JP2000510023A - 陽子ビームデジタル画像形成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 陽子ビームデジタル画像形成装置は、Ｘ線源を備えるものであり、Ｘ線源は患者の部位を通過してＸ線ビームを作り出すことのできる治療ビーム線の中に移動させることができる。Ｘ線受像器は、患者を通過したＸ線を受けて、Ｘ線画像に相当する光子を発生させる。光子はTEC CCDカメラに向けられて、患者の骨格構造において選択されたモニュメントに対するビーム中心における患者の所定位置画像を形成する。また、その装置は、患者の骨格構造において選択された同じモニュメントに対するターゲットアイソセンタを表示するマスター指示画像を受ける。選択されたモニュメントに対する、患者の所定位置画像におけるビーム中心と、マスター指示画像におけるアイソセンタとの相対位置比較により、ビーム中心をターゲットアイソセンタに一致させるための、患者を移動させる量及び方向が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 陽子ビームデジタル画像形成システム 発明の背景 発明の属する分野 本発明は、粒子ビームによる治療システムに関し、特に、粒子ビーム放射装置 に対する患者の位置を測定し、それによって患者の位置を所望の位置に合わせる ことを可能にするために、患者の体における標的領域の画像を形成するデジタル 画像形成システムに関する。 関連技術の説明 粒子放射線による治療方法は、一般に、癌や他の病気の局部的な治療に用いら れる。典型的な例では、例えば電子、陽子、中性子のような原子の粒子や、Ｘ線 のような原子より小さい粒子が、多くの場合ターゲットアイソセンタと呼ばれる 患者の特定の標的領域に向けてノズルから放射される。そして、粒子は患者の標 的領域にある 細胞に衝突し、これらの細胞を破壊する。 放射線治療についての特に有用な形態の１つとして、患者の体内に位置するタ ーゲットアイソセンタに陽子ビームが向けられる陽子ビーム治療方法が存在する 。陽子治療法は、陽子が停止するに至った時に陽子エネルギーの大部分が放出さ れるというブラッグピークとして知られる現象を陽子が示すという有利な点を備 える。したがって、陽子ビームの起動エネルギーを選択することによって、この ビームにおける陽子をターゲットアイソセンタで停止させることができ、これに よって、エネルギーの大部分がターゲットアイソセンタ内の細胞に伝達される。 陽子治療法は、現在、カリフォルニアのローマリンダにあるローマリンダユニバ ーシティメディカルセンタにおいて使用されており、ローマリンダユニバーシテ ィメディカルセンタにおいて使用されている装置は、米国特許第4,870,287号に おいてより詳細に説明されている。 陽子治療法は、特定の場合において、他のタイプの治療法を越えた臨床上の意 義深い有利な点を備えている一方、陽子ビームがターゲットアイソセンタのみに 放射されるように、陽子ビームのノズルに対して患者が正しい位置に配置される ことが要求される。さもなければ、陽子ビームは患者の体における正常な細胞を 傷つけること になる。このことは、例えば、患者の脳にターゲットアイソセンタが位置する場 合の治療において、特に重要である。患者をノズルに対して正しい位置に配置す ることは陽子治療法において非常に重要である一方、放射線治療の他の多くのタ イプにおいても同様の理由から非常に重要であることは言うまでもない。 一般に、陽子治療を受ける患者は、ターゲットアイソセンタに陽子ビームが放 射される定期的な治療を、長期間にわたって繰り返し受ける。例えば、患者は、 陽子放射治療の一日当たりの線量を、一ヶ月という長期にわたって受ける場合が ある。更に、米国特許第4,917,344号及び米国特許第5,039,057号に記載されてい るガントリー装置のようなガントリー装置を介して陽子ビームが放射されるとき 、ターゲットアイソセンタには、たいてい種々の異なる角度から陽子ビームが放 射される。 陽子治療用ビームのノズルに対する患者の正確な配置を確実に行うため、患者 の体における１又は２以上のモニュメントに対するターゲットアイソセンタの位 置が、最初に決定される。モニュメントは、通常、患者の骨格上の部分からなり 、ターゲットアイソセンタの位置は、これらのモニュメントに対して決定される 。ターゲットアイソセンタの位置を決定する１つの手法として、デジ タル再構成ラジオグラフ(DRR:digitally reconstructed radiograph)を使用する ものがある。特に、患者のＣＴスキャンは良く知られた手法を用いて行われる。 これらはＤＲＲに組み込まれ、例えば腫瘍のような傷んだ組織を含むターゲット アイソセンタの位置がＤＲＲ上にマーキングされる。ＤＲＲのファイルは、種々 の異なる方向から見たターゲットアイソセンタの画像を表示するために、編集す ることができる。 そして、米国特許第4,905,267号に記載されている支持体(support)のような支 持体に患者が配置され、この支持体が陽子治療設備におけるガントリー内の治療 台に配置されると、陽子ビームの進路にＸ線源が配置されるとともに、陽子ビー ムの進路に沿って患者と反対側にＸ線受像器が配置される。したがって、Ｘ線源 及びＸ線受像器によって、患者の体における陽子ビーム放射装置のノズルを出た 陽子ビームの進路に位置する部分についての、Ｘ線写真画像が得られる。Ｘ線写 真画像におけるビームの中心は、患者の体において予め選択されたモニュメント に対して決定することができる。 ＤＲＲにおいて予め選択されたモニュメントからのターゲットアイソセンタの オフセットと、Ｘ線写真画像において予め選択された同じモニュメントからのＸ 線ビー ムの中心のオフセットとを比較することにより、ノズルをターゲットアイソセン タの中心に位置させるために患者をノズルに対して移動させなければならない方 向が示される。一般に、このプロセスは、陽子放射装置のノズルに対して患者が 正しく配置されるまで繰り返して行われる。更に、このプロセスは、一般に、ノ ズルがガントリーの周囲を回転した時の患者に対するノズルの各定位毎に、繰り 返されなければならない。 それぞれの写真画像は現像しなければならないので、患者の体における部分の Ｘ線画像を得ることがまさに時間の浪費であることは認識すべきである。更に、 一旦画像が現像されると、医師はＸ線画像を測定して、患者をどのように移動さ せるかを決定するためにこれらの寸法をＤＲＲの画像と比較しなければならない 。このため、医師が患者を正しく位置調整するのを待ちながら、患者は支持体に おいて長時間じっとしていなければならない。したがって、患者の位置調整に必 要な処置を行うのに要求される時間が増加する結果、治療設備は少数の患者しか 収容することができない。このため、ノズルに対する患者の位置を決定し、患者 を正しく位置調整するのに必要な患者の移動を行うために要求される時間を最小 化するため、ノズルに対する患者の位置画像を効率良く得 る装置が必要とされる。 放射線治療に関する出願においては、フィルム現像時間を短縮するＸ線のデジ タル画像が示されている。例えば、米国特許第5,039,867号においては、患者の 体についてのＸ線テレビ画像が得られる装置が開示されている。しかし、この出 願のものは、イオン化粒子ビームや重粒子ビームと共に使用されることが意図さ れており、Ｘ線のテレビ画像を強めるイメージインテンシファイアを使用する。 イメージインテンシファイアの使用は、像のゆがみ、及び、それによって患者の 位置の計算結果に許容できない誤差を生じるので、このタイプの装置は、陽子治 療法に適用することが容易でない。陽子ビームは、組織にとってより有害である という重大な影響を及ぼすため、ノズル前方の患者を非常に正確に位置決めする ことが重要であるが、結果的には、イメージインテンシファイアによってもたら される誤差が、陽子治療法における使用について非常に多くの間違いを生じさせ ることとなる。 したがって、陽子放射装置のノズル前方における患者の体の部位についての非 写真画像を得ることができる装置が必要である。この装置は、ノズル前方におけ る患者の体の部位を、間違った測定結果を生じさせることなく 、正確に測定できるものであるべきである。更に、この装置は、患者の周囲にお けるノズルの角度位置に拘わらず、ノズルに対する患者の体の測定を行うことが できるものであるべきである。 発明の概要 前記の要求は、本発明の陽子治療装置によって達成される。この装置は、ガン トリーと、このガントリーに配置されて陽子ビームを発生させるノズルと、この ノズルに陽子ビームを供給するビーム進路と、このビーム進路に配置可能な可動 式Ｘ線源と、このＸ線源によって生じるＸ線を、患者の体を通過した後に受ける よう配置されるＸ線受像器とを備えてなる。Ｘ線源及びＸ線受像器の双方は、患 者に対するノズルの位置に拘わらず、陽子ビームの進路内における患者の部位の 画像を形成することができるように、ガントリーに取り付けられることが好まし い。更に、Ｘ線受像器は、ノズル前方における患者の部位のデジタル画像を形成 することが好ましい。 本発明の一つの形態として、この装置は、ターゲットアイソセンタについての １又は２以上のマスター指示画像、及び患者の体内における数個のランドマーク 又はモ ニュメントを保存するコンピュータ装置をも備える。好ましい形態においては、 マスター指示画像は、ＤＲＲ(Digitally Reconstructed Radiograph)を使用する ことによって形成され、指示を出す医師は、患者の体における１又は２以上の予 め選択されたモニュメントに対するターゲットアイソセンタの位置を、測定する ことができる。画像受像器によって形成されたデジタルＸ線画像は、患者の骨格 に重ね合わせたビームの中心位置を示すことが好ましい。マスター指示画面にお いて選択されているランドマーク又はモニュメントは、Ｘ線画像においても感知 することができる骨格上のランドマークであることが好ましい。この装置は、治 療を行う医師が、Ｘ線画像におけるモニュメントを見分けて、このモニュメント に対するゼーム中心の空間的な関係を測定する。モニュメントに対するビーム中 心の空間的な関係は、マスター指示画像における、ターゲットアイソセンタ及び 全く同じモニュメント間の空間的な関係と比較される。この比較により、患者の 体におけるターゲットアイソセンタからビームの中心がどれくらいオフセットし ているかを示すオフセット値が得られる。これらの値は、ターゲットアイソセン タをビーム中心に正しく位置合わせするために患者を移動させるのに、用いるこ とができる。 マスター指示画像は、患者に対してビームが向けられるガントリーの各角度毎 に用意されることが好ましい。Ｘ線源及びＸ線受像器は、ガントリーに取り付け られるので、ガントリーが新しい位置に移動して、オフセットが正しく計算され るたびに、所定位置画像を得ることができる。 本発明の他の形態においては、Ｘ線受像器は、Ｘ線がスクリーンに衝突するの に応じて蛍光を発する蛍光スクリーンを備えたものとすることができ、蛍光スク リーンによって発生した光子は、緻密な進路に沿って、冷却されたデジタルキャ プチャ装置に向けられる。１つの形態においては、デジタルキャプチャ装置は、 512×512画素の薄型ＣＣＤセンサを有し、電気冷却器が取り付けられたＣＣＤカ メラを備えている。この冷却器は、熱エネルギーを除去し、これによってカメラ により生じるノイズの量を減少させ、30kVから150kVのエネルギー範囲で作動す る診断用Ｘ線管によって生じるＸ線からのビーム進路における、患者の体の部位 についてのＸ線画像を得ることができる。 したがって、本発明の装置は、ノズル前方にある患者の体の部位についての正 確なデジタル画像を得るとともに、患者の体におけるターゲットアイソセンタか らビー ム中心がどれだけオフセットしているかを算定することができ、これによって、 ビームノズルに対して患者を再び位置合わせ可能にする測定結果を得る。これら の及び他の目的、並びに本発明の利点は、添付図面と共に以下の記述によって、 より十分に明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、好ましい形態に係るデジタル画像形成装置のブロック図である。 図２は、図１の装置が取り付けられ、陽子ビームを患者に放射するためのガン トリーの等角正面図である。 図３は、可動式Ｘ線アッセンブリをビーム放射線に沿って上流側に見た正面図 である。 図４は、図２のガントリーの一部に取り付けられた図１のデジタル画像形成装 置における画像キャプチャ装置の詳細図である。 図５Ａから図５Ｅまでは、図４の画像キャプチャ装置の更なる詳細図である。 図６は、図１のデジタル画像形成装置の機能を示すフローチャートである。 図７Ａは、ターゲットアイソセンタ及び予め選択され たいくつかのモニュメントを備えた患者の体の部位についての代表図である。 図７Ｂは、図１の装置のビーム進路における、患者の体の部位についてのＸ線 画像の代表図である。 好適な実施形態の詳細な説明 全体を通じて同じ番号は同じ部分を示す図面が参照される。図１は、好適な実 施形態のデジタル画像形成装置(digital imaging system)１００を示すブロック 図である。デジタル画像装置１００は、図２に示す陽子ビーム放射装置１０２に 付設される。陽子ビーム放射装置１０２は、ガントリーを備え、本明細書におい て援用する米国特許第4,917,344号に記載の陽子ビーム放射装置に対応する。ま た、ガントリーの構造は、本明細書において共に援用する米国特許第4,917,344 号および第5,039,057号に記載される通りである。 図１に示すように、デジタル画像形成装置１００は、ビーム放射装置１０２の スナウト(snout)もしくはノズル１１０（図２）の前面に位置する患者１０８の 部位を通過して、陽子ビームの進路に沿ってＸ線ビームを放射するように、ビー ム進路内に位置させることができるＸ線 管１０６を備える。画像キャプチャ装置１１２は、陽子ビームの進路に沿って、 患者１０８とは反対側に位置される。画像キャプチャ装置１１２は、衝突するＸ 線に応じて蛍光を発するように構成される蛍光スクリーン１１４を備えている。 蛍光スクリーンによって生成された光子は、緻密な進路（後に図５Ａ〜図５Ｄ を参照してさらに詳細に説明する）に沿って、デジタル画像を光子から生成する カメラ１１６に向けられる。カメラ１１６は、後にさらに詳細に説明する手法で 約−３０℃に冷却され、これにより余熱が取り除かれ、従って、カメラが生成す る画像におけるノイズが除去される。カメラ１１６は、制御エレクトロニクス１ ２０、並びに、制御及び同期化ロジック１２２により制御され、それによって、 カメラ１１６のシャッタは、Ｘ線を送出するＸ線管１０６に応じて開き、ネット １２４を介して治療室のデジタル画像を表示するワークステーション１２６に提 供することができる画像をキャプチャする。 治療室のデジタル画像を表示するワークステーション１２６は、カメラ１１６ がキャプチャしたデジタル画像をモニタ１３０上に表示する。また、治療室のデ ジタル画像を表示するワークステーション１２６は、患者１０ ８のマスター指示画像(master prescription images)を受け取る。この画像は、 同時に治療室のモニタ１３２上に表示される。 後に図６および図７を参照してさらに詳細に説明するように、本実施形態の画 像形成装置１００により、ビームの進路に沿って所定のガントリー位置に対して 配置される患者の体の部位についてのデジタル画像が得られ、この画像はモニタ １３０上に表示される。装置１００はまた、患者の身体のマスター指示画像を受 けて、ターゲットアイソセンタが、患者の体内における様々なモニュメント又は ランドマークに対して明らかにされる。このマスター指示画像は、ターゲットア イソセンタを含む患者の体の部位を、モニタ１３０に同時に表示されているＸ線 画像と同様に、モニタ１３２に同じ展望から、すなわち、同じガントリー角度か ら、表示する。治療医は、モニタ１３２上のマスター指示画像におけるモニュメ ント又はランドマークに対応する、モニタ１３０上のＸ線画像におけるモニュメ ント又はランドマークを識別する。また、治療室のデジタル画像を表示するワー クステーション１２６は、モニタ１３０上のＸ線画像におけるビーム中心と、モ ニタ１３２上に表示されるターゲットアイソセンタとの間の空間的関係を決定す る。この空間的 関係は、適切に患者を移動させるために用いることができ、これにより、患者は 、ビーム進路がターゲットアイソセンタを横切るように、ノズル前方に配置され る。 図２は、画像形成装置１００が付設されたビーム放射装置１０２の好適な実施 形態をより詳細に示している。具体的には、ビーム放射装置１０２は、中心点１ ４０の周囲を回転する上述したガントリーを備える。ビーム放射装置１０２は、 陽子ビームが放射されるスナウト１１０を備える。好適には、スナウトは、中心 点１４０周りで回転するように、ガントリーのリング（不図示）に取り付けられ る。Ｘ線源１０６は中心点１４０周りで回転可能なように、ビーム放射装置１０ ２に取り付けられる。同様に、画像キャプチャ装置１１２もまた、ビーム放射装 置の全ての角度方向で、ビーム進路１４６に対して中心に位置するように、リン グのＸ線源１０６（図３）と対向する位置に取り付けられる。図２に示すように 、ガントリー１０４は、スナウトが、Ｘ軸１５１に対応するビーム進路１４６に 沿ってビームを放射するように、位置決めされる。しかし、ビーム進路１４６が 異なる方向に延びても中心点１４０を横切るように、スナウト１１０を移動でき ることがわかる。ビーム放射装置１０２はまた、Ｚ軸１５２およびＸ線源１０６ に沿って移動可 能な治療台１５０を備える。 患者１０８は、本明細書において援用される米国特許第4,905,267号において 開示されている鞘(pod)のような鞘１４９に配置され、その後鞘１４９及び患者 １０８は、治療台１５０上に配置される。鞘１４９は、治療台１５０に対して、 Ｘ軸１５１、図２の図面ページを越えて延びるＹ軸及びＺ軸に沿って移動可能で あり、かつ、回転させて位置合わせをすることが可能である。治療台上での鞘の 移動は、例えば、治療台に取り付けられた架台内に鞘を配置し、この架台は、鞘 を移動させるアクティベータ(activator)を有するというような、多くの公知の 手法のうちのいずれかにより達成され得る。オフセットが決定された後に鞘を移 動するための装置の候補の一つとしては、カリフォルニア州ローマリンダに所在 のローマリンダユニバーシティメディカルセンター(Loma Linda University Med ical Center)において現在使用されている装置がある。 一般には、鞘１４９は、患者１０８が鞘１４９内に位置する場合に、患者１０ ８が鞘１４９に対して実質的に固定された方向を向くように構成される。従って 、患者１０８が鞘１４９内に位置しているいずれの時であっても、鞘１４９に対 する患者の方向は、実質的に同じまま である。このことから、患者内のターゲットアイソセンタがスナウト１１０から 放射されるビームの中心内に位置するようにして、鞘と患者とがスナウト１１０ 前方に位置するように、鞘１４９が台１５０の上に配置されることが要求される 。 図３は、デジタル画像形成装置１００のＸ線源１０６を示す正面図である。図 に示されるように、Ｘ線源１０６は、ビーム進路１４６内に配置することができ 、かつ、ビーム進路１４６から移動させることができるように、ビーム放射装置 １０２に取り付けられている。このように、Ｘ線源１０６は、Ｘ線をビーム進路 １４６に沿って放射することができ、Ｘ線は、その後、台１５０上の鞘１４９に 位置する患者１０８を通過して、画像キャプチャ装置１１２に向かう。Ｘ線源１ ０６は、２つのトラック１３５ａおよび１３５ｂに沿って移動させることができ る移動可能スレッド(sled)１３４に取り付けられる。スクリューモータアセンブ リ１３６は、治療医が、後に詳述する手法でＸ線画像形成シーケンスを開始する のに応じて、治療室の制御装置（不図示）によって駆動される。スクリューモー タアセンブリ１３６は、スレッド１３４、およびそれゆえＸ線源１０６をビーム 進路１４６内に配置するように構成され、これにより、Ｘ線源１ ０６がＸ線を生成する時に、Ｘ線がビーム進路１４６に沿って伝えられる。好適 な実施形態において、Ｘ線源１０６は、３０〜１５０ｋＶＡのＸ線管（カリフォ ルニア州パロアルトに所在のヴァリアン社製のモデルA192管を収容するモデルB1 50式(manufactured by Varian Inc．of Palo Alto，CA，Model B150 model hous ing a Model A192 tube)）から構成される。Ｘ線発生器および制御回路は、エレ クトロムドインターナショナルモデルEDEC 30の汎用Ｘ線発生器(Electromed Int ernational Model NO．EDEC 30 general purpose X-ray generator)から構成さ れる。発生器およびコントローラ１３１は、スクリューモーターアセンブリを誘 起してスレッド１３４およびＸ線源１０６をビーム進路１４６内に移動させるこ とが可能であり、Ｘ線源１０６を誘起してＸ線画像形成ビームを生成する。画像 形成処理が完了すると、スレッド１３４およびＸ線源１０６は、ビーム進路１４ ６から移動され、治療用ビームがターゲットアイソセンタに移送されることを可 能にする。 図４は、ビーム放射装置１０２のガントリーに取り付けられた１又は２以上の 遮蔽板１４４に取り付けられた状態での、画像キャプチャ装置１１２の斜視図で ある。具体的には、画像キャプチャ装置１１２は、矩形状のエ ンクロージャ１６０内に収容されている。エンクロージャ１６０は、取り付けス タッド１６２ａおよび１６２ｂを介してガントリーの内部遮蔽板１４４に取り付 けられている。図２に示すように、画像キャプチャ装置は、ガントリーの回転位 置に関係なく、ビーム進路１４６内に位置するように、ガントリーに取り付けら れている。従って、Ｘ線源１０６がビーム進路内に位置し、Ｘ線を生成する場合 、画像キャプチャ装置１１２は、Ｘ線がビーム進路１４６に沿って伝えられるよ うに、かつ、Ｘ線が患者１０８を通り抜けた後に、Ｘ線を受け取る。 このように、Ｘ線源１０６および画像キャプチャ装置１１２は、ガントリー１ ０４の全ての位置において、ビーム放射装置１０２のノズル前方に位置する患者 １０８の部位の画像を形成することができる。画像キャプチャ装置１１２は、画 像キャプチャ装置１１２がガントリー１０４の全移動範囲に亘ってビーム進路１ ４６内に存在ように、ガントリのリング１４４に取り付けられなければならない ことが理解される。従って、支持体１６２ａ及び１６２ｂ、並びにエンクロージ ャ１６０は、画像キャプチャ装置１１２が、ガントリーの全移動範囲に亘って、 スナウト１１０に対して移動しないように、十分な剛性を有する材料から製造さ れる。 図５Ａ〜図５Ｅは、画像キャプチャ装置１１２をさらに詳細に示す。具体的に は、図５Ａは、画像キャプチャ装置１１２のエンクロージャ１６０を示す。エン クロージャの外壁１７０は、その内部に位置する構成要素を示すために、部分的 に取り去られている。好適な実施形態において、エンクロージャは、エンクロー ジャ１６０の内部が暗くなるように複数のパネル１７４がボルト止めされたフレ ーム１７２を有する。以下の説明から、画像キャプチャ装置１１２は、Ｘ線源１ ０６が生成したＸ線から、スナウト１１０の前方に、すなわち、ビーム進路１４ ６に沿って、位置する患者１０８の体の部位についての、正確な、ゆがみのない デジタル画像を生成するに違いないことが理解される。従って、エンクロージャ １６０は、以下に説明する方法において、Ｘ線が画像キャプチャ装置１１２に衝 突する結果として発生する光以外には、エンクロージャの中に追加の光が導入さ れないように、構成されなければならない。 図５Ｂおよび図５Ｃは、画像キャプチャエンクロージャ１６０の側面および前 面１７６をそれぞれ示す。正面１７６は、Ｘ線源１０６に直面する側の面であり 、画像キャプチャ装置１１２が図２に示す手法でガントリー１０４に取り付けら れている場合には、ビーム進路１４６ に直交している。四角形の開口部すなわち入口１８２（図５Ｃ）は、エンクロー ジャ１６０の前面１７６の左側部分に形成されている。好適な実施形態では、入 口１８２の前面に位置する、保護カバー１８４、Ｘ線撮影用格子状スロット１８ ６およびＸ線カセットスロット１９０が存在する。さらに、エンクロージャ１６ ０の入口１８２の直ぐ隣りに位置するように、Ｘ線カセットスロット１９０の直 ぐ背後に位置される、蛍光スクリーンアセンブリ１９２（図５Ａ）が存在する。 図５Ｃに示すように、入口１８２の中心にある点で交差するように、３本のク ロス線２００ａ〜２００ｃが保護カバーに形成されている。以下に説明するよう に、クロス線２００ａ〜２００ｃは、患者１０８の体内のモニュメントに対する 、ビーム進路１４６を伝わるＸ線の中心位置に関して、治療医に目に見えるしる しを提供する。従って、クロス線２００ａ〜２００ｃの交差点は、ビーム進路１ ４６の正確な中心に位置することが好ましい。このことは、画像キャプチャ装置 １１２のエンクロージャ１６０が、スナウト１１０に対して正確に位置すること を必要とする。 好適な実施形態では、Ｘ線撮影用格子状スロット１８６およびＸ線カセットス ロット１９０は、共に、Ｘ線撮 影用格子１８７およびＸ線カセット１９１（図５Ａ）を受け入れ可能である。従 って、患者の位置合わせもまた、従来の患者の位置のＸ線写真画像を得る技術を 用いて実行することができる。従って、好適な実施形態における患者の位置合わ せシステムは、デジタル画像を用いた位置合わせと、写真画像を用いた位置合わ せとの両方を可能にする。 患者のデジタル画像が要求される場合、Ｘ線カセット１９１（図５Ａ）は、カ セットのホルダから取り除かれ、これにより、Ｘ線源１０６から放射されたＸ線 が蛍光スクリーンアセンブリ１９２に衝突する。この結果、蛍光スクリーンアセ ンブリ１９２は、Ｘ線が蛍光スクリーンアセンブリ１９２に衝突した場所におい て光子を発生する。これらの光子は、一般には、１又は２以上のバッフル２０４ を介して、矢印２０２（図５Ａ）で示す方向にエンクロージャ１６０の内部へと 伝えられ、第２ミラー２０６に向かう。好適な実施形態では、蛍光スクリーンア センブリ１９２は、コダックラナックスの高速増感スクリーン：製品番号147617 5(Kodak Lanax Fast Intensifier Screen，Product No．1476175)から構成され る。これは、蛍光スクリーン１９２の表面に衝突するＸ線に応じて光子を生成す る硫化ガドリニウム(gadolinium su lphur dioxide;Gd₂O₂S:Tb)の14"×14"の正方形から構成される。 光子は、第２ミラー２０６に衝突し、その後、矢印２１０で示す方向に第１ミ ラー２１２へ向けて反射される。続いて、光子は、第１ミラー２１２から矢印２ １４で示す方向にカメラ１１６のレンズ２１６へ向けて反射される。図５Ａに示 すように、蛍光スクリーンアセンブリ１９２に衝突するＸ線によって生成された 光子は、一般的にはＺ字形状の進路２０３中をカメラ１１６に向けて移動する。 Ｚ字形状の進路２０３は、ガントリー１０４への設置できるように十分にコンパ クトな寸法で、エンクロージャ１６０が構成されることを可能にする。好適な実 施形態では、エンクロージャ１６０は、約３２インチ×３２インチ×深さ１４イ ンチである。 蛍光スクリーンアセンブリ１９２は、スクリーン１９２の前面に衝突するＸ線 を代表する光子を生成し、光子は、次にレンズ２１６に送られる。好適には、第 ２ミラーは、保護アルミニウム表面を有する１／４ウェーブフラットミラー(1/4 wave flat mirror)からなる。保護アルミニウム表面は、エンクロージャ１６０ 内の陽子の進路に対して25.5490°の角度で取り付けられる。好適な実施形態で は、第２ミラー２０６は、ガントリー１０４の 全移動範囲に亘ってミラーをビーム進路１４６に対してこの角度に保持すること が可能な、固定マウント内に配置される。第１ミラー２１２は、各軸に対して± ４°の調節を可能にする２つの軸ジンブル(axis gimble)に取り付けられた球面 ミラー(round front surface mirror)を有する。 第１ミラー２１２は、第２ミラー２０６から反射された光がほとんど全てカメ ラ１１６のレンズ２１６へ向けて反射されるように、位置、方向が合わせられる 。 Ｘ線が蛍光スクリーン１９２の前面に衝突した結果として、蛍光スクリーンア センブリ１９２によって非常に低いレベルの光が生成されているので、エンクロ ージャ１６０での反射光の制御が、設計上の重要な問題であることがわかる。ま た、蛍光スクリーンアセンブリ１９２により生成される発散光(stray light)は 、典型的には全ての方向に散乱することも理解される。好適な実施形態において 、この光は２つのメカニズムを介して制御される。 第１のメカニズムとして、エンクロージャ１６０の内部表面を、最も反射しに くくなるように形成することがあげられる。具体的には、好適な実施形態におい て、エンクロージャ１６０の内部、及びその内部にある構成要 素の多くは、ビーズ噴射(bead blasted)により艶消し仕上げされ、その後、黒色 に陽極酸化処理(black anodized)される。さらに、バッフル２０４もまた、カメ ラレンズに届く前に発散光を多数回反射させ、それによって輝度を損失させるこ とによって、発散光を閉じこめる。好適な実施形態では、２つのバッフル２０４ が示されているが、画像キャプチャデバイス１１２によって生成されるその後の いかなる画像についても、発散光による劣化効果(degrading effects)をさらに 制限するために、エンクロージャ１６０内に多数のバッフルを配置できることが わかる。バッフル２０４は、カメラ１１６のレンズ２１６に入射するほとんど全 ての光が、エンクロージャ１６０内での好適な光の進路２０３に平行なラインに 沿って移動するように、配置される。従って、蛍光スクリーンアセンブリ１９２ から、進路２０３に対してある角度をなして放射される光は、レンズ２１６に到 達しないように、好適には吸収されるか多数回反射される。 好適には、カメラ１１６は、マウント上にある画像キャプチャ装置のエンクロ ージャ１６０の内部に対して、水平軸、垂直軸および長手方向の軸の周りの調節 を可能にするマウント上に取り付けられる。さらに、マウントはまた、ミラーか らレンズへの光子の進路である光軸２ １４の周りの調節をも可能にすべきである。これによって、蛍光スクリーンアセ ンブリ１９２に衝突するＸ線により生成される画像を受けるために最適な位置に 、カメラの位置、方向を合わせることが可能となる。さらに、カメラ１１６は、 蛍光スクリーンアセンブリ１９２に衝突するＸ線により生成された低レベルの光 に基づいて画像を生成するように、構成される。 好適な実施形態では、カメラは、充填比100％の512×512のアクティブ画素を 有し、カメラの対物視野サイズが355.6mm×355.6mmであり、画素が0.69mm平方で ある、ＣＣＤカメラである。好適には、カメラは、電気冷却型(ＴＥＣ:thermall y electric cooled)ＣＣＤタイプのカメラであり、ＴＥＣにより発生した熱を除 去する液体再循環を備える。好適な実施形態では、カメラは、カリフォルニア州 のウエストレイクヴィレッジに所在のスペクトラルソース社(Spectral Source， Inc.)から入手可能な、モデルMCD 1000Sサイエンティフィックグレード(scienti fic grade)ＣＣＤカメラである。レンズ２１６は、好適には、焦点距離50mmのF. 95レンズで構成される。 図５Ｄ〜図５Ｅに示すように、カメラ１１６は、カメラ１１６に水を供給して カメラ１１６からの熱せられた水を排除する一対の冷却用ホース２３０を介して 水冷さ れる。好適な実施形態では、冷却用ホース２３０は、ガントリーアセンブリ１０ ４のコンポーネントである水供給部（不図示）と相互接続される。水冷システム は、ＣＣＤカメラを冷却し、ＣＣＤカメラを−３０℃の温度に維持する。カメラ １１６のこの冷却により、カメラが、ビーム放射装置１０２のスナウト１１０前 方に位置する患者１０８の一部のＸ線画像に対応する、デジタル可視画像を確実 に形成することができる。 図６は、ビーム配送装置１０２のスナウト１１０に対する患者１０８の位置を 決定するための、装置１００の動作を示す、フローチャートである。詳細には、 開始ステート４００から、公知の技術を用いて、ステート４０２で、患者のため の指示(prescription)が作成される。一般には、指示は、治療すべき患者の身体 部分の位置、性質および大きさに対する医師の決定に基づく。例えば指示が、腫 瘍への放射線治療からなる場合、指示は、腫瘍の大きさ、性質および位置に基づ く。指示は、腫瘍に伝達される放射線量、放射線を与える回数、及びガントリー から患者へ送られる放射線の角度などの情報を含む。この指示は、通常、公知の 線量測定手法を用いて作成される。 さらに、ステート４０４において、患者のために、Ｄ ＲＲ(digitally reconstructed radiograph)が一般的な手法により作成される。 特に、上記実施形態において、ＤＲＲファイルはＤＲＲ装置を用いて作成される 。このＤＲＲ装置は、ジョージ シェロウス（George Sherouse）著の「放射線治 療計画を使用する為のＤＲＲの計算(Computation of Digitally Reconstructed Radiograp-hs for Use in Radiotherapy Treatment Designs)」と題される論文 、及びその他ここに引用される１９８９年度の放射線腫瘍学生物学治療の国際ジ ャーナル(Internatioal Journal of Radiation Oncology Biology Physics)の１ ８巻の６５１頁から６５８頁に記述され、ノース カロライナ大学のサンスパー ク５(Sun Spark 5)ワークステーションによって発展した技術を用いるものであ る。ＤＲＲは、患者の患部組織の部位について、ＣＴスキャンを複数回行うこと により得られるもので、その点でＣＴスキャンはＤＲＲファイルに展開すること ができ、このファイルはあらゆる一定の角度からの患者の体を表示するものであ る。腫瘍などの、患者の体内のターゲットアイソセンタ上に位置付けられた患部 組織を表示するＤＲＲファイルの展開は、放射線治療計画において公知のプロセ スである。それ故に、マスター指示画像５００（図７Ａ）は、ステート４０６に おいて、所定のガントリー 角からのターゲットアイソセンタ５０４を取り囲む患者の体の部位５０２につい て、作成される。典型的なマスター指示画像５００を図７Ａに示す。図７Ａの画 像５００は、説明のため、特に単純化されている。 図７Ａで示されるように、画像５００は、患者１０８の部位５０２におけるタ ーゲットアイソセンタ５０４を表している。さらに、治療医によって選択された 隣接する骨格構造５１０上に、２つの堅固なの構造体、即ち、モニュメント５０ ６、５０８が存在する。図７Ａに示されるように、一対の合成クロス線５２０ａ 、５２０ｂが、ターゲットアイソセンタ５０４に対して中心に配置されるように なっている。モニュメント５０６、５０８からの合成クロス線５２０ａ、５２０ ｂの距離は、後述される方法に従って患者１０８を後に位置合わせする場合の基 準となる。マスター指示画像５００の画像が、分かり易くするためにかなり単純 化されていることは、当業者であれば当然にわかる。実際のマスター指示画像に おいては、治療医は、患者が３軸全てについて正確な位置合わせを確実に行うた め、患者の骨格上のモニュメントを複数選択し、２つの異なる方向からのマスタ ー指示画像を形成する。 ＤＲＲデータからマスター指示画像５００が作成され ると、医者はステート４１０において、マスター指示画像上のモニュメント５０ ６、５０８を選択することができ、且つ、このモニュメントを使用してモニュメ ント５０６、５０８に対するターゲットアイソセンタ５０２の座標を測定するこ とができる。好ましくは、治療医がワークステーション１２６を使用してモニュ メントを選択し、且つ、モニュメントは、一般に、後に与えられる患者１０８の デジタルＸ線画像上に見ることのできる患者の骨格組織５１０上の点からなる。 ターゲットアイソセンタ５０４は、患部組織の部位と一致し、かつターゲットア イソセンタは、マスター指示画像５００上において認識することができる。 図７Ａに示されるように、合成クロス線５２０ａ、５２０ｂ上において選択さ れた点に対するモニュメントの相対的な位置を決定することができる。ターゲッ トアイソセンタ５０４からの、クロス線上に選択された点までの距離も決定する ことができる。特に、個々のモニュメント及びクロス線５２０ａ、５２０ｂ間に おける、クロス線５２０ａ、５２０ｂに対して垂直な方向の距離がまず決定され る。この距離は、すなわち、ターゲットアイソセンタに対するモニュメントのＸ 座標とＹ座標である。それ故に、モニュメント５０６が座標(Ｘ₁，Ｙ₁)を備え 、且つモニュメント５０８が座標(Ｘ₂,Ｙ₂)を備えているので、モニュメント５ ０６、５０８とターゲットアイソセンタ５０２との空間的関係を測定することが でき、Ｘ座標及びＹ座標として明らかにすることができる。 患者１０８のマスター指示画像５００が形成されると、モニュメントの選択、 及びモニュメントに対するターゲットアイソセンタのベクトル座標の測定が行わ れる。そしてこの情報は、デジタル画像形成装置１００に与えることができ、か つ患者１０８の一連の治療に用いることができる。特に、ステート４１２では、 患者は図２中の治療台１５０上に配置することができ、そしてガントリー１０４ は、所望の治療角度に回転させることができる。上述において、患者１０８は鞘 内部でほとんど移動不可能であり、鞘は、ビーム放射装置１０２のスナウト１１ ０に対して位置関係が固定された状態で、治療台上に配置されることが好ましい 。一般には、患者は鞘内に配置され、且つ鞘は台１１０上に配置されているので 、通常、鞘はビーム放射装置１０２のスナウト１１０と方向を一致させている。 次に、Ｘ線源１０６は、図３について記載されたようにして、ステート４１４に おいて、ビーム線１４６の内部に配置される。そして、ステート４１６において 、スナウト１１０のすぐ前方に配置され た患者の体の部位を通過して、画像キャプチャ装置１１２に向けて、ビーム放射 装置１０２のスナウト１１０からＸ線が放射されるように、Ｘ線源が起動される 。この結果、ビーム放射装置１０２のスナウト１１０前方に配置された患者の体 の部位についての画像５００’が、図１中のワークステーション１２６あるいは ディスプレイ１３０に形成され、表示される。 キャプチャされたＸ線画像５００’の代表例を図７Ｂに示す。この画像は、ス ナウト１１０の前方の領域における領域の患者１０８の骨格構造５１０’からま ず構成され、図５Ｃにおけるクロス線２００ａ、２００ｃが重ね合わされたもの である。図５Ａ及び図５Ｂにおける蛍光スクリーンアッセンブリ１９２に向けら れたＸ線をクロス線が遮り、それ故にクロス線の領域において、光子がより少な く発生することがわかる。好ましくは、クロス線２００ａ−２００ｃは、ビーム 進路１４６の位置中心を直接横切るように配置されている。さらに、２つのクロ ス線の対を位置合わせに用いることができるように、ビーム放射装置１０２のス ナウト１１０付近に配置されたビーム線の内部に位置する２番目のクロス線の対 を、実際に備えても良い。例えば、２対のクロス線の間のミスアライメントは、 画像キャプチャ装置１０２が、も はやビーム進路１４６に対して中心に配置されていないことを示し、このことは 、ガントリー装置１０２を操作する者に対して、必要な修正行動をとることを知 らせるものである。 一旦、ビーム進路１４６内における患者１０８のＸ線画像５００’が、画像キ ャプチャ装置１１２によりキャプチャされると、画像５００’は、図１中の治療 室のデジタル画像を表示するワークステーション１２６に供給され、その後、治 療室の画像表示モニタ１３０に表示される。さらに、マスター指示画像５００も また、ステート４２０において、モニタ１３２に同時に表示される。これにより 治療医は図７Ａのマスター指示画像５００と図７ＢのＸ線画像５００’を同時に 見ることができる。次に、治療医は、ステート４２２において、マスター指示画 像５００上のモニュメント５０６、５０８に対応するＸ線画像５００’上のモニ ュメント５０６’、５０８’を選択する。治療医は、マウスを用いてＸ線画像上 に表示されたモニュメントをクリックして、これらの画像を選択することが望ま しい。 マスター指示画像５００上に選択されたモニュメント５０６、５０８に対応す るＸ線画像５００’上のモニュメント５０６’、５０８’が選択された後、ステ ート４ ２４において、ワークステーション１２６は、ビーム中心５１２についてのＸ線 画像上における、モニュメント５０６’、５０８’の座標(Ｘ₁’,Ｙ₁’)、(Ｘ₂ ’,Ｙ₂’)を測定する。上記のように、ビーム進路中心５１２は、クロス線２０ ０ａ−２００ｃの交点により示される。第３のクロス線２００ｃもまた、同様に して使用することができる。マスター指示画像について決定された(Ｘ₁,Ｙ₁)及 び(Ｘ₂,Ｙ₂)の座標値と、(Ｘ₁’,Ｙ₁’)及び(Ｘ₂’,Ｙ₂’)の座標値とを比較す ることにより、ターゲットアイソセンタ５０４とビーム中心５１２とのオフセッ トを測定することができる。 したがって、ディスプレイワークステーション１２６のコンピュータが、決定 ステート４３０において、アイソセンタ５０４に対してビーム中心が一致してい るか否かを決定することができる。ビーム中心５１２がアイソセンタ５０４に一 致している場合には、デジタル画像形成装置１００が治療手順を開始するステー ト４３２に移行し、患者１０８は治療用ビームを受けることができる。一般に治 療手順は、適切な校正及び確認が行われた後に、ビーム進路からＸ線源１０６を 移動させて、ビーム源から陽子ビームを要求して、患者に向けてビームを供給す る。 Ｘ線画像５００’のビーム中心５１２がマスター指示画像５００のアイソセン タ５０４と一致していない場合には、画像形成装置１００は、ステート４３４に おいて、アイソセンタ５０４とビーム進路中心５１２とが一致するように患者１ ０８を移動させるべき方向を決定する。上記実施形態において、モニュメント５ ０６、５０８からのアイソセンタ５０４の座標と、モニュメン５０６’、５０８ ’からのＸ線画像における中心点５１２の座標との間の最小二乗近似は、患者を 移動させる方向及び大きさを決定するのに用いることができる。装置１００は、 その後、ステート４３６において、オフセット方向へ患者１０８を移動させる。 上記実施形態においては、治療医により与えられた指示に応じて移動させること ができるように、台１５０は自動化されている。したがって、治療医がステート ４３４において決定された移動量を単に入力するだけで、台１５０は、鞘１４９ 内に固定されるように配置された患者１０８を、新たな位置に移動させる。続い て、Ｘ線源は、ステート４１６において、再び起動され、ステート４１６からス テート４３０までのステップからなる処理が、アイソセンタ５１４とビーム進路 中心とが許容誤差範囲内で一致するまで繰り返される。 治療医によって選択されたモニュメントの照合により位置合わせが行われると いう好ましい形態の一方で、他の技術もまた、位置合わせの為にマスター指示画 像をＸ線画像と比較することに用いることができる。特に、治療医によってモニ ュメントが特に強調される必要がないように、形状認識ソフトウェアもまたＸ線 画像内のモニュメントを認識することに用いることができる。さらに、特殊な曲 線輪郭をもった骨構造体あるいはモニュメントに対して、ターゲットアイソセン タにおける曲線認識ソフトウェアを明らかにすることもできる。同じ曲線構造は 、Ｘ線画像中においてコンピュータにより認識することができ、ビーム線の中心 位置は、特殊な曲線輪郭を備える同じ骨構造体に対して測定することができる。 この情報は、ビーム中心と、患者の次の位置調整のためのターゲットアイソセン タとのオフセットを決定するのに用いることができる。従って、当業者にとって は、ビーム中心とターゲットアイソセンタとのオフセットを決定することに用い られたモニュメントが、必ずしも治療医によって示される必要がなく、コンピュ ータにより認識され、このモニュメントは、必ずしも骨格上の特定点を備えてい る必要がなく、曲がった骨のような骨構造体の全体により構成されるということ がわかる。 したがって、前記実施形態のデジタル画像形成装置は、ビームノズルと患者と の更に効率の良い位置合わせを可能にする。特に、治療医は、鞘内の患者をノズ ル前方に配置し、ビーム進路とターゲットアイソセンタとの相対位置を、患者の 体の内部で選択されたモニュメントに対して繰り返して測定しなければならない だけである。この装置は、ノズル前方の患者の体の部位についての詳細なＸ線画 像をもたらす必要性を解消し、ビーム進路とターゲットアイソセンタとのオフセ ットを自動計算することを可能にする。従って、患者の位置合わせは単純化され 、さらに効率良くなり、治療設備の利用度を更に高めるのに役立つ。 以上本発明の好適な実施形態について記述し、本発明の重要かつ斬新な特徴を 指摘したが、上述した装置の詳細な形態において、本発明の本質を外れることな く、当業者によって種々の削除、代用及び変形したものを使用し、製造できるこ とがわかる。従って、本発明の範囲は上述した内容に制限されるべきではなく、 以下の請求項により明らかにされるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 レジーナ デビッド エー. アメリカ合衆国 92373 カリフォルニア 州 レッドランズ ミルズ アヴェニュー 1310 (72)発明者 リン ペンギュー ジェームス アメリカ合衆国 92506 カリフォルニア 州 リバーサイド アイアンウッド ドラ イブ 6831 (72)発明者 サマンタライ ジャガディシュ ピー. アメリカ合衆国 92557 カリフォルニア 州 モレノ バレー ディケンソン ロー ド 21129 (72)発明者 エルデル ベリー ビー. アメリカ合衆国 92886 カリフォルニア 州 ヨーバ リンダ セロ ビスタ ドラ イブ 17501

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．陽子源と、ガントリーに取り付けられて複数の角度から前記陽子ビームを 患者に放射することができるノズルを有するビーム放射装置とを備え、患者の治 療部位についてのマスター指示画像を受ける陽子ビーム治療装置の画像形成装置 であって、 前記ビーム放射装置に装着され、前記患者の第１サイドに向けられた治療用ビ ーム進路に沿って画像形成ビームを放射することができる第１のポジションと、 前記ビーム進路から移動させられて、これによって、前記陽子ビームを前記治療 進路に沿って移動可能にする第２のポジションとの間で移動可能な画像形成ビー ム源と、 前記ガントリーに取り付けられ、ガントリーの複数の角度位置全体にわたって 前記ビーム進路の中心に位置し、前記ビーム進路に配置された患者の部位を通過 した後の前記画像形成ビームを受ける画像形成ビーム受像器と、 前記受像器に近接し、前記受像器から信号を受けて、前記ビーム進路に位置す る患者の体の部位についての患者所定位置画像を形成する画像キャプチャ装置と 、 前記マスター指示画像及び前記患者所定位置画像の双方を受けるコントローラ とを備え、 該コントローラは、１又は２以上の堅固な構造体を、前記マスター指示画像に おいて選定し得るように構成され、それによって、前記１又は２以上の堅固な構 造体に対する、患者の体において治療されるアイソセンタの相対位置が位置決め され、また、前記１又は２以上の堅固な構造体を、前記患者所定位置画像におい て選定し得るように構成され、それによって、前記１又は２以上の堅固な構造体 に対する前記ビーム線中心の相対位置を測定することができ、前記１又は２以上 の堅固な構造体に対する前記ターゲットアイソセンタ及び前記ビーム線中心の相 対位置を使用して、１又は２以上の堅固な構造体に対するビーム線の中心位置が 、前記１又は２以上の堅固な構造体に対するターゲットアイソセンタの位置に一 致するように、患者とガントリーとの間において必要な相対的移動を決定するも のである前記画像形成装置。 ２．前記画像形成ビーム源は、陽子ビーム進路の方向に対して横断方向に移動 可能となるように装着されたＸ線源を備えてなる請求項１に記載の装置。 ３．前記画像形成ビーム受像器は、前記ビーム進路に配置され、衝突するＸ線 に応じて光子を生成する蛍光ス クリーンを備えてなる請求項２に記載の装置。 ４．前記画像キャプチャ装置は、前記蛍光スクリーンによって生成された前記 光子を受けて、前記患者所定位置画像を形成するＣＣＤカメラを備えてなる請求 項３に記載の装置。 ５．前記ＣＣＤカメラは、前記患者所定位置画像から過度のノイズを除去する ために水冷される請求項４に記載の装置。 ６．前記受像器及び前記ＣＣＤカメラは、エンクロージャ内に配置され、前記 受像器は、前記ビーム進路の中心に位置する前記エンクロージャの開口部に配置 され、前記エンクロージャは、前記受像器によって生成される前記光子を前記Ｃ ＣＤカメラに向ける進路を画定する請求項５に記載の装置。 ７．前記エンクロージャは、２つのミラーを備え、前記蛍光スクリーンから発 出された前記光子は、前記ミラーの一方に向けられた第１方向に移動し、第２ミ ラーに向けられた第２方向に反射し、前記第１方向と略平行に前記ＣＣＤカメラ に向けられた第３方向に反射する請求項６に記載の装置。 ８．前記エンクロージャは、前記進路の方向に対して横断する部分を含む方向 に移動する任意の光子の少なく とも一部が、前記ＣＣＤカメラに到達するのを阻止する１又は２以上のバッフル を備える請求項７に記載の装置。 ９．前記Ｘ線源は、30kVから150kVのエネルギー範囲で作動する診断用Ｘ線管 を備え、前記蛍光スクリーンは、硫化ガドリニウムの四角い形状からなり、前記 ＣＣＤカメラは、512×512画素の薄型ＣＣＤセンサを備え、前記ＣＣＤカメラは 、焦点距離50mmF.95のレンズを備える請求項８に記載の装置。 １０．前記ＣＣＤカメラは、前記進路における前記蛍光スクリーンから直接前 記光子を受け、それにより、前記患者所定位置画像は、強められてほとんど乱さ れないようにされた請求項９に記載の装置。 １１．前記ビーム進路の中心に位置するように前記受像器に取り付けられた１ 組のクロス線を更に備え、該クロス線は、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を遮り、そ れによって、クロス線の領域において、光子がより少なく生成され、この結果、 前記クロス線の画像が前記患者所定位置画像に現れる請求項４に記載の装置。 １２．前記コントローラからの信号を受けて、前記マスター指示画像を表示す る第１モニタと、 前記コントローラからの信号を受けて、前記患者所定 位置画像を表示し、該患者所定位置画像上における前記１又は２以上の堅固な構 造体を選定するために、前記コントローラを操作することができる第２モニタと を更に備えてなる請求項１に記載の装置。 １３．前記コントローラは、前記１又は２以上の堅固な構造体に対するビーム 線の中心とアイソセンタとの間のオフセットを決定するために最小二乗近似を行 い、前記１又は２以上の堅固な構造体は、前記患者の骨格上にモニュメントを備 えてなる請求項１に記載の装置。 １４．陽子源と、ガントリーに取り付けられて複数の角度から前記陽子ビーム を患者に放射することができるノズルを有するビーム放射装置とを備えた陽子ビ ーム治療装置に用いられ、患者の治療部位についてのマスター指示画像を受ける 画像形成装置であって、 前記ビーム放射装置に装着され、前記患者の第１サイドに向けられた治療用ビ ーム進路に沿ってＸ線ビームを放射することができる第１のポジションと、前記 ビーム進路から移動させられて、これによって、前記陽子ビームを前記治療進路 に沿って移動可能にする第２のポジションとの間で移動可能なＸ線源と、 前記ガントリーに取り付けられ、ガントリーの複数の角度位置全体にわたって 前記ビーム進路の中心に位置し 、前記ビーム進路に配置された患者の部位を通過した後の前記Ｘ線ビームを受け 、ビーム線における患者の体の部位に対応した光子画像を形成するＸ線ビーム受 像器と、 前記Ｘ線ビーム受像器から前記光子画像を直接受けて、前記ビーム進路に位置 する患者の体の部位についての患者所定位置画像を形成し、それによって、前記 患者所定位置画像が強められてほとんど乱されないようにされる画像キャプチャ 装置と、 前記マスター指示画像及び前記患者所定位置画像の双方を受けるコントローラ とを備え、 該コントローラは、１又は２以上のモニュメントを、前記マスター指示画像に おいて選定し得るように構成され、それによって、前記１又は２以上のモニュメ ントに対する、患者の体において治療されるアイソセンタの相対位置が明らかに され、また、前記１又は２以上のモニュメントを、前記患者所定位置画像におい て選定し得るように構成され、それによって、前記１又は２以上のモニュメント に対する前記ビーム線中心の相対位置を測定することができ、前記１又は２以上 のモニュメントに対する前記ターゲットアイソセンタ及び前記ビーム線中心の相 対位置を使用して、１又は２以上のモニュメントに 対するビーム線の中心位置が、前記１又は２以上のモニュメントに対するターゲ ットアイソセンタの位置に一致するように、必要な患者の移動を決定するもので ある前記画像形成装置。 １５．前記ビーム進路の中心に位置するように前記受像器に取り付けられた１ 組のクロス線を更に備え、該クロス線は、前記源からの前記Ｘ線を遮り、それに よって、前記クロス線の近傍に前記Ｘ線受像器によりわずかな光子が生成され、 この結果、前記クロス線の画像が前記患者所定位置画像に現れる請求項１４に記 載の装置。 １６．前記コントローラは、前記１又は２以上のモニュメントに対するターゲ ットアイソセンタの装置位置及び前記ビーム線中心の相対位置を用いて、ターゲ ットアイソセンタがビーム線の中心に位置するように、患者の移動の方向及び大 きさを決定するために、最小二乗近似を行う請求項１４に記載の装置。 １７．前記コントローラからの信号を受けて、前記マスター指示画像を表示す る第１モニタと、 前記コントローラからの信号を受けて、前記患者所定位置画像を表示し、該患 者所定位置画像上における前記１又は２以上のモニュメントを選定するために、 前記コントローラを操作することができる第２モニタとを更に 備えてなる請求項１４に記載の装置。 １８．前記Ｘ線受像器は、前記ビーム進路に配置され、衝突するＸ線に応じて 光子を生成する蛍光スクリーンを備えてなる請求項１４に記載の装置。 １９．前記画像キャプチャ装置は、前記蛍光スクリーンによって生成された前 記光子を受けて、前記患者所定位置画像を形成するＣＣＤカメラを備えてなる請 求項１８に記載の装置。 ２０．前記ＣＣＤカメラは、前記患者所定位置画像から過度のノイズを除去す るために水冷される請求項１９に記載の装置。 ２１．前記受像器及び前記ＣＣＤカメラは、エンクロージャ内に配置され、前 記受像器は、前記ビーム進路の中心に位置する前記エンクロージャの開口部に配 置され、前記エンクロージャは、前記受像器によって生成される前記光子を前記 ＣＣＤカメラに向ける進路を画定する請求項２０に記載の装置。 ２２．前記エンクロージャは、２つのミラーを備え、前記蛍光スクリーンから 発出された前記光子は、前記ミラーの一方に向けられた第１方向に移動し、第２ ミラーに向けられた第２方向に反射し、前記第１方向と略平行に前記ＣＣＤカメ ラに向けられた第３方向に反射する請 求項２１に記載の装置。 ２３．前記エンクロージャは、前記進路の方向に対して横断する部分を含む方 向に移動する光子が前記ＣＣＤカメラに到達するのを阻止する１又は２以上のバ ッフルを備える請求項２２に記載の装置。 ２４．前記Ｘ線源は、30kVから150kVのエネルギー範囲で作動する診断用Ｘ線 管を備え、前記蛍光スクリーンは、硫化ガドリニウムの四角い形状からなり、前 記ＣＣＤカメラは、512×512画素の薄型ＣＣＤセンサを備え、前記ＣＣＤカメラ は、焦点距離50mmF.95のレンズを備える請求項２３に記載の装置。 ２５．患者の体内に位置するターゲットアイソセンタの中心にビーム線の中心 を配置するために、陽子ビーム治療装置において患者を位置合わせする方法であ って、 コンピュータ装置に格納されている、ビームの所望方向についての患者のマス ター指示画像を取得するステップと、 患者を治療台上に配置して、ターゲットアイソセンタを含む患者の体の部位を ノズル前方に位置させるステップと、 ノズル前方に位置する患者の体の部位に画像形成ビームが送られるように、治 療用ビーム進路に沿って画像形 成ビームを送出するステップと、 患者の体の部位に送られた後の画像形成ビームを受けて、前記ビーム進路に配 置された患者の体の部位についての、前記コンピュータ装置に供給される、患者 所定位置画像をキャプチャするステップと、 前記マスター指示画像において、前記コンピュータ装置を使用して、前記１又 は２以上のモニュメントを選定するステップと、 前記患者所定位置画像において、前記コンピュータ装置を使用して、前記１又 は２以上のモニュメントを選定し、前記マスター指示画像及び前記患者所定位置 画像の双方において選定された前記１又は２以上のモニュメントが、前記患者の 解剖図において同じ位置に一致するステップと、 患者所定位置画像において選定された１又は２以上のモニュメントに対する前 記治療用ビーム中心の相対位置を測定するステップと、 マスター指示画像における１又は２以上のモニュメントに対するターゲットア イソセンタと、患者所定位置画像における１又は２以上のモニュメントに対する ビーム中心との間のオフセットを、前記コンピュータ装置を使用して測定するス テップと、 １又は２以上のモニュメントに対するビーム中心の位置が、１又は２以上のモ ニュメントに対するターゲットアイソセンタの位置に一致するように、患者を移 動させなければならない距離及び方向を決定するステップとを備えてなる前記方 法。 ２６．治療用ビーム進路に沿って画像形成ビームを送出する前記ステップは、 治療用ビーム進路にＸ線源を配置するステップと、 Ｘ線源から治療用ビーム進路に沿ってＸ線を放射するステップとを備える請求 項２５に記載の方法。 ２７．画像形成ビームを受ける前記ステップは、治療用ビーム進路に沿って前 記患者を通過した後のＸ線を受けるものである請求項２６に記載の方法。 ２８．画像形成ビームを受けて患者所定位置画像をキャプチャする前記ステッ プは、 前記蛍光スクリーンに衝突する前記Ｘ線ビームのＸ線に応じて光子が生成され るように、前記ビーム進路に蛍光スクリーンを配置するステップと、 緻密な進路に沿って前記光子をＣＣＤカメラに向けるステップとを備える請求 項２７に記載の方法。 ２９．治療用ビーム進路の中心に対して中央に位置するように１組のクロス線 を配置し、形成された該クロス 線の画像が、前記患者所定位置画像における治療用ビーム進路の中心を代表する 位置に現れるステップを更に備える請求項２８に記載の方法。 ３０．１又は２以上のモニュメントを選定する前記ステップは、 前記マスター指示画像のデジタル画像をディスプレイに表示するステップと、 前記ディスプレイに表示された前記患者の骨格上のモニュメントについてのユ ーザ入力装置を操作するステップと、 前記ユーザ入力装置を操作して、前記モニュメントを選択するステップと、 前記患者所定位置画像のデジタル画像をディスプレイ上に表示するステップと 、 前記ディスプレイに表示された前記患者の骨格上の前記モニュメントについて のユーザ入力装置を操作するステップと、 前記ユーザ入力装置を操作して、前記モニュメントを選択するステップとを備 える請求項２５に記載の方法。 ３１．マスター指示画像において選択されたモニュメントと、前記マスター指 示画像におけるターゲットアイソセンタとの間の相対的な位置関係を計算するス テップ と、 前記患者所定位置画像において選択されたモニュメントと前記ビーム線中心と の間の想定的な位置関係を計算するステップとを更に備える請求項３０に記載の 方法。 ３２．患者を移動させなければならない距離及び方向を決定する前記ステップ は、マスター指示画像の前記１又は２以上のモニュメントに対するターゲットア イソセンタの相対位置と、前記１又は２以上のモニュメントに対するビーム進路 中心の相対位置との間に、最小二乗法を適用して行うものである請求項２５に記 載の方法。 ３３．治療用ビーム源と、複数の異なる角度から治療用ビームを供給するよう に構成されたノズルを有するビーム放射装置とを備えた治療用ビームによる治療 装置に用いられる治療用画像形成装置であって、 前記ビーム放射装置に装着され、前記患者の第１サイドに向けられた治療用ビ ーム進路に沿ってＸ線ビームを放射することができる第１のポジションと、前記 ビーム進路から移動させられて、これによって、前記治療用ビームを前記治療用 ビーム進路に沿って移動可能にする第２のポジションとの間で移動可能なＸ線ビ ーム源と、 前記ビーム進路に対して中心に位置するように配置され、前記ビーム進路に配 置された患者の部位を通過した 後の前記Ｘ線ビームを受け、その結果、光子画像を形成する蛍光スクリーンと、 前記蛍光スクリーンから前記光子画像を直接受けて、患者の体の部位について の患者所定位置画像を形成し、前記ビーム進路に配置されて、それにより、前記 患者所定位置画像が強められてほとんど乱されないようにされるデジタルカメラ とを備える前記治療用画像形成装置。 ３４．陽子源と、ガントリーに取り付けられて複数の角度から前記陽子ビーム を患者に放射することができるノズルを有するビーム放射装置とを備えた、陽子 ビーム治療装置に用いられるように構成され、前記ガントリーの複数位置にわた って前記患者所定位置画像を形成することができる請求項３３に記載の装置。 ３５．患者の治療部位についてのマスター指示画像、及び前記患者所定位置画 像の双方を受け、１又は２以上のモニュメントが、前記マスター指示画像におい て選定可能となるように構成され、それによって、前記１又は２以上のモニュメ ントに対する、患者の体において治療されるアイソセンタの相対位置を明らかに するコントローラを更に備える請求項３４に記載の装置。 ３６．前記コントローラは、更に、前記１又は２以上のモニュメントが、前記 患者所定位置画像において選定 可能となるように構成され、それによって、前記１又は２以上のモニュメントに 対する前記ビーム線中心の相対位置を測定することができ、前記１又は２以上の モニュメントに対する前記ターゲットアイソセンタ及び前記ビーム線中心の相対 位置を使用して、１又は２以上のモニュメントに対するビーム線の中心位置が、 前記１又は２以上のモニュメントに対するターゲットアイソセンタの位置に一致 するように、患者とノズルとの間において必要な相対的移動を決定するものであ る請求項３５に記載の装置。