KR101500247B1 - 단일광자 영상획득을 위한 ｐｅｔ와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기 - Google Patents

단일광자 영상획득을 위한 ｐｅｔ와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에 관한 것으로서, 중성자를 병변조직에 조사하여 치료하는 중성자 치료기에 있어서, 상기 중성자 치료기의 전면에서 환자 또는 검수자와 일정간격을 두고 둘레에 배치되는 양성자 단층촬영기기(PET); 상기 양성자 단층촬영기기(PET)의 안쪽 둘레를 따라 배치된 연결프레임과 상기 연결프레임의 안쪽에 일정간격을 두고 연결하여 설치된 다수개의 콜리메이터로 이루어져, 상기 연결프레임은 회전할 수 있고 양성자 단층촬영기기(PET)와 중성자 치료기의 반대쪽 사이를 전진 및 후진이동할 수 있도록 한 SPECT의 콜리메이터; 상기 콜리메이터의 회전과 전진 및 후진이동시키는 구동부; 및 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 PET와 콜리메이터에 의한 병변조직의 검사시 동일한 하나의 동위원소를 사용하여, PET에 의한 병변조직의 사전검사와 중성자 치료기에 의해 치료 및 SPECT의 콜리메이터에 의한 치료 후의 병변조직의 사후검사를 일괄적으로 처리하도록 한 것이며, 통합된 PET와 SPECT의 콜리메이터로 PET 영상뿐만 아니라 SPECT 영상까지 함께 얻을 수 있으며, PET와 SPECT로 나뉘어져 운영되던 관리체계 및 정도 관리가 하나로 통합될 수 있는 효과가 있다.

Description

단일광자 영상획득을 위한 ＰＥＴ와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기{Neutron therapy equipment with PET and SPECT collimator}
본 발명은 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에 관한 것으로서, 상세히는 중성자 치료기의 전면에 PET와 SPECT의 콜리메이터를 설치하되, 상기 콜리메이터는 PET 내에서 회전하거나 전진 및 후진이동할 수 있도록 함으로써, 동일한 하나의 동위원소를 사용하여 병변조직의 사전검사와 치료 및 사후검사를 일괄적으로 실시할 수 있도록 한 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에 관한 것이다.
종래 중성자 치료기의 중성자 조사에 의한 치료에 있어서, 치료 전 또는 치료 후에 병변조직의 정확한 형상 및 크기를 확인하기 위해 양성자 단층촬영기기(PET)와 단일광자 단층영상기기(SPECT)를 사용하고 있다.
상기 양성자 단층촬영기기(PET)와 단일광자 단층영상기기(SPECT)는 병변조직을 영상으로 획득하여 확인하는 검사기기로써, 이러한 영상획득 방식에 있어서 분명한 차이를 두고 각자의 기능을 가지고 운영되는 핵의학 검사기기이다. 상기 SPECT는 체내에 주입된 동위원소로부터 콜리메이터를 통과해온 저, 중 에너지의 단일 감마선을 잡아 각도별로 프로젝션 데이터를 얻고(사이노그램), 이를 다시 역투사 방식으로 영상을 획득하는 방법으로 병변조직의 검사를 실시한다. 반면 PET는 양성자를 방출하는 동위원소의 약품이 체내에 주입되어 집적 부위에서 전자와 만난 양성자는 쌍소멸 반응을 일으키고, 이로부터 반대의 방향성을 가지는 2개의 511 keV 감마선들이 나오면 이를 통해 영상을 획득하는 방법으로 병변조직의 검사를 실시한다. 즉 원통형 검출기에서 동시계수로 상기 2개의 감마선을 잡아내고 잡아낸 그 지점에서 Line of responses(LOR)을 그려 사이노그램을 구성함으로써 영상을 획득한다.
상기 두 핵의학 검출기기의 분명한 차이점을 보면 SPECT는 단일 광자로 영상을 획득하기 때문에 반드시 콜리메이터가 필요하며, PET는 이중 광자 검출방식이기 때문에 콜리메이터가 필요 없고 검출기의 회전도 필요 없다는 것이다. 즉 종래에는 PET 검사를 할 경우 콜리메이터를 검사기기에서 분리시켜 PET 영상을 획득하고, SPECT 영상이 필요할 경우에는 콜리메이터를 장착하여 SPECT 영상을 얻는데, 이때 PET 검사기기는 SPECT 검사기기처럼 회전을 하는 방식이 아니었기 때문에 다양한 각도에서의 SPECT 영상을 획득할 수 없다는 문제가 있다.
더욱이 현재 대다수의 병원에서는 PET과 SPECT는 분리되어 운영 중이며 그에 따른 운영비용 발생 및 관리 유지에 인력과 시간이 과도하게 소비되고 있다. 또한 같은 핵의학 검사기기임에도 검출 방식의 차이 때문에 확연히 나누어져 운영이 되고 이러한 분리된 운영 체계에 비효율성이 발생한다.
일본 공개특허공보 제1990-072566호 미국 특허공보 6,303,935
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 종래 양성자 단층촬영기기(PET)에 단일광자 단층영상기기(SPECT)의 기계적인 콜리메이터를 추가하여 통합적으로 설치하고, 통합된 PET와 SPECT의 콜리메이터를 중성자 치료기의 전면에 설치함으로써, 상기 PET에 의해 이중 광자 검출기반으로 영상을 얻던 방법에서 콜리메이터를 이용하여 단일광자만을 얻도록 하여 SPECT의 영상도 PET에서 얻을 수 있도록 함과 동시에 중성자 치료기에 의해 중성자 치료도 동시에 실시할 수 있도록 한 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기를 제공함에 있다.
즉 치료 전의 상기 PET에 의한 병변조직의 검사와 중성자 치료기에 의한 병변조직의 치료 및 콜리메이터에 의한 치료 후의 병변조직의 확인검사를 하나의 통합된 장치에서 일괄적으로 실시할 수 있도록 한 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기는, 중성자를 병변조직에 조사하여 치료하는 중성자 치료기에 있어서, 상기 중성자 치료기의 전면에서 환자 또는 검수자와 일정간격을 두고 둘레에 배치되는 양성자 단층촬영기기(PET); 상기 양성자 단층촬영기기(PET)의 안쪽 둘레를 따라 배치된 연결프레임과 상기 연결프레임의 안쪽에 일정간격을 두고 연결하여 설치된 다수개의 콜리메이터로 이루어져, 상기 연결프레임은 회전할 수 있고 양성자 단층촬영기기(PET)와 중성자 치료기의 반대쪽 사이를 전진 및 후진이동할 수 있도록 한 SPECT의 콜리메이터; 상기 콜리메이터의 회전과 전진 및 후진이동시키는 구동부; 및 상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 PET와 콜리메이터에 의한 병변조직의 검사시 동일한 하나의 동위원소를 사용하여, PET에 의한 병변조직의 사전검사와 중성자 치료기에 의해 치료 및 SPECT의 콜리메이터에 의한 치료 후의 병변조직의 사후검사를 일괄적으로 처리하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
또 상기 동위원소는 18F 또는 15O인 것이 바람직하다.
또 상기 양성자 단층촬영기기(PET)는 고리형태로 구성되고, 상기 콜리메이터의 연결프레임은 상기 양성자 단층촬영기기(PET)의 내경보다 작은 고리형태로 구성되며, 상기 콜리메이터는 연결프레임의 내측 열십자 방향의 4곳에 각각 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에 의하면, 통합된 PET와 SPECT의 콜리메이터로 PET 영상뿐만 아니라 SPECT 영상까지 함께 얻을 수 있으며, PET와 SPECT로 나뉘어져 운영되던 관리체계 및 정도 관리가 하나로 통합될 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 SPECT를 구입하는 기기의 원가는 물론 기기의 운영과 관리에 들어가는 재정을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.
또 통합된 PET와 SPECT의 콜리메이터로 개발 시 신축되는 병원에서 구입할 경우 저렴한 비용으로 효율적인 핵의학 검사기기의 운영이 가능하며, 이는 국내에서 수입에 수천억원이 넘게 의존하는 핵의학 검사기기 시장에서 막대한 재정 절감이 예상되는 효과가 있다.
또한 종래에는 PET 검사와 중성자 치료기에 의한 치료 및 SPECT의 검사가 별도의 장소에서 각각 개별적으로 실시하고 있으나, 본 발명에 따른 통합형 중성자 치료기에 의해 한 장소에서 일괄적으로 검사 및 치료가 완료되는 효과가 있다.
도 1은 SPECT 검사시에 사용되는 본 발명에 따른 중성자 치료기의 통합된 PET와 콜리메이터의 사시도
도 2는 PET 검사시에 사용되는 본 발명에 따른 중성자 치료기의 통합된 PET와 콜리메이터의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기의 사용상태 사시도
이하, 본 발명에 따른 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기의 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 SPECT 검사시에 사용되는 본 발명에 따른 중성자 치료기의 통합된 PET와 콜리메이터의 사시도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에서는 일단 이중 광자로만 영상을 얻어내는 양성자 단층촬영기기(PET)에서 단일광자 단층영상기기(SPECT)의 기계적인 콜리메이터의 추가로 상기 SPECT에서 얻을 수 있는 영상도 획득할 수 있도록 한 것이다. 즉 환자 또는 검수자(1)의 둘레에 일정간격을 두고 고리형태로 배치되는 PET(2)의 안쪽에 직접 SPECT의 콜리메이터(3)가 설치되는 구조로 되어 있으며, 상기 콜리메이터(3)는 PET(1)의 안쪽 둘레 열십자 4곳에 설치됨과 동시에 이들은 PET(2)의 내경보다 조금 작은 고리형태의 연결프레임(4)에 의해 서로 연결된다.
이와 같이 PET(2)에 SPECT의 콜리메이터(3)를 장착함으로써 이중 광자 수집 시퀀스를 단일광자 수집 시스템으로 변경할 수 있으며, 상기 콜리메이터(3)를 연결하고 있는 연결프레임(4)은 도시하지 않은 구동부 및 제어부에 의해 자체적으로 회전할 수 있도록 되어 있어, 각각의 각도에서의 사이노그램 획득 및 영상을 재구성하게 된다. 따라서 상기 연결프레임(4)에 장착되어 회전하는 콜리메이터(3)에 의해 단일 광자만을 추출할 수 있으면서 다양한 각도에서의 사이노그램 획득 및 영상을 재구성할 수 있게 된다.
도 1의 통합된 PET(2)와 콜리메이터(3)는 상기 콜리메이터(3)가 전진이동하여 PET의 내측에 배치되는 경우로, 이와 같은 형태에서는 SPECT 영상을 획득하기 위해 연결프레임(4)에 의해 콜리메이터(3)를 회전시키면서 PET(2)를 이용한 SPECT 검사를 실시하게 된다.
도 2는 PET 검사시에 사용되는 본 발명에 따른 중성자 치료기의 통합된 PET와 콜리메이터의 사시도를 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, PET 검사시에 본 발명의 통합된 PET와 SPECT의 콜리메이터를 사용하는 경우에는 상기 콜리메이터(3)를 구동부 및 제어부에 의해 PET(2)를 벗어나도록 후진이동시키고, 상기 PET(2)만으로 환자 또는 검수자(1)의 병변조직의 검사를 실시하게 되고, PET(2)에 의한 검사 후에 다시 SPECT 검사를 실시하는 경우에는 콜리메이터(3)를 구동부 및 제어부에 의해 다시 PET(2)의 내측으로 전진이동시킨 후 회전시키게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기의 사용상태 사시도를 도시한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기는 상기한 통합된 PET(2)와 콜리메이터(3)를 중성자 치료기(5)의 전면에 설치한 것으로서, 그 앞쪽에는 환자나 검수자(1)를 눕혀 받치는 침대(6)가 배치되고, 상기 침대(6)의 매트리스(6a)가 PET(2)와 콜리메이터(3)의 중심부로 이동하여 검사를 실시하면서 중성자 치료기(5)에 의해 중성자 치료를 할 수 있게 되어 있다. 상기 PET(2)에 의한 병변조직의 사전검사와 SPECT의 콜리메이터(3)에 의한 병변조직의 사후검사는 배경기술에서도 설명한 바와 같이 동위원소를 이용하여 검사를 하게 되는데, 종래에는 서로 다른 동위원소를 사용하였으나, 본 발명에서는 PET에 의해 통합적으로 운영하기 때문에 18F 또는 15O와 같은 동일한 하나의 동위원소를 PET와 SPECT의 검사에 사용하게 된다.
즉 통합된 PET(2)와 콜리메이터(3)의 검사와 함께 중성자 치료기(5)의 치료과정을 보면, 먼저 환자 또는 검수자(1)가 침대(6)에 누워 매트리스(6a)의 이동으로 고리형태의 상기 PET(2)의 내부로 들어가 PET 검사로 감마선으로부터 얻은 영상을 통해 병변조직의 검사를 실시하여 위치와 크기 등을 확인하도록 한다.
다음에 상기 PET(2)에 의한 검사를 바탕으로 중성자 치료기(5)의 내부로 환자 또는 검수자(1)가 들어가 중성자 조사에 의한 병변조직의 치료를 실시한다.
다음에 중성자 치료기(5)의 1차적인 병변조직의 치료 후에 치료의 정도를 확인하기 위해, 환자 또는 검수자(1)가 고리형태의 연결프레임(4)에 의해 회전하는 콜리메이터(3)의 안쪽으로 다시 되돌아가 PET(2)를 이용한 SPECT 검사로 감마선으로부터 얻은 영상을 확인한다.
이러한 병변조직의 검사와 치료 및 치료 후의 확인의 과정이 동일한 하나의 동위원소를 사용하는 통합된 PET(2)와 SPECT의 콜리메이터(3) 및 중성자 치료기(5)에 의해 일괄적으로 이루어지는 것이 본 발명의 주요한 특징이라 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기에 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 : 환자 또는 검수자 2 : PET
3 : 콜리메이터 4 : 연결프레임
5 : 중성자 치료기 6 : 침대
6a : 매트리스

Claims (3)

  1. 중성자를 병변조직에 조사하여 치료하는 중성자 치료기에 있어서,
    상기 중성자 치료기의 전면에서 환자 또는 검수자와 일정간격을 두고 둘레에 배치되는 양성자 단층촬영기기(PET);
    상기 양성자 단층촬영기기(PET)의 안쪽 둘레를 따라 배치된 연결프레임과 상기 연결프레임의 안쪽에 일정간격을 두고 연결하여 설치된 다수개의 콜리메이터로 이루어져, 상기 연결프레임은 회전할 수 있고 양성자 단층촬영기기(PET)와 중성자 치료기의 반대쪽 사이를 전진 및 후진이동할 수 있도록 한 SPECT의 콜리메이터;
    상기 콜리메이터의 회전과 전진 및 후진이동시키는 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 PET와 콜리메이터에 의한 병변조직의 검사시 동일한 하나의 동위원소를 사용하여, PET에 의한 병변조직의 사전검사와 중성자 치료기에 의해 치료 및 SPECT의 콜리메이터에 의한 치료 후의 병변조직의 사후검사를 일괄적으로 처리하도록 한 것을 특징으로 하는 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동위원소는 18F 또는 15O인 것을 특징으로 하는 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양성자 단층촬영기기(PET)는 고리형태로 구성되고, 상기 콜리메이터의 연결프레임은 상기 양성자 단층촬영기기(PET)의 내경보다 작은 고리형태로 구성되며, 상기 콜리메이터는 연결프레임의 내측 열십자 방향의 4곳에 각각 설치한 것을 특징으로 하는 단일광자 영상획득을 위한 PET와 콜리메이터 통합형 중성자 치료기.
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