KR102232327B1

KR102232327B1 - 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치 및 그 측정 방법

Info

Publication number: KR102232327B1
Application number: KR1020190029239A
Authority: KR
Inventors: 황의중; 임영경; 최상현; 고영문; 김기환
Original assignee: 충남대학교산학협력단; 충남대학교병원; 국립암센터; 한국원자력의학원
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2021-03-29
Also published as: EP3926367A1; EP3926367A4; US20220155466A1; WO2020185024A1; US11880003B2; KR20200110540A

Abstract

본 발명은 근접방사선치료 삽입기구에서 방출되는 방사선량분포를 측정하는 것으로, 근접방사선치료 삽입기구가 위치하는 측정공간이 형성되어 있는 하우징, 상기 하우징에 배치되어 있고 상기 측정공간으로 방출되는 방사선에 반응하여 빛을 발산하는 형광부재, 상기 하우징에 배치되어 있는 카메라 및 상기 하우징의 일면에 결합되어 상기 형광부재를 덮는 덮개를 포함한다.
근접방사선치료 삽입기구의 방사선원에서 방사된 방사선에 조사된 형광부재 부분은 방사선에 반응하여 빛을 발생시키고, 빛은 방사선의 분포에 따라 밝기가 다르며, 빛이 밝은 위치를 산출하여 상기 근접방사선치료 삽입기구의 차폐성을 갖지 않은 방향을 측정한다.

Description

근접방사선원의 방사선량분포 측정장치 및 그 측정 방법{Apparatus for brachytherapy radiotherapy dosimetry and method of the same}

본 발명은 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.

방사선 치료란, 파장이 매우 짧고 높은 에너지를 가지는 방사선을 이용하여 환자를 치료하는 임상의학의 한 방법으로, 수술, 항암 화학 요법과 더불어 3대 암 치료 중 하나이다. 주로 암이라고 불리는 악성 종양을 치료하지만, 양성 종양이나 일부 양성 질환도 치료한다.

방사선 조사기의 위치에 따라서 외부 방사선 치료와 근접 방사선 치료로 나눌 수 있다.

외부 방사선 치료는 몸 외부에서 각종 장비를 이용하여 방사선을 조사하는 치료 방법으로 사용하는 방사선의 종류에 따라 광자선 치료, 전자선 치료, 입자선 치료(중성자 치료, 양성자 치료 등)로 구분하기도 한다. 이에 따라서 다양한 방사선 발생 장치가 사용될 수 있지만, 가장 널리 사용되는 방사선 발생 장치는 선형가속기이다.

근접 방사선 치료는 방사선 발생 장치나 방사선원을 몸 안이나 표면에 위치시켜서 방사선을 한정된 부위에 조사하는 방법으로, 삽입되는 공간이나 방법에 따라서 강내 치료, 관내 치료, 조직 내 치료, 접촉 치료 등으로 구분할 수 있다.

몸 안에 삽입되는 근접방사선치료 삽입기구(1)의 경우 도면 [도 1] 및 [도 2]에서 도시한 바와 같이 외부체(10)와 외부체(10) 내부에 위치한 내부체(20)를 포함한다. 여기서, 근접방사선치료 삽입기구(1)의 앞부분이 몸 안으로 삽입이 용이하도록 외부체(10)의 길이 방향에서 중앙 부분이 기설정된 각도로 구부러져 있다. 그리고 내부체(20)는 제1 부분(21)과 제2 부분(22)으로 구분되어 있고 제1 부분(21)과 제2 부분(22)은 플렉시블한 연결부(23)를 통해 연결되어 있다. 연결부(23)는 외부체(10)의 구부러진 부분에 위치한다. 제1 부분(21)을 회선시키면 그 회전력이 연결부(23)를 통해 제2 부분(22)에 전달되어 제2 부분(22)은 회전할 수 있다.

제1 부분(21), 연결부(23) 및 제2 부분(22)의 내부는 연결되어 있으며, 방사선원(도시하지 않음)은 제1 부분(21) 및 연결부(23) 내부 통해 제2 부분(22) 내부에 위치할 수 있다.

제2 부분(22)은 몸 안으로 삽입되어 종양과 근접한 곳에 위치한다. 여기서 제2 부분(22)은 제1 영역(24a)과 제2 영역(24b)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(24a)은 방사선 차폐성을 가지며 제2 영역(24b)은 방사선 차폐성을 가지지 않는다. 이에 방사선은 제1 영역(24a)보다 제2 영역(24b)으로 더 방사된다.

따라서, 제2 부분(22)이 몸 안으로 삽입된 상태에서 제1 영역(24a)은 정상 부위를 향하도록 하며 제2 영역(24b)은 종양 부위를 향하도록 제어한다. 방사선원에서 발생하는 방사선은 제2 영역(24b) 및 제2 영역(24b)과 마주하는 외부체(10) 부분을 통해 방사되어 종양에 집중될 수 있다.

이에, 근접방사선치료 삽입기구(1)가 몸 안에 삽입된 상태에서 제2 영역(24b)이 종양을 향하도록 방향을 조절해야 한다. 이에, 제1 부분(21)을 회전시키면 연결부(23)를 통해 제2 부분(22)이 제1 부분(21)을 따라 회전한다. 제2 부분(22) 회전으로 제2 영역(24b) 위치 또한 달라지게 된다.

그러나, 플렉시블한 연결부(23)에 의해 제1 부분(21)의 회전력이 제2 부분(22)에 정확하게 전달되지 않을 경우 제1 부분(21)의 회전범위와 제2 부분(22)의 회전범위가 상이해져 오차가 발생한다. 오차로 인해 제2 부분(22)이 종양 부위를 향하지 않고 정상 부위를 향하게 되면서 방사선이 정상 부위에 조사되었다.

제2 부분(22)이 외부체(10) 내에 위치하므로 오차 여부를 눈으로 직접 확인할 수 없었다. 이에, 방사선원이 위치하는 제2 부분(22)이 제1 부분(21)을 따라 정확하게 회전하여 제2 영역(24b)이 설정된 위치(종양 부위)를 향하고 있는지 측정하는 것이 필수적으로 요구되고 있다.

공개특허 제10-1999-0064186호 (1999.07.26.) 등록특허 제10-0251064호 (2000.01.10.)

본 발명은 근접방사선치료 삽입기구의 방사선원에서 조사되는 방사선이 설정된 위치로 정확하게 조사되고 있는지를 측정할 수 있는 기술을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구에서 방출되는 방사선량분포를 측정하는 것으로, 근접방사선치료 삽입기구가 위치하는 측정공간이 형성되어 있는 하우징, 상기 하우징에 배치되어 있고 상기 측정공간으로 방출되는 방사선에 반응하여 빛을 발산하는 형광부재, 상기 하우징에 배치되어 있는 카메라 및 상기 하우징의 일면에 결합되어 상기 형광부재를 덮는 덮개를 포함한다.

상기 근접방사선치료 삽입기구로 이송되는 근접방사선원에서 방출되는 방사선이 상기 측정공간에서 상기 형광부재에 조사되어 빛을 발산하고, 상기 빛을 카메라로 촬영할 수 있다.

상기 덮개는, 상기 근접방사선치료 삽입기구가 관통하는 덮개 관통홀이 형성된 덮개본체를 포함할 수 있다.

상기 덮개는, 상기 덮개본체에 형성되어있고 상기 덮개 관통홀로 상기 근접방사선치료 삽입기구를 안내하는 안내홈이 형성되어 있는 삽입기구 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 덮개는, 상기 덮개를 관통하여 상기 하우징에 삽입되어 있고 상기 덮개의 움직임을 방지하는 결합핀을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 상기 덮개에 상기 근접방사선치료 삽입기구를 장착하면 상기 측정공간으로 외부의 빛이 유입되지 않도록 차단할 수 있다.

상기 형광부재는, 평판 형태고, 상기 측정공간으로 안내되는 근접방사선치료 삽입기구에 수직하게 배치되어 있으며, 상기 근접방사선치료 삽입기구가 관통하여 설치될 수 있도록 형광 관통홀이 형성될 수 있다.

상기 카메라는, 상기 측정공간의 일측에 배치되어있고, 상기 카메라의 렌즈의 중심은 상기 근접방사선치료 삽입기구가 상기 측정공간으로 삽입되는 중심과 동일 선상에 위치할 수 있다.

상기 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치는, 상기 하우징에 배치되어 있고 상기 형광부재의 위치를 설정하는 승강유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 근접방사선원의 방사선량분포 측정 방법은, 카메라가 배치된 하우징에 형광부재를 배치하는 단계, 상기 형광부재를 사이에 두고 상기 하우징과 덮개를 결합하는 단계, 근접방사선치료 삽입기구의 선단을 상기 하우징의 측정공간으로 삽입하는 단계, 상기 근접방사선치료 삽입기구 내부로 근접방사선원을 이송하는 단계 및 방사선이 방사되는 상기 측정공간을 촬영하고 촬영된 영상을 분석하는 단계를 포함한다.

상기 근접방사선원에서 방사되는 방사선에 조사된 형광부재 부분은 방사선에 반응하여 빛을 발생시키고, 상기 빛은 방사선의 분포에 따라 밝기가 다르며, 빛이 밝은 위치를 산출하여 상기 근접방사선치료 삽입기구의 차폐성을 갖지 않은 방향을 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 측정공간에서 조사되는 방사선에 반응하여 형광부재에서 빛이 발산된다. 발산된 빛을 카메라가 촬영하고, 촬영된 영상을 판별하여 방사선량 각도를 측정할 수 있다. 이에 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량 각도를 정밀하게 측정할 수 있어 근접 방사선 치료의 신뢰성이 높아질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 방사선량 각도 측정을 통해 종양 위치에 방사선을 정확하게 조사할 수 있어 방사선 치료 효과가 높아질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 근접방사선치료 삽입기구 선단이 형광부재를 수직하게 관통하고, 형광부재 아래에서 형광부재와 평행한 방향으로 방사선이 조사된다. 이에 방사선이 형광부재와 평행한 방향으로 방사되므로 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량 각도를 더욱 정밀하게 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 승강유닛으로 형광부재의 위치를 변경하므로 3차원 방사선량분포 측정이 가능하다. 이로 인해 제2 영역이 향하는 방향 측정이 더욱 정확해질 수 있다.

도 1은 근접방사선치료 삽입기구를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량분포 측정 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 내부를 나타낸 단면 사시도.
도 5는 도 3의 분해 사시도.
도 6는 도 3을 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도.
도 7은 도 6을 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도.
도 8은 방사선량분포 측정 방법을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 9는 방사선이 조사되는 측정공간을 촬영한 이미지.
도 10은 등고선을 이용한 방사선 검출을 나타낸 그래프.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구에 대하여 도 3 내지 도 7을 참고하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량분포 측정 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 내부를 나타낸 단면 사시도이며, 도 5는 도 3의 분해 사시도이고, 도 6는 도 3을 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 단면도이며, 도 7은 도 6을 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 자른 단면도이다.

도 3 내지 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량분포 측정 장치(100)는, 하우징(130), 형광부재(140) 및 덮개(150)를 포함하며 근접방사선치료 삽입기구의 방사선원에서 조사되는 방사선이 설정된 위치로 정확하게 조사되고 있는지 측정한다. 즉, 근접방사선치료 삽입기구의 정도를 검사한다.

하우징(130)은 기설정된 넓이를 갖는 베이스(120) 위에 놓여 있으며 내부가 상하 방향으로 관통되어 내부에 측정공간(135)이 형성되어 있다. 하우징(130)의 상면에는 측정공간(135)과 연결된 개방홀(131)이 형성되어 있다.

하우징(130)의 상면에는 안착홈(132), 회전방지홈(133) 및 분리홈(132a)이 형성되어 있으며 분리홈(132a)과 안착홈(132)은 연결되어 있고, 안착홈(132)은 개방홀(131)과 연결되어 있다. 아울러, 회전방지홈(133)은 안착홈(132)과 구획되어 있다. 하우징(130)의 상면을 기준으로 분리홈(132a)의 깊이는 안착홈(132)의 깊이보다 깊다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 하우징(130)의 상면 가장자리에는 원주방향을 따라 단턱이 형성되어 있다.

도면에서 하우징(130)을 원통 형태로 도시하였으나, 하우징(130)의 형상은 방사선량분포 측정 장치(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다. 그리고 하우징(130)은 측정공간(135)으로 빛이 유입되지 않도록 형성되어 있다. 예컨대, 하우징(130)은 불투명, 또는 하우징(130) 표면에 암막층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 하우징(130)은 방사선을 차폐할 수 있는 재질로 만들어질 수 있다.

베이스(120)는 하우징(130)과 결합되며, 베이스(120)에는 카메라(110)가 배치도어 있다. 베이스(120)와 하우징(130) 결합으로 측정공간(135)에는 카메라(110)가 위치할 수 있다. 베이스(120)와 하우징(130)이 정 위치에 결합되도록 하우징(130) 내부에는 카메라(110)를 감싸는 고정수단(121)이 배치되어 있다. 베이스(120)와 하우징(130)을 결합할 때 고정수단(121) 가이드로 하우징(130)은 카메라(110)와 일관성 있게 결합된다. 고정수단(121)은 방사선량분포 측정 장치(100)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

카메라(110)의 렌즈는 측정공간(135)에서 개방홀(131) 중심을 향한다. 카메라는 전하 결합 소자(charge-coupled device; CCD) 카메라일 수 있다. 여기서 CCD 카메라의 세부적인 구성은 공지된 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

형광부재(140)는 평판 형태로 형성되어 기설정된 두께를 가지며 하우징(130)의 안착홈(132)에 안착되어 있다. 형광부재(140)의 상면은 하우징(130)의 상면으로부터 돌출되어 있지 않다. 형광부재(140)의 중앙 부분은 개방홀(131)에 위치하고 가장자리 부분은 안착홈(132)의 바닥에 지지되어 있다. 형광부재(140)의 중심에는 측정공간(135)으로 삽입되는 근접방사선치료 삽입기구(1)의 선단이 관통하는 형광 관통홀(141)이 형성되어 있다. 형광 관통홀(141)은 개방홀(131)을 통해 측정공간(135)과 연결되어 있다. 근접방사선치료 삽입기구(1)의 선단은 형광 관통홀(141)과 개방홀(131)을 통해 측정공간(135)으로 삽입될 수 있다. 이때 근접방사선치료 삽입기구(1)는 형광부재(140) 평면과 수직한 상태로 형광 관통홀(141)을 관통한다. 형광부재(140)는 근접방사선치료 삽입기구(1)의 방사선원에서 방출되는 방사선에 반응하여 빛을 발산할 수 있다. 빛은 가시광일 수 있으며, 발산되는 빛의 밝기는 방사선의 분포에 따라 다르다. 카메라(110)는 발산되는 빛을 촬영할 수 있다. 하우징(130)이 측정공간(135)으로 외부 빛이 유입되지 않도록 차단하므로 카메라(110)는 발산되는 빛을 보다 정확하게 촬영할 수 있어 방사선량분포 측정이 더욱 정확하게 이루어질 수 있다.

여기서 형광부재(140)와 방사선의 관계는 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 형광부재(140)의 일부분은 분리홈(132a)에 절반 정도 중첩되어 있다. 형광부재(140)의 일부분과 분리홈(132a)의 일부 바닥 사이에는 공간이 형성된다. 형광부재(140)와 중첩되어 있지 않은 분리홈(132a) 부분을 통해 공간으로 손가락을 위치시켜 형광부재(140)를 들어 올려 안착홈(132)에서 형광부재(140)를 들어올려 분리한다.

덮개(150)는 덮개본체(151)와 가이드블록(152)을 포함한다. 덮개(150)는 하우징(130)과 동일하게 외부 빛이 측정공간(135)으로 유입되지 않도록 차단한다. 이에 덮개(150)는 불투명으로 형성되거나 표면에 암막층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.

덮개본체(151)는 하우징(130)의 상면에 배치되어 있으며 하면 가장자리에는 원주방향을 따라 하우징(130)의 단턱과 결합되는 걸림턱(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 단턱과 걸림턱의 결합으로 덮개본체(151)는 하우징(130) 길이방향과 수직한 방향으로 움직이지 않는다. 덮개본체(151)는 하우징(130)과 결합된 상태에서 그 하면이 형광부재(140)와 접하게 되면서 형광부재(140)를 안착홈(132)에 밀착시킨다.

덮개본체(151)의 중심에는 형광 관통홀(141)과 연결된 덮개 관통홀(151b)이 형성되어 있다. 그리고 회전방지홈(133)과 일치하는 덮개본체(151) 부분에는 회전방지홈(133)과 연결된 핀홀(151c)이 상하 방향으로 관통되어 있다.

덮개본체(151)와 하우징(130)을 결합할 때 회전방지홈(133)과 핀홀(151c)을 일치시켜 결합핀(160)을 삽입한다. 결합핀(160)의 하단은 핀홀(151c)을 관통하여 회전방지홈(133)에 위치한다. 핀홀(151c)과 회전방지홈(133)에 위치하는 결합핀(160)에 의해 덮개본체(151)는 하우징(130)의 원주방향을 따라 회전하지 않고 고정된다.

가이드블록(152)은 덮개본체(151) 상면에 형성되어 있으며 안내홈(152a)이 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 안내홈(152a)은 덮개 관통홀(151b)과 연결되어 있다.

여기서, 기설정된 지점에서 구부러져 있는 근접방사선치료 삽입기구(1)는 구부러진 부분을 기준으로 선단(제2 부분(22) 도면 도 1 참조)이 형광부재(140) 및 덮개 관통홀(141, 151b)을 통해 측정공간(135)에 위치한다. 이때, 근접방사선치료 삽입기구(1)의 선단은 형광 및 덮개 관통홀 (141, 151b)의 수직 중심(130c)과 일치한다. 그리고 근접방사선치료 삽입기구(1)의 후단(제1 부분(21) 도면 도 1 참조)은 수직 중심으로부터 기설정된 각도(1d)로 기울어진 상태가 된다. 근접방사선치료 삽입기구(1) 제1 부분(21)은 안내홈(152a)에 위치하며 후단의 둘레는 안내홈(152a)의 내부면에 접한 상태가 된다. 후단의 둘레가 안내홈(152a) 내부면과 접하고 있어 근접방사선치료 삽입기구(1)는 방사선량분포 측정 장치(100)에 장착된 상태에서 움직이지 않는다. 또한, 근접방사선치료 삽입기구(1)는 방사선량분포 측정 장치(100)에 장착 시 항상 같은 위치에 설치될 수 있다. 이에 방사선량분포 측정 시 장착에 의한 오차를 예방할 수 있다.

다음으로 도 8을 더 참고하여, 위에서 설명한 방사선량분포 측정 장치의 작용에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따른 근접방사선치료 삽입기구의 방사선량분포 측정 방법은, 카메라가 설치된 하우징에 형광부재를 배치단계(S10), 하우징과 덮개를 결합하는 단계(S20), 근접방사선치료 삽입기구의 선단을 하우징 내부로 삽입하는 단계(S30), 근접방사선치료 삽입기구로 하우징 내부로 방사선을 조사하는 단계(S40) 및 카메라로 하우징 내부를 촬영하는 단계(S50)를 포함한다.

베이스(120)와 하우징(130)을 결합하되, 베이스(120)에 카메라(110)를 배치하고, 하우징(130)에 고정수단(121)을 설치한 상태에서 하우징(130)과 베이스(120)를 결합한다. 베이스(120)와 하우징(130)의 결합으로 카메라(110)는 측정공간(135)에 위치하며, 하우징(130)과 카메라(110)는 고정수단(121)에 의해 일관성 있게 결합된다. 이에 카메라(110)의 렌즈 중심과 하우징(130)의 개방홀(131)의 상하 방향 중심은 일치한다.

하우징(130)과 베이스(120)가 결합되면 하우징(130)의 상면에 형광부재(140)를 배치한다(S10). 이때 형광부재(140)의 가장자리는 안착홈(132)에 놓인다. 형광부재(140)는 카메라(110)의 렌즈와 간격을 두고 마주하면서 형광 관통홀(141)의 중심과 카메라(110)의 렌즈의 중심은 일치한다.

위 설명에서, 베이스(120)와 하우징(130)이 결합한 다음 형광부재(140)를 하우징(130)에 배치하는 것으로 하였으나, 하우징(130)이 형광부재(140)를 배치한 뒤 베이스(120)와 하우징(130)을 결합할 수도 있다.

하우징(130)과 덮개(150)를 결합하되, 하우징(130)의 단턱과 덮개(150)의 걸림턱이 위치하도록 하여 하우징(130)과 덮개(150)를 결합한다(S20). 그리고 핀홀(151c)과 회전방지홈(133)을 일치시킨 다음 핀홀(151c)과 회전방지홈(133)에 결합핀(160)을 삽입한다. 결합핀(160)의 하단은 핀홀(151c)을 관통하여 회전방지홈(133)에 위치하게 된다.

하우징(130)의 단턱과 덮개(150)의 걸림턱 결합으로 덮개(150)는 하우징(130)의 길이 방향(Z)과 수직한 방향(X, Y)으로 움직이지 않으며, 결합핀(160)에 의해 덮개(150)는 하우징(130)의 원주방향(R)을 따라 회전하지 않는다. 이에 덮개(150)는 설정된 정 위치에서 움직이지 않게 고정된다.

근접방사선치료 삽입기구(1)의 선단을 관통홀(141, 151b)을 통해 측정공간(135)으로 삽입한다(S30). 근접방사선치료 삽입기구(1)의 선단 삽입으로 제2 부분(22)은 측정공간(135)에 위치한다. 근접방사선치료 삽입기구(1)의 후단이 안내홈(152a)에 위치하게 되면서 후단의 외부둘레가 안내홈(152a) 둘레와 접한다. 이에 근접방사선치료 삽입기구(1)는 덮개(150)에 고정된다. 근접방사선치료 삽입기구(1)가 덮개(150)에 고정되므로 형광부재(140)와 접하는 제2 부분(22)은 항상 같다.

근접방사선치료 삽입기구(1)가 방사선량분포 측정 장치(100)에 고정되면, 제1 부분(21)을 회전시킨다. 이때 제2 부분(22)은 연결부(23)를 통해 제1 부분(21)을 따라 회전하여 제2 영역(24b)이 기설정된 위치(종양 부위)를 향하게 된다.

제2 영역(24b)의 위치가 설정되면 근접방사선치료 삽입기구(1) 내부로 방사선원을 삽입하여 제2 부분(22)에 위치하도록 한다(S40). 이때 방사선원의 위치를 조절할 수 있다. 예컨대, 방사선원을 근접방사선치료 삽입기구(1)로 삽입할 때 방사선원을 형광부재(140)와 접하고 있는 제2 부분(22)에 위치하도록 하여 형광부재(140)와 방사선원이 같은 선상에 위치하도록 위치시킬 수 있다. 또는 그 보다 더 삽입되어 제2 부분(22)의 끝에 위치 시킬 수 있다. 그러나 방사선은 형광부재(140)를 관통하지 않고 형광부재(140) 보다 위에 위치할 수 있다. 이에 방사선원의 위치를 적절히 조절할 수 있다.

근접방사선치료 삽입기구(1)로 삽입되는 방사선원에서 방사선이 사방으로 방사되되, 특히 차폐성이 없는 제2 영역(24b)을 통해 측정공간(135)으로 좀더 조사된다. 방사되는 방사선은 형광부재(140)와 반응하여 빛이 발생된다.

여기서, 방사선원이 형광부재(140)와 동일 선상에 위치하면 방사되는 방사선은 형광부재(140)와 평행한 방향으로 사방으로 방사된다. 제2 영역(24b)을 통해 방사선이 좀더 조사되므로 제2 영역(24b)과 일치하는 형광부재(140) 부위가 다른 부위보다 더 밝다.

그리고, 방사선원이 제2 부분(22)의 끝에 위치한 경우 측정공간(135)으로 방사선이 방사된다. 방사선은 형광부재(140)의 면에 맞으며 형광부재(140)는 방사선에 반응하여 빛이 발생한다. 방사선이 제1 영역(24a) 보다 제2 영역(24b)으로 더 방사되므로 제2 영역(24b)에서 방사되는 방사선을 맞은 형광부재(140) 부위는 다른 부위 보다 더 밝게 빛이 발생한다.

형광부재(140)에서 발산되는 빛의 밝기는 방사선의 분포에 따라 다르다. 이에 제2 영역(24b)이 위치하는 주변이 제1 영역(24a)이 위치하는 주변보다 더 밝을 수 있다.

방사선이 조사되면 카메라(110)는 측정공간(135)에서 형광부재(140)를 촬영하여 영상을 획득한다(도 9 참조). 제어부(도시하지 않음)는 획득한 영상을 통해 빛이 밝은 위치를 산출하여 근접방사선치료 삽입기구(1)의 차폐성을 갖지 않은 제2 영역(24b)이 향하는 방향을 측정한다. 즉, 획득한 영상에서 빛의 밝기를 통해 Oㅀ를 기준으로 제2 영역(24b)의 틀어진 각도(D)를 산출한다.

한편, 방사선은 O°부분을 기준으로 기설정된 각도(D)로 틀어진 방향으로 조사한다. 틀어진 각도는 근접방사선치료 삽입기구(1)의 조작부(도시하지 않음) 조작으로 내부체(20)(도 1 참조)를 회전시켜 방향을 결정한다. 여기서 O°를 기준으로 조작부가 30°회전하였으면 제2 영역(24b) 또한 조작부를 따라 30°회전하여야 한다. 이에 제2 영역(24b)이 30°회전하였는지 검사한다.

즉, 제2 영역(24b)에서 방사선이 방사되며 방사선을 맞은 형광부재(140) 부분은 빛을 발산한다. 이때 방사선 분포에 따라 빛의 밝기는 다르며 빛의 밝기를 통해 제2 부분(22)이 향하는 위치를 확인하게 된다.

다음으로 각도 산출에 대한 설명을 구체적으로 한다.

먼저, 촬영된 영상이 입력되면, 중심좌표를 결정한다. 중심좌표는 각도산출을 위한 기준이 된다. 중심좌표가 결정되면 각도 별 신호세기를 추출한다.

신호세기 추출은 등고선을 이용할 수 있다. 등고선 이용 시 측정신호는 사인파형을 취하며, 이때 최고점과 최저점의 차이가 크고 노이즈가 섞여있지 않도록 한다. 노이즈 제거를 위해 평활화(smoothing)를 실시한다. 이때 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR)를 높이기 위하여 평균(average) 값을 산출한다. 그리고, 측정신호에서 가장 큰 신호가 잡히는 부분을 쉽게 추출하기 위하여 역치(threshold) 값 또는 피팅함수의 차수(order)와 같은 매개변수(Parameter)를 이용할 수 있다.

신호세기를 특정한 한 값을 정하고 이 값과 세기가 같은 점들을 연결하면, 세기가 큰 방향에서는 중심에서 먼 곳에 등고선이 지나게 되고, 세기가 작은 방향에서는 등고선이 중심에서 가까운 곳을 지나게 된다. 이에 도면 도 10과 같은 그래프를 얻을 수 있다. 산이 두 개 있고 가운데 골이 하나 있다. 여기서 실제 방사선의 방향은 가운도 골 방향이다. 두 산의 방향을 정확하게 확인한 다음 두 방향의 중간을 찾아 실제 방사선의 방향을 찾는다. 따라서 중심에서 등고선까지의 거리를 그려 어느 방향에서 신호가 센지 검출한다.

이외에도 신호세기 추출은 동심원을 이용하여 할 수 있다. 동심원은 설정된 중심에서 거리가 일정한 동심원을 하나 특정해 놓고, 이 동심원을 따라 신호의 세기를 그려 어느 방향에서 신호가 강한지 검출한다.

각도별 신호세기를 추출하여 피크를 검출한다. 이때 피크는 하나 또는 하나 이상 검출될 수 있다. 즉, 0° 에서부터 360° 방향까지 신호를 보면 피크가 발생한다. 신호 분포가 어떻게 생겼느냐에 따라, 그리고 어느 방향을 기준으로 0°를 정의했느냐에 따라 피크는 없거나 두 개가 나올 수 있다. 피크가 없는 경우 0°의 정의를 바꾸어(phase shift) 피크를 검출한 후 0°를 원래 정의대로 바꾸면 된다.

피크가 두 개인 경우 제2 영역(24b)의 방향은 하나이고, 두 피크의 중간값이 그 방향이 될 수 있다. 그러나 두 피크가 얼마나 떨어져 있느냐에 따라 두 피크의 중간값이 될 수 있고, 그 값에 180°를 더한 값이 될 수도 있다.

이에 피크가 위치한 각도를 출력하여 제2 영역(24b)이 0°를 기준으로 틀어진(회전) 위치를 측정할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량분포 측정 장치는 도 1 내지 도 10의 실시예에 따른 구성요소를 그대로 포함하면서, 승강유닛(도시하지 않음)을 더 포함한다.

승강유닛은 모터, 스크류 및 너트를 포함하며 하우징(130) 또는 덮개(150)에 배치되어 형광부재(140)와 연결되어 있다. 스크류와 너트는 한 쌍으로 형성되어 있으며 너트는 형광부재(140)와 연결되어 있고 스크류는 너트와 결합되어 있다. 그리고 스크류는 모터와 연결되어 있다. 모터에 의해 스크류가 회전하면 너트와 연결된 형광부재(140)는 상하 방향으로 승강할 수 있다.

한편, 형광부재(140)가 위치한 하우징(130)과 덮개(150) 사이에는 형광부재(140)가 움직일 수 있는 공간(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 형광부재(140)는 스크류의 회전에 따라 카메라(110) 방향으로 이동하거나, 카메라(110)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 형광부재(140)는 승강유닛에 의해 공간 내에서 직선 이동하여 측정 조건에 따라 형광부재(140)의 위치를 다양하게 변경할 수 있다.

승강유닛으로 형광부재(140)의 위치를 변경하므로 3차원 방사선량분포 측정이 가능하다. 이로 인해 제2 영역(24)이 향하는 방향 측정이 더욱 정확해질 수 있다.

도 1 내지 도 10에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 근접방사선치료 삽입기구 10: 외부체
20: 내부체 21: 제1 부분
22: 제2 부분 23: 연결부
24: 제2 영역
100: 방사선량분포 측정 장치
110: 카메라 120: 베이스
121: 고정수단 130: 하우징
131: 개방홀 132: 안착홈
132a: 분리홈 133: 회전방지홈
134: 단턱 135: 측정공간
140: 형광부재 141: 형광 관통홀
150: 덮개 151: 덮개본체
151a: 걸림턱 151b: 덮개 관통홀
151c: 핀홀 152: 가이드블록
152a: 안내홈 160: 결합핀

Claims

근접방사선치료 삽입기구에서 방출되는 방사선량분포를 측정하는 것으로,
근접방사선치료 삽입기구가 위치하는 측정공간이 형성되어 있는 하우징,
상기 하우징에 배치되어 있고 상기 측정공간으로 방출되는 방사선에 반응하여 빛을 발산하는 형광부재,
상기 하우징에 배치되어 있는 카메라 및
상기 하우징의 일면에 결합되어 상기 형광부재를 덮는 덮개
를 포함하며,
상기 근접방사선치료 삽입기구로 이송되는 근접방사선원에서 방출되는 방사선이 상기 측정공간에서 상기 형광부재에 조사되어 빛을 발산하고, 상기 빛을 카메라로 촬영하며,
상기 형광부재는, 평판 형태이고 상기 측정공간으로 안내되는 근접방사선치료 삽입기구에 수직하게 배치되어 있으며, 상기 근접방사선치료 삽입기구가 관통하여 설치될 수 있도록 형광 관통홀이 마련되어 있는
근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
제1항에서,
상기 덮개는, 상기 근접방사선치료 삽입기구가 관통하는 덮개 관통홀이 형성된 덮개본체를 포함하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
제2항에서,
상기 덮개는, 상기 덮개본체에 형성되어있고 상기 덮개 관통홀로 상기 근접방사선치료 삽입기구를 안내하는 안내홈이 형성되어 있는 삽입기구 가이드를 더 포함하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
제1항에서,
상기 덮개를 관통하여 상기 하우징에 삽입되어 있고 상기 덮개의 움직임을 방지하는 결합핀을 더 포함하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
제1항에서,
상기 하우징은, 상기 덮개에 상기 근접방사선치료 삽입기구를 장착하면 상기 측정공간으로 외부의 빛이 유입되지 않도록 차단하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
삭제
제1항에서,
상기 카메라는, 상기 측정공간의 일측에 배치되어있고, 상기 카메라의 렌즈의 중심은 상기 근접방사선치료 삽입기구가 상기 측정공간으로 삽입되는 중심과 동일 선상에 위치하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
제1항에서,
상기 하우징에 배치되어 있고 상기 형광부재의 위치를 설정하는 승강유닛을 더 포함하는 근접방사선원의 방사선량분포 측정장치.
카메라가 배치된 하우징에 형광부재를 배치하는 단계,
상기 형광부재를 사이에 두고 상기 하우징과 덮개를 결합하는 단계,
근접방사선치료 삽입기구의 선단을 상기 하우징의 측정공간으로 삽입하는 단계,
상기 근접방사선치료 삽입기구 내부로 근접방사선원을 이송하는 단계 및
방사선이 방사되는 상기 측정공간을 촬영하고 촬영된 영상을 분석하는 단계
를 포함하며,
근접방사선원에서 방사되는 방사선에 조사된 형광부재 부분은 방사선에 반응하여 빛을 발생시키고, 상기 빛은 방사선의 분포에 따라 밝기가 다르며, 빛이 밝은 위치를 산출하여 상기 근접방사선치료 삽입기구의 차폐성을 갖지 않은 방향을 측정하는
근접방사선원의 방사선량분포 측정 방법.