KR20130059086A - 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치 - Google Patents

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KR20130059086A
KR20130059086A KR1020110125208A KR20110125208A KR20130059086A KR 20130059086 A KR20130059086 A KR 20130059086A KR 1020110125208 A KR1020110125208 A KR 1020110125208A KR 20110125208 A KR20110125208 A KR 20110125208A KR 20130059086 A KR20130059086 A KR 20130059086A
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한국원자력의학원
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Abstract

본 발명에 따른 하우스 형태의 팬텀 장치는, 판상의 바닥 판; 및 상기 바닥 판 위에 고정되는 몸체;를 포함하며, 상기 몸체는, 상부에 반원형의 곡면부를 가지며 하부에 상기 곡면부로부터 지면을 향하여 수직으로 연장된 평면부를 가지는 종단면이 그 종단면에 대해 수직인 방향으로 연장되어 형성되며, 상기 몸체는 제1공간부와 제2공간부로 분획되며, 상기 제1공간부에는 이온 수용액을 수용하며, 상기 제2공간부에는 교환 가능한 판상의 방사선 측정용 부재가 복수 수용된 것을 특징으로 한다.

Description

하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치{Phantom apparatus like a house for radiation dosiometry}
본 발명은 방사선 치료장치에서 조사되는 방사선이 치료부위에 작용하는 방사선의 조사량을 측정하기 위한 방사선 측정용 팬텀 장치에 관한 것이다. 본 발명은 교육과학기술부의 원자력연구개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제고유번호: 2011-0002305, 과제명: 방사선 치료 내부장기 움직임 추적 의학물리 기술 개발]
의료용으로 사용하는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.
이와 같은 치료방사선을 이용한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 큰 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.
방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)와 같은 방사선 발생장치를 포함하는 의료장비에 의해 행해진다. 선형가속기는 높은 선량의 엑스선 또는 전자선을 출력할 수 있음은 물론 출력 에너지를 세밀하게 조절할 수 있어 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.
그런데, 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 방사선 치료장치에서 출력된 방사선의 에너지가 적절하도록 제어할 필요가 있다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있으므로 선형가속기가 최적의 에너지를 갖는 방사선을 출력하도록 하는 것은 매우 중요한 일이다.
이에 따라 방사선 치료장치를 사용하기 전에 가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 필요한 에너지의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 확인하여야 한다. 또한, 이와 같은 방사선의 조사량 측정은 실제로 치료가 되어야 할 환자의 몸속 특정 부위에 조사되는 방사선을 측정하는 것이 바람직하다.
이와 같은 목적으로 사용되는 것이 의료계에서 소위 팬텀(phantom)이라 불리는 것으로 인체를 대신하여 방사선 계측이 가능하도록 만들어진 계측 장치이다. 팬텀의 일 예가 한국공개특허 제2007-0118394호에 개시되어 있다.
그런데, 종래의 팬텀 장치는 주로 평면적인 방사선의 조사량을 측정하도록 직육면체 또는 판상 형태로 이루어져 있었다. 한편, 실린더 형태의 팬텀도 개발되어 있다. 그런데, 인체의 형태는 평면과 곡면이 조합되어 있다. 실제로 치료가 행해지는 인체의 신체부위는 평면과 곡면을 모두 포함하고 있는 경우가 대부분이다.
일반적으로 팬텀을 이용하여 기본적인 방사선 조사 데이터를 분석하는 작업은 평면 형상의 방사선 조사부위를 가진 팬텀을 사용한다. 그리고, 실제적인 치료를 위하여 방사선 조사량을 보정하기 위해 곡면 형태의 팬텀을 제조하여 사용하기도 한다.
이와 같이 종래의 팬텀 장치는 필요에 따라 각각의 형태에 맞도록 특수하게 제작되어 사용됨으로써 범용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서 방사선 치료가 되는 신체의 부위에 관계없이 범용적으로 사용할 수 있는 팬텀 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치는, 판상의 바닥 판; 및
상기 바닥 판 위에 고정되는 몸체;를 포함하며,
상기 몸체는,
상부에 반원형의 곡면부를 가지며 하부에 상기 곡면부로부터 지면을 향하여 수직으로 연장된 평면부를 가지는 종단면이 그 종단면에 대해 수직인 방향으로 연장되어 형성되며,
상기 몸체는 제1공간부와 제2공간부로 분획 되며,
상기 제1공간부에는 이온 수용액을 수용하며,
상기 제2공간부에는 교환 가능한 판상의 방사선 측정용 부재가 복수 수용된 점에 특징이 있다.
상기 제1공간부의 지붕에는 이온 수용액 주입용 주입공이 구비되며,
상기 주입공에는 이온 수용액 주입을 위한 호스가 결합된 것이 바람직하다.
상기 방사선 측정용 부재는 측면에 방사선 필름을 수용하는 수용홈부를 구비하며,
상기 수용홈부에는 사각형 형태의 방사선 필름이 수용될 수 있다.
상기 방사선 측정용 부재는 유리판에 다수의 유리 선량계가 규칙적으로 배치되도록 그 유리판의 두께 방향으로 관통된 다수의 선량계 수용공을 포함할 수 있다.
상기 선량계 수용공은,
유리 선량계를 가로 형태로 수용하는 제1수용공; 및
유리 선량계를 세로 형태로 수용하는 제2수용공;을 포함한 것이 바람직하다.
상기 제1수용공은 상기 유리판의 중앙에 배치되며,
상기 제2수용공은 상기 제1수용공을 중심으로 서로 마주하도록 대칭적으로 배치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치는, 몸체가 곡면부와 평면부를 동시에 구비하고 있어서 신체 부위에 따라 개별적으로 전용 팬텀을 제작하지 않고 범용적으로 사용함으로써 팬텀 장치의 범용성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팬텀 장치에 의하면 서로 다른 방사선 측정매체를 교환 가능하게 사용할 수 있어서 팬텀 장치의 사용에 유연성을 배가하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팬텀 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 팬텀 장치를 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 팬텀 장치의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 팬텀 장치의 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 팬텀 장치의 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 개략적 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 방사선 측정용 부재의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재의 다른 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재에 수용되는 유리 선량계의 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 팬텀 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 팬텀 장치를 다른 방향에서 본 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 팬텀 장치의 정면도이다. 도 4는 도 1에 도시된 팬텀 장치의 측면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 팬텀 장치의 평면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 개략적 단면도이다. 도 7은 도 1에 도시된 방사선 측정용 부재의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재의 다른 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재에 수용되는 유리 선량계의 구조를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치(10, 이하 "팬텀 장치"라 함)는 바닥 판(20)과, 몸체(30)를 포함하고 있다.
상기 바닥 판(20)은 판상이다. 상기 바닥 판(20)은 아크릴과 같이 전기적으로 부도체인 소재로 제조되었다.
상기 몸체(30)는 상기 바닥 판(20) 위에 고정되어 있다. 상기 몸체(30)와 상기 바닥 판(20)은 예컨대 볼트나 스크류와 같은 결합수단에 의해 고정되며, 경계부위에는 실리콘과 같은 밀봉제로 밀봉될 수 있다. 상기 몸체(30)는 곡면부(32)와 평면부(34)를 포함하고 있다. 더 구체적으로 상기 몸체(30)의 종단면 상에서 곡면부(32)와 평면부(34)가 구비되어 있다. 상기 곡면부(32)는 상기 몸체(30)의 상부에 둥근 지붕 형태로 마련되어 있다. 상기 평면부(34)는 상기 몸체(30)의 하측에 배치되어 있다. 상기 곡면부(32)는 단면상에서 상기 곡면부(32)로부터 지면을 향하여 수직으로 연장되어 있다. 상기 몸체(30)는 상기 평면부(34)와 상기 곡면부(32)를 가지는 종단면이 그 종단면에 대해 수직인 방향으로 연장되어 형성되었다. 즉, 상기 몸체(30)는 비닐하우스 형태와 유사한 형태를 구성한다.
또한, 상기 몸체(30)는 제1공간부(36)와 제2공간부(38)로 분획되어 있다. 상기 제1공간부(36)는 폐쇄된 공간이며, 상기 제2공간부(38)는 상부가 개방된 공간이다. 상기 제1공간부(36)에는 신체의 내부 조직과 등가의 물질인 이온 수용액이 충진 된다. 상기 제1공간부(36)의 지붕에는 이온 수용액 주입용 주입공(39)이 구비되어 있다. 상기 주입공(39)에는 이온 수용액 주입을 위한 호스(40)가 결합 될 수 있다. 상기 주입공(39)은 상기 제1공간부(36)로 이온 수용액이 주입되는 통로가 된다. 또한, 상기 주입공(39)은 상기 제1공간부(36)에 수용된 이온 수용액의 특정 위치에 조사되는 방사선량을 측정하기 위한 센서를 투입할 수 있다.
상기 제2공간부(38)에는 교환 가능한 판상의 방사선 측정용 부재(50a, 50b)가 복수 수용될 수 있다. 상기 방사선 측정용 부재(50a, 50b)는 상기 제1공간부(36)에서 측정되는 방사선 조사선량이 특정한 위치에서 측정되는 단점을 보완하기 위해 마련된 것이다. 상기 제2공간부(38)에 배치된 상기 방사선 측정용 부재(50a, 50b)는 상기 제2공간부(38)에 조사되는 방사선량의 2차원 또는 3차원적인 분포를 알 수 있게 한다.
즉, 상기 방사선 측정용 부재(50a)는 예컨대 도 7에 도시된 구조와 도 8에 도시된 구조를 사용할 수 있다.
먼저, 도 7을 참조하여 상기 방사선 측정용 부재(50a)의 일례를 설명한다. 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재(50a)는 프레임(51)과 방사선 필름(54)을 포함하고 있다. 상기 프레임(51)은 전기적으로 부도체인 아크릴 판재로 제조될 수 있다. 상기 프레임(51)의 형상은 상기 몸체(30)의 종단면과 동일하다. 따라서, 상기 프레임(51)은 곡면부와 평면부를 구비하고 있다. 상기 프레임(51)의 일측면에는 사각형 형상의 수용홈부(52)가 구비되어 있다. 상기 수용홈부(54)는 예컨대 가프크로믹 필름(gafchromic film)과 같은 방사선 필름을 수용하기 위해 마련된 것이다. 상기 가프크로믹 필름은 방사선이 조사되면 조사되는 방사선량에 따라 필름의 색깔이 변하는 소재이다. 상기 방사선 필름은 셀룰로이드 또는 폴리에스테르와 같은 투명한 지지체에 감광유제를 발라 만든 것이다. 상기 방사선 필름은 빛과 화학적, 물리적으로 반응하여 잠상을 형성한다. 상기 수용홈부(52)에는 사각형 형태의 방사선 필름이 수용되어 있다. 상기 방사선 측정용 부재(50a)는 상기 제2공간부(38)에 다수 개가 적층됨으로써 2차원 또는 3차원적인 방사선량의 분포를 측정할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하여 상기 방사선 측정용 부재(50b)의 다른 실시 예를 설명한다. 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재(50b)는 유리판(56)과 선량계 수용공(57)을 포함하고 있다. 상기 유리판(56)은 유리로 된 판재이며 그 형상은 도 7에 도시된 프레임(51)과 마찬가지로 곡면부와 평면부를 구비하고 있다. 상기 선량계 수용공(57)은 상기 유리판(56)에 다수의 유리 선량계(100)가 규칙적으로 배치되도록 그 유리판(56)의 두께 방향으로 관통되어 있다. 상기 선량계 수용공(57)은 다수 마련되어 있다.
상기 선량계 수용공(57)은 제1수용공(58)과, 제2수용공(59)을 포함하고 있다.
상기 제1수용공(58)은 유리 선량계(100)를 가로 형태로 수용하도록 배치되어 있다. 상기 제1수용공(58)은 다수 마련되어 있다. 상기 제1수용공(58)은 상기 유리판(56)의 중앙에 세로 방향으로 이격되어 배치되어 있다. 상기 제1수용공(58)의 중심을 연결하는 가상선은 상기 유리판(56)을 대칭적으로 분할한다.
상기 제1수용공(58)은 유리 선량계(100)를 세로 형태로 수용하도록 배치되어 있다. 상기 제2수용공(59)은 다수 마련되어 있다. 상기 제2수용공(59)은 상기 제1수용공(58)을 중심으로 서로 마주하도록 대칭적으로 배치되어 있다.
상기 제1수용공(58)과 상기 제2수용공(59)에 수용되는 유리 선량계(100)는 도 9에 도시된 바와 같이 홀더(102) 내에 은 활성 인산염 유리(104)가 수용되고 커버(106)로 덮인 구조이다. 상기 유리 선량계(100)는 방사선에 조사된 은 활성 인산염 유리가 자외선 여기에 의하여 오렌지색 형광을 발하는 현상(radio-photo-luminescent : RPL)에 근거한 적산형의 고체 선량계이다. 상기 유리 선량계(100)의 형광량은 조사되는 방사선량에 비례하기 때문에 방사선 선량계에 응용하여 사용할 수 있다. 상기 유리 선량계(100)는 방사선의 조사로 인해 생긴 RPL 중심이 판독조작으로 소멸되지 않으며 몇 번씩 반복하여 값을 읽어낼 수 있다. 상기 유리 선량계(100)에 의한 방사선의 조사량은 전용 리더기(미도시)에 의해 자동으로 판독될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 팬텀 장치(10)의 작용을 그 팬텀 장치(10)를 방사선 조사 장치에 설치고 사용하는 과정을 예로 들어 상세하게 서술하도록 한다.
상기 팬텀 장치(10)의 제1공간부(36)에 상기 주입공(39)에 설치된 호스(40)를 통해 이온 수용액을 주입한다. 그리고, 상기 주입공(39)을 통해 상기 제1공간부(36)의 특정한 위치에 조사되는 방사선량을 측정하기 위해 측정용 센서(미도시)를 설치한다. 그리고, 상기 제2공간부(38)에는 필요에 따라 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재(50a)나 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재(50b)를 다수 적층하여 수용한다.
그리고, 상기 팬텀 장치(10)를 방사선 조사 장치에 설치한다. 그리고, 치료하고자 하는 환자의 신체부위에 조사하고자 하는 방사선량을 설정하여 상기 팬텀 장치(10)에 조사한다. 이 과정에서 상기 팬텀 장치(10)는 몸체(30)가 곡면부와 평면부를 포함하고 있다. 따라서, 실제로 치료가 이루어지는 환자의 신체부위의 형태에 적합한 부위에 방사선이 조사되도록 상기 팬텀 장치(10)를 배치할 수 있다. 폐와 같이 평평한 부위에 방사선량에 조사되는 경우에는 상기 팬텀 장치(10)의 정면으로 방사선이 조사되도록 한다. 한편, 환자의 두경부와 같이 곡면부에 조사되는 방사선량을 측정하기 위해서는 상기 몸체(30)의 곡면부에 방사선이 조사되도록 상기 팬텀 장치(10)를 배치하면 된다.
이와 같이 필요에 따라 상기 팬텀 장치의 배치를 달리하여 방사선을 조사한 후에 상기 제1공간부(36)에 설치된 센서에 감지된 방사선량을 측정함으로써 치료부위에 적절하게 방사선이 조사되었는지 미리 검증할 수 있다. 또한, 치료 부위 주변에 조사되는 방사선량의 분포를 측정하기 위해서는 상기 제2공간부(38)에 수용된 상기 방사선 측정용 부재(50a, 50b)를 사용할 수 있다. 상기 제2공간부(38)에 수용된 방사선 측정용 부재(50a, 50b)는 상기 제2공간부(38)에 조사되는 방사선량의 2차원 또는 3차원적인 분포를 측정할 수 있다. 예컨대 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재(50a)는 방사선 필름의 색깔의 변화를 스캐너 등을 이용하여 판독함으로써 조사되는 방사선량의 분포를 측정할 수 있다. 한편, 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재(50b)는 유리 선량계(100)를 가로 및 세로로 다수 배치함으로써 각각의 유리 선량계(100)에 감지되는 방사선량의 분포를 확인할 수 있다. 상기 유리 선량계(100)는 반복적으로 사용할 수 있으므로 도 7에 도시된 방사선 측정용 부재(50a)에 비하여 도 8에 도시된 방사선 측정용 부재(50b)의 효용성이 상대적으로 높다고 볼 수 있다. 상기 제1공간부(36) 및 상기 제2공간부(38)의 형상이 전체적으로 비닐하우스 형상으로서 곡면부와 평면부를 모두 포함하고 있으므로 치료하고자 하는 신체 부위의 형태에 따라 개별적인 팬텀 장치를 제작하지 않더라도 본 발명에 따른 팬텀 장치(10)를 범용적으로 사용할 수 있다. 따라서, 개별적인 팬텀 장치를 제조하는 종래의 경우에 비하여 팬텀 장치의 효용성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치
20 : 바닥 판 30 : 몸체
32 : 곡면부 34 : 평면부
36 : 제1공간부 38 : 제2공간부
39 : 주입공 40 : 호스
50a, 50b : 방사선 측정용 부재
51 : 프레임 52 : 수용홈부
54 : 방사선 필름 56 : 유리판
57 : 선량계 수용공 58 : 제1수용공
59 : 제2수용공 100 : 유리 선량계
102 : 홀더 104 : 은 활성 인산염 유리
106 : 커버

Claims (6)

  1. 판상의 바닥 판; 및
    상기 바닥 판 위에 고정되는 몸체;를 포함하며,
    상기 몸체는,
    상부에 반원형의 곡면부를 가지며 하부에 상기 곡면부로부터 지면을 향하여 수직으로 연장된 평면부를 가지는 종단면이 그 종단면에 대해 수직인 방향으로 연장되어 형성되며,
    상기 몸체는 제1공간부와 제2공간부로 분획되며,
    상기 제1공간부에는 이온 수용액을 수용하며,
    상기 제2공간부에는 교환 가능한 판상의 방사선 측정용 부재가 복수 수용된 것을 특징으로 하는 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1공간부의 지붕에는 이온 수용액 주입용 주입공이 구비되며,
    상기 주입공에는 이온 수용액 주입을 위한 호스가 결합된 것을 특징으로 하는 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 측정용 부재는 측면에 방사선 필름을 수용하는 수용홈부를 구비하며,
    상기 수용홈부에는 사각형 형태의 방사선 필름이 수용된 것을 특징으로 하는 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 측정용 부재는 유리판에 다수의 유리 선량계가 규칙적으로 배치되도록 그 유리판의 두께 방향으로 관통된 다수의 선량계 수용공을 포함한 것을 특징으로 하는 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선량계 수용공은,
    유리 선량계를 가로 형태로 수용하는 제1수용공; 및
    유리 선량계를 세로 형태로 수용하는 제2수용공;을 포함한 것을 특징으로 하는 하우스 형태의 방사선 측정용 팬텀 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1수용공은 상기 유리판의 중앙에 배치되며,
    상기 제2수용공은 상기 제1수용공을 중심으로 서로 마주하도록 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 방사선 측정용 팬텀 장치.
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