KR101497760B1

KR101497760B1 - 감마 안내식 정위 위치화 시스템

Info

Publication number: KR101497760B1
Application number: KR1020117000996A
Authority: KR
Inventors: 더글라스 에이 키퍼; 벤자민 로렌스 웰치; 리 홀랜드 페어차일드
Original assignee: 딜론 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2015-03-02
Also published as: EP2303113A1; KR20110034640A; WO2010008538A1; JP5329662B2; US8249693B2; JP2011528435A; US20100016865A1

Abstract

본원은 의심되는 암을 이미지화하고 또한 생체 검사용 조직 샘플을 분리할 시 의사를 안내하기 위한 감마 안내식 정위 위치화 시스템에 관한 것이다. 이 감마 안내식 위치화 시스템은, 위치화, 연관화 및 증명을 구비하는 3 단계 과정을 포함한다. 상기 위치화 시스템은 관심 영역의 입체 이미지를 생성하는 경사진 구멍 시준기 세트를 가진 감마 카메라를 포함한다. 위치결정 시스템은, 이미지화될 대상에 인접하게 배치되고 또한 표적 표시자에 대한 관심 영역 위치의 상관작용을 제공하도록 제위치에 단단히 유지되는 표적 표시자를 포함한다. 그 후, 감마 방출 표시자가, 관심 영역의 산출된 위치에 위치되고 이미지화되어, 산출된 위치가 실제 위치에 대응하는지를 증명한다. 그러면, 위치결정 시스템은 관심 영역에 위치되어야 하는 어떠한 다른 하드웨어를 정확하게 위치시키고 지지하는데 사용될 수 있다.

Description

감마 안내식 정위 위치화 시스템 {GAMMA GUIDED STEREOTACTIC LOCALIZATION SYSTEM}

본원은 의심되는 암의 이미지화에 관한 것으로, 보다 자세하게는 생체 검사용 조직 샘플을 분리할 시 의사를 안내하는데 사용되는 감마 이미지화 시스템에 관한 것이다.

유방촬영 이미지화 (mammographic imaging) 는 유방암에 대한 일차적인 검사 방식으로서 잘 확증되어 있다. 유방촬영 검사에 있어서의 의심 발견물은 의심 발견물을 더 조사하기 위해 다른 방식으로의 이미지화를 유도할 수도 있으며 결국 암이 존재하는지 아닌지를 확인하기 위해 실행되는 생체검사를 유도할 수도 있다. 다른 방식은, 진단 유방촬영, 초음파 (US) 검사, 자기 공명 영상 (MRI) 처치, 또는 핵의학 처치 (유방스캔 (scintimammography) 으로 알려짐) 를 포함할 수도 있다. 발견물의 성질 및 발견물을 발견하는 이미지화 시스템에 따라, 의사 또는 방사선학자는 이런 이미지화 시스템 중 하나에 의해 병리학적 검사를 위한 조직의 분리시에 안내를 받을 수 있다. x 선 유도, US 유도, 및 MRI 유도에 의지하는 유방 생체검사 시스템이 제조되어 상업화되고 있다.

유방촬영은, 암의 활성이 아닌 조직 밀집도를 이미지화하는 x 선이다. 결과적으로, 특히 환자가 조밀한 유방 조직, 다수의 의심 병변, 미세석회화 다발, 유방촬영 또는 초음파에 의해 검출되지 않는 촉진가능한 병변, 수술후 또는 치료후 덩어리, 임플란트를 가지거나 또는 호르몬 치환 요법을 받았을 때에는, 유방 촬영을 사용하여 암 병변를 식별하기 어려울 수 있다.

MRI 는 진단하기 어려운 경우에 후속 단계의 이미지화 방식으로 유용한 것으로 나타났다. x 선 유발촬영처럼, 유방 MRI 는 해부학적 또는 구조적 정보에 의존하지만 훨씬 더 상세한 이미지를 제공해준다. 하지만, 유방 MRI 는, 37% 이하에서부터 97% 까지의 범위일 수 있는 매우 가변적인 특이성 (specificity) 에 의해 제한된다. 이는, 높은 민감도와 조합하여, 값비싸고, 완벽하게 하는데 수일이 필요할 수 있으며, 또한 높은 오탐지율을 생성시킬 수 있다.

초음파는, 의심스러운 유방촬영 후에 후속 단계로서 상업적으로 이용되고 있고 또한 의심되는 덩어리가 고형물이나 유체로 채워지면 판단시 양호하다. 하지만, 초음파는 잘못된 결과를 생성시켜 필요하지 않을 수 있는 생체 검사를 받게 하는 낮은 특이성율 (specificity rate) 을 나타낸다.

x 선, 초음파 및 MRI 방식을 사용하는 생체 검사 시스템이 존재하지만, 잠재적인 암 병변의 위치를 보다 정확하게 판정하고 또한 암 병변에 생체 검사 시스템을 정확하게 안내할 필요가 여전히 있다.

그리하여, 본원의 목적은, 일차 병변의 범위를 결정하고, 눈에 보이지 않는 이차 병변을 검출하며, 또한 유방 암 환자들의 결절 상태 (node status) 를 위한 겨드랑이 영역을 평가하는 귀중한 정보를 제공할 수 있는 정위 위치화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 종래의 이미지화 기술 등의 이미지화 조직 구조보다는 암의 활성을 이미지화하는 기능적 과정을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 암 병변을 식별할 시, 더 큰 민감도와 특이성을 가진 유방촬영장치에 상보적인 진단 과정을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 카메라 시스템에 대한 대상의 관심 영역의 3 차원 위치를 결정하기 위해서, 상이한 각에서 대상의 2 개의 감마 카메라 이미지를 생성하는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 식별된 관심 영역에 생체 검사용 니들을 정확하게 배치시키는 위치결정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 감마 카메라에 의해 이미지화될 수 있는 작은 방사선 소스를 포함하는 생체 검사용 표시자 (biopsy marker) 를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 다른 목적 및 장점은 도면을 참조하여 이하의 설명부의 기재에 의해 보다 잘 이해될 것이다.

본원은 의심되는 암을 이미지화하고 또한 생체 검사용 조직 샘플을 분리할 시 의사를 안내하기 위한 감마 안내식 정위 위치화 기술이다. 이 감마 안내식 위치화 기술은, 위치화, 연관화 및 증명을 구비하는 3 단계 과정을 포함한다. 상기 위치화 시스템은 관심 영역의 입체 이미지 (stereo images) 를 생성하는 경사진 구멍 시준기 (collimators) 세트를 가진 감마 카메라를 포함한다. 표적 표시자를 포하하는 위치결정 시스템은, 이미지화될 대상에 인접하게 배치되고 또한 그 장소에 단단히 유지된다. 위치결정 시스템은 표적 표시자에 대한 관심 영역의 위치의 연관성을 제공해준다. 그 후, 감마 방출 표시자가, 관심 영역의 산출된 위치에 위치되고 이미지화되어, 산출된 위치가 실제 위치에 대응하는지를 증명한다. 그러면, 위치결정 시스템은, 표적 표시자로부터의 측정에 의해, 관심 영역에 위치되어야 하는 어떠한 다른 하드웨어를 정확하게 위치시키고 지지하는데 사용될 수 있다.

도 1 은, 감마 카메라 수정체, 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트를 가진 입체 이미지화 시스템, 및 표적 표시자 소스를 가진 그리드 위치화 시스템을 포함하는, 본 발명에 따른 감마 안내식 정위 위치화 시스템의 바람직한 실시형태의 개념적인 전방도,
도 2 는 도 1 의 감마 안내식 정위 위치화 시스템의 일부를 형성하는 그리드 위치화 시스템 및 표적 표시자 소스의 평면도,
도 3 은 감마 방출 표시자 소스를 포함하는 내부 튜브의 측면도,
도 4 는 도 3 에 도시한 내부 튜브의 단부도,
도 5 는 이미지화할 대상과 접촉하게 되며 또한 도 3 의 내부 튜브를 포함하는 외부 캐뉼라의 측면도,
도 6 은 도 5 에 도시한 외부 캐뉼라의 단부도,
도 7 은 외부 캐뉼라에 포위되고 또한 감마 방출 표시자 소스를 가진 내부 튜브를 포함하는 생체 검사 니들 안내부의 투시 측면도,
도 8 은 도 7 의 생체 검사 니들 안내부의 단부도,
도 9 는, 감마 카메라 수정체, 평행한 구멍 시준기와 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트를 가진 입체 이미지화 시스템, 및 표적 표시자 소스를 가진 그리드 위치화 시스템을 포함하는, 본 발명에 따른 감마 안내식 정위 위치화 시스템의 제 2 실시형태의 개념적인 전방도,
도 10 은 2 개의 시준기가 연결되는 이음매가 포인트 소스 아래에 바로 배치되도록 정렬된 경사진 구멍 시준기 쌍으로 이미지화할 때 다양한 높이에서 포인트 소스의 감마 카메라 이미지를 도시한 그래프,
도 11 은 포인트 소스의 분리를 결정하는데 사용되는 다양한 높이에 위치된 포인트 소스의 2 개의 이미지를 도시한 그래프, 및
도 12 는 소스의 2 개의 이미지의 분리와 실제 높이를 도시한 그래프.

본 발명은 암 병변에 생체 검사 장비를 정확하게 위치시키고 또한 안내하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템을 제공한다. 본 발명의 감마 안내식 정위 위치화 시스템은, 섭취한 방사선추적자 (radiotracer) 를 통하여 유방 병변의 대사 활성 (metabolic activity) 을 포착하는 기능식 또는 분자식 유방 이미지화 과정이다. 소량의 추적제 (tracing agent) 가 환자에게 전달되어 또한 신체의 모든 세포에 의해 흡수된다. 이러한 추적제는 비가시성 감마선을 방출하고, 이 감마선은 감마 카메라에 의해 검출되어 유방의 디지털 이미지로 전환된다. 암 세포의 대사 활성이 높기 때문에, 이러한 세포들은 많은 양의 추적제를 흡수하고 "취약 부분 (hot spots)" 으로 나타내어진다. 이러한 분자식 유방 이미지화 기술은, 의사가 암 세포와 비 암 세포를 보다 신뢰가능하게 구별하는데 도움을 줄 수 있다. MRI 및 초음파 등의 다른 부가의 방식으로 유방의 물리적 구조를 이미지화하지만, 본 발명의 감마 안내식 정위 시스템에서는 유방 조직의 세포 기능을 포착한다.

정위 위치화에서는, 이미지화 시스템의 좌표에 대하여, 상기 대상에서 관심 영역의 3 차원 위치를 결정하기 위해 상이한 각에서 취한 2 개의 대상 이미지를 사용한다. 생체 검사용 조직 샘플의 분리시 의사를 안내하기 위해, 의심되는 암의 감마 이미지화에 사용하기 위한 감마 안내식 위치화 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 카메라에 대한 영역의 위치를 대상에서의 영역 위치에 연관시키고 또한 대상 주변에 다른 하드웨어를 지지하고 또한 정확하게 위치시키는데 사용될 수 있는 위치결정 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 위치결정 시스템은, 상기 위치가 대상과 연관되자마자, 예를 들어 생체 검사용 조직 샘플을 수집하기 위해 의심되는 종양에 니들을 위치시키는데 사용될 수 있다.

이러한 위치화 시스템에서의 오류 기회를 저감시키려고 할 시, 산출된 위치가 병변의 위치에 실제로 대응함을 증명하는 수단이 또한 바람직하다. 이는, 상기 대상에 배치되는 표시자 및 상기 위치에서 이 표시자를 이미지화하는데 사용되는 이미지화 시스템을 필요로 한다. 그 후, 이러한 이미지는 관심 영역의 이미지와 비교될 수 있다. 감마 카메라에 의해 이미지화되도록, 상기 표시자는 방사성이어야 하고, 이 표시자는 대상 이미지에서 보여질 수 있어야 한다. 현재의 본원은 상기 요건을 만족한다.

도 1 을 참조하면, 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20) 인 본원의 바람직한 실시형태를 도시한다. 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20) 은, 감마 카메라 수정체 (24) 와 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트를 가진 감마 카메라 (23) 로 구성되는 입체 이미지화 시스템 (22) 을 포함한다. 제 1 또는 좌측 경사진 구멍 시준기 (26) 와 제 2 또는 우측 경사진 구멍 시준기 (28) 는, 서로 동일한 평면에 있고 또한 그 단부들에서 연결되어 감마 카메라 수정체 (24) 및 이미지화될 신체부 또는 대상 (32) 에 대하여 이동가능한 나란한 시준기 세트 (30) 를 형성한다. 이러한 시준기 세트 (30) 는 화살표 (34) 방향으로 도시한 바와 같이 도 1 에서 좌측에서 우측으로 이동가능하다. 위치결정 시스템 (36) 은 이미지화될 대상 (32) 위에 단단히 장착되는 그리드 위치화 시스템 또는 플레이트 (38) 를 포함한다. 입체 이미지화 시스템 (22) 에 의해 이미지화될 수 있는 방사선 표적 소스 (40) 는 위치결정 시스템 (36) 에 정확하게 장착된다. 이미지화될 대상 (32) 에서, 의심되는 암 병변 등의 관심 영역 (42) 을 정확하게 식별하기 위해서 입체 이미지화 시스템 (22) 을 사용한다. 위치결정 시스템 (36) 은, 이미지화될 대상 (32) 에 근접하게 배치되고 또한 대상 (32) 에 근접하여 도 1 에 도시한 생체 검사 니들 안내부 (44) 등의 다른 하드웨어를 지지하고 또한 정확하게 위치시키는데 사용된다. 생체 검사 니들 안내부 (44) 의 단부에 도시된 표시자 소스 (46) 는, 관심 영역 (42) 또는 병변의 산출된 위치에서 대상 (32) 에 삽입될 수 있고 또한 이러한 산출된 위치가 병변의 실제 위치임을 증명하는데 사용될 수 있다. 도 1 에서 개념적인 카메라 시야 라인 (48) 의 각에 도시된 바와 같이, 정위 시야각 (Θ₁, Θ₂) 은 감마 카메라 수정체 (24) 의 면에 수직한 라인에 대하여 +/- 20 도이다. 그리하여, 좌측 경사진 구멍 시준기 (26) 는 우측에 대하여 20 도의 각에서 보고, 우측 경사진 구멍 시준기 (28) 는 좌측에 대하여 20 도의 각에서 본다.

본 발명의 정위 감마 안내식 위치화 방법은 위치화, 연관성 및 증명을 구비하는 3 단계를 포함한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 위치화 시스템은, 입체 시야 시스템으로서 사용되는 경사진 구멍 시준기 (26, 28) 세트를 가진 감마 수정체 (24) 를 구비한 감마 카메라를 포함한다. 위치결정 시스템 (36) 은, 내부에 표적 소스 (40) 를 가진 그리드 위치화 시스템 (38) 을 포함하고 또한 이미지화될 대상 (32) 에 인접하게 배치되어 그 장소에 단단히 유지된다. 증명 시스템은, 관심 영역 (42) 의 산출된 위치에 생체 검사 니들 안내부 (44) 또는 유사한 공구에 의해 배치되고 또한 삽입된 표시자 (46) 가 관심 영역 (42) 과 일치함을 증명하도록 입체 이미지화 시스템 (22) 에 의해 이미지화될 수 있는 감마 방출 표시자 (46) 를 포함한다.

입체 이미지화 시스템 (22) 에 대한 표적 소스 (40) 의 위치는 감마 카메라 이미지로부터 산출된다. 그 후, 입체 이미지화 시스템 (22) 에 대한 관심 영역 (42) 의 위치는 표적 소스 (40) 에 대하여 관심 영역 (42) 을 위치시키도록 산출된다. 그 후, 표적 소스 (40) 로부터의 측정에 의해, 관심 영역 (42) 에 위치되어야 하는 도 1 에 도시한 생체 검사 니들 안내부 (44) 등의 어떠한 다른 하드웨어를 정확하게 위치시키고 또한 지지하는데 상기 위치결정 시스템 (36) 을 사용할 수 있다. 그러면, 관심 영역 (42) 의 산출된 위치가 실제 위치에 대응함을 증명하는데 상기 표시자 소스 (46) 를 사용한다.

본 발명의 정위 감마 안내식 위치화 방법은, 위치화, 연관성 및 증명을 구비하는 3 단계를 포함한다. 보다 자세하게는, 위치화 단계는, 1) 이미지화될 대상에 근접하게 위치결정 시스템을 배치하는 단계, 2) 대상의 한 쌍의 입체 이미지를 획득하는 단계, 3) 입체 이미지 각각의 관심 영역을 결정하는 단계, 및 4) 관심 영역의 3 개 차원 (X, Y, Z) 위치를 산출하는 단계를 포함한다. 연관성 단계는, 1) 이미지 각각에 표적 표시자를 위치시키는 단계, 2) 상기 표적 표시자의 (X, Y, Z) 위치를 산출하는 단계, 3) 위치결정 시스템내에서 표적 표시자에 대하여 관심 영역을 위치시키는 단계, 및 4) 관심 영역에 위치되어야 하는 어떠한 다른 하드웨어를 위치시키고 지지하는데 상기 위치결정 시스템을 사용하는 단계를 포함한다. 증명 단계는, 1) 관심 영역의 산출된 위치에 표시자 소스를 위치시키는 단계, 및 2) 상기 산출된 위치가 실제 위치에 실제로 대응함을 증명하도록 입체 이미지화 시스템으로 이미지화하는 단계를 포함한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 감마 안내식 정위 위치화 시스템의 일부를 형성하는 그리드 위치화 시스템 (38) 의 평면도를 도시한다. 그리드 위치화 시스템 (38) 은 그리드 지지체 또는 쉴드 (50), 내부에 표적 소스 (40) 를 수용하는 공동 (52), 및 열 (58) 과 칼럼 (60) 으로 배열되고 내부에 다수의 그리드가 있는 그리드 (54) 를 포함한다. 그리드 위치화 시스템 (38) 은, 자격있는 의사가 표준 유방 생체 검사 니들 키트를 사용하여 감마 안내식 유방 생체 검사을 실시할 수 있도록 해준다. 그리드 쉴드 (50) 는 통상적으로 이미지화 과정시 유방를 고정시키는데 사용된다.

그리드 위치화 시스템 (38) 은 의심되는 병변 바로 위에 있는 유방 또는 다른 신체부의 영역을 위치시키는데 사용된다. 그리드 (54) 는 위치화 과정시 표적 표시자 (40) 를 통하여 결정되는 병변의 위치와 관련있다. 표적 표시자 (40) 는 병변으로서 동시에 이미지화되고, 이러한 표적 표시자 (40) 에 대한 병변의 위치가 산출된다. 그리드 위치화 시스템 (38) 은 감마 안내식 유방 생체 검사 과정시 생체 검사 니들 시스템을 안정화하는데 사용된다.

표적 표시자 (40) 는 통상적으로 그리드 지지체 (50) 의 공동 (52) 에 삽입된다. 표적 표시자 (40) 는, 그리드 시스템에 기계적으로 기록되고, 입체 이미지화 시스템 (22) 및 그리드 위치화 시스템 (38) 에 의해 결정되는 바와 같이 의심되는 병변의 위치를 연관시키는데 사용된다. 이렇게 함으로써, 그리드 위치화 시스템 (38) 으로부터의 측정에 의해 의사가 의심되는 병변의 위치를 결정할 수 있게 된다. 바람직하게는, 표적 표시자 (40) 는 그리드 지지체 (50) 상의 공동 (52) 에 삽입되는 Co-57 의 방사선 소스이다. 바람직하게는, 표적 표시자 (40) 의 활성도는, 이미지화된 대상 (32) 에서 병변과 함께 동시에 보기에는 충분하지만, 환자에게 상당한 위험없이 존재하기에는 불충분하다. 표적 표시자는 통상적으로 매년 또는 포장물에 적힌 기한으로 표시된 바와 같이 교체된다.

감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20) 은, 시준기 세트 (30) 가 슬라이딩하는 카세트 (62) (도 1 참조), 및 감마 카메라 이미지로부터 병변의 3 차원 위치를 결정하는데 사용되는 생체 검사 프로토콜을 가진 소프트웨어를 구비한 컴퓨터를 포함한다. 생체 검사 프로토콜은 입체 이미지화 시스템 (22) 으로부터 입력을 획득하여 병변의 3 차원 위치를 결정한다. 도 2 를 참조하면, 생체 검사 프로토콜은, 또한 생체 검사 니들 (44) 이 그리드 (54) 내의 적절한 위치에 위치되어 대상 (32) 안으로 삽입되도록, 병변의 위치를 그리드 시스템 (38) 에 연관시키는데 사용된다. 생체 검사 프로토콜은 또한 생체 검사 과정시 이미지를 획득하도록 하여, 생체 검사 니들 (44) 이 정확하게 위치되었음을 결정한다.

본 발명의 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20) 은 표시자 증명 과정을 포함하고, 그리하여 감마 방출 표시자 또는 폐쇄 장치 (46) (도 1 참조) 는 대상 (32) 의 절개부가 정확한 위치에 형성되었음을 결정하는데 사용된다. 방사선 소스를 포함하는 표시자 (46) 는, 절개부가 형성된 후의 대상 및 감마 카메라로 이미지화된 대상안으로 삽입된다. 슬라이딩 시준기 세트 (30) 는, 감마 방출 소스 (46) 가 경사진 구멍 시준기의 양 절반부 (46, 48) 를 통하여 이미지화될 수 있도록 위치결정된다. 절개부가 정확한 위치에 형성된다면, 감마 방출 표시자 (46) 의 2 개의 이미지는 병변의 위치에서 나타날 것이고, 그럼으로써 의심되는 병변 (42) 의 지점에서 생체 검사가 이루어짐을 확인해준다.

도 3 ~ 도 8 을 참조하면, 감마 방출 표시자는, 방사선 소스 (46) 를 함유하는 내부 튜브 (64) 와, 이미지화될 대상 (32) 에서 체액과 접촉하게 될 외부 캐뉼라 (66) 를 포함하는 2 부분을 구비한다. 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 내부 튜브 (64) 는, 도 5 및 도 6 에 도시한 외부 캐뉼라 (66) 에 장착되어, 도 7 및 도 8 에 도시한 바와 같은 감마 방출 표시자 (46) 로 소스 홀더 또는 생체 검사 니들 안내부 (44) 를 형성한다. 소스 홀더 (44) 는 연장된 기간 동안 사용될 수 있도록 긴 반감기 동위원소 (half-life isotope) 를 포함하는 것이 바람직하고, 그리하여 다수의 이미지화 및 생체 검사 과정에 사용된다. 동위원소의 반감기는 몇달 ~ 일년 정도인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 감마 방출 소스 (46) 의 활성은, 종래에 이미지에서 볼 수 있지만 상당한 방사선 노출을 유발하지 않거나 이미지화된 대상 (32) 의 이미지를 압도하지 않도록 한다. 이러한 활성은 소스 홀더 (44) 및 외부 슬리브 (66) 에 사용되는 재료의 감마선 감소에 따를 것이다. 바람직하게는, 감마 방출 소스 (46) 의 예상되는 활성은 5 ~ 10 마이크로퀴리이다. 참조로, 병변의 통상적인 비활성 (specific activity) 은 2 마이크로퀴리/cc 이고, 이미지화된 대상의 비활성은 0.3 마이크로퀴리/cc 이다.

감마 방출 소스 (46) 으로부터 방출되는 감마선의 에너지는 대상 (32) 의 이미지화에 사용되는 동위원소와 동일하거나 그 보다 높을 것이다. 이는 통상적으로 감마선 에너지가 140 keV 인 Tc-99m 이다. 에너지가 140 keV 이상이고 비교적 긴 반감기를 가진 감마선 방출의 동위원소의 예로는, 166 keV 의 에너지와 137.6 일의 반감기를 가진 Ce-139, 및 159 keV 의 에너지와 120 일의 반감기를 가진 Te-123 이다. 이러한 동위원소는 고형 재료로서 제조될 수 있고 또한 소스 홀더 (44) 안에 캡슐화된다.

감마 방출 소스 (46) 의 다른 실시형태로는 방사선 액체로 채워질 수 있는 일체의 구성 (비도시) 이다. 방사선 액체는, 짧은 반감기를 가지므로, 적절한 시간 이후에, 통상적으로 10 반감기 후에 안전하게 폐기될 수 있다. 이러한 표시자는 생물학적 위험 재료로서 각각 사용된 후에 폐기될 것이다.

도 9 를 참조하면, 평행한 구멍 시준기 (72) 와, 20 도의 경사진 구멍 시준기 (26) 쌍으로 제조되는 입체 시준기 조립체 (30) 를 포함하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (70) 의 다른 실시형태를 도시한다. 평행한 구멍 시준기 (72) 와 경사진 구멍 입체 시준기 조립체 (30) 둘 다는, 감마 카메라 (24) 의 상부에 장착한 카세트 (62) 에서 슬라이딩한다. 평행한 구멍 시준기 (72) 는 카세트 (62) 안으로 슬라이딩되고 또한 "탐색 (scout)" 이미지를 생성하도록 사용된다. 이러한 이미지는 관심 영역 (42) 의 X 및 Y 위치를 결정하는데 사용된다. 그 후, 경사진 구멍 시준기 조립체 (30) 는 카세트 (62) 안으로 슬라이딩한다. 그러면, 의심되는 영역의 Z 위치 (깊이) 를 결정하도록 이미지가 획득된다.

관심 대상은 2 가지 방법 중 하나에 의해 도 9 의 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (70) 에서 식별될 수 있다. 일 방법에 있어서, 평행한 구멍 시준기 (72) 와 경사진 구멍 시준기 (30) 로 획득된 이미지에서 관심 영역 (42) 의 위치는 의심되는 영역의 위치를 산출하는데 사용된다. 이러한 영역의 X 및 Z 위치는 다음의 식으로부터 결정될 수 있다:

여기에서, X^L 및 X^R 은 좌우측 시야 이미지에서 관심 영역의 X 위치이고, θ 는 경사진 구멍 각으로서, 바람직한 실시형태에서는 20 도이다. 제 2 방법에 있어서, 관심 영역 (42) 의 위치는, 도 9 에서의 표적 소스 (40) 등의 소스를, 평행한 구멍 시준기 (72) 및 경사진 구멍 시준기 (30) 로부터의 이미지에 의해 결정되는 영역의 위치와 정렬시킴으로써 상호작동적으로 결정된다. 이러한 방법은, 흡수 (uptake) 의 작은 고립 영역에 대해서 바람직하다. 큰 영역 또는 다중 초점 흡수에 대해서는 제 1 방법이 바람직하다.

관심 영역의 위치를 산출하기 위해서, 평행한 구멍 시준기 (72) 는 카세트 (62) 안으로 슬라이딩되고 또한 탐색 이미지를 생성하도록 사용된다. 이러한 탐색 이미지는 관심 영역의 검출기의 평면에서 X 및 Y 위치를 결정하는데 사용된다. 그 후, 평행한 구멍 시준기 (72) 는 카세트 (62) 로부터 제거되고, 경사진 구멍 시준기 조립체 (30) 가 카세트안으로 슬라이딩된다. 그러면, 의심되는 영역(들)의 깊이 또는 Z 위치를 결정하도록 하나 또는 2 개의 이미지가 획득된다. 흡수의 작은 고립 영역에 대해서는, 경사진 구멍 시준기 둘 다의 시계 (field-of-view) 에 상기 영역이 있는 곳에서 단일의 이미지가 획득될 수 있다. 큰 영역 또는 다중 초점 흡수에 대해서는, 상기 영역 전부의 깊이를 결정하기 위해서는 2 개의 이미지가 필요할 수 있다.

제 2 방법에 의해 상호작용적으로 관심 영역의 위치를 결정할 때, 평행한 구멍 시준기 (72) 가 사용되고, 소스 (46) 는 대상 (32) 위에 위치되어 X 및 Y 차원에서 위치를 결정하도록 상기 영역과 정렬된다. 이는, 도 9 에 도시된 소스 (46) 등의 밀봉된 소스 또는 대상 (32) 위에서 이동되는 Tc-99m 의 적하물 (drop) 일 수 있다. Z 위치를 결정하기 위해서, 경사진 구멍 시준기 조립체 (30) 는, 이 경사진 구멍 부분 (26, 28) 이 연결되는 라인 (74) 이 관심 영역 (42) 아래에 배치되도록 위치결정된다. 소스 (46) 는 생체 검사 니들 안내부 (44) 의 생체 검사 니들부 (76) 등의, 유방에 삽입될 수 있는 용기에 배치되고, 상기 소스 (46) 의 이미지는 입체 시야 둘 다로 모니터링된다. 정확한 Z 위치는 2 개의 시야에서 관심 영역 (42) 의 이미지 및 소스 (46) 의 이미지를 정렬시킴으로써 결정된다. 겹침 영역 (78) 의 스케치는 도 1 에 도시되어 있다. 이 도면에서는, 경사진 구멍부가 연결되는 라인 (74) 이 관심 영역 (42) 바로 아래에 배치되면, 좌측 시준기 (26) 및 우측 시준기 (28) 에 의해 볼 수 있는 유방의 일부를 나타낸다.

포인트 소스의 높이 및 경사진 구멍 시준기 쌍 (30) 의 2 개의 절반부에 의해 형성되는 포인트 소스의 이미지의 분리간의 관계는 입체 이미지화 시스템의 형상으로부터 결정될 수 있다. 시준기 조립체 (30) 위의 높이 및 2 개의 경사진 구멍 시준기 (26, 28) 에 의해 형성되는 이미지의 분리간의 관계는 다음과 같다:

여기서, h 는 시준기 조립체 위의 높이 (㎜) 이며, s 는 2 개의 이미지의 분리 (㎜) 이고, θ 는 경사진 구멍의 각이며, h₀ (=s₀/2tanθ) 는 감마 카메라 수정체 (24) 위의 시준기의 높이이고, s₀ 는 소스가 시준기의 표면에 있을 때 2 개의 이미지의 분리이다. 이미지의 분리는 다음의 식에 의해 픽셀 분리에 대하여 결정될 수 있다:

s = p·픽셀 간격 (4)

여기서, p 는 픽셀에서의 분리고, 감마 카메라의 바람직한 실시형태에 대하여 픽셀 간격은 3.2 ㎜/픽셀이다. 감마 카메라 수정체 (24) 위의 높이는 카메라 시스템의 구성으로부터 결정될 수 있다. 이는, 시준기의 크기 (siz), 시준기와 카메라간의 분리 (sep) 및 카메라내의 수정체의 깊이 (dep) 의 합이다. 전체 높이는 다음으로부터 결정될 수 있다:

h₀ = siz + sep + dep = 27.2 + 5.1 + 6.2 = 38.5 (5)

모든 치수는 ㎜ 이다. 상기 값을 사용하여, 소스의 높이에 대한 표현은 다음의 식으로부터 포인트 소스의 이미지 분리로부터 결정될 수 있다:

h = p·(픽셀 간격/2tan20°) - (siz + sep + dep)

파라미터 값을 대체하면 다음 형태의 식이 된다:

h = p·4.4 - 38.5 (6)

포인트 소스의 높이와 이 소스의 이미지 분리간의 관계가 상기 식 (6) 에 주어진 관계로부터 신뢰가능하게 결정될 수 있는지를 결정하기 위해서, 다양한 높이에서 포인트 소스의 이미지 분리를 측정하여 상기 식으로부터 결정된 값과 비교한다. 4 개의 소스가 다양한 높이에 있는 이격장치에 배치되고 또한 검출기에 배치된다. 2 개의 시준기 (26, 28) 가 연결되는 이음매 (74) 가 포인트 소스 바로 아래에 배치되도록 경사진 구멍 시준기 쌍 (30) 이 정렬되는 상기 4 개의 소스의 이미지가 획득된다. 이는 시간마다 상이한 세트의 이격장치로 3 번 반복된다. 상기 이미지는 도 10 에 도시되어 있다.

상기 이미지는, 경사진 구멍 시준기 쌍 (30) 의 2 개의 절반부 (26, 28) 에 의해 형성되는 이미지 분리가 시준기 조립체 (30) 위의 소스의 높이와 직접 비교됨을 나타낸다. 포인트 소스의 분리는 상기 3 개의 이미지에 대하여 결정된다. 이미지 쌍 각각은 상기 분리에 평행한 축선에 투영되어 피크 위치가 결정된다. 이러한 투영의 예는 도 11 에 도시되어 있다. 서브-픽셀 해상도가 달성될 수 있도록, 각 쌍에 대한 피크 위치를 결정하는데 중력 중심 산출이 사용된다. 상기 중력 중심 산출로부터 결정되는 상기 피크의 분리는, 이미지상의 분리 및 높이간의 관계를 결정하기 위해서, 도 12 에서 시준기 조립체 (30) 위의 소스의 실제 높이에 대하여 도시된다. 도 12 에는, 높이와 분리간의 관계를 예측하는데 사용되는 식 (5) 가 도시된다. 도 12 에 도시한 결과에서는, 높이와 분리간의 측정된 관계는 예상된 값과 잘 비교됨을 나타낸다.

2 개의 경사진 구멍 시준기 (26, 28) (도 1 참조) 에 의해 동시에 볼 수 있는 시계 (FOW) 를 결정하기 위해 측정을 하게 된다. 이러한 측정은 상기 시계가 신뢰가능하게 예측될 수 있는지를 결정하도록 기하학적 고려와 비교된다. 경사진 구멍 시준기 둘 다에 의해 볼 수 있는 상기 시계는 경사진 구멍의 각에 의해 결정된다. 상기 시계의 폭은 다음의 식으로 나타내어진다:

FOV = 2·h·tanθ (7)

여기서 2·tanθ

0.73 이다. 소스의 분리가 결정되고 또한 소스의 픽셀 위치를 결정하는데 중력 중심 산출이 사용되면, 시준기의 결점 (blurring) 을 고려해야 한다. 높이를 가진 이러한 시준기의 결점은, 선형 함수에 의해 근사화되고 또한 겹친 영역의 유효 시계의 보다 양호한 근접화를 위해 상기 식에 추가된다. 포인트 소스 (w) 의 폭을 높이와 함께 선형적으로 증가하는 것으로 가정하면, 상기 시계는 상기 폭에 의해 감소된다. 그 후, 시계에 대한 식은 다음과 같이 표현된다:

FOV = 2·h·tanθ - k·h (8)

여기서, w = k·h 이고, k 는 높이에 따라 폭이 증가하는 것을 나타내는 계수이다. 본원에 기재된 시준기 (26, 28) 의 바람직한 실시형태의 k 값은 근사화한 값으로, k

0.24 이다. 이는 시계의 크기를 대략 30% 감소시킨다.

슬라이딩하는 경사진 구멍의 시준기 시스템의 정확성 및 기능성을 결정하기 위해서 포인트 소스 및 인체 모형 (phantoms) 에 대한 시험을 실시하였다. 본원에 기재된 바와 같이, 시준기 시스템의 공간 해상도 및 민감도, 경사진 구멍 쌍의 시계를 경정하고 또한 정위 이미지화로 존재하는 불명료함을 설명하는데 포인트 소스가 사용된다. 관심 영역이 위치되어 안내용 시준기 시스템을 사용하여 유방 조직으로터 제거되는 정확성을 조사하도록 제라틴제의 유방 인체 모형이 사용된다. 결과로부터, 본 발명의 감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20, 70) 으로 성공적인 시뮬레이팅 생체 검사가 수행되는 것으로 나타났다.

감마 안내식 정위 위치화 시스템 (20, 70) 의 공간 해상도는, 입체 시야에 연관된 각으로 인해, Z 좌표의 결정시의 정확성 또는 관심 영역의 깊이에 큰 영향을 준다. 식 (2) 로부터 알 수 있는 바와 같이, Z 차원의 공간 해상도는 X 차원의 해상의 1/2tanθ = 1.4 배의 팩터이다.

본원에 기재된 바와 같이, 슬라이딩하는 경사진 구멍 시준기 배열로 구성되는 감마 안내식 정위 위치화 시스템은, 콤팩트한 감마 카메라로부터 입체 이미지를 생성하고 또한 관심 영역의 3 차원 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 감마 안내식 정위 위치화 시스템은 젤라틴제의 유방 인체 모형에 진공 보조식 생체 검사 과정을 수행하는데 성공적으로 사용되었다.

전술한 설명에서는 많은 특별한 설명, 재료 및 차수를 포함하지만, 이는 본원의 관점을 제한하려는 것이 아니라, 단지 본 발명의 바람직한 실시형태의 일부를 설명하기 위한 것이다. 그리하여, 본원의 관점은 기재된 실시예에 의해서가 아니라 첨부된 청구범위 및 이러한 청구범위의 법적 등가물에 의해 결정되어야 한다.

이하 간단한 설명과 함께 도면에 사용되는 부품 번호에 대하여 설명한다.
20 : 감마 안내식 정위 위치화 시스템
22 : 입체 이미지화 시스템
23 : 감마 카메라
24 : 감마 카메라 수정체
26 : 제 1 또는 좌측 경사진 구멍 시준기
28 : 제 2 또는 우측 경사진 구멍 시준기
30 : 시준기 세트
32 : 이미지화될 대상 또는 신체부
34 : 시준기 세트의 이동 방향
36 : 위치결정 시스템
38 : 그리드 위치화 시스템 또는 그리드 위치화 플레이트
40 : 표적 소스 또는 표시자
42 : 관심 영역
44 : 생체 검사 니들 안내부
46 : 감마 방출 표시자 소스 또는 폐쇄장치
48 : 카메라 시야 라인
50 : 그리드 지지체 또는 쉴드
52 : 공동
54 : 그리드
56 : 그리드 개구부
58 : 그리드의 열
60 : 그리드의 칼럼
62 : 카세트
64 : 내부 튜브
66 : 외부 캐뉼라
70 : 감마 안내식 정위 위치화 시스템
72 : 평행한 구멍 시준기
74 : 2 개의 경사진 구멍 시준기가 연결되는 라인 또는 이음매
76 : 생체 검사 니들
78 : 겹침 영역
Θ1 : 좌측 경사진 구멍 시준기의 정위 시야각
Θ2 : 우측 경사진 구멍 시준기의 정위 시야각

Claims

감마 안내식 정위 위치화 시스템으로서,
감마 카메라,
상기 감마 카메라의 상부에 장착되는 카세트,
서로 동일한 평면에 있으며, 단부끼리 연결되는 반대로 보이며, 상기 카세트내에서 슬라이딩가능한 경사진 구멍 시준기 세트,
상기 카세트 위에 장착되고, 상기 카세트에 대하여 거리 조절가능하며, 그 내부에 그리드 개구부를 가진 그리드 위치화 플레이트,
상기 그리드 위치화 플레이트 위에 위치되는 생체 검사 니들을 구비하는 생체 검사 니들 안내부,
상기 그리드 위치화 플레이트내의 감마 방출 표적 소스, 및
상기 생체 검사 니들내의 감마 방출 표시자 소스를 포함하고,
상기 감마 안내식 정위 위치화 시스템은, 상기 그리드 위치화 플레이트와 상기 감마 카메라 사이에 신체부를 수용하고 또한 상기 생체 검사 니들을 신체부의 관심 영역으로 안내할 수 있는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트는,
우측에 대하여 20 도에서 보이는 좌측 경사진 구멍 시준기와,
좌측에 대하여 20 도에서 보이는 우측 경사진 구멍 시준기를 포함하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그리드 위치화 플레이트는 열 및 칼럼으로 배열되는 다수의 상기 그리드 개구부를 포함하며,
상기 그리드 위치화 플레이트는 상기 감마 방출 표적 소스를 수용하는 공동을 포함하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감마 방출 표적 소스는 Co-57 인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감마 방출 표시자 소스는 내부 튜브에서 밀봉되고,
상기 내부 튜브는 외부 캐뉼라에 포함되는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감마 방출 표시자 소스는, 적어도 3 개월의 반감기와, 적어도 140 keV 의 감마선 에너지를 포함하는 감마 방출 동위원소인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 감마 방출 동위원소는 Tc-99m, Ce-139 및 Te-123m 을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 관심 영역은 3 차원 X, Y, Z 좌표에 의해 한정되고,
상기 관심 영역의 X 및 Z 위치는,

로부터 결정될 수 있고, 상기 X^L 및 X^R 은 좌측 경사진 구멍 시준기 및 우측 경사진 구멍 시준기로부터의 이미지에서 관심 영역의 X 위치이고, 상기 θ 는 경사진 구멍 각인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감마 안내식 정위 위치화 시스템은 Z 차수에서 공간 해상도를 포함하고,
상기 Z 차수에서의 공간 해상도는 20 도의 시야각을 가진 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트의 X 차수에서의 해상도의 1.4 배인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트는 서로 동일한 평면에 있고 이음매에서 단부들끼리 연결되는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
관심 영역을 신체부에 위치시키고 또한 상기 관심 영역으로 장비를 안내하기 위한 감마 안내식 정위 위치화 시스템으로서,
감마 카메라,
상기 감마 카메라의 상부에 장착되는 카세트,
평행한 구멍 시준기,
서로 동일한 평면에 있으며, 또한 단부끼리 연결되는 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트,
상기 카세트 위에 장착되고, 상기 카세트에 대하여 거리 조절가능하며, 그 내부에 그리드 개구부를 가진 그리드 위치화 플레이트,
상기 그리드 위치화 플레이트 위에 위치되는 생체 검사 니들을 구비하는 생체 검사 니들 안내부,
상기 그리드 위치화 플레이트내의 감마 방출 표적 소스, 및
상기 생체 검사 니들내의 감마 방출 표시자 소스를 포함하고,
상기 평행한 구멍 시준기는 상기 관심 영역의 X 및 Y 위치를 얻도록 상기 카세트내에서 슬라이딩가능하고, 상기 경사진 구멍 시준기 세트는 상기 관심 영역의 Z 위치를 얻도록 상기 카세트내에서 슬라이딩가능한 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트는,
우측에 대하여 20 도에서 보이는 좌측 경사진 구멍 시준기와,
좌측에 대하여 20 도에서 보이는 우측 경사진 구멍 시준기를 포함하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 관심 영역은 3 차원 X, Y, Z 좌표에 의해 한정되고,
상기 관심 영역의 X 및 Z 위치는,

로부터 결정될 수 있고, 상기 X^L 및 X^R 은 좌측 경사진 구멍 시준기 및 우측 경사진 구멍 시준기로부터의 이미지에서 관심 영역의 X 위치이고, 상기 θ 는 경사진 구멍 각인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 감마 안내식 정위 위치화 시스템은 Z 차수에서 공간 해상도를 포함하고,
상기 Z 차수에서의 공간 해상도는 20 도의 시야각을 가진 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트의 X 차수에서의 해상도의 1.4 배인 감마 안내식 정위 위치화 시스템.
특정 감마선 에너지의 감마 방출 추적제로 처치된 신체부에서 암 병변의 3 차원 위치를 이미지화하고 결정하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템으로서,
서로 동일한 평면에 있고 또한 단부끼리 단단히 연결되어 단일의 이중 코어 시준기를 형성하는 반대로 보이는 경사진 구멍 시준기 세트로서, 상기 경사진 구멍 시준기 각각은 그 내부에 반대편 경사진 구멍 시준기 쪽으로 각진 구멍을 가지고, 그리하여 서로 교차하는 카메라 시야 라인과, 상기 암 병변의 정위 시야를 제공하도록 상기 암 병변과 정렬될 수 있는 겹침 영역을 생성하는 경사진 구멍 시준기 세트,
동시에 상기 경사진 구멍 시준기 각각을 통한 투영으로부터 상기 병변의 이미지를 제공하는 단일 평면의 감마 카메라 검출기,
상기 신체부 및 상기 감마 카메라 검출기에 평행한 평면을 따라서 상기 연결된 경사진 구멍 시준기를 슬라이딩시키는 장치,
상기 병변 위치에서 상기 신체부내에 삽입되는 감마 방출 표시자 소스를 가진 방사선 폐쇄장치로서, 상기 표시자 소스는 상기 신체부내의 상기 암 병변을 대상으로 설정하고 또한 증명할 수 있으며, 상기 감마 방출 표시자 소스는 상기 감마 방출 추적제의 감마 에너지와 동일하거나 또는 그 보다 큰 감마 에너지를 가진 방사선 폐쇄장치,
상기 감마 카메라 검출기에 인접하게 장착되고, 상기 방사선 폐쇄장치를 지지하는 그 내부의 그리드 개구부를 가진 그리드 위치화 플레이트, 및
상기 그리드 위치화 플레이트내의 감마 방출 표적 소스를 포함하는 감마 안내식 정위 위치화 시스템.