KR101553778B1 - 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치에 관한 것으로, 구체적으로는 팬톰이 자기 공명 영상장비에 방해가 되지 않도록 합성수지재로 형성되되, 특히, 구동부 전체를 합성수지재의 피스톤 방식으로 구성함으로서, 자기 공명 영상장비를 이용한 촬영 시에 쉽게 필요한 영상을 획득할 수 있고, 이로 인해 다양한 임상 응용을 위한 영상을 획득할 수 있는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치에 관한 것이다.
본 발명은 자기 공명 영상 촬영 장치에 의해 촬영되는 피촬영물로서, 합성수지재로 구성되며, 내부에 인체를 모사하는 장기 및 뼈가 구비되는 팬톰; 상기 팬톰의 일측과 결합되어 팬톰을 좌우로 이동시키되, 모든 구성이 합성수지로 구성되는 구동부; 상기 구동부에 사람의 호흡과 동일하게 공기를 급기 및 배기시킬 수 있도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 공기를 공급하는 공기탱크를 포함한다.

Description

자기 공명 영상용 팬톰 구동장치{Running device for MRI}

본 발명은 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치에 관한 것으로, 구체적으로는 팬톰이 자기 공명 영상장비에 방해가 되지 않도록 합성수지재로 형성되되, 특히, 구동부 전체를 합성수지재의 피스톤 방식으로 구성함으로서, 자기 공명 영상장비를 이용한 촬영 시에 쉽게 필요한 영상을 획득할 수 있고, 이로 인해 다양한 임상 응용을 위한 영상을 획득할 수 있는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치에 관한 것이다.

최근의 방사선치료는 3차원 입체조형방사선치료, 세기조절방사선치료, 영상유도방사선치료 등과 같이 치료용 방사선 전달기술 측면에서 정밀성과 정확성을 향상시키며 발전되어 왔다. 방사선 전달기술의 발전을 통해 치료체적에 높은 선량을 전달하며, 주변 조직에는 방사선 부작용이 나타나지 않도록 높은 선량분포 기울기를 갖는 선량분포를 구현할 수 있어, 선형가속기를 이용한 방사선수술, 세기조절방사선치료를 사용한 동시추가분할선량법 등이 널리 사용되고 있다.

이러한 방사선전달 기술의 발전에도 불구하고 정지영상에서 계획한 3차원적 선량분포가 방사선 치료 중 환자에 호흡에 의한 내부 장기의 움직임으로 인하여 계획과 다르게 분포되며, 특히, 호흡움직임으로 인한 움직임이 큰 폐, 간 등의 장기들에 대한 방사선 치료 시 더욱 영향을 받게 된다.

방사선 전달 측면뿐만 아니라 방사선치료용 치료계획 영상에서 호흡 움직임에 따라 표적체적의 부피, 형태 등이 왜곡되어 나타나는 현상들이 보고되었으며, 호흡 움직임을 관찰하고 방사선치료에 적용하기 위해 4차원 전산화단층촬영 영상기술 들이 1990년 이후 개발되어 개별환자의 호흡 움직임이 방사선치료에 적용되고 있다.

앞서 기술한 방사선치료 기술들이 발전함에 따라 방사선 치료의 표적을 결정하는데 있어 정확성이 더욱 요구됨에 따라 다양한 영상장치에서 획득한 환자의 영상정보를 바탕으로 방사선치료계획을 수립하고 있는 실정이다. 방사선치료에서 전산화단층영상 만을 이용하는 것보다 정상조직의 연부조직의 대조도가 상대적으로 높은 자기공명영상 영상과 함께 도해하는 것이 위치 및 표적체적을 보다 정확히 도해하는 것으로 보고되었다. 따라서 간암을 포함한 다양한 종양을 방사선치료 시 표적체적 및 정상장기의 도해에 자기공명영상이 널리 사용되고 있다.

폐 및 상복부의 방사선치료에서는 앞서 기술한 바와 같이 자기공명영상에서 호흡으로 인한 표적체적 및 정상장기의 왜곡이 있을 수 있기 때문에 4차원 전산화단층촬영과 같은 원리의 4차원 자기공명영상의 획득이 널리 연구되고 있다. 하지만, 자기공명영상의 특성으로 인해 많은 제약이 있게 된다. X-ray만을 사용하여 정지영상을 획득하는 전산화단층촬영 영상과 달리 자기장의 세기 및 방향의 변화로 인해 원자의 스핀 방향의 시간에 따른 변화를 영상으로 획득한다. 이로 인해 기술 수준이 완료단계에 이른 4차원 전산화단층촬영 기술과 달리 4차원 자기공명영상의 경우 현재 활발히 연구/개발되고 있다.

4차원 자기공명영상의 기술개발 및 임상사용을 의해 자기공명영상의 환자의 호흡 움직임과 연계한 영상획득 조건을 최적화 할뿐 아니라, 개별환자의 움직임에 적합한 조건 역시 최적화시키기 위해 4차원 자기공명영상의 정도관리를 위해 4차원 팬톰이 필요하다. 방사선치료에서 정도관리용으로 사용되는 호흡움직임을 표현할 수 있는 팬톰 및 구동장치들은 현재 널리 사용되는 4차원 전산화단층촬영 영상을 위한 것으로 대부분의 구성 물질이 금속으로 구성되어 있기 때문에 이를 자기공명영상의 정도관리 용으로 사용하는 것은 영상의 왜곡 뿐 아니라, 장비의 구동에도 문제가 발생된다.

한국공개특허 10-2010-47910호

상기한 선행문헌에는 각종 의료용 영상촬영장치에 장착되어 해당 촬영장치에 의해 촬영되는 팬텀을 구비하며, 특히 호흡에 따라 상기 팬텀의 부피가 변형되므로 움직이는 폐(lung)의 동적 패턴을 구현할 수 있어 4D 촬영이 가능한 의료용 영상촬영장치의 성능평가에 사용될 수 있는 동적(動的) 영상 정합용 변형가능 폐 팬텀장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

그러나 상기한 기술은 동적인 움직이 가능하지만 모터에 의해 구동되도록 구성되어 있어 CT에서만 영상을 얻을 수 있으므로 자기 공명 촬영 장치에서는 영상획득이 되지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 팬톰이 자기 공명 영상장비에 방해가 되지 않도록 합성수지재로 형성되며, 이를 좌우로 이동시키면서 환자의 호흡을 모사하여 다양한 임상 응용을 위한 영상을 획득할 수 있는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 팬톰을 구동시키는 구동부를 기존과 같이 금속재의 모터 및 스프링을 통해 구동시키는 것이 아닌, 합성수지재인 피스톤을 공기압에 의해 좌우로 이동하여 구동되도록 함으로서 폐의 동적 움직임을 모사하여 영상을 획득할 시 자기 공명 영상장비 촬영에 방해가 되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 자기 공명 영상 촬영 장치에 의해 촬영되는 피촬영물로서, 합성수지재로 구성되며, 내부에 인체를 모사하는 장기 및 뼈가 구비되는 팬톰; 상기 팬톰의 일측과 결합되어 팬톰을 좌우로 이동시키되, 모든 구성이 합성수지로 구성되는 구동부; 상기 구동부에 사람의 호흡과 동일하게 공기를 급기 및 배기시킬 수 있도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 공기를 공급하는 공기탱크를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 구동부는, 상기 팬톰의 일측과 결합되는 로드; 상기 로드를 좌우로 이동시키는 에어 실린더; 상기 에어 실린더의 내측에 구비되되, 상기 로드의 단부와 결합되는 피스톤; 상기 피스톤을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관; 및 상기 로드의 일부, 에어 실린더 및 제1 및 제2 급배기관의 일부를 수용하는 하우징;을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 구동부는, 상기 팬톰의 하부와 결합되는 상판; 상기 상판의 하부면 양측부와 결합되되, 凹 형으로 형성되며, 중심부에 피스톤이 결합되는 로드; 상기 피스톤 및 로드의 일부가 내장되는 에어 실린더; 상기 피스톤을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관; 및 상기 로드의 일부, 에어 실린더 및 제1 및 제2 급배기관의 일부를 수용하는 하우징;을 포함한다.

상기 구동부는, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 페놀수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 실리콘 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치에 의하면, 호흡에 따라 변화하는 폐의 동적 움직임을 영상으로 획득할 수 있고, 특히 구동부 전체의 구성을 합성수지재로 구성하여 동적 영상의 촬영이 가능한 자기 공명 영상장치에 사용될 수 있어 사용성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 간단하고 제작비가 저렴하여 부담 없이 사용할 수 있으므로 경제적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 제1 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 구동부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 제2 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 구동부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치를 통하여 얻은 영상물을 도시한 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 제1 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 구동부의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 제2 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 구동부의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치를 통하여 얻은 영상물을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치는, 자기 공명 영상 촬영 장치에 의해 촬영되는 피촬영물로서, 합성수지재로 구성되며, 내부에 인체를 모사하는 장기 및 뼈가 구비되는 팬톰(10)이 구비된다. 상기 팬톰(10)은 일반적으로 CT 촬영 장치에서 폐의 동적 패턴을 구현할 시 사용되는 팬톰이르므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 팬톰(10)의 일측과 결합되어 팬톰(10)을 좌우로 이동시키되, 모든 구성이 비금속재로 구성되는 구동부(20, 200)가 구비된다. 상기 구동부(20, 200)의 종류는 두 가지로 구성될 수 있으며, 상기 구동부(20, 200)의 구성에 따라 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치는 제1 및 제2 실시예로 나뉜다.

또한, 상기 구동부(20, 200)는, 비금속재인 아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 페놀수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 실리콘 중 어느 하나로 형성된다.

그 중 제작하기 용이한 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지 중 어느 하나를 이용하여 구동부 전체를 구성할 수 있으며, 또는 각 부품별 특성 및 교환주기에 맞춰 적절하게 채택하여 사용이 가능하다.

예를 들어 상기 아크릴 수지는 아크릴산 및 그 유도체의 중합에 의해서 얻어지는 합성수지의 총칭으로 아크릴산 메틸, 메타아크릴산 메틸의 중합체가 주로 사용된다. 열가소성 수지로 무색투명의 내수성이 크고 광선의 투과율이 크며, 본 발명에서는 메타아크릴산 메틸 중합체를 사용할 수 있다.

따라서 상기 멜라민 수지는 멜라닌과 포름알데히드의 반응으로 얻어지는 열경화성 수지로 내수성, 내열성이 뛰어나고 투명성과 경도가 높다.

한편, 사람의 호흡과 동일하게 공기의 급기 및 배기량의 제어하는 제어부(30) 및 상기 제어부(30)에 공기를 공급하는 공기탱크(40)가 구비된다.

상기 제어부(30) 및 공기탱크(40)는, 금속재로 구성되는 물품이 있어 자기 공명 영상장치의 외측에 구성된다.

또한, 상기 제어부(30)는 팬텀(10)의 전후좌우 이동에 대한 시간 및 횟수의 조정이 가능하게 된다. 예를 들어 일반적인 사람의 호흡의 주기는 4초 정도가 되며, 이를 맞추기 위해 4초에 1번 팬텀이 전후 또는 좌우로 움직이도록 촬영 전에 제어부(30)를 셋팅한뒤 촬영을 하게 된다.

이하, 각 구동부를 실시예별로 살펴보기로 한다.

우선, 제1 실시예의 구동부(20)는, 상기 팬톰(10)의 일측과 결합되는 로드(21)와, 상기 로드(21)를 좌우로 이동시키는 에어 실린더(22) 및 상기 에어 실린더(22)의 내측에 구비되되, 상기 로드(21)의 단부와 결합되는 피스톤(23)이 구비된다.

또한, 상기 피스톤(23)을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더(22) 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤(23)을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관(24, 25)과, 상기 로드(21)의 일부, 에어 실린더(22) 및 제1 및 제2 급배기관(24, 25)의 일부를 수용하는 하우징(26)으로 구성된다.

따라서 상기 제1 급배기관(24)으로 공기가 공급되면, 그 압력에 의해 상기 피스톤(23)은 후진하게 되며, 이때 제2 급배기관(25)으로는 공기가 유입되지 않거나 적정수준의 공기만 유입하게 된다.

반대로 제2 급배기관(25)으로 공기가 공급되면, 그 압력에 의해 상기 피스톤(23)은 전진하게 되며, 이때 제1 급배기관(24)으로는 공기가 유입되지 않거나 적정수준의 공기만 유입하게 된다.

그러므로 상기 팬텀(10)은 전, 후방으로 이동하게 되어 사람의 호흡에 따라 이동되는 흉부의 모습을 구현할 수 있게 되는 것이다.

한편, 제2 실시예의 구동부(200)는, 상기 팬톰(10)의 하부와 결합되는 상판(201)과, 상기 상판(201)의 하부면 양측부와 결합되되, 凹 형으로 형성되며, 중심부에 피스톤(203)이 결합되는 로드(202) 및 상기 피스톤(203) 및 로드(202)의 일부가 내장되는 에어 실린더(207)로 구성된다.

또한, 상기 피스톤(203)을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더(207) 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤(203)을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관(204, 205) 및 상기 로드(202)의 일부, 에어 실린더(207) 및 제1 및 제2 급배기관(204, 205)의 일부를 수용하는 하우징(206)으로 구성된다.

따라서 상기 제1 급배기관(204)으로 공기가 공급되면, 그 압력에 의해 상기 피스톤(203)은 도 4에 도시된 바와 같이 좌측으로 이동(일점쇄선 참조)하게 되며, 동시에 로드(202) 일체로 결합된 상판(201)도 이동하게 되며, 이때 제2 급배기관(205)으로는 공기가 유입되지 않거나 적정수준의 공기만 유입하게 된다.

반대로 제2 급배기관(205)으로 공기가 공급되면, 그 압력에 의해 상기 피스톤(203)은 도 4에 도시된 바와 같이 우측으로 이동(점선 참조)하게 되며, 이때 제1 급배기관(24)으로는 공기가 유입되지 않거나 적정수준의 공기만 유입하게 된다.

그러므로 상기 팬텀(10)은 전, 후방으로 이동하게 되어 사람의 호흡에 따라 이동되는 흉부의 모습을 구현할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구동에 의해 자기 공명 영상 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 팬텀(10)을 소정시간 및 간격으로 단층촬영을 하여 필요한 동적영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.

기존에는 구동부가 금속재의 모터와 스프링으로 구성되고, 이로 인해 CT장치에서만 영상획득이 가능하였으나, 상기한 제1 및 제2 실시예에서와 같이 구동부(20, 200) 전체를 합성수지재로 형성하게 되면, 자기 공명 영상장비(MRI) 외에 컴퓨터 단층촬영 장비(CT) 등과 같이 다양한 촬영장비에 사용될 수 있어 사용성이 증대되며, 특히 구조가 간단할 뿐만 아니라 가공하기 쉬운 합성수지재로 형성되기 때문에 제작비가 저렴하여 경제성이 높아지게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 팬톰 20, 200 : 구동부
21, 202 : 로드 22, 207 : 에어 실린더
23, 203 : 피스톤 24, 204 : 제1 급배기관
25, 205 : 제2 급배기관 30 : 제어부
40 : 공기탱크

Claims (4)

1. 자기 공명 영상 촬영 장치에 의해 촬영되는 피촬영물로서, 합성수지재로 구성되며, 내부에 인체를 모사하는 장기 및 뼈가 구비되는 팬톰(10);
   상기 팬톰(10)의 일측과 결합되어 팬톰(10)을 좌우로 이동시키되, 모든 구성이 비금속재로 구성되는 구동부(20, 200);
   상기 구동부(20, 200)에 사람의 호흡과 동일하게 공기를 급기 및 배기시킬 수 있도록 제어하는 제어부(30); 및
   상기 제어부(30)에 공기를 공급하는 공기탱크(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 구동부(20)는,
   상기 팬톰(10)의 일측과 결합되는 로드(21);
   상기 로드(21)를 좌우로 이동시키는 에어 실린더(22);
   상기 에어 실린더(22)의 내측에 구비되되, 상기 로드(21)의 단부와 결합되는 피스톤(23);
   상기 피스톤(23)을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더(22) 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤(23)을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관(24, 25); 및
   상기 로드(21)의 일부, 에어 실린더(22) 및 제1 및 제2 급배기관(24, 25)의 일부를 수용하는 하우징(26);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치.
3. 제1 항에 있어서,
   구동부(200)는,
   상기 팬톰(10)의 하부와 결합되는 상판(201);
   상기 상판(201)의 하부면 양측부와 결합되되, 凹 형으로 형성되며, 중심부에 피스톤(203)이 결합되는 로드(202);
   상기 피스톤(203) 및 로드(202)의 일부가 내장되는 에어 실린더(207);
   상기 피스톤(203)을 기준으로 양측부에 결합되어 상기 에어 실린더(207) 내측으로 공기를 급기 또는 배기시켜 상기 피스톤(203)을 좌우로 이동시키는 제1 및 제2 급배기관(204, 205); 및
   상기 로드(202)의 일부, 에어 실린더(207) 및 제1 및 제2 급배기관(204, 205)의 일부를 수용하는 하우징(206);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동부(200)는,
   아크릴 수지, 멜라민 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 페놀수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리에틸렌 수지 또는 실리콘 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상용 팬톰 구동장치.

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