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하전입자의 방사선량 측정 장치 및 영상장치

阅读:881发布:2020-06-05

专利汇可以提供하전입자의 방사선량 측정 장치 및 영상장치专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且The present invention relates to a radiation dose measuring device and an imaging device of a charged particle. The radiation dose measuring device includes a dark box housing of a structure sealed from the outside; a fixing bar installed at the upper end of the dark box housing; a guiderail installed at the lower end of the dark box housing; a water phantom box disposed inside the dark box housing and moving along the guiderail; a transparent box connected to the fixing bar to have a position fixed inside the water phantom box; and a sensing element disposed at one surface of the transparent box and sensing energy intensity of the radiation released from a nozzle beam in response to the change in thickness of water due to movement of the water phantom box. Also, the imaging device further includes a mirror mounted inside the transparent box; and a charge-coupled device (CCD) camera taking a picture of an image formed on the mirror. According to the present invention, the energy intensity of a proton beam or a neutron beam released from the nozzle beam in accordance to the change in the thickness of water inside the water phantom box can be adjusted, and an image of a desired object can be obtained as a proton-based or a neutron-based image required for a treatment plan.,下面是하전입자의 방사선량 측정 장치 및 영상장치专利的具体信息内容。

  • 외부와 밀폐된 구조의 다크 박스 하우징;
    상기 다크 박스 하우징의 상단에 설치되는 고정 바 및 하단에 설치되는 가이드 레일;
    상기 다크 박스 하우징 내에 구성되고 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 워터 팬텀 박스;
    상기 고정 바와 연결되며 상기 워터 팬텀 박스 내에 위치가 고정되게 설치되는 투명 박스; 및
    상기 투명 박스의 일면에 구비되고, 상기 워터 팬텀 박스의 이동에 따른 물의 두께 변화에 대응되어 노즐 빔에서 방출되는 방사선 에너지의 세기를 센싱하는 센싱 소자를 포함하되,
    상기 센싱소자는 그 위치가 항상 고정되어 상기 노즐 빔의 중심(isocenter)에 위치하면서 센싱동작을 수행하는 하전입자의 방사선량 측정장치.
  • 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 소자가 구비되는 상기 투명 박스의 일면은 상기 방사선이 먼저 도달하는 면이 되는 하전입자의 방사선량 측정장치.
  • 제 2 항에 있어서,
    상기 방사선은 양성자 또는 중입자 빔인 하전입자의 방사선량 측정장치.
  • 제 1 항에 있어서,
    상기 물의 두께는 상기 워터 팬텀 박스의 일면과 상기 센싱 소자가 구비된 투명 박스의 일면 사이의 거리 변화에 대응되는 하전입자의 방사선량 측정장치.
  • 외부와 밀폐된 구조의 다크 박스 하우징;
    상기 다크 박스 하우징의 상단에 설치되는 고정 바 및 하단에 설치되는 가이드 레일;
    상기 다크 박스 하우징 내에 구성되고 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 워터 팬텀 박스;
    상기 고정 바와 연결되며 상기 워터 팬텀 박스 내에 위치가 고정되게 설치되는 투명 박스;
    상기 투명 박스의 일면에 구비되고, 상기 워터 팬텀 박스의 이동에 따른 물의 두께 변화에 대응되어 노즐 빔에서 방출되는 방사선 에너지의 세기를 센싱하는 센싱 소자;
    상기 센싱소자와 소정 각도를 이루면서 설치되는 미러; 및
    빔 노즐의 방출 경로에 위치한 오브젝트를 향해 방출된 양성자 빔이 상기 오브젝트를 통과하며 잃고 남은 에너지가 상기 센싱소자를 통과할 때 남은 에너지의 세기에 비례하여 방출되는 빛이 상기 미러에 맺히는 영상을 촬영하는 카메라를 포함하며,
    상기 센싱소자는 그 위치가 항상 고정되어 상기 노즐 빔의 중심(isocenter)에 위치하면서 센싱동작을 수행하는 영상장치.
  • 제 5 항에 있어서,
    상기 오브젝트의 영상은 상기 워터 팬텀 박스 내의 물의 두께 변화에 따라서 다른 값으로 제공되는 영상장치.
  • 제 6 항에 있어서,
    상기 물의 두께는 워터 팬텀 박스의 이동에 따라서 고정된 투명 박스와의 거리 변화에 대응되는 영상장치.
  • 说明书全文

    하전입자의 방사선량 측정 장치 및 영상장치{Charged Particle Beam Dosimetry Device and Imaging Device thereof}

    본 발명은 방사선량 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양성자 치료시에 노즐 빔에서 출력되는 양성자 빔의 에너지가 치료에 최적화되게 하도록 환자체내 양성자빔 선량분포를 획득함을 물론 촬영 대상인 오브젝트(object)의 영상 정보를 양성자를 기반으로 획득하여 실제 양성자 빔의 최대도달거리를 정밀하게 측정하도록 하는 하전입자의 방사선량 측정장치 및 영상장치에 관한 것이다.

    방사선 치료는 질병의 치료에 방사선을 사용하는 것으로, X선, 감마선과 같은 파동 형태의 방사선, 전자선이나 양성자와 같은 입자 형태의 방사선을 이용하여 암 세포와 같은 악성 질병의 성장을 지연시키거나 질병의 원인을 파괴하는 치료를 말한다.

    방사선 치료는 방사선 소스(source)를 방사선 타깃, 예컨대 치료하고자 하는 종양의 위치에 맞게 매우 정밀하게 위치를 결정한 후 상기 타깃에만 집중적으로 조사해야 방사선 치료 효과를 극대화할 수 있다. 즉 방사선 치료를 수행할 때에 방사선을 종양 부위에만 집중적으로 조사하고 정상조직에는 도달하지 않도록 하는 것이 무엇보다 중요하다.

    그런데 기존의 방사선(X선) 치료는 암세포뿐만 아니라 방사선에 노출되는 정상세포들도 대량으로 파괴하는 부작용이 있었다.

    이를 해결하고자 최근에는 양성자 치료가 소개되고 있다. 양성자 치료는 양성자 빔이 입사하는 매질(medium)의 앞 부분에서 작은 에너지를 전달하며 통과하다가 멈추기 바로 전에 남은 모든 에너지를 매질 안에 전달하며 정지하는 특성을 치료에 이용하는 방법이다.

    따라서 양성자 빔이 암 표적 부위에 도달하기 전까지 일반 정상 조직에는 거의 방사선을 조사하지 않으며 종양에 도달하면 모든 에너지를 방출하고 제거되어서 종양 뒤의 정상 조직에는 전형 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 양성자 치료는 기존의 방사선(X선) 치료에 비하여 종양을 둘러싼 건강한 정상 조직의 손상 위험을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

    이와 같은 장점을 제공하는 양성자 치료는 빔 노즐에서 최적 에너지의 양성자 빔을 출력하도록 셋팅(setting) 하는 것이 중요하다. 이는 종양의 상태나 크기 또는 깊이에 대응한 최적 에너지의 양성자 빔을 조사하여야 최대의 치료 효과를 거둘 수 있기 때문이다.

    만약 양성자 빔의 에너지 크기를 환자 종양의 특성에 맞추어 최적화할 수 없다면, 환자에게 필요 이상의 강한 방사선을 가하여 의료사고를 일으킬 수도 있다.

    한편 양성자 치료에는 각종 종양을 촬영하는 영상장치를 사용한다. 영상장치를 통해 종양의 크기나 위치가 파악되었다면 양성자 빔을 이용하여 종양을 제거하게 된다. 따라서 영상장치는 의사로 하여금 올바른 판단을 내릴 수 있도록 정밀하고 정확한 촬영 성능이 담보되어야 한다.

    현재 양성자 치료계획에 사용되는 X선 기반의 CT 영상은 정밀한 해부학적 영상정보를 제공하는 장점이 있으나 CT 영상기반의 치료계획 알고리즘으로는 양성자가 매질 내에서 통과하는 최대도달거리(range)를 정확히 계산해내는데 한계가 있었다.

    한국등록특허공보 10-1197397호

    따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양성자 치료를 위해 양성자 빔의 에너지 크기를 치료 대상인 환자에 따라 최적 조건으로 셋팅하여 정확한 환자체내 양성자빔 선량 분포를 획득하는 하전입자의 방사선량 측정장치를 제공하는 것이다.

    본 발명의 다른 목적은 종양 등과 같은 촬영 대상인 오브젝트(object)에 대한 영상 정보를 양성자 기반으로 획득하여 매질 안에서 실제 양성자 빔의 최대도달거리를 더 정확하고 정밀하게 측정할 수 있는 영상장치를 제공하는 것이다.

    상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 외부와 밀폐된 구조의 다크 박스 하우징; 상기 다크 박스 하우징의 상단에 설치되는 고정 바 및 하단에 설치되는 가이드 레일; 상기 다크 박스 하우징 내에 구성되고 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 워터 팬텀 박스; 상기 고정 바와 연결되며 상기 워터 팬텀 박스 내에 위치가 고정되는 투명 박스; 및 상기 투명 박스의 일면에 구비되고, 상기 워터 팬텀 박스의 이동에 따른 물의 두께 변화에 대응되어 노즐 빔에서 방출되는 방사선 에너지의 세기를 센싱하는 센싱 소자를 포함하는 하전입자의 방사선량 측정장치를 제공한다.

    상기 센싱 소자가 구비되는 상기 투명 박스의 일면은 상기 방사선이 먼저 도달하는 면이 된다.

    상기 방사선은 양성자 또는 중입자 빔이다.

    상기 물의 두께는 상기 워터 팬텀 박스의 일면과 상기 센싱 소자가 구비된 투명 박스의 일면 사이의 거리 변화에 대응된다.

    본 발명의 다른 특징에 따르면, 외부와 밀폐된 구조의 다크 박스 하우징; 상기 다크 박스 하우징 내에 설치되고 구동력에 의해 이동되는 워터 팬텀 박스; 상기 워터 팬텀 박스 내에 고정되게 설치되는 투명 박스; 양성자 빔이 먼저 도달하는 상기 투명 박스 일면 내에 설치되는 섬광판; 상기 섬광판과 소정 각도를 이루면서 설치되는 미러; 및 빔 노즐의 방출 경로에 위치한 오브젝트를 향해 방출된 양성자 빔이 상기 오브젝트를 통과하며 잃고 남은 에너지가 상기 섬광판을 통과할 때 남은 에너지의 세기에 비례하여 방출되는 빛이 상기 미러에 맺히는 영상을 촬영하는 카메라를 포함하는 영상장치를 제공한다.

    상기 오브젝트의 영상은 상기 워터 팬텀 박스 내의 물의 두께 변화에 따라서 다른 값으로 제공된다.

    상기 물의 두께는 워터 팬텀 박스의 이동에 따라서 고정된 투명 박스와의 거리 변화에 대응된다.

    이와 같은 본 발명의 하전입자의 방사선량 측정장치 및 영상장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

    먼저 본 발명은 워터 팬텀 박스 내의 물의 두께 변화에 따라 노즐 빔에서 방출되는 양성자 빔의 에너지 세기를 조절할 수 있기 때문에(즉, 양성자 빔의 최대도달거리를 물의 두께 변화만큼 조절할 수 있음), 실제 양성자 치료에서 환자마다 최적 조건으로 조사되어야 할 양성자 빔의 선량분포를 실제 치료전에 정확히 확인할 수 있어, 안전하고 효율적인 치료 효과를 기대할 수 있다.

    또한, 본 발명은 인체 또는 동물 등의 오브젝트를 촬영할 경우 물의 두께를 조절함으로써 원하는 오브젝트의 양성자 기반 영상을 획득할 수 있기 때문에, 종래 X선 기반의 장치보다 양성자의 매질 내 반응을 정확하게 반영하는 정보를 획득하여 치료 계획의 정확성을 향상시키는 효과도 있다.

    도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하전입자의 방사선량 측정장치를 설명하기 위해 전체 구성도
    도 3a 내지 도 3c는 워터 팬텀 박스의 이동에 따른 물 두께 변화를 보인 참고 도면
    도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 방사선량 측정장치를 영상장치로 적용할 경우의 구성을 보인 도면

    이하 본 발명에 따른 하전입자의 방사선량 측정장치 및 영상장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

    본 발명은 양성자 또는 중입자 치료방법에 적용되는 것으로, 브래그 피크(bragg peak)로써 공지된 현상을 나타내는 양성자 또는 중입자를 이용한다. 즉 양성자(수소 이온)와 중입자(탄소 이온)는 거의 비슷한 곡선의 브래그 피크를 가지 때문에 양성자뿐만 아니라 중입자의 치료에도 적용할 수 있는 것이다. 다만, 본 실시 예에서는 양성자 치료 방법으로 한정하여 설명하기로 한다.

    그리고 양성자 빔이 암 세포의 종양만을 치료하도록 빔 노즐(beam nozzle)을 통해 출력되는 양성자 빔의 에너지 크기를 미리 조절할 수 있도록 하는 것에 그 기본적인 특징이 있다. 즉 빔 노즐로부터 양성자 빔을 조사받고, 조사된 양성자 빔의 에너지 크기에 대응하는 신호를 발생하여 외부로 알려줌으로써, 치료 이전에 어느 정도의 양성자 빔을 사용할지 미리 체크할 수 있는 원리를 제공한다.

    이어서는 방사선량 측정장치와 영상장치를 구분하여 설명하기로 한다.

    도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 방사선량 측정장치를 설명하기 위해 전체 구성도이고, 도 3a 내지 도 3c는 워터 팬텀 박스의 이동에 따른 물 두께 변화를 보인 참고 도면이다.

    도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 빔 노즐(beam nozzle)(10)이 구성된다. 빔 노즐(10)은 가속기에서 브래그 곡선(bragg curve)의 특성을 가지고 가속되어 출력된 양성자 빔을 치료에 적합한 깊이 대 선량 곡선(Depth dose curve)으로 바꿔주거나 점선원의 양성자 빔이 넓은 면적에 도달할 수 있도록 분산시키는 부품들을 포함하여 구성된 장치이다.

    빔 노즐(10)의 전방에는 다크 박스 하우징(Dark Box Housing)(100)가 구성된다. 다크 박스 하우징(100)은 밀폐된 형태로서 빛이 전혀 통과하지 못하도록 구성되어야 할 것이다. 그리고 다크 박스 하우징(100)은 내부의 상측에 고정 바(110)가 설치되고, 하측에는 가이드 레일(120)이 설치된다.

    다크 박스 하우징(100) 내에는 빔 노즐(10)에서 양성자 빔이 출력되는 방향과 수평방향으로 위치하는 워터 팬텀 박스(Water Phantom Box)(130)가 구비된다. 워터 팬텀 박스(130) 내에는 물이 채워져 있다. 워터 팬텀 박스(130)는 가이드 레일(120)을 따라 이동한다. 이를 위해 워터 팬텀 박스(130)를 이동시키기 위한 구동 모터(140)가 다크 박스 하우징(100) 내에 장착된다. 구동 모터의 구동축은 워터 팬텀 박스(130)의 일측과 연결된다. 도면에서는 기어군을 이용하였다. 그러나 다른 방식을 이용하여 워터 팬텀 박스(130)를 이동시킬 수 있음은 당연하다.

    워터 팬텀 박스(130) 내에는 외면이 물(water)로 둘러싸인 상태로 투명 박스(150)가 제공된다. 투명 박스(150)는 상단이 고정 바(110)에 매달려서 워터 팬텀 박스(130) 내에 위치한다. 즉 투명 박스(150)는 그 위치가 변하지 않고 고정되어 있다.

    따라서 구동 모터(140)의 구동에 따라 워터 팬텀 박스(130)는 가이드 레일(120)을 따라 이동하게 되지만 투명 박스(150)는 고정 바(110)에 고정되기 때문에, 빔 노즐(10)과 가깝게 위치한 워터 팬텀 박스(100)의 일면과 투명 박스(150)의 일면 사이의 물의 두께가 달라지게 된다. 물 두께에 대해서는 아래의 도 3을 참조하여 설명할 것이다.

    투명 박스(150)에는 양성자 빔을 센싱하는 센싱 소자(152)가 구비된다. 센싱 소자(152)는 그 양성자 빔의 에너지 세기 등을 센싱할 수 있는 것이면 어떠한 것도 적용 가능하다. 따라서, 센싱 소자(152)는 빔 노즐(10)로부터 방출되는 양성자 빔이 먼저 도달하는 투명 박스(150)의 내면에 구비될 수 있다. 또는 투명 박스(150) 내에 별도로 장착되는 장치가 될 수 있다. 또는 센싱 소자(152)의 예로 섬광판(Scintillation Screen)이 될 수도 있다. 섬광판이 적용될 경우, 양성자가 그 섬광판을 통과할 때 양성자의 에너지에 비례하여 방출되는 빛을 센싱할 수 있는 것이다. 섬광판 역시 빔 노즐(10)로부터 방출되는 양성자 빔이 먼저 도달하는 투명 박스(150)의 내면에 구비되어야 한다.

    양성자 빔의 센싱 결과를 기초로 하여 워터 팬텀 박스(130)의 이동을 위한 구동 모터(140)의 구동을 제어하도록 컨트롤러(controller)(160)가 구성된다. 컨트롤러(160)는 다크 박스 하우징(100)의 외부에 위치하며, 상기 센싱 결과로서 물의 두께별로 양성자 빔의 에너지 세기 등과 같은 정보를 저장하는 역할도 한다. 컨트롤러(160)는 PC 등이 될 수 있다. 이때 컨트롤러(160)는 양성자 빔의 영향을 최소화하기 위하여 빔 노즐(10) 및 다크 박스 하우징(100)과 일정 거리 이격 되어야 한다. 또는 그 사이에 차폐판이 설치될 수도 있다.

    이어서는 상기와 같이 구성된 방사선량 측정장치의 동작에 대해 살펴보기로 한다. 이는 도 3을 참조하기로 하며, 이때 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 노즐 빔(10) 및 다크 박스 하우징(100)을 평면에서 봤을 때를 개략적으로 도시하였다. 그리고 다크 박스 하우징(100) 내의 워터 팬텀 박스(130)가 구동 모터(140)의 구동력에 따라 이동할 경우 투명 박스(150)와의 간격 차이의 변화에 따른 물의 두께 변화를 도시하였다.

    전술한 바와 같이 본 발명은 빔 노즐(10)과 가깝게 위치한 워터 팬텀 박스(130)의 일면과 투명 박스(150)의 일면 사이의 물의 두께에 따라 변하는 양성자 빔 에너지를 측정함으로써 최대도달거리(range)를 측정하는 것이다. 이는 물 두께를 연속적 또는 불연속적으로 가변하면서 측정하게 된다.

    이를 위해 사용자(user)는 컨트롤러(160)를 조작하여 구동 모터(140)의 구동을 제어한다.

    구동 모터(140)가 제어되면, 워터 팬텀 박스(130)는 가이드 레일(120)을 따라 이동된다.

    도 3a에 도시한 바와 같이 워터 팬텀 박스(130)를 소정 위치, 예컨대 빔 노즐(10)과 가장 가깝게 위치시켜 워터 팬텀 박스(130)와 투명 박스(150) 사이의 거리가 d 1 이 되는 지점('제1 위치'라고 하기로 함)이 될 때 빔 노즐(10)로부터 양성자 빔이 방출되게 한다. 워터 팬텀 박스(130)가 제1 위치일 경우 물 두께는 가장 두꺼운 상태이다.

    양성자 빔이 방출되면, 방출된 양성자 빔은 다크 박스 하우징(100)의 일면과 소정 두께의 물을 통과하여 투명 박스(150)의 일면에 도달한다. 그리고 도달한 양성자 빔은 투명 박스(150)의 내면에 위치한 센싱 소자(152)에 제공된다. 센싱 소자(152)는 양성자 빔의 에너지 세기를 측정하고, 그 결과는 컨트롤러(160)가 전달받는다.

    구동 모터(140)를 다시 구동시켜 워터 팬텀 박스(130)를 이동시킨다. 이동된 위치는 도 3b와 같이 워터 팬텀 박스(130)와 투명 박스(150) 사이의 거리가 d 2 가 되는 지점('제2 위치'라고 하기로 함)이라 하기로 한다. 제2 위치일 경우 물 두께는 상기 제1 위치보다 더 얇은 상태가 된다.

    워터 팬텀 박스(130)가 제2 위치에 있을 때 양성자 빔을 방출시킨다. 그리고 전술한 바와 같이 투명 박스(150)의 내면에 위치한 센싱 소자(152)가 측정한 양성자 빔의 에너지 세기를 컨트롤러(160)가 전달받도록 한다.

    구동 모터(140)를 다시 구동시켜 워터 팬텀 박스(130)를 이동시킨다. 이동에 따라 워터 팬텀 박스(130)와 투명 박스(150) 사이의 거리가 도 3c에 도시된 바와 같이 d 3 가 되는 지점('제 3 위치'라고 하기로 함)이 될 때, 전술한 바와 같이 센싱 소자(152)가 양성자 빔의 에너지 세기를 센싱하고 컨트롤러(160)가 전달받도록 한다.

    이와 같이 본 실시 예는 워터 팬텀 박스(130)를 이동시켜 물의 두께를 다르게 설정할 수 있고, 그때마다 양성자 빔의 에너지 세기를 측정함으로써 실질적으로 최대도달거리(range)를 측정하는 것이다. 이처럼 측정된 양성자 빔의 에너지 세기에 따라 양성자 빔의 최대도달거리를 물의 두께만큼 조절할 수 있기 때문에 실제 환자를 치료할 때 그 환자별로 어느 정도의 양성자 빔을 제공할지를 선택할 수 있게 되는 것이다.

    한편 상기 설명에서는 워터 팬텀 박스(130)가 상기 제1 내지 제3 위치에 셋팅되게 설명하고 있으나, 더 세분화시켜 이동시킬 수 있음은 당연할 것이다.

    또한 워터 팬텀 박스(130)를 소정 위치(즉, 제1 내지 제3 위치)에 위치시킨 상태에서 양성자 빔을 방출시킨 후, 그 양성자 빔의 에너지 세기를 측정하고 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 즉, 빔 노즐(10)에서 양성자 빔이 계속 방출되게 하면서 동시에 구동모터(140)에 의해 워터 팬텀 박스(130)가 연속적으로 이동될 때, 양성자 빔의 크기/세기를 센싱할 수도 있는 것이다.

    도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 방사선량 측정장치를 영상장치로 적용할 경우의 구성도이다.

    여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 영상장치를 설명함에 있어, 도 1에서 설명하고 있는 방사선량 측정장치와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하면서 설명하기로 한다. 즉 빔 노즐(10), 고정 바(110) 및 가이드 레일(120)이 설치된 다크 박스 하우징(100), 워터 팬텀 박스(130), 구동 모터(140), 컨트롤러(160)는 방사선량 측정장치와 동일하고, 다만 투명 박스(150) 내에 구성된 미러(mirror)(156) 및 영상 정보를 획득하기 위한 CCD 카메라(170)가 더 추가되는 것에 차이가 있다. 아울러 다른 실시 예에서는 투명 박스(150) 내에 설치된 섬광판은 도면부호 154로 표시한다.

    도 4를 살펴보면, 빔 노즐(beam nozzle)(10)이 구성된다.

    빔 노즐(10)의 전방에는 다크 박스 하우징(100)이 구성된다.

    빔 노즐(10)의 전방과 다크 박스 하우징(100) 사이에는 오브젝트(180)가 위치한다.

    다크 박스 하우징(100)은 상측에 고정 바(110)가 설치되고, 하측에는 가이드 레일(120)이 설치된다.

    다크 박스 하우징(100) 내에는 빔 노즐(10)에서 양성자 빔이 출력되는 방향과 수평방향으로 위치하는 워터 팬텀 박스(Water Phantom Box)(130)가 구비된다. 워터 팬텀 박스(130)는 구동모터(140)의 구동에 의하여 가이드 레일(120)을 따라 이동한다.

    워터 팬텀 박스(130) 내에는 외면이 물(water)로 둘러싸인 상태이고 빛이 통과할 수 있는 재질로 형성된 투명 박스(150)가 구성된다. 투명 박스(150)는 고정 바(110)에 매달린 상태로 고정된 상태이다. 따라서 워터 팬텀 박스(130)가 이동하면 빔 노즐(10)과 가깝게 위치한 워터 팬텀 박스(130)의 일면과 투명 박스(150)의 일면 사이의 물의 두께는 가변한다. 한편 투명 박스(150)가 워터 팬텀 박스(130) 내에 장착될 때 후술하는 미러에 반사되는 섬광판의 빛을 측정하기 위해서 CCD 카메라 방향에는 물의 두께가 거의 없는 위치에 장착되는 것이 바람직하다. 예컨대 도면에서 봤을 때 투명 박스(150)는 워터 팬텀 박스(130)의 하단과 거의 접촉되게 위치한다.

    투명 박스(150)의 내부에는 섬광판(Scintillation Screen)(154)이 구성된다. 섬광판(154)은 빔 노즐(10)에서 방출된 양성자 빔이 후술하는 오브젝트를 통과한 후 남은 에너지가 통과할 때 그 통과하게 되는 에너지의 세기에 비례하여 빛을 방출하는 역할을 한다. 섬광판(154)은 양성자 빔이 먼저 도달하는 투명 박스(150)의 일측 내면에 설치되어야 한다.

    투명 박스(150)의 내부에는 양성자 빔의 진행 방향에 대해 섬광판(154)과 45°각도를 유지하면서 마주보도록 미러(mirror)(156)가 구성된다. 미러(156) 표면에는 섬광판(154)를 통과할 때의 에너지 세기에 비례하여 방출되는 빛의 영상이 맺히게 된다. 여기서 섬광판(154)과 미러(156) 사이의 각도는 CCD 카메라(170)의 위치에 따라 달라질 수도 있다.

    미러(156)에 맺힌 영상을 촬영하도록 CCD 카메라(170)가 장착된다.

    이처럼 구성된 영상장치는 물의 두께를 변화시키면서 양성자 빔의 에너지를 선택적으로 사용할 수 있고, 그에 따른 오브젝트(180)의 영상을 획득할 수 있게 된다.

    즉, 상술한 예와 같이 구동모터(140)를 조작하여 워터 팬텀 박스(130)를 이동시키게 되면 워터 팬텀 박스(130) 내의 물의 두께는 변화된다. 그 상태에서 노즐 빔(10)에서 소정 에너지를 갖는 양성자 빔을 방출하게 되면, 양성자 빔은 오브젝트(180)를 투과하여 섬광판(154)에 도달한다.

    섬광판(154)은 오브젝트(180)의 형상 및 두께 등에 따라 서로 다른 값으로 표현되는 양성자 빔의 에너지를 전달받으면서 빛을 방출하게 된다. 이러한 빛은 그대로 투명 박스(150) 내의 미러(156)로 전달되고, 미러(156)의 표면에는 방출된 빛에 비례하여 영상이 맺히게 된다.

    미러(156)에 맺힌 영상은 다크 박스 하우징(100) 내에 위치한 CCD 카메라(170)가 촬영하고, 컨트롤러(160)에 전달한다.

    이와 같이 방사선량 측정장치 중 투명 박스(150) 내부의 구조를 약간 변경하면서 노즐 빔(10)의 전방에 오브젝트(180)를 위치시키게 되면, 물의 두께에 따라 오브젝트(180)의 영상을 촬영할 수 있는 것이다. 이러한 오브젝트(180)의 영상 획득은 기존의 X선보다 양성자의 특성을 정확하게 반영한 정보를 제공할 수 있다.

    이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 물 두께를 변화시키면서 양성자 빔의 에너지를 측정할 수 있기 때문에, 치료에 적합한 최적 조건의 양성자 빔을 셋팅할 수 있고, 아울러 양성자의 특성을 정확하게 반영하여 촬영할 수 있게 됨을 알 수 있다.

    이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

    10 : 빔 노즐 100 : 다크 박스 하우징
    110 : 고정 바 120 : 가이드 레일
    130 : 워터 팬텀 박스 140 : 구동 모터
    150 : 투명 박스 152 : 센싱 소자
    160 : 컨트롤러 170 : CCD 카메라
    180 : 오브젝트

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