JP2004033419A

JP2004033419A - 放射線治療計画用ｘ線シミュレータ装置

Info

Publication number: JP2004033419A
Application number: JP2002193316A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Tachibana; 橘　一成; Katsunori Sukeyasu; 祐安　克典; Shoji Takamura; 高村　祥司
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP4066729B2

Abstract

【課題】患部のＸ線像に対応した体表面位置に、十字線・シミュレート絞りを、明瞭に光照準できる放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線源１の前面に光源２ａと鏡２ｂを設け、十字線及びシミュレート絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料１９を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法でＸ線透過・光不透過材料２０が被覆または積層されている。Ｘ線源１からのＸ線は鏡２ｂを透過し、Ｘ線不透過材料１９による投影像２１を、患者の体表面４ａ上に投影し、Ｘ線源１の大きさによる半影２２を投影する。一方、光源２ａからの光は鏡２ｂによって反射し、Ｘ線透過・光不透過材料２０による投影像２３を、患者の体表面４ａ上に投影し、光源２ａの大きさによる半影２４を投影する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者の患部を放射線治療装置で照射治療する前に、Ｘ線シミュレータ装置でシミュレートさせ、Ｘ線透過像を透視および撮影し、かつ、患者の体表面に光照準して治療部位を位置決めする放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線治療に先立って、患者の病巣などの情報と、放射線治療装置の特性を基にして、患者に対する線量計算を行い、照射の方法、条件、位置などを画定することが必要になる。そのため、一般的な患者情報として、Ｘ線撮影などによる病巣周辺の各方向からの平面像が、放射線治療装置にシミュレートさせて、放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置で撮像される。
一般に、放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は、線源と寝台回転中心間の距離、絞り開度などの幾何学的条件を、放射線治療装置と等価に設定できる機構を備えている。この装置を用い、病巣の位置、形状、大きさなどの確認と、照射位置、照射野などの照射条件を決めるために、Ｘ線透視または撮影が行われる。そして、透視された画像や撮影されたフィルム上には、病巣などの被写体とともにワイヤコリメータ線、シミュレート目盛が同時に投影される。これらの画像情報を参照して、患者に対する位置決め、およびマーキングを行うものである。
【０００３】
図２に、放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置の構成を示す。（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図を示す。ガントリ７の中央部に回転部７ａが設けられ、その回転部７ａの上部前方に、アーム８のアダプタ８ａを介して、Ｘ線源１および照射野絞り２、十字線・シミュレート絞りユニット３が取り付けられ、これに対向して下部前方に、アーム９のアダプタ９ａを介して、Ｘ線撮像装置６が取り付けられ、寝台５上に載せられた患者４を中心に回転する。
Ｘ線源１には、照射野絞り２、および十字線・シミュレート絞りユニット３が取り付けられている。照射野絞り２は、Ｘ線源１からのＸ線束をコリメートする可動Ｘ線遮蔽絞り（図示せず）、および、Ｘ線照射野に相当する光照射野を患者４の体表面４ａに照準するための光源２ａ及び鏡２ｂが設けられている。十字線・シミュレート絞りユニット３は、Ｘ線および光に対して不透過な材料からなる、中央の十字線のワイヤ、および、調節移動可能なシミュレート絞りのワイヤが設けられている。
【０００４】
図３に、Ｘ線透視または撮影されたＸ線透過像１３を示す。Ｘ線透視時のモニタ像上に、十字線・シミュレート絞りユニット３の十字線１１が、センタに常時表示されており、Ｘ線シミュレータ装置は、一般的に下記の手順で使用される。
（１）透視像を見ながら操作卓（図示せず）によって、放射線治療を行う患部１０の中心を十字線１１のセンタに一致するように、Ｘ線透過像１３で位置を確認しながら寝台５を水平に移動させて合わせ、位置決めする。
（２）患部１０のＸ線透過像を基にして治療用放射線の照射範囲を決定する。
（３）Ｘ線透過像１３を確認しながら決定した照射範囲に、シミュレート絞りの上下左右のワイヤコリメータ線１２が囲うように、操作卓により移動させて位置を調整する。
（４）患部１０と十字線１１とシミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２とが、同時に写ったＸ線写真を撮影する。
（５）透視および撮影終了後、照射野絞り２の光源２ａを点灯させると、患者４の体表面４ａに、十字線１１、および、シミュレート絞りの左右上下のワイヤコリメータ線１２の陰影が光照準される。これを体表面４ａにマーキングする。
（６）体表面４ａのマークを基準にして、患者４を放射線治療装置のアイソセンタに位置決めし、放射線治療装置の絞りの開度を位置決めする。次に、装置の放射線治療装置を用いてフィルム撮影を行い、（４）項の写真と照合して計画通りに患者４及び絞りが設定されていることを確認後、放射線を照射して治療を行う。
これらの手順で使用される十字線１１やシミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２は、Ｘ線不透過でかつ光不透過である材料、例えばタングステン線等を用いて製作される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は、以上のように構成されているが、患部１０に対するシミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２の位置決めは、患部１０、十字線１１、シミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２の位置関係を、Ｘ線透過像１３で確認して行うため、十字線１１のワイヤおよびシミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２のワイヤに使用する材料は、光およびＸ線に対して不透過な材料が用いられ、患部１０のＸ線透過像の邪魔にならないように、できるだけ細くする必要がある。
図４に、Ｘ線源１および光源２ａにより、体表面４ａ上に投影された（ａ）Ｘ線像、および（ｂ）光像を示す。ここでは、図３に示す十字線１１のワイヤおよびシミュレート絞りのワイヤコリメータ線１２のワイヤとして、光およびＸ線に対して不透過な材料のＸ線・光不透過材料１４が用いられている。
（ａ）Ｘ線像は、Ｘ線源１からのＸ線が鏡２ｂを透過し、Ｘ線・光不透過材料１４によって、体表面４ａ上に投影像１５とＸ線源１の大きさによって半影１６を形成する。
（ｂ）光像は、光源２ａからの光が鏡２ｂによって反射し、Ｘ線・光不透過材料１４によって、体表面４ａ上に投影像１７と光源２ａの大きさによって半影１８を形成する。
Ｘ線・光不透過性材料１４は、患部１０のＸ線透過像の邪魔にならないようにできるだけ細くされているが、Ｘ線・光不透過材料１４を細くすると、光照射を用いたこれの投影像１７が半影１８により非常に見にくくなるという問題があった。
また、半影１８の影響をより少なくするために、光照射の光源２ａの寸法を小さくしているため、体表面４ａ上で十分な照度が得られず、明瞭な投影像１７を得るために、図２に示す患者４周辺の照明を暗くし、そのため患者４に不安を与えるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放射線治療装置にシミュレートして、十字線とシミュレート絞りのＸ線透過像により、患部位置と照射野を決め、患者の体表面に見やすい光像を光照準し、照明を暗くしなくても精度よく患者の体表面にマーキングできる放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は、使用する放射線治療装置にシミュレートさせて、Ｘ線管装置に光源を有する照射野絞りと十字線・シミュレート絞りユニットを装着し、患者のＸ線透過像を撮像し、かつ、被検者の体表面に光照準し、治療部位を位置決めする放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置において、前記十字線のワイヤおよび前記シミュレート絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法でＸ線透過性の光不透過材料を被覆または積層させたワイヤを用いたものである。
【０００８】
本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は上記のように構成されており、十字線のワイヤおよびシミュレート絞りのワイヤの芯線に、Ｘ線を透過しないＸ線不透過材料を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法で、Ｘ線を透過し光を透過しないＸ線透過・光不透過材料を、被覆または積層させたワイヤを用いる。
そのため、光不透過部（Ｘ線透過・光不透過材料）の寸法が、Ｘ線不透過部（Ｘ線不透過材料）の寸法よりも大きくなるように、シミュレート絞りや十字線を構成しているので、Ｘ線透過像に写る十字線、シミュレート絞りのワイヤを十分細くして患部のＸ線透過像の邪魔にならないように、透視又は撮影でき、また、光照射による十字線、シミュレート絞りの患者体表面への投影像を十分太く、明瞭に照準することができ、正確にマーキングすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置の一実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置のＸ線源１と光源２ａと投影像２１、２３の関係を幾何学的に説明するための図である。
本装置の外観は、図２に示す従来の装置と同じであるが、十字線・シミュレート絞りユニット３の内部に設けられた十字線及びシミュレータ絞りのワイヤが異なり、従来の装置では、図４に示すように、ワイヤにＸ線・光不透過材料１４が用いられているが、本発明の装置では、図１に示すように、ワイヤの芯線にＸ線不透過材料１９を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法でＸ線を透過し、光を透過しないＸ線透過・光不透過材料２０を被覆または積層させたワイヤを用いている。
【００１０】
本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１の前面に取り付けられた照射野絞り２と、その前面に設けられ内部に十字線のワイヤおよびシミュレート絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料１９を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法でＸ線透過・光不透過性材料２０を被覆または積層させたワイヤを備えた十字線・シミュレータ絞りユニット３と、Ｘ線源１と対向して配置されたＸ線撮像装置６と、Ｘ線源１とＸ線撮像装置６の間に設けられ患者４を載せる寝台５と、アダプタ８ａを介してＸ線源１を支持するアーム８とアダプタ９ａを介してＸ線撮像装置６を支持するアーム９を取り付け回転する回転部７ａと、回転部７ａを回転させ放射線治療室内に据え付けられたガントリ７とから構成される。
【００１１】
Ｘ線源１は、通常、診断用の回転陽極Ｘ線管が用いられ、患者の部位に応じた管電圧（〜１５０ｋＶ）で透視・撮影を行うことができる。回転陽極Ｘ線管は、フィラメントから出た熱電子が陰極の集束電極の形状によって決まる電界により集束され、回転陽極のターゲットディスクの傾斜面に衝突し、Ｘ線が放射する。Ｘ線管の焦点寸法は管容器のＸ線放射窓側から見た実効焦点の寸法で公称され、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度のものが用いられる。
照射野絞り２は、Ｘ線源１（Ｘ線管装置）の前面に取り付けられ、Ｘ線照射野を調整することができる線錐制御器である。その構造は焦点から一番離れた位置で、鉛板を主材料とした線錐制限羽根（上羽根）が利用線錐を必要最小限のＸ線照射野に設定するもので、それに連動して焦点に近い位置で、下羽根及び焦点外Ｘ線低減羽根（奥羽根）が連動し、下羽根は散乱線の減少および可動絞りの漏れ線量を低減し、奥羽根は焦点外Ｘ線を低減する。そして、内部に投光照準用の光源２ａと反射用の鏡２ｂが設けられ、光源２ａから出た光が鏡２ｂで反射され、上羽根を通過して形成された光照射野が体表面４ａに投光される。光源２ａは、一般的にハロゲンランプなどが用いられ、その前面に光マスクなどが置かれて、光源２ａの大きさはこのマスクによって決められる。そして、光源２ａとＸ線源１は、鏡２ｂを用いて幾何学的に同一の位置となるように構成されている。
【００１２】
十字線・シミュレータ絞りユニット３は、照射野絞り２の前面に設けられ、内部に十字線のワイヤと可動するシミュレート絞りのワイヤが設けられている。そして、十字線のワイヤ、および、シミュレート絞りのワイヤの芯線は、タングステン線などのＸ線の不透過なＸ線不透過材料１９が用いられ、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法で、Ｘ線を透過し、光を透過しないＸ線透過・光不透過性材料２０、例えば、着色した樹脂パイプなどを被覆または積層させ、形成されたワイヤが設けられている。十字線のワイヤは、その交点とＸ線源１とを結ぶ直線が回転部７ａの回転中心を通る位置に、十字状に貼られ固定され、シミュレート絞りのワイヤは、前後左右に４本張られ、制御卓から操作することにより、前と後、左と右のワイヤを、各々独立あるいは連動してして動かすことができる。
図１（ａ）は、Ｘ線撮像状態を示し、十字線・シミュレータ絞りユニット３内に設けられた十字線及びシミュレータ絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料１９とその被覆または積層にＸ線透過・光不透過材料２０を用いた場合、体表面４ａ上に投影されたＸ線像の幾何学的な図を示す。
Ｘ線源１から放射されたＸ線は、鏡２ｂを透過し、Ｘ線透過・光不透過材料２０を透過し、Ｘ線不透過材料１９のＸ線像が体表面４ａに投影像２１として投影され、Ｘ線源１（Ｘ線管の焦点寸法）の大きさにより、半影２２が形成される。半影２２はＸ線源１の大きさによって決定され、透視時の焦点寸法に、０．３〜０．５ｍｍサイズのＸ線管を使用すれば小さくなり、また、投影像２１はＸ線不透過材料１９の太さとＸ線の不透過性に関係し、図３に示す患部１０の透過像を遮るのを少なくするために、Ｘ線不透過材料１９を細くすることもできる。
図１（ｂ）は、光照準状態を示し、十字線・シミュレータ絞りユニット３内に設けられた十字線及びシミュレータ絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料１９とその被覆または積層にＸ線透過・光不透過材料２０を用いた場合、体表面４ａ上に投影された光像の幾何学的な図を示す。
光源２ａからの光は、鏡２ｂで反射し、Ｘ線透過・光不透過材料２０に照射され、その光像が体表面４ａに投影像２３として投影され、光源２ａの大きさ（光マスク）により、半影２４が形成される。半影２４は光源２ａの大きさ（光マスク）によって決定される。図４（ｂ）と比較してわかるように、図１（ｂ）では十字線及びシミュレータ絞りのワイヤが体表面４ａ上に明瞭な投影像２３として投影されるので、非常に効率的かつ正確にマーキングすることができる。また、光照準による体表面４ａへの投影像２３が、半影２４の影響を受けにくくなるので、光源２ａの寸法を従来よりも大きくして光度をあげることもできる。また、照明を暗くする必要もないため、患者に不安をあたえることがない。
【００１３】
Ｘ線撮像装置６は、寝台５に載せられた患者４を挟んで、Ｘ線源１と対向して配置され、イメージインテンシファイアとＴＶカメラ、直接撮影装置、半導体フラットパネルなどの撮像装置が取り付けられ、患者４の患部１０が透視および撮影される。そのとき、Ｘ線透過像１３は、患者４の患部１０の透過像と、十字線・シミュレータ絞りユニット３の十字線のワイヤの透過像とシミュレート絞りのワイヤの透過像（ワイヤコリメータ線１２）が重畳して表示される。
寝台５は、Ｘ線源１とＸ線撮像装置６の間に設けられ患者４を載せる天板であり、放射線治療装置の回転照射機構にシミュレートさせるために、患部１０の高さが、Ｘ線源１とＸ線撮像装置６の回転中心の高さに設定される。
回転部７ａは、アダプタ８ａを介してＸ線源１を支持するアーム８と、アダプタ９ａを介してＸ線撮像装置６を支持するアーム９を取り付け回転するものである。Ｘ線源１はアダプタ８ａ上を上下に移動し、また、Ｘ線撮像装置６はアダプタ９ａ上を上下に移動し、患者４のＸ線透過像を拡大して透視・撮影を行うことができる。そして、Ｘ線源１とＸ線撮像装置６を、患部１０を中心にして回転することができる。
ガントリ７は、放射線治療計画室内に据え付けられ、回転部７ａを回転させる機構を有する。しばしば、放射線治療装置と同室にセットされ、寝台５に患者４を載せた状態で、寝台５を水平に回転、又は移動させることにより放射線治療装置に患者４をセットできるようにされているケースがある。
【００１４】
次に、操作手順を説明する。はじめに、患者４を寝台５に載せる。そして、Ｘ線透視を行う。図３に示すようなＸ線透過像１３を観察することができる。そして、寝台５及び回転部７ａを制御卓で操作し移動させて、患者４の患部１０を回転部７ａの回転中心に位置するように、Ｘ線透過表示された十字線１１に合わせる。そして、シミュレート絞りのワイヤ透過像のワイヤコリメータ線１２を制御卓で操作し患部１０に近づけ、放射線治療時の照射野を決定し、Ｘ線撮影を行う。そして、Ｘ線透視を終了させ、照射野絞り２の光源２ａを点灯させると、十字線・シミュレータ絞りユニット３の十字線のワイヤとシミュレート絞りのワイヤの光による投影像２３が、患者４の体表面４ａに明瞭に照準される。そして、照準された十字線およびシミュレート絞りのワイヤの投影像２３を、患者４の体表面４ａ上に正確にマーキングすることができる。最後に患者４を載せた寝台５を水平に移動させ、放射線治療装置にセットする。
【００１５】
上記実施例では、細いＸ線不透過材料１９であるタングステン線を、Ｘ線透過・光不透過材料２０である着色した樹脂パイプなどに通して被覆されているが、これらを、例えば平板状にして重ねて積層した構造にすることもできる。また、Ｘ線不透過材料１９としてはタングステン線の他に、鋼鉄線、鉛線等の他の金属線を使用することもできる。Ｘ線透過・光不透過材料２０としては、着色樹脂のほかにも着色ガラスや木材を使用することもできる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置は上記のように構成されており、十字線及びシミュレート絞りのワイヤの光不透過部の寸法が、Ｘ線不透過部の寸法よりも大きくなるように製作されているので、（１）Ｘ線透過像に写る十字線及びシミュレート絞りのＸ線像はワイヤを十分細くしても検出されるため、これらの投影像が患部のＸ線透過像を遮ることがなくなり、位置決めを非常に効率的かつ正確に行うことができる。（２）光照準による十字線及びシミュレート絞りを、半影の影響の少ない太く明瞭な光投影像として、患者の体表面へ投影できるようになり、マーキングが非常に効率的かつ正確に行うことができる。（３）十字線及びシミュレート絞りの、光照準による患者体表面への光投影像が、半影の影響を受けにくくなるので、光源の寸法を従来よりも大きくして光度をあげることができ、光照準時に患者周辺の照明を落とす必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置の構成を示す図である。
【図３】放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置のモニタＸ線透過像を説明するための図である。
【図４】従来の放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置の十字線・シミュレート絞りのＸ線像および光像を示す図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線源
２…照射野絞り
２ａ…光源
２ｂ…鏡
３…十字線・シミュレート絞りユニット
４…患者
４ａ…体表面
５…寝台
６…Ｘ線撮像装置
７…ガントリ
７ａ…回転部
８、９…アーム
８ａ、９ａ…アダプタ
１０…患部
１１…十字線
１２…ワイヤコリメータ線
１３…Ｘ線透過像
１４…Ｘ線・光不透過材料
１５、１７、２１、２３…投影像
１６、１８、２２、２４…半影
１９…Ｘ線不透過材料
２０…Ｘ線透過・光不透過材料

Claims

使用する放射線治療装置にシミュレートさせて、Ｘ線管装置に光源を有する照射野絞りと十字線・シミュレート絞りユニットを装着し、患者のＸ線透過像を撮像し、かつ、患者の体表面に光照準し、治療部位を位置決めする放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置において、前記十字線のワイヤおよび前記シミュレート絞りのワイヤの芯線にＸ線不透過材料を用い、その芯線の外側に芯線の断面よりも大きい寸法でＸ線透過性の光不透過材料を被覆または積層させたワイヤを用いたことを特徴とする放射線治療計画用Ｘ線シミュレータ装置。