患者位置決めアセンブリ用のロボット・アーム
ロボット式患者位置決めアセンブリが、患者治療台と患者治療台に連結されたロボット・アームを備える。ロボット・アームは、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるように構成される。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００４年４月６日に出願された米国仮出願第６０／５６０，３１８号の利益を主張する、２００４年６月３０日に出願の米国特許出願第１０／８８１，３１５号の部分継続出願であり、それらは本明細書に参照によって組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明の実施形態は、医療手術用の患者位置決めアセンブリの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のロボットは、組立て用の組立てラインでのように何度も繰り返しまったく同じことを行うように設計されている。これらのロボットは、特定の機能を行うために所与の動作を繰り返すようにプログラムされ、構成されている。ロボットは、しばしばより効率的に、またしばしば人間よりも精密に多くの機能を行うようになっている。
【０００４】
一般的に従来のロボットは、１つ又は複数のロボット・アームを備える。これらのロボット・アームは、異なる自由度（ＤＯＦ）での動作を容易にするのを助ける複数のセグメントを有している。従来のロボットの中には、対応するセグメントに連結された個別のステップ・モータを回転させることによってロボット・アームのセグメントを制御するように、コンピュータを使用するものもある。その他の設計は、アームのセグメントでの動きを行うために液圧又は空気圧を使用することができる。コンピュータはロボット・アームの精密な、繰返し可能な動作を可能にする。
【０００５】
従来の選択的コンプライアンスを有する関節型ロボット・アーム（ＳＣＡＲＡ）のロボットは、４以下の自由度（ＤＯＦ）で作動する。言い換えれば、これらのロボット・アームは、４以下の軸に沿って動くように設計されている。従来のロボット・アームに関しては、ピックアンドプレース式の機械へ適用したものが一般的である。ピックアンドプレース式の機械は、自動組立て、自動配置(automation placing)、プリント回路基板製造、集積回路のピックアンドプレーシング、及び機械加工、測定、試験、溶接などの小さな項目を含むその他の自動作業に使用される。これらのロボット・アームは、ロボット周辺装置、ロボット付属品、ロボット又はロボット式の工具、エンド・オブ・アーム（end of arm：ＥＯＡ）ツーリング、又はエンド・オブ・アーム・デバイスとしても知られるエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、ロボット・グリッパ、プレス機器、塗装ガン、ブローランプ、ばり取り工具、アーク溶接ガン、ドリルなどの用具である。これらのエンドエフェクタは一般に、ロボット・アームの端部に配置され、上述の用途に使用される。１つの一般的なエンドエフェクタは、手を単純化したバージョンであり、それは異なる物体を把持し担持する。そのようなエンドエフェクタは一般に、３ｋｇ〜２０ｋｇ（６．６１〜４４．０９ポンド）の範囲の最大積載量を支持する。
【０００６】
従来のロボットの中には、外部放射線治療などの用途において患者位置決め用に使用されてきたものもある。１つのそのような患者位置決めシステムは、Ｈａｒｖａｒｄ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙの広いフィールド用のロボット・テーブル／チェアである。この設計は回転可能なプラットフォーム、空気パッド、、４つの独立に駆動される脚部をベースにした、固定された水平の陽子線治療室に使用される。別の患者位置決めシステムは、Ｈａｒｖａｒｄ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙの陽子線で使用される放射線外科用の空間立体的なデバイス「Ｓｔａｒ」である。この「Ｓｔａｒ」の設計は、空気サスペンション・システムに基づくとともに、鉛直軸の周りでのベースとそれ自体の水平の主軸の周りの患者の二重回転に基づいている。
【０００７】
別の患者位置決めシステムは、６ＤＯＦのパラレルリンク・ロボットと回転式プラットフォームに基づいた目や頭部の標的の治療用のロボット・チェアを使用する。別の例は、ＢｏｓｔｏｎのＮｏｒｔｈｅａｓｔ Ｐｒｏｔｏｎｔｈｅｒａｐｙ Ｃｅｎｔｅｒのガントリー室用の患者位置決め装置に取り付けられたテーブルである。この特定の設計は、６ＤＯＦを有するリニアロボットに基づいている。しかし、この設計の６ＤＯＦは、少なくとも３つ（３）の線形軸を有する。これらの３つの線形軸によって、平行移動のみが容易になる。さらに、この設計によって、取り付けられたテーブルの動きに対して１ＤＯＦでの回転の動きのみが容易になる様子であり、さらにこのロボットは床、又は床下のピット内に取り付けられる。
本発明の実施形態は、添付図面の図に限定としてではなく例として示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の説明では、本実施形態の完全な理解を与えるために特定の構成要素、デバイス、方法の例などの多くの特定の詳細が明記される。しかし、これらの特定の詳細は本実施形態を実現するのに使用される必要はないことが当業者には明らかになるであろう。他の場合には、よく知られた材料又は方法は、本実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細には説明されていない。
【０００９】
例えば治療用放射線処置システムを使用して治療用放射線処置の間に患者の位置を調整するためのロボット式患者位置決めアセンブリが説明される。ロボット式患者位置決めアセンブリは、３次元（３Ｄ）空間での患者治療台（例えばテーブル又は椅子）上の患者の動き、及び平行移動や回転運動での可撓性又は位置決めを犠牲にすることなく患者を高い位置に持ち上げ又は低い位置に降ろすことを容易にするトラック装着アセンブリを有する関節型ロボット・アームを備える。トラック装着アセンブリは、例えばコラムの鉛直な側面に鉛直に装着できる。
【００１０】
ロボット・アームは、５ＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦでロボット・アームに取り付けられた患者治療台を位置決めすることができる。５つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙの水平な座標軸に沿った平行移動に関する２つの回転軸、ならびにｘ、ｙ、ｚ軸のそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平なｘ、ｙの座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。１つの実施形態では、患者治療台と鉛直に装着されたロボット・アームは、およそ０から５ミリメートル（０から５ｍｍ）のたわみで、５００ポンド（５００ｌｂ）まで患者の荷重を支持可能にすることができる。
【００１１】
別の実施形態では、ロボット・アームは、追加の回転のＤＯＦを与えるためにショルダ・アセンブリとトラック装着アセンブリの間に装着された追加のプレート部材を備え、それによって全部で６つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦになる。６つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚの座標軸に沿った平行移動に関する３つの回転軸、及びｘ、ｙ、ｚ軸の周りのそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平なｘ、ｙの座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００１２】
図１は、治療用放射線処置の間にコンピュータ制御の下で患者の位置を調整するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態の概略ブロック図を示す。この実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、１）治療用放射線処置の間に、患者などの荷重を支持して位置決めする患者治療台１０３、２）治療室の３Ｄの作業空間又は動作領域内で５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦで患者治療台の位置位置決めを行うロボット・アーム１０２を備える。図１の制御装置１０１は、ロボット・アーム１０２、センサ・システム１０４、ユーザ・インターフェース１０５、治療用放射線処置システム１０６、撮像システム１０７に接続される。ロボット・アーム１０２は、患者治療台１０３に連結されている。
【００１３】
ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３の位置を検出するセンサ・システム１０４、ロボット・アーム１０２と患者作業台１０３の動作を制御する制御装置１０１、ユーザがロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作を手動制御できるようにするユーザ・インターフェース・ユニット１０５、治療用放射線処置システム１０６をさらに備えている。制御装置１０１は、センサ・システム１０４から得たデータに基づいて治療室又はその他の所定の治療の座標系に対する患者治療台１０３の位置を計算するために、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のセンサ・システム１０４とユーザ・インターフェース・ユニット１０５に動作的に連結できる。制御装置１０１は、治療手順全体を通して患者の解剖学的構造内の治療の標的が治療用放射線処置システム１０６の治療ビーム源に対して適切に位置合わせされたままになるような方式で、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を制御するようにも動作できる。制御装置１０１は、治療用放射線処置システム１０６を動作させるのに使用することもできる。１つの実施形態では、治療用放射線処置システム１０６は、米国カリフォルニア州のＡｃｃｕｒａｙ社によって開発されたＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）システムなどの線形加速器（「線形加速器（ｌｉｎａｃ）」を利用したフレームレス画像誘導式のロボット・ベースの治療用放射線処理システムでよい。あるいは、治療用放射線処置システム１０６は、ガントリー・ベースの（アイソセンタの）処理システム又はその他のタイプの医療手術システムでよい。制御装置１０１は、患者内部の治療の標的の１つ又は複数の治療前の走査を表す治療前の走査データを受ける治療用放射線処置システム１０６と通信することもできる。治療前の走査は、治療前の座標系に対する標的の位置と向きを示すことができる。制御装置１０１は、標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を表す画像データを撮像システム１０７から受け取る。画像データは、治療の座標系に対する標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの位置又は向きに関する情報を含む。治療の座標系と治療前の座標系は、知られた変換パラメータによって関連付けられる。
【００１４】
制御装置１０１は、１）標的の治療前の走査を表す治療前の走査データ、２）リアルタイム又はほぼリアルタイムの標的の画像を表すリアルタイム又はニアリアルタイムの画像データを受ける入力モジュールを備える。治療前の走査は、治療前の座標系に対する標的の位置と向きを示す。制御装置１０１のコマンドの下で撮像システム１０７によって撮影されるほぼリアルタイムの画像は、治療の座標系に対して治療の標的の位置と向きを示す。治療の座標系と治療前の座標系は、知られた変換パラメータによって関連付けられる。制御装置１０１は、治療前の走査データ、リアルタイム又はほぼリアルタイムのデータ、治療前の座標系と治療の座標系との間の変換パラメータを使用して、治療の座標系での治療の標的の位置と向きを計算するＴＬＳ（ターゲット・ロケーション・システム(target location system)）処理ユニットを備える。制御装置１０１の処理ユニットは、治療用放射線の処置システム１０６のアイソセンタの位置と向きを計算することもできる。
【００１５】
患者治療台１０３の位置を検出するロボット式患者位置決めアセンブリ１００のセンサ・システム１０４は、レゾルバ・ベースのセンサ・システムである。あるいは、患者治療台１０３の動作を感知する、患者治療台１０３に取り付けられた慣性センサ、あるいは治療室若しくはその他の治療の座標系又は光学式エンコーダに対する患者治療台１０３の位置を検出するために治療室内に配置された赤外線の三角測量システム又はレーザ走査システム若しくは光学的な追跡システムなどの当業者によって知られたその他のセンサ・システムを使用できる。
【００１６】
例示のレーザ走査システムは、患者治療台１０３の位置を決定するためにおよそ６０ｘ／秒で治療室を走査する。レーザ操作システムは、単一平面の走査、２平面の走査、又は多平面の走査を行うデバイスを含む。それに対応して、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００が常に、患者治療台１０３の位置を知りているように、制御装置１０１は、センサ・システム１０４から情報を受け、患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の位置を計算するようにされたソフトウェアをロードされている。制御装置１０１は、患者治療台１０３を治療用放射線処置システム１０６の治療用放射線源と自動的又は定期的に較正されるようにプログラムされる。別の実施形態では、センサ・システム１０４は、治療の座標系に対する患者治療台１０３の位置を追跡する磁気追跡システムを備える。磁気追跡システムは、患者治療台１０３に取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサを備えることが好ましい。
【００１７】
制御装置１０１は、治療の標的の位置を線形加速器システムのアイソセンタと比較することによって、治療の標的と患者の動きによって生じた線形加速器システムのアイソセンタとの位置のずれを検出し、治療の標的を治療用放射線処置システム１０６の放射線処置源に対して位置合わせするようにロボット式の患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を実行するための動作コマンド信号を生成するようにされている。
【００１８】
別の実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作は、呼吸運動、患者の心臓の心拍運動、くしゃみ、咳、又はしゃっくり、患者の１つ又は複数の解剖学的な部分の筋肉の移動などの様々な動作に対応することができる。
【００１９】
別の実施形態では、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を治療前の画像と比較し、（ロボット・ベースの治療用放射線処置システムで）患者治療台１０３及び／又は治療用放射線処置システム１０６の放射線源を使用して患者を再び位置決めし、又は治療計画に対応するように患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の放射線源の位置を調整することによる組織の変形によって生じる可能性のある腫瘍のジオメトリの変化を検出し、それに対応するようになされることができる。
【００２０】
制御装置１０１は、患者治療台１０３と信頼性のある通信インターフェースを確立し、維持するソフトウェアを有する。ソフトウェアは、患者治療台１０３に関して開発されたインターフェース仕様を使用する。制御装置１０１は、撮像システム１０７からの患者の位置と向きの情報を、患者治療台１０３の運動能力の自由度での動きの適切な単位に変換するソフトウェアをさらに備える。制御装置１０１は、患者を位置決めするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動きを監視し、開始するために、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５を治療用放射線処置システムのユーザ制御コンソールに供給するソフトウェアを備えることもできる。制御装置１００は、患者治療台１０３の通信又はソフトウェア制御での誤差を検出し、報告し、処理するソフトウェアも備えることができる。
【００２１】
制御装置１０１は、１つ又は複数のユーザが選択可能な機能を実行することによって、ユーザがロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作又は補正動作を対話式に制御可能にするために、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５などの少なくとも１つのユーザ・インターフェース・ユニットを備えることができる。１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット又は遠隔制御ユニットである。あるいは、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）である。
【００２２】
制御装置１０１とロボット式患者位置決めアセンブリ１００のその他の構成要素（例えば、ロボット・アーム１０２、患者治療台１０３、センサ・システム１０４、ユーザ・インターフェース１０５、治療用放射線処置システム１０６、撮像システム１０７など）との間の通信リンクは、信頼性があり、かつ適時の通信を維持するのに必要な帯域幅を有する無線リンク又は有線リンクである。
【００２３】
１つの実施形態では、治療用放射線処置システム１０６は、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線外科システムなどの放射線外科システムである。放射線外科システムは、関節型ロボット・アーム、治療用放射線を選択的に放射する関節型ロボット・アームの遠位端に装着された治療用放射線源、ｘ線撮像システム１０７、制御装置を有するロボットを備えている。１つの実施形態では、治療用放射線源はｘ線線形加速器である。ｘ線撮像システム１０７は、１つ又は複数の標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を表す画像データを生成する。ｘ線撮像システム１０７は、一対の診断ｘ線源と一対のｘ線撮像検出器４０８（又はカメラ）を備え、それぞれの検出器は、関連するｘ線源の反対側に配置される。患者治療台１０３（又は治療テーブル）は、治療中に患者を支持し、撮像システム１０７の２つのｘ線カメラとその対応する診断ｘ線源の間に配置できる。
【００２４】
撮像システム１０７は、リアルタイム又はほぼリアルタイムで治療の座標系での標的の位置と向きを示すｘ線画像を生成する。制御装置１０１は、それぞれが各固定された組の治療位置又はノードで、関連する線量率と線量時間を有する連続する所望のビーム経路からなる治療計画を生成するために、治療前の走査データＣＴ（及び／又はＭＲＩデータ、ＰＥＴデータ、超音波走査データ、及び／又は蛍光透視画像データ）とユーザ入力に応答性に優れた治療計画及び送出ソフトウェアを含む。制御装置の指示に応答して、ロボット・アームは各ノードを通して連続的かつ順次にｘ線線形加速器を移動させ、方向づけをし、ｘ線線形加速器は制御装置によって指示される必要な線量を送出する。治療前の走査データは、例えばＣＴスキャン・データ、ＭＲＩスキャン・データ、ＰＥＴスキャン・データ、超音波スキャン・データ、及び／又は蛍光透視画像データを含む。
【００２５】
患者の治療用放射線処置システム１０６で治療を行う前に、撮像システム１０７によって確立された基準系内での患者の位置と向きは、治療を計画するのに使用される画像を供給されたＣＴ（あるいはＭＲＩ、ＰＥＴ又は蛍光透視）スキャナの基準系内で患者が有する位置と向きに適合するように調整されなければならない。１つの例示の実施形態では、この位置合わせは、５つ又は６つのすべての回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に対して１ミリメートルの１０分の１及び１度の１０分の１内で行われなければならない。
【００２６】
ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３は、画像誘導式のロボット・ベースの治療用放射線処置システム（及び、特にＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ’ｓ（登録商標）システム）に関連して本明細書に説明することができるが、ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３は、ガントリー・ベースの（アイソセンタの）治療システムなどのその他のタイプのシステムにも使用することができる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、あるいは、例えば手術室（ＯＲ）テーブルとして、又はＣＴスキャニング又はＭＲＩプロセスなどでの支持デバイスとしてのその他の医療用途に使用できることも理解されたい。
【００２７】
図２Ａは、５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを備えるロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す。図２Ａのロボット式患者位置決めアセンブリは、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック・マウント・アセンブリ２５０、トラック２６０を有するロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、コラム２７０を備える。患者治療台１０３は、ツール・ヨー関節、ツール・ピッチ関節、ツール・ロール関節を備えるリスト・アセンブリ２２０に回転可能に取り付けられている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節は、装着プレート２１１に連結され、その装着プレート２１１は、患者治療台１０３の底部に取り付けられている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節により、ｚ軸、すなわち図２Ａの軸６に沿ったヨー回転での患者治療台１０３の回転運動が容易になる。ツール・ピッチ関節は、ツール・ヨー関節に連結され、ｙ軸、すなわち図２Ａの軸５に沿ったピッチ回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。ツール・ロール関節は、ツール・ピッチ関節に連結され、ｘ軸、すなわち図２Ａの軸４に沿ったロール回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。
【００２８】
エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結されている。エルボ・アセンブリ２３０は、３つの駆動シャフトと３つのモータを備えることができる。１つの実施形態では、本明細書で論じられるモータは、ステップ・モータである。あるいは、モータは、当業者によって知られるサーボ・モータ又はその他のモータである。第１の駆動シャフトは、ツール・ヨー関節と第１のモータに連結されている。第１のモータと駆動シャフトは、ヨー軸、すなわち軸６に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第２の駆動シャフトは、ツール・ピッチ関節と第２のモータに連結されている。第２のモータと駆動シャフトは、ピッチ軸、すなわち軸５に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第３の駆動シャフトは、ツール・ロール関節と第３のモータに連結されている。第３のモータと駆動シャフトは、ロール軸、すなわち軸４に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。１つの例示の実施形態では、エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結する遠位端部での直径が１０インチ（１０”）である。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、およそ３から２０インチ（３”〜２０”）の範囲の直径を有している。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、例えば長方形、卵形、又はその他の知られた形状などの円形とは別の形状を有することができ、エルボ・アセンブリ２３０は、その断面が３インチ（３”）から２０インチ（２０”）の間の最小の測定値を有している。
【００２９】
ショルダ・アセンブリ２４０は、エルボ関節によってエルボ・アセンブリ２３０に、ショルダ関節によってトラック装着アセンブリ２５０に連結されている。エルボ関節は、エルボ・ギアボックスを備え、そのエルボ・ギアボックスは回転軸、すなわち図２Ａの軸３でのロボット・アーム２０２のエルボ・アセンブリ２３０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ関節は、ショルダ・ギアボックスを備え、そのショルダ・ギアボックスは回転軸、すなわち図２Ａの軸２でのロボット・アーム２０２のエルボ・アセンブリ２４０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ・アセンブリ２４０とエルボ・アセンブリ２３０のショルダ・ギアボックス及びエルボ・ギアボックスにより、例えば床と平行な（ｘ、ｙ）平面など、２次元水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスは、およそ２００対１（２００：１）の歯車減速比を有する。エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスの２００：１の歯車減速比は、およそ０から６０ミリメートル（０〜６０ｍｍ）の範囲である患者治療台１０３でのたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にすることができる。例示の実施形態では、たわみ誤差２６１は、およそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）である。あるいは、歯車減速比は、およそ１０対１（１０：１）の歯車減速比からおよそ６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲を有している。５００ポンド（５００ｌｂ）までの患者の荷重を支持することに言及する場合、本明細書に説明された構造は安全基準を尊守するために患者の荷重の重量の４倍（４Ｘ）を支持できることに留意されたい。さらに、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを使用して図示されるが、図２Ｆのたわみ誤差２６１は、本明細書に説明される６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度の別のロボット・アームの実施形態に適用される。
【００３０】
１つの実施形態では、制御装置１０１、ロボット・アーム２０２のショルダ・ギアボックス及びエルボ・ギアボックス、トラック装着アセンブリ２５０、リスト・アセンブリ２２０は、ドイツ連邦共和国のＫＵＫＡ Ｒｏｂｏｔｅｒ ＧｍｂＨによって製造された構成要素を備えることができる。
【００３１】
トラック装着アセンブリ２５０は、トラック２６０とショルダ・アセンブリ２４０のショルダ関節に連結されている。トラック装着アセンブリ２５０とトラック２６０により、実質的に鉛直な、線形の軸、すなわち図２Ａの軸１での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）は、２次元水平面（ｘ、ｙ）に実質的に垂直である。１つの実施形態では、トラックは、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けることができる。コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床、又は床下のピット内に固定又は装着できる。別の実施形態では、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の天井に固定又は装着できる。あるいは、トラック２６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。コラム２７０は、コラムの奥行き２７１とコラムの幅２７２を備える。１つの実施形態では、コラムの奥行き２７１は、少なくともおよそ１０インチ（１０”）であり、コラムの幅２７２は、少なくともおよそ１５インチ（１５”）である。１つの例示の実施形態では、コラムの奥行き２７１は、少なくともおよそ１７インチ（１７”）であり、コラムの幅２７２は、少なくともおよそ２２インチ（２２”）である。１つの実施形態では、コラム２７０は、少なくともおよそ８００ｉｎ4のｘ軸の周りの主慣性モーメントを有する。１つの例示の実施形態では、ｘ軸の周りの主慣性モーメントは、およそ１２００ｉｎ4である。
【００３２】
リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック装着アセンブリ２５０、トラック２６０の上記に示した配置により、５つの回転の自由度と１つの平行移動の実質的に鉛直な、線形の自由度を使用して、患者治療台１０３の位置決めを行う。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のロボット・アーム２０２の５つの回転、及び１つの平行移動の実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、ロボット・アーム２０２の機械的な動作の範囲内の作業空間などの、所望の治療領域内の実質的に任意の場所に患者治療台１０３上の患者を位置決めすることができる。ロボット・アーム２０２は、患者治療台１０３を作業空間又は治療領域内での複数の位置にツール中心点（tool center position：ＴＣＰ）又はアイソセンタを有するように位置決めすることができる。ロボット・アーム２０２は、下記に論じられるように特定の患者用の載せ／降ろす位置を設けることもできる。ロボット・アーム１０２は、５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦに沿って患者治療台１０３の動作を容易にするように構成されている。１つの例示の実施形態では、５つのＤＯＦは、互いに直交する、水平な座標軸（ｘ、ｙ）に沿った平行移動に関する２つの回転軸、及びｘ、ｙ、ｚ軸のそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平な座標軸（ｘ、ｙ）に実質的に垂直な（ｚ）座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００３３】
１つの実施形態では、ロボット・アーム２０２は、制御装置１０１からの方向に従って患者治療台１０３を移動させるための１つ又は複数の患者治療台の動作アクチュエータを備える。テーブル・インターフェース・モジュールにより、患者治療台１０３がセンサ・システム１０４、ロボット・アーム１０２のアクチュエータ、制御装置１０１、治療用放射線処置システム１０６、ユーザ・インターフェース１０５と連携できる。電子回路モジュールは、患者治療台１０３がロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作中に妨害物と衝突しないことを確実にするために、周囲の障害のモデルに対する患者治療台の位置を独立にチェックすることができる。
【００３４】
図２Ａの例示の実施形態では、患者治療台１０３は治療テーブルであるが、その他の実施形態では、（テーブル、椅子、又はベンチなどの）その他のタイプの支持デバイスが使用できる。
【００３５】
図２Ｂは、装着プレートを備える患者治療台の１つの実施形態を示す。装着プレート２１１は、患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、装着プレート２１１は、偏心位置又は旋回点で患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、患者治療台１０３の長さ２１５はおよそ４８インチから１４５インチ（４８”〜１４５”）の範囲である。患者治療台１０３の幅２１４はおよそ１０インチから４５インチ（１０”〜４５”）の範囲である。１つの例示の実施形態では、長さ２１５はおよそ７８インチであり、幅２１４はおよそ２０インチ（２０”）である。
【００３６】
１つの実施形態では、偏心位置２１７は、およそ患者治療台１０３の長さ２１５に対して患者治療台１０３の一方の側面（例えば、患者のヘッド・レストを備える側面）からおよそ５０から７５インチ（５０”〜７５”）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対して患者治療台１０３の一方の側面から５０インチ（５０”）である。１つの実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の中心位置２１６から偏心長さの距離２１２と偏心幅の距離２１８である。１つの実施形態では、偏心長さの距離２１２は、長さ２１５に対する中心位置２１６から患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にあり、偏心幅の距離２１８は、幅２１４に対する中心位置２１６から患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対する中心位置２１６からおよそ２１インチ（２１”）であり、患者治療台１０３の幅２１４に対する中心位置２１６からおよそ４インチ（４”）である。言い換えれば、偏心長さの距離２１２は、２１インチ（２１”）であり偏心幅の距離２１８は４インチ（４”）である。別の実施形態では、偏心位置２１７は百分率によって表現でき、例えば偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対しておよそ５０〜８５％以内、及び患者治療台１０３の幅２１４に対しておよそ０〜５０％以内に配置できる。あるいは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３の長さ２１５及び幅２１４に対する中心位置２１６にある患者治療台１０３に連結されている。
【００３７】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、およそ０．７５インチから３インチの範囲の厚さ２１３を有する。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ２１３を有する。別の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ２１３、およそ７７インチの長さ２１５、及びおよそ２０インチの幅２１４を有する。
【００３８】
図２Ｃは、患者治療台の１つの実施形態の断面図を示す。患者治療台１０３は、放射線透過性材料から作製できる。１つの実施形態では、患者治療台１０３は、表面材料２５６と本体材料２５７を備える。１つの例示の実施形態では、表面材料２５６は炭素繊維であり、本体材料２５７は発泡体である。あるいは、その他の放射線透過性材料は、表面及び本体の材料に使用できる。１つの実施形態では、表面材料２５６は、表面厚さ２５８を有する。表面厚さ２５８は、およそ０．０２インチから０．１２インチの範囲である。１つの例示の実施形態では、表面厚さは、およそ０．０５８インチである。
【００３９】
図２Ｄは、装着プレート、傾斜センサ、加速度計、緩衝装置を備える患者治療台の１つの実施形態の図を示す。この実施形態では、緩衝装置２１９は、装着プレート２１１と患者治療台１０３に連結されている。緩衝装置２１９は、ゴム又はプラスチックなどの緩衝材料を含む。あるいは、緩衝装置２１９は、ばね型の要素などの振動を低減又は緩衝するための当分野で知られる別のデバイスである。
【００４０】
傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３に装着できる。傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３の角度を検出する二軸傾斜センサである。傾斜センサ２８０は、制御装置１０１に連結され、１つ又は複数の軸に関する角度測定値などの患者治療台１０３の傾斜に関する情報を送るように構成されている。傾斜センサ２８０は、治療中に患者が患者治療台１０３から落下するのを防止することができる。傾斜センサ２８０は、患者が患者治療台１０３から落下しないように安心感を得られるようにすることもできる。傾斜センサ２８０により、治療中に患者が落下し又は不快になるのを防ぐためのレールなしに患者治療台１０３が動作できる。１つの実施形態では、傾斜センサ２８０は１軸の傾斜センサであり、１つ又は複数の傾斜センサがロール回転とピッチ回転での患者治療台１０３の傾斜を検出するように使用できる。別の実施形態では、傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３のピッチ回転とロール回転の両方の傾斜角度に関する情報（例えば、角度測定値など）を検出し、それを制御装置１０１に送る２軸傾斜センサである。あるいは、３軸傾斜センサなどの当業者に知られたその他の傾斜センサを使用できる。傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３のロール及び／又はピッチ角度が予め構成された角度に達したとき検出し、患者が落下するのを防止するために予め構成された角度を超えないように患者治療台１０３の動作を停止するように構成されている。１つの実施形態では、予め構成された角度は、およそ６から９度（６〜９°）の範囲である。１つの例示の実施形態では、予め構成された角度は７度（７°）である。あるいは、ロール軸又はピッチ軸の動作中に患者治療台１０３の動きが予め構成された角度を超えるのを防止するために、その他の特定の角度を使用できる。１つの実施形態では、傾斜センサ２８０は、カリフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＣｒｏｓｓｂｏｗ社によって製造された構成要素を備えることができる。
【００４１】
加速度計２８１を、患者治療台１０３に装着できる。加速度計２８１は、患者治療台１０３の加速度を検出する。加速度計２８１は、制御装置１０１に連結され、患者治療台１０３の加速度に関する情報を送るように構成されている。加速度計は、治療中に患者が患者治療台１０３から落下するのを防止することができる。１つの実施形態では、加速度計２８１は、カリフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＣｒｏｓｓｂｏｗ社によって製造された構成要素を備えることができる。１つの実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、傾斜センサ２８０のみを備えることができる。あるいは、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、加速度計２８１のみを備えることができる。その他の実施形態の議論を不明瞭にしないために、その他の図には示されないが、緩衝装置２１９、加速度計２８１、傾斜センサ２８０は、本明細書に説明されるその他の実施形態で使用できることも留意されたい。
【００４２】
図２Ｅは、トラック装着アセンブリの１つの実施形態を示す。トラック装着アセンブリ２５１は、図２Ａのトラック２６０とショルダ・アセンブリ２４０に連結される。ロボット・アーム２０２のトラック装着アセンブリ２５０の構造と動作に対する本明細書の説明は、トラック装着アセンブリ２５１に適用されることに留意されたい。トラック装着アセンブリ２５１は、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３とを備える。１つの実施形態では、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３は、別々の構成要素である。あるいは、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３は１つの一体化した片である。トラック装着カラー２５２は、前部高さ２５４と後部高さ２５５を有し、後部高さ２５５は、前部高さ２５４よりもトラックにより近くにある。１つの実施形態では、トラック装着カラー２５２の後部高さは少なくとも１１インチ（１１”）である。別の実施形態では、トラック装着カラー２５２は、トラック装着プレート２５３から最も遠い端部よりも高さが大きくなっているトラック装着プレート２５３に最も近い端部から、高さが先細りになっている。そのような実施形態では、トラック装着プレート２５３から最も遠い端部での前部高さ２５４は、少なくとも５インチ（５”）であり、トラック装着プレート２５３に最も近い端部での後部高さ２５５は、少なくとも１１インチ（１１”）である。
【００４３】
１つの実施形態では、偏心位置２１７での装着プレート２１１に連結された患者治療台１０３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。別の実施形態では、患者治療台１０３の厚さ２１３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。あるいは、偏心位置２１７での装着プレート２１１への患者治療台１０３の連結、及び患者治療台の厚さ２１３の両方によって、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持が可能になる。患者治療台１０３及びロボット・アーム２０２は、５００ポンドより大きな重量を支持できることに留意されたい。
【００４４】
図３Ａは、６つの回転の自由度と１つの実質的に水平な、線形の自由度を有するロボット・アームを有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す。図３Ａに示されるように、ロボット式患者位置決めアセンブリは、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、プレート部材３８０、トラック・マウント・アセンブリ３５０、トラック３６０を有するロボット・アーム３０２、及び、患者治療台１０３（図３Ａには示されない）を備える。上述のように、患者治療台１０３は、ツール・ヨー関節、ツール・ピッチ関節、ツール・ロール関節を備えるリスト・アセンブリ２２０に回転可能に取り付けれれている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節は装着プレート２１１に連結され、その装着プレート２１１は、患者治療台１０３の底部に連結されている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節により、ヨー軸、すなわち図３Ａの軸６に沿ったヨー回転での患者治療台１０３の回転運動が行われる。ツール・ピッチ関節はツール・ヨー関節に連結され、ピッチ軸、すなわち図３Ａの軸５に沿ったピッチ回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。ツール・ロール関節はツール・ピッチ関節に連結され、ロール軸、すなわち図３Ａの軸４に沿ったロール回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。
【００４５】
エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結されている。エルボ・アセンブリ２３０は、３つの駆動シャフトと３つのモータを備えている。第１の駆動シャフトは、ツール・ヨー関節と第１のモータに連結されている。第１のモータと駆動シャフトは、ヨー軸、すなわち図３Ａの軸６に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第２の駆動シャフトは、ツール・ピッチ関節と第２のモータに連結されている。第２のモータと駆動シャフトは、ピッチ軸、すなわち図３Ａの軸５に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第３の駆動シャフトは、ツール・ロール関節と第３のモータに連結されている。第３のモータと駆動シャフトは、ロール軸、すなわち図３Ａの軸４に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。１つの例示の実施形態では、エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結する遠位端部での直径が１０インチ（１０”）である。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、およそ３から２０インチ（３”〜２０”）の直径を有している。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、例えば長方形、卵形、又はその他の知られた形状などの円形とは別の形状を有することができ、エルボ・アセンブリ２３０は、その断面が３インチ（３”）から２０インチ（２０”）の間の最小の測定値を有している。１つの実施形態では、患者治療台１０３に連結されたエルボ・アセンブリの１０インチの直径は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。
【００４６】
ショルダ・アセンブリ２４０は、エルボ関節によってエルボ・アセンブリ２３０に連結され、ショルダ関節によってトラック装着アセンブリ３５０に連結されている。エルボ関節はエルボ・ギアボックスを備え、そのエルボ・ギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸３でのロボット・アームのエルボ・アセンブリ２３０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ関節はショルダ・ギアボックスを備え、そのショルダ・ギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸２でのロボット・アームのショルダ・アセンブリ２４０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ・アセンブリ２４０、及びエルボ・アセンブリ２３０のショルダ・ギアボックスとエルボ・ギアボックスにより、例えば床と平行な（ｘ、ｙ）平面など、２次元水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスはおよそ２００対１（２００：１）の歯車減速比を有する。エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスの２００：１の歯車減速比は、およそ０から６０ミリメートル（０〜６０ｍｍ）の範囲である患者治療台１０３でのたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にすることができる。１つの例示の実施形態では、たわみ誤差２６１は、およそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）である。あるいは、歯車減速比は、およそ１０対１（１０：１）の歯車減速比からおよそ６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲にある。
【００４７】
プレート部材３８０は、ショルダ・アセンブリ２４０のショルダ関節に連結され、トラック装着アセンブリ３５０に回転可能に装着される。プレート部材はギアボックスを備え、そのギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸１でのロボット・アームのプレート部材３８０の回転運動を駆動するように構成されている。プレート部材のギアボックスにより、床に実質的に平行な水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、プレート部材３８０のギアボックスは、歯車減速比を有する。プレート部材３８０のギアボックスの歯車減速比は、およそ２５０対１からおよそ３００対１（２５０：１〜３００：１）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、プレート部材のギアボックスの歯車減速比はおよそ３００：１である。
【００４８】
１つの実施形態では、トラック装着アセンブリ３５０は、図２Ｅに対する上記の議論で明記したものと同様の寸法を有する。あるいは、その他の寸法が使用できる。
【００４９】
１つの実施形態では、リスト、エルボ、ショルダのアセンブリ２２０、２３０、２４０と、ロボット・アーム３０２のプレート部材３８０は、ドイツ連邦共和国のＫＵＫＡ Ｒｏｂｏｔｅｒ ＧｍｂＨによって製造された構成要素を備えることができる。
【００５０】
トラック装着アセンブリ３５０は、トラック３６０とプレート部材３８０に連結されている。トラック装着アセンブリ３５０とトラック３６０により、実質的に水平な、線形の軸、すなわち図３Ａの軸７での患者治療台１０３の平行移動が行われる。実質的に水平な、線形の軸（ｘ、ｙ）は、２次元鉛直面（ｚ）に実質的に垂直である。トラック３６０は床に連結される。別の実施形態では、トラック３６０は、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けられてもよい。コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床、又は床下のピット内に固定又は装着できる。別の実施形態では、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の天井に固定又は装着できる。あるいは、トラック３６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。
【００５１】
リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、プレート部材３８０、トラック装着アセンブリ３５０、トラック３６０の上記に示した配置により、６つの回転の自由度と１つの平行移動の実質的に水平な、線形の自由度を使用して、患者治療台１０３の位置決めが行われる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のロボット・アーム３０２の６つの回転、及び１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、ロボット・アーム３０２の機械的な動作の範囲内の作業空間などの、所望の治療領域内の実質的に任意の場所に患者治療台１０３上の患者を位置決めすることができる。ロボット・アーム３０２は、患者治療台１０３を作業空間又は治療領域内での複数の位置にツール中心点（ＴＣＰ）を有するように位置決めすることができる。ロボット・アーム３０２は、特定の患者用の載せ／降ろす位置を設けることもできる。１つの実施形態では、６つのＤＯＦは、互いに直交する座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）に沿った平行移動に関する３つの回転軸と、ｘ、ｙ、ｚ軸の周りのそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に水平な、線形のＤＯＦは、鉛直な座標軸（ｚ）に実質的に垂直な座標軸（ｘ、ｙ）での実質的に水平な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００５２】
１つの実施形態では、ロボット・アーム３０２は、制御装置１０１からの方向に従って患者治療台１０３を移動させるための１つ又は複数の患者治療台の動作アクチュエータを備える。テーブル・インターフェース・モジュールにより、患者治療台１０３は、センサ・システム１０４、ロボット・アーム３０２／１０２のアクチュエータ、制御装置１０１、治療用放射線処置システム１０６、ユーザ・インターフェース１０５と連携できる。電子回路モジュールは、患者治療台１０３がロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作中に妨害物と衝突しないことを確実にするために、周囲の障害のモデルに対する患者治療台の位置を独立にチェックすることができる。
【００５３】
上述のように、患者治療台１０３は、少なくとも５つの回転の自由度、すなわち２つの平行移動の自由度（ｘ、ｙ軸）（それぞれ図２Ａの軸２と３）、３つの回転の自由度（ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸）（図２Ａの軸６、５、４）、及び１つの実質的に鉛直な、線形の自由度（実質的に鉛直な線形の軸）（図２Ａの軸１）で動作することが可能である。あるいは、患者治療台１０３は、６つの自由度すべて、すなわち３つの平行移動の自由度（ｘ、ｙ、ｚ軸）（それぞれ図３Ａの軸３、２、１）に加え、３つの回転の自由度（ロール回転、ピッチ回転、ヨー回転）（図３Ａのそれぞれ軸６、５、４）と、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度（実質的に鉛直な線形の軸）（図３Ａの軸７）で動作することが可能である。制御装置１０１によって生成された動作コマンド信号は、様々な自由度でロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を制御することができる。１つの実施形態では、処置システム１０６に対する患者治療台１０３の位置は、調和した動作を行うことができるように認識される。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３と処置システム１０６の両方は、一般の（又は「室の」）座標系を参照できる。
【００５４】
図３Ｂは、図３Ａのロボット・アームに連結された患者治療台の１つの実施形態を示す。ロボット・アーム３０２は、装着プレート２１１に連結されている。ロボット・アーム３０２は、トラック３６０に連結されている。この実施形態では、トラック３６０は床に装着され、トラック収容部３７０に収容されている。別の実施形態では、トラック３６０は、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けられている。上記に論じられたように、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床か天井、又は床下のピット内に固定又は装着できる。あるいは、トラック３６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。図３Ｂのロボット・アーム３０２は、上記に論じたように、図３Ａのロボット・アーム３０２を構成する部材とアセンブリを備えるが、これらの部材とアセンブリは、ロボット・アーム３０２や患者治療台１０３の連結の議論を不明瞭にしないために図３Ｂに対しては論じられない。
【００５５】
図３Ｂでは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、装着プレート２１１は、偏心位置又は旋回点で患者治療台１０３に取り付けられる。１つの実施形態では、患者治療台１０３の長さ３１５はおよそ４８インチから１４５インチ（４８”〜１４５”）の範囲である。患者治療台１０３の幅３１４はおよそ１０インチから４５インチ（１０”〜４５”）の範囲である。１つの例示の実施形態では、長さ３１５はおよそ７８インチであり、幅３１４はおよそ２０インチ（２０”）である。
【００５６】
１つの実施形態では、偏心位置３１７は、およそ患者治療台１０３の長さ３１５に対して患者治療台１０３の一方の側面（例えば、患者のヘッド・レストを備える側面）からのおよそ５０から７５インチ（５０”〜７５”）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対して患者治療台１０３の一方の側面から５０インチ（５０”）である。別の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の中心位置３１６からの偏心長さの距離３１２と偏心幅の距離３１８である。１つの実施形態では、偏心長さの距離３１２は、長さ３１５に対する中心位置３１６からの患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にあり、偏心幅の距離３１８は、幅３１４に対する中心位置３１６からの患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にある。例示の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対する中心位置３１６からおよそ２５インチ（２５”）であり、患者治療台１０３の幅３１４に対する中心位置３１６からおよそ４インチ（４”）である。言い換えれば、偏心長さの距離３１２は２１インチ（２１”）であり、偏心幅の距離３１８は４インチ（４”）である。別の実施形態では、偏心位置３１７は百分率によって表現でき、例えば偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対しておよそ５０〜８５％以内、及び患者治療台１０３の幅３１４に対しておよそ０〜５０％以内に配置できる。あるいは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３の長さ２１５及び幅２１４に対する中心位置２１６にある患者治療台１０３に連結されている。
【００５７】
１つの実施形態では患者治療台１０３は、およそ０．７５インチから３インチの範囲の厚さ３１３を有している。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ３１３を有する。１つの別の例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ３１３、およそ７７インチの長さ３１５、およそ２０インチの幅３１４を有する。図２Ｃの議論に関連して上記に論じられるように、患者治療台１０３は放射線透過性材料から作製できる。１つの実施形態では、患者治療台１０３は、表面材料２５６と本体材料２５７を備える。１つの例示の実施形態では、表面材料２５６は炭素繊維であり、本体材料２５７は発泡体である。あるいは、その他の放射線透過性材料が表面と本体の材料に使用できる。１つの実施形態では、表面材料２５６は、表面厚さ２５８を有する。表面厚さ２５８は、およそ０．０２インチから０．１２インチの範囲である。１つの例示の実施形態では、表面厚さは、およそ０．０５８インチである。
【００５８】
１つの実施形態では、偏心位置３１７での装着プレート２１１に連結された患者治療台１０３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。別の実施形態では、患者治療台１０３の厚さ３１３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。あるいは、偏心位置３１７での装着プレート２１１への患者治療台１０３の連結、及び患者治療台の厚さ３１３の両方によって、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持が可能になる。患者治療台１０３及びロボット・アーム３０２は、５００ポンドより大きな重量を支持できることに留意されたい。１つの実施形態では、患者治療台１０３及びロボット・アーム３０２は、静止した位置で、およそ２０００ポンド（２０００ｌｂ）までの患者の荷重を支持可能にすることができる。
【００５９】
図４Ａ、４Ｂは、５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリ１００の例示の位置をロボット・ベースの線形加速器システム４０６と共に示す。図４Ａ、４Ｂのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、装着プレート２１１、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック装着アセンブリ２５０、トラック２６０、コラム２７０、ロボット・アーム４０２を有するロボット・ベースの線形加速器システム４０６、及び撮像システム１０７のｘ線撮像源４０７を備える。例示の実施形態では、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線外科システム、又は別のロボット・ベースの線形加速システムである。図４Ａのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、荷重（例えば患者などの）を有する患者治療台１０３の例示の低い位置、又は載せ／降ろす位置を示す。１つの実施形態では、低い位置は、患者を載せ／降ろすする予めプログラムされた位置である。低い位置又は載せ／降ろす位置は、およそ床から１６から２０インチ（１６”〜２５”）の範囲にある。この実施形態では、患者は車椅子から患者治療台１０３に載せられる。あるいは、位置はユーザがユーザ・インターフェース１０５によって、ロボット・アーム２０２と患者治療台１０３を手動で制御することができる。
【００６０】
図４Ｂのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３の例示の高い又は「治療」位置を示す。この例示の実施形態では、高い又は「治療」位置は、患者を載せ／降ろすするための図４Ａの低い位置よりも高い。１つの実施形態では、高い位置は、治療を始める前のデフォルト位置である。この「治療」位置は、制御装置１０１で予めプログラムでき、又はその代わりにユーザ・インターフェース１０５からユーザが手動制御することができる。
【００６１】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、患者が患者治療台１０３を通して撮像できるように放射線透過性材料で作製できる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００と共に使用できる例示の撮像システム１０７、及びロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、２つのｘ線撮像源４０７、それぞれのｘ線撮像源と関連付けられた電源、１つ又は２つの撮像検出器４０８、制御装置１０１を備える。ｘ線撮像源４０７は、例えば約９０度角度的に離れた状態で装着でき、治療標的（例えば患者内の腫瘍）を通して検出器４０８に向けられる。あるいは、それぞれのｘ線源によって照射される単一の大きな検出器が使用できる。単一の検出器の撮像システム１０７では、２つのｘ線源４０７が両方の画像を単一の検出器の表面上に保つために９０度未満の角度で離れて配置させることもできる。
【００６２】
画像の拡大を最小限に抑え、したがって検出器４０８に必要な寸法を最小限に抑えるために、検出器４０８は治療の標的の下、例えば床、患者治療台１０３、又は患者治療台１０３の下に配置でき、ｘ線撮像源４０７は、治療の標的の上（例えば治療室の天井など）に配置できる。別の実施形態では、例えばｘ線撮像源４０７が治療の標的の下にあり、検出器４０８が治療の標的の上にあるように、ｘ線撮像源４０７と検出器４０８の位置を逆にすることができる。別の実施形態では、治療用放射線処置システム１０６のガントリーの揺動が制限されていることにより、また拡大効果を低減するため、検出器４０８は、ガントリーが撮像システム１０７と干渉しない様式で配置できるようにしながら、それらが撮像する位置に移動し、治療用放射線処置システム１０６の治療用ビームの送出中にはそこを離れるように配置できる。
【００６３】
検出器４０８は、患者の画像情報を生成し、それを制御装置１０１に送ることができる。制御装置１０１は、所望の治療位置に対して患者の位置を決定するためのすべての画像計算を行い、様々な自由度に関する補正を生成する。補正は、自動的に、患者を自動的に位置合わせするためにロボット式患者位置決めアセンブリ１００に加えられ、かつ／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９に対する患者の位置を自動的に調整するために制御装置１０１に送られ、かつ／又はユーザがロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９に対する患者の位置を手動で調整するためにユーザ・インターフェース・ユニット１０５に送られる。
【００６４】
前述のように、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、センサ・システム１０４を介した患者治療台１０３の位置、及びリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像データを介した治療の標的の位置を知ることができ、また同時に線形加速器システムの位置を知り、治療の標的を治療用放射線処置システム１０６の放射線治療源に対して位置合わせするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を実行するための動作コマンド信号を生成することができる。治療用放射線処置システム１０６に関してロボット・ベースの線形加速器システム４０６を使用した１つの実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に対して使用可能な作業空間を最大にするような様式で、制御装置１０１を使用して治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源の動作と動的に調和できる。言い換えれば、制御装置１０１を使用して治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源の動作を動的に調和させることによって、（図４Ａ、４Ｂに示されるように）例えば検出器４０８及び／又はｘ線撮像源４０７による障害のない、患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の向きと位置の数の増加から治療の標的の使用可能な数が増加する。この実施形態では、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療ｘ線源のロボットが実行した動きは、治療ｘ線源と患者治療台１０３の間の相対運動によって標的の領域全体にわたって所望の放射パターンの送出が確実になるように、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作によって補足される。
【００６５】
１つの実施形態では、患者治療台１０３の動作及び治療用放射線処置システム１０６のｘ線線形加速器の動作の組合せは、治療用放射線処置システム１０６に対して使用可能な作業空間を最大限にするように動的に調和及び制御される。
【００６６】
ロボット・アーム２０２は、作業空間又は治療領域内の複数の位置でツール中心点（ＴＣＰ）又は治療の標的を有するように患者治療台１０３を位置決めすることができる。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームは、作業空間又は治療領域内の複数の位置で線形加速器の治療用放射線源４０９のアイソセンタを位置決めすることもできる。しかし作業空間又は治療領域は、例えば、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又は治療用放射線処置システム１０６の構成要素、撮像システム１０７、及び／又はロボット・アーム１０２に関連するそれらのロボット・アームのいずれかの間の衝突のおそれによって生じる障害、あるいはこれらの上述の構成要素のうちの任意のものを備えるロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９の放射線ビームの障害などの、位置決めの制約によって制限される可能性がある。例えば、ｘ線撮像源４０７は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９が、ｘ線撮像源４０７が装着される場所に配置されるのを阻止する可能性があり、それは、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６をそこに装着すると（例えば衝突の障害などの）衝突のおそれが生じることになるからである。同様に、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９は、（例えば衝突の障害などの）検出器４０８の配置のため患者治療台１０３の下に配置することができない。配置の制約の別の例は、例えば検出器４０８及び／又は（例えばビームの障害などの）ｘ線撮像源４０７などのその他の構成要素による治療用放射線源４０９からの放射線ビームの障害である。
【００６７】
１つの実施形態では、制御装置１０１は、患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９の向きと位置を動的に調和させるために、ロボット・アームを使用した５つの回転の自由度と１つの平行の実質的に鉛直な、線形の自由度に沿った患者治療台と、ロボット・ベースの線形加速器システムのロボット・アームを使用した少なくとも５つの回転の自由度に沿ったロボット・ベースの線形加速器システムとを組み合わせて動的に動かすように構成されている。患者治療台と治療放射線源の間の動きの動的な調和は、ロボット・アームの機械的な動作の範囲内で治療の標的の数を増加させることができる。
【００６８】
制御装置１０１は、ロボット・アームとロボット・ベースの線形加速器システムの機械的な動作の範囲内の配置の制約によって生じる以前に障害になった位置において治療の標的を形成するように、患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システムを位置決めするように構成されている。１つの実施形態では、以前に障害になった位置は、例えば、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又はロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素に関連するそれらのロボット・アームのいずれかの間などの衝突のおそれの障害によって生じる可能性がある。あるいは、以前に障害になった位置は、治療用放射線源４０９の放射線ビームの、例えば、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素との障害によって生じる可能性がある。
【００６９】
１つの実施形態では、患者の体を含む患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システム４０６のガントリー又はその他の移動部分との間での衝突のおそれを生じる可能性のある向き及び／又は位置に患者が配置されないことを確実にするために、衝突防止モデルを制御装置１０１に埋め込むことができる。
【００７０】
図４Ｃは、従来の治療テーブルの第１の側面に装着されたロボット・ベースの放射線外科システムのロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図を示す。この実施形態では、治療用放射線源４０９が図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は従来の治療テーブル４０１の一方の側面の床に装着されている。従来の治療台４０１は、床に装着された治療テーブルである。上述のように、治療用放射線源４０９は、ロボット・アーム４０２の機械的な動作の範囲内の３次元の作業空間に線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２（例えば関節型ロボット・アーム）を使用して配置できる。治療用放射線源４０９は、従来の治療テーブル４０１上の患者内の治療の標的から特定の距離にあるように配置できる。治療用放射線源４０９と患者の治療の標的との間の特定の距離は線源回転軸間距離（source axis distance：ＳＡＤ）である。ロボット・ベースの放射線源４０９は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２を使用して３−Ｄ作業空間内に配置し向けることができるので、放射線源４０９は、ＳＡＤに依存できる使用可能な表面領域全体４０４を有する。１つの実施形態では、ＳＡＤが固定された数値である場合、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形状を有する。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が、使用できる。使用可能な表面領域全体４０４は、放射線源４０９（例えばｘ線線形加速器）が治療用放射線を患者内の治療の標的に放射するように配置できる位置又はノードを表す。使用可能な表面領域全体４０４は、上記に説明した位置決めの制約によって制限される可能性がある。
【００７１】
１つの実施形態では、位置決めの制約は、治療テーブル又は台によって生じる可能性がある。１つの例示の実施形態では、位置決めの制約は、床に装着された従来の治療テーブルや、床に装着されたロボット・ベースの線形加速器システム４０６の障害による到達不可能な表面領域４０４を生じる可能性がある。あるいは、その他の障害によって、放射線源４０９が到達不可能な表面領域を有するようになる可能性がある。１つの実施形態では、到達不可能な表面領域４０４は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６が図４Ｃに示されるように、従来の治療テーブル４０１の一方の側面に装着されることによって生じる可能性がある。図４Ｃは、使用可能な表面領域全体４０４及び到達不可能な表面領域４０５の２次元の円形を含む。図４Ｃに２次元の円形として表されるが、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形の表面領域であることに留意されたい。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７２】
到達不可能な領域４０４は、図４Ｄに示されるような従来の治療テーブル４０１の反対側にロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームを装着するだけでは解消できないことに留意されたい。図４Ｄは、従来の治療テーブル４０１の第２の側面に装着されたロボット・ベースの放射線外科システム４０６のロボット・アームを有する治療用放射線源４０９の使用可能な表面領域全体４０４のトップダウン図を示す。１つの実施形態では、到達不可能な表面領域４０５は、従来の治療テーブル４０１とロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームとの障害によって残ったままである。言い換えれば、別の側面にロボット・ベースの放射線外科システムを装着するだけでは、到達不可能な領域４０５を生じる障害による位置決めの制約を克服することはできない。
【００７３】
図４Ｅは、治療用放射線源と患者治療台の１つの実施形態の使用可能な表面領域全体のトップダウン図を示す。この実施形態では、治療用放射線源４０９が、図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。この実施形態では、治療用放射線源４０９が、図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、患者治療台１０３の一方の側の床の定位置４０３ａに装着されている。あるいは、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、患者治療台１０３の反対の側の床に装着できる。患者治療台１０３は、ロボット・アーム２０２に連結されている。患者治療台１０３とロボット・アーム２０２の詳細はこれまでに本明細書に説明され、使用可能な表面領域全体４０４を増加させる議論を不明瞭にしないようにここでは繰り返されない。この実施形態では、患者治療台１０３とロボット・アーム２０２は鉛直に装着される。あるいは床又は天井に装着されたロボット・アームが使用できる。上述のように、治療用放射線源４０９は、ロボット・アーム４０２の機械的な動作の範囲内の３次元の作業空間に線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２（例えば関節型ロボット・アーム）を使用して配置できる。治療用放射線源４０９は、患者治療テーブル１０３上の患者の治療の標的から特定の距離ＳＡＤにあるように配置できる。ロボット・ベースの放射線源４０９は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２を使用して３−Ｄ作業空間内に配置し向けることができるので、放射線源４０９は、ＳＡＤに依存できる使用可能な表面領域全体４０４を有する。１つの実施形態では、ＳＡＤが固定された数値である場合、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形状を有する。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７４】
使用可能な表面領域全体４０４は、放射線源４０９（例えばｘ線線形加速器）が治療用放射線を患者の治療の標的に放射するように配置できる位置又はノードを表すことができる。使用可能な表面領域全体４０４は、上記に説明した配置の制約によって制限される可能性がある。
【００７５】
上述のように、位置決めの制約は、治療テーブル又は台によって生じる可能性がある。しかし、この実施形態では、患者治療台１０３とロボット・アーム２０２は、図４Ｃ、４Ｄに対して説明及び例示されたような到達不可能な領域４０５を排除するように位置決めされる。図４Ｅは、患者治療台４０３ｂのような患者治療台１０３の新しい位置を示す。この実施形態では患者治療台１０３の位置が位置４０３ａから４０３ｂに移動している。言い換えれば、ロボット・アーム２０２に連結された患者治療台１０３は、治療用放射線源４０９が治療用放射線を患者の治療の標的に放射するために配置できる使用可能な表面領域全体４０４を増加できる。あるいは、その他の移動が、到達不可能な表面領域を排除し、図４Ｅの使用可能な表面領域全体４０４を増加させるために使用できる。
【００７６】
図４Ｅは、使用可能な表面領域全体４０４の２次元の円形を含む。図４Ｃに２次元の円形として表されるが、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形の表面領域であることに留意されたい。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７７】
別の実施形態では、障害は、地面によって生じる可能性があり、したがって従来の治療テーブル４０１を使用する場合、障害によって、ほぼ球形の使用可能な領域の底部に到達不可能な表面領域が形成される。鉛直に装着されたロボット・アーム２０２と患者治療台１０３を使用することによって、患者治療台１０３は、第１の位置から第２のより高い位置に床から持ち上げることができ、それによって到達不可能な領域が排除され、使用可能な表面領域全体が増加する。あるいは、ロボット・アーム２０２と患者治療台１０３の動きを調和させることによって、例えば検出器４０８やｘ線撮像源４０７による障害などによるその他の到達不可能な表面領域を克服できる。
【００７８】
図４Ｆは台に装着されるロボット・アームの別の実施形態を示す。この実施形態では、ロボット・アーム２０２は、台の拡張装着領域４９１で患者治療台１０３に装着される。拡張装着領域４９１は、図４Ｆに示される以外の患者治療台の周囲に沿った別の位置に配置することもできることに留意されたい。あるいは、患者治療台１０３が装着領域で十分な厚さ２１３（図２Ｂに示される）であるとき、ロボット・アーム２０２は、拡張装着領域４９１を使用せずに台の縁部側面４９６に直接的に装着できる。拡張装着領域４９１（又はその代わりに縁部側面４９６）にロボット・アーム２０２の装着することにより、ロボット・アームをすべての支持された治療位置の撮像視野から外すことができるようになる（９０度の向きの位置の例が図４Ｇに関連して下記に説明される）。上記に論じたように、１つの実施形態では、患者治療台１０３は放射線透過性材料から構成される。しかし、ロボット・アーム２０２は、そのような放射線透過性材料から構成されなくてもよい。したがって、ロボット・アーム２０２は、透過して撮像できず、撮像システムに対して特定の位置に患者治療台１０３を移動させる場合に撮像の障害を生じる。
【００７９】
図４Ｇは、撮像システムに関連して図４Ｆの台を装着するロボット・アームの１つの実施形態の側面図と平面図を示す。図４Ａ、４Ｂに関連して上記に論じたように、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００と共に使用される撮像システムとロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、２つのｘ線撮像源（供給源Ａ及び供給源Ｂ）４０７と２つの撮像検出器（検出器Ａ及び検出器Ｂ）４０８を備えている。図４Ａ、４Ｂに示される検出器４０８に対する患者治療台１０３の向きでは、ロボット・アーム２０２は、検出器の撮像視野を干渉又は妨害する可能性がない。しかし、ロボット・アーム２０２が図４Ａ、４Ｂの向きに対しておよそ９０度で患者治療台１０３を向ける場合、ロボット・アーム２０２は、図４Ａ、図４Ｂに示されるように装着されるとき特定の位置で撮像の障害を生じる可能性がある。図４Ｇは、図４Ａ、４Ｂに示される台と検出器の構成に対して９０度の位置で向けられた患者治療台を示す。例えば、この９０度の向き（及びその他の向き）では、ロボット・アーム２０２に拡張装着領域４９１（又は縁部側面４９６への装着）を使用することにより、ロボット・アーム２０２を（例えば、ｘ線撮像源４０７や撮像検出器４０８などの）撮像システムの撮像野４９５の実質的に外側に維持できる。
【００８０】
図５は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニットの１つの実施形態の概略図を示す。ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ロボット制御の患者治療台１０３の少なくとも５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦのコンピュータ制御を行うことができる。例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、患者治療台１０３を、制御装置１０１、センサ・システム１０４、撮像システム１０７、ロボット・アーム１０２、治療用放射線処置システム１０６を含む治療システムの主要なワークステーションに接続できるイーサネット（登録商標）・バス・インターフェースと、ユーザがロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を対話式に制御する制御装置１０１と連携できるようにするユーザ・インターフェース・ユニット５００などの少なくとも１つのユーザ・インターフェース・ユニット１０５と、治療システムのＥ−ｓｔｏｐ（非常停止）回路へのハードウェア・インターフェースとを備える。バス・インターフェースは、治療システムの主要なワークステーションに接続できるイーサネット・バス・インターフェースである。非常停止回路へのハードウェア・インターフェースは、いずれかの非常停止が作動したときロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を無効にすることができる。
【００８１】
非常停止機構は、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を停止するように動作可能である。１つの実施形態では、「システム非常停止」は、任意かつすべての放射と任意かつすべての動作とを停止させることが可能な非常停止機構である。言い換えれば、「システム非常停止」は、少なくとも以下の、１）治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源による治療用ｘ線ビームの生成、２）治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源及び／又はロボット・アームの任意の動作、３）ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の任意の動作、４）撮像システム１０７を停止させることができる。
【００８２】
ユーザ・インターフェース・ユニット５００により、ユーザ又はオペレータが１つ又は複数のユーザが選択可能な機能を実行することによって、ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作を制御することに対話式に参加することができる。１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、遠隔操作ユニットである。あるいは、ユーザ・インターフェース・ユニットは、下記に説明するようなグラフィカル・ユーザ・インターフェース・ユニットである。これらのユーザが選択可能な機能は、それには限定されないが以下の、１）患者治療台１０３の位置の取得が開始できるように、ユーザが患者治療台１０３に電源投入できるようにする機能、２）標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像の取得が開始できるように、ユーザがｘ線撮像システム１０７を作動できるようにする機能、３）ユーザが患者治療台１０３を所望の様式で患者を患者治療台１０３の上に載せるのを容易にする、１つ又は複数の予めプログラムされた載せる位置に移動できるようにする機能、４）ユーザが患者治療台１０３をデフォルトの治療位置である、予めプログラムされた「治療」位置に移動できるようにする機能、５）リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像からの情報に従って、標的の位置を調整するのに必要な患者治療台１０３の補正動作に対応する平行移動又は回転をユーザに表示する機能、６）ユーザが、平行移動と回転をそれぞれの平行移動と回転に関する予め特定された限界と比較できるようにする機能、７）ユーザが、１つ又は複数の予め特定された限界を変更することができるようにする機能、８）ユーザが、平行移動と回転を予め特定された限界の下に収まることを証明できるようにし、それに続いて治療の実施を開始するために治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源を作動させる機能を含むことができる。
【００８３】
１つの例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ユーザにロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作の遠隔制御機能を提供する（例えば、ハンドヘルド・ペンダントなどの）手持ち式遠隔操作ユニットである。図５のユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ハンドヘルド・ペンダントであり、それぞれ、これらのユーザが選択可能な機能と関連付けられたいくつかのボタン・アイコンを備えている。手持ち式遠隔制御ユニット５００は、患者の位置を手動で統制するための制御、及びロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作に関連するステータス・インジケータを提供することができる。
【００８４】
例示の実施形態では、手持ち式遠隔制御ユニット５００は、６セットの軸動作制御スイッチ５１０Ａ〜５１０Ｆ、３つの載せる位置スイッチ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、さらに治療スイッチ５３０の動作スイッチを備える。軸動作制御スイッチは、押しボタンを介してそれぞれの自由度の双方向の手動制御を提供する。軸動作制御スイッチは、スイッチが押し下げられ、動作が無効にされる限り所望の方向に、所望の軸を移動させることができる（３つの回転軸、左／右（５１０Ａ）後／前（５１０Ｂ）、下（足に向かって）／上（上に向かってｔ）（５１０Ｃ）、３つの回転軸、ロール左／右（５１０Ｄ）、頭部下げ／上げ（５１０Ｅ）、頭部左／右（５１０Ｆ））。載せスイッチ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃはそれぞれ、動作が有効にされると、これ以上オペレータの動作なしに患者治療台１０３が最大限に後退し、最大限に下げられた載せる位置に自動的に移動させるプログラムされた動作を開始することができる。制御装置１０１は、１つ又は複数の予めプログラムされた載せる位置を有することができ、あるいはユーザは図６に示された手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００又はコンピュータ・インターフェース６００を介して患者に対して載せる位置を手動で設定できる。制御装置１０１は、今後の治療に向けて特定の患者に関する載せる位置を記憶することができる。治療スイッチ５３０は、動作が有効にされると、患者治療台１０３を制御装置１０１によって定義され、患者治療台１０３に予めダウンロードされた位置に移動させるプログラムされた動作を開始することができる。
【００８５】
遠隔制御ユニット５００は、一対の動作有効スイッチ５５０を備えることもできる。片方又は両方のスイッチを押し下げると、すべての動作スイッチ（軸動作制御、載せる位置、及び治療）を有効にすることができ、いかなるテーブル非常停止スイッチも無視しないが、システム非常停止は、それがあれば、それを無視する。プログラムされた動作が行われている間に片方又は両方の有効スイッチを解放するとその動作を停止させることができる。
【００８６】
遠隔制御ユニット５００は、動作が有効にされ、かつ受け入れられたかどうかの表示を提供する発光ダイオード（ＬＥＤ）である一対のステータス・インジケータ５４０、５４２を備えている。例示の実施形態では、非常停止ＬＥＤ５４０は、システム非常停止がアサートされた場合に黄色であり、有効スイッチによって無視されたとき緑であり、システム非常停止がまったくアサートされない場合に切断された状態である。移動ＬＥＤ５４２は、スイッチが押され動作が有効になった場合に緑であり、プログラムされた動きが行われているとき点滅する緑であり、非常停止が作動したとき黄色である。
【００８７】
遠隔制御ユニット５００は、ユーザが記憶された場所にアクセスできるようにするＧｏＴｏスイッチ（図示されない）を備えている。遠隔制御ユニット５００は、例えばユーザに平行移動と回転を表示するための、又はユーザに情報的なメッセージを表示するための表示機能（図示されない）を有することもできる。遠隔制御ユニット５００は、絶対及び相対位置の表示／入力モード（図示されない）を備えている。別の実施形態では、遠隔制御ユニット５００は、患者治療台１０３の位置を検出することを開始するためのセンサ・システム１０４を作動させるスイッチを備えている。
【００８８】
主要なＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）ワークステーションのユーザ制御コンソールの１つ又は複数のユーザ・インターフェース画面によって、患者を位置決めするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を、ユーザが点検し、開始し、対話式に制御できるようになる。図６は、主要なワークステーションの処理実施画面６４０に進んだユーザ・インターフェース画面６００の例示の実施形態を示す。例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００はユーザに統合された患者治療台位置の表示、及び患者治療台の動作制御機能を提供する。ユーザ・インターフェース画面６００は平行移動のみ、又は回転のみ、あるいは共に使用可能なすべての自由度を調整するためのサブ・オプションを提供する。
【００８９】
１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、患者治療台１０３の位置を検出するためのセンサ・システム１０４をユーザが作動させることができるようにするボタン・アイコンを備える。
【００９０】
例示の実施形態では、処理実施画面６４０の台位置合わせボタンがユーザ・インターフェース画面６００を出すことができる。ユーザ・インターフェース画面６００は、異なる機能を有するいくつかのフィールドを備えている。これらのフィールドは、制御装置１０１のＴＬＳユニットによって戻されるロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を最初に記入される平行移動と回転フィールドを有している。有効な患者治療台補正動作がまったく使用できない場合、これらのフィールドは空白のままにされる。平行移動と回転のフィールドは編集可能である。
【００９１】
例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、移動ボタン６１０、「自動位置合わせ」ボタン３２０、「キャンセル」ボタン６３０を有する。「移動」ボタン６１０は、指示される平行移動と回転の量によって患者治療台１０３を移動させる。「回転付加」フィールドがチェックを付けられない場合、患者治療台１０３は、回転軸でのみ移動させられる。「自動位置合わせ」ボタン６２０は最初に、指示される平行移動と回転の量によって患者治療台１０３を移動させ、撮像システム１０７を通した画像の取得に移行し、予め特定された「自動位置合わせ限界」が充足されるまで自動的に患者治療台１０３の位置を補正する。これは、平行移動と回転が、予め特定された限界の下であり、又は指示された数の画像が撮影されたことを意味する。「自動位置合わせ限界」フィールドは、システム設定ファイルによって記入されるが編集することができる。「キャンセル」ボタン６３０は、患者位置合わせインターフェースに戻す。
【００９２】
１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、撮像システム１０７によって生成された撮像ビームのｘ線の強度、エネルギー、時間；取得されるリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像の数；基準の選択と非選択；剛体のパラメータなどの撮像パラメータをユーザが調整できるようにするボタン・アイコンを備える。
【００９３】
図７は、ロボット・アームを使用して患者治療台を位置決めする方法の１つの実施形態を示す。方法は、ロボット・アーム１０２に連結された患者治療台１０３を提供するステップ７０１と、ロボット・アーム１０２を使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台１０３を移動させるステップ７０２とを含む。１つの実施形態では、５つの回転の自由度は２つの水平の回転軸（図２Ａの軸３及び２）（例えばｘ、ｙ軸）と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸（図２Ａの軸６、５、４）を有する３つの回転軸とを含み、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度は、２つの水平な座標軸（例えばｘ、ｙ軸）に実質的に垂直な座標軸（例えばｚ軸）での実質的に鉛直な線に沿った患者治療台の平行移動のための実質的に線形の軸を含む。
【００９４】
別の実施形態では、ロボット・アーム１０２を使用して患者治療台１０３を位置決めする方法は、ロボット・アーム１０２に連結された患者治療台１０３を提供するステップと、ロボット・アーム１０２を使用して６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台１０３を移動させるステップとを含む。１つの実施形態では、６つの回転の自由度は、３つの回転軸（図３Ａの軸３，２、１の）（例えばｘ、ｙ、ｚ軸）と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸（図３Ａの軸６、５、４）を有する３つの回転軸とを含み、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度は、２つの水平な座標軸（例えばｘ、ｙ軸）に実質的に垂直な座標軸（例えばｚ軸）での実質的に鉛直な線に沿った患者治療台の平行移動のための実質的に線形の軸を含む。
【００９５】
１つの実施形態では、方法は、患者治療台の荷重をおよそ０から５ｍｍ（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で５００ポンド（５００ｌｂ）まで支えるステップを含むことができる。あるいは、患者治療台の患者の荷重は、静止した位置で２０００ポンド（２０００ｌｂ）までである。
【００９６】
方法はさらに、患者治療台の動作の範囲全体にわたって、患者治療台を回転軸のうちの１つに沿って移動させ、前記軸の別の１つに沿って患者治療台を移動させずに回転軸を移動させるステップを含む。方法は、５つ又は６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って、ロボット・アームと患者治療台を移動させる制御装置を提供するステップ含む。方法は、５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、ロボット・アーム及び患者治療台を手動で移動させるための制御装置に接続されたユーザ・インターフェース・ユニットを提供するステップ含むこともできる。
【００９７】
１つの実施形態では、ロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップは、ロボット・アームのツール・ヨー関節を使用してヨー軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、ロボット・アームのツール・ピッチ関節を使用してピッチ軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、ロボット・アームのツール・ロール関節を使用してロール軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、エルボ関節とショルダ関節を使用して２つの水平な回転軸に沿って患者治療台を回転するステップと、２つの水平な回転軸に垂直なトラックとトラック装着アセンブリを使用して実質的に鉛直な、線形の軸に沿って患者治療台を平行移動させるステップとを含む。別の実施形態では、患者治療台を移動させるステップは、追加のショルダ関節を使用して追加の平行移動軸に沿って患者治療台を回転するステップであって、それによって全部で６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦになるステップをさらに含む。６つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ座標軸沿って平行移動させるための３つの回転軸を含み、かつｘ、ｙ、ｚ軸それぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転運動のための３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平のｘ、ｙ座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００９８】
図８は、ロボット・アーム及びロボット・ベースの線形加速器システム４０６を使用して患者治療台を位置決めする方法の別の実施形態を示す。方法は、第１のロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップ、ステップ８０１と、第２のロボット・アームを使用してロボット・ベースの治療用放射線処置システムを提供するステップ、ステップ８０２と、第１のロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップ、ステップ８０３と、ロボット・ベースの治療用放射線処置システムの第２のロボット・アームを使用して少なくとも５つの自由度に沿ってロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップ、ステップ８０４とを含むことができる。別の実施形態では、方法はロボット・ベースの治療用放射線処置システムとロボット・アームに連結された制御装置を提供するステップをさらに含む。
【００９９】
１つの実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、制御装置を使用して患者治療台とロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源の向きと位置を動的に調和させるステップを含むことができる。患者治療台と治療用放射線源の向きと位置を動的に調和させるステップによって、ロボット・アームの機械的な動作の範囲内の治療の標的の数が増加する。別の実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源を患者治療台に配置された患者内の治療の標的に位置合わせするステップを含む。別の実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、ロボット・アームとロボット・ベースの線形加速システムの機械的な動作の範囲内で、以前に障害になった位置に治療の標的を形成するために、患者治療台と治療用放射線供給源を位置決めするステップをさらに含む。
【０１００】
１つの実施形態では、以前に障害になった位置は、例えば患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又はロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素に関連するそれらのロボット・アームのいずれかのいずれかの間の衝突のおそれの障害によって生じる可能性がある。あるいは、以前に障害になった位置は、治療用放射線源４０９の放射線ビームの、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素との障害によって生じる可能性がある。
【０１０１】
動作の際には、患者の適切な治療位置は、治療計画のプロセスの一部として計算できる。治療計画が制御装置１０１にロードされる場合、およその治療位置が患者治療台１０３にダウンロードできる。オペレータは、患者治療台１０３に患者を位置決めし、任意の拘束デバイスを適用する。次いで、オペレータが手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００（図５に示される）の「治療」ボタンを押し、患者治療台１０３が自動的に移動して、その自由度のすべてを記憶された位置にする。あるいは、「治療」コマンドは、ユーザ・インターフェース画面６００から出すこともできる。同時に動く軸の数は、電力の必要性が過剰でなく、患者が行われる同時の動きの数を快適に感じるのを確実にするための設計によって制限されてもよい。
【０１０２】
次いで、オペレータは、治療室を退出し、ワークステーション又は専用の制御パネルのユーザ・インターフェース画面６００（図６に示される）を使用して、患者を所望の許容誤差内で位置合わせするようにシステムに命令することができる。ユーザ・インターフェース画面６００は、使用者が位置合わせプロセス中に撮像する最大限のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像、及び位置決めと向きに関する所望の許容誤差などのパラメータを入力可能にすることもできる。ユーザ・インターフェース画面６００は、それぞれの画像に関連付けられたエラーを表示可能にすることもできる。
【０１０３】
不足のない位置合わせが得られた後で、治療用放射線処置システム１０６に治療を開始するように命令する。治療の一部分として、患者が治療中に動くかどうか調べるために、リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像が撮像システム１０７によって定期的に取得できる。患者が動いた場合、治療の実施は、自動的に又はオペレータによって手動で一時停止でき、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の適切な補正動作を行うことによって患者を再び位置合わせすることができる。治療の終了時に、オペレータは治療室に再び入り、患者を降ろすための載せ／降ろす位置に患者治療台１０３を戻すために、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００の「載せる位置」ボタンを使用する。あるいは、システムは、元の載せる位置を保つためのコマンドをユーザ・インターフェース画面６００から発行することができる。
【０１０４】
１つの実施形態では、ロボット・アーム２０２又はロボット・アーム３０３の構成要素は、構成要素の外側にタッチセンサ材料を含む。別の実施形態では、構成要素の外側は、コンタクト・フォームよって被覆できる。あるいは、ロボット・アーム２０２又はロボット・アーム３０２の構成要素がオペレータの上に押しかかり、又はぶつかるのを防止するために、その他の材料が使用できる。オペレータにロボット・アームがぶつかり、又は押しかかるのを防止するための材料を使用してロボット・アーム２０２と３０２の外側を被覆することに関する議論を不明瞭にしないため、当業者に知られたタッチセンサ材料とコンタクト・フォームに関する特定の材料は含めなかった。
【０１０５】
以下は、上述のロボット式患者位置決めアセンブリの動作の別の実施形態のより詳細な説明である。
【０１０６】
第１の段階は、初期の患者設定段階である。この段階の間、患者が治療室に入る前に、治療計画のファイルがダウンロードされる。治療ファイルのダウンロードの間、患者治療台１０３の治療位置が制御装置１０１にダウンロードできる。患者治療台１０３の治療位置は、ａ）選択されたビーム経路用のデフォルトの患者治療台の位置、ｂ）同じ計画が使用された前回の患者の治療位置のうちの１つである。患者が治療室に歩み入る前に、患者が患者治療台１０３に乗るのに快適な、予め定められた位置に患者治療台１０３を位置決めするように、手持ち式遠隔制御ユニット５００の載せる位置ボタンのうちの１つを押す。次いで患者は、例えば熱可塑性マスク及び／又はその他の固定化デバイスを使用して固定される。
【０１０７】
手持ち式遠隔制御ユニット５００の「治療」ボタンを、患者治療台１０３を通常の治療位置に配置するのに使用する。頭部又は身体の治療のために、又はこれが同じ計画を用いた、患者に対する第２又はそれに続く治療である場合、名目上の治療位置は、さらなる自動的な位置決めに適切なものであり、オペレータは、患者の自動的な位置決めのためにユーザ制御コンソールに取りかかることができる。そうでなければ、患者治療台１０３は、問題になる解剖学的な標的領域が撮像視野の内側にあるように、手持ち式遠隔制御ユニット５００を使用してさらに手動で調整できる。次いでオペレータは、患者を自動的に位置決めするために、ユーザ・インターフェース画面６００に移る。
【０１０８】
次の段階は、初期画像の取得段階である。この段階の間、オペレータは、ユーザ・インターフェース画面６００（図６に示される）の患者位置合わせ画面の「取得」ボタンを使用して、画像を取得することができる。必要であれば、画像パラメータは、調整する必要がある可能性がある。これらのパラメータのうちのいくつかの例には、ｘ線パラメータ、移動した、又はそうでなければ追跡が困難な基準の選択解除、剛体パラメータの調整がある。
【０１０９】
次の段階は、１回限りの患者治療台の位置合わせ段階である。使用者は、患者位置合わせ画面の「自動台」ボタンを選択する。これにより、制御装置１０１のＴＬＳユニットから得られた初期補正を含むユーザ・インターフェース画面６００の台調整インターフェース画面が出される。ＴＬＳからの初期補正は、編集可能である。「移動」ボタンは、ウインドウに示される修正の量によって患者治療台１０３を移動させる。所望の回転補正に対するオプションを使用することもできる。「自動位置合わせ」ボタンは、第１の補正を行い、自動的な位置合わせの完了に移る。
【０１１０】
次の段階は、患者治療台の自動的な位置合わせ段階である。台調整インターフェース画面の「自動位置合わせ」ボタンは、自動的な位置合わせを行うことができる。自動位置合わせは、台位置合わせインターフェースに初期補正を行うことによって開始することができ、以下の、自動位置合わせ段階で所望の数の画像が取得され、かつ／又は残る補正が自動位置合わせインターフェースに特定された限界の下に収まる、という条件のうちの１つを満たすまで追加の画像を撮影し、画像の補正を行うことに移行する。
【０１１１】
次の段階は、患者の再位置合わせ段階である。患者の再位置合わせは、システムが（オペレータの中断を含む）回復可能なエラーを生じ、システムがこの状態から再開する場合にいつでも入力することができる。患者の再位置合わせは、患者の位置合わせと同じ様式で処理できる。言い換えれば、初期の取得の後に、台位置合わせインターフェースの「自動位置合わせ」ボタンを使用してさらなる調整を自動的に行うことができる。
【０１１２】
最後の段階は処理実施段階である。処理実施は、患者治療台１０３への補正動作がロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の平行移動と回転に関する予め特定された限界の下に収まる場合に開始される。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の制御装置１０１にダウンロードされた補正動作は、平行移動と特定の組の回転を含むことができる。ロボットは、ノードに対する名目上の位置に移動することができ、特定の平行移動と回転によって補正され、次いで治療用放射線処置システム１０６のｘ線ビーム発生装置を有効にする。ノードに対する線量の送出の終了時には、治療用放射線処置システム１０６のロボットは、この名目上の位置で次のノードに移行することができる。
【０１１３】
制御装置１０１は、エラーの検出、報告、補正用のソフトウェアを備えている。この実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、「オペレータ中断」機能を備える。この機能は、画像の取得が進行中であり、標的の位置合わせ又は再位置合わせモードに戻る場合に、ユーザが画像の取得を停止できるようにする。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作が進行中であり、標的の位置合わせ／再位置合わせモードに戻る場合に、ユーザは、その動作を停止することもできる。「自動位置決め」モードが進行中である場合に、ユーザは、それに続く画像の取得及びロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を停止することもできる。
【０１１４】
１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、ＴＬＳ（ターゲット・ロケーティング・システム：target locating system）を処理する機能も備える。ソフトのアルゴリズム・エラー、及び／又はハードウェア・エラー非常停止などの該当するＴＬＳエラーが報告される。エラーを認識した後、制御装置１０１は、位置合わせ又は再位置合わせの状態に戻ることができる。「自動位置合わせ」が進行中である場合に、ユーザは、それに続く画像の取得と、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を停止することができる。初期位置合わせの間、「患者領域外」エラーが無効にされるが、患者が領域内に入るまで「治療」ボタンを無効にすることができる。
【０１１５】
１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、テーブル・インターフェース・エラーを処理する機能を備える。通信エラーなどのテーブル・インターフェース・エラーは、ユーザの認識を必要とするが、非常停止を作動しない、ソフト・エラーとして処理される。１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、非常停止を処理する機能を備えることができる。１つの実施形態では、非常停止は、二重冗長機構を使用してロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を停止させる。制御ソフトウェアは、いかなる動作コマンド信号をさらに生成するのを制止する。患者治療台の制御装置のハードウェアは、非常停止が作動するとき、患者治療台を移動させることを無効にできる。非常停止が作動した場合でも、患者治療台は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００を使用して移動可能にすることができる。中断又は回復可能な非常停止からの再開の場合、非常停止はオペレータ・コンソールからのシステム・リセットによって解除でき、次いでオペレータ・コンソールは、患者の再位置合わせ状態に移る。この段階では、ユーザは、患者の位置を改善するために自動位置合わせを使用することができる。患者の再位置合わせ画面の「再開」ボタンは、処理実施の再開を有効にする。
【０１１６】
医療手術中に患者の配置と向きを位置決めする１つの実施形態には、患者治療台１０３を２つの水平な回転軸（ｘ、ｙ）（図２Ａの軸２と３）と、３つの回転軸（ヨー、ピッチ、ロール）（図２Ａの軸６、５、、４）に沿って位置決めするステップと、１つの実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）（図２Ａの軸１）に沿って患者治療台１０３を位置決めするステップが含まれる。
【０１１７】
医療手術中に患者の配置と向きを位置決めする別の実施形態には、患者治療台１０３を３つの回転軸（ｘ、ｙ、ｚ）（図３Ａの軸３、２と１）と、３つの回転軸（ヨー、ピッチ、ロール）（図３Ａの軸６、５、、４）に沿って位置決めするステップと、患者治療台１０３を１つの実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）（図３Ａの軸７）に沿って患者治療台１０３を位置決めするステップが含まれる。
【０１１８】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、少なくとも２つの方向の載せる機構を設け、その載せる機構は動作の際に患者を水平の様式や鉛直の様式で乗せ又は降ろすことができる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３を備え、その患者治療台１０３は、鉛直に載せる様式では、例えば水平面に対しておよそ７０度（７０°）で、水平面に対して傾斜して配置できる。患者が患者治療台１０３に固定された後に、患者治療台１０３は患者を作業空間内の治療位置に位置決めできる。１つの実施形態では、患者治療台１０３の上面は、患者に専用のモールドを設けることができ、そのモールドは患者の湾曲に適合するようにカスタマイズすることができる。別の実施形態では、患者治療台１０３の一方の端部は、患者の足を鉛直に乗せる様式で支持するフット・プレートを設けることができる。別の実施形態では、患者治療台１０３は、椅子様の支持デバイスを設けることができ、患者治療台１０３は、患者を乗せ及び／又は降ろし、ならびに／あるいは治療するための着座位置を設けるようになされることができる。
【０１１９】
あるいは、患者治療台１０３は、図４Ａに示されるような載せ／降ろす位置、着座の載せ／降ろす位置、特定の患者に便利なように設定されたその他の載せ／降ろす位置を設けることもできる。
【０１２０】
より多くの可撓性とより大きな患者治療台１０３の広がりを得るために、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００に例えば追加のアームなどのより回転可能な、及び／又は摺動可能な区域を加えることができることに留意されたい。あるいは、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、例えばエルボ・アセンブリとショルダ・アセンブリの両方の代わりにエルボ・アセンブリのみを備えるなどロボット式患者位置決めアセンブリ１００よりも少ない区域しか備えないことも可能である。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の平行移動と回転運動は、コンピュータ制御装置１０１によって手動及び／又は自動で制御できる。
【０１２１】
前述の明細書に、本発明の実施形態をその特定の例示の実施形態を参照して説明してきた。しかし、特許請求の範囲に明記する本実施形態のより広い趣旨及び範囲から逸脱せずにそこに様々な修正及び変更を行うことが明らかになるであろう。したがって、明細書及び図面は、限定の意味ではなく例示として見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】治療用放射線処置のロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態の概略ブロック図である。
【図２Ａ】５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを備えるロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】装着プレートを備える患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図２Ｃ】患者治療台の１つの実施形態の断面図である。
【図２Ｄ】装着プレート、傾斜センサ、及び緩衝装置を備える患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図２Ｅ】トラック装着アセンブリの１つの実施形態の図である。
【図２Ｆ】患者治療台のたわみ誤差及び鉛直に装着されたロボット・アームの１つの実施形態の図である。
【図３Ａ】６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａロボット・アームに連結された患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図４Ａ】ロボット・ベースの線形加速器と共に、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの例示の位置の図である。
【図４Ｂ】ロボット・ベースの線形加速器と共に、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリの別の例示の位置の図である。
【図４Ｃ】従来の治療テーブルの第１の側面に装着されたロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｄ】従来の治療テーブルの第２の側面に装着されたロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｅ】治療用放射線源及び患者治療台の１つの実施形態の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｆ】台に装着されるロボット・アームの別の実施形態の図である。
【図４Ｇ】撮像システムに関連して図４Ｆの台に取り付けられるロボット・アームの１つの実施形態の側面及び平面図である。
【図５】手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニットの１つの実施形態の概略図である。
【図６】処理実施ディスプレイ・スクリーンの上に出されたユーザ・インターフェース・スクリーンの例示の実施形態の図である。
【図７】ロボット・アームを使用して患者治療台を位置決めする方法の１つの実施形態の図である。
【図８】ロボット・アーム及びロボット・ベースの線形加速器を使用して患者治療台を位置決めする方法の別の実施形態の図である。
【関連出願】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００４年４月６日に出願された米国仮出願第６０／５６０，３１８号の利益を主張する、２００４年６月３０日に出願の米国特許出願第１０／８８１，３１５号の部分継続出願であり、それらは本明細書に参照によって組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明の実施形態は、医療手術用の患者位置決めアセンブリの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のロボットは、組立て用の組立てラインでのように何度も繰り返しまったく同じことを行うように設計されている。これらのロボットは、特定の機能を行うために所与の動作を繰り返すようにプログラムされ、構成されている。ロボットは、しばしばより効率的に、またしばしば人間よりも精密に多くの機能を行うようになっている。
【０００４】
一般的に従来のロボットは、１つ又は複数のロボット・アームを備える。これらのロボット・アームは、異なる自由度（ＤＯＦ）での動作を容易にするのを助ける複数のセグメントを有している。従来のロボットの中には、対応するセグメントに連結された個別のステップ・モータを回転させることによってロボット・アームのセグメントを制御するように、コンピュータを使用するものもある。その他の設計は、アームのセグメントでの動きを行うために液圧又は空気圧を使用することができる。コンピュータはロボット・アームの精密な、繰返し可能な動作を可能にする。
【０００５】
従来の選択的コンプライアンスを有する関節型ロボット・アーム（ＳＣＡＲＡ）のロボットは、４以下の自由度（ＤＯＦ）で作動する。言い換えれば、これらのロボット・アームは、４以下の軸に沿って動くように設計されている。従来のロボット・アームに関しては、ピックアンドプレース式の機械へ適用したものが一般的である。ピックアンドプレース式の機械は、自動組立て、自動配置(automation placing)、プリント回路基板製造、集積回路のピックアンドプレーシング、及び機械加工、測定、試験、溶接などの小さな項目を含むその他の自動作業に使用される。これらのロボット・アームは、ロボット周辺装置、ロボット付属品、ロボット又はロボット式の工具、エンド・オブ・アーム（end of arm：ＥＯＡ）ツーリング、又はエンド・オブ・アーム・デバイスとしても知られるエンドエフェクタを含む。エンドエフェクタは、ロボット・グリッパ、プレス機器、塗装ガン、ブローランプ、ばり取り工具、アーク溶接ガン、ドリルなどの用具である。これらのエンドエフェクタは一般に、ロボット・アームの端部に配置され、上述の用途に使用される。１つの一般的なエンドエフェクタは、手を単純化したバージョンであり、それは異なる物体を把持し担持する。そのようなエンドエフェクタは一般に、３ｋｇ〜２０ｋｇ（６．６１〜４４．０９ポンド）の範囲の最大積載量を支持する。
【０００６】
従来のロボットの中には、外部放射線治療などの用途において患者位置決め用に使用されてきたものもある。１つのそのような患者位置決めシステムは、Ｈａｒｖａｒｄ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙの広いフィールド用のロボット・テーブル／チェアである。この設計は回転可能なプラットフォーム、空気パッド、、４つの独立に駆動される脚部をベースにした、固定された水平の陽子線治療室に使用される。別の患者位置決めシステムは、Ｈａｒｖａｒｄ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙの陽子線で使用される放射線外科用の空間立体的なデバイス「Ｓｔａｒ」である。この「Ｓｔａｒ」の設計は、空気サスペンション・システムに基づくとともに、鉛直軸の周りでのベースとそれ自体の水平の主軸の周りの患者の二重回転に基づいている。
【０００７】
別の患者位置決めシステムは、６ＤＯＦのパラレルリンク・ロボットと回転式プラットフォームに基づいた目や頭部の標的の治療用のロボット・チェアを使用する。別の例は、ＢｏｓｔｏｎのＮｏｒｔｈｅａｓｔ Ｐｒｏｔｏｎｔｈｅｒａｐｙ Ｃｅｎｔｅｒのガントリー室用の患者位置決め装置に取り付けられたテーブルである。この特定の設計は、６ＤＯＦを有するリニアロボットに基づいている。しかし、この設計の６ＤＯＦは、少なくとも３つ（３）の線形軸を有する。これらの３つの線形軸によって、平行移動のみが容易になる。さらに、この設計によって、取り付けられたテーブルの動きに対して１ＤＯＦでの回転の動きのみが容易になる様子であり、さらにこのロボットは床、又は床下のピット内に取り付けられる。
本発明の実施形態は、添付図面の図に限定としてではなく例として示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の説明では、本実施形態の完全な理解を与えるために特定の構成要素、デバイス、方法の例などの多くの特定の詳細が明記される。しかし、これらの特定の詳細は本実施形態を実現するのに使用される必要はないことが当業者には明らかになるであろう。他の場合には、よく知られた材料又は方法は、本実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、詳細には説明されていない。
【０００９】
例えば治療用放射線処置システムを使用して治療用放射線処置の間に患者の位置を調整するためのロボット式患者位置決めアセンブリが説明される。ロボット式患者位置決めアセンブリは、３次元（３Ｄ）空間での患者治療台（例えばテーブル又は椅子）上の患者の動き、及び平行移動や回転運動での可撓性又は位置決めを犠牲にすることなく患者を高い位置に持ち上げ又は低い位置に降ろすことを容易にするトラック装着アセンブリを有する関節型ロボット・アームを備える。トラック装着アセンブリは、例えばコラムの鉛直な側面に鉛直に装着できる。
【００１０】
ロボット・アームは、５ＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦでロボット・アームに取り付けられた患者治療台を位置決めすることができる。５つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙの水平な座標軸に沿った平行移動に関する２つの回転軸、ならびにｘ、ｙ、ｚ軸のそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平なｘ、ｙの座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。１つの実施形態では、患者治療台と鉛直に装着されたロボット・アームは、およそ０から５ミリメートル（０から５ｍｍ）のたわみで、５００ポンド（５００ｌｂ）まで患者の荷重を支持可能にすることができる。
【００１１】
別の実施形態では、ロボット・アームは、追加の回転のＤＯＦを与えるためにショルダ・アセンブリとトラック装着アセンブリの間に装着された追加のプレート部材を備え、それによって全部で６つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦになる。６つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚの座標軸に沿った平行移動に関する３つの回転軸、及びｘ、ｙ、ｚ軸の周りのそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平なｘ、ｙの座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００１２】
図１は、治療用放射線処置の間にコンピュータ制御の下で患者の位置を調整するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態の概略ブロック図を示す。この実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、１）治療用放射線処置の間に、患者などの荷重を支持して位置決めする患者治療台１０３、２）治療室の３Ｄの作業空間又は動作領域内で５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦで患者治療台の位置位置決めを行うロボット・アーム１０２を備える。図１の制御装置１０１は、ロボット・アーム１０２、センサ・システム１０４、ユーザ・インターフェース１０５、治療用放射線処置システム１０６、撮像システム１０７に接続される。ロボット・アーム１０２は、患者治療台１０３に連結されている。
【００１３】
ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３の位置を検出するセンサ・システム１０４、ロボット・アーム１０２と患者作業台１０３の動作を制御する制御装置１０１、ユーザがロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作を手動制御できるようにするユーザ・インターフェース・ユニット１０５、治療用放射線処置システム１０６をさらに備えている。制御装置１０１は、センサ・システム１０４から得たデータに基づいて治療室又はその他の所定の治療の座標系に対する患者治療台１０３の位置を計算するために、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のセンサ・システム１０４とユーザ・インターフェース・ユニット１０５に動作的に連結できる。制御装置１０１は、治療手順全体を通して患者の解剖学的構造内の治療の標的が治療用放射線処置システム１０６の治療ビーム源に対して適切に位置合わせされたままになるような方式で、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を制御するようにも動作できる。制御装置１０１は、治療用放射線処置システム１０６を動作させるのに使用することもできる。１つの実施形態では、治療用放射線処置システム１０６は、米国カリフォルニア州のＡｃｃｕｒａｙ社によって開発されたＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）システムなどの線形加速器（「線形加速器（ｌｉｎａｃ）」を利用したフレームレス画像誘導式のロボット・ベースの治療用放射線処理システムでよい。あるいは、治療用放射線処置システム１０６は、ガントリー・ベースの（アイソセンタの）処理システム又はその他のタイプの医療手術システムでよい。制御装置１０１は、患者内部の治療の標的の１つ又は複数の治療前の走査を表す治療前の走査データを受ける治療用放射線処置システム１０６と通信することもできる。治療前の走査は、治療前の座標系に対する標的の位置と向きを示すことができる。制御装置１０１は、標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を表す画像データを撮像システム１０７から受け取る。画像データは、治療の座標系に対する標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの位置又は向きに関する情報を含む。治療の座標系と治療前の座標系は、知られた変換パラメータによって関連付けられる。
【００１４】
制御装置１０１は、１）標的の治療前の走査を表す治療前の走査データ、２）リアルタイム又はほぼリアルタイムの標的の画像を表すリアルタイム又はニアリアルタイムの画像データを受ける入力モジュールを備える。治療前の走査は、治療前の座標系に対する標的の位置と向きを示す。制御装置１０１のコマンドの下で撮像システム１０７によって撮影されるほぼリアルタイムの画像は、治療の座標系に対して治療の標的の位置と向きを示す。治療の座標系と治療前の座標系は、知られた変換パラメータによって関連付けられる。制御装置１０１は、治療前の走査データ、リアルタイム又はほぼリアルタイムのデータ、治療前の座標系と治療の座標系との間の変換パラメータを使用して、治療の座標系での治療の標的の位置と向きを計算するＴＬＳ（ターゲット・ロケーション・システム(target location system)）処理ユニットを備える。制御装置１０１の処理ユニットは、治療用放射線の処置システム１０６のアイソセンタの位置と向きを計算することもできる。
【００１５】
患者治療台１０３の位置を検出するロボット式患者位置決めアセンブリ１００のセンサ・システム１０４は、レゾルバ・ベースのセンサ・システムである。あるいは、患者治療台１０３の動作を感知する、患者治療台１０３に取り付けられた慣性センサ、あるいは治療室若しくはその他の治療の座標系又は光学式エンコーダに対する患者治療台１０３の位置を検出するために治療室内に配置された赤外線の三角測量システム又はレーザ走査システム若しくは光学的な追跡システムなどの当業者によって知られたその他のセンサ・システムを使用できる。
【００１６】
例示のレーザ走査システムは、患者治療台１０３の位置を決定するためにおよそ６０ｘ／秒で治療室を走査する。レーザ操作システムは、単一平面の走査、２平面の走査、又は多平面の走査を行うデバイスを含む。それに対応して、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００が常に、患者治療台１０３の位置を知りているように、制御装置１０１は、センサ・システム１０４から情報を受け、患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の位置を計算するようにされたソフトウェアをロードされている。制御装置１０１は、患者治療台１０３を治療用放射線処置システム１０６の治療用放射線源と自動的又は定期的に較正されるようにプログラムされる。別の実施形態では、センサ・システム１０４は、治療の座標系に対する患者治療台１０３の位置を追跡する磁気追跡システムを備える。磁気追跡システムは、患者治療台１０３に取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサを備えることが好ましい。
【００１７】
制御装置１０１は、治療の標的の位置を線形加速器システムのアイソセンタと比較することによって、治療の標的と患者の動きによって生じた線形加速器システムのアイソセンタとの位置のずれを検出し、治療の標的を治療用放射線処置システム１０６の放射線処置源に対して位置合わせするようにロボット式の患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を実行するための動作コマンド信号を生成するようにされている。
【００１８】
別の実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作は、呼吸運動、患者の心臓の心拍運動、くしゃみ、咳、又はしゃっくり、患者の１つ又は複数の解剖学的な部分の筋肉の移動などの様々な動作に対応することができる。
【００１９】
別の実施形態では、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を治療前の画像と比較し、（ロボット・ベースの治療用放射線処置システムで）患者治療台１０３及び／又は治療用放射線処置システム１０６の放射線源を使用して患者を再び位置決めし、又は治療計画に対応するように患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の放射線源の位置を調整することによる組織の変形によって生じる可能性のある腫瘍のジオメトリの変化を検出し、それに対応するようになされることができる。
【００２０】
制御装置１０１は、患者治療台１０３と信頼性のある通信インターフェースを確立し、維持するソフトウェアを有する。ソフトウェアは、患者治療台１０３に関して開発されたインターフェース仕様を使用する。制御装置１０１は、撮像システム１０７からの患者の位置と向きの情報を、患者治療台１０３の運動能力の自由度での動きの適切な単位に変換するソフトウェアをさらに備える。制御装置１０１は、患者を位置決めするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動きを監視し、開始するために、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５を治療用放射線処置システムのユーザ制御コンソールに供給するソフトウェアを備えることもできる。制御装置１００は、患者治療台１０３の通信又はソフトウェア制御での誤差を検出し、報告し、処理するソフトウェアも備えることができる。
【００２１】
制御装置１０１は、１つ又は複数のユーザが選択可能な機能を実行することによって、ユーザがロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作又は補正動作を対話式に制御可能にするために、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５などの少なくとも１つのユーザ・インターフェース・ユニットを備えることができる。１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット又は遠隔制御ユニットである。あるいは、ユーザ・インターフェース・ユニット１０５は、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）である。
【００２２】
制御装置１０１とロボット式患者位置決めアセンブリ１００のその他の構成要素（例えば、ロボット・アーム１０２、患者治療台１０３、センサ・システム１０４、ユーザ・インターフェース１０５、治療用放射線処置システム１０６、撮像システム１０７など）との間の通信リンクは、信頼性があり、かつ適時の通信を維持するのに必要な帯域幅を有する無線リンク又は有線リンクである。
【００２３】
１つの実施形態では、治療用放射線処置システム１０６は、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線外科システムなどの放射線外科システムである。放射線外科システムは、関節型ロボット・アーム、治療用放射線を選択的に放射する関節型ロボット・アームの遠位端に装着された治療用放射線源、ｘ線撮像システム１０７、制御装置を有するロボットを備えている。１つの実施形態では、治療用放射線源はｘ線線形加速器である。ｘ線撮像システム１０７は、１つ又は複数の標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像を表す画像データを生成する。ｘ線撮像システム１０７は、一対の診断ｘ線源と一対のｘ線撮像検出器４０８（又はカメラ）を備え、それぞれの検出器は、関連するｘ線源の反対側に配置される。患者治療台１０３（又は治療テーブル）は、治療中に患者を支持し、撮像システム１０７の２つのｘ線カメラとその対応する診断ｘ線源の間に配置できる。
【００２４】
撮像システム１０７は、リアルタイム又はほぼリアルタイムで治療の座標系での標的の位置と向きを示すｘ線画像を生成する。制御装置１０１は、それぞれが各固定された組の治療位置又はノードで、関連する線量率と線量時間を有する連続する所望のビーム経路からなる治療計画を生成するために、治療前の走査データＣＴ（及び／又はＭＲＩデータ、ＰＥＴデータ、超音波走査データ、及び／又は蛍光透視画像データ）とユーザ入力に応答性に優れた治療計画及び送出ソフトウェアを含む。制御装置の指示に応答して、ロボット・アームは各ノードを通して連続的かつ順次にｘ線線形加速器を移動させ、方向づけをし、ｘ線線形加速器は制御装置によって指示される必要な線量を送出する。治療前の走査データは、例えばＣＴスキャン・データ、ＭＲＩスキャン・データ、ＰＥＴスキャン・データ、超音波スキャン・データ、及び／又は蛍光透視画像データを含む。
【００２５】
患者の治療用放射線処置システム１０６で治療を行う前に、撮像システム１０７によって確立された基準系内での患者の位置と向きは、治療を計画するのに使用される画像を供給されたＣＴ（あるいはＭＲＩ、ＰＥＴ又は蛍光透視）スキャナの基準系内で患者が有する位置と向きに適合するように調整されなければならない。１つの例示の実施形態では、この位置合わせは、５つ又は６つのすべての回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に対して１ミリメートルの１０分の１及び１度の１０分の１内で行われなければならない。
【００２６】
ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３は、画像誘導式のロボット・ベースの治療用放射線処置システム（及び、特にＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ’ｓ（登録商標）システム）に関連して本明細書に説明することができるが、ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３は、ガントリー・ベースの（アイソセンタの）治療システムなどのその他のタイプのシステムにも使用することができる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、あるいは、例えば手術室（ＯＲ）テーブルとして、又はＣＴスキャニング又はＭＲＩプロセスなどでの支持デバイスとしてのその他の医療用途に使用できることも理解されたい。
【００２７】
図２Ａは、５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを備えるロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す。図２Ａのロボット式患者位置決めアセンブリは、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック・マウント・アセンブリ２５０、トラック２６０を有するロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、コラム２７０を備える。患者治療台１０３は、ツール・ヨー関節、ツール・ピッチ関節、ツール・ロール関節を備えるリスト・アセンブリ２２０に回転可能に取り付けられている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節は、装着プレート２１１に連結され、その装着プレート２１１は、患者治療台１０３の底部に取り付けられている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節により、ｚ軸、すなわち図２Ａの軸６に沿ったヨー回転での患者治療台１０３の回転運動が容易になる。ツール・ピッチ関節は、ツール・ヨー関節に連結され、ｙ軸、すなわち図２Ａの軸５に沿ったピッチ回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。ツール・ロール関節は、ツール・ピッチ関節に連結され、ｘ軸、すなわち図２Ａの軸４に沿ったロール回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。
【００２８】
エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結されている。エルボ・アセンブリ２３０は、３つの駆動シャフトと３つのモータを備えることができる。１つの実施形態では、本明細書で論じられるモータは、ステップ・モータである。あるいは、モータは、当業者によって知られるサーボ・モータ又はその他のモータである。第１の駆動シャフトは、ツール・ヨー関節と第１のモータに連結されている。第１のモータと駆動シャフトは、ヨー軸、すなわち軸６に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第２の駆動シャフトは、ツール・ピッチ関節と第２のモータに連結されている。第２のモータと駆動シャフトは、ピッチ軸、すなわち軸５に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第３の駆動シャフトは、ツール・ロール関節と第３のモータに連結されている。第３のモータと駆動シャフトは、ロール軸、すなわち軸４に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。１つの例示の実施形態では、エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結する遠位端部での直径が１０インチ（１０”）である。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、およそ３から２０インチ（３”〜２０”）の範囲の直径を有している。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、例えば長方形、卵形、又はその他の知られた形状などの円形とは別の形状を有することができ、エルボ・アセンブリ２３０は、その断面が３インチ（３”）から２０インチ（２０”）の間の最小の測定値を有している。
【００２９】
ショルダ・アセンブリ２４０は、エルボ関節によってエルボ・アセンブリ２３０に、ショルダ関節によってトラック装着アセンブリ２５０に連結されている。エルボ関節は、エルボ・ギアボックスを備え、そのエルボ・ギアボックスは回転軸、すなわち図２Ａの軸３でのロボット・アーム２０２のエルボ・アセンブリ２３０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ関節は、ショルダ・ギアボックスを備え、そのショルダ・ギアボックスは回転軸、すなわち図２Ａの軸２でのロボット・アーム２０２のエルボ・アセンブリ２４０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ・アセンブリ２４０とエルボ・アセンブリ２３０のショルダ・ギアボックス及びエルボ・ギアボックスにより、例えば床と平行な（ｘ、ｙ）平面など、２次元水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスは、およそ２００対１（２００：１）の歯車減速比を有する。エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスの２００：１の歯車減速比は、およそ０から６０ミリメートル（０〜６０ｍｍ）の範囲である患者治療台１０３でのたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にすることができる。例示の実施形態では、たわみ誤差２６１は、およそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）である。あるいは、歯車減速比は、およそ１０対１（１０：１）の歯車減速比からおよそ６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲を有している。５００ポンド（５００ｌｂ）までの患者の荷重を支持することに言及する場合、本明細書に説明された構造は安全基準を尊守するために患者の荷重の重量の４倍（４Ｘ）を支持できることに留意されたい。さらに、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを使用して図示されるが、図２Ｆのたわみ誤差２６１は、本明細書に説明される６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度の別のロボット・アームの実施形態に適用される。
【００３０】
１つの実施形態では、制御装置１０１、ロボット・アーム２０２のショルダ・ギアボックス及びエルボ・ギアボックス、トラック装着アセンブリ２５０、リスト・アセンブリ２２０は、ドイツ連邦共和国のＫＵＫＡ Ｒｏｂｏｔｅｒ ＧｍｂＨによって製造された構成要素を備えることができる。
【００３１】
トラック装着アセンブリ２５０は、トラック２６０とショルダ・アセンブリ２４０のショルダ関節に連結されている。トラック装着アセンブリ２５０とトラック２６０により、実質的に鉛直な、線形の軸、すなわち図２Ａの軸１での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）は、２次元水平面（ｘ、ｙ）に実質的に垂直である。１つの実施形態では、トラックは、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けることができる。コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床、又は床下のピット内に固定又は装着できる。別の実施形態では、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の天井に固定又は装着できる。あるいは、トラック２６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。コラム２７０は、コラムの奥行き２７１とコラムの幅２７２を備える。１つの実施形態では、コラムの奥行き２７１は、少なくともおよそ１０インチ（１０”）であり、コラムの幅２７２は、少なくともおよそ１５インチ（１５”）である。１つの例示の実施形態では、コラムの奥行き２７１は、少なくともおよそ１７インチ（１７”）であり、コラムの幅２７２は、少なくともおよそ２２インチ（２２”）である。１つの実施形態では、コラム２７０は、少なくともおよそ８００ｉｎ4のｘ軸の周りの主慣性モーメントを有する。１つの例示の実施形態では、ｘ軸の周りの主慣性モーメントは、およそ１２００ｉｎ4である。
【００３２】
リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック装着アセンブリ２５０、トラック２６０の上記に示した配置により、５つの回転の自由度と１つの平行移動の実質的に鉛直な、線形の自由度を使用して、患者治療台１０３の位置決めを行う。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のロボット・アーム２０２の５つの回転、及び１つの平行移動の実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、ロボット・アーム２０２の機械的な動作の範囲内の作業空間などの、所望の治療領域内の実質的に任意の場所に患者治療台１０３上の患者を位置決めすることができる。ロボット・アーム２０２は、患者治療台１０３を作業空間又は治療領域内での複数の位置にツール中心点（tool center position：ＴＣＰ）又はアイソセンタを有するように位置決めすることができる。ロボット・アーム２０２は、下記に論じられるように特定の患者用の載せ／降ろす位置を設けることもできる。ロボット・アーム１０２は、５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦに沿って患者治療台１０３の動作を容易にするように構成されている。１つの例示の実施形態では、５つのＤＯＦは、互いに直交する、水平な座標軸（ｘ、ｙ）に沿った平行移動に関する２つの回転軸、及びｘ、ｙ、ｚ軸のそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平な座標軸（ｘ、ｙ）に実質的に垂直な（ｚ）座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００３３】
１つの実施形態では、ロボット・アーム２０２は、制御装置１０１からの方向に従って患者治療台１０３を移動させるための１つ又は複数の患者治療台の動作アクチュエータを備える。テーブル・インターフェース・モジュールにより、患者治療台１０３がセンサ・システム１０４、ロボット・アーム１０２のアクチュエータ、制御装置１０１、治療用放射線処置システム１０６、ユーザ・インターフェース１０５と連携できる。電子回路モジュールは、患者治療台１０３がロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作中に妨害物と衝突しないことを確実にするために、周囲の障害のモデルに対する患者治療台の位置を独立にチェックすることができる。
【００３４】
図２Ａの例示の実施形態では、患者治療台１０３は治療テーブルであるが、その他の実施形態では、（テーブル、椅子、又はベンチなどの）その他のタイプの支持デバイスが使用できる。
【００３５】
図２Ｂは、装着プレートを備える患者治療台の１つの実施形態を示す。装着プレート２１１は、患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、装着プレート２１１は、偏心位置又は旋回点で患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、患者治療台１０３の長さ２１５はおよそ４８インチから１４５インチ（４８”〜１４５”）の範囲である。患者治療台１０３の幅２１４はおよそ１０インチから４５インチ（１０”〜４５”）の範囲である。１つの例示の実施形態では、長さ２１５はおよそ７８インチであり、幅２１４はおよそ２０インチ（２０”）である。
【００３６】
１つの実施形態では、偏心位置２１７は、およそ患者治療台１０３の長さ２１５に対して患者治療台１０３の一方の側面（例えば、患者のヘッド・レストを備える側面）からおよそ５０から７５インチ（５０”〜７５”）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対して患者治療台１０３の一方の側面から５０インチ（５０”）である。１つの実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の中心位置２１６から偏心長さの距離２１２と偏心幅の距離２１８である。１つの実施形態では、偏心長さの距離２１２は、長さ２１５に対する中心位置２１６から患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にあり、偏心幅の距離２１８は、幅２１４に対する中心位置２１６から患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対する中心位置２１６からおよそ２１インチ（２１”）であり、患者治療台１０３の幅２１４に対する中心位置２１６からおよそ４インチ（４”）である。言い換えれば、偏心長さの距離２１２は、２１インチ（２１”）であり偏心幅の距離２１８は４インチ（４”）である。別の実施形態では、偏心位置２１７は百分率によって表現でき、例えば偏心位置２１７は、患者治療台１０３の長さ２１５に対しておよそ５０〜８５％以内、及び患者治療台１０３の幅２１４に対しておよそ０〜５０％以内に配置できる。あるいは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３の長さ２１５及び幅２１４に対する中心位置２１６にある患者治療台１０３に連結されている。
【００３７】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、およそ０．７５インチから３インチの範囲の厚さ２１３を有する。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ２１３を有する。別の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ２１３、およそ７７インチの長さ２１５、及びおよそ２０インチの幅２１４を有する。
【００３８】
図２Ｃは、患者治療台の１つの実施形態の断面図を示す。患者治療台１０３は、放射線透過性材料から作製できる。１つの実施形態では、患者治療台１０３は、表面材料２５６と本体材料２５７を備える。１つの例示の実施形態では、表面材料２５６は炭素繊維であり、本体材料２５７は発泡体である。あるいは、その他の放射線透過性材料は、表面及び本体の材料に使用できる。１つの実施形態では、表面材料２５６は、表面厚さ２５８を有する。表面厚さ２５８は、およそ０．０２インチから０．１２インチの範囲である。１つの例示の実施形態では、表面厚さは、およそ０．０５８インチである。
【００３９】
図２Ｄは、装着プレート、傾斜センサ、加速度計、緩衝装置を備える患者治療台の１つの実施形態の図を示す。この実施形態では、緩衝装置２１９は、装着プレート２１１と患者治療台１０３に連結されている。緩衝装置２１９は、ゴム又はプラスチックなどの緩衝材料を含む。あるいは、緩衝装置２１９は、ばね型の要素などの振動を低減又は緩衝するための当分野で知られる別のデバイスである。
【００４０】
傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３に装着できる。傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３の角度を検出する二軸傾斜センサである。傾斜センサ２８０は、制御装置１０１に連結され、１つ又は複数の軸に関する角度測定値などの患者治療台１０３の傾斜に関する情報を送るように構成されている。傾斜センサ２８０は、治療中に患者が患者治療台１０３から落下するのを防止することができる。傾斜センサ２８０は、患者が患者治療台１０３から落下しないように安心感を得られるようにすることもできる。傾斜センサ２８０により、治療中に患者が落下し又は不快になるのを防ぐためのレールなしに患者治療台１０３が動作できる。１つの実施形態では、傾斜センサ２８０は１軸の傾斜センサであり、１つ又は複数の傾斜センサがロール回転とピッチ回転での患者治療台１０３の傾斜を検出するように使用できる。別の実施形態では、傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３のピッチ回転とロール回転の両方の傾斜角度に関する情報（例えば、角度測定値など）を検出し、それを制御装置１０１に送る２軸傾斜センサである。あるいは、３軸傾斜センサなどの当業者に知られたその他の傾斜センサを使用できる。傾斜センサ２８０は、患者治療台１０３のロール及び／又はピッチ角度が予め構成された角度に達したとき検出し、患者が落下するのを防止するために予め構成された角度を超えないように患者治療台１０３の動作を停止するように構成されている。１つの実施形態では、予め構成された角度は、およそ６から９度（６〜９°）の範囲である。１つの例示の実施形態では、予め構成された角度は７度（７°）である。あるいは、ロール軸又はピッチ軸の動作中に患者治療台１０３の動きが予め構成された角度を超えるのを防止するために、その他の特定の角度を使用できる。１つの実施形態では、傾斜センサ２８０は、カリフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＣｒｏｓｓｂｏｗ社によって製造された構成要素を備えることができる。
【００４１】
加速度計２８１を、患者治療台１０３に装着できる。加速度計２８１は、患者治療台１０３の加速度を検出する。加速度計２８１は、制御装置１０１に連結され、患者治療台１０３の加速度に関する情報を送るように構成されている。加速度計は、治療中に患者が患者治療台１０３から落下するのを防止することができる。１つの実施形態では、加速度計２８１は、カリフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＣｒｏｓｓｂｏｗ社によって製造された構成要素を備えることができる。１つの実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、傾斜センサ２８０のみを備えることができる。あるいは、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、加速度計２８１のみを備えることができる。その他の実施形態の議論を不明瞭にしないために、その他の図には示されないが、緩衝装置２１９、加速度計２８１、傾斜センサ２８０は、本明細書に説明されるその他の実施形態で使用できることも留意されたい。
【００４２】
図２Ｅは、トラック装着アセンブリの１つの実施形態を示す。トラック装着アセンブリ２５１は、図２Ａのトラック２６０とショルダ・アセンブリ２４０に連結される。ロボット・アーム２０２のトラック装着アセンブリ２５０の構造と動作に対する本明細書の説明は、トラック装着アセンブリ２５１に適用されることに留意されたい。トラック装着アセンブリ２５１は、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３とを備える。１つの実施形態では、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３は、別々の構成要素である。あるいは、トラック装着カラー２５２とトラック装着プレート２５３は１つの一体化した片である。トラック装着カラー２５２は、前部高さ２５４と後部高さ２５５を有し、後部高さ２５５は、前部高さ２５４よりもトラックにより近くにある。１つの実施形態では、トラック装着カラー２５２の後部高さは少なくとも１１インチ（１１”）である。別の実施形態では、トラック装着カラー２５２は、トラック装着プレート２５３から最も遠い端部よりも高さが大きくなっているトラック装着プレート２５３に最も近い端部から、高さが先細りになっている。そのような実施形態では、トラック装着プレート２５３から最も遠い端部での前部高さ２５４は、少なくとも５インチ（５”）であり、トラック装着プレート２５３に最も近い端部での後部高さ２５５は、少なくとも１１インチ（１１”）である。
【００４３】
１つの実施形態では、偏心位置２１７での装着プレート２１１に連結された患者治療台１０３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。別の実施形態では、患者治療台１０３の厚さ２１３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。あるいは、偏心位置２１７での装着プレート２１１への患者治療台１０３の連結、及び患者治療台の厚さ２１３の両方によって、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持が可能になる。患者治療台１０３及びロボット・アーム２０２は、５００ポンドより大きな重量を支持できることに留意されたい。
【００４４】
図３Ａは、６つの回転の自由度と１つの実質的に水平な、線形の自由度を有するロボット・アームを有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す。図３Ａに示されるように、ロボット式患者位置決めアセンブリは、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、プレート部材３８０、トラック・マウント・アセンブリ３５０、トラック３６０を有するロボット・アーム３０２、及び、患者治療台１０３（図３Ａには示されない）を備える。上述のように、患者治療台１０３は、ツール・ヨー関節、ツール・ピッチ関節、ツール・ロール関節を備えるリスト・アセンブリ２２０に回転可能に取り付けれれている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節は装着プレート２１１に連結され、その装着プレート２１１は、患者治療台１０３の底部に連結されている。リスト・アセンブリ２２０のツール・ヨー関節により、ヨー軸、すなわち図３Ａの軸６に沿ったヨー回転での患者治療台１０３の回転運動が行われる。ツール・ピッチ関節はツール・ヨー関節に連結され、ピッチ軸、すなわち図３Ａの軸５に沿ったピッチ回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。ツール・ロール関節はツール・ピッチ関節に連結され、ロール軸、すなわち図３Ａの軸４に沿ったロール回転での患者治療台１０３の回転運動を行うことができる。
【００４５】
エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結されている。エルボ・アセンブリ２３０は、３つの駆動シャフトと３つのモータを備えている。第１の駆動シャフトは、ツール・ヨー関節と第１のモータに連結されている。第１のモータと駆動シャフトは、ヨー軸、すなわち図３Ａの軸６に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第２の駆動シャフトは、ツール・ピッチ関節と第２のモータに連結されている。第２のモータと駆動シャフトは、ピッチ軸、すなわち図３Ａの軸５に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。第３の駆動シャフトは、ツール・ロール関節と第３のモータに連結されている。第３のモータと駆動シャフトは、ロール軸、すなわち図３Ａの軸４に沿った患者治療台１０３の回転運動を駆動する。１つの例示の実施形態では、エルボ・アセンブリ２３０は、リスト・アセンブリ２２０のツール・ロール関節に連結する遠位端部での直径が１０インチ（１０”）である。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、およそ３から２０インチ（３”〜２０”）の直径を有している。あるいは、エルボ・アセンブリ２３０は、例えば長方形、卵形、又はその他の知られた形状などの円形とは別の形状を有することができ、エルボ・アセンブリ２３０は、その断面が３インチ（３”）から２０インチ（２０”）の間の最小の測定値を有している。１つの実施形態では、患者治療台１０３に連結されたエルボ・アセンブリの１０インチの直径は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。
【００４６】
ショルダ・アセンブリ２４０は、エルボ関節によってエルボ・アセンブリ２３０に連結され、ショルダ関節によってトラック装着アセンブリ３５０に連結されている。エルボ関節はエルボ・ギアボックスを備え、そのエルボ・ギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸３でのロボット・アームのエルボ・アセンブリ２３０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ関節はショルダ・ギアボックスを備え、そのショルダ・ギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸２でのロボット・アームのショルダ・アセンブリ２４０の回転運動を駆動するように構成されている。ショルダ・アセンブリ２４０、及びエルボ・アセンブリ２３０のショルダ・ギアボックスとエルボ・ギアボックスにより、例えば床と平行な（ｘ、ｙ）平面など、２次元水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスはおよそ２００対１（２００：１）の歯車減速比を有する。エルボ・ギアボックスとショルダ・ギアボックスの２００：１の歯車減速比は、およそ０から６０ミリメートル（０〜６０ｍｍ）の範囲である患者治療台１０３でのたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にすることができる。１つの例示の実施形態では、たわみ誤差２６１は、およそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）である。あるいは、歯車減速比は、およそ１０対１（１０：１）の歯車減速比からおよそ６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲にある。
【００４７】
プレート部材３８０は、ショルダ・アセンブリ２４０のショルダ関節に連結され、トラック装着アセンブリ３５０に回転可能に装着される。プレート部材はギアボックスを備え、そのギアボックスは回転軸、すなわち図３Ａの軸１でのロボット・アームのプレート部材３８０の回転運動を駆動するように構成されている。プレート部材のギアボックスにより、床に実質的に平行な水平面での患者治療台１０３の平行移動が容易になる。１つの実施形態では、プレート部材３８０のギアボックスは、歯車減速比を有する。プレート部材３８０のギアボックスの歯車減速比は、およそ２５０対１からおよそ３００対１（２５０：１〜３００：１）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、プレート部材のギアボックスの歯車減速比はおよそ３００：１である。
【００４８】
１つの実施形態では、トラック装着アセンブリ３５０は、図２Ｅに対する上記の議論で明記したものと同様の寸法を有する。あるいは、その他の寸法が使用できる。
【００４９】
１つの実施形態では、リスト、エルボ、ショルダのアセンブリ２２０、２３０、２４０と、ロボット・アーム３０２のプレート部材３８０は、ドイツ連邦共和国のＫＵＫＡ Ｒｏｂｏｔｅｒ ＧｍｂＨによって製造された構成要素を備えることができる。
【００５０】
トラック装着アセンブリ３５０は、トラック３６０とプレート部材３８０に連結されている。トラック装着アセンブリ３５０とトラック３６０により、実質的に水平な、線形の軸、すなわち図３Ａの軸７での患者治療台１０３の平行移動が行われる。実質的に水平な、線形の軸（ｘ、ｙ）は、２次元鉛直面（ｚ）に実質的に垂直である。トラック３６０は床に連結される。別の実施形態では、トラック３６０は、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けられてもよい。コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床、又は床下のピット内に固定又は装着できる。別の実施形態では、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の天井に固定又は装着できる。あるいは、トラック３６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。
【００５１】
リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、プレート部材３８０、トラック装着アセンブリ３５０、トラック３６０の上記に示した配置により、６つの回転の自由度と１つの平行移動の実質的に水平な、線形の自由度を使用して、患者治療台１０３の位置決めが行われる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のロボット・アーム３０２の６つの回転、及び１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、ロボット・アーム３０２の機械的な動作の範囲内の作業空間などの、所望の治療領域内の実質的に任意の場所に患者治療台１０３上の患者を位置決めすることができる。ロボット・アーム３０２は、患者治療台１０３を作業空間又は治療領域内での複数の位置にツール中心点（ＴＣＰ）を有するように位置決めすることができる。ロボット・アーム３０２は、特定の患者用の載せ／降ろす位置を設けることもできる。１つの実施形態では、６つのＤＯＦは、互いに直交する座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）に沿った平行移動に関する３つの回転軸と、ｘ、ｙ、ｚ軸の周りのそれぞれロール、ピッチ、ヨーの回転運動に関する３つの回転軸を含む。１つの実質的に水平な、線形のＤＯＦは、鉛直な座標軸（ｚ）に実質的に垂直な座標軸（ｘ、ｙ）での実質的に水平な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００５２】
１つの実施形態では、ロボット・アーム３０２は、制御装置１０１からの方向に従って患者治療台１０３を移動させるための１つ又は複数の患者治療台の動作アクチュエータを備える。テーブル・インターフェース・モジュールにより、患者治療台１０３は、センサ・システム１０４、ロボット・アーム３０２／１０２のアクチュエータ、制御装置１０１、治療用放射線処置システム１０６、ユーザ・インターフェース１０５と連携できる。電子回路モジュールは、患者治療台１０３がロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作中に妨害物と衝突しないことを確実にするために、周囲の障害のモデルに対する患者治療台の位置を独立にチェックすることができる。
【００５３】
上述のように、患者治療台１０３は、少なくとも５つの回転の自由度、すなわち２つの平行移動の自由度（ｘ、ｙ軸）（それぞれ図２Ａの軸２と３）、３つの回転の自由度（ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸）（図２Ａの軸６、５、４）、及び１つの実質的に鉛直な、線形の自由度（実質的に鉛直な線形の軸）（図２Ａの軸１）で動作することが可能である。あるいは、患者治療台１０３は、６つの自由度すべて、すなわち３つの平行移動の自由度（ｘ、ｙ、ｚ軸）（それぞれ図３Ａの軸３、２、１）に加え、３つの回転の自由度（ロール回転、ピッチ回転、ヨー回転）（図３Ａのそれぞれ軸６、５、４）と、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度（実質的に鉛直な線形の軸）（図３Ａの軸７）で動作することが可能である。制御装置１０１によって生成された動作コマンド信号は、様々な自由度でロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を制御することができる。１つの実施形態では、処置システム１０６に対する患者治療台１０３の位置は、調和した動作を行うことができるように認識される。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３と処置システム１０６の両方は、一般の（又は「室の」）座標系を参照できる。
【００５４】
図３Ｂは、図３Ａのロボット・アームに連結された患者治療台の１つの実施形態を示す。ロボット・アーム３０２は、装着プレート２１１に連結されている。ロボット・アーム３０２は、トラック３６０に連結されている。この実施形態では、トラック３６０は床に装着され、トラック収容部３７０に収容されている。別の実施形態では、トラック３６０は、例えばコラム２７０の鉛直側面に鉛直に装着されるなど、鉛直に向けられている。上記に論じられたように、コラム２７０は、治療用放射線処置中の治療室の床か天井、又は床下のピット内に固定又は装着できる。あるいは、トラック３６０は、壁、台座、ブロック、又は基部構造などの当業者に知られたその他の構造に鉛直に装着できる。図３Ｂのロボット・アーム３０２は、上記に論じたように、図３Ａのロボット・アーム３０２を構成する部材とアセンブリを備えるが、これらの部材とアセンブリは、ロボット・アーム３０２や患者治療台１０３の連結の議論を不明瞭にしないために図３Ｂに対しては論じられない。
【００５５】
図３Ｂでは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３に連結されている。１つの実施形態では、装着プレート２１１は、偏心位置又は旋回点で患者治療台１０３に取り付けられる。１つの実施形態では、患者治療台１０３の長さ３１５はおよそ４８インチから１４５インチ（４８”〜１４５”）の範囲である。患者治療台１０３の幅３１４はおよそ１０インチから４５インチ（１０”〜４５”）の範囲である。１つの例示の実施形態では、長さ３１５はおよそ７８インチであり、幅３１４はおよそ２０インチ（２０”）である。
【００５６】
１つの実施形態では、偏心位置３１７は、およそ患者治療台１０３の長さ３１５に対して患者治療台１０３の一方の側面（例えば、患者のヘッド・レストを備える側面）からのおよそ５０から７５インチ（５０”〜７５”）の範囲にある。１つの例示の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対して患者治療台１０３の一方の側面から５０インチ（５０”）である。別の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の中心位置３１６からの偏心長さの距離３１２と偏心幅の距離３１８である。１つの実施形態では、偏心長さの距離３１２は、長さ３１５に対する中心位置３１６からの患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にあり、偏心幅の距離３１８は、幅３１４に対する中心位置３１６からの患者治療台１０３の一方の側面への距離のおよそ０から９０パーセント（０〜９０％）の範囲にある。例示の実施形態では、偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対する中心位置３１６からおよそ２５インチ（２５”）であり、患者治療台１０３の幅３１４に対する中心位置３１６からおよそ４インチ（４”）である。言い換えれば、偏心長さの距離３１２は２１インチ（２１”）であり、偏心幅の距離３１８は４インチ（４”）である。別の実施形態では、偏心位置３１７は百分率によって表現でき、例えば偏心位置３１７は、患者治療台１０３の長さ３１５に対しておよそ５０〜８５％以内、及び患者治療台１０３の幅３１４に対しておよそ０〜５０％以内に配置できる。あるいは、装着プレート２１１は、患者治療台１０３の長さ２１５及び幅２１４に対する中心位置２１６にある患者治療台１０３に連結されている。
【００５７】
１つの実施形態では患者治療台１０３は、およそ０．７５インチから３インチの範囲の厚さ３１３を有している。１つの例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ３１３を有する。１つの別の例示の実施形態では、患者治療台１０３は、およそ２．２５インチの厚さ３１３、およそ７７インチの長さ３１５、およそ２０インチの幅３１４を有する。図２Ｃの議論に関連して上記に論じられるように、患者治療台１０３は放射線透過性材料から作製できる。１つの実施形態では、患者治療台１０３は、表面材料２５６と本体材料２５７を備える。１つの例示の実施形態では、表面材料２５６は炭素繊維であり、本体材料２５７は発泡体である。あるいは、その他の放射線透過性材料が表面と本体の材料に使用できる。１つの実施形態では、表面材料２５６は、表面厚さ２５８を有する。表面厚さ２５８は、およそ０．０２インチから０．１２インチの範囲である。１つの例示の実施形態では、表面厚さは、およそ０．０５８インチである。
【００５８】
１つの実施形態では、偏心位置３１７での装着プレート２１１に連結された患者治療台１０３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。別の実施形態では、患者治療台１０３の厚さ３１３は、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持を可能にする。あるいは、偏心位置３１７での装着プレート２１１への患者治療台１０３の連結、及び患者治療台の厚さ３１３の両方によって、患者治療台１０３のおよそ０から５ミリメートル（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で、５００ポンドまでの患者の荷重の支持が可能になる。患者治療台１０３及びロボット・アーム３０２は、５００ポンドより大きな重量を支持できることに留意されたい。１つの実施形態では、患者治療台１０３及びロボット・アーム３０２は、静止した位置で、およそ２０００ポンド（２０００ｌｂ）までの患者の荷重を支持可能にすることができる。
【００５９】
図４Ａ、４Ｂは、５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリ１００の例示の位置をロボット・ベースの線形加速器システム４０６と共に示す。図４Ａ、４Ｂのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、装着プレート２１１、リスト・アセンブリ２２０、エルボ・アセンブリ２３０、ショルダ・アセンブリ２４０、トラック装着アセンブリ２５０、トラック２６０、コラム２７０、ロボット・アーム４０２を有するロボット・ベースの線形加速器システム４０６、及び撮像システム１０７のｘ線撮像源４０７を備える。例示の実施形態では、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、ＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）放射線外科システム、又は別のロボット・ベースの線形加速システムである。図４Ａのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、荷重（例えば患者などの）を有する患者治療台１０３の例示の低い位置、又は載せ／降ろす位置を示す。１つの実施形態では、低い位置は、患者を載せ／降ろすする予めプログラムされた位置である。低い位置又は載せ／降ろす位置は、およそ床から１６から２０インチ（１６”〜２５”）の範囲にある。この実施形態では、患者は車椅子から患者治療台１０３に載せられる。あるいは、位置はユーザがユーザ・インターフェース１０５によって、ロボット・アーム２０２と患者治療台１０３を手動で制御することができる。
【００６０】
図４Ｂのロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３の例示の高い又は「治療」位置を示す。この例示の実施形態では、高い又は「治療」位置は、患者を載せ／降ろすするための図４Ａの低い位置よりも高い。１つの実施形態では、高い位置は、治療を始める前のデフォルト位置である。この「治療」位置は、制御装置１０１で予めプログラムでき、又はその代わりにユーザ・インターフェース１０５からユーザが手動制御することができる。
【００６１】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、患者が患者治療台１０３を通して撮像できるように放射線透過性材料で作製できる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００と共に使用できる例示の撮像システム１０７、及びロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、２つのｘ線撮像源４０７、それぞれのｘ線撮像源と関連付けられた電源、１つ又は２つの撮像検出器４０８、制御装置１０１を備える。ｘ線撮像源４０７は、例えば約９０度角度的に離れた状態で装着でき、治療標的（例えば患者内の腫瘍）を通して検出器４０８に向けられる。あるいは、それぞれのｘ線源によって照射される単一の大きな検出器が使用できる。単一の検出器の撮像システム１０７では、２つのｘ線源４０７が両方の画像を単一の検出器の表面上に保つために９０度未満の角度で離れて配置させることもできる。
【００６２】
画像の拡大を最小限に抑え、したがって検出器４０８に必要な寸法を最小限に抑えるために、検出器４０８は治療の標的の下、例えば床、患者治療台１０３、又は患者治療台１０３の下に配置でき、ｘ線撮像源４０７は、治療の標的の上（例えば治療室の天井など）に配置できる。別の実施形態では、例えばｘ線撮像源４０７が治療の標的の下にあり、検出器４０８が治療の標的の上にあるように、ｘ線撮像源４０７と検出器４０８の位置を逆にすることができる。別の実施形態では、治療用放射線処置システム１０６のガントリーの揺動が制限されていることにより、また拡大効果を低減するため、検出器４０８は、ガントリーが撮像システム１０７と干渉しない様式で配置できるようにしながら、それらが撮像する位置に移動し、治療用放射線処置システム１０６の治療用ビームの送出中にはそこを離れるように配置できる。
【００６３】
検出器４０８は、患者の画像情報を生成し、それを制御装置１０１に送ることができる。制御装置１０１は、所望の治療位置に対して患者の位置を決定するためのすべての画像計算を行い、様々な自由度に関する補正を生成する。補正は、自動的に、患者を自動的に位置合わせするためにロボット式患者位置決めアセンブリ１００に加えられ、かつ／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９に対する患者の位置を自動的に調整するために制御装置１０１に送られ、かつ／又はユーザがロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９に対する患者の位置を手動で調整するためにユーザ・インターフェース・ユニット１０５に送られる。
【００６４】
前述のように、制御装置１０１を備えるロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、センサ・システム１０４を介した患者治療台１０３の位置、及びリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像データを介した治療の標的の位置を知ることができ、また同時に線形加速器システムの位置を知り、治療の標的を治療用放射線処置システム１０６の放射線治療源に対して位置合わせするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を実行するための動作コマンド信号を生成することができる。治療用放射線処置システム１０６に関してロボット・ベースの線形加速器システム４０６を使用した１つの実施形態では、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に対して使用可能な作業空間を最大にするような様式で、制御装置１０１を使用して治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源の動作と動的に調和できる。言い換えれば、制御装置１０１を使用して治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源の動作を動的に調和させることによって、（図４Ａ、４Ｂに示されるように）例えば検出器４０８及び／又はｘ線撮像源４０７による障害のない、患者治療台１０３と治療用放射線処置システム１０６の向きと位置の数の増加から治療の標的の使用可能な数が増加する。この実施形態では、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療ｘ線源のロボットが実行した動きは、治療ｘ線源と患者治療台１０３の間の相対運動によって標的の領域全体にわたって所望の放射パターンの送出が確実になるように、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作によって補足される。
【００６５】
１つの実施形態では、患者治療台１０３の動作及び治療用放射線処置システム１０６のｘ線線形加速器の動作の組合せは、治療用放射線処置システム１０６に対して使用可能な作業空間を最大限にするように動的に調和及び制御される。
【００６６】
ロボット・アーム２０２は、作業空間又は治療領域内の複数の位置でツール中心点（ＴＣＰ）又は治療の標的を有するように患者治療台１０３を位置決めすることができる。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームは、作業空間又は治療領域内の複数の位置で線形加速器の治療用放射線源４０９のアイソセンタを位置決めすることもできる。しかし作業空間又は治療領域は、例えば、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又は治療用放射線処置システム１０６の構成要素、撮像システム１０７、及び／又はロボット・アーム１０２に関連するそれらのロボット・アームのいずれかの間の衝突のおそれによって生じる障害、あるいはこれらの上述の構成要素のうちの任意のものを備えるロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９の放射線ビームの障害などの、位置決めの制約によって制限される可能性がある。例えば、ｘ線撮像源４０７は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９が、ｘ線撮像源４０７が装着される場所に配置されるのを阻止する可能性があり、それは、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６をそこに装着すると（例えば衝突の障害などの）衝突のおそれが生じることになるからである。同様に、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９は、（例えば衝突の障害などの）検出器４０８の配置のため患者治療台１０３の下に配置することができない。配置の制約の別の例は、例えば検出器４０８及び／又は（例えばビームの障害などの）ｘ線撮像源４０７などのその他の構成要素による治療用放射線源４０９からの放射線ビームの障害である。
【００６７】
１つの実施形態では、制御装置１０１は、患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システム４０６の治療用放射線源４０９の向きと位置を動的に調和させるために、ロボット・アームを使用した５つの回転の自由度と１つの平行の実質的に鉛直な、線形の自由度に沿った患者治療台と、ロボット・ベースの線形加速器システムのロボット・アームを使用した少なくとも５つの回転の自由度に沿ったロボット・ベースの線形加速器システムとを組み合わせて動的に動かすように構成されている。患者治療台と治療放射線源の間の動きの動的な調和は、ロボット・アームの機械的な動作の範囲内で治療の標的の数を増加させることができる。
【００６８】
制御装置１０１は、ロボット・アームとロボット・ベースの線形加速器システムの機械的な動作の範囲内の配置の制約によって生じる以前に障害になった位置において治療の標的を形成するように、患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システムを位置決めするように構成されている。１つの実施形態では、以前に障害になった位置は、例えば、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又はロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素に関連するそれらのロボット・アームのいずれかの間などの衝突のおそれの障害によって生じる可能性がある。あるいは、以前に障害になった位置は、治療用放射線源４０９の放射線ビームの、例えば、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素との障害によって生じる可能性がある。
【００６９】
１つの実施形態では、患者の体を含む患者治療台１０３とロボット・ベースの線形加速器システム４０６のガントリー又はその他の移動部分との間での衝突のおそれを生じる可能性のある向き及び／又は位置に患者が配置されないことを確実にするために、衝突防止モデルを制御装置１０１に埋め込むことができる。
【００７０】
図４Ｃは、従来の治療テーブルの第１の側面に装着されたロボット・ベースの放射線外科システムのロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図を示す。この実施形態では、治療用放射線源４０９が図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は従来の治療テーブル４０１の一方の側面の床に装着されている。従来の治療台４０１は、床に装着された治療テーブルである。上述のように、治療用放射線源４０９は、ロボット・アーム４０２の機械的な動作の範囲内の３次元の作業空間に線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２（例えば関節型ロボット・アーム）を使用して配置できる。治療用放射線源４０９は、従来の治療テーブル４０１上の患者内の治療の標的から特定の距離にあるように配置できる。治療用放射線源４０９と患者の治療の標的との間の特定の距離は線源回転軸間距離（source axis distance：ＳＡＤ）である。ロボット・ベースの放射線源４０９は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２を使用して３−Ｄ作業空間内に配置し向けることができるので、放射線源４０９は、ＳＡＤに依存できる使用可能な表面領域全体４０４を有する。１つの実施形態では、ＳＡＤが固定された数値である場合、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形状を有する。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が、使用できる。使用可能な表面領域全体４０４は、放射線源４０９（例えばｘ線線形加速器）が治療用放射線を患者内の治療の標的に放射するように配置できる位置又はノードを表す。使用可能な表面領域全体４０４は、上記に説明した位置決めの制約によって制限される可能性がある。
【００７１】
１つの実施形態では、位置決めの制約は、治療テーブル又は台によって生じる可能性がある。１つの例示の実施形態では、位置決めの制約は、床に装着された従来の治療テーブルや、床に装着されたロボット・ベースの線形加速器システム４０６の障害による到達不可能な表面領域４０４を生じる可能性がある。あるいは、その他の障害によって、放射線源４０９が到達不可能な表面領域を有するようになる可能性がある。１つの実施形態では、到達不可能な表面領域４０４は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６が図４Ｃに示されるように、従来の治療テーブル４０１の一方の側面に装着されることによって生じる可能性がある。図４Ｃは、使用可能な表面領域全体４０４及び到達不可能な表面領域４０５の２次元の円形を含む。図４Ｃに２次元の円形として表されるが、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形の表面領域であることに留意されたい。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７２】
到達不可能な領域４０４は、図４Ｄに示されるような従来の治療テーブル４０１の反対側にロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームを装着するだけでは解消できないことに留意されたい。図４Ｄは、従来の治療テーブル４０１の第２の側面に装着されたロボット・ベースの放射線外科システム４０６のロボット・アームを有する治療用放射線源４０９の使用可能な表面領域全体４０４のトップダウン図を示す。１つの実施形態では、到達不可能な表面領域４０５は、従来の治療テーブル４０１とロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アームとの障害によって残ったままである。言い換えれば、別の側面にロボット・ベースの放射線外科システムを装着するだけでは、到達不可能な領域４０５を生じる障害による位置決めの制約を克服することはできない。
【００７３】
図４Ｅは、治療用放射線源と患者治療台の１つの実施形態の使用可能な表面領域全体のトップダウン図を示す。この実施形態では、治療用放射線源４０９が、図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。この実施形態では、治療用放射線源４０９が、図４Ａ、４Ｂに対して上記に説明されるように、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６に連結されている。ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、患者治療台１０３の一方の側の床の定位置４０３ａに装着されている。あるいは、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、患者治療台１０３の反対の側の床に装着できる。患者治療台１０３は、ロボット・アーム２０２に連結されている。患者治療台１０３とロボット・アーム２０２の詳細はこれまでに本明細書に説明され、使用可能な表面領域全体４０４を増加させる議論を不明瞭にしないようにここでは繰り返されない。この実施形態では、患者治療台１０３とロボット・アーム２０２は鉛直に装着される。あるいは床又は天井に装着されたロボット・アームが使用できる。上述のように、治療用放射線源４０９は、ロボット・アーム４０２の機械的な動作の範囲内の３次元の作業空間に線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２（例えば関節型ロボット・アーム）を使用して配置できる。治療用放射線源４０９は、患者治療テーブル１０３上の患者の治療の標的から特定の距離ＳＡＤにあるように配置できる。ロボット・ベースの放射線源４０９は、ロボット・ベースの線形加速器システム４０６のロボット・アーム４０２を使用して３−Ｄ作業空間内に配置し向けることができるので、放射線源４０９は、ＳＡＤに依存できる使用可能な表面領域全体４０４を有する。１つの実施形態では、ＳＡＤが固定された数値である場合、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形状を有する。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７４】
使用可能な表面領域全体４０４は、放射線源４０９（例えばｘ線線形加速器）が治療用放射線を患者の治療の標的に放射するように配置できる位置又はノードを表すことができる。使用可能な表面領域全体４０４は、上記に説明した配置の制約によって制限される可能性がある。
【００７５】
上述のように、位置決めの制約は、治療テーブル又は台によって生じる可能性がある。しかし、この実施形態では、患者治療台１０３とロボット・アーム２０２は、図４Ｃ、４Ｄに対して説明及び例示されたような到達不可能な領域４０５を排除するように位置決めされる。図４Ｅは、患者治療台４０３ｂのような患者治療台１０３の新しい位置を示す。この実施形態では患者治療台１０３の位置が位置４０３ａから４０３ｂに移動している。言い換えれば、ロボット・アーム２０２に連結された患者治療台１０３は、治療用放射線源４０９が治療用放射線を患者の治療の標的に放射するために配置できる使用可能な表面領域全体４０４を増加できる。あるいは、その他の移動が、到達不可能な表面領域を排除し、図４Ｅの使用可能な表面領域全体４０４を増加させるために使用できる。
【００７６】
図４Ｅは、使用可能な表面領域全体４０４の２次元の円形を含む。図４Ｃに２次元の円形として表されるが、使用可能な表面領域全体４０４は、ほぼ球形の表面領域であることに留意されたい。あるいは、ＳＡＤを変えることによって得られた異なる形状のその他の使用可能な表面領域が使用できる。
【００７７】
別の実施形態では、障害は、地面によって生じる可能性があり、したがって従来の治療テーブル４０１を使用する場合、障害によって、ほぼ球形の使用可能な領域の底部に到達不可能な表面領域が形成される。鉛直に装着されたロボット・アーム２０２と患者治療台１０３を使用することによって、患者治療台１０３は、第１の位置から第２のより高い位置に床から持ち上げることができ、それによって到達不可能な領域が排除され、使用可能な表面領域全体が増加する。あるいは、ロボット・アーム２０２と患者治療台１０３の動きを調和させることによって、例えば検出器４０８やｘ線撮像源４０７による障害などによるその他の到達不可能な表面領域を克服できる。
【００７８】
図４Ｆは台に装着されるロボット・アームの別の実施形態を示す。この実施形態では、ロボット・アーム２０２は、台の拡張装着領域４９１で患者治療台１０３に装着される。拡張装着領域４９１は、図４Ｆに示される以外の患者治療台の周囲に沿った別の位置に配置することもできることに留意されたい。あるいは、患者治療台１０３が装着領域で十分な厚さ２１３（図２Ｂに示される）であるとき、ロボット・アーム２０２は、拡張装着領域４９１を使用せずに台の縁部側面４９６に直接的に装着できる。拡張装着領域４９１（又はその代わりに縁部側面４９６）にロボット・アーム２０２の装着することにより、ロボット・アームをすべての支持された治療位置の撮像視野から外すことができるようになる（９０度の向きの位置の例が図４Ｇに関連して下記に説明される）。上記に論じたように、１つの実施形態では、患者治療台１０３は放射線透過性材料から構成される。しかし、ロボット・アーム２０２は、そのような放射線透過性材料から構成されなくてもよい。したがって、ロボット・アーム２０２は、透過して撮像できず、撮像システムに対して特定の位置に患者治療台１０３を移動させる場合に撮像の障害を生じる。
【００７９】
図４Ｇは、撮像システムに関連して図４Ｆの台を装着するロボット・アームの１つの実施形態の側面図と平面図を示す。図４Ａ、４Ｂに関連して上記に論じたように、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００と共に使用される撮像システムとロボット・ベースの線形加速器システム４０６は、２つのｘ線撮像源（供給源Ａ及び供給源Ｂ）４０７と２つの撮像検出器（検出器Ａ及び検出器Ｂ）４０８を備えている。図４Ａ、４Ｂに示される検出器４０８に対する患者治療台１０３の向きでは、ロボット・アーム２０２は、検出器の撮像視野を干渉又は妨害する可能性がない。しかし、ロボット・アーム２０２が図４Ａ、４Ｂの向きに対しておよそ９０度で患者治療台１０３を向ける場合、ロボット・アーム２０２は、図４Ａ、図４Ｂに示されるように装着されるとき特定の位置で撮像の障害を生じる可能性がある。図４Ｇは、図４Ａ、４Ｂに示される台と検出器の構成に対して９０度の位置で向けられた患者治療台を示す。例えば、この９０度の向き（及びその他の向き）では、ロボット・アーム２０２に拡張装着領域４９１（又は縁部側面４９６への装着）を使用することにより、ロボット・アーム２０２を（例えば、ｘ線撮像源４０７や撮像検出器４０８などの）撮像システムの撮像野４９５の実質的に外側に維持できる。
【００８０】
図５は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニットの１つの実施形態の概略図を示す。ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ロボット制御の患者治療台１０３の少なくとも５つの回転のＤＯＦと１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦのコンピュータ制御を行うことができる。例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、患者治療台１０３を、制御装置１０１、センサ・システム１０４、撮像システム１０７、ロボット・アーム１０２、治療用放射線処置システム１０６を含む治療システムの主要なワークステーションに接続できるイーサネット（登録商標）・バス・インターフェースと、ユーザがロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を対話式に制御する制御装置１０１と連携できるようにするユーザ・インターフェース・ユニット５００などの少なくとも１つのユーザ・インターフェース・ユニット１０５と、治療システムのＥ−ｓｔｏｐ（非常停止）回路へのハードウェア・インターフェースとを備える。バス・インターフェースは、治療システムの主要なワークステーションに接続できるイーサネット・バス・インターフェースである。非常停止回路へのハードウェア・インターフェースは、いずれかの非常停止が作動したときロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を無効にすることができる。
【００８１】
非常停止機構は、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を停止するように動作可能である。１つの実施形態では、「システム非常停止」は、任意かつすべての放射と任意かつすべての動作とを停止させることが可能な非常停止機構である。言い換えれば、「システム非常停止」は、少なくとも以下の、１）治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源による治療用ｘ線ビームの生成、２）治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源及び／又はロボット・アームの任意の動作、３）ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の任意の動作、４）撮像システム１０７を停止させることができる。
【００８２】
ユーザ・インターフェース・ユニット５００により、ユーザ又はオペレータが１つ又は複数のユーザが選択可能な機能を実行することによって、ロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作を制御することに対話式に参加することができる。１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、遠隔操作ユニットである。あるいは、ユーザ・インターフェース・ユニットは、下記に説明するようなグラフィカル・ユーザ・インターフェース・ユニットである。これらのユーザが選択可能な機能は、それには限定されないが以下の、１）患者治療台１０３の位置の取得が開始できるように、ユーザが患者治療台１０３に電源投入できるようにする機能、２）標的のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像の取得が開始できるように、ユーザがｘ線撮像システム１０７を作動できるようにする機能、３）ユーザが患者治療台１０３を所望の様式で患者を患者治療台１０３の上に載せるのを容易にする、１つ又は複数の予めプログラムされた載せる位置に移動できるようにする機能、４）ユーザが患者治療台１０３をデフォルトの治療位置である、予めプログラムされた「治療」位置に移動できるようにする機能、５）リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像からの情報に従って、標的の位置を調整するのに必要な患者治療台１０３の補正動作に対応する平行移動又は回転をユーザに表示する機能、６）ユーザが、平行移動と回転をそれぞれの平行移動と回転に関する予め特定された限界と比較できるようにする機能、７）ユーザが、１つ又は複数の予め特定された限界を変更することができるようにする機能、８）ユーザが、平行移動と回転を予め特定された限界の下に収まることを証明できるようにし、それに続いて治療の実施を開始するために治療用放射線処置システム１０６の治療ｘ線源を作動させる機能を含むことができる。
【００８３】
１つの例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ユーザにロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の動作の遠隔制御機能を提供する（例えば、ハンドヘルド・ペンダントなどの）手持ち式遠隔操作ユニットである。図５のユーザ・インターフェース・ユニット５００は、ハンドヘルド・ペンダントであり、それぞれ、これらのユーザが選択可能な機能と関連付けられたいくつかのボタン・アイコンを備えている。手持ち式遠隔制御ユニット５００は、患者の位置を手動で統制するための制御、及びロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作に関連するステータス・インジケータを提供することができる。
【００８４】
例示の実施形態では、手持ち式遠隔制御ユニット５００は、６セットの軸動作制御スイッチ５１０Ａ〜５１０Ｆ、３つの載せる位置スイッチ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、さらに治療スイッチ５３０の動作スイッチを備える。軸動作制御スイッチは、押しボタンを介してそれぞれの自由度の双方向の手動制御を提供する。軸動作制御スイッチは、スイッチが押し下げられ、動作が無効にされる限り所望の方向に、所望の軸を移動させることができる（３つの回転軸、左／右（５１０Ａ）後／前（５１０Ｂ）、下（足に向かって）／上（上に向かってｔ）（５１０Ｃ）、３つの回転軸、ロール左／右（５１０Ｄ）、頭部下げ／上げ（５１０Ｅ）、頭部左／右（５１０Ｆ））。載せスイッチ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃはそれぞれ、動作が有効にされると、これ以上オペレータの動作なしに患者治療台１０３が最大限に後退し、最大限に下げられた載せる位置に自動的に移動させるプログラムされた動作を開始することができる。制御装置１０１は、１つ又は複数の予めプログラムされた載せる位置を有することができ、あるいはユーザは図６に示された手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００又はコンピュータ・インターフェース６００を介して患者に対して載せる位置を手動で設定できる。制御装置１０１は、今後の治療に向けて特定の患者に関する載せる位置を記憶することができる。治療スイッチ５３０は、動作が有効にされると、患者治療台１０３を制御装置１０１によって定義され、患者治療台１０３に予めダウンロードされた位置に移動させるプログラムされた動作を開始することができる。
【００８５】
遠隔制御ユニット５００は、一対の動作有効スイッチ５５０を備えることもできる。片方又は両方のスイッチを押し下げると、すべての動作スイッチ（軸動作制御、載せる位置、及び治療）を有効にすることができ、いかなるテーブル非常停止スイッチも無視しないが、システム非常停止は、それがあれば、それを無視する。プログラムされた動作が行われている間に片方又は両方の有効スイッチを解放するとその動作を停止させることができる。
【００８６】
遠隔制御ユニット５００は、動作が有効にされ、かつ受け入れられたかどうかの表示を提供する発光ダイオード（ＬＥＤ）である一対のステータス・インジケータ５４０、５４２を備えている。例示の実施形態では、非常停止ＬＥＤ５４０は、システム非常停止がアサートされた場合に黄色であり、有効スイッチによって無視されたとき緑であり、システム非常停止がまったくアサートされない場合に切断された状態である。移動ＬＥＤ５４２は、スイッチが押され動作が有効になった場合に緑であり、プログラムされた動きが行われているとき点滅する緑であり、非常停止が作動したとき黄色である。
【００８７】
遠隔制御ユニット５００は、ユーザが記憶された場所にアクセスできるようにするＧｏＴｏスイッチ（図示されない）を備えている。遠隔制御ユニット５００は、例えばユーザに平行移動と回転を表示するための、又はユーザに情報的なメッセージを表示するための表示機能（図示されない）を有することもできる。遠隔制御ユニット５００は、絶対及び相対位置の表示／入力モード（図示されない）を備えている。別の実施形態では、遠隔制御ユニット５００は、患者治療台１０３の位置を検出することを開始するためのセンサ・システム１０４を作動させるスイッチを備えている。
【００８８】
主要なＣｙｂｅｒＫｎｉｆｅ（登録商標）ワークステーションのユーザ制御コンソールの１つ又は複数のユーザ・インターフェース画面によって、患者を位置決めするロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を、ユーザが点検し、開始し、対話式に制御できるようになる。図６は、主要なワークステーションの処理実施画面６４０に進んだユーザ・インターフェース画面６００の例示の実施形態を示す。例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００はユーザに統合された患者治療台位置の表示、及び患者治療台の動作制御機能を提供する。ユーザ・インターフェース画面６００は平行移動のみ、又は回転のみ、あるいは共に使用可能なすべての自由度を調整するためのサブ・オプションを提供する。
【００８９】
１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、患者治療台１０３の位置を検出するためのセンサ・システム１０４をユーザが作動させることができるようにするボタン・アイコンを備える。
【００９０】
例示の実施形態では、処理実施画面６４０の台位置合わせボタンがユーザ・インターフェース画面６００を出すことができる。ユーザ・インターフェース画面６００は、異なる機能を有するいくつかのフィールドを備えている。これらのフィールドは、制御装置１０１のＴＬＳユニットによって戻されるロボット式患者位置決めアセンブリ１００の補正動作を最初に記入される平行移動と回転フィールドを有している。有効な患者治療台補正動作がまったく使用できない場合、これらのフィールドは空白のままにされる。平行移動と回転のフィールドは編集可能である。
【００９１】
例示の実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、移動ボタン６１０、「自動位置合わせ」ボタン３２０、「キャンセル」ボタン６３０を有する。「移動」ボタン６１０は、指示される平行移動と回転の量によって患者治療台１０３を移動させる。「回転付加」フィールドがチェックを付けられない場合、患者治療台１０３は、回転軸でのみ移動させられる。「自動位置合わせ」ボタン６２０は最初に、指示される平行移動と回転の量によって患者治療台１０３を移動させ、撮像システム１０７を通した画像の取得に移行し、予め特定された「自動位置合わせ限界」が充足されるまで自動的に患者治療台１０３の位置を補正する。これは、平行移動と回転が、予め特定された限界の下であり、又は指示された数の画像が撮影されたことを意味する。「自動位置合わせ限界」フィールドは、システム設定ファイルによって記入されるが編集することができる。「キャンセル」ボタン６３０は、患者位置合わせインターフェースに戻す。
【００９２】
１つの実施形態では、ユーザ・インターフェース画面６００は、撮像システム１０７によって生成された撮像ビームのｘ線の強度、エネルギー、時間；取得されるリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像の数；基準の選択と非選択；剛体のパラメータなどの撮像パラメータをユーザが調整できるようにするボタン・アイコンを備える。
【００９３】
図７は、ロボット・アームを使用して患者治療台を位置決めする方法の１つの実施形態を示す。方法は、ロボット・アーム１０２に連結された患者治療台１０３を提供するステップ７０１と、ロボット・アーム１０２を使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台１０３を移動させるステップ７０２とを含む。１つの実施形態では、５つの回転の自由度は２つの水平の回転軸（図２Ａの軸３及び２）（例えばｘ、ｙ軸）と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸（図２Ａの軸６、５、４）を有する３つの回転軸とを含み、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度は、２つの水平な座標軸（例えばｘ、ｙ軸）に実質的に垂直な座標軸（例えばｚ軸）での実質的に鉛直な線に沿った患者治療台の平行移動のための実質的に線形の軸を含む。
【００９４】
別の実施形態では、ロボット・アーム１０２を使用して患者治療台１０３を位置決めする方法は、ロボット・アーム１０２に連結された患者治療台１０３を提供するステップと、ロボット・アーム１０２を使用して６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台１０３を移動させるステップとを含む。１つの実施形態では、６つの回転の自由度は、３つの回転軸（図３Ａの軸３，２、１の）（例えばｘ、ｙ、ｚ軸）と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸（図３Ａの軸６、５、４）を有する３つの回転軸とを含み、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度は、２つの水平な座標軸（例えばｘ、ｙ軸）に実質的に垂直な座標軸（例えばｚ軸）での実質的に鉛直な線に沿った患者治療台の平行移動のための実質的に線形の軸を含む。
【００９５】
１つの実施形態では、方法は、患者治療台の荷重をおよそ０から５ｍｍ（０〜５ｍｍ）のたわみ誤差２６１内で５００ポンド（５００ｌｂ）まで支えるステップを含むことができる。あるいは、患者治療台の患者の荷重は、静止した位置で２０００ポンド（２０００ｌｂ）までである。
【００９６】
方法はさらに、患者治療台の動作の範囲全体にわたって、患者治療台を回転軸のうちの１つに沿って移動させ、前記軸の別の１つに沿って患者治療台を移動させずに回転軸を移動させるステップを含む。方法は、５つ又は６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って、ロボット・アームと患者治療台を移動させる制御装置を提供するステップ含む。方法は、５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、ロボット・アーム及び患者治療台を手動で移動させるための制御装置に接続されたユーザ・インターフェース・ユニットを提供するステップ含むこともできる。
【００９７】
１つの実施形態では、ロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップは、ロボット・アームのツール・ヨー関節を使用してヨー軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、ロボット・アームのツール・ピッチ関節を使用してピッチ軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、ロボット・アームのツール・ロール関節を使用してロール軸に沿って患者治療台を回転させるステップと、エルボ関節とショルダ関節を使用して２つの水平な回転軸に沿って患者治療台を回転するステップと、２つの水平な回転軸に垂直なトラックとトラック装着アセンブリを使用して実質的に鉛直な、線形の軸に沿って患者治療台を平行移動させるステップとを含む。別の実施形態では、患者治療台を移動させるステップは、追加のショルダ関節を使用して追加の平行移動軸に沿って患者治療台を回転するステップであって、それによって全部で６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦになるステップをさらに含む。６つのＤＯＦは、互いに直交するｘ、ｙ、ｚ座標軸沿って平行移動させるための３つの回転軸を含み、かつｘ、ｙ、ｚ軸それぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転運動のための３つの回転軸を含む。１つの実質的に鉛直な、線形のＤＯＦは、水平のｘ、ｙ座標軸に垂直なｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って平行移動するための実質的に線形の軸を含む。
【００９８】
図８は、ロボット・アーム及びロボット・ベースの線形加速器システム４０６を使用して患者治療台を位置決めする方法の別の実施形態を示す。方法は、第１のロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップ、ステップ８０１と、第２のロボット・アームを使用してロボット・ベースの治療用放射線処置システムを提供するステップ、ステップ８０２と、第１のロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップ、ステップ８０３と、ロボット・ベースの治療用放射線処置システムの第２のロボット・アームを使用して少なくとも５つの自由度に沿ってロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップ、ステップ８０４とを含むことができる。別の実施形態では、方法はロボット・ベースの治療用放射線処置システムとロボット・アームに連結された制御装置を提供するステップをさらに含む。
【００９９】
１つの実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、制御装置を使用して患者治療台とロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源の向きと位置を動的に調和させるステップを含むことができる。患者治療台と治療用放射線源の向きと位置を動的に調和させるステップによって、ロボット・アームの機械的な動作の範囲内の治療の標的の数が増加する。別の実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源を患者治療台に配置された患者内の治療の標的に位置合わせするステップを含む。別の実施形態では、患者治療台とロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップは、ロボット・アームとロボット・ベースの線形加速システムの機械的な動作の範囲内で、以前に障害になった位置に治療の標的を形成するために、患者治療台と治療用放射線供給源を位置決めするステップをさらに含む。
【０１００】
１つの実施形態では、以前に障害になった位置は、例えば患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、又はロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素に関連するそれらのロボット・アームのいずれかのいずれかの間の衝突のおそれの障害によって生じる可能性がある。あるいは、以前に障害になった位置は、治療用放射線源４０９の放射線ビームの、ロボット・アーム２０２、患者治療台１０３、治療用放射線源４０９、ｘ線撮像源４０７、検出器４０８、及び／又はロボット・ベースの線形加速器システム４０６のその他の構成要素との障害によって生じる可能性がある。
【０１０１】
動作の際には、患者の適切な治療位置は、治療計画のプロセスの一部として計算できる。治療計画が制御装置１０１にロードされる場合、およその治療位置が患者治療台１０３にダウンロードできる。オペレータは、患者治療台１０３に患者を位置決めし、任意の拘束デバイスを適用する。次いで、オペレータが手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００（図５に示される）の「治療」ボタンを押し、患者治療台１０３が自動的に移動して、その自由度のすべてを記憶された位置にする。あるいは、「治療」コマンドは、ユーザ・インターフェース画面６００から出すこともできる。同時に動く軸の数は、電力の必要性が過剰でなく、患者が行われる同時の動きの数を快適に感じるのを確実にするための設計によって制限されてもよい。
【０１０２】
次いで、オペレータは、治療室を退出し、ワークステーション又は専用の制御パネルのユーザ・インターフェース画面６００（図６に示される）を使用して、患者を所望の許容誤差内で位置合わせするようにシステムに命令することができる。ユーザ・インターフェース画面６００は、使用者が位置合わせプロセス中に撮像する最大限のリアルタイム又はほぼリアルタイムの画像、及び位置決めと向きに関する所望の許容誤差などのパラメータを入力可能にすることもできる。ユーザ・インターフェース画面６００は、それぞれの画像に関連付けられたエラーを表示可能にすることもできる。
【０１０３】
不足のない位置合わせが得られた後で、治療用放射線処置システム１０６に治療を開始するように命令する。治療の一部分として、患者が治療中に動くかどうか調べるために、リアルタイム又はほぼリアルタイムの画像が撮像システム１０７によって定期的に取得できる。患者が動いた場合、治療の実施は、自動的に又はオペレータによって手動で一時停止でき、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の適切な補正動作を行うことによって患者を再び位置合わせすることができる。治療の終了時に、オペレータは治療室に再び入り、患者を降ろすための載せ／降ろす位置に患者治療台１０３を戻すために、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００の「載せる位置」ボタンを使用する。あるいは、システムは、元の載せる位置を保つためのコマンドをユーザ・インターフェース画面６００から発行することができる。
【０１０４】
１つの実施形態では、ロボット・アーム２０２又はロボット・アーム３０３の構成要素は、構成要素の外側にタッチセンサ材料を含む。別の実施形態では、構成要素の外側は、コンタクト・フォームよって被覆できる。あるいは、ロボット・アーム２０２又はロボット・アーム３０２の構成要素がオペレータの上に押しかかり、又はぶつかるのを防止するために、その他の材料が使用できる。オペレータにロボット・アームがぶつかり、又は押しかかるのを防止するための材料を使用してロボット・アーム２０２と３０２の外側を被覆することに関する議論を不明瞭にしないため、当業者に知られたタッチセンサ材料とコンタクト・フォームに関する特定の材料は含めなかった。
【０１０５】
以下は、上述のロボット式患者位置決めアセンブリの動作の別の実施形態のより詳細な説明である。
【０１０６】
第１の段階は、初期の患者設定段階である。この段階の間、患者が治療室に入る前に、治療計画のファイルがダウンロードされる。治療ファイルのダウンロードの間、患者治療台１０３の治療位置が制御装置１０１にダウンロードできる。患者治療台１０３の治療位置は、ａ）選択されたビーム経路用のデフォルトの患者治療台の位置、ｂ）同じ計画が使用された前回の患者の治療位置のうちの１つである。患者が治療室に歩み入る前に、患者が患者治療台１０３に乗るのに快適な、予め定められた位置に患者治療台１０３を位置決めするように、手持ち式遠隔制御ユニット５００の載せる位置ボタンのうちの１つを押す。次いで患者は、例えば熱可塑性マスク及び／又はその他の固定化デバイスを使用して固定される。
【０１０７】
手持ち式遠隔制御ユニット５００の「治療」ボタンを、患者治療台１０３を通常の治療位置に配置するのに使用する。頭部又は身体の治療のために、又はこれが同じ計画を用いた、患者に対する第２又はそれに続く治療である場合、名目上の治療位置は、さらなる自動的な位置決めに適切なものであり、オペレータは、患者の自動的な位置決めのためにユーザ制御コンソールに取りかかることができる。そうでなければ、患者治療台１０３は、問題になる解剖学的な標的領域が撮像視野の内側にあるように、手持ち式遠隔制御ユニット５００を使用してさらに手動で調整できる。次いでオペレータは、患者を自動的に位置決めするために、ユーザ・インターフェース画面６００に移る。
【０１０８】
次の段階は、初期画像の取得段階である。この段階の間、オペレータは、ユーザ・インターフェース画面６００（図６に示される）の患者位置合わせ画面の「取得」ボタンを使用して、画像を取得することができる。必要であれば、画像パラメータは、調整する必要がある可能性がある。これらのパラメータのうちのいくつかの例には、ｘ線パラメータ、移動した、又はそうでなければ追跡が困難な基準の選択解除、剛体パラメータの調整がある。
【０１０９】
次の段階は、１回限りの患者治療台の位置合わせ段階である。使用者は、患者位置合わせ画面の「自動台」ボタンを選択する。これにより、制御装置１０１のＴＬＳユニットから得られた初期補正を含むユーザ・インターフェース画面６００の台調整インターフェース画面が出される。ＴＬＳからの初期補正は、編集可能である。「移動」ボタンは、ウインドウに示される修正の量によって患者治療台１０３を移動させる。所望の回転補正に対するオプションを使用することもできる。「自動位置合わせ」ボタンは、第１の補正を行い、自動的な位置合わせの完了に移る。
【０１１０】
次の段階は、患者治療台の自動的な位置合わせ段階である。台調整インターフェース画面の「自動位置合わせ」ボタンは、自動的な位置合わせを行うことができる。自動位置合わせは、台位置合わせインターフェースに初期補正を行うことによって開始することができ、以下の、自動位置合わせ段階で所望の数の画像が取得され、かつ／又は残る補正が自動位置合わせインターフェースに特定された限界の下に収まる、という条件のうちの１つを満たすまで追加の画像を撮影し、画像の補正を行うことに移行する。
【０１１１】
次の段階は、患者の再位置合わせ段階である。患者の再位置合わせは、システムが（オペレータの中断を含む）回復可能なエラーを生じ、システムがこの状態から再開する場合にいつでも入力することができる。患者の再位置合わせは、患者の位置合わせと同じ様式で処理できる。言い換えれば、初期の取得の後に、台位置合わせインターフェースの「自動位置合わせ」ボタンを使用してさらなる調整を自動的に行うことができる。
【０１１２】
最後の段階は処理実施段階である。処理実施は、患者治療台１０３への補正動作がロボット・アーム１０２と患者治療台１０３の平行移動と回転に関する予め特定された限界の下に収まる場合に開始される。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の制御装置１０１にダウンロードされた補正動作は、平行移動と特定の組の回転を含むことができる。ロボットは、ノードに対する名目上の位置に移動することができ、特定の平行移動と回転によって補正され、次いで治療用放射線処置システム１０６のｘ線ビーム発生装置を有効にする。ノードに対する線量の送出の終了時には、治療用放射線処置システム１０６のロボットは、この名目上の位置で次のノードに移行することができる。
【０１１３】
制御装置１０１は、エラーの検出、報告、補正用のソフトウェアを備えている。この実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、「オペレータ中断」機能を備える。この機能は、画像の取得が進行中であり、標的の位置合わせ又は再位置合わせモードに戻る場合に、ユーザが画像の取得を停止できるようにする。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作が進行中であり、標的の位置合わせ／再位置合わせモードに戻る場合に、ユーザは、その動作を停止することもできる。「自動位置決め」モードが進行中である場合に、ユーザは、それに続く画像の取得及びロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を停止することもできる。
【０１１４】
１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、ＴＬＳ（ターゲット・ロケーティング・システム：target locating system）を処理する機能も備える。ソフトのアルゴリズム・エラー、及び／又はハードウェア・エラー非常停止などの該当するＴＬＳエラーが報告される。エラーを認識した後、制御装置１０１は、位置合わせ又は再位置合わせの状態に戻ることができる。「自動位置合わせ」が進行中である場合に、ユーザは、それに続く画像の取得と、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の動作を停止することができる。初期位置合わせの間、「患者領域外」エラーが無効にされるが、患者が領域内に入るまで「治療」ボタンを無効にすることができる。
【０１１５】
１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、テーブル・インターフェース・エラーを処理する機能を備える。通信エラーなどのテーブル・インターフェース・エラーは、ユーザの認識を必要とするが、非常停止を作動しない、ソフト・エラーとして処理される。１つの実施形態では、エラー処理のソフトウェアは、非常停止を処理する機能を備えることができる。１つの実施形態では、非常停止は、二重冗長機構を使用してロボット式患者位置決めアセンブリ１００のコンピュータ制御の動作を停止させる。制御ソフトウェアは、いかなる動作コマンド信号をさらに生成するのを制止する。患者治療台の制御装置のハードウェアは、非常停止が作動するとき、患者治療台を移動させることを無効にできる。非常停止が作動した場合でも、患者治療台は、手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニット５００を使用して移動可能にすることができる。中断又は回復可能な非常停止からの再開の場合、非常停止はオペレータ・コンソールからのシステム・リセットによって解除でき、次いでオペレータ・コンソールは、患者の再位置合わせ状態に移る。この段階では、ユーザは、患者の位置を改善するために自動位置合わせを使用することができる。患者の再位置合わせ画面の「再開」ボタンは、処理実施の再開を有効にする。
【０１１６】
医療手術中に患者の配置と向きを位置決めする１つの実施形態には、患者治療台１０３を２つの水平な回転軸（ｘ、ｙ）（図２Ａの軸２と３）と、３つの回転軸（ヨー、ピッチ、ロール）（図２Ａの軸６、５、、４）に沿って位置決めするステップと、１つの実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）（図２Ａの軸１）に沿って患者治療台１０３を位置決めするステップが含まれる。
【０１１７】
医療手術中に患者の配置と向きを位置決めする別の実施形態には、患者治療台１０３を３つの回転軸（ｘ、ｙ、ｚ）（図３Ａの軸３、２と１）と、３つの回転軸（ヨー、ピッチ、ロール）（図３Ａの軸６、５、、４）に沿って位置決めするステップと、患者治療台１０３を１つの実質的に鉛直な、線形の軸（ｚ）（図３Ａの軸７）に沿って患者治療台１０３を位置決めするステップが含まれる。
【０１１８】
１つの実施形態では、患者治療台１０３は、少なくとも２つの方向の載せる機構を設け、その載せる機構は動作の際に患者を水平の様式や鉛直の様式で乗せ又は降ろすことができる。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、患者治療台１０３を備え、その患者治療台１０３は、鉛直に載せる様式では、例えば水平面に対しておよそ７０度（７０°）で、水平面に対して傾斜して配置できる。患者が患者治療台１０３に固定された後に、患者治療台１０３は患者を作業空間内の治療位置に位置決めできる。１つの実施形態では、患者治療台１０３の上面は、患者に専用のモールドを設けることができ、そのモールドは患者の湾曲に適合するようにカスタマイズすることができる。別の実施形態では、患者治療台１０３の一方の端部は、患者の足を鉛直に乗せる様式で支持するフット・プレートを設けることができる。別の実施形態では、患者治療台１０３は、椅子様の支持デバイスを設けることができ、患者治療台１０３は、患者を乗せ及び／又は降ろし、ならびに／あるいは治療するための着座位置を設けるようになされることができる。
【０１１９】
あるいは、患者治療台１０３は、図４Ａに示されるような載せ／降ろす位置、着座の載せ／降ろす位置、特定の患者に便利なように設定されたその他の載せ／降ろす位置を設けることもできる。
【０１２０】
より多くの可撓性とより大きな患者治療台１０３の広がりを得るために、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００に例えば追加のアームなどのより回転可能な、及び／又は摺動可能な区域を加えることができることに留意されたい。あるいは、ロボット式患者位置決めアセンブリ１００は、例えばエルボ・アセンブリとショルダ・アセンブリの両方の代わりにエルボ・アセンブリのみを備えるなどロボット式患者位置決めアセンブリ１００よりも少ない区域しか備えないことも可能である。ロボット式患者位置決めアセンブリ１００の平行移動と回転運動は、コンピュータ制御装置１０１によって手動及び／又は自動で制御できる。
【０１２１】
前述の明細書に、本発明の実施形態をその特定の例示の実施形態を参照して説明してきた。しかし、特許請求の範囲に明記する本実施形態のより広い趣旨及び範囲から逸脱せずにそこに様々な修正及び変更を行うことが明らかになるであろう。したがって、明細書及び図面は、限定の意味ではなく例示として見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】治療用放射線処置のロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態の概略ブロック図である。
【図２Ａ】５つの回転の自由度を有し、１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを備えるロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】装着プレートを備える患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図２Ｃ】患者治療台の１つの実施形態の断面図である。
【図２Ｄ】装着プレート、傾斜センサ、及び緩衝装置を備える患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図２Ｅ】トラック装着アセンブリの１つの実施形態の図である。
【図２Ｆ】患者治療台のたわみ誤差及び鉛直に装着されたロボット・アームの１つの実施形態の図である。
【図３Ａ】６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット・アームを有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａロボット・アームに連結された患者治療台の１つの実施形態の図である。
【図４Ａ】ロボット・ベースの線形加速器と共に、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリの１つの例示の位置の図である。
【図４Ｂ】ロボット・ベースの線形加速器と共に、５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度を有するロボット式患者位置決めアセンブリの別の例示の位置の図である。
【図４Ｃ】従来の治療テーブルの第１の側面に装着されたロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｄ】従来の治療テーブルの第２の側面に装着されたロボット・アームを有する治療用放射線源の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｅ】治療用放射線源及び患者治療台の１つの実施形態の使用可能な表面領域全体のトップダウン図である。
【図４Ｆ】台に装着されるロボット・アームの別の実施形態の図である。
【図４Ｇ】撮像システムに関連して図４Ｆの台に取り付けられるロボット・アームの１つの実施形態の側面及び平面図である。
【図５】手持ち式ユーザ・インターフェース・ユニットの１つの実施形態の概略図である。
【図６】処理実施ディスプレイ・スクリーンの上に出されたユーザ・インターフェース・スクリーンの例示の実施形態の図である。
【図７】ロボット・アームを使用して患者治療台を位置決めする方法の１つの実施形態の図である。
【図８】ロボット・アーム及びロボット・ベースの線形加速器を使用して患者治療台を位置決めする方法の別の実施形態の図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームとを備え、前記ロボット・アームが、前記患者治療台を５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成された装置。
【請求項２】
前記患者治療台が、０．７５インチから３インチの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記患者治療台が放射線透過性材料から作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記患者治療台が表面材料及び本体材料を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記表面材料が、０．０２インチから０．１２インチの範囲の厚さを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記表面材料が０．０５８インチの厚さを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記表面材料が炭素繊維であり、前記本体材料が発泡体である、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記患者治療台と加速度計に連結された少なくとも１つの傾斜センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
偏心位置で前記ロボット・アームと前記患者治療台に連結された装着プレートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記偏心位置が、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第１の側面への距離の０から９０パーセントの範囲である偏心長さの距離と、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第２の側面への距離の０から９０パーセントの範囲である偏心幅の距離とを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記偏心位置が、
２１インチである偏心長さの距離と、
４インチである偏心幅の距離とを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記患者治療台の前記長さが、４８インチから１４５インチの範囲にあり、前記患者治療台の前記幅が１０インチから４５インチの範囲にある、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記患者治療台の前記長さが、７８インチであり、前記患者治療台の前記幅が２１インチである、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記装着プレート及び前記患者治療台に連結された緩衝材料を有する緩衝装置をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記治療台が前記治療台の側縁部に沿った配置された拡張装着領域を有し、前記ロボット・アームが前記拡張装着領域で前記患者治療台に連結された、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記緩衝材料がプラスチックを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記５つの自由度が、
互いに直交する水平な座標ｘ、ｙ軸に沿った前記患者治療台の平行移動のための２つの回転軸と、
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転運動のための３つの回転軸とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標ｘ、ｙ軸に実質的に垂直な前記ｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ロボット・アームが、
装着プレートに回転可能に装着されたリスト・アセンブリと、
前記リスト・アセンブリに連結されたエルボ・アセンブリと、
前記エルボ・アセンブリに連結されたショルダ・アセンブリと、
前記ロボット・アームの前記ショルダ・アセンブリに連結されたトラック装着アセンブリと、
前記トラック装着アセンブリに連結されたトラックとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記トラックが鉛直に向けられた、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記トラックがコラムの鉛直側面に連結された、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コラムが、床及び天井のうちの少なくとも１つに装着された、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記トラックが壁に連結された、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記リスト・アセンブリが、
前記装着プレートに連結されたツール・ヨー関節と、
前記ツール・ヨー関節に連結されたツール・ピッチ関節と、
前記ツール・ピッチ関節に連結されたツール・ロール関節とを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記ツール・ヨー関節が前記患者治療台をｚ軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ピッチ関節が前記患者治療台をｙ軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ロール関節が前記患者治療台をｘ軸に沿って回転するために連結される、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記エルボ・アセンブリが、
前記ツール・ヨー関節に連結された第１の駆動シャフトと、
前記第１の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ヨー関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第１の回転軸で駆動するように構成された第１のモータと、
前記ツール・ピッチ関節に連結された第２の駆動シャフトと、
前記第２の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ピッチ関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第２の回転軸で駆動するように構成された第２のモータと、
前記ツール・ロール関節に連結された第３の駆動シャフトと、
前記第３の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ロール関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第３の回転軸で駆動するように構成された第３のモータとを備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記エルボ・アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに連結されたエルボ関節であって、前記エルボ関節が、前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第４の回転軸で前記ロボット・アームのエルボ・アセンブリの回転運動を駆動するように構成されたエルボ・ギアボックスを備えるエルボ関節と、
前記ショルダ・アセンブリと前記トラック装着アセンブリに連結されたショルダ関節であって、前記ショルダ関節が、前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第５の回転軸で前記ロボット・アームの回転運動を駆動するように構成されたショルダ・ギアボックスを備えるショルダ関節とをさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記エルボとショルダのギアボックスが、１０対１（１０：１）の歯車減速比から６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲の歯車減速比を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記エルボとショルダのギアボックスが、２００対１の歯車減速比を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記エルボとショルダのギアボックスが、２次元の水平面で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記トラックとトラック・アセンブリが、２次元の水平面に垂直な実質的に鉛直な、線形の平行移動で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記トラック装着アセンブリが、後部高さと前部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記後部高さが前記前部高さよりもトラックに近くなっている、請求項２１に記載の装置。
【請求項３５】
前記トラック・アセンブリの前記トラック装着カラーの前記後部高さが、少なくとも１１インチである、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い第１の端部から、前記トラックから最も遠い第２の端部に高さが先細りになり、前記前部高さが少なくとも５インチである、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記ロボット・アームが前記患者治療台を追加の自由度に沿って移動させるように構成された、請求項２１に記載の装置。
【請求項３８】
前記５つの自由度及び前記追加の自由度が、
互いに直交するｘ、ｙ、ｚ座標軸に沿って平行移動するための３つの回転軸と、
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転のための３つの回転軸とを含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記１つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標ｘ、ｙ軸に実質的に垂直な前記ｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記トラック装着アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに回転可能に装着されたプレート部材と、
前記ショルダ・アセンブリと前記プレート部材に連結された第１のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記６つの自由度の第５の回転軸を駆動するように構成された第１のショルダ・ギアボックスを備える第１のショルダ関節と、
前記プレート部材と前記トラック装着アセンブリに連結された第２のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記６つの自由度の第６の回転軸を駆動するように構成された第２のショルダ・ギアボックスを備える第２のショルダ関節とをさらに備える、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記患者治療台に連結された装着プレートと、
前記装着プレートに連結された前記ロボット・アームのリスト・アセンブリであって、前記装着プレートが、偏心位置で前記患者治療台に連結され、前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有するリスト・アセンブリと、
トラックに連結されたトラック装着アセンブリであって、前記トラックに最も近い端部で少なくとも１１インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記ロボット・アームが０から５ｍｍのたわみ誤差内で５００ポンドまでの患者の荷重を支持するように構成されたトラック装着アセンブリとをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４２】
ロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
ロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップとを含む方法。
【請求項４３】
前記５つの回転の自由度が、平行移動のための２つの回転軸と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を含む回転運動のための３つの回転軸とを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記患者治療台に連結された傾斜センサと前記患者治療台に連結された加速度計のうちの少なくとも１つを使用して、患者が前記患者治療台から落下するのを防止するステップをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料を提供するステップと、
前記センサ材料を使用して、前記ロボット・アームがオペレータにぶつかるのを防止するステップとさらに備える、請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記患者治療台に連結された装着プレートを提供するステップと、
前記装着プレートと前記患者治療台に連結され、前記患者治療台の振動を緩衝する緩衝装置を提供するステップとをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
０から５ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内で前記患者治療台の荷重を５００ポンドまで支えるステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記患者治療台を前記５つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させるステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記患者治療台を移動させるステップが、
前記ロボット・アームのツール・ヨー関節を使用して前記ｚ軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ピッチ関節を使用して前記ｙ軸に沿って患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ロール関節を使用して前記ｘ軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
エルボ関節とショルダ関節を使用して前記２つの水平な回転軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記２つの水平な回転軸に垂直なトラックとトラック装着アセンブリを使用して実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を平行移動させるステップとをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
追加のショルダ関節を使用して追加の平行移動軸に沿って前記患者治療台を回転するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
制御装置を提供するステップをさらに含み、前記制御装置は５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を移動させる、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記制御装置に接続されたユーザ・インターフェースを提供するステップをさらに含み、前記ユーザ・インターフェース・ユニットが、前記制御装置は５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を手動で移動させる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
患者治療台と、
偏心位置で前記患者治療台に連結された鉛直に装着されたロボット・アームとを備える装置。
【請求項５４】
前記偏心位置が、
２１インチである偏心長さの距離と、
４インチである偏心幅の距離とを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記患者治療台が、０．７５インチから３インチの範囲の厚さを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５７】
前記鉛直に装着されたロボット・アームが、少なくとも５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動するように構成された、請求項５３に記載の装置。
【請求項５８】
前記鉛直に装着されたロボット・アームがトラック装着アセンブリを有し、前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い端部で少なくとも１１インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項５９】
前記鉛直に装着されたロボット・アームが、０から５ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者の荷重を５００ポンドまで支えるように構成された、請求項５３に記載の装置。
【請求項６０】
前記患者治療台に連結された傾斜センサをさらに備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項６１】
前記鉛直に装着されたロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項６２】
患者治療台と、
０から５ミリメートルの範囲の前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者を５００ポンドまで支える手段とを備える装置。
【請求項６３】
平行移動のための２つの回転軸、及び回転運動のための３つの回転軸を含む５つの回転の自由度で前記患者治療台を位置決めする手段と、
実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を位置決めする手段とをさらに備える、請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記患者治療台を前記５つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させる手段をさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームであって、前記患者治療台を５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成されたロボット・アームと、
前記ロボット・アームに連結された制御装置と、
患者の複数の画像のスライスを生成するための前記制御装置に接続された撮像システムとを備える装置。
【請求項６６】
前記制御装置に接続された治療用放射線処置システムであって、治療放射線源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的に位置合わせするために、前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記治療用放射線処置システムのうちの少なくとも１つの移動を制御するように構成された治療用放射線処置システムをさらに備える、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記治療用放射線処置システムがロボット・ベースの線形加速器システムである、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源と前記患者治療台の向きと位置が前記制御装置によって動的に調和される、請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速器システムの動作の機械的な範囲内の配置の制約によって生じる以前に障害になった位置での治療の標的を形成するように、前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源を位置決めするように構成される、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記位置決めの制約が、前記患者治療台と前記治療用放射線源に連結された前記ロボット・アームのうちの少なくとも１つが、前記治療台、前記治療用放射線源、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つと衝突するおそれの障害のうちの少なくとも１つを含む、請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記位置決めの制約が、前記治療線源の放射線ビームの、前記治療台、前記治療用放射線源、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つとの障害を含む、請求項６９に記載の装置。
【請求項７２】
前記撮像システムが撮像視野を有するように構成され、前記ロボット・アームが前記患者治療台を移動させるとき、前記ロボット・アームを前記撮像システムの前記撮像野の外側に維持するために、前記ロボット・アームが拡張装着領域で前記患者治療台に連結される、請求項６５に記載の装置。
【請求項７３】
第１のロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
第２のロボット・アームに連結されたロボット・ベースの線形加速器システムを提供するステップと、
前記第１のロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って前記患者治療台を移動させるステップとを含む方法。
【請求項７４】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第２のロボット・アームを使用して、少なくとも２つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第２のロボット・アームを使用して、５つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムと前記ロボット・アームに接続された制御装置を提供するステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７７】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記制御装置を使用して前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源の向きと位置を動的に調和させるステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記ロボット・アームの動作の機械的な範囲内で、前記治療用放射線源の使用可能な表面領域全体を増加させる、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的と位置合わせするステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項８０】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速システムの機械的な動作の範囲内の位置決めの制約によって生じる以前に障害になった位置に治療の標的を形成するために、前記患者治療台と前記治療用放射線供給源を位置決めするステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８１】
前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記位置決めの制約を回避するステップをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記位置決めの制約が、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つによる前記治療用放射線源の障害を含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項８３】
撮像視野を有する撮像システムを提供するステップと、すべての支持された治療位置に対して前記撮像視野の実質的に外側に前記患者治療台を維持するステップとをさらに備える、請求項７３に記載の方法。
【請求項１】
患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームとを備え、前記ロボット・アームが、前記患者治療台を５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成された装置。
【請求項２】
前記患者治療台が、０．７５インチから３インチの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記患者治療台が放射線透過性材料から作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記患者治療台が表面材料及び本体材料を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記表面材料が、０．０２インチから０．１２インチの範囲の厚さを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記表面材料が０．０５８インチの厚さを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記表面材料が炭素繊維であり、前記本体材料が発泡体である、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記患者治療台と加速度計に連結された少なくとも１つの傾斜センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
偏心位置で前記ロボット・アームと前記患者治療台に連結された装着プレートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記偏心位置が、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第１の側面への距離の０から９０パーセントの範囲である偏心長さの距離と、
前記患者治療台の幅に対する中心位置から前記患者治療台の第２の側面への距離の０から９０パーセントの範囲である偏心幅の距離とを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記偏心位置が、
２１インチである偏心長さの距離と、
４インチである偏心幅の距離とを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記患者治療台の前記長さが、４８インチから１４５インチの範囲にあり、前記患者治療台の前記幅が１０インチから４５インチの範囲にある、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記患者治療台の前記長さが、７８インチであり、前記患者治療台の前記幅が２１インチである、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記装着プレート及び前記患者治療台に連結された緩衝材料を有する緩衝装置をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記治療台が前記治療台の側縁部に沿った配置された拡張装着領域を有し、前記ロボット・アームが前記拡張装着領域で前記患者治療台に連結された、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記緩衝材料がプラスチックを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記５つの自由度が、
互いに直交する水平な座標ｘ、ｙ軸に沿った前記患者治療台の平行移動のための２つの回転軸と、
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転運動のための３つの回転軸とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標ｘ、ｙ軸に実質的に垂直な前記ｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ロボット・アームが、
装着プレートに回転可能に装着されたリスト・アセンブリと、
前記リスト・アセンブリに連結されたエルボ・アセンブリと、
前記エルボ・アセンブリに連結されたショルダ・アセンブリと、
前記ロボット・アームの前記ショルダ・アセンブリに連結されたトラック装着アセンブリと、
前記トラック装着アセンブリに連結されたトラックとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記トラックが鉛直に向けられた、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記トラックがコラムの鉛直側面に連結された、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コラムが、床及び天井のうちの少なくとも１つに装着された、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記トラックが壁に連結された、請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記リスト・アセンブリが、
前記装着プレートに連結されたツール・ヨー関節と、
前記ツール・ヨー関節に連結されたツール・ピッチ関節と、
前記ツール・ピッチ関節に連結されたツール・ロール関節とを備える、請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記ツール・ヨー関節が前記患者治療台をｚ軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ピッチ関節が前記患者治療台をｙ軸に沿って回転するために連結され、前記ツール・ロール関節が前記患者治療台をｘ軸に沿って回転するために連結される、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記エルボ・アセンブリが、
前記ツール・ヨー関節に連結された第１の駆動シャフトと、
前記第１の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ヨー関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第１の回転軸で駆動するように構成された第１のモータと、
前記ツール・ピッチ関節に連結された第２の駆動シャフトと、
前記第２の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ピッチ関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第２の回転軸で駆動するように構成された第２のモータと、
前記ツール・ロール関節に連結された第３の駆動シャフトと、
前記第３の駆動シャフトに連結され、前記ロボット・アームの前記ツール・ロール関節の回転運動を前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第３の回転軸で駆動するように構成された第３のモータとを備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記エルボ・アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに連結されたエルボ関節であって、前記エルボ関節が、前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第４の回転軸で前記ロボット・アームのエルボ・アセンブリの回転運動を駆動するように構成されたエルボ・ギアボックスを備えるエルボ関節と、
前記ショルダ・アセンブリと前記トラック装着アセンブリに連結されたショルダ関節であって、前記ショルダ関節が、前記ロボット・アームの前記５つの自由度の第５の回転軸で前記ロボット・アームの回転運動を駆動するように構成されたショルダ・ギアボックスを備えるショルダ関節とをさらに備える、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記エルボとショルダのギアボックスが、１０対１（１０：１）の歯車減速比から６００対１（６００：１）の歯車減速比の範囲の歯車減速比を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記エルボとショルダのギアボックスが、２００対１の歯車減速比を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記エルボとショルダのギアボックスが、２次元の水平面で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記トラックとトラック・アセンブリが、２次元の水平面に垂直な実質的に鉛直な、線形の平行移動で前記患者治療台を移動させるように構成された、請求項３１に記載の装置。
【請求項３４】
前記トラック装着アセンブリが、後部高さと前部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記後部高さが前記前部高さよりもトラックに近くなっている、請求項２１に記載の装置。
【請求項３５】
前記トラック・アセンブリの前記トラック装着カラーの前記後部高さが、少なくとも１１インチである、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い第１の端部から、前記トラックから最も遠い第２の端部に高さが先細りになり、前記前部高さが少なくとも５インチである、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記ロボット・アームが前記患者治療台を追加の自由度に沿って移動させるように構成された、請求項２１に記載の装置。
【請求項３８】
前記５つの自由度及び前記追加の自由度が、
互いに直交するｘ、ｙ、ｚ座標軸に沿って平行移動するための３つの回転軸と、
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの周りのロール回転、ピッチ回転、ヨー回転のための３つの回転軸とを含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記１つの実質的に鉛直な、線形の自由度が、前記水平な座標ｘ、ｙ軸に実質的に垂直な前記ｚ座標軸での実質的に鉛直な線に沿って前記患者治療台が平行移動するための実質的に線形の軸を含む、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記トラック装着アセンブリと前記ショルダ・アセンブリに回転可能に装着されたプレート部材と、
前記ショルダ・アセンブリと前記プレート部材に連結された第１のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記６つの自由度の第５の回転軸を駆動するように構成された第１のショルダ・ギアボックスを備える第１のショルダ関節と、
前記プレート部材と前記トラック装着アセンブリに連結された第２のショルダ関節であって、前記ロボット・アームの前記６つの自由度の第６の回転軸を駆動するように構成された第２のショルダ・ギアボックスを備える第２のショルダ関節とをさらに備える、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記患者治療台に連結された装着プレートと、
前記装着プレートに連結された前記ロボット・アームのリスト・アセンブリであって、前記装着プレートが、偏心位置で前記患者治療台に連結され、前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有するリスト・アセンブリと、
トラックに連結されたトラック装着アセンブリであって、前記トラックに最も近い端部で少なくとも１１インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備え、前記ロボット・アームが０から５ｍｍのたわみ誤差内で５００ポンドまでの患者の荷重を支持するように構成されたトラック装着アセンブリとをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４２】
ロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
ロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って患者治療台を移動させるステップとを含む方法。
【請求項４３】
前記５つの回転の自由度が、平行移動のための２つの回転軸と、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸を含む回転運動のための３つの回転軸とを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記患者治療台に連結された傾斜センサと前記患者治療台に連結された加速度計のうちの少なくとも１つを使用して、患者が前記患者治療台から落下するのを防止するステップをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記ロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料を提供するステップと、
前記センサ材料を使用して、前記ロボット・アームがオペレータにぶつかるのを防止するステップとさらに備える、請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記患者治療台に連結された装着プレートを提供するステップと、
前記装着プレートと前記患者治療台に連結され、前記患者治療台の振動を緩衝する緩衝装置を提供するステップとをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
０から５ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内で前記患者治療台の荷重を５００ポンドまで支えるステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記患者治療台を前記５つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させるステップをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記患者治療台を移動させるステップが、
前記ロボット・アームのツール・ヨー関節を使用して前記ｚ軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ピッチ関節を使用して前記ｙ軸に沿って患者治療台を回転するステップと、
前記ロボット・アームのツール・ロール関節を使用して前記ｘ軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
エルボ関節とショルダ関節を使用して前記２つの水平な回転軸に沿って前記患者治療台を回転するステップと、
前記２つの水平な回転軸に垂直なトラックとトラック装着アセンブリを使用して実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を平行移動させるステップとをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
追加のショルダ関節を使用して追加の平行移動軸に沿って前記患者治療台を回転するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
制御装置を提供するステップをさらに含み、前記制御装置は５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を移動させる、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記制御装置に接続されたユーザ・インターフェースを提供するステップをさらに含み、前記ユーザ・インターフェース・ユニットが、前記制御装置は５つ及び６つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度のうちの少なくとも１つに沿って、前記ロボット・アーム及び患者治療台を手動で移動させる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
患者治療台と、
偏心位置で前記患者治療台に連結された鉛直に装着されたロボット・アームとを備える装置。
【請求項５４】
前記偏心位置が、
２１インチである偏心長さの距離と、
４インチである偏心幅の距離とを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記患者治療台が、０．７５インチから３インチの範囲の厚さを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記患者治療台が２．２５インチの厚さを有する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５７】
前記鉛直に装着されたロボット・アームが、少なくとも５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動するように構成された、請求項５３に記載の装置。
【請求項５８】
前記鉛直に装着されたロボット・アームがトラック装着アセンブリを有し、前記トラック装着アセンブリが、前記トラックに最も近い端部で少なくとも１１インチの後部高さを有するトラック装着カラーを備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項５９】
前記鉛直に装着されたロボット・アームが、０から５ミリメートルの前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者の荷重を５００ポンドまで支えるように構成された、請求項５３に記載の装置。
【請求項６０】
前記患者治療台に連結された傾斜センサをさらに備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項６１】
前記鉛直に装着されたロボット・アームの外側に連結されたセンサ材料をさらに備える、請求項５３に記載の装置。
【請求項６２】
患者治療台と、
０から５ミリメートルの範囲の前記ロボット・アームのたわみ誤差内のロボット・アームを使用して、前記患者治療台の患者を５００ポンドまで支える手段とを備える装置。
【請求項６３】
平行移動のための２つの回転軸、及び回転運動のための３つの回転軸を含む５つの回転の自由度で前記患者治療台を位置決めする手段と、
実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を位置決めする手段とをさらに備える、請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記患者治療台を前記５つの回転の自由度に沿って移動させずに、実質的に前記患者治療台の動作の範囲全体を通して前記実質的に鉛直な、線形の軸に沿って前記患者治療台を移動させる手段をさらに含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
患者治療台と、
前記患者治療台に連結されたロボット・アームであって、前記患者治療台を５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って移動させるように構成されたロボット・アームと、
前記ロボット・アームに連結された制御装置と、
患者の複数の画像のスライスを生成するための前記制御装置に接続された撮像システムとを備える装置。
【請求項６６】
前記制御装置に接続された治療用放射線処置システムであって、治療放射線源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的に位置合わせするために、前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記治療用放射線処置システムのうちの少なくとも１つの移動を制御するように構成された治療用放射線処置システムをさらに備える、請求項６５に記載の装置。
【請求項６７】
前記治療用放射線処置システムがロボット・ベースの線形加速器システムである、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源と前記患者治療台の向きと位置が前記制御装置によって動的に調和される、請求項６７に記載の装置。
【請求項６９】
前記制御装置が、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速器システムの動作の機械的な範囲内の配置の制約によって生じる以前に障害になった位置での治療の標的を形成するように、前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記治療放射線源を位置決めするように構成される、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記位置決めの制約が、前記患者治療台と前記治療用放射線源に連結された前記ロボット・アームのうちの少なくとも１つが、前記治療台、前記治療用放射線源、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つと衝突するおそれの障害のうちの少なくとも１つを含む、請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記位置決めの制約が、前記治療線源の放射線ビームの、前記治療台、前記治療用放射線源、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つとの障害を含む、請求項６９に記載の装置。
【請求項７２】
前記撮像システムが撮像視野を有するように構成され、前記ロボット・アームが前記患者治療台を移動させるとき、前記ロボット・アームを前記撮像システムの前記撮像野の外側に維持するために、前記ロボット・アームが拡張装着領域で前記患者治療台に連結される、請求項６５に記載の装置。
【請求項７３】
第１のロボット・アームに連結された患者治療台を提供するステップと、
第２のロボット・アームに連結されたロボット・ベースの線形加速器システムを提供するステップと、
前記第１のロボット・アームを使用して５つの回転の自由度と１つの実質的に鉛直な、線形の自由度に沿って前記患者治療台を移動させるステップとを含む方法。
【請求項７４】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第２のロボット・アームを使用して、少なくとも２つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムの前記第２のロボット・アームを使用して、５つの自由度に沿って前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
前記ロボット・ベースの線形加速器システムと前記ロボット・アームに接続された制御装置を提供するステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７７】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記制御装置を使用して前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源の向きと位置を動的に調和させるステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記ロボット・アームの動作の機械的な範囲内で、前記治療用放射線源の使用可能な表面領域全体を増加させる、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・ベースの線形加速システムの治療用放射線供給源を前記患者治療台に配置された患者内の治療の標的と位置合わせするステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項８０】
前記患者治療台と前記ロボット・ベースの線形加速器システムを移動させるステップが、前記ロボット・アームと前記ロボット・ベースの線形加速システムの機械的な動作の範囲内の位置決めの制約によって生じる以前に障害になった位置に治療の標的を形成するために、前記患者治療台と前記治療用放射線供給源を位置決めするステップをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８１】
前記患者治療台と前記治療用放射線供給源の前記向きと位置を動的に調和させるステップが、前記位置決めの制約を回避するステップをさらに含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記位置決めの制約が、ｘ線撮像源、及び検出器のうちの少なくとも１つによる前記治療用放射線源の障害を含む、請求項８１に記載の装置。
【請求項８３】
撮像視野を有する撮像システムを提供するステップと、すべての支持された治療位置に対して前記撮像視野の実質的に外側に前記患者治療台を維持するステップとをさらに備える、請求項７３に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５３９９６３（Ｐ２００８−５３９９６３Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１１２９９（Ｐ２００８−５１１２９９）
【出願日】平成１８年５月９日（２００６．５．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１８０１７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２４４３４
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月９日（２００６．５．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１８０１７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１２４４３４
【国際公開日】平成１８年１１月２３日（２００６．１１．２３）
【出願人】（５０５００５６２５）アキュレイ・インコーポレーテッド (11)
【Ｆターム（参考）】
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