KR20180087310A - 방사선 빔 시준 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20180087310A
KR20180087310A KR1020187017485A KR20187017485A KR20180087310A KR 20180087310 A KR20180087310 A KR 20180087310A KR 1020187017485 A KR1020187017485 A KR 1020187017485A KR 20187017485 A KR20187017485 A KR 20187017485A KR 20180087310 A KR20180087310 A KR 20180087310A
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collimator
plate collimator
collimating system
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KR1020187017485A
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이완 코우리카우
제임스 에프 뎀프시
고피나스 쿠두발리
제랄드 이 파우트
아밋 샤르마
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뷰레이 테크놀로지스 인크.
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
    • G21K1/046—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers varying the contour of the field, e.g. multileaf collimators
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    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
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    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
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    • A61N5/1077—Beam delivery systems

Abstract

방사선 빔을 시준하기 위한 시준 시스템은, 방사선 빔이 제2 다판 시준기를 통과하기 전에 제1 다판 시준기를 통과하고 그의 목표물에 부딪히기 전에 제2 다판 시준기를 통과하도록 구성된, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기를 갖는다. 제1 다판 시준기의 판들 및 제2 다판 시준기의 판들은 서로 독립적으로 이동하도록 구성될 수 있다.

Description

방사선 빔 시준 시스템 및 방법
관련 출원
본 출원은 본원에서 참조로 통합된, 2015년 11월 24일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/259,570호에 기초하여 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 방사선 빔을 시준 또는 형상화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 시준기는 전형적으로 텅스텐과 같은 높은 원자 번호의 재료로부터 만들어지고, 그러므로 상당한 양의 방사선을 감쇠시킬 수 있다. 시준기는, 예를 들어, 정밀한 의료적 방사선 요법을 제공할 목적으로 방사선 빔을 형상화하기 위해 사용될 수 있다.
하나의 구현예에서, 시준 시스템은 방사선 공급원으로부터의 방사선 빔을 시준하고, 빔은 목표물로 지향된다. 시준 시스템은 다수의 판을 갖는 제1 다판 시준기, 및 다수의 판을 갖는 제2 다판 시준기를 포함한다. 시준 시스템은 방사선 빔이 제2 다판 시준기를 통과하기 전에 제1 다판 시준기를 통과하고, 목표물에 부딪히기 전에 제2 다판 시준기를 통과하도록 구성된다. 제1 다판 시준기의 판들 및 제2 다판 시준기의 판들은 서로 독립적으로 이동하도록 구성된다. 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기 중 적어도 하나는 이중 포커싱된다.
몇몇 변경예에서, 다음의 특징들 중 하나 이상이 임의의 실현 가능한 조합으로 선택적으로 포함될 수 있다.
제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 모두 이중 포커싱될 수 있거나, 판 사이 갭을 통한 방사선 누출을 감소시키도록 약간 탈포커싱되도록 구성될 수 있거나, 대략 1센티미터만큼 탈포커싱되도록 구성될 수 있다.
제1 다판 시준기는 초점을 가질 수 있고, 제2 다판 시준기는 초점을 가질 수 있고, 제1 다판 시준기의 초점은 제2 다판 시준기의 초점과 상이할 수 있다. 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기의 상이한 초점들은 제1 다판 시준기와 제2 다판 시준기 사이의 반음영의 정합을 개선할 수 있다. 제1 다판 시준기의 초점은 유효 공급점에 있을 수 있고, 제2 다판 시준기의 초점은 유효 공급점에서 벗어나서 이동될 수 있다. 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 제1 및 제2 다판 시준기들의 판들의 폭보다 더 얇은 빔을 시준하도록 추가로 구성될 수 있다.
제1 다판 시준기의 판들은 제2 다판 시준기의 판들과 대체로 동일한 폭을 가질 수 있다. 제1 다판 시준기의 판들은 서로 바로 인접할 수 있고, 제2 다판 시준기의 판들은 서로 바로 인접할 수 있다.
제1 다판 시준기 내의 인접한 판들 사이의 갭 및 제2 다판 시준기 내의 인접한 판들 사이의 갭은 방사선 누출을 감소시키기 위해 최소화될 수 있다.
제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기 모두의 판들은 대략 4mm 폭일 수 있다.
제1 다판 시준기의 판들 및 제2 다판 시준기의 판들은 그들의 폭의 대략 50%만큼 오프셋될 수 있다.
제1 다판 시준기의 판들의 두께 및 제2 다판 시준기의 판들의 두께는 대체로 동일할 수 있거나, 의료적 방사선 요법을 위해 방사선 빔을 완전히 감쇠시키기에 각각 충분할 수 있거나, 대략 5.5cm일 수 있다.
판들의 정합 표면들은 직선 모서리이거나, 설부 및 홈 인터페이스(tongue and groove interface)를 제공하도록 기계 가공되거나, 단차부 인터페이스를 제공하도록 기계 가공될 수 있다.
제1 및 제2 다판 시준기들의 판들은 감쇠 재료로부터 분리된 프레임을 이용하는 판 조립체를 포함할 수 있다. 프레임은 스테인리스강 합금으로부터 만들어질 수 있고, 감쇠 재료는 텅스텐 합금일 수 있다.
제1 다판 시준기는 2개의 뱅크를 가질 수 있고, 각각의 뱅크는 34개의 판을 포함하고, 제2 다판 시준기는 2개의 뱅크를 가질 수 있고, 각각의 뱅크는 35개의 판을 포함한다.
목표물에 가장 가까운 시준 시스템의 모서리는 방사선 등각점으로부터 60cm 미만일 수 있다. 시준 시스템은 선택적으로 시준기 조오(jaw)를 포함하지 않을 수 있다.
본 보호 대상의 구현예는 본원에서 제공되는 설명에 따른 방법과, 하나 이상의 기계(예컨대, 컴퓨터 등)가 설명되는 특징들 중 하나 이상을 구현하는 작동을 생성하게 하도록 작동 가능한 유형의 기계 판독 가능 매체를 포함하는 물품을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다. 유사하게, 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 결합된 하나 이상의 메모리를 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템이 또한 고려된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있는 메모리는 하나 이상의 프로세서가 본원에서 설명되는 작동들 중 하나 이상을 수행하게 하는 하나 이상의 프로그램을 포함하거나, 엔코딩하거나, 저장할 수 있다. 본 보호 대상의 하나 이상의 구현예에 따른 컴퓨터 구현 방법은 단일 컴퓨팅 시스템 내에 또는 다수의 컴퓨팅 시스템에 걸쳐 상주하는 하나 이상의 데이터 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 그러한 다중 컴퓨팅 시스템은 네트워크(예컨대, 인터넷, 무선 원거리 네트워크, 근거리 네트워크, 원거리 네트워크, 유선 네트워크 등)에 의한 연결을 포함하지만 이로 제한되지 않는 하나 이상의 연결을 거쳐, 다중 컴퓨팅 시스템들 중 하나 이상 사이의 직접 연결을 거쳐, 연결될 수 있고, 데이터 및/또는 명령 또는 다른 지시 등을 교환할 수 있다.
본 보호 대상의 하나 이상의 변경의 세부가 첨부된 도면 및 아래의 설명에서 설명된다. 본원에서 설명되는 보호 대상의 다른 특징 및 장점이 설명 및 도면, 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다. 본 개시되는 보호 대상의 소정의 특징이 특정 구현예에 관련하여 예시의 목적으로 설명되지만, 그러한 특징은 제한적인 것으로 의도되지 않음을 쉽게 이해하여야 한다. 본 개시내용에 이어지는 청구범위는 보호되는 보호 대상의 범주를 한정하도록 의도된다.
본 명세서 내에 통합되어 그의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본원에서 개시되는 보호 대상의 소정의 양태를 도시하고, 설명과 함께, 개시되는 구현예와 관련된 원리들 중 일부를 설명하는 것을 돕는다.
도 1은 방사선 공급원을 구비한 시준 장치의 예시적인 사용을 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2는 예시적인 다판 시준기 및 그가 개구를 생성할 수 있는 방식의 단순화된 도면이다.
도 3은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 이중 적층형 시준 장치가 방사선 빔을 시준할 수 있는 방식의 단순화된 도면이다.
도 5는 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 등각도이다.
도 6은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 7은 단차형 판 설계를 이용하는 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 8은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 추가의 구동 하드웨어를 구비한 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 9는 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 추가의 가이드 하드웨어를 구비한 예시적인 이중 적층형 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 10은 본 개시내용의 소정의 양태에 따른 예시적인 판 조립체의 단순화된 도면이다.
시준 장치/시스템에 대한 예시적인 용도가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시준 장치(102)는 방사선 공급원(104)으로부터 발산하는 방사선 빔(106)의 경로 내에 위치된다. 시준 장치(102)는 방사선 빔이 목표물(108)을 향해 이동할 때 방사선 빔(106)의 선택적인 감쇠를 가능케 한다. 방사선 공급원(104)은, 예를 들어, 방사성 동위 원소, 중이온 가속기, 전자 또는 광자 빔을 생성하기 위한 선형 가속기 등일 수 있다. 본 개시내용의 기술이 방사선 빔이 이용되는 임의의 분야에서 사용될 수 있지만, 본원에서 설명되는 실시예는 환자를 목표물(108)로서 도시한다.
도 2는 다판 시준기 (또는 MLC)로서 공지된 특정 유형의 시준 장치를 도시한다. 도시된 예시적인 MLC(200)는 가동 판(204)들의 제2 뱅크에 대향하는 가동 판(202)들의 뱅크를 포함한다. 그러한 장치에서, 각각의 판(206)은 빔을 치료를 위한 원하는 형상으로 시준하는, 개구(212)의 형성을 가능케 하도록 독립적으로 조정 가능하다.
MLC(200) 내의 각각의 판은 폭(208) 및 높이(110)(높이는 도 1에 도시됨)를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 높이(110)는 판의 "두께"로서 설명될 수도 있고, MLC(200)에 의한 빔(106)의 감쇠의 양을 결정하는 데 있어서 중요하다. 감쇠의 양은 또한 MLC의 판들이 만들어지는 재료에 의해 영향을 받고, 그러므로 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈럼, 탄탈럼 합금, 납, 납 합금 등과 같은 고감쇠 재료가 사용된다.
본 개시내용에 의해 고려되는 예시적인 시준 시스템이 도 3에 도시되어 있고, 다중 "적층형" MLC를 포함한다. 예를 들어, 도시된 실시예는 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)를 포함한다. MLC들은 그들의 감쇠 값이 방사선 빔(106)에 대해 가산적이도록 적층된다. 제1 MLC(302)는 제2 MLC(304)보다 방사선 공급원(104)에 더 가까이 위치되어, 방사선 빔(106)은 제2 MLC(304)를 통과하기 전에 제1 MLC(302)를 통과한다. 본원에 도시된 실시예는 2개의 적층형 MLC를 도시하지만, 추가의 MLC가 본 개시내용의 일반적인 교시에 따라 추가될 수 있음(예컨대, 3개의 적층체)이 고려된다.
시준 장치가 방사선 공급원(104)에 가까이 위치되는 것이 일반적이지만, 본 개시내용은 시준 장치를 목표물 또는 환자에 더 가까이 이동시키는 실시예를 고려한다. 예를 들어, 본 개시내용의 바람직한 구현예는 목표물/환자에 의해 점유되어야 하는 원하는 보어 또는 체적을 제한하지 않고서, 시준 장치를 목표물에 가능한 한 가까이 이동시킨다. 하나의 바람직한 구현예에서, 목표물(108)에 가장 가까운 시준 장치의 모서리(즉, 방사선 공급원(104)으로부터 가장 먼 제2 MLC(304)의 모서리)는 등각점으로부터 60cm 미만, 바람직하게는 등각점으로부터 약 50cm이다. 그러한 설계는 조립 중에 시준 장치의 위치 설정을 용이하게 하고 빔 반음영을 감소시키는 것이 고려된다.
도 4a 및 도 4b는 빔이 어떻게 예시적인 이중 적층형 MLC 시스템에 의해 시준될 수 있는 지의 단순화된 도면이다. 양 도면에 도시된 바와 같이, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 내의 판들은 판들의 폭의 절반만큼 또는 판들의 폭의 대략 절반만큼 오프셋된다. 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 내의 판들은 서로 독립적으로 이동될 수 있다. 도 4a에서, 제1 MLC(302) 내의 하나의 판 및 제2 MLC(304) 내의 하나의 판은 (판들의 폭에 대응하는 치수 내에서) 빔(106)이 통과할 수 있는 최소의 개구를 생성하도록 후퇴될 수 있다. 결과적으로, MLC들의 판들은 제1 및 제2 다판 시준기 각각의 판들의 폭보다 더 얇은 빔의 시준을 허용하는 방식으로 오프셋된다.
하나의 특정 구현예에서, 그러한 빔의 폭은 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두 내의 판들의 폭이 대략 8.3mm일 때 4.15mm일 수 있다. 도 4b는 MLC들 중 하나의 2개의 판들이 후퇴되고, 다른 MLC 내의 중첩하는 판이 후퇴될 때, 방사선 빔(106), 예를 들어, 8.3mm의 폭을 갖는 빔이 통과할 수 있는 제2 최소 개구가 생성되는 것을 도시한다.
하나의 구현예에서, MLC들이 적층되고, 각각의 MLC 내의 판들이 대체로 동일한 폭이고, 제1 MLC(302) 내의 판들은 (도 4에 도시된 바와 같이) 그들의 폭의 대략 절반만큼 제2 MLC(304) 내의 판들로부터 오프셋된다. 그러한 구현예의 MLC 판들은 여전히 대체로 동일한 해상도를 달성하면서, 전형적인 MLC의 폭의 대체로 2배가 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 등각점에서 5mm 해상도를 달성하기 위해, 전형적인 단일 MLC는 대략 2.5mm 폭의 판들을 요구할 것이고, 오프셋을 구비한 이중 적층형 설계에서, 판들은 대략 5mm 폭이며 동일한 해상도를 달성할 수 있다. 그러한 설계는 기계 가공의 용이성을 위해 그리고 판에 연결되거나 판과 인터페이싱하는 장비에 대해 더 많은 재료를 제공하기 위해 바람직할 수 있다.
도 5는 이중 적층형 MLC(302, 304)를 도시하는 도 3의 예시적인 시준 시스템의 등각도이다. 예시적인 시준 시스템이 가산적인 빔 감쇠 효과를 갖도록 배열된 다중 MLC를 포함하기 때문에, 각각의 개별 MLC 내의 판들은 표준 단일 MLC 시준 시스템 내의 판에 비교하여, 감소된 높이 또는 두께를 가질 수 있다. 일례로서, 2개의 MLC가 이용되는 경우에, 각각의 MLC 내의 판들은 동일한 재료로 만들어진 전형적인 단일 MLC 내의 판들의 높이의 대략 절반일 수 있다. 이는 개별 판들의 중량을 감소시킬 수 있어서, 판들을 제어하기 더 용이하게 만들며 더 신속한 이동을 허용하고, 이는 전체적인 치료 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 시준기가 (바람직하며, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이) 포커싱되거나 이중 포커싱되도록 설계되면, 빔에 노출되는 MLC의 모서리들은 더 큰 감쇠를 가질 것이고, MLC들 각각의 판들은 높이가 추가로 감소될 수 있다.
도 4에 도시된 빔 시준 특징부, 및 본원에서 설명되는 빔 감쇠의 중요성이 주어지면, 본 개시내용의 바람직한 구현예는 동일하거나 대체로 동일한 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)에 대한 판 높이를 이용한다. 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두가 방사선 빔(106)을 형상화하는 것을 담당하기 때문에, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)는 각각 바람직하게는, 일례로서, 의료적 방사선 요법을 위해, 방사선 빔(106)을 완전히 감쇠시키기에 충분한 판 높이를 구비하여 설계된다. 하나의 특정 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 판들은 17.5gm/cc 또는 더 높은 밀도의 텅스텐 합금(예컨대, 5:5:90 Cu:Ni:W)으로 만들어지고, 각각 대체로 5.5cm 두께이다. 바람직한 예시적인 시준 시스템은 제1 MLC(302)의 각각의 뱅크 내의 34개의 판 및 제2 MLC(304)의 각각의 뱅크 내의 35개의 판을 포함할 수 있지만, 각각의 뱅크 내의 판들의 상이한 해상도 및 개수가 고려된다.
본 개시내용의 기술과 함께 사용되는 MLC는 (선형 판 운동 및 라운딩된 판 단부를 갖는 것과 같은 비포커싱형 시준기에 대조적으로) 도면에 도시된 바와 같이, 이중 포커싱형인 것이 바람직하다. MLC는 판들의 빔 형성 표면들 전부가 방사선 공급원으로 다시 돌출할 때 이중 포커싱된다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 방사선 빔(106)은 방사선 공급원(104)으로부터 펼쳐져 나온다. 예시적인 시준 시스템이 (예컨대, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이) 원호를 따라 후퇴하는 만곡된 판을 이용하기 때문에, 판들의 모서리들은 그들이 후퇴할 때, 항상 방사선 공급원(104)으로 다시 돌출하는 선을 나타낸다. 그러한 설계에 의하면, 판들의 전체 두께는 빔이 시준 장치를 통과할 때 빔(106)을 감쇠시켜서, 판들이 얼마나 멀리 후퇴되는지에 관계없이 낮은 반음영을 구비한 더 예리한 빔 모서리를 제공할 것이다.
빔(106)을 시준하는 모든 4개의 판 표면들이 방사선 공급원으로 다시 돌출할 때, 시준 시스템은 "이중" 포커싱된다. 도 5는 MLC가 방사선 공급원(104)으로부터의 거리에 따라 증가하는 판의 폭에 의해, 빔(106)을 다른 치수에서 포커싱할 수 있는 방식을 도시한다. 도 5에서, 예를 들어, MLC(302)의 상부에서의 판들의 폭이 가장 얇다. 폭은 MLC(302)의 판들의 바닥에서 더 크고, 제2 MLC(304) 내의 판들의 상부에서 훨씬 더 크고, MLC(304) 내의 판들의 바닥에서 가장 크다. 이러한 설계는 또한 도 6에 도시되어 있다.
하나의 구현예에서, 판 설계의 포커싱은 의도적으로 약간 탈포커싱된다. 예를 들어, 판 표면들은 실제 방사선 공급원 위 또는 아래의 1 내지 2센티미터의 지점으로 돌출하도록 설계될 수 있다. 이러한 약간의 탈포커싱은 빔 반음영에 대해 작은 영향만을 가지면서, 판들 사이의 공간(즉, 판 사이 갭)을 통한 방사선 누출을 현저하게 감소시킬 수 있다.
다른 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)는 상이한 초점들을 갖는다. 그러므로, MLC들이 이동하는 원호들은 일정 지점에서 교차하지만, 이들의 경계 내에서, 이들은 서로로부터 충분한 간극을 갖도록 설계될 수 있다. 상이한 초점들은 제1 다판 시준기와 제2 다판 시준기 사이의 반음영의 정합을, 이들이 공급원으로부터 상이한 거리들에 있더라도, 개선하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 MLC의 초점은 유효 공급점에 위치될 수 있고, 제2 MLC의 초점은 유효 공급점에서 벗어나서 이동될 수 있다. 그러한 예시적인 설계는 상부 MLC의 반음영과 더 잘 정합하도록 하부 MLC의 반음영을 증가시키고, 제1 MLC 및 제2 MLC에 의해 형상화되는 빔 모서리들의 더 양호한 선량 정합을 제공한다.
종래의 비포커싱형 MLC에서, 시준기 조오는 빔 개구의 외부로의 방사선 누출을 방지하기 위해 필요하다. 종래의 MLC의 라운딩된 판 단부들이 완전히 폐쇄될 때에도 방사선을 차단하는 데 열악하므로, 폐쇄된 판 단부들은 흔히 이들이 종래의 시준기 조오에 의해 차단되는 위치로 이동된다. 이중 포커싱형 판들의 이용은 판 단부 누출 및 반음영을, (오프셋된 판 만남 위치를 갖는) 적당한 두께의 인접한 적층형 MLC가 투과를 차단하기에 충분할 정도로 제한하여, 종래의 시준기 조오는 필요치 않다. 따라서, 본 개시내용은 시준기 조오를 포함하지 않는 시준 시스템을 고려한다.
본 개시내용의 바람직한 구현예가 이중 포커싱형 MLC를 이용하지만, 단일 포커싱형 또는 비포커싱형 MLC가 또한 이용될 수 있거나, 혼합된 포커싱 유형들이 다중 적층형 MLC들에 걸쳐 사용될 수 있는 점이 고려된다.
포커싱형 구현예에서 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 판들의 폭을 비교할 때, 판 폭은 방사선 공급원(104)으로부터의 거리에 따라 연속적으로 증가함이 위에서 기술되었다. 그러나, 본 개시내용의 바람직한 구현예는 제2 MLC(304)에서와 같이 제1 MLC(302) 내에서 대체로 동일한 폭을 구비한 판 설계를 포함한다. 이러한 방식으로 설명될 때, "대체로 동일한 폭"은 제1 MLC(302) 내의 판들의 바닥 폭이 제2 MLC(304) 내의 판들의 상부 폭과 대체로 동일한 (즉, 그보다 약간만 더 작은) 것을 의미한다. 달리 말하자면, 제1 및 제2 MLC들 내의 포커싱된 판들은 (예컨대, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이) 포커싱형 설계를 제공하기 위해 필요한 바와 같이, 판들이 방사선 공급원(104)으로부터 더 멀리 연장할 때 작은 추가의 폭이 판들을 따라 추가되는 것을 포함하여, 대체로 동일한 폭을 갖는 것으로서 간주될 수 있다.
바람직한 구현예가 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 내의 판 폭이 대체로 동일한 판 설계를 이용하지만, 본 개시내용은 판 폭들이 적층된 MLC들 사이에서 상이할 수 있는 설계를 고려한다.
본 개시내용의 바람직한 구현예에서, 제1 MLC(302)의 판들은 서로 바로 인접하거나 접촉하고, 제2 MLC(304) 내의 판들은 서로 바로 인접하거나 접촉한다. 이러한 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두 내의 인접한 판들 사이의 갭은 판들 사이의 방사선 누출을 최소화하며, 여전히 상대 이동을 허용하는 방식으로 최소화된다. 이러한 유형의 구현예는, 예를 들어, 도 4, 도 5, 및 도 6에 도시되어 있다.
MLC의 판들이 독립적으로 이동할 수 있기 때문에, 반드시 이들 사이에, 일부 방사선이 통과할 수 있는 작은 갭이 있다. 본 개시내용의 시준 시스템은 제1 MLC(302)의 판들 및 제2 MLC(304)의 판들이 바람직하게는 판들 사이의 갭이 정렬되지 않고, 따라서 방사선 빔(106)이 제1 MLC(302) 내의 판 갭을 통해 그리고 그 다음 제2 MLC(304) 내의 판 갭을 통해 직접 투과하지 않을 수 있도록 배열되는 점을 고려한다. 대신에, 제1 MLC(302)의 판들은 바람직하게는 제2 MLC(304)의 판들로부터 오프셋되어, 빔이 양 MLC들의 판 사이 갭을 통해 이동하는 직선 경로가 없다. 예를 들어, 도 4, 도 5, 및 도 6 참조.
예시적인 실시예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 판들은 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 판 사이 갭들 사이의 최대 분리를 제공하기 위해 그들의 폭의 대략 50%만큼 오프셋된다. 판 폭의 50% 미만의 오프셋이 본 개시내용에 의해 고려되지만, 오프셋은 바람직하게는 이용되고, 바람직하게는 판의 폭의 10%를 초과한다.
하나의 MLC만을 구비한 전형적인 시준 시스템에서, 판 사이 누출은 판들이 서로 정합하거나 맞닿는 위치에서 판들의 복합한 기계 가공을 통해 방지되어야 한다. 예를 들어, 설부 및 홈 설계 또는 단차형 설계가 상당한 빔 누출을 허용할 수 있는 선형 판 사이 갭을 차단하도록 채용될 수 있다. 본 개시내용의 시준 시스템은 직선 모서리의 판이 이용되더라도, 시준 시스템을 통한 누출 경로가 제1 MLC(302)와 제2 MLC(304) 사이의 판들의 이전에 설명된 중첩 또는 오프셋에 의해 차단될 것이기 때문에, 그러한 추가의 기계 가공을 제거하는 능력을 고려한다. 바람직한 구현예는 판 사이 누출을 차단하기 위한 추가의 기계 가공 또는 특징부가 없이 단순한 직선 모서리의 판을 포함한다. 그러한 설계는 또한 더 균일한 판 모서리 및 감소된 빔 반음영을 생성할 수 있다.
이전에 설명된 시준 시스템의 대안적인 실시예에서, 다중 MLC 및 판 오프셋을 가짐에도 불구하고, 판들의 정합 표면들은 누출 경로를 추가로 감소시키고 MLC의 높이의 감소를 가능케 하도록 기계 가공될 수 있다. 설부 및 홈 설계 등과 같은, 비선형 표면의 임의의 구성이 유익한 것으로 입증될 수 있다. 도 7에 도시된 예시적인 실시예에서, 단차부들이 판들의 정합 표면들 내로 기계 가공된다. 도 7은 제1 MLC(302)에 대응하는 제1 부분적인 판 뱅크(702), 및 제2 MLC(304)에 대응하는 제2 부분적인 판 뱅크(706)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 판들은 폭(709) 및 높이(704, 708)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 부분적인 판 뱅크(702)의 판 높이(704) 및 부분적인 판 뱅크(706)의 판 높이(708)는 동일하고, 대략 5.5cm이다. 그러나, 판 뱅크들 각각의 높이가 동일할 필요는 없다.
도 7에 도시된 예시적인 판 정합 표면 기계 가공은 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두의 판들 내에 포함된 단차 특징부이다. 단순화된 설명의 목적으로, 높이(704)와 높이(708)가 동일하며 모두가 변수("H")와 동일하다고 가정할 것이다. 도 7의 예에서, 2 x H의 두께를 통한 최대 빔 감쇠를 보이는, 입사하는 방사선 빔(106)이 판 뱅크(702)의 전체 높이(704) 및 판 뱅크(706)의 전체 높이(708)를 통해 이동해야 하는 경로(710)와 같은 진출 투과 경로가 존재할 것이다. 그러나, H + 1/2H = 3/2H의 총 판 두께를 통해서만 통과한 결과로서 감소된 감쇠를 보이는, 경로(712, 714)와 같은, 판 사이 갭과 마주치는 투과 경로가 또한 있다. 그럼에도, 3/2H의 이러한 감쇠 두께는 "단차" 특징부가 없는 이중 적층형 시준 시스템 내에서 마주치는 단지 1H의 두께보다 더 크다. 따라서, 단차 특징부는 단차 특징부가 없는 MLC에 의해 관찰되는 동일한 감쇠를 달성하기 위해 MLC(302) 및 MLC(304) 내의 판들의 총 높이에 있어서 33% 감소를 허용한다. 그러므로, 그러한 특징부는 요구되는 재료의 양 및 판의 중량을 감소시켜서, MLC 속력 및 성능을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 일례로서, MLC(302, 304)들 각각에 대한 판 높이는 대략 3.7cm일 수 있다.
오프셋을 구비한 이중 적층형 설계에서, 판 오프셋은 빔(106)이 개구(212)의 모서리에서의 위치에서 전형적인 양의 재료의 약 절반만큼만 감쇠되게 할 것이다. 또는, 단차 특징부가 이용되면, 방사선 빔(106)은 훨씬 더 적은 재료에 의해 감쇠될 것이다 (예를 들어, 도 7의 경로(716) 참조).
본원에서 설명되는 예시적인 MLC 조립체는 판들을 지지하고 구동하기 위한 기계적 구조물, 판들의 위치를 조작하기 위한 서보 모터, 및 원하는 빔 형상 및 감쇠를 달성하기 위한 제어 시스템을 또한 포함할 수 있다. 도 8은 구동 링키지(802) 및 판 구동 모터 조립체(804)를 포함하는, 예시적인 시준 시스템의 추가의 도면이다. 제어 시스템, 엔코더, 전력 케이블 등과 같은 다수의 다른 관련 시스템이 도시되지는 않았지만, 또한 포함될 수 있다.
도 9는 상부 판 지지 가이드(902), 중간 판 지지 가이드(904), 및 바닥 판 지지 가이드(906)를 포함하는 예시적인 시준 시스템의 판들을 지지 및 구동하기 위한 추가의 구조물을 도시한다. 하나의 실시예에서, 판들은 판 지지 가이드 내의 홈 내에 얹힐 수 있는, 상부 및 바닥 표면에서의 탭을 포함한다 (예컨대, 도 6 참조). 또한, 안내 압력 조정 플레이트(908)가 판들의 원활하지만 헐겁지 않은 이동을 보장하기 위해 또한 포함될 수 있다. 하나의 특정 구현예는 판들의 이동을 추가로 안내하고 과도한 진동을 회피하기 위해 로드(910)를 또한 포함할 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 판 조립체(1002)의 설계에 대한 하나의 구현예는 감쇠 재료(1006)로부터 분리된 프레임(1004)을 이용한다. 그러한 설계에서, 판 지지 가이드와 맞물리는 판 조립체(1002)의 프레임(1004) 부분은 감쇠 재료(1006)와 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 감쇠 재료(1006)가 전형적으로 텅스텐 합금 또는 방사선 감쇠를 위한 다른 고밀도 재료이지만, 프레임(1004)은 다른 재료, 예를 들어, 스테인리스강으로부터 만들어질 수 있다. 감쇠 재료(1006)는 프레임(1004) 내로의 삽입물로 설계될 수 있고, 2개의 재료들이 본딩, 소결, 또는 용접과 같은 다수의 방법을 사용하여 함께 고정될 수 있다. 바람직하게는, 프레임(1004)은 판 조립체(1002)의 전체적인 감쇠 특성의 변동을 회피하기 위해 판 조립체(1002)의 감쇠 모서리(1008)까지 완전히 연장하지 않는다.
본원에서 설명되는 보호 대상의 하나 이상의 양태 또는 특징, 예를 들어, 다판 시준기를 위한 제어 시스템은 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수 설계된 주문형 집적 회로(ASIC: application specific integrated circuit), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 양태 또는 특징은 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치, 및 적어도 하나의 출력 장치로부터 데이터 및 지시를 수신하고 그리고 그로 데이터 및 지시를 송신하기 위해 결합된, 전용 또는 범용일 수 있는 적어도 하나의 프로그램 가능 프로세서를 포함하는 프로그램 가능 시스템 상에서 실행 및/또는 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 내의 구현예를 포함할 수 있다. 프로그램 가능 시스템 및 컴퓨팅 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 대체로 서로로부터 이격되고, 전형적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트 및 서버의 관계는 각각의 컴퓨터 상에서 실행되며 서로에 대한 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램에 의해 발생한다.
프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 애플리케이션, 구성요소, 또는 코드로도 지칭될 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능 프로세서를 위한 기계 명령을 포함하고, 고수준 절차어, 객체 지향형 프로그래밍 언어, 기능적 프로그래밍 언어, 논리적 프로그래밍 언어, 및/또는 어셈블리어/기계어로 구현될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "기계 판독 가능 매체" (또는 "컴퓨터 판독 가능 매체")라는 용어는 기계 판독 가능 신호로서 기계 명령을 수신하는 기계 판독 가능한 매체를 포함하는, 프로그램 가능 프로세서로 기계 명령 및/또는 데이터를 제공하기 위해 사용되는, 예를 들어, 자기 디스크, 광디스크, 메모리, 및 프로그램 가능 로직 장치(PLD: Programmable Logic Device)와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장비, 및/또는 장치를 지칭한다. "기계 판독 가능 신호" (또는 "컴퓨터 판독 가능 신호")라는 용어는 프로그램 가능 프로세서에 기계 명령 및/또는 데이터를 제공하기 위해 사용되는 임의의 신호를 지칭한다. 기계 판독 가능 매체는, 예를 들어, 비일과성 고체 상태 메모리 또는 자기 하드 드라이브 또는 임의의 등가의 저장 매체로서와 같이, 그러한 기계 명령을 비일과성으로 저장할 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어, 하나 이상의 물리적 프로세서 코어와 관련된 프로세서 캐시 또는 다른 임의 접근 메모리에서와 같이, 일과성 방식으로 그러한 기계 명령을 저장할 수 있다.
사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 본원에서 설명되는 보호 대상의 하나 이상의 양태 또는 특징은, 예를 들어, 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 모니터와 같은 디스플레이 장치, 및 예를 들어, 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 마우스 또는 트랙볼과 같은 포인팅 장치를 갖는 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 다른 종료의 장치가 사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은, 예를 들어, 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 촉각적 피드백과 같은 임의의 형태의 감각 피드백일 수 있고; 사용자로부터의 입력은 음향, 음성, 또는 접촉 입력을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 임의의 형태로 수신될 수 있다. 다른 가능한 입력 장치는 단일 또는 다중 지점 저항식 또는 용량식 트랙 패드와 같은 터치 스크린 또는 다른 터치 감작 장치, 음성 인식 하드웨어 및 소프트웨어, 광학 스캐너, 광학 포인터, 디지털 영상 포착 장치 및 관련된 해석 소프트웨어 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
상기 설명 및 청구범위에서, "~ 중 적어도 하나" 또는 "~ 중 하나 이상"과 같은 문구는 요소 또는 특징들의 집합적 목록에 이어서 발생할 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 또한 2개 또는 그 이상의 요소 또는 특징들의 목록 내에서 발생할 수 있다. 그러한 문구는 그가 사용되는 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 부정되지 않으면, 열거된 요소 또는 특징들 중 임의의 하나를 개별적으로 또는 다른 언급된 요소 또는 특징들 중 임의의 하나와 조합된 언급된 요소 또는 특징들 중 임의의 하나를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나"; "A 및 B 중 하나 이상"; 및 "A 및/또는 B"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A 및 B 함께"를 의미하도록 의도된다. 유사한 해석이 또한 3개 또는 그 이상의 항목을 포함하는 목록에 대해 의도된다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나"; "A, B, 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B, 및/또는 C"라는 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A 및 B 및 C 함께"를 의미하도록 의도된다. 상기 및 청구범위에서의 "~에 기초하여"라는 용어의 사용은 언급되지 않은 특징 또는 요소가 또한 허용 가능하도록, "~에 적어도 부분적으로 기초하여"를 의미하도록 의도된다.
본원에서 설명되는 보호 대상의 양태는 원하는 구성에 의존하여 시스템, 장치, 방법, 컴퓨터 프로그램, 및/또는 물품으로 실시될 수 있다. 첨부된 도면에 도시되고 그리고/또는 본원에서 설명된 임의의 방법 또는 논리 흐름은 바람직한 결과를 달성하기 위해, 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 반드시 요구하지는 않는다. 상기 설명에서 설명된 구현예는 본원에서 설명되는 보호 대상에 따른 모든 구현예를 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 단지 설명되는 보호 대상에 관련된 양태에 따른 몇몇 예이다. 몇몇 변경이 위에서 상세하게 설명되었지만, 다른 변형 또는 추가가 가능하다. 특히, 추가의 특징 및/또는 변경이 본원에서 설명된 것에 추가하여 제공될 수 있다. 위에서 설명된 구현예는 개시된 특징들의 다양한 조합 및 하위 조합, 및/또는 위에서 기술된 추가의 특징들의 조합 및 하위 조합에 관련될 수 있다. 또한, 위에서 설명된 장점들은 임의의 도출된 청구항의 적용을 장점들 중 임의의 하나 또는 모두를 달성하는 과정 및 구조로 제한하도록 의도되지 않는다.
추가로, 섹션 제목은 본 개시내용으로부터 도출될 수 있는 임의의 청구항에서 표현되는 본 발명(들)을 제한하거나 특징화하지 않아야 한다. 구체적으로, 그리고 예시적으로, 제목이 "기술 분야"를 지칭하지만, 그러한 청구항은 소위 기술 분야를 설명하기 위해 이러한 제목 하에서 선택된 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 아울러, "배경 기술"에서의 기술의 설명은 기술이 본 개시내용의 임의의 발명(들)에 대한 종래 기술이라는 인정으로서 해석되지 않아야 한다. 또한, "과제의 해결 수단"은 도출된 청구항에서 설명되는 본 발명(들)의 특징화로서 간주되지 않아야 한다. 또한, 일반적인 본 개시내용에 대한 임의의 참조 또는 단수의 "본 발명"이라는 단어의 사용은 아래에서 설명되는 청구항의 범주에 대한 임의의 제한을 의미하도록 의도되지 않는다. 복수의 발명이 본 개시내용으로부터 도출된 복수의 청구항의 한정에 따라 설명될 수 있고, 따라서 그러한 청구항은 그에 의해 보호되는 본 발명(들) 및 그의 등가물을 한정한다.

Claims (24)

  1. 방사선 공급원으로부터의, 목표물로 지향되는 방사선 빔을 시준하기 위한 시준 시스템이며,
    복수의 판들을 갖는 제1 다판 시준기; 및
    복수의 판들을 가는 제2 다판 시준기로서, 방사선 빔이 제2 다판 시준기를 통과하기 전에 제1 다판 시준기를 통과하고 목표물에 부딪히기 전에 제2 다판 시준기를 통과하도록 구성된, 제2 다판 시준기
    를 포함하고,
    제1 다판 시준기의 판들 및 제2 다판 시준기의 판들은 서로 독립적으로 이동하도록 구성되고,
    제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기 중 적어도 하나는 이중 포커싱되는,
    시준 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 모두 이중 포커싱되는, 시준 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 판 사이 갭을 통한 방사선 누출을 감소시키기 위해 약간 탈포커싱되도록 구성되는, 시준 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 대략 1센티미터만큼 탈포커싱되도록 구성되는, 시준 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기는 초점을 갖고, 제2 다판 시준기는 초점을 갖고, 제1 다판 시준기의 초점은 제2 다판 시준기의 초점과 상이한, 시준 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기의 상이한 초점들은 제1 다판 시준기와 제2 다판 시준기 사이의 반음영의 정합을 개선하는, 시준 시스템.
  7. 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 초점은 유효 공급점에 있고, 제2 다판 시준기의 초점은 유효 공급점에서 벗어나서 이동되는, 시준 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기는 제1 및 제2 다판 시준기의 판들의 폭보다 더 얇은 빔을 시준하도록 추가로 구성되는, 시준 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 판들은 제2 다판 시준기의 판들과 대체로 동일한 폭을 갖는, 시준 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 판들은 서로 바로 인접하고, 제2 다판 시준기의 판들은 서로 바로 인접하는, 시준 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기 내의 인접한 판들 사이의 갭 및 제2 다판 시준기 내의 인접한 판들 사이의 갭은 방사선 누출을 감소시키도록 최소화되는, 시준 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기 모두의 판들은 대략 4mm 폭인, 시준 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 판들 및 제2 다판 시준기의 판들은 그들의 폭의 대략 50%만큼 오프셋되는, 시준 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 판들의 두께 및 제2 다판 시준기의 판들의 두께는 대체로 동일한, 시준 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기의 판들의 두께 및 제2 다판 시준기의 판들의 두께는 의료적 방사선 요법을 위해 방사선 빔을 완전히 감쇠시키기에 각각 충분한, 시준 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 제1 다판 시준기 및 제2 다판 시준기 모두의 판들의 두께는 대략 5.5cm인, 시준 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 판들의 정합 표면들은 직선 모서리인, 시준 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 판들의 정합 표면들은 설부 및 홈 인터페이스를 제공하도록 기계 가공되는, 시준 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 판들의 정합 표면들은 단차부 인터페이스를 제공하도록 기계 가공되는, 시준 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 다판 시준기의 판들은 감쇠 재료로부터 분리된 프레임을 이용하는 판 조립체를 포함하는, 시준 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 프레임은 스테인리스강 합금으로부터 만들어지고, 감쇠 재료는 텅스텐 합금인, 시준 시스템.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 다판 시준기는 2개의 뱅크를 갖고, 각각의 뱅크는 34개의 판을 포함하고, 제2 다판 시준기는 2개의 뱅크를 갖고, 각각의 뱅크는 35개의 판을 포함하는, 시준 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 목표물에 가장 가까운 시준 시스템의 모서리는 방사선 등각점으로부터 60cm 미만인, 시준 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 시준기 조오를 포함하지 않는, 시준 시스템.
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