JP2004121406A - 放射線治療装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、放射線の照射対象を放射線照射範囲内に容易に位置決めすることができる放射線治療装置を提供する。
【解決手段】放射線治療装置1は、X線(放射線)とレーザ光線を同軸に出射する放射線発生装置2と、ガイド3と、支持部材4と、可動部材5と、検出器6と解析装置7と、制御装置8とを備える。放射線治療の対象者Pは、体表面に施されたマーキングをレーザ光線に合わせてアイソセンタ10に位置決めされる。さらに、放射線発生装置2から出射されるX線Rで得られるアイソセンタ10とこの近傍に配置される照射対象とを含む範囲の透視画像の情報とアイソセンタ10に対して透視画像を検出した方位の情報とを基にアイソセンタ10と照射対照との位置ずれを解析装置7で求め、制御装置8で放射線発生装置2の照射軸Aを照射対象に合わせる。
【選択図】  図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイソセンタを中心とする球状面に沿って放射線発生装置を移動させる放射線治療装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
医療分野で用いられる放射線治療装置には、アイソセントリック型とノンアイソセントリック型がある。アイソセントリック型の放射線治療装置は、水平軸を中心に回転するガントリを位置決め装置として備える。治療用の放射線は、ガントリの端から水平軸上に設定されるアイソセンタに向けて出射される。放射線治療の対象者となる患者は、放射線の照射対象がアイソセンタに位置するように寝台に寝かされる。また、アイソセントリック型の放射線治療装置は、照射対象に対する放射線の照射方位を変えるために、ガントリを回転させるとともに、寝台を回転させる。患者の体表面に施されたマーキングを治療室内に設置されたレーザ光源から投射されるレーザ光線に合せることで、照射対象をアイソセンタに合せる。マーキングは、予め建てられた治療計画に基づき、患者の体表面に施される。
【0003】
ノンアイソセントリック型の放射線治療装置は、多関節ロボットアームを位置決め装置として備える。治療用の放射線は、ロボットアームの先端に取付けられた放射線発生装置から出射される。この放射線治療装置は、放射線の照射範囲内に放射線の照射対象を配置することで、多方位から治療用の放射線を照射する。放射線治療の対象患者は、寝台に寝かされ、照射対象が放射線照射範囲内に位置するように、寝台によって移動される。照射対象は、アイソセントリック型の放射線治療装置と同様に、治療室内に設置されたレーザ光源から投射されるレーザ光線に患者の体表面に施されたマーキングを合せることによって、位置決めされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、治療室に設けられたレーザ光源は、設置された方向にしかレーザ光線を出射できない。したがって、放射線発生装置が、このレーザ光源から出射されるレーザ光線を遮る位置に設定される場合、位置決めのためのマーキングを有効に利用することができない。また、患者の向きによっては、レーザ光線が照射されるマーキング部分を照射対象から離れた位置に設けなければならない場合が生じる。その結果、位置決め精度の信頼性が低下する。
【0005】
位置決めされた放射線の対象部位である病巣は、体内にあって直接確認することができない。また、これらの放射線治療装置は、放射線の照射対象がアイソセンタに位置するように患者を移動して位置決めする。しかしながら、体表面に描かれたマーキングは、表皮がよじれることで、照射対象との位置関係がずれる恐れがある。このため、患者を移動させている間に、マーキングと照射対象の相対位置が治療計画からずれてしまうことがある。そして、放射線治療の途中で患者の体形が重力で扁平したり、移動したりすることがある。
【0006】
したがって、マーキングと照射対象の相対的な位置関係について、放射線治療計画が再現されるように、患者の体を固定具で拘束する場合がある。しかし、固定具で拘束する場合においても、完全に患者を固定することができないとともに、体表面のマーキングを固定することができたとしても体内の照射対象は固定できない。したがって、マーキングを基に放射線照射対象を位置決めすることは、難しい。このため、照射対象から治療用の放射線がずれることを見越して照射範囲を設定しなければならないため、放射線量を軽減することが難しい。
【0007】
そこで、本発明は、放射線の照射対象を放射線照射範囲内に容易に位置決めすることのできる放射線治療装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放射線治療装置は、放射線とレーザ光線とを同軸に出射する放射線発生装置と、放射線とレーザ光線が同軸に出射される照射軸が1点で交わるようにアイソセンタを中心に所定の半径の軌道に沿って放射線発生装置を移動させるガイドと、アイソセンタを通る傾倒軸を中心にガイドを回転させる支持部材と、互いに交差する2つの回動軸で放射線発生装置を枢支してガイドに沿って移動する可動部材と、アイソセンタとこの近傍に配置される放射線の照射対象とを含む範囲の透視画像の情報を検出する検出器と、検出器が複数の方位でそれぞれ検出した複数の透視画像の情報とアイソセンタに対して透視画像を検出した方位の情報とを基にアイソセンタの位置と照射対象の位置との相対位置関係を演算する解析装置と、相対位置関係を基に放射線発生装置を移動させる制御装置とを備える。
【0009】
この場合、検出器は、透視画像の情報として、放射線発生装置から出射された放射線を検出する。そして、解析装置は、アイソセンタに対して所望する位置に位置決めされた放射線発生装置の位置情報と検出器によって得られた透視画像の情報とを基にアイソセンタと照射対象との相対位置関係を演算する。また、これらの検出器は、透視画像の情報を検出する場合にアイソセンタに対して所望する位置に位置決めされた放射線発生装置と点対称の位置に置かれる。
【0010】
または、検出器は、透視画像の情報として、放射線発生装置と別に設けられた放射線源から出射される放射線を検出する。そして、検出器と、透視画像の情報を取得するための放射線を検出器に向けて照射する放射線源との対を少なくとも2対備える。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第1の実施形態の放射線治療装置1について、図1から図5を参照して説明する。図1に示す放射線治療装置1は、放射線発生装置2と、ガイド3と、支持部材4と、可動部材5と、検出器6と、解析装置7と、制御装置8と、寝台9とを備える。
【0012】
放射線発生装置2は、放射線としてX線Rを出射する。このX線Rは、電子銃から発射された電子を加速器で加速させ、ターゲットに衝突させることで発生する。また、放射線発生装置2は、レーザ発振器を内蔵しており、X線Rと同軸にレーザ光線Lを出射する。
【0013】
可動部材5は、互いに交差する2つの回動軸C,Dで放射線発生装置2を枢支している。回動軸C,Dは、X線Rとレーザ光線Lとが同軸に合わされた照射軸Aと互いに直交するように配置される。回動軸Cは、放射線発生装置2を矢印U方向に傾け、回動軸Dは、放射線発生装置2を矢印V方向に傾ける。これにより、放射線発生装置2は、いわゆる首振り動作をする。
【0014】
ガイド3は、円弧状に形成され、この円弧に沿って移動するように可動部材5を支持している。ガイド3は、アイソセンタ10を中心とする所定の半径の軌道に沿って放射線発生装置2を移動させる。また、ガイド3は、アイソセンタ10に対して正反対の方位からX線Rを照射する範囲以上に放射線発生装置2を移動させる移動範囲を有している。つまり、ガイド3は、アイソセンタ10を中心に放射線発生装置2を180°以上回転させることができる。
【0015】
支持部材4は、傾倒軸11を中心にガイドを回転させる。傾倒軸11は、放射線発生装置2がガイド3に沿って移動する回転軸12とアイソセンタ10において交差する。この場合、傾倒軸11と回転軸12は、放射線発生装置2の位置決め制御の観点から、互いに直交することが好ましい。本実施形態の放射線治療装置1は、傾倒軸11が水平に配置されているので、ガイド3がいわゆるΩ形をしている。支持部材4は、アイソセンタ10から傾倒軸11に沿って両側に配置され、床に固定される。また、ガイド3を枢支する支持部材4の少なくとも一方に、ガイド3を傾倒させる駆動装置として、サーボモータ4aを備える。ガイド3は、アイソセンタ10から偏心して配置されている。そこで、重心の位置を傾倒軸11上に配置してサーボモータ4aの負荷を軽減するために、カウンターウェイトを取付けてもよい。
【0016】
放射線発生装置2は、ガイドに沿って回転軸12を中心に移動する可動部材5に取付けられるとともに、ガイド3が傾倒軸11を中心に回転することで、アイソセンタ10を中心とする球面に沿って移動する。アイソセンタ10は、可動部材5をガイド3に沿って移動させるとともに傾倒軸11を中心にガイド3を回転させ、異なる方位で位置決めした放射線発生装置2から延びる照射軸Aが、1点で交差する点である。
【0017】
検出器6は、アイソセンタ10に対して任意の方位に位置決めされた放射線発生装置2と点対称の方位に配置される。検出器6は、アイソセンタ10を含む範囲の透視画像の情報として、放射線発生装置2から出射されるX線Rを検出面6aで検出する。この場合、放射線発生装置2は、アイソセンタ10を含む範囲に配置された放射線治療の対象となる患者P及びこの患者Pが寝かされた寝台9のスライドボード9aを通過してこの部分の透視画像が得られる程度の出力の小さいX線Rを検出器6に向けて出射する。検出器6は、放射線発生装置2の方位及び照射軸Aの角度に応じて、位置及び高さを変えることができるとともに、検出面6aを傾けられるように設けられている。したがって、検出器6は、検出面6aで垂直にX線Rを検出するように設定することができる。なお、図1において、放射線治療装置1は、治療用のX線Rを照射している状態であり、検出器6を寝台9の傍らに退けている。また、検出器6は、放射線発生装置2の方位に応じて、その都度、移動させてもよいし、予め設定される放射線発生装置2の方位に応じた個数を配置しておいてもよい。
【0018】
解析装置7は、X線Rの照射対象13が配置されるアイソセンタ10を含む範囲に対して複数の方位でそれぞれ検出された透視画像の情報と、アイソセンタ10に対して各透視画像を検出した方位の情報、本実施形態では、放射線発生装置2の位置情報を基に、アイソセンタ10と照射対象13の相対位置関係を演算する。例えば、図2の(A)に示すようにアイソセンタ10に対して照射対象13がずれている場合、方位GからX線Rを照射して得られるアイソセンタ10近傍の透視画像gと方位HからX線Rを照射して得られるアイソセンタ10近傍の透視画像hとでは、図2の(B)及び(C)に示すように照射対象13が投影される位置が異なる。したがって、方位G,Hのアイソセンタ10に対する位置座標と透視画像g,hとを基に、アイソセンタ10と照射対象13との相対位置関係、すなわち、照射対象13の位置座標は、視差の原理を応用することで求めることができる。また、少なくとも2つの異なる方位の透視画像を基にアイソセンタ10と照射対象13の相対的な立体位置関係を求めることができる。
【0019】
制御装置8は、解析装置7によって演算された相対位置関係を基に、ガイド3、支持部材4、可動部材5を制御して、放射線発生装置2の設定位置及び照射軸Aの角度を自動的に補正する。そして、放射線治療装置1は、アイソセンタ10を中心とする座標系から照射対象13を中心とする座標系に置換えて制御される。
【0020】
寝台9は、放射線治療の対象となる患者Pを寝かせるスライドボード9aと、このスライドボード9aに寝かされた患者PのX線Rの照射対象13をアイソセンタ10へ移動させる駆動機構9bとを備えている。スライドボード9aは、傾倒軸11と直角に交差する方向が患者Pの体軸方向となるように配置されている。
【0021】
次に、放射線治療を施される患者Pの照射対象(病巣)13について治療計画が立てられて患者Pの体表面にマーキング14が施された後から、病巣13を放射線治療装置1に対して位置決めするまでの方法を説明する。
【0022】
治療計画に基づいて、患者Pの体表面には、複数のマーキング14が施されている。各マーキング14は、照射対象13となる病巣に対する方位が設定されている。放射線治療装置1は、図3に示すように放射線発生装置2の照射軸Aを各マーキング14に設定された方位に合わせる。患者Pの体表面に投影されるレーザ光線Lのスポットにマーキング14が一致するように、患者Pまたは患者Pが寝かされた寝台9のスライドボード9aを移動させる。なお、アイソセンタ10に対して患者Pの相対的な位置を決めるために、マーキング14は、少なくとも3つとする。
【0023】
次に、放射線治療装置1は、透視画像を得るために、図4に示すように各マーキング14の方位に位置決めされた放射線発生装置2からこの放射線発生装置2の方位に対応する位置に配置された検出器6に向けて小さい出力のX線Rを照射する。各方位に位置決めされた放射線発生装置2に対応して検出器6で検出された透視画像の情報は、この透視画像に対応する放射線発生装置2の位置情報とともに解析装置7に取込まれる。解析装置7は、これらの情報を基に、アイソセンタ10と照射対象13の相対位置関係、すなわち、アイソセンタ10からの照射対象13のずれ量を演算する。
【0024】
なお、透視画像の情報は少なくとも2つ取得すればよい。そこで、まず2つの透視画像を取得して、相対位置関係を求め、これを基に放射線発生装置2の照射軸Aを補正し、さらに3つ目の透視画像で照射軸Aが補正されたことを確認してもよい。また、検出器6の検出面6aが照射軸Aと直角に交わっていない場合でも、検出器6によって得られた透視画像の扁平率或いは伸展率から、検出面6aの角度ずれに対する補正を行ない、照射軸Aと直角に検出面6aが交わっている状態の透視画像の情報として取扱うことができる。つまり、透視画像の情報を取得するために放射線発生装置2から出射されるX線Rを検出できればよい。したがって、検出器6の位置及び検出面6aの角度は、おおよそ合わされていればよい。検出器6に検出された透過画像の情報とアイソセンタ10の位置情報の関係は、透過画像の情報を取得する間に、アイソセンタ10を透視画像中に位置決めできる情報に相当するX線を放射線発生装置2から出力するようにすればよい。例えば、アイソセンタ10の位置を示すフィルタを放射線発生装置2の出射口に取付けたり、検出器6との位置関係を保ったままアイソセンタ10の位置に照射野を絞って小さい出力のX線Rを照射したりなどすればよい。
【0025】
アイソセンタ10に対する照射対象13のずれ量は、アイソセンタ10を基準原点として解析装置7で演算された照射対象13の座標を基に補正する。本実施形態では、図5に示すように照射対象13がアイソセンタ10に対して平行にずれている場合を例に説明する。なお、照射対象13の位置ずれ量は、説明のために誇大して図示している。
【0026】
図5に示すように、アイソセンタ10に対して回転軸12に沿う方向のずれ量15は、傾倒軸11を中心とするガイド3の回転16と、回動軸Cを中心とする放射線発生装置2のU方向の首振りで補正する。アイソセンタ10に対して傾倒軸11に沿う方向のずれ量17は、放射線発生装置2を搭載する可動部材5の回転軸12を中心とする移動18と、回動軸Dを中心とする放射線発生装置2のV方向の首振りで補正する。照射軸Aに沿う方向のずれ量19は、照射対象13に照射するX線Rの拡がり角の変化として現れる。照射対象が大きい場合は、コリメータなどで照射野の大きさを変える必要があるが、アイソセンタ10の直ぐ傍にある小さな照射対象であれば、照射野の拡がり角に差が出ないので、補正せずに対応することができる。
【0027】
以上のように、この放射線治療装置1は、放射線発生装置2からX線Rと同軸に照準用のレーザ光線Lが出射される。したがって、このレーザ光線Lを使って照射対象13を位置決めすることができる。また、放射線治療装置1は、放射線発生装置2から小さい出力で出射されるX線Rを用いてアイソセンタ10近傍の透視画像の情報を検出器6で検出し、この透視画像の情報とこの放射線発生装置2の位置情報とを基に、照射対象13とアイソセンタ10の相対位置関係を求め、この相対位置関係を基に患者Pを移動させることなく照射軸Aを補正する。つまり、放射線治療装置1は、この放射線治療装置1に設定された座標系を補正し、患者Pの照射対象13を基準とする座標系に置換えて位置決めする。そして、放射線治療計画にしたがって、照射対象13に精度よくX線Rを照射することができる。
【0028】
また、患者Pがスライドボード9aに対して斜めに寝てしまっている場合や傾いて寝てしまっている場合も、この患者Pの体表面に施されたマーキング14から患者Pの座標系を設定し、この患者Pの座標系と放射線治療装置1の座標系のずれを補足するように、放射線治療装置1を制御することができる。
【0029】
また、放射線治療装置1は、放射線発生装置2からX線Rと同軸にレーザ光線Lを出射するので、このレーザ光線Lを用いて、マーキング14ごとに決まっているX線Rの入射角度を再現し、確認する、いわゆる放射線治療計画に基づくシミュレーションを行なうことができる。そして、透視画像を治療用X線Rを照射する方位と同じ方位で取得することができるので、治療用のX線Rの照射を避けたい部位が照射野に重なっていないか再度確認することができる。
【0030】
本発明に係る第2の実施形態の放射線治療装置21について、図6を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成については、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。
【0031】
図6に示す放射線治療装置21は、アイソセンタ10に対して予め決められた方位に位置決めされる放射線発生装置2と点対称の位置に配置された2つの検出器22を備えている。これらの検出器22は、アイソセンタ10近傍の透視画像を取得するために、放射線発生装置2から出射される小さい出力のX線Rを検出する。検出器22は、アイソセンタ10に向かって移動してきたスライドボード9aと干渉しない高さで、床に固定されている。検出面22aは、放射線発生装置2の照射軸Aと直角に設定されている。検出器22は、決められた位置に固定されており、アイソセンタ10に対して決められた方位の透視用X線Rを検出する。
【0032】
したがって、以上のように構成された放射線治療装置21は、透視画像の情報が取得される方位について、解析装置7を予め設定しておくことができるので、アイソセンタ10と照射対象13の相対位置関係を求める演算が簡素化される。この他の構成及びその動作は、第1の実施形態と同じであるので、本実施形態においても第1の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
【0033】
本発明に係る第3の実施形態の放射線治療装置31について、図7を参照して説明する。なお、第1及び第2の実施形態と同じ構成については、図中に同一の符号を付してその説明を省略する。
【0034】
図7に示す放射線治療装置31は、アイソセンタ10を含む治療用X線照射範囲の透視画像を取得するために、放射線発生装置2とは別に用意される放射線源としてのX線源32を備えている。このX線源32は、アイソセンタ10に対して透視画像の情報を得るためのX線Rを出射する方位が予め決められて配置されている。また、アイソセンタ10に対してこのX線源32と点対称の位置に、このX線源32と対に設けられる検出器33が配置されている。この検出器33の検出面33aは、対で設けられたX線源32から出射されるX線Rが直角に入射される向きに設けられている。なお、X線源32と検出器33の対は、2つ以上設けてもよい。
【0035】
以上のように構成された放射線治療装置31は、透視画像を取得するためのX線源32が放射線発生装置2と別に設けられているので、放射線発生装置2を移動させる必要がない。また、2つのX線源32で同時に透視画像を取得することができる。したがって、これらの透視画像を取得するためのタイムラグがないので、アイソセンタ10と照射対象13とのより正確な相対位置関係を演算することができる。この他の構成及びその動作については、第1や第2の実施形態と同じであるので、本実施形態においても、第1や第2の実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
【0036】
【発明の効果】
本発明に係る放射線治療装置によれば、放射線発生装置から出射されるレーザ光線を使って照射対象をアイソセンタ近傍に合せ、アイソセンタ近傍の透視画像の情報を検出器で検出する。検出器が透視画像の情報を取得したときのアイソセンタに対する方位の情報とこの透視画像の情報とを基に、アイソセンタと照射対象との相対位置関係を解析装置で演算する。求められたアイソセンタと照射対象との相対位置関係を基に、ガイドと支持部材と可動部材を制御して、放射線発生装置の照射軸を照射対象に合せる。したがって、放射線の照射対象を放射線照射範囲内に容易に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態の放射線治療装置を示す斜視図。
【図2】(A)は、図1の放射線治療装置のアイソセンタと照射対象との相対位置関係を検出する状態を模式的に示す図。
(B)は、図2の(A)中の方位Gの検出器で検出された透視画像を示す図。
(C)は、図2の(A)中の方位Hの検出器で検出された透視画像を示す図。
【図3】図1の放射線治療装置において、レーザ光線を使って患者の照射対象をアイソセンタに位置決めする状態を示す斜視図。
【図4】図1の放射線治療装置において、放射線を使って患者の照射対象とアイソセンタとの相対位置関係を検出する状態を示す斜視図。
【図5】図1の放射線治療装置において、制御装置によって放射線発生装置が照射対象に補正される状態を示す斜視図。
【図6】本発明に係る第2の実施形態の放射線治療装置を示す斜視図。
【図7】本発明に係る第3の実施形態の放射線治療装置を示す斜視図。
【符号の説明】
1,21,31…放射線治療装置
2…放射線発生装置
3…ガイド
4…支持部材
5…可動部材
6,22,33…検出器
7…解析装置
8…制御装置
10…アイソセンタ
11…傾倒軸
13…照射対象
32…X線源(放射線源)
A…照射軸
C,D…回動軸
g,h…透視画像
L…レーザ光線
R…X線(放射線)

Claims (6)

  1. 放射線とレーザ光線とを同軸に出射する放射線発生装置と、
    前記放射線と前記レーザ光線が同軸に出射される照射軸が1点で交わるようにアイソセンタを中心に所定の半径の軌道に沿って前記放射線発生装置を移動させるガイドと、
    前記アイソセンタを通る傾倒軸を中心に前記ガイドを回転させる支持部材と、
    互いに交差する2つの回動軸で前記放射線発生装置を枢支して前記ガイドに沿って移動する可動部材と、
    前記アイソセンタとこの近傍に配置される前記放射線の照射対象とを含む範囲の透視画像の情報を検出する検出器と、
    前記検出器が複数の方位でそれぞれ検出した複数の前記透視画像の情報と前記アイソセンタに対して前記透視画像を検出した方位の情報とを基に前記アイソセンタの位置と前記照射対象の位置との相対位置関係を演算する解析装置と、
    前記相対位置関係を基に前記放射線発生装置を移動させる制御装置とを備えることを特徴とする放射線治療装置。
  2. 前記検出器は、前記透視画像の情報として、前記放射線発生装置から出射された放射線を検出することを特徴とする請求項1に記載の放射線治療装置。
  3. 前記検出器は、前記透視画像の情報として、前記放射線発生装置と別に設けられた放射線源から出射される放射線を検出することを特徴とする請求項1に記載の放射線治療装置。
  4. 前記検出器は、前記透視画像を検出する場合に前記アイソセンタに対して所望する位置に位置決めされた前記放射線発生装置と点対称の位置に置かれることを特徴とする請求項2に記載の放射線治療装置。
  5. 前記解析装置は、前記アイソセンタに対して所望する位置に位置決めされた前記放射線発生装置の位置情報と前記検出器によって得られた透視画像の情報とを基に前記アイソセンタと前記照射対象との相対位置関係を演算することを特徴とする請求項2に記載の放射線治療装置。
  6. 前記検出器と透視画像の情報を取得するための放射線を前記検出器に向けて照射する放射線源との対を少なくとも2対備えることを特徴とする請求項3に記載の放射線治療装置。
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