KR20090074145A - 선택적 차폐가 가능한 방사선치료 장치 - Google Patents

선택적 차폐가 가능한 방사선치료 장치 Download PDF

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KR20090074145A
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피터 씨. 스미쓰
마이클 클라인
하이케 하우젠
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Abstract

환자의 인체조직에 조사되는 방사선의 방향과 강도를 제어하기 위하여 선택적으로 차폐하는 다양한 장치가 근접조사 치료용 어플리케이터에 적용된다. 후퇴가능한 몸체와, 일련의 후퇴가능한 핑거를 포함하는 형태가 포함된다. 또다른 형태로서, 팽창되는 풍선을 갖는 어플리케이터에 풍선에 근접한 위치로부터 또는 풍선으로부터 후퇴되는 차폐부를 포함한다. 또는, 차폐부 자체가 풍선과 별도로 또는 풍선과 함께 팽창될 수 있다.

Description

선택적 차폐가 가능한 방사선치료 장치 {RADIATION THERAPY APPARATUS WITH SELECTIVE SHIELDING CAPABILITY}
본 발명은 방사선치료용 어플리케이터(applicator)를 위한 차폐에 관한 것으로서, 특히, 방사선의 방사패턴의 동적 제어를 위한 조절가능한 차폐에 관한 것이다.
이온화 방사선 치료를 위한 몇 가지 방식, 구체적으로는 체강(anatomical cavity) 내에 방사원(source)을 투입하여 방사선을 환부에 조사하는 근접조사 치료(brachytherapy)는 어플리케이터(applicator)에 의해 제공된다. 어플리케이터를 사용하는 목적은, 체강 내에 방사원을 투입시키는 것과, 체강벽에 조사하는 방사강도를 감쇠시키는 것(방사강도는 방사원으로부터의 거리에 따라 지수함수적으로 감소함)과, 소정의 치료 변수(파라미터)에 따른 방사선의 조사를 촉진하기 위하여 체강의 형상을 적합하게 변형(tailoring)시키는 것에 있다. 또한, 이와 다른 목적도 존재한다. 체강은 자연적인 체강일 수도 있고 외과적 개입(가령, 암 병변 제거의 경우)에 의한 체강일 수도 있다.
일부 어플리케이터는 경질의(solid) 고정 형태를 가지므로 치료 도중에 그 형상이 변형되지 않는다. 전형적인 고정형 어플리케이터로서 체강 내에 삽입되는 카테터(catheter)나 원드(wand)를 들 수 있는데, 이들 내부에는 방사원이 들어간다. 이러한 어플리케이터는 자연적인 체공(신체상 구멍) 또는 외과적으로 형성한 절개부를 통하여 체내에 삽입될 수 있다. 어플리케이터의 다른 형태로서 체내에 삽입된 다음에 형상이 변형되는 확장가능한 부분을 포함할 수 있다. 이러한 형태로서 일반적인 것은 풍선형 어플리케이터이다. 조지아주 알파레타에 소재하는 프록시마 세라퓨틱스사(Proxima Therapeutics Inc. of Alpharetta, Georgia)(현재는 매사추세츠주 말보로에 소재하는 사이틱사(Cytyc Corporation)의 계열사임)에서는 풍선을 포함하고 있는 확장형 어플리케이터를 제안하고 있다. 이러한 어플리케이터의 풍선은 일반적으로 식염수 내에서 팽창하여 방사원 근방에서 방사선 강도를 감쇠시킨다. 이러한 어플리케이터를 사용함으로써, 이상적으로는 방사원을 풍선 내의 튜브나 통로(채널) 속에 제한시켜서 풍선의 외피, 즉, 표면 내에서 방사원의 위치를 조절하고 파악할 수 있게 된다. 여기서, 팽창 및 확장가능한 표면의 형상을 방사원의 방사범위와 동등하게 조정함으로써, 풍선 표면의 외측에만 조사되는 방사선의 강도가 균일하고 위험기준보다 낮되 효과적인 치료를 수행할 수 있는 충분한 강도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
전통적으로, 풍선의 강도, 즉, 그 견고성(solid) 또는 변형성(conformability)은 선택가능한데, 체강 주위의 인체 조직이 원하는 풍선 형상으로 변형하여 방사원으로부터의 방사 범위(radiation profile)가 예측되도록 형상화할 수 있다. 이러한 요소가 동시에 달성될 때에, 체강을 형성하고 있는 최심부 조직에까지 균일하게, 즉, 아이소도스(isodose)하게 방사선을 조사할 수 있게 된다. 이러한 경우에, 시술자에게 체강에 인접한 목표 조직 전체에 균일한 치료를 담보할 수 있게 된다. 그러나 많은 경우에, 이러한 조건을 만들 수는 없다. 때로는 체강이 변형되어 풍선 밖에서의 방사선 강도가 충분히 균일하지 않게 된다. 이러한 상황이 일어나게 되면, 현재의 체강에 맞는 풍선을 채택할 수도 있지만, 균일한 조사를 위해서는 다른 방안을 취해야 할 것이다. 다른 예를 들자면, 주변 조직의 구조는 풍선 외부에서의 방사선의 치료적 범위 내에 존재할 수 있다. 따라서 치료를 위한 방사선의 투여에 의해 상해를 입을 수 있다. 이러한 경우에, 시술자는 위험에 노출되어 있는 조직에 대한 과잉치료를 회피하기 위한 방안을 취하지 않는 한은 바람직한 처치를 할 수 없게 된다. 본 발명이 제안하고 있는 것은 이러한 방안들에 대한 것이다.
방사원은 보통은 카테터의 끝단 속이나 그 근방에 위치하여 방사원의 취급과 어플리케이터 내에서의 위치 고정을 용이하게 한다. 방사원은 자연상태의 동위원소이거나, 동위원소와 유사한 치료 효과를 내는데 사용할 수 있는 X레이를 발생하는 전자회로일 수 있다. 풍선형 어플리케이터와 함께 사용하기에 적합한 동위원소 방사원은 일반적으로 고선량 방사원(high dose source)으로 불리며, 이는 단일 동위원소 "씨드(seed)"를 포함하는 점형 방사원 형태일 수 있다. 또는 일련의 씨드 방사원, 즉, 와이어형 방사원을 포함하는 선형 방사원 형태일 수 있다. 방사원이 씨드이거나 다중 씨드이거나 와이어형일 경우에는 대개, 치료하고자 하는 체강에 투입하기 위하여 어플리케이터에 삽입되는 카테터 내에 설치된다. 이 밖에 다른 응용으로서, 방사원을 현탁 상태의 방사능 물질을 포함하는 액체로 구현할 수 있다. 이 러한 액체는, 식염수가 아닌 것으로서 어플리케이터의 확장부를 팽창시키는데 사용할 수 있다.
방사성 동위원소로부터 방출되는 방사선의 감쇠도는 동위원소의 반감기(최초의 강도가 절반으로 감쇠하는데 소요되는 시간)에 의해 주지의 방법으로 측정할 수 있다. 실제적인 시간적 제약 내에서 소정의 방사성 동위원소에 대한 반감기 파라미터는 고정되어 있고 변할 수 없는 것이기 때문에, 이에 대해서는 제어가 불가능하다. 또한 방사성 동위원소는 몇 개의 서로 다른 에너지대역에서 방사선 방출을 하는데, 각 대역에서 방출되는 방사선마다 조직을 침투하는 능력과 방사선을 조사하는 능력을 갖고 있다. 예를 들어서, 가장 일반적인 고선량 근접치료용 동위원소인 192Ir에서 방출되는 방사선의 높은 에너지대역은 매우 두꺼운 차폐 물질을 통과할 수 있다. 또한 동위원소들은 항상 "on"되어 있어서 온/오프 스위칭에 의한 출력제어가 가능하지 않다. 이 밖에 일반적이면서 의료용으로 적합한 방사성 동위원소들은 또한, 높은 에너지 성분들을 함유하는 방사 스펙트럼을 갖고 있는데, 이들 에너지 성분은, 공간적 문제 때문에 체강 내에서 선택적인 차폐를 실현불가능하게 하고 있다. 이러한 동위원소로부터 방출되는 방사선은 차폐물질의 통상의 두께를 관통할 수 있다. 이러한 높은 에너지의 방사선에 의해 치료를 요하는 목표를 넘어서까지 방사선이 노출되므로써 인체의 건강한 기관에도 방사선이 조사되고 위험에 처해지게 된다. 또한 시술자에게도 위험을 초래하게 되어, 시술관계자 없이도 치료를 수행할 수 있는 "벙커"와 같은 시설이 필요하게 된다. 이것이 동위원소 방사선에 의 한 치료시의 주된 단점이 된다.
반면, 전자제어형 방사원의 경우에는, 양극(애노드)의 형태 및 그 구조와 최소한의 차폐 적용에 의해 X레이 방출의 방향성이 결정된다. 이러한 X레이 방사원에 대해서는 미국특허 6,319,288호에 기재되어 있는데, 이 특허의 기재사항 전부를 본 출원에서 인용하기로 한다. 이러한 방사원으로부터 방출되는 X레이는 등방향으로 방출될 수 있다. 또는, 측방향(radial)이나 길이방향(axial)으로 또는 이들 모두의 방향으로 방출될 수 있다. 애노드(양극)의 형태는 X레이 발생장치에 관련된 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 애노드의 형태, 목표지점의 두께 및 형상은, 소형 X레이 방사원으로부터의 방사분포 형태를 변화시키는데 사용될 수 있다. 또한 고선량 동위원소와 동등한 치료 효과를 갖는 성능의 소형 X레이 방사원의 경우에는 방출되는 방사선을 선택적으로 차단하기 위해서 얇은 차폐가 필요할 뿐이기 때문에, 방향성을 갖는 범위로 방사된다. 전자적으로 발생된 X레이의 경우에, 발생되는 X레이의 에너지 스펙트럼은 전압의 가속에 의해 결정된다. 인체조직 내에서의 X레이의 침투성은 X레이의 에너지에 직접적으로 관련되어 있다. 병변의 일점에 조사되는 누적 조사량은 X레이 방사원의 빔전류에 의해 또는 환자 인체 내에서의 "on" 시간에 의해 제어될 수 있다. 이들 파라미터의 제어는 수작업으로 할 수도 있고, 센서 피드백 기술을 이용하여 실시간으로 제어기의 출력을 소정의 조사량에 일치시키는 자동화방법을 적용할 수 있다. 이러한 제어시스템의 일례로서 미국특허출원 11/394,640(출원일 2006. 3. 31.)이 있다. 본 출원에서는 상기 출원의 전체 기재사항을 인용한다. 이러한 X레이를 이용한 제어의 용이성 및 최소화된 안전요건은, 시 술자와 환자에게는 큰 이점을 준다.
따라서 시술자에게 방사선에 민감하거나 정상적인 조직 구조를, 환부 조직의 치료를 위해 조사되는 방사선으로부터 보호할 수 있는 능력을 선택적으로 제공할 수 있게 하기 위하여, 환부 조직에 방사선을 조사하는 동안에 그에 인접해 있는 정상적인 조직을 방사선 피폭 위험으로부터 선택적으로 차단 또는 차폐할 수 있는 장치와 방법이 필요하다. 본 발명에 따른 장치와 방법은 시술자에게 상기의 능력을 제공한다.
본 발명은 방사선치료용 경질(연장되지 않는) 어플리케이터에 적용가능한 다양한 차폐장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 또한, 확장가능한 요소 또는 예컨대 풍선을 갖는 어플리케이터의 활용을 위한 장치와 방법을 제공한. 몇 가지 차폐 관련 실시예가 두 가지 타입의 어플리케이터에 적용가능하다. 또한 본 발명은 방사선치료용 소형 X레이 방사원에 적용되는 것 이외에도, 본 발명에 따른 차폐 관련 실시예의 적용에 의해 방사선을 효과적으로 차단될 수 있는 저선량(low dose) 동위원소 방사원에도 적용될 수 있다.
전술한 것과 같이, 경질(solid) 어플리케이터는 유연한 튜브형 몸체(sheath) 또는 경질 원드(wand)를 포함할 수 있다. 이는 최소한의 방사선 감쇠특성을 갖는 재질로 이루어지며, 그 내강을 통해서 방사원이 유도되어 치료환부의 조직에 투입될 수 있다. 방사선 출력중의 일부를 차폐하기 위하여, 방사선 감쇠부재를 카테터나 어플리케이터에 포함시킬 수 있다. 예를 들어서, 몸체 또는 원드 샤프트의 내부에 하나 이상의 내강(lumen)을 형성하고, 이를 통하여 하나 이상의 방사선 감쇠부재(차폐부)를 방사원에 인접하여 설치할 수 있다. 차폐부를 방사원 및 보호가 필요한 조직 사이에 주의 깊게 설치할 수 있다. 방사선 감쇠부재는 어플리케이터 내의 고정된 위치, 또는 이동가능하도록 카테터 및/또는 방사원에 인접하여 설치될 수 있다. 또한, 다수의 감쇠부재를 적용한다면, 이들은 각각 독립적으로 또는 한꺼번에 제어할 수 있다. 만일 이들 부재가 카테터 또는 원드의 시작단(proximal end)으로 연장된다면, 수동으로 또는 자동으로 조작할 수 있다. 마찬가지로, 간접적으로 조작할 수도 있는데, 예를 들어서, 부재와 내강 사이에 적절한 밀폐가 되어 있어서 피스톤 효과를 얻을 수 있는 경우에, 상기 부재의 내강 내에서 동작하며 부재의 시작단에 대응하여 동작하는 압력에 의해 동작하는 유압장치를 이용할 수 있다.
만약 단일의 튜브형 감쇠부재를 사용한다면, 방사원 및 몸체 내표면 사이에서, 몸체 또는 원드 위를 슬라이드 하거나 방사원 내강 내에서 슬라이드할 수 있다. 감쇠부재는 경사각을 갖도록 또는 그 밖의 형상(원하는 방사선 출력을 얻도록 말단부에 형성된 윈도우를 포함함)으로 절단될 수 있다. 다수의 감쇠부재를 사용할 경우에는, 이들은 몸체 또는 원드 내의 각각의 내강을 통과할 수 있고, 몸체 내강의 내부 및 방사원 카테터의 외부에 있는 원형 공간 내에 배열될 수 있다. 각 부재는 말단부에 설치되어, 원하는 차폐효과를 내는 인접한 부재들과 함께 작용할 수 있다. 그 형상의 예를 들자면, 긴 아치 형태의 형상으로써 인접 부재들과 함께 방사원을 둘러싸는 튜브형상의 감쇠재 차폐부를 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의해 말단방향으로의 방사를 유도하게 되고, 시술자를 향한 시작단쪽의 방사는 감소되고(이는 어플리케이터 구조에 좌우됨), 측방향 방사도 매우 적어질 수 있다. 또는, 하나 이상의 감쇠형 "패들", 즉, 핑거형태의 차폐편을 개별적으로 후퇴시켜서 측방향으로의 방사선 출력을 제한할 수 있다. 이러한 후퇴작용은 일정하게 이루어지는 개방 또는 폐쇄 작용일 수 있다. 마찬가지로, 회전가능하며, 수동 또는 자동으로 구동될 수 있고, 필요시에는 회전하는 방사경로를 얻을 수도 있다.
필요시에, 상기 구조 및 카테터와 방사원은 어플리케이터 몸체의 말단을 넘어서까지 연장될 수 있다. 몸체의 말단부에 인접하여, 차폐부는 긴 아치형 패들로부터 둥근 와이어 형태의 연장부로 대체될 수 있다. 이 연장부는 어플리케이터의 내강을 통과하여 몸체의 시작단까지 이르며, 말단의 "패들"을 조작할 수 있게 한다. 모든 구성은 몸체 벽 내부에서 동작될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 몸체 또는 원드의 말단부를 체강 내에서 열지 않고 선택적으로 닫을 수 있게 된다. 만일 방사선이 원치않게 길이방향으로 멀리 조사된다면 몸체의 말단에 많은 방사선을 흡수할 수 있는 방사선 감쇠부재로 캡을 씌울 수 있다.
다른 실시예로서, 몸체의 내강 내에서 동작하며 방사원 카테터를 둘러싸는 한 쌍의 감쇠 튜브가 제공된다. 두 튜브의 말단부는 그 끝부분이 성벽 모양으로 절단되어서 적절히 튜브 위치를 조절함으로써 측방향으로 차폐 작용을 하여 측방향 방사선을 차단한다. 튜브들의 상대적 회전에 의해 방사선의 측방향 방출빔을 얻을 수 있다. 또는 이들 튜브에는 윈도우가 형성되어서, 이들 튜브를 상대적으로 회전시켜서 원하는 윈도우(들)를 개방시켜 방사량을 조절할 수 있다. 또는, 튜브들을 서로 상대적으로 길이방향으로 이동하여 윈도우의 길이방향으로의 길이를 변화시킬 수 있다. 만일 튜브의 상대적 위치가 고정 윈도우를 형성하도록 배치된다면, 체강 조직의 원하는 부위에 집중적으로 조사하기 위하여 튜브가 이동 및 회전되도록 할 수 있다. 미국특허출원 11/323,346 (출원일 2005. 12. 30.)을 참조하면, 동축의 튜브 차폐부에 있는 윈도우의 상대적 이동성에 대해서 개시되어 있다.
위에서 설명한 실시예에서, 차폐장치는 단일의 또는 복수의 협력적 구성요소를 포함하며 방사원 카테터와 방사원의 이동에 무관한(그러나 상호 협력하는) 몸체 또는 샤프트에 대해서 전체적으로 이동가능하다. 방사원이 길이방향으로 이동가능한 상태에서 차폐부는 고정될 수 있다.
다른 실시예로서, 경질 어플리케이터는 적어도 몸체의 말단부에 적어도 부분적으로 감쇠 물질을 포함하고 있어서, 몸체 내부의 방사원의 위치에 따라 바람직한 형태와 특성을 갖는 방사범위를 허용하도록 제작될 수 있다. 간단한 예로서, 튜브형태의 감쇠용 차폐연장부가 어플리케이터 몸체의 말단부에 부착될 수 있다. 이 차폐연장부의 내부 직경은 몸체에 상응할 수 있는데, 이로써 방사원은 이 구조의 내강을 통하여 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 그러나 연장부의 외부 직경은 테이퍼형상 또는 계단형상으로 끝으로 갈수록 감소할 수 있다. 이로써, 방사원이 말단부에 위치할 때에 측방향으로 조사되는 방사선이 다소 감쇠될 수 있다. 그러나 방사원이 몸체 내부의 시작단에 더 가깝게 위치할 경우에는 감쇠량이 더 커지게 된다. 마찬가지로, 경질의 튜브형 차폐 연장부는 그 원주부에 홈이나 잘려진 부분이 있다. 몸체의 일부가 얇거나 없는 부분에서는 비교적 방사선 방출량이 감쇠되지 않지만, 몸체가 완전한 곳에서는 의도적으로 감쇠시킬 수 있다. 이러한 고정형 구조에서, 말단부는 상황에 맞는 감쇠 물질에 의해 차단되거나 차단되지 않을 수 있다.
앞에서 언급한 것과 같이, 감쇠장치는 확장가능 부재 또는 풍선부재(이를 통해서 치료용 방사선이 통과함)를 갖는 어플리케이터 형태로 제작할 수 있다. 전부는 아니지만 대부분은, 경질 어플리케이터에 사용되는 앞에서 설명한 차폐부 실시예는 또한 풍선형 어플리케이터에 적용될 수 있다. 풍선형 어플리케이터에서 감쇠부재는 풍선이 부착되어 있는 몸체, 즉, 샤프트 내에서 또는 그 근방에서 작용한다. 이들 실시예들에 대한 설명은 다른 측면에서도 유사하지만, 차폐부가 내부에서 이루어지고 풍선에 의해 둘러싸여 진다. 풍선은 그 자체로서 추가적인 차폐기능을 하는데, 방사범위의 강도를 선택적으로 보다 정밀하게 형상화할 수 있다.
풍선이 어플리케이터의 일부로서 사용될 경우에, 방사선 조사의 목표영역은 팽창된 풍선 주위의 인체조직 전체가 된다(풍선 표면으로부터 외측으로, 즉, 방사상으로 약 1cm 확장됨). 이 인체조직은 질병, 특히, 암의 발생에 가장 민감하다고 일반적으로 생각되는 조직이다. 치료 목적을 위해서는, 최소한의 방사선 강도로서 세포를 파괴하여야 한다. 그리고 이러한 최소치가 방사선 조사량이 풍선의 표면으로부터 외측으로 1cm인 것의 근거가 된다. 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 방사선의 강도는 매질을 통과하면서 지수함수적으로 감쇠된다. 따라서 풍선 표면에서의 방사선 강도는 1cm 깊이의 목표지에서 보다는 더 크게 될 것이다. 그러나 풍선 표면에서의 강도가 목표지 깊이에서보다 실질적으로 크지 않아야 한다는 점이 중요하다. 그 이유는 과도하게 파괴될 가능성이 있고, 목표지 주변의 건강한 조직에도 위해를 가할 우려가 있을 수 있기 때문이다. 방사원 또는 방사원 카테터 표면에서의 방사선 강도는 치료목적을 위해서 매우 큰 것이 일반적이다.
풍선형 어플리케이터의 설계에는, 방사원 카테터에서의 높은 강도로부터 풍선 외표면에서의 조절가능한 강도에까지 방사선 강도를 감쇠시키기 위하여 풍선에 포함된 팽창 매질의 감쇠 특성과 풍선 막 자체의 방사선 강도 감쇠도를 활용한다. 이는 팽창 매질 및 풍선의 감쇠 특성을 조작함에 의해, 그리고/또는 풍선의 기하학적 크기 및 형상에 의해 이루어진다. 이러한 테크닉의 유용한 효과는 풍선 표면에서의 인체조직에 조사되는 방사선 강도와, 풍선으로부터 1cm 바깥쪽에서의 강도와의 비율이 감소된다는 것이다. 이것이 의미하는 것은 목표 조직 전체에 걸쳐 보다 더 균일한 방사선 조사가 가능하다는 것이다. 이러한 현상을 "빔 강화(beam hardening)"이라고 부른다.
풍선막 자체의 흡수 특성은 전체 설계 상황에 적합하도록 변화될 수 있다. 풍선 재질은 일반적으로 폴리머인데, 통상, 폴리우레탄, PET, 실리콘고무, 또는 당업자에게 잘 알려진 유사 재료이다. 가장 좋은 풍선막 재료로는 평상시에는 방사선을 잘 투과하지만, 감쇠용 첨가물에 의해 방사선 감쇠특성이 조절될 수 있는 것이다. 황화바륨, 금속입자 등의 감쇠용 첨가물을 풍선 재료에 첨가할 수 있다. 이 밖에도 당업자에게 잘 알려져 있는 재료를 첨가물로 사용할 수 있다. 일반적으로 첨가물의 양이 많을수록 감쇠가 많이 이루어지며, 조사되는 방사선의 지수함수적 감쇠가 더 빨리 이루어지게 된다. 결국, 재료의 전체적 감쇠는 감쇠특성 및 방사선 경로를 차단하는 두께의 함수가 된다. 따라서 약한 감쇠성을 갖지만 두께가 두꺼운 재료는, 얇지만 감쇠성이 큰 재료와 동등한 차폐효과를 가질 수 있다.
풍선에 대한 재료 조성의 변형뿐만 아니라, 그 구성도 또한 변경할 수 있다. 예를 들어서, 풍선막의 두께를 제조공정 중에 선택적으로 변화시킬 수 있다. 두께의 변화는 몰딩 설계에 의해 이룰 수 있다. 또는, 서로 다른 두께의 재료를 사용하여 풍선을 제작함에 의해 이루어질 수 있다. 비슷한 두께지만 다른 첨가물이 첨가된 재료의 성형에 의해 또한, 풍선의 특정 부분에 선택적으로 차폐부를 형성할 수 있다. 감쇠형 풍선에 대해서는 미국특허출원 10/683,885호(출원일 2003. 10. 13.)와 10/962,247호(출원일 2004. 10. 8.)를 참조한다. 상기 두 출원의 기재사항을 본 출원에서 인용한다.
위에서 설명한 것과 같이, 풍선은 그 내부 압력을 이용하여 체강을 기계적으로 변형시키는 역할을 한다. 형상이 잡힌 체강이 방사원의 강도 패턴에 상응하게 된다면, 의도된 대로의 균일한 방사선 조사를 비교적 간단하게 이룰 수 있다. 체강이 자유로운 형태로 형상화되든 원하는 형상으로 형성될 수 없든, 체강을 이루는 인체조직 주위와 풍선 사이에 간격이 생기지 않도록 풍선은 탄성력을 갖는 것이 바람직하다(체강을 채움). 이러한 풍선은 위에서 언급한 것과 같이, 풍선막의 재료와 동일하지만 탄성이 더 큰 많은 재료일 수 있다. 그러나 그 막 두께는 더 작아야 한다. 감쇠도를 조절하기 위하여 첨가물을 재료에 첨가하거나, 제조 기법에 의해 그 감쇠도를 조절할 수 있다. 풍선의 동작이 탄성적인 곳에서 제어할 수 없는 것은 방사원으로부터 목표 조직까지의 거리이다. 전체 풍선 표면에서, 원하는 수준 및 위험 수준 사이에서의 방사선의 강도를 확실히 하기 위하여 주의를 기울여야 한다. 두께도 또한 변화가능하다. 그러나 풍선의 불균일한 팽창에 의해 막두께 및 단위 면적당의 첨가물이 달라짐에 따라(이에 따라 감쇠 특성이 달라져) 문제가 복잡해진다. 일반적으로, 풍선이 팽창되는 거리가 커질수록 그 영역에서의 막두께는 얇아진다.
경질 어플리케이터나 풍선형 어플리케이터를 사용하든, 본 발명이나 종래기술의 어플리케이터이든, 샤프트 또는 원드 또는 카테터의 시작단에 있는 시술자를 위해 차폐를 할 것이 바람직하다. 특히, 어플리케이터가 신체의 삽입부에 가까이 위치할 경우에는 방사선은 샤프트를 통해 환자 외부로 나와 시술자에게 노출될 수 있다. 이러한 노출에 대해서, 국지적 차폐가 채용될 수 있는데, 이는 어플리케이터 샤프트에 설치되어 시작단 방향으로의 방사선을 차폐하는 것이다. 이에 대한 실시예로서 경질 플랜지 종류를 들 수 있는데, 체공(신체의 구멍)를 가려서 여기서부터의 방사선을 효과적으로 차단한다. 다른 방안으로서, 체공 내에 고정되어서 이 체공과 함께 방사선을 밀폐하도록 할 수 있다. 또한, 어플리케이터의 주(메인) 팽창부재와 별도로 또는 일체로 또하나의 팽창부재를 채용할 수 있다. 또한, 풍선형 어플리케이터에 있어서, 주(메인) 풍선의 시작단에 차폐부재 또는 감쇠부재를 추가함으로써, 어플리케이터 사용시에 자동으로 전개되도록 할 수 있다. 그리고 풍선형 어플리케이터는 외부로 방출되어 시술자에게 향하는 방사선을 막는 용도에 적합한 관찰장치(scope) 또는 프로젝션(projection)이 될 수 있다.
본 발명에 대한 이상의 특징 및 기타 특징들과 장점은, 본 발명의 원리에 대한 예시를 설명하는 바람직한 실시예의 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다. 이하의 설명은 부속 도면과 함께 이루어진다.
도 1a는 개방형 팁을 갖고 이 팁에서 길이방향으로 방사선이 방출되는 부분 내에 위치하는 방사원 카테터를 갖는 경질 어플리케이터의 팁을 나타내는 사시도.
도 1b는 도 1a의 실시예를 나타내되, 방사원 카테터가 돌출되고 방사선이 사방으로 방출되는 모습을 나타내는 사시도.
도 1c는 도 1a의 팁을 나타내되, 도 1a의 방사원 카테터가 돌출될 때에 벌어지는 폐쇄형 팁을 나타내는 사시도.
도 1d는 도 1c의 실시예의 팁을 나타내는 것으로서, 방사원 카테터가 돌출되어 방사선이 방출되는 것을 나타내는 사시도.
도 2a는 어플리케이터 몸체의 팁 주위에 배치된 "패들(노)" 형상의 차폐부재를 갖는 어플리케이터 팁의 사시도로서, 차페부재의 일단 연장부를 환자 밖에서 길이방향으로 조작하는 것과, 차폐부재 내에 위치한 방사원 카테터를 길이방향으로 차폐하는 것을 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 실시예의 어플리케이터 팁의 사시도를 나타내는 것으로서, 6개의 차폐부재 중 2개가 후퇴되어 방사원 카테터의 윗부분이 부분적으로 노출됨으로써 어플리케이터 주위의 일부에서만 측방향 방출이 일어남을 보여주고 있다.
도 2c는 도 2a에 나타낸 어플리케이터 몸체의 단면도이다.
도 3a는 방사원 카테터 위, 몸체 내강 속에 위치하는 투파트(two-part) 동축 감쇠장치의 사시도를 나타내는 것으로서, 측방향으로의 방사를 완전히 차단하기 위하여 서로에 대해서 회전 작용을 하는 성 모양의 말단부를 나타내고 있다.
도 3b는 도 3a의 실시예에서 방사빔이 반대되는 두 방향으로 측방향으로 방출되도록 회전된 모습을 나타낸다.
도 4a는 개방형 팁을 가지며, 방사원 카테터 위에 위치하는 투파트 감쇠장치의 부분 단면도를 나타내는데, 각 부분에는 윈도우가 형성되어 있고, 이 윈도우는 측방향으로의 방출을 완전히 차단할 수 있도록 회전됨을 나타낸다.
도 4b는 도 4a 실시예의 사시도로서, 하나의 윈도우가 회전하여 일부만 개방되는 것을 나타낸다.
도 4c는 도 4a 실시예의 사시도로서, 방사선 방출이 멀리 이루어지는 것을 막기 위하여 내부 부분의 팁에 캡이 씌워진 것을 나타낸다.
도 5는 원파트(one-part) 감쇠장치의 사시도로서, 어플리케이터 몸체 내에서 방사원 카테터 위에서 동작하되, 그 말단(distal end)이 경사지게 절단되어 내부에 설치된 방사원 카테터로부터 방사선이 방향성으로 방출되는 것을 억제함을 나타내고 있다.
도 6은 도 5에 나타낸 원파트 감쇠장치의 사시도로서, 방사선이 방향성으로 방출되도록 할 수 있는 윈도우가 형성되어 있음을 나타낸다.
도 7은 감쇠도를 변화시키기 위해 테이퍼 형태의 말단을 갖는 원파트 감쇠장치 몸체의 팁 사시도이다.
도 8은 감쇠도를 변화시키기 위해 계단 형태의 말단을 갖는 원파트 감쇠장치 몸체의 팁 사시도이다.
도 9는 도 1b와 유사하지만 풍선이 포함되어 있는 어플리케이터의 사시도이 다.
도 10은 도 2b와 유사하지만 풍선이 포함되어 있는 어플리케이터의 사시도로서, 2개소에서 풍선이 어플리케이터에 부착되어 있음을 나타낸다.
도 11은 부분단면 측입면도로서 도 4b와 유사하며 어플리케이터의 몸체에 풍선의 2개소가 부착되어 있는 것을 나타낸다.
도 12는 도 5와 유사한 원파트 차폐부를 갖는 풍선 어플리케이터의 측입면도이다.
도 13은 도 6과 유사한 원파트 차폐부를 갖는 풍선 어플리케이터의 측입면도로서, 어플리케이터 몸체에 풍선의 2개소가 부착되어 있는 것을 나타낸다.
도 14는 두 개의 길이방향으로 차폐하는 실시예의 측입면도로서, 근접 방향성 방사선을 감쇠시키는 실시예를 나타내는데, 도면의 오른쪽은 풍선 제조 공정 중에 풍선의 일부로서 성형되거나 풍선에 접합되는 차폐부를 나타내고, 도면의 왼쪽은 어플리케이터 몸체상에서 슬라이드되도록 탑재되는 허브를 갖는 감쇠용 플랜지를 나타낸다.
도 15는 주 풍선과 일체로 근접해 있는 감쇠용 팽창 풍선 칼러(collar)를 갖는 풍선 어플리케이터의 측입면도를 나타낸다.
도 16은 풍선 어플리케이터와 방사원의 측입면도로서, 어플리케이터 샤프트에 독립적으로 설치된 팽창가능한 칼러를 보여주고 있다.
도 17은 인체의 유방조직 내에서 뼈(늑골)에 인접하여 풍선 어플리케이터가 설치된 것을 나타내는데, 뼈에 방사선이 조사되는 것을 차단하기 위하여 풍선에 차 폐용 부분이 형성되어 있음을 보여주고 있다.
도 18은 인체의 유방조직 내에 설치된 어플리케이터와 방사원을 나타내는 것으로서, 도 14의 경질 플랜지 차폐부가 유방조직의 삽입부에 위치하는 샤프트에 설치된 것을 보여주고 있다.
도면들은 본 발명의 차폐부의 실시예를 전체적으로 나타내는 것으로서, 차폐부는 방사선 치료는 방해하지 않으면서 특정 조직을 선택적으로 방사선으로부터 보호하는 역할을 하는 것이다. 도면에서, 어플리케이터의 관형 몸체 샤프트 형태는 실제보다 그 길이가 짧게 표현되어 있고, 풍선 내부의 장치 구성을 명확하게 보여주기 위하여 풍선은 투명하게 묘사되어 있다.
도 1a는 개방단(개방된 팁)(11)을 갖는 단순한 형태의 경질 튜브형의 감쇠용 어플리케이터(10)를 나타낸다. 어플리케이터의 내강에 방사원 카테터(12)가 삽입된다. 방사원 및 카테터의 특성에 따라, 방사선이 말단(distal end)으로부터 방출될 수 있다. 방사선 조준(collimation)의 정도는 어플리케이터 내강 속에 위치하는 방사원의 깊이에 좌우된다. 이러한 어플리케이터는 폴리머 형태의 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 스테인리스스틸 등의 재료로 제작할 수 있다. 일반적으로, 적어도 전자적인 방사원의 경우에는 대부분 금속 차폐물에 의해 근접조사 치료시에 관심 영역에 조사되는 방사선이 완전히 흡수된다. 반면에 폴리머 재질의 경우에는, 어플리케이터 재료에 첨가하는 첨가물에 의해 그 감쇠량을 제어할 수 있다. 대표적인 첨가물로는 황화바륨, 텅스텐, 스텐리스스틸 분말 등이 있다. 일반적으로, 첨가량이 클 수록 최종 재료에서의 감쇠량이 커진다. 설계측면에서 볼 때 이 어플리케이터는 관형일 뿐으로서, 폴리머 재질이라면 사출성형에 의해, 금속 재질이라면 인장법이나 절삭 등에 의해 제조가능할 것이다.
도 1b는 방사원(13)이 도 1a에 나타낸 어플리케이터(10) 몸체의 말단으로부터 튀어나온 경우에 어플리케이터(10)의 기능을 설명하기 위한 것이다. 이 경우에는 거의 전방향으로 공의 외피를 통해서 전체적으로 방출되는 것처럼 방사선이 방사원으로부터 방출된다.
도 1c는 도 1a의 어플리케이터(10)의 변형 구조를 나타내는 것으로서, 그 팁이 막혀있는 구조를 갖는다. 이 팁 구조는 여러 개의 분할편(14)으로 분할되어 있어서 방사원 카테터(12)가 돌출되는 방향으로 벌어지게 되어 있다. 끝단은 스스로 막혀 있어서, 카테터가 어플리케이터 내부에 있는 경우에는 도 1a의 개방형 팁에서 방사되는 것과 달리 방사선이 방출되는 것을 완전히 막을 수 있다. 그러다가, 방사원 카테터가 돌출되면 도 1d에서와 같이 분할편들이 벌어지면서, 도 1b에서와 같은 방사선 방출이 이루어진다. 이러한 구조는 도 1c에서와 같이 소정의 형상을 유지하고 복원되는 성질을 갖는 폴리머 재료로 제작할 수 있다.
도 2a-2c는 어플리케이터(20) 내부 중심에 방사원 카테터(12)를 위치시키는 중앙내강(21)을 갖는 어플리케이터(20) 구조를 나타낸다. 어플리케이터(20)는 또한 주변내강(24)을 갖는데, 이 주변내강은 어플리케이터 팁의 몸체 샤프트의 벽 내부에 형성된 슬롯(23)에 위치하는 패들(노) 형태의 감쇠부, 즉, 핑거(22)를 위치시키고 조작하기 위한 역할을 한다. 패들은 이 내부에서 부분적으로 또는 전체적으로 후퇴될 수 있다. 패들(22)은 막대형의 내강(24) 속에서 동작하는 시작단 연장부(proximal extension)(25)를 갖는다. 이는 화살표로 나타낸 것과 같이 환자의 신체 밖에서 패들(또는 핑거)을 조작하는데 사용된다. 다른 구현례로서, 패들(22)과 방사원(13)은, 어플리케이터의 팁으로부터 길이방향으로 결합되지 않고, 어플리케이터의 외피 내에서 완전히 작용할 수도 있다. 이 경우에는, 어플리케이터 몸체(20)를 앞에서 설명한 것과 같이 폴리머로 제작한다. 그러나 감쇠용 첨가물을 최소화해야 하며, 더 바람직하게는, 첨가물을 사용하지 않는 것이 좋다. 패들은 앞에서 설명한 것과 같이, 첨가물이 첨가된 감쇠형 폴리머로 제작되는데, 이는 또한 금속으로도 제작가능하다. 동작상, 도 2b에 나타낸 것과 같이 선택된 패들을 후퇴시킴으로써 어플리케이터 주변의 선택된 부분에서만 방사선 방출이 일어나게 된다. 패들을 모두 작용시킬 경우에는 방사상(측방향으로의) 방출이 차단되거나 흡수될 수 있다. 차폐부재를 적극적으로 사용함으로써 방사선을 회전적으로 소거시킬 수 있는 것이다.
도 2c는 어플리케이터(12)의 샤프트, 즉, 몸체의 단면도이다. 방사원과 카테터가 통과하는 중앙내강(21) 주변에 패들(22)을 작용시키는 내강(24)이 배치되어 있다. 패들의 형상은 본 발명의 권리범위 내에서 다른 형태로 채용가능하다.
도 3a는 어플리케이터(미도시)의 중앙내강 속에서 작용하되 방사원 카테터(미도시)를 전체적으로 둘러싸고 있는 한 쌍의 성벽 형태의 튜브(31, 32)를 나타낸다. 튜브가 도 3a와 같이 배치될 때에는 모든 측방향으로의 방출이 차단된다. 도 3b의 경우에는 어플리케이터의 주변조각부(33)에서 방사선 방출이 일어나는데, 도 면중간부가 회전함에 따라, 이들 조각부는 완전히 개방된 경우보다 더 좁아진다. 도면의 실시예에서, 성벽 형태의 절개부는 사각형상으로 묘사되어 있지만, 본 발명의 권리범위 내에서 이 형상은 소정의 상황에 적합한 다른 형상으로도 가능하다. 두 튜브의 재료로는 금속인 것이 바람직하지만, 앞에서 설명한 것과 같이 첨가물을 포함하고 있는 감쇠형 폴리머를 사용할 수도 있다.
도 4a, 4b의 실시예는 튜브 끝의 절개부를 제외하고는 도 3a, 3b의 경우와 전체적으로 유사하다. 각 튜브(41, 42)에는 윈도우(43, 44)가 형성되어 있는데, 이 윈도우는 상호 작용하여, 어플리케이터를 빠져나가는 방사선 빔을 제한하는 역할을 한다. 방사선의 길이방향 빔은 튜브 중 하나를 길이방향으로 움직임으로써 제한될 수 있고, 측방향으로는 튜브 중 하나를 회전시켜서 제한할 수 있다(도면의 화살표 참조). 방사선 빔은 선택된 감쇠 특성에 따라서, 부분적으로 차단되거나(튜브 하나의 감쇠 두께에 의해), 감쇠되지 않는다(개방된 윈도우의 경우). 하나나 두 개의 튜브를 차단함으로써(예를 들어서 튜브(42)에 결합된 디스크(45)에 의해), 길이방향으로의 방출도 또한 차단할 수 있다.
도 5, 6은 원파트 차폐장치의 실시예(50, 60)를 나타낸다. 이 실시예는, 어플리케이터 내강(미도시)의 내부(화살표 참조) 및 방사원 카테터(12)의 외부, 또는 어플리케이터 몸체 샤프트의 외부에서 동작할 수 있는 튜브를 포함하고 있다. 이 실시예는 또한, 어플리케이터 몸체 자체를 포함할 수도 있다. 팁은 상황에 적합한 임의의 형상이면 된다. 도 5는 빗면으로 잘려진 경사각을 갖는 말단(51)을 나타내고, 도 6은 선택적으로 밀폐팁(62)을 형성할 수 있는 윈도우(61)를 나타낸다. 이러 한 차폐장치에 의해 재료가 바람직하게 감소된다.
도 7, 8은 어플리케이터 팁(71, 81)을 나타내고 있는데, 그 기하학적 형상에 의해 길이 방향으로 차폐 정도가 단계적으로 변한다 - 즉, 거리가 멀어질수록 감쇠량이 적어진다. 도 7에 나타낸 팁(72)은 테이퍼 형상이고, 도 8의 팁(82)은 계단 형상이다. 방사원이 어플리케이터의 먼 쪽 팁에 위치할 경우에는 측방향으로의 방사선량이 더 강해지고, 가까운 쪽 팁에 위치할 경우에는 방사선량이 더 약해진다. 팁은 도시한 것과 같이 개방될 수도 있고, 길이방향 방출을 막기 위하여 차단될 수도 있다.
도 9는 도 1a,b에서 설명한 어플리케이터의 일부분이 해당되는 풍선형 어플리케이터 장치를 나타낸다. 다른 점은 어플리케이터 몸체 샤프트(103)의 일지점(102)에 풍선(100)이 부착되어 있는 것이다. 통상의 허브(101)가 어플리케이터 몸체 샤프트의 시작단(proximal end)에 부착된다. 허브(101)에 의해 차폐부(미도시)가 고정되어 있는 직렬(인라인) 포트를 통해서 방사원 카테터(12)가 유도되어 카테터 샤프트를 지나서 풍선이 새지 않도록 한다. 또한, 보조 포트(어플리케이터 샤프트의 벽 내부에 있는 연결 내강임)를 통하여 그리고 풍선 내부와 연결되어 있는 샤프트내 포트를 통하여 풍선(100)을 팽창시킨다. 팽창 회로의 구성요소는 당업계의 표준 기술이기 때문에 자세하게 설명하지 않는다.
도 10은 도 1a,b에서 설명한 어플리케이터의 일부분에 해당하는 풍선 어플리케이터 장치를 나타낸다. 다른 점은 어플리케이터 몸체 샤프트(103)의 일지점(102)에 풍선(100)이 부착되어 있는 것이다. 통상의 허브(101)가 어플리케이터 몸체 샤 프트의 시작단에 부착된다. 허브(101)에 의해 차폐부(미도시)가 고정되어 있는 직렬(인라인) 포트를 통해서 방사원 카테터(12)가 유도되어 카테터 샤프트를 지나서 풍선이 새지 않도록 한다. 또한, 보조 포트(어플리케이터 샤프트의 벽 내부에 있는 연결 내강임)를 통하여 그리고 샤프트 내의 포트를 통하여 풍선(100)을 팽창시킨다. 팽창 회로의 구성요소는 당업계의 표준 기술이기 때문에 자세하게 설명하지 않는다.
도 11에 나타낸 풍선 어플리케이터 장치에는 도 4a,b와 유사한 차폐부를 갖고 있다. 다른 점은 어플리케이터 몸체 샤프트(122)의 일지점(121)에 풍선(120)이 부착되어 있는 것이다. 어플리케이터 샤프트 내강 내부이면서 방사원 카테터(12)의 외부에는 두 개의 튜브형 차폐튜브(41, 42)가 있다. 각 튜브에는 윈도우(43, 44)가 형성되어 있고, 각 튜브는 멀리 연장되어서 컵(124)에 수용되어 어플리케이터 축에 대해서 2개소에서 풍선(120)을 회전되도록 고정한다. 어플리케이터 샤프트의 시작단에는 통상의 허브(123)가 있다. 방사원 카테터와 차폐튜브는 모두 동심으로 직선 포트를 통과한다. 이때 인접 부분 사이에는 풍선의 누설을 방지하기 위하여 통상의 차폐부재(미도시)가 있다. 보조 포트는 어플리케이터 샤프트의 벽 내부에 있는 연결 내강 및 샤프트 내의 포트를 통해 풍선(120)을 팽창시킨다. 팽창 회로의 구성요소는 당업계에서 표준적이기 때문에 자세하게 설명하지 않는다.
도 12에 나타낸 어플리케이터 장치에는 도 5와 유사한 경사지게 절단된 차폐 슬리브(131)를 갖고 있다. 다른 점은 어플리케이터 몸체(133)의 한 지점(132)에 풍선(130)이 부착되어 있는 것이다. 어플리케이터 몸체(133)의 시작단에는 통상의 허 브(134)가 있어서, 방사원 카테터(12)와 차폐 슬리브(131)를 유도한다. 각각은 적절하게 차폐되어야 한다. 보조 포트는 이 포트를 통해, 그리고 어플리케이터 샤프트의 벽 내부에 있는 연결 내강 및 샤프트 내의 포트를 통해 풍선(130)을 팽창시킨다. 팽창 회로의 구성요소는 당업계에서 표준적이기 때문에 자세하게 설명하지 않는다.
도 13에 나타낸 어플리케이터 장치에는 도 6과 유사한 윈도우를 갖는 차폐 슬리브(141)를 갖고 있다. 다른 점은 그 말단이 연장되고, 어플리케이터 샤프트(143)의 한 지점(142)에 풍선 또는 이에 상당하는 부재가 부착되어 있는 것이다. 차폐 슬리브(141)의 말단 연장부는 풍선수용컵(141)과 협력하여 슬리브(141)와 풍선(140) 사이에 회전적으로 고정시키도록 한다. 따라서 앞에서 설명한 것과 같이 2개소에서 풍선이 고정된다. 어플리케이터 샤프트(143)의 시작단에는 통상의 허브(144)가 있어서, 방사원 카테터(12)와 차폐 슬리브(141)를 유도한다. 각각은 적절하게 차폐되어야 한다. 보조 포트는 이 포트를 통해, 그리고 어플리케이터 샤프트의 벽 내부에 있는 연결 내강 및 샤프트 내의 포트를 통해 풍선(140)을 팽창시킨다. 팽창 회로의 구성요소는 당업계에서 표준적이기 때문에 자세하게 설명하지 않는다.
도 14는, 풍선(150)에 근접한 어플리케이터 샤프트(159)를 따라 지향하는 방사선을 억제(또는 적어도 감쇠)하기 위한 두 개의 대체성 차폐장치를 갖는 풍선 어플리케이터(148)를 나타낸다. 우측은 풍선 자체로 이루어지는 감쇠부(151)이다. 이 부분은 허브를 포함하는(또는 허브가 포함되지 않은) 풍선 결합부가 될 수 있다. 이 부분은 제조공정 후 또는 제조공정의 일부로서 풍선에 일체로 성형되거나 또는 풍선과 접합될 수 있다. 또는 풍선 자체에 대한 분리부로서 제조공정 중에 포함될 수 있다. 바람직하게는, 이는 폴리머 재질에 앞에서 설명한 것과 같은 감쇠용 첨가물을 첨가하며, 풍선이 충분히 팽창할 수 있도록 제작한다. 도 14의 좌측에는, 대체 실시예로서, 한 개의 플랜지(152)와, 이 플랜지를 어플리케이터 샤프트에 부착시키는 칼러(153)가 있다. 플랜지는 경질이며, 그 설정 위치를 유지할 수 있도록 고정된 슬라이딩 고정부 또는 통상의 클램프나 접합부에 의해 선택적으로 어플리케이터 샤프트(159)를 따라 움직일 수 있다(화살표 참조). 플랜지의 재료는 첨가물이 첨가된 폴리머인 것이 바람직하지만, 금속재질도 사용가능하다.
도 15는 풍선(160)을 갖는 풍선 어플리케이터(158)를 나타낸다. 어플리케이터의 주 풍선(160)에 근접하여 팽창가능한 융기부(161)가 있다. 이 융기부(161)는 풍선(160)이 팽창될 때에 배치되어 방사선을 차단하는 역할을 하는 것으로서, 첨가물이 첨가된 폴리머로 제작되는 것이 바람직하다.
도 16의 실시예(168)는 도 15의 것과 유사하되, 융기부(171)가 주 풍선(170)에 연결된 어플리케이터 샤프트(169)에 부착되어 있다. 적절한 팽창수단을 이용하여(가령, 어플리케이터 샤프트 외부에서 별도의 튜브를 이용하여), 융기부(171)를 샤프트(169) 상에서 이동시킬 수 있다. 이는 또한 길이방향으로 고정할 수 있는 것이며, 주 풍선에 대해서 설명한 것과 같이 내부적으로 팽창될 수 있다. 이 융기부도 또한 첨가물이 첨가된 폴리머인 것이 바람직하다.
도 17은 도 1a, 1b, 10과 유사한 어플리케이터(178)를 나타낸다. 다른 점은 풍선(180)의 일부분(181)에 감쇠 물질을 첨가하여 차폐 효과를 내도록 풍선이 제작된다는 것이다. 도 17에서는 어플리케이터가 유방 조직(178) 내에서 뼈(늑골 182)에 근접하여 투입된 것을 나타낸다. 여기서 감쇠 물질이 방사원(179)과 뼈(182) 사이에 위치하고 있다.
도 18은 풍선(190)과 방사원(192)을 갖는 어플리케이터(188)가 유방 조직(19) 내에 투입된 것을 나타낸다. 도 14의 좌측에 표시된 경질 플랜지(189)가 어플리케이터 샤프트(191)에 부착되어 있다. 이 플랜지(189)는 유방의 굴곡에 맞도록 완만한 곡면이 형성되어 있다. 다른 응용에 있어서, 이 플랜지의 형상은 해당 신체부위에 맞도록 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바람직한 실시예는 발명의 원리를 설명하기 위한 것으로서, 그 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 하기의 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 상술한 실시예와 다르거나 변형된 기술은 당업자에게 자명하며, 또한 당업자에 의해 실시가능하다.
본 발명의 중요 특징은 어플리케이터에 방사선 차폐 기능이 포함된다는 것이다. 여기서 차폐부는, 위치에 따라 변화하는 방사선량 감쇠특성을 갖는다. 이러한 위치에 따른 변화에는 차폐범위를 넘어가는 위치(감쇠가 이루어지지 않음)가 포함된다. 또한, 차폐에 생길 수 있는 구멍이 있는 위치(이 구멍(윈도우)에서의 감쇠는 영(0)임)도 포함한다. 따라서 위치에 따른 변화에는, 차폐에 의해 방사선량을 감쇠시킬 수 있도록, 또는 방사선을 감쇠시키지 않도록 X레이 방사원을 위치시키는 간 단한 차폐가 의도된 것이다.

Claims (24)

  1. 선택적 차폐부를 갖는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터로서,
    환자의 신체 내로 투입될 수 있으며 내강이 형성되어 있는 샤프트를 갖는 어플리케이터와,
    상기 어플리케이터에 포함되며 X레이 방사원을 전체적으로 둘러싸고 있는 차폐부를 포함하되,
    상기 어플리케이터의 내강에는 전자 X레이 방사원이 어플리케이터의 말단 근방에 위치하고, 상기 X레이 방사원은 방사선의 투과 깊이에 따라 온/오프 스위칭되고 제어되며,
    상기 차폐부는 위치에 따라 변화되는 방사선 감쇠특성을 가지며, 상기 차폐부와 X레이 방사원은 환자의 외부 및 방사원에 근접한 위치에서의 조작에 의해 상대적으로 이동가능하고,
    상기 X레이 방사원에 대하여 상기 차폐부의 위치를 변화시킴으로써 어플리케이터에서 방출되어 환자의 조직에 투여되는 방사선의 방사패턴을 변화시키는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는 그 두께가 변화되도록 형성하여, 두꺼운 부분에서는 방사선량을 많이 감쇠시키고, 얇은 부분에서는 방사선량을 적게 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차폐부의 두께가 단계적으로 변화되도록 형성되어, 방사원의 위치가 차폐부에 대하여 길이방향으로 변화됨에 따라 방사선량의 감쇠도가 변화되도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 차폐부의 두께가 테이퍼형태로 변화되도록 형성되어, 방사원의 위치가 차폐부에 대하여 길이방향으로 변화됨에 따라 방사선량의 감쇠도가 변화되도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  5. 제2항에 있어서, 상기 X레이 방사원은 상기 차폐부에 대해서 길이방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 X레이 방사원은, 상기 차폐부의 말단을 지나서 돌출되는 부분과 차폐부 내에 위치하는 부분을 포함하여, 상기 차폐부에 대해서 길이방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는, 어플리케이터 상에 전체적으로 아치형 패턴으로 위치하여 X레이 방사원을 적어도 부분적으로 감싸도록 하는 일련의 핑거, 즉, 패들을 포함하되, 각 핑거, 즉, 패들은 선택된 방향으로 X레이 방사원으로부터의 방사선을 차폐하기 위하여, 환자 신체 외부의 제어 위치로부터 핑거, 즉, 패들을 전진 또는 후퇴하도록 개별적으로 길이방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 핑거, 즉, 패들은 환자 외부에 위치하는 유압식 연결부를 통해 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는 개방되어 있고 상기 방사원 및 방사선조사되어야 할 환자의 인체조직에 대해 상대적으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는 X레이 방사원에 대해서 길이방향으로 이동가능하며 스스로 닫혀있는 말단을 갖되,
    상기 스스로 닫혀있는 말단은, 상기 차폐부가 후퇴될 때에 말단이 벌어지면서 X레이 방사원의 외경에 밀려서 바깥쪽으로 퍼짐으로써 열리게 되며,
    상기 차폐부의 말단은 상기 차폐부가 전진하여 그 말단이 상기 X레이 방사원의 말단부가 될 때에 서로 맞물려 닫히는 분할편을 갖는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는 경사각을 갖도록 개방된 말단을 갖고, X레이 방사원에 대해서 회전가능하며,
    상기 차폐부의 개방된 말단이 부분적으로 X레이 방사원보다 더 길게 위치하도록 한 상태에서 상기 차폐부를 회전시켜 방사원으로부터의 방사선 방출 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  12. 제11항에 있어서, 상기 차폐부는 또한 상기 X레이 방사원에 대해 길이방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  13. 제1항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  14. 제2항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  15. 제6항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  16. 제7항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  17. 제9항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  18. 제11항에 있어서, 상기 어플리케이터는 샤프트에 부착되는 팽창가능한 풍선을 포함하고, 상기 샤프트에는 풍선 팽창을 위한 내강이 포함되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  19. 방향성 차폐부를 갖는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터로서,
    환자의 신체 내로 투입될 수 있으며, 내강이 형성되어 있는 샤프트를 갖는 어플리케이터와,
    상기 어플리케이터의 샤프트에 연결되는 팽창가능한 풍선과,
    상기 풍선의 시작단에 위치하는 방사선 감쇠용 차폐부를 포함하되,
    상기 어플리케이터의 내강에는 전자 X레이 방사원이 어플리케이터의 말단 근방에 위치하고,
    상기 팽창가능한 풍선은 풍선 팽창용 내강을 포함하는 샤프트에 의해 팽창되어 X레이 방사원 주위에 확장된 공간을 제공하며,
    상기 차폐부는 상기 풍선의 일부로서 탄성을 갖도록 형성되어 풍선이 팽창함에 따라 근접 방향의 방사선을 차단하는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  20. 방향성 차폐부를 갖는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터로서,
    환자의 신체 내로 투입될 수 있으며, 내강이 형성되어 있는 샤프트를 갖는 어플리케이터와,
    상기 어플리케이터의 샤프트에 연결되는 팽창가능한 풍선과,
    상기 풍선에 근접한 샤프트 상에 위치하는 방사선 감쇠용 차폐부를 포함하되,
    상기 어플리케이터의 내강에는 전자 X레이 방사원이 어플리케이터의 말단 근방에 위치하고,
    상기 팽창가능한 풍선은 풍선 팽창용 내강을 포함하는 샤프트에 의해 팽창되어서 X레이 방사원 주위에 확장된 공간을 제공하며,
    상기 차폐부는 팽창가능하며, 차폐부가 팽창된 경우에 근접 방향의 방사선을 차단하는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  21. 제20항에 있어서, 상기 차폐부는 풍선의 일부로서 형성되어 풍선과 함께 팽창되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  22. 제20항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 풍선과 별도로 팽창되는 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  23. 제22항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 샤프트에 설치되어 길이방향으로 슬라이드 이동하는 팽창가능한 융기부를 포함하여, 방사원과 풍선에 대해서 선택적으로 팽창가능하고 선택적으로 위치이동이 가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
  24. 방향성 차폐부를 갖는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터로서,
    환자의 신체 내로 투입될 수 있으며 내강이 형성되어 있는 샤프트를 갖는 어플리케이터와,
    상기 샤프트에서 슬라이드 이동가능하게 설치된 방사선 감쇠용 차폐부를 포함하되,
    상기 어플리케이터의 내강에는 전자 X레이 방사원이 어플리케이터의 말단 근방에 위치하고,
    상기 차폐부는 근접 방향의 방사선을 차단하므로써 상기 차폐부를 X레이 방사원으로부터의 거리에 따라 조절가능한 것을 특징으로 하는 방사선 근접조사 치료용 어플리케이터.
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