KR101682415B1

KR101682415B1 - 방사선 조사장치

Info

Publication number: KR101682415B1
Application number: KR1020150115048A
Authority: KR
Inventors: 박종원; 정경민; 김창회; 서용칠
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2035-08-14

Abstract

본 발명은 방사선 조사장치에 관한 것으로, 아치 형상의 가이드부와 상기 가이드부를 따라 이동하며 방사선을 제공하는 방사선발생기를 구비하는 방사선조사부; 및 베드부프레임, 상기 방사선발생기에 의해 제공되는 방사선의 피조사대상이 위치하는 베드, 및 상기 베드부프레임과 상기 베드를 연결하는 베드이동부를 구비하는 베드부;를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 방사선발생기가 상기 베드의 상방(上方), 측방(側方) 및 하방(下方)에서 방사선을 제공하도록, 일 단부는 상기 베드의 위쪽에 위치하고 타 단부는 상기 베드의 아래쪽에 위치하며, 상기 베드이동부는 상기 베드에 수평방향과 수직방향의 병진 이동 및 요(yaw)방향 회전 이동을 제공함으로써, 방사선발생기로부터 환자를 보호하며 환자와 방사선발생기 사이의 자유도를 확보하면서 피조사대상에게 방사선발생기로 방사선을 조사할 수 있다.

Description

방사선 조사장치{RADIOACTIVE RAY EXPOSING APPARATUS}

본 발명은 피조사대상에게 방사선발생기로 방사선을 제공하되 방사선발생기로부터 피조사대상을 보호하며 피조사대상과 방사선발생기 사이의 자유도를 확보하 는 방사선 조사장치에 관한 것이다.

방사선 치료는 높은 에너지를 가지는 방사선을 종양 등에 조사(exposure)하는 치료 방법이다. 기존의 방사선 치료기는 ‘고정식 방사선 치료기’로서 환자 등 피조사대상과 방사선발생기(radioactive source) 사이의 자유도가 확보되지 않아 상대적으로 넓은 환부에 방사선을 조사하였고, 이 때문에 건강한 조직이 과하게 손상되는 부작용이 있었다.

따라서 병소(病所)에 정확하게 방사선을 조사하기 위해서는 방사선발생기를 다양한 각도와 위치로 이동시킬 필요성이 발생되었다. 로봇 팔을 이용한 방사선 치료의 경우, 기존의 ‘고정식 방사선 치료기’에 비하여 방사선발생기를 다양한 각도와 위치로 이동시킬 수 있었다. 이에 따라 병소에 대한 타겟팅이 가능하며 짧은 시간 내에 건강한 조직의 손상을 최소화 하는 장점이 있다.

그러나 로봇 팔을 이용한 방사선 치료의 경우 로봇 팔의 끝에 방사선발생기를 연결한 외팔보(cantilever) 구조이므로 구조적으로 취약할 수 있으며, 로봇 팔의 이동 영역에 환자가 위치하므로 시스템이 불안정한 경우 환자의 안전사고 위험이 있었다. 또한 로봇 팔의 작업 영역 제한으로 인하여 환자의 일정 범위에 방사선이 조사되지 못하는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

US 7818838 B2

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 방사선발생기로부터 피조사대상을 보호하며 피조사대상과 방사선발생기 사이의 자유도를 확보하면서 피조사대상에게 방사선발생기로 방사선을 조사할 수 있는 방사선 조사장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치는, 아치 형상의 가이드부와 상기 가이드부를 따라 이동하며 방사선을 제공하는 방사선발생기를 구비하는 방사선조사부; 및 베드부프레임, 상기 방사선발생기에 의해 제공되는 방사선의 피조사대상이 위치하는 베드, 및 상기 베드부프레임과 상기 베드를 연결하는 베드이동부를 구비하는 베드부;를 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 방사선발생기가 상기 베드의 상방(上方), 측방(側方) 및 하방(下方)에서 방사선을 제공하도록, 일 단부는 상기 베드의 위쪽에 위치하고 타 단부는 상기 베드의 아래쪽에 위치하며, 상기 베드이동부는 상기 베드에 수평방향과 수직방향의 병진 이동 및 요(yaw)방향 회전 이동을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치는, 위와 같은 구성을 통해, 방사선발생기로부터 피조사대상을 보호하며 피조사대상과 방사선발생기 사이의 자유도를 확보하면서 피조사대상에게 방사선발생기로 방사선을 제공할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선발생기의 단면사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수평이동부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수직이동부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요방향회전부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤방향회전부의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선발생기의 단면사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수평이동부의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수직이동부의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요방향회전부의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤방향회전부의 단면도이다.

도 1에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치의 개략도이다. 상기 방사선 조사장치는 방사선을 제공하는 방사선조사부(10)와 방사선의 피조사대상(3)이 위치하는 베드부(50)를 포함할 수 있다.

상기 방사선조사부(10)는 가이드부(200)와 상기 가이드부(200)를 따라 이동하며 방사선을 제공하는 방사선발생기(100)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는, 상기 방사선발생기(100)를 가이드하는 아치 형상의 가이드레일(210) 및 상기 가이드레일(210)을 지지하는 가이드지지부(220)를 포함할 수 있다. 상기 베드부(50)는 베드부프레임(500), 베드(600) 및 베드부이동부(700)를 포함할 수 있다. 상기 베드(600)는 상기 베드부이동부(700)에 의해 상기 베드부프레임(500)에 연결될 수 있다. 상기 베드(600)는 상기 방사선발생기(100)에 의해 방사선이 조사되는 영역 내에 위치할 수 있다. 상기 가이드레일(210)의 일 단부는 상기 베드(600)의 상측에 위치하고 타 단부는 상기 베드(600)의 하측에 위치할 수 있다.

상기 베드부이동부(700)는 상기 베드부프레임(500)에 대하여 수평방향 및 수직방향으로 병진 이동을 할 수 있다. 따라서 상기 베드부이동부(700)에 연결되는 상기 베드(600)는 상기 베드부프레임(500)에 대하여 수평방향(전후방향과 좌우방향) 및 수직방향(상하방향)에 대한 병진 이동을 할 수 있다. 또한 상기 베드이동부(700)는 상기 베드(600)에 요(yaw)방향 회전 이동을 제공할 수 있다.

피조사대상(3)은 환자가 될 수 있으며, 환자인 피조사대상(3)의 일 지점에 방사선이 조사되어야 하므로, 상기 방사선발생기(100)와 피조사대상(3)과의 관계에서 병진운동(translational movement)에 관한 3(three)의 자유도(degree of freedom)가 요구된다. 상기 베드이동부(700)는 수평방향 및 수직방향의 병진 이동을 상기 베드(600)에 제공함으로써 병진운동에 관한 3의 자유도를 충족시킨다.

또한 피조사대상(3)의 일 지점에 대하여 조사되는 방사선의 방향이 다르게 요구될 수 있다. 이는 환자인 피조사대상(3)의 일 지점에 방사선이 조사될 때 주변 장기에 영향을 미칠 수 있으므로 이를 회피하기 위하여 조사되는 방사선의 방향을 다르게 할 필요가 있다. 따라서 방위각방향(azimuthal angle direction) 및 앙각방향(elevation angle direction)의 자유도가 요구된다. 상기 베드이동부(700)의 요(yaw)방향 회전은 방위각방향의 자유도를 제공하며, 상기 가이드부(200)를 따라 이동하는 방사선발생기(100)의 이동은 앙각방향의 자유도를 제공함으로써, 회전에 관한 2(two)의 자유도가 충족될 수 있다.

상기 방사선 조사장치에서 상기 베드부(50)는 4(four)의 자유도를 제공하는 반면에 상기 방사선조사부(10)는 단지 1(one)의 자유도를 제공한다. 이와 같이 방사선을 제공하는 상기 방사선조사부(10)에 의해 제공되는 자유도가 작게 됨으로써 상기 방사선발생기(100)의 이동에 의한 의료사고를 예방할 수 있다.

방사선발생기가 로봇 팔에 연결되어 방사선치료를 하는 장치의 경우, 로봇 팔에 자유도가 집중되어 로봇 팔의 이동이 자유롭다. 따라서 방사선발생기의 이동 영역에 환자가 위치하게 되어 의료사고가 발생할 개연성이 커지게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 조사장치는 상기 방사선발생기(100)에 제공되는 자유도를 1(one)로 제한함으로써, 상기 베드(600)가 움직여 도달할 수 있는 공간과 상기 방사선발생기(100)가 움직여 도달할 수 있는 공간이 서로 분리되도록 할 수 있다. 이와 같이 상기 베드(600)와 상기 방사선발생기(100)의 이동 영역이 서로 분리되도록 함으로써, 상기 방사선발생기(100)의 움직임에 의한 환자인 피조사대상(3)의 의료사고를 방지할 수 있다.

도 2에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선발생기(100)의 단면사시도이다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 가이드부(200)는 아치 형상의 상기 가이드레일(210)을 포함할 수 있다. 상기 방사선발생기(100)는 상기 가이드레일(210)을 따라 이동할 수 있다.

상기 가이드레일(210)의 내측면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 방사선발생기(100)는 방사선을 외부로 제공하는 방사선부(120) 및 상기 가이드레일(210)에 연결되어 이동하는 동력을 제공하는 동력부(110)를 포함할 수 있다. 상기 동력부(110)는 상기 가이드레일(210)의 내측면에 형성된 나사산에 대응되는 기어(gear)를 구비하여, 상기 방사선발생기(100)가 상기 가이드레일(210)을 따라 이동할 수 있도록 할 수 있다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 방사선발생기(100)는 상기 가이드레일(210)을 내측면과 외측면에 접하는 구성요소를 구비하여 상기 가이드부(200)에 지지될 수 있다. 또한 전술된 바와 같이 상기 방사선발생기(100)는 상기 동력부(110)를 구비하여, 상기 가이드레일(210)를 따라 이동할 수 있다. 상기 방사선발생기(100)는 상기 가이드레일(210)을 따라 이동하면서 상기 베드의 상방(上方), 측방(側方) 및 하방(下方)에서 피조사대상에게 방사선을 조사할 수 있다.

도 3에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수평이동부(710)의 사시도이다. 상기 베드이동부(700)는 수평방향으로 병진 이동할 수 있는 상기 베드수평이동부(710)를 포함할 수 있다. 상기 베드수평이동부(710)는 앞뒤 방향으로 병진 이동할 수 있는 전후이동부(711) 및 좌우이동부(712)를 포함할 수 있다.

상기 베드수평이동부(710)의 이동은 상기 베드부프레임(500)을 기준으로 한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 좌우이동부(712)는 상기 베드부프레임(500)에 구비되는 레일을 따라 좌우로 이동할 수 있다. 도 3에 도시되는 ‘X’축 방향은 좌우 방향을 나타낸다.

한편 도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 전후이동부(711)는 상기 좌우이동부(712)에 구비되는 레일을 따라 전후로 이동할 수 있다. 도 3에 도시되는 ‘Y’축 방향은 전후 방향을 나타낸다. 다만 상기 전후이동부(711)와 좌우이동부(712)는 그 상하 위치가 변경될 수 있다.

이와 같이 상기 좌우이동부(712)와 상기 전후이동부(711)의 이동에 의하여 상기 베드이동부(700)에 연결되는 상기 베드(600)는 상기 베드부프레임(500) 및 상기 방사선발생기(100)에 대하여 수평방향의 이동을 할 수 있다.

도 4에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베드수직이동부(720)의 사시도이다. 상기 베드이동부(700)는 수직방향으로 병진 이동할 수 있는 베드수직이동부(720)를 포함할 수 있다.

상기 베드수직이동부(720)는 수직이동지지부(721) 및 수직이동구동부(722)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수직이동지지부(721)는 상기 베드수평이동부(710)의 상측에 배치되며 상기 수직이동구동부(722)를 지지할 수 있다. 상기 수직이동구동부(722)는 상기 수직이동지지부(721)에 의해 지지되며, 수직방향으로 이동할 수 있다. 상기 베드수직이동부(720)에 의해 상기 베드(600)가 수직방향으로 이동할 수 있으므로, 상기 방사선조사부(10)에 대한 상기 베드(600)의 수직거리를 조절할 수 있다. 상기 수직이동구동부(722)는 ‘ㄱ’자 형상을 가질 수 있으며, 그 단부에는 베드회전이동부(730)가 연결될 수 있다. 이와 같이 상기 수직이동구동부(722)가 ‘ㄱ’자 형상을 가지는 경우, 상기 방사선발생기가 상기 베드의 하방(下方)에 위치하며 방사선을 제공할 때 상기 베드수직이동부(720)에 의한 방사선 차단을 방지할 수 있다.

도 5에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요방향회전부(731)의 사시도이다. 상기 베드회전이동부(730)는 요(yaw)방향으로 회전할 수 있는 상기 요방향회전부(731)를 포함할 수 있다. 상기 요방향회전부(731)는 도 5에 도시되는 바와 같이 요방향회전부프레임(7311), 요방향회전부구동부(7312) 및 요방향회전부지지부(7313)를 포함할 수 있다.

상기 요방향회전부지지부(7313)는 상기 베드수직이동부(730)에 연결되어 상기 요방향회전부프레임(7311)을 지지할 수 있으며, 상기 요방향회전부구동부(7312)는 상기 요방향회전부프레임(7311)에 연결되어 상기 베드에 요(yaw)방향의 구동력을 제공할 수 있다.

상기 가이드레일(210)은 아치 형상을 가질 수 있으므로, 상기 방사선발생기는 상기 베드의 아래측에서 방사선을 조사할 수 있다. 따라서 상기 요방향회전부(731)의 형상이 도 1에 도시되는 바와 같이 통상의 회전축인 경우, 상기 베드의 아래측에서 베드를 향해 조사되는 방사선이 회전축에 의해 흡수되거나 반사될 수 있다.

그런데 상기 요방향회전부프레임(7311)은 상기 베드(600) 또는 롤방향회전부(732)를 둘러싸며 지지함으로써, 상기 베드(600)의 아래측에서 베드를 향해 조사되는 방사선이 회전축의 방해 없이 도달할 수 있다. 상기 요방향회전부프레임(7311)이 상기 롤방향회전부(732)를 둘러싸는 경우, 롤(roll)방향으로 회전할 수 있는 상기 롤방향회전부(732)의 상측에 상기 베드가 배치될 수 있다.

도면에는 도시되지 않았으나, 상기 베드(600) 또는 롤방향회전부(732)가 직사각형인 경우 네 모서리를 둘러싸는 상기 요방향회전부를 고려할 수 있다. 이 경우 네 모서리 중 하나 이상의 모서리에 요(yaw)방향의 회전력이 전달되도록 할 수 있다.

상기 베드 또는 롤방향회전부(732)는 원형의 형상이 될 수 있으며, 이 경우 상기 요방향회전부프레임(7311)은 상기 베드(600) 또는 롤방향회전부(732)의 외주면을 감싸며 지지할 수 있다. 상기 베드 또는 롤방향회전부(732)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 요방향회전부구동부(7312)는 상기 나사산에 대응되는 기어(gear)를 구비하여 상기 베드 또는 롤방향회전부(732)에 구동력(회전력)을 제공할 수 있다.

도 6에 관련되는 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 롤방향회전부(732)의 단면도이다. 본 발명의 실시예에 의한 방사선 조사장치는 베드(600)의 롤(roll)방향 회전이 가능하도록 롤방향회전부(732)를 추가로 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 롤방향회전부(732)는 베드(600)와 요방향회전부(731) 사이에 위치한다.

상기 롤방향회전부(732)는 롤방향회전부프레임(7321), 롤방향회전부지지부(7322), 롤방향회전구동부(7323) 및 롤방향댐퍼(7324)를 포함할 수 있다.

상기 롤방향회전부프레임(7321)은 상기 요방향회전부(731)에 연결될 수 있으며, 상기 롤방향회전부지지부(7322)는 상기 롤방향회전부프레임(7321)에 연결 또는 고정될 수 있다. 상기 롤방향회전부지지부(7322)는 상기 베드(600)에 연결될 수 있다. 상기 롤방향회전구동부(7323)는 상기 롤방향회전지지부(7322)와 상기 베드(600)를 연결하며, 상기 베드(600)에 롤(roll)방향 회전을 제공할 수 있다. 상기 베드(600)에 롤(roll)방향 회전이 제공됨으로써, 상기 방사선발생기가 환자의 연직 상방에 위치하지 않더라도 환자의 환부에 방사선을 조사할 수 있다. 따라서 상기 방사선발생기가 추락하더라도 추락의 경로에서 환자가 벗어남으로써 의료사고를 방지할 수 있다.

상기 롤방향댐퍼(7324)는 상기 롤방향회전구동부(7323)에서 이격되어 위치하고 상기 롤방향회전부프레임(7321)과 베드(600)를 연결하며 상기 베드(600)의 롤(roll)방향 회전시 댐핑(damping) 작용을 함으로써 상기 베드(600)의 급격한 회전을 방지할 수 있다. 상기 베드(600)가 롤(roll)방향 회전을 함으로써, 상기 방사선발생기(100)로부터 환자인 상기 피조사대상에 대하여 방사선 조사를 효과적으로 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

3: 피조사대상 10: 방사선조사부
50: 베드부 100: 방사선발생기
110: 동력부 120: 방사선부
200: 가이드부 210: 가이드레일
220: 가이드지지부 500: 베드부프레임
600: 베드 700: 베드이동부
710: 베드수평이동부 711: 전후이동부
712: 좌우이동부 720: 베드수직이동부
721: 수직이동지지부 722: 수직이동구동부
730: 베드회전이동부 731: 요방향회전부
732: 롤방향회전부 7311: 요방향회전부프레임
7312: 요방향회전구동부 7313: 요방향회전부지지부
7321: 롤방향회전부프레임 7322: 롤방향회전부지지부
7323: 롤방향회전구동부 7324: 롤방향댐퍼

Claims

아치 형상의 가이드부와 상기 가이드부를 따라 이동하며 방사선을 제공하는 방사선발생기를 구비하는 방사선조사부; 및
베드부프레임, 상기 방사선발생기에 의해 제공되는 방사선의 피조사대상이 위치하는 베드, 및 상기 베드부프레임과 상기 베드를 연결하는 베드이동부를 구비하는 베드부;를 포함하고,
상기 가이드부는, 상기 방사선발생기가 상기 베드의 상방(上方), 측방(側方) 및 하방(下方)에서 방사선을 제공하도록, 일 단부는 상기 베드의 위쪽에 위치하고 타 단부는 상기 베드의 아래쪽에 위치하며,
상기 베드이동부는 상기 베드에 수평방향과 수직방향의 병진 이동 및 요(yaw)방향 회전 이동을 제공하고,
상기 베드이동부는,
수평방향으로 병진 이동할 수 있는 베드수평이동부;
수직방향으로 병진 이동할 수 있는 베드수직이동부; 및
요(yaw)방향으로 회전 이동할 수 있는 베드회전이동부;를 포함하며,
상기 베드회전이동부는 요(yaw)방향으로 회전 이동할 수 있는 요방향회전부;를 포함하고,
상기 요방향회전부는,
상기 베드의 외측을 둘러싸며 지지하는 요방향회전부프레임; 및
상기 요방향회전부프레임에 연결되어, 상기 베드에 요(yaw)방향의 구동력을 제공하는 요방향회전부구동부;를 포함하는 방사선 조사장치.
제1항에 있어서,
상기 베드는 상기 방사선발생기에 의해 방사선이 조사되는 영역 내에 위치하고,
상기 방사선발생기가 움직여 도달할 수 있는 공간과 상기 베드가 움직여 도달할 수 있는 공간은 서로 분리되는 방사선 조사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가이드부는,
아치 형상으로, 일 단부는 상기 베드의 위쪽에 위치하고 타 단부는 상기 베드의 아래쪽에 위치하는 가이드레일; 및
상기 가이드레일을 지지하는 가이드지지부를 포함하며,
상기 방사선발생기는 상기 가이드레일을 따라 이동하는 방사선 조사장치.
제3항에 있어서,
상기 방사선발생기는,
방사선을 외부로 제공하는 방사선부; 및
상기 가이드레일에 연결되어 이동하는 동력을 제공하는 동력부;를 포함하는 방사선 조사장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 베드수평이동부는,
앞뒤 방향으로 병진 이동할 수 있는 전후이동부; 및
좌우 방향으로 병진 이동할 수 있는 좌우이동부;를 포함하는 방사선 조사장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 베드는 원형의 형상이며,
상기 요방향회전부프레임은 상기 베드의 외주를 감싸며 지지하는 방사선 조사장치.
제9항에 있어서,
상기 베드회전이동부는 롤(roll)방향으로 회전 이동할 수 있는 롤방향회전부;를 포함하는 방사선 조사장치.