KR20210063603A - 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카우치에 설치되는 복수개의 폴을 이용하여 환자를 자동으로 포지셔닝함으로써 치료실에서 환자의 치료일 마다의 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템은 환자를 고정시키는 카우치, 상기 카우치 위에 배치되고 각각이 수직방향으로 상하이동 가능한 복수개의 폴, 복수개의 상기 폴 위에 배치되고 환자의 신체와 접촉되는 플렉시블 커버, 및 상기 복수개의 폴과 전기적으로 연결되어 각각의 상기 폴 동작을 제어하고, 환자가 상기 복수개의 폴 위에 놓이면 상기 폴 각각이 환자의 체형에 대응하여 이동하도록 제어함으로써 환자를 포지셔닝하는 제어부를 포함한다.

Description

방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템{Development of the kinetic couch system for automatic patient positioning in radiotherapy}

본 발명은 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 방사선 치료 시 환자의 자세를 모의 치료 시와 같게 유지하는 포지셔닝(positioning)과 환자를 움직이지 못하도록 고정하는 임모빌리제이션(immobilization)은 매우 중요하다고 할 수 있다.

기존의 환자 고정 장치 중 대표적인 것으로 백록(Vac lok)이 있는 바, 이는 내부에 알갱이를 포함한 우레탄 커버의 쿠션이다. 모의 치료 시 백록(Vac lok)에 환자를 눕힌 상태에서 내부 공기를 제거함으로서 환자에 맞게 제작을 한다. 이후 치료실에 제작된 백록(Vac lok)을 가져가서 치료 시 눕힘으로서 환자 위치를 맞추게 된다.

상기 백록(Vac lok)은 모의 치료 시의 환자 카우치(couch)와 치료실의 카우치(couch)에 놓이는 위치가 달라질 수 있으므로 이를 맞추기 위해서는 치료실에 포지셔닝을 위한 레이저 시스템과 이에 대응하는 환자 몸에 문신(tattoo) 혹은 피부 마킹(marking)이 필요하다.

상기와 같이 환자 몸에 문신을 하는 경우 작은 점 5-6개 정도가 몸에 영구히 남게 되며 시술 중 통증과 감염의 위험성을 동반하며, 환자의 피부에 마킹을 하는 경우 몸에 남지는 않지만 지워질 위험성이 있어 방사선 치료를 받는 기간(길게는 7-8주 정도)동안 환자는 몸을 씻을 수 없게 되는 불편함이 있다.

또한, 상술한 바와 같이 놓이는 위치의 변동성으로 인해 현재는 환자의 고정 장치와 피부에 표시점을 기준으로 반드시 숙련된 방사선 치료사의 능동적인 포지셔닝이 필요하다. 그럼에도 불구하고 환자의 위치는 치료 날마다 조금씩 차이가 있어 이를 보정하기 위해 치료 장비에 영상장치(On board imager)를 사용하여 자세를 보정하는데, 현재 자세를 보정하기 위한 일반적인 카우치의 움직임은 4축(전후, 좌우, 수직축 회전) 정도이고 좀 더 진보된 장비는 6축(전후, 좌우, 수직축, 세로 축, 가로축 회전; 6 DOF couch) 제어이다. 하지만 이 장비는 환자의 체중과 체형이 매일 조금씩 달라지며 이러한 상태는 맞춰주지 못하는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1216921호(발명의 명칭 : 방향조절기구를 포함하는 방사선 가속기용 카우치, 2012. 12. 28. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1770624호(발명의 명칭 : 방사선 치료 장비와 환자 위치 조정 장치, 2017. 08. 24. 공개)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 카우치에 설치되는 복수개의 폴을 이용하여 환자를 자동으로 포지셔닝함으로써 치료실에서 환자의 치료일 마다의 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템은 환자를 고정시키는 카우치, 상기 카우치 위에 배치되고 각각이 수직방향으로 상하이동 가능한 복수개의 폴, 복수개의 상기 폴 위에 배치되고 환자의 신체와 접촉되는 플렉시블 커버, 및 상기 복수개의 폴과 전기적으로 연결되어 각각의 상기 폴 동작을 제어하고, 환자가 상기 복수개의 폴 위에 놓이면 상기 폴 각각이 환자의 체형에 대응하여 이동하도록 제어함으로써 환자를 포지셔닝하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 폴은 상단에 곡면부가 형성됨과 아울러 탄소섬유로 구성될 수 있다.

상기 폴은 유압식 또는 모터식 중 어느 하나로 구동될 수 있다.

상기 제어부는 환자 자세에 대한 각각의 상기 폴의 움직임을 좌표값으로 저장하여 치료 시 메모리된 좌표대로 포지셔닝할 수 있다.

상기 제어부는 환자의 치료일 마다의 체형 변화나 미세한 자세 조절을 치료기에서 얻은 영상과의 매칭을 통해 다이나믹하게 제어할 수 있다.

상기 제어부는 영상장치에서 얻은 영상을 통해 환자의 포지셔닝을 복수개 상기 폴의 움직임을 통해 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템에 따르면, 카우치에 배치된 각각의 폴을 제어하여 환자를 자동으로 포지셔닝함으로써 환자의 고정장치를 제작하지 않아도 치료실에서 환자의 치료일 마다의 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있다.

또한, 환자의 포지셔닝을 위해 환자의 몸에 문신이나 피부 마킹을 할 필요가 없기 때문에 환자의 불편함을 최소화 할 수 있다.

또한, 환자의 포지셔닝을 자동으로 제어함으로써 정확도가 향상되고, 환자의 고정장치 제작과정이 생략되기 때문에 업무 프로세스가 보다 효율적으로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카우치의 폴이 동작하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카우치에서 환자의 자세에 따라 폴에 의해 포지셔닝되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카우치의 폴이 동작하는 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카우치에서 환자의 자세에 따라 폴에 의해 포지셔닝되는 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템(1)은 환자를 고정시키는 카우치(10), 폴(20), 플렉시블 커버(30), 및 제어부(40)를 포함하고, 상기 동적 카우치 시스템(1)을 통해 환자를 자동으로 포지셔닝(positioning)하여 치료실에서 환자의 치료일 마다의 체위 맞춤(registration)을 세밀하게 할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 동적 카우치 시스템(1)을 이루는 복수개의 폴(20)은 상기 카우치(10) 위에 배치되고 각각이 수직방향으로 상하이동 가능하고, 상기 플렉시블 커버(30)는 복수개의 상기 폴(20) 위에 배치되고 환자의 신체와 접촉될 수 있다.

상기 제어부는 복수개의 폴과 전기적으로 연결되어 각각의 상기 폴(20) 동작을 제어하고, 환자가 상기 복수개의 폴(20) 위에 놓이면 상기 폴(20) 각각이 환자의 체형에 대응하여 이동하도록 제어함으로써 환자를 포지셔닝할 수 있다.

즉, 상기 동적 카우치 시스템(1)의 특징은 상기 카우치(10)에 설치된 복수개의 폴(20)이 환자의 자세에 따른 높이를 달리하면서 환자의 자세를 포지셔닝하고, 상기 카우치(10)에서 동작되는 복수개의 폴(20)의 위치를 각각 제어함으로써 환자를 자동으로 포지셔닝할 수 있다.

또한, 상기 폴(20)은 상단에 곡면부(20a)가 형성됨과 아울러 탄소섬유로 구성될 수 있고, 상기 폴(20)은 유압식 또는 모터식 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 상기 폴(20)은 환자의 자세나 체형에 맞게 그 높이가 각각 제어되고, 이를 통해 환자의 자세를 자동으로 포지셔닝할 수 있다.

상기 폴(20)은 상단에 곡면부(20a)가 형성되어 환자의 신체 접촉 시 불편함을 최소화할 수 있고, 상기 폴(20)은 정확한 위치제어와 신체 지지를 위해 어느 정도의 딱딱함을 갖는 소재로 제작될 수 있다. 상기 폴(20)은 탄소섬유로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 폴(20)의 상승 또는 하강 동작을 위하여 구동수단(도시되지 않음)이 연결되고, 상기 구동수단은 유압식으로 구성되거나 모터식으로 구성될 수 있다.

그러므로, 상기 동적 카우치 시스템(1)을 통해 환자 고정장치의 제작과정이 생략될 수 있기 때문에 업무의 프로세스가 효율적이고, 모의 치료기와 치료실의 카우치 조건이 동일해 지고 상기 폴(20)들의 움직임이 좌표로 표현되기 때문에 환자의 포지셔닝을 위한 문신이나 피부 마킹이 필요하지 않아 환자에게 편리함을 줄 수 있다.

또한, 상기 동적 카우치 시스템(1)을 통해 환자의 치료일 마다의 체형 변화나 미세한 자세 조절이 치료기에서 얻은 영상과의 매칭을 통해 6축 조정이 아닌 다이나믹한 제어가 가능할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상기 동적 카우치 시스템(1)의 제어부(40)는 환자 자세에 대한 각각의 상기 폴(20)의 움직임을 좌표값으로 저장하여 치료 시 메모리된 좌표대로 포지셔닝할 수 있다.

상기 동적 카우치 시스템(1)의 제어부(40)를 통해 환자의 치료일 마다의 체형 변화나 미세한 자세 조절을 치료기에서 얻은 영상과의 매칭을 통해 다이나믹하게 제어할 수 있고, 온 보드 영상장치(OBI;On Board Imager)에서 얻은 영상을 통해 환자의 포지셔닝을 복수개 상기 폴(20)의 움직임을 통해 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있다.

즉, 상기 카우치(10) 동작을 활용한 시스템은 시티 시뮬레이터(CT simulator, 2)를 이용한 모의 치료 시 환자의 자세에 대한 각 폴들의 좌표값이 저장되고, 리니어 액셀러레이터(Linear accelerator, 3)를 이용한 모의 치료 시 상기 좌표대로 포지셔닝을 수행하며, 영상장치(4)에서 얻은 영상을 통해서 환자의 자세를 상기 폴(20)들의 움직임을 이용하여 체위 맞춤의 미세한 보정이 가능할 수 있다.

그러므로, 상기 동적 카우치 시스템(1)을 통해 환자 고정장치의 제작 시 사람이 직접 만들던 과정을 자동으로 제어하여 그 정확도가 향상될 수 있고, 모의 치료실과 치료실의 카우치(10)가 동일한 좌표로 제어되기 때문에 환자에게 문식이나 피부 표시를 할 필요가 없다. 이에 따라, 환자에게 보다 향상된 편의를 제공할 수 있다.

또한, 치료실에서 환자의 포지셔닝이 자동화되어 방사선 치료사의 숙련도에 크게 영향을 받지 않고도 정확한 포지셔닝이 이루어질 수 있다. 치료실에서 환자의 위치 오차(daily setup error) 교정 시 영상장치(4)에서 얻은 영상을 기반으로 더 정확하고 세밀하게 환자의 위치를 맞출 수 있다.

따라서, 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템(1)을 통해 카우치(10)에 배치된 각각의 폴(20)을 제어하여 환자를 자동으로 포지셔닝함으로써 환자의 고정장치를 제작하지 않아도 치료실에서 환자의 치료일 마다의 체위 맞춤을 세밀하게 할 수 있다.

또한, 환자의 포지셔닝을 위해 환자의 몸에 문신이나 피부 마킹을 할 필요가 없기 때문에 환자의 불편함을 최소화 할 수 있고, 환자의 포지셔닝을 자동으로 제어함으로써 정확도가 향상되고, 환자의 고정장치 제작과정이 생략되기 때문에 업무 프로세스가 보다 효율적으로 진행될 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1: 동적 카우치 시스템 2: 시티 시뮬레이터
3: 리니어 액셀러레이터 4: 영상장치
10: 카우치 20: 폴
20a: 곡면부 30: 플렉시블 커버
40: 제어부

Claims (6)

1. 환자를 고정시키는 카우치;
   상기 카우치 위에 배치되고 각각이 수직방향으로 상하이동 가능한 복수개의 폴;
   복수개의 상기 폴 위에 배치되고 환자의 신체와 접촉되는 플렉시블 커버; 및
   상기 복수개의 폴과 전기적으로 연결되어 각각의 상기 폴 동작을 제어하고, 환자가 상기 복수개의 폴 위에 놓이면 상기 폴 각각이 환자의 체형에 대응하여 이동하도록 제어함으로써 환자를 포지셔닝하는 제어부;를 포함하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴은 상단에 곡면부가 형성됨과 아울러 탄소섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 폴은 유압식 또는 모터식 중 어느 하나로 구동되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 환자 자세에 대한 각각의 상기 폴의 움직임을 좌표값으로 저장하여 치료 시 메모리된 좌표대로 포지셔닝하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 환자의 치료일 마다의 체형 변화나 미세한 자세 조절을 치료기에서 얻은 영상과의 매칭을 통해 다이나믹하게 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어부는 영상장치에서 얻은 영상을 통해 환자의 포지셔닝을 복수개의 상기 폴의 움직임을 통해 체위 맞춤을 세밀하게 하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료에서 환자 자세를 자동 제어하기 위한 동적 카우치 시스템.

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