KR101937651B1 - 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치 - Google Patents
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Abstract
인광판을 삽입한 팬텀을 이용하여 3차원 선량분포를 측정하는 토모테라피 장치를 개시된다. 토모테라피 장치는, 제1 투명 부재; 제2 투명 부재; 제1 투명 부재 및 제2 투명 부재 사이에 위치하는 인광판을 포함하는 팬텀과; 인광판에서 발생하는 가시광선을 감지하여 영상을 저장하는 카메라; 및 카메라에 저장된 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성하는 영상 처리부를 포함한다. 따라서, 3차원 측정 방법은 토모테라피를 이용하여 방사선 치료의 결과를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 토모테라피 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인광판을 삽입한 팬텀을 이용하여 3차원 선량분포를 측정하는 토모테라피 장치에 관한 것이다.
토모테라피(Tomotherapy)는 세기조절 방사선치료와 CT의 기술을 접목한 것으로, 매 치료 시 CT를 이용하여 종양의 위치와 모양을 확인함과 동시에 더욱 정밀해진 세기조절 방사선치료를 암부위에 조사하는 치료이다.
토모테라피는 치료하고자 하는 암을 여러 개의 단층으로 나눈 뒤 각각의 단층에 수백 개의 가느다란 방사선을 360도 방향에서 조사하는데, 방사선이 환자에게 조사되는 방식이 독특하여 슬라이스(Slice) 치료 또는 나선형(Helical) 치료라고도 합니다.
보다 상세하게는, 나선형 토모테라피의 선량측정방법은 독특한 형태로 인해 종래의 선형가속기와 다르며 그 수행 과정 또한 다르다. 토모테라피의 선량측정은 전형적으로 토모테라피 전용 팬텀(phantom)을 이용하여 전리함으로써 측정한다. 또한, 선량측정 과정에서 토모테라피에 특화된 치료계획장치를 활용하는데, 이는 환자의 치료계획에 대해 팬텀을 이용하여 얻어진 영상에 계산된 선량을 재구성함으로써 실제 치료 시 사용되는 선량을 예측할 수 있다.
그러나, 현재까지 상용화된 토모테라피용 팬텀은 기존의 다른 팬텀들과 마찬가지로 3차원적 선량측정이 불가능하다. 특히, 나선형으로 세기조절방사선치료를 수행하는 토모테라피를 이용한 방사선치료는 기존의 세기조절방사선치료 보다 복잡하기 때문에 진정한 3차원적 선량보증 방법의 개발이 더욱 절실히 필요한 실정이다.
종래 기술인 한국 공개특허 제10-2013-0078470호는 특정위치에 조사되는 방사선량을 측정하는 팬텀 장치로서, 내부에 수용공간이 구비되고 일측면이 개방된 원기둥 형태의 케이스; 케이스와 동일한 소재로 제조되며 수용공간에 착탈 가능하게 수용된 몸체; 몸체에 구비되며 그 몸체의 길이 방향으로 오목하게 형성된 측정 홈부; 및 측정 홈부에 슬라이딩 가능하게 결합되며 몸체에 조사되는 방사선량을 측정하는 디텍터를 수용하는 홈 형태의 센서 설치부를 구비한 플러그 부재; 를 포함한 것을 특징으로 한다.
그러나 종래 기술은 특정 위치에 조사되는 방사선량을 측정하는 팬텀 장치와 대비되는 구성을 개시하고 있지 않다. 따라서, 종래 기술은 선량을 정확히 측정하는 점과 얻어진 이미지를 프로그레시브 방식으로 영상처리한 후 이를 3D입체 이미지로 구현하는 기술을 개시하고 있지 않다는 점에서 차이점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인광판을 삽입한 팬텀을 이용하여 3차원 선량분포를 측정하는 토모테라피 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 토모테라피 장치는, 제1 투명 부재; 제2 투명 부재; 제1 투명 부재 및 제2 투명 부재 사이에 위치하는 인광판을 포함하는 팬텀과; 인광판에서 발생하는 가시광선을 감지하여 영상을 저장하는 카메라; 및 카메라에 저장된 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성하는 영상 처리부를 포함한다.
여기에서, 상기 제1 투명 부재 및 상기 제2 투명 부재는, 플라스틱일 수 있다.
여기에서, 상기 팬텀은 원통형일 수 있다.
여기에서, 상기 팬텀은 환자 테이블의 이동에 독립적일 수 있다.
여기에서, 상기 팬텀은 방사선이 조사되는 동안 같은 위치를 유지할 수 있다.
여기에서, 상기 영상 처리부는, 환자 테이블이 움직인 피치와 시간 정보에 기반하여 3차원 입체 영상을 구성할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 토모테라피 장치는, 제1 투명 부재와; 제2 투명 부재; 및 제1 투명 부재 및 제2 투명 부재 사이에 위치하는 인광판을 포함하는 팬텀을 포함하되, 팬텀은 환자 테이블의 이동에 독립적이고, 방사선이 조사되는 동안 같은 위치를 유지한다.
여기에서, 상기 제1 투명 부재 및 상기 제2 투명 부재는, 플라스틱일 수 있다.
여기에서, 상기 팬텀은 원통형일 수 있다.
여기에서, 상기 토모테라피 장치는 인광판에서 발생하는 가시광선을 감지하여 영상을 저장하는 카메라; 및 카메라에 저장된 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 영상 처리부는, 환자 테이블이 움직인 피치와 시간 정보에 기반하여 3차원 입체 영상을 구성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치는 3차원적 선량 분포를 실시간으로 측정할 수 있는 획기적 토모테라피용 선량 보증 팬텀을 적용하여 토모테라피의 선량 보증이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 토모테라피는 나선형으로 치료하기 때문에 환자 테이블이 치료 중 이동하는 특징을 가지고 있고, 겐트리 한 바퀴 당 피치(pitch) 값을 가지고 있는 특징이 있기 때문에 이러한 특징을 이용하여 특수 제작한 팬텀은 치료 중 움직이지 않고 겐트리 중심에 계속적으로 위치하여 2차원 영상을 계속하여 촬영할 수 있고, 촬영된 영상에 영상 프레임(frame) 당 피치 값을 적용하여 3차원적 선량 분포 영상을 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 측정 방법은 토모테라피를 이용한 방사선 치료의 결과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인광판을 삽입한 팬텀을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인광판을 삽입한 팬텀을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치의 성능을 평가하기 위해 한 점, C자형, 멀티형의 3종류의 가상 표적에 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 토모테라피를 이용하여 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인광판에 대한 방사선 조사 시 발생된 초록색 인광을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법의 결과를 비교하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 구형 타겟의 슬라이스 별 선량분포를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 C자형 타겟의 선량분포를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인광판을 삽입한 팬텀을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치의 성능을 평가하기 위해 한 점, C자형, 멀티형의 3종류의 가상 표적에 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 토모테라피를 이용하여 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인광판에 대한 방사선 조사 시 발생된 초록색 인광을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법의 결과를 비교하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 구형 타겟의 슬라이스 별 선량분포를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 C자형 타겟의 선량분포를 나타내는 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인광판을 삽입한 팬텀을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인광판을 삽입한 팬텀을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치는, 팬텀(100), 카메라(200) 및 영상 처리부(미도시)를 포함하여 구성된다.
보다 상세하게는, 팬텀(100)은 제1 투명 부재(110), 제2 투명 부재(120) 및 제1 투명 부재(110) 및 제2 투명 부재(120) 사이에 위치하는 인광판(130)을 포함하여 구성된다. 또한, 팬텀(100)은 원통형으로 구성될 수 있다.
인광판(130)은 제1 투명 부재(110)와 제2 투명 부재(120) 사이에 위치하여 방사선(10)의 입사에 따라 가시광선(20)을 발생시킬 수 있다.
여기서, 제1 투명 부재(110) 및 제2 투명 부재(120)는 플라스틱일 수 있으며, 플라스틱의 종류에 특별한 한정이 있는 것은 아니다.
카메라(200)는 인광판(130)에서 발생하는 가시광선(20)을 감지하여 영상을 저장한다.
영상 처리부는 카메라(200)에 저장된 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성할 수 있다. 예컨대, 영상 처리부는 마이크로 프로세서로서 카메라(200)에 저장되는 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬텀의 예시적인 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 제1 투명 부재(110) 및 제2 투명 부재(120)에 해당하는 두 개의 플라스틱은 직경이 250mm이고, 두께가 80mm로 구성될 수 있다.
인광판(130)은 두 개의 플라스틱의 사이에 위치할 수 있다.
또한, 두 개의 플라스틱 및 인광판(130)으로 구성된 PVC 파이프에 끼워지는 형태로 제작될 수 있다. 여기서, PVC 파이프는 길이 365mm, 직경 265mm인 것을 활용할 수 있다.
실시간 선량측정용 인광판(130)의 조건은 잔상이 적어야 하고 인광효율이 좋아야 한다. 인광판(130)의 인광물질 별, 모델 별 특성을 살펴보면, 광자선 흡수효율은 입사광자선의 에너지, 인광물질의 종류와 양에 따라 다를 수 있다.
광전효과는 인광판(130)과 x선과의 주된 상호작용이다. 광전효과는 K-edge 보다 높은 에너지에서 최대가 되고, 변환효율은 인광물질의 종류와 반사층에 따라 결정된다.
다음의 표 1은 인광판 종류에 따른 광자선 흡수율을 나타낸다.
| Screen | X-ray (80 kVp) photon absorbtion (%) |
| High-speed CaWO4 | 38 |
| Medium-speed CaWO4 | 21 |
| Lanex Fast | 73 |
| Lanex Fine | 41 |
다음의 표2는 인광판에 따른 가시광선 발생 효율을 나타낸다.
| Screen | Typical conversion efficiencies (%) |
| CaWO4 | 5 |
| Lanex Fast | 18 |
또한, 본 발명의 실시예에 따른 팬텀(100)은 뒷부분을 투명하게 설계하여 셋업 시 뒤에서 나타나는 레이저가 인광판을 투과하여 레이저의 십자선을 볼 수 있도록 하여 카메라 초점을 용이하게 맞출 수 있도록 설계할 수 있다. 또한, 촬영 시 레이저는 끄고 불투명한 뚜껑으로 덮기 때문에 영상에는 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 팬텀(100)은 지지대 등을 이용하여 토모테라피 장치의 중심에 위치해야 하기 때문에 무게가 가벼울 필요가 있다. 따라서, 팬텀(100)은 직경을 줄이기는 곤란하기 때문에 side scatter를 고려한 최소 길이로 만들어야 한다.
토모테러피 장치를 개선하면서 카우치를 고정하여 기존의 나선형 치료 기능이 추가될 수 있고, 이를 통하여 팬텀(100)을 카우치 위에 놓고 치료 계획대로 빔을 조사하는 것이 가능하다.
또한, 최신 토모테라피 장치에서는 팬텀(100)을 카우치와 분리한 상태를 유지할 수 있고, 이를 통해 빔이 조사되는 동안 중심에 고정시키기 위한 지지대 등이 필요없을 수도 있다.
보다 상세하게는, 일반적으로 토모테라피 장치는 한 위치에서만 회전하는 슬릿빔에 움직이는 카우치 위에 놓인 팬텀(100) 또는 사람에 빔이 조사되는 동안 카우치를 일정 속도로 움직여 팬텀(100) 또는 사람 내부에 나선형 형태로 방사선을 조사하여 의도하던 선량분포 모양을 만들어줄 수 있다. 이 점을 이용하여 방사선이 조사되는 한 위치에서만 고정하여 획득된 동영상으로 흑화도를 얻는다면 시간이 즉 카우치가 움직인 피치가 될 수 있다. 또한, 이를 이용하여 삼차원 흑화도 측정, 다시 말해 삼차원 선량분포 측정이 가능하고, 렌즈의 화각에 따른 초점 거리를 두어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 팬텀(100)에 장착할 인광판(130)의 치료용 방사선에 대한 특성을 알아보기 위한 보정 데이터를 얻을 수 있다.
인광판(130)에 입사되는 방사선은 광전효과로 인한 가시광선을 발생시키고, 이러한 과정에서 일반적으로 흐림 효과(blurring effect)가 나타난다. 따라서, 카메라(200)에 의한 촬영된 영상은 흐림 효과가 포함되어 있으며 흐림 효과 커널(kernel)을 구해 이를 deconvolution 하는 방법으로 보정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 치료계획장치에서 원 모양, C자 모양, 다중표적 3종류의 가상의 표적을 만들고 각 표적에 10 Gy의 방사선을 전달하도록 치료계획을 수립할 수 있다.
원통형 팬텀(100)을 토모테라피 치료 테이블 위에 올려놓고 치료계획대로 방사선을 조사할 수 있다. 방사선이 인광판에 조사될 때 인광판(130)에서는 가시광선이 발생되고, 이 가시광선을 CCD카메라에서 포착하여 동영상으로 저장할 수 있다.
CCD 카메라로 촬영된 모든 프레임은 누적되었고 각 픽셀은 선량으로 변환될 수 있으며, 인광판(130)으로부터 나온 영상은 치료계획장치에서 계산된 선량분포와 비교할 수 있다. 여기서, 선량기울기(dose rate)와 픽셀 값의 관계그래프는 선량기울기 900 MU/min 까지 포화(saturated)되지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치의 성능을 평가하기 위해 한 점, C자형, 멀티형의 3종류의 가상 표적에 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 3 (a) 및 도 3 (d)는 타겟이 한 점일 경우의 성능 평가 결과를 나타내고, 도 3 (b) 및 도 3 (e)는 타겟이 C자형일 경우의 성능 평가 결과를 나타내며, 도 3 (c) 및 도 3 (f)는 타겟이 멀티형일 경우의 성능 평가 결과를 나타낸다.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 팬텀의 성능을 평가하고자 토모테라피를 이용하여 한 점, C자형, 멀티형 3종류의 가상 표적에 방사선을 조사한 결과이다.
흑화도를 즉시 선량 값으로 변환하였고 치료계획에서 계산된 결과와 감마지표를 이용하여 비교할 수 있으며, 각 표적에 따른 합격률을 나타낼 수 있다. 예컨대, 한 점일 경우 84.46%로 합격률이 가장 높았으며, C자 모양의 경우 80.38%로 가장 낮았다. 또한, 멀티형 표적은 83,28%로 예상보다 높게 나타났다.
도 4는 본 발명에 실시예에 따른 토모테라피를 이용하여 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타내는 예시도이다.
도 4a는 타겟이 한 점일 경우의 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타내고, 도 4b는 타겟이 C자형일 경우의 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타내며, 도 4c는 타겟이 멀티형일 경우의 원통형 팬텀에 치료계획에 따라 방사선을 조사한 결과를 나타낸다.
예를 들어, 도 4a는 길이 60 cm, 직경 26.5 cm의 원통형 팬텀 중심에 직경이 10 cm인 가상의 구형(sphere)의 타겟이 위치한 경우를 나타내고, 도 4b는 길이 60 cm, 직경 26.5 cm의 원통형 팬텀 중심에 외부 직경이 10 cm, 내부 직경 5 cm이고 한 쪽 부위를 터준 C자형 타겟이 위치한 경우를 나타낸다. 그리고, 도 4c는 직경이 8 cm, 4 cm, 2 cm인 세 개의 다른 크기의 가상의 구형이 길이 60 cm, 직경 26.5 cm의 원통형 팬텀 중심을 기준으로 각각 [-6, -6, 0], [10, 10, 1], [12, -12, -0.5]에 위치한 경우를 나타낸다.
또한, 모든 가상의 타겟은 어떠한 시스템에서도 재현이 가능하도록 설계하여 추후 일반 선현가속기에서 VMAT(volumetric arc therapy) 등을 측정할 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인광판에 대한 방사선 조사 시 발생된 초록색 인광을 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 3 종류의 타겟에 대한 치료플랜에 따라 각각 방사선을 조사한 경우에, 인광판에서 나타나는 초록색 인광을 볼 수 있고, 이를 통하여 플라스틱을 투과한 또렷한 빛을 볼 수 있다. 여기서, 원통형의 팬텀 벽면에 반사되는 빛도 함께 보이나 분석 시에는 제외될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 (a)는 2차원 측정 방법에 따른 예시를 나타내고, 도 6 (b)는 3차원 측정 방법에 따른 예시를 나타낸다.
도 6 (a)를 참조하면, 나선형으로 치료 시 환자 테이블(400)이 팬텀(100)과 함께 이동하여 한 슬라이스만 측정될 수 있다. 보다 상세하게는, 도 6 (a)에 따르면, 환자 테이블(400)을 멈추는 모드가 없었기 때문에 외부에서 팬텀(100)을 겐트리(300)의 중심에 고정시키는 기능만을 제공하였다. 즉, 팬텀(100)이 환자 테이블(400) 위에 놓인 형태로 환자 테이블(400)과 함께 치료 중 움직이고, 이로 인하여 2차원적 선량 분포만을 확인 가능하다.
도 6 (b)를 참조하면, 나선형으로 치료 시에도 불구하고 팬텀(100)을 고정시켜 모든 슬라이스의 영상을 획득할 수 있다. 보다 상세하게는, 도 6 (b)에 따르면, 환자 테이블(400)에 대한 고정 모드가 추가되어 팬텀(100)을 고정시키는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 팬텀(100)이 환자 테이블(400)과 분리되어 치료 중 환자 테이블(400)이 움직여도 팬텀(100)은 중심에 고정시켜 방사선이 조사되는 동안 같은 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 모든 방사선의 데이터를 획득할 수 있고, 이때 환자 테이블(400)이 움직인 피치와 시간 정보를 주면 3차원적 선량분포를 즉시 얻을 수 있다.
도 6 (b)에 따르면, 팬텀(100)은 환자 테이블(400)의 이동에 독립적일 수 있고, 방사선이 조사되는 동안 같은 위치를 유지할 수 있다.
또한, 카메라(200)는 현재 고정시키지는 않았으나 사진에서 열려있는 앞 부분 정중앙에 위치시키고 수동 모드에서 초점을 맞출 수 있고, 카메라(200)의 셋팅은 화이트 발란스 고정, ISO: 3200, 프로그레시브 30 fps, 1280*720 pixels 등의 조건으로 설정할 수 있다.
따라서, 영상 처리부는 환자 테이블(400)이 움직인 피치와 시간 정보에 기반하여 3차원 입체 영상을 구성할 수 있다.
여기서, 토모테라피 조사 시 피치 값은 0.287으로 하고 필드의 넓이(field width)는 2.5 cm으로 실험할 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 카우치 움직임(couch movement)는 겐트리 1회전 당 0.7175 cm 이고, 2.0 Gy의 경우 한 회전 당 약 12초가 소요될 수 있으며, 총 치료 시간은 선량과 종축방향의 길이에 따라 다를 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 2차원 측정 방법과 3차원 측정 방법의 결과를 비교하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 구형 타겟의 슬라이스 별 선량분포를 나타내는 예시도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치를 이용하여 C자형 타겟의 선량분포를 나타내는 예시도이다.
먼저, 도 7 (a), 도 7 (b) 및 도 7 (c)는 도 6 (a)에 따른 2차원 측정 방법에 따른 결과를 나타내고, 도 7 (d), 도 7 (e) 및 도 7 (f)는 도 6 (b)에 따른 3차원 측정 방법에 따른 결과를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 2차원 측정 방법에 따른 결과와 3차원 측정 방법에 따른 결과는 같은 치료임에도 불구하고 차이가 크다는 것을 알 수 있다.
2차원 측정 방법은 환자 테이블(400)의 움직임과 동시에 측정 장치인 팬텀(100)도 움직이며 측정을 하기 때문에 영상이 흐릿한 부분이 있다.
보다 상세하게는, 도 7 (a)는 2차원 측정의 처음 부분을 나타내고, 도 7 (b)는 2차원 측정의 중간 부분을 나타내며, 도 7 (c)는 2차원 측정의 끝 부분을 나타낸다. 도 7 (a), 도 7 (b) 및 도 7 (c)를 참조하면, 2차원 측정 방법은 처음 부분과 끝 부분이 필드의 마진 근처에 있기 때문에 영상이 흐리게 나타남을 알 수 있다. 즉, 모든 영상을 중첩시키면 2차원의 한 슬라이스의 분포만을 획득할 수 있다.
이와 비교하여, 3차원 측정 방법은 팬텀(100)이 항상 겐트리(300)의 중심에 위치해 있기 때문에 영상이 항상 또렷하다는 것을 알 수 있다. 즉, 이러한 영상은 모든 슬라이스 정보를 포함하고 있기 때문에 피치값을 적용해주면 도 7 (d), 도 7 (e) 및 도 7 (f)의 결과와 같이 3차원 측정을 가능하게 한다.
보다 상세하게는, 도 7 (d)는 3차원 측정의 처음 부분을 나타내고, 도 7 (e)는 3차원 측정의 중간 부분을 나타내며, 도 7 (f)는 3차원 측정의 끝 부분을 나타낸다. 도 7 (d), 도 7 (e) 및 도 7 (f)를 참조하면, 3차원 측정 방법은 처음, 중간, 끝 부분 모두 필드의 중심에 있기 때문에 2차원 측정과 달리 영상이 항상 또렷함을 알 수 있다. 즉, 모든 슬라이스 정보를 가지고 있기 때문에 3차원 선량 측정을 가능하게 한다.
도 8을 참조하면, 구형 타겟의 여러 슬라이스 별 선량 분포를 나타낸다. 도 8 (a)는 slice -5.0 cm인 경우를 나타내고, 도 8 (b)는 slice -2.5 cm를 나타내며, 도 8 (c)는 slice 0.0 cm를 나타낸다. 따라서, 슬라이스가 중심으로 갈수록 구형 타겟이 커짐을 확인할 수 있고, 이를 통하여 구형 타겟의 슬라이스 별 선량 분포 및 모든 슬라이스의 선량 분포를 확인할 수 있다.
도 9를 참조하면, C자형 타겟에 대한 정성적 비교를 나타내는데 C자형 타겟의 경우 크기가 작아 선량 분포가 뭉쳐서 나타남에도 불구하고 계산 값과 측정 값이 유사하게 나타난다. 보다 상세하게는, 도 9 (a)는 C자형 타겟의 선량 분포의 측정 결과를 나타내고, 도 9 (b)는 C자형 타겟의 선량 분포의 계산 결과를 나타낸다. 즉, 는 C자형 타겟의 선량 분포의 측정 결과와 는 C자형 타겟의 선량 분포의 측정 결과가 유사하게 나타남을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 토모테라피 장치는 3차원적 선량 분포를 실시간으로 측정할 수 있는 획기적 토모테라피용 선량 보증 팬텀을 적용하여 토모테라피의 선량 보증이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 토모테라피는 나선형으로 치료하기 때문에 환자 테이블이 치료 중 이동하는 특징을 가지고 있고, 겐트리 한 바퀴 당 피치(pitch) 값을 가지고 있는 특징이 있기 때문에 이러한 특징을 이용하여 특수 제작한 팬텀은 치료 중 움직이지 않고 겐트리 중심에 계속적으로 위치하여 2차원 영상을 계속하여 촬영할 수 있고, 촬영된 영상에 영상 프레임(frame) 당 피치 값을 적용하여 3차원적 선량 분포 영상을 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 측정 방법은 토모테라피를 이용하여 방사선 치료의 결과를 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 방사선 20: 가시광선
100: 팬텀 110: 제1 투명 부재
120: 제2 투명 부재 130: 인광판
200: 카메라 300: 겐트리
400: 환자 테이블
100: 팬텀 110: 제1 투명 부재
120: 제2 투명 부재 130: 인광판
200: 카메라 300: 겐트리
400: 환자 테이블
Claims (11)
- 제1 투명 부재;
제2 투명 부재; 및
상기 제1 투명 부재 및 상기 제2 투명 부재 사이에 위치하는 인광판을 포함하는 팬텀;
상기 인광판에서 발생하는 가시광선을 감지하여 영상을 저장하는 카메라; 및
상기 카메라에 저장된 영상을 처리하여 3차원 입체 영상을 구성하는 영상 처리부를 포함하며,
상기 팬텀은 환자 테이블의 이동에 독립적이고, 방사선이 조사되는 동안 같은 위치를 유지하는 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 영상 처리부는, 상기 환자 테이블이 움직인 피치와 시간 정보에 기반하여 상기 3차원 입체 영상을 구성하는 것을 특징으로 하는, 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR1020170120621A KR101937651B1 (ko) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치 |
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| KR1020170120621A KR101937651B1 (ko) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101937651B1 true KR101937651B1 (ko) | 2019-01-11 |
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| KR1020170120621A KR101937651B1 (ko) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 인광판을 삽입한 팬텀을 이용한 토모테라피 장치 |
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| KR (1) | KR101937651B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220092384A (ko) | 2020-12-24 | 2022-07-01 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 고정밀 방사선 치료를 위한 선량전달 정도관리 수행 방법 및 장치 |
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| JP2002267754A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 強度変調療法用吸収線量測定装置 |
| JP2003240858A (ja) | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 吸収線量分布測定装置 |
| KR101762616B1 (ko) * | 2016-10-11 | 2017-07-31 | 한국전기연구원 | 방사선 영상 획득 및 분석 장치, 그 방법 |
-
2017
- 2017-09-19 KR KR1020170120621A patent/KR101937651B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002267754A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 強度変調療法用吸収線量測定装置 |
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| 마선영 외 3명. 2차원 토모테라피 선량측정시스템의 정성적 평가. 한국의학물리학회. 2014, 25권 4호., 193~198페이지. 1부.* |
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