KR20180112548A

KR20180112548A - 방사선량 모니터링 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20180112548A
Application number: KR1020170043782A
Authority: KR
Inventors: 주상규; 홍채선
Original assignee: 사회복지법인 삼성생명공익재단
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-12

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 방사선 치료 시 환자의 표적 장기에 방사선 빔을 조사하는 방사선 치료기와 함께 구동되는 방사선량 모니터링 시스템에 있어서, 수축된 상태로 환자의 직장 내로 삽입되고, 팽창된 상태로 표적 장기를 고정시키는 탄성체와, 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 송신부와 표적 장기로부터 반사되는 에코(echo) 신호를 수신하는 수신부를 포함하여, 수신부에서 수신되는 에코 신호를 기반으로 방사선 치료 전 표적 장기의 위치를 파악하고, 방사선 치료 중 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 초음파 프로브를 포함하는 초음파 직장 풍선 장치와, 방사선 치료 계획 단계에서 획득되는 표적 장기의 제1 위치에 대한 기준 영상을 저장하는 기준 영상 저장부와, 방사선 치료 전 초음파 직장 풍선 장치를 통해 획득되는 표적 장기의 제2 위치에 대한 검증 영상을 저장하는 검증 영상 저장부를 포함하는 영상 저장부와, 방사선 치료 계획 단계에서 표적 장기에 조사될 목표 선량을 저장하는 목표 선량 저장부와, 방사선 치료 중 초음파 직장 풍선 장치를 통해 획득되는 흡수 선량을 저장하는 흡수 선량 저장부를 포함하는 선량 저장부와, 기준 영상과 검증 영상을 비교하여 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 위치 판단부와, 목표 선량과 흡수 선량을 비교하여 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단부를 포함하는 연산부를 포함하고, 방사선 치료 전에는 초음파 프로브의 송신부 및 수신부가 작동하고, 방사선 치료가 시작되면 송신부의 작동이 중지되는 방사선량 모니터링 시스템을 개시한다.

Description

방사선량 모니터링 시스템 및 방법{Radiation dose monitoring system and method thereof}

본 발명의 실시예들은 방사선 치료에 이용할 수 있는 방사선량 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

방사선 치료 시 유의해야할 중요한 요소 중 하나는 치료 중 환자의 장기가 움직이지 않는다는 전제 하에 이루어져야 한다는 점이다. 예컨대 방사선 치료기를 이용할 경우, 표적이되는 종양 부위에 방사선 빔을 집중적으로 조사하는 한편, 주변 정상 조직에는 최소한의 선량이 조사되도록 방사선 치료기의 정확성을 높이는 것이 성공적인 방사선 치료의 관건이다.

특히, 움직이는 장기에 대한 체부 정위 방사선 치료는 다른 방사선 치료에 비해 치료시간이 현격히 길고, 이에 따른 부작용의 위험 또한 매우 클 수 있으므로, 이를 해소하기 위해 별도의 기기를 이용하여 장기의 움직임을 고정할 필요가 있다.

또한, 성공적인 방사선 치료를 위해서는 표적 장기의 위치를 정확하게 고정해야할 뿐만 아니라, 인체 내로 흡수되는 방사선량에 대해서도 정확하게 모니터링할 필요성이 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 실시예들은 방사선 치료 시 표적 장기의 움직임을 최소화하고, 표적 장기로 흡수되는 방사선량을 실시간으로 모니터링함으로써, 정밀하고 안전한 방사선 치료를 가능하게 하는 방사선량 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 실시예에 있어서, 기준 영상 및 검증 영상 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 영상 출력부와, 목표 선량 및 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 선량 출력부를 포함하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 수신부는, 방사선 치료 전에는 송신부에서 표적 장기로 방사된 초음파가 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하고, 방사선 치료 중에는 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호를 수신할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 수신부에 수신되는 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환하는 변환부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 초음파 직장 풍선 장치는, 내부로 유체가 유동 가능한 몸체부와, 몸체부에 연결되어 몸체부로 유체를 공급하거나, 몸체부로부터 유체를 취출하는 유체 주입부와, 몸체부에 연결되어 몸체부의 이동을 가이드하는 지지부를 더 포함하고, 몸체부는 환자의 직장으로 삽입되는 몸체부의 깊이를 측정하기 위한 눈금을 표시하는 눈금자와, 눈금자 상에서 몸체부의 길이 방향으로 이동 가능하도록 몸체부에 설치되는 측정자를 포함하고, 지지부는 환자의 직장에 몸체부를 복수 회 삽입하는 경우에도 매 삽입 시 눈금자 상에서의 측정자의 위치가 동일하도록 환자의 직장에 몸체부를 삽입할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 위치 판단부는 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하일 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 조사하도록 방사선 치료기에 치료 시작 신호를 전달할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 위치 판단부는 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과할 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 조사하지 않도록 방사선 치료기에 치료 보류 신호를 전달할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 선량 판단부는 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값 이하일 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 계속해서 조사하도록 방사선 치료기에 치료 지속 신호를 전달할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 선량 판단부는 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우, 방사선 빔의 조사를 중지하도록 방사선 치료기에 치료 중지 신호를 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 방사선 치료 전 환자의 표적 장기의 제1 위치를 촬영하여 기준 영상으로 저장하는 기준 영상 저장 단계와, 목표 선량과 위치오차 임계값 및 선량오차 임계값을 설정하는 기준값 설정 단계와, 초음파 직장 풍선 장치를 환자의 직장 내부로 삽입하고, 초음파 직장 풍선 장치의 내부로 유체를 주입하여 환자의 표적 장기를 고정하는 표적 장기 고정 단계와, 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 획득하여 검증 영상으로 저장하는 검증 영상 저장 단계와, 기준 영상과 검증 영상을 비교하여 환자의 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하인지 여부를 판단하는 위치 검증 단계와, 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하일 경우 방사선 치료를 시작하여 방사선 빔을 표적 장기에 조사하는 방사선 치료 단계와, 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 흡수 선량 모니터링 단계와, 목표 선량과 흡수 선량을 비교하여 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 검증 단계와, 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우 방사선 빔의 조사를 중지하는 방사선 치료 중지 단계를 포함하는 방사선량 모니터링 방법을 개시한다.

본 실시예에 있어서, 위치 검증 단계 이후에, 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과할 경우, 환자의 자세를 교정하여 다시 위치 검증 단계를 수행하는 자세 교정 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 선량 검증 단계 이후에, 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값 이하일 경우, 방사선 빔이 표적 장기에 조사되도록 방사선 치료 단계를 계속하여 수행할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 검증 영상 저장 단계는, 초음파 직장 풍선 장치의 송신부를 통해 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하고, 초음파 직장 풍선 장치의 수신부를 통해 표적 장기에서 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하며, 표적 장기에 방사된 초음파와, 초음파로 인해 표적 장기에서 반사되는 초음파 에코 신호를 분석하여 환자의 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 생성할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 위치 검증 단계는, 기준 영상 및 검증 영상 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 흡수 선량 모니터링 단계는, 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 초음파 직장 풍선 장치의 송신부의 작동을 중지하고, 초음파 직장 풍선 장치의 수신부를 통해 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호를 수신하며, 표적 장기에 조사되는 방사선 빔과, 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호와의 교정식을 획득하고, 교정식을 이용하여 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 흡수 선량 모니터링 단계는, 목표 선량 및 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 방사선 치료 중지 단계는, 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우 사용자가 인식할 수 있는 경보 메시지를 생성할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 방사선 치료 시 표적 장기의 움직임을 최소화하고, 표적 장기로 흡수되는 방사선량을 실시간으로 모니터링함으로써, 정밀하고 안전한 방사선 치료를 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 초음파 직장 풍선 장치를 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 환자의 직장 내에 삽입된 도 2의 초음파 직장 풍선 장치의 탄성체가 팽창하기 이전의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 3의 초음파 직장 풍선 장치의 탄성체가 팽창한 이후의 모습을 나타내는 측면도이다.
도 5는 방사선 치료 중 환자의 표적 장기에서 생성되는 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환하여 이를 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 출력하는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 5에 도시된 환자의 체내 영상을 다른 각도에서 바라본 모습을 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 1의 방사선량 모니터링 시스템을 이용하여 방사선 치료 시 환자의 표적 장기를 고정하고, 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 특히, 명세서 전반에 걸쳐, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 통해 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1의 초음파 직장 풍선 장치를 구체적으로 나타내는 개념도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 모니터링 시스템(100)은 환자의 표적 장기를 원하는 위치에 고정시키고, 표적 장기의 위치를 검증하는 동시에 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 초음파 직장 풍선 장치(110)와, 표적 장기의 위치를 저장하는 영상 저장부(120)와, 표적 장기에 흡수될 방사선량의 목표치(이하, '목표 선량')와 방사선 치료 시 실제로 표적 장기에서 흡수되는 방사선량의 흡수량에 대한 정보(이하, '흡수 선량')를 저장하는 선량 저장부(130) 및 표적 장기의 위치와 표적 장기에 흡수되는 흡수 선량을 검증하는 연산부(140)를 포함할 수 있다.

또한, 방사선량 모니터링 시스템(100)은 전술한 초음파 직장 풍선 장치(110), 영상 저장부(120), 선량 저장부(130) 및 연산부(140)와 각각 전기적으로 연결되어 신호를 송수신함으로써 환자의 표적 장기의 위치를 고정하고, 표적 장기에 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 전체적인 과정을 제어하는 제어부(105)를 포함할 수 있다.

초음파 직장 풍선 장치(110)는 환자의 직장으로 삽입되어 환자의 내부 장기, 예컨대 전립선과 방광을 고정하는 역할을 수행하는 장치로써, 구체적으로는 몸체부(111), 초음파 프로브(112), 유체 주입부(113), 탄성체(114) 및 지지부(115)를 포함할 수 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여 초음파 직장 풍선 장치(110)의 각 구성요소에 대해 보다 상세하게 설명하기로한다.

도 2를 참조하면, 몸체부(111)는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 본체를 이루는 구성요소로써, 내부로 공기나 물 등의 유체가 유동 가능하도록 형성될 수 있다. 몸체부(111)는 환자의 직장을 통해 환자의 신체 내부로 삽입되므로, 바람직하게는 원통형으로 형성될 수 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 몸체부(111)는 타원 기둥형, 다각 기둥형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 그 모서리는 환자의 체내 장기를 손상시키지 않을 정도로 만곡된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 몸체부(111)에는 환자의 직장으로 삽입되는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 깊이를 측정하기 위하여 눈금을 표시하는 눈금자(111-1)가 형성될 수 있으며, 이러한 눈금자(111-1) 상에는 몸체부(111)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 몸체부(111)에 설치되는 측정자(111-2)가 설치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 측정자(111-2)가 눈금자(111-1) 상의 어느 곳에 위치하느냐를 관찰함에 따라 초음파 직장 풍선 장치(110)가 환자의 직장에 어느 정도 깊이로 삽입되었는지 확인할 수 있다.

또한, 측정자(111-2)의 위치 정보는 별도로 저장될 수 있으며, 일회의 방사선 치료 이후에 후속적으로 진행되는 다수회의 방사선 치료 과정에서, 후술할 지지부(115)의 구동에 의해 초음파 직장 풍선 장치(110)는 저장된 측정자(111-2)의 위치만큼 반복적으로 삽입될 수 있다. 따라서, 방사선 치료 과정이 다수회 반복되더라도, 초음파 직장 풍선 장치(110)는 일정한 깊이로 환자의 직장 내부로 삽입과 배출을 반복할 수 있다.

그리고, 몸체부(111)에는 하나 이상의 연결 구멍(111-3)이 형성될 수 있다. 연결 구멍(111-3)은, 몸체부(111)와 후술할 탄성체(114)를 서로 연결하여 상호 간의 유체의 유동을 허용하는 통로로써, 탄성체(114)에 의해 둘러싸이는 몸체부(111)의 일부분에 형성될 수 있다.

다음으로, 초음파 프로브(112)는 몸체부(111)의 내부에 수용되어, 피검사체, 즉 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 송신부(112-1)와, 표적 장기로부터 반사되는 에코(echo) 신호를 수신하는 수신부(112-2)를 포함할 수 있다. 후술하겠으나, 방사선 치료 전에는 초음파 프로브(112)의 송신부(112-1)와 수신부(112-2)가 함께 작동하며, 방사선 치료가 시작되면 초음파 프로브(112)의 송신부(112-1)는 작동이 중지될 수 있다.

상세히, 수신부(112-2)는 방사선 치료 이전과 치료 중에 각각 다른 에코 신호를 수신할 수 있다. 예컨대, 방사선 치료 전 수신부(112-2)는 송신부(112-1)에서 환자의 표적 장기로 방사된 초음파가 표적 장기로부터 반사되는 초음파 에코 신호를 수신할 수 있으며, 방사선 치료 중 수신부(112-2)는 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 표적 장기가 진동함으로써 생성되는 진동파 에코 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 초음파 에코 신호와 진동파 에코 신호는 실질적으로 동일한 음파(acoustic wave)이나, 이후 설명의 편의를 위해 초음파 에코 신호와 진동파 에코 신호로 구분하였음을 밝혀둔다.

한편, 도면에 별도로 도시되지는 않았으나, 일예로, 이러한 초음파 프로브(112)는 몸체를 형성하는 하우징(미도시)과, 하우징의 내부에 배치되어 외부에서 인가되는 전압의 유무에 따라 초음파를 발생시키는 초음파 트랜스듀서(미도시)를 포함할 수 있다.

더 구체적으로, 초음파 트랜스듀서는 전기적인 신호와 초음파를 상호 변환시키는 압전부(미도시)와, 압전부에서 발생되는 초음파의 음향 임피던스를 피검사체의 음향 임피던스와 매칭시키는 매칭부(미도시) 및 피검사체의 반대방향으로 송신되는 에코 신호를 흡수하는 흡음부(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 초음파 프로브(112)의 구성은 초음파를 방사하여 일련의 영상을 획득하는 초음파 기기의 일반적인 예시로써, 더 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

다음으로, 유체 주입부(113)는 연결부(113-1)를 통해 몸체부(111)에 연결되어 몸체부(111)로 유체를 공급하거나, 몸체부(111)로부터 유체를 취출할 수 있다. 즉, 유체 주입부(113)는 소정량의 유체를 수용할 수 있으며, 외부로부터의 가압 또는 감압에 따라 유체를 몸체부(111) 측으로 공급하거나, 몸체부(111)에 유입된 유체를 유체 주입부(113) 측으로 취출할 수 있다.

또한, 유체 주입부(113) 및 연결부(113-1) 중 적어도 하나는 몸체부(111)로 공급되거나 몸체부(111)로부터 취출되는 유체의 유량을 조절하는 밸브(113-2)를 포함할 수 있다. 여기서, 밸브(113-2)는 사용자에 의해 수동으로 조작되거나, 또는 제어부(105)에 연결되어 표적 장기의 위치를 교정하기 위해 자동으로 조작되어 유체 주입부(113)에서 몸체부(111)로 주입되는 유량을 조절할 수 있다. 이러한 밸브(113-2)는 일 방향 밸브로 구성될 수 있으며, 이러한 구성에 의해 몸체부(111)로 주입된 유체가 다시 유체 주입부(113)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 도 2는 밸브(113-2)를 유체 주입부(113)의 일단에 설치되는 일종의 주사기의 피스톤으로 묘사하고 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 밸브(113-2)는 유체 주입부(113)로부터 몸체부(111)로 유체를 주입시키거나, 몸체부(111)로부터 유체를 취출해내는 과정에서 유체의 유동을 제어할 수 있는 그 어떠한 장치로도 구성될 수 있으며, 설치 위치 또한 예컨대 연결부(113-1) 또는 유체 주입부(113)에 형성되는 유로의 가운데에 설치될 수도 있다.

탄성체(114)는 몸체부(111)를 둘러싸도록 설치되며, 유체 주입부(113)를 통해 몸체부(111)로 주입되거나 몸체부(111)로부터 취출되는 유체를 통과시키는 연결 구멍(111-3)을 통해 몸체부(111)와 연통될 수 있다. 예컨대, 탄성체(114)는 고무 또는 라텍스와 같이 유연하게 변형 가능한 재질로 형성될 수 있으며, 연결 구멍(111-3)을 통해 몸체부(111)와 연결되도록 형성되어, 연결 구멍(111-3)을 통해 주입 또는 취출되는 유체의 유동에 따라 팽창 또는 수축할 수 있다. 일 예시로써, 도 2는 몸체부(111) 및 탄성체(114)에 유체가 주입됨에 따라 탄성체(114)가 팽창된 모습을 나타낸다.

또한, 탄성체(114)는 탈착 가능하도록 몸체부(111)에 결합될 수 있다. 즉, 탄성체(114)는 몸체부(111)에 자유롭게 결합되거나, 몸체부(111)로부터 자유롭게 분리가 가능할 수 있다. 탄성체(114)의 이러한 특징은 환자의 직장에 직접적으로 삽입되는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 특성 상 위생적으로 필요한 구성으로, 이러한 구성에 의해 방사선 치료가 필요한 각 환자에 따라 동일한 초음파 직장 풍선 장치(110)를 사용하더라도 탄성체(114)의 경우는 직장에 삽입될 때마다 다른 것으로 교체하여 사용할 수 있다.

다음으로, 지지부(115)는 몸체부(111)에 연결되어 몸체부(111)를 지지하며, 별도의 구동부(미도시)에 연결되어 몸체부(111)의 이동을 가이드할 수 있다. 여기서, 지지부(115)는 사용자가 원격으로 조종할 수 있는 자동화 장치로 구성될 수 있으며, 물론 사용자가 직접 조작하여 수동으로 조작할 수도 있다. 이러한 지지부(115)는 환자가 누워있는 침대와 같은 곳에 설치 및 고정될 수 있다.

상세히, 지지부(115)는 몸체부(111)를 전후좌우 이동 가능하도록 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 몸체부(111)의 축 방향(O)으로 회동 가능하도록 지지할 수 있다. 이러한 구성에 따라, 지지부(115)는 초음파 직장 풍선 장치(110)가 안정적으로 환자의 직장 내부로 삽입되도록 가이드할 수 있으며, 몸체부(111)에 형성된 눈금자(111-1)와 측정자(111-2)의 구성에 의해 저장된 초음파 직장 풍선 장치(110)의 위치, 즉 환자의 직장에 삽입되는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 깊이를 다수회 진행되는 방사선 치료 과정에서 일정하게 유지할 수 있다.

이러한 지지부(115)의 기능에 따라, 서로 다른 시간에 방사선 치료를 수행하더라도 환자의 표적 장기의 위치는 그때마다 실질적으로 동일한 위치에 고정될 수 있으며, 이에 따라 표적 장기 이외의 다른 정상 조직들에 방사선 빔이 조사되지 않도록 방지함으로써 방사선 치료의 안전성을 향상시킬 수 있다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 영상유도 직장 풍선 장치(110)가 환자의 직장에 삽입되는 방법에 대해 기술하기로 한다.

도 3은 환자의 직장 내에 삽입된 도 2의 초음파 직장 풍선 장치의 탄성체가 팽창하기 이전의 모습을 나타내는 측면도이고, 도 4는 도 3의 초음파 직장 풍선 장치의 탄성체가 팽창한 이후의 모습을 나타내는 측면도이다.

먼저, 초음파 직장 풍선 장치(110)가 환자의 직장(C)에 삽입되기 전에는 탄성체(114)가 수축된 상태를 유지하기 위하여 몸체부(111)의 내부에 유체가 유입되지 않는다. 여기서, 몸체부(111)의 직경은 환자의 항문을 통해 직장(C) 내부로 무리 없이 삽입될 수 있을만한 크기로, 예컨대 직경 10mm 내지 20mm 정도가 바람직하다.

다음으로, 도 3에 나타난 바와 같이, 직장(C) 내부에 초음파 직장 풍선 장치(110)의 일부분을 삽입한다. 이때, 몸체부(111)의 내부에는 유체가 주입되기 이전 상태이므로, 몸체부(111)의 일부분과 몸체부(111)를 둘러싸는 탄성체(114)가 용이하게 직장(C) 내부로 삽입될 수 있다.

다음으로, 도 4에 나타난 바와 같이, 직장(C) 내부에 삽입된 몸체부(111)에 유체 주입부(113)를 통해 유체를 주입한다. 이렇게 몸체부(111)로 주입된 유체는 연결 구멍(111-3)을 통해 탄성체(114)의 내부로 유입되어 탄성체(114)를 팽창시킨다. 일반적으로, 성인의 경우 약 100ml 내지 200ml의 물이 주입되면 직장(C)의 내부 공간에 탄성체(114)가 적절한 형상으로 위치하게 된다.

이와 같이, 탄성체(114)의 내부에 유체가 가득차게 되면, 직장(C)의 내부로 삽입된 탄성체(114)에 의하여 방광(A)과 전립선(B)과 같은 골반 내에 위치한 내부 장기들이 움직이지 않도록 고정할 수 있다. 이렇게 환자의 직장 주변의 내부 장기들의 위치를 고정한 이후에, 초음파 프로브(112)를 통해 방사선 빔이 조사될 환자의 표적 장기의 위치를 파악하고, 이를 방사선 치료 계획 단계에서 확인된 환자의 표적 장기의 위치와 비교하는 단계를 수행하게 된다. 초음파 프로브(112)를 이용하여 환자의 표적 장기의 위치를 검증하는 방법에 대해서는 이하 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

이후 방사선 치료가 종료되면, 몸체부(111)와 탄성체(114)로 공급된 유체는 다시 유체 주입부(113)로 취출된다. 이렇게 탄성체(114)를 팽창시키던 유체가 취출되고 나면, 탄성체(114)는 팽창되기 이전의 상태(도 3 참조)로 돌아가 그 부피가 줄어듬으로써 직장(C) 내로부터 용이하게 빼낼 수 있게 된다.

따라서, 상술한 초음파 직장 풍선 장치(110)에 의하면 방사선 치료를 개시하기 이전 단계에서, 환자의 표적 장기의 위치를 고정할 수 있고, 표적 장기의 위치를 방사선 치료 계획 단계에서 설정된 환자의 표적 장기의 위치와 비교함으로써 방사선 치료의 정밀도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 탄성체(114)는 방사선 치료가 진행되는 중에 도 4에 도시된 바와 같이 팽창되어 환자의 내부 장기들을 고정할 수 있다. 즉, 초음파 직장 풍선 장치(110)는 방사선 치료 중 환자의 표적 장기를 정위치에 고정시킬 수 있으며, 이 상태에서 환자의 표적 장기가 흡수하는 흡수 선량을 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)는 작동을 중지한 상태이고, 수신부(112-2)만이 작동하여 방사선 빔에 의해 진동하는 표적 장기에서 생성되는 진동파 에코 신호를 수신하여 이를 바탕으로 표적 장기에서 흡수된 흡수 선량을 모니터링하게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 영상 저장부(120)는 방사선 치료 계획 단계에서 획득되는 표적 장기의 제1 위치에 대한 기준 영상을 저장하는 기준 영상 저장부(121)와, 방사선 치료 전 초음파 직장 풍선 장치(110)를 통해 획득되는 표적 장기의 제2 위치에 대한 검증 영상을 저장하는 검증 영상 저장부(122)를 포함할 수 있다.

기준 영상 저장부(121)에 저장되는 기준 영상은 방사선 빔을 표적 장기에 조사하기 이전 방사선 치료 계획 단계에서 MRI 또는 CT 촬영을 통해 얻을 수 있는 환자의 표적 장기의 제1 위치에 대한 영상으로, 이후 방사선 치료 단계에서 방사선 치료기(103)에서 방사되는 방사선 빔이 이상적(ideal)으로 조사될 표적 장기의 위치를 의미한다. 여기서, 방사선 치료를 수행할 각각의 환자들은 저마다 다른 내부 장기의 구조 및 위치를 갖고 있으므로 제1 위치는 각 환자마다 다른 위치를 의미할 수 있다.

한편, 검증 영상 저장부(122)에 저장되는 검증 영상은 방사선 치료 전 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)와 수신부(112-2)의 작동을 통해 얻어지는 표적 장기의 제2 위치에 대한 영상이다. 즉, 검증 영상은 방사선 치료를 개시하기에 앞서, 환자의 표적 장기의 제2 위치를 방사선 치료 계획 단계에서 설정한 표적 장기의 제1 위치와 비교함으로써 방사선 치료를 시작할지 여부를 결정하기 위한 정보를 의미한다.

다음으로, 선량 저장부(130)는 방사선 치료 계획 단계에서 표적 장기에 조사될 목표 선량을 저장하는 목표 선량 저장부(131)와, 방사선 치료 중 초음파 직장 풍선 장치를 통해 획득되는 흡수 선량을 저장하는 흡수 선량 저장부(132)를 포함할 수 있다.

목표 선량 저장부(131)에 저장되는 목표 선량은 방사선 빔을 표적 장기에 조사하기 이전 방사선 치료 계획 단계에서 얻은 표적 장기의 제1 위치에 대한 기준 영상을 기반으로 표적 장기에 조사될 총 방사선량을 기설정한 값으로, 이후 방사선 치료 단계에서 방사선 치료기(103)에서 방사되는 방사선 빔의 이상적인 총량(total amount)을 의미한다. 여기서, 목표 선량은 표적 장기의 위치에 대한 기준 영상 데이터와, 표적 장기에 발생한 악성 종양의 분포 및 진행 상태 등 방사선 치료를 위한 고려사항들을 모두 종합하여 사용자가 판단할 수 있는 특정값을 의미한다.

또한, 목표 선량은 도면에 별도로 도시하지는 않았으나 사용자로부터 입력신호를 수신하는 입력부(미도시)를 통해 입력될 수 있으며, 이렇게 사용자에 의해 입력된 목표 선량에 대한 정보는 별도의 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 예컨대, 입력부는 키보드, 마우스 등을 포함할 수 있으며, 또한 태블릿 퍼스널 컴퓨터(tablet personal computer)의 터치 스크린 등으로 구현될 수도 있다. 이러한 경우, 입력부는 터치 인식 디스플레이 제어기 및 기타 입력 제어기로 구성될 수 있다.

한편, 흡수 선량 저장부(132)에 저장되는 흡수 선량은 방사선 치료가 시작된 이후 실제로 표적 장기에서 흡수된 방사선 빔의 총량을 의미한다. 여기서, 흡수 선량은 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)의 작동을 중지하고, 수신부(112-2)만을 작동하여 방사선 빔에 의해 표적 장기에서 발생하는 진동으로 인해 발생하는 진동파 에코 신호를 방사선량 데이터로 변환하여 얻을 수 있다. 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환하는 방법에 대해서는 이후 변환부(160)에 대한 설명에서 자세하게 서술하기로 한다.

다음으로, 연산부(140)는 기준 영상과 검증 영상을 비교하여 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 위치 판단부(141)와, 목표 선량과 흡수 선량을 비교하여 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단부(142)를 포함할 수 있다.

여기서, 위치오차 임계값과 선량오차 임계값은 사용자가 직접 설정할 수 있는 값으로서, 상술한 바와 같이 사용자로부터 입력신호를 수신하는 입력부를 통해 입력될 수 있으며, 목표 선량과 마찬가지로 위치오차 임계값과 선량오차 임계값 또한 별도의 메모리에 저장될 수 있다.

상세히, 위치오차 임계값은 환자의 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치가 서로 완전히 동일하지 않을 경우에도, 제1 위치와 제2 위치의 간격이 일정한 오차 범위 이내일 경우 방사선 치료를 개시하기 위한 설정값이다.

즉, 위치 판단부(141)는 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하일 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 조사하도록 방사선 치료기(103)에 치료 시작 신호를 전달할 수 있다. 한편, 위치 판단부(141)는 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과할 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 조사하지 않도록 방사선 치료기(103)에 치료 보류 신호를 전달할 수 있다.

또한, 선량오차 임계값도 환자의 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량과 방사선 치료 계획 단계에서 사용자가 설정한 목표 선량이 완전히 동일하지 않더라도, 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 일정한 초과량 이내일 경우 방사선 치료를 지속하기 위한 설정값이다.

즉, 선량 판단부(142)는 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값의 이하일 경우, 방사선 빔을 표적 장기에 계속해서 조사하도록 방사선 치료기(103)에 치료 지속 신호를 전달할 수 있다. 한편, 선량 판단부(142)는 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우, 방사선 빔의 조사를 중지하도록 방사선 치료기(103)에 치료 중지 신호를 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 모니터링 시스템(100)는 기준 영상 및 검증 영상 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 영상 출력부(151)와, 목표 선량 및 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 선량 출력부(152)를 포함하는 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.

일 예시로써, 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 환자의 직장에 삽입되어 표적 장기에 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 초음파 직장 풍선 장치(110)와, 흡수 선량을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 출력하는 표시부(150)를 개략적으로 설명하기로 한다.

도 5는 방사선 치료 중 환자의 표적 장기에서 생성되는 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환하여 이를 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 출력하는 모습을 나타내는 개념도이고, 도 6은 도 5에 도시된 환자의 체내 영상을 다른 각도에서 바라본 모습을 나타내는 개념도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 환자의 표적 장기(예컨대, 전립선)에는 방사선 치료기(103)에서 방사되는 방사선 빔(PB)이 조사될 수 있다. 예컨대, 악성 종양을 치료하기 위한 목적으로 사용되는 방사선 빔(PB)에는 X선, 감마선, 양성자선 또는 중입자 등 다양한 방사선이 사용될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 방사선 빔이 양성자 빔(proton beam, PB)일 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

표적 장기에 조사되는 방사선 빔(PB)에 의해 표적 장기에서는 미세한 진동이 발생하며, 이러한 진동에 의해 표적 장기에서는 음파(acoustic wave)가 발생할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의 상 방사선 빔에 의해 표적 장기에서 발생하는 이러한 음파를 '진동파 에코 신호(vibration echo signal, VES)'라고 명명하기로 한다. 표적 장기에서 발생하는 이와 같은 진동파 에코 신호(VES)는 일종의 초음파 신호로서, 상술한 바와 같이 초음파 직장 풍선 장치(110)의 수신부(112-2)에서 감지될 수 있다.

수신부(112-2)에서 감지된 진동파 에코 신호는 변환부(160)에 전달되어 흡수 선량으로 변환될 수 있다. 변환부(160)는 방사선 치료기(103)에서 방사되는 방사선 빔(PB)의 방사선량과, 표적 장기에서 발생하는 진동파 에코 신호(VES)를 기반으로 실제로 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 구할 수 있는 교정식(calibration equation)을 포함할 수 있다.

예컨대, 변환부(160)의 교정식은 실제 환자의 신체 대신 물에 방사선 빔을 조사하는 실험을 통해 구할 수 있다. 이는, 사람의 신체는 70% 이상이 물로 이루어져 있음으로 인해 가능한 실험으로서, 상세히는 물 속에 초음파 프로브(112)의 수신부(112-2)와 같이 진동에 의해 발생하는 음파를 감지할 수 있는 음파 센서와 방사선량을 감지할 수 있는 별도의 방사선량 센서를 설치하고, 음파 센서와 방사선량 센서 측으로 조사되는 방사선 빔의 세기를 여러 경우로 조절함으로써, i) 실제로 방사된 방사선량과, ii) 물의 진동으로 발생한 음파와, iii) 물이 흡수한 방사선량에 대한 복수개의 데이터를 구축함으로써, 이러한 i), ii) 및 iii)의 데이터를 기반으로 실제 환자의 표적 장기에 조사된 방사선 빔으로 인해 표적 장기에서 발생하는 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 표시부(150)에 나타난 바와 같이, 초음파 직장 풍선 장치(110)의 수신부(112-2)를 통해 감지된 진동파 에코 신호는 변환부(160)에서 흡수 선량으로 변환되어 선량 출력부(152)를 통해 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 출력될 수 있다.

또한, 선량 출력부(152)는 목표 선량도 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 출력할 수 있으며, 결과적으로 표시부(150)에는 목표 선량과 흡수 선량이 동시에 2D 또는 3D로 재구성되어 표시될 수 있으므로, 결과적으로 사용자가 용이하게 흡수 선량을 모니터링 할 수 있다.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 표시부(150)는 방사선 치료 계획 단계에서 획득한 환자의 표적 장기의 제1 위치에 대한 기준 영상과, 방사선 치료 시작 전 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)와 수신부(112-2)의 작동으로 인해 감지되는 표적 장기의 제2 위치에 대한 검증 영상을 영상으로 출력할 수 있다. 즉, 표시부(150)에는 기준 영상과 검증 영상이 동시에 2D 또는 3D로 재구성되어 표시될 수 있으므로, 사용자가 용이하게 표적 장기의 위치를 검증할 수 있다.

상기와 같은 표시부(150)는 기준 영상과 검증 영상, 그리고 목표 선량 및 흡수 선량에 대한 저장, 불러오기 등의 기능을 수행하도록 제어부(105)에 연결되는 별도의 소프트웨어에 의해 구동될 수도 있다. 또한, 표시부(150)는 패블릿 퍼스털 컴퓨터의 터치 스크린으로 구성될 수도 있으며, 복수개의 모니터를로 구현되어 방사선 치료실 내부와 치료실 외부에 위치하는 조정실에 각각 설치될 수도 있다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 방사선량 모니터링 시스템(100)은 초음파 직장 풍선 장치(110)의 위치를 변경할 수 있는 교정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 교정부는 위치 판단부(141)에서 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위차오차 임계값을 초과한다고 판단되었을 경우, 위치 판단부(141)에서 생성되는 구동 신호에 의해 구동될 수 있다. 이러한 교정부는 별도의 구동원(미도시)에 의해 작동할 수 있으며, 예컨대 환자가 누워있는 의료용 침대에 설치되어 환자의 자세를 변경할 수 있다.

즉, 교정부는 구동원에 의해 작동되어 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치간의 오차를 줄임으로써 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값의 이하가 되도록 환자의 자세를 교정할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하면, 방사선 치료 계획 단계에서 환자의 표적 장기의 제1 위치를 촬영한 기준 영상과, 방사선 치료 이전에 환자의 표적 장기의 제2 위치를 촬영한 검증 영상을 비교하여 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 사용자가 설정한 위치오차 임계값의 이하가 되도록 조정함으로써, 정밀하고 안전한 방사선 치료가 가능하도록 방사선량 모니터링 시스템(100)을 구현할 수 있다.

이하에서, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 모니터링 시스템(100)을 이용한 방사선량 모니터링 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 도 1의 방사선량 모니터링 시스템을 이용하여 방사선 치료 시 환자의 표적 장기를 고정하고, 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선량 모니터링 방법은, 방사선 치료 전 MRI 또는 CT 촬영을 통해 환자의 표적 장기의 제1 위치를 촬영하여 기준 영상으로 저장하는 기준 영상 저장 단계(S701)와, 목표 선량과 위치오차 임계값 및 선량오차 임계값을 설정하는 기준값 설정 단계(S702)와, 초음파 직장 풍선 장치를 환자의 직장 내부로 삽입하고, 초음파 직장 풍선 장치의 내부로 유체를 주입하여 환자의 표적 장기를 고정하는 표적 장기 고정 단계(S703)와, 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 획득하여 검증 영상으로 저장하는 검증 영상 저장 단계(S704)와, 기준 영상과 검증 영상을 비교하여 환자의 표적 장기의 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하인지 여부를 판단하는 위치 검증 단계(S705)와, 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과할 경우 환자의 자세를 교정하여 다시 위치 검증 단계(S705)를 수행하는 자세 교정 단계(706)와, 제1 위치와 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값 이하일 경우 방사선 치료를 시작하여 방사선 빔을 표적 장기에 조사하는 방사선 치료 단계(S707)와, 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 흡수 선량 모니터링 단계(S708)와, 목표 선량과 흡수 선량을 비교하여 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 검증 단계(S709)와, 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우 방사선 빔의 조사를 중지하는 방사선 치료 중지 단계(S710)를 포함할 수 있다.

상세히, 검증 영상 저장 단계(S704)는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)를 통해 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하고, 초음파 직장 풍선 장치(110)의 수신부(112-2)를 통해 표적 장기에서 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하며, 표적 장기에 방사된 초음파와, 초음파로 인해 표적 장기에서 반사되는 초음파 에코 신호를 분석하여 환자의 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 생성하여 이를 저장할 수 있다.

즉, 검증 영상 저장 단계(S704)에서는 도 2에 도시된 초음파 프로브(112)의 송신부(112-1)와 수신부(112-2)를 모두 작동시켜, 송신부(112-1)에서 표적 장기를 향해 방사되는 초음파와, 표적 장기에서 반사되어 수신부(112-2)로 수신되는 초음파 에코 신호를 분석하여 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 생성하게 된다. 여기서, 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보는 도 5 및 도 6의 좌측에 도시된 환자의 내부 장기들에 대한 영상과 같이 사용자가 인식할 수 있도록 표시부(150)의 영상 출력부(151)를 통해 표시될 수 있다.

한편, 흡수 선량 모니터링 단계(S708)는 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 초음파 직장 풍선 장치(110)의 송신부(112-1)의 작동을 중지하고, 초음파 직장 풍선 장치(110)의 수신부(112-2)를 통해 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호를 수신하며, 표적 장기에 조사되는 방사선 빔과, 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호와의 교정식을 획득하고, 교정식을 이용하여 진동파 에코 신호를 흡수 선량으로 변환할 수 있다.

즉, 흡수 선량 모니터링 단계(S708)에서는 도 2의 초음파 프로브(112)의 송신부(112-1)의 작동은 중지하고 수신부(112-2)만을 작동시켜, 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 진동하는 표적 장기에서 발생하는 진동파 에코 신호를 수신부(112-2)에서 수신하고, 이러한 진동파 에코 신호를 상술한 변환부(160)에 저장된 교정식을 통해 흡수 선량으로 변환할 수 있다.

또한, 흡수 선량 모니터링 단계(S708)는 목표 선량 및 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 도 5 및 도 6의 우측에 도시된 표시부(150)의 선량 출력부(152)를 통해 표시될 수 있다.

한편, 선량 검증 단계(S709)에서 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값 이하일 경우에는 방사선 빔이 표적 장기에 조사되도록 방사선 치료 단계(S707)를 계속하여 수행할 수 있다. 즉, 환자의 표적 장기에 방사선 빔을 조사하는 방사선 치료 단계(S707) 중에는 지속적으로 표적 장기가 실제로 흡수하는 흡수 선량을 모니터링(S708)하고, 모니터링된 흡수 선량을 목표 선량과 비교하여 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단(S709)하는 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

또한, 방사선 치료 중지 단계(S710)는 흡수 선량이 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과할 경우 사용자가 인식할 수 있는 경보 메시지를 생성할 수 있다. 예컨대, 이러한 경보 메시지는 도 5 및 도 6의 우측에 도시된 표시부(150)의 선량 출력부(152)를 통해 사용자가 시각적으로 인식할 수 있는 형태로 표시될 수 있다.

상기와 같은 단계들을 포함하는 방사선량 모니터링 방법에 의하면, 방사선 치료를 시작하기 이전에 환자의 표적 장기를 방사선 치료 계획 단계에서 정의한 제1 위치에서 크게 벗어나지 않는 위치(위치오차 임계값 이하 수준)에 고정할 수 있으므로 방사선 치료의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 방사선 치료 중에는 환자의 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 지속적으로 모니터링 할 수 있으며, 이러한 흡수 선량을 방사선 치료 계획 단계에서 설정한 목표 선량과 지속적으로 비교함으로써, 흡수 선량이 목표 선량을 크게 초과하지 않는 범위(선량오차 임계값 이하 수준)를 유지할 수 있으므로 환자의 표적 장기에 방사선 빔이 과도하게 조사되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 방사선 치료의 안정성을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 방사선량 모니터링 시스템 115: 지지부
103: 방사선 치료기 120: 영상 저장부
105: 제어부 121: 기준 영상 저장부
110: 초음파 직장 풍선 장치 122: 검증 영상 저장부
111: 몸체부 130: 선량 저장부
111-1: 눈금자 140: 연산부
111-2: 측정자 141: 위치 판단부
111-3: 연결 구멍 142: 선량 판단부
112: 초음파 프로브 150: 표시부
112-1: 송신부 151: 영상 출력부
112-2: 수신부 152: 선량 출력부
113: 유체 주입부 160: 변환부
114: 탄성체

Claims

방사선 치료 시 환자의 표적 장기에 방사선 빔을 조사하는 방사선 치료기와 함께 구동되는 방사선량 모니터링 시스템에 있어서,
수축된 상태로 환자의 직장 내로 삽입되고, 팽창된 상태로 표적 장기를 고정시키는 탄성체와, 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 송신부와 표적 장기로부터 반사되는 에코(echo) 신호를 수신하는 수신부를 포함하여, 상기 수신부에서 수신되는 상기 에코 신호를 기반으로 방사선 치료 전 표적 장기의 위치를 파악하고, 방사선 치료 중 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 초음파 프로브를 포함하는 초음파 직장 풍선 장치;
방사선 치료 계획 단계에서 획득되는 표적 장기의 제1 위치에 대한 기준 영상을 저장하는 기준 영상 저장부와, 방사선 치료 전 상기 초음파 직장 풍선 장치를 통해 획득되는 표적 장기의 제2 위치에 대한 검증 영상을 저장하는 검증 영상 저장부를 포함하는 영상 저장부;
방사선 치료 계획 단계에서 표적 장기에 조사될 목표 선량을 저장하는 목표 선량 저장부와, 방사선 치료 중 상기 초음파 직장 풍선 장치를 통해 획득되는 상기 흡수 선량을 저장하는 흡수 선량 저장부를 포함하는 선량 저장부; 및
상기 기준 영상과 상기 검증 영상을 비교하여 표적 장기의 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 위치오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 위치 판단부와, 상기 목표 선량과 상기 흡수 선량을 비교하여 상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 판단부를 포함하는 연산부;를 포함하고,
방사선 치료 전에는 상기 초음파 프로브의 상기 송신부 및 상기 수신부가 작동하고, 방사선 치료가 시작되면 상기 송신부의 작동이 중지되는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 기준 영상 및 상기 검증 영상 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 영상 출력부와, 상기 목표 선량 및 상기 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는 선량 출력부를 포함하는 표시부를 더 포함하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 수신부는,
방사선 치료 전에는 상기 송신부에서 표적 장기로 방사된 상기 초음파가 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하고,
방사선 치료 중에는 표적 장기에 조사되는 상기 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호를 수신하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 수신부에 수신되는 상기 진동파 에코 신호를 상기 흡수 선량으로 변환하는 변환부를 더 포함하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 초음파 직장 풍선 장치는,
내부로 유체가 유동 가능한 몸체부와, 상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부로 상기 유체를 공급하거나, 상기 몸체부로부터 상기 유체를 취출하는 유체 주입부와, 상기 몸체부에 연결되어 상기 몸체부의 이동을 가이드하는 지지부를 더 포함하고,
상기 몸체부는 환자의 직장으로 삽입되는 상기 몸체부의 깊이를 측정하기 위한 눈금을 표시하는 눈금자와, 상기 눈금자 상에서 상기 몸체부의 길이 방향으로 이동 가능하도록 상기 몸체부에 설치되는 측정자를 포함하고,
상기 지지부는 환자의 직장에 상기 몸체부를 복수 회 삽입하는 경우에도 매 삽입 시 상기 눈금자 상에서의 상기 측정자의 위치가 동일하도록 환자의 직장에 상기 몸체부를 삽입하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 위치 판단부는 표적 장기의 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 상기 위치오차 임계값 이하일 경우, 상기 방사선 빔을 표적 장기에 조사하도록 상기 방사선 치료기에 치료 시작 신호를 전달하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 위치 판단부는 표적 장기의 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 상기 위치오차 임계값을 초과할 경우, 상기 방사선 빔을 표적 장기에 조사하지 않도록 상기 방사선 치료기에 치료 보류 신호를 전달하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 선량 판단부는 상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값 이하일 경우, 상기 방사선 빔을 표적 장기에 계속해서 조사하도록 상기 방사선 치료기에 치료 지속 신호를 전달하는, 방사선량 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 선량 판단부는 상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값을 초과할 경우, 방사선 빔의 조사를 중지하도록 상기 방사선 치료기에 치료 중지 신호를 전달하는, 방사선량 모니터링 시스템.
방사선 치료 전 환자의 표적 장기의 제1 위치를 촬영하여 기준 영상으로 저장하는 기준 영상 저장 단계;
목표 선량과 위치오차 임계값 및 선량오차 임계값을 설정하는 기준값 설정 단계;
초음파 직장 풍선 장치를 환자의 직장 내부로 삽입하고, 상기 초음파 직장 풍선 장치의 내부로 유체를 주입하여 환자의 표적 장기를 고정하는 표적 장기 고정 단계;
상기 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기의 제2 위치에 대한 정보를 획득하여 검증 영상으로 저장하는 검증 영상 저장 단계;
상기 기준 영상과 상기 검증 영상을 비교하여 환자의 표적 장기의 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 상기 위치오차 임계값 이하인지 여부를 판단하는 위치 검증 단계;
상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 상기 위치오차 임계값 이하일 경우 방사선 치료를 시작하여 방사선 빔을 표적 장기에 조사하는 방사선 치료 단계;
상기 초음파 직장 풍선 장치를 통해 환자의 표적 장기에서 흡수되는 흡수 선량을 모니터링하는 흡수 선량 모니터링 단계;
상기 목표 선량과 상기 흡수 선량을 비교하여 상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 선량 검증 단계; 및
상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값을 초과할 경우 방사선 빔의 조사를 중지하는 방사선 치료 중지 단계;를 포함하는 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 위치 검증 단계 이후에,
상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이의 간격이 상기 위치오차 임계값을 초과할 경우, 환자의 자세를 교정하여 다시 상기 위치 검증 단계를 수행하는 자세 교정 단계를 더 포함하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10항에 있어서,
상기 선량 검증 단계 이후에,
상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값 이하일 경우, 상기 방사선 빔이 표적 장기에 조사되도록 상기 방사선 치료 단계를 계속하여 수행하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 검증 영상 저장 단계는,
상기 초음파 직장 풍선 장치의 송신부를 통해 환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하고,
상기 초음파 직장 풍선 장치의 수신부를 통해 표적 장기에서 반사되는 초음파 에코 신호를 수신하며,
표적 장기에 방사된 상기 초음파와, 상기 초음파로 인해 표적 장기에서 반사되는 상기 초음파 에코 신호를 분석하여 환자의 표적 장기의 상기 제2 위치에 대한 정보를 생성하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 위치 검증 단계는,
상기 기준 영상 및 상기 검증 영상 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 흡수 선량 모니터링 단계는,
환자의 표적 장기를 향해 초음파를 방사하는 상기 초음파 직장 풍선 장치의 송신부의 작동을 중지하고,
상기 초음파 직장 풍선 장치의 수신부를 통해 표적 장기에 조사되는 방사선 빔에 의해 생성되는 진동파 에코 신호를 수신하며,
표적 장기에 조사되는 상기 방사선 빔과, 상기 방사선 빔에 의해 생성되는 상기 진동파 에코 신호와의 교정식을 획득하고,
상기 교정식을 이용하여 상기 진동파 에코 신호를 상기 흡수 선량으로 변환하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 흡수 선량 모니터링 단계는,
상기 목표 선량 및 상기 흡수 선량 중 하나 이상을 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 표시하는, 방사선량 모니터링 방법.
제10 항에 있어서,
상기 방사선 치료 중지 단계는,
상기 흡수 선량이 상기 목표 선량을 초과하는 값이 상기 선량오차 임계값을 초과할 경우 사용자가 인식할 수 있는 경보 메시지를 생성하는, 방사선량 모니터링 방법.