KR20080098482A

KR20080098482A - 표적 체적을 방사 치료 장치에 위치시키기 위한 장치 및방법

Info

Publication number: KR20080098482A
Application number: KR1020087016151A
Authority: KR
Inventors: 위베스 용겐; 루디 라바르베
Original assignee: 이온빔 어플리케이션스 에스.에이.
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-11-10
Also published as: ATE473033T1; DE602006015351D1; JP5167142B2; US8351573B2; CN101336120A; EP1960051A2; WO2007068066A3; CN101336120B; EP1795229A1; JP2009518079A; WO2007068066A2; US7860216B2; EP1960051B1; US20090168960A1; US20110137159A1

Abstract

방사 치료 장치에 인체 모형 또는 환자와 같은 목표 체적(112)을 위치설정하고, 방사 빔(405)을 지향시키는 장치에 있어서, 표적이 고정되는 표적 지지부(100)와, 상기 표적 지지부(100)에 공지된 형상 관계로 고정 수단(101, 102, 104, 106, 107; 301, 302, 304, 305, 306; 208, 209)으로 고정되어 상기 방사 빔(105)의 교차 지점을 감지할 수 있는 2차원 방사 감지기(103)와, 상기 감지된 교차 지점을 기초로 상기 표적 지지부(100)와 상기 빔(105)의 상대 위치를 수정하는 수정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

표적 지지부, 고정 프레임, 고정 프레임, 방사 감지기, 고정 레그

Description

표적 체적을 방사 치료 장치에 위치시키기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR POSITIONING A TARGET VOLUME IN A RADIATION THERAPY APPARATUS}

본 발명은 방사 치료 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 방사 치료 장치 내에 표적 체적을 위치시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 표적은 환자 또는 방사 실험을 위해 환자를 대신하는 모형일 수 있다.

종양이 환자의 신체에서 발견되었을 때, 종양은 우선 이후의 진단을 위해 가시화되어야 한다. 예를 들어, 이는 컴퓨터 단층 촬영 시스템(CT) 또는 MRI 장치와 같은 화상 시스템으로 수행될 수 있다. 종양 체적의 3차원 표시가 얻어진다. 이러한 방식으로 수집된 정보로, 치료 계획이 수립될 수 있다. 그 후에, 방사 치료 장치를 사용한 실제 치료가 개시될 수 있다.

예를 들어 프로톤 치료에서 사용된 것과 같은 공지된 하드론 치료 장치에서, 싸이클로트론과 같은 가속기에 의해 가속된 치료 방사 빔은 환자가 치료 테이블 이를테면 치료 코우치(couch)에 고정되는 치료 공간으로 안내된다. 방사 이전에, 치료 테이블은 위치 설정 시스템에 의해 정확하게 위치되어, 환자 신체의 영향을 받는 부분이 치료 방사 빔과 정렬된다.

종종 방사는 다양한 각도로 수행된다. 갠트리(gantry) 시스템은 그 후에 방 사원을 회전시키도록 사용된다. 하드론 치료를 위해 통상적으로 예를 들어 프로톤, 뉴트론, 알파 입자 또는 카본 이온 빔과 같은 하드론 입자 빔이 예를 들어 치료될 종양이 있는 환자의 특정 표적 영역을 향해 노즐로부터 분사된다. 종양 위치는 마커와 함께 또는 마커를 통해 화상 시스템(CT 스캔 또는 MRI)에서 결정된다. 이러한 마커는 환자 신체에 (피부 아래에) 삽입된 금 입자와 같은 진단 화상 시스템에서 가시화될 수 있는 천연 골질 랜드마커 또는 인공 마커이거나, CT 스캔 화상의 경우에 라디오 불투명 잉크로 피부 상에 이루어지는 마크일 수 있다. 이러한 모든 형태의 마커가 사용된 진단 화상 시스템 및 방사 치료 장치 내에 환자를 위치시키기 위해 사용되는 시스템 모두에서 가시화되어야 한다.

갠트리 방사 치료 장치에서, 동심(isocentre)은 노즐 빔 통로의 축이 갠트리 회전축과 교차하는 지점으로 정의한다. 동심은 치료 과정 중에 고정된다.

환자가 방사 치료 장치에 대해 정확히 위치되어 빔이 치료 계획에 계획된 표적만을 방사하도록 해야 한다. 그렇지 않으면, 빔은 환자 신체 내의 건강한 세포를 손상시킬 수 있다. 따라서, 치료전 환자 위치 설정의 정확도는 성공적인 수술에 매우 중요하다.

통상적으로, 치료 중인 환자는 표적이 연장된 기간 동안 반복적으로 방사되어 주기적인 치료를 받는다. 따라서, 각각의 치료기간 이전에, 환자의 적절한 위치 설정이 요구된다.

이미 언급한 바와 같이, 한 번의 치료 방사 직전에 표적 체적의 정확한 위치를 인식하는 단계가 매우 중요하다. 환자가 치료 장치에 대해 정확한 위치에 있는 것을 확인하기 위해, 표적의 위치는 초기에 환자의 신체 내의 하나 이상의 표식에 대해 결정된다. 이러한 작업은 PET 스캐너와 같은 외부 진단 화상 시스템에서 수행된다. 표준 환자 위치에서, 표식은 환자의 뼈 구조물 상의 위치들을 포함하고, 표적의 위치는 그 후에 이러한 표식에 의해 결정된다. 환자는 그 후에 치료 장치 내의 환자 위치설정기의 코우치 상에 위치된다. 환자 위치설정기는 환자 위치가 뢴트겐 사진, 레이저 불빛 및/또는 상기 표식에 위치시키는 능력이 있는 다른 위치 설정 기구를 사용하여 결정되는 소위 '설정 위치'로 이동된다. 필요할 경우, 수정이 결정된다. 환자 위치설정기는 그 후에 연속적인 치료 위치를 위해 환자를 이동시킨다. 설정 위치에서, 환자는 동심 또는 그 인접부에 위치된다. 이러한 접근에서, CT 스캔 시기와 모든 치료 날짜 사이에 종양은 전혀 이동하지 않는다고 가정한다.

미국 특허 제5,117,829호는 환자 정렬 시스템 및 방사 치료 과정을 개시한다.

상기 방법은, 표식과 함께 치료될 영역의 3D 화상을 수집하는 단계와,

상기 3D 화상으로부터 치료될 상기 영역으로부터 수집된 화상 및 치료 장치에 위치된 화상 장치로부터의 표식을 대표하는 디지털 재구성된 뢴트겐 사진(DRR)을 계산하는 단계와,

표식의 위치를 포함한 디지털 뢴트겐 사진(DR)을 수집하는 단계와,

DRR 및 DR 상의 표식 위치를 비교하여, 이러한 비교로부터 환자의 위치 수정을 계산하는 단계를 포함한다.

DR은 상이한 형태의 수정을 위해 전/후방(AP) 또는 축방향으로부터 얻어질 수 있다. AP 화상의 경우에, 화상 빔을 치료 빔의 방향을 따라 지향시켜 치료 빔 조사 이전에 제거하기 위해 X 레이 공급원이 노즐 내로 삽입되어야 한다. 그러나, 이러한 방법은 조사될 치료 빔에 대해 치료 장치 내에서 화상 장치 및 장치들의 관련 기하학 형상이 신뢰성 있는 공지된 방식이라고 가정한다. 이것 및 유사한 환자 위치 설정 방법에서, 병진 및 각도 좌표를 수정하기 위한 수단을 갖는, 정확하고 반복 가능한 기계적 환자 위치 설정이 요구된다.

방사 치료 장치 내의 환자 위치 설정을 위한 많은 공지된 방법은 갠트리 방사 치료 장치에 적용하도록 설계되어 왔다. 이러한 방법 및 장치의 예시는 위에서 설명된 미국 특허 제5,117,829호이다. 이 특허에서, 표적 동심 위치가 선택되고 마킹되어, 치료 빔이 지향되어야 하는 치료 체적 내의 특정 위치를 인식한다. 방사 치료 장치 동심기는 빔이 시작되는 갠트리의 원주 부근 위치에 상관없이 빔이 수렴하는 갠트리의 중심 내의 위치(90)이다. 따라서, 치료 계획은, 즉 표적 동심기가 방사 치료 장치 동심기(90)에 관련된 고정된 기하학적 형상 관계를 갖는 공간 내의 특정 지점으로 관심 있는 조직 체적을 가져오는 것이다. 통상적으로, 많은 치료 계획을 위해, 표적 동심기는 방사 치료 장치 동심기(90)로 직접 위치될 것이다. 그러나, 근본적으로 상이한 원소를 갖는 방사 치료 장치 또한 설계되어 왔다. 국제특허 제WO 2005/053794호는 갠트리의 회전축으로부터 빔을 하나 이상의 별개의 치료 공간을 향해 외부로 방사하는 소위 "편심" 갠트리와 같은 설계를 개시한다. 적절한 차폐 설계로, 환자는 다른 환자가 다른 치료 공간에서 준비되는 동안 이러 한 치료 공간들 중 하나의 공간에서 치료될 수 있다. 동심의 개념은 이러한 장치에는 적용되지 않는다.

따라서, 동심이 결여된 장치에 적용되도록, 정확도 및 신뢰성이 개선된 방사 치료 장치에 환자를 위치시키기 위한 장치 및 방법이 요구된다.

본 발명은 종래 기술의 단점을 보완하고, 종래 기술에 고려되지 않은 다른 이점을 달성할 수 있다.

본 발명의 제1 태양에 따라, 인체 모형 또는 환자와 같은 표적, 특히 치료되어야 할 환자의 종양을 방사 치료 장치에 위치시키는 장치가 개시되며, 상기 장치는 방사 빔을 상기 목표를 향해 지향된다. 유리하게는, 상기 장치는,

- 표적이 고정된 표적 지지부;

- 공지된 형상 관계로 상기 표적 지지부에 고정 수단으로 고정되고, 감지기로 방사 빔의 교차 지점을 감지할 수 있는 2차원 방사 감지기;

- 상기 감지된 교차 지점에 기초하여, 상기 빔 및 상기 표적 지지부의 관련 위치를 수정하기 위한 수정 수단;

을 포함한다.

상기 장치는 제1 방향으로 이온화 챔버의 제1 세트 및 제2 방향으로 이온화 챔버의 제2 세트를 포함하여, 교차 지점의 결정을 허용한다. 매트릭스 장치가 사용될 수도 있다.

고정 수단은 예를 들어 색인된 고정 구멍 내에 표적 지지부에 첨부된 고정 프레임일 수 있으며, 상기 감지기는 표적에 매우 인접하게 위치될 수 있다. 표적 및 환자 내의 특정 종양에 인접하게 위치된 감지기를 가짐으로써, 감지기의 식별거리만큼 높은 정확도의 위치 선정이 가능하다.

고정 수단은 레일 상에 활주하는 활주식 수송부를 지닌 표적 지지부에 부착된 고정 프레임을 포함할 수도 있어서, 상기 감지기가 목표물에 인접하게 위치되어 연속적으로 환자 내부의 특정 종양에 인접하게 위치될 수 있다.

고정 프레임은 원형 호 또는 다각형일 수 있다.

바람직하게는, 방사 감지기 및 방사 빔은 상기 방사 빔이 대체로 종방향으로 상기 감지기와 교차하도록 정렬되어, 교차 지점에서 우수한 정확도를 제공한다.

수정 수단은 상기 방사 빔에 정확한 수정 변위를 제공하는 수단을 포함할 수 있다. 이러한 해법은 특히 빔을 이동시키는 스캐닝 자석을 갖는 방사 치료 장치에 바람직하다. 수정 오프셋은 그 후에 스캐닝 자석에 간단하게 적용된다. 수정 수단은 표적 지지부에 정확한 수정 변위를 제공하는 수단을 포함할 수도 있다. 상기 감지기는 표적의 전방에 위치된다.

본 발명의 제2 태양에 따라, 상기 방법은,

- 표적 및 방사 감지기의 상대 위치를 결정하는 단계;

- 상기 상대 위치가 연속되는 단계에서 고정되는 것을 보장하는 수단을 제공하는 단계;

- 감지기로 방사 빔의 의도된 교차 지점을 결정하는 단계;

- 보조 치료 방사 빔을 감지기 장치를 향해 지향시켜서 상기 감지기로 상기 빔의 실제 교차 지점을 결정하는 단계;

- 2개의 위치들 사이의 차이에 대한 수정 벡터를 계산하는 단계;

- 방사 빔(105)과 방사 감지기(103) 사이의 상대 위치에 수정을 적용하여, 실제 교차 지점이 상기 의도된 교차 지점과 일치시키는 단계;

를 포함하여 방사 치료 장치 내의 표적을 위치시키도록 제공된다. 상기 표적은 방사 시험을 위한 인체 모형 또는 환자 내부의 종양일 수 있다.

방사 빔과 방사 감지기 사이의 상대 위치 수정 적용 단계는 바람직하게는 방사 빔을 이동시키는 단계를 포함한다. 이와 달리, 방사 빔과 방사 감지기 사이의 상대 위치 수정 적용 단계는 표적과 감지기를 함께 이동시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 표적과 감지기의 상대 위치를 결정하는 단계는:

- 표적 지지부에 고정시키기 위해 상기 감지기와 공지된 형상 관계를 갖는 3개 이상의 지점을 갖는 감지기를 제공하는 단계;

- 표적을 표적 지지부 상에 고정식으로 설치하는 단계;

- 상기 감지기의 고정 지점에서 상기 표적 지지부 상에, 화상 방식에서 가시적인 마크를 제공하는 단계;

- 상기 표적 및 상기 마커가 모두 가시적인 화상 방식을 사용하여 상기 표적의 화상을 얻는 단계;

- 상기 화상으로부터 상기 표적 및 상기 마커의 형상 관계를 결정하는 단계;

- 상기 표적 및 상기 감지기 사이의 형상 관계를 추정하는 단계;

를 포함한다.

본 발명의 제3 태양에 따라, 본 발명에 따른 방사 치료 장치 내의 장치 및/또는 방법의 사용은 편심 갠트리를 갖는다.

본 발명의 다른 태양 및 이점은 양호한 실시예의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 사용한 방사 치료 장치의 개략도이다.

도 2는 표적 지지부 좌표 시스템 및 노즐 좌표 시스템의 정의를 나타낸다.

도 3, 4 및 5는 각각 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 코우치의 형상을 나타낸다.

도 6은 원형 고정 프레임의 개략도이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치가 사용된 방사 치료 장치의 부분도이다. 방사 빔(105)은 환자 지지부(100) 상에 놓인 환자(111)를 향해 지향된다. 방사 노즐은 편향 자석(113)으로서 상징적으로 도시된다. 본 발명에 따르면, 도 1 상에 단면도로 도시된 방사 감지기(103)는 빔(105)이 대체로 수직방향하에서 감지기(103)와 교차하는 방식으로 환자(111) 및 그 종양(112)에 인접하게 위치된 환자 지지부(110)에 고정된다.

도 2를 참조하여, 방사 치료 장치 내의 환자 위치를 검토하기 위한 일반적 형상의 구조가 설명된다. 환자(도시되지 않음)는 코우치(100) 또는 다른 환자 지지부 상에 놓인다. 환자 좌표 시스템(Xp, Yp, Zp)은 종양 내의 참조 지점에 그 발 생지를 갖는다. Yp 축은 코우치(100)의 장축에 평행하다. Xp 축은 코우치(100)의 단축에 평행하다. Zp 축은 수직이다. 치료 빔(105)은 노즐(110)에 의해 전달된다. 좌표 시스템(Xn, Yn, Zn)은 노즐에 부착된다. 축(Zn)은 치료 빔과 동일직선상에 있다. 축(Xn, Yn)은 노즐에 위치된 구멍의 방향을 규정한다.

치료 빔(105)의 위치는 이하의 조건에 의해 결정된다.

1. 치료 빔(105)은 환자 좌표 시스템의 중심에 교차하여야 한다 (참조로, 종양 내의 지점은 환자 좌표 시스템의 중심에 있다)

2. 환자 좌표 시스템의 기시점(origin)과 노즐 사이의 거리(D)는 치료 계획 시스템에 의해 규정된다. 이러한 거리가 정확히 측정되는 것은 중요하지 않다. 대신에, 환자 내의 입자의 범위는 피부의 두께와 관련된다. 거리(D)가 너무 길면(또는 너무 짧으면), 이는 환자와 노즐 사이의 공기 간극이 너무 넓음(너무 좁음)을 의미한다. 피부의 두께는 변화하지 않는다. 따라서, 공기 간극을 증가(감소)시키는 것은 환자의 입자 범위 상에 큰 영향을 갖지 않는다.

3. 치료 빔과 (Xp, Yp) 평면 사이의 상승 각도(β)는 치료 계획 소프트웨어(TPS)에 의해 규정된다. 이러한 각도는 갠트리 각도와 관련된다.

4. Yp 축과 (Xp, Yp) 평면 내의 치료 빔의 조사(projection) 사이의 수평 회전 각도(α)는 TPS에 의해 규정된다. 이러한 각도는 코우치 회전 각도와 관련된다.

5. 방사 빔 주위의 (Xn, Yn) 좌표 시스템의 회전은 TPS에 의해 계산된 각도(γ)에 의해 규정된다. 이러한 각도는 환자에 대한 빔 구멍(aperture)의 회전을 규정한다. 대칭적인 빔을 위해, 이러한 각도는 중요하지 않다.

결론적으로, 환자 좌표 시스템(Xp, Yp, Zp) 및 노즐 좌표 시스템(Xn, Yn, Zn)의 관련 위치를 특정하기 위해서는 6개의 매개변수가 요구된다.

● 노즐 좌표 시스템 내의 환자 좌표 시스템의 기시점 위치를 규정하는 3개의 좌표. 이러한 좌표는 조건(1) 및 (2)에 의해 결정된다.

● 환자 좌표 시스템 및 노즐 좌표 시스템의 상대 방위를 규정하는 3개의 각도(α, β, γ). 이러한 각도는 조건(3), (4) 및 (5)에 의해 결정된다.

환자 및 노즐의 상대 위치 및 방위는 도 2에 규정된 좌표 시스템 내에 표시된 6개의 매개변수에 의해 결정된다. 다른 좌표 시스템이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들어, 도 2에 도시된 각도(α, β, γ)를 사용하는 대신에, 코우치의 회전, 피치 및 롤 각도를 규정할 수 있다. 그러나, 어떠한 좌표 시스템이 사용되어도, 항상 3개의 각도 및 3개의 위치 좌표를 규정할 필요가 있을 것이다. 하나의 좌표 시스템으로부터 다른 시스템으로 전환하기 위해 변형이 사용될 수 있다. 따라서, 일반성을 잃지 않고 도 2에 도시된 좌표 시스템으로 설명하기로 한다.

당해 기술 분야에 공지된 위치설정 장치 및 방법에서, 화상 빔 발생원 및 노즐 좌표 시스템에 대해 공지된 형상 관계를 갖는 화상 빔 수신기를 포함하는 화상 시스템은 환자로 지향된다. 상기 화상 시스템은 종양 기준 지점에 대해 공지된 형상 관계를 갖는 가시적인 랜드마크의 위치를 인식한다. 이러한 랜드마크의 예상 위치와 감지된 위치 사이의 차이로부터, 수정 벡터가 계산된다.

본 발명의 구조에서, 우리는 새로운 좌표 시스템을 소개한다. 측정 평 면(120)은 치료 빔(105)에 위치되는 것으로 가정한다. 빔 프로파일은 이러한 평면에서 측정된다. 이상적으로는, 이러한 평면은 치료 빔에 수직하다. 측정 평면은 Xd, Yd의 2개의 좌표 축을 규정한다. 3개의 각도(αd, βd, γd)는 노즐 좌표 시스템과 함께 측정 평면 좌표 시스템의 상대 방위를 결정한다.

치료 중에, 노즐에 대한 환자의 각도 방위(α, β, γ)는 적절한 코우치 회전 각도, 코우치 피치 및 롤 각도와 갠트리 회전 각도를 선택함으로써 설정된다. 코우치 및 갠트리 회전의 수정 각도 방위는 치료 공간 환경의 형상을 통해 얻어진다. 이러한 위치들은 (예를 들어 미국 특허 제2002/0065461호에 개시된 바와 같이 환자 또는 노즐 또는 코우치 상에 마커의 위치를 검사하도록 입체상 카메라를 사용하는) 공지된 기술을 사용하여 검사될 수 있다.

환자의 각도 방위가 검사되면, 환자의 병진 위치(translational position)가 검증되여야 한다. 이전에 언급한 바와 같이, 병진 방향(translation direction)들 중 하나의 방향(Zn 축)을 따른 위치는 중요하지 않다. 본 발명은 Xn 및 Yn 축과 같은 2개의 나머지 병진 방향을 따라 치료 빔 및 환자의 상대 위치를 검사하는 방법을 개시한다.

환자는 코우치(100) 상에 놓일 것이다(도 3 참조). 2개의 일련의 고정 구멍(107)이 코우치(100) 상에 제공된다. 이러한 구멍은 인덱스되어 코우치(100)에 환자 고정 장치를 부착하도록 사용된다. 이는 코우치(100) 상의 환자 위치설정을 위한 우수한 재생산성을 제공한다. 평면 방사 감지기(103)는 방사 빔(105)의 강도의 2차원에서의 공간 분배를 결정한다. 방사 감지기는 방사 빔(105)의 축에 대체 로 수직한 평면에서 2차원의 강도 분배를 측정할 수 있다. 이러한 방사 감지기는 일 방위에서 제1 스트립 이온화 챔버 및 다른 방위에서 제2 이온화 챔버를 갖는 2개의 스트립 이온화 챔버의 세트일 수 있다. 방사 감지기(103)는 픽셀 이온화 챔버일 수도 있다. 반도체 또는 필름과 같은 다른 형태의 방사 감지기가 사용될 수 있다. 이러한 방사 감지기가 치료 중에 제 위치에 남아있기 때문에, 방사 투영 방사 감지기의 선택이 바람직하다. 방사 감지기(103)의 평면과 방사 빔 사이의 각도 크기는 공지된다.

적어도 3개의 위치 마커(108)가 코우치(100) 또는 환자 상에 설치된다. 위치 마커(108)는 CT 스케너 및 치료 공간 내에 설치된 환자 정렬 시스템(예를 들어, 입체상 적외선 카메라 또는 X 레이 화상 시스템) 모두에서 가시화될 수 있는 재료로 제조된다. 이러한 마커는 예를 들어 미국 특허 제6,865,253호로부터 당해 분야에 공지된다.

2개의 프레임이 코우치에 부착된다. 여러 형태의 프레임 조립체가 가능하다. 제1 실시예에서, 프레임은 반원 형태로 형상화된다(도 3). 2개의 프레임(101, 102)은 고정 구멍(107)을 사용하여 코우치(100)에 고정된다. 프레임(101, 102)을 부착되도록 사용된 고정 구멍(107)은 환자 내부의 종양의 대략적 위치와 제1 프레임(101) 사이의 거리가 대체로 종양과 제2 고정 프레임(102) 사이의 거리와 대체로 동일하도록 선택된다. 따라서, 종양은 2개의 고정 프레임 사이의 대략 중간에 있다. 입자 빔이 코우치 위에서 나온다면, 반원 프레임은 코우치의 상부에 부착될 수 있다. 이와 달리, 입자 빔이 코우치 아래로부터 나온다면, 코우치의 하 부에 고정될 수 있다. 도 3은 프로톤 빔이 코우치 위에서 나올 때 구조만을 도시한다. 원형 고정 프레임(101, 102)의 림 상에 동일한 거리로 드릴링된 고정 구멍(401)이 있다(도 6 참조). 이러한 고정 구멍은 인덱스된다. 3개의 고정 레그(104 내지 106)는 고정 구멍(401) 내에 삽입된다. 방사 감지기(103)는 고정 레그 상에 삽입된다. 3개의 고정 구멍(401) 및 고정 레그(104 내지 106)의 길이는 방사 감지기(103)가 방사 빔에 대체로 수직한 평면에 방사 영역을 측정하도록 선택된다. 고정 레그는 환자를 위해 특정화된다. 기구는 수정된 고정 구멍(401)이 사용되는 것을 보장하도록 실시된다(도 6). 플라스틱 스트립(402)은 고정 프레임(101 또는 102)의 림 상에 위치된다. 플라스틱 스트립(402)에 드릴링된 2개의 구멍(403)이 있다. 고정 프레임(102)을 둘러쌀 수 있는 플래스틱 스트릭 상에 드릴링된 하나의 구성이 있다. 플라스틱 스트립은 방사 감지기(103)의 레그(104, 106)를 고정시키도록 사용될 수 있는 스트립을 제외한 림의 모든 구멍(401)을 둘러쌀 것이다. 플라스틱 스트립(401)은 2개의 고정 시스템(410, 411)에 설치되어, 플라스틱 스트립을 고정 프레임(101, 102)의 림 상의 고정 지점(405, 406)에 부착한다. 고정 시스템(410, 411)은 비대칭적이어서, 림 상에 플라스틱 스트립(402)을 위치시키는 적어도 하나의 가능한 위치가 있다. 프레임(101, 102) 상에 사용된 고정 시스템은 이러한 2개의 프레임의 플라스틱 스트립이 뒤집히는 것을 방지하도록 프레임(102) 상에 사용된 고정 시스템과 상이할 것이다. 구멍(403)의 위치는 측정 평면 방사 감지기가 방사 빔에 대체로 수직하게 위치되도록 신중하게 결정된다. 구멍의 위치는 따라서 각각의 환자에 따라 상이하다. 라벨(412)은 플라스틱 스트립 과 환자를 독특하게 연결시키기 위해 플라스틱 스트립(402) 상에 위치된다. 라벨은 예를 들어 바 코드일 수 있다. 고정 레그(104 또는 106)는 구멍(401) 내에 삽입된다. 마커(407)는 레그(104 및 106)의 단부에 위치된다. 이러한 마커는 방사 감지기의 위치를 시뮬레이트한 것이다. 마커는 CT 스케너 내에서 가시화될 수 있다. 고정 프레임(101, 102)의 원형 형상 및 고정 구멍(401)들 사이의 동일한 거리는 환자 주위의 각도의 큰 범위 내에서 방사 감지기(103)의 고정을 가능하게 한다.

제2 실시예에서, 프레임은 반원의 형상이다(도 4). 2개의 레일(208)은 코우치(100)의 양 측면에 위치된다. 2개의 반원 프레임(101, 102)은 레일(208) 상에서 활주하는 캐리지(209)에 부착된다. 레일 상의 캐리지의 위치는 인덱싱되어 반원 프레임이 특정 위치로 반복적으로 이동하는 것을 가능하게 한다. 캐리지는 종양이 2개의 고정 프레임(101, 102)들 사이의 중간에 대략적으로 위치되도록 이동된다. 방사 감지기는 제1 실시예에 설명된 바와 같이 프레임(101, 102)에 고정된다. 플라스틱 스트립(402)은 제1 실시예에 설명된 바와 같이 사용된다.

제3 실시예에서, 프레임은 예를 들어 사다리꼴 형상을 가질 수 있는 비원형 형상을 가질 수 있다(도 5). 2개의 사다리꼴 프레임(301, 302)은 고정 구멍(107)을 사용한 코우치(100)에 고정된다. 사다리꼴 고정 프레임(301)의 각각의 측면 상에는 2개의 고정 구멍이 있다. 사다리꼴 프레임(302)의 각각의 측면 상에 하나의 고정 구멍이 있다. 방사 감지기(103)의 레그(304, 305, 306)는 고정 구멍 내에 삽입된다. 이러한 실시예에서, 방사 감지기는 환자 주위에 3개의 상이한 위치에 있을 수 있다.

환자 위치설정 방범은 2개의 단계를 포함한다. 치료 이전에 방사 감지기를 교정(calibration)하는 제1 단계 및 치료 중에 환자를 실제로 위치 설정하는 제2 단계이다.

방사 감지기를 교정하는 제1 단계는 이하에 설명된다. 새로운 방사 감지기가 사용될 때, 이는 교정되어야 한다. 대신에, 방사 감지기는 측정 평면에서 방사 강도의 분배를 측정한다. 강도 분배는 방사 감지기의 좌표 시스템(도2의 Xd, Yd) 내에서 설명된다. 기시점의 위치 및 이러한 좌표 시스템의 축의 방위는 각각의 방사 감지기에서 상이할 것이다. 또한, 좌표 시스템의 기시점 및 마커(407)의 상대 위치는 각각의 감지기에서 상이할 것이다. 또한, 위치 마커(407)에 대한 방사 감지기의 좌표축의 방위는 모든 방사 감지기에서 상이할 것이다. 교정은 마커(407)에 대한 방사 감지기 좌표 시스템의 기시점의 위치를 찾는 것에 있다. 이는 또한 마커(407)에 대해 방사 감지기 좌표 시스템의 좌표의 축의 방위를 찾는 것에 있다. 이러한 교정 공정은 공지된 방법을 사용하여 수행된다. 이러한 교정은 매번 새로운 방사 감지기를 위해 수행되어야 한다.

환자를 실제로 위치 설정하는 제2 단계는 이하의 단계를 포함한다.

1. 환자의 CT 스캔이 CT 스캐너에서 얻어진다.

2. 치료 계획 소프트웨어를 사용하여, 작동자는 종양의 위치를 인식하고, 치료 빔의 입사각을 결정하고 치료 계획을 준비한다.

3. 상이한 치료 빔의 입사각이 공지될 때, 작동자는 편심 갠트리의 치료 공간이 각각의 치료 빔을 위해 사용될지를 결정한다. 또한, 고정 프레임(101, 102) 의 고정 구멍(401)이 사용될, 고정 프레임(101, 102) 상에 방사 감지기(103)의 최적 위치 및 고정 레그(104, 106)의 최적 길이를 결정한다. 매개변수는 방사 감지기의 측정 평면이 대체로 처리 빔에 수직하도록 선택된다. 플라스틱 스트립(402)은 수정된 위치에서 드릴링된 구멍(403)에 준비된다.

4. 치료 날짜에, 환자는 코우치(101) 상에 눕혀진다. 작동자는 환자를 코우치 상의 대략의 수정 위치에 환자를 설정하기 위해서 환자 위에 고정 장치를 위치시킨다. 작동자는 코우치 상에 고정 프레임(101, 102)을 설정한다. 작동자는 이러한 환자를 위해 플라스틱 스트립(402)을 설정한다. 작동자는 고정 프레임 상에 고정 레그(104, 106)를 설정한다. 작동자는 고정 레그 상에 마커(407)를 위치시킨다.

5. 마커(108) 및 마커(407)로 이루어진 환자의 CT 스캔 또는 CBCT 스캔이 얻어진다. 위치설정 소프트웨어를 사용하여, 작동자는 종양의 상대 위치와 마커(407)의 위치를 결정한다. 또한, 작동자는 마커(108)에 대한 환자 좌표 시스템의 방위 및 마커(108)에 대한 종양의 위치를 결정한다.

6. 위에서 설명된 교정 공정 및 마커(407)의 위치에 기초하여, 소프트웨어는 환자 좌표 시스템에 대한 감지기 좌표 시스템의 위치 및 방위를 결정한다. 환자 좌표 시스템, 종양의 위치 및 측정 평면의 위치에서 치료 빔의 입사각의 지식을 기초로, 소프트웨어는 측정 평면과 함께 방사 빔의 교차 지점을 결정한다. 방사 감지기 좌표 시스템에서 표현된 교차 지점(501)의 이론적 좌표는 방사 빔의 중심이 지향되어야 하는 지점이다.

7. 환자는 코우치 상에 고정된다. 코우치는 CT 스캐너로부터 치료 기계로 이동된다. 환자는 치료 빔을 전달하는 노즐의 정면에 위치되어, 종양이 대체로 방사 빔의 축 상에 위치된다.

8. 치료 빔에 관한 환자의 각도 방위는 공지된 기술(예를 들어, 입체화상 적외선 카메라)을 사용하여 마커(108)의 위치를 측정함으로써 검증된다. 환자 각도 방위는 마커(108)의 측정된 각도 방위가 수정될 때까지 코우치 각도의 피치, 롤 및 회전 각도를 변화시킴으로써 조절된다. 환자 각도 방향이 이제 수정된다.

9. 작동자는 도 2의 Xn 및 Yn 축을 따라 환자 및 빔의 상대 병진 위치를 조절하여야 한다. 방사 감지기 평면(103)과 함께 치료 빔의 교차 지점의 이론적인 좌표가 제6 단계에서 계산된다. 하위 치료 강도를 갖는 입자 빔(500)은 치료 빔에 의해 사용되는 궤도와 동일한 궤도를 따라 환자에 조사된다. 빔 강도는 방사 감지기(103)에 의해 충분히 감지 가능하도록 강한 반면, 환자에게 어떠한 손상을 야기하지 않도록 충분히 약하다. 환자 및 치료 빔의 상대 병진 위치는 이하의 방법들 중 하나를 사용하는 하위 치료 빔(500)을 사용하여 조절된다.

a. 코우치는 하위 치료 빔이 이론적인 위치(501)에서 감지기 평면과 교차할 때까지 (Xn, Yn) 평면에 평행한 축을 따라 이동한다. 이는 2중 산란 모드를 위한 바람직한 정렬 방식이다.

b. 하위 치료 빔은 이론적인 위치(501)에서 감지기 평면과 교차할 때까지 (Xn, Yn) 평면을 횡으로 시프트된다. DC 전압은 하위 치료 빔을 시프트시키도록 빔 스캐닝 자석에 인가된다. 이는 균일한 스캐닝 및 광속 빔 스캐닝을 위한 바람 직한 방법이다.

이러한 모든 단계는 기술자 또는 기술자의 제어 하에서 특화된 소프트웨어 계산기를 통해 수행된다.

마지막으로, 이러한 모든 단계들이 수행될 때, 마지막 단계, 예를 들어 치료 단계이고 본 발명의 일부가 아닌 환자 조사 단계가 수행된다.

조사 실험의 경우에, 인체 모형이 조사 빔에 제공된다. 치료 처리의 경우에, 환자의 위치 및 하위 치료 빔 위치가 제9 단계에서 기술된 바와 같이 정렬된 경우에만, 동일한 설정이 치료 빔을 위해 사용된다. 이러한 마지막 단계는 의사의 제어 하에서 이루어진다.

마지막으로, 감지기는 바람직하게는 환자 또는 인체 모형의 정면에 위치됨을 유의하여야 한다. 이는 조사 빔을 통해 환자의 치료 중에 이러한 감지기는 투시적이거나 또는 그 위치로부터 제거되어햐 한다는 것을 의미한다.

본 발명의 장치 및 방법을 사용함으로써, 치료 빔에 대한 환자의 위치설정에서 개선된 정확성이 얻어진다. 이러한 장치 및 방법은 특히, 편심 갠트리를 갖는 방사 치료 장치에 사용하기에 적절하지만 이에 전용은 아니다. 방사 감지기가 환자의 피부에 인접함에 따라, 빔에 대한 환자의 위치설정 오류가 방사 감지기의 해상도만큼 작을 수 있다. 빔에 오프셋을 적용함으로써 위치 수정이 적용되는 다양한 장치 및 방법을 사용함으로써, 정확한 환자 위치설정기의 복잡성 및 비용이 회피될 수 있다. 환자 지지부의 통상 위치는 본 발명의 해법에서 중요한 것은 아니다. 또한, 본 발명의 구조에서, 환자에 대한 실제 빔의 위치가 결정되며 빔 전달 장치의 위치가 결정되지는 않는다. 노즐에 대한 치료 빔의 정렬에서 임의의 오류가 감소한다.

본원에서 사용된 용어 및 설명은 예시로서 기재되었으며, 한정하는 것은 아니다. 당해 분야의 숙련자들은 이하의 특허청구범위 및 그 균등물에 기재된 바와 같은 본 발명의 범주 및 사상 내에서 다양한 변형이 가능하고, 모든 용어는 다르게 정의된 것을 제외하고는 가능한 한 넓게 이해되어야 한다는 것이 명확할 것이다.

-도면 부호-

100 표적 지지부(코우치)

101 고정 프레임(반원형)

102 고정 프레임

103 방사 감지기

104 고정 레그

106 고정 레그

105 처리 빔

107 고정 구멍

108 위치 마커

110 노즐

111 환자

112 표적(종양 또는 인체 모형)

113 갠트리 자석

120 측정 평면

301 사다리꼴 프레임

302 사다리꼴 프레임

304 레그

305 레그

306 레그

208 코우치 양 측면 상의 2개의 레일

209 캐리지

401 고정 구멍

402 플라스틱 스트립

403 구멍

405 고정 지점

406 고정 지점

407 마커

410 고정 시스템

411 고정 시스템

412 라벨

500 하위 치료 입자 빔

501 교차 지점

Claims

인체 모형 또는 환자 내의 종양과 같은 표적 체적(112)을 방사 치료 장치에 위치설정하고, 상기 표적(112)으로 방사 빔(405)을 지향시키는 장치에 있어서,

표적이 고정되는 표적 지지부(100);

상기 표적 지지부(100)에 대한 공지된 형상 관계로 고정 수단(101, 102, 104, 106, 107; 301, 302, 304, 305, 306; 208, 209)으로 고정되고, 감지기(103)로 상기 방사 빔(105)의 교차 위치를 감지할 수 있는 2차원 방사 감지기(103); 및

상기 감지된 교차 위치를 기초로, 상기 표적 지지부(100)와 상기 빔(105)의 상대 위치를 수정하는 수정 수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 2차원 방사 감지기(103)는 제1 방위로 제1 이온화 챔버 세트 및 제2 방위로 제2 이온화 챔버 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정 수단은 표적 지지부(100)에 첨부된 고정 프레임(101, 102; 301, 302)이고, 바람직하게는 인덱스된 고정 구멍(107)으로, 상기 감지기(103)가 표적(112)에 인접하게 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정 수단은 레일(208) 위를 활주하는 활주 가능한 캐리지(209)를 지닌 표적 지지부(100)에 부착되는 고정 프레임(101, 102)을 포함하여, 상기 감지기는 표적(112)에 인접하게 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 고정 프레임(101, 102; 301, 302)은 원호 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지기(103) 및 상기 방사 빔(105)은 상기 방사 빔(105)이 상기 감지기(103)를 대체로 수직한 방향으로 교차하도록 정렬하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수정 수단은 상기 방사 빔(105)에 정확한 수정 변위를 적용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수정 수단은 상기 표적 지지부(100)에 정확한 수정 변위를 제공하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
인체 모형 또는 환자의 종양과 같은 표적 체적(112)을 방사 치료 장치에 위치설정하는 방법에 있어서,

표적(112) 및 방사 감지기(103)의 상대 위치를 결정하는 단계;

후속 단계에서 상기 상대 위치가 고정되는 것을 보장하는 수단을 제공하는 단계;

감지기로 방사 빔의 의도된 교차 지점을 결정하는 단계;

하위 치료 방사 빔을 감지기로 지향시키고, 상기 감지기로 상기 빔의 실제 교차 지점을 결정하는 단계;

2개의 위치들 사이의 차이에 대한 수정 벡터를 계산하는 단계;

방사 빔(105)과 방사 감지기(103) 간의 상대 위치에 수정을 적용하여, 실제 교차 지점이 의도된 교차 지점과 일치하는, 적용단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 방사 빔(105)과 방사 감지기(103) 사이의 상대 위치에 수정의 적용은 방사 빔(105)을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 방사 빔(105)과 방사 감지기(103) 사이의 상대 위치에 수정의 적용은 표적(112) 및 감지기(103)를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 표적(112) 및 감지기의 상대 위치를 결정하는 단계는,

표적 지지부에 고정을 위한 3개 이상의 지점을 갖는 감지기를 제공하는 단계로서, 상기 지점은 상기 감지가와 공지된 형상 관계를 갖는, 감지기 제공 단계;

표적 지지부(100) 상에 고정식으로 표적(112)을 설정하는 단계;

상기 감지기의 고정 지점에 상기 표적 지지부(100) 상에 화상 양식으로 가시화 가능한 마커(407)를 제공하는 단계;

상기 표적 및 상기 마커 모두가 가시화된 화상 양식을 사용하여 상기 표적(112)의 화상을 얻는 단계;

상기 화상으로부터 상기 표적(112)과 상기 마커의 형상 관계를 결정하는 단계; 및

이로부터 상기 표적과 상기 감지기(103) 사이의 형상 관계를 추정하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
편심 갠트리를 갖는 방사 치료 장치에서 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 장치 및/또는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법의 사용.