JP2010233881A - Positioning system for particle beam therapeutic apparatus and particle beam therapeutic system - Google Patents

Positioning system for particle beam therapeutic apparatus and particle beam therapeutic system Download PDF

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JP2010233881A JP2009086382A JP2009086382A JP2010233881A JP 2010233881 A JP2010233881 A JP 2010233881A JP 2009086382 A JP2009086382 A JP 2009086382A JP 2009086382 A JP2009086382 A JP 2009086382A JP 2010233881 A JP2010233881 A JP 2010233881A
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Takahito Yagihashi
卓人 八木橋
Kyoichi Kawasaki
恭一 川崎
Tatsuya Fujisawa
達哉 藤澤
Makoto Nakamura
真 中村
Takao Kitani
貴雄 木谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning system for a particle beam therapeutic apparatus improving the safety by producing a simulated image of an irradiated area of a patient which an operator can visually recognize, and to provide a particle beam therapeutic system. <P>SOLUTION: A DRR patient's image 36 is planned by assuming a starting position 21 of particle beam expansion as an X-ray source position 22 in the preparatory stages, and the DRR patient's image 36 is shifted for an error amount of a patient's position computed in a step 110 (image shift operation 42), and a collimator area is extracted from a collimator radiographing image 35 in a step 105, and furthermore, the collimator area is treated by a correction operation to be an image radiographed at the starting position 21 of particle beam expansion (collimator area extraction and correction operation 43), and the corrected collimator area is overlapped on an image of an operated result of the image shift operation 42 and drawn (additional drawing operation 44). It results in that a simulated X-ray image 38 is produced. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに係わり、特にX線線源位置が粒子線拡大起点位置と異なるX線撮像システムを備える粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに関する。   The present invention relates to a positioning system for particle beam therapy apparatus and a particle beam therapy system, and more particularly to a positioning system and particle beam therapy for a particle beam therapy apparatus including an X-ray imaging system in which an X-ray source position is different from a particle beam expansion start position. About the system.

放射線における癌治療において、特に陽子線や炭素線等を用いた粒子線治療では、患者患部に高い線量を集中させることができるため、正常細胞に比較的損傷を与えずに、治療することができる。また、正確な治療を行う為、照射野を形成するコリメータの位置や患者位置等は、治療用の粒子線とは別に、X線による撮像システムを用いて確認を行っている。   In cancer treatment with radiation, especially with particle beam therapy using proton beam, carbon beam, etc., it is possible to concentrate a high dose on the affected area of the patient, so that normal cells can be treated without being relatively damaged. . In addition, in order to perform accurate treatment, the position of the collimator that forms the irradiation field, the position of the patient, and the like are confirmed using an X-ray imaging system separately from the therapeutic particle beam.

この粒子線治療では、粒子線を患者患部の形状に合わせて、細径のビームをビーム軸垂直方向に散乱又は走査により拡大し照射野を形成する。この拡大の起点位置を、粒子線拡大起点位置と呼ぶ。例えば、二重散乱体方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイールと第2散乱体の間に仮想的におかれる。またビーム走査方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、Y軸走査電磁石とX軸走査電磁石の間に仮想的におかれる。この際、患者患部において、ビーム軸にできるだけ平行な粒子線を得るために、粒子線拡大起点位置から患者患部の照射基準であるアイソセンタまでの距離(以降SAD、Source Axis Distance)を大きくとることが一般的である。   In this particle beam treatment, the particle beam is matched to the shape of the affected area of the patient, and a narrow beam is expanded in the direction perpendicular to the beam axis by scattering or scanning to form an irradiation field. This starting point position of the expansion is called a particle beam expansion starting position. For example, in the case of a double scatterer type nozzle, the beam expansion start point is virtually placed between the range modulation wheel for adjusting the beam range and the second scatterer. In the case of a beam scanning nozzle, the beam expansion starting point is virtually placed between the Y-axis scanning magnet and the X-axis scanning electromagnet. At this time, in order to obtain a particle beam parallel to the beam axis as much as possible in the patient affected area, it is possible to increase the distance (hereinafter referred to as SAD, Source Axis Distance) from the particle beam expansion starting position to the isocenter that is the irradiation reference of the patient affected area. It is common.

粒子線治療に用いられる拡大された粒子線は、一部をコリメータにより遮蔽され、遮蔽されなかった領域が、患部への照射領域となる。   A part of the enlarged particle beam used for particle beam therapy is shielded by a collimator, and an unshielded region is an irradiation region to the affected part.

粒子線治療装置に用いられるX線撮像システムにおけるX線の線源位置は、X線撮像画像にて患者患部の照射領域とコリメータの非遮蔽領域が重なるように、粒子線拡大起点位置と同じくすることが理想的である。しかし、粒子線のSADは一般的なX線撮像時のSADに比べて大きく、X線の線源位置を粒子線拡大起点位置と同じくすると、X線管や高電圧発生装置といったX線撮像システム構成部品の性能を上げねばならない。したがって粒子線のSADとX線のSADを一致させることが経済的、技術的に難しいため、X線線源位置を粒子線拡大起点位置のビーム軸下流に置き、X線SADを粒子線のSADに比べて短くした構造がとられている。   The X-ray source position in the X-ray imaging system used in the particle beam therapy system is the same as the particle beam expansion starting position so that the irradiation area of the patient affected area and the non-shielding area of the collimator overlap in the X-ray imaging image. Ideally. However, SAD of particle beam is larger than SAD at the time of general X-ray imaging, and X-ray imaging system such as X-ray tube and high-voltage generator if X-ray source position is the same as the particle beam expansion starting position The performance of the components must be improved. Therefore, since it is economically and technically difficult to match the SAD of the particle beam and the SAD of the X-ray, the X-ray source position is placed downstream of the beam axis at the particle beam expansion start position, and the X-ray SAD is placed on the particle beam SAD. The structure is shortened compared to.

粒子線治療において、X線撮像画像を使って行う確認作業には、コリメータ位置の確認、患者位置の確認、患者照射領域の確認の三項目が考えられる。   In the particle beam therapy, the confirmation work performed using the X-ray image can be considered to have three items: collimator position confirmation, patient position confirmation, and patient irradiation region confirmation.

例えば特許文献1では、コリメータ位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線コリメータ画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された計画コリメータ輪郭形状とを比較することにより、行っている。   For example, in Patent Document 1, confirmation of a collimator position is created by assuming an actual X-ray source position as an X-ray source position by an X-ray collimator image captured by an X-ray imaging apparatus and a treatment planning apparatus. This is done by comparing the planned collimator contour shape.

また、患者位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線患者画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された再構成画像とを比較することにより、行っている。   In addition, regarding the confirmation of the patient position, the X-ray patient image captured by the X-ray imaging device and the reconstructed image created by the treatment planning device assuming the actual X-ray source position as the X-ray source position By comparing with.

特開2007−61438号公報JP 2007-61438 A

一方、患者照射領域の確認については、下記のような課題があった。撮像したX線画像は、X線線源がよりコリメータに近づくことで、実際の患者照射領域よりも広い範囲を撮像とすることとなるため、コリメータと患者との相対関係が不明確であり、比較できない。したがって、上記コリメータ位置の確認及び患者位置の確認を介して、コリメータと患者との相対関係すなわち患者照射領域を推定しており、患者照射領域の直接の確認はできず、最終的にオペレータが視認したいという要望や、エビデンスとして記憶したいという要望に、応えることができなかった。   On the other hand, there have been the following problems regarding the confirmation of the patient irradiation area. Since the captured X-ray image is a wider range than the actual patient irradiation area when the X-ray source is closer to the collimator, the relative relationship between the collimator and the patient is unclear, I can't compare. Therefore, the relative relationship between the collimator and the patient, that is, the patient irradiation area is estimated through the confirmation of the collimator position and the patient position, and the patient irradiation area cannot be directly confirmed. I was unable to respond to the desire to do so or to memorize it as evidence.

本発明の目的は、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることのできる粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a particle beam therapy system positioning system and a particle beam therapy system that can improve safety by creating a simulated image of a patient irradiation region that can be visually recognized by an operator.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、患者のCT画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第1再構成画像(第1DRR患者画像)を作成し、この第1再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第2再構成画像(第2DRR患者画像)を作成する画像シフト演算部と、X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第2再構成画像と前記第2コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。   (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a snout control device for positioning control of a collimator installed on a snot, a support base control device for positioning control of a support base for supporting a patient, and the snot control device. In the positioning system of the particle beam therapy system, the image processing system includes a CT of a patient, and the image processing system includes: an image processing system that generates positioning information of the collimator to be output to Based on the image, a first reconstructed image (first DRR patient image) that can be assumed to be taken from the particle beam expansion starting position is created, and the first reconstructed image is image-shifted based on the patient position error. An image shift calculation unit for creating two reconstructed images (second DRR patient images), and a first collimator image obtained by X-ray imaging from the X-ray source position Is corrected to a second collimator image that can be assumed to have been taken from the particle beam expansion starting position, and an additional drawing operation for creating a simulated image in which the second reconstructed image and the second collimator image are superimposed Part.

このように画像処理システムが画像シフト演算部と補正演算部と追加描画演算部を有することにより、粒子線拡大起点位置でX線撮像した画像したと想定できる模擬画像を作成することができる。模擬画像によりオペレータは患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。   As described above, since the image processing system includes the image shift calculation unit, the correction calculation unit, and the additional drawing calculation unit, it is possible to create a simulated image that can be assumed to be an image obtained by X-ray imaging at the particle beam expansion starting position. The simulated image allows the operator to visually confirm the patient irradiation area. Thereby, the safety | security improvement of positioning of a particle beam therapy apparatus can be aimed at.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を表示する表示装置を有するものとする。   (2) In the above (1), preferably, the image processing system further includes a display device for displaying the simulated image.

これにより、オペレータは患者照射領域の模擬画像を視認できる。   Thereby, the operator can visually recognize the simulated image of the patient irradiation area.

(3)上記(1)において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を記憶する記憶装置を有するものとする。   (3) In the above (1), preferably, the image processing system further includes a storage device for storing the simulated image.

これにより、模擬画像を記憶することで、エビデンスとすることができる。   Thereby, it can be set as evidence by memorizing a simulation image.

(4)上記(1)において、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DRRコリメータ領域)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。   (4) In the above (1), the image processing system is further included in a calculation result of a simulated image reverse shift calculation unit that reversely shifts the simulated image based on the patient position error and the simulated image reverse shift calculation unit. An error calculation unit for calculating a patient irradiation region error by comparing a corrected collimator region and a reconstructed image (DRR collimator region) of a collimator region created assuming the particle beam expansion starting point position as an X-ray source position; It shall have.

これにより、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、更に安全性向上を図ることができる。   As a result, it is possible to further improve safety by calculating the error of the patient irradiation region and numerically confirming the patient irradiation region.

(5)また、上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第2コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像(DRR患者画像)と逆シフトした前記第2コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DRRコリメータ領域)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。   (5) In order to achieve the above object, the present invention provides a snout control device that controls the positioning of a collimator installed in the snot, a support base control device that controls the positioning of a support base that supports a patient, and the snout. In the positioning system of the particle beam therapy system, comprising: the collimator positioning information to be output to the control device; and the image processing system to generate the support table positioning information to be output to the support base control device. A correction calculation unit that corrects the first collimator image obtained by X-ray imaging from the position of the radiation source to a second collimator image that can be assumed to be captured from the particle beam expansion starting position, and the second collimator image is inverted based on the patient position error. The collimator area reverse shift operation unit to shift, and the patient image created assuming the particle beam expansion start position as the X-ray source position. An additional drawing calculation unit that creates a comparative simulation image in which the second collimator image reversely shifted with the reconstructed image (DRR patient image), a correction collimator region included in the comparative simulation image, and a particle beam expansion starting point An error calculation unit that calculates a patient irradiation region error by comparing a reconstructed image (DRR collimator region) of a collimator region created assuming that the position is an X-ray source position.

このように画像処理システムが補正演算部とコリメータ領域逆シフト演算部と追加描画演算部とを有することにより、比較用模擬画像を作成することができる。比較用模擬画像は、DRRコリメータ領域との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータと患者との相対関係は反映されており、オペレータは患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。   As described above, the image processing system includes the correction calculation unit, the collimator region reverse shift calculation unit, and the additional drawing calculation unit, so that a comparative simulated image can be created. Since the comparative simulation image is created for the purpose of comparison with the DRR collimator region, it does not accurately simulate the image when X-ray imaging is performed at the particle beam expansion starting position, but the collimator and patient Is reflected, and the operator can visually confirm the error of the patient irradiation region. Thereby, the safety | security improvement of positioning of a particle beam therapy apparatus can be aimed at.

更に、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、安全性向上を図ることができる。   Furthermore, safety can be improved by calculating an error of the patient irradiation region and numerically confirming the patient irradiation region.

(6)上記目的を達成するために、本発明は、粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するX線撮像システムと、前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、前記画像処理システムは、患者のCT画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第1再構成画像(第1DRR患者画像)を作成し、この第1再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第2再構成画像(第2DRR患者画像)を作成する画像シフト演算部と、X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第2再構成画像と前記第2コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。   (6) In order to achieve the above object, the present invention includes a particle beam generator, a collimator that forms an irradiation field by forming a particle beam from the particle beam generator into an affected part shape, and the collimator. A particle beam irradiation device having a support device for supporting a patient, an X-ray imaging system in which an X-ray source is positioned downstream of a particle beam expansion starting position of the particle beam generation device, and driving the snot A snout control device that controls the positioning of the collimator, a support stand control device that controls the positioning of the support stand by driving the support stand, positioning information of the collimator that is output to the snout control device, and the support stand control An image processing system comprising: an image processing system that generates positioning information for a support that is output to the apparatus, wherein the image processing system is based on a CT image of a patient Then, a first reconstructed image (first DRR patient image) that can be assumed to have been taken from the particle beam expansion starting position is generated, and the second reconstructed image is shifted based on the patient position error. An image shift calculation unit that creates an image (second DRR patient image) and a first collimator image obtained by X-ray imaging from the X-ray source position are corrected to a second collimator image that can be assumed to be acquired from the particle beam expansion starting position. And an additional drawing calculation unit that creates a simulated image obtained by superimposing the second reconstructed image and the second collimator image.

本発明によれば、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve safety by creating a simulated image of a patient irradiation region that can be visually recognized by an operator.

本発明の第1実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the positioning system of the particle beam therapy apparatus which is 1st Embodiment of this invention with the whole structure of a particle beam therapy apparatus. (A)二重散乱体方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。(B)ビーム走査方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。(A) It is a block diagram of the particle beam irradiation apparatus and X-ray imaging system of a double scatterer system. FIG. 2B is a configuration diagram of a beam scanning particle beam irradiation apparatus and an X-ray imaging system. 画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the arithmetic processing of an image processing system. 画像処理システムの演算処理を示す制御フローである。It is a control flow which shows the arithmetic processing of an image processing system. 本発明の第2実施形態における画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the arithmetic processing of the image processing system in 2nd Embodiment of this invention.

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。この図1に示すように、本実施形態は、回転ガントリーを備えた粒子線治療装置に用いられるものを想定している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a positioning system for a particle beam therapy system according to a first embodiment of the present invention, together with the overall configuration of the particle beam therapy system. As shown in FIG. 1, the present embodiment assumes that the present invention is used for a particle beam therapy system equipped with a rotating gantry.

この図1において粒子線治療装置は、粒子線照射装置2とX線撮像システム6とスノート制御装置10と支持台制御装置12と画像処理システム7とを備えている。   In FIG. 1, the particle beam therapy system includes a particle beam irradiation device 2, an X-ray imaging system 6, a snowt control device 10, a support control device 12, and an image processing system 7.

粒子線照射装置2は、回転ガントリー3と、粒子線発生装置(照射ノズル8)と、コリメータ5と、照射ノズル8の先端に設けられ内部にコリメータ5が設置されるスノート9と、患者4を支持する支持台19とを有している。   The particle beam irradiation apparatus 2 includes a rotating gantry 3, a particle beam generation apparatus (irradiation nozzle 8), a collimator 5, a snout 9 provided at the tip of the irradiation nozzle 8 and having the collimator 5 installed therein, and a patient 4. And a support base 19 for supporting.

X線撮像システム6は、患者4の位置及びコリメータ5の位置を確認するためのもので、X線撮像装置(撮影装置)16と、2組のX線管装置17と、2組のX線受像装置18(照射ビーム方向及びこれと90°の角度をなす方向から撮影可能なように設置されている。)を有しており、これらの装置は回転ガントリー3の回転と共にアイソセンタを中心に回転する。   The X-ray imaging system 6 is for confirming the position of the patient 4 and the position of the collimator 5, and includes an X-ray imaging apparatus (imaging apparatus) 16, two sets of X-ray tube apparatuses 17, and two sets of X-rays. It has an image receiving device 18 (installed so as to be able to take an image from the direction of the irradiation beam and a direction that makes an angle of 90 ° with these). These devices rotate around the isocenter as the rotating gantry 3 rotates. To do.

画像処理システム7は、モニタ(表示装置)13aを有する演算装置13と、キーボード及びマウス等の入力装置14と、位置決めに使用される画像が記憶される医療画像サーバ(記憶装置)15とを有している。   The image processing system 7 includes an arithmetic device 13 having a monitor (display device) 13a, an input device 14 such as a keyboard and a mouse, and a medical image server (storage device) 15 in which images used for positioning are stored. is doing.

スノート制御装置10は、演算装置13の演算結果に基づきスノート9を駆動してコリメータ5を位置決め制御する。支持台制御装置12は、演算装置13の演算結果に基づき支持台19を駆動しての患者4を位置決め制御する。   The snout control device 10 controls the positioning of the collimator 5 by driving the snout 9 based on the calculation result of the calculation device 13. The support table control device 12 controls the positioning of the patient 4 by driving the support table 19 based on the calculation result of the calculation device 13.

なお、医療画像サーバ15は治療計画装置1と接続されている。治療計画装置1は、患者ごとに粒子線の照射計画(治療計画と称する)を作成し、治療計画情報を医療画像サーバ15に記憶する。   The medical image server 15 is connected to the treatment planning apparatus 1. The treatment planning apparatus 1 creates a particle beam irradiation plan (referred to as a treatment plan) for each patient and stores the treatment plan information in the medical image server 15.

図2は、粒子線照射装置2とX線撮像システム6の構成図である。本発明の前提である、粒子線拡大起点位置21のビーム下流にX線線源22が位置する構成について図2を用いて説明する。   FIG. 2 is a configuration diagram of the particle beam irradiation apparatus 2 and the X-ray imaging system 6. A configuration in which the X-ray source 22 is positioned downstream of the particle beam expansion starting position 21, which is a premise of the present invention, will be described with reference to FIG. 2.

図2(A)に示す二重散乱体方式の場合、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール24と第二散乱体25が照射ノズル8内に設置されており、粒子線拡大起点位置21は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール24と第二散乱体25の間に仮想的におかれる。   In the case of the double scatterer method shown in FIG. 2A, a range modulation wheel 24 and a second scatterer 25 for adjusting the beam range are installed in the irradiation nozzle 8, and the particle beam expansion starting position 21 is It is virtually placed between the range modulation wheel 24 that adjusts the beam range and the second scatterer 25.

粒子線治療に使用される粒子線は、粒子線拡大起点位置21より放射状に広がり、コリメータ5により不要な粒子線が遮られて、照射の基準となるアイソセンタ23を基準に、患者4の患部を照射する。一方、コリメータ5位置、患者4位置等の確認に用いられるX線は、同じく照射ノズル8内に位置するX線線源位置22より放射状に広がり、コリメータ5により不要なX線が遮られて、患者4を通過し、X線受像装置18に入射する。   The particle beam used for the particle beam treatment spreads radially from the particle beam expansion starting position 21, the unnecessary particle beam is blocked by the collimator 5, and the affected part of the patient 4 is determined with reference to the isocenter 23 which is the reference for irradiation. Irradiate. On the other hand, the X-rays used for confirming the collimator 5 position, the patient 4 position, etc. spread radially from the X-ray source position 22 located in the irradiation nozzle 8, and unnecessary collimator 5 blocks the unnecessary X-rays. It passes through the patient 4 and enters the X-ray image receiving device 18.

ここでX線線源位置22が粒子線拡大起点位置21のビーム下流にあり、線源近くに位置するものほど広がって見えるため、X線撮像画像では、患者の見かけの大きさが、粒子線拡大起点位置21をX線線源位置と想定した場合に比べて大きくなり、コリメータ開口部は更に広がって見えることとなる。   Here, since the X-ray source position 22 is downstream of the beam of the particle beam expansion starting point position 21 and appears closer to the source, the apparent size of the patient in the X-ray imaging image is the particle beam. Compared to the case where the enlargement starting position 21 is assumed to be the X-ray source position, the collimator opening appears to further expand.

図2(B)に示すビーム走査方式の場合、Y軸走査電磁石26とX軸走査電磁石27が照射ノズル8内に設置されており、粒子線拡大起点位置21は、Y軸走査電磁石26とX軸走査電磁石27の間に仮想的におかれる。この構成においても上記の課題が生じる。   In the case of the beam scanning method shown in FIG. 2B, a Y-axis scanning electromagnet 26 and an X-axis scanning electromagnet 27 are installed in the irradiation nozzle 8, and the particle beam expansion starting position 21 is located at the Y-axis scanning electromagnet 26 and X-axis. It is virtually placed between the axial scanning electromagnets 27. The above problem also occurs in this configuration.

図3は画像処理システム7の演算装置13による演算処理を示す機能ブロック図である。また、図4は画像処理システム7の演算装置13による演算処理を示す制御フローである。以下、この図3及び図4を用いて本実施形態の位置決めシステムにより行われる患者4及びコリメータ5の位置決め手順について説明する。なお、このフローはオペレータからの適宜の位置決め開始指示(例えば入力装置14からの指示入力)があった際に開始される。   FIG. 3 is a functional block diagram showing arithmetic processing by the arithmetic device 13 of the image processing system 7. FIG. 4 is a control flow showing calculation processing by the calculation device 13 of the image processing system 7. Hereinafter, the positioning procedure of the patient 4 and the collimator 5 performed by the positioning system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. This flow is started when there is an appropriate positioning start instruction from the operator (for example, an instruction input from the input device 14).

まず、事前の準備として、治療計画を決定するために患者をX線CTにて撮影する。治療計画では、このX線CT断層画像31を用いて、照射する患部の位置や大きさを把握し、照射方向や照射線量等を決定する。また、この治療計画の作成時に、X線撮影画像を、治療計画装置1上でCT画像からシミュレーション画像として作成する。このシミュレーション画像は、CT画像から生成されるX線撮像画像(以下DRR(Digital Reconstructed Radiograph)画像)である。このDRR画像は治療計画装置1から画像処理システム7に送信され、医療画像サーバ15に記憶される。   First, as a preliminary preparation, a patient is imaged by X-ray CT in order to determine a treatment plan. In the treatment plan, the X-ray CT tomographic image 31 is used to grasp the position and size of the affected area to be irradiated and determine the irradiation direction, irradiation dose, and the like. Further, when creating the treatment plan, an X-ray image is created as a simulation image from the CT image on the treatment planning apparatus 1. This simulation image is an X-ray image (hereinafter referred to as a DRR (Digital Reconstructed Radiograph) image) generated from a CT image. The DRR image is transmitted from the treatment planning apparatus 1 to the image processing system 7 and stored in the medical image server 15.

ここで、従来作成されるDRR画像は、実際のX線線源位置22と同じ位置をX線線源位置として、再構成した場合の画像である。この画像には計画されたコリメータ輪郭形状情報も含まれ、DRR画像から、DRR患者画像32及びDRRコリメータ画像33を別々に表示することもできる。   Here, the DRR image created conventionally is an image when reconstructed with the same position as the actual X-ray source position 22 as the X-ray source position. This image includes planned collimator contour shape information, and the DRR patient image 32 and the DRR collimator image 33 can be displayed separately from the DRR image.

本発明では更に、粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定した場合の画像を作成する。この画像にも同様に、粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して計画されたコリメータ輪郭形状情報が含まれ、DDR患者画像36及びDDRコリメータ画像37を別々に表示することができる。   Furthermore, in the present invention, an image is created when the particle beam expansion starting position 21 is assumed to be the X-ray source position 22. Similarly, this image also includes collimator contour shape information planned on the assumption that the particle beam expansion starting position 21 is the X-ray source position 22, and separately displays the DDR patient image 36 and the DDR collimator image 37. Can do.

このDRR画像36,37は、前述のDRR画像32,33とともに、医療画像サーバ15に記憶される。   The DRR images 36 and 37 are stored in the medical image server 15 together with the DRR images 32 and 33 described above.

以上の準備が完了してから図4の制御フロー手順を開始する。   After the above preparation is completed, the control flow procedure of FIG. 4 is started.

最初にコリメータ5の位置決めを開始する(ステップ101)。まず、コリメータ5をスノート9に設置する。このときコリメータが正しく設置されたかどうかをセンサ等により判定する。(ステップ102)。   First, positioning of the collimator 5 is started (step 101). First, the collimator 5 is installed on the snout 9. At this time, it is determined by a sensor or the like whether the collimator is correctly installed. (Step 102).

次にオペレータが画像処理システム7における入力装置14を用いてX線撮像開始の指示入力を行うと、X線撮像装置16によりコリメータ5の輪郭が写り込んだアパーチャ画像が位置決め画像として撮影される。撮影が終了すると、この撮影された位置決め画像(コリメータX線撮像画像35)をX線撮像装置16から画像処理システム7における医療画像サーバ15に記憶する(ステップ103)。   Next, when an operator inputs an instruction to start X-ray imaging using the input device 14 in the image processing system 7, an aperture image in which the contour of the collimator 5 is captured by the X-ray imaging device 16 is captured as a positioning image. When the imaging is completed, the captured positioning image (collimator X-ray captured image 35) is stored in the medical image server 15 in the image processing system 7 from the X-ray imaging device 16 (step 103).

次に、医療画像サーバ15からDRRコリメータ画像33を読み込み、モニタ13aに表示する。また医療画像サーバ15から上記ステップ103で記憶されたコリメータX線撮像画像35を読み込み、モニタ13aに表示する。更に、両画像33,35を比較し、コリメータ位置誤差量を算出する(コリメータ誤差演算40)(ステップ104)。   Next, the DRR collimator image 33 is read from the medical image server 15 and displayed on the monitor 13a. Further, the collimator X-ray captured image 35 stored in step 103 is read from the medical image server 15 and displayed on the monitor 13a. Further, the images 33 and 35 are compared to calculate a collimator position error amount (collimator error calculation 40) (step 104).

算出したコリメータ位置誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をすることで、次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、オペレータはコリメータ位置を修正した上で確認を終了する。コリメータ位置修正は、特に回転方向に対して、スノート制御装置10にて行う。ここで場合によっては、コリメータ形状を修正する場合もある。コリメータ形状の修正方法は、コリメータのブロックを手動で修正する他、マルチリーフコリメータがある場合は、電動にてリーフ位置を修正する等場合によって異なる。更に再度ステップ103に戻り、コリメータ画像の取得から始め再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をする。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データをコリメータX線撮像画像35とし、このときの誤差量をコリメータ位置誤差量とする(ステップ105)。   The operator confirms that the calculated collimator position error amount is within the allowable range and proceeds to the next step by performing the end operation. If the calculated collimator position error amount is outside the allowable range, the operator confirms after correcting the collimator position. Exit. The collimator position correction is performed by the snout control device 10 particularly in the rotation direction. Here, in some cases, the collimator shape may be corrected. The method of correcting the collimator shape differs depending on the case where the collimator block is manually corrected, and when there is a multi-leaf collimator, the leaf position is corrected electrically. Further, the process returns to step 103 again, and the operator confirms that the error amount calculated again from the acquisition of the collimator image is within the allowable range, and finishes the operation. In this case, the previously acquired data is discarded, the final image data is used as the collimator X-ray captured image 35, and the error amount at this time is set as the collimator position error amount (step 105).

コリメータ5の位置確認が終了すると、コリメータ5が取り外されたかどうかを判定する(ステップ106)。これは、後述する患者4の位置決めにおけるX線撮像の際にコリメータ5が写り込まないように一時的に照射野から退避させる必要があるからである。オペレータによりスノート9のコリメータ取付部からコリメータ5が取り外されたことが検出されたら、コリメータの位置決めを終了する(ステップ107)。   When the position confirmation of the collimator 5 is completed, it is determined whether or not the collimator 5 has been removed (step 106). This is because it is necessary to temporarily retract the collimator 5 from the irradiation field so that the collimator 5 does not appear during X-ray imaging in the positioning of the patient 4 described later. When it is detected by the operator that the collimator 5 has been removed from the collimator mounting portion of the snout 9, the collimator positioning is terminated (step 107).

次に患者4の位置決めを開始する(ステップ108)。
まず、患者4の支持台19に対する固定及びレーザマーカー(図示せず)等による粗位置決めを行う。このレーザマーカーによる位置決めは、CT撮影時に壁等に取付けられたレーザ発生器(図示せず)から患者4にレーザを照射してその位置にマーキングをしておき、治療時にレーザ発生器をマーキングしたときの照射ポイントに固定して、固定具で患者の体を固定した状態でマーキングした位置がレーザに重なるように患者4(支持台19)を移動させることにより行われる大雑把な粗位置決めである。この粗位置決めが終了した後、オペレータからのX線撮像の指示により、X線撮像装置16により支持台19上に固定された患者4の位置決め画像が撮影され、この患者X線撮像画像34を医療画像サーバ15に記憶する(ステップ109)。
Next, positioning of the patient 4 is started (step 108).
First, the patient 4 is fixed to the support 19 and is roughly positioned by a laser marker (not shown). The laser marker is positioned by irradiating the patient 4 with a laser from a laser generator (not shown) attached to a wall or the like at the time of CT imaging, marking the position, and marking the laser generator during treatment. This is rough rough positioning performed by moving the patient 4 (support base 19) so that the position marked with the fixture fixed at the irradiation point and the body of the patient overlapped with the laser. After the rough positioning is completed, a positioning image of the patient 4 fixed on the support base 19 is taken by the X-ray imaging device 16 according to an X-ray imaging instruction from the operator, and this patient X-ray imaging image 34 is medically treated. Store in the image server 15 (step 109).

次に、医療画像サーバ15からDRR患者画像32を読み込み、モニタ13aに表示する。また、医療画像サーバ15から上記ステップ109で記憶された患者X線撮像画像34を読み込み、モニタ13aに表示する。更に、両画像32,34を比較し、患者位置誤差量を算出する(患者位置誤差演算41)(ステップ110)。   Next, the DRR patient image 32 is read from the medical image server 15 and displayed on the monitor 13a. Further, the patient X-ray captured image 34 stored in step 109 is read from the medical image server 15 and displayed on the monitor 13a. Further, the images 32 and 34 are compared to calculate a patient position error amount (patient position error calculation 41) (step 110).

算出した患者位置誤差量が、許容範囲であれば確認を終了し次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、患者位置を修正した上で確認を終了する。更に、再度ステップ109に戻り、患者X線画像の取得から始め、再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、確認作業を終了する。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データを患者X線撮像画像34とし、このときの誤差量を患者位置誤差量とする(ステップ111)。   If the calculated patient position error amount is within the allowable range, the confirmation is completed and the process proceeds to the next step. If the calculated patient position error amount is outside the allowable range, the confirmation is completed after correcting the patient position. Furthermore, returning to step 109 again, the operator confirms that the error amount calculated again is within the allowable range, starting from the acquisition of the patient X-ray image, and the confirmation operation is completed. In this case, the previously acquired data is discarded, the final image data is used as the patient X-ray image 34, and the error amount at this time is set as the patient position error amount (step 111).

患者4の位置確認が終了すると、コリメータ5が再び設置されたかどうかを判定する(ステップ112)。これは、X線撮像の際に一時的に照射野から退避したコリメータを復帰し、照射の準備をする必要があるからである。   When the position confirmation of the patient 4 is completed, it is determined whether or not the collimator 5 has been installed again (step 112). This is because it is necessary to restore the collimator temporarily retracted from the irradiation field during X-ray imaging and prepare for irradiation.

オペレータによりスノート9のコリメータ取付部にコリメータ5が設置されたことが検出されたら、患者の位置決めを終了する(ステップ113)。   When it is detected by the operator that the collimator 5 is installed at the collimator mounting portion of the snout 9, the positioning of the patient is terminated (step 113).

以上は、従来のコリメータ5の位置決め及び患者4の位置決めに関する制御フローと同様の制御フローであるが、以下、本発明による、患者照射領域の確認に関する制御フローを説明する。図3中、太線で示した部分が本発明による処理機能であり、図4中、太線で示した部分が本発明による制御フロー手順である。   The above is a control flow similar to the control flow related to the positioning of the conventional collimator 5 and the positioning of the patient 4, but the control flow related to the confirmation of the patient irradiation area according to the present invention will be described below. In FIG. 3, the portion indicated by a thick line is a processing function according to the present invention, and the portion indicated by a thick line in FIG. 4 is a control flow procedure according to the present invention.

患者照射領域の確認を開始する(ステップ114)。 本発明の特徴は、粒子線拡大起点位置22にX線線源をおいたと想定できる模擬X線画像38を作成する(ステップ115)ことにある。この画像作成手順を、主に図3を用いて説明する。   Confirmation of the patient irradiation area is started (step 114). A feature of the present invention is that a simulated X-ray image 38 that can be assumed to have an X-ray source placed at the particle beam expansion starting position 22 is created (step 115). This image creation procedure will be described mainly with reference to FIG.

まず、準備段階にて粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して計画したDDR患者画像36を、ステップ110にて算出した患者位置誤差量の分、シフトする(画像シフト演算42)。これにより、模擬的に粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定した患者X線撮像画像を作成する。   First, in the preparation stage, the DDR patient image 36 planned on the assumption that the particle beam expansion starting position 21 is the X-ray source position 22 is shifted by the amount of patient position error calculated in step 110 (image shift calculation). 42). As a result, a patient X-ray captured image in which the particle beam expansion starting position 21 is assumed to be the X-ray source position 22 is created.

ついで、ステップ105におけるコリメータX線撮像画像35から、コリメータ領域を抽出する。更にこのコリメータ領域が粒子線拡大起点位置21で撮影した画像となるように補正演算を行う(コリメータ領域抽出及び補正演算43)。   Next, a collimator region is extracted from the collimator X-ray image 35 in step 105. Further, correction calculation is performed so that the collimator area becomes an image photographed at the particle beam expansion starting position 21 (collimator area extraction and correction calculation 43).

最後に、補正されたコリメータ領域を画像シフト演算42の演算結果である画像に重ねて描画する(追加描画演算44)。これにより、模擬X線画像38が作成される。   Finally, the corrected collimator region is drawn on the image that is the calculation result of the image shift calculation 42 (additional drawing calculation 44). Thereby, a simulated X-ray image 38 is created.

この際、実際に撮像されたコリメータ領域を透過なし、また補正されたコリメータ領域を透過処理した色で描画することにより、患者照射領域をより視覚的に分かりやすく表示することができる。   At this time, the patient irradiation region can be displayed more visually and easily by drawing the collimator region actually captured without being transmitted and by drawing the corrected collimator region with the color subjected to the transmission processing.

更に作成した模擬X線画像38に基づいて、患者照射領域の確認を行う (ステップ116)。この確認では、オペレータによる視覚的な確認を行う。模擬X線画像38を作成したことにより、実際に位置決めされたコリメータ及び患者位置を反映した、患者照射領域を視覚的に確認することができる。   Further, the patient irradiation area is confirmed based on the created simulated X-ray image 38 (step 116). In this confirmation, a visual confirmation by the operator is performed. By creating the simulated X-ray image 38, it is possible to visually confirm the patient irradiation region reflecting the actually positioned collimator and the patient position.

また必要があれば、照射した際のコリメータ5と患者4の位置関係を示すエビデンスとして、模擬X線画像38を医療画像サーバ15に記憶する。   If necessary, a simulated X-ray image 38 is stored in the medical image server 15 as evidence indicating the positional relationship between the collimator 5 and the patient 4 when irradiated.

一方で、準備段階にて粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して計画したDDRコリメータ画像37(計画コリメータ)と、模擬X線画像38を逆シフトした模擬X線画像39を比較し、患者照射領域の誤差を算出することもできる。より具体的には、補正したコリメータ領域を含む模擬X線画像38全体を、シフト演算42で行った患者位置誤差量のシフト分だけ元に戻す(逆シフト演算42a)。これにより、シフトしたX線画像は元の位置に戻り、この模擬X線画像39に含まれる補正したコリメータ領域とDDRコリメータ画像37とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる(患者照射領域誤差演算45)。   On the other hand, a DDR collimator image 37 (planned collimator) planned on the assumption that the particle beam expansion starting position 21 is the X-ray source position 22 and a simulated X-ray image 39 obtained by reverse shifting the simulated X-ray image 38 in the preparation stage. And the error of the patient irradiation area can be calculated. More specifically, the entire simulated X-ray image 38 including the corrected collimator region is returned to the original amount by the shift of the patient position error amount performed in the shift calculation 42 (reverse shift calculation 42a). As a result, the shifted X-ray image returns to the original position, and the error of the patient irradiation region can be calculated by comparing the corrected collimator region included in the simulated X-ray image 39 with the DDR collimator image 37. Yes (patient irradiation area error calculation 45).

算出した患者照射領域誤差量が、許容範囲であればオペレータの操作により確認を終了し(ステップ117)、全ての確認が終了する(ステップ118)。許容範囲外であった場合は、模擬X線画像38からコリメータ位置と患者位置のどちらが要因かを判断した上で、再度コリメータ位置決め開始(ステップ101)又は患者位置決め開始(ステップ108)に戻り、制御フロー手順を繰り返す。   If the calculated patient irradiation area error amount is within the allowable range, the confirmation is finished by the operator's operation (step 117), and all the confirmations are finished (step 118). If it is out of the allowable range, it is determined from the simulated X-ray image 38 whether the collimator position or the patient position is a factor, and the control returns to the collimator positioning start (step 101) or the patient positioning start (step 108) again. Repeat the flow procedure.

以上において、画像シフト演算42の演算処理機能は、DRR患者画像36を患者位置誤差に基づき画像シフトした第2再構成画像を作成する画像シフト演算部を構成し、コリメータ領域抽出及び補正演算43の演算処理機能は、X線線源位置22からX線撮影したコリメータX線撮像画像35を、前記粒子線拡大起点位置21から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、追加描画演算44の演算処理機能は、第2再構成画像と第2コリメータ画像を重ね合わせた模擬X線画像38を作成する追加描画演算部を構成する。   In the above, the calculation processing function of the image shift calculation 42 constitutes an image shift calculation unit that creates a second reconstructed image obtained by shifting the image of the DRR patient image 36 based on the patient position error, and the collimator region extraction and correction calculation 43 The calculation processing function constitutes a correction calculation unit that corrects the collimator X-ray captured image 35 X-rayed from the X-ray source position 22 to a second collimator image that can be assumed to be captured from the particle beam expansion starting position 21. The calculation processing function of the additional drawing calculation 44 constitutes an additional drawing calculation unit that creates a simulated X-ray image 38 in which the second reconstructed image and the second collimator image are superimposed.

更に、逆シフト演算42aの演算処理機能は、模擬X線画像38を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部を構成し、患者照射領域誤差演算45の演算処理機能は、逆シフト後の模擬X線画像39に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DDRコリメータ画像37)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。   Further, the calculation processing function of the reverse shift calculation 42a constitutes a simulated image reverse shift calculation unit that reverse shifts the simulated X-ray image 38 based on the patient position error, and the calculation processing function of the patient irradiation region error calculation 45 is reverse. Comparing the corrected collimator region included in the simulated X-ray image 39 after the shift and the reconstructed image (DDR collimator image 37) of the collimator region created assuming the particle beam expansion starting point position 21 as the X-ray source position 22 Thus, an error calculation unit for calculating the patient irradiation region error is configured.

以上説明した本実施形態の粒子線治療装置の位置決めシステムによれば、以下の効果を奏する。模擬X線画像38を作成することにより患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。また、模擬X線画像38を医療画像サーバ15に記憶することにより、エビデンスとすることができる。更に、患者照射領域の誤差を算出することにより、患者照射領域を数値的に確認することができる。   According to the positioning system of the particle beam therapy system of this embodiment described above, the following effects can be obtained. By creating the simulated X-ray image 38, the patient irradiation region can be visually confirmed. Thereby, the safety | security improvement of positioning of a particle beam therapy apparatus can be aimed at. Further, by storing the simulated X-ray image 38 in the medical image server 15, evidence can be obtained. Further, the patient irradiation area can be numerically confirmed by calculating the error of the patient irradiation area.

<第2実施形態>
本発明の他の実施形態を図5を用いて説明する。図5は画像処理システム7Aの演算装置13A(図示せず)による演算処理を示す機能ブロック図である。
<Second Embodiment>
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a functional block diagram showing arithmetic processing by the arithmetic device 13A (not shown) of the image processing system 7A.

第1実施形態では、模擬X線画像38を作成し、模擬X線画像38を逆シフトした模擬X線画像39とDDRコリメータ画像37とを比較し、患者照射領域の誤差を算出したが、本実施形態では、模擬X線画像38を作成せず、直接、比較用の模擬X線画像39を作成し、模擬X線画像39とDDRコリメータ画像37とを比較し、患者照射領域の誤差を算出する。なお、図5に示すもののうち図3に示したものと同等のものに対しては同じ符号を付している。   In the first embodiment, a simulated X-ray image 38 is created, a simulated X-ray image 39 obtained by reverse-shifting the simulated X-ray image 38 and the DDR collimator image 37 are compared, and the error of the patient irradiation region is calculated. In the embodiment, a simulated X-ray image 39 is directly created without creating the simulated X-ray image 38, the simulated X-ray image 39 and the DDR collimator image 37 are compared, and the error of the patient irradiation region is calculated. To do. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to what is equivalent to what was shown in FIG. 3 among what is shown in FIG.

まず、コリメータX線撮像画像35からコリメータ領域を抽出し、このコリメータ領域が粒子線拡大起点位置21で撮影した画像となるように補正演算を行う(コリメータ領域抽出及び補正演算43)。次いで、患者位置誤差量の分、補正演算43の演算結果を逆シフトする(コリメータ領域逆シフト演算54)。最後に、逆シフトされたコリメータ領域を準備段階にて粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して計画したDDR患者画像36に重ねて描画する(追加描画演算55)。これにより、比較用の模擬X線画像39が作成される。   First, a collimator region is extracted from the collimator X-ray captured image 35, and correction calculation is performed so that the collimator region becomes an image photographed at the particle beam expansion start position 21 (collimator region extraction and correction calculation 43). Next, the calculation result of the correction calculation 43 is reverse shifted by the amount of the patient position error (collimator region reverse shift calculation 54). Finally, the collimator region that has been reversely shifted is drawn on the DDR patient image 36 that is planned on the assumption that the particle beam expansion starting position 21 is the X-ray source position 22 at the preparation stage (additional drawing calculation 55). Thereby, a simulated X-ray image 39 for comparison is created.

模擬X線画像39は、DDRコリメータ画像37(計画コリメータ)との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置21にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータ5と患者4との相対関係は反映されており、患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。   Since the simulated X-ray image 39 is created for the purpose of comparison with the DDR collimator image 37 (planned collimator), the image when X-ray imaging is performed at the particle beam expansion starting position 21 is accurately simulated. However, the relative relationship between the collimator 5 and the patient 4 is reflected, and an error in the patient irradiation region can be visually confirmed.

また、第1実施形態と同様に、模擬X線画像39を医療画像サーバ15に記憶することにより、エビデンスとすることができ、模擬X線画像39に含まれるコリメータ領域とDDRコリメータ画像37とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる(患者照射領域誤差演算45)。   Similarly to the first embodiment, the simulated X-ray image 39 is stored in the medical image server 15 to provide evidence. The collimator region included in the simulated X-ray image 39 and the DDR collimator image 37 are obtained. By comparing, the error of the patient irradiation area can be calculated (patient irradiation area error calculation 45).

以上において、コリメータ領域抽出及び補正演算43の演算処理機能は、X線線源位置22からX線撮影したコリメータX線撮像画像35を、前記粒子線拡大起点位置21から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、コリメータ領域逆シフト演算54の演算処理機能は、前記補正コリメータ領域を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部を構成し、追加描画演算55の演算処理機能は、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像(DRR患者画像36)と逆シフトした第2コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像39を作成する追加描画演算部を構成し、患者照射領域誤差演算45の演算処理機能は、比較用模擬X線画像39に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置21をX線線源位置22と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DDRコリメータ画像37)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。   In the above description, the calculation processing function of the collimator region extraction and correction calculation 43 can be assumed to be that the collimator X-ray captured image 35 acquired by X-ray imaging from the X-ray source position 22 is captured from the particle beam expansion starting position 21. A correction calculation unit that corrects the collimator image is configured, and the calculation processing function of the collimator region reverse shift calculation 54 configures a collimator region reverse shift calculation unit that reverse shifts the correction collimator region based on a patient position error, and additional drawing calculation The calculation processing function 55 is a comparison in which a reconstructed image (DRR patient image 36) of a patient image created on the assumption that the particle beam expansion start position is an X-ray source position and a second collimator image reversely shifted are superimposed. The additional drawing calculation unit for creating the simulated image 39 for the patient, and the calculation processing function of the patient irradiation region error calculation 45 is the complement included in the simulated X-ray image 39 for comparison. An error calculation for calculating a patient irradiation region error by comparing a collimator region and a reconstructed image (DDR collimator image 37) of the collimator region created assuming that the particle beam expansion starting position 21 is the X-ray source position 22 Parts.

以上のように本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。   As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

1 治療計画装置
2 粒子線照射装置
3 回転ガントリー
4 患者
5 コリメータ
6 X線撮像システム
7 画像処理システム
8 照射ノズル
9 スノート
10 スノート制御装置
12 支持台制御装置
13 演算装置
13a 表示装置
14 入力装置
15 医療画像サーバ
16 X線撮像装置(撮影装置)
17 X線管装置
18 X線受像装置
19 支持台
21 粒子線拡大起点位置
22 X線線源位置
23 アイソセンタ
24 レンジモジュレーションホイール
25 第二散乱体
26 Y軸走査電磁石
27 X軸走査電磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Treatment plan apparatus 2 Particle beam irradiation apparatus 3 Rotating gantry 4 Patient 5 Collimator 6 X-ray imaging system 7 Image processing system 8 Irradiation nozzle
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 SNOT 10 SNOT control apparatus 12 Support stand control apparatus 13 Arithmetic apparatus 13a Display apparatus 14 Input apparatus 15 Medical image server 16 X-ray imaging apparatus (imaging apparatus)
17 X-ray tube device 18 X-ray image receiving device 19 Support base 21 Particle beam expansion starting position 22 X-ray source position 23 Isocenter 24 Range modulation wheel 25 Second scatterer 26 Y-axis scanning electromagnet 27 X-axis scanning electromagnet

Claims (6)

スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のCT画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第1再構成画像(第1DRR患者画像)を作成し、この第1再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第2再構成画像(第2DRR患者画像)を作成する画像シフト演算部と、
X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第2再構成画像と前記第2コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
A snout control device for positioning control of a collimator installed in the snout;
A support control device for positioning control of a support for supporting a patient;
In the positioning system of the particle beam therapy apparatus comprising: the collimator positioning information to be output to the snout control device; and the image processing system to generate the positioning information of the support base to be output to the support base control device.
The image processing system includes:
Based on the CT image of the patient, a first reconstructed image (first DRR patient image) that can be assumed to be taken from the particle beam expansion starting position is created, and the first reconstructed image is imaged based on the patient position error. An image shift calculation unit for creating a shifted second reconstructed image (second DRR patient image);
A correction calculation unit that corrects a first collimator image obtained by X-ray imaging from an X-ray source position to a second collimator image that can be assumed to be imaged from the particle beam expansion start position;
A positioning system for a particle beam therapy system, comprising: an additional drawing calculation unit that creates a simulated image obtained by superimposing the second reconstructed image and the second collimator image.
請求項1記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を表示する表示装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
In the positioning system of the particle beam therapy system according to claim 1,
The image processing system further includes:
A positioning system for a particle beam therapy system, comprising a display device for displaying the simulated image.
請求項1記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を記憶する記憶装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
In the positioning system of the particle beam therapy system according to claim 1,
The image processing system further includes:
A positioning system for a particle beam therapy system, comprising a storage device for storing the simulated image.
請求項1記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、
前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DRRコリメータ領域)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
In the positioning system of the particle beam therapy system according to claim 1,
The image processing system further includes:
A simulated image reverse shift computing unit that reversely shifts the simulated image based on the patient position error;
The corrected collimator region included in the calculation result of the simulated image reverse shift calculation unit is compared with the reconstructed image (DRR collimator region) of the collimator region created assuming the particle beam expansion starting point position as the X-ray source position. And a positioning system for the particle beam therapy system, comprising an error calculation unit for calculating a patient irradiation region error.
スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第2コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、
粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像(DRR患者画像)と逆シフトした前記第2コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、
前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像(DRRコリメータ領域)とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
A snout control device for positioning control of a collimator installed in the snout;
A support control device for positioning control of a support for supporting a patient;
In the positioning system of the particle beam therapy apparatus comprising: the collimator positioning information to be output to the snout control device; and the image processing system to generate the positioning information of the support base to be output to the support base control device.
The image processing system includes:
A correction calculation unit that corrects the first collimator image captured from the X-ray source position to the second collimator image that can be assumed to be captured from the particle beam expansion starting position;
A collimator region reverse shift operation unit that reversely shifts the second collimator image based on a patient position error;
Addition of creating a comparative simulation image in which the reconstructed image (DRR patient image) of the patient image created assuming the particle beam expansion starting point position as the X-ray source position and the second collimator image reversely shifted are superimposed A drawing operation unit;
The patient irradiation region is compared with the reconstructed image (DRR collimator region) of the collimator region created assuming that the corrected collimator region included in the simulation image for comparison is the X-ray source position as the particle beam expansion starting point position. A positioning system for a particle beam therapy system, comprising: an error calculation unit that calculates an error.
粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、
前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するX線撮像システムと、
前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のCT画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第1再構成画像(第1DRR患者画像)を作成し、この第1再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第2再構成画像(第2DRR患者画像)を作成する画像シフト演算部と、
X線線源位置からX線撮影した第1コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第2コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第2再構成画像と前記第2コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療システム。
A particle beam having a particle beam generator, a collimator that forms an irradiation field by forming a particle beam from the particle beam generator into an affected part shape, a snout on which the collimator is installed, and a support table that supports a patient An irradiation device;
An X-ray imaging system in which an X-ray source is located downstream of a particle beam expansion starting position of the particle beam generator;
A snout control device for controlling the positioning of the collimator by driving the snot;
A support control device for controlling the positioning of the support by driving the support;
In the particle beam therapy system comprising: the collimator positioning information to be output to the snout control device; and the image processing system to generate the support table positioning information to be output to the support base control device.
The image processing system includes:
Based on the CT image of the patient, a first reconstructed image (first DRR patient image) that can be assumed to be taken from the particle beam expansion starting position is created, and the first reconstructed image is imaged based on the patient position error. An image shift calculation unit for creating a shifted second reconstructed image (second DRR patient image);
A correction calculation unit that corrects a first collimator image obtained by X-ray imaging from an X-ray source position to a second collimator image that can be assumed to be imaged from the particle beam expansion start position;
A particle beam therapy system comprising: an additional drawing calculation unit that creates a simulated image in which the second reconstructed image and the second collimator image are superimposed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017080005A (en) * 2015-10-27 2017-05-18 住友重機械工業株式会社 Neutron capture therapy simulation system and neutron capture therapy simulation method
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