KR101545171B1 - 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템 - Google Patents

자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 자기공명영상 장치와 선형가속기의 결합에 의해 발생되는 자기장에 의한 왜곡을 최소화한 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 왜곡 없는 자기공명영상에 기초하여 방사선 치료를 수행함으로써 치료 대상의 X-ray 피폭을 획기적으로 줄이고, 연조직에 대한 정확한 방사선 치료를 수행할 수 있다.
또한, 자기공명영상 장치에 의해 형성되는 자기장이 선형가속기에 미치는 영향을 최소화하여 선형가속기로부터 조사되는 X-ray의 선량을 효과적으로 제어할 수 있어 정확한 방사선 치료를 수행할 수 있다.
나아가, 선형가속기의 위치 조절 및 방향 조절을 자유롭게 조절 가능하여 최적의 위치, 다양한 각도에서 치료 대상의 표적(target)을 향해 X-ray를 조사할 수 있어 효과적 방사선 치료를 수행할 수 있다.

Description

자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템 {Radiation therapy system using magnetic resonance imaging guided linear accelerator}
본 발명은 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 자기공명영상 장치와 선형가속기의 결합에 의해 발생되는 자기장에 의한 왜곡을 최소화한 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것이다.
최근 암환자의 지속적인 증가와 함께 효과적인 암 치료를 위하여 다양한 치료방법으로서 수술, 항암치료, 방사선치료 등이 복합적으로 사용되고 있다. 그 중에서도 특히 최근에는 비침습적이며 환자의 고통을 줄여줄 수 있는 방사선치료가 각광을 받고 있으며 기존 수술 및 항암제와도 함께 병행하여 암 치료 및 암세포 전이 예방에도 효과적으로 사용되고 있다.
특히, 이러한 방사선 치료에는 영상장비를 융합한 영상유도 방사선치료가 주류를 이루고 있으며 이와 관련된 영상장비로는 주로 X-ray를 이용한 영상장비가 활용되고 있는데, 위 X-ray를 이용한 영상장비 중 대표적 영상유도 장치로 종양의 좌표를 구하기 용이하고, 촬영 시간이 빠를 뿐만 아니라 장비 가격이 비교적 저렴한 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography: CT)이 널리 활용되고 있다.
그러나, 최근 암 환자에 대한 방사선 치료가 급증하면서 CT 촬영에 따른 문제점이 부각되고 있는데 CT 촬영을 통한 방사선 치료는 진단 뿐만 아니라 치료 시에도 환자의 위치 확인 및 암 추적을 위해 과도한 방사선 피폭이 불가피하게 사용될 수 밖에 없다는 점이 바로 그것이다.
또한, CT는 연부조직(soft tissue)에 대한 대조도가 낮아 종양의 정확한 위치를 판단하기 위해서는 대조도 향상을 위한 부가 조치로 환자의 몸에 조영제를 보통 투과하게 되는데 위 조영제의 투과로 조영제가 투과한 부위와 그렇지 않은 부위와의 방사선 투과율 차이가 발생하여 대조도를 향상시킬 수 있지만, 조영제의 투과에 따른 부작용 의심사례가 매우 빈번하게 나타나고 있어 조영제의 사용이 꺼려지고 있는 실정이다.
이러한 CT를 이용한 방사선 치료상의 문제를 해결하기 위해 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 유도 기반 방사선 동위원소인 코발트 (60Co)를 이용한 융합 시스템이 제안되었으나 이는 방사선량이 고정되어있을 뿐만 아니라 방사선량 또한 낮아 침투력이 떨어지며 이로 인해 피부 손상을 유발함은 물론 방사선 동위원소이기에 관리상의 어려움이 수반된다는 문제가 있다.
또한, 자기공명영상 장치와 선형가속기를 융합한 다양한 형태의 MR-LINAC 시스템이 제안되고 있으나 대부분의 융합 기기 개발은 두 기기를 분리하여 진행하고 있고, 이러한 분리 방식의 경우 자기공명영상을 획득한 후 방사선 치료를 위한 선형가속기(Linear accelerator: Linac)로 이동하는 동안의 시간이 소요됨으로써 환자의 움직임 및 종양의 위치변화가 발생하여 정확한 방사선 치료를 기대할 수 없다는 문제가 있다.
이에 따라, 최근 자기공명영상 장치와 선형가속기가 일체형 구조를 가진 MRI-LINAC 시스템이 제안되고 있으나 대부분 자기공명영상 장치에 바로 선형가속기를 결합함으로써 자기공명영상 장치에 의해 형성되는 자기장에 따른 선형가속기 동작의 오류 또는 치료를 위한 선형가속기의 모션(motion)에 따른 자기공명영상 장치 내부의 자기장 왜곡이 발생하는 문제가 있다.
특히, 자기공명영상 장치에서 유도된 낮은 자기장에 따른 로렌츠 힘(Lorenz force)에 의해 선형가속기 내의 전자 가속에 문제가 발생하며 이는 전자를 발생시키기 위한 전자총(Electro gun)에 가장 많은 영향을 주게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 선형가속기를 철 재질 용기 내에 설치하여 자기장을 차폐하는 방법이 제안되었으나, 이러한 철 구조물은 자기공명영상 장치에 의해 형성되는 자기장을 왜곡시킬 뿐만 아니라 선형가속기의 치료를 위한 회전, 기울임 등의 움직임에 따라 상기 철 구조물이 함께 움직임으로써 내부 자기장이 시간적으로 변하게 되어 자기공명영상 장치를 통한 정확한 자기공명영상 획득이 어렵게 된다. 또한, 선형가속기 구성을 위해서 상기 철 구조물뿐만 아니라 자기 구조물도 포함되어 이러한 구조물들에 의해 자기공명영상 장치와 선형가속기간 자기장 왜곡은 더욱 심화되어 자기장 차폐구조가 거대해지는 문제가 있다.
또한, 자기공명영상 장치와 선형가속기간 결합에 있어 치료를 위한 X-ray 조사 공간이 필요함에 따라 최근 자기공명영상 장치에 홀을 설치하여 X-ray를 조사하는 방법, 자기공명영상 장치를 투과하여 조사하는 방법 등이 제안되고 있으나 홀을 이용한 X-ray 조사 방법은 동작에 많은 한계를 가지며 특히, 다양한 각도에서의 치료를 위해서는 자기공명영상 장치를 회전시켜야 하는 단점이 있다.
반면, 자기공명영상 장치를 투과하는 방법은 몇 겹의 메탈 구조물로 된 자기공명영상 장치를 투과함에 따라 산란된 X-ray 제어가 불가능하여 인체에 매우 위험하다. 또한, 기존 자기공명영상 장치를 사용함에 따라 자기공명영상 장치 중심과 선형가속기 사이의 거리가 멀어 치료 대상의 표적(target)에 도달되는 X-ray의 선량(dose)이 매우 작아진다.
한편, 종래의 분리형 자기공명영상 장치의 경우 자기공명영상 장치가 분리되는 공간 사이에 선형가속기를 설치하여 사용하는 것이 가능하나 차폐구조, 선형가속기 등을 상기 분리된 공간 사이에 포함하게 되어 자기공명영상 장치 내부에 균일 자기장을 얻기 어려울 뿐만 아니라 균일자기장을 얻기 위해서는 자기공명영상 장치가 커져야 한다는 문제가 여전히 남는다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 분리형 자기공명영상 장치와 선형가속기를 결합하여 상기 분리형 자기공명영상 장치에 의해 형성되는 자기장을 균일하게 형성함은 물론 상기 분리형 자기공명영상 장치와 선형가속기의 결합에 따른 자기장 왜곡 현상을 최소화한 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상 장치와 선형가속기를 융합하여 방사선 치료를 수행하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템은, 분리형 타입의 마그네틱 코일(split-type magnetic coil)을 포함하는 분리형 자기공명영상 장치, 상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간에 구비되어 X-ray를 발생시키고, 상기 X-ray를 치료 대상의 표적에 조사하며, 상기 분리형 자기공명영상 장치를 통해 생성되는 치료대상의 자기공명영상에 기초하여 동작이 제어되는 선형가속기 및 상기 분리형 자기공명영상 장치와 상기 선형가속기간 자기장에 의한 간섭을 방지하기 위해 상기 분리형 자기공명영상 장치와 상기 선형가속기 사이에 고정 구비되는 자기장 차폐장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선형가속기는 전자빔 가속을 위한 고출력 RF(Ridio Frequency)를 제공하는 도파관과 물리적으로 연동되고, 상기 도파관의 회전 구동에 따라 소정 경로를 회전할 수 있다.
상기 선형가속기는 상기 회전 이동 경로 중 소정의 지점에서 X-ray의 조사 방향을 조정하기 위한 방향 전환 장치와 물리적으로 연동될 수 있다.
상기 방향 전환 장치는 헥사포드(Hexapod)일 수 있다.
상기 선형가속기와 상기 도파관은 유연 전송 도파로를 통해 물리적으로 연동될 수 있다.
상기 선형가속기는 상기 X-ray의 성형을 위한 콜리메이터(Collimator)가 상기 X-ray가 방사되는 지점에 부착될 수 있다.
상기 콜리메이터는 다엽(Multi-Leaf) 콜리메이터 또는 조리개(Iris/Aperature) 가변형 콜리메이터 중 어느 하나일 수 있다.
상기 자기장 차폐장치는 상기 선형가속기의 회전에 따른 이동 경로를 따라 환형 또는 부분적 환형의 갠트리(gantry) 구조일 수 있다.
상기 분리형 자기공명영상 장치는 상기 분리형 타입의 마그네틱 코일을 감싸는 쉴드(shield)를 포함하고, 상기 쉴드는 상기 선형가속기가 구비되는 상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간의 구조가 계단 형태일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 왜곡 없는 자기공명영상에 기초하여 방사선 치료를 수행함으로써 치료 대상의 X-ray 피폭을 획기적으로 줄이고, 연조직에 대한 정확한 방사선 치료를 수행할 수 있다.
또한, 자기공명영상 장치에 의해 형성되는 자기장이 선형가속기에 미치는 영향을 최소화하여 선형가속기로부터 조사되는 X-ray의 선량을 효과적으로 제어할 수 있어 정확한 방사선 치료를 수행할 수 있다.
나아가, 선형가속기의 위치 조절 및 방향 조절을 자유롭게 조절 가능하여 최적의 위치, 다양한 각도에서 치료 대상의 표적(target)을 향해 X-ray를 조사할 수 있어 효과적 방사선 치료를 수행할 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선형가속기에 물리적으로 연결되는 헥사포드(Hexapod) 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선형가속기로부터 방사되는 X-ray의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 계단형 구조를 갖는 자기공명영상 장치의 쉴드를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging: MRI) 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 분리형 자기공명영상 장치와 선형가속기의 결합에 의해 발생되는 자기장 왜곡을 최소화한 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템의 단면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템(100)은 자기공명영상 촬영을 위한 분리형 자기공명영상 장치(110), 전자총을 통해 치료 대상의 표적(target)으로 X-ray를 조사하는 선형가속기(120), 상기 자기공명영상 장치(110) 및 상기 선형가속기(120)간의 자기장 간섭을 최소화하기 위한 자기장 차폐장치(130)를 포함한다.
개략적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템(100)은 진료대(couch)(10) 상에 치료 대상 환자가 누운 상태에서 상기 진료대(couch)가 전후/좌우/상하로 이동하며 분리형 자기공명영상 장치(110) 내로 진입하면, 상기 선형가속기(120)는 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)를 통해 생성되는 치료 대상의 자기공명영상에 기초하여 동작이 제어되어 방사선 치료가 수행될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템(100)의 각 구성에 대한 구체적 내용을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)는 강력한 자력에 의해 발생하는 핵자기 공명이라는 물리적 현상을 응용하여 정자장 내에 놓인 조직의 수소 원자핵 변화를 화상화 함으로써 방사선에 의한 피폭 없이도 높은 조직 대조도(contrast)를 갖는 치료 대상에 대한 임의 방향에서의 단층상을 얻을 수 있는 장치로, 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)는 분리형 타입의 마그네틱 코일(split-type magnetic coil)(112)을 포함하며, 상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간(20)을 활용해 선형가속기(120)의 모션(motion)을 위한 공간을 확보하고, 선형가속기(120)의 방사선량(dose) 개선을 위해 선형가속기(120)의 X-ray 방사가 이루어지는 지점과 치료 대상 표적(taget)의 등각점(isocenter)간 거리를 최적화하도록 구현할 수 있다.
한편, 도면에 나타내지 않았으나 상기 자기공명영상 장치(110)를 통해 생성되는 치료 대상의 수소 원자핵 공명 신호는 이와 전기적으로 연동되는 제어용 컴퓨터로 전송되고, 제어용 컴퓨터는 이를 재구성하여 영상화시키는 과정으로 자기공명영상을 생성할 수 있으며, 상기 제어용 컴퓨터는 상기 자기공명영상에 기초하여 치료계획을 수립하고, 수립된 치료계획에 따라 선형가속기(120)의 구체적 동작을 제어할 수 있다.
상기 선형가속기(120)는 전자총(electron gun)에서 발생한 전자를 가속관에서 가속시켜 금속에 충돌시킴으로써 X-ray를 발생시키고, 발생한 X-ray를 치료 대상의 표적(target)에 조사하는 장치로, 구체적으로는 물리적으로 연결되는 도파관(140)을 통해 전자총 내 전자 내지 전자빔 가속을 위한 고출력 RF(Ridio Frequency)를 제공받아 X-ray를 발생시키고, 상기 X-ray를 상기 자기공명영상에 기초하여 수립되는 치료 계획에 따라 치료 대상에 대한 다양한 각도/세기로 치료 대상의 표적을 향해 조사할 수 있다.
이때, 상기 선형가속기(120)는 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)를 통해 생성되는 자기공명영상에 기초하여 실시간 방사선 치료를 수행하기 위하여 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)의 분리형 타입의 마그네틱 코일(112)이 분리되는 공간(20)을 활용하여 구비될 수 있으며, 치료 대상에 대한 다양한 위치/방향에서 효과적 치료를 수행하기 위해 바람직하게는 상기 분리형 타입의 마그네틱 코일(112)이 분리되는 공간(20)에서 치료 대상이 위치하는 진료대(10) 주변을 이동 가능하도록 구현할 수 있다.
예컨대, 상기 선형가속기(120)는 치료 대상 표적의 위치에 따라 X-ray 의 조사 위치 및 방향을 조정하기 위하여 물리적으로 연결되는 도파관(waveguide)(140)을 통해 회전 가능하도록 구현할 수 있다. 즉, 상기 도파관(140)을 회전 구동 가능하도록 구현함으로써 상기 도파관(140)에 물리적으로 연결되는 상기 선형가속기(120) 또한 진료대(10)를 중심으로 그 둘레를 회전할 수 있도록 구현할 수 있다.
이때, 상기 선형가속기(120)의 회전 모션(motion)의 수행으로 인하여 발생할 수 있는 자기공명영상 장치(110)의 자기장 왜곡을 방지하고, 회전 모션 수행간 발생하는 열, 소음을 최소화하며 나아가 회전에 따르는 하중의 부담을 덜어주기 위하여 선형가속기(120)의 구성 요소 중 자기장 왜곡을 발생시키는 구성요소 또는 주변기기 예컨대, 고압 전원 장치, 냉각 장치 등은 상기 도파관(140)의 회전 구동에 따라 함께 회전하지 않도록 바람직하게는 외부에 별도 구비할 수 있다.
한편, 상기 선형가속기(120)는 진료대(10)를 중심으로 그 둘레를 회전하며 다양한 위치에서 X-ray의 조사가 가능하나 이와 더불어 소정의 정지된 어느 한 지점에서 다양한 각도로 X-ray를 조사할 수 있도록 상기 선형가속기(120)와 물리적으로 연결되는 별도의 방향 전환 장치가 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선형가속기에 물리적으로 연결되는 헥사포드(Hexapod) 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 도파관(140)과 물리적으로 연결되어 상기 도파관(140)의 회전 구동에 따라 일체로 회전하는 선형가속기(120)는 정지한 소정의 지점에서 X-ray의 조사 방향을 조정하기 위한 헥사포드(Hexapod) 시스템(150)이 상기 선형가속기(120)와 물리적으로 연결되어 별도 구비될 수 있다.
구체적으로 상기 헥사포드 시스템(150)은 상기 선형가속기(120)의 상측에 6개의 다리 형태로 접착되어 제어용 컴퓨터에 의해 각 다리의 굽힘/펴기 등의 동작 제어가 수행됨으로써 상기 선형가속기(120)의 방향을 자유자재로 전환할 수 있게 하며, 이를 통해 상기 선형가속기(120)는 도파관(140)의 회전을 통한 제한된 이동 경로에서도 다양한 각도로 치료 대상에 X-ray를 조사할 수 있어 선형가속기(120)의 X-ray 조사 기능을 극대화할 수 있다.
한편, 상기 선형가속기(120)는 상기 헥사포드 시스템(150) 등 방향 전환을 위한 구조 장치와 물리적으로 연결되어 있어 상기 헥사포드 시스템(150)의 동작에 의해 선형가속기(120)의 방향이 전환되면 선형가속기(120)와 도파관(140)의 위치 관계가 변화하게 되는데, 이러한 위치 관계 변화에 따른 선형가속기(120)와 도파관(140)의 연결 관계를 안정적으로 구축하기 위하여 상기 선형가속기(120)와 도파관(140)은 그 연결 형태가 자유롭게 변화할 수 있는 유연 전송 도파로(160)를 통해 연결될 수 있다.
예컨대, 상기 유연 전송 도파로(160)는 도 3에서 나타낸 바와 같이, 소정범위 내 길이가 자유롭게 변화할 수 있는 주름진 형태로 구현함으로써, 헥사포드 시스템(150) 등 방향 전환 장치의 작동에 따른 선형가속기(120)의 방향 전환이 있더라도 상기 유연 전송 도파로(160)는 상황에 따라 그 길이가 늘거나 줄어드는 것이 가능하여 도파관(150)은 이에 영향을 받지 않고 안정적으로 선형가속기(120)와 연결될 수 있다. 물론 상기 도파관(150)을 통해 상기 선형가속기(120)로 전자빔 가속을 위한 고출력 RF(Ridio Frequency)가 지속적/안정적으로 제공될 수 있다.
다른 한편, 상기 선형가속기(120)는 보다 효과적인 방사선 치료의 수행을 위해 치료 대상 표적의 모양에 따라 X-ray의 세기와 모양을 조절하기 위한 콜리메이터(Collimator)(170)가 상기 X-ray가 방사되는 지점에 부착될 수 있다. 구체적으로 상기 선형가속기(120)를 통해 방사되는 X-ray는 상기 콜리메이터(170)를 통하여 치료 대상에 조사됨으로써 상기 X-ray는 상기 콜리메이터(170)의 형상에 따라 다양하게 성형될 수 있는 것으로, 이를 위해 상기 콜리메이터(170)는 X-ray 와 같은 방사선을 흡수할 수 있는 납이나 텅스텐을 이용하여 제작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 콜리메이터를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 도 4의 (a)는 다엽 콜리메이터를 나타내는 도면이고, 도 4의 (b)는 조리개 가변형 콜리메이터를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상기 콜리메이터(170)는 여러 불규칙한 형태의 X-ray 성형이 가능한 다엽(Multi-leaf) 콜리메이터일 수 있다. 상기 다엽 콜리메이터는 좌우로 이동 가능한 복수개의 리프(leaf)(172)를 이용하여, 개별 리프(172)의 위치 조정을 통해 여러 다양한 형상을 가질 수 있고, 이를 통과하여 치료 대상에 조사되는 X-ray 또한 상기 다엽 콜리메이터의 형상에 따라 여러 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 상기 콜리메이터(170)는 간편한 방식으로 X-ray의 조사 면적을 조절할 수 있는 조리개(Iris/Aperature) 가변형 콜리메이터일 수 있다. 상기 조리개 가변형 콜리메이터는 시계/반시계 방향 회전을 통해 홀의 크기가 조절될 수 있으며, 이를 통과하여 치료 대상에 조사되는 X-ray 또한 상기 조리개 가변형 콜리메이터의 형상에 따라 여러 다양한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템(100)은 상기 자기공명영상 장치(110)와 상기 선형가속기(120)의 자기장에 의한 상호 간섭을 최소화하기 위하여 상기 자기공명영상 장치(110)와 상기 선형가속기(120) 사이에는 자기장 차폐장치(130)가 구비된다.
구체적으로 상기 자기장 차폐장치(130)는 분리형 자기공명영상 장치(110)에 의해 형성되는 자기장이 선형가속기(120)의 전자총 및 케비티(Cavity) 내의 전자에 미치는 영향을 최소화하고, 선형가속기(120)의 모션(motion)에 따른 자기공명영상 장치(110)에 의해 형성되는 자기장의 왜곡 현상 발생을 최소화하기 위하여 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)와 상기 선형가속기(120) 사이에 고정 구비되어 상호간 자기장에 미치는 영향을 최소화하는 것으로, 정제된 순수한 철(Purified iron)과 같은 투자율이 매우 높은 물질로 제작할 수 있다.
이때, 상기 자기장 차폐장치(130)는 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)의 마그네틱 코일이 분리되는 공간(20)에 위치하는 선형가속기(120)의 X-ray 가 방사되는 부분 및 선형가속기(120)가 도파관(140)과 연결되는 부분을 제외한 선형가속기(120)의 나머지 외관을 감싼 형태로 상기 선형가속기(120)의 모션을 고려하여 구현할 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐장치(130)는 상기 선형가속기(120)의 회전 경로를 고려하여 완전한 환형 또는 부분 환형의 갠트리(gantry), C자형 타입의 갠트리 등 다양한 형태로 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선형가속기로부터 방사되는 X-ray의 형태를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선형가속기(120)로부터 방사되는 X-ray는 콘(cone) 빔 형태를 가지기 때문에 분리형 자기공명영상 장치(110)의 마그네틱 코일이 분리되는 공간(20)에서 치료 대상의 표적(target)과 거리가 멀어질수록 표적에 도달하는 X-ray의 선량(dose)이 급격하게 감소하게 되는데, 이의 해결을 위해 X-ray의 선량을 증대시키게 되면 선형가속기(120)의 사양이 높아지고 그 제어가 더욱 어렵게 된다.
한편, 상기 선형가속기(120)는 치료 대상의 표적에 조사되는 X-ray의 선량을 양호하게 유지하기 위해 치료 대상의 표적에 가깝게 즉, 분리형 자기공명영상 장치(110)의 마그네틱 코일이 분리되는 공간(gap)에 깊숙하게 위치하게 되면, 치료 대상의 표적에 조사되는 X-ray의 선량을 양호하게 유지할 수는 있지만 선형가속기(120) 및 상기 선형가속기(120)의 외부를 감싸는 자기장 차폐장치(130)의 유입에 의해 분리형 자기공명영상 장치(110)의 마그네틱 코일이 분리되는 공간(20)은 더욱 넓어지게/벌어지게 되어 치료 대상에 대한 균일한 자기장을 형성할 수 없어 결국 정확한 자기공명영상의 생성이 어렵게 된다.
이러한 딜레마를 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템(100)은 치료 대상에 대해 균일한 자기장을 형성하면서도 선형가속기(120)의 치료 대상에 도달하는 X-ray 선량을 양호하게 유지할 수 있도록 분리형 자기공명영상 장치(110)의 마그네틱 코일 구조 및 이를 감싸는 외부 쉴드(shied)의 구조를 계단 형태로 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 계단형 구조를 갖는 자기공명영상 장치의 쉴드를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 분리형 자기공명영상 장치(110)는 치료 대상에 대해 균일한 자기장을 형성하면서도 선형가속기(120)의 치료 대상에 도달하는 X-ray 선량을 양호하게 유지하기 위하여 내부의 마그네틱 코일(112)을 계단 형태로 구현함은 물론 상기 마그네틱 코일을 감싸는 쉴드(shield)에서 상기 선형가속기(120)가 구비되는 상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간의 구조를 마찬가지 계단 형태로 구현할 수 있다.
이를 통해, 상기 선형가속기(120)는 치료 대상의 표적에 근접하여 X-ray를 조사할 수 있어 양호한 X-ray 선량을 유지할 수 있으며, 상기 분리형 자기공명영상 장치(110)의 분리된 마그네틱 코일(112)은 치료 대상에 대해 균일한 자기장을 형성할 수 있을 정도의 마그네틱 코일간 간격을 유지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 자기공명영상 장치와 선형가속기를 융합하여 방사선 치료를 수행하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템에 있어서,
    분리형 타입의 마그네틱 코일(split-type magnetic coil)을 포함하는 분리형 자기공명영상 장치;
    상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간에 구비되어 X-ray를 발생시키고, 상기 X-ray를 치료 대상의 표적에 조사하며, 상기 분리형 자기공명영상 장치를 통해 생성되는 치료대상의 자기공명영상에 기초하여 동작이 제어되는 선형가속기; 및
    상기 분리형 자기공명영상 장치와 상기 선형가속기간 자기장에 의한 간섭을 방지하기 위해 상기 분리형 자기공명영상 장치와 상기 선형가속기 사이에 고정 구비되는 자기장 차폐장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선형가속기는,
    전자빔 가속을 위한 고출력 RF(Ridio Frequency)를 제공하는 도파관과 물리적으로 연동되고, 상기 도파관의 회전 구동에 따라 소정 경로를 회전하는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 선형가속기는,
    상기 도파관의 회전 구동에 따른 이동 경로 중 소정의 지점에서 X-ray의 조사 방향을 조정하기 위한 방향 전환 장치와 물리적으로 연동되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 방향 전환 장치는 헥사포드(Hexapod)인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  5. 제 3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 선형가속기와 상기 도파관은 유연 전송 도파로를 통해 물리적으로 연동되는 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선형가속기는,
    상기 X-ray의 성형을 위한 콜리메이터(Collimator)가 상기 X-ray가 방사되는 지점에 부착된 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 콜리메이터는 다엽(Multi-Leaf) 콜리메이터 또는 조리개(Iris/Aperature) 가변형 콜리메이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 자기장 차폐장치는,
    상기 선형가속기의 회전에 따른 이동 경로를 따라 환형 또는 부분적 환형의 갠트리(gantry) 구조인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 분리형 자기공명영상 장치는,
    상기 분리형 타입의 마그네틱 코일을 감싸는 쉴드(shield)를 포함하고, 상기 쉴드는 상기 선형가속기가 구비되는 상기 마그네틱 코일이 분리되는 공간의 구조가 계단 형태인 것을 특징으로 하는 자기공명영상 유도 기반 선형가속기를 이용한 치료 시스템.
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