JP2009226015A - 患者位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自由に移動可能な手動アームに診療台の患者を撮影する非接触三次元計測手段を取り付け、非接触三次元計測手段で撮影された計測データを処理してあらかじめ取得された基準データと比較して位置補正量を計算し、上記位置補正量に基づき上記診療台を制御すると共に、上記手動アームを任意の位置で固定するブレーキ機構部を設けた患者位置決め装置である。
【選択図】図1
Description
しかし、手動アームはフリーに動くため、撮影中にズレが発生して計測精度を低下させてしまう問題があった。このため、搭載可能な非接触三次元計測装置はカメラ1フレームでデータ取得可能な光切断法を用いる方式を使用せざるを得なかった。
しかし光切断法では、点(スポット)や線(ライン)の計測となるため、広範な領域を計測しようとすると、アームを使って非接触三次元計測装置を動かして対象をスキャンしていく必要があり、このため計測時間が長くなってしまい、位置決め時間を短縮しようとする本来の目的を達成することはできなかった。また、計測対象部位を変更しようとして、手動アーム本体を動かして治療台との間の相対位置関係が変わってしまうと、校正を再度やり直す必要が生じるため、一旦校正をした後は手動アーム本体の位置を移動することができず、非接触三次元計測装置の可動範囲をアームのリーチ範囲内に限定しなければならないという問題も存在した。
図1は本発明の実施の形態1による患者位置決め装置を示す概念構成図である。図において、1は患者11が横たわる治療台、2は患者11の近辺でフリーに動くことができる手動アームを示す。手動アーム2は複数個の回転軸3(図では6つの回転軸3a、3b、3c、3d、3e、3fから構成)と上記回転軸3同士を連結する複数個の支持部4(図では6つの支持部4a、4b、4c、4d、4fから構成)からなる。手動アーム2は通常5から6個の回転軸3を持つが回転軸3の数に特に制限があるわけではない。手動アーム2の手先6に非接触三次元計測装置9が取り付けられ、手動アーム2を構成する複数個の回転軸3の回転により非接触三次元計測装置9を任意の視点に自由に移動することができる。なお10は手動アームベースである。
図5は実施の形態2による患者位置決め装置を示す概念構成図である。この実施の形態2は、手動アーム2を構成する各回転軸3のブレーキ7を個別に作動させることができるようにしたことを特徴とする。この場合には、位置決めに必要な撮影位置は、患者体表面の左側面、正中、右側面というように離れた箇所のデータを計測するのが望ましいため、手動アーム2は先端にそれぞれ非接触三次元計測装置9x、9y、9zを有する3つの回転軸3、支持部4、ブレーキ7、スイッチ8の連結構成からなる。
図6は、実施の形態3による校正方法を示す模式図である。図6のように、例えば、手動アーム2をラックのような可動台30に載せて治療台1の側に近づけて設置した場合、毎回の治療毎に手動アーム座標系Ωaと治療室(部屋)座標系Ωbの間のキャリブレーション(校正)を実施する必要がある。本実施の形態3では、校正用測定物として、治療台1に固定されている大中小と異なる大きさの3個以上の球31a〜31cを非接触三次元計測装置9で計測し、球31a〜31cの中心座標値を使って、手動アーム座標系Ωaと治療室座標系Ωbのキャリブレーションを行うようにしたものである。この時、球31a〜31cの治療室座標系Ωbでの中心座標値は事前に計測してわかっているものとする。また、球31a〜31cの各々の直径サイズR1、R2、R3も事前にわかっているものとする。
(X−a2)2+(Y−b2)2+(Z−c2)2=R22 ・・・・・・(1)
(X−a3)2+(Y−b3)2+(Z−c3)2=R32
図7は実施の形態4による患者位置決め装置を示す概念構成図である。位置決め後に治療台1の移動を伴うような治療(治療室外位置決め、ノンコプラナ治療、CT位置決め)で、治療位置とは異なる位置において患者の位置決めを実施した後、患者を治療する位置に治療台1を移動して治療を実施することがある。この実施の形態4は、このような場合に実施の形態1、実施の形態2で説明したように、位置決め計算機13において計算した患者の位置ずれが許容範囲以上である場合に、位置決め実施位置と治療位置との移動の過程で患者が動いたことをユーザに知らせる警報発生装置40を追加し、患者が動いてないことを確認する手段として利用するものである。更に実施の形態3で述べたキャリブレーション(校正)を実施すれば、手動アーム2本体を動かすことができるので、手動アーム2を計測場所ごとに複数設置する必要がなく、患者とともに手動アーム2も移動して、より効率的に計測を行うことができる。
図8は実施の形態5による患者位置決め装置を示す概念構成図である。また、図9は実施の形態5による残差表示方法を示す模式図である。実施の形態5は実施の形態1に対して、図8のように残差表示装置41を追加した点が異なるだけであるため、符号の詳細説明は省略する。残差表示装置41では、例えば、図9のように基準データ51と計測データ52とで色を変えて同時に表示し、その残差が明瞭となるような工夫を施したことを特徴とする。また、図9(a)は視点A、図9(b)は視点Bといった具合に、任意視点にアームを移動したのに伴って、表示画面の視線方向をアームの手先6の姿勢に対応させて変更することも可能とする。
この発明の実施の形態5によれば、基準データと計測データとの残差を表示する表示手段を設けることで、ユーザが位置ずれ量を直感的に認識することができるため、位置ずれ量の確認補正がスムーズに行われる。さらに、治療台1の側で患者位置の計測と位置ずれ量の計測、位置補正といった一連の作業を連続的かつ漸近的に行うことができ、位置決め時間の短縮を図ることができる顕著な効果を奏するものである。
4a〜4f 支持部、 5a〜5f エンコーダ、 6 手先、
7a〜7f ブレーキ、 8 スイッチ、 9 非接触三次元計測装置、
10 手動アームベース、 11 患者、 13 位置決め計算機、
14 治療台制御装置、 20 計測対象物体、 21 レーザ光源、
22 レーザ光、 23 反射光、 24 カメラ、 28 ミラー、
30 可動台、 31a〜31c 球、 40 警報発生装置、
41 残差表示装置。
Claims (9)
- 自由に移動可能な手動アームと、上記手動アームに取り付けられ診療台の患者を撮影する非接触三次元計測手段と、非接触三次元計測手段で撮影された計測データとあらかじめ取得された基準データとを比較して位置補正量を計算する位置決め計算部と、上記位置補正量に基づき上記診療台を制御する診療台制御部と、上記手動アームを任意の位置で固定するブレーキ機構部とを備えたことを特徴とする患者位置決め装置。
- 上記手動アームは、複数個の回転軸とその回転軸同士を連結する複数個の支持部とから構成され、上記非接触三次元計測手段は上記手動アームの先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の患者位置決め装置。
- 上記ブレーキ機構部は上記各回転軸に取り付けられその回転を固定する電磁ブレーキと上記電磁ブレーキを操作するスイッチとよりなることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の患者位置決め装置。
- 上記電磁ブレーキは個別に作動するようにしたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の患者位置決め装置。
- 手動アーム座標系Ωaと治療室座標系Ωbとの間の位置校正を、識別可能な3個以上の校正用測定物を治療台に設置することにより行うことを特徴とする請求項1に記載の患者位置決め装置。
- 上記3個以上の校正用測定物を互いに異なる直径を有する球から構成し、上記非接触三次元計測装置によりアーム座標系Ωaでの各球の中心座標値を求めることにより、手動アーム座標系Ωaでの位置ずれ量を治療室座標系Ωbでの位置ずれ量に変換して、手動アーム座標系Ωaと治療室座標系Ωbとの間の位置校正を行うことを特徴とする請求項5に記載の患者位置決め装置。
- 位置決め後に治療台の移動を伴う治療において、治療台の移動前後で、患者の治療台に対する相対位置が許容範囲であるか否かを判断する警報発生装置を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の患者位置決め装置。
- 上記基準データと計測データとをその残差が明瞭となるように同時に表示する残差表示装置を備えたことを特徴とする請求項1に記載の患者位置決め装置。
- 上記基準データと計測データとで色を変えて表示するようにしたことを特徴とする請求項8に記載の患者位置決め装置。
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