イオンビーム治療装置及びそのベッド位置決め方法
【課題】ベッドの位置決めに要する時間を短縮できる、イオンビームを用いる治療装置を提供する。
【解決手段】イオンビームを用いる治療装置は、Ｘ線管を備えたイオンビーム照射装置を設置した回転ガントリーを有する。複数のＸ線検出器を有するＸ線検出装置が、回転ガントリーの回転軸方向に移動可能に設置される。患者が載ったベッドが、照射装置のイオンビーム経路の延長線上に患部がほぼ位置するまで、移動される。Ｘ線管がイオンビーム経路に位置され、Ｘ線検出装置がその延長線上に位置される。回転ガントリーの回転に伴って、Ｘ線を放出するＸ線管及びＸ線検出装置が患者の周囲を旋回する。そのＸ線は、患者に照射され、患者を透過し、Ｘ線検出器で検出される。Ｘ線検出器から出力された信号に基づいて患者の断層像情報が作成される。この断層像情報を用いてベッドの位置決め情報が作成される。
【解決手段】イオンビームを用いる治療装置は、Ｘ線管を備えたイオンビーム照射装置を設置した回転ガントリーを有する。複数のＸ線検出器を有するＸ線検出装置が、回転ガントリーの回転軸方向に移動可能に設置される。患者が載ったベッドが、照射装置のイオンビーム経路の延長線上に患部がほぼ位置するまで、移動される。Ｘ線管がイオンビーム経路に位置され、Ｘ線検出装置がその延長線上に位置される。回転ガントリーの回転に伴って、Ｘ線を放出するＸ線管及びＸ線検出装置が患者の周囲を旋回する。そのＸ線は、患者に照射され、患者を透過し、Ｘ線検出器で検出される。Ｘ線検出器から出力された信号に基づいて患者の断層像情報が作成される。この断層像情報を用いてベッドの位置決め情報が作成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を用いる治療装置及び患者ベッドの位置決め方法に係り、特に、陽子及び炭素イオン等のイオンビームを患部に照射する治療装置及びベッド位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患者の患部に照射目標中心を設定して陽子、炭素イオン等のイオンビームを照射する治療方法が知られている。この治療に用いるイオンビーム治療装置は、加速器及びビーム輸送系からなるビーム発生装置、及び回転ガントリーに設置されたビーム照射装置を備えている。加速器で加速されたイオンビームは、ビーム輸送系を経てビーム照射装置に達し、このビーム照射装置によってモニタされかつ患者の患部の形に合うよう整形される。陽子、炭素ビーム等のイオンビームは、ビーム粒子が停止するに直前にエネルギーの大部分を放出する特性を有している（その結果得られる照射線量分布の形はブラッグピークと呼ばれている）。粒子線治療装置は、この特性を利用し、イオンビームの起動エネルギーを選択することでイオンビームを照射目標で停止させてエネルギーの大部分を患部に放出する。
【０００３】
イオンビームを照射する前に、照射線量が患部で最大となりかつ正常な組織を傷つけないように、ビーム照射装置に対して患部が正しく配置されなければならない。
【０００４】
このため、患者ベッド位置決め装置によって患者ベッドの位置決めを行う（例えば、USP5,825,845号（特表2000-510023号公報）参照）。その患者ベッド位置決め装置を用いてビーム照射装置に対する患者の位置決めを確実に行うため、予め、患者の体における特定の位置決めポイント（つまり、骨格上のランドマーク）に対する照射目標の位置が直交する２方向の２つの画像によって決定される。
【０００５】
イオンビームの照射に先立って、Ｘ線源がビーム照射装置内でビーム経路上の位置に挿入され、ビーム経路の延長線上でベッドに横たわった患者の反対側にＸ線受像器（複数のＸ線検出器）が挿入される。Ｘ線受像器は、患者のＸ線透過画像を生成する。ビーム経路の延長線上にあるアイソセンタに患部を位置決めさせるために、Ｘ線画像における特定の位置決めポイントの各々からのＸ線ビーム中心までのオフセット距離と、ＤＲＲ上における同じ特定の位置決めポイントからアイソセンタまでのオフセット距離とを用いて、患者ベッドのビーム照射装置に対しての移動方向及び移動距離を求める。次いで、この位置決め方向及び移動距離に基づいて患者ベッドの位置決め制御を行い、患者を位置決めする。
【０００６】
Ｘ線ＣＴで予め（位置決め処理前に）得られた断層像から作成された参照画像（基準画像）、及びＸ線源及びＸ線受像器によって得られた直交する２方向の現在のＸ線画像を用いて、イオンビームの照射装置に対する患部の位置決めのためのベッドの移動量を算出することが、USP5,039,867号（特開平１−１５１４６７号公報、特開平１−２０９０７７号公報）のコラム８、３７行からコラム９、６６行（特に(１ａ）〜（１ｈ））、及び図３，４，５に記載されている。また、USP5,039,867号は、コラム９、６７行からコラム１１，１８行（特に(２ａ）〜（２ｇ））、図６に、垂直なビーム照射装置のビーム軸上でビーム照射装置の下方にＸ線ＣＴを配置し、このＸ線ＣＴで得られた断層像（現在断層像）と、別のＸ線ＣＴで治療計画前に得られた断層像（基準断層像）を用いてベッドの移動量を算出することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】USP5,825,845号
【特許文献２】USP5,039,867号
【特許文献３】USP6,094,760号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
USP5,825,845号、及びUSP5,039,867号のコラム８、３７行からコラム９、６６行に記載された位置決めでは、Ｘ線放出時にはＸ線源の位置が一点に保持されており、その固定された（後退可能であるが）Ｘ線源から放出されて患者の患部を透過したＸ線ビームでＸ線画像が作成される。このため、本来は３次元的な存在である患者体内の患部形状や位置に関する情報（以下、単に位置情報という）を、鮮明かつ正確に得るのは容易ではなかった。
【０００９】
これに対し、USP5,039,867号のコラム９、６７行からコラム１１，１８行に記載された位置決めでは、Ｘ線ＣＴ技術を用いて患部を含む三次元の現在断層像を作成できる。このため、USP5,825,845号に記載されたＸ線画像を用いた位置決めよりも、現在断層像及び基準断層像を用いることによってより精度の高いベッドの位置決めを行うことができる。
【００１０】
ビーム照射装置の回転とUSP6,094,760号（特開平１１−３１３９００号公報）の図１、２、１１に記載されている水平方向におけるベッドの位置決めとを組み合わせ、イオンビームの患部への照射方向がより自由に設定できることが必要な場合がある。しかしながら、回転ガントリーに設置されているビーム照射装置を用いてそのような目的を達成する場合には、USP5,039,867号のようにＸ線ＣＴと得られた現在断層像を用いてのベッドの位置決めは、ベッドの位置決めに要する時間が長くなり、患者１人当りの治療時間を増大させることにつながる。すなわち、粒子線治療装置の患者が横たわっているベッドをUSP6,094,760号に記載する移動装置を用いてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させ、更に水平方向に回転させる。その後、そのベッドの位置を保持したまま、患部を含む現在断層像が得られるように、ビーム照射装置のビーム経路の延長線上の位置までＸ線ＣＴを移動する。このとき、そのベッドはＸ線ＣＴ内に挿入された状態にある。Ｘ線ＣＴによる撮影が終了した後、Ｘ線ＣＴをビーム照射装置からイオンビームの照射に支障のない位置まで移動させる。このようなＸ線ＣＴの設定及び退避のための移動は、ベッドの位置決めに要する時間を増大させる。特に、ベッドを移動させないでＸ線ＣＴを移動させてベッドをＸ線ＣＴ内に挿入させ、ビーム経路の延長上の位置にＸ線ＣＴを設定することは困難であり長い時間を要する。更に、Ｘ線ＣＴのアイソセンタは必ずしも回転ガントリーのアイソセンタと一致しないため、Ｘ線ＣＴにより得られた画像を回転ガントリーのアイソセンタ回りの座標の画像に変換することが必要となる。これもまた患者に対する治療の準備に要する時間を長期化させる。
【００１１】
本発明の目的は、治療照射野内で目標部位の正確な位置決めを行うための患者ベッドの位置決めに要する時間を短縮できるイオンビームを用いる治療装置及びベッド位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するため、本発明の治療装置はイオンビームを用いた従来の治療目的のためだけではなく、患者ベッドを位置決めするための正確な位置決め情報を生成する三次元画像情報を得るための回転ガントリーを備えている。治療する患部にイオンビームを照射するためのビーム照射装置が設けられた回転ガントリーはＸ線発生装置を備え、このＸ線発生装置は、イオンビーム照射のビーム経路の位置まで移動可能であり、回転ガントリーの回転に伴って回転ガントリーの回転軸の周りを旋回し、回転ガントリーの複数の回転角でＸ線を発生する。また、回転ガントリーはＸ線検出装置（複数のＸ線検出器）を備え、このＸ線検出装置はＸ線発生装置から放出されたＸ線を検出してＸ線検出信号を出力し、回転ガントリーの回転に伴ってその回転軸の周りを旋回する。
【００１３】
本発明では、回転ガントリーに備えられたＸ線発生装置とＸ線検出装置の両方が回転ガントリーの種々の回転角で作動され、Ｘ線検出装置から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて、照射対象の三次元断層像情報を作成するものであり、ベッド位置決め用のＸ線ＣＴをビーム経路の位置まで移動させ、撮影終了後に、照射対象へのイオンビームの照射に支障のない位置までそのＸ線ＣＴを退避させる必要がない。また、上記別個のＸ線ＣＴを用いる場合に必要であったＸ線画像又は照射対象座標の変換を行う必要がない。その結果、ベッドの位置決めに要する時間を短縮できかつ患部の位置決め精度が向上する。
【００１４】
好ましくは、Ｘ線発生装置をビーム照射装置に設け、Ｘ線発生装置をビーム経路内の第１位置とビーム経路から離れた第２位置との間を移動するように構成することが望ましい。これによって、Ｘ線発生装置の第１位置と第２位置との間の移動が容易になり、Ｘ線発生装置の回転ガントリーへの取り付け構造を単純化できる。
【００１５】
好ましくは、治療装置は、第１断層像情報、及び照射対象に対する治療計画時に得た照射対象の第２断層像情報を用いて、ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置、及びその位置決め情報を用いてベッドの移動を制御するベッド移動制御装置を備えると良い。これにより置決め情報生成装置で生成した位置決め情報を用いて、ベッド移動制御装置によりベッドの位置決めを制御できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、治療照射野を患部に一致させるための患者ベッドの位置決めに要する時間を短縮することができ、かつ同時に位置決め精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適な一実施例である放射線治療装置を、図１乃至図１１を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置である治療装置１は、ビーム発生装置２、回転ガントリー３（図３）、ビーム照射装置４、治療台５（図２）及びベッド位置決め装置６（図５）を備える。ベッド位置決め装置６は、Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）３９、撮影装置４０、Ｘ線源制御装置４１及び撮影部移動制御装置４２を備える。
【００１８】
本実施例の放射線治療装置は、がん治療装置である。ビーム発生装置２は、イオン源（図示せず）、前段加速器７及びシンクロトロン８を有する。イオン源で発生したイオン（例えば、陽イオンまたは炭素イオン）は前段加速器（例えば直線加速器）７で加速される。このイオンビーム（例えば陽子ビーム）は前段加速器７からシンクロトロン８に入射される。本実施例ではイオンビームとして陽子ビームが用いられる。そのイオンビームはシンクロトロン８で加速され、設定エネルギーまでに高められた後、出射用デフレクタ９から出射される。
【００１９】
シンクロトロン８から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系１０を経て、イオンビームを患者に照射する装置であるビーム照射装置４に達する。ビーム照射装置４、及びビーム輸送系１０の一部である逆Ｕ字状のビーム輸送装置１１は回転ガントリー３に設置され（図３）、回転ガントリー３と共に回転する。イオンビームはビーム輸送装置１１を通ってビーム照射装置４の出射口４ａから治療台５の治療用ベッド（以下、ベッドという）１３に横たわっている患者１４の患部１５（図８）に照射される。
【００２０】
回転ガントリー３は、図３に示すように、フロントリング１６及びリアリング１７を有する円筒状の回転胴（回転体）１２を備える。回転胴１２の一端部に設けられたフロントリング１６は、回転可能な複数のサポートローラ１８Ａによって支持される。サポートローラ１８Ａは、回転ガントリー設置領域（建屋基礎）１９に設置された支持装置２０Ａのロール支持部材２１に取り付けられる（図４）。回転胴１２の他端部に設けられて外径がフロントリング１６と同じであるリアリング１７も、支持装置２０Ｂのロール支持部材（図示せず）に回転自在に取り付けられた複数のサポートローラ１８Ｂによって支持される。これら複数のサポートローラ１８Ｂのうちの１つの回転軸には第１モータ２３が連結されている。また、回転ガントリー３の回転角は、フロントリング１６を支持する複数のサポートローラ１８Ａのうちの１つの回転軸に連結された角度検出計２４によって測定される。
【００２１】
回転胴１２内には図３及び図４に示すように粒子線治療用照射室２５が設けられる。
【００２２】
治療台５は、図６に示すように、ベッド１３、Ｘ方向駆動機構３３、Ｙ方向駆動機構３４、上下方向駆動機構３５及び回転駆動機構３６を有するベッド駆動装置３７を備える。Ｘ方向駆動機構３３は治療台取付領域３８に設置される。Ｘ方向駆動機構３３及び上下方向駆動機構３５は回転胴１２の外側に設けられる。上下方向駆動機構３５はＸ方向駆動機構３３の上に、Ｙ方向駆動機構３４は上下方向駆動機構３５の上に、それぞれ設置される。ベッド１３は回転駆動機構３６の上に設置され、かつベッド駆動装置３７によって支持される。
【００２３】
治療用ベッド１３はＸ方向駆動機構３３によりフロントリング１６と平行で水平方向に伸びる関節軸３７Ａ（Ｘ軸）の方向に移動される。また治療用ベッド１３は上下方向駆動機構３５により関節軸３７Ａに対して垂直な関節軸３７Ｂ（Ｚ軸）の方向に移動される。さらに治療用ベッド１３はＹ方向駆動機構３４により関節軸３７Ａ（Ｘ軸）及び関節軸３７Ｂ（Ｚ軸）のそれぞれに対して直角で回転胴１２の回転軸の方向に伸びる関節軸３７Ｃ（Ｙ軸）の方向に移動される。すなわち、治療用ベッド１３はＹ方向駆動機構３４により治療ケージ３１内に出し入れされる。また、治療用ベッド１３は回転駆動機構３６により関節軸３７Ｃ（Ｙ軸）に対して垂直な関節軸３７Ｄ（ψ軸）のまわりに回転される。
【００２４】
ベッド位置決め装置６の構成を、図３〜図５を用いて説明する。ベッド位置決め装置６は、図３に示すように、Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）３９、撮影装置４０、Ｘ線源制御装置４１及び撮影部移動制御装置４２を備える。なお、Ｘ線源装置３９はビーム照射装置４内に設けられ、撮影装置４０は回転胴１２の内面に固定される。
【００２５】
Ｘ線源装置３９は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、開口部４３が形成された移動台車４４及びＸ線管４５を有する。移動台車４４はビーム照射装置４内に設置されたガイドレール４６Ａ，４６Ｂ上を移動する。Ｘ線源移動装置４７は、移動台車４４及び移動台車４４に設けられた第２モータ（図示せず）を有する。第２モータの駆動により移動台車４４が移動され、Ｘ線管４５がビーム照射装置４内におけるイオンビーム経路の中心軸（ビーム軸という）上の第１位置とイオンビーム経路を外れた第２位置との間を移動する。図４に示すＸ線管４５は第１位置上に位置する。撮影装置４０は、ガイド部材４８、透視画像撮影部４９、撮影部移動装置５０を備える。ガイド部材４８は、回転胴１２の軸方向に延びて配置され、一端部が支持部材５１によって回転胴１２の内面に固定される。撮影部保持部材５２がガイド部材４８の一面に取り付けられる。撮影部移動装置５０が、ガイド部材４８の上記一面に固定され、撮影部保持部材５２に連結される。撮影部移動装置５０は撮影部保持部材５２を含んでいる。このように構成される撮影装置４０とＸ線源装置３９（すなわちビーム照射装置４）とは、回転胴１２の回転軸を挟んで対向するように配置されている。
【００２６】
開口部５３は、隔壁３２に形成されており、回転胴１２の回転軸の周囲に配置される(図４)。図４に示すように、撮影装置４０の撮影部保持部材５２及び透視画像撮影部４９は、この開口部５３内を通過して治療ケージ３１内に達する。
【００２７】
Ｘ線透視画像撮影装置５４の詳細構成を図５により説明する。Ｘ線透視画像撮影装置５４は、Ｘ線検出装置（Ｘ線検出装置）５５，複数の信号増幅器５６，複数の信号処理装置５７及び画像情報作成装置（断層情報作成装置）５８を有する。Ｘ線検出装置５５は透視画像撮影部４９の支持部材（図示せず）に設置される。Ｘ線検出装置５５は、ビーム照射装置４から見て、Ｘ方向（図５中紙面に垂直な方向）に一列及びＹ方向（回転胴１２の回転軸方向、すなわち図５中上下方向）に複数個が密接した状態で配置された、Ｘ線を検出するシンチレータ、半導体などのＸ線検出器５９を有する。Ｘ線検出器５９の、ビーム照射装置４に対向するＸ線入射面が、例えば、一辺がおよそ１．５mmの正方形となっている。複数の検出器５９が、Ｙ方向において、最大の照射野サイズの幅をカバーするように例えば５０cmの幅に互いに接近して配置される。検出器５９は、例えばＹ方向に約３３０個、配置されている。検出器５９はＸ方向に複数列（例えば２〜３列）配置しても良い。信号増幅器５６及び信号処理装置５７は、検出器５９ごとに一つずつ設置され、直列に該当する半導体検出器５９に接続される。各信号処理装置５７から出力されたＸ線強度の情報は、画像情報作成装置５８に伝えられる。Ｘ線検出装置５５、複数の信号増幅器５６及び複数の信号処理装置５７は透視画像撮影部４９内に設置され、画像情報作成装置５８は回転ガントリー３から離れた位置（例えば、制御室）に設置される。
【００２８】
ベッド位置決め装置６は、図５に示すように、上記した構成以外に、図示しない入力手段（キーボード，マウス等）を有する位置決めデータ生成装置（演算処理装置）６０，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２、及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂを備える。位置決めデータ生成装置６０，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂは上記した制御室に設置されている。位置決めデータ生成装置６０は、画像情報作成装置５８，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂにそれぞれ接続される。ベッド制御装置６２に接続された、入力装置及び表示装置を有する小型のペンダント（図示せず）は、治療ケージ３１内において持ち運び可能に設けられている。
【００２９】
以上のような構成である本実施例の放射線治療装置における患者１４の位置決め（ベッド１３の位置決め）について、説明する。
【００３０】
まず、治療台５上の患者１４に対するＸ線ＣＴ撮影を行う。最初に、患者１４が横たわった治療用ベッド１３を、治療ケージ（治療室）３１内の所定の位置まで移動させる。この治療用ベッド１３の移動は、ベッド制御装置６２による制御によって行われる。すなわち、治療ケージ３１内にいる操作者（例えば放射線治療士（radiation therapist））は、患者１４のおおよその治療対象位置（イオンビームを照射する患部１５の位置）をペンダントの表示装置（図示せず）に表示された治療計画情報に基づいて知ることができる。このため、操作者は、その治療計画情報を基に、ペンダントの入力装置を用いてベッド制御装置６２に治療用ベッド移動指令を入力する。ベッド制御装置６２は、その移動指令に基づいて、ベッド駆動装置３７，具体的にはＸ方向駆動機構３３，Ｙ方向駆動機構３４，上下方向駆動機構３５及び回転駆動機構３６のそれぞれの駆動を制御する。これらの駆動により、患者１４の患部１５がビーム軸の延長線上付近で回転ガントリー３の回転軸（アイソセンタ）６４（図８）付近に位置される。なお、上記ペンダントは撮影部移動制御装置４２及びＸ線源制御装置４１にも接続されている。
【００３１】
次に、患部１５に対向する位置まで透視画像撮影部４９を移動させるために、撮影部移動制御装置４２にペンダントより透視画像撮影部４９の移動指令を入力する。この撮影部移動制御装置４２の制御によって、撮影部移動装置５０は撮影部保持部材５２をガイド部材４８に沿って移動させる。透視画像撮影部４９が、開口部５３内を通る撮影部保持部材５２の移動によって、ベッド１３の下方でビーム照射装置４のビーム軸の延長線の真下の位置に達する。このとき、操作者はペンダントからの移動指令の入力を停止する。これにより、透視画像撮影部４９に設置されたＸ線検出装置５５は、ベッド１３上の患者１４の患部１５の下方に位置される。すなわち、Ｘ線検出装置５５、具体的には複数の放射線検出器５９が、患部１５を透過するＸ線を入射できる位置に配置される。
【００３２】
また、操作者は、上記のペンダントを用いてＸ線源制御装置４１に、Ｘ線源装置３９の移動指令を入力する。移動指令を入力されたＸ線源制御装置４１の制御によって、Ｘ線源移動装置４７は移動台車４４をＸ線管４５と共にガイドレール４６Ａ，４６Ｂに沿って移動させる。これにより、Ｘ線管４５がビーム照射装置４内でビーム経路外の第２位置からビーム経路上の第１位置に到達する。
【００３３】
このようにして操作者による大まかな位置調整が済むと、イオンビームの進行方向に整合して配置されたＸ線管４５とＸ線検出装置５５との間に患者１４を位置させた状態で、回転ガントリー３を回転させつつ患者１４の患部１５のＸ線ＣＴ撮影を行う。
【００３４】
本実施例での回転ガントリー３を用いたＸ線ＣＴ撮影（以下、現在Ｘ線ＣＴ撮影という）を具体的に説明する。前述の大まかな調整が終了した後、操作者は、治療ケージ３１から退出して前述した制御室（図示せず）に入る。操作者が制御室内に設置されたコンソール（図示せず）に設けられた入力装置（図示せず）を操作することによって、Ｘ線照射指令がＸ線源制御装置４１に、第１ガントリー回転指令がガントリー制御装置（図示せず）にそれぞれ出力される。
【００３５】
Ｘ線源制御装置４１は入力したＸ線照射指令に基づいてＸ線管４５よりＸ線６５を患者１４の患部１５の方向に向かって放出させる（図４及び図８）。Ｘ線６５は、前述した一辺５０cmの正方形内で格子状に配置された検出器５９の全て又はその大部分にＸ線が入射できるように、コーン状になっている。ガントリー制御装置は入力した回転指令に基づいて第１モータ２３を駆動させる。これにより、回転ガントリー３が回転し、Ｘ線管４５を備えた照射装置４が、患者１４が横たわっているベッド１３の周囲を旋回する（図８）。回転ガントリー３、つまり回転胴１２の回転角が、角度検出計２４によって検出される。ビーム照射装置４が旋回している間、Ｘ線管４５から患者１４に向かってＸ線６５が照射される。このＸ線６５は、患者１４の患部１５を透過した後、透視画像撮影部４９に設けられたＸ線検出装置５５の各検出器５９で検出される。Ｘ線を検出した各検出器５９はＸ線検出信号（電気信号）を出力する。各検出器５９から出力されたＸ線検出信号は、対応する信号増幅器５６で増幅され、信号処理装置５７で設定時間間隔で積算される。この積算によりＸ線強度情報が得られる。そして、これらのＸ線強度情報は画像情報作成装置５８に入力される。なお、回転ガントリー３が１回転してビーム照射装置４が元の位置に戻ると、前述のコンソールから回転停止指令がガントリー制御装置に入力されると、第１モータ２３の駆動が停止されて回転ガントリー３の回転が停止される。また、そのコンソールからＸ線源制御装置４１にＸ線照射停止指令が入力されると、Ｘ線管４５からのＸ線放出が停止される。以上に述べた回転ガントリー３を回転させてのＸ線ＣＴでは、回転ガントリー３の一回転に要する時間は約１分である。
【００３６】
現在Ｘ線ＣＴ撮影終了後、操作者は制御室内に設置されたコンソールから撮影部後退指令を入力する。撮影部移動制御装置４２は、撮影部後退指令に基づいて撮影部移動装置５０を駆動させて、透視画像撮影部４９を隔壁３２付近まで移動させる。
【００３７】
画像情報作成装置５８は、各信号処理装置５７からのＸ線強度情報を入力すると共に、図３に示す回転ガントリー３の角度検出計２４から出力された回転角の測定値を入力する。回転胴１２の回転軸を中心とし円筒状の回転胴１２の回転方向に設定角度（例えば０．５度）ごとに区切った設定角度領域が設定されている。これらの設定角度領域は、画像情報作成装置５８に記憶されている。その設定角度は、他の角度、例えば０．１度にしてもよい。画像情報作成装置５８は、入力した回転角測定値に基づいて、回転ガントリー３の回転中にＸ線管４５が位置している設定角度領域をそれぞれ認識する。これは、円筒状の回転胴１２の周方向におけるＸ線管４５の位置を認識することである。Ｘ線管４５の位置が定まれば、その時点における、それに対向して位置する各検出器５９の位置も定まる。画像情報作成装置５８は、Ｘ線管４５の位置情報、この位置情報に対応する各検出器５９の位置情報、及び該当する位置で各検出器５９により検出したＸ線の各強度情報を用いて、Ｘ線管４５と各検出器５９との間の線減弱係数を求める。更に、この線減弱係数を基に、アイトリプルイー トランザクションオン ニュークリア サイエンス（IEEE Transaction on Nuclear Science）ＮＳ−２１巻の２２８〜２２９頁に記載されているフィルタードバックプロジェクション法(Filtered Back Projection Method)などを用いて患者内部における各小容積部分の線減弱値を求め、それらの値をＣＴ値に変換する。画像情報作成装置５８は、得られた各ＣＴ値を用いて、患者１４の患部１５を含む断層像情報（以下、現在断層像情報という）を作成する。回転胴１２の軸方向に約３３０個の半導体検出器５９が配置されるため、その軸方向において５０cmの幅の三次元の現在断層像情報を作成することができる。そして、この現在断層像情報は、位置決めデータ生成装置６０に入力される。
【００３８】
ここで、医療画像アーカイブサーバ６１は、患者１４に対する事前（治療計画立案前）のＸ線ＣＴ撮影（基準Ｘ線ＣＴ撮影という）により得られた三次元の断層像情報（以下、基準断層像情報と称する）を図示されていない治療計画装置の記憶装置から予め取り込んで記憶している。
【００３９】
回転ガントリー３の回転が停止して現在Ｘ線ＣＴ撮影が終了した後、操作者は、治療ケージ３１内に入り、ペンダントを操作してガントリー制御装置に第２ガントリー回転指令を入力する。ガントリー制御装置は、この指令を受けて、治療を受ける患者の治療計画情報の１つである回転ガントリー３の角度情報（イオンビームの照射方向の情報）を用いてビーム照射装置４が所定の角度になるまで回転ガントリー３を回転させる。画像情報作成装置５８における現在断層像情報の作成処理は、回転ガントリー３のその回転操作と並行して行われる。
【００４０】
位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報及び基準断層像情報を用いて、Ｘ−Ｙ平面（Ｘ方向及びＹ方向の二軸によって確定される面）での位置決めデータ（第１位置決めデータ）、及びＸ−Ｚ平面（Ｘ方向及びＺ方向の二軸によって確定される面）での位置決めデータ（第２位置決めデータ）を作成する。これらの位置決めデータの作成を、図９を用いて具体的に説明する。三次元画像情報である基準断層情報を用いて、治療計画で設定されたアイソセンタ（患部に相当）を含むＸ−Ｙ平面における二次元画像情報である第１基準画像情報（Ｘ−Ｙ平面基準画像情報という）、及びアイソセンタを含むＸ−Ｚ平面における二次元画像情報である第２基準画像情報（Ｘ−Ｚ平面基準画像情報という）を作成する（ステップ７０）。三次元画像情報である現在断層情報を用いて、基準断層像情報と同じＸ−Ｙ平面における二次元画像情報である第１現在画像情報（Ｘ−Ｙ平面現在画像情報という）、及び基準断層像情報と同じＸ−Ｚ平面における二次元画像情報である第２現在画像情報（Ｘ−Ｚ平面現在画像情報という）を作成する（ステップ７１）。現在Ｘ線ＣＴ撮影でも、患者は基準Ｘ線ＣＴ撮影時に用いられる患者固定具（イオンビームの照射時にも使用）でベッド上に固定されているため、基準画像情報と同じ断面での現在画像情報の断面画像情報を作成することは容易である。
【００４１】
Ｘ−Ｙ平面現在画像情報及びＸ−Ｙ平面基準画像情報をディスプレイ装置６３Ａに、及びＸ−Ｚ平面現在画像情報及びＸ−Ｚ平面基準画像情報をディスプレイ装置６３Ｂに出力する（ステップ７２）。なお、上記Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報はUSP5,039,867号（特開平１−２０９０７７号公報）に記載されたＸ−ＴＶ画像に該当し、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報はUSP5,039,867号（特開平１−２０９０７７号公報）に記載された参照画像に該当する。
【００４２】
位置決めデータ生成装置６０は、Ｘ−Ｙ平面現在画像情報及びＸ−Ｙ平面基準画像情報を用いて、Ｘ−Ｙ平面におけるベッド位置決めデータであるＸ方向及びＹ方向におけるベッド１３の各移動量、及びベッド１３の回転角を算出する（USP5,039,867号図３）（ステップ７３）。具体的には、USP5,039,867号のコラム８〜９の（１ｄ）に記載されているように、第１基準画像に付されたランドマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、及びランドマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３に対応した位置で第１現在画像に付されたランドマークＮ１、Ｎ２、Ｎ３を用いて、Ｘ方向及びＹ方向におけるベッド１３の各移動量（ずれ量）を算出する。ベッド１３のψ軸周りの回転角は、Ｘ−Ｙ平面基準画像情報及びＸ−Ｙ平面現在画像情報のそれぞれのランドマークの位置に基づいて算出される。
【００４３】
Ｘ−Ｚ平面現在画像情報及びＸ−Ｚ平面基準画像情報を用いて、Ｚ−Ｘ平面におけるベッド位置決めデータであるＺ方向におけるベッド１３の移動量を算出する（ステップ７４）。Ｚ方向におけるベッド１３の移動量は、USP5,039,867号のコラム９、５１〜５８行に記載されているように、ステップ７３と同様に算出される。Ｘ−Ｙ平面において算出された各移動量及びＺ−Ｘ平面において算出された移動量が、ディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂに出力される（ステップ７５）。次に、現在画像情報を移動させる（ステップ７６）。ディスプレイ装置６３Ａに表示されたＸ−Ｙ平面現在画像情報がＸ−Ｙ平面位置決めデータに基づいて移動され、ディスプレイ装置６３Ｂに表示されたＸ−Ｚ平面現在画像情報がＸ−Ｚ平面位置決めデータに基づいて移動される。操作者は、各ディスプレイ装置を見てＸ−Ｙ平面現在画像情報がＸ−Ｙ平面基準画像情報と一致し、Ｘ−Ｚ平面現在画像情報がＸ−Ｚ平面基準画像情報と一致しているとき、図示されていない入力装置から「ＹＥＳ」を入力する。Ｘ−Ｙ平面現在画像情報とＸ−Ｙ平面基準画像情報の一致、及びＸ−Ｚ平面現在画像情報とＸ−Ｚ平面基準画像情報の一致の少なくとも一方が達成されないとき、操作者はその入力装置から「ＮＯ」を入力する。位置決めデータ生成装置６０は、「ＹＥＳ」が入力されたとき、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致を認識する（ステップ７６）。そして、算出された各移動量及び回転角の情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ７９）。
【００４４】
「ＮＯ」が入力されると、位置決めデータ生成装置６０は、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致が達成していないことを認識する。このときには、ステップ７８の処理が実行される。操作者は、「ＮＯ」を入力すると共に、マウス（図示せず）による操作によって、ディスプレイ装置６３Ａの画面上でＸ−Ｙ平面現在画像情報を移動させてＸ−Ｙ平面基準画像情報に、ディスプレイ装置６３Ｂの画面上でＸ−Ｚ平面現在画像情報を移動させてＸ−Ｚ平面基準画像情報にそれぞれ合わせる。ステップ７８は、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報のそれぞれの移動に基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角を算出する。ステップ７８で算出された各情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ７９）。
【００４５】
ベッド制御装置６２は、入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、ベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３を移動させる。すなわち、Ｘ方向における移動量にてＸ方向駆動機構３３が駆動されてベッド１３がＸ方向に移動され、Ｙ方向における移動量に応じてＹ方向駆動機構３４が駆動されてベッド１３がＹ方向に移動され、Ｚ方向における移動量に応じて上下方向駆動機構３５が駆動されてベッド１３がＺ方向に移動され、回転角に応じて回転駆動機構３６が駆動されてベッド１３がφ軸を中心に回転される。このような各駆動機構の駆動によりベッド１３がビーム照射装置４に対して位置決めされ、患者１４の患部１５が照射装置４のビーム軸及び回転胴１２の回転軸（アイソセンタ６４）と一致する。
【００４６】
なお、ベッド１３の位置決めデータの算出には、ディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂに表示された各現在画像情報及び各基準画像情報内のそれぞれに２次元座標を有する１つ以上の点を指定し、これらの点の位置の差が最小になるように第１及び第２現在画像情報をアフィン変換する方法を用いてもよい。また、このような際には、現在画像情報と基準画像情報の一致具合を視覚的に分かりやすくするために、現在及び基準画像情報を１つのディスプレイ装置に重ねて表示してもよい。
【００４７】
このようにして、治療ベッド１３の位置決めが完了すると、後退指令を入力されたＸ線源制御装置４１の制御によって、Ｘ線源移動装置４７は移動台車４４をＸ線管４５と共にガイドレール４６Ａ，４６Ｂに沿って移動させて、Ｘ線管４５をビーム照射装置４内で第１位置から第２位置に移動させる。そして、ビーム照射装置４の出射口４ａから出射されたイオンビームが、位置決めされたベッド１３上の患者１４の患部１５に照射される。
【００４８】
以上述べた本実施例は、Ｘ線管４５、放射線検出装置５５、回転ガントリー３及び画像情報作成装置５８を含む断層像撮影装置であるＸ線ＣＴを備えている。このため、本実施例は、このＸ線ＣＴでベッド位置決めに用いる現在断層像情報を得ることができる。これは、USP5,039,867号のコラム９、６７行からコラム１１，１８行及び図６に記載された従来技術のように、別個のＸ線ＣＴを用い、このＸ線ＣＴをビーム照射装置４のイオンビーム経路の延長線上に配置する必要がない。すなわち、本実施例は、Ｘ線ＣＴを治療台取付領域３８より治療ケージ３１内に搬入してビーム照射装置４のビーム経路の延長線上に位置するようにして移動床２８に置き、撮影終了後に、Ｘ線ＣＴを治療ケージ３１内から治療台取付領域３８まで搬出する必要がない。また、従来技術における回転ガントリーとＸ線ＣＴ間での画像及び位置情報を変換する必要がない。これは、本実施例におけるベッドの位置決めに要する時間を、別個のＸ線ＣＴを用いる従来技術の場合と比較して５分以上短縮することにつながる。ベッドの位置決めに要する時間の短縮は、患者１人当りの治療のために拘束する時間を短縮することになる。
【００４９】
本実施例は、移動台車４４によりＸ線管４５をイオンビーム経路まで移動させ、放射線検出装置５５を撮影部移動装置５０によりイオンビーム経路の延長線上まで移動させることによって、簡単にＸ線ＣＴによる撮影を行うことができる。
【００５０】
本実施例は、照射装置４と放射線検出装置５５との間にベッド１３が位置するため、Ｘ線管４５及び放射線検出装置５５が、ベッドの位置決めのためにベッド１３の移動の障害となるケースが著しく低減される。
【００５１】
本実施例では、照射装置４を、Ｘ線源装置３９を回転ガントリー３に設置する保持部材として利用しているために、別途、Ｘ線源装置３９を回転ガントリー３に設置する保持部材を設ける必要がない。これは、回転ガントリー３の重量の増大を抑制し、回転ガントリー３を回転させる第１モータ２３の容量の増大を抑制する。また、その保持部材を、別途、設ける必要がないので、回転ガントリー３内の構造を単純化できる。
【００５２】
前述した従来技術を適用した場合は、Ｘ線ＣＴを移動床２８上に置く場合には、Ｘ線ＣＴの重量に耐えるように移動床２８の厚みを厚くする必要がある。本実施例は、移動床２８上にＸ線を置く必要がないため、移動床２８の厚みを薄くでき、移動床２８の全重量を軽減できる。これは、第１モータ２３の容量の軽減につながる。
【００５３】
本実施例によれば、さらに、回転ガントリー３に位置決め用のＸ線を発生させるＸ線管４５とその位置決め用のＸ線を入射してこれに応じた出力信号を出力する透視画像撮影部４９とを設け、回転ガントリー３を回転しつつＸ線ＣＴ撮影を行い、得られた断層像情報から投影像情報を作成して治療計画立案時の投影像情報と比較することにより、患者１４の患部１５の位置を画定する。これにより、従来のように患者１４を挟んで反対側に位置決めされた一対のＸ線源及びＸ線受信手段を互いのＸ線ビーム進路が直交するように２対設けそれぞれで得た２つの２次元的な患部像のみで患部１５の位置を画定する場合に比べ、各回転方向からの投影像情報を有する断層像情報に基づいて患部１５の位置を画定するので、正確に患部１５の位置情報を得ることができる。その結果、上記従来手法のように患部１５を完全に照射可能とするためイオンビームの照射範囲を実際の患部１５より大きめにとる（＝マージンをとる）必要がなくなり、患部１５のみに正確にイオンビームを照射して正常な組織の損傷を防止することができる。
【００５４】
位置決めデータ生成装置６０においてベッド１３の移動量（ずれ量）を算出する他の実施例を、図１０を用いて説明する。
【００５５】
位置決めデータ生成装置６０は、医療画像アーカイブサーバ６１から入力した基準断層像情報、及び画像情報作成装置５８から入力した現在断層像情報を、１つのディスプレイ装置６３Ａに出力する（ステップ８０）。これらの基準断層像情報及び現在断層像情報はディスプレイ装置６３Ａに表示される。なお、それらの三次元画像情報の表示方法としては、例えば三次元画像情報をそのまま表示するボリュームレンダリング表示や、閾値処理により断層像情報をサーフェスデータに変換したサーフェス表示等を用いる。
【００５６】
操作者は、マウス（図示せず）による操作によって、ディスプレイ装置６３Ａの画面上で表示されている現在断層像を移動させて基準断層像に合わせる。ステップ８１は、現在断層像の移動に基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角を算出する。算出された位置決めデータであるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角が、ディスプレイ装置６３Ａ（またはディスプレイ装置６３Ｂ）に表示される（ステップ８２）。位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報を移動させる（ステップ８３）。ステップ８０の状態でディスプレイ装置６３Ａに表示された現在断層像情報が、位置決めデータに基づいて移動される。操作者は、ディスプレイ装置６３Ａを見て現在断層像情報が基準断層像情報と一致しているとき、図示されていない入力装置から「ＹＥＳ」を入力する。現在断層像情報と基準断層画像情報が一致していないとき、操作者はその入力装置から「ＮＯ」を入力する。位置決めデータ生成装置６０は、「ＹＥＳ」が入力されたとき、現在断層像情報と基準断層像情報との一致を認識する（ステップ８４）。そして、算出された各移動量及び回転角の情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ８５）。「ＮＯ」が入力されると、位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報と基準断層像情報が一致していないことを認識し、ステップ８１〜８４の処理を繰り返す。ステップ８４で現在断層像情報と基準断層像情報との一致を認識したとき、ステップ８５の処理を実行する。
【００５７】
ベッド制御装置６２は、入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、前述したようにベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３をビーム照射装置４に対して位置決めする。
【００５８】
位置決めデータの算出は、上記した断層像を移動操作する方法の他に、ディスプレイ装置６３Ａに表示された現在断層像情報及び基準断層像情報内のそれぞれに３次元座標を有する１つ以上の点を指定し、これらの点間の位置の差が最小になるように現在断層像情報をアフィン変換する方法を用いてもよい。
【００５９】
本実施例の移動量の算出によれば、現在Ｘ線ＣＴ撮影で得られた現在断層像情報、及び基準Ｘ線ＣＴ撮影で得られた基準断層像情報と比較することにより患者１４の患部１５の位置を画定する。このように、三次元画像情報である現在断層像情報及び基準断層像情報を用いることにより、極めて精度の高い患部１５（ベッド１３）の位置決め情報を得ることが可能となる。本実施例で算出された位置決め情報は図９の処理で得られたその情報よりも精度が高くなり、結果としてベッド１３の位置決め精度が向上する。
【００６０】
位置決めデータ生成装置６０においてベッド１３の移動量（ずれ量）を算出する他の実施例を、図１１を用いて説明する。本移動量の算出法は、図９及び図１０に示す算出法を合せたものである。すなわち、図９に示すステップ７０〜７７の処理を実行する。ステップ７６でＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致を認識したとき、ステップ７９の処理が実行される。ステップ７６でＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致が認識されないときには、図１０に示すステップ８０〜８２の処理が実行され、ステップ８２の後にステップ７９の処理が実行される。ただし、ステップ８０では、ステップ７６の処理による移動後のＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報の状態になるように、現在断層情報が、基準断層像情報と共にディスプレイ装置６３Ａに表示される。ステップ８１では、ステップ８０で表示された現在断層像情報を基準断層像情報に合せることによって、位置決め情報が求められる。
【００６１】
ベッド制御装置６２は、ステップ７９の処理により入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、前述したようにベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３をビーム照射装置４に対して位置決めする。
【００６２】
本実施例によれば、ステップ８１の処理が行われることにより、図９の処理で得られる位置決め情報よりも精度が高い位置決め情報が得られる。また、二次元の現在画像情報及び基準画像情報を用いて位置決め情報を求めるため、三次元の現在断層像情報の移動距離を小さくできるため、三次元の現在断層像情報及び基準断層像情報を用いたベッドの移動量等の算出に用いるデータ容量を低減することができ、その結果、図１０の処理に比べて位置決め情報を求めるのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例である治療装置の構成図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ撮影時におけるＸ線管とＸ線透視画像撮影装置との位置関係を示す説明図である。
【図３】Ｘ線源装置とＸ線透視画像撮影装置（複数のＸ線検出器）とを備えた、図１の粒子線治療装置における回転ガントリーの回転胴の縦断面図である。
【図４】図３のIV-IV矢視図である。
【図５】図１の粒子線治療装置におけるベッド位置決め装置の概略構成図である。
【図６】図１の粒子線治療装置における治療台の斜視図である。
【図７Ａ】図１に示すビーム照射装置に設けられたＸ線源装置の概略縦断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＸ線源装置の平面図である。
【図８】Ｘ線ＣＴ撮影を行うＸ線照射時におけるＸ線管の動きを示す説明図である。
【図９】図５に示す位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順の他の実施例のフローチャートである。
【図１１】位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順の他の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 治療装置
２ ビーム発生装置
３ 回転ガントリー
４ ビーム照射装置
５ 治療台
６ ベッド位置決め装置
７ 前段加速器
８ シンクロトロン
９ 出射用デフレクタ
１０，１１ ビーム輸送系
１２ 回転胴
１３ 治療用ベッド
１４ 患者
１５ 患部
１６ フロントリング
１７ リアリング
１８Ａ，１８Ｂ サポートローラ
１９ 回転ガントリー設置領域（建屋基礎）
２０Ａ，２０Ｂ 支持装置
２３ 第１モータ
２４ 角度検出計
２５ 粒子線治療用照射室
２８ 移動床
３１ 治療ケージ
３２ 隔壁
３３ Ｘ方向駆動機構
３４ Ｙ方向駆動機構
３５ 上下方向駆動機構
３６ 回転駆動機構
３７ ベッド駆動装置
３９ Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）
４０ 撮影装置
４１ Ｘ線源制御装置
４２ 撮影部移動制御装置
４４ 移動台車
４５ Ｘ線管
４７ Ｘ線源移動装置
４８ ガイド部材
４９ 透視画像撮影部
５０ 撮影部移動装置
５１ 支持部材
５２ 撮影部保持部材
５３ 開口部
５４ Ｘ線透視画像撮影装置
５５ Ｘ線検出装置（Ｘ線検出装置）
５６ 信号増幅器
５７ 信号処理装置
５８ 画像情報作成装置（断層情報作成装置）
５９ Ｘ線検出器
６０ 位置決めデータ生成装置（演算処理装置）
６１ 医療画像アーカイブサーバ
６２ ベッド制御装置
６３Ａ，６３Ｂ ディスプレイ装置
６４ 回転軸（アイソセンタ）
６５ Ｘ線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を用いる治療装置及び患者ベッドの位置決め方法に係り、特に、陽子及び炭素イオン等のイオンビームを患部に照射する治療装置及びベッド位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患者の患部に照射目標中心を設定して陽子、炭素イオン等のイオンビームを照射する治療方法が知られている。この治療に用いるイオンビーム治療装置は、加速器及びビーム輸送系からなるビーム発生装置、及び回転ガントリーに設置されたビーム照射装置を備えている。加速器で加速されたイオンビームは、ビーム輸送系を経てビーム照射装置に達し、このビーム照射装置によってモニタされかつ患者の患部の形に合うよう整形される。陽子、炭素ビーム等のイオンビームは、ビーム粒子が停止するに直前にエネルギーの大部分を放出する特性を有している（その結果得られる照射線量分布の形はブラッグピークと呼ばれている）。粒子線治療装置は、この特性を利用し、イオンビームの起動エネルギーを選択することでイオンビームを照射目標で停止させてエネルギーの大部分を患部に放出する。
【０００３】
イオンビームを照射する前に、照射線量が患部で最大となりかつ正常な組織を傷つけないように、ビーム照射装置に対して患部が正しく配置されなければならない。
【０００４】
このため、患者ベッド位置決め装置によって患者ベッドの位置決めを行う（例えば、USP5,825,845号（特表2000-510023号公報）参照）。その患者ベッド位置決め装置を用いてビーム照射装置に対する患者の位置決めを確実に行うため、予め、患者の体における特定の位置決めポイント（つまり、骨格上のランドマーク）に対する照射目標の位置が直交する２方向の２つの画像によって決定される。
【０００５】
イオンビームの照射に先立って、Ｘ線源がビーム照射装置内でビーム経路上の位置に挿入され、ビーム経路の延長線上でベッドに横たわった患者の反対側にＸ線受像器（複数のＸ線検出器）が挿入される。Ｘ線受像器は、患者のＸ線透過画像を生成する。ビーム経路の延長線上にあるアイソセンタに患部を位置決めさせるために、Ｘ線画像における特定の位置決めポイントの各々からのＸ線ビーム中心までのオフセット距離と、ＤＲＲ上における同じ特定の位置決めポイントからアイソセンタまでのオフセット距離とを用いて、患者ベッドのビーム照射装置に対しての移動方向及び移動距離を求める。次いで、この位置決め方向及び移動距離に基づいて患者ベッドの位置決め制御を行い、患者を位置決めする。
【０００６】
Ｘ線ＣＴで予め（位置決め処理前に）得られた断層像から作成された参照画像（基準画像）、及びＸ線源及びＸ線受像器によって得られた直交する２方向の現在のＸ線画像を用いて、イオンビームの照射装置に対する患部の位置決めのためのベッドの移動量を算出することが、USP5,039,867号（特開平１−１５１４６７号公報、特開平１−２０９０７７号公報）のコラム８、３７行からコラム９、６６行（特に(１ａ）〜（１ｈ））、及び図３，４，５に記載されている。また、USP5,039,867号は、コラム９、６７行からコラム１１，１８行（特に(２ａ）〜（２ｇ））、図６に、垂直なビーム照射装置のビーム軸上でビーム照射装置の下方にＸ線ＣＴを配置し、このＸ線ＣＴで得られた断層像（現在断層像）と、別のＸ線ＣＴで治療計画前に得られた断層像（基準断層像）を用いてベッドの移動量を算出することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】USP5,825,845号
【特許文献２】USP5,039,867号
【特許文献３】USP6,094,760号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
USP5,825,845号、及びUSP5,039,867号のコラム８、３７行からコラム９、６６行に記載された位置決めでは、Ｘ線放出時にはＸ線源の位置が一点に保持されており、その固定された（後退可能であるが）Ｘ線源から放出されて患者の患部を透過したＸ線ビームでＸ線画像が作成される。このため、本来は３次元的な存在である患者体内の患部形状や位置に関する情報（以下、単に位置情報という）を、鮮明かつ正確に得るのは容易ではなかった。
【０００９】
これに対し、USP5,039,867号のコラム９、６７行からコラム１１，１８行に記載された位置決めでは、Ｘ線ＣＴ技術を用いて患部を含む三次元の現在断層像を作成できる。このため、USP5,825,845号に記載されたＸ線画像を用いた位置決めよりも、現在断層像及び基準断層像を用いることによってより精度の高いベッドの位置決めを行うことができる。
【００１０】
ビーム照射装置の回転とUSP6,094,760号（特開平１１−３１３９００号公報）の図１、２、１１に記載されている水平方向におけるベッドの位置決めとを組み合わせ、イオンビームの患部への照射方向がより自由に設定できることが必要な場合がある。しかしながら、回転ガントリーに設置されているビーム照射装置を用いてそのような目的を達成する場合には、USP5,039,867号のようにＸ線ＣＴと得られた現在断層像を用いてのベッドの位置決めは、ベッドの位置決めに要する時間が長くなり、患者１人当りの治療時間を増大させることにつながる。すなわち、粒子線治療装置の患者が横たわっているベッドをUSP6,094,760号に記載する移動装置を用いてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させ、更に水平方向に回転させる。その後、そのベッドの位置を保持したまま、患部を含む現在断層像が得られるように、ビーム照射装置のビーム経路の延長線上の位置までＸ線ＣＴを移動する。このとき、そのベッドはＸ線ＣＴ内に挿入された状態にある。Ｘ線ＣＴによる撮影が終了した後、Ｘ線ＣＴをビーム照射装置からイオンビームの照射に支障のない位置まで移動させる。このようなＸ線ＣＴの設定及び退避のための移動は、ベッドの位置決めに要する時間を増大させる。特に、ベッドを移動させないでＸ線ＣＴを移動させてベッドをＸ線ＣＴ内に挿入させ、ビーム経路の延長上の位置にＸ線ＣＴを設定することは困難であり長い時間を要する。更に、Ｘ線ＣＴのアイソセンタは必ずしも回転ガントリーのアイソセンタと一致しないため、Ｘ線ＣＴにより得られた画像を回転ガントリーのアイソセンタ回りの座標の画像に変換することが必要となる。これもまた患者に対する治療の準備に要する時間を長期化させる。
【００１１】
本発明の目的は、治療照射野内で目標部位の正確な位置決めを行うための患者ベッドの位置決めに要する時間を短縮できるイオンビームを用いる治療装置及びベッド位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するため、本発明の治療装置はイオンビームを用いた従来の治療目的のためだけではなく、患者ベッドを位置決めするための正確な位置決め情報を生成する三次元画像情報を得るための回転ガントリーを備えている。治療する患部にイオンビームを照射するためのビーム照射装置が設けられた回転ガントリーはＸ線発生装置を備え、このＸ線発生装置は、イオンビーム照射のビーム経路の位置まで移動可能であり、回転ガントリーの回転に伴って回転ガントリーの回転軸の周りを旋回し、回転ガントリーの複数の回転角でＸ線を発生する。また、回転ガントリーはＸ線検出装置（複数のＸ線検出器）を備え、このＸ線検出装置はＸ線発生装置から放出されたＸ線を検出してＸ線検出信号を出力し、回転ガントリーの回転に伴ってその回転軸の周りを旋回する。
【００１３】
本発明では、回転ガントリーに備えられたＸ線発生装置とＸ線検出装置の両方が回転ガントリーの種々の回転角で作動され、Ｘ線検出装置から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて、照射対象の三次元断層像情報を作成するものであり、ベッド位置決め用のＸ線ＣＴをビーム経路の位置まで移動させ、撮影終了後に、照射対象へのイオンビームの照射に支障のない位置までそのＸ線ＣＴを退避させる必要がない。また、上記別個のＸ線ＣＴを用いる場合に必要であったＸ線画像又は照射対象座標の変換を行う必要がない。その結果、ベッドの位置決めに要する時間を短縮できかつ患部の位置決め精度が向上する。
【００１４】
好ましくは、Ｘ線発生装置をビーム照射装置に設け、Ｘ線発生装置をビーム経路内の第１位置とビーム経路から離れた第２位置との間を移動するように構成することが望ましい。これによって、Ｘ線発生装置の第１位置と第２位置との間の移動が容易になり、Ｘ線発生装置の回転ガントリーへの取り付け構造を単純化できる。
【００１５】
好ましくは、治療装置は、第１断層像情報、及び照射対象に対する治療計画時に得た照射対象の第２断層像情報を用いて、ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置、及びその位置決め情報を用いてベッドの移動を制御するベッド移動制御装置を備えると良い。これにより置決め情報生成装置で生成した位置決め情報を用いて、ベッド移動制御装置によりベッドの位置決めを制御できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、治療照射野を患部に一致させるための患者ベッドの位置決めに要する時間を短縮することができ、かつ同時に位置決め精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適な一実施例である放射線治療装置を、図１乃至図１１を用いて説明する。本実施例の放射線治療装置である治療装置１は、ビーム発生装置２、回転ガントリー３（図３）、ビーム照射装置４、治療台５（図２）及びベッド位置決め装置６（図５）を備える。ベッド位置決め装置６は、Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）３９、撮影装置４０、Ｘ線源制御装置４１及び撮影部移動制御装置４２を備える。
【００１８】
本実施例の放射線治療装置は、がん治療装置である。ビーム発生装置２は、イオン源（図示せず）、前段加速器７及びシンクロトロン８を有する。イオン源で発生したイオン（例えば、陽イオンまたは炭素イオン）は前段加速器（例えば直線加速器）７で加速される。このイオンビーム（例えば陽子ビーム）は前段加速器７からシンクロトロン８に入射される。本実施例ではイオンビームとして陽子ビームが用いられる。そのイオンビームはシンクロトロン８で加速され、設定エネルギーまでに高められた後、出射用デフレクタ９から出射される。
【００１９】
シンクロトロン８から出射されたイオンビームは、ビーム輸送系１０を経て、イオンビームを患者に照射する装置であるビーム照射装置４に達する。ビーム照射装置４、及びビーム輸送系１０の一部である逆Ｕ字状のビーム輸送装置１１は回転ガントリー３に設置され（図３）、回転ガントリー３と共に回転する。イオンビームはビーム輸送装置１１を通ってビーム照射装置４の出射口４ａから治療台５の治療用ベッド（以下、ベッドという）１３に横たわっている患者１４の患部１５（図８）に照射される。
【００２０】
回転ガントリー３は、図３に示すように、フロントリング１６及びリアリング１７を有する円筒状の回転胴（回転体）１２を備える。回転胴１２の一端部に設けられたフロントリング１６は、回転可能な複数のサポートローラ１８Ａによって支持される。サポートローラ１８Ａは、回転ガントリー設置領域（建屋基礎）１９に設置された支持装置２０Ａのロール支持部材２１に取り付けられる（図４）。回転胴１２の他端部に設けられて外径がフロントリング１６と同じであるリアリング１７も、支持装置２０Ｂのロール支持部材（図示せず）に回転自在に取り付けられた複数のサポートローラ１８Ｂによって支持される。これら複数のサポートローラ１８Ｂのうちの１つの回転軸には第１モータ２３が連結されている。また、回転ガントリー３の回転角は、フロントリング１６を支持する複数のサポートローラ１８Ａのうちの１つの回転軸に連結された角度検出計２４によって測定される。
【００２１】
回転胴１２内には図３及び図４に示すように粒子線治療用照射室２５が設けられる。
【００２２】
治療台５は、図６に示すように、ベッド１３、Ｘ方向駆動機構３３、Ｙ方向駆動機構３４、上下方向駆動機構３５及び回転駆動機構３６を有するベッド駆動装置３７を備える。Ｘ方向駆動機構３３は治療台取付領域３８に設置される。Ｘ方向駆動機構３３及び上下方向駆動機構３５は回転胴１２の外側に設けられる。上下方向駆動機構３５はＸ方向駆動機構３３の上に、Ｙ方向駆動機構３４は上下方向駆動機構３５の上に、それぞれ設置される。ベッド１３は回転駆動機構３６の上に設置され、かつベッド駆動装置３７によって支持される。
【００２３】
治療用ベッド１３はＸ方向駆動機構３３によりフロントリング１６と平行で水平方向に伸びる関節軸３７Ａ（Ｘ軸）の方向に移動される。また治療用ベッド１３は上下方向駆動機構３５により関節軸３７Ａに対して垂直な関節軸３７Ｂ（Ｚ軸）の方向に移動される。さらに治療用ベッド１３はＹ方向駆動機構３４により関節軸３７Ａ（Ｘ軸）及び関節軸３７Ｂ（Ｚ軸）のそれぞれに対して直角で回転胴１２の回転軸の方向に伸びる関節軸３７Ｃ（Ｙ軸）の方向に移動される。すなわち、治療用ベッド１３はＹ方向駆動機構３４により治療ケージ３１内に出し入れされる。また、治療用ベッド１３は回転駆動機構３６により関節軸３７Ｃ（Ｙ軸）に対して垂直な関節軸３７Ｄ（ψ軸）のまわりに回転される。
【００２４】
ベッド位置決め装置６の構成を、図３〜図５を用いて説明する。ベッド位置決め装置６は、図３に示すように、Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）３９、撮影装置４０、Ｘ線源制御装置４１及び撮影部移動制御装置４２を備える。なお、Ｘ線源装置３９はビーム照射装置４内に設けられ、撮影装置４０は回転胴１２の内面に固定される。
【００２５】
Ｘ線源装置３９は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、開口部４３が形成された移動台車４４及びＸ線管４５を有する。移動台車４４はビーム照射装置４内に設置されたガイドレール４６Ａ，４６Ｂ上を移動する。Ｘ線源移動装置４７は、移動台車４４及び移動台車４４に設けられた第２モータ（図示せず）を有する。第２モータの駆動により移動台車４４が移動され、Ｘ線管４５がビーム照射装置４内におけるイオンビーム経路の中心軸（ビーム軸という）上の第１位置とイオンビーム経路を外れた第２位置との間を移動する。図４に示すＸ線管４５は第１位置上に位置する。撮影装置４０は、ガイド部材４８、透視画像撮影部４９、撮影部移動装置５０を備える。ガイド部材４８は、回転胴１２の軸方向に延びて配置され、一端部が支持部材５１によって回転胴１２の内面に固定される。撮影部保持部材５２がガイド部材４８の一面に取り付けられる。撮影部移動装置５０が、ガイド部材４８の上記一面に固定され、撮影部保持部材５２に連結される。撮影部移動装置５０は撮影部保持部材５２を含んでいる。このように構成される撮影装置４０とＸ線源装置３９（すなわちビーム照射装置４）とは、回転胴１２の回転軸を挟んで対向するように配置されている。
【００２６】
開口部５３は、隔壁３２に形成されており、回転胴１２の回転軸の周囲に配置される(図４)。図４に示すように、撮影装置４０の撮影部保持部材５２及び透視画像撮影部４９は、この開口部５３内を通過して治療ケージ３１内に達する。
【００２７】
Ｘ線透視画像撮影装置５４の詳細構成を図５により説明する。Ｘ線透視画像撮影装置５４は、Ｘ線検出装置（Ｘ線検出装置）５５，複数の信号増幅器５６，複数の信号処理装置５７及び画像情報作成装置（断層情報作成装置）５８を有する。Ｘ線検出装置５５は透視画像撮影部４９の支持部材（図示せず）に設置される。Ｘ線検出装置５５は、ビーム照射装置４から見て、Ｘ方向（図５中紙面に垂直な方向）に一列及びＹ方向（回転胴１２の回転軸方向、すなわち図５中上下方向）に複数個が密接した状態で配置された、Ｘ線を検出するシンチレータ、半導体などのＸ線検出器５９を有する。Ｘ線検出器５９の、ビーム照射装置４に対向するＸ線入射面が、例えば、一辺がおよそ１．５mmの正方形となっている。複数の検出器５９が、Ｙ方向において、最大の照射野サイズの幅をカバーするように例えば５０cmの幅に互いに接近して配置される。検出器５９は、例えばＹ方向に約３３０個、配置されている。検出器５９はＸ方向に複数列（例えば２〜３列）配置しても良い。信号増幅器５６及び信号処理装置５７は、検出器５９ごとに一つずつ設置され、直列に該当する半導体検出器５９に接続される。各信号処理装置５７から出力されたＸ線強度の情報は、画像情報作成装置５８に伝えられる。Ｘ線検出装置５５、複数の信号増幅器５６及び複数の信号処理装置５７は透視画像撮影部４９内に設置され、画像情報作成装置５８は回転ガントリー３から離れた位置（例えば、制御室）に設置される。
【００２８】
ベッド位置決め装置６は、図５に示すように、上記した構成以外に、図示しない入力手段（キーボード，マウス等）を有する位置決めデータ生成装置（演算処理装置）６０，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２、及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂを備える。位置決めデータ生成装置６０，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂは上記した制御室に設置されている。位置決めデータ生成装置６０は、画像情報作成装置５８，医療画像アーカイブサーバ６１，ベッド制御装置６２及びディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂにそれぞれ接続される。ベッド制御装置６２に接続された、入力装置及び表示装置を有する小型のペンダント（図示せず）は、治療ケージ３１内において持ち運び可能に設けられている。
【００２９】
以上のような構成である本実施例の放射線治療装置における患者１４の位置決め（ベッド１３の位置決め）について、説明する。
【００３０】
まず、治療台５上の患者１４に対するＸ線ＣＴ撮影を行う。最初に、患者１４が横たわった治療用ベッド１３を、治療ケージ（治療室）３１内の所定の位置まで移動させる。この治療用ベッド１３の移動は、ベッド制御装置６２による制御によって行われる。すなわち、治療ケージ３１内にいる操作者（例えば放射線治療士（radiation therapist））は、患者１４のおおよその治療対象位置（イオンビームを照射する患部１５の位置）をペンダントの表示装置（図示せず）に表示された治療計画情報に基づいて知ることができる。このため、操作者は、その治療計画情報を基に、ペンダントの入力装置を用いてベッド制御装置６２に治療用ベッド移動指令を入力する。ベッド制御装置６２は、その移動指令に基づいて、ベッド駆動装置３７，具体的にはＸ方向駆動機構３３，Ｙ方向駆動機構３４，上下方向駆動機構３５及び回転駆動機構３６のそれぞれの駆動を制御する。これらの駆動により、患者１４の患部１５がビーム軸の延長線上付近で回転ガントリー３の回転軸（アイソセンタ）６４（図８）付近に位置される。なお、上記ペンダントは撮影部移動制御装置４２及びＸ線源制御装置４１にも接続されている。
【００３１】
次に、患部１５に対向する位置まで透視画像撮影部４９を移動させるために、撮影部移動制御装置４２にペンダントより透視画像撮影部４９の移動指令を入力する。この撮影部移動制御装置４２の制御によって、撮影部移動装置５０は撮影部保持部材５２をガイド部材４８に沿って移動させる。透視画像撮影部４９が、開口部５３内を通る撮影部保持部材５２の移動によって、ベッド１３の下方でビーム照射装置４のビーム軸の延長線の真下の位置に達する。このとき、操作者はペンダントからの移動指令の入力を停止する。これにより、透視画像撮影部４９に設置されたＸ線検出装置５５は、ベッド１３上の患者１４の患部１５の下方に位置される。すなわち、Ｘ線検出装置５５、具体的には複数の放射線検出器５９が、患部１５を透過するＸ線を入射できる位置に配置される。
【００３２】
また、操作者は、上記のペンダントを用いてＸ線源制御装置４１に、Ｘ線源装置３９の移動指令を入力する。移動指令を入力されたＸ線源制御装置４１の制御によって、Ｘ線源移動装置４７は移動台車４４をＸ線管４５と共にガイドレール４６Ａ，４６Ｂに沿って移動させる。これにより、Ｘ線管４５がビーム照射装置４内でビーム経路外の第２位置からビーム経路上の第１位置に到達する。
【００３３】
このようにして操作者による大まかな位置調整が済むと、イオンビームの進行方向に整合して配置されたＸ線管４５とＸ線検出装置５５との間に患者１４を位置させた状態で、回転ガントリー３を回転させつつ患者１４の患部１５のＸ線ＣＴ撮影を行う。
【００３４】
本実施例での回転ガントリー３を用いたＸ線ＣＴ撮影（以下、現在Ｘ線ＣＴ撮影という）を具体的に説明する。前述の大まかな調整が終了した後、操作者は、治療ケージ３１から退出して前述した制御室（図示せず）に入る。操作者が制御室内に設置されたコンソール（図示せず）に設けられた入力装置（図示せず）を操作することによって、Ｘ線照射指令がＸ線源制御装置４１に、第１ガントリー回転指令がガントリー制御装置（図示せず）にそれぞれ出力される。
【００３５】
Ｘ線源制御装置４１は入力したＸ線照射指令に基づいてＸ線管４５よりＸ線６５を患者１４の患部１５の方向に向かって放出させる（図４及び図８）。Ｘ線６５は、前述した一辺５０cmの正方形内で格子状に配置された検出器５９の全て又はその大部分にＸ線が入射できるように、コーン状になっている。ガントリー制御装置は入力した回転指令に基づいて第１モータ２３を駆動させる。これにより、回転ガントリー３が回転し、Ｘ線管４５を備えた照射装置４が、患者１４が横たわっているベッド１３の周囲を旋回する（図８）。回転ガントリー３、つまり回転胴１２の回転角が、角度検出計２４によって検出される。ビーム照射装置４が旋回している間、Ｘ線管４５から患者１４に向かってＸ線６５が照射される。このＸ線６５は、患者１４の患部１５を透過した後、透視画像撮影部４９に設けられたＸ線検出装置５５の各検出器５９で検出される。Ｘ線を検出した各検出器５９はＸ線検出信号（電気信号）を出力する。各検出器５９から出力されたＸ線検出信号は、対応する信号増幅器５６で増幅され、信号処理装置５７で設定時間間隔で積算される。この積算によりＸ線強度情報が得られる。そして、これらのＸ線強度情報は画像情報作成装置５８に入力される。なお、回転ガントリー３が１回転してビーム照射装置４が元の位置に戻ると、前述のコンソールから回転停止指令がガントリー制御装置に入力されると、第１モータ２３の駆動が停止されて回転ガントリー３の回転が停止される。また、そのコンソールからＸ線源制御装置４１にＸ線照射停止指令が入力されると、Ｘ線管４５からのＸ線放出が停止される。以上に述べた回転ガントリー３を回転させてのＸ線ＣＴでは、回転ガントリー３の一回転に要する時間は約１分である。
【００３６】
現在Ｘ線ＣＴ撮影終了後、操作者は制御室内に設置されたコンソールから撮影部後退指令を入力する。撮影部移動制御装置４２は、撮影部後退指令に基づいて撮影部移動装置５０を駆動させて、透視画像撮影部４９を隔壁３２付近まで移動させる。
【００３７】
画像情報作成装置５８は、各信号処理装置５７からのＸ線強度情報を入力すると共に、図３に示す回転ガントリー３の角度検出計２４から出力された回転角の測定値を入力する。回転胴１２の回転軸を中心とし円筒状の回転胴１２の回転方向に設定角度（例えば０．５度）ごとに区切った設定角度領域が設定されている。これらの設定角度領域は、画像情報作成装置５８に記憶されている。その設定角度は、他の角度、例えば０．１度にしてもよい。画像情報作成装置５８は、入力した回転角測定値に基づいて、回転ガントリー３の回転中にＸ線管４５が位置している設定角度領域をそれぞれ認識する。これは、円筒状の回転胴１２の周方向におけるＸ線管４５の位置を認識することである。Ｘ線管４５の位置が定まれば、その時点における、それに対向して位置する各検出器５９の位置も定まる。画像情報作成装置５８は、Ｘ線管４５の位置情報、この位置情報に対応する各検出器５９の位置情報、及び該当する位置で各検出器５９により検出したＸ線の各強度情報を用いて、Ｘ線管４５と各検出器５９との間の線減弱係数を求める。更に、この線減弱係数を基に、アイトリプルイー トランザクションオン ニュークリア サイエンス（IEEE Transaction on Nuclear Science）ＮＳ−２１巻の２２８〜２２９頁に記載されているフィルタードバックプロジェクション法(Filtered Back Projection Method)などを用いて患者内部における各小容積部分の線減弱値を求め、それらの値をＣＴ値に変換する。画像情報作成装置５８は、得られた各ＣＴ値を用いて、患者１４の患部１５を含む断層像情報（以下、現在断層像情報という）を作成する。回転胴１２の軸方向に約３３０個の半導体検出器５９が配置されるため、その軸方向において５０cmの幅の三次元の現在断層像情報を作成することができる。そして、この現在断層像情報は、位置決めデータ生成装置６０に入力される。
【００３８】
ここで、医療画像アーカイブサーバ６１は、患者１４に対する事前（治療計画立案前）のＸ線ＣＴ撮影（基準Ｘ線ＣＴ撮影という）により得られた三次元の断層像情報（以下、基準断層像情報と称する）を図示されていない治療計画装置の記憶装置から予め取り込んで記憶している。
【００３９】
回転ガントリー３の回転が停止して現在Ｘ線ＣＴ撮影が終了した後、操作者は、治療ケージ３１内に入り、ペンダントを操作してガントリー制御装置に第２ガントリー回転指令を入力する。ガントリー制御装置は、この指令を受けて、治療を受ける患者の治療計画情報の１つである回転ガントリー３の角度情報（イオンビームの照射方向の情報）を用いてビーム照射装置４が所定の角度になるまで回転ガントリー３を回転させる。画像情報作成装置５８における現在断層像情報の作成処理は、回転ガントリー３のその回転操作と並行して行われる。
【００４０】
位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報及び基準断層像情報を用いて、Ｘ−Ｙ平面（Ｘ方向及びＹ方向の二軸によって確定される面）での位置決めデータ（第１位置決めデータ）、及びＸ−Ｚ平面（Ｘ方向及びＺ方向の二軸によって確定される面）での位置決めデータ（第２位置決めデータ）を作成する。これらの位置決めデータの作成を、図９を用いて具体的に説明する。三次元画像情報である基準断層情報を用いて、治療計画で設定されたアイソセンタ（患部に相当）を含むＸ−Ｙ平面における二次元画像情報である第１基準画像情報（Ｘ−Ｙ平面基準画像情報という）、及びアイソセンタを含むＸ−Ｚ平面における二次元画像情報である第２基準画像情報（Ｘ−Ｚ平面基準画像情報という）を作成する（ステップ７０）。三次元画像情報である現在断層情報を用いて、基準断層像情報と同じＸ−Ｙ平面における二次元画像情報である第１現在画像情報（Ｘ−Ｙ平面現在画像情報という）、及び基準断層像情報と同じＸ−Ｚ平面における二次元画像情報である第２現在画像情報（Ｘ−Ｚ平面現在画像情報という）を作成する（ステップ７１）。現在Ｘ線ＣＴ撮影でも、患者は基準Ｘ線ＣＴ撮影時に用いられる患者固定具（イオンビームの照射時にも使用）でベッド上に固定されているため、基準画像情報と同じ断面での現在画像情報の断面画像情報を作成することは容易である。
【００４１】
Ｘ−Ｙ平面現在画像情報及びＸ−Ｙ平面基準画像情報をディスプレイ装置６３Ａに、及びＸ−Ｚ平面現在画像情報及びＸ−Ｚ平面基準画像情報をディスプレイ装置６３Ｂに出力する（ステップ７２）。なお、上記Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報はUSP5,039,867号（特開平１−２０９０７７号公報）に記載されたＸ−ＴＶ画像に該当し、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報はUSP5,039,867号（特開平１−２０９０７７号公報）に記載された参照画像に該当する。
【００４２】
位置決めデータ生成装置６０は、Ｘ−Ｙ平面現在画像情報及びＸ−Ｙ平面基準画像情報を用いて、Ｘ−Ｙ平面におけるベッド位置決めデータであるＸ方向及びＹ方向におけるベッド１３の各移動量、及びベッド１３の回転角を算出する（USP5,039,867号図３）（ステップ７３）。具体的には、USP5,039,867号のコラム８〜９の（１ｄ）に記載されているように、第１基準画像に付されたランドマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３、及びランドマークＭ１、Ｍ２、Ｍ３に対応した位置で第１現在画像に付されたランドマークＮ１、Ｎ２、Ｎ３を用いて、Ｘ方向及びＹ方向におけるベッド１３の各移動量（ずれ量）を算出する。ベッド１３のψ軸周りの回転角は、Ｘ−Ｙ平面基準画像情報及びＸ−Ｙ平面現在画像情報のそれぞれのランドマークの位置に基づいて算出される。
【００４３】
Ｘ−Ｚ平面現在画像情報及びＸ−Ｚ平面基準画像情報を用いて、Ｚ−Ｘ平面におけるベッド位置決めデータであるＺ方向におけるベッド１３の移動量を算出する（ステップ７４）。Ｚ方向におけるベッド１３の移動量は、USP5,039,867号のコラム９、５１〜５８行に記載されているように、ステップ７３と同様に算出される。Ｘ−Ｙ平面において算出された各移動量及びＺ−Ｘ平面において算出された移動量が、ディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂに出力される（ステップ７５）。次に、現在画像情報を移動させる（ステップ７６）。ディスプレイ装置６３Ａに表示されたＸ−Ｙ平面現在画像情報がＸ−Ｙ平面位置決めデータに基づいて移動され、ディスプレイ装置６３Ｂに表示されたＸ−Ｚ平面現在画像情報がＸ−Ｚ平面位置決めデータに基づいて移動される。操作者は、各ディスプレイ装置を見てＸ−Ｙ平面現在画像情報がＸ−Ｙ平面基準画像情報と一致し、Ｘ−Ｚ平面現在画像情報がＸ−Ｚ平面基準画像情報と一致しているとき、図示されていない入力装置から「ＹＥＳ」を入力する。Ｘ−Ｙ平面現在画像情報とＸ−Ｙ平面基準画像情報の一致、及びＸ−Ｚ平面現在画像情報とＸ−Ｚ平面基準画像情報の一致の少なくとも一方が達成されないとき、操作者はその入力装置から「ＮＯ」を入力する。位置決めデータ生成装置６０は、「ＹＥＳ」が入力されたとき、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致を認識する（ステップ７６）。そして、算出された各移動量及び回転角の情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ７９）。
【００４４】
「ＮＯ」が入力されると、位置決めデータ生成装置６０は、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致が達成していないことを認識する。このときには、ステップ７８の処理が実行される。操作者は、「ＮＯ」を入力すると共に、マウス（図示せず）による操作によって、ディスプレイ装置６３Ａの画面上でＸ−Ｙ平面現在画像情報を移動させてＸ−Ｙ平面基準画像情報に、ディスプレイ装置６３Ｂの画面上でＸ−Ｚ平面現在画像情報を移動させてＸ−Ｚ平面基準画像情報にそれぞれ合わせる。ステップ７８は、Ｘ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報のそれぞれの移動に基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角を算出する。ステップ７８で算出された各情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ７９）。
【００４５】
ベッド制御装置６２は、入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、ベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３を移動させる。すなわち、Ｘ方向における移動量にてＸ方向駆動機構３３が駆動されてベッド１３がＸ方向に移動され、Ｙ方向における移動量に応じてＹ方向駆動機構３４が駆動されてベッド１３がＹ方向に移動され、Ｚ方向における移動量に応じて上下方向駆動機構３５が駆動されてベッド１３がＺ方向に移動され、回転角に応じて回転駆動機構３６が駆動されてベッド１３がφ軸を中心に回転される。このような各駆動機構の駆動によりベッド１３がビーム照射装置４に対して位置決めされ、患者１４の患部１５が照射装置４のビーム軸及び回転胴１２の回転軸（アイソセンタ６４）と一致する。
【００４６】
なお、ベッド１３の位置決めデータの算出には、ディスプレイ装置６３Ａ，６３Ｂに表示された各現在画像情報及び各基準画像情報内のそれぞれに２次元座標を有する１つ以上の点を指定し、これらの点の位置の差が最小になるように第１及び第２現在画像情報をアフィン変換する方法を用いてもよい。また、このような際には、現在画像情報と基準画像情報の一致具合を視覚的に分かりやすくするために、現在及び基準画像情報を１つのディスプレイ装置に重ねて表示してもよい。
【００４７】
このようにして、治療ベッド１３の位置決めが完了すると、後退指令を入力されたＸ線源制御装置４１の制御によって、Ｘ線源移動装置４７は移動台車４４をＸ線管４５と共にガイドレール４６Ａ，４６Ｂに沿って移動させて、Ｘ線管４５をビーム照射装置４内で第１位置から第２位置に移動させる。そして、ビーム照射装置４の出射口４ａから出射されたイオンビームが、位置決めされたベッド１３上の患者１４の患部１５に照射される。
【００４８】
以上述べた本実施例は、Ｘ線管４５、放射線検出装置５５、回転ガントリー３及び画像情報作成装置５８を含む断層像撮影装置であるＸ線ＣＴを備えている。このため、本実施例は、このＸ線ＣＴでベッド位置決めに用いる現在断層像情報を得ることができる。これは、USP5,039,867号のコラム９、６７行からコラム１１，１８行及び図６に記載された従来技術のように、別個のＸ線ＣＴを用い、このＸ線ＣＴをビーム照射装置４のイオンビーム経路の延長線上に配置する必要がない。すなわち、本実施例は、Ｘ線ＣＴを治療台取付領域３８より治療ケージ３１内に搬入してビーム照射装置４のビーム経路の延長線上に位置するようにして移動床２８に置き、撮影終了後に、Ｘ線ＣＴを治療ケージ３１内から治療台取付領域３８まで搬出する必要がない。また、従来技術における回転ガントリーとＸ線ＣＴ間での画像及び位置情報を変換する必要がない。これは、本実施例におけるベッドの位置決めに要する時間を、別個のＸ線ＣＴを用いる従来技術の場合と比較して５分以上短縮することにつながる。ベッドの位置決めに要する時間の短縮は、患者１人当りの治療のために拘束する時間を短縮することになる。
【００４９】
本実施例は、移動台車４４によりＸ線管４５をイオンビーム経路まで移動させ、放射線検出装置５５を撮影部移動装置５０によりイオンビーム経路の延長線上まで移動させることによって、簡単にＸ線ＣＴによる撮影を行うことができる。
【００５０】
本実施例は、照射装置４と放射線検出装置５５との間にベッド１３が位置するため、Ｘ線管４５及び放射線検出装置５５が、ベッドの位置決めのためにベッド１３の移動の障害となるケースが著しく低減される。
【００５１】
本実施例では、照射装置４を、Ｘ線源装置３９を回転ガントリー３に設置する保持部材として利用しているために、別途、Ｘ線源装置３９を回転ガントリー３に設置する保持部材を設ける必要がない。これは、回転ガントリー３の重量の増大を抑制し、回転ガントリー３を回転させる第１モータ２３の容量の増大を抑制する。また、その保持部材を、別途、設ける必要がないので、回転ガントリー３内の構造を単純化できる。
【００５２】
前述した従来技術を適用した場合は、Ｘ線ＣＴを移動床２８上に置く場合には、Ｘ線ＣＴの重量に耐えるように移動床２８の厚みを厚くする必要がある。本実施例は、移動床２８上にＸ線を置く必要がないため、移動床２８の厚みを薄くでき、移動床２８の全重量を軽減できる。これは、第１モータ２３の容量の軽減につながる。
【００５３】
本実施例によれば、さらに、回転ガントリー３に位置決め用のＸ線を発生させるＸ線管４５とその位置決め用のＸ線を入射してこれに応じた出力信号を出力する透視画像撮影部４９とを設け、回転ガントリー３を回転しつつＸ線ＣＴ撮影を行い、得られた断層像情報から投影像情報を作成して治療計画立案時の投影像情報と比較することにより、患者１４の患部１５の位置を画定する。これにより、従来のように患者１４を挟んで反対側に位置決めされた一対のＸ線源及びＸ線受信手段を互いのＸ線ビーム進路が直交するように２対設けそれぞれで得た２つの２次元的な患部像のみで患部１５の位置を画定する場合に比べ、各回転方向からの投影像情報を有する断層像情報に基づいて患部１５の位置を画定するので、正確に患部１５の位置情報を得ることができる。その結果、上記従来手法のように患部１５を完全に照射可能とするためイオンビームの照射範囲を実際の患部１５より大きめにとる（＝マージンをとる）必要がなくなり、患部１５のみに正確にイオンビームを照射して正常な組織の損傷を防止することができる。
【００５４】
位置決めデータ生成装置６０においてベッド１３の移動量（ずれ量）を算出する他の実施例を、図１０を用いて説明する。
【００５５】
位置決めデータ生成装置６０は、医療画像アーカイブサーバ６１から入力した基準断層像情報、及び画像情報作成装置５８から入力した現在断層像情報を、１つのディスプレイ装置６３Ａに出力する（ステップ８０）。これらの基準断層像情報及び現在断層像情報はディスプレイ装置６３Ａに表示される。なお、それらの三次元画像情報の表示方法としては、例えば三次元画像情報をそのまま表示するボリュームレンダリング表示や、閾値処理により断層像情報をサーフェスデータに変換したサーフェス表示等を用いる。
【００５６】
操作者は、マウス（図示せず）による操作によって、ディスプレイ装置６３Ａの画面上で表示されている現在断層像を移動させて基準断層像に合わせる。ステップ８１は、現在断層像の移動に基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角を算出する。算出された位置決めデータであるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及びψ軸周りの回転角が、ディスプレイ装置６３Ａ（またはディスプレイ装置６３Ｂ）に表示される（ステップ８２）。位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報を移動させる（ステップ８３）。ステップ８０の状態でディスプレイ装置６３Ａに表示された現在断層像情報が、位置決めデータに基づいて移動される。操作者は、ディスプレイ装置６３Ａを見て現在断層像情報が基準断層像情報と一致しているとき、図示されていない入力装置から「ＹＥＳ」を入力する。現在断層像情報と基準断層画像情報が一致していないとき、操作者はその入力装置から「ＮＯ」を入力する。位置決めデータ生成装置６０は、「ＹＥＳ」が入力されたとき、現在断層像情報と基準断層像情報との一致を認識する（ステップ８４）。そして、算出された各移動量及び回転角の情報がベッド制御装置６２に出力される（ステップ８５）。「ＮＯ」が入力されると、位置決めデータ生成装置６０は、現在断層像情報と基準断層像情報が一致していないことを認識し、ステップ８１〜８４の処理を繰り返す。ステップ８４で現在断層像情報と基準断層像情報との一致を認識したとき、ステップ８５の処理を実行する。
【００５７】
ベッド制御装置６２は、入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、前述したようにベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３をビーム照射装置４に対して位置決めする。
【００５８】
位置決めデータの算出は、上記した断層像を移動操作する方法の他に、ディスプレイ装置６３Ａに表示された現在断層像情報及び基準断層像情報内のそれぞれに３次元座標を有する１つ以上の点を指定し、これらの点間の位置の差が最小になるように現在断層像情報をアフィン変換する方法を用いてもよい。
【００５９】
本実施例の移動量の算出によれば、現在Ｘ線ＣＴ撮影で得られた現在断層像情報、及び基準Ｘ線ＣＴ撮影で得られた基準断層像情報と比較することにより患者１４の患部１５の位置を画定する。このように、三次元画像情報である現在断層像情報及び基準断層像情報を用いることにより、極めて精度の高い患部１５（ベッド１３）の位置決め情報を得ることが可能となる。本実施例で算出された位置決め情報は図９の処理で得られたその情報よりも精度が高くなり、結果としてベッド１３の位置決め精度が向上する。
【００６０】
位置決めデータ生成装置６０においてベッド１３の移動量（ずれ量）を算出する他の実施例を、図１１を用いて説明する。本移動量の算出法は、図９及び図１０に示す算出法を合せたものである。すなわち、図９に示すステップ７０〜７７の処理を実行する。ステップ７６でＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致を認識したとき、ステップ７９の処理が実行される。ステップ７６でＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報と対応するＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面基準画像情報との一致が認識されないときには、図１０に示すステップ８０〜８２の処理が実行され、ステップ８２の後にステップ７９の処理が実行される。ただし、ステップ８０では、ステップ７６の処理による移動後のＸ−Ｙ平面及びＸ−Ｚ平面現在画像情報の状態になるように、現在断層情報が、基準断層像情報と共にディスプレイ装置６３Ａに表示される。ステップ８１では、ステップ８０で表示された現在断層像情報を基準断層像情報に合せることによって、位置決め情報が求められる。
【００６１】
ベッド制御装置６２は、ステップ７９の処理により入力したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向におけるベッド１３の各移動量、及び回転角に基づいて、前述したようにベッド駆動装置３７を制御し、ベッド１３をビーム照射装置４に対して位置決めする。
【００６２】
本実施例によれば、ステップ８１の処理が行われることにより、図９の処理で得られる位置決め情報よりも精度が高い位置決め情報が得られる。また、二次元の現在画像情報及び基準画像情報を用いて位置決め情報を求めるため、三次元の現在断層像情報の移動距離を小さくできるため、三次元の現在断層像情報及び基準断層像情報を用いたベッドの移動量等の算出に用いるデータ容量を低減することができ、その結果、図１０の処理に比べて位置決め情報を求めるのに要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施例である治療装置の構成図である。
【図２】Ｘ線ＣＴ撮影時におけるＸ線管とＸ線透視画像撮影装置との位置関係を示す説明図である。
【図３】Ｘ線源装置とＸ線透視画像撮影装置（複数のＸ線検出器）とを備えた、図１の粒子線治療装置における回転ガントリーの回転胴の縦断面図である。
【図４】図３のIV-IV矢視図である。
【図５】図１の粒子線治療装置におけるベッド位置決め装置の概略構成図である。
【図６】図１の粒子線治療装置における治療台の斜視図である。
【図７Ａ】図１に示すビーム照射装置に設けられたＸ線源装置の概略縦断面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＸ線源装置の平面図である。
【図８】Ｘ線ＣＴ撮影を行うＸ線照射時におけるＸ線管の動きを示す説明図である。
【図９】図５に示す位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順の他の実施例のフローチャートである。
【図１１】位置決めデータ生成装置で実行されるベッドの移動量を算出する処理手順の他の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ 治療装置
２ ビーム発生装置
３ 回転ガントリー
４ ビーム照射装置
５ 治療台
６ ベッド位置決め装置
７ 前段加速器
８ シンクロトロン
９ 出射用デフレクタ
１０，１１ ビーム輸送系
１２ 回転胴
１３ 治療用ベッド
１４ 患者
１５ 患部
１６ フロントリング
１７ リアリング
１８Ａ，１８Ｂ サポートローラ
１９ 回転ガントリー設置領域（建屋基礎）
２０Ａ，２０Ｂ 支持装置
２３ 第１モータ
２４ 角度検出計
２５ 粒子線治療用照射室
２８ 移動床
３１ 治療ケージ
３２ 隔壁
３３ Ｘ方向駆動機構
３４ Ｙ方向駆動機構
３５ 上下方向駆動機構
３６ 回転駆動機構
３７ ベッド駆動装置
３９ Ｘ線源装置（Ｘ線発生装置）
４０ 撮影装置
４１ Ｘ線源制御装置
４２ 撮影部移動制御装置
４４ 移動台車
４５ Ｘ線管
４７ Ｘ線源移動装置
４８ ガイド部材
４９ 透視画像撮影部
５０ 撮影部移動装置
５１ 支持部材
５２ 撮影部保持部材
５３ 開口部
５４ Ｘ線透視画像撮影装置
５５ Ｘ線検出装置（Ｘ線検出装置）
５６ 信号増幅器
５７ 信号処理装置
５８ 画像情報作成装置（断層情報作成装置）
５９ Ｘ線検出器
６０ 位置決めデータ生成装置（演算処理装置）
６１ 医療画像アーカイブサーバ
６２ ベッド制御装置
６３Ａ，６３Ｂ ディスプレイ装置
６４ 回転軸（アイソセンタ）
６５ Ｘ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用のイオンビームを照射対象に照射するイオンビームを用いる治療装置において、
回転ガントリーと、
前記イオンビームを発生するビーム発生装置と、
前記回転ガントリーに設けられ、前記イオンビームを出射するビーム照射装置と、
Ｘ線を発生し、前記回転ガントリーに設けられて前記イオンビームが通るビーム経路の位置まで移動可能であり、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回しかつ前記回転ガントリーの複数の回転角度でＸ線を放出するＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力し、前記回転ガントリーに設けられ、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転軸の周りを旋回する複数のＸ線検出器と、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれの前記Ｘ線検出信号を基に得られた各情報を用いて、前記照射対象の断層像情報を作成する断層情報作成装置とを備えたことを特徴とするイオンビームを用いる治療装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生装置は、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回する前記ビーム照射装置に設置され、前記ビーム経路内の第１位置と前記ビーム経路から離れた第２位置との間を移動する請求項１記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項３】
前記ビーム照射装置は、前記第１位置と前記第２位置との間で前記Ｘ線発生装置を移動させる移動装置を有する請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項４】
前記照射対象を支持し、前記ビーム経路の延長線上への位置決めが可能なベッドを備えた請求項１記載の荷電粒子ビームを用いる治療装置。
【請求項５】
前記断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置と、前記位置決め情報を用いて前記ベッドの移動を制御するベッド移動制御装置とを備えた請求項４記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項６】
前記照射対象を支持し、前記ビーム経路の延長線上への配置が可能なベッドを備えた請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項７】
前記断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置と、前記位置決め情報を用いて前記ベッドの移動を制御するベッド移動制御装置とを備えた請求項６記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項８】
前記位置決め情報生成装置は、前記位置決め情報の生成を、三次元の前記断層像情報及び三次元の治療計画時に得た前記断層像情報を用いて行う請求項５記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項９】
前記ビーム照射装置の移動経路を挟んで配置される、前記回転ガントリー内に設置された回転可能な第１環状フレーム、及び前記ビーム照射装置の固定された第２環状フレームと、前記第１及び第２環状フレームにそれぞれ設けられた環状ガイドによってガイドされ、前記回転ガントリーの周方向に屈曲自在で、前記ビーム照射装置の旋回によって前記周方向に移動する移動床とを備え、前記ビーム照射装置は前記移動床によって囲まれて形成された空間内に挿入されており、前記複数のＸ線検出器は前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線の検出を前記空間内で行う請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線発生装置から放出されるＸ線が入射される位置に前記複数のＸ線検出器を位置させる検出部移動装置を備えた請求項１記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項１１】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、前記照射対象を支持するベッドの周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて前記照射対照の断層像情報を作成することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項１２】
前記ビーム照射装置に設けられた前記Ｘ線発生装置を、前記イオンビームが通るビーム経路の位置に移動させ、前記ビーム経路に位置する前記Ｘ線発生装置から前記Ｘ線を放出する請求項１１記載の放射線断層撮影方法。
【請求項１３】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、前記照射対象を支持するベッドの周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて前記照射対照の断層像情報を作成することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
【請求項１４】
前記ビーム照射装置に設けられた前記Ｘ線発生装置を、前記イオンビームが通るビーム経路の位置に移動させ、前記ビーム経路に位置する前記Ｘ線発生装置から前記Ｘ線を放出する請求項１３記載のＸ線断層撮影方法。
【請求項１５】
イオンビームを照射対象に照射するビーム照射装置に設置されたＸ線発生装置を、前記イオンビームのビーム経路の位置まで移動させ、
前記ビーム経路に位置してＸ線を放出している前記Ｘ線発生装置、及び前記Ｘ線を検出する複数のＸ線検出器を、前記ビーム照射装置が設置される回転ガントリーを回転させることによって、前記照射対象を支持するベッドの回りを旋回させ、
前記照射対象を透過した前記Ｘ線を複数のＸ線検出器で検出し、
これらのＸ線検出器のそれぞれから出力されたＸ線検出信号を基に得られた各情報を用いて、前記照射対象の第１断層像情報を作成し、
前記第１断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の第２断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成し、
前記位置決め情報を基づいて前記ベッドを移動させることを特徴とするベッド位置決め方法。
【請求項１６】
前記位置決め情報の生成は、三次元の前記第１断層像情報及び三次元の前記第２断層像情報を用いて行う請求項１５記載のベッド位置決め方法。
【請求項１７】
前記位置決め情報の生成は、前記第１断層像情報を基に作成した第１二次元画像情報及び前記第２断層像情報を基に作成した第２二次元画像情報を用いて行う請求項１５記載のベッド位置決め方法。
【請求項１８】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、ベッドに載った前記照射対象の周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて作成された前記照射対象の断層像情報と、治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報に基づいて前記ベッドを位置決めし、
前記ビーム照射装置から前記位置決めされたベッドに載った前記照射対象に前記イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム照射方法。
【請求項１９】
回転ガントリーと、
前記回転ガントリーに設けられ、治療用のイオンビームを出射するビーム照射装置と、
前記回転ガントリーに設けられ、Ｘ線を発生するＸ線発生装置であって、前記イオンビームが通るビーム経路の位置まで移動可能であり、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回しかつ前記回転ガントリーの複数の回転角度でＸ線を放出するＸ線発生装置と、
前記回転ガントリーに設けられた複数のＸ線検出器であって、前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力し、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転軸の周りを旋回する複数のＸ線検出器と、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報による照射対象の断層像情報と、治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報に基づいてベッドを位置決めする制御装置とを備えたことを特徴とするベッド位置決め装置。
【請求項１】
治療用のイオンビームを照射対象に照射するイオンビームを用いる治療装置において、
回転ガントリーと、
前記イオンビームを発生するビーム発生装置と、
前記回転ガントリーに設けられ、前記イオンビームを出射するビーム照射装置と、
Ｘ線を発生し、前記回転ガントリーに設けられて前記イオンビームが通るビーム経路の位置まで移動可能であり、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回しかつ前記回転ガントリーの複数の回転角度でＸ線を放出するＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力し、前記回転ガントリーに設けられ、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転軸の周りを旋回する複数のＸ線検出器と、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれの前記Ｘ線検出信号を基に得られた各情報を用いて、前記照射対象の断層像情報を作成する断層情報作成装置とを備えたことを特徴とするイオンビームを用いる治療装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生装置は、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回する前記ビーム照射装置に設置され、前記ビーム経路内の第１位置と前記ビーム経路から離れた第２位置との間を移動する請求項１記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項３】
前記ビーム照射装置は、前記第１位置と前記第２位置との間で前記Ｘ線発生装置を移動させる移動装置を有する請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項４】
前記照射対象を支持し、前記ビーム経路の延長線上への位置決めが可能なベッドを備えた請求項１記載の荷電粒子ビームを用いる治療装置。
【請求項５】
前記断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置と、前記位置決め情報を用いて前記ベッドの移動を制御するベッド移動制御装置とを備えた請求項４記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項６】
前記照射対象を支持し、前記ビーム経路の延長線上への配置が可能なベッドを備えた請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項７】
前記断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成する位置決め情報生成装置と、前記位置決め情報を用いて前記ベッドの移動を制御するベッド移動制御装置とを備えた請求項６記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項８】
前記位置決め情報生成装置は、前記位置決め情報の生成を、三次元の前記断層像情報及び三次元の治療計画時に得た前記断層像情報を用いて行う請求項５記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項９】
前記ビーム照射装置の移動経路を挟んで配置される、前記回転ガントリー内に設置された回転可能な第１環状フレーム、及び前記ビーム照射装置の固定された第２環状フレームと、前記第１及び第２環状フレームにそれぞれ設けられた環状ガイドによってガイドされ、前記回転ガントリーの周方向に屈曲自在で、前記ビーム照射装置の旋回によって前記周方向に移動する移動床とを備え、前記ビーム照射装置は前記移動床によって囲まれて形成された空間内に挿入されており、前記複数のＸ線検出器は前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線の検出を前記空間内で行う請求項２記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線発生装置から放出されるＸ線が入射される位置に前記複数のＸ線検出器を位置させる検出部移動装置を備えた請求項１記載のイオンビームを用いる治療装置。
【請求項１１】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、前記照射対象を支持するベッドの周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて前記照射対照の断層像情報を作成することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項１２】
前記ビーム照射装置に設けられた前記Ｘ線発生装置を、前記イオンビームが通るビーム経路の位置に移動させ、前記ビーム経路に位置する前記Ｘ線発生装置から前記Ｘ線を放出する請求項１１記載の放射線断層撮影方法。
【請求項１３】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、前記照射対象を支持するベッドの周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて前記照射対照の断層像情報を作成することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
【請求項１４】
前記ビーム照射装置に設けられた前記Ｘ線発生装置を、前記イオンビームが通るビーム経路の位置に移動させ、前記ビーム経路に位置する前記Ｘ線発生装置から前記Ｘ線を放出する請求項１３記載のＸ線断層撮影方法。
【請求項１５】
イオンビームを照射対象に照射するビーム照射装置に設置されたＸ線発生装置を、前記イオンビームのビーム経路の位置まで移動させ、
前記ビーム経路に位置してＸ線を放出している前記Ｘ線発生装置、及び前記Ｘ線を検出する複数のＸ線検出器を、前記ビーム照射装置が設置される回転ガントリーを回転させることによって、前記照射対象を支持するベッドの回りを旋回させ、
前記照射対象を透過した前記Ｘ線を複数のＸ線検出器で検出し、
これらのＸ線検出器のそれぞれから出力されたＸ線検出信号を基に得られた各情報を用いて、前記照射対象の第１断層像情報を作成し、
前記第１断層像情報、及び前記照射対象に対する治療計画時に得た前記照射対象の第２断層像情報を用いて、前記ベッドの位置決め情報を生成し、
前記位置決め情報を基づいて前記ベッドを移動させることを特徴とするベッド位置決め方法。
【請求項１６】
前記位置決め情報の生成は、三次元の前記第１断層像情報及び三次元の前記第２断層像情報を用いて行う請求項１５記載のベッド位置決め方法。
【請求項１７】
前記位置決め情報の生成は、前記第１断層像情報を基に作成した第１二次元画像情報及び前記第２断層像情報を基に作成した第２二次元画像情報を用いて行う請求項１５記載のベッド位置決め方法。
【請求項１８】
治療用のイオンビームを照射対象に出射するビーム照射装置及びＸ線を放出するＸ線発生装置が設置された回転ガントリーを回転させることによって、前記Ｘ線を放出している前記Ｘ線発生装置を、ベッドに載った前記照射対象の周りに旋回させ、
前記回転ガントリーに設けられて前記回転ガントリーの回転と共に前記照射対象の周りを旋回している複数のＸ線検出器によって、前記照射対象を透過した前記Ｘ線を検出し、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報を用いて作成された前記照射対象の断層像情報と、治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報に基づいて前記ベッドを位置決めし、
前記ビーム照射装置から前記位置決めされたベッドに載った前記照射対象に前記イオンビームを照射することを特徴とするイオンビーム照射方法。
【請求項１９】
回転ガントリーと、
前記回転ガントリーに設けられ、治療用のイオンビームを出射するビーム照射装置と、
前記回転ガントリーに設けられ、Ｘ線を発生するＸ線発生装置であって、前記イオンビームが通るビーム経路の位置まで移動可能であり、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転ガントリーの回転軸の周りを旋回しかつ前記回転ガントリーの複数の回転角度でＸ線を放出するＸ線発生装置と、
前記回転ガントリーに設けられた複数のＸ線検出器であって、前記Ｘ線発生装置から放出された前記Ｘ線を検出してＸ線検出信号を出力し、前記回転ガントリーの回転に伴って前記回転軸の周りを旋回する複数のＸ線検出器と、
前記複数のＸ線検出器から出力されたそれぞれのＸ線検出信号を基に得られた情報による照射対象の断層像情報と、治療計画時に得た前記照射対象の断層像情報に基づいてベッドを位置決めする制御装置とを備えたことを特徴とするベッド位置決め装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２３９４０３（Ｐ２００６−２３９４０３Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４３７２（Ｐ２００６−１４３７２）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０６０２５８９９）ザ ボード オブ レジェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０６０２５８９９）ザ ボード オブ レジェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム (3)
【Ｆターム（参考）】
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