粒子線治療システムの治療台位置決め装置
【課題】この発明は、ＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることのできる粒子線治療システムの治療台位置決め装置を得ることを目的とする。
【解決手段】自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の相対的な現在位置を保存し、この保存した相対的現在位置を用いて、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の位置がＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台の位置設定機構を制御するようにした。
【解決手段】自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の相対的な現在位置を保存し、この保存した相対的現在位置を用いて、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の位置がＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台の位置設定機構を制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、がん治療などに用いられる粒子線治療システムにおいて、患者の所定の位置に粒子線を照射するために治療台を位置決めする治療台位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から放射線をがんなどの腫瘍に照射して治療を行う放射線治療が知られているが、特に最近では放射線として炭素などの重粒子線や陽子線などの粒子線を用いた粒子線治療が注目されている。このような粒子線治療では粒子線を人体のがんなどに適切かつ効率的に照射することが重要である。
【０００３】
そのような粒子線治療装置では、粒子線を実際に照射する前準備として、患部のＣＴ画像を撮影し、それを元にどこに向けてどのように粒子線を照射するのかを計画し、その計画を元に照射時の位置決めに使用するＸ線画像を撮影する。この手順は、粒子線を実際に照射する治療室で行う場合もあるし、専用の粒子線治療シミュレータ装置を使用する場合もある。粒子線治療シミュレータ装置とは、粒子線照射時の位置決め用Ｘ線画像を撮影することに特化した装置である。粒子線照射に使用する治療室とは別の場所に設けられた粒子線治療シミュレータ装置で位置決め用Ｘ線画像を撮影することで、治療室を粒子線照射のみに使用することができ、粒子線治療装置全体の単位時間あたりの治療可能患者数を向上することができる。
【０００４】
粒子線照射時の位置決めは、通常、患部のＣＴ画像から治療のために計画された画像であるＤＲＲ（Digital Reconstructed Radiograph）画像と位置決めのためのＸ線画像を合わせるようにして行われる。この作業は、技師が手動で行うことが多いが、これを自動で行う技術が提案されている。特許文献１には、体表面に表示した表示マーカーの位置をリアルタイムで検出し、このマーカーの位置から患部を推定し、放射線のアイソセンタの中心と患部との位置ずれを求めてこの位置ずれが所定値になるように、照射装置と治療台を制御する技術が記載されている。また、特許文献２では治療台上の特定の基準位置と放射線治療装置のアイソセンタとの距離と、治療台上の特定の基準位置とＭＲＩ装置の計測空間中心との間の距離とを加算したものが一定値になる構成において、患部の中心位置を放射線治療装置のガントリーのアイソセンタへ自動的に位置合わせする技術が記載されている。また、特許文献３では、ＤＲＲ画像への治療台位置決め時における計算点の入力を省略し、かつＤＲＲ画像上に設定されている計算点をＤＲ画像にも転写表示する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１-４７２９０号公報
【特許文献２】特開平１１-９７０８号公報
【特許文献３】特開２００８−２２８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された方法では表示マーカーの位置を元に位置決めを行っており、ＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることはできない。また、特許文献２に記載された方法ではＭＲＩ装置は固定されているのが前提であり、自走式ＣＴ装置を使いかつ治療台も自走式ＣＴ装置側に動作する構成には適用できない。また、特
許文献３に記載された方法では計算点の入力は省略できるが、ＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることはできない。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、自走式ＣＴ装置を用い、かつＣＴ画像撮影時に患者を載せる治療台も自走式ＣＴ装置側に自由に動作する構成においてＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることのできる粒子線治療システムの治療台位置決め装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の粒子線治療システムの治療台位置決め装置は、自由に走行する自走式ＣＴと、この自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像する患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有するＣＴ治療台と、自走式ＣＴと離隔して設置されたＸ線撮像装置と、このＸ線撮像装置により患者のＸ線画像を撮像するために患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有する位置決め治療台と、ＣＴ治療台の位置設定機構および位置決め治療台の位置設定機構を制御するコントローラと、を備えた粒子線治療システムの治療台位置決め装置において、コントローラは、自走式ＣＴに対して固定された位置であるＣＴアイソセンタの位置情報と、Ｘ線撮像装置に対して固定された位置である位置決めアイソセンタの位置情報とを有し、自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の相対的な位置である相対的現在位置を保存し、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台の位置設定機構を制御するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、自走式ＣＴ装置を使いかつ治療台も自走式ＣＴ装置側に自由に移動する構成において、ＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台の位置、自走式ＣＴ装置の位置から位置決め治療台の設定値を計算・設定することで、位置決めアイソセンタの位置合わせを自動化し、シミュレーションにかかる時間を短縮し、効率的に治療台の位置決めができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置に用いられるＤＲＲ画像の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の動作の詳細を説明するフローチャート図である。
【図４】本発明の実施の形態1による自走式ＣＴの座標関係を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態1によるＸ線撮像装置の座標関係を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態７による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。治療室１０１は大きくＣＴ側（図１の右半分）と位置決め装置側（図１の左半分）に二分される。ＣＴ側には、ＣＴレーザポインタ１０７を備え、自由に走行できる自走式ＣＴ１０２があり、これが患者１０３を固定具１０４で固定したＣＴ治療台１０５に向かって移動する。ＣＴ治療台１０５は、前後・左右・上下３軸の並進移動を行うための位置設定機構（ＣＴ治療台１０５に備えられている）、および３軸の回転を行うための３軸の傾き設定機構（ＣＴ治療台１０５に備えられている）により位置と傾きが設定される。ＣＴアイソセンタ１０６は自走式ＣＴ１０２の撮像画像の基準となる位置であり、自走式ＣＴ１０２に対して固定された位置である。通常ＣＴアイソセンタ１０６の位置を自走式ＣＴに固定されたＣＴレーザポインタ１０７で示すことにより可視化している。
【００１２】
また、位置決め装置側にはＸ線撮像装置１０８があり、患者１０３の正方向、側方向のＸ線画像を撮影する機能を備えている。すなわち、自走式ＣＴ１０２とＸ線撮像装置１０８は離隔して設置されている。位置決め治療台１０９の上下左右にＸ線撮像装置１０８を配置し、これを用いて固定具１０４で固定した患者１０３の正側両方向のＸ線画像を同時に撮影する。位置決め治療台１０９は、ＣＴ治療台１０５と同様に３軸の並進移動を行う位置設定機構（位置決め治療台１０９に備えられている）、および３軸の回転を行う３軸の傾き設定機構（位置決め治療台１０９に備えられている）により位置と傾きが設定される。位置決めアイソセンタ１１０はＸ線撮像装置１０８の撮像画像の基準となる位置であり、通常治療室１０１の壁面などに複数備え付けられた位置決めレーザポインタ１１１で位置決めアイソセンタ１１０を示すことにより可視化している。
【００１３】
コントローラ１１２はＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９を制御する装置である。治療計画装置１１３は、自走式ＣＴ１０２と位置決め治療台１０９、およびコントローラ１１２に接続されており、図２で示すようなＣＴ画像２０１を受け取り、それを元に治療計画を作成し、画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした治療アイソセンタ２０４の座標とＤＲＲ画像(Digital Reconstruction Radiograph、３次元のＣＴ画像２０１を正方向または側方向に加算して２次元変換した画像)をコントローラ１１２に送信する機能を
持っている。患者を位置決め治療台１０９に載せた後、ＣＴ画像２０１のＣＴアイソセンタ２０２に相当する位置が位置決めアイソセンタ１１０に一致するように位置決め治療台１０９を移動する必要がある。ＤＲＲ画像は、位置決めの作業中にＸ線画像と比較して正しく位置決めできているかどうか確認するために用いられる。
【００１４】
図２はＣＴ画像と座標の位置関係を示した図である。自走式ＣＴ１０２で撮影したＣＴ画像２０１の画像中にはＣＴアイソセンタ２０２、患部２０３が存在する。画像中ＣＴアイソセンタ２０２は、撮像した画像中で実装置上のＣＴアイソセンタ１０６に対応した点である。このＣＴアイソセンタ２０２は撮像した画像には実在しないが、自走式ＣＴに対して固定された点であって、画像上に点として表示するためのデータとして、自走式ＣＴが画像とは別に画像データに付加して出力するものである。患部２０３はがんなどの腫瘍である。治療台位置決め装置の利用者は、治療計画装置１１３を使って治療アイソセンタ２０４を決定する。粒子線は治療アイソセンタ２０４に向けて照射される必要がある。治療アイソセンタ２０４は、画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした座標で表現される。
【００１５】
上述のように、自走式ＣＴ１０２で撮影したＣＴ画像２０１中においてＣＴアイソセンタ２０２を原点として治療アイソセンタ２０４を決定して治療計画を作成する。このため、患者を位置決め治療台１０９に固定した場合に、治療において基準位置となる位置決めアイソセンタ１１０の位置が、治療アイソセンタ２０４に相当する位置になるように設定する必要がある。
【００１６】
本実施の形態１においては、コントローラ１１２に治療台位置保存ボタン４０１、治療台位置読込ボタン４０２を設ける。また、コントローラ１１２は、自走式ＣＴに対するＣＴアイソセンタ１０６の位置情報および位置決めアイソセンタ１１０の位置情報を記憶している。治療台位置保存ボタン４０１を押下すると、ＣＴ治療台１０５のＣＴアイソセンタ１０６に対する相対的現在位置をコントローラ１１２に保存する。治療台位置読込ボタン４０２を押下すると、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の相対位置が、保存しておいたＣＴ治療台１０５の相対的現在位置と同じになるように位置決め治療台１０９の位置設定機構の設定値を演算し、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御して位置決め治療台の位置を設定する。
【００１７】
ＣＴ画像撮影からＸ線画像撮影までの手順について図３のフローチャートを元に説明する。まず、患者１０３をＣＴ治療台１０５に載せる（Ｓ３０２）。次に、患部２０３が撮影できそうな位置までＣＴ治療台１０５を移動する（Ｓ３０３）。その後自走式ＣＴ１０２を移動する（Ｓ３０４）。
【００１８】
ＣＴレーザポインタ１０７の位置を見て患部２０３が撮影できそうなことを確認して、ＣＴレーザポインタ１０７の位置を固定具１０４にＣＴアイソセンタ１０６の位置であるとしてマーキングする（Ｓ３０５）(本発明においてはこの手順は必須ではないが、後で
マーキングが位置決めアイソセンタ１１０に合うことを目視確認するのに有用である。)
。その後、治療台位置保存ボタン４０１を押下して、コントローラ１１２が自走式ＣＴ１０２から自走式ＣＴの位置情報、およびＣＴ治療台１０５の位置設定機構からＣＴ治療台の位置情報を取得して、ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的位置である相対的現在位置を演算して保存する（Ｓ３０６）。
【００１９】
ＣＴ画像２０１を撮影し、それを治療計画装置１１３に送信する（Ｓ３０７）。治療計画装置１１３でＣＴ画像２０１中の患部２０３より治療アイソセンタ２０４を決定する。また治療計画装置１１３でＣＴ画像２０１からＤＲＲ画像を生成する（Ｓ３０８）。
治療計画装置１１３からコントローラ１１２に画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした治療アイソセンタ２０４の座標とＤＲＲ画像を送信し（Ｓ３０９）、コントローラ１１２はこれらの情報を保存する。
【００２０】
その後、患者１０３をＣＴ治療台１０５から降ろし、位置決め治療台１０９に載せる（Ｓ３１０）ここでＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９には固定具１０４を固定するための穴が開けられている。固定具１０４は患者１０３に応じて準備され、ＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９とで同じ固定具１０４を使用する。各治療台において固定するための穴を用いて固定具１０４を固定することで、患者１０３をＣＴ治療台１０５上の位置と同じ位置決め治療台１０９上の位置に固定できる。
【００２１】
次にコントローラ１１２の治療台位置読込ボタン４０２を押下することにより、コントローラ１１２は、ＣＴ撮影時に保存した相対的現在位置を読込み、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の相対的な位置が上記相対的現在位置と同じになるよう演算し、位置設定機構を制御して位置決め治療台１０９を移動する（Ｓ３１１）。ここで固定具１０４のマーキングは位置決めアイソセンタ１１０に合う。さらにコントローラ１１２が保存している治療アイソセンタ２０４の座標分、位置決め治療台１０９を移動する（Ｓ３１２）。
【００２２】
移動完了後、Ｘ線画像を撮影する（Ｓ３１３）。治療計画装置１１３から送信されたＤ
ＲＲ画像とＸ線画像を比較して位置のずれが許容範囲かどうか判断する（Ｓ３１４）。比較した結果、ずれが許容範囲外の場合、Ｓ３１５に遷移する。許容範囲内の場合は終了とする（Ｓ３１６）。ずれが許容範囲外の場合、位置決め治療台１０９の位置を微調整してＳ３１３に遷移する（Ｓ３１５）。
【００２３】
ここで、位置決め治療台１０９の位置設定方法について詳しく説明する。図４に自走式ＣＴ１０２とＣＴ治療台１０５の座標関係を示す側面図を示す。この図中でＣＴ治療台１０５の原点を(Xa0, Ya0, Za0)とする。ＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台１０５（の基準位置）の座標を(Xa1, Ya1, Za1)とする。この際のＣＴアイソセンタ１０６の実空間上の座標を(Xa2, Ya2, Za2)とする。ＣＴアイソセンタ１０６とＣＴ治療台１０５のＸ座標の差分（ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対位置）をDa1とする。ＣＴアイソセンタ１０６とＣＴ治療台１０５のＺ座標の差分（ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台の相対位置）をDa2とする。
【００２４】
図５にＸ線撮像装置と位置決め治療台１０９の座標関係を示す側面図を示す。この図中で位置決め治療台１０９の原点を(Xb0, Yb0, Zb0)とする。位置決め時に設定すべき位置
決め治療台１０９の座標を(Xb1, Yb1, Zb1)とする。また位置決めアイソセンタ１１０の
座標を(Xb2, Yb2, Zb2)とする。位置決め治療台１０９（の基準位置）の原点と位置決め
アイソセンタ１１０のＸ座標の差分をＡとする。位置決め治療台１０９の原点と位置決めアイソセンタ１１０は固定点なので、Ａは固定値となる。また位置決めアイソセンタ１１０と位置決め治療台１０９のＸ座標の差分（位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９のＸ方向の相対位置）をDb1とする。位置決めアイソセンタ１１０と位置決め治療台１０９のＺ座標の差分（位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９のＺ方向の相対位置）をDb2とする。患者１０３は位置決め治療台１０９上にＣＴ治療台１０５と同じ位置にのせるため、Da1とDb1、Da2とDb2は一致するように位置決め治療台１０９の位置を設定する必要がある。
【００２５】
例としてＣＴ治療台１０５を自走式ＣＴ１０２側に移動してからＣＴを撮像する場合を考える。この場合には、ＣＴを撮影する位置が定まらないためＣＴ治療台１０５の自走式ＣＴ１０２側方向の軸の現在値はそのまま位置決め治療台１０９の軸の設定値として使用することができない。そこで、ＣＴ治療台１０５と自走式ＣＴ１０２の相対距離よりＣＴ治療台１０５上のどこにＣＴアイソセンタ１０６が位置するのかを算出し、それを元に設定すべき位置決め治療台１０９の位置を計算する必要がある。具体的に設定すべき位置決め治療台１０９のＸ座標Xb1の計算を試みる。まず図４からDa1 = Xa2 - Xa1となる。図５からXb1 = A - Db1 = A - Da1 = A - (Xa2 - Xa1)となる。
【００２６】
Ａは位置決めアイソセンタの位置でありコントローラに記憶されている。(Xa2 - Xa1)
はＣＴ画像を撮像したときのＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対位置（これを相対的現在位置と呼ぶ）であり、これらから位置決め治療台１０９の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対位置を演算できることがわかる。なお、Ｘ線撮像装置１０８は治療室１０１の固定された位置に設置されているから、位置決めアイソセンタ１１０の位置は固定である。よって、位置決め治療台１０９の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対位置を演算すれば、位置決め治療台１０９の治療室１０１に対する位置が決まることになる。
【００２７】
以上のように、本発明では、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置（上記Ｘ座標の例ではDa1に相当）を用いて、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療
台１０９の相対的な位置（上記Ｘ座標の例ではDb1に相当）が相対的現在位置と同じにな
るよう演算して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御する。より具体的には、Ｃ
Ｔアイソセンタ１０６の位置（座標）(Xa2, Ya2, Za2)は、自走式ＣＴに対して固定され
た位置であるから、ＣＴ画像を撮像した時の自走式ＣＴの位置からＣＴアイソセンタ１０６の位置（座標）(Xa2, Ya2, Za2)を知ることができる。あるいは、自走式ＣＴの位置をＣＴアイソセンタの位置で現わすことも可能である。いずれにしても、ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置は、自走式ＣＴ１０２の位置とＣＴ治療台１０５の位置から求めることができる。
【００２８】
次に、ＣＴアイソセンタ１０６と位置決めアイソセンタ１１０の高さが固定値で異なっている場合を考える。ＣＴアイソセンタ１０６と位置決めアイソセンタ１１０の高さの差分をＣＴ治療台１０５の上下方向軸の現在値に加え、高さの違いを補正する必要がある。具体的に位置決め治療台１０９のＺ座標Zb1の計算を試みる。まずＣＴアイソセンタ１０
６と位置決めアイソセンタ１１０の高さの差をBとするとB = Zb2 - Za2となる。また図４よりDa2 = Za2 - Za1である。図５よりDb2 = Zb2 - Zb1となる。この式を変形してZb1 = Zb2 - Db2 = Zb2 - Da2 = Zb2 - Za2 + Za1 = B + Za1となる。
【００２９】
さらに、Ｙ方向の位置が異なる場合も、上記と同様に演算できる。
なお、両治療台の位置を設定するそれぞれの６軸のうち、回転の３軸、すなわち傾きを設定する傾き設定機構については、位置決め治療台１０９の傾きがＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台１０５の傾きと同じになるよう位置決め治療台１０９の傾き設定機構を設定する。すなわち、位置決め治療台の傾き設定機構の設定値がＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値となるよう設定する。傾きが同じであることが確保されているので、並進の３軸で位置合わせを行うことができる。
【００３０】
このように、ＣＴ撮影時のＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置を記憶しておき、その相対的現在位置を用いて、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御し、位置決めアイソセンタ１１０の位置合わせを自動化することで、シミュレーションにかかる時間を短縮し、効率的に治療台の位置決めができるようになる。
【００３１】
実施の形態２．
上記実施の形態1では、ＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９の２つの治療台を使
用しており、ＣＴ画像撮影とＸ線画像撮影で患者が治療台に乗り降りしていたため患者の負担が大きかった。
【００３２】
この問題に対するため、図６に示すようにターンテーブル７０２に載った回転型共用治療台７０１を導入する。まず、回転型共用治療台７０１を自走式ＣＴ１０２側に固定してＣＴ画像を撮影する。このとき、回転型共用治療台７０１は実施の形態１のＣＴ治療台に相当する治療台となる。その後回転型共用治療台７０１が載っているターンテーブル７０２を回転する。すなわち、患者１０３が載ったままＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置に回転型共用治療台７０１を移動する。このとき、回転型共用治療台７０１は実施の形態１の位置決め治療台に相当する治療台となる。またＸ線撮像装置１０８は回転型共用治療台７０１移動時に回転型共用治療台７０１に衝突しないように適切に退避可能とする。
【００３３】
本実施の形態２においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する回転型共用治療台７０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した回転型共用治療台７０１の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、回転型共用治療台７０１の位置設定機構を制御する。
【００３４】
ここで回転型共用治療台７０１は治療室１０１内を回転するが、ＣＴ撮影時の回転型共用治療台７０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の回転型共用治療台７０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態1と同じである。よって実施の形態1で説明した座標系および計算方法がそのまま適用できる。
【００３５】
このようにすると患者１０３が治療台に乗り降りすることなくＣＴ画像撮影とＸ線画像撮影ができ、患者への負担が減ると共に治療台の位置決め時間が短縮される。
【００３６】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、単純なターンテーブル７０２を用いたため、回転型共用治療台７０１が壁面と衝突しないように大きな治療室１０１が必要であった。
【００３７】
この問題に対するため、図７に示すように偏心軸付き回転型共用治療台８０１を導入する。偏心軸付き回転型共用治療台８０１は偏心軸８０２を中心として１８０度回転可能である。ＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置に偏心軸付き回転型共用治療台８０１を移動する場合には、まず偏心軸８０２を中心として１８０度回転させ、その後にターンテーブル７０２を回転させる。
【００３８】
本実施の形態３においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する偏心軸付き回転型共用治療台８０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した偏心軸付き回転型共用治療台８０１の位置決めアイソセンタ１１０に対する偏心軸付き回転型共用治療台８０１の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、偏心軸付き回転型共用治療台８０１の位置設定機構を制御する。
【００３９】
この場合も実施の形態２と同様、偏心軸付き回転型共用治療台８０１は治療室１０１内を回転するが、ＣＴ撮影時の偏心軸付き回転型共用治療台８０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の偏心軸付き回転型共用治療台８０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態1と同じである。よって実施の形態１で説明した座標系および計算
方法がそのまま適用できる。
【００４０】
このようにすると偏心軸付き回転型共用治療台８０１はＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置にコンパクトに移動することができ、治療台を設置するために必要な治療室１０１のスペースを削減することができる。
【００４１】
実施の形態４．
なお上記実施の形態２から３では治療台が回転するため、動作の仕方によっては乗っている患者１０３は気分が悪くなりやすい。
【００４２】
この問題に対するため、図８に示すようにレール９０２に乗った並進型共用治療台９０１を導入する。並進型共用治療台９０１はレール９０２の上を並進することでＣＴ画像撮影の位置（このとき、並進型共用治療台９０１は実施の形態１のＣＴ治療台に相当する治療台となる。）からＸ線画像撮影の位置に移動（このとき、並進型共用治療台９０１は実施の形態１の位置決め治療台に相当する治療台となる。）可能である。このようにすると回転動作を避けることができ、患者が気分が悪くなるのを緩和することができる。
【００４３】
本実施の形態４においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する並進型共用治療台９０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した並進型共用治療台９０１の位置決めアイソセンタ１１
０に対する並進型共用治療台９０１の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、並進型共用治療台９０１の位置設定機構を制御する。
【００４４】
この場合も実施の形態２と同様、並進型共用治療台９０１は治療室１０１内を移動するが、ＣＴ撮影時の並進型共用治療台９０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の並進型共用治療台９０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態１と同じである。よって実施の形態１で説明した座標系および計算方法がそのまま適用できる。
【００４５】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、治療台位置保存ボタン４０１を手動で押してＣＴ撮影時のＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きを保存していたが、人手のため押し忘れる場合があった。
【００４６】
この問題に対するため、図９に示すように治療台位置保存ボタン４０１を取り除き、コントローラ１１２は自走式ＣＴ１０２のＣＴ撮影信号をトリガとして自動的にＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きを保存する。
【００４７】
このようにすると自動的にＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きをコントローラ１１２に保存することができ、人手による押し忘れを防止することができ、より信頼性の高い効率的に治療台の位置決めができる。
【００４８】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、治療台位置読込ボタン４０２を手動で押して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を設定していた。このボタンは人手で押下する必要がある。
【００４９】
この問題に対するため、図１０に示すように治療台位置読込ボタン４０２を取り除き、コントローラ１１２は、実施の形態１で説明した位置決め治療台１０９への固定具１０４の装着をトリガとして自動的に位置決め治療台１０９の位置設定機構を設定する。
【００５０】
このようにすると人手でのボタン操作を削減することができ、より効率的に治療台の位置決めができる。
【００５１】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、位置決め治療台１０９をまずＣＴアイソセンタ１０６が位置決めアイソセンタ１１０に一致するまで移動し、その後治療アイソセンタ２０４の座標分だけ移動するような２段階に分かれた手順を実行していた。
【００５２】
この問題に対するため、図１１に示すように治療台位置＋治療アイソセンタ位置読込ボタン１２０１を取り付け、治療台位置＋治療アイソセンタ位置読込ボタン１２０１を押下することで、コントローラ１１２はＣＴ撮影前に保存した相対的現在位置を読込み、この相対的現在位置に治療計画装置１１３から送信された治療アイソセンタ２０４の座標分を加えた位置を位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の位置として設定するように位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御する。
【００５３】
このようにすると２段階に分かれた手順を一括操作することができ、より効率的に治療台の位置決めが実行できる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１：治療室 １０２：自走式ＣＴ
１０３：患者 １０４：固定具
１０５：ＣＴ治療台 １０６、２０２：ＣＴアイソセンタ
１０８：Ｘ線撮像装置 １０９：位置決め治療台
１１０：位置決めアイソセンタ １１２：コントローラ
２０１：ＣＴ画像 ２０４：治療アイソセンタ
７０１、８０１：回転型共用治療台 ７０２：ターンテーブル
８０２：偏心軸 ９０１：並進型共用治療台
【技術分野】
【０００１】
この発明は、がん治療などに用いられる粒子線治療システムにおいて、患者の所定の位置に粒子線を照射するために治療台を位置決めする治療台位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から放射線をがんなどの腫瘍に照射して治療を行う放射線治療が知られているが、特に最近では放射線として炭素などの重粒子線や陽子線などの粒子線を用いた粒子線治療が注目されている。このような粒子線治療では粒子線を人体のがんなどに適切かつ効率的に照射することが重要である。
【０００３】
そのような粒子線治療装置では、粒子線を実際に照射する前準備として、患部のＣＴ画像を撮影し、それを元にどこに向けてどのように粒子線を照射するのかを計画し、その計画を元に照射時の位置決めに使用するＸ線画像を撮影する。この手順は、粒子線を実際に照射する治療室で行う場合もあるし、専用の粒子線治療シミュレータ装置を使用する場合もある。粒子線治療シミュレータ装置とは、粒子線照射時の位置決め用Ｘ線画像を撮影することに特化した装置である。粒子線照射に使用する治療室とは別の場所に設けられた粒子線治療シミュレータ装置で位置決め用Ｘ線画像を撮影することで、治療室を粒子線照射のみに使用することができ、粒子線治療装置全体の単位時間あたりの治療可能患者数を向上することができる。
【０００４】
粒子線照射時の位置決めは、通常、患部のＣＴ画像から治療のために計画された画像であるＤＲＲ（Digital Reconstructed Radiograph）画像と位置決めのためのＸ線画像を合わせるようにして行われる。この作業は、技師が手動で行うことが多いが、これを自動で行う技術が提案されている。特許文献１には、体表面に表示した表示マーカーの位置をリアルタイムで検出し、このマーカーの位置から患部を推定し、放射線のアイソセンタの中心と患部との位置ずれを求めてこの位置ずれが所定値になるように、照射装置と治療台を制御する技術が記載されている。また、特許文献２では治療台上の特定の基準位置と放射線治療装置のアイソセンタとの距離と、治療台上の特定の基準位置とＭＲＩ装置の計測空間中心との間の距離とを加算したものが一定値になる構成において、患部の中心位置を放射線治療装置のガントリーのアイソセンタへ自動的に位置合わせする技術が記載されている。また、特許文献３では、ＤＲＲ画像への治療台位置決め時における計算点の入力を省略し、かつＤＲＲ画像上に設定されている計算点をＤＲ画像にも転写表示する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１-４７２９０号公報
【特許文献２】特開平１１-９７０８号公報
【特許文献３】特開２００８−２２８９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された方法では表示マーカーの位置を元に位置決めを行っており、ＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることはできない。また、特許文献２に記載された方法ではＭＲＩ装置は固定されているのが前提であり、自走式ＣＴ装置を使いかつ治療台も自走式ＣＴ装置側に動作する構成には適用できない。また、特
許文献３に記載された方法では計算点の入力は省略できるが、ＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることはできない。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、自走式ＣＴ装置を用い、かつＣＴ画像撮影時に患者を載せる治療台も自走式ＣＴ装置側に自由に動作する構成においてＣＴ画像撮影から自動的に位置決め装置のアイソセンタに合わせることのできる粒子線治療システムの治療台位置決め装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の粒子線治療システムの治療台位置決め装置は、自由に走行する自走式ＣＴと、この自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像する患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有するＣＴ治療台と、自走式ＣＴと離隔して設置されたＸ線撮像装置と、このＸ線撮像装置により患者のＸ線画像を撮像するために患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有する位置決め治療台と、ＣＴ治療台の位置設定機構および位置決め治療台の位置設定機構を制御するコントローラと、を備えた粒子線治療システムの治療台位置決め装置において、コントローラは、自走式ＣＴに対して固定された位置であるＣＴアイソセンタの位置情報と、Ｘ線撮像装置に対して固定された位置である位置決めアイソセンタの位置情報とを有し、自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタに対するＣＴ治療台の相対的な位置である相対的現在位置を保存し、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台の位置設定機構を制御するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、自走式ＣＴ装置を使いかつ治療台も自走式ＣＴ装置側に自由に移動する構成において、ＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台の位置、自走式ＣＴ装置の位置から位置決め治療台の設定値を計算・設定することで、位置決めアイソセンタの位置合わせを自動化し、シミュレーションにかかる時間を短縮し、効率的に治療台の位置決めができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置に用いられるＤＲＲ画像の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の動作の詳細を説明するフローチャート図である。
【図４】本発明の実施の形態1による自走式ＣＴの座標関係を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態1によるＸ線撮像装置の座標関係を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態２による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態７による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による粒子線治療システムの治療台位置決め装置の概要を示す図である。治療室１０１は大きくＣＴ側（図１の右半分）と位置決め装置側（図１の左半分）に二分される。ＣＴ側には、ＣＴレーザポインタ１０７を備え、自由に走行できる自走式ＣＴ１０２があり、これが患者１０３を固定具１０４で固定したＣＴ治療台１０５に向かって移動する。ＣＴ治療台１０５は、前後・左右・上下３軸の並進移動を行うための位置設定機構（ＣＴ治療台１０５に備えられている）、および３軸の回転を行うための３軸の傾き設定機構（ＣＴ治療台１０５に備えられている）により位置と傾きが設定される。ＣＴアイソセンタ１０６は自走式ＣＴ１０２の撮像画像の基準となる位置であり、自走式ＣＴ１０２に対して固定された位置である。通常ＣＴアイソセンタ１０６の位置を自走式ＣＴに固定されたＣＴレーザポインタ１０７で示すことにより可視化している。
【００１２】
また、位置決め装置側にはＸ線撮像装置１０８があり、患者１０３の正方向、側方向のＸ線画像を撮影する機能を備えている。すなわち、自走式ＣＴ１０２とＸ線撮像装置１０８は離隔して設置されている。位置決め治療台１０９の上下左右にＸ線撮像装置１０８を配置し、これを用いて固定具１０４で固定した患者１０３の正側両方向のＸ線画像を同時に撮影する。位置決め治療台１０９は、ＣＴ治療台１０５と同様に３軸の並進移動を行う位置設定機構（位置決め治療台１０９に備えられている）、および３軸の回転を行う３軸の傾き設定機構（位置決め治療台１０９に備えられている）により位置と傾きが設定される。位置決めアイソセンタ１１０はＸ線撮像装置１０８の撮像画像の基準となる位置であり、通常治療室１０１の壁面などに複数備え付けられた位置決めレーザポインタ１１１で位置決めアイソセンタ１１０を示すことにより可視化している。
【００１３】
コントローラ１１２はＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９を制御する装置である。治療計画装置１１３は、自走式ＣＴ１０２と位置決め治療台１０９、およびコントローラ１１２に接続されており、図２で示すようなＣＴ画像２０１を受け取り、それを元に治療計画を作成し、画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした治療アイソセンタ２０４の座標とＤＲＲ画像(Digital Reconstruction Radiograph、３次元のＣＴ画像２０１を正方向または側方向に加算して２次元変換した画像)をコントローラ１１２に送信する機能を
持っている。患者を位置決め治療台１０９に載せた後、ＣＴ画像２０１のＣＴアイソセンタ２０２に相当する位置が位置決めアイソセンタ１１０に一致するように位置決め治療台１０９を移動する必要がある。ＤＲＲ画像は、位置決めの作業中にＸ線画像と比較して正しく位置決めできているかどうか確認するために用いられる。
【００１４】
図２はＣＴ画像と座標の位置関係を示した図である。自走式ＣＴ１０２で撮影したＣＴ画像２０１の画像中にはＣＴアイソセンタ２０２、患部２０３が存在する。画像中ＣＴアイソセンタ２０２は、撮像した画像中で実装置上のＣＴアイソセンタ１０６に対応した点である。このＣＴアイソセンタ２０２は撮像した画像には実在しないが、自走式ＣＴに対して固定された点であって、画像上に点として表示するためのデータとして、自走式ＣＴが画像とは別に画像データに付加して出力するものである。患部２０３はがんなどの腫瘍である。治療台位置決め装置の利用者は、治療計画装置１１３を使って治療アイソセンタ２０４を決定する。粒子線は治療アイソセンタ２０４に向けて照射される必要がある。治療アイソセンタ２０４は、画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした座標で表現される。
【００１５】
上述のように、自走式ＣＴ１０２で撮影したＣＴ画像２０１中においてＣＴアイソセンタ２０２を原点として治療アイソセンタ２０４を決定して治療計画を作成する。このため、患者を位置決め治療台１０９に固定した場合に、治療において基準位置となる位置決めアイソセンタ１１０の位置が、治療アイソセンタ２０４に相当する位置になるように設定する必要がある。
【００１６】
本実施の形態１においては、コントローラ１１２に治療台位置保存ボタン４０１、治療台位置読込ボタン４０２を設ける。また、コントローラ１１２は、自走式ＣＴに対するＣＴアイソセンタ１０６の位置情報および位置決めアイソセンタ１１０の位置情報を記憶している。治療台位置保存ボタン４０１を押下すると、ＣＴ治療台１０５のＣＴアイソセンタ１０６に対する相対的現在位置をコントローラ１１２に保存する。治療台位置読込ボタン４０２を押下すると、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の相対位置が、保存しておいたＣＴ治療台１０５の相対的現在位置と同じになるように位置決め治療台１０９の位置設定機構の設定値を演算し、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御して位置決め治療台の位置を設定する。
【００１７】
ＣＴ画像撮影からＸ線画像撮影までの手順について図３のフローチャートを元に説明する。まず、患者１０３をＣＴ治療台１０５に載せる（Ｓ３０２）。次に、患部２０３が撮影できそうな位置までＣＴ治療台１０５を移動する（Ｓ３０３）。その後自走式ＣＴ１０２を移動する（Ｓ３０４）。
【００１８】
ＣＴレーザポインタ１０７の位置を見て患部２０３が撮影できそうなことを確認して、ＣＴレーザポインタ１０７の位置を固定具１０４にＣＴアイソセンタ１０６の位置であるとしてマーキングする（Ｓ３０５）(本発明においてはこの手順は必須ではないが、後で
マーキングが位置決めアイソセンタ１１０に合うことを目視確認するのに有用である。)
。その後、治療台位置保存ボタン４０１を押下して、コントローラ１１２が自走式ＣＴ１０２から自走式ＣＴの位置情報、およびＣＴ治療台１０５の位置設定機構からＣＴ治療台の位置情報を取得して、ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的位置である相対的現在位置を演算して保存する（Ｓ３０６）。
【００１９】
ＣＴ画像２０１を撮影し、それを治療計画装置１１３に送信する（Ｓ３０７）。治療計画装置１１３でＣＴ画像２０１中の患部２０３より治療アイソセンタ２０４を決定する。また治療計画装置１１３でＣＴ画像２０１からＤＲＲ画像を生成する（Ｓ３０８）。
治療計画装置１１３からコントローラ１１２に画像中ＣＴアイソセンタ２０２を原点とした治療アイソセンタ２０４の座標とＤＲＲ画像を送信し（Ｓ３０９）、コントローラ１１２はこれらの情報を保存する。
【００２０】
その後、患者１０３をＣＴ治療台１０５から降ろし、位置決め治療台１０９に載せる（Ｓ３１０）ここでＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９には固定具１０４を固定するための穴が開けられている。固定具１０４は患者１０３に応じて準備され、ＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９とで同じ固定具１０４を使用する。各治療台において固定するための穴を用いて固定具１０４を固定することで、患者１０３をＣＴ治療台１０５上の位置と同じ位置決め治療台１０９上の位置に固定できる。
【００２１】
次にコントローラ１１２の治療台位置読込ボタン４０２を押下することにより、コントローラ１１２は、ＣＴ撮影時に保存した相対的現在位置を読込み、位置決めアイソセンタに対する位置決め治療台の相対的な位置が上記相対的現在位置と同じになるよう演算し、位置設定機構を制御して位置決め治療台１０９を移動する（Ｓ３１１）。ここで固定具１０４のマーキングは位置決めアイソセンタ１１０に合う。さらにコントローラ１１２が保存している治療アイソセンタ２０４の座標分、位置決め治療台１０９を移動する（Ｓ３１２）。
【００２２】
移動完了後、Ｘ線画像を撮影する（Ｓ３１３）。治療計画装置１１３から送信されたＤ
ＲＲ画像とＸ線画像を比較して位置のずれが許容範囲かどうか判断する（Ｓ３１４）。比較した結果、ずれが許容範囲外の場合、Ｓ３１５に遷移する。許容範囲内の場合は終了とする（Ｓ３１６）。ずれが許容範囲外の場合、位置決め治療台１０９の位置を微調整してＳ３１３に遷移する（Ｓ３１５）。
【００２３】
ここで、位置決め治療台１０９の位置設定方法について詳しく説明する。図４に自走式ＣＴ１０２とＣＴ治療台１０５の座標関係を示す側面図を示す。この図中でＣＴ治療台１０５の原点を(Xa0, Ya0, Za0)とする。ＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台１０５（の基準位置）の座標を(Xa1, Ya1, Za1)とする。この際のＣＴアイソセンタ１０６の実空間上の座標を(Xa2, Ya2, Za2)とする。ＣＴアイソセンタ１０６とＣＴ治療台１０５のＸ座標の差分（ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対位置）をDa1とする。ＣＴアイソセンタ１０６とＣＴ治療台１０５のＺ座標の差分（ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台の相対位置）をDa2とする。
【００２４】
図５にＸ線撮像装置と位置決め治療台１０９の座標関係を示す側面図を示す。この図中で位置決め治療台１０９の原点を(Xb0, Yb0, Zb0)とする。位置決め時に設定すべき位置
決め治療台１０９の座標を(Xb1, Yb1, Zb1)とする。また位置決めアイソセンタ１１０の
座標を(Xb2, Yb2, Zb2)とする。位置決め治療台１０９（の基準位置）の原点と位置決め
アイソセンタ１１０のＸ座標の差分をＡとする。位置決め治療台１０９の原点と位置決めアイソセンタ１１０は固定点なので、Ａは固定値となる。また位置決めアイソセンタ１１０と位置決め治療台１０９のＸ座標の差分（位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９のＸ方向の相対位置）をDb1とする。位置決めアイソセンタ１１０と位置決め治療台１０９のＺ座標の差分（位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９のＺ方向の相対位置）をDb2とする。患者１０３は位置決め治療台１０９上にＣＴ治療台１０５と同じ位置にのせるため、Da1とDb1、Da2とDb2は一致するように位置決め治療台１０９の位置を設定する必要がある。
【００２５】
例としてＣＴ治療台１０５を自走式ＣＴ１０２側に移動してからＣＴを撮像する場合を考える。この場合には、ＣＴを撮影する位置が定まらないためＣＴ治療台１０５の自走式ＣＴ１０２側方向の軸の現在値はそのまま位置決め治療台１０９の軸の設定値として使用することができない。そこで、ＣＴ治療台１０５と自走式ＣＴ１０２の相対距離よりＣＴ治療台１０５上のどこにＣＴアイソセンタ１０６が位置するのかを算出し、それを元に設定すべき位置決め治療台１０９の位置を計算する必要がある。具体的に設定すべき位置決め治療台１０９のＸ座標Xb1の計算を試みる。まず図４からDa1 = Xa2 - Xa1となる。図５からXb1 = A - Db1 = A - Da1 = A - (Xa2 - Xa1)となる。
【００２６】
Ａは位置決めアイソセンタの位置でありコントローラに記憶されている。(Xa2 - Xa1)
はＣＴ画像を撮像したときのＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対位置（これを相対的現在位置と呼ぶ）であり、これらから位置決め治療台１０９の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対位置を演算できることがわかる。なお、Ｘ線撮像装置１０８は治療室１０１の固定された位置に設置されているから、位置決めアイソセンタ１１０の位置は固定である。よって、位置決め治療台１０９の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対位置を演算すれば、位置決め治療台１０９の治療室１０１に対する位置が決まることになる。
【００２７】
以上のように、本発明では、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置（上記Ｘ座標の例ではDa1に相当）を用いて、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療
台１０９の相対的な位置（上記Ｘ座標の例ではDb1に相当）が相対的現在位置と同じにな
るよう演算して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御する。より具体的には、Ｃ
Ｔアイソセンタ１０６の位置（座標）(Xa2, Ya2, Za2)は、自走式ＣＴに対して固定され
た位置であるから、ＣＴ画像を撮像した時の自走式ＣＴの位置からＣＴアイソセンタ１０６の位置（座標）(Xa2, Ya2, Za2)を知ることができる。あるいは、自走式ＣＴの位置をＣＴアイソセンタの位置で現わすことも可能である。いずれにしても、ＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置は、自走式ＣＴ１０２の位置とＣＴ治療台１０５の位置から求めることができる。
【００２８】
次に、ＣＴアイソセンタ１０６と位置決めアイソセンタ１１０の高さが固定値で異なっている場合を考える。ＣＴアイソセンタ１０６と位置決めアイソセンタ１１０の高さの差分をＣＴ治療台１０５の上下方向軸の現在値に加え、高さの違いを補正する必要がある。具体的に位置決め治療台１０９のＺ座標Zb1の計算を試みる。まずＣＴアイソセンタ１０
６と位置決めアイソセンタ１１０の高さの差をBとするとB = Zb2 - Za2となる。また図４よりDa2 = Za2 - Za1である。図５よりDb2 = Zb2 - Zb1となる。この式を変形してZb1 = Zb2 - Db2 = Zb2 - Da2 = Zb2 - Za2 + Za1 = B + Za1となる。
【００２９】
さらに、Ｙ方向の位置が異なる場合も、上記と同様に演算できる。
なお、両治療台の位置を設定するそれぞれの６軸のうち、回転の３軸、すなわち傾きを設定する傾き設定機構については、位置決め治療台１０９の傾きがＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台１０５の傾きと同じになるよう位置決め治療台１０９の傾き設定機構を設定する。すなわち、位置決め治療台の傾き設定機構の設定値がＣＴ画像撮影時のＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値となるよう設定する。傾きが同じであることが確保されているので、並進の３軸で位置合わせを行うことができる。
【００３０】
このように、ＣＴ撮影時のＣＴアイソセンタ１０６に対するＣＴ治療台１０５の相対的な位置である相対的現在位置を記憶しておき、その相対的現在位置を用いて、位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御し、位置決めアイソセンタ１１０の位置合わせを自動化することで、シミュレーションにかかる時間を短縮し、効率的に治療台の位置決めができるようになる。
【００３１】
実施の形態２．
上記実施の形態1では、ＣＴ治療台１０５と位置決め治療台１０９の２つの治療台を使
用しており、ＣＴ画像撮影とＸ線画像撮影で患者が治療台に乗り降りしていたため患者の負担が大きかった。
【００３２】
この問題に対するため、図６に示すようにターンテーブル７０２に載った回転型共用治療台７０１を導入する。まず、回転型共用治療台７０１を自走式ＣＴ１０２側に固定してＣＴ画像を撮影する。このとき、回転型共用治療台７０１は実施の形態１のＣＴ治療台に相当する治療台となる。その後回転型共用治療台７０１が載っているターンテーブル７０２を回転する。すなわち、患者１０３が載ったままＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置に回転型共用治療台７０１を移動する。このとき、回転型共用治療台７０１は実施の形態１の位置決め治療台に相当する治療台となる。またＸ線撮像装置１０８は回転型共用治療台７０１移動時に回転型共用治療台７０１に衝突しないように適切に退避可能とする。
【００３３】
本実施の形態２においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する回転型共用治療台７０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した回転型共用治療台７０１の位置決めアイソセンタ１１０に対する相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、回転型共用治療台７０１の位置設定機構を制御する。
【００３４】
ここで回転型共用治療台７０１は治療室１０１内を回転するが、ＣＴ撮影時の回転型共用治療台７０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の回転型共用治療台７０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態1と同じである。よって実施の形態1で説明した座標系および計算方法がそのまま適用できる。
【００３５】
このようにすると患者１０３が治療台に乗り降りすることなくＣＴ画像撮影とＸ線画像撮影ができ、患者への負担が減ると共に治療台の位置決め時間が短縮される。
【００３６】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、単純なターンテーブル７０２を用いたため、回転型共用治療台７０１が壁面と衝突しないように大きな治療室１０１が必要であった。
【００３７】
この問題に対するため、図７に示すように偏心軸付き回転型共用治療台８０１を導入する。偏心軸付き回転型共用治療台８０１は偏心軸８０２を中心として１８０度回転可能である。ＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置に偏心軸付き回転型共用治療台８０１を移動する場合には、まず偏心軸８０２を中心として１８０度回転させ、その後にターンテーブル７０２を回転させる。
【００３８】
本実施の形態３においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する偏心軸付き回転型共用治療台８０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した偏心軸付き回転型共用治療台８０１の位置決めアイソセンタ１１０に対する偏心軸付き回転型共用治療台８０１の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、偏心軸付き回転型共用治療台８０１の位置設定機構を制御する。
【００３９】
この場合も実施の形態２と同様、偏心軸付き回転型共用治療台８０１は治療室１０１内を回転するが、ＣＴ撮影時の偏心軸付き回転型共用治療台８０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の偏心軸付き回転型共用治療台８０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態1と同じである。よって実施の形態１で説明した座標系および計算
方法がそのまま適用できる。
【００４０】
このようにすると偏心軸付き回転型共用治療台８０１はＣＴ画像撮影の位置からＸ線画像撮影の位置にコンパクトに移動することができ、治療台を設置するために必要な治療室１０１のスペースを削減することができる。
【００４１】
実施の形態４．
なお上記実施の形態２から３では治療台が回転するため、動作の仕方によっては乗っている患者１０３は気分が悪くなりやすい。
【００４２】
この問題に対するため、図８に示すようにレール９０２に乗った並進型共用治療台９０１を導入する。並進型共用治療台９０１はレール９０２の上を並進することでＣＴ画像撮影の位置（このとき、並進型共用治療台９０１は実施の形態１のＣＴ治療台に相当する治療台となる。）からＸ線画像撮影の位置に移動（このとき、並進型共用治療台９０１は実施の形態１の位置決め治療台に相当する治療台となる。）可能である。このようにすると回転動作を避けることができ、患者が気分が悪くなるのを緩和することができる。
【００４３】
本実施の形態４においても、自走式ＣＴ１０２によりＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタ１０６に対する並進型共用治療台９０１の相対的な位置である相対的現在位置を用いて、Ｘ線撮像装置側に移動した並進型共用治療台９０１の位置決めアイソセンタ１１
０に対する並進型共用治療台９０１の相対的な位置が相対的現在位置と同じになるよう演算して、並進型共用治療台９０１の位置設定機構を制御する。
【００４４】
この場合も実施の形態２と同様、並進型共用治療台９０１は治療室１０１内を移動するが、ＣＴ撮影時の並進型共用治療台９０１と自走式ＣＴ１０２の位置関係、Ｘ線画像撮影時の並進型共用治療台９０１とＸ線撮像装置１０８の位置関係は、実施の形態１と同じである。よって実施の形態１で説明した座標系および計算方法がそのまま適用できる。
【００４５】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、治療台位置保存ボタン４０１を手動で押してＣＴ撮影時のＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きを保存していたが、人手のため押し忘れる場合があった。
【００４６】
この問題に対するため、図９に示すように治療台位置保存ボタン４０１を取り除き、コントローラ１１２は自走式ＣＴ１０２のＣＴ撮影信号をトリガとして自動的にＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きを保存する。
【００４７】
このようにすると自動的にＣＴ治療台１０５の相対的現在位置や傾きをコントローラ１１２に保存することができ、人手による押し忘れを防止することができ、より信頼性の高い効率的に治療台の位置決めができる。
【００４８】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、治療台位置読込ボタン４０２を手動で押して、位置決め治療台１０９の位置設定機構を設定していた。このボタンは人手で押下する必要がある。
【００４９】
この問題に対するため、図１０に示すように治療台位置読込ボタン４０２を取り除き、コントローラ１１２は、実施の形態１で説明した位置決め治療台１０９への固定具１０４の装着をトリガとして自動的に位置決め治療台１０９の位置設定機構を設定する。
【００５０】
このようにすると人手でのボタン操作を削減することができ、より効率的に治療台の位置決めができる。
【００５１】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、位置決め治療台１０９をまずＣＴアイソセンタ１０６が位置決めアイソセンタ１１０に一致するまで移動し、その後治療アイソセンタ２０４の座標分だけ移動するような２段階に分かれた手順を実行していた。
【００５２】
この問題に対するため、図１１に示すように治療台位置＋治療アイソセンタ位置読込ボタン１２０１を取り付け、治療台位置＋治療アイソセンタ位置読込ボタン１２０１を押下することで、コントローラ１１２はＣＴ撮影前に保存した相対的現在位置を読込み、この相対的現在位置に治療計画装置１１３から送信された治療アイソセンタ２０４の座標分を加えた位置を位置決めアイソセンタ１１０に対する位置決め治療台１０９の位置として設定するように位置決め治療台１０９の位置設定機構を制御する。
【００５３】
このようにすると２段階に分かれた手順を一括操作することができ、より効率的に治療台の位置決めが実行できる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１：治療室 １０２：自走式ＣＴ
１０３：患者 １０４：固定具
１０５：ＣＴ治療台 １０６、２０２：ＣＴアイソセンタ
１０８：Ｘ線撮像装置 １０９：位置決め治療台
１１０：位置決めアイソセンタ １１２：コントローラ
２０１：ＣＴ画像 ２０４：治療アイソセンタ
７０１、８０１：回転型共用治療台 ７０２：ターンテーブル
８０２：偏心軸 ９０１：並進型共用治療台
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由に走行する自走式ＣＴと、この自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像する患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有するＣＴ治療台と、
上記自走式ＣＴと離隔して設置されたＸ線撮像装置と、このＸ線撮像装置により上記患者のＸ線画像を撮像するために上記患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有する位置決め治療台と、
上記ＣＴ治療台の位置設定機構、および上記位置決め治療台の位置設定機構、を制御するコントローラと、
を備えた粒子線治療システムの治療台位置決め装置において、
上記コントローラは、上記自走式ＣＴに対して固定された位置であるＣＴアイソセンタの位置情報と、上記Ｘ線撮像装置に対して固定された位置である位置決めアイソセンタの位置情報とを有し、上記自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時の上記ＣＴアイソセンタに対する上記ＣＴ治療台の相対的な位置である相対的現在位置を保存し、上記位置決めアイソセンタに対する上記位置決め治療台の相対的な位置が保存された上記相対的現在位置と同じになるよう演算して、上記位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とする粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項２】
ＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタの位置情報は、ＣＴ画像を撮像した時の自走式ＣＴの位置により得ることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項３】
回転型共用治療台がターンテーブル上に設置され、上記回転型共用治療台が自走式ＣＴ近傍にあるとき上記回転型共用治療台がＣＴ治療台となり、ターンテーブルが回転して上記回転型共用治療台がＸ線撮像装置側に移動したとき上記回転型共用治療台が位置決め治療台となることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項４】
回転型共用治療台が回転可能な偏心軸によりターンテーブル上に設置されたことを特徴とする請求項３に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項５】
並進型共用治療台がレール上に設置され、上記並進型共用治療台が自走式ＣＴ近傍にあるとき上記並進型共用治療台がＣＴ治療台となり、上記並進型共用治療台が上記レール上をＸ線撮像装置側に移動したとき上記並進型共用治療台が位置決め治療台となることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項６】
ＣＴ治療台および位置決め治療台は、それぞれ回転して傾きを設定する３軸の傾き設定機構を有し、コントローラは上記自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時の上記ＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値を保存し、上記位置決め治療台の傾き設定機構の設定値が保存した上記ＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値となるよう制御することを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項７】
コントローラは、自走式ＣＴのＣＴ画像の撮影信号をトリガとして相対的現在位置を保存することを特徴とした請求項１から６いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項８】
位置決め治療台が患者を固定する固定具を備え、コントローラは、患者を上記固定具で固定した患者装着信号をトリガとして上記位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とした請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項９】
コントローラは、保存した相対的現在位置にＣＴアイソセンタを原点とする治療の基準位置である治療アイソセンタの座標を加えて位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項１】
自由に走行する自走式ＣＴと、この自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像する患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有するＣＴ治療台と、
上記自走式ＣＴと離隔して設置されたＸ線撮像装置と、このＸ線撮像装置により上記患者のＸ線画像を撮像するために上記患者を固定するとともに、直交する３軸にそれぞれ並進して位置を設定する３軸の位置設定機構を有する位置決め治療台と、
上記ＣＴ治療台の位置設定機構、および上記位置決め治療台の位置設定機構、を制御するコントローラと、
を備えた粒子線治療システムの治療台位置決め装置において、
上記コントローラは、上記自走式ＣＴに対して固定された位置であるＣＴアイソセンタの位置情報と、上記Ｘ線撮像装置に対して固定された位置である位置決めアイソセンタの位置情報とを有し、上記自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時の上記ＣＴアイソセンタに対する上記ＣＴ治療台の相対的な位置である相対的現在位置を保存し、上記位置決めアイソセンタに対する上記位置決め治療台の相対的な位置が保存された上記相対的現在位置と同じになるよう演算して、上記位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とする粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項２】
ＣＴ画像を撮像した時のＣＴアイソセンタの位置情報は、ＣＴ画像を撮像した時の自走式ＣＴの位置により得ることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項３】
回転型共用治療台がターンテーブル上に設置され、上記回転型共用治療台が自走式ＣＴ近傍にあるとき上記回転型共用治療台がＣＴ治療台となり、ターンテーブルが回転して上記回転型共用治療台がＸ線撮像装置側に移動したとき上記回転型共用治療台が位置決め治療台となることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項４】
回転型共用治療台が回転可能な偏心軸によりターンテーブル上に設置されたことを特徴とする請求項３に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項５】
並進型共用治療台がレール上に設置され、上記並進型共用治療台が自走式ＣＴ近傍にあるとき上記並進型共用治療台がＣＴ治療台となり、上記並進型共用治療台が上記レール上をＸ線撮像装置側に移動したとき上記並進型共用治療台が位置決め治療台となることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項６】
ＣＴ治療台および位置決め治療台は、それぞれ回転して傾きを設定する３軸の傾き設定機構を有し、コントローラは上記自走式ＣＴによりＣＴ画像を撮像した時の上記ＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値を保存し、上記位置決め治療台の傾き設定機構の設定値が保存した上記ＣＴ治療台の傾き設定機構の設定値となるよう制御することを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項７】
コントローラは、自走式ＣＴのＣＴ画像の撮影信号をトリガとして相対的現在位置を保存することを特徴とした請求項１から６いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項８】
位置決め治療台が患者を固定する固定具を備え、コントローラは、患者を上記固定具で固定した患者装着信号をトリガとして上記位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とした請求項１に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【請求項９】
コントローラは、保存した相対的現在位置にＣＴアイソセンタを原点とする治療の基準位置である治療アイソセンタの座標を加えて位置決め治療台の位置設定機構を制御することを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の粒子線治療システムの治療台位置決め装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７２７１２（Ｐ２０１１−１７２７１２Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８５９０（Ｐ２０１０−３８５９０）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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