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1. WO2020111892 - APPAREIL DE RADIOGRAPHIE ET DE RADIOTHÉRAPIE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

7   8  

과제 해결 수단

9   10   11  

발명의 효과

12   13  

도면의 간단한 설명

14   15   16  

발명의 실시를 위한 형태

17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46  

청구범위

1   2   3   4   5  

도면

1   2   3   4  

명세서

발명의 명칭 : 방사선 촬영 및 치료 장치

기술분야

[1]
본 발명은 방사선 촬영 및 치료 장치에 관한 것이다.

배경기술

[2]
방사선 치료에 앞서 모의 치료와 치료 계획 과정이 필요하다. 모의 치료에는 CT 촬영 또는 X선 촬영을 수행하는 CT 모의치료기 또는 X선 모의치료기가 사용된다. 치료 계획 과정은 CT 또는 X선 촬영 영상을 기반으로 수행된다.
[3]
CT 촬영을 위한 모의 치료에서는 회전하는 X선관과 검출기를 이용해 대상체의 내부를 단면으로 잘라서 영상화 한다. 모의 치료를 위해 촬영된 CT 영상은 일반 X선 촬영으로 확인하기 어려운 혈액, 뇌 척수액, 회질, 백질, 종양 등과 같은 연부 조직에 대한 영상 정보를 제공한다. 이러한 영상 정보를 재구성함으로써 3차원 영상 정보를 얻을 수도 있다.
[4]
모의 치료를 위한 CT 촬영기와 X선 촬영기는 별도로 제공된다. 뿐만 아니라 모의 치료와 치료 계획 과정이 수행된 이후, 방사선 치료를 위한 장비 또한 별도로 제공된다. 모의 치료를 위한 방사선 촬영기와 실제 치료를 위한 방사선 치료기가 별도로 제공되는 것은 두 가지 측면에서 불리함을 가져온다. 첫째, 비용적 공간적 불리함이다. 방사선 촬영기와 방사선 치료기는 모두 인체에 해로운 방사선을 방출하므로 이들이 설치된 장소에는 반드시 차폐시설을 갖추어야 한다. 방사선 촬영기와 방사선 치료기가 별도로 제공되면, 이러한 차폐시설이 이중으로 설치되어야 한다. 이는 장치 설치 비용을 증가시킨다. 또한, 장치가 설치되는 공간이 많이 필요하게 되어 소규모의 병원 또는 동물 병원은 방사선 촬영기와 방사선 치료기를 동시에 갖추기 어렵다.
[5]
둘째, 방사선 촬영에 의한 진단에 이어 즉각적으로 방사선 치료를 수행하기 어려운 불리함이다. 방사선 촬영을 위한 장치와 방사선 치료를 위한 장치가 분리되어 있으면, 한 장치에서 방사선 촬영과 치료를 모두 수행하는 원스톱 진료가 원천적으로 불가능하다.
[6]
관련 분야의 선행기술문헌으로는 특허문헌으로서 한국공개특허공보 제2013-0131390호와 일본공개특허공보 평10-179565호 등이 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[7]
본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 목적은 방사선 촬영 및 치료를 모두 수행할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
[8]
또한, 본 발명의 목적은 방사선 촬영 및 치료를 모두 수행함에 있어서 단일의 방사선 소스를 사용하는 장치를 제공하는 것이다.

과제 해결 수단

[9]
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치는, 몸체 유닛과; 상기 몸체 유닛에 대하여 회전 가능한 갠트리와; 대상체가 올려지며 상기 몸체 유닛 및 갠트리에 형성된 구멍을 향해 슬라이딩 할 수 있고 수직 방향으로 이동 가능한 치료대와; 상기 갠트리를 회전시키는 갠트리 구동부와; 상기 갠트리에 장착되고 대상체로 방사선을 조사하는 방사선 조사부와; 상기 방사선 조사부의 갠트리 상 대향 위치에 장착되고 상기 방사선 조사부에서 조사된 방사선을 검출하는 영상 검출기와; 상기 영상 검출기 하단에 위치하고 방사선을 차단하는 빔 스탑퍼를 포함한다. 상기 방사선 조사부는, 방사선을 발생시키는 방사선 소스와; 상기 방사선 소스에서 발생된 방사선을 차폐하고 빔 분산 각도를 결정하는 1차 콜리메이터와; 상기 1차 콜리메이터로부터의 방사선의 세기를 조절하는 가변 필터부와; 상기 필터부로부터의 방사선의 선량을 모니터링하는 이온 챔버와; 상기 이온 챔버로부터의 방사선의 선량 분포를 조절하는 다엽 콜리메이터를 포함한다.
[10]
한편, 몸체 유닛을 전체적으로 둘러싸는 차폐 박스가 형성될 수 있다. 차폐 박스는 불투명의 납이나 기타 금속물질이나 콘크리트와 같은 비금속 물질 또는 투명납유리(lead glass)와 같은 차폐 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치는 자체적인 차폐 기능을 가질 수 있다.
[11]
본 발명에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치는 이외에도 추가적인 구성을 더 포함할 수 있다.

발명의 효과

[12]
본 발명에 따르면 방사선 촬영 및 치료를 모두 수행할 수 있는 장치가 제공될 수 있다.
[13]
또한, 본 발명에 따르면, 방사선 촬영 및 치료를 모두 수행함에 있어서 단일의 방사선 소스를 사용하는 장치가 제공될 수 있다.

도면의 간단한 설명

[14]
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치의 전체적인 모습을 도시하는 도면이다.
[15]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치의 방사선 조사부를 도시하는 도면이다.
[16]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치의 치료대에 장착될 수 있는 회전 테이블 또는 물 팬텀을 도시하는 도면이다.

발명의 실시를 위한 형태

[17]
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
[18]
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 도면에서 나타난 각 구성의 크기, 두께, 위치 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
[19]
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
[20]
[21]
전체 장치의 구성
[22]
도 1과 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)의 전체 구성에 대하여 기술하기로 한다.
[23]
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)는 쥐, 고양이 및 개 등과 같은 동물의 치료를 위한 방사선 촬영 및 방사선 치료를 위한 장치인 것으로 예시한다. 그러나, 본 발명의 범주가 동물의 방사선 촬영 및 방사선 치료를 위한 것으로만 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 장치는 사람을 대상으로 한 방사선 촬영 및 방사선 치료 목적으로도 사용 가능하다.
[24]
본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)는 몸체 유닛(10)을 포함한다. 몸체 유닛(10)은 구성요소 명칭 그대로 방사선 촬영 및 치료 장치(100)의 몸체, 즉 뼈대가 되는 유닛이다. 장치 전체의 뼈대 기능 및 각종 구동부가 장착되는 프레임 기능을 수행한다. 몸체 유닛(10)에는 도 1 및 도2에 도시된 바와 같이 구멍이 형성된다. 구멍은 방사선 촬영 및 치료를 필요로 하는 대상체가 출입하는 공간을 형성한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체 유닛(10)의 하단에는 지지판이 형성될 수 있다. 지지판 하단에는 복수개의 바퀴가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)는 이러한 바퀴의 도움으로 이동식으로 실시될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 몸체 유닛(10)을 전체적으로 둘러싸는 차폐 박스가 형성될 수 있다. 차폐 박스는 납유리(lead glass)와 같은 차폐 가능한 재질로 이루어질 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)는 자체적인 차폐 기능을 가질 수 있다.
[25]
몸체 유닛(10)의 내측으로 갠트리(20)가 배치된다. 몸체 유닛(10)의 상술한 구멍의 형상 및 크기에 대응하여 갠트리(20)에도 구멍이 형성된다. 갠트리(20)는 회전 가능한 상태로 상기 몸체 유닛(10)에 결합된다. 갠트리(20)는 갠트리 구동부(40)에 구동 연결된다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 갠트리 구동부(40)는 회전 운동을 하는 전기 모터와 전기 모터에 구동 연결된 바퀴, 상기 바퀴와 갠트리(20)를 구동 연결하는 벨트를 포함한다. 갠트리 구동부(40)의 작동에 따라 갠트리(20)는 몸체 유닛(10)에 대하여 회전한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서 갠트리 구동부(40)가 전기 모터와 벨트로서 회전 구동력을 갠트리(20)에 전달하는 것으로 실시되고 있으나, 갠트리 구동부(40)의 구조가 이러한 구조로 제한되는 것은 아니며, 갠트리(20)의 몸체 유닛(10)에 대한 회전을 가능케 하는 한 그 어떠한 구동 방식도 본 발명의 범주에 포함된다. 갠트리(20)는 그 내부, 즉 상술한 구멍 내부에 대상체가 위치된 방사선 촬영 또는 방사선 치료 상태에서 대상체로 방사선을 방출하는 방사선 조사부(50)와 이로부터 방출되어 대상체를 뚫고 나온 방사선을 검출하는 영상 검출기(60) 및 방사선이 더 이상 진행하는 것을 막는 빔 스탑퍼(70, Beam Stopper)가 장착되는 기반이 되는 프레임 기능을 수행한다. 갠트리 구동부(40)의 작동에 따라 갠트리(20)가 회전 운동하면, 갠트리(20)에 장착된 방사선 조사부(50), 영상 검출기(60) 및 빔 스탑퍼(70)도 회전하게 된다. 갠트리(20) 및 이에 장착된 조사부(50), 영상 검출기(60) 및 빔 스탑퍼(70)의 회전은 대상체에 대하여 최적의 위치에서 방사선을 조사하기 위하여 이루어진다.
[26]
치료대(30)는 상술한 몸체 유닛(10) 및 갠트리(20)의 구멍을 통해 출입 가능하다. 치료대(30) 위에는 방사선 촬영 또는 치료 대상인 대상체가 위치한다. 도 1에 도시된 위치에서 치료대(30)는 몸체 유닛(10)과 갠트리(20) 외부에 위치하나, 방사선 촬영 또는 치료 시에 치료대(30)는 몸체 유닛(10)과 갠트리(20)의 구멍 내부로 슬라이딩 방식으로 이동 가능하다. 치료대(30)의 하단 지지부는 수직방향 상부 또는 하부로 이동 가능한 실린더를 구비할 수 있다. 이러한 실린더의 작동으로 치료대(30)는 상방 또는 하방으로 이동 가능하도록 실시될 수 있다. 치료대(30)의 이러한 수직방향 이동은 방사선 촬영 또는 치료 시 대상체의 최적의 위치 설정을 위한 것이다. 상술한 갠트리(20)의 회전과 치료대(30)의 슬라이딩 이동 및 수직방향 이동에 의하여 최적의 위치에서 방사선 촬영 또는 치료가 이루어질 수 있으며, 이동가능한 모든 구성요소의 구동 제어는 후술하는 제어장치에 의하여 이루어진다.
[27]
치료대(30) 말단에는 회전 테이블(31)이 구비될 수 있다. 이러한 회전 테이블(31)은 대상체가 소형 동물일 경우에 특히 유리하다. 회전 테이블(31) 위에 고양이, 쥐, 작은 강아지 등의 소형 동물이 대상체로서 위치되면 셋팅을 실시한 이후에도 특정 각도로 회전 가능하게 된다. 회전 테이블(31)에 의한 대상체의 회전은 방사선 조사에 의한 촬영 또는 치료 시 최적의 자세를 잡는데 유리하게 작용한다. 이러한 회전 테이블(31)의 회전 방식과 치료대(30)와의 연결 방식은 도 4에 도시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 테이블(31)은 위에서 보았을 때 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하다. 이를 도 4에는 회전1로 표시하였다. 또한, 회전 테이블(31)은 양쪽으로 힌지 결합되어 옆에서 보았을 때 치료대(30)에 대하여 스윙 운동 가능하다. 이를 도 4에는 회전2로 표시하였다.
[28]
상술한 회전 테이블(31)은 치료대(30)에 대하여 해제 가능하게 체결된다. 체결 방식의 한 예는 도 4의 우측에 도시되어 있다. 치료대(30)에 장착된 고정구에 상응하는 홈이 회전 테이블(31)에 형성될 수 있고, 이러한 홈이 고정구에 끼워진 후 회전시키는 방식으로 회전 테이블(31)이 치료대(30)에 체결될 수 있고, 이 과정을 역으로 반복함으로써 치료대(30)로부터 체결 해제될 수 있다. 상술한 체결 방식은 치료대(30)에 물 팬텀을 장착할 때에도 적용 가능하다. 치료대(30)에 회전 테이블(31)이 장착되는 대신에 소형 전용 선량 측정에 사용되는 물 팬텀이 장착될 수 있는데, 이 경우 물 팬텀(32)은 치료대(30)에 장착된 고정구에 홈이 끼워지는 방식, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 물 팬텀(32)의 상응하는 고정구가 치료대(30)의 고정구에 결합하는 방식이 사용될 수 있다.
[29]
치료대(30)에 놓인 대상체는 도시되지 않은 고정체에 의하여 자세 고정되는 것이 바람직하다. 치료대(30)에 놓이는 대상체가 사람이 아닌 동물일 경우에는 고정체에 의한 자세 고정의 필요성이 커진다. 이러한 고정체는 대상체에 대응하여 유연하게 변형 가능함과 아울러 방사선을 간섭하지 않는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 고정체는 대상체의 움직임을 최소화하고 대상체의 위치와 방사선 촬영 및 치료 시의 자세를 고정시킨다. 보다 구체적으로, 대상체가 동물일 경우에는 인간과 다른 신체적 특징에 따라 다른 형태의 고정구가 사용되어야 한다. 예컨대, 동물은 마취용 마스크를 착용한 채로 고정되므로, 고정체 구조는 이를 감안하여 선택되는 것이 바람직하다. 보상체(미도시)는 선량 분포를 고정된 대상체의 촬영 도는 치료에 보다 적합한 형태로 만들어주는 구성요소로서 본 발명에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)에 포함될 수 있다. 이러한 보상체는 상술한 고정구에 부착되거나 치료기의 헤드에 부착될 수 있다. 보상체는 방사선이 대상체에 방사될 때 중간에 두꺼운 물질을 게재시킴으로써 방사선의 세기를 약하게 하는 기능을 수행한다. 보상체의 형태에 따라 대상체에 방사되는 선량 분포를 원하는 바대로 구현할 수 있게 된다.
[30]
대상체가 동물일 경우 상술한 바와 같이, 마취의 필요성이 있다. 본 발명에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)가 자체 차폐를 실시하게 되면 마취를 위한 마취 장비로부터의 튜브가 들어올 공간이 필요하게 된다. 따라서, 자체 차폐벽에는 차폐 효과를 유지하면서도 외부에 위치한 마취 장비로부터 연장되는 튜브가 통과되거나 이러한 튜브와 접속할 수 있는 장치가 구비되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 마취 장치가 자체적인 차폐벽 내부에 위치되도록 구현되는 것도 가능하다. 이 경우 상술한 마취 장비로부터 연장되는 튜브의 통과 또는 이러한 튜브와의 접속 장치는 불필요하게 된다.
[31]
환자 셋업을 위한 레이저(미도시)가 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)에 포함될 수 있다. 이러한 레이저는 치료 장치(100)의 본체에 위치할 수도 있고, 추가적으로 상술한 바와 같은 차폐벽에도 설치 가능하다. 레이저는 상면과 좌우 측면에 하나씩 3개가 배치되고 각 레이저는 십자선 모양이다(벽에 투영된 레이저는 점이 아닌 line laser 형태이고 한 개 라인이 아닌 십자선의 형태임). 레이저의 용도는 테이블에 대상체를 위치시킬 때 항상 정확한 위치에 셋팅하기 위해 대상체 도는 고정구에 표시된 작은 십자선과 3 방향에서 매칭되도록 하여 정확한 위치와 자세를 취하게 하는 역할을 수행한다.
[32]
상술한 자체 차폐 벽 또는 차폐 벽으로 보호되는 장치 본체의 적절한 위치에 실시간 방사선 선량 계측 장치가 장착될 수 있다. 한편, 이러한 방사선 선량 계측 장치 외에 온도, 습도를 측정하여 데이터화 할 수 있는 장치가 추가적으로 구비될 수 있다. 이러한 장치들을 활용하여 한달 또는 일년간 누적된 선량에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 상술한 실시간 선량 측정기 외에 선량이 미리 설정된 최대값을 넘게 되는 경우 자동 알람과 방사선 조사 중단 조치가 발생하게 되는 장치도 선택적으로 설치될 수 있다.
[33]
[34]
방사선 조사부의 구성
[35]
방사선 조사부(50)는 상술한 바와 같이, 갠트리(20)에 장착된다. 갠트리(20)에 장착된 상태에서 방사선 조사부(50)는 갠트리(20)의 회전에 따라 대상체 주위를 회전할 수 있다. 방사선 조사부(50)에 의하여 조사된 방사선은 대상체를 뚫고 영상 검출기(60)에 이른다. 영상 검출기(60)는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치(100)가 방사선 촬영 목적으로 사용될 때 대상체를 뚫고 나온 방사선을 검출하고, 그 결과를 제어장치에 전송한다. 제어장치에 탑재된 소프트웨어는 영상 검출기(60)의 신호를 영상화 한다. 영상 검출기(60)의 하단에는 방사선이 더 이상 진행하는 것을 막는 빔 스탑퍼(70)가 장착된다.
[36]
방사선 조사부(50)의 구체적인 구조는 도 3을 참조하여 기술한다. 도 3에 도시된 실시예에서 방사선 조사부(50)는 방사선 소스(51), 1차 콜리메이터(52), 필터부(53), 이온 챔버(54), 다엽 콜리메이터(55)를 포함한다. 각 구성요소의 기능을 간략히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 방사선 소스(51)에서는 방사선 촬영 또는 방사선 치료에 필요한 방사선이 발생된다. 1차 콜리메이터(52)는 방사선 소스(51)에서 발생된 방사선을 차폐하고 빔 분산 각도를 결정한다. 필터부(53)는 1차 콜리메이터(52)를 통과한 방사선의 일부만을 통과시켜 방사선 세기를 조절하는 기능을 수행한다. 필터부(53)에서는 상술한 바와 같은 방사선 세기 조절을 위하여 그 내부에 포함된 복수개의 필터들의 배치가 변경 가능하다. 필터부(53)의 이러한 특성을 고려하여, 필터부(53)는 가변 필터부로 칭할 수 있다. 이온 챔버(54)에서는 방사선 선량이 모니터링 된다. 다엽 콜리메이터(55)는 방사선 조사부(50)의 말단에 위치하면서 방사선의 선량 분포를 조절한다.
[37]
본 발명에서 헤드 말단 또는 치료 및 빔 조사 대상의 표면에 보상체가 포함될 수 있다. 상기 보상체는 방사선 소스를 통해 대상체로 조사되는 방사선 세기를 조절하여 대상체로 안내한다. 이러한 보상체는 상술한 다엽 콜리메이터(Multi-leaf collimator)를 포함할 수도 있으나, 변형예의 경우 투과되는 에너지의 광량 조절이 가능하도록 3차원 프린터 또는 몰딩 유닛에 의해 제조된 3차원 보상체(Compensator)를 포함하는 것으로 예시한다. 상기 3차원 보상체는 촬영이나 치료가 필요한 부위에는 선량을 증가시키고 불필요한 주변 영역에는 최소한의 선량만을 투과시킬 수 있는 형상을 가진다. 이러한 보상체의 형상 및 크기는 도면에 표시된 예로 한정되지 않는다.
[38]
본 발명에 따른 장치의 1차적인 특징은 방사선 촬영과 방사선 치료를 모두 수행할 수 있다는 것이다. 본 발명에 따른 장치의 2차적인 특징은 단일의 방사선 소스를 사용하면서도 방사선 촬영과 방사선 치료를 모두 수행할 수 있다는 것이다. 이러한 특징들이 발현될 수 있는 기반이 본 발명의 특징적인 방사선 조사부(50)에 의하여 제공된다. 방사선 촬영과 방사선 치료를 위한 방사선의 에너지 레벨은 차이가 있다. 방사선 촬영을 위한 에너지 레벨은 대략 10 내지 100KV로 실시될 수 있다. 방사선 치료를 위한 에너지 레벨은 대략 100 내지 500KV로 실시될 수 있다. 현재 일반화되어 있는 방사선 촬영기와 방사선 치료기는 각각의 목적에 맞는 에너지 레벨의 방사선을 발생시키기 위한 소스를 사용하고 있다. 반면, 본 발명에 따른 장치는 방사선 촬영과 방사선 치료를 모두 수행해야 하므로 방사선 치료가 가능한 레벨의 에너지를 갖는 방사선을 발생 가능한 방사선 소스(51)를 채용한다. 방사선 소스(51)에서 발생된 방사선은 필터부(53)에 이르러 그 세기가 조절된다. 도 3에 도시된 실시예에서 필터부(53)는 회전 가능하다. 필터부(53)에는 복수개의 필터가 장착되어 있으며, 상술한 회전에 의하여 복수개의 필터 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 필터부(53)의 개별 필터는 필터부(53)에 유입되는 방사선의 세기를 미리 정해진 세기로 감소시킬 수 있으며, 각 필터마다 감소 목표치는 다르다. 예컨대 본 발명에 따른 장치가 방사선 촬영 목적으로 사용될 때에는 방사선 소스(51)에서 발생된 방사선의 에너지를 촬영 목적에 적합한 저에너지로 변환시킬 수 있는 필터가 선택되어 사용되고, 본 발명에 따른 장치가 방사선 치료 목적으로 사용될 때에는 방사선 소스(51)에서 발생된 방사선의 에너지를 치료 목적에 에너지로서 상술한 촬영 목적에 적합한 에너지보다는 고에너지로 변환시킬 수 있는 필터가 선택되어 사용된다. 이상 설명한 바와 같은 필터부(53) 외에 방사선 세기의 조절과 관련된 구성요소로서 다엽 콜리메이터(55)를 언급할 수 있다. 다엽 콜리메이터(55)는 방사선 선량의 분포를 조절함으로써 결과적으로 특정 위치에 조사되는 방사선의 세기를 소정 범위에서 조절 가능하다. 다만, 본 발명의 장치는 방사선 촬영과 방사선 치료를 모두 수행할 수 있는 장치로서 방사선 촬영과 방사선 치료에 사용되는 방사선 세기의 차이를 다엽 콜리메이터(55)에 의한 방사선 선량 분포의 조절로 극복하는 것은 거의 불가능하다. 이러한 이유에서 상술한 바와 같은 필터부(53)는 방사선 촬영과 방사선 치료를 하나의 장치로 모두 수행하는데 있어서 필수적인 구성요소이다.
[39]
이온 챔버(54)는 필터부(53)를 통과한 방사선 선량을 실시간으로 모니터링한다. 이러한 이온챔버(54)로서 피드백 제어가 가능하다. 이온 챔버(54)의 모니터링 결과는 제어장치와 연결된다. 본 발명에 따른 장치는 방사선 촬영과 방사선 치료의 두 가지 목적 모두에 사용되고, 각 목적에 따라 상술한 바와 같이 필터부(53)에 의하여 단일 방사선 소스에서 발생된 방사선의 에너지가 변환되므로, 에너지 레벨 변환 결과가 원하는 정도로 실시되고 있는지를 감시하는 것이 중요하다. 만일 방사선 촬영 목적으로 장치를 가동시키는 중에 필터부(53) 제어의 오류 등으로 인하여 방사선 치료에 적합한 에너지 레벨의 방사선이 조사되는 경우 대상체에 위험을 초래할 수 있다. 따라서, 필터부(53)로부터 나오는 방사선의 방사선량을 항시 모니터링하는 것은 본 발명의 장치의 운용에 있어서 매우 중요하다. 이온 챔버(54)의 모니터링 결과를 입수한 제어장치는 방사선 선량 수치가 의도된 목적에 부합하는 지를 실시간으로 검사하고, 만일 방사선량이 부족한 경우 필터부(53)를 제어하여 더 높은 에너지 레벨의 방사선이 조사되도록 제어 가능하다. 만일 방사선 선량 수치가 의도된 목적에 비추어 과도한 경우 필터부(53)를 제어하여 방사선의 에너지 레벨을 낮추거나 방사선 소스(51)를 제어하여 방사선의 방출을 중지하도록 제어할 수 있다. 이온 챔버(54) 외에 상술한 영상 검출기(60)에 의해 검출되는 정보로부터도 방사선 선량의 검출이 가능하다. 그런데, 이온 챔버(54)를 필터부(53)의 상류에, 그리고 방사선이 대상체에 조사되기 전 마지막으로 거치는 구성요소인 다엽 콜리메이터(55)의 하류에 배치시키고 그 위치에서 반드시 방사선량을 실시간 모니터링 하도록 하는 것은 의도되지 않은 세기의 방사선이 대상체에 이르는 것을 방지할 필요성이 크기 때문이다.
[40]
도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 관련하여, 본 발명의 방사선 조사부(50)는 갠트리(20)에 장착되며, 갠트리 구동부(40)에 의한 갠트리(20)의 회전에 따라 함께 회전하는 것으로 설명되었다. 그러나, 본 발명의 방사선 조사부(50)의 적어도 일부 구성부는 회전되지 않도록 실시될 수도 있다. 본 발명의 방사선 조사부(50) 중 예컨대 방사선 소스(51)는 회전되지 않도록 몸체 유닛(10)의 적당한 곳에 위치할 수 있다. 방사선 소스(51)로부터 발생된 방사선은 본 발명의 출원일 당시 당업계에 알려진 적절한 방사선 유도 구성에 의하여 1차 콜리메이터(52), 필터부(53), 이온 챔버(54), 다엽 콜리메이터(54) 등으로 전달될 수 있다. 그 밖에 방사선 조사부(50)를 구성하는 보다 많은 구성요소들이 회전하는 갠트리(20)에 배치되지 않는 실시예도 본 발명의 범주에 포함된다는 점이 이해되어야 한다.
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[42]
제어장치의 구성
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이제까지 설명한 방사선 촬영 및 치료 장치(100)의 모든 구성요소는 도 1 내지 도 3에 도시되지 않은 제어장치에 의해 제어된다. 장치의 제어 측면에서 제어장치의 기능을 요약하자면 다음과 같다. 먼저, 제어장치는 움직임 가능한 모든 구성요소의 움직임을 제어한다. 제어장치는 치료대(30)의 상하 이동 및 슬라이딩 이동, 갠트리(20)의 회전을 제어하여 최적의 위치에서 방사선 촬영 또는 방사선 치료가 이루어지도록 한다. 또한, 제어장치는 이온 챔버(54)로부터 실시간 모니터링 되는 방사선량 수치에 대한 정보를 받아 필터부(53) 등을 제어하여 원하는 에너지 수준의 방사선이 대상체에 전달될 수 있도록 하고, 에너지 수준을 고려할 때 대상체에 위험이 있다고 판단하면 전체 장치 또는 방사선 발생 구성을 긴급 정지시킬 수도 있다. 또한, 제어장치는 영상검출기(60)로부터 검출된 데이터를 전달받아 치료를 계획하는 의료인이 판독하기에 용이한 영상을 구성하는 소프트웨어를 포함한다.
[44]
그 외에 본 발명의 제어장치의 중요한 특징 중의 하나는 치료 계획 시스템을 포함한다는 것이다. 본 발명에 따른 방사선 촬영 및 치료 장치는 방사선 촬영과 동시에 치료계획을 세우고 이를 바탕으로 방사선 치료를 지체 없이 수행할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 치료 계획 시스템이 제어장치 내에 포함됨으로써 방사선 촬영 시 획득한 영상 자료를 통해 대상체로의 방사선 조사를 위한 최적화된 방사선의 방향, 모양 및 선량을 계산할 수 있다. 치료 계획 시스템에 의하여 계산된 이들 정보는 의료인의 확인 과정을 거쳐 곧바로 방사선 치료 과정에 사용될 수 있다. 제어장치로 전달되는 치료 및 영상 데이터들은 적절한 암호화 수단 및/또는 익명화 수단을 거쳐 인터넷을 통하여 빅데이터 형태로 공유 또는 유통 가능하다. 방사선 치료에 대한 축적된 데이터는 미래의 보다 안전하고 효과적인 치료를 위한 가치 있는 참고자료가 되며, 그 자체로서 큰 경제적 가치를 가질 수도 있다.
[45]
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
[46]
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

청구범위

[청구항 1]
몸체 유닛과, 상기 몸체 유닛에 대하여 회전 가능한 갠트리와, 대상체가 올려지며 상기 몸체 유닛 및 갠트리에 형성된 구멍을 향해 슬라이딩 할 수 있고 수직 방향으로 이동 가능한 치료대와, 상기 갠트리를 회전시키는 갠트리 구동부와, 상기 갠트리에 장착되고 대상체로 방사선을 조사하는 방사선 조사부와, 상기 방사선 조사부의 갠트리 상 대향 위치에 장착되고 상기 방사선 조사부에서 조사된 방사선을 검출하는 영상 검출기와, 상기 영상 검출기 하단에 위치하고 방사선을 차단하는 빔 스탑퍼를 포함하고, 상기 방사선 조사부는, 방사선을 발생시키는 방사선 소스와, 상기 방사선 소스에서 발생된 방사선을 차폐하고 빔 분산 각도를 결정하는 1차 콜리메이터와, 상기 1차 콜리메이터로부터의 방사선의 세기를 조절하는 가변 필터부와, 상기 가변 필터부로부터의 방사선의 선량을 모니터링하는 이온 챔버와, 상기 이온 챔버로부터의 방사선의 선량 분포를 조절하는 다엽 콜리메이터를 포함하는, 방사선 촬영 및 치료 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 방사선 조사부는 단일의 방사선 소스를 포함하고, 단일 방사선 소스로부터의 방사선의 세기가 상기 가변 필터부에서 조절되는 것에 의하여 방사선 촬영과 방사선 치료 모두에 적합한 방사선 선량이 달성되는, 방사선 촬영 및 치료 장치.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 가변 필터부는 회전 가능한 복수개의 필터를 포함하고, 방사선 촬영시와 방사선 치료시에 각기 다른 종류의 필터가 선택되는, 방사선 촬영 및 치료 장치.
[청구항 4]
제3항에 있어서, 제어장치를 더 포함하고, 상기 제어장치는 치료 계획 시스템을 포함하고, 상기 치료 계획 시스템은 방사선 촬영 시 획득한 영상 자료를 통해 대상체로의 방사선 조사를 위한 방사선의 방향, 모양 및 선량을 계산하는, 방사선 촬영 및 치료 장치.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 몸체 유닛은 납유리를 포함하는 차폐 가능한 재질로 형성되는 차폐박스의 내부에 위치하는, 방사선 촬영 및 치료 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]