KR20160090558A - 예각사영 마커추적 장치 - Google Patents

예각사영 마커추적 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160090558A
KR20160090558A KR1020150010507A KR20150010507A KR20160090558A KR 20160090558 A KR20160090558 A KR 20160090558A KR 1020150010507 A KR1020150010507 A KR 1020150010507A KR 20150010507 A KR20150010507 A KR 20150010507A KR 20160090558 A KR20160090558 A KR 20160090558A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
marker
diagnostic light
unit
diagnostic
treatment
Prior art date
Application number
KR1020150010507A
Other languages
English (en)
Inventor
채종서
김영주
김정호
신창석
오오성
이승욱
정한성
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
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 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020150010507A priority Critical patent/KR20160090558A/ko
Publication of KR20160090558A publication Critical patent/KR20160090558A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/541—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving acquisition triggered by a physiological signal
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • 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
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • 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
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1065—Beam adjustment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3904—Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers specially adapted for marking specified tissue
    • 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
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1051—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an active marker

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

본 발명은, 환자의 병변부위에 제1 진단광을 조사하도록 구성되는 제1 진단광 조사유닛 및 병변부위를 통과한 제1 진단광이 사영되도록 구성되는 제1 진단광 검출부를 포함하는 제1 진단광 조사부, 제1 진단광의 조사각과 예각을 이루어 병변부위에 제2 진단광을 조사하도록 구성되는 제2 진단광 조사유닛 및 병변부위를 통과한 제2 진단광이 사영되도록 구성되는 제2 진단광 검출부를 포함하는 제2 진단광 조사부, 제1 진단광 검출부 및 제2 진단광 검출부로부터 획득된 영상으로부터 병변부위에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 연산부를 포함하여 구성되는 예각사영 마커 추적장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 예각사영 마커추적 광 치료장치 및 광 치료 방법은 이미징 장치의 각도를 예각으로 하여 시스템 설계상의 자유도를 높이고, 치료시간을 단축시켜 환자의 고통을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

예각사영 마커추적 장치{THE MARKER TRACKING APPARATUS}
본 발명은 예각사영 마커추적 장치 및 이를 포함하는 광 치료 장치 및 광 치료 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예각으로 조사하여 마커의 위치를 추적하여 3차원 좌표를 산출하고, 해당 좌표에 광 치료를 수행할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
악성종양(암, Cancer) 발병 확률은 지속적으로 증가하고 있고, 암과 같은 종양을 치료하기 위해서는 외과적 수술, 항암제 투약 그리고 방사선 치료와 같이 크게 세 가지 방법을 사용한다. 이 중 방사선 치료의 목표는 정상세포에게는 최소한의 선량, 암 세포에게만 최대한의 방사선이 조사되도록 하는 것이다. 방사선 치료 도중 정상세포가 방사선에 노출되면, 사고로 간주되며, 부작용으로 홍반, 탈모, 심하면 사망에 까지 이를 수 있게 된다. 정상세포에 방사선 노출을 최소화하기 위하여 피치료자의 호흡 등의 미세한 움직임이 있더라도 종양의 위치를 정확하게 추적하여 방사선을 조사하는 것이 필요하다.
대한민국 등록특허 제 1,058,193호(2010.05.20. 공개)에는 인체에 주입된 방사성 의약품이 종양에 흡착되어 방출되는 방사선을 검출하여 치료용 방사선을 조사하는 비침습적 실시간 종양추적에 의한 방사선 치료 시스템이 나타나 있다.
그러나 이러한 비침습적 실시간 종양추적 시스템은 인체에 방사성물질을 투입하는 방법으로, 혈액을 통하여 공급되는 방사성 물질에 의해 환자가 방사선에 피폭되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제 1,058,193호(2010.05.20 공개)
본 발명은 종래의 환자를 광치료함에 있어 방사성 물질에 의해 환자가 방사선에 피폭되는 문제점을 해결하며 신속하게 병변부위를 인식하여 방사선 치료가 가능한 예각사영 마커 추적 장치 및 광 치료 장치 및 광 치료 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단은, 환자의 병변부위에 제1 진단광을 조사하도록 구성되는 제1 진단광 조사유닛 및 병변부위를 통과한 제1 진단광이 사영되도록 구성되는 제1 진단광 검출부를 포함하는 제1 진단광 조사부, 제1 진단광의 조사각과 예각을 이루어 병변부위에 제2 진단광을 조사하도록 구성되는 제2 진단광 조사유닛 및 병변부위를 통과한 제2 진단광이 사영되도록 구성되는 제2 진단광 검출부를 포함하는 제2 진단광 조사부, 제1 진단광 검출부 및 제2 진단광 검출부로부터 획득된 영상으로부터 병변부위에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 연산부를 포함하여 구성되는 예각사영 마커 추적장치가 제공될 수 있다.
그리고, 연산부는 획득된 제1 영상 및 제2 영상에서 강도(intensity)값이 가장 낮은 픽셀의 좌표정보를 이용하여 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성될 수 있고, 추출된 마커의 좌표로부터 동차좌표계 행렬을 이용하여 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성될 수 있다.
나아가, 연산부는 환자의 종양에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고, 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성될 수 있다.
한편 마커는 금속을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직하게는 금을 포함하여 구성될 수 있다.
추가로 프레임, 프레임 내측으로 이동가능하게 구성되며, 환자가 위치하는 환자 지지부, 전술한 제1 진단광 조사유닛 및 제2 진단광 조사유닛, 제1 진단광 검출부 및 제2 진단광 검출부, 환자에 치료광을 조사하도록 구성되는 치료부, 제1 진단광 검출부 및 제2 진단광 검출부로부터 획득된 영상으로부터 병변부위에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고 마커의 3차원 좌표를 산출하며, 마커의 3차원 좌표에 해당하는 병변부위에 치료광이 조사될 수 있도록 치료부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 예각사영 마커추적 광 치료장치가 제공될 수 있다.
한편, 제1 진단광 조사유닛, 제2 진단광 조사유닛, 제1 진단광 검출부, 제2 진단광 검출부 및 치료부는 프레임의 원주방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
이때, 치료부는 두 개 이상의 치료광 조사유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 제어부는 전술한 연산부의 기능을 포함하여 치료부 및 제1, 제2 진단광 조사부, 환자 지지부 등을 제어 하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 환자의 병변부위와 사잇각을 예각으로 하여 두개의 진단광을 병변부위에 조사하는 진단광 조사단계, 병변부위를 조사한 두 개의 영상을 획득하는 영상획득단계, 각 영상에서 병변부위에 기 삽입된 마커의 좌표를 추출하고 연산하여 마커의 3차원 좌표를 산출하는 좌표계산단계, 산출된 마커의 3차원 좌표에 치료광이 조사되도록 치료광 조사부의 위치와 각도를 제어하는 치료부 제어단계를 포함하는 예각사영 마커추적 광 치료 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 예각사영 마커 추적 장치 및 이를 포함하는 광 치료장치 및 광 치료 방법은 이미징 장치의 각도를 예각으로 하여 시스템 설계상의 자유도를 높이고, 치료시간을 단축시켜 환자의 고통을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 예각사영 마커추적 광 치료장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A의 단면도이다.
도 3은 예각사영 마커추적 광 치료장치의 작동예를 도시한 도면이다.
도 4는 마커의 좌표 추출 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 5는 예각사영 마커추적 광 치료장치의 개념도를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 예각사영 마커추적 광 치료 방법의 순서도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치 및 광 치료 방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치는 프레임(100), 환자 지지부(200), 진단광 조사부 및 치료부를 포함하여 구성된다.
프레임(100)은 복수의 층으로 구성된 도넛 형태로 구성될 수 있으며 내측에서 제1 회전 패널(110), 제2 회전 패널(120)을 포함하여 환자 지지부(200)를 중심으로 원주방향으로 독립적으로 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 다만, 이러한 프레임(100)의 형상은 일 예일 뿐, 그 단면의 형상이 다양하게 변형되어 적용될 수 있다.
진단광 조사부 및 치료부는 프레임(100)에 설치되는 진단광 조사유닛 및 치료광 조사유닛을 포함하여 구성되며 이에 대하여는 차후 상세히 기술하기로 한다.
환자 지지부(200)는 슬라이딩 및/또는 스위블링 가능한 베드(210) 및 서포터(220)를 포함하여 구성된다. 그리고, 환자 지지부(200)는 환자(P)가 누운 상태로 위치할 수 있는 베드(210) 및 베드(210)를 지지하는 서포터(220)를 포함하여 구성된다. 이때, 서포터(220)는 도 1에 도시된 바와 같이 진단광 조사부(300) 및 치료광 조사유닛의 내측으로 슬라이딩 가능하게 구성될 수 있다. 그리고, 베드(210) 및 서포터(220)는 상측에서 스위블링(swivelling) 가능하게 설치되어, 환자(P)가 누운 상태에서 소정 각도의 범위 내에서 각도를 조절할 수 있도록 구성된다.
도 2는 도 1의 A-A'의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 프레임(100)은 도넛 형태로 구성되고 내측에는 진단광 조사부(300) 및 치료부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
진단광 조사부(300)는 환자(P)의 병변부위에 진단광을 조사하고, 병변부위를 통과한 진단광이 사영된 영상을 획득할 수 있도록 구성된다. 진단광 조사부(300)는 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)을 포함하여 구성되며, 각 진단광 조사유닛(310,320)와 대향되어 설치되는 진단광 검출부(330,340)를 포함하여 구성된다. 조사유닛은 환자(P)의 병변부위에 투과성 광을 투시하며, 병변부위를 투과한 광은 진단광 검출부(330,340)에 사영된다. 이때 투과성 광은 X-ray로 구성될 수 있다.
치료부(400)는 치료광 조사유닛(410,420) 및 빔 스토퍼(430,440)를 포함하여 구성될 수 있다. 치료광 조사유닛(410,420)은 산출된 병변부위의 3차원 좌표에 치료광을 조사하도록 구성되며, 빔 스토퍼(430,440)는 병변부위를 통과한 치료광을 차단하도록 구성된다.
제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)은 제1 회전 패널(110)에 설치된 제1 치료광 조사유닛(410)의 양측에 설치될 수 있다. 그리고, 제1 진단광 검출부(330) 및 제2 진단광 검출부(340)는 빔 스토퍼의 양측에 각각 설치될 수 있다.
제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)은 환자 지지부(200)를 중심으로 프레임(100)상에서 원주방향을 따라 이동가능하게 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)이 프레임(100)의 원주방향으로 이동하더라도 환자(P)의 병변부위에 조사광을 조사할 때에는 환자(P)의 병변부위를 중심으로 두 개의 진단광이 예각을 이루며 조사되도록 각 진단광 조사유닛(310)이 적절한 거리를 두고 배치된다.
치료부(400) 또한 프레임(100)의 원주방향을 따라 이동가능하도록 구성되며, 2개의 치료광 조사유닛(410,420)이 구비되어 치료광을 병변부위에 조사하도록 구성된다. 치료광은 일반적으로 방사선을 이용하며, 방사선 치료 도중 정상세포가 방사선에 노출을 최소화 할 수 있도록, 3차원 방사선 치료방식으로 병변부위를 중심으로 360˚ 회전하면서 방사선을 조사하는 방식이 이용될 수 있다.
제1 빔 스토퍼(430) 및 제2 빔 스토퍼(440)는 각각 제1 치료광 조사유닛(410) 및 제2 치료광 조사유닛(420)과 환자(P)를 사이에 두고 대향되는 위치에 구비된다. 각 빔 스토퍼(430,440)는 각 치료광 조사유닛(410,420)에서 조사된 치료광은 환자(P)를 투과하여 대향된 위치의 빔 스토퍼(430,440)에서 차단되도록 구성되며, 타 구성요소까지 전달되어 시스템의 손상되는 것을 방지하도록 구성된다.
도 3은 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치의 작동예를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 제1 치료광 조사유닛(410)의 양측에 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)이 구비되어 프레임(100)의 원주방향을 따라 함께 이동하도록 구성될 수 있다.
제1 치료광 조사유닛(410)은 진단광 조사부(300)에서 원주방향의 특정각도에서 환자(P)의 병변부위에 진단광을 조사하여 3차원 좌표를 산출하면, 그 특정각도에서 산출된 3차원 좌표에 치료광을 조사가 가능하도록 구성된다. 이는 진단광이 조사 순간과 치료광의 조사될 때 까지 환자(P)의 심장박동, 호흡, 장기운동 등에 의한 병변부위의 이동으로부터 발생할 수 있는 미세한 움직임으로 인해 정상세포에 조사되는 치료광의 양을 최소화하기 위함이다.
제2 치료광 조사유닛(420) 또한 프레임(100)의 원주방향으로 이동가능하게 구성되며 제1 치료광 조사유닛(410)에서 조사된 치료광과 환자(P)의 병변부위에서 교차될 수 있도록 치료광의 조사 각도 위치가 제어 될 수 있다.
도 4는 마커(M)의 좌표 추출 메커니즘을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 제1 진단광 조사부(300) 및 제2 진단광 조사부(300)로부터 획득된 두 개의 영상으로부터 병변부위의 3차원 좌표가 산출될 수 있다. 3차원 좌표의 산출시에는 정확한 좌표의 추출을 용이하게 하고, 추출시간의 단축을 위해 환자(P)의 병변부위에 기 삽입된 마커(M)를 활용하도록 구성될 수 있다.
마커(M)는 광 치료 전 미리 환자(P)의 병변부위에 삽입된다. 마커(M)는 상기 진단광이 사영된 영상에서 돋보일 수 있도록 선형감쇠계수(Linear attenuation coefficient)가 인체의 조직보다 훨씬 높은 재질로 구성될 수 있다. 마커(M)의 재질은 선형 감쇠계수가 높은 금속이면서 인체 내에 삽입되더라도 부작용이 발생하지 않는 금속재질로 구성될 수 있다. 특히 인체 내 세포와 물리적, 화학적 반응도가 가장 낮고, X-ray에 대한 선형감쇠계수가 커서 사영된 영상에서 금속의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 금을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
다시 도 4를 살펴보면, 제1 진단광 조사유닛(310)의 위치는 SL, 제2 진단광 조사유닛(320)의 위치는 SR로 표시되어 있다. 인체(피사체)를 기준으로 대향되는 지점에 각각 진단광 검출부(330,340)가 구비되어 2개의 사영된 영상이 획득될 수 있다. 두 진단광 조사유닛(310,320)의 사이각은 θ라 하고 이는 90˚보다 작은 예각으로 구성된다.
도시되지는 않았으나, 마커(M)의 3차원 좌표를 산출하기 위하여 연산부(미도시)가 구비될 수 있다. 연산부(미도시)에서 연산되는 과정을 구체적으로 살펴보면 마커(M)의 위치를 PM이라 하고, 이 마커(M)가 각각 제1 진단광 검출부(330) 및 제2 진단광 검출부(340)에 사영된 영상에서의 위치는 DL, DR이라고 한다. 그러면 SL-PM-DL 의 L직선과 SR-PM-DR 의 R 직선이 획득될 수 있다. L직선 및 R직선의 방정식은 조사유닛과 검출부의 기구적인 배치에 따라 사전에 계산될 수 있다. 한편 L직선과 R직선은 유일한 하나의 교점이 생기게 되며, 이러한 교점은 마커(M)의 위치인 P의 위치가 된다. 사전에 구축된 직선의 데이터베이스 및 획득된 영상에서의 DL, DR의 좌표로부터 마커(M)의 3차원 위치인 P를 산출할 수 있게 된다.
획득된 영상에서 DL, DR의 좌표를 인식하는 방법은 획득된 영상에서 가장 강도(Intensity)가 낮은 픽셀의 좌표를 추출하여 획득하는 방법을 이용한다. 마커(M)의 경우 인체의 세포보다 훨씬 큰 선형감쇠계수를 갖는 물질로 구성되므로, 사영으로 획득된 영상에서는 마커(M)의 좌표가 용이하게 추출될 수 있다.
한편, 3차원 좌표 추출시에는 사용자로부터 입력되는 기 설정된 영역에 대한 추출을 무시하도록 구성될 수 있다. 인체에 삽입되는 임플란트의 경우 다양한 종류가 개발되고 시술되고 있어, 광 치료와 관련없는 임플란트가 진단광 조사영역에 존재하는 경우에 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위함이다. 대부분의 임플란트의 재질은 세포보다 선형감쇠계수가 크므로, 마커(M)와 유사하게 인지되어 마커(M)의 3차원 좌표의 추출함에 어려움이 발생할 수 있다. 이와같은 문제점을 해결하기 위하여, 사용자는 임플란트가 위치한 영역을 설정하여, 해당영역을 제외한 영역에서 가장 강도가 낮은 픽셀을 찾아 3차원 좌표를 추출할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 마커(M)의 위치를 산출하기 위하여 동차좌표계 행렬을 이용하여 회전 변환을 시켜 산출할 수 있다. 이와같이 동차좌표계를 사용하면 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)의 위치이동, 회전에 대하여 추가적인 변형이 있을 때, 행렬의 곱으로 나타낼 수 있고, 또한 하나의 행렬로 표현이 가능하므로 계산식이 줄어들고, 계산 소요시간이 단축될 수 있어, 더 빠르게 실시간으로 추적할 수 있다.
도 5은 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 예각사영 마커(M)추적 광 치료장치를 구성하는 각 구성요소 및 환자 지지부(200)는 제어부(500)에 의해 각각의 동작이 제어될 수 있다. 구체적으로, 환자 지지부(200)는 제어부(500)의 제어에 의해 슬라이딩 동작 또는 스위블링 동작을 수행하여 환자(P)의 위치를 이동시키거나 자세를 조정시킬 수 있다. 또한, 프레임(100)의 제1, 제2 회전 패널(120)의 회전 동작을 제어하여 진단광 조사부(300), 및 치료부(400)의 위치를 각각 조절할 수 있다. 여기서, 제어부(500)는 제1 회전 패널(110) 및 제2 회전 패널(120)이 각각 독립적으로 회전될 수 있도록 제어한다. 따라서, 제1 회전 패널(110)만을 회전시켜 진단광 조사부(300), 제1 치료광 조사유닛(410) 및 제1 빔 스토퍼(430)의 위치만을 조절하거나, 제2 회전 패널(120)만을 회전시켜 제2 치료광 조사유닛(420) 및 제2 빔 스토퍼(440)의 위치만을 조절하거나, 제1, 제2 회전 패널(120)을 둘다 회전시켜 각 회전 패널에 설치된 진단광 조사부(300) 및 치료광 조사유닛(410,420)을 구성하는 각 구성요소의 위치를 동시에 조절하는 것도 가능하다.
또한, 제어부(500)는 진단광 조사부(300)의 위치를 조절하는 것은 물론 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)을 구동시켜 환자(P)의 환부로 진단광을 조사하도록 제어할 수 있다. 이때 환자(P)의 병변부위와 각 진단광 조사부(300)의 각은 예각을 이루도록 제어된다. 이에 의해, 제1 진단광 검출부(330) 및 제2 진단광 검출부(340)에서 검출되는 이미지 정보는 프로세서(600)로 전송되고, 프로세서(600)는 이러한 정보로부터 2차원 영상정보를 획득한다.
한편, 제어부(500)에는 획득된 영상정보로부터 마커(M)의 3차원 좌표를 획득할 수 있는 알고리즘이 탑재된 연산부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 연산부(미도시)는 서로 다른 방향의 복수개의 이미지를 이용하여 3차원 이미지를 구성하도록 구성될 수 있으며, 획득한 이미지 정보로부터 마커(M)의 3차원 좌표가 연산될 수 있다. 제어부(500)는 연산부(미도시)에서 추출된 마커(M)의 3차원 좌표를 이용하여 해당 위치에 치료광이 조사될 수 있도록 제1 치료광 조사유닛(410) 및 제2 치료광 조사유닛(420)을 제어하도록 구성될 수 있다.
나아가, 제어부(500)는 설정된 치료 패턴에 따라 치료부(400)의 치료 동작을 제어할 수 있다. 즉, 치료부(400)의 제1 치료광 조사유닛(410) 및 제2 치료광 조사유닛(420)은 제어부(500)의 제어에 의해 구동되어 선택적으로 치료광을 조사할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 제1 치료광 조사유닛(410) 및 제2 치료광 조사유닛(420)을 독립적으로 제어하는 것이 가능하며, 치료광의 조사여부와 치료광 조사유닛(410,420)으로부터 조사되는 치료광의 출력 및 조사시간을 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 각각의 치료광 조사유닛(410,420)은 기 설정된 위치에서 환자(P)의 환부로 정해진 용량(dosage)만큼의 치료광을 조사할 수 있다.
이때, 각각의 치료광 조사유닛(410,420)이 제어되는 패턴은 진단부에서 획득된 환부의 이미지를 기초로 프로세서(600)에서 설정하는 것도 가능하며, 프로세서(600)에서 도출된 이미지 또는 타 진단 장비를 통해 이미 진단된 정보를 근거로 사용자가 외부에서 입력된 내용에 따라 결정될 수도 있다. 그리고, 제어부(500)는 이러한 패턴을 근거로 치료광 조사유닛(410.420)의 치료 동작을 제어하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 예각사영 마커(M)추적 광 치료 방법의 순서도를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명을 시계열적 순서로 보면, 진단광 조사단계(S100), 영상획득단계(S200), 좌표계산단계(S300), 치료광 조사단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
진단광 조사단계(S100)는 환자(P)의 병변부위와 사잇각을 예각으로 하여 두개의 진단광을 상기 병변부위에 조사하는 단계이다.
영상 획득단계(S200)는 병변부위를 조사한 두 개의 영상이 획득되게 된다. 획득되는 영상은 두 개가 하나의 쌍을 이루며 복수의 쌍이 획득될 수 있다.
마커 좌표 계산단계(S300)는 각 영상에서 병변부위에 기 삽입된 마커(M)의 좌표를 추출하고 연산하여 마커(M)의 3차원 좌표를 산출하도록 구성된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4와 함께 전술하였다.
치료부 제어단계(S400)는 산출된 마커(M)의 3차원 좌표에 치료광이 조사되도록 치료광 조사부의 위치와 각도를 제어하도록 구성된다.
또한 이러한 단계는 치료부를 환자(P)를 중심축으로하여 원주방향으로 회전해가면서 반복적으로 조사할 수 있도록, 진단광 조사단계로부터 치료광 조사단계까지 반복적으로 수행될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 이러한 광 치료 방법을 수행하기 전에 병변부위에는 마커(M)가 삽입될 수 있다. 이러한 병변부위는 대표적으로 종양이 될 수 있다.
이와 같이 본발명에서는 제1 진단광 조사유닛(310) 및 제2 진단광 조사유닛(320)이 예각으로 진단광을 조사하여 환자(P)의 매순간의 마커(M)의 좌표를 파악하게 된다. 마커(M)는 미리 병변부위에 삽입되므로, 이러한 마커(M)의 위치를 파악하고 3차원 좌표를 계산하여 치료광을 조사하면 병변부위에 치료광이 조사할 수 있게 된다. 한편, 1회의 진단광 조사와 치료광 조사에 이르는 과정에서 소요되는 시간은 마커(M)의 3차원 좌표를 획득하는데 대부분의 시간이 소요되므로, 본 발명에서와 같이 병변부위의 좌표 추출과 치료광의 조사가 이루어지는 시간차이를 최소화하여 치료광이 조사되는 위치의 오차를 줄일 수 있다. 이는 결국 환자(P)의 정상세포에 방사선 피폭을 최소화 할 수 있게 되는 효과가 있다.
추가로 제1 진단광 조사유닛(310)과 제2 진단광 조사유닛(320)이 예각으로 배치될 수 있으므로, 치료장치 설계시 부품 간 간섭이 줄어들고, 설계 자유도가 높아지는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 프레임
110: 제1 회전 패널 120: 제2 회전 패널
200: 환자 지지부 210: 베드
220: 서포터
300: 진단광 조사부
310: 제1 진단광 조사유닛 320: 제2 진단광 조사유닛
330: 제1 진단광 검출부 340: 제2 진단광 검출부
400: 치료부
410: 제1 치료광 조사유닛 420: 제2 치료광 조사유닛
430: 제1 빔 스토퍼 440: 제2 빔 스토퍼
M: 마커
P: 환자
500: 제어부
600:　프로세서

Claims (14)

  1. 상기 환자의 병변부위에 제1 진단광을 조사하도록 구성되는 제1 진단광 조사유닛 및 상기 병변부위를 통과한 상기 제1 진단광이 사영되도록 구성되는 제1 진단광 검출부를 포함하는 제1 진단광 조사부;
    상기 제1 진단광의 조사각과 예각을 이루어 상기 병변부위에 제2 진단광을 조사하도록 구성되는 제2 진단광 조사유닛 및 상기 병변부위를 통과한 상기 제2 진단광이 사영되도록 구성되는 제2 진단광 검출부를 포함하는 제2 진단광 조사부; 및
    상기 제1 진단광 검출부 및 상기 제2 진단광 검출부로부터 획득된 영상으로부터 병변부위에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고 상기 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 연산부를 포함하는 예각사영 마커 위치추적장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연산부는
    획득된 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 강도(intensity)값이 가장 낮은 픽셀의 좌표정보를 이용하여 상기 마커의 상기 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커 위치추적장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 연산부는
    추출된 상기 마커의 좌표로부터 동차좌표계 행렬을 이용하여 상기 마커의 상기 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커 위치추적장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 환자의 종양에 기 삽입된 상기 마커의 위치를 추출하고, 상기 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커 위치추적장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마커는
    금속을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커 위치추적장치
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 마커는
    금을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커 위치주적장치.
  7. 프레임;
    상기 프레임 내측으로 이동가능하게 구성되며, 환자가 위치하는 환자 지지부;
    상기 프레임의 원주 방향을 따라 이동 가능하며, 환자의 병변부위에 제1 진단광을 조사하도록 구성되는 제1 진단광 조사유닛 및 상기 병변부위를 통과한 상기 제1 진단광이 사영되도록 구성되는 제1 진단광 검출부를 포함하는 제1 진단광 조사부;
    상기 프레임의 원주 방향을 따라 이동 가능하며, 상기 제1 진단광의 조사각과 예각을 이루어 상기 병변부위에 제2 진단광을 조사하도록 구성되는 제2 진단광 조사유닛 및 상기 병변부위를 통과한 상기 제2 진단광이 사영되도록 구성되는 제2 진단광 검출부를 포함하는 제2 진단광 조사부;
    상기 프레임의 원주 방향을 따라 이동하며 상기 환자에 치료광을 조사하도록 구성되는 치료부; 및
    상기 제1 진단광 검출부 및 상기 제2 진단광 검출부로부터 획득된 영상으로부터 상기 병변부위에 기 삽입된 마커의 위치를 추출하고 상기 마커의 3차원 좌표를 산출하며, 상기 마커의 상기 3차원 좌표에 해당하는 상기 병변부위에 상기 치료광이 조사될 수 있도록 상기 치료부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 치료부는 두 개 이상의 치료광 조사유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는
    획득된 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상에서 강도(intensity)값이 가장 낮은 픽셀의 좌표정보를 이용하여 상기 마커의 상기 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    추출된 상기 마커의 좌표로부터 동차좌표계 행렬을 이용하여 상기 마커의 상기 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 환자의 종양에 기 삽입된 상기 마커의 위치를 추출하고, 상기 마커의 3차원 좌표를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 마커는
    금속을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 마커는
    금을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 예각사영 마커추적 광 치료장치.
  14. 환자의 병변부위와 사잇각을 예각으로 하여 두개의 진단광을 상기 병변부위에 조사하는 진단광 조사단계;
    상기 병변부위를 조사한 두 개의 영상을 획득하는 영상획득단계;
    각 상기 영상에서 상기 병변부위에 기 삽입된 마커의 좌표를 추출하고 연산하여 상기 마커의 3차원 좌표를 산출하는 좌표계산단계; 및
    산출된 상기 마커의 3차원 좌표에 치료광이 조사되도록 치료광 조사부의 위치와 각도를 제어하는 치료부 제어단계를 포함하는 예각사영 마커추적 광 치료 방법.
KR1020150010507A 2015-01-22 2015-01-22 예각사영 마커추적 장치 KR20160090558A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010507A KR20160090558A (ko) 2015-01-22 2015-01-22 예각사영 마커추적 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150010507A KR20160090558A (ko) 2015-01-22 2015-01-22 예각사영 마커추적 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160090558A true KR20160090558A (ko) 2016-08-01

Family

ID=56706807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150010507A KR20160090558A (ko) 2015-01-22 2015-01-22 예각사영 마커추적 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160090558A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139891A1 (ko) * 2017-01-26 2018-08-02 성균관대학교산학협력단 방사선 치료 평가 시스템
WO2021158079A1 (ko) * 2020-02-05 2021-08-12 연세대학교 산학협력단 회전형 빔 차폐 구조를 포함하는 컴퓨터 단층 촬영 장치 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
대한민국 등록특허 제 1,058,193호(2010.05.20 공개)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139891A1 (ko) * 2017-01-26 2018-08-02 성균관대학교산학협력단 방사선 치료 평가 시스템
WO2021158079A1 (ko) * 2020-02-05 2021-08-12 연세대학교 산학협력단 회전형 빔 차폐 구조를 포함하는 컴퓨터 단층 촬영 장치 및 방법
KR20210099907A (ko) * 2020-02-05 2021-08-13 연세대학교 산학협력단 휠 차단기를 이용하여 산란을 보정하는 콘빔형 전산화 단층 촬영 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11896850B2 (en) Online angle selection in rotational imaging and tracking systems
US11691029B2 (en) Offline angle selection in rotational imaging and tracking systems
EP3829707B1 (en) Radiation therapy system using a digital tomosynthesis process for near real-time localization
JP2007236729A (ja) 放射線治療装置制御装置および放射線照射方法
JP2004166975A (ja) 放射線治療装置及び放射線治療装置の動作方法
US9486645B2 (en) Radiation therapy device for ocular melanoma
KR101465651B1 (ko) 더블 헤드 방식의 광 치료장치
EP3765153B1 (en) Limiting imaging radiation dose and improving image quality
JP2017192549A (ja) 治療計画装置及び治療計画方法
US11065474B2 (en) Patient alignment method and system using light field and light reflector during radiation therapy
Via et al. A platform for patient positioning and motion monitoring in ocular proton therapy with a non-dedicated beamline
KR20160090558A (ko) 예각사영 마커추적 장치
JP5078972B2 (ja) 放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置
JP5566854B2 (ja) 放射線治療装置制御装置および放射線治療装置制御方法
JP2021171482A (ja) 放射線治療装置
JP2022069797A (ja) 放射線治療装置及び放射線治療方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination