WO2017188786A1 - 호흡 연동 시스템 - Google Patents

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WO2017188786A1
WO2017188786A1 PCT/KR2017/004585 KR2017004585W WO2017188786A1 WO 2017188786 A1 WO2017188786 A1 WO 2017188786A1 KR 2017004585 W KR2017004585 W KR 2017004585W WO 2017188786 A1 WO2017188786 A1 WO 2017188786A1
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patient
radiation
respiratory
treatment
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우홍균
박종민
최창헌
이한영
김정인
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서울대학교병원
주식회사 한빔테크놀로지
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Definitions

  • the present invention relates to a respiratory linkage system, and more particularly, to a respiratory linkage system that enables rapid treatment by controlling a patient's own breathing by obtaining a real-time magnetic resonance image of a treatment site and displaying the same to a patient during radiation therapy. will be.
  • Radiation therapy is one of the three major cancer treatment methods along with surgery and chemotherapy, and it is a method of treating radiation by destroying the tumor volume.
  • radiation therapy is performed by establishing a treatment plan based on a diagnosis using medical imaging equipment such as CT, MRI, PET, and treating a tumor using ionizing radiation generated from a medical linear accelerator based on the treatment plan. .
  • IGRT image guided radiation therapy
  • IMRT intensity modulated radiation therapy
  • RGRT respiratory gated radiation therapy
  • respiratory-linked radiotherapy is a treatment method for irradiating radiation in consideration of the movement of the tumor when the position of the tumor changes due to respiration during radiation treatment of the chest and abdomen.
  • a method of obtaining a respiratory cycle information by placing a marker outside the patient's body and monitoring it in real time, and transferring the information to a radiation treatment system is known to perform the treatment by linking the time of irradiation with the movement of the tumor.
  • the position of the tumor and the irradiation time are linked to the patient, so that radiation treatment is possible, and when the respiration cycle is not constant, the irradiation time becomes long and smooth treatment is not performed. Therefore, a method of controlling the breathing by providing the patient with education and training to allow the patient to breathe in a certain pattern or by providing a breathing guidance to the patient through audio during the treatment is being devised.
  • An object of the present invention is to provide a respiratory linkage system that can reduce the radiation treatment time by inducing the patient under respiratory linkage radiation treatment to easily and accurately control the breathing.
  • the respiratory linkage system is a system for inducing the respiration of a patient during radiation treatment, and acquires an MRI image of the patient and acquires and processes an MRI image acquired by an image manager and an image manager to process the acquired MRI image. It includes a projection unit for showing the image to the patient in real time.
  • the projection unit may be configured to project an image of the treatment area of the patient in real time by using as a screen the bore of the radiation treatment apparatus formed to surround the patient to acquire the MRI image.
  • the projection unit may include a beam projector, and the beam projector may be disposed outside the bore of the radiation treatment apparatus.
  • the image management unit may acquire an image acquisition unit for acquiring an MRI image of a patient, a first converter for converting an image acquired by the image acquisition unit into an editable format, and edit the image converted by the first converter. And a second converter for converting the image edited by the encoder into a format of an image projected on the screen.
  • the first converter may receive the HDMI video signal from the image management unit and convert it to a VGA video signal
  • the second converter may receive the VGA video signal from the encoder and convert the HDMI video signal.
  • the encoder may enlarge the tumor part of the patient in need of treatment in the MRI image based on the image signal received from the first converter.
  • the respiratory linkage system may further include a radiation irradiator for irradiating a patient on the basis of a radiation treatment plan, and the radiation irradiator may be configured to irradiate radiation only when a predetermined condition is satisfied. have.
  • the radiation irradiator may be configured to irradiate radiation only when the tumor requiring treatment is located within a predefined boundary based on the MRI image acquired by the image manager.
  • the patient can directly confirm the position change of the tumor due to respiration by showing the MRI image to the patient in real time during the radiation treatment. Accordingly, the patient himself can easily adjust the breath so that the tumor is in a position where a predefined irradiation can be made, thereby significantly reducing the radiation treatment time.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic appearance of radiation treatment equipment for performing respiratory-linked radiation treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the internal configuration of the respiratory linkage system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing the position of the tumor and the boundary for irradiation during respiratory-linked radiation therapy.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the internal configuration of the image management unit of the respiratory linkage system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an image of a treatment site to a patient during radiation treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic appearance of the radiation treatment equipment for respiratory-linked radiation treatment according to an embodiment of the present invention, referring to the radiation treatment equipment 10 in the bore of the patient lying down It is configured to move and perform radiation treatment and imaging for radiation treatment.
  • Respiratory linkage system to reduce the radiation treatment time by allowing the patient to easily control the breathing when performing the respiratory linkage radiation treatment in the radiation therapy equipment 10, as seen below
  • the respiratory linkage system according to the embodiment will be described in detail.
  • the respiratory linkage system 100 includes a radiation irradiator 110, an image manager 120, and a monitoring unit. 130, a projection unit 140, a database 150, and a controller 160 may be included.
  • the components of such a respiratory linkage system 100 are exemplary, and at least some of the components or functions of the respiratory linkage system 100 may be realized within the radiation therapy device by including the radiation therapy device 10 as needed. Or may be realized outside the radiation treatment apparatus 10.
  • the radiation irradiation unit 110 may perform a function of irradiating the radiation to the patient based on the treatment plan.
  • the radiation irradiation unit 110 may include a linear accelerator including a shield such as a multi-leaf collimator to irradiate the radiation by a predetermined pattern or signal.
  • the radiation dose and its range may be controlled based on the treatment plan, and the radiation may be controlled only when the predetermined condition is satisfied.
  • Figure 3 is a view showing the position of the tumor and the boundary for irradiation during respiratory-linked radiation therapy.
  • the radiation unit 110 according to the present exemplary embodiment is used when the position of the tumor A changes due to respiration of the patient, and the tumor A is located within the boundary B according to the treatment plan (FIG. 3 (a)) can be irradiated and the radiation can be stopped if the tumor (A) is outside the boundary (B) according to the treatment plan (Fig. 3 (b)). Accordingly, even if the position of the tumor changes according to the breathing of the patient, the treatment according to the treatment plan may be performed.
  • the radiation treatment time is determined by the time that the tumor (A) stays within the predefined boundary (B)
  • the patient may not breathe for a long time to keep the tumor (A) within the predefined boundary (B).
  • Proper adjustment is important, and the detailed configuration of the respiratory linkage system is described later.
  • the image manager 120 may perform a function of acquiring an image regarding the anatomical structure of the patient before the radiation treatment or during the radiation treatment and performing a series of processing to show the image to the therapist or the patient. Acquisition of the image may be performed to establish a treatment plan before radiation treatment, and may also be performed to monitor the change in the position of the tumor in real time by breathing of the patient during radiation treatment.
  • the image may be acquired through magnetic resonance imaging (MRI).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • CT magnetic resonance imaging
  • the image management unit 120 may be linked with the projection unit 140 so that the patient can directly check the image of the tumor site, as described below, it can process the acquired image through a series of processes.
  • the image manager 120 includes an image acquirer 121, a first converter 123, and an encoder. And a second converter 127.
  • the image acquisition unit 121 may acquire an image of the tumor site of the patient through MRI imaging.
  • the first converter 123 may receive an HDMI video signal from the image acquisition unit 121 and convert the HDMI video signal into a VGA video signal, and the VGA video signal converted by the first converter 123 may be transmitted to the encoder 125.
  • the encoder 125 may edit the image based on the received VGA image signal. For example, in order to control the breathing of the patient, not all the captured images are needed but only the images of the tumor parts, so that the unnecessary parts can be deleted after the unnecessary parts are deleted.
  • the video edited by the encoder 125 is transmitted to the second converter 127 as a VGA video signal, and the second converter 127 may convert the VGA video signal back into an HDMI video signal.
  • the image manager 120 may process the acquired image to display the image to the patient through the projection unit 140 through a series of processes.
  • the monitoring unit 130 may be linked with the radiation irradiation unit 110 and the image management unit 120 to perform a function of monitoring an image of the patient's tumor site and the irradiation state in real time.
  • the monitoring unit 130 may monitor the operation status of the entire system by comprehensively confirming the image acquired by the image management unit 120 and the current state of the radiation irradiation unit 110. For example, the position of the tumor can be confirmed in real time from the image acquired by the image management unit 120, and whether the radiation is irradiated and the extent to which the radiation is irradiated through the opening and closing status of the collimator of the linear accelerator can be checked together. have. Through this, it is possible to monitor whether the respiratory linkage system 100 is operating normally. Meanwhile, the monitoring unit 120 may display the image acquired by the image managing unit 120 as it is, or may display an image edited through image processing.
  • the projection unit 140 may perform a function of showing an image obtained through the image manager 120 to a patient.
  • the projection unit 140 may be provided with a beam projector.
  • the image management unit 120 may be linked to the projection unit 140 in addition to the monitoring unit 130, the projection unit 140 is radiation treatment for the image acquired and processed by the image management unit 120 Projections may be projected onto a location visible to the patient in question, for example on a bore surrounding the patient during treatment of the patient.
  • the projection unit 140 is a radiation treatment equipment ( The image is projected in real time on the top of the bore in 10) so that the patient undergoing radiation therapy can identify the change in the position of the tumor according to the breath. Accordingly, the patient can check in real time how the position of the tumor changes due to his breathing, and can control his or her breath so that the tumor is located within the boundary where the radiation is made.
  • the projection unit 140 may project an image by using the upper portion of the bore of the radiation treatment apparatus 10 as a screen through a beam projector, but since the magnetic field is formed inside the bore, two electronic devices are placed. There is a restriction that can not be. Therefore, in the present embodiment, the electrical / electronic equipment such as the beam projector constituting the projection unit 140 is disposed outside the bore so as not to be affected by the magnetic field, so that the image can be projected on the top of the bore.
  • a beam projector, a connecting cable, or the like constituting the projection unit 140 may be disposed on the inlet side or the opposite side of the bore.
  • the image is necessarily obliquely projected, and distortion may occur in the projected image.
  • the distortion may be corrected through a keystone correction technology to show a normal image.
  • the keystone correction technique may use a known technique, which is not included in the scope of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the database 150 may store basic information for irradiation, image management, image projection, and the like. For example, information about a physical condition of each patient, a treatment plan established before radiation treatment, information about a tumor location, a radiation area, and a dose may be stored.
  • the database 150 is illustrated as being included in the respiratory linkage system 100 in FIG. 2, the database 150 may be adapted to the respiratory linkage system 100 according to the needs of those skilled in the art. It may be configured separately from.
  • the database 150 in the present invention is a concept that includes a computer-readable recording medium, and may be a broad database including not only a negotiated database but also a data record based on a file system. If the set can be retrieved to extract data, it can be the database 150 in the present invention.
  • the controller 160 controls a signal and data flow between the radiation irradiator 110, the image manager 120, the monitor 130, the projection unit 140, and the database 150. Do this. That is, the controller 160 controls the signal and data flow from the outside or between each component of the respiratory linkage system 100, thereby providing the radiation irradiator 110, the image manager 120, the monitor 130, and the projection unit ( 140 and the database 150, respectively, to perform unique functions.

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Abstract

본 발명은 방사선 치료 중 환자의 호흡을 유도하기 위한 호흡 연동 시스템으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템은 환자의 MRI 영상을 취득하고 취득한 MRI 영상을 처리하기 위한 영상 관리부 및 영상 관리부에서 취득하여 처리된 MRI 영상을 환자에게 실시간으로 보여주기 위한 영사부를 포함한다. 여기에서, 영사부는 MRI 영상을 취득하기 위해 환자를 둘러싸도록 형성되는 방사선 치료 장치의 보어를 스크린으로 하여 실시간으로 환자의 치료 부위의 영상을 투사하도록 구성될 수 있다.

Description

호흡 연동 시스템
본 발명은 호흡 연동 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방사선 치료 시 치료 부위에 대한 실시간 자기 공명 영상을 취득하고 이를 환자에게 보여줌으로써 환자 스스로 호흡을 제어하여 신속한 치료가 가능하도록 하는 호흡 연동 시스템에 관한 것이다.
방사선 치료는 수술, 항암 화학요법과 더불어 3대 암 치료 방법 중 하나로, 종양 체적에 방사선을 조사하여 이를 파괴하는 방식의 치료 방법이다. 일반적으로 방사선 치료는 CT, MRI, PET 등의 의료 영상 장비를 이용한 진단에 따라 치료계획을 수립하고, 치료 계획에 의거하여 의료용 선형가속기에서 발생되는 전리 방사선을 이용하여 종양을 치료하는 방식으로 진행된다.
방사선 치료의 과정에서는 종양 체적에 방사선을 전달할 때 그 주변의 정상 기관 역시 방사선에 피폭될 수 있다. 따라서, 방사선 치료 계획을 수립함에 있어서는 종양 체적에 암 세포를 죽일 수 있는 정도의 충분한 방사선을 전달하면서, 이와 동시에 종양 체적 주변의 정상 기관으로의 방사선 전달은 최소화하도록 하는 것이 중요하다.
이와 같이, 종양 체적에 충분한 방사선을 전달하면서 주변 정상 기관으로의 방사선 전달은 최소화하는 정교한 방사선 치료를 위하여 영상 유도 방사선 치료(IGRT; image guided radiation therapy), 세기 변조 방사선 치료(IMRT; intensity modulated radiation therapy), 호흡 연동 방사선 치료(RGRT; respiratory gated radiation therapy) 등 다양한 치료 방법이 알려져 있다.
이 중 호흡 연동 방사선 치료는, 특히 흉부 및 복부 부위의 방사선 치료 중 호흡으로 인해 종양의 위치가 변할 경우 그 움직임을 고려하여 방사선을 조사하는 치료 방법으로서, 종래 알려진 호흡 연동 방사선 치료의 일 형태에 따르면, 환자 신체 외부에 마커를 두고 이를 실시간으로 모니터링하여 호흡 주기 정보를 획득하고, 이를 방사선 치료 시스템에 전달하여 방사선의 조사 시점과 종양의 움직임을 연동하는 방식으로 치료를 수행하는 방법이 알려져 있다.
이러한 종래의 치료 방식에서는 환자에 따라 종양의 위치와 방사선 조사 시점의 연동이 이루어져 방사선 치료가 가능하게 되고, 호흡 주기가 일정하지 않은 경우에는 방사선 조사 시간이 길어지게 되어 원활한 치료가 이루어지지 않게 된다. 따라서, 환자가 호흡을 일정한 패턴으로 할 수 있도록 교육, 훈련을 실시하거나 치료 중 오디오를 통해 치료자가 환자에게 호흡 지도를 하여 호흡을 조절하는 방법이 강구되고 있다.
하지만, 오디오를 통한 호흡 지도의 방법이나 사전 교육, 훈련을 통하여 방사선 치료가 지속적으로 가능하도록 환자의 호흡 패턴을 일정하게 유지하는 것에는 한계가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 호흡 연동 방사선 치료 중인 환자가 호흡을 쉽고 정확하게 조절할 수 있도록 유도함으로써 방사선 치료 시간을 줄일 수 있는 호흡 연동 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템은 방사선 치료 중 환자의 호흡을 유도하기 위한 시스템으로서, 환자의 MRI 영상을 취득하고 취득한 MRI 영상을 처리하기 위한 영상 관리부 및 영상 관리부에서 취득하여 처리된 MRI 영상을 환자에게 실시간으로 보여주기 위한 영사부를 포함한다. 여기에서, 영사부는 MRI 영상을 취득하기 위해 환자를 둘러싸도록 형성되는 방사선 치료 장치의 보어를 스크린으로 하여 실시간으로 환자의 치료 부위의 영상을 투사하도록 구성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 영사부는 빔 프로젝터를 구비할 수 있고, 빔 프로젝터는 방사선 치료 장치의 보어 외부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 영상 관리부는 환자의 MRI 영상을 취득하기 위한 영상 취득부, 영상 취득부에서 취득한 영상을 편집이 가능한 형식으로 변환하기 위한 제1 컨버터, 제1 컨버터에서 변환된 영상을 편집하기 위한 인코더 및 인코더에서 편집된 영상을 스크린에 투사하는 영상의 형식으로 변환하기 위한 제2 컨버터를 포함할 수 있다. 여기에서, 제1 컨버터는 영상 관리부로부터 HDMI 영상 신호를 전송받아 VGA 영상 신호로 변환할 수 있고, 상기 제2 컨버터는 인코더로부터 VGA 영상 신호를 전송받아 HDMI 영상 신호로 변환할 수 있다. 또한, 인코더는 제1 컨버터로부터 전송받은 영상 신호에 기초하여 MRI 영상에서 치료가 필요한 환자의 종양 부분을 확대해줄 수 있다.
본 실시예에 따른 호흡 연동 시스템은 방사선 치료 계획에 의거하여 환자에게 방사선을 조사하기 위한 방사선 조사부를 더 포함할 수 있고, 방사선 조사부는 사전에 설정된 조건을 만족하는 경우에만 방사선을 조사하도록 구성될 수 있다.
또한, 방사선 조사부는 영상 관리부에서 취득한 MRI 영상을 기초로 치료가 필요한 종양이 사전에 정의된 경계 내에 위치하는 경우에만 방사선을 조사하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 환자가 방사선 치료 중 환자에게 MRI 영상을 실시간으로 보여줌으로서 호흡에 의한 종양의 위치 변화를 직접 확인할 수 있게 된다. 이에 따라, 종양이 사전에 정의된 방사선 조사가 가능한 위치에 오도록 환자 스스로 손쉽게 호흡을 조절할 수 있어 방사선 치료 시간을 현저히 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 호흡 연동 방사선 치료를 수행하기 위한 방사선 치료 장비의 개략적인 외형을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 호흡 연동 방사선 치료 시 종양의 위치와 방사선 조사를 위한 경계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템의 영상 관리부 내부 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 방사선 치료 시 환자에게 치료 부위의 영상을 보여주는 모습을 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
10: 방사선 치료 장비
100: 호흡 연동 시스템
110: 방사선 조사부
120: 영상 관리부
121: 영상 취득부
123: 제1 컨버터
125: 인버터
127: 제2 컨버터
130: 모니터링부
140: 영사부
150: 데이터베이스
160: 제어부
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자기 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명은 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 호흡 연동 방사선 치료를 위한 방사선 치료 장비의 개략적인 외형을 나타내는 도면으로, 이를 참조하면 방사선 치료 장비(10)는 환자가 누운 상태에서 보어(bore) 내부로 이동하여 방사선 치료와 방사선 치료를 위한 촬영 등을 수행할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템은 이러한 방사선 치료 장비(10)에서 호흡 연동 방사선 치료를 수행하는 경우 환자로 하여금 호흡을 쉽게 제어할 수 있도록 하여 방사선 치료 시간을 절감하는 것으로, 이하에서 본 실시예에 따른 호흡 연동 시스템에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템의 구성을 나타내는 도면으로, 이를 참조하면 본 실시예에 따른 호흡 연동 시스템(100)은 방사선 조사부(110), 영상 관리부(120), 모니터링부(130), 영사부(140), 데이터베이스(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 이러한 호흡 연동 시스템(100)의 구성요소들은 예시적인 것이며, 호흡 연동 시스템(100)의 구성요소 또는 기능 중 적어도 일부가 필요에 따라 방사선 치료 장치(10) 포함되어 방사선 치료 장치 내에서 실현될 수 있고, 또는 방사선 치료 장치(10) 외부에서 실현될 수도 있다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방사선 조사부(110)는 치료 계획에 의거하여 환자에게 방사선을 조사하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 방사선 조사부(110)는 다엽 콜리메이터와 같은 차폐체를 구비하는 선형가속기를 포함하여 정해진 패턴 내지 신호에 의해 방사선을 조사할 수 있다. 이때, 치료 계획에 의거하여 조사되는 방사선량과 그 범위를 제어할 수 있으며, 또한 사전에 결정된 조건을 만족하는 경우에만 방사선을 조사할 수 있도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 방사선 치료 전에 취득한 환자의 종양 부위의 영상으로부터 종양 주위의 일정한 범위의 경계를 정의하고, 방사선 치료 과정에서 종양의 위치를 실시간으로 추적하면서 종양이 사전 정의된 경계 내에 위치하는 경우 방사선을 조사하도록 제어할 수 있다.
도 3은 호흡 연동 방사선 치료 시 종양의 위치와 방사선 조사를 위한 경계를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 방사선 조사부(110)는 환자가 호흡에 의해 종양(A)의 위치가 변화하다가 종양(A)이 치료 계획에 따른 경계(B) 내에 위치할 때(도 3의 (a)) 방사선이 조사되도록 하고, 종양(A)이 치료 계획에 따른 경계(B)를 벗어나면(도 3의 (b)) 방사선 조사를 멈추도록 할 수 있다. 이에 따라, 환자의 호흡에 따라 종양의 위치가 변화하더라도 치료 계획에 따른 치료를 수행할 수 있다.
한편, 방사선 치료 시간은 종양(A)이 사전 정의된 경계(B) 내에 머무는 시간에 의해 결정되기 때문에, 종양(A)이 사전 정의된 경계(B) 내에 오랫동안 지속적으로 머물 수 있도록 환자가 호흡을 적절히 조절하는 것이 중요한데, 이를 위한 호흡 연동 시스템의 세부 구성은 뒤에서 설명한다.
본 실시예에 따른 영상 관리부(120)는 방사선 치료 전 또는 방사선 치료 중에 환자의 해부학적 구조에 관한 영상을 취득하고 이를 치료자 또는 환자에게 보여줄 수 있도록 일련의 처리를 수행하는 기능을 할 수 있다. 영상의 취득은 방사선 치료 전 치료 계획을 수립하기 위해 수행될 수 있으며, 방사선 치료 중 환자의 호흡 등에 의해 종양의 위치 변화를 실시간으로 모니터링하기 위해서도 수행될 수 있다.
본 실시예에서는 자기공명영상법(MRI)을 통해 영상을 취득할 수 있다. MRI는 자력에 의해 발생하는 자기장을 이용하여 인체 내부의 영상을 얻을 수 있어, 컴퓨터단층촬영법(CT)과 비교할 때 불필요한 방사선 노출을 피하면서도 우수한 콘트라스트(contrast)와 해상도의 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
영상 관리부(120)는 후술하는 바와 같이 환자가 종양 부위의 영상을 직접 확인할 수 있도록 영사부(140)와 연동될 수 있는데, 이를 위해 취득한 영상을 일련의 과정을 통해 처리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 연동 시스템의 영상 관리부 내부 구성을 예시적으로 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면 영상 관리부(120)는 영상 취득부(121), 제1 컨버터(123), 인코더(125) 및 제2 컨버터(127)를 포함할 수 있다.
영상 취득부(121)는 전술한 바와 같이 MRI 촬영 등을 통해 환자의 종양 부위의 영상을 취득할 수 있다. 제1 컨버터(123)는 영상 취득부(121)로부터 HDMI 영상 신호를 전송받아 이를 VGA 영상 신호로 변환할 수 있고, 제1 컨버터(123)에서 변환된 VGA 영상 신호는 인코더(125)로 전송될 수 있다. 인코터(125)에서는 전송 받은 VGA 영상 신호를 기초로 영상을 편집할 수 있다. 예컨대, 환자의 호흡 제어를 위하여는 촬영된 영상이 전부 필요한 것이 아니라 종양 부분의 영상만이 필요하므로, 환자에게 불필요한 부분을 삭제한 후 필요한 부분만 확대해줄 수 있다. 이렇게 인코더(125)에서 편집된 영상은 제2 컨버터(127)에 VGA 영상 신호로 전송되며, 제2 컨버터(127)에서는 VGA 영상 신호를 다시 HDMI 영상 신호로 변환할 수 있다.
이와 같이 영상 관리부(120)에서는 영사부(140)를 통해 환자에게 영상을 보여주기 위하여 취득한 영상을 일련의 과정을 통해 처리할 수 있다.
본 실시예에 따른 모니터링부(130)는 방사선 조사부(110) 및 영상 관리부(120)와 연동되어 환자의 종양 부위의 영상과 방사선 조사 현황 등을 실시간으로 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.
모니터링부(130)에서는 영상 관리부(120)에서 취득한 영상과 방사선 조사부(110)의 현황을 종합적으로 확인하여 전체 시스템의 운영 현황을 감시할 수 있다. 예를 들어, 영상 관리부(120)에서 취득한 영상으로부터 종양의 위치를 실시간으로 확인할 수 있으며, 방사선이 조사되고 있는지 여부와 선형 가속기의 콜리메이터의 개폐 현황 등을 통해 방사선이 조사되는 범위 등을 함께 확인할 수 있다. 이를 통하여, 호흡 연동 시스템(100)이 정상적으로 작동하고 있는지 감시가 가능하게 된다. 한편, 모니터링부(120)에서는 영상 관리부(120)에서 취득한 영상을 그대로 보여줄 수 있고, 또는 영상 처리를 통해 편집된 영상을 보여줄 수도 있다.
본 실시예에 따른 영사부(140)는 영상 관리부(120)를 통해 얻은 영상을 환자에게 보여주는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 영사부(140)는 빔 프로젝터를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 관리부(120)는 모니터링부(130) 외에 영사부(140)와도 연동될 수 있으며, 영사부(140)는 영상 관리부(120)에서 취득하고 처리한 영상을 방사선 치료 중인 환자가 볼 수 있는 위치, 예를 들어 환자의 치료 중에 환자를 둘러싸는 보어 상에 투사할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 연동 시스템에서 빔 프로젝터를 통해 환자에게 치료 부위의 영상을 보여주는 모습을 나타내는 도면으로, 이를 참조하면 본 실시예에 따른 영사부(140)는 방사선 치료 장비(10)의 보어 상단에 영상을 실시간으로 투사하여 방사선 치료 중인 환자로 하여금 호흡에 따라 종양의 위치 변화를 파악할 수 있도록 한다. 이에 따라, 환자는 자신의 호흡에 의해 종양의 위치가 변화하는 모습을 실시간으로 확인할 수 있게 되고, 방사선 조사가 이루어지는 경계 내에 종양이 위치하도록 스스로 호흡을 조절할 수 있게 된다.
이처럼, 영사부(140)는 빔 프로젝터를 통해 방사선 치료 장비(10)의 보어 상단을 스크린으로 하여 영상을 투사할 수 있으나, 보어 내부에는 MRI 촬영 시 자장(magnetic field)이 형성되기 때문에 전자 장치를 둘 수 없다는 제약이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 영사부(140)를 구성하는 빔 프로젝터 등의 전기/전자 장비가 자장의 영향을 받지 않도록 보어 외부에 배치하되 보어 상단에 영상을 투사할 수 있도록 배치하게 된다. 예를 들어, 보어의 입구측 또는 그 반대측에 영사부(140)를 구성하는 빔 프로젝터와 연결 케이블 등을 배치할 수 있다.
이러한 빔 프로젝터 등의 배치에 따라 필연적으로 영상이 비스듬하게 투사되어 투사된 영상에 왜곡이 발생할 수 있는데, 이러한 왜곡은 키스톤(keystone) 보정 기술을 통해 보정함으로써 정상적인 영상을 보여줄 수 있다. 키스톤 보정 기술은 공지된 기술을 이용할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 포함되지 않는바 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 데이터베이스(150)는 방사선 조사, 영상 관리, 영상 투사 등을 위한 기본 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 환자 개개인의 신체 조건에 관한 정보, 방사선 치료 전 수립된 치료 계획, 종양의 위치, 방사선 조사 영역 및 선량에 관한 정보 등이 저장될 수 있다. 비록, 도 2에서 데이터베이스(150)가 호흡 연동 시스템(100)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 통상의 기술자의 필요에 따라, 데이터베이스(150)는 호흡 연동 시스템(100)과 별개로 구성될 수도 있다. 한편, 본 발명에서의 데이터베이스(150)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함하는 개념으로서, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라 파일 시스템에 기반을 둔 데이터 기록 등을 포함하는 광의의 데이터베이스일 수도 있으며, 단순한 로그의 집합이라도 이를 검색하여 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서의 데이터베이스(150)가 될 수 있다.
마지막으로, 본 실시예에 따른 제어부(160)는 방사선 조사부(110), 영상 관리부(120), 모니터링부(130), 영사부(140) 및 데이터베이스(150) 사이의 신호 및 데이터 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(160)는 외부로부터의 또는 호흡 연동 시스템(100)의 각 구성요소 간의 신호 및 데이터 흐름을 제어함으로써, 방사선 조사부(110), 영상 관리부(120), 모니터링부(130), 영사부(140) 및 데이터베이스(150)에서 각각 고유의 기능을 수행할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 위 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 위에서 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 방사선 치료 중 환자의 호흡을 유도하기 위한 호흡 연동 시스템으로서,
    환자의 MRI 영상을 취득하고 취득한 MRI 영상을 처리하기 위한 영상 관리부,
    상기 영상 관리부에서 취득하여 처리된 MRI 영상을 환자에게 실시간으로 보여주기 위한 영사부 및
    방사선 치료 계획에 의거하여 환자에게 방사선을 조사하기 위한 방사선 조사부
    를 포함하고,
    상기 영사부는 MRI 영상을 취득하기 위해 환자를 둘러싸도록 형성되는 방사선 치료 장치의 보어를 스크린으로 하여, 실시간으로 환자의 치료 부위의 영상을 방사선 치료 계획에 따라 사전에 정의된 경계와 함께 투사하도록 구성되는, 호흡 연동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영사부는 빔 프로젝터를 구비하고, 상기 빔 프로젝터는 상기 방사선 치료 장치의 보어 외부에 배치되는, 호흡 연동 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 관리부는,
    환자의 MRI 영상을 취득하기 위한 영상 취득부,
    상기 영상 취득부에서 취득한 영상을 편집이 가능한 형식으로 변환하기 위한 제1 컨버터,
    상기 제1 컨버터에서 변환된 영상을 편집하기 위한 인코더 및
    상기 인코더에서 편집된 영상을 스크린에 투사하는 영상의 형식으로 변환하기 위한 제2 컨버터
    를 포함하는, 호흡 연동 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 컨버터는 상기 영상 관리부로부터 HDMI 영상 신호를 전송받아 VGA 영상 신호로 변환하고, 상기 제2 컨버터는 상기 인코더로부터 VGA 영상 신호를 전송받아 HDMI 영상 신호로 변환하는, 호흡 연동 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인코더는 상기 제1 컨버터로부터 전송받은 영상 신호에 기초하여 MRI 영상에서 치료가 필요한 환자의 종양 부분을 확대해주는, 호흡 연동 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 조사부는 상기 영상 관리부에서 취득한 MRI 영상을 기초로 치료가 필요한 종양이 사전에 정의된 경계 내에 위치하는 경우에만 방사선을 조사하도록 구성되는, 호흡 연동 시스템.
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