KR102219338B1 - 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 회전축으로부터 이격된 공간을 가지고 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 장치에서, 상기 갠트리와 함께 회전 가능한 방사선 조사부에, 상기 갠트리의 회전 중심을 나타내는 제1 중심점을 측정하기 위한 제1 중심점 측정모듈을 삽입하는 단계; 상기 갠트리를 회전시키면서, 카메라부로 상기 제1 중심점 측정모듈을 촬영하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계; 상기 방사선 조사부에, 슬릿을 포함하는 콜리메이터를 삽입하는 단계; 상기 갠트리의 중심에 레이저빔이 나타내는 레이저 중심점에, 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정하기 위한 제2 중심점 측정모듈을 배치하는 단계; 상기 갠트리 및 상기 콜리메이터를 회전시키면서 방사선을 조사하여 상기 제2 중심점을 결정하는 단계; 영상장치를 이용하여 상기 제2 중심점 측정모듈의 적어도 일부의 2차원 투영 영상을 획득하여, 상기 영상장치에 의해 재구성되는 영상의 중심점을 나타내는 제3 중심점을 결정하는 단계; 및 상기 제1 중심점, 상기 제2 중심점, 상기 제3 중심점, 및 상기 레이저 중심점이 지정된 거리 이내에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법을 제공한다.

Description

방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템 및 방법{System and method for quality assurance of three-dimensional isocenter of radiation diagnosis and treatment device}

본 발명의 실시예들은, 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점(isocenter)의 품질 보증 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 방사선 치료실을 구성하는 다양한 하위 시스템들 각각의 3차원 중심점을 독립적으로 획득하는 품질 보증 시스템 및 방법에 관한 것이다.

방사선 치료를 수행하기 위해서는, 방사선 치료실을 구성하는 모든 시스템들의 좌표계 간의 일치 여부에 대한 품질 보증이 반드시 요구된다. 구체적으로, 방사선 치료실을 구성하는 복수의 시스템들의 중심점(isocenter)들이 일치하는지 여부를 확인하고, 일치시키는 작업이 필요하다. 상기 복수의 시스템들의 중심점들을 일치시키지 않으면, 방사선 감수성이 높은 주변 조직에 대하여, 계획되지 않은 방사선량으로 인해 손상을 유발할 수 있다.

따라서, 방사선 치료 시스템에서, 방사선 치료 장치에 포함되는 복수의 하위 시스템들의 3차원 중심점들을 독립적으로 획득하는 방법, 및 상기 3차원 중심점들의 의 일치 여부에 대한 품질 보증 시스템 및 방법이 요구된다.

방사선을 이용한 진단 및 치료 장치에 포함되는 하위 시스템들의 3차원 중심점들은, 예를 들면, 갠트리(gantry)의 물리적인 회전 중심을 나타내는 기계적 중심점(mechanical isocenter), 또는 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 방사선 중심점(radiation isocenter) 등을 포함할 수 있다.

종래에는 기계적 중심점의 위치 측정을 위하여, 물리적인 포인터(pointer)를 갠트리와 치료용 테이블에 위치시켜, 사용자가 시각적으로 기계적 중심점을 판단하는 방법이 있었다. 예를 들면 모눈종이(graphic paper), 레이저(laser), 각도계(goniometer) 등을 이용할 수 있는데, 이는 사용자의 시각에 의존하여 정밀도를 보장하기 어렵다.

또한 방사선 중심점의 품질 보증은, 예를 들면, 방사선 반응 필름을 이용하여 수행될 수 있는데, 종래의 방법으로는 3차원 공간 상에 존재하는 방사선 중심점을 측정하지 못하며, 2차원 상의 방사선 중심점만을 측정하는 문제점이 있다.

또한, 방사선 치료 장치에 부착되는 이미징 장치(imaging device)를 이용하여 기계적 중심점이나 방사선 중심점을 측정하는 방법은, 상기 이미징 장치 자체의 정렬에 영향을 받으며, 독립적인 기계적 중심점이나 방사선 중심점 자체의 위치를 측정하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 방사선 치료 장치에 부착되는 이미징 장치(imaging device)를 이용하면, 이미징 장치의 좌표계에 대한 기계적 중심점(또는 방사선 중심점)이 측정될 뿐, 3차원의 치료실 공간 상에 독립적으로 존재하는 기계적 중심점(또는 방사선 중심점)을 측정하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방사선 치료 장치에 포함되는 복수의 시스템들의 3차원 중심점들을, 주변 장치에 독립적으로 정밀하게 측정할 수 있는, 방사선 중심점의 품질 보증 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법은, 회전축으로부터 이격된 공간을 가지고 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 장치에서, 상기 갠트리와 함께 회전 가능한 방사선 조사부에, 상기 갠트리의 회전 중심을 나타내는 제1 중심점을 측정하기 위한 제1 중심점 측정모듈을 삽입하는 단계; 상기 갠트리를 회전시키면서, 카메라부로 상기 제1 중심점 측정모듈을 촬영하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계; 상기 방사선 조사부에, 슬릿을 포함하는 콜리메이터를 삽입하는 단계; 상기 갠트리의 중심에 레이저빔이 나타내는 레이저 중심점에, 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정하기 위한 제2 중심점 측정모듈을 배치하는 단계; 상기 갠트리 및 상기 콜리메이터를 회전시키면서 방사선을 조사하여 상기 제2 중심점을 결정하는 단계; 영상장치를 이용하여 상기 제2 중심점 측정모듈의 적어도 일부의 2차원 투영 영상을 획득하여, 상기 영상장치에 의해 재구성되는 영상의 중심점을 나타내는 제3 중심점을 결정하는 단계; 및 상기 제1 중심점, 상기 제2 중심점, 상기 제3 중심점, 및 상기 레이저 중심점이 지정된 거리 이내에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 중심점 측정모듈은, 복수의 마커들을 포함하고, 상기 제1 중심점을 결정하는 단계는, 상기 갠트리의 회전에 따라, 상기 복수의 마커들의 중심좌표를 지정된 개수만큼 획득하는 단계; 상기 획득된 중심좌표들을 지나는 원의 중심좌표를 계산하는 단계; 및 상기 원의 중심좌표에 적어도 일부 기반하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 중심점 측정모듈에 포함된 복수의 마커들은, 사다리꼴로 배치되며, 상기 갠트리의 전면에서 볼 때 상기 복수의 마커들이 모두 보이도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 원의 중심좌표에 적어도 일부 기반하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계는, 상기 원의 중심좌표를 복수 개 획득하고, 상기 복수 개의 원의 중심좌표들의 무게중심의 좌표를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 무게중심의 좌표는, 카메라 좌표계 상의 좌표이고, 상기 제1 중심점을 결정하는 단계는, 상기 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 행렬을 이용하여, 상기 상기 무게중심의 좌표를 상기 치료실 좌표계로 변환하여, 상기 치료실 좌표계 상의 상기 제1 중심점으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 중심점 측정모듈은, 상면과 하면에서 서로 마주보며 평행한 제1 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제1 서브모듈, 및 전면과 후면에서 서로 마주보는 평행한 제2 방사선 반응부재 쌍이 삽입된 제2 서브모듈을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 갠트리 및 상기 콜리메이터를 회전시키면서 방사선을 조사하여 상기 제2 중심점을 결정하는 단계는, 상기 제1 서브모듈의 중심을 상기 레이저 중심점에 배치하고, 상기 갠트리를 고정시키고 상기 콜리메이터를 회전시키면서 상기 슬릿을 통해 상기 제1 방사선 반응부재에 방사선을 조사하는 단계; 및 상기 제2 서브모듈의 중심을 상기 레이저 중심점에 배치하고, 상기 콜리메이터를 고정시키고 상기 갠트리를 회전시키면서 상기 슬릿을 통해 상기 제2 방사선 반응부재에 방사선을 조사하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 중심점을 결정하는 단계는, 상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍에 나타난 방사선 흔적을, 스캐너를 이용하여 영상화하는 단계; 및 상기 영상화된 결과로부터, 상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍에 나타난 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 중심점 측정모듈은, 상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍을 상기 제2 중심점 측정모듈에 고정시키기 위한 핀 및 카메라에 의하여 인식될 수 있는 마커를 더 포함하고, 상기 제2 중심점을 결정하는 단계는, 상기 핀의 위치 및 상기 마커의 위치를 이용하여, 상기 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를, 3차원 치료실 좌표계로 투영하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 중심점을 결정하는 단계는, 상기 3차원 치료실 좌표계로 투영된 상기 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를 이용하여, 상기 3차원 치료실 좌표계 상에서의 상기 방사선 중심점의 좌표를 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제3 중심점을 결정하는 단계는, 상기 제2 중심점 측정모듈에 포함된 금속구를 상기 레이저 중심점에 배치시키는 단계; 및 상기 영상장치를 회전시키면서 상기 금속구에 대한 2차원 투영 영상을 복수의 단면에 대하여 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제3 중심점을 결정하는 단계는, 상기 복수의 단면에 대하여, 상기 금속구의 2차원 좌표를 각각 계산하는 단계; 상기 2차원 좌표로부터 상기 금속구의 3차원 좌표를 산출하는 단계; 및 상기 금속구의 3차원 좌표를 상기 제3 중심점으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템은, 회전축으로부터 이격된 공간을 가지고 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 갠트리; 상기 갠트리에 고정되어 상기 갠트리와 함께 회전 가능하며, 상기 회전축을 향해 방사선을 조사하는 방사선 조사부; 상기 갠트리의 회전 중심을 나타내는 제1 중심점을 측정하기 위하여 상기 방사선 조사부에 삽입될 수 있는 제1 중심점 측정모듈; 상기 제1 중심점을 측정하기 위해 상기 갠트리를 회전시키면서 상기 방사선 조사부에 삽입된 상기 제1 중심점 측정모듈을 촬영하는 카메라부; 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정하기 위해 상기 방사선 조사부에 삽입될 수 있고, 슬릿을 포함하는 콜리메이터; 상기 제2 중심점을 측정하기 위하여, 상면과 하면에서 서로 마주보며 평행한 제1 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제1 서브모듈, 및 전면과 후면에서 서로 마주보는 평행한 제2 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제2 서브모듈을 포함하는 제2 중심점 측정모듈; 및 상기 갠트리의 회전과 상기 방사선 조사부를 통한 방사선의 조사를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 중심점을 측정하기 위해, 상기 갠트리를 고정시키고 상기 콜리메이터를 회전시키면서 상기 슬릿을 통해 상기 제1 방사선 반응부재 쌍에 방사선을 조사하고, 상기 콜리메이터를 고정시키고 상기 갠트리를 회전시키면서 상기 슬릿을 통해 상기 제2 방사선 반응부재 쌍에 방사선을 조사할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 시스템은 영상장치를 더 포함하고, 상기 제2 중심점 측정모듈은, 상기 영상장치에 의해 재구성되는 영상의 중심점을 나타내는 제3 중심점을 결정하기 위한 제3 서브모듈을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 영상장치는, 상기 제3 서브모듈에 대한 2차원 투영 영상을 획득하여, 상기 제3 중심점을 결정할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치에 포함되는 복수의 시스템들의 3차원 중심점들을, 주변 시스템과는 독립적으로 각각 측정할 수 있다. 다시 말하면, 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점에 대한 품질 보증을 보다 정밀하게 수행할 수 있다. 또한 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치를 구성하는 복수의 하위 시스템들에 대한 중심점들을, 3차원 치료실 좌표계 상에서 독립적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 실제 3차원 치료실 좌표계 상에서의 기계적 중심점, 방사선 중심점 등의 좌표를 정의할 수 있다.

방사선 중심점에 대한 정확한 품질 보증은, 종양 조직의 치료 계획 시에 마진(margin)을 줄일 수 있고, 정상 조직에 전달되는 계획되지 않은 방사선량을 최소화할 수 있다.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템(10)의 환경을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 보증 시스템(10)의 기능적 블록을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 3차원 중심점들의 획득 및 품질 보증 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제1 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 중심점 측정모듈(400)의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 중심점 측정모듈(400)에 부착된 복수의 마커(M)의 위치 및 상기 복수의 마커들의 중심좌표(CM)를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서, 갠트리(110)를 회전시키면서 제1 중심점 측정모듈(400)을 촬영한 화면의 예를 나타낸다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 중심점 측정모듈(400)을 이용하여 획득된, 복수 개의 원의 중심좌표들(CC)을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 중심점 측정모듈(200)의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제1 서브모듈(210)의 분해 사시도이다.
도 11은 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제2 서브모듈(220)의 분해 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제3 서브모듈(230)의 사시도와 중심 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제2 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 14는, 도 13에 따라 제2 중심점을 측정하는 과정에서 나타나는 제2 중심점 측정모듈(200)의 모습의 예를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 중심점을 산출하는 과정을 개략적으로 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 흔적의 영상화 결과로부터, 2차원 방사선중심들의 위치를 획득한 화면의 예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상에 2차원 방사선중심들이 투영된 화면의 예를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상의 제2 중심점(RI)이 계산된 화면의 예를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제3 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상에서 제1 중심점(MI), 제2 중심점(RI), 제3 중심점(II)에 대한 품질 보증을 검증하기 위한 화면을 도시한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 x축, y축, 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

이하에서, 본 명세서에 기재된 방사선 치료 장치는, 방사선을 이용한 진단 및 치료 장치를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템(10)의 환경을 개략적으로 도시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 보증 시스템(10)의 기능적 블록을 개략적으로 도시한다.

도 1을 참조하면, 방사선 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템(10)은, 갠트리(110)와 방사선 조사부(120)를 포함하는 방사선 치료 장치(100), 상기 방사선 조사부(120)의 일부 영역에 삽입될 수 있는 콜리메이터(130), 카메라부(140), 베드부(150), 및 레이저부(160)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 방사선 치료 장치(100)의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템(10)은, 제어부(180), 제1 중심점 측정모듈(400), 제2 중심점 측정모듈(200), 스캐너(170), 영상장치(190), 마커 좌표 변환부(340), 2차원 방사선중심 획득부(370), 2차원 영상중심 획득부(290), 및 3차원 좌표 산출부(390)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 치료 장치의 3차원 중심점은, 방사선 치료 장치에 포함되는 복수의 하위 시스템들의 중심점을 나타낼 수 있다. 예를 들면 방사선 치료 장치의 3차원 중심점은, 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점, 및/또는 레이저 중심점을 포함할 수 있다.

제1 중심점은 갠트리(gantry)(110)의 물리적인 회전 중심을 나타내는 기계적 중심점(mechanical isocenter)을 지칭할 수 있다. 제2 중심점은, 방사선 조사부(120)를 통해 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 방사선 중심점(radiation isocenter)을 지칭할 수 있다. 즉, 제2 중심점은, 방사선 조사부(120)를 통해 다양한 각도에서 조사되는 방사선들이 모이는 점을 의미할 수 있다. 제3 중심점은, 영상장치(190)에 의해 촬영되어 재구성되는 영상의 중심점을 지칭할 수 있다. 레이저 중심점은, 환자의 환부를 위치시킬 기준점을 표시하기 위해, 레이저부(160)에 의해 치료실 공간에 시각적으로 표시되는 점을 지칭할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이저 중심점을 원점(0, 0, 0)으로 하는 3차원 좌표계(Cartesian coordinate system)는, 실제 3차원의 치료실 공간을 나타내는 치료실 좌표계를 나타낼 수 있다. 즉, 레이저 중심점은 치료실 좌표계의 중심(원점)을 시각적으로 나타낸다.

한편 상술한 바와 같이, 방사선 치료 장치의 품질 보증을 위하여, 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점, 및 레이저 중심점을 일치시키는 것이 중요하다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 품질 보증은, 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점, 및 레이저 중심점을 일치시키는 것(예를 들면, 지정된 거리(예: 1mm) 이내로 위치시키는 것)을 포함한다.

또한, 이상적으로는 제1 중심점 및 제2 중심점은 3차원 공간 상에서 하나의 점으로 정의되지만, 실제 상황에서는 하나의 점으로 나타나지 않을 수 있다. 따라서, 제1 중심점 및 제2 중심점을, 이상적인 점에 가깝도록 결정(또는 산출)하는 것이 필요하다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 품질 보증은, 제1 중심점 및 제2 중심점을 하나의 점으로 결정(또는 측정, 산출)하는 것을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 중심점은 제1 중심점 측정모듈(400)을 이용하여 측정될 수 있고, 제2 중심점 및 제3 중심점은 제2 중심점 측정모듈(200)을 이용하여 측정될 수 있다.

상술한 바와 같은 품질 보증을 위하여 본 발명의 다양한 실시예들에서는, 레이저 중심점을 (0, 0, 0)으로 하는 치료실 좌표계에서의 제1 중심점, 제2 중심점, 및 제3 중심점의 위치를 결정 또는 획득할 수 있다. 레이저 중심점에 대한 제1 중심점, 제2 중심점, 및 제3 중심점의 좌표는, 독립적인 3차원의 치료실 공간 자체에서의 기계적 중심점, 방사선 중심점, 및 영상장치(190)의 중심점의 좌표를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 갠트리(gantry)(110)는, 방사선 치료 시에 환자를 중심으로 회전할 수 있는 장치이다. 갠트리(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 중심에 원통형의 개구부를 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 환자를 중심으로 회전할 수 있는 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

갠트리(110)는 회전축으로부터 소정의 거리만큼 빈 공간을 가지고, 회전축을 중심으로 회전 가능하다. 예를 들어 갠트리(110)가 중심에 원통형의 개구부를 갖도록 형성된 경우, 갠트리(110)는 원주 방향으로 회전할 수 있다. 상기 빈 공간은, 환자 또는 베드부(150)가 배치되기 위해 필요하다.

갠트리(110)에는, 회전 중심(또는 회전축)을 향하도록 돌출된 방사선 조사부(120)가 결합될 수 있다. 예를 들어 중심에 원통형 개구부를 갖는 갠트리(110)의 경우, 상기 개구부의 내측면에 방사선 조사부(120)가 결합되어 갠트리(110)의 회전 중심을 향해 돌출될 수 있다.

방사선 조사부(120)는, 방사선을 방출 또는 조사할 수 있다. 예를 들면, 방사선 조사부(120)는, 엑스선 발생 장치, 방사선 동위원소 소스, 또는 선형 가속기와 연결되거나, 방사선 치료 장치(100)의 외부에 설치된 입사가속기로부터 생성된 고에너지 입자선 빔을 전달받아서 방출할 수 있다.

방사선 조사부(120)는, 갠트리(110)의 회전축을 향해 돌출되도록 갠트리(110)에 설치되어, 갠트리(110)와 함께 회전 가능하다. 따라서, 갠트리(110)가 회전함 따라, 방사선 조사부(120)는 갠트리(110)의 중심(즉, 회전축)을 향하도록 방사선을 조사할 수 있다.

갠트리(110)의 회전 중심에 형성된 빈 공간(예: 개구부)에 방사선 피조사체가 투입될 시, 방사선 조사부(120)는 피조사체 주위를 회전하면서 피조사체에 방사선을 조사할 수 있다. 이때 상기 피조사체에 조사되는 방사선은 엑스선, 감마선, 고에너지 전자, 고에너지 양성자 또는 그 밖의 고에너지 입자선을 포함할 수 있다. 방사선 치료 시에 상기 피조사체는 환자가 되고, 제2 중심점 또는 제3 중심점을 측정할 시에 상기 피조사체는 제2 중심점 측정모듈(200)이 될 수 있다.

방사선 조사부(120)에는 콜리메이터(collimator)(130)가 장착 또는 삽입될 수 있다. 예를 들면, 상기 방사선 조사부(120)로부터 방사선이 방출되는 전면에 콜리메이터(130)가 삽입될 수 있다. 예를 들면 방사선 조사부(120)는, 삽입부(미도시)(예: 스나우트(snout))를 더 포함할 수 있다. 제1 중심점을 측정할 시에는, 상기 삽입부에 제1 중심점 측정 모듈(400)이 삽입될 수 있고, 제2 중심점을 측정할 시에는, 상기 삽입부에 콜리메이터(130)가 삽입될 수 있다.

콜리메이터(130)는, 방사선의 방향과 확산을 한정시키기 위한 기구로, 예를 들면 방사선을 흡수하는 물질로 구성될 수 있다. 콜리메이터(130)는, 방사선 조사부(120)의 말단부에 형성된 삽입부(미도시)(예: 스나우트(snout))에 삽입될 수 있다. 콜리메이터(130)가 삽입되면, 방사선은 콜리메이터(130)를 통해서 방출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 콜리메이터(130)는, 제2 중심점 측정을 위하여 슬릿을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터(130)는 선형 또는 가늘고 긴 직사각형 모양의 슬릿으로만 방사선이 통과하도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정할 시에, 상기 슬릿을 통해 방사선을 조사할 수 있다.

베드부(150)는, 방사선 치료 시에 환자가 누울 수 있는 지지대이다. 베드부(150)는, 갠트리(110)의 회전 중심에 형성된 빈 공간으로 진입할 수 있다. 따라서 베드부(150)는, 갠트리(110)의 회전축에 대체적으로 평행하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 환자의 환부에 방사선이 조사될 수 있도록 베드부(150)는 좌우 및/또는 상하로 이동할 수 있고, 회전할 수도 있다.

제2 중심점 또는 제3 중심점에 대한 품질 보증 수행 시에, 베드부(150) 상에는 제2 중심점 측정모듈(200)이 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 제2 중심점 측정모듈(200)은, 베드부(150)가 제거된, 좁은 지지대 상에 지지될 수도 있다.

제어부(180)는, 갠트리(110)의 회전과 방사선 조사부(120)를 통한 방사선의 조사를 제어할 수 있다. 제어부(180)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 이루어질 수 있다. 제어부(180)는, 하나 또는 복수의 제어부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 지칭하는 제어부(180)는, 복수의 장치들의 제어부를 통칭하여 이르는 용어일 수 있다.

제어부(180)는, 제2 중심점 측정모듈(200)을 레이저 중심점에 위치시키도록, 제2 중심점 측정모듈(200)의 지지대의 움직임을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(180)는, 중심점 측정모듈(220)의 지지대의 움직임을 제어할 수 있다. 상기 지지대는, 예를 들면 베드부(150)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 지지대는, 상기 베드부(150)가 제거된 지지대를 나타낼 수 있다.

제어부(180)는, 갠트리(110)의 회전을 제어할 수 있으며, 이에 따라 방사선 조사부(120)를 원하는 각도에 위치시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면 제어부(180)는, 방사선 조사부(120)에 삽입된 콜리메이터(130)의 회전을 제어할 수도 있다. 예를 들면, 제어부(180)는, 방사선 조사부(120)에 삽입된 콜리메이터(130)를 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(180)는 방사선을 조사하도록 방사선 조사부(120)를 제어할 수 있다.

한편, 레이저부(160)는, 갠트리(110)의 회전 중심에 형성된 빈 공간을 향해 레이저빔(LB)을 조사할 수 있다. 상기 레이저빔(LB)은 환자의 환부를 위치시킬 기준점을 시각적으로 표시할 수 있다. 따라서 레이저빔(LB)은, 방사선 치료실 내부에 시각적으로 표시되기 위해서 가시광선 대역을 가질 수 있으며, 피조사체 상에 하나의 점으로 표시될 수 있다. 상기 레이저빔(LB)으로 인해 표시되는 하나의 점을, 레이저 중심점(laser isocenter)라고 지칭할 수 있다. 레이저 중심점은, 방사선 치료의 대상이 되는 환부를 위치시킬 지점을 시각적으로 가이드(guide)하는 역할을 할 수 있다.

한편, 제1 중심점 측정모듈(400)은, 제1 중심점을 측정하기 위해 이용되고, 제2 중심점 측정모듈(200)은, 제2 중심점 및 제3 중심점을 측정하기 위해 이용된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 중심점, 제2 중심점, 및 제3 중심점은, 서로 독립적으로, 레이저 중심점을 원점으로 하는 치료실 좌표계 상에서의 좌표로써 획득될 수 있다. 제1 중심점 측정모듈(400)에 대한 상세한 설명은, 도 4 내지 도 8을 통해 후술되며, 제2 중심점 측정모듈(200)에 대한 상세한 설명은, 도 9 내지 도 14를 통해 후술된다.

카메라부(140)는 제1 중심점 측정모듈(400)과 제2 중심점 측정모듈(200)에 부착되는 마커(marker)를 촬영하고, 상기 마커의 움직임 추적할 수 있다. 카메라부(140)는, 예를 들면 적어도 3개 이상의 카메라를 포함할 수 있고, 복수의 카메라들 각각은 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다.

카메라부(140)는 다양한 방식으로 마커를 인식할 수 있다. 예를 들면, 카메라 외에 별도의 장비가 추가되어 마커에 적외선 등의 빛을 반사시켜 마커의 위치를 추적하는 패시브 마커(passive maker) 방식과, 마커에서 직접 빛을 발산하여 카메라가 마커의 위치를 추적하는 액티브 마커(active marker) 방식 등이 있다.

일 실시예에 따르면 제1 중심점 측정모듈(400)과 제2 중심점 측정모듈(200)에는 적외선(infrared, IR) 마커가 부착될 수 있고, 상기 마커는 별도의 적외선 발생 장치(미도시)로부터 방출된 적외선을 반사할 수 있다. 이 때, 카메라부(140)는 적외선 카메라로써, 상기 마커로부터 반사된 적외선을 인식할 수 있다. 카메라부(140)는, 마커에서 반사되는 적외선을 촬영하여 마커의 위치를 획득할 수 있다.

카메라부(140)를 통해 획득되는 마커의 좌표는, 카메라 좌표계(camera coordinate system) 상에서의 좌표일 수 있다. 카메라 좌표계는 실제 3차원의 치료실 공간을 나타내는 치료실 좌표계와 구분될 수 있다.

마커 좌표 변환부(340)는, 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 관계를 이용하여, 상기 마커의 좌표를 치료실 좌표계 상으로 변환할 수 있다. 예를 들면 마커 좌표 변환부(340)는, 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 행렬(transformation matrix)를 이용하여, 카메라 좌표계를 치료실 좌표계로 변환시킬 수 있다. 따라서, 카메라부(140)를 이용해서 추적된 마커의 좌표들은, 결과적으로 레이저 중심점을 원점으로 하는 치료실 좌표계 위에 위치될 수 있다. 이를 통해, 치료실 좌표계에서의 마커의 좌표를 추적할 수 있다. 예를 들면 카메라부(140)는, 치료실 좌표계에서의 제1 중심점 측정모듈(400) 또는 제2 중심점 측정모듈(200)의 3차원 상의 움직임을 실시간으로 추적할 수 있다.

상술한 바와 같이 움직임을 추적하는 카메라부(140) 및 마커 좌표 변환부(340)를 도입함으로써, 방사선 치료 장치(100)에 종속되는 영상 장치를 이용하지 않고, 독립적으로 제1 중심점 및 제2 중심점을 측정할 수 있다. 즉, 제1 중심점 및 제2 중심점을, 실제 3차원의 치료실 공간을 나타내는 3차원 좌표계(Cartesian coordinate system) 상의 좌표로써 획득할 수 있다.

스캐너(170)는, 제2 중심점 측정모듈(200)에 삽입되는 방사선 반응부재(F)에 나타난 방사선 흔적을 영상화 또는 디지털화할 수 있다. 스캐너(170)는, 상기 영상화된 결과를 2차원 방사선중심 획득부(370)에 전송할 수 있다.

2차원 방사선중심 획득부(370)는, 스캐너(170)로부터, 방사선 반응부재(F)에 나타난 방사선 흔적의 영상화 결과를 수신할 수 있다. 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 상기 영상화 결과로부터, 방사선 반응부재(F)에 나타난 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를 획득할 수 있다. 예를 들면, 상기 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를, 2차원 좌표로써 획득할 수 있다. 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 제2 중심점을 산출하기 위해 이용된다.

영상장치(190)는, 환자의 환부를 촬영하고 촬영 결과를 영상화할 수 있다. 예를 들면, 방사선 조사부(120)가 환부에 방사선을 조사하면, 영상장치(190)는 환부가 흡수하는 방사선량의 차이를 영상화할 수 있다. 영상장치(190)는, 회전하면서 제2 중심점 측정모듈(200)의 일부분에 대한 2차원 투영 영상을 각도 별로 획득할 수 있다. 예를 들면, 영상장치(190)는 회전에 따라, 복수의 단면에 대한 2차원 투영 영상을 획득할 수 있다.

2차원 영상중심 획득부(290)는, 상기 복수의 단면에 대한 2차원 투영 영상으로부터, 2차원 중심좌표를 산출할 수 있다. 상기 2차원 중심좌표들은, 3차원 치료실 좌표계 상의 제3 중심점을 획득하는 데 이용될 수 있다. 제3 중심점은, 제1 중심점, 제2 중심점, 및 레이저 중심점과는 구분되는, 영상장치(190)에 의해 촬영되어 재구성되는 영상의 중심점을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 3차원 중심점들의 획득 및 품질 보증 방법을 개략적으로 나타낸다.

도 3을 참조하면, S310에서, 방사선 조사부(120)의 삽입부에 제1 중심점 측정모듈(400)을 삽입할 수 있다. 제1 중심점 측정모듈(400)은, 제1 중심점을 결정하는 데 이용된다.

S320에서, 갠트리(110)를 회전시키면서, 카메라부(140)로 제1 중심점 측정모듈에 부착된 마커를 추적하여, 제1 중심점을 결정할 수 있다.

S330에서, 방사선 조사부(120)의 삽입부에, 슬릿을 포함하는 콜리메이터(130)를 삽입하고 제2 중심점 측정모듈(200)을 레이저 중심점에 배치할 수 있다. 예를 들면, 방사선 조사부(120)의 삽입부에서 제1 중심점 측정모듈(400)을 탈거하고, 콜리메이터(130)를 삽입할 수 있다. 제2 중심점 측정모듈(200)은, 제2 중심점 및 제3 중심점을 결정하는 데 이용된다.

S340에서, 갠트리(110) 및 콜리메이터(130)를 회전시키면서 방사선을 조사하여, 제2 중심점을 결정할 수 있다. 이 때, 방사선 조사부(120)의 삽입부에는 콜리메이터(130)가 삽입되고 레이저 중심점에는 제2 중심점 측정모듈(200)이 배치된 상태에서, 갠트리(110) 및 콜리메이터(130)를 회전시키면서 방사선을 조사할 수 있다.

S350에서, 영상장치(190)를 회전시키면서 제2 중심점 측정모듈(200)의 적어도 일부(예: 제3 서브모듈(230))의 투영 영상을 각도 별로 획득하여 제3 중심점을 결정할 수 있다. 이 때, 방사선 조사부(120)의 삽입부에서 슬릿을 포함하는 콜리메이터(130)가 제거되고, 레이저 중심점에는 제2 중심점 측정모듈(200)이 배치된 상태에서, 영상장치(190)를 이용하여 투영 영상을 획득할 수 있다.

S360에서, 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점, 및 레이저 중심점의 품질 보증 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 3차원 좌표 산출부(390)는, 레이저 중심점을 원점으로 하는 3차원의 치료실 좌표계 상에 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점을 나타낼 수 있다. 즉, 3차원 좌표 산출부(390)는, 제1 중심점, 제2 중심점, 제3 중심점의 좌표를, 치료실 좌표계 상의 좌표로 결정할 수 있다.

3차원 좌표 산출부(390)는, 레이저 중심점으로부터, 제1 중심점, 제2 중심점, 및 제3 중심점이, 지정된 거리(예: 1mm 또는 0.5mm) 이내에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 3차원 좌표 산출부(390)는, 레이저 중심점으로부터 제1 중심점, 제2 중심점, 및 제3 중심점이 상기 지정된 거리 이내에 위치할 경우, 방사선 치료 장치(100)의 3차원 중심점의 품질이 보증된다고 판단할 수 있다.

도 3의 동작들의 순서는 이에 한정되지 않는다. 도 3의 동작들에 관한 상세한 설명은, 도 4 내지 도 20을 통해 구체적으로 후술된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제1 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다. 먼저, S310과 같이, 방사선 조사부(120)의 삽입부에 제1 중심점 측정모듈(400)을 삽입할 수 있다. 이하, S410 내지 S460의 동작들은, 도 3의 S320에 포함될 수 있다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 중심점 측정모듈(400)의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 제1 중심점 측정모듈(400)은, 육면체일 수 있다. 예를 들면, 제1 중심점 측정모듈(400)의 측면들(411S, 412S, 421S, 422S) 중에서, 서로 대향하는 제1 측면(411S, 412S) 쌍은 서로 평행하고, 서로 대향하는 제2 측면(421S, 422S) 쌍도 서로 평행할 수 있다. 제2 측면(421S, 422S) 쌍은, 사다리꼴 모양으로, 서로 합동일 수 있다. 제2 측면(421S, 422S) 쌍의 사다리꼴 모양으로 인해, 제1 측면(411S, 412S) 쌍은, 서로 높이가 다른 직사각형일 수 있다. 제2 측면(421S, 422S) 쌍의 사다리꼴 모양으로 인해, 제1 중심점 측정모듈(400)의 윗면(430T)과 아랫면(430B)은, 서로 평행이 아닐 수 있다.

제1 중심점 측정모듈(400)의 윗면(430T)에는, 카메라부(140)에 의해 인식될 수 있는 복수의 마커(M)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 네 개의 마커(M)가 장착될 수 있다. 상기 네 개의 마커(M)는, 사다리꼴 모양으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 마커(M)는, 윗면(430T)과 하나의 제1 측면(412S)이 만나는 모서리의 양 끝에 근접하게 각각 위치할 수 있다. 나머지 두 개의 마커(M)는, 윗면(430T)과 다른 하나의 제1 측면(411S)이 만나는 모서리의 중심에 가깝게 각각 위치할 수 있다.

제1 중심점 측정모듈(400)이 방사선 조사부(120)의 삽입부에 삽입될 때, 일 예를 들면, 제1 중심점 측정모듈(400)의 아랫면(430B)이 상기 삽입부에 접촉되도록 삽입될 수 있다. 일 예를 들면, 제1 중심점 측정모듈(400)의 윗면(430T)이 갠트리(110)의 중심을 향하도록 삽입될 수 있다. 이 때, 윗면(430T)과 아랫면(430B)이 서로 평행이 아님으로 인해서, 갠트리(110)의 전면에서 바라볼 때, 네 개의 마커(M)가 모두 보일 수 있다.

S410에서, 제어부(180)는 갠트리(110)를 회전시키면서, 카메라부(140)로 제1 중심점 측정모듈(400)에 부착된 복수의 마커(M)들을 촬영할 수 있다. 마커 좌표 변환부(340)는, 복수의 마커(M)들의 위치를, 예를 들면 치료실 좌표계와는 구분되는 카메라 좌표계 상에서 획득할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 중심점 측정모듈(400)에 부착된 복수의 마커(M)의 위치 및 상기 복수의 마커들의 중심좌표(CM)를 나타낸다. 한편, 갠트리(110)를 회전시키면서, 카메라부(140)로 제1 중심점 측정모듈(400)을 촬영했을 때, 제1 중심점 측정모듈(400)에 부착된 복수의 마커(M)들 및 상기 복수의 마커들의 중심좌표(CM)는, 도 7과 같이 나타날 수 있다.

S420에서, 마커 좌표 변환부(340)는 복수의 마커(M)들의 중심좌표들(CM) 중 지정된 개수의 중심좌표들을 임의로(또는 무작위로) 선택할 수 있다.

S430에서, 마커 좌표 변환부(340)는 선택된 중심좌표들(CM)을 동시에 지나는 원의 중심좌표(CC)를 계산할 수 있다. 원의 중심좌표(CC)는, 예를 들면, 카메라 좌표계 상에서 3차원 좌표로 계산될 수 있다. 상기 원의 중심좌표(CC)는, 갠트리(110)의 1회 회전에 따라 결정되는 물리적인 회전 중심에 상응한다. 이러한 S410 내지 S430의 과정이 m회 반복될 수 있다(S440). 이를 통해, 전술한 바와 같은 원의 중심좌표(CC)가 m개 획득될 수 있다.

도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 중심점 측정모듈(400)을 이용하여 획득된, 복수 개(즉, m개)의 원의 중심좌표들(CC)을 나타낸다. 복수 개(즉, m개)의 원의 중심좌표들(CC)은, 이상적으로는 한 점에 나타나야 하지만, 중력, 탄성 변형(elastic deformation), 오정렬, 기계적 요인 등 여러 가지 요인으로 인해 한 점으로 나타나지 않을 수 있다.

S450에서, 마커 좌표 변환부(340)는, m개의 원의 중심좌표들(CC)의 무게중심(CC1)을 계산할 수 있다.

S460에서, 마커 좌표 변환부(340)는, 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 관계(예: 변환 행렬)를 이용하여, 카메라 좌표계 상의 무게중심(CC1)의 좌표를, 치료실 좌표계 상으로 변환할 수 있다. 치료실 좌표계는, 레이저 중심점을 원점으로 하는 실제 3차원 치료실 공간을 나타낸다. 마커 좌표 변환부(340)는 무게중심(CC1)을 치료실 좌표계로 변환하고, 3차원 좌표 산출부(390)는, 상기 무게중심(CC1)으로부터 변환된 좌표를 제1 중심점으로 결정할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 중심점 측정모듈(200)의 사시도이다. 제2 중심점 측정모듈(200)은, 제1 서브모듈(210), 제2 서브모듈(220), 및 제3 서브모듈(230)을 포함할 수 있다. 도 10은 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제1 서브모듈(210)의 분해 사시도이고, 도 11은 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제2 서브모듈(220)의 분해 사시도이고, 도 12a 및 도 12b는 도 9에 도시된 제2 중심점 측정모듈(200)의 제3 서브모듈(230)의 사시도와 중심 단면도이다.

이하에서, 설명의 편의를 위해 치료실 좌표계의 원점이 되는 레이저 중심점을 기준으로, 갠트리(110)의 상부를 향하는 수직 방향을 z축 방향, 갠트리(110)의 (이상적인) 회전축에 평행하며 갠트리(110)의 내부로 들어가는 방향을 y축 방향, 상기 y축과 z축의 오른손 법칙에 의한 수평 방향을 x축 방향으로 지칭하기로 한다. 다만 이러한 지칭은 예시일 뿐이다.

도 9 내지 도 12b를 참조하면, 제1 서브모듈(210), 제2 서브모듈(220), 제3 서브모듈(230)은 정육면체로 도시되었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은, 마주보는 두 면이 평행인, 세 쌍의 평행 평면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은 직육면체일 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않는다.

제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은 서로 상대적 위치가 변하지 않도록 고정될 수 있다. 예를 들면 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은 서로 부착되거나, 고정 결합될 수 있다. 다른 예를 들면, 제2 중심점 측정모듈(200)은, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)을 고정시키기 위한 베이스(201)를 더 포함할 수 있다.

제1 서브모듈(210)은, 바디(210B), 커버(210C), 핀(P), 및 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍을 포함할 수 있고, 제2 서브모듈(220)은, 바디(220B), 커버(220C), 핀(P), 및 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍을 포함할 수 있다.

제1 서브모듈(210) 및 제2 서브모듈(220)에는, 서로 마주보는 두 개의 방사선 반응부재(F1, F2)가 평행하게 배치될 수 있다.

제1 서브모듈(210)은, xy 평면에 평행한 두 개의 방사선 반응부재(F1)를 포함할 수 있고, 제2 서브모듈(220)은, xz 평면에 평행한 두 개의 방사선 반응부재(F2)를 포함할 수 있다. 제3 서브모듈(230)은 방사선 반응부재를 포함하지 않을 수 있다.

상기 방사선 반응부재(F1, F2)는, 방사선에 반응할 수 있고, 방사선에 의해 흔적(trace)이 남을 수 있다. 따라서 방사선 반응부재(F1, F2)는, 방사선 조사부(120)로부터 조사되는 방사선의 경로에 따라 흔적을 남길 수 있다. 예를 들면, 방사선 반응부재(F1, F2)는, 현상되거나, 스캐너(170)를 이용해 영상화(또는 디지털화)될 수 있다. 예를 들면, 상기 디지털화의 결과, 상기 방사선의 경로에 대응되는 위치, 좌표 등을 나타내는 값을 획득할 수 있다. 방사선 반응부재(F1, F2)는 예를 들면, 방사크롬필름(radiochromic film)을 포함할 수 있다.

제1 서브모듈(210)은, 바디(210B) 및 바디(210B)의 상하에 각각 배치되는 두 개의 커버(210C)를 포함할 수 있다. 상기 두 개의 커버(210C)는, 바디(210B)의 상하에 두 개의 제1 방사선 반응부재(F1)를 각각 고정하기 위해 구비될 수 있다. 마찬가지로 제2 서브모듈(220)은, 바디(220B) 및 바디(220B)의 전후에 각각 배치되는 두 개의 커버(220C)를 포함할 수 있다. 상기 두 개의 커버(220C)는, 바디(220C)의 전후에 두 개의 제2 방사선 반응부재(F2)를 각각 고정하기 위해 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면 제1 서브모듈(210)에는, xy 평면에 평행한 두 면(즉 상면과 하면)에 커버(210C)가 배치될 수 있다. 제1 서브모듈(210)에서 커버(210C)는, xy 평면에 평행하게 (예를 들면 상면과 하면에) 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍을 삽입하고, 고정하기 위하여 구비될 수 있다. 커버(210C)는, 방사선 반응부재를 삽입하기 위하여 제1 서브모듈(210)의 바디(210B)에서 분리 가능하다.

제1 서브모듈(210)에서 두 개의 방사선 반응부재(F1)는 각각, 두 개의 커버(210C)와 바디(210B) 사이에 배치될 수 있다. 방사선 반응부재(F1)는 커버(210C)와 바디(210B) 사이에서 움직이지 않도록, 핀(P)으로 고정될 수 있다. 핀(P)은 커버(210Cs)에 미리 지정된 위치에 구비되거나 삽입될 수 있다.

핀(P)은 복수(예를 들면, 2개 이상)의 핀을 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사선 반응부재(F1)는 정사각형 모양이고, 핀(P)은 상기 정사각형의 꼭지점에 인접하게 위치될 수 있다. 예를 들면 핀(P)은 4개일 수 있으나, 상기 4개의 핀들은 정사각형을 이루지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 핀들은 직사각형 모양으로 위치할 수 있다.

방사서 반응부재(F1)는 핀(P)으로 고정되기 때문에, 핀(P)의 개수만큼, 핀(P)의 위치에 대응되는 위치에 구멍이 생길 수 있다. 상기 구멍은, 도 15 내지 17에서 후술되는 바와 같이, 방사선 반응부재(F1)에 나타나는 방사선 흔적의 상대적 위치 정보를 식별하는 데 사용될 수 있다.

제1 서브모듈(210)은, 마커(M)를 더 포함할 수 있다(도 14 참조). 예를 들면 제1 서브모듈(210)의 커버(210C)의 미리 정해진 위치(ML)에, 마커(M)가 달려있는 나사가 고정될 수 있다. 마커(M)는 카메라부(140)에 의해 인식되며, 방사선 반응부재(F1) 또는 방사선 반응부재(F1)에 나타나는 방사선 흔적의 중심의 위치를, 3차원 치료실 좌표계 상에서 나타내기 위하여 이용된다. 마커(M)는, 방사선 반응부재(F1)가 배치되는 면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면 마커(M)는 핀(P)에 인접하게 위치하되, 미리 지정된 위치에 결합될 수 있다. 마커(M)는 커버(210C)에 결합될 수 있다. 마커(M)와 핀(P)의 위치는 미리 정해지며, 서로 상대적인 위치가 변하지 않는다. 즉, 마커(M)와 핀(P)은 강체(rigid body)로 간주될 수 있다.

일 실시예에 따르면 제2 서브모듈(220)에는, xz 평면에 평행한 두 면(즉 전면과 후면)에 커버(220C)가 배치될 수 있다. 제2 서브모듈(220)에서 커버(220C)는, xz 평면에 평행하게 (예를 들면 전면과 후면에) 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍을 삽입하고, 고정하기 위하여 구비될 수 있다.

제2 서브모듈(220)에서 두 개의 방사선 반응부재(F2)는 각각, 두 개의 커버(220C)와 바디(220B) 사이에 배치될 수 있다. 방사선 반응부재(F2)는 커버(220C)와 바디(220B) 사이에서 움직이지 않도록, 핀(P)으로 고정될 수 있다. 커버(220C), 바디(220B), 핀(P)에 대한 설명은, 제1 서브모듈(210)에서 설명한 것과 중복되므로 생략하도록 한다. 제1 서브모듈(210)과 마찬가지로 제2 서브모듈(220)도 마커(M)를 더 포함할 수 있다(도 14 참조). 예를 들면 제2 서브모듈(220)의 커버(220C)의 미리 정해진 위치(ML)에, 마커(M)가 달려있는 나사가 고정될 수 있다. 마커(M)는 카메라부(140)에 의해 인식되며, 방사선 반응부재(F2) 또는 방사선 반응부재(F2)에 나타나는 방사선 흔적의 중심의 위치를, 3차원 치료실 좌표계 상에서 나타내기 위하여 이용된다.

제3 서브모듈(230)은, 제2 중심점 및 제3 중심점을 측정할 때, 제3 서브모듈(230)의 중심이 레이저 중심점에 일치되도록 배치될 수 있다. 이를 위하여, 제3 서브모듈(230)의 표면에 십자선(239)이 표시될 수 있다. 예를 들면, 제3 서브모듈(230)은 정육면체 모양이고, 상기 정육면체의 각 면에는, 제3 서브모듈(230)의 중심을 나타내기 위한 십자선(239)이 표시될 수 있다. 제3 서브모듈(230)은 중심에 금속구(231)를 더 포함할 수 있다. 도 12b는, 제3 서브모듈(230)의 중심을 자른 단면도를 나타낸다. 예를 들어 제3 서브모듈(230)을 어떤 방향으로든, 어느 한 면에 평행하게 중심을 자르면, 도 12b의 단면도와 같이 나타날 수 있다. 금속구(231)는, 방사선 치료 장치(100)에 추가적으로 설치되는 영상장치(imaging device)(190)의 중심점, 즉 제3 중심점을 측정하는 데 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은, 모두 한 변의 길이가 같은 정육면체 모양일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 서브모듈(230)에 대하여 제1, 2 서브모듈(210, 220)이 서로 수직 방향에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 중심점을 측정하기 위해 제2 중심점 측정모듈(200)이 레이저 중심점에 위치되었을 때, 제1 서브모듈(210)은, 제3 서브모듈(230)의 -y축 방향의 면에 겹쳐지도록 접촉될 수 있고, 제2 서브모듈(220)은, 제3 서브모듈(230)의 -x축 방향의 면에 겹쳐지도록 접촉될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)이 모두 한 변의 길이(L)가 같은 정육면체 모양일 수 있다. 예를 들면, 제1 서브모듈(210)에서 바디(210B)의 높이 및 두 개의 뚜껑(210C)의 높이(즉, 두께(TH1))를 더하면, 정육면체의 한 변의 길이(L)에 상응할 수 있다. 또한, 제2 서브모듈(220)에서 바디(220B)의 두께(즉, y축 방향 길이) 및 두 개의 뚜껑(220C)의 두께(TH2)를 더하면, 정육면체의 한 변의 길이(L)에 상응할 수 있다. 또한, 제1 서브모듈(210)의 중심과 제3 서브모듈(230)의 중심 간의 거리는 상기 한 변의 길이(L)와 동일할 수 있다. 제2 서브모듈(220)의 중심과 제3 서브모듈(230)의 중심 간의 거리도 상기 한 변의 길이(L)와 동일하다. 상기 한 변의 길이(L)는, 일 예를 들면 10cm일 수 있다.

또한, 제1 서브모듈(210)의 두 개의 뚜껑(210C)은, 동일한 두께(TH1)를 가질 수 있다. 상기 두께(TH1)는, 예를 들면 1cm일 수 있다. 따라서, 제1 서브모듈(210)에 포함된 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍은, 제1 서브모듈(210)의 중심으로부터 ±z축 방향으로 동일한 거리(예: 4cm)만큼 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 제2 서브모듈(220)의 두 개의 뚜껑(220C)은, 동일한 두께(TH2)를 가질 수 있다. 상기 두께(TH2)는, 예를 들면 1cm일 수 있다. 따라서, 제2 서브모듈(220)에 포함된 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍은, 제2 서브모듈(220)의 중심으로부터 ±y축 방향으로 동일한 거리(예: 4cm)만큼 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 서브모듈(210)의 두 개의 뚜껑(210C)의 두께(TH1)와 제2 서브모듈(220)의 두 개의 뚜껑(220C)의 두께(TH2)는 서로 동일할 수 있다.

제어부(180)는, 제2 중심점 측정모듈(200)을 레이저 중심점에 위치시키도록, 제2 중심점 측정모듈(200)의 지지대의 움직임을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(180)는, 제1 서브모듈(210), 제2 서브모듈(220), 또는 제3 서브모듈(230)의 중심을 레이저 중심점에 일치시키도록, 중심점 측정모듈(220)의 지지대의 움직임을 제어할 수 있다.

제어부(180)는, 갠트리(110)의 회전을 제어할 수 있으며, 이에 따라 방사선 조사부(120)를 원하는 각도에 위치시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면 제어부(180)는, 방사선 조사부(120)에 삽입된 콜리메이터(130)의 회전을 제어할 수도 있다. 예를 들면, 제어부(180)는, 방사선 조사부(120)에 삽입된 콜리메이터(130)를 원하는 각도만큼 회전시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(180)는 방사선을 조사하도록 방사선 조사부(120)를 제어할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제2 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 13에 도시된 동작의 적어도 일부는, 제어부(180)에 의해 수행될 수 있다. 도 14는, 도 13에 따라 제2 중심점을 측정하는 과정에서 나타나는 제2 중심점 측정모듈(200)의 모습의 예를 도시한다.

도 13을 참조하면, S610에서, 방사선 조사부(120)에 슬릿을 포함하는 콜리메이터(130)를 삽입할 수 있다. 콜리메이터(130)는, 방사선 조사부(120)의 말단부, 예를 들면 스나우트(snout)에 삽입될 수 있다. S610은, 도 3의 S330에 상응할 수 있다. S620 내지 S650은, 도 3에서 제2 중심점을 결정하기 위한 S340에 상응할 수 있다.

S620에서, 레이저빔이 나타내는 레이저 중심점에, 제2 중심점 측정모듈(200)을 배치할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 제2 중심점 측정모듈(200)에서 제3 서브모듈(230)의 중심이 레이저 중심점에 위치하도록, 제2 중심점 측정모듈(200)을 위치시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 서브모듈(230)의 중심과 레이저 중심점이 일치하는 상태가, 중심점 측정 모듈(200)의 초기 세팅 상태일 수 있다. 제3 서브모듈(230)의 표면에 표시된 십자선을 이용하여, 제3 서브모듈(230)의 중심을 레이저 중심점에 일치시킬 수 있다.

S630에서, 제1 서브모듈(210)에 포함된 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍의 중심을 레이저 중심점에 배치하고, 갠트리(110)를 고정시키고 콜리메이터(130)를 회전시키면서, 콜리메이터(130)에 포함된 슬릿을 통해, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍에 방사선을 조사할 수 있다. 상기 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍의 중심은, 제1 서브모듈(210)의 중심을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 제1 서브모듈(210)의 중심을 레이저 중심점에 배치하기 위하여, 전술한 초기 세팅 상태에서, 제2 중심점 측정모듈(200)을 y축 방향으로 제3 서브모듈(230)의 중심으로부터 제1 서브모듈(210)의 중심까지의 거리만큼 이동시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)이 모두 한 변의 길이(L)가 같은 정육면체 모양인 경우, 초기 세팅 상태에서 제2 중심점 측정모듈(200)을 y축 방향으로 상기 한 변의 길이(L)만큼 이동시키면, 제1 서브모듈(210)의 중심이 레이저 중심점에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 서브모듈(210)의 중심이 레이저 중심점에 배치되면, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍은, 레이저 중심점으로부터 각각 z 방향 및 -z 방향으로 동일한 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 제1 서브모듈(210)의 중심을 레이저 중심점에 배치한 상태에서 갠트리(110)를 회전시켜, 방사선 조사부(120)가 제2 중심점 측정모듈(200)의 상부에 위치하도록 갠트리(110)를 고정시킬 수 있다. 즉, 방사선 조사부(120)가 z축 상에 위치하도록 갠트리(110)를 고정시킬 수 있다. 이 때, 갠트리(110)에서 돌출된 방사선 조사부(120)는, -z축 방향을 향할 수 있다. 방사선 조사부(120)는, 제1 서브모듈(210)의 수직 상부에서, 제1 서브모듈(210)을 조준할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 상술한 바와 같이 방사선 조사부(120)가 -z축 방향을 향하도록 갠트리(110)를 고정시킨 상태에서, 콜리메이터(130)를 회전시키면서, 방사선을 조사할 수 있다. 예를 들면 제어부(180)는, 콜리메이터(130)를 지정된 각도 간격으로 회전시키면서 방사선을 조사하도록 방사선 조사부(120)를 제어할 수 있다. 지정된 각도는 예를 들면 45도일 수 있다. 예를 들면, 방사선 조사부(120)는 콜리메이터(130)가 0도, 45도, 90도, 135도인 상태에서 방사선을 조사할 수 있다. 다만, 방사선이 조사되는 콜리메이터(130)의 회전 각도는, 이에 한정되지 않는다.

이 때, 콜리메이터(130)에 형성된 슬릿을 통하여 방사선이 조사된다. 따라서, 방사선 조사부(120)가 제2 중심점 측정모듈(200)의 상부에 위치하도록 갠트리(110)를 고정시킨 상태에서, 콜리메이터(130)가 0도, 45도, 90도, 135도일 때 방사선을 조사한 결과, 도 14와 같이, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍에는, 방사선의 흔적(T1)이 별 모양으로 나타날 수 있다. 상기 흔적(T1)은, 방사선량의 분포를 나타낼 수 있다. 도 14에는 제1 서브모듈(210)의 상면(예: +z축 방향에 위치한 면)에 배치되는 방사선 반응부재(F1)만 도시되었지만, 제1 서브모듈(210)의 하면에 배치되는 방사선 반응부재(F1)에도, 방사선의 흔적이 별 모양으로 나타난다.

이 때, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은, 모두 한 변의 길이가 같은 정육면체 모양이며, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍과 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍의 위치 관계에 의하여, 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에는, 콜리메이터(130)의 회전에 (S630)따른 방사선의 흔적이 나타나지 않을 수 있다.

S640에서, 제2 서브모듈(220)에 포함된 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍의 중심을 레이저 중심점에 배치하고, 콜리메이터(130)를 고정시키고 갠트리(110)를 회전시키면서, 콜리메이터(130)에 포함된 슬릿을 통해, 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에 방사선을 조사할 수 있다. 상기 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍의 중심은, 제2 서브모듈(220)의 중심을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 제2 서브모듈(220)의 중심을 레이저 중심점에 배치하기 위하여, 전술한 초기 세팅 상태에서, 제2 중심점 측정모듈(200)을 x축 방향으로 제3 서브모듈(230)의 중심으로부터 제2 서브모듈(220)의 중심까지의 거리만큼 이동시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)이 모두 한 변의 길이(L)가 같은 정육면체 모양인 경우, 초기 세팅 상태에서 제2 중심점 측정모듈(200)을 x축 방향으로 상기 한 변의 길이(L)만큼 이동시키면, 제2 서브모듈(220)의 중심이 레이저 중심점에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 서브모듈(220)의 중심이 레이저 중심점에 배치되면, 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍은, 레이저 중심점으로부터 각각 y 방향 및 -y 방향으로 동일한 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제2 서브모듈(220)의 중심을 레이저 중심점에 배치한 상태에서 콜리메이터(130)를 회전시켜, 콜리메이터(130)의 슬릿이 y축(즉, 갠트리(110)의 회전축)과 평행하도록 콜리메이터(130)를 고정시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(180)는, 상술한 바와 같이 콜리메이터(130)의 슬릿이 y축(즉, 갠트리(110)의 회전축)과 평행하도록 콜리메이터(130)를 고정시킨 상태에서, 갠트리(110)를 회전시키면서, 방사선을 조사할 수 있다. 예를 들면 제어부(180)는, 갠트리(110)를 지정된 각도 간격으로 회전시키켠서 방사선을 조사하도록 갠트리(110)를 제어할 수 있다. 지정된 각도는 예를 들면 45도일 수 있다. 예를 들면, 갠트리(110)가 0도, 45도, 90도, 135도인 상태에서 방사선이 조사될 수 있다. 갠트리(110)의 회전 각도 0도는, 예를 들면, 방사선 조사부(130)가 z축 상에 위치하며 -z축 방향을 가리키고 있는 상태를 나타낼 수 있다. 다만 갠트리(110)의 회전 각도 0도의 정의는 이에 한정되는 것이 아니다. 또한, 방사선이 조사되는 갠트리(110)의 회전 각도는, 이에 한정되지 않는다.

이 때 콜리메이터(130)에 형성된 슬릿을 통하여 방사선이 조사된다. 따라서, 슬릿이 y축에 평행하도록 콜리메이터(130)를 고정시킨 상태에서 갠트리(110)가 0도, 45도, 90도, 135도일 때 방사선을 조사한 결과, 도 14와 같이, 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에는, 방사선의 흔적(T2)이 별 모양으로 나타날 수 있다. 상기 흔적(T2)은, 방사선량의 분포를 나타낼 수 있다. 도 14에는 제2 서브모듈(220)의 전면(예: -y축 방향에 위치한 면)에 배치되는 방사선 반응부재(F2)만 도시되었지만, 제2 서브모듈(220)의 후면(예: +y축 방향에 위치한 면)에 배치되는 방사선 반응부재(F2)에도, 방사선의 흔적이 별 모양으로 나타난다.

이 때, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)은, 모두 한 변의 길이가 같은 정육면체 모양이며, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍과 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍의 위치 관계에 의하여, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍에는, 갠트리(110)의 회전(S640)에 따른 방사선의 흔적이 나타나지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, S630과 S640에 포함된 동작들의 순서는 바뀔 수 있다. 또한, S630과 S640의 순서가 바뀔 수도 있다.

S650에서, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍 및 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에 나타난 방사선의 흔적에 대응하는 위치 정보로부터 제2 중심점을 산출할 수 있다. S650에 대한 상세한 동작은, 도 15 내지 도 18에서 후술된다. S650는, 도 2에 도시된, 스캐너(170), 2차원 방사선중심 획득부(370), 카메라부(140), 마커 좌표 변환부(340), 및 3차원 좌표 산출부(390)에 의해 수행될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 중심점을 산출하는 과정을 개략적으로 나타낸다. 도 15에 도시된 동작들은, 도 13의 S650에 포함될 수 있다.

제어부(180)가 도 13의 S620내지 S640에 포함된 동작의 적어도 일부를 수행한 결과, 제2 중심점 측정모듈(200)의 방사선 반응부재(F1, F2)에 방사선 흔적(T1, T2)이 나타날 수 있다.

예를 들면, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍은, 상면(z축 방향 면)의 제1 방사선 반응부재(F11) 및 하면(-z축 방향 면)의 제1 방사선 반응부재(F12)를 포함하고, 상면의 제1 방사선 반응부재(F11)에 방사선 흔적(T11)이 나타나고, 하면의 제1 방사선 반응부재(F12)에 방사선 흔적(T12)가 나타날 수 있다. 또한, 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍은, 전면(-y축 방향 면)의 제2 방사선 반응부재(F21) 및 후면(y축 방향 면)의 제2 방사선 반응부재(F22)를 포함하고, 전면의 제1 방사선 반응부재(F21)에 방사선 흔적(T21)이 나타나고, 후면의 제2 방사선 반응부재(F22)에 방사선 흔적(T22)가 나타날 수 있다.

즉, S610내지 S640의 결과, 방사선 흔적(T11, T12)이 나타난 두 개의 제1 방사선 반응부재(F11, F12)와, 방사선 흔적(T21, T22)이 나타난 두 개의 제2 방사선 반응부재(F21, F22)를 획득할 수 있다.

도 15를 참조하면, S910에서, 스캐너(170)는 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍 및 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에 나타난 방사선 흔적(T11, T12, T21, T22)를, 영상화(또는 디지털화)할 수 있다. 상기 영상화는, 2차원 평면 상의 영상화를 나타낼 수 있다. 스캐너(170)는, 상기 영상화된 결과를 2차원 방사선중심 획득부(370)에 전송할 수 있다.

S920에서, 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 스캐너(170)로부터, 제1, 2 방사선 반응부재(F1, F2)에 나타난 방사선 흔적(T11, T12, T21, T22)의 영상화 결과를 수신할 수 있다. 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 상기 영상화 결과로부터, 제1 방사선 반응부재(F1) 쌍 및 제2 방사선 반응부재(F2) 쌍에 나타난 방사선 흔적(T11, T12, T21, T22)의 2차원 중심들의 위치를 획득할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 흔적(T11, T12, T21, T22)의 영상화 결과(1000)로부터, 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치를 획득한 화면의 예를 도시한다. 도 16을 참조하면, 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 두 개의 제1 방사선 반응부재(F11, F12) 각각에 나타난 방사선 흔적(T11, T12)으로부터, 제1 2차원 방사선중심(C11, C12)의 위치를 계산할 수 있다. 제1 2차원 방사선중심(C11, C12) 각각은, 별 모양의 방사선 흔적(T11, T12)의 중심을 나타낸다. 제1 2차원 방사선중심(C11, C12)은, 콜리메이터(130)의 회전에 따른 중심을 나타낸다.

마찬가지로 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 두 개의 제2 방사선 반응부재(F21, F22) 각각에 나타난 방사선 흔적(T21, T22)으로부터, 제2 2차원 방사선중심(C21, C22)의 위치를 계산할 수 있다. 제2 2차원 방사선중심(C21, C22)은, 갠트리(110)의 회전에 따른 중심을 나타낸다.

한편, 방사선 흔적(T11, T12, T21, T22)의 영상화 결과(1000)는, 핀(P) 자국을 포함할 수 있다. 핀(P) 자국은, 후에 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치를, 3차원 치료실 좌표계 상에서 나타내기 위하여 이용된다.

S930에서, 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 영상화 결과(1000)로부터, 제1 방사선 반응부재(F11, F12) 쌍 및 제2 방사선 반응부재(F21, F22) 쌍에 나타난 핀(P)의 위치를 식별할 수 있다.

핀(P)은 마커(M)와 강체로써 움직이기 때문에, 마커(M)의 위치를 3차원 치료실 좌표계 상에 나타낼 때, 상기 핀(P)의 위치도 3차원 치료실 좌표계 상에 나타낼 수 있다. 따라서, 3차원 치료실 좌표계 상의 핀(P)의 위치를 기준으로 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)을, 3차원 치료실 좌표계 상에 나타낼 수 있다.

2차원 방사선중심 획득부(370)는, 영상화 결과(1000)에서 획득된 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치 및 복수의 핀(P)들의 위치를, 3차원 좌표 산출부(390)에게 전송할 수 있다. 상기 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치 및 복수의 핀(P)들의 위치는, 2차원 상의 좌표일 수 있다. 일 예를 들면, 2차원 방사선중심 획득부(370)는, 복수의 핀(P)들의 위치를 기준으로 하는, 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 상대적 위치를 3차원 좌표 산출부(390)에게 전송할 수 있다.

3차원 좌표 산출부(390)는, 2차원 방사선중심 획득부(370)로부터, 복수의 핀(P)들의 위치를 기준으로 하는, 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 상대적 위치에 관한 정보를 수신할 수 있다.

한편, 이와는 독립적으로, 카메라부(140)는, 제2 중심점 측정모듈(200) 상의 마커(M)의 위치를 인식할 수 있는데, 카메라부(140)는, 카메라 좌표계 상에서 획득된 마커(M)의 위치를, 마커 좌표 변환부(340)에게 전송할 수 있다. 마커 좌표 변환부(340)는, 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 행렬(transformation matrix)를 이용하여, 마커(M)의 위치를, 치료실 좌표계로 변환시킬 수 있다. 마커 좌표 변환부(340)에는, 상기 변환 행렬이 저장돼있을 수 있다. 마커 좌표 변환부(340)는, 상기 변환 행렬을 이용하여 3차원 치료실 좌표계에서의 마커(M)의 좌표를 획득할 수 있다. 마커 좌표 변환부(340)는, 3차원 치료실 좌표계에서의 마커(M)의 좌표를 3차원 좌표 산출부(390)에게 전송할 수 있다.

S940에서, 3차원 좌표 산출부(390)는, 2차원 방사선중심 획득부(370)로부터 수신한 복수의 핀(P)들의 위치 및 마커 좌표 변환부(340)로부터 수신한 마커(M)의 좌표를 이용하여, 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치를, 3차원 치료실 좌표계 상에 나타낼 수 있다(또는 투영시킬 수 있다). 즉, 3차원 좌표 산출부(390)는, 3차원 치료실 좌표계 상에서의, 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 좌표를 계산할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상에 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)이 투영된 화면의 예를 도시한다. 도 17에 도시된 그래프는, 레이저 중심점을 원점으로 하는, 실제 3차원 치료실 좌표계를 나타낸다.

핀(P)은 마커(M)와 강체로써 움직이기 때문에, 3차원 치료실 좌표계 상에서의 마커(M)의 위치를 획득하면, 3차원 좌표 산출부(390)는, 3차원 치료실 좌표계 상에서의 핀(P)의 위치도 산출할 수 있다. 따라서, 3차원 좌표 산출부(390)는, 3차원 치료실 좌표계에서, 핀(P)의 위치를 기준으로 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 위치를 획득할 수 있다. 즉, 3차원 좌표 산출부(390)는, 3차원 치료실 좌표계에서의 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 좌표를 계산할 수 있다.

S950에서, 3차원 좌표 산출부(390)는, 상기 3차원 치료실 좌표계에서의 2차원 방사선중심들(C11, C12, C21, C22)의 좌표를 이용하여, 콜리메이터(130)의 회전에 따른 제1 중심선(L1) 및 갠트리(110)의 회전에 따른 제2 중심선(L2)을 획득할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상의 제2 중심점(RI)이 계산된 화면의 예를 도시한다. 도 18을 참조하면, 콜리메이터(130)의 회전에 따른 제1 중심선(L1)은, 제1 2차원 방사선중심들(C11, C12)을 잇는 선에 평행할 수 있고, 갠트리(110)의 회전에 따른 제2 중심선(L2)은, 제2 2차원 방사선중심들(C21, C22)을 잇는 선에 평행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제1, 2, 3 서브모듈(210, 220, 230)이 한 변의 길이가 L인 정육면체일 수 있다. 이 경우, 일 예를 들면, 콜리메이터(130)의 회전에 따른 제1 중심선(L1)은, 제1 2차원 방사선중심들(C11, C12)을 잇는 선을 y축 방향으로 L만큼 평행 이동시킨 선일 수 있다. 또한, 갠트리(110)의 회전에 따른 제2 중심선(L2)은, 제2 2차원 방사선중심들(C21, C22)을 잇는 선을 x축 방향으로 L만큼 평행 이동시킨 선일 수 있다.

예를 들면 제1 중심선(L1)은, 방사선 조사부(120)가 z축 상에 위치하도록 갠트리(110)를 고정시킨 상태에서, 콜리메이터(130)를 회전시키면서 방사선을 조사햇을 때, 상기 방사선들의 중심이 되는 선을 나타낼 수 있다. 제2 중심선(L2)은, 콜리메이터(130)의 슬릿이 y축과 평행하도록 콜리메이터(130)를 고정시킨 상태에서, 갠트리(110)를 회전시키면서 방사선을 조사햇을 때, 상기 방사선들의 중심이 되는 선을 나타낼 수 있다.

예를 들면 3차원 좌표 산출부(390)는, 상기 3차원 치료실 좌표계에서의 제1 중심선(L1) 및 제2 중심선(L2)의 직선방정식을 계산 또는 획득할 수 있다.

S960에서, 3차원 좌표 산출부(390)는, 제1 중심선(L1) 및 제2 중심선(L2)의 교점을, 제2 중심점(RI)으로 결정할 수 있다.

결국 제2 중심점(RI)은, 3차원 공간에서 다양한 각도에서 조사되는 빔(beam)들의 중심선들에 의해 3차원 공간에 정의되는 점을 의미할 수 있다. 제2 중심점(RI)은, 갠트리(110)와 콜리메이터(130)를 회전시키면서 조사되는 방사선들의 교점들에 의해서 정의되는 한 점을 의미할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 제3 중심점의 획득 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 19의 동작들은, 방사선 조사부(120)의 삽입부에서 콜리메이터(130)를 탈거한 상태에서 수행될 수 있다.

도 19를 참조하면, S1010에서, 제어부(180)는, 제2 중심점 측정모듈(200)의 제3 서브모듈(230)을 레이저 중심점에 배치할 수 있다. 제3 서브모듈(230)의 표면에 표시된 십자선(239)을 이용하여, 제3 서브모듈(230)의 중심을 레이저 중심점에 일치시킬 수 있다.

S1020 내지 S1050 은, 도 3의 S350에 포함될 수 있다.

S1020에서, 영상장치(190)를 회전시키면서, 제3 서브모듈(230)의 투영 영상을 각도 별로 획득할 수 있다. 예를 들면, 영상장치(190)는, xy 평면에 평행한 제1 단면, yz 평면에 평행한 제2 단면, 및 zx 평면에 평행한 제3 단면에 대하여, 제3 서브모듈(230)의 2차원 투영 영상을 획득할 수 있다. 영상장치(190)는 획득한 세 개의 단면에 대한 제3 서브모듈(230)의 투영 영상을, 2차원 영상중심 획득부(290)에게 전달할 수 있다.

S1030에서, 2차원 영상중심 획득부(290)는, 제1, 제2, 제3 단면에 대하여, 제3 서브모듈(230)에 포함된 금속구(231)의 2차원 좌표를 계산할 수 있다. 2차원 영상중심 획득부(290)는, 계산된 세 개의 2차원 좌표를 3차원 좌표 산출부(390)에게 전달할 수 있다.

S1040에서, 3차원 좌표 산출부(390)는, 계산된 세 개의 2차원 좌표로부터, 금속구(231)의 3차원 좌표를 계산할 수 있다. S1040에서, 3차원 좌표 산출부(390)는 금속구(231)의 3차원 좌표를, 제3 중심점으로 결정할 수 있다.

2차원 투영 영상을 각도 별로 획득할 수 있다. 예를 들면, 영상장치(190)는 회전에 따라, 복수의 단면에 대한 2차원 투영 영상을 획득할 수 있다. 제3 중심점은, 제1 중심점, 제2 중심점, 및 레이저 중심점과는 구분되는, 영상장치(190)에 의해 촬영되어 재구성되는 영상의 중심점을 나타낸다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원 치료실 좌표계 상에서 제1 중심점(MI), 제2 중심점(RI), 제3 중심점(II)에 대한 품질 보증을 검증하기 위한 화면을 도시한다.

도 20에 도시된 좌표계는 레이저 중심점을 원점으로 하는 3차원 치료실 좌표계일 수 있다. 3차원 좌표 산출부(390)는, 레이저 중심점으로부터, 제1 중심점(MI), 제2 중심점(RI), 제3 중심점(II)이 지정된 거리 이내에 위치하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 지정된 거리는 예를 들면, 1mm, 또는 0.5mm일 수 있다. 3차원 좌표 산출부(390)는, 레이저 중심점으로부터 제1 중심점(MI), 제2 중심점(RI), 제3 중심점(II)이 상기 지정된 거리 이내에 위치할 경우, 방사선 치료 장치(100)의 3차원 중심점의 품질이 보증된다고 판단할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 방사선 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템
100: 방사선 치료 장치
110: 갠트리 120: 방사선 조사부
130: 콜리메이터 140: 카메라부
150: 베드부 160: 레이저부
400: 제1 중심점 측정모듈
200: 제2 중심점 측정모듈
210: 제1 서브모듈
220: 제2 서브모듈
230: 제3 서브모듈

Claims (15)

1. 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법에 있어서,
   회전축으로부터 이격된 공간을 가지고 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 갠트리를 포함하는 장치에서,
   상기 갠트리를 회전시키면서, 카메라부로 상기 갠트리와 함께 회전 가능한 방사선 조사부에 삽입된 제1 중심점 측정모듈을 촬영하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계;
   상기 갠트리의 중심에 레이저빔이 나타내는 레이저 중심점에, 방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정하기 위한 제2 중심점 측정모듈을 배치하는 단계;
   상기 갠트리 및 상기 방사선 조사부에 삽입된 콜리메이터를 회전시키면서 방사선을 조사하여 상기 제2 중심점을 결정하는 단계;
   영상장치를 이용하여 상기 제2 중심점 측정모듈의 적어도 일부의 2차원 투영 영상을 획득하여, 상기 영상장치에 의해 재구성되는 영상의 중심점을 나타내는 제3 중심점을 결정하는 단계; 및
   상기 제1 중심점, 상기 제2 중심점, 상기 제3 중심점, 및 상기 레이저 중심점이 지정된 거리 이내에 위치하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 중심점 측정모듈은, 복수의 마커들을 포함하고,
   상기 제1 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 갠트리의 회전에 따라, 상기 복수의 마커들의 중심좌표를 지정된 개수만큼 획득하는 단계;
   상기 획득된 중심좌표들을 지나는 원의 중심좌표를 계산하는 단계; 및
   상기 원의 중심좌표에 적어도 일부 기반하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계;를 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 중심점 측정모듈에 포함된 복수의 마커들은, 상기 갠트리의 전면에서 볼 때 상기 복수의 마커들이 모두 보이도록 배치되는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 원의 중심좌표에 적어도 일부 기반하여 상기 제1 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 원의 중심좌표를 복수 개 획득하고, 상기 복수 개의 중심좌표들을 이용해서 제1 중심점의 좌표를 계산하는 단계;를 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 계산된 제1 중심점의 좌표는, 카메라 좌표계 상의 좌표이고,
   상기 제1 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 카메라 좌표계와 치료실 좌표계 간의 변환 행렬을 이용하여, 상기 계산된 제1 중심점의 좌표를 상기 치료실 좌표계로 변환하여, 상기 치료실 좌표계 상의 상기 제1 중심점으로 결정하는 단계;를 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 중심점 측정모듈은,
   상면과 하면에서 서로 마주보며 평행한 제1 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제1 서브모듈, 및 전면과 후면에서 서로 마주보는 평행한 제2 방사선 반응부재 쌍이 삽입된 제2 서브모듈을 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 갠트리 및 상기 방사선 조사부에 삽입된 상기 콜리메이터를 회전시키면서 방사선을 조사하여 상기 제2 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 제1 서브모듈의 중심을 상기 레이저 중심점에 배치하고, 상기 갠트리를 고정시키고 상기 콜리메이터를 회전시키면서 상기 제1 방사선 반응부재에 방사선을 조사하는 단계; 및
   상기 제2 서브모듈의 중심을 상기 레이저 중심점에 배치하고, 상기 콜리메이터를 고정시키고 상기 갠트리를 회전시키면서 상기 제2 방사선 반응부재에 방사선을 조사하는 단계;를 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제2 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍에 나타난 방사선 흔적을 영상화하는 단계; 및
   상기 영상화된 결과로부터, 상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍에 나타난 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를 획득하는 단계;를 더 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제2 중심점 측정모듈은, 상기 제1 방사선 반응부재 쌍 및 상기 제2 방사선 반응부재 쌍을 상기 제2 중심점 측정모듈에 고정시키기 위한 핀 및 카메라에 의하여 인식될 수 있는 마커를 더 포함하고,
   상기 제2 중심점을 결정하는 단계는,
   상기 핀의 위치 및 상기 마커의 위치를 이용하여, 상기 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를, 3차원 치료실 좌표계로 투영하는 단계;를 더 포함하는,
   방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 중심점을 결정하는 단계는,
    상기 3차원 치료실 좌표계로 투영된 상기 방사선 흔적의 2차원 중심들의 위치를 이용하여, 상기 3차원 치료실 좌표계 상에서의 상기 제2 중심점의 좌표를 산출하는 단계;를 더 포함하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 중심점을 결정하는 단계는,
    상기 제2 중심점 측정모듈에 포함된 금속구를 상기 레이저 중심점에 배치시키는 단계; 및
    상기 영상장치를 회전시키면서 상기 금속구에 대한 2차원 투영 영상을 복수의 단면에 대하여 획득하는 단계;를 더 포함하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
    
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제3 중심점을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 단면에 대하여, 상기 금속구의 2차원 좌표를 각각 계산하는 단계;
    상기 2차원 좌표로부터 상기 금속구의 3차원 좌표를 산출하는 단계; 및
    상기 금속구의 3차원 좌표를 상기 제3 중심점으로 결정하는 단계;를 포함하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 방법.
    
13. 회전축으로부터 이격된 공간을 가지고 상기 회전축을 중심으로 회전 가능한 갠트리;
    상기 갠트리에 고정되어 상기 갠트리와 함께 회전 가능하며, 상기 회전축을 향해 방사선을 조사하는 방사선 조사부;
    상기 갠트리의 회전 중심을 나타내는 제1 중심점을 측정하기 위하여 상기 방사선 조사부에 삽입될 수 있는 제1 중심점 측정모듈;
    상기 제1 중심점을 측정하기 위해 상기 갠트리를 회전시키면서 상기 방사선 조사부에 삽입된 상기 제1 중심점 측정모듈을 촬영하는 카메라부;
    방사선이 조사되는 중심을 나타내는 제2 중심점을 측정하기 위해 상기 방사선 조사부에 삽입될 수 있는 콜리메이터;
    상기 제2 중심점을 측정하기 위하여, 상면과 하면에서 서로 마주보며 평행한 제1 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제1 서브모듈, 및 전면과 후면에서 서로 마주보는 평행한 제2 방사선 반응부재 쌍이 부착된 제2 서브모듈을 포함하는 제2 중심점 측정모듈; 및
    상기 갠트리의 회전과 상기 방사선 조사부를 통한 방사선의 조사를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제2 중심점을 측정하기 위해,
    상기 갠트리를 고정시키고 상기 콜리메이터를 회전시키면서 상기 제1 방사선 반응부재 쌍에 방사선을 조사하고,
    상기 콜리메이터를 고정시키고 상기 갠트리를 회전시키면서 제2 방사선 반응부재 쌍에 방사선을 조사하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 시스템은 영상장치를 더 포함하고,
    상기 제2 중심점 측정모듈은,
    상기 영상장치에 의해 재구성되는 영상의 중심점을 나타내는 제3 중심점을 결정하기 위한 제3 서브모듈을 더 포함하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 영상장치는,
    상기 제3 서브모듈에 대한 2차원 투영 영상을 획득하여, 상기 제3 중심점을 결정하는,
    방사선을 이용한 진단 및 치료 장치의 3차원 중심점의 품질 보증 시스템.

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