WO2021085905A1

WO2021085905A1 - 자기공명영상 유도 및 체내 선량 제어가 가능한 방사선 치료기

Info

Publication number: WO2021085905A1
Application number: PCT/KR2020/014172
Authority: WO
Inventors: 김정일; 김근주; 김인수; 이용석; 김상훈; 이정훈
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-05-06
Also published as: KR20210051629A

Abstract

본 발명은 방사선 치료기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기장 조절 장치를 구비하여 제1 시간 구간에서 영상 유도에 필요한 제1 자기장을 인가해 자기공명영상 유도를 수행하고, 제2 시간 구간에서 체내 선량 제어에 필요한 제2 자기장을 인가하면서 방사선을 조사하여 치료를 수행할 수 있는 자기공명영상 유도 및 체내 선량 제어가 가능한 방사선 치료기에 관한 것이다. 본 발명에서는, 대상체에 대하여 방사선 치료를 수행하는 장치에 있어서, 상기 대상체가 위치하는 제1 영역에 자기장을 생성하는 자기장 생성부; 상기 자기장 생성부에서 생성되는 자기장을 이용해 상기 대상체에 대한 자기공명영상 유도를 수행하는 영상 유도부; 방사선을 상기 대상체의 환부로 조사하여 치료를 수행하는 방사선 조사부; 및 상기 제1 영역에 생성되는 자기장을 조절하는 자기장 조절부;를 포함하며, 상기 자기장 조절부에서는, 제1 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성되도록 조절하고, 제2 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 상기 대상체에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장이 형성되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치를 개시한다.

Description

자기공명영상 유도 및 체내 선량 제어가 가능한 방사선 치료기

본 발명은 방사선 치료기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기장 조절 장치를 구비하여 제1 시간 구간에서 영상 유도에 필요한 제1 자기장을 인가해 자기공명영상 유도를 수행하고, 제2 시간 구간에서 체내 선량 제어에 필요한 제2 자기장을 인가하면서 방사선을 조사하여 치료를 수행할 수 있는 자기공명영상 유도 및 체내 선량 제어가 가능한 방사선 치료기에 관한 것이다.

근래 고령화 시대의 도래와 더불어 국민 생활수준의 향상에 따라 건강한 삶을 영위하기 위한 질병의 진단과 치료에 대한 관심이 점점 높아지고 있다.

특히, 최근 암환자의 지속적인 증가로 인해 효과적인 암 치료를 위하여 수술, 항암치료, 방사선 치료 등이 사용되고 있으며, 그 중에서도 최근에는 비침습적이며 환자의 고통을 줄여줄 수 있는 방사선 치료가 각광을 받고 있으며, 기존의 수술 및 항암치료와 함께 병행하여 암 치료에 효과적으로 사용되기도 한다.

그런데, 방사선 치료 시에는 정상 세포에 대한 방사선 피폭을 감소시키기 위하여 영상 유도 기반 방사선 치료 기술이 적용되고 있다. 그런데, X선을 사용하는 CT(Computed Tomography) 영상 유도의 경우 치료뿐만 아니라 영상 유도를 위해 X선을 조사하여 피폭량이 과도해지는 문제가 있었으며, 또한 CT 영상은 연부 조직(soft tissue)에 대한 대조도가 낮아 조영제를 투약해야 하는 제약이 따랐다.

이에 대하여, 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging) 기반 영상 유도 기술에서는 연부 조직 등에 대한 대조도를 높여 종양의 정확한 위치 파악이 가능하여, 최근 자기공명영상 장치와 선형가속기가 결합된 구조를 가지는 MRI-LINAC 시스템이 제안되고 있다.

그런데, 영상 유도 기반 방사선 치료 기술의 발전에도 불구하고, 인체의 정상 조직에 고에너지를 갖는 방사선이 과다하게 조사되는 경우, 정상 조직 세포가 사멸하거나 유전적인 결함이 초래되기도 한다. 특히, 인체 내의 점막 조직은 방사선에 가장 민감한 부위 중 하나로서 점막 조직에 일정 방사선량 이상이 전달될 때 부작용이 발생할 수 있다.

따라서, 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 영상 유도 단계에서는 자기공명영상에 기반한 영상 유도가 가능하면서, 고에너지 방사선을 이용한 치료 단계에서는 체내 선량 제어를 통해 정상 조직 세포에 대한 부작용을 방지할 수 있는 방사선 치료기가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 영상 유도 단계에서는 자기공명영상에 기반한 영상 유도가 가능하면서, 고에너지 방사선을 이용한 치료 단계에서는 체내 선량 제어를 통해 정상 조직 세포에 대한 부작용을 방지할 수 있는 방사선 치료기를 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.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 방사선 치료 장치는, 대상체에 대하여 방사선 치료를 수행하는 장치에 있어서, 상기 대상체가 위치하는 제1 영역에 자기장을 생성하는 자기장 생성부; 상기 자기장 생성부에서 생성되는 자기장을 이용해 상기 대상체에 대한 자기공명영상 유도를 수행하는 영상 유도부; 방사선을 상기 대상체의 환부로 조사하여 치료를 수행하는 방사선 조사부; 및 상기 제1 영역에 생성되는 자기장을 조절하는 자기장 조절부;를 포함하며, 상기 자기장 조절부에서는, 제1 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성되도록 조절하고, 제2 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 상기 대상체에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장이 형성되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 방사선 조사부에서는, 상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장이 상기 대상체로 인가되는 동안 방사선을 상기 환부로 조사하여 치료를 수행할 수 있다.

또한, 상기 자기장 조절부에서는, 상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장을 인가하면서 치료를 수행하는 중에, 미리 정해진 시간 간격으로 제1 자기장이 인가되도록 하여 실시간으로 상기 대상체에 대한 영상 유도를 수행하면서 치료를 수행하도록 할 수 있다.

또한, 상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장이 상기 방사선 조사부로 누설되는 것을 방지하는 자기장 차폐부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부는 하나 이상의 코일을 포함하여 구성되며, 상기 자기장 조절부는 상기 하나 이상의 코일에 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 영역에 생성되는 자기장을 조절할 수 있다.

이때, 상기 자기장 생성부는 상기 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 코일을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부는 복수의 코일을 포함하여 구성되며, 상기 복수의 코일 중 일부 또는 전부는 상기 방사선이 조사되는 축을 중심으로 비대칭 구조를 이루어 배치될 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부는, 상기 제1 영역에 자기장을 생성하기 위한 제1 코일과, 상기 방사선 조사부로 자기장이 누설되는 것을 억제하기 위하여 역방향 전류가 인가되는 제2 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부는, 상기 제1 자기장을 발생시키기 위한 영상 유도 코일과 상기 제2 자기장을 발생시키기 위한 선량 제어 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부는, 일정한 크기의 자기장을 생성하는 제1 자석과 가변하는 자기장을 생성하는 가변 자기장 코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자기장 조절부에서는, 사용자로부터 입력받은 상기 제1 자기장 및 상기 제2 자기장의 크기 설정치에 따라 상기 하나 이상의 코일에 공급될 전류를 산출하여, 상기 하나 이상의 코일에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서는, 자기장 조절 장치를 구비하여 제1 시간 구간에서 영상 유도에 필요한 제1 자기장을 인가해 자기공명영상 유도를 수행하고, 제2 시간 구간에서 체내 선량 제어에 필요한 제2 자기장을 인가하면서 방사선을 조사하여 치료를 수행함으로써, 자기공명영상에 기반한 영상 유도를 통해 환부 영역을 보다 정확하게 식별하고, 고에너지 방사선을 이용한 치료 과정에서도 체내 선량 제어를 통해 정상 조직 세포에 대한 부작용을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 자기장 생성부 및 자기장 차폐부의 구성을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서의 선량 제어를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서의 시간 영역에 따른 자기장 세기의 조절을 예시하는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서의 방사선 치료 시의 실시간 영상 유도를 예시하는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치의 구동 순서를 예시하는 순서도이다.

도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에서의 자기장 분포를 예시하는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.

이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치에 대한 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 차례로 설명한다.

먼저, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)의 블록도가 도시되어 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)는, 대상체(200)에 대하여 방사선 치료를 수행하는 장치로서, 상기 대상체(200)가 위치하는 제1 영역(300)에 자기장을 생성하는 자기장 생성부(110), 상기 자기장 생성부(110)에서 생성되는 자기장을 이용해 상기 대상체(200)에 대한 자기공명영상 유도(Magnetic Resonance Image Guidance)를 수행하는 영상 유도부(120), 방사선을 상기 대상체(200)의 환부(210)로 조사하여 치료를 수행하는 방사선 조사부(130) 및 상기 제1 영역(300)에 생성되는 자기장을 조절하는 자기장 조절부(140)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 자기장 조절부(140)에서는, 제1 시간 구간에서는 상기 제1 영역(300)에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성되도록 조절하고, 제2 시간 구간에서는 상기 제1 영역(300)에 상기 대상체(200)에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장이 형성되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는, 자기장 조절부(140)를 이용하여 제1 시간 구간에서는 영상 유도에 필요한 제1 자기장을 인가해 대상체(200)에 대한 자기공명영상 유도를 수행하고, 제2 시간 구간에서는 체내 선량 제어에 필요한 제2 자기장을 인가하면서 방사선을 조사하여 상기 대상체(200)에 대한 치료를 수행함으로써, 상기 대상체(200)의 환부 영역을 보다 정확하게 식별함과 동시에, 고에너지 방사선을 이용한 치료 과정에서도 체내 선량 제어를 통해 정상 조직 세포에서 발생할 수 있는 부작용을 방지하고 보다 효과적인 치료를 수행할 수 있게 된다.

또한, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)의 구체적인 구성도를 예시하고 있다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)를 각 구성별로 나누어 보다 자세하게 살핀다.

먼저, 상기 자기장 생성부(110)에서는 상기 대상체(200)가 위치하는 제1 영역(300)에 자기장을 생성하게 된다.

이때, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 생성부(110)는 하나 이상의 코일(111)을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 자기장 조절부(140)는 상기 하나 이상의 코일(111)에 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 영역(300)에 생성되는 자기장을 조절할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 생성부(110)는, 상기 제1 영역(300)에 자기장을 생성하기 위한 제1 코일(112)과, 상기 방사선 조사부(130)로 자기장이 누설되는 것을 억제하기 위하여 역방향 전류가 인가되는 제2 코일(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 생성부(110)는 상기 방사선이 조사되는 축(도 3의 (A))을 기준으로 복수의 코일(112a/113a 및 112b/113b)이 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 구조를 이루어, 상기 제1 영역(300)에서 균일한 자기장을 형성하도록 할 수 있다.

그런데, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 자기장 생성부(110)는 복수의 코일을 포함하여 구성되면서, 상기 복수의 코일 중 일부 또는 전부가 상기 방사선이 조사되는 축(도 3의 (A))을 중심으로 비대칭 구조를 이루어 배치될 수도 있다. 보다 구체적으로, 상기 복수의 코일 중 일측 코일의 지름이 상이하게 변경되거나, 상기 방사선이 조사되는 축으로부터의 거리가 변경되면서 비대칭 구조를 이루면서도 상기 제1 영역(300)에서 균일한 자기장을 형성하도록 하는 것도 가능하다.

나아가, 상기 자기장 생성부(110)는 일정한 크기의 자기장을 생성하는 제1 자석(예를 들어, 영구 자석 등)과 가변하는 자기장을 생성하는 가변 자기장 코일(예를 들어, 전자석 등)을 구비하여, 상기 가변 자기장을 제어하여 상기 제1 자기장과 상기 제2 자기장을 형성하도록 할 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부(110)는 상기 제1 자기장을 발생시키기 위한 영상 유도 코일과 상기 제2 자기장을 발생시키기 위한 선량 제어 코일을 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

보다 구체적으로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 생성부(110)은 총 8개의 코일(111)을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때, 상기 8개의 코일 중 6개는 대상체(200)가 위치하는 제1 영역(300)에 제1 자기장을 생성하기 위한 제1 코일(112a, 112b)로 구성될 수 있고, 나머지 2개는 상기 대상체(200)로 방사선을 조사하는 방사선 조사부(130)로 자기장이 누설되는 것을 억제하기 위하여 역방향 전류가 인가되는 제2 코일(113a, 113b)로 구성될 수 있다. 이때, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1 코일(112a, 112b)과 상기 제2 코일(113a, 113b)은 상기 방사선이 조사되는 축(도 3의 (A))을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치될 수 있다. 그러나, 상기 도 3의 구성은 본 발명의 일 실시예에 해당할 뿐, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 상기 영상 유도부(120)에서는, 상기 자기장 생성부(110)에서 생성되는 자기장을 이용해 상기 대상체(200)에 대한 자기공명영상 유도를 수행하게 된다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는, 상기 자기장 조절부(140)를 통해 상기 자기장 생성부(110)에서 상기 제1 영역(300)에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성하도록 제어하게 된다.

이어서, 본 발명에서 상기 대상체(200)에 대한 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 생성하여 영상 유도를 수행하는 구성은 종래 기술에 따라 용이하게 실시하는 것이 가능한 바, 여기에서 자세한 설명은 생략한다.

다음으로, 상기 방사선 조사부(130)에서는 방사선을 상기 대상체(200)의 환부(210)로 조사하여 치료를 수행한다.

이때, 상기 방사선 조사부(130)에서는, 상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장이 상기 대상체(200)로 인가되는 동안 방사선을 상기 환부로 조사하여 치료를 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 방사선 조사부(130)는, 전자빔을 생성하는 전자총, 상기 전자총에서 생성된 전자빔을 가속하는 선형가속기, 상기 가속된 전자빔이 충돌하면서 X선 등 방사선을 생성하는 타겟(target) 및 생성된 방사선이 조사되는 영역을 조절하는 콜리메이터(Collimator)나 다엽 콜리메이터(Multi-Leaf Collimator, MLC) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서, 상기 방사선 조사부(100)는 생성된 방사선을 환자 등 대상체(200)의 환부(210)로 조사하여 치료를 수행하게 된다.

그런데, 상기 방사선이 조사되는 궤적에 점막 조직(220) 등 방사선에 민감한 조직이 있을 경우 일정 방사선량 이상이 조사되면 부작용이 발생할 위험이 따른다. 나아가, 방사선에 민감한 정상 조직과 종양 조직 등 환부(210)가 근접해 있을 경우 종양 조직에 충분한 치료 방사선 선량을 전달할 수 없어 치료효과가 낮아질 수도 있다. 따라서, 방사선 치료시, 종양 등 환부(210)가 충분한 방사선을 받도록 하면서도, 종양을 둘러싸고 있는 정상 조직에 대한 손상을 최소화하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 환자 등 대상체(200)의 체내에 자기장 영역을 형성하도록 자기장 생성부(110)를 구동한다.

이어서, 상기 대상체(200)의 환부(210)를 향해 방사선이 조사되도록 방사선 조사부(130)를 구동시킨다.

이때, 방사선 발생부(130)에서 조사된 방사선이 대상체(200)의 체내를 통과하면서, 전하를 가진 입자 즉, 2차 전자들이 생성된다.

한편, 생성된 2차 전자들은 자기장 생성부(110)에 의해 형성된 자기장 영역을 통과하게 되고, 이에 따라 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 2차 전자들은 자기장에 의한 힘 예컨대, 로렌츠의 힘(Lorentz's Force)을 받아, 자기장 영역 내에서 편향하거나 분산된다.

즉, 생성된 2차 전자들이 자기장 영역을 통과하는 도중에, 상기 자기장 생성부(110)에서 상기 자기장의 방향과 세기를 조절함으로써, 이에 일부 2차 전자들은 로렌츠의 힘에 의해 일측으로 편향되어, 적절한 방사선량에 대응하는 양의 전자가 점막 조직(220)을 거쳐 타겟인 환부(210)에 전달되면서 적절한 방사선량이 조사되며, 환부(210)의 전방에 위치한 점막 조직(220)으로는 최소한의 2차 전자들이 전달되도록 함으로써, 정상 조직에 전달되는 방사선량은 최소화하며, 적절한 방사선량을 대상체(200)의 환부(210)로 전달하여, 방사선의 부작용을 줄이면서 치료 효과를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 자기장 조절부(140)에서는 상기 제1 영역(300)에 생성되는 자기장을 조절하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 자기장 조절부(140)에서는, 제1 시간 구간에서는 상기 제1 영역(300)에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성되도록 조절하고, 제2 시간 구간에서는 상기 제1 영역(300)에 상기 대상체(200)에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장이 형성되도록 조절하게 된다.

이에 대하여, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서의 시간 영역에 따른 자기장 세기의 조절을 예시하는 그래프를 보여주고 있다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 조절부(140)에서는 자기공명영상 유도를 수행하는 제1 시간 영역(도 5의 (A))에서는 상기 제1 영역(300)에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장을 형성하게 된다.

이에 따라, 상기 영상 유도부(120)에서는 상기 제1 시간 영역 동안 상기 제1 영역(300)에 위치하는 대상체(200)에 대한 자기공명영상(MRI)을 생성하여 영상 유도를 수행할 수 있게 된다.

이어서, 상기 자기장 조절부(140)에서는 방사선 치료를 수행하는 제2 시간 영역(도 5의 (B))에서는 상기 대상체(200)에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장을 형성하게 된다.

이에 따라, 상기 방사선 조사부(130)에서는 상기 제2 시간 영역 동안 상기 대상체(200)로 방사선을 조사하여 치료를 수행함으로써, 방사선 치료 과정에서 발생할 수 있는 정상 조직 세포에 대한 부작용을 최소화하면서 환부(210)에 대한 효과적인 치료를 수행할 수 있게 된다.

보다 구체적인 예를 들어, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1 시간 영역(도 5의 (A))에서는 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장(예를 들어 도 5에서 3500 가우스(Gauss))를 형성하기 위하여 상기 자기장 생성부(110)의 코일(111)로 82A의 전류가 인가되도록 제어할 수 있으며, 이어서 상기 제2 시간 영역(도 5의 (B))에서는 상기 대상체(200)에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장(예를 들어 도 5에서 2000 가우스(Gauss))를 형성하기 위하여 상기 자기장 생성부(110)의 코일(111)로 46A의 전류가 인가되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 자기장 조절부(140)에서는, 상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장을 인가하면서 치료를 수행하는 중에, 미리 정해진 시간 간격으로 제1 자기장이 인가되도록 하여 실시간으로 상기 대상체(200)에 대한 영상 유도를 수행하면서 치료를 수행하도록 할 수 있다.

보다 구체적인 예를 들어, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 자기장 조절부(140)에서는, 상기 제2 시간 구간(도 6의 (B))에 상기 제2 자기장을 인가하면서 치료를 수행하는 중에, 도 6의 (C)와 같이 미리 정해진 시간 간격으로 제1 자기장이 인가하여 실시간으로 상기 대상체(200)에 대한 영상 유도를 수행하는 것도 가능하다.

이때, 상기 제1 자기장은 상기 환부(210) 등 관심 영역(Region of Interest, ROI)의 자기공명영상을 생성할 수 있는 시간 동안만 인가되는 것으로 충분하므로 짧은 시간 동안 제1 자기장을 반복적으로 인가하여 실시간으로 상기 환부(210)에 대한 영상 유도를 수행하면서 동시에 상기 환부(210)에 대한 방사선 치료도 수행하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에는, 상기 제2 시간 구간에 상기 자기장 생성부(110)에서 생성된 제2 자기장이 상기 방사선 조사부(130)로 누설되는 것을 방지하는 자기장 차폐부(150)를 더 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서 상기 자기장 생성부(110)에서 생성되는 자기장이 상기 방사선 조사부(130)에 영향을 주어 오동작 등을 초래할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 방사선 조사부(130)에 구비되는 전자총이나 선형가속기에 외부 자기장이 인가되면 전자빔의 경로 등이 틀어지면서 방사선 조사량 등에 오차가 발생할 수 있고 나아가 빔 타겟팅(beam targeting)도 어려워지면서 정확한 방사선 조사 및 치료도 힘들어지는 문제가 따르게 된다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는, 자기장 생성부(110)에서 생성된 제2 자기장이 상기 방사선 조사부(130)로 누설되는 것을 방지하는 자기장 차폐부(150)를 구비하여, 상기 자기장 생성부(110)에서 발생하는 자기장이 상기 방사선 조사부(130) 등에 영향을 주어 나타날 수 있는 오동작 등을 방지할 수 있다.

이때, 상기 자기장 차폐부(150)는 순철 등의 자상체(magnetic material)로 구성될 수 있으며, 상기 자기장 생성부(110)에서 생성되는 자기장에 대하여 루프(loop) 형상의 자기 회로 구조 등을 이루어 외부로 누설되는 자기장을 감쇠시킬 수 있다.

또한, 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)의 구동 순서를 보여주는 순서도를 예시하고 있다.

도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)의 동작을 순차적으로 살핀다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는 입력 장치를 통해 사용자의 영상 유도 기능 선택 여부를 입력 받을 수 있다(S211).

이에 따라, 방사선 치료 장치(100)에서는 자기장 조절부(140)의 구동을 위하여 입력 장치를 통해 영상 유도에 필요한 자기장 세기 설정치를 입력 받게 된다(S212).

다음으로, 상기 자기장 조절부(140)에서는 영상 유도에 필요한 자기장 세기, 즉 제1 자기장을 발생시키기 위하여 필요한 전류가 상기 자기장 생성부(110)로 인가되도록 제어하게 된다(S213).

이에 따라, 상기 자기장 생성부(110)에서는 상기 제1 자기장을 대상체(200)가 위치하는 제1 영역(300)에 생성하게 되며(S214), 상기 영상 유도부(120)에서는 상기 대상체(200)에 대한 자기공명영상(MRI)을 생성하여 영상 유도를 수행하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는 입력 장치를 통해 사용자의 선량 제어 기능 선택 여부를 입력 받을 수 있다(S215).

이에 따라, 방사선 치료 장치(100)에서는 자기장 조절부(140)의 구동을 위하여 입력 장치를 통해 선량 제어에 필요한 자기장 세기 설정치를 입력 받게 된다(S216).

다음으로, 상기 자기장 조절부(140)에서는 선량 제어에 필요한 자기장 세기, 즉 제2 자기장을 발생시키기 위하여 필요한 전류가 상기 자기장 생성부(110)로 인가되도록 제어하게 된다(S217).

이에 따라, 상기 자기장 생성부(110)에서는 상기 제2 자기장을 대상체(200)가 위치하는 제1 영역(300)에 생성하게 되며(S218), 상기 방사선 조사부(130)에서는 상기 대상체(200)의 환부(210)로 방사선을 조사하여 상기 환부(210)에 대한 치료를 수행하게 된다(S219).

또한, 사용자는 상기 영상 유도 및 선량 제어 과정을 추가적으로 실시할 것인지 여부를 선택하여 다른 환부(210) 등에 대한 추가 치료를 수행할 수 있다(S220).

또한, 도 8과 도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서의 자기장 분포를 예시하고 있다.

보다 구체적으로 도 8 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 치료 장치(100)에서는 영상 유도를 위한 제1 자기장(예를 들어, 도 8에서 3500 가우스(Gauss))과 선량 제어를 위한 제2 자기장(예를 들어, 도 8에서 2000 가우스(Gauss))이 제1 영역(300)의 x축 방향을 기준으로 균일하게 형성되어, 상기 대상체(200)에 대한 영상 유도 및 선량 제어를 효과적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

대상체에 대하여 방사선 치료를 수행하는 장치에 있어서,

상기 대상체가 위치하는 제1 영역에 자기장을 생성하는 자기장 생성부;

상기 자기장 생성부에서 생성되는 자기장을 이용해 상기 대상체에 대한 자기공명영상 유도를 수행하는 영상 유도부;

방사선을 상기 대상체의 환부로 조사하여 치료를 수행하는 방사선 조사부; 및

상기 제1 영역에 생성되는 자기장을 조절하는 자기장 조절부;를 포함하며,

상기 자기장 조절부에서는,

제1 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 자기공명영상 유도에 요구되는 제1 자기장이 형성되도록 조절하고,

제2 시간 구간에서는 상기 제1 영역에 상기 대상체에 대한 선량 제어에 필요한 제2 자기장이 형성되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제1항에 있어서,

상기 방사선 조사부에서는,

상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장이 상기 대상체로 인가되는 동안 방사선을 상기 환부로 조사하여 치료를 수행하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제2항에 있어서,

상기 자기장 조절부에서는,

상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장을 인가하면서 치료를 수행하는 중에,

미리 정해진 시간 간격으로 제1 자기장이 인가되도록 하여 실시간으로 상기 대상체에 대한 영상 유도를 수행하면서 치료를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 시간 구간에 상기 제2 자기장이 상기 방사선 조사부로 누설되는 것을 방지하는 자기장 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제1항에 있어서,

상기 자기장 생성부는 하나 이상의 코일을 포함하여 구성되며,

상기 자기장 조절부는 상기 하나 이상의 코일에 공급되는 전류를 제어하여 상기 제1 영역에 생성되는 자기장을 조절하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 생성부는 상기 방사선이 조사되는 축을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이루어 배치되는 복수의 코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 생성부는 복수의 코일을 포함하여 구성되며, 상기 복수의 코일 중 일부 또는 전부는 상기 방사선이 조사되는 축을 중심으로 비대칭 구조를 이루어 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 생성부는,

상기 제1 영역에 자기장을 생성하기 위한 제1 코일과,

상기 방사선 조사부로 자기장이 누설되는 것을 억제하기 위하여 역방향 전류가 인가되는 제2 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 생성부는,

상기 제1 자기장을 발생시키기 위한 영상 유도 코일과 상기 제2 자기장을 발생시키기 위한 선량 제어 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 생성부는,

일정한 크기의 자기장을 생성하는 제1 자석과 가변하는 자기장을 생성하는 가변 자기장 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.
제5항에 있어서,

상기 자기장 조절부에서는,

사용자로부터 입력받은 상기 제1 자기장 및 상기 제2 자기장의 크기 설정치에 따라 상기 하나 이상의 코일에 공급될 전류를 산출하여,

상기 하나 이상의 코일에 공급되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 치료 장치.