KR102089138B1 - 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법 및 이에 의해 제작된 의료 보조기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법은, 환자의 요구되는 치료부위에 대한 영상 촬영을 통해 그 치료부위 형태와 대응되는 영상 이미지를 획득하는 단계; 상기 영상 이미지를 기초로 상기 치료부위에 대응되는 형상의 주조틀에 관한 모델링 객체를 형성하는 단계; 상기 모델링 객체를 3D 프린팅 방식으로 프린팅함으로써, 상기 치료부위에 대응되는 주조틀을 제작하는 단계; 및 상기 제작된 주조틀에 차폐물질을 포함하는 재질로 이루어진 용탕을 주입하여 방사선 차폐체를 형성시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법 및 이에 의해 제작된 의료 보조기기{Radiation shielding medical aids manufacturing method and radiation shielding medical aids by the method}

본 발명은 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 종양 주변 이외의 정상 조직들이 외부에서 입사되는 방사선으로부터 차폐가 되도록 하는 방사선 차폐 기술에 있어서, 3D 프린팅 방식에 의한 제작을 통해 정확하고 저비용으로 신속한 치료 및 환자 맞춤형 치료를 가능하게 하고, 제조과정에서 활용된 차폐재를 재사용할 수 있게 하여 제조원가를 절감시키고 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 방사선 의료 보조기기 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 비 흑색종 피부암 (non-melanoma skin cancer)은 오존층 파괴에 따른 UV 노출로 전 세계적으로 가장 많이 발생하는 악성 종양이다. 이러한 종류의 종양은 주로 편평상피 세포부터 기저 세포에 이른다. 비 흑색종 피부암은 귀, 코, 눈꺼풀 등 다양한 위치에서 발생되며, 특히 표재성 병변이다. 표재성 피부암 치료를 위한 방사선 치료, 특히 비 흑색종 피부암 방사선 치료는 1970년대에 시작되었는데, 외과적 수술에 의해 치료를 하기 어려운 점과 외과적 시술에 따른 미관상의 문제 때문에, 주된 치료 방법 중 하나로 각광받기 시작하였다.

방사선 치료는 에너지의 종류에 따라 최저 에너지인 한계선(grenz rays; 10-50 kV)에서 고 에너지 x선(1 MV 이상)까지 다양하게 사용된다. 특히, 얼굴의 피부암에 이용되는 방사선 치료는 전자선 또는 관용 전압(orthovoltage x-rays; 150-500 kV))이 사용되는데, 이 때 종양 부위 이외의 정상 조직의 차폐가 가장 중요하게 여겨진다.

이 때 사용되는 차폐 방법은, 도 1에 잘 도시된 바와 같이, 환자의 얼굴을 석고로 가공한 후 1 mm의 두께를 가지는 납판을 하전입자선의 차폐 성질의 계산하여 복수 개 겹친 후 종양 조직에 맞추어 따라 오려내어 만들게 된다.

즉, 종래의 표재성 비 흑색종 피부암 방사선 치료 방법은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 환자 표면을 석고로 굳혀 조형물을 만든 다음, 그 조형물을 활용하여 납을 이용한 차폐체(101)를 만들고, 이후 방사선 조사부위나 방사선 에너지 등을 고려하여 수작업으로 차폐체(102)를 만든 다음, 그 차폐체를 치료시 사용하게 된다.

이러한 종래기술에 의하면, 제작 과정부터 방사선 치료까지 다양한 문제점을 가지고 있다. 첫째, 귀, 턱, 코 등에 발생하는 표재성 (2 cm 이하) 종양은 기하학적 구조가 모두 다르고 환자마다 해부학적 구조가 다르기 때문에 상기와 같은 수작업에 의한 제작시 최소 1주일의 시간이 소요됨에 따라 전체 치료가 연기되는 문제점이 있고, 의사가 종양 조직에 따라 윤곽을 그린 것을 토대로 여러 층으로 쌓인 납을 정확히 절개해야 하는 어려움이 있다. 무엇보다, 손으로 직접 절개(cutting)하므로 윤곽의 margin 절개는 특히 주의가 요구되며 부정확한 결과를 쉽게 초래할 수 있다.

둘째, 이러한 차폐체는, 환자의 얼굴 표면을 석고로 굳힌 후에 그 모형으로 제작하게 되는데, 폐쇄 공포증이 있는 환자의 경우 석고 조형이 힘들고 석고의 재사용으로 인한 환자 얼굴의 종양 조직을 포함한 2차 감염이 우려된다.

셋째, 여러 층의 납을 겹친 후 기하학적 구조에 따라 모형을 만들 시 망치를 이용하게 되는데, 이 때 전체적인 납의 두께는 일정해질 수 없고 이로 인해 균일성이 떨어지게 된다. 특히, 이러한 제작 과정은 어떠한 평가 지표도 없으며, 차폐체를 제작하는 종사자의 개인 숙련도에 좌우되는 실정이다.

넷째, 방사선 분할 치료 중 환자의 체중 감소 및 종양 조직 변형에 따라 다시 처음과 같은 과정을 반복하여 차폐체를 제작해야 하는 번거로움이 있다. 종합하면, 종래의 방법은 부정확성, 감염, 시간 소모, 고강도 인력 요구를 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 방사선 치료에 사용될 차폐체 제작에 소요되는 시간을 줄이고 환자 맞춤형 치료를 가능하게 하여 양질의 의료서비스 제공을 가능하게 하는 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 재료의 재사용 및 가공의 편리성을 향상시켜 제품의 원가절감을 통한 의료 복지 향상을 가능하게 하는 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법은, 환자의 요구되는 치료부위에 대한 영상 촬영을 통해 그 치료부위 형태와 대응되는 영상 이미지를 획득하는 단계; 상기 영상 이미지를 기초로 상기 치료부위에 대응되는 형상의 주조틀에 관한 모델링 객체를 형성하는 단계; 상기 모델링 객체를 3D 프린팅 방식으로 프린팅함으로써, 상기 치료부위에 대응되는 주조틀을 제작하는 단계; 및 상기 제작된 주조틀에 차폐물질을 포함하는 재질로 이루어진 용탕을 주입하여 방사선 차폐체를 형성시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 모델링 객체를 형성하는 단계는, 상기 영상 이미지를 기초로 방사선이 투여되어야 할 조사부위와 그렇지 않은 정상부위를 구별하여 1차 모델링 객체를 형성하고, 상기 1차 모델링 객체를 기초로 그 1차 모델링 객체에 대응되는 주조틀에 관한 2차 모델링 객체를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 차폐물질은, 공작실에서 쉽게 재사용이 가능하도록, 녹는점이 100℃ 이하이고, 상기 주조틀은, 상기 차폐물질에 관한 용탕에 의해 상기 차폐체를 제조하는 경우에 그 용탕에 영향을 받지 않도록, 녹는점이 100℃ 초과인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 차폐물질은, cerrobend 인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법은, 방사선 치료시 방사선 차폐를 위해 사용되는 방사선 차폐체를 환자의 영상 정보를 활용한 3D 프린팅 방식으로 제작할 수 있게 함으로써, 환자 개개인에 최적화된 맞춤형 의료기기 제작 및 이를 통한 맞춤형 치료를 가능하게 하고, 의료 보조기기 제작에 소요되는 시간을 줄여 치료지연을 방지하여 양질의 의료서비스 제공을 가능하게 하며, 3D 프린팅 기술 뿐만 아니라 주조 기술이 함께 적용됨으로써 3D 프린팅시 재료 특성에서 초래되는 문제를 극복하여 제품의 원가절감 및 성능 향상을 통해 의료 복지 구현에 일조할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 종래기술에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기의 제작 과정을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래기술에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법의 공정 흐름을 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명 일실시예에 따른 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법의 공정 흐름을 설명하기 위한 블럭도.
도 4는 본 발명 일실시예에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기의 제작 과정을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명 일실시예에 따른 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법의 공정 흐름을 설명하기 위한 블럭도이고, 도 4는 본 발명 일실시예에 의한 방사선 차폐용 의료 보조기기의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법은, 피부암과 같은 표재성 병변을 방사선으로 치료하기 위한 방사선 차폐용 의료 보조기기를 제조하기 위한 것으로, 영상 이미지를 획득하는 제1단계와, 모델링 객체를 형성하는 제2단계와, 주조틀(1)을 제작하는 제3단계와, 방사선 차폐체(2)를 형성하는 제5단계를 포함하여 이루어진다.

상기 영상 이미지를 획득하는 제1단계에서는, 환자의 요구되는 치료부위에 대한 영상 촬영을 통해 그 치료부위 형태와 대응되는 영상 이미지를 획득하게 된다. 상기 영상 촬영을 통해 얻어지는 영상 이미지는 3차원 영상으로써, CT 영상, MR 영상 및 3D 스캐너로 촬영된 사진을 포함한다.

상기 모델링 객체를 형성하는 제2단계에서는, 상기 제1단계에서 획득한 영상 이미지를 기초로, 상기 치료부위(치료가 요구되는 부위, 얼굴 중 일부인 경우에는 얼굴 전체)에 대응되는 형상을 가지는 주조틀(1)에 관한 모델링 객체를 형성하게 된다. 여기서, 주조틀(1)이라 함은 상기 치료부위에 대응되는 형상을 주조 방식으로 제작하고자 하는 경우에, 용탕이 주입되는 틀을 의미한다.

최근에 각광 받고 있는 3D 프린팅에 의한 의료기기 제작 기술을 본 실시예에 접목하게 된다면, 상기 치료부위에 대응되는 형상을 3D 프린팅에 의해 직접 제작할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 3D 프린팅에 의한 요구되는 형상의 직접 제작 방식이 아니라, 주조틀(1)을 이용한 간접 방식이 채용되었다.

즉, 본 발명에 의하면, 상기 치료부위에 대한 모델링 객체를 형성하는 것이 아니라, 그 치료부위에 대응되는 형상을 가지는 주조틀(1)에 관한 모델링 객체를 형성하도록 구성됨으로써, 3D 프린팅에 의한 직접 제작시 초래되는 재료의 한계 등의 문제를 극복하여 상대적으로 가공성과 제작의 편리성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 주조틀(1)을 제작하는 제3단계에서는, 상기 모델링 객체를 3D 프린팅 방식으로 프린팅함으로써, 상기 치료부위에 대응되는 형상의 주조틀(1)을 제작하게 되고, 방사선 차폐체(2)를 형성하는 제5단계에서는, 상기 제작된 주조틀(1)에 차폐물질을 포함하는 재질로 이루어진 용탕을 주입하여 방사선 차폐체(2)를 형성시키게 된다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예에 따른 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법은, 방사선 치료시 방사선 차폐를 위해 사용되는 방사선 차폐체(2)를 환자의 영상 정보를 활용한 3D 프린팅 방식으로 제작할 수 있게 함으로써, 환자 개개인에 최적화된 맞춤형 의료기기 제작 및 이를 통한 맞춤형 치료를 가능하게 하고, 의료 보조기기 제작에 소요되는 시간을 줄여 치료지연을 방지하여 양질의 의료서비스 제공을 가능하게 하며, 3D 프린팅 기술 뿐만 아니라 주조 기술이 함께 적용됨으로써 3D 프린팅시 재료 특성에서 초래되는 문제를 극복하여 제품의 원가절감 및 성능 향상을 통해 의료 복지 구현에 일조할 수 있는 장점을 가진다.

상기 모델링 객체를 형성하는 단계는, 단계적으로 수행되는 1차 모델링 단계와 2차 모델링 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 1차 모델링 단계는, 상기 영상 이미지를 기초로 방사선이 투여되어야 할 조사부위와 그렇지 않은 정상부위를 구별하여 1차 모델링 객체를 형성하고, 상기 2차 모델링 단계는, 상기 1차 모델링 객체를 기초로 그 1차 모델링 객체에 대응되는 주조틀(1)에 관한 2차 모델링 객체를 형성한다. 예컨대, 상기 2차 모델링 객체는, 상기 1차 모델링 객체에서 상기 정상부위에 해당하는 객체를 삭제하는 것을 통해 획득할 수 있다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 주조틀(1)에 관한 모델링 객체를 조사부위와 정상부위를 명확하게 구별하여 형성할 수 있도록 함으로써, 치료의 신뢰도와 정밀성을 높일 수 있는 의료기기 제작을 가능하게 한다.

상기 차폐물질은, 일상생활 공간에서 쉽게 재사용이 가능하도록, 예컨대 cerrobend 와 같이, 녹는점이 100℃ 이하인 것이 바람직하고, 상기 주조틀(1)은, 상기 차폐물질에 관한 용탕에 의해 상기 차폐체를 제조하는 경우에 그 용탕에 영향을 받지 않도록, 녹는점이 100℃ 초과인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, cerroband 와 같이 방사선 차폐성이 우수한 재료를 이용하여 방사선 차폐체(2)를 제작할 수 있게 됨에 따라 차폐성 향상에 따른 치료 신뢰도를 높일 수 있음은 물론, 녹는점이 100℃ 이하이기 때문에 사용하고 난 후 다시 녹여서 재사용이 가능하여, 가공성 및 가격 경쟁력 향상에 의해 제품 신뢰도를 높일 수 있으며, 방사선 차폐체(2)의 재료보다 높은 녹는점을 가지는 재료 조건만 충족하게 되면 3D 프린팅에 의해 주조틀(1) 형성이 가능하기 때문에, 재료의 제한 없이 우수한 차폐 성능을 가지는 의료 보조기기를 더욱 쉽게 제작할 수 있게 한다.

한편, 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 제작된 의료 보조기기는, 환자 특성에 맞게 신속한 제작이 가능하여 치료의 신속성 및 정밀성을 향상시킬 수 있게 하고, 가공성 및 재활용성이 우수하여 제품의 원가절감을 가능하게 한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

1:주조틀 2:방사선 차폐체

Claims (5)

1. 삭제
2. 환자의 요구되는 치료부위에 대한 영상 촬영을 통해 그 치료부위 형태와 대응되는 영상 이미지를 획득하는 단계; 상기 영상 이미지를 기초로 상기 치료부위에 대응되는 형상의 주조틀에 관한 모델링 객체를 형성하되, 상기 영상 이미지를 기초로 방사선이 투여되어야 할 조사부위와 그렇지 않은 정상부위를 구별하여 1차 모델링 객체를 형성하고, 상기 1차 모델링 객체에서 상기 정상부위에 해당하는 객체를 삭제함으로써 주조틀에 관한 2차 모델링 객체를 형성하는 단계; 상기 모델링 객체를 3D 프린팅 방식으로 프린팅함으로써, 상기 치료부위에 대응되는 주조틀을 제작하는 단계; 및 상기 제작된 주조틀에 차폐물질을 포함하는 재질로 이루어진 용탕을 주입하여 방사선 차폐체를 형성시키는 단계;를 포함하여 이루어는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 차폐물질은, 일상생활 공간에서 쉽게 재사용이 가능하도록, 녹는점이 100℃ 이하이고,
   상기 주조틀은, 상기 차폐물질에 관한 용탕에 의해 상기 차폐체를 제조하는 경우에 그 용탕에 영향을 받지 않도록, 녹는점이 100℃ 초과인 재질로 이루어지는 것을 특징으로 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 차폐물질은, cerrobend 인 것을 특징으로 하는 방사선 차폐용 의료 보조기기 제조방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제작된 방사선 차폐용 의료 보조기기.

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