KR20100073249A - 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선을 사용하여 암 등의 각종 질병을 치료하는 방사선의료기기에서 치료를 목적으로 방사선을 조사시켰을 때 환자에게 흡수되는 방사선의 흡수선량을 예측하기 위한 방사선 흡수선량 측정장치에 관한 것이다.

본 발명의 방사선 흡수선량 측정장치는, 물로 채워져 있으며 방사선의료기기로부터 방출된 방사선이 흡수되는 방사선흡수공간이 형성되어 있는 방사선흡수체; 방사선흡수체와 결합되어 있고, 방사선의료기기에 환자의 환부가 위치되는 형태로 방사선흡수체가 위치될 수 있게 방사선의료기기에 설치가능하도록 된 설치몸체; 방사선흡수체의 방사선흡수공간에 방사선측정기구를 위치시킬 수 있도록 설치몸체에 형성되어 있는 측정기구설치홀;을 포함하여 구성된다.

본 발명의 방사선 흡수선량 측정장치는, 인체와 유사한 환경에서의 측정이 이루어지는 것이므로 방사선의 흡수선량을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

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Description

물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치{THE APPARATUS MEASURING QUANTITY OF RADIATION ABSORBED DOSE USING WATER}

본 발명은 방사선을 사용하여 암 등의 각종 질병을 치료하는 방사선의료기기에서 방사선을 조사시켰을 때 환자에게 흡수되는 방사선의 흡수선량을 예측하기 위한 방사선 흡수선량 측정장치에 관한 것이다.

수술이 어려운 암, 선천성 뇌동정맥 기형, 뇌하수체 종양, 수막종, 신경초종, 전이성 뇌종양, 파킨슨병 등 외과적 수술이 어려운 질병을 방사선을 통해 치료하는 의료기기가 안출되어 널리 사용되고 있다.

이러한 첨단 방사선의료기기는 인체의 환부에 방사선을 집중적으로 조사하여 질병을 치료하는 것으로서, 수술방법에 비하여 환자의 육체적 정신적 부담이 매우 적고 합병증 등의 부작용이 적으며, 곧바로 일상생활이 가능하다는 장점이 있어 고가의 시술비에도 불구하고 선호되고 있는 실정이다.

방사선의료기기에서 방사선을 조사함에 있어서는 환자의 상태, 환부의 크기 및 특성 등을 종합적으로 고려하여 적절한 출력으로 조사한다.(방사선 치료계획(Radiation Treatment Planning program)에 방사선 흡수선량 측정값을 적용하여 환자에게 투여할 방사선 조사선량을 결정함)

이것은 방사선 자체가 인체에는 좋지 않은 영향을 미치기 때문에 환자의 환부 치료에 필요한 선량만 흡수될 수 있도록 방사선이 조사됨으로써 방사선이 인체에 지나치게 흡수되는 것(과피폭)을 방지하기 위함이다.

대표적 의료기기인 감마나이프의 예로 설명하면 다음과 같다.

감마나이프는 주로 뇌질환을 치료하는데 사용되는 것으로서, 헬멧의 안쪽으로 환자의 머리를 위치시킨 후 방사선을 출력하면 방사선이 뇌의 환부에 집중적으로 조사되어 환부의 조직을 괴사시킨다.

이때 감마나이프를 통해 방사선을 출력함에 있어서는 환부를 치료하는데 필요한 강도가 되도록 방사선의 출력을 적정하게 조절한다.

방사선이 어느 정도로 출력될 때 인체에 어느 정도의 방사선이 흡수되는 것인지는 매우 중요한 사항이다.

종래에는 방사선의료기기의 판매자 측이 데이터화해서 제공하고 방사선의료기기를 사용하는 사용자측(병원)에서는 이 데이터에 근거해서 특정 환자에게 맞는 방사선의 출력을 결정하고 있는 실정이었다.

그러나 많은 사용자(병원)들은 방사선의료기기의 판매자 측에서 제시한 데이터를 신뢰하지 못하고 있는 실정이다.

이것은 방사선의료기기의 판매자 측에서 데이터를 만든 방법에 대해 공개하 지 않을 뿐만 아니라 사용자들이 자신들의 경험에 비추어볼 때 판매자 측의 데이터가 부정확하다고 판단하고 있기 때문이다.

설사, 방사선의료기기의 설치 초기에는 기기의 정밀도가 높아 판매자 측에서 제공한 데이터가 정확한 것이라고 하더라도 시간이 지날수록 방사선기기의 정밀도가 저하되면서 출력량에 차이가 발생되는 것도 판매자 측의 데이터를 불신하는 이유 중 하나였다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 일본 공개특허공보 특개 2005-331416호(방사선의 선량 측정소자 및 이것을 이용한 선량측정방법)와 일본 공개특허공보 특개2006-47009호(방사선의 적산 흡수선량을 측정하는 방법 및 평판형 형광 유리 선량계) 등이 안출되었다.

그런데 상기와 같은 종래의 기술들은 인체의 특성을 고려하지 못한 환경을 제공하고, 그러한 환경에서 방사선의 흡수선량을 측정하는 것이어서 측정데이터가 정확하지 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 측정장치에 인체와 유사한 환경을 설정하여 방사선의료기기에서 방사되는 방사선이 인체에 흡수되는 흡수선량을 보다 정확하게 예측할 수 있는 방사선 흡수선량 측정하려는데 목적이 있다.

본 발명에서는 인체의 70% 정도가 수분이라는 점을 고려하여 방사선이 흡수되는 케이스 내에 물이 채워져 있는 방사선흡수공간을 형성하고, 이 방사선흡수공간에 방사선측정기구를 위치시켜 방사선의 흡수선량을 측정할 수 있도록 함으로써 보다 정확한 흡수선량을 예측할 수 있도록 한다.

또, 방사선흡수공간을 형성하는 방사선흡수체를 물과 특성이 유사한 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate), 솔리드워터(Soild Water), 폴리스틸렌(polystyrene) 재질로 구현하여 흡수선량을 보다 정확하게 예측할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 흡수선량 측정장치는, 물이 채워져 있으며 방사선의료기기로부터 방출된 방사선이 흡수되는 방사선흡수공간이 형성되어 있는 방사선흡수체를 갖는다.

또, 방사선흡수체와 결합되어 있고, 방사선의료기기에 환자의 환부가 위치되 는 형태로 방사선흡수체가 위치될 수 있게 방사선의료기기에 설치가능하도록 된 설치몸체를 갖는다.

또, 방사선흡수체의 방사선흡수공간에 방사선측정기구를 위치시킬 수 있도록 설치몸체에 형성되어 있는 측정기구설치홀을 갖는다.

본 발명의 방사선 흡수선량 측정장치는, 방사선이 흡수되는 케이스 내에 물이 채워져 있는 방사선흡수공간이 형성되어 있고, 이 방사선흡수공간에 방사선측정기구가 위치되어 방사선의 흡수선량을 측정함으로써 인체와 유사한 환경에서의 측정이 이루어지는 것이고, 이로 인하여 방사선의 흡수선량을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

또, 방사선흡수공간을 형성하는 방사선흡수체가 물과 특성이 유사한 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate), 솔리드워터(Soild Water), 폴리스틸렌(polystyrene) 재질로 되어 있어 방사선 흡수선량을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 방사선의료기기에서 방사선의 출력 값을 특정 수치로 설정하여 방사선이 조사되도록 하였을 때 인체에 흡수되는 방사선의 흡수선량을 예측하기 위한 방사선 흡수선량 측정장치에 관한 것이다.

그런데 본 발명은 보다 정확한 예측을 위하여 인체와 유사한 환경을 설정하고, 이러한 환경에 방사선측정기구를 위치시켜 방사선의 흡수선량을 측정할 수 있도록 한다.

본 출원의 발명자는 인체의 70% 정도가 물로 이루어져 있다는 것에 착안하여 도 1과 같이 물이 채워져 있는 공간에 방사선측정기구를 위치시켜 방사선의 흡수선량을 측정하는 구조를 안출하였다.

즉, 본 발명은 방사선의료기기로부터 방출된 방사선이 흡수되는 방사선흡수공간(11)이 형성된 방사선흡수체(10)를 가지며, 방사선흡수공간(11)에는 물이 채워져 있다.

또, 방사선흡수체(10)와 결합되어 있고, 방사선의료기기에 환자의 환부가 위치되는 형태로 방사선흡수체(10)가 위치될 수 있게 방사선의료기기에 설치 가능하도록 된 설치몸체(20)를 가진다.

또, 방사선흡수체(10)의 방사선흡수공간(11)에 방사선측정기구를 위치시킬 수 있도록 설치몸체(20)에 형성되어 있는 측정기구설치홀(30)을 갖는다.

상기와 같은 설치몸체(20)의 형태는 방사선의료기기의 형태에 따라 달라지는 것이고, 이러한 기술은 이미 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 구성요소인 방사선흡수체(10)는 방사선을 흡수함에 있어 물과 특성이 유사한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

본 출원 발명자는 다양한 연구와 실험을 통해 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate), 솔리드워터(Soild Water)가 방사선흡수체(10)의 재질로서 바람직하다는 결론을 얻었다.

방사선흡수체(10)를 폴리스틸렌(polystyrene) 재질로 구현할 수도 있으나 폴리스틸렌(polystyrene)은 방사선의 산란효과가 커서 방사선의 흡수선량을 측정함에 있어 높은 정확도를 얻을 수 없다는 단점이 있다.

솔리드워터(Soild Water)의 경우 가격이 너무 비싸고 가공에 어려움이 있기 때문에 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate)가 가장 바람직하다.

본 발명에 사용되는 방사선측정기구(1)로서 종래기술에서와 같이 이온전리함을 사용할 수 있다.

즉, 이온전리함을 방사선흡수공간(11)에 위치시키고 이 이온전리함과 연결된 측정장비를 통해 실시간으로 방사선의 흡수선량을 측정하여 확인할 수 있도록 하는 것이다. (이온전리함은 외부가 흑연으로 씌워져 있고, 내부에 일렉트로드(electrod)가 설치되어 있는 구조이다.)

이러한 방법 외에 방사선이 흡수되는 용기 내에 황산철(FeSO₄) 용액이 들어 있는 형태의 화학선량계를 사용하는 방법이 있다.

즉, 측정기구설치홀(30)을 통해 방사선흡수공간(11)에 상기와 같은 화학선량계를 위치시켜 방사선의 흡수선량에 따라 황산철이 반응하도록 하고, 이 반응 결과를 분석하여 방사선의 흡수선량을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

황산철 용액에 방사선이 흡수되면 Fe²가 Fe³로 변환된다.

따라서 방사선을 조사하기 전에 화학선량계의 광밀도를 측정해 놓고, 방사선흡수공간(11)에 위치시켜 방사선의료기기로부터의 방사선에 노출되도록 한 후 방사선흡수공간(11)으로부터 분리하여 광밀도를 측정함으로써 광밀도의 변화를 통해 방사선의 흡수선량을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이러한 화학선량계를 사용하는 방법은 방사선의 흡수선량을 곧바로 확인할 수는 없지만 고가의 복잡한 장비를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.

물론, 황산철 용액이 담기는 화학선량계의 재질은 방사선흡수체(10)와 동일한 재질로 구현하는 것이 바람직하고, 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate)이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서, 방사선흡수공간(11)에 방사선측정기구가 곧바로 투입되어 방사선측정기구가 방사선흡수공간(11)의 물과 접촉되도록 구현할 수도 있다.

그러한 경우는 방사선흡수공간(11)에 방사선측정기구를 위치시키는 것에 상당한 불편함이 따른다.

따라서 도 1과 같이 측정기구설치홀(30)의 안쪽에 측정기구설치공간(40)이 형성된 보호케이스(40)가 설치되어 있도록 하고, 방사선측정기구(1)가 보호케이스(40)의 측정기구설치공간(40)(방사선흡수공간(11)의 영역에 해당되므로 방사선흡수공간(11)에 위치되는 것에 해당됨)에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 보호케이스(40)의 설치상태는, 방사선측정기구(1)가 방사선흡수공간(11)의 물과 접촉되지 않도록 격벽을 통해 측정기구설치공간(40)을 형성하고 있는 형태가 된다.

이러한 보호케이스(40)는, 방사선흡수체(10)와 같이 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate), 솔리드워터(Soild Water), 폴리스틸렌(polystyrene) 재질로 구현할 수 있고, 가장 바람직한 것은 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate) 재질이다.

본 발명의 구성요소인 방사선흡수체(10)의 외형과 방사선흡수공간(11)은 다양한 형태로 구현될 수 있는데 환자의 환부와 유사한 형태일수록 바람직하다.

도 1은 방사선의료기기 중 감마나이프에 적합하도록 방사선흡수공간(11)이 구형으로 되어 있고, 이에 대응된 부분의 외형도 구형으로 되어 있는 경우를 도시한 것이다.

즉, 감마나이프는 주로 뇌질환을 치료하는데 사용되는 것으로서, 헬멧의 안쪽으로 환자의 머리를 위치시킨 후 방사선을 출력하는 것이다.

감마나이프는 선원이 위치한 축 방향으로 절단된 반구형(truncated Hemisphere)의 헬멧과 이를 둘러싼 ⁶⁰Co 감마선원으로 이루어져 있다.

⁶⁰Co 감마선원은 각각의 방사능이 1.11 TBq인 201개의 선원이 원통형 대칭형태로 헬멧과 정렬이 되도록 배열되어 있으며, 이 201개의 선원에서 발생된 감마선이 헬멧의 중심에서 교차하게 하고, 이 교차점에 두개강 내의 환부를 위치시켜 치료하는 원리를 적용하고 있다.

감마나이프는 각각의 감마선이 지나가는 경로에 위치한 정상조직에는 영향을 거의 미치지 않으면서 환부 부위에만 집중 조사되게 하여 주위 정상조직의 손상을 최소한으로 줄일 수 있다는 큰 장점이 있다.

또, 방사성 동위원소를 사용하고 감마선 조사 중 환부가 움직이지 않으므로 조사 위치와 조사선량을 정확하게 결정할 수 있는 이점이 있다.

따라서 본 발명의 장치가 감마나이프에 사용되는 것이라면, 방사선흡수체(10)의 외형 중 방사선흡수공간(11)에 대응된 부분과 방사선흡수공간(11)은 구형의 형태인 것이 바람직한 것이다.

본 발명에 있어서, 방사선흡수공간(11)은 선택적인 개방이 가능하도록 구현하여 물과 각종 물질을 선택적으로 투입하거나 배출시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 인체의 피부조직과 유사한 물질이나 뼈와 유사한 조직등가(tissue equivalent) 물질을 물과 함께 방사선흡수공간(11)에 투입해 놓고 방사선을 조사하여 방사선 흡수선량을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 설치몸체(20)가 고정프레임부(21)와 덮개부(22)와 클램핑부(23)로 이루어져 있는 것으로서, 방사선흡수체(10)를 뒤집어 놓고 방사선흡수공간(11)에 물과 각종 물질을 넣은 상태에서 덮개부(22)를 통해 방사선흡수공간(11)을 차단할 수 있도록 된 형태이다.

또, 볼트(24)와 너트(25)를 체결홀(26)에 체결함으로써 설치몸체(20)와 방사선흡수체(10)가 결합되며, 볼트(24)와 너트(25)의 체결력을 제거하면 방사선흡수체(10)와 설치몸체(20)를 분리시켜 방사선흡수공간(11)의 물과 각종 물질을 제거할 수도 있도록 되어 있다.

클램핑부(23)는 방사선설치기구(1)를 고정하기 위한 것이다.

미설명 부호 50은 밀폐를 위한 패킹이다.

도 1은 본 발명의 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치를 설명하기 위한 개략도

도 2는 도 1에 도시된 방사선흡수체를 도시한 개략도

도 3은 본 발명의 흡수선량 측정장치를 설명하기 위한 개략도

A : 본 발명의 방사선 흡수선량 측정장치

B : 본 발명의 방사선 흡수선량 측정장치가 방사선의료기기에 결합된 상태

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1. 방사선측정기구 10. 방사선흡수체

11. 방사선흡수공간 20. 설치몸체

21. 고정프레임부 22. 덮개부

23. 클램핑부 24. 볼트

25. 너트 26. 체결홀

30. 측정기구설치홀 40. 보호케이스

41. 측정기구설치공 50. 패킹

Claims (9)

1. 방사선의 흡수선량을 측정하는 장치에 있어서,

   물이 채워져 있으며 방사선의료기기로부터 방출된 방사선이 흡수되는 방사선흡수공간(11)이 형성되어 있는 방사선흡수체(10);

   상기 방사선흡수체(10)와 결합되어 있고, 방사선의료기기에 환자의 환부가 위치되는 형태로 방사선흡수체(10)가 위치될 수 있게 방사선의료기기에 설치가능하도록 된 설치몸체(20);

   상기 방사선흡수체(10)의 방사선흡수공간(11)에 방사선측정기구를 위치시킬 수 있도록 설치몸체(20)에 형성되어 있는 측정기구설치홀(30);을 포함하여 구성된, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 측정기구설치홀(30)의 안쪽에는 방사선측정기구가 방사선흡수공간(11)의 물과 접촉되지 않도록 격벽을 통해 측정기구설치공간(40)을 형성하고 있는 보호케이스(40);가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방사선흡수체(10)의 방사선흡수공간(11)은 구형으로 되어 있고, 이에 대응된 부분의 외형도 구형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 보호케이스(40)는 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate) 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방사선흡수체(10)는 폴리머 메틸 메타크릴레이트(Polymer Methacryl Methacrylate) 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방사선흡수체(10)는 솔리드워터 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방사선흡수체(10)는 폴리스틸렌(polystyrene) 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   방사선이 흡수되는 용기 내에 황산철 용액이 들어있는 형태이며, 측정기구설치홀(30)을 통해 방사선흡수공간(11)에 위치시킬 수도 있고, 방사선흡수공간(11)으로부터 분리시킬 수도 있도록 된 화학선량계;가 더 구비되 있는 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방사선흡수공간(11)에 물과 각종 물질을 선택적으로 투입하거나 배출시킬 수 있도록 방사선흡수공간(11)은 선택적인 개방이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는, 물을 사용하는 방사선 흡수선량 측정장치.

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