JP2011072460A - 粒子線治療施設 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージングステーションの占有スペースを削減することで粒子線治療施設の敷地面積を縮小できる粒子線治療施設を提供することにある。
【解決手段】本発明は、加速された荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置２、照射対象を支持する支持台１０、及びＸ線を発生して前記照射対象のＸ線撮像をするＸ線撮像装置８ａ，８ｂ，９ａ，９ｃを設置する治療照射室３と、Ｘ線撮像装置８ａ，８ｂ，９ａ，９ｃを操作する機器を設置するイメージングステーション４と、治療照射室３とその外部である廊下６とをつなぐ通路５とを備え、イメージングステーション４を、この廊下６から治療照射室３へ向かう通路５の終端部に設置することによって、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粒子線照射システムを設置する粒子線治療施設に係り、特に、荷電粒子ビーム（陽子線や重粒子線）を照射する粒子線照射システムに適用するのに好適な粒子線治療施設に関する。

各種放射線を照射することによって、腫瘍細胞を壊死させることを目的とする放射線治療は、近年広く行われている。患者に照射する放射線としては、広く利用されているＸ線だけでなく、陽子線や重粒子線（炭素線）等の荷電粒子ビームを使った治療も行われている。

放射線治療の重要なプロセスの一つにベッド位置決め（患者位置決め）がある。ベッド位置決めとは、一般に、治療計画装置から出力されたＤＲＲ（Digital Reconstructed Radiograph）画像と治療のための放射線照射の前にＸ線撮像装置を用いて治療用ベッド（以下、ベッド）の上に患者を寝かせた状態で撮影するＸ線画像（ＤＲ画像，Digital Radiograph画像）とを比較することで、治療計画時に決定した照射標的の位置と現在のベッド上の照射標的の位置とのズレを算出し、ベッドの移動量を求め、ベッド（患者）を位置決めするプロセスである。このようなベッド位置決め時に、現在のベッド上の照射標的をＸ線撮影するのがＸ線撮像装置である。粒子線治療施設には、このようなＸ線撮像装置を含むＸ線撮像システムを操作する領域（以下、イメージングステーション）と、患者を支持するベッド及び粒子線照射システムの照射装置が設置される治療照射室と、粒子線を生成する粒子線発生装置が配置される領域がある。

まず、患者が治療照射室に入室すると、医療スタッフが患者を患者支持台（ベッド）に固定する。その後、医療スタッフはイメージングステーションのもとへ向かいＸ線撮像システムの操作を行い、Ｘ線撮影を行う。ベッドに固定された患者を現在撮影したＸ線画像（現在画像）と治療計画時に作成された画像（治療計画画像）を比較し、治療計画時に決定した照射標的の位置と現在画像であるベッド上の照射標的の位置を比較する。これらの位置がすれている場合、患者支持台を移動してベッド位置決めを行う。ベッド上の照射標的の位置と治療計画時に決定した照射標的の位置とが一致したことを確認すると、医療スタッフは、治療のための粒子線照射開始を出力する。これにより、患者に対し正確な位置に粒子線を照射することが可能となる。

粒子線治療施設内でのイメージングステーションの配置として、図６に示すように、治療照射室内に専用の部屋として設置する方法や、図７に示すように、治療照射室と外部とをつなぐ通路（迷路）の途中にスペースを設けて設置する方法がある。特許文献１では、治療照射室の外に別途、イメージングステーションを設置する例が記載されている。このように、粒子線治療施設では粒子線の照射のための制御室とは別に患者位置確認のためにイメージングステーションを設置している。

特開２００５−２７６８１号公報

粒子線治療施設は、粒子線より発生した二次放射線が漏洩しないよう大掛かりな遮蔽が必要となる。遮蔽のために、治療照射室を囲む壁や扉を厚くしなければならない。そのため、粒子線治療施設の敷地面積は大きくなる。

粒子線治療施設では、背景技術記載の技術を実現するため、また医療スタッフをＸ線から防護するためイメージングステーション４を設置するための占有スペースを確保しなければならない。この占有スペースを設けることにより、敷地面積が大きくなるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するために鑑みてなされたものであり、その目的は、照射治療室或いは迷路に設置されたイメージングステーションの占有スペースを削減することで粒子線治療施設の敷地面積を縮小することである。

本発明は、加速された荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置２、照射対象を支持する患者支持台１０、及びＸ線を発生して前記照射対象のＸ線撮像をするＸ線撮像装置８ａ，８ｂ，９ａ，９ｃを設置する治療照射室３と、Ｘ線撮像装置８ａ，８ｂ，９ａ，９ｃを操作する機器を設置するイメージングステーション４と、治療照射室３とその外部である廊下６とをつなぐ通路５とを備え、イメージングステーション４を、この廊下６から治療照射室３へ向かう通路５の終端部に設置することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、粒子線治療施設の敷地面積を縮小することができる。

本発明の好適な一実施形態である粒子線治療施設ガントリ照射室の全体配置を表す図である。 本発明の好適な一実施形態である粒子線治療施設固定照射室の全体配置を表す図である。 患者位置確認のためのＸ線撮像システムの機器構成を表す図である。 図１，図２の配置におけるイメージングステーション４の全体構成を表すレイアウト図である。 粒子線治療における患者位置確認の手順の例である。 従来の粒子線治療施設ガントリ照射室の全体配置において、イメージングステーション４を治療照射室３内に１つの部屋として設置した配置を表す図である。 従来の粒子線治療施設ガントリ照射室の全体配置において、イメージングステーション４を通路５途中に占有のスペースを設けて設置した配置を表す図である。

以下、本発明の粒子線治療施設の配置について、図面を参照しつつ説明する。

本実施例の粒子線治療施設は、図１に示すように、治療照射室３、治療照射室３と外部とをつなぐ通路５、治療照射室３と通路５の間に設置される遮蔽ドア４０、通路５と外部の廊下の間に設置される遮蔽ドア４１、イメージングステーション４、加速器設置室（図示せず）を備える。図１は本実施例の粒子線治療施設ガントリ照射室の全体配置を表す図である。本実施例の粒子線治療施設の配置は、粒子線治療施設に設置されている回転ガントリを備える治療照射室に適応することができる。この粒子線治療施設は、図示しないが、荷電粒子（陽子や重粒子（炭素イオン）等）を生成するイオン源、生成された荷電粒子ビームを所定のエネルギーまで加速する円形加速器（例えば、シンクロトロンやサイクロトロン）、加速された荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置２、円形加速器と照射装置をつなぎ、円形加速器から出射された荷電粒子ビームを照射装置に輸送するビーム輸送装置を備える。イオン源、円形加速器及びビーム輸送装置は、加速器設置室に設置されている。この加速器設置室は、放射線を遮蔽する機能を有する遮蔽壁によって囲まれている。

本実施例のイメージングステーション４は、図１に示すように、通路５の治療照射室３側終端（通路５と治療照射室３の境界）に設置されている。このイメージングステーション４は、後述するが、治療照射室３とイメージングステーション４との間に鉛ガラス窓１１が設置されている（図４）。このため、医療スタッフ（医師，診断放射線技師など）は、イメージングステーション４内で作業しながら、別室である治療照射室３内の患者の状態を直接、確認・監視できる。治療照射室３内では、ベッド位置決め（患者位置決め）のためのＸ線撮像や粒子線治療システムからの粒子線（陽子線や重粒子線）の照射を実施するため、治療照射室３を取り囲むように遮蔽壁４２を設置することが必要となる。遮蔽壁４２は、治療照射室３内で発生した放射線を遮蔽する機能を有する。治療照射室３とその外部にある廊下６をつなぐ通路５は、放射線を遮蔽するために迷路状に形成されている。本実施例の通路５は、図１に示すように、治療照射室３を出ると、コの字状になっており、その終端部の突き当たりが直角に曲がって外部の廊下６に繋がる。通路５を形成するコの字部分の中心部分及び外周部分には、遮蔽壁４２が形成されている。通路５は、放射線を遮蔽するための遮蔽壁４２によって取り囲まれている。治療照射室３と通路５の間には遮蔽ドア４０が設置され，外部の廊下６と通路５の間（廊下６から通路５へ入る入口）には遮蔽ドア４１が設置されている。

図３は患者位置確認のためのＸ線撮像システムの機器構成を表す図である。Ｘ線撮像システムは、Ｘ線画像撮影装置及びＸ線画像撮影制御装置を備える。

Ｘ線画像撮像装置は、治療照射室３内に配置され、図３に示すように、Ｘ線発生装置（Ｘ線源）８ａ，８ｂと、このＸ線発生装置８ａ，８ｂから放射されたＸ線を受信するＸ線受像装置９ａ，９ｂを備える。治療照射室３内には、図１に示すように、加速された粒子線を照射対象に出射する照射装置２と、照射対象を支持する患者支持台（ベッドやイス等）１０と、Ｘ線を発生して照射対象のＸ線撮像をするＸ線撮像装置が設置される。Ｘ線受像装置９ａが、Ｘ線発生装置８ａから放射されたＸ線を受信するように、Ｘ線発生装置８ａに対向する位置に配置される。Ｘ線受像装置９ｂは、Ｘ線発生装置８ｂから放射されたＸ線を受信するように、Ｘ線発生装置８ｂに対向する位置に配置される。Ｘ線受像装置９ａ，９ｂは、フラットパネルディテクタやイメージインテンシファイア等を使用する。患者支持台１０は、Ｘ線発生装置とＸ線受像装置との間に位置し、患者支持台１０上に照射標的が存在する。このようなＸ線画像撮像装置が患者支持台１０上に横たわる照射標的を撮像する。本実施例では、患者支持台１０はベッドであるが、イス等であってもよい。

Ｘ線画像撮像制御装置は、イメージングステーション４内に配置される。図４は、図１の配置におけるイメージングステーション４の全体構成を表すレイアウト図である。Ｘ線画像撮像制御装置は、図４に示すように、ベッド位置決めのためにＸ線撮影するＸ線画像撮像装置を制御するＸ線制御卓１２、撮影したＸ線画像を表示装置に表示し、現在画像と治療計画画像と比較して患者位置のズレを計算する位置決め支援システム１６、算出した位置ズレを補正するために患者支持台１０を動かし微調整するためのペンダント１３、Ｘ線撮影を二方向同時に行うためのリレーパネル制御卓１４を備える。Ｘ線制御卓１２は、Ｘ線画像撮影装置を使ったＸ線撮像のための、例えばＸ線源の電圧や撮影時間等の撮影に必要な撮影条件を設定する機能と、これらの設定された撮影条件に基づいて、Ｘ線画像撮影装置（Ｘ線発生装置８ａ，８ｂやＸ線受像装置９ａ，９ｂ）を制御する機能を持つ。Ｘ線画像撮像装置で撮影されたＸ線画像は、位置決め支援システム１６に送信される。また、イメージングステーション４には、Ｘ線照射中に患者７を監視するための鉛ガラス窓１１が設置されている。

粒子線治療システムにおけるベッド位置決めの手順を図５に示す。

まず、患者が治療照射室３に入室すると（ステップ１７）、医療スタッフが患者支持台１０に患者を固定する。その後、医療スタッフは、治療照射室３に設置された制御装置（図示せず）を用いて、患者支持台１０を移動させ、患者の粗位置決めを実施する（ステップ１９）。この患者粗位置決めが終了すると、医療スタッフは、図３のように、Ｘ線撮像装置をセットする（ステップ２０）。具体的には、Ｘ線発生装置８ａとＸ線受像装置９ａとが対向する位置であって、これらを結ぶ線上に患者支持台１０上の患者患部が位置するように、Ｘ線発生装置８ａ及びＸ線受像装置９ａを移動する。また、Ｘ線発生装置８ｂとＸ線受像装置９ｂとが対向する位置であって、これらを結ぶ線上に患者支持台１０上の患者患部が位置するように、Ｘ線発生装置８ｂ及びＸ線受像装置９ｂを移動する。このようなＸ線撮像装置のセットが完了すると、医療スタッフはイメージングステーション４に移動する。

イメージングステーション４に到着し、遮蔽ドア４０，４１が閉じられ、照射治療室３に他の人（患者支持台１０上にのせられた患者以外の人や医療スタッフ）が居ないことを確認すると、医療スタッフは、Ｘ線制御卓１２からＸ線撮像開始信号を入力する。このＸ線撮像開始信号を受信したＸ線撮像装置は、Ｘ線発生装置８ａ，８ｂからのＸ線の放射を開始する。Ｘ線発生装置８ａから放射されて患者患部を通過したＸ線を、Ｘ線受像装置９ａで受信することによって、患者患部の正面からのＸ線撮像をする。また、Ｘ線発生装置８ｂから放射されて患者患部を通過したＸ線を、Ｘ線受像装置９ｂで受信することによって、患者患部の正面からのＸ線撮像をする。このように、本実施例では、正面及び側面の二方向からのＸ線撮影（ステップ２１）を行う。Ｘ線画像の作成に必要なＸ線画像データが取得されると、Ｘ線発生装置８ａ，８ｂからのＸ線照射が停止される。

医療スタッフは、治療照射室３内にいる患者位置を確認する。Ｘ線受像装置９ａ，９ｂは、受信したＸ線画像データを、位置決め支援システム１６に出力する。位置決め支援システム１６は、受信したＸ線画像データから、患者患部の現在画像を作成し、表示装置に表示する。また、位置決め支援システム１６は、事前に治療計画装置から受信して記憶装置に記憶していた当該患者の治療計画画像を読み込み、表示装置に表示する。位置決め支援システム１６は、表示装置に表示された現在画像と治療計画画像とを比較し、患者支持台１０にある現在の照射標的の位置と治療計画時に決定した照射標的の位置とがずれているか否か（予め定められた許容範囲内にあるか）を判断する。現在の照射標的の位置が、治療計画時の照射標的の位置からずれている（許容範囲外である）と判断した場合、位置決め支援システム１６は、照射標的の位置を一致させる（許容範囲内とする）ために、この照射標的の位置のズレ量に基づいて、患者支持台１０の移動量を求める。支持台制御装置（図示せず）は、位置決め支援システム１６からの支持台移動量を受信すると、この支持台移動量に基づいて、患者支持台１０を移動させて患者位置の微調整を行う（ステップ２２）。患者支持台１０が停止すると、医療スタッフは、必要に応じて、Ｘ線操作卓１２からＸ線撮像開始信号を入力し、再度、Ｘ線撮影を実施し、位置確認を行う。位置決め支援システム１６が、患者支持台１０にいる現在の照射標的の位置と治療計画時に決定した照射標的の位置とが一致していると判断した場合（予め定められた許容範囲内であり、照射標的の位置が一致していると判断された場合）、Ｘ線撮像が終了し、ベッド位置決めが終了する。Ｘ線発生装置８ａ，８ｂからのＸ線照射の停止を確認すると、医療スタッフは、イメージングステーション４から出て、治療照射室３と通路５の間に設置される遮蔽ドア４０を開け、治療照射室３に入室する。その後、医療スタッフは、Ｘ線撮像装置を移動させて退避させる（ステップ２３）。

医療スタッフは、粒子線照射のための準備を開始する。具体的には、患者支持台１０に横たわる患者に対応する患者コリメータを、照射装置２内のビーム軌道上に設置する（ステップ２４）。その後、医療スタッフがイメージステーション４に戻り、操作装置（図示せず）から治療準備開始信号を出力すると、回転ガントリ１が所定の回転角度に回転され（ステップ２５）、照射装置のスノートが所定の位置に設置される（ステップ２６）。その後、患者支持台１０に横たわる患者に対応する患者ボーラスが照射装置内のビーム軌道上に設置される（ステップ２７）。粒子線照射のための準備が完了し、治療照射室３内に患者支持台１０に横たわる患者以外の人（他の医療スタッフや他の患者等）が居ないことを確認すると、医療スタッフはイメージステーション４内の操作装置（図示せず）から粒子線照射開始信号を入力する。この粒子線照射開始信号が粒子線照射システムの制御装置に出力されると、照射装置２からの粒子線照射が開始され、治療開始となる（ステップ２７）。

本実施例の粒子線治療施設の配置によれば、Ｘ線撮影を実施している間及びその前後において、医療スタッフはイメージステーション４に設置された鉛ガラス窓１１より、直接、患者７の様子を監視・確認することができる。このように、患者７の状態を直接、確認することができるため、モニタ監視する場合と比較してより広い視野にて、患者７及びその周辺状況を監視することができる。更に、本実施例の粒子線治療施設の配置によれば、患者７の監視中に異変が生じた場合、図１に表されているようにイメージングステーション４と患者支持台１０の距離が近いため、即座に患者７の元へ駆けつけることができる。上記二点より、患者７に対する安全性の向上が期待できる。

本実施例では、イメージステーション４内に設置されるガラス窓は鉛ガラス窓を採用したが、Ｘ線不透過物質を含む窓であればよく、この鉛ガラス窓１１の代わりに放射線遮蔽元素としてストロンチウムやバリウムなどを含む放射線遮蔽ガラスを用いた窓を使用することもできる。

また、本実施例によれば、イメージングステーション４が治療照射室３と人が往来する治療照射室３外の廊下６を結ぶ通路５に配置されているため、イメージングステーション４にいる医療スタッフはＸ線照射中に誤って廊下６より治療照射室３へ進入する者に対する監視も同時に行うことができる。

このように、本実施例によれば、粒子線治療施設内に滞在する者全員に対する安全性の向上することができる。

本実施例により削減できた敷地面積分の有効利用として、遮蔽の強化が挙げられる。図１に表されているように、例えば粒子線治療施設同等の敷地面積において、イメージングステーション４に対し遮蔽壁を併設追加することができる。これにより遮蔽能力が増し、同等の遮蔽能力が必要な粒子線治療施設において、通路５と廊下６の間に遮蔽のための重厚な扉の設置が不要となる。これにより、扉の開閉時間が短縮でき、粒子線治療におけるスループットを向上することができる。

本実施例によれば、イメージングステーション４を通路５の途中に占有スペースを設けず、通路スペースとイメージングステーション４の占有スペースを共通化することで、粒子線治療施設の敷地面積を縮小することが期待できる。

さらに、Ｘ線不透過物質を含む窓を設置することで、医療スタッフは窓より直接患者７の様子を監視することができ、モニタによる監視より広い視野にて患者７及びその周辺状況を監視できるようになり、患者７に対する安全性の向上が期待できる。

以下に、本発明の他の実施例である粒子線治療施設について、図２を用いて説明する。

本実施例の粒子線治療施設は、実施例１の粒子線治療施設において回転ガントリ１を有する治療照射室３を、固定照射装置用の治療照射室（固定照射室）３Ａに替えた構成を有する。図２は、本実施例の粒子線治療施設の固定照射室３Ａの全体配置を表す図である。本実施例の粒子線治療施設の配置は、固定照射用の治療照射室３Ａにも適用することができる。

本実施例の粒子線治療施設は、図２に示すように、治療照射室３Ａ、治療照射室３Ａと外部とをつなぐ通路５、治療照射室３と通路５の間に設置される遮蔽ドア４０、通路５と外部の廊下の間に設置される遮蔽ドア４１、イメージングステーション４を備える。本実施例においても、図２に示すように、イメージングステーション４は通路５の治療照射室３側終端に配置されている。

本実施例の粒子線治療施設の配置によれば、Ｘ線撮影を実施している間及びその前後において、医療スタッフはイメージステーション４に設置された鉛ガラス窓１１より、直接、患者７の様子を監視・確認することができる。このように、患者７の状態を直接、確認することができるため、モニタ監視する場合と比較して広い視野にて、患者７及びその周辺状況を監視することができる。更に、本実施例の粒子線治療施設の配置によれば、患者７の監視中に異変が生じた場合、図１に表されているようにイメージングステーション４と患者支持台１０の距離が近いため、即座に患者７の元へ駆けつけることができる。上記二点より、患者７に対する安全性の向上が期待できる。

本実施例では、イメージステーション４内に設置されるガラス窓は鉛ガラス窓を採用したが、この鉛ガラス窓１１の代わりに放射線遮蔽元素としてストロンチウムやバリウムなどを含む放射線遮蔽ガラスを用いた窓を使用することもできる。

また、本実施例によれば、図２に表されているように、イメージングステーション４が治療照射室３と人が往来する治療照射室３外の廊下６を結ぶ通路５に配置されているため、イメージングステーション４にいる医療スタッフは、Ｘ線照射中に誤って廊下６より治療照射室３へ進入する者に対する監視も同時に行うことができる。

このように、本実施例によれば、粒子線治療施設内に滞在する者全員に対する安全性の向上することができる。

本実施例により削減できた敷地面積分の有効利用として、遮蔽の強化が挙げられる。図２に表されているように、例えば粒子線治療施設同等の敷地面積において、イメージングステーション４に対し遮蔽壁を併設追加することができる。これにより遮蔽能力が増し、同等の遮蔽能力が必要な粒子線治療施設において、通路５と廊下６の間に遮蔽のための重厚な扉の設置が不要となる。これにより、扉の開閉時間が短縮でき、粒子線治療におけるスループットを向上することができる。

本実施例によれば、イメージングステーション４を通路５の途中に占有スペースを設けず、通路スペースとイメージングステーション４の占有スペースを共通化することで、粒子線治療施設の敷地面積を縮小することができる。

さらに、Ｘ線不透過物質を含む窓を設置することで、医療スタッフは窓より直接患者７の様子を監視することができ、モニタによる監視より広い視野にて患者７及びその周辺状況を監視できるようになり、患者７に対する安全性の向上できる。

１ ガントリ
３ 治療照射室
４ イメージングステーション
５ 通路
６ 廊下
７ 患者
８ Ｘ線撮像システム（Ｘ線発生装置）
９ Ｘ線撮像システム（Ｘ線受像器）
１０ 患者支持台
１１ 鉛ガラス窓
１２ Ｘ線操作卓
１３ ペンダント
１４ リレーパネル制御卓
１５ 位置決め計算装置
１６ 位置決め支援システム
４０，４１ 遮蔽ドア
４２ 遮蔽壁

Claims (5)

1. 加速された荷電粒子ビームを照射対象に出射する照射装置、前記照射対象を支持する支持台、及びＸ線を発生して前記照射対象のＸ線撮像をするＸ線撮像装置が設置される治療照射室と、
   前記Ｘ線撮像装置を操作する機器を設置するイメージングステーションと、
   前記治療照射室とその外部である廊下とをつなぐ通路とを備え、
   前記イメージングステーションは、前記廊下から前記治療照射室へ向かう前記通路の終端部に設置されていることを特徴とする粒子線治療施設。
2. 前記イメージングステーションは、放射線を遮蔽し、前記支持台に支持された前記照射対象を直接確認できる遮蔽窓を設置することを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療施設。
3. 前記治療照射室と前記通路の間に、放射線を遮蔽する遮蔽ドアを設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子線治療施設。
4. 前記廊下と前記通路の間に、放射線を遮蔽する遮蔽ドアを設置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子線治療施設。
5. 前記粒子線治療施設は、
   荷電粒子ビームを加速する円形加速器、前記円形加速器から出射した前記荷電粒子ビームを前記照射対象に照射する前記照射装置、及び前記円形加速器と前記照射装置をつなぐビーム輸送装置とを備える粒子線治療システムを設置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒子線治療施設。

Images