KR101551649B1 - Ｍｒｉ유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

MRI(Magnetic Resonance Imaging) 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템에 있어서, 대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하고, 소정 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 개방형 MRI 촬영부; 갠트리의 개구부를 통해 대상체로 엑스선을 조사하는 선형 가속기; 및 개방형 MRI 촬영부에 의해 촬영된 대상체에 대한 MR 영상에 기초하여, 갠트리의 회전 정도 및 선형 가속기의 회전 정도를 조절하는 제어부를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템이 개시된다.

Description

ＭＲＩ유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법 {THERAPY SYSTEM USING MAGNETIC RESONANCE IMAGING GUIDED LINEAR ACCELERATOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 의료 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

최근 암환자의 지속적인 증가와 함께 효과적인 암 치료를 위한 다양한 방법이 사용되고 있다. 그 중에서도 특히 비침습적이며 환자의 고통을 줄여줄 수 있는 방사선 치료가 각광을 받고 있으며, 기존의 수술 및 항암제 치료와 함께 병행되어 암 치료 및 암세포 전이 예방에 효과적으로 사용되고 있다.

이러한 방사선 치료에는 의료 영상 장비가 융합된 영상 유도 방사선 치료가 주류를 이루고 있으며, 이와 관련되어 엑스선을 이용한 영상 장비가 주로 활용되고 있다. 엑스선을 이용한 의료 영상 장비 중 CT(Computed Tomography) 장치는 종양의 좌표를 구하기 용이하고, 촬영 시간이 빠를 뿐만 아니라 장비 가격이 비교적 저렴하여 널리 이용되고 있다.

그러나, CT 촬영을 통한 방사선 치료는 환자에게 과도한 방사선을 가한다는 문제점이 존재한다. 또한, CT 장치는 연부조직(soft tissue)에 대한 대조도가 낮아 종양의 정확한 위치를 판단하기 위해 환자의 몸에 조영제를 투과하여야 하는데, 조영제의 투과에 따른 부작용 사례가 빈번하게 나타나고 있어 조영제의 사용이 꺼려지고 있는 실정이다.

CT 장치를 이용한 방사선 치료상의 문제를 해결하기 위해 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장치와 선형 가속기를 융합한 다양한 형태의 MR-LINAC 시스템이 제안되고 있으나, 대부분 두 기기를 분리하여 개발하는 방식으로 진행되고 있다. 이러한 분리 방식의 경우 환자의 MR 영상을 획득한 후 방사선 치료를 위해 환자를 선형 가속기(Linear accelerator: Linac)로 이동시키는 동안의 시간이 소요됨으로써 환자의 움직임 및 종양의 위치 변화가 발생하여 정확한 방사선 치료를 할 수 없다는 문제가 있다.

이에 따라, MRI 장치와 선형 가속기가 일체형 구조를 가진 MRI-LINAC 시스템이 제안되고 있으나 대부분 MRI 장치에 바로 선형 가속기가 결합됨으로써 MRI 장치에 의해 형성되는 자기장에 따른 선형 가속기 동작의 오류 또는 치료를 위한 선형 가속기의 모션(motion)에 따른 MRI 장치 내부의 자기장 왜곡이 발생할 수 있다.

또한, 최근에는, 개방된 구조의 갠트리(gantry)를 포함하는 개방형 MRI 장치와 선형 가속기가 융합된 시스템이 제안되고 있지만, 선형 가속기의 자유도가 매우 떨어져 환자에 대한 효율적인 방사선 치료가 어렵다는 문제점이 있다.

미국공개특허 2011/0118588호

전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법은, 선형 가속기의 엑스선을 대상체의 다양한 부위로 조사하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법은 개방형 MRI 장치와 선형 가속기 사이의 자기장의 간섭을 최소화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템은,

MRI(Magnetic Resonance Imaging) 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템에 있어서, 대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하고, 소정 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 개방형 MRI 촬영부; 상기 갠트리의 개구부를 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사하는 선형 가속기; 및 상기 개방형 MRI 촬영부에 의해 촬영된 상기 대상체에 대한 MR 영상에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 회전 정도를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 대상체에 대한 MR 영상에 기초하여, 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절할 수 있다.

상기 치료 시스템은, 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 변환하기 위한 방향 전환부; 상기 선형 가속기로 전자총 내에 전자 내지 전자빔 가속을 위한 고출력 RF를전달하는 도파관; 및 상기 도파관을 통해 상기 선형 가속기로 회전력을 전달하여, 상기 선형 가속기가 상기 MRI 촬영부의 둘레를 회전하게 하는 회전부를 더 포함할 수 있다.

상기 치료 시스템은, 상기 선형 가속기에 연결되어, 상기 MRI 촬영부의 둘레를 따라 상기 선형 가속기를 회전시키고, 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절하는 6축의 자유도를 갖는 로봇 암(arm)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 대상체의 MR 영상으로부터 상기 대상체의 관심 영역을 결정하고, 상기 결정된 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도, 상기 선형 가속기의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 결정할 수 있다.

상기 치료 시스템은, 상기 MRI 촬영부와 상기 선형 가속기를 서로 차폐시키는 차폐부를 더 포함하되, 상기 선형 가속기는, 상기 차폐부에 형성된 홀을 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사할 수 있다.

상기 선형 가속기는, 상기 엑스선이 조사되는 지점에 부착되어, 상기 선형 가속기에 의해 조사되는 엑스선을 성형하는 콜리메이터(Collimator)를 포함할 수 있다.

상기 콜리메이터는, 다엽(Multi-Leaf) 콜리메이터 또는 조리개(Iris/Aperture) 가변형 콜리메이터를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법은,

MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템의 제어 방법에 있어서, 대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하고, 소정 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 개방형 MRI 촬영부를 이용하여 대상체의 MR 영상을 촬영하는 단계; 상기 대상체의 MR 영상으로부터 상기 대상체의 관심 영역을 결정하는 단계; 및 상기 대상체의 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 회전 정도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조절하는 단계는, 상기 대상체의 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리를 회전시키는 단계; 상기 선형 가속기가 상기 갠트리의 개구부를 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사할 수 있도록 상기 선형 가속기를 회전시키는 단계; 및 상기 선형 가속기의 엑스선이 상기 대상체의 관심 영역에 도달할 수 있도록 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법은, 선형 가속기의 엑스선을 대상체의 다양한 부위로 조사하여 효과적인 방사선 치료를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템 및 이의 제어 방법은 왜곡 없는 MR 영상에 기초하여 방사선 치료를 수행하므로, 대상체에 대한 불필요한 엑스선 피폭을 줄일 수 있고, 연조직에 대한 정확한 방사선 치료를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템의 갠트리와 선형 가속기가 회전한 모습을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 사시도이다.
도 5는 선형 가속기에 연결된 차폐부를 도시하는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 선형 가속기에 장착될 수 있는 콜리메이터의 예시적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.

본 명세서에서 "영상"은 이산적인 영상 요소들(예를 들어, 2차원 영상에 있어서의 픽셀들 및 3차원 영상에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 MRI 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 영상을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템(100)의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템(100)은 개방형 MRI 촬영부(110), 선형 가속기(130) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 제어부는 마이크로 프로세서로 구성될 수 있고, 도 1에 도시된 치료 시스템(100)과 연결되어 치료 시스템(100)의 동작을 제어하는 중앙 컴퓨터에 포함될 수도 있다.

개방형 MRI 촬영부(110)는 대상체에 대한 MR 영상을 촬영한다. 개방형 MRI 촬영부(110)는 C형 타입 또는 U형 타입의 MRI 장치를 포함할 수 있다. 대상체는 테이블(115)상에 위치할 수 있다.

개방형 MRI 촬영부(110)는 강력한 자력에 의해 발생하는 핵자기 공명이라는 물리적 현상을 응용하여 정자장 내에 놓인 조직의 수소 원자핵 변화를 영상화함으로써 방사선에 의한 피폭 없이도 높은 조직 대조도(contrast)를 갖는 대상체에 대한 임의 방향에서의 단층 영상을 얻을 수 있는 장치이다.

개방형 MRI 촬영부(110)는 대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하는 갠트리(112)를 포함할 수 있다. 갠트리(112)는 대상체에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 생성하는 주 자석(main magnet), 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 발생시키는 경사 코일(Gradient coil) 및 대상체에게 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 RF 신호를 수신하는 RF 코일(radio frequency coil)을 포함할 수 있다.

갠트리(112)는 소정의 축을 기준으로 회전이 가능하며, 도 1에 도시된 A 방향을 따라 회전할 수 있다. 갠트리(112)의 안전한 회전을 위해 갠트리(112)에 포함된 주 자석은 영구 자석으로 구성될 수 있다.

선형 가속기(130)는 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 대상체로 엑스선(132)을 조사한다. 선형 가속기(130)는 전자총(electron gun)에서 발생한 전자를 가속관에서 가속시켜 금속에 충돌시킴으로써 엑스선(132)을 발생시키고, 엑스선(132)을 대상체의 관심 영역에 조사하는 장치로서, 구체적으로는 물리적으로 연결되는 도파관(170)을 통해 전자총 내 전자 내지 전자빔 가속을 위한 고출력 RF(Ridio Frequency)를 제공받아 엑스선(132)을 발생시키고, 엑스선(132)을 대상체의 MR 영상에 기초하여 수립되는 치료 계획에 따라 다양한 세기로 대상체의 관심 영역을 향해 조사할 수 있다.

선형 가속기(130)는 도파관(170)을 통해 회전부(175)와 연결될 수 있는데, 회전부(175)는 도파관(170)을 통해 선형 가속기(130)로 회전력을 전달하여 선형 가속기(130)가 개방형 MRI 촬영부(110)의 둘레를 따라 회전하게 한다. 예를 들어, 선형 가속기(130)는 B 방향을 따라 회전할 수 있다.

선형 가속기(130)의 회전 모션(motion)의 수행으로 인하여 발생할 수 있는 개방형 MRI 촬영부(110)의 자기장 왜곡을 방지하고, 회전 모션 수행 간 발생하는 열, 소음을 최소화하며 나아가 회전에 따르는 하중의 부담을 덜어주기 위하여 선형 가속기(130)의 구성 요소 중 자기장 왜곡을 발생시키는 구성요소 또는 주변기기 예컨대, 고압 전원 장치, 냉각 장치 등은 선형 가속기(130)의 회전 모션에 따라 함께 회전하지 않도록 외부에 별도로 구비될 수 있다.

제어부는 RF 코일을 통해 RF 신호를 수신하고, 이를 재구성하여 영상화시키는 과정으로 대상체의 MR 영상을 생성할 수 있으며, 제어부는 MR 영상에 기초하여 대상체의 치료 계획을 수립하고, 수립된 치료계획에 따라 선형 가속기(130)의 구체적 동작을 제어할 수 있다.

제어부는 대상체의 MR 영상에 기초하여 방사선 치료를 수행할 대상체의 관심 영역을 결정하고, 결정된 대상체의 관심 영역에 따라 갠트리(112)와 선형 가속기(130)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 대상체의 관심 영역이 대상체의 팔 측면으로 결정된 경우, 제어부는 갠트리(112)를 회전시켜 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 대상체의 팔 측면으로 엑스선(132)을 용이하게 조사할 수 있게 한다. 이는, 대상체가 테이블(115)상에서 정면으로 누워있고, 갠트리(112)의 개구부(R)가 대상체의 상부에 위치하는 경우, 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해서는 대상체의 팔 측면이 노출되지 않아 팔 측면으로 방사선을 용이하게 조사할 수 없기 때문이다. 제어부는 갠트리(112)의 회전에 따라 선형 가속기(130)도 회전시킴으로써, 선형 가속기(130)가 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 대상체로 엑스선(132)을 조사할 수 있게 한다. 이에 의해, 대상체가 이동하지 않더라도 대상체의 다양한 부위로 엑스선(132)이 조사될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템(100)은 대상체의 관심 영역에 대한 방사선 치료를 위해, 갠트리(112), 선형 가속기(130)의 회전 정도를 제어하여 대상체가 갠트리(112) 내부에서 이동하지 않고도 대상체의 다양한 부위에 대한 방사선 치료를 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 치료 시스템(100)의 갠트리(112)와 선형 가속기(130)가 회전한 모습을 도시하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 도 1과 비교하여 개방형 MRI 촬영부(110)의 갠트리(112)가 시계 방향으로 90°만큼 회전한 것을 확인할 수 있다. 또한, 갠트리(112)의 회전과 함께 선형 가속기(130)도 시계 방향으로 90°만큼 회전됨으로써, 선형 가속기(130)의 방사선(132)이 갠트리(112)의 개구부(R)를 지나 개방형 MRI 촬영부(110) 내부로 조사될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템(300)의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템(300)은 선형 가속기에 연결된 방향 전환부(150)를 더 포함할 수 있다. 방향 전환부(150)는 선형 가속기(130)를 제어하여 상기 선형 가속기(130)의 엑스선(132) 조사 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 방향 전환부(150)는 선형 가속기(130)를 C 방향을 따라 회전시키며 엑스선(132) 조사 방향을 조절할 수 있다.

방향 전환부(150)는 헥사포드(Hexapod) 시스템으로 구성될 수 있다. 구체적으로 상기 헥사포드 시스템은 선형 가속기(130)의 상부에 6개의 다리 형태로 접착되어 제어부에 의해 각 다리의 굽힘/펴기 등의 동작 제어가 수행됨으로써 선형 가속기(130)의 방향을 자유자재로 전환할 수 있게 하며, 이를 통해 선형 가속기(130)는 대상체에 대해 엑스선(132)을 다양한 각도로 조사할 수 있다. 헥사포드 시스템은 하나의 예시일 뿐이며, 선형 가속기(130)의 방향을 전환할 수 있는 당업자에게 자명한 다양한 시스템이 사용될 수 있다.

제어부는 대상체의 MR 영상에 기초하여 방사선 치료를 수행할 대상체의 관심 영역을 결정하고, 결정된 대상체의 관심 영역에 따라 갠트리(110)의 회전 정도, 선형 가속기(130)의 회전 정도 및 선형 가속기(130)의 엑스선(132) 조사 방향을 조절할 수 있다. 대상체의 관심 영역은 대상체의 MR 영상에 대한 사용자의 선택에 기초하여 결정될 수도 있다.

예를 들어, 대상체의 관심 영역이 대상체의 팔 측면으로 결정되어 제어부가 갠트리(112) 및 선형 가속기(130)를 회전시켜 대상체의 팔 측면이 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 노출된 경우, 제어부는 선형 가속기(130)의 엑스선(132)이 대상체의 관심 영역에 보다 정확히 도달할 수 있도록 선형 가속기(130)의 엑스선(132) 조사 방향을 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 치료 시스템(400)의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 치료 시스템(400)의 선형 가속기(130)는, 도 1에 도시된 회전부(175) 대신 MRI 촬영부(110)의 둘레를 따라 선형 가속기(130)를 회전시키고, 선형 가속기(130)의 엑스선 조사 방향을 조절하는 6축의 자유도를 갖는 로봇 암(arm)(190)에 연결될 수 있다.

제어부에 의해 선형 가속기(130)의 회전 정도 및 엑스선(132) 조사 방향이 결정된 경우, 로봇 암(190)은 제어부에 의해 결정된 회전 정도 및 엑스선(132) 조사 방향에 따라 이동할 수 있다.

도 5는 선형 가속기(130)에 연결된 차폐부를 도시하는 도면이다..

도 5를 참조하면, 선형 가속기(130)는 차폐부(135)에 연결될 수 있다. 차폐부(135)는 개방형 MRI 촬영부(110)와 선형 가속기(130)를 서로 차폐한다.

차폐부(135)는 개방형 MRI 촬영부(110)에 의해 형성되는 자기장이 선형 가속기(130)의 전자총 및 케비티(Cavity) 내의 전자에 미치는 영향을 최소화하고, 선형 가속기(130)의 모션(motion)에 의한 개방형 MRI 촬영부(110)의 자기장의 왜곡을 최소화하기 위한 것이다.

차폐부(135)에는 홀(H)이 형성될 수 있으며, 선형 가속기(130)는 차폐부(135)에 형성된 홀(H)을 통해 방사선을 방사할 수 있다. 차폐부(135)는 정제된 순수한 철(Purified iron)과 같은 투자율이 매우 높은 물질에 의해 제작된 수동 차폐막 및 전류를 흘려 외부로 나가는 자기장을 상쇄시키는 능동 차폐막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)는 선형 가속기(130)에 장착될 수 있는 콜리메이터의 예시적인 구성을 도시하는 도면이다.

선형 가속기(130)는 보다 효과적인 방사선 치료의 수행을 위해 대상체의 관심 영역의 모양 또는 크기에 따라 엑스선의 모양 및 크기를 조절하는 콜리메이터(Collimator)를 포함할 수 있다. 구체적으로 선형 가속기(130)를 통해 방사되는 엑스선은 콜리메이터를 통하여 대상체로 조사됨으로써 엑스선은 콜리메이터의 형상에 따라 다양하게 성형될 수 있다. 콜리메이터는 엑스선과 같은 방사선을 흡수할 수 있는 납이나 텅스텐을 이용하여 제작될 수 있다.

도 6(a)는 다엽 콜리메이터를 도시하는 도면이고, 도 6(b)는 조리개 가변형 콜리메이터를 도시하는 도면이다.

도 6(a)를 참조하면, 다엽 콜리메이터는 좌우로 이동 가능한 복수 개의 리프(leaf)(610)를 통해 다양한 형상을 가질 수 있고, 대상체로 조사되는 엑스선 또한 다엽 콜리메이터의 형상에 따라 여러 다양한 형태로 성형될 수 있다.

도 6(b)를 참조하면, 조리개 가변형 콜리메이터(Iris/Aperture)는 시계/반시계 방향 회전을 통해 홀의 크기가 조절될 수 있으며, 이를 통과하여 대상체로 조사되는 엑스선 또한 조리개 가변형 콜리메이터의 형상에 따라 여러 다양한 크기를 가질 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법의 순서를 도시하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법은 도 1 내지 도 4에 도시된 치료 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 4에 도시된 치료 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 7의 치료 시스템의 제어 방법에도 적용됨을 알 수 있다.

S710 단계에서, 치료 시스템은 개방형 MRI 촬영부(110)를 이용하여 대상체의 MR 영상을 촬영한다. 개방형 MRI 촬영부(110)는 대상체가 위치하는 영역으로 자기장을 형성하고, 소정의 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리(112)를 포함할 수 있다.

S720 단계에서, 치료 시스템(100)은 대상체의 MR 영상으로부터 대상체의 관심 영역을 결정한다. 치료 시스템(100)은 대상체의 MR 영상에 대한 사용자의 입력에 기초하여 대상체의 관심 영역을 결정할 수도 있다.

S730 단계에서, 치료 시스템(100)은 대상체의 관심 영역에 기초하여, 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 대상체로 엑스선을 조사하는 선형 가속기(130)와 갠트리(112)의 회전 정도를 조절한다. 예를 들어, 치료 시스템(100)은 대상체의 관심 영역이 노출되도록 갠트리(112)의 회전 정도를 조절하고, 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 엑스선이 조사되도록 선형 가속기(130)의 회전 정도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 대상체의 다양한 부위로 엑스선 조사가 가능해진다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 치료 시스템의 제어 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.

S810 단계에서, 치료 시스템은 개방형 MRI 촬영부(110)를 이용하여 대상체의 MR 영상을 촬영한다. 개방형 MRI 촬영부(110)는 대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하는 갠트리(112)를 포함할 수 있다.

S820 단계에서, 치료 시스템(100)은 대상체의 MR 영상으로부터 대상체의 관심 영역을 결정한다.

S830 단계에서, 치료 시스템(100)은 대상체의 관심 영역에 기초하여, 갠트리(112)를 회전시킨다. 구체적으로, 치료 시스템(100)은 대상체의 관심 영역이 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 노출될 수 있도록 갠트리(112)를 회전시킨다.

S840 단계에서, 치료 시스템(100)은 선형 가속기(130)가 상기 갠트리(112)의 개구부(R)를 통해 대상체로 엑스선을 조사할 수 있도록 선형 가속기(130)를 회전시킨다. 만약, 선형 가속기(130)로부터 방사되는 엑스선이 갠트리(112)의 개구부(R)를 제외한 영역으로 조사된다면, 대상체에게 엑스선이 도달하지 못하기 때문이다.

S850 단계에서, 치료 시스템(100)은 선형 가속기(130)의 엑스선이 대상체의 관심 영역에 정확히 도달할 수 있도록 선형 가속기(130)의 엑스선 조사 방향을 조절한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100, 300, 400: 치료 시스템
110: 개방형 MRI 촬영부
112: 갠트리
115: 테이블
130: 선형 가속기
135: 차폐부
150: 방향 전환부
170: 도파관
175: 회전부
190: 로봇 암

Claims (10)

1. MRI(Magnetic Resonance Imaging) 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템에 있어서,
   대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하고, 소정 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 개방형 MRI 촬영부;
   상기 갠트리의 개구부를 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사하는 선형 가속기;
   상기 개방형 MRI 촬영부에 의해 촬영된 상기 대상체에 대한 MR 영상에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 회전 정도를 조절하는 제어부; 및
   상기 개방형 MRI 촬영부와 상기 선형 가속기를 서로 차폐시키는 차폐부를 포함하되,
   상기 선형 가속기는, 상기 차폐부에 형성된 홀을 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 대상체에 대한 MR 영상에 기초하여, 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 치료 시스템은,
   상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 변환하기 위한 방향 전환부;
   상기 선형 가속기로 전자총 내에 전자 내지 전자빔 가속을 위한 고출력 RF를전달하는 도파관; 및
   상기 도파관을 통해 상기 선형 가속기로 회전력을 전달하여, 상기 선형 가속기가 상기 MRI 촬영부의 둘레를 회전하게 하는 회전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 치료 시스템은,
   상기 선형 가속기에 연결되어, 상기 MRI 촬영부의 둘레를 따라 상기 선형 가속기를 회전시키고, 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절하는 6축의 자유도를 갖는 로봇 암(arm)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 대상체의 MR 영상으로부터 상기 대상체의 관심 영역을 결정하고, 상기 결정된 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도, 상기 선형 가속기의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 선형 가속기는,
   상기 엑스선이 조사되는 지점에 부착되어, 상기 선형 가속기에 의해 조사되는 엑스선을 성형하는 콜리메이터(Collimator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 콜리메이터는,
   다엽(Multi-Leaf) 콜리메이터 또는 조리개(Iris/Aperture) 가변형 콜리메이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템.
   
9. MRI 유도 기반 선형 가속기를 이용한 치료 시스템의 제어 방법에 있어서,
   대상체가 위치되는 영역에 자기장을 형성하고, 소정 축을 기준으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 개방형 MRI 촬영부를 이용하여 대상체의 MR 영상을 촬영하는 단계;
   상기 대상체의 MR 영상으로부터 상기 대상체의 관심 영역을 결정하는 단계; 및
   상기 대상체의 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리의 회전 정도 및 상기 선형 가속기의 회전 정도를 조절하는 단계를 포함하되,
   상기 선형 가속기는, 상기 개방 MRI 촬영부와 상기 선형 가속기를 서로 차폐시키는 차폐부에 형성된 홀을 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템의 제어 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 대상체의 관심 영역에 기초하여, 상기 갠트리를 회전시키는 단계;
    상기 선형 가속기가 상기 갠트리의 개구부를 통해 상기 대상체로 엑스선을 조사할 수 있도록 상기 선형 가속기를 회전시키는 단계; 및
    상기 선형 가속기의 엑스선이 상기 대상체의 관심 영역에 도달할 수 있도록 상기 선형 가속기의 엑스선 조사 방향을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 시스템의 제어 방법.

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