WO2021033900A1 - 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템 - Google Patents

진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템 Download PDF

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WO2021033900A1
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radiation
control device
diagnostic radiation
diagnostic
dose control
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박승우
백종현
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한국원자력의학원
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    • G21K1/046—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers varying the contour of the field, e.g. multileaf collimators

Definitions

  • the present invention relates to a dose control device that can be mounted on a diagnostic radiation device and a dose control system including the same, and more particularly, to a diagnostic radiation device that is mounted on a diagnostic radiation device to control the dose of a radiation irradiation area by part. It relates to a dose control device and a dose control system including the same.
  • the diagnostic radiation device is a device that obtains internal information in a non-invasive manner during radiography and interventional radiography. Since the diagnostic radiation device continuously irradiates radiation for a predetermined period of time so as to acquire internal information in real time, a considerable amount of exposure occurs even when low energy radiation is used.
  • the radiation exposure range was limited by attaching a shielding material directly to the patient's body or wearing a protective clothing.
  • the radiation exposure range was limited by using a collimator capable of setting a limited area while maintaining a fixed field shape in the radiation irradiation unit.
  • US Patent No. 5680434 registered on October 21, 1997) is disclosed.
  • a dose control device that can be mounted on may be provided.
  • the dose control device may be provided between the radiation irradiation unit and the radiation detection unit of the diagnostic radiation device.
  • the dose control device may be configured to further include a connection configured to be detachable to the end of the radiation irradiation unit of the diagnostic radiation device.
  • single lobes are formed to extend on a plane orthogonal to the radiation irradiation direction, respectively, are parallel to each other, may be provided in close contact with each other.
  • the driving unit may include a plurality of driving units configured to move a single leaf in a direction in which the single leaf extends.
  • a hollow cylindrical housing configured to accommodate a power supply unit, a multi-leaf collimator, a communication module, and a control unit, and configured to allow diagnostic radiation to pass through a central portion may be further included.
  • the multi-leaf collimator is composed of two rows on a plane, and each row can control the amount of transmission of the half hollow area.
  • the collimator module, the power supply unit, the communication module, and the control unit may be provided by being stacked in a plurality of stages inside the housing.
  • the radiation may be X-ray.
  • a single lobe may be configured to shield X-rays.
  • the single lobe may be configured to transmit 1 to 99% of X-rays.
  • a dose control device configured to be detachable from the diagnostic radiation device, and a control device configured to communicate with the dose control device and receive an input amount of adjusting the radiation transmittance for each part, wherein the dose control device is The power supply unit, a multi-leaf collimator configured to control the amount of transmission for each part of the irradiation area for diagnostic radiation, a driving unit configured to independently control the position of a single-leaf included in the multi-leaf collimator module, Dose control that can be mounted on a diagnostic radiation device including a communication module configured to communicate with the control device and a control unit that controls the driving unit so that the transmitted amount can be adjusted for each part of the irradiation area of the diagnostic radiation according to a signal received from the communication module A system can be provided.
  • control device may include a display unit, and may be configured to receive a diagnosis image obtained from an external diagnostic radiation apparatus and display it on the display unit.
  • control device when the user touches and drags on the image of the display unit, the control device generates a control signal for adjusting the multi-leaf collimator according to the touched position and the amount of drag, and the control unit may control the driving unit to be driven according to the control signal.
  • the dose control device that can be mounted on the diagnostic radiation device according to the present invention and the dose control system including the same can prevent exposure by parts in the radiation irradiation area, and are composed of modules attachable to the diagnostic radiation device, without changing the structure of existing equipment. There is an effect that can easily add a radiation shielding function.
  • FIG. 1 is a perspective view of a radiation device for mobile diagnostics equipped with a dose control device according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the C-arm of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a dose control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the dose control device according to the present invention.
  • 5A and 5B are plan views showing an enlarged multi-leaf collimator module.
  • Figure 6a and Figure 6b is a state diagram of use of the dose control system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a use state of a dose control system according to a second embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B are comparative images before and after application of the dose control device according to another embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B are comparative images before and after application of the dose control device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a fixed diagnostic radiation device equipped with a dose control system according to the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a radiation device for mobile diagnostics equipped with a dose control device according to the present invention.
  • the dose control device is configured to be added to the diagnostic radiation device, and is configured to add a function of controlling a partial radiation shielding amount within the radiation irradiation area.
  • a diagnostic radiation device to which the present invention is applied can be distinguished from a therapeutic radiation device. Since the radiation device for treatment uses high-energy radiation, essential components such as an accelerator tube, a collimator, a collimator drive unit, and a power supply unit are installed and used in a considerable scale. However, since the diagnostic radiation device uses low-energy radiation, its size is miniaturized and is implemented as a mobile type. Therefore, the collimator module according to the present invention can be modularized into a compact and compact structure capable of being independently driven.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the C-arm of FIG. 1.
  • the dose control device according to the present invention may be provided in a space between the radiation irradiation unit and the radiation detection unit in the diagnostic radiation apparatus. As an example, as shown in FIG. 2, since it may be provided at the end of the radiation irradiation unit, it is possible to conveniently add a function of adjusting the radiation shielding rate for each part without a separate structural change.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a dose control device according to an embodiment of the present invention.
  • the dose control apparatus may include a multi-leaf collimator module, a communication module, a power supply unit, and a control unit.
  • the multi-leaf collimator module may include a multi-leaf collimator and a driving unit.
  • the multi-leaf collimator is configured to include a plurality of single lobes, and a plurality of single lobes are combined to control the amount of radiation shielding for each part.
  • the multi-leaf collimator may be provided side by side on a plane orthogonal to the irradiation direction of the radiation.
  • Each single leaf 220 is formed to extend to a predetermined length in each longitudinal direction, and may be provided in close contact with another single leaf 220 collimator in the width direction.
  • the arrangement of the single lobe 220 may be provided symmetrically on a plane.
  • Each of the left and right single lobes 220 is configured to divide the radiation irradiation area divided into a plurality so that the shielding area can be adjusted from both sides.
  • the radiation shielding rate of the single leaf 220 may vary depending on the material and thickness of the single leaf 220.
  • the image of the shielding area may be selected as opaque or translucent to be obtained.
  • the operation of the collimator will be described in detail later.
  • the driving unit 240 is configured to move the single lobe 220 in the longitudinal direction.
  • the driving unit 240 may include a driving unit 241 configured with the same number as the number of single lobes 220 so as to independently move the single lobes 220.
  • Each driving unit 241 is connected to one side of the single lobe 220 and the driving amount may be determined by a signal from the controller 300 to be described later.
  • the communication module 400 is configured to communicate with an external device.
  • the communication module 400 receives a signal according to the position of the collimator input by the user and transmits the received signal to the control unit 300.
  • the power supply 500 may be configured to supply power to electrical components including the driving unit 240, the communication module 400, and the control unit 300.
  • the power supply unit 500 may be configured to include a secondary battery, and may be configured to use charged energy even without a separate power supply.
  • the control unit 300 may be configured to control the communication module 400 and the driving unit 240. When the user's input is received by the communication module 400, the control unit 300 determines a driving amount accordingly and finally transforms the position combination of the multi-leaf collimator.
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the dose control device 1000 according to the present invention.
  • the dose control device 1000 may be configured as an integral type and mounted on the diagnostic radiation device 10.
  • the dose control device 1000 may be configured in a cylindrical shape with a low height, and a hollow 140 through which radiation may pass may be formed in a central portion.
  • the dose control device 1000 may have a multi-leaf collimator module 200, a control unit 300, a communication module 400, and a power supply unit 500 disposed inside the housing 100.
  • the housing 100 may include an upper cap 110, a lower cap 120, and a connection part 130.
  • the upper cap 110 may be configured to include the upper surface of the housing 100
  • the lower cap 120 may be configured to include the lower surface of the housing 100.
  • Each of the upper and lower surfaces is formed with a hollow 140 having a predetermined inner diameter so that radiation can pass therethrough.
  • Both sides of the upper cap 110 may be provided with connecting portions 130 protruding to facilitate connection to the radiation irradiation unit 11.
  • the configuration of 130 may also be modified and applied to various configurations that can be connected to the end of the radiation irradiation unit 11.
  • a battery, a control unit 300, and a multi-leaf collimator module 200 may be stacked on the inside of the housing 100 to be configured. It is possible to maintain the ease of installation of the dose control device 1000 at the end of the radiation irradiation unit 11 and the ease of operation of the diagnostic radiation device 10 after mounting.
  • the battery is loaded inside the housing 100 and may be configured in a disk shape to increase space efficiency. Specifically, it may be configured to form a part of the original plate so that a configuration connected to an external power source can be arranged on the same layer.
  • the control unit 300 and the communication module 400 may be provided on a substrate.
  • the substrate may also be configured in the form of a disk in which the hollow 140 is formed so that the radiation can pass through the central portion.
  • the multi-leaf collimator module 200 includes a disk-shaped base 210 in which a hollow 140 is formed in the center portion and a multi-leaf collimator disposed on the base 210, a sharpener 230 and a driving unit 240.
  • a central axis dividing a plane becomes an axis of symmetry
  • a multi-leaf collimator and a driving unit 240 may be provided symmetrically with respect to the axis of symmetry.
  • the outer diameter of the base 210 may be determined to be a size capable of reciprocating between a state in which the single lobe 220 completely shields the hollow 140 and a state that is completely open.
  • the base 210 may be provided with a linear guide (not shown) that constrains the moving direction so that the single lobe 220 can reciprocate in a predetermined path.
  • the driving unit 240 may be configured to include a plurality of driving units 241 capable of moving each of the single lobes 220 as described above.
  • Each of the plurality of driving units 241 may be disposed side by side in the longitudinal direction of the single lobe 220 and may be disposed on the outer side of the plane of the base 210.
  • the sharps 230 may be configured in plural so as to connect one side of the driving unit 241 and the single lobe 220, respectively.
  • the configuration of the sharpne 230 is an example, and the driving unit 241 may be modified into various connection configurations capable of moving the single lobe 220.
  • 5A and 5B are plan views illustrating an enlarged multi-leaf collimator module 200.
  • the multi-leaf collimator module 200 completely shields the irradiated area of the center portion.
  • the plurality of single lobes 220 are configured to selectively shield the radiation irradiation area by dedicating the divided area.
  • FIG. 5B a state in which a portion of the central portion of the radiation irradiation area is opened is shown. As shown, the left and right three single lobes 220 of the central portion are moved to an open position, so that an open area may be formed only in the central portion.
  • 6A and 7B are diagrams illustrating the use of a dose control system according to a second embodiment of the present invention.
  • the dose control system may include a dose control device 1000 and a control device 600 that can be mounted on the diagnostic radiation device 10.
  • the control device 600 may be configured to receive an adjustment amount of the dose control device 1000 from a user and generate a control signal for adjusting the dose control device 1000.
  • the control device 600 may include a display unit 610, a touch panel, and a communication module 400.
  • the control device 600 is configured to receive and display a diagnostic image obtained by the diagnostic radiation irradiation apparatus. In addition, it is configured to display the amount of adjustment of the dose control device 1000 together.
  • the control device 600 is configured to display the boundary line L between the shielded area and the open area due to the multi-leaf collimator module 200 on the display unit 610.
  • the boundary line (L) may be composed of a line connecting the center of the surface of each single leaf 220 facing the axis of symmetry.
  • an image is actually acquired in a shielded state, so an image of the shielded portion can be obtained with the naked eye.
  • recognition becomes easier.
  • FIG. 6A a diagnostic image acquired for an affected area is displayed.
  • FIG. 6B a combination of positions of the multi-lobed collimators of the dose control apparatus 1000 corresponding to FIG. 6A is shown. As illustrated, a difference in shade occurs between the blocking area and the open area based on the boundary line L, and radiation is shielded in a portion requiring an image, for example, a region excluding an area including a blood vessel.
  • the user can move the boundary line L by touching and dragging the screen of the control device 600.
  • the control device 600 receives an input for adjusting the boundary line L
  • the control device 600 communicates with the dose control device 1000 to determine the single lobe 220 and the amount of movement to be adjusted to drive the driving unit 241.
  • FIG. 7B as in FIG. 7A, when a diagnostic image using radiation is acquired according to a user's input, a shielding area is adjusted in real time.
  • FIG. 8A and 8B are comparative images before and after application of the dose control device 1000 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A a conventional method is shown.
  • FIG. 8B unlike in the related art, the radiation shielding rate of the multi-leaf collimator module 200 is configured to be 100%. Therefore, even if the radiation irradiation area is blocked by the multi-leaf collimator module 200, a certain amount of radiation can pass through the multi-leaf collimator. Eventually, a translucent image that can be checked with the naked eye can be obtained from the radiographic diagnostic image.
  • the material or thickness of the single leaf 220 may be configured so that a certain amount of radiation can be transmitted.
  • the multi-leaf collimator module 200 may be configured such that the transmittance of X-rays is within the range of 1 to 99%.
  • FIGS. 9A and 9B are comparative images before and after application of the dose control device according to another embodiment of the present invention.
  • the multi-leaf collimator module 200 completely shields the diagnostic radiation.
  • FIG. 9A a case in which a multi-leaf collimator is not applied in the prior art is illustrated.
  • FIG. 9B when the multi-leaf collimator is applied according to the present invention, an image of only the open area by the multi-leaf collimator is acquired in the obtained diagnostic image, and the blocking area selected by the user is set, and Shielding of radiation is achieved. According to the present embodiment, radiation exposure to an area outside the region of interest can be fundamentally prevented.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a fixed diagnostic radiation device 10 provided with a dose control system according to the present invention.
  • the C-arm 14 is of a ceiling-fixed type, and is configured to be movable on a plane inside the diagnostic room by a plurality of linear guides.
  • the C-arm 14 is configured to be moved on a plane to obtain a radiographic diagnosis image of a patient lying on the patient support 15.
  • the display unit 610 and the control panel 13 may be connected and disposed from the ceiling so that the user can use the diagnostic radiation device 10.
  • the dose control device 1000 may be mounted at the end of the radiation irradiation unit 11 of the C-arm 14, as in the above-described embodiment. Meanwhile, the control device 600 may use the diagnostic radiation apparatus 10. In this case, it is possible to control the dose control apparatus 1000 using the control panel 13 of the diagnostic radiation apparatus 10 without a separate control device 600.
  • the dose control device and the dose control system including the same can reduce the radiation exposure of the patient by adjusting the shielding rate for each part according to the user's input in real time when a diagnostic image is acquired.
  • the dose control device configured as an integral type can be mounted on the diagnostic radiation device to adjust the dose, there is an effect that functions can be added without changing the design of the conventional diagnostic radiation device.

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Abstract

본 발명은, 전원부, 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량을 조절할 수 있도록 구성된 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator), 다엽 콜리메이터에 포함된 단일 엽(single-leaf)의 위치를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 구동부, 외부와 통신할 수 있도록 구성되는 통신모듈 및 통신모듈로부터 수신된 신호에 따라 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량이 조절될 수 있도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 전량 조절 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템은 방사선 조사 영역에서 부분별로 피폭을 방지할 수 있으며, 진단용 방사선 장치에 부착가능한 모듈로 구성되므로 기존 장비의 구조 변경없이 용이하게 방사선 차폐기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.

Description

진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템
본 발명은 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 진단용 방사선 장치에 장착되어 방사선 조사 영역의 선량을 부분별로 조절할 수 있는진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템에 관한 것이다.
진단용 방사선 장치는 방사선 투시 조영 및 중재적 방사선 시술시 비침습적으로 체내의 정보를 획득하는 장치이다. 진단용 방사선 장치는 실시간으로 체내의 정보를 획득하도록 소정시간동안 지속적으로 방사선을 조사하게 되므로, 낮은 에너지의 방사선을 이용하더라도 상당한 피폭량이 발생하게 된다.
종래에는 진단용 방사선 장치의 사용시에 환자의 피폭량을 줄이기 위한 노력으로서 차폐물질을 환자의 몸에 직접 부착하거나 보호복을 착용하는 방식으로 방사선 노출 범위를 제한하였다. 또한 방사선 조사부에서 고정된 필드형상을 유지하면서 제한된 영역설정이 가능한 콜리메이터를 사용하여 방사선 노출범위를 제한하였다. 이와같은 진단용 방사선 장치의 선량저감 기술과 관련하여 미국 등록특허 US5680434(1997.10.21. 등록)가 개시되어 있다.
그러나 이와같은 종래의 진단용 방사선 장치는 정형적인 형상으로 노출범위가 결정되어 진단과 무관한 영역의 피폭을 줄이는 것에는 한계점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 진단용 방사선 장치의 한계점을 해결하여 부분별로 차폐량을 조절할 수 있는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템을 제공하는 것에 그 목적 이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 전원부, 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량을 조절할 수 있도록 구성된 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator), 다엽 콜리메이터에 포함된 단일 엽(single-leaf)의 위치를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 구동부, 외부와 통신할 수 있도록 구성되는 통신모듈 및 통신모듈로부터 수신된 신호에 따라 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량이 조절될 수 있도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치가 제공될 수 있다.
여기서 선량 조절 장치는 진단용 방사선 장치의 방사선 조사부와 방사선 검출부 사이에 구비될 수 있다.
나아가 선량 조절 장치는 진단용 방사선 장치의 방사선 조사부의 단부에 탈착 가능하도록 구성된 연결부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 단일 엽은, 각각 방사선 조사 방향에 직교하는 평면상에서 연장되어 형성되며, 서로 나란하며, 서로 밀착되어 구비될 수 있다.
한편, 구동부는 단일 엽을 단일 엽이 연장된 방향으로 각각 이동시킬 수 있도록 구성되는 복수의 구동유닛을 포함할 수 있다.
한편, 전원부, 다엽 콜리메이터, 통신모듈 및 제어부를 수용가능하도록 구성되며, 중심부분에 진단용 방사선이 통과할 수 있도록 구성되는 중공이 형성된 원통형의 하우징을 더 포함할 수 있다.
나아가, 다엽 콜리메이터는 평면 상에서 2열로 구성되며, 각각의 열은 중공의 절반영역의 투과량을 조절할 수 있다.
콜리메이터 모듈, 전원부, 통신모듈 및 제어부는 하우징의 내부에서 복수의 단으로 적층되어 구비될 수 있다.
한편, 방사선은 X선일 수 있다.
한편, 단일 엽은 X선을 차폐할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한 단일 엽은 X선이 1 내지 99% 투과되도록 구성될 수 있다.
추가로, 진단용 방사선 장치에 탈착 가능하도록 구성되는 선량 조절 장치, 선량 조절 장치와 통신하며, 부분별로 방사선을 투과율을 조절량을 입력받을 수 있도록 구성되는 컨트롤 디바이스를 포함하여 구성되며, 여기서 선량 조절 장치는 전원부, 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량을 조절할 수 있도록 구성된 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator), 다엽 콜리메이터 모듈에 포함된 단일 엽(single-leaf)의 위치를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 구동부, 컨트롤 디바이스와 통신할 수 있도록 구성되는 통신모듈 및 통신모듈로부터 수신된 신호에 따라 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량이 조절될 수 있도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 시스템이 제공될 수 있다.
여기서, 컨트롤 디바이스는 디스플레이부를 포함하여 구성되며, 외부의 진단용 방사선 장치로부터 획득된 진단영상을 수신하여 디스플레이부에 표시할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 컨트롤 디바이스는 사용자가 디스플레이부의 영상에서 터치 앤 드래그하는 경우 터치한 위치 및 드래그 량에 따라 다엽 콜리메이터를 조절하는 조절신호를 생성하며, 제어부는 조절신호에 따라 구동부를 구동하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템은 방사선 조사 영역에서 부분별로 피폭을 방지할 수 있으며, 진단용 방사선 장치에 부착가능한 모듈로 구성되므로 기존 장비의 구조 변경없이 용이하게 방사선 차폐기능을 추가할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선량 조절 장치가 구비된 모바일 진단용 방사선 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 C-arm 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예인 선량 조절 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선량 조절 장치의 분해사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 다엽 콜리메이터 모듈을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 6a 및 도 6b 본 발명에 따른 제2 실시예인 선량 조절 시스템의 사용상태도이다.
도 7a 및 도 7b 본 발명에 따른 제2 실시예인 선량 조절 시스템의 사용상태도이다.
도 8a 및 도 8b 본 발명에 따른 다른 실시예인 선량 조절 장치의 적용 전후의 비교영상이다.
도 9a 및 도 9b 본 발명에 따른 또 다른 실시예인 선량 조절 장치의 적용 전후의 비교영상이다.
도 10은 본 발명에 따른 선량 조절 시스템이 구비된 고정형 진단용 방사선 장치를 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
이하에서는 도 1 내지 도 5b를 참조하여 본 발명에 따른 다엽 콜리메이터 모듈에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 선량 조절 장치가 구비된 모바일 진단용 방사선 장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선량 조절 장치는 진단용 방사선 장치에 Add-on 될 수 있도록 구성되어, 방사선 조사 영역내에서 부분적인 방사선 차폐량을 조절하는 기능을 추가할 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명이 적용되는 진단용 방사선 장치는 치료용 방사선 장치와 구별될 수 있다. 치료용 방사선 장치는 고에너지의 방사선을 이용하므로, 가속관, 콜리메이터, 콜리메이터 구동부, 전원부 등의 필수적인 구성요소들이 상당한 규모로 설치되어 사용되고 있다. 그러나 진단용 방사선 장치는 저에너지의 방사선을 사용하게 되므로 크기가 소형화되고, 이동식으로 구현되고 있다. 따라서 본 발명에 따른 콜리메이터 모듈은 컴팩트하고 소형화되어 독립적으로 구동이 가능한 구성으로 모듈화 되어 구성될 수 있다.
도 2는 도 1의 C-arm 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 선량 조절 장치는 진단용 방사선 장치에서 방사선 조사부와 방사선 검출부 사이의 공간에 구비될 수 있다. 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 방사선 조사부의 단부에 구비될 수 있어 별도의 구조 변경이 없이 간편하게 부분별 방사선 차폐율 조절기능을 추가할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예인 선량 조절 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선량 조절 장치는 다엽 콜리메이터 모듈, 통신모듈, 전원부 및 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
다엽 콜리메이터 모듈은 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator) 및 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. 다엽 콜리메이터는 복수의 단일 엽을 포함하여 구성되며, 복수의 단일 엽이 조합되어 부분별로 방사선의 차폐량을 조절할 수 있도록 구성된다. 다엽 콜리메이터는 방사선의 조사방향과 직교하는 평면상에서 나란하게 구비될 수 있다. 각각의 단일 엽(220)은 각각의 길이방향으로 소정길이로 연장되어 형성되며, 폭 방향으로 다른 단일 엽(220) 콜리메이터와 밀착되어 구비될 수 있다. 단일 엽(220)의 배열은 평면상에서 좌우대칭으로 구비될 수 있다. 좌우 각각의 단일 엽(220)은 복수로 분할된 방사선 조사 영역을 양분하여 양측에서 각각 차폐영역을 조절할 수 있도록 구성된다. 단일 엽(220)의 방사선 차폐율은 단일 엽(220)의 재질, 두께에 따라 달라질 수 있다. 단일 엽(220)의 구성에 따라 차폐영역의 영상이 불투명 또는 반투명으로 선택되어 획득될 수 있다. 한편, 이와 같은 콜리메이터의 작동에 대하여는 차후 상세히 설명하도록 한다.
구동부(240)는 단일 엽(220)을 길이방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다. 구동부(240)는 단일 엽(220)을 각각 독립적으로 이동시킬 수 있도록 단일 엽(220)의 수와 동일한 수로 구성된 구동유닛(241)을 포함할 수 있다. 각각의 구동유닛(241)은 단일 엽(220)의 일측에 연결되어 후술할 제어부(300)의 신호에 의해 구동량이 결정될 수 있다.
통신모듈(400)은 외부기기와 통신할 수 있도록 구성된다. 통신모듈(400)은 사용자가 입력한 콜리메이터의 위치에 따른 신호를 수신하여 제어부(300)로 전송하게 된다.
전원부(500)는 구동부(240), 통신모듈(400) 및 제어부(300)를 포함하는 전기적 구성요소에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 전원부(500)는 2차전지를 포함하여 구성될 수 있으며, 별도의 전원공급이 없더라도 충전되어 있는 에너지를 사용하도록 구성될 수 있다.
제어부(300)는 통신모듈(400) 및 구동부(240)를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어부(300)는 통신모듈(400)에 의해 사용자의 입력이 수신되면 그에 따른 구동량을 결정하여 최종적으로 다엽 콜리메이터의 위치조합을 변형시키게 된다.
이하에서는 도 4 및 도 5b를 참조하여 본 발명에 따른 선량 조절 장치(1000)의 구조 및 형상에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 선량 조절 장치(1000)의 분해사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 선량 조절 장치(1000)는 일체형으로 구성되어 진단용 방사선 장치(10)에 장착될 수 있다. 일 예로 선량 조절 장치(1000)는 높이가 낮은 원통형으로 구성되며, 중심부분에 방사선이 통과될 수 있는 중공(140)이 형성될 수 있다.
선량 조절 장치(1000)는 하우징(100)의 내측에 다엽 콜리메이터 모듈(200), 제어부(300), 통신모듈(400) 및 전원부(500)가 배치될 수 있다.
하우징(100)은 상부캡(110), 하부캡(120) 및 연결부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 상부캡(110)은 하우징(100)의 상면을 포함하여 구성되며, 하부캡(120)은 하우징(100)의 하면을 포함하도록 구성될 수 있다. 상면과 하면에는 각각 소정 내경으로 중공(140)이 형성되어 방사선이 통과할 수 있도록 구성된다. 상부캡(110)의 양측에는 방사선 조사부(11)에 연결이 용이하도록 돌출된 연결부(130)가 구비될 수 있다. 다만, 하우징(100)의 구조에 대하여 도 4에 나타난 형상을 예를 들어 설명하였으나, 내측에 다엽 콜리메이터, 구동부(240) 및 제어부(300)가 적재될 수 있는 다양한 구성으로 변형될 수 있으며, 연결부(130)의 구성 또한 방사선 조사부(11)의 단부에 연결될 수 있는 다양한 구성으로 변형되어 적용될 수 있다.
하우징(100)의 내측에는 배터리, 제어부(300) 및 다엽 콜리메이터 모듈(200)이 적층되어 구성될 수 있다. 선량 조절 장치(1000)가 방사선 조사부(11)의 단부에 장착의 용이성 및 장착 후 진단용 방사선 장치(10)의 조작 용이성을 유지할 수 있게 된다.
배터리는 하우징(100) 내측으로 적재되며 공간 효율을 높일 수 있도록 원판형으로 구성될 수 있다. 구체적으로 외부의 전원과 연결되는 구성을 동일한 층에 배치할 수 있도록 원판의 일부를 구성하는 형태로 구성될 수 있다.
제어부(300)와 통신모듈(400)은 기판에 구비될 수 있다. 기판 역시 중심부분에 방사선이 통과할 수 있도록 중공(140)이 형성된 원판의 형태로 구성될 수 있다.
다엽 콜리메이터 모듈(200)은 중심부분에 중공(140)이 형성된 원판형의 베이스(210)와 베이스(210)상에 배치되는 다엽 콜리메이터, 샤프느(230) 및 구동부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 베이스(210)는 평면을 양분하는 중심축이 대칭축이 되며, 대칭축을 기준으로 다엽 콜리메이터와 구동부(240)가 좌우 대칭으로 구비될 수 있다. 베이스(210)의 외경은 단일 엽(220)이 중공(140)을 완전히 차폐한 상태와 완전히 개방한 상태 사이를 왕복할 수 있는 크기로 결정될 수 있다. 베이스(210)에는 단일 엽(220)이 정해진 경로에서 왕복 이동될 수 있도록 이동방향을 구속하는 리니어 가이드(미도시)가 구비될 수 있다.
구동부(240)는 전술한 바와 같이 단일 엽(220) 각각을 이동시킬 수 있는 복수의 구동유닛(241)을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 구동유닛(241)은 각각 단일 엽(220)의 길이방향으로 나란하게 배치되며, 베이스(210)의 평면상에서 외곽측에 배치될 수 있다. 샤프느(230)는 구동유닛(241)과 단일 엽(220)의 일측을 각각 연결할 수 있도록 복수로 구성될 수 있다. 다만, 샤프느(230)의 구성은 일 예이며, 구동유닛(241)이 단일 엽(220)을 이동시킬 수 있는 다양한 연결구성으로 변형될 수 있다.
이하에서는 다엽 콜리메이터 모듈(200)의 동작에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 다엽 콜리메이터 모듈(200)을 확대하여 도시한 평면도이다.
도 5a를 참조하면, 다엽 콜리메이터 모듈(200)이 중심부분의 방사선 조사 영역을 완전히 차폐한 상태가 나타나 있다. 도시된 바와 같이 복수의 단일 엽(220)은 방사선 조사 영역을 분할된 영역을 전담하여 선택적으로 차폐할 수 있도록 구성된다.
도 5b를 참조하면, 방사선 조사 영역 중 중심부분의 일부 영역이 개방된 모습이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 중심부분의 좌우 각각 3개의 단일 엽(220)이 개방위치로 이동되어 있어 중심부분에만 개방된 영역이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 6a 내지 도 8b을 참조하여 선량 조절 시스템의 동작에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 6a 및 도 7b은 본 발명에 따른 제2 실시예인 선량 조절 시스템의 사용상태도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제2 실시예인 선량 조절 시스템은 진단용 방사선 장치(10)에 장착가능한 선량 조절 장치(1000)와 컨트롤 디바이스(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
컨트롤 디바이스(600)는 사용자로부터 선량 조절 장치(1000)의 조절량을 입력받고 선량 조절 장치(1000)를 조절하는 조절신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 컨트롤 디바이스(600)는 디스플레이부(610), 터치패널 및 통신모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다. 컨트롤 디바이스(600)는 진단용 방사선 조사 장치에서 획득된 진단 영상을 수신하여 디스플레이할 수 있도록 구성된다. 또한 선량 조절 장치(1000)의 조절량을 함께 디스플레이 할 수 있도록 구성된다.
컨트롤 디바이스(600)는 디스플레이부(610) 상에서 다엽 콜리메이터 모듈(200)로 인한 차폐영역과 개방영역의 경계선(L)을 표시할 수 있도록 구성된다. 일 예로 경계선(L)은 각각의 단일 엽(220)이 대칭축을 바라보는 면의 중심을 연결한 선으로 구성될 수 있다. 디스플레이부(610)에서 표시되는 진단 영상에는 실제 차폐된 상태로 영상이 획득되므로 차폐부분에 대한 영상을 육안으로 획득할 수 있다. 또한 차폐영역과 개방영역 사이의 경계선(L)이 표시되므로 인식이 더욱 용이해진다.
도 6a를 참조하면, 환부를 대상으로 획득한 진단 영상이 표시되고 있으며, 도 6b를 참조하면, 도 6a에 대응하는 선량 조절 장치(1000)의 다엽 콜리메이터의 위치 조합이 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 경계선(L)을 기준으로 차단영역과 개방영역에 음영의 차이가 발생하게 되고, 영상이 필요한 부분, 예를 들어 혈관을 포함한 영역을 제외한 영역은 방사선이 차폐되고 있다.
도 7a를 참조하면, 사용자는 컨트롤 디바이스(600)의 화면을 터치 앤 드래그(drag)하여 경계선(L)을 이동시킬 수 있게 된다. 컨트롤 디바이스(600)는 경계선(L) 조절의 입력을 수신하면 선량 조절 장치(1000)와 통신하여 조절의 대상이 되는 단일 엽(220) 및 이동량을 결정하여 구동유닛(241)을 구동시킨다. 도 7b를 참조하면, 도 7a에서와 같이 사용자의 입력에 따라 방사선을 이용한 진단영상의 획득시 실시간으로 차폐영역을 조절된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 다른 실시예인 선량 조절 장치(1000)의 적용 전후의 비교영상이다. 도 8a를 참조하면 종래의 방식이 나타나 있다. 도 8b를 참조하면, 종래와 달리 다엽 콜리메이터 모듈(200)의 방사선 차폐율이 100%가 되지 않도록 구성된다. 따라서 다엽 콜리메이터 모듈(200)로 방사선 조사영역을 차단하더라도 일정량의 방사선이 다엽 콜리메이터를 투과할 수 있다. 결국 방사선 진단 영상에서는 육안으로 확인이 가능한 반투명 영상을 획득할 수 있게 된다. 본 실시예는 사용자에게 관심영역 외부의 대략적인 영상의 확인이 필요한 경우 단일 엽(220)의 재질 또는 두께를 방사선이 일정량 투과할 수 있도록 구성할 수 있다. 구체적으로 다엽 콜리메이터 모듈(200)은 X선의 투과율이 1 내지 99% 의 범위 내가 될 수 있도록 구성될 수 있다.
도 9a 및 도9b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예인 선량 조절 장치의 적용 전후의 비교영상이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에는 다엽 콜리메이터 모듈(200)이 진단용 방사선을 완전히 차폐하는 경우를 예를 들고 있다. 도 9a를 참조하면 종래 기술에서 다엽 콜리메이터가 적용되지 않은 경우가 도시되어 있다. 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따라 다엽 콜리메이터가 적용되었을 때, 획득된 진단 영상에는 오로지 다엽 콜리메이터에 의해 개방된 영역만의 영상이 획득되며, 사용자에 의해 선택된 차단영역이 설정되고 해당 영역에 대한 방사선의 차폐가 이루어진다. 본 실시예에 의하면 관심영역 외부의 영역에는 방사선 피폭을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 도 10을 참조하여 본 발명이 고정형 진단 방사선 장치(10)에 적용되는 예에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 선량 조절 시스템이 구비된 고정형 진단용 방사선 장치(10)를 도시한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 진단용 방사선 장치(10)의 다양한 타입중 하나로서, C-arm(14)은 천장 고정형으로 구성되며, 복수의 리니어 가이드에 의해 진단실 내부의 평면상에서 이동될 수 있도록 구성된다. C-arm(14)은 평면상으로 이동되어 환자 지지부(15)에 누워있는 환자의 방사선 진단 영상을 획득할 수 있도록 구성된다. 사용자가 진단용 방사선 장치(10)를 사용할 수 있도록 디스플레이부(610)와 컨트롤 패널(13)이 천장으로부터 연결되어 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 선량 조절 시스템은 선량 조절 장치(1000)가 전술한 실시예와 마찬가지로 C-arm(14)의 방사선 조사부(11)의 단부에 장착될 수 있다. 한편, 컨트롤 디바이스(600)는 진단용 방사선 장치(10)를 이용할 수 있다. 이 경우 별도의 컨트롤 디바이스(600) 없이 진단용 방사선 장치(10)의 컨트롤 패널(13)을 이용하여 선량 조절 장치(1000)를 제어할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 선량 조절 장치 및 이를 포함하는 선량 조절 시스템은 진단영상의 획득시 실시간으로 사용자의 입력에 따라 부분별로 차폐율을 조절할 수 있어 환자의 방사선 피폭을 줄일 수 있다. 또한 일체형으로 구성된 선량 조절 장치를 진단용 방사선 장치에 장착하여 선량을 조절할 수 있으므로 종래의 진단용 방사선 장치의 설계변경 없이도 기능을 추가할수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 전원부;
    진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량을 조절할 수 있도록 구성된 다엽 콜리메이터(multi-leaf collimator);
    상기 다엽 콜리메이터에 포함된 단일 엽(single-leaf)의 위치를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 구동부;
    외부와 통신할 수 있도록 구성되는 통신모듈; 및
    상기 통신모듈로부터 수신된 신호에 따라 상기 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량이 조절될 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 선량 조절 장치는,
    진단용 방사선 장치의 방사선 조사부와 방사선 검출부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 선량 조절 장치는,
    상기 진단용 방사선 장치의 방사선 조사부의 단부에 탈착 가능하도록 구성된 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 단일 엽은,
    각각 상기 방사선 조사 방향에 직교하는 평면상에서 연장되어 형성되며,
    서로 나란하며, 서로 밀착되어 구비되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 단일 엽을 상기 단일 엽이 연장된 방향으로 각각 이동시킬 수 있도록 구성되는 복수의 구동유닛을 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전원부, 상기 다엽 콜리메이터, 상기 통신모듈 및 상기 제어부를 수용가능하도록 구성되며,
    중심부분에 상기 진단용 방사선이 통과할 수 있도록 구성되는 중공이 형성된 원통형의 하우징을 더 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 다엽 콜리메이터는 상기 평면 상에서 2열로 구성되며,
    각각의 열은 상기 중공의 절반영역의 투과량을 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 콜리메이터 모듈, 상기 전원부, 상기 통신모듈 및 상기 제어부는 상기 하우징의 내부에서 복수의 단으로 적층되어 구비되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 방사선은 X선인 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 단일 엽은 상기 X선을 차폐할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 단일 엽은 상기 X선이 1 내지 99%
    투과되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 장치.
  12. 진단용 방사선 장치에 탈착 가능하도록 구성되는 선량 조절 장치;
    상기 선량 조절 장치와 통신하며, 부분별로 방사선을 투과율을 조절량을 입력받을 수 있도록 구성되는 컨트롤 디바이스를 포함하여 구성되며,
    상기 선량 조절 장치는,
    전원부;
    진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량을 조절할 수 있도록 구성된 다엽 콜리메이터 (multi-leaf collimator);
    상기 다엽 콜리메이터에 포함된 단일 엽(single-leaf)의 위치를 각각 독립적으로 조절할 수 있도록 구성된 구동부;
    상기 컨트롤 디바이스와 통신할 수 있도록 구성되는 통신모듈; 및
    상기 통신모듈로부터 수신된 신호에 따라 상기 진단용 방사선의 조사영역 중 부분별로 투과량이 조절될 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 컨트롤 디바이스는,
    디스플레이부를 포함하여 구성되며,
    외부의 상기 진단용 방사선 장치로부터 획득된 진단영상을 수신하여 상기 디스플레이부에 표시할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 컨트롤 디바이스는 사용자가 상기 디스플레이부의 영상에서 터치 앤 드래그하는 경우 터치한 위치 및 드래그 량에 따라 상기 다엽 콜리메이터를 조절하는 조절신호를 생성하며,
    상기 제어부는 상기 조절신호에 따라 상기 구동부를 구동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 진단용 방사선 장치에 장착 가능한 선량 조절 시스템.
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