干渉判定装置
【課題】荷電粒子線照射装置において、患者を載置台に載置させてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能な干渉判定装置を提供する。
【解決手段】干渉判定装置１０は、患者９が載置される患者ベッド２１の周りに可動に配置され陽子線を照射するノズル２５を有する陽子線治療装置２と通信可能とされ、陽子線治療装置２とは独立して作動し、ノズル２５の動きに関する情報である動作情報と、患者ベッド２１およびノズル２５の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、ノズル２５と、患者９および患者ベッド２１との干渉の有無を判定する干渉判定端末７を備える。
【解決手段】干渉判定装置１０は、患者９が載置される患者ベッド２１の周りに可動に配置され陽子線を照射するノズル２５を有する陽子線治療装置２と通信可能とされ、陽子線治療装置２とは独立して作動し、ノズル２５の動きに関する情報である動作情報と、患者ベッド２１およびノズル２５の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、ノズル２５と、患者９および患者ベッド２１との干渉の有無を判定する干渉判定端末７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、がん治療等に使用される荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線照射ノズル、フラットパネル検出器、およびＰＥＴ−ＣＴ装置（Positron Emission Tomography - Computed Tomography）等の治療検査機器と載置台（載置台を支持するロボットアームも含む）とを備えている。このような荷電粒子線照射装置では、これら治療検査機器および載置台が独立して動くために、互いに衝突するおそれがある。このため、センサによって治療検査機器および載置台の位置を検出し、両者が衝突しそうな（干渉する）場合には、治療検査機器の動きを停止することで互いの衝突を回避している。しかしながらこのような方法では、センサの信頼性に問題がある場合には、衝突を回避できないおそれがある。また、センサを用いて常に干渉確認をしなければならず手間がかかるという問題がある。
【０００３】
また、その他の衝突回避方法として、治療検査機器や載置台等の設計寸法に基づいて事前に治療検査機器と載置台とが互いに干渉しない範囲を算出し、当該範囲内でのみ治療検査機器を動かすことも行われている。しかしながらこのような方法では、決められた範囲でしか治療検査機器を動かすことができないため、治療中の当該治療検査機器の可動範囲が狭くなってしまうという問題がある。
【０００４】
これらを改善するために、例えば特許文献１では、治療検査機器の寸法や患者の治療計画に基づいて、上記の各治療検査機器と載置台との干渉の可能性をコンピュータシミュレーションにより確認し、この結果に基づいて各治療検査機器を位置決めする技術が開示されている。また、例えば特許文献２では、各治療検査機器の寸法や、患部に応じた照射時間、照射位置等の治療計画に基づいて、上記の各治療検査機器と載置台とが干渉する可能性を判定し、干渉するおそれのある場合には自動的に治療検査機器の駆動を停止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５０３１７６号公報
【特許文献２】特開平０７−１６３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、荷電粒子照射装置における治療時に、載置台に患者を横臥させ、当該患者から干渉の判定に必要な患者の体型情報を取得して干渉の可能性を判定している。このような荷電粒子照射装置では、治療を行う毎に干渉の判定に必要な情報を取得して干渉の有無の判定をする必要があり、患者を載置台に載置させてから治療が終わるまでの時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、荷電粒子線照射装置において、患者を載置台に載置させてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能な干渉判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の干渉判定装置は、患者が載置される載置台の周りに可動に配置され患者へ荷電粒子線を照射する照射部と、患者および載置台との干渉の有無を判定する干渉判定装置であって、照射部を有する荷電粒子線照射装置と通信可能とされ、当該荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、照射部の動きに関する情報である動作情報と、載置台および照射部の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、干渉の有無を判定する干渉判定手段を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の干渉判定装置では、荷電粒子線照射装置とは独立して作動する干渉判定手段によって、照射部と患者および載置台との干渉の有無が判定される。このように本発明の干渉判定装置では、干渉判定手段が荷電粒子線照射装置とは独立して作動するようになっているので、荷電粒子線照射装置が他の患者によって使用されていても、上記干渉の有無を判定することができる。そして、荷電粒子線照射装置において当該患者を治療する際には、干渉判定手段によって判定された干渉が無いと判定された際の動作情報を用いることにより、照射部と患者および載置台とを干渉させることなく治療することができる。このように本発明の干渉判定装置は、従来患者を載置台に載置させた後に行っていた上記干渉の判定を省略して、すぐに患者を治療させることができるので、患者が載置台に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明では、荷電粒子線照射装置は、患者を検査する検査部を有しており、干渉判定手段は、検査部と、患者および載置台との干渉の有無を判定してもよい。これにより、照射部と照射部以外の対象物との干渉の有無を判定できるようになるので、より干渉の有無の精度を高めることが可能となる。
【００１１】
また、本発明では、荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、患者の体型に関する体型情報および患者の治療対象部位に関する治療部位情報を取得する患者情報取得手段を更に備えていてもよい。本発明においては、患者情報取得手段が荷電粒子線照射装置とは独立して作動するようになっているので、荷電粒子線照射装置が他の患者によって使用されていても、体型情報や治療部位に関する情報を取得し、患者を治療するために必要な荷電粒子線の線量や照射部の動作等を決定することが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が有と判定された場合に、動作情報を再設定する動作情報再設定手段を更に備えていてもよい。
【００１３】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された動作情報に基づいて、荷電粒子線照射装置を制御する制御手段を更に備えていてもよい。これにより、照射部および検査部を互いに干渉させることなく動作させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明では、干渉判定手段によって判定された干渉の有無を表示する表示手段を更に備えていてもよい。これにより、荷電粒子線照射装置を使用する使用者に対して、上記干渉の有無の結果を明示的に提示できるようになる。
【００１５】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された動作情報を蓄積する動作情報蓄積手段を更に備えていてもよい。これにより、取得された動作情報を後日使用したり、同様の装備を備えた荷電粒子線照射装置において当該動作情報を使用したりできるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の干渉判定装置によれば、荷電粒子線照射装置において、患者が載置台に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る陽子線治療システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す陽子線治療装置の構成を示す正面図である。
【図３】図１に示す陽子線治療装置の構成を示す側面断面図である。
【図４】図１に示す干渉判定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す治療計画端末のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】図１の干渉判定装置における動作を示したフローチャートである。
【図７】他の実施形態に係る干渉判定装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る干渉判定装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本実施形態では、干渉判定装置を備えた陽子線治療システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る陽子線治療システムの全体構成を示す図である。図２は、陽子線治療装置の構成を示す正面図である。図３は、陽子線治療装置の構成を示す側面断面図である。
【００１９】
図１に示す陽子線治療システム１は、患者の体内の腫瘍に対して陽子線（荷電粒子線）を照射してがん治療を行うシステムであり、陽子線を照射するノズル（照射部）２５を有する陽子線治療装置（荷電粒子線照射装置）２と、陽子線治療装置２の各機器の動作を制御する陽子線治療装置制御端末４と、患者９および各機器の干渉の有無を判定する干渉判定装置１０とを含んでいる。
【００２０】
陽子線治療装置２は、図２および図３に示すように、患者９が載置される患者ベッド（載置台）２１、および、アイソセンタＰを通る軸線Ｌ回りに回転する回転ガントリ２４を備えている。陽子線治療装置２は、患者９の体内の腫瘍（アイソセンタＰに対応する位置に位置決めされている）に対して陽子線を照射する。陽子線治療装置２は、建屋１階に形成された陽子線治療室１１に配置され、被曝を防ぐために、放射線遮蔽壁１１ａによって覆われている。
【００２１】
患者ベッド２１は、患者９を載置する天板２２と、当該天板２２を支持するロボットアーム２３とを有している。ロボットアーム２３は、天板２２の位置を移動させて、患者９を任意の位置および任意の向きに位置決めすることができる。なお、ロボットアーム２３は、建屋側に設置されているため、後述する回転ガントリ２４と共には回転しない構成となっている。
【００２２】
回転ガントリ２４は、治療機器である上述のノズル２５のほか、検査機器として、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６およびＸ線撮影装置２８を備え、アイソセンタＰを通る軸線Ｌ回りに３６０度回転する。
【００２３】
ノズル（照射部）２５は、陽子線を照射する照射口として機能する。ノズル２５は、回転ガントリ２４の回転に応じて、軸線Ｌ回りに周方向に移動し、患者９の腫瘍に対して任意の角度で陽子線の照射が可能となる。
【００２４】
ＰＥＴ−ＣＴ装置（検査部）２６は、患者の体内に投与された放射性薬剤から放出されるガンマ線を検出するＰＥＴカメラ２７を備えている。ＰＥＴカメラ２７は、回転ガントリ２４の背面パネル２４ａより背面側に収納可能とされ、治療時には、図示しないエアシリンダ等によってＡ方向（図３参照）に駆動されて、患者９の両側に配置される。
【００２５】
また、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６は、ＰＥＴカメラ２７により取得された画像情報を処理し、ＰＥＴ画像を生成する画像処理部（図示せず）を備え、生成されたＰＥＴ画像は、記憶部に記憶され、モニタ等の表示部に表示される。なお、上述の画像処理部、記録部、表示部等は本実施形態では、後述する陽子線治療制御室１２内に配置されている。
【００２６】
Ｘ線撮影装置（検査部）２８は、Ｘ線（光子線）を照射するＸ線源２９、および患者９を透過したＸ線を検出するフラットパネル検出器３０を備え、患者９のＸ線透視画像（コンピュータ断層画像）を取得するものである。Ｘ線源２９は、２つ設けられ、回転ガントリ２４の回転方向において、互いに９０度異なる位置に配置されている。
【００２７】
フラットパネル検出器３０は、回転ガントリ２４の背面パネル２４ａより背面側に収納可能とされ、治療時には、図示しないエアシリンダ等によってＡ方向（図３参照）駆動されて、Ｘ線源２９と患者９を挟んで対向する位置に配置される。Ｘ線撮影装置２８は、フラットパネル検出器３０によって検出されたデータに基づいて、患者９のＸ線透視画像を作成し、骨、金属マーカー等の特徴点に基づき患者９の位置を測定することができる。
【００２８】
陽子線治療装置制御端末４は、干渉判定装置１０から出力された情報に基づいて、陽子線治療装置２の動作を制御するものであり、回転ガントリ２４および患者ベッド２１の動作を制御する端末である。陽子線治療装置端末４は、回転ガントリ２４を回転させ、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の回転位置を制御する。陽子線治療装置端末４は、ＰＥＴカメラ２７、およびフラットパネル検出器３０のＡ方向の位置を制御する。また、ＰＥＴカメラ２７がアイソセンタＰへ接近離間する方向へ移動する機構を有する場合には、その移動を制御する。陽子線治療装置端末４は、ロボットアーム２３を制御して、患者が載置される天板（載置台）２２の位置を制御する。例えば、陽子線治療装置端末４は、建屋１階に形成された陽子線治療制御室１２に設置され、陽子線治療制御室１２は、放射線遮蔽壁１１ａを挟んで陽子線治療室１１に隣接して設けられている。なお、陽子線治療装置制御端末４は、陽子線治療装置２を制御する専用端末であってもよいし、また、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いてもよい。
【００２９】
次に、干渉判定装置１０について説明する。干渉判定装置１０は、治療前の患者の診断に利用されるコンピュータ断層撮影装置（患者情報取得手段、以下、「ＣＴ（Computed Tomography）装置」と示す）５、陽子線治療装置２による治療の計画を立案する治療計画端末６、および、ノズル２５などの各機器と患者ベッド２１との干渉の有無を判定する干渉判定端末（干渉判定手段）７を備えている。そして、ＣＴ装置５、治療計画端末６、干渉判定端末７、陽子線治療装置制御端末４、および陽子線治療装置２は、ネットワークによって接続され、データの送受信が可能な構成とされている。また、干渉判定装置１０は、陽子線治療装置２とは独立して作動するものである。
【００３０】
ＣＴ装置５は、建屋２階に形成されたＣＴ撮影室１３に配置されている。ＣＴ装置５は、Ｘ線を照射するＸ線源（図示せず）と、患者９を透過したＸ線を検出するフラットパネル検出器（図示せず）とを有し、このフラットパネル検出器によって検出されたデータに基づいて、患者９のＣＴ画像（患者の体型に関する情報および患者の治療対象部位に関する治療部位情報）を生成する。ＣＴ装置５は、生成されたＣＴ画像を、ネットワークを介して、治療計画端末６に出力する。なお、ＣＴ装置５は、Ｘ線ＣＴ装置に限らずＰＥＴ−ＣＴ装置でもよく、また、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴ−ＣＴ装置との両方を用いてもよい。
【００３１】
治療計画端末６は、入力された患者９のＣＴ画像から癌腫瘍（治療対象部位）の３次元画像を生成し、癌腫瘍の患者体内での位置や大きさ等に基づいて、陽子線治療装置２における治療計画を立案するものである。治療計画端末６によって立案される治療計画としては、治療に必要な陽子線（治療ビーム）の線量、治療ビームの照射方向（ガントリー角度）、治療時（ビーム照射時）の患者ベッドの位置情報、および、患者ベッドに対する患者９の位置情報などがある。治療計画端末６は、建屋２階に形成された治療計画室１４に配置されている。図４に示すように、治療計画端末６は機能的構成要素として、動作情報生成部６１、患者体型情報生成部６２、および位置情報蓄積部６３を有している。
【００３２】
動作情報生成部６１は、陽子線治療装置２の各機器の動きに関する情報である動作情報（治療計画）を生成する部分である。動作情報としては、例えば回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等がある。動作情報生成部６１は、このような動作情報を干渉判定端末７へ出力する。なお、動作情報は、ＣＴ装置５によって取得されるＣＴ画像等に基づいて自動的に生成されるような構成であっても、ＣＴ画像等を診た医師等の使用者が入力することによって生成されるような構成であってもよい。
【００３３】
患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５によって取得されたＣＴ画像から患者体型情報を生成する部分である。患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５において撮影されたＣＴ画像を元に、例えば患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を生成する。患者体型情報生成部６２は、取得した体型情報を干渉判定端末７へ出力する。
【００３４】
位置情報蓄積部６３は、陽子線治療装置２の各機器の位置および寸法に関する情報である位置情報（載置台および照射部の位置に関する情報）を蓄積している部分である。位置情報蓄積部６３は、例えば治療前の陽子線治療装置２における初期状態の患者ベッド２１、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の位置および外形寸法等の位置情報を蓄積している。位置情報蓄積部６３は、干渉判定端末７の出力要求によって、位置情報を当該干渉判定端末７へ出力する。
【００３５】
図５は、治療計画端末６のハードウェア構成の一例を示す図である。治療計画端末６は、図５に示すように、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなどを実行するＣＰＵ９１、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成される主記憶部９２、ハードディスク、メモリ等で構成される補助記憶部９３、キーボード、タッチパネル等の受付部９４、液晶ディスプレイ等の表示部（表示手段）９５で構成される。上述した治療計画端末６における機能的構成要素が実現する各機能は、ＣＰＵ９１および主記憶部９２に所定のソフトウェアを読み込ませ、ＣＰＵ９１の制御の下で、入力される情報を読み込んだり、主記憶部９２および補助記憶部９３に対して情報の読み書きを実行させたりすることで実現される。このように、治療計画端末６は、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いて実現することができる。
【００３６】
図１に戻り、干渉判定端末７は、建屋２階に形成された治療計画室１４に配置されている。図４に示すように、干渉判定端末７は機能的構成要素として、動作情報取得部７１、患者体型情報取得部７２、位置情報取得部７３、干渉判定部（干渉判定手段）７４、動作情報出力部７５、および動作情報蓄積部（動作情報蓄積手段）７６を備えている。
【００３７】
動作情報取得部７１は、治療計画端末６から出力された動作情報を取得する部分である。患者体型情報取得部７２は、治療計画端末６から出力された患者体型情報を取得する部分である。位置情報取得部７３は、治療計画端末６から出力された位置情報を取得する部分である。当該位置情報に含まれる当該位置および外形寸法等は、干渉判定部７４における干渉判定で使用される外形モデル等の生成に用いられる。
【００３８】
干渉判定部７４は、治療計画端末６から取得した動作情報、患者体型情報、および位置情報に基づいて、陽子線治療装置２における干渉判定を行う部分である。干渉判定部７４は、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５との干渉の有無を判定する。干渉判定部７４は、患者および患者ベッド２１と、その他の機器（ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０）との干渉の有無を判定する。
【００３９】
具体的には、干渉判定部７４は、取得した動作情報および位置情報に基づいて患者ベッド２１の動線（移動軌跡）を算出し、動作情報および患者体型情報に基づいて患者ベッド２１に載置された患者９の動線を算出する。また、干渉判定部７４は、位置情報および動作情報と基づいて、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線を算出する。これらの動線はいずれも時間の情報を有している。干渉判定部７４は、このようにして算出された患者９および患者ベッド２１の動線と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線とに基づいて互いの干渉の有無を判定する。干渉判定部７４は、例えば患者ベッド２１とノズル２５との干渉判定を行う場合、患者ベッド２１の外形モデルの内部範囲に、ノズル２５の外形を示す線が存在すれば、患者ベッド２１とノズル２５とは干渉すると判定する。なお、当該干渉の判定方法は、上述した例に限られるものではなく、またこのような干渉の判定には公知のソフトウェア等を使用することも可能である。
【００４０】
動作情報出力部７５は、干渉判定部７４によって干渉が無と判定された場合に、干渉判定の結果を治療計画端末６に出力する部分である。動作情報蓄積部７６は、干渉判定部７４によって干渉が無と判定された場合に、当該判定に用いられた動作情報を保存する部分である。
【００４１】
干渉判定端末７は、上述した治療計画端末６と同様に、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いて実現することができる。上記干渉の有無等の結果は、表示部９５に表示することが可能である。
【００４２】
なお、陽子線治療室１１、陽子線治療制御室１２、ＣＴ撮影室１３、および治療計画室１４は、必ずしも１階と２階とに分ける必要はない。１階に全ての部屋を揃える構成としてもよいし、陽子線治療室１１、陽子線治療制御室１２、ＣＴ撮影室１３、および治療計画室１４という４つの部屋に分けるのではなく、陽子線治療制御室１２内に治療計画端末６および干渉判定端末７を配置したりする等、適宜必要に応じて配置を変更してもよい。
【００４３】
次に、図６を参照しながら、干渉判定装置１０の動作について説明する。図６は、図１の干渉判定装置における動作を示したフローチャートである。
【００４４】
まず、ＣＴ装置５によって、患者９のＣＴ画像を取得する（Ｓ１）。ＣＴ装置５は、取得したＣＴ画像を治療計画端末６へ出力する。
【００４５】
次に、動作情報生成部６１は、ＣＴ装置５から入力されるＣＴ画像に基づいて、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等の動作情報を生成する（Ｓ２）。動作情報生成部６１は、この動作情報を干渉判定端末７へ出力する。
【００４６】
次に、患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５から入力されるＣＴ画像に基づいて、例えば患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を生成する（Ｓ３）。患者体型情報生成部６２は、この体型情報を干渉判定端末７へ出力する。なお、ステップＳ２およびステップＳ３における工程は、どちらが先に処理されてもよいし、同時に行われてもよい。
【００４７】
次に、動作情報取得部７１は、動作情報生成部６１から患者ベッド２１、回転ガントリ２４、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動きに関する情報である動作情報を取得する（Ｓ４）。具体的には、動作情報取得部７１は、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間等の動作情報を取得する。動作情報取得部７１は、これらの動作情報を干渉判定部７４へ出力する。
【００４８】
次に、患者体型情報取得部７２は、患者体型情報生成部６２から患者体型情報を取得する（Ｓ５）。具体的には、患者体型情報取得部７２は、患者体型情報生成部６２に対して、上記体型情報の出力を要求し、当該要求に応じて出力された、患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を取得する。患者体型情報取得部７２は、これらの患者体型情報を干渉判定部７４へ出力する。
【００４９】
次に、位置情報取得部７３は、患者ベッド２１、回転ガントリ２４、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０等の位置情報を取得する（Ｓ６）。具体的には、位置情報取得部７３は、位置情報蓄積部６３に対して、上記位置情報の出力を要求し、当該要求に応じて出力された、陽子線治療装置２における初期状態の患者ベッド２１、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の位置および外形寸法等の位置情報を取得する。位置情報取得部７３は、これらの位置情報を干渉判定部７４へ出力する。なお、ステップＳ４〜ステップＳ６における工程は、どのような順番で処理されてもよいし、同時に行われてもよい。
【００５０】
次に、干渉判定部７４は、動作情報取得部７１から入力される動作情報と、患者体型情報取得部７２から入力される患者体型情報と、位置情報取得部７３から入力される位置情報とに基づいて、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の有無を判定する（Ｓ７）。具体的には、例えば上記動作情報、患者体型情報および位置情報に基づいて患者ベッド２１および患者９の動線と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線とをそれぞれ算出し、これらの動線が治療時に互いに干渉するか否かを判定する。ここで、干渉判定部７４が、これらの動線が治療時に互いに干渉すると判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、表示部９５にその旨が表示され（Ｓ８）、医師等の使用者に治療計画、すなわち患者ベッド２１やノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動きの見直しを促す。
【００５１】
一方、干渉判定部７４は、これらの動線が治療時に互いに干渉しないと判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、動作情報出力部７５は、干渉判定の結果を治療計画端末６に出力する（Ｓ９）。このとき、干渉が無い旨が表示部９５に表示されてもよい。また、判定に用いられた動作情報は、動作情報蓄積部７６に保存されてもよい。
【００５２】
以上、ステップＳ１〜ステップＳ９までは、陽子線治療装置２において患者ベッド２１に患者９が載置されるまでの工程である。以下、ステップＳ１０以降は、患者ベッド２１に患者９が載置されてからの工程である。
【００５３】
次に、陽子線治療装置２の患者ベッド２１に患者９が載置される（Ｓ１０）。このとき、上述した動作情報と干渉判定とに基づいて、予め患者ベッド２１をノズル２５等の治療検査機器と干渉しない位置に移動させることで、癌腫瘍の位置を照射ポイント（アイソセンタ）に位置決めしてもよい。なお、この位置決めに関する情報が動作情報に含まれていれば、当該動作情報に従って患者ベッド２１が位置決めされる。
【００５４】
次に、陽子線治療装置制御端末４は、治療計画端末６に対して、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等の動作情報の出力を要求する（Ｓ１１）。次に、陽子線治療装置制御端末４は、治療計画端末６から出力された上記動作情報に基づいて陽子線治療装置２を制御する（Ｓ１２）。
【００５５】
以上に説明した干渉判定装置１０では、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４とは独立して作動する干渉判定端末７によって、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の有無が判定される。このように本実施形態の干渉判定装置１０では、干渉判定端末７が陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４とは独立して作動するようになっているので、陽子線治療装置２が他の患者によって使用されていても、上記干渉の有無を判定することができる。逆を言えば、干渉判定端末７が上記干渉の有無を判定している間に、他の患者の治療を行うことができる。そして、陽子線治療装置２において当該患者を治療する際には、干渉判定端末７によって干渉が無いと判定された動作情報を用いることにより、患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０とが干渉することなく治療させることができる。このように、陽子線治療装置２では、従来患者９を患者ベッド２１に載置させた後に行っていた患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の判定を省略して、すぐに治療部位を治療させることができるので、患者９が患者ベッド２１に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【００５６】
また、干渉判定装置１０が、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４から独立して作動することにより、従来の陽子線治療装置２ではできなかった、干渉の判定と陽子線治療とを並行して処理することができる。これにより、例えばノズル２５の動線と患者９の動線とが干渉すると判定され、このノズル２５の動きに関する動作情報を再設定する場合であっても、別の患者を先に治療させつつ、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４からは独立して作動する干渉判定端末７において当該干渉の判定をすることができる。そして、この患者の治療が終わったら、すぐに再設定された動作情報に基づいて治療を行うことができる。この結果、陽子線治療装置２では、陽子線治療装置２でしかできない陽子線治療に特化して使用することが可能となり、陽子線治療装置２の稼働効率を向上させることが可能となる。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で以下のような様々な変形が可能である。
【００５８】
例えば、図７に示すように、干渉判定装置１０は、上記実施形態の構成に加えて、動作情報再設定部（動作情報再設定手段）７７を備えていてもよい。動作情報再設定部７７は、干渉判定部７４によって患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉が有と判定された場合に、当該動作情報を再設定する。
【００５９】
また、上記実施形態の陽子線治療装置２では、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０が回転ガントリ２４と共に回転する例を挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、例えば互いに独立して可動するノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０であってもよい。
【００６０】
また、上記実施形態の陽子線治療装置２では、検査部として、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６およびＸ線撮影装置２８を備える構成としているが、その他の検査部を備えている構成でもよく、検査部を備えていない陽子線治療装置２でもよい。
【００６１】
また、上記実施形態の干渉判定装置１０では、照射部と患者および載置台との干渉の有無、ならびに検査部と患者および載置台との干渉の有無を判定しているが、検査部と患者および載置台との干渉の有無を判定しない干渉判定装置１０でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…陽子線治療システム、２…陽子線治療装置、４…陽子線治療装置制御端末、５…コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）、６…治療計画端末、７…干渉判定端末、９…患者、１０…干渉判定装置、１１…陽子線治療室、１１ａ…放射線遮蔽壁、１２…陽子線治療制御室、１３…ＣＴ撮影室、１４…治療計画室、２１…患者ベッド、２２…天板、２３…ロボットアーム、２４…回転ガントリ、２４ａ…背面パネル、２５…ノズル、２６…ＰＥＴ−ＣＴ装置、２７…ＰＥＴカメラ、２８…Ｘ線撮影装置、２９…Ｘ線源、３０…フラットパネル検出器、６１…動作情報生成部、６２…患者体型情報生成部、６３…位置情報蓄積部、７１…動作情報取得部、７２…患者体型情報取得部、７３…位置情報取得部、７４…干渉判定部、７５…動作情報出力部、７６…動作情報蓄積部、７７…動作情報再設定部、Ｌ…軸線、Ｐ…アイソセンタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、がん治療等に使用される荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線照射ノズル、フラットパネル検出器、およびＰＥＴ−ＣＴ装置（Positron Emission Tomography - Computed Tomography）等の治療検査機器と載置台（載置台を支持するロボットアームも含む）とを備えている。このような荷電粒子線照射装置では、これら治療検査機器および載置台が独立して動くために、互いに衝突するおそれがある。このため、センサによって治療検査機器および載置台の位置を検出し、両者が衝突しそうな（干渉する）場合には、治療検査機器の動きを停止することで互いの衝突を回避している。しかしながらこのような方法では、センサの信頼性に問題がある場合には、衝突を回避できないおそれがある。また、センサを用いて常に干渉確認をしなければならず手間がかかるという問題がある。
【０００３】
また、その他の衝突回避方法として、治療検査機器や載置台等の設計寸法に基づいて事前に治療検査機器と載置台とが互いに干渉しない範囲を算出し、当該範囲内でのみ治療検査機器を動かすことも行われている。しかしながらこのような方法では、決められた範囲でしか治療検査機器を動かすことができないため、治療中の当該治療検査機器の可動範囲が狭くなってしまうという問題がある。
【０００４】
これらを改善するために、例えば特許文献１では、治療検査機器の寸法や患者の治療計画に基づいて、上記の各治療検査機器と載置台との干渉の可能性をコンピュータシミュレーションにより確認し、この結果に基づいて各治療検査機器を位置決めする技術が開示されている。また、例えば特許文献２では、各治療検査機器の寸法や、患部に応じた照射時間、照射位置等の治療計画に基づいて、上記の各治療検査機器と載置台とが干渉する可能性を判定し、干渉するおそれのある場合には自動的に治療検査機器の駆動を停止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００１−５０３１７６号公報
【特許文献２】特開平０７−１６３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、荷電粒子照射装置における治療時に、載置台に患者を横臥させ、当該患者から干渉の判定に必要な患者の体型情報を取得して干渉の可能性を判定している。このような荷電粒子照射装置では、治療を行う毎に干渉の判定に必要な情報を取得して干渉の有無の判定をする必要があり、患者を載置台に載置させてから治療が終わるまでの時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、荷電粒子線照射装置において、患者を載置台に載置させてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能な干渉判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の干渉判定装置は、患者が載置される載置台の周りに可動に配置され患者へ荷電粒子線を照射する照射部と、患者および載置台との干渉の有無を判定する干渉判定装置であって、照射部を有する荷電粒子線照射装置と通信可能とされ、当該荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、照射部の動きに関する情報である動作情報と、載置台および照射部の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、干渉の有無を判定する干渉判定手段を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の干渉判定装置では、荷電粒子線照射装置とは独立して作動する干渉判定手段によって、照射部と患者および載置台との干渉の有無が判定される。このように本発明の干渉判定装置では、干渉判定手段が荷電粒子線照射装置とは独立して作動するようになっているので、荷電粒子線照射装置が他の患者によって使用されていても、上記干渉の有無を判定することができる。そして、荷電粒子線照射装置において当該患者を治療する際には、干渉判定手段によって判定された干渉が無いと判定された際の動作情報を用いることにより、照射部と患者および載置台とを干渉させることなく治療することができる。このように本発明の干渉判定装置は、従来患者を載置台に載置させた後に行っていた上記干渉の判定を省略して、すぐに患者を治療させることができるので、患者が載置台に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明では、荷電粒子線照射装置は、患者を検査する検査部を有しており、干渉判定手段は、検査部と、患者および載置台との干渉の有無を判定してもよい。これにより、照射部と照射部以外の対象物との干渉の有無を判定できるようになるので、より干渉の有無の精度を高めることが可能となる。
【００１１】
また、本発明では、荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、患者の体型に関する体型情報および患者の治療対象部位に関する治療部位情報を取得する患者情報取得手段を更に備えていてもよい。本発明においては、患者情報取得手段が荷電粒子線照射装置とは独立して作動するようになっているので、荷電粒子線照射装置が他の患者によって使用されていても、体型情報や治療部位に関する情報を取得し、患者を治療するために必要な荷電粒子線の線量や照射部の動作等を決定することが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が有と判定された場合に、動作情報を再設定する動作情報再設定手段を更に備えていてもよい。
【００１３】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された動作情報に基づいて、荷電粒子線照射装置を制御する制御手段を更に備えていてもよい。これにより、照射部および検査部を互いに干渉させることなく動作させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明では、干渉判定手段によって判定された干渉の有無を表示する表示手段を更に備えていてもよい。これにより、荷電粒子線照射装置を使用する使用者に対して、上記干渉の有無の結果を明示的に提示できるようになる。
【００１５】
また、本発明では、干渉判定手段によって干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された動作情報を蓄積する動作情報蓄積手段を更に備えていてもよい。これにより、取得された動作情報を後日使用したり、同様の装備を備えた荷電粒子線照射装置において当該動作情報を使用したりできるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の干渉判定装置によれば、荷電粒子線照射装置において、患者が載置台に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る陽子線治療システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す陽子線治療装置の構成を示す正面図である。
【図３】図１に示す陽子線治療装置の構成を示す側面断面図である。
【図４】図１に示す干渉判定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す治療計画端末のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】図１の干渉判定装置における動作を示したフローチャートである。
【図７】他の実施形態に係る干渉判定装置の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る干渉判定装置の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。本実施形態では、干渉判定装置を備えた陽子線治療システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る陽子線治療システムの全体構成を示す図である。図２は、陽子線治療装置の構成を示す正面図である。図３は、陽子線治療装置の構成を示す側面断面図である。
【００１９】
図１に示す陽子線治療システム１は、患者の体内の腫瘍に対して陽子線（荷電粒子線）を照射してがん治療を行うシステムであり、陽子線を照射するノズル（照射部）２５を有する陽子線治療装置（荷電粒子線照射装置）２と、陽子線治療装置２の各機器の動作を制御する陽子線治療装置制御端末４と、患者９および各機器の干渉の有無を判定する干渉判定装置１０とを含んでいる。
【００２０】
陽子線治療装置２は、図２および図３に示すように、患者９が載置される患者ベッド（載置台）２１、および、アイソセンタＰを通る軸線Ｌ回りに回転する回転ガントリ２４を備えている。陽子線治療装置２は、患者９の体内の腫瘍（アイソセンタＰに対応する位置に位置決めされている）に対して陽子線を照射する。陽子線治療装置２は、建屋１階に形成された陽子線治療室１１に配置され、被曝を防ぐために、放射線遮蔽壁１１ａによって覆われている。
【００２１】
患者ベッド２１は、患者９を載置する天板２２と、当該天板２２を支持するロボットアーム２３とを有している。ロボットアーム２３は、天板２２の位置を移動させて、患者９を任意の位置および任意の向きに位置決めすることができる。なお、ロボットアーム２３は、建屋側に設置されているため、後述する回転ガントリ２４と共には回転しない構成となっている。
【００２２】
回転ガントリ２４は、治療機器である上述のノズル２５のほか、検査機器として、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６およびＸ線撮影装置２８を備え、アイソセンタＰを通る軸線Ｌ回りに３６０度回転する。
【００２３】
ノズル（照射部）２５は、陽子線を照射する照射口として機能する。ノズル２５は、回転ガントリ２４の回転に応じて、軸線Ｌ回りに周方向に移動し、患者９の腫瘍に対して任意の角度で陽子線の照射が可能となる。
【００２４】
ＰＥＴ−ＣＴ装置（検査部）２６は、患者の体内に投与された放射性薬剤から放出されるガンマ線を検出するＰＥＴカメラ２７を備えている。ＰＥＴカメラ２７は、回転ガントリ２４の背面パネル２４ａより背面側に収納可能とされ、治療時には、図示しないエアシリンダ等によってＡ方向（図３参照）に駆動されて、患者９の両側に配置される。
【００２５】
また、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６は、ＰＥＴカメラ２７により取得された画像情報を処理し、ＰＥＴ画像を生成する画像処理部（図示せず）を備え、生成されたＰＥＴ画像は、記憶部に記憶され、モニタ等の表示部に表示される。なお、上述の画像処理部、記録部、表示部等は本実施形態では、後述する陽子線治療制御室１２内に配置されている。
【００２６】
Ｘ線撮影装置（検査部）２８は、Ｘ線（光子線）を照射するＸ線源２９、および患者９を透過したＸ線を検出するフラットパネル検出器３０を備え、患者９のＸ線透視画像（コンピュータ断層画像）を取得するものである。Ｘ線源２９は、２つ設けられ、回転ガントリ２４の回転方向において、互いに９０度異なる位置に配置されている。
【００２７】
フラットパネル検出器３０は、回転ガントリ２４の背面パネル２４ａより背面側に収納可能とされ、治療時には、図示しないエアシリンダ等によってＡ方向（図３参照）駆動されて、Ｘ線源２９と患者９を挟んで対向する位置に配置される。Ｘ線撮影装置２８は、フラットパネル検出器３０によって検出されたデータに基づいて、患者９のＸ線透視画像を作成し、骨、金属マーカー等の特徴点に基づき患者９の位置を測定することができる。
【００２８】
陽子線治療装置制御端末４は、干渉判定装置１０から出力された情報に基づいて、陽子線治療装置２の動作を制御するものであり、回転ガントリ２４および患者ベッド２１の動作を制御する端末である。陽子線治療装置端末４は、回転ガントリ２４を回転させ、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の回転位置を制御する。陽子線治療装置端末４は、ＰＥＴカメラ２７、およびフラットパネル検出器３０のＡ方向の位置を制御する。また、ＰＥＴカメラ２７がアイソセンタＰへ接近離間する方向へ移動する機構を有する場合には、その移動を制御する。陽子線治療装置端末４は、ロボットアーム２３を制御して、患者が載置される天板（載置台）２２の位置を制御する。例えば、陽子線治療装置端末４は、建屋１階に形成された陽子線治療制御室１２に設置され、陽子線治療制御室１２は、放射線遮蔽壁１１ａを挟んで陽子線治療室１１に隣接して設けられている。なお、陽子線治療装置制御端末４は、陽子線治療装置２を制御する専用端末であってもよいし、また、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いてもよい。
【００２９】
次に、干渉判定装置１０について説明する。干渉判定装置１０は、治療前の患者の診断に利用されるコンピュータ断層撮影装置（患者情報取得手段、以下、「ＣＴ（Computed Tomography）装置」と示す）５、陽子線治療装置２による治療の計画を立案する治療計画端末６、および、ノズル２５などの各機器と患者ベッド２１との干渉の有無を判定する干渉判定端末（干渉判定手段）７を備えている。そして、ＣＴ装置５、治療計画端末６、干渉判定端末７、陽子線治療装置制御端末４、および陽子線治療装置２は、ネットワークによって接続され、データの送受信が可能な構成とされている。また、干渉判定装置１０は、陽子線治療装置２とは独立して作動するものである。
【００３０】
ＣＴ装置５は、建屋２階に形成されたＣＴ撮影室１３に配置されている。ＣＴ装置５は、Ｘ線を照射するＸ線源（図示せず）と、患者９を透過したＸ線を検出するフラットパネル検出器（図示せず）とを有し、このフラットパネル検出器によって検出されたデータに基づいて、患者９のＣＴ画像（患者の体型に関する情報および患者の治療対象部位に関する治療部位情報）を生成する。ＣＴ装置５は、生成されたＣＴ画像を、ネットワークを介して、治療計画端末６に出力する。なお、ＣＴ装置５は、Ｘ線ＣＴ装置に限らずＰＥＴ−ＣＴ装置でもよく、また、Ｘ線ＣＴ装置とＰＥＴ−ＣＴ装置との両方を用いてもよい。
【００３１】
治療計画端末６は、入力された患者９のＣＴ画像から癌腫瘍（治療対象部位）の３次元画像を生成し、癌腫瘍の患者体内での位置や大きさ等に基づいて、陽子線治療装置２における治療計画を立案するものである。治療計画端末６によって立案される治療計画としては、治療に必要な陽子線（治療ビーム）の線量、治療ビームの照射方向（ガントリー角度）、治療時（ビーム照射時）の患者ベッドの位置情報、および、患者ベッドに対する患者９の位置情報などがある。治療計画端末６は、建屋２階に形成された治療計画室１４に配置されている。図４に示すように、治療計画端末６は機能的構成要素として、動作情報生成部６１、患者体型情報生成部６２、および位置情報蓄積部６３を有している。
【００３２】
動作情報生成部６１は、陽子線治療装置２の各機器の動きに関する情報である動作情報（治療計画）を生成する部分である。動作情報としては、例えば回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等がある。動作情報生成部６１は、このような動作情報を干渉判定端末７へ出力する。なお、動作情報は、ＣＴ装置５によって取得されるＣＴ画像等に基づいて自動的に生成されるような構成であっても、ＣＴ画像等を診た医師等の使用者が入力することによって生成されるような構成であってもよい。
【００３３】
患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５によって取得されたＣＴ画像から患者体型情報を生成する部分である。患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５において撮影されたＣＴ画像を元に、例えば患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を生成する。患者体型情報生成部６２は、取得した体型情報を干渉判定端末７へ出力する。
【００３４】
位置情報蓄積部６３は、陽子線治療装置２の各機器の位置および寸法に関する情報である位置情報（載置台および照射部の位置に関する情報）を蓄積している部分である。位置情報蓄積部６３は、例えば治療前の陽子線治療装置２における初期状態の患者ベッド２１、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の位置および外形寸法等の位置情報を蓄積している。位置情報蓄積部６３は、干渉判定端末７の出力要求によって、位置情報を当該干渉判定端末７へ出力する。
【００３５】
図５は、治療計画端末６のハードウェア構成の一例を示す図である。治療計画端末６は、図５に示すように、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなどを実行するＣＰＵ９１、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成される主記憶部９２、ハードディスク、メモリ等で構成される補助記憶部９３、キーボード、タッチパネル等の受付部９４、液晶ディスプレイ等の表示部（表示手段）９５で構成される。上述した治療計画端末６における機能的構成要素が実現する各機能は、ＣＰＵ９１および主記憶部９２に所定のソフトウェアを読み込ませ、ＣＰＵ９１の制御の下で、入力される情報を読み込んだり、主記憶部９２および補助記憶部９３に対して情報の読み書きを実行させたりすることで実現される。このように、治療計画端末６は、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いて実現することができる。
【００３６】
図１に戻り、干渉判定端末７は、建屋２階に形成された治療計画室１４に配置されている。図４に示すように、干渉判定端末７は機能的構成要素として、動作情報取得部７１、患者体型情報取得部７２、位置情報取得部７３、干渉判定部（干渉判定手段）７４、動作情報出力部７５、および動作情報蓄積部（動作情報蓄積手段）７６を備えている。
【００３７】
動作情報取得部７１は、治療計画端末６から出力された動作情報を取得する部分である。患者体型情報取得部７２は、治療計画端末６から出力された患者体型情報を取得する部分である。位置情報取得部７３は、治療計画端末６から出力された位置情報を取得する部分である。当該位置情報に含まれる当該位置および外形寸法等は、干渉判定部７４における干渉判定で使用される外形モデル等の生成に用いられる。
【００３８】
干渉判定部７４は、治療計画端末６から取得した動作情報、患者体型情報、および位置情報に基づいて、陽子線治療装置２における干渉判定を行う部分である。干渉判定部７４は、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５との干渉の有無を判定する。干渉判定部７４は、患者および患者ベッド２１と、その他の機器（ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０）との干渉の有無を判定する。
【００３９】
具体的には、干渉判定部７４は、取得した動作情報および位置情報に基づいて患者ベッド２１の動線（移動軌跡）を算出し、動作情報および患者体型情報に基づいて患者ベッド２１に載置された患者９の動線を算出する。また、干渉判定部７４は、位置情報および動作情報と基づいて、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線を算出する。これらの動線はいずれも時間の情報を有している。干渉判定部７４は、このようにして算出された患者９および患者ベッド２１の動線と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線とに基づいて互いの干渉の有無を判定する。干渉判定部７４は、例えば患者ベッド２１とノズル２５との干渉判定を行う場合、患者ベッド２１の外形モデルの内部範囲に、ノズル２５の外形を示す線が存在すれば、患者ベッド２１とノズル２５とは干渉すると判定する。なお、当該干渉の判定方法は、上述した例に限られるものではなく、またこのような干渉の判定には公知のソフトウェア等を使用することも可能である。
【００４０】
動作情報出力部７５は、干渉判定部７４によって干渉が無と判定された場合に、干渉判定の結果を治療計画端末６に出力する部分である。動作情報蓄積部７６は、干渉判定部７４によって干渉が無と判定された場合に、当該判定に用いられた動作情報を保存する部分である。
【００４１】
干渉判定端末７は、上述した治療計画端末６と同様に、公知のパーソナルコンピュータやワークステーション等を用いて実現することができる。上記干渉の有無等の結果は、表示部９５に表示することが可能である。
【００４２】
なお、陽子線治療室１１、陽子線治療制御室１２、ＣＴ撮影室１３、および治療計画室１４は、必ずしも１階と２階とに分ける必要はない。１階に全ての部屋を揃える構成としてもよいし、陽子線治療室１１、陽子線治療制御室１２、ＣＴ撮影室１３、および治療計画室１４という４つの部屋に分けるのではなく、陽子線治療制御室１２内に治療計画端末６および干渉判定端末７を配置したりする等、適宜必要に応じて配置を変更してもよい。
【００４３】
次に、図６を参照しながら、干渉判定装置１０の動作について説明する。図６は、図１の干渉判定装置における動作を示したフローチャートである。
【００４４】
まず、ＣＴ装置５によって、患者９のＣＴ画像を取得する（Ｓ１）。ＣＴ装置５は、取得したＣＴ画像を治療計画端末６へ出力する。
【００４５】
次に、動作情報生成部６１は、ＣＴ装置５から入力されるＣＴ画像に基づいて、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等の動作情報を生成する（Ｓ２）。動作情報生成部６１は、この動作情報を干渉判定端末７へ出力する。
【００４６】
次に、患者体型情報生成部６２は、ＣＴ装置５から入力されるＣＴ画像に基づいて、例えば患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を生成する（Ｓ３）。患者体型情報生成部６２は、この体型情報を干渉判定端末７へ出力する。なお、ステップＳ２およびステップＳ３における工程は、どちらが先に処理されてもよいし、同時に行われてもよい。
【００４７】
次に、動作情報取得部７１は、動作情報生成部６１から患者ベッド２１、回転ガントリ２４、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動きに関する情報である動作情報を取得する（Ｓ４）。具体的には、動作情報取得部７１は、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間等の動作情報を取得する。動作情報取得部７１は、これらの動作情報を干渉判定部７４へ出力する。
【００４８】
次に、患者体型情報取得部７２は、患者体型情報生成部６２から患者体型情報を取得する（Ｓ５）。具体的には、患者体型情報取得部７２は、患者体型情報生成部６２に対して、上記体型情報の出力を要求し、当該要求に応じて出力された、患者９の身長、体の幅、体の厚みといった体型情報を取得する。患者体型情報取得部７２は、これらの患者体型情報を干渉判定部７４へ出力する。
【００４９】
次に、位置情報取得部７３は、患者ベッド２１、回転ガントリ２４、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０等の位置情報を取得する（Ｓ６）。具体的には、位置情報取得部７３は、位置情報蓄積部６３に対して、上記位置情報の出力を要求し、当該要求に応じて出力された、陽子線治療装置２における初期状態の患者ベッド２１、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の位置および外形寸法等の位置情報を取得する。位置情報取得部７３は、これらの位置情報を干渉判定部７４へ出力する。なお、ステップＳ４〜ステップＳ６における工程は、どのような順番で処理されてもよいし、同時に行われてもよい。
【００５０】
次に、干渉判定部７４は、動作情報取得部７１から入力される動作情報と、患者体型情報取得部７２から入力される患者体型情報と、位置情報取得部７３から入力される位置情報とに基づいて、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の有無を判定する（Ｓ７）。具体的には、例えば上記動作情報、患者体型情報および位置情報に基づいて患者ベッド２１および患者９の動線と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の各動線とをそれぞれ算出し、これらの動線が治療時に互いに干渉するか否かを判定する。ここで、干渉判定部７４が、これらの動線が治療時に互いに干渉すると判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、表示部９５にその旨が表示され（Ｓ８）、医師等の使用者に治療計画、すなわち患者ベッド２１やノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動きの見直しを促す。
【００５１】
一方、干渉判定部７４は、これらの動線が治療時に互いに干渉しないと判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、動作情報出力部７５は、干渉判定の結果を治療計画端末６に出力する（Ｓ９）。このとき、干渉が無い旨が表示部９５に表示されてもよい。また、判定に用いられた動作情報は、動作情報蓄積部７６に保存されてもよい。
【００５２】
以上、ステップＳ１〜ステップＳ９までは、陽子線治療装置２において患者ベッド２１に患者９が載置されるまでの工程である。以下、ステップＳ１０以降は、患者ベッド２１に患者９が載置されてからの工程である。
【００５３】
次に、陽子線治療装置２の患者ベッド２１に患者９が載置される（Ｓ１０）。このとき、上述した動作情報と干渉判定とに基づいて、予め患者ベッド２１をノズル２５等の治療検査機器と干渉しない位置に移動させることで、癌腫瘍の位置を照射ポイント（アイソセンタ）に位置決めしてもよい。なお、この位置決めに関する情報が動作情報に含まれていれば、当該動作情報に従って患者ベッド２１が位置決めされる。
【００５４】
次に、陽子線治療装置制御端末４は、治療計画端末６に対して、回転ガントリ２４の角度、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０の動線、ノズル２５から照射される陽子線の照射時間および照射量等の動作情報の出力を要求する（Ｓ１１）。次に、陽子線治療装置制御端末４は、治療計画端末６から出力された上記動作情報に基づいて陽子線治療装置２を制御する（Ｓ１２）。
【００５５】
以上に説明した干渉判定装置１０では、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４とは独立して作動する干渉判定端末７によって、患者９および患者ベッド２１と、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の有無が判定される。このように本実施形態の干渉判定装置１０では、干渉判定端末７が陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４とは独立して作動するようになっているので、陽子線治療装置２が他の患者によって使用されていても、上記干渉の有無を判定することができる。逆を言えば、干渉判定端末７が上記干渉の有無を判定している間に、他の患者の治療を行うことができる。そして、陽子線治療装置２において当該患者を治療する際には、干渉判定端末７によって干渉が無いと判定された動作情報を用いることにより、患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０とが干渉することなく治療させることができる。このように、陽子線治療装置２では、従来患者９を患者ベッド２１に載置させた後に行っていた患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉の判定を省略して、すぐに治療部位を治療させることができるので、患者９が患者ベッド２１に載置されてから治療が終わるまでの時間を短縮させることが可能となる。
【００５６】
また、干渉判定装置１０が、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４から独立して作動することにより、従来の陽子線治療装置２ではできなかった、干渉の判定と陽子線治療とを並行して処理することができる。これにより、例えばノズル２５の動線と患者９の動線とが干渉すると判定され、このノズル２５の動きに関する動作情報を再設定する場合であっても、別の患者を先に治療させつつ、陽子線治療装置２および陽子線治療装置制御端末４からは独立して作動する干渉判定端末７において当該干渉の判定をすることができる。そして、この患者の治療が終わったら、すぐに再設定された動作情報に基づいて治療を行うことができる。この結果、陽子線治療装置２では、陽子線治療装置２でしかできない陽子線治療に特化して使用することが可能となり、陽子線治療装置２の稼働効率を向上させることが可能となる。
【００５７】
以上、本発明を上記実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で以下のような様々な変形が可能である。
【００５８】
例えば、図７に示すように、干渉判定装置１０は、上記実施形態の構成に加えて、動作情報再設定部（動作情報再設定手段）７７を備えていてもよい。動作情報再設定部７７は、干渉判定部７４によって患者９および患者ベッド２１とノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０との干渉が有と判定された場合に、当該動作情報を再設定する。
【００５９】
また、上記実施形態の陽子線治療装置２では、ノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０が回転ガントリ２４と共に回転する例を挙げて説明したがこれに限定されるものではなく、例えば互いに独立して可動するノズル２５、ＰＥＴカメラ２７、Ｘ線源２９、およびフラットパネル検出器３０であってもよい。
【００６０】
また、上記実施形態の陽子線治療装置２では、検査部として、ＰＥＴ−ＣＴ装置２６およびＸ線撮影装置２８を備える構成としているが、その他の検査部を備えている構成でもよく、検査部を備えていない陽子線治療装置２でもよい。
【００６１】
また、上記実施形態の干渉判定装置１０では、照射部と患者および載置台との干渉の有無、ならびに検査部と患者および載置台との干渉の有無を判定しているが、検査部と患者および載置台との干渉の有無を判定しない干渉判定装置１０でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…陽子線治療システム、２…陽子線治療装置、４…陽子線治療装置制御端末、５…コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）、６…治療計画端末、７…干渉判定端末、９…患者、１０…干渉判定装置、１１…陽子線治療室、１１ａ…放射線遮蔽壁、１２…陽子線治療制御室、１３…ＣＴ撮影室、１４…治療計画室、２１…患者ベッド、２２…天板、２３…ロボットアーム、２４…回転ガントリ、２４ａ…背面パネル、２５…ノズル、２６…ＰＥＴ−ＣＴ装置、２７…ＰＥＴカメラ、２８…Ｘ線撮影装置、２９…Ｘ線源、３０…フラットパネル検出器、６１…動作情報生成部、６２…患者体型情報生成部、６３…位置情報蓄積部、７１…動作情報取得部、７２…患者体型情報取得部、７３…位置情報取得部、７４…干渉判定部、７５…動作情報出力部、７６…動作情報蓄積部、７７…動作情報再設定部、Ｌ…軸線、Ｐ…アイソセンタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が載置される載置台の周りに可動に配置され前記患者へ荷電粒子線を照射する照射部と、前記患者および前記載置台との干渉の有無を判定する干渉判定装置であって、
前記照射部を有する荷電粒子線照射装置と通信可能とされ、当該荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、前記照射部の動きに関する情報である動作情報と、前記載置台および前記照射部の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、前記干渉の有無を判定する干渉判定手段を備えることを特徴とする干渉判定装置。
【請求項２】
前記荷電粒子線照射装置は、前記患者を検査する検査部を有しており、
前記干渉判定手段は、前記検査部と、前記患者および前記載置台との干渉の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の干渉判定装置。
【請求項３】
前記荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、前記患者の体型に関する体型情報および前記患者の治療対象部位に関する治療部位情報を取得する患者情報取得手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の干渉判定装置。
【請求項４】
前記干渉判定手段によって前記干渉が有と判定された場合に、前記動作情報を再設定する動作情報再設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項５】
前記干渉判定手段によって前記干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された前記動作情報に基づいて、前記荷電粒子線照射装置を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項６】
前記干渉判定手段によって判定された前記干渉の有無を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項７】
前記干渉判定手段によって前記干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された前記動作情報を蓄積する動作情報蓄積手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項１】
患者が載置される載置台の周りに可動に配置され前記患者へ荷電粒子線を照射する照射部と、前記患者および前記載置台との干渉の有無を判定する干渉判定装置であって、
前記照射部を有する荷電粒子線照射装置と通信可能とされ、当該荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、前記照射部の動きに関する情報である動作情報と、前記載置台および前記照射部の位置に関する情報である位置情報とに基づいて、前記干渉の有無を判定する干渉判定手段を備えることを特徴とする干渉判定装置。
【請求項２】
前記荷電粒子線照射装置は、前記患者を検査する検査部を有しており、
前記干渉判定手段は、前記検査部と、前記患者および前記載置台との干渉の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の干渉判定装置。
【請求項３】
前記荷電粒子線照射装置とは独立して作動し、前記患者の体型に関する体型情報および前記患者の治療対象部位に関する治療部位情報を取得する患者情報取得手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の干渉判定装置。
【請求項４】
前記干渉判定手段によって前記干渉が有と判定された場合に、前記動作情報を再設定する動作情報再設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項５】
前記干渉判定手段によって前記干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された前記動作情報に基づいて、前記荷電粒子線照射装置を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項６】
前記干渉判定手段によって判定された前記干渉の有無を表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【請求項７】
前記干渉判定手段によって前記干渉が無と判定された場合に、当該干渉が判定される際に取得された前記動作情報を蓄積する動作情報蓄積手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の干渉判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０７５９（Ｐ２０１２−１０７５９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７７８９（Ｐ２０１０−１４７７８９）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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