JP2006180910A - 放射線治療装置 - Google Patents

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Kunio Takahashi
邦夫 高橋
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三菱重工業株式会社
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Abstract

【課題】 照射対象に対して選別的に精度良く放射線を照射できる放射線治療装置を提供する。
【解決手段】照射対象の位置判別用のイメージャ(X線源)で撮影できない照射対象、あるいは撮影してもはっきりと照射対象の輪郭が写らないことを想定して、治療計画作成時に、照射対象近傍で必ず画像に写る骨などの少なくとも3箇所以上の体内部位が透視画像上に「ランドマークマーカ」として指定される。「ランドマークマーカ」と照射対象との相対位置が記録され、治療計画作成段階で指定された透視画像上の「ランドマークマーカ」位置に基づいて、治療時に取得されたイメージャによる透視画像等の「ランドマークマーカ」位置が照合されて、治療時の照射対象位置が判別される。「ランドマークマーカ」を照合するための治療計画時の透視画像、および取得されたイメージャによる透視画像を、CT画像やDRR画像として精度よく照射対象の位置を判別できる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、放射線治療装置に関する。
放射線治療においては、患者の照射対象(癌病巣部)に照射する放射線の照射精度を上げて、1回の照射治療で照射対象に照射される放射線量を増やし、逆に周囲にある健康な細胞に照射される照射量を極力減らすことが試みられている。このようなことが実現すると、1回の照射治療で照射対象のみに照射される放射線量を増やすことができ、照射対象に対する照射治療の回数を減らすことができる。これにより、患者の身体的負担を軽減できるほか、正常な細胞に対する放射線照射の影響を最小限に抑えることができる。
従来の放射線治療装置の概略を図1に示す。従来の放射線治療装置1は、患者を寝かせる治療用寝台9と、治療用の放射線を放射する放射線発生装置2および患者の体内にある照射対象の位置を確認するための透視画像を取得するための複数の放射線源(イメージャ)13a、13bとを備えている。
放射線治療装置1のシステム全体は、後に述べるアイソセンター10を原点として座標系が設定されている。そして、放射線発生装置2から放射される放射線の放射線軸は、このアイソセンター10を原点とする座標系で位置制御される。
以下に、患者Pの照射対象へ放射線を照射するため、患者Pの照射対象へ放射線発生装置2の放射線照射軸Aを位置合わせする従来手順を説明する。図2は患者Pの照射対象を特定して放射線量および照射領域を決定するまでの流れを示している。放射線治療前にX線CTスキャナー(Computed Tomography Scanner)により患者の照射対象近傍のCT画像が撮影される。このCT画像により、患者の照射対象の位置や状況が診断され、照射対象に照射される放射線の方向、照射範囲および放射線量が決められて治療計画が作成される。また、イメージャ用検出器14a、14bの透視画像と同様の視野方向から患者を透視した2次元のDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像が、CT画像を元に作成される。
放射線治療においては、図1に示されているように患者Pが治療用寝台9に寝かされて固定される。治療用寝台9が患者Pの照射対象をアイソセンタ10におおよそ一致させるように移動調整される。患者Pの照射対象がおおよそアイソセンタ10に設定されると、放射線源(イメージャ)13a、13bから透視画像取得のための放射線がそれぞれ放射線軸E,F向きに放射され、患者Pの照射対象領域の画像がイメージャ用検出器14aおよび14bにより取得される。取得されたイメージャ13a、13bの画像は解析装置7に入力される。解析装置7には、既に治療計画時に作成されて照射対象の位置情報を備えたDRR画像が入力されている。DRR画像における照射対象の位置と取得された現在のイメージャー画像との相対位置関係から、現在の照射対象がアイソセンタ10に対してどの位ズレているのかが算出される。算出された照射対象とアイソセンタ10とのズレ量のデータは解析装置7から制御装置8へ入力される。制御装置8は、入力されたズレ量のデータに基づいて、治療用寝台9の位置および可動部材5の可動軸C,Dの角度を移動調整することにより、現在の照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸(A)が移動される。
従来の放射線治療装置1においては、しかしながら、照射対象とイメージャ13a、13bとの相対位置によっては、イメージャ13a、13bの画像に照射対象が写らなかったり、写ったとしても照射対象の輪郭がぼやけていて照射対象の位置を明確に特定できない場合があった。
このような技術に関連して、以下に示すようないくつかの提案がなされている。
特開2004−121406号公報に開示されている「放射線治療装置」では、放射線とレーザー光線とを同軸に出射する放射線発生装置と、放射線とレーザー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つの回転軸で放射線発生装置を支持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放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放射線治療装置が提案されている。
また、特許第3394250号公報に開示されている「定位固定外科用装置」では、生体内の生きている組織のターゲット領域を選択的に照射することによって放射線外科を行うための装置であって、生体の少なくとも一部分の3次元写像を保存するデータ保存メモリ、3次元写像がターゲット領域を含み、かつターゲット領域よりも大きい写像領域を包含しており、光線発信装置が作動されると、ターゲット領域を壊死させるのに十分な強度の放射線外科用視準光線を放射する光線発信装置、光線発信装置を選択的に作動させるための手段、放射線外科用視準光線から分離し、かつ放射線外科用視準光線と異なる第1および第2の診断用光線を実質的に同時に写像領域に通過させる手段、第1と第2の診断用光線は、互いに所定のゼロでない角度で配置され、写像領域内の各々第1及び第2の射影の各々第1および第2の診断用光線の画像を生成し、第1及び第2の診断用光線の画像を表わす第1と第2のデジタル電子画像を生成するための手段、ターゲット領域のリアルタイムの位置を表わすデータを引き出すためにデジタル電子画像が生成された後に、デジタル形式の3次元写像を、時間的に十分近い第1と第2の診断用光線の画像を表わすデジタル電子画像とデジタル的に比較するための手段、および放射線外科用視準光線が発せられると、放射線外科用視準光線が連続的にターゲット領域上に焦点を合わせるように、ターゲット領域のリアルタイムの位置を表わすデータに応答して、放射線外科用視準光線に対してターゲット領域を移動するために、必要な場合、光線発信装置および生体の相対的位置を調整するための手段を有する放射線外科を行うための装置が提案されている。
特開2004−121406号公報 特許第3394250号公報
本発明の目的は、高い精度で照射対象に放射線を照射することのできる放射線治療装置を提供することである。
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用する番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明の放射線治療装置(10)は、治療用放射線を出射する放射線発生装置(20)と、アイソセンタ(100)を通る照射軸(E,F)に沿って放射線を出射する複数の透視画像用放射線発生装置(130a、130b)と、複数の透視画像用放射線発生装置(130a、130b)のそれぞれに対応してアイソセンタ(100)に対して対称となる位置に配置される複数の検出器(140a、140b)と、治療計画時画像において予め照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報およびランドマークマーカと照射対象との相対位置情報を保持する画像照合装置(200)と、解析装置(70)と、制御装置(80)とを備え、画像照合装置(200)に複数の検出器(140a、140b)により検出された照射対象近傍の検出画像の画像情報が送信され、画像照合装置(200)において画像情報と治療計画時画像におけるランドマークマーカの位置情報とが照合されて検出画像におけるランドマークマーカの位置が測定され、検出画像におけるランドマークマーカの位置情報と治療計画時画像のランドマークマーカと照射対象との相対位置情報とが解析装置(70)に送信され、解析装置(70)において検出画像におけるランドマークマーカの位置情報と治療計画時画像のランドマークマーカと照射対象との相対位置情報に基づく検出画像における照射対象のアイソセンタからの相対位置が算出され、検出画像における照射対象のアイソセンタからの相対位置情報は制御装置(80)に送信され、照射対象のアイソセンタからの相対位置情報に基づき制御装置(80)により照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸(A)が移動される。
また、本発明の放射線治療装置(10)の放射線発生装置(20)は、アイソセンタ(100)を通って第1の軸方向を向く第1回転軸(G)に対して回動自在な回転部材(150)に可動部材(50)を介して固定され、回転部材(150)はさらに第1の方向とアイソセンタ(100)において直交して第2の軸方向を向く傾倒軸(110)に対して回動自在であり、可動部材(50)は第1の方向を向く第2回転軸(D)および第2の方向を向く第3回転軸(C)に対して回動自在である。
また、本発明の放射線治療装置(10)に係わるランドマークマーカーは脊髄の隙間などの特徴的な骨の形状に対して設定される。
また、本発明の放射線治療装置(10)に係わる治療計画時画像はDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像であり、検出画像は透視画像である。
また、本発明の放射線治療装置(10)に係わる治療計画時画像はCT(Computed Tomography)画像であり、検出画像はCT画像である。
また、本発明の放射線治療装置(10)では、治療計画時画像に代替して複数のCT画像から再構成されるDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像とし、検出画像は透視画像である。
また、本発明の放射線治療装置(10)は、複数の検出器(140a、140b)によりリアルタイムで検出画像が検出され、解析装置(70)で算出された照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との相対距離が任意の値以上であるとき、制御装置(80)により放射線発生装置(20)からの放射線照射が停止される。
また、本発明の画像照合用プログラムは、放射線治療装置(10)において複数の検出器(140a、140b)により検出された照射対象近傍の検出画像におけるランドマークマーカの位置を測定する画像照合用プログラムであって、放射線治療装置(10)に備えられている画像照合装置(200)はバスライン(200c)に接続されたCPU(200a)とRAM(200b)とを有し、RAM(200b)には画像照合用プログラムが収納され、CPU(200a)によりバスライン(200c)を介して画像照合用プログラムが読み込まれ、複数の検出器からの検出画像の画像情報が入力されると、読み込まれた画像照合用プログラムがCPU(200a)により実行されて検出画像における照射対象近傍のランドマークマーカの位置が測定される。
また、本発明の解析用プログラムは、放射線治療装置(10)において検出画像における照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置を算出する解析用プログラムであって、放射線治療装置(10)に備えられている解析装置(70)はバスライン(70c)に接続されたCPU(70a)とRAM(70b)とを有し、RAM(70b)には解析用プログラムが収納され、CPU(70a)によりバスライン(70c)を介して解析用プログラムが読み込まれ、画像照合装置から検出画像における照射対象近傍のランドマークマーカの位置情報が入力されると、読み込まれた解析用プログラムがCPU(70a)により実行され、解析装置(70)において検出画像における照射対象近傍のランドマークマーカの位置と、治療計画時画像のランドマークマーカと照射対象との相対位置とに基づき、検出画像における照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置が算出される。
また、本発明の制御用プログラムは、放射線治療装置(10)において照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置情報に基づき照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸(A)を移動させるための制御用プログラムであって、放射線治療装置(10)に備えられている制御装置(80)はバスライン(80c)に接続されたCPU(80a)とRAM(80b)とを有し、RAM(80b)には制御用プログラムが収納され、CPU(80a)によりバスライン(80c)を介して制御用プログラムが読み込まれ、解析装置から検出画像における照射対象のアイソセンタからの相対位置情報が入力されると、読み込まれた制御用プログラムがCPU(80a)により実行されて照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置情報に基づき照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸(A)が移動され、照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との相対距離が任意の値以上である時には、放射線発生装置(20)からの放射線照射が停止される。
また、本発明の放射線治療装置(10)における照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法は、治療計画時画像において予め照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報およびランドマークマーカと照射対象との相対位置情報を保持するステップと、照射対象近傍の透視画像を検出するステップと、治療計画時画像におけるランドマークマーカの位置情報およびランドマークマーカと放射対象との相対位置情報と、照射対象近傍の検出画像とに基づいて、自動的に照射対象の中心へ放射線発生装置(20)から出射される治療用放射線の照射軸(A)を移動するステップとを備える。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法は、放射線発生装置(20)と、複数の透視画像用放射線発生装置(130a、130b)と、複数の透視画像用放射線発生装置(130a、130b)のそれぞれに対応してアイソセンタ(100)に対して対称となる位置に配置される複数の検出器(140a、140b)と、治療計画時画像において予め照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報およびランドマークマーカと放射対象との相対位置情報を保持する画像照合装置(200)と、解析装置(70)と、制御装置(80)とを備える装置において、複数の検出器(140a、140b)で照射対象近傍の画像を検出するステップと、照射対象近傍の検出画像の画像情報を画像照合装置(200)に送信するステップと、画像照合装置(200)で画像情報と治療計画時画像におけるランドマークマーカ位置情報とを照合して検出画像におけるランドマークマーカの位置を測定するステップと、検出画像におけるランドマークマーカの位置情報と治療計画時画像のランドマークマーカと照射対象との相対位置情報とを解析装置(70)に送信するステップと、解析装置(70)において検出画像におけるランドマークマーカの位置情報と治療計画時画像のランドマークマーカと照射対象との相対位置情報から検出画像における照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置を算出するステップと、照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置情報を制御装置(80)に送信するステップと、制御装置(80)が照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置情報に基づき照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸(A)を移動するステップとを備える。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法に係わるランドマークマーカは脊髄の隙間などの特徴的な骨の形状に対して設定される。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法に係わる治療計画時画像はDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像であり、検出画像は透視画像である。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法に係わる治療計画時画像は複数の検出器(140a、140b)で撮影されたCT(Computed Tomography)画像であり、検出画像はCT画像である。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法に係わる治療計画時画像に代替してCT画像から再構成されるDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像とし、検出画像は透視画像である。
また、本発明の照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との位置合わせ方法において、複数の検出器(140a、140b)で照射対象近傍の画像を検出するステップはリアルタイムで行われ、照射対象のアイソセンタ(100)からの相対位置を算出するステップで算出された照射対象と治療用放射線の照射軸(A)との相対距離が任意の値以上であるとき、制御装置(80)により放射線発生装置(20)からの放射線照射を停止するステップを備える。
本発明により、照射対象となる照射対象に対して、選別的に精度良く放射線を照射することができる放射線治療装置を提供することができる。
添付図面を参照して、本発明による放射線治療装置を実施するための最良の形態を以下に説明する。
本発明は、高い精度で照射対象のみに放射線を照射し、放射線の照射軸が照射対象からズレた際には、直ちに放射線の照射を停止する放射線治療装置に係わるものである。
(第1の実施形態)
本発明の、第1の実施の形態に係わる放射線治療装置の概略を図3に示す。本実施の形態の放射線治療装置10は、患者を寝かせる治療用寝台90と、治療用の放射線を放射する放射線発生装置20および患者の体内にある照射対象(癌病巣部)の位置を確認するための透視画像を取得するための放射線源(イメージャ)130a、130bの他、画像照合装置200、解析装置70および制御装置80を備えている。画像照合装置200、解析装置70および制御装置80はそれぞれ、バスライン200c、70c、80cに接続されたCPU200a、70a、80aおよびRAM200b、70b、80bを有している。それぞれのRAMには、画像照合用プログラム、解析用プログラム、制御用プログラムが収納されている。
放射線治療装置10のシステム全体は、後に述べるアイソセンター100を原点として座標系が設定されている。そして、治療用の放射線を放射する放射線発生装置20の放射線軸Aは、アイソセンター100を原点とする座標系で位置制御されている。
治療用の放射線を放射する放射線発生装置20と患者Pの体内にある照射対象(癌病巣部)の位置を確認するために透視画像を取得するための複数の放射線源(イメージャ)130a、130bとは、ガイド30の円枠内に内接されて回動軸Gまわりに360度回動自在な回転部材150に配設されている。ガイド30は、その両支持軸を支持部材40に嵌合されており、支持部材40に配設されている駆動モータ40aの駆動により、回動軸Gと直交する傾倒軸110まわりに回動自在である。ガイド30の円筒面が垂直向きのときに、放射線発生装置20はガイド30の円枠の中心を通る垂線上に配設され、放射線発生装置20の放射線照射軸Aはガイド30の円枠の中心に向けられる。また、複数の放射線源(イメージャ)130a、130bは、放射線発生装置20に対してそれぞれ対象な位置に任意の角度をなして配設される。複数の放射線源(イメージャ)130a、130bの放射線照射軸E,Fは、放射線発生装置20の放射線照射軸Aと同様にガイド30の円枠の中心に向けられる。
放射線発生装置20は、可動部材50を介して回転部材150に搭載されており、可動部材50は、直交する回動軸CおよびDの2軸方向に対して回動自在である。このため、放射線発生装置20の放射線照射軸AはVおよびU方向に対して首振りして、放射線照射軸Aの方向が調整される。
上記したアイソセンター100は、ガイド30の円枠の中心軸Gと傾倒軸110との交点に設定されており、放射線源(イメージャ)130a、130bからの放射線照射軸E,Fは全てこのアイソセンター100において1点に交わっている。
放射線発生装置20の放射線照射軸Aの軸合わせの為に検出器60が使用される。軸合わせの際には、この検出器60はアイソセンター100に対して放射線発生装置20の点対称な位置に配置されて放射線発生装置20の放射線照射軸Aの微調整がなされるが、図3においては診療寝台90の横に避難されている。放射線源(イメージャ)130aおよび130bからの透視画像の取得および放射線照射軸E,Fの軸合わせの為にイメージャ用検出器140aおよび140bが使用される。放射線源(イメージャ)130aおよび130bの放射線照射軸EおよびFの軸合わせのため、イメージャ用検出器140aおよび140bは、アイソセンター100に対して放射線源(イメージャ)130aおよび130bの点対称な位置に配設され放射線源(イメージャ)130aおよび130bの放射線軸EおよびFの微調整がなされる。イメージャ用検出器140aおよび140bについては、回転部材150に常に配設されている為に、患者の照射対象をイメージャ130a、130bによりリアルタイムでモニタすることができる。
本実施の形態における、患者Pの照射対象に放射線を照射するため、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせする手順を説明する。患者Pの照射対象を特定して放射線量および照射領域を決定するまでの流れについては、背景技術に述べられている図2と同様である。但し、本実施の形態においては、イメージャーで撮影できない照射対象、あるいは撮影してもはっきりと照射対象の輪郭が写らないことが想定され、治療計画段階において、照射対象近傍で必ず画像に写る骨などの少なくとも3箇所以上の体内部位が「ランドマークマーカ」として指定される。そして、これら複数の「ランドマークマーカ」の位置および、照射対象と上記複数の「ランドマークマーカ」との相対位置情報が記録される。
患者Pの照射対象に放射線を照射するため、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせする手順として、図3に示されているように患者Pが診療寝台90に寝かされて固定される。治療用寝台90が、患者Pの照射対象をアイソセンタ100に概略一致させるように移動調整される。患者Pの照射対象がおおよそアイソセンタ100に設定されると、放射線源(イメージャ)130a、130bから透視画像取得のための放射線が放射されて患者Pの照射対象領域の透視画像がイメージャ用検出器140aおよび140bにより取得される。取得されたイメージャ130a、130b画像の画像情報は、画像照合装置200に入力される。
図4は、患者Pの照射対象に放射線を照射するための、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせする手順を示している。画像照合装置200には、既に治療計画時に作成されたDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像が入力されている。画像照合装置200において、DRR画像における「ランドマークマーカ」および照射対象の位置と、今回取得された透視画像におけるそれぞれとが照合される。そして、今回取得された透視画像の「ランドマークマーカ」および照射対象とが判別されてそれぞれの座標が測定される。この際、画像照合装置200はバスライン200cに接続されたCPU200aとRAM200bとを有し、RAM200bには画像照合用プログラムが収納されている。CPU200aによりバスライン200cを介して画像照合用プログラムが読み込まれる。読み込まれた画像照合用プログラムはCPU200aにより実行されて透視画像における照射対象近傍のランドマークマーカの位置が測定される。
測定されたそれぞれの座標データは、解析装置70に送信される。解析装置70において、DRR画像における「ランドマークマーカ」および照射対象の位置と、取得されたイメージャー画像の「ランドマークマーカ」および照射対象の相対位置が計算されて、現在の照射対象がアイソセンタ10に対して相対的にどの位ズレているのかが算出される。この際、解析装置70はバスライン70cに接続されたCPU70aとRAM70bとを有し、RAM70bには解析用プログラムが収納されている。CPU70aによりバスライン70cを介して解析用プログラムが読み込まれる。読み込まれた解析用プログラムはCPU70aにより実行されて現在の照射対象がアイソセンタ100に対して相対的にどの位ズレているのかが算出される。図5には、実際の体内における「ランドマークマーカ」の模式図が示されている。
本実施の形態においては、治療計画時に作成されたDRR画像の「ランドマークマーカ」と、イメージャ用検出器140a、140bにより取得された透視画像の「ランドマークマーカ」対応部位とが照合出来る。したがって、仮に上記透視画像に照射対象が写っていない場合においても、現状における照射対象を、照合された「ランドマークマーカ」位置から類推することができる。そして、類推された照射対象位置とアイソセンタ100との相対的な位置関係を判別することができる。
算出された照射対象とアイソセンタ100とのズレ量のデータは、解析装置70から制御装置80へ入力される。制御装置80は、入力されたズレ量のデータに基づき、治療用寝台90の位置、および可動部材50の可動軸C、Dの角度を移動調整することにより、現在の照射対象中心へ治療用放射線の照射軸Aを移動する。この際、制御装置80はバスライン80cに接続されたCPU80aとRAM80bとを有し、RAM80bには制御用プログラムが収納されている。CPU80aによりバスライン80cを介して制御用プログラムが読み込まれる。読み込まれた制御用プログラムはCPU80aにより実行され、治療用寝台90の位置、および可動部材50の回転軸C、Dの角度を移動調整することにより、現在の照射対象中心を治療用放射線の照射軸Aへ移動調整する。
このように、本実施の形態においては「ランドマークマーカ」という指標を介すことによって、照射対象中心を放射線の照射軸A上のアイソセンタ100に精度良く位置合わせすることができる。そして、精度良く照射線を照射対象に対して照射することで、照射対象の周辺組織への不要な照射を低減でき、照射対象に対する1回あたりの照射線量を増大できる。この結果、放射線治療の治療回数を減らすことができ、患者の身体的な負担を軽減することができる。
(第2の実施形態)
第2の実施の形態に係わる放射線治療装置の基本的な構成は、第1の実施の形態に係わる放射線治療装置10と同様である。但し、本実施の形態における画像照合装置200で照合される画像は、図2における治療計画作成前に取得された治療計画CT画像と、治療照射時にイメージャ130a、130bを回転させて異なった複数の角度から取得された透視画像により構成されたイメージャCT画像とである。また、患者Pの照射対象に放射線を照射するまでの流れについては、実施の形態1と同様、背景技術に述べられている図2に示されている通りである。
本実施の形態における、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせする手順について説明する。
患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aのアイソセンタ100への位置合わせでは、図3に示されているように患者Pが治療用寝台90に寝かされて固定される。治療用寝台90が、患者Pの照射対象をおおよそアイソセンタ100に位置合わせされるように移動される。患者Pの照射対象がおおよそアイソセンタ100に位置付けられると、放射線源(イメージャ)130a、130bから透視画像取得用の放射線が放射されて患者Pの照射対象領域の画像がイメージャ用検出器140aおよび140bにより取得される。特に本実施の形態においては、放射線源(イメージャ)130a、130bおよびイメージャー用検出器140a、140bが、回転部材150と共にガイド30に対して回動軸Gまわりに回転して複数の角度から透視画像を取得する。これにより、本実施の形態においてはイメージャCT画像が構成される。取得されたイメージャCT画像の画像データは、画像照合装置200に入力される。
図6は患者Pの照射対象に放射線を照射するための、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせするまでの流れを示している。画像照合装置200には、既に治療計画時に作成されたCT画像が入力されている。画像照合装置200において、治療計画時に作成されたCT画像における照射対象の位置と、取得されたイメージャCT画像の照射対象の対応部位とが照合され、取得されたイメージャCT画像における照射対象の座標が測定される。この際、画像照合装置200はバスライン200cに接続されたCPU200aとRAM200bとを有し、RAM200bには画像照合用プログラムが収納されている。CPU200aによりバスライン200cを介して画像照合用プログラムが読み込まれる。読み込まれた画像照合用プログラムはCPU200aにより実行されてイメージャCT画像における照射対象近傍のランドマークマーカの位置が測定される。測定されたそれぞれの座標データは、解析装置70に送信される。解析装置70において、治療計画時に作成されたCT画像における照射対象の位置と、取得されたイメージャCT画像の照射対象の位置が演算されて、現在の照射対象がアイソセンタ100に対して相対的にどの位ズレているのかが算出される。この際、解析装置70はバスライン70cに接続されたCPU70aとRAM70bとを有し、RAM70bには解析用プログラムが収納されている。CPU70aによりバスライン70cを介して解析用プログラムが読み込まれる。読み込まれた解析用プログラムはCPU70aにより実行されて現在の照射対象がアイソセンタ100に対して相対的にどの位ズレているのかが算出される。図7には、治療計画時に作成されたCT画像および取得されたイメージャCT画像の模式図が示されている。
本実施の形態においては、治療計画時に作成されたCT画像の照射対象と、取得されたイメージャCT画像の照射対象との位置照合が出来ることから、単純にイメージャの透視画像を検出する場合に比べて照射対象の位置を確実に把握することが出来る。仮にイメージャ透視画像に照射対象が写らない場合においても、照射対象の位置を知ることができる。また、複数のCT画像同士を比較して照射対象の位置を3次元的に判別することにより、照射対象の位置精度を向上させることができる。
算出された、照射対象とアイソセンタ100とのズレ量のデータは、解析装置70から制御装置80へ入力される。制御装置80は、入力されたズレ量のデータに基づいて、治療用寝台90の位置、ガイド30の傾倒軸110の角度および回転部材150のガイド30に対する相対位置を適宜最適な組み合わせで移動調整することにより、現在の照射対象中心をアイソセンタ100に移動させる。この際、制御装置80はバスライン80cに接続されたCPU80aとRAM80bとを有し、RAM80bには制御用プログラムが収納されている。CPU80aによりバスライン80cを介して制御用プログラムが読み込まれる。読み込まれた制御用プログラムはCPU80aにより実行され、治療用寝台90の位置および可動部材50の可動軸C,Dの角度を調整することにより、現在の照射対象の中心へ治療用放射線の照射軸Aを移動させる。
本実施の形態においては、CT画像を比較することにより、照射対象へ放射線の照射軸Aを位置合わせすることができる。また、CT画像同士を比較して照射対象の位置を判別するため、照射対象の位置精度を向上させることが出来る。
こうして判別された照射対象の位置情報に基づいて、放射線を精度良く照射対象に照射することで、照射対象の周辺組織への不要な照射を低減できる。また、1回あたりの照射線量を増大できるので治療回数を減らすことができ、患者の身体的な負担を軽減することができる。
(第3の実施形態)
第3の実施の形態に係わる放射線治療装置の基本的な構成は、第1および第2の実施の形態に係わる放射線治療装置10と同様である。但し、本実施の形態における画像照合装置200で照合される画像は、治療照射時にイメージャを回転させて複数の角度から取得された透視画像により再構成されたDRR画像と、治療照射時にイメージャによりリアルタイムで取得されるイメージャ透視画像とである。また、患者Pの照射対象に放射線を照射するまでの流れについては、実施の形態1および2と同様、背景技術に述べられている図2に示されている通りである。
本実施の形態における、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせする手順について説明する。本実施の形態においても、イメージャによる透視画像に写らない照射対象、あるいは明確に照射対象の輪郭が写らないことを想定して、治療計画作成段階で、照射対象近傍で必ず画像に写る骨などの少なくとも3箇所以上の体内部位が治療計画作成前に取得された治療計画CT画像上に「ランドマークマーカ」として指定される。そして、これら複数の「ランドマークマーカ」の位置および、照射対象と上記複数の「ランドマークマーカ」との相対位置とが記録される。
患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aのアイソセンタ100への位置合わせにおいては、図3に示されているように患者Pが治療用寝台90に寝かされて固定される。治療用寝台90が、患者Pの照射対象をアイソセンタ100に位置させるように移動される。患者Pの照射対象がおおよそアイソセンタ100に合わせられると、放射線源(イメージャ)130a、130bから透視画像取得用の放射線が放射されて患者Pの照射対象領域の画像がイメージャ用検出器140aおよび140bにより取得される。特に本実施の形態においては、放射線源(イメージャ)130a、130bおよびイメージャー用検出器140a、140bが、回転部材150と共にガイド30に対して回動軸Gまわりに回転して複数の角度から透視画像を取得する。これにより、本実施の形態においてはイメージャCT画像が取得される。取得されたイメージャCT画像と治療計画作成前に取得された治療計画CT画像上に指定されている照射対象位置とを照合することによって、取得されたイメージャCT画像上における照射対象の位置が特定される。
さらに、本実施の形態においてはイメージャCT画像から2次元のDRR画像が再構成される。再構成されたDRR画像には、「ランドマークマーカ」および照射対象の位置情報が含まれている。そして、再構成されたイメージャによるDRR画像は、画像照合装置200に入力される。
図8は患者Pの照射対象に放射線を照射するための、患者Pの照射対象および放射線発生装置20の放射線軸Aをアイソセンタ100に位置合わせするまでの流れを示している。画像照合装置200には、既述したように治療時のイメージャCT画像から再構成された2次元のDRR画像が入力されている。画像照合装置200において、治療時のイメージャCT画像から再構成された2次元のDRR画像における「ランドマークマーカ」および照射対象の位置と、リアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像の「ランドマークマーカ」および照射対象の対象部位とが照合されてそれぞれの座標が測定される。この際、画像照合装置200はバスライン200cに接続されたCPU200aとRAM200bとを有し、RAM200bには画像照合用プログラムが収納されている。CPU200aによりバスライン200cを介して画像照合用プログラムが読み込まれる。読み込まれた画像照合用プログラムはCPU200aにより実行され、リアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像の「ランドマークマーカ」および照射対象のそれぞれの座標が測定される。測定されたそれぞれの座標データは、解析装置70に送信される。解析装置70において、治療時のイメージャCT画像から再構成された3次元のDRR画像における「ランドマークマーカ」および照射対象の位置と、リアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像の「ランドマークマーカ」および照射対象の相対位置が演算されて、現在の照射対象がアイソセンタ100に対して相対的にどの位ズレているのかが算出される。この際、解析装置70はバスライン70cに接続されたCPU70aとRAM70bとを有し、RAM70bには解析用プログラムが収納されている。CPU70aによりバスライン70cを介して解析用プログラムが読み込まれる。読み込まれた解析用プログラムはCPU70aにより実行され、照射対象の位置がリアルタイムにアイソセンタ100に対してどの位ズレているのかが算出される。
図9には、治療時のイメージャCT画像から再構成された2次元のDRR画像およびリアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像の模式図が示されている。
本実施の形態においては、治療時のイメージャCT画像から再構成された2次元のDRR画像の「ランドマークマーカ」と、リアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像の「ランドマークマーカ」との比較が出来ることから、仮にイメージャによる透視画像に照射対象が写っていない場合においても、リアルタイムで、照射対象とアイソセンタ100との相対的な位置関係を知ることができる。
リアルタイムに算出された、照射対象とアイソセンタ100とのズレ量のデータは、解析装置70から制御装置80へ入力される。制御装置80は、入力されたズレ量のデータに基づいて、治療用寝台90の位置、ガイド30の傾倒軸110の角度および回転部材150のガイド30に対する相対位置を適宜最適な組み合わせで移動することにより、照射対象中心をアイソセンタ100に移動させる。この際、制御装置80はバスライン80cに接続されたCPU80aとRAM80bとを有し、RAM80bには制御用プログラムが収納されている。CPU80aによりバスライン80cを介して制御用プログラムが読み込まれる。読み込まれた制御用プログラムはCPU80aにより実行され、治療用寝台90の位置、ガイド30の傾倒軸110の角度および回転部材150のガイド30に対する相対位置を調整することにより、照射対象中心をリアルタイムにアイソセンタ10に移動する。
本実施の形態においては、イメージャCT画像から再構成された2次元のDRR画像に対して、リアルタイムで取得されたイメージャによる透視画像を照合することにより、治療計画時のCT画像からDRR画像を再構成する必要がなくなる。また、治療直前に取得したCT画像を元データにすることにより、現状の照射対象位置の判別精度を向上させることができる。
リアルタイムに判別された照射対象の位置情報に基づいて、放射線を精度良く照射対象に照射することで、照射対象の周辺組織への不要な照射を低減できる。また、1回あたりの照射線量を増大できるので治療回数を減らすことができ、患者の身体的な負担を軽減することができる。
さらに、本実施の形態においては、照射対象の位置がリアルタイムでモニタリングされていることにより、治療中に患者が動くことにより、照射対象と治療用放射線の照射軸Aとの相対距離が規定以上離れた場合には、制御装置80により、放射線発生装置20からの放射線の照射が自動的に停止され、患者の正常な組織が誤照射されるのを防ぐことができる。
従来の放射線治療装置を示す斜視図である。 従来の放射線治療装置において、患者の照射対象に対する照射条件を決める手順を示す図である。 本発明の実施の形態に係わる放射線治療装置を示す斜視図である。 実施の形態1において、放射線がアイソセンタで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めの手順を示す図である。 実施の形態1において、放射線がアイソセンターで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めのための指準となる「ランドマークマーカ」の模式図である。 実施の形態2において、放射線がアイソセンターで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めの手順を示す図である。 実施の形態2において、放射線がアイソセンターで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めのための比較指準となる(a)治療計画CT画像、および(b)イメージャCT画像の模式図である。 実施の形態3において、放射線がアイソセンターで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めの手順を示す図である。 実施の形態3において、放射線がアイソセンターで患者の照射対象に照射されるための相対的な位置決めのための比較指準となる「DRR画像」および「リアルタイムイメージャ画像」の模式図である。
符号の説明
1、10…放射線治療装置
2、20…放射線発生装置
3、30…ガイド
4、40…支持部材
4a、40a…駆動用モータ
5、50…可動部材
6、60…検出器
7、70…解析装置
8、80…制御装置
9、90…治療用寝台
10、100…アイソセンタ
11、110…傾倒軸
13a、13b、130a、130b…放射線源(イメージャ)
14a、14b、140a、140b…イメージャ用検出器
15、150…回転部材
200a、80a、80a…CPU
200b、80b、80b…RAM
200c、80c、80c…バスライン
200…画像照合装置
A、E,F…照射軸
C,D、G…回動軸
U,V…首振り方向

Claims (17)

  1. 治療用放射線を出射する放射線発生装置と、
    アイソセンタを通る照射軸に沿って放射線を出射する複数の透視画像用放射線発生装置と、
    前記複数の透視画像用放射線発生装置のそれぞれに対応して前記アイソセンタに対して対称となる位置に配置される複数の検出器と、
    治療計画時画像において予め照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報および前記ランドマークマーカと照射対象との相対位置情報を保持する画像照合装置と、
    解析装置と、
    制御装置とを
    具備し、
    前記画像照合装置に前記複数の検出器により検出された前記照射対象近傍の検出画像の画像情報が送信され、前記画像照合装置において前記画像情報と前記治療計画時画像における前記ランドマークマーカの位置情報とが照合されて前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置が測定され、前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置情報と前記治療計画時画像の前記ランドマークマーカと前記照射対象との相対位置情報とが前記解析装置に送信され、前記解析装置において、前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置情報と前記治療計画時画像の前記ランドマークマーカと前記照射対象との相対位置情報に基づく前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置が算出され、前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報は前記制御装置に送信され、前記照射対象の前記アイソセンタからの前記相対位置情報に基づき前記制御装置により前記照射対象の中心へ前記治療用放射線の照射軸が移動される放射線治療装置。
  2. 請求項1に記載の放射線治療装置において、
    前記放射線発生装置は、アイソセンタを通って第1の軸方向を向く第1回転軸に対して回動自在な回転部材に可動部材を介して固定され、前記回転部材はさらに第1の方向と前記アイソセンタにおいて直交して第2の軸方向を向く傾倒軸に対して回動自在であり、前記可動部材は第1の方向を向く第2回転軸および第2の方向を向く第3回転軸に対して回動自在である放射線治療装置。
  3. 請求項1または2に記載の放射線治療装置において、
    前記ランドマークマーカーは脊髄の隙間などの特徴的な骨の形状に対して設定される放射線治療装置。
  4. 請求項1から3までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において、
    前記治療計画時画像はDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像であり、前記検出画像は透視画像である放射線治療装置。
  5. 請求項1から3までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において、
    前記治療計画時画像はCT(Computed Tomography)画像であり、前記検出画像はCT画像である放射線治療装置。
  6. 請求項1から3までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において、
    前記治療計画時画像に代替して複数の前記検出画像から再構成されるDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像とし、前記検出画像は透視画像である放射線治療装置。
  7. 請求項6に記載の放射線治療装置において、
    前記複数の検出器によりリアルタイムで前記検出画像が検出され、
    前記解析装置で算出された前記照射対象と前記治療用放射線の照射軸との相対距離が任意の値以上になったとき、前記制御装置により前記放射線発生装置からの放射線照射が停止される放射線治療装置。
  8. 請求項1から7までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において前記複数の検出器により検出された前記照射対象近傍の検出画像における前記ランドマークマーカの位置を測定する画像照合用プログラムであって、
    前記放射線治療装置に備えられている前記画像照合装置はバスラインに接続されたCPUとRAMとを有し、
    前記RAMには画像照合用プログラムが収納され、前記CPUにより前記バスラインを介して前記画像照合用プログラムが読み込まれ、前記複数の検出器から前記検出画像の前記画像情報が入力されると、前記読み込まれた画像照合用プログラムがCPUにより実行されて、前記画像情報と前記治療計画時画像における前記ランドマークマーカの位置情報とが照合されて前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置が測定される画像照合用プログラム。
  9. 請求項1から7までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置を算出する解析用プログラムであって、
    前記放射線治療装置に備えられている前記解析装置はバスラインに接続されたCPUとRAMとを有し、
    前記RAMには解析用プログラムが収納され、前記CPUにより前記バスラインを介して前記解析用プログラムが読み込まれ、前記画像照合装置から前記検出画像における前記照射対象近傍の前記ランドマークマーカの位置情報が入力されると、前記読み込まれた解析用プログラムがCPUにより実行され、前記解析装置において前記検出画像における前記照射対象近傍のランドマークマーカの位置情報と、前記治療計画時画像の前記ランドマークマーカと前記照射対象との相対位置情報とに基づき、前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置が算出される解析用プログラム。
  10. 請求項1から7までのいづれか一項に記載の放射線治療装置において前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報に基づき前記照射対象の中心へ前記治療用放射線の照射軸を移動させるための制御用プログラムであって、
    前記放射線治療装置に備えられている前記制御装置はバスラインに接続されたCPUとRAMとを有し、
    前記RAMには制御用プログラムが収納され、前記CPUにより前記バスラインを介して前記制御用プログラムが読み込まれ、前記解析装置から前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報が入力されると、前記読み込まれた制御用プログラムがCPUにより実行されて前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報に基づき前記照射対象の中心へ前記治療用放射線の照射軸を移動し、前記照射対象と前記治療用放射線の照射軸との相対距離が任意の値以上である時には、前記放射線発生装置からの放射線照射が停止される制御用プログラム。
  11. 治療計画時画像において予め照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報および前記ランドマークマーカと前記照射対象との相対位置情報を保持するステップと、
    前記アイソセンタは前記照射対象が位置されて放射線発生装置から出射される治療用放射線および複数の透視画像用放射線発生装置から出射される透視画像取得用放射線が交わる位置であり、
    前記照射対象近傍の前記透視画像を検出するステップと、
    前記治療計画時画像における前記ランドマークマーカの前記位置情報および前記ランドマークマーカと前記放射対象との前記相対位置情報と、前記照射対象近傍の検出画像とに基づいて、自動的に前記照射対象の中心へ前記治療用放射線の照射軸を移動するステップと
    を具備する
    放射線治療装置における照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  12. 予め,放射線発生装置と、複数の透視画像用放射線発生装置と、前記複数の透視画像用放射線発生装置のそれぞれに対応してアイソセンタに対して対称となる位置に配置される複数の検出器と、治療計画時画像において照射対象の近傍に設定されるランドマークマーカの位置情報および前記ランドマークマーカと放射対象との相対位置情報を保持する画像照合装置と、解析装置と、制御装置とを保持する放射線治療装置において、
    前記複数の検出器で前記照射対象近傍の画像を検出するステップと、
    前記照射対象近傍の前記検出画像の画像情報を前記画像照合装置に送信するステップと、
    前記画像照合装置で前記画像情報と前記治療計画時画像における前記ランドマークマーカの位置情報とを照合して前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置を測定するステップと、
    前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置情報と前記治療計画時画像の前記ランドマークマーカと照射対象との相対位置情報とを前記解析装置に送信するステップと、
    前記解析装置において前記検出画像における前記ランドマークマーカの位置情報と前記治療計画時画像の前記ランドマークマーカと照射対象との相対位置情報から前記検出画像における前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置を算出するステップと、
    前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報を前記制御装置に送信するステップと、
    前記制御装置が前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置情報に基づき前記照射対象の中心へ前記治療用放射線の照射軸を移動するステップと
    を備える照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  13. 請求項11または12に記載の照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法において、
    前記ランドマークマーカーは脊髄の隙間などの特徴的な骨の形状に対して設定される照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  14. 請求項11から13までの少なくとも一項に記載の照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法において、
    前記治療計画時画像はDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像であり、前記検出画像は透視画像である照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  15. 請求項11から13までの少なくとも一項に記載の照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法において、
    前記治療計画時画像は、前記複数の透視画像用放射線発生装置で検出されたCT(Computed Tomography)画像であり、前記検出画像はCT画像である照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  16. 請求項11から13までの少なくとも一項に記載の照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法において、
    前記治療計画時画像に代替して前記CT画像から再構成されるDRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像とし、前記検出画像は透視画像である照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
  17. 請求項16に記載の照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法において、
    前記複数の検出器で前記照射対象近傍の画像を検出するステップはリアルタイムで行われ、
    前記照射対象の前記アイソセンタからの相対位置を算出するステップで算出された前記照射対象と前記アイソセンタとの相対距離が任意の値以上であるとき、前記制御装置により前記放射線発生装置からの放射線照射を停止するステップを具備する照射対象と治療用放射線の照射軸との位置合わせ方法。
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