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KR102464313B1 - 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치 및 방법 - Google Patents

전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치 및 방법 Download PDF

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KR102464313B1
KR102464313B1 KR1020200058964A KR20200058964A KR102464313B1 KR 102464313 B1 KR102464313 B1 KR 102464313B1 KR 1020200058964 A KR1020200058964 A KR 1020200058964A KR 20200058964 A KR20200058964 A KR 20200058964A KR 102464313 B1 KR102464313 B1 KR 102464313B1
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electric field
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electromagnetic
cancer treatment
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치는, 전자기 팬텀에 부착된 전극 어레이를 통해 상기 전자기 팬텀 내부에 전기장을 전달하는 전기장 발생기; 상기 전자기 팬텀 내부의 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정하는 측정부; 상기 측정부에 의해 측정된 값을 수집하여 디지털 값으로 변환하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부로부터 전달된 값을 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 전기장 분포 및 세기를 계산 및 모니터링하는 분석부; 및 상기 분석부에 의해 모니터링된 전기장을 검증하는 검증부를 포함할 수 있다.

Description

전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치 및 방법 {Apparatus and Method for Quality Assurance in Electric Field Therapy}
본 출원은 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자기파를 이용한 암 치료 기법은 치료 주파수 대역에 따라 각각 다른 원리로 종양을 제거하여 치료한다. 1010 MHz 근방의 X-선 주파수 대역은 암세포의 DNA 이중나선을 끊어 사멸시키는 원리를 이용하며, 10 MHz 영역의 전자기파는 종양 내에 열을 발생시켜 제거하는 원리를 이용한다.
2004년 최초로 보고된 전기장 암 치료법(Tumor Treating Fields, TTFields, 또는 종양치료장)은 저강도(1 ~ 3V/cm), 중간 주파수 대역(50 ~ 500kHz)의 교류 전기장을 분열하는 종양세포에 전달하여 세포분열을 지연시켜 사멸하는 원리를 이용하여 치료하는 기술이다(비특허문헌 1 내지 2 참조). 2011년 재발한 교모세포종(recurrent glioblastoma multiform brain tumors) 환자에 대한 전기장 암 치료기가 미국 FDA 승인을 받은 이후, 짧은 역사에도 불구하고 2020년 현재 전 세계적으로 1000여 개의 치료 센터에서 치료를 진행하고 있을 정도로 큰 관심을 받고 있다.
전기장 암 치료법은 종양 세포에 비해 매우 느리게 분열하는 정상 세포에는 영향이 거의 없다고 알려져 있지만, 그 연구결과가 아직 미미하며 아직까지 나타나지 않은 부작용에 대한 잠재적 위험성을 가지고 있다. 따라서 부작용을 막기 위해서는 정상 조직에는 최소한의 전기장을 전달하도록 할 필요가 있다.
이를 효과적으로 수행하기 위해서는 환자의 MRI, CT 등의 의료 영상에 기초한 치료계획시스템(Treatment Planning System, TPS)이 필요하다. 치료계획시스템의 일반적인 작업 절차는 다음과 같다. 우선, 환자의 의료영상(MRI, CT 등)을 3차원 의료영상으로 재구성하고, 각 조직 및 종양의 경계를 구분하고 전기장 계산에 필요한 물질 상수, 즉, 전기 전도도(electrical conductivity)와 유전 상수(상대 유전율, relative dielectric constant)를 각 분할 영역에 지정한다. 이후, 절연 전극 어레이(또는 트렌스듀서 어레이)를 피부 영역에 부착하고 메쉬 작업을 거쳐 유한요소법(finite element method)으로 각 노드(node)에서의 전압을 그리고 최종적으로 각 요소(element)의 전기장을 산출한다.
본 출원인에 의해 선행 출원된 특허문헌 3은 상술한 작업 절차와 최적화 알고리즘을 이용하여 각 전극의 위치 및 전극에 인가하는 전류(또는 전압)의 크기 등을 조절함으로써 최적의 결과, 즉 종양에는 처방 전기장을, 정상 조직에는 최소한의 전기장을 전달하는 방법을 제시하고 있다.
그러나, 치료계획시스템으로부터 산출된 전기장의 분포 및 세기는 필연적으로 전기장 암 치료기에 의해 인체 내에 전달되는 실제 전기장의 분포 및 세기와 차이를 가질 수 밖에 없다. 다시 말해, 전기장 암 치료기의 출력 오차, 절연 전극 어레이의 부정확한 위치에 의한 오차, 의료영상 정보를 유한요소로 전환하는 과정에서 발생하는 모델링 오차, 유한요소법의 수치해석 오차 등이 존재한다.
따라서, 치료계획시스템의 산출물인 전기장 분포 및 세기의 정확성을 검증하기 위해 전기장 암 치료 시스템의 품질을 보증하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
고려대학교 산학협력단, “교류 전기장과 방사선 치료의 융합을 이용한 암 치료 방법”, 한국공개특허 제10-2017-0028601호, 2017년 03월 14일 공개 고려대학교 산학협력단, “불연속적인 분할 교류 전기장을 이용한 암 치료 방법 및 장치”, 한국등록특허 제10-1688520호, 2016년 12월 22일 공고 고려대학교 산학협력단, 필드큐어, “최적화 알고리즘을 이용한 전기장 암치료장치”, 한국둥록특허 제10-2104961호, 2020년 04월 27일 공고 봄존 지브, “MRI 기반 전도도 측정에 기반한 머리 위 전극 위치의 최적화된 TTField 치료”, 한국공개특허 제10-2018-0072811호, 2018년 06월 29일 공개 노보큐어 리미티드, “TTfield을 이용하는 암 세포의 운동성 감소”, 한국공개특허 제10-2018-0133431호, 2018년 12월 14일 공개 노보큐어 리미티드, “신체에 대한 종양 치료장의 길이 방향 전달을 위한 어레이들”, 한국공개특허 제10-2019-0022861호, 2019년 03월 06일 공개 봄존 지브, “전극위치가 변형 가능한 템플릿들로 최적화된 종양 치료장을 이용하여 환자들을 치료”, 한국공개특허 제10-2019-0104036호, 2019년 09월 05일 공개 노보큐어 리미티드, “종양치료장을 전달하기 위한 어레이들 내의 온도 측정”, 한국공개특허 제10-2020-0008542호, 2020년 01월 28일 공개
Kirson, Eilon D., et al. "Disruption of cancer cell replication by alternating electric fields." Cancer research 64.9 (2004): 3288-3295. Kirson, Eilon D., et al. "Alternating electric fields arrest cell proliferation in animal tumor models and human brain tumors." Proceedings of the National Academy of Sciences 104.24 (2007): 10152-10157. Ballo, Matthew T., et al. "Correlation of tumor treating fields dosimetry to survival outcomes in newly diagnosed glioblastoma: A large-scale numerical simulation-based analysis of data from the phase 3 EF-14 randomized trial."　International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics　104.5 (2019): 1106-1113.
따라서, 당해 기술분야에서는 전기장 암 치료 목적으로 교류 전기장을 이용하여 암 환자를 치료하기 전에 또는 치료 중에 환자에게 전달되는 전기장의 분포 및 세기를 측정하고 이를 검증하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치를 제공한다.
상기 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치는, 전자기 팬텀에 부착된 전극 어레이를 통해 상기 전자기 팬텀 내부에 전기장을 전달하는 전기장 발생기; 상기 전자기 팬텀 내부의 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정하는 측정부; 상기 측정부에 의해 측정된 값을 수집하여 디지털 값으로 변환하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부로부터 전달된 값을 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 전기장 분포 및 세기를 계산 및 모니터링하는 분석부; 및 상기 분석부에 의해 모니터링된 전기장을 검증하는 검증부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법을 제공한다.
상기 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법은, 전자기 팬텀 정보, 전극 어레이의 위치, 전기장 발생기 출력 정보 및 프로브 어레이의 위치를 설정하는 단계; 설정된 정보를 기초로 시뮬레이션을 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 예상 전압 분포 및 전기장 분포를 산출하는 단계; 설정된 정보를 기초로 상기 전극 어레이 및 상기 프로브 어레이가 상기 전자기 팬텀에 배치되는 단계; 전자기 발생기에 의해 상기 전자기 팬텀 내부에 전기장을 부여하는 단계; 상기 프로브 어레이를 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 전압 분포 및 전기장 분포를 측정하는 단계; 산출된 전기장 분포 및 측정된 전기장 분포의 차이가 기 설정된 허용 범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 허용 범위 내인 경우 전기장 암 치료 시스템이 정상적으로 동작한다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기장 암 치료 목적으로 전기장을 가해주기 전에 환자에게 전달되는 전기장의 분포 및 세기를 확인하여 치료의 정확성을 확인함으로써 잠재적인 부작용을 예방하고 치료 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 전극 어레이가 부착된 전자기 팬텀과 내부 전기장의 분포 및 세기를 측정하기 위한 프로브 어레이를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 프로브가 배치된 프로브 어레이를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 예상되는 전기장 제곱의 분포 및 측정된 전기장 제곱의 분포를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
일반적으로 전기장 암 치료 시스템은 절연 전극 어레이를 인체에 직접 부착하여 인체 내부에 전자기장을 형성시켜 치료를 수행하는데, 이 경우 인체 내부에 형성되는 전기장을 직접 측정하기란 쉽지 않다.
따라서, 후술하는 본 발명의 실시예에서는 인체와 유사한 물질 상수(전기 전도도, 유전상수)를 갖는 생체 물질을 이용하여 인체와 유사한 구조로 형성된 전자기 팬텀(Electromagnetic phantom)을 이용할 수 있다. 이와 같이 형성된 전자기 팬텀에 전극을 부착하여 내부에 형성되는 전기장 분포를 측정하면 실제 인체 내부에 형성되는 전기장 분포를 파악할 수 있다.
또한, 전자기 팬텀을 통해 측정한 전자기 분포가 시뮬레이션에 의해 계산한 전기장 분포와 일치한다면 시뮬레이션에 의해 계산한 전기장의 세기가 정확하다고 추정할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치 및 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치는, 전기장 암 치료 시스템(200)의 전기장 발생기(210)를 이용하여 전극 어레이(220)를 부착한 전자기 팬텀(100) 내부에 전기장을 전달하고, 측정부(310)를 통해 전자기 팬텀(100) 내부의 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정부(310)를 통해 전극 사이의 임피던스를 측정하거나, 일 지점의 전류를 측정하거나, 전기장을 직접 측정할 수 있으며, 필요에 따라 복수의 지점에서 온도를 추가적으로 측정할 수도 있다. 또한, 측정부(310)는 이동부(370)에 의해 위치가 이동하면서, 각 위치에서 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정할 수 있다. 또한, 측정부(310)는 기 저장된 교정 정보(calibration data)를 이용하여 측정 값을 교정할 수도 있다.
데이터 수집부(320)는 측정부(310)에 의해 측정된 값을 수집하여 디지털 값으로 변환한 후 분석부(330)로 전달할 수 있다.
분석부(330)는 전달된 값을 통해 전자기 팬텀(100) 내부의 전기장 분포 및 세기를 계산하고 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 분석부(330)는 전자기 팬텀(100) 내부의 전압 분포, 전기장 분포, 전기장의 제곱 분포, 또는 단위 부피에 전달되는 에너지(유전율과 전기장 제곱의 곱)를 모니터링할 수 있으며, 추가로 온도 분포를 모니터링할 수도 있다.
한편, 시뮬레이션부(350)는 저장부(360)에 저장된 전자기 팬텀(100)의 전도도 및 유전율, 그리고 전기장 발생기(210)에 의해 인가되는 전기장의 값을 이용하여 시뮬레이션을 통해 전자기 팬텀(100) 내부에 형성될 전기장 분포를 계산할 수 있다.
검증부(340)는 분석부(330)에 의해 모니터링된 전기장을 검증할 수 있다. 구체적으로, 검증부(340)는 분석부(330)에 의해 계산된 전기장 분포와 시뮬레이션부(350)에 의해 계산된 전기장 분포를 비교 분석하여 전기장 분포의 정확성을 검증하고 차이가 기 설정된 값 이상으로 클 경우 치료 계획 수립부(230)에 의한 전기장 치료를 위한 치료 계획을 동적으로 변경할 수 있다. 또한, 검증부(340)는 분석부(330) 및 시뮬레이션부(350)에 의해 각각 계산된 전기장 분포가 일치하는 지점까지의 오차 분포에 대한 정보를 제공할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 전극 어레이가 부착된 전자기 팬텀과 내부 전기장의 분포 및 세기를 측정하기 위한 프로브 어레이를 도시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 프로브가 배치된 프로브 어레이를 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 전자기 팬텀(100)은 인체와 유사한 물질 상수, 즉 전기 전도도 및 유전상수를 갖는 생체 물질(즉, 물질 상수가 인체와 기 설정된 값 이내의 차이를 갖는 물질)로 이루어질 수 있으며, 인체와 유사한 구조로 형성될 수 있다.
여기서, 전자기 팬텀(100)의 모양, 크기 및 물질 상수는 사전에 결정된 값일 수 있으며, 해당 값들은 전기장 분포 및 세기의 정확한 시뮬레이션을 위해 저장부(360)에 저장될 수 있다. 또한, 물질 상수는 주파수에 의존하는 값임을 고려하면, 이를 정확하게 결정하기 위해 교류 임피던스 측정기(AC impedance analyzer)를 사용할 수 있다.
전자기 팬텀(100)의 내부에 교류 전기장을 전달하기 위해 하나 이상의 전극 어레이(220)가 전자기 팬텀(100) 외부에 부착되고, 전기장 발생기(210)에 의해 하나 이상의 전극 어레이(220)를 통해 기 설정된 치료 주파수(예를 들어, 50 ~ 500kHz)의 교류 전류를 흘려 주거나 교류 전압을 인가할 수 있다.
이에 따라, 하나 이상의 전극 어레이(220)를 통해 교류 전류가 흐르게 되면, 전자기 팬텀(100) 내부에는 전압과 전기장이 발생되고, 예를 들어 프로브 어레이로 구현된 측정부(310)를 통해 발생된 전기장 분포를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로브 어레이(301)는 도 3에 도시된 바와 같이 전압 측정용 탐침을 구비하는 복수의 프로브(311)가 기 설정된 간격으로 배열된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 복수의 프로브(311) 각각을 통해 전류를 측정하거나, 또는 직접 전기장을 측정할 수 있다. 또한, 빠르고 정확한 측정을 위해서, 프로브 어레이(310)는 스테핑 모터 또는 포지셔닝 장치 등으로 구현된 이동부(370)에 의해 그 위치가 자동으로 제어될 수 있다. 복수의 프로브(311)를 통해 측정된 값들은 각 프로브의 교정 정보(calibration data)에 의해 교정될 수 있으며, 해당 위치 정보와 함께 데이터 수집부(320)에 의해 디지털 값으로 변환될 수 있다. 또한, 분석부(330)는 디지털 값을 이용하여 전자기 팬텀(100) 내부의 각 측정 위치에서의 전기장 분포를 계산하고 모니터링할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 우선, 전기장 검증을 위해 사용되는 전자기 팬텀 정보 (전자기 팬텀의 모양, 크기, 물질 상수)와 더불어 전극 어레이의 위치, 전기장 발생기 출력 정보(전기장 발생기에 의한 전류의 출력 파형 및 세기), 그리고 프로브 어레이의 위치 등을 설정할 수 있다(S410).
이후, S410 단계에서 설정된 정보를 기초로 시뮬레이션을 통해 전자기 팬텀 내부의 예상 전압 분포 및 전기장 분포를 산출할 수 있다(S420). 이와 같이 산출된 전압 및 전기장을 각각
Figure 112020049742787-pat00001
및
Figure 112020049742787-pat00002
라 한다.
이후, S410 단계에서 설정된 바에 따라 전극 어레이 및 프로브 어레이를 전자기 팬텀에 배치하고(S430), 전자기 발생기에 의해 전극 어레이에 설정된 전류를 흘려 줌으로써 전자기 팬텀 내부에 전기장을 부여할 수 있다(S440).
이후, 프로브 어레이를 통해 전자기 팬텀 내부의 전압 분포 및 전기장 분포를 측정할 수 있다(S450). 이와 같이 측정된 전압 및 전기장을 각각
Figure 112020049742787-pat00003
및
Figure 112020049742787-pat00004
이라 한다.
이후, 두 전기장 분포의 차이가 기 설정된 허용 범위 내인지 여부를 판단하고(S460), 해당 범위 내인 경우 전기장 암 치료 시스템이 정상적으로 동작한다고 판단하고 종료할 수 있다.
이 경우, 두 전기장 분포의 비교를 위해 수학식 1의 유클리드 거리(Euclidean distance 또는 L2 norm) 내지 수학식 2의 퍼센티지 에러(percentage error)와 같은 다양한 비교 지표가 사용될 수 있다. 여기서
Figure 112020049742787-pat00005
는 수학식 3 내지 수학식 7과 같은 다양한 지표가 사용될 수 있다. 수학식 5의
Figure 112020049742787-pat00006
은 진공에서의 유전율(vacuum permittivity)이고,
Figure 112020049742787-pat00007
은 종양의 상대 유전율(relative permittivity)을 의미한다. 수학식 6 내지 수학식 7의
Figure 112020049742787-pat00008
는 종양의 전기전도도(electrical conductivity)이다. 수학식 5와 수학식 6은 각각 종양의 단위 부피당 저장된 에너지와 소모된 에너지를 표현한다. 수학식 7은 종양의 단위부피당 전력손실밀도(power loss density)를 표현한다.
Figure 112020049742787-pat00009
Figure 112020049742787-pat00010
Figure 112020049742787-pat00011
Figure 112020049742787-pat00012
Figure 112020049742787-pat00013
Figure 112020049742787-pat00014
Figure 112020049742787-pat00015
방사선 치료에서 가장 중요한 지표는 종양과 정상 장기에 조사된 선량(dose)이다. 여기서 선량은 단위 질량당 에너지의 단위(Gy = J/kg)이다. 마찬가지로, 전기장 암 치료에서 종양과 정상 세포에 전달되는 치료 전기장은 상술한 수학식 5 내지 수학식 6과 같이 단위 부피당 에너지로 나타낼 수 있다. 한편, 비특허문헌 3에서는 전기장 암 치료법의 선량 밀도(does density)로 수학식 7과 같은 전력손실밀도(power loss density)를 제안한다.
또한, 방사선 치료에서는 환자가 흡수한 방사선의 에너지를 통해 치료를 해나간다. 전기장 암 치료에서도 환자에게 전달한 에너지의 값을 확인하기 위하여 상술한 허용 범위를 벗어나는 경우 몇 가지 오차의 원인을 고려할 수 있다.
일 예로, 전극 어레이 또는 프로브 어레이의 위치가 계획된 위치가 아닌 경우(case 1), 해당 위치를 확인 및 재배치하고(S430), S440 내지 S460 단계를 재차 수행할 수 있다.
다른 예로, 전기장 발생기의 설정 오류 또는 하드웨어의 기능 오류인 경우(case 2), 전자기 발생기의 설정을 확인 및 변경한 후(S470), S440 내지 S460 단계를 재차 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 예상되는 전압의 분포 및 측정된 전압의 분포를 도시하는 도면으로, 물(전기 전도도
Figure 112020049742787-pat00016
, 상대 유전율
Figure 112020049742787-pat00017
)을 채운 박스형 전자기 팬텀(20x20x20 cm3)에 2개의 평판형 전극 어레이(10x10 cm2)를 부착하고, 전기장 발생기에 의해 200 kHz의 교류 전류를 흘려줄 때, 시뮬레이션에 의해 산출된
Figure 112020049742787-pat00018
분포(A)와 두 전극 사이의 수평면(401)에서 측정된
Figure 112020049742787-pat00019
분포(B)를 비교한 것이다. 여기서, 프로브는 x축 및 y축을 각각 따라서 1cm 마다 배치하였다. 또한, (C)는 두 분포의 퍼센트 에러를 보여준다.
Figure 112020049742787-pat00020
에 대한 퍼센트 에러의 평균은 18.0 ± 3.1 %으로
Figure 112020049742787-pat00021
에 대한 퍼센트 에러의 평균인 9.5 ± 1.7 % 보다 큰 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 전자기 팬텀
200: 전기장 암 치료 시스템
210: 전기장 발생기
220: 전극 어레이
230: 치료 계획 수립부
310: 측정부
320: 데이터 수집부
330: 분석부
340: 검증부
350: 시뮬레이션부
360: 저장부
370: 이동부

Claims (15)

  1. 전자기 팬텀에 부착된 전극 어레이를 통해 상기 전자기 팬텀 내부에 전기장을 전달하는 전기장 발생기;
    상기 전자기 팬텀 내부의 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정하는 측정부;
    상기 측정부에 의해 측정된 값을 수집하여 디지털 값으로 변환하는 데이터 수집부;
    상기 데이터 수집부로부터 전달된 값을 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 전기장 분포 및 세기를 계산 및 모니터링하는 분석부;
    상기 분석부에 의해 모니터링된 전기장을 검증하는 검증부; 및
    상기 측정부의 위치를 이동시키는 이동부를 포함하고,
    상기 측정부는 상기 이동부에 의해 이동된 각 위치에서 전압, 전류 및 전기장 중 어느 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기장 발생기는 50 ~ 500kHz의 전기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 전극 어레이에 포함된 전극 사이의 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 전자기 팬텀의 일 지점의 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 전자기 팬텀의 전기장을 측정하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는 기 저장된 교정 정보를 이용하여 측정 값을 교정하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 전자기 팬텀 내부의 전압 분포, 전기장 분포, 전기장의 제곱 분포, 또는 단위 부피에 전달되는 에너지를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는 상기 전자기 팬텀의 복수의 지점에서의 온도를 더 측정하며,
    상기 분석부는 상기 전자기 팬텀의 온도 분포를 더 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기 팬텀의 전도도 및 유전율, 및 상기 전기장 발생기에 의해 인가되는 전기장의 값을 이용하여 시뮬레이션을 통해 상기 전자기 팬텀 내부에 형성될 전기장 분포를 계산하는 시뮬레이션부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검증부는 상기 분석부에 의해 계산된 전기장 분포와 상기 시뮬레이션부에 의해 계산된 전기장 분포를 비교 분석하여 차이가 기 설정된 값 이상으로 클 경우 전기장 암 치료를 위한 치료 계획을 동적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기 팬텀은 물질 상수가 인체의 물질 상수와 기 설정된 값 이내의 차이를 갖는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 장치.
  13. 전자기 팬텀 정보, 전극 어레이의 위치, 전기장 발생기 출력 정보 및 프로브 어레이의 위치를 설정하는 단계;
    설정된 정보를 기초로 시뮬레이션을 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 예상 전압 분포 및 전기장 분포를 산출하는 단계;
    설정된 정보를 기초로 상기 전극 어레이 및 상기 프로브 어레이가 상기 전자기 팬텀에 배치되는 단계;
    전자기 발생기에 의해 상기 전자기 팬텀 내부에 전기장을 부여하는 단계;
    상기 프로브 어레이를 통해 상기 전자기 팬텀 내부의 전압 분포 및 전기장 분포를 측정하는 단계;
    산출된 전기장 분포 및 측정된 전기장 분포의 차이가 기 설정된 허용 범위 내인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 허용 범위 내인 경우 전기장 암 치료 시스템이 정상적으로 동작한다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 전극 어레이 또는 상기 프로브 어레이의 위치를 확인 및 재배치한 후, 상기 전기장을 부여하는 단계, 상기 전기장 분포를 측정하는 단계 및 상기 허용 범위 내인지 여부를 판단하는 단계를 재차 수행하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 전자기 발생기의 설정을 확인 및 변경한 후, 상기 전기장을 부여하는 단계, 상기 전기장 분포를 측정하는 단계 및 상기 허용 범위 내인지 여부를 판단하는 단계를 재차 수행하는 것을 특징으로 하는 전기장 암 치료 시스템을 위한 품질 보증 방법.
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