KR101818099B1 - 정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템 - Google Patents

Abstract

정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템이 개시된다. 본 발명의 정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템은, 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 환자를 향하는 구동부의 외측면 상에 설치되어 환자와의 거리를 실시간으로 감지하여 치료거리정보를 생성하는 레이저거리감지센서; 및 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보를 서로 비교하거나 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보와 기설정된 사전거리정보를 비교하여 차이값을 산출하고, 차이값에 따라 방사선 발생장치의 작동을 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 방사선 치료시 예상하지 못한 환자의 움직임이 발생하는 경우에도 레이저거리감지센서를 통해 실시간으로 거리를 측정, 분석하고 있으므로 안전하게 방사선 치료장치를 제어할 수 있고, 치료계획과 실제 치료시 차이가 발생하는 경우 방사선 치료의 정확성을 확인할 수 있으며, 반복되는 방사선 치료시의 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템을 제공할 수 있게 된다.

Description

정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템{SAFETY SYSTEM CAPABLE OF VERIFYING ACCURACY AND REPRODUCIBILITY FOR RADIATION THERAPY EQUIPMENT}

본 발명은 정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템에 관한 것이다.

최근 방사선치료 기법의 발전으로 과거와 달리 다양한 기능을 갖춘 치료 설비가 많이 등장하고 있다. 방사선치료 기법의 발전은 크게 두 가지로 요약할 수 있다.

첫째, 종양의 모양에 최대한 일치하는 방사선 분포를 얻는 방법이다. CT 촬영이 방사선치료에 이용되면서 3차원 입체조형치료(3-dimensional conformal radiotherapy)가 도입되었는데, 이는 종양의 분포를 3차원적으로 정확하게 파악하여 가장 적합한 방사선을 조합하여 치료할 수 있는 방법이다.

하지만, 일부 종양은 모양이 구형이 아니라 울퉁불퉁 불규칙하고, 이런 모양으로 분포된 종양은 3차원 입체조형치료만으로는 종양이 정확히 치료되기 어렵다. 이를 극복하기 위해 고안된 방법이 세기 조절 방사선 치료법(intensity modulated radiotherapy, IMRT)이다. 세기 조절 방사선 치료로 종양의 모양에 상관없이 종양에 알맞은 선량 분포를 얻을 수 있어 보다 정밀하게 치료를 할 수 있다.

둘째, 정밀한 치료 계획에 따라 환자의 몸에 방사선이 정확하게 전달되도록 하는 방법이다. 이를 위해 치료 기계에 위치 확인을 위한 영상을 얻을 수 있도록 다양한 기능을 지닌 장비들이 개발되었고, 대표적으로 치료 직전에 치료 자세의 정확한 위치 확인을 통해 오차 범위를 줄여주는 영상 유도 방사선 치료법(image-guided radiotherapy, IGRT)이 개발되었다.

또한, 영상유도방법 중 일부 설비에서는 호흡을 할 때 종양이 움직이는 정도를 반영해서 방사선을 조사하는 방법도 있다. 폐나 간 등에 있는 종양은 환자의 호흡에 따라 움직이게 되는데, 이럴 때 장기의 움직임으로부터 치료 범위를 보다 줄이고 정확도를 높이는 방법을 말한다. 이를 호흡 동기 방사선 치료(respiratory-gated radiotherapy)라고 하는데, 현재 임상에서 쓰이고 있다.

상술한 바와 같이, 종양의 모양대로 정밀하게 방사선치료를 계획하고, 계획된 방사선을 정확하게 환자 몸에 전달하기 위한 방법이 방사선치료법 발전의 핵심이다. 이를 만든 회사나 약간의 기능과 성능의 차이에 따라 치료기의 이름이 다른데, 선형가속기(Linear accelerator)로 통칭되는 치료기 이외에 토모테라피(Tomotherapy), 사이버나이프 치료기(Cyberknife radiosurgery system), 노발리스 치료기(Novalis system), 버사(Versa), 트루빔(TrueBeam), 베로 정위방사선치료 시스템(Vero SBRT system) 등이 그것이다.

이 중 사이버나이프는 소형 방사선 발생장치를 6 자유도를 갖는 로봇팔에 장착하여 다양한 방향에서 종양 부위에 방사선을 집중 조사하는, 정밀도가 매우 높은 정위적 방사선치료 전용 장비이다.

호흡에 따른 종양의 움직임을 실시간으로 추적하기 위한 특성화된 장비로써 기존의 침습적인 고정기구가 없이도 신체골격영상(두개골, 척추골 등), 신체 내에 종양내부 또는 종양 근처에 삽입된 금침의 좌표를 실시간 영상 촬영하거나, 종양과 정상 조직간의 밀도 차이를 영상으로 구분하여, 종양의 위치를 감지하고 추적하여 정확한 종양의 위치에 방사선을 조사할 수 있도록 이루어진 점을 특징으로 들 수 있다. 즉, 표적의 실제 위치를 쫓아서 움직이도록 제어하는 컴퓨터 알고리즘에 따라 계산된 좌표만큼 사이버나이프의 로봇팔이 움직여 0.95㎜ 오차범위 이내에서 정확하게 방사선 수술이 이루어질 수 있다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제750279호에는 치료시 호흡 및 환자 움직임을 보상하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있으며, 등록특허공보 제750279호는 정위 x선 장치에 의해 이미지화되는 타겟 기관에 부착되는 내부 마커에 관한 것으로서, 타겟 기관 상의 내부 마커는 진단 x선 빔과 유사하게 서로에 대해 소정의 각도로 놓인, 제1 x선 소스와 제2 x선 소스에 의해 이미지화되고, x선 소스는 내부 마커 근처의 타겟 기관을 관통하는 제1, 및 제2 진단 x선 빔을 발생할 수 있고, 이들 빔은 제1, 제2 x선 수신기에 의해 각각 수신되며, 이들 수신기는 x선 빔을 받아, 수신된 x선에 대응하는 전기신호를 발생하며, 정위 x선 장치는 발생된 이미지를 분석함으로써 내부 마커의 정밀한 위치가 결정됨을 기재하고 있다.

또한, 사이버나이프와 관련하여, Accuray사의 등록특허인 미국등록특허 제8655429호는 방사선 치료 시스템을 위한 로보틱 아암(Robotic arm for a radiation treatment system)을 개시하며, 선형가속기(LINAC) 및 선형가속기에 커플링된 로보틱 아암을 포함하도록 하고 있고, 3차원 공간 상에서의 로보틱 아암의 이동에 관하여 기술하고 있다.

Accuray사의 사이버나이프에 대하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

사이버나이프는 6개의 회전축을 가지는 로봇이 자유로이 움직이면서 방사선 치료가 이루어지도록 하며, 총 11,728개의 위치에서 방사선 조사가 가능하여, 종양 주변의 정상조직에 최소한의 방사선이 조사되도록 치료계획하는 것이 가능하다.

그리고 치료 중에 X레이 사진을 촬영하여 환자의 움직임 보정이 가능하고, 로봇의 기계적인 정확도는 0.95㎜ 이하로서 정확한 치료가 가능한 장비이다.

Accuray사의 사이버나이프는 환자와 로봇과의 충돌을 방지하기 위한 시스템을 갖추고 있으며, 구체적으로 안전영역(Safety Zone)과 근접 감지 프로그램(Proximity Detection Program, PDP)이 이에 해당된다.

Safety Zone 중 Fixed Safety Zone은 장치의 중심에 의해 정해진 구역으로서, 치료계획 중 선택된 해부학적 위치(head or body)에 의해 결정된다.

Safety Zone 중 Dynamic Safety Zone은, 치료 로봇이 카우치(couch) 또는 환자와 충돌하지 않도록 보장하기 위하여 사용되는 것으로서, 환자, 카우치 및 헤드레스트를 모두 포함한 영역이다. Dynamic Safety Zone은 환자의 신체 크기에 따라 설정될 수 있다.

PDP는 치료 로봇이 움직일 때 활성화되고, 환자나 치료실 내부의 구성요소와의 충돌 가능성을 최소화하도록 치료 로봇의 위치를 감시한다. 다만, 치료 시작 전에 환자와 모든 디바이스들이 PDP 모델에 의해 정의된 환자 안전 지역 안에 들어가 있는지 확인해야 한다.

환자와의 충돌을 방지하기 위하여, 1차적으로 환자의 치료부위에 따라 설정되는 Fixed Safety Zone에서 작동정지(interlock)를 발생하고, 환자의 크기에 따라 설정되는 Dynamic Safety Zone에서 또한 작동정지가 발생하게 된다.

그러나 치료의 기법상 보조기구들이 사용되어 환자의 몸이 카우치에서 이격되는 경우가 발생하는데, 치료 장비는 환자와의 거리를 인지하여 작동정지를 발생시키는 시스템이 아니라 카우치와의 거리를 측정하여 작동정지를 발생시키므로 치료 장비는 실제 환자와 충돌의 위험을 내제하고 있다. 이런 특징으로, 현재의 충돌 방지 시스템은 환자를 보호하는데 적합하지 않게 된다.

한편, 선형가속기가 설치되는 장치의 단부에 접촉감지센서를 설치하여 환자와 장치의 충돌을 감지하도록 이루어질 수 있는데, 접촉감지센서는 일정한 압력을 받은 후 작동하는 것이므로 충돌방지에 한계가 있게 되며, 환자는 충돌에 대하여 병원에 소송 등의 쟁의를 제시할 우려가 있다.

또한 실제 방사선 치료시 의도되지 않은 기침과 뒤척이는 동작, 부분적인 근육의 긴장 및 이완 등에 의하여 환자가 움직이게 되면, 타겟의 상대 위치가 사전에 분석한 데이터와 달라지는 오류가 발생하여 의도하지 않은 곳으로 방사선이 조사되는 심각한 결과가 초래하게 되므로, 이에 대한 대비가 필요하다.

(0001) 대한민국등록특허 제750279호(등록일: 2007.08.10) (0002) 미국등록특허 제8655429호(등록일: 2014.02.18)

본 발명의 목적은, 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 방사선 치료 중 갑작스런 환자의 움직임이 발생하는 경우에도 안전을 확보할 수 있고, 환자와 방사선 치료장치의 충돌을 방지할 수 있으며, 방사선 치료의 정확성과 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 상기 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 환자를 향하는 상기 구동부의 외측면 상에 설치되어 환자와의 거리를 실시간으로 감지하여 치료거리정보를 생성하는 레이저거리감지센서; 및 상기 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보를 서로 비교하거나 상기 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보와 기설정된 사전거리정보를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 차이값이 허용범위를 벗어나는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 정지되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 사전거리정보는, 상기 구동부와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여지거나, 상기 레이저거리감지센서와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여질 수 있다.

또한 상기 목적은, 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 상기 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 환자를 향하는 상기 구동부의 외측면 상에 설치되어 환자와의 거리를 실시간으로 감지하여 치료거리정보를 생성하는 레이저거리감지센서; 및 모의치료 또는 치료계획단계에서 설정되는 제1 타겟 및 환자의 체표면에 관한 정보로 이루어지는 기준모델링과, 치료시 상기 방사선 치료장치를 통해 설정되는 제2 타겟 및 상기 치료거리정보의 조합으로 획득되는 환자의 체표면에 관한 정보로 이루어지는 치료모델링을 비교하되 상기 제1 타겟과 제2 타겟의 중심을 일치시켜 오버랩되거나 되지 않는 정도인 제1 재현정보를 도출하고, 상기 제1 재현정보에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 이루어지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템에 의해 달성된다. 또한, 상기 제어부는, 서로 다른 상기 치료모델링을 비교하되 상기 제2 타겟의 중심을 일치시켜 오버랩되거나 되지 않는 정도인 제2 재현정보를 도출하고, 상기 제2 재현정보에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 제어하고, 상기 제어부는 상기 제2 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 이루어지지 않도록 제어하도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 구동부는, 6개의 자유도를 갖는 로봇팔의 단부에 설치되는 로봇헤드로 이루어지고, 상기 구동부가 복수의 공간 노드(spatial nodes)를 잇는 구형의 워크스페이스(workspace)를 따라 이동 및 회전하면서 상기 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 구동부는, 환자를 중심으로 원궤도를 따라 회전하도록 이루어지고, 상기 구동부가 회전하면서 상기 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.

여기서 상기 구동부는 원통형으로 이루어지고, 상기 레이저거리감지센서는 다수 개로 구비되어 상기 구동부의 내주면에서 원주방향을 따라 등간격으로 배열되는 제1 레이저거리감지센서; 및 상기 제1 레이저거리감지센서와 이격되어 상기 구동부의 내주면에 배열되는 제2 레이저거리감지센서로 구분되고, 상기 구동부가 회전될 때 상기 제2 레이저거리감지센서가 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되거나, 상기 제2 레이저거리감지센서가 자체적으로 회전 및 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.

또한 이와 달리, 상기 구동부는 원통형으로 이루어지고, 상기 레이저거리감지센서는 다수 개로 구비되어 상기 구동부의 내주면에 등간격으로 배열되며, 상기 구동부가 회전될 때 다수 개의 상기 레이저거리감지센서가 모두 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템은, 방사선 치료의 정확성을 확인할 수 있도록 상기 제1 재현정보 및 제2 재현정보를 영상으로 표시하는 표시부를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 치료거리정보에 따라 상기 구동부가 환자와 부딪히지 않도록 상기 구동부의 움직임을 제어하도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 방사선 치료시 예상하지 못한 환자의 움직임이 발생하는 경우에도 레이저거리감지센서를 통해 실시간으로 거리를 측정, 분석하고 있으므로 안전하게 방사선 치료장치를 제어할 수 있고, 치료계획과 실제 치료시 차이가 발생하는 경우 방사선 치료의 정확성을 확인할 수 있으며, 반복되는 방사선 치료시의 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서 구동부가 이동하는 워크스페이스를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서, 제1 재현정보를 도출하는 과정을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서, 정확성 및 재현성을 확인하는 과정을 설명하는 도면,
도 6은 본 발명의 또 따른 방사선 치료장치의 안전시스템을 도시한 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 방사선 치료장치의 안전시스템에서 레이저거리감지센서가 설치된 로봇헤드와 다른 구성과의 관계를 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템의 사용방법을 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 또 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서 레이저거리감지센서가 설치된 로봇헤드 부분을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서 레이저거리감지센서가 설치된 로봇헤드 부분을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서 구동부(100)가 이동하는 워크스페이스(w)를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 제1 재현정보를 도출하는 과정을 설명하는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 정확성 및 재현성을 확인하는 과정을 설명하는 도면이다.

본 발명에 따른 정확성 및 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템(1, 이하 '방사선 치료장치의 안정시스템')은, 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되는 방사선 치료장치에 적용될 수 있고, 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 방사선 치료장치를 포함하는 개념이다.

여기서, 선형가속기(Linear accelerator)를 포함하는 장치가 이러한 방사선 치료장치에 해당될 수 있으며, 좀더 구체적으로는, 종래의 토모테라피(Tomotherapy), 사이버나이프 치료기(Cyberknife radiosurgery system) 등이 이러한 방사선 치료장치에 해당될 수 있다.

본 발명에서 설명되는 방사선 치료장치는 구동부(100) 및 방사선 발생장치를 포함하여 이루어진다.

또한 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 레이저거리감지센서(10) 및 제어부(20)를 포함하여 이루어진다.

구동부(100)는 환자의 신체 주변에서 치료계획에 따라 움직일 수 있으며, 구동부(100)에 구비된 방사선 발생장치가 방사선을 조사함으로써 방사선 치료가 이루어진다.

방사선 치료장치가 선형가속기와 같은 형태로 이루어지는 경우, 환자(2)가 누울 수 있도록 이루어지는 카우치(200)의 주변에 갠트리(101) 및 헤드(100')가 구비되는데, 여기서 헤드(100')가 본 발명에서 설명되는 구동부(100)에 해당된다.(도 1 참조)

또한 방사선 치료장치가 토모치료기(Tomotherapy)와 같은 형태로 이루어지는 경우, 구동부(100)는 원통형으로 이루어지고, 구동부(100) 내부에 치료가 필요한 환자의 신체 일부가 놓이게 된다.(도 2 참조)

이처럼 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 구동부(100)는 환자를 중심으로 원궤도를 따라 회전하도록 이루어질 수 있다.

또한 구동부(100)는, 6개의 자유도를 갖는 로봇팔의 단부에 설치되는 로봇헤드로 이루어질 수 있고, 구체적으로 사이버나이프 치료기(Cyberknife radiosurgery system)와 같은 형태로 이루어질 수 있다.(도 6 참조)

방사선 발생장치는 구동부(100) 상에 형성되고 환자를 향하여 방사선을 조사하는 직접적인 수단이며, 이에 따라 직접적인 방사선치료가 이루어진다.

레이저거리감지센서(10)는 환자를 향하는 구동부(100)의 외측면 상에 설치되며, 방사선 발생장치와 인접하여 구비되고, 다수 개로 이루어질 수 있다. 레이저거리감지센서(10)는 방사선이 조사되는 환자를 향해 레이저를 쏘고 환자의 체표면에서 반사된 레이저를 감지하여 레이저거리감지센서(10)와 환자의 체표면까지의 거리를 측정하며, 밀리미터 단위로 측정할 수 있으나, 0.1mm단위로 측정하도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라 레이저거리감지센서(10)에 의하여 치료거리정보가 획득된다.

한편, 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서 사전거리정보는, 실질적인 방사선 치료의 시작 전, 즉, 모의치료 또는 치료계획 단계에서 획득될 수 있으며, 모의치료 또는 치료계획 단계에서는 종양의 모양대로 정밀하게 방사선치료를 계획하고 계획된 방사선을 정확하게 환자 몸에 전달할 수 있도록 하기 위하여, 치료를 받을 정확한 위치와 적절한 자세를 결정하고, 치료를 받을 신체 부위에 표시를 할 수 있다. 그리고 모의치료 및 치료계획을 위하여 CT모의치료기가 사용될 수 있고, 또한 영상 유도 방사선 치료법(image-guided radiotherapy, IGRT), 호흡 동기 방사선 치료(respiratory-gated radiotherapy) 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사전거리정보는, 구동부(100)와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여질 수 있고, 또는 레이저거리감지센서(10)와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여 질 수 있으며, 다만, 치료계획단계에서의 모델링은 CT 등에 의하여 이루어지는 것이므로 전자의 경우와 같이 정하는 것이 바람직하다. 제어부(20)는, 중앙처리장치(CPU)를 포함하여 이루어질 수 있고, 구동부(100) 내부에 구비되거나 또는 구동부(100)와 분리되어 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 저장부(30)를 포함하여 이루어지는데, 저장부(30)는 전자정보를 저장하는 저장매체 형태로 이루어지는 것이고, 구동부(100) 내부에 구비되거나 또는 구동부(100)와 분리되어 구비될 수 있으며, 다만 제어부(20)에 인접하여 구비되는 것이 바람직하다.

저장부(30)에는 본 발명에서 설명되는 각종 정보가 저장되며, 제어부(20)와 유선 또는 무선으로 연결된다.

우선 본 발명에서 제어부(20)는, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보를 서로 비교하거나 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보와 기 설정된 사전거리정보를 비교하여 차이값을 산출하고, 차이값에 따라 방사선 발생장치의 작동을 제어하도록 이루어질 수 있다.

예컨대 제어부(20)는, 사전거리정보에 따른 거리가 L1이고 치료거리정보에 따른 거리가 L2일 때, 그 차이값(L2-L1)이 소정의 값(±1㎜~±50㎜)를 초과하는 경우 방사선 발생장치의 작동이 중지되도록 제어할 수 있다.

방사선 치료시 환자가 기침을 하거나 통증으로 뒤척이거나, 환자의 신체에서 부분적인 근육의 긴장 및 이완 등이 발생할 수 있는데, 이에 의하여 환자가 움직이게 되면 방사선 치료의 직접적인 대상이 되는 종양 부분인 타겟이 이동하게 되고, 이러한 경우에도 방사선 발생장치의 작동이 지속되는 경우 종양 근처 정상조직이 고에너지 방사선에 노출되는 문제점이 발생하게 된다. 본 발명에서는 상술한 바에 의하여 이러한 문제점을 방지할 수 있으며, 환자 셋팅 후 환자의 움직임이 발생하는 경우에도 안전하게 방사선 치료가 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제어부(20)는, 제1 재현정보를 도출할 수 있고, 또한 제2 재현정보를 도출할 수 있으며, 이러한 제1 재현정보 및 제2 재현정보를 통하여 방사선 치료의 정확성 및 재현성을 확인할 수 있도록 한다.

그리고 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서는, 제1 재현정보 및 제2 재현정보를 영상으로 표시하는 표시부(40)가 구비될 수 있고, 표시부(40)는 통상의 디스플레이장치로 이루어질 수 있다.

표시부(40)에는, 제1 재현정보 및 제2 재현정보 확인의 용이를 위하여, 도 4(c)에 도시된 바와 같이 격자형태의 그리드(grid)가 표시될 수 있다.

제1 재현정보는, 기준모델링(300)에 따른 영역과 치료모델링(400)에 따른 영역을 비교한 후 도출되는 정보로서, 서로 겹쳐지는 정도 또는 서로 겹쳐지지 않는 정도에 관한 정보일 수 있으며, 시각적으로 나타나는 것이고 또한 수치화할 수 있으며, 상술한 바와 같이 표시부(40)를 통하여 표시될 수 있다. 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서, 제1 재현정보는 기준모델링(300)과 치료모델링(400)을 겹쳐 비교할 때 겹쳐지지 않는 정도를 기초로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서 기준모델링(300)은, 모의치료 또는 치료계획단계에서 설정되는 제1 타겟(310) 및 환자의 체표면(320)에 관한 정보로 이루어지는 것이며, 제1 타겟(310)은 치료의 대상이 되는 종양의 위치에 해당하고, 환자의 체표면(320)은 제1 타겟(310) 주변에 위치하는 환자의 피부에 해당한다.(도 4 참조)

그리고 치료모델링(400)은, 치료시 방사선 치료장치를 통해 설정되는 제2 타겟(410) 및 레이저거리감지센서(10)의 치료거리정보를 통해 획득되는 환자의 체표면(420)(치료거리정보를 조합하여 환자의 체표면(420)에 관한 정보를 도출함)에 관한 정보로 이루어지는 것이며, 제2 타겟(410)은 역시 치료의 대상이 되는 종양의 위치에 해당하고, 환자의 체표면(420)은 제2 타겟(410) 주변에 위치하는 환자의 피부에 해당한다.

제1 재현정보를 획득함에 있어서는, 제1 타겟(310)과 제2 타겟(410)의 중심을 서로 일치시킬 때 기준모델링(300)의 환자의 체표면(320)과 치료모델링(400)의 환자의 체표면(420)이 오버랩되지 않는 정도를 기초로 획득할 수 있다.

예컨대, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제1 타겟(310)과 제2 타겟(410)의 중심을 일치시킬 때, 기준모델링(300)의 환자의 체표면(320)과 치료모델링(400)의 환자의 체표면(420)이 오버랩되지 않는 정도를 표시부(40)에 나타내며, 이를 관찰자가 시각적으로 확인함으로써 제1 재현정보를 확인할 수 있다.

또한, 기준모델링(300)의 환자의 체표면(320)과 치료모델링(400)의 환자의 체표면(420)이 오버랩되지 않는 정도를 수치적으로 나타내는 값(x1, x2, x3, x4 등)의 조합 내지는 그 평균치를 제1 재현정보로 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 이러한 제1 재현정보를 통하여 방사선 치료의 정확성을 확인할 수 있다. 예컨대, 제1 재현정보에 따른 값이 기준치(예컨대, 1㎜~50㎜ 범위에서 임의의 값으로 정할 수 있음)를 초과하지 않는 경우, 치료모델링(400)이 기준모델링(300)과 차이가 크지 않고, 이에 따라 비교적 정확한 방사선 치료가 가능함을 확인할 수 있다.

반대로, 제1 재현정보에 따른 값이 기준치(예컨대, 1㎜~50㎜ 범위에서 임의의 값으로 정할 수 있음)를 초과하는 경우, 치료모델링(400)이 기준모델링(300)과 차이가 크고, 이에 따라 정확한 방사선 치료가 곤란하므로 치료계획의 수정 등이 필요함을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 제어부(20)는 제1 재현정보에 따라 방사선 발생장치의 작동을 제어하도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하지 않아 방사선 치료가 비교적 정확하게 이루어질 수 있는 경우 제어부(20)는 방사선 발생장치의 작동을 허용하고, 이와 반대로 제1 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하여 방사선 치료가 곤란한 경우 제어부(20)는 방사선 발생장치의 작동 자체가 이루어지지 않도록 제어할 수 있다.한편, 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서는, 제1 재현정보의 확인 및 도출의 용이를 위하여, 표시부(40) 상에서 표시되는 기준모델링(300) 및 치료모델링(400)을 회전시킬 수 있으며, 이러한 과정을 통하여 전체적으로 오버랩되지 않는 영역을 보다 정확히 확인 및 도출할 수 있게 된다.(도 4(d) 참조) 이때, 기준모델링(300)의 환자의 체표면(320)과 치료모델링(400)의 환자의 체표면(420)이 오버랩되지 않는 정도를 수치적으로 나타내는 값(y1, y2, y3, y4 등)의 조합 내지는 그 평균치를 통하여 보다 정확한 제1 재현정보를 확인 및 도출할 수 있다.

제2 재현정보는, 서로 다른 치료모델링(400)을 비교하여 도출되는 정보로서, 치료모델링(400)들의 서로 겹쳐지는 정도 또는 서로 겹쳐지지 않는 정도에 관한 정보에 해당되며, 역시 시각적으로 나타나는 것이고 또한 수치화할 수 있으며, 표시부(40)를 통하여 표시될 수 있다.

제1 재현정보가 환자의 셋팅 후 1차 방사선 치료에서 얻어지는 정보라면, 제2 재현정보는 2차 방사선 치료 및 그 이후에 얻어지는 정보라고 할 수 있다.

제2 재현정보를 획득함에 있어서는, 서로 다른 치료모델링(400a, 400b)의 환자의 체표면(420)이 오버랩되지 않는 정도를 기초로 획득할 수 있다.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 제2 타겟(410a, 410b)을 일치시킬 때, 1차 치료모델링(400a)의 환자의 체표면(420a)과 2차 치료모델링(400b)의 환자의 체표면(420b)이 오버랩되지 않는 정도를 표시부(40)에 나타내며, 이를 관찰자가 시각적으로 확인함으로써 제2 재현정보를 확인할 수 있다.

또한, 1차 치료모델링(400a)의 환자의 체표면(420a)과 2차 치료모델링(400b)의 환자의 체표면(420b)이 오버랩되지 않는 정도를 수치적으로 나타내는 값을 조합하거나 그 평균치를 도출함으로써 제2 재현정보로 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(2)은 이러한 제2 재현정보를 통하여 방사선 치료의 재현성을 확인할 수 있다. 예컨대, 제2 재현정보에 따른 값이 기준치(예컨대, 1㎜~50㎜ 범위에서 임의의 값으로 정할 수 있음)를 초과하지 않는 경우, 2차 치료모델링(400b)이 1차 치료모델링(400a)과 차이가 크지 않고, 이에 따라 비교적 정확하게 방사선 치료가 재현됨을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 제어부는 제2 재현정보에 따라 방사선 발생장치의 작동을 제어하도록 이루어질 수 있다. 즉, 제2 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하지 않아 방사선 치료가 비교적 정확하게 재현되는 경우 제어부는 방사선 발생장치의 작동을 허용하고, 이와 반대로 제2 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하여 오차가 큰 경우 제어부는 방사선 발생장치의 작동 자체가 이루어지지 않도록 제어할 수 있다.

이처럼 제어부(20)는 기준모델링(300)과 치료모델링(400)을 중첩시키거나 서로 다른 치료모델링(400a, 400b)을 중첩시켜, 각 치료시 환자의 움직이는 정도를 감지하도록 하며, 이에 따라 계획된 방사선 치료가 얼마나 정확히 이루어지는지, 또한 반복되는 방사선 치료시(통상, 1회로 끝나는 것이 아니라, 수회의 방사선 치료가 반복하여 이루어지는 것이 일반적임) 얼마나 동일한 형태로 방사선 치료가 이루어지는지 확인할 수 있게 되며, 이러한 정보를 기초로 보다 적합하게 치료 계획을 수정할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동부(100)는, 6개의 자유도를 갖는 로봇팔의 단부에 설치되는 로봇헤드로 이루어질 수 있고, 이때 구동부(100)가 복수의 공간 노드(spatial nodes, n)를 잇는 구형의 워크스페이스(workspace, w)를 따라 이동 및 회전하면서 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 방사선 치료장치가 사이버나이프와 같은 형태로 이루어지는 경우, 구동부(100)(로봇헤드)는 복수의 공간 노드(n)를 잇는 구형의 워크스페이스(w)를 따라 이동 및 회전하고, 이때 방사선 발생장치는 타겟을 향해 방사선을 조사하게 되는데, 이와 함께 레이저거리감지센서(10)는 치료거리정보를 획득하고 아울러 환자의 체표면에 관한 정보를 획득한다.

또한 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동부(100)는, 환자를 중심으로 원궤도를 따라 회전하도록 이루어질 수 있고, 이때 구동부(100)가 회전하면서 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득될 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치가 토모치료기와 같은 형태로 이루어지는 경우, 구동부(100)는 원통형으로 이루어지고, 레이저거리감지센서(10)는 다수 개로 구비되어 원통형인 구동부(100)의 내주면에 등간격으로 배열될 수 있다.

구동부(100)의 내주면에 형성된 각 레이저거리감지센서(10)는 환자와의 거리(환자 피부와의 거리)를 감지할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 구동부(100)가 회전될 때, 다수 개의 레이저거리감지센서(10) 중 어느 하나가 작동하여 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.(도 2(a) 참조)

또는 구동부(100)가 회전될 때, 다수 개의 레이저거리감지센서(10)가 모두 작동하여 치료거리정보 및 환자의 체표면에 관한 정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.(도 2(b) 참조)

또는 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 레이저거리감지센서(10)는, 다수 개로 구비되어 구동부(100)의 내주면에서 원주방향을 따라 등간격으로 배열되는 제1 레이저거리감지센서(10a)와, 제1 레이저거리감지센서(10a)와 이격되어 구동부(100)의 내주면에 배열되는 제2 레이저거리감지센서(10b)로 구분되고, 구동부(100)가 회전할 때 제2 레이저거리감지센서(10b)가 작동하여 치료거리정보가 획득되거나, 제2 레이저거리감지센서(10b)가 자체적으로 회전 및 작동하여 치료거리정보가 획득되도록 이루어질 수 있다.(도 2(c) 참조)

구동부(100)의 내주면에서 제1 레이저거리감지센서(10a)는 제1 라인(11)을 따라 배열되고 제2 레이저거리감지센서(10b)는 제1 라인(11)과 이격된 제2 라인(12)(원주방향을 따라 제1 라인(11)과 등간격임)을 따라 이동하도록 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 레이저거리감지센서(10)가 환자와 장비(구동부) 간의 거리를 측정하여 방사선 치료시 예상하지 못한 환자의 움직임이 발생하는 경우에도 안전하게 방사선 치료장치를 제어할 수 있고, 치료계획과 실제 치료시 차이를 분석하여 방사선 치료의 정확성을 유지할 수 있으며, 반복되는 방사선 치료시의 재현성을 확인할 수 있는 방사선 치료장치의 안전시스템(1)을 제공할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서 레이저거리감지센서(10)가 설치된 구동부(100)와 다른 구성과의 관계를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)의 사용방법을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 또한, 구동부(100)와 환자(2)의 충돌을 효과적으로 방지하도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 사이버나이프(Cyberknife)와 같은 형태로 이루어질 수 있는데, 이에 따라 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은 로봇팔(100a)과 구동부(100, 로봇헤드)를 포함하여, 구동부(100)의 원활한 움직임을 위하여 다수의 관절을 가지는 형태로 이루어지고, 말단을 이루는 구동부(100)에 방사선 발생장치가 구비된다.

구동부(100)의 일측에는 환자(2)가 누울 수 있도록 이루어지는 카우치(200)가 구비된다.

구동부(100)는 환자(2)의 신체 주변에서 치료계획에 따라 움직일 수 있으며, 구동부(100)에 구비된 방사선 발생장치가 방사선을 조사함으로써 방사선 치료가 이루어진다. 그리고 방사선의 조사를 위하여 구동부(100)의 앞쪽에는 콜리메이터(collimator)가 설치되며, 도 7에는 이러한 콜리메이터(110)가 구동부(100)에서 분리된 형태로 도시되어 있고, 리테이닝너트(120)를 콜리메이터하우징(130)에 결합시키면서 콜리메이터(110)를 구동부(100) 상에 고정시킬 수 있다.

레이저거리감지센서(10)는, 2개 이상으로 구비될 수 있으며, 방사선이 조사되는 구동부(100)의 앞쪽(방사선이 조사되는 방향) 단부에서 서로 이격되는 형태로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이, 구동부(100) 내부에 구비되는 선형가속기로부터 조사된 방사선이 지향성을 가지며 직진하도록 하기 위하여, 구동부(100)의 앞쪽 단부에는 콜리메이터(110)가 구비되며, 또한 콜리메이터(110)를 감싸는 콜리메이터하우징(130)이 구비된다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 레이저거리감지센서(10)는 이러한 콜리메이터하우징(130)의 앞쪽면에 형성되는 것이 바람직하며, 2개로 구비되는 경우 서로 최대한 이격되어 서로 반대쪽에 위치하고, 4개로 구비되는 경우 콜리메이터(110)를 중심으로 각각 90°의 간격으로 배열되는 것이 바람직하다.

레이저거리감지센서(10)가 다수 개로 구비되는 경우, 모든 레이저거리감지센서(10)가 동시에 사용될 수 있으나, 일부의 레이저거리감지센서(10)만이 선택적으로 사용될 수도 있다. 예컨대, 구동부(100)가 어느 일측으로 이동하는 경우, 이동하는 방향의 앞쪽에 위치하는 레이저거리감지센서(10)는 작동하고 다른 레이저거리감지센서(10)는 작동하지 않도록 이루어질 수 있다.

제어부(20)는, 구동부(100)가 환자(2)와 부딪히지 않도록 구동부(100)의 움직임을 제어하도록 이루어진다.

즉, 치료거리정보에 따른 거리(레이저거리감지센서(10)와 환자(2) 사이의 거리)가 가까워지는 경우 구동부(100)의 이동을 정지시키거나 이동속도를 줄여 구동부(100)와 환자(2)의 충돌을 방지한다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템은 저장부(30)를 포함하여 이루어지는데, 저장부(30)는 전자정보를 저장하는 저장매체 형태로 이루어지는 것이고, 구동부(100) 내부에 구비되거나 또는 구동부(100)와 분리되어 구비될 수 있으며, 다만 제어부(20)에 인접하여 구비되는 것이 바람직하다.

저장부(30)에는 설정거리정보가 저장되며, 설정거리정보는 거리에 대한 정보이며, 다수의 거리정보가 이에 포함될 수 있다. 예컨대, 설정거리정보에는 제1 거리(Z1), 제2 거리(Z2) 및 제3 거리(Z3)가 포함될 수 있으며, 예컨대, 제1 거리(Z1), 제2 거리(Z2) 및 제3 거리(Z3)는 각각 20㎝, 10㎝ 및 5㎝로 이루어질 수 있다.

환자(2)로부터의 거리를 20㎝, 10㎝ 및 5㎝로 구분하고, 거리가 20㎝ 인 경우를 Green zone, 10㎝인 경우를 Blue zone, 5㎝ 경우를 Red zone로 정할 수 있으며, 치료거리정보에 따른 거리(레이저거리감지센서(10)와 환자(2) 사이의 거리)가 이러한 영역 내부에 들어오는지에 따라 구동부(100)의 움직임을 제어할 수 있다.

즉, 상술한 제어부(20)는, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보에 따른 거리가 설정거리정보에 따른 거리와 같거나 짧은 경우, 구동부(100)의 움직임을 제어(예컨대, 구동부(100)의 이동을 제한)할 수 있다.

또한 제어부(20)는, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보에 따른 거리가 각 설정거리정보에 따른 거리(제1 거리(Z1), 제2 거리(Z2) 또는 제3 거리(Z3))에 해당되는 경우, 각 거리마다 구동부(100)의 움직임을 서로 다르게 제어할 수 있다. 예컨대, 치료거리정보에 따른 거리가 제1 거리(Z1) 또는 제2 거리(Z2)에 해당되는 경우 구동부(100)의 이동속도를 감소시키고, 치료거리정보에 따른 거리가 제3 거리(Z3)에 해당되는 경우 구동부(100)를 정지시키도록 이루어질 수 있다.

여기서, 표시부(40)는 디스플레이장치 및/또는 음성장치와 같은 형태로 이루어질 수 있고, 표시부(40)는 치료거리정보에 따른 거리가 설정거리정보에 따른 거리와 같거나 짧은 경우, 이를 음성(경보음 등으로 표현될 수 있음) 또는 영상으로 표시한다.

표시부(40)는 그 작동이 제어부(20)에 의해 제어될 수 있고, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보에 따른 거리가 설정거리정보에 따른 거리와 같거나 짧은 경우, 이에 상응하는 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보에 따른 거리가 각 설정거리정보에 따른 거리에 해당되는 경우, 그 거리를 디스플레이에 표시하거나 음성으로 해당 거리를 알릴 수 있다.

또한 표시부(40)는, 레이저거리감지센서(10)로부터 수신된 치료거리정보에 따른 거리가 각 설정거리정보에 따른 거리(제1 거리(Z1), 제2 거리(Z2) 또는 제3 거리(Z3))에 해당되는 경우, 각 거리마다 서로 다른 정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 치료거리정보에 따른 거리가 제1 거리(Z1), 제2 거리(Z2) 및 제3 거리(Z3)로 변경되는 경우, 경보음의 종류 및 간격이 변경되도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서 레이저거리감지센서(10)가 설치된 구동부(100) 부분을 도시한 도면이고, 도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템에서 레이저거리감지센서(10)가 설치된 구동부(100) 부분을 도시한 도면이다.

도 9(b)에는 회전체(140)가 콜리메이터하우징(130)에서 분리된 형태가 도시되어 있고, 도 9(c)는 구동부(100)의 이동과 회전체(140)의 회전 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 레이저거리감지센서(10)는 구동부(100)에서 이동가능하게 설치될 수 있다.

이를 위하여 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)은, 회전체(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있고, 레이저거리감지센서(10)는 이러한 회전체(140) 상에 형성될 수 있다.

콜리메이터하우징(130)은, 콜리메이터(110)가 그 전면이 노출되도록 앞쪽 중앙이 개구된 형태로 형성된다.

회전체(140)는 링(ring) 또는 사각형(quadrangle) 형태로 형성되어 콜리메이터하우징(130)의 앞쪽 면에 결합되며, 콜리메이터(110)를 중심으로 회전하도록 이루어진다. 즉, 회전체(140)의 회전축(S)이 콜리메이터(110) 상에 형성된다.

콜리메이터하우징(130)을 상대로 한 회전체(140)의 회전은, 회전운동을 형성하는 종래의 일반적인 기계적인 구성에 의하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 콜리메이터하우징(130)으로부터 회전체(140) 쪽으로의 동력전달은, 일련의 기어(회전체(140)의 배면에 원주방향을 따라 기어(150)와 치합되는 돌기 형성(141)), 롤러 또는 유압장치 등을 사용하여 이루어질 수 있으며, 동력의 생성은 별도의 구동수단(전기모터 등)에 의해 이루어질 수 있고, 또는 로봇팔(100a)의 구동수단에 연결되어 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에서, 레이저거리감지센서(10)는 구동부(100)의 이동방향 쪽을 향하여 이동하도록 이루어질 수 있다. 예컨대, 구동부(100)가 어느 한 쪽(A)으로 이동하는 경우 구동부(100)의 이동과 함께 회전체(140)가 콜리메이터하우징(130) 상에서 회전할 수 있으며, 회전체(140)의 회전은 레이저거리감지센서(10)가 구동부(100)의 이동방향에서 상대적으로 앞쪽에 놓일 때까지 이루어질 수 있다.

이에 따라 구동부(100)에서 하나의 레이저거리감지센서(10)만을 형성하더라도 구동부(100)의 이동방향 앞쪽 부분에 레이저거리감지센서(10)를 위치시킬 수 있으며, 환자(2)와 구동부(100) 간의 충돌을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 콜리메이터(110)는 사각형 형태로 이루어져 콜리메이터하우징(130) 상에 구비될 수 있으며, 레이저거리감지센서(10)는 콜리메이터하우징(130)의 앞쪽 면에 형성될 수 있다. 또한, 이러한 경우에도, 레이저거리감지센서(10)는 구동부(100)에서 이동가능하게 설치될 수 있고, 이를 위하여 상술한 회전체(140)와 같은 구성이 콜리메이터하우징(130)에 결합될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방사선 치료장치의 안전시스템(1)에 의하면, 환자(2)의 주변에서 움직이는 구동부(100)에 레이저거리감지센서(10)를 설치하고 이러한 레이저거리감지센서(10)에 의하여 환자(2)와의 거리를 감지하도록 하면서 제어부(20)에 의하여 구동부(100)의 움직임을 제어하도록 함으로써, 환자(2) 쪽으로 접근하는 구동부(100)와 환자(2)와의 거리를 실시간으로 확인할 수 있고 구동부(100)가 환자(2)에 접촉하거나 충격을 가하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 방사전 치료장치를 제공할 수 있다

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 방사선 치료장치의 안전시스템
2 : 환자 10 : 레이저거리감지센서
20 : 제어부 30 : 저장부
40 : 표시부 100 : 구동부
110 : 콜리메이터 130 : 콜리메이터하우징
140 : 회전체
200 : 카우치
300 : 기준모델링 310 : 제1 타겟
400, 400a, 400b : 치료모델링 410, 410a, 410b : 제2 타겟

Claims (10)

1. 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 상기 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서,
   환자를 향하는 상기 구동부의 외측면 상에 설치되어 환자와의 거리를 실시간으로 감지하여 치료거리정보를 생성하는 레이저거리감지센서; 및
   상기 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보를 서로 비교하거나 상기 레이저거리감지센서로부터 수신된 치료거리정보와 기 설정된 사전거리정보를 비교하여 차이값을 산출하고, 상기 차이값에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 차이값이 허용범위를 벗어나는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 사전거리정보는, 상기 구동부와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여지거나, 상기 레이저거리감지센서와 환자의 체표면까지의 거리로 정하여지는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
3. 3차원 입체조형치료, 방사선 수술 또는 정위적 방사선 치료에 사용되고, 환자의 신체 주변에서 움직이는 구동부 및 상기 구동부에 장착되는 방사선 발생장치가 구비되는 방사선 치료장치의 안전시스템에 있어서,
   환자를 향하는 상기 구동부의 외측면 상에 설치되어 환자와의 거리를 실시간으로 감지하여 치료거리정보를 생성하는 레이저거리감지센서; 및
   모의치료 또는 치료계획단계에서 설정되는 제1 타겟 및 환자의 체표면에 관한 정보로 이루어지는 기준모델링과, 치료시 상기 방사선 치료장치를 통해 설정되는 제2 타겟 및 상기 치료거리정보의 조합으로 획득되는 환자의 체표면에 관한 정보로 이루어지는 치료모델링을 비교하되 상기 제1 타겟과 제2 타겟의 중심을 일치시켜 오버랩되거나 되지 않는 정도인 제1 재현정보를 도출하고, 제1 재현정보에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 실시간으로 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 이루어지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   서로 다른 상기 치료모델링을 비교하되 상기 제2 타겟의 중심을 일치시켜 오버랩되거나 되지 않는 정도인 제2 재현정보를 도출하고, 상기 제2 재현정보에 따라 상기 방사선 발생장치의 작동을 제어하고,
   상기 제어부는 상기 제2 재현정보에 따른 값이 기준치를 초과하는 경우 상기 방사선 발생장치의 작동이 이루어지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동부는, 6개의 자유도를 갖는 로봇팔의 단부에 설치되는 로봇헤드로 이루어지고,
   상기 구동부가 복수의 공간 노드(spatial nodes)를 잇는 구형의 워크스페이스(workspace)를 따라 이동 및 회전하면서 상기 치료거리정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동부는, 환자를 중심으로 원궤도를 따라 회전하도록 이루어지고,
   상기 구동부가 회전하면서 상기 치료거리정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 구동부는 원통형으로 이루어지고,
   상기 레이저거리감지센서는,
   다수 개로 구비되어 상기 구동부의 내주면에서 원주방향을 따라 등간격으로 배열되는 제1 레이저거리감지센서; 및
   상기 제1 레이저거리감지센서와 이격되어 상기 구동부의 내주면에 배열되는 제2 레이저거리감지센서로 구분되고,
   상기 구동부가 회전될 때 상기 제2 레이저거리감지센서가 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되거나, 상기 제2 레이저거리감지센서가 자체적으로 회전 및 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 구동부는 원통형으로 이루어지고,
   상기 레이저거리감지센서는 다수 개로 구비되어 상기 구동부의 내주면에 등간격으로 배열되며,
   상기 구동부가 회전될 때 다수 개의 상기 레이저거리감지센서가 모두 작동하여 상기 치료거리정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
9. 제4항에 있어서,
   방사선 치료의 정확성을 확인할 수 있도록 상기 제1 재현정보 및 제2 재현정보를 영상으로 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 치료거리정보에 따라 상기 구동부가 환자와 부딪히지 않도록 상기 구동부의 움직임을 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료장치의 안전시스템.
    
    
    

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