KR100758698B1 - 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경부 팬텀에 관한 것이다. 이는 선형가속기를 이용한 방사선치료를 위하여 환자를 수평으로 지지하는 치료테이블의 일단부에 설치되며 환자의 머리를 고정하는 헤드고정장치에 장착된 상태로, 선형가속기로부터 조사되는 방사선을 받아들여 조사된 방사선의 선량을 측정하기 위한 것으로서, 상기 헤드고정장치에 착탈 가능하게 장착되며 서로에 대해 조립 및 분해가 가능한 하부몸체부 및 상부몸체부로 이루어진 메인바디와; 상기 메인바디의 내부에 설치되고 외부로부터 조사된 방사선을 그 내부로 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도와 같은 조직밀도를 가지는 하나 이상의 모사체와; 상기 모사체를 사이에 두고 방사선 방출부의 반대편에 위치하며 모사체를 통과한 방사선의 선량을 측정하는 선량측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경부 팬텀은, 치료테이블의 외측부에 설치되므로 테이블에 방해받지 않고 상하 좌우 어느 방향에서도 팬텀 내부의 타겟 포인트로 방사선을 조사할 수 있어, 방사선량의 측정이 정확하게 이루어질 수 있음은 물론 그에 따라 환자치료에 대한 정확한 정도관리가 가능하여 선형가속기로 하여금 최적의 방사선의 출력을 유지하며 환자 치료에 대한 엄격한 정도관리을 할 수 있게 한다.

Description

세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀{Multipurpose Head and Neck Phantom for Dose Verification of Intensity Modulated Radiation Surgery}

도 1은 종래 방사선량 측정용 팬텀의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경부 팬텀이 치료 테이블에 장착되어 있는 모습을 부분적으로 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경부 팬텀을 부분적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 상기 도 3에 도시한 상부몸체부를 보다 상세히 도시한 사시도이다.

도 5는 상기 도 3에 도시한 팬텀이 헤드고정장치에 장착되는 원리를 설명하기 위하여 도시한 평단면도이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀에 적용할 수 있는 여러 종류의 모사체를 도시한 사시도이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀에 포함되는 이온함설치 플레이트 및 TLD설치 플레이트를 도시한 사시도이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀의 여러 사용예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11:선형가속기 13:본체 15:회전갠트리

17:방사선방출부 19:치료테이블 21:팬텀

23:엑스레이필름 25:헤드고정장치 25a:수직프레임

25b:장착구멍 31:팬텀 33:하부몸체부

33a:평면부 33b:공간부 33c:지지홈

33d:이온함관통구멍 33e:고정나사 33f:고정너트

33g:지지블록부 35:모사체 37:홀더플레이트

37a:돌출부 39:상부몸체부 39a:평면부

39b:공간부 39c:끼움돌기 39d:수용부

41:이온함설치플레이트 41a:이온함삽입구 41b:돌출부

43:TLD설치플레이트 43a:TLD설치구 43b:돌출부

45:TLD(열형광선량계) 47:엑스레이필름 49:이온함

51:메인바디

본 발명은 각종 방사선 출력장치에서 발생하는 방사선량(放射線量)을 측정하는 계측장치에 관한 것으로서, 특히 고에너지의 방사선을 출력하는 의료용 선형가속기로부터 출력되는 방사선의 선량(線量)을 계측하는 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경(頭頸)부 팬텀에 관한 것이다.

의료용으로 사용되는 방사선 중 치료방사선은 암환자의 종양에 가해져 암세포를 더 이상 번식하지 못하게 함으로써 암세포가 수명을 다해 죽게 하거나 환자의 고통을 경감하기 위해 사용된다.

이러한 방사선 치료는 예컨대 수술을 한 뒤 암 세포가 남아 있을 가능성이 높은 경우 재발을 방지하기 위해서, 또는 수술을 하지 못하는 경우, 또는 수술보다는 방사선 치료가 더 효과적인 경우, 또는 수술과 방사선 치료를 같이 병행하여 환자의 삶의 질을 높이고자 하는 경우, 또는 항암 약물 치료와 함께 항암 효과를 극대화하기 위해서 행해진다.

최근에는 다엽콜리메이터(multileaf collimator :MLC)를 이용하여 방사선의 세기를 종양의 모양과 크기 및 위치에 따라 변조하여, 최적의 에너지로 처방된 방사선을 부여하여 정상조직에서의 방사선에 의한 부작용을 감소시키고 치료성적을 극대화 할 수 있는 세기변조방사선치료(Intensity modulated radiation therapy: IMRT)방법이 각광받고 있다.

특히 두경부내의 소조사면에 대한 종양 치료의 경우, 두경부내에 방사선에 민감한 주요 장기가 많이 분포된 관계로, 소조사면 치료를 위한 상기 세기변조방사선 수술(Intensity modulated radiosurgery:IMRS)을 통한 환자치료는 치료계획 및 치료과정이 복잡하고 또한 정밀성을 요함으로 치료전 철저하고 엄격한 치료계획 및 정도관리가 필요하다.

한편, 상기 방사선치료는 선형가속기(linear accelerator)라고 하는 고가의 의료장비에 의해 이루어진다. 상기 선형가속기는 엑스레이 및 전자선을 출력할 수 있고 출력 에너지조절과 높은 선량율이 가능하여 현재 방사선 치료의 표준장비로 사용되고 있다.

상기 선형가속기로 방사선 치료를 수행할 때에 무엇보다 중요한 것은 선형가속기가 정확한 방사선량을 출력하도록 하는 것이다. 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 정확한 선량의 방사선을 조사하여야 최대의 치료효과를 거둘 수 있기 때문이다. 특히 두경부에 종양을 가진 환자에 적용되는 세기변조 방사선 수술(Intensity modulated radiation surgery)의 경우, 선형가속기가 치료계획에 따라 정확한 선량과 선량 분포를 출력하도록 하는 것은 더욱 중요한 일이다.

이에 따라 선형가속기를 사용하기 전에 선형가속기가 제대로 작동하는지 특히 방사선량의 조절이 정상적으로 이루어져 정확한 치료선량의 방사선을 출력하는지 등의 동작 정밀성을 미리 체크하여야 한다. 이를 정도관리(Quality Control)라고 한다. 상기 정도관리는 실제로 병원에서 세기변조방사선 치료 및 수술 (IMRT, IMRS)을 받는 모든 환자에 대해 별도로 반드시 수행되어야 하는 과정으로, 이온함과 엑스레이필름 또는 TLD(열형광선량계)를 이용한 절대선량 및 상대선량분포의 측정을 통해 이루어진다.

한편, 상기 정도관리를 위해 다양한 종류의 방사선량 계측장치가 사용되고 있다. 상기 방사선량 계측장치는 방사선방출부로부터 방사선을 조사(照射)받고 조사된 방사선량의 크기에 대응하는 전기적 신호를 발생하여 외부로 알려주는 기본 메카니즘을 갖는다.

도 1은 종래 방사선량 측정용 팬텀의 문제점을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 선형가속기(11)의 측부에 치료테이블(19)이 설치되어 있고 상기 치료테이블(19)의 일단부 상부에 팬텀(21)이 구비되어 있음을 알 수 있다.

상기 선형가속기(11)는, 본체(13)와, 상기 본체(13)에 장착되며 본체(13)에 대해 축회전 가능한 회전갠트리(15)로 구성된다. 상기 본체(13)에는 고전압발생장치나 마이크로웨이브발생장치 등이 내장되어 있고, 회전갠트리(15)의 내부에는 전자를 가속시키는 가속관과 자기장발생장치와 방사선방출부(17) 등이 내장되어 있다.

또한 상기 회전갠트리(15)의 방사선방출부(17) 하부에는 치료테이블(19)이 위치하고 있다. 상기 치료테이블(19)은 치료할 환자가 그 위에 드러눕는 베드로서 위치조절이 자유롭다.

한편, 상기 치료테이블(19)에 올려진 상태로 방사선방출부(17)로부터 이격되어 있는 팬텀(21)의 내부에는 엑스레이필름(23)이 내장되어 있다. 상기 엑스레이필름(23)은 방사선방출부(17)로부터 조사되는 방사선을 받아들여, 조사된 방사선의 상대 선량이나 2차원적 선량 분포 특성을 알아낼 수 있게 한다.

경우에 따라 상기 엑스레이필름 이외에 다른 선량측정수단을 적용할 수 도 있음은 물론이다. 예컨대 열형광선량계(이하, TLD)나 이온함 등을 엑스레이필름(23)이 있던 자리에 위치시켜 조사된 방사선량을 측정할 수 있는 것이다.

그런데 상기한 종래의 팬텀(21)은, 팬텀 자체가 치료테이블(19)의 상면에 지 지되어 있기 때문에, 이를테면 치료테이블(19)의 하부에서 상향 조사된 방사선은 치료테이블(19)을 투과하는 동안 선량이 감쇠되어 감쇠된 에너지가 엑스레이필름(23)에 도달하므로 정확한 선량측정을 할 수 없다.

이러한 문제는 TLD을 사용할 때나 이온함을 적용할 경우도 마찬가지이다. 결국, 치료테이블(19)을 투과함에 따라 치료테이블에 의한 선량의 감쇠가 이루어 진 후 TLD에 조사된 방사선량이, 방사선방출부(17)로부터 출발한 (처방된) 방사선량보다 적게 나타나므로 정확하지 못한 데이터를 얻게 되고, 잘못된 데이터에 기초해 방사선을 처방할 경우 감쇠된 양만큼의 방사선량을 과조사하게 되는 것이다.

상기와 같이 방사선량의 측정이 정확하게 이루어지지 못할 경우 정도관리가 어려워지며, 방사선 선량의 크기를 환자 종양의 특성에 맞추어 최적화하기가 불가능하므로 최적의 방사선을 처방할 수 없게 되어 치료효과가 매우 낮으며 경우에 따라 환자에게 종양 부위가 아닌 정상 부위에 필요 이상의 많은 선량을 가하여 치료성적이 저하되고 방사선에 의한 부작용이 증가할 수 있다.

아울러 상기한 종래의 팬텀(21)은 테이블 상부에 지지되어 있으므로 방사선 조사 가능 범위가 좁다. 즉, 회전갠트리(15)를 회전시켜 팬텀(21)에 방사선을 여러 각도로 조사함에 있어서 팬텀(21)의 상부와 측부에만 방사선을 가할 수 있지 팬텀(21)의 하부에서 상부로 방사선을 조사할 수는 없는 것이다. (치료테이블(19)에 막혀 있으므로 방사선을 상향 조사할 수 는 없다.)

다시말하면, 회전갠트리(15)를 회전시켜 팬텀(21)에 방사선을 여러 각도로 조사함에 있어서, 두경부 환자 치료에서 하부에서 상부로 방사선을 주로 조사하는 특성상, 팬텀(21)의 하부에서 상부로 방사선을 조사할 경우 정확한 절대선량 및 선량 분포를 측정할 수 없다. (실제 환자 치료시 환자의 머리가 치료테이블 밖으로 나오는 것과 달리 치료테이블(19)에 막혀 있기 때문에 방사선의 상향 조사시 정확한 정도관리를 할 수 없는 것이다.)

또한 환자 치료시와 다른 팬톰 설치 조건으로 정도관리 과정에서 가속기의 회전 갠트리와 환자 테이블이 충돌을 일으킬 수 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 치료테이블의 외측부에 설치되므로 환자가 치료받는 환경과 동일 한 조건으로 테이블에 방해받지 않고 상하 좌우 어느 방향에서도 팬텀 내부의 타겟 포인트로 방사선을 가할 수 있어, 그만큼 방사선 조사 가능범위가 넓고 자유로워 방사선량의 측정이 정확하게 이루어질 수 있으며, 체내의 공기나 뼈조직 등과 등가(equivalence)의 불균질 물질을 삽입함으로써 인체내 불균질한 조직분포에 따른 흡수선량을 측정할 수 있음은 물론, 이온함을 이용한 절대선량 측정과 필름을 이용한 상대선량 분포측정을 위해 한번의 팬텀 원점 설치로 원점 변화 없이 이온함 또는 필름 또는 TLD를 이용한 측정이 가능해 그에 따라 정확한 정도관리가 가능하여 선형가속기로 하여금 최적의 방사선을 출력하도록 할 수 있는 세기변조방사선수술을 위한 다목적 두경부 팬텀을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선형가속기를 이용한 방사선치료를 위하여 환자를 수평으로 지지하는 치료테이블의 일단부에 설치되며 환자의 머리를 고정하는 헤드고정장치에 장착된 상태로, 선형가속기로부터 조사되는 방사선을 받아들여 조사된 방사선의 선량을 측정하기 위한 것으로서,

상기 헤드고정장치에 착탈 가능하게 장착되며 서로에 대해 조립 및 분해가 가능한 하부몸체부 및 상부몸체부로 이루어진 메인바디와; 상기 메인바디의 내부에 설치되고 외부로부터 조사된 방사선을 그 내부로 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도와 같은 조직밀도를 가지는 하나 이상의 모사체와; 상기 모사체를 사이에 두고 방사선 방출부의 반대편에 위치하며 모사체를 통과한 방사선의 에너지를 측정하는 선량측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인바디는 원통의 형태를 취하되 그 일단부는 소정곡률의 구면을 가지며, 상기 하부몸체부 및 상부몸체부가 마주하는 대향면에는 상기 모사체를 설치하기 위한 공간부가 마련된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 선량측정부는; 일정두께의 아크릴판으로서 그 일측면에 다수의 TLD설치구가 형성되어 있는 TLD설치플레이트와, 상기 각 TLD설치구에 삽입되는 하나 이상의 열형광선량계(TLD)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선량측정부는; 일정두께의 아크릴판으로서 그 내부에 튜브형 이온함를 삽입 설치할 수 있는 이온함삽입구가 형성되어 있는 이온함설치플레이트와, 상기 이온함삽입구에 장착되는 이온함를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 선량측정부는; 상부몸체부와 하부몸체부의 사이에 설치되며 외부로부터 방사선을 조사받는 엑스레이필름인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공간부는 외부로 개방되고 소정 깊이를 갖는 홈이며, 상기 모사체는 아크릴이나 테프론으로 제작된 원통형부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀이 치료 테이블에 장착되어 있는 모습을 부분적으로 도시한 측면도이다.

도면을 참조하면, 치료테이블(19)의 일단부에 헤드고정장치(25)가 설치되어 있고, 상기 헤드고정장치(25)에 본 실시예의 팬텀(31)이 장착되어 있음을 알 수 있다.

상기 헤드고정장치(25)는 치료테이블(19)에 대해 착탈 가능한 공지의 고정구(fixture)로서 (환자의 치료대상부위가 머리일 경우) 환자의 머리를 고정하여 방사선 치료시 머리가 움직이지 못하도록 한다. 상기 헤드고정장치(25)에는 대략 U자 형태의 수직프레임(25a)이 포함된다. 상기 수직프레임(25a)은 그 내부영역에 환자의 머리를 수용 고정한다.

여하튼 본 실시예의 팬텀(31)은 고정너트(33f)를 통해 상기 수직프레임(25a)에 장착됨으로써 선형가속기(11)의 방사선 조사경로 내에 위치한다. 즉 상기 팬텀(31)은 치료테이블(19)의 외측부에 위치하여 회전갠트리(15)의 방사선방출부(17)가 팬텀(31)의 주위를 한바퀴 공전할 수 있다. 방사선방출부(17)가 팬텀(31)의 주위를 공전할 수 있으므로 그만큼 방사선 조사범위가 넓음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선량 측정용 팬텀을 부분적으로 도 시한 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 방사선량 측정용 팬텀은, 하부몸체부(33)와, 상기 하부몸체부(33)에 대응하며 하부몸체부(33)와 하나의 세트를 이루는 상부몸체부(39)와, 상기 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 선택적으로 끼워질 수 있는 홀더플레이트(37)와, 다양한 형상의 모사체(35)를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에는 후술할 이온함설치플레이트(도 7a의 41)나 TLD설치플레이트(도 7b의 43) 또는 엑스레이필름(도 8b의 47)이 장착된다. 상기 팬텀은 모사체(35)의 일부를 빼고 모두 아크릴로 제작한다.

상기 하부몸체부(33) 및 상부몸체부(39)는 (그 내부에 모사체와 선량측정부를 개재시킨 상태로) 결합되었을 때 원기둥의 형태를 취하되 일단부가 구면으로 만곡된 메인바디(도 8a의 51)를 이룬다. 상기 메인바디(51)는 사람의 머리를 모사한 것으로서 전체적인 형상은 원기둥의 일단부에 반구를 엎어놓은 모습이다. 특히 갠트리의 회전 중심점으로부터 팬톰내의 방사선 조사 타겟 포인트의 깊이가 모든 각도에서 동일하다.

여하튼 상기 하부몸체부(33)의 저면 즉 외주면은 반원기둥 및 반구의 곡률을 가지고 상면은 평평하게 가공되어 평면부(33a)를 제공한다. 상기 평면부(33a)에는 공간부(33b)가 마련되어 있다. 상기 공간부(33b)는 일정직경을 갖는 원통형 홈으로서 그때 그때 필요한 모사체(35)를 수용한다. 특히 상기 공간부(33b)의 중심축과 평면부(33a)가 교차하는 교차점(z)으로부터 화살표 A, B, C방향 거리는 동일하게 제작함이 좋다. 상기 화살표 A,B,C방향은 마치 3차원 직각좌표와 같이 상호 직교한다.

상기 평면부(33a)의 일측에는 지지블록부(33g)가 마련되어 있다. 상기 지지블록부(33g)는 평면부(33a)에 일체를 이루며 수직으로 돌출된 육면체 형식의 돌기로서, 상부몸체부(39)의 저면에 형성되어 있는 수용부(39d)에 맞추어 진다. 상기 지지블록부(33g)가 수용부(39d)에 끼워짐으로써 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)가 정렬된다.

아울러 상기 지지블록부(33g)의 일측에는 지지홈(33c)이 형성되어 있다. 상기 지지홈(33c)은 홀더플레이트(37)나 이온함설치플레이트(41) 또는 TLD설치플레이트(43)의 돌출부(37a,41b,43b)를 수용 고정함과 동시에 상부몸체부(39)의 끼움돌기(39c)도 수용한다. 상기 끼움돌기(39c)가 지지홈(33c)에 끼워짐에 따라 하부몸체부(33)에 대한 상부몸체부(39)의 결합이 견고히 유지된다.

또한 상기 지지홈(33c)은 이온함관통구멍(33d)을 통해 반대측으로 개방되어 있다. 상기 이온함관통구멍(33d)은 도 8c에 도시한 바와같이 이온함(49)을 통과시키는 통로로서 수평으로 연장되어 있다.

한편, 상기 공간부(33b)의 내부에는 필요한 종류의 모사체(35)가 삽입 적용된다. 상기 모사체(35)는 공간부(33b)의 내주면에 접할 수 있도록 원통의 형태를 취하는 부재로서 아크릴이나 테프론으로 제작된다. 상기 모사체(35)의 형상이나 사이즈는 다양하며 필요에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 인체내의 빈공간을 모사할 경우에는 상기 공간부(33b)를 비워둔다.

여하튼, 상기 모사체(35)는 외부에서 조사된 방사선을 내부로 통과시키며 그 자신을 통과한 후의 방사선의 선량을 알아내도록 한다. 잘 알려진 바와같이 아크릴은 그 밀도가 인체내의 일반조직의 밀도와 비슷하므로 인체조직을 모사할 때 주로 사용한다. 따라서 아크릴로 제작된 모사체(35)를 사용할 경우 인체내의 소정깊이에 도달할 방사선의 선량을 모사체(35)의 같은 깊이에 도달한 방사선의 선량을 통해 알 수 있는 것이다.

또한 테프론은 인체내의 뼈의 조직밀도와 유사하다. 따라서 테프론으로 제작된 테프론 모사체(35)를 사용할 경우, 인체내 뼈의 뒤쪽에 도달할 방사선의 선량을 (관심부위를 덮고 있는 뼈의 두께와 동일한 두께를 갖는) 테프론 모사체(35)를 통과한 방사선의 선량을 통해 파악할 수 있다.

이를테면, 암환자의 종양이 뼈의 하부에 숨어있을 경우 필요한 크기의 방사선량이 뼈를 통과하여 종양에 도달하여야 하므로, 테프론으로 제작된 모사체(35)를 뼈의 두께에 해당하는 두께만큼 적층한 상태로 팬텀(31)에 방사선을 조사하여 테프론 모사체(35)를 통과한 후의 방사선량을 알아냄으로써, 실제 시술시 뼈를 통과해 종양에 가해질 방사선량을 알아낼 수 있어 선형가속기의 선량을 치료계획에 맞추어 정확히 세팅 할 수 있는 것이다.

또한 모사체의 내부에 별도의 공간을 마련하거나 아니면 공간부(33b)를 비워둠으로서 구강의 내부 및 기도와 같은 빈공간에 대한 방사선량의 측정을 모사할 수 있다.

또한 상기 지지블록부(33g)에는 두 개의 고정나사(33e)가 나란하게 고정되어 있다. 상기 고정나사(33e)는 이온함관통구멍(33d)을 사이에 두고 일정 간격 이격된 상태로 수평으로 연장된다. 아울러 상기 고정나사(33e)에는 고정너트(33f)가 치합하고 있다. 상기 고정너트(33f)는 고정나사(33e)에 나사 결합하여 좌우로 회전함으로써 지지블록부(33g)측으로 근접하거나 지지블록부(33g)로부터 멀어질 수 있다.

상기 고정나사(33e) 및 고정너트(33f)는 하부몸체부(33)를 헤드고정장치(도 2의 25)에 수평 지지시키기 위한 것이다. 즉, 도 5에 도시한 바와같이 양측의 고정나사(33e)를 U자 형태의 수직프레임(25a) 양단의 장착구멍(25b)에 삽입하고 고정너트(33f)로 하여금 수직프레임(25a)을 화살표 f방향으로 가압함으로써, 헤드고정장치(25)에 팬텀(31)을 위치시킬 수 있는 것이다.

상기 상부몸체부(39)는 하부몸체부(33)와 세트를 이루는 것으로서 그 하부에 평면부(39a)를 갖는다. 상기 평면부(39a)는 홀더플레이트(37) 또는 이온함설치플레이트(41) 또는 TLD설치플레이트(43)를 덮는 커버플레이트(도 7b의 44)에 면접하는 수평면이다. 또한 상기 상부몸체부(39)의 상부는 일정곡률을 갖는 부분 원통면 및 부분 구면으로 만곡되어 있다. 상기 상부몸체부(39)의 형상은, 수용부(39d)를 제외하면 하부몸체부(33)의 (지지블록부(33g)를 제외한) 형상과 같다.

상기 평면부(39a)에는 일정직경을 가지며 하부로 개방된 원통형 공간부(39b)가 마련되어 있다. 상기 공간부(39b)에는 상기한 모사체(35)가 삽입 설치된다. 상기 공간부(39b)의 기능은 하부몸체부(33)에 마련되어 있는 공간부(33b)와 동일하다.

아울러 상기 평면부(39a)의 후방측에는 수용부(39)가 형성되어 있다. 상기 수용부(39)의 내부 영역에는 끼움돌기(39c)가 마련되어 있다. 상기 끼움돌기(39c)가 하부몸체부(33)의 지지홈(33c)에 삽입됨으로써, 하부몸체부(33)에 대한 상부몸체부(39)의 위치가 유지됨은 상기한 바와같다.

상기 홀더플레이트(37)는 일정두께를 가지며 그 사이에 엑스레이필름(도 8b의 47)을 수용한 상태로 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 개재된다. 상기 엑스레이필름(47)은 외부에서 조사된 방사선의 2차원적 분포 특성을 알 수 있게 하는 선량측정부이다.

또한, 상기 홀더플레이트(37)의 후방에는 돌출부(37a)가 일체로 구비되어 있다. 상기 돌출부(37a)는 지지홈(33c)에 수평으로 삽입되어 하부몸체부(33)에 대해 홀더플레이트(37)가 견고히 위치하도록 한다.

아울러 상기 홀더플레이트(37)의 외측면에는 하나씩의 모사체지지홈(37b)이 형성되어 있다. 상기 각 모사체지지홈(37b)은 상기 공간부(33b,39b)와 같은 직경을 갖는 홈으로서, 공간부(33b,39b)에 삽입된 상태로 평면부(33a,39a)로부터 돌출된 모사체를 수용하여 팬텀을 구성하는 각 구성요소들이 안정적으로 위치하도록 한다. 이를테면 비정상적으로 가해진 측방향 힘에 의해 상부몸체부(39)가 하부몸체부(33)로부터 틀어지지 않도록 하는 것이다.

도 4는 상기 도 3에 도시한 상부몸체부를 뒤집어 도시한 사시도이다.

도시한 바와같이, 상부몸체부(39)의 (하부몸체부(도 3의 33)를 향하는) 저면에 평평한 평면부(39a)가 형성되어 있고, 상기 평면부(39a)의 중앙부에 원통형 공간부(39b)가 마련되어 있다. 또한 수용부(39d)에는 끼움돌기(39c)가 위치하고 있 다.

도 5는 상기 도 3에 도시한 하부몸체부(33)가 헤드고정장치(25)의 수직프레임(25a)에 장착된 모습을 도시한 일부 평단면도이다.

도시한 바와같이, 하부몸체부(33)의 후방에 고정되어 있는 두 개의 고정나사(33e)가 수직프레임(25a) 양단에 마련되어 있는 장착구멍(25b)에 각각 삽입되어 있고, 그 상태로 고정너트(33f)가 수직프레임(25a)을 죄어 화살표 f방향으로 가압하고 있다.

상기 수직프레임(25a)이 치료테이블(도 2의 19)에 고정되어 있는 이상, 고정너트(33f)를 통해 하부몸체부(33)를 수직프레임(25a)에 지지함으로써, 도 2에 도시한 바와같이 팬텀(31)을 치료테이블(19)의 외측부에 고정시킬 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀에 적용할 수 있는 여러 종류의 모사체 중 일부를 예를 들어 도시한 사시도이다.

본 실시예의 팬텀에 적용되는 모사체(35)는 상기 공간부(33b,39b)의 내주면에 면접할 수 있도록 일정 외경을 가지는 한도내에서 여러 형상을 가질 수 있다.

도 6a에 도시한 모사체(35)는 투명아크릴로 제작된 것으로서 상반부는 원통의 형태를 취하고 하반부는 원기둥의 형태를 취한다. 또한 도 6b에 도시한 모사체(35)는 도 6a와 같은 형상을 가지되 불투명한 테프론으로 제작된 경우이다. 도 6c의 모사체(35)는 투명아크릴로 제작된 단순 원기둥 형태의 모사체이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀에 포함되는 이온함설치플레이트 및 TLD설치플레이트를 도시한 사시도이다.

도 7a에 도시한 이온함설치플레이트(41)는 도 8c에 도시한 바와같이 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 튜브형 이온함(49)을 수평으로 위치시키기 위한 이온함설치수단이다.

상기 이온함설치플레이트(41)는 일정두께의 아크릴판으로 제작되며 후방에 돌출부(41b)를 갖는다. 기본적으로 이온함설치플레이트(41)는 상기한 홀더플레이트(37)와 동일한 평면 형상을 갖는다.

상기 돌출부(41b)는 지지블록부(33g)의 지지홈(33c)에 삽입 지지되는 부위이다. 아울러 상기 이온함설치플레이트(41)의 내부에는 이온함삽입구(41a)가 형성되어 있다. 상기 이온함삽입구(41a)는 일직선으로 연장된 홈으로서 그 내부에 이온함(도 8c의 49)를 수용한다.

특히 상기 이온함삽입구(41a)는 이온함설치플레이트(41)를 하부몸체부(33)상에 정위치 시켰을 때 이온함관통구멍(33d)과 일직선을 이룬다. 또한 상기 이온함삽입구(41a)의 연장 단부는 최소한 공간부(33b,39b)의 중심(도 3의 z)을 통과하여야 한다.

아울러 상기 이온함설치플레이트(41)의 상하면에는 모사체지지홈(41c)이 형성되어 있다. 상기 모사체지지홈(41c)은 도 8c에 도시한 바와같이, 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)로부터 상하로 돌출된 모사체(35)를 부분적으로 수용하여 팬텀을 안정적으로 유지한다.

또한 도 7b에 도시한 TLD설치플레이트(43)는 일정두께의 아크릴판으로 제작되며 홀더플레이트(37)와 동일한 평면형상을 가진다. 상기 TLD설치플레이트(43)의 상면에는 다수의 TLD설치구(43a)가 형성되어 있다. 상기 TLD설치구(43a)는 TLD설치플레이트(43)의 상면 중앙부에 규칙적인 패턴으로 배열되며 그 내부에 TLD(도 8a의 45)를 수용한다. 상기 TLD설치구(43a)의 밀도나 배열 패턴은 경우에 따라 얼마든지 달라질 수 있다.

상기 TLD(45)는 방사선 분야에서 널리 사용되고 있는 열형광선량계이다. 아울러, 상기 TLD설치플레이트(43)에도 돌출부(43b)가 구비되어 돌출부(43b)를 지지홈(33c)에 삽입함으로써, TLD설치플레이트(43)를 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39) 사이에 견고히 위치시킬 수 있다.

또한 상기 TLD설치플레이트(43)의 상부에는 커버플레이트(44)가 위치한다. 상기 커버플레이트(44)는 TLD설치구(43a)에 수용되어 있는 TLD(45)가 TLD설치구(43a) 외부로 나오지 않도록 커버한다. 상기 커버플레이트(44)의 상면에도 모사체지지홈(44a)이 마련되어 있다. 상기 모사체지지홈(44a)은 도 8a에 도시한 바와같이 평면부로부터 돌출된 모사체(35)를 부분적으로 수용 지지한다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬텀의 여러 사용예를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면으로서 상기 고정나사(33e) 및 고정너트(33f)는 생략하였다.

도 8a에 도시한 팬텀(31)은, 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)와 모사체(35) 및 TLD설치플레이트(43)가 조합된 경우이다. 도면을 참조하면, 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 TLD설치플레이트(43)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 이 때 상기 TLD설치플레이트(43)의 돌출부(도 7b의 43b)가 하부몸체부(33)의 지지 홈(33c)에 삽입되어 있음은 물론이다. 또한 상기 TLD설치플레이트(43)의 TLD설치구(43a)에는 TLD(45)가 삽입되어 있다. 아울러 TLD설치플레이트(43)와 상부몸체부(39)의 사이에는 커버플레이트(44)가 적층되어 있다.

특히 상기 상부몸체부(39)의 공간부에는 필요한 종류의 모사체(35)가 삽입되어 있다. 상기 모사체(35)는 아크릴로 제작된 것일 수 도 있고 테프론으로 제작된 것이거나 그 이외의 다른 재질로 제작된 것일 수 있다.

상기와 같이 구성된 팬텀(31)을 헤드고정장치(도 2의 25)에 세팅한 상태로 방사선을 조사하면, 방사선은 상부몸체부(39)를 하향 통과하며 일부는 TLD(45)에 직접 도달하고 다른 일부는 모사체(35)를 거쳐 TLD(45)에 도착한다. 상기 모사체(35)를 통과한 방사선과 모사체(35)를 통과하지 않은 방사선의 절대선량 및 상대선량 차이는 TLD를 수거한 후 TLD리더를 통해 파악된다.

상기 모사체(35)가 테프론일 경우, 모사체(35)를 통과한 방사선의 선량은 인체내의 뼈조직을 통과한 후의 방사선의 선량에 대응하는 에너지를 갖는 방사선이다.

계속하여 도 8b를 참조하면, 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 두 장의 홀더플레이트(47)가 구비되어 있고, 상기 홀더플레이트(47)의 사이에는 엑스레이필름(47)이 끼워져 있음을 알 수 있다. 아울러 하부몸체부(33)의 공간부와 상부몸체부(39)의 공간부에 모사체(35)가 각각 적용되어 있다. 상기 모사체(35)의 종류가 필요에 따라 선택되어짐은 상기한 바와같다.

상기와 같이 조합된 팬텀(31)을 헤드고정장치(25)를 통해 방사선 조사경로 내에 위치시킨 후 팬텀(31)에 방사선을 조사하면, 상기 모사체(35)를 통과한 후의 방사선이 엑스레이필름(47)에 도달하고, 추후 엑스레이필름의 분석을 통해 필름이 위치한 깊이에서의 방사선 에너지의 평면적 준위를 알 수 있다.

도 8c는 도 8b와 달리 하부몸체부(33)와 상부몸체부(39)의 사이에 이온함(49)이 설치되어 있는 경우이다. 상기 이온함(49)은 이온함삽입구(41a)에 끼워진 상태로 모사체(35)의 사이에 위치하며 모사체(35)를 통과한 방사선에 의해 조사된다. 상기 이온함(49)은 조사된 방사선의 선량을 감지하고 그 내용을 외부의 작업자에게 알려준다.

상기한 도 8a 내지 도 8c를 통해 설명한 팬텀(31)의 조합 예는 여러 조합예 중 일부분에 불과한 것이다. 사실 팬텀(31)의 내부구성은 방사선을 조사할 (실제 환자 몸 속의) 타켓 부위를 둘러싸는 체내의 비균질조직에 대응하여 설계되어야 하므로, 도 8a 내지 도 8c에 도시한 것보다 복잡한 구성을 갖는다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 방사선량 측정용 팬텀은, 치료테이블의 외측부에 설치되므로 테이블에 방해받지 않고 상하 좌우 어느 방향에서도 팬텀 내부의 타겟 포인트로 방사선을 가할 수 있어, 그만큼 방사선 조사 가능범위가 넓고 방사선량의 측정이 정확하게 이루어질 수 있음은 물론 그에 따라 정확한 정도관리 가 가능하여 선형가속기로 하여금 최적의 방사선을 출력 할 수 있게 한다.

Claims (6)

1. 선형가속기를 이용한 방사선치료를 위하여 환자를 수평으로 지지하는 치료테이블의 일단부에 설치되며 환자의 머리를 고정하는 헤드고정장치에 장착된 상태로, 선형가속기로부터 조사되는 방사선을 받아들여 조사된 방사선의 선량을 측정하기 위한 것으로서,

   상기 헤드고정장치에 착탈 가능하게 장착되며 서로에 대해 조립 및 분해가 가능한 하부몸체부 및 상부몸체부로 이루어진 메인바디와;

   상기 메인바디의 내부에 설치되고 외부로부터 조사된 방사선을 그 내부로 통과시키되 신체의 소정부위의 조직밀도와 같은 조직밀도를 가지는 하나 이상의 모사체와;

   상기 모사체를 사이에 두고 방사선 방출부의 반대편에 위치하며 모사체를 통과한 방사선의 에너지를 측정하는 선량측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 메인바디는 원통의 형태를 취하되 그 일단부는 소정곡률의 구면을 가지며, 상기 하부몸체부 및 상부몸체부가 마주하는 대향면에는 상기 모사체를 설치하기 위한 공간부가 마련된 것을 특징으로 하는 세기변조방사수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 선량측정부는;

   일정두께의 아크릴판으로서 그 일측면에 다수의 TLD설치구가 형성되어 있는 TLD설치플레이트와,

   상기 각 TLD설치구에 삽입되는 하나 이상의 열형광선량계(TLD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 선량측정부는;

   일정두께의 아크릴판으로서 그 내부에 이온함를 삽입 설치할 수 있는 이온함삽입구가 형성되어 있는 이온함설치플레이트와,

   상기 이온함삽입구에 장착되는 이온함를 포함하는 것을 특징으로 하는 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 선량측정부는;

   상부몸체부와 하부몸체부의 사이에 설치되며 외부로부터 방사선을 조사받는 엑스레이필름인 것을 특징으로 하는 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 공간부는 외부로 개방되고 소정 깊이를 갖는 홈이며,

   상기 모사체는 아크릴이나 테프론으로 제작된 원통형부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 세기변조방사선 수술을 위한 다목적 두경부 팬텀.

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