KR20100133240A - Beam-detection method and the detector device for the therapeutic hadron beams - Google Patents

Beam-detection method and the detector device for the therapeutic hadron beams Download PDF

Info

Publication number
KR20100133240A
KR20100133240A KR1020090052031A KR20090052031A KR20100133240A KR 20100133240 A KR20100133240 A KR 20100133240A KR 1020090052031 A KR1020090052031 A KR 1020090052031A KR 20090052031 A KR20090052031 A KR 20090052031A KR 20100133240 A KR20100133240 A KR 20100133240A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
particle beam
strong particle
channel
unit
Prior art date
Application number
KR1020090052031A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101066470B1 (en
Inventor
이경세
홍병식
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020090052031A priority Critical patent/KR101066470B1/en
Publication of KR20100133240A publication Critical patent/KR20100133240A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101066470B1 publication Critical patent/KR101066470B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G01J1/1626Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/06Radiation therapy using light
    • A61N5/0613Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/20Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle
    • G01J1/22Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means
    • G01J1/24Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means using electric radiation detectors
    • G01J1/26Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means using electric radiation detectors adapted for automatic variation of the measured or reference value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G01J1/1626Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
    • G01J2001/1636Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared one detector directly monitoring the source, e.g. also impulse time controlling
    • G01J2001/1642Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared one detector directly monitoring the source, e.g. also impulse time controlling and acting on the detecting circuit
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G01J1/1626Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
    • G01J2001/1663Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared two detectors of different sensitivity

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

PURPOSE: A detecting method, a measuring method thereof, and a device thereof are provided to trace the irradiation location of a hedron beam by simultaneously counting positron annihilation gamma-rays generated by the nuclear interaction. CONSTITUTION: A detector device for therapeutic hadron beam(200) includes a detecting part having the unit detector(215). The unit detector is arranged to be symmetrical to the irradiation location of a beam. The unit detector comprises an optical detecting part(209), an optical sensor(211), and a signal processing part(213). The optical detecting part outputs a first signal by detecting positron annihilation gamma-rays. The optical sensor comprises a 2nX2n channel corresponding to the optical detector. The signal processing part is located between the array where an anger logic is applied and the arranged resistor. The signal processing part comprises an input node connected to the channel of the optical sensor one-to-one.

Description

치료용 강입자 빔 측정을 위한 검출 방법과 측정 방법 및 이를 적용한 빔 측정 장치{Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams}Detection method and measuring method for therapeutic strong particle beam measurement {Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams}

본 발명은 강입자 빔을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 치료용 강입자 빔이 환자의 신체 내에 조사되는 위치를 측정하기 위한 방법과 이를 이용한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for measuring a strong particle beam, and more particularly, to a method and an apparatus using the same for measuring a position where the therapeutic strong particle beam is irradiated in the body of the patient.

암환자를 치료하는 방법으로, 약물 요법과 방사능 치료 그리고 직접 환자를 수술하여 암세포를 적출하는 방법 외에, 강입자(hadron)를 환자의 체내에 조사(照射)하여 암세포를 제거하는 방법이 시술되고 있다.As a method of treating cancer patients, in addition to drug therapy, radiation treatment, and direct surgery to remove cancer cells, a method of removing cancer cells by irradiating hadrons into the patient's body has been performed. .

강입자 빔이 수반하는 약 80% 정도의 에너지는 이온화 상호작용(ionization energy loss)에 의해 흡수된다. About 80% of the energy involved in the strong particle beam is absorbed by ionization energy loss.

강입자 빔은 완전히 흡수되기 직전에 에너지를 집중시키는 특성을 가지고 있 기 때문에, 빔의 에너지를 조절하여 적절한 위치에 흡수선량을 집중시킴으로써 정상세포의 피폭을 최소화하는 동시에 암세포를 효과적으로 파괴할 수 있다.Since the strong particle beam has a characteristic of concentrating energy just before being completely absorbed, it is possible to effectively destroy cancer cells while minimizing the exposure of normal cells by controlling the energy of the beam and concentrating the absorbed dose at an appropriate position.

그러나 양성자나 알파 입자 탄소 빔과 같은 강입자 빔은 감마선이나 x-선과 달리 빔이 진행하는 동안에 핵 상호작용으로 인해 생체를 다소간 방사화하는 특성을 동시에 가지고 있다. However, unlike gamma rays and x-rays, strong particle beams such as protons and alpha-particle carbon beams have the characteristic of slightly radiating the living body due to nuclear interaction during the beam's progression.

이때 생체를 구성하고 있는 원소의 일부가 양전자를 방출하는 O-15 및 C-11 등과 같은 불안정한 방사선 동위원소로 전환된다. At this time, some of the elements constituting the living body are converted to unstable radioisotopes such as O-15 and C-11 which emit positrons.

방출된 양전자는 바로 생체 내의 원자가 전자와 함께 소멸하여 서로 반대 방향으로 진행하는 두 개의 0.511 MeV 감마선을 방출한다.Emitted positrons emit two 0.511 MeV gamma rays that vanish with valent electrons in vivo and travel in opposite directions.

본 발명은 강입자 빔 치료가 이루어지고 있는 갠트리(gantry) 내에 직접 설치하여, 강입자 빔이 조사되고 있는 위치를 측정하는 방법과 그 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for directly installing in a gantry where strong particle beam treatment is being performed to measure the position where the strong particle beam is being irradiated.

본 발명은 강입자 빔의 조사 위치를 높은 분해능으로 확인할 수 있는 방법과 그 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus capable of confirming the irradiation position of a strong particle beam with high resolution.

본 발명은 강입자 빔 위치를 넓은 측정 범위/유효 시야를 가지고 측정할 수 있는 방법과 그 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for measuring a strong particle beam position with a wide measurement range / effective field of view.

본 발명은 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 측정하여 강입자 빔이 치료 부위에 정확하게 조사되고 있는지 확인하는 방법과 그 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for determining whether a strong particle beam is irradiated to a treatment site accurately by measuring the irradiation position of the strong particle beam in real time.

본 발명은 강입자 빔의 조사 위치를 간단하게 측정할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus capable of simply measuring the irradiation position of a strong particle beam.

본 발명은 강입자 빔이 환자의 생체를 투과할 때 핵 상호작용으로 발생하는 양전자 소멸 감마선을 동시 계수함으로써 치료 시 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 추적하는 방법과 그 장치를 제공한다. The present invention provides a method and apparatus for real-time tracking of the irradiation position of a strong particle beam during treatment by simultaneously counting positron decaying gamma rays generated by nuclear interaction as the strong particle beam penetrates the patient's living body.

본 발명은 강입자 빔 치료 시 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 측정함으로써 강입자 빔 치료의 안전성을 확보하는 방법과 그 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for securing the safety of the strong particle beam treatment by measuring the irradiation position of the strong particle beam in real time during the strong particle beam treatment.

과제 해결을 위한 본 발명의 바람직한 형태를 기재하면 다음과 같다.When describing the preferable form of this invention for solving a subject, it is as follows.

제1 형태는, 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭으로 배치된 복수의 단위검출기를 갖는 검출부를 포함하고, The first aspect includes a detector having a plurality of unit detectors arranged symmetrically with respect to the irradiation position of the strong particle beam,

단위검출기는, Unit detector,

양전자 소멸 감마선을 검출하여 제1 신호를 출력하는 3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기로 구성된 광검출부와, A photodetector comprising 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors for detecting a positron decaying gamma ray and outputting a first signal;

3n×3n 개의 광검출기에 대응하여 2n×2n 채널을 가지며, 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 제1 신호를 입력 받아, 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 광센서부와,A first signal is input through at least one channel corresponding to the 3n × 3n photodetectors and has a 2n × 2n channel, and the first signal is output. An optical sensor unit for outputting a second signal corresponding to a magnitude;

앵거 로직(Anger logic)이 적용된 저항의 배열 및 배열된 저항 사이에 위치하며 광센서부의 각 채널에 일대일로 연결된 입력 노드들을 갖고, 광센서부에서 출력된 제2 신호를, 제2 신호를 출력하는 광센서의 채널에 연결된 입력 노드로 수신하여, 배열된 저항을 거친 제3 신호를 각 출력단으로 출력하는 신호처리부를 포함하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.Positioned between an array of resistors to which Anger logic is applied and the arranged resistors, and having input nodes connected one-to-one to each channel of the optical sensor unit, and outputting a second signal output from the optical sensor unit and a second signal. Receiving an input node connected to the channel of the optical sensor, and comprises a signal processing unit for outputting a third signal passed through the arranged resistance to each output terminal for a therapeutic strong particle beam measuring device.

제2 형태는, 제1 형태에서 치료용 강입자 빔 측정 장치가, 검출부로부터 출력되는 신호를 처리하는 연산처리부를 더 포함하며, 연산처리부가, 단위검출기에 입사된 감마선이 동시계수 시간 윈도우 내에 대칭으로 배치된 두 단위검출기에 입사된 경우에, 대응되는 감마선 짝으로 판별하여 데이터 처리를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.According to a second aspect, in the first aspect, the therapeutic strong particle beam measuring device further includes an arithmetic processing unit configured to process a signal output from the detection unit, wherein the arithmetic processing unit is configured such that a gamma ray incident on the unit detector is symmetric within a co-efficient time window. When incident to two unit detectors are arranged, the treatment is a strong particle beam measuring device for discriminating by a corresponding gamma ray pair to perform data processing.

제3 형태는, 제2 형태에서 연산처리부가, 입사된 감마선이 미리 설정된 에 너지 범위에 속하는 경우에 데이터 처리를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.The third aspect is the therapeutic strong particle beam measuring apparatus according to the second aspect, wherein the arithmetic processing unit performs data processing when the incident gamma ray falls within a preset energy range.

제4 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에서 단위검출기가, 강입자 빔의 조사 위치를 중심으로 동일한 반경을 갖는 위치에 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.The fourth aspect is a therapeutic strong particle beam measuring apparatus according to the first aspect or the second aspect, wherein the unit detector is disposed at a position having the same radius around the irradiation position of the strong particle beam.

제5 형태는, 제4 형태에서 강입자 빔의 조사 위치를 중심으로 반경 40 ㎝ ~ 60 ㎝에 단위검출기 중에서, 입사된 빛을 감지하는 부분이 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.The fifth aspect is a therapeutic strong particle beam measuring apparatus in which a portion for detecting incident light is disposed in a unit detector at a radius of 40 cm to 60 cm around the irradiation position of the strong particle beam in the fourth aspect. .

제6 형태는, 제4 형태에서 단위검출기가, 강입자 빔의 조사 위치를 원점으로 하여 대칭이 되도록, 강입자 빔의 피사체 좌우로, 각각 -45°~ +45°범위의 방위각 내에 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.In a sixth aspect, in the fourth aspect, the unit detectors are arranged within the azimuth angles in the range of -45 ° to + 45 °, respectively, to the left and right of the object of the strong particle beam such that the unit detector is symmetrical with the irradiation position of the strong particle beam as the origin. It is a therapeutic strong particle beam measuring device.

제7 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에서 광검출기가, LSO(cerium-doped lutetium oxyorthosilicate) 광검출기 또는 LYSO(lutetium yttrium oxyorthosilicate) 광검출기인 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.A seventh aspect is a therapeutic strong particle beam measuring device according to the first or second aspect, wherein the photodetector is a cerium-doped lutetium oxyorthosilicate (LSO) photodetector or a lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO) photodetector.

제8 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에서, 단위검출기는 12×12 개의 광검출기, 8×8 채널을 갖는 광센서 및 8×8 입력 노드를 갖는 신호처리부를 포함하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치. The eighth aspect, in the first or second aspect, the unit detector comprises 12 × 12 photodetectors, an optical sensor having 8 × 8 channels, and a signal processor having 8 × 8 input nodes. Particle beam measuring device.

제9 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에서, 광검출기의 픽셀 면적이 4 ㎜ × 4 ㎜이며, 광센서의 각 채널 면적이 6 ㎜ × 6 ㎜인 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다. A ninth aspect is the therapeutic strong particle beam measuring device according to the first or second aspect, wherein the pixel area of the photodetector is 4 mm × 4 mm, and each channel area of the optical sensor is 6 mm × 6 mm. .

제10 형태는, 제1 형태 또는 제2 형태에서 치료용 강입자 빔 측정 장치가 검출부에 연결된 구동부를 더 포함하며, 구동부는 검출부를 피사체가 놓인 평면에 수직으로 이동시키거나 피사체가 놓인 평면 내에서 회전 이동시키는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.The tenth form further includes a drive unit in which the therapeutic strong particle beam measuring device is connected to the detection unit in the first or second form, wherein the drive unit moves the detection unit perpendicularly to the plane on which the subject is placed or within the plane on which the subject is placed. It is a therapeutic strong particle beam measuring device to rotate.

제11 형태는 제10 형태에서, 구동부가 검출부를 피사체가 놓인 평면에 대하여 수직으로 최대 50 ㎝ 이동시키는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.The eleventh aspect is the tenth aspect, wherein the drive unit moves the detection unit up to 50 cm vertically with respect to the plane on which the subject is placed.

제12 형태는, 12th form,

3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기를 갖는 광검출부;A photodetector having 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors;

3n×3n 개의 광검출기에 대응하여 2n×2n 채널을 가지는 광센서부; 및 An optical sensor unit having a 2n × 2n channel corresponding to 3n × 3n photodetectors; And

앵거 로직(Anger logic)이 적용된 저항의 배열 및 배열된 저항 사이에 위치하고 광센서부의 각 채널에 일대일로 연결된 입력 노드들을 갖는 신호처리부를 포함하며, A signal processor having an array of resistors to which Anger logic is applied and having input nodes located between the arranged resistors and connected one-to-one to each channel of the optical sensor unit,

3n×3n 개의 광검출기 중 감마선이 입사된 광검출기는 입사된 감마선의 에너지에 대응하는 제1 신호를 출력하고,Among the 3n × 3n photodetectors, the photodetector to which the gamma rays are incident outputs a first signal corresponding to the energy of the incident gamma rays,

광센서부는, 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 제1 신호를 입력 받아, 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하며, The optical sensor unit receives the first signal through at least one channel corresponding to the photodetector to which the first signal is output, and outputs a second signal corresponding to the magnitude of the input signal for each channel to which the first signal is input,

신호처리부는, 광센서부에서 출력된 제2 신호를, 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 수신하여, 배열된 저항을 거친 제3 신호를 출력하는 것인 치료용 강입자 빔 측정을 위한 검출기이다. The signal processing unit receives the second signal output from the optical sensor unit as an input node connected to a channel for outputting the second signal, and outputs the therapeutic strong particle beam measurement for outputting a third signal through the arranged resistance. For the detector.

제13 형태는, The thirteenth form,

강입자 빔의 조사 위치에 대하여 3n×3n (n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기로 이루어진 광검출부 중에서, 대칭되는 두 광검출부에 양전자 소멸 감마선이 입사되면, 감마선이 입사된 두 광검출기를 통해 제1 신호를 출력하는 단계; Of the photodetectors consisting of 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors with respect to the irradiation position of the strong particle beam, when positron extinction gamma rays are incident on two symmetric photodetectors, the gamma rays enter through the two photodetectors. Outputting one signal;

2n×2n 채널의 광센서부를 이용하여, 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 제1 신호를 입력 받아, 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 단계;The first signal is input through at least one channel corresponding to the photodetector to which the first signal is output using the optical sensor unit of a 2n × 2n channel, and the first signal corresponds to the magnitude of the input signal for each channel to which the first signal is input. Outputting two signals;

앵거 로직을 적용하여 배열된 저항들 사이의 입력 노드 중에서, 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 제2 신호를 입력 받아, 배열된 저항을 거친 제3 신호를 각 출력단으로 출력하는 단계; 및 Applying a second logic to an input node connected to a channel for outputting a second signal, from among input nodes between the resistors arranged by applying Anger logic, and outputting a third signal through the arranged resistors to each output terminal; And

배열된 저항을 거쳐 출력된 제3 신호와 앵거 로직을 이용하여, 감마선의 입사 위치를 검출하는 단계를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.The therapeutic strong particle beam measuring method includes detecting an incident position of a gamma ray by using a third signal and an angle logic output through an arrayed resistor.

제14 형태는, 제13 형태에서 대칭되는 두 광검출부에 입사된 감마선이 기준 동시 계수 시간 윈도우 내에 입사된 것인지 판단하는 단계를 더 포함하며, 검출된 감마선이 기준 동시 계수 시간 윈도우 내에 입사되지 않은 것으로 판단한 경우에는, 제1 내지 제3 신호 중 어느 하나의 신호를 출력하지 않거나, 감마선에 관한 데이터를 배경 신호 데이터로 처리하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.The fourteenth form further includes determining whether the gamma rays incident to the two photodetectors symmetric in the thirteenth aspect are incident within the reference simultaneous counting time window, wherein the detected gamma rays are not incident within the reference simultaneous counting time window. In the case of the determination, the therapeutic strong particle beam measuring method does not output any one of the first to third signals, or processes data on gamma rays as background signal data.

제15 형태는, 제14 형태에서, 제1 신호의 출력 단계는 12×12 개씩 대칭으로 배치된 광검출기를 이용하여 수행되고, 제2 신호의 출력 단계는 8×8 채널을 이용하여 수행되며, 제3 신호의 출력 단계는 8×8 채널에 대응하는 8×8 입력 노드를 이용하여 수행되는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.In a fifteenth aspect, in the fourteenth aspect, the outputting step of the first signal is performed by using photodetectors arranged symmetrically in units of 12 × 12, and the outputting step of the second signal is performed using 8 × 8 channels, The output step of the third signal is a therapeutic strong particle beam measuring method performed by using an 8x8 input node corresponding to an 8x8 channel.

제16 형태는, 제13 형태 또는 제14 형태에서 적어도 광검출부들을 강입자 빔의 피사체가 놓인 면에 대하여 수직 이동하거나 강입자 빔의 피사체가 놓인 면 내에서 회전 이동하여, 각 단계를 반복 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.In a sixteenth aspect, in the thirteenth or fourteenth aspect, at least the photodetectors are vertically moved with respect to the surface on which the subject of the strong particle beam is placed, or rotated within the surface on which the subject of the strong particle beam is placed, thereby repeatedly performing each step. It is a therapeutic strong particle beam measuring method.

제17 형태는, 제16 형태에서, 강입자 빔의 피사체가 놓인 면에 대하여 총 수직 이동 거리 50㎝에 걸쳐 적어도 광검출부를 이동하면서, 이동 중의 각 위치에서 각 단계를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.The seventeenth aspect is the therapeutic steel according to the sixteenth aspect, wherein each step is performed at each position during movement while moving at least the photodetector over a total vertical movement distance of 50 cm with respect to the surface on which the subject of the strong particle beam is placed. Particle beam measurement method.

제18 형태는, 18th form,

3n×3n (n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기 중에서 양전자 소멸 감마선이 입사된 광검출기를 통해 제1 신호를 출력하는 단계;Outputting a first signal through a photodetector in which a positron decaying gamma ray is incident from among 3n × 3n photons (n is an integer of 1 or more);

2n×2n 채널의 광센서부를 이용하여, 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 제1 신호를 입력 받아, 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 단계; 및The first signal is input through at least one channel corresponding to the photodetector to which the first signal is output using the optical sensor unit of a 2n × 2n channel, and the first signal corresponds to the magnitude of the input signal for each channel to which the first signal is input. Outputting two signals; And

앵거 로직을 적용하여 배열된 저항들 사이의 입력 노드 중에서, 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 제2 신호를 입력 받아, 배열된 저항을 거쳐 제3 신호를 각 출력단으로 출력하는 단계를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정을 위한 검출 방법이다.Among the input nodes between the resistors arranged by applying the Anger logic, receiving the second signal to the input node connected to the channel for outputting the second signal, and outputting the third signal to each output terminal through the arranged resistors It is a detection method for measuring the therapeutic strong particle beam comprising.

제19 형태는, 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭으로 배치된 복수의 단위검출기를 포함하는 감마선 검출부를 가지며, 감마선 검출부는 강입자 빔의 피사체 가 놓인 평면에 대하여 수직으로 이동하거나 피사체가 놓인 평면 내에서 회전 이동하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치이다.A nineteenth aspect has a gamma ray detector including a plurality of unit detectors symmetrically disposed with respect to the irradiation position of the strong particle beam, and the gamma ray detector is moved perpendicular to the plane on which the subject of the strong particle beam is placed or the plane on which the subject is placed. It is a therapeutic strong particle beam measuring device that rotates within.

제20 형태는, 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭이 되는 양 위치에서 감마선을 동시 계수하여 검출하는 단계와, 감마선을 검출한 양 위치를 잇는 반응선을 산출하는 단계와, 반응선으로부터 양전자 소멸 지점을 도출하는 단계를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.In a twentieth aspect, the method includes simultaneously counting and detecting gamma rays at both positions symmetrical with respect to the irradiation position of the strong particle beam, calculating a reaction line connecting both positions where the gamma rays are detected, and positron disappearance from the reaction line. A therapeutic strong particle beam measurement method comprising the step of deriving a point.

제21 형태는, 제20 형태에서, 감마선을 검출한 위치로부터 수직으로 이동하거나, 회전 이동한 위치에서 각 단계를 반복 실행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법이다.In a twenty-first aspect, in the twentieth aspect, the therapeutic strong particle beam measuring method is performed by repeatedly performing each step at a position moved vertically from a position where a gamma ray is detected or rotated.

본 발명에 의하면, 강입자 빔이 조사되고 있는 위치를 측정하는 장치를 강입자 치료가 이루어지고 있는 갠트리 내에 직접 설치할 수 있다.According to the present invention, a device for measuring the position where the strong particle beam is irradiated can be directly installed in the gantry where the strong particle treatment is performed.

본 발명에 의하면, 강입자 빔의 조사 위치를 2 mm 수준의 높은 분해능으로 정확하게 확인할 수 있다.According to the present invention, the irradiation position of the strong particle beam can be accurately confirmed with a high resolution of 2 mm level.

본 발명에 의하면, 강입자 빔의 조사 위치를 넓은 측정범위/유효시야를 가지고 광범위하게 확인할 수 있다.According to the present invention, the irradiation position of the strong particle beam can be widely confirmed with a wide measurement range / effective field of view.

본 발명에 의하면, 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 측정할 수 있으므로, 현재 강입자 빔의 조사 위치를 강입자 빔 조사 장치로 피드백하여 정확한 위치에 강입자 빔의 조사가 이루어지도록 할 수 있다.According to the present invention, since the irradiation position of the strong particle beam can be measured in real time, the irradiation position of the current strong particle beam can be fed back to the strong particle beam irradiation apparatus so that the strong particle beam can be irradiated at the correct position.

본 발명에 의하면, 강입자 빔의 조사 위치를 간단한 방법과 장치로 측정할 수 있다.According to the present invention, the irradiation position of the strong particle beam can be measured by a simple method and apparatus.

본 발명에 의하면, 강입자 빔이 환자의 생체를 투과할 때 핵 상호작용으로 발생하는 양전자 소멸 감마선을 동시 계수함으로써 치료 시 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 추적할 수 있다. According to the present invention, the irradiation position of the strong particle beam during treatment can be tracked in real time by simultaneously counting the positron extinction gamma rays generated by nuclear interaction when the strong particle beam penetrates the living body of the patient.

본 발명에 의하면, 강입자 빔 치료 시 강입자 빔의 조사 위치를 실시간으로 측정함으로써 강입자 빔 치료의 안전성을 확보할 수 있다.According to the present invention, the safety of the strong particle beam treatment can be secured by measuring the irradiation position of the strong particle beam in real time during the strong particle beam treatment.

강입자 즉, 양성자 또는 중이온을 치료에 활용할 때 조사되고 있는 양성자 또는 중이온 빔에 대하여 정확한 정보를 제공하는 기술은 치료의 효과와 안전성을 높이는데 있어서 매우 중요하다. When using strong particles, ie, protons or heavy ions, the technology of providing accurate information about the protons or heavy ion beams being irradiated is very important in improving the effectiveness and safety of the treatment.

치료에 사용되는 강입자 빔은 생체와 핵반응하여 β+ 붕괴하는 핵종들을 생성한다. The strong particle beam used in the treatment produces nuclear beta + collapsing nuclides with the living body.

생체를 구성하는 원소 중에는 12C, 14N, 16O 들이 많이 포함되어 있다. 따라서, 다음과 같이 12C, 14N, 16O 와의 핵반응에 의해 β+ 붕괴를 하는 불안정한 동위 원소들이 생성된다.The elements constituting the living body contain a lot of 12 C, 14 N, and 16 O. Thus, unstable isotopes that generate β + decay are produced by nuclear reaction with 12 C, 14 N, 16 O as follows.

16O : 16O(p,α)13N, 16O(p,p+n+α)11C 16O(p,p+n)15O 16 O: 16 O ( p, α ) 13 N, 16 O ( p, p + n + α ) 11 C 16 O ( p, p + n ) 15 O

14N : 14N(p,p+n)13N, 14N(p,2p+2n)11C 14 N: 14 N ( p, p + n ) 13 N, 14 N ( p, 2p + 2n ) 11 C

14C : 12C(p,p+n)11C 14 C: 12 C ( p, p + n ) 11 C

β+ 붕괴에 의한 11C, 13N, 15O 동위원소의 반감기는 각각 20.39분, 9.965분, 122.24초이다.The half-lives of 11 C, 13 N, and 15 O isotopes by β + decay are 20.39 minutes, 9.965 minutes, and 122.24 seconds, respectively.

물이 생체의 70%를 구성하고 있기 때문에, 이들 동위원소 중에서 생체 내 생성확률이 가장 높은 것은 11C, 15O 이다. Since water constitutes 70% of the living body, the highest in vivo production probability among these isotopes is 11 C, 15 O.

β+ 붕괴를 통해 생성된 양전자는 원자가 전자와 함께 소멸하면서 두 개의 0.511 MeV 감마선을 쌍으로 방출한다. 방출되는 감마선은 양전자와 원자가 전자의 소멸 장소를 기준으로 양 방향, 대칭으로 방사된다.The positron produced by β + decay dissipates along with the valence electron, releasing two 0.511 MeV gamma rays in pairs. The emitted gamma rays are emitted in both directions and symmetrically with respect to the location of the disappearance of the positron and valence electrons.

강입자 빔을 이용하여 환자를 치료할 때, 이 감마선 쌍을 동시 계수함으로써 실시간으로 신체 내 빔의 위치를 추적할 수 있다.When treating a patient with a strong particle beam, this gamma ray pair can be counted simultaneously to track the position of the beam in the body in real time.

도 1은 깊이에 따른 강입자 빔의 흡수선량과 브래그 피크(Bragg Peak)의 위치를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the absorbed dose of the strong particle beam and the position of the Bragg peak according to the depth.

인체의 밀도와 거의 같은 밀도(1.03)를 갖는 유기 섬광 검출기를 팬텀(phantom)으로 활용하여, 조사된 양성자 빔의 깊이에 대한 흡수선량과 브래그 피크를 측정하였다.The absorbed dose and Bragg peak for the depth of the irradiated proton beam were measured by using an organic scintillation detector having a density (1.03) almost equal to that of the human body as a phantom.

도 1에서 도시된, 유기 섬광 검출기를 통해 검출된 이온화 에너지 손실(Ionization Energy Loss)은 암 치료 시에 인체 내에서 발생하는 흡수선량을 빔 도달 깊이의 함수로 나타내는 전산 모사 데이터로서 빔 치료의 핵심이 되는 브래그 피크의 위치를 설명한다. The ionization energy loss detected through the organic scintillation detector shown in FIG. 1 is computer simulation data representing the absorbed dose occurring in the human body as a function of beam arrival depth during cancer treatment. The position of the Bragg peak to be described.

특히 중이온의 경우, 핵반응으로부터 생성되는 양전자의 분포가 흡수선량 분포와 대체로 잘 일치하는 것으로 알려져 있다. 양전자 소멸 위치의 측정을 통해 강입자 빔이 조사되고 있는 위치를 추적하는 것이 가능하고 이를 실시간으로 치료 강입자 빔 장치에 피드백하여 강입자 빔 치료의 정확도와 안정성을 높일 수 있다.Particularly in the case of heavy ions, the distribution of positrons generated from nuclear reactions is generally found to be in good agreement with the absorbed dose distribution. By measuring the positron extinction position, it is possible to track the position where the strong particle beam is being irradiated and feed it back to the therapeutic strong particle beam device in real time, thereby increasing the accuracy and stability of the strong particle beam treatment.

이하, 첨부한 도 2 내지 5와 함께 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하여 명확해질 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정 장치(200, 이하 “측정 장치”라 함)의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a view schematically showing an embodiment of a therapeutic strong particle beam measuring device 200 (hereinafter referred to as "measuring device") according to the present invention.

치료를 받을 환자(207)가 치료대(225) 위에 위치하면, 강입자 빔 조사(照射) 장치(201)로 강입자 빔(203)을 환부에 조사하여 치료를 시작한다.When the patient 207 to be treated is positioned on the treatment table 225, the strong particle beam irradiation apparatus 201 irradiates the affected particle beam 203 to the affected area to start treatment.

강입자 빔 치료는 강한 에너지의 빔을 신체에 조사하는 것이므로, 조사 위치를 정확하게 조준하지 않으면, 신경 세포 등 다른 중요한 장기를 손상하게 된다. 따라서, 사전에 빔을 조사할 위치를 정확하게 점검한 후 치료를 시작하는 것이 일반적이다. Because strong particle beam therapy irradiates the body with a strong beam of energy, failure to aim the irradiation position accurately will damage other important organs such as nerve cells. Therefore, it is common to start the treatment after accurately checking the position to irradiate the beam in advance.

강입자 빔(203)이 신체 내에 조사되면, 양전자 소멸로 방출되는 두 감마선은 측정 장치(200)에 의해 동시 계수된다.When the strong particle beam 203 is irradiated into the body, the two gamma rays emitted by positron disappearance are simultaneously counted by the measuring device 200.

측정 장치(200)는 광검출부(209), 광센서부(211) 및 앵거 로직 저항 어레이를 탑재한 신호처리부(213)를 가지는 복수의 단위검출기(215)와 차폐장치(217) 그리고 연산처리부(218)를 포함한다. The measuring device 200 includes a plurality of unit detectors 215, a shielding device 217, and a calculation processor having a light detector 209, a light sensor 211, and a signal processor 213 mounted with an Anger logic resistor array. 218).

단위검출기(215)는 강입자 빔(203)의 환자 신체 내 조사(照射) 위치에 대하여 한 쌍씩 대칭으로 배치된다. 이는 조사된 강입자 빔에 의해 서로 반대 방향으로 방출되는 감마선을 쌍으로 검출하기 위한 것이다. The unit detectors 215 are symmetrically arranged in pairs with respect to the irradiation position of the strong particle beam 203 in the patient's body. This is to detect a pair of gamma rays emitted in opposite directions by the irradiated strong particle beam.

도시된 바와 같이, 강입자 빔(203)이 자유롭고 정확하게 조사될 수 있도록, 환자의 측면에서 감마선의 검출이 이루어지게 되므로, 강입자 빔(203)을 통해 치료가 이루어지는 갠트리 자체에 측정 장치(200)를 탑재하여 치료의 정확성을 높일 수 있다.As shown, since the detection of gamma rays is made on the side of the patient so that the strong particle beam 203 can be irradiated freely and accurately, the measuring device 200 is applied to the gantry itself in which treatment is performed through the strong particle beam 203. Equipped with it can increase the accuracy of treatment.

방출되는 감마선을 효과적으로 검출하기 위해, 단위검출기(215)들은 강입자의 예상 조사 위치를 원점으로 하여 대칭되는 양 쪽으로, 각각 -45°~ +45°의 방위각 범위 내에 배치되는 것이 바람직하다. In order to effectively detect the gamma rays emitted, the unit detectors 215 are preferably disposed within azimuth ranges of -45 ° to + 45 °, respectively, on both sides symmetrically with the expected irradiation position of the strong particles as the origin.

또한, 두 감마선을 동시 계수하는 효율을 높이기 위해 단위검출기(215)들을 연속하여 배치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the unit detectors 215 are continuously arranged in order to increase the efficiency of simultaneously counting the two gamma rays.

도 3은 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정을 위한 단위검출기(215)의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing an embodiment of a unit detector 215 for the treatment of the therapeutic particle beam according to the present invention.

단위검출기(215)는 강입자 빔의 조사 위치, 즉 감마선(301)이 방출되는 위치에 대하여 서로 대칭이 되는 위치에 쌍으로 배치된다. The unit detectors 215 are arranged in pairs at positions symmetrical with respect to the irradiation position of the strong particle beam, that is, the position where the gamma ray 301 is emitted.

감마선(301)은 서로 반대되는 방향으로, 쌍으로 방출되지만, 그 방향은 다양하다. 도 2에서와 같이, 강입자 빔(203)의 조사 위치를 중심으로 동일한 거리에 호 를 이루도록 단위검출기(215)를 배치함으로써 감마선(301)이 다양한 방향으로 방출되더라도 동시계수 효율을 높일 수 있다.The gamma rays 301 are emitted in pairs in opposite directions, but the directions vary. As shown in FIG. 2, even when the gamma ray 301 is emitted in various directions by arranging the unit detector 215 to form an arc at the same distance around the irradiation position of the strong particle beam 203, the co-efficient of efficiency may be improved.

단위검출기(215)는 광검출부(209), 광센서부(211) 및 앵거 로직 저항 어레이를 탑재한 신호처리부(213)를 포함한다.The unit detector 215 includes a photo detector 209, an optical sensor 211, and a signal processor 213 mounted with an Anger logic resistor array.

광검출부(209)는 3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기(210)로 이루어져 있다. 광검출기(210)는 감마선을 검출할 수 있는 장치로서, 예컨대 미세섬광검출기 등을 이용할 수 있다. The photodetector 209 is composed of 3n × 3n photon detectors (n is an integer of 1 or more). The photodetector 210 may be a device capable of detecting gamma rays, and for example, a microscopic scintillation detector may be used.

미세섬광검출기를 광검출기(210)로 사용하는 경우에, 미세섬광검출기에 감마선이 입사되면, 컴프턴 산란(Compton scattering) 또는 광전효과(photoelectric effect)에 의해 주로 청색 계통의 섬광이 발생한다. In the case of using the microscopic scintillation detector as the photodetector 210, when gamma rays are incident on the microstage scintillation detector, streaks of blue color are generated mainly by Compton scattering or photoelectric effect.

미세섬광검출기로는 감마선에 대한 저지 능력을 높이기 위해 유효 전하량(effective charge)과 밀도가 높은 무기섬광결정형 검출기를 이용하는 것이 유리하다. LSO(lutetium oxyorthosilicate)나 LYSO(lutetium yttrium oxyorthosilicate) 등이 적절하다. It is advantageous to use an inorganic scintillation crystal detector having a high effective charge and a high density in order to increase the ability to block gamma rays as a fine scintillation detector. Lutium oxyorthosilicate (LSO) or lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO) is suitable.

또한 LSO나 LYSO의 경우는 붕괴 시간이 짧기 때문에 고준위 방사선을 동시 계수하는데 유리하며, 단위 에너지 당 섬광 발생량이 크고 에너지 분해능이 뛰어난 장점이 있다. In addition, LSO or LYSO has a short decay time, which is advantageous for simultaneously counting high-level radiation, and has an advantage of high amount of flash generation per unit energy and excellent energy resolution.

감마선이 입사되면, 광검출기(210)는 이에 대응하는 신호를 출력한다. 예컨대, 광검출기(210)로서 미세섬광검출기를 사용하는 경우에는 상술한 바와 같이, 섬광을 발생시켜 신호로서 출력한다.When the gamma ray is incident, the photodetector 210 outputs a signal corresponding thereto. For example, in the case of using the fine scintillation detector as the photodetector 210, as described above, the scintillation is generated and output as a signal.

광검출기(210)로부터 출력된 신호는 광센서부(211)로 입력된다. 광센서부(211)는 입력된 신호를 전기적 신호로 변환하여 신호처리부(213)로 전달한다.The signal output from the photodetector 210 is input to the optical sensor unit 211. The optical sensor unit 211 converts the input signal into an electrical signal and transmits the converted signal to the signal processor 213.

광센서부(211)로는 입력된 신호를 전기적 신호로 증폭하여 출력하는 광증배관(PMT: PhotoMultiplier Tube) 또는 위치민감광증배관(PSPMT: Position Sesitive PMT) 등이 사용될 수 있다. 광증배관 또는 위치민감광증배관을 사용하면 증폭된 전기 신호를 출력함으로써, 이후의 데이터 처리를 정확하고 효율적으로 수행할 수 있다. As the optical sensor unit 211, a PhotoMultiplier Tube (PMT) or a Position Sesitive PMT (PSPMT) for amplifying and outputting an input signal into an electrical signal may be used. The use of a photomultiplier tube or a position sensitive photomultiplier tube outputs an amplified electrical signal, so that subsequent data processing can be performed accurately and efficiently.

광센서부(211)로서 (위치민감)광증배관을 사용하는 경우에, 광검출기(210)에서 발생한 섬광은 광증배관의 광음극(photocathode)에서 광전효과를 일으켜 전자 신호가 발생한다. 광센서부의 광음극에서 발생한 전자 신호는 다단계 다이노드 배열(dynode array)을 거쳐 크게 증폭된다. When the (position sensitive) photomultiplier tube is used as the optical sensor unit 211, the flash generated in the photodetector 210 generates a photoelectric effect at the photocathode of the photomultiplier tube to generate an electronic signal. Electronic signals generated from the photocathode of the optical sensor unit are greatly amplified through a multi-stage dynode array.

광센서부(211)에서 처리된 신호는 앵거 로직이 적용된 저항 배열을 탑재하고 있는 신호처리부(213)에 입력된다.The signal processed by the optical sensor unit 211 is input to the signal processor 213 mounted with the resistor array to which the Anger logic is applied.

도 4(b)에는 신호처리부(213)에 탑재된 앵거 로직 저항 배열의 실시예가 도시되어 있다. 신호처리부(213)의 자세한 내용은 후술한다. FIG. 4B illustrates an embodiment of the Anger logic resistor array mounted in the signal processor 213. Details of the signal processor 213 will be described later.

신호처리부(213)에 입력된 신호는 트리거 신호와 함께, 후술하는 바와 같이 신호처리부의 각 출력단에서, 예컨대 도 4(b)와 같은 신호처리부를 채용하는 경우에는 이차원적으로 앵거 로직을 적용하여 배열된 저항을 거쳐서 4개의 출력단에서 전기 신호를 출력한다.The signal input to the signal processing unit 213 together with the trigger signal is arranged at each output terminal of the signal processing unit as described later, for example, when the signal processing unit as shown in FIG. The electrical signals are output from the four output terminals through the resistors.

광검출부(209)는 3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기(210)로 구성되어 있으며, 광센서부(211)에서 광검출부(209)로부터 신호를 입력 받는 2n×2n의 채널로 이루어져 있다. 예컨대, 광센서부(211)로서 (위치민감)광증배관을 사용하는 경우에는 광음극-다이노드의 배열이 2n×2n의 채널을 이루게 된다.The photodetector 209 is composed of 3n × 3n photon detectors (n is an integer greater than or equal to 1). The photodetector 211 is a 2n × 2n channel that receives a signal from the photodetector 209. consist of. For example, when the (position sensitive) photomultiplier tube is used as the optical sensor section 211, the arrangement of the photocathode-diode forms a 2n × 2n channel.

도 4(a)에는, 3n×3n 개의 광검출기로 이루어진 광검출부(209)와 2n×2n 채널의 광센서부(211)에 대해서, n = 4 인 경우에 관하여 예시적으로 도시되어 있다. In FIG. 4A, the case where n = 4 is shown for the photodetector 209 consisting of 3n × 3n photodetectors and the optical sensor part 211 of 2n × 2n channel.

광검출부(209)가 12×12 개의 광검출기(210)로 이루어지고, 광센서부(211)가 8×8 채널로 이루어진 경우에 광검출부(209)에서 신호가 출력되는 부분(도면부호 411에 의해 구획된 각각의 광검출기(210) 출력부)과 광센서부(211)에서 신호가 입력되는 부분(도면부호 413에 의해 구획된 각각의 채널)은 도시된 것처럼 대응하고 있다.In the case where the photodetector 209 is composed of 12 × 12 photodetectors 210 and the optical sensor 211 is composed of 8 × 8 channels, the signal is output from the photodetector 209 (indicated by reference numeral 411). Each of the photodetectors 210 partitioned by the output section and the portion to which a signal is input in the optical sensor section 211 (each channel partitioned by reference numeral 413) correspond as shown.

12×12 개의 광검출기로 이루어진 구획(411)과 8×8 채널로 이루어진 구획(413)을 살펴보면, 3 가지 유형의 대응관계가 존재하는 것을 알 수 있다.Looking at the partition 411 consisting of 12 × 12 photodetectors and the partition 413 consisting of 8 × 8 channels, it can be seen that there are three types of correspondences.

광검출기를 기준으로 보았을 때, 광검출부(209)를 이루는 144 개의 광검출기 중 광센서부(211)의 한 채널에만 접하는 것(415)과, 두 채널에 접하는 것(417), 그리고 네 채널에 접하는 것(419)이 존재한다. 도시된 바와 같이, 광센서부(211)의 한 채널에만 접하는 광검출기(210)의 개수는 64개이고, 광센서부(211)의 두 채널에 접하는 광검출기(210)의 개수는 64개이며, 광센서부(211)의 네 채널에 접하는 광검출기(210)의 개수는 16개이다.In view of the photodetector, among the 144 photodetectors constituting the photodetector 209, contacting only one channel of the optical sensor unit 211 (415), contacting two channels (417), and four channels There is a contact 419. As shown, the number of photodetectors 210 in contact with only one channel of the optical sensor unit 211 is 64, the number of photodetectors 210 in contact with two channels of the optical sensor unit 211 is 64, The number of photodetectors 210 in contact with four channels of the optical sensor unit 211 is sixteen.

광검출기(210)에서 출력되는 신호는 대응하여 접하고 있는 하나 이상의 광센서부(211) 채널로 입력된다. 광센서부(211)는 입력받은 신호를 신호처리부(213)로 전달한다.The signal output from the photodetector 210 is input to one or more channels of the optical sensor unit 211 which are in contact with each other. The optical sensor unit 211 transfers the received signal to the signal processor 213.

신호처리부(213)는 앵거 로직(Anger logic)이 적용된 저항 배열을 포함하고 있다. 배열된 저항의 사이에는 광센서부(211)의 채널에 일대일로 대응하는 입력 노드가 배치되어 있다. The signal processor 213 includes a resistor array to which Anger logic is applied. An input node corresponding to the channel of the optical sensor unit 211 one-to-one is disposed between the arranged resistors.

도 4(b)에는 8×8 채널의 광센서부(211)에 대응하는 입력 노드(409)가 배치되어 있는 저항 배열이 개략적으로 도시되어 있다.FIG. 4B schematically illustrates a resistor arrangement in which an input node 409 corresponding to the optical sensor unit 211 of an 8x8 channel is disposed.

각각의 저항(401, 403, 405, 407)은 필요에 따라서 그 크기가 상이하다. 광센서부(211)의 8×8 채널에 대응하는 8×8의 입력 노드가 배치되어 있는 영역의 내부에 있는 저항(401)들은 동일한 크기를 가지고 있다.Each of the resistors 401, 403, 405 and 407 is different in size as necessary. The resistors 401 inside the region where the 8x8 input node corresponding to the 8x8 channel of the optical sensor unit 211 are disposed have the same size.

광센서부(211)에서 신호를 출력하는 채널에 대응하는 입력 노드(409)에 전류 신호가 입력되어 양 방향으로 진행한다. 전류 신호는 배열되어 있는 열저항을 거치면서 감쇄하여 4 개의 출력단자(A, B, C, D)를 통해 출력된다.The current signal is input to the input node 409 corresponding to the channel outputting the signal from the optical sensor unit 211 and proceeds in both directions. The current signal is attenuated through the arranged thermal resistance and output through the four output terminals A, B, C, and D.

앵거 로직을 적용하면, C 단자를 기준점(원점)으로 했을 때, 감마선이 입사한 위치의 2차원 좌표(x, y)를 얻을 수 있다. 각각의 단자에서 산출되는 전하량을 도 4(b)와 같이, 단자의 표시를 따라서 A, B, C, D 라고 하면, 좌표 값 x와 y는 아래 수학식 1에 의해 얻어진다.By applying Anger logic, when the C terminal is set as the reference point (the origin), two-dimensional coordinates (x, y) of the position where the gamma ray is incident can be obtained. If the amount of charges calculated at each terminal is A, B, C, D along the display of the terminal as shown in Fig. 4 (b), the coordinate values x and y are obtained by the following equation (1).

Figure 112009035458895-PAT00001
Figure 112009035458895-PAT00001

Figure 112009035458895-PAT00002
Figure 112009035458895-PAT00002

앵거 로직을 적용할 때 이차원적으로 배열된 저항을 통과하는 방법이 144 개 의 광검출기에 대해 모두 다르기 때문에, 각각의 광검출기 별로 그 위치가 모두 구분된다. 한 개의 단위검출기(215)에 포함된 광검출기의 수는 144개이나 앵거 로직을 적용하여 발생하는 출력은 총 4개이며, 트리거로 이용되는 1개의 애노드(anode) 신호를 포함하여 단위검출기 한 개에서 발생해서 사용되는 출력 신호는 총 5개이다.  When applying Anger logic, the way to pass the two-dimensionally arranged resistors is different for all 144 photodetectors, so that their positions are distinct for each photodetector. The number of photodetectors included in one unit detector 215 is 144, but the total number of outputs generated by applying Anger logic is four, and one unit detector including one anode signal used as a trigger is used. A total of 5 output signals are generated and used in.

연산처리부(218)는 복수의 단위검출기(215)와 신호처리부(213)로부터 출력되는 전류 신호를 처리하여 데이터를 구성하는 장치이다. 연산처리부(218)는 전류 신호를 적분하여 전하량의 값으로 전환할 때 시간 윈도우와 문턱 값을 적용할 수도 있다. The arithmetic processing unit 218 is a device configured to process the current signals output from the plurality of unit detectors 215 and the signal processing unit 213 to form data. The operation processor 218 may apply a time window and a threshold value when integrating the current signal and converting the current signal into a value of the charge amount.

시간 윈도우의 값은 광검출기의 신호 특성을 고려하여 설정한다. 예컨대, 광검출기로서, 미세섬광검출기 특히 LSO를 사용하는 경우에는, LSO의 신호 특성을 고려하여 100 ns의 시간 윈도우를 적용하여 전류를 적분하는 것이 좋다. The value of the time window is set in consideration of the signal characteristics of the photodetector. For example, when using a micro-flash detector, especially LSO as a photodetector, it is good to integrate a current by applying a time window of 100 ns in consideration of the signal characteristic of LSO.

강입자에 의한 핵반응으로 인해 다양한 핵전이 감마선에 의해 많은 양의 배경 신호가 발생한다. 이 배경 신호에 의해 우연히 동시 계수되는 것을 최소화하기 위해, 입사 신호의 에너지를 선별하거나 시간 윈도우를 조절한다. Nuclear reactions caused by strong particles generate a large amount of background signals caused by various nuclear transfer gamma rays. To minimize accidental simultaneous counting by this background signal, the energy of the incident signal is selected or the time window is adjusted.

예컨대, 컴프턴 산란 신호를 배제하고 양전자 소멸에 대응되는 511 keV 감마선의 광전효과에 대응되는 신호에만 정확히 에너지 선별 알고리즘을 적용하여, 미리 설정한 에너지 범위에 속하는 감마선에 대해서만 데이터 처리를 수행하도록 하거나, 많은 양의 핵전이 감마선 우연 동시계수를 적절히 배제하기 위해 50 ns 이하의 시간 윈도우를 적용하여 두 개의 단위검출기로부터 각각 검출된 두 감마선을 동시 계수하도록 할 수 있다.For example, the energy selection algorithm is precisely applied to only the signal corresponding to the photoelectric effect of the 511 keV gamma ray corresponding to the quantum extinction, excluding the Compton scattering signal, so as to perform data processing only on the gamma rays belonging to the preset energy range. A large amount of nuclear warfare can be applied to the simultaneous counting of two gamma rays detected from two unit detectors by applying a time window of 50 ns or less to properly exclude the gamma ray coincidence co-efficient.

연산처리부(218)는 AD(Analog to Digital) 변환기, 논리회로(FPGA 프로세서), 데이터 버퍼 등을 포함하여, 상술한 데이터 연산을 처리하며, 유선 이더넷으로 중앙 처리부(219)에 데이터를 전송한다. 연산처리부(218)와 중앙 처리부(219)는 Phy 칩을 포함하여, 상호 무선으로 연결될 수도 있다. The operation processing unit 218 processes the above-described data operations, including an analog to digital (AD) converter, a logic circuit (FPGA processor), a data buffer, and the like, and transmits data to the central processing unit 219 through wired Ethernet. The operation processor 218 and the central processor 219 may include a Phy chip, and may be wirelessly connected to each other.

도 1에 도시된 바와 같이, 측정 장치(200)에서 나온 데이터는 연산처리부(218)에서 동시계수 처리되어 중앙처리부(219)로 전송된다.As shown in FIG. 1, the data from the measuring device 200 is processed by the calculation processor 218 and transmitted to the central processing unit 219.

연산처리부(218)는 미리 정해진 시각, 예컨대 1 ㎳ 마다 얻어진 데이터를 중앙연산부(219)에 전송할 수도 있고, 매 검출 시 지체 없이 데이터를 전송할 수도 있다. 이와 같이 선별된 두 개의 감마선 위치 정보로부터 양전자 소멸지점을 지나가는 반응선(Line Of Response: LOR)을 구성한다. The operation processor 218 may transmit the data obtained at a predetermined time, for example, 1 ms, to the central operation unit 219, or may transmit the data without delay upon detection. A line of response (LOR) passing through the positron disappearance point is formed from the two gamma ray position information thus selected.

중앙처리부(219)는 수신한 데이터를 통해, 강입자 빔이 조사되고 있는 정확한 위치를 산출하여, 실시간으로 강입자 빔 조사 장치(201)에 강입자 빔 조사 위치를 피드백 한다. 이를 통해, 환자에 조사되고 있는 강입자 빔 궤적에 대한 위치 정 보 등이 실시간으로 파악되어, 정확한 위치에 안전하게 강입자 빔의 조사가 이루어질 수 있도록 한다.The central processing unit 219 calculates the exact position at which the strong particle beam is irradiated based on the received data, and feeds back the strong particle beam irradiation position to the strong particle beam irradiation apparatus 201 in real time. Through this, the position information of the strong particle beam trajectory being irradiated to the patient is grasped in real time, so that the strong particle beam can be irradiated safely at the correct position.

측정 장치(200)는 구동부(221, 227)를 구비할 수 있다. 구동부는 상측의 구동축(227)과 하측의 구동축(221) 중 어느 하나만을 구비하여도 된다.The measuring device 200 may include driving units 221 and 227. The drive unit may include only one of the upper drive shaft 227 and the lower drive shaft 221.

상측의 구동축(227)은 도시된 바와 같이, 측정 장치(200)의 상부에서 측정 장치(200)를 지지하고, 이동시킨다. 하측의 구동축(221)은 도시된 바와 같이, 측정 장치(200)의 하부에 연결되어 측정 장치(200)를 지지하고, 이동시킨다.As shown, the upper drive shaft 227 supports and moves the measurement device 200 at the top of the measurement device 200. As shown, the lower drive shaft 221 is connected to the lower portion of the measuring device 200 to support and move the measuring device 200.

구동부(221, 227)에 의해, 측정 장치(200)는 수직으로 이동하거나 회전 이동할 수 있다. By the driving units 221 and 227, the measuring device 200 may move vertically or rotationally.

구동부(221, 227)에 의해 측정 장치(200) 전체를 이동시키지 않고, 측정 장치(200)의 일부 구성, 예컨대, 광검출부(209)의 위치나 각도만을 이동할 수도 있다.It is also possible to move only a part of the configuration of the measuring device 200, for example, the position or angle of the photodetector 209, without moving the entire measuring device 200 by the driving units 221 and 227.

강입자 빔이 신체 내에 조사됨으로써, 다양한 방향에서 감마선이 검출된다. 따라서, 정확한 조사 위치를 측정하기 위해, 측정 장치(200)를 이동하여, 넓은 범위를 스캔할 필요가 있다.As the strong particle beam is irradiated into the body, gamma rays are detected in various directions. Therefore, in order to measure an accurate irradiation position, it is necessary to move the measuring apparatus 200 and scan a wide range.

도 1에 도시된 바와 같이 일정한 유효 시야(검출 범위, 205)를 확보하기 위해서, 대칭을 이루는 측정 장치(200)가 일정한 반경을 유지하면서, 상하로 이동한다.As shown in FIG. 1, in order to secure a constant effective field of view (detection range) 205, the symmetric measuring device 200 moves up and down while maintaining a constant radius.

예컨대, 사용되는 강입자 빔이 250 MeV의 양성자 빔인 경우에, 직경 60㎝, 길이 40㎝의 유효 시야(205)를 확보하기 위해서 단위검출기(215)로 이루어진 공간 의 내부 직경을 120㎝로 유지하고, 수직 방향으로 총 50㎝ 이동하면서 각각의 이동 위치마다 감마선 측정을 수행한다. For example, if the strong particle beam used is a proton beam of 250 MeV, the inner diameter of the space consisting of the unit detector 215 is maintained at 120 cm to secure an effective field of view 205 having a diameter of 60 cm and a length of 40 cm. For each movement position, gamma ray measurement is performed while moving a total of 50 cm in the vertical direction.

상기 거리를 이동하며 1회 스캔 하는데 소요되는 전체 측정 시간은 10 ~ 20 초가 적절하다.The total measurement time required for one scan while moving the distance is appropriately 10 to 20 seconds.

아울러, 미세섬광검출기의 크기와 광센서의 각 픽셀 채널 크기는 원하는 분해능을 얻기 위해 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 반응선으로부터 양전자 소멸 위치에 대한 2 ㎜ 수준의 분해능을 얻기 위해, 섬광검출기의 픽셀 면적을 4 ㎜ × 4 ㎜ 로 하고, 광센서의 픽셀 채널의 면적을 6 ㎜ × 6 ㎜ 로 할 수 있다.In addition, the size of the microflash detector and the size of each pixel channel of the light sensor can be appropriately selected to obtain the desired resolution. For example, in order to obtain a 2 mm level resolution for the positron extinction position from the reaction line, the pixel area of the scintillator detector is 4 mm x 4 mm, and the area of the pixel channel of the optical sensor is 6 mm x 6 mm. Can be.

여기서는 수직 이동에 의한 검출을 설명하였으나, 넓은 범위에서 폭넓은 데이터를 검출하여 정확한 강입자 빔의 조사 위치를 산출하기 위해, 수직 이동뿐만 아니라, 측정 장치를 회전하여 다양한 각도에서 측정이 이루어지도록 할 수도 있다.Although detection by vertical movement has been described here, in order to calculate a wide range of data to calculate an accurate irradiation position of the strong particle beam, not only vertical movement but also the measurement apparatus may be rotated so that measurement may be performed at various angles. have.

도 5는 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정 방법을 개략적으로 설명하는 플로우 차트이다.5 is a flow chart schematically illustrating the method for measuring the treatment of the strong particle beam according to the present invention.

강입자 빔에 의한 치료가 시작되면 동시에 측정도 시작된다(S501). 강입자 빔과 생체와의 핵반응으로 인해 β+ 붕괴하는 핵종들이 생성되고, β+ 붕괴를 통해 생성된 양전자가 원자가 전자와 함께 소멸하면서 두 개의 0.511 MeV 감마선을 쌍으로 방출한다. When the treatment with the strong particle beam is started, the measurement is also started at the same time (S501). Nuclear reactions between the strong particle beam and living organisms produce β + decaying nuclides, and the positrons generated through β + decay disappear with valence electrons, releasing two 0.511 MeV gamma rays in pairs.

방출된 감마선을 강입자 빔의 예상 조사 위치에 대하여 대칭으로 배치된 광 검출기로 검출한다(S502). 감마선을 검출한 광검출기는 광센서부로 신호를 출력한다(S503). The emitted gamma ray is detected by a photo detector disposed symmetrically with respect to the expected irradiation position of the strong particle beam (S502). The photodetector detecting the gamma ray outputs a signal to the optical sensor unit (S503).

광센서부로부터 입력된 신호는 앵거 로직이 적용된 신호처리부를 통해 출력된다(S504). 신호처리부의 저항 배열로부터 전류 신호를 출력하는 과정은 상술한 바와 같다.The signal input from the optical sensor unit is output through the signal processor to which the Anger logic is applied (S504). The process of outputting the current signal from the resistor array of the signal processor is as described above.

각각의 단위검출기에 연결된 신호처리부에서 발생한 모든 신호는 연산처리부(218)에서 입력되어 동시계수 또는 에너지 선별 조건 하에 쌍을 이루는 두 개의 감마선 신호를 선별하고 데이터화 한다(S505). 여기서는 신호의 선별을 신호처리부를 거친 신호에 대하여 연산처리부에서 수행하는 것으로 설명하였으나, 신호의 선별은 감마선을 검출되는 단계(S502) 이후나, 신호가 출력되는 각 단계(S503, S504, S506) 이후 중 어느 단계에서도 할 수 있다. All signals generated from the signal processor connected to each unit detector are input from the operation processor 218 to select and data two gamma ray signals paired under a co-factor or energy selection condition (S505). Herein, the signal selection is performed by the arithmetic processing unit with respect to the signal that has passed through the signal processing unit. However, the signal selection is performed after the step (S502) of detecting the gamma ray or after each step (S503, S504, S506) where the signal is output. This can be done at any stage.

이 데이터를 중앙처리부로 전송하고 반응선을 구성하는 영상을 도출(S506)하고, 빔의 조사 조건을 제어한다(S507).The data is transmitted to the central processing unit to derive an image constituting the reaction line (S506), and the beam irradiation condition is controlled (S507).

중앙처리부에서 모니터링 과정을 통해 강입자 빔 조사가 종료하였는지를 판단(S508)하여, 강입자 빔의 조사가 종료한 경우에는 전체 측정 과정을 종료(S510)한다.The central processing unit determines whether the strong particle beam irradiation is finished through the monitoring process (S508), and when the irradiation of the strong particle beam is finished, the entire measurement process is terminated (S510).

강입자 빔의 조사가 계속되고 있는 경우에는 검출 위치를 이동하고(S510), 측정을 계속해서 진행한다.If the irradiation of the strong particle beam is continued, the detection position is moved (S510), and the measurement is continued.

지금까지 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 상술한 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공된 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms within the scope of the technical idea of the present invention. The above-described embodiments are provided so that this disclosure will be thorough, and will fully inform those skilled in the art to the scope of the invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 명세서에서 사용되는 단수의 표현들은 구체적인 언급이 없는 한, 복수의 의미를 나타낼 수도 있으며, "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used in the specification, the singular forms “a”, “an” and “the” include “comprises” and / or “comprising” unless stated otherwise. Or a device does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations and / or devices.

도 1은 깊이에 따른 강입자 빔의 흡수선량을 생체 내의 빔 도달 깊이 함수로 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the absorbed dose of a strong particle beam with depth as a function of beam arrival depth in vivo.

도 2는 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정 장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a view schematically showing an embodiment of a therapeutic strong particle beam measuring apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정을 위한 단위검출기의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.3 is a view schematically showing an embodiment of a unit detector for measuring the therapeutic strong particle beam according to the present invention.

도 4(a)는 12×12 채널 광검출부에서 신호가 출력되는 부분과 8×8 채널 광센서부에서 신호가 입력되는 부분 사이의 이차원적 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 4A is a diagram schematically illustrating a two-dimensional relationship between a portion of a signal output from a 12 × 12 channel photodetector and a portion of a signal input of an 8 × 8 channel optical sensor.

도 4(b)는 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정을 위한 단위검출기에서 사용하는 앵거 로직을 적용하기 위한 신호처리부의 저항 배열을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 4 (b) is a diagram schematically showing the resistance arrangement of the signal processing unit for applying the Anger logic used in the unit detector for the treatment of the strong particle beam for treatment according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 치료용 강입자 빔 측정 방법을 개략적으로 설명하는 플로우차트이다.5 is a flowchart schematically illustrating a method for measuring a therapeutic strong particle beam according to the present invention.

Claims (21)

강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭으로 배치된 복수의 단위검출기를 갖는 검출부를 포함하고, A detection unit having a plurality of unit detectors arranged symmetrically with respect to the irradiation position of the strong particle beam, 상기 단위검출기는, The unit detector, 양전자 소멸 감마선을 검출하여 제1 신호를 출력하는 3n×3n(n은 1 이상의 정수)개의 광검출기로 구성된 광검출부; A photodetector comprising 3n × 3n photons (n is an integer of 1 or more) for detecting a positron decaying gamma ray and outputting a first signal; 상기 3n×3n 개의 광검출기에 대응하여 2n×2n 채널을 가지며, 상기 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 상기 제1 신호를 입력 받아, 상기 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 광센서부; 및A channel having a 2n × 2n channel corresponding to the 3n × 3n photodetectors and receiving the first signal through at least one channel corresponding to the photodetector to which the first signal is output; An optical sensor unit configured to output a second signal corresponding to the magnitude of the input signal; And 앵거 로직(Anger logic)이 적용된 저항의 배열 및 상기 배열된 저항 사이에 위치하며 상기 광센서부의 각 채널에 일대일로 연결된 입력 노드들을 갖고, 상기 광센서부에서 출력된 제2 신호를, 상기 제2 신호를 출력하는 광센서의 채널에 연결된 입력 노드로 수신하여, 배열된 저항을 거친 제 3신호를 각 출력단으로 출력하는 신호처리부 A second signal output from the optical sensor unit having an input node located between the array of resistors to which Anger logic is applied and the arranged resistors and connected to each channel of the optical sensor unit one-to-one; Signal processing unit for receiving the input signal connected to the channel of the optical sensor for outputting a signal, and outputs the third signal through the arrayed resistance to each output terminal 를 포함하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.The therapeutic strong particle beam measuring apparatus comprising a. 제1항에 있어서, 치료용 강입자 빔 측정 장치는,According to claim 1, The therapeutic strong particle beam measuring device, 상기 검출부로부터 출력되는 신호를 처리하는 연산처리부를 더 포함하며, Further comprising a calculation processing unit for processing the signal output from the detection unit, 상기 연산처리부는 상기 단위검출기에 입사된 감마선이, 동시계수 시간 윈도우 내에 대칭으로 배치된 두 단위검출기에 입사된 경우에, 대응되는 감마선 짝으로 판별하여 데이터 처리를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.The calculation processing unit performs a data processing by determining the gamma rays incident on the unit detectors when they are incident on two unit detectors arranged symmetrically within the co-period time window and performing data processing on corresponding gamma rays pairs. Measuring device. 제2항에 있어서, 상기 연산처리부는,The method of claim 2, wherein the operation processing unit, 상기 감마선이 미리 설정된 에너지 범위에 속하는 경우에 데이터 처리를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.And the data processing is performed when the gamma ray falls within a preset energy range. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단위검출기는, The method according to claim 1 or 2, wherein the unit detector, 상기 강입자 빔의 조사 위치를 중심으로 동일한 반경을 갖는 위치에 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.The therapeutic strong particle beam measuring apparatus is disposed at a position having the same radius around the irradiation position of the strong particle beam. 제4항에 있어서, 상기 단위검출기는,The method of claim 4, wherein the unit detector, 상기 강입자 빔의 조사 위치를 중심으로 반경 40 ㎝ ~ 60 ㎝에, 입사된 빛을 감지하는 부분이 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.And a portion for detecting incident light is disposed at a radius of 40 cm to 60 cm around an irradiation position of the strong particle beam. 제4항에 있어서, 상기 단위검출기는,The method of claim 4, wherein the unit detector, 상기 강입자 빔의 조사 위치를 원점으로 하여 대칭이 되도록, 상기 강입자 빔의 피사체 좌우로, 각각 -45°~ +45°범위의 방위각 내에 배치되어 있는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.The therapeutic particle particle beam measuring device for treatment is disposed in the azimuth angle in the range of -45 ° to + 45 °, respectively, to the left and right of the subject of the strong particle beam so as to be symmetrical with the irradiation position of the strong particle beam as the origin. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광검출기는, The method according to claim 1 or 2, wherein the photodetector, LSO(lutetium oxyorthosilicate) 광검출기 또는 LYSO(lutetium yttrium oxyorthosilicate) 광검출기인 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.A therapeutic strong particle beam measuring device which is a lutetium oxyorthosilicate (LSO) photodetector or a lutetium yttrium oxyorthosilicate (LYSO) photodetector. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 단위검출기는 12×12 개의 광검출기, 8×8 채널을 갖는 광센서 및 8×8 입력 노드를 갖는 신호처리부를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정 장치.The unit detector includes a 12 × 12 photodetector, an optical sensor having an 8 × 8 channel, and a signal processor having an 8 × 8 input node. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광검출기의 픽셀 면적은 4 ㎜ × 4 ㎜이며,The pixel area of the photodetector is 4 mm × 4 mm, 상기 광센서의 각 채널 면적은 6 ㎜ × 6 ㎜인 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.And each channel area of the optical sensor is 6 mm × 6 mm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 치료용 강입자 빔 측정 장치는,According to claim 1 or claim 2, The therapeutic strong particle beam measuring device, 상기 검출부에 연결된 구동부를 더 포함하며,Further comprising a drive unit connected to the detection unit, 상기 구동부는 상기 검출부를 상기 강입자 빔의 피사체가 놓인 평면에 수직으로 이동시키거나 상기 피사체가 놓인 평면 내에서 회전 이동시키는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.And the driving unit moves the detection unit perpendicularly to the plane on which the subject of the strong particle beam is placed or rotates in the plane on which the subject is placed. 제10항에 있어서, 상기 구동부는,The method of claim 10, wherein the driving unit, 상기 검출부를 상기 피사체가 놓인 평면에 대하여 수직으로 최대 50 ㎝ 이동시키는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.The therapeutic strong particle beam measuring apparatus for moving the detection unit vertically up to 50 cm with respect to the plane on which the subject is placed. 3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기를 갖는 광검출부;A photodetector having 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors; 상기 3n×3n 개의 광검출기에 대응하여 2n×2n 채널을 가지는 광센서부; 및 An optical sensor unit having a 2n × 2n channel corresponding to the 3n × 3n photodetectors; And 앵거 로직(Anger logic)이 적용된 저항의 배열 및 상기 배열된 저항 사이에 위치하고 상기 광센서부의 각 채널에 일대일로 연결된 입력 노드들을 갖는 신호처리부를 포함하며, A signal processor having an array of resistors to which Anger logic is applied and having input nodes located between the arranged resistors and connected one-to-one to each channel of the optical sensor unit, 상기 3n×3n 개의 광검출기 중 감마선이 입사된 광검출기는 입사된 감마선의 에너지에 대응하는 제1 신호를 출력하고, Among the 3n × 3n photodetectors, a photodetector to which gamma rays are incident outputs a first signal corresponding to energy of the incident gamma rays, 상기 광센서부는, 상기 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 상기 제1 신호를 입력 받아, 상기 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하며, The optical sensor unit receives the first signal through at least one channel corresponding to the photodetector to which the first signal is output, and receives a second signal corresponding to the magnitude of the input signal for each channel to which the first signal is input. Output, 상기 신호처리부는, 상기 광센서부에서 출력된 제2 신호를, 상기 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 수신하여, 상기 배열된 저항을 거친 제3 신호를 출력하는 것인 치료용 강입자 빔 측정을 위한 검출기.The signal processing unit receives the second signal output from the optical sensor unit to an input node connected to the channel for outputting the second signal, and outputs a third signal passing through the arranged resistance. Detector for particle beam measurement. 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 3n×3n (n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기로 이루어진 광검출부 중에서, 대칭되는 두 광검출부에 양전자 소멸 감마선이 입사 되면, 상기 감마선이 입사된 두 광검출기를 통해 제1 신호를 출력하는 단계; Of the photodetectors consisting of 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors with respect to the irradiation position of the strong particle beam, when a positron extinction gamma ray is incident on two symmetric photodetectors, the gamma rays enter through the two photodetectors Outputting a first signal; 2n×2n 채널의 광센서부를 이용하여, 상기 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 상기 제1 신호를 입력 받아, 상기 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 단계;Receiving the first signal through one or more channels corresponding to the photodetector to which the first signal is output by using an optical sensor of a 2n × 2n channel, the size of the input signal for each channel to which the first signal is input Outputting a corresponding second signal; 앵거 로직을 적용하여 배열된 저항들 사이의 입력 노드 중에서, 상기 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 상기 제2 신호를 입력 받아, 상기 배열된 저항을 거친 제3 신호를 각 출력단으로 출력하는 단계; 및 Among the input nodes between the resistors arranged by applying Anger logic, the second signal is input to an input node connected to a channel for outputting the second signal, and the third signal passing through the arranged resistors is output to each output terminal. Making; And 상기 배열된 저항을 거쳐 출력된 상기 제3 신호와 앵거 로직을 이용하여, 감마선의 입사 위치를 검출하는 단계 Detecting an incident position of a gamma ray by using the third signal and the angle logic output through the arranged resistors 를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정 방법.Therapeutic strong particle beam measurement method comprising a. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 대칭되는 두 광검출부에 입사된 감마선이 기준 동시 계수 시간 윈도우 내에 입사된 것인지 판단하는 단계를 더 포함하며, Determining whether the gamma rays incident to the two symmetric photodetectors are incident within a reference simultaneous counting time window; 검출된 감마선이 상기 기준 동시 계수 시간 윈도우 내에 입사되지 않은 것으로 판단한 경우에는, 상기 제1 내지 제3 신호 중 어느 하나의 신호를 출력하지 않거나, 상기 감마선에 관한 데이터를 배경 신호 데이터로 처리하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법.If it is determined that the detected gamma ray is not incident within the reference simultaneous counting time window, the signal of any one of the first to third signals is not output or the data regarding the gamma ray is processed as background signal data. Therapeutic strong particle beam measurement method. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제1 신호의 출력 단계는 12×12 개씩 대칭으로 배치된 광검출기를 이용하여 수행되고, The outputting step of the first signal is performed using photodetectors arranged symmetrically in 12 × 12 pieces, 상기 제2 신호의 출력 단계는 8×8 채널을 이용하여 수행되며,The outputting of the second signal is performed using 8 × 8 channels, 상기 제3 신호의 출력 단계는 상기 8×8 채널에 대응하는 8×8 입력 노드를 이용하여 수행되는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법.And outputting the third signal is performed using an 8x8 input node corresponding to the 8x8 channel. 제13항 또는 제14항에 있어서, The method according to claim 13 or 14, 적어도 상기 광검출부들을 강입자 빔의 피사체가 놓인 면에 대하여 수직 이동하거나 강입자 빔의 피사체가 놓인 면 내에서 회전 이동하여, 상기 각 단계를 반복 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법.At least the photodetectors are moved vertically with respect to the surface on which the subject of the strong particle beam is placed or rotated within the surface on which the subject of the strong particle beam is placed, thereby repeating each step. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 강입자 빔의 피사체가 놓인 면에 대하여 총 수직 이동 거리 50㎝에 걸쳐 적어도 상기 광검출부를 이동하면서, 이동 중의 각 위치에서 상기 각 단계를 수행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법.And performing the respective steps at each position during the movement while moving the at least the photodetector over a total vertical movement distance of 50 cm with respect to the surface on which the subject of the strong particle beam is placed. 3n×3n(n은 1 이상의 정수) 개의 광검출기 중에서 양전자 소멸 감마선이 입사된 광검출기를 통해 제1 신호를 출력하는 단계;Outputting a first signal through a photodetector in which a positron decaying gamma ray is incident from 3n × 3n (n is an integer of 1 or more) photodetectors; 2n×2n 채널의 광센서부를 이용하여, 상기 제1 신호가 출력되는 광검출기에 대응하는 하나 이상의 채널을 통해 상기 제1 신호를 입력 받아, 상기 제1 신호가 입력된 채널 별로 입력 신호의 크기에 대응하는 제2 신호를 출력하는 단계; 및Receiving the first signal through one or more channels corresponding to the photodetector to which the first signal is output by using an optical sensor of a 2n × 2n channel, the size of the input signal for each channel to which the first signal is input Outputting a corresponding second signal; And 앵거 로직을 적용하여 배열된 저항들 사이의 입력 노드 중에서, 상기 제2 신호를 출력하는 채널에 연결된 입력 노드로 상기 제2 신호를 입력 받아, 상기 배열된 저항을 거친 제3 신호를 각 출력단으로 출력하는 단계 Among the input nodes between the resistors arranged by applying Anger logic, the second signal is input to an input node connected to a channel for outputting the second signal, and the third signal passing through the arranged resistors is output to each output terminal. Steps to 를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정을 위한 검출 방법.Detection method for the treatment of the strong particle beam comprising a. 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭으로 배치된 복수의 단위검출기를 포함하는 감마선 검출부를 가지며, It has a gamma ray detector including a plurality of unit detectors symmetrically arranged with respect to the irradiation position of the strong particle beam, 상기 감마선 검출부는 상기 강입자 빔의 피사체가 놓인 평면에 대하여 수직으로 이동하거나 상기 피사체가 놓인 평면 내에서 회전 이동하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 장치.And the gamma ray detector is vertically moved relative to the plane on which the subject of the strong particle beam is placed, or rotates within the plane on which the subject is placed. 강입자 빔의 조사 위치에 대하여 대칭이 되는 양 위치에서 감마선을 동시 계수하여 검출하는 단계; Simultaneously counting and detecting gamma rays at both positions symmetrical to the irradiation position of the strong particle beam; 상기 감마선을 검출한 양 위치를 잇는 반응선을 산출하는 단계; 및Calculating a reaction line connecting both positions where the gamma ray is detected; And 상기 반응선으로부터 양전자 소멸 지점을 도출하는 단계Deriving a positron extinction point from the reaction line 를 포함하는 치료용 강입자 빔 측정 방법.Therapeutic strong particle beam measurement method comprising a. 제20항에 있어서,21. The method of claim 20, 상기 감마선을 검출한 위치로부터 수직으로 이동하거나, 회전 이동한 위치에 서 상기 각 단계를 반복 실행하는 것인 치료용 강입자 빔 측정 방법.The method for measuring the strong particle beam for treatment in which the gamma rays are moved vertically from the position at which the gamma rays are detected or are repeatedly executed at the positions at which the gamma rays are rotated.
KR1020090052031A 2009-06-11 2009-06-11 Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams KR101066470B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090052031A KR101066470B1 (en) 2009-06-11 2009-06-11 Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090052031A KR101066470B1 (en) 2009-06-11 2009-06-11 Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100133240A true KR20100133240A (en) 2010-12-21
KR101066470B1 KR101066470B1 (en) 2011-09-21

Family

ID=43508651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090052031A KR101066470B1 (en) 2009-06-11 2009-06-11 Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101066470B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021161561A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 株式会社日立製作所 Beam monitoring system, particle beam therapy system, and beam monitoring method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3489312B2 (en) * 1996-01-05 2004-01-19 三菱電機株式会社 Particle beam therapy system
MXPA06001581A (en) * 2003-08-12 2006-05-19 Univ Loma Linda Med Patient positioning system for radiation therapy system.
BRPI0610720B1 (en) * 2005-04-22 2018-01-16 Koninklijke Philips N. V. “PIXEL DETECTOR FOR USE IN CONJUNCTION WITH A SCINTILLATOR THAT CONVERTS A RADIATION PARTICLE INTO A BURST OF LIGHT, RADIATION DETECTOR, TOMOGRAPHY EMISSION SYSTEM FOR EMISSION OF POSTITRON DURATION OF TRAJECTORY (TOF-TETTED 5-TOTUS DETECTION) IN CONNECTION WITH A SCINTILLATOR THAT CONVERTS A RADIATION PARTICLE TO A SPLASH OF LIGHT, AND RADIATION DETECTOR THAT INCLUDES A SCINTILLATOR AND CIRCUITS ”
CA2613286A1 (en) * 2005-06-21 2007-01-04 Naviscan Pet Systems, Inc. Tissue interventions using nuclear-emission image guidance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021161561A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 株式会社日立製作所 Beam monitoring system, particle beam therapy system, and beam monitoring method
JP2021126397A (en) * 2020-02-14 2021-09-02 株式会社日立製作所 Beam monitoring system, particle beam medical treatment system, and beam monitoring method

Also Published As

Publication number Publication date
KR101066470B1 (en) 2011-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Perali et al. Prompt gamma imaging of proton pencil beams at clinical dose rate
Kurosawa et al. Prompt gamma detection for range verification in proton therapy
JP6663515B2 (en) How to measure radiation dose
Pawelke et al. The investigation of different cameras for in-beam PET imaging
US20110284757A1 (en) Apparatus, method and system for measuring prompt gamma and other beam-induced radiation during hadron therapy treatments for dose and range verification purposes using ionization radiation detection
JP6699004B2 (en) Neutron capture therapy system and method of controlling neutron capture therapy system
US11506801B2 (en) Prompt gamma monitor for hadron therapy
WO2017054556A1 (en) Radiation detection system and radiation detection method for neutron capture therapy system
WO2022002227A1 (en) Neutron capture therapy apparatus
Kang et al. Monte Carlo design study of a gamma detector system to locate distal dose falloff in proton therapy
Wrońska et al. Range verification by means of prompt-Gamma detection in particle therapy 1
JP6190302B2 (en) Biological function observation apparatus and radiation therapy system
JP2012170655A (en) Particle beam monitoring apparatus, particle beam monitoring program, and particle beam monitoring method
KR101066470B1 (en) Beam-Detection Method and the Detector Device for the Therapeutic Hadron Beams
Attanasi et al. Preliminary results of an in-beam PET prototype for proton therapy
Rucinski et al. Plastic scintillator based PET detector technique for proton therapy range monitoring: A Monte Carlo study
JP2019088597A (en) Particle beam treatment apparatus and method for measuring exposure position in particle beam treatment
Piliero et al. Performance of a fast acquisition system for in-beam PET monitoring tested with clinical proton beams
Kabuki et al. Study on the use of electron-tracking Compton gamma-ray camera to monitor the therapeutic proton dose distribution in real time
KR20210119730A (en) An apparatus and method for measuring proton dose distribution using prompt gamma iamge and positron emission romograpfy and pet measurement system
Perali et al. Prompt gamma imaging with a slit camera for real-time range control in proton therapy: Experimental validation up to 230 MeV with HICAM and development of a new prototype
Alarcon et al. Detectors for in vivo range and dose verification in proton therapy
Dean et al. Pion stopping region visualization experiments
KR102388907B1 (en) A control module of an apparatus for measuring proton dose distribution using prompt gamma and positron emission tomography images
Boberek et al. A monitoring system for the 60 MeV radiotherapy proton beam at IFJ PAN using a scintillating screen and a CCD camera

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140630

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160615

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee