WO2019074153A1 - 안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 이를 위한 안구종양 치료 시스템 - Google Patents

안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 이를 위한 안구종양 치료 시스템 Download PDF

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eye
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신동호
김학수
이병학
정은희
김태현
문성호
이세병
임영경
정종휘
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국립암센터
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    • A61N2005/1087—Ions; Protons

Definitions

  • the present invention relates to a method of operating an ocular tumor treatment system and an ocular tumor treatment system therefor.
  • Proton beam therapy has the advantage of precisely targeting and destroying cancer cells by controlling the intensity of the proton beam that penetrates the human body.
  • the proton beam may be irradiated to the normal tissue and side effects may occur.
  • the patient's eyeball may rotate and proton beams may be irradiated to normal tissues.
  • a method of operating an ocular tumor treatment system comprising: obtaining a reference image of a target eye using a THz wave; Obtaining a real-time image of the eye to be treated using a THz wave while applying a proton beam to the eye to be treated; And comparing the reference image with the real time image to determine a degree of motion of the eye to be treated.
  • a marker having a reflectance different from that of the surrounding tissue and the THz wave is inserted, and the position of the marker can be compared in the comparison of the reference image and the real-time image.
  • the marker may comprise a tantalum clip.
  • a plurality of tantalum clips are inserted into the treatment target eye, and at least two tantalum clips may be displayed in the reference image and the real time image.
  • the reference image and the real-time image may have an ocular tumor displayed.
  • the reference image and the real time image may be obtained by a plurality of THz wave detectors located at different positions.
  • It is an object of the present invention to provide an ocular tumor treatment system comprising: a proton beam output unit; A THz wave unit including a THz wave oscillator and a THz wave detector; And a control unit for controlling the proton beam output unit and the THz wave unit, wherein the controller obtains a reference image of the eye to be treated and a real-time image of the eye to be treated during the treatment, using the THz wave, And comparing the reference image with the real-time image to determine the degree of motion of the eye to be treated.
  • the control unit may reduce the output of the proton beam output apparatus when the detected degree of motion exceeds a predetermined standard.
  • the present invention further provides an ocular tumor treatment method.
  • the method for treating an ocular tumor includes the steps of obtaining a reference image of a target eye using a THz wave; Obtaining a real-time image of the eye to be treated using a THz wave while applying a proton beam to the eye to be treated; And comparing the reference image with the real-time image while applying a proton beam to the ocular tumor, thereby determining the degree of motion of the eye to be treated.
  • an operation method of an ocular tumor treatment system with improved safety and an ocular tumor treatment system therefor is provided.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view illustrating a reference image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 illustrates a comparison between a reference image and a real-time image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing another example of a reference image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates another example of a comparison between a reference image and a real-time image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG 8 shows an ocular tumor treatment system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 An ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 An ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 An ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 An ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a block diagram of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention.
  • the ocular tumor treatment system 1 includes a proton beam irradiation unit 10, a THz wave unit 20, and a control unit 30.
  • the proton beam irradiation unit 10 includes a discharge port 11 through which a proton beam is emitted.
  • the proton beam irradiation unit 10 includes various apparatuses for irradiating a proton beam.
  • the proton beam irradiating unit 10 can be a conventional proton beam irradiating unit, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the proton beam irradiation unit 10 irradiates the proton beam to the outside, that is, the tumor of the patient through the outlet 11.
  • the THz wave unit 20 includes a THz wave oscillating unit 21 and a THz wave detecting unit 22.
  • the THz wave oscillating portion 21 and the THz wave detecting portion 22 are arranged vertically adjacent to the discharge port 11.
  • the THz wave has low photon energy as a wave of the 0.1 to 10 THz band.
  • the photon energy of the THz wave is harmless to the human body because it is 10000 times lower than the photon energy of visible ray of 1.8 eV to 3.1 eV and the photon energy of X-ray of 100 eV to 100 keV.
  • the THz wave has a very high absorption rate for water and a very high reflectivity for metals.
  • the energy range is lower than that of X-ray, so the penetration power is less than 2 cm in water.
  • the THz waves are harmless to human body, but absorption and reflectance of each material is different, and it is possible to distinguish substances which can not be distinguished from conventional X-ray.
  • the position of the tumor can be directly confirmed by the difference in absorption rate between the tumor and normal tissue.
  • the control unit 30 controls the proton beam irradiation unit 10 and the THz wave unit 20. Specifically, the control unit 30 controls the operation of the proton beam irradiation unit 10 by operating the THz wave unit 20 and analyzing the detection result of the THz wave unit 20.
  • the control unit 30 may include a storage unit, a display unit, and / or an alarm unit.
  • FIG. 1 a method of operating the ocular tumor treatment system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 1 a method of operating the ocular tumor treatment system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a reference image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention, Shows a comparison between a reference image and a real-time image in an operation method of an ocular tumor treatment system according to an embodiment of the present invention. This explanation is for cases where the location of the tumor is not directly confirmed by the deep position of the tumor and THz wave.
  • the THz wave is irradiated to the eyeball and the reflected THz wave is detected to acquire the reference image (S100).
  • a tantalum clip is inserted into the eyeball for the treatment of ocular tumor as shown in Fig.
  • a tantalum clip is inserted to locate the tumor, and a plurality of tantalum clips are used.
  • the location of the tumor was determined by other tests and the relative location of the tumor relative to the tantalum clip was also determined.
  • a treatment plan has been established in consideration of tumor location and tumor size before initiation of proton beam treatment.
  • the treatment plan includes an eye rotation angle at which a proton beam is minimally irradiated to normal tissues.
  • the reflectance for the THz wave is higher than that of the surrounding tissue, and a tantalum clip inserted into the eyeball at a shallow depth appears.
  • the position of the tumor which is not directly detected by the THz wave, can be determined from the positional relationship between the tantalum clip and the tumor.
  • the proton beam irradiation position is adjusted to the position of the tumor.
  • the position of the proton beam irradiation and the tumor may not be matched in the reference image.
  • the actual distance d1 between the tantalum clips is already known. Therefore, it is possible to grasp the actual distance indicated by each pixel of the reference image using the number of pixels between the tantalum clips and the actual distance d1.
  • the THz wave is irradiated to the proton beam and the real-time image is obtained (S200).
  • the real-time image only the position of the tantalum clip is detected.
  • the eye At the time of treatment, the eye is positioned so that irradiation of the proton beam applied to the normal tissue is minimized according to the treatment plan. That is, the rotation angle of the eyeball is adjusted to an optimum angle. However, the patient's eyeball is rotated for various reasons and is out of position during treatment planning.
  • the position of the tantalum clip in the real-time image is different from the reference tantalum clip position of the reference image.
  • a change in the position of the tantalum clip in the real-time image implies that the tumor location has also changed.
  • the degree of eye movement is determined (S300).
  • the degree of eye movement can be determined in various ways.
  • the actual distance (d2, d3) between clips between the reference tantalum clip position in the reference image and the real-time tantalum clip position in the real-time image is calculated to determine the degree of eye movement.
  • the actual distance between clips can be determined by knowing the number of pixels between positions in the image and using the actual distance represented by each pixel.
  • Another method is to determine the degree of eye movement through the difference in the distance between the reference tantalum clip position in the reference image and the real-time tantalum clip position in the real-time image regardless of the actual distance.
  • the distance difference on the image may be represented by the number of pixels between both positions.
  • the position of the real-time tumor can be grasped from the positional relationship between the tantalum clip and the tumor.
  • the degree of agreement between the location of the tumor and the irradiation position of the proton beam can be grasped.
  • irradiation of the proton beam is controlled based on the degree of eye movement (S400).
  • the control unit 30 continues to irradiate the proton beam, and if it exceeds the predetermined standard, the irradiation of the proton beam is reduced.
  • the reduction of the irradiation of the proton beam may include stopping the irradiation of the proton beam.
  • the irradiation reduction of the proton beam may be made stepwise, in which case a plurality of constant criteria may be provided.
  • a certain criterion for the proton beam irradiation control can be variously set, and the absolute value of the change in the position of the tantalum clip or the number of moving pixels on the tantalum clip image can be set to a certain standard.
  • the tumor position change value determined from the position of the tantalum clip can also be used as a reference.
  • the position of the eyeball is tracked by the THz wave during the proton beam treatment.
  • the THz wave can be accurately tracked because it is not affected by ambient light during treatment and it can accurately grasp the position of the tantalum clip with high reflectance compared to surrounding tissues.
  • the tumor is located at the shallow depth of the eye and direct detection by THz wave is possible.
  • FIG. 6 shows another example of the reference image in the operation method of the ocular tumor treatment system according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7 illustrates the operation of the ocular tumor treatment system according to the embodiment of the present invention. And shows another example of comparison of real-time images.
  • Tumors have a different THz absorption rate than normal tissues, so they can be directly detected by THz waves when the tumor is located at a shallow place where THz waves can penetrate, that is, near the surface of the eye.
  • FIG. 7 not only tantalum clips but also tumors are displayed in a real-time image.
  • the degree of eye movement can be grasped from the change of the position of the tumor between the reference image and the real-time image (actual distance change, pixel number change).
  • the degree of eye movement can be determined by changing the position of the tantalum clip, which is more apparent in the image than the tumor.
  • the degree of eye movement can also be determined by taking into consideration both the position of the tumor and the position of the tantalum clip.
  • the position of the tumor can be directly detected by the THz waves, and the stability can be further improved.
  • FIG 8 shows an ocular tumor treatment system according to another embodiment of the present invention.
  • a THz wave oscillating portion 21 and a pair of THz wave detecting portions 22a and 22b are positioned around the discharge port 11. [ THz wave detection is performed on the pair of THz wave detecting portions 22a and 22b, and the three-dimensional position of the tantalum clip can be grasped.
  • the positions of the THz wave detecting units 22a and 22b may be changed or three or more may be provided.
  • THz wave Since THz wave is harmless to the body, it can be used to grasp the specific position of the patient other than the ocular tumor treatment, for example, to locate the treatment site in the case of radiotherapy or proton beam treatment. In particular, it is useful in the case of lung cancer treatment where the treatment position is changed by the respiration of the patient.
  • the marker is positioned close to the patient's treatment area, THz wave is applied, and THz wave reflected is detected to detect the change of the marker position.
  • Markers can be made of materials with different THz wave reflectance from the body, such as metal or plastic.
  • the position of the marker when the position of the marker is recognized in real time by the THz wave, the position of the treatment site can be grasped in real time.
  • the change of irradiation position of the radiation or proton beam according to the change of the position of the treatment region recognized in real time increases the stability and efficiency of the treatment.
  • the present invention provides a method for treating an ocular tumor, comprising the steps of: obtaining a reference image of a target eye using a THz wave; Obtaining a real-time image of the eye to be treated using a THz wave while applying a proton beam to the eye to be treated; And comparing the reference image with the real-time image while applying a proton beam to the ocular tumor, thereby determining the degree of motion of the eye to be treated.
  • the above-described details of the ocular tumor treatment system and the operation method are applied to the ocular tumor treatment method.

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Abstract

본 발명은 안전성이 향상된 안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 안구종양 치료 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법은 THz파를 이용하여 치료 대상 안구에 대한 기준 영상을 얻는 단계; 양성자빔을 상기 치료 대상 안구에 가하면서 THz파를 이용하여 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻는 단계; 및 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 단계를 포함한다.

Description

안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 이를 위한 안구종양 치료 시스템
본 발명은 안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 이를 위한 안구종양 치료 시스템에 관한 것이다.
양성자빔을 사용하는 안구종양 치료 시스템을 이용한 안구의 종양 치료 방법이 개발되어 이용되고 있다. 양성자빔을 이용한 치료는 인체를 투과하는 양성자빔의 세기를 조절하면 암세포만 정확히 조준해 파괴시킬 수 있는 장점이 있다.
그런데 양성자빔 치료 시 환자의 움직임 등으로 조사 위치가 변경되면 정상조직에 양성자빔이 조사되어 부작용이 발생할 수 있다. 특히, 안구종양 치료 시에는 환자의 안구가 회전하여 정상조직에 양성자빔이 조사될 가능성이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 안전성이 향상된 안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 안구종양 치료 시스템을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 안구종양 치료 시스템의 운전방법에 있어서, THz파를 이용하여 치료 대상 안구에 대한 기준 영상을 얻는 단계; 양성자빔을 상기 치료 대상 안구에 가하면서 THz파를 이용하여 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻는 단계; 및 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다.
파악된 상기 움직임 정도가 일정 기준을 넘으면 상기 양성자빔의 출력을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 치료 대상 안구에는 주변 조직과 THz파에 대한 반사율이 다른 마커가 삽입되어 있으며, 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상의 비교에서는 상기 마커의 위치를 비교할 수 있다.
상기 마커는 탄탈륨 클립을 포함할 수 있다.
상기 탄탈륨 클립은 복수개가 상기 치료 대상 안구에 삽입되어 있으며, 상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상에는 적어도 두 개의 상기 탄탈륨 클립이 나타나 있을 수 있다.
상기 기준 영상을 얻은 후, 상기 기준 영상에서의 단위 픽셀이 나타내는 실제 거리를 상기 탄탈륨 클립 간의 실제 거리를 이용하여 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상에는 안구 종양이 표시되어 있을 수 있다.
상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상은 서로 다른 위치에 있는 복수의 THz파 검출기에 의해 얻어질 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 안구종양 치료 시스템에 있어서, 양성자빔 출력 유닛; THz파 발진기와 THz파 검출기를 포함하는 THz파 유닛; 및 상기 양성자빔 출력 유닛과 THz파 유닛을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, THz파를 이용하여 치료 전 치료 대상 안구에 대한 기준 영상과 치료 중 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻고, 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 것으로 달성된다.
상기 제어부는, 파악된 상기 움직임 정도가 일정 기준을 넘으면 상기 양성자빔 출력장치의 출력을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 안구종양 치료 방법을 추가로 제공한다. 안구종양 치료 방법은, THz파를 이용하여 치료 대상 안구에 대한 기준 영상을 얻는 단계; 양성자빔을 상기 치료 대상 안구에 가하면서 THz파를 이용하여 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻는 단계; 및 안구종양에 양성자빔을 가하면서 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 안전성이 향상된 안구종양 치료 시스템의 운전방법 및 이를 위한 안구종양 치료 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 동작을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법을 나타낸 순서도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상과 실시간 영상의 비교를 나타낸 것이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상의 다른 예를 나타낸 것이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상과 실시간 영상의 비교의 다른 예를 나타낸 것이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템을 나타낸 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 이하 설명에서는 안구 내에 삽입되는 마커로 탄탈륨 클립을 예시하여 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
안구종양 치료 시스템(1)은 양성자빔 조사 유닛(10), THz파 유닛(20) 및 제어부(30)를 포함한다.
양성자빔 조사 유닛(10)은 양성자빔이 방출되는 방출구(11)를 포함한다. 양성자빔 조사 유닛(10)은 양성자빔을 조사하기 위한 다양한 장치를 포함한다. 양성자빔 조사 유닛(10)은 통상의 양성자빔 조사 유닛이 사용될 수 있으며 자세한 설명은 생략한다. 양성자빔 조사 유닛(10)은 방출구(11)를 통해 외부, 즉 환자의 종양으로 양성자빔을 조사하게 된다.
THz파 유닛(20)은 THz파 발진부(21)와 THz파 검출부(22)를 포함한다. THz파 발진부(21)와 THz파 검출부(22)는 방출구(11)에 인접하게 상하로 배치되어 있다.
THz파는 0.1 내지 10THz 영역대의 파로 낮은 광자에너지를 가지고 있다. THz파의 광자에너지는 가시광선의 광자 에너지인 1.8 eV 내지 3.1 eV와 X-ray의 광자에너지 100 eV 내지 100 keV에 비해 10000배 이상 낮아 인체에 무해하다.
THz파는 물에 대한 흡수율이 매우 높으며 금속에 대해서는 매우 높은 반사율을 가지고 있다. 또한, X-ray에 비해 에너지 영역대가 낮아 투과력은 물속에서 2 cm 이하이다.
이와 같이 THz파는 인체에 무해하면서도 각각의 물질에 대한 흡수 및 반사율이 달라 기존의 X-ray로는 구분이 되지 않는 물질을 구분할 수 있다. 특히 얕은 위치의 종양의 경우, 종양과 정상조직 간의 흡수율의 차이로 인해 종양의 위치를 직접 확인할 수 있다.
제어부(30)는 양성자빔 조사 유닛(10)과 THz파 유닛(20)을 제어한다. 구체적으로는 제어부(30)는 THz파 유닛(20)을 작동시키고 THz파 유닛(20)의 검출결과를 분석하여 양성자빔 조사 유닛(10)의 운전을 제어한다. 제어부(30)는 저장부, 디스플레이부 및/또는 알람부 등을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템(1)의 운전방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상을 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상과 실시간 영상의 비교를 나타낸 것이다. 본 설명은 종양의 위치가 깊어 THz파로 종양의 위치는 직접 확인되지 않는 경우에 대한 것이다.
먼저, 안구에 THz파를 조사하고 반사된 THz파를 검출하여 기준 영상을 획득한다(S100). 안구종양 치료를 위한 안구에는 도 2와 같이 탄탈륨 클립이 삽입되어 있다. 탄탈륨 클립은 종양의 위치를 파악하기 위해 삽입되며, 복수개가 사용된다.
양성자빔 치료 개시 전에 다른 검사를 통해 종양의 위치가 파악되어 있으며 탄탈륨 클립에 대한 종양의 상대적인 위치 역시 모두 파악되어 있다. 또한, 양성자빔 치료 개시 전에 종양 위치 및 종양 크기 등을 감안하여 치료계획이 세워져 있는데, 치료계획에는 양성자빔이 정상조직에는 최소한으로 조사되는 안구회전 각도 등이 포함되어 있다.
도 4에 표시한 기준 영상에는 THz파에 대한 반사율이 주변 조직에 비해 높으며 안구에 얕은 깊이로 삽입되어 있는 탄탈륨 클립이 나타난다.
이미 파악되어 있는 탄탈륨 클립과 종양의 위치관계로부터 THz파에 의해 직접 검출되지는 않는 종양의 위치도 파악할 수 있다. 기준 영상에서 양성자빔 조사 위치는 종양의 위치에 맞추어져 있는데, 다른 실시예에서는 기준 영상에서 양성자빔 조사 위치와 종양의 위치는 맞추어지지 않을 수도 있다.
탄탈륨 클립간의 실제 거리(d1) 역시 이미 파악되어 있다. 따라서 탄탈륨 클립간의 픽셀수와 실제 거리(d1)를 이용하여 기준 영상의 각 픽셀이 나타내는 실제 거리를 파악할 수 있다.
다음으로 양성자빔을 조사하여 치료를 진행하면서, THz파를 조사하여 검출하여 실시간 영상을 획득한다(S200). 실시간 영상에서도 탄탈륨 클립의 위치만이 검출된다.
치료 시에는 치료 계획에 따라 정상조직에 가해지는 양성자빔의 조사가 최소화되도록 안구를 위치시킨다. 즉 안구의 회전각도를 최적의 각도로 조절한다. 그런데 환자의 안구는 여러 이유로 회전하면서 치료 계획 시의 위치를 벗어나게 된다.
이에 따라 도 5와 같이 실시간 영상에서 탄탈륨 클립의 위치는 기준 영상의 기준 탄탈륨 클립 위치와 달라진다.
실시간 영상에서 탄탈륨 클립의 위치가 달라졌다는 것은 종양위치도 변화하였다는 것을 의미한다.
다음으로 안구 움직임 정도를 파악한다(S300). 안구 움직임 정도는 다양한 방식으로 파악할 수 있다.
일 방식에서는 기준 영상에서의 기준 탄탈륨 클립 위치와 실시간 영상에서의 실시간 탄탈륨 클립 위치 간의 클립 간 실제 거리(d2, d3)를 계산하여 안구 움직임 정도를 파악할 수 있다. 클립 간 실제 거리는 영상에서의 위치 간 픽셀수를 파악하고 각 픽셀이 나타내는 실제 거리를 이용하여 구할 수 있다.
다른 방식에서는 실제 거리와 무관하게 기준 영상에서의 기준 탄탈륨 클립 위치와 실시간 영상에서의 실시간 탄탈륨 클립 위치 간의 영상 상에서의 거리차이를 통해 안구 움직임 정도를 파악하는 것이다. 영상 상의 거리차이는 양 위치간의 픽셀수로 표시될 수도 있다.
위와 같이 안구 움직임 정도를 파악하면, 이미 파악하고 있는 탄탈륨 클립과 종양 간의 위치관계로부터 실시간 종양의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 종양의 위치가 파악되면 종양의 위치와 양성자 빔 조사 위치와의 일치정도 역시 파악할 수 있다.
다음으로는 안구 움직임 정도에 기초하여 양성자빔의 조사를 제어한다(S400).
제어부(30)는 안구 움직임 정도가 일정 기준 이하이면 양성자빔의 조사를 계속 진행하고 일정 기준을 넘어가면 양성자빔의 조사를 감소시킨다. 양성자빔의 조사 감소는 양성자빔의 조사 중지를 포함할 수 있다. 양성자빔의 조사 감소는 단계적으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 복수의 일정 기준이 마련될 수 있다.
양성자빔 조사 제어에 대한 일정 기준은 다양하게 설정될 수 있으며, 실제 탄탈륨 클립의 위치 변화의 절대값 또는 탄탈륨 클립의 영상 상의 이동 픽셀수 등이 일정 기준으로 설정될 수 있다. 또한, 탄탈륨 클립의 위치로부터 파악되는 종양 위치 변화값도 일정 기준으로 활용할 수도 있다.
이상 설명한 운전방법에서는 THz파를 이용하여 양성자빔 치료 시 안구의 위치변화를 추적한다. THz파는 치료 시 주변 조명 등에 의해 영향을 받지 않아 정확한 추적이 가능하며, 주변 조직에 비해 반사율이 높은 탄탈륨 클립의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.
도 6 및 도 7을 이용하여 안구종양 치료 시스템의 운전방법의 다른 예에 대해 설명한다. 본 경우에는 종양이 안구의 얕은 깊이에 위치하여 THz파에 의한 직접 검출이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상의 다른 예를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템의 운전방법에서 기준 영상과 실시간 영상의 비교의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 6과 같이 기준 영상에는 탄탈륨 클립 뿐 아니라 종양도 표시된다. 종양은 정상조직과 다른 THz파 흡수율을 보이므로 종양이 THz파가 투과할 수 있는 얕은 곳에 위치하면, 즉 안구 표면 가까이 위치하면 THz파에 의해 직접 검출될 수 있다. 또한 도 7과 같이 실시간 영상에서도 탄탈륨 클립 뿐 아니라 종양도 표시된다.
따라서 본 경우에는 기준 영상과 실시간 영상 사이의 종양의 위치변화(실제 거리 변화, 픽셀수 변화)로부터 안구움직임 정도를 파악할 수 있다. 또한, 영상에서 종양보다 더 뚜렷하게 나타나는 탄탈륨 클립의 위치변화로 안구움직임 정도를 파악할 수도 있다. 종양 및 탄탈륨 클립의 위치변화를 모두 감안하여 안구움직임 정도를 파악할 수도 있다.
이와 같이 종양이 얕은 곳에 위치할 경우 THz파에 의해 종양의 위치를 직접 파악할 수 있어 안정성이 더욱 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안구종양 치료 시스템을 나타낸 것이다.
방출구(11) 주변에 THz파 발진부(21)와 한 쌍의 THz파 검출부(22a, 22b)가 위치하고 있다. 한 쌍의 THz파 검출부(22a, 22b)에 THz파 검출이 수행되어 탄탈륨 클립의 3차원 위치 파악이 가능해진다.
다른 실시예에서는 THz파 검출부(22a, 22b)의 위치가 변화하거나 3개 이상으로 마련될 수 있다.
THz파는 신체에 무해하기 때문에 안구종양 치료 외에 환자의 특정위치의 파악, 예를 들어 방사선 치료나 양성자빔 치료 시에 치료 부위의 위치 파악에 활용될 수 있다. 특히, 환자의 호흡에 의해 치료 위치가 변화하는 폐암 치료의 경우에 유용하다.
구체적으로는 환자의 치료 부위에 가깝게 마커를 위치시키고 THz파를 가하고 반사되는 THz파를 검출하여 마커의 위치변화를 파악한다. 마커는 금속이나 플라스틱 등 신체와 THz파 반사율이 다른 재질로 만들어질 수 있다.
이와 같이 THz파에 의해 마커의 위치를 실시간으로 파악되면 치료 부위의 위치 역시 실시간으로 파악할 수 있다. 실시간으로 파악되는 치료 부위의 위치 변화에 따라 방사선이나 양성자빔의 조사 위치를 변화시키면 치료의 안정성 및 효율이 증가하게 된다.
본 발명은 안구종양 치료 방법을 제공하며, 안구종양 치료 방법은 THz파를 이용하여 치료 대상 안구에 대한 기준 영상을 얻는 단계; 양성자빔을 상기 치료 대상 안구에 가하면서 THz파를 이용하여 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻는 단계; 및 안구종양에 양성자빔을 가하면서 상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 단계를 포함한다. 이외에 앞에서 설명한 안구종양 치료 시스템과 운전방법의 구체적인 내용은 안구종양 치료 방법에 적용된다.
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 안구종양 치료 시스템의 운전방법에 있어서,
    THz파를 이용하여 치료 대상 안구에 대한 기준 영상을 얻는 단계;
    양성자빔을 상기 치료 대상 안구에 가하면서 THz파를 이용하여 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻는 단계; 및
    상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 단계를 포함하는 운전방법.
  2. 제1항에 있어서,
    파악된 상기 움직임 정도가 일정 기준을 넘으면 상기 양성자빔의 출력을 감소시키는 단계를 더 포함하는 운전방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 치료 대상 안구에는 주변 조직과 THz파에 대한 반사율이 다른 마커가 삽입되어 있으며,
    상기 기준 영상과 상기 실시간 영상의 비교에서는 상기 마커의 위치를 비교하는 것을 특징으로 하는 운전방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마커는 탄탈륨 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 운전방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄탈륨 클립은 복수개가 상기 치료 대상 안구에 삽입되어 있으며,
    상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상에는 적어도 두 개의 상기 탄탈륨 클립이 나타나 있는 것을 특징으로 하는 운전방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기준 영상을 얻은 후,
    상기 기준 영상에서의 단위 픽셀이 나타내는 실제 거리를 상기 탄탈륨 클립 간의 실제 거리를 이용하여 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삽입기구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상에는 안구 종양이 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 운전방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기준 영상 및 상기 실시간 영상은 서로 다른 위치에 있는 복수의 THz파 검출기에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 운전방법.
  9. 안구종양 치료 시스템에 있어서,
    양성자빔 출력 유닛;
    THz파 발진기와 THz파 검출기를 포함하는 THz파 유닛; 및
    상기 양성자빔 출력 유닛과 THz파 유닛을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    THz파를 이용하여 치료 전 치료 대상 안구에 대한 기준 영상과 치료 중 상기 치료 대상 안구의 실시간 영상을 얻고,
    상기 기준 영상과 상기 실시간 영상을 비교하여 상기 치료 대상 안구의 움직임 정도를 파악하는 것을 특징으로 하는 안구종양 치료 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    파악된 상기 움직임 정도가 일정 기준을 넘으면 상기 양성자빔 출력장치의 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 안구종양 치료 시스템.
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