KR101652575B1 - 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치 - Google Patents

선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선수술 치료계획에 따라 수립된 방사선분포를 검증하기 위한 방사선분포 측정장치의 위치와 방사선 발생장치의 위치를 정밀하게 조정하여, 병변모양에 대응하여 정확한 위치에 방사선이 조사되도록 하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치에 관한 것으로, 선형가속기의 양단부가 안착되고, 체결부재에 의해 상기 선형가속기의 양 하단부에 각각 체결, 고정되는 복수의 안착부, 복수의 안착부 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 1 지지부재, 제 1 지지부재가 상단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되어, 선형가속기에 따른 안착부의 하중을 분산시키는 복수의 보강부재, 복수의 보강부재 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 2 지지부재 및 복수의 제 2 지지부재가 모서리 영역에 각각 결합되며, 외부로부터 가해지는 물리적 힘에 의해 X축, Y축 및 Z축을 따라서 이동되는 위치 조정수단을 구비한다.

Description

선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치{Dedicated 2D dose array Manipulator with linac-based radiosurgery system}
본 발명은 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치에 관한 것으로, 특히 방사선수술 치료계획에 따라 수립된 방사선분포를 검증하기 위한 방사선분포 측정장치의 위치와 방사선 발생장치의 위치를 정밀하게 조정하여, 병변모양에 대응하여 정확한 위치에 방사선이 조사되도록 하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치에 관한 것이다.
고 선량의 방사선을 한 번 또는 수차례에 걸쳐 종양이나 혈관질환 등의 병변에 조사하는 방사선치료방법인 방사선수술은 정상조직을 보호하며 병변을 괴사시키는 탁월한 임상결과로 인하여 임상에서 널리 시행되고 있으며, 최근에 시행되고 있는 고 정밀 방사선치료 또한 유사한 개념의 치료방법으로 방사선치료의 폭을 넓히고 있다. 이와 같이 고 선량의 방사선조사임에도 불구하고 정상조직을 보호함과 동시에 병변을 치료하려면 고도의 첨단의료기술이 총 집약되어야 성공적인 결과가 가능하다.
그 중에서도 우선되는 기술은 병변을 괴사시키는 처방방사선량(prescription dose)을 병변의 경계면에 3차원적으로 최대한 집약시키고 경계면에 맞닿아있는 정상조직에는 최소화하도록 하는 치료계획이다. 그런데 치료계획은 컴퓨터 프로그램에 의한 결과일 뿐이므로 치료계획에서 MR영상 혹은 CT영상 등에 방사선 조사방향, 조사방법, 처방선량 등을 조합하며 최적의 치료계획이라 판단하고 작성한 방사선선량분포는 직접적으로 방사선분포측정기에 방사선을 조사하여 얻어지는 방사선분포와 서로 비교하여 검증되어야 한다. 이때 방사선분포측정기의 설치 시 검증장치의 중심점은 정확하게 방사선수술 장비의 방사선 등중심(isocenter)에 일치되도록 하여야 한다. 방사선수술은 우선적으로 장비에 의한 기계적 오차의 합이 최대 1mm 이내의 정확도를 가져야만 한 차례 혹은 수차례에 걸쳐 고 선량의 방사선을 전달할 수 있고 방사선수술을 성공할 수 있기 때문이다. 그러므로 방사선수술 장비에 일체형으로 부착되어 1mm단위 이하로 측정기를 공간에서 좌표이동시킬 수 있는 조종 장치가 필요하다.
여기서 등중심은 일반적으로 방사선발생장치의 방사선이 발생하여 출발하는 시점에서 조사되는 중심축 상으로 100cm인 지점(Source to Surface Distance; SSD=100cm)을 의미한다.
뇌 정위 방사선수술이나 척추방사선수술은 대부분 뇌 혹은 척추의 중요한 기능을 수행하는 부위나 뇌신경에 근접하거나 밀착되어있는 병소에 대하여 선택적으로 방사선으로 수술한다. 이에 임상에서는 정상조직을 보호하기 위하여 시신경로 혹은 뇌간, 척추신경 등에 인접한 종양들에 대한 치료계획은 세기조절 방사선치료방법(IMRT; Intensity Modulated Radiation Therapy), 동적 입체조형치료 방법(DCA ; Dynamic Conformal Arc therapy)등 고난이도 치료계획을 선택적으로 사용한다. 이때 병소에 전달하는 처방 방사선량은 뇌와 척추의 신경계통은 물론 주위 정상조직을 괴사시키기에 충분한 고 선량이므로 방사선수술 전 치료계획이 충분히 검토된 최적의 치료계획일지라도 목표 병소에서 조금만 벗어나더라도 돌이킬 수 없는 부작용을 초래하게 된다. 그러므로 병소에 전달되는 방사선분포를 정확하게 검증할 필요가 있고 이는 방사선분포 측정기를 통하여 방사선이 조사되는 실시간으로 방사선 분포를 검출하고 MR영상 과 CT 영상에 작성한 치료계획에서의 방사선분포와 일치 여부를 확인한다. 이를 위하여는 측정기를 3차원적으로 1mm 단위 이내 간격으로 조절하여 위치시킬 조종장치가 필요하게 된다. 또한 조종장치는 방사선 발생장치인 선형가속기에 일체형으로 부착되어있어야만 미세조종의 의미를 확보하게 된다. 위의 두 가지 조건을 만족하는 정밀조정장치가 필요할 뿐만 아니라 임의의 선형가속기에도 결합시켜 사용할 수 있는 정밀조정장치를 필요로 하게 되었다.
한국 공개특허 제 특2002-0030510 호[발명의 명칭 : 영상장비에 의해 획득된 뇌종양의 정위좌표를 치료실내에서 구현하는 방법 및 그 장치] 한국 공개특허 제 10-2009-0080157 호[발명의 명칭 : 방사선 수술용 환자 위치 검증장치] 한국 공개특허 제 10-2012-0011575 호[발명의 명칭 : 뇌 정위 방사선 수술의 목표점 및 방사선 분포의 검증장치]
이와 같은 필요성에 부응하기 위해 안출된 것으로 본 발명은 방사선수술 치료계획에 따라 수립된 방사선분포를 검증하기 위한 방사선분포 측정장치의 위치와 방사선 발생장치의 위치를 정밀하게 조정하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치는 선형가속기의 양단부가 안착되고, 체결부재에 의해 상기 선형가속기의 양 하단부에 각각 체결, 고정되는 복수의 안착부, 복수의 안착부 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 1 지지부재, 제 1 지지부재가 상단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되어, 선형가속기에 따른 안착부의 하중을 분산시키는 복수의 보강부재, 복수의 보강부재 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 2 지지부재 및 복수의 제 2 지지부재가 모서리 영역에 각각 결합되며, 외부로부터 가해지는 물리적 힘에 의해 X축, Y축 및 Z축을 따라서 이동되는 위치 조정수단을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 안착부는 반구형상을 이룰 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 보강부재는 양 끝단부의 면적이 중심부의 면적보다 넓도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 위치조정수단은, 상부 케이스, 상부 케이스 내측으로 위치되며, 레일홈이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공이 일정 간격으로 배열되어 있는 제1, 제 2 판부, 레일홈이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공이 일정 간격으로 배열되어 있는 제 3 판부가 결합된 상태로 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스 및 상부 케이스의 양측 측면을 통해 복수의 판부 레일홈에 각각 고정되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 판부가 X축 또는 Y축으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수평 위치조정부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 상부 케이스의 상면을 통해 상기 제 1, 제 2 판부와 결합되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 제 1, 제 2 판부를 Z축 방향으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수직 위치조정부를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 제 1, 제 2 판부를 Z축으로 이동시킨 후 고정시키기 위한 고정수단이 상기 상부 케이스에 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예로서, 위치조정부는 상기 선형가속기의 방사선 발생지점으로부터 100센티미터이격된 위치에 설치될 수 있다.
본 발명은 방사선수술 치료계획에 따라 수립된 방사선분포를 검증하기 위한 방사선분포 측정장치의 위치와 방사선 발생장치의 위치를 정밀하게 조정할 수 있도록 함으로써, 병변모양에 대응하여 정확한 위치에 방사선이 조사되도록 할 뿐만 아니라 선형가속기의 종류와는 무관하게 채용하여 방사선 발생장치의 위치를 정밀하게 조정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치를 하부에서 본 모습을 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
(수동조정모드)
도 1은 본 발명에 따른 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 3은 도 1의 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치를 하부에서 본 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치는 선형가속기의 양단부가 안착되고, 체결부재에 의해 상기 선형가속기의 양 하단부에 각각 체결, 고정되는 복수의 안착부(110)와, 복수의 안착부(110) 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 1 지지부재(120)와, 제 1 지지부재(120)가 상단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되어, 선형가속기에 따른 안착부(110)의 하중을 분산시키는 복수의 보강부재(130)와, 복수의 보강부재(130) 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 2 지지부재(140)와, 복수의 제 2 지지부재(140)가 모서리 영역에 각각 결합되며, 외부로부터 가해지는 물리적 힘에 의해 X축, Y축 및 Z축을 따라서 이동되는 위치 조정수단(150)으로 이루어진다.
안착부(110)는 반구형상을 이루며, 안착부(110)에서 선형가속기가 안착되는 부분에 작은 홀들이 형성되어 있으며, 선형가속기의 하부면에도 홀들과 일치되는 홀이 형성되어 있다. 이에 선형가속기는 방사선이 조사되는 영역을 가운데 두고 안착부(110)의 끝단부의 홀에 선형가속기의 하부에 형성되어 있는 홀이 일치되도록 위치시킨 후 볼트를 이용하여 고정시킨다. 이에 선형가속기의 방사선이 조사되는 영역이 2개의 안착부(100) 사이의 가운데에 위치하게 된다.
한편 제 1 지지부재(120)를 통해 안착부(110)와 연결되는 보강부재(130)의 양 끝단부의 면적은 중심부의 면적보다 넓도록 형성됨으로써, 안착부(110)에 의해 가해지는 힘을 더욱더 분산시키고 이로 인해 안착부(110)가 수평상태를 유지하게 되고, 선형가속기가 안착부(110)에서 본래의 위치를 유지할 수 있도록 한다.
그리고 선형가속기와 100센티미터 이격된 거리에 위치하는 위치조정수단(150)은 상부 케이스(150-1)와, 상부 케이스(150-1) 내측으로 위치되며, 레일홈(150-2)이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공(150-3)이 일정 간격으로 배열되어 있는 제1, 제 2 판부(150-4)(150-5)와, 레일홈(150-6)이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공(150-7)이 일정 간격으로 배열되어 있는 제 3 판부(150-8)가 결합된 상태로 상부 케이스(150-1)에 결합되는 하부 케이스(150-9)와, 상부 케이스(150-1)의 양측 측면을 통해 복수의 판부 레일홈(150-6)에 각각 고정되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 판부(150-4)(150-5)가 X축 또는 Y축으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수평 위치조정부(150-10)와, 상부 케이스(150-1)의 상면을 통해 상기 제 1, 제 2 판부(150-4)(150-5)와 결합되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 제 1, 제 2 판부(150-4)(150-5)를 Z축 방향으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수직 위치조정부(150-11)와, 제 1, 제 2 판부(150-4)(150-5)를 Z축으로 이동시킨 후 고정시키기 위한 고정부(150-12)로 이루어진다.
고정부(150-12)는 상부 케이스(150-1)에 형성된다.
즉, 위치조정수단I(150)을 선형가속기의 방사선 발생지점으로부터 100센티미터되는 지점에 위치시키는 이유는 방사선분포측정기의 설치 시 검증장치의 중심점을 정확하게 방사선수술 장비의 방사선 등중심(isocenter)에 일치시키기 위한 것이다. 여기서 등중심은 일반적으로 방사선발생장치의 방사선이 발생하여 출발하는 시점에서 조사되는 중심축 상으로 100cm인 지점(Source to Surface Distance; SSD=100cm)을 의미한다.
상술한 바와 같이 안착부(110)에 선형가속기를 안착시켜 방사선 발생장치의 중심축과 측정기의 중심축이 수직하게 일치되도록 하고, 빔라이트를 이용하여 병변모양을 방사선 분포 측정기의 전면에 노출시키며, 병변모양을 이용하여 위치조정수단(150)의 수평 위치조정부(150-10)를 조정하여 제 1 판부(150-4), 제 2 판부(150-5)를 X축, Y축으로 이동되도록 한다.
제 1 판부(150-4) 및 제 2 판부(150-5)는 동일한 형상을 이루고 있으며 위치 조정수단(150)에 배치될 때 각각 형성된 장공으로 이루어진 위치조정홀이 상호간에 교차되도록 배열된다. 따라서 제 1 판부(150-4)에 형성된 위치조정홀을 X축 방향으로 미세하게 조정하고, 제 2 판부(150-5)에 형성된 위치조정홀을 Y축 방향으로 미세하게 조정하여, 방사선 분포측정기의 위치가 조정되도록 한다. 즉 수평 위치조정부(150-10)는 제 1 판부(150-4), 제 2 판부(150-5)를 X축, Y축 방향으로 ±5mm 이내에서 미세하게 조종하게 된다.
그리고 수직 위치조정부(150-11)를 이용하여 제 1 판부(150-4) 및 제 2 판부(150-5)를 Z축 방향으로 이동시키면서 방사선 분포측정기의 위치를 조정할 수 있도록 한다. 이 경우도 X축, Y축 조정시와 마찬가지로 ±5mm 이내에서 미세하게 조종하게 된다.
위에서 설명한 바와 같이 방사선 분포측정기의 조종이 완료되면 방사선조사하고 방사선 분포측정기는 방사선분포를 검출한 후 외부에 설치되어 있는 검증장치로 전송하고, 검증장치는 방사선 분포측정기에 의해 검출된 방사선분포 결과를 치료계획시 수립된 결과물과 비교하여 방사선분포 및 방사선량을 검증하게 된다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 안착부
120 : 제 1 지지부재
130 : 보강부재
140 : 제 2 지지부재
150 : 위치조정수단

Claims (7)

  1. 선형가속기의 양단부가 안착되고, 체결부재에 의해 상기 선형가속기의 양 하단부에 각각 체결, 고정되는 복수의 안착부;
    상기 복수의 안착부 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 1 지지부재;
    상기 제 1 지지부재가 상단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되어, 상기 선형가속기에 따른 안착부의 하중을 분산시키는 복수의 보강부재;
    상기 복수의 보강부재 하단면 양 끝단에 각각 체결부재에 의해 체결되는 복수의 제 2 지지부재; 및
    상기 복수의 제 2 지지부재가 모서리 영역에 각각 결합되며, 외부로부터 가해지는 물리적 힘에 의해 X축, Y축 및 Z축을 따라서 이동되는 위치 조정수단;을 포함하고,
    상기 위치조정수단은,
    상부 케이스;
    상기 상부 케이스 내측으로 위치되며, 레일홈이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공이 일정 간격으로 배열되어 있는 제1, 제 2 판부;
    레일홈이 형성되어 있으며, 복수개의 통과공이 일정 간격으로 배열되어 있는 제 3 판부가 결합된 상태로 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스; 및
    상기 상부 케이스의 양측 측면을 통해 복수의 판부 레일홈에 각각 고정되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 판부가 X축 또는 Y축으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수평 위치조정부가 구비되고,
    상기 상부 케이스의 상면을 통해 상기 제 1, 제 2 판부와 결합되어, 외부로부터 가해지는 물리적인 힘에 의해 상기 제 1, 제 2 판부를 Z축 방향으로 전진 또는 후진 이동되도록 하는 수직 위치조정부가 구비되며
    상기 제 1, 제 2 판부를 Z축으로 이동시킨 후 고정시키기 위한 고정수단이 상기 상부 케이스에 더 구비되는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안착부는 반구형상을 이루는 것을 특징으로 하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강부재는 양 끝단부의 면적이 중심부의 면적보다 넓도록 형성된 것을 특징으로 하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 조정수단은 상기 선형가속기의 방사선 발생지점으로부터 100센티미터이격된 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 선형가속기기반 방사선 수술장비의 방사선 분포측정기 정밀 조종장치.
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