KR101098566B1 - 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법 - Google Patents

강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101098566B1
KR101098566B1 KR1020090051623A KR20090051623A KR101098566B1 KR 101098566 B1 KR101098566 B1 KR 101098566B1 KR 1020090051623 A KR1020090051623 A KR 1020090051623A KR 20090051623 A KR20090051623 A KR 20090051623A KR 101098566 B1 KR101098566 B1 KR 101098566B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measuring
particle beam
strong particle
absorbed dose
axis
Prior art date
Application number
KR1020090051623A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100132835A (ko
Inventor
홍병식
이경세
심광숙
Original Assignee
고려대학교 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
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020090051623A priority Critical patent/KR101098566B1/ko
Publication of KR20100132835A publication Critical patent/KR20100132835A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101098566B1 publication Critical patent/KR101098566B1/ko

Links

Images

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
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1071—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the dose delivered by the treatment plan
    • 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
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/161—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting
    • G01T1/1611—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting using both transmission and emission sources sequentially
    • G01T1/1612—Applications in the field of nuclear medicine, e.g. in vivo counting using both transmission and emission sources sequentially with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • 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
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/1087—Ions; Protons

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

본 발명은 강입자 빔 치료를 위한 강입자 빔 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 일면에 따른 강입자 빔 측정 장치는, 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하는 2차원 위치 측정모듈 및 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정모듈을 포함한다.
강입자, 암 치료, 빔 측정 장치

Description

강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법{Beam-measurement detector for hadron-beam therapies and beam-measurement method}
본 발명은 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 암 치료 전 환자에게 제공할 강입자 빔의 조건에 대한 데이터를 실시간으로 제공할 수 있는 빔 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
양성자 빔 또는 이온 빔을 치료에 활용할 때, 조사될 빔의 프로파일과 흡수선량을 정확하게 측정하는 기술은 치료 효과의 신뢰성과 안전성을 극대화하는데 매우 중요하다. 빔 치료 장비는 치료의 정확성을 위해 환자마다 각각 다르게 전체 선량, 빔의 크기, 도달 깊이 등의 빔 조건을 결정하여 정확히 제공해야 한다. 암 치료 시 보상체를 이용하여 입자 빔이 환자에게 적절한 에너지, 공간적인 분포, 빔 도달거리 등을 갖도록 조절한다. 이때 마련된 입자 빔의 조건을 정확하게 검증하는 수단으로서 빔 측정 검출기의 역할이 치료 효과 및 안전성을 확보하는데 매우 중요하다.
종래에 빔의 조건을 마련하기 위해 기존에 널리 이용되어 왔던 방법은 소형 이온 검출기를 사용하여 측정하는 방법이다. 소형 이온 검출기를 사용할 경우 워터 팬텀(water phantom)에 빔을 조사하고 빔이 투과되는 지역에 이온 검출기를 이동시키며 스캔하는 방법으로 흡수선량에 대한 3차원적 분포를 측정한다. 이러한 방법을 적용할 경우 필요한 전 지역을 측정하는데 최소한 2시간 이상 소요된다. 여러 겹의 섬광판을 사용하는 경우 이온 검출기를 사용할 때에 비해 소요 시간은 짧지만 데이터를 정확히 정량화 하는데 한계가 있다.
　　　한편 최근 빔 치료 효과를 높이기 위해 빔 조사 위치를 빠른 속도로 바꾸며 스캔하는 동적모드 빔(dynamic-mode beam) 치료법이 개발되었으며, 국립암센터에서도 2010년 이후 이 치료법을 도입할 예정으로 있다. 동적 모드 빔 치료법은 연필심과 같이 매우 가는 빔을 이용하여 환부를 정밀하게 치료하는 것을 말한다. 그러나 동적 모드 빔 치료법을 위해서는, 1 ms 정도의 짧은 시간마다 빔의 3차원적 정보를 실시간으로 처리하여 영상화할 수 있어야 하므로, 기존의 빔 측정 방법은 동적 모드 빔(dynamic- mode beam)에 대한 적용이 사실상 불가능하다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 강입자 빔의 프로파일, 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 빔 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 빔 측정 장치는, 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하는 2차원 위치 측정모듈 및 상기 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 빔 측정 장치는, 적층된 복수의 섬광섬유층 및 강입자 빔이 상기 복수의 섬광섬유층을 투과할 때, 상기 각 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 상기 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하는 복수의 2차원 위치 측정모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 빔 측정 장치는, 적층된 복수의 섬광기판으로서, 상기 각 섬광기판은 다수의 격자 셀로 구분되는 복수의 섬광기판 및 강입자 빔이 상기 복수의 섬광기판을 투과할 때, 상기 각 섬광기판에서 유발되는 광으로부터 상기 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정모듈을 포 함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 빔 측정 방법은, 섬광체로 강입자 빔을 조사하는 단계와, 상기 강입자 빔이 통과하는 2차원 평면상의 위치를 측정하는 단계 및 상기 강입자 빔의 도달 깊이 및 상기 도달 깊이에 따른 흡수 선량을 측정하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 강입자 빔의 프로파일, 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 강입자 빔 치료를 위한빔 측정 장치 및 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 빔 측정 장치로 도달 깊이에 따른 흡수선량을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면 실시예에 따른 빔 측정 장치(200)는 2차원 위치 측정모듈(201) 및 흡수선량 측정모듈(202)을 포함한다.
2차원 위치 측정모듈(201)은 빔 조사 장치(217)로부터 조사된 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하며, 흡수선량 측정모듈(202)은 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정한다.
구체적으로 2차원 위치 측정모듈(201)은 섬광섬유층(209, 213)과, 강입자 빔의 진행시 섬광섬유층(209, 213)에서 유발되는 광으로부터 제1 축(axis), 예컨대 x축 상의 강입자 빔의 위치를 측정하는 제1 축 위치 측정부(211)와, 제1 축과 서로 다른 제2 축, 예컨대 x축과 수직한 y축 상의 강입자 빔의 위치를 측정하는 제2 축 위치 측정부(215)를 포함한다. 제1 및 제2 축 위치 측정부(211, 215)는 강입자 빔의 진행시 섬광섬유층(209, 213)에서 유발되는 광을 전기신호로 변환하여 2차원 위치를 측정할 수 있다.
여기서 섬광섬유층(209, 213)은 제1 서브 섬광섬유층(213)과 제2 서브 섬광섬유층(209)을 포함할 수 있는데, 제1 서브 섬광섬유층(213)은 제1 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유(213a~213n)를 포함하고, 제2 서브 섬광섬유층(209)은 제2 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함한다.
강입자 빔이 이러한 제1 서브 섬광섬유층(213)의 어느 하나의 섬광섬유를 투과하면서 광이 유발되고, 유발된 광은 해당 섬광섬유를 따라 이동하여 제1 축 위치 측정부(211)에 의해 검출되며, 어떠한 섬광섬유에서 광이 유발되었는지 여부를 판단하여 제1 축 상의 위치를 측정한다. 또한 강입자 빔이 제2 서브 섬광섬유층(209)의 어느 하나의 섬광섬유를 투과하면서 광이 유발되고, 유발된 광은 해당 섬광섬유를 따라 이동하여 제2 축 위치 측정부(215)에 의해 검출되며, 어떠한 섬광섬유에서 광이 유발되었는지 여부를 판단하여 제2 축상의 위치를 측정한다.
이러한 제1 및 제2 축 위치 측정부(211, 215)는 각 섬광섬유에 연결된 복수의 포토다이오드를 포함하여, 어떤 포토다이오드가 광을 전기신호로 변환하였는지 여부로써 광이 어떠한 섬광섬유에서 광이 유발되었는지 여부를 판단할 수 있다. 제1 및 제2 축 위치 측정부(211, 215)는, 예컨대 유발된 광을 검출하여 전류적분방식을 적용하여 적분한 전하량을 1ms 마다 전기적인 신호(데이터)로 변환할 수 있다.
도 1에서는 섬광섬유층이, 제1 서브 섬광섬유층(213)과 제2 서브 섬광섬유층(209)의 2개 층으로 구분되는 것이 예로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어 섬광섬유층은, 다수의 섬광섬유가 격자 형상으로 엮어 있을 수 있으며, 또는 예컨대 그물과 같은 미세한 격자형태의 1개 층의 섬광섬유층일 수 있다.
흡수선량 측정모듈(202)은 복수개의 섬광기판(205)과 흡수선량 측정부(207) 를 포함한다.
복수개의 섬광기판(205)은 강입자 빔의 진행방향으로 적층된다. 섬광기판(205)은, 그 두께가 2 mm이며 200층 이상으로 적층될 수 있다. 다만 섬광기판(205)의 두께와 적층되는 섬광기판(205)의 수는 이에 한정되지 않고, 상황에 따라 적절히 변경 가능하다.
흡수선량 측정부(207)는 강입자 빔이 투과한 섬광기판(205)의 수 또는 두께와, 강입자 빔이 투과한 섬광기판(205)에서 유발되는 광을 이용하여 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정한다.
이러한 흡수선량 측정모듈(202)은 각 섬광기판(205)에서 유발되는 광을 가이드하는 복수의 광가이드부(206)를 더 포함할 수 있다. 흡수선량 측정부(207)는 각 광가이드부(206)와 연결된 복수의 포토다이오드를 포함하여, 각 광가이드부(206)로부터 가이드된 광을 검출하고 전기신호로 변환할 수 있다. 예를 들어 흡수선량 측정부(207)는 광을 검출하여 전류적분방식을 적용하여 적분한 전하량을 1ms 마다 전기적인 신호(데이터)로 변환할 수 있다. 여기서 광가이드부(206)는 투명한 플렉시글래스(plexiglass), 투명 합성수지(Lucite), 퍼스펙스(Perspex) 등 주로 아크릴 종류로 이루어질 수 있으며, 빛의 내부전반사에 의해 빛을 흡수선량 측정부(207)로 전달한다.
2차원 위치 측정모듈(201) 및 흡수선량 측정모듈(202)로부터 측정되어 전송되는 2차원 위치에 대한 전기신호 및 흡수선량에 대한 전기신호는 모니터링 장치(219)에 전송되어 강입자 빔의 프로파일과 도달 깊이에 따른 흡수선량이 디스플 레이된다. 예를 들어 2차원 위치에 대한 전기신호 및 흡수선량에 대한 전기신호는 1ms마다 이더넷(Ethernet) 통신을 통해 전송될 수 있다. 예시적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량이, 강입자 빔의 에너지에 따라, 그래프로 도시될 수 있다.
이러한 실시예에 따른 빔 측정 장치(200)에 따르면, 강입자 빔이 조사 장치(217)로부터 조사될 때의 2차원 위치를 실시간으로 정확히 알 수 있으며, 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 실시간으로 정확히 알 수 있다. 강입자 빔이 조사 장치(217)로부터 조사될 때의 2차원 위치와 도달 깊이에 대한 정보를 이용하여 강입자 빔의 3차원적인 프로파일을 얻을 수 있다.
또한 실시간으로 정확히 측정되는 빔의 2차원 위치 및 도달 깊이에 따른 흡수선량을 토대로, 조사 위치 및 강입자 에너지를 변경하여 치료에 가장 적합한 조건을 설정할 수 있다.
또한 섬광섬유층 및 섬광기판(205)은 유기 섬광체로 이루어질 수 있는데, 유기 섬광체의 밀도는 인체의 밀도와 거의 같기 때문에 강입자 빔 치료의 임상 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 조사 장치(217)로부터 조사된 강입자가 순차적으로 2차원 위치 측정모듈(201) 및 흡수선량 측정모듈(202)을 투과하는 예가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수개의 2차원 위치 측정모듈(201)이 복수개의 흡수선량 측정모듈(202) 사이에 배치되는 경우, 즉 복수개의 2차원 위치 측정모듈(201)과 복수개의 흡수선량 측정모듈(202) 각각이 교대로 배치 되는 경우, 강입자 빔의 3차원 프로파일을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. 또는 복수개의 2차원 위치 측정모듈(201)이 흡수선량 측정모듈(202)의 섬광기판(205) 사이에 드문드문하게 구비될 수도 있다.
도 3을 참조하여 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치를 설명한다. 도 3은 다른실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치(300)는 복수의 섬광섬유층(301, 305)과, 복수의 2차원 위치 측정부(303, 307)를 포함한다.
복수의 섬광섬유층(301, 305)은 강입자 빔의 진행방향으로 적층되며, 각 2차원 위치 측정부(303, 307)는 섬광섬유층(301, 305)에 연결되어 강입자 빔이 복수의 섬광섬유층(301, 305)을 투과할 때 각 섬광섬유층(301, 305)에서 유발되는 광으로부터 강입자 빔의 2차원 위치를 측정한다. 이와 같이 복수의 섬광섬유층(301, 305)을 적층시키고, 각 섬광섬유층(301, 305)에서의 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하므로, 강입자 빔의 3차원적 프로파일을 얻을 수 있다.
구체적으로 설명하면, 섬광섬유층(301, 305)은 제1 서브 섬광섬유층(301)과 제2 서브 섬광섬유층(305)을 포함할 수 있는데, 제1 서브 섬광섬유층(301)은 제1 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함하고, 제2 서브 섬광섬유층(305)은 제2 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함한다. 각 2차원 위치 측정부는 제1 축 위치 측정부(303)와 제2 축 위치 측정부(307)를 포함한다. 제1 축 위치 측정부(303)는 제1 서브 섬광섬유층(301)에서 유발되는 광으로부터 제1 축 상의 강입자 빔의 위치를 측정하고, 제2 축 위치 측정부(307)는 제2 서브 섬광섬유층(305)에 서 유발되는 광으로부터 제2 축 상의 강입자 빔의 위치를 측정할 수 있다.
여기서 제1 및 제2 축 위치 측정부(303, 307)는 각 섬광섬유와 연결된 복수의 포토다이오드를 포함하여 각 섬광섬유에서 유발된 광을 전기신호로 변환할 수 있다.
한편, 이러한 빔 측정 장치는 빔의 3차원적 프로파일 뿐만 아니라, 섬광섬유층의 두께와 강입자 빔이 투과한 각 섬광섬유층에서 유발되는 광을 이용하여, 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 강입자 빔의 진행방향으로 나열된 복수의 2차원 위치 측정부는 각 섬광섬유층에서 유발된 광을 검출하고 이를 전기신호로 변환하여 모니터링 장치(311)로 전송한다. 이때, 모니터링 장치(311)는 전송된 전기신호가 어떠한 2차원 위치 측정부로부터 전송된 것인지를 파악함으로써, 또는 순차적으로 나열된 2차원 위치 측정부(303, 307) 중에서 몇 번째에 위치하는 2차원 위치 측정부(303, 307)로부터 전기신호가 전송되는지를 파악함으로써, 강입자의 도달 깊이를 알 수 있다. 또한 각 2차원 위치 측정부(303, 307)는 유발된 광의 세기에 따라 전류 크기를 다르게 변환하므로, 전류 크기를 이용하여 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정할 수 있다.
모니터링 장치(311)가 어떠한 2차원 위치 측정부(303, 307)로부터 어떠한 크기의 전류신호가 전송된 것인지를 파악하기 위해, 예컨대 각 2차원 위치 측정부(303, 307)는 자신의 식별 ID를 부여받을 수 있다. 각 2차원 위치 측정부(303, 307)는, 자신이 연결된 섬광섬유층에서 유발된 광을 검출하고, 광의 세기에 따라 크기가 다른 전류로 변환하고, 그 전류에 관한 데이터와 자신의 식별 ID를 함께 모니터링 장치(311)에 전송할 수 있다.
또는 각 2차원 위치 측정부(303, 307)는 자신의 식별 ID를 부여받지 않을 수도 있다. 예컨대, 복수의 2차원 위치 측정부(303, 307)는 강입자의 진행에 따라 순차적으로 광을 검출하여 전기신호로 변환하고 이를 모니터링 장치(311)에 전송하므로, 모니터링 장치(311)는 전기신호가 수신되는 시간을 이용하여 어떠한 2차원 위치 측정부(303, 307)로부터 어떠한 크기의 전류신호가 전송된 것인지를 파악할 수도 있다.
도 4를 참조하여 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치를 설명한다. 도 4는 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치(400)는 복수의 섬광기판(403)과 흡수선량 측정부(409)를 포함한다.
흡수선량 측정부(409)는 강입자 빔이 복수의 섬광기판(403)을 투과할 때, 각 섬광기판(403)에서 유발되는 광으로부터 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정한다. 예를들어 흡수선량 측정부(409)는 각 섬광기판(403)과 연결된 복수의 포토다이오드를 포함하여, 각 섬광기판(403)에서 유발되는 광을 검출하고, 강입자 빔이 투과한 섬광기판(403)의 수 또는 두께를 이용하여 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정할 수 있다.
이러한 흡수선량 측정부(409)는 강입자 빔이 투과하는 각 섬광기판(403) 상에서의 2차원 위치를 측정할 수도 있다.
구체적으로, 각 섬광기판(403)은 다수의 격자 셀(405)로 구분되며, 각 격자 셀(405)에서 유발된 광은 흡수선량 측정부(409)로 가이드되어, 흡수선량 측정부(409)는 어떠한 격자 셀(405)로부터 광이 검출되었는지 여부를 판단함으로써 강입자 빔의 각 섬광기판(403) 상의 2차원 위치를 측정할 수 있다. 예컨대 각 격자 셀(405)마다 도 1에 도시된 바와 같은 광가이드부가 연결되어 각 격자 셀(405)에서 유발된 광이 흡수선량 측정부(409)로 가이드될 수도 있다.
이와 같이 복수의 섬광기판(403) 각각에 대해 강입자 빔의 2차원 위치를 측정할 수 있으므로, 강입자 빔의 3차원 프로파일을 얻을 수 있다.
도 5를 참조하여 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 방법을 설명한다. 도 5는 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 우선 섬광체로 강입자 빔을 조사한다(S501). 여기서 섬광체는 인체의 밀도와 거의 비슷한 유기 섬광체일 수 있다.
강입자 빔이 통과하는 섬광체의 2차원 평면상의 위치를 검출한다(S502). 2차원 평면상의 위치를 검출하는 것은 강입자 빔이 섬광체를 투과하면서 유발되는 광을 검출하고, 예컨대 포토다이오드를 이용하여 유발된 광을 전기신호로 변환함으로써 수행될 수 있다.
그리고 강입자 빔의 투과 깊이를 검출하여(S503), 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정한다. 강입자 빔의 도달 깊이 및 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 것은 강입자 빔이 섬광체를 투과하면서 유발되는 광을 검출하고, 예컨대 포토다이오드를 이용하여 유발된 광을, 광의 세기에 따라 크기가 다른 전류로 변환함으로써 수행될 수 있다.
강입자 빔이 통과하는 섬광체의 2차원 평면상의 위치 및 도달 깊이에 따른 흡수선량에 대한 데이터를 작성하여 모니터링 장치 등으로 전송한다(S504).
모니터링 장치 등을 통해, 강입자 빔의 조건, 예컨대 조사 방향, 강입자 빔의 도달 깊이, 흡수 선량 등의 조건이 치료에 적절한 지 여부를 판단하고(S505), 적절하지 못한 경우 빔 조사 위치 또는 빔 에너지를 변경하여(S506) 전술한 단계를 반복 수행한다. 여기서 빔 에너지를 변경하는 것은 차폐체를 이용하여 빔의 도달 깊이를 조절하는 것으로 대체될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 전술한 실시예들은 예시적으로 강입자 빔 치료를 목적으로 강입자 빔 측정 장치 및 방법이 이용되는 경우로 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 목적을 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 빔 측정 장치로 도달 깊이에 따른 흡수선량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 다른실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 빔 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

Claims (18)

  1. 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하는 2차원 위치 측정모듈; 및
    상기 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정모듈
    를 포함하며,
    상기 2차원 위치 측정모듈 및 상기 흡수선량 측정모듈은
    섬광체를 포함하여, 상기 강입자 빔이 상기 섬광체를 통해 진행하면서 유발되는 광을 이용하여 상기 2차원 위치 및 상기 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 강입자 빔 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 2차원 위치 측정모듈 및 상기 흡수선량 측정모듈은
    상기 강입자 빔이 진행하면서 유발되는 광을 전기신호로 변환하여 측정하는 것
    인 빔 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 2차원 위치 측정모듈은
    섬광섬유층;
    상기 강입자 빔의 진행시 상기 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 제1 축(axis) 상의 상기 강입자 빔의 위치를 측정하는 제1 축 위치 측정부; 및
    상기 강입자 빔의 진행시 상기 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 상기 제1 축과 서로 다른 제2 축 상의 상기 강입자 빔의 위치를 측정하는 제2 축 위치 측정부를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 섬광섬유층은 상기 제1 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함하는 제1 서브 섬광섬유층과, 상기 제2 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함하는 제2 서브 섬광섬유층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 축 위치 측정부는 상기 제1 및 제2 서브 섬광섬유층의 상기 각 섬광섬유와 연결된 복수의 포토다이오드를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 흡수선량 측정모듈은
    적층된 복수의 섬광기판; 및
    상기 강입자 빔이 투과한 상기 섬광기판의 두께와 상기 투과한 각 섬광기판에서 유발되는 광을 이용하여, 상기 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정부를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 흡수선량 측정모듈은 상기 각 섬광기판에서 유발되는 광을 가이드하는 복수의 광가이드부를 더 포함하고,
    상기 흡수선량 측정부는 상기 각 광가이드부로부터 가이드된 광을 검출하는 복수의 포토다이오드를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 섬광체는,
    유기 섬광체인 빔 측정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 2차원 위치 측정모듈 및 상기 흡수선량 측정모듈을 더 포함하고,
    상기 2차원 위치 측정모듈 및 흡수 선량 측정부가 상기 강입자 빔의 진행방향으로 교대로 배치되어 있는 것
    인 빔 측정 장치.
  9. 적층된 복수의 섬광섬유층; 및
    강입자 빔이 상기 복수의 섬광섬유층을 투과할 때, 상기 각 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 상기 강입자 빔의 2차원 위치를 측정하는 복수의 2차원 위치 측정부
    를 포함하는 빔 측정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 강입자 빔이 투과한 상기 섬광섬유층의 두께와 상기 투과한 각 섬광섬유층에서 유발되는 광을 이용하여, 상기 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 것
    인 빔 측정 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 각 섬광섬유층은 제1 축(axis)의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함하는 제1 서브 섬광섬유층 및 상기 제1 축과 서로 다른 제2 축의 방향으로 나열된 복수의 섬광섬유를 포함하는 제2 서브 섬광섬유층을 포함하고,
    상기 각 2차원 위치 측정모듈은 상기 제1 서브 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 상기 제1 축 상의 상기 강입자 빔의 위치를 측정하는 제1 축 위치 측정부 및 상기 제2 서브 섬광섬유층에서 유발되는 광으로부터 상기 제2 축 상의 상기 강입자 빔의 위치를 측정하는 제2 축 위치 측정부를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 축 위치 측정부는
    상기 제1 및 제2 서브 섬광섬유층의 상기 각 섬광섬유와 연결되어 상기 유발된 광을 검출하는 복수의 포토다이오드를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  13. 적층된 복수의 섬광기판; 및
    강입자 빔이 상기 복수의 섬광기판을 투과할 때, 상기 각 섬광기판에서 유발되는 광으로부터 상기 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수선량을 측정하는 흡수선량 측정부
    를 포함하는 빔 측정 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 각 섬광기판이 다수의 격자 셀로 구분되며,
    상기 강입자 빔이 투과한 상기 각 섬광기판의 격자 셀로부터 상기 강입자 빔의 상기 각 섬광기판 상의 2차원 위치를 측정하는 것
    인 빔 측정 장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 흡수선량 측정부는
    상기 강입자 빔이 투과한 상기 섬광기판의 두께를 이용하여 상기 도달 깊이를 측정하는 것
    인 빔 측정 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 흡수선량 측정부는 상기 각 섬광기판에서 유발되는 광으로부터 상기 흡 수선량을 검출하는 복수의 포토다이오드를 포함하는 것
    인 빔 측정 장치.
  17. 섬광체로 강입자 빔을 조사하는 단계;
    상기 강입자 빔이 통과하는 2차원 평면상의 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 강입자 빔의 도달 깊이에 따른 흡수 선량을 측정하는 단계
    를 포함하는 빔 측정 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 위치를 측정하는 단계 및 상기 흡수 선량을 측정하는 단계 각각은
    상기 강입자 빔이 상기 섬광체를 투과하면서 유발되는 광을 검출하는 단계; 및
    상기 광을 전기신호로 변환하는 단계를 포함하는 것
    인 빔 측정 방법.
KR1020090051623A 2009-06-10 2009-06-10 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법 KR101098566B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090051623A KR101098566B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090051623A KR101098566B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100132835A KR20100132835A (ko) 2010-12-20
KR101098566B1 true KR101098566B1 (ko) 2011-12-26

Family

ID=43508380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090051623A KR101098566B1 (ko) 2009-06-10 2009-06-10 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101098566B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI796810B (zh) * 2021-10-25 2023-03-21 國立臺灣大學 閃爍光纖層結構及包含閃爍光纖層結構之質子束位置探測器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11331519B2 (en) * 2019-04-04 2022-05-17 Deutsches Krebsforschungszentrum Detector and method for tracking an arrival time of single particles in an ion beam
KR102568345B1 (ko) * 2020-11-10 2023-08-22 연세대학교 산학협력단 방사선 치료 장비 품질 검증 장치, 품질 검증용 팬텀 및 이의 신틸레이터 구조체
KR102538148B1 (ko) * 2020-11-20 2023-05-30 연세대학교 산학협력단 안구 근접 방사선 치료를 위한 장비의 품질 관리를 위한 방사선 검출 장치 및 이의 신틸레이터 구조체

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008178569A (ja) 2007-01-25 2008-08-07 Hitachi Ltd 粒子線治療計画装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008178569A (ja) 2007-01-25 2008-08-07 Hitachi Ltd 粒子線治療計画装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI796810B (zh) * 2021-10-25 2023-03-21 國立臺灣大學 閃爍光纖層結構及包含閃爍光纖層結構之質子束位置探測器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100132835A (ko) 2010-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102369457B (zh) 探测器装置
CN106855522B (zh) 白光中子成像方法及采用其的材料组成无损检测方法
EP2939708A1 (en) Dose distribution measurement device
KR101098566B1 (ko) 강입자 빔 치료를 위한 빔 측정 장치 및 방법
JP5997869B1 (ja) 熱中性子検出装置、シンチレータユニット及び熱中性子検出システム
CN104749605A (zh) 一种可用于实时测量有效剂量的监测方法及装置
Patera et al. Recent advances in detector technologies for particle therapy beam monitoring and dosimetry
WO2015107727A1 (ja) 中性子線検出装置、及び、中性子捕捉療法装置
US9971048B2 (en) Device for detecting therapeutic proton beam emitted in scattering mode
Gallo et al. QBeRT: an innovative instrument for qualification of particle beam in real-time
WO2015102254A1 (ko) 펜슬빔 주사 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치
JP6875265B2 (ja) 中性子線検出装置
Peloso et al. Application of the HICAM camera for imaging of prompt gamma rays in measurements of proton beam range
Alarcon et al. Detectors for in vivo range and dose verification in proton therapy
RU2505841C1 (ru) Способ измерения интенсивности излучения
CN116966448B (zh) Flash治疗***、切伦科夫探测器、束流量测装置及其方法
Marcatili et al. A 100 ps TOF detection system for on-line range-monitoring in hadrontherapy
Presti et al. Design and characterization of a real time, large area, high spatial resolution particle tracker based on scintillating fibers
Calame Measuring the leading-order hadronic contribution to the muon g-2 in the space-like region
JP7356370B2 (ja) ビーム監視システム、粒子線治療システム、およびビーム監視方法
Sartore Characterization with cosmic muons of plastic scintillators for the iMPACT project calorimeter
Kim et al. Development of dosimetry tools for proton therapy research
Lalanne et al. Geometrical Characterization of an Inorganic Scintillator Detector for Proton Therapy using a Micrometer Scale Ion Beam
KR20210158050A (ko) 즉발 감마선영상 및 양전자방출단층영상을 이용한 체내 양성자 선량분포 측정장치의 제어모듈
Wiles Simulating Cherenkov radiation generated by radiotherapy beams

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151030

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee