KR20080006142A

KR20080006142A - 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치

Info

Publication number: KR20080006142A
Application number: KR1020060064923A
Authority: KR
Inventors: 서태석; 정진범; 이정우; 김연래; 최경식; 김재성; 최규봉
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-16
Also published as: US7728285B2; KR100825894B1; US20080011946A1

Abstract

본 발명은 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치에 관한 것이다. 이는 방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들이며 그 내부에는 인체내의 장기(臟器)를 모사한 모사체가 구비되어 있는 팬텀과; 상기 팬텀의 하부에 설치되어 팬텀을 받친 상태로 방사선 방출부에 대해 팬텀을 상대 이동시키는 것으로서, 외부로부터 회전토오크를 전달받아 축회전 하고 그 외주면에는 워엄이 마련되어 있는 워엄샤프트와, 원통의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 워엄에 치합하는 기어홈이 형성되어 워엄샤프트의 축회전에 종동하여 회전하고 그 내주면에는 암나사산이 형성되어 있는 워엄휠과, 상기 워엄휠의 암나사부에 치합하며 워엄휠의 회전에 따라 승강하여 상기 팬텀을 승강시키는 종동나사부를 갖는 승강수단과, 상기 승강수단과 연동 가능하며 팬텀을 수평방향으로 이동시키는 수평이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치는, 원하는 패턴의 움직임을 얼마든지 구현할 수 있으므로, 환자 체내의 방사선 조사 대상부위가 호흡에 따라 움직이는 장기(臟器)에 위치하더라도 해당 부위의 선량분포를 정확하게 파악할 수 있어, 방사선 치료 장비의 정확한 정도관리를 통해 치료효과를 높일 수 있다.

Description

장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치{Phantom device having internal organs copying phantom}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치를 선형가속기에 적용하여 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내 보인 구성도이다.

도 3은 상기 도 2에 도시한 팬텀장치의 일부분을 분해하여 도시한 사시도이다.

도 4는 상기 도 3에 도시한 팬텀장치의 일부분이 조립된 모습을 도시한 도면이다.

도 5는 상기 도 2에 도시한 제 2플레이트의 구동 메카니즘을 설명하기 위하여 도시한 일부 절제 사시도이다.

도 6은 상기 도 2에 도시한 팬텀고정플레이트의 구동 메카니즘을 설명하기 위하여 도시한 일부 절제 사시도이다.

도 7은 상기 도 2에 도시한 팬텀고정플레이트 및 지지벽을 도시한 사시도이다.

도 8은 상기 도 7에 도시한 팬텀고정부의 동작 원리를 설명하기 위하여 도시 한 측면도이다.

도 9는 상기 도 2에 도시한 팬텀의 구성을 도시한 일부 분해 사시도이다.

도 10은 상기 도 9에 도시한 팬텀의 일부분을 별도로 도시한 분해 사시도이다.

도 11 및 도 12는 상기 도 9에 도시한 팬텀의 일부 슬랩을 별도로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11:선형가속기 13:본체 15:갠트리

17:방사선방출부 19:베드 21:팬텀장치

23:팬텀 23a:슬랩(slab) 23b:수직로드

23c:너트 23d:모사체편(模寫體片) 23e:모사체(模寫體)

23f:관통구멍 23g:단면홈 23k,23m:선량계홈

23z:팬텀본체 25:콘트롤러 27:베이스플레이트

29:지지벽 29a:암나사구멍 30:팬텀고정부

30a:가압나사 30b:나사연결구 30c:암나사구멍

30d:고정스크류 30e:지지판 31:제 1모터

33:워엄샤프트 33a:워엄 34:써포터

35:워엄휠 35a:측벽부 35b:바닥부

35c:기어홈 35d:암나사부 37:베어링

39:수직가이더 41:종동나사부 41a:수나사부

41b:고정부 43:승강판 43a:가이드로드

45:제 1플레이트 47:베어링 49:제 2모터

51:리드스크류 53:종동블록 54:써포터

55:센서 56:금속편 57:제 2플레이트

57a:돌출부 57b:베어링홈 58:베어링

61:팬텀고정플레이트 61a:베어링홈 61b:돌출부

63:제 3모터 65:구동풀리 66:종동풀리

67:벨트 69:리드스크류 71:종동블록

72:써포터 73:승강가이드부 81:필름

83:열형광선량계 85:모스펫선량계 91:Z방향구동부

93:Y방향구동부 95:X방향구동부

본 발명은 장기(臟器)모사(模寫) 팬텀을 갖는 팬텀장치에 관한 것이다.

여러 종류의 방사선 중 의료용 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포가 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 소멸하게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.

이러한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다 는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.

한편, 상기 방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)라고 하는 고가의 의료장비에 의해 이루어진다. 상기 선형가속기는 높은 선량율의 엑스레이 및 전자선을 출력할 수 있음은 물론 출력 에너지를 세밀하게 조절할 수 있어 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.

그런데, 상기 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 있기 때문에 선형가속기가 최적 에너지의 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 에너지를 알려주는 기본 원리를 갖는다. 이러한 계측장치가 없이는 방사선 에너지 크기를 환자 종양의 특성 에 맞추어 최적화하기가 불가능하므로 최적의 방사선을 처방할 수 없게 되어 치료효과가 매우 낮으며 경우에 따라 환자에게 필요이상의 강한 방사선을 가하여 의료사고를 일으킬 수 도 있다.

한편, 종래의 방사선량 계측장치는, 방사선 조사경로 내에 단순히 고정 설치된 상태로 조사된 방사선의 선량을 계측 할 수 있을 뿐, 소정 패턴(이를테면 사람의 호흡에 따라 움직이는 내부 장기의 반복 이동 패턴)으로 움직일 수 없다는 한계가 있었다.

따라서, 아무리 정확한 선량정보를 얻었다 하더라도 이는 어디까지나 정지된 상태의 표적으로부터 알아낸 정보일 뿐 움직이는 표적으로부터 얻어낸 정보가 아니므로, 사용할 방사선 치료장비(호흡에 따라 움직이는 표적에 방사선을 조사할 장비)의 정도관리용 기초 데이터로 사용하기에는 다소 무리가 있다. 움직이는 표적에 가해진 선량과 정지된 표적에 가해진 선량에는 차이가 있기 때문이다.

상기와 같이, 환자 체내의 움직이는 표적에 적절한 에너지의 방사선을 가하기 위해서는, 즉, 선형가속기로 하여금 관심부위에 정확한 선량의 방사선을 조사하기 위해서는, 실제 표적의 움직임과 동일한 패턴의 움직임을 갖는 팬텀을 이용하여 장비의 정도관리를 수행하여야 하지만, 종래에는 팬텀을 원하는 패턴으로 정밀 이동시킬 수 있는 괜찮은 장치가 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서, 원하는 패턴의 움직임을 얼마든지 구현할 수 있으므로, 환자 체내의 방사선 조사 대상부위가 호흡에 따라 움직이는 장기(臟器)에 위치하더라도 해당 부위의 선량분포를 정확하게 파악할 수 있어, 방사선 치료 장비의 정확한 정도관리를 통해 치료효과를 높일 수 있는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들이며 그 내부에는 인체내의 장기(臟器)를 모사한 모사체가 구비되어 있는 팬텀과; 상기 팬텀의 하부에 설치되어 팬텀을 받친 상태로 방사선 방출부에 대해 팬텀을 상대 이동시키는 것으로서, 외부로부터 회전토오크를 전달받아 축회전 하고 그 외주면에는 워엄이 마련되어 있는 워엄샤프트와, 원통의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 워엄에 치합하는 기어홈이 형성되어 워엄샤프트의 축회전에 종동하여 회전하고 그 내주면에는 암나사산이 형성되어 있는 워엄휠과, 상기 워엄휠의 암나사부에 치합하며 워엄휠의 회전에 따라 승강하여 상기 팬텀을 승강시키는 종동나사부를 갖는 승강수단과, 상기 승강수단과 연동 가능하며 팬텀을 수평방향으로 이동시키는 수평이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 승강수단과 수평이동수단의 하부에는 수평면을 제공하는 베이스플레이트가 구비되고, 상기 종동나사부는 상기 워엄휠에 치합한 상태로 워엄휠 상부로 연장되고 그 상단부에는 승강부재가 고정되며, 상기 승강부재와 베이스플레이트의 사이에는 베이스플레이트에 대한 승강부재의 승강운동을 가이드하며 승강부재를 통해 종동나사부를 지지하는 승강가이드부가 마련된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 승강부재의 상부에는 수평면을 제공하는 제 1플레이트가 구비 되고, 상기 수평이동수단은; 상기 제 1플레이트에 장착되는 모터와, 상기 모터로부터 동력을 전달받아 수평방향으로 직선 왕복운동하는 제 1종동부재와, 상기 종동부재에 연결되며 종동부재를 따라 직선 왕복운동하는 제 2플레이트와, 상기 제 2플레이트에 장착되는 모터와, 상기 모터로부터 동력을 전달받아 직선 왕복 운동하되 상기 제 1종동부재의 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복운동 하는 제 2종동부재와, 상기 제 2종동부재와 결합하며 제 2종동부재를 따라 왕복 운동하고, 그 상면에 팬텀을 고정하는 펜텀지지플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 모터의 구동축에는, 모터의 구동에 따라 축회전하는 리드스크류가 각각 구비되고, 상기 제 1,2종동부재는 각 리드스크류에 치합하여 리드스크류의 축회전에 따라 각자의 리드스크류의 길이방향으로 직선 이동하는 종동블록인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬텀지지플레이트에는, 팬텀지지플레이트에 대해 팬텀을 고정시키는 팬텀고정수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 팬텀고정수단은; 팬텀지지플레이트의 상부에 고정되며 상기 팬텀의 적어도 한 개소 이상을 지지하는 지지벽과, 상기 팬텀을 지지벽측으로 가압하여 지지벽에 밀착 고정되게 함으로써 팬텀을 팬텀지지플레이트 상에 고정시키는 팬텀고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬텀은; 아크릴로 제작되며 그 내부에는 장기(臟器)의 윤곽 형상이 모사된 공간부가 마련되어 있는 팬텀본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬텀은; 상기 팬텀본체의 공간부에 위치하며 장기를 모사하는 장 기 모사체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬텀본체는 소정두께를 가지는 다수의 아크릴제 슬랩으로 적층 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 팬텀을 구성하는 슬랩 중 일부 슬랩에는 외부로부터 가해진 방사선의 선량을 계측하기 위한 선량계를 수용하는 선량계홈이 마련된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 팬텀장치(21)가 수평의 베드(19)에 올려져 있다. 상기 베드(19)는 선형가속기(11)와 한 세트를 이루는 것으로서 치료할 환자가 그 위에 드러눕는 수평의 테이블이다.

또한 상기 선형가속기(11)는 본체(13)와, 상기 본체(13)에 대해 회전 가능하게 설치되는 갠트리(15)로 구성된다. 상기 본체(13)내에는 고전압발생장치나 마이크로웨이브발생장치 등이 설치되어 있고, 갠트리(15)의 내부에는 전자를 가속시키는 가속관과 자기장발생장치와 방사선방출부(17) 등이 구비되어 있다. 상기 방사선방출부(17)로부터 출력된 방사선은 상기 베드(19)에 누워있는 환자의 종양에 조사된다.

한편, 본 실시예에 따른 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치(21)는, 상기 방사선 방출부(17)의 하부에서 베드(19)에 지지된 상태로 방사선방출부(17)로부터 하향 조사되는 방사선을 받아들인다. 상기 방사선방출부(17)에서 조사된 방사선은 팬텀장치(21)의 팬텀(23)에 가해져 조사된 방사선의 선량을 파악할 수 있게 한다.

특히 상기 방사선방출부(17)로부터 방사선이 조사되는 동안, 팬텀(23)은 후술할 제 1,2,3모터의 구동에 의해 전후좌우상하로 움직인다. 이러한 팬텀(23)의 움직임 패턴은 치료할 환자 체내에 위치한 관심부위의 움직임 패턴과 동일하게 계획된 것이다.

결국, 상기와 같이 하향 조사되는 방사선을 받으며 전후좌우상하로 움직이는 팬텀(23) 내부의 모사체(23e)에 가해지는 방사선량 측정을 통해, 실제 환자의 관심부위(종양)에 가해질 방사선량 및 선량분포을 미리 알 수 있게 되는 것이다. 이 때 방사선량의 측정을 위해서 상기 팬텀(23)의 내부에 선량측정용 디텍터(detector)를 미리 위치시켜야 함은 물론이다. 디텍터로서는 열형광선량계나 모스펫선량계 또는 필름을 예로 들 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치의 전체적인 구성을 나타내 보인 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 팬텀장치(21)는, 평평한 다이(예컨대 베드(도 1의 19))에 놓여지며 수평의 지지면을 제공하는 베이스플레이트(27)와, 상기 베이스플레이트(27)의 상부에 설치되며 Z방향 이송력을 제공하는 Z방향구동부(91)와, 상기 Z방향구동부(91)의 상부에 설치되며, 도 5의 Y방향으로 왕복 이동하는 Y방향구동부(93)와, 상기 Y방향구동부(93)의 상부에 설치되며 X방향으로 왕복 이동 하는 X방향구동부(95)와, 상기 X방향구동부의 상부에 장착되는 팬텀(23)을 포함하여 구성된다. 또한 상기 베이스플레이트(27)에는 상기 팬텀의 이동패턴을 조절하기 위한 콘트롤러(25)도 구비된다.

상기 X,Y,Z방향구동부(95,93,91)는 상기 방사선방출부(17)에 대해 팬텀(23)을 삼차원 방향으로 움직이는 역할을 하는 것이다. 삼차원방향으로 이동시킨다는 것은 팬텀(23)을 환자 체내 표적의 움직임 패턴과 동일한 패턴으로 움직인다는 것을 의미한다.

상기 Z방향구동부(91)는, 상기 베이스플레이트(27)의 일측에 고정되는 제 1모터(31)와, 상기 제 1모터(31)에 의해 축회전하며 그 외주면에는 워엄(도 3의 33a)이 형성되어 있는 워엄샤프트(33)와, 상기 워엄샤프트(33)의 측부에 위치하며 원통의 형태를 취하는 것으로서 그 외주면에는 다수의 기어홈(35c)이 형성되어 있고, 내주면에는 암나사부(도 3의 35d)가 형성되어 있는 워엄휠(35)과, 상기 워엄휠(35)의 암나사부(35d)에 치합하며 상부로 연장되는 종동나사부(41)와, 상기 종동나사부(41)의 상단부에 고정되며 베이스플레이트(27)에 대해 평행을 유지하는 승강판(43)과, 상기 베이스플레이트(27)와 승강판(43) 사이에 구비되는 승강가이드부(73)를 포함하여 구성된다.

상기 승강가이드부(73)는 승강판(43)의 승강운동을 안내함과 동시에 승강판(43)가 회전하지 않도록 지지하는 역할을 한다. 이러한 승강가이드부(73)는 베이스플레이트(27)에 고정되며 상부로 개방되는 원통형 수직가이더(39)와, 상기 승강판(43)의 저면에 장착된 상태로 수직가이더(39)의 내부에 부분적으로 삽입되며 승 강판(43)의 승강운동을 가이드하는 가이드로드(43a)로 구성된다. 도면부호 37은 워엄휠(35)을 회전 가능하게 받치는 베어링이다.

상기 Z방향구동부(91)에 대해서는 도 3 및 도 4를 통해 후술하기로 한다.

한편, 상기 승강판(43)의 상부에는 제 1플레이트(45)가 구비된다. 상기 제 1플레이트(45)는 Y방향구동부(93)를 설치할 수 있도록 충분한 수평면을 제공하는 지지면으로서, 경우에 따라 상기 승강판(43)가 충분히 넓을 경우 제 1플레이트(45)는 없어도 된다.

여하튼, 상기 Y방향구동부(93)는 상기 제 1플레이트(45)에 설치되는 제 2모터(49)와, 상기 제 2모터(49)에 의해 축회전하는 리드스크류(도 5의 51)와, 상기 리드스크류(51)에 치합함과 아울러 제 2플레이트(57)에 고정되며 리드스크류(51)의 축회전에 의해 Y방향으로 직선운동 함으로써 제 2플레이트(57)를 화살표 Y방향으로 왕복 운동시키는 종동블록(53)을 포함하여 구성된다.

상기 제 2플레이트(57)의 하부에는, 제 1플레이트(45)에 고정된 상태로 제 1플레이트(45)에 대한 제 2플레이트의 이동을 가이드하는 다수의 베어링(47)이 위치한다. 또한 제 2플레이트(57)의 상부에는 팬텀고정플레이트(61)를 수평으로 받치며 X방향 이동을 가이드하는 다수의 베어링(58)이 구비되어 있다. 상기 Y방향구동부(93)는 도 5를 통해 다시 설명하기로 한다.

상기 X방향구동부(95)는, 상기 제 2플레이트(57)에 고정되는 제 3모터(63)와, 상기 제 3모터(63)의 구동에 의해 화살표 X방향으로 왕복 이동하는 팬텀고정플레이트(61)로 이루어진다. 이러한 X방향구동부(95)는 도 6에 도시한 구성을 가지며 이에 대해서 도 6에서 다루기로 한다.

상기 팬텀고정플레이트(61)의 상부에는 팬텀(23)이 위치하고, 상기 팬텀(23)을 팬텀고정플레이트(61)의 상부에 견고히 고정시키기 위한 고정수단이 구비된다. 상기 고정수단은, 팬텀(23)을 사이에 두고 대향 위치하는 두 개의 지지벽(29)과, 상기 두 개의 지지벽(29) 중 일측 지지벽(29)을 관통하여 설치되며 팬텀(23)을 화살표 f방향으로 가압 지지하는 팬텀고정부(30)로 이루어진다.

상기 팬텀고정플레이트(61)에 설치되는 팬텀(23)은 다수의 아크릴제 슬랩을 적층하여 구성한 것으로서 그 내부에 모사체(23e)를 포함한다. 상기 모사체(23e)로서 폐나 간 또는 심장이나 위장 등 사람의 호흡에 의해 움직이는 장기를 모사할 수 있다.

도 3 및 도 4는 상기 도 2에 도시한 팬텀장치에서의 Z방향구동부의 구성을 보다 자세히 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 수평면을 제공하는 베이스플레이트(27)의 상부 일측에 제 1모터(31)가 구비되어 있고, 상기 제 1모터(31)의 구동축에 워엄샤프트(33)가 연결되어 있다. 상기 워엄샤프트(33)는 다수의 샤프트 써포터(34)에 의해 수평 지지된 상태로 제 1모터(31)로부터 회전토오크를 전달받아 축회전한다. 상기 워엄샤프트(33)는 합성수지나 엔지니어링플라스틱으로 제작한다.

또한 상기 워엄샤프트(33)에는 워엄(33a)이 마련되어 있다. 상기 워엄(33a)은 일반적인 워엄과 같은 형태의 나선형 기어이로 이루어지며, 워엄휠(35)의 외주면에 형성되어 있는 기어홈(35c)에 치합한다.

상기 워엄(33a)의 측부에는 베어링(37)이 위치한다. 상기 베어링(37)은 일반적인 드러스트 베어링으로서 워엄휠(35)을 회전 가능하도록 지지한다. 상기 베어링(37)과 워엄휠(35)의 회전중심축이 일치하여야 함은 물론이다.

상기 베어링(37)의 상부에 설치되는 워엄휠(35)은 측벽부(35a)와 바닥부(35b)를 가지며 상부가 개방된 원통의 형태를 취한다. 상기 바닥부(35b)는 베어링(37)에 고정되며 수평 지지된다. 또한 상기 측벽부(35a)는 일정두께를 가지며 그 외주면과 내주면에 기어홈(35c)과 암나사부(35d)를 구비한다.

상기 기어홈(35c)은 워엄(33a)에 치합하며 워엄샤프트(33)가 화살표 a방향으로 축회전할 때 화살표 b방향으로 회전하여 종동나사부(41)를 위 아래로 승강시킨다.

또한 상기 워엄휠(35)에는 종동나사부(41)가 치합한다. 상기 종동나사부(41)는 워엄휠(35)의 암나사부(35d)에 부분적으로 치합하는 수나사부(41a)와, 상기 수나사부(41a)의 상단부에 일체를 이루는 일정 두께의 고정부(41b)로 이루어진다. 상기 고정부(41b)는 사각판 형태의 승강판(43)에 결합한다. 상기 승강판(43)는 일정두께를 갖는 아크릴 플레이트로서 종동나사부(41)를 수평으로 고정 지지하며 종동나사부(41)의 승강에 따라 제 1플레이트(45)를 승강시킨다.

한편, 상기 워엄휠(35)의 주변에는 세 개의 수직가이더(39)가 설치된다. 상기 수직가이더(39)는 수직으로 연장된 파이프형 부재로서 그 내부에 수직의 가이드로드(43a)를 받아들여 승강판(43)의 승강운동을 가이드함과 동시에 승강판(43)이 회전하지 않도록 지지한다.

상기 가이드로드(43a)는 승강판(43)의 저면에 고정되며 수직으로 하향 연장된 환봉형 막대로서 상기 수직가이더(39)에 일대일 대응한다. 상기 가이드로드(43a)는 도 2에 도시한 바와같이 수직가이더(39)에 그 일부가 수용된 상태로 승강판(43)과 동시에 수직방향으로 구동하며 승강판(43)이 흔들리거나 회전하지 않도록 한다.

상기 승강판(43)의 상부에는 제 1플레이트(45)가 밀착 고정된다. 상기 제 1플레이트(45)는 일정두께를 갖는 사각 아크릴판으로서 수평면을 제공하고 그 위에 다수의 베어링(47)을 구비한다. 상기 제 1플레이트(45)의 상부에는 Y방향구동부(93)가 구비된다.

도 5는 상기 도 2에 도시한 Y방향구동부(93)를 통한 제 2플레이트의 구동 메카니즘을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 제 1플레이트(45)의 일측부에 Y방향구동부(93)가 위치하고 있음을 알 수 있다. 상기 Y방향구동부(93)는 제 2플레이트(57)를 화살표 Y방향으로 평행 운동시키는 역할을 하는 것이다.

상기 Y방향구동부(93)에는, 제 1플레이트(45)의 상부 일측에 고정되는 제 2모터(49)와, 상기 제 2모터(49)의 구동축에 축이음 되며 수평으로 연장되고 그 양단부가 써포터(54)에 의해 지지되는 리드스크류(51)와, 상기 리드스크류(51)를 그 내부로 통과시키며 리드스크류(51)의 축회전에 따라 리드스크류의 길이방향으로 왕복 이동 가능한 종동블록(53)을 구비한다.

또한 상기 종동블록(53)은 제 2플레이트(57)의 돌출부(57a)에 고정된다. 상 기 돌출부(57a)는 제 2플레이트(57)의 일단부에 고정된 상태로 리드스크류(51)측으로 연장된 부재로서 종동블록(53)에 결합하여 종동블록(53)의 이송력을 제 2플레이트(57)로 전달한다.

도면부호 57b는 베어링홈이다. 상기 베어링홈(57b)은 제 1플레이트(45) 위에 고정되어 있는 베어링(47)을 수용하는 홈으로서 일정폭 및 깊이를 갖는다. 상기 베어링(47)은 그 상단부가 베어링홈(57b)의 내부에 수용된 상태로 제 2플레이트(57)를 수평으로 받치며 제 2플레이트(57)가 화살표 Y방향으로 원활히 이동하도록 지지한다.

상기 제 2플레이트(57)의 상부에도 다수의 베어링(58)이 장착되어 있다. 상기 베어링(58)은 팬텀고정플레이트(도 6의 61)를 수평으로 지지하며, 화살표 X방향으로 이동하는 것을 가이드한다.

한편, 상기 돌출부(57a)의 선단부에는 금속편(56)이 구비되고 그 하부 양측에는 두 개의 센서(55)가 구비된다. 상기 센서(55)는 일정간격 이격 설치되며 금속편(56)의 이동거리를 감지하는 역할을 한다.

상기 각 센서(55)는 금속편(56)이 그 내부를 통과할 때 신호를 발생하는 기본 특성을 갖는다. 따라서 상기 금속편(56)이 종동블록(53)을 따라 이동하여 금속편(56)에 도달할 경우, 해당 센서(55)는 신호를 발생하여 금속편(56)의 도착사실을 상기 콘트롤러(25)에 전달한다. 상기 콘트롤러(25)는 금속편(56)이 한쪽 센서(55)에 도달한 사실을 보고 받고 제 2모터(49)를 역회전시켜 종동블록(53)을 반대방향으로 이동시킨다. 상기한 메카니즘의 센싱 방식은 공지의 것이다.

상기와 같이 Y방향구동부(93)에 구비되어 있는 센서(55)는 제 2플레이트(57)의 Y방향 최대 왕복거리를 결정하는 것이다. 이는 센서(55)의 간격을 넓힐수록 제 2플레이트(57)의 Y방향 최대 행정거리를 증가시킬 수 있다는 의미이다.

그러나 실제로는 상기 금속편(56)을 센서(55)까지 도달시키지 않고 센서(55)의 안쪽 범위내에서만 왕복시킨다. 이러한 금속편(56)의 행정거리 즉 종동블록(53)의 행정거리 조절은 콘트롤러(25)를 통해 제어된다.

도 6은 상기 도 2에 도시한 X방향구동부(95)의 자세한 구성을, 팬텀고정플레이트의 구동 메카니즘을 통해 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예의 X방향구동부(95)는 팬텀고정플레이트(61)를 화살표 X방향으로 평행 운동시키는 목적을 갖는 것이다.

도 6을 참조하면, 제 2플레이트(57)의 상부 일측에 제 3모터(63)와, 상기 제 3모터(63)로부터 회전력을 전달받아 축회전하는 리드스크류(69)와, 상기 리드스크류(69)를 그 내부로 통과시키며 리드스크류(69)의 축회전에 따라 왕복운동하는 종동블록(71)이 구비되어 있음을 알 수 있다.

상기 종동블록(71)은 팬텀고정플레이트(61)의 일단부에 고정되어 있는 ㄷ자 형태의 돌출부(61b)에 결합한다. 상기 리드스크류(69)는 제 3모터(63)의 구동축과 나란하게 배치되며 그 양단부가 써포터(72)에 의해 수평으로 지지된다.

또한 상기 제 3모터(63)의 회전토오크를 리드스크류(69)에 전달할 수 있도록, 제 3모터(63)의 구동축에는 구동풀리(65)가, 리드스크류(69)의 일단에는 종동풀리(66)가 장착되고, 구동풀리(65) 및 종동풀리(66)가 벨트(67)로 연결된다. 따라 서 제 3모터(63)의 회전토오크는 벨트(67)를 통해 리드스크류(69)에 전달될 수 있다.

한편, 상기 종동블록(71)은 리드스크류(69)의 축회전에 의해 리드스크류(69)의 길이방향으로 왕복운동하며 그 하부에 고정되어 있는 돌출부(61b)를 통해 팬텀고정플레이트(61)를 화살표 X방향으로 왕복 운동시킨다. 상기 팬텀고정플레이트(61)는 제 2플레이트(57)의 상부에 구비되어 있는 베어링(58)에 의해 수평으로 받쳐진 상태로, 설정된 범위내에서 왕복운동한다.

팬텀고정플레이트(61)가 베어링(58)에 받쳐져 직선운동 할 수 있도록 팬텀고정플레이트(61)에는 베어링(58)의 상단부를 수용하는 다수의 베어링홈(61a)이 마련되어 있다. 상기 베어링홈(61a)은 일정폭 및 깊이를 가지며 서로에 대해 평행하다.

또한, 상기 팬텀고정플레이트(61)의 최대 이동거리를 제한하기 위하여, 상기 돌출부(61b)의 일측에 금속편(56)이 구비되어 있고 그 하부에 한 쌍의 센서(55)가 설치되어 있다. 상기 금속편(56) 및 센서(55)의 동작 원리는 도 5를 통해 설명한 바와 같다.

도시한 바와같이, 수평면을 제공하는 팬텀고정플레이트(61)의 상면 양측에 한 쌍의 지지벽(29)이 구비되어 있다. 상기 지지벽(29)은 일정 간격 이격된 상태로 상호 대향하며 도 2에 도시한 바와같이 그 사이에 놓여진 팬텀(도 2의 23)을 일측으로 밀어 견고히 지지한다. 상기 지지벽(29) 및 팬텀고정부(30)는 아크릴로 제작 한다. 아울러 실시예에 따라 상기 지지벽의 개수나 형식은 얼마든지 달라질 수 있다.

상기한 한 쌍의 지지벽(29) 중 일측 지지벽(29)에는 팬텀고정부(30)가 구비된다. 상기 팬텀고정부(30)를 설치하기 위하여 해당 지지벽(29)에는 팬텀고정부(30)의 가압나사(30a)가 끼워지는 암나사구멍(29a)이 형성되어 있다.

상기 팬텀고정부(30)는, 상기 암나사구멍(29a)에 나사 결합하는 가압나사(30a)와, 상기 가압나사(30a)의 단부를 수용 고정하는 원통형 나사연결구(30b)와, 상기 나사연결구(30b)에 일체를 이루며 디스크의 형태를 취하는 지지판(30e)으로 이루어진다.

상기 가압나사(30a)의 선단부는 나사연결구(30b) 내부에 삽입된 상태로 고정스크류(30d)로 고정된다. 상기 나사연결구(30b)의 측벽에는 고정스크류(30d)가 끼워지는 암나사구멍(30c)이 마련되어 있다.

따라서 도 8에 도시한 바와같이, 팬텀고정부(30)를 일측 지지벽(29)에 장착한 상태로 가압나사(30a)를 돌려 팬텀(23)을 화살표 f방향으로 가압할 수 있는 것이다.

한편, 도 8에 도시한 바와같이, 팬텀고정플레이트(61)에 장착되는 팬텀(23)은 다수의 단위 슬랩(23a)을 적층하여 구성됨을 알 수 있다. 상기 팬텀(23)의 세부 구성에 대해서는 도 9를 통해 설명하기로 한다.

도 9는 상기 도 2에 도시한 팬텀의 구성을 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 10은 상기 도 9에 도시한 팬텀본체를 구성하는 임의의 슬랩을 별도로 도시한 분해 사시도 이다.

기본적으로 본 실시예에 따른 팬텀(23)은, 다수의 슬랩(23a)으로 적층 구성되며 그 내부에 장기의 윤곽이 공간으로 모사되어 있는 팬텀본체(23z)와, 상기 팬텀본체(23z)의 내부에 위치되는 모사체(23e)로 이루어진다.

상기 팬텀본체(23z)를 구성하는 각 슬랩(23a)은 일정두께를 가지며 아크릴로 제작된다. 또한 일부 슬랩(23a)에는 도 10에 도시한 바와같이 단면홈(23g)이 형성되어 있다. 상기 단면홈(23g)은 장기의 각 단면의 윤곽형상을 갖는 관통구멍이다.

즉, 상기 단면홈(23g)은 이를테면 사람의 등뒤에서 가슴방향으로 소정간격의 단층촬영을 통해 획득한 장기(臟器)의 여러 영상을 구멍으로 표현한 것이다. 따라서 상기 단면홈(23g)의 형상은 슬랩(23a)마다 다르고, 슬랩(23a)을 차례로 적층하면 장기의 형상이 구현된다.

한편, 도 9를 참조하면, 다수의 슬랩(23a)이 차례로 적층되어 하나의 팬텀(23)을 구성함을 알 수 있다. 상기 각 슬랩(23a)은 직사각형의 형태를 취하며 네 귀퉁이부에는 관통구멍(23f)이 형성되어 있다.

상기 관통구멍(23f)은 수직로드(23b)가 통과하는 구멍이다. 상기 수직로드(23b)는 차례로 적층되어 있는 슬랩(23a)의 관통구멍(23f)을 상향 통과하고 그 상단부가 너트(23c)에 결합함으로써 슬랩(23a)을 위아래로 밀착시킨다.

특히 상기와 같이 슬랩(23a)이 적층된 상태로 너트(23c)에 의해 고정되어 있으므로, 너트(23c)를 풀어 슬랩(23a)을 약간 들어올린 상태로 도 8에 도시한 바와같이 필름(도 8의 81)을 삽입할 수 있다. 상기 필름(81)은 모사체(23e)를 통과한 방사선량을 알아내기 위한 것이다.

아울러 일부 슬랩(23a)의 단면홈(23g)에는 모사체편(23d)이 끼워져 있음을 알 수 있다. 상기 모사체편(23d)은 슬랩(23a)이 차례로 적층될 때 자동으로 적층되어 하나의 모사체(23e)를 구성한다.

모사체(23e)는 모사대상과 유사한 조직밀도를 갖는 등가물질로 제작된다. 예컨대 폐(肺)를 모사하기 위한 모사체(23e)는 코르크(cork)로 제작된다. 코르크의 조직 밀도는 폐의 조직밀도와 거의 등가이다.

여하튼 상기 각 단면홈(23g)에 모사체편(23d)을 끼운 후 슬랩(23a)을 적층 구성하고 팬텀(23)에 방사선을 가하면, 모사체편(23d)을 두께 방향으로 통과하는 방사선의 관심깊이에서의 에너지 준위를 알 수 있고 이를 통해 방사선치료계획을 수립할 수 있다.

상기 모사체(23e)는 모사하고자 하는 장기의 종류에 따라 여러가지 적절한 재료로 제작한다. 상기 모사체편(23d)을 슬랩과 동일한 아크릴로 제작할 수 도 있고, 테프론판이나 파라핀으로 제작할 수 도 있다.

도 11 및 도 12는 상기 도 9에 도시한 팬텀의 일부 슬랩을 별도로 도시한 도면이다. 도 11 및 도 12에 도시한 슬랩(23a)은 도 8에 도시한 바와같이 모사체(23e)의 하부에 위치하는 것이다.

도 11을 참조하면, 슬랩(23)의 상면에 다수의 선량계홈(23k)이 마련되어 있음을 알 수 있다. 상기 선량계홈(23k)은 일정 간격으로 배열되며 그 내부에 열형광선량계(83)를 수용한다. 이와같이 열형광선량계(83)를 구비한 슬랩(23a)을 도 8에 도시한 바와같이 모사체(23e)의 하부에 장착함에 의해 모사체(23e)를 하향 통과한 선량을 알아낼 수 있다.

도 12에 도시한 슬랩(23)에는 길이방향으로 연장된 선량계홈(23m)이 형성되어 있다. 상기 선량계홈(23m)은 다수가 나란하게 형성되며 그 내부에 모스펫선량계(85)를 수용할 수 있다. 따라서 모스펫선량계(85)가 장착된 상태의 슬랩(23)을 도 8에 도시한 바와같이 모사체(23e)의 하부에 배치하여 모사체(23e) 하부의 방사선량을 파악할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

방사선 방출부로부터 조사되는 방사선을 받아들이며 그 내부에는 인체내의 장기(臟器)를 모사한 모사체가 구비되어 있는 팬텀과;

상기 팬텀의 하부에 설치되어 팬텀을 받친 상태로 방사선 방출부에 대해 팬텀을 상대 이동시키는 것으로서,

외부로부터 회전토오크를 전달받아 축회전 하고 그 외주면에는 워엄이 마련되어 있는 워엄샤프트와, 원통의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 워엄에 치합하는 기어홈이 형성되어 워엄샤프트의 축회전에 종동하여 회전하고 그 내주면에는 암나사산이 형성되어 있는 워엄휠과, 상기 워엄휠의 암나사부에 치합하며 워엄휠의 회전에 따라 승강하여 상기 팬텀을 승강시키는 종동나사부를 갖는 승강수단과,

상기 승강수단과 연동 가능하며 팬텀을 수평방향으로 이동시키는 수평이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 1항에 있어서,

상기 승강수단과 수평이동수단의 하부에는 수평면을 제공하는 베이스플레이트가 구비되고,

상기 종동나사부는 상기 워엄휠에 치합한 상태로 워엄휠 상부로 연장되고 그 상단부에는 승강부재가 고정되며,

상기 승강부재와 베이스플레이트의 사이에는 베이스플레이트에 대한 승강부 재의 승강운동을 가이드하며 승강부재를 통해 종동나사부를 지지하는 승강가이드부가 마련된 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 2항에 있어서,

상기 승강부재의 상부에는 수평면을 제공하는 제 1플레이트가 구비되고,

상기 수평이동수단은;

상기 제 1플레이트에 장착되는 모터와,

상기 모터로부터 동력을 전달받아 수평방향으로 직선 왕복운동하는 제 1종동부재와,

상기 종동부재에 연결되며 종동부재를 따라 직선 왕복운동하는 제 2플레이트와,

상기 제 2플레이트에 장착되는 모터와,

상기 모터로부터 동력을 전달받아 직선 왕복 운동하되 상기 제 1종동부재의 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복운동 하는 제 2종동부재와,

상기 제 2종동부재와 결합하며 제 2종동부재를 따라 왕복 운동하고, 그 상면에 팬텀을 고정하는 펜텀지지플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 3항에 있어서,

상기 각 모터의 구동축에는, 모터의 구동에 따라 축회전하는 리드스크류가 각각 구비되고,

상기 제 1,2종동부재는 각 리드스크류에 치합하여 리드스크류의 축회전에 따라 각자의 리드스크류의 길이방향으로 직선 이동하는 종동블록인 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 3항에 있어서,

상기 팬텀지지플레이트에는,

팬텀지지플레이트에 대해 팬텀을 고정시키는 팬텀고정수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 5항에 있어서,

상기 팬텀고정수단은;

팬텀지지플레이트의 상부에 고정되며 상기 팬텀의 적어도 한 개소 이상을 지지하는 지지벽과,

상기 팬텀을 지지벽측으로 가압하여 지지벽에 밀착 고정되게 함으로써 팬텀을 팬텀지지플레이트 상에 고정시키는 팬텀고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 1항에 있어서,

상기 팬텀은;

아크릴로 제작되며 그 내부에는 장기(臟器)의 윤곽 형상이 모사된 공간부가 마련되어 있는 팬텀본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 7항에 있어서,

상기 팬텀은;

상기 팬텀본체의 공간부에 위치하며 장기를 모사하는 장기 모사체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 8항에 있어서,

상기 팬텀본체는 소정두께를 가지는 다수의 아크릴제 슬랩으로 적층 구성된 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.
제 9항에 있어서,

상기 팬텀을 구성하는 슬랩 중 일부 슬랩에는 외부로부터 가해진 방사선의 선량을 계측하기 위한 선량계를 수용하는 선량계홈이 마련된 것을 특징으로 하는 장기모사 팬텀을 갖는 팬텀장치.