KR20080039920A

KR20080039920A - 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20080039920A
Application number: KR1020087004169A
Authority: KR
Inventors: 케네스 제이. 루찰라; 구스타보 에이취. 올리베라; 에릭 스크나르; 웨이구오 루; 토마스 알. 맥키
Original assignee: 토모테라피 인코포레이티드
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-05-07
Also published as: JP2009502251A; WO2007014104A3; WO2007014104A2; CA2616136A1; EP1906827A2; US7839972B2; EP1906827A4; US20070195929A1

Abstract

움직임을 나타내는 마커를 사용하여 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는 시스템 및 방법을 제공한다. 마커는 환자와 관련되어 있다. 본 발명의 방법은, 일실시예에서, 환자에게 방사선을 부여하는 단계와, 방사선을 부여하는 단계를 수행하는 동안, 마커의 움직임을 모니터링하는 단계와, 마커의 움직임에 적어도 부분적으로 기초하여, 환자에게 부여된 선량을 평가하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명의 방법은, 환자에게 방사선을 부여하는 단계와, 방사선의 부여에 관련된 정보를 획득하는 단계와, 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 마커에 대한 선량을 추정하는 단계와, 마커에 의해 수신된 선량을 취득하는 단계와, 수신된 선량을 추정된 선량과 비교하는 단계를 포함한다.

Description

방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF EVALUATING DOSE DELIVERED BY A RADIATION THERAPY SYSTEM}

본 발명은, 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 출원은, 2005년 7월 22일자로 제출된, "SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING POSITION OF AN OBJECT AND DELIVERING RADIATION THERAPY TREATMENT"라고 하는 명칭을 갖는 미국 가특허 출원 제60/701,588호; 및 2005년 7월 22일자로 제출된, "SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT"라고 하는 명칭을 갖는 미국 가특허 출원 제60/701,580호의 우선권을 주장한다. 상기 문헌들의 개시 내용을 본원 명세서에 참조에 의해 원용한다.

지난 수십 년 동안, 방사선 치료 방법이, 컴퓨터와 네트워킹, 방사선 요법 치료 계획 소프트웨어(radiation therapy treatment planning software), 및 의료 영상(medical imaging) 기술과 결합되어 개선되고 왔다. 이러한 의료 영상화 기술에는, 컴퓨터 단층 촬영("CT": computed tomography), 자기 공명 영상("MRI": magnetic resonance imaging), 초음파("US": ultrasound), 및 양전자 방출 단층 촬영("PET": positron emission tomography)이 있다. 방사선 치료를 시행하기 위해 사용되는 장비의 움직임과 위치를 추적(track)하기 위한 장치가 사용되기도 한다. 적절한 표적 치료 부위에 정확한 선량(dose)(예컨대, 방사선의 조사량)을 부여(deliver)하기 위해, 치료 과정 중에 환자에게 부여되는 방사선량(amount of radiation)이 모니터링(monitor)된다. 통상적으로, 장비 및 환자 위치 정보는, 제어용 컴퓨터에 고정 배선 방식으로 연결된(hard-wired) 기계적 센서를 통해 수집된다.

일실시예에서, 본 발명은, 방사선 치료 시스템 또는 영상화 장치 시스템의 제어(control), 확인(verify), 동기화(synchronize), 및/또는 품질 보증(QA)을 위해, 로컬 위치 확인 시스템("LPS": local positioning system)을 제공한다. 이러한 로컬 위치 확인은, 실시간으로 또는 사후 처리 방식(post-process)으로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 실시예의 특징에는, LPS 및 다른 위치 확인 시스템 간의 인터페이스(interface)와, 영상화(imaging) 또는 치료법(therapy) 등의, 기기 제어(machine control), 동기화, 및/또는 환자의 치료 과정(procedure)에 이러한 정보를 사용하는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, LSP는, 기기 제어, 동기화, 및/또는 환자의 치료 과정에 사용하기 위한 정보를 취득하도록, 다른 환자 모니터링 장치와 통신을 수행할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 환자의 영상화 또는 치료와 관련하여 여러 하드웨어 구성요소를 추적(tracking)하기 위한 방법을 포함한다. 이러한 구성요소로는, 갠트리(gantry), 진료대(couch), 콜리메이터(collimator)[베이스 엽부(base leave) 및/또는 개별 엽부(individual leave)], 또는 피드백에 필요한 다른 구성요소가 포함될 수 있다. 본 발명의 시스템을 위한 센서를 환자에 부착할 수도 있다.

위치 확인용 피드백의 한가지 방법은, 제어용 컴퓨터에 통상 고정 배선으로 연결된 기계적 센서를 사용하는 것이다. 다른 피드백 방법은, 환자의 모니터링에 특징이 있으며, 환자에 주입될 수 있는 삽입가능한(implantable) RF 장치를 사용하는 것이다. 이러한 장치들 중 일부는, 부여되는 선량에 대한 피드백을 제공하기 위해 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 기술을 사용하고, 그외의 장치는 위치의 판독을 수행한다.

[0006]

~ [[0009]

본 발명의 다른 특징에 대해서는, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 따라, 방사선 치료 시스템을 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.

도 2는, 도 1에 도시된 방사선 치료 시스템에서 사용될 수 있는 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator)를 개략적으로 나타낸 부분 사시도이다.

도 3은, 본 발명의 실시예에 따라, 도 1의 방사선 치료 시스템과 함께 사용되는 로컬 위치 확인 시스템을 개략적으로 나타낸다.

도 4는, 도 3의 로컬 위치 확인 시스템에 사용될 수 있는 복수 개의 장치를 나타내는 블록도이다.

도 5는, 본 발명의 실시예에 따라, 가변 세기 시드를 사용하는 방사선 치료를 시행하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 6은, 본 발명의 실시예에 따라, 표적 내에 또는 표적의 부근에 삽입되는 MOSFET형 마커로부터의 피드백을 이용하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명에 개시된 또는 첨부 도면에 도시된 구성의 상세와 구성요소의 배치에 대한 용도나 목적에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 다른 실시 형태로도 될 수 있으며, 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다. 본 명세서에서 사용되는, "포함한다", "구비한다", "갖는다" 등의 표현은, 이하에 열거된 항목과 그 등가 범위뿐만 아니라 추가적인 항목까지 포함하는 것을 의미한다. 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타 내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.

본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.

또한, 하드웨어, 소프트웨어, 및 전자 부품이나 모듈을 포함하는 본 발명의 실시예에서의 구성요소의 대부분이 마치 하드웨어로만 구현되는 것으로 도시 및 개시되어 있다고 하더라도, 당업자라면, 본 명세서의 상세한 설명에 의해, 본 발명의 전자적인 기술적 특징이 소프트웨어로도 구현될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 마찬가지로, 복수 개의 하드웨어와 소프트웨어를 기반으로 하는 장치와, 복수 개의 상이한 구조를 갖는 구성요소를 사용해서 본 발명을 구현할 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 이하에 설명하는 바와 같이, 도면에 도시된 구체적인 기계적 구성은, 본 발명을 일례로서 나타내고 있을 뿐이며, 다른 기계적인 구성도 가능하다.

도 1은, 환자(14)에게 방사선 치료 요법을 시행할 수 있는 방사선 치료 시스템(radiation therapy treatment system)(10)을 도시하고 있다. 방사선 치료 요법에는, 광자를 기반으로 하는(photon-based) 방사선 치료 요법, 근접 치료 요법(brachytherapy), 전자빔 치료 요법, 광자, 중성자 또는 입자 치료 요법, 또는 그외 다른 종류의 치료 요법이 포함될 수 있다. 방사선 치료 시스템(10)은, 갠트리(gantry)(18)를 갖는 방사선 치료 기기를 포함한다. 갠트리(18)는, 갠트리 컨트롤러(gantry controller)(20)에 의해 제어된다. 도 1에 도시된 갠트리(18)는, 환형의 갠트리(ring gantry), 즉 360°회전의 원호를 이루면서 연장되어 완전한 환형 또는 원형을 이루도록 된 것이지만, 다른 형태의 구성도 가능하다. 예를 들면, C자형 타입, 부분 환형의 갠트리(partial ring gantry), 또는 로봇 팔(robotic arm)을 사용해도 된다.

갠트리(18)는 방사선 모듈(radiation module)을 지지하도록 구성될 수 있는데, 이 방사선 모듈은, 광자 방사선으로 이루어진 방사선 빔(30)을 생성할 수 있는 방사선 소스(radiation source)(22) 및 선형 가속기(linear accelerator)(26)를 포함한다. 방사선 모듈은, 방사선 빔(30)의 변형 및 변조가 가능한 조절 장치(modulation device)(34)를 포함하도록 구성될 수 있다. 조절 장치(34)는, 방사선 빔(30)을 조절하고, 방사선 빔(30)이 환자(14)를 향하도록 한다. 구체적으로 말하면, 방사선 빔(30)은 환자의 일부 부위를 향하도록 되어 있다. 넓게 말하면, 방사선 빔이 지향하는 환자의 부위는, 환자의 신체 전부를 의미할 수도 있지만, 일반적으로는 신체 전부보다는 작고, 2차원 면적(area) 및/또는 3차원 체적(volume) 으로 정의될 수 있는 부분을 의미한다. 방사선을 조사할 부위는, 표적(target) 또는 표적 영역(46)이라고 할 수 있으며, 관심 영역(region of interest)의 예가 된다. 다른 종류의 관심 영역으로는 위험 영역(region at risk)이 있다. 환자의 신체 일부 부위에 위험 영역이 포함되어 있다면, 방사선 빔이 그 위험 영역을 향하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 환자(14)는, 방사선을 부여할 필요가 있는 표적 영역(46)이 하나 이상 있을 수 있다. 이러한 조절(modulation)을, 세기 조절 방사선 치료("IMRT": intensity modulated radiation therapy)라고도 한다.

방사선 모듈을, 환자(14)에 대해 상대적인 다양한 회전 위치 및/또는 축 방향 위치에 배치(position)할 수 있는 다른 구조(framework)도 사용될 수 있다. 또한, 방사선 소스(22)는, 갠트리(18)의 형태를 따르지 않는 경로(path)로 이동하는 것도 가능하다. 예를 들어, 방사선 소스는, 예시한 갠트리(18)가 전체적으로 원형의 형태를 갖는 경우라도, 원형이 아닌(non-circular) 경로로 이동할 수 있다.

도 2에 도시된 구성 예에서, 조절 장치(34)는 시준 장치(collimation device)를 포함한다. 이 시준 장치는, 일련의 조오(jaw)(39)를 갖는 일차 콜리메이터(primary collimator)를 포함한다. 조오(jaw)는, 방사선 빔(30)이 통과할 수 있는 개구(aperture)(40)의 크기를 규정하고 이를 조정한다. 조오(39)는, 액추에이터(actuator)(41)에 의해 제어되는 상부 조오(upper jaw)와 하부 조오(lower jaw)를 포함한다. 상부 조오와 하부 조오는, 개구(40)의 크기를 조정할 수 있도록, 이동이 가능하게 되어 있다. 시준 장치는 또한, 다엽 콜리메이터(MLC: multi-leaf collimator)(38)를 포함한다. 다엽 콜리메이터는 서로 엇갈리게 배치된 복수 개의 엽부(a plurality of interlaced leaves)(42)를 포함하며, 이러한 엽부는, 위치 이동이 가능하게 되어 있다. 엽부(42)와 조오(39)의 움직임은, 위치 확인 장치(positioning devices)(이하 상세하게 설명함)에 의해 추적될 수 있다. 이러한 엽부(42)는, 최소로 개방된 위치부터 최대로 개방된 위치까지의 어느 위치로도 이동할 수 있게 되어 있다. 서로 엇갈리게 배치된 복수 개의 엽부(42)는, 방사선 빔(30)이 환자(14)의 표적(46)에 도달하기 전에, 방사선 빔(30)의 세기, 크기, 및 형태를 조절(modulate)한다. 이들 복수 개의 엽부(42)는, 모터 또는 에어 밸브 등의 액추에이터(actuator)(50)에 의해 각각 독립적으로 제어되며, 방사선 빔의 통과를 허용하거나 차단하기 위하여, 엽부(42)가 신속하게 개방되거나 폐쇄될 수 있도록 되어 있다. 액추에이터(50)는, MLC 컴퓨터 및/또는 컨트롤러(54)에 의해 제어되도록 할 수 있다.

방사선 치료 시스템(10)(도 1)은, 검출기(detector)(58)도 포함할 수 있다. 검출기는, 예컨대 킬로볼트(kilovoltage) 또는 메가볼트(megavoltage) 전압을 검출할 수 있는 검출기가 될 수 있으며, 치료용의 방사선 소스(22)로부터 또는 별도의 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수신할 수 있도록 되어 있다. 선형 가속기(26)와 검출기(58)는, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 시스템으로 작동해서, 환자(14)의 CT 영상(images)을 생성하도록 구성될 수 있다. 선형 가속기(26)는 방사선 빔(30)을 환자(14)의 표적(46)을 향해 방출한다. 이 CT 영상은, 부채 모양의 기하학적 형상, 다절편(multi-slice) 형상, 또는 콘빔(cone-beam) 형상을 갖는 방사선 빔(30)에 의해 얻어질 수 있다. 또한, CT 영상은, 메가볼트 에너지 또는 킬로볼트 에너지를 전달하는 선형 가속기(linear accelerator)(26)에 의해 취득될 수 있다. 표적(46)과 표적 주변의 조직(tissue)에서는 방출된 방사선의 일부가 흡수된다. 검출기(58)는, 표적(46)과 그 주변의 조직이 흡수한 방사선량을 검출 또는 측정한다. 검출기(58)는, 선형 가속기(26)가 환자(14)의 주위를 회전하고 환자(14)를 향해 방사선을 방출할 때의 여러 각도로부터 흡수 데이터(absorption data)를 수집한다. 수집한 흡수 데이터는, 컴퓨터(54)로 전달되어 처리되는데, 환자의 신체 조직 및 기관의 단면 이미지, 즉 "단층 조각"(slices)을 생성하는 처리를 행한다. 이러한 영상은, 뼈(bone), 연조직(soft tissue), 및 혈관(blood vessel)을 나타낼 수도 있다.

방사선 치료 시스템(10)은, 또한 환자(14)를 지지하기 위한 환자 지지대(patient support), 예컨대 진료대(couch)(62)(도 1에 도시되어 있음)를 포함할 수 있다. 진료대(62)는, x 방향, y 방향 또는 z 방향 중 하나 이상의 축 방향을 따라 이동한다. 다른 구성 예에서, 환자 지지대는, 환자의 신체 중의 일부 부위를 지지하도록 구성된 장치가 될 수 있으며, 환자의 신체 전부를 지지하여야 하는 것에 한정되지 않는다. 방사선 치료 시스템(10)은, 또한 진료대(62)의 위치를 조종할 수 있는 전동 시스템(drive system)(66)을 포함할 수 있다. 이 전동 시스템(66)은, 진료대 컴퓨터 및/또는 컨트롤러(70)에 의해 제어되도록 할 수 있다. 이와 다르게, 전동 시스템(66)은, 방사선 치료 시스템(10)의 다른 컴퓨터 및/또는 컨트롤러를 사용하여 제어되도록 할 수도 있다.

방사선 치료 시스템(10)은, 앞서 설명한 바와 같이, 원하는 선량(예컨대, 미 리 정해진 방사선량)을 환자(14)에게 부여(deliver)하기 위해, 위치 이동이 가능한, 많은 구성요소 및 메커니즘[예컨대, 진료대(62), MLC(38), 갠트리(18) 등]을 포함한다. 예를 들어, 환자(14)에게 부여되는 방사선의 세기를 조절하기 위해, MLC(38)의 엽부(42)를 이동시킬 수 있다. 또한, 표적(46)을 정확하게 배치하기 위해, 진료대(62)를 이동시킬 수 있다. 따라서, 환자(14)에게 정확한 선량을 부여하기 위해, 방사선 치료 시스템(10)의 구성요소 각각의 움직임이 정확하게 제어될 수 있다. 방사선 치료 시스템(10)의 구성요소와 메커니즘의 움직임(및 동작)은, 복수 개의 컴퓨터 및/또는 컨트롤러[예컨대, 갠트리 컨트롤러(20), 진료대 컨트롤러(70), MLC 컨트롤러(54) 등]에 의해 제어될 수 있다. 치료 과정 중에 환자(14)에게 정확한 선량을 부여하기 위해, 선량 컨트롤러(dose controller)(75)(도 3에 도시)와 같은 다른 컨트롤러가 사용될 수 있다. 선량 컨트롤러(75)는, 환자(14)에게 부여될 정확한 선량을 판정하기 위해, 복수 개의 위치 확인 및 선량 확인 장치(이하 상세하게 설명함)로부터 신호를 제공받을 수 있다.

이와 달리, 개별의 컨트롤러 및/또는 컴퓨터의 모든 프로세스 및 동작을 포함하는 방사선 치료 시스템(10) 전체를 제어하기 위해, 단일의 시스템 컴퓨터(도시 안 됨)가 사용될 수 있다.

도 3은, 방사선 치료 시스템의 다수의 구성요소와 이들 각각의 컨트롤러에 대한 링크(link)를 갖는 로컬 위치 확인 시스템(LPS)(100)의 실시예를 나타낸다. LPS(100)는, 환자(14)와 표적(46)의 움직임을 추적하는데에도 사용될 수 있다(도 4와 관련하여 개시함). 다른 실시예에서, LPS(100)는, 다른 타입의 영상화 장 비(imaging equipment)(예컨대, CT, MRI, PET 등) 내에 구현될 수 있으며, 도 1에 도시한 방사선 치료 시스템(10)에 한정되지 않는다. 도 3에 도시된 실시예에서, LPS(100)는, 통합 컴퓨터(integration computer)(105), 시스템 모니터링 모듈(110), 및 복수 개의 위치 확인 장치(position verification device)(125)를 포함한다.

설명을 계속하기 전에, 복수 개의 위치 확인 장치(125)는, 본 명세서에서, 복수 개의 움직임 확인 장치(motion verification device)(125)라고도 한다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 위치 확인 장치(125)는, 위치 확인 장치(125)에 사용하기 위한 속도(또는 속력), 가속도, 또는 시계열(time series)을 취득하는데에 사용될 수 있다. 위치 정보, 속도 정보, 가속도 정보, 및 시계열 정보를, 본 명세서에서는, "움직임 정보"(motion information)라고 통합하여 설명할 수 있으며, "위치 확인 장치"에 대한 다른 표현으로서 "움직임 확인 장치"라는 용어를 사용할 수 있다. 본 명세서에서 언급하는 바와 같이, 위치 확인 장치(125)(또는 움직임 확인 장치)는 위치 확인 장치(125)에 대한 방사선을 모니터링하는데 사용될 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 방사선 치료 시스템(10)의 각각의 컨트롤러[예컨대, 갠트리 컨트롤러(20), 진료대 컨트롤러(70), MLC 컨트롤러(54), 선량 컨트롤러(75) 등]는, 방사선 치료 시스템의 구성요소 각각의 움직임과 동작을 제어하기 위하여, 이들 각각의 구성요소에 신호를 전송할 수 있다. 도 3에서 수신 및 송신되는 신호는, 유선 및 무선의 통신 요소[예컨대, 구리선, 동축 케이블, 무선 주파 수("RF"), 적외선("IR") 신호, Wi-Fi 신호 등]에 의해 전송될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 방사선 치료 시스템의 각 구성요소는 또한, 시스템 모니터링 모듈(110)에 신호를 전송할 수 있다. 이들 신호는, 각 구성요소의 실제의 위치 및 동작에 대응할 수 있다. 시스템 모니터링 모듈(110)은 또한, 위치 확인 장치(125)로부터 신호를 수신할 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, LPS(100)의 위치 확인 장치(125)는 방사선 치료 시스템(10)의 다양한 구성요소에 연결될 수 있다. 위치 확인 장치(125)는, 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소로부터 상대 위치 데이터(relative position data) 및 절대 위치 데이터(absolute position data)를 수집하는데 사용될 수 있다. 이러한 데이터는, 방사선 치료의 시행을 최적화하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 위치 확인 장치(125)는, 진료대(62)의 위치, 속력 및/또는 기울기(sag) 정보를 제공하기 위해, 진료대(62)에 연결될 수 있다. 다른 예로서, 위치 확인 장치(125)는, 갠트리의 위치, 속력 및 기울어짐과, 엽부(leaf)의 위치 및 속력을 검출하도록 전략적으로 배치될 수 있다.

위치 확인 장치(125)는, 다른 구성요소에 대해 상대적인 위치 데이터, 예컨대 갠트리 위치에 대해 상대적인 진료대 위치 데이터를 제공할 수 있다. 마찬가지로, 위치 확인 장치(125)는, 다른 위치 데이터(position data)를 제공하기 위해, 방사선 치료 시스템(10)의 다양한 다른 구성요소[예컨대, MLC(38)의 엽부(42), 갠트리(18), 선형 가속기(26) 등]에 연결될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서는, 환자 및 표적의 위치 정보를 제공하기 위해, 위치 확인 장치(positioning devices) 및 비콘(beacons)이, 환자에 연결 또는 삽입(implanted)될 수 있다(이에 대해서는, 도 4와 관련하여 상세하게 설명함).

일부 실시예에서, LPS(100)는, 방사선 치료 시스템(10)의 구성요소가 이동하는 속력을 추적하는데에도 사용될 수 있다. 더 구체적으로 말하면, 각 구성요소의 속력은, 위치 확인 장치(125)의 신호를 사용하여, 여러 가지 방법으로 판정될 수 있다. 일실시예에서는, 이동하는 각각의 구성요소의 속력을 추적하기 위해 도플러 효과(Doppler Effect)가 사용된다. 다른 실시예에서는, 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 속력을 판정하기 위해, 위치/시간 비교 산출이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 선형 가속기(26)가 갠트리(18)의 둘레로 하나의 위치에서 다른 위치로 이동하는 속력은, 이 선형 가속기에 고정 부착된 위치 확인 장치(125)를 추적함으로써, 도플러 효과를 사용하여 추적이 가능하다.

위치 확인 장치(125)의 각각의 위치 및 속력을 추적하기 위하여, 시스템 모니터링 모듈(110)이 수신하는 신호가, 통합 컴퓨터(105)로 중계(relay)된다. 일부 실시예에서, 시스템 모니터링 모듈(110)로부터 통합 컴퓨터(105)로 전송되는 신호는, 직접 그리고 어떠한 변경도 없이 중계된다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링 모듈(110)로부터 통합 컴퓨터(105)로 전송되는 신호는, 전송 이전에 변조 또는 변경된다. 이와 달리, 시스템 모니터링 모듈(110)이, 통합 컴퓨터(105) 내에 직접 포함될 수 있다.

통합 컴퓨터(105)는, 시스템 모니터링 모듈(110)로부터 제공되는 신호를 수신하면, LPS(100)에 의해 생성되는 제어 루프(control loop)를 완성하고, 신호를 다시 복수 개의 시스템 컨트롤러[예컨대, 갠트리 컨트롤러(20), 진료대 컨트롤러(70), MLC 컨트롤러(54), 선량 컨트롤러(75) 등]로 전송할 수 있다. 통합 컴퓨터(105)로부터 각 시스템 컨트롤러로 전송되는 신호는, 방사선 치료 시스템의 각 구성요소의 위치 및 동작을 변경하는데에 사용될 수 있다. 따라서, 통합 컴퓨터(105)는, 방사선 치료 시스템(10) 전체를 효과적으로 제어할 수 있다.

일실시예에서, LPS(100)의 통합 컴퓨터(105)는, 방사선 치료 시스템의 각 구성요소의 신호(예컨대, 위치 신호, 속도 신호, 가속도 신호 등의 움직임 신호)를, 위치 확인 장치(125)의 신호에 비교하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 진료대(62)에 연결된 위치 확인 장치(125)의 위치 신호(position signal)는, 진료대(62)로부터 직접 전송되는 고정 배선(hard-wired) 위치 신호에 의해 비교 검사(cross-checked)될 수 있다. 위치 확인 장치의 신호가 진료대(62)에 의해 제공되는 신호와 다르면, 통합 컴퓨터(105)는, 진료대 위치를 변경해야 한다고 판정할 수 있다. 통합 컴퓨터(105)는, 진료대(62)를 적당한 위치로 이동시키기 위해, 진료대 컨트롤러(70)에 보정 신호(correction signal)를 전송할 수 있다.

다른 실시예에서, 구성요소의 속력은, 통합 컴퓨터(105)를 사용하는 LPS(100)에 의해 보정될 수 있다. 예를 들어, 위치 확인 장치(125)에 의해 모니터링되는 속력을, 선형 가속기(26)의 고정 배선된 구성요소로부터 제공되는 속력 신호(speed signal)에 비교할 수 있다. 위치 확인 장치(125)에 의해 모니터링되는 속력이, 선형 가속기의 고정 배선된 구성요소의 속력과 다르면, 선형 가속기(26)의 움직임을, 통합 컴퓨터(105)를 이용하여 변경할 수 있다.

따라서, LPS(100)는, 절대 기준점(absolute reference point) 및 상대 기준점을 사용하여 각 구성요소의 움직임을 시간적 및 공간적으로 모니터링하고 보정하기 위하여, 방사선 처리 시스템(10)의 각 구성요소로부터 복수 개의 정보를 수집하는데 사용될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 위치 확인 장치(125)에 의해 추적되는, 방사선 처리 시스템(10)의 각 구성요소는, 환자(14)에 대해 적절한 선량을 부여하고 적절한 치료를 시행하기 위해, 서로 조정(coordinate) 및 동기화(synchronize)될 수 있다. 예를 들어, 진료대(62), 선형 가속기(26), 및 MLC(42)를 모두 동기화시킬 수 있으며, 이들의 움직임이, 환자(14)에게 치료를 시행하기 위해, 통합 컴퓨터(105)에 의해 실시간으로 확인받도록 할 수 있다. 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 속력과 위치에 대한 보정(correction)이 필요에 따라 이루어질 수 있다.

다른 실시예에서, LPS(100) 및 다른 대상(object) 위치 확인 시스템은, 사후 처리(post-processing) 확인 동작을 수행하기 위해, 방사선 치료 시스템(10)과 인터페이스 및/또는 통신을 행할 수 있다. 환자 모니터링 장치도 또한, 사후 처리 확인 동작을 수행하기 위하여, 방사선 처리 시스템(10)과 인터페이스 및/또는 통신을 행할 수 있다. 치료가 완료된 후, 위치 확인 장치(125)의 신호를 재검토(review)할 수 있다. 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 고정 배선 신호(hard-wired signal)도 재검토할 수 있다. 위치 확인 장치(125)로부터의 신호를, 대응하는 고정 배선 신호와 비교할 수 있으며, 그 비교 결과를, 방사선 치료 시스템(10)의 모든 구성요소가 정확하게 동작하고 있는지를 확인하기 위한 품질 보 장 검사(quality assurance check)용으로 사용할 수 있다. 결함이 있는 구성요소와, 교체할 필요가 있는 구성요소에 대해서도, 이러한 비교를 이용하여, 식별이 가능하다.

LPS(100)의 위치 확인 장치(125)(앞서 설명되어 있음)는, 기계적 장치 및 구성요소[예컨대, 갠트리(18), MLC(38), 진료대(62) 등]를 모니터링하는 것에만 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 확인에 관한 특징은, 앞서 설명한 LPS 장치에만 한정되지 않는다. 다른 실시예에서는, 치료 과정 중에 부여되는 선량을 모니터링, 검출, 및/또는 변경하기 위해, 복수 개의 위치 모니터링 장치가 환자(14)에 연결되거나 삽입될 수 있다. 도 4는, 방사선 치료를 시행하는데에 도움이 될 수 있는 위치 확인 장치의 예를 그룹(200)으로 나타내고 있다. 이러한 위치 확인 장치(position device)에는, 반사체 마커(reflector marker)(205), 송신기 마커(transmitter marker)(210), 가변 세기 시드(variable intensity seed)(215), 및 트랜지스터 마커(transistor marker)(220)가 포함될 수 있다. 다른 타입의 위치 확인 장치에는, 무선 주파수 시드(radio-frequency seed) 및 가변 주파수 시드가 포함될 수 있다. 도 4의 그룹(200)에 포함된 각 위치 확인 장치는, LPS(100)에 포함될 수 있다. 다른 실시예에서는, 위치 확인 장치(205, 210, 215, 220)를, LPS(100)에 포함시키지 않는 구성도 가능하며, 개별의, 독립적인 모니터링 시스템으로 구현할 수 있다. "마커"(marker)라는 용어는, 본 명세서에서, 시드(seed)라는 용어를 포함해서 넓은 의미로 사용되고 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 가변 세기 시드(215)를, 가변 세기 마커(215)라고 표현할 수 있다.

일부 실시예에서, 반사체 마커(205)는, 환자(14)의 표적(46) 부근에 삽입되며, 수동의(passive) 추적 및 위치 확인용 비콘(beacon)으로 사용된다. 이 반사체 마커(205)는, 환자(14)의 가까이 있는 위치[예컨대, 진료대(62)]에 배치될 수도 있다. 반사체 마커(205)가 방사선 소스 등의 트리거 소스(trigger source)에 의해 자극을 받는 경우, 반사체 마커(205)의 위치를 사용해서, 표적(46)의 위치를 "조준"(localize)할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사체 마커는, 방사선 치료를 시행하기 전에 또는 시행하는 동안 CT 영상과 함께 사용될 수 있다. 반사체 마커(205)를 사용하여 얻어지는 위치 데이터에 의해, 환자의 해부학적 구조와 관련하여 환자(14)와 표적(46)의 위치를 확인할 수 있다. 따라서, 반사체 마커는, 방사선 치료에 사용되는 방사선이 표적(46)을 향하도록 하는데에 도움을 줄 수 있다. 반사체 마커(205)는, 환자(14)의 다른 부위(또는 그 부근)에도 삽입될 수 있다. 예를 들어, 방사선에 특히 취약한 부위를 노출시키지 않기 위해, 식별된(identified) 위험 영역("RAR": region at risk)의 부근에, 반사체 마커(205)를 삽입할 수 있다.

송신기 마커(transmitter marker)(210)는, 다른 종류의 로컬라이저(localizer)로서, 반사체 마커(205)와 유사하게 사용될 수 있다. 그런데, 송신기 마커(210)는, 트리거 소스를 활성화시킬 필요가 없다. 따라서, 송신기 마커(210)는, 그 구성에 따라, 치료 과정 중의 어느 시기에든 배치가 가능하다(또한, 환자가 방사선에 노출될 때에도 가능하다). 송신기 마커(210)는, 대응하는 수신기에 제공할 다양한 신호[예컨대, RF, 블루투스(Bluetooth), WiFi, IEEE 802.15.4, 등]를 전송할 수 있다.

다른 실시예에서, 가변 세기 시드(variable intensity seed)(215)는, 환자(14)의 위치와 환자(14)에게 부여되는 선량을 추적하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 조준 시드(localization seed)는, 환자(14)에게 부여되는 소정의 미리 정해진 선량에 대응하는 특정의 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 설정된 RF 시드는, 환자(14)의 표적(46) 내에 또는 그 부근에 삽입될 수 있다. RF 시드가 방사선에 노출될 때마다, RF 시드로부터 전송되는 RF 신호는 약해질 수 있다. 미리 정해진 선량이 전부 부여된 후에, 시드는 신호의 전송을 중단할 것이다.

다수의 방사선 조사 세션(delivery session)을 필요로 하는 방사선 치료의 경우, 가변 세기 시드(215)는, 매 치료에 앞서 정보에 대한 검사가 이루어질 수 있다. 이에 의하면, 해당 방사선 조사 세션에 앞서, 환자에게 부여되는 방사선량(amount of radiation)이 확인될 수 있다. 또한, 가변 세기 시드(215)가 받은 방사선량은, 방사선 치료 시스템(10)에 의해 부여된 방사선량에 의해 확인될 수 있다. 이들 값에 대하여 비교를 행함으로써, 방사선 치료 시스템(10)의 동작에 대한 확인이 가능하다. 다른 실시예에서, 가변 세기 시드(215)는, WiFi, IEEE 802.15 패밀리에 포함된 신호, 광섬유 커넥션, 또는 통상의 유선 커넥션 등과 같은 많은 다른 기술(무선 및 유선 연결을 포함)을 사용해서, 자신들의 가변 신호(variable signal)를 전송할 수 있다. 또한, 가변 세기 시드(215)는, 환자(14)에게 부여되는 선량을 판정하기 위하여, 대체가능한 다른 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서는, 가변 세기 시드(215)로부터 전송되는 신호가, 조사되는 방사선량에 따라, 증가하거나 더 세질 수 있다.

일부 실시예에서, 가변 세기 시드(215)는, 표적(46)의 변형(deformation)을 판정[예컨대, 표적(46)이 방사선 치료에 대해 어떻게 반응하는지]하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 가변 세기 시드(215) 등의 마커는, 변형 산출(deformation calculation)을 위한 피듀시어리 포인트(fiduciary points)로서 사용될 수 있다. 변형 산출은, CT 영상을 사용하여, 또는 하나 이상의 마커를 가진 표적(46)을 추적함으로써, 초기에 이루어질 수 있다. 변형 산출의 예는, 2005년 7월 22일자로 제출된 미국 가특허 출원 제60/701,580호(명칭: SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT)에 개시되어 있으며, 상기 문헌의 전체 내용을 본원 명세서에 참조에 의해 원용한다. 표적(46)의 변형은, 가변 세기 시드(215)를 사용하여 계산될 수 있는, 환자(14)에게 부여되는 방사선량과 비교될 수 있다. 방사선 치료 전략은, 발생된 변형량(amount of deformation)에 비교될 때 부여되는 방사선량에 따라 변경될 수 있다.

도 5는, 가변 세기 시드(215)를 사용하는 방사선 치료를 시행하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 환자(14)는, 먼저 방사선 치료 시스템(10)에 의해 등록된다(단계 250). 이를 위하여, 가변 세기 시드(215)는, 치료가 정확하게 시행되는 것을 보장하는데 도움이 될 수 있는 신호로서, 환자(14) 및 표적(46)에 고유한 등록 신호(registration signal)를 전송할 수 있다. 등록을 완료하면, 환자(14)에게 부여할 선량을 정할 수 있다(단계 255). 가변 세기 시드(215)로부터 전송되는 신호의 세기는, 정해진 선량에 따라 조절할 수 있다. 선량(dose)으로 부여되는 방사선 량(amount of radiation)은, 환자(14), 표적(46), 및 표적(46)의 변형에 따라 달라질 수 있다. 환자(14)에게 부여할 선량을 정한 후, 표적(46)의 위치를 정할 수 있다(단계 260). 일부 실시예에서, 가변 세기 시드(215)로부터 전송되는 신호는, 표적(46)의 위치를 산출하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 표적(46)의 위치를 판정하기 위해, 마커[예컨대, 마커(205, 210)]가 사용될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 다른 부위의 위치[예컨대, 진료대(62) 위에서의 환자 신체의 위치]에 대한 추적도 가능하다.

위치 데이터가 수집(collect)되면, 미리 정해진 선량이 환자(14)에게 부여될 수 있다(단계 265). 선량이 부여되는 중에, 환자(14)가 받는 선량을 산출하기 위해, 가변 세기 시드(215)가 사용될 수 있다(단계 270). 일부 실시예에서, 가변 세기 시드(215)로부터 전송되는 신호를 연속해서 추적함으로써, 전 치료 과정을 통해 환자가 받는 방사선량이 추적될 수 있다. 다른 실시예에서, 가변 세기 시드(215)로부터 전송되는 신호는, 미리 정해진 간격으로 판독 또는 폴링(poll)된다. 정확한 선량이 환자에게 부여되는지를 확인하기 위하여, 부여되는 선량을, 가변 세기 시드(215)에 의해 수신되는 선량과 비교할 수 있다(단계 275). 환자(14)가 받는 방사선량이, 부여되는 방사선량과 상대적으로 동일하다면, 치료를 계속할 것인지 아닌지 여부에 대한 판정이 이루어질 수 있다(단계 280). 가변 세기 시드(215)로부터의 신호가 더 이상 존재하는 않는 경우에는, 치료가 종료된다(단계 285). 그러나, 치료를 추가로 행할 필요가 있는 경우에는, 환자(14)에게 부여할 정확한 선량을 판정하기 위해, 처리 과정이 단계 255로 복귀한다.

단계 275를 다시 참조하면, 환자(14)가 받는 방사선량이, 방사선 치료 시스템(10)에 의해 부여되는 방사선량과 상대적으로 동일하지 않다면, 치료를 계속할지 아닌지 여부에 대한 판정이 이루어질 수 있다(단계 290). 일부 실시예에서, 환자(14)에게 부여되는 방사선량과, 환자(14)가 받는 방사선량에 차이가 있는 경우에는, 방사선 치료 시스템에 불량(malfunction)이 있다는 것을 나타낼 수 있다. 이러한 불일치는, 치료되고 있는 부위가 부적절하다는 것을 나타낼 수도 있다. 이러한 경우, 치료는 중지될 수 있다(단계 295). 그러나, 일부 실시예에서는, 부여되는 선량을 변경하거나, 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 위치를 변경하거나, 환자(14)의 위치를 변경하기 위한 조절이 이루어질 수 있다(단계 300). 이러한 변경은, 치료의 시행을 정확하게 해서, 방사선의 부여가 계속될 수 있도록 할 수 있다. 필요한 구성요소를 조정한 후, 처리 과정은, 단계 255로 복귀해서, 후속하는 방사선 부여 과정에서 선량 산출이 완료될 수 있도록 한다. 선량 산출의 예에 대해서는, 미국 가특허 출원 제60/701,580호에 개시되어 있다.

일실시예에서, 도 5에 나타낸 처리 과정은, LPS(100)에 포함되는 선량 컨트롤러(75: 도 3)를 사용하여 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 5에 나타낸 처리 과정은, 개별의 독립형 시스템을 사용하여 구현할 수 있다. 처리 과정의 단계들이 완료되는 속도는, 이러한 단계를 수행하는 시스템의 성능에 좌우될 수 있다. 일부 실시예에서, 처리 과정은, 선량 및 방사선 부여에 대한 방사선 치료 시스템의 변경이 치료 과정 중에 이루어질 수 있도록, 가상으로 연속 갱신된다.

도 4를 다시 참조하면, 환자(14)의 위치를 추적하고, 환자(14)가 받는 선량 을 추적하기 위해, 트랜지스터 마커(transistor marker)(220)가 사용될 수 있다. 그러나, 가변 세기 시드(215)와 달리, 트랜지스터 마커(220)의 신호는, 환자가 받는 방사선량뿐만 아니라, 선량의 세기를 모니터링하는데에도 사용될 수 있다. 더 구체적으로 말하면, 트랜지스터 마커(220)로부터의 세기 신호는, 환자(14)가 받는 선량을 나타내기 위해 컴파일(compile)될 수 있다.

일실시예에서, 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터("MOSFET") 마커(22), 예컨대 미국 노스 캐롤라이나 모리스빌에 소재한 Sicel Technologies가 출시한 센서 또는 마커는, 환자(14)에게 선량을 최적으로 부여하는데 도움을 주기 위하여, 다른 로컬라이저 마커[예컨대, 마커(205, 210)]와 함께 사용될 수 있다. 로컬라이저 마커(localizer marker)는, 표적(46)의 위치 및 변형 특징을 판정하는데 사용될 수 있으며, MOSFET 마커(220)는, 환자(14)가 받는 선량을 모니터링하는데 사용될 수 있다. MOSFET 마커(220)에 의해 추적되는 것으로서 환자(14)가 받는 선량은, 방사선 치료 시스템(10)으로부터 실제로 부여되는 선량과 비교될 수 있다. 치료가 완료된 후, 이들 선량을 비교하면, 치료 과정에서의 체계적 오류(systematic error) 또는 무작위 오류(random error)를 검출하고, 향후의 치료 또는 치료의 변용(treatment modification)에 대비하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 선량은, 치료의 전체 과정을 통해 MOSFET 마커(220)에 의해 실시간으로 모니터링될 수 있으며, 이러한 치료 과정 중에 방사선 조사 전략에 대한 변경이 이루어질 수 있다.

도 6은, 표적(46) 내에 또는 그 부근에 삽입된 MOSFET 타입의 마커(220)로부 터의 피드백(feedback)을 사용하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 6에 나타낸 실시예에서, 처리 과정은, 시행되는 방사선 치료에 앞서 완료되는, 일일 CT 스캔(daily CT scan)과 함께 수행된다. 그러나, 다른 실시예에서, MOSFET 마커(220)는, 치료 전, 치료 중, 치료 후의 언제라도 사용이 가능하며, 많은 다른 치료(MRI, PET 등)와 함께 사용될 수 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, MOSFET 마커(220)의 위치가 먼저 정해진다(단계 350). 환자(14)와 표적(46)에 대한 모든 위치 데이터 세트를 제공하기 위해, 다른 비콘(beacon) 및 시드(seed)[예컨대, 마커(205-215)]를 위치시킬 수도 있다. 마커(205-220)를 위치시킨 후에, 과거의 치료에 있어서의 마커의 위치에 대해, 이들 마커의 현재의 위치를 비교할 수 있다(단계 355). 이에 의하면, MOSFET 마커(220)의 이동(이동이 있다면)이 추적될 수 있다. MOSFET 마커(220)는, 외력(outside forces) 또는 표적(46)의 이동에 의해 하나의 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있다. 어느 경우에서든, 마커가 후속하는 처리 과정 중에 하나의 위치에서 다른 위치로 실질적으로 이동하는 경우에는, 조절(adjustment)이 필요할 수 있다. 마커의 위치를 정한 후(단계 355), 방사선 치료 시스템(10)에 의해 부여된 선량이 기록될 수 있으며, 환자(14)가 실제로 받은 예상 방사선량(predicted amount of radiation)이 산출될 수 있다(단계 360). MOSFET 마커(220)에 의해 실제로 수신된 방사선량과 방사선의 세기도 측정할 수 있다(단계 365).

산출한 예상 선량(predicted dose calculation)(단계 360)은, 받은 선량이, 부여된 선량과 동일한지 또는 그에 가까운 값인지를 확인하기 위하여, MOSFET 마 커(220)에 의해 모니터링된(단계 365) 선량과 비교될 수 있다(단계 370). 환자(14)에게 시행된 방사선 치료가 환자(14)가 받은 방사선 치료와 동일한지 여부를 판정(단계 370)한 후에, 표적(46)의 위치가 적절한지 판단할 수 있다(단계 375). 방사선 요법에 의해 치료될 표적(46)의 유인성(conduciveness)은, 신체의 각 부위마다 다를 수 있다. 따라서, 일부의 경우에는, 방사선 치료 시스템(10)에 의해 부여되는 방사선량이, 표적(46)이 받는 선량보다 클 수 있다. 표적(46)과 과거의 치료에 대한 사전 정보에 기초하여, 특정의 방사선 조사 과정 동안 환자가 받아야 하는 선량을 나타낼 수 있는 리포트(report)를 작성할 수 있다(단계 380). 발생할 가능성이 있는 변형 효과(deformation effects)도 고려할 수 있다. MOSFET 마커(220)로부터 제공되는 확정 리포트(certainty report)와 선량 데이터(dose data)의 정보를 사용하여, 후속의 치료가 필요한지 여부가 판정될 수 있다(단계 385). 이러한 방식으로 MOSFET 마커(220)를 사용함으로서, 변형 산출을 개선하고, 계획한 변형 맵(projected deformation map)의 유효성을 평가할 수 있다. 이 처리 과정은, 후속 치료가 필요하지 않은 경우에 종료한다(단계 390). 추가의 치료가 필요한 경우에는, 방사선 치료 시스템(10)의 설정을 조정할 수 있으며(단계 395), 처리 과정은 단계 360으로 복귀될 수 있다. 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 위치와 부여되는 선량은, 치료 타입, 변형, 또는 환자 위치에 기초해서 조절될 필요가 있을 수 있다.

도 4를 다시 참조하면, 다른 실시예에서, 움직이는 표적(46)(예컨대, 폐, 소화관 등)에 방사선 치료를 시행하기 위해, 그룹(200) 내의 일련의 마커 및 시드가 선택되어 사용될 수 있다. 그룹(200)으로부터 선택된 마커 및 시드(205-220)의 조합이, 방사선 치료 시스템(10), 시행되는 방사선 치료의 타입, 및 환자(14)에 따라, 정해질 수 있다.

일실시예에서, 표적(46)의 움직임은, 마커 및 시드로 이루어진 그룹(200)과, 다른 장치[예컨대, 형광 투시 검사 장치(fluoroscopy), MVCT, KVCT, 등]를 사용해서 추적될 수 있다. 선량을 부여하는 동안, 표적의 위치에 따라, 치료가 시행되거나 중단될 수 있다. 예를 들어, 환자(14)의 폐에 방사선을 조사할 필요가 있을 수 있다. 이 경우, 환자는 치료를 받는 동안 호흡을 해야 하기 때문에, 표적(46)(예컨대, 폐)이, 상대적으로 일정한 움직임을 가질 수 있다. 이러한 폐의 움직임을 추적하기 위하여, 그룹(200)의 마커 및 시드가, 폐 내에 삽입되거나 폐의 부근에 배치될 수 있다. 폐의 움직임은 또한, 앞서 열거한 장치 등과 같은 다른 장치에 의해 모니터링될 수 있다. 폐의 움직임을 추적함으로써, 시행되는 방사선 치료가, 표적의 움직임의 타입에 따라 상이한 선량을 포함하도록 될 수 있다. 더 구체적으로 말하면, 환자가 호흡을 할 때에 부여되는 선량은, 환자가 호흡을 하지 않을 때에 부여되는 선량과 다를 수 있다. 또한, 폐의 움직임과 시행되는 방사선 치료는, 그룹(200)의 마커 및 시드의 신호를, 다른 장치로부터의 신호에 비교함으로써 확인할 수 있다. 그 비교 결과가 서로 일치하지 않는다면, 치료에 오류가 있다거나 장비에 불량이 있다는 것을 알 수 있다. 폐가 평소와 다르게 호흡하는 경우(예컨대, 기침을 하는 경우)도, 그룹(200)의 마커 및 시드에 의한 확인이 가능하도록 하여, 움직임이 더 안정될 때까지 치료가 일시적으로 중지 또는 중단되도록 한다.

다른 실시예에서, 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소와 마커 및 시드의 그룹(200)을 추적하기 위해 사용되는 모든 장치는, 환자(14)에게 방사선 치료를 시행하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 움직임과 표적(46)의 움직임은, 4차원의 컴퓨터 단층 촬영(4D CT) 영상을 사용하여 최적화된 방사선 치료를 시행하기 위해 사용된다. 4D CT 영상은, 호흡과 같은, 움직임 패턴의 "상태"(phase)를 각각 나타내는, 3D 영상 체적(image volumes)의 집합(collection)을 의미할 수도 있다. 이러한 4D CT 영상은, 소정 사이클의 상태를 예측하는 치료 계획(treatment plan)을 수립하는 것뿐만 아니라, 윤곽 형성(contouring)을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 환자의 움직임 패턴은, 4D CT 영상 세트로 나타내는 이상적으로 재현가능한 패턴으로부터 벗어나는 경우도 있다. 치료 과정 중에, 환자의 움직임 및/또는 방사선 치료 시스템의 각 구성요소의 움직임을 모니터링함으로써, 영상 체적의 각각에 대한 선량을 더 정확하게 산출하도록, 그룹(200)의 마커 및 시드가 사용될 수 있다. 시드 및 마커를 사용해서 추적되는 움직임은, 불규칙적이거나 예상치 못한 것이 될 수 있으며, 반드시 평탄하거나 재현가능한 궤적(reproducible trajectory)을 따를 필요는 없다. 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 위치는, 방사선 치료 과정 중에 확인될 수 있다. 다양한 장치에 의해 취득되는 측정값을 사용하여, 환자의 실제의 움직임 패턴에 대한 최적의 선량이 재산출될 수 있다. 다른 실시예에서, 환자(14), 표적(46), 및 방사선 치료 시스템(10)의 각 구성요소의 움직임은, 치료 과정 중에 4D CT의 각각의 상태에 대한 선량을 실시간으로 재산출하기 위해 사용될 수 있다. 상이한 상태 사이에서 선량을 산출하고 변경하기 위한 파라미터(parameter)로서, 변형 모니터링 기술(앞서 설명되어 있음)이 사용될 수 있다. 이용가능한 모든 데이터 소스를 사용함으로써 치료를 최적화할 수 있다.

본 발명은, 대상의 위치를 판정하고, 방사선 치료 요법을 시행하는, 종래에 없는 신규하고 효과적인 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 특징과 장점은 이하의 청구범위에 개시한다.

Claims

움직임을 나타내는 마커(marker)를 사용하여 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가(evaluate)하는 방법으로서,

상기 마커는 환자와 관련되어 있으며,

상기 선량 평가 방법은,

상기 환자에게 방사선을 부여(deliver)하는 단계;

상기 방사선을 부여하는 단계를 수행하는 동안, 상기 마커의 움직임을 모니터링(monitoring)하는 단계; 및

상기 마커의 움직임에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 환자에게 부여된 선량을 평가(evaluate)하는 단계

를 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커는 상기 환자의 내부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커는, 상기 환자에 연결되어, 상기 환자의 외부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 환자의 복수 개의 영상을 획득(obtain)하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 복수 개의 영상에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제4항에 있어서,

상기 환자에게 방사선 치료를 시행하는 단계를 더 포함하며,

상기 복수 개의 영상을 획득하는 단계는, 상기 환자에게 방사선 치료를 시행하는 단계가 실행되는 동안 수행되는, 선량 평가 방법.
제4항에 있어서,

상기 복수 개의 영상을 획득하는 단계에서는, 상기 복수 개의 영상이 실질적으로 치료 위치(treatment position)에서 수집되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 환자의 3차원 영상을 획득하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 3차원 영상에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 환자의 4차원 영상을 획득하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 4차원 영상에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 선량을 평가하는 단계에서의 상기 선량의 평가에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 환자에게 방사선을 부여하는 단계를 변경(adapt)하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

변형(deformation)을 실행하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 변형에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제10항에 있어서,

상기 마커는, 상기 변형을 실행하는 단계를 위한 피듀시어리 포인트(fiduciary points)로서 사용되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커에 의해 수신된 방사선의 세기(intensity)와 관련된 신호로서, 상 기 마커로부터 전송되는 신호를 취득하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 마커에 의해 수신된 상기 방사선의 세기에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커로부터 전송되는 신호의 세기를 취득하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 평가하는 단계는, 상기 마커로부터 전송되는 상기 신호의 세기에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제13항에 있어서,

상기 마커로부터 전송되는 상기 신호의 세기는, 부여된 방사선량에 기초하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커의 움직임을 모니터링하는 단계에 기초하여, 상기 방사선을 부여하는 단계를 변화(change)시키는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 방사선을 부여하는 단계는, 치료 계획(treatment plan)에 기초하여 수행되며,

상기 모니터링하는 단계에 기초하여 상기 치료 계획을 동적으로 변경(modify)하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 방사선을 부여하는 단계는, 치료 계획에 기초하여 수행되며,

상기 모니터링하는 단계에 기초하여 상기 치료 계획을 동적으로 변화시키는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커의 움직임을 모니터링하는 단계는, 상기 마커의 절대 위치(absolute position)를 모니터링하는 단계, 상기 마커의 상대 위치를 모니터링하는 단계, 상기 마커의 절대 속도를 모니터링하는 단계, 상기 마커의 상대 속도를 모니터링하는 단계, 상기 마커의 절대 가속도를 모니터링하는 단계, 상기 마커의 상대 가속도를 모니터링하는 단계, 및 상기 마커의 시계열(time series)을 모니터링하는 단계 중 하나 이상을 포함하는, 선량 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 마커에 관련된 선량 측정(dosimetric) 특징을 취득하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
환자와 관련된 마커를 사용하여 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는 방법으로서,

상기 환자에게 방사선을 부여(deliver)하는 단계;

상기 방사선의 부여에 관련된 정보를 획득(obtain)하는 단계;

상기 정보에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 마커에 대한 선량을 추정(estimate)하는 단계;

상기 마커에 의해 수신된 선량을 취득(acquire)하는 단계; 및

수신된 상기 선량을 추정된 상기 선량과 비교(compare)하는 단계

를 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 마커는 상기 환자의 내부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 마커는, 상기 환자에 연결되며, 상기 환자의 외부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 선량을 취득하는 단계는, 상기 마커에 의해 수신된 선량을 나타내는 값을 수신하는 단계와, 수신한 상기 값을 교정값(calibration value)에 의해 조 정(adjust)하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 상기 마커의 위치를 상기 환자의 영상에 의해 식별(identify)하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 마커의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 선량을 산출(calculate)하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 상기 마커에 대한 움직임 정보(motion information)를 획득하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 움직임 정보에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 검출기 데이터(detector data)를 획득하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 검출기 데이터에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 시스템 피드백 정보를 획득하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 시스템 피드백 정보에 기초하여 수행되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 3차원 영상을 획득하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 3차원 영상에 의해 3차원의 선량 산출(three-dimensional dose calculation)을 수행하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 정보를 획득하는 단계는, 복수 개의 3차원 영상을 획득하는 단계를 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 복수 개의 3차원 영상에 의해 4차원의 선량 산출을 수행하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 비교하는 단계에서의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 방사선 을 부여하는 단계를 변경하는 단계를 더 포함하는 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 선량을 취득하는 단계는, 상기 마커에 의해 수신된 방사선의 세기와 관련된 신호로서 상기 마커로부터 전송되는 신호를 취득하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 선량을 취득하는 단계는, 상기 마커로부터 전송되는 신호의 세기를 취득하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제32항에 있어서,

상기 마커로부터 전송되는 상기 신호의 세기는, 부여되는 방사선량에 기초하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 선량을 취득하는 단계에서 취득하는 선량은, 프랙션(fraction)의 일부분 동안 수신된 선량, 프랙션 전체에 대한 누적 선량, 및 다수의 프랙션에 걸쳐 수신된 누적 선량 중 하나 이상을 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 선량을 추정하는 단계는, 변형을 실행하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제35항에 있어서,

상기 마커는, 상기 변형을 실행하는 단계를 위한 피듀시어리 포인트로서 사용되는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 비교하는 단계에서의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 마커의 위치를 판정하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 비교하는 단계에서의 비교에 기초하여 상기 방사선을 부여하는 단계를 동적으로 변화시키는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제20항에 있어서,

상기 마커에 대한 움직임 정보를 취득하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
움직임을 나타내는 마커를 사용하여 방사선 치료 시스템에 의해 부여되는 선량을 평가하는 방법으로서,

상기 마커는 환자와 관련되어 있으며,

상기 선량 평가 방법은,

상기 환자에게 방사선을 부여하는 단계;

상기 방사선을 부여하는 단계를 수행하는 동안, 상기 마커의 움직임을 모니터링하는 단계;

상기 마커의 움직임에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 환자에게 부여되는 선량을 추정하는 단계;

상기 마커에 의해 수신된 선량을 취득하는 단계; 및

수신된 상기 선량을 추정된 상기 선량에 비교하는 단계

를 포함하는, 선량 평가 방법.
제40항에 있어서,

상기 마커는, 상기 환자의 내부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제40항에 있어서,

상기 마커는, 상기 환자에 연결되어, 상기 환자의 외부에 배치되는, 선량 평가 방법.
제40항에 있어서,

상기 선량을 취득하는 단계는, 상기 마커에 의해 수신된 선량을 나타내는 값을 수신하는 단계와, 수신한 상기 값을 교정값(calibration value)에 의해 조정(adjust)하는 단계를 포함하는, 선량 평가 방법.
제40항에 있어서,

상기 마커의 위치를 상기 환자의 영상에 의해 식별(identify)하는 단계를 더 포함하며,

상기 선량을 추정하는 단계는, 상기 마커의 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 선량을 산출(calculate)하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.
제40항에 있어서,

상기 비교하는 단계에서의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 마커의 위치를 판정하는 단계를 더 포함하는, 선량 평가 방법.