KR101576894B1 - 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법 - Google Patents

이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법 Download PDF

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KR101576894B1
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예성준
김휘영
이현석
최권
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Abstract

이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법이 개시된다. 의료용 방사선을 생성하는 선형가속기 및 선형가속기에 부착되어 선형가속기의 현재 위치가 기 설정된 위치로부터 이동된 변동값을 산출하는 이동단말을 포함한다.

Description

이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법{Medical linear accelerator system and process method using mobile terminal}
본 발명은 의료용 선형가속기의 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 품질관리 시스템 및 수행방법에 관한 것이다.
종래에는 방사선치료 방법이 컴퓨터와 네트워킹, 방사선 치료계획 시스템(Radiation Treatment Planning System, RTPS) 및 의료영상기술과 결합되어 개선되고 있다.
암환자에 대한 방사선치료의 비율이 증가하고 있으며, 이에 따라 치료용 방사선 발생장치인 의료용 선형가속기의 개수도 증가하는 추세이다. 또한 치료의 질을 보장하고 유지하고자 정기적으로 품질관리가 이루어지고 있다. 하지만 종래의 품질관리는 수작업에 의한 품질관리 절차로서 인적 오류의 가능성이 있으며, 소요되는 시간이 크다.
따라서, 품질관리 절차를 자동화하여 인적 오류를 최소화하고, 업무시간을 절약할 수 있는 연구가 진행되고 있는 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2008-0044247호는 이동 가능한 부분과 이동 가능한 부분을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 의료기기의 동작을 모니터링하기 위한 시스템을 제공한다.
한국공개특허공보 제10-2013-0057653호는 별도의 캘리브레이션 없이 정확한 위치값을 얻을 수 있으며, 광학적 성질을 이용하여 위치를 인식하게 되기 때문에 부품의 노후화에 따른 오차가 생길 염려가 없는 의료영상기기를 제공한다.
한국공개특허공보 제10-2012-0094584호는 수술실 등에서 환자의 상부에 위치한 조명기구에 거리감지센서가 설치되어 센서에서 감지된 거리에 따라 복수개의 조명등이 환자의 환부를 향해 자동으로 집중 조사되도록 하여 시술의 편의성을 향상시킴은 물론 조명기구 조작의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동초점조절기능이 구비된 의료용 조명기구를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 수평기(level), 자(ruler)등을 이용하여 눈으로 확인되는 수작업에서 발생되는 인적 오류의 가능성을 최소화하도록 품질관리를 자동 제어하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 품질관리를 자동 제어하여 소요되는 시간을 최소화하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템은,
의료용 방사선을 생성하는 선형가속기 및 상기 선형가속기에 부착되어 상기 선형가속기의 현재 위치가 기 설정된 위치로부터 이동된 변동값을 산출하는 이동단말을 포함한다.
상기 산출된 변동값을 출력 및 상기 이동단말에 수행명령을 지시하는 모니터링장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선형가속기는,
상기 의료용 방사선을 발생하는 방사선생성부, 상기 방사선생성부가 회전하도록 터널형상으로 지지하는 겐트리(gantry), 상기 의료용 방사선의 방향과 확산을 한정시키는 콜리메이터(collimator), 상기 겐트리에 형성되고, 상기 이동단말을 고정시키는 고정부 및 상기 의료용 방사선이 조사되는 방향에 형성되고, 수평이동이 되는 치료테이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정부는, 상기 겐트리와 서로 수평을 이루며 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 선형가속기는, 상기 변동값을 기초로 영점조절이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 이동단말은,
무선통신을 하는 통신부, 상기 선형가속기의 회전각을 측정하는 센서부, 조사야의 영상을 촬영하는 카메라부 및 상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 상기 선형가속기의 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 회전각 중 롤(Roll)을 기초로 상기 선형가속기의 겐트리가 변동된 회전각을 산출하고, 상기 회전각 중 요(Yaw)를 기초로 상기 선형가속기의 콜리메이터가 변동된 회전각을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 선형가속기의 콜리메이터가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 촬영된 조사야에 형성된 십자선의 중심위치가 유지되는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 촬영된 조사야의 크기와 기 설정된 조사야의 크기를 비교하여 상기 변동값을 산출하고, 상기 촬영된 조사야의 선원표면간거리와 기 설정된 조사야의 선원표면간거리를 비교하여 상기 변동값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 이동단말은,
무선통신을 하는 통신부, 회전각을 측정하는 센서부, 십자선이 표시된 조사야의 영상을 촬영하는 카메라부 및 상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 실시간으로 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 촬영된 영상이 상기 십자선의 중심을 유지하는지 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는, 자이로센서, 중력센서, 자기장센서, 가속도센서 및 광전센서 중 적어도 하나의 위치센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 수행방법은,
기 설정된 위치로부터 변동된 회전각을 측정하는 단계, 십자선이 표시된 조사야의 영상을 촬영하는 단계 및 상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 실시간으로 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 및 수행방법은 종래의 수평기(level), 자(ruler)등을 이용하여 눈으로 확인되는 수작업에서 발생되는 인적 오류의 가능성을 최소화하도록 품질관리를 자동 제어함으로써, 정확도를 높일 수 있다.
또한 품질관리를 자동 제어하여 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 탈부착을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리의 회전각 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터(140)의 회전각 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 조사야 촬영에 대한 영상분석을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 선원표면간거리에 대한 변동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템의 어플리케이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템의 수행방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명할 수 있다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 할 수 있다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 의료용 선형가속기 시스템(1)은 선형가속기의 품질관리를 자동 제어함으로써, 정확도를 높일 수 있다. 이를 통해, 의료용 선형가속기 시스템(1)은 품질관리에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다. 의료용 선형가속기 시스템(1)은 선형가속기(100), 이동단말(200) 및 모니터링장치(300)를 포함하고, 이동단말(200)과 모니터링장치(300)를 연결해주는 네트워크(10)를 더 포함한다.
선형가속기(100)는 의료용 방사선을 생성하여 환자에게 조사한다. 또한 선형가속기(100)는 상기 조사된 의료용 방사선을 통하여 환자를 치료할 수 있다. 선형가속기(100)는 방사선생성부, 겐트리(gantry), 콜리메이터(collimator), 고정부 및 치료테이블을 포함한다.
방사선생성부는 의료용 방사선을 생성하고, 상기 생성된 방사선은 암환자에게 조사될 수 있다. 상기 의료용 방사선은 전자선 또는 X-선일 수 있다.
겐트리는 상기 방사선생성부가 회전되도록 터널형상으로 형성되어 지지대의 역할을 한다. 겐트리는 상기 방사선생성부를 포함하도록 형성될 수 있다.
콜리메이터는 상기 의료용 방사선의 방향과 확산을 한정시킨다. 콜리메이터는 방사선 조사선량율을 가능한 한 적게 한다. 콜리메이터는 방사선을 잘 흡수하는 텅스텐(Tungsten) 또는 납으로 형성될 수 있으며, 방사선의 에너지에 따라 두께와 크기를 조절할 수 있다.
고정부는 상기 겐트리에 형성되고 이동단말(200)을 고정시킨다. 즉, 고정부는 겐트리의 회전에 따른 이동단말(200)의 흔들림을 없애준다.
치료테이블은 환자가 누워서 상기 의료용 방사선에 조사되는 테이블이다. 치료테이블은 환자 몸을 기준으로 좌우(Left-Right, LR) 및 머리-발(Cranial-Caudal,CC) 방향으로 수평이동 및 회전을 한다.
이동단말(200)은 선형가속기(100)에 부착되어 현재 위치가 기 설정된 위치로부터 이동된 변동값을 산출한다.
이동단말(200)은 겐트리와 콜리메이터의 회전에 의한 회전각을 측정한다. 이동단말(200)은 상기 측정된 회전각을 통해 기 설정된 위치와 현재 위치의 변동값을 산출한다.
이동단말(200)은 카메라를 통하여 조사야를 촬영한다. 상기 조사야는 이동단말(200)의 현재 위치를 판단하기 위한 기준으로 십자선이 형성된 조사 영역이며, 상기 십자선이 형성된 조사영역은 상기 치료테이블에 형성된다. 즉, 조사야는 치료테이블의 상부에 형성될 수 있다. 이동단말(200)은 조사야를 촬영하고, 촬영된 조사야의 영상 중 십자선을 이용하여 기 설정된 위치와 현재 위치의 변동값을 산출한다.
모니터링장치(300)는 이동단말(200)로부터 산출된 변동값을 수신받아 출력한다. 또한 모니터링장치(300)는 이동단말(200)에 수행명령을 지시한다. 상기 수행명령은 회전각을 측정하거나 조사야를 촬영하는 것일 수 있다. 또한 상기 수행명령은 상기 전술된 명령에만 국한되지 않을 수 있다. 모니터링 장치(300)는 스마트폰(320), 데스크탑(340), 랩탑(360), 태블릿PC, 웨어러블 기기 등을 포함할 수 있다.
특히, 이동단말(200)과 모니터링장치(300)는 서로 연동이 가능하도록 동일한 어플리케이션 또는 프로그램이 수행되며, 이를 통해 쌍방향 통신을 할 수 있다.
네트워크(10)는 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 블루투스(Bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE802.11g, IEEE802.11n), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 차세대 통신망인 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 네트워크(10)는 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다.
따라서, 의료용 선형가속기 시스템(1)은 선형가속기(100)에 부착된 이동단말(200)이 기 설정된 위치로부터 이동된 변동값을 산출하고, 산출된 변동값을 기초로 선형가속기(100)의 영점조절, 즉 품질관리를 하는 시스템이다. 또한 의료용 선형가속기 시스템(1)은 선형가속기(100) 및 이동단말(200)로 구성될 수 있지만 사용자의 편의를 위하여 모니터링장치(300)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 탈부착을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 2(a)는 선형가속기(100)에 이동단말(200)을 부착한 것을 도시한 도면이고, 도 2(b)는 선형가속기(100)에 이동단말(200)을 탈착한 것을 도시한 도면이다.
선형가속기(100)는 이동단말(200)을 탈부착할 수 있도록 고정부(150)를 겐트리(120)에 형성한다. 선형가속기(100)는 고정부(150)를 콜리메이트(140)와 인접한 부분에 형성할 수 있다.
고정부(150)는 이동단말(200)이 움직이지 않도록 고정시켜주는 역할을 한다. 고정부(150)는 이동단말(200)의 크기에 맞도록 크기조절을 할 수 있으며, 이를 위해 고정부(150)는 조임쇠를 포함할 수 있다. 고정부(150)는 프레임을 아크릴 등으로 제작하여 겐트리(120)와 부착된 이동단말(200)이 서로 수평을 이루도록 고정한다.
이동단말(200)은 디스플레이부가 보이도록 고정부(150)에 부착하거나 후면 카메라가 보이도록 고정부(150)에 부착할 수 있다. 따라서, 이동단말(200)의 전면 카메라 또는 후면 카메라는 치료테이블(170)을 향한다. 이동단말(200)은 고정부(150)에 부착되어 움직임이 고정됨으로써 조사야 촬영 및 변동된 회전각을 정확하게 측정할 수 있다.
특히, 이동단말(200)이 후면 카메라가 보이도록 고정부(150)에 부착된 경우, 일반적으로 이동단말(200)의 후면 카메라가 전면 카메라보다 해상도가 높기 때문에 후술되는 조사야 크기 측정 등을 하는데 정확도를 높일 수 있다. 이 때, 이동단말(200)은 네트워크(10)를 통해서 모니터링장치(300)과 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 이동단말(200)은 휴대가 용이하고, 촬영을 할 수 있으며, 위치센서를 포함하여 움직임의 변동값을 산출한다. 바람직하게, 이동단말(200)은 스마트폰일 수 있다. 이동단말(200)은 전면 카메라(210), 후면 카메라(미도시) 스피커(220), 디스플레이부(230), 마이크(240)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 이동단말로 구현될 수도 있다.
전면 카메라(210) 및 후면 카메라는 일반적인 범용 카메라로써, 조사야를 촬영을 한다. 전면 카메라(210)는 이동단말(200)의 전방을 주시할 수 있는 위치에 형성된다. 즉, 전면 카메라(210)는 이동단말(200)의 전면에 형성될 수 있다. 후면 카메라는 이동단말(200)의 후방을 주시할 수 있는 위치에 형성된다. 즉, 후면 카메라는 이동단말(200)의 후면에 형성될 수 있다. 또한 후면 카메라가 전면 카메라(210)보다 해상도가 높을 수 있다.
스피커(220)는 현재 이동단말(200)이 수행하는 단계를 알람음을 생성하여 사용자에게 제공한다. 예를 들면, 스피커(220)는 카메라(210) 촬영 시, 알람음을 생성하여 사용자가 용이하게 촬영을 할 수 있도록 할 수 있다.
디스플레이부(230)은 현재 이동단말(200)이 수행되는 단계를 화면으로 사용자에게 제공한다. 디스플레이부(230)는 데이터를 시각적으로 화면에 표시한다. 디스플레이부(230)은 터치 기능을 포함하는 터치스크린일 수 있다.
마이크(240)는 외부로부터 음파를 받아 똑같은 파형의 음성 전류로 바꾼다. 즉, 마이크(240)는 기 설정된 범위 안에 있는 음성을 수신할 수 있다.
특히, 이동단말(200)은 마이크(240)로부터 수신된 음성이 단계를 수행하는 명령일 경우, 상기 명령에 따른 단계를 수행할 수 있다. 즉, 이동단말(200)은 음성인식을 통한 명령수행도 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 이동단말(200)은 통신부(410), 센서부(420), 카메라부(430), 제어부(440), 출력부(450) 및 저장부(460)를 포함한다.
통신부(410)는 네트워크(10)를 통한 유무선통신을 한다. 통신부(410)는 모니터링장치(300)로 측정된 데이터를 송신하거나 모니터링장치(300)로부터 명령을 수신받을 수 있다. 통신부(410)는 바람직하게 무선통신을 하여 사용자에게 편의성을 제공할 수 있다.
센서부(420)는 위치센서를 통하여 이동단말(200)의 위치를 측정한다. 특히 센서부(420)는 이동단말(200)의 회전각을 측정한다. 센서부(420)는 자이로센서, 중력센서, 자기장센서, 가속도센서 및 광전센서 중 적어도 하나의 위치센서를 포함할 수 있다.
센서부(420)는 마이크(240)를 포함한다. 센서부(420)는 마이크(240)를 통해서 음성을 수신하며, 상기 수신된 음성이 기 설정된 음성일 경우, 이동단말(200)은 기 설정된 음성에 따른 단계를 수행할 수 있다.
센서부(420)는 터치 기능이 포함하는 디스플레이부(230)를 포함한다. 센서부(420)는 사용자의 터치에 따른 입력을 수신할 수 있다. 상기 디스플레이부(230)는 압력 센서를 포함하여 상기 터치를 감지할 수 있다.
카메라부(430)는 이동단말(200)의 전면 및 후면에 카메라를 포함한다. 카메라부(430)는 현재 위치를 촬상 또는 촬영할 수 있다. 카메라부(430)는 현재 위치를 실시간으로 촬영할 수 있다.
제어부(440)는 센서부(420)로부터 측정된 회전각 및 카메라부(430)로부터 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 실시간으로 산출한다.
제어부(440)는 센서부(420)로부터 측정된 회전각을 기초로 현재 위치와 기 설정된 위치의 변동값을 산출한다. 제어부(440)는 회전각 중 롤(Roll)의 회전각을 기초로 겐트리(120)의 변동값을 산출한다. 상기 롤은 3차원 공간에서 x축 중심의 3차원 회전을 의미한다. 제어부(440)는 회전각 중 요(Yaw)의 회전각을 기초로 콜리메이터(140)의 변동값을 산출한다. 상기 요는 3차원 공간에서 z축 중심의 3차원 회전을 의미한다.
제어부(440)는 카메라부(430)로부터 촬영된 조사야의 영상을 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 산출한다. 상기 기 설정된 위치는 십자선으로 표시된다. 제어부(440)는 상기 십자선으로부터 현재 위치의 거리를 영상처리를 통해 변동값을 산출할 수 있다.
출력부(450)는 스피커(220)를 포함한다. 스피커(220)는 제어부(440)에서 수행되는 단계의 알림음을 출력한다. 이를 통해, 사용자는 시각적인 출력이외에 청각적인 출력을 제공받을 수 있다. 상기 알림음에 대한 서비스의 온/오프는 제어부(440)를 통해 설정을 할 수 있다.
출력부(450)는 디스플레이부(230)를 포함한다. 디스플레이부(230)는 제어부(440)에서 산출된 데이터를 시각적으로 출력을 한다. 특히, 디스플레이부(230)는 터치 스크린 기능을 포함하고 있어서, 센서부(420) 및 출력부(450)를 동시에 수행한다.
저장부(460)는 센서부(420)로부터 측정된 측정 데이터가 저장된다. 저장부(460)는 카메라부(430)로부터 촬상 또는 촬영된 영상 데이터가 저장된다. 또한 저장부(460)는 제어부(440)에서 산출된 변동값이 저장된다. 특히, 저장부(460)는 현재 위치의 기준이 되는 회전각 및 영상의 기 설정된 위치가 저장된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리의 회전각 산출을 설명하기 위한 도면이다. 도 5(a)는 이동단말(200)의 회전각 중 롤이 0°일 경우를 도시한 도면이고, 도 5(b)는 이동단말(200)의 회전각 중 롤이 90°일 경우를 도시한 도면이다. 이동단말(200)은 선형가속기(100)의 겐트리(120)에 부착된다.
도 5를 참조하면, 제어부(440)는 내부에 포함된 센서부(420)를 통해 기 설정된 위치에서 현재 위치의 변동된 회전각을 산출한다. 상기 센서부(420)는 자이로센서, 중력센서, 자기장센서, 가속도 센서 등을 포함한다. 즉, 제어부(440)는 저장부(460)에 저장된 기 설정된 위치와 센서부(420)에서 측정된 현재 위치의 회전각을 비교하여 변동된 회전값을 산출한다.
제어부(440)는 센서부(420)를 통하여 회전각 중 롤을 모니터링하여 겐트리(120)의 변동된 회전각을 산출할 수 있다. 상기 롤은 3차원 공간에서 x축 중심의 3차원 회전을 의미한다.
센서부(420)는 겐트리(120)의 특정 각도(0°, 90°, 180°, 270°) 이외에도 종래의 수평기로 측정 불가능한 45°등의 각도도 측정을 할 수 있다. 즉, 센서부(420)는 종래와 달리 겐트리(120)의 회전 각도에 제약을 받지 않고 모든 회전각을 측정할 수 있다. 이는 제어부(440)가 보다 정확한 겐트리(120)의 변동값을 산출한다는 것을 의미한다.
도 5(a)는 겐트리(120)가 아래방향으로 향하고 있으므로 겐트리(120)에 부착된 이동단말(200)은 수평을 유지한다. 이로 인해, 이동단말(200)의 롤은 0°로 측정된다.
도 5(b)는 겐트리(120)가 0°에서 시간방향으로 90°회전하여 이동단말(200)이 측면을 주시한다. 이로 인해, 이동단말(200)의 롤은 90°로 측정된다.
만약 도 5(a)가 기 설정된 회전값이고, 도 5(b)가 현재 위치라고 하여 비교하는 경우, 제어부(440)는 겐트리(120)가 시계방향으로 90°회전되었다고 산출한다.
선형가속기(100)는 이동단말(200)에서 산출된 변동값을 기초로 기 설정된 위치로 회전되어 영점조절이 된다. 이를 통해 선형가속기(100)는 정밀하게 방사선을 환자에게 조사를 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터의 회전각 산출을 설명하기 위한 도면이다. 도 6(a)는 이동단말의 회전각 중 요가 0°일 경우를 도시한 도면이고, 도 6(b)는 이동단말의 회전각 중 요가 90°일 경우를 도시한 도면이다. 이동단말(200)은 선형가속기(100)의 겐트리(120)에 부착된다.
도 6를 참조하면, 제어부(440)는 내부에 포함된 센서부(420)를 통해 기 설정된 위치에서 현재 위치의 변동된 회전각을 산출한다. 즉, 제어부(440)는 저장부(460)에 저장된 기 설정된 위치와 센서부(420)에서 측정된 현재 위치의 회전각을 비교하여 변동된 회전값을 산출한다.
제어부(440)는 센서부(420)를 통하여 회전각 중 요를 모니터링하여 콜리메이터(140)의 변동된 회전각을 산출할 수 있다. 상기 콜리메이터(140)는 3차원 공간에서 z축 중심의 3차원 회전을 의미한다.
센서부(420)는 콜리메이터(140)의 특정 각도(0°, 90°, 180°, 270°) 이외에도 종래의 수평기로 측정 불가능한 45°등의 각도도 측정을 할 수 있다. 즉, 센서부(420)는 종래와 달리 콜리메이터(140)의 회전 각도에 제약을 받지 않고 모든 회전각을 측정할 수 있다. 이는 제어부(440)가 보다 정확한 콜리메이터(140)의 변동값을 산출한다는 것을 의미한다.
선형가속기(100)는 이동단말(200)에서 산출된 변동값을 기초로 기 설정된 위치로 회전되어 영점조절이 된다. 이를 통해 선형가속기(100)는 정밀하게 방사선을 환자에게 조사를 할 수 있다.
도 6(a)는 콜리메이터(140)의 기준점(145)이 12시 방향으로 향하고 있으며, 이로 인해 이동단말(200)의 요는 0°로 측정된다.
도 6(b)는 콜리메이터(140)의 기준점(145)이 0°에서 시간방향으로 90°회전한 것이며, 이로 인해 이동단말(200)의 요는 90°로 측정된다.
만약 도 6(a)가 기 설정된 회전값이고, 도 6(b)가 현재 위치라고 하여 비교하는 경우, 이동단말(200)은 콜리메이터(140)가 시계방향으로 90°회전되었다고 산출한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 조사야 촬영에 대한 영상분석을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 이동단말(200)은 조사야를 촬영하여 기 설정된 위치에 대한 영상과 현재 위치에 대한 영상을 비교하여 변동값을 산출한다.
즉, 투영된 조사야의 십자선에 맞춰 치료테이블(170)에 부착한 모눈종이 또는 십자선이 표시된 템플릿이 있는 경우, 이를 기준으로 치료테이블(170)의 실제 수평이동 거리를 측정할 수 있다. 또한 치료테이블(170)의 회전각도도 상기 기준으로 회전된 각도를 측정할 수 있다.
도 7(a)는 조사야의 크기를 비교하는 과정을 설명하는 도면이다.
카메라부(430)는 십자선이 형성된 조사야를 촬영한다. 제어부(440)는 저장부(460)에 기 설정된 조사야의 크기와 상기 카메라부(430)에서 촬영된 조사야의 크기를 비교한다. 제어부(440)는 상기 비교된 조사야의 크기를 기초로 선형가속기(100)의 변동값을 산출한다.
즉, 제어부(430)는 카메라부(430)에서 촬영된 영상을 영상처리하여 자동으로 조사야의 크기를 산출한다. 상기 영상처리는 이진영상, 에지추출, 길이평가 등을 포함한다.
여기서, 도 7(a)의 노란색선이 추출된 조사야의 에지이며, 붉은 화살표가 측정할 조사야의 크기이다. 제어부(430)는 상기 촬영된 영상의 조사야의 크기를 산출한 후, 기 설정된 조사야의 크기와 비교하여 기 설정된 위치에서 현재 위치의 변동값을 산출한다.
도 7(b)는 조사야의 십자선 중심위치를 유지하는지를 평가하는 과정을 설명하는 도면이다.
카메라부(430)는 십자선이 형성된 조사야를 실시간으로 촬영한다. 이 때, 콜리메이터(140)를 회전되면 제어부(430)는 조사야의 십자선 중심이 일관성을 판단한다. 상기 일관성을 유지하는 거리의 오차는 ±0.1cm일 수 있다.
즉, 제어부(440)는 콜리메이터(140)가 시간방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 촬영된 조사야에 형성된 십자선의 중심위치가 유지되는지 판단한다.
따라서, 선형가속기(100)는 이동단말(200)에서 산출된 조사야의 영상을 기초로 기 설정된 위치로 이동되어 영점조절이 된다. 이를 통해 선형가속기(100)는 정밀하게 방사선을 환자에게 조사를 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동단말의 선원표면간거리에 대한 변동을 설명하기 위한 도면이다. 도 8(a)는 조사야를 촬영한 화면을 통하여 선원표면간거리에 대한 설명을 하는 도면이고, 도 8(b)는 이동단말의 선원표면간거리에 대한 설명을 하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어부(440)는 이동단말(200)의 선원표면간거리를 이용하여 이동단말의 기 설정된 위치에서 현재 위치로 변동값을 산출한다. 제어부(440)는 선원표면간거리에 따라 조사야의 크기가 달라지는 것을 이용하여 상기 변동값을 산출한다. 즉, 제어부(440)는 선원표면간거리에 비례하여 조사야의 크기도 달라지는 것을 이용할 수 있다.
도 8(a)는 조사야의 크기가 100cm인 제1 조사야(820)에서 120cm인 제2 조사야(840)로 커짐으로써, 이에 비례하게 선원표면간 거리가 달라지는 것을 도시하고 있다. 즉, 제어부(440)는 조사야의 크기 변화를 기초로 선원표면간 거리의 변동값을 산출할 수 있다.
도 8(b)는 이동단말의 선원표면간거리를 측면으로 도시한 도면으로, 제1 조사야(820)는 크기가 100cm이므로 이동단말(200)과의 선원표면간거리가 가깝지만 제2 조사야(840)는 크기가 120cm이므로 이동단말(200)과의 선원표면간거리가 제1 조사야(820)보다 멀다.
즉, 조사야의 크기에 따라 선원표면간거리가 달라지는 것을 보여주며, 그 차이는 hcm로 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템의 어플리케이션을 설명하기 위한 도면이다. 도 9(a)는 겐트리(120)의 회전각 측정을 어플리케이션으로 수행되는 화면을 설명하는 도면이고, 도 9(b)는 콜리메이터(140)의 회전각 측정을 어플리케이션으로 수행되는 화면을 설명하는 도면이며, 도 9(c)는 카메라로 촬영되는 조사야를 어플리케이션으로 수행되는 화면을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 이동단말(200)은 품질관리를 수행하기 위한 어플리케이션을 포함한다. 또한 상기 어플리케이션이 수행되는 과정은 출력부(430) 중 디스플레이부(230)을 통해 출력된다. 따라서, 사용자는 제어부(440)에서 산출된 데이터들을 디스플레이부(230)로 확인할 수 있다.
또한 상기 어플리케이션을 모니터링장치(300)도 포함하여 이동단말(200)과 네트워크(10)를 통하여 데이터를 서로 공유할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 선형가속기 시스템의 수행방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 의료용 선형가속기 시스템(1)은 이동단말(200)을 이용하여 선형가속기(100)의 품질관리를 자동으로 제어한다. 의료용 선형가속기 시스템(1)은 수작업에서 발생되는 인적 오류의 가능성을 최소화하고, 소요되는 시간을 최소화한다.
선형가속기(100)는 이동단말(200)이 부착된다(S100). 선형가속기(100)는 고정부(150)를 포함하며, 상기 고정부(150)에 이동단말(200)이 부착된다. 고정부(150)는 선형가속기(100)의 겐트리(120)에 형성될 수 있다. 고정부(150)는 프레임이 아크릴 등으로 형성되고 겐트리(120)와 서로 수평을 이루도록 형성된다.
따라서, 이동단말(200)은 겐트리(120)와 서로 수평을 이루며 고정된다.
이동단말(200)은 회전각을 산출한다(S110). 이동단말(200)은 센서부(420)에 포함된 위치센서를 통하여 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 산출한다. 상기 센서부(420)는 자이로센서, 중력센서, 자기장센서, 가속도센서 및 광전센서 중 적어도 하나를 포함한다.
이동단말(200)은 회전각 중 롤을 기초로 겐트리(120)의 변동된 회전각을 산출한다. 이동단말(200)은 회전각 중 요를 기초로 콜리메이터(140)의 변동된 회전각을 산출한다.
이동단말(200)은 촬영된 영상을 분석한다(S120). 이동단말(200)은 카메라부(430)에 포함된 카메라를 통하여 조사야를 촬영한다. 이동단말(200)은 촬영된 조사야를 영상처리하여 기 설정된 위치와 현재 위치의 변동값을 산출한다. 또한 이동단말(200)은 콜리메이터(140)가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 촬영된 조사야에 형성된 십자선의 중심위치가 유지되는지 판단한다.
선형가속기(100)는 품질관리가 된다(S130). 선형가속기(100)는 단계 S110 및 단계 S120에서 산출된 변동값을 기초로 품질관리가 된다. 상기 품질관리는 선형가속기(100)의 영점조절일 수 있다.
선형가속기(100)는 이동단말(200)이 탈착된다(S140). 상기 품질관리 후, 이동단말(200)은 선형가속기(100)의 고정부(150)에서 탈착된다. 이동단말(200)이 탈착된 선형가속기(100)는 품질관리가 된 상태이므로 정밀한 방사선 조사를 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 의료용 선형가속기 시스템은 겐트리(120) 및 콜리메이터(140)의 회전각도, 조사야의 크기, 십자선의 중심위치 유지유무, 선원표면간거리 및 치료테이블(170)의 수평이동, 회전각도를 이용하여 품질관리를 자동제어 할 수 있다.
이는 종래의 수평기(level), 자(ruler)등을 이용하여 눈으로 확인되는 수작업에서 발생되는 인적 오류의 가능성을 최소화하고, 정확도를 높일 수 있으며, 소요시간을 줄여주는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 의료용 선형가속기 시스템 10: 네트워크
100: 선형가속기 120: 겐트리
140: 콜리메이터 145: 기준점
150: 고정부 170: 치료테이블
200: 이동단말 210: 전면 카메라
220: 스피커 230: 디스플레이부
240: 마이크 300: 모니터링장치
320: 스마트폰 340: 데스크탑
360: 랩탑 410: 통신부
420: 센서부 430: 카메라부
440: 제어부 450: 출력부
460: 저장부 820: 제1 조사야
840: 제2 조사야

Claims (12)

  1. 의료용 방사선을 생성하는 선형가속기; 및
    상기 선형가속기에 부착되어 상기 선형가속기의 현재 위치가 기 설정된 위치로부터 이동된 변동값을 산출하는 이동단말;을 포함하되,
    상기 이동단말은,
    무선통신을 하는 통신부;
    상기 선형가속기의 회전각을 측정하는 센서부;
    조사야의 영상을 촬영하는 카메라부; 및
    상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 상기 선형가속기의 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산출된 변동값을 출력 및 상기 이동단말에 수행명령을 지시하는 모니터링장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선형가속기는,
    상기 의료용 방사선을 발생하는 방사선생성부;
    상기 방사선생성부가 회전하도록 터널형상으로 지지하는 겐트리(gantry);
    상기 의료용 방사선의 방향과 확산을 한정시키는 콜리메이터(collimator);
    상기 겐트리에 형성되고, 상기 이동단말을 고정시키는 고정부; 및
    상기 의료용 방사선이 조사되는 방향에 형성되고, 수평이동이 되는 치료테이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 겐트리와 서로 수평을 이루며 형성되는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 선형가속기는,
    상기 변동값을 기초로 영점조절이 되는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 회전각 중 롤(Roll)을 기초로 상기 선형가속기의 겐트리가 변동된 회전각을 산출하고, 상기 회전각 중 요(Yaw)를 기초로 상기 선형가속기의 콜리메이터가 변동된 회전각을 산출하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선형가속기의 콜리메이터가 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 촬영된 조사야에 형성된 십자선의 중심위치가 유지되는지 판단하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 촬영된 조사야의 크기와 기 설정된 조사야의 크기를 비교하여 상기 변동값을 산출하고, 상기 촬영된 조사야의 선원표면간거리와 기 설정된 조사야의 선원표면간거리를 비교하여 상기 변동값을 산출하는 것을 특징으로 하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템.
  10. 무선통신을 하는 통신부;
    회전각을 측정하는 센서부;
    십자선이 표시된 조사야의 영상을 촬영하는 카메라부; 및
    상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 실시간으로 산출하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 경우, 상기 촬영된 영상이 상기 십자선의 중심을 유지하는지 판단하는 것을 특징으로 하는 이동단말.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 센서부는,
    자이로센서, 중력센서, 자기장센서, 가속도센서 및 광전센서 중 적어도 하나의 위치센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동단말.
  12. 이동단말이 기 설정된 위치로부터 변동된 회전각을 측정하는 단계;
    이동단말이 십자선이 표시된 조사야의 영상을 촬영하는 단계; 및
    이동단말이 상기 측정된 회전각 및 상기 촬영된 영상 중 적어도 하나를 기초로 기 설정된 위치로부터 현재 위치의 변동값을 실시간으로 산출하는 단계;를 포함하는 이동단말을 이용한 의료용 선형가속기 시스템 수행방법.
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