KR101872568B1 - 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템 - Google Patents

양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은, 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기의 노즐에 장착 가능한 어댑터, 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고 어댑터와 연결되는 빔 라인부, 빔 라인부와 연결되고 내부에 보상체를 수용하는 보상체 장착부 및 보상체 장착부와 연결되고 내부에 콜리메이터를 수용하는 콜리메이터 장착부를 포함하고, 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부는 적어도 하나의 체결부에 의하여 양성자 기기의 노즐 부근에 탈부착될 수 있다.

Description

양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템{THE ATTACHABLE RANGE MODULATION COLLIMATOR SYSTEM FOR PROTON BEAM THERAPY}
본 발명은 양성자 치료를 위한 착탈식 비정(range) 변조 콜리메이터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정위적 양성자 치료 또는 안구 종양과 같이 국부적인 종양의 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템에 관한 것이다.
양성자 치료는 방사선 치료의 일종으로, 양성자 치료기는 원통형 가속 장치인 사이클로트론(Cyclotron)을 이용하여 빛 속도의 60%로 수소 원자의 핵인 양성자를 가속시켜 암 치료 등에 이용하는 것을 주요 원리로 한다. 사이클로트론을 통하여 가속된 양성자선은 환자의 몸 속을 통과하면서 종양, 암 등 치료 대상 부위의 앞에 있는 정상 조직에는 별다른 영향을 주지 않고 암 조직 부위에 최고의 에너지(예컨대, 브래그 피크(Bragg peak))를 전달하고 바로 소멸하는데 그 특징이 있다. 즉, 치료 대상 부위 조직 뒤에 있는 정상 조직에는 방사선 노출이 없게 된다. 따라서 정상 조직의 손상을 최소한으로 줄이고 치료 대상 부위에 집중적으로 에너지를 전달하여 파괴하면서 환자의 신체 상의 부작용을 최소화하고, 종양 등의 치료 효과를 극대화할 수 있다.
이러한 이유에서 양성자 치료는 일반적으로 기존 방사선 치료가 가능한 모든 경우에 적용할 수 있으나, 환자의 다른 장기 등으로 퍼지지 않은 상태로 특정 부위에 형성된 암(예컨대, 고형암)에 특히 치료 효과가 높을 수 있다. 특히 우리나라 사람들에게 많은 자궁경부암, 유방암, 직장암, 폐암, 간암, 두경부암 및 전립선암 등의 치료에 효과적으로 이용될 수 있다.
양성자 치료는 최첨단의 방사선 치료의 형태로써 현재 전 세계적으로 설치 및 사용이 증가하고 있는 추세이다. 본 발명은 현재의 양성자 치료 기기의 노즐에 추가적인 구조물(예컨대, 보상체 또는 콜리메이터 등)을 장착함으로써 정위적 양성자 치료 및 안구 종양 치료 등과 같이 상대적으로 작은 크기의 병변 치료에 적합한 양성자 치료 빔을 생성하고자 한다. 또한, 본 발명에서 제안하는 착탈식 비정(range) 변조 콜리메이터 시스템을 분리하게 되면 종전과 같이 일반적인 양성자 치료를 수행할 수도 있다.
다시 말해서, 본 발명은 기존의 모든 양성자 치료 노즐에 맞춤형으로 부착될 수 있도록 제작된 어댑터를 제공하여 일반 양성자 치료 노즐을 안구 종양 등과 같은 상대적으로 작고 국부적인 병변 치료에 사용 가능하도록 양성자 치료 기기의 활용성을 확장시키고 종래 대비 우수한 선량 분포(dose distribution)의 생성을 통한 치료 효과를 향상시킴으로써 보다 세밀한 정위적 양성자 치료를 가능케 하고자 한다.
또한, 비용적, 장소적 제한으로 인하여 병원과 같은 의료 기관 등에서 여러 개의 양성자 기기들을 도입하여 복수개의 치료 공간들을 구축하기 어려운 상황에서 일반 양성자 치료 노즐을 안구 종양 치료 및 정위적 양성자 치료에 활용할 수 있도록 함으로써 종래 대비 치료 시스템을 보다 효율적으로 운영되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로써, 양성자 치료를 위한 착탈식 비정(range) 변조 콜리메이터 시스템 및 이러한 시스템을 이용하여 대상체에 양성자 빔을 조사하는 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기의 노즐에 장착 가능한 어댑터, 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고, 어댑터와 연결되는 빔 라인부, 빔 라인부와 연결되고 내부에 보상체를 수용하는 보상체 장착부 및 보상체 장착부와 연결되고 내부에 콜리메이터를 수용하는 콜리메이터 장착부를 포함하고, 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부는 적어도 하나의 체결부에 의하여 양성자 기기에 탈부착될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은 중성자 차폐를 위한 커버를 더 포함하고, 커버는 빔 라인부의 직경에 따라 미리 설정된 두께로 제작된 실린더 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 라인부는 노즐의 스나우트(snout) 위치 또는 치료 부위에 따라 상이한 길이를 갖도록 제작되거나, 치료 부위에 따라 상이한 외부 직경을 갖도록 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 라인부에는 콜리메이터 시스템의 내부를 진공으로 유지하기 위한 진공 펌프 연결부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체결부에는 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부의 말단에 형성된 나사산 또는 적어도 하나의 볼트와 너트가 포함되고, 진공 펌프 연결부가 더 포함된 빔 라인부가 사용되는 경우, 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부의 연결에 있어서 실링부가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 장착부의 일 말단에는 고정부재가 추가로 연결 가능하고, 고정부재는 콜리메이터 장착부 내에 수용된 콜리메이터의 이동을 단속하기 위한 내부 돌출부와 커버를 고정하기 위한 외부 돌출부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 이용하여 대상체에 양성자 빔을 조사하는 방법은 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부를 적어도 하나의 체결부를 이용하여 양성자 기기에 부착하는 단계, 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부가 부착된 양성자 기기의 동작 조건을 설정하는 단계 및 설정된 동작 조건에 기초하여 양성자 기기로부터 대상체를 향하여 양성자 빔을 조사하는 단계를 포함하고, 어댑터는 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기의 노즐에 장착 가능하고, 빔 라인부는 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고 어댑터와 연결되며, 보상체 장착부는 빔 라인부와 연결되고 내부에 보상체를 수용하고, 콜리메이터 장착부는 보상체 장착부와 연결되고 내부에 콜리메이터를 수용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정(range) 변조 콜리메이터 시스템을 기존의 양성자 기기의 치료용 노즐의 하단부 등에 탈부착이 가능하게 함으로써, 기존의 전용의 고정형 빔 라인부 양성자 기기에서만 제공이 가능하였던 안구 종양 치료 등에 적합한 양성자 빔 또는 정위적 양성자 치료에 보다 우수한 선량 분포 획득이 가능한 양성자 빔을 효과적으로 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 양성자 치료 센터 구축 시 장소적, 비용적 제한에 의하여 치료실의 개수가 제한적으로 구비될 수 있는 고정형 빔 라인부 양성자 치료 공간에 대한 대체 가능성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은 기존의 모든 양성자 치료 노즐에 적용 가능하다는 점에서 치료용 양성자 기기의 효율적 운영에 도움이 될 수 있다. 또한, 양성자 치료 적응증이 확대될 수 있고, 에어갭(Air-gap)을 최소화하여 보다 우수한 선량 분포를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은 반음영 최소화를 통한 정상 조직에 대한 선량 피폭을 감소시킬 수 있고, 중성자 노출 선량도 대폭 감소시킬 수 있다.
도 1은 양성자 기기에 장착 가능한 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터와 빔 라인부의 결합상태의 일 예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템의 각각의 컴포넌트인 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부, 콜리메이터 장착부의 예시적인 결합 방식을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상체 및 보상체 장착부의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 및 콜리메이터 장착부의 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부재의 일 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 이용하여 대상체에 양성자 빔을 조사하는 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
기존의 양성자 치료 노즐들은 일반적인 치료크기(예: 최대 30 cm x 40 cm)를 제공하기 위한 360도 회전이 가능한 갠트리(gantry) 방식의 치료 노즐, 또는 안구종양 치료 전용의 고정 빔 라인부(beam line) 방식 중의 한 가지를 선택하도록 제작되어 있다. 이 때, 안구종양 치료 전용의 고정 빔 라인부의 경우 상대적으로 안구종양 환자 수가 많지 않은 국내 사정을 고려하면 고가의 장비인 양성자 치료기의 활용성이 급감할 수 있다는 점에서 도입 및 활용에 있어서 상당히 부정적으로 인식되어 왔다.
반면에 일반적인 치료 크기를 대상으로 한 양성자 치료 노즐의 경우, 상대적으로 작은 크기의 병변(예컨대, 약 3 cm 이하) 치료의 경우에 치료 노즐 하단의 스나우트(snout)와 환자의 충돌을 피하기 위해 상대적으로 거리가 긴 에어갭(air-gap)을 확보해야 하며 이에 따라 반음영(penumbra)이 커지고, 커진 반음영에 따라 병변 주위의 정상조직에 원하지 않는 고 선량이 조사되게 되는 문제가 발생한다. 또한, 종래의 양성자 치료 기기를 그대로 사용할 경우, 상대적으로 많은 양의 양성자 빔의 대부분을 콜리메이터에서 흡수함으로써 원하지 않는 중성자 선량이 발생하게 되고 이에 따른 이차 암 발생 확률이 높아질 가능성을 배제할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정(range) 변조 콜리메이터 시스템을 이용하면 기존의 일반 양성자 치료 노즐을 활용하여 안구 종양 치료 또는 보다 세밀한 정위적 양성자 치료가 가능케 할 수 있다. 또한, 이에 따라 고가의 양성자 치료 장비의 활용도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 작은 크기의 병변 치료에 맞춤형으로 제작된 콜리메이터 등을 이용하여 에어갭을 최소화하여 최적화된 반음영을 확보하고 이에 따라 병변에 인접한 정상조직에 방사선 피폭이 최소화되게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 길이 또는 직경이 확장 가능한 콜리메이터의 설계를 통해 중성자 선량을 감소시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 양성자 기기에 장착 가능한 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 나타낸다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템(100)은 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기(1)의 노즐(10)에 장착 가능한 어댑터(110), 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고, 어댑터(110)와 연결되는 빔 라인부(120), 빔 라인부(120)와 연결되고 내부에 보상체(131)를 수용하는 보상체 장착부(130) 및 보상체 장착부(130)와 연결되고 내부에 콜리메이터(141)를 수용하는 콜리메이터 장착부(140)를 포함하고, 어댑터(110), 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130) 및 콜리메이터 장착부(140)는 적어도 하나의 체결부에 의하여 양성자 기기(1)에 탈부착될 수 있다.
노즐(10)에 부착된 어댑터(110)와 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130), 콜리메이터 장착부(140)를 순차적으로 연결시킴으로써 고정 빔 라인 방식의 양성자 기기를 구현할 수 있다. 다시 말해서, 일반적인 회전식 갠트리 방식의 치료용 노즐(10)에 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 시스템(100)을 장착하여 안구 질환 치료 등을 위한 고정 빔 라인 방식의 양성자 기기로써 변형시켜 활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터(110)는 다양한 양성자 기기(1)의 노즐(10) 하단부 구조물 등에 부착될 수 있도록 맞춤형으로 제작될 수 있다. 다시 말해서, 어댑터(110)는 양성자 기기(1)의 노즐(10)에 탈부착이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템(100)은 중성자 차폐를 위한 커버를 더 포함하고, 커버는 빔 라인부(120)의 직경에 따라 미리 설정된 두께로 제작된 실린더 형태일 수 있다. 예를 들어, 중성자 차폐를 위한 커버는 빔 라인부(120)의 직경이 커짐에 따라 점차 두께가 두꺼워질 수 있다. 중성자 차폐를 위한 커버는 빔 라인부(120) 등을 감싸는 형태로 제작될 수 있고, 빔 라인부(120) 등으로부터 대상체를 향하여 불필요하게 누출될 수 있는 중성자를 차폐하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 이러한 중성자 차폐를 위한 커버가 빔 라인부(120) 등을 타고 흘러내리지 않도록 콜리메이터 장착부(140) 말단에 고정부재(160)를 연결시킬 수 있다. 이와 관련해서는 도 7을 참조하여 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터와 빔 라인부의 결합상태의 일 예를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 라인부(120)는 노즐(10)의 스나우트(snout) 위치 또는 치료 부위에 따라 상이한 길이(l1)를 갖도록 제작되거나, 치료 부위에 따라 상이한 외부 직경을 갖도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 단(short) 길이의 빔 라인부, 중(medium) 길이의 빔 라인부, 장(long) 길이의 빔 라인부가 사전에 제작되어, 노즐(10)의 스나우트(snout) 위치 또는 대상체의 치료 부위에 적합한 길이의 빔 라인부(120)가 사용될 수 있다. 빔 라인부(120)의 길이는 예컨대, 3, 5, 7, 9 또는 11 cm 등으로 제작될 수 있고, 대상체의 치료 부위 등에 따라 상이한 길이의 빔 라인부(120)를 사용함으로써 최소의 에어-갭(air-gap)을 확보할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(10)의 스나우트(snout) 위치 또는 대상체의 치료 부위에 적합한 길이는 미리 정의(결정)되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 라인부(120)에는 콜리메이터 시스템(100)의 내부를 진공으로 유지하기 위한 진공 펌프 연결부(123)가 더 포함될 수 있다. 다시 말해서, 빔 라인부(120)에 구비된 진공 펌프 연결부(123)에 진공 펌프 등의 흡출기를 장착하고 구동시킴으로써, 노즐(10)에 연결된 빔 라인부(120) 등의 내부를 진공 상태로 만들거나 유지할 수 있다. 내부가 진공으로 유지되면 공기 중에서의 양성자 빔의 산란을 보다 최소화하여 우수한 선량 분포를 유지하게 할 수 있다.
빔 라인부(120)와 보상체 장착부(130) 간에는 보상체 장착부 연결부(121)가 배치되어 밀폐를 강화할 수 있다. 빔 라인부(120)의 말단은 보상체 장착부(130)가 연결될 수 있고, 빔 라인부(120)의 말단의 외부 직경(d1)은 내부 직경(d2)보다 상대적으로 더 클 수 있다. 빔 라인부(120)의 내부 직경(d2)은 예컨대 5, 7 또는 10 cm 등으로 다양한 크기를 가질 수 있고, 이에 따라 대상체의 치료 부위의 크기별로 미리 설정된 크기의 외부 직경(d1)을 갖는 빔 라인부(120)가 선택되어 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템의 각각의 컴포넌트인 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부, 콜리메이터 장착부의 예시적인 결합 방식을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템(100)의 각각의 컴포넌트는 다양한 결합 방식으로 상호 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 체결부에는 어댑터(110), 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130) 및 콜리메이터 장착부(140)의 말단에 형성된 나사산 또는 적어도 하나의 볼트(21)와 너트(23)가 포함되고, 진공 펌프 연결부(123)가 더 포함된 빔 라인부(120)가 사용되는 경우, 어댑터(110), 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130) 및 콜리메이터 장착부(140)의 연결에 있어서 실링부(25)가 사용될 수 있다.
예를 들어, 빔 라인부(120) 등의 내부 진공상태 유지가 요구되지 않는 일반형 콜리메이터 시스템의 경우, 각각의 컴포넌트는 스크류-인 앤 락(screw-in and lock) 방식으로 결합될 수 있다. 일반형 콜리메이터 시스템은 콜리메이터 시스템(100)의 내부가 공기에 그대로 노출되어 있을 수 있다. 다시 말해서, 각각의 컴포넌트에 마련된 나사산을 따라 상호 결합될 수 있다. 도 4의 (a)에서와 같이 빔 라인부(120)와 보상체 장착부(130)의 결합에서와 같이 나사산을 따라 각각의 컴포넌트 들이 상호 결합될 수 있다.
또한, 빔 라인부(120) 등의 내부 진공상태 유지가 요구되는 진공형 콜리메이터 시스템의 경우에는 실링부(25)와 함께 볼트(21) 및 너트(23)를 이용한 결합 방식이 사용될 수 있다. 예를 들면, 실링부(25)는 구리 가스켓, 고무링 등일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다시 말해서, 각각의 컴포넌트 간의 결합 시 밀폐를 위한 기능을 구현할 수 있는 형태, 소재이면 본 발명의 일 실시예로써 일컫는 실링부(25)일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보상체 및 보상체 장착부의 일 예를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보상체(131)는 비정 변조 보상체(compensator)로써, 치료의 대상이 될 병변의 입체적 모양에 따라 양성자 빔의 원심 형상(distal shaping)을 보상해줄 수 있다. 이러한 보상체(131)는 보상체 장착부(130) 내부로 수용되어 빔 라인부(120)의 말단에 연결(삽입)될 수 있다. 보상체 장착부(130)의 외부 직경(d2)은 보상체(131)의 직경(d3) 보다 상대적으로 더 클 수 있다. 또한, 보상체 장착부(130)의 외부 직경(d2)은 빔 라인부(120)의 내부 직경(d2)과 동일하거나 더 작을수도 있다. 또한, 보상체 장착부(130)의 길이(l2)는 예컨대, 3, 5, 7, 9 또는 11 cm 등으로 제작될 수 있고, 대상체의 치료 부위 등에 따라 상이한 길이를 갖도록 제작될 수 있다.
도 5의 (b)에서와 같이, 보상체 장착부(130)에는 보상체의 움직임을 제한하기 위한 보상체 장착부(130) 내부에 돌출부(g1, g2, g3)를 포함하고, 돌출부의 돌출길이(l3)는 보상체(131)의 직경(d3)에 따라 상이할 수 있다. 도 5의 (c)는 보상체 장착부(130)의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 및 콜리메이터 장착부의 일 예를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터(141)는 치료의 대상이 될 병변의 모양에 따라 양성자 빔의 측면 형상(lateral shaping)을 생성(조정)해줄 수 있다. 이러한 콜리메이터(141)는 콜리메이터 장착부(140) 내부로 수용되어 보상체 장착부(130)의 말단에 연결(삽입)될 수 있다. 콜리메이터 장착부(140)의 직경(d4)은 콜리메이터(141)의 직경(d5) 보다 상대적으로 더 클 수 있다. 또한, 콜리메이터 장착부(140)의 직경(d4)은 빔 라인부(120)의 내부 직경(d2)과 동일하거나 더 작을수도 있다. 또한, 콜리메이터 장착부(140)의 길이(l4)는 예컨대, 3, 5, 7, 9 또는 11 cm 등으로 제작될 수 있고, 대상체의 치료 부위 등에 따라 상이한 길이를 갖도록 제작될 수 있다.
또한, 정렬(Alignment)을 위한 크로스-슬릿(cross-slit)은 십자선 모양으로 뚫린 콜리메이터(141)로 제작하여 사용될 수 있다. 또한 이러한 크로스 슬릿은 콜리메이터 시스템(100)의 품질 보증(quality assurance)을 위하여 활용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정부재의 일 예를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 장착부(140)의 일 말단에는 고정부재(160)가 추가로 연결 가능하고, 고정부재(160)는 콜리메이터 장착부(140) 내에 수용된 콜리메이터(141)의 이동을 단속하기 위한 내부 돌출부(g4)와 커버를 고정하기 위한 외부 돌출부(g5)를 포함할 수 있다.
고정부재(160)의 내부 직경은 콜리메이터 장착부(140)의 외부 직경(d4)과 동일할 수 있다. 고정부재(160)는 콜리메이터 장착부(140)의 말단을 감싸도록 결합될 수 있다. 또한, 고정부재(160)의 외부 직경(d6)은 고정부재(160)의 내부 직경보다 상대적으로 더 클 수 있다. 예를 들어, 고정부재(160)의 외부 직경(d6)은 고정부재(160)의 내부 직경보다 5 mm 정도 더 클 수 있다. 전술한 바와 같이, 고정부재(160)의 외부 직경(d6)은 고정부재(160)의 내부 직경보다 상대적으로 더 크게 함으로써, 빔 라인부(120) 등을 에워서 감싸도록 배치된 중성자 차폐를 위한 커버가 흘러내리지 않고 고정될 수 있도록 잡아줄 수 있다. 다시 말해서, 콜리메이터 장착부(140) 말단에 고정부재(160)를 연결시킴으로써 중성자 차폐를 위한 커버를 고정시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 이용하여 대상체에 양성자 빔을 조사하는 방법을 나타낸 순서도이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템(100)을 이용하여 대상체에 양성자 빔을 조사하는 방법은 어댑터(110), 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130) 및 콜리메이터 장착부(140)를 적어도 하나의 체결부를 이용하여 양성자 기기(1)에 부착하는 단계(S100), 어댑터(110), 빔 라인부(120), 보상체 장착부(130) 및 콜리메이터 장착부(140)가 부착된 양성자 기기(1)의 동작 조건을 설정하는 단계(S200) 및 설정된 동작 조건에 기초하여 양성자 기기(1)로부터 대상체를 향하여 양성자 빔을 조사하는 단계(S300)를 포함하고, 어댑터(110)는 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기(1)의 노즐(10)에 장착 가능하고, 빔 라인부(120)는 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고 어댑터(110)와 연결되며, 보상체 장착부(130)는 빔 라인부(120)와 연결되고 내부에 보상체(131)를 수용하고, 콜리메이터 장착부(140)는 보상체 장착부(130)와 연결되고 내부에 콜리메이터(141)를 수용할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 전술한 수치 등은 설명을 위한 예시적인 것일 뿐, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법과 관련하여서는 전술한 시스템에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 방법과 관련하여, 전술한 시스템에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 양성자 기기 10: 노즐
21: 볼트 23: 너트
25: 실링부
100: 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템
110: 어댑터 120: 빔 라인부
121: 보상체 장착부 연결부 123: 진공 펌프 연결부
125: 캡톤 윈도우(kapton window)
130: 보상체 장착부 131: 보상체
140: 콜리메이터 장착부 141: 콜리메이터
160: 고정부재

Claims (7)

  1. 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기의 노즐에 장착 가능한 어댑터;
    대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고, 상기 어댑터와 연결되는 빔 라인부;
    상기 빔 라인부와 연결되고 내부에 보상체를 수용하는 보상체 장착부; 및
    상기 보상체 장착부와 연결되고 내부에 콜리메이터를 수용하는 콜리메이터 장착부를 포함하고,
    상기 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부는 적어도 하나의 체결부에 의하여 상기 양성자 기기에 탈부착이 가능하며,
    상기 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템은 중성자 차폐를 위한 커버를 더 포함하고,
    상기 커버는 상기 빔 라인부의 직경에 따라 미리 설정된 두께로 제작된 실린더 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 라인부는 상기 노즐의 스나우트(snout) 위치 또는 상기 치료 부위에 따라 상이한 길이를 갖도록 제작되거나, 상기 치료 부위에 따라 상이한 외부 직경을 갖도록 제작된 것인 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 라인부에는 상기 콜리메이터 시스템의 내부를 진공으로 유지하기 위한 진공 펌프 연결부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 체결부에는 상기 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부의 말단에 형성된 나사산 또는 적어도 하나의 볼트와 너트가 포함되고, 상기 진공 펌프 연결부가 더 포함된 빔 라인부가 사용되는 경우, 상기 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부의 연결에 있어서 실링부가 사용되는 것을 특징으로 하는 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 장착부의 일 말단에는 고정부재가 추가로 연결 가능하고,
    상기 고정부재는 상기 콜리메이터 장착부 내에 수용된 상기 콜리메이터의 이동을 단속하기 위한 내부 돌출부와 상기 커버를 고정하기 위한 외부 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양성자 치료를 위한 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템.
  7. 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부가 적어도 하나의 체결부를 이용하여 양성자 기기에 부착되고, 중성자 차폐를 위한 커버가 상기 콜리메이터 장착부의 말단에 고정되는 단계;
    상기 어댑터, 빔 라인부, 보상체 장착부 및 콜리메이터 장착부가 부착된 상기 양성자 기기의 동작 조건이 설정되는 단계; 및
    상기 설정된 동작 조건에 기초하여 상기 양성자 기기로부터 양성자 빔이 조사되는 단계를 포함하고,
    상기 어댑터는 상기 양성자 빔을 생성하는 양성자 기기의 노즐에 장착 가능하고, 상기 빔 라인부는 대상체의 치료 부위에 따라 상이한 길이로 제작되고 상기 어댑터와 연결되며, 상기 보상체 장착부는 상기 빔 라인부와 연결되고 내부에 보상체를 수용하고, 상기 콜리메이터 장착부는 상기 보상체 장착부와 연결되고 내부에 콜리메이터를 수용하며, 상기 커버는 상기 빔 라인부의 직경에 따라 미리 설정된 두께로 제작된 실린더 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 착탈식 비정 변조 콜리메이터 시스템을 이용하는 양성자 기기의 동작 방법.

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