JP2000176029A

JP2000176029A - ビーム照射装置

Info

Publication number: JP2000176029A
Application number: JP10360762A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nishihara; 進西原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】被照射体の被照射部へのビームの正確照射を
図る。【解決手段】マーカＭを有する被照射体３７が台３８
に搭載された状態において、第１手段２０が被照射体３
７のマーカーＭを含む被照射部の撮像結果を制御手段１
９に出力し、第２手段２８が被照射体３７のマーカＭを
含む被照射部の撮像結果を制御手段１９に出力すること
により、制御手段１９が第１手段２０から入力されたマ
ーカＭと第２手段２８から入力されたマーカＭとに基づ
き照射手段１４のビーム１５が被照射体３７の所定照射
位置Ｋに一致した際に照射手段１４から被照射体３７に
ビーム１５を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被照射体にビーム
を照射するビーム照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このようなビーム照射装置は、被照射体
を例えば癌を患う患者とし、被照射部を治療が必要な患
部とした放射線治療装置に応用されている。図１３は、
特開平１−１５１４８７号公報で開示された放射線治療
装置を示す構成図である。図１３において、１４は治療
のための照射手段であり、荷電粒子線等の治療用ビーム
を照射する垂直照射装置１０、垂直照射装置１０の内部
に設けられたレンジシフタ１１、垂直照射装置１０に接
続された線量計１２、及びコリメータ１３から構成され
る。１５は垂直照射装置１０から照射される治療用ビー
ムの方向を指し示すビーム軸である。垂直照射装置１
０、レンジシフタ１１、線量計１２、及びコリメータ１
３は、地表と垂直なビーム軸１５上に、上方より地表に
近づく方向に向かって上述の順で配置される。

【０００３】１６は第１通信装置、１７はデータバス、
１８は第２通信装置である。第１通信装置１６と第２通
信装置１８とがデータバス１７に接続される。１９１は
第２通信装置１８に接続された計算機、２０は第１通信
装置１６に接続された診断のための第１撮像手段として
のＸ線コンピュータトモグラフイ（以下、Ｘ−ＣＴと称
す）である。

【０００４】２８１は位置決めのための第２撮像手段で
あり、Ｘ線等の位置決め用ビームを照射するＸ線管２１
１、Ｘ線管２１１に接続されたＸ線管制御器２２、イメ
ージ・インテンシティファイア（以下、Ｉ．Ｉと称す）
２３、Ｉ．Ｉ２３に接続された光学系２４、オートアイ
リス２５、オートアイリス２５に接続さたテレビジョン
・カメラ（以下、ＴＶカメラと称す）２６、及びカメラ
・コントロール・ユニット（以下、Ｃ．Ｃ．Ｕと称す）
２７から構成される。Ｘ線管２１１は、線量計１２とコ
リメータ１３との間に配置される。オートアイリス２５
はＴＶカメラ２６の絞りを制御する。Ｘ線管２１１、
Ｉ．Ｉ２３、光学系２４、オートアイリス２５、及びＴ
Ｖカメラ２６は、ビーム軸１５上に、上方より地表に近
づく方向に向かい上述の順に配置される。

【０００５】２９はＣ．Ｃ．Ｕ２７と計算機１９１とに
接続されたアナログーデジタル変換器（以下、Ａ．Ｄ．
Ｃと称す）、３０は計算機１９１に接続された第１表示
手段である参照画像ディスプレイ、３１は計算機１９１
に接続された第２表示手段である画像ディスプレイ、３
２は計算機１９１に接続されたキャラクタディスプレ
イ、３３は計算機１９１に接続されたキーボード、３４
は計算機１９１に接続された操作パネル、３５は計算機
１９１に接続された入力手段としてのタブレット、３６
は計算機１９１に接続された画像データファイル、３７
１は患者、３８は患者３７１が載せられる治療台であ
る。

【０００６】次に、従来の放射線治療装置の動作につい
て図１３及び図１４を用いて説明する。診断時には、診
療台３８’が、図１３に仮想線で示すように、照射手段
１４や第２撮像手段２８１と異なる部屋に設置されたＸ
−ＣＴ２０と対応している。そして、患者３７１が診療
台３８’に載せられた状態において、Ｘ−ＣＴ２０の図
外のビーム照射源より発射された診断用ビームが患者３
７１の患部Ｋに（図１４のｄ図参照）照射され、Ｘ−Ｃ
Ｔ２０が患部Ｋを透過した診断用ビームによりＸ−ＣＴ
画像を得る。Ｘ−ＣＴ画像としては、１つの患部Ｋに対
し診断用ビームの照射位置が変えられた異なる複数枚を
得るのが普通である。Ｘ−ＣＴ２０は撮像した複数枚の
Ｘ−ＣＴ画像を第１通信装置１６でデータ変換してデー
タバス１７を経由して第２通信装置１８に送る。第２通
信装置１８はＸ−ＣＴ画像をデータ変換して計算機１９
１に送信し、計算機１９１が異なる複数枚のＸ−ＣＴ画
像を図１４のａ図に示すように画像データファイル３６
に蓄積する。Ｘ−ＣＴ画像は患者３７１の患部Ｋの位置
を明確に撮像している。

【０００７】治療計画時には、計算機１９１が画像デー
タファイル３６に蓄積された複数枚のＸ−ＣＴ画像をも
とに、これらのＸ−ＣＴ画像を変換して、治療台３８の
表面に平行な面で患者３７１の患部Ｋを明示する図１４
のｂ図に示す中心投影画像（以下、参照画像と称す）を
作成する。中心投影画像は、Ｘ線管２１１から照射され
た診断用ビームが患者３７１を経てＩ．Ｉ２３に入射さ
れて得られる画像に相当し、その仮想図が図１４のｃ図
である。そして、作成された参照画像データが計算機１
９１より参照画像ディスプレイ３０に転送され、参照画
像ディスプレイ３０が参照画像を表示する。参照画像が
参照画像ディスプレイ３０に表示される時、参照画像中
で識別可能な任意の位置、例えば骨の位置には、タブレ
ット３５の操作により、少なくとも３個以上のマーカｍ
１，ｍ２，ｍ３が、図１４のｄ図に示すように付され
る。このｄ図に示された患部Ｋとマーカｍ１〜ｍ３との
位置関係は、計算機１９１により調べられる。

【０００８】治療計画が終わると、治療のための患部Ｋ
の位置決めを行う。先ず、患者３７１を載せた治療台３
８が、図１３に実線で示すように、照射手段１４や第２
撮像手段２８１と対応する位置まで移動させられる。こ
の状態において、図１４のｅ図に示すように、Ｘ線管制
御器２２により電圧制御されたＸ線管２１１から位置決
め用Ｘ線が治療台３８上の患者３７１に照射される。こ
の位置決め用Ｘ線が患部Ｋを透過してＩ．Ｉ２３に入力
される。Ｉ．Ｉ２３が患者を透過した位置決め用Ｘ線に
より得られたＸ線画像を光学画像に変換する。Ｉ．Ｉ２
３で得られたＸ線画像及び光学画像はビーム軸１５の位
置が明らかである。Ｉ．Ｉ２３で得られた光学画像は、
光学系２４及びオートアイリス２５を介して、ＴＶカメ
ラ２６に入力される。ＴＶカメラ２６は、入力された光
学画像をアナログ信号に変換し、Ｃ．Ｃ．Ｕ２７を介し
て、Ａ．Ｄ．Ｃ２９に送信する。Ａ．Ｄ．Ｃ２９は入力
されたアナログ信号をデジタル信号に変換して計算機１
９１に転送する。計算機１９１は図１４のｆ図に示すよ
うに入力されたデジタル信号に対する周辺歪（糸巻き歪
とも言う。）の補正等を行う。その後、計算機１９１が
周辺歪補正されたデジタル信号を画像ディスプレイ３１
に出力する。画像ディスプレイ３１は、入力された周辺
歪の補正等が行われたデジタル信号に基づく画像（以
下、Ｘ−ＴＶ画像と称す）を表示する。Ｘ−ＴＶ画像に
は、参照画像と同じ位置に、タブレット３５の操作によ
り、マーカＮ１，Ｎ２，Ｎ３が図１４のｇ図に示すよう
に付される。

【０００９】この後、計算機１９１が、図１４のｇ図に
示されるビーム軸中心０とマーカＮ１〜Ｎ３との位置関
係、患部Ｋとビーム軸中心０との位置関係を調べる。そ
して、ビーム軸中心０と患部Ｋの中心とが一致するよう
に、計算機１９１が治療台３８を移動させるべき移動量
を計算し、計算結果にもとづく制御信号を治療台３８の
図外の駆動装置に出力する。これにより、治療台３８が
移動し、患部Ｋとビーム軸中心０との位置関係が図１４
のｈ図に示すように一致する。

【００１０】患部Ｋの位置決めが終わると、Ｘ線管２１
１がビーム軸１５から離れた位置に移動させられる。こ
の状態において、照射手段１４の垂直照射装置１０が荷
電粒子線等の治療用ビームを患部Ｋに照射することによ
り、患部Ｋの治療が行われる。この時、コリメータ１３
が患部Ｋの形状により治療用ビームの形状を整形し、レ
ンジシフタ１１が患部Ｋの深さにより治療用ビームのエ
ネルギーを調節して治療用ビームの飛距離を調節する。
線量計１２が患者３７１の体に吸収される線量を監視す
る。患部Ｋに照射される治療用ビームの形状、線量、及
びエネルギーは、参照画像とＸ−ＴＶ画像とから求めら
れる。

【００１１】前記治療計画は、通常、図１５のａ図に示
すように、或る時刻ｔ１における患者３７１の身体状況
を反映した断層画像（スライス画像）上において、患部
Ｋの特定からその患部Ｋをターゲットとした最適な照射
法の決定汲びそのシミュレーションまでを含んでいる。
この治療計画のもとに行われる治療時には、図１５のｂ
図に示すように、治療用ビームを照射している最中に、
患者が動き患部Ｋの位置が変化し、患部Ｋと治療用ビー
ムによるターゲット８との位置がずれることがある。図
１５図中の符号２１０は治療計画時の仮想放射線源、符
号１００は治療時の仮想放射源、点線は仮想放射線錐を
示す。このようなことから、呼吸性の体動の影響を受け
やすい患部Ｋに対して治療計画を立てるときは、図１６
のａ図及びｂ図に示すように、患者３７１の断層像上に
表示される患部Ｋに対し、その患部Ｋの呼期（収縮）及
び吸期（伸張）に応じた形態変化が考慮される。つま
り、図１６のｂ図に示すように、呼吸性の体動により形
態が大きくなった患部Ｋの形状よりも大きめの、いわゆ
るセーフティマージンＭａを取った照射部位が設定され
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のビーム照射装置は、被照射体自身がマーカを有してお
らず、参照画像ディスプレイ３０に表示された参照画
像、画像ディスプレイ３１に表示されたＸ−ＴＶ画像の
双方に、マーカｍ１〜ｍ３，Ｎ１〜Ｎ３に関する情報を
タブレット３５により入力していたため、参照画像に付
られたマーカｍ１〜ｍ３の位置とＸ−ＴＶ画像に付られ
たマーカＮ１〜Ｎ３の位置とがずれる可能性がある。そ
して、マーカｍ１〜ｍ３とマーカＮ１〜Ｎ３との位置と
がずれた場合、被照射部である患部Ｋを特定する精度が
低くなるという問題点があった。また、治療用ビームを
照射している最中に、被照射体が動き被照射部の位置が
変化した場合、治療用ビームの照射が被照射部に適切に
照射されずに照射の必要がない部分に照射されるという
問題点があった。

【００１３】本発明は、上記問題を解決するために、高
い精度で被照射体の被照射部を特定し、この被照射部に
ビームを正確に照射することができるビーム照射装置を
得ることを目的とする。また、本発明はビームを照射し
ている最中も、被照射体の被照射部を確定させるマーカ
の位置を適宜確認し、被照射体が動いたとしても高い精
度で被照射体の被照射部を特定し、この被照射部にビー
ムを継続して照射することができるビーム照射装置を得
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るビ
ーム照射装置は、被照射体が所定照射位置を特定するた
めに有するマーカと、この被照射体を搭載する台と、こ
の台に搭載された被照射体にビームを照射する照射手段
と、この台に搭載された被照射体のマーカを含む被照射
部にビームを照射して被照部の撮像結果を出力する第１
手段と、上記台に搭載された被照射体のマーカを含む被
照射部にビームを照射して被照部の撮像結果を出力する
第２手段と、上記第１手段から入力された撮像結果に含
まれるマーカと上記第２手段から入力された撮像結果に
含まれるマーカとに基づきビーム照射位置が被照射体の
所定照射位置に一致したことにより照射手段から被照射
体へのビームを照射する制御手段と、を備えたことを特
徴とする。

【００１５】請求項２の発明に係るビーム照射装置は、
請求項１に記載のマーカが被照射体に埋設されたことを
特徴とする。

【００１６】請求項３の発明に係るビーム照射装置は、
請求項１に記載のマーカが被照射体に貼付されたことを
特徴とする。

【００１７】請求項４の発明係るビーム照射装置は、請
求項１に記載のマーカの形状が方向性を有することを特
徴とする。

【００１８】請求項５の発明に係るビーム照射装置は、
請求項１に記載の照射手段から出力されるビームが荷電
粒子線またはＸ線または電子線であることを特徴とす
る。

【００１９】請求項６の発明に係るビーム照射装置は、
請求項１に記載の照射手段は、ビームを出力する照射装
置と、この照射装置に設けられてビームが有するエネル
ギーを変化させるレンジシフタと、上記照射装置から出
力されたビームが入射されてビームの線量を計測する線
量計と、この線量計を経て入射されたビームを整形する
コリメータとを有すると共にビームを線量計及びコリメ
ータを介して被照射体に照射する形態であり、第２手段
は、上記照射手段からのビームの照射をさまたげない位
置に配置されてＸ線を出力するＸ線管と、このＸ線管に
接続されてＸ線管に印加する電圧を制御するＸ線管制御
器と、上記Ｘ線管から入射されたＸ線に基づき得られる
Ｘ線画像を光学画像に変換し出力するイメージ・インテ
ンシティファイアと、このイメージ・インテンシティフ
ァイアから入射された光学画像を電気信号に変換するテ
レビジョン・カメラとを有する、ことを特徴とする。

【００２０】請求項７の発明に係るビーム照射装置は、
請求項６に記載の第２手段は、イメージ・インテンシテ
ィファイアとテレビジョン・カメラとの代りに放射線セ
ンサを有し、この放射線センサは、Ｘ線管から入射され
たＸ線に基づき得られるＸ線画像を電気信号に変換する
ことを特徴とする。

【００２１】請求項８の発明に係るビーム照射装置は、
請求項に１記載の第２手段は、ビームを照射した被照部
の撮像結果を制御手段に定期的に出力したことを特徴と
する。

【００２２】請求項９の発明に係るビーム照射装置は、
被照射体が所定照射位置を特定するために有するマーカ
と、この被照射体を搭載する台と、この台に搭載された
被照射体のマーカとを含む被照射部にビームを照射して
撮像結果を出力する第１手段と、上記台に搭載された被
照射体のマーカを含む被照射部にＸ線を照射して撮像結
果を出力する第２手段と、上記第１手段から入力された
撮像結果に含まれるマーカと上記第２手段から入力され
た撮像結果に含まれるマーカとに基づきＸ線の照射位置
が被照射体の所定照射位置に一致したことにより第２手
段からＸ線が照射されるように第２手段を制御する制御
手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２３】請求項１０の発明に係るビーム照射装置
は、請求項１または請求項６のいずれかに記載の被照射
体を患者とし、被照射部を患者の患部としたことを特徴
とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図６は本発
明の実施の形態１であって、図１は放射線治療装置の全
体構成を示すブロック図、図２は患者３７の体内に埋め
込まれるマーカＭの形状を示す概念図、図３は照射手段
１４及び第２撮像手段２８が治療台３８を中心に回転さ
れることにより治療用ビームや位置決め用ビームの照射
方向が変化することを示す概念図、図４は放射線治療装
置の外観を示す一部破断斜視図、図５は放射線治療装置
の動作の流れを示す説明図、図６は治療に際し患者３７
の体内におけるマーカＭの位置変化に伴い患者３７の患
部Ｋの位置変化を推測する様子を示す概念図である。こ
の実施の形態１ではビーム照射装置の例として放射線治
療装置を図示している。この放射線治療装置において
は、被照射体が患者３７であり、被照射部が患者３７の
患部Ｋである。

【００２５】図１において、実施の形態１の場合、被照
射体である患者３７が患部ＫとマーカＭとを有するこ
と、患部Ｋの位置決めのための第２手段である第２撮像
手段２８から照射される位置決め用Ｘ線の照射方向と患
部Ｋの治療のための照射手段１４から照射される治療用
ビームの照射方向とが重なることのないように定められ
たこと、照射手段１４から照射される治療用ビームの位
置と患部Ｋの位置とが一致した時だけ照射手段１４が治
療用ビームを患部Ｋに照射するように、照射制御手段で
ある計算機１９が照射手段１４を制御することのそれぞ
れに特徴があり、それ以外の垂直照射装置１０、レンジ
シフタ１１、線量計１２、コリメータ１３、照射手段１
４、ビーム軸１５、第１通信装置１６、データバス１
７、第２通信装置１８，Ｘ−ＣＴ２０、Ｘ線管制御器２
２、Ｉ．Ｉ２３、光学系２４、オートアイリス２５、Ｔ
Ｖカメラ２６、Ｃ．Ｃ．Ｕ２７、Ａ．Ｄ．Ｃ２９、参照
画像ディスプレイ３０、画像ディスプレイ３１、キャラ
クタディスプレイ３２、キーボード３３、操作パネル３
４、画像データファイル３６などの要素は従来と同一で
ある。

【００２６】マーカＭの大きさは、開腹手術することな
く、患者３７の体内に埋め込むことが可能な微小なもの
である。このようなマーカＭとしては、例えば体内に放
射線アイソトープを埋め込んで治療する時に使う容器の
針で作られたマーカＭが考えられる。この程度の大きさ
のマーカＭであれば、患者３７に埋め込むための開腹手
術を行うことなく、注射針の先に設けることにより、マ
ーカＭを患者３７に埋め込むことが可能となる。また、
マーカＭは、患者３７の身体に貼り付けるものでもよ
く、また、内視鏡の先につけて、口から挿入して患部Ｋ
の付近に設置しても良い。マーカＭを患者３７の体内に
埋め込む場合、医業行為者が、超音波のエコーなどによ
る図示しない装置を利用し、マーカＭの位置を確認しな
がら、マーカＭを患者３７の体内に設置すれば最良であ
る。

【００２７】照射手段１４が治療用ビームを治療台３８
に対して照射する方向は、地表に対して、垂直方向、水
平方向、斜め方向のいずれからでも可能である。治療用
ビームは、荷電粒子線（陽子線、重粒子線）、電子線、
Ｘ線、中性子線のいすれでも良い。これら荷電粒子線、
電子線、及びＸ線では、それぞれの特性である線量分布
が異なる。荷電粒子線は、その入射時のエネルギーによ
り任意の深さで集中的に患者３７の体に吸収され、任意
の深さの患部Ｋだけを集中して治療することができる。
Ｘ線や電子線は、荷電粒子線に比べ、どの深さでも比較
的一様に患者３７の体に吸収される。線量分布は、患者
３７に照射された荷電粒子線又は電子線又はＸ線が患者
３７の体におけるどの深さの部分で吸収されているかを
示すものである。

【００２８】第２撮像手段２８から照射される点線示の
位置決め用Ｘ線の照射方向と照射手段１４から照射され
る治療用ビームの照射方向である一点鎖線示の照射手段
１４のビーム軸１５とが重なることのないように、第２
撮像手段２８のＸ線管２１とビーム軸１５との位置が同
一線上に配置されることがないように互いにずらされて
いる。

【００２９】図２において、マーカＭは、患者３７の体
内に埋め込まれた後に、そのマーカＭがどの方向に移動
したかを判断しやすいように、針形と異なる形状である
方が良い。このマーカＭの形状は、図２のａ図に示すよ
うな涙のような形状３９であっても、図２のｂ図に示す
ような２つの異なる大きさの球形が結合しただるまのよ
うな形状４０であっても、図２のｃ図に示すような紡錘
のような形状４１であっても、これら以外の形状であっ
ても良い。

【００３０】図３において、第２撮像手段２８としては
Ｘ線管２１及びＩ．Ｉ２３を示す。照射手段１４の垂直
射線装置１０から照射される治療用ビームの照射方向
は、地表面に対して垂直方向、地表面に対して水平方
向、地表面に対して斜め方向のいずれでの角度でも取り
得る。この照射方向が地表面に対して垂直方向である場
合はビーム軸１５として表され、上記照射方向が地表面
に対して水平方向の場合はビーム軸１５ａとして表さ
れ、上記照射方向が地表面に対して斜め方向の場合はビ
ーム軸１５ｂとして表されている。

【００３１】第２撮像手段２８のＸ線管２１から照射さ
れる位置決め用Ｘ線の照射方向は、治療台３８を中心に
回転して設定される任意の回転方向で良いが、垂直射線
装置１０から照射される治療用ビームの照射方向と重な
ることがないように、治療台３８において垂直射線装置
１０から照射される治療用ビームと交差する方向であれ
ば良い。つまり、治療用ビームの照射方向が地表面に対
して垂直方向である時は、Ｘ線管２１とＩ．Ｉ２３とが
ビーム軸１５から角度θ１だけ離れた直線Ｌ上に治療台
３８を挟んで配置されている。治療用ビームの照射方向
が地表面に対して水平方向である時は、点線で示すよう
に、Ｘ線管２１とＩ．Ｉ２３とがビーム軸１５ａから角
度θ１離れた直線Ｌａ上に治療台３８を挟んで配置され
ている。治療用ビームの照射方向が地表面に対して斜め
方向である時は、仮想線で示すように、Ｘ線管２１と
Ｉ．Ｉ２３とがビーム軸１５ｂから角度θ１離れた直線
Ｌｂ上に治療台３８を挟んで配置されている。上記角度
θ１は直角でも良い。第２撮像手段２８は、地表面に対
して斜めの方向からＸ線を照射する構成としたが、地表
面に対して水平方向または他の斜めの方向からＸ線を照
射する構成としても良い。

【００３２】図４において、病院等の床に所定距離を以
って設置される相対峙する固定ベース１１１，１１２は
支持ローラ部１１３，１１４，１１５，１１６を有す
る。固定ベース１１１の上の支持ローラ部１１３，１１
４と固定ベース１１２の上の支持ローラ部１１５，１１
６とが円筒体１１７における両端周縁のフランジ部の下
部を両脇から抱えるように回転可能に支持する。そし
て、固定ベース１１２の一方の支持ローラ部１１５にお
ける少なくとも１つのローラが回転駆動源であるモータ
１１８により駆動されることにより、円筒体１１７が支
持ローラ部１１３〜１１６で支持されつつ回転する。上
記モータ１１８により回転駆動されるローラは、円筒体
１１７のフランジ部に接触している複数のローラのうち
の少なくとも１つのローラである。円筒体１１７の内部
空間には直線状の固定レール１１９が円筒体１１７の中
心線に沿う方向に延設される。固定レール１１９は固定
ベース１１１または図示しない固定ベースに固定的に取
付けられる。固定レール１１９に装着された治療台３８
は、直線駆動源である図示しないモータにより固定レー
ル１１９に摺接係合しつつ円筒体１１７の回転中心線上
を直線的に移動することにより、円筒体１１７の内部空
間に入ったり出たりすることが可能になっている。固定
ベース１１１，１１２の間における円筒体１１７の外周
面に円筒体１１７と一緒に回転するように装着された架
台１２０にはアーム１２１が円筒体１１７の周囲を離隔
しつつ囲む形態で組付けられる。アーム１２１には照射
手段１４を構成する部品のうちの少なくとも線量計１２
（照射手段１４中に含まれる）及びコリメータ１３が取
付けられる。照射手段１４より円筒体１１７の後方の内
部空間にはビーム軸１５を照射中心（図３の中心０１と
同じ）に誘導するための部品列１２２が装着される。そ
して、部品列１２２より照射手段１４を経由してコリメ
ータ１３より照射されるビーム軸１５は円筒体１１７の
回転中心を通る直線上を治療台３８の近傍に定められた
照射中心（図３の中心０１と同じ）に向けて進行する。
部品列１２２の一部は円筒体１１７を内外に貫通してい
る。円筒体１１７の内部における部品列１２２は、円筒
体１１７の後部における固定筒１２３の内部に固定され
る。円筒体１１７が回転しても、固定筒１２３は回転し
ないように固定ベース１１２または図示しない固定ベー
スに固定的に取付けられる。この固定筒１２３に取付け
られた部品列１２２とアーム１２１に取付けられた部品
列１２２とは図示しない継手部材により連結される。継
手部材は治療用ビームを外部に漏洩することなく誘導す
ると共に固定側と回転側とを回転可能に連結する部品で
ある。円筒体１１７の内周面にはＸ線管２１とＩ．Ｉ２
３とが上記図３の中心０１である照射中心を通る直線
（図３の直線Ｌと同じ）上に位置するように取付けられ
る。

【００３３】次に、実施の形態１に係る放射線治療装置
の動作について図１及び図５を用いて説明する。図５の
ａ図は実施の形態１に独特のものであるが、図５のｂ図
〜ｉ図は図１４のａ図〜ｈ図に相当するものであるの
で、実施の形態１の動作が従来例の動作と同一である部
分の説明は簡略に行い、図１４と相違する部分の説明は
詳細に行う。

【００３４】最初に、放射線治療のための診断、治療計
画、位置決め、治療などを行うために、図５のａ図にお
いて、図１のマーカＭに相当する少なくとも３個以上の
マーカＭ１，Ｍ２，Ｍ３が患者３７の患部Ｋの周囲に埋
め込まれる。マーカＭ１〜Ｍ３の位置は、あらかじめ行
われる検査時におけるＸ−ＣＴ２０により患者３７の患
部が撮影されたＸ−ＣＴ画像に基づき、治療用ビームの
照射位置を決めるための位置決め時にわかりやすいよう
に決められる。そして、マーカＭ１〜Ｍ３が埋め込まれ
た後、患者３７が図１の仮想線示の治療台３８に載せら
れた状態における診断を行う。この診断時には、Ｘ−Ｃ
Ｔ２０が患者３７の患部Ｋを撮像して複数枚の異なるＸ
−ＣＴ画像を得る。これらのＸ−ＣＴ画像は、患者３７
の胸部等の前面から背中等の背面にわたる患者３７の胴
体の輪切り像である断面が写し出されていると共に、図
５のｂ図に示すように、画像データファイル３６に蓄積
される。

【００３５】次の治療計画時には、計算機１９が、画像
データファイル３６に蓄積された複数枚のＸ−ＣＴ画像
をもとに、これらのＸ−ＣＴ画像を図５のｃ図に示すよ
うに変換して、治療台３８の表面に平行な面で患者３７
の患部Ｋを明示する中心投影画像を作成する。中心投影
画像は、Ｘ線管２１から照射されたＸ線が患者３７を経
てＩ．Ｉ２３に入射されて得られる画像に相当し、その
仮想図が図５のｄ図である。そして、Ｘ−ＣＴ画像をも
とに、計算機１９で変換されて得られた参照画像として
の中心投影画像が図５のｅ図である。この参照画像は参
照画像ディスプレイ３０に表示される。この参照画像に
は患部ＫとマーカＭ１〜Ｍ３とが表示されている。これ
と並行し、計算機１９が参照画像をもとに患部Ｋとマー
カＭ１〜Ｍ３との位置関係を明らかにするような計算を
実行する。

【００３６】この後の患部Ｋの位置決め時には、図５の
ｆ図に示すように、Ｘ線管２１から治療台３８上の患者
３７に位置決め用Ｘ線が照射される。Ｘ線管２１から照
射された位置決め用Ｘ線が患者３７を透過してＩ．Ｉ２
３に入力されと、Ｉ．Ｉ２３がＸ線画像を光学画像に変
換する。このＩ．Ｉ２３で得られたＸ線画像及び光学画
像はビーム軸１５の位置が明らかである。引き続き、
Ｉ．Ｉ２３で得られた光学画像が、光学系２４及びオー
トアイリス２５を介して、ＴＶカメラ２６に入力され、
アナログの電気信号に変換され出力される。このＴＶカ
メラ２６から出力されたアテログ信号は、Ｃ．Ｃ．Ｕ２
７を介して、Ａ．Ｄ．Ｃ２９に入力されデジタル信号に
変換され出力される。このＡ．Ｄ．Ｃ２９から出力され
たデジタル信号は、計算機１９に入力され、図５のｇ図
に示す糸巻き歪と称呼される周辺歪の補正等が行われ
る。そして、計算機１９で周辺歪の補正等が行われたデ
ジタル信号が画像ディスプレイ３１へ出力される。この
画像ディスプレイ３１には、入力された周辺歪の補正等
が行われたデジタル信号に基づくＸ−ＴＶ画像が表示さ
れる。このＸ一ＴＶ画像には、図５のｈ図に示すよう
に、マーカＭｌ〜Ｍ３が参照画像と同じ位置に表示され
ると共に、ビーム軸中心０が表示される。これと並行
し、計算機１９がビーム軸中心０とマーカＭ１〜Ｍ３と
の位置関係を計算する。また、計算機１９は、前述の治
療計画時に計算された患部Ｋ（図５のｅ図参照）とマー
カＭｌ〜Ｍ３との位置関係、及び、この位置決め時に計
算された上記ビーム軸中心０（図５のｈ図参照）とマー
カＭｌ〜Ｍ３との位置関係により、患部Ｋのビーム軸中
心０との位置関係を計算する。

【００３７】そして、図５のｉ図に示すように、ビーム
軸中心０と患部Ｋの中心とが一致するように、計算機１
９が治療台３８を移動させるべき移動量を計算し、計算
結果にもとづく制御信号を治療台３８の図外の駆動装置
に出力する。これにより、治療台３８が移動し、患部Ｋ
とビーム軸中心０との位置関係が一致した所で、治療台
３８が停止する。

【００３８】この状態において、照射手段１４の垂直照
射装置１０が荷電粒子線等の治療用ビームを患部Ｋに照
射することにより、患部Ｋの治療が行われる。この時、
コリメータ１３が患部Ｋの形状により治療用ビームの形
状を整形し、レンジシフタ１１が患部Ｋの深さにより治
療用ビームのエネルギーを調節して治療用ビームの飛距
離を調節する。線量計１２が患者３７の体に吸収される
線量を監視するのは従来と同様である。

【００３９】また、実施の形態１では、患者３７の体内
に埋め込まれたマーカＭ１〜Ｍ３を定期的に観測するこ
とにより、マーカＭ１〜Ｍ３の位置変化に伴い、患部Ｋ
の位置変化を推測することができる。そして、照射手段
１４から照射される治療用ビームが位置変化する患部Ｋ
に常に正確に照射されるように、計算機１９が治療台３
８を適切に移動することができる。上記マーカＭ１〜Ｍ
３の位置変化に伴う患部Ｋの位置変化を推測する様子に
ついて図６を用いて説明する。

【００４０】図６において、Ｍ１’〜Ｍ３’は第１観測
時点での３マーカ、Ｍ１”〜Ｍ３”は第１観測時点から
所定時間経過後の第２観測時点でのマーカ、Ｋ’は第１
観測時点での患部、Ｋ”は第２観測時点での患部であ
る。そして、第１観測時点のマーカＭ１’〜Ｍ３’と、
第２観測時点でのマーカＭ１”〜Ｍ３”とが、同一方向
に所定の範囲内で同一距離だけ移動している場合、第１
観測時点における患部Ｋ’とマーカＭ１’〜Ｍ３’との
相対位置及び相対距離と、第２観測時点における患部
Ｋ”とマーカＭ１”〜Ｍ３”との相対位置及び相対距離
とが、所定の範囲内で同方向に同一距離だけ移動したこ
とである。よって、照射手段１４から照射される治療用
ビームの照射位置と患部Ｋ”の位置とが一致しているも
のと、計算機１９が判断する。この判断結果により、計
算機１９が治療台３８の位置を移動制御しつつ照射手段
１４から出力される治療用ビームを患部Ｋに照射制御す
る。

【００４１】上記とは異なり、第１観測時点でのマーカ
の位置Ｍ１’〜Ｍ３’と、第２観測時点でのマーカＭ
１”〜Ｍ３”とが、互いに異なる方向に移動している場
合、若しくは、互いに同方向に移動してはいるものの互
いに異なる距離だけ移動している場合は、計算機１９
が、照射手段１４から照射される治療用ビームの照射位
置と患部Ｋ”の位置とが一致しなくなると判断し、照射
手段１４における治療用ビームの照射を中止する。その
後、マーカＭ１’〜Ｍ３’とマーカＭ１”〜Ｍ３”とが
同一方向に所定の範囲内で同一距離だけ移動し、治療用
ビームの照射位置と患部Ｋ”の位置とが再び一致した時
に、計算機１９が照射手段１４における治療用ビームの
照射を再開する。

【００４２】このように、実施の形態１に係る放射線治
療装置は、患者３７が開腹手術を受けることなく微小な
大きさのマーカＭを有することにより、患者３７の患部
Ｋの位置を正確に特定することが容易となり、治療用ビ
ームが患部Ｋに正確に照射できる。また、実施の形態１
の放射線治療装置は、患者３７のマーカＭを定期的に観
測し、このマーカＭの位置変化に伴い、患部Ｋの位置と
ビームの位置とが一致した時のみビームを照射するた
め、患部Ｋが動いても、治療用ビームが患部Ｋに正確に
照射し続けることが可能となり、治療を適切に行うこと
ができる。

【００４３】なお、患者３７に埋め込まれたマーカＭを
観測するのは、常時でも良いし、任意のタイミングでも
良い。この実施の形態１の放射線治療装置が用いられる
治療としては、例えば、癌治療が考えられる。この時、
患部Ｋの位置を常に正確に捉えることは、治療する必要
のない部分に、治療用ビームである放射線が必要以上に
照射されることを防くことができる。

【００４４】また、前述した計算機１９による各種の計
算や制御及び治療台３８の移動制御並びに円筒体１１７
の回転制御等は、計算機１９のＲＯＭに設定されたプロ
グラムを計算機１９のＲＡＭを処理過程のメモリとして
用いて、計算機１９が実行する。

【００４５】実施の形熊２．図７〜図１０は本発明の実
施の形態２であって、図７は放射線治療装置の全体構成
を示すブロック図、図８は放射線治療装置の正面図、図
９は放射線治療装置の側面図、図１０は放射線治療装置
の上面図である。図７において、図１のＩ．Ｉ２３と光
学系２４とオートアイリス２５とＴＶカメラ２６に相当
する部品として、半導体検出器とも呼ばれる放射線セン
サ４１を用いたことに特徴がある。そして、Ｘ線管制御
器２２により電圧制御されたＸ線管２１から位置決め用
Ｘ線が治療台３８上の患者３７に照射される。この位置
決め用Ｘ線が患部Ｋを透過して放射線センサ４１に入力
されると、放射線センサ４１が患者を透過した位置決め
用Ｘ線により得られたＸ線画像をアナログの電気信号に
変換してＡ．Ｄ．Ｃ２９へ出力する。

【００４６】図８〜図１０において、病院等の床１３０
に設置される装置本体１３１における鎌首型のアーム部
１３２には図示しないが図７の照射手段１４が内蔵され
ている。この照射手段１４のビーム軸１５がアーム部１
３２より下方に離隔して水平配置された治療台３８の近
傍に定められた照射中心０１（図３の中心０１と同じ）
を通る。Ｘ線管２１と放射線センサ４１とが照射中心０
１を通る直線Ｌ（図３の直線Ｌと同じ）上で治療台３８
を挟んで相対峙するように配置される。この配置関係を
維持可能なように、Ｘ線管２１と放射線センサ４１とが
床１３０に設置される図示しない可動ブームに取付けら
れる。そして、可動ブームが装置本体１３１の背部に設
置された電気的な制御装置１３３に内蔵された図７の計
算機１９からの指示により治療台３８との間に所定の挟
角θ２を維持しつつ照射中心０１を回転中心として回転
する。この可動ブームの回転運動範囲Ｈは、Ｘ線管２１
と放射線センサ４１とが床１３０や装置本体１３１に衝
突しない範囲に定めらる。図１０中の符号１３４は床１
３０に設置される治療台３８の固定ベースである。ま
た、Ｘ線管２１と放射線センサ４１は別々に床１３０と
図示されない天井に固定されていても良い。また、Ｘ線
ＴＶが２式または３式以上固定されて構成されても良い
（図１０のＸ線管２１と放射線センサ４１とが固定され
るケースで可動ブームがない場合、２式のＸ線ＴＶで構
成される）。

【００４７】このように、実施の形態２の放射線治療装
置は、診断位置決めのための第２撮像手段２８がＸ線管
２１とＸ線管制御器２２と放射線センサ４１とより構成
さたので、第２撮像手段２８の構造が簡素である。

【００４８】実施の形態３．図１１は本発明の実施の形
態３に係る放射線治療装置の側面図である。図１０にお
いて、図７のＸ線管２１が装置本体１３１のアーム部１
３２に内蔵された図７の照射手段１４と兼用されたこと
により、第２撮像手段２８の構造を一層簡素にした特徴
がある。

【００４９】実施の形態４．図１２は本発明の実施の形
態４に係る放射線治療装置の全体構成を示すブロック図
である。図１２において、図７の第２撮像手段２８が第
２Ｘ−ＣＴ４２により構成され、第２Ｘ−ＣＴ４２によ
って撮像されたＸ−ＣＴ画像が計算機１９へ出力される
ことにより、第２撮像手段２８の構造をより一層簡素に
した特徴がある。第２撮像手段２８である第２Ｘ−ＣＴ
４２はビーム軸１５上に配置される。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明に係るビ
ーム照射装置は、マーカを有する被照射体が台に搭載さ
れた状態において、第１手段が被照射体のマーカを含む
被照射部の撮像結果を制御手段に出力し、第２手段が被
照射体のマーカを含む被照射部の撮像結果を制御手段に
出力することにより、制御手段が第１手段から入力され
たマーカと第２手段から入力されたマーカとに基づき照
射手段のビームが被照射体の所定照射位置に一致した際
に照射手段から被照射体にビームを照射するので、被照
射体の被照射部の位置を正確に特定することが容易とな
り、ビームを正確に被照射体の被照射部に照射すること
ができる。

【００５１】請求項２の発明に係るビーム照射装置は、
マーカが被照射体に埋設されたので、被照射体の被照射
部の位置を正確に特定することが容易となり、ビームを
正確に被照射体の被照射部に照射することができる。

【００５２】請求項３の発明に係るビーム照射装置は、
マーカが被照射体に貼付されたので、被照射体の被照射
部の位置を正確に特定することが容易となり、ビームを
正確に被照射体の被照射部に照射することができる。

【００５３】請求項４の発明に係るビーム照射装置は、
マーカの形状が方向性を有するため、マーカの位置変化
を認識することが容易となる。

【００５４】請求項５の発明に係るビーム照射装置は、
照射手段から出力されるビームが荷電粒子線又はＸ線ま
たは電子線であるため、その照射対象の状況により適宜
選択することができる。

【００５５】請求項６の発明に係るビーム照射装置は、
照射手段が、ビームを出力する照射装置と、この照射装
置に設けられてビームが有するエネルギーを変化させる
レンジシフタと、上記照射装置から出力されたビームが
入射されてビームの線量を計測する線量計と、この線量
計を経て入射されたビームを整形するコリメータとを有
すると共にビームを線量計及びコリメータを介して被照
射体に照射する形態であり、第２手段が、上記照射手段
からのビームの照射をさまたげない位置に配置されてＸ
線を出力するＸ線管と、このＸ線管に接続されてＸ線管
に印加する電圧を制御するＸ線管制御器と、上記Ｘ線管
から入射されたＸ線に基づき得られるＸ線画像を光学画
像に変換し出力するイメージ・インテンシティファイア
と、このイメージ・インテンシティファイアから入射さ
れた光学画像を電気信号に変換するテレビジョン・カメ
ラとを有するため、被照射体の被照射部の位置を正確に
特定することが容易となり、ビームを正確に被照射体の
被照射部に照射することができる。

【００５６】請求項７の発明に係るビーム照射装置は、
第２手段は、イメージ・インテンシティファイアとテレ
ビジョン・カメラとの代りに放射線センサを有し、この
放射線センサは、Ｘ線管から入射されたＸ線に基づき得
られるＸ線画像を電気信号に変換するため、被照射体の
被照射部の位置を正確に特定することが容易となり、ビ
ームを正確に被照射体の被照射部に照射することができ
る。

【００５７】請求項８の発明に係るビーム照射装置は、
第２手段がビームを照射した被照部の撮像結果を制御手
段に定期的に出力するため、マーカの位置変化に伴い、
被照射部の位置変化を容易に推測することが可能とな
り、正碓なビームの照射を維続して行うことができる。

【００５８】請求項９の発明に係るビーム照射装置は、
被照射体が所定照射位置を特定するために有するマーカ
と、この被照射体を搭載する台と、この台に搭載された
被照射体のマーカとを含む被照射部にビームを照射して
撮像結果を出力する第１手段と、上記台に搭載された被
照射体のマーカを含む被照射部にＸ線を照射して撮像結
果を出力する第２手段と、上記第１手段から入力された
撮像結果に含まれるマーカと上記第２手段から入力され
た撮像結果に含まれるマーカとに基づきＸ線の照射位置
が被照射体の所定照射位置に一致したことにより第２手
段からＸ線が照射されるように第２手段を制御する制御
手段と、を備えたため、第２手段が多機能化されること
に伴う放射線治療装置の構成の簡易化を実現し、被照射
体の被照射部の位置を正確に特定することが容易とな
り、ビームを正確に被照射体の被照射部に照射すること
ができる。

【００５９】請求項１０の発明に係るビーム照射装置
は、被照射体を患者とし、被照射部を患者の患部とした
ので、患部の位置を正確に特定することが容易となり、
ビームを正確に患部に照射することができ、適切な治療
が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る放射線治療装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】同実施の形態１に係るマーカの形状を示す概
念図である。

【図３】同実施の形態１に係る位置決めビームと治療
用ビームとの照射方向の変化を示す概念図である。

【図４】同実施の形態１に係る放射線治療装置の斜視
図である。

【図５】同実施の形態１に係る放射線治療における動
作の流れを示す説明図である。

【図６】同実施の形態１に係るマーカの位置変化と患
部の位置変化との様子を示す概念図である。

【図７】本発明の実施の形態２に係る放射線治療装置
の全体構成を示すブロック図である。

【図８】同実施の形態２に係る放射線治療装置の正面
図である。

【図９】同実施の形態２に係る放射線治療装置の側面
図である。

【図１０】同実施の形態２に係る放射線治療装置の上
面図である。

【図１１】本発明の実施の形態３に係る放射線治療装
置を示した側面図である。

【図１２】本発明の実施の形態４に係る放射線治療装
置の全体構成を示すブロック図である。

【図１３】従来の放射線治療装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図１４】従来の放射線治療における動作の流れを示
す説明図である。

【図１５】従来の放射線治療及びその問題点を説明す
る模式図である。

【図１６】従来の放射線治療を説明する模式図であ
る。

【符号の説明】

１０垂直照射装置１１レンジシフタ、１２線量
計、１３コリメータ、１４照射手段、１５ビーム
軸、１６第１通信装置、１７データバス、１８第
２通信装置、１９計算機、２０Ｘ線コンピュータト
モグラフイ（Ｘ−ＣＴ）、２１Ｘ線管、２２Ｘ線管
制御器、２３イメージ・インテンシティファイア
（Ｉ．Ｉ）、２４光学系、２５オートアイリス、２
６テレビジョン・カメラ（ＴＶカメラ）、２７カメ
ラ・コントロール・ユニット（Ｃ．Ｃ．Ｕ）、２８第
２撮像手段、２９アナログーデジタル変換器（Ａ．
Ｄ．Ｃ）、３０参照画像ディスプレイ、３１画像ディ
スプレイ、３２キャラクタディスプレイ、３３キー
ボード、３４操作パネル、３５タブレット、３６
画像デー夕ファイル、３７患者、３８治療台、Ｍ
マーカ、４１放射線センサ、４２第２Ｘ−ＣＴ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｈ０４Ｎ 7/18 ＬＨ０４Ｎ 7/18 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０ＢＦターム(参考） 4C082 AA01 AC02 AC04 AC05 AC06 AC07 AG05 AG09 AG22 AG42 AG52 AJ05 AJ06 AJ08 AJ10 AJ16 AL07 AN02 AN05 AP07 AP08 AP12 AP13 4C093 AA25 BA07 CA33 CA34 CA50 ED07 EE30 FF42 FH04 5B057 AA08 AA09 BA03 BA12 DA07 DB03 5C054 AA06 CA00 CA02 EB05 HA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被照射体が所定照射位置を特定するため
に有するマーカと、この被照射体を搭載する台と、この台に搭載された被照射体にビームを照射する照射手
段と、この台に搭載された被照射体のマーカを含む被照射部に
ビームを照射して被照部の撮像結果を出力する第１手段
と、上記台に搭載された被照射体のマーカを含む被照射部に
ビームを照射して被照部の撮像結果を出力する第２手段
と、上記第１手段から入力された撮像結果に含まれるマーカ
と上記第２手段から入力された撮像結果に含まれるマー
カとに基づきビーム照射位置が被照射体の所定照射位置
に一致したことにより照射手段から被照射体へのビーム
を照射する制御手段と、を備えたことを特徴とするビー
ム照射装置。
【請求項２】マーカが被照射体に埋設されたことを特
徴とする請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項３】マーカが被照射体に貼付されたことを特
徴とする請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項４】マーカの形状が方向性を有することを特
徴とする請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項５】照射手段から出力されるビームが荷電粒
子線またはＸ線または電子線であることを特徴とする請
求項１記載のビーム照射装置。
【請求項６】照射手段は、ビームを出力する照射装置
と、この照射装置に設けられてビームが有するエネルギ
ーを変化させるレンジシフタと、上記照射装置から出力
されたビームが入射されてビームの線量を計測する線量
計と、この線量計を経て入射されたビームを整形するコ
リメータとを有すると共にビームを線量計及びコリメー
タを介して被照射体に照射する形態であり、第２手段は、上記照射手段からのビームの照射をさまた
げない位置に配置されてＸ線を出力するＸ線管と、この
Ｘ線管に接続されてＸ線管に印加する電圧を制御するＸ
線管制御器と、上記Ｘ線管から入射されたＸ線に基づき
得られるＸ線画像を光学画像に変換し出力するイメージ
・インテンシティファイアと、このイメージ・インテン
シティファイアから入射された光学画像を電気信号に変
換するテレビジョン・カメラとを有する、ことを特徴と
する請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項７】第２手段は、イメージ・インテンシティ
ファイアとテレビジョン・カメラとの代りに放射線セン
サを有し、この放射線センサは、Ｘ線管から入射された
Ｘ線に基づき得られるＸ線画像を電気信号に変換するこ
とを特徴とする請求項６記載のビーム照射装置。
【請求項８】第２手段は、ビームを照射した被照部の
撮像結果を制御手段に定期的に出力したことを特徴とす
る請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項９】被照射体が所定照射位置を特定するため
に有するマーカと、この被照射体を搭載する台と、この台に搭載された被照射体のマーカとを含む被照射部
にビームを照射して撮像結果を出力する第１手段と、上記台に搭載された被照射体のマーカを含む被照射部に
Ｘ線を照射して撮像結果を出力する第２手段と、上記第１手段から入力された撮像結果に含まれるマーカ
と上記第２手段から入力された撮像結果に含まれるマー
カとに基づきＸ線の照射位置が被照射体の所定照射位置
に一致したことにより第２手段からＸ線が照射されるよ
うに第２手段を制御する制御手段と、を備えたことを特
徴とするビーム照射装置。
【請求項１０】被照射体を患者とし、被照射部を患者
の患部としたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか
に記載のビーム照射装置。