KR20210016118A - 환자 치료위치를 고려한 감속집합체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환자 치료위치를 고려한 감속집합체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 감속집합체의 전면부위를 개선하여 환자 치료시 중성자가 방출되는 빔포트(Beam port)에 환자의 치료부위가 최대한 밀착될 수 있도록 함으로써 치료효과를 높일 수 있도록 하고, 환자가 치료과정에서 편안함을 느낄 수 있도록 자세유지가 가능한 기술이다.
즉, 본 발명은 붕소 중성자 포획방식의 암치료에 사용되는 감속집합체에 있어서, 상기 감속집합체는; 함체형태의 외부형상을 이루며, 치료용 중성자 빔이 방출되는 빔포트의 하부에는 일정깊이의 치료자세 공간부가 내측으로 형성되어, 환자의 무릎이 위치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

환자 치료위치를 고려한 감속집합체{Collimator for Considering the patient positioning}
본 발명은 환자 치료위치를 고려한 감속집합체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 감속집합체의 전면부위를 개선하여 환자 치료시 중성자가 방출되는 빔포트(Beam port)에 환자의 치료부위가 최대한 밀착될 수 있도록 함으로써 치료효과를 높일 수 있도록 하고, 환자가 치료과정에서 편안함을 느낄 수 있도록 자세유지가 가능한 기술이다.
붕소 중성자 포획방식의 암치료(BNCT : Boron Neutron Capture Therapy)란 암환자의 체내에 붕소(Boron)가 함유된 약물을 사전에 주입하게 되면 암세포 내에 붕소가 축적되게 되는데, 이때 중성자를 조사하여 암세포와 중성자의 핵반응을 유도하게 된다. 이렇게 조사된 중성자는 암세포의 붕소와 반응하여 두 개의 입자로 나뉘어지며 발생하는 높은 에너지에 의해 암세포핵 내의 DNA가 파괴되어 효과적으로 암세포만을 사멸시키는 세포선택적 입자방사선치료법이다.
이러한 붕소 중성자 포획방식에 사용되는 장치는 크게 입사기, 양성자 가속기, 중성자 발생장치, 치료시설로 구분되어 있다.
① 입사기는 이온원과 빔수송계로 구성되며 대전류 양성자 생산에 적합한 듀오플라즈마트론으로 사용하여 첨두전류 50mA의 양성자를 50kV로 인출하여 빔수송계로 보내고 빔수송계에서는 양성자 가속기에서 적합한 입사조건으로 양성자 빔을 집속성형하게 하여 제공한다.
② 양성자 가속기는 입사기로부터 전달받은 양성자빔을 가속하여 에너지를 10MeV까지 만드는 장치로서, 다양한 원리의 양성자 가속기가 사용되고 있다.
③ 중성자 발생장치(감속집합체)는 빔라인, 베릴륨표적, 감속장치로 이루어지며 10MeV 정도로 가속된 양성자빔을 제공받아 베릴륨(Be) 표적에 조사하면 (p,n)핵반응에 의해 고속중성자빔으로 변환하게 되고, 고속중성자빔은 감속집합체를 통해 환자의 치료에 적합한 열외중성자로 감속하게 된다.
④ 치료시설은 환자를 고정하는 치료대, 조사위치 정렬장치로 구성되어 중성자 발생장치의 열외중성자를 암 환자의 환부에 조사하여 치료가 이루어지는 것이다.
감속집합체는 중앙에 형성된 빔포트(Beam Port)를 통해 환자에게 중성자를 조사하는 중성자 발생장치에 해당한다. 따라서, 환자는 침대(bed) 형태의 치료대에 누워서 편안한 자세로 치료가 이루어지는 것이 일반적이지만, 환자의 치료부위가 머리 정면에 위치할 경우, 침대에 눕는자세의 치료가 불가능하다.
이를 해결하기 위해서는 다양한 환자체위가 필요하며, 앉은 자세가 요구된다. 환자의 치료부위가 빔포트에 좀 더 근접하며 환자의 머리부분이 전방을 향하도록 구부린 자세를 유지할 수 있어야 한다. 그러나 치료시간이 1시간 정도 소요될 수 있어, 환자가 불편한 자세로 오래 유지하기는 어렵다. 또한, 자세가 불편하여 치료 위치에서 움직일 경우 치료효과가 떨어질 수 있는 문제점이 발생한다.
관련 선행기술로서, 등록특허 제10-1441522호(중성자 포착요법용 콜리메이터 및 중성자 포착요법장치)에는 피조사체에 있어서의 조사 목표에 맞추어 중성자선의 조사 범위를 설정하는 중성자 포착요법용 콜리메이터로서, 중성자선의 조사 방향과 직교하는 제1 방향으로 중첩된 복수의 리프판을 구비하고, 복수의 상기 리프판 중 적어도 일부의 리프판은, 상기 조사 방향에 직교하고 또한 상기 제1 방향에 직교하는 제 2 방향을 따라 슬라이드 가능함과 함께, 상기 조사 방향으로 슬라이드 가능한 것을 특징으로 하는 기술이 개시되어 있다.
상기 선행기술은 환자의 치료자세를 개선하기 위한 감속집합체의 구조에 관한 기술사상이 전혀 나와 있지 않으며, 환자가 앉거나 누울 수 있도록 조절하는 이동대만 포함하고 있다. 그러나 감속집합체의 구조상 환자가 앉아서 치료를 받을 경우 전방으로 머리와 상체를 구부려서 빔포트에 근접해야되므로 하체를 잡기 위한 함입 공간구조가 필요하나 전혀 반영되어 있지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 환자의 치료부위가 머리의 정면에 위치할 경우에 앉은 자세로 치료가 이루어질 때 환자의 신체 일부가 감속집합체 안쪽으로 위치하도록 구조를 개선함으로써, 치료과정에서 환자가 편안한 상태를 유지할 수 있고, 치료부위가 빔포트에 최대한 근접되도록 하여 치료효과를 높일 수 있는 환자 치료위치를 고려한 감속집합체를 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 붕소 중성자 포획방식의 암치료에 사용되는 감속집합체에 있어서, 상기 감속집합체는; 함체형태의 외부형상을 이루며, 치료용 중성자 빔이 방출되는 빔포트의 하부에는 일정깊이의 치료자세 공간부가 내측으로 형성되어, 환자의 무릎이 위치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 감속집합체;는 가속된 양성자빔을 제공받아 (p,n)핵반응에 의해 고속중성자빔으로 변환하는 Be표적부 및 감속재들로 구성되어 열외중성자로 감속하는 중성자감속부와, 상기 중성자감속부의 후단부에 설치되어 감속된 중성자빔을 빔포트의 크기에 맞게 조사범위를 조절하는 콜리메이터부와, 상기 중성자감속부와 콜리메이터부의 하단부를 지지하는 형태로 설치되고, 중앙에 형성된 공간홈에 의해 콜리메이터부와 결합시 치료자세 공간부가 형성되는 하단지지체;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하단지지체는 지지면적이 중성자감속부와 콜리메이터부의 설치면적에 대응되는 크기로 형성되어 함께 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 콜리메이터부는; 다수의 납차폐판이 빔의 진행방향으로 적층된 형태로 결합되고 중앙에 관통 형성된 가이드구멍이 점차 좁아지는 형태로 형성되는 제1차폐부와, 상기 제1차폐부의 외측에 결합되고 빔의 진행방향으로 복수의 PE판이 적층된 형태로 결합되는 제2차폐부와, 상기 제2차폐부의 외측에 복수의 납차폐판이 적층되어 있는 제3차폐부와, 상기 제2차폐부 및 제3차폐부를 감싸는 형태로 결합되어 외형을 이루는 커버로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 감속집합체에 치료자세 공간부를 형성하여, 환자가 앉아있는 상태로 무릎이 위치할 수 있도록 하여, 치료과정 동안 환자가 편안한 자세를 유지할 수 있도록 하고, 환자의 불필요한 움직임을 막아주기 때문에 치료효과를 더욱 높일 수 있다.
그리고 본 발명은 감속집합체 내부로 환자의 무릎이 위치하는 형태로 치료가 이루어지기 때문에, 무릎 부분이 들어간 만큼 치료부위가 빔포트에 근접할 수 있으며, 그로 인해 치료효과를 더욱 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체의 각 구성을 분해한 상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체의 내부 구성을 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체를 구성하는 콜리메이터부를 나타낸 사시도
도 5는 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체를 구성하는 콜리메이터부의 내부구조를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 환자 치료위치를 고려한 감속집합체를 구성하는 콜리메이터부의 각 구성을 분해한 상태를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 콜리메이터부에서 제1차폐부와 제2차폐부를 나타낸 사시도
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 붕소 중성자 포획방식의 암치료에 사용되는 감속집합체(10)에 관한 것으로서, 중성자빔을 환자의 치료부위에 조사하여 환자의 암세포가 사멸되도록 한 기술이다.
본 발명의 감속집합체(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 함체형태의 외부형상을 이루며, 치료용 중성자 빔이 방출되는 빔포트(20)의 하부에는 일정깊이의 치료자세 공간부(A)가 내측으로 형성되어, 환자의 무릎이 위치할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 감속집합체(10)는 환자의 치료부위가 머리의 정면에 위치할 경우, 감속집합체(10)에 형성된 치료자세 공간부(A)에 환자가 앉아있는 상태로 무릎이 위치할 수 있도록 하여, 치료과정동안 환자가 편안한 자세를 유지할 수 있도록 하면서, 치료부위가 빔포트(20)에 최대한 근접한 상태가 되도록 한 것이다.
본 발명의 감속집합체(10)는 도 1 내지 2에 도시한 바와 같이 가속된 양성자빔을 제공받아 (p,n)핵반응에 의해 고속중성자빔으로 변환하는 Be표적부(110) 및 감속재(120)들로 구성되어 열외중성자로 감속하는 중성자감속부(100)와, 상기 중성자감속부(100)의 후단부에 설치되어 감속된 중성자빔을 빔포트(20)의 크기에 맞게 조사범위를 조절하는 콜리메이터부(200)와, 상기 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)의 하단부를 지지하는 형태로 설치되고, 중앙에 형성된 공간홈(310)에 의해 콜리메이터부(200)와 결합시 치료자세 공간부(A)가 형성되는 하단지지체(300);로 구성된다.
즉, 본 발명의 감속집합체(10)는 도 3에 도시한 바와 같이 중성자감속부(100), 콜리메이터부(200), 하단지지체(300)가 일체로 결합된 장치이다.
상기 중성자감속부(100)는 이전 단계에서 가속된 양성자빔을 제공받아서 Be표적부(110)에 조사하게 되면, (p,n)핵반응에 의해 고속중성자빔으로 변환하게 된다. 이때 Be표적부(110)의 후단부에 형성된 감속재(120)를 통해 환자 치료에 적합한 중성자빔으로 감속하게 되는 것이다. 그리고 상기 감속재(120)의 주변으로는 중성자반사체(130)가 구성되어 있는 구조로 되어 있다.
상기 콜리메이터부(200)는 중성자감속부(100)의 후단부에 설치되는 것으로서, 감속된 중성자빔을 빔포트(20)의 크기에 맞게 조사범위를 조절하여 치료부위에 정확히 조사될 수 있도록 한 구성이다.
또한 상기 하단지지체(300)는 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)의 하단부를 지지하는 형태로 설치된다. 그리고 중앙에 개방된 형태의 공간홈(310)이 형성되어 있으며, 상부에 결합되는 콜리메이터부(200)에 의해 치료자세 공간부(A)가 형성되는 것이다.
상기 하단지지체(300)는 지지면적이 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)의 설치면적에 대응되는 크기로 형성되어 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)가 함께 지지되는 구조로 이루어진다.
그리고 상기 하단지지체(300)의 내부에는 중성자감속부(100) 및 콜리메이터부(200)에서 발생되는 유해방사선을 막아주도록 한 차폐제(320)가 내장되어 치료과정에서 환자의 무릎부분으로 유해방사선이 전달되는 것을 차단하는 구조로 되어 있다. 상기 차폐제(320)의 바람직한 재질은 콘크리트로 적용되어 내부 전체에 채워지는 형태로 구성되는 것이며, 콘크리트 구조물로 구성될 경우 방사선 차폐뿐만 아니라 하단지지체(300)의 강도를 보강하여, 중성자감속부(100) 및 콜리메이터부(200)의 하중에 잘 견딜 수 있도록 한 구조가 된다.
본 발명의 콜리메이터부(200)는 도 4 내지 6에 도시한 바와 같이 다수의 납차폐판이 빔의 진행방향으로 적층된 형태로 결합되고 중앙에 관통 형성된 가이드구멍(211)이 점차 좁아지는 형태로 형성되는 제1차폐부(210)와, 상기 제1차폐부(210)의 외측에 결합되고 빔의 진행방향으로 복수의 PE판이 적층된 형태로 결합되는 제2차폐부(220)와, 상기 제2차폐부(220)의 외측에 복수의 납차폐판이 적층되어 있는 제3차폐부(230)와, 상기 제2차폐부(220) 및 제3차폐부(230)를 감싸는 형태로 결합되어 외형을 이루는 커버(240)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 콜리메이터부(200)는 감속된 중성자빔이 빔포트(20)로 방출될 때 빔포트(20)를 제외한 나머지 부분으로 중성자빔과 방사선이 방출되지 않도록 제1차폐부(210), 제2차폐부(220), 제3차폐부(230)를 거쳐 차폐되는 구조로 되어 있다.
상기 제1차폐부(210)는 다수의 납차폐판이 중성자빔의 진행방향으로 적층된 형태로 되어 있으며, 납(Pb)의 경우 중성자빔 생성과정에서 발생한 감마선을 차폐하는 기능을 갖고 있다. 그리고 상기 납차폐판에는 각각 사각형의 가이드구멍(211)이 형성되어 있는데 가이드구멍(211)의 형태는 적층방향으로 진행될수록 점차 좁아지는 형태로 되어 있다.
상기 제1차폐부(210)의 외부 역시 계단형태로 점차 좁아지는 형태로 이루어져 제2차폐부(220)에 결합되는 구조로 되어 있다. 상기 제2차폐부(220) 역시 제1차폐부(210)의 외부 형상에 맞게 내측으로 좁아지는 형태의 결합공간을 형성하고 있으며, 제2차폐부(220)가 결합되었을 때 제1차폐부(210)를 외부에서 감싸는 구조가 되는 것이다.
상기 제2차폐부(220)는 납차폐판보다 두껍게 형성된 PE판이 적층된 구조로 되어 있으며, PE: polyethylene 재질은 중성자 에너지를 저감 및 차폐하는 기능을 수행한다.
그리고 상기 제2차폐부(220)의 외측(후단부)에는 복수의 납차폐판으로 이루어지는 제3차폐부(230)가 결합되는데, 그리고 제2차폐부(220)와 제3차폐부(230)를 감싸는 형태로 스틸 재질의 커버(240)가 결합된다. 최종적으로 커버(240)의 전면부에는 중성자빔이 방출되도록 한 빔포트(20)가 결합되는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
10 : 감속집합체 20 : 빔포트
A : 치료자세 공간부 100 : 중성자감속부
110 : Be표적부 120 : 감속재
130 : 중성자반사체 200 : 콜리메이터부
210 : 제1차폐부 211 : 가이드구멍
220 : 제2차폐부 230 : 제3차폐부
240 : 커버 300 : 하단지지체
310 : 공간홈 320 : 차폐제

Claims (4)

  1. 붕소 중성자 포획방식의 암치료에 사용되는 감속집합체(10)에 있어서,
    상기 감속집합체(10)는;
    함체형태의 외부형상을 이루며, 치료용 중성자 빔이 방출되는 빔포트(20)의 하부에는 일정깊이의 치료자세 공간부(A)가 내측으로 형성되어, 환자의 무릎이 위치할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 환자 치료위치를 고려한 감속집합체
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감속집합체(10);는
    가속된 양성자빔을 제공받아 (p,n)핵반응에 의해 고속중성자빔으로 변환하는 Be표적부(110) 및 감속재(120)들로 구성되어 열외중성자로 감속하는 중성자감속부(100)와,
    상기 중성자감속부(100)의 후단부에 설치되어 감속된 중성자빔을 빔포트(20)의 크기에 맞게 조사범위를 조절하는 콜리메이터부(200)와,
    상기 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)의 하단부를 지지하는 형태로 설치되고, 중앙에 형성된 공간홈(310)에 의해 콜리메이터부(200)와 결합시 치료자세 공간부(A)가 형성되는 하단지지체(300);로 구성되는 것을 특징으로 하는 환자 치료위치를 고려한 감속집합체
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 하단지지체(300)는 지지면적이 중성자감속부(100)와 콜리메이터부(200)의 설치면적에 대응되는 크기로 형성되어 함께 지지되는 것을 특징으로 하는 환자 치료위치를 고려한 감속집합체
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 콜리메이터부(200)는;
    다수의 납차폐판이 빔의 진행방향으로 적층된 형태로 결합되고 중앙에 관통 형성된 가이드구멍(211)이 점차 좁아지는 형태로 형성되는 제1차폐부(210)와,
    상기 제1차폐부(210)의 외측에 결합되고 빔의 진행방향으로 복수의 PE판이 적층된 형태로 결합되는 제2차폐부(220)와,
    상기 제2차폐부(220)의 외측에 복수의 납차폐판이 적층되어 있는 제3차폐부(230)와,
    상기 제2차폐부(220) 및 제3차폐부(230)를 감싸는 형태로 결합되어 외형을 이루는 커버(240)로 구성되는 것을 특징으로 하는 환자 치료위치를 고려한 감속집합체
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