KR102046855B1 - 방사선량을 측정하기 위한 팬텀 - Google Patents

방사선량을 측정하기 위한 팬텀 Download PDF

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Abstract

소동물 맞춤형 팬텀(phantom)은, 소동물의 해부학적 정보를 포함하는 3차원 영상에 기초하여, 소동물의 골격과 장기의 형태 및 전자 밀도에 대응하는 복수의 재료로 구성되고, 골격과 장기의 형태를 모사한 형상을 가지는 몸체부를 포함하며, 소동물 맞춤형 팬텀에 방사 선이 조사됨에 따라, 선량 분포를 측정하기 위한 선량계가 배치되는 공간인 선량계 배치부를 포함한다.

Description

방사선량을 측정하기 위한 팬텀{phantom for measuring radiation dose rate}
소동물의 전신 또는 신체 일부에 방사선 조사 시에 정확한 선량을 검증하기 위해, 전임상 단계에서 방사선 선량 측정을 위해 이용되는 팬텀(phantom)에 관한 것이다.
최근 동물에 방사선을 조사하여 방사선 치료의 효과를 확인해 볼 수 있는 전임상연구가 증가하고 있다.
기존의 감마선, 전자선, X-선 등을 전신 조사하는 방사선 조사방식에서 나아가, 특정 일부분만을 조사하는 부분 방사선 조사기법의 연구가 진행 중이다.
이에 더하여 방사선 조사 상황을 정확히 중재할 수 있는 동물 모델을 이용한 연구의 필요성이 증대되는 가운데, 고선량의 방사선에 적절한 동물모델 연구가 세계적으로 주목을 받고 있다. 이러한 연구의 일환으로 수mm 영역에 방사선을 조사하여 질환을 유발 시키는 방사선 맞춤 동물 모델의 개발이 이루어지고 있다.
그러나, 조사 기술은 고도화 되었음에도, 전달 선량의 정확성을 검증하는 기술의 수준은 조사 기술의 발달 수준을 따라가지 못하고 있다.
기존의 물리적 선량 검증 방법은 동물이 상이한 장기 별 전자 밀도를 갖고 있음에도 불구하고 사람의 치료에 활용되는 인자를 그대가 그대로 활용된다. 이로 인해, 선량 오차가 발생했을 때 원인을 찾아내 교정할 수 있는 소동물의 해부학적 좌표계 검증 결과가 제시되지 못한다. 특히, 방사선 맞춤 동물 모델의 개발에 있어서 방사선량의 정확한 평가는 필수적임에도, 현재는 선량 분포 시뮬레이션과 정형화 된 팬텀을 이용한 평가가 이루어질 뿐이다.
한편, 최근 3차원 프린팅 기술이 발달함에 따라, 3차원 프린팅 기술을 의료분야에 활용하려는 연구가 활발히 진행 중이다. 미국의 연구기관에서 3D프린팅 기술을 이용한 쥐 형상 팬텀(Mouse-shaped phantom)에 대한 초기 연구가 시도되고 있으나 그 목적이 방사선 치료(Radiotherapy)의 용도가 아닌 형과(fluorescence) 영상 촬영용으로이기 때문에, 세부장기에 대한 밀도 정보가 반영되지 않은 단순 외형 모사에만 집중된다. 맞춤 동물 모델의 정확한 방사선량 측정 검증의 필요성에도 불구하고 다양한 동물 모델을 모사하는 팬텀 개발이 부족한 실정이다.
3차원 프린팅 기술을 활용하여, 실제 방사선 조사 대상인 소동물을 모사한 맞춤형 팬텀(phantom)을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따르면, 소동물 맞춤형 팬텀(phantom)은 소동물을 촬영하여 획득된 3차원 영상에 포함된, 골격과 장기의 형태 및 전자 밀도를 포함하는 소동물의 해부학적 정보에 따라 결정되는 복수의 재료로 구성되고, 골격과 장기의 형태를 모사한 형상을 가지는 몸체부를 포함하고, 소동물 맞춤형 팬텀에 방사 선이 조사됨에 따라, 선량 분포를 측정하기 위한 선량계가 배치되는 공간인 선량계 배치부를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소동물 모사 팬텀을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따를 기준면을 따라 절단된 두 개의 부분을 포함하는 팬텀을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 팬텀에 선량계가 배치되는 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 액상 또는 젤 형상의 선량계가 배치되는 공동을 포함하는 팬텀을 도시한 도면이다.
도 5는 신체 일부에 종양이 발생한 소동물을 모사한 팬텀을 도시한 도면이다.
도 6은 소동물 모사 팬텀을 생성하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광자극 발광 선량계가 삽입된 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 필름형 선량계가 배치된 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 유리 선량계가 배치된 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 액상 또는 젤 형상의 선량계 배치부를 포함하는 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
본 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 실시 예들에서의 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 출원 인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 실시 예들에서 기재된 구성요소들의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 프로세싱하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소동물 모사 팬텀(100)을 도시한 도면이다.
팬텀은 생명체의 신체를 모사한 의료 장비이다. 예를 들어, 방사선 치료 장비의 성능을 측정하기 위해, 유해한 영향을 미칠 수 있는 방사선 조사가 수반되는 실험을 실제 생명체를 대상으로 할 수 없다. 따라서, 생명체를 대체할 수 있는 팬텀을 이용함으로써, 윤리적 문제를 해결하면서 방사선 치료 장비의 성능을 검증할 수 있다는 장점이 있다.
특정 개체와 무관하게 일반적으로 알려진 신체의 해부학적 구조를 모사하는 팬텀은 실제 방사선 치료 대상인 개체의 해부학적 구조와 차이가 있으므로, 한계가 있을 수 밖에 없다.
최근 영상에 기초하여 3차원 물체를 자동으로 제작하는 3차원 프린팅 기술이 발달함에 따라, 3차원 프린팅 기술을 의료 분야에 적용함으로써 다양한 기술이 개발되고 있다.
의료용 촬영 장비를 이용하여 획득된 치료 대상 생명체의 해부학적 정보를 포함하는 영상을 이용하여 3차원 프린팅을 통해 팬텀을 제작함으로써 치료 대상 생명체 맞춤형 팬텀이 제작될 수 있다.
도 1에는 소동물인 쥐를 모사한 팬텀(100)이 도시된다.
팬텀(100)은 3차원 프린팅 기술을 이용하여 제작될 수 있다.
3차원 프린터는 3차원 영상에 포함된 정보에 기초하여 촬영된 쥐를 모사한 팬텀(100)을 생성할 수 있다.
3차원 영상은 피사체인 쥐의 해부학적 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 3차원영상의 픽셀 값은 피사체의 골격이나 장기 등 기관의 전자 밀도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 3차원 영상의 피사체의 골격이나 장기 등 기관의 형태에 관한 정보를 포함할 수 있다.
3차원 프린터는 복수의 재료를 이용하여 쥐를 모사한 팬텀(100)을 생성할 수 있다. 이 때, 3차원 프린터는 쥐의 해부학적 정보에 따라 서로 다른 전자 밀도 및 색채를 갖는 재료를 이용하여 팬텀(100)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 팬텀(100)을 구성하는 부분 중 상대적으로 밀도가 큰 쥐의 골격 대응하는 부분(110)은 상대적으로 밀도가 높은 재료로 구성될 수 있으며, 골격보다 밀도가 작은 다른 장기나 기관에 대응하는 부분(120, 130)은 상대적으로 밀도가 낮은 재료로 구성될 수 있다. 또한, 3차원 프린터는, 복수의 재료들 중 팬텀(100)의 일 부분을 구성하는 재료를 선택할 수 있다. 이 때, 팬텀(100)의 일 부분이 모사하려는 쥐의 신체의 일 부분을 구성하는 물질의 밀도와 가장 근사한 밀도를 가지는 재료가 선택될 수 있다.
도 1을 참고하면, 팬텀(100)은 쥐의 신체 외형을 모사한 외형을 가진다. 또한, 팬텀(100)은 쥐의 폐, 골격 등 내부 기관을 모사한 부분(110, 120, 130)을 포함할 수 있다. 예를 들어 쥐의 골격을 모사한 부분(110)을 구성하는 물질의 밀도는 쥐의 폐를 모사한 부분(120)을 구성하는 물질보다 상대적으로 높은 밀도를 가질 수 있다.
또한, 시각적으로 뼈, 장기 등이 서로 구별될 수 있도록, 쥐의 뼈, 장기 등 각각에 대응하는 부분(100, 120, 130)의 색채가 서로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 팬텀(100)은, 쥐의 폐를 모사한 부분(120)과 다른 부분(110, 130)과 서로 다른 색채를 가지도록 제작될 수 있다.
이와 같이, 모사하려는 쥐의 신체와 유사한 팬텀(100)을 이용하여 방사선 선량이 측정됨으로써, 모사 대상인 쥐에게 방사선을 조사하였을 때, 쥐의 신체 내에 분포되는 선량이 더 효과적으로 예측될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 기준면을 따라 절단된 두 개의 부분(210, 220)을 포함하는 팬텀(100)을 도시한 도면이다.
팬텀(100)은 소동물의 골격과 장기의 형태 및 전자 밀도를 포함하는 소동물의 해부학적 정보에 따라 결정되는 복수의 재료로 구성되며, 소동물의 골격과 장기의 형태를 모사한 형상을 가지는 몸체부(210, 220)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해부학적 정보는 팬텀(100)이 모사하려는 소동물의 3차원 영상에 포함될 수 있다. 해부학적 정보는 모사하려는 소동물의 신체 부분 별 전자 밀도 및 형태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 3차원 영상의 픽셀 값은 피사체인 소동물의 골격이나 장기 등 기관의 전자 밀도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 도 2를 참고하면, 팬텀은 모사하려는 쥐의 골격에 대응하는 부분(241, 242), 폐에 대응하는 부분(230), 그 외의 신체 일부에 대응하는 부분(120, 130)을 포함할 수 있다.
또한, 팬텀(100)은 소동물의 3차원 영상에 기초하여 3차원 프린팅을 통해 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에는 소동물에 속하는 쥐를 모사한 팬텀(100)이 도시되어 있으나, 다른 모든 소동물에 대하여 본원 실시 예에 개시된 기술이 적용될 수 있다.
팬텀(100)은 팬텀(100)에 방사 선이 조사됨에 따라, 선량 분포를 측정하기 위한 선량계가 배치되는 공간인 선량계 배치부를 포함할 수 있다.
팬텀(100)이 제작된 후 선량 또는 선량의 분포를 측정하기 위한 선량계가 팬텀(100)의 일부에 배치될 수 있다. 션량계는 선량을 측정하려는 팬텀(100)의 선량 측정 대상 부분에 배치되어야 한다. 따라서, 선량계는 외부로부터 선량계의 배치가 용이하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 팬텀(100)은 절단면을 따라 절단된 복수의 부분(210, 220)을 포함할 수 있다. 또한, 선량계 배치부는 팬텀(100)의 절단면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필름형 선량계 또는 평면형 선량계가 팬텀(100)의 절단면에 배치될 수 있다. 선량계 배치부는 이에 제한되지 아니하며, 도 3에서 설명하는 실시 예를 포함하여, 선량계 배치부는 선량계가 선량 측정 대상 부분의 선량 또는 선량의 분포를 측정하기에 적합하도록 형성된 모든 실시 예를 포함할 수 있다.
도 2에서, 쥐를 모사한 팬텀(100)은 관상면을 절단면으로 절단된 복수의 부분(210, 220)들, 예를 들어, 상체부(210) 및 하체부(220)를 포함할 수 있다.
절단면은 팬텀(100) 내부의 선량 측정 대상 부분 또는 그 인접 부분이 외부로 드러남으로써, 외부로부터 선량계가 용이하게 배치될 수 있도록 형성될 수 있다.
도 2 에는, 절단면이 관상면 또는 관상면과 평행한 실시 예가 상술되었다. 이 외에도, 기준면은 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 및 수평면(horizontal plane), 이들 면들과 평행한 평면 또는 그 서브 면들 중 적어도 하나의 면을 포함할 수 있다. 시상면, 관상면, 및 수평면은 본원 기술 분야가 속한 통상의 기술자에게 자명한 내용으로서 이에 관하여 본원에서 설명을 생략하도록 한다.
또한, 예를 들어, 절단면은 관상면의 서브면과 시상면의 서브면의 조합을 포함할 수 있다. 상술한 예시 외에도, 선량계가 배치될 선량계 배치부에 선량계를 삽입할 수 있도록 다양한 절단면이 결정될 수 있다.
도 2를 참고하면, 팬텀(100)은 상체부(210)와 폐를 모사한 부분(230)을 포함한 하체부(220)를 포함할 수 있다. 다른 일 예로서, 폐를 모사한 부분(230)은 상체부(210)에 포함될 수 있다.
도 2에서, 절단면은 폐를 모사한 부분(230) 또는 그 인접 부분이 절단면을 통해 외부로 드러나기 때문에, 폐를 모사한 부분(230) 또는 그 인접 부분에 선량계가 용이하게 배치되어 폐를 모사한 부분(230) 또는 그 인접 부분의 선량을 측정할 수 있도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 팬텀(100)에 선량계(310, 320, 400)가 배치되는 다양한 실시 예를 도시한 도면이다. 도 3a 내지 도 3c에서 팬텀(100)은 절단면을 따라 절단된 상체부(210) 및 하체부(220)를 포함한다. 또한, 하체부는(220)는 폐를 모사한 부분(230)을 포함한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여, 모사하려는 쥐의 폐를 모사하는 팬텀(100)의 일 부분(230)의 선량을 측정하기 위한 실시 예를 설명한다.
팬텀(100)은, 폐에 대응하는 부분(230) 또는 그 인접 부분에 선량계(310, 320)가 배치될 수 있도록, 폐에 대응하는 부분(230) 또는 그 인접 부분을 지나가는 관상면 또는 관상면에 평행한 평면인 절단면을 따라 상체부(210)와 하체부(220)로 분할될 수 있다. 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분이 절단면을 통해 외부로 노출됨에 따라, 해당 일 부분(230) 또는 그 인접 부분에 선량계(310, 320)가 배치될 수 있다.
도 3a를 참고하면, 선량계(310)는 튜브형 유리 선량계일 수 있다. 선량계(310)가 배치되는 선량계 배치부는 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분에 대응하는 절단면 상의 일부 면을 포함 수 있다. 유리 선량계는 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분에 대응하는 절단면 상의 일부 면 상에 배치될 수 있다.
다른 일 예로서, 선량계 배치부는, 절단면 상의 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분에 형성된 홈을 포함할 수 있다. 이 때, 선량계(310)는 홈에 삽입되어 배치될 수 있다.
도 3a에서, 선량계(310)는 선량을 측정하려는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분의 국소적인 선량을 측정할 수 있다.
도 3a를 참고하면, 선량계(320)는 필름형 또는 면형 선량계일 수 있다. 선량계(320)가 배치되는 선량계 배치부는 절단면 상의 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분을 포함 수 있다. 필름형 또는 면형 선량계(320)는 절단면 상의 쥐의 폐에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분에 배치될 수 있다.
도 3a와 마찬가지로 도 3b에서, 선량계(320)는 선량을 측정하려는 팬텀(100)의 일 부분(230) 또는 그 인접 부분의 국소적인 선량을 측정할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는, 국소적인 선량의 측정을 위하여, 팬텀(100)이 절단면을 따라 절단되는 실시 예가 개시되어 있다. 이와 달리, 팬텀(100)은 팬텀(100)의 외면에서부터 내부로 형성된 홈을 포함할 수 있다. 이 때, 선량계 배치부는 팬텀(100)에 형성된 홈을 포함하며, 홈의 형태는 선량계(310, 320)가 삽입되기에 적절한 형태일 수 있다. 예를 들어, 선량계가 튜브형 선량계(310)인 경우, 홈은 튜브 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 선량계가 필름형 또는 면형 선량계(320)인 경우, 홈은 이에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 선량계(310, 320)는 팬텀(100)의 외부로부터 홈을 통하여 팬텀(100)의 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 선량 측정 대상이 폐에 대응하는 부분(230) 또는 이에 인접한 부분인 경우로서, 절단면을 통해 폐에 대응하는 부분(230) 또는 이에 인접한 부분이 외부로 드러날 수 있다. 그러나, 선량 측정 대상은 폐 이외에도 모사체인 쥐의 다른 모든 신체 부분에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분을 포함할 수 있다. 또한, 선량 측정 대상 부분에 선량계(310, 320)가 배치되기에 적절한 형태를 가진 다른 모든 절단면의 형태가 본원 권리범위에 포함될 수 있다.
도 3c에는, 상대적으로 넓은 범위에서의 선량의 분포를 측정하는 실시 예가 도시된다. 필름형 또는 면형 선량계(330)는 절단면 전부를 덮도록 절단면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 선량계(330)는 특정 부위가 아닌 절단 면을 따라 전시의 선량 분포를 측정할 수 있다.
도 3c에서, 관상면 또는 이에 평행한 평면인 단일한 절단면이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 예를 들어, 절단면은 복수 개일 수 있다. 또한, 복수의 필름형 또는 면형 선량계들은 각각의 절단면을 덮도록 각각의 절단면에 배치될 수 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상술한 국부 선량 측정 방식과 도 3c를 참조하여 상술한 전신 선량 측정 방식이 조합되어 이용될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 액상 또는 젤 형상의 선량계가 배치되는 공동(400)을 포함하는 팬텀(100)을 도시한 도면이다. 팬텀(100)은 주의 골격을 모사한 부분(110), 폐를 모사한 부분(120) 및 그 외에 신체 부분을 모사한 부분(130)을 포함할 수 있다.
도 4의 실시 예에 따르면, 도 3a 내지 도 3c의 실시 예와 달리, 팬텀(100)은 절단면을 따라 절단되지 않을 수 있다.
팬텀(100)은, 모사하려는 쥐의 신체 표면에 대응하는 팬텀(100)의 외면으로부터 내부로 형성된 공동(400)을 포함할 수 있다. 광학적 반응을 통해 방사선량을 측정하는 액상 또는 젤 형상의 선량계가 공동(400)에 채워질 수 있다.
도 4 에서, 쥐의 복부 또는 다른 신체 부분에 대응하는 팬텀(100)의 일 부분에 공동(400)이 형성되어, 공동(400)에 배치된 선량계가 선량을 측정할 수 있다.
도 4를 참조하여 상술한 실시 예는 별도의 절단면을 포함하지 않는 팬텀(100)에 관한 것이다. 다른 실시 예로서, 팬텀(100)이 절단면을 따라 복수의 부분으로 절단되고, 절단면으로부터 내부로 형성된 공동(400)에 액상 또는 젤 형상의 선량계가 채워질 수 있다.
또한, 도 4에는, 선량계 배치부가 단일한 공동(400)인 경우만 도시되어 있으나, 선량계 배치부는 복수의 공동들을 포함할 수 있고, 복수의 공동들 각각에 액상 또는 젤 형상의 선량계가 채워질 수 있다.
도 4의 실시 예서는, 도 3a 및 도 3b의 실시 예와 비교하여, 선량계가 상대적으로 넓은 범위의 선량을 측정할 수 있다.
한편, 도 4의 실시 예와 도 3a 내지 도 3c의 실시 예를 조합하여, 팬텀(100)이 구현될 수 있다.
도 5는 신체 일부에 종양이 발생한 소동물을 모사한 팬텀(100)을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 팬텀(100)은 쥐의 양 뒷 다리 부분에 발생한 종양을 모사한 일 부분(510)을 포함할 수 있다. 이 외에도 다양한 부분에 형성된 종양이 모사되어 팬텀(100)에 구현될 수 있다. 종양을 모사한 일 부분(510)을 포함하는 팬텀(100)을 이용하여, 실제 치료 대상인 쥐의 종양에 방사선을 조사하기 전, 검증이 효율적으로 수행될 수 있다.
치료 대상 소동물의 종양이 인접한 신체 부분과 다른 전자 밀도를 가진 경우, 종양을 모사한 팬텀(100)의 일 부분(510)은 인접 부분과 다른 재료로 구성될 수 있다. 또한, 종양을 모사한 팬텀(100)의 부분이 인접 부분과 구별되도록, 종양을 모사한 팬텀(100)의 일 부분(510)과 인접 부분이 서로 다른 색채를 가질 수 있다.
도 6은 소동물의 팬텀(100)을 생성하는 방법을 도시한 도면이다.
단계 610에서, 팬텀 생성 장치는 맞춤형 팬텀(100)을 생성하기 위해 기초가 되는 표준 모델로서, 소정의 쥐의 3차원 자기 공명 현미경 데이터 셋으로부터 생성된 가상 팬텀(MOBY 팬텀)을 획득될 수 있다. 해당 데이터 셋은 다양한 해부학적 구조를 갖는 모델을 생성하기 위해 필요한 상세한 정보를 포함한다.
단계 620에서, 팬텀 생성 장치는 가상 팬텀에 대하여 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 영상 변환(615)을 수행하여 DICOM 파일을 획득할 수 있다. 팬텀 생성 장치는 획득된 DICOM 파일에 기초하여, Mimics Software을 통해 하기 단계 630 내지 660을 수행할 수 있다.
단계 630에서, 팬텀 생성 장치는 DICOM 파일에 Thresholding 기법(625)을 적용하여, 쥐의 신체 부분별 정보를 분리하는 세그멘테이션(segmentation)을 수행할 수 있다.
단계 640에서, 팬텀 생성 장치는 세그멘테이션을 수행함으로써 획득된 쥐의 신체 부분별 정보에 3차원 연산(3D calculation)(635)을 수행함으로써 쥐의 신체 부분별 3차원 오브젝트(3D object)를 획득할 수 있다.
단계 650에서, 팬텀 생성 장치는 생성된 쥐의 신체 부분별 3차원 오브젝트에 대하여 평활화(smoothing) 작업을 수행할 수 있다. 평활화 작업을 통해 팬텀(100)의 구성 중 상대적으로 불필요한 복잡도가 감소할 수 있다.
단계 660에서, 팬텀 생성 장치는 쥐의 신체 부분별 3차원 오브젝트에 관한 영상들을 결합하여 전체적인 3차원 오브젝트를 획득할 수 있다. 팬텀 생성 장치는 3차원 오브젝트 파일을 STL 파일로 변화할 수 있다. 또한, 팬텀 생성 장치는 변환된 STL 파일에 기초하여, 소동물 맞춤형 팬텀(100)을 생성할 수 있다.
팬텀 생성 장치는 메모리, 프로세서 및 소동물 맞춤형 팬텀(100)을 생성하는 3차원 프린팅 수행부를 포함할 수 있다. 또한, 팬텀 생성 장치는 이들 외에도 다른 범용적인 구성을 더 포함할 수 있음이 통상의 기술자에게 자명하다. 단계 610 내지 단계 660에서, 영상 처리 작업은 팬텀 생성 장치의 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 광자극 발광 선량계(710, 720)가 삽입된 팬텀(700)의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 광자극 발광 선량계(710, 720)가 팬텀(700) 내부에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 팬텀(700)의 측면부에 내부로 형성된 홈을 통해 광자극 발광 선량계(710, 720)가 삽입될 수 있다. 다른 일 예로서, 도 7의 팬텀(700)은 도 3b를 참조하여 설명한 실시예에 따라 구현될 수 있다. 팬텀(700)은 관상면 또는 이와 평행한 면을 따라 두 개의 부분으로 절단될 수 있다. 이 때, 절단면 상에 광자극 발광 선량계(710, 720)가 배치되고, 절단된 두 개의 부분이 포개어질 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 필름형 선량계(830)가 배치된 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 3c를 참조하여 설명한 실시 예에 따라 실제 구현된 팬텀을 나타낸다. 도 8에서, 팬텀은 관상면 또는 이와 평행한 면을 따라 상체부(810) 및 하체부(820)로 절단된다. 또한, 하체부(820)의 절단면 상에 필름형 선량계(830)가 배치 된다. 이후, 상체부(810)가 하체부(820) 상에 다시 포개어질 수 있다.
도 3c에서는 상대적으로 넓은 범위를 커버하도록 관상면 또는 이와 평행한 면에 필름형 선량계가 배치되었으나, 도 8의 실제 구현 예에서는 상대적으로 좁은 범위를 커버하도록 필름형 선량계(830)가 배치되었다는 점에서 차이가 있다. 그러나, 도 8의 팬텀은 커버 범위를 제외하고는 도 3c를 참조하여 설명한 실시 예와 동일한 방식으로 구현될 수 있다. 또한, 필름형 선량계(830)의 커버 범위는 측정하려는 부위의 범위에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 유리 선량계(930, 940)가 배치된 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 3a를 참조하여 설명한 실시 예에 따라 실제 구현된 팬텀을 나타낸다. 도 9에서, 팬텀은 관상면 또는 이와 평행한 면인 절단면을 따라 상체부(910) 및 하체부(920)로 절단된다. 이 때, 절단면은 선량 측정 대상 장기인 모사하려는 소동물의 폐 또는 폐의 인접 부위에 대응하는 팬텀의 일부를 지날 수 있다. 또한, 하체부(920)의 절단면 상의 폐 또는 폐의 인접 부위에 대응하는 팬텀의 일부에 유리 선량계(930, 940)가 배치될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 액상 또는 젤 형상의 선량계 배치부(1030)를 포함하는 팬텀의 실제 구현 예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면 팬텀은 관상면 또는 이와 평행한 면의 서브면 및 수평면 또는 이와 평행한 면의 서브면을 따라 제 1 부분(1010)과 제 2 부분(1020)으로 절단될 수 있다. 또한, 도 3a 또는 도 9에서 설명한 실시 예와 유사하게 모사하려는 소동물의 폐 또는 그 인접 부분에 대응하는 팬텀의 일부분(1040)에 유리 선량계가 배치될 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 제 2 부분(1020)의 소동물의 등에 대응하는 팬텀의 일부분에 공동(1030)이 형성될 수 있다. 공동(1030)에는 액체 또는 젤 형상의 선량계가 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 10의 팬텀은 서로 다른 형태의 복수의 선량계 배치부(1030, 1040)를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 소동물 맞춤형 팬텀(phantom)에 있어서,
    상기 소동물을 촬영하여 획득된 3차원 영상에 포함된, 골격과 장기의 형태 및 전자 밀도를 포함하는 상기 소동물의 해부학적 정보에 따라 결정되는 복수의 재료로 구성되고, 상기 골격과 장기의 형태를 모사한 형상을 가지는 몸체부를 포함하고,
    상기 소동물 맞춤형 팬텀에 방사 선이 조사됨에 따라, 선량 분포를 측정하기 위한 선량계가 배치되는 공간인 선량계 배치부를 포함하고,
    상기 몸체부는 시상면(sagittal plane), 관상면(coronal plane), 및 수평면(horizontal plane) 또는 그 서브 면들 중 적어도 하나의 면을 따르는 절단면에 의하여 절단된 복수의 부분들을 포함하고,
    상기 복수의 부분들은 상기 절단면을 기준으로 절단된 상체부 및 하체부를 포함하고,
    상기 상체부 및 하체부 중 적어도 하나에서는 상기 소동물의 선량 측정 대상 장기에 대응하는 상기 팬텀의 일 부분 또는 그 인접 부분이 상기 절단면을 통해 외부로 노출됨으로써 상기 선량계가 배치되는 공간인 상기 선량계 배치부가 외부로 노출되고,
    상기 선량계 배치부는 상기 노출된 상기 팬텀의 일 부분 또는 그 인접 부분에서 상기 선량계의 대응하는 형상으로 형성된 홈을 포함하고,
    상기 소동물 맞춤형 팬텀은, 상기 3차원 영상으로부터 상기 소동물의 가상 팬텀을 획득하고, 상기 가상 팬텀에 대하여 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 영상 변환을 수행하여 DICOM 파일을 획득하고, 상기 DICOM 파일에 임계(thresholding) 기법을 적용하여 상기 소동물의 신체 부분별 정보를 분리하는 세그멘테이션(segmentation)을 수행하고, 상기 세그멘테이션에 의해 획득된 상기 신체 부분별 정보에 대한 3차원 연산(3D calculation)을 수행함으로써 상기 소동물의 상기 신체 부분별 3차원 오브젝트를 획득하고, 상기 신체 부분별 3차원 오브젝트에 대한 평활화(smoothing)를 수행하고, 상기 신체 부분별 3차원 오브젝트에 관한 영상들을 결합하여 상기 소동물에 대한 전체 3차원 오브젝트 파일을 획득하는 프로세스들에 의해 생성된 상기 전체 3차원 오브젝트 파일을 이용하여 3차원 프린팅을 수행함으로써 제작되는, 소동물 맞춤형 팬텀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부로 노출된 상기 팬텀의 일 부분 또는 그 인접 부분에 필름형 또는 면형 선량계가 배치되는, 소동물 맞춤형 팬텀.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 선량계 배치부는 상기 절단면으로부터 상기 팬텀의 내부로 형성된 공동을 더 포함하는, 소동물 맞춤형 팬텀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공동에 액상 또는 젤 형상의 선량계가 배치되는, 소동물 맞춤형 팬텀.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소동물의 신체 일부에 발생한 종양을 모사한 일 부분을 더 포함하는, 소동물 맞춤형 팬텀.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 소동물은 쥐(mouse)를 포함하는, 소동물 맞춤형 팬텀.
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