KR20220086544A - Magnetic field generating apparatus and control method thereof - Google Patents
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Abstract
자기장 생성 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광자빔 방사선을 이용하여 피조사체의 환부 조직을 치료하는 방사선 치료 장치와 연동되는 자기장 생성 장치는, 상기 피조사체의 내부에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 및 상기 광자빔 방사선에 대응하는 방사선 펄스와 상기 자기장에 대응하는 자기장 펄스를 동기화시키는 동기화 제어부를 포함할 수 있다.A magnetic field generating device is provided. A magnetic field generating device interlocked with a radiation therapy apparatus for treating a diseased tissue of an irradiated body using photon beam radiation according to an embodiment of the present invention includes: a magnetic field generating unit for forming a magnetic field inside the irradiated body; and a synchronization control unit for synchronizing a radiation pulse corresponding to the photon beam radiation and a magnetic field pulse corresponding to the magnetic field.
Description
본 발명은 자기장 생성 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 방사선 펄스와 자기장 펄스를 동기화시킴으로써 자기장 발생부의 가동량을 낮출 수 있는 자기장 생성 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic field generating device and a control method thereof, and more particularly, to a magnetic field generating device capable of lowering the operation amount of a magnetic field generating unit by synchronizing a radiation pulse and a magnetic field pulse, and a method for controlling the same.
최근 고령화 시대의 도래와 더불어 국민 생활수준이 향상됨에 따라 건강한 삶을 영위하기 위한 질병의 조기 진단과 치료에 대한 관심이 점점 높아지고 있는 추세에 있다. 특히, 방사선 치료 장치는 질병의 치료에 방사선을 사용하는 의료 장비로서, X선, 감마선과 같은 광자 또는 양성자선 등의 방사선을 이용하여 암과 같은 악성 종양 조직의 성장을 지연시키거나 파괴하는 치료 장치이다.Recently, with the advent of the aging population and the improvement of people's living standards, interest in early diagnosis and treatment of diseases for leading a healthy life is increasing. In particular, a radiation therapy device is a medical device that uses radiation to treat a disease, and is a treatment device that delays or destroys the growth of malignant tumor tissue, such as cancer, using radiation such as photons or proton beams such as X-rays and gamma rays. .
그런데, 인체의 정상 조직에 고 에너지를 갖고 있는 방사선량이 과다하게 조사되는 경우, 정상 조직 세포가 사멸하거나, 유전적인 결함을 초래하기도 하고, 암을 발생시키기도 한다. 정상 조직과 종양 조직이 근접해 있을 경우, 방사선 부작용으로 인하여 방사선 치료 선량을 충분히 조사하지 못하는 경우가 발생한다. 예로, 인체내의 점막 조직은 방사선에 가장 민감한 부위 중 하나로서, 점막 구조에 일정 방사선량 이상이 전달될 때 부작용이 발생하게 된다. 따라서, 방사선 치료 시, 파괴할 종양이 충분한 방사선을 받도록 하고, 종양을 둘러싸고 있는 정상 조직에 대한 손상을 최소화하도록 조절되어야 한다. However, when a high-energy radiation dose is excessively irradiated to normal tissues of the human body, normal tissue cells may die, cause genetic defects, or cause cancer. When normal tissue and tumor tissue are in close proximity, radiation treatment dose may not be sufficiently irradiated due to side effects of radiation. For example, the mucosal tissue in the human body is one of the most sensitive areas to radiation, and side effects occur when more than a certain amount of radiation is delivered to the mucosal structure. Therefore, during radiation therapy, it should be controlled so that the tumor to be destroyed receives sufficient radiation and damage to the normal tissue surrounding the tumor is minimized.
이에 대하여, 대한민국 등록특허 제10-1689130호에서는 자기장을 이용한 체내 점막조직 선량 제어 광자빔 방사선 치료장치를 개시하고 있으나, 자기장 발생부의 사이즈가 비대하여 상용화에 제약이 있었다. 예를 들어, 기존에 방사선을 환자의 종양 부위에 조사하는 동안 자기장 발생부에서도 동일하게 지속적으로 자기장을 생성한 결과, 자기장 발생부의 가동 시간이 늘어날 수 밖에 없었고, 이는 자기장을 발생시키는 전자석의 발열량 및 전압 소모량의 증가로 이어졌다. 따라서, 발열 억제 및 충분한 전압 공급을 위해 자기장 발생부에 적용되는 냉각장치와 전원 공급장치의 사이즈를 크게 제작함에 따라 환자가 위치하는 치료 공간을 제한하여 환자의 원활한 치료까지 제약하는 문제점이 있었다.On the other hand, Korean Patent Registration No. 10-1689130 discloses a photon beam radiation therapy apparatus for controlling the dose of mucosal tissue in the body using a magnetic field, but there is a limitation in commercialization due to the enlarged size of the magnetic field generator. For example, as a result of continuously generating a magnetic field in the magnetic field generator while irradiating radiation to the patient's tumor site, the operation time of the magnetic field generator was inevitably increased. This leads to an increase in voltage consumption. Therefore, as the size of the cooling device and the power supply applied to the magnetic field generator is made large to suppress heat and supply sufficient voltage, there is a problem in that the treatment space in which the patient is located is limited, thereby restricting the smooth treatment of the patient.
한편, 자기장 발생부에서 자기장이 빈번하게 발생할 경우, 외부 누설 자기장으로 인한 방사선 치료 장치의 오작동 뿐만 아니라 방사선 치료 장치를 구성하는 선형 가속기 내의 전자빔에 영향을 주면서 방사선 선량에 변화를 초래하거나 종양 조직에 정확한 빔 타겟팅을 방해하여 정확한 방사선 치료를 어렵게 하는 문제점도 있었다.On the other hand, when a magnetic field is frequently generated in the magnetic field generator, it not only malfunctions the radiation therapy device due to external leakage magnetic field, but also affects the electron beam in the linear accelerator constituting the radiation therapy device, causing a change in the radiation dose or correcting the tumor tissue. There was also a problem that interfered with the beam targeting, making it difficult to perform accurate radiation treatment.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기장 발생부의 가동율(duty factor), 발열량 및 자기장의 외부 누설량을 낮추면서 사이즈가 소형화된 자기장 생성 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic field generating device having a miniaturized size while lowering a duty factor, a calorific value, and an external leakage amount of a magnetic field generating unit.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기장 발생부를 자기장 차폐부 내부 영역에 배치하여 선형 가속기, 전자총, 다엽 콜리메이터 등에 대한 자기장의 영향을 효과적으로 억제할 수 있는 자기장 생성 장치를 제공하는 것이다.In addition, an object to be solved by the present invention is to provide a magnetic field generating device capable of effectively suppressing the effect of a magnetic field on a linear accelerator, an electron gun, a multi-leaf collimator, etc. by disposing a magnetic field generator in an inner region of a magnetic field shield.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 광자빔 방사선을 이용하여 피조사체의 환부 조직을 치료하는 방사선 치료 장치와 연동되는 자기장 생성 장치는, 상기 피조사체의 내부에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 및 상기 광자빔 방사선에 대응하는 방사선 펄스와 상기 자기장에 대응하는 자기장 펄스를 동기화시키는 동기화 제어부;를 포함할 수 있다.A magnetic field generating device interlocked with a radiation therapy device for treating a diseased tissue of an irradiated object using a photon beam radiation for solving the above-described problems includes: a magnetic field generator for forming a magnetic field inside the irradiated object; and a synchronization control unit for synchronizing a radiation pulse corresponding to the photon beam radiation and a magnetic field pulse corresponding to the magnetic field.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.According to the present invention as described above, it has various effects as follows.
본 발명에 따르면, 자기장 발생부에 이용되는 전력이 감소하여 열 발생을 줄일 수 있고, 이에 따라 냉각 장치 등의 내부 구성이 제외되거나 줄어들 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce heat generation by reducing power used in the magnetic field generator, and accordingly, internal components such as a cooling device may be excluded or reduced.
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 펄스와 자기장 펄스를 동기화시킴으로써 자기장 발생부의 가동율(duty factor), 발열량 및 자기장의 외부 누설량을 낮출 수 있으며 자기장 생성 장치를 소형화할 수 있다.In addition, according to the present invention, by synchronizing the radiation pulse and the magnetic field pulse, the duty factor of the magnetic field generator, the amount of heat generated, and the external leakage amount of the magnetic field can be reduced, and the magnetic field generator can be miniaturized.
또한, 본 발명에 따르면, 자기장 차폐부 내부 영역에 자기장 발생부를 배치하여 자기장 생성 장치에서 자기장에 민감한 부품들에 대한 자기장 영향을 최소화할 수 있으며 외부 누설 자기장을 내부로 집속함으로써 중심 자기장을 높일 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to minimize the magnetic field effect on magnetic field-sensitive components in the magnetic field generating device by disposing the magnetic field generator in the inner region of the magnetic field shield, and to increase the central magnetic field by focusing the external leakage magnetic field inside do.
또한, 본 발명에 따르면, 환자의 환부 조직(예: 종양 부위)에 광자빔 방사선을 조사함과 동시에, 환자의 체내에 자기장 영역을 형성하고, 자기장 영역에서의 자기장의 방향, 세기 및 위상을 조절함으로써, 정상 조직에 전달되는 방사선량을 최적화하여, 방사선의 부작용을 최소화하여 치료부위에 전달되는 방사선량의 제약을 제거함으로 광자빔 방사선에 의한 치료 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, while irradiating photon beam radiation to the patient's affected tissue (eg, tumor site), a magnetic field is formed in the patient's body, and the direction, intensity, and phase of the magnetic field in the magnetic field are adjusted. By doing so, it is possible to optimize the radiation dose delivered to the normal tissue, minimize the side effects of radiation, and remove the restriction on the radiation dose delivered to the treatment site, thereby improving the treatment effect by the photon beam radiation.
또한, 방사선 빔 방향과 평행한 자기장을 형성시킴으로써, 방사선 산란 하전입자의 발산을 막고 산란 하전입자를 집중하여, 치료목표의 종양표면에 전달되는 방사선량을 강화하여 방사선 치료 효과를 향상시킴과 동시에 부가적인 방사선 사용과 산란 하전입자의 발산으로 인한 주변 정상조직의 손상을 감소하여 방사선 부작용을 줄일 수 있다.In addition, by forming a magnetic field parallel to the direction of the radiation beam, it prevents the divergence of the radiation scattering charged particles and concentrates the scattered charged particles to enhance the radiation treatment effect by enhancing the amount of radiation delivered to the tumor surface of the treatment target. Radiation side effects can be reduced by reducing damage to surrounding normal tissues due to the use of radioactive radiation and the divergence of scattering charged particles.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 방사선 치료 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 생성 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 생성 장치의 자기장 분포를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4a 내지 도 4e의 자기장을 이용한 방사선 치료 장치에서 방사선 조사에 따른 하전 입자(예: 전자)와 자기장의 작용 관계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기장 생성 장치의 자기장 분포를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6a 내지 도 6d의 자기장을 이용한 방사선 치료 장치에서 방사선 조사에 따른 하전 입자(예: 전자)와 자기장의 작용 관계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 차폐부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9과 도 10는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 치료 장치의 구성도이다.
도 11과 도 12은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 치료 장치의 외부 영역에서의 자기장 분포를 설명하는 도면이다.
도 13는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 치료 장치의 내부 영역에서의 자기장 분포를 설명하는 도면이다.
도 14은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 치료 장치의 자기장 차폐부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 15와 도 16는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 방사선 치료 장치의 자기장 차폐부의 종류에 따른 자기장 분포를 설명하는 도면이다.1 and 2 are conceptual views schematically showing a radiation therapy apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically illustrating an apparatus for generating a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
4A to 4E are cross-sectional views schematically illustrating a magnetic field distribution of an apparatus for generating a magnetic field according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic conceptual diagram for explaining the action relationship between charged particles (eg, electrons) and the magnetic field according to irradiation in the radiation treatment apparatus using the magnetic field of FIGS. 4A to 4E .
6A to 6D are cross-sectional views schematically illustrating a magnetic field distribution of a magnetic field generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a schematic conceptual diagram for explaining the action relationship between charged particles (eg, electrons) and the magnetic field according to irradiation in the radiation treatment apparatus using the magnetic field of FIGS. 6A to 6D .
8A to 8C are views for explaining the configuration of a magnetic field shielding unit according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are block diagrams of a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention.
11 and 12 are diagrams for explaining the magnetic field distribution in the external region of the radiation treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining the magnetic field distribution in the inner region of the radiation treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
14 is a view for explaining the configuration of a magnetic field shielding unit of the radiation treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
15 and 16 are diagrams for explaining a magnetic field distribution according to the type of the magnetic field shielding unit of the radiation treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
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 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 방사선 치료 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 1 and 2 are conceptual views schematically showing a radiation therapy apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방사선 치료 장치(10)는 자기장 생성 장치를 포함할 수 있다. 자기장 생성 장치는 자기장 발생부(200) 및 동기화 제어부(700)를 포함할 수 있다. 즉, 방사선 치료 장치(10)는 방사선 발생부(100)와 방사선량 제어부(500)를 기본 구성으로 하면서 자기장 생성 장치를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 하기에서 방사선 치료 장치(10)와 자기장 생성 장치가 서로 연동된다고 설명하는 것은 방사선 치료 장치(10)에 자기장 생성 장치가 추가로 포함된 구성을 설명하는 것으로 이해하면 된다.Referring to FIG. 1 , a
일 실시 예에서, 방사선 치료 장치(10)와 자기장 생성 장치는 서로 연동될 수 있다. 연동 방식은 통신 네트워크를 이용하거나 광자빔 방사선을 검출하여 연동하거나 서로 연동되도록 미리 자기장이나 광자빔 발생 주기가 설정될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 환자(B)의 내부에는 종양(T), 정상 조직(N) 및 저밀도 공간(L)이 위치하며, 저밀도 공간(L)은 종양(T) 또는 정상 조직(N) 중 적어도 하나와 인접할 수 있다. 체내 저밀도 공간(L)은 구강, 비강, 기도, 폐와 같이 정상적으로 존재하는 공간일 수 있고, 공기 삽입, 풍선 삽입, 발포제 주입 등을 통해 형성된 인공적인 공간일 수 있다. 또한, 저밀도 공간(L)은 광자빔 방사선으로부터 발생한 2차전자가 투과하는 공간일 수 있다. 또한, 저밀도 공간(L)은 체내의 빈 공간, 체강(body cavity)를 포함할 수 있다.In one embodiment, a tumor (T), a normal tissue (N), and a low-density space (L) are located inside the patient (B), and the low-density space (L) is at least one of a tumor (T) or a normal tissue (N). It can be adjacent to one. The low-density space L in the body may be a space that normally exists, such as an oral cavity, a nasal cavity, an airway, and a lung, and may be an artificial space formed through air insertion, balloon insertion, foaming agent injection, and the like. Also, the low-density space L may be a space through which secondary electrons generated from photon beam radiation pass. Also, the low-density space L may include an empty space in the body, or a body cavity.
일 실시 예에서, 방사선 치료 장치(10)의 방사선 발생부(100)는 피조사체(예: 환자, B)의 환부 조직(예: 종양, T)으로 광자빔 방사선을 조사할 수 있다. In an embodiment, the
일 실시 예에서, 방사선 치료 장치(10)의 방사선량 제어부(500)는 자기장의 세기, 방향 및 위상을 조절하여 전자를 체내 저밀도 공간(L)에서 회절시켜 환자(B)의 종양(T) 및 종양(T)에 인접한 정상 조직(N)에 흡수되는 방사선량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 방사선 치료 장치(10)와 자기장 생성 장치가 연동되어 방사선량 제어부(500)가 자기장 발생부(200)를 제어함으로써 자기장의 세기 방향 및 위상을 조절할 수 있다. 이러한 경우에도 자기장 펄스의 생성 시간 범위는 동기화 제어부(700)가 제어할 수 있다.In one embodiment, the radiation
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 자기장 발생부(200)는 환자(B)의 내부에 자기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 자기장 발생부(200)는 저밀도 공간(L)에 자기장을 형성할 수 있다. In one embodiment, the magnetic
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 동기화 제어부(700)는 광자빔 방사선에 대응하는 방사선 펄스와 자기장에 대응하는 자기장 펄스를 동기화시킬 수 있다. 여기서 펄스의 동기화란 서로 펄스의 발생이 시간적으로 중첩되는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 동기화 제어부(700)는 광자빔 방사선 펄스와 자기장 펄스의 발생 시기를 일치시킬 수 있다.In an embodiment, the
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 동기화 제어부(700)는 방사선 치료 장치의 방사선량 제어부(500)와 연동될 수 있다. 동기화 제어부(700)는 방사선량 제어부(500)로부터 광자빔 방사선의 출력 주기를 수신하고, 광자빔 방사선의 출력 주기와 자기장의 출력 주기를 동기화시킬 수 있다.In an embodiment, the
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치는 광자빔 방사선을 검출하는 펄스 검출부(800)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 펄스 검출부(800)는 자기장 펄스와 방사선 펄스를 검출할 수 있다. 펄스 검출부(800)는 자기장 발생부(200)와 방사선 발생부(100)로부터 각각 자기장 펄스와 방사선 펄스를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신하여 자기장 펄스와 방사선 펄스를 검출할 수 있다. 또한, 펄스 검출부(800)는 외부에서 획득한 방사선과 자기장을 분석하여 자기장 펄스와 방사선 펄스를 검출할 수 있다. 이를 위해, 펄스 검출부(800)는 방사선 검출 센서(미도시)와 자기장 센서(미도시)를 구비할 수 있다.In an embodiment, the magnetic field generating apparatus may further include a
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 동기화 제어부(700)는 펄스 검출부(800)에서 검출한 광자빔 방사선을 분석하여 광자빔 방사선의 출력 주기를 획득할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 동기화 제어부는 자기장이 목표 값에 도달한 이후에 광자빔 방사선 조사로 인하여 발생하는 2차전자 생성 구간이 자기장 생성 시간 범위에 포함되도록 자기장 생성 범위를 설정할 수 있다. 이에 따라, 광자빔 방사선이 인체 물질(예를 들어, 방사선이 종양을 향해 진행하는 경로 상에 위치하는 정상조직)과 반응하여 발생하는 2차 전자가 자기장 생성 시간에 생성될 수 있다.In an embodiment, the synchronization control unit of the magnetic field generating apparatus may set the magnetic field generation range so that a secondary electron generation section generated by photon beam irradiation after the magnetic field reaches a target value is included in the magnetic field generation time range. Accordingly, secondary electrons generated by the reaction of photon beam radiation with a human body material (eg, normal tissue positioned on a path through which radiation travels toward a tumor) may be generated at a magnetic field generation time.
일 실시 예에서, 자기장 생성 장치의 동기화 제어부(700)는 자기장이 목표 값에 도달할 때까지 소요되는 딜레이 시간을 고려하여 자기장 생성 시간 범위를 설정할 수 있다. 이에 따라, 광자빔 방사선이 인체 물질 (예를 들어, 방사선이 종양을 향해 진행하는 경로 상에 위치하는 정상조직)과 반응하여 발생하는 2차 전자가 딜레이 시간까지 고려하여 자기장 생성 시간에 생성될 수 있다.In an embodiment, the
일 실시 예에서, 동기화 제어부(700)는 광자빔 방사선 펄스를 매번 인지한 이후 곧바로 자기장 펄스를 발생시키거나 혹은 반대로 동작할 수 있다. 예를 들어, 동기화 제어부(700)는 방사선 펄스의 검출에 응답하여 자기장 펄스를 발생시키거나, 자기장 펄스의 검출에 응답하여 상기 방사선 펄스를 발생시킬 수 있다. 또한, 동기화 제어부(700)는 방사선 펄스의 규칙성을 학습하여 자기장의 펄스를 발생시키거나 혹은 반대로 동작할 수 있다. 예를 들어, 동기화 제어부(700)는 검출한 방사선 펄스를 분석하여 획득한 방사선 펄스 주기에 기반하여 자기장 펄스를 발생시키거나, 검출한 자기장 펄스를 분석하여 획득한 자기장 펄스 주기에 기반하여 방사선 펄스를 발생시킬 수 있다. 물론 이외에도 미리 설정된 방사선 펄스 주기와 자기장 펄스 주기가 존재할 경우, 동기화 제어부(700)는 이를 일치시킴으로써 방사선 펄스와 자기장 펄스를 동기화시킬 수 있다.In an embodiment, the
이와 같이 동기화 제어부(700)가 방사선 펄스와 자기장 펄스의 발생 시기를 일치시킴에 따라 자기장 발생부(200)는 광자빔 방사선이 조사되는 동안 지속적으로 자기장을 생성할 필요가 없으며 가동율(duty factor)를 크게 낮출 수 있다. 또한, 자기장 발생부(200)의 가동율이 낮아질수록 자기장 발생부(200)는 그만큼 구동하지 않아도 되므로 자기장 발생부(200)의 발열량도 낮아질 수 있고, 자기장의 외부 누설량도 전체적으로 낮아지게 된다. 결과적으로 자기장 발생부(200)에서 발생하는 발열을 제어하는 냉각 장치와 전원을 공급하는 전원 공급 장치의 크기를 소형화시킬 수 있으며 이는 방사선 치료 장치(10)의 소형화로 이어질 수 있다.As such, as the
또한, 동기화 제어부(700)가 방사선 펄스와 자기장 펄스의 발생 시기를 일치시킴에 따라 자기장 발생부(200)에 이용되는 전력이 감소하여 열발생을 줄일 수 있고, 이에 따라 냉각 장치 등의 구성이 제외되거나 줄어들 수 있다.In addition, as the
도 3 내지 도 5를 이용하여 방사선 조사 방향과 자기장 방향이 수직한 경우의 디포커싱 실시 예를 설명하고, 도 6 및 도 7을 이용하여 방사선 조사 방향과 자기장 방향이 수평한 경우의 포커싱 실시 예를 설명한다. 예컨대, 광자빔 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 자기장을 형성하는 것은 체강을 통과한 후에 정상 조직이 더 배치된 이후에 타겟 위치가 있는 경우를 위한 방사선 치료 실시예이다. 또한, 광자빔 방사선 조사 방향과 수평한 방향(나란한 방향)으로 자기장을 형성하는 것은 체강의 표면에 타겟 부위가 있어서 체강을 진행하는 2차전자를 집중해서 타겟 부위에 제공하는 실시 예이다. 여기서 타겟 부위는 환부조직(또는 종양 부위)일 수 있다.A defocusing embodiment in the case where the radiation irradiation direction and the magnetic field direction are vertical using FIGS. 3 to 5 will be described, and a focusing embodiment in the case where the radiation irradiation direction and the magnetic field direction are horizontal using FIGS. 6 and 7 Explain. For example, forming a magnetic field in a direction perpendicular to the irradiation direction of the photon beam is an embodiment of radiation therapy for a case where there is a target position after normal tissue is further disposed after passing through a body cavity. In addition, forming the magnetic field in a direction parallel to the photon beam irradiation direction (parallel direction) is an embodiment in which a target site is located on the surface of a body cavity, and secondary electrons traveling through the body cavity are concentrated and provided to the target site. Here, the target site may be a diseased tissue (or a tumor site).
광자빔 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 자기장을 생성하는 예는 환자의 직장에 인접하게 배치된 전립선 암 치료 시에 직장에 풍선을 집어넣는 방식으로 직장에 공간을 형성하고, 직장 내부 공간에 자기장을 형성함에 따라 직장 표면에 제공되는 2차전자를 분산시키는 실시 예일 수 있다.An example of generating a magnetic field in a direction perpendicular to the direction of photon beam irradiation is forming a space in the rectum by inserting a balloon into the rectum during treatment for prostate cancer placed adjacent to the rectum of a patient, and applying a magnetic field to the rectal space. It may be an embodiment in which secondary electrons provided on the surface of the workplace are dispersed as they are formed.
도 3 내지 도 5의 실시 예는 방사선 조사 방향과 수직한 방향으로 자기장이 생성되는 일 예에 관한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 생성 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 생성 장치의 자기장 분포를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 4a 내지 도 4e 의 자기장을 이용한 방사선 치료 장치에서 방사선 조사에 따른 하전 입자(예: 전자)와 자기장의 작용 관계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다. 3 to 5 relate to an example in which a magnetic field is generated in a direction perpendicular to the radiation irradiation direction. 3 is a perspective view schematically illustrating an apparatus for generating a magnetic field according to an embodiment of the present invention. 4A to 4E are cross-sectional views schematically illustrating a magnetic field distribution of an apparatus for generating a magnetic field according to an embodiment of the present invention. 5 is a schematic conceptual diagram for explaining the action relationship between charged particles (eg, electrons) and the magnetic field according to irradiation in the radiation treatment apparatus using the magnetic field of FIGS. 4A to 4E .
도 3 및 도 4a 내지 도 4e 를 참조하면, 방사선 치료 장치(10)는 각각의 구성들이 배치될 수 있는 다양한 형상의 하우징(20,30,40)들을 포함할 수 있으며, 누운 환자에게 방사선을 조사하고 자기장을 생성할 수 있도록 하우징의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4A to 4E , the
방사선 치료 장치(10)의 방사선 발생부(100)는 속이 빈 형상을 갖는 보어(미도시)의 외측에 배치된 차폐 구조물 내에 장착되어, 보어 내에 위치한 환자(B)의 종양(T) 부위를 향해 광자빔 방사선을 조사한다.The
여기서, 방사선 치료 장치(10)의 방사선 발생부(100)는 MV X-ray를 발생시키는 선형가속기(LINAC, Linear Acceleretor)가 바람직하다. 발생되는 MV영역의 X-ray 빔의 특성상 피폭을 당하는 물질의 표면에서 콤프톤(compton) 효과에 의한 반응을 통하여 2차전자(secondary electron, 이하 '전자'라고 칭함)에 운동에너지를 전달하고, 그 전자에 의하여 방사선량을 체내에 전달한다.Here, the
자기장 생성 장치의 자기장 발생부(200)는 보어의 외측에 배치된 또 다른 차폐 구조물 내에 장착되어, 환자(B)의 체내에 자기장 영역을 형성한다. 자기장 발생부(200)는 보어를 사이에 두고 서로 다른 극성을 가지며 대향 배치되는 한 쌍의 전자석 또는 영구 자석으로 이루어진다.The magnetic
여기서, 자기장 생성 장치의 자기장 발생부(200)는 방사선 발생부(100)와 환자(B)의 종양(T) 부위 사이의 환자(B)의 체내 일 영역에, 보다 바람직하게는 체내의 빈 공간, 체강(body cavity)에 자기장 영역을 형성하는 것이 효과적이다. 또한, 자기장 발생부(200)는 전자석이나 영구 자석, 또는 그 복합형을 포함할 수 있다.Here, the magnetic
한편, 자기장의 방향의 자유도를 증대하기 위해, 자기장 발생부(200)로서 한 쌍의 자석이 보어 외측 둘레를 따라 예컨대, 보어 내에 위치한 환자(B) 주위를 따라 회전할 수도 있으나 이에 한정되지 않으며, 자기장 발생부(200)는 복수의 자석이 보어 외측 둘레를 따라, 예컨대 환자(B) 주위를 따라 고정 배치되어, 방사선량 제어부(400)의 제어를 통해 복수의 자석 중 선택된 자석에 의해 자기장 영역을 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to increase the degree of freedom in the direction of the magnetic field, a pair of magnets as the
일 실시 예에서, 앞서 설명한 바와 달리 자기장 생성 장치는 자기장 발생부(200)가 배치되는 판형 프레임(900)을 더 포함할 수 있다. 판형 프레임(900)은 환자가 안착되며 자기장 생성 물질이 배치될 수 있다. 예를 들어, 판형 프레임(900)은 자기장 생성 물질이 이동하는 공간(910)을 구비할 수 있고, 자기장 생성 물질은 공간(910)에 배치될 수 있다. 예컨대, 공간(910)은 자기장 생성 물질이 이동할 수 있도록 도 3과 같이 판형 프레임(900)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있다. 공간(910)의 길이는 도 3에서 예시적으로 도시한 것이고, 판형 프레임(900)의 양끝단까지 길게 형성될 수도 있다.In one embodiment, unlike described above, the magnetic field generating apparatus may further include a plate-shaped
일 실시 예에서, 자기장 생성 물질은 이동 봉(230)에 연결될 수 있고, 별도의 구동부(미도시)를 통해 이동 봉(230)이 공간(910)에서 판형 프레임(900)의 길이 방향을 따라 움직일 수 있다. 따라서, 환자(B)의 위치에 따라 자기장 생성 물질을 이동시킴에 따라 환자 체내의 자기장 생성 영역을 용이하게 변경할 수 있다.In an embodiment, the magnetic field generating material may be connected to the moving
일 실시 예에서, 자기장 발생부(200)는 광자빔 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 전자석, 영구 자석 또는 그 복합형(이하 통칭하여 자기장 생성 물질)을 포함할 수 있고, 도 4와 같이 자기장(MT)을 생성할 수 있다. In one embodiment, the
예컨대, 도 4a에서 N극의 전자석(210)과 S극의 전자석(220)이 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수직한 방향의 자기장(MT)을 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220)의 길이 방향을 따라 도 4a와 같이 유효 영역을 판형 프레임(900) 위에 형성할 수 있다. 또한, 일실시예로, 자기장 발생부(200) 아래에 자기장 차폐부가 포함될 수 있고, 이에 의해 판형 프레임 하부에는 자기장이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 환자에 대한 방사선 치료에 영향을 미치지 않는 판형 프레임 하부에 자기장이 형성될 필요가 없으며 방사선 치료장치 등의 장치에 자기장 영향이 미치는 것을 방지할 필요가 있으므로, 판형 프레임 내의 자기장 발생부(200) 아래에 자기장 차폐부가 포함될 수 있다.For example, in FIG. 4A , an N-
또한, 예를 들어 도 4b에 도시된 바와 같이, N극의 전자석(210)과 S극의 전자석(220)이 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수직한 방향의 자기장(MT)을 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220)이 배치된 면적보다 좁으면서 도 4b와 같이 유효 영역을 판형 프레임(900) 위와 아래에 형성할 수 있다.In addition, for example, as shown in Fig. 4b, the
또한, 예를 들어 도 4c에 도시된 바와 같이, N극의 전자석(210)과 S극의 전자석(220)이 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수직한 방향의 자기장(MT)을 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220)이 배치된 면적보다 크면서 도 4c와 같이 유효 영역을 판형 프레임(900) 위와 아래에 형성할 수 있다.In addition, for example, as shown in Fig. 4c, the
또한, 예를 들어 도 4d에 도시된 바와 같이, N극의 전자석(210)과 S극의 전자석(220)이 하단의 판형 프레임(920) 배치되고 N극의 전자석(240)과 S극의 전자석(250)이 상단의 판형 프레임(920) 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수직한 방향의 자기장(MT)을 2개 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220,240,250)이 배치된 면적보다 좁으면서 도 4d와 같이 유효 영역을 상단과 하단 판형 프레임(920) 각각의 위와 아래에 형성할 수 있다. 이 경우 판형 프레임(920)들 사이에 자기장의 세기가 더 강해질 수 있다.In addition, for example, as shown in Fig. 4d, the
또한, 예를 들어 도 4e에 도시된 바와 같이, N극의 전자석(210)과 S극의 전자석(220)이 하단의 판형 프레임(920) 배치되고 N극의 전자석(240)과 S극의 전자석(250)이 상단의 판형 프레임(920) 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수직한 방향의 자기장(MT)을 2개 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220,240,250)이 배치된 면적보다 좁으면서 도 4e와 같이 유효 영역을 판형 프레임(920)사이에만 형성할 수 있다.In addition, for example, as shown in Fig. 4e, the
일 실시 예에서, 방사선 치료 장치의 방사선량 제어부(500)는 자기장 발생부(200)의 자기장의 방향, 세기 및 위상을 조절하여, 방사선 발생부(100)로부터 환자(B)의 종양(T) 부위에 전달되는 방사선량을 제어한다. 예를 들어, 자기장이 사인파 형태의 펄스파일 경우, 방사선량 제어부(500)는 자기장의 위상을 변경할 수 있고, 사인파형에서 원하는 기준 세기 이상이 되는 구간과 광자빔 방사선이 발생시키는 2차전자의 생성 구간을 서로 일치시킬 수 있다.In one embodiment, the radiation
일 실시 예에서, 방사선량 제어부(500)는 방사선 발생부(100)의 작동을 제어하며, 종양(T)에 전달되는 방사선량을 연산하는 연산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the radiation
일 실시 예에서, 연산부는 다음의 〈수학식1〉을 사용하여 환자(B)의 종양(T)에 전달되는 방사선량을 연산할 수 있다.In an embodiment, the calculator may calculate the radiation dose delivered to the tumor T of the patient B by using the following <
〈수학식1〉<
여기서, D(x,y,z)는 특정 위치 (x,y,z) 에서 흡수된 방사선량 값을 의미하고, TERMA(x', y', z')은 미소 체적 dx'dy'dz' 에서 감쇄되어 입사한 방사선 빔의 총 에너지를 의미하며, Kernel(x,x',y,y',z,z')은 미소 체적 dx'dy'dz' 에서 감쇄된 단위 에너지가 특정 위치(x,y,z)에서 흡수된 선량 비율을 의미한다. 이 때, 자기장 발생부(200)에 의하여 형성된 자기장이 고려된 Kernel이 사용된다.Here, D(x,y,z) denotes a radiation dose value absorbed at a specific position (x,y,z), and TERMA(x', y', z') denotes a minute volume dx'dy'dz' It means the total energy of the incident radiation beam attenuated at ,y,z) means the absorbed dose ratio. At this time, a kernel in consideration of the magnetic field formed by the
따라서, TERMA값과 Kernel값을 전체 체적에 대하여 콘볼루션(convolution)시키면, 특정 위치 (x,y,z) 에서 흡수된 방사선량값을 연산할 수 있게 된다.Therefore, if the TERMA value and the Kernel value are convolved with respect to the entire volume, it is possible to calculate the radiation dose value absorbed at a specific position (x, y, z).
한편, TERMA값은 전하를 가지지 않는 x-ray의 감쇄된 총 에너지를 나타내므로 자기장과 관련이 없다. On the other hand, the TERMA value is not related to the magnetic field because it represents the total attenuated energy of x-rays having no charge.
또한, Kernel값은 주로 감쇄과정에서 발생된 전자에 의한 공간적인 선량 분포를 나타내므로 자기장에 절대적으로 영향을 받는다. 일반적으로 Kernel을 구할 때 전산모사를 통하여 구하며, 공간적으로 일정한 자기장을 전산 모사 프로그램에서 구현하여 새로운 Kernel을 구하고, 이에 다음과 같이 Kernel Deform map을 구성한다. 이를 다음의 〈수학식2〉와 같이 모델링하여 적용한다.In addition, the Kernel value is absolutely influenced by the magnetic field because it mainly represents the spatial dose distribution by electrons generated during the attenuation process. In general, when obtaining the kernel, it is obtained through computational simulation, and a spatially constant magnetic field is implemented in the computational simulation program to obtain a new kernel, and the Kernel Deform map is constructed as follows. This is modeled and applied as in the following <Equation 2>.
〈수학식2〉<Equation 2>
이로써, 연산부는 방사선량 분포의 최적화를 위한 자기장의 세기, 방향 위상, 크기를 연산하게 된다. Accordingly, the calculator calculates the intensity, directional phase, and magnitude of the magnetic field for optimizing the radiation dose distribution.
한편, 연산부는 다른 실시예로서, 풀 몬테카를로 시뮬레이션 기법(Full Monte Carlo Simulation Method)에 의해 연산할 수도 있다.Meanwhile, as another embodiment, the calculation unit may perform calculation by a Full Monte Carlo simulation method.
즉, 자기장을 시뮬레이션할 수 있는 툴 킷(toolkit)을 이용하며, 각각의 입자 한 개에 대한 확률적인 몬테카를로 기법을 사용하여 히스토리를 구성하고, 히스토리들의 각각의 선량에 대한 공간적인 영향을 더하여 전체적인 선량분포를 계산하여, 특정 위치에서 흡수된 방사선량값을 연산할 수 있다.That is, using a toolkit that can simulate a magnetic field, construct a history using the probabilistic Monte Carlo technique for each particle, and add the spatial effect of each dose of the histories to the overall dose By calculating the distribution, it is possible to calculate the absorbed radiation dose value at a specific location.
도 5를 참조하면, 도3 및 도 4a 내지 도 4e에서 설명한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자기장을 이용한 체내 선량 제어 방사선 치료장치(10)를 이용하여 환자(B)의 종양 (T)를 방사선 치료하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 5 , according to the configuration described in FIGS. 3 and 4A to 4E , the tumor (T) of the patient (B) is irradiated using the internal dose control
설명에 앞서, 이하에서는 일 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이, 도 5의 좌측의 방사선 발생부(100)에서 우측의 종양(T)으로 광자빔 방사선이 조사되고, 자기장이 지면의 들어가는 방향으로 작용하며, 방사선 발생부(100)와 종양(T) 사이에는 속이 빈 소화기관(위, 소장, 대장 등)과 같은 장기가 배치된 경우, 종양 (T)를 치료하는 것에 대해 설명한다. Prior to description, hereinafter, as shown in FIG. 5 as an embodiment, photon beam radiation is irradiated from the
먼저, 치료하고자 하는 종양(T)을 갖고 있는 환자(B)가 판형 프레임(900) 내에 누운 상태에서, 방사선량 제어부(500)의 제어를 통해 환자(B)의 체내에 자기장 영역을 형성하도록 자기장 발생부(200)를 작동시킨다.First, in a state in which a patient (B) having a tumor (T) to be treated is lying in the plate-shaped
다음, 방사선량 제어부(500)의 제어를 통해 환자(B)의 종양(T)을 향해 광자빔 방사선을 조사하도록 방사선 발생부(100)를 작동시킨다.Next, the
이 때, 방사선 발생부(100)로부터 발생한 광자빔 방사선이 환자(B)의 체내를 통과하면서, 전하를 가진 입자 즉, 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 광자빔 방사선의 고 에너지를 전달하는 역할을 한다.At this time, as the photon beam radiation generated from the
한편, 방출된 전자들은 자기장 발생부(200)에 의해 체내에 형성된 자기장 영역을 통과하게 되고, 이 때 방출된 전자들은 자기장에 의한 힘 예컨대, 로렌츠의 힘(Lorentz's Force)을 받아, 자기장 영역 내에서 편향하거나 분산이 발생하게 된다. On the other hand, the emitted electrons pass through a magnetic field formed in the body by the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측에 위치한 방사선 발생부(100)로부터 우측의 종양(T)으로 광자빔 방사선이 조사되고, 자기장이 지면의 들어가는 방향으로 작용한다고 할 때, 좌측에 위치한 방사선 발생부(100)로부터 발생한 광자(photon)가 환자(B)의 체내를 통과하면서 전자가 방출되며, 방출된 전자들은 광자와 함께 광자빔 방사선의 조사 방향을 따라 자기장 영역을 거쳐 타겟인 종양(T)으로 이동하게 된다.That is, as shown in FIG. 5 , when a photon beam radiation is irradiated from the
이 때, 방출된 전자들이 자기장 영역을 통과하는 도중에, 연산부의 연산에 따른 방사선량 제어부(500)의 제어에 의해 자기장 발생부(200)의 자기장 방향, 세기 및 위상을 예를 들어, 자기장이 사인파 형태의 펄스파일 경우, 방사선량 제어부(500)는 자기장의 위상을 변경할 수 있고, 사인파형에서 원하는 기준 세기 이상이 되는 구간과 광자빔 방사선이 발생시키는 2차전자의 생성 구간을 서로 일치시킬 수 있다. 조절함으로써, 이에 일부 전자들은 로렌츠의 힘에 의해 일측으로 편향되어, 적절한 방사선량에 대응하는 양의 전자가 점막(M)을 거쳐 타겟인 종양(T)에 전달되어, 종양(T)에는 적절한 방사선량이 조사된다.At this time, while the emitted electrons pass through the magnetic field region, the magnetic field direction, strength and phase of the
즉, 연산부의 연산을 거쳐 방사선량 제어부(500)를 통해 자기장 발생부(200)에서의 자기장의 방향, 세기 및 위상을 조절함에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이 광자빔 방사선에 의해 방출된 전자들의 일부를 장기 내부의 빈 공간 영역 예컨대, 체강 등으로 편향시키거나 분산시키면, 종양(T)의 전방에 위치한 장기의 점막으로는 최소한의 전자들이 전달된다.That is, as the direction, intensity, and phase of the magnetic field in the
이로써, 정상 조직에 전달되는 방사선량을 최소화하며, 적절한 방사선량을 환자(B)의 종양(T)에 전달하게 되어, 방사선의 부작용을 줄이며 치료 효과를 향상시킬 수 있다.Thereby, the radiation dose delivered to the normal tissue is minimized, and an appropriate radiation dose is delivered to the tumor (T) of the patient (B), thereby reducing the side effects of radiation and improving the therapeutic effect.
한편, 자기장 영역과 점막을 거쳐 타겟인 종양(T)에 도달한 전자들은 종양(T)의 종양 세포들을 교란시키고, 이에 종양 세포들의 성장을 저해하거나 종양 세포들을 괴사시킴으로써, 종양(T)을 치료하게 된다.On the other hand, electrons reaching the target tumor (T) through the magnetic field region and the mucous membrane disturb the tumor cells of the tumor (T), thereby inhibiting the growth of tumor cells or necrosis of the tumor cells, thereby treating the tumor (T) will do
도 6a 내지 도 6d 및 도 7의 실시 예는 방사선 조사 방향과 수평한 방향으로 자기장이 생성되는 일 예에 관한 것이다. 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기장 생성 장치의 자기장 분포를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 7은 도 6a 내지 도 6d의 자기장을 이용한 방사선 치료 장치에서 방사선 조사에 따른 하전 입자(예: 전자)와 자기장의 작용 관계를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다. 도 3 및 도 4와 중복되는 설명은 생략한다.6A to 6D and 7 relate to an example in which a magnetic field is generated in a direction parallel to the radiation irradiation direction. 6A to 6D are cross-sectional views schematically illustrating a magnetic field distribution of a magnetic field generating apparatus according to another embodiment of the present invention. 7 is a schematic conceptual diagram for explaining the action relationship between charged particles (eg, electrons) and the magnetic field according to irradiation in the radiation therapy apparatus using the magnetic field of FIGS. 6A to 6D . A description overlapping with those of FIGS. 3 and 4 will be omitted.
한편, 광자빔 방사선 조사 방향과 수평한 방향으로 자기장을 생성하는 예는 폐, 구강, 비강, 기도와 같은 저밀도 공간 내부에 위치한 종양의 치료 시에 저밀도 공간 내부에서 자기장을 형성함에 따라 저밀도 공간에서의 2차전자 분산을 억제하여 종양에 제공되는 2차전자를 증가시키고, 주변 정상조직에 도달하는 2차전자를 감소시키는 실시 예일 수 있다.On the other hand, an example of generating a magnetic field in a direction horizontal to the photon beam irradiation direction is in the low-density space by forming a magnetic field inside the low-density space when treating a tumor located inside a low-density space such as the lung, oral cavity, nasal cavity, and airway. This may be an embodiment of increasing secondary electrons provided to the tumor by suppressing secondary electron dispersion and decreasing secondary electrons reaching surrounding normal tissues.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 방사선 치료 장치의 방사선 발생부(100)는 속이 빈 형상을 갖는 보어(미도시)의 외측에 배치된 구조물 내에 장착되어, 보어 내에 위치한 환자(B)의 종양(T) 부위를 향해 광자빔 방사선을 조사한다.6A to 6D, the
여기서, 방사선 치료 장치의 방사선 발생부(100)는 MV X-ray를 발생시키는 선형가속기(LINAC, Linear Acceleretor) 외에도 하전입자 자체나 하전입자에 관련된 모든 방사선(전자, 양성자, 중성자, 중입자, 등)에 해당된다. 특히, 발생되는 MV영역의 X-ray 빔의 특성상 피폭을 당하는 물질의 표면에서 콤프톤(compton) 효과에 의한 반응을 통하여 2차전자(secondary electron, 이하 '전자'라고 칭함)에 운동에너지를 전달하고, 그 전자에 의하여 방사선량을 체내에 전달한다.Here, the
자기장 생성 장치의 자기장 발생부(200)는 보어의 외측에 배치된 또 다른 차폐 구조물 내에 장착되어, 환자(B)의 체내에 자기장 영역을 형성한다. 자기장 발생부(200)는 보어를 사이에 두고 대향 배치되며, 방사선 발생부(100)와 환자(B)의 종양(T) 부위 사이에 위치하여, 종양(T) 부위를 향해 조사되는 방사선 빔과 평행한 자기장을 형성한다.The magnetic
한편, 자기장 생성 장치의 자기장 발생부(200)는 환자(B)의 종양(T) 부위로 조사되는 방사선 빔과 평행한 자기장을 발생하도록, 복수의 자석이 동일 극성끼리 마주하도록 방사선 빔의 둘레에 상호 대향하게 배치되며, 자석은 일정 길이로 일정 길이를 가질 수 있다. On the other hand, the magnetic
또한, 자기장 발생부(200)는 다른 실시예로서 환자(B)의 종양(T) 부위로 조사되는 방사선 빔과 평행한 자기장을 발생하도록, 복수의 자석이 동일 극성끼리 마주하도록 방사선 빔의 둘레에 상호 대향하게 배치되며, 자석의 길이는 종양(T) 표면까지 연장되게 마련될 수 있다. 자기장 발생부(200)의 복수의 자석이 동일 극성끼리 마주하도록 방사선 빔의 둘레에 상호 대향하게 배치되는 경우, 다양한 길이를 갖는 자석이 마련될 수 있다.In addition, as another embodiment, the
또한, 자기장 발생부(200)는 또 다른 실시예로서 헬름홀츠 코일(Helmholtz coil)의 형태로 환자(B)의 종양(T) 부위로 조사되는 방사선 빔과 평행한 자기장을 발생하도록, 코일이 권취된 복수의 자석이 반대 극성끼리 마주하도록 방사선 빔의 둘레를 감싸며, 방사선 빔의 조사방향으로 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.In addition, the
또한, 자기장 발생부(200)는 또 다른 실시예로서 앙페르의 오른나사 법칙(Ampere's law)에 따라 환자(B)의 종양(T) 부위로 조사되는 방사선 빔과 평행한 자기장을 발생하도록, 복수의 메인 자석이 동일 극성끼리 마주하도록 방사선 빔의 둘레에 상호 대향하게 배치되고, 메인 자석의 일측에는 자기장이 방사선 빔의 조사 방향의 외측으로 자기장이 형성되도록 보조 자석을 배치하고, 메인 자석의 타측에는 자기장이 방사선 빔의 조사 방향의 내측으로 자기장이 형성되도록 보조 자석을 배치될 수 있다.In addition, as another embodiment, the
상기 설명과 같이 자기장 발생부(200)의 자석을 배치함에 따라, 방출된 전자들은 자기장 영역을 통과하는 도중에 방사선 빔과 평행하게 형성된 자기장에 의해 나선 운동(helical motion)을 하며, 편향하거나 분산하지 않으며 방사선 빔과 함께 이동하게 된다.As the magnet of the
여기서, 자기장 발생부(200)는 방사선 발생부(100)와 환자(B)의 종양(T) 부위 사이의 환자(B)의 체내 일 영역에, 보다 바람직하게는 체내의 빈 공간(body cavity)이나 밀도가 작은 부위(폐)에 자기장 영역을 형성하는 것이 효과적이다. 또한, 자기장 발생부(200)는 방사선 빔 궤적의 전체 또는 부분적으로 균질 또는 비균질의 자기장 영역을 형성할 수 있다. 그리고, 자기장 발생부(200)는 전자석이나 영구 자석, 또는 그 복합형을 포함할 수 있다.Here, the
한편, 자기장의 방향의 자유도를 증대하기 위해, 자기장 발생부(200)로서 한 쌍의 자석이 보어 외측 둘레를 따라 예컨대, 보어 내에 위치한 환자(B) 주위를 따라 회전하는 것으로 한정되지 않으며, 자기장 발생부(200)는 복수의 자석이 보어 외측 둘레를 따라, 예컨대 환자(B) 주위를 따라 고정 배치되어, 방사선량 제어부(500)의 제어를 통해 복수의 자석 중 선택된 자석에 의해 자기장 영역을 형성할 수도 있다.On the other hand, in order to increase the degree of freedom in the direction of the magnetic field, a pair of magnets as the magnetic
자기장 생성 장치는 서로 마주보는 2개의 판형 프레임(920)을 포함할 수 있다. 각각의 판형 프레임(920) 구조는 도 3 및 도 4의 판형 프레임(900)과 동일하므로 설명은 생략한다.The magnetic field generating device may include two plate-shaped
일 실시 예에서, 2개의 판형 프레임(920)이 서로 마주 보도록 배치될 수 있다. 여기서 서로 마주보는 구조는 2개의 판형 프레임(920)을 연결하는 별도의 수직 프레임이 배치될 수 있다. 물론 이외에도 다양하게 변형될 수 있고, 원형의 프레임으로도 구성될 수 있다.In an embodiment, the two plate-shaped
일 실시 예에서, 자기장 발생부(200)는 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 자기장 생성 물질을 포함할 수 있고, 도 6a 내지 도 6d와 같이 자기장(MT)을 생성할 수 있다. In an embodiment, the
예컨대, 도 6a에서 N극을 갖는 2개의 전자석(240, 250)이 상부의 판형 프레임(920)에 배치되고 S극을 갖는 2개의 전자석(210, 220)이 하부의 판형 프레임에 배치됨에 따라 자기장 발생부(200)는 서로 마주보게 되어 방사선 조사 방향(R)과 수평한 방향의 자기장(MT)이 생성될 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220,240,250)의 면적과 일치되며 도 6a와 같이 2개의 유효 영역을 상부 및 하부의 판형 프레임(920) 사이에 형성할 수 있다.For example, in FIG. 6A , two
또한, 예를 들어 도 6b에서 동일한 극성을 갖는 전자석(210,220) 2개가 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수평한 방향의 자기장(MT)을 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220)이 배치된 면적보다 크면서 도 6b와 같이 2개의 유효 영역을 판형 프레임(920) 위에만 형성할 수 있다.Also, for example, in FIG. 6B , two
또한, 예를 들어 도 6c에서 동일한 극성을 갖는 전자석(210,220) 2개가 배치되어 자기장 발생부(200)는 방사선 조사 방향(R)과 수평한 방향의 자기장(MT)을 생성할 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220)이 배치된 면적보다 작으면서 도 6c와 같이 2개의 유효 영역을 판형 프레임(920) 위와 아래에 형성할 수 있다.Also, for example, in FIG. 6C , two
또한, 예를 들어 도 6d에서 N극을 갖는 2개의 전자석(240, 250)이 상부의 판형 프레임(920)에 배치되고 S극을 갖는 2개의 전자석(210, 220)이 하부의 판형 프레임에 배치됨에 따라 자기장 발생부(200)는 서로 마주보게 되어 방사선 조사 방향(R)과 수평한 방향의 자기장(MT)이 생성될 수 있다. 여기서 자기장 발생부(200)는 전자석들(210,220,240,250)의 면적보다 작으며 도 6d와 같이 2개의 유효 영역을 상부 및 하부의 판형 프레임(920) 사이에 형성할 수 있다.In addition, for example, in FIG. 6D , two
일 실시 예에서, 방사선 치료 장치의 방사선량 제어부(500)는 자기장 발생부(200)의 자기장의 세기, 방향, 위상과 유효 영역을 조절하여, 방사선 발생부(100)로부터 환자(B)의 종양(T) 부위에 전달되는 종양표면선량을 제어하여, 환자(B)의 종양(T) 부위에 종양표면선량이 집중 및 강화되도록 한다. 방사선량 제어부(500)는 자기장 발생부(200)를 환자(B)의 둘레를 따라 원하는 위치로 회전시키면서 자기장의 세기, 방향, 위상과 유효 영역을 조절할 수도 있다.In one embodiment, the radiation
일 실시 예에서, 방사선량 제어부(500)는 방사선 발생부(100)의 작동을 제어하며, 종양(T)에 전달되는 종양표면선량을 연산하는 연산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the radiation
일 실시 예에서, 연산부는 다음의 〈수학식1〉을 사용하여 환자(B)의 종양(T)에 전달되는 종양표면선량을 연산할 수 있다.In an embodiment, the calculating unit may calculate the tumor surface dose delivered to the tumor T of the patient B using the following <
〈수학식1〉<
여기서, D(x,y,z)는 특정 위치 (x,y,z) 에서 흡수된 종양표면선량 값을 의미하고, TERMA(x', y', z')은 미소 체적 dx'dy'dz' 에서 감쇄되어 입사한 방사선 빔의 총 에너지를 의미하며, Kernel(x,x',y,y',z,z')은 미소 체적 dx'dy'dz' 에서 감쇄된 단위 에너지가 특정 위치(x,y,z)에서 흡수된 선량 비율을 의미한다. 이 때, 자기장 발생부(200)에 의하여 형성된 자기장이 고려된 Kernel이 사용된다.Here, D(x,y,z) means the value of the absorbed tumor surface dose at a specific location (x,y,z), and TERMA(x', y', z') is the microvolume dx'dy'dz ' means the total energy of the incident radiation beam, which is attenuated in x, y, z) means the absorbed dose ratio. At this time, a kernel in consideration of the magnetic field formed by the
따라서, TERMA값과 Kernel값을 전체 체적에 대하여 콘볼루션(convolution)시키면, 특정 위치 (x,y,z) 에서 흡수된 종양표면선량값을 연산할 수 있게 된다.Therefore, if the TERMA value and the Kernel value are convolved with respect to the entire volume, the absorbed tumor surface dose value at a specific location (x, y, z) can be calculated.
한편, TERMA값은 전하를 가지지 않는 x-ray의 감쇄된 총 에너지를 나타내므로 자기장과 관련이 없다. On the other hand, the TERMA value is not related to the magnetic field because it represents the total attenuated energy of x-rays having no charge.
또한, Kernel값은 주로 감쇄과정에서 발생된 전자에 의한 공간적인 선량 분포를 나타내므로 자기장에 절대적으로 영향을 받는다. 일반적으로 Kernel을 구할 때 전산모사를 통하여 구하며, 공간적으로 일정한 자기장을 전산 모사 프로그램에서 구현하여 새로운 Kernel을 구하고, 이에 다음과 같이 Kernel Deform map을 구성한다. 이를 다음의 〈수학식2〉와 같이 모델링하여 적용한다.In addition, the Kernel value is absolutely influenced by the magnetic field because it mainly represents the spatial dose distribution by electrons generated during the attenuation process. In general, when obtaining the kernel, it is obtained through computational simulation, and a spatially constant magnetic field is implemented in the computational simulation program to obtain a new kernel, and the Kernel Deform map is constructed as follows. This is modeled and applied as in the following <Equation 2>.
〈수학식2〉<Equation 2>
이로써, 연산부는 방사선량 분포의 최적화를 위한 자기장의 세기, 방향, 위상, 크기를 연산하게 된다. Accordingly, the calculator calculates the intensity, direction, phase, and magnitude of the magnetic field for optimizing the radiation dose distribution.
한편, 연산부는 다른 실시예로서, 풀 몬테카를로 시뮬레이션 기법(Full Monte Carlo Simulation Method)에 의해 연산할 수도 있다.Meanwhile, as another embodiment, the calculation unit may perform calculation by a Full Monte Carlo simulation method.
즉, 자기장을 시뮬레이션할 수 있는 툴 킷(toolkit)을 이용하며, 각각의 입자 한 개에 대한 확률적인 몬테카를로 기법을 사용하여 히스토리를 구성하고, 히스토리들의 각각의 선량에 대한 공간적인 영향을 더하여 전체적인 선량분포를 계산하여, 특정 위치에서 흡수된 방사선량값을 연산할 수 있다.That is, using a toolkit that can simulate a magnetic field, construct a history using the probabilistic Monte Carlo technique for each particle, and add the spatial effect of each dose of the histories to the overall dose By calculating the distribution, it is possible to calculate the absorbed radiation dose value at a specific location.
따라서, 방사선량 제어부(500)는 종양표면선량을 계획하여, 연산부를 통해 이에 따른 자기장의 분포와 세기를 계산할 수 있다.Accordingly, the radiation
도 7을 참조하면, 이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 환부조직 치료장치(10)를 이용하여 환자(B)의 종양(T) 부위를 방사선 치료하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 7, with this configuration, a process of radiation treatment of the tumor (T) portion of the patient (B) using the diseased
설명에 앞서, 이하에서는 일 실시예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 도 7의 좌측에서 우측의 종양(T) 부위로 방사선이 조사되고, 자기장이 방사선 빔과 평행한 방향으로 작용하며, 방사선 발생부(100)와 종양(T) 부위 사이에는 내부 밀도가 작은 장기(폐, 구강, 기도 등)가 배치된 경우, 종양(T) 표면부위의 치료를 강화하는 것에 대해 설명한다. Prior to description, hereinafter, as shown in FIG. 7 as an embodiment, radiation is irradiated to the tumor (T) site from the left to the right of FIG. 7, the magnetic field acts in a direction parallel to the radiation beam, and radiation is generated When an organ (lung, oral cavity, airway, etc.) with a small internal density is disposed between the
먼저, 치료하고자 하는 종양(T) 부위를 갖고 있는 환자(B)가 판형 프레임(920) 내에 누운 상태에서, 방사선량 제어부(500)의 제어를 통해 환자(B)의 체내에 자기장 영역을 형성하도록 자기장 발생부(200)를 작동시킨다.First, in a state in which a patient (B) having a tumor (T) region to be treated is lying in the plate-shaped
다음, 방사선량 제어부(500)의 제어를 통해 환자(B)의 종양(T) 부위를 향해 방사선을 조사하도록 방사선 발생부(100)를 작동시킨다.Next, the
이 때, 방사선 발생부(100)로부터 발생한 방사선이 환자(B)의 체내를 통과하면서, 전하를 가진 입자 즉, 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 방사선의 고 에너지를 전달하는 역할을 한다. 여기서, 자기장 영역 형성과 방사선 조사는 동시에 행해질 수 있다.At this time, as the radiation generated from the
한편, 방출된 전자들은 자기장 발생부(200)에 의해 체내에 형성된 자기장 영역을 통과하게 되고, 방출된 전자들은 자기장 영역을 통과하는 도중에, 방사선 빔과 평행하게 형성된 자기장에 의해 나선 운동(helical motion)을 하여, 방출된 전자들은 편향하거나 분산하지 않으며, 타겟인 종양(T) 부위로 이동하게 된다.Meanwhile, the emitted electrons pass through a magnetic field region formed in the body by the
좀 더 구체적으로 설명하면, 방출된 전자들은 자기장에 의한 힘에 의해 나선 운동을 하면서 방사선 빔의 조사방향을 따라 이동하여, 타겟인 종양(T) 부위로 이동하게 된다.More specifically, the emitted electrons move along the irradiation direction of the radiation beam while making a spiral motion by the force of the magnetic field, and move to the target tumor (T) region.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 좌측에 위치한 방사선 발생부(100)로부터 우측의 종양(T) 부위로 방사선이 조사되고, 자기장이 방사선 빔의 조사방향을 따라 평행하게 작용한다고 할 때, 좌측에 위치한 방사선 발생부(100)로부터 발생한 방사선 광자(photon)가 환자(B)의 체내를 통과하면서 전자가 방출되며, 방출된 전자들은 광자와 함께 방사선의 조사 방향을 따라 자기장 영역을 거쳐 타겟인 종양(T) 부위로 이동하게 된다.That is, as shown in FIG. 7 , when radiation is irradiated from the
이 때, 방출된 전자들이 자기장 영역을 통과하는 도중에, 연산부의 연산에 따른 방사선량 제어부(500)의 제어에 의해 자기장 발생부(200)의 자기장의 세기, 위상, 방향과 유효 영역을 조절함으로써, 이에 자기장 영역을 통과한 전자들은 방사선 빔과 함께 이동하여, 적절한 방사선량에 대응하는 양의 전자가 저밀도 공간을 거쳐 타겟인 종양(T) 부위에 전달되어, 종양(T) 표면부위에는 적절한 종양표면선량이 집중되며 조사된다.At this time, while the emitted electrons pass through the magnetic field region, by controlling the intensity, phase, direction and effective region of the magnetic field of the
또한, 연산부의 연산을 거쳐 방사선량 제어부(500)를 통해 자기장 발생부(200)에서의 자기장의 세기, 방향, 위상과 유효 영역을 조절함에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 방사선에 의해 방출된 전자들의 일부가 장기 내부의 빈 공간 영역 등으로 편향되거나 분산되지 않으며, 종양(T) 표면에 최대한의 전자들이 전달된다.In addition, as the intensity, direction, phase and effective area of the magnetic field in the
이로써, 방사선 산란 하전입자의 발산을 막고 산란 하전입자를 집중하여, 치료목표의 종양(T) 부위의 표면에 전달되는 방사선량을 강화하여 방사선 치료 효과를 향상시킬 수 있다. 또한, 부가적인 방사선 사용과 산란 하전입자의 발산으로 인한 주변 정상조직의 손상을 감소하여 방사선 부작용을 줄일 수 있다.Thereby, by preventing the divergence of the radiation scattering charged particles and concentrating the scattered charged particles, it is possible to enhance the radiation treatment effect by enhancing the amount of radiation delivered to the surface of the tumor (T) region of the treatment target. In addition, it is possible to reduce side effects of radiation by reducing the use of additional radiation and damage to surrounding normal tissues due to the divergence of scattering charged particles.
한편, 외부 누설 자기장은 방사선 치료 장치(10)의 오작동을 일으킬 수 있고 치료에 방해가 되는 요소이므로 앞서 설명한 자기장 펄스와 방사선 펄스를 동기화하여 외부 누설 자기장을 줄이는 방법 이외에 별도의 차폐부를 방사선 치료 장치(10)에 구비하여 외부 누설 자기장을 줄이는 방법을 하기 도 8에 따라 설명하고 또 다른 예를 하기 도 9 내지 도 16을 통해 구체적으로 설명한다.On the other hand, since the external leakage magnetic field may cause malfunction of the
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 차폐부의 구성을 설명하는 도면이다. 8A to 8C are views for explaining the configuration of a magnetic field shielding unit according to an embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 자기장 차폐부(50)는 환자 공간 쪽이 아닌 방사선 치료 장치(10)의 head(40)를 감싸는 형태일 수 있다. 예를 들어, 자기장 차폐부(50)는 '손가락 골무'와 같이 방사신 치료 장치(10)의 head(40) 아래와 옆을 감싸는 형태일 수 있다. 또한 자기장 차폐부(50)를 구성하는 차폐물질은 철(iron) 또는 뮤메탈(Mu-metal)일 수 있다.Referring to FIGS. 8A to 8C , the magnetic
한편, 도 9 내지 도 16에서 설명하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)는 도1에서 설명하는 동기화 제어부(700)와 방사선량 제어부(500)의 동작이 당연히 추가될 수 있다.On the other hand, in the
최근 방사선 치료 장치(10)에는 정상 조직에 대한 방사선 조사를 최소화하면서도 종양 조직 만을 집중적으로 치료하기 위하여 다엽 콜리메이터(Multi-Leaf Collimator, MLC)를 채택하고 있는데, 이러한 다엽 콜리메이터(MLC)는 모터를 이용하여 구동되는 바 모터의 오동작을 방지하기 위해서는 모터에서의 자기장을 최대 600 가우스(Gauss, G) 이하로 억제할 수 있어야 한다.Recently, the
도 9과 도 10에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)의 구체적인 구성을 예시하고 있다.9 and 10 illustrate a specific configuration of the
이때, 도 9에서는 자기장 발생부(200)로서 전자석(electromagnet)을 사용하는 경우를 예시하고 있고, 도 10에서는 자기장 발생부(200)로서 영구 자석(permanent magnet)을 사용하는 경우를 예시하고 있다.At this time, FIG. 9 illustrates a case in which an electromagnet is used as the
이하, 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)를 각 구성별로 나누어 보다 자세하게 살핀다.Hereinafter, with reference to FIGS. 9 and 10, the
먼저, 방사선 발생부(100)에서는 방사선을 피조사체(예: 환자)의 환부 조직(예: 종양 부위)로 조사하게 된다. First, the
보다 구체적으로, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 방사선 발생부(100)는, 전자빔을 생성하는 전자총(110), 전자총(110)에서 생성된 전자빔을 가속하는 선형 가속기(120), 가속된 전자빔의 방향을 틀어주는 휨 자석(bending magnet)(130), 전자빔이 충돌하면서 X선 등 방사선을 생성하는 타겟(target)(140) 및 타겟(140)에서 생성된 방사선이 조사되는 영역을 제한하는 다엽 콜리메이터(Multi-Leaf Collimator, MLC)(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서는 방사선 발생부(100)에서 생성된 방사선을 환자 등 피조사체의 환부 조직으로 조사하여 치료를 수행할 수 있게 된다.More specifically, as can be seen in FIGS. 9 and 10 , the
그런데, 방사선이 조사되는 궤적에 방사선에 민감한 부위가 있을 경우 일정 방사선량 이상이 전달될 때 부작용이 발생하게 된다. 특히, 방사선에 민감한 정상 조직과 종양 조직이 근접해 있을 경우 종양 조직에 충분한 치료 방사선 선량을 전달 할 수 없어 치료효과가 낮아 질 수 밖에 없다. 따라서, 방사선 치료 시, 파괴할 종양이 충분한 방사선을 받도록 하고, 종양을 둘러싸고 있는 정상 조직에 대한 손상을 최소화하도록 조절되어야 한다. However, when there is a radiation-sensitive area on the trajectory to which radiation is irradiated, side effects occur when more than a certain amount of radiation is delivered. In particular, when a radiation-sensitive normal tissue and a tumor tissue are in close proximity, a sufficient therapeutic radiation dose cannot be delivered to the tumor tissue, and the therapeutic effect is inevitably lowered. Therefore, during radiation therapy, it should be controlled so that the tumor to be destroyed receives sufficient radiation and damage to the normal tissue surrounding the tumor is minimized.
이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서는, 도 9와 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장을 환부 조직에 형성하는 자기장 발생부(200)를 구비하고, 자기장 발생부(200)에서 자기장을 방사선이 조사되는 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성하도록 함으로써, 방사선 조사에 의해 환부 조직에서 발생할 수 있는 하전 입자(예: 전자)를 제어하여 정상 조직에 대한 방사선 선량의 감소할 수 있다.Accordingly, in the
보다 구체적으로, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 발생부(200)는 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 전자석(도 9) 또는 영구 자석(도 10)을 포함하여 구성될 수 있다.More specifically, as can be seen in FIGS. 9 and 10 , the
그런데, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서 자기장 발생부(200)를 사용하는 경우, 이로 인하여 발생하는 자기장이 방사선 발생부(100) 등에 영향을 주어 오동작 등을 초래하는 문제가 나타날 수 있다.However, when the
보다 구체적으로, 자기장 발생부(200)의 다엽 콜리메이터(150)에는 모터(151)가 구비되어 방사선이 조사되는 개구의 형태로 다엽(multi-leaf)을 구동하게 되는데, 모터(151)의 경우 외부로 누설되는 자기장에 의하여 오동작 또는 동작 불능이 초래될 수 있으며, 특히 다엽(multi-leaf)이 잘못 구동되어 위치가 틀어질 경우 정상 조직에 다량의 방사선이 조사되는 위험한 상황이 초래될 수 있는 바, 다엽 콜리메이터(150)의 모터(151)의 정상 동작을 보장하기 위하여 외부 자기장이 반드시 600 가우스(Gauss, G) 이하로 조절될 수 있도록 유지하는 것이 바람직하다.More specifically, a
또한, 모터(151) 이외에 전자총(110) 및 선형 가속기(120)에서도 외부 자기장에 의하여 전자빔의 경로 등이 틀어지면서 방사선 조사량 등에 차가 발생할 수 있고 나아가 빔 타겟팅(beam targeting)도 어려워지면서 정확한 방사선 조사 및 치료도 힘들어지는 문제가 따르게 된다.In addition, in the
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서는, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 발생부(200)를 내부 영역에 배치하여 외부 영역으로 누설되는 자기장을 감쇠시키는 자기장 차폐부(300)를 구비하여, 자기장 발생부(200)에서 발생하는 자기장이 방사선 발생부(100) 등에 영향을 주어 나타날 수 있는 오동작 등을 방지하게 된다.Accordingly, in the
이때, 자기장 차폐부(300)는 철(iron) 또는 뮤메탈(Mu-metal) 등의 자상체(magnetic material)로 이루어지는 원통형의 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 자기장 발생부(200)로부터 형성되는 자기장에 대하여 루프(loop) 형상의 자기 회로 구조를 이룸과 동시에, 외부 영역으로 누설되는 자기장을 감쇠시키도록 할 수 있게 된다.At this time, the magnetic
이어서, 도 11과 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)의 외부 영역에서의 자기장 분포를 예시하고 있다.Subsequently, FIGS. 11 and 12 illustrate the magnetic field distribution in the external region of the
먼저, 도 11에서는 전자석을 사용하는 자기장 발생부(200)를 구비하는 방사선 치료 장치(10)의 외부 영역에서의 자기장 분포를 예시하고 있다.First, in FIG. 11 , the magnetic field distribution in the external region of the
이때, 도 11(a)에서는 자기장 차폐부(300)를 구비하지 않는 경우를 예시하고 있는데, 도 11(a)에서 볼 수 있는 바와 같이 모터(151)에서의 외부 자기장 세기가 500 가우스(G)로 모터(151)의 정상 동작 조건(600 가우스(G) 이하)에는 만족하나 경계치에 가까워 오동작이 유발될 가능성을 배제하기 어려운 상황을 나타낸다.At this time, in Fig. 11 (a) exemplifies the case in which the magnetic
반면, 도 11(b)에서는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경우를 예시하고 있는데, 도 11(b)에서 볼 수 있는 바와 같이 모터(151)에서의 외부 자기장 세기가 70 가우스(G)로 모터(151)의 정상 동작 조건(600 가우스(G) 이하)을 충분히 만족할 수 있음을 확인할 수 있으며, 나아가 환부 조직에 대응하는 중심 영역에서의 자기장도 2320 가우스(G)로 강화된 것을 알 수 있다(도 11(a)에서는 2100 가우스(G)).On the other hand, in FIG. 11( b ), the case having the magnetic
또한, 도 11(c)에서는 자기장 차폐부(300)와 함께 자기장 집속부(400)도 구비하는 경우를 예시하고 있다. 도 11(c)에서 볼 수 있는 바와 같이 자기장 집속부(400)를 구비함으로써 환부 조직에 대응하는 중심 영역에서의 자기장을 집속시켜 2670 가우스(G)까지 강화되었으며, 이때 모터(151)에서의 외부 자기장 세기도 200 가우스(G)로 정상 동작 조건을 충분히 만족할 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, in FIG. 11( c ), a case in which the magnetic
또한, 도 12에서는 영구 자석을 사용하는 자기장 발생부(200)를 구비하는 방사선 치료 장치(10)의 외부 영역에서의 자기장 분포를 예시하고 있다.In addition, FIG. 12 illustrates the magnetic field distribution in the external region of the
먼저, 도 12(a)에서는 자기장 차폐부(300)를 구비하지 않는 경우를 예시하고 있는데, 도 12(a)에서 볼 수 있는 바와 같이 모터(151)에서의 외부 자기장 세기가 1000 가우스(G)로 모터(151)의 정상 동작 조건(600 가우스(G) 이하)을 벗어나고 있어 오동작이 유발될 가능성을 매우 높은 상황임을 알 수 있다.First, in FIG. 12 (a) , the case without the magnetic
반면, 도 12(b)에서는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경우를 예시하고 있는데, 도 12(b)에서 볼 수 있는 바와 같이 모터(151)에서의 외부 자기장 세기가 250 가우스(G)로 모터(151)의 정상 동작 조건(600 가우스(G) 이하)을 충분히 만족할 수 있음을 확인할 수 있으며, 나아가 환부 조직에 대응하는 중심 영역에서의 자기장도 2460 가우스(G)로 강화된 것을 알 수 있다(도 12(a)에서는 2090 가우스(G)).On the other hand, in FIG. 12 ( b ), the case having the magnetic
또한, 도 12(c)에서는 자기장 차폐부(300)와 함께 자기장 발생부(200)에 할바흐 자석(210)을 구비하여 할바흐 배열(Halbach array) 구조를 이루는 경우를 예시하고 있다. 도 12(c)에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 자기장 발생부(200)에 할바흐 자석(210)을 구비하여 할바흐 배열(Halbach array) 구조를 이루도록 함으로써 환부 조직에 대응하는 중심 영역에서의 자기장을 2890 가우스(G)까지 강화하면서도, 모터(151)에서의 외부 자기장 세기도 120 가우스(G)로 더욱 개선할 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, in FIG. 12( c ), a case in which the
또한, 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)의 내부 영역에서의 자기장 분포를 설명하고 있다. In addition, FIG. 13 illustrates the magnetic field distribution in the inner region of the
보다 구체적으로, 도 13(a)에서는 전자석을 사용하여 자기장 발생부(200)를 구성하는 경우를 예시하고 있고, 도 13(b)에서는 영구 자석을 사용하여 자기장 발생부(200)를 구성하는 경우를 예시하고 있다.More specifically, in Fig. 13 (a), the case of configuring the magnetic
도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서는 자기장 차폐부(300)의 내부 영역에 자기장 발생부(200)가 구비되여 방사선 발생부(100)에서 조사되는 방사선의 방향과 수직한 방향으로 자기장이 형성되게 된다.As can be seen in FIG. 13 , in the
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서, 자기장 차폐부(300)는 원통형의 자상체(magnetic material)를 구비하여 구성되어, 자기장 발생부(200)로부터 형성되는 자기장에 대한 자기 회로 구조를 이룸과 동시에, 외부 영역으로 누설되는 자기장을 감쇠시킬 수 있게 된다.At this time, in the
또한, 자기장 집속부(400)는 자기장 차폐부(300)의 내부 영역의 양측 종단에 구비되어 상기 내부 영역의 자기장을 집속(focusing)시켜 환부 조직에 형성되는 자기장의 세기를 증가시킬 수 있게 된다.In addition, the magnetic
나아가, 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 집속부(400)는 자기장 발생부(200)의 측부에 위치하는 제1 외경의 외측부(410)와, 자기장 발생부(200)의 내부에 위치하는 제2 외경의 내측부(420)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 제1 외경은 제2 외경보다 큰 값을 가지면서 상기 자기장 발생부(200)의 형상에 대응하는 형상을 이루어 체결되는 구조를 이룰 수 있다.Furthermore, as can be seen in FIG. 13 , the magnetic
또한, 자기장 발생부(200)는 상기 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 전자석 또는 영구 자석을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the
나아가, 도 13(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 발생부(200)는 영구 자석을 이용하여 구성될 수 있으며, 이때 자기장 발생부(200)는 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 자석 사이에 영구 자석이 추가 배치되어 할바흐 배열(Halbach array) 구조를 이루도록 할 수도 있다.Furthermore, as can be seen in FIG. 13( b ), the
나아가, 자기장 발생부(200)에서는 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 자석 사이에 중심 자기장 방향과 반대의 자기장 방향을 가지는 영구 자석을 추가 배치함으로써 자기장 세기 및 외부 누설 자기장 등의 특성을 더욱 개선할 수도 있다.Furthermore, in the
또한, 도 14에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)의 자기장 차폐부(300)의 구성을 예시하고 있다. In addition, FIG. 14 illustrates the configuration of the magnetic
먼저, 도 14(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 차폐부(300)는 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우로 배치되는 두 개의 원통형 자성체(310, 320)를 포함하여 구성될 수 있으며(=분리형 차폐 구조), 이때 방사선 발생부(100)는 두 개의 원통형 자성체(310, 320) 사이를 통해 방사선을 환부 조직으로 조사할 수 있게 된다.First, as can be seen in Fig. 14 (a), the magnetic
또한, 도 14(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기장 차폐부(300)는 방사선이 투과할 수 있는 제1 개구 구조(330)를 구비하는 원통형 자성체를 포함하여 구성될 수 있으며(=일체형 차폐 구조), 이때 방사선 발생부(100)는 제1 개구 구조를 통해 방사선을 환부 조직으로 조사할 수 있게 된다. 이때, 자기장 차폐부(300)는 방사선이 상기 제1 개구 구조(310)를 통해 조사될 수 있도록 방사선 발생부(100)와 연동하여 구동되는 것이 바람직하다. 나아가, 자기장 차폐부(300)에는 환부 조직을 모니터링 하기 위한 방사선 빔을 조사하는 제2 개구 구조(340)가 구비되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, as can be seen in FIG. 14( b ), the magnetic
또한, 도 15과 도 16에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)의 자기장 차폐부(300)의 종류에 따른 자기장 분포를 예시하고 있다.15 and 16 illustrate the magnetic field distribution according to the type of the magnetic
먼저, 도 15(a)에서는 도 14(a)의 분리형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경우의 자기장 분포를 도시하고 있다. 도 15(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 모터(151)에서의 외부 자기장이 450 가우스(G)에 근접하는 높은 값을 가지는 것을 알 수 있다.First, in FIG. 15( a ), the magnetic field distribution is shown when the magnetic
또한, 도 15(b)에서는 도 14(b)의 일체형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경우의 자기장 분포를 도시하고 있다. 도 15(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 모터(151)에서의 외부 자기장이 300 가우스(G)에 근접하는 값을 가지는 것을 알 수 있다.In addition, FIG. 15(b) shows a magnetic field distribution when the magnetic
나아가, 도 15(c)에서는 도 14(b)의 일체형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)와 함께 할바흐 자석(210)을 가지는 자기장 발생부(200)를 구비하는 경우의 자기장 분포를 도시하고 있다. 도 15(c)에서 볼 수 있는 바와 같이, 모터(151)에서의 외부 자기장이 100 가우스(G) 정도에 그치는 것을 확인할 수 있다.Furthermore, Fig. 15 (c) shows the magnetic field distribution when the magnetic
보다 구체적으로 도 16에서는 위 도 15(a) 내지 도 15(c)의 경우에 대하여 각도에 따른 모터(151) 위치에서의 자기장 분포를 그래프로 표시하고 있다. 도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 분리형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경우(도 16의 (A))에는 약 0.041 테슬라(T)에서 0.045 테슬라(T)에 근접하는 범위의 자기장을 가질 수 있음을 알 수 있고, 일체형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)를 구비하는 경(도 16의 (B))에는 약 0.026 테슬라(T)에서 0.028 테슬라(T) 범위의 자기장을 가질 수 있음을 알 수 있다.More specifically, in Fig. 16, the magnetic field distribution at the position of the
특히, 일체형 차폐 구조를 가지는 자기장 차폐부(300)와 함께 할바흐 자석(210)을 가지는 자기장 발생부(200)를 구비하는 경우(도 16의 (C))에는 약 0.01 테슬라(T) 정도의 자기장을 나타내는 바, 자기장 발생부(200)에 의한 외부 자기장을 억제하여 전자총(110), 선형 가속기(120), 모터(151) 등의 오동작 등을 효과적으로 방지할 수 있음을 알 수 있다.In particular, when the magnetic
이에 따라, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방사선 치료 장치(10)에서는, 자기장 발생부(200)에서 자기장을 방사선의 조사 방향과 수직한 방향으로 환부 조직에 형성되도록 하면서, 상기 자기장 발생부(200)를 자기장 차폐부(300) 내부 영역에 배치하여 외부 영역으로 누설되는 자기장을 감쇠시킴으로써, 방사선 조사에 의해 환부 조직에서 발생할 수 있는 하전 입자에 의한 방사선 선량의 감소를 방지하면서 나아가 자기장의 누설에 의해 나타날 수 있는 오동작을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.Accordingly, in the
본 발명의 일 실시예에 따른 광자빔 방사선을 이용하여 피조사체의 환부 조직을 치료하는 방사선 치료 장치와 연동되는 자기장 생성 장치는, 상기 피조사체의 내부에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 및 상기 광자빔 방사선에 대응하는 방사선 펄스와 상기 자기장에 대응하는 자기장 펄스를 동기화시키는 동기화 제어부;를 포함할 수 있다.A magnetic field generating device interlocked with a radiation therapy apparatus for treating a diseased tissue of an irradiated object using photon beam radiation according to an embodiment of the present invention includes: a magnetic field generator for forming a magnetic field inside the irradiated object; and a synchronization control unit for synchronizing a radiation pulse corresponding to the photon beam radiation and a magnetic field pulse corresponding to the magnetic field.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 동기화 제어부는 상기 방사선 치료 장치의 방사선량 제어부와 연동되며, 상기 동기화 제어부는 상기 방사선량 제어부로부터 광자빔 방사선의 출력 주기를 수신하고, 상기 광자빔 방사선의 출력 주기와 자기장의 출력 주기를 동기화시킬 수 있다.According to various embodiments, the synchronization control unit is interlocked with the radiation dose control unit of the radiation therapy apparatus, the synchronization control unit receives the output period of the photon beam radiation from the radiation dose control unit, the output period and the magnetic field of the photon beam radiation output cycle can be synchronized.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 광자빔 방사선을 검출하는 펄스 검출부;를 더 포함하고, 상기 동기화 제어부는 상기 검출한 광자빔 방사선을 분석하여 광자빔 방사선의 출력 주기를 획득할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the method may further include a pulse detector configured to detect the photon beam radiation, wherein the synchronization controller may analyze the detected photon beam radiation to obtain an output period of the photon beam radiation.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 동기화 제어부는 상기 자기장이 목표 값에 도달한 이후에 상기 광자빔 방사선 조사로 인하여 발생하는 2차전자 생성 구간이 자기장 생성 시간 범위에 포함되도록 상기 자기장 생성 범위를 설정할 수 있다.According to various embodiments, the synchronization control unit may set the magnetic field generation range so that the secondary electron generation period generated by the photon beam irradiation is included in the magnetic field generation time range after the magnetic field reaches a target value .
다양한 실시 예에 따르면, 상기 동기화 제어부는 상기 자기장이 목표 값에 도달할 때까지 소요되는 딜레이 시간을 고려하여 자기장 생성 시간 범위를 설정할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the synchronization controller may set a magnetic field generation time range in consideration of a delay time required for the magnetic field to reach a target value.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 피조사체의 상기 내부에 상기 환부 조직, 정상 조직 및 저밀도 공간이 위치하며, 상기 저밀도 공간은 상기 환부 조직 또는 상기 정상 조직 중 적어도 하나와 인접하고, 상기 자기장 발생부는 상기 저밀도 공간에 자기장을 형성할 수 있다.According to various embodiments, the affected tissue, normal tissue, and low-density space are located inside the irradiated body, and the low-density space is adjacent to at least one of the affected tissue or the normal tissue, and the magnetic field generator is the low-density A magnetic field can be created in space.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 자기장 발생부는 전자석, 영구 자석 또는 그 복합형을 포함하고, 상기 자기장 발생부는 상기 피조사체 주위를 따라 회전하거나, 또는 상기 피조사체 주위를 따라 고정 또는 유동형으로 배치될 수 있다.According to various embodiments, the magnetic field generator may include an electromagnet, a permanent magnet, or a combination thereof, and the magnetic field generator may rotate around the irradiated object, or may be fixedly or fluidly disposed along the periphery of the irradiated object. .
다양한 실시 예에 따르면, 상기 자기장 발생부는 상기 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 전자석, 영구 자석 또는 그 복합형을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the magnetic field generator may include a plurality of electromagnets, permanent magnets, or a combination thereof that are arranged to form a left-right symmetric structure with respect to an axis to which the radiation is irradiated.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 피조사체가 안착되며 상기 전자석, 상기 영구 자석 또는 상기 복합형이 배치되는 판형 프레임;을 더 포함하고, 상기 판형 프레임은 상기 전자석, 상기 영구 자석 또는 상기 복합형이 이동하는 공간을 구비할 수 있다.According to various embodiments, a plate-shaped frame on which the irradiated object is seated and the electromagnet, the permanent magnet, or the composite type is disposed; further comprising, wherein the plate-shaped frame is configured to move the electromagnet, the permanent magnet or the composite type space can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치는 제1 항의 자기장 생성 장치와 연동되며, 상기 피조사체의 상기 환부 조직으로 방사선을 조사하는 방사선 발생부를 포함할 수 있다.The radiation therapy apparatus according to an embodiment of the present invention may include a radiation generator that is interlocked with the magnetic field generator of
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains know that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100 : 방사선 발생부
200 : 자기장 발생부
500 : 방사선량 제어부
700 : 동기화 제어부100: radiation generating unit
200: magnetic field generator
500: radiation dose control unit
700: synchronization control unit
Claims (10)
상기 피조사체의 내부에 자기장을 형성하는 자기장 발생부; 및
상기 광자빔 방사선에 대응하는 방사선 펄스와 상기 자기장에 대응하는 자기장 펄스를 동기화시키는 동기화 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
In the magnetic field generating device interlocked with the radiation therapy device for treating the affected tissue of the irradiated body using photon beam radiation,
a magnetic field generator for forming a magnetic field inside the irradiated object; and
and a synchronization control unit for synchronizing a radiation pulse corresponding to the photon beam radiation and a magnetic field pulse corresponding to the magnetic field.
상기 동기화 제어부는 상기 방사선 치료 장치의 방사선량 제어부와 연동되며,
상기 동기화 제어부는 상기 방사선량 제어부로부터 광자빔 방사선의 출력 주기를 수신하고, 상기 광자빔 방사선의 출력 주기와 자기장의 출력 주기를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The synchronization control unit is interlocked with the radiation dose control unit of the radiation therapy device,
The synchronization controller receives an output period of the photon beam radiation from the radiation dose controller, and synchronizes the output period of the photon beam radiation and the output period of the magnetic field.
상기 광자빔 방사선을 검출하는 펄스 검출부;를 더 포함하고,
상기 동기화 제어부는 상기 검출한 광자빔 방사선을 분석하여 광자빔 방사선의 출력 주기를 획득하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
Further comprising; a pulse detection unit for detecting the photon beam radiation,
The synchronization control unit analyzes the detected photon beam radiation to obtain an output period of the photon beam radiation.
상기 동기화 제어부는 상기 자기장이 목표 값에 도달한 이후에 상기 광자빔 방사선 조사로 인하여 발생하는 2차전자 생성 구간이 자기장 생성 시간 범위에 포함되도록 상기 자기장 생성 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The synchronization control unit sets the magnetic field generation range so that the secondary electron generation section generated by the photon beam irradiation is included in the magnetic field generation time range after the magnetic field reaches a target value .
상기 동기화 제어부는 상기 자기장이 목표 값에 도달할 때까지 소요되는 딜레이 시간을 고려하여 자기장 생성 시간 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The synchronization controller sets the magnetic field generation time range in consideration of a delay time required until the magnetic field reaches a target value.
상기 피조사체의 상기 내부에 상기 환부 조직, 정상 조직 및 저밀도 공간이 위치하며, 상기 저밀도 공간은 상기 환부 조직 또는 상기 정상 조직 중 적어도 하나와 인접하고,
상기 자기장 발생부는 상기 저밀도 공간에 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The diseased tissue, normal tissue, and low-density space are located inside the irradiated body, and the low-density space is adjacent to at least one of the diseased tissue or the normal tissue,
The magnetic field generating unit is a magnetic field generating device, characterized in that to form a magnetic field in the low-density space.
상기 자기장 발생부는 전자석, 영구 자석 또는 그 복합형을 포함하고,
상기 자기장 발생부는 상기 피조사체 주위를 따라 회전하거나, 또는 상기 피조사체 주위를 따라 고정 또는 유동형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The magnetic field generator includes an electromagnet, a permanent magnet, or a combination thereof,
The magnetic field generating unit rotates around the irradiated object or is fixedly or fluidly disposed along the perimeter of the irradiated object.
상기 자기장 발생부는 상기 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 전자석, 영구 자석 또는 그 복합형을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
According to claim 1,
The magnetic field generator comprises a plurality of electromagnets, permanent magnets, or a combination thereof arranged to form a symmetrical structure on the basis of the axis to which the radiation is irradiated.
상기 피조사체가 안착되며 상기 전자석, 상기 영구 자석 또는 상기 복합형이 배치되는 판형 프레임;을 더 포함하고,
상기 판형 프레임은 상기 전자석, 상기 영구 자석 또는 상기 복합형이 이동하는 공간을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기장 생성 장치.
9. The method of claim 8,
A plate-shaped frame on which the object to be irradiated is seated and the electromagnet, the permanent magnet, or the composite type is disposed; further comprising,
The plate-shaped frame is a magnetic field generating device, characterized in that provided with a space in which the electromagnet, the permanent magnet, or the composite type moves.
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