JP2005304909A - 位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動的に精度良く位置決めできるようにする。
【解決手段】 治療部位を間にして体表の一方の面と他方の面にＸ線吸収部材によってマークの施された被検体が寝載された寝台を、治療計画データに基づき放射線治療装置の架台に対して仮位置決めし、次に放射線治療装置に備えられているＸ線管とＸ線検出器とを結ぶ直線が、被検体の２面に施されたマークをほぼ通過するようにしてＸ線透視撮影を行ない、得られたＸ線透視画像上の２つのマークのずれ量を演算し、演算された２つのマークのずれ量を補正するように、前記放射線治療装置の架台または前記寝台の位置を調整する。
これにより、被検体の位置決めを自動的に精度良く行うことができ、設定作業のミスが防止できるとともに、時間的なロスも軽減することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検体の患部に放射線を照射して治療を行う放射線治療装置に係り、その放射線治療装置での治療開始直前における被検体または絞り装置の位置決め方法に関する。

放射線治療装置によって、被検体の患部に放射線を照射して治療を行うに際しては、患部へのみ確実に放射線を照射するようにするとともに、正常組織への誤照射を防止するために、被検体の位置決めが極めて重要である。また、患部付近の正常組織へのダメージを極力軽減するためにも照射野の設定とその位置合わせも同様に重要である。

ところで従来、被検体を載置した寝台装置を放射線治療装置に対して位置決めするには、被検体の体表にフェルトペンなどによって表示した治療部位を示す十字マークが、放射線照射室に設置されている十字形のレーザー光線と一致するように寝台装置を手動で移動させることによって行われている。そして、放射線治療装置の架台の回転角度、放射線絞り装置の開度やその回転角度などは、予め照合記録装置に登録された設定値に基づき自動的に設定される。また、放射線の照射範囲すなわち照射野は、被検体の体表にフェルトペンなどによって描画した照射範囲に、放射線治療装置側から放射線絞り装置を介して照射した光の範囲が一致することを確認している。

また、例えば患部に対して斜め方向から高さを変えて２度Ｘ線撮影を実施して、各画像に描画された患部位置を基に擬似的な三角測量法アルゴリズムにより患部の三次元的な位置を算出し、所定の患部位置と現在の患部位置との差分量だけベッドを移動させて患部の位置を所定の三次元位置に合わせるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、治療対象部位を撮影した画像に対して、治療対象部位の形状に沿ってライトペンなどによってマーキングすることにより、マーキングされた治療対象部位の形状に合わせて放射線絞り装置の開度を設定するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平３−１０９０８４号公報（第３−４頁、図２） 特開平４−８９０６９号公報（第３−４頁、図１、図２）

従来の位置決め手段は、人手に頼るところが多く、設定ミスに繋がるおそれがあるとともに、アイソセンタの異なる複数方向からの放射線治療を実施するような場合には、寝台装置の位置決めをし直す必要があり、そのために術者などが放射線照射室に入って設定操作をしなければならず、時間的なロスが多くなるという問題があった。また、この設定操作を短時間に終らせなければならないために、設定ミスも生じ易いという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決するために為されたものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検体の患部に放射線を照射して治療を行う放射線治療装置における位置決め方法であって、治療部位を間にして体表の一方の面と他方の面にＸ線吸収部材によってマークの施された被検体が寝載された寝台を、治療計画データに基づき前記放射線治療装置の架台に対して位置決めする第１の工程と、放射線治療装置に備えられているＸ線管とＸ線検出器とを結ぶ直線が、前記被検体の２面に施されたマークをほぼ通過するようにして、Ｘ線透視撮影を行う第２の工程と、この第２の工程で得られたＸ線透視画像上の、前記２つのマークのずれ量を演算する第３の工程と、この第３の工程で演算された前記２つのマークのずれ量を補正するように、前記放射線治療装置の架台または前記寝台の位置を調整する第４の工程とから成ることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置決め方法において、前記第４の工程において調整された位置データと当初の治療計画データとを照合する第５の工程と、この第５の工程での照合結果が容認されるものであったときに、治療用放射線の照射を可能にする第６の工程とをさらに有することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の位置決め方法において、前記架台の位置調整には、放射線の照射野を設定する絞り装置の回転を含むことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の位置決め方法において、前記マークの形状に合わせて、前記絞り装置による放射線の照射野を設定することを特徴とする。

上記課題を解決する手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、被検体の位置決めを自動的に精度良く行うことができる。また、アイソセンタの異なる複数方向からの放射線治療を実施する場合でも、術者などが放射線照射室へ入って人手によって位置決め作業などをする必要がないので、設定作業のミスが防止できるとともに、時間的なロスも軽減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、完全に位置決めがされないような状態で、誤って放射線を照射するような間違いが確実に防止される。

請求項３に記載の発明によれば、位置決め精度をより向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、放射線を照射する範囲を極めて限定的に設定することができるので、正常組織へダメージを与えるおそれを軽減し、安全性をより向上することができる。

以下、本発明に係る位置決め方法の実施の形態について、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される放射線治療装置の一例を示した外観図であり、先ず、この図１を参照して、放射線治療装置の概略的な構成について説明する。

放射線治療装置は、大別すると、放射線源からの放射線を被検体へ照射する放射線照射装置１０と、被検体を載置して放射線の照射部位に位置させる寝台装置２０を始め、放射線治療装置を構成する各機器を有機的に制御したり、放射線照射野の設定などをしたりする制御装置３０とから構成されている。

放射線照射装置１０は、床に据付られている固定架台１１と、固定架台１１に回転可能に支持された回転架台１２と、回転架台１２の一端から延びた先端部に設けられ、内部に放射線発生源を備えた照射ヘッド１３と、照射ヘッド１３に組み込まれた絞り装置１４および透視撮影用のＸ線管１５（図２参照）とを有している。そして、回転架台１２は固定架台１１の水平な回転中心軸Ｈの周りに、略３６０度にわたって回転可能であり、絞り装置１４も、放射線の照射軸Ｉの周りに回転可能となっている。なお、回転架台１２の回転中心軸Ｈと放射線の照射軸Ｉとの交点をアイソセンタ（isocenter）ＩＣと称している。また、回転架台１２は、放射線の固定照射はもとより、それ以外の各種の照射態様例えば、回転照射、振子照射、間欠照射などに対応した回転が可能なように構成されている。

一方、寝台装置２０は、アイソセンタＩＣを中心とする円弧に沿って、所定角度範囲にわたって回転可能に床に設置されている。そして、寝台装置２０の上部には、被検体を載置する天板２１が設けられている。この天板２１は、図示しない移動機構によって、前後方向と左右方向に移動可能となっており、さらに、上下方向にも昇降可能となっている。また、天板２１を挟む回転架台１２のＸ線管１５の逆側には例えば、ガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、Ｘ線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）のようなＸ線検出器２２（図２参照）が設けられている。

図２は、本発明を実施する上で必要となる放射線治療装置を構成する放射線照射装置１０および制御装置３０とその関連装置とを関連付けて示した説明図である。

すなわち、制御装置３０は放射線照射装置１０の回転架台１２の動作を制御する架台制御装置３１、絞り装置１４の回転や開度を制御する絞り制御装置３２、被検体Ｐを所定の位置に位置決めするために寝台装置２０を制御する寝台制御装置３３、Ｘ線検出器２２で得られる画像を解析する画像解析装置３４などを備えている。また、図示しないＸ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、磁気共鳴イメージング装置などの画像診断装置から成る治療計画装置によって、被検体Ｐの体内に在る病巣などの治療対象部位Ｆの位置や形状などに基づき予め治療計画データが得られているので、この治療計画データと制御装置３０によって実際に設定された位置決めデータとを照合して、両者にずれのないことを確認する照合記録装置４０が設けられている。

次に、このような放射線治療装置における位置決め方法の実施例１として、被検体の位置決め方法について、図２および図３を参照して説明する。なお図３は、位置決めを行うに際しての動作ステップを示したフローチャートである。

予め画像診断装置によって得られている治療対象部位Ｆを間にして、被検体Ｐの体表の、一方の面と他方の面にＸ線吸収部材によってマークＭ１、Ｍ２を施しておく。この実施例１では、マークＭ１、Ｍ２はラ印となっている。この被検体Ｐは、寝台装置２０の天板２１に載置させられる（ステップ１）。その状態で、照合記録装置４０から供給される治療計画データに基づき、制御装置３０の制御下で天板２１を放射線照射装置１０に対して位置決めするとともに回転架台１２を所定角度に回転させる（ステップ２）。

次にステップ３として、放射線照射装置１０に備えられている透視撮影用のＸ線管１５からＸ線を照射して透視撮影を実施する。従って、被検体Ｐの体表にＸ線吸収部材によって表示したマークＭ１、Ｍ２の写し込まれた画像がＸ線検出器２２によって収集される。なお収集された画像には、マークＭ１、Ｍ２の他にも被検体の像が写し込まれるので、この画像は画像解析装置３４へ送られ、ここでマークＭ１、Ｍ２のみを抽出するように、背景としての被検体の像を消去するような処理を施す（ステップ４）。例えば、被検体Ｐと被検体Ｐを載置した天板２１の位置が、放射線照射装置１０に対して治療計画データどおりに設定されていれば、２つのマークＭ１、Ｍ２は重なって１つに写し込まれるが、通常は若干のずれが生ずるので、図２に示されているように、Ｘ線検出器２２に記録される画像中に２つのマークＭ１、Ｍ２が表示される。

次に、画像解析装置３４において、２つのマークＭ１、Ｍ２の抽出された画像から、各マークＭ１、Ｍ２の位置座標が計算される（ステップ５）。そして、マークＭ１、Ｍ２の位置にずれがあれば、そのずれを補正するために必要な寝台装置２０の天板２１の位置、回転架台１２の回転角度、絞り装置１４の回転角度などを算出し、これらの値が決まれば、制御装置３０から架台制御装置３１、絞り制御装置３２、寝台制御装置３３へそれぞれの位置を補正するための座標信号を送信する（ステップ６）。よって、補正用の座標信号の供給を受けた架台制御装置３１、絞り制御装置３２、寝台制御装置３３は、ステップ７ａ、７ｂ、７ｃとして回転架台１２の回転角度、絞り装置１４の回転角度、寝台装置２０の天板２１の位置など、それぞれの位置を修正し、結果的に放射線治療装置全体としての位置合わせが行われる（ステップ８）。なお、言うまでもないが、補正信号は架台制御装置３１、絞り制御装置３２、寝台制御装置３３の内、補正を必要とする装置へのみ供給されるものである。

ステップ８での位置調整が終ると、セットアップ状態を示すデータを、照合記録装置４０へ送信する（ステップ9）。これを受けて照合記録装置４０では、予め設定されている初期計画データと現在のセットアップデータとを照合する（ステップ１０）。その結果一致していればステップ１１へ進んで、放射線治療装置における放射線の照射開始指示を有効にして、位置決め作業が終了する。すなわち、照射ボタンを押すことによって、放射線の照射を開始させるように、その照射ボタンの動作を有効にする。しかし、一致が見られないときは、ステップ７ａ、７ｂ、７ｃへ戻って、回転架台１２の回転角度、絞り装置１４の回転角度、寝台装置２０の天板２１の位置などが初期設定値に一致するまでそれぞれの座標位置を修正する。そして、これが一致しない間は、照射ボタンが有効にならないので、そのような状態で誤って放射線を照射するような間違いは確実に防止される。

このように、実施例１の発明によれば、被検体の位置決めを自動的に精度良く行うことができる。そして、アイソセンタの異なる複数方向からの放射線治療を実施する場合でも、術者などが放射線照射室へ入って人手によって位置決め作業などをする必要がないので、設定作業のミスが防止できるとともに、時間的なロスも軽減することができる。

次に、本発明に係る放射線治療装置における位置決め方法の実施例２として、放射線の照射野形状を設定するための、絞り装置の位置決め方法について図４を参照して説明する。なお、この場合には、実施例１で説明した手段によって、被検体の位置決めが完了している（ステップ２０）ものとし、予め被検体Ｐへの放射線照射位置に、Ｘ線吸収部材によって絞り装置１４の開度を設定するための、病巣などの治療対象部位Ｆの形状に合わせて描いた輪郭線が被検体Ｐの体表にマーキングされているものとする。

そこで、ステップ２１として、放射線照射装置１０に備えられている撮影用のＸ線管１５からＸ線を照射して透視撮影を実施する。従って、被検体Ｐの体表にＸ線吸収部材によって治療対象部位Ｆの形状に合わせて描いた輪郭線の写し込まれた画像がＸ線検出器２２によって収集され、体表にマーキングされている輪郭線を除いて背景としての被検体の像を消去するような処理を施す（ステップ２２）。

ステップ２３として、次に画像解析装置３４において、輪郭線の抽出された画像から、輪郭線の位置座標が計算される。そして、輪郭線の位置座標と予め治療計画装置によって設定されている絞り装置１４の照射野形状との間にずれがあれば、そのずれを補正するために必要な絞り装置１４の開度や回転角度などを算出し、これらの値が決まれば、制御装置３０から絞り制御装置３２へその位置を補正するための座標信号を送信する（ステップ２４）。よって、絞り制御装置３２は補正用の座標信号の供給を受け（ステップ２５）、ステップ２６として絞り装置１４の開度や回転角度などを修正しする。

ステップ２６での位置調整が終ると、セットアップ状態を示すデータを、照合記録装置４０へ送信する（ステップ２７）。これを受けて照合記録装置４０では、予め設定されている絞り装置１４の開度や回転角度などの初期計画データと現在のセットアップデータとを照合する（ステップ２８）。その結果一致していればステップ２９へ進んで、放射線治療装置における放射線の照射開始指示を有効にして、絞り装置１４の位置決め作業を終了する。しかし、一致が見られないときは、ステップ２５へ戻って、初期設定値に一致するまで修正を繰り返すことになる。

このようにして、絞り装置１４の開度や回転角度などの位置決めを確実に行うことができる。よって、放射線を照射する範囲を極めて限定的に設定することができるので、正常組織へ放射線を照射してダメージを与えるようなことが軽減され、安全性をより向上することができる。

本発明が適用される放射線治療装置の一例を示した外観図である。 放射線治療装置とその関連装置の説明図である。 本発明の実施例１に係る位置決め方法の動作ステップを示したフローチャートである。（実施例１） 本発明の実施例２に係る位置決め方法の動作ステップを示したフローチャートである。（実施例２）

符号の説明

１０ 放射線照射装置
１１ 固定架台
１２ 回転架台
１３ 照射ヘッド
１４ 絞り装置
１５ Ｘ線管
２０ 寝台装置
２１ 天板
２２ Ｘ線検出器
３０ 制御装置
３１ 架台制御装置
３２ 絞り制御装置
３３ 寝台制御装置
３４ 画像解析装置
４０ 照合記録装置

Claims (4)

1. 被検体の患部に放射線を照射して治療を行う放射線治療装置における位置決め方法であって、
   治療部位を間にして体表の一方の面と他方の面にＸ線吸収部材によってマークの施された被検体が寝載された寝台を、治療計画データに基づき前記放射線治療装置の架台に対して位置決めする第１の工程と、
   放射線治療装置に備えられているＸ線管とＸ線検出器とを結ぶ直線が、前記被検体の２面に施されたマークをほぼ通過するようにして、Ｘ線透視撮影を行う第２の工程と、
   この第２の工程で得られたＸ線透視画像上の、前記２つのマークのずれ量を演算する第３の工程と、
   この第３の工程で演算された前記２つのマークのずれ量を補正するように、前記放射線治療装置の架台または前記寝台の位置を調整する第４の工程と
   から成ることを特徴とする位置決め方法。
2. 前記第４の工程において調整された位置データと当初の治療計画データとを照合する第５の工程と、
   この第５の工程での照合結果が容認されるものであったときに、治療用放射線の照射を可能にする第６の工程と
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の位置決め方法。
3. 前記架台の位置調整には、放射線の照射野を設定する絞り装置の回転を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の位置決め方法。
4. 前記マークの形状に合わせて、前記絞り装置による放射線の照射野を設定することを特徴とする請求項３に記載の位置決め方法。

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