KR20180064973A - method for measuring depth profile of particle beam - Google Patents

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Abstract

According to the present invention, disclosed is a method for measuring the depth profile of a particle beam. The method includes: a step of providing first sensors in a first direction in the auditory organs of a human body; a step of providing second sensors in a second direction intersecting the first direction within the oral cavity and the top of the head of the human body; a step of providing a particle beam in the head of the human body; a step of detecting an acoustic signal generated by the particle beam through the first and second sensors; and a step of calculating the depth profile of the particle beam corresponding to the Bragg peak position of the particle beam in the head from the acoustic signal. It is possible to effectively detect the acoustic signal in the head.

Description

입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법{method for measuring depth profile of particle beam}A method for measuring a depth profile of a particle beam,

본 발명은 본 발명은 입자 빔의 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a particle beam, and more particularly to a method for measuring a depth profile of a particle beam.

일반적으로 양성자 치료는 기존 방사선 치료와 대조적으로 정상조직의 불필요한 방사선량을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그럼에도 불구하고, 양성자 치료는 입자 빔의 선량(dose) 또는 깊이 프로파일(depth profile or range)을 파악하기 쉽지 않은 단점이 있다. 체내 입자 빔의 선량 분포를 정확하게 알지 못할 경우 치료 계획 시스템은 노출될 선량을 정확하게 계산할 수 없다. 때문에, 현재 양성자 치료 시설에서는 환자의 안전을 고려하여 치료 부위 주변에 추가적인 PTV (치료계획목표체적) 마진을 두어 치료를 진행하고 있다. 양성자 빔은 자신이 가지고 있는 에너지에 해당하는 만큼 인체내부로 들어가 완전히 에너지를 전달하고 흡수되기 때문에 양성자 빔의 분포를 출구 선량 측정으로 내부 선량을 예측하는 것은 불가능하다. 종래에는 인체 내부를 구성하는 원자나 핵과 상호작용하여 생성되는 양전자가 쌍소멸하는 위치를 측정하는 Positron Emission Tomography (PET) 영상법이 제안되었으나 핵반응으로 생성되는 양전자 방출체의 반감기가 길어 양전자 방출체의 분포를 실시간을 확인하는 것이 적합지 않고 양성자 빔의 선량분포와 양전자 방출체의 생성 위치와의 연관성이 떨어진다는 지적을 받고 있다. In general, proton therapy has the advantage of reducing unnecessary radiation dose of normal tissue as opposed to conventional radiation therapy. Nonetheless, proton therapy has the disadvantage that it is not easy to determine the dose or depth profile or range of the particle beam. If the dose distribution of the body particle beam is not known precisely, the treatment planning system can not accurately calculate the dose to be exposed. Therefore, in the proton therapy facility, treatment is being carried out with additional margin of PTV (Treatment Planned Target Volume) around the treatment site considering the safety of the patient. It is impossible to predict the internal dose by measuring the distribution of the proton beam by the exit dose because the proton beam reaches the inside of the human body as much as its own energy, In the past, Positron Emission Tomography (PET) imaging method, which measures the position of a pair of positons generated by interacting with atoms or nuclei constituting the inside of the human body, has been proposed. However, since the half-life of a positron emitter produced by a nuclear reaction is long, It is pointed out that it is not suitable to confirm the distribution in real time and the relation between the dose distribution of the proton beam and the position of the positron emitter is inferior.

한편, 양성자 빔이 원자의 핵과 충돌하는 경우가 있는데, 상기 양성자 빔은 핵과의 충돌 이후에 에너지를 잃고 산란되고 핵은 deuteron, triton 또는 중이온 때로는 하나 또는 그 이상의 중성자를 방출한다. 이 과정에서 양성자로부터 에너지를 받은 핵이 여기상태로 전이되었다가 바닥상태로 떨어지면서 고에너지 (3~10 MeV) 감마선을 방출하는데, 핵반응 즉시 방출된다고 하여 즉발감마선이라고 한다. 즉발감마선의 분포와 양성자 선량분포 간의 상관관계가 밝혀지면서 이를 활용한 장치 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 임상시험 단계에 오른 장치도 보고되고 있다. On the other hand, there are cases where a proton beam collides with the nucleus of an atom, which loses energy and collapses after collision with the nucleus, and the nucleus emits one or more neutrons at deuteron, triton, or middle ion. In this process, the nucleus that receives energy from the proton transitions to the excited state and then falls to the ground state and emits a high energy (3 ~ 10 MeV) gamma ray. As the correlation between the distribution of gamma rays and the dose distribution of proton is revealed, devices are being actively developed and devices that have reached clinical testing stage are being reported.

한편, 양성자는 인체 내부를 진행하면서 원자 주위의 전자들과 비탄성 충돌(inelastic Coulombic interactions)을 하는 과정에서 지속적으로 운동에너지를 잃는다. 이 과정에서 전자가 에너지를 얻고 원자 밖으로 산란되어 나가는 현상이 나타난다. 전자가 에너지를 얻을 경우, 대부분 열에너지로 전환되는데 특정한 위치 또는 공간에 온도변화가 유도될 경우 주변으로 퍼져나가는 음파가 발생하는 것은 매우 잘 알려져 있는 사실이다. 최근에는 양성자가 전자와 상호작용한 결과로 생성된 음파를 측정하여 브래그 피크 위치와 선량 정보를 측정하는 아이디어가 나왔다. 양성자를 환자 몸에 주입하면 체내에서 발생한 음향신호가 360도로 퍼져나가면서 피부에 도달하게 되는데, 이때 피부에 음향센서를 물리적으로 접촉시켜 양성자가 피부에 도달한 시간과 측정된 음향신호가 측정된 시간과의 상관관계를 체내 음향신호의 전파속도를 감안하여 계산하면 브래그 피크 위치를 정확히 알아낼 수 있다. 그러나 치료에 사용하는 양성자의 수가 한정되어 있고 이에 의해 발생하는 음향신호의 세기가 피부를 통해 측정할 만큼 강하지 않다는 단점이 있다. On the other hand, protons continuously lose their kinetic energy in the process of inelastic Coulombic interactions with electrons around the atoms as they move inside the human body. In this process, electrons gain energy and scatter out of atoms. When electrons gain energy, they are mostly converted to heat energy. It is well known that when a temperature change is induced in a specific location or space, a sound wave spreads to the surroundings. Recently, an idea has been developed to measure the Bragg peak position and dose information by measuring the sound waves produced as a result of the interaction of the protons with the electrons. When a proton is injected into a patient's body, the acoustic signal generated in the body reaches 360 degrees, reaching the skin. At this time, the time when the proton reaches the skin by physically contacting the acoustic sensor to the skin and the time Can be accurately calculated by calculating the correlation with the propagation speed of the acoustic signal in the body. However, there is a disadvantage in that the number of proton used for treatment is limited and the intensity of the acoustic signal generated thereby is not strong enough to measure through the skin.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체의 머리 내의 음향신호를 효과적으로 검출할 수 있는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of measuring a depth profile of a particle beam capable of effectively detecting an acoustic signal in the head of a human body.

또한, 본 발명의 다른 해결 과제는 브래그 피크 위치를 정확히 계산할 수 있는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of measuring a depth profile of a particle beam capable of accurately calculating a Bragg peak position.

본 발명은 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법을 개시한다. 그의 측정방법은, 인체의 청각 기관들 내에 제 1 방향으로 제 1 센서들을 제공하는 단계; 상기 인체의 정수리와 구강 내에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 제 2 센서들을 제공하는 단계; 상기 인체의 머리 내에 입자 빔을 제공하는 단계; 상기 입자 빔에 의해 생성된 음향 신호를 상기 제 1 및 제 2 센서들을 통해 검출하는 단계; 및 상기 음향 신호로부터 상기 머리 내에서의 상기 입자 빔의 브래그 피크 위치에 대응되는 상기 입자 빔의 깊이 프로파일을 계산하는 단계를 포함한다. The present invention discloses a method for measuring the depth profile of a particle beam. The measuring method includes the steps of: providing first sensors in a first direction in auditory organs of a human body; Providing second sensors in a crown of the human body and in a second direction intersecting the first direction within the oral cavity; Providing a particle beam in the head of the human body; Detecting an acoustic signal generated by the particle beam through the first and second sensors; And calculating a depth profile of the particle beam corresponding to a Bragg peak position of the particle beam in the head from the acoustic signal.

일 예에 따르면, 상기 제 1 센서들은 압전 센서 또는 광 센서를 포함할 수 있다. According to one example, the first sensors may include a piezoelectric sensor or an optical sensor.

일 예에 따르면, 상기 제 1 센서들은 상기 청각 기관의 고막의 진동을 감지할 수 있다. According to one example, the first sensors may sense the vibration of the eardrum of the auditory organ.

일 예에 따르면, 상기 제 1 센서들은 상기 청각 기관들의 중이 내에 제공될 수 있다.According to one example, the first sensors may be provided in the middle of the auditory organ.

일 예에 따르면, 상기 제 2 센서들은 압전 센서들을 포함할 수 있다. According to one example, the second sensors may comprise piezoelectric sensors.

일 예에 따르면, 상기 제 1 센서들을 제공하는 단계는 상기 제 1 센서들 사이의 제 1 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 2 센서들을 제공하는 단계는 상기 제 2 센서들 사이의 제 2 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. According to one example, providing the first sensors may include measuring a first distance between the first sensors. The providing of the second sensors may include measuring a second distance between the second sensors.

일 예에 따르면, 상기 입자 빔은 양성자 빔을 포함할 수 있다.According to one example, the particle beam may comprise a proton beam.

일 예에 따르면, 상기 입자 빔은 상기 제 1 및 제 2 방향들과 교차하는 제 3 방향으로 입사될 수 있다. According to one example, the particle beam may be incident in a third direction that intersects the first and second directions.

본 발명의 개념에 따른 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법은 청각 기관들을 통해 음향신호들을 효과적으로 검출하고, 상기 음향신호들을 이용하여 제 1 및 제 2 방향에 대하여 입자 빔의 브래그 피크 위치를 계산할 수 있다. The method of measuring the depth profile of a particle beam according to the concept of the present invention can effectively detect acoustic signals through auditory organs and calculate the Bragg peak position of the particle beam in the first and second directions using the acoustic signals.

도 1은 본 발명의 입자 빔의 깊이 프로파일 측정장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 입자 빔(12)의 깊이 프로파일 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 3은 도 1의 청각 기관들 각각의 중이와 내이 내의 고막과 달팽이 관을 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 제 1 센서의 고막의 진동 감지 방법을 보여주는 도면들이다.1 is a view showing an apparatus for measuring a depth profile of a particle beam according to the present invention.
2 is a flow chart showing a method of measuring the depth profile of the particle beam 12 according to the concept of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the eardrum and snail tube in the middle ear and inner ear of each of the auditory organs of FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a method for detecting vibration of the eardrum of the first sensor of FIG.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '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. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. In addition, since they are in accordance with the preferred embodiment, the reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 부분들의 모양은 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the portions illustrated in the figures are intended to illustrate particular forms and are not intended to limit the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 입자 빔의 깊이 프로파일 측정장치(100)를 보여준다.Fig. 1 shows an apparatus 100 for measuring the depth profile of a particle beam according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 개념에 따른 입자 빔의 깊이 프로파일 측정장치(100)는 입자 빔 소스(10), 호도스코프(20), 제 1 센서들(32), 제 2 센서들(34), 신호 증폭기(40), 신호 처리기(50) 및 신호 분석기(60)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an apparatus 100 for measuring a depth profile of a particle beam according to the concept of the present invention includes a particle beam source 10, a hodoscope 20, first sensors 32, second sensors 34 ), A signal amplifier (40), a signal processor (50), and a signal analyzer (60).

상기 입자 빔 소스(10)는 입자 빔(12)을 생성할 수 있다. 상기 입자 빔(12)을 인체의 머리(2) 내에 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 입자 빔(12)은 양성자 빔을 포함할 수 있다. 상기 입자 빔 소스(10)는 양성자 생성기를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 입자 빔 소스(10)는 레이저 광을 생성하는 레이저 장치와 상기 레이저 광에 의해 입자 빔을 생성하는 타깃을 포함할 수 있다. 상기 타깃은 그래핀, 그라파이트, 또는 탄소나노튜브의 탄소 성분을 포함하며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 실시 변경 가능할 수 있다. The particle beam source 10 may generate a particle beam 12. The particle beam 12 can be provided in the head 2 of the human body. For example, the particle beam 12 may comprise a proton beam. The particle beam source 10 may include a proton generator. Although not shown, the particle beam source 10 may include a laser device for generating laser light and a target for generating a particle beam by the laser light. The target includes a carbon component of graphene, graphite, or carbon nanotube, and the present invention is not limited thereto and may be variously modified and changed.

상기 호도스코프(20)는 상기 입자 빔 소스(10)와 상기 머리(2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 호도스코프(20)는 상기 입자 빔(12)의 입사 시점, 선량 및/또는 입사 방향을 검출할 수 있다. 상기 입자 빔(12)은 상기 호도스코프(20)를 통과한 후 상기 머리(2) 내의 종양(4)으로 제공될 수 있다. 상기 입자 빔(12)은 종양(4) 내에 브래그 피크 위치(6) 및/또는 지점(point)를 갖고, 음향 신호(14)를 생성시킬 수 있다. 상기 음향 신호(14)는 상기 머리(2) 내의 청각 기관들(8)으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 음향 신호(14)는 약 16Hz 내지 약 20KHz 정도의 가청 주파수를 가질 수 있다. 이와 달리 상기 입자 빔(12)은 상기 가청 주파수 보다 높은 약 20KHz이상의 라디오 주파수의 상기 음향 신호14)를 생성할 수 있다. The hosiodoscope 20 may be disposed between the particle beam source 10 and the head 2. The hodoscope 20 can detect the incidence time, the dose, and / or the incidence direction of the particle beam 12. The particle beam 12 may be provided to the tumor 4 within the head 2 after passing through the hodescope 20. The particle beam 12 may have a Bragg peak location 6 and / or point in the tumor 4 and may produce the acoustic signal 14. The acoustic signal 14 may be provided to the auditory organs 8 in the head 2. For example, the acoustic signal 14 may have an audible frequency of about 16 Hz to about 20 KHz. Alternatively, the particle beam 12 may generate the acoustic signal 14) at a radio frequency above about 20 KHz above the audible frequency.

상기 제 1 센서들(32)은 상기 인체의 머리(2) 내에 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 제 1 센서들(32)은 상기 머리(2)의 청각 기관들(8) 내에 제 1 방향(x)으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 센서들(32)은 상기 머리(2)의 마주보는 귀 구멍들 내에 제공될 수 있다. 상기 제 1 센서들(32)은 상기 음향 신호(14)를 감지하여 제 1 감지 신호(31)를 생성할 수 있다. 상기 제 1 감지 신호(31)는 상기 제 1 방향(x)에 대한 상기 브래그 피크 위치(6)의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 센서들(32)은 압전 센서, 광 센서, 포토다이오드, 또는 광섬유 음향센서를 포함할 수 있다. The first sensors 32 may be provided in the head 2 of the human body. According to one example, the first sensors 32 may be arranged in a first direction x in the auditory organ 8 of the head 2. [ For example, the first sensors 32 may be provided in opposing ear holes of the head 2. The first sensors 32 may generate the first sensing signal 31 by sensing the acoustic signal 14. [ The first sensing signal 31 may provide information on the Bragg peak position 6 for the first direction x. For example, the first sensors 32 may include a piezoelectric sensor, an optical sensor, a photodiode, or an optical fiber acoustic sensor.

상기 제 2 센서들(34)은 상기 인체의 머리(2)에 제 2 방향(y) 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어 상기 제 2 센서들(34)은 상기 머리(2)의 정수리(7)와 구강(9) 내에 배치될 수 있다. 상기 제 2 센서들(34)은 상기 음향 신호(14)를 감지하여 제 2 감지 신호들(33)을 생성할 수 있다. 상기 제 2 감지 신호들(33)은 상기 제 2 방향(y)에 대한 상기 브래그 피크 위치(6)의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 센서들(34)은 압전 센서를 포함할 수 있다. The second sensors 34 may be disposed on the head 2 of the human body in the second direction y. For example, the second sensors 34 may be disposed within the crown 7 and the mouth 9 of the head 2. The second sensors 34 may sense the acoustic signal 14 to generate second sensing signals 33. [ The second sensing signals 33 may provide information on the Bragg peak position 6 for the second direction y. For example, the second sensors 34 may include a piezoelectric sensor.

상기 신호 증폭기(40)는 상기 제 1 및 제 2 센서들(32, 34)로 연결될 수 있다. 상기 신호 증폭기(40)는 상기 제 1 및 제 2 센서들(32, 34))의 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)을 증폭할 수 있다. The signal amplifier 40 may be connected to the first and second sensors 32 and 34. The signal amplifier 40 may amplify the first and second sensing signals 31 and 33 of the first and second sensors 32 and 34).

상기 신호 처리기(50)는 상기 호도스코프(20) 및 상기 신호 증폭기(40)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 신호 처리기(50)는 상기 입자 빔(12)과 상기 음향 신호(14)의 정보를 처리할 수 있다. 상기 신호 처리기(50)는 상기 입자 빔(12)의 검출 신호와 상기 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)을 수신할 수 있다. 상기 신호 처리기(50)는 상기 입자 빔(12)의 선량 및 입사 방향을 판별할 수 있다. 상기 신호 처리기(50)는 상기 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33) 각각의 주파수, 위상 및 세기를 판별할 수 있다. The signal processor 50 may be connected to the hodoscope 20 and the signal amplifier 40. According to one example, the signal processor 50 may process the information of the particle beam 12 and the acoustic signal 14. The signal processor 50 may receive the detection signal of the particle beam 12 and the first and second sensing signals 31 and 33. The signal processor 50 can determine the dose of the particle beam 12 and the incident direction. The signal processor 50 can determine the frequency, phase, and intensity of the first and second sensing signals 31 and 33, respectively.

상기 신호 분석기(60)는 상기 신호 처리기(50)에 연결될 수 있다. 상기 신호 분석기(60)는 상기 입자 빔(12)의 입사 방향과, 상기 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)의 위상 차이를 이용하여 상기 제 1 및 제 2 방향들(x, y)에 대한 상기 입자 빔(12)의 브래그 피크 위치(6)를 계산 및/또는 판별할 수 있다. 또한, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)의 세기를 이용하여 상기 입자 빔(12)의 흡수 선량을 판별할 수 있다. 이와 달리, 상기 신호 처리기(50)와 상기 신호 분석기(60)는 하나의 컴퓨터로 구성될 수 있다. 상기 신호 처리기(50)와 상기 신호 분석기(60)는 브래그 피크 위치(6), 상기 입자 빔(12)의 깊이 프로파일, 및/또는 상기 입자 빔(12)의 흡수 선량의 계산 방법은 후속에서 보다 구체적으로 설명될 것이다.The signal analyzer 60 may be connected to the signal processor 50. The signal analyzer 60 calculates the first and second directions x and y using the incident direction of the particle beam 12 and the phase difference between the first and second sensing signals 31 and 33 (6) of the particle beam (12) relative to the particle beam (12). Also, the signal analyzer 60 can determine the absorbed dose of the particle beam 12 by using the intensities of the first and second sensing signals 31 and 33. Alternatively, the signal processor 50 and the signal analyzer 60 may be constituted by one computer. The method of calculating the Bragg peak position 6, the depth profile of the particle beam 12, and / or the absorbed dose of the particle beam 12, in the signal processor 50 and the signal analyzer 60, Will be described in detail.

이와 같이 구성된 본 발명의 입자 빔(12)의 깊이 프로파일 측정장치(100)의 깊이 프로파일 측정방법을 설명하면 다음과 같다.The depth profile measuring method of the apparatus 100 for measuring the depth profile of the particle beam 12 according to the present invention will now be described.

도 2는 본 발명의 개념에 따른 입자 빔(12)의 깊이 프로파일 측정방법을 보여준다.2 shows a method of measuring the depth profile of the particle beam 12 according to the concept of the present invention.

도 2를 참조하면, 입자 빔(12)의 깊이 프로파일 측정방법은 인체의 청각 기관들(8) 내에 제 1 센서들(32)을 제공하는 단계(S10), 구강(9) 및 정수리(7) 내에 제 2 센서들(34)을 제공하는 단계(S20), 상기 인체의 머리(2) 내에 입자 빔(12)을 제공하는 단계(S30), 상기 입자 빔(12)의 입사 시점 및 진행 방향을 검출하는 단계(S40), 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)을 획득하는 단계(S50) 및 상기 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)로부터 상기 머리(2) 내에서의 상기 입자 빔(12)의 브래그 피크 위치(6)를 계산하는 단계(S60)를 포함할 수 있다. 2, the method for measuring the depth profile of the particle beam 12 includes providing the first sensors 32 in the auditory organ 8 of the human body (step S10), the oral cavity 9 and the crown 7, (S30) of providing a particle beam (12) in the head (2) of the human body, providing the second sensors (34) (S50) of acquiring the first and second sensing signals (31, 33) from the first and second sensing signals (31, 33) (S60) a Bragg peak position (6) of the particle beam (12) of the particle beam (12).

도 1 및 도 2를 침조하면, 제 1 센서들(32)은 상기 머리(2) 양측들의 마주보는 청각 기관들(8) 내에 제공된다(S10). 상기 제 1 센서들(32)은 시술자 및/또는 로봇에 의해 상기 청각 기관들(8) 내에 제 1 방향(x)으로 제공될 수 있다. 상기 신호 처리기(50) 및/또는 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 1 센서들(32) 사이의 제 1 거리(d1)을 검출할 수 있다. 상기 제 1 거리(d1)는 근거리 통신(blue-tooth)에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어, 상기 청각 기관들(8)의 각각은 그의 깊이 방향으로 외이, 중이 및 내이로 구분될 수 있다. 상기 외이는 머리(2)의 외곽으로 돌출된 귀에 근접한 부분이고, 상기 내이는 상기 귀로부터 가장 멀리 이격된 부분이고, 상기 중이는 상기 외이와 내이 사이를 연결하는 부분으로 정의될 수 있다.1 and 2, the first sensors 32 are provided in opposite auditory organs 8 on both sides of the head 2 (S10). The first sensors 32 may be provided in the first direction x within the hearing organs 8 by a practitioner and / or a robot. The signal processor 50 and / or the signal analyzer 60 may detect a first distance d1 between the first sensors 32. [ The first distance d1 may be detected by a blue-tooth. For example, each of the hearing organs 8 may be divided into an external ear, a middle ear, and a inner ear in the depth direction thereof. The outer tooth is a portion close to the ear protruding to the outer surface of the head 2, the inner tooth is the farthest away from the ear, and the middle tooth can be defined as a portion connecting the outer tooth and the inner tooth.

도 3은 도 1의 청각 기관들(8) 각각의 중이(82)와 내이(84) 내의 고막(92)과 달팽이 관(94)을 보여준다. Figure 3 shows the eardrum 82 and snail tube 94 in the middle ear 82 and inner ear 84 of each of the auditory organs 8 of Figure 1.

도 1 및 도 3을 참조하면, 고막(92)은 중이(82) 내에 배치되고, 달팽이 관(94)은 내이(84) 내에 배치될 수 있다. 상기 고막(92)은 얇은 박판 형태를 가질 수 있다. 상기 고막(92)은 외부의 상기 청각 기관들(8) 외부의 소리를 외부의 음향 진동으로 변환하고, 상기 외부의 음향 진동을 상기 달팽이 관(94)을 통해 상기 머리(2)내의 뇌에 전달할 수 있다. 상기 달팽이 관(94)은 기체 및/또는 유체로 충진될 수 있다. 또한, 상기 고막(92)은 상기 머리(2) 또는 상기 달팽이 관(94) 내의 상기 음향 신호(14)를 내부 소리로 변환하고, 상기 내부 소리를 상기 청각 기관들(8)의 외부로 유출(discharge)시킬 수 있다. 상기 음향 신호(14)와 상기 내부 소리는 전자기파 에너지에 대응될 수 있다. 이하 음향 신호(14)와 내부 소리는 모두 상기 음향 신호(14)로 설명될 것이다.Referring to Figures 1 and 3, the eardrum 92 may be disposed within the middle ear 82 and the cochlea 94 may be disposed within the inner ear 84. The eardrum 92 may have the form of a thin sheet. The eardrum 92 converts external sounds of the auditory organ 8 into external acoustic vibrations and transmits the external acoustic vibrations to the brain within the head 2 through the snail tube 94 . The snail tube 94 may be filled with gas and / or fluid. The eardrum 92 also converts the acoustic signal 14 in the head 2 or the cochlear duct 94 into an internal sound and outputs the internal sound to the outside of the audible organs 8 discharge. The acoustic signal 14 and the internal sound may correspond to electromagnetic wave energy. Hereinafter, both the acoustic signal 14 and the internal sound will be described as the acoustic signal 14.

일 예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 센서들(32, 34)의 각각은 상기 중이(82) 내에 제공될 수 있다. According to one example, each of the first and second sensors 32, 34 may be provided in the middle leg 82.

다음, 제 2 센서들(34)은 정수리(7) 및 구강(9) 내에 제공된다(S20). 상기 제 2 센서들(34)은 상기 시술자 및/또는 로봇에 의해 상기 정수리(7) 및 구강(9) 내에 제 2 방향(y)으로 제공될 수 있다. 상기 신호 처리기(50) 및/또는 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 2 센서들(34) 사이의 제 2 거리(d2)을 검출할 수 있다. 상기 제 2 거리(d2)는 근거리 통신(blue-tooth)에 의해 검출될 수 있다. Next, the second sensors 34 are provided in the crown 7 and the mouth 9 (S20). The second sensors 34 may be provided by the practitioner and / or robot in the second direction y in the crown 7 and the mouth 9. The signal processor 50 and / or the signal analyzer 60 may detect a second distance d2 between the second sensors 34. [ The second distance d2 may be detected by a blue-tooth.

그 다음, 입자 빔 소스(10)는 상기 호도스코프(20)를 통해 상기 머리(2)로 상기 입자 빔(12)을 제공한다(S30). 상기 입자 빔(12)은 임의의 선량을 갖고, 제 3 방향(미도시)으로 입사될 수 있다.The particle beam source 10 then provides the particle beam 12 to the head 2 via the hodescope 20 (S30). The particle beam 12 has an arbitrary dose and can be incident in a third direction (not shown).

그리고, 호도스코프(20)는 상기 입자 빔(12)의 선량과 진행 방향을 검출한다(S40). 상기 호도스코프(20)는 상기 입자 빔(12)의 검출 신호를 신호 처리기(50)으로 송신할 수 있다. 상기 신호 처리기(50)는 상기 입자 빔 소스(10)를 제어할 수 있다. 상기 머리(2) 내의 상기 입자 빔(12)은 종양(4)으로 제공될 수 있다. 상기 입자 빔(12)은 상기 종양(4) 내의 브래그 피크 위치(6)에서 흡수되어 상기 음향 신호(14)를 생성할 수 있다. 상기 음향 신호(14)는 상기 청각 기관들(8)로 전달될 수 있다.Then, the hodoscope 20 detects the dose amount and the traveling direction of the particle beam 12 (S40). The hodescope 20 can transmit a detection signal of the particle beam 12 to the signal processor 50. [ The signal processor 50 may control the particle beam source 10. The particle beam (12) in the head (2) may be provided as a tumor (4). The particle beam 12 may be absorbed at the Bragg peak location 6 within the tumor 4 to produce the acoustic signal 14. [ The acoustic signal 14 may be transmitted to the hearing organs 8.

이후, 상기 제 1 및 제 2 센서들(32, 34)은 상기 음향 신호(14)를 감지한다(S50). 상기 제 1 센서들(32)은 상기 중이(82) 내의 고막(92)의 상기 음향 신호(14)를 감지할 수 있다. 상기 음향 신호(14)의 감지 방법은 다음과 같다.Thereafter, the first and second sensors 32 and 34 sense the acoustic signal 14 (S50). The first sensors 32 may sense the acoustic signal 14 of the eardrum 92 within the middle ear 82. The method of detecting the acoustic signal 14 is as follows.

도 4a 및 도 4b는 도 1의 제 1 센서(32)의 고막(92)의 음향 신호(14) 감지 방법을 보여준다.Figs. 4A and 4B show a method of sensing the acoustic signal 14 of the eardrum 92 of the first sensor 32 of Fig.

도 4a를 참조하면, 상기 압전 소자의 제 1 센서(32)는 상기 고막(92)의 상기 음향 신호(14)를 직접 감지할 수 있다. 상기 고막(92)은 상기 귓구멍 내의 공기(미도시)를 통해 상기 음향 신호(14)를 제 1 센서(32)에 제공할 수 있다. Referring to FIG. 4A, the first sensor 32 of the piezoelectric element can directly sense the acoustic signal 14 of the eardrum 92. The eardrum 92 may provide the acoustic signal 14 to the first sensor 32 through air (not shown) in the ear canal.

도 4b를 참조하면, 제 1 센서(32)는 광(90)을 사용하여 상기 고막(92)의 진동을 감지할 수 있다. 제 2 센서(34)는 상기 제 1 센서(32)와 동일한 광(90) 사용하여 상기 고막(92)의 진동을 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 센서(32)는 광원과, 광 센서를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 광원은 상기 고막(92)으로 상기 광(90)을 제공할 수 있다. 상기 광 센서는 상기 고막(92)으로부터 반사된 상기 광(90)을 감지할 수 있다. Referring to FIG. 4B, the first sensor 32 may sense the vibration of the eardrum 92 using light 90. The second sensor 34 can sense the vibration of the eardrum 92 using the same light 90 as the first sensor 32. [ For example, the first sensor 32 may include a light source and an optical sensor. Although not shown, the light source may provide the light 90 with the eardrum 92. The optical sensor may sense the light 90 reflected from the eardrum 92.

다시 도 1을 참조하면, 제 2 센서들(34)은 정수리(7) 및 구강(9) 내에서 상기 음향 신호(14)를 직접적으로 감지할 수 있다. Referring again to Figure 1, the second sensors 34 can directly sense the acoustic signal 14 within the crown 7 and oral cavity 9.

그리고, 신호 분석기(60)는 감지된 제 1 및 제 2 감지 신호들(31, 33)를 분석하여 상기 입자 빔(12)의 깊이 프로파일을 계산한다(S60). 예를 들어, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 1 감지 신호(31)를 이용하여 상기 제 1 방향(x)의 상기 브래그 피크 위치(6)를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 1 감지 신호(31)로부터 상기 제 1 방향(x)에 대한 상기 브래그 피크 위치(6)를 획득할 수 있다. 이와 달리, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 1 거리(d1) 내에서의 상기 브래그 피크 위치(6)를 획득할 수 있다. 또한, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 2 감지 신호(33)를 이용하여 상기 제 2 방향(y)의 상기 브래그 피크 위치(6)를 계산할 수 있다. 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 2 감지 신호(33)로부터 상기 제 2 방향(y)에 대한 상기 브래그 피크 위치(6)를 획득할 수 있다. 이와 달리, 상기 신호 분석기(60)는 상기 제 2 거리(d2) 내에서의 상기 브래그 피크 위치(6)를 획득할 수 있다. The signal analyzer 60 analyzes the sensed first and second sensing signals 31 and 33 to calculate the depth profile of the particle beam 12 (S60). For example, the signal analyzer 60 may calculate the Bragg peak position 6 in the first direction (x) using the first sense signal 31. More specifically, the signal analyzer 60 may obtain the Bragg peak position 6 for the first direction (x) from the first sense signal 31. Alternatively, the signal analyzer 60 may obtain the Bragg peak position 6 within the first distance d1. Also, the signal analyzer 60 may calculate the Bragg peak position 6 in the second direction y using the second sensing signal 33. The signal analyzer 60 may obtain the Bragg peak position 6 for the second direction y from the second sensing signal 33. [ Alternatively, the signal analyzer 60 may obtain the Bragg peak position 6 within the second distance d2.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (8)

인체의 청각 기관들 내에 제 1 방향으로 제 1 센서들을 제공하는 단계;
상기 인체의 정수리와 구강 내에 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 제 2 센서들을 제공하는 단계;
상기 인체의 머리 내에 입자 빔을 제공하는 단계;
상기 입자 빔에 의해 생성된 음향 신호를 상기 제 1 및 제 2 센서들을 통해 검출하는 단계; 및
상기 음향 신호로부터 상기 머리 내에서의 상기 입자 빔의 브래그 피크 위치에 대응되는 상기 입자 빔의 깊이 프로파일을 계산하는 단계를 포함하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정 방법.
Providing first sensors in a first direction within a human auditory organ;
Providing second sensors in a crown of the human body and in a second direction intersecting the first direction within the oral cavity;
Providing a particle beam in the head of the human body;
Detecting an acoustic signal generated by the particle beam through the first and second sensors; And
And calculating a depth profile of the particle beam corresponding to a Bragg peak position of the particle beam in the head from the acoustic signal.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서들은 압전 센서 또는 광 센서를 포함하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first sensors include a piezoelectric sensor or an optical sensor.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 센서들은 상기 청각 기관의 고막의 진동을 감지하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the first sensors sense vibrations of the eardrum of the auditory organ.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 센서들은 상기 청각 기관들의 중이 내에 제공되는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법.
The method of claim 3,
Wherein the first sensors are provided in the middle of the auditory organs.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 센서들은 압전 센서들을 포함하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second sensors comprise piezoelectric sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센서들을 제공하는 단계는 상기 제 1 센서들 사이의 제 1 거리를 측정하는 단계를 포함하되,
상기 제 2 센서들을 제공하는 단계는 상기 제 2 센서들 사이의 제 2 거리를 측정하는 단계를 포함하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법.
The method according to claim 1,
Wherein providing the first sensors comprises measuring a first distance between the first sensors,
Wherein providing the second sensors comprises measuring a second distance between the second sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 입자 빔은 양성자 빔을 포함하는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법.
The method according to claim 1,
Wherein the particle beam comprises a proton beam.
제 1 항에 있어서,
상기 입자 빔은 상기 제 1 및 제 2 방향들과 교차하는 제 3 방향으로 입사되는 입자 빔의 깊이 프로파일 측정방법.The method according to claim 1,
Wherein the particle beam is incident in a third direction that intersects the first and second directions.
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