WO2024085627A1 - 다중 겐트리 저선량 방사선장치 - Google Patents

다중 겐트리 저선량 방사선장치 Download PDF

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WO2024085627A1
WO2024085627A1 PCT/KR2023/016099 KR2023016099W WO2024085627A1 WO 2024085627 A1 WO2024085627 A1 WO 2024085627A1 KR 2023016099 W KR2023016099 W KR 2023016099W WO 2024085627 A1 WO2024085627 A1 WO 2024085627A1
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WO
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radiation
gantry
low
main body
dose
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/016099
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정원규
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy

Definitions

  • the present invention relates to a multi-gantry low-dose radiation device, and more specifically, to a multi-gantry low-dose radiation device that can be used continuously without a break due to the heat generated when emitting a radiation beam by installing at least one gantry in multiple numbers. It's about.
  • therapeutic radiation among the radiation used for medical purposes, is applied to the tumor of a cancer patient and is used to prevent cancer cells from reproducing any further, causing the cancer cells to die at the end of their lifespan or to relieve the patient's pain.
  • IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy
  • the radiation devices of the prior art had a problem in that they could not emit radiation for a long time due to the heat generated when the radiation source emits a radiation beam.
  • the purpose of the present invention is to provide a multi-gantry low-dose radiation device that can be used continuously without a break due to heat generated when the radiation beam is emitted by installing at least one gantry in plural numbers.
  • Another object of the present invention is to provide a multi-gantry low-dose radiation device that allows low-dose radiation beams to be irradiated alternately or simultaneously to a patient's body by having a plurality of gantries individually driven.
  • Another purpose of the present invention is to minimize patient inconvenience by minimizing the treatment time the patient waits in the radiation device.
  • Another object of the present invention is to meet the total amount of radiation required for medical treatment by increasing the number of installed carbon nanotube sources that emit radiation beams using a multi-gantry method.
  • Another object of the present invention is to individually control the radiation beam emission positions of the plurality of gantries while moving along the rail, so that the radiation beam is irradiated to various parts of the patient's body at the same time, or the radiation beam is irradiated while moving to various parts of the body.
  • the goal is to selectively provide various types of treatment as much as possible.
  • Another object of the present invention is to install pulsed beam carbon nanotube sources around the inner periphery of the gantry, so that the radiation beam irradiation time (beam on-off time) and the radiation beam irradiation interval between carbon nanotube sources can be adjusted to the DNA of normal cells.
  • the goal is to minimize cell damage in the treatment area due to radiation exposure by controlling the cell damage repair time (DNA repair time) that allows damage repair.
  • Another object of the present invention is to provide an optimized radiation treatment environment by adjusting the size of the radiation energy radiated from the radiation device, the angle at which the radiation is irradiated, and the radiation dose irradiated according to the treatment purpose and individual characteristics of the patient.
  • Another object of the present invention is to increase the number of installed carbon nanotube sources that emit radiation beams using a multi-gantry method, so that uniform beam distribution can be irradiated to target objects such as the head (brain) area, and multiple
  • the aim is to provide an open radiation device that is safe for the human body by emitting a low-dose, low-energy radiation beam through a carbon nanotube source.
  • a bed on which a patient lies and receives treatment is formed in the longitudinal direction; and a radiation gantry installed on the upper side of the main body to move along the rail and irradiate a plurality of low-dose radiation toward the patient's body in the direction of the inner periphery of the ring gate.
  • a gantry receiving portion at one end of the main body to accommodate the radiation gantry in a standby state;
  • a control unit installed on one side of the gantry receiving unit to check the patient's condition using the input patient information, set the treatment direction, and then control the operation of the radiation gantry; wherein the radiation gantry has a length of the main body.
  • a multi-gantry low-dose radiation device may be provided, characterized in that a plurality of devices are installed in each direction and driven in conjunction or individually.
  • a bed on which the patient lies down to receive treatment is formed in the longitudinal direction on the upper part of the main body, the main body is provided in an open structure, and a rail part that guides the movement of the radiation gantry may be formed on the side of the main body.
  • a stand is formed at the lower part of one side of the main body to fix the main body in a state of floating at a certain height from the floor of the building, and the stand is installed in a position that is biased toward one side of the lower part of the main body, so that radiation is transmitted to the opposite side where the stand is not installed. Free movement of the gate may be possible.
  • a plurality of radiation gantries are installed in the longitudinal direction of the main body, and the plurality of radiation gantries may be driven in conjunction with each other or individually driven.
  • the radiation gantry forms a ring gate that surrounds the patient's torso, and a plurality of carbon nanotube sources are formed on the inner periphery of the ring gate to irradiate therapeutic radiation toward the patient's torso.
  • Multiple carbon nanotube sources that emit low energy of 120,120'kVp (kilovolt peak) and low dose radiation of 10-100cGy/min can be distributed and arranged by band.
  • the carbon nanotube source disposed in the center of the radiation gantry can be arranged in a left-right symmetrical structure so that the highest energy is emitted, and gradually lower energy is emitted starting from the center of the radiation gantry toward both ends. .
  • a plurality of rows of carbon nanotube source arrays may be formed around the inner periphery of the gate of the radiation gantry, and each carbon nanotube source array may be operated alternately.
  • the gantry receiving portion is provided as a ring-shaped structure that accommodates the radiation gantry in a standby state for operation and surrounds the outer shape of the radiation gantry, and forms a table at one end of the opening for installing a control unit. You can.
  • the gantry receiving portion may be electrically and mechanically connected to the main body, or may be formed as an independent structure that is electrically connected but mechanically separated.
  • control unit may include a monitor capable of monitoring patient information and an input device for inputting commands to control the device.
  • control unit can be formed as a touch panel.
  • the present invention allows continuous use without a break due to heat generated when radiation beam is emitted by installing at least one or more gantries, and by allowing multiple gantries to be driven individually, low-dose radiation beams are alternately applied to the patient's body. You can investigate or you can investigate simultaneously.
  • the present invention can minimize patient inconvenience by minimizing the treatment time the patient spends waiting at the radiation device.
  • the present invention can increase efficiency by increasing the number of carbon nanotube sources that emit radiation beams by using a multi-gantry method to meet the total amount of radiation required for medical treatment.
  • the present invention allows the radiation beam emission positions of a plurality of gantries to be individually controlled while moving along the rail, so that the radiation beam is irradiated to various parts of the patient's body at the same time, or the radiation beam is irradiated while moving to various parts of the body, thereby allowing various Treatment types can be provided selectively.
  • the present invention can provide an optimized radiation treatment environment by adjusting the size of the radiation energy radiated from the radiation device, the angle at which the radiation is irradiated, and the radiation dose irradiated according to the purpose of treatment and individual characteristics of the patient.
  • the present invention increases the number of installed carbon nanotube sources that emit radiation beams by using a multi-gantry method, thereby enabling uniform beam distribution to be irradiated to target objects such as the head (brain) area, and multiple carbon nanotubes.
  • target objects such as the head (brain) area, and multiple carbon nanotubes.
  • Figure 1 is a perspective view showing a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention.
  • Figure 2 is a side view showing a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary gantry operating state of the multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary carbon nanotube source arrangement diagram of a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention.
  • Figure 5 is a graph showing the progress of concurrent drug treatment and radiation treatment for experimental rats according to the existing method.
  • Figure 6 is a graph showing the progress of concurrent treatment for experimental rats according to the low-dose radiation device of the present invention.
  • Figure 7 is a graph comparing the A ⁇ cortex image and the number of plaques per unit area according to the results of radiation treatment of the existing method with the control group.
  • Figure 8 is a graph comparing the A ⁇ cortex image and the number of plaques per unit area according to the low-dose radiation treatment results of the present invention with the control group.
  • Figure 9 is a graph comparing the relative expression of the radiation treatment results of the existing method with the control group through RT-PCR.
  • Figure 10 is a graph comparing the relative expression of the results of low-dose radiation therapy of the present invention with the control group through RT-PCR.
  • Figure 1 is a perspective view showing a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention
  • Figure 2 is a side view showing a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention
  • Figure 3 is a multi-gantry low-dose radiation device according to the present invention.
  • This is an exemplary diagram of the gantry operating state of the device
  • Figure 4 is an exemplary carbon nanotube source arrangement diagram of the multi-gantry low dose radiation device according to the present invention.
  • the low-dose radiation device 10 largely includes a main body 110, a radiation gantry 120 and 120', a gantry receiving part 130, and a control unit 140. You can.
  • a bed 111 on which the patient lies down and receives treatment may be formed longitudinally on the upper part of the main body 110.
  • the main body 110 is provided in an open structure and can provide an environment in which the patient can communicate with the outside.
  • Such an open structure can prevent patients from fearing airtightness and eliminate concerns about radiation exposure.
  • a rail portion 112 may be formed on the side of the main body 110 to guide the movement of the radiation gantries 120 and 120'.
  • the rail unit 112 is installed on the transfer path of the radiation gantry (120, 120') and can support the lower part of the radiation gantry (120, 120') in a slideable manner.
  • the rail portion 112 may be installed on the left and right sides of the main body portion 110 in the longitudinal direction, respectively.
  • Such a rail unit 112 includes a fixed rail (not shown) inside the main body unit 110, a rail guide (not shown) that is coupled and slid on the fixed rail, and a drive unit (not shown) that reciprocates the rail guide in the rail direction. poem) can be done.
  • the driving unit may use an actuator such as a motor or hydraulic cylinder as a power source.
  • the radiation gantry (120, 120') can be driven reciprocally together with the rail guide when the driving unit operates.
  • the rail guide and driving unit can be installed increased or decreased depending on the number of radiation gantries installed.
  • a radiation detector (not shown) may be formed inside the main body 110.
  • the radiation detector is a detection device that detects radiation that has passed through a subject (patient).
  • the signal detected through the radiation detector may be provided as an image or screen through the monitor 141 of the control unit 140, which will be described later.
  • a holder 113 may be formed at the lower part of one side of the main body 110 to fix the main body 110 in a state of floating at a certain height from the floor of the building.
  • the holder 113 can allow electrical equipment, control equipment, and communication equipment for driving the ionizing radiation device to be installed therein.
  • the holder 113 can be installed in a position that is biased toward one lower side of the main body 110. Therefore, it may be possible to freely move the radiation gate to the opposite side where the holder 113 is not installed.
  • a radiation gantry that moves along the rail may be installed on the upper side of the main body 110.
  • the radiation gantries 120 and 120' form a ring gate 121 and can irradiate a plurality of low-dose radiation toward the patient's body from the inner peripheral direction of the ring gate 121.
  • a plurality of radiation gantries 120 and 120' are installed in the longitudinal direction of the main body 110, and the plurality of radiation gantries 120 and 120' may be driven in conjunction with each other or individually driven.
  • the radiation gantries 120 and 120' form a ring gate 121 that surrounds the patient's torso.
  • a plurality of carbon nanotube sources 123 are formed on the inner periphery of the ring gate 121 to irradiate therapeutic radiation toward the patient's torso.
  • a plurality of carbon nanotube sources 123 that emit low-energy, 10-100 cGy/min low-dose radiation of 100-120,120'kVp (kilovolt peak) are placed around the inner periphery of the radiation gantry (120,120'). It can be distributed and deployed by band.
  • low dose radiation refers to low intensity radiation and refers to normal radiation close to nature. Large amounts of radiation can harm living organisms, but these small amounts of low-dose radiation actually promote the physiological activities of living organisms, extending lifespan, promoting growth, or lowering the tumor incidence rate. This is called radiation hormesis.
  • the highest energy is emitted from the carbon nanotube source 123 disposed in the center of the radiation gantry 120, 120', and starts from the center of the radiation gantry 120, 120' downward toward both ends. It can be arranged so that gradually lower energy is emitted.
  • a pair of carbon nanotube sources 123 installed at two symmetrical points in the center each have 300 It emits energy of KVP, and the left-right symmetrical carbon nanotube sources 123 below each emit 200 KVP of energy, and the pair of left-right symmetrical carbon nanotube sources 123 below each emit 100 KVP of energy. and the pair of left-right symmetrical carbon nanotube sources 123 below each emit energy of 50 KVP, and the pair of left-right symmetrical carbon nanotube sources 123 below each emit energy of 10 KVP. It can be arranged to emit.
  • the carbon nanotube source 123 when the carbon nanotube source 123 is arranged in a left-right symmetrical structure, radiation irradiation most suitable for a body structure that has a left-right symmetrical structure around the torso can be possible.
  • major organs are gathered in the torso of the body and are protected by thick subcutaneous fat and muscles, so it is necessary to irradiate relatively high energy radiation beams, while relatively low energy radiation beams are needed in the limbs of the body. A sufficient effect can be expected just by irradiating a radiation beam.
  • the carbon nanotube source 123 may be arranged in multiple rows around the inner periphery of the gate of the radiation gantries 120 and 120', and each array of carbon nanotube source 123 may be operated alternately. .
  • the carbon nanotube sources 123 are arranged in two rows, after irradiation of the carbon nanotube sources 123 in one row is sequentially performed, the carbon nanotube sources 123 in the first row are in a standby state. , and the radiation treatment of the two rows of carbon nanotube sources 123 waiting for treatment can be sequentially performed to allow radiation treatment to proceed.
  • a plurality of radiation gantries 120 and 120' are installed in the longitudinal direction of the main body 110, and the plurality of radiation gantries 120 and 120' may be driven in conjunction with each other or individually driven.
  • the plurality of radiation gantries 120 and 120' can be linked to simultaneously intensively irradiate one part of the patient's body or irradiate two or more parts of the patient's body at the same time.
  • only specific radiation gantries 120 and 120' may be selectively operated or only specific radiation gantries 120 and 120' may be stopped.
  • each of the radiation gantries 120 and 120' can allow a plurality of rows of carbon nanotube sources 123 installed around the inner periphery of the gate to operate alternately.
  • the carbon nanotube sources 123 may operate individually or in row units.
  • the present invention can meet the total amount of radiation required for medical treatment by increasing the number of installed carbon nanotube sources that emit radiation beams by using a multi-gantry method, and the radiation beam emission positions of the plurality of gantries can be adjusted to By being individually controlled while moving along the rail, the radiation beam can be irradiated to various parts of the patient's body at the same time, or the radiation beam can be irradiated while moving to various parts of the body, thereby selectively providing various types of treatment.
  • the present invention emits a low-dose, low-energy radiation beam through a carbon nanotube source, thereby achieving a therapeutic effect by irradiating the radiation beam to a target sensitive to radiation exposure, such as the head (brain) area.
  • a target sensitive to radiation exposure such as the head (brain) area.
  • the radiation device using the multi-gantry method of the present invention it is possible to safely and efficiently irradiate uniform beam distribution targeting targets such as the head (brain) area.
  • the present invention through alternating operation of a plurality of carbon nanotube sources, it is possible to compensate for the decrease in durability of the carbon nanotube source due to heat generation when emitting a radiation beam, and a rest period due to heat generated when emitting a radiation beam. It can provide the advantage of continuous use without any problems.
  • a gantry receiving portion 130 may be formed at one end of the main body portion 110.
  • the gantry receiving portion 130 is a component that accommodates the radiation gantries 120 and 120' in a standby state, and may be provided as a ring-shaped structure surrounding the outer shape of the radiation gantries 120 and 120'.
  • the gantry receiving portion 130 may be provided in a complete ring shape, or may be provided in a ring shape with one side open as shown in FIGS. 1 to 3.
  • a table 131 for installing the control unit 140 can be formed at one open end.
  • the table 131 may be formed by extending the open end of the gantry receiving portion 130 in the horizontal direction.
  • the gantry receiving part 130 may be electrically and mechanically connected to the main body 110.
  • this separation structure allows only the control unit 140 and the gantry receiving unit 130 to be separated from the main body 110 and replaced when the radiation device is upgraded.
  • the present invention selectively controls the carbon nanotube source 123, or checks the patient's condition using the input patient information and sets the treatment direction, and then controls the operation of the low-dose radiation device 10 to provide radiation.
  • a control unit 140 that performs treatment may be provided.
  • the control unit 140 may include a monitor 141 capable of monitoring patient information and an input device 143 for inputting commands to control the device. At this time, the monitor 141 and the input device 143 may be replaced with a touch panel.
  • a selective treatment mode can be set according to the type of disease and patient condition through the control unit 140.
  • the carbon nanotube source 123 in a specific band among the plurality of carbon nanotube sources 123 divided by band is selectively operated or two or more carbon nanotubes are used.
  • the sources 123 can be operated simultaneously to achieve complex treatment.
  • the control unit 140 checks the patient's condition through pre-entered patient information, sets the treatment direction, and then moves the bed according to the judgment of the control unit 140. After 100 is driven to position the patient in the optimal treatment position, radiation therapy can be performed by driving the radiation gantries 120 and 120'.
  • control unit 140 By installing the control unit 140 outside the gantry receiving unit 130, it can be conveniently operated by the operator.
  • the carbon nanotube source 123 used in the present invention may be a carbon nanotube X-ray source containing a metal emitter and CNTs (carbon nanotubes) growing in the emitter.
  • the CNT carbon nanotube
  • the CNT growth process is a plasma chemical vapor deposition process that supplies hydrocarbon gas ( PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) or Thermal Chemical Vapor Deposition (CVD) process can be used.
  • PECVD Plasma Chemical Vapor Deposition
  • CVD Thermal Chemical Vapor Deposition
  • Figure 5 is a graph showing the progress of concurrent drug treatment and radiation treatment for experimental rats according to the existing method.
  • Figure 6 is a graph showing the progress of concurrent treatment for experimental rats according to the low-dose radiation device of the present invention.
  • Figure 7 is a graph comparing the A ⁇ cortex image and the number of plaques per unit area (mm3) according to the results of radiation treatment of the existing method with the control group
  • Figure 8 is a graph comparing the A ⁇ cortex image and unit area according to the results of low-dose radiation treatment of the present invention ( This is a graph comparing the number of plaques per mm3) with the control group.
  • Figure 7 shows the results of treatment using conventional 6MeV radiation. According to this, the number of plaques per unit area (mm3) is 28:22 compared to the control group (Vehicle) without radiation treatment. You can see that it has not decreased significantly.
  • Figure 8 shows the results of the low-dose radiation treatment of the present invention, that is, the results of treatment using 300 kVp radiation, in which the number of plaques per unit area (mm3) is 140:70 compared to the control group (Vehicle) without radiation treatment. It was seen that it was greatly reduced.
  • the decrease in the number of plaques per area (mm3) was greater than when the radiation was irradiated in MeV units according to the existing method.
  • the number of plaques is a staining of amyloid beta ( A ⁇ ) cells and is proportional to the degree of dementia.
  • Figure 9 is a graph comparing the relative expression of the radiation treatment results of the existing method with the control group through RT-PCR
  • Figure 10 is a graph comparing the relative expression of the low-dose radiation treatment results of the present invention with the control group through RT-PCR. .
  • RT-PCR_TNF-a and RT-PCR_IL-6 were performed on the results of existing radiotherapy, respectively.
  • the relative expression ratios compared to the control group were 1:1 and 1:0.8, respectively, which is almost a difference in ratio. You can see that it doesn't come out.
  • RT-PCR_TNF-a and RT-PCR_IL-6 were performed on the low-dose radiation treatment results of the present invention, respectively.
  • the relative expression ratios with the control group were 1.2:0.6 and 1:0.1, respectively. A ratio difference of more than two times was seen.
  • telomere shortening did not have a significant effect depending on the quality of radiation (electron, proton, alpha particle), but chromosome abberation and apoptosis were low. It is reported that the biological effect of high LET protons and baryons is significantly greater than that of LET radiation.
  • the present invention allows continuous use without a break due to heat generated when the radiation beam is emitted by installing at least one gantry in multiple numbers, and by allowing the plurality of gantries to be driven individually, low-dose radiation beams can be delivered to the patient.
  • the body can be irradiated alternately or simultaneously, and the radiation beam emission positions of the plurality of gantries are individually controlled while moving along the rail, so that the radiation beam can be irradiated to various parts of the patient's body at the same time, or to multiple parts of the body.
  • various treatment types can be selectively provided.
  • the size of the radiation energy irradiated from the radiation device, the angle at which the radiation is irradiated, and the radiation dose irradiated can be adjusted according to the purpose of treatment and individual characteristics of the patient.
  • An optimized radiology treatment environment can be provided.

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Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 환자가 누워서 치료를 받는 베드가 길이방향으로 형성되는 본체부; 및 상기 본체부 상측에 레일부를 따라 이동하면서 링게이트 내주연 방향에서 환자의 신체를 향해 복수의 저선량 방사선이 조사되도록 설치되는 방사선 겐트리; 상기 본체부의 일단부에서 상기 방사선 겐트리가 작동 대기상태로 수용되도록 하는 겐트리 수용부; 및 상기 겐트리 수용부 일측에 설치되어 입력된 환자정보를 이용해 환자의 상태를 점검하고 치료방향을 설정한 후, 방사선 겐트리의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 방사선 겐트리는 본체의 길이방향으로 복수 개가 설치되어 연계 구동 또는 개별 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치가 제공될 수 있다.

Description

다중 겐트리 저선량 방사선장치
본 발명은 다중 겐트리 저선량 방사선장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 겐트리 수를 적어도 한 개 이상 복수 개로 설치하여 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능한 다중 겐트리 저선량 방사선장치에 관한 것이다.
일반적으로 의료용으로 사용되는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감시키기 위해 사용된다.
최근에는 다엽콜리메이터(MLC; MultiLeaf Collimator)를 이용하여 방사선의 세기를 종양의 모양과 크기 및 위치에 적합하도록 변조시켜, 최적의 에너지로 처방된 방사선을 조사함으로써 정상조직에서의 방사선에 의한 부작용을 감소시키고 치료성적을 극대화할 수 있는 세기 조절 방사선치료(IMRT; Intensity Modulated Radiation Therapy) 방법이 각광받고 있다.
그러나, 이와 같은 방사선 치료에 사용되는 치료장치들은 암치료에만 한정되어 사용되는 문제가 있었다.
또한, 종래기술의 방사선장치들은 방사선 선원이 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인해 오랫동안 방사선을 방출할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 방사선장치들은 방사선 선원의 사용 개수가 한정되어 환자의 치료에 필요한 충분한 양의 방사선 빔을 조사하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 겐트리 수를 적어도 한 개 이상 복수 개로 설치하여 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능한 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 복수의 겐트리가 개별 구동되도록 함으로써, 저선량 방사선 빔을 환자의 신체에 교대로 조사하거나, 동시에 조사할 수 있도록 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 환자가 방사선장치에서 대기하는 진료시간을 최소화함으로써, 환자의 불편을 최소화하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘림으로써, 진료에 필요한 방사선의 총 방출양을 충족토록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 복수 개의 겐트리의 방사선 빔 방출위치가 레일부를 따라 이동하면서 개별 제어되도록 함으로써, 환자의 신체 여러 부위에 동시에 방사선 빔이 조사되도록 하거나, 신체 여러 부위를 옮겨 가면서 방사선 빔이 조사되도록 하여 다양한 진료형태를 선택적 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 겐트리 내주연 둘레에 펄스형 빔 방식의 탄소나노튜브 선원들을 설치하여 방사선 빔 조사 시간(beam on-off time)과 탄소나노튜브 선원 간의 방사선 빔 조사간격을 정상세포의 DNA 손상 복구가 가능한 세포손상 복구시간(DNA repair time)으로 제어되도록 함으로써, 방사선 노출에 따른 치료부위의 세포손상을 최소화하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 치료 목적 및 환자 개인 특성에 따라 방사선장치로부터 조사되는 방사선 에너지의 크기, 방사선이 조사되는 각도, 조사되는 방사선 선량을 조절토록 하여 최적화된 방사선 진료환경을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘림으로써, 머리(뇌) 부위 등의 타켓 대상에 대해 균일한 빔 분포를 조사할 수 있고, 다수의 탄소나노튜브 선원을 통해 저선량 저에너지의 방사선 빔을 방출함으로써, 인체에 안전한 개방형 방사선장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 환자가 누워서 치료를 받는 베드가 길이방향으로 형성되는 본체부; 및 상기 본체부 상측에 레일부를 따라 이동하면서 링게이트 내주연 방향에서 환자의 신체를 향해 복수의 저선량 방사선이 조사되도록 설치되는 방사선 겐트리; 상기 본체부의 일단부에서 상기 방사선 겐트리가 작동 대기상태로 수용되도록 하는 겐트리 수용부; 및 상기 겐트리 수용부 일측에 설치되어 입력된 환자정보를 이용해 환자의 상태를 점검하고 치료방향을 설정한 후, 방사선 겐트리의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 방사선 겐트리는 본체의 길이방향으로 복수 개가 설치되어 연계 구동 또는 개별 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 본체부의 상부에는 환자가 누워서 치료를 받는 베드가 길이방향으로 형성되고, 상기 본체부는 개방구조로 제공되며, 상기 본체부의 측면에는 방사선 겐트리의 이동을 가이드하는 레일부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 본체부 일측 하부에 본체부를 건물 바닥으로부터 일정 높이 떠 있는 상태로 고정하는 거치대가 형성되되, 상기 거치대는 본체부의 하부 일측에 치우쳐 편중되는 위치에 설치되도록 하여 거치대가 설치되지 않은 반대측으로 방사선 게이트의 자유로운 이동이 가능할 수 있다.
또한, 상기 방사선 겐트리는, 본체의 길이방향으로 복수 개가 설치되고, 복수의 방사선 겐트리는 서로 연계 구동하거나 개별 구동될 수 있다.
또한, 상기 방사선 겐트리는 환자의 몸통을 둘러싸도록 된 링게이트를 형성하고, 상기 링게이트의 내주연에는 환자의 몸통을 향해 치료용 방사선이 조사되도록 하는 다수의 탄소나노튜브 선원들이 형성되되, 100~120,120'kVp (kilovolt peak)의 저에너지, 10-100cGy/min의 저선량 방사선을 방출하는 복수 개의 탄소나노튜브 선원을 대역별로 분산시켜 배치할 수 있다.
또한, 상기 방사선 겐트리 중앙에 배치되는 탄소나노튜브 선원에서 가장 높은 에너지가 방출되도록 하고, 방사선 겐트리 중앙을 기점으로 양측 단부를 향해 내려갈수록 점차 낮은 에너지가 방출되도록 좌우 대칭구조로 배치할 수 있다.
또한, 상기 방사선 겐트리의 게이트 내주연 둘레에 탄소나노튜브 선원의 배열을 복수열로 형성하되, 각각의 탄소나노튜브 선원 배열들이 교대로 작동되도록 할 수 있다.
또한, 상기 겐트리 수용부는, 상기 방사선 겐트리가 작동 대기상태로 수용되도록 하고, 상기 방사선 겐트리의 외형을 감싸는 링형태의 구조물로 제공되되, 개구된 일측 단부에는 제어부를 설치하기 위한 테이블을 형성할 수 있다.
또한, 상기 겐트리 수용부는 본체부와 전기적, 기구적으로 연결되거나, 전기적으로는 연결되도록 하면서 기구적으로는 분리되도록 하는 독립구조로 형성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 환자 정보를 모니터링 할 수 있는 모니터 및 장치를 제어하기 위한 명령을 입력하는 입력장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부를 터치패널로 형성할 수 있다.
본 발명은 겐트리 수를 적어도 한 개 이상 복수 개로 설치하여 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능하고, 복수의 겐트리가 개별 구동되도록 함으로써, 저선량 방사선 빔을 환자의 신체에 교대로 조사하거나, 동시에 조사할 수 있다.
본 발명은 환자가 방사선장치에서 대기하는 진료시간을 최소화함으로써, 환자의 불편을 최소화할 수 있다.
본 발명은 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘림으로써, 진료에 필요한 방사선의 총 방출양을 충족토록 하여 효율성을 높일 수 있다.
본 발명은 복수 개의 겐트리의 방사선 빔 방출위치가 레일부를 따라 이동하면서 개별 제어되도록 함으로써, 환자의 신체 여러 부위에 동시에 방사선 빔이 조사되도록 하거나, 신체 여러 부위를 옮겨 가면서 방사선 빔이 조사되도록 하여 다양한 진료형태를 선택적 제공할 수 있다.
본 발명은 치료 목적 및 환자 개인 특성에 따라 방사선장치로부터 조사되는 방사선 에너지의 크기, 방사선이 조사되는 각도, 조사되는 방사선 선량을 조절토록 하여 최적화된 방사선 진료환경을 제공할 수 있다.
본 발명은 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘림으로써, 머리(뇌) 부위 등의 타켓 대상에 대해 균일한 빔 분포를 조사할 수 있고, 다수의 탄소나노튜브 선원을 통해 저선량 저에너지의 방사선 빔을 방출함으로써, 인체에 안전하고 효율적인 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치의 겐트리 작동상태 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치의 탄소나노튜브 선원 배치예시도.
도 5는 기존 방법에 따른 실험용 쥐를 대상으로 한 약물치료와 방사선 병행치료 경과를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 저선량 방사선장치에 따른 실험용 쥐를 대상으로 한 병행치료 경과를 도시한 그래프.
도 7은 기존 방법의 방사선 치료 결과에 따른 Aβ 피질 이미지 및 단위 면적당 플라그 수를 대조군과 비교한 그래프.
도 8은 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과에 따른 Aβ 피질 이미지 및 단위 면적당 플라그 수를 대조군과 비교한 그래프.
도 9는 기존 방법의 방사선 치료 결과를 RT-PCR을 통해 대조군과 상대적 발현을 비교한 그래프.
도 10은 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과를 RT-PCR을 통해 대조군과 상대적 발현을 비교한 그래프.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치를 도시한 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치의 겐트리 작동상태 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다중 겐트리 저선량 방사선장치의 탄소나노튜브 선원 배치예시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 저선량 방사선장치(10)는 크게 본체부(110), 방사선 겐트리(120,120'), 겐트리 수용부(130), 제어부(140)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(110)의 상부에는 환자가 누워서 치료를 받는 베드(111)가 길이방향으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 본체부(110)는 개방구조로 제공되며, 환자가 외부와 소통할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 이와 같은 개방구조는 환자에게 밀폐에 대한 두려움을 갖지 않도록 할 수 있고, 방사선 노출에 따른 우려를 불식시킬 수 있다.
상기 본체부(110)의 측면에는 방사선 겐트리(120,120')의 이동을 가이드하는 레일부(112)를 형성할 수 있다.
상기 레일부(112)는, 방사선 겐트리(120,120')의 이송경로 상에 설치되어 방사선 겐트리(120,120')의 하부를 슬라이드 구동 가능하게 지지할 수 있다.
상기 레일부(112)는 본체부(110)의 길이방향 좌우 측면에 각각 설치될 수 있다.
이와 같은 레일부(112)는 본체부(110) 내부에 고정레일(미도시), 고정레일 상에 결합되어 슬라이딩되는 레일가이드(미도시) 및 상기 레일가이드를 레일 방향으로 왕복 구동시키는 구동부(미도시)로 이루어질 수 있다. 이때, 구동부는 모터 및 유압실린더 등의 액추에이터(actuator)를 동력원으로 사용할 수 있다.
상기 레일가이드는 방사선 겐트리(120,120')와 결합됨에 따라 구동부의 작동시 방사선 겐트리(120,120')가 레일가이드와 함께 왕복 구동될 수 있다.
이때, 상기 레일가이드 및 구동부는 설치되는 방사선 겐트리 개수에 따라 증감 설치될 수 있다.
또한, 상기 본체부(110) 내부에는 방사선 디텍터(미도시)(Radiation Detector)가 형성될 수 있다. 상기 방사선 디텍터는 피사체(환자)를 투과한 방사선을 검출하는 검출장비이다.
또한, 상기한 방사선 디텍터를 통해 검출된 신호는 후술하게 될 제어부(140)의 모니터(141)를 통해 영상이나 화면으로 제공될 수 있다.
그리고, 상기 본체부(110) 일측 하부에는 본체부(110)를 건물 바닥으로부터 일정 높이 떠 있는 상태로 고정하는 거치대(113)가 형성될 수 있다. 상기 거치대(113)는 내부에 전리 방사선장치의 구동을 위한 전기설비 및 제어설비, 통신설비들이 설치되도록 할 수 있다.
이때, 상기 거치대(113)는 본체부(110)의 하부 일측에 치우쳐 편중되는 위치에 설치되도록 할 수 있다. 따라서 거치대(113)가 설치되지 않은 반대측으로 방사선 게이트의 자유로운 이동이 가능해질 수 있다.
그리고, 상기 본체부(110) 상측에 레일부를 따라 이동하는 방사선 겐트리가 설치될 수 있다.
상기 방사선 겐트리(120,120')는 링게이트(121)를 형성하고 링게이트(121) 내주연 방향에서 환자의 신체를 향해 복수의 저선량 방사선이 조사되도록 할 수 있다.
이때, 상기 방사선 겐트리(120,120')는 본체부(110)의 길이방향으로 복수 개가 설치되고, 복수의 방사선 겐트리(120,120')는 서로 연계 구동하거나 개별 구동될 수 있다.
이하, 방사선 겐트리(120,120')에 대해서 설명하면, 상기 방사선 겐트리(120,120')는 환자의 몸통을 둘러싸도록 된 링게이트(121)를 형성한다. 이때, 링게이트(121)의 내주연에는 환자의 몸통을 향해 치료용 방사선이 조사되도록 하는 다수의 탄소나노튜브 선원(123)들이 형성된다.
보다 상세하게는 상기 방사선 겐트리(120,120')의 내주연 둘레에 100~120,120'kVp (kilovolt peak)의 저에너지, 10-100cGy/min의 저선량 방사선을 방출하는 복수 개의 탄소나노튜브 선원(123)를 대역별로 분산시켜 배치할 수 있다.
이때, 저선량 방사선(low dose radiation, LDR)은 강도가 낮은 방사선을 가리키며 자연에 가까운 보통의 것을 말한다. 다량의 방사선은 생물체에 해를 줄 수 있지만 이러한 소량의 저선량 방사선은 오히려 생명체의 생리활동이 촉진되어 수명이 연장되거나 성장촉진 또는 종양 발생율이 저하되는데, 이를 방사선 호메시스(radiation hormesis)라 한다.
밀리그레이(miligray, mGy) 범위의 저선량 방사선은 고선량 방사선과는 달리 질병에 대한 저항성을 유발하고 적응 보호(adaptive protection) 효과를 나타낸다고 보고되었고 (Sakai K., et al., Dose Response, 2006, 4(4):327~332; Sakai K., et al, Int. J. Low Radiat., 2003, 1(1):142~146; Scott BR., Dose Response, 2008 6(3):299~318), 당뇨병 유전인자를 가진 실험 생쥐에 일정량의 저선량 방사선을 조사하였더니 병세가 호전되었다는 보고가 있다.(Sakai K., et al., Dose Response, 2006, 4(4):327~332). 0.25Gy 이하의 방사선은 DNA 손상을 방어하고 손상된 DNA를 복구하는 효과(Le XC., et al., Science, 1998, 280(5366):1066~1069)가 있으며, 저선량 방사선은 면역증강효과(Nogami M., et al., Int. J. Radiat. Biol., 1993, 63(6):775~783; Nogami M., et al., Radiat. Res., 1994, 139(1):47~52)를 나타낸다고 알려져 있다.
도 4를 참조하면, 상기 방사선 겐트리(120,120') 중앙에 배치되는 탄소나노튜브 선원(123)에서 가장 높은 에너지가 방출되도록 하고, 방사선 겐트리(120,120') 중앙을 기점으로 양측 단부를 향해 내려갈수록 점차 낮은 에너지가 방출되도록 배치되도록 할 수 있다.
예컨대, 상기 탄소나노튜브 선원(310)을 도 4에서와 같이 방사상에 10개가 배치되도록 하는 경우를 예로 들면, 중앙 2개의 대칭되는 지점에서 설치되는 한 쌍의 탄소나노튜브 선원(123)은 각각 300 KVP의 에너지를 방출하고, 그 아래 좌우 대칭되는 탄소나노튜브 선원(123)은 각각 200 KVP의 에너지를 방출하며, 그 아래 좌우 대칭되는 한 쌍의 탄소나노튜브 선원(123)은 각각 100 KVP의 에너지를 방출하고, 그 아래 좌우 대칭되는 한 쌍의 탄소나노튜브 선원(123)은 각각 50 KVP의 에너지를 방출하며, 그 아래 좌우 대칭되는 한 쌍의 탄소나노튜브 선원(123)은 각각 10 KVP의 에너지를 방출하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 좌우 대칭구조로 탄소나노튜브 선원(123)을 배치할 경우, 몸통을 중심으로 좌우 대칭구조를 갖는 신체구조에 가장 적합한 방사선 조사가 가능해질 수 있다. 특히, 신체의 몸통부에는 주요 장기들이 모여 있고, 이들은 두꺼운 피하지방과 근육에 의해 보호되고 있기 때문에 상대적으로 높은 에너지의 방사선 빔을 조사할 필요가 있고, 신체의 팔 다리부에는 상대적으로 낮은 에너지의 방사선 빔을 조사하는 것만으로도 충분한 효과를 기대할 수 있다.
또한, 상기 방사선 겐트리(120,120')의 게이트 내주연 둘레에 탄소나노튜브 선원(123)의 배열을 복수열로 형성하되, 각각의 탄소나노튜브 선원(123) 배열들이 교대로 작동되도록 할 수 있다.
예컨대, 상기 탄소나노튜브 선원(123)의 배열을 2열로 형성하는 경우, 1열의 탄소나노튜브 선원(123)들의 방사선 조사가 순차적으로 이루어지고 나면, 1열의 탄소나노튜브 선원(123)들은 대기상태에 있게 되고, 치료대기중인 2열의 탄소나노튜브 선원(123)들의 방사선 조사가 순차적으로 이루어져 방사선 치료가 진행되도록 할 수 있다.
이와 같은 방식으로 1, 2열의 탄소나노튜브 선원(123)들을 번갈아 가면서 방사선 치료를 수행함에 따라 치료시간 단축 및 집중적 방사선 치료가 이루어질 수 있다.
상기 방사선 겐트리(120,120')는 본체부(110)의 길이방향으로 복수 개가 설치되고, 복수의 방사선 겐트리(120,120')는 서로 연계 구동하거나 개별 구동될 수 있다.
예컨대, 복수의 방사선 겐트리(120,120')는 연계되어 동시에 환자의 신체 한 곳을 집중적으로 방사선 조사거나, 환자의 신체 2 곳 이상을 동시에 방사선 조사할 수 있다.
또한, 복수의 방사선 겐트리(120,120') 중에 선택적으로 특정 방사선 겐트리(120,120')만을 가동하거나 특정 방사선 겐트리(120,120')만을 가동 중지할 수 있다.
또한, 상기 각각의 방사선 겐트리(120,120')들은 게이트 내주연 둘레에 설치한 복수열의 탄소나노튜브 선원(123)들이 교대(교번)로 작동되도록 할 수 있다.
이때, 탄소나노튜브 선원(123)들이 각각 개별 작동되거나 열단위로 작동할 수 있다.
상기한 본 발명에 따르면, 방사선 겐트리(120,120') 수를 적어도 한 개 이상 복수 개로 설치함으로써, 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능하고, 복수의 방사선 겐트리(120,120')가 연동 또는 개별 구동되도록 함으로써, 저선량 방사선 빔을 환자의 신체에 교대로 조사하거나, 동시에 조사할 수 있고, 이는 환자가 방사선장치에서 대기하는 진료시간을 최소화함으로써, 환자의 불편을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘림으로써, 진료에 필요한 방사선의 총 방출양을 충족할 수 있고, 복수 개의 겐트리의 방사선 빔 방출위치가 레일부를 따라 이동하면서 개별 제어되도록 함으로써, 환자의 신체 여러 부위에 동시에 방사선 빔이 조사되도록 하거나, 신체 여러 부위를 옮겨 가면서 방사선 빔이 조사되도록 하여 다양한 진료형태를 선택적 제공할 수 있다.
본 발명은 탄소나노튜브 선원을 통해 저선량 저에너지의 방사선 빔을 방출함으로써, 머리(뇌) 부위 등과 같은 방사선 노출에 민감한 타켓을 대상으로 방사선 빔을 조사하여 치료 효과를 얻을 수 있는데, 더 나아가 머리(뇌) 부위에 대한 균일한 빔 분포를 조사하기 위해서는 본 발명에서와 같이 다중 겐트리 방식에 의해 방사선 빔을 방출하는 탄소나노튜브 선원의 설치 개수를 늘리는 것이 필요하다.
본 발명의 다중 겐트리 방식을 이용한 방사선장치에 따르면, 안전하고 효율적으로 머리(뇌) 부위 등의 타켓을 대상으로 한 균일한 빔 분포를 조사할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 다수의 탄소나노튜브 선원의 교번 작동을 통해서 방사선 빔 방출시 열 발생으로 인해 탄소나노튜브 선원의 내구성이 저하되는 것을 보완할 수 있고, 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능한 이점을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 본체부(110)의 일단부에는 겐트리 수용부(130)가 형성될 수 있다.
상기 겐트리 수용부(130)는 방사선 겐트리(120,120')가 작동 대기상태로 수용되도록 하는 구성부로서, 방사선 겐트리(120,120')의 외형을 감싸는 링형태의 구조물로 제공될 수 있다.
이때, 상기 겐트리 수용부(130)는 완전한 링형상으로 제공될 수도 있으나, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 일측이 개구된 링형상으로 제공될 수 있다. 이때, 개구된 일측 단부에는 제어부(140)를 설치하기 위한 테이블(131)을 형성할 수 있다.
상기 테이블(131)은 겐트리 수용부(130)의 개구된 단부를 횡방향으로 연장시켜 형성할 수 있다.
이때, 상기 겐트리 수용부(130)는 본체부(110)과 전기적, 기구적으로 연결될 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전기적으로는 연결되도록 하면서 기구적으로는 분리되도록 하는 독립구조로 형성될 수 있다. 예컨대 이와 같은 분리구조는 방사선장치의 업그레이드 시 제어부(140) 및 겐트리 수용부(130)만을 본체부(110)에서 분리시켜 교체되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 탄소나노튜브 선원(123)를 선택적으로 제어하거나, 입력된 환자정보를 이용해 환자의 상태를 점검하고 치료방향을 설정한 후, 저선량 방사선장치(10)의 구동을 제어하여 방사선 치료를 수행하는 제어부(140)를 제공할 수 있다.
상기 제어부(140)는 환자 정보를 모니터링 할 수 있는 모니터(141) 및 장치를 제어하기 위한 명령을 입력하는 입력장치(143)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 모니터(141) 및 입력장치(143)는 터치패널로 대체될 수 있다.
본 발명에서는 상기 제어부(140)를 통해서 질병의 종류 및 환자 상태에 따른 선택적 치료모드를 설정할 수 있다.
예컨대, 피부암 치료, 양성 질환- 켈로이드, 골관절염, 이소성 골화, 건선, 아토피, 치매, 파킨스병, 동물 암 치료 및 골근격 부위 급, 만성 통증 및 난치성 염증 질환 등과 같이 각각의 치료에 사용되는 방사선의 강도와 조사대역을 달리해야 할 필요성이 있고, 이를 위해서 대역별로 나누어진 복수 개의 탄소나노튜브 선원(123) 중 특정 대역의 탄소나노튜브 선원(123)를 선택적으로 작동시키거나 2개 이상의 탄소나노튜브 선원(123)를 동시에 작동시켜 복합적 치료가 이루어지도록 할 수 있다.
이는, 환자의 연령이나 건강상태를 고려하여 다양한 치료모드를 미리 설정하여 운용할 수 있고, 제어부(140)의 조작을 통해서 설정된 치료모드에 따른 복수 개의 탄소나노튜브 선원의 선택적 가동여부 및 조사되는 방사선의 총량 및 횟수를 복합적으로 제어되도록 할 수 있다.
특히, 상기 제어부(140)는 베드(100)에 환자가 누워서 치료 대기하면, 기 입력된 환자정보를 통해 환자의 상태를 점검하고 치료방향을 설정한 후, 상기 제어부(140)의 판단에 따라 베드(100)가 구동되어 환자를 최적 치료 포지션에 위치시키도록 한 후, 방사선 겐트리(120,120')를 구동시켜 방사선 치료를 수행할 수 있다.
이러한, 제어부(140)는 겐트리 수용부(130)의 외측에 설치함으로써, 시술자의 조작사용이 편리하도록 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브 선원(123)은 금속 재질의 에미터와, 에미터에서 성장하는 CNT(탄소나노튜브)를 포함하는 탄소나노튜브 X선 선원이 이용될 수 있다.
이때, 상기 CNT(탄소나노튜브)는 전계 방출 방식으로 전자를 방출하는 것으로, 패드의 상단에 상방을 향해 불규칙한 형상으로 형성될 수 있고, CNT의 성장 공정은 탄화수소 기체를 공급하는 플라즈마 화학증착 공정(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 열 화학기상증착 공정(Thermal CVD; Thermal Chemical Vapor Deposition)을 이용할 수 있다.
도 5는 기존 방법에 따른 실험용 쥐를 대상으로 한 약물치료와 방사선 병행치료 경과를 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 기존 방법에 따라 12주령 실험용 생쥐를 대상으로 약물치료, 방사선 치료, ATB2005 치료를 병행하였을 때, 실험용 생쥐는 6주차까지 생존하였다. 이는 약물 치료를 6주 동안 주 3회를 실시함과 아울러, 방사선 치료는 50 cGy x 5회를 실시했으며, ATB2005 치료는 10mpk I.P. TIW x 6주 실시한 결과이다.
도 6은 본 발명의 저선량 방사선장치에 따른 실험용 쥐를 대상으로 한 병행치료 경과를 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 저선량 방사선장치에 따라서, 12주령 실험용 생쥐를 대상으로 하였으며, ATC-108(10mpk) 치료를 8주 동안 주 3회 간격으로 총 24회 실시함과 아울러, 방사선치료를 2.5주 동안 주 2회 간격으로 100~300kVp, 60cGy의 저선량 방사선을 총 5회 치료하였을 때, 실험용 생쥐는 31주차까지 생존하는 결과를 보였다.
도 5의 기존 방법에 따른 실험결과(6주 생존)와 도 6의 본 발명의 저선량 방사선장치에 따른 실험결과(31주 생존)를 비교했을 때, 본 발명의 저선량 방사선장치에서 생쥐의 생존율이 월등히 앞서는 것을 볼 수 있었다.
도 7은 기존 방법의 방사선 치료 결과에 따른 Aβ 피질 이미지 및 단위 면적(㎣)당 플라그 수를 대조군과 비교한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과에 따른 Aβ 피질 이미지 및 단위 면적(㎣)당 플라그 수를 대조군과 비교한 그래프이다.
도 7, 도 8을 참조하면, 도 7은 기존의 6MeV 방사선을 이용한 치료결과이고, 이에 따르면, 방사선 치료를 하지 않은 대조군(Vehicle)과 비교하여 단위 면적(㎣)당 플라그 수가 28 : 22개 비율로 크게 감소되지 않은 것을 볼 수 있다.
이에 반해서, 도 8은 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과, 즉 300kVp의 방사선을 이용한 치료 결과에 따르면, 방사선 치료를 하지 않은 대조군(Vehicle)과 비교하여 단위 면적(㎣)당 플라그 수가 140 : 70개 비율로 크게 감소된 것을 볼 수 있었다.
위 도 7, 도 8의 대조군 비교를 통해서 살펴본 결과, 본 발명의 저선량 방사선 kVp단위로 조사했을 때, 기존 방법에 따른 방사선 MeV단위로 조사한 경우보다 면적(㎣)당 플라그 수의 감소폭이 더 컸다. 이때, 플라그 수는 아밀로이드 베타(Aβ) 세포를 염색한 것으로서 치매 정도와 비례 관계가 있다.
도 9는 기존 방법의 방사선 치료 결과를 RT-PCR을 통해 대조군과 상대적 발현을 비교한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과를 RT-PCR을 통해 대조군과 상대적 발현을 비교한 그래프이다.
도 9에서 보는 바와 같이 기존 방사선 치료 결과에 대해 RT-PCR_TNF-a와 RT-PCR_IL-6을 각각 수행하였으며, 그 결과 대조군과의 상대적 발현 비율이 각각 1 : 1 과 1 : 0.8로 나타나 거의 비율 차이가 나지 않는 것을 볼 수 있다.
도 10에서 보는 바와 같이 본 발명의 저선량 방사선 치료 결과에 대해서도 RT-PCR_TNF-a와 RT-PCR_IL-6을 각각 수행하였으며, 그 결과 대조군과의 상대적 발현 비율이 각각 1.2 : 0.6 과 1 : 0.1로 나타나 2배 이상 비율 차이가 나타나는 것을 볼 수 있었다.
최근에 여러 전임상과 탐색 임상 연구 논문에서 저선량 방사선이 항염증 효과와 신경보호 효과를 보고 하며 이는 NFkb pathway를 억제하고 미세아교 세포 표현형을 조절하는 기전으로 설명하고 있다.
임상적으로 중증도 이상 진행된 치매 환자에서 120kVp 엑스선 에너지(뇌 컴퓨터 단층 촬영 CT)로 3회 시행하여 총 16cGy 시행한 환자 4명 중 3명 75%의 괄목할 만한 인지 기능 호전을 보이는 것으로 나타난 연구결과가 보고되었다(출처: low dose of ionizing radiation as a treatment for alzheimer"s disease : journal of alzheimer"s disease 2021).
또한, 골관절염 환자에서 컴프턴 효과(6MeV)가 우세한 영역의 방사선을 사용했을 때 보다 광전자 효과가 지배적인 120-300kVp를 사용하였을 때, 통증 감소 치료 효과가 13-21% 우세함으로 나타난 연구결과가 보고되었다(출처: Strahlentherapie und Onkologie volume 196, pages715??724 (2020).
앞선 기존 연구에서는 같은 용량의 방사선을 조사하였을 때, 방사선의 퀄리티(전자, 양성자, 알파 입자)에 따라 말단소립(telomere) 단축은 큰 영향이 없지만 염색체 이상(chromosome abberation)과 세포(apoptosis)에서 low LET인 방사선에 비하여 high LET인 양성자, 중입자에서 그 생물학적 효과가 유의미하게 커지는 것으로 보고되고 있다.
따라서, 물리학적으로 광전자 효과가 지배적인 120-300kVp과 컴프턴 효과(6MeV)가 우세한 영역의 방사선을 사용했을 때를 방사선 생물학적 효과 면에서 상호 비교해보면, RBE(RadioBiologic Effect, 방사선 생물학적 영향)이 6MeV보다 120-300kVp 두배 크며(2대1), 에너지가 급히 소멸되는 120-300kVp의 에너지가 저선량 영역에서의 생물학적 영향 특히 세포 보호 효과, 항염증 효과 등에서 더 효과적임을 예측해 볼 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 겐트리 수를 적어도 한 개 이상 복수 개로 설치하여 방사선 빔 방출시 발생하는 열로 인한 휴식기 없이 연속 사용이 가능하고, 복수의 겐트리가 개별 구동되도록 함으로써, 저선량 방사선 빔을 환자의 신체에 교대로 조사하거나, 동시에 조사할 수 있고, 복수 개의 겐트리의 방사선 빔 방출위치가 레일부를 따라 이동하면서 개별 제어되도록 함으로써, 환자의 신체 여러 부위에 동시에 방사선 빔이 조사되도록 하거나, 신체 여러 부위를 옮겨 가면서 방사선 빔이 조사되도록 하여 다양한 진료형태를 선택적 제공할 수 있어 치료 목적 및 환자 개인 특성에 따라 방사선장치로부터 조사되는 방사선 에너지의 크기, 방사선이 조사되는 각도, 조사되는 방사선 선량을 조절토록 하여 최적화된 방사선 진료환경을 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 환자가 누워서 치료를 받는 베드가 길이방향으로 형성되는 본체부; 및
    상기 본체부 상측에 레일부를 따라 이동하면서 링게이트 내주연 방향에서 환자의 신체를 향해 복수의 저선량 방사선이 조사되도록 설치되는 방사선 겐트리;
    상기 본체부의 일단부에서 상기 방사선 겐트리가 작동 대기상태로 수용되도록 하는 겐트리 수용부; 및
    상기 겐트리 수용부 일측에 설치되어 입력된 환자정보를 이용해 환자의 상태를 점검하고 치료방향을 설정한 후, 방사선 겐트리의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 방사선 겐트리는 본체의 길이방향으로 복수 개가 설치되어 연계 구동 또는 개별 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부의 상부에는 환자가 누워서 치료를 받는 베드가 길이방향으로 형성되고, 상기 본체부는 개방구조로 제공되며, 상기 본체부의 측면에는 방사선 겐트리의 이동을 가이드하는 레일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체부 일측 하부에 본체부를 건물 바닥으로부터 일정 높이 떠 있는 상태로 고정하는 거치대가 형성되되, 상기 거치대는 본체부의 하부 일측에 치우쳐 편중되는 위치에 설치되도록 하여 거치대가 설치되지 않은 반대측으로 방사선 게이트의 자유로운 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사선 겐트리는, 본체의 길이방향으로 복수 개가 설치되고, 복수의 방사선 겐트리는 서로 연계 구동하거나 개별 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방사선 겐트리는 환자의 몸통을 둘러싸도록 된 링게이트를 형성하고, 상기 링게이트의 내주연에는 환자의 몸통을 향해 치료용 방사선이 조사되도록 하는 다수의 탄소나노튜브 선원들이 형성되되, 100~120,120'kVp (kilovolt peak)의 저에너지, 10-100cGy/min의 저선량 방사선을 방출하는 복수 개의 탄소나노튜브 선원을 대역별로 분산시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방사선 겐트리 중앙에 배치되는 탄소나노튜브 선원에서 가장 높은 에너지가 방출되도록 하고, 방사선 겐트리 중앙을 기점으로 양측 단부를 향해 내려갈수록 점차 낮은 에너지가 방출되도록 좌우 대칭구조로 배치하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방사선 겐트리의 게이트 내주연 둘레에 탄소나노튜브 선원의 배열을 복수열로 형성하되, 각각의 탄소나노튜브 선원 배열들이 교대로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 겐트리 수용부는, 상기 방사선 겐트리가 작동 대기상태로 수용되도록 하고, 상기 방사선 겐트리의 외형을 감싸는 링형태의 구조물로 제공되되, 개구된 일측 단부에는 제어부를 설치하기 위한 테이블을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 겐트리 수용부는 본체부와 전기적, 기구적으로 연결되거나, 전기적으로는 연결되도록 하면서 기구적으로는 분리되도록 하는 독립구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 환자 정보를 모니터링 할 수 있는 모니터 및 장치를 제어하기 위한 명령을 입력하는 입력장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부를 터치패널로 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 겐트리 저선량 방사선장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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