KR20230064842A - 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기장을 방사선과 수직한 방향으로 환부 조직에 인가되도록 하고 환부에서 산란되는 하전 입자를 제어하여 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있는 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는, 자기장 생성 장치를 구비하는 방사선 치료 장치에 있어서, 방사선을 환자의 환부로 조사하는 선원; 및 자기장을 생성하여 상기 환부로 인가하는 자기장 생성 장치;를 포함하며, 상기 자기장 생성 장치는, 상기 자기장이 상기 환부에서 상기 방사선과 수직하도록 인가하면서, 상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치를 개시한다.

Description

자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치 {Apparatus for generating magnetic field and radiation therapy equipment with dose control}

본 발명은 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기장을 방사선과 수직한 방향으로 환부 조직에 인가되도록 하고 환부에서 산란되는 하전 입자를 제어하여 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있는 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치에 관한 것이다.

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.

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.

이에 대하여, 대한민국 등록특허 제10-1689130호에서는 자기장을 이용한 체내 점막조직 선량 제어 광자빔 방사선 치료장치를 개시하고 있으나, 개시된 자기장 발생 구조의 경우 중심에서 높은 자기장을 얻기 어렵다는 제약이 따른다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-21588610호에서는 중심에서 높은 자기장을 얻으면서, 치료 영역에서 균일한 자기장을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있으나, 구조물의 크기 및 무게와 더불어 치료 장치와의 간섭 문제로 활용이 어려운 단점을 가지고 있다.

이에 따라, 일정한 값 이상의 자기장과 함께 점막 등 환부 조직의 위치에 따라 자기장 방향을 조절하여 하전 입자의 발생을 제어할 수 있으며, 나아가 보다 높은 자기장으로 점막 등 환부 조직에서의 방사선에 의한 부작용을 줄일 수 있는 방안이 지속적으로 요구되고 있으나, 아직 이에 대한 적절한 해법이 제시되지 못하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1689130호 대한민국 등록특허공보 제10-21588610호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 자기장을 방사선의 조사 방향과 수직항 방향으로 환부 조직에 형성되도록 하여 인체내 종양 조직 등에서 산란된 하전 입자를 제어하여 산란된 하전 입자에 의한 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있는 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 아래에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치는, 자기장 생성 장치를 구비하는 방사선 치료 장치에 있어서, 방사선을 환자의 환부로 조사하는 선원; 및 자기장을 생성하여 상기 환부로 인가하는 자기장 생성 장치;를 포함하며, 상기 자기장 생성 장치는, 상기 자기장이 상기 환부에서 상기 방사선과 수직하도록 인가하면서, 상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치에서는, 자기장을 방사선의 조사 방향과 수직항 방향으로 환부 조직에 형성되도록 하여 인체내 종양 조직 등에서 산란된 하전 입자를 제어하여 산란된 하전 입자에 의한 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 구조 및 동작을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서의 환부를 예시하는 예시하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치의 구조를 예시하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치에서 생성되는 자기장을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치의 폴 피스를 예시하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 개념을 적절하게 정의한 것으로 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 하며, 단지 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

구성요소들에 참조 부호를 부여함에 있어, 참조 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니며, 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다.

본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 단수 형태로 구성요소가 표현되는 경우 특별히 언급하지 않는 한 그 구성요소가 복수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, "제1", "제2", 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되는 경우, 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 연결될 수도 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치(100)의 예시적인 실시형태들을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)의 구조 및 동작을 도시하고 있다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)는, 자기장 생성 장치(110)를 구비하는 방사선 치료 장치(100)로서, 방사선(10)을 환자의 환부(20)로 조사하는 선원(120) 및 자기장을 생성하여 상기 환부(20)로 인가하는 자기장 생성 장치(110)를 포함하며, 상기 자기장 생성 장치(110)는, 상기 자기장이 상기 환부(20)에서 상기 방사선(10)과 수직하도록 인가하면서, 상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선(10)의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 제어하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 체내 선량을 제어하는 방사선 치료에 있어 자기장을 방사선(10)의 조사 방향과 수직한 방향으로 환부(20) 조직에 형성되도록 하는 자기장 생생 장치(110)와 인체 구조를 고려한 홈 구조를 가진 플레이트(130)를 구비하는 방사선 치료 장치(100)를 구성한다.

보다 구체적으로, 상기 자기장 생생 장치(110)는, 도 2에 도시된 자기 회로 구조 및 도 3에 도시된 코일 구조에서 볼 수 있는 바와 같이, 전자석(111) 및 폴 피스(pole piece)(112)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 자기장을 방사선(10)의 조사 방향과 수직한 방향으로 환부(20) 조직에 형성되도록 하여 인체 내 종양 등 환부(20) 조직 등에서 산란되는 하전 입자를 제어하여 산란된 하전 입자에 의한 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 도 1 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 환자의 환부(20) 조직에 형성되는 자기장이 상기 방사선(10)의 조사 방향과 수직하게 형성되도록 하면서, 상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선(10)의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 제어하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 자기장 생생 장치(110)에서 자기장을 방사선(10)의 조사 방향과 수직한 방향으로 환부(20) 조직에 형성되도록 하면서 전자석(111)에 의하여 자기장의 방향 및 세기를 조절하여 방사선(10) 빔 경로 상에 발생된 하전 입자를 제어할 수 있어 방사선 치료 효과를 높일 수 있게 된다.

또한, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110)에 의하여 생성되는 자기장 시뮬레이션 결과를 예시하고 있다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 생성 장치(110)의 전자석(111) 및 폴 피스(112)에 의한 자기 구조를 중심으로 자기장을 형성하게 되며, 특히 도 5의 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 플레이트(130)에 홈 구조가 구비되는지 여부 및 높이에 따라 자기장 분포가 달라질 수 있음을 알 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 상기 플레이트(130)에 홈 구조를 구비함으로써, 환부에 보다 강한 자기장을 인가할 수 있으며, 높이가 낮은 경우 보다 강한 자기장을 인가할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 인체 구조를 고려한 홈 구조를 가진 플레이트(130)를 구비하여, 환부(20) 등 치료 부위를 자기장이 높게 형성되는 영역에 위치시킬 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 홈 구조에 의하여 치료 부위에서의 자기장 세기를 1.5배 이상 증가시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 상기 플레이트(130)에 홈 구조를 구비함으로써, 보다 강한 자기장을 환부(20)에 인가하면서, 상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선(10)의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 보다 효율적으로 제어할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 방사선 치료 장치(100)에서는, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 폴 피스 베이스(Base Pole piece) 구조에 엑스선(X-ray)이나 전자빔이 투과할 수 있는 개구면(112a)을 추가하여 엑스선(X-ray)나 전자빔의 금속과의 충돌에 의한 2차 방사선 발생 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성 장치(110) 및 이를 구비하는 체내 선량 제어 방사선 치료 장치(100)에서는, 자기장을 방사선(10)의 조사 방향과 수직항 방향으로 환부(20) 조직에 형성되도록 하여 인체내 종양 조직 등에서 산란된 하전 입자를 제어하여 산란된 하전 입자에 의한 정상 조직의 손상을 최소화할 수 있게 된다.

본 명세서에서 설명된 위 실시예 및 도면들은 단지 예시적인 것일 뿐, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면에 도시된 구성요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제장치에서는 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 구성요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한 본 발명 중 방법 발명에서 제시하는 단계들은 반드시 그 선후의 순서에 대한 구속을 의도한 것이 아니며, 각 공정의 본질에 따라 반드시 어느 단계가 선행되어야 하는 것이 아닌 한 순서는 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등 범주 내에서 설계 조건 및 요소에 따라 구성될 수 있음을 이해할 수 있다.

100 : 방사선 치료 장치
110 : 자기장 생성 장치
111 : 전자석
112 : 폴 피스
112a : 개구면
120 : 선원
130 :플레이트

Claims (1)

1. 자기장 생성 장치를 구비하는 방사선 치료 장치에 있어서,
   방사선을 환자의 환부로 조사하는 선원; 및
   자기장을 생성하여 상기 환부로 인가하는 자기장 생성 장치;를 포함하며,
   상기 자기장 생성 장치는,
   상기 자기장이 상기 환부에서 상기 방사선과 수직하도록 인가하면서,
   상기 자기장의 방향과 세기를 조절하여 상기 방사선의 조사 경로 상에서 발생되는 하전 입자를 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.

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