KR101412611B1 - 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 이온 전리함 배열 검출기의 하드웨어적인 이온 전리함 배열을 변경하지 않고도 이온 전리 함 배열 검출기(ion chamber array detector)의 공간 해상도를 향상시키며, 이를 통해 환자에 대한 선량 분 포를 종래에 비해 더 상세하게 획득할 수 있다. 이를 위해 본 발명은 방사선이 방출되는 타겟(target)에서 이온 전리함 배열 검출기를 향해 투사되는 방사선의 검출 결과를 획득하는 분석 단말기를 통해 수행되며, 이 온 전리함 배열 검출기와 타겟이 제1거리가 되도록 설정하고 제1거리에 대한 방사선의 선량(dose)을 측정하는 단계, 이온 전리 전리함 배열 검출기와 타겟이 제2거리가 되도록 설정하고 제2거리에 대한 방사선의 선량 을 측정하는 단계, 및 제2거리에서 검출되는 방사선의 선량을 제1거리에 대한 해상도에서 표현되도록 변환하여 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 확장하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 방사선 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사선 검출을 위한 이온 전리함을 추가하거나 이온 전리함의 배열을 변경하지 않고도 이온 전리함 배열 검출기의 방사선 검출 해상도를 향상시키는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
암 치료 및 질병 진단을 위해 이용되는 방사선은 1895년 뢴트겐에 의해 엑스선(X-Ray)이 발견된 후부터 임상적으로 사용되어 왔으나, 현대적 의미의 방사선치료는 1950년대에 고에너지 방사선 치료기(코발트-60 원격치료기, 선형 가속기)가 발명된 후부터 본격화되기 시작하였다.
선형 가속기(Linear Accerlerator)는 다양한 에너지의 엑스선(X-Ray)과 전자선을 발생시키는 장치로써, 대부분 암환자의 외부 방사선치료에 이용된다. 방사선 치료는 의료용 선형 가속기, 입체 조형 치료(conformal therapy)를 위한 다엽 콜리메이터(MLC : Multi Leaf Collimators)와 자동제어장치 등을 이용하여 정상 조직의 손상을 최소로 하고, 종양 조직(tumor tissue)에 다량의 방사선을 투사하여 암세포를 제거할 수 있다.
이러한 방사선 치료장치에 이용되는 방사선으로는 X선, 전자선, Ir-192. Co-60의 동위원소에서 발출되는 -선 등이 이용될 수 있다. 이들 고 에너지의 방사선은 환자의 환부에 투사할 선량(dose)이 정확히 계측될 필요가 있으며, 암세포를 제외한 정상세포에는 최소한만이 투여될 필요가 있다.
따라서, 상기한 방사선을 이용하는 방사선 치료 방법을 환자에게 적용하기 위해서는 환자의 질병(예컨대 암) 치료를 위해 요구되는 방사선의 선량, 방사선의 조사 부위 및 방사선 조사에 필요한 시간을 참조하여 진행되어야 한다. 만일 환자의 몸에 과도한 방사선이 투사되는 경우, 환자의 정상 세포가 파괴될 우려가 있으며, 이는 환자의 건강 악화로 이어질 수 있다.
환자의 몸에 직접 방사선을 투사해보고 방사선 투사 특성을 파악하는 것은 여러 문제를 발생하므로, 통상, 환자에 대한 방사선 조사량을 판단하기 위해 팬텀(phantom)이 이용된다. 팬텀은 환자의 인체와 방사선 흡수율이 유사한 재질로 구성될 수 있으며, 방사선이 투사된 후, 팬텀을 지나 방사선이 흡수되거나 투과된 선량을 측정하고, 이를 토대로 방사선이 조사될 인체에 대한 선량 분포(dose distribution)를 산출하여 환자에게 투여할 방사선의 선량(dose)을 판단하는데 이용되고 있다.
방사선이 팬텀에 흡수되거나 투과한 선량을 측정하기 위한 이온 전리함 배열 검출기(ion chamber array)는 방사선 측정을 위한 복수의 이온 전리함을 센서로서 구비한다. 각 이온 전리함은 전리함 내의 공기가 방사선에 의해 이온화될 때, 이온화되는 정도를 이용하여 방사선의 선량을 측정하므로 이온 전리함의 내부는 일정 부피 이상의 공기가 수납될 필요가 있다. 따라서, 이온 전리함의 크기를 줄이는 데 한계가 있으므로, 단위 면적당 이온 전리함의 밀도를 증가시켜 검출 해상도를 향상시키는데 어려움이 따른다.
이러한 문제에 대해 한국 공개특허 10-2011-0102102에서는 환자에 대한 치료 계획에 따라 실제 방사선 조사에 대응하는 다엽 콜리메이터(MLC) 로그로 세기조절 방사선 치료계획에 사용할 다엽 콜리메이터 로그를 대체하고, 대체된 다엽 콜리메이터 로그를 이용하여 치료계획에 대응하는 방사선을 팬텀에 투사하고, 팬텀에 투사된 방사선의 선량 분포를 조사하는 선량 분포 분석방법이 개시된 바 있다. 그러나, 공개특허 10-2011-0102102은 팬텀에 대해 테스트된 다엽 콜리메이터 로그를 이용하여 선량을 분석함으로써 분석 특성을 향상시킬 수는 있으나, 낮은 해상도의 이온 전리함 배열 검출기의 검출 결과 자체는 계승한 채, 낮은 해상도의 정보를 응용하는데 그치고 있다.
본 발명의 목적은 이온 전리함 어레이를 구성하는 이온 전리함의 배열을 변경하지 않고도 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상하는 방사선 측정장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 방사선이 방출되는 타겟에서 이온 전리함 배열 검출기를 향해 투사되는 방사선의 검출 결과를 획득하는 분석 단말기를 통해 수행되며, 상기 이온 전리함 배열 검출기와 상기 타겟이 제1거리가 되도록 설정하고 상기 제1거리에 대한 방사선의 선량을 측정하는 단계, 상기 이온 전리 전리함 배열 검출기와 상기 타겟이 제2거리가 되도록 설정하고 상기 제2거리에 대한 방사선의 선량을 측정하는 단계, 및 상기 제2거리에서 검출되는 방사선의 선량을 상기 제1거리에 대한 해상도에서 표현되도록 변환하여 상기 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 확장하는 단계에 의해 달성된다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 환자를 거치하기 위한 테이블에 배치되며, 어레이 배열되는 이온 전리함을 이용하여 타겟에서 투사되는 방사선을 검출하는 이온 전리함 배열 검출기, 및 상기 타겟과 상기 이온 전리함 배열 검출기 사이의 거리가 제1거리에서 제2거리로 연장될 때, 상기 제2거리에서 검출되는 방사선 선량을 상기 제1거리의 해상도에 따른 방사선의 선량으로 변환하는 분석단말기에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면 이온 전리함 배열 검출기의 하드웨어적으로 이온 전리함 배열을 변경하지 않고도 이온 전리함 배열 검출기(ion chamber array detector)의 공간 해상도를 향상시키며, 이를 통해 환자에 대한 선량 분포를 종래에 비해 더 상세하게 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 측정장치의 일 예를 도시한다.
도 2는 이온 전리함 배열 검출기와 타겟 사이의 거리를 이용하여 해상도를 조절하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.
도 3은 도 2에 대한 측단면도의 일 예를 도시한다.
도 4는 이온 전리함 배열 검출기와 분석 단말기의 실험 환경에 대한 도면을 도시한다.
도 5와 도 6은 이온 전리함 배열 검출기를 쉬프트 하여 방사선의 검출 해상도를 향상시키는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 7과 도 8은 표준 거리와 확장 거리에 따라 표현되는 선량 측면도의 일 예를 도시한다.
도 2는 이온 전리함 배열 검출기와 타겟 사이의 거리를 이용하여 해상도를 조절하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.
도 3은 도 2에 대한 측단면도의 일 예를 도시한다.
도 4는 이온 전리함 배열 검출기와 분석 단말기의 실험 환경에 대한 도면을 도시한다.
도 5와 도 6은 이온 전리함 배열 검출기를 쉬프트 하여 방사선의 검출 해상도를 향상시키는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 7과 도 8은 표준 거리와 확장 거리에 따라 표현되는 선량 측면도의 일 예를 도시한다.
본 명세서에서 언급되는 소스(source)는 방사선을 투사하는 타겟 또는 갠트리 헤드일 수 있다. 타겟은 고 에너지로 가속된 전자와 충돌하여 방사선(X-ray)을 생성하며, 텅스텐, 은, 구리, 스테인레스 등의 금속이 단일 층 또는 복합 층을 이루어 형성될 수 있다. 본 명세서에서는 방사선이 투사되는 시작점을 소스라고 지칭하며, 타겟을 소스로서 지칭하여 기재할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방사선 측정장치의 일 예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 방사선 측정장치는 선형 가속기(100), 이온 전리함 배열 검출기(200) 및 분석 단말기(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
선형 가속기(100)는 환자 치료 또는 환자나 팬텀 측정에 이용되는 고 에너지 전자를 생성하고, 이를 타겟(142)에 충돌시켜 방사선을 생성하고, 생성된 방사선을 테이블(101)로 투사하고, 테이블(101)에는 이온 전리함 배열 검출기(200)가 마련되어 타겟(142)에서 투사되는 방사선의 선량을 검출하며, 분석 단말기(300)는 이온 전리함 배열 검출기(200)에서 검출한 방사선의 선량을 분석한다.
이때, 테이블(101)은 높낮이가 조절 가능한 것으로서, 타겟(142)과 테이블(101) 사이의 거리는 제1거리와 제2거리로 가변될 수 있다. 분석 단말기(300)는 타겟(142)과 테이블(101)이 제1거리일 때 및 제2거리일 때의 방사선 선량을 개별적으로 획득할 수 있다.
테이블(101)에는 고체 물 팬텀(solid water phantom)이 배치되어 환자를 대신하여 방사선의 선량을 파악하는데 이용될 수 있다. 이 경우, 고체 물 팬텀은 이온 전리함 배열 검출기(200)와 타겟(142) 사이에 위치될 수 있다.
분석 단말기(300)는 이온 전리함 배열 검출기(300) 또는 선형 가속기(100)와 네트워크 접속되어 이들 장치들을 제어할 수 있다. 분석 단말기(300)는 갠트리 헤드(140)의 높낮이 또는 테이블(101)의 높낮이를 제어할 수 있으며, 다른 한편, 테이블(101)이나 갠트리 헤드(140)의 높낮이는 의료진에 의해 수동으로 변경될 수도 있다.
타겟(142)과 테이블(101) 사이의 거리가 길어질수록, 타겟(142)에서 테이블(101)로 향하는 방사선이 확산될 수 있으며, 본 발명은 타겟(142)과 테이블(101) 사이의 거리를 증가시킬 때, 방사선이 거리에 비례하여 확산되는 성질을 이용한다.
예컨대, 타겟(142)과 테이블(101) 사이의 거리가 근거리인 경우, 테이블(101)에 배치되는 이온 전리함 배열 검출기(200)에 마련되는 이온 전리함들 중 일부에서만 타겟(142)에서 투사되는 방사선을 감지할 수 있다.
이 상태에서 타겟(142)과 테이블(101) 사이의 거리가 원거리로 변경된다고 가정하면, 방사선이 거리가 늘어나는 만큼 테이블(101)을 향해 확산되어 테이블(101)에 도달하게 되므로 이온 전리함 배열 검출기(200)에 마련되는 이온 전리함들 중 다수 개가 타겟(142)에서 투사되는 방사선을 감지할 수 있다.
즉, 본 발명은 거리에 따른 방사선의 확산 특성을 이용하면, 원거리일 때, 이온 전리함 배열 검출기(200)에서 측정되는 방사선의 선량을 근거리에 대한 해상도로 변환함으로써 이온 전리함 배열 검출기(200)에 배열되는 이온 전리함의 수를 늘리지 않고도 거리 차이만큼 해상도 향상을 얻을 수 있는 것이다. 이는, 추후 상세히 설명하도록 한다.
바람직하게는 선형 가속기(100)는 클라이스톤(klyston)(110), 도파관(111) 갠트리(gantry)(120), 가속 가이드(121), 진공 펌프(130), 갠트리 헤드(140)를 포함하며, 갠트리 헤드(140)는 밴딩 마그네트(bending magnet)(141) 및 타겟(142)으로 구성될 수 있다.
클라이스톤(110)은 마이크로파를 생성하고 이를 증폭하며, 증폭된 마이크로파를 도파관(111)을 통해 갠트리(120)로 제공한다.
갠트리(120)는 전자총(122) 및 가속관(122)을 포함하며, 전자총에서 발생한 전자를 클라이스톤(110)에서 발생한 마이크로파의 위상속도와 동기 시키고, 동기된 전자를 마이크로파에 실어 전자가 높은 에너지를 얻도록 한다. 가속관(122) 내부는 전자가 가진 에너지의 손실을 최소화해야 하므로 천공홀이 구비된 구리로 구성될 수 있으며, 작동 도중 많은 열이 발생하므로 일정한 온도 유지를 위해 냉각장치가 부착될 수 있다. 또한, 가속관(122)은 전자총(121)에서 방출된 전자가 공기 입자와 충돌하지 않도록 하기 위해 진공 상태일 필요가 있다. 진공 펌프(130)는 가속관(122) 내부를 1 10Torr의 진공 상태로 유지할 수 있다.
갠트리 헤드(140)는 가속관(122)에서 가속된 전자를 타겟(142)에 충돌시켜, 환자 치료에 요구되는 방사선(x 선)을 발생시킨다.
갠트리 헤드(140)는 밴딩 마그네트(141) 및 타겟(142)을 구비하며, 밴딩 마그네트(141)는 가속관(122)에서 가속된 전자를 목표물(예컨대 고체 물 팬텀 또는 이온 전리함 배열 검출기(200))로 편향한다. 밴딩 마그네트(141)는 자석 또는 전자석으로 구현되며, 가속관(122)에서 가속된 전자의 에너지를 균일화하거나 가속된 전자의 이동 방향을 편향할 수 있다. 도면에서, 밴딩 마그네트(141)는 90도 편향하고 있으나, 이는 일 예일 뿐이며, 가속관(122)을 진행하는 전자의 에너지가 낮은 경우 전자의 진행 방향을 270도 까지 편향할 수 있다.
타겟(142)은 고 에너지로 가속된 전자와 충돌하여 방사선(X-Ray)을 생성한다. 타겟(142)은 텅스텐, 은, 구리, 스테인레스 등의 금속이 단일 층 또는 복합 층을 이루는 형태로 구현될 수 있다. 타겟(142)은 가속된 전자와 충돌하여 방사선을 생성하므로 고온 상태이며, 타겟(142) 주변에는 냉각수를 순환시키거나 별도의 냉각장치가 부착될 수 있다.
도 2는 이온 전리함 배열 검출기와 타겟 사이의 거리를 이용하여 해상도를 조절하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.
도 2를 참조하면, 타겟(142)이 방사선을 투사하는 소스(source)라고 가정할 때, 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200)와의 거리가 제1거리(d1)이면, 타겟(142)에서 투사된 방사선이 이온 전리함 배열 검출기(200)의 이온 전리함이 배치되는 S1 영역에 도달한다고 볼 수 있다.
타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200)와의 거리가 제2거리(d2)일 때는 타겟(142)에서 투사된 방사선이 확산되어 S11, S12, S13, S14의 영역에 투사될 수 있다. 이때, 제1거리(d1)에서 제2거리(d2)로 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200)가 이격된 거리가 증가하는 만큼 방사선의 세기는 감소되나, 방사선을 검출 가능한 영역이 증가할 수 있다. 이에 따라, 이온 전리함 배열 검출기(200)에 마련되는 이온 전리함들이 방사선 검출에 더 많이 참여될 수 있다. 만일, S1 영역에 하나의 이온 전리함이 위치하고 S11, S12, S13, S14 영역에 각각 하나씩의 이온 전리함이 위치한다고 가정할 때, S1 영역에 대한 해상도는 4배로 증가될 수 있다.
분석 단말기(300)는 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리에 대해 미리 정의된 방사선의 선량 데이터를 이용하여 제2거리(d2) 일 때의 방사선의 선량을 제1거리(d1)일 때의 선량으로 변환하고, 또한, 제2거리(d2) 일 때의 해상도를 제1거리(d1) 일 때의 해상도로 변환함으로써 이온 전리함 배열 검출기(200)의 한정된 해상도를 향상시킬 수 있다. 이때, 제1거리와 제2거리는 1:1.1 내지 1:3일 수 있으나, 이 비율은 제시된 수치보다 더 작거나 크게 설정될 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다.
타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리를 기준거리와 확장 거리라는 관점에서 설명하면 다음과 같다.
기준거리가 제1거리(d1)이고, 확장 거리가 제2거리(d2)라고 가정할 때, 제1거리(d1)에 비해 제2거리(d2)에서 더 많은 이온 전리함이 방사선 검출에 이용될 수 있다. 이는 타겟(142)에서 투사되는 방사선이 이온 전리함 배열 검출기(200)를 향해 진행하면서 확산되는데 따른 것이다.
테이블(101)에 고체 물 팬텀이 놓여있는 상태에서 타겟(142)이 이온 전리함 배열 검출기로 방사선을 투사하면 고체 물 팬텀의 일 지점을 통과하는 방사선은 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리가 제1거리(d1)에서 제2거리(d2)로 연장될 때, 연장된 거리만큼 확산되고, 이온 전리함 배열 검출기(200)에 배열되는 다수의 이온 전리함들이 확산된 방사선을 검출할 수 있게된다.
예컨대, 제1거리(d1)에서는 하나의 이온 전리함이 방사선을 검출했다면, 제2거리(d2)에서는 네 개의 이온 전리함이 동일한 방사선의 검출에 이용될 수 있다.
이 경우, 동일한 방사선에 대해 제2거리(d2)일 때의 이온 전리함 배열 검출기(200)의 해상도는 제1거리(d1)일 때에 비해 4배의 검출 해상도를 구현한다고 볼 수 있다.
제2거리(d2)로 확장된 해상도를 제1거리(d1) 일 때의 해상도로 변환하면 제1거리(d1)일 때의 이온 전리함 배열 검출기(200)의 해상도는 4배로 확장될 수 있는 것이다.
따라서, 제1거리(d1)와 제2거리(d2)의 거리 차를 이용하여 해상도를 향상시키는 방법은 아래의 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
여기서, d1은 제1거리, d2는 제2거리이며, 분석단말기(300)에서 산출되는 공간 해상도는 제1거리(d1)와 제2 거리(d2)의 비에 대한 제곱에 비례하여 증가할 수 있다.
도 3은 도 2에 대한 측단면도를 예시한 것으로 , 타겟(142)을 방사선이 투사되는 소스(s)로 설정하고, 타겟(142)에서 투사된 방사선이 이온 전리함 배열 검 출기(200)에 마련되는 이온 전리함에서 검출되는 영역을 설명한다. 도 3의 (a)는 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리가 d1일 때의 측면도를 도시한 것으로, 3개의 이온 전리함이 방사선을 검출할 수 있는 반면, 도 3의 (b)는 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리가 d2일 때, 측면도를 도시한 것으로 5개의 이온 전리함이 방사선을 검출하는 것을 예시하고 있다. 즉 방사선이 타겟(142)에서 이 온 전리함 배열 검출기(200)로 투사될 때, 거리의 제곱에 비례하여 이온 전리함 배열 검출기(200)에 투사되는 방사 선의 면적이 증가함을 나타낸다.
도 4는 이온 전리함 배열 검출기(200)와 분석 단말기(300)의 실험 환 경을 나타낸 도면이다.
선형가속기(10)는 세기조절 방사선치료(IMRT) 장비로 사용되며, 전자(electron )를 가속시켜 6MeV ~ 20MeV의 전자선을 만들거나 가속된 전자(electron)를 텅스텐 타겟(target)에 충돌시켜 6MV(6MeV의 전자로 충돌시킨)의 x-ray 또는 15MV의 x-ray를 테이블(101)을 향해 투사하여 환자의 방사선 치료에 사용된다.
타겟(142)과 테이블(101) 사이에 방사선 치료 선량 검증(IMRT dose verification)을 위해 고체 물 팬텀(Solid Water Phantom)이 내재된 이온 전리함 배열 검출기(200)를 테이블(101) 상에 놓고 방 사선을 투사할 수 있다. 이때, 이온 전리함 배열 검출기(200)는 고체 물 팬텀 속에 내장되거나 또는 고체 물 팬텀과 테이블(101) 사이에 배치될 수 있다. 이는 본 명세서 전반에 걸쳐 동일하게 적용될 수 있다.
본 실험에서는 선형가속기(10)는 Clinac 21EX(Varian, USA)를 사용하였고, 2차원 이온 전리함 배열 검출기( 200)(2D ion chamber array detector)(20)는 독일 IBA dosimetry사의 I'mRT MatriXX 장비를 사용하였다.
이온 전리함 배열 검출기(200)(2D ion chamber array detector)(20)는 이더넷 케이블(Ethernet cable)을 통 해 분석 단말기(300)(PC)(30)와 CDMA/CD 프로토콜로 정의된 IEEE802.3 표준을 커버하는 LAN(10Mbps 10Base- T Ethernet, 100Mbps Fast Ethernet, 1000Mbps Gigabit Ethernet)으로 연결되고, TCP/IP를 사용하여 제어 정 보를 수신하고, 측정된 선량(dose) 정보를 전송한다.
이온 전리함 배열 검출기(200)는 타겟(142)으로 부터 조사된 방사선의 흡수선량을 측정하는 이온 전리함(ion chamber)들이 센서로서 2차원으로 matrix 형태 로 어레이 배열되고 2차원 선량 분포(2D dose distribution)를 측정하며, 방사선치료 선량 검증(dose verif ication)을 위해 사용될 수 있다. 이온 전리함 배열 검출기(200)는 이더넷(Ethernet)을 통해 분석 단말기(300)와 연결될 수 있다.
도 5와 도 6은 이온 전리함 배열 검출기를 쉬프트 하여 방사선의 검출 해상도 를 향상시키는 일 예에 대한 참조도면을 도시한다.
도 5를 참조하면, 이온 전리함 배열 검출기(200)가 원 위치에서 방사선을 검출 한 후, A 방향으로 쉬프트하여 타겟(142)에서 투사되는 방사선을 검출하면, 원 위치에서 검출된 결과와 쉬프트 위치에서 검출된 결과를 통합하여 A 방향에 대한 검출 해상도를 2배로 향상 시킬 수 있다. 마찬가지로, 도 6을 참조하면, 이온 전리함 배열 검출기(200)가 B 방향으로 쉬프트 할 때, B 방향으로 2배의 검출 해상도를 기대할 수 있다. 이에 따라, 이온 전리함 배열 검출기(200)를 원위치에서 방사선을 검출하고, 이후, A 방향 및 B 방향으로 쉬프트한 검출 결과를 통합하면, A 방향 및 B 방향에 대해 2배의 해상도를 획득할 수 있다.
도 7과 도 8은 표준 거리와 확장 거리에 따라 표현되는 선량 측면도의 일 예를 도시한다.
먼저, 도 7은 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리가 100.3cm 일 때의 선량 측면도(dose profile)를 나타낸다. 표준거리(100.3cm) 일 때의 선량 측면도에서, 실선(solid li ne)은 방사선 치료 계획에 따라 산출된 선량을 나타내고, 실선에 포함되는 삼각형 포인트는 실제 측정된 선량을 나타낸다. 도 7에서 삼각형 포인트는 가로 축(x 축) 기준으로 7.619mm 만큼 이격되어 있으며, 몇몇 삼각형 포인트는 치료 계획에 따른 선량과 일치하지 않음을 볼 수 있다. 즉 실선과 좌표가 동일하지 않은 측정값이 존재함을 볼 수 있다.
다음으로, 도 8은 타겟(142)과 이온 전리함 배열 검출기(200) 사이의 거리가 152.8cm 일 때의 선량 측면도를 나타낸 것으로 확장거리(152.8cm) 일 때의 선량 측면도에서 실선(slid line)은 방사선 치료 계획에 따라 산출된 선량을 나타내고, 다이아몬드 포인트는 실제 측정된 선량을 나타낸다. 도 8에서 다이아몬드 포인트는 가로 축(x축) 기준으로 5mm 이격되며, 표준거리(100.3cm) 대비 186% 만 큼 측정 포인트가 증가됨을 알 수 있다. 즉, 확장거리(152.8cm)를 이용하면 표준거리(100.3cm) 대비 186% 만큼의 측정 포인트가 증가하며, 이는 측정 포인트가 증가하는 만큼 해상도 향상을 기대할 수 있는 것이다.
이러한 해상도 향상을 위해 이온 전리함 배열 검출기(200)에 구비되는 이온 전리함의 수를 늘릴 필요가 없으며, 단지 테이블(101)과 타겟(142) 사이의 거리를 가감하면서 해상도를 증가시키고, 이온 전리함 배열 검출기(200)를 이온 전리함이 배치되는 2차원 평면상에서 좌, 우, 상, 하로 쉬프트 하여 해상도를 증가시킬 수 있는 것이다.
100 : 선형 가속기 200 : 이온 전리함 배열 검출기
300 : 분석 단말기
300 : 분석 단말기
Claims (11)
- 방사선이 방출되는 타겟(target)에서 이온 전리함 배열 검출기를 향해 투사되는 방사선의 검출 결과를 획득하는 분석 단말기를 통해 수행되며,
상기 이온 전리함 배열 검출기와 상기 타겟이 제1거리가 되도록 설정하고 상기 제1거리에 대한 방사선의 선량(dose)을 측정하는 단계;
상기 이온 전리 전리함 배열 검출기와 상기 타겟이 제2거리가 되도록 설정하고 상기 제2거리에 대한 방사선의 선량을 측정하는 단계; 및
상기 제2거리에서 검출되는 방사선의 선량을 상기 제1거리에 대한 해상도에서 표현되도록 변환하여 상기 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 확장하는 단계;를 포함하되,
상기 제2거리에 대한 방사선의 선량을 측정하는 단계는,
상기 이온 전리함 배열 검출기에 배열되는 이온 전리함 사이의 최단 거리 대비 1/2에 대응하는 거리를 제1방향 및 상기 제1방향에 대해 90도인 제2방향 중 어느 한 방향으로 쉬프트 후 상기 타겟에서 투사되는 방사선을 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 공간 분해능을 확장하는 단계는,
상기 제2거리에서 측정되는 상기 방사선의 선량을 상기 제1거리의 선량으로 변환하는 단계; 및
상기 제1거리의 선량으로 변환된 방사선의 선량이 상기 제1거리에 대한 해상도에서 표현되도록 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1거리의 선량으로 변환하는 단계는,
상기 타겟과 상기 이온 전리함 배열 검출기 사이의 거리에 대해 미리 정의된 방사선의 선량 데이터를 참조하여 변환하는 단계인 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 타겟과 상기 이온 전리함 배열 검출 기 사이에는,
고체 물 팬텀(solid water phantom)이 배치되며,
상기 이온 전리함 배열 검출기는,
상기 고체 물 팬텀을 통과한 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 공간 분해능은,
상기 제1거리에 대한 상기 제2거리의 비에 대한 제곱에 비례하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방법. - 환자를 거치하기 위한 테이블에 배치되며, 어레이 배열되는 이온 전리함을 이용하여 타겟에서 투사되는 방사선을 검출하는 이온 전리함 배열 검출기; 및
상기 타겟과 상기 이온 전리함 배열 검출기 사이의 거리가 제1거리에서 제2거리로 연장될 때, 상기 제2거리에서 검출되는 방사선 선량을 상기 제1거리의 해상도에 따른 방사선의 선량으로 변환하는 분석단말기;를 포함하되,
상기 이온 전리함 배열 검출기는,
복수의 이온 전리함을 구비하며, 상기 타겟과의 거리가 상기 제2거리일 때, 상기 복수의 이온 전리함 사이의 거리 대비 1/2 거리만큼 제1방향 및 상기 제1방향에 대해 90도 방향인 제2방향 중 어느 한 방향으로 쉬프트하며,
상기 분석 단말기는,
상기 이온 전리함 배열 검출기가 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 어느 한 방향으로 이동하기 이전에 방사선의 선량을 측정하고,
상기 이온 전리함 배열 검출기가 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 어느 한 방향으로 이동 후, 방사선의 선량을 측정하여 상기 제1방향 및 상기 제2방향 중 어느 한 방향에 대한 해상도를 배가하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치. - 제7항에 있어서,
상기 분석 단말기는,
상기 제2거리에서 측정되는 상기 방사선의 선량을 상기 제1거리의 선량으로 변환 후, 상기 제1거리의 선량으로 변환된 방사선의 선량이 상기 제1거리의 해상도에서 표현되도록 변환하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치. - 제7항에 있어서,
상기 테이블에는,
고체 물 팬텀(solid water phantom)이 배치되며,
상기 이온 전리함 배열 검출기는,
상기 고체 물 팬텀을 통과한 방사선을 검출하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 분석단말기는,
상기 타겟과 상기 이온 전리함 배열 검출기 사이의 거리에 대해 미리 정의된 방사선의 선량 데이터를 참조하여 상기 제2거리에서 검출되는 방사선의 선량(dose)을 상기 제1거리의 방사선 선량으로 변환하는 것을 특징으로 하는 이온 전리함 배열 검출기의 공간 분해능을 향상시키는 방사선 측정장치.
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