KR20120138003A - 국부적 방사선 치료용 ｘ?선 바늘 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며, 상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격 경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격 경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환자의 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상의 최소화를 위하여 방사형으로 퍼져나가는 X-선에 대한 제어를 통해 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성한 후 이를 암 조직의 치료에 적용하는 새로운 방사선 치료기법을 구현하기 위해 필요한 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈에 관한 것이다.
방사선 치료는 질병의 치료를 위해 X-선, 감마선, 양성자선과 같은 방사선을 이용하여 다양한 암 및 악성 질병의 조직 성장을 지연시키거나 멈추게 하고, 더 나아가서는 파괴시켜 치료를 돕는다.
우리나라의 암 발생 환자의 경우, 2007년 한해 기준 16만1,920명이며 발생순서는 위암, 폐암, 간암, 자궁경부암의 순이다. 이러한 암의 치료를 위해서는 다양한 방사선 중에서 특히, X-선의 역할이 중요하다.
일반적으로 암에 대한 X-선 치료는 종양이 크고 침습이 되어 수술이 어렵거나 수술로 제거하지 못한 국한 부위를 치료(local/ regional control)하는 수단으로서 모든 암환자의 60%가 이러한 X-선 치료를 받고 있다.
그러나, 종래의 X-선 치료는 도 1에 도시한 바와 같이 X-선 소스로부터 방사형으로 방출되는 X-선 자체의 특성으로 인하여 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어지기 힘들어, 암 발생 부위 주변의 건강한 세포조직도 X-선에 노출되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점으로 인해 X-선 치료를 받게 되는 환자는 세포조직 손상, 탈모, 면역력 약화 및 부가적인 합병증에 시달리게 된다.
이러한 문제점을 개선을 위하여 최근에는 세기조절 X-선 치료기법(IMRT), X-선 단층 치료기법(Tomotherapy), 소형 선형가속기를 이용한 사이버나이프(Cyber knife) 등이 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 세기조절 X-선 치료기법 (IMRT) 및 X-선 단층치료기법 (Tomotherapy)의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 암세포를 포함한 광범위 영역에 대한 X-선 조사가 불가피한 문제점이 존재한다.
또한, 사이버 나이프의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 X-선을 초점화(focusing) 하여 폭이 좁으며 강도가 높은 X-선을 다양한 방향으로 조사하여 암 조직에 대한 국부적인 치료가 가능하나, 초점화되어 암 조직을 파괴한 이후의 X-선이 암세포에 흡수되지 못한 채 다시 방사형으로 퍼지며 인체에 유해한 영향을 미치는 문제점이 여전히 남아있다.
따라서, 환자의 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상의 최소화시키는 새로운 방사선 치료기법의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서,
본 발명의 목적은 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 추출하는 X-선 거울을 이용하여 고강도 단파장 평행 X-선 바늘을 형성함으로써 암 조직에 대한 국부적이며 제한적인 X-선 치료가 가능하며, 암 조직 이외의 건강한 조직에 대한 손상을 최소화시킬 수 있는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며, 상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부 사이에는 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부를 결합시키는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 X-선 발생부의 일측에는 다자유도의 움직임이 가능한 로봇구조에 장착되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 X-선 거울은 상기 X-선 거울은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어를 제작하고, 상기 코어의 상부에 폴리머재료(SU8)를 설치하고 경화시켜, 분리한 후 폴리머재료의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층의 반복적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여 다중 박막 적층 X-선 거울을 제작하는 것이 좋다.
그리고, 상기 코어는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅한 재료 또는 유리 또는 실리콘 재료를 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1?3nm 사이의 표면 정밀도로 가공하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다중 박막 적층은 X-선 거울에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A, B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하고, 상기 폴리머재료는 SU8과 같은 폴리머인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 X-선 거울이 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 형성하고, 고강도 단파장 평행 X-선이 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시키는 효과가 있다.
또한, 종래 사이버 나이프 치료기법처럼 초점화가 아닌 선폭이 변하지 않는 평행 X-선 바늘을 형성함으로 암 조직을 파괴한 이후에도 X-선이 암세포에 흡수되어 암치료 효과를 극대화시킨다. 또한, 치료환자의 부작용을 최소화시키고 치료환자의 회복속도를 증가시키는 효과가 있다.
또한, X-선 거울을 이용하여 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 X-선 치료기법을 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면 및
도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면 및
도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성부분을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈의 개략적인 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 X-선 거울의 제작 공정을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈을 이용한 X-선 치료기법을 도시한 개념도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명은 외부로부터 전력을 공급받아 X-선(101)을 발생시키는 X-선 발생부(100) 및, 상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선(101)을 집광하고, 집광된 X-선(101)을 고강도 단파장 평행 X-선(201)으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부(200)를 포함한다.
여기서, X-선 발생부(100)는 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 소오스(110)를 포함한다. 소오스(110)는 하우징(120) 속에서 X-선 광학부품과 근접하여 체결될 수 있는 구조를 적용하는 것이 바람직하고, 외부의 발전기(미도시)로부터 전원을 공급받도록 한다. 이외에도, X-선 발생부(100)는 타켓에 에너지 빔을 조사하여 X-선을 발생시키는 X-선 발생장치 및 X-선을 발생시키는 모든 수단을 적용할 수 있다.
X-선 바늘 형성부(200)는 일측면에 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)이 입사되는 입사구(211)가 형성되고 타측면에 출사구(212)가 형성된 하우징(210)의 내부에 입사구(211)로 입사되는 X-선을 집광하여 X-선 선폭이 변하지 않는 고강도 단파장 평행 X-선(201)을 형성한 후, 이를 출사구(212)로 출사시켜 X-선 바늘(201)을 형성하는 X-선 거울(220)이 장착된다.
여기서, X-선 거울(220)은 X-선 발생부(100)로부터 방출되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선을 추출하고, 고강도 단파장 평행 X-선은 출사구(212)를 통과하면서 X-선 바늘(201) 형상으로써 전방으로 출사된다.
본 발명에서의 X-선 거울(220)은 박막형 X-선 거울이 먼저 제작되어야 한다. 도 5에 도시한 바와 같이 박막형 X-선 거울 제작 공정은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어(Core, 221)를 제작하고(a), 코어(Core, 221)의 상부에 폴리머재료(SU8, 222)를 설치하고 경화시켜(b), 분리한 후(c) 폴리머재료(SU8, 222)의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A, B)의 반복 적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여(d~f), 다중 박막 적층 X-선 거울(226)(g)을 제작한다.
이러한 X-선 거울(220)은 제작 전, X-선 발생부(100)에서 발생되는 특성 X-선(Cr 타겟 X-선 소스의 Kα X-선 고려)의 진폭길이=2.289Å를 고려하여 X-선 거울의 기하학적 형상에 대한 설계를 진행한다. 설계가 완료되면 이를 바탕으로 중심선 표면 거칠기(Ra) 1-3nm의 표면을 갖는 코어(221)를 제작한다.
기하학적 설계 과정을 살펴보면, X-선 거울(220)로부터 반사된 X-선이 수평방향으로 진행하기 위한 구속 조건으로부터 평행 X-선을 유도하기 위한 거울 방정식은 다음과 같이 결정된다.
여기서 x와 y는 거울이 이루는 곡선을 나타내며 상수 'a'는 거울 곡선의 초기점 A로부터 결정할 수 있다.
<그림 1> 평행 X-선 형성 거울의 기하학적 설계 예
상기 그림 1에서 나타나 있는 X-선 거울(220)의 허용 입사각 θ를 증가시키기 위하여 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A/B)을 반복적으로 적층하는 다중 박막 적층 X-선 거울(226)을 제작하여야 하며, 허용 입사각 θ를 결정하기 위해서는 거울의 반사율 χj를 다음의 식으로부터 계산하여야 한다.
(dj는 j번째 층의 두께, rj는 j번째 경계면에서 반사의 프레넬 계수, i는 복소수)
<그림 2> X-선 입사각에 대한 X-선 반사율
이러한 X-선 거울(220)이 설계되기 위해서는 X-선 반사율에 대한 계산이 필요하다. 만일 X-선 거울을 제작할 때, 서로 다른 밀도의 금속(예를 들어 W/Al)을 서로 간의 두께 비를 적절히 선택한 다음 반복적으로 적층하게 되면 그림 2의 경우와 같은 X-선 반사율을 획득할 수 있다. 그림 2는 Cr 타겟 X-선 소스에 대해 설계된 W/Al 다중적층 X-선 거울의 반사율을 나타낸 그래프이다.
구체적으로 그림 2를 살펴보면, 본 발명을 위하여 설계된 X-선 거울의 경우 평행 X-선을 형성하기 위하여 하나의 거울에 입사되는 X-선의 첫 입사각(θ)을 0.86°로 하고 마지막 입사각(β)를 0.68°로서 첫 입사각(θ)과 마지막 입사각(β)의 차이는 0.18°이다. 그러므로 X-선 거울의 허용 입사각(θ)을 0.86°로 설정하여 거울의 구조를 설계하고, 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(예를 들어 W/Al)을 반복 적층하면 첫 입사각(θ)과 마지막 입사각(β) 간의 좁은 차이로 인하여 그림 2의 A 영역에서만 반사가 일어나고 이 영역 내에서 X-선 반사율이 최소 60% 이상의 구간을 고려할 경우, 주로 Kα가 반사되고, Kβ의 일부 역시 반사되나 그 반사량이 매우 작으므로 설계된 X-선 거울만을 이용하여 Kα X-선의 단일파장에 가까운 고강도의 평행 X-선을 형성할 수 있다.
코어(221)는 상기와 같이 설계된 평행 X-선 거울(220)의 기하학적 형상을 바탕으로 표면 초정밀 가공장치를 이용하여 제작할 수 있다. 코어(221)는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅하여 사용할 수 있으며, 유리 및 실리콘과 같은 재료를 사용할 수도 있다. 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1~3nm 사이의 표면 정밀도로 가공한다.
다중 박막 적층은 X-선 거울(220)에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A,B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하는 것이 바람직하다.
X-선 거울(220)의 선단에는 위치컨트롤러(230)가 구비되어 X-선 거울(220)의 설치각도를 제어하도록 한다.
그리고, X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200) 사이에는 X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200)를 결합시키는 연결부(300)가 구비된다. 여기서, 연결부(300)는 X-선 발생부(100)와 X-선 바늘 형성부(200)가 서로 탈부착 가능한 구조로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, X-선 바늘 형성부(200)와 연결부(300)에 의해 연결된 X-선 발생부(100)의 일측에는 X-선 바늘 모듈의 다자유도의 움직임이 가능하도록 로봇구조에 직접 장착할 수 있는 결합부(400)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈은 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)이 X-선 바늘 형성부(200)의 입사구(211)를 통해 X-선 거울(220)에 집광되고, X-선 거울(220)은 입사되는 X-선(101)을 단파장에 가까운 고강도의 평행 X-선(201)으로 형성한 후 하우징(210)의 출사구(212)로 출사시킨다.
도 6에 도시한 바와 같이 출사되는 고강도 단파장 평행 X-선(201)은 선폭이 변하지 않는 X-선 바늘이 되어 암 조직에 대한 국부적인 조사가 이루어짐으로 건강한 인체 조직에 미치는 손상을 최소화시킨다. 또한, 종래 사이버 나이프 치료기법처럼 초점화가 아닌 선폭이 변하지 않는 평행 X-선 바늘을 형성함으로 암조직을 파괴한 이후에도 X-선이 암세포에 흡수되어 암치료 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, X-선 거울(220)을 이용하여 X-선 발생부(100)로부터 발생되는 X-선(101)을 고강도 단파장 평행 X-선(201)으로 추출해냄으로써 그 구조가 매우 간단하고 가격경쟁력을 갖출 수 있으며, 로봇구조에 결합하여 다자유도 움직임이 가능하게 함으로써, 보다 세밀하고 효과적인 암치료를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100: X-선 발생부 101: X-선
110: 소오스 120: 하우징
200: X-선 바늘 형성부 201: 고강도 단파장 평행 X-선(X-선 바늘)
210: 하우징 211: 입사구
212: 출사구 220: X-선 거울
221: 코어
226: 다중박막적층 X-선 거울 230: 위치컨트롤러
300: 연결부 400: 결합부
110: 소오스 120: 하우징
200: X-선 바늘 형성부 201: 고강도 단파장 평행 X-선(X-선 바늘)
210: 하우징 211: 입사구
212: 출사구 220: X-선 거울
221: 코어
226: 다중박막적층 X-선 거울 230: 위치컨트롤러
300: 연결부 400: 결합부
Claims (7)
- 외부로부터 전력을 공급받아 X-선을 발생시키는 X-선 발생부; 및
상기 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하고, 집광된 X-선을 고강도 단파장 평행 X-선으로 추출하여 X-선 바늘을 형성하는 X-선 바늘 형성부;를 포함하며,
상기 X-선 바늘 형성부는 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선이 입사되는 입사구가 일측면에 형성되고 X-선 바늘이 출사되는 출사구가 타측면에 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되고 X-선 발생부로부터 발생되는 X-선을 집광하여 고강도 단파장 평행 X-선의 X-선 바늘을 형성하는 X-선 거울과, 상기 X-선 거울의 선단에 구비되어 X-선 거울의 설치각도를 제어하는 위치 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부 사이에는 X-선 발생부와 X-선 바늘 형성부를 결합시키는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 발생부의 일측에는 다자유도의 움직임이 가능한 로봇구조에 장착되는 결합부가 구비되는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 X-선 거울은 미리 설계된 기하학적 형상을 바탕으로 코어를 제작하고,
상기 코어의 상부에 폴리머재료를 설치하고 경화시켜, 분리한 후 폴리머재료의 표면에 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층의 반복적층으로 구성된 다중 박막 적층을 형성하여 다중 박막 적층 X-선 거울을 제작하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 코어는 알루미늄 금속판에 니켈을 코팅한 재료 또는 유리 또는 실리콘 재료를 중심선 평균 거칠기(Ra)= 1?3nm 사이의 표면 정밀도로 가공하여 사용하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 다중 박막 적층은 X-선 거울에 대한 X-선 반사율 계산을 재실시한 후 밀도가 서로 다른 두 종류의 금속층(A,B)의 적정 두께비 tA/tB를 결정하는 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 폴리머재료는 SU8과 같은 폴리머인 것을 특징으로 하는 국부적 방사선 치료용 X-선 바늘 모듈.
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|---|---|---|---|---|
| US4675889A (en) * | 1985-07-08 | 1987-06-23 | Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. | Multiple wavelength X-ray dispersive devices and method of making the devices |
| US4958363A (en) * | 1986-08-15 | 1990-09-18 | Nelson Robert S | Apparatus for narrow bandwidth and multiple energy x-ray imaging |
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| JPH09178676A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-07-11 | Toyota Motor Corp | Ｘ線コリメータ及びｘ線放射装置 |
| AU6762198A (en) * | 1997-03-18 | 1998-10-12 | Focused X-Rays Llc | Medical uses of focused and imaged x-rays |
| US6014423A (en) * | 1998-02-19 | 2000-01-11 | Osmic, Inc. | Multiple corner Kirkpatrick-Baez beam conditioning optic assembly |
| US6421417B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-07-16 | Osmic, Inc. | Multilayer optics with adjustable working wavelength |
| AU2003264670A1 (en) * | 2002-06-19 | 2004-01-06 | Xenocs | Optical device for x-ray applications |
| DE602004012562T2 (de) * | 2003-06-13 | 2009-04-16 | Osmic, Inc., Auburn Hills | Strahlaufbereitungssystem |
| NL1027836C2 (nl) * | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Stichting Fund Ond Material | Meerlagenspiegel voor straling in het zachte-röntgen- en XUV-golflengtegebied. |
| US20060133575A1 (en) | 2004-12-21 | 2006-06-22 | Advanced X-Ray Technology, Inc. | X-ray needle apparatus and method for radiation treatment |
| US8092370B2 (en) * | 2007-09-19 | 2012-01-10 | Sriort, LLC | Direct visualization robotic intra-operative radiation therapy applicator device |
| KR100997419B1 (ko) | 2010-03-26 | 2010-11-30 | 전남대학교산학협력단 | 3차원 ｘ선 현미경 구조 및 이에 사용되는 소형 x선 거울의 제조방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101479701B1 (ko) * | 2013-07-02 | 2015-01-07 | 전남대학교산학협력단 | 고강도 단파장 평행 x-선 모듈 제어 시스템 및 그 제어 방법 |
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