KR102372557B1 - 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치 - Google Patents

방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4차원 팬텀장치의 전원 스위치를 원격으로 온 또는 오프시킴으로써 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현하여 의료 인력이 방사선 치료실에 들어가지 않아도 치료 퍼포먼스를 알 수 있는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치에 관한 것이다.
이를 위해 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치는 모터의 작동으로 일측에 설치된 캠을 회전시킴과 아울러 상부에 고정 브라켓이 상승 또는 하강하도록 설치된 본체, 및 상기 고정 브라켓의 상부에 설치됨과 아울러 복수개의 감지 센서가 설치되어 환자의 호흡 모드를 감지하는 외부 마커 블록을 포함하고, 상기 본체에 설치된 전원 스위치를 감싸면서 상기 본체의 양측에 접촉되어 상기 본체를 일정 위치에 고정하는 홀더부, 상기 홀더부에 설치된 상태로 상기 전원 스위치에 연결되어 상기 전원 스위치를 온 또는 오프시키는 스위치 조작부, 및 방사선 치료실에 설치된 블루투스 센서와 연결되어 상기 스위치 조작부를 원격으로 조작하는 제어부를 포함한다.

Description

방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치{AAPPARATUS OF 4 DIMENSIONAL PHANTOM FOR RADIOTHERAPY}
본 발명은 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 4차원 팬텀장치의 전원 스위치를 원격으로 온 또는 오프시킴으로써 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현할 수 있는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치에 관한 것이다.
일반적으로 방사선 종양학과에서는 사람 내부의 장기의 특정 부분(종양)에 집중적인 방사선을 쏘여서 암을 치료하는 방사선 치료법을 사용하고 있다. 이 방법은 주변 정상 장기의 장해를 최소화하면서 종양에 고선량의 방사선을 조사하여 종양조직을 파괴하거나 성장을 억제하여 암을 치료하는 치료법이다.
이러한 방사선 치료시 계획한 방사선량이 환자에게 정확히 전달되는지 확인하는 것이 매우 중요하다.
특히, 치료에 고 선량을 사용하기 때문에, 동일한 치료부위라도 위치에 따라 받게 되는 방사선량이 달라지며, 정상조직을 보호하기 위해 치료부위 위치에 따라서 급격한 방사선량 변화가 있는 지점이 생긴다.
따라서, 방사선 치료기기의 정확성을 검증하기 위해서 사람의 복부 움직임도 모사하고, 신체 내부 장기에서 종양의 움직임도 모사하는 기구인 팬텀의 제작이 필요하다.
종래의 4차원 팬텀은 호흡 사이클을 만들기 위해 모터를 이용하여 지속적으로 외부 마커 블록(external marker block)을 움직이도록 설계된다. 이를 통해 사인 그래프 형태의 호흡 사이클을 재현할 수 있다. 이는 4차원 방사선 치료 시 기존에 게이팅(gating) 치료를 적용하기 위한 팬텀으로는 적합하지만, 호흡 중지 방사선 치료법에는 적용이 불가능한 실정이다.
따라서, 호흡 중지 모드를 만들기 위해서는 사람이 직접 버튼을 호흡 사이클에서 가장 최상부일 때 오프시키는 방법을 사용하였다. 이렇게 하면 호흡 중지 모드를 재현할 수 있다. 하지만 실제 치료 검증을 위한 팬텀 사용 시는 방사선이 조사되는 중이기 때문에, 사람이 방사선에 노출되게 되므로 이런 조작은 불가능하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1528436호(발명의 명칭 : 환자의 움직임을 모사하는 4차원 호흡모사 팬텀 장치, 2015. 06. 12. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1552424호(발명의 명칭 : 호흡운동에 따른 동적영상 정합용 복부 팬텀장치, 2015. 08. 06. 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 기존 4차원 팬텀장치의 전원 스위치를 원격으로 온 또는 오프시킴으로써 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현하여 의료 인력이 방사선 치료실에 들어가지 않아도 치료 퍼포먼스를 알 수 있는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기존 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치는 모터의 작동으로 일측에 설치된 캠을 회전시킴과 아울러 상부에 고정 브라켓이 상승 또는 하강하도록 설치된 본체, 및 상기 고정 브라켓의 상부에 설치됨과 아울러 복수개의 감지 센서가 설치되어 환자의 호흡 모드를 감지하는 외부 마커 블록을 포함하고 있다. 본 발명의 장치는 상기 본체에 설치된 전원 스위치를 감싸면서 상기 본체의 양측에 접촉되어 상기 본체를 일정 위치에 고정하는 홀더부, 상기 홀더부에 설치된 상태로 상기 전원 스위치에 연결되어 상기 전원 스위치를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키는 스위치 조작부, 및 방사선 치료실에 설치된 블루투스 센서(BLOOTOOTH SENSOR)와 연결되어 상기 스위치 조작부를 원격으로 조작하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 외부 마커 블록의 상기 감지 센서에서 감지된 환자의 호흡 반응을 카메라를 통해 모니터에 표현되는 것을 제어하여 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있다.
상기 제어부는 상기 블루투스 센서와 통신선을 통해 연결되어 신호를 주거나 받을 수 있다.
상기 스위치 조작부는 상기 전원 스위치와 연결되는 연결부재, 및 상기 연결부재에 연결되어 상기 홀더부에 형성된 가이드 홈을 따라 이동되는 이동부재를 포함할 수 있다.
상기 외부 마커 블록은 상기 고정 브라켓의 전방에 설치된 고정부재에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치에 따르면, 의료 인력이 방사선 치료실에 들어가지 않아도 원격으로 4차원 팬텀장치를 조작하여 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현함으로써 치료 전 호흡 중지 모드가 치료기에서 잘 작동하는지 미리 검증할 수 있다.
또한, 기존 4차원 팬텀장치를 간단하게 고정하여 사용이 가능하기 때문에 경제적인 비용으로 장치를 구현할 수 있다.
또한, 제어실에서 원격으로 4차원 팬텀장치를 조작함으로써 의료 인력이 직접 제어하지 않아도 되므로 방사선을 조사하면서 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치를 이용하여 호흡중지 모드를 구현하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 외부 마커 블록이 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡중지 모드의 그래프를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치를 이용하여 호흡중지 모드를 구현하는 상태를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치(1)는 치료실(A)에 고정된 상태로 제어실(B)의 원격 조정을 통해 4차원 팬텀장치(1)의 전원 스위치(11)를 온 또는 오프시킴으로써 환자의 호흡 중지 모드를 재현할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 4차원 팬텀장치(1)는 본체(10), 외부 마커 블록(20), 홀더부(30), 스위치 조작부(40), 및 제어부(50)를 포함하고, 상기 제어부(50)를 통해 상기 스위치 조작부(40)를 원격으로 조작하여 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현할 수 있다.
즉, 상기 4차원 팬텀장치(1)의 본체(10)는 모터의 작동으로 일측에 설치된 캠(12)을 회전시킴과 아울러 상부에 고정 브라켓(13)이 상승 또는 하강하고, 상기 외부 마커 블록(20)은 상기 고정 브라켓(13)의 상부에 설치됨과 아울러 복수개의 감지 센서(21)가 설치되어 환자의 호흡 모드를 감지할 수 있다.
상기 홀더부(30)는 상기 본체(10)에 설치된 전원 스위치(11)를 감싸면서 본체(10)의 양측에 접촉되어 본체(10)를 일정 위치에 고정하는 것으로, 상기 본체(10)에 홀더부(30)를 연결한 후, 일정 위치에 상기 홀더부(30)를 고정함으로써 본체(10)를 방사선 치료기(2)의 인접 위치에 고정할 수 있다. 상기 4차원 팬텀장치(1)는 방사선 치료용 테이블(3)에 설치되고, 상기 방사선 치료용 테이블(3)의 상부에 상기 방사선 치료기(2)가 설치될 수 있다.
상기 스위치 조작부(40)는 상기 홀더부(30)에 설치된 상태로 상기 전원 스위치(11)에 연결되어 상기 전원 스위치(11)를 온 또는 오프시킬 수 있는 것으로, 상기 스위치 조작부(40)는 상기 제어부(50)의 신호에 의해 원격으로 조작되어 상기 본체(10)의 전원 스위치(11)를 온시키거나 오프시킬 수 있다.
상기 제어부(50)는 방사선 치료실(A)에 설치된 블루투스 센서(60)와 연결되어 상기 스위치 조작부(40)를 원격으로 조작하는 것으로, 상기 제어부(50)는 상기 외부 마커 블록(20)의 상기 감지 센서(21)에서 감지된 환자의 호흡 반응을 카메라(70)를 통해 모니터(80)에 표현되는 것을 제어하여 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있다.
또한, 상기 제어부(50)는 상기 블루투스 센서(60)와 통신선(51)을 통해 연결되어 신호를 주거나 받을 수 있다. 상기 제어부(50)의 신호를 상기 블루투스 센서(60)가 송신하여 상기 4차원 팬텀장치(1)에 보내게 되면, 상기 블루투스 센서(60)의 신호를 상기 스위치 조작부(40)가 수신하여 상기 본체(10)의 전원 스위치(11)를 온 또는 오프시킬 수 있다.
즉, 온 상태의 전원 스위치(11)를 상기 제어부(50)의 신호로 오프시킴으로써 환자의 호흡 중지 모드를 재현할 수 있는 것으로, 상기 4차원 팬텀장치(1)는 방사선이 조사되는 방사선 치료실(A)에서 고정된 상태로 원격으로 조절됨으로써 호흡 중지 모드를 만들 수 있다.
본 실시예에서, 상기 스위치 조작부(40)는 상기 전원 스위치(11)와 연결되는 연결부재(41), 및 상기 연결부재(41)에 연결되어 상기 홀더부(30)에 형성된 가이드 홈(31)을 따라 이동되는 이동부재(42)를 포함할 수 있다.
상기 스위치 조작부(40)에는 상기 연결부재(41)에 고정되는 별도의 구동수단(도시되지 않음)이 설치될 수 있다. 상기 구동수단이 동작하여 상기 연결부재(41)를 밀어주거나 당겨줌으로써 상기 전원 스위치(11)를 온 또는 오프시킬 수 있다. 상기 연결부재(41)의 움직임에 따라 이와 연결된 상기 이동부재(42)가 홀더부(30)의 가이드 홈(31)을 따라 슬라이딩 이동하는 구조이다.
상기 구동수단은 모터와 연결된 스크류를 이용하여 상기 연결부재(41)에 연결된 스크류를 전진 또는 후진시킴으로써 연결부재(41)를 위치 이동시킬 수 있다.
본 실시예에서, 상기 4차원 팬텀장치(1)의 작동구조는 상기 제어부(50)의 조작으로 블루투스 센서(60)를 통해 상기 4차원 팬텀장치(1)의 전원 스위치(11)에 신호를 보내게 되면, 상기 전원 스위치(11)와 연결된 스위치 조작부(40)의 상기 연결부재(41)가 위치 이동하게 되고, 이에 따라 온 상태인 전원 스위치(11)가 오프되면서 상기 외부 마커 블록(20)의 움직임이 중단된다.
상기 외부 마커 블록(20)이 움직이지 않으면 감지 센서(21) 또한 움직이지 않기 때문에 감지 센서(21)를 촬영하는 카메라(70)에 정지된 상태가 촬영되고, 이 영상은 제어실(B)의 모니터(80)에 호흡 중지 모드로 나타나게 된다.
즉, 상기와 같은 과정을 거쳐 4차원 팬텀장치(1)는 다양한 호흡 패턴 중 특정 호흡 중지 패턴을 만들어낼 수 있다. 상기 외부 마커 블록(20)에 설치된 감지 센서(21)의 움직임 신호를 상기 카메라(70)로 촬영하여 모니터(80)를 통해 나타낼 수 있다. 상기 모니터(80)를 통해 그래프로 호흡의 움직임이 나타나기 때문에 특정 호흡의 움직임을 만들어 낼 수 있다.
상기 4차원 팬텀장치(1)의 외부 마커 블록(20)을 원격으로 제어하여 움직임을 멈추게 함으로써 치료 퍼포먼스를 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 작동 상태를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료용 4차원 팬텀장치의 외부 마커 블록이 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 4차원 팬텀장치(1)는 모터의 작동으로 일측에 설치된 캠(12)을 회전시킴과 아울러 상부에 고정 브라켓(13)이 상승 또는 하강하도록 설치된 본체(10), 및 상기 고정 브라켓(13)의 상부에 설치됨과 아울러 복수개의 감지 센서(21)가 설치되어 환자의 호흡 모드를 감지하는 외부 마커 블록(20)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 마커 블록(20)은 상기 고정 브라켓(13)의 전방에 설치된 고정부재(13a)에 탈부착 가능하게 설치되는 것으로, 필요에 따라 상기 외부 마커 블록(20)은 고정부재(13a)에 부착 고정되거나 장치를 사용하지 않는 경우 고정부재(13a)에서 분리하여 보관할 수 있다. 상기 고정부재(13a)에는 벨크로즈테입(도시되지 않음)이 설치되어 상기 외부 마커 블록(20)의 바닥에 설치된 또 다른 벨크로즈테입(도시되지 않음)을 통해 외부 마커 블록(20)을 간편하게 탈부착할 수 있다.
상기 4차원 팬텀장치(1)는 환자의 호흡 주기에 따라 상기 본체(10)의 캠(12)이 회전하면서 상부의 고정 브라켓(13)을 상승 또는 하강시키게 되고, 이에 따라 상기 고정 브라켓(13)에 고정된 상기 외부 마커 블록(20)을 상기 캠(12)의 작동으로 상승 또는 하강시키게 된다.
상기 외부 마커 블록(20)의 상승 또는 하강에 따라 외부 마커 블록(20)에 설치된 감지 센서(21) 또한 움직이면서 그 움직임 신호를 카메라(70)에 전송하게 되고, 상기 카메라(70)에 촬영된 상기 외부 마커 블록(20)의 움직임을 모니터(80)에 그래프로 나타냄으로써 호흡 모드를 재현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡중지 모드의 그래프를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 외부 마커 블록(20)의 움직임에 따라 일정한 호흡 모드가 모니터(80)를 통해 재현되고, 상기 제어부(50)의 신호를 통해 전원 스위치(11)를 오프시킴으로써 상기 외부 마커 블록(20)이 움직이지 않게 되면, 호흡 중지 모드가 재현될 수 있다.
즉, 상기 4차원 팬텀장치(1)를 홀더부(30)를 통해 고정한 상태로 상기 제어부(50)의 제어 신호로 원격 조작이 가능하고, 이에 따라 방사선을 조사하면서 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스(beam on time, duty cycle)를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있게 된다.
상기와 같은 원격 조작을 위해 차폐된 치료실(A) 내부에 블루투스 센서(60)를 설치하고, 차폐벽(C)을 통과하는 통신선(51)과 제어실(B)의 제어부(50)를 연결하여 제어부(50)의 신호를 블루투스 센서(60)를 통해 상기 4차원 팬텀장치(1)에 전달한다.
상기 제어부(50)의 제어 신호에 따라 상기 4차원 팬텀장치(1)를 온 또는 오프시킴으로써 상기 외부 마커 블록(20)을 움직이게 하거나 움직임을 중지시켜 호흡 모드 및 호흡 중지 모드를 재현할 수 있다.
따라서, 의료 인력이 방사선 치료실(A)에 들어가지 않아도 원격으로 4차원 팬텀장치(1)를 조작하여 방사선 치료 시 환자의 호흡 중지 모드를 재현함으로써 치료 전 호흡 중지 모드가 치료기에서 잘 작동하는지 미리 검증할 수 있다.
또한, 상기 4차원 팬텀장치(1)를 간단하게 고정하여 사용이 가능하기 때문에 경제적인 비용으로 장치를 구현할 수 있다.
또한, 제어실(B)에서 원격으로 상기 4차원 팬텀장치(1)를 조작함으로써 의료 인력이 직접 제어하지 않아도 되므로 방사선을 조사하면서 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1: 4차원 팬텀장치 2: 방사선 치료기
3: 방사선 치료용 테이블 10: 본체
11: 전원 스위치 12: 캠
13: 고정 브라켓 13a: 고정부재
20: 외부 마커 블록 21: 감지 센서
30: 홀더부 31: 가이드 홈
40: 스위치 조작부 41: 연결부재
42: 이동부재 50: 제어부
51: 통신선 60: 블루투스 센서
70: 카메라 80: 모니터
A: 치료실 B: 제어실
C: 차폐벽

Claims (5)

  1. 모터의 작동으로 일측에 설치된 캠을 회전시킴과 아울러 상부에 고정 브라켓이 상승 또는 하강하도록 설치된 본체; 및
    상기 고정 브라켓의 상부에 설치됨과 아울러 복수개의 감지 센서가 설치되어 환자의 호흡 모드를 감지하는 외부 마커 블록;을 포함하는 4차원 팬텀장치에 있어서,
    상기 본체에 설치된 전원 스위치를 감싸면서 상기 본체의 양측에 접촉되어 상기 본체를 일정 위치에 고정하는 홀더부;
    상기 홀더부에 설치된 상태로 상기 전원 스위치에 연결되어 상기 전원 스위치를 온 또는 오프시키는 스위치 조작부; 및
    방사선 치료실에 설치된 블루투스 센서와 연결되어 상기 스위치 조작부를 원격으로 조작하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 스위치 조작부는 상기 전원 스위치와 연결되는 연결부재 및 상기 연결부재에 연결되어 상기 홀더부에 형성된 가이드 홈을 따라 이동되는 이동부재를 포함하며,
    상기 스위치 조작부는 상기 연결부재에 고정되는 구동수단이 설치되고, 상기 구동수단은 모터와 연결된 스크류를 이용하여 상기 연결부재에 연결된 상기 스크류를 전진 또는 후진시킴으로써 상기 연결부재를 위치 이동시키며,
    상기 외부 마커 블록은 상기 고정 브라켓의 전방에 설치된 고정부재에 탈부착 가능하게 설치되고,
    상기 고정부재는 벨크로즈테입이 설치되어 상기 외부 마커 블록의 바닥에 설치된 또 다른 벨크로즈테입을 통해 상기 외부 마커 블록을 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 외부 마커 블록의 상기 감지 센서에서 감지된 환자의 호흡 반응을 카메라를 통해 모니터에 표현되는 것을 제어하여 호흡 중지 모드의 치료 퍼포먼스를 환자의 호흡 중지 시간에 따라 재현할 수 있는 것을 특징으로 하는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 블루투스 센서와 통신선을 통해 연결되어 신호를 주거나 받을 수 있는 것을 특징으로 하는 방사선 치료용 4차원 팬텀장치에 호흡 중지 모드를 만들기 위한 추가 장치.
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