駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラム及びこれらを用いた粒子線治療装置
【課題】治療計画時に策定した位置に合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる駆動式患者台を得ることを目的とする。
【解決手段】固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有した。
【解決手段】固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用や研究用に用いられる粒子線治療装置や放射線治療装置に関し、特に駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用機器の開発や医療の進歩に伴い、近年、医療用機器はますます高度化し、従来にはまったくなかった形態のものが登場している。例えば、がん治療において、従来は外科、投薬及び／又は放射線による治療が主流であったが、最近では陽子線や炭素線に代表される粒子線を照射して治療する、粒子線治療装置が大変注目を浴びている。粒子線治療装置による治療は、低浸襲であることが最大の特徴であり、治療後の患者のＱＯＬ（Quality of Life）を保つことができる。現在、粒子線治療装置は国内で合わせておよそ１０施設が稼動若しくは建設予定であり、施設によっては年間１０００人に迫る患者を治療していることが報告されている。
【０００３】
したがって、粒子線治療を受けるときに患者がのるベッドや椅子等（以降、「患者台」）は、粒子線治療に適した機能が求められており、また、粒子線治療に適した機能の患者台を開発し、よりよい医療用機器を製造することは、医療機器産業の発達に寄与することにつながる。
【０００４】
粒子線治療装置は、簡単に言えば、患部の形状に合わせてピンポイントで粒子線を照射する。そのためには、粒子線治療装置を操作する医師若しくは技師（以降「技師等」）は、患部の形状に合わせて粒子線を照射できるよう、照射中心であるアイソセンタを基準位置として、患部の位置や姿勢を計画値に合わせる作業、すなわち位置決め作業をする必要がある。位置決め作業は、Ｘ線撮像装置によって患部の位置を観察しながら、治療計画の段階で定めた方向から粒子線が患部に照射されるように治療台の角度調整を行うが、この位置決め作業は時間がかかるので、効率的に行いたいという要求がある。
【０００５】
治療用ベッド上面に固定された患者に対して任意の方向と距離からの照射、特に照射方向が患者軸心に対して直角ではないノンコンプラナー照射を実現することを目的として、放射線治療用ベッドシステムが提案されている（特許文献１）。この放射線治療用ベッドシステムは、治療シミュレーション時に計算された患部の位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系）及び陽子線を放射する角度が入力され、この入力されたデータ（位置や角度）は、ベッドのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、ｉ軸（相対アイソセントリック回転）、ｐ軸（ピッチング回転）、ｒ軸（ローリング回転）の回転角度、患者の患部位置として座標変換され、ベッドの各軸はこれらの変換データを入力位置データとして捕らえ、各軸を駆動して患者の患部を所望の位置に移動させていた。
【０００６】
ところが、患部等をＸ線撮像装置で観察しながらｉ軸、ｐ軸、ｒ軸の各軸を調整すると、通常は各軸の回転中心を通るように患部を配置できないため、それに伴って患部がＸ軸方向、Ｙ軸方向若しくはＺ軸方向又はこれらを組合せた方向に移動してしまう。この結果、患部がＸ線撮像装置の撮像エリア外に出てしまう場合もあり、この撮像エリアから出ないようにするためには、患部の位置が移動しないように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を微妙に調整しながら行わなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３１３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の放射線治療用ベッドシステムは、駆動軸の自由度を６つ有し、各軸を駆動して患者の患部を所望の位置に移動させことができるものの、現実の患部の位置決め作業においては上記のようなＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の微妙な調整を行わなければならず、この調整は技師等が作業する上で極めて煩わしい上に、位置決めに時間を要するため粒子線治療装置のスループット向上が図れないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、患部の位置及び姿勢を、治療計画時に策定したものに合わせるための位置決め作業を効率的に行うことができる駆動式患者台を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板を回転させる回転手段と、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて並進手段及び回転手段を制御する制御装置と、を備えた。制御装置は、並進手段と回転手段の基準状態から天板を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段と、を有した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る駆動式患者台は、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて、天板の回転駆動と天板を希望回転角に回転移動させることによって生ずる希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように並進させる並進駆動とを組み合わせて駆動し、希望回転中心点での回転から所定の距離以内で駆動式患者台を自動回転させることができるので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１及び２による駆動式患者台（患者台）の概略構成図である。
【図２】希望する位置を中心に回転駆動させることを説明した図である。
【図３】図１の患者台の三面図である。
【図４】図１の患者台を制御対象とした場合の座標系を表した三面図である。
【図５】図４にロール回転部品の座標系を追加した三面図である。
【図６】図５にピッチ回転部品の座標系を追加した三面図である。
【図７】実施の形態１及び２によるプログラムのフローチャートである。
【図８】実施の形態１の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図９】図８の目標位置姿勢変換部のブロック図である。
【図１０】実施の形態２の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図１１】実施の形態３及び４による患者台コントローラを示す図である。
【図１２】実施の形態３及び４による患者台操作端末の外観図である。
【図１３】実施の形態５の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図１４】実施の形態５の患者台の制御を説明する他のブロック図である。
【図１５】実施の形態７による粒子線治療装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による駆動式患者台（患者台）の概略構成図である。図１に基づいて、制御対象である患者台の構成について説明する。駆動式患者台（ベッドタイプ）１は、実施の形態１における制御対象の一例である。床面２は、駆動式患者台１が設置される床である。患者台構成部品（Ｘ並進部品）３は、患者台を構成する部品のひとつであり、床面２に対してＸ方向に駆動される。患者台構成部品（Ｚ並進部品）４は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｘ並進部品３に対してＺ方向に駆動される。患者台構成部品（Ｙ並進部品）５は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｚ並進部品４に対してＹ方向に駆動される。患者台構成部品（ヨー回転部品）６は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｙ並進部品５に対してヨー回転駆動される。患者台構成部品（ロール回転部品）７は、患者台を構成する部品のひとつであり、ヨー回転部品６に対してロール回転駆動される。患者台構成部品（ピッチ回転部品）８は、患者台を構成する部品のひとつであり、ロール回転部品７に対してピッチ回転駆動される。Ｘ並進部品３、Ｚ並進部品４、Ｙ並進部品５は並進手段である。ヨー回転部品６、ロール回転部品７、ピッチ回転部品８は回転手段である。各患者台構成部品３〜８は、制御装置２９（図示せず）からの制御信号に基づいて駆動装置（図示せず）により駆動される。
【００１４】
次に図２に基づいて、本発明で行う「希望する位置を中心に回転駆動させる」ことを説明する。図２は、希望する位置を中心に回転駆動させる実現方法を説明した図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は鳥瞰図である。駆動対象２０は、患者台の天板などの、駆動対象を表す。回転駆動中心（軸）２１は、モータ等の回転駆動機器により、駆動対象２０を回転駆動させるときの回転駆動中心（軸）を表す。希望する位置２２は、照射基準であるアイソセンタなどの、みかけ上の回転中心として希望する位置を表した点（希望回転中心点）である。
【００１５】
図２は、剛体である駆動対象２０を、回転駆動中心（軸）２１で回転し、同時に並進移動させることによって、みかけ上の回転中心が希望する位置２２になることを表している。本実施の形態では、このように回転駆動と並進駆動を組み合わせることによって、駆動対象の希望する位置において回転移動させることを行う。
【００１６】
図３は、実施の形態１による患者台の三面図である。図３（ａ）は患者台１の平面図であり、図３（ｂ）は患者台１の正面図であり、図３（ｃ）は患者台１の側面図である。ヨー回転部品６は、Ｙ並進部品５に対してヨー回転中心（軸）１５でヨー回転駆動される。ロール回転部品７は、ヨー回転部品６に対してロール回転中心１６でロール回転駆動される。ピッチ回転部品８は、ロール回転部品７に対してピッチ回転中心１７でピッチ回転駆動される。
【００１７】
図４〜６は、実施の形態１において、図１の患者台１を制御対象とした場合の座標系を表した三面図である。図４は患者台を制御対象とした場合の座標系を表した三面図であり、図５は図４にロール回転部品の座標系を追加した三面図であり、図６は図５にピッチ回転部品の座標系を追加した三面図である。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は患者台１の平面図であり、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は患者台１の正面図であり、図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）は患者台１の側面図であり、図４（ｄ）、図５（ｄ）、図６（ｄ）は患者台１の鳥瞰図である。図４〜６に基づいて本発明における座標系について説明する。
【００１８】
座標系１０は、治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ（固定座標系）である。座標系１１は、Ｙ並進部品５に固定された座標系ｏ５である。座標系１０と座標系１１との関係は、Ｘ並進部品３、Ｚ並進部品４及びＹ並進部品５の状態によって唯一に決まり、並進移動により座標系を重ねることができる。
【００１９】
座標系１２は、ヨー回転部品６に固定された座標系ｏ６である。座標系１１と座標系１２との関係は、ヨー回転部品６の状態によって唯一に決まる。座標系１２を、図４のようにヨー回転の回転軸上に配置すれば、ヨー回転部品６の状態に拠らず、座標系１１の原点から座標系１２の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とヨー回転により座標系を重ねることができる。
【００２０】
座標系１３は、ロール回転部品７に固定された座標系ｏ７である。座標系１２と座標系１３との関係は、ロール回転部品７の状態によって唯一に決まる。座標系１３を、図５のようにロール回転の回転軸上に配置すれば、ロール回転部品７の状態に拠らず、座標系１２の原点から座標系１３の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とロール回転により座標系を重ねることができる。
【００２１】
座標系１４は、ピッチ回転部品８（天板）に固定された座標系ｏｏｂｊ（移動座標系）である。座標系１３と座標系１４との関係は、ピッチ回転部品８の状態によって唯一に決まる。座標系１４を、図６のようにピッチ回転の回転軸上に配置すれば、ピッチ回転部品８の状態に拠らず、座標系１３の原点から座標系１４の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とピッチ回転により座標系を重ねることができる。
【００２２】
図７は、実施の形態１によるプログラムのフローチャートである。このプログラムは制御装置２９に搭載される。図７に基づいて、プログラムのフローについて説明する。
【００２３】
ステップＳ１は、初期化を行うステップである。ここでは、変数の宣言や定義を行う。ステップＳ２は、読込みを行うステップである。ここでは、患者台の状態ａ（基準状態）において、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。ステップＳ３は、読込みを行うステップである。ここでは、照射基準点であるアイソセンタなどの、見かけ上の回転中心を希望する点（希望回転中心点）Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込みを行う。
【００２４】
ステップＳ４は、計算を行うステップである。ここでは、患者台が状態ａであるときに、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換を行う。ステップＳ５は、読込みを行うステップである。ここでは、患者台の状態ｂにおいて、患者台構成部品３〜８の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。このデータ読み込みは希望回転角の読み込みに相当する。ステップＳ６は、計算を行うステップである。ここでは、前記「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板に固定されたまま患者台が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。
【００２５】
ステップＳ７は、差分を演算する差分演算ステップである。ここでは、ステップＳ３で読込んだＰｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステップＳ６で求めたＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との差分を演算する。ステップＳ８は、出力を行う出力ステップである。ここでは、ステップＳ７で計算したＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力する。
【００２６】
制御装置２９は、回転駆動前である患者台の状態ａ及び駆動目標（姿勢目標）である患者台の状態ｂに基づいて、すなわち患者台の状態ａから状態ｂに回転させる希望回転角に基づいて、状態ａから状態ｂに回転させる回転手段の回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、演算された差Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を補正して並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段を有し、回転駆動信号及び並進駆動信号を生成する。詳細は、以下に、ステップ毎に内容を記載する。
【００２７】
ステップＳ１は、初期化を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、実施の形態１に示すプログラムに必要な変数の宣言や、患者台の幾何学的な情報を表すパラメータ等の定義を行う。プログラムに必要な変数とは、例えば、患者台１の位置や姿勢を特定するもの（以下「患者台の状態」）、見かけ上の回転中心を希望する点の座標、回転行列（一次変換行列）などである。患者台１の幾何学的な情報を表すパラメータとは、患者台１の各駆動機器がすべて基準位置にあったときの、言い換えれば、患者台構成部品３〜８がすべて基準位置にあったときの（以下「基準位置状態」。）、座標系１１〜１４の原点の位置を表した位置ベクトル等である。
【００２８】
患者台１の状態は、｛ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ，θｓ，φｓ，ξｓ｝のように表わされる。ただし、ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ，θｓ，φｓ，ξｓは以下の通りである。
ｘｓは、Ｘ並進部品３の、床面２上の基準位置に対するｘ方向変位量である。
ｙｓは、Ｙ並進部品５の、Ｚ並進部品４上の基準位置に対するｙ方向変位量である。
ｚｓは、Ｚ並進部品４の、Ｘ並進部品３上の基準位置に対するｚ方向変位量である。
θｓは、ピッチ回転部品８の、ロール回転部品７上の基準位置に対するピッチ回転方向の変位角である。
φｓは、ロール回転部品７の、ヨー回転部品６上の基準位置に対するロール回転方向の変位角である。
ξｓは、ヨー回転部品６の、Ｙ並進部品５上の基準位置に対するヨー回転方向の変位角である。
【００２９】
みかけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標は、Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のように表わされる。ピッチ回転、ロール回転、ヨー回転の回転行列は、それぞれ（１）式〜（３）式のように表わされる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
【００３３】
基準位置状態における患者台の幾何学的な情報を表すパラメータは、座標系１１〜１４の原点の位置を表した位置ベクトルであり、それぞれ（４）式〜（７）式のように表わされる。
【００３４】
【数４】
ｏ５−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１１の原点の位置である。
【００３５】
【数５】
ｏ６−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１２の原点の位置である。
【００３６】
【数６】
ｏ７−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１３の原点の位置である。
【００３７】
【数７】
ｏｏｂｊ−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１４の原点の位置である。
【００３８】
ステップＳ２は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台の状態ａにおいて、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。状態ａとは、希望回転中心点Ｐを設定するときの患者台の状態である。患者台の状態を表す変数は、ステップＳ１の詳細で示したとおりなので、その変数に具体的な値を代入していく。
患者台１の状態ａは、｛ｘａ，ｙａ，ｚａ，θａ，φａ，ξａ｝のように表わされる。
【００３９】
ステップＳ３は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、照射基準点であるアイソセンタなどの、見かけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込みを行う。見かけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、通常、ある一連の作業中は変わらないので、変える必要があるときのみ読込み、上書きする。
【００４０】
ステップＳ４は、計算を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台が状態ａであるときに、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換を行う。
【００４１】
まず、図４に基づいて、座標系１０と座標系１１との関係について説明する。ステップＳ１の詳細に示したとおり、基準位置状態においては、座標系１１の原点座標は、固定座標系（すなわち座標系１０）から見て（４）式のように表される。いま、患者台が状態ａであるので、座標系１１の原点座標は、固定座標系（すなわち座標系１０）から見て以下のように表される。
【００４２】
【数８】
【００４３】
つまり座標系１１は、上記の方向ベクトル分だけ負方向に戻せば、座標系１０と重なる。したがって、座標系１１から固定座標系（すなわち固定座標系１０）への座標変換は、以下の式により求めることができる。
【００４４】
【数９】
ただし、Ｑｆｉｘは、任意の点ｑを固定座標系で表したものである。また、ｑ５は、その任意の点ｑをＹ並進部品５に固定された座標系１１で表したものである。
【００４５】
次に、図４に基づいて、座標系１１と座標系１２との関係について説明する。座標系１２からみた任意の点ｑは、座標系１１からみれば、まず座標系１１の原点から座標系１２の原点まで並進移動し、座標系１２の座標系１１に対する変位角であるξだけヨー回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下のようになる。
【００４６】
【数１０】
ただし、ｑ６は、その任意の点ｑをヨー回転部品６に固定された座標系１２で表したものである。
【００４７】
同様に、図５に基づいて、座標系１２と座標系１３との関係について説明する。座標系１３からみた任意の点ｑは、座標系１２からみれば、まず座標系１２の原点から座標系１３の原点まで並進移動し、座標系１３の座標系１２に対する変位角であるφだけロール回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下となる。
【００４８】
【数１１】
ただし、ｑ７は、その任意の点ｑをロール回転部品７に固定された座標系１３で表したものである。
【００４９】
最後に、図６に基づいて、座標系１３と座標系１４との関係について説明する。座標系１４からみた任意の点ｑは、座標系１３からみれば、まず座標系１３の原点から座標系１４の原点まで並進移動し、座標系１４の座標系１３に対する変位角であるθだけピッチ回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下となる。
【００５０】
【数１２】
ただし、ｑｏｂｊは、その任意の点ｑをピッチ回転部品８（天板）に固定された座標系１４で表したものである。
【００５１】
以上数式（９）〜数式（１２）をまとめると、患者台が状態ａにおいて、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」への座標変換を求めることができる。したがって数式（１３）が得られる。
【００５２】
【数１３】
なお、数式（１３）は「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）への座標変換手段Ｃ２（第２の座標変換手段）である。
【００５３】
また、数式（１３）を変形すれば、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）から「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）への座標変換も求めることができる。
【００５４】
【数１４】
なお、数式（１４）は「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）から「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）への座標変換手段Ｃ１（第１の座標変換手段）である。
【００５５】
したがって、ステップＳ４は、数式（１４）の座標変換手段Ｃ１を用いて、患者台１が状態ａであるときの、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換する。具体的には、数式（１４）において、任意の点ｑをピッチ回転部品８に固定された座標系１４で表したものであるｑｏｂｊにｐａを代入し、任意の点ｑを固定座標系で表したものであるＱｆｉｘに希望する点Ｐｆｉｘを代入し、変位角θ、φ、ξに患者台の状態ａにおける変位角θａ、φａ、ξａを代入する。ステップＳ４で数式（１５）が得られる。
【００５６】
【数１５】
【００５７】
ステップＳ５は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台１の状態ｂにおいて、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。状態ｂとは、例えば、これから達成しようとする目標の患者台１の姿勢である。希望回転角は状態ｂの角度、すなわち絶対角度で与えられる。患者台１の並進位置は、見かけ上の回転中心を希望する点になるよう一意に決まるため、ステップＳ５ではどのような値を代入してもよい。簡単のため、ここでは状態ａのときの値をそのまま残すことにする。
患者台１の状態ｂは、｛ｘａ，ｙａ，ｚａ，θｂ，φｂ，ξｂ｝のように表わされる。
【００５８】
ステップＳ６は、計算を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、前記「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板８に固定されたまま患者台１が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。具体的には、ステップＳ６は、数式（１３）の座標変換手段Ｃ２を用いて、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板８に固定されたまま患者台１が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（
Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換演算を行う。ステップＳ６で数式（１６）が実行される。
【００５９】
【数１６】
【００６０】
ステップＳ７は、差分を演算する差分演算ステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、ステップＳ３で読込んだＰｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステップＳ６で求めたＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との差分を演算する。ステップＳ７で数式（１７）が得られる。
【００６１】
【数１７】
【００６２】
ステップＳ８は、出力を行う出力ステップでありその詳細を以下に示す。ここでは、ステップＳ７で計算したΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘを、各患者台構成部品３〜５の駆動装置の制御器へ、補正量として出力する。この補正量は並進駆動信号となる。ΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘの物理的な意味は、固定座標系Ｏｆｉｘからみた、状態ａでの点Ｐから状態ｂでの点Ｐの方向ベクトル、すなわち、点Ｐが動いたベクトル量である。したがって、状態ｂに対し、ステップＳ７で計算したΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘ分だけ補正すれば、患者台１の姿勢は状態ｂのままで、回転中心を希望の点Ｐとすることができる。したがって、補正した患者台１の状態ｂ’は以下のように表わされる。
｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝
ただし、ΔＰｘはΔＰのｘ成分、ΔＰｙはΔＰのｙ成分、ΔＰｚはΔＰのｚ成分を表す。
【００６３】
図７のフローチャートに示したプログラムは、制御器３４に組み込まれる。制御器３４が患者台１を制御する方法を説明する。図８は実施の形態１による患者台１の制御を説明するブロック図であり、図９は目標位置姿勢変換部のブロック図である。制御器３４（３４ａ）は４つの入力部６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄと、目標位置姿勢変換部６０と、モード切替スイッチ６６と、出力部６７を有する。モード切替スイッチ６６は、入力部６５ａからの目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝と、目標位置姿勢変換部６０からの目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝とを切替える。入力部６５ａからの目標位置姿勢に基づいて患者台１の駆動装置に指令信号を出力する場合がモード１であり、目標位置姿勢変換部６０からの目標位置姿勢に基づいて患者台１の駆動装置に指令信号を出力する場合がモード２である。モード１は従来から行われている場合であり、モード２は図７のフローチャートを実行する場合である。なお、*付きの符号は時間的に変化しない目標値であることを示したものであり、以降に説明する符号における*付きの符号も同様である。
【００６４】
ステップＳ２、Ｓ３で読み込まれる患者台の状態ａ及び希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、入力部６５ｃ、６５ｄに入力される。前述したように状態ａは希望回転中心点座標Ｐｆｉｘが入力されたときの患者台１の状態である。ステップＳ５で読み込まれる患者台の目標姿勢（状態ｂ）は、入力部６５ｂに入力される。目標位置姿勢変換部６０はステップＳ６〜Ｓ８を実行し、目標位置姿勢（状態ｂ’）｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝を演算する。出力部６７は、補正した患者台１の状態ｂ’の目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づいて、指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆを、それぞれ６軸の駆動装置３５〜４０（図１１参照）に出力する。駆動装置（モータ）３５〜４０には、それぞれエンコーダ等の回転角度を検出するセンサを配置する。図において、それぞれ６軸のモータ及びエンコーダをモータ・エンコーダ６９ａ〜６９ｆと表示した。通常、駆動装置３５〜４０の制御はドライバが行っている。駆動装置（モータ）３５〜４０は駆動信号ｓｉｇ２ａ〜ｓｉｇ２ｆにより駆動され、駆動装置（モータ）３５〜４０の現在の状態ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）をエンコーダ等で検出し、エンコーダ等の検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆはモータドライバ６８ａ〜６８ｆにフィードバックされ、駆動装置３５〜４０は制御される。
【００６５】
指令信号ｓｉｇ１ａ、駆動信号ｓｉｇ２ａ、検出信号ｓｉｇ３ａ、現在の状態ｘ（ｔ）、ドライバ６８ａ、モータ・エンコーダ６９ａは、駆動装置（Ｘ並進モータ）３５に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｂ、駆動信号ｓｉｇ２ｂ、検出信号ｓｉｇ３ｂ、現在の状態ｙ（ｔ）、ドライバ６８ｂ、モータ・エンコーダ６９ｂは、駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｃ、駆動信号ｓｉｇ２ｃ、検出信号ｓｉｇ３ｃ、現在の状態ｚ（ｔ）、ドライバ６８ｃ、モータ・エンコーダ６９ｃは、駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｄ、駆動信号ｓｉｇ２ｄ、検出信号ｓｉｇ３ｄ、現在の状態θ（ｔ）、ドライバ６８ｄ、モータ・エンコーダ６９ｄは、駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｅ、駆動信号ｓｉｇ２ｅ、検出信号ｓｉｇ３ｅ、現在の状態φ（ｔ）、ドライバ６８ｅ、モータ・エンコーダ６９ｅは、駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｆ、駆動信号ｓｉｇ２ｆ、検出信号ｓｉｇ３ｆ、現在の状態ξ（ｔ）、ドライバ６８ｆ、モータ・エンコーダ６９ｆは、駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応するものである。
【００６６】
目標位置姿勢変換部６０の動作を、図９を用いて説明する。目標位置姿勢変換部６０は第１の座標変換手段Ｃ１（６１）、第２の座標変換手段Ｃ２（６２）、演算手段６３、目標位置姿勢演算手段６４を有する。第１の座標変換手段Ｃ１（６１）はステップＳ４を実行する。第１の座標変換手段Ｃ１（６１）は、そのプログラム変数７１に設定された状態ａにおいて、固定座標系の希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を移動座標系の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換する。
【００６７】
第２の座標変換手段Ｃ２（６２）はステップＳ６を実行する。第２の座標変換手段Ｃ２（６２）は、そのプログラム変数７２に設定された状態ｂ（目標位置｛ｘａ，ｙａ，ｚａ｝、目標姿勢｛θｂ，φｂ，ξｂ｝）になったと仮定して、移動座標系の希望回転中心点の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）を固定座標系の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。演算手段６３は、ステップＳ７を実行し、ΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘを演算する。目標位置姿勢演算手段６４は、ステップＳ８を実行し、補正した患者台１の状態ｂ’における目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝、すなわち｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝を演算する。
【００６８】
状態ｂの与え方は、大きく３つ考えられる。それは、レギュレータ型、サーボ系型及びＪＯＧ運転型である。レギュレータ型の与え方とは、最終的に得たい目標姿勢を与える方法である。この場合、状態ｂは、一連の動作中は変化しない。サーボ系型の与え方とは、途中の通過点（姿勢）も指示する方法である。この場合、状態ｂは、あらかじめ決められたシーケンスどおり変化する。ＪＯＧ運転型の与え方とは、ＪＯＧレバーにより指示する方法である。この場合、状態ｂは、ＪＯＧレバーが入ったときに一定速度で変化する。ＪＯＧ運転に関しては、実施の形態３で詳しく述べる。
【００６９】
実施の形態１の患者台１は、希望する位置Ｐ（希望回転中心点Ｐ）及び希望回転角に基づいて、回転駆動と状態ａにおける任意の点（希望する位置Ｐ）の座標及び状態ｂにおける任意の点の座標との差を補正して並進させる並進駆動を組み合わせることによって、患者台１の希望する位置Ｐにおいて回転させることを行うことができる。回転駆動を行う制御入力を行うだけで、希望する位置Ｐを中心に回転駆動させることができるので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００７０】
また、患者台１の希望する位置Ｐを粒子線治療装置の照射中心であるアイソセンタとすることで、患者台１の動きをコンパクトにすることができる。患者台１の動きがコンパクトになるので、治療計画時に策定した位置に合わせる位置決め作業において、患者台１や患者台に固定された患者と粒子線治療装置の患者台１以外の機器等との干渉を起こしにくくすることができる。
【００７１】
実施の形態１の患者台１の位置決め方法を実行するプログラムによれば、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、患部を希望する点Ｐを中心とした回転制御ができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００７２】
なお、希望回転角は状態ｂの角度、すなわち絶対角度により与えられる例で説明したが、希望回転角は状態ａから状態ｂへの相対角度により与えられるようにしても構わない。いすれの場合でも、患部を希望回転角に示した姿勢にすることができる。
【００７３】
以上のように実施の形態１の駆動式患者台１によれば、設置場所に固定された固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量を補正するように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有したので、患部を希望回転中心点Ｐを中心とした回転制御ができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００７４】
実施の形態２．
実施の形態１では、患部を希望回転中心点Ｐを中心とした回転制御を行う場合で説明したが、患部を希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で回転させる、すなわち患部を希望回転角で回転させ、移動座標系における希望回転中心点Ｐが固定座標系から見て所定の距離以内に移動させる場合でも、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。前述したように、患部の位置決め作業は、この作業中に患部がＸ線撮像装置の撮像エリア内にあればよいので、例えば患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）やオフセットを設定した目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づく指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御したとしても、希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように駆動対象２０（天板８）を回転させることで患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。所定の距離は、例えば撮像エリアの外周と患部との距離であり、並進移動量の所定値はこの所定の距離である。
【００７５】
オフセットを設定した指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御する場合は、次のような効果がある。例えば、患部がＸ線撮像装置の撮像画面の下側に映っている場合に、患部を希望回転中心点Ｐを中心に姿勢を回転させ、患部全体を撮像画面の中央に持っていくことができる。このようにすれば、患部を撮像画面の中央に移動させてから、希望回転中心点Ｐで回転させるよりも、短い時間で患部を所望の位置に移動することができる。
【００７６】
患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）が発生する場合は、図７のステップＳ１〜ステップＳ８と同様である。オフセットを設定した指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御する場合を説明する。図１０は、実施の形態２による患者台１の制御を説明するブロック図である。実施の形態１の図８とは、制御器３４（３４ｂ）に、入力部６５ｅ、演算手段７０が追加され、目標位置姿勢変換部６０で演算した目標位置姿勢に｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*，０，０，０｝を加算して目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を生成する点で異なる。
【００７７】
図７のステップＳ１〜ステップＳ８までは同様であるが、その後にステップＳ９を実行する。ステップＳ９はステップＳ８で演算した目標位置姿勢｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝に、希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から前記所定値以下となる偏差Ｐｃ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*｝を加算する。並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*｝は入力部６５ｅに入力される。演算手段７０は、目標位置姿勢変換部６０で演算した目標位置姿勢｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝に並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙ
ｐ*，Δｚｐ*｝を加算して目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を生成する。出力部６７は、生成した目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づいて指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆを、それぞれ６軸の駆動装置３５〜４０（図１１参照）に出力する。
【００７８】
以上のように各患者台構成部品３〜５の駆動装置３５〜４０の制御器への補正量は、Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＋Ｐｃ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）となる。制御器３４（３４ｂ）は、回転駆動前である患者台の状態ａから駆動目標（姿勢目標）である患者台の状態ｂに回転させる希望回転角に基づいて、回転手段の回転駆動信号を生成し、ステップＳ７で演算された差Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から前記所定値以下となるように補正して並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する。
【００７９】
患部を希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で回転させることは、結果的に他の回転中心点（見かけの回転中心点）で回転させることと等価な場合がある。以下に説明する。１座標系で表された座標をｑ１、２座標系で表された座標をｑ２、θ回転後の並進をａ（べクトル）とする。１座標系をθ回転させその後にａ並進させれば２座標系に重なる位置関係なので、（１８）式のように表わせる。
ｑ１＝Ｒ（θ）ｑ２＋ａ ・・・（１８）
ただし、Ｒ（θ）は回転行列である。
【００８０】
見かけの回転中心点が存在すれば、見かけの回転中心点は不動点であるため、すなわち１座標系でも２座標系でも同じ座標で表わすことができるので、不動点の座標ｑｆｉｘは以下のように求めることができる。（１８）式のｑ１、ｑ２にｑｆｉｘを代入し、変形すると（１９）式が得られる。
（Ｉ−Ｒ（θ））ｑｆｉｘ＝ａ ・・・（１９）
ただし、Ｉは単位行列である。（Ｉ−Ｒ（θ））の逆行列（Ｉ−Ｒ（θ））−１が存在する場合は、不動点の座標ｑｆｉｘは（２０）式のように表わせる。
ｑｆｉｘ＝（Ｉ−Ｒ（θ））−１ａ ・・・（２０）
【００８１】
例えば、Ｚ軸を中心軸として回転させ、Ｚ方向に並進することを考えると、（Ｉ−Ｒ（θ））−１が存在しないので不動点の座標ｑｆｉｘを求めることはできない。しかし、回転と並進が２次元平面に限られ、かつ、回転角度が０でないときに限り、不動点が存在する。不動点が存在する場合は、患部を見かけの回転中心点で回転させることができる。
【００８２】
実施の形態２の患者台１は、希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて、天板８の回転駆動と天板８を希望回転角に回転移動させることによって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進させる並進駆動とを組み合わせて駆動し、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００８３】
実施の形態２の患者台１の位置決め方法を実行するプログラムによれば、実施の形態１と同様に、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易に行うことができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００８４】
以上のように実施の形態２の駆動式患者台１によれば、設置場所に固定された固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有したので、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００８５】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３は、実施の形態１で示したプログラムを組み込んだ、制御装置である患者台コントローラを備えた患者台である。患者台コントローラは、従来、吊り下げられた患者台操作端末、いわゆるペンダント型の患者台操作端末を有していた。
【００８６】
図１１は、実施の形態３による患者台コントローラを示す図であり、図１２は、実施の形態３によるペンダント型の患者台操作端末の外観図である。図１２（ａ）は鳥瞰図、図１２（ｂ）は正面図、図１２（ｃ）は断面図である。図１１及び図１２に基づいて、本発明の実施の形態３による患者台のコントローラについて説明する。
【００８７】
患者台コントローラ２９は患者台操作端末３０と制御器３４を有する。患者台操作端末３０で操作された信号情報は、制御器３４に入力される。制御器３４には実施の形態１で示したプログラムが組み込まれている。制御器３４は、患者台構成部品３〜８を駆動する駆動装置３５〜４０に制御信号を出力する。駆動装置（Ｘ並進モータ）３５は、患者台構成部品（Ｘ並進部品）３を駆動する。駆動装置（Ｙ並進モータ）３６は、患者台構成部品
（Ｙ並進部品）５を駆動する。駆動装置（Ｚ並進モータ）３７は、患者台構成部品（Ｚ並進部品）４を駆動する。駆動装置（ヨー回転モータ）３８は、患者台構成部品（ヨー回転部品）６を駆動する。駆動装置（ロール回転モータ）３９は、患者台構成部品（ロール回転部品）７を駆動する。駆動装置（ピッチ回転モータ）４０は、患者台構成部品（ピッチ回転部品）８を駆動する。
【００８８】
患者台操作端末３０は、ペンダント型で携帯可能な大きさの患者台１の操作端末である。患者台操作端末３０により、患者台１の位置と姿勢を制御する。非常停止ボタン３１は、非常時に使用する停止ボタンである。非常停止ボタン３１を押すことにより、患者台１のすべての動きを安全に停止させることができる。ハードワイヤスイッチ３２は、物理的に配線を切断及び接続することによって状態を切り替える回路方式のスイッチである。ハードワイヤスイッチ３２により、患者台１は、操作者が患者台操作端末３０を握っているときのみに駆動が可能となり、手を離したときには動きが停止するように設計する。ＪＯＧ運転モード用の入力器であるレバー３３は、ＪＯＧ運転モードのときに使用するレバースイッチである。レバー３３は、物理的に配線を切断及び接続することによって３状態（停止、第１方向移動、第１方向と逆方向である第２方向移動）を切り替える回路方式のスイッチである。レバー操作を用いることで、患者台操作端末３０を見ることなく、患者台や患者の動きを見ながら操作できるので、操作性が向上でき、安全な操作ができる。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、それぞれＸ軸用、Ｙ軸用、Ｚ軸用である。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、それぞれヨー回転軸用、ロール回転軸用、ピッチ回転軸用である。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉは、それぞれ後述する新たなＪＯＧ運転モードにおける新ヨー回転用、新ロール回転用、新ピッチ回転用である。運転モードについては、次の段落で詳しく説明する。
【００８９】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９において、運転モードは、大きく分けて、自動運転モードとＪＯＧ運転モードとがある。自動運転モードは、所望する患者台の状態を、ボタンスイッチ等の入力器により数値として入力し、運転開始を指示すると患者台１がその所望の状態に駆動制御される。一方、ＪＯＧ運転モードは、駆動軸（装置）ごとに割振られた前記ＪＯＧ運転モード用のレバー３３を、入れることにより、対応した軸が駆動される。例えば、Ｘ軸用のＪＯＧ運転モード用のレバー３３ａを上に倒すと、Ｘ並進部品３はＸの正方向に並進し、反対に下に倒すと、負方向に並進する、というようになる。回転方向に関しても同様に、例えば、ヨー回転用のＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｄを上に倒すと、ヨー回転部品６はヨー回転の正方向に回転し、反対に下に倒すと、負方向に回転する。ＪＯＧ運転モード用のレバー３３による入力は制御器３４に入力され、制御器３４にてレバー３３を接続状態にしている間はあらかじめ設定しておいた一定速度で駆動するように制御信号を対応する軸の駆動装置に出力する。ただし、制御器３４は、レバー３３による入力が各軸の駆動範囲をこえる場合は、上限または下限となる制御信号を出力する。結果としてレバー３３ａ、３３ｂ、３３ｃの接続時間の長さによって、並進移動量が決まり、レバー３３ｄ、３３ｅ、３３ｆの接続時間の長さによって、回転移動量が決まる。
【００９０】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９は、上記の自動運転モード及びＪＯＧ運転モードのほか、あらたな自動運転モードとあらたなＪＯＧ運転モードとを備える。あらたな自動運転モードは、実施の形態１のプログラムを用いて、所望する患者台の姿勢をボタンスイッチ等の入力器により数値入力し運転開始指示をすると、アイソセンタを中心にヨー回転、ロール回転、ピッチ回転するように患者台１を制御し、その結果、駆動の前後で天板８上でのアイソセンタの位置が変わらないよう、患者台１が駆動制御される。あらたなＪＯＧ運転モードは、実施の形態１のプログラムを用いて、回転駆動軸（装置）ごとに割振られたＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを操作する。レバー
３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを倒している間は、あらかじめ設定しておいた一定角速度で、対応する軸まわりに患者台１の対応部分が回転する。すなわち、レバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを入れることにより、対応した回転方向に、あたかも着目点（例えばアイソセンタ）を中心として、患者台１が駆動制御される。その結果、常に天板８上での着目点（例えばアイソセンタ）、すなわち希望する点２２の位置が変わらないよう、患者台１が駆動制御される。
【００９１】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９によれば、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、操作性よく患部を希望する点Ｐを中心として回転制御できる。また、回転制御の希望する中心点Ｐをアイソセンタにすることで、常に天板８上のアイソセンタを変えずに患者台１の姿勢をＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９２】
実施の形態３の患者台コントローラ２９を備えた患者台１は、回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法を実行するので、操作性よく患部を希望する点Ｐを中心として回転制御できる。また、回転制御の希望する中心点Ｐをアイソセンタにすることで常に天板８上のアイソセンタを変えずに患者台１の姿勢を自動運転またはＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９３】
なお、回転制御の希望する中心点Ｐは、プログラムで予め決められていても良いが、患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにしていてもよい。例えば、回転制御の希望する中心点Ｐして、アイソセンタの他に患者毎のランドマーク等の位置情報がプログラム中にパラメータ登録され、この位置情報を切替えて使用する。
【００９４】
また、実施の形態１で示したプログラムを制御器３４に組み込んだ例で説明したが、制御器３４は患者台操作端末３０に内蔵されていても構わない。
【００９５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４は、実施の形態２で示したプログラムを組み込んだ、制御装置である患者台コントローラを備えた患者台である。実施の形態４による患者台コントローラは、実施の形態３による患者台コントローラ（図１１、図１２）と同様である。あらたな自動運転モードとあらたなＪＯＧ運転モードについて説明する。
【００９６】
あらたな自動運転モードは、実施の形態２のプログラムを用いて、所望する患者台の姿勢をボタンスイッチ等の入力器により数値入力し運転開始指示をすると、希望回転中心点Ｐを中心にヨー回転、ロール回転、ピッチ回転するように患者台１を制御し、その結果、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内になるように患者台１が駆動制御される。あらたなＪＯＧ運転モードは、実施の形態２のプログラムを用いて、回転駆動軸（装置）ごとに割振られたＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを操作する。レバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを入れることにより、対応した回転方向に患部の姿勢が回転し、患部の位置が希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように、患者台１は駆動制御される。通常、患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）距離は短いので、患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）が発生しても、ＪＯＧ運転モードによる位置決め作業に支障はない。
【００９７】
本発明の実施の形態４の患者台コントローラ２９によれば、実施の形態３と同様にベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、
既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易に行うことができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９８】
実施の形態４の患者台コントローラ２９を備えた患者台１は、実施の形態３と同様に回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法を実行するので、操作性よく患部の姿勢を回転でき、患部の位置を希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように制御できる。患者台１の姿勢を自動運転またはＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９９】
オフセットを設定した制御信号により駆動装置を自動運転により制御する場合は、オフセットを患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにすることで、例えば、患部がＸ線撮像装置の撮像画面の下側に映っている場合に、患部を希望回転中心点Ｐを中心に姿勢を回転させ、患部全体を撮像画面の中央に持っていく等の操作を操作性よく行うことができる。このようにすれば、患部を撮像画面の中央に移動させてから、希望回転中心点Ｐで回転させるよりも、短い時間で患部を所望の位置に移動することができる。
【０１００】
なお、実施の形態３同様に、回転制御の希望する中心点Ｐは、プログラムで予め決められていても良いが、患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにしていてもよい。また、制御器３４は患者台操作端末３０に内蔵されていても構わない。
【０１０１】
実施の形態５．
実施の形態１乃至４においては、駆動式患者駆動台１の回転駆動信号と並進駆動信号を、すなわち駆動式患者台１への指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆの指令値をどのように生成すれば希望回転中心点Ｐでの回転が実現できるかについて述べた。実施の形態１乃至４においては、制御器３４で生成した回転駆動信号と並進駆動信号とを、フィードフォワード制御信号として用いる。実施の形態５においては、まったく別のアプローチをとる。
【０１０２】
実施の形態５では、フィードバック制御を行って当該課題を解決する。以下、図１３に基づいて具体的に示す。図１３は実施の形態５による患者台１の制御を説明するブロック図である。実施の形態１の図８とは、制御器３４（３４ｃ）に、調整部７３（７３ａ）が追加され、調整部７３（７３ａ）から出力される差分指令信号ｓｉｇ４ａ〜ｓｉｇ４ｆにより駆動装置３５〜４０を制御する点で異なる。前述したように、通常、エンコーダ等の検出信号はモータドライバにフィードバックされ、モータの制御はドライバが行っている。本発明の実施の形態５では、エンコーダ等の検出信号を、制御器３４（３４ｃ）に入力し、制御器３４（３４ｃ）によりモータを制御する。
【０１０３】
実施の形態１乃至４と同様の方法で求めた目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，
ξ*｝に対して、制御器３４（３４ｃ）の調整部７３（７３ａ）で現在の患者台１の状態
ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）（位置姿勢）と比較して、誤差に応じてトルク指令等の差分指令信号ｓｉｇ４ａ〜ｓｉｇ４ｆの指令値を生成すればよい。これにより実施の形態１乃至４と同様の効果を得られる。
【０１０４】
調整部７３（７３ａ）は、駆動装置（モータ）３５〜４０に対応して、伝達関数７４ａ〜７４ｆを有するフィードバック系を備える。各フィードバック系には、目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を実現するための信号と、現在の患者台１の状態ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）を検出した検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆが入力される。ここで、図１３において、図８から追加された符号は以下の通りである。伝達関数７４ａ、差分指令信号ｓｉｇ４ａは駆動装置（Ｘ並進モータ）３５に対応するものである。伝達関数７４ｂ、差分指令信号ｓｉｇ４ｂは駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応するものである。伝達関数７４ｃ、差分指令信号ｓｉｇ４ｃは駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応するものである。伝達関数７４ｄ、差分指令信号ｓｉｇ４ｄは駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応するものである。伝達関数７４ｅ、差分指令信号ｓｉｇ４ｅは駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応するものである。伝達関数７４ｆ、差分指令信号ｓｉｇ４ｆは駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応するものである。
【０１０５】
制御器３４において、トルク指令等の指令値を生成する部分において、不感帯を設定することが考えられる。図１４は実施の形態５による患者台１の制御を説明する他のブロック図である。図１３とは、制御器３４（３４ｄ）の調整部７３（７３ｂ）における伝達関数が、不感帯が設定された伝達関数７５ａ〜７５ｆである点で異なる。不感帯を設定したＰ制御の場合は次の数式に示すとおりである。数式（２１）は、伝達関数７５ａの特性であり、駆動装置（Ｘ並進モータ）３５のＰ制御に不感帯を設ける例である。
【０１０６】
【数１８】
ただし、Ｋｐは比例ゲイン、εは不感帯の大きさを決めるパラメータである。不感帯を設けることにより、モータのチャタリングを防止することができる。
【０１０７】
駆動装置（Ｘ並進モータ）３５以外の他の駆動装置３６〜４０についても、数式（２１）と同様にＰ制御に不感帯を設ける。駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応する伝達関数７５ｂの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをｙに変えたものを用いることができる。駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応する伝達関数７５ｃの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをｚに変えたものを用いることができる。駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応する伝達関数７５ｄの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをθに変えたものを用いることができる。駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応する伝達関数７５ｅの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをφに変えたものを用いることができる。駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応する伝達関数７５ｆの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをξに変えたものを用いることができる。
【０１０８】
なお、実施の形態５の説明は、実施の形態１の図８から変更した図１３及び図１４を用いて説明したが、実施の形態２の図１０から変更したものにも適用できる。図１０の出力部６７から患者台１への制御を、図１３及び図１４の出力部６７から患者台１への制御に変えたものを用いる。これにより実施の形態２及び４と同様の効果を得られる。
【０１０９】
以上のよう構成したので、実施の形態５による患者台１、患者台１の位置決め方法を実行するプログラム、患者台コントローラ２９は、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【０１１０】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態５より更に変則的な方法を示す。実施の形態６では、患者台１の姿勢と位置の制御を分けて行う。患者台１の目標姿勢は、明示的に与えられる。したがって、患者台１の姿勢の制御は、従来技術のとおり独立して行えばよい。問題は、患者台の位置の制御である。その方法を以下に示す。
【０１１１】
制御器３４は、エンコーダ等の検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆより、現時刻での患者台の実際の状態｛ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ），θ（ｔ），φ（ｔ），ξ（ｔ）｝を把握する。ここで、制御器３４は、数式（１３）に表される「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）への座標変換手段Ｃ２（第２の座標変換手段）を有しているため、天板上のある位置が、治療室上のどの位置にあるかを常に計算することができる。
【０１１２】
希望回転中心点の入力に関しては、実施の形態１乃至５とまったく同様である。制御器３４は、駆動する前の（状態ａの）希望回転中心点の移動座標系での座標ｐａ及び固定座標系での座標Ｐｆｉｘが入力されている。状態ｂは、患者台の目標姿勢を入力するかわりに、現時刻での状態を入力する。
【０１１３】
制御器３４は、現時刻での患者台の状態｛ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ），θ（ｔ），φ（ｔ），ξ（ｔ）｝と、初期状態（状態ａ）での移動座標系での希望回転中心点の座標ｐａから、現時刻（状態ｂ）での固定座標系での希望回転中心点の位置座標Ｐａｂを計算する。さらに、制御器３４は、この現時刻（状態ｂ）での固定座標系での希望回転中心点の位置座標と初期状態（状態ａ）での固定座標系での座標Ｐｆｉｘとの差分を計算し、この差分の絶対値が所定の値以下となるよう、患者台の並進駆動信号を補正する。
【０１１４】
以上のよう構成したので、実施の形態６による患者台１、患者台１の位置決め方法を実行するプログラム、患者台コントローラ２９は、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【０１１５】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７は、実施の形態１乃至６に示した患者台１を備えた粒子線治療装置である。図１５は本発明の実施の形態７における粒子線治療装置の概略構成図である。粒子線治療装置５１は、イオンビーム発生装置５２と、イオンビーム輸送系５９と、粒子線照射装置５８ａ、５８ｂと、患者を載せて固定する患者台１ａ、１ｂとを備える。イオンビーム発生装置５２は、イオン源（図示せず）と、前段加速器５３と、シンクロトロン５４とを有する。粒子線照射装置５８ｂは回転ガントリー（図示せず）に設置される。粒子線照射装置５８ａは回転ガントリーを有しない治療室に設置される。イオンビーム輸送系５９の役割はシンクロトロン５４と粒子線照射装置５８ａ、５８ｂの連絡にある。イオンビーム輸送系５９の一部は回転ガントリー（図示せず）に設置され、その部分には複数の偏向電磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃを有する。
【０１１６】
イオン源で発生した陽子線等の粒子線である荷電粒子ビームは、前段加速器５３で加速され、シンクロトロン５４に入射される。荷電粒子ビームは、所定のエネルギーまで加速される。シンクロトロン５４から出射された荷電粒子ビームは、イオンビーム輸送系９を経て粒子線照射装置５８ａ、５８ｂに輸送される。粒子線照射装置５８ａ、５８ｂは荷電粒子ビームを患者台１ａ、１ｂに載せられた患者の照射対象（図示せず）に照射する。なお、図１０において、患者台１ａは椅子タイプであり、患者台１ｂはベッドタイプである。
【０１１７】
実施の形態７の粒子線治療装置５１は、回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法が実行される患者台１を備えたので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。また、粒子線治療装置のスループットを向上させることができる。
【０１１８】
なお、実施の形態１乃至６に示した駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムは、粒子線治療装置に限らず、Ｘ線等を照射する放射線治療装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明に係る駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムは、医療用や研究用に用いられる放射線治療装置や粒子線治療装置に好適に適用できる。本発明に係る粒子線治療装置は、医療用や研究用に用いられる粒子線治療装置に好適に適用できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 駆動式患者台（患者台） １ａ 駆動式患者台（患者台）
１ｂ 駆動式患者台（患者台） ２ 床面
３ 患者台構成部品（Ｘ並進部品） ４ 患者台構成部品（Ｚ並進部品）
５ 患者台構成部品（Ｙ並進部品） ６ 患者台構成部品（ヨー回転部品）
７ 患者台構成部品（ロール回転部品）
８ 患者台構成部品（ピッチ回転部品、天板）
１０ 座標系 １４ 座標系
２９ 患者台コントローラ ３３ ＪＯＧ運転モード用のレバー
３３ｇ 新ヨー回転用のレバー ３３ｈ 新ロール回転用のレバー
３３ｉ 新ピッチ回転用のレバー ５１ 粒子線治療装置
５２ イオンビーム発生装置 ５４ シンクロトロン
５８ 粒子線照射装置 ５８ａ 粒子線照射装置
５８ｂ 粒子線照射装置 ５９ イオンビーム輸送系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用や研究用に用いられる粒子線治療装置や放射線治療装置に関し、特に駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用機器の開発や医療の進歩に伴い、近年、医療用機器はますます高度化し、従来にはまったくなかった形態のものが登場している。例えば、がん治療において、従来は外科、投薬及び／又は放射線による治療が主流であったが、最近では陽子線や炭素線に代表される粒子線を照射して治療する、粒子線治療装置が大変注目を浴びている。粒子線治療装置による治療は、低浸襲であることが最大の特徴であり、治療後の患者のＱＯＬ（Quality of Life）を保つことができる。現在、粒子線治療装置は国内で合わせておよそ１０施設が稼動若しくは建設予定であり、施設によっては年間１０００人に迫る患者を治療していることが報告されている。
【０００３】
したがって、粒子線治療を受けるときに患者がのるベッドや椅子等（以降、「患者台」）は、粒子線治療に適した機能が求められており、また、粒子線治療に適した機能の患者台を開発し、よりよい医療用機器を製造することは、医療機器産業の発達に寄与することにつながる。
【０００４】
粒子線治療装置は、簡単に言えば、患部の形状に合わせてピンポイントで粒子線を照射する。そのためには、粒子線治療装置を操作する医師若しくは技師（以降「技師等」）は、患部の形状に合わせて粒子線を照射できるよう、照射中心であるアイソセンタを基準位置として、患部の位置や姿勢を計画値に合わせる作業、すなわち位置決め作業をする必要がある。位置決め作業は、Ｘ線撮像装置によって患部の位置を観察しながら、治療計画の段階で定めた方向から粒子線が患部に照射されるように治療台の角度調整を行うが、この位置決め作業は時間がかかるので、効率的に行いたいという要求がある。
【０００５】
治療用ベッド上面に固定された患者に対して任意の方向と距離からの照射、特に照射方向が患者軸心に対して直角ではないノンコンプラナー照射を実現することを目的として、放射線治療用ベッドシステムが提案されている（特許文献１）。この放射線治療用ベッドシステムは、治療シミュレーション時に計算された患部の位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系）及び陽子線を放射する角度が入力され、この入力されたデータ（位置や角度）は、ベッドのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、ｉ軸（相対アイソセントリック回転）、ｐ軸（ピッチング回転）、ｒ軸（ローリング回転）の回転角度、患者の患部位置として座標変換され、ベッドの各軸はこれらの変換データを入力位置データとして捕らえ、各軸を駆動して患者の患部を所望の位置に移動させていた。
【０００６】
ところが、患部等をＸ線撮像装置で観察しながらｉ軸、ｐ軸、ｒ軸の各軸を調整すると、通常は各軸の回転中心を通るように患部を配置できないため、それに伴って患部がＸ軸方向、Ｙ軸方向若しくはＺ軸方向又はこれらを組合せた方向に移動してしまう。この結果、患部がＸ線撮像装置の撮像エリア外に出てしまう場合もあり、この撮像エリアから出ないようにするためには、患部の位置が移動しないように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を微妙に調整しながら行わなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３１３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の放射線治療用ベッドシステムは、駆動軸の自由度を６つ有し、各軸を駆動して患者の患部を所望の位置に移動させことができるものの、現実の患部の位置決め作業においては上記のようなＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の微妙な調整を行わなければならず、この調整は技師等が作業する上で極めて煩わしい上に、位置決めに時間を要するため粒子線治療装置のスループット向上が図れないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、患部の位置及び姿勢を、治療計画時に策定したものに合わせるための位置決め作業を効率的に行うことができる駆動式患者台を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板を回転させる回転手段と、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて並進手段及び回転手段を制御する制御装置と、を備えた。制御装置は、並進手段と回転手段の基準状態から天板を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段と、を有した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る駆動式患者台は、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて、天板の回転駆動と天板を希望回転角に回転移動させることによって生ずる希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように並進させる並進駆動とを組み合わせて駆動し、希望回転中心点での回転から所定の距離以内で駆動式患者台を自動回転させることができるので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１及び２による駆動式患者台（患者台）の概略構成図である。
【図２】希望する位置を中心に回転駆動させることを説明した図である。
【図３】図１の患者台の三面図である。
【図４】図１の患者台を制御対象とした場合の座標系を表した三面図である。
【図５】図４にロール回転部品の座標系を追加した三面図である。
【図６】図５にピッチ回転部品の座標系を追加した三面図である。
【図７】実施の形態１及び２によるプログラムのフローチャートである。
【図８】実施の形態１の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図９】図８の目標位置姿勢変換部のブロック図である。
【図１０】実施の形態２の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図１１】実施の形態３及び４による患者台コントローラを示す図である。
【図１２】実施の形態３及び４による患者台操作端末の外観図である。
【図１３】実施の形態５の患者台の制御を説明するブロック図である。
【図１４】実施の形態５の患者台の制御を説明する他のブロック図である。
【図１５】実施の形態７による粒子線治療装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による駆動式患者台（患者台）の概略構成図である。図１に基づいて、制御対象である患者台の構成について説明する。駆動式患者台（ベッドタイプ）１は、実施の形態１における制御対象の一例である。床面２は、駆動式患者台１が設置される床である。患者台構成部品（Ｘ並進部品）３は、患者台を構成する部品のひとつであり、床面２に対してＸ方向に駆動される。患者台構成部品（Ｚ並進部品）４は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｘ並進部品３に対してＺ方向に駆動される。患者台構成部品（Ｙ並進部品）５は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｚ並進部品４に対してＹ方向に駆動される。患者台構成部品（ヨー回転部品）６は、患者台を構成する部品のひとつであり、Ｙ並進部品５に対してヨー回転駆動される。患者台構成部品（ロール回転部品）７は、患者台を構成する部品のひとつであり、ヨー回転部品６に対してロール回転駆動される。患者台構成部品（ピッチ回転部品）８は、患者台を構成する部品のひとつであり、ロール回転部品７に対してピッチ回転駆動される。Ｘ並進部品３、Ｚ並進部品４、Ｙ並進部品５は並進手段である。ヨー回転部品６、ロール回転部品７、ピッチ回転部品８は回転手段である。各患者台構成部品３〜８は、制御装置２９（図示せず）からの制御信号に基づいて駆動装置（図示せず）により駆動される。
【００１４】
次に図２に基づいて、本発明で行う「希望する位置を中心に回転駆動させる」ことを説明する。図２は、希望する位置を中心に回転駆動させる実現方法を説明した図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は鳥瞰図である。駆動対象２０は、患者台の天板などの、駆動対象を表す。回転駆動中心（軸）２１は、モータ等の回転駆動機器により、駆動対象２０を回転駆動させるときの回転駆動中心（軸）を表す。希望する位置２２は、照射基準であるアイソセンタなどの、みかけ上の回転中心として希望する位置を表した点（希望回転中心点）である。
【００１５】
図２は、剛体である駆動対象２０を、回転駆動中心（軸）２１で回転し、同時に並進移動させることによって、みかけ上の回転中心が希望する位置２２になることを表している。本実施の形態では、このように回転駆動と並進駆動を組み合わせることによって、駆動対象の希望する位置において回転移動させることを行う。
【００１６】
図３は、実施の形態１による患者台の三面図である。図３（ａ）は患者台１の平面図であり、図３（ｂ）は患者台１の正面図であり、図３（ｃ）は患者台１の側面図である。ヨー回転部品６は、Ｙ並進部品５に対してヨー回転中心（軸）１５でヨー回転駆動される。ロール回転部品７は、ヨー回転部品６に対してロール回転中心１６でロール回転駆動される。ピッチ回転部品８は、ロール回転部品７に対してピッチ回転中心１７でピッチ回転駆動される。
【００１７】
図４〜６は、実施の形態１において、図１の患者台１を制御対象とした場合の座標系を表した三面図である。図４は患者台を制御対象とした場合の座標系を表した三面図であり、図５は図４にロール回転部品の座標系を追加した三面図であり、図６は図５にピッチ回転部品の座標系を追加した三面図である。図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は患者台１の平面図であり、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は患者台１の正面図であり、図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）は患者台１の側面図であり、図４（ｄ）、図５（ｄ）、図６（ｄ）は患者台１の鳥瞰図である。図４〜６に基づいて本発明における座標系について説明する。
【００１８】
座標系１０は、治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ（固定座標系）である。座標系１１は、Ｙ並進部品５に固定された座標系ｏ５である。座標系１０と座標系１１との関係は、Ｘ並進部品３、Ｚ並進部品４及びＹ並進部品５の状態によって唯一に決まり、並進移動により座標系を重ねることができる。
【００１９】
座標系１２は、ヨー回転部品６に固定された座標系ｏ６である。座標系１１と座標系１２との関係は、ヨー回転部品６の状態によって唯一に決まる。座標系１２を、図４のようにヨー回転の回転軸上に配置すれば、ヨー回転部品６の状態に拠らず、座標系１１の原点から座標系１２の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とヨー回転により座標系を重ねることができる。
【００２０】
座標系１３は、ロール回転部品７に固定された座標系ｏ７である。座標系１２と座標系１３との関係は、ロール回転部品７の状態によって唯一に決まる。座標系１３を、図５のようにロール回転の回転軸上に配置すれば、ロール回転部品７の状態に拠らず、座標系１２の原点から座標系１３の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とロール回転により座標系を重ねることができる。
【００２１】
座標系１４は、ピッチ回転部品８（天板）に固定された座標系ｏｏｂｊ（移動座標系）である。座標系１３と座標系１４との関係は、ピッチ回転部品８の状態によって唯一に決まる。座標系１４を、図６のようにピッチ回転の回転軸上に配置すれば、ピッチ回転部品８の状態に拠らず、座標系１３の原点から座標系１４の原点への方向ベクトルは一定で、並進移動とピッチ回転により座標系を重ねることができる。
【００２２】
図７は、実施の形態１によるプログラムのフローチャートである。このプログラムは制御装置２９に搭載される。図７に基づいて、プログラムのフローについて説明する。
【００２３】
ステップＳ１は、初期化を行うステップである。ここでは、変数の宣言や定義を行う。ステップＳ２は、読込みを行うステップである。ここでは、患者台の状態ａ（基準状態）において、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。ステップＳ３は、読込みを行うステップである。ここでは、照射基準点であるアイソセンタなどの、見かけ上の回転中心を希望する点（希望回転中心点）Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込みを行う。
【００２４】
ステップＳ４は、計算を行うステップである。ここでは、患者台が状態ａであるときに、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換を行う。ステップＳ５は、読込みを行うステップである。ここでは、患者台の状態ｂにおいて、患者台構成部品３〜８の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。このデータ読み込みは希望回転角の読み込みに相当する。ステップＳ６は、計算を行うステップである。ここでは、前記「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板に固定されたまま患者台が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。
【００２５】
ステップＳ７は、差分を演算する差分演算ステップである。ここでは、ステップＳ３で読込んだＰｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステップＳ６で求めたＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との差分を演算する。ステップＳ８は、出力を行う出力ステップである。ここでは、ステップＳ７で計算したＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を出力する。
【００２６】
制御装置２９は、回転駆動前である患者台の状態ａ及び駆動目標（姿勢目標）である患者台の状態ｂに基づいて、すなわち患者台の状態ａから状態ｂに回転させる希望回転角に基づいて、状態ａから状態ｂに回転させる回転手段の回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、演算された差Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を補正して並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段を有し、回転駆動信号及び並進駆動信号を生成する。詳細は、以下に、ステップ毎に内容を記載する。
【００２７】
ステップＳ１は、初期化を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、実施の形態１に示すプログラムに必要な変数の宣言や、患者台の幾何学的な情報を表すパラメータ等の定義を行う。プログラムに必要な変数とは、例えば、患者台１の位置や姿勢を特定するもの（以下「患者台の状態」）、見かけ上の回転中心を希望する点の座標、回転行列（一次変換行列）などである。患者台１の幾何学的な情報を表すパラメータとは、患者台１の各駆動機器がすべて基準位置にあったときの、言い換えれば、患者台構成部品３〜８がすべて基準位置にあったときの（以下「基準位置状態」。）、座標系１１〜１４の原点の位置を表した位置ベクトル等である。
【００２８】
患者台１の状態は、｛ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ，θｓ，φｓ，ξｓ｝のように表わされる。ただし、ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ，θｓ，φｓ，ξｓは以下の通りである。
ｘｓは、Ｘ並進部品３の、床面２上の基準位置に対するｘ方向変位量である。
ｙｓは、Ｙ並進部品５の、Ｚ並進部品４上の基準位置に対するｙ方向変位量である。
ｚｓは、Ｚ並進部品４の、Ｘ並進部品３上の基準位置に対するｚ方向変位量である。
θｓは、ピッチ回転部品８の、ロール回転部品７上の基準位置に対するピッチ回転方向の変位角である。
φｓは、ロール回転部品７の、ヨー回転部品６上の基準位置に対するロール回転方向の変位角である。
ξｓは、ヨー回転部品６の、Ｙ並進部品５上の基準位置に対するヨー回転方向の変位角である。
【００２９】
みかけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標は、Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のように表わされる。ピッチ回転、ロール回転、ヨー回転の回転行列は、それぞれ（１）式〜（３）式のように表わされる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
【００３３】
基準位置状態における患者台の幾何学的な情報を表すパラメータは、座標系１１〜１４の原点の位置を表した位置ベクトルであり、それぞれ（４）式〜（７）式のように表わされる。
【００３４】
【数４】
ｏ５−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１１の原点の位置である。
【００３５】
【数５】
ｏ６−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１２の原点の位置である。
【００３６】
【数６】
ｏ７−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１３の原点の位置である。
【００３７】
【数７】
ｏｏｂｊ−Ｏｆｉｘは固定座標系から見た、座標系１４の原点の位置である。
【００３８】
ステップＳ２は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台の状態ａにおいて、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。状態ａとは、希望回転中心点Ｐを設定するときの患者台の状態である。患者台の状態を表す変数は、ステップＳ１の詳細で示したとおりなので、その変数に具体的な値を代入していく。
患者台１の状態ａは、｛ｘａ，ｙａ，ｚａ，θａ，φａ，ξａ｝のように表わされる。
【００３９】
ステップＳ３は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、照射基準点であるアイソセンタなどの、見かけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の読込みを行う。見かけ上の回転中心を希望する点Ｐの座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、通常、ある一連の作業中は変わらないので、変える必要があるときのみ読込み、上書きする。
【００４０】
ステップＳ４は、計算を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台が状態ａであるときに、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換を行う。
【００４１】
まず、図４に基づいて、座標系１０と座標系１１との関係について説明する。ステップＳ１の詳細に示したとおり、基準位置状態においては、座標系１１の原点座標は、固定座標系（すなわち座標系１０）から見て（４）式のように表される。いま、患者台が状態ａであるので、座標系１１の原点座標は、固定座標系（すなわち座標系１０）から見て以下のように表される。
【００４２】
【数８】
【００４３】
つまり座標系１１は、上記の方向ベクトル分だけ負方向に戻せば、座標系１０と重なる。したがって、座標系１１から固定座標系（すなわち固定座標系１０）への座標変換は、以下の式により求めることができる。
【００４４】
【数９】
ただし、Ｑｆｉｘは、任意の点ｑを固定座標系で表したものである。また、ｑ５は、その任意の点ｑをＹ並進部品５に固定された座標系１１で表したものである。
【００４５】
次に、図４に基づいて、座標系１１と座標系１２との関係について説明する。座標系１２からみた任意の点ｑは、座標系１１からみれば、まず座標系１１の原点から座標系１２の原点まで並進移動し、座標系１２の座標系１１に対する変位角であるξだけヨー回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下のようになる。
【００４６】
【数１０】
ただし、ｑ６は、その任意の点ｑをヨー回転部品６に固定された座標系１２で表したものである。
【００４７】
同様に、図５に基づいて、座標系１２と座標系１３との関係について説明する。座標系１３からみた任意の点ｑは、座標系１２からみれば、まず座標系１２の原点から座標系１３の原点まで並進移動し、座標系１３の座標系１２に対する変位角であるφだけロール回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下となる。
【００４８】
【数１１】
ただし、ｑ７は、その任意の点ｑをロール回転部品７に固定された座標系１３で表したものである。
【００４９】
最後に、図６に基づいて、座標系１３と座標系１４との関係について説明する。座標系１４からみた任意の点ｑは、座標系１３からみれば、まず座標系１３の原点から座標系１４の原点まで並進移動し、座標系１４の座標系１３に対する変位角であるθだけピッチ回転することによって一致する。すなわち、式で書けば以下となる。
【００５０】
【数１２】
ただし、ｑｏｂｊは、その任意の点ｑをピッチ回転部品８（天板）に固定された座標系１４で表したものである。
【００５１】
以上数式（９）〜数式（１２）をまとめると、患者台が状態ａにおいて、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」への座標変換を求めることができる。したがって数式（１３）が得られる。
【００５２】
【数１３】
なお、数式（１３）は「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）への座標変換手段Ｃ２（第２の座標変換手段）である。
【００５３】
また、数式（１３）を変形すれば、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）から「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）への座標変換も求めることができる。
【００５４】
【数１４】
なお、数式（１４）は「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）から「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）への座標変換手段Ｃ１（第１の座標変換手段）である。
【００５５】
したがって、ステップＳ４は、数式（１４）の座標変換手段Ｃ１を用いて、患者台１が状態ａであるときの、固定座標系Ｏｆｉｘでみた場合の前記希望する点Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）へと座標変換する。具体的には、数式（１４）において、任意の点ｑをピッチ回転部品８に固定された座標系１４で表したものであるｑｏｂｊにｐａを代入し、任意の点ｑを固定座標系で表したものであるＱｆｉｘに希望する点Ｐｆｉｘを代入し、変位角θ、φ、ξに患者台の状態ａにおける変位角θａ、φａ、ξａを代入する。ステップＳ４で数式（１５）が得られる。
【００５６】
【数１５】
【００５７】
ステップＳ５は、読込みを行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、患者台１の状態ｂにおいて、患者台構成部品３〜８各々の位置及び姿勢を特定するデータを読込む。状態ｂとは、例えば、これから達成しようとする目標の患者台１の姿勢である。希望回転角は状態ｂの角度、すなわち絶対角度で与えられる。患者台１の並進位置は、見かけ上の回転中心を希望する点になるよう一意に決まるため、ステップＳ５ではどのような値を代入してもよい。簡単のため、ここでは状態ａのときの値をそのまま残すことにする。
患者台１の状態ｂは、｛ｘａ，ｙａ，ｚａ，θｂ，φｂ，ξｂ｝のように表わされる。
【００５８】
ステップＳ６は、計算を行うステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、前記「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板８に固定されたまま患者台１が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。具体的には、ステップＳ６は、数式（１３）の座標変換手段Ｃ２を用いて、「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」でみた場合の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）が、天板８に固定されたまま患者台１が状態ｂになったと仮定して、「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」でみた場合の座標Ｐａｂ（
Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換演算を行う。ステップＳ６で数式（１６）が実行される。
【００５９】
【数１６】
【００６０】
ステップＳ７は、差分を演算する差分演算ステップであり、その詳細を以下に示す。ここでは、ステップＳ３で読込んだＰｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、ステップＳ６で求めたＰａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との差分を演算する。ステップＳ７で数式（１７）が得られる。
【００６１】
【数１７】
【００６２】
ステップＳ８は、出力を行う出力ステップでありその詳細を以下に示す。ここでは、ステップＳ７で計算したΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘを、各患者台構成部品３〜５の駆動装置の制御器へ、補正量として出力する。この補正量は並進駆動信号となる。ΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘの物理的な意味は、固定座標系Ｏｆｉｘからみた、状態ａでの点Ｐから状態ｂでの点Ｐの方向ベクトル、すなわち、点Ｐが動いたベクトル量である。したがって、状態ｂに対し、ステップＳ７で計算したΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘ分だけ補正すれば、患者台１の姿勢は状態ｂのままで、回転中心を希望の点Ｐとすることができる。したがって、補正した患者台１の状態ｂ’は以下のように表わされる。
｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝
ただし、ΔＰｘはΔＰのｘ成分、ΔＰｙはΔＰのｙ成分、ΔＰｚはΔＰのｚ成分を表す。
【００６３】
図７のフローチャートに示したプログラムは、制御器３４に組み込まれる。制御器３４が患者台１を制御する方法を説明する。図８は実施の形態１による患者台１の制御を説明するブロック図であり、図９は目標位置姿勢変換部のブロック図である。制御器３４（３４ａ）は４つの入力部６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄと、目標位置姿勢変換部６０と、モード切替スイッチ６６と、出力部６７を有する。モード切替スイッチ６６は、入力部６５ａからの目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝と、目標位置姿勢変換部６０からの目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝とを切替える。入力部６５ａからの目標位置姿勢に基づいて患者台１の駆動装置に指令信号を出力する場合がモード１であり、目標位置姿勢変換部６０からの目標位置姿勢に基づいて患者台１の駆動装置に指令信号を出力する場合がモード２である。モード１は従来から行われている場合であり、モード２は図７のフローチャートを実行する場合である。なお、*付きの符号は時間的に変化しない目標値であることを示したものであり、以降に説明する符号における*付きの符号も同様である。
【００６４】
ステップＳ２、Ｓ３で読み込まれる患者台の状態ａ及び希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、入力部６５ｃ、６５ｄに入力される。前述したように状態ａは希望回転中心点座標Ｐｆｉｘが入力されたときの患者台１の状態である。ステップＳ５で読み込まれる患者台の目標姿勢（状態ｂ）は、入力部６５ｂに入力される。目標位置姿勢変換部６０はステップＳ６〜Ｓ８を実行し、目標位置姿勢（状態ｂ’）｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝を演算する。出力部６７は、補正した患者台１の状態ｂ’の目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づいて、指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆを、それぞれ６軸の駆動装置３５〜４０（図１１参照）に出力する。駆動装置（モータ）３５〜４０には、それぞれエンコーダ等の回転角度を検出するセンサを配置する。図において、それぞれ６軸のモータ及びエンコーダをモータ・エンコーダ６９ａ〜６９ｆと表示した。通常、駆動装置３５〜４０の制御はドライバが行っている。駆動装置（モータ）３５〜４０は駆動信号ｓｉｇ２ａ〜ｓｉｇ２ｆにより駆動され、駆動装置（モータ）３５〜４０の現在の状態ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）をエンコーダ等で検出し、エンコーダ等の検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆはモータドライバ６８ａ〜６８ｆにフィードバックされ、駆動装置３５〜４０は制御される。
【００６５】
指令信号ｓｉｇ１ａ、駆動信号ｓｉｇ２ａ、検出信号ｓｉｇ３ａ、現在の状態ｘ（ｔ）、ドライバ６８ａ、モータ・エンコーダ６９ａは、駆動装置（Ｘ並進モータ）３５に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｂ、駆動信号ｓｉｇ２ｂ、検出信号ｓｉｇ３ｂ、現在の状態ｙ（ｔ）、ドライバ６８ｂ、モータ・エンコーダ６９ｂは、駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｃ、駆動信号ｓｉｇ２ｃ、検出信号ｓｉｇ３ｃ、現在の状態ｚ（ｔ）、ドライバ６８ｃ、モータ・エンコーダ６９ｃは、駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｄ、駆動信号ｓｉｇ２ｄ、検出信号ｓｉｇ３ｄ、現在の状態θ（ｔ）、ドライバ６８ｄ、モータ・エンコーダ６９ｄは、駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｅ、駆動信号ｓｉｇ２ｅ、検出信号ｓｉｇ３ｅ、現在の状態φ（ｔ）、ドライバ６８ｅ、モータ・エンコーダ６９ｅは、駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応するものである。指令信号ｓｉｇ１ｆ、駆動信号ｓｉｇ２ｆ、検出信号ｓｉｇ３ｆ、現在の状態ξ（ｔ）、ドライバ６８ｆ、モータ・エンコーダ６９ｆは、駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応するものである。
【００６６】
目標位置姿勢変換部６０の動作を、図９を用いて説明する。目標位置姿勢変換部６０は第１の座標変換手段Ｃ１（６１）、第２の座標変換手段Ｃ２（６２）、演算手段６３、目標位置姿勢演算手段６４を有する。第１の座標変換手段Ｃ１（６１）はステップＳ４を実行する。第１の座標変換手段Ｃ１（６１）は、そのプログラム変数７１に設定された状態ａにおいて、固定座標系の希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を移動座標系の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）に変換する。
【００６７】
第２の座標変換手段Ｃ２（６２）はステップＳ６を実行する。第２の座標変換手段Ｃ２（６２）は、そのプログラム変数７２に設定された状態ｂ（目標位置｛ｘａ，ｙａ，ｚａ｝、目標姿勢｛θｂ，φｂ，ξｂ｝）になったと仮定して、移動座標系の希望回転中心点の座標ｐａ（ｘ，ｙ，ｚ）を固定座標系の座標Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へと座標変換を行う。演算手段６３は、ステップＳ７を実行し、ΔＰ＝Ｐａｂ−Ｐｆｉｘを演算する。目標位置姿勢演算手段６４は、ステップＳ８を実行し、補正した患者台１の状態ｂ’における目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝、すなわち｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝を演算する。
【００６８】
状態ｂの与え方は、大きく３つ考えられる。それは、レギュレータ型、サーボ系型及びＪＯＧ運転型である。レギュレータ型の与え方とは、最終的に得たい目標姿勢を与える方法である。この場合、状態ｂは、一連の動作中は変化しない。サーボ系型の与え方とは、途中の通過点（姿勢）も指示する方法である。この場合、状態ｂは、あらかじめ決められたシーケンスどおり変化する。ＪＯＧ運転型の与え方とは、ＪＯＧレバーにより指示する方法である。この場合、状態ｂは、ＪＯＧレバーが入ったときに一定速度で変化する。ＪＯＧ運転に関しては、実施の形態３で詳しく述べる。
【００６９】
実施の形態１の患者台１は、希望する位置Ｐ（希望回転中心点Ｐ）及び希望回転角に基づいて、回転駆動と状態ａにおける任意の点（希望する位置Ｐ）の座標及び状態ｂにおける任意の点の座標との差を補正して並進させる並進駆動を組み合わせることによって、患者台１の希望する位置Ｐにおいて回転させることを行うことができる。回転駆動を行う制御入力を行うだけで、希望する位置Ｐを中心に回転駆動させることができるので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００７０】
また、患者台１の希望する位置Ｐを粒子線治療装置の照射中心であるアイソセンタとすることで、患者台１の動きをコンパクトにすることができる。患者台１の動きがコンパクトになるので、治療計画時に策定した位置に合わせる位置決め作業において、患者台１や患者台に固定された患者と粒子線治療装置の患者台１以外の機器等との干渉を起こしにくくすることができる。
【００７１】
実施の形態１の患者台１の位置決め方法を実行するプログラムによれば、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、患部を希望する点Ｐを中心とした回転制御ができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００７２】
なお、希望回転角は状態ｂの角度、すなわち絶対角度により与えられる例で説明したが、希望回転角は状態ａから状態ｂへの相対角度により与えられるようにしても構わない。いすれの場合でも、患部を希望回転角に示した姿勢にすることができる。
【００７３】
以上のように実施の形態１の駆動式患者台１によれば、設置場所に固定された固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量を補正するように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有したので、患部を希望回転中心点Ｐを中心とした回転制御ができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００７４】
実施の形態２．
実施の形態１では、患部を希望回転中心点Ｐを中心とした回転制御を行う場合で説明したが、患部を希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で回転させる、すなわち患部を希望回転角で回転させ、移動座標系における希望回転中心点Ｐが固定座標系から見て所定の距離以内に移動させる場合でも、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。前述したように、患部の位置決め作業は、この作業中に患部がＸ線撮像装置の撮像エリア内にあればよいので、例えば患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）やオフセットを設定した目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づく指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御したとしても、希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように駆動対象２０（天板８）を回転させることで患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。所定の距離は、例えば撮像エリアの外周と患部との距離であり、並進移動量の所定値はこの所定の距離である。
【００７５】
オフセットを設定した指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御する場合は、次のような効果がある。例えば、患部がＸ線撮像装置の撮像画面の下側に映っている場合に、患部を希望回転中心点Ｐを中心に姿勢を回転させ、患部全体を撮像画面の中央に持っていくことができる。このようにすれば、患部を撮像画面の中央に移動させてから、希望回転中心点Ｐで回転させるよりも、短い時間で患部を所望の位置に移動することができる。
【００７６】
患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）が発生する場合は、図７のステップＳ１〜ステップＳ８と同様である。オフセットを設定した指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆにより駆動装置を制御する場合を説明する。図１０は、実施の形態２による患者台１の制御を説明するブロック図である。実施の形態１の図８とは、制御器３４（３４ｂ）に、入力部６５ｅ、演算手段７０が追加され、目標位置姿勢変換部６０で演算した目標位置姿勢に｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*，０，０，０｝を加算して目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を生成する点で異なる。
【００７７】
図７のステップＳ１〜ステップＳ８までは同様であるが、その後にステップＳ９を実行する。ステップＳ９はステップＳ８で演算した目標位置姿勢｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝に、希望回転中心点座標Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から前記所定値以下となる偏差Ｐｃ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）である並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*｝を加算する。並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙｐ*，Δｚｐ*｝は入力部６５ｅに入力される。演算手段７０は、目標位置姿勢変換部６０で演算した目標位置姿勢｛ｘａ−ΔＰｘ，ｙａ−ΔＰｙ，ｚａ−ΔＰｚ，θｂ，φｂ，ξｂ｝に並進移動量｛Δｘｐ*，Δｙ
ｐ*，Δｚｐ*｝を加算して目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を生成する。出力部６７は、生成した目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝に基づいて指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆを、それぞれ６軸の駆動装置３５〜４０（図１１参照）に出力する。
【００７８】
以上のように各患者台構成部品３〜５の駆動装置３５〜４０の制御器への補正量は、Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＋Ｐｃ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）となる。制御器３４（３４ｂ）は、回転駆動前である患者台の状態ａから駆動目標（姿勢目標）である患者台の状態ｂに回転させる希望回転角に基づいて、回転手段の回転駆動信号を生成し、ステップＳ７で演算された差Ｐａｂ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）−Ｐｆｉｘ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から前記所定値以下となるように補正して並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する。
【００７９】
患部を希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で回転させることは、結果的に他の回転中心点（見かけの回転中心点）で回転させることと等価な場合がある。以下に説明する。１座標系で表された座標をｑ１、２座標系で表された座標をｑ２、θ回転後の並進をａ（べクトル）とする。１座標系をθ回転させその後にａ並進させれば２座標系に重なる位置関係なので、（１８）式のように表わせる。
ｑ１＝Ｒ（θ）ｑ２＋ａ ・・・（１８）
ただし、Ｒ（θ）は回転行列である。
【００８０】
見かけの回転中心点が存在すれば、見かけの回転中心点は不動点であるため、すなわち１座標系でも２座標系でも同じ座標で表わすことができるので、不動点の座標ｑｆｉｘは以下のように求めることができる。（１８）式のｑ１、ｑ２にｑｆｉｘを代入し、変形すると（１９）式が得られる。
（Ｉ−Ｒ（θ））ｑｆｉｘ＝ａ ・・・（１９）
ただし、Ｉは単位行列である。（Ｉ−Ｒ（θ））の逆行列（Ｉ−Ｒ（θ））−１が存在する場合は、不動点の座標ｑｆｉｘは（２０）式のように表わせる。
ｑｆｉｘ＝（Ｉ−Ｒ（θ））−１ａ ・・・（２０）
【００８１】
例えば、Ｚ軸を中心軸として回転させ、Ｚ方向に並進することを考えると、（Ｉ−Ｒ（θ））−１が存在しないので不動点の座標ｑｆｉｘを求めることはできない。しかし、回転と並進が２次元平面に限られ、かつ、回転角度が０でないときに限り、不動点が存在する。不動点が存在する場合は、患部を見かけの回転中心点で回転させることができる。
【００８２】
実施の形態２の患者台１は、希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて、天板８の回転駆動と天板８を希望回転角に回転移動させることによって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進させる並進駆動とを組み合わせて駆動し、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００８３】
実施の形態２の患者台１の位置決め方法を実行するプログラムによれば、実施の形態１と同様に、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易に行うことができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００８４】
以上のように実施の形態２の駆動式患者台１によれば、設置場所に固定された固定座標系１０に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に天板８を並進させる並進手段３、４、５と、Ｘ軸周りのθ方向、Ｙ軸周りのφ方向、Ｚ軸周りのξ方向の各方向に天板８を回転させる回転手段６、７、８と、入力された希望回転中心点Ｐ及び希望回転角に基づいて並進手段３、４、５及び回転手段６、７、８を制御する制御装置とを備え、制御装置は、並進手段３、４、５と回転手段６、７、８の基準状態ａから天板８を希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、回転移動によって生ずる希望回転中心点Ｐの並進移動量が所定値以下となるように並進手段３、４、５を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段とを有したので、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【００８５】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３は、実施の形態１で示したプログラムを組み込んだ、制御装置である患者台コントローラを備えた患者台である。患者台コントローラは、従来、吊り下げられた患者台操作端末、いわゆるペンダント型の患者台操作端末を有していた。
【００８６】
図１１は、実施の形態３による患者台コントローラを示す図であり、図１２は、実施の形態３によるペンダント型の患者台操作端末の外観図である。図１２（ａ）は鳥瞰図、図１２（ｂ）は正面図、図１２（ｃ）は断面図である。図１１及び図１２に基づいて、本発明の実施の形態３による患者台のコントローラについて説明する。
【００８７】
患者台コントローラ２９は患者台操作端末３０と制御器３４を有する。患者台操作端末３０で操作された信号情報は、制御器３４に入力される。制御器３４には実施の形態１で示したプログラムが組み込まれている。制御器３４は、患者台構成部品３〜８を駆動する駆動装置３５〜４０に制御信号を出力する。駆動装置（Ｘ並進モータ）３５は、患者台構成部品（Ｘ並進部品）３を駆動する。駆動装置（Ｙ並進モータ）３６は、患者台構成部品
（Ｙ並進部品）５を駆動する。駆動装置（Ｚ並進モータ）３７は、患者台構成部品（Ｚ並進部品）４を駆動する。駆動装置（ヨー回転モータ）３８は、患者台構成部品（ヨー回転部品）６を駆動する。駆動装置（ロール回転モータ）３９は、患者台構成部品（ロール回転部品）７を駆動する。駆動装置（ピッチ回転モータ）４０は、患者台構成部品（ピッチ回転部品）８を駆動する。
【００８８】
患者台操作端末３０は、ペンダント型で携帯可能な大きさの患者台１の操作端末である。患者台操作端末３０により、患者台１の位置と姿勢を制御する。非常停止ボタン３１は、非常時に使用する停止ボタンである。非常停止ボタン３１を押すことにより、患者台１のすべての動きを安全に停止させることができる。ハードワイヤスイッチ３２は、物理的に配線を切断及び接続することによって状態を切り替える回路方式のスイッチである。ハードワイヤスイッチ３２により、患者台１は、操作者が患者台操作端末３０を握っているときのみに駆動が可能となり、手を離したときには動きが停止するように設計する。ＪＯＧ運転モード用の入力器であるレバー３３は、ＪＯＧ運転モードのときに使用するレバースイッチである。レバー３３は、物理的に配線を切断及び接続することによって３状態（停止、第１方向移動、第１方向と逆方向である第２方向移動）を切り替える回路方式のスイッチである。レバー操作を用いることで、患者台操作端末３０を見ることなく、患者台や患者の動きを見ながら操作できるので、操作性が向上でき、安全な操作ができる。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、それぞれＸ軸用、Ｙ軸用、Ｚ軸用である。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、それぞれヨー回転軸用、ロール回転軸用、ピッチ回転軸用である。３つのＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉは、それぞれ後述する新たなＪＯＧ運転モードにおける新ヨー回転用、新ロール回転用、新ピッチ回転用である。運転モードについては、次の段落で詳しく説明する。
【００８９】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９において、運転モードは、大きく分けて、自動運転モードとＪＯＧ運転モードとがある。自動運転モードは、所望する患者台の状態を、ボタンスイッチ等の入力器により数値として入力し、運転開始を指示すると患者台１がその所望の状態に駆動制御される。一方、ＪＯＧ運転モードは、駆動軸（装置）ごとに割振られた前記ＪＯＧ運転モード用のレバー３３を、入れることにより、対応した軸が駆動される。例えば、Ｘ軸用のＪＯＧ運転モード用のレバー３３ａを上に倒すと、Ｘ並進部品３はＸの正方向に並進し、反対に下に倒すと、負方向に並進する、というようになる。回転方向に関しても同様に、例えば、ヨー回転用のＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｄを上に倒すと、ヨー回転部品６はヨー回転の正方向に回転し、反対に下に倒すと、負方向に回転する。ＪＯＧ運転モード用のレバー３３による入力は制御器３４に入力され、制御器３４にてレバー３３を接続状態にしている間はあらかじめ設定しておいた一定速度で駆動するように制御信号を対応する軸の駆動装置に出力する。ただし、制御器３４は、レバー３３による入力が各軸の駆動範囲をこえる場合は、上限または下限となる制御信号を出力する。結果としてレバー３３ａ、３３ｂ、３３ｃの接続時間の長さによって、並進移動量が決まり、レバー３３ｄ、３３ｅ、３３ｆの接続時間の長さによって、回転移動量が決まる。
【００９０】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９は、上記の自動運転モード及びＪＯＧ運転モードのほか、あらたな自動運転モードとあらたなＪＯＧ運転モードとを備える。あらたな自動運転モードは、実施の形態１のプログラムを用いて、所望する患者台の姿勢をボタンスイッチ等の入力器により数値入力し運転開始指示をすると、アイソセンタを中心にヨー回転、ロール回転、ピッチ回転するように患者台１を制御し、その結果、駆動の前後で天板８上でのアイソセンタの位置が変わらないよう、患者台１が駆動制御される。あらたなＪＯＧ運転モードは、実施の形態１のプログラムを用いて、回転駆動軸（装置）ごとに割振られたＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを操作する。レバー
３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを倒している間は、あらかじめ設定しておいた一定角速度で、対応する軸まわりに患者台１の対応部分が回転する。すなわち、レバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを入れることにより、対応した回転方向に、あたかも着目点（例えばアイソセンタ）を中心として、患者台１が駆動制御される。その結果、常に天板８上での着目点（例えばアイソセンタ）、すなわち希望する点２２の位置が変わらないよう、患者台１が駆動制御される。
【００９１】
本発明の実施の形態３の患者台コントローラ２９によれば、ベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、操作性よく患部を希望する点Ｐを中心として回転制御できる。また、回転制御の希望する中心点Ｐをアイソセンタにすることで、常に天板８上のアイソセンタを変えずに患者台１の姿勢をＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９２】
実施の形態３の患者台コントローラ２９を備えた患者台１は、回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法を実行するので、操作性よく患部を希望する点Ｐを中心として回転制御できる。また、回転制御の希望する中心点Ｐをアイソセンタにすることで常に天板８上のアイソセンタを変えずに患者台１の姿勢を自動運転またはＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９３】
なお、回転制御の希望する中心点Ｐは、プログラムで予め決められていても良いが、患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにしていてもよい。例えば、回転制御の希望する中心点Ｐして、アイソセンタの他に患者毎のランドマーク等の位置情報がプログラム中にパラメータ登録され、この位置情報を切替えて使用する。
【００９４】
また、実施の形態１で示したプログラムを制御器３４に組み込んだ例で説明したが、制御器３４は患者台操作端末３０に内蔵されていても構わない。
【００９５】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４は、実施の形態２で示したプログラムを組み込んだ、制御装置である患者台コントローラを備えた患者台である。実施の形態４による患者台コントローラは、実施の形態３による患者台コントローラ（図１１、図１２）と同様である。あらたな自動運転モードとあらたなＪＯＧ運転モードについて説明する。
【００９６】
あらたな自動運転モードは、実施の形態２のプログラムを用いて、所望する患者台の姿勢をボタンスイッチ等の入力器により数値入力し運転開始指示をすると、希望回転中心点Ｐを中心にヨー回転、ロール回転、ピッチ回転するように患者台１を制御し、その結果、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内になるように患者台１が駆動制御される。あらたなＪＯＧ運転モードは、実施の形態２のプログラムを用いて、回転駆動軸（装置）ごとに割振られたＪＯＧ運転モード用のレバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを操作する。レバー３３ｇ、３３ｈ、３３ｉを入れることにより、対応した回転方向に患部の姿勢が回転し、患部の位置が希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように、患者台１は駆動制御される。通常、患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）距離は短いので、患者台１の駆動装置の誤差等による位置ずれ（座標ずれ）が発生しても、ＪＯＧ運転モードによる位置決め作業に支障はない。
【００９７】
本発明の実施の形態４の患者台コントローラ２９によれば、実施の形態３と同様にベッド、椅子、いずれのタイプを問わず、ハードウエア的な改造や追加工事を行うことなく、
既設の患者台に対してであっても適用できる。このように拡張性があるため簡単に、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で患者台１を自動回転させることができる。したがって、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易に行うことができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９８】
実施の形態４の患者台コントローラ２９を備えた患者台１は、実施の形態３と同様に回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法を実行するので、操作性よく患部の姿勢を回転でき、患部の位置を希望回転中心点Ｐで回転させる位置から所定の距離以内になるように制御できる。患者台１の姿勢を自動運転またはＪＯＧ運転できるため、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を容易にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。
【００９９】
オフセットを設定した制御信号により駆動装置を自動運転により制御する場合は、オフセットを患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにすることで、例えば、患部がＸ線撮像装置の撮像画面の下側に映っている場合に、患部を希望回転中心点Ｐを中心に姿勢を回転させ、患部全体を撮像画面の中央に持っていく等の操作を操作性よく行うことができる。このようにすれば、患部を撮像画面の中央に移動させてから、希望回転中心点Ｐで回転させるよりも、短い時間で患部を所望の位置に移動することができる。
【０１００】
なお、実施の形態３同様に、回転制御の希望する中心点Ｐは、プログラムで予め決められていても良いが、患者台操作端末３０からのボタン操作により変更できるようにしていてもよい。また、制御器３４は患者台操作端末３０に内蔵されていても構わない。
【０１０１】
実施の形態５．
実施の形態１乃至４においては、駆動式患者駆動台１の回転駆動信号と並進駆動信号を、すなわち駆動式患者台１への指令信号ｓｉｇ１ａ〜ｓｉｇ１ｆの指令値をどのように生成すれば希望回転中心点Ｐでの回転が実現できるかについて述べた。実施の形態１乃至４においては、制御器３４で生成した回転駆動信号と並進駆動信号とを、フィードフォワード制御信号として用いる。実施の形態５においては、まったく別のアプローチをとる。
【０１０２】
実施の形態５では、フィードバック制御を行って当該課題を解決する。以下、図１３に基づいて具体的に示す。図１３は実施の形態５による患者台１の制御を説明するブロック図である。実施の形態１の図８とは、制御器３４（３４ｃ）に、調整部７３（７３ａ）が追加され、調整部７３（７３ａ）から出力される差分指令信号ｓｉｇ４ａ〜ｓｉｇ４ｆにより駆動装置３５〜４０を制御する点で異なる。前述したように、通常、エンコーダ等の検出信号はモータドライバにフィードバックされ、モータの制御はドライバが行っている。本発明の実施の形態５では、エンコーダ等の検出信号を、制御器３４（３４ｃ）に入力し、制御器３４（３４ｃ）によりモータを制御する。
【０１０３】
実施の形態１乃至４と同様の方法で求めた目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，
ξ*｝に対して、制御器３４（３４ｃ）の調整部７３（７３ａ）で現在の患者台１の状態
ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）（位置姿勢）と比較して、誤差に応じてトルク指令等の差分指令信号ｓｉｇ４ａ〜ｓｉｇ４ｆの指令値を生成すればよい。これにより実施の形態１乃至４と同様の効果を得られる。
【０１０４】
調整部７３（７３ａ）は、駆動装置（モータ）３５〜４０に対応して、伝達関数７４ａ〜７４ｆを有するフィードバック系を備える。各フィードバック系には、目標位置姿勢｛ｘ*，ｙ*，ｚ*，θ*，φ*，ξ*｝を実現するための信号と、現在の患者台１の状態ｘ（ｔ）〜ξ（ｔ）を検出した検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆが入力される。ここで、図１３において、図８から追加された符号は以下の通りである。伝達関数７４ａ、差分指令信号ｓｉｇ４ａは駆動装置（Ｘ並進モータ）３５に対応するものである。伝達関数７４ｂ、差分指令信号ｓｉｇ４ｂは駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応するものである。伝達関数７４ｃ、差分指令信号ｓｉｇ４ｃは駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応するものである。伝達関数７４ｄ、差分指令信号ｓｉｇ４ｄは駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応するものである。伝達関数７４ｅ、差分指令信号ｓｉｇ４ｅは駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応するものである。伝達関数７４ｆ、差分指令信号ｓｉｇ４ｆは駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応するものである。
【０１０５】
制御器３４において、トルク指令等の指令値を生成する部分において、不感帯を設定することが考えられる。図１４は実施の形態５による患者台１の制御を説明する他のブロック図である。図１３とは、制御器３４（３４ｄ）の調整部７３（７３ｂ）における伝達関数が、不感帯が設定された伝達関数７５ａ〜７５ｆである点で異なる。不感帯を設定したＰ制御の場合は次の数式に示すとおりである。数式（２１）は、伝達関数７５ａの特性であり、駆動装置（Ｘ並進モータ）３５のＰ制御に不感帯を設ける例である。
【０１０６】
【数１８】
ただし、Ｋｐは比例ゲイン、εは不感帯の大きさを決めるパラメータである。不感帯を設けることにより、モータのチャタリングを防止することができる。
【０１０７】
駆動装置（Ｘ並進モータ）３５以外の他の駆動装置３６〜４０についても、数式（２１）と同様にＰ制御に不感帯を設ける。駆動装置（Ｙ並進モータ）３６に対応する伝達関数７５ｂの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをｙに変えたものを用いることができる。駆動装置（Ｚ並進モータ）３７に対応する伝達関数７５ｃの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをｚに変えたものを用いることができる。駆動装置（ヨー回転モータ）３８に対応する伝達関数７５ｄの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをθに変えたものを用いることができる。駆動装置（ロール回転モータ）３９に対応する伝達関数７５ｅの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをφに変えたものを用いることができる。駆動装置（ピッチ回転モータ）４０に対応する伝達関数７５ｆの特性を示す数式は、数式（２１）のｘをξに変えたものを用いることができる。
【０１０８】
なお、実施の形態５の説明は、実施の形態１の図８から変更した図１３及び図１４を用いて説明したが、実施の形態２の図１０から変更したものにも適用できる。図１０の出力部６７から患者台１への制御を、図１３及び図１４の出力部６７から患者台１への制御に変えたものを用いる。これにより実施の形態２及び４と同様の効果を得られる。
【０１０９】
以上のよう構成したので、実施の形態５による患者台１、患者台１の位置決め方法を実行するプログラム、患者台コントローラ２９は、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【０１１０】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態５より更に変則的な方法を示す。実施の形態６では、患者台１の姿勢と位置の制御を分けて行う。患者台１の目標姿勢は、明示的に与えられる。したがって、患者台１の姿勢の制御は、従来技術のとおり独立して行えばよい。問題は、患者台の位置の制御である。その方法を以下に示す。
【０１１１】
制御器３４は、エンコーダ等の検出信号ｓｉｇ３ａ〜ｓｉｇ３ｆより、現時刻での患者台の実際の状態｛ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ），θ（ｔ），φ（ｔ），ξ（ｔ）｝を把握する。ここで、制御器３４は、数式（１３）に表される「天板に固定された座標系ｏｏｂｊ」（移動座標系）から「治療室に固定された座標系Ｏｆｉｘ」（固定座標系）への座標変換手段Ｃ２（第２の座標変換手段）を有しているため、天板上のある位置が、治療室上のどの位置にあるかを常に計算することができる。
【０１１２】
希望回転中心点の入力に関しては、実施の形態１乃至５とまったく同様である。制御器３４は、駆動する前の（状態ａの）希望回転中心点の移動座標系での座標ｐａ及び固定座標系での座標Ｐｆｉｘが入力されている。状態ｂは、患者台の目標姿勢を入力するかわりに、現時刻での状態を入力する。
【０１１３】
制御器３４は、現時刻での患者台の状態｛ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｚ（ｔ），θ（ｔ），φ（ｔ），ξ（ｔ）｝と、初期状態（状態ａ）での移動座標系での希望回転中心点の座標ｐａから、現時刻（状態ｂ）での固定座標系での希望回転中心点の位置座標Ｐａｂを計算する。さらに、制御器３４は、この現時刻（状態ｂ）での固定座標系での希望回転中心点の位置座標と初期状態（状態ａ）での固定座標系での座標Ｐｆｉｘとの差分を計算し、この差分の絶対値が所定の値以下となるよう、患者台の並進駆動信号を補正する。
【０１１４】
以上のよう構成したので、実施の形態６による患者台１、患者台１の位置決め方法を実行するプログラム、患者台コントローラ２９は、希望回転中心点Ｐでの回転から所定の距離以内で駆動式患者台１を自動回転させることができ、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的に行うことができる。
【０１１５】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７は、実施の形態１乃至６に示した患者台１を備えた粒子線治療装置である。図１５は本発明の実施の形態７における粒子線治療装置の概略構成図である。粒子線治療装置５１は、イオンビーム発生装置５２と、イオンビーム輸送系５９と、粒子線照射装置５８ａ、５８ｂと、患者を載せて固定する患者台１ａ、１ｂとを備える。イオンビーム発生装置５２は、イオン源（図示せず）と、前段加速器５３と、シンクロトロン５４とを有する。粒子線照射装置５８ｂは回転ガントリー（図示せず）に設置される。粒子線照射装置５８ａは回転ガントリーを有しない治療室に設置される。イオンビーム輸送系５９の役割はシンクロトロン５４と粒子線照射装置５８ａ、５８ｂの連絡にある。イオンビーム輸送系５９の一部は回転ガントリー（図示せず）に設置され、その部分には複数の偏向電磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃを有する。
【０１１６】
イオン源で発生した陽子線等の粒子線である荷電粒子ビームは、前段加速器５３で加速され、シンクロトロン５４に入射される。荷電粒子ビームは、所定のエネルギーまで加速される。シンクロトロン５４から出射された荷電粒子ビームは、イオンビーム輸送系９を経て粒子線照射装置５８ａ、５８ｂに輸送される。粒子線照射装置５８ａ、５８ｂは荷電粒子ビームを患者台１ａ、１ｂに載せられた患者の照射対象（図示せず）に照射する。なお、図１０において、患者台１ａは椅子タイプであり、患者台１ｂはベッドタイプである。
【０１１７】
実施の形態７の粒子線治療装置５１は、回転駆動と並進駆動を組み合わせた位置決め方法が実行される患者台１を備えたので、患部の位置と姿勢を治療計画時に策定したものに合わせる位置決め作業を効率的にすることができる。その結果、治療準備の時間を大幅に削減することができる。また、粒子線治療装置のスループットを向上させることができる。
【０１１８】
なお、実施の形態１乃至６に示した駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムは、粒子線治療装置に限らず、Ｘ線等を照射する放射線治療装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明に係る駆動式患者台、駆動式患者台の制御装置、駆動式患者台制御用プログラムは、医療用や研究用に用いられる放射線治療装置や粒子線治療装置に好適に適用できる。本発明に係る粒子線治療装置は、医療用や研究用に用いられる粒子線治療装置に好適に適用できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 駆動式患者台（患者台） １ａ 駆動式患者台（患者台）
１ｂ 駆動式患者台（患者台） ２ 床面
３ 患者台構成部品（Ｘ並進部品） ４ 患者台構成部品（Ｚ並進部品）
５ 患者台構成部品（Ｙ並進部品） ６ 患者台構成部品（ヨー回転部品）
７ 患者台構成部品（ロール回転部品）
８ 患者台構成部品（ピッチ回転部品、天板）
１０ 座標系 １４ 座標系
２９ 患者台コントローラ ３３ ＪＯＧ運転モード用のレバー
３３ｇ 新ヨー回転用のレバー ３３ｈ 新ロール回転用のレバー
３３ｉ 新ピッチ回転用のレバー ５１ 粒子線治療装置
５２ イオンビーム発生装置 ５４ シンクロトロン
５８ 粒子線照射装置 ５８ａ 粒子線照射装置
５８ｂ 粒子線照射装置 ５９ イオンビーム輸送系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を照射対象に照射する際に、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台であって、
当該駆動式患者台が設置される設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、
前記Ｘ軸周りのθ方向、前記Ｙ軸周りのφ方向、前記Ｚ軸周りのξ方向の各方向に前記天板を回転させる回転手段と、
入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて前記並進手段及び前記回転手段を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記並進手段と前記回転手段の基準状態から前記天板を前記希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段と、
を有した駆動式患者台。
【請求項２】
前記並進駆動信号生成手段は、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量を補正するように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を生成することを特徴とする請求項１記載の駆動式患者台。
【請求項３】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手段と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手段と、
前記並進手段の各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差から前記所定値以下となるような並進駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動式患者台。
【請求項４】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手段と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手段と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差を補正するような並進駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の駆動式患者台。
【請求項５】
前記制御装置は、前記照射対象の希望回転角を数値により入力する入力器を有する患者台操作端末を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動式患者台。
【請求項６】
前記制御装置は患者台操作端末を備え、
前記患者台操作端末は、前記回転手段の回転軸に対応する入力器を有し、前記入力器を接続状態にしているときのみ前記並進手段及び前記回転手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動式患者台。
【請求項７】
放射線を照射対象に照射する際に、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台を駆動する制御信号をコンピュータによって生成する駆動式患者台制御用プログラムであって、
前記駆動式患者台は、設置される設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、
前記Ｘ軸周りのθ方向、前記Ｙ軸周りのφ方向、前記Ｚ軸周りのξ方向の各方向に前記天板を回転させる回転手段とを有し、
当該駆動式患者台制御用プログラムは、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて、前記並進手段と前記回転手段の基準状態から前記天板を前記希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を前記回転手段へ出力する回転駆動信号生成手段と、
前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を前記並進手段へ出力する並進駆動信号生成手段として機能させるための駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項８】
前記並進駆動信号生成手段は、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量を補正するように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を前記並進手段へ出力することを特徴とする請求項７記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項９】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手順と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手順と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差から前記所定値以下となるような並進駆動信号を生成する手順と、
を実行させるための請求項７記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項１０】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手順と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手順と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差を補正するような並進駆動信号を生成する手順と、
を実行させるための請求項８記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の駆動式患者台制御用プログラムを搭載した駆動式患者台の制御装置であって、
前記照射対象の希望回転角を数値により入力する入力器を有する患者台操作端末を備えたことを特徴とする駆動式患者台の制御装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の駆動式患者台制御用プログラムを搭載した駆動式患者台の制御装置であって、
前記回転手段の回転軸に対応する入力器を有し、前記入力器を接続状態にしているときのみ前記並進手段及び前記回転手段を駆動することを特徴とする駆動式患者台の制御装置。
【請求項１３】
荷電粒子ビームを発生させ、加速器により所定のエネルギーまで加速するイオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置により加速された荷電粒子ビームを輸送するイオンビーム輸送系と、前記イオンビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置と、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台とを備え、前記駆動式患者台は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動式患者台であることを特徴とする粒子線治療装置。
【請求項１】
放射線を照射対象に照射する際に、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台であって、
当該駆動式患者台が設置される設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、
前記Ｘ軸周りのθ方向、前記Ｙ軸周りのφ方向、前記Ｚ軸周りのξ方向の各方向に前記天板を回転させる回転手段と、
入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて前記並進手段及び前記回転手段を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記並進手段と前記回転手段の基準状態から前記天板を前記希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を生成する回転駆動信号生成手段と、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を生成する並進駆動信号生成手段と、
を有した駆動式患者台。
【請求項２】
前記並進駆動信号生成手段は、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量を補正するように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を生成することを特徴とする請求項１記載の駆動式患者台。
【請求項３】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手段と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手段と、
前記並進手段の各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差から前記所定値以下となるような並進駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の駆動式患者台。
【請求項４】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手段と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手段と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差を補正するような並進駆動信号を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項２記載の駆動式患者台。
【請求項５】
前記制御装置は、前記照射対象の希望回転角を数値により入力する入力器を有する患者台操作端末を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動式患者台。
【請求項６】
前記制御装置は患者台操作端末を備え、
前記患者台操作端末は、前記回転手段の回転軸に対応する入力器を有し、前記入力器を接続状態にしているときのみ前記並進手段及び前記回転手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動式患者台。
【請求項７】
放射線を照射対象に照射する際に、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台を駆動する制御信号をコンピュータによって生成する駆動式患者台制御用プログラムであって、
前記駆動式患者台は、設置される設置場所に固定された固定座標系に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各軸方向に前記天板を並進させる並進手段と、
前記Ｘ軸周りのθ方向、前記Ｙ軸周りのφ方向、前記Ｚ軸周りのξ方向の各方向に前記天板を回転させる回転手段とを有し、
当該駆動式患者台制御用プログラムは、入力された希望回転中心点及び希望回転角に基づいて、前記並進手段と前記回転手段の基準状態から前記天板を前記希望回転角に回転移動させる回転駆動信号を前記回転手段へ出力する回転駆動信号生成手段と、
前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量が所定値以下となるように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を前記並進手段へ出力する並進駆動信号生成手段として機能させるための駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項８】
前記並進駆動信号生成手段は、前記回転移動によって生ずる前記希望回転中心点の並進移動量を補正するように前記並進手段を並進させる並進駆動信号を前記並進手段へ出力することを特徴とする請求項７記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項９】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手順と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手順と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差から前記所定値以下となるような並進駆動信号を生成する手順と、
を実行させるための請求項７記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項１０】
前記並進駆動信号生成手段は、
前記基準位置状態の時の前記固定座標系における前記希望回転中心点の座標Ｐｆｉｘを、前記天板に固定された移動座標系へ座標変換した座標ｐａを生成する手順と、
前記座標ｐａが前記天板と共に前記希望回転角に回転移動したと仮定したときの座標を前記固定座標系で見た場合の座標Ｐａｂへと変換する手順と、
前記並進手段の前記各軸方向の移動量を、前記座標Ｐｆｉｘと座標Ｐａｂとの差を補正するような並進駆動信号を生成する手順と、
を実行させるための請求項８記載の駆動式患者台制御用プログラム。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の駆動式患者台制御用プログラムを搭載した駆動式患者台の制御装置であって、
前記照射対象の希望回転角を数値により入力する入力器を有する患者台操作端末を備えたことを特徴とする駆動式患者台の制御装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の駆動式患者台制御用プログラムを搭載した駆動式患者台の制御装置であって、
前記回転手段の回転軸に対応する入力器を有し、前記入力器を接続状態にしているときのみ前記並進手段及び前記回転手段を駆動することを特徴とする駆動式患者台の制御装置。
【請求項１３】
荷電粒子ビームを発生させ、加速器により所定のエネルギーまで加速するイオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置により加速された荷電粒子ビームを輸送するイオンビーム輸送系と、前記イオンビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを照射対象に照射する粒子線照射装置と、前記照射対象を固定する天板を有する駆動式患者台とを備え、前記駆動式患者台は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の駆動式患者台であることを特徴とする粒子線治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１８２８６８（Ｐ２０１１−１８２８６８Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９１５０（Ｐ２０１０−４９１５０）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【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２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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