KR20200097577A - 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200097577A
KR20200097577A KR1020190015138A KR20190015138A KR20200097577A KR 20200097577 A KR20200097577 A KR 20200097577A KR 1020190015138 A KR1020190015138 A KR 1020190015138A KR 20190015138 A KR20190015138 A KR 20190015138A KR 20200097577 A KR20200097577 A KR 20200097577A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cyclotron
target
transmission line
neutron
beam transmission
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
KR1020190015138A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102178632B1 (ko
Inventor
정인수
홍봉환
김경민
박차원
황원택
임희중
민선홍
조일성
Original Assignee
한국원자력의학원
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 한국원자력의학원 filed Critical 한국원자력의학원
Priority to KR1020190015138A priority Critical patent/KR102178632B1/ko
Publication of KR20200097577A publication Critical patent/KR20200097577A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102178632B1 publication Critical patent/KR102178632B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • A61N5/1042—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy with spatial modulation of the radiation beam within the treatment head
    • 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
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00—Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/005—Cyclotrons
    • 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
    • A61N2005/1085—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy characterised by the type of particles applied to the patient
    • A61N2005/109—Neutrons
    • 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
    • A61N2005/1092—Details
    • A61N2005/1094—Shielding, protecting against radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

본 발명은, 입자를 가속할 수 있도록 구성된 제1 사이클로트론, 제1 사이클로트론으로부터 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제1 빔 전송 라인, 제1 사이클로트론과 독립적으로 입자를 가속할 수 있도록 구성되는 제2 사이클로드론 및 제2 사이클로트론으로부터 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제2 빔 전송 라인을 포함하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법은 복수의 소형 사이클로트론을 이용하여 타겟에 동시에 입자빔을 조사할 수 있다. 따라서 저에너지를 이용하여 중성자 수율을 확보할 수 있고, 안정성 확보를 위해 필수적으로 수반되는 차폐구조물을 소형화 할 수 있어 설치 자유도를 높일 수 있는 효과가 발휘될 수 있다.

Description

다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법{Neutron Capture and Therapy Device with Multiple Compact Cyclotron and control method for that}
본 발명은 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 저에너지 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치에 관한 것이다.
중성자 발생장치는 일 예로 암치료시스템으로 활용되고 있으며, 양성자 및 탄소와 같은 하전입자를 암세포에 직접 조사하여 암을 치료하는 방식과 중성자 포획치료방식(NCT；Neutron Capture Therapy)이 사용된다.
중성자 발생장치는 입자가속기로부터 고속으로 방출되는 양성자빔의 빔 경로상에 설치되며 빔에 충돌하여 그 내부의 중성자를 내놓는 타겟을 포함하여 구성된다.
입자 가속기 중 원형 가속기인 사이클로트론은 운동하는 하전입자가 자기장 속에서 원궤도로 회전하게 되며, 회전 주기에 맞추어 고주파 전압을 가해 가속한다. 하전입자는 가속전극 사이를 통과할 때마다 가속되어 하전입자의 회전반경은 점점 더 커지고 나선 모양의 궤도를 그리면서 고에너지로 가속된다.
종래의 사이클로트론 기반 중성자포획치료시스템은 30MeV 사이클로트론과 중성자 발생용 포적을 이용하여 중성자를 발생시키는 구성으로 널리 사용되고 있다. 이와같은 종래의 고에너지 사이클로트론 기반의 중성자 포획치료 시스템에 대하여 대한민국 공개특허 제2016-0103960호(2016.09.02. 공개)가 개시되어 있다.
그러나 이와같은 종래기술은 고에너지의 입자빔을 이용하여 중성자를 발생시키므로 중성자 포획치료에 필요한 열외중성자(epithermal neutron) 외에 고속 중성자(fast neutron)가 발생하여 에너지를 조절하기 위한 감속재의 크기가 커지게 된다. 따라서 치료 현장에 설치시 제한으로 작용하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제2016-0103960호(2016.09.02. 공개)
본 발명은 종래의 중성자 포획치료 장치에서 대형 사이클로트론이 적용됨에 따라 필연적으로 안정성 확보를 위해 크기가 커지게 되는 단점을 극복하기 위한 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 과제의 해결 수단으로서, 입자를 가속할 수 있도록 구성된 제1 사이클로트론, 제1 사이클로트론으로부터 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제1 빔 전송 라인, 제1 사이클로트론과 독립적으로 입자를 가속할 수 있도록 구성되는 제2 사이클로드론 및 제2 사이클로트론으로부터 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제2 빔 전송 라인을 포함하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치가 제공될 수 있다.
여기서, 제1 사이클로트론 및 제2 사이클로트론은 타겟에서 발생되는 고속중성자(fast neutron)의 발생을 최소화시킬 수 있도록 1 내지 18 MeV의 출력을 가질 수 있다.
한편, 제1 빔 전송라인 및 제2 빔 전송라인은 서로 다른 각도로 타겟을 향해 빔을 조사할 수 있도록 소정각도로 이격되어 구성될 수 있다.
또한, 제1 사이클로트론 및 제2 사이클로트론은 수평방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 제1 사이클로트론 및 제2 사이클로트론은 상하방향으로 적층되어 배치되며, 제1 빔 전송 라인 및 제2 빔 전송라인은 상하방향으로 소정각도를 두어 배치될 수 있다.
한편, 일측에 제1 빔 전송 라인 및 제2 빔 전송 라인의 단부가 각각 연결되며, 타겟이 구비되며, 감속재(moderator), 반사체(reflector) 및 콜리메이터(collimator)을 포함하여 구성되는 빔 정형부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1 사이클로트론 및 제2 사이클로트론으로부터 입사된 임자빔에 의해 발생된 중성자는 동일한 경로로 빔 정형부로부터 환자에게 도달하도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 사이클로트론 및 제2 사이클로트론은 동시에 타겟으로 입자빔을 조사할 수 있도록 제어될 수 있다.
추가로, 복수의 사이클로트론으로부터 각각 다른 경로에서 입자빔을 가속하는단계, 복수의 입자빔이 사이클로트론으로부터 빔 정형부로 이동될 수 있도록 각각 다른 빔 전송 라인으로 유입되는 단계, 복수의 입자빔이 빔 정형부에 구비된 타겟에 동시에 조사되는 단계 및 타겟에서 발생된 중성자가 빔 정형부로부터 인출되는 단계를 포함하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 복수의 사이클로트론 각각은 1 내지 18MeV의 출력을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법은 복수의 소형 사이클로트론을 이용하여 타겟에 동시에 입자빔을 조사할 수 있다. 따라서 저에너지를 이용하여 중성자 수율을 확보할 수 있고, 안정성 확보를 위해 필수적으로 수반되는 차폐구조물을 소형화 할 수 있어 설치 자유도를 높일 수 있는 효과가 발휘될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예인 중성자 포획치료장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 빔 정형부를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 중성자 포획치료장치의 운용순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예인 중성자 포획치료장치의 제어방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치에 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 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예인 중성자 포획치료장치의 개념도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중성자 포획치료장치는 제1 사이클로트론(110), 제2 사이클로트론(210), 제1 빔 전송 라인(120), 제2 빔 전송 라인(220) 및 빔 정형부(300)(BSA: Beam Shaping Assembly)를 포함하여 구성될 수 있다.
이온원(111, 211)은 사이클로트론에 입자빔을 제공하도록 구성된다. 이온원은 복수의 사이클로트론에 각각 구비되며, 이온원은 타겟(310)에서 발생시키고자 하는 방사선에 따라 출력이 결정될 수 있다. 이온원은 일 예로 타겟(310)에서 열외 중성자를 발생시키고자 하는 경우 수소 이온(H+)이 될 수 있으며, 빔 이미턴스(beam emittance), 빔 안정도, 전류 등의 조건을 설정하여 이온을 발생시킬 수 있다.
제1 사이클로트론(110) 및 제2 사이클로트론(210)은 이온원으로부터 유입되는 이온을 가속하여 입자빔을 가속할 수 있도록 구성된다. 제1 사이클로트론(110) 및 제2 사이클로트론(210)은 일반적으로 널리 쓰이는 사이클로트론의 구조와 동일한 구조로 구성될 수 있다. 다만 제1 사이클로트론(110) 및 제2 사이클로트론(210)은 소형으로 구성되며 각각 1 내지 18MeV의 출력을 갖도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 사이클로트론(110)과 제2 사이클로트론(210)은 수평면상에서 서로 이격된 위치에 구비될 수 있다.
제1 빔 전송 라인(120)은 제1 사이클로트론(110)으로부터 후술할 빔 정형부(300)의 타겟(310)으로 입자 빔의 경로(P1)가 형성되도록 구성된다. 제1 빔 전송 라인(120)은 일측이 제1 사이클로트론(110)과 연결되며 타측이 빔 정형부(300)의 일측과 연결되도록 구성될 수 있다.
제2 빔 전송 라인(220)은 제1 빔 전송 라인(120)과 유사하게 제2 사이클로트론(210)으로부터 타겟(310)까지 입자빔의 경로(P2)를 형성하도록 구성된다. 제2 빔 전송 라인(220)의 일측은 제2 사이클로트론(210)의 일측과 연결되며 타측은 후술할 모더레이트의 일측과 연결되도록 구성된다.
제1 빔 전송 라인(120)과 제2 빔 전송 라인(220)은 서로 평면상에서 소정각도를 두어 구비될 수 있다. 제1 빔 전송 라인(120)을 통하여 빔 정형부(300)로 조사되는 입자빔의 경로와 제2 빔 전송 라인(220)을 통하여 빔 정형부(300)로 조사되는 입자빔의 경로는 직선상으로 구성될 수 있으며, 타겟(310)에서 서로 교차될 수 있도록 구성될 수 있다. 한편 제1 빔 전송 라인(120)과 제2 빔 전송 라인(220)은 중성자 수율을 높이기 위하여 서로 90도 이내의 각도로 배치될 수 있다. 한편 제1 빔 전송 라인(120)과 제2 빔 전송 라인(220)의 내부는 진공환경으로 조성될 수 있다. 다만, 제1 빔 전송 라인(120)과 제2 빔 전송 라인(220)에는 복수의 다극 자석을 포함한 다양한 구성요소가 될 수 있고, 빔 전송 경로가 곡선상으로 구성될 수 있으나 이는 널리 사용되고 있으므로 이에 대하여는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
빔 정형부(300)는 일측에서부터 입자빔이 조사되어 내부에서 중성자가 발생되며, 발생된 중성자선은 조사실 내의 치료테이블(400)상에 누워있는 환자의 환부로 조사될 수 있도록 구성된다. 빔 정형부(300)는 타겟(310), 감속재(320), 반사체(330) 및 콜리메이터(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 빔 정형부(300)의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 빔 정형부(300)를 확대하여 도시한 단면도이다.
타겟(310)은 입자빔이 조사된 경우 중성자를 발생시키도록 구성될 수 있다. 타겟(310)은 입자빔이 조사되는 영역이 평면 또는 곡면으로 구성될 수 있으며, 입자빔이 조사됨에 따라 발생되는 열에너지를 배출할 수 있도록 냉각유로(미도시)가 구비될 수 있다. 타겟(310)의 재질은 예를 들어, 베릴륨(Be), 리튬(Li), 탄탈(Ta) 또는 텅스텐(W)과 같은 금속재질로 구성될 수 있다.
감속재(320)(moderator)는 타겟(310)으로부터 발생된 중성자선을 감속시킬 수 있도록 구성된다. 감속재(320)는 중성자선의 감속정도에 따라 설계단계에서 크기 및 재료가 선택될 수 있다. 일 예로서 감속재(320)는 불화 리튬, 불화 알루미늄 및 불화 마그네슘 등의 재질 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
반사체(330)는 중성자선이 불필요한 곳으로 조사되는 것을 차단할 수 있도록 구성된다. 반사체(330)는 감속재(320)에 대하여 입자빔의 입사경로 및 중성자선이 조사실로 향하는 경로를 제외한 영역을 에워싸면서 구비된다.
콜리메이터(340)는 중성자선이 환자로 향하는 경로상에서 환부의 형상에 따라 중성자선의 피폭면적을 조절할 수 있도록 구성된다. 콜리메이터(340)는 일 예로 아이리스(iris) 또는 다엽(multi leaf) 콜리메이터(340)로 구성되어 환부의 단면 형상 및 미리 계산된 방사선량에 따라 중성자 빔이 조사되는 영역을 변형하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치는 양자빔 경로(P1, P2)가 두 개 이상으로 구성되어 하나의 타겟(310)에 조사될 수 있도록 구성되며, 각각의 양자빔의 에너지를 상대적으로 낮은 에너지의 상태로 조사할 수 있도록 구성된다. 여기서 복수의 사이클로트론에서부터 가속된 입자빔은 하나의 타겟(310)에 동시에 조사된다. 따라서 각각의 사이클로트론이 소형으로 구비되면 출력이 줄어들게 되지만 복수의 사이클로트론에서 입자빔을 조사하게 되므로 전류값을 증가시킬 수 있게 된다. 결국 단일 사이클로트론이 소형으로 구성되더라도 중성자의 수율을 확보할 수 있게 된다.
또한 고에너지의 사이클로트론을 이용할 때와 대비하여 저 에너지의 소형 사이클로트론을 이용하는 경우 중성자선의 수율이 확보되면서 고속 중성자(fast neutron)의 발생을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서 고속 중성자의 감속 및 차폐를 위한 감속재(320) 및 반사체(330)를 포함한 구성을 소형화할 수 있게 된다.
다만, 도시되지는 않았으나 전술한 실시예는 3개 이상의 소형 사이클로트론이 적용되어 하나의 타겟(310)으로 입자빔을 조사하는 구성으로 확장되어 적용될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 중성자 포획치료장치에 대하여 설명하도록 한다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 포함할 수 있으며, 동일한 구성요소에 대하여는 중복설명을 피하기 위하여 기재를 생략하며 차이가 있는 구성에 대하여만 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 개념도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 두 개로 구성된 소형 사이클로트론이 상하방향으로 적층되어 구비된다.
한편 제1 빔 전송 라인(120)은 상측의 제1 사이클로트론(110)과 연결되며, 제2 빔 전송 라인(220)은 하측의 제2 사이클로트론(210)과 연결될 수 있다. 제1 빔 전송 라인(120)과 제2 빔 전송 라인(220)은 타겟(310)을 기준으로 상하방향으로 소정각도를 두어 배치될 수 있다. 이와 같이 구성된 경우에도 전술한 실시예와 마찬가지로 중성자선의 수율을 확보할 수 있으며, 고속중성자의 발생을 최소화 하면서 열외중성자를 발생시킬 수 있게 된다.
본 실시예는 소형 사이클로트론이 상하 방향으로 구비되어 공간활용도가 높아지므로 수평방향으로 공간이 협소한 장소에 용이하게 설치될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 중성자 포획장치의 전체적인 운용에 대하여 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 중성자 포획치료장치의 운용순서도이다.
중성자 포획치료장치의 운용시 standby 상태점검, 전자석 시스템 가동, 이온원 시스템 가동, 고주파 시스템 가동 및 표적 빔조사 시작의 프로세스를 거쳐 중성자선을 발생시키게 된다.
standby 상태점검은 각 서브 시스템을 운용하기 전 기초적인 상태를 점검하는 단계이다. standby 상태점검은 각각의 빔 전송 라인, 이온원 시스템을 포함한 진공 조건에서 운용되어야 할 시스템 또는 구성요소에 대하여 진공도가 10^-6 mbar 이상이 확보되었느지 여부를 점검하며, 냉각수의 유량 및 전기전도도를 점검하며, 각종 power supply와 통신상태를 점검한다.
전자석 시스템 가동시는 냉각수의 유량 및 전자석 코일의 온도를 점검하며, 초기 설정값을 세팅한다.
이온원 시스템 가동시는 냉각수의 유량을 점검하며, 초기 설정값을 세팅하며, 가스 flow 점검 및 진공도 변동폭을 확인한다.
고주파 시스템 가동은 냉각수의 유량 점검, 초기 설정값 세팅, Arcing 및 Ripple 상태를 점검한다.
표적 빔조사 시작은 타겟(310;표적)을 경유하는 냉각수의 유량점검, 타겟(310)의 로딩 상태 점검, 타겟 온도 점검, 타겟(310)의 진공도를 점검하게 된다.
도 4에 나타난 순서에 따라 각 단계가 순차적으로 이루어지게 되며 각 단계의 모니터링 결과 가동조건을 만족하지 못하는 경우 전단계로 회귀하여 해당 단계가 재수행되도록 구성된다.
전술한 운용단계는 각각의 입자빔의 경로에 따라 수행될 수 있다. 즉 도 1의 제1 사이클로트론(110) 및 제1 빔 전송 라인(120)을 통과하는 제1 입자빔 경로(P1)에 대하여 점검 및 가동단계가 수행되며, 제2 사이클로트론(210) 및 제2 빔 전송 라인(220)을 통과하는 제2 입자빔 경로(P2)에 대하여 점검 및 가동이 수행된다. 제1 입자빔 경로(P1)와 제2 입자빔 경로(P2)에 대하여 점검과 가동이 된 경우 타겟(310)에 입자빔을 동시에 조사한다.
이하에서는 본 발명에 따른 다른 실시예인 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료장치의 제어방법의 순서에 대하여 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예인 중성자 포획치료장치의 제어방법의 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예는 입자빔을 가속하는 단계(S100), 입자빔을 각각 다른 빔 전송라인으로 조사하는 단계(S200), 타겟에 동시에 복수의 입자빔이 조사되는 단계(S300), 중성자가 빔 정형부로부터 인출되는 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
입자빔을 가속하는 단계(S100)는 이온원으로부터 양이온이 사이클로트론으로 유입되며 사이클로트론에서 가속되는 단계에 해당한다. 본 단계(S100)에서는 복수의 사이클로트론 각각 입자빔을 동시에 가속시키게 된다. 각각의 사이클로트론은 저 에너지로 입자빔을 가속시킬 수 있도록 구성되며, 소형으로 구성될 수 있다. 일 예로 사이클로트론은 1 내지 18MeV의 출력을 갖는 구성이 될 수 있다.
입자빔을 각각 다른 빔 전송라인으로 조사하는 단계(S200)는 복수의 사이클로트론 각각으로부터 복수의 빔 전송 라인으로 입자빔이 유입되는 단계이다. 여기서 복수의 빔 전송라인은 일측이 복수의 사이클로트론 각각에 연결되며, 타측은 하나의 빔 정형부(Beam Shaping Assembly)의 일측에 연결된다.
타겟에 동시에 복수의 입자빔이 조사되는 단계(S300)는 복수의 입자빔의 경로에 따라 동시에 가속되고 이동된 입자빔이 하나의 타겟에 조사되는 단계이다.
중성자가 빔 정형부로부터 인출되는 단계(S400)는 빔 정형부로 동시에 조사된 입자빔이 타겟에 조사되어 중성자가 발생되며, 발생된 중성자가 감속재 및 콜리메이터의 개구를 통과하여 조사실로 향하여 이동하는 단계에 해당한다.
본 발명에 따른 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료장치의 제어방법은 분할된 다수의 사이클로트론으로부터 저에너지로 가속된 입자빔이 동시에 타겟으로 조사할 수 있으므로, 고속 중성자의 발생이 최소화시키면서 중성자선 수율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
110: 제1 사이클로트론
120: 제1 빔 전송 라인
210: 제2 사이클로트론
220: 제2 빔 전송 라인
300: 빔 정형부
310: 타겟
320: 감속재
330: 반사체
340: 콜리메이터
P1: 제1 입자빔 경로
P2 : 제2 입자빔 경로
400: 치료테이블

Claims (10)

  1. 입자를 가속할 수 있도록 구성된 제1 사이클로트론;
    상기 제1 사이클로트론으로부터 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제1 빔 전송 라인;
    상기 제1 사이클로트론과 독립적으로 입자를 가속할 수 있도록 구성되는 제2 사이클로드론; 및
    상기 제2 사이클로트론으로부터 상기 타겟까지의 입자빔 경로가 형성될 수 있도록 구성되는 제2 빔 전송 라인을 포함하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 사이클로트론 및 상기 제2 사이클로트론은 상기 타겟에서 발생되는 고속중성자(fast neutron)의 발생을 최소화시킬 수 있도록 1 내지 18 MeV의 출력을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 빔 전송라인 및 상기 제2 빔 전송라인은 서로 다른 각도로 상기 타겟을 향해 빔을 조사할 수 있도록 소정각도로 이격되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 사이클로트론 및 상기 제2 사이클로트론은 수평방향으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 사이클로트론 및 상기 제2 사이클로트론은 상하방향으로 적층되어 배치되며,
    상기 제1 빔 전송 라인 및 상기 제2 빔 전송라인은 상하방향으로 소정각도를 두어 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    일측에 상기 제1 빔 전송 라인 및 상기 제2 빔 전송 라인의 단부가 각각 연결되며,
    상기 타겟이 구비되며,
    감속재(moderator), 반사체(reflector) 및 콜리메이터(collimator)을 포함하여 구성되는 빔 정형부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 사이클로트론 및 상기 제2 사이클로트론으로부터 입사된 임자빔에 의해 발생된 중성자는 동일한 경로로 상기 빔 정형부로부터 환자에게 도달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 사이클로트론 및 상기 제2 사이클로트론은 동시에 상기 타겟으로 입자빔을 조사할 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치.
  9. 복수의 사이클로트론으로부터 각각 다른 경로에서 입자빔을 가속하는단계;
    복수의 입자빔이 상기 사이클로트론으로부터 빔 정형부로 이동될 수 있도록 각각 다른 빔 전송 라인으로 유입되는 단계;
    상기 복수의 입자빔이 상기 빔 정형부에 구비된 타겟에 동시에 조사되는 단계; 및
    상기 타겟에서 발생된 중성자가 상기 빔 정형부로부터 인출되는 단계를 포함하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치의 제어방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 사이클로트론 각각은 1 내지 18MeV의 출력을 갖는 것을 특징으로 하는 다중 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료장치의 제어방법.
KR1020190015138A 2019-02-08 2019-02-08 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법 Active KR102178632B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190015138A KR102178632B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190015138A KR102178632B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200097577A true KR20200097577A (ko) 2020-08-19
KR102178632B1 KR102178632B1 (ko) 2020-11-16

Family

ID=72291751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190015138A Active KR102178632B1 (ko) 2019-02-08 2019-02-08 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102178632B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116598010A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 兰州大学 硫中子俘获治疗中载能粒子对正常细胞的影响分析方法
KR20240106760A (ko) * 2022-12-29 2024-07-08 한국원자력의학원 다공성 열외 중성자 콜리메이터
KR20240106761A (ko) * 2022-12-29 2024-07-08 한국원자력의학원 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4661599A1 (en) 2024-06-04 2025-12-10 Ion Beam Applications Low energy - high intensity proton or deuteron beam accelerating system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3079346B2 (ja) * 1994-03-18 2000-08-21 住友重機械工業株式会社 ３次元粒子線照射装置
JP2013061295A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd 中性子線照射装置
KR20150068441A (ko) * 2013-02-27 2015-06-19 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 중성자 포착요법 시스템
KR20160103960A (ko) 2013-05-22 2016-09-02 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 중성자 포착요법 장치, 및 중성자선의 측정방법
KR101809090B1 (ko) * 2016-11-29 2017-12-14 주식회사 다원시스 붕소중성자포획 치료 빔라인 장치
JP2018038628A (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社日立製作所 粒子線治療システム及びシステム導入手法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3079346B2 (ja) * 1994-03-18 2000-08-21 住友重機械工業株式会社 ３次元粒子線照射装置
JP2013061295A (ja) * 2011-09-14 2013-04-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd 中性子線照射装置
KR20150068441A (ko) * 2013-02-27 2015-06-19 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 중성자 포착요법 시스템
KR20160103960A (ko) 2013-05-22 2016-09-02 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 중성자 포착요법 장치, 및 중성자선의 측정방법
JP2018038628A (ja) * 2016-09-08 2018-03-15 株式会社日立製作所 粒子線治療システム及びシステム導入手法
KR101809090B1 (ko) * 2016-11-29 2017-12-14 주식회사 다원시스 붕소중성자포획 치료 빔라인 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240106760A (ko) * 2022-12-29 2024-07-08 한국원자력의학원 다공성 열외 중성자 콜리메이터
KR20240106761A (ko) * 2022-12-29 2024-07-08 한국원자력의학원 붕소 중성자 포획치료용 다발식 정전형 가속기
CN116598010A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 兰州大学 硫中子俘获治疗中载能粒子对正常细胞的影响分析方法
CN116598010B (zh) * 2023-05-16 2024-01-09 兰州大学 硫中子俘获治疗中载能粒子对正常细胞的影响分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102178632B1 (ko) 2020-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102178632B1 (ko) 다중 소형 사이클로트론이 구비된 중성자 포획치료 장치 및 그 제어방법
JP6261919B2 (ja) 中性子照射装置
US12070625B2 (en) Systems, devices, and methods for high quality ion beam formation
JP6257994B2 (ja) 中性子発生装置及び医療用加速器システム
JP7668910B2 (ja) 中性子捕捉療法システム
KR20130110994A (ko) 이온 발생용 타깃 및 이를 이용한 치료 장치
JP2012099354A (ja) 粒子加速器及びｂｎｃｔ装置
JP7072196B1 (ja) Ｂｎｃｔにおける低エネルギーの荷電粒子線輸送システム及び荷電粒子線輸送方法
WO2020200848A1 (en) Compact rotational gantry for proton radiation systems
JP3818227B2 (ja) イオン源
US20250157776A1 (en) Systems, devices, and methods for ion beam modulation
JP6266399B2 (ja) 中性子捕捉療法装置
JP6430264B2 (ja) 負イオン源装置
JP5490608B2 (ja) 中性子捕捉療法用中性子発生装置及び制御方法
TWI811649B (zh) 帶電粒子的照射控制裝置
KR102755192B1 (ko) 입자선 가속 장치, 입자선 가속 장치의 입자선 차단 방법, 및 입자선 치료 장치
JP3894215B2 (ja) 荷電粒子ビームの出射方法及び粒子線照射システム
US20230268096A1 (en) Systems, devices, and methods for multi-directional dipole magnets and compact beam systems
JP2020069085A (ja) 粒子線照射システム
RU2638461C1 (ru) Облучательный ускорительный комплекс для нейтронно-лучевой терапии
WO2025122731A1 (en) Multi-beam spallation source for intense neutron generation
JP2018011872A (ja) 中性子捕捉療法システム
CN114159702A (zh) 基于高能电子加速器的硼中子俘获治疗设备及方法
JP2006216568A (ja) イオン源

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

P14-X000 Amendment of ip right document requested

St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000