KR20120097855A - Non-invasive and fractionational gamma knife immobilization system and mask fixed position correcting method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분할조사를 위해 환자의 두부에 마스크를 재 고정하는 과정에서 발생할 수 있는 고정위치에 대한 오차를 보정할 수 있는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a method for correcting the mask fixed position using the same, more specifically, the error of the fixed position that may occur in the process of re-fixing the mask on the head of the patient for the partial irradiation The present invention relates to a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a mask fixing position correction method using the same.
감마나이프(Gamma Knife)란 사람의 두개(頭蓋)내 병변에 대하여 환자의 머리를 절개하지 않고 방사선 수술을 행하는 무혈 뇌수술 장비의 일종으로서, 1968년 스웨덴의 신경외과 의사 렉셀(Leksell)이 개발하였으며, 이 감마나이프를 이용하면 사람의 두개 내에 존재하는 뇌의 동정맥 기형과 각종 뇌종양 등의 뇌질환 병변을 감마선에 의하여 비침습적으로 정밀하게 방사선 수술할 수 있다.Gamma Knife is a type of bloodless brain surgery device that performs radiosurgery without incision of the patient's head in intracranial lesions of humans. It was developed in 1968 by Swedish neurosurgeon Leksell. Using this gamma knife, non-invasive and precise radiation surgery can be performed by gamma rays on brain disease lesions such as arteriovenous malformations and various brain tumors in the human skull.
감마나이프는 현존하는 방사선 수술장비 중 최고의 정확도와 안전성을 갖는 장비로 인정되어 1990년대 이후 방사선 수술의 대명사로 확립되었으며, 현재 우리나라를 포함한 전 세계 30여개 국에 약 270 여대가 설치되어 연간 약 50,000건 정도의 방사선 수술이 시행되고 있다.Gamma Knife has been recognized as the most accurate and safe equipment among the existing radiation surgery equipments and has been established as a synonym for radiation surgery since the 1990s. Currently, about 270 units are installed in 30 countries including Korea, and about 50,000 cases per year. A degree of radiation surgery is being done.
상기 방사선수술의 과정을 살펴보면, 환자의 뇌에 정위틀을 설치하고, 종양에 따라 CT, MRI 및 혈관조영술장치를 통해 치료 부위를 정확히 파악하는 과정을 거친 후 치료계획을 세우고 감마나이프(Gamma Knife)등의 방사선수술장치에 환자를 위치시키고 정위틀을 고정하여 사전 파악된 치료 부위에 방사선을 조사하는 과정을 거친다.Looking at the process of radiosurgery, after installing a stereotactic wartle in the patient's brain, and through the process of accurately identifying the treatment site through CT, MRI and angiography device according to the tumor, make a treatment plan and gamma knife (Gamma Knife) The patient is placed on a radiosurgical device such as a back, and a stereotactic fixation is performed to irradiate a previously identified treatment site.
방사선수술에 대해 좀 더 살펴보면, 종양부위에만 강하게 방사선을 쪼임으로써 종양을 줄어들게 한다거나 성장을 억제하는 치료법으로, 방사선치료와 비교하여 방사선을 이용한다는 점에서는 같으나, 방사선수술은 일 회에 종양부위에 많은 양의 방사선이 집중적으로 공급되도록 하여 마치 돋보기로 초점에 햇볕을 모아 종이를 태우는 것과 같이 종양부위를 집중 치료하는 것으로, 방사선수술에서는 치료부위에만 정확하게 방사선을 조사하는 것이 성공적인 치료를 위해서 대단히 중요하기 때문에 사전에 뇌 내의 정확한 치료 위치를 확인하는 작업이 절대 중요하다.If you look at radiosurgery, it is a treatment that reduces the tumor or suppresses the growth by strongly radiating the radiation to the tumor area. By intensively supplying a large amount of radiation, intensive treatment of the tumor site is like collecting sun from the focal point with a magnifying glass and burning the paper. Identifying the exact location of treatment in the brain beforehand is absolutely critical.
이하, 도 1a 내지 도 3을 참고하여 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 구조를 설명한다.Hereinafter, the structure of the gamma
도 1a는 현재 사용되고 있는 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 감마나이프 방사선 수술 장치(1)의 측단면 구조도이다.FIG. 1A is a perspective view of a gamma knife
도 1a 및 도 1b를 참고하면, 감마나이프 방사선 수술장치(1)는 차폐방사유닛(20)의 차폐문(21)으로 가려진 안쪽 공간에 방사성 동위원소인 코발트-60 선원들(cobalt-60 radiation source, 24)이 201개가 설치되어 있으며, 각각의 코발트-60 선원들(24)로부터 항시 방출되는 감마선은 내부 시준기와 빔채널(24a) 및 헬멧(helmet, 10)에 형성된 시준기 공들(collimating holes)을 통과하여 한 점(초점)에 모인다. 이때, 방사선의 초점은 항상 헬멧(10)의 원구 중심에 위치하며 불변이다.Referring to FIGS. 1A and 1B, the gamma knife radiation
시술용 침대(30)위의 환자가 머리를 놓는 곳에는 정위기구 자동위치조절장치(33)가 설치되며 이 자동위치조절장치(33)에 인접하여 헬멧(10)이 장착된다.Where the patient rests on the
상기 헬멧(10)은 그 주위에 골고루 201개의 시준기 공들(collimator holes)이 뚫려있는 반구 형상으로서, 방사선 시준기(collimator)라고도 하며, 감마나이프 장비(1)의 내부에 장착된 차폐방사 유닛(shielded radiation unit, 20)과 연결된다.The
시술용 침대(30)는 전후로 슬라이딩 가능하며, 시술용 침대(30)가 차폐방사유닛(20)의 안쪽으로 슬라이딩되어 들어가면 헬멧(10)은 도1b에 도시된 헬멧장착 위치(26)로 이동하게 되고, 이때 헬멧(10)의 시준기 공들은 각각 상기 빔채널들(24a)에 맞춰진다. 상기 감마나이프 방사선 수술장치(1)의 코발트-60 선원들(24)은 항상 감마선을 방출하고 있으므로, 상기 헬멧(10)이 헬멧장착 위치(26)로 이동하여 헬멧(10)의 시준기 공들이 빔채널들(24a)과 맞춰지면 헬멧(10)안에 위치한 환자의 머리에는 감마선이 조사되게 된다.The
시술용 침대(30)의 좌우측에는 보호판넬들(32)이 설치되며, 침대(30)의 후단에는 침대해제핸들(31)이 설치된다.
도 2는 도 1a의 감마나이프 방사선 수술 장치의 콜리메이터 헬멧(10) 및 정위기구 자동위치 조절장치(33)를 도시한 것이다.FIG. 2 shows a
정위기구 자동위치 조절장치(33)는 환자의 머리에 고정된 정위기구(40)를 상하좌우 및 헬멧의 깊이방향 안쪽과 바깥쪽으로 자동으로 이동시킬 수 있는 장치이다. 상기 자동위치 조절장치(33)는 x축(헬멧의 횡단면에서 수평방향), y축(헬멧의 횡단면에서 수직방향) 및 z축(헬멧의 안쪽을 향한 방향)의 3방향으로 정위기구를 이동시킬 수 있도록 x축 자동위치조절부(331), y축 자동위치조절부(332) 및 z축 자동위치조절부(333)로 구성된다. y축 자동위치조절부(332)에 부착된 각도조절곡선형 바(33a)는 환자가 위를 향하여 똑바로 누운 상태에서 머리를 앞뒤로 젖히도록 할 때에 이용된다.Stereotactic device
시술용 침대(30)의 환자 머리방향 끝에는 헬멧(10)이 결합된다. 헬멧(10)의 양측 가장자리에는 한 쌍의 결합지지대(11)가 형성되어 있으며, 이 결합지지대(11)는 결합공(11b)에 볼트(11a)가 채워짐으로써 각각 시술용 침대(30)와 결합된다. 도2의 도면부호 12는 정위기구(40, 도3 참조)를 정위기구 자동위치조절장치(33)로부터 해제할 수 있는 릴리스 핸들(release handle)이며, 34는 환자용 마이크 및 연결선이다.The
도 3은 렉셀프레임(정위기구, 40)에 4개의 앞 뒤 고정포스트들(41,42)이 끼워진 상태를 도시한다.3 shows a state in which four front and
현재 사용되고 있는 감마나이프 방사선 수술 장치(도 1a 내지 도 2 참조)는 도3에 도시된 바와 같이 정위기구(40)의 4각형 프레임(400)에 수직한 방향, 즉 정위기구(40)가 헬멧(10)에 장착되었을 때에 헬멧(10)의 안쪽을 향한 방향을 z축으로 설정하고, 정위기구(40)의 4각형 프레임(400)으로 이루어진 평면, 즉 상기 z축에 대한 법평면(法平面)을 구성하는 2개의 좌표축을 각각 x축과 y축으로 설정한다.Currently used gamma knife radiosurgery apparatus (see FIGS. 1A to 2) is a direction perpendicular to the
정위기구(40)의 영점(0,0,0)은 환자가 정위기구(40)를 머리에 썼을 때에 머리 뒤쪽의 오른쪽 모서리가 되는 지점으로 설정되어 있으며, 장비 시운전 또는 장비 점검시 헬멧(10)의 시준기 공들을 통해 조사되는 방사선 빔들이 한곳에 모이는 초점은 좌표 중심점 x,y,z=(100,100,100)으로 설정되어 있다. 그리고, 방사선 수술시 방사선 빔의 초점은 도 2의 임의의 좌표 중 종양의 위치와 일치한다.The zero point (0,0,0) of the
그러나, 이러한 종래의 감마나이프 방사선 수술 장치는 정위기구의 고정방식이 침습적이어서 환자의 고통과 불편함을 수반하게 되므로 1회의 감마나이프 수술로 1회 조사가 가능한 최대의 방사선량을 종양 부위에 조사하게 되는데, 이러한 수술과정에서 환자가 과다한 방사선에 노출되거나 정상 조직이 훼손되는 등 부작용이 발생할 수 있다.However, the conventional gamma knife radiosurgery device is invasive because the fixation method of the stereotactic instrument is accompanied by pain and discomfort of the patient, so that the maximum radiation dose that can be irradiated once with one gamma knife operation is irradiated to the tumor site. In this operation, side effects may occur such as the patient is exposed to excessive radiation or the normal tissue is damaged.
따라서, 방사선량을 분할하여 조사하는 것이 바람직하나, 분할 조사를 위해서는 수술 때마다 침습적 정위기구를 고정하여야 하며, 정위기구를 설치한 뒤에는 정위기구의 고정위치에 대한 종양의 상대위치를 파악하기 위해 방사선 투과 사진을 추가로 촬영해야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 환자가 방사선에 추가로 노출되는 문제점이 있어서, 분할조사에 어려움이 있었다. Therefore, it is preferable to perform irradiation by dividing the radiation dose, but for the divided irradiation, invasive stereotactic instruments should be fixed at each operation. In addition to the inconvenience of having to take additional transmission pictures, there is a problem that the patient is further exposed to radiation, there was a difficulty in the divided irradiation.
한편, 감마나이프 모델 B, C, 4C, 그리고 Perfexion에서 방사선 수술을 비침습적으로 가능하게 하며 또한 환자가 편안한 자세에서 사용이 쉽고 정확하게 분할조사가 가능하게 분야로 기존 감마나이프 제조사인 엘렉타에서는 Extend라는 제품을 출시하였은데, 이것은 Perfexion 모델의 감마나이프에서만 사용되는 장비로 환자가 수술동안 정위기구를 입으로 물고 있는 시스템이다. Meanwhile, Gamma Knife Models B, C, 4C, and Perfexion enable non-invasive radiosurgery and allow patients to use it in a comfortable posture and accurately perform segmented irradiation. It is a device that is used only in the Gamma Knife of the Perfexion model, in which the patient bites the stereotactic instrument during surgery.
그런데, 하루에 한 시간 이상의 수술시간이 필요한 감마나이프에서 정위기구를 입으로 물고 있어야 하므로, 이러한 과정이 고통으로 작용하고, 환자의 두부에 대한 고정력이 낮아 환자가 움직일 수 있는 구조이므로 정확도가 떨어지는 단점이 있어서 실제 사용에는 환자의 선택이 어려운 실정이다. However, the gamma knife, which requires more than one hour of operation time per day, should be biting the stereotactic device with the mouth, so this process works as a pain, and because the structure of the patient's head is low enough to move the patient, the accuracy is low. Because of this, it is difficult to select a patient for actual use.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위치 인식 마커가 형성된 마스크를 환자의 두부에 고정한 상태에서, CCD 영상이미지를 통해 최초 마스크를 착용한 상태의 좌표와 마스크를 재 착용한 상태의 좌표를 분석하고 비교하여 보정값을 산출하고, 이러한 보정값을 이용해 감마나이프 프레임에 설치되는 마스크의 고정위치를 조절함으로써 분할조사를 위해 반복적으로 착용/제거되는 마스크의 고정위치에 따라 정밀한 위치보정을 할 수 있는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve such a conventional problem, and while the mask having the position recognition marker is fixed to the head of the patient, the coordinates and the mask of the state where the first mask is worn through the CCD image image are reconstructed. Analyze and compare the coordinates of the worn state to calculate the correction value, and adjust the fixed position of the mask installed on the gamma knife frame by using the corrected value according to the fixed position of the mask repeatedly worn / removed for the partial irradiation. A non-invasive split irradiation gamma knife fixing system capable of precise position correction and a mask fixing position correction method using the same are provided.
또한, 종래와 같이 고정볼트를 이용하여 두개골에 직접 고정하는 방식이 아닌 비침습적인 방법으로 마스크를 환자의 두부에 고정설치함으로써 환자의 고통을 경감시킬 뿐만 아니라, 마스크의 재고정에 대한 위치보정이 간편하므로 치료계획의 수립과정에서 분할조사에 대한 최적의 치료효과를 제공하기 위한 자유로운 설계가 가능한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. In addition, by fixing the mask to the head of the patient in a non-invasive manner, rather than using a fixing bolt directly to the skull as in the prior art not only to reduce the pain of the patient, but also to correct the position of the mask The present invention provides a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a mask fixing position correction method using the same, which can be freely designed to provide an optimal treatment effect for the split irradiation in the treatment planning process.
또한, 종래와 같이 볼트를 이용한 고정장치의 착용 후 정확한 위치측정을 위한 방사선 투과 사진을 추가로 촬영하지 않아도 되므로 비용의 절감은 물론, 환자의 방사선 피폭량을 최소화할 수 있는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. In addition, since it is not necessary to take a radiographic photograph for accurate position measurement after wearing the fixing device using a bolt as in the prior art, non-invasive split irradiation gamma knife fixation that can reduce the cost and minimize the radiation exposure of the patient. A system and a method for correcting a mask fixed position using the same are provided.
또한, 마스크에 RFID 태그를 삽입함으로써, 환자의 식별이 용이한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. In addition, by inserting the RFID tag in the mask, to provide a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system for easy identification of the patient and a mask fixing position correction method using the same.
또한, 마스크를 재 착용한 환자의 정면, 좌측면, 우측면에서 각각 보정값을 산출하여 보정값을 추출하므로 X,Y,Z축의 위치에 대한 오차 뿐만 아니라, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)에 대한 회전 오차까지 보정이 가능한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. In addition, since the correction value is extracted by calculating the correction value at the front, left and right sides of the patient who is wearing the mask again, the roll, pitch, The present invention provides a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system capable of correcting a rotational error on yaw and a mask fixing position correction method using the same.
또한, 환자의 두개골의 형상과 일치하는 마스크를 맞춤 제작하여 감마나이프 프레임에 착탈 가능하게 고정되도록 함으로써 마스크의 재착용이 가능하며, 이로 인해 방사선의 분할 조사가 가능하게 되어 다량의 방사선량 피폭에 대한 위험을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방사선 피폭의 회복력을 증대시켜 방사선에 의한 부작용을 감소시킬 수 있도록 한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법을 제공함에 있다. In addition, by tailoring the mask to match the shape of the patient's skull to be detachably fixed to the gamma knife frame, it is possible to re-wear the mask, thereby enabling a partial irradiation of the radiation to the large dose exposure The present invention provides a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a mask fixing position correction method using the same, which can reduce the risk and increase the resilience of radiation exposure to reduce side effects caused by radiation.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 외측면에 위치 인식용 마커가 다수 형성되고, 뇌정위방사선수술 때마다 착용과 제거를 반복하며, 환자의 두부를 감마나이프 프레임에 고정하는 마스크;와, 환자 두부의 적어도 두 방향으로부터 영상이미지를 획득하는 두 개 이상의 CCD 영상소자; 및, 최초 수술시 상기 CCD 영상소자로부터 얻어지는 영상이미지를 저장하고, 추가 수술시 최초 영상이미지의 마커 좌표와 추가 영상이미지의 마커 좌표를 비교한 다음, 최초 영상이미지의 마커 좌표와 추가 영상이미지의 마커 좌표의 오차를 산출하여 마스크 재착용에 대한 오차를 보정하는 영상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, a plurality of position recognition markers are formed on the outer surface, repeated wearing and removal every time the stereotactic radiosurgery, mask for fixing the head of the patient to the gamma knife frame; and, the patient head Two or more CCD imaging elements for acquiring an imaging image from at least two directions of the image; And storing the image image obtained from the CCD imager during the first operation, comparing the marker coordinates of the first image image with the marker coordinates of the additional image image during the additional surgery, and then marking the marker coordinates of the first image image and the markers of the additional image image. It is achieved by a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system comprising a; image processing unit for calculating the error of the coordinates to correct the error for mask wearing.
여기서, 상기 CCD 영상소자는 환자의 좌측면, 우측면, 정면 중 적어도 두 면으로부터 영상이미지를 각각 획득할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.Here, the CCD imaging device is preferably arranged to acquire an image image from at least two of the left side, the right side, and the front side of the patient.
또한, 상기 영상처리부는 CCD 영상소자로부터 획득한 영상이미지를 통해 신체의 기준위치와 마스크 마커의 연결벡터를 추출하여 3차원 정보를 생성하는 것이 바람직하다.In addition, the image processing unit preferably generates three-dimensional information by extracting the connection vector of the reference position of the body and the mask marker through the image image obtained from the CCD image device.
또한, 상기 좌측면의 영상이미지는 신체의 기준점을 좌,우측 귀로 설정하고, 정면의 영상이미지는 신체의 기준점을 앞니로 설정하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the image image of the left side sets the reference point of the body to the left and right ears, and the image image of the front side sets the reference point of the body to the front teeth.
또한, 상기 마스크는 비침습적으로 환자의 두부를 고정할 수 있도록 방사선 영상을 토대로 환자의 두부 형태에 맞게 제작되어 환자의 두부를 감싸는 형태로 고정되는 것이 바람직하다.In addition, the mask is preferably made to fit the head shape of the patient based on the radiographic image to fix the head of the patient non-invasive and is fixed in a form surrounding the head of the patient.
또한, 상기 위치 인식용 마커는 미간, 양쪽 눈 아래, 광대뼈 아래, 눈과 귀 사이의 위치 중 좌측과 우측, 그리고 정면에서 각각 관찰될 수 있도록 세 군데 이상 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the position recognition markers are preferably formed at least three places so that they can be observed from the left, right, and front of the position between the brow, both eyes, under the cheekbones, and between the eyes and the ears.
또한, 상기 마스크는 환자 구분을 위해 RFID(Radio Frequency Identification) 태그가 삽입되는 것이 바람직하다.In addition, the mask is preferably inserted with a Radio Frequency Identification (RFID) tag to distinguish the patient.
또한, 상기 CCD 영상소자로부터 획득한 영상이미지를 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The display apparatus may further include a display unit configured to output an image image obtained from the CCD image device.
또한, 네트워크 통신망에 유/무선 접속가능한 통신모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the communication module further comprises a wired / wireless connection to the network communication network.
본 발명의 또 다른 목적은 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법에 있어서, 외측면에 위치 인식용 마커가 형성된 마스크를 이용하여 환자의 두부를 감마나이프 프레임에 고정하고, CCD 영상소자를 이용해 마스크를 착용한 환자의 최초 영상이미지를 획득한 다음, 치료계획을 수립하고, 치료계획에 따라 방사선량을 설정하여 최초 뇌정위방사선수술을 진행하고, 환자의 두부로부터 마스크를 제거하는 최초 수술단계; 및, 마스크를 이용하여 환자의 두부를 감마나이프 프레임에 고정하고, CCD 영상소자를 이용해 환자의 추가 영상이미지를 획득하고, 최초 영상이미지와 추가 영상이미지에서 신체 기준점과 각 마커간을 연결하는 벡터값을 각각 추출하여 3차원 정보를 생성하고, 최초 영상이미지의 좌표값과 추가 영상이미지의 좌표값을 비교하여 좌표값에 차이가 발생한 경우, 차이가 발생한 좌표들 사이를 연결하는 벡터 변위값을 산출하고, 벡터 변위값을 통해 신체 기준점의 이동위치에 대한 보정값을 산출하고, 보정값을 통해 환자의 위치를 보정한 다음, 치료계획에 따른 분할조사 방사선량을 설정하여 추가 뇌정위방사선수술을 진행하고, 환자의 두부로부터 마스크를 제거하는 추가 수술단계;를 포함하며, 상기 추가 수술단계는 치료계획에 따라 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법에 의해 달성된다.Still another object of the present invention is a method for correcting a mask fixation position using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system, wherein a head of a patient is fixed to a gamma knife frame by using a mask having a position recognition marker formed on an outer surface thereof, and a CCD After using the imaging device to acquire the first image of the patient wearing the mask, to establish a treatment plan, to set the radiation dose according to the treatment plan to proceed the initial cerebral stereosurgery, and to remove the mask from the patient's head Initial surgical stage; And a vector value for fixing the head of the patient to the gamma knife frame using a mask, acquiring an additional image of the patient using a CCD imager, and connecting a body reference point and each marker in the initial image and the additional image. To generate three-dimensional information by comparing the coordinate values of the first image image and the coordinate values of the additional image image, and when there is a difference in the coordinate values, calculates a vector displacement value connecting the coordinates where the difference occurs. Using the vector displacement value, the correction value for the moving position of the body reference point is calculated, the position of the patient is corrected using the correction value, and then the divided cerebral radiosurgery procedure is performed by setting the divided irradiation dose according to the treatment plan. , And further surgical step of removing the mask from the head of the patient, wherein the additional surgical step is to be repeated according to the treatment plan Non-invasive investigation division is achieved by the mask holding position correcting method using a gamma knife fixing system according to claim.
여기서, 최초 수술단계에 앞서, 수술 전 환자의 두부의 방사선 투과 사진 및자기공명영상(MRI) 등을 촬영하여 종양의 수량,위치,크기를 진단하는 것과 동시에 환자의 두개골 형상을 파악하고, 두개골의 형상에 따라 외측면에 위치 인식용 마커가 다수 형성된 마스크를 제작하는 준비단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, prior to the initial operation, the radiographs and magnetic resonance imaging (MRI) of the patient's head are taken before the operation to diagnose the quantity, location, and size of the tumor, and at the same time, determine the shape of the patient's skull, The method may further include preparing a mask in which a plurality of markers for position recognition are formed on the outer surface according to the shape.
또한, 최초 영상이미지 획득단계와 추가 영상이미지 획득단계에서는 환자의 좌측면, 우측면, 정면 중 적어도 두 면으로부터 영상이미지를 각각 획득하는 것이 바람직하다.In addition, in the initial image image acquisition step and the additional image image acquisition step, it is preferable to acquire image images from at least two surfaces of the left side, the right side, and the front face of the patient, respectively.
또한, 상기 정면 영상이미지는 신체 기준점을 환자의 앞니로 설정하고, 좌측면과 우측면 영상이미지에서는 신체 기준점을 좌측귀와 우측귀로 각각 설정하는 것이 바람직하다.In addition, the front image is preferably set the body reference point to the front teeth of the patient, and in the left and right image image it is preferable to set the body reference point to the left and right ears, respectively.
본 발명에 따르면, 위치 인식 마커가 형성된 마스크를 환자의 두부에 고정한 상태에서, CCD 영상이미지를 통해 최초 마스크를 착용한 상태의 좌표와 마스크를 재 착용한 상태의 좌표를 분석하고 비교하여 보정값을 산출하고, 이러한 보정값을 이용해 감마나이프 프레임에 설치되는 마스크의 고정위치를 조절함으로써 분할조사를 위해 반복적으로 착용/제거되는 마스크의 고정위치에 따라 정밀한 위치보정을 할 수 있는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다. According to the present invention, in the state where the position-sensitive marker is fixed to the head of the patient, the coordinates of the state of wearing the first mask and the coordinates of the state of wearing the mask is analyzed and compared through a CCD image to calculate a correction value. Non-invasive split irradiation gamma knives that can be precisely corrected according to the fixed position of the mask repeatedly worn / removed for divided irradiation by adjusting the fixed position of the mask installed in the gamma knife frame using these correction values. A fixing system and a mask fixing position correction method using the same are provided.
또한, 종래와 같이 고정볼트를 이용하여 두개골에 직접 고정하는 방식이 아닌 비침습적인 방법으로 마스크를 환자의 두부에 고정설치함으로써 환자의 고통을 경감시킬 뿐만 아니라, 마스크의 재고정에 대한 위치보정이 간편하므로 치료계획의 수립과정에서 분할조사에 대한 최적의 치료효과를 제공하기 위한 자유로운 설계가 가능한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다. In addition, by fixing the mask to the head of the patient in a non-invasive manner, rather than using a fixing bolt directly to the skull as in the prior art not only to reduce the pain of the patient, but also to correct the position of the mask As a simple method, a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a mask fixing position correction method using the same are provided.
또한, 종래와 같이 볼트를 이용한 고정장치의 착용 후 정확한 위치측정을 위한 방사선 투과 사진을 추가로 촬영하지 않아도 되므로 비용의 절감은 물론, 환자의 방사선 피폭량을 최소화할 수 있는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다. In addition, since it is not necessary to take a radiographic photograph for accurate position measurement after wearing the fixing device using a bolt as in the prior art, non-invasive split irradiation gamma knife fixation that can reduce the cost and minimize the radiation exposure of the patient. A system and a method for correcting a mask fixed position using the same are provided.
또한, 마스크에 RFID 태그를 삽입함으로써, 환자의 식별이 용이한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다. In addition, by inserting the RFID tag in the mask, there is provided a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system for easy identification of the patient and a mask fixing position correction method using the same.
또한, 마스크를 재 착용한 환자의 정면, 좌측면, 우측면에서 각각 보정값을 산출하여 보정값을 추출하므로 X,Y,Z축의 위치에 대한 오차 뿐만 아니라, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)에 대한 회전 오차까지 보정이 가능한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다. In addition, since the correction value is extracted by calculating the correction value at the front, left and right sides of the patient who is wearing the mask again, the roll, pitch, Provided are a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system capable of correcting rotational errors with respect to yaw and a mask fixing position correction method using the same.
또한, 환자의 두개골의 형상과 일치하는 마스크를 맞춤 제작하여 감마나이프 프레임에 착탈 가능하게 고정되도록 함으로써 마스크의 재착용이 가능하며, 이로 인해 방사선의 분할 조사가 가능하게 되어 다량의 방사선량 피폭에 대한 위험을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 방사선 피폭의 회복력을 증대시켜 방사선에 의한 부작용을 감소시킬 수 있도록 한 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템 및 이를 이용한 마스크 고정 위치 보정방법이 제공된다.In addition, by tailoring the mask to match the shape of the patient's skull to be detachably fixed to the gamma knife frame, it is possible to re-wear the mask, thereby enabling a partial irradiation of the radiation to the large dose exposure In addition to reducing the risk, there is provided a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system and a mask fixing position correction method using the same to increase the resilience of radiation exposure to reduce the side effects caused by radiation.
도 1a는 현재 사용되고 있는 감마나이프 방사선 수술 장치의 사시도,
도 1b는 도 1a의 감마나이프 방사선 수술 장치의 측단면 구조도이다.
도 2는 도 1a의 감마나이프 방사선 수술 장치의 콜리메이터 헬멧 및 정위기구 자동위치 조절장치의 사시도,
도 3은 렉셀프레임(정위기구)에 4개의 앞 뒤 고정포스트들이 끼워진 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템의 구성도,
도 5는 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템의 마스크에 따른 개략구성도,
도 6은 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법의 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 정면 영상이미지로부터 보정값을 산출하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 좌측면 영상이미지로부터 보정값을 산출하는 과정을 나타낸 도면이다.1A is a perspective view of a gamma knife radiation surgery apparatus currently in use,
FIG. 1B is a side cross-sectional structural view of the gamma knife radiosurgery apparatus of FIG. 1A.
Figure 2 is a perspective view of the collimator helmet and stereotactic device automatic positioning device of the gamma knife radiation surgery apparatus of Figure 1a,
3 is a perspective view illustrating a state in which four front and rear fixing posts are fitted to a lexel frame (orthogonal mechanism);
4 is a block diagram of a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system of the present invention,
Figure 5 is a schematic configuration diagram according to the mask of the present invention non-invasive split irradiation gamma knife fixing system,
Figure 6 is a flow chart of the mask fixing position correction method using the present invention non-invasive split irradiation gamma knife fixing system,
7 is a diagram illustrating a process of calculating a correction value from a front image image according to the present invention;
8 is a diagram illustrating a process of calculating a correction value from a left image image according to the present invention.
설명에 앞서, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1실시 예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, in the various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, different configurations from the first embodiment will be described. do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 중 도 4는 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템의 구성도이고, 도 5는 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템의 마스크에 따른 개략구성도이다.4 is a schematic diagram of a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system of the present invention, Figure 5 is a schematic configuration of a mask of the non-invasive split irradiation gamma knife fixing system of the present invention.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템은, 환자 두부를 감마나이프 프레임에 고정하는 마스크(110)와, 상기 마스크(110)를 착용한 환자의 두부에 대하여 좌측면, 우측면, 정면으로부터 각각 영상이미지를 획득하는 CCD 영상소자(120)와, 상기 CCD 영상소자(120)로부터 획득된 영상이미지를 분석, 비교하여 마스크(110)의 재착용시 위치 보정값을 산출하는 영상처리부(130)와, 영상처리부(130)의 영상이미지를 출력하는 디스플레이부(140)와, 영상처리부(130)에 연결되는 주변기기들을 포함하여 구성된다. The non-invasive split irradiation gamma knife fixing system of the present invention as shown in the drawings, the
본 실시 예에서는 감마나이프 수술 장치에 적용되어 마스크(110)의 고정위치를 보정하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 환자의 골격의 형태에 따라 마스크(110)를 제작하여 반복적으로 착용/제거를 하면서 정밀한 위치에 치료를 하는 의료장비에도 적용이 가능할 것이다. In the present embodiment, it was applied to the gamma knife surgical apparatus to correct the fixed position of the
상기 마스크(110)는 환자의 두개골부위, 눈, 귀, 코, 입을 제외한 부위를 움직이지 않도록 감싼 상태에서 감마나이프 프레임에 고정하는 기능을 수행하는 것으로, 외측면 중 환자의 미간, 양쪽 눈 아래, 광대뼈 아래, 눈과 귀 사이 등과 대응되는 위치에 위치 인식용 마커(111)가 다수 형성되고, 뇌정위방사선수술 때마다 환자의 두부에 착용과 제거를 반복한다. 이러한 마스크(110)는 수술 전 종양의 수량, 위치, 크기 등을 진단하기 위한 방사선 투과 사진으로부터 환자의 두개골 형상 정보를 얻은 뒤 3차원 프린팅 시스템이나 (Rapid Prototyping System)에 의해 플라스틱으로 제작할 수 있으며, 환자의 구분을 위해 RFID(Radio Frequency Identification) 태그를 삽입하고, 뒷부분에 감마나이프 장치의 침상(couch)에 고정하기 위한 고정수단(미도시)을 마련한다. The
한편, 감마나이프 수술 장치에는 상기 마스크(110)의 RFID 태그와 관련하여 RFID 태그에 저장된 정보를 읽어들이기 위한 리더기가 마련되고, 감마나이프 수술 장치의 침상(couch)에는 마스크(110)의 고정수단이 착탈가능하게 결합하는 결합수단이 마련된다. On the other hand, the gamma knife surgical apparatus is provided with a reader for reading the information stored in the RFID tag in relation to the RFID tag of the
상기 CCD(Charge Coupled Device) 영상소자는 마스크(110)를 착용한 환자의 좌측면, 우측면, 정면으로부터 영상이미지를 획득하기 위해 다수 마련되는 것으로서, 촬영 근접도에 따라 해상도의 차이가 있으나 대략 픽셀당 0.18mm 정도의 해상도를 갖는 1920×1080 Full HD(High Definition)급 카메라가 적용되는 것이 바람직하다.The CCD (Charge Coupled Device) imaging device is provided to acquire a plurality of image images from the left side, the right side, and the front side of the patient wearing the
상기 영상처리부(130)는 CCD 영상소자(120)로부터 획득된 영상이미지를 부호화된 신호로 바꾸는 비디오 인코더(131)와, 부호화된 영상이미지를 압축하는 영상압축 DSP(132)(digital signal processor)와, 압축된 영상이미지를 복원한 뒤 복호화된 신호로 바꿔 디스플레이부(140)로 제공하는 비디오 디코더(133)와, 하드디스크드라이브(151)로부터 읽어들인 영상이미지들을 임시저장하는 메모리(134)와, 메모리(134)에 저장된 영상이미지들을 정합한 뒤 비교하여 보정값을 산출하는 영상비교 MPU(135)(Micro Processor Unit)와, 주변기기들을 제어하는 주변기기 컨트롤러(136)를 포함하여 구성된다. The
특히, 상기 영상비교 MPU(135)는 최초 영상이미지를 획득한 경우, 도 7의 (a) 및 도 8의 (a)와 같이 최초 영상이미지의 신체 기준점(P1,P2)과 마스크(110)의 마커(111)를 연결하는 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성하고, 추가 수술을 위해 마스크(110)를 재착용하고 추가 영상이미지를 획득한 경우, 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)와 같이 추가 영상이미지의 신체 기준점(P1,P2)과 마스크(110)의 마커(111)를 연결하는 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성하고, 최초 영상이미지의 마커(111)의 좌표값과 추가 영상이미지의 마커(111)의 좌표값을 각각 비교하고, 좌표값이 차이가 발생한 좌표에 대하여 벡터 변위값을 산출한 다음, 신체 기준점의 이동위치에 대한 보정값을 산출하여, 환자 두부에 고정된 마스크(110)를 감마나이프 프레임에 고정하는 과정에서 보정값을 적용하여 고정위치에 대한 오차를 보정한다. 이러한 영상비교 MPU(135)의 보정값 산출과정은 이후에 다시 상세하게 설명하기로 한다. In particular, when the
여기서, 상기 최초 영상이미지와 추가 영상이미지는 각각의 CCD 영상소자(120)로부터 획득되는 좌측면, 우측면, 정면의 영상이미지로 이루어져 있으며, 좌측면과 우측면의 영상이미지는 신체 기준점을 각각 귀로 설정하고, 정면의 영상이미지는 신체 기준점을 앞니로 설정한다. 한편, 정밀도 향상을 위해 다수의 신체 기준점을 설정하는 것이 바람직하다. Here, the initial image image and the additional image image is composed of the image image of the left side, the right side, and the front side obtained from the respective
상기 디스플레이부(140)는 상기 CCD 영상소자(120)로부터 획득한 영상이미지를 출력하는 것으로, 다수 마련될 수 있다. The
상기 주변기기(140)는 영상처리부(130)에서 처리되는 최초 영상이미지와 추가 영상이미지를 저장하는 하드디스크드라이브(HDD, 151)와, 정보입력을 위한 키입력부(152)와, 네트워크 통신망에 유/무선 접속가능한 통신모듈(153)로 구성된다. The
한편, 상기 통신모듈(153)을 통해 이더넷과 같은 통신망에 접속되는 경우, 상기 영상처리부(130)의 데이터들을 서버에 실시간 전송하고, 서버와 무선통신하는 무선단말에서는 서버로 제공된 상기 영상처리부(130)의 데이터들을 확인하는 것도 가능할 것이다.
On the other hand, when connected to a communication network such as Ethernet through the
첨부도면 중 도 6은 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a mask fixing position correction method using the non-invasive split irradiation gamma knife fixing system of the present invention.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크(110) 고정위치 보정방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method of correcting a
먼저, 준비단계(S10)단계를 살펴보면 다음과 같다.First, look at the preparation step (S10) step is as follows.
환자의 두부의 방사선 투과 사진을 촬영(S12)하여 수술 전 종양의 수량, 위치, 크기 등을 진단하고, 환자의 두개골의 형상을 파악하여 두개골의 형상에 맞는 마스크(110)를 제작(S13)한다. 여기서, 상기 마스크(110)는 뇌정위방사선수술 때마다 착용과 제거를 반복하는 것으로서, 환자의 두개골부위, 눈, 귀, 코, 입을 제외한 부위를 움직이지 않게 감마나이프 프레임에 고정하는 기능을 수행하며, 외측면 중 환자의 미간, 양쪽 눈 아래, 광대뼈 아래, 눈과 귀 사이 등과 대응되는 위치에 위치 인식용 마커(111)를 갖도록 제작한다. Taking a radiographic picture of the head of the patient (S12) to diagnose the number, location, size, etc. of the tumor before surgery, to determine the shape of the patient's skull to produce a
이어서 최초 수술단계(S20)를 살펴보면 다음과 같다.Then look at the initial surgical step (S20) as follows.
상기와 같은 마스크(110)를 환자의 두부에 고정(S21)한 상태에서, CCD 영상소자(120)를 이용해 환자의 좌측면,우측면,정면의 최초 영상이미지를 각각 획득하면, 영상처리부(130)의 비디오 인코더(131)와 영상압축 DSP(132)를 거쳐 압축되고 메모리(134)에 저장된 다음, 다시 비디오 디코더(133)를 통해 디스플레이부(140)로 표시된다. In the state in which the
한편, 영상비교 MPU(135)에서는 영상압축 DSP(132)로부터 최초 영상이미지를 전달받아 신체 기준점과 좌표간의 벡터값을 각각 추출(S23)하여 3차원 정보를 생성하고, 주변기기 컨트롤러(136)를 통해 좌측면, 우측면, 정면에 해당하는 최초 영상이미지와 신체 기준점 및 마커들의 3차원 정보를 하드디스크드라이브(151)에 저장한다.Meanwhile, the
상기와 같이 최초 영상이미지로부터 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성한 다음에는 치료계획에 의한 최초 방사선량을 설정하여 최초 수술을 진행하고, 수술이 완료되면 환자의 두부에서 마스크(110)를 제거(S24)한다. After generating the three-dimensional information by extracting the vector value from the initial image image as described above, the initial operation by setting the initial radiation dose according to the treatment plan, and when the operation is completed, remove the
한편, 상기 방사선 투과 사진을 촬영하기에 앞서 최초 수술단계인지의 여부를 확인(S11)하여 최초 수술단계에 해당하는 경우에는 방사선 투과 사진을 촬영(S12)하고, 추가 수술단계에 해당하는 경우에는 추가 수술단계의 마스크(110) 재 고정단계(S31)를 수행하도록 한다. On the other hand, before taking the radiographic picture to confirm whether or not the first operation stage (S11) to take the radiographic picture in the case of the initial surgical step (S12), if the additional surgical step is added The
이어서, 추가 수술단계(S30)는 다음과 같다.Subsequently, the additional surgical step (S30) is as follows.
CCD 영상소자(120)를 통해 획득되는 추가 영상이미지는, 영상처리부(130)의 비디오 인코더(131), 영상압축 DSP(132), 비디오 디코더(133)를 거쳐 디스플레이부(140)로 표시된다. The additional image image acquired through the
영상비교 MPU(135)에서는 추가 영상이미지로부터 신체 기준점과 좌표간의 벡터값을 각각 추출(S33)하여 3차원 정보를 생성하고, 최초 영상이미지와 추가 영상이미지의 마커(111) 좌표값을 비교(S34)하여 좌표값에 차이가 없는 경우에는 이후 보정단계를 수행하지 않고 그대로 추가 수술이 진행되도록 한다. 좌표값에 차이가 있는 경우에는 차이가 있는 해당 좌표간의 벡터 변위값을 산출(S35)하고, 벡터 변위값을 통해 신체 기준점의 이동위치에 대한 보정값을 산출(S36)한 다음, 환자 두부에 고정된 마스크(110)를 감마나이프 프레임에 고정하는 과정에서 상기 보정값을 적용하여 고정함으로써 환자 두부에 재 설치된 마스크(110)의 고정위치를 보정한다. The
상기와 같은 보정값 산출과정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the correction value calculation process as described above in more detail as follows.
첨부도면 중 도 7은 본 발명에 따른 정면 영상이미지의 비교과정을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 좌측면 영상이미지의 비교과정을 나타내는 도면이다. 7 is a diagram illustrating a comparison process of a front image image according to the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating a comparison process of a left image image according to the present invention.
먼저, 도 7의 (a)는 최초 수술단계에서 획득된 최초 영상이미지 중 정면을 나타내는 영상이미지로서, 환자의 앞니의 중앙 경계면의 하단부를 신체 기준점으로 설정하고, 신체 기준점과 마커(111)의 사이를 연결하는 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성한다. 또한, (b)는 추가 수술단계에서 마스크(110)를 다시 고정한 상태로 획득된 추가 영상이미지 중 정면을 나타내는 영상이미지로서, 환자의 앞니의 중앙 경계면의 하단부를 신체 기준점으로 설정하고, 신체 기준점과 마커(111)의 사이를 연결하는 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성한 다음, 최초 영상이미지에서의 마커(111)의 좌표값과 추가 영상이미지에서의 마커(111)의 좌표값을 비교하여 해당 좌표의 벡터 변위값을 산출한다.First, Figure 7 (a) is an image image showing the front of the first image obtained during the initial operation stage, the lower end of the central boundary of the front tooth of the patient is set as the body reference point, between the body reference point and the
즉, 도 7의 (a)에서 A로 표시된 마커(111)는 도 7의 (b)에서 B의 위치로 변경되었는데, 이러한 A와 B의 벡터 변위값을 산출하고, 최초 영상이미지의 A로 표시된 마커(111)와 신체 기준점을 연결하는 벡터값에 상기 벡터 변위값을 적용하면 (b)와 같이 추가 영상이미지에서의 신체 기준점이 위치하게 되는 것이므로, 보정값을 산출할 수 있게 된다. That is, the
마찬가지로, 도 8의 (a)는 최초 수술단계에서 획득된 최초 영상이미지 중 좌측면을 나타내는 영상이미지로서, 환자의 왼쪽 귀의 굴곡이 형성된 부분 중 적어도 하나 이상의 특정 위치를 신체 기준점으로 설정하고, 신체 기준점과 최초 영상이미지에 표시된 마커(111)의 사이를 연결하는 벡터값을 추출하여 3차원 정보를 생성한다.Similarly, Figure 8 (a) is an image image showing the left side of the first image obtained during the initial operation stage, at least one or more specific positions of the curvature of the left ear of the patient is set as the body reference point, the body reference point 3D information is generated by extracting a vector value connecting between and the
이어서, (b)와 같이 추가 수술단계에서 획득된 추가 영상이미지로 중 좌측면을 나타내는 영상이미지로부터 환자의 왼쪽 귀의 오목한 홈의 끝 부분으로 지정된 신체 기준점과 마커(111)의 좌표값을 비교하여 해당 좌표의 벡터 변위값을 산출하고, 최초 영상이미지와 추가 영상이미지에서의 A와 B의 벡터 변위값을 추가 영상이미지의 신체 기준점에 적용하면, 마스크(110)의 재착용 과정에서 이동한 간격이 보정된다. Subsequently, by comparing the coordinate values of the
한편, 우측면으로부터 획득되는 우측면 영상이미지로부터 보정값을 산출하는 과정은 상술한 좌측면 영상이미지와 동일하게 이루어지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. On the other hand, since the process of calculating the correction value from the right side image image obtained from the right side is made in the same way as the left side image image, a detailed description thereof will be omitted.
상기와 같이 마스크(110)를 재 착용한 환자의 정면,좌측면,우측면에서 각각 보정값을 산출하면, X,Y,Z축의 위치에 대한 오차 뿐만 아니라, 롤(Roll), 피치(Pitch), 요(Yaw)에 대한 회전 오차까지 보정이 가능하므로, 마스크(110)의 재착용과정에서 발생할 수 있는 고정위치를 정밀하게 보정할 수 있게 된다. As described above, when the correction values are calculated from the front, left, and right sides of the patient who is wearing the
이러한 보정값은 감마나이프 프레임에 설치되는 자동위치 조절장치에 제공하여 보정과정이 자동으로 이루어지도록 하는 것도 가능할 것이다. The correction value may be provided to the automatic positioning device installed in the gamma knife frame so that the correction process may be automatically performed.
한편, 환자 두부에 재 설치된 마스크(110)의 고정위치를 보정한 다음에는, 치료계획에 의한 추가 방사선량을 설정하여 추가 수술을 진행하고, 수술이 완료되면 환자의 두부로부터 마스크(110)를 제거한다.On the other hand, after correcting the fixed position of the
그리고, 치료계획에 따른 추가 수술단계를 추가로 수행해야하는 경우에는 추가 수술단계를 반복하고, 추가 수술단계의 계획이 존재하지 않는 경우에는 수술을 종료한다. If the additional surgical step according to the treatment plan needs to be additionally performed, the additional surgical step is repeated, and if the additional surgical step does not exist, the operation is terminated.
상기와 같은 본 발명은 환자의 두부에 재 설치되는 마스크(110)의 고정위치를 최초 고정위치와 비교하여 보정하는 보정값을 생성하고, 이러한 보정값을 이용해 감마나이프 프레임에 설치되는 마스크(110)의 고정위치를 조절하여 환자의 두부 내에 존재하는 종양의 위치를 방사선이 집중되는 지점에 반복적으로 정밀하게 위치시킬 수 있다.As described above, the present invention generates a correction value for correcting the fixed position of the
또한, 종래와 같은 고정볼트를 이용한 고정장치를 두개골에 직접 고정하지 않아도 되므로 환자의 고통을 경감시킬 뿐만 아니라, 마스크(110)의 재고정에 대한 위치보정이 간편하므로 치료계획의 수립과정에서 분할조사에 대한 최적의 치료효과를 제공하기 위한 자유로운 설계가 가능하다. In addition, since the fixing device using the fixing bolt as described above does not need to be fixed directly to the skull, the pain of the patient is not only reduced, and the position correction for the repositioning of the
또한, 종래와 같이 볼트를 이용한 고정장치의 착용 후 정확한 위치측정을 위한 방사선 투과 사진을 추가로 촬영하지 않아도 되므로 비용의 절감은 물론, 환자의 방사선 피폭량을 최소화할 수 있다.
In addition, since it is not necessary to additionally take a radiographic photograph for accurate position measurement after wearing the fixing device using a bolt as in the related art, it is possible to minimize the radiation exposure of the patient as well as the cost.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments but may be implemented in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.
110:마스크, 111:마커, 120:CCD 영상소자, 130:영상처리부,
131:비디오 인코더, 132:영상압축 DSP, 133:비디오 디코더, 134:메모리,
135:영상비교 MPU, 136:주변기기 컨트롤러, 140:디스플레이부,
151:하드디스크드라이브, 152:키입력부, 153:통신모듈,
P1,P2:신체 기준점110: mask, 111: marker, 120: CCD image element, 130: image processor,
131: video encoder, 132: video compression DSP, 133: video decoder, 134: memory,
135: video comparison MPU, 136: peripheral controller, 140: display unit,
151: hard disk drive, 152: key input, 153: communication module,
P1, P2: Body reference point
Claims (13)
환자 두부의 적어도 두 방향으로부터 영상이미지를 획득하는 두 개 이상의 CCD 영상소자; 및,
최초 수술시 상기 CCD 영상소자로부터 얻어지는 영상이미지를 저장하고, 추가 수술시 최초 영상이미지의 마커 좌표와 추가 영상이미지의 마커 좌표를 비교한 다음, 최초 영상이미지의 마커 좌표와 추가 영상이미지의 마커 좌표의 오차를 산출하여 마스크 재착용에 대한 오차를 보정하는 영상처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.Masks for forming a plurality of position recognition markers on the outer surface, repeated wearing and removal every time the stereotactic radiosurgery, and fixing the head of the patient to the gamma knife frame;
Two or more CCD imaging elements for acquiring an imaging image from at least two directions of the head of the patient; And,
In the first operation, the image image obtained from the CCD imager is stored, and in the additional operation, the marker coordinates of the first image image and the marker coordinates of the additional image image are compared, and then the marker coordinates of the initial image image and the marker coordinates of the additional image image are compared. The non-invasive split irradiation gamma knife fixing system comprising a; image processing unit for calculating the error to correct the error for mask wearing.
상기 CCD 영상소자는 환자의 좌측면, 우측면, 정면 중 적어도 두 면으로부터 영상이미지를 각각 획득할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 1,
The CCD imaging device is a non-invasive segmentation irradiation gamma knife fixed system, characterized in that arranged to obtain the respective image images from at least two of the left side, right side, front face.
상기 영상처리부는 CCD 영상소자로부터 획득한 영상이미지를 통해 신체의 기준위치와 마스크 마커의 연결벡터를 추출하여 3차원 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 2,
And the image processor extracts the connection vector of the reference position of the body and the mask marker from the image image obtained from the CCD imager to generate three-dimensional information.
상기 좌측면의 영상이미지는 신체의 기준점을 좌,우측 귀로 설정하고, 정면의 영상이미지는 신체의 기준점을 앞니로 설정하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 3, wherein
The image image of the left side sets the reference point of the body to the left, right ears, and the image image of the front set the reference point of the body to the front teeth non-invasive split irradiation gamma knife fixing system.
상기 마스크는 비침습적으로 환자의 두부를 고정할 수 있도록 방사선 영상을 토대로 환자의 두부 형태에 맞게 제작되어 환자의 두부를 감싸는 형태로 고정되는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 1,
The mask is a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system characterized in that the non-invasive fixation to the head of the patient is made to fit the shape of the head based on the radiographic image to fix the head of the patient.
상기 위치 인식용 마커는 미간, 양쪽 눈 아래, 광대뼈 아래, 눈과 귀 사이의 위치 중 좌측과 우측, 그리고 정면에서 각각 관찰될 수 있도록 세 군데 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.6. The method of claim 5,
The position recognition marker is fixed to the non-invasive split irradiation gamma knife, characterized in that formed at least three places to be observed from the left, right, and front of the position between the glabella, both eyes, under the cheekbones, eyes and ears. system.
상기 마스크는 환자 구분을 위해 RFID(Radio Frequency Identification) 태그가 삽입되는 것을 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method according to claim 6,
The mask is a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system that the RFID (Radio Frequency Identification) tag is inserted to distinguish the patient.
상기 CCD 영상소자로부터 획득한 영상이미지를 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 1,
And a display unit for outputting an image image acquired from the CCD imager.
네트워크 통신망에 유/무선 접속가능한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정 시스템.The method of claim 1,
Non-invasive split investigation gamma knife fixed system further comprises a communication module capable of wired / wireless connection to the network communication network.
외측면에 위치 인식용 마커가 형성된 마스크를 이용하여 환자의 두부를 감마나이프 프레임에 고정하고, CCD 영상소자를 이용해 마스크를 착용한 환자의 최초 영상이미지를 획득한 다음, 치료계획을 수립하고, 치료계획에 따라 방사선량을 설정하여 최초 뇌정위방사선수술을 진행하고, 환자의 두부로부터 마스크를 제거하는 최초 수술단계; 및,
마스크를 이용하여 환자의 두부를 감마나이프 프레임에 고정하고, CCD 영상소자를 이용해 환자의 추가 영상이미지를 획득하고, 최초 영상이미지와 추가 영상이미지에서 신체 기준점과 각 마커간을 연결하는 벡터값을 각각 추출하여 3차원 정보를 생성하고, 최초 영상이미지의 좌표값과 추가 영상이미지의 좌표값을 비교하여 좌표값에 차이가 발생한 경우, 차이가 발생한 좌표들 사이를 연결하는 벡터 변위값을 산출하고, 벡터 변위값을 통해 신체 기준점의 이동위치에 대한 보정값을 산출하고, 보정값을 통해 환자의 위치를 보정한 다음, 치료계획에 따른 분할조사 방사선량을 설정하여 추가 뇌정위방사선수술을 진행하고, 환자의 두부로부터 마스크를 제거하는 추가 수술단계;를 포함하며,
상기 추가 수술단계는 치료계획에 따라 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법.In the mask fixing position correction method using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system,
The head of the patient is fixed to the gamma knife frame using a mask with a position recognition marker on the outer surface, the first image of the patient wearing the mask is acquired using a CCD imager, and then a treatment plan is established. Initial surgical stage by setting the radiation dose according to the plan, and performing the initial cerebral stereosurgery and removing the mask from the head of the patient; And,
Using a mask, fix the head of the patient to the gamma knife frame, acquire additional image of the patient using CCD imager, and connect vector reference values between the body reference point and each marker in the initial image and the additional image, respectively. 3D information is extracted and the coordinate value of the first image image is compared with the coordinate value of the additional image image, and when a difference occurs in the coordinate value, a vector displacement value connecting the coordinates in which the difference occurs is calculated, and the vector The displacement value is used to calculate the correction value for the moving position of the reference point of the body, the position of the patient is corrected using the correction value, and then the divided cerebral radiation dose is set according to the treatment plan to proceed with additional cerebral stereosurgery. Including; further surgical step of removing the mask from the head of,
The additional surgical step is a mask fixed position correction method using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system, characterized in that to perform repeatedly according to the treatment plan.
최초 수술단계에 앞서, 수술 전 환자의 두부의 방사선 투과 사진을 촬영하여 종양의 수량,위치,크기를 진단하는 것과 동시에 환자의 두개골 형상을 파악하고, 두개골의 형상에 따라 외측면에 위치 인식용 마커가 다수 형성된 마스크를 제작하는 준비단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법.The method of claim 10,
Prior to the initial stage of surgery, radiographs of the patient's head are taken before surgery to diagnose the number, location, and size of the tumor, identify the patient's skull shape, and identify markers on the outer surface according to the shape of the skull. Method for correcting the mask fixed position using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system, characterized in that it further comprises a preparatory step of manufacturing a plurality of masks formed.
최초 영상이미지 획득단계와 추가 영상이미지 획득단계에서는 환자의 좌측면, 우측면, 정면 중 적어도 두 면으로부터 영상이미지를 각각 획득하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법.12. The method of claim 11,
In the initial image acquisition step and the additional image acquisition step, a method for correcting a mask fixation position using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system, which acquires an image image from at least two of a left side, a right side, and a front side of the patient, respectively. .
상기 정면 영상이미지는 신체 기준점을 환자의 앞니로 설정하고, 좌측면과 우측면 영상이미지에서는 신체 기준점을 좌측귀와 우측귀로 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 비침습 분할조사 감마나이프 고정시스템을 이용한 마스크 고정 위치 보정방법.13. The method of claim 12,
In the front image, the body reference point is set to the front teeth of the patient, and in the left and right image images, the reference point of the mask is fixed using a non-invasive split irradiation gamma knife fixing system. Way.
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