WO2015102255A1 - 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치 - Google Patents

산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치 Download PDF

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    • A61N2005/1087—Ions; Protons

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting a therapeutic proton beam, and more particularly, Bragg Peak, Spread Out Bragg Peak (SOBP), and symmetry of the therapeutic proton beam emitted in scattering mode.
  • the present invention relates to a proton beam detection device including a sensor having an optical fiber having a batch structure capable of accurately and efficiently detecting a proton dose distribution.
  • various irradiation methods are used to deliver a proton beam generated from an accelerator such as a cyclotron or a synchrotron to a patient for radiotherapy using a proton.
  • the most common proton beam delivery method currently introduced and used in proton treatment organs is a scattering mode for generating a large-area therapeutic irradiation surface by striking and scattering protons on a target of a certain substance.
  • the absorbed dose changes with depth. Since this change depends on many conditions, such as the energy and depth of the beam, the surface to be irradiated, and the distance from the source, the patient's dose calculation should take into account the variables affecting the depth dose distribution.
  • the basic step of the dose calculation method is to establish the core dose distribution along the central axis of the ship's velocity. These basic dose distribution data are usually measured using a small iontophor detector in the water phantom, which is very similar in scattering properties to the absorption of muscles and other soft tissues.
  • the present invention has been made in an effort to solve the problem of providing a therapeutic proton ray detection device for releasing in scattering mode that can accurately detect a dose distribution of therapeutic proton rays emitted in scattering mode to improve the accuracy of proton treatment. Shall be.
  • the present invention as a means for solving the above technical problem
  • a proton line detection device for detecting a proton line emitted from a scattering mode proton source
  • a sensor having a plurality of detection modules including a reference optical fiber and a detection optical fiber having a length longer than the reference optical fiber
  • the plurality of detection modules provide a proton beam detection device for treatment in the scattering mode, characterized in that the diagonally arranged in the depth direction of the proton beam emitted to the proton source.
  • the senor has a plurality of diagonal arrangement structures each including a predetermined number of detection modules arranged in a depth direction in which proton lines emitted to the proton source proceed,
  • the structure may be repeatedly arranged in a depth direction in which the proton lines emitted to the proton source travel.
  • the light detection unit for detecting the light generated by the reference optical fiber and the detection optical fiber included in the sensor and outputs an electrical signal corresponding thereto;
  • a signal processor configured to receive the electrical signal output from the photodetector and calculate intensity of light corresponding to a difference in length between the detection optical fiber and the reference optical fiber for each detection module.
  • a proton line detection device for detecting a proton line emitted from a scattering mode proton source
  • a sensor having a plurality of detection modules including a reference optical fiber and a detection optical fiber having a length longer than the reference optical fiber
  • the plurality of detection modules provide a proton beam detection device for treatment in a scattering mode, characterized in that arranged in parallel to the same depth direction in the depth direction of the proton line emitted to the proton source.
  • each of the plurality of detection modules may include two detection optical fibers disposed on both sides of the reference optical fiber and the reference optical fiber therebetween and having a length longer than that of the reference optical fiber.
  • the light detection unit for detecting the light generated by the reference optical fiber and the detection optical fiber included in the sensor and outputs an electrical signal corresponding thereto;
  • a signal processor configured to receive the electrical signal output from the photodetector and calculate intensity of light corresponding to a difference in length between the detection optical fiber and the reference optical fiber for each detection module.
  • a proton line detection device for detecting a proton line emitted from a scattering mode proton source
  • a plurality of first detection modules including a first reference optical fiber and a first detection optical fiber having a length longer than that of the first reference optical fiber, wherein the plurality of first detection modules have a proton line emitted from the proton source.
  • a first sensor diagonally disposed in the depth direction; And
  • a plurality of second detection modules including a second reference optical fiber and a second detection optical fiber having a length longer than that of the second reference optical fiber, wherein the plurality of second detection modules have a proton line emitted from the proton source.
  • Second sensors arranged side by side in the same depth direction in the depth direction
  • the first sensor has a plurality of diagonal arrangement structures each including a predetermined number of the first detection modules arranged in a depth direction along which proton lines emitted to the proton source travel.
  • the diagonal arrangement may be repeatedly arranged in a depth direction in which the proton lines emitted to the proton source proceed.
  • each of the plurality of second detection modules are disposed on both sides of the second reference optical fiber and the second reference optical fiber between the two said two having a length longer than the second reference optical fiber And a second detection fiber.
  • the first light detection unit for detecting the light generated by the first reference optical fiber and the second detection optical fiber included in the first sensor and outputs an electrical signal corresponding thereto;
  • a second photodetector for detecting light generated by the second reference optical fiber and the second detection optical fiber included in the second sensor and outputting an electric signal corresponding thereto;
  • receiving an electrical signal output from the first photodetector calculating intensity of light corresponding to a difference between a length of the first detection optical fiber and the second reference optical fiber for each of the first detection modules, and generating the second optical detector.
  • the electronic device may further include a signal processor configured to receive an electrical signal output from and to calculate light intensity corresponding to a difference between the lengths of the second detection fiber and the second reference fiber for each of the second detection modules.
  • the proton dose information in the depth direction without moving the water phantom or changing the position of the sensor can be detected quickly and efficiently.
  • it is possible to improve the spatial resolution of the proton beam detection by applying two optical fibers having different lengths constituting one detection module, the interference between the optical fibers by the diagonal arrangement of the detection module in the depth direction There is an effect to further improve the detection accuracy by excluding.
  • the present invention by placing a plurality of optical fibers capable of detecting the proton line at the same depth in the depth direction of the therapeutic proton line detected in the scattering mode, the same depth without moving the water phantom or changing the position of the sensor Proton dose information (symmetry) can be detected quickly and efficiently.
  • two optical fibers based on one optical fiber having a short length and comprising a detection module comprising two optical fibers and three optical fibers having a shorter length of one optical fiber disposed between the two optical fibers It is possible to reduce the number of optical fibers by detecting light corresponding to the difference in length by generating a detection value of two channels with one detection module.
  • FIG. 1 is a block diagram of a therapeutic proton beam detection device released in a scattering mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing in more detail a sensor of a therapeutic proton beam detection device emitted in a scattering mode according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a block diagram of a therapeutic proton beam detection device released in scattering mode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing in more detail the sensor of the therapeutic proton beam detection device emitted in the scattering mode according to another embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram of a therapeutic proton beam detection device released in a scattering mode according to an embodiment of the present invention.
  • the proton beam detection apparatus for therapeutic release in the scattering mode provides a proton dose according to the distance from the proton source releasing the therapeutic proton beam in the scattering mode, that is, the depth of the proton beam. It is an embodiment having a sensor structure for detecting. Through the proton dose detected by this embodiment, Bragg Peak and Spread Out Bragg Peak, which are analysis information in the depth direction of the proton source, can be calculated.
  • a therapeutic proton beam detection device emitted in a scattering mode includes a sensor 11 including an optical fiber and an optical signal generated from an optical fiber included in the sensor 11.
  • the result calculated by the signal processing unit 40 and the signal processing unit 40 for calculating the proton dose using the optical signal detection unit 30 for detecting a signal, and information about the optical signal detected by the optical signal detection unit 30 It may be configured to include a display unit 50 for displaying.
  • FIG. 2 is a view showing in more detail a sensor of a therapeutic proton beam detection device emitted in a scattering mode according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 (a) is a front view, (b) is a perspective view, and (c) is a plan view.
  • the sensor 11 may be disposed in the water phantom 20 and may include a plurality of optical fibers.
  • the plurality of optical fibers has the following configuration.
  • Two optical fibers 111a and 111b having different lengths constitute the detection module 111 for detecting one proton line.
  • Two optical fibers 111a and 111b constituting one detection module 111 are disposed at the same depth of the therapeutic proton lines emitted in the scattering mode.
  • One optical fiber 111a becomes a reference optical fiber and the other optical fiber 111b becomes a detection optical fiber having a length longer than that of the reference optical fiber 111a.
  • the sensor 11 is configured to have a plurality of detection modules, and the plurality of detection modules are diagonally disposed in the depth direction of the therapeutic proton lines emitted in the scattering mode.
  • the diagonal arrangement structure A including the plurality of detection modules may be repeatedly arranged in the depth direction of the therapeutic proton line emitted in the scattering mode.
  • one detection module may configure one channel for outputting a result of detecting a proton line of a corresponding depth.
  • the photo detector 30 may be implemented as a multi-channel photo detector for detecting an optical signal transmitted from the optical fibers 111a and 111b of the sensor 11 for each individual optical signal, and converting the detected result into an electrical signal and outputting the electrical signal.
  • the photodetector 30 may be implemented as a multi-anode photomultiplier tube (MAPMT) or a photodiode array.
  • MAPMT multi-anode photomultiplier tube
  • the signal processor 40 may receive the light detection result transmitted from the light detector 30 and process the same to generate information on the proton line position and the proton dose distribution. More specifically, the signal processor 40 receives an electric signal detecting the light transmitted from the photodetector 30, converts it into a digital signal, and processes the signal according to a pre-programmed routine using the converted digital signal. Information (proton line position and / or proton dose distribution) can be calculated. In general, the signal processor 40 may be implemented by data acquisition (Data AcQuisition: DAQ) programmable by a user.
  • Data AcQuisition DAQ
  • the signal processing unit 40 calculates the magnitude of the optical signal detected by each detection module 111 composed of the reference optical fiber 111a and the detection optical fiber 111b, and at the detection optical fiber 111b The magnitude of the optical signal by the portion having a length longer than that of the reference optical fiber 111a may be determined as a detection value of the corresponding detection module.
  • the display unit 50 is an element for visually displaying the information calculated by the signal processor 40 and may be implemented as a general computer system (desktop PC, notebook PC, tablet PC, etc.).
  • the display unit 50 not only displays information provided by the signal processor 40, but also provides an interface device that allows a user to provide a command for program and data request, processing, and modification to the signal processor 40. Can be.
  • Figure 3 is a block diagram of a therapeutic proton beam detection device released in scattering mode according to another embodiment of the present invention.
  • the therapeutic proton ray detection device released in the scattering mode according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is for detecting the proton dose according to the position of the same depth from the proton source that emits the therapeutic proton line in the scattering mode. It is an embodiment having a sensor structure. Through the proton dose detected by this embodiment, a detection value capable of confirming the symmetry of the proton source can be obtained.
  • a therapeutic proton ray detection device emitted in a scattering mode includes a sensor 12 including an optical fiber and an optical signal generated from an optical fiber included in the sensor 12.
  • the result calculated by the signal processing unit 40 and the signal processing unit 40 for calculating the proton dose using the optical signal detection unit 30 for detecting a signal, and information about the optical signal detected by the optical signal detection unit 30 It may be configured to include a display unit 50 for displaying.
  • FIG. 4 is a view showing in more detail the sensor of the therapeutic proton beam detection device released in the scattering mode according to an embodiment of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 4A is a perspective view
  • FIG. 4B is a plan view.
  • the sensor 12 may include the sensor 11 in the water phantom 20 and may include a plurality of optical fibers.
  • the plurality of optical fibers has the following configuration.
  • Two optical fibers 121b having the same length as each other and one optical fiber 121a having a different length from the optical fiber 121b constitute a detection module 121 for detecting one proton line.
  • Three optical fibers 121a and 121b constituting one detection module 121 are disposed at the same depth of the therapeutic proton lines emitted in the scattering mode.
  • One optical fiber 121a becomes a reference optical fiber and the other two optical fibers 121b become a detection optical fiber having a length longer than that of the reference optical fiber 121a.
  • the sensor 12 is configured to have a plurality of detection modules, the plurality of detection modules being arranged next to each other at the same depth of the therapeutic proton lines emitted in scattering mode.
  • one detection module outputs detection results of two channels. This will be described later.
  • the signal processor 40 calculates the magnitude of the optical signal detected by each detection module 121 including the reference optical fiber 121a and the detection optical fiber 121b, and detects the detected optical fiber.
  • the magnitude of the optical signal by the portion having a length longer than that of the reference optical fiber 121a in 121b may be determined as a detection value of the corresponding detection module.
  • a proton source that emits a therapeutic proton line in scattering mode is located on top of the water phantom 20 and emits a proton line in the water phantom direction.
  • the sensor 11 is arranged to detect the dose in the depth direction along which the proton lines travel.
  • the sensor 11 includes a plurality of optical fibers arranged along the depth direction.
  • the optical fiber is composed of a plurality of detection modules including two optical fibers (111a, 111b) having different lengths, the plurality of detection modules are arranged diagonally in the depth direction.
  • the optical fibers are diagonally disposed in the depth direction, thereby reducing the effects of interference and scattering between the optical fibers.
  • the Cherenkov radiation effect is the effect of generating photons (light) in a conical shape with a constant angle around the line of incidence when the charged particles penetrate the medium at a rate faster than the speed of light in the medium. It happens. More specifically, high-energy secondary electrons (above 177 KeV) from protons reacting with optical fibers emit Cherenkov photons in the disk, which are typically emitted from ultraviolet light in the 200-nm range and cover most of the visible region. The emission probability is inversely proportional to the square of the wavelength, resulting in the most photons in the wavelength range of the ultraviolet (UV) region. Therefore, in one embodiment of the present invention, in order to increase the light detection efficiency, the light detection unit 30 may be made more sensitive to ultraviolet rays, thereby increasing the light efficiency.
  • the optical signal generated in the optical fiber is detected by the light detector 30 and generated as an electric signal corresponding thereto.
  • the electrical signal including information on the amount of light (light intensity) further detected by the light detector 30 is provided to the signal processor 40, and the signal processor 40 is included in each detection module for each detection module.
  • a value corresponding to the light intensity generated from the difference in length between the two optical fibers can be calculated and the proton dose according to the depth can be calculated using the light intensity.
  • the proton dose by the signal processing unit 40 may be provided to the display unit 50 to be visually displayed or to generate other information for identifying the proton line distribution through another operation in a PC implementing the display unit 50. .
  • two optical signals generated in each optical fiber may be output according to the passage of proton lines. Since the two optical fibers 111a and 111b have mutually different lengths, the strengths of the optical signals output from the respective optical fibers 111a and 111b are different. Therefore, when the difference between the intensity of the optical signal output from the detection optical fiber 111b and the intensity of the optical signal output from the reference optical fiber 111a is obtained, the intensity of the optical signal output from the portion corresponding to the length difference between the two optical fibers is obtained. Can be. Therapeutic proton beams emitted in the secondary scattering mode typically have a field size of 10 to 25 cm.
  • the present invention can improve spatial resolution by constructing two optical fibers with one detection module and using the intensity of an optical signal corresponding to the length difference between the two optical fibers. The smaller the length difference between the two optical fibers, the better the spatial resolution can be.
  • the proton source that emits the therapeutic proton line in scattering mode is positioned above the water phantom 20 to direct the proton line in the water phantom direction.
  • the sensor 12 is arranged to detect a dose at a position having the same depth in the depth direction along which the proton lines travel.
  • the sensor 12 comprises a plurality of optical fibers arranged side by side with the same depth.
  • the optical fiber is composed of two optical fibers 121b having the same length as each other, and one optical fiber 121a having a different length from the optical fiber 121b constitutes a detection module 121 for detecting one proton beam.
  • the reference optical fiber 121a may be disposed between the detection optical fibers 121b having a longer length.
  • one detection module includes one reference optical fiber 121a and two detection optical fibers 121b so that two channels corresponding to the difference in length between the reference optical fiber 121a and the detection optical fiber 121b in one detection module.
  • the number of the reference optical fibers 121a can be reduced by generating the optical signal of.
  • the generation of light by detecting the proton lines in the optical fiber is the same as described in the above description of the embodiments of FIGS. 1 and 2, and thus redundant descriptions will be omitted.
  • the optical signal generated in the optical fiber is detected by the light detector 30 and generated as an electric signal corresponding thereto.
  • the electrical signal including information on the amount of light (light intensity) further detected by the photodetector 30 is provided to the signal processor 40, and the signal processor 40 is provided with one optical fiber and two optical fibers in the detection module.
  • the detection values of the two channels corresponding to the light intensity generated by the difference in the lengths of the optical fibers may be calculated and the proton dose according to the depth may be calculated using the light intensity.
  • the proton dose by the signal processing unit 40 may be provided to the display unit 50 to be visually displayed or to generate other information for identifying the proton line distribution through another operation in a PC implementing the display unit 50. .
  • FIGS. 1 and 2 another embodiment of the present invention may be implemented so that the above-described sensor structure of Figures 1 and 3 together in one water phantom.
  • the detector may be provided, and the signal processor 40 may receive an electrical signal corresponding to the light detected from the two photodetectors to perform signal processing.
  • the present invention provides a plurality of optical fibers capable of detecting the proton line in the depth direction of the therapeutic proton line detected in the scattering mode, without moving the water phantom or changing the position of the sensor.
  • Proton dose information (Bragg peak or SOBP) can be detected quickly and efficiently.
  • it is possible to improve the spatial resolution of proton beam detection by applying two optical fibers having different lengths constituting one detection module, and by placing the detection module diagonally in the depth direction to eliminate interference between the optical fibers and the like. The detection accuracy can be improved.
  • the present invention by placing a plurality of optical fibers capable of detecting the proton line at the same depth in the depth direction of the therapeutic proton line detected in the scattering mode at the same depth without moving the water phantom or changing the position of the sensor Proton dose information (symmetry) can be detected quickly and efficiently.
  • a detection module comprising two optical fibers and three optical fibers having a shorter length of one optical fiber disposed between the two optical fibers and constructing a detection module comprising two optical fibers and a shorter length between the two optical fibers based on one optical fiber having a shorter length
  • the number of optical fibers can be reduced by allowing the corresponding light to be detected to generate the detection values of two channels with one detection module.

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Abstract

산란 모드(scattering mode)로 방출되는 치료용 양성자 선의 브래그 피크(Bragg Peak), SOBP(Spread Out Bragg Peak) 및 대칭성(symmetry) 등과 같이 양성자 선량 분포를 정확하고 효율적으로 검출할 수 있는 배치 구조의 광섬유를 갖는 센서를 포함하는 양성자 선 검출 장치가 개시된다. 상기 양성자 선 검출 장치는, 산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서, 기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유를 포함하는 복수의 검출모듈을 갖는 센서를 포함하며, 상기 복수의 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 사선 배치된다.

Description

산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치
본 발명은 치료용 양성자 선을 검출하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산란 모드(scattering mode)로 방출되는 치료용 양성자 선의 브래그 피크(Bragg Peak), SOBP(Spread Out Bragg Peak) 및 대칭성(symmetry) 등과 같이 양성자 선량 분포를 정확하고 효율적으로 검출할 수 있는 배치 구조의 광섬유를 갖는 센서를 포함하는 양성자 선 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 양성자를 이용한 방사선 치료를 위해 사이클로트론 또는 싱크로트론과 같은 가속기에서 발생되는 양성자 선을 환자에게 전달하는 다양한 조사 방법이 이용되고 있다. 현재 양성자 치료기관에서 가장 많이 도입되어 사용되고 있는 일반적 양성자 선(beam) 전달 방법은 일정 물질의 타겟에 양성자를 부딪쳐 산란시킴으로써 대면적의 치료 조사면을 생성하는 산란 모드(scattering mode)이다.
한편, 치료용 양성자 선원의 선속이 환자에 입사하면 흡수선량은 깊이에 따라 변한다. 이 변화는 선속의 에너지와 깊이, 조사면, 선원으로부터의 거리 등 많은 조건들에 좌우되므로 환자의 선량계산은 심부 선량 분포에 영향을 미치는 변수들을 고려하여야 한다. 선량계산 방법의 기초단계는 선속의 중심축을 따라 심부 선량 분포를 설정하는 것이다. 이러한 기본적인 선량분포 자료들은 보통 근육 및 다른 연조직의 방사선흡수와 산란성질이 아주 유사한 물팬텀(Phantom)에서 작은 이온함 검출기를 사용하여 측정된다. 그러나 방사선 검출기를 물속에 넣는 것이 언제나 가능한 것은 아니므로 물에 대한 대체용으로 고체 건조 팬텀도 개발되어 있는데, PMMA(Lucite, Plexiglass)와 폴리스티렌이 선량측정 팬텀으로 가장 많이 이용된다. 물팬텀의 경우에는 모터를 이용해 팬텀 내에서 이온함 검출기를 좌우상하로 움직이면서 각 위치에서의 선량정보를 얻고, 고체팬텀의 경우에는 측정지점을 한 지점으로 고정하고 팬텀의 두께를 바꾸면서 측정을 하게되어, 측정시간과 효율이 많이 떨어지는 단점이 있다.
이온함 검출기를 이용한 방식 이외에 광섬유를 이용하여 선량을 측정하는 방식이 있다. 광섬유를 이용하여 치료용 양성자 선의 선량 측정하는 기법이 선행기술문헌인 공개특허공보 제10-2012-0085499호에 알려져 있다. 이 선행기술문헌에 개시된 양성자 선의 선량 측정 기법은 물 팬텀 내에 상호 길이가 다른 광 섬유를 이용하여 양성자 선의 선량 분포를 측정하는 기술이다. 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선을 검출하는데 상기 선행기술문헌에 개시된 기술을 적용하기 위해서는 산란 모드로 방출되는 양성자 선이 통과하는 거리 및 위치별 선량을 검출하기 위해 물 팬텀의 위치를 이동시켜야 한다. 따라서, 상기 선행기술문헌에 개시된 기술은 물 팬텀의 위치를 이동시켜야 하므로 측정시간이 길게 소요되며 정확한 위치를 파악하는데 어려움이 있어 측정 효율이 크게 떨어지는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 선량 분포를 정밀하게 검출하여 양성자 치료의 정확도를 향상시킬 수 있는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유를 포함하는 복수의 검출모듈을 갖는 센서를 포함하며,
상기 복수의 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 사선 배치되는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 센서는, 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 배치된 사전 설정된 개수의 상기 검출모듈을 각각 포함하는 복수의 사선 배치 구조를 가지며, 상기 사선 배치 구조는 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 반복 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 센서에 포함된 상기 기준 광섬유 및 상기 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 광검출부; 및 상기 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 검출모듈 별로 상기 검출 광섬유와 상기 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유를 포함하는 복수의 검출모듈을 갖는 센서를 포함하며,
상기 복수의 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향에서 동일 깊이 방향으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 검출모듈 각각은 상기 기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유를 사이에 두고 그 양측에 배치되며 상기 기준 광섬유 보다 긴 길이를 갖는 두 개의 상기 검출 광섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 센서에 포함된 상기 기준 광섬유 및 상기 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 광검출부; 및 상기 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 검출모듈 별로 상기 검출 광섬유와 상기 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
제1 기준 광섬유 및 상기 제1 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 제1 검출 광섬유를 포함하는 복수의 제1 검출모듈을 가지며, 상기 복수의 제1 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 사선 배치된 제1 센서; 및
제2 기준 광섬유 및 상기 제2 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 제2 검출 광섬유를 포함하는 복수의 제2 검출모듈을 가지며, 상기 복수의 제2 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향에서 동일 깊이 방향으로 나란하게 배치된 제2 센서
를 포함하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 센서는, 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 배치된 사전 설정된 개수의 상기 제1 검출모듈을 각각 포함하는 복수의 사선 배치 구조를 가지며, 상기 사선 배치 구조는 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 반복 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 제2 검출모듈 각각은 상기 제2 기준 광섬유 및 상기 제2 기준 광섬유를 사이에 두고 그 양측에 배치되며 상기 제2 기준 광섬유 보다 긴 길이를 갖는 두 개의 상기 제2 검출 광섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 센서에 포함된 상기 제1 기준 광섬유 및 상기 제2 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 제1 광검출부; 상기 제2 센서에 포함된 상기 제2 기준 광섬유 및 상기 제2 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 제2 광검출부; 및 상기 제1 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 제1 검출모듈 별로 상기 제1 검출 광섬유와 상기 제2 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하고, 상기 제2 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 제2 검출모듈 별로 상기 제2 검출 광섬유와 상기 제2 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양성자 선을 검출할 수 있는 광섬유를 산란 모드로 검출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향으로 다수 배치함으로써 물 팬텀을 이동시키거나 센서의 위치를 변동하지 않고서도 깊이 방향의 양성자 선량 정보(브래그 피크 또는 SOBP)를 신속하고 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 하나의 검출모듈을 구성하는 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 광섬유를 적용하여 양성자 선 검출의 공간분해능을 향상시킬 수 있고, 검출모듈을 깊이방향으로 사선 배치함으로써 광섬유 사이의 간섭 등을 배제하여 더욱 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 양성자 선을 검출할 수 있는 광섬유를 산란 모드로 검출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향에서 동일 깊이에 다수 배치함으로써 물 팬텀을 이동시키거나 센서의 위치를 변동하지 않고서도 동일 깊이에서의 양성자 선량 정보(대칭성)를 신속하고 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 두 개의 광섬유와 그 보다 짧은 길이를 갖는 하나의 광섬유를 두 광섬유 사이에 배치한 세 개의 광섬유를 포함하는 검출모듈을 구성하고 짧은 길이를 갖는 하나의 광섬유를 기준으로 두 광섬유에서 그 길이 차에 해당하는 빛을 검출하게 하여 하나의 검출모듈로 두 채널의 검출값을 생성하게 함으로써 광섬유 개수를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 센서를 더욱 상세하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 센서를 더욱 상세하게 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치는, 산란 모드로 치료용 양성자 선을 방출하는 양성자 선원으로부터 거리, 즉 양성자 선의 깊이에 따른 양성자 선량을 검출하기 위한 센서구조를 갖는 실시형태이다. 이 실시형태에 의해 검출된 양성자 선량을 통해 양성자 선원의 깊이 방향의 분석 정보인 브래그 피크(Bragg Peak)와 SOBP(Spread Out Bragg Peak)를 연산해낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치는, 광섬유를 포함하는 센서(11)와, 센서(11)에 포함된 광섬유에서 발생하는 광신호를 검출하기 위한 광신호 검출부(30)와, 광신호 검출부(30)에서 검출된 광신호에 대한 정보를 이용하여 양성자 선량을 연산하는 신호 처리부(40) 및 신호 처리부(40)에서 연산된 결과를 표시하기 위한 디스플레이부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 센서를 더욱 상세하게 도시한 도면이다. 특히, 도 2의 (a)는 정면도, (b)는 사시도이며, (c)는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 센서(11)는 물 팬텀(20) 내에 배치될 수 있으며 복수의 광섬유를 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 광섬유는 다음과 같은 구성을 갖는다. 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 광섬유(111a, 111b)가 하나의 양성자 선 검출을 위한 검출모듈(111)을 구성한다. 하나의 검출모듈(111)을 구성하는 두 개의 광섬유(111a, 111b)는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 동일 깊이로 배치된다. 하나의 광섬유(111a)는 기준 광섬유가 되고 다른 하나의 광섬유(111b)는 기준 광섬유(111a)보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유가 된다. 센서(11)는 복수의 검출모듈을 갖도록 구성되며, 복수의 검출모듈은 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향으로 사선 배치된다. 또한, 복수의 검출모듈을 포함하는 사선 배치 구조(A)는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향으로 반복 배치될 수 있다. 이러한 구조로 하나의 검출모듈은 해당 깊이의 양성자 선을 검출한 결과를 출력하는 하나의 채널을 구성할 수 있다.
광검출부(30)는 센서(11)의 광섬유(111a, 111b)에서 전달되는 광신호를 개별 광 신호별로 검출하고 검출된 결과를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 다채널 광 검출 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 광검출부(30)는 광증배관(Multi-Anode PhotoMultiplier Tube: MAPMT)이나 포토 다이오드 어레이(Photodiode Array)로 구현될 수 있다.
신호처리부(40)는 광검출부(30)에서 전달되는 광 검출 결과를 제공받아 이를 처리하여 양성자 선 위치 및 양성자 선량 분포에 대한 정보를 생성할 수 있다. 더욱 구체적으로, 신호처리부(40)는 광검출부(30)에서 전달되는 광을 검출한 전기신호를 제공받아 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 이용하여 사전에 프로그램된 루틴에 따라 처리하여 원하는 정보(양성자 선 위치 및/또는 양성자 선량 분포)를 연산할 수 있다. 통상, 신호처리부(40)는 사용자에 의해 프로그램 가능한 데이터 수집(Data AcQuisition: DAQ)로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 신호처리부(40)는 기준 광섬유(111a) 및 검출 광섬유(111b)로 구성된 각 검출모듈(111)에서 검출된 광 신호의 크기를 산출하고, 검출 광섬유(111b)에서 기준 광섬유(111a)보다 긴 길이를 갖는 부분에 의한 광 신호의 크기를 해당 검출모듈의 검출값으로 결정할 수 있다.
디스플레이부(50)는 신호처리부(40)에서 연산된 정보를 제공받아 시각적으로 표시하기 위한 요소로서, 통상의 컴퓨터 시스템(데스크탑 PC, 노트북 PC 및 태블릿 PC 등)으로 구현될 수 있다. 디스플레이부(50)는 단순히 신호처리부(40)에서 제공하는 정보를 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 신호처리부(40)에 대한 프로그램 및 데이터 요청, 가공, 수정 등에 대한 명령을 제공할 수 있는 인터페이스 장치가 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 구성도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치는, 산란 모드로 치료용 양성자 선을 방출하는 양성자 선원으로부터 동일한 깊이의 위치에 따른 양성자 선량을 검출하기 위한 센서구조를 갖는 실시형태이다. 이 실시형태에 의해 검출된 양성자 선량을 통해 양성자 선원의 대칭성(symmetry)을 확인할 수 있는 검출값을 획득할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치는, 광섬유를 포함하는 센서(12)와, 센서(12)에 포함된 광섬유에서 발생하는 광신호를 검출하기 위한 광신호 검출부(30)와, 광신호 검출부(30)에서 검출된 광신호에 대한 정보를 이용하여 양성자 선량을 연산하는 신호 처리부(40) 및 신호 처리부(40)에서 연산된 결과를 표시하기 위한 디스플레이부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치의 센서를 더욱 상세하게 도시한 도면이다. 특히, 도 4의 (a)는 사시도이며, (b)는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 센서(12)는 센서(11)는 물 팬텀(20) 내에 배치될 수 있으며, 복수의 광섬유를 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 광섬유는 다음과 같은 구성을 갖는다. 서로 동일한 길이를 갖는 두 개의 광섬유(121b)와, 광섬유(121b)와 다른 길이를 갖는 하나의 광섬유(121a)가 하나의 양성자 선 검출을 위한 검출모듈(121)을 구성한다. 하나의 검출모듈(121)을 구성하는 세 개의 광섬유(121a, 121b)는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 동일 깊이로 배치된다. 하나의 광섬유(121a)는 기준 광섬유가 되고 다른 두 광섬유(121b)는 기준 광섬유(121a)보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유가 된다. 센서(12)는 복수의 검출모듈을 갖도록 구성되며, 복수의 검출모듈은 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선의 동일한 깊이에서 서로 이웃하여 배치된다. 이 실시형태에서, 하나의 검출모듈은 두 채널의 검출 결과를 출력한다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
광검출부(30), 신호처리부(40) 및 디스플레이부(50)는 도 1에 도시된 실시형태와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 3 및 도 4의 실시형태에서, 신호처리부(40)는 기준 광섬유(121a) 및 검출 광섬유(121b)로 구성된 각 검출모듈(121)에서 검출된 광 신호의 크기를 산출하고, 검출 광섬유(121b)에서 기준 광섬유(121a)보다 긴 길이를 갖는 부분에 의한 광 신호의 크기를 해당 검출모듈의 검출값으로 결정할 수 있다.
이하, 전술한 것과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 센서 및 장치의 작용 및 효과에 대해 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1의 실시형태에서, 산란 모드로 치료용 양성자 선을 방출하는 양성자 선원은 물 팬텀(20)의 상부에 위치하여 물 팬텀 방향으로 양성자 선을 방출한다. 본 발명의 일 실시형태에서 센서(11)는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향의 선량을 검출하도록 배치된다. 이를 위해, 센서(11)는 깊이 방향을 따라 배치된 복수의 광섬유를 포함한다. 특히, 광섬유는 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 광섬유(111a, 111b)를 포함하는 복수의 검출모듈로 구성되며, 이 복수의 검출모듈이 깊이 방향으로 사선 배치되는 구조를 갖는다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서, 광섬유는 깊이 방향으로 사선 배치됨으로써 광섬유 간의 간섭과 산란에 의한 영향을 감소시킬 수 있다.
물 팬텀(20)의 상부에 배치된 양성자 선원으로부터 방출되는 양성자 선이 복수의 광섬유(111a, 111b)를 통과할 때, 광섬유 내에서는 체렌코프 방사 효과(Cerenkov radiation effect)에 의해 광자가 발생한다. 즉, 양성자 선이 통과한 광섬유에서는 빛이 발생할 수 있다.
체렌코프 방사 효과는, 하전 입자가 매질 내의 빛의 속도보다 빠른 속도로 매질을 투과할 때 입사선을 중심으로 일정한 각도를 갖는 원추형으로 광자(빛)가 발생되는 효과로서 일정 에너지 이상의 하전 입자에 의해 발생되는 것이다. 더욱 구체적으로, 양성자가 광섬유와 반응해서 나오는 고에너지 이차 전자들(177 KeV이상)은 디스크 내에서 체렌코프 광자를 방출하는데 체렌코프 광자는 보통 200nm 영역의 자외선에서부터 방출되며 대부분의 가시영역에 걸치는 파장대를 갖게 되는데, 방출 확률은 파장의 제곱에 반비례함으로 자외선(UV) 영역의 파장대에서 가장 많은 광자가 나온다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 광검출 효율을 높이기 위해 광검출부(30)를 자외선에 더욱 민감하게 제작하여 광효율을 높일 수 있다.
광섬유에서 생성된 광신호는 광검출부(30)에 의해 그 세기가 검출되고 그에 대응되는 전기신호로 생성된다. 광검출부(30)에서 더 검출되는 빛의 양(빛의 세기)에 대한 정보를 포함하는 전기신호는 신호처리부(40)로 제공되고, 신호처리부(40)는 검출모듈별로 각 검출모듈에 포함된 두 광섬유의 길이 차에서 생성된 빛의 세기에 대응하는 값을 연산하고 이 빛의 세기를 이용하여 깊이에 따른 양성자 선량을 산출할 수 있다. 신호처리부(40)에 의한 양성자 선량은 디스플레이부(50)로 제공되어 시각적으로 표시되거나 디스플레이부(50)를 구현한 PC에서 다른 연산을 통해 양성자 선 분포를 파악하기 위한 다른 정보를 생성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 광섬유(111a, 111b)를 포함하는 하나의 검출모듈에서는 양성자 선의 통과에 따라 각 광섬유에서 생성된 두 개의 광신호가 출력될 수 있다. 두 개의 광섬유(111a, 111b)는 상호 길이가 차이가 나므로 각각에서 출력되는 광신호의 세기가 차이가 나게 된다. 따라서, 검출 광섬유(111b)에서 출력되는 광신호의 세기와 기준 광섬유(111a)에서 출력되는 광신호의 세기의 차를 구하면, 두 광섬유의 길이차이에 해당하는 부분에서 출력되는 광신호의 세기를 구할 수 있다. 이차 산란모드로 방출되는 치료용 양성자선은 통상 10 ~ 25 cm의 필드 사이즈를 갖는데, 필드 내에 들어가는 모든 광섬유는 활성 영역에 포함되므로 하나의 광섬유를 이용할 경우에 공간 분해능이 떨어진다. 이러한 문제를 해소하고자 본 발명은 두 개의 광섬유를 하나의 검출모듈로 구성하고, 두 광섬유의 길이 차에 해당하는 광신호이 세기를 이용함으로써 공간 분해능을 향상시킬 수 있다. 두 광섬유의 길이차를 작게 할수록 공간 분해능을 더 향상될 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
전술한 도 1 및 도 2의 실시형태와 마찬가지로, 도 3의 실시형태에서, 산란 모드로 치료용 양성자 선을 방출하는 양성자 선원은 물 팬텀(20)의 상부에 위치하여 물 팬텀 방향으로 양성자 선을 방출한다. 본 발명의 일 실시형태에서 센서(12)는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향에서 동일한 깊이를 갖는 위치의 선량을 검출하도록 배치된다. 이를 위해, 센서(12)는 동일 깊이로 나란하게 배치된 복수의 광섬유를 포함한다. 특히, 광섬유는 서로 동일한 길이를 갖는 두 개의 광섬유(121b)와, 광섬유(121b)와 다른 길이를 갖는 하나의 광섬유(121a)가 하나의 양성자 선 검출을 위한 검출모듈(121)을 구성한다. 한 검출모듈(121)을 구성하는 광섬유(121a, 121b)에서 기준 광섬유(121a)는 그 보다 더 긴 길이를 갖는 검출 광섬유(121b) 사이에 배치될 수 있다. 이와 같이, 하나의 검출모듈을 하나의 기준 광섬유(121a)와 두 개의 검출 광섬유(121b)로 구성하여 하나의 검출모듈에서 기준 광섬유(121a)와 검출 광섬유(121b)의 길이 차에 대응되는 두 채널의 광신호를 생성하게 함으로써 기준 광섬유(121a)의 개수를 감소시킬 수 있다. 광섬유에서 양성자 선을 검출하여 빛을 생성하는 것은 전술한 도 1 및 도 2의 실시형태에 대한 설명에서 기술된 것과 동일하므로 중복 기재를 생략하기로 한다.
광섬유에서 생성된 광신호는 광검출부(30)에 의해 그 세기가 검출되고 그에 대응되는 전기신호로 생성된다. 광검출부(30)에서 더 검출되는 빛의 양(빛의 세기)에 대한 정보를 포함하는 전기신호는 신호처리부(40)로 제공되고, 신호처리부(40)는 검출모듈에 하나의 광 섬유와 두 광섬유의 길이 차에서 생성된 빛의 세기에 대응하는 두 채널의 검출값을 연산하고 이 빛의 세기를 이용하여 깊이에 따른 양성자 선량을 산출할 수 있다. 신호처리부(40)에 의한 양성자 선량은 디스플레이부(50)로 제공되어 시각적으로 표시되거나 디스플레이부(50)를 구현한 PC에서 다른 연산을 통해 양성자 선 분포를 파악하기 위한 다른 정보를 생성할 수도 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 본 발명의 또 다른 실시형태는 전술한 도 1과 도 3의 센서구조를 함께 하나의 물 팬텀에 배치되도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 센서(11)의 광섬유에서 빛을 검출하는 하나의 광검출부와 도 3 및 도 4에 도시된 센서(12)의 광섬유에서 빛을 검출하는 다른 하나의 광검출부가 마련될 수 있으며, 신호처리부(40)는 두 개의 광검출부로부터 검출된 빛에 대응되는 전기 신호를 제공받아 신호처리를 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 양성자 선을 검출할 수 있는 광섬유를 산란 모드로 검출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향으로 다수 배치함으로써 물 팬텀을 이동시키거나 센서의 위치를 변동하지 않고서도 깊이 방향의 양성자 선량 정보(브래그 피크 또는 SOBP)를 신속하고 효율적으로 검출할 수 있다. 특히, 하나의 검출모듈을 구성하는 서로 다른 길이를 갖는 두 개의 광섬유를 적용하여 양성자 선 검출의 공간분해능을 향상시킬 수 있고, 검출모듈을 깊이 방향으로 사선 배치함으로써 광섬유 사이의 간섭 등을 배제하여 더욱 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 양성자 선을 검출할 수 있는 광섬유를 산란 모드로 검출되는 치료용 양성자 선의 깊이 방향에서 동일 깊이에 다수 배치함으로써 물 팬텀을 이동시키거나 센서의 위치를 변동하지 않고서도 동일 깊이에서의 양성자 선량 정보(대칭성)를 신속하고 효율적으로 검출할 수 있다. 특히, 두 개의 광섬유와 그 보다 짧은 길이를 갖는 하나의 광섬유를 두 광섬유 사이에 배치한 세 개의 광섬유를 포함하는 검출모듈을 구성하고 짧은 길이를 갖는 하나의 광섬유를 기준으로 두 광섬유에서 그 길이 차에 해당하는 빛을 검출하게 하여 하나의 검출모듈로 두 채널의 검출값을 생성하게 함으로써 광섬유 개수를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
    기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유를 포함하는 복수의 검출모듈을 갖는 센서를 포함하며,
    상기 복수의 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 사선 배치되는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 배치된 사전 설정된 개수의 상기 검출모듈을 각각 포함하는 복수의 사선 배치 구조를 가지며,
    상기 사선 배치 구조는 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 반복 배치된 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서에 포함된 상기 기준 광섬유 및 상기 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 광검출부; 및
    상기 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 검출모듈 별로 상기 검출 광섬유와 상기 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜슬빔 주사 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  4. 산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
    기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 검출 광섬유를 포함하는 복수의 검출모듈을 갖는 센서를 포함하며,
    상기 복수의 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향에서 동일 깊이 방향으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 검출모듈 각각은 상기 기준 광섬유 및 상기 기준 광섬유를 사이에 두고 그 양측에 배치되며 상기 기준 광섬유 보다 긴 길이를 갖는 두 개의 상기 검출 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 센서에 포함된 상기 기준 광섬유 및 상기 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 광검출부; 및
    상기 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 검출모듈 별로 상기 검출 광섬유와 상기 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜슬빔 주사 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  7. 산란 모드 양성자 선원에서 방출되는 양성자 선을 검출하는 양성자 선 검출 장치에 있어서,
    제1 기준 광섬유 및 상기 제1 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 제1 검출 광섬유를 포함하는 복수의 제1 검출모듈을 가지며, 상기 복수의 제1 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 사선 배치된 제1 센서; 및
    제2 기준 광섬유 및 상기 제2 기준 광섬유보다 긴 길이를 갖는 제2 검출 광섬유를 포함하는 복수의 제2 검출모듈을 가지며, 상기 복수의 제2 검출모듈은 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향에서 동일 깊이 방향으로 나란하게 배치된 제2 센서
    를 포함하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 센서는, 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 배치된 사전 설정된 개수의 상기 제1 검출모듈을 각각 포함하는 복수의 사선 배치 구조를 가지며,
    상기 사선 배치 구조는 상기 양성자 선원에 방출되는 양성자 선이 진행하는 깊이 방향으로 반복 배치된 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제2 검출모듈 각각은 상기 제2 기준 광섬유 및 상기 제2 기준 광섬유를 사이에 두고 그 양측에 배치되며 상기 제2 기준 광섬유 보다 긴 길이를 갖는 두 개의 상기 제2 검출 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 산란 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 센서에 포함된 상기 제1 기준 광섬유 및 상기 제2 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 제1 광검출부;
    상기 제2 센서에 포함된 상기 제2 기준 광섬유 및 상기 제2 검출 광섬유에서 생성되는 빛을 검출하여 그에 대응되는 전기 신호로 출력하는 제2 광검출부; 및
    상기 제1 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 제1 검출모듈 별로 상기 제1 검출 광섬유와 상기 제2 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하고, 상기 제2 광검출부에서 출력된 전기 신호를 제공받아, 상기 제2 검출모듈 별로 상기 제2 검출 광섬유와 상기 제2 기준 광섬유의 길이 차에 해당하는 빛의 세기를 산출하는 신호 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜슬빔 주사 모드로 방출되는 치료용 양성자 선 검출 장치.
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