JP2008104790A - Radiotherapy apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線治療装置に係り、特に診断用放射線を照射して患部周辺の透視画像を撮影する画像取得装置を備えた放射線治療装置に好適なものである。 The present invention relates to a radiotherapy apparatus, and is particularly suitable for a radiotherapy apparatus including an image acquisition apparatus that irradiates diagnostic radiation and captures a fluoroscopic image around an affected area.
放射線治療は、がん等の腫瘍(患部)に治療用放射線を照射して腫瘍を死滅させる治療であり、腫瘍周辺の正常細胞を破壊しないためにも、腫瘍に治療用放射線を高精度に照射することが求められる。 Radiation therapy is a treatment that kills a tumor by irradiating it with a therapeutic radiation on a tumor (affected area) such as cancer. In order not to destroy normal cells around the tumor, the therapeutic radiation is irradiated to the tumor with high accuracy. It is required to do.
そこで、治療用放射線を照射する際には、画像取得装置により診断用放射線を照射して患部周辺を撮影して、その透視画像を基に治療用放射線の照射位置と患部位置が一致するように、治療台を動かして位置決めを行っている(従来技術1)。 Therefore, when irradiating therapeutic radiation, the image acquisition apparatus irradiates diagnostic radiation and images the affected area, and based on the fluoroscopic image, the irradiation position of the therapeutic radiation matches the affected area position. The positioning is performed by moving the treatment table (prior art 1).
また、特開平6−246015号公報(特許文献1)に記載されているように、テレビカメラで撮影された患者の体表のマーカを基に治療台の動きを遠隔操作して、患部位置と照射位置の差を修正する医療用放射線照射装置が知られている(従来技術2)。 Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-246015 (Patent Document 1), the movement of the treatment table is remotely controlled based on a marker on the patient's body surface photographed by a television camera, and the position of the affected area is determined. A medical radiation irradiation apparatus that corrects the difference in irradiation position is known (prior art 2).
上記従来技術1においては、撮影装置により診断用放射線を照射して患部周辺の透視画像を静止画として撮影する方法と、その透視画像を実時間画像(連続撮影画像)として撮影する方法がある。前者の静止画を基に位置決めを行う場合は、撮影してから治療用放射線の照射を行うまでに、患部が動くと照射位置がずれてしまい、腫瘍に治療用放射線を高精度に照射することができない、という課題があった。一方、後者の実時間画像を基に位置決めを行う場合は、位置決めの作業中に診断用放射線を照射し続けることになるので、患者の放射線被爆量が増えてしまう、という課題があった。 In the prior art 1, there are a method of photographing diagnostic images around a diseased part by irradiating diagnostic radiation with a photographing device, and a method of photographing the fluoroscopic images as real-time images (continuously photographed images). When positioning based on the former still image, the irradiation position will shift if the affected area moves from the time of shooting until the irradiation of therapeutic radiation, and the therapeutic radiation will be irradiated to the tumor with high accuracy. There was a problem that it was not possible. On the other hand, in the case of positioning based on the latter real-time image, there is a problem that the radiation exposure amount of the patient increases because the diagnostic radiation is continuously applied during the positioning operation.
一方、上記従来技術2(特許文献1)によれば、テレビカメラにより患者の体表に設けたマーカの動きを確認しながら位置決めを行えるものの、透視画像により確認するものでないため、患部に治療用放射線を高精度に照射することができない、という課題があった。なお、体表の動きと患部の動きが一致していない場合には、体表の動きと患部の動きの差の分だけさらに誤差が発生する。 On the other hand, according to the above prior art 2 (Patent Document 1), positioning can be performed while confirming the movement of the marker provided on the patient's body surface with a television camera, but it is not confirmed with a fluoroscopic image. There was a problem that radiation could not be irradiated with high accuracy. If the movement of the body surface and the movement of the affected area do not match, an error further occurs by the difference between the movement of the body surface and the movement of the affected area.
本発明の目的は、治療精度を向上すると共に、患者の放射線被爆量を抑えることができる放射線治療装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the radiotherapy apparatus which can suppress a patient's radiation exposure amount while improving a treatment precision.
前述の目的を達成するために、本発明は、治療用放射線を照射する照射ノズルと、患者を乗せて前記照射ノズルから照射される治療用放射線の照射位置にその患者の患部を位置決めする治療台と、診断用放射線を照射して前記患部周辺を撮影する画像取得装置と、
前記患者の体表面を撮影するテレビカメラと、前記画像取得装置により撮影した透視画像と前記テレビカメラにより経時的に撮影したカメラ画像とを用いて、前記患部を含んだ患部周辺の合成透視画像を経時的に作成する画像処理装置と、前記画像処理装置で作成した合成透視画像を表示するディスプレイと、を備えた放射線治療装置にある。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides an irradiation nozzle for irradiating therapeutic radiation, and a treatment table for positioning the affected area of the patient at the irradiation position of the therapeutic radiation irradiated from the irradiation nozzle. An image acquisition device that irradiates diagnostic radiation and images the periphery of the affected area;
Using a television camera that captures the body surface of the patient, a fluoroscopic image captured by the image acquisition device, and a camera image captured over time by the television camera, a combined fluoroscopic image around the affected area including the affected area is obtained. The radiation therapy apparatus includes an image processing apparatus created over time, and a display that displays a composite fluoroscopic image created by the image processing apparatus.
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
(1)前記画像処理装置で作成した合成透視画像に基づいて、前記治療用放射線の照射位置と前記患部の位置とが一致するように前記照射ノズル及び前記治療台の少なくとも何れかを制御する制御装置を備えたこと。
(2)前記画像取得装置は前記患部の位置を特定するための体表面マーカを含む透視画像を撮影可能であり、前記テレビカメラは前記体表面マーカを含むカメラ画像を経時的に撮影可能であり、前記画像処理装置は、前記透視画像の体表面マーカと前記カメラ画像の体表面マーカとに基づいて、前記患部を含んだ患部周辺の合成透視画像を経時的に作成すること。
(3)前記画像処理装置は前記合成透視画像を用いて前記治療用放射線の照射位置と前記患部の位置との相対位置を算出し、前記制御装置はこの相対位置が一致するように前記照射ノズル及び前記治療台の少なくとも何れかを制御すること。
(4)前記画像処理装置は前記合成透視画像を用いて前記治療用放射線の照射位置と前記患部の位置との相対位置を算出し、前記制御装置はこの相対位置が所定値を超えている場合に前記照射ノズルから治療用放射線の照射を許可しないように制御すること。
(5)前記画像処理装置は合成透視画像を用いて前記治療用放射線の照射位置と前記患部の位置との相対位置を算出し、前記制御装置はこの相対位置が所定値を超えている場合にその旨を前記ディスプレイに表示するように制御すること。
(6)前記テレビカメラは前記患者を異なった方向から撮影するための移動手段を備えたこと。
(7)前記画像取得装置及び前記テレビカメラをそれぞれ2台以上備えたこと。
(8)前記画像取得装置は、前記患者が数回呼吸する間、診断用放射線を照射して前記患部周辺を体表面マーカと共に経時的に撮影し、前記画像処理装置は、前記画像取得装置により経時的に撮影した透視画像と前記テレビカメラにより経時的に撮影したカメラ画像とを用いて、前記患部を含んだ患部周辺の合成透視画像を経時的に作成すると共に、前記患部の移動量と前記体表面マーカの移動量の差あるいはそれぞれの移動量を算出すること。
A more preferable specific configuration example of the present invention is as follows.
(1) Control for controlling at least one of the irradiation nozzle and the treatment table so that an irradiation position of the therapeutic radiation and a position of the affected part coincide with each other based on a composite fluoroscopic image created by the image processing apparatus Having equipment.
(2) The image acquisition device can take a fluoroscopic image including a body surface marker for specifying the position of the affected part, and the television camera can take a camera image including the body surface marker over time. The image processing device creates a synthetic fluoroscopic image around the affected area including the affected area over time based on the body surface marker of the fluoroscopic image and the body surface marker of the camera image.
(3) The image processing apparatus calculates a relative position between the irradiation position of the therapeutic radiation and the position of the affected part using the synthetic fluoroscopic image, and the control apparatus calculates the irradiation nozzle so that the relative positions coincide with each other. And controlling at least one of the treatment tables.
(4) The image processing device calculates a relative position between the irradiation position of the therapeutic radiation and the position of the affected part using the synthetic fluoroscopic image, and the control device has a case where the relative position exceeds a predetermined value. And control not to allow the irradiation of therapeutic radiation from the irradiation nozzle.
(5) The image processing apparatus calculates a relative position between the irradiation position of the therapeutic radiation and the position of the affected part using a synthetic fluoroscopic image, and the control apparatus determines that the relative position exceeds a predetermined value. Control to display that effect on the display.
(6) The television camera includes moving means for photographing the patient from different directions.
(7) Two or more image acquisition devices and two television cameras are provided.
(8) While the patient breathes several times, the image acquisition device irradiates diagnostic radiation to photograph the periphery of the affected area with a body surface marker over time, and the image processing device uses the image acquisition device. Using a fluoroscopic image taken over time and a camera image taken over time by the television camera, a synthetic fluoroscopic image around the affected area including the affected area is created over time, and the amount of movement of the affected area and the Calculate the difference in the movement amount of the body surface marker or the movement amount of each.
係る本発明の放射線治療装置によれば、治療精度を向上すると共に、患者の放射線被爆量を抑えることができる。 According to the radiotherapy apparatus of the present invention, the treatment accuracy can be improved and the radiation exposure dose of the patient can be suppressed.
以下、本発明の複数の実施形態の放射線治療装置について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の陽子線治療装置を図1及び図2を用いて説明する。図1は本発明の第1実施形態の陽子線治療装置の構成図、図2はデータの流れと共に示す図1の陽子線治療装置のブロック図である。
Hereinafter, the radiation therapy apparatus of several embodiment of this invention is demonstrated using figures. The same reference numerals in the drawings of the respective embodiments indicate the same or equivalent.
(First embodiment)
A proton beam therapy apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram of the proton beam therapy apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the proton beam therapy apparatus of FIG. 1 shown together with the data flow.
本実施形態の陽子線治療装置10は、回転ガントリ11と、照射ノズル12と、治療台14と、画像取得装置18、21と、テレビカメラ22、25と、画像処理装置30と、制御装置31と、ディスプレイ32とを備えて構成されている。患者13の患部の位置を特定するために患者13の体表面に体表面マーカ23が付与される。なお、図2における符号33,34,35,36,37,38,39,40は、各構成要素の間の信号・データ伝達経路を示す。
The proton
回転ガントリ11は、移動台14が侵入可能に環状に形成され、陽子線治療装置10の設置面に対して回転方向24に回転可能に配置されている。
The rotating
照射ノズル12は、回転ガントリ11の内側に取り付けられ、治療台14に乗せられた患者13の患部に治療用の陽子線15を照射するものである。この照射ノズル12は、回転ガントリ11によって、患者13の回りに回転できるので、陽子線15を患者13の全周囲から照射できる。
The
治療台14は、患者13を乗せて照射ノズル12から照射される治療用放射線15の照射位置にその患者13の患部を位置決めするできるように移動可能に設置されている。
The treatment table 14 is movably installed so that the affected part of the
画像取得装置18、21は、診断用放射線を照射して体表面マーカ23を含む患者13の患部周辺を撮影するものであり、複数(図示例では2つ)の画像取得装置で構成されている。各画像取得装置18、21は、診断用放射線源16、19と、受像装置17、20とから構成されている。
The
テレビカメラ22、25は、CCD撮像素子を有して、体表面マーカ23を含む患者13の体表面を撮影するものであり、複数(図示例では2つ)のテレビカメラで構成されている。画像取得装置18、21とテレビカメラ22、25は、複数台備えることで、異なった方向から患者13を撮影できるので、患部や体表面マーカ23の位置を精度良く算出することができる。
The
画像処理装置30は、マイクロコンピュータで構成され、画像取得装置18、21により撮影した透視画像50、51と、テレビカメラ22、25により経時的に撮影したカメラ画像52、53とを用いて、患者13の患部を含んだ患部周辺の合成透視画像55を経時的に作成する。この際、画像処理装置30は、透視画像50、51の体表面マーカとカメラ画像52、53の体表面マーカとに基づいて、患部を含んだ患部周辺の合成透視画像55を経時的に作成する。この合成透視画像55は制御装置31及びディスプレイ32に出力される。なお、合成透視画像55は、透視画像50、51をカメラ画像52、53と関連付けた画像のことである。さらには、画像処理装置30は、合成透視画像55を用いて陽子線15の照射位置と患部の位置との相対位置を算出し、制御装置31に出力する。
The
制御装置31は、画像処理装置30で作成した合成透視画像55に基づいて、陽子線15の照射位置と患者13の患部の位置とが一致するように照射ノズル12及び治療台14を制御する。また、制御装置31は、画像処理装置30から出力された治療用放射線15の照射位置と患者13の患部との相対位置が所定値を超えている場合に、その旨をディスプレイ32に表示するように制御すると共に、照射ノズル12から陽子線15の照射を許可しないように制御する。
The
ディスプレイ32は、画像処理装置30で作成した合成透視画像55を表示画面に表示する。
The
以下に、係る陽子線治療装置10の動作及び機能を説明する。
The operation and function of the proton
患者13は治療台14の上に固定され、治療前の診断により決められた治療計画通りとなるように、治療台14を移動させたりしながら患部を陽子線15の照射位置に粗位置決めする。この粗位置決めは、レーザポインタ(図示せず)で患者13の体表に照射したレーザと、あらかじめ患者13の体表に付けた目印を参照して行う。
The
粗位置決めが完了すると、画像取得装置18、21によって、診断用放射線を照射して体表面マーカ23を含む患者13の患部周辺を撮影し、この画像データを画像処理装置30に送る。この撮影した画像を透視画像50、51と称す。画像取得装置18、21の撮影と同時にテレビカメラ22、25による撮影を開始し、テレビカメラ22、25によって患者13の体表面マーカ23周辺を実時間で連続して撮影し、この画像データを画像処理装置30に送る。この撮影した画像をカメラ画像52、53と称す。なお、テレビカメラ22、25による実時間で連続した撮影を、所定間隔で撮影する経時的な撮影に代えても良い。
When the rough positioning is completed, the
画像処理装置30は、透視画像50、51を受けると、合成透視画像55としてディスプレイ32に出力する。そして、ディスプレイ32は、画像処理装置30から出力されるこの合成透視画像55を表示画面に表示する。
Upon receiving the
また、画像処理装置30は、透視画像50、51及びカメラ画像52、53を受けると、透視画像50、51から患部の位置及び体表面マーカ23の位置を抽出すると共に、カメラ画像52、53から体表面マーカ23の位置を抽出し、それぞれの画像の体表面マーカ23の対応付けを行い、患部の位置や体表面マーカ23の位置を算出する。このときの透視画像50、51、カメラ画像52、53及び合成透視画像55を以降の画像処理のための基準画像とし、患部の位置及び体表面マーカ23の位置を基準位置とする。
Further, upon receiving the
次いで、画像処理装置30は、その後に実時間で連続して送られてくるテレビ画像52、53から体表面マーカ23の位置を抽出し、先に撮影した体表面マーカ23の基準位置と比較して、患部や体表面マーカ23の移動量を算出する。画像処理装置30は、その移動量を透視画像50、51の移動量に換算し、その分だけ透視画像50、51を上下、左右に動かしたり、回転させたりして、合成透視画像55を実時間で連続して作成し、ディスプレイ32に出力する。この移動量への換算は、テレビカメラ22、25と画像取得装置18、21の位置関係や撮影方向などを用いて行う。
Next, the
そして、ディスプレイ32は、画像処理装置30から出力されるこの合成透視画像53を表示画面に実時間で連続して表示する。なお、画像処理装置30における計算負荷が大きい場合は、所定間隔ごとに経時的に合成透視画像55を作成し、ディスプレイ32に表示するようにしても良い。
The
合成透視画像55を作成するのに用いる画像データ(透視画像50、51及びカメラ画像52、53)について、例えば、患部が胸部周辺で患者13の胸部に体表面マーカ23を付けた場合などは、患者13の呼吸により胸部が動く。そこで、数回程度の呼吸の間、画像取得装置18、21及びテレビカメラ22、25の何れでも動画データを取得し、呼吸による体表面マーカ23と患部、必要であれば骨や臓器などとの相対位置関係の変化を算出し、患部と体表面マーカ23の移動量の違いを合成透視画像55に反映するようにしている。このような患部と体表面マーカ23の動きが異なる場合は、透視画像50、51を上下、左右に動かしたり、回転させたりするだけでは、正確な合成透視画像55を作成することはできないので、透視画像50、51を拡大・縮小させたり、補間計算などを用いたりすれば良い。
For the image data (the
合成透視画像55を作成するのに用いる画像データ(透視画像50、51)は、患部の位置を正確に合成透視画像55に反映するには動画データとした方が良く、患者13の診断用放射線被爆量を抑えるには静止画データとした方が良い。本実施形態では、患部と体表面マーカ23の動きが異なる場合に動画データを用い、その他の場合に静止画データを用いるようにし、患部に陽子線15を高精度に照射することと、患者の診断用放射線の被爆量を低減することとの両方に配慮している。
The image data (the
体表面マーカ23は、患部の位置を精度良く算出するために、3個以上とすると良く、材質は放射線の半透過材質などを用いて、画像取得装置18、21とテレビカメラ22、25で共通に使用できるようにすると良い。これが困難で、画像取得装置18、21とテレビカメラ22、25とで体表面マーカ23が別々になる場合は、それぞれのマーカの相対位置を明確にしておくと、合成透視画像55を作成する際の演算ができる。
The
次いで、術者は、ディスプレイ32に表示された合成透視画像55を基に、治療台14を手動で移動させて陽子線15の照射位置に患部を高精度位置決めを行う。この間、テレビカメラ22、25は常に患者13を撮影して画像データを画像処理装置30に送り続けており、画像処理装置30は送られてきた画像データから合成透視画像55を随時作成して、最新の合成透視画像55をディスプレイ32に表示する。
Next, the surgeon manually moves the treatment table 14 based on the synthetic
ディスプレイ32には、合成透視画像55と共に、治療計画や各装置の相対位置などから算出した陽子線15の照射位置や、患部位置と陽子線15の照射位置との相対位置(誤差)などを表示すると、術者は位置決めの状況を確認できるため、理解が容易となり、治療精度を向上することができる。
The
合成透視画像55から算出した患部位置と陽子線15の照射位置との相対位置(誤差)は、制御装置31で常に監視しておき、誤差があらかじめ定めた値を超えた場合は、陽子線15の照射を許可しなかったり、ディスプレイ32に表示して術者に知らせたりすると、治療の安全性が向上する。
The relative position (error) between the affected part position calculated from the composite
本実施形態では、高精度位置決めを手動と自動とに切替可能となっている。自動の高精度位置決めは、合成透視画像55から算出した患部位置と陽子線15の照射位置との差(誤差)を基に、その誤差を修正するための治療台14や回転ガントリ11の移動量を制御装置31により算出して、治療台14や回転ガントリ11を動かして誤差を補正する。
In this embodiment, high-accuracy positioning can be switched between manual and automatic. The automatic high-accuracy positioning is based on the difference (error) between the position of the affected area calculated from the composite
本実施形態では、常に患者13を撮影しているテレビカメラ22、25のカメラ画像から患者13の動きを算出し、画像取得装置18、21の透視画像50、51にその患者13の動きを反映して作成した合成透視画像55を基に行われるため、陽子線15の照射位置に対する患部の位置決め精度を向上させることができ、治療精度を向上することができる。また、高精度位置決めの前の短い時間だけ診断用放射線を照射すれば良いので、患者13の放射線被爆量を抑えることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の放射線治療装置について図3を用いて説明する。図3は本発明の第2実施形態の放射線治療装置の構成図である。この第2実施形態は、次に述べる点で第1実施形態と相違するものであり、その他の点については第1実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
In the present embodiment, the movement of the
(Second Embodiment)
Next, the radiation therapy apparatus of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a block diagram of a radiation therapy apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in the points described below, and the other points are basically the same as those in the first embodiment, and thus redundant description is omitted.
この第2実施形態は、テレビカメラ60を1台備え、そのテレビカメラ60を移動機構65に取り付けた例である。移動機構65は、例えば、ガイドレール61と駆動機構62で構成され、図示しない制御装置からの指令信号によってテレビカメラ60をガイドレール61に沿って移動できる。そのため、最初にテレビカメラ位置63で撮影して、次にテレビカメラ位置64で撮影すれば、第1実施形態と同じように異なった方向からの画像が得られるため、精度良く体表面マーカ23の位置を算出できる。
The second embodiment is an example in which one
但し、基準画像を取得する際に、テレビカメラ60が撮影方向を変えるための移動を行うので、全ての画像を同時に撮像・撮影することができない。そのため、第2実施形態は呼吸などによって患部や体表面マーカ23があまり動かない場合に有効である。
However, since the
テレビカメラ60に移動機構65を設ける構成は、第1実施形態のようにテレビカメラ22、25が2台の場合に用いても良い。陽子線15の照射方向によっては、回転ガントリ11や治療台14、画像取得装置18、21とテレビカメラ22、25が干渉したり、テレビカメラ22、25でマーカを撮影できない場合などが考えられる。このような場合に、移動機構65によってテレビカメラ22、25の撮影方向を変えると良い。
(その他の実施形態)
なお、本発明は陽子線治療装置に限らず、X線や電子線などの他、炭素線などの粒子線を治療に用いた装置にも適用可能である。
The configuration in which the moving
(Other embodiments)
The present invention is not limited to a proton beam treatment apparatus, but can be applied to an apparatus using a particle beam such as a carbon beam in addition to an X-ray or an electron beam.
10…陽子線治療装置、11…回転ガントリ、12…照射ノズル、13…患者、14…治療台、15…陽子線、16,19…診断用放射線源、17,20…受像装置、18,21…画像取得装置、22,25,60…テレビカメラ、23…マーカ、24…回転方向、30…画像処理装置、31…制御装置、32…ディスプレイ、33,34,35,36,37,38,39,40…信号・データ伝達経路、50,51…透視画像、52,53…カメラ画像、55…合成透視画像、61…ガイドレール、62…駆動機構、63,64…テレビカメラの停止位置、65…移動機構。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
患者を乗せて前記照射ノズルから照射される治療用放射線の照射位置にその患者の患部を位置決めする治療台と、
診断用放射線を照射して前記患部周辺を撮影する画像取得装置と、
前記患者の体表面を撮影するテレビカメラと、
前記画像取得装置により撮影した透視画像と前記テレビカメラにより経時的に撮影したカメラ画像とを用いて、前記患部を含んだ患部周辺の合成透視画像を経時的に作成する画像処理装置と、
前記画像処理装置で作成した合成透視画像を表示するディスプレイと、を備えた放射線治療装置。 An irradiation nozzle for irradiating therapeutic radiation;
A treatment table for positioning the affected area of the patient at the irradiation position of the therapeutic radiation irradiated from the irradiation nozzle with the patient on;
An image acquisition device that radiates diagnostic radiation and images the periphery of the affected area;
A television camera for photographing the patient's body surface;
An image processing device that creates a synthetic fluoroscopic image around the affected part including the affected part over time using a fluoroscopic image taken by the image acquiring apparatus and a camera image taken over time by the television camera;
A radiotherapy apparatus comprising: a display that displays a composite fluoroscopic image created by the image processing apparatus.
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