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Diese Anmeldung basiert auf der am 18. Dezember 2014 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-256543 und nimmt ihre Priorität in Anspruch, deren Gesamtinhalt hiermit unter Bezugnahme enthalten ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Technik zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils, um einen betroffenen Teil eines Patienten, der durch Atmung und andere Faktoren versetzt ist, durch Emission eines Strahls zu behandeln.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Als Behandlungstechnik für bösartige Tumore, wie etwa Krebs, ist eine Technik, die Teilchenstrahlen verwendet, aufgrund ihrer exzellenten Eigenschaften bekannt, wie etwa hohe therapeutische Effekte, geringe Nebeneffekte, und verringerte Belastung auf den Körper.
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Wenn ein Teilchenstrahl in den Körper eines Patienten dringt, verliert der Strahl seine kinetische Energie während des Prozesses eines Durchlaufens des Körpers. Sobald sich der Strahl auf eine bestimmte vorgeschriebene Rate verlangsamt, stoppt er plötzlich und erzeugt eine hohe Strahlungsdosis, was eine Bragg-Spitze genannt wird.
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Mit der in einem Punkt auf diese Weise erzeugten hohen Strahlungsdosis können nur Krebszellen beschossen und abgetötet werden, während ein Einfluss auf gesunde Zellen minimiert werden kann.
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Deshalb müssen Behandlungsvorrichtungen, die einen Teilchenstrahl verwenden, den zu emittierenden Strahl auf den betroffenen Teil genau richten, um zu verhindern, dass normales Gewebe beschädigt wird.
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Demgemäß wird vor dem Emittieren des Strahls eine Position des betroffenen Teils durch Röntgenstrahlbeobachtung und dergleichen spezifiziert, und eine Position und ein Winkel einer bewegbaren Liegevorrichtung, wie etwa ein Bett, auf welcher sich ein Patient befindet, werden in geeigneter Weise eingestellt, so dass der betroffene Teil innerhalb eines Emissionsbereiches des Strahls genau positioniert wird.
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Wenn der Strahl auf einen betroffenen Teil emittiert wird, der in einem sich bewegenden inneren Organ (Lunge und dergleichen) vorliegt, muss ein Emissionszeitpunkt unter Berücksichtigung eines durch Atmung und dergleichen bewirkten periodischen Versatzes bestimmt werden, um die Genauigkeit der Strahlemission zu gewährleisten.
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In einem solchen Fall wird herkömmlicherweise ein nachstehend beschriebenes Verfahren verwendet. D. h., eine Goldmarkierung oder dergleichen ist in der Umgebung eines betroffenen Teils eingebettet, oder die Markierung ist auf einer Körperoberfläche des Patienten angebracht, und eine Bewegung der Markierung wird mit Hilfe von Röntgenstrahlfotografie verfolgt, um die Position des betroffenen Teils zu identifizieren.
Patentschrift 1: Offengelegtes
japanisches Patent Nr. 2014-54302 Patentschrift 2: Offengelegtes
japanisches Patent Nr. 2013-78479 Patentschrift 3: Offengelegtes
japanisches Patent Nr. 2000-167072 -
Allerdings erhöht das Verfahren zum Einbetten der Markierung in der Umgebung des betroffenen Teils eine Belastung auf den Patienten, da das Verfahren einen aufwendigen Prozess zum Herstellen exklusiver Markierungen sowie einen chirurgischen Eingriff involviert.
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Das Verfahren zum Anbringen der Markierung auf der Körperoberfläche des Patienten stellt eine geringere Belastung für den Patienten dar, weist allerdings mehrere Beschränkungen bezüglich praktischer Anwendung auf, wie etwa das Erfordernis von separat bereitgestellten speziellen Erfassungskameras und Synchronisierern sowie einer feinen Positionseinstellung dieser Vorrichtungen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind unter Berücksichtigung solcher Umstände gemacht worden, und es ist deshalb eine Aufgabe der Ausführungsbeispiele, eine Technik zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils vorzusehen, die einen betroffenen Teil, welcher versetzt ist, ohne Verwendung einer Markierung genau verfolgen kann.
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Eine Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Akquirierungseinheit; eine erste Projektionsbild-Erzeugungseinheit; eine Betroffener-Teil-Bildextraktionseinheit; eine Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit; eine erste Parameterableitungseinheit; eine zweite Parameterableitungseinheit; eine Bestimmungseinheit; eine Verfolgungsziel-Identifikationseinheit; eine Phasenbestimmungseinheit; und eine Strahlemissionseinheit. In der Vorrichtung ist die Akquirierungseinheit angepasst, um ein dreidimensionales Bewegungsbild durch Abbilden des Inneren eines Körpers eines Patienten zu akquirieren. Die erste Projektionsbild-Erzeugungseinheit ist angepasst, um ein erstes Projektionsbewegungsbild zu erzeugen, indem das dreidimensionale Bewegungsbild auf eine zweidimensionale Oberfläche aus einer fixierten Richtung projiziert wird, wobei das dreidimensionale Bewegungsbild ein Verfolgungsziel und ein betroffenes Teilgebiet umfasst, die Teil von inneren Organen in einem versetzten Zustand sind. Die Betroffener-Teil-Bildextraktionseinheit ist angepasst, um das versetzte betroffene Teilgebiet aus dem ersten Projektionsbewegungsbild zu extrahieren. Die Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit ist angepasst, um das versetzte Verfolgungsziel aus dem ersten Projektionsbewegungsbild zu extrahieren. Die erste Parameterableitungseinheit ist angepasst, um einen ersten Parameter abzuleiten, der Positionsinformationen bezüglich eines Strahlbestrahlungspunktes anzeigt, der aus dem in dem ersten Projektionsbewegungsbild versetzten betroffenen Teilgebiet ausgewählt ist. Die zweite Parameterableitungseinheit ist angepasst, um einen zweiten Parameter, der zum Extrahieren des korrespondierenden Verfolgungsziels aus einem anderen Projektionsbewegungsbild erforderlich ist, basierend auf dem aus dem ersten Projektionsbewegungsbild extrahierten Verfolgungsziel abzuleiten. Die Bestimmungseinheit ist angepasst, um Positionsinformationen bezüglich eines Behandlungstisches zumindest basierend auf dem ersten Parameter zu bestimmen, wobei sich auf dem Behandlungstisch der Patient befindet, und der Behandlungstisch bewegt wird, damit der Strahl darauf gerichtet ist. Die Verfolgungsziel-Identifikationseinheit ist angepasst, um basierend auf dem zweiten Parameter das Verfolgungsziel aus dem zweiten Projektionsbewegungsbild des Patienten zu identifizieren, das abgebildet wird, nachdem der Behandlungstisch basierend auf den Positionsinformationen bewegt worden ist. Die Phasenbestimmungseinheit ist angepasst, um eine Phase des in dem zweiten Projektionsbewegungsbild versetzten Verfolgungsziels zu beobachten, und um zu bestimmen, ob die Phase eine Phasenbedingung erfüllt oder nicht, wodurch das betroffene Teilgebiet versetzt wird und mit dem Bestrahlungspunkt übereinstimmt. Die Strahlemissionseinheit ist angepasst, um den Strahl zu einem Zeitpunkt zu emittieren, wenn bestimmt wird, dass die Phasenbedingung erfüllt ist.
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können eine Technik zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils vorsehen, die einen versetzten betroffenen Teil genau verfolgen können, ohne eine Markierung zu verwenden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 stellt ein erstes Projektionsbewegungsbild dar, das durch Projizieren eines dreidimensionalen Bewegungsbildes der Lunge eines Patienten auf eine zweidimensionale Oberfläche erhalten ist;
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3 ist eine Diagrammansicht, die Kurven eines Verfolgungsziels und eines durch Atmung versetzten betroffenen Teils darstellt;
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4 stellt ein durch Abbilden des sich auf dem Behandlungstisch befindenden Patienten erhaltenes zweites Projektionsbewegungsbild dar;
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren oder Programm zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 stellt Kandidaten des im Inneren des Körpers des Patienten vorgesehenen Verfolgungsziels dar;
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7 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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8 ist eine Tabelle von Extraktionsbedingungen, die gemäß Typen von Verfolgungszielen oder betroffenen Teilgebieten klassifiziert sind, die zum Extrahieren eines Verfolgungsziels oder eines betroffenen Teilgebiets aus dem ersten Projektionsbewegungsbild verwendet werden.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Wie in 1 dargestellt ist, umfasst eine Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel: eine Akquirierungseinheit 12; eine erste Projektionsbild-Erzeugungseinheit 13; eine Betroffener-Teil-Bildextraktionseinheit 14a; eine Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit 14c; eine erste Parameterableitungseinheit 15; eine zweite Parameterableitungseinheit 17; eine Bestimmungseinheit 16; eine Verfolgungsziel-Identifikationseinheit 31; eine Phasenbestimmungseinheit 32; und eine Strahlemissionseinheit 33. Die Akquirierungseinheit 12 ist angepasst, um ein dreidimensionales Bewegungsbild M zu akquirieren, indem das Innere eines Körpers eines Patienten abgebildet wird. Die erste Projektionsbild-Erzeugungseinheit 13 ist angepasst, um ein erstes Projektionsbewegungsbild (2) zu erzeugen, indem das dreidimensionale Bewegungsbild M auf eine zweidimensionale Oberfläche aus einer festen Richtung projiziert wird, wobei das dreidimensionale Bewegungsbild M ein Verfolgungsziel 51a (siehe 2) und ein betroffenes Teilgebiet 52a umfasst, die Teil innerer Organe in einem versetzten Zustand sind. Die Betroffener-Teil-Bildextraktionseinheit 14a ist angepasst, um das versetzte betroffene Teilgebiet 52a aus dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) zu extrahieren. Die Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit 14c ist angepasst, um das versetzte Verfolgungsziel 51a aus dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) zu extrahieren. Die erste Parameterableitungseinheit 15 ist angepasst, um einen ersten Parameter P1 abzuleiten, der Positionsinformationen bezüglich eines Strahlbestrahlungspunktes G (3) anzeigt, der aus dem versetzten betroffenen Teilgebiet 52a in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) ausgewählt ist. Die zweite Parameterableitungseinheit 17 ist angepasst, um einen zweiten Parameter P2 abzuleiten, der erforderlich ist, um ein korrespondierendes Verfolgungsziel 51b (4) aus einem anderen Projektionsbewegungsbild basierend auf dem aus dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) extrahierten Verfolgungsziel 51a zu extrahieren. Die Bestimmungseinheit 16 ist angepasst, um Positionsinformationen Q bezüglich eines Behandlungstisches 43 zumindest basierend auf dem ersten Parameter P1 zu bestimmen, wobei sich auf dem Behandlungstisch 43 der Patient 42 befindet und der Behandlungstisch bewegt wird, damit der Strahl 41 darauf gerichtet ist. Die Verfolgungsziel-Identifikationseinheit 31 ist angepasst, um basierend auf dem zweiten Parameter P2 das Verfolgungsziel 51b aus dem zweiten Projektionsbewegungsbild S (4) des Patienten 42 zu identifizieren, das abgebildet wird, nachdem der Behandlungstisch 43 basierend auf den Positionsinformationen Q bewegt worden ist. Die Phasenbestimmungseinheit 32 ist angepasst, um zu bestimmen, ob eine Phase des Verfolgungsziels 51b, das in dem zweiten Projektionsbewegungsbild S versetzt ist, eine Phasenbedingung R erfüllt oder nicht, wodurch das betroffene Teilgebiet 52b versetzt wird und mit dem Bestrahlungspunkt G übereinstimmt. Die Strahlemissionseinheit 33 ist angepasst, um den Strahl 41 zu einem Zeitpunkt zu emittieren, wenn die Phasenbedingung R erfüllt ist.
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Die Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils 10 umfasst ferner: eine Extraktionseinheit 21, eine Betroffener-Teil-Spezifikationseinheit 22, eine Verfolgungsziel-Spezifikationseinheit 23 und eine Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24. Die Extraktionseinheit 21 ist angepasst, um ein dreidimensionales Standbild N aus dem dreidimensionalen Bewegungsbild M zu extrahieren. Die Betroffener-Teil-Spezifikationseinheit 22 ist angepasst, um das betroffene Teilgebiet (Darstellung weggelassen), das in dem dreidimensionalen Standbild N enthalten ist, zu spezifizieren. Die Verfolgungsziel-Spezifikationseinheit 23 ist angepasst, um das Verfolgungsziel (Darstellung weggelassen), das in dem dreidimensionalen Standbild N enthalten ist, zu spezifizieren. Die Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24 ist angepasst, um das betroffene Teilgebiet (Darstellung weggelassen) und das versetzte Verfolgungsziel (Darstellung weggelassen), das in dem dreidimensionalen Bewegungsbild M versetzt ist, basierend auf dem betroffenen Teilgebiet und dem Verfolgungsziel, die in dem dreidimensionalen Standbild N spezifiziert sind, zu erfassen.
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Die Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst: einen Behandlungsvorrichtungshauptkörper 40, eine Steuerungseinheit 30 des Behandlungsvorrichtungshauptkörpers 40 und eine Steuerungsparameter-Regulierungseinheit 20A (20).
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Bei der Behandlung unter Verwendung eines Teilchenstrahls wird ein Schritt zum Verwenden der Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils 10 durchgeführt, nachdem vorherige Schritte durchgeführt worden sind, wie etwa Erstellen von Fixierungswerkzeugen, Simulation, CT-Fotografieren, und Erprobung.
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In dem Schritt zum CT-Fotografieren aus diesen vorherigen Schritten wird ein dreidimensionales Bewegungsbild M des Patienten mit einem Röntgenstrahl-CT-Scanner und dergleichen abgebildet, um eine Energiebedingung des auf den betroffenen Teil emittierten Strahls 41 abzuleiten.
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Das dreidimensionale Bewegungsbild M wird an eine Akquirierungseinheit 12 der Steuerungsparameter-Regulierungseinheit 20A gesendet, bei welcher das dreidimensionale Bewegungsbild M zum Ableiten des ersten Parameters P1 verwendet wird, der einer der Steuerungsparameter des Behandlungstisches 43 ist, die zum Richten des Strahls 41 erforderlich sind, sowie zum Ableiten des zweiten Parameters P2, der zum Erkennen des Verfolgungsziels erforderlich ist.
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Hier ist ein Datenformat des dreidimensionalen Bewegungsbildes M nicht genau spezifiziert. Irgendein Datenformat ist verwendbar, solange die Position des sich stets verändernden betroffenen Teilgebiets 52a mit Bezug auf eine Zeitachse identifiziert werden kann.
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Deshalb kann das dreidimensionale Bewegungsbild M eine Anordnung einer Mehrzahl von dreidimensionalen Standbildern sein, die durch Zeitmultiplexen von Einzelperiodendaten bezüglich des betroffenen Teilgebiets 52a, die eine geschlossene Kurve darstellen, erhalten sind.
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Die Standbild-Extraktionseinheit 21 extrahiert ein dreidimensionales Standbild N, das zu irgendeinem Zeitpunkt gemacht worden ist, aus dem dreidimensionalen Bewegungsbild M. Die Standbild-Extraktionseinheit 21 spielt eine Rolle beim genauen Identifizieren von Konturen des Verfolgungsziels und des betroffenen Teilgebiets, welche versetzt sind, in einem Standzustand.
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Ein Bediener bedient die Betroffener-Teil-Spezifikationseinheit 22 und die Verfolgungsziel-Spezifikationseinheit 23, um das betroffene Teilgebiet (Darstellung weggelassen) und das Verfolgungsziel (Darstellung weggelassen) zu spezifizieren, welche in dem dreidimensionalen Standbild N enthalten sind.
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Hier muss das zu spezifizierende Verfolgungsziel einen atmungsinduzierten wiederholenden Versatz aufweisen, welcher in Zusammenhang mit dem Versatz des betroffenen Teilgebiets steht.
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Insbesondere kann für den Fall, in welchem ein betroffener Teil in der Lunge behandelt wird, ein Zwerchfell als ein Verfolgungsziel spezifiziert werden. Das Verfolgungsziel kann auch durch Anwenden solcher Bildextraktionsverfahren, wie Kantenerfassung, Konturerfassung und Vorlagenabgleich, spezifiziert werden.
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Die Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24 ist angepasst, um das betroffene Teilgebiet (Darstellung weggelassen) und das versetzte Verfolgungsziel (Darstellung weggelassen), die in dem dreidimensionalen Bewegungsbild M versetzt sind, basierend auf dem betroffenen Teilgebiet und dem Verfolgungsziel, die in dem dreidimensionalen Standbild N spezifiziert sind, zu erfassen. Dies ermöglicht, eine Bedeutung zwischen einem Versatz des betroffenen Teilgebiets und einem Versatz des Verfolgungsziels in dem dreidimensionalen Raum genau zu erfassen.
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Die erste Projektionsbild-Erzeugungseinheit 13 projiziert ein dreidimensionales Bewegungsbild M auf eine zweidimensionale Oberfläche aus einer festen Richtung, um ein in 2 dargestelltes erstes Projektionsbewegungsbild zu erzeugen. Somit kann gemäß dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) das Verfolgungsziel 51a und das betroffene Teilgebiet 52a in einem versetzten Zustand auf der zweidimensionalen Oberfläche erfasst werden.
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Das erste Projektionsbewegungsbild (2) wird in einer Richtung ähnlich zu einer Richtung eines später beschriebenen zweiten Projektionsbewegungsbildes S (4) projiziert.
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Die Betroffener-Teil-Bildextraktionseinheit 14a extrahiert das in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) versetzte betroffene Teilgebiet 52a. D. h., das betroffene Teilgebiet 52a korrespondiert zu einem betroffenen Teilgebiet, welches in der Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24 erfasst und auf die zweidimensionale Oberfläche aus dem dreidimensionalen Raum projiziert wird.
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Die Bezugsgebiet-Extraktionseinheit 14b extrahiert in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) ein Gebiet ohne Versatz als Bezugsgebiet. Insbesondere werden die Konturen einer Wirbelsäule, von Organen und dergleichen ausgewählt, welche durch Atmung nicht versetzt werden. Das Bezugsgebiet dient als Bezug zum Zeitpunkt eines Richtens des Strahls auf den nachstehend beschriebenen Behandlungstisch 43. Wenn andere Objekte als der Körper des Patienten 42, wie etwa der Behandlungstisch 43, auf welchem sich der Patient 42 befindet, als Bezug verwendet werden, kann die Bezugsgebiet-Extraktionseinheit 14b weggelassen werden.
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Die Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit 14c extrahiert das in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) versetzte Verfolgungsziel 51a. D. h., das Verfolgungsziel 51a korrespondiert zu einem Verfolgungsziel, welches in der Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24 erfasst und auf der zweidimensionalen Oberfläche aus dem dreidimensionalen Raum projiziert ist.
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3 ist eine Diagrammansicht, die Kurven von einem atmungsinduzierten Versatz einer Y-Komponente (oder X-Komponente) des Verfolgungsziels 51a und des betroffenen Teilgebiets 52a mit Bezug auf die Zeitachse darstellt, wobei X und Y feste Koordinaten sind, die in einem Bezugsgebiet in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) eingestellt sind.
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Wie in der Diagrammansicht dargestellt ist, ist der Versatz des Verfolgungsziels 51a in Synchronisation zu dem Versatz des betroffenen Teilgebiets 52a, und deshalb kann der Punkt G des betroffenen Teilgebiets 52a, das mit dem Strahl 41 (1) bestrahlt wird, basierend auf einer Versatzphase des Verfolgungsziels 51a berechnet werden.
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In 3 ist der Bestrahlungspunkt G an einer Position eingestellt, an welcher das betroffene Teilgebiet 52a einen minimalen Versatzwert aufweist. Allerdings ist der Bestrahlungspunkt G darauf nicht beschränkt. Eine beliebige Position kann als Bestrahlungspunkt G ausgewählt werden.
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Die Phasenbedingungs-Analyseeinheit 26 vergleicht die Kurven des Verfolgungsziels 51a und des betroffenen Teilgebiets 52a, um die Phasenbedingung R des Verfolgungsziels 51a zu einem Zeitpunkt zu analysieren, wenn die Position des betroffenen Teilgebiets 52a mit dem Bestrahlungspunkt G übereinstimmt.
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Demgemäß wird das Verfolgungsziel 51a verfolgt und der Strahl 41 wird auf den Bestrahlungspunkt G des betroffenen Teilgebiets 52a zu dem Zeitpunkt gerichtet, wenn die Phasenbedingung R erfüllt ist.
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Somit wählt die erste Parameterableitungseinheit 15 den mit dem Strahl 41 zu bestrahlenden Bestrahlungspunkt G aus dem versetzten betroffenen Teilgebiet 52a aus, und leitet den ersten Parameter P1 ab, der die Positionsinformationen bezüglich des Bestrahlungspunktes G anzeigt. Der erste Parameter P1 ist durch ein Koordinatensystem eingestellt, das ein unbewegbares Gebiet, wie etwa die Wirbelsäule, in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) als ein Bezugsgebiet verwendet.
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Die zweite Parameterableitungseinheit 17 leitet den zweiten Parameter P2 ab, der zum Extrahieren des korrespondierenden Verfolgungsziels 51b aus einem anderen Projektionsbewegungsbild (z. B. ein zweites Projektionsbewegungsbild S (4)) basierend auf dem Verfolgungsziel 51a, das aus dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) extrahiert ist, erforderlich ist.
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Insbesondere identifiziert der zweite Parameter P2 ein in dem zweidimensionalen Bild versetztes Objektgebiet basierend auf schematischen Positionsinformationen, schematischen Forminformationen und schematischen Verfolgungsinformationen in dem zweidimensionalen Bild.
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Die Behandlungstisch-Positionsinformationen-Bestimmungseinheit 16 bestimmt die Positionsinformationen Q, welche die Position des Behandlungstisches 43 in dem Behandlungsvorrichtungshauptkörper 40 anzeigen, so dass ein Strahlbestrahlungsanschluss 44 einer Richtung zugewandt ist, die den Bestrahlungspunkt G des Patienten 42 kreuzt. Die Positionsinformationen Q können basierend auf dem ersten Parameter P1 bestimmt werden, falls ein Koordinatensystem basierend auf dem Bezugsgebiet (Wirbelsäule und dergleichen) in dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) mit einem Koordinatensystem der Bewegungseinheit 35 korreliert ist, die den Behandlungstisch 43 bewegt.
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Insbesondere wird das Projektionsstandbild T des Patienten 42 durch zwei Paare von Röntgenstrahlbestrahlungseinheiten 45 (45a, 45b) und Röntgenstrahlerfassungseinheiten 46 (46a, 46b), die in dem Behandlungsvorrichtungshauptkörper 40 vorgesehen sind, abgebildet. Durch Extrahieren des korrespondierenden Bezugsgebiets (Wirbelsäule und dergleichen) aus dem Projektionsstandbild T kann das Koordinatensystem des Bezugsgebiets (Wirbelsäule und dergleichen) in dem Koordinatensystem der Bewegungseinheit 35 enthalten sein.
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Insbesondere wird der Behandlungstisch 43 mit dem sich darauf befindenden Patienten 42 bewegt und vorübergehend positioniert. Dann bildet die zweite Projektionsbild-Abbildungseinheit 36 ein Projektionsstandbild T ab. Das Projektionsstandbild T wird dann an die Behandlungstisch-Positionsinformationen-Bestimmungseinheit 16 gesendet, bei welcher die Positionsinformationen Q bezüglich des Behandlungstisches 43 basierend auf dem ersten Parameter P1 bestimmt werden.
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Wenn andere Objekte als der Körper des Patienten 42, wie etwa der Behandlungstisch 43, als Bezug verwendet werden, kann ein Abbilden des Projektionsstandbildes T weggelassen werden.
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Die Behandlungstisch-Bewegungseinheit 35 bewegt den Behandlungstisch 43 basierend auf den Positionsinformationen Q, um den Strahl 43 auf den Bestrahlungspunkt G des sich darauf befindenden Patienten 42 zu richten.
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Nachdem der Behandlungstisch 43 basierend auf den Positionsinformationen Q bewegt worden ist, kann das Projektionsstandbild T erneut abgebildet werden, um eine Abweichungsgröße von der Position des Bezugsgebiets (Wirbelsäule und dergleichen) abzuleiten, und der Behandlungstisch 43 kann zur Positionseinstellung nach Bedarf erneut bewegt werden.
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Somit wird in dem Behandlungsvorrichtungshauptkörper 40, nachdem die Position des Behandlungstisches 43 mit dem sich darauf befindenden Patienten 42 fixiert worden ist, die zweite Projektionsbild-Abbildungseinheit 36 betrieben, um ein Abbilden eines zweiten Projektionsbewegungsbildes S zu beginnen, ohne die Behandlungstisch-Bewegungseinheit 35 zu betreiben.
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Die Verfolgungsziel-Identifikationseinheit 31 akquiriert den zweiten Parameter P2, um das Verfolgungsziel 51b aus dem gegenwärtig abgebildeten zweiten Projektionsbewegungsbild S zu identifizieren, und beobachtet die Kurve des Verfolgungsziels.
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Da die Auflösung des zweiten Projektionsbewegungsbildes S (4) geringer ist als die des ersten Projektionsbewegungsbildes (2), kann das betroffene Teilgebiet 52b nicht ausreichend identifiziert werden.
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Die Phasenbestimmungseinheit 32 bestimmt, ob die Phase des in dem zweiten Projektionsbewegungsbild S versetzten Verfolgungsziels 51b die Phasenbedingung R erfüllt oder nicht.
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Falls die Phase des Verfolgungsziels 51b die Phasenbedingung R erfüllt, wird der Strahl 41 auf den Bestrahlungspunkt G des betroffenen Teilgebiets 52b fokussiert, welches in dem zweiten Projektionsbewegungsbild S schwer zu identifizieren ist.
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Die Strahlemissionseinheit 33 emittiert den Strahl 41 zu dem Zeitpunkt, wenn bestimmt wird, dass die Phase des beobachteten Verfolgungsziels 51b die Phasenbedingung R erfüllt.
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Der emittierte Strahl 41 erzeugt eine Bragg-Spitze an der Position des zu dem Bestrahlungspunkt G versetzten betroffenen Teilgebiets 52b, und tötet dadurch in dem betroffenen Teilgebiet 52b existierende Zellen ab.
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Ein Verfahren und ein Programm zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß dem Ausführungsbeispiel werden mit Bezug auf ein Flussdiagramm nach 5 beschrieben.
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Ein dreidimensionales Bewegungsbild wird durch Abbilden des Inneren des Körpers des Patienten mit einem Röntgenstrahl-CT-Scanner und dergleichen akquiriert (S11), und ein betroffenes Teilgebiet und ein Verfolgungsziel werden aus dem dreidimensionalen Bewegungsbild spezifiziert (S12).
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Das dreidimensionale Bewegungsbild in dem Zustand, in welchem das versetzte Verfolgungsziel und das betroffene Teilgebiet identifiziert sind, wird auf eine zweidimensionale Oberfläche aus einer festen Richtung projiziert, um ein erstes Projektionsbewegungsbild (2) zu erzeugen (S13).
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Das versetzte betroffene Teilgebiet 52a und das Verfolgungsziel 51a werden aus diesem ersten Projektionsbewegungsbild (2) extrahiert (S14).
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Ein mit dem Strahl bestrahlter Bestrahlungspunkt wird in dem extrahierten betroffenen Teilgebiet 52a eingestellt (S15), und der erste Parameter P1, der Positionsinformationen bezüglich des Bestrahlungspunktes anzeigt, wird abgeleitet (S16).
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Unterdessen wird der zweite Parameter, der zum Extrahieren eines korrespondierenden Verfolgungsziels 51b aus dem später abgebildeten zweiten Projektionsbewegungsbild S erforderlich ist, basierend auf dem extrahierten Verfolgungsziel 51a abgeleitet (S17).
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Außerdem wird eine Phasenbedingung des Verfolgungsziels 51a zu dem Zeitpunkt, wenn das betroffene Teilgebiet 52a mit dem Bestrahlungspunkt übereinstimmt, analysiert (S18).
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Nachdem der Patient 42 auf den Behandlungstisch 43 gebracht worden ist (S19), wird der Behandlungstisch 43 direkt unter den Strahlbestrahlungsanschluss 44 bewegt und vorübergehend positioniert (S20). Dann wird das Projektionsstandbild T des Patienten 42 abgebildet (S21), und die Positionsinformationen Q bezüglich des Behandlungstisches, welche zum Richten des Strahls 41 auf den Bestrahlungspunkt des Patienten 42 verwendet werden, werden basierend auf dem Projektionsstandbild T und dem ersten Parameter P1 bestimmt (S22).
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Der Behandlungstisch 43 wird dann basierend auf diesen Positionsinformationen Q bewegt, und eine Hauptpositionierung wird durchgeführt (S23).
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Es wird begonnen, das zweite Projektionsbewegungsbild S des sich auf dem Behandlungstisch 43 befindenden Patienten 42 abzubilden (S24). Das Verfolgungsziel 51b wird aus dem zweiten Projektionsbewegungsbild S basierend auf dem zweiten Parameter identifiziert und verfolgt (S25).
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Es wird bestimmt, ob die Phase des Verfolgungsziels 51b die Phasenbedingung erfüllt oder nicht (nein/ja in S26), und falls die Bedingung erfüllt ist, wird der Strahl 41 zu diesem Zeitpunkt emittiert (S27).
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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6 stellt Kandidaten des Verfolgungsziels 51 (51p, 51q, 51r) in dem Körper des Patienten 42 dar. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Zwerchfell als das Verfolgungsziel 51a (2) eingestellt. Allerdings ist das auszuwählende Verfolgungsziel nicht besonders beschränkt. Irgendein Abschnitt kann ausgewählt werden, solange er in Zusammenhang mit dem betroffenen Teilgebiet 52 versetzt ist.
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Beispiele von Körperregionen, die sich in Einklang und in Zusammenhang mit der Atmung bewegen, umfassen einen Teil der Lunge (Bezugszeichen 51p), einen Teil der Leber (Bezugszeichen 51q) und Rippen (Bezugszeichen 51r).
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Als das Verfolgungsziel 51 auszuwählende Körperregionen sind nicht auf irgendeine dieser Regionen beschränkt, sondern zwei oder mehrere Regionen können ausgewählt werden.
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Demgemäß kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Verfolgungsziel-Spezifikationseinheit 23 (1) die Mehrzahl von Verfolgungszielen 51 an jeder von unterschiedlichen Positionen im Inneren des Körpers des Patienten 42 einstellen.
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Die Verfolgungsziel-Bildextraktionseinheit 14c extrahiert jedes der Mehrzahl von Verfolgungszielen 51 (51p, 51q, 51r), die in dem ersten Projektionsbewegungsbild enthalten sind.
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In der zweiten Parameterableitungseinheit 17 wird eine Mehrzahl von zweiten Parametern P2 korrespondierend zu jedem der Mehrzahl von Verfolgungszielen 51 (51p, 51q, 51r) abgeleitet.
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Die Phasenbedingungs-Analyseeinheit 26 vergleicht Kurven der jeweiligen Verfolgungsziele 51 (51p, 51q, 51r) und des betroffenen Teilgebiets 52a. Die Phasenbedingungs-Analyseeinheit 26 analysiert dann die Mehrzahl von Phasenbedingungen R mit Bezug auf jedes der Verfolgungsziele 51 (51p, 51q, 51r) zu dem Zeitpunkt, wenn die Position des betroffenen Teilgebiets 52a mit dem Bestrahlungspunkt G übereinstimmt.
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Die Verfolgungsziel-Identifikationseinheit 31 identifiziert die Mehrzahl von korrespondierenden Verfolgungszielen 51 basierend auf der Mehrzahl von zweiten Parametern P2. Die Phasenbestimmungseinheit 32 beobachtet unabhängig jede Phase der Mehrzahl von identifizierten Verfolgungszielen 51, bestimmt, ob die Phasenbedingungen R für jedes der Verfolgungsziele 51 erfüllt sind oder nicht, und bestimmt den Zeitpunkt zum Emittieren des Strahls 41.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben. In 7 sind Komponententeile, deren Konfiguration oder Funktion denen in 1 entspricht, durch identische Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung derselben wird weggelassen.
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Eine Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst nicht die Standbild-Extraktionseinheit 21, die Betroffener-Teil-Spezifikationseinheit 22, die Verfolgungsziel-Spezifikationseinheit 23 und die Spezifiziertes-Gebiet-Erfassungseinheit 24 in dem ersten Ausführungsbeispiel (1). Stattdessen umfasst die Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Extraktionsbedingung-Registrierungseinheit 27 in der Steuerungsparameter-Regulierungseinheit 20B (20), und umfasst ferner eine Parameter-Registrierungseinheit 34.
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Die Extraktionsbedingung-Registrierungseinheit 27 klassifiziert und registriert Bedingungen zum Extrahieren des Verfolgungsziels 51 oder des betroffenen Teilgebiets 52 aus dem ersten Projektionsbewegungsbild (2) gemäß dem Typ des Verfolgungsziels oder des betroffenen Teils, wie in 8 dargestellt ist.
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Es kann bestimmt werden, welches betroffene Teilgebiet 52 übernommen wird, indem ein Zulassungs- oder ein Nicht-Zulassungs-Kontrollfeld ausgewählt wird. Wenn die Mehrzahl von betroffenen Teilgebieten 52 übernommen wird, wird eine Mehrzahl von korrespondierenden Zulassungs-Kontrollfeldern ausgewählt.
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Es können auch Bildverarbeitungsverfahren eingestellt werden. Wenn beispielsweise eine Kantenerfassung 1 als eine Extraktionsbedingung eingestellt ist, kann eine Ausführung einer vorherigen Verarbeitung, wie etwa eine Ausführung einer Rauschentfernung 1, einer Kantenerfassung 1 und einer Ausdünnung in dieser Reihenfolge für jedes der Verfolgungsziele 51 (51b, 51p, 51q, 51r) eingestellt werden.
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Obwohl nicht dargestellt, können allgemeine Bildverarbeitungsverfahren, wie etwa Ausgleichen, LOG-Filterung und Differenzierungserfassung auch für eine Bildverarbeitung dieser betroffenen Teilgebiete eingestellt werden. Zusätzlich kann eine spezialisierte Verarbeitung zum Entfernen und Extrahieren spezifizierter Teile von Körperregionen auch eingestellt werden.
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Die Parameter-Registrierungseinheit 34 registriert die gemäß den Typen der Verfolgungsziele 51 klassifizierten zweiten Parameter P2.
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Somit können die im Voraus registrierten zweiten Parameter P2 zum Behandeln anderer Patienten 42 verwendet werden, ohne dass ein Extrahieren eines neuen zweiten Parameters P2 erforderlich ist.
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Gemäß der Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils von zumindest einem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Teil von inneren Organen als Verfolgungsziel eingestellt. Dies ermöglicht, den Strahl, der zu dem betroffenen Teilgebiet emittiert wird, das durch Atmung und andere Faktoren versetzt ist, ohne Verwendung einer Markierung genau zu richten.
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Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele in allen Belangen darstellend und nicht als Basis für beschränkende Interpretationen der Erfindung gedacht. Es sollte verstanden werden, dass diese Ausführungsbeispiele in anderen verschiedenen Formen durchgeführt werden können, und dass verschiedene Entfernungen, Ersetzungen, Modifikationen und Kombinationen möglich sind, ohne von der Bedeutung der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen sind als in dem Bereich und der Bedeutung der Erfindung liegend zu betrachten, und sie sind als in der in dem Bereich der Patentansprüche und ihrer Äquivalenz offenbarten Erfindung liegend zu betrachten.
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Komponentenelemente der Vorrichtung zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils können durch einen Prozessor eines Computers implementiert werden und durch ein Programm zum Verfolgen und Behandeln eines bewegbaren Teils betrieben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-256543 [0001]
- JP 2014-54302 [0009]
- JP 2013-78479 [0009]
- JP 2000-167072 [0009]
