KR101500123B1

KR101500123B1 - 통합형 핵의학 콜리메이터

Info

Publication number: KR101500123B1
Application number: KR1020130095866A
Authority: KR
Inventors: 윤도군; 정주영; 서태석
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2015-03-09
Also published as: KR20150019244A

Abstract

본 발명은 통합형 핵의학 콜리메이터에 관한 것으로서, 체내의 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 안내하도록 검출기에 장착되는 콜리메이터에 있어서, 다수개의 픽셀화 된 격벽회전판을 일정각도로 회전시켜 상기 감마선을 안내하는 안내경로를 형성하되, 상기 감마선 안내경로는, 일정간격을 두고 나란히 배치되는 다수개의 격자고정판; 상기 각 격자고정판 사이마다 일정간격을 두고 나란히 배치되어 격자고정판과 함께 격자형상을 이루는 각각의 격벽회전판; 상기 각 격벽회전판의 중간과 각 격자고정판을 관통하여 양쪽 끝단의 격자고정판에 고정되는 각각의 힌지축; 상기 각 힌지축에 내장되어 설치되는 각각의 마이크로모터; 및 상기 각 마이크로모터의 구동으로 힌지축에 의한 각 격벽회전판의 회전을 제어하는 제어부;의 구성에 의해 형성되는 것이며, 소프트웨어의 제어만으로 다수개의 격벽회전판을 평행다공형, 확산다공형 및 집속형에 관한 콜리메이션 효과를 통합적으로 얻도록 한 효과가 있고, 이에 따라 매 검사마다 각기 다른 무거운 콜리메이터를 물리적으로 갈아 끼울 필요가 없는 효과가 있다.

Description

통합형 핵의학 콜리메이터{Collimator for nuclear medicine of combination}

본 발명은 통합형 핵의학 콜리메이터에 관한 것으로서, 상세히는 픽셀화 된 다수개의 격벽회전판에 힌지축을 각각 연결하고 상기 각 힌지축은 마이크로모터를 각각 내장하여, 제어부에 의한 상기 각 마이크로모터의 구동에 의해 힌지축에 각각 연결된 다수개의 픽셀화 된 격벽회전판을 일정각도로 각각 회전시킴으로써, 환자의 체내의 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 일정각도로 회전된 상기 각 격벽회전판을 통해 적절한 방향으로 안내하도록 한 통합형 핵의학 콜리메이터에 관한 것이다.

병원 내 핵의학과에서는 환자의 체내에 존재하는 종양 등과 같은 특정조직을 추적하기 위해 방사선 동위원소를 주입한 후 상기 종양 등에 집적되는 방사선 동위원소를 검출하여 확인하는 검사방법을 사용하고 있는데, 이러한 검사방법으로 단일 광자 방출 전산화 단층촬영술(single photon emission computed tomography : SPECT), 감마카메라에 의한 촬영술, 양전자 방출 단층촬영술(positron emission tomography : PET) 등이 있으며, 이는 모두 상기한 바와 같이 체내에 동위원소를 삽입한 후 종양과 같은 관심 조직에 동위원소가 집적이 되면 이로부터 나오는 감마선을 검출한 후 단층 및 투과 영상을 재구성하여 동위원소가 집적된 체내 관심 조직을 영상으로 재구성하게 된다.

이러한 검사방법 중에서 특히 SPECT와 감마카메라에 의한 촬영술의 경우에는 반드시 콜리메이터라는 장치가 필요한데, 이는 단일 광자 검출 방식으로 영상을 재구성하는 방식 때문이다. 만약 이러한 콜리메이터가 없게 되면 상기 SPECT와 감마카메라에 의한 촬영술로는 체내로부터 감마선의 형태로 나오는 동위원소에 대한 재구성을 수행하지 못하게 된다.

이와 같이 핵의학에서 쓰이는 콜리메이터의 종류로는 크게 평행다공형, 확산다공형, 집속형이 있는데 이는 각 검출 부위가 어디이고 어떤 조직을 검출하느냐에 따라 그 용도가 정해져 있으며, 매 검사 시 용도에 맞는 콜리메이터를 갈아 끼워서 검사에 적용해야하는 문제점이 있다. 이는 검사 실무자인 방사선사가 콜리메이터를 갈아 끼우는 경우 콜리메이터의 무게 때문에 본인 또는 환자가 물리적인 상해를 입을 수 있으며, 콜리메이터를 거꾸로 끼우거나 방향을 잘못 설정하여 검사하게 되면 재검사를 해야 하는 경우도 더러 생길 수 있다는 문제가 있다.

또한 최신 기술로는 콜리메이터가 자동으로 교체되는 시스템이 있기는 하지만 장비가 워낙 고가이고 콜리메이터가 교체되는데 시간이 걸리기 때문에 빠른 검사를 위한 효율성은 조금 떨어질 수 있다는 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2013-0078485호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 마이크로모터가 힌지축에 내장되어 상기 힌지축에 연결된 픽셀화 된 각각의 격벽회전판을 회전시키되, 제어부에 의한 마이크로모터의 구동으로 힌지축이 회전함에 따라 이에 연결된 각 격벽회전판을 원하는 각도로 회전시킨 후 유지시켜 동위원소로부터 나오는 감마선을 원하는 방향으로 안내하도록 한 통합형 핵의학 콜리메이터를 제공함에 있다.

다른 목적은 상기 각 격벽회전판의 회전각도에 차이를 두어 모든 격벽회전판을 수직으로 세워 사용하는 평행다공형과, 동위원소가 집적된 특정조직의 주위 부분을 향하여 각 격벽회전판들이 고유의 각도로 회전한 뒤 그 형태를 유지하는 확산다공형과, 원하는 부위인 특정조직에 대해 상기 확산다공형과는 반대방향으로 각도를 기울이게 되는 집속형으로 구분하여 통합적으로 사용하게 되며, 동위원소 검출의 검사시 불가피하게 환자의 검사 부위가 변경될 경우 격벽회전판에 대한 각도 제어만으로 영상에 대한 집속 또는 확산이 가능하도록 한 통합형 핵의학 콜리메이터를 제공함에 있다.

또 다른 목적은 확산다공형이나 집속형 콜리메이터로 사용하는 경우, 상기 다수개의 격벽회전판이 설치된 격벽고정판을 회전수단에 의해 회전시켜 감마선의 선량이 최대로 되는 지점으로 고정하도록 한 통합형 핵의학 콜리메이터를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 통합형 핵의학 콜리메이터는, 체내의 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 안내하도록 검출기에 장착되는 콜리메이터에 있어서, 다수개의 픽셀화 된 격벽회전판을 일정각도로 회전시켜 상기 감마선을 안내하는 안내경로를 형성하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

또 상기 감마선 안내경로는, 일정간격을 두고 나란히 배치되는 다수개의 격자고정판; 상기 각 격자고정판 사이마다 일정간격을 두고 나란히 배치되어 격자고정판과 함께 격자형상을 이루는 각각의 격벽회전판; 상기 각 격벽회전판의 중간과 각 격자고정판을 관통하여 양쪽 끝단의 격자고정판에 고정되는 각각의 힌지축; 상기 각 힌지축에 내장되어 설치되는 각각의 마이크로모터; 및 상기 각 마이크로모터의 구동으로 힌지축에 의한 각 격벽회전판의 회전을 제어하는 제어부;의 구성에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또 다수개의 상기 격벽회전판이 설치된 격자고정판을 회전시키는 회전수단을 더 포함하며, 상기 회전수단은, 상기 격자고정판을 통해 콜리메이터를 내부에 장착한 고리형 틀; 상기 고리형 틀과 일정거리 떨어져 배치된 회전모터; 및 상기 고리형 틀과 회전모터 사이에 연결된 회전풀리;를 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 콜리메이터는 각 격벽회전판이 모두 수직으로 세워지는 평행다공형 콜리메이터나, 상기 각 격벽회전판이 감마선을 검출하는 검출기의 중심부를 향해 일정각도 기울어진 집속형 콜리메이터, 또는 상기 각 격벽회전판이 감마선이 나오는 특정조직의 중심부를 향해 일정각도 기울어진 확산다공형 콜리메이터 중의 하나로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 통합형 핵의학 콜리메이터에 의하면, 소프트웨어의 제어만으로 다수개의 격벽회전판을 평행다공형, 확산다공형 및 집속형에 관한 콜리메이션 효과를 통합적으로 얻도록 한 효과가 있고, 이에 따라 매 검사마다 각기 다른 무거운 콜리메이터를 물리적으로 갈아 끼울 필요가 없는 효과가 있다.

따라서 방사선사들에게 편리한 콜리메이션 시스템 구축이 가능할 것이며, 콜리메이터를 잘못 끼워 재검사를 유발하는 사고도 줄일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 타깃이 되는 환자 체내의 특정조직에 대한 확산 영상 및 집속 영상을 얻기가 용이하고, 격벽회전판의 회전이 가능하도록 되어 있어 상기 격벽회전판의 각도에 관한 조절이 가능하여 검사 영역 및 목적에 맞게 사용할 수 있는 효과가 있다.

더욱이 확산다공형이나 집속형 콜리메이터로 사용하는 경우, 상기 콜리메이터를 회전수단에 의해 회전시킬 수 있어 감마선의 선량이 최대로 되는 지점에서 검사할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 격벽회전판 구성을 보여주는 사시도
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도
도 7는 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도
도 8은 회전수단이 적용된 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도

이하, 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 격벽회전판 구성을 보여주는 사시도를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 기본 구조를 이루는 격벽회전판은 다수개의 격벽회전판(1) 측면을 나란히 붙이고, 나란히 붙인 상기 각 격벽회전판(1)의 중간을 관통하여 힌지축(2)을 연결한 것으로, 상기 힌지축(2)에는 도시하지 않았지만 마이크로모터를 내장하고 있다. 따라서 상기 마이크로모터의 구동에 의한 힌지축(2)의 회전에 따라 각 격벽회전판(1)은 일정각도, 예컨대 90도의 범위 내에서 자유롭게 회전하도록 되어 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터는 도 1에 도시한 힌지축(2)에 연결된 다수개의 격벽회전판(1)을 격벽고정판(3)에 연결하여 고정한 것이다. 즉 일정간격을 두고 나란히 세워 배치된 다수개의 긴 격벽고정판(2)의 사이마다 일정간격을 두고 도 1에 도시한 바와 같은 힌지축(2)이 연결된 다수개의 격벽회전판(1)을 배치한 것으로, 상기 힌지축(2)의 양쪽 끝단이 다수개의 격벽고정판(3)의 양쪽 끝단의 격벽고정판(3a)(3b)에 각각 고정된다.

상기 각 힌지축(2)에 내장된 마이크로모터를 구동하여 각 힌지축(2)의 회전에 따라 각각의 격벽회전판(1)을 회전시키는 것은 별도로 구비된 제어부에 의해 이루어지며, 상기 제어부로는 도시하지 않았지만 본 발명의 통합형 핵의학 콜리메이터의 작동, 즉 격벽회전판(1)의 회전을 위한 소프트웨어 프로그램이 설치된 개인용 컴퓨터(PC)일 수 있다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 2 및 도 3의 통합형 핵의학 콜리메이터는 각각의 격벽회전판(1)을 모두 수직으로 세워 놓은 상태의 평행다공형 콜리메이터로써, 환자 체내의 종양과 같은 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 검출기로 안내할 때 일직선의 형태로 안내함으로써 특정조직을 1대1의 영상으로 표시하도록 한 것이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터는 격벽회전판(1), 힌지축(2), 마이크로모터 및 제어부의 구성은 도 2 및 도 3에 도시한 집속형 콜리메이터와 동일하며, 단지 격벽회전판(1)의 회전에 따라 사용형태가 상기한 평행다공형 콜리메이터와 다른 집속형 콜리메이터로 사용하도록 한 것이다.

즉 제어부의 제어에 따라 마이크로모터의 구동에 의한 힌지축(2)의 회전으로 격벽고정판(3) 내의 각 격벽회전판(1)을 회전시킬 때 중심부의 격벽회전판(1a)은 수직의 형태를 유지하나, 양쪽의 격벽회전판(1b)(1c)으로 갈수록 콜리메이터가 장착된 검출기의 중심부를 향하여 상기 격벽회전판(1b)(1c)이 안쪽으로 기울어지도록 한 것이며, 이는 반대편의 환자 체내의 특정조직을 향해서는 상기 격벽회전판(1b)(1c)이 바깥쪽으로 기울어지도록 한 것이다. 이러한 집속형의 형태로 상기 격벽회전판(1b)(1c)을 기울이면 종양과 같은 특정조직의 크기가 큰 경우에, 상기 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 집속시켜 안내함으로써 큰 특정조직을 원래보다 작은 특정조직의 영상으로 구현하여 검사할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도이고, 도 7는 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 종단면도를 도시한 것이다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터는 격벽회전판(1), 힌지축(2), 마이크로모터 및 제어부의 구성은 도 2 및 도 3에 도시한 콜리메이터와 동일하며, 단지 격벽회전판(1)의 회전에 따라 사용형태가 상기한 평행다공형 콜리메이터나 집속형 콜리메이터와 다른 확산다공형 콜리메이터로 사용하도록 한 것이다.

즉 제어부의 제어에 따라 마이크로모터의 구동에 의한 힌지축(2)의 회전으로 격벽고정판(3) 내의 각 격벽회전판(1)을 회전시킬 때 중심부의 격벽회전판(1a)은 수직의 형태를 유지하나, 양쪽의 격벽회전판(1b)(1c)으로 갈수록 환자 체내의 특정조직을 향하여 상기 격벽회전판(1b)(1c)이 안쪽으로 기울어지도록 한 것이며, 이는 반대편의 콜리메이터가 장착된 검출기의 중심부를 향해서는 상기 격벽회전판(1b)(1c)이 바깥쪽으로 기울어지도록 한 것이다. 이러한 확산다공형의 형태로 상기 격벽회전판(1b)(1c)을 기울이면 종양과 같은 특정조직의 크기가 작은 경우에, 상기 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 확산시켜 안내함으로써 작은 크기의 특정조직을 원래보다 큰 특정조직의 영상으로 구현하여 검사할 수 있게 된다.

도 8은 회전수단이 적용된 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터의 사시도

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터는 회전수단에 의해 회전할 수 있도록 되어 있는데, 상기 회전수단은 본 발명의 콜리메이터(8)가 내부에 장착된 고리형 틀(4)과 회전모터(5) 및 일정거리 떨어진 상기 고리형 틀(4)과 회전모터(5) 사이를 연결한 회전풀리(6)로 이루어지며, 상기 콜리메이터(8)는 일정간격을 두고 나란히 배치된 다수개의 격자고정판 중 양쪽 끝단에 각각 배치된 격자고정판의 양측면에 각각 연결된 고정축(7)을 상기 고리형 틀(4)의 내측에 고정하여 고리형 틀(4)에 장착한 것이다.

따라서 본 발명의 콜리메이터(8)는 집속형이나 확산다공형의 콜리메이터로 사용하는 경우, 콜리메이터(8)의 회전에 따라 상기 콜리메이터(8)의 격벽회전판을 통해 안내되는 감마선의 선량에 차이가 있으므로, 회전수단인 고리형 틀(4)과 회전모터(5) 및 회전풀리(6)에 의해 본 발명의 콜리메이터(8)가 자유롭게 회전할 수 있는 것을 이용하여, 최대 선량이 되는 지점으로 상기 콜리메이터(8)를 회전시킨 후 감마선을 안내하도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 통합형 핵의학 콜리메이터에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1,1a,1b,1c : 격벽회전판 2 : 힌지축
3,3a,3b : 격벽고정판 4 : 고리형 틀
5 : 회전모터 6 : 회전풀리
7 : 고정축 8 : 본 발명의 콜리메이터

Claims

체내의 특정조직에 집적된 동위원소로부터 나오는 감마선을 안내하도록 검출기에 장착되는 콜리메이터에 있어서,
다수개의 픽셀화 된 격벽회전판을 일정각도로 회전시켜 상기 감마선을 안내하는 안내경로를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 통합형 핵의학 콜리메이터.
제1항에 있어서,
상기 감마선 안내경로는,
일정간격을 두고 나란히 배치되는 다수개의 격자고정판;
상기 각 격자고정판 사이마다 일정간격을 두고 나란히 배치되어 격자고정판과 함께 격자형상을 이루는 각각의 격벽회전판;
상기 각 격벽회전판의 중간과 각 격자고정판을 관통하여 양쪽 끝단의 격자고정판에 고정되는 각각의 힌지축;
상기 각 힌지축에 내장되어 설치되는 각각의 마이크로모터; 및
상기 각 마이크로모터의 구동으로 힌지축에 의한 각 격벽회전판의 회전을 제어하는 제어부;
의 구성에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 통합형 핵의학 콜리메이터.
제2항에 있어서,
다수개의 상기 격벽회전판이 설치된 격자고정판을 회전시키는 회전수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 핵의학 콜리메이터.
제3항에 있어서,
상기 회전수단은,
상기 격자고정판을 통해 콜리메이터를 내부에 장착한 고리형 틀;
상기 고리형 틀과 일정거리 떨어져 배치된 회전모터; 및
상기 고리형 틀과 회전모터 사이에 연결된 회전풀리;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 핵의학 콜리메이터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 콜리메이터는 각 격벽회전판이 모두 수직으로 세워지는 평행다공형 콜리메이터나, 상기 각 격벽회전판이 감마선을 검출하는 검출기의 중심부를 향해 일정각도 기울어진 집속형 콜리메이터, 또는 상기 각 격벽회전판이 감마선이 나오는 특정조직의 중심부를 향해 일정각도 기울어진 확산다공형 콜리메이터 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 통합형 핵의학 콜리메이터.