KR102556176B1 - 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치 - Google Patents
방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 수평을 자동으로 정밀하게 조절하여 방사선치료 선량 교정을 용이하게 행할 수 있도록 하여 방사선 선량 교정의 오차를 방지하거나 최소화하며, 나아가 측정할 방사선에 따라 디텍터의 위치도 자동으로 조정될 수 있도록 하여 측정 시간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 방사선치료 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 방법으로서, 워터 팬텀에 구비되는 자세 감지 센서로부터 팬텀의 자세 검출 신호를 전달받는 팬텀 자세 검출 단계; 및 상기 팬텀 자세 검출 단계로부터의 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀에 구성되는 자세 제어 장치를 통해 워터 팬텀이 수평이 되도록 제어하는 팬텀 레벨링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 팬텀 자동 레벨링 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 수평을 자동으로 정밀하게 조절하여 방사선치료 선량 교정을 용이하게 행할 수 있도록 하여 방사선 선량 교정의 오차를 방지하거나 최소화하며, 나아가 측정할 방사선에 따라 디텍터의 위치도 자동으로 조정될 수 있도록 하여 측정 시간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 관한 것이다.
의료용으로 사용하는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.
치료방사선을 이용한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.
방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)라고 하는 고가의 의료장비에 의해 행해진다. 선형가속기는 높은 선량율의 엑스레이 및 전자선을 출력할 수 있음은 물론 출력 에너지를 세밀하게 조절할 수 있어 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.
그런데, 선형가속기로 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 선형가속기가 적당한 에너지의 방사선을 출력하도록 하는 것이다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있으므로 선형가속기가 최적의 에너지를 갖는 방사선을 출력하도록 하는 것은 매우 중요한 일이다.
이에 따라 선형가속기를 사용하기 전에 선형가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 필요한 에너지의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 체크하여야 한다. 이를 정도관리(Quality Assurance)라고 하며 실제로 병원에서 주기적 또는 비주기적으로 수행한다.
상기 정도관리를 위해 다양한 종류의 방사선량 계측장치가 사용되고 있다. 상기 방사선량 계측장치는, 방사선 방출부의 하부에 위치하여 방사선을 조사(照射)받고 조사된 에너지의 크기에 대응하는 신호를 발생하여 외부로 알려주는 것이다.
상기한 계측장치 없이는 출력방사선 에너지의 크기를 환자 종양의 특성에 맞추어 최적화하기가 불가능하므로 최적의 방사선을 처방할 수 없게 되어 치료효과가 매우 낮으며, 경우에 따라 환자에게 필요이상의 강한 에너지의 방사선을 가하여 의료 사망사고를 일으킬 수도 있다.
이와 같은 목적으로 사용되는 것이 의료계에서 소위 팬텀(phantom)이라 불리는 것으로 인체를 대신하여 방사선 계측이 가능하도록 만들어진 계측 장치이다.
일반적으로 방사선량 측정용 팬텀은 방사선 치료 혹은 방사선 이용 실험을 위해 조사되는 방사선량의 정밀한 양을 미리 측정하여 실제 치료 혹은 실험 과정에서 인체 혹은 대상물에 가해지는 방사선량을 최적으로 제어할 수 있도록 하는 인체 혹은 실험 대상물의 대체용 기구이다. 일반적으로 물은 유효 원자번호가 인체조직과 비슷하고 어디서나 쉽게 구할 수 있으며, 동일한 조성비와 균질한 밀도를 가진다. 따라서 물은 인체를 대신하여 방사선 흡수선량 측정 대상 물질로 사용된다.
워터 팬텀의 일 예는 대한민국 공개특허 제10-2007-0118394호에 개시되어 있다.
워터 팬텀은 일반적으로 아크릴이나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지와 같은 합성수지로 제조되며 내부에 물을 수용할 수 있는 구조로 이루어진다. 상기 팬텀 내부에 수용된 물은 인체조직을 모사 하는 것으로서 필요에 따라 특정한 화학 물질이 첨가되기도 한다.
물 흡수선량은 국제원자력안전기구(IAEA)에서 제안한 바에 따라 일정한 크기의 수용부가 구비된 팬텀 장치에 물을 채운 상태에서 그 물속에 설치된 전리함(detector)(또는 이온 챔버(ion chamber)라고도 함)으로 입사되는 방사선량을 측정함으로써 얻을 수 있다.
방사선량은 방사선원으로부터 거리와 빔 중심축으로부터 벗어난 정도에 따라 측정값이 달라진다. 따라서 방사선량을 정밀하게 측정하기 위해서는 방사선 빔 중심축과 전리함을 일직선상과 방사선원으로부터의 거리의 한 점에 정확하게 정렬하는 것이 중요하며 매 측정마다 반복성 및 재현성이 확보되어야 한다. 특히 위와 같은 정밀 측정은 국가표준기본법에 의한 2차 표준기관 교정 분야 등에서 중요하다.
또한, 팬텀 내부의 특정한 위치에는 조사된 방사선량을 측정하는 센서가 배치된다. 이와 같은 팬텀은 상부가 개방되어 있고 수평인 상태에서 수면에 수직으로 방사선이 조사되는 경우에는 거리에 따른 방사선량의 측정 오차가 거의 발생하지 않는다.
그런데 상기 팬텀에 방사선이 수면에 평행인 방향으로 조사되는 경우에는, 팬텀의 벽체에 의해 방사선량의 측정 오차가 발생하는 문제점이 있다. 더 구체적으로 팬텀에 입사되는 방사선은 팬텀의 측벽에 의해 강도가 낮아진 상태로 팬텀 내부로 진입하므로 특정 위치에서 실질적으로 인체가 받는 방사선량의 모사가 제대로 이루어지지 못하고 이상적인 값보다 작게 검출되는 문제점이 있다. 즉, 팬텀의 측벽에 의해 그 팬텀 내부에서 깊이에 따른 방사선량의 분포가 제대로 측정되지 못하는 문제점이 발생한다.
구체적으로, 도 1은 종래 소형 워터 팬텀을 촬영한 사진으로서, 방사선 치료의 선량 교정 시에는 도 1과 같은 small water phantom(IBA사)을 이용하여 TRS-398 Protocol(IBA사)을 이용하여 선량교정을 수행한다.
그러나 종래에는 방사선 선량교정 수행 시, 방사선 치료기의 카우치(couch)에 따라서 굽어지는 양이 달라지기 때문에 매 수행 시마다 수동으로 4축의 높이를 맞추는데, 수평을 맞추기 위해서는 팬텀의 4부위 아래쪽에 나사를 조절하여 높이를 수동으로 조절해야 하며, 또한 측정할 방사선에 따라 물속의 전리함도 수동으로 조정해야 하는 문제점이 있다.
이에 따라, 종래에는 장치를 세팅하는데 시간이 많이 소요된다는 문제가 있었으며. 따라서 바쁜 아침마다 혹은 월마다 하는 월간선량교정시에 방사선 치료장치를 일일이 정도 관리하기가 번거로워 정도관리 자체가 소홀해 질 수 있는 문제가 있었다.
또한, 아침마다 수행하는 장비의 경우 DAILY QA와 같은 장비를 사용하여 선량을 교정하는데 이러한 경우라도 역시 그 번거로움과 부정확성이 지적되고 있다.
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 방사선 치료를 위한 방사선 선량교정 수행 시 워터 팬텀(water phantom)의 수평을 자동으로 정밀하게 조절하여 방사선치료 선량 교정을 용이하게 행함으로써 방사선 선량 교정의 오차를 방지하거나 최소화할 수 있으며, 측정 시간을 단축할 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 측정할 방사선에 따라 워터 팬텀 내 디텍터(또는 이온 챔버)의 위치(깊이)도 자동으로 조정될 수 있도록 하여 측정 시간을 더욱 단축할 수 있어 업무 효율성을 향상시킬 수 있는 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 방사선치료 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 방법으로서, 워터 팬텀에 구비되는 자세 감지 센서로부터 팬텀의 자세 검출 신호를 전달받는 팬텀 자세 검출 단계; 및 상기 팬텀 자세 검출 단계로부터의 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀에 구성되는 자세 제어 장치를 통해 워터 팬텀이 수평이 되도록 제어하는 팬텀 레벨링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 팬텀 자동 레벨링 방법이 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 디텍터위치 구동 제어장치를 통해 방사선량을 측정하는 디텍터를 측정 위치로 이동시키도록 제어하는 디텍터위치 제어 단계; 및 상기 팬텀 레벨링 단계에서 수행되는 팬텀의 수평값 및 상기 디텍터위치 제어 단계에서 수행되는 디텍터의 위치값을, 워터 팬텀에 구성되는 디스플레이창에 표시하는 제어수치 표시 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 방사선치료 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 장치로서, 워터 팬텀에 구비되어 워터 팬텀의 자세를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 팬텀자세 검출 모듈; 상기 워터 팬텀에 구비되고, 상기 팬텀자세 검출 모듈의 검출 신호에 근거하여 워터 팬텀을 레벨링하도록 구동되는 팬텀 레벨링 수단; 및 상기 팬텀자세 검출 모듈로부터 검출신호를 전달받아 상기 팬텀 레벨링 수단의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터 팬텀 자동 레벨링 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 워터 팬텀에 구비되고, 워터 팬텀의 내부에 위치되는 디텍터의 위치를 제어하도록 구성되는 디텍터 위치제어 구동 수단을 더 포함하며, 상기 제어 모듈은 상기 디텍터 위치제어 구동 수단을 구동시켜 측정하는 방사선에 따라 디텍터를 설정 위치에 위치하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 팬텀자세 검출 모듈은 3축 이상의 다축 자이로 센서를 구비하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)로 구성되며, 워터 팬텀의 외곽 가장자리 각각의 4개소에 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 팬텀 레벨링 수단은, 워터 팬텀의 하면의 네 모서리부에 선형 이동샤프트가 결합되며, 상기 제어 모듈의 제어로 개별적으로 제어되는 리니어 모터로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단은, 워터 팬텀의 대향하는 두 가장자리 각각에 양단부가 지지체에 고정되는 가이드 로드; 상기 가이드 로드와 평행하고, 상기 지지체에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 스크류 로드; 상기 스크류 로드의 일단부에 결합되며, 상기 스크류 로드를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 구동 모터; 및 양단부 각각의 일측이 양측의 상기 스크류 로드 각각에 스크류 결합되고, 양단부 각각의 타측이 양측의 가이드 로드를 관통하며, 중앙 하부에 디텍터가 구비되는 이동 프레임;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단은, 워터 팬텀의 대향하는 두 가장자리 각각에 양단부가 지지체에 고정되는 가이드 로드; 상기 워터 팬텀의 일측 가장자리에 구비되되, 상기 가이드 로드와 평행하고, 상기 지지체에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 스크류 로드; 상기 스크류 로드의 일단부에 결합되며, 상기 스크류 로드를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 구동 모터; 및 일단부의 일측이 상기 스크류 로드에 스크류 결합되고, 양단부가 상기 가이드 로드를 관통하며, 중앙 하부에 디텍터가 구비되는 이동 프레임;을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 제어 모듈은, 장치 온/오프 조작 스위치; 측정할 방사선에 따라 디덱터의 위치에 대한 위치 데이터를 저장하고 있는 디텍터 위치 셋팅부; 상기 팬텀자세 검출 모듈로부터 검출 신호를 전달받는 신호 수신부; 상기 신호 수신부에서 수신된 신호에 근거하여 상기 팬텀 레벨링 수단을 제어하여 워터 팬텀이 레벨링 되도록 하는 레벨링 제어부; 선택되는 측정 방사선에 따라 상기 디텍터 위치 셋팅부에 구축되어 있는 위치 데이터에 근거한 위치로 상기 디텍터 위치제어 구동 수단을 제어하는 디텍터 위치 제어부; 및 제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 방사선치료 선량 교정을 위한 방사선치료기의 워터 팬텀의 수평을 자동으로 정밀하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 방사선 선량 교정을 위한 측정 깊이의 오차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 워터 팬텀의 자동 레벨링이 가능하며, 나아가 워터 팬텀 내의 디텍터(이온 챔버)가 측정 방사선에 따라 원하는 깊이에 위치되도록 하여 측정 시간을 더욱 단축할 수 있고, 이에 따라 업무 효율성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 종래 소형 워터 팬텀을 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 디텍터위치 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 디텍터위치 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법을 개략적으로 나타내는 플로차트이다.
본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법은, 방사선치료기의 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 방법으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 팬텀 자세 검출 단계(S100); 팬텀 레벨링 단계(S200); 디텍터위치 제어 단계(S300); 및 제어수치 표시 단계(S400);를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법은, 방사선치료기의 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 방법으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 워터 팬텀에 구비되는 하나 이상의 자세 감지 센서로부터 팬텀의 자세 검출 신호를 전달받는 팬텀 자세 검출 단계(S100); 상기 팬텀 자세 검출 단계(S100)로부터의 검출 신호에 근거하여 상기 워터 팬텀에 구성되는 자세 제어 장치를 통해 워터 팬텀의 자세가 수평이 되도록 제어하는 팬텀 레벨링 단계(S200); 상기 워터 팬텀의 상부 측에 구성되는 디텍터위치 구동 제어장치를 통해 워터 팬텀의 물속에 위치되어 방사선을 검출하는 디텍터("전리함" 또는 "이온 챔버"라고도 함)의 위치(깊이)를, 입력된 측정 방사선에 따라 미리 셋팅된 좌표 위치(깊이 위치)로 이동되도록 제어하는 디텍터위치 제어 단계(S300); 및 상기 팬텀 레벨링 단계(S200)에서 수행되는 팬텀의 수평값(또는 자세 수치 데이터) 및 상기 디텍터위치 제어 단계(S300)에서 수행되는 디텍터의 위치값(또는 깊이 수치 데이터)을, 워터 팬텀에 구성되는 디스플레이창에 표시하는 제어수치 표시 단계(S400);를 포함하며, 상기 각 단계(S100 내지 S400)는 워터 팬텀의 일측에 일체로 또는 별개로 구성되는 제어 모듈(소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 구성되는 제어 모듈)을 통해 실행된다. 상기 제어 모듈은 방사선치료기를 제어하는 제어반에 구성될 수 있다.
상기 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법에서 상기 디텍터위치 제어 단계(S300) 및 제어수치 표시 단계(S400)는 반드시 포함되는 단계는 아니며, 생략될 수 있다. 상기 디텍터위치 제어 단계(S300)는 수동으로 행해질 수 있다.
상기 제어수치 표시 단계(S400)는 상기 팬텀 자세 검출 단계(S100)에서 검출된 검출 신호를 제어 모듈에서 전달받고 해당 실시간 검출 신호를 디지털 게이지를 통해 표시하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법은 아래에서 상세히 설명되는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치를 통해 구현되므로, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법의 각 단계를 수행하기 위한 구체적인 구성부들에 대해서는 아래 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치의 설명으로 대신한다.
다음으로, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 디텍터위치 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치는, 방사선치료기의 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 자동 레벨링하기 위한 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치로서, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 크게 팬텀자세 검출 모듈(100); 팬텀 레벨링 수단(200); 디텍터 위치제어 구동 수단(300); 및 제어 모듈(400);을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치는, 방사선치료기의 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 자동 레벨링하기 위한 팬텀 정밀 자동 레벨링 장치로서, 도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 워터 팬텀(P)에 구비되어 워터 팬텀의 자세를 검출하고, 검출 신호를 하기의 제어 모듈(400)로 전송하도록 구성되는 하나 이상의 팬텀자세 검출 모듈(100); 상기 워터 팬텀(P)의 하부에 구비되고, 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)의 검출 신호에 근거하여 하기 제어 모듈(400)의 제어 신호에 따라 워터 팬텀(P)의 자세가 수평이 되게 레벨링하도록 구동되는 팬텀 레벨링 수단(200); 상기 워터 팬텀(P)의 상부에 구비되어 워터 팬텀(P)의 내부에 위치되는 디텍터(D)의 위치를 하기 제어 모듈(400)의 제어 신호에 따라 제어하도록 구성되는 디텍터 위치제어 구동 수단(300); 및 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)로부터 검출신호를 전달받아 상기 팬텀 레벨링 수단(200)의 동작을 제어하고, 측정하는 방사선에 따라 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)을 구동시켜 디텍터(D)가 미리 설정된 위치에 위치되도록 제어하도록 구성되는 제어 모듈(400);을 포함한다.
상기 팬텀자세 검출 모듈(100)는 워터 팬텀(P)의 하나 이상의 개소에 구비되어 워터 팬텀의 자세를 검출하고, 검출 신호를 제어 모듈(400)로 전송하도록 구성되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)는 9축 자이로 센서를 구비하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)로 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)의 MEMS는 9축 자이로 센서 대신에 3축 자이로 센서를 구비하는 MEMS 및/또는 6축 자이로 센서를 구비하는 MEMS로 구성될 수도 있다. 다시 말해서, 상기 팬텀자세 검출 모듈(10)은 3축 이상의 다축 자이로 센서를 구비하는 MEMS로 구성될 수 있다.
상기 팬텀자세 검출 모듈(100)은 워터 팬텀의 외곽 가장자리 각각의 4개소에 구비되는 것이 바람직하다.
계속해서, 상기 팬텀 레벨링 수단(200)은 상기 워터 팬텀(P)의 하부에 구비되고, 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)의 검출 신호에 근거하여 하기 제어 모듈(400)의 제어 신호에 따라 워터 팬텀(P)의 자세가 레벨링되게 구동시키도록 구성되는 구성부이다.
구체적으로, 상기 팬텀 레벨링 수단(200)은, 일 실시 예로 워터 팬텀(P)의 하면의 네 모서리부에 선형 이동샤프트가 결합되며, 제어 모듈(400)의 제어로 개별적으로 제어되는 리니어 모터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 팬텀 레벨링 수단(200)은, 다른 실시 예로 워터 팬텀(P)의 네 측면 각각의 하부에 형성되는 랙기어와, 워터 팬텀(P)의 네 측면 각각의 하부 일측에 구비되고, 회전축의 단부에 구비되는 기어가 상기 랙기어와 치합하며, 제어 모듈(400)의 제어로 개별적으로 정역 회전하는 스텝 모터(step motor)를 포함하여 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 상기 워터 팬텀(P)의 상부에 구비되어 워터 팬텀(P)의 내부에 위치되는 디텍터의 위치를 제어 모듈(400)의 제어 신호에 따라 제어하도록 구성되는 구성부이다.
상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은, 일 실시 예로 워터 팬텀(P)의 대향하는 두 가장자리 각각에 고정되는 가이드 로드(310)와, 상기 가이드 로드(310)와 평행하고, 상기 지지체(311)에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 스크류 로드(320)와, 상기 스크류 로드(320)의 일단부에 결합되어 상기 스크류 로드(320)를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 정역회전가능한 구동 모터(미도시), 및 양단부 각각의 일측이 양측의 상기 스크류 로드(320) 각각에 스크류 결합되고, 양단부 각각의 타측이 양측의 가이드 로드(310)를 관통하며, 중앙 하부에 디텍터(D)가 구비되는 이동 프레임(330)을 포함한다.
여기에서, 상기 스크류 로드(320)는 워터 팬텀(P)의 일측에만 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 이동 프레임(330)은 일단부에서 가이드 로드(310) 및 스크류 로드(320)와 관통 결합되고, 타단부에서는 가이드 로드(310)만 관통하여 결합되게 된다.
또한, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 다른 실시 예로서, 리니어 모터의 정역 회전에 따라 디텍터(D)를 구비한 이동 프레임(330)이 전후 슬라이딩되어 소정 위치에 위치되도록 하는 것으로 구성될 수 있고, 랙과 랙기어 방식으로 이동 프레임(330)이 전후 슬라이딩 이동하여 소정 위치에 위치하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 상기 이동 프레임(330)에 구비되는 디텍터(D)가 그 이동 프레임(330)의 길이방향(즉 이동 프레임의 이동 방향과 평면적으로 직교되는 방향)으로 이동시키는 디텍터 좌우위치 구동수단을 더 포함할 수 있다.
상기 디텍터 좌우위치 구동수단은, 일 실시 예로 상기 이동 프레임(330)의 양단부에 구비되는 지지 블록에 양단부가 고정되는 프레임용 가이드 로드와, 상기 프레임용 가이드 로드와 평행하고, 상기 지지 블록에 양단부가 회전 가능하게 결합되며 상기 디텍터(D)가 결합되는 프레임용 스크류 로드(340)와, 상기 프레임용 스크류 로드의 일단부에 결합되어 상기 프레임용 스크류 로드(340)를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 정역회전가능한 구동 모터(341)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 디텍터 좌우위치 구동수단은, 다른 실시 예로 상기 이동 프레임(300)의 일단부에 구비되는 제어 모듈(400)의 제어 신호의 의해 신축되는 샤프트를 구비하는 리니어 모터로 구성되며, 상기 리니어 모터의 샤프트에 디텍터(D)가 결합되어 이루어진다.
한편, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 상기 디텍터(D)의 높이(즉, 워터 팬텀의 물에서의 깊이 위치)를 조절하도록 구동시키는 디텍터 상하위치 구동수단을 더 포함할 수 있다.
상기 디텍터 상하위치 구동수단은 상기 이동 프레임(330)의 상부에 구비되며, 제어 모듈(400)의 제어 신호에 의해 신축되는 샤프트에 상기 디텍터(D)가 결합되는 리니어 모터(350)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 상기 디텍터 좌우위치 구동수단과 디텍터 상하위치 구동수단을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 상기 이동 프레임(300)의 일단부에 구비되는 제어 모듈(400)의 제어 신호의 의해 신축되는 샤프트에 디텍터(D)가 결합되는 제1 리니어 모터 모듈, 및 상기 이동 프레임(300)의 상부에 구비되며, 제어 모듈(400)의 제어 신호에 의해 신축되는 샤프트에 상기 제1 리니어 모터 모듈이 결합되는 제2 리니어 모터 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)의 설명과 관련하여, 디텍터(D)는 워터 팬텀에 채워지는 물속에 위치되어 방사선을 검출하는 것으로, '전리함' 또는 '이온 챔버'라고도 한다.
상기와 같은 디텍터 위치제어 구동 수단(300)은 측정 방사선에 따라 제어 모듈(400)에 의해 미리 셋팅된 위치로 이동된다.
다음으로, 상기 제어 모듈(400)은 상기 팬텀자세 검출 모듈(100)로부터 검출신호를 전달받아 상기 팬텀 레벨링 수단(200)의 동작을 제어하고, 측정하는 방사선에 따라 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)을 구동시켜 디텍터(D)가 소정 위치에 위치되도록 하는 구성부이다.
구체적으로, 상기 제어 모듈(400)은 장치의 온/오프(ON/OFF)를 행하는 온/오프 조작 스위치(온/오프 조작 버튼)을 포함한 각종 조작 스위치(410)와, 측정할 방사선에 따라 워터팬텀의 물 속에서의 디덱터의 위치에 대한 위치 데이터를 저장하고 있는 디텍터 위치 셋팅부(420)와, 상기 팬텀자세 검출 모듈(100) 각각으로부터 검출 신호를 전달받는 신호 수신부(430)와, 상기 신호 수신부(430)에서 수신된 신호에 근거하여 상기 팬텀 레벨링 수단(200)을 제어하여 워터 팬텀이 레벨링 되도록 하는 레벨링 제어부(440)와, 선택되는 측정 방사선에 따라 상기 디텍터 위치 셋팅부(420)에 구축되어 있는 데이터에 근거한 위치로 상기 디텍터(D)를 이동시키도록 상기 디텍터 위치제어 구동 수단(300)을 제어하는 디텍터 위치 제어부(450), 및 제어 모듈(400)에서 행해지는 제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부(460)를 포함한다.
상기 레벨링 제어부(440)는 상기 팬텀자세 검출 모듈(100) 각각으로부터 전달받은 검출 신호가 수평값 '0'을 기준으로 +(플러스) 또는 -(마이너스)인 경우, 상기 팬텀 레벨링 수단(200)을 구동 제어하여 수평값으로 설정된 "0"이 되도록 하여 팬텀을 레벨링하게 된다.
상기 디스플레이부(460)는 팬텀의 수평값(또는 자세 수치 데이터) 및 디텍터의 위치값(또는 깊이 수치 데이터)을 표시할 수 있다. 즉, 상기 디스플레이부(460)는 디지털 게이지를 포함하여 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 방사선치료 선량 교정을 위한 워터 팬텀 정밀 자동 레벨링 방법 및 정밀 자동 레벨링 장치에 의하면, 방사선치료 선량 교정을 위한 방사선치료기의 워터 팬텀이 수평이 되도록 자동으로 정밀하게 조절할 수 있고, 방사선 선량 교정을 위한 측정 깊이의 오차를 최소화할 수 있으며, 워터 팬텀의 자동 레벨링이 가능하며, 나아가 워터 팬텀 내의 디텍터(이온 챔버)가 측정 방사선에 따라 원하는 깊이에 위치되도록 하여 측정 시간을 더욱 단축할 수 있고, 이에 따라 업무 효율성을 현저히 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
즉, 앞서 설명한 바와 같이, 방사선치료의 선량교정은 매우 중요하며, 종래에는 이러한 방사선치료의 선량 교정을 위하여 수동으로 셋업(setup)하므로 셋업 시간이 가장 많이 소요되고 수행 결과에 막중한 영향을 미치고 있다. 이에 본 발명은 팬텀의 자동 레벨링과 디텍터의 자동 위치 제어를 통해 방사선 선량 교정에 오차를 줄이고 셋업 시간을 현저히 줄일 수 있게 된다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
P: 팬텀(워터 팬텀)
D: 디텍터(전리함 또는 이온 챔버)
S100: 팬텀 자세 검출 단계
S200: 팬텀 레벨링 단계
S300: 디텍터위치 제어 단계
S400: 제어수치 표시 단계
100: 팬텀자세 검출 모듈
200: 팬텀 레벨링 수단
300: 디텍터 위치제어 구동 수단
310: 가이드 로드
320: 스크류 로드
330: 이동 프레임
340: 프레임용 스크류 로드
341: 구동 모터
350: 리니어 모터
400: 제어 모듈
410: 조작 스위치
420: 디텍터 위치 셋팅부
430: 신호 수신부
440: 레벨링 제어부
450: 디텍터 위치 제어부
460: 디스플레이부
D: 디텍터(전리함 또는 이온 챔버)
S100: 팬텀 자세 검출 단계
S200: 팬텀 레벨링 단계
S300: 디텍터위치 제어 단계
S400: 제어수치 표시 단계
100: 팬텀자세 검출 모듈
200: 팬텀 레벨링 수단
300: 디텍터 위치제어 구동 수단
310: 가이드 로드
320: 스크류 로드
330: 이동 프레임
340: 프레임용 스크류 로드
341: 구동 모터
350: 리니어 모터
400: 제어 모듈
410: 조작 스위치
420: 디텍터 위치 셋팅부
430: 신호 수신부
440: 레벨링 제어부
450: 디텍터 위치 제어부
460: 디스플레이부
Claims (9)
- 삭제
- 삭제
- 방사선치료 선량 교정을 위하여 워터 팬텀을 레벨링하기 위한 장치로서,
워터 팬텀에 구비되어 워터 팬텀의 자세를 검출하도록 구성되는 하나 이상의 팬텀자세 검출 모듈;
상기 워터 팬텀에 구비되고, 상기 팬텀자세 검출 모듈의 검출 신호에 근거하여 워터 팬텀을 레벨링하도록 구동되는 팬텀 레벨링 수단; 및
상기 팬텀자세 검출 모듈로부터 검출신호를 전달받아 상기 팬텀 레벨링 수단의 동작을 제어하도록 구성되는 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 워터 팬텀에 구비되고, 워터 팬텀의 내부에 위치되는 디텍터의 위치를 제어하도록 구성되는 디텍터 위치제어 구동 수단을 더 포함하며,
상기 제어 모듈은 상기 디텍터 위치제어 구동 수단을 구동시켜 측정하는 방사선에 따라 디텍터를 설정 위치에 위치하도록 제어하는 것을 특징으로 하고,
상기 제어 모듈은,
장치 온/오프 조작 스위치;
측정할 방사선에 따라 디텍터의 위치에 대한 위치 데이터를 저장하고 있는 디텍터 위치 셋팅부;
상기 팬텀자세 검출 모듈로부터 검출 신호를 전달받는 신호 수신부;
상기 신호 수신부에서 수신된 신호에 근거하여 상기 팬텀 레벨링 수단을 제어하여 워터 팬텀이 레벨링 되도록 하는 레벨링 제어부;
선택되는 측정 방사선에 따라 상기 디텍터 위치 셋팅부에 구축되어 있는 위치 데이터에 근거한 위치로 상기 디텍터 위치제어 구동 수단을 제어하는 디텍터 위치 제어부; 및
제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
워터 팬텀 자동 레벨링 장치.
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 팬텀자세 검출 모듈은
3축 이상의 다축 자이로 센서를 구비하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System)로 구성되며, 워터 팬텀의 외곽 가장자리 각각의 4개소에 구비되는 것을 특징으로 하는
워터 팬텀 자동 레벨링 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 팬텀 레벨링 수단은,
워터 팬텀의 하면의 네 모서리부에 선형 이동샤프트가 결합되며, 상기 제어 모듈의 제어로 개별적으로 제어되는 리니어 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는
워터 팬텀 자동 레벨링 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 디텍터 위치제어 구동 수단은,
워터 팬텀의 대향하는 두 가장자리 각각에 양단부가 지지체에 고정되는 가이드 로드;
상기 가이드 로드와 평행하고, 상기 지지체에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 스크류 로드;
상기 스크류 로드의 일단부에 결합되며, 상기 스크류 로드를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 구동 모터; 및
양단부 각각의 일측이 양측의 상기 스크류 로드 각각에 스크류 결합되고, 양단부 각각의 타측이 양측의 가이드 로드를 관통하며, 중앙 하부에 디텍터가 구비되는 이동 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는
워터 팬텀 자동 레벨링 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 디텍터 위치제어 구동 수단은,
워터 팬텀의 대향하는 두 가장자리 각각에 양단부가 지지체에 고정되는 가이드 로드;
상기 워터 팬텀의 일측 가장자리에 구비되되, 상기 가이드 로드와 평행하고, 상기 지지체에 양단부가 회전 가능하게 결합되는 스크류 로드;
상기 스크류 로드의 일단부에 결합되며, 상기 스크류 로드를 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 구동 모터; 및
일단부의 일측이 상기 스크류 로드에 스크류 결합되고, 양단부가 상기 가이드 로드를 관통하며, 중앙 하부에 디텍터가 구비되는 이동 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는
워터 팬텀 자동 레벨링 장치.
- 삭제
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|---|---|---|---|
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