KR19990064186A - 방사선량 분포의 측정방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 국한영역을 방사선으로 치료하는데 사용되는 소선원 조사요법 장치에 의하여 발생된 방사선량 분포를 측정하기 위한 팬텀장치(10)이다. 소선원 조사요법 장치는 사전에 한정된 점의 둘레에 사전에 한정된 방사선량 구조를 발생할 수 있는 삽입형 프로우브(24)를 포함한다. 팬텀장치(10)는 치료될 국한영역의 방사선 등가특성을 갖는 매체를 수용하는 탱크(12)를 포함한다. 또한 이 팬텀장치(10)는 방사선량을 측정하기 위한 방사선 감지기(32)와 이 방사선 감지기(32)에 대하여 프로우브(24)를 이동시키기 위한 배치시스템을 포함한다. 방사선 감지기(32)는 최적한 선량측정을 위하여 감지기(32)를 배향토록 배치시스템(50)에 결합된다. 팬텀장치(10)는 충돌을 방지하도록 프로우브(24)와 방사선 감지기(32)의 운동을 조절하는 제어시스템(160)을 포함한다. 제어시스템(160)은 방사선 감지기(32) 둘레의 사전에 한정된 진로를 따라 프로우브(24)를 이동시키고 이 진로를 따라 사전에 한정된 점에서 선량을 기록한다. 감지기(32)의 정치시간을 줄이기 위하여 진로는 프로우브(24)의 방사선량 분포의 등선량 등고선과 일치하도록 선택된다.

Description

방사선량 분포의 측정방법과 장치

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 방사선 측정조립체의 상세한 구조를 보인 부분 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 우측면도.

도 4는 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 좌측면도.

도 6은 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 제어시스템의 블럭 다이아그램.

도 7A는 본 발명의 한 실시형태에 따른 프로우브에 대하여 방사선 감지기에 의해 추적되는 경로를 보인 방사선 발생 프로우브의 말단부를 보인 설명도.

도 7B는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 프로우브에 대하여 방사선 감지기에 의해 추적되는 경로를 보인 방사선 발생 프로우브의 말단부를 보인 설명도.

도 8은 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 상부 커어버와 방사선 차폐조립체의 상세도.

도 9는 본 발명에 따른 방사선량 분포 측정장치의 지지암을 보인 상세도.

본 발명은 방사선 소오스에 의하여 발생된 방사선량 분포를 측정하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 중앙영역을 중심으로 하여 배치되는 사전에 한정된 패턴의 방사선을 발생하는 방사선 소오스에 의하여 발생된 방사선량 분포를 측정하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.

의료분야에서, 방사선은 환자의 진단, 치료 및 경감치료용으로 사용된다. 이들 치료에 사용되는 통상적인 의료용 방사선 소오스는 고정위치의 대형기계와 운반 가능한 소형의 방사선 발생 프로우브를 포함한다. 이러한 종래 치료시스템은 적절한 치료가 이루어질 수 있도록 하는 확인을 요구하는 복잡한 치료계획을 세우도록 컴퓨터를 이용한다.

요구된 선량과 치료량을 보다 정밀하게 제공하기 위하여 소오스의 방사선 패턴을 정확히 측정하여 방사선 소오스를 교정하는 것이 필요하다. 방사선량을 조사량의 밀도에 의하여 영향을 받고 물질의 밀도가 크면 클 수록 보다 많은 방사선을 흡수할 것이므로 조사량을 모델화 하고 이러한 모델에 따라 교정이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 이러한 모델로 치료계획을 수행하고 요구된 방사선량 분포가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

의학적인 치료용으로 사용되는 LINAC와 같은 전형적인 방사선 치료시스템은 원격한 장소에 배치되는 고출력의 방사선 소오스를 이용하고 환자의 몸안에 있는 종양과 같은 타킷트 영역으로 방사선의 빔을 조사하게 되어 있다. 이러한 형태의 치료는 방사선 소오스가 타킷트로부터 약 1m 정도의 사전에 한정된 거리의 위치에 배치되므로 원격조사법이라 한다. 이러한 치료방법은 방사선 소오스와 타킷트 사이에 배치된 조직이 방사선에 노출되는 결점을 갖는다.

치료전에 원격조사 시스템은 빔 경로에 배치되나 방사선 소오스로부터 거리를 두고 있는 이온화 챔버를 이용하여 교정된다. 이온화 챔버는 대형 물탱크 내에 배치된다. 이후 이러한 대형 물탱크를 워터팬텀(water phantom)이라 한다. 워터팬텀 내의 물은 생체조직의 방사선 밀도와 거의 같으므로 환자의 몸을 모사한다. 교정중에 이온화 챔버가 워터팬텀 내에서 이동되고 시스템이 워터팬텀 내의 사전에 결정된 지점에서의 각 방사선량 측정값을 축적한다. 각 선량 측정값은 적용된 교정패턴 과/또는 방사선 치료를 위한 3차원 선량분포를 구성하는데 이용된다.

방사선의 포인트 소오스를 이용하는 다른 치료시스템이 본원 출원인에게 양도된 미국특허 제5,153,900호에 기술되어 있다. 이 시스템은 사전에 결정된 장소의 둘레에 배치된 사전에 한정된 선량구조에서 저전력 방사선을 발생할 수 있는 소형 삽입 프로우브를 포함한다. 이러한 치료법은 소오스가 치료될 영역에 근접하거나 일부의 경우에 있어서 이러한 영역내에 배치되므로 소선원 조사요법이라 한다. 이러한 소선원 조사요법의 한가지 잇점은 인접한 조직에 커다란 영향을 주지 않고 방사선이 주로 치료부위에 가하여진다는 점이다.

치료전에 소선원 조사요법 시스템은 방사선량 분포를 확인토록 교정되어야 한다. 전형적인 워터팬텀/이온화 챔버 교정기술은 이온챔버를 팬텀 내의 여러 위치에 대하여 이를 방사선 소오스로 향하도록 할 수 없으므로 소선원 조사요법 시스템의 선량분포를 측정할 수 없다. 고해상도의 선량측정이 이루어지도록 하기 위하여 이온화 챔버를 배향하는 것이 필요하다. 아울러, 소선원 조사요법은 소오스에 근접한 조직에만 적용되므로 이온화 챔버는 전형적으로 5㎝ 이내의 방사선 소오스에 매우 근접시켜야 하며, 따라서 이온화 챔버의 운동은 프로우브와의 충돌을 피하도록 제어되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 방사선 소오스 둘레의 선량분포를 측정하기 위한 방법과 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 타킷트 부위의 하나 이상의 지점에서 소오스를 중심으로 한 방사선량 분포를 측정하기 위한 방법과 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소오스를 향하여 방사선 측정요소를 배향시킬 수 있는 소오스를 중심으로 한 방사선량 분포를 측정하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 방사선 측정요소에 대하여 소오스를 이동시킬 수 있고 소오스와 방사선 측정요소 사이의 충돌을 피할 수 있는 소오스의 방사선 출력을 측정하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 미국특허 제5,153,900호에 기술된 "the Miniaturized Low Power X-ray Source"와 같은 소선원 조사요법 장치를 교정하는데 사용하기 위한 팬텀장치에 관한 것이다. 이러한 저전력 방사선 소오스는 하우징과 이 하우징으로부터 연장된 프로우브를 포함하며 이 프로우브는 하우징으로부터 프로우브 축선을 따라 말단부측으로 연장되어 있다. 이 장치는 프로우브의 말단부를 중심으로 광범위한 사전에 한정된 선량분포 구조로 저전력 방사선을 발생할 수 있다. 일부형태에 있어서 소오스는 포인트 소오스로서 작용하여 말단부의 작은 부위 즉 점으로부터 전방향으로 전파하는 방사선을 발생한다. 또한 소오스는 다른 패턴의 방사선을 발생할 수 있다.

팬텀장치는 방사선으로 치료될 부위와 같은 방사선 흡수능력을 갖는 매체를 수용하는 탱크 또는 수용체를 포함한다. 예를 들어 이러한 매체는 물일 수 있다. 또한 팬텀장치는 이 팬텀장치 내에 수용된 매체 내에서 하나 이상의 사전에 결정된 장소에서 방사선량을 측정하기 위한 방사선 측정요소와, 이 방사선 측정요소에 대하여 매체 내에 프로우브를 지지하고 배치하는 배치시스템을 포함한다. 제어시스템이 방사선 측정요소에 대하여 사전에 한정된 위치에 사전에 한정된 경로에서 소오스의 상대운동이 이루어지도록 한다. 제어시스템은 각 사전에 결정된 위치에 대하여 방사선 측정요소에 의하여 측정된 선량을 기록하고 이 데이타를 이용하여 방사선량 분포를 나타내는 2차원 및 3차원의 방사선량 분포도를 만들어 낸다.

정밀한 방사선량 측정이 이루어지도록 하기 위하여 방사선 측정요소는 소오스로부터 전파되는 방사선과 정렬되게 배향되는 것이 필요하다. 방사선 측정요소는 방사선량의 최적한 측정을 위하여 방사선 측정요소의 방향을 조절토록 배치시스템에 결합될 수 있다. 이 점에 대하여 제어시스템은 방사선 측정요소의 위치와 방향을 제어하고 방사선 소오스와 방사선 측정요소 사이의 충돌을 피하토록 이들의 운동을 조절할 수 있다. 제어시스템은 방사선 소오스와 방사선 측정요소가 교차하거나 서로 안전하지 않은 거래 내에 오게되는 경우 방사선 소오스의 경로를 방사선 측정요소의 위치와 비교한다. 만약 충돌이 있을 것 같으면 제어시스템은 충돌을 피하기 위하여 교정된 진로를 결정한다. 또한 제어시스템은 충돌을 피하기 위하여 극좌표계에 따른 운동이 이루어지도록 할 수 있다.

제어시스템은 사전에 한정된 경로를 따라 사전에 한정된 위치로 프로우브를 이동시키고 정밀한 방사선 측정값을 얻을 수 있도록 방사선 측정요소를 입사방사선과 정렬되도록 이동시킨다. 제어시스템은 방사선 측정요소와의 충돌을 피하기 위하여 프로우브의 진로를 조절한다. 한 지점으로부터 다른 지점까지의 경로를 결정함에 있어서, 제어시스템은 방사선 측정요소의 정치시간을 줄이기 위하여 프로우브를 방사선 측정요소로부터 일정한 거리에 유지하는 경로를 결정할 수 있다. 예상된 선량분포가 프로우브의 말단부 둘레에서 비대칭인 경우에 제어시스템은 방사선 측정요소의 정치시간을 줄이도록 예상된 방사선량 분포의 등선량 등고선을 따른 경로를 결정할 수 있다.

한 형태에서, 팬텀장치는 상부 커어버를 포함하며 이 상부 커어버는 프로우브가 이 상부 커어버를 통하여 삽입되고 상부 커어버를 통한 방사선의 누출이 안전레벨로 제한되도록 하면서 수평과 수직으로 이동될 수 있도록 하는 방사선 차폐조립체를 갖는다. 이 차폐조립체는 횡방향 슬로트를 갖는 커어버판과 단면형상이 프로우브와 동일한 통공을 갖는 차폐판을 포함한다. 프로우브는 차폐판의 통공과 상부 커어버의 횡방향 슬로트를 통하여 삽입된다. 차폐판은 프로우브와 함께 이동토록 배치시스템에 결합되고 슬로트에서 프로우브의 위치에 관계없이 슬로트를 충분히 커어버할 수 있도록 넓게 되어 있어 슬로트를 통하여 방사선이 누출되는 것을 방지한다.

한 실시형태에 있어서, 프로우브가 견고한 외팔보형 암에 의하여 지지된다.이 암은 프로우브 축선을 방사선 측정요소와 정렬시키도록 신장 또는 수축될 수 있다.

본 발명은 방사선 소오스의 방사선량 분포를 측정하고 결정하기 위한 방법과 장치이다. 우선 실시형태에서, 방사선 소오스는 X-선 소오스이고 여기에서 전자빔이 기다란 프로우브를 따라 그 말단부에서 타킷트에 조사되며, 입사전자에 응답하여 X-선 방사선이 전방향 패턴으로 발생되어 포인트 소오스를 형성한다. 다른 구조와 패턴의 X-선 소오스가 사용될 수 있다. 프로우브는 환자의 진단, 치료 및 경감조치와 같은 의료용으로 사용될 수 있다. 설명을 위하여, 본 발명은 의료분야에서 사용되는 프로우브와 관련하여 설명될 것이다. 당해 기술분야의 전문가라면 프로우브와 본 발명이 전자 방사선의 제어적용이 요구되는 다른 분야에서도 사용됨을 이해 할 것이다.

일반적으로, 본 발명의 장치는 방사선으로 처리되는 물질과 방사선학적으로 동일한 매체를 수용하는 내부영역을 갖는탱크 또는 수용체를 포함한다. 예를 들어 물은 생체조직을 대신할 수 있는 등가의 적당한 매체이다. 탱크에는 디부로부터 X-선 소오스가 삽입되어 방사선을 방사하는 말단부가 조직 등가매체 내에 놓이게 된다.

방사선 측정요소는 매체의 중앙여역에 배치된다. 방사선 측정요소는 매체의 중앙영역에 측정할 수 있는 방사선 감지기를 포함하며, 일반적으로 감지기는 입사 방사선이 측정되는 감지축선을 갖는다.

또한 본 발명의 장치는 방사선 측정요소에 대하여 방사선 소오스의 위치를 선정하고 방향을 정하기 위한 배치시스템과 조직등가매체의 사전에 결정된 부위에 대하여 방사선 감지기의 위치를 선정하거나 방향을 정하기 위한 배치시스템을 포함한다. 제어시스템은 방사선 소오스의 배치시스템과 방사선 감지기의 배치시스템을 제어한다. 제어시스템은 감지축선이 소오스를 향하도록 하고 방사선 소오스와 방사선 감지기의 상대운동 중에 이들 사이에 충돌이 일어나지 않도록 상대측에 대하여 방사선 소오스와 방사선 감지기의 운동을 조절한다. 또한 제어시스템은 방사선 감지기의 정치시간을 최소화 하기 위하여 한 위치로부터 다음 위치로의 운동중에 방사선 소오스와 방사선 감지기의 운동을 조절한다.

도 1은 본 발명에 따른 팬텀장치(10)와 조합된 방사선 소오스(20)를 보인 것이다. 이 방사선 소오스(20)는 기다란 프로우브(24)를 포함하며 이 프로우브는 프로우브 축선(28)을 따라 하우징(22)으로부터 연장되어 있다. 방사선 소오스(20)는 기다란 프로우브(24)의 말단부에서 포인트 소오스(26) 둘레의 사전에 한정된 선량분포 구조로 방사선을 발생한다.

팬텀장치(10)는 물(11)이 담겨 있는 방수형 하우징, 즉 탱크(12)와, 이 탱크(12)의 내측 중앙위치에 배치된 방사선 측정조립체(30)를 포함한다. 소오스(20)와 감지기 조립체(30)의 상대위치는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 제어기(160)의 제어하에 여러 모우터 구동조립체에 의하여 제어된다.

도 2에서 보인 바와 같이, 방사선 측정조립체(30)는 관상연장부(36)의 단부에 배치된 수용체(34) 내에 착설된 방사선 감지기(32)를 포함한다. 관상연장부(36)는 탱크(12)의 내벽(14)에 형성된 통공을 통하여 연장되고 방사선 감지기 회전작동기(42)에 결합된다. 이 회전작동기(42)는 배향측(48)을 중심으로 하여 방사선 측정조립체(30)가 선택적으로 회전될 수 있도록 한다. 우선 실시형태에 있어서, 회전작동기(42)는 제어시스템(160)에 의하여 제어되는 서보모우터(44)를 포함한다. 방사선 감지기(32)로부터의 와이어리드는 관상연장부(36), 통공(35) 및 측부 커어버(40)를 통하여 탱크(12)의 외측부로 연장되고 여기에서 이들 와이어리드는 제어시스템(160)에 연결된다. 회전씨일(38)이 제공되어 관상연장부(36)와 통공(35) 사이의 공간을 통하여 누수가 일어나지 않고 관상연장부(36)가 회전될 수 있도록 한다.

우선 실시형태에 있어서, 방사선 감지기(32)는 감지축선(32a)을 갖는 이온화 챔버이다. 이 이온화 챔버는 방사선이 소오스로부터 감지축선(32a)을 따라 이온화 챔버로 전파될 때에 매우 정밀한 방사선량의 측정이 이루어질 수 있도록 한다. 이온화 챔버는 주위압력과 온도에 민감하므로 측부 커어버(40)는 개방되어 이온화 챔버가 주위 압력과 온도에 노출되어야 한다. 좋기로는 수용체(34)가 "Solid Water" 재질로 구성되는 것이 좋다. "Solid Water" 주어진 형태의 방사선에 대하여 물과 동일하게 설계된 플라스틱 물질이다. 우선 실시형태에서 방사선 소오스가 50KeV 까지의 에너지를 갖는 X-선을 발생하는 경우 타입 457의 "Solid Water"가 사용된다. 이 물질은 미합중국 위스콘신주의 미들톤에 소재하는 Radiation Measurements, Inc. 로부터 입수가능하다.

프로우브 배치시스템(50)이 탱크(12)의 측벽(16)에 착설되고 이는 방사선 소오스(20)를 방사선 감지기(32)에 대하여 이동시킨다. 프로우브 배치시스템(50)은 방사선 소오스(20)에 대하여 각각 수평운동, 수직운동 및 회전운동을 부여하기 위한 수평작동기(60), 수직작동기(70) 및 회전작동기(110)를 포함한다. 제어시스템(160)은 방사선 소오스(20)의 운동을 방사선 소오스(32)의 운동으로 제어하고 조절한다.

도 1과 도 3에서 보인 바와 같이, 수평작동기(60)는 측벽(16)에 부착된 한 쌍의 기다란 수평가이드(66)와 탱크(12)에 대하여 Y 축선을 따라 수평운동을 제어토록 수평가이드(66)에 결합된 수평 스테이지(68)를 포함한다. 우선 실시형태에서, 기다란 수평가이드(66)는 수평 스테이지(68)의 트랙에 결합되어 수평 스테이지(68)가 수평방향으로 마찰 없이 운동할 수 있고 다른 방향으로 운동하는 것을 방지하는 볼 베어링을 포함한다. 수평 작동기 모우터(62)는 측벽(16)에 착설되고 전용의 커플링(도시하지 않았음)으로 리드스크류(64)에 결합된다. 이 리드스크류(64)는 수평 스테이지(68)를 수평의 Y 방향으로 이동시키고 배치시킬 수 있도록 수평 스테이지(68)에 결합된 구동너트(65)에 결합된다. 우선 실시형태에서 수평작동기 모우터(62)는 제어시스템(160)으로 제어되는 서보모우터이다.

도 1과 도 3에서 보인 바와 같이, 수직작동기(70)는 수평 스테이지(68)에 고정된 수직 가이드(76)와, 수평 스테이지(68)에 대하여 수직(Z-축선)운동을 제어토록 수직 가이드(76)에 결합된 수직 스테이지(78)를 포함한다. 우선 실시형태에서, 수직 가이드(76)는 수직 스테이지(78)의 트랙에 결합되어 수직방향으로 수직 스테이지(78)의 마찰 없는 운동이 이루어질 수 있도록 하고 수평 스테이지(68)에 대하여 다른 방향으로 운동하는 것을 방지하는 볼 베어링을 포함한다. 수직 작동기 모우터(72)는 수평 스테이지(68)에 착설되고 전용 커플링(73)에 의하여 리드스크류(72)에 결합된다. 리드 스크류(74)는 실제로 프로우브(24)의 축선(28)에 평행한 Z 축선을 따라 수직방향으로 수직 스테이지(78)를 이동시키고 배치시킬 수 있도록 수직 스테이지(78)에 결합된 구동너트(75)에 결합된다. 우선 실시형태에 있어서, 수직 작동기 모우터(72)는 제어시스템(160)으로 제어되는 서보모우터이다.

도 1과 도 4에서 보인 바와 같이, 지지암(80)이 작동기(110)와, 탱크(12) 내에 그 프로우브가 배치된 소오스(20)를 지지한다. 지지암(80)의 일측단부는 수직 스테이지(78)에 결합되고 이로부터 탱크(12) 측으로 외팔보 형태가 되게 연장되어 있다. 좋기로는, 지지암(80)이 배향축선(48)에 평행한 방향으로, 그리고 Y 축선을 따른 수평 스테이지(68)의 운동방향과 Z 축선을 따른 수직 스테이지(78)의 운동방향에 직각을 이루는 방향으로 연장되는 것이 좋다. 또한 지지암(80)은 외팔보형 또는 자유단부(88)에 인접한 방사선 소오스 회전작동기(110)를 포함한다. 방사선 소오스(20)의 하우징(22)은 프로우브 축선(28)을 중심으로 하여 포인트 소오스(26)의 회전운동이 이루어지도록 소오스 회전작동기(110)에 착설된다. 소오스 회전작동기(110)는 이러한 운동이 이루어지도록 제어시스템(160)에 의하여 제어되는 서보모우터(112)를 포함한다. 지자암(80)은 수평 스테이지(68)에 착설된 수직 스테이지(78)에 결합되어 있으므로, 팬텀장치(10)는 감지기(32)에 대하여 방사선 소오스(20)의 X와 Y의 수평운동과 Z 수직운동이 이루어지도록 한다.

도 5는 충돌 방지시스템의 기계적인 결합상태를 보인 것이다. 이 시스템은 프로우브 지지암(80)에 결합된 팬텀 프로우브 지지체(122)에 착설된 팬텀 프로우브(120)와, 탱크(12)의 외측에서 방사선 측정조립체(30)의 커어버(40)에 착설된 팬텀감지기(130)를 포함한다. 팬텀 프로우브(120)와 팬텀 감지기(130)는 프로우브(24)와 방사선 감지기(32)의 관계와 동일한 상태로 배열된다. 좋기로는 팬텀 프로우브(120)가 프로우브 축선(28)에 평행한 축선을 따라 연장되고 팬텀 감지기(130)가 배향축선(48)을 따라 배치되는 것이 좋다. 팬텀 프로우브(120)는 프로우브 지지체(80)에 결합되므로 팬텀 프로우브(120)는 프로우브(24)의 진로와 평행한 진로를 따라 이동한다. 팬텀 감지기(130)는 방사선 감지기(32)와 Solid Water 수용체(34) 보다 약간 커서 팬텀 프로우브(120)는 방사선 프로우브(24)가 수용체(34)에 접촉하기 전에 팬텀감지기(130)에 접촉할 것이다. 좋기로는, 팬텀 프로우브(120)와 팬텀감지기(130)가 제어시스템(160)에 연결되는 전도성 외면을 갖는 것이 좋다. 제어시스템(160)은 팬텀 프로우브(120)와 팬텀감지기(130) 사이의 단란회로를 측정하므로서 충돌을 검출할 수 있다.

도 6에서 보인 바와 같이, 제어시스템(160)은 메모리(174)와 입력/출력(176) 서브시스템을 갖는 CPU(172), 운동 제어시스템(180) 및 데이타 획득시스템(190)을 포함하는 범용 마이크로 컴퓨터를 포함한다. 운동 제어시스템(180)은 수평 작동기조립체(60)를 제어하는 수평운동 제어시스템(182), 수직 작동기조립체(70)를 제어하는 수직운동 제어시스템(186)과, 소오스 회전작동기(42)를 제어하기 위한 감지기 회전운동 제어시스템(188)을 포함한다. 데이타 획득시스템(190)은 방사선량 분포의 이미지를 발생하는 제어시스템(160)의 소프트웨어에 의하여 사용되는 방사선량 데이타를 획득하는데 사용된다.

작동시에 프로우브(20)와 감지기(32)가 도 1에서 보인 바와 같이 배치된다. 그리고, 감지기 조립체(30)가 축선(48)을 중심으로 하여 회전되어 감지기(32)가 도 7A에서 보인 바와 같은 진로(200)를 따라 이동하고 그 감지축선(32a)이 항시 소오스 포인트(26)를 향하게 된다. 이러한 운동이 일어날 때에 팬텀장치(10)는 진로(200), 즉 프로우브 축선(28)을 따라 연장된 Y-Z 평면 내의 포인트 소오스(26) 둘에의 진로를 따라 사전에 결정된 수의 각도위치에서 방사선량을 측정한다. 도 7A는 방사선 감지기(32)가 포인트 소오스(26)의 둘레에서 구형 방사선량 분포를 검출하는 진로(200)를 따른 연속위치 P1-P7를 보인 것이다. 그리고, 방사선 소오스(20)는 사전에 결정된 각도로 축선(28)을 중심으로 하여 위치가 결정되고 공정이 반복된다. 또한 소오스(20)는 축선(28)을 중심으로 하여 위치가 결정되고 방사선 소오스가 180°로 회전될 때까지 측정이 수행된다. 공정의 이러한 시점에서 제어시스템(160)은 포인트 소오스(26)의 둘레에서 구형면 상의 방사선량을 측정한다. 이온화 챔버(32)를 위치 사이에서 포인트 소오스로부터 일정한 거리가 유지되도록 하므로서 이온화 챔버의 정치시간이 최소화 된다. 그리고 공정은 선량분포의 3차원 지도를 얻기 위하여 일련의 동심원상 구형면에 대하여 반복된다. 방사선량 분포가 비구형의 형상인 경우에 팬텀장치(10) 이러한 비구형의 형상에 가까운 진로를 따라서 선량분포의 등선량 등고선 상의 지점을 선택할 수 있다. 예를 들어 방사선량 분포가 원통형 이거나 프로우브 축선을 중심으로 하여 비대칭의 형상으로 이루어진 경우에 제어시스템(160)은 주어진 방사선 등선량 분포의 등고선을 따르도록 프로그램될 수 있다.

제어시스템(160)은 이온화 챔버(32)에 대하여 방사선 소오스의 위치를 선정하고 이온화 챔버(32)가 방사선 소오스(20)의 말단부의 포인트 소오스(26)로 직접 향하도록 배향하므로서 이러한 과정을 수행하며 이에 의하여 측정축선(32a)은 포인트 소오스(26)와 교차하는 진로를 따라서 연장된다. 그리고 제어시스템(160)은 이온화 챔버(32)에 의하여 측정된 선량을 기록하고 다음 측정을 위하여 방사선 소오스(20)와 이온화 챔버(32)의 위치를 결정한다. 우선 실시형태에 있어서, 회전작동기(42)는 배향축선(48)을 중심으로 하여 이온화 챔버(32)를 회전시키고 이온화 챔버(32)의 개방부는 배향축선(48) 상에 배치된다. 이는 포인트 소오스로부터 이온화 챔버(32)까지의 거리가 이온화 챔버(32)의 회전에 의하여 변화되지 않으므로 시스템 계산이 간단하도록 한다. 우선 실시형태에서, 제어시스템(160)은 이온화 챔버(32)를 사전에 결정된 시간으로 표본추출하고 평균값을 저장한다. 표본율은 초당 3배이고 저장된 값은 6개 값의 평균이다.

또한 제어시스템(160)은 입력선량 분포구조에 기초하여 프로우브(24)의 진로를 작성한다. 프로우브(24)를 주어진 위치에 이동시키기 전에 제어시스템(160)은 프로우브(24)와 감지기(32)가 상호 불안전한 위치 내에서 교차하거나 통과하여 충돌을 예상할 수 있는지의 여부를 결정토록 감지기(32)의 위치에 대하여 프로우브(24)의 진로를 평가한다. 충돌이 예상되는 경우에 제어시스템(160)은 충돌을 피하기 위한 새로운 진로를 작성한다.

도 7B는 본 발명의 우선 실시형태에 따른 다른 진로(200)를 보이고 있다. 이 시스템은 소오스(20)를 중심으로 한 진로(200)를 따른 사전에 한정된 지점 P1-P28에서 방사선량을 측정한다. 이 실시형태에서, 진로(200)는 방사선 프로우브(24)의 소오스 포인트(26)에서 한정되는 극좌표계에 대한 입력파라메타에 의하여 결정된다. 이 좌표는 래디알 위치, 감지기 각도와 소오스 각도를 포함한다. 래디알 위치는 소오스 포인트(26)로부터 이온화 챔버(32)까지 래디알 진로 R1-R7을 따른 거리이다. 감지기 각도는 프로우브(28)의 축선을 중심으로 한 방사선 소오스(24)의 각도이다. 각 좌표에 대한 입력파라메타는 시작점, 종료점 그리고 증분을 포함한다. 도 7B에서, 예를 들어 래디알 좌표는 P1로부터 P4 까지는 (P4-P1)/3 증분이고, 감지기 각도 좌표는 R1으로부터 R7 각도까지 45°증분이며, 소오스 각도좌표(도시하지 않았음)는 0-180°까지 45°증분이다. 우선 실시형태에 있어서, 래디알 좌표는 0.3㎝로부터 2㎝ 까지 0.5㎜씩 증분되며, 감지기 각도좌표는 -90°로부터 90°까지 15°씩 증분하고, 소오스 각도좌표(도시하지 않았음)는 0°로부터 180°까지 15°씩 증분한다.

P1으로부터 P28 까지 포인트 소오스(26)를 중심으로 하는 이온화 챔버(32)의 진로(200)는 좌표계의 각 좌표에 대하여 운동을 내포하므로서 작성된다. 최내측의 내포된 운동은 예를 들어 래디알 운동이므로 감지기가 점 P1으로부터 점 P4로 이동한다. 다음의 내포된 운동은 예를 들어 R1으로부터 R2로 변화되는 감지기 각도이다. 래디알 위치는 P1와 동일한 방사상 거리인 P5에서 시작하고 각 새로운 감지기 각도에 대하여 반복한다. 감지기 각도 R7이 완료된 후에 이온화 챔버(32)는 P1으로 복귀되고 프로우브(24)가 축선(28)을 중심으로 하여 회전되며 공정은 프로우브(24)가 180°로 회전될 때까지 반복된다. 그 결과는 3차원 공간에서 선량값을 나타내는 일련의 점들로 구성된다.

이온화 챔버(32)가 한 점으로부터 다른 점까지 이동될 때에 시스템은 선량값을 기록하기 전에 이온화 챔버(32)가 정착토록 대기하여야 한다. 우선 실시형태에서, 시스템은 선량값이 여러 선량값의 1% 이내에 올 때까지 이온화 챔버(32)를 연속하여 판독한다. 시스템은 이 판독값을 저장하고 다음 위치로 이동한다.

우선 실시형태에서, 각 운동은 이온화 챔버(32)가 프로우브(24)에 접촉하거나 충돌하는 것을 방지하도록 조절된다. 이는 제 1 점으로부터 제 2 점까지의 진로를 한정하므로서 수행되며 이러한 진로는 동시에 모든 좌표축을 따라 이동하고 이온화 챔버(32)와 프로우브(24) 사이의 래디알 거리를 감지기 각도에 관계 없이 포인트 소오스(26)로부터 점 P1 까지의 래디알 거리보다 크게 유지한다.

도 8에서 보인 바와 같이, 워터팬텀의 상부 커어버는 프로우브가 삽입될 수 있도록 하고 방사선 감지기(32)에 대하여 위치가 결정되는 동시에 이 상부 커어버를 통하여 방사선이 누출되는 것을 방지하는 방사선 차폐조립체(140)를 포함한다. 이 차폐조립체(140)는 횡방향 슬로트(144)를 갖는 상부 커어버판(142)을 포함하며 슬로트(144)는 프로우브(24)를 탱크 내로 연장되도록 하고 슬로트(144)에 의하여 형성된 영역 내에서 이동될 수 있도록 상부 커어버판(142)을 통하여 연장되어 있다. 제 1 차폐판(146)이 슬포트(144)를 덮도록 제공되고 프로우브의 단면형상과 동일한 통공(148)을 포함하며 이를 통하여 프로우브가 삽입된다. 제 1 차폐판(146)은 프로우브(24)와 함께 이동토록 배치시스템에 결합되며 슬로트(144) 내에서 프로우브(24)의 위치에 관계없이 충분히 슬로트(144)를 덮어 이 슬로트(144)를 통하여 방사선이 누출되는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

우선 실시형태에서, 지지암(80)은 프로우브 축선(28)의 위치가 감지기 조립체(30)의 배향축선(48)을 따라서 조절될 수 있도록 조절부(84)을 포함한다. 프로우브 축선(28)은 방사선 감지기(32)의 중심과 교차하는 평면 내에 놓이는 것이 좋다. 우선 실시형태에서, 이 평면은 이온화 챔버의 통공중심과 교차하여야 한다. 이는 방사선 감지기(32)의 피크출력을 제공토록 배향축선(48)을 따라 프로우브 축선(28)의 위치를 수동 또는 자동으로 조절하므로서 수행된다.

도 9는 지지암 축선(28)을 따라서 연장된 지지암(80)의 상세구조를 보인 것이다. 지지암(80)은 조절부(84)에 의하여 자유단부(88)(여기에 방사선 소오스 20이 착설된다)로부터 분리된 수직 스테이지(78)에 부착된 기부단부(86)를 포함한다. 우선 실시형태에서, 조절부(84)는 기부연장부(90)와 유연성부분(96)에 의하여 횡방향 지지링크(94)에 연결된 자유단부 연장부(92)로 이루어지는 평행사변형으로 구성된다. 기부연장부(90)는 기부단부(86)로부터 지지암 축선(82)에 평행하게 연장되고, 자유단부 연장부(92)는 자유단부(88)로부터 지지암 축선(82)에 평행하게 연장된다. 공칭위치에서, 횡방향 지지링크(94)는 기부연장부(90)와 자유단부 연장부(92)에 직각으로 연장되어 있다. 횡방향 지지링크(94)와 유연성 부분(96)은 자유단부(88)와 자유단부 연장부(92)가 지지암 축선(82)에 평행한 방향으로 이동되도록 한다.

우선 실시형태에서, 조절은 절결부(98a)의 양측에서 한쌍의 지지블럭(104A)(104B)에 착설된 조절휠(100)에 의하여 이루어진다. 조절휠(100)은 양측으로부터 연장된 나선축(102)을 포함한다. 조절휠(100)의 일측은 지지블럭(104A)에 형성된 내부 오른나선에 결합하는 외부 오른나선(102A)을 포함하고 조절휠(100)의 타측부는 지지블럭(104B)의 내부 왼나선에 결합하는 외부 왼나선(102B)을 포함한다. 조절휠(100)을 시계방향(왼나사 나선축 102A에 부착된 측에서 보았을 때)으로 회전시키므로서 축은 블럭(104A)(104B)이 서로 벌어지도록 하고 자유단부(88)가 지지암축(82)을 따라 기부단부(86)로부터 멀어지도록 연장시킨다. 조절휠(100)을 시계 반대방향으로 회전시키면 블럭(104A)(104B)는 가까워지고 자유단부(88)가 기부단부(86)측으로 이동된다. 다른 실시형태에서, 나선축(102)은 배향축선(48)을 따라 방사선 소오스(20)의 자동조절이 이루어지도록 제어시스템(160)에 의하여 제어되는 서보 모우터에 결합될 수 있다.

다른 실시형태에서, 방사선 소오스(20)는 탱크(12)의 상부에 착설된 갠트리지 배치시스템에 의하여 위치가 선정될 수 있다. 이 시스템은 예를 들어, 수직, 수평 및 회전운동을 제공토록 탱크(12)의 상부에 착설된 수평 스테이지와 이에 착설된 수직 및 회전작동기로 구성될 수 있다. 또 다른 실시형태에서 방서선 소오스(20)는 로버트 팔에 지지될 수 있다.

이상의 본 발명은 그 기술사상이나 요지로부터 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태들은 설명을 위한 것으로 어떠한 제한을 두고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 상기한 설명 보다는 첨부된 청구범위에 의하여 결정되고 이러한 청구범위에 포함되는 모든 변경 실시형태에서는 본 발명에 포함된다 할 것이다.

Claims (20)

1. 조직등가부위 내에 위치하는 방사선 소오스를 중심으로 배치된 점에서 방사선량 분포를 측정하기 위한 장치에 있어서, 이 장치가 조직등가 유체매체를 수용하기 위한 내부영역을 갖는 용기, 감지축선을 따라 입사되는 방사선을 측정하기 위하여 상기 내부영역 내에 배치된 방사선 측정수단, 상기 내부영역 내에 방사선 소오스를 선택적으로 배치하기 위한 소오스 배치수단, 상기 내부영역 내에 상기 방사선 측정수단을 선택적으로 배치하기 위한 감지기 배치수단과, 상기 감지기 배치수단과 상기 소오스 배치수단을 제어하여 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스를 상대적을 배치하므로서 상기 감지축선이 상기 소오스를 중심으로 하는 사전에 결정된 방향으로 상기소오스를 향하도록 하는 제어수단으로 구성됨을 특징으로 하는 방사선량 분포의 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선 측정수단이 제 1 축선을 따라서 배치되고 상기 감지기 배치수단이 상기 제 1 축선을 중심으로 하여 상기 방사선 측정수단을 회전시키기 위한 제 1 회전수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 방사선 측정수단을 회전시키기 위하여 상기 감지기 배치수단에 결합되고 상기 제어수단이 상기 방사선 측정수단에 대한 상기 방사선 소오스의 운동을 제어하기 위하여 상기 소오스 배치수단에 결합되며, 상기 제어수단이 사전에 한정된 제 1 위치로부터 사전에 한정된 제 2 위치의 사전에 결정된 진로를 따라서 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스를 이동시키도록 상기 소오스 배치수단을 제어하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 방사선 측정수단으로부터 상기 방사선 소오스 측으로 연장되게 상기 감지축선을 정렬시키도록 상기 각 사전에 한정된 위치에서 상기 방사선 측정수단을 회전시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 방사선 소오스와 상기 방사선 측정수단 사이의 충돌을 방지하기 위한 수단으로 구성되고, 상기 충돌 방지수단이 극좌표계를 따른 사전에 결정된 진로를 따라서 상기 방사선 측정수단을 이동시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 방사선 소오스와 상기 방사선 측정수단 사이의 충돌을 방지하기 위한 수단으로 구성되고, 상기 충돌 방지수단이 상기 사전에 결정된 진로와 상기 방사선 측정수단의 교차를 판정하기 위하여 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스의 상기 사전에 결정된 진로를 비교하기 위한 수단과 교차의 판정시 상기 사전에 결정된 진로를 수정하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 축선에 평행한 축선을 따라 상기 방사선 소오스를 배치하기 위한 제 3 배치수단이 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 팬텀장치가 상기 방사선 소오스를 상기 소오스 배치수단에 결합시키는 상기 제 3 배치수단을 포함하고, 상기 제 3 배치수단이 상기 소오스 배치수단에 결합된 기부단부와 제 2 축선을 따라 조절부분 만큼 상기 기부단부로부터 분리된 자유단부로 구성되며, 상기 조절부분은 상기 제 2 축선에 평행한 방향으로 상기 기부단부로부터 연장된 기부연장부와 상기 제 2 축선에 평행한 방향으로 상기 자유단부로부터 연장된 자유단부 연장부를 포함하고, 한 쌍의 평행하게 간격을 둔 링크가 상기 기부연장부와 상기 자유단부 연장부에 대하여 횡방향으로 연장되어 있으며, 상기 평행하게 간격을 둔 링크가 상기 각 링크가 회전할 수 있도록 하는 전용 커틀링 수단에 의하여 상기 기부연장부와 상기 자유단부 연장부에 결합되어 상기 기부연장부와 상기 자유단부 연장부가 상기 제 2 축선에 평행한 방향으로 이동될 수 있게 되어 있고, 상기 기부부분에 대하여 상기 자유단부 부분을 이동시키기 위한 수단이 구성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 소오스 배치수단이 소오스 축선을 중심으로 하여 상기 방사선소오스를 회전시키기 위한 제2 회전수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 소오스 배치수단이 적어도 하나의 수평방향과 수직방향으로 상기 방사선 소오스를 이동시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 용기수단의 상부를 덮는 커어버 수단이 구성되어 있으며, 상기 커어버 수단을 상기 방사선 소오스의 일부가 상기 커어버 수단을 통하여 상기 매체측으로 연장될 수 있도록 하는 접근수단과 상기 접근수단을 통하여 방사선이 누출되는 것을 방지하기 위한 커어버 차폐수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 차폐수단이 상기 소오스 배치수단에 결합되어 상기 방사선 소오스와 함께 이동함을 특징으로 하는 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단이 상기 방사선 측정수단에 대한 상기 방사선 소오스의 운동을 제어하기 위하여 상기 소오스 배치수단에 결합되고 상기 제어수단은 또한 사전에 한정된 제 1 위치로부터 사전에 한정된 제 2 위치로 사전에 결정된 진로를 따라 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스를 이동시키는 상기 소오스 배치수단을 제어하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 방사선 측정수단이 상기 매체의 상기 부분 내에서 상기 장소에 인가되는 방사선량을 나타내는 신호를 발생하고, 상기 제어수단은 상기 사전에 진로를 따라 상기 사전에 한정된 위치에서 상기 방사선 측정수단의 상기 신호를 기록하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어수단이 사전에 한정된 상기 제 1 위치로부터 사전에 한정된 상기 제 2 위치로 사전에 결정된 진로를 따라 상기 방사선 측정수단에 대한 상기 방사선 소오스의 운동을 제어하고 사전에 한정된 상기 제 1 위치로부터 사전에 한정된 상기 제 2 위치로 상기 방사선 소오스의 상기 운동중에 상기 방사선 소오스와 상기 방사선 측정수단 사이의 일정한 거리를 유지하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선 소오스와 상기 방사선 측정수단 사이의 충돌을 방지하기 위한 수단이 구성되어 있으며, 상기 충돌 방지수단은 상기 방사선 소오스에 결합되고 이에 대하여 평행한 간격을 두고 연장된 팬텀 방사선 소오스와 상기 방사선 측정수단에 결합되고 이 방사선 측정수단과 공통 축선을 따라서 연장된 팬텀 방사선 측정수단을 포함하고, 상기 팬텀 방사선 측정수단은 상기 방사선 측정수단보다 충분히 커서 충돌의 경우 상기 방사선 소오스가 상기 방사선 측정수단에 접촉하기 전에 상기 팬텀 방사선 소오스 수단이 상기 팬텀 방사선 측정수단에 접촉하며, 상기 팬텀 방사선 측정수단과 상기 팬텀 방사선 소오스 수단이 상기 제어수단에 전기적으로 결합된 전도성 외면을 포함하고 상기 제어수단은 상기 팬텀 방사선 측정수단과 상기 팬텀 방사선 소오스 수단 사이의 전기적인 단락회로를 검출하고 충돌을 방지토록 상기 제 1 및 소오스 배치수단을 정지시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
17. 타킷트 영역에 사전에 한정된 선량의 방사선을 인가하는데 사용되는 방사선 소오스의 방사선량 분포를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 방사선 소오스가 상기 타킷트 영역의 사전에 한정된 장소에 대하여 사전에 한정된 방사선량 분포구조를 발생하기 위한 수단을 포함하는 것에 있어서, 상기 방법이 상기 타킷트 영역의 방사선 등가특성을 갖는 매체 내에 방사선 측정수단과 상기 방사선 소오스를 배치하는 단계, 사전에 한정된 제 1 위치로부터 적어도 하나의 다른 사전에 한정된 위치로 사전에 한정된 진로를 따라 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스를 이동시키는 단계, 상기 각 사전에 한정된 위치에서 방사선량을 기록하는 단계와, 상기 방사선 소오스 둘레에서 방사선량 분포의 표시를 발생하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방사선량 분포의 측정방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 방사선 소오스를 이동시키는 단계가 상기 방사선 소오스의 예상된 방사선량 분포구조에 일치하는 사전에 한정된 진로를 따라 상기 방사선 측정수단에 대하여 상기 방사선 소오스를 이동시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 사전에 한정된 진로가 상기 방사선량 분포의 등선량 등고선을 따라 연장됨을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 사전에 한정된 진로가 상기 방사선 측정수단을 상기 방사선 소오스로부터 일정한 거리를 두고 유지함을 특징으로 하는 방법.