JP2012183283A - Rotating action verification system, rotating action verification method, program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線治療装置のガントリ、コリメータ、治療用寝台など回転部位の回転動作検証システム及び方法等に係り、さらに詳しくは、加速度センサ又はそれに加えて角速度センサを回転部位に固着し、回転時の加速度等情報を取得することにより、回転速度の安定性並びに回転軌道を算出・検証するシステム及び方法等に関する。 The present invention relates to a rotation operation verification system and method for a rotating part such as a gantry, a collimator, and a treatment bed of a radiotherapy apparatus. More specifically, the present invention relates to an acceleration sensor or an angular velocity sensor in addition to the rotation part, and a rotating part. The present invention relates to a system and a method for calculating and verifying the stability of the rotational speed and the rotational trajectory by acquiring information such as acceleration.
外部放射線治療(以下、放射線治療)は、加速器により発生させた放射線を体外から腫瘍、悪性新生物(がん等)に対して照射することにより、病巣部の縮小及び殱滅を目的とする治療法である。近年、がん罹患率の上昇とがんの種類の欧米化を背景に、放射線治療の普及が進んでおり、放射線治療装置は2010年時点で800台を超え、年々増加している。また、近年、照射方法は一定方向からだけでなく、多方向から病巣部へ向けて照射(多門照射)し、放射線を病変標的へ集中させることにより、標的外の患者皮膚表面や病変周囲の正常組織への線量を減少させる方法が採られている。放射線治療装置には、加速方式や加速する粒子にいくつか種類がある。その中でも直線加速装置(リニアック)を設置している医療機関が、放射線治療施設の大半を占める。これは電子をリニアックで加速し治療に用いるものであり、患者に照射される放射線は電子線又は制動X線である。他に、電子とは異なる粒子を加速することにより治療に用いる陽子線、重粒子線を照射する施設も国内に数施設存在する。 External radiotherapy (hereinafter referred to as radiotherapy) is a treatment aimed at shrinking and destroying lesions by irradiating tumors and malignant neoplasms (cancer, etc.) generated by an accelerator from outside the body. Is the law. In recent years, with the rise in the incidence of cancer and the westernization of cancer types, radiation therapy has become widespread, and the number of radiotherapy apparatuses has exceeded 800 units as of 2010 and is increasing year by year. In recent years, the irradiation method is not only from a fixed direction, but also from multiple directions toward the lesion (multi-portal irradiation), and by focusing the radiation on the lesion target, normal on the patient's skin surface outside the target and around the lesion Methods are used to reduce the dose to the tissue. There are several types of radiation therapy devices: acceleration methods and accelerated particles. Among them, medical institutions with linear accelerators (linacs) occupy most of the radiation treatment facilities. In this method, electrons are accelerated by a linac and used for treatment, and radiation irradiated to a patient is an electron beam or a braking X-ray. In addition, there are several facilities in Japan that irradiate proton beams and heavy particle beams used for treatment by accelerating particles different from electrons.
(リニアックを用いた放射線治療)
以下、図1を参照しながら、一般的なリニアックを用いた放射線治療の概略を説明する。一般的な医療用リニアック放射線利用装置は、固定架台1に支持された回転可能な架台(以下、ガントリ2)を有している。ガントリ2は治療用寝台3に寝かされた患者の周囲を時計回り又は反時計回りにガントリ回転軌道R1に沿って360度回転することで、患者病変部へ任意の角度から放射線を照射させることができる。ガントリ2は自身のガントリ回転軸A1に向かって放射線を放出する照射ヘッド4が設けてある。放射線治療時、加速された電子をターゲットと呼ばれる金属に衝突させ、そこで生じる制動X線を放射線治療用のX線として利用する。放射線を異なる角度から標的部位に照射した際、常に照射される交点となる照射中心がアイソセンタIであり、ガントリの回転中心と一致している。また、ガントリ2は照射ヘッド4の先端部にコリメータ5を有している。コリメータ5は病巣の形状に合わせて放射線の照射範囲を形成するものである。コリメータ5は2対の金属ブロックで構成されている。また、コリメータ5がビーム軸方向に対して垂直面内でコリメータ回転軸A2を中心にコリメータ回転軌道R2に沿って回転することにより、病巣部腫瘍の形状により近づけることができる。日本放射線腫瘍学会研究調査委員会編集の「外部放射線治療装置の保守管理プログラム」によれば、アイソセンタIとは、「架台が回転する治療装置において、架台回転と照射野限定システムの回転によって対称照射野のビーム軸が作る最小球体の中心」を指す。ここで、放射線治療装置で言えば、架台とはガントリ2を指し、照射野限定システムとはコリメータ5を指す。したがって、アイソセンタIは、「ガントリが回転する治療装置において、ガントリの回転とコリメータの回転によって対称照射野のビーム軸が作る最小球体の中心」を意味する。ガントリは、放射線照射時にビーム進行方向以外に放射線を漏洩させない目的で、鉛やタングステンといった高原子番号の物質が遮蔽材として使用されている。したがって、超重量構造で数トンを有するため、機械的動作に対する経時的負担が大きい。そこで、治療精度を保証する上で重要となるのが、アイソセンタIの位置精度管理である。(Radiotherapy using linac)
Hereinafter, an outline of radiation therapy using a general linac will be described with reference to FIG. A general medical linac radiation utilization apparatus has a rotatable gantry (hereinafter referred to as a gantry 2) supported by a fixed
(陽子線、重粒子線による放射線治療)
陽子線、重粒子線による放射線治療に用いられる装置も、ガントリや照射部の構成は前述の放射線治療装置と同じである。陽子線や重粒子線を目的の方向に偏向させるには強力な電磁石が必要であり、ガントリの重量は100トンを超える。陽子線治療装置のガントリもアイソセンタを中心に回転する構造になっており、ミリメートル単位での装置の制御を行うに当たり、定期的な品質管理が重要となる。(Radiotherapy with proton beam and heavy particle beam)
The apparatus used for radiotherapy with proton beams and heavy particle beams has the same configuration of the gantry and irradiation unit as the above-described radiotherapy apparatus. A powerful electromagnet is required to deflect the proton beam or heavy particle beam in the target direction, and the weight of the gantry exceeds 100 tons. The gantry of the proton beam therapy apparatus also has a structure that rotates around the isocenter, and periodic quality control is important in controlling the apparatus in millimeter units.
(放射線治療装置を用いた放射線治療方法)
このような放射線治療装置を用い、通常、以下のような手順で放射線治療が行われる。
(1)最適な照射方向や照射面積を決定するため、治療計画用CT撮像を実施し、得られたCT画像を基に放射線治療計画を立てる。治療計画では、病巣の中心とアイソセンタを一致させて複数の方向から照射するよう計画が立てられる。患者の体表面には、治療計画で得られた病巣部の位置や大きさに基づき、シールや特殊インクによるマーキングが施されている。頭部の病巣に対する放射線治療を行う際には、顎の傾きの違いによる毎回の位置のずれを防ぎ、患者固定の再現性を高める必要がある。そのため個々の患者に対してお面のような固定具を作成し、固定精度、再現性を高める。また、固定具を使用する際、その表面にマーキングを施す。
(2)患者を治療用寝台に寝かせる。アイソセンタを指示する位置確認レーザーが放射線治療室の壁や天井に設置されており、レーザーが患者の体表面に施されたマーキングに投影されるように、治療用寝台を移動させる。また治療用寝台の移動のみでレーザーとマーキングが一致しない場合は、患者の体の傾きをずらすことにより調整する。
(3)アイソセンタを中心に放射線治療装置のガントリを回転させ、病巣部である標的部位に異なる角度から放射線を照射する。
(4)場合によっては、治療用寝台もアイソセンタを中心に回転させ、様々な方向から放射線を照射する。
(5)放射線治療は一般的に1日に数Gyずつ、数十回に分けて照射される。症例によっては、1回当たりに投与する線量を増加させ、1回もしくは数回のみの照射も行われる。(Radiotherapy method using radiotherapy equipment)
Using such a radiation therapy apparatus, radiation therapy is usually performed in the following procedure.
(1) In order to determine the optimal irradiation direction and irradiation area, CT imaging for treatment planning is performed, and a radiation treatment plan is made based on the obtained CT image. In the treatment plan, the center of the lesion and the isocenter are matched so that irradiation is performed from a plurality of directions. The surface of the patient's body is marked with a seal or special ink based on the position and size of the lesion obtained in the treatment plan. When radiotherapy is performed on the lesion on the head, it is necessary to prevent positional shifts due to differences in jaw inclination and to improve reproducibility of patient fixation. Therefore, a fixture like a mask is created for each patient to improve the fixing accuracy and reproducibility. Also, when using the fixture, the surface is marked.
(2) Lay the patient on a therapeutic bed. A position confirmation laser indicating the isocenter is installed on the wall or ceiling of the radiation treatment room, and the treatment bed is moved so that the laser is projected onto a marking applied to the body surface of the patient. If the laser does not match the marking only by moving the treatment bed, adjustment is made by shifting the tilt of the patient's body.
(3) The gantry of the radiotherapy apparatus is rotated around the isocenter, and the target site that is the lesion is irradiated with radiation from different angles.
(4) In some cases, the treatment bed is also rotated around the isocenter and irradiated with radiation from various directions.
(5) Radiation treatment is generally performed in several Gy per day, divided into several tens of times. In some cases, the dose to be administered per dose is increased, and one or several irradiations are also performed.
近年の放射線治療技術の著しい進歩に伴って、病巣に対する線量の集中性と周辺の正常組織に対する線量低減性が向上している。そのためには高度な照射技術が要求されており、放射線を病巣部にミリ単位あるいはミリ単位以下の精度で正確に照射することが重要となる。放射線治療を実施するに当たり、患者への皮膚障害を抑えるために、複数の方向から分割して照射を行う。多方向から照射することにより、病巣部における線量を集中させつつ、皮膚など正常組織への線量を分散させることができる。実際に放射線治療において一方向のみの照射はまれであり、通常、2方向以上の多門照射が実施されている。ガントリを回転させながら放射線を照射する運動照射法も実施されることがある。通常、一方向からの照射では、照射野内の放射線強度は均一になるよう装置が設計されているが、照射野内の強度を多葉コリメータ(マルチリーフコリメータ)や金属フィルタなどで変調させ、複数の方向から照射することで、正常組織への線量を低減させる治療法を強度変調放射線治療(Intensity Modulated Radiation Therapy:IMRT)という。さらに、ガントリを回転させながらIMRTを行うIMAT(Intensity Modulated Arc Therapy)は、治療時間の短縮など従来の放射線治療に対して多くの利点を持つ。装置は非常に重量のあるもので、使用を繰り返すうちに磨耗や劣化する可能性もあるため、定期的に装置の運転精度の検証を行うことが必要となる。放射線治療を行うに当たり、病巣に投与する線量を計算するため、放射線治療計画装置を利用する。複数の方向から照射を行う際、治療計画上では、ガントリヘッド部及びその中に設置されてあるターゲットは円軌道に沿って回転するよう登録されている。ここで、実際の装置の回転軌道が円軌道からずれていると、ターゲットから病巣部までの距離に差が生じ、線量計算結果と実際の線量分布が異なってしまう可能性がある。数トンあるガントリを円運動させる必要があることから固定架台とガントリを接続する回転軸には大きな負荷がかかっている。そのため、装置を設置した際のみならず、定期的に回転軌道を検証することが必要となる。 With the recent remarkable progress in radiotherapy technology, the concentration of the dose to the lesion and the dose reduction to the surrounding normal tissue are improved. For this purpose, advanced irradiation techniques are required, and it is important to accurately irradiate the lesion with a precision of millimeter units or less. In performing radiation therapy, in order to suppress skin damage to the patient, irradiation is performed by dividing from a plurality of directions. By irradiating from multiple directions, the dose to normal tissues such as skin can be dispersed while concentrating the dose at the lesion. Actually, irradiation in only one direction is rare in radiotherapy, and usually multiple portal irradiations in two or more directions are performed. A motion irradiation method in which radiation is irradiated while rotating the gantry may also be performed. Normally, when irradiating from one direction, the device is designed so that the radiation intensity in the irradiation field is uniform, but the intensity in the irradiation field is modulated by a multi-leaf collimator (multi-leaf collimator) or a metal filter, etc. A treatment method that reduces the dose to normal tissues by irradiating from the direction is called intensity modulated radiation therapy (IMRT). Furthermore, IMAT (Intensity Modulated Arc Therapy), which performs IMRT while rotating the gantry, has many advantages over conventional radiotherapy such as shortening of treatment time. Since the apparatus is very heavy and may be worn out or deteriorated with repeated use, it is necessary to periodically verify the operation accuracy of the apparatus. In performing radiotherapy, a radiotherapy planning device is used to calculate the dose to be administered to the lesion. When performing irradiation from a plurality of directions, in the treatment plan, the gantry head section and the target installed therein are registered to rotate along a circular orbit. Here, if the actual rotational trajectory of the device is deviated from the circular trajectory, a difference in the distance from the target to the lesion may occur, and the dose calculation result may differ from the actual dose distribution. Since it is necessary to circularly move a gantry with several tons, a large load is applied to the rotating shaft connecting the fixed mount and the gantry. Therefore, it is necessary to verify the rotation trajectory not only when the apparatus is installed but also periodically.
従来、ガントリの回転軌道を確認する検証方法として、X線フィルム又はイメージングプレートを使用したスターショット解析法、アイソセンタ位置に金属球を配置し各ガントリ角度から球と照射野のずれを確認するWinston Lutz法、超音波距離計を利用する超音波法、呼吸同期照射用赤外線センサを使用するinfrared(IR)−camera法等がある。 Conventionally, as a verification method for confirming the rotation trajectory of a gantry, a star shot analysis method using an X-ray film or an imaging plate, a metal sphere is arranged at an isocenter position, and the deviation between the sphere and the irradiation field is confirmed from each gantry angle. Method, an ultrasonic method using an ultrasonic distance meter, an infrared (IR) -camera method using an infrared sensor for respiratory synchronized irradiation, and the like.
(スターショット法)
X線フィルム又はイメージングプレート等検出器をアイソセンタ上でガントリ回転軸に対して垂直になるよう治療用寝台上に設置する。コリメータによりビームを細く絞り検出器に向かって照射する。ガントリの角度を変更して複数の方向から1枚の検出器に照射することにより、複数本の放射線による線が描出される。検出器により取得した画像を解析し、それぞれの角度からの線で結ばれる領域の重心を求めることにより、ビームのアイソセンタ及びビーム軸の変異を求める(例えば、特許文献1参照。)。(Star shot method)
A detector such as an X-ray film or an imaging plate is placed on the treatment bed so as to be perpendicular to the gantry rotation axis on the isocenter. A collimator irradiates the beam thinly toward the aperture detector. By irradiating one detector from a plurality of directions by changing the angle of the gantry, a line of a plurality of radiations is drawn. The image acquired by the detector is analyzed, and the center of gravity of the region connected by the line from each angle is obtained, thereby obtaining the isocenter of the beam and the variation of the beam axis (see, for example, Patent Document 1).
(Winston Lutz法)
アイソセンタ位置に直径2cm程度の金属球をガントリと独立して治療用寝台等に設置する。ターゲットに対して常に一定の位置関係になるよう、ヘッド部分から棒などの補助具をつけ、その先端に撮影用のX線フィルム固定できるようにする。照射ヘッドのコリメータで数センチに絞った照射野から金属球をフィルムにより撮影する。金属球は治療用寝台等に固定されたままでガントリの回転軸からは独立した位置にあり、ガントリ角度、コリメータ角度、治療用寝台を回転させた際も照射野と金属球の位置関係がずれていないかを確認することで、ガントリ、コリメータ、治療用寝台のアイソセンタ一致度を確認する(例えば、非特許文献1参照。)。(Winston Lutz method)
A metal ball having a diameter of about 2 cm is placed on the treatment bed or the like independently of the gantry at the isocenter position. An auxiliary tool such as a stick is attached from the head part so that the positional relationship is always fixed with respect to the target so that the X-ray film for photographing can be fixed to the tip. A metal sphere is photographed with a film from an irradiation field reduced to several centimeters by a collimator of the irradiation head. The metal ball remains fixed on the treatment bed and is independent of the gantry rotation axis. The gantry angle, collimator angle, and the position of the metal ball are not aligned even when the treatment bed is rotated. By confirming whether there is any, the isocenter coincidence of the gantry, collimator, and treatment bed is confirmed (for example, see Non-Patent Document 1).
(超音波法)
金属球を治療用寝台の先端に設置し、アイソセンタ位置に配置する。ヘッド部からアイソセンタに向かって超音波距離計を取り付ける。ガントリを回転させながら、超音波距離計によりアイソセンタに設置した金属球の距離を計測することにより、ガントリが円軌道を描いているか確認する。金属球がアイソセンタに正確に配置され、ガントリがアイソセンタを中心に円軌道していれば、超音波距離計の示す距離は常に一定になる。(Ultrasonic method)
A metal ball is placed at the tip of the treatment bed and placed at the isocenter position. Attach an ultrasonic rangefinder from the head to the isocenter. While rotating the gantry, measure the distance of the metal sphere installed at the isocenter with an ultrasonic rangefinder to check whether the gantry is drawing a circular orbit. If the metal sphere is accurately placed at the isocenter and the gantry is orbited around the isocenter, the distance indicated by the ultrasonic rangefinder is always constant.
(IR−camera法)
ガントリのヘッド部のアイソセンタ付近に赤外線反射板を取り付ける。呼吸同期照射用赤外線センサを用いて、ガントリ回転時の反射板の軌道を読み取ることにより、ガントリ回転が円軌道であるか検証する。コリメータの回転軌道や、治療用寝台の回転軌道も同様に検証することが可能である(例えば、非特許文献2参照。)。(IR-camera method)
Attach an infrared reflector near the isocenter of the gantry head. By using an infrared sensor for synchronized breathing irradiation, it is verified whether the gantry rotation is a circular orbit by reading the trajectory of the reflector during the gantry rotation. It is possible to similarly verify the rotation trajectory of the collimator and the rotation trajectory of the treatment bed (for example, see Non-Patent Document 2).
(フロントポインタ法)
ガントリのヘッド部に「フロントポインタ」と呼ばれるアタッチメント式のアイソセンタを指示する治具を取り付ける。この状態でガントリを回転させ、フロントポインタ先端が放射線治療室の壁からアイソセンタを指示する外部レーザー光に対して一致しているかどうかを目視にて確認し、ガントリの回転中心に歪みがないか検証する。(Front pointer method)
Attach a jig called the “front pointer” that points to the attachment-type isocenter to the head of the gantry. In this state, rotate the gantry and visually check whether the front pointer tip matches the external laser beam pointing to the isocenter from the radiation treatment room wall, and verify that there is no distortion at the rotation center of the gantry. To do.
上記した回転動作検証技術では、以下のような問題点がある。スターショット法、Winston Lutz法、超音波法では、検出器や金属球の配置方法により検証精度が大きな影響を受けるため、これらの器具の配置に時間を要する。また、検証から解析まで一連の操作を実施するには数十分から数時間を要する。IR−camera法では呼吸同期照射用赤外線センサが必要であるなど、各検証方法でそれぞれ専用の治具を要し、それらはいずれも高額な製品である。フロントポインタ法では、放射線を照射しないでガントリの回転中心のずれを確認できるが、客観的に数値として評価することができない。またこれらの検証方法は、回転しながら放射線治療を行う際、治療時の回転軌道を直接検証することが出来ない。放射線治療装置の精度検証項目はアイソセンタの検証以外にも非常に多岐にわたるため、作業の効率化が重要となる。短時間でかつ高精度に回転軌道の検証を行う手法の確立が医療現場で望まれている。 The above-described rotation operation verification technology has the following problems. In the star shot method, the Winston Lutz method, and the ultrasonic method, the verification accuracy is greatly influenced by the arrangement method of the detector and the metal sphere, so that it takes time to arrange these instruments. Moreover, it takes tens of minutes to several hours to perform a series of operations from verification to analysis. The IR-camera method requires a dedicated jig for each verification method, such as the necessity of an infrared sensor for respiratory synchronized irradiation, and these are expensive products. In the front pointer method, the shift of the rotation center of the gantry can be confirmed without irradiating radiation, but it cannot be objectively evaluated as a numerical value. In addition, these verification methods cannot directly verify the rotation trajectory during the treatment when performing radiation therapy while rotating. Since the accuracy verification items of the radiation therapy device are very diverse besides isocenter verification, it is important to improve work efficiency. Establishment of a method for verifying a rotating trajectory in a short time and with high accuracy is desired in the medical field.
上記の課題を解決するために、本発明の第1手段は、放射線治療装置における回転部位の回転動作検証システムであって、前記回転部位に固着され、加速度又はそれに加えて角速度を所定間隔で検出する検出手段と、前記検出手段による検出データの送受信手段と、前記検出データと、予め設定された目標動作データ又は過去の検出データとを比較して回転軌道の歪みを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a first means of the present invention is a rotation operation verification system for a rotating part in a radiotherapy apparatus, which is fixed to the rotating part and detects acceleration or an angular velocity in addition to it at a predetermined interval. Detection means for performing detection, transmission / reception means for detection data by the detection means, and determination means for comparing the detection data with preset target motion data or past detection data to determine distortion of the rotational trajectory. It is characterized by that.
第2手段は、第1手段に記載の回転動作検証システムであって、回転部位がガントリ、コリメータ又は治療用寝台であることを特徴とする。 The second means is the rotational operation verification system according to the first means, characterized in that the rotating part is a gantry, a collimator or a treatment bed.
第3手段は、第1又は第2手段に記載の回転動作検証システムであって、検出手段が3軸加速度センサ又はそれに加えて3軸角速度センサであることを特徴とする。 The third means is the rotational motion verification system according to the first or second means, wherein the detection means is a triaxial acceleration sensor or a triaxial angular velocity sensor in addition thereto.
第4手段は、第1〜第3手段いずれかに記載の回転動作検証システムであって、目標動作データが回転部位の回転軸を中心とした真円軌道データであることを特徴とする。 The fourth means is the rotational motion verification system according to any one of the first to third means, characterized in that the target motion data is perfect circular orbit data centered on the rotational axis of the rotating part.
また、第5手段は、放射線治療装置における回転部位の回転動作検証方法であって、前記回転部位の回転動作中の加速度又はそれに加えて角速度を所定間隔で検出するステップと、次いで、検出されたデータを入力するステップと、次いで、入力されたデータと、予め設定された目標動作データ又は過去に検出されたデータとを比較して回転軌道の歪みを判定するステップとを備えることを特徴とする。 Further, the fifth means is a method for verifying the rotational motion of the rotating part in the radiotherapy apparatus, the step of detecting an acceleration during the rotational motion of the rotating part or an angular velocity in addition to the acceleration at a predetermined interval, and then the detection. A step of inputting data, and a step of comparing the input data with preset target motion data or data detected in the past to determine the distortion of the rotating trajectory. .
第6手段はプログラムであって、第5手段に記載の回転動作検証方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。 The sixth means is a program, and causes the computer to execute each step of the rotational motion verification method described in the fifth means.
第7手段は、第6手段に記載のプログラムを記録した、コンピュータに読取り可能な記録媒体である。 The seventh means is a computer-readable recording medium on which the program described in the sixth means is recorded.
本発明によれば、加速度センサ等で取得したデータを解析することによって、短時間でかつ高精度に放射線治療装置の回転動作の検証を行うことが出来る。また、照射に影響しない箇所に、加速度センサあるいはそれに加えて角速度センサなどの動態・位置検出モニタと無線又は有線によるデータ出力機器を貼り付けておけば、放射線治療中でも放射線治療装置及び患者の動作をリアルタイム検出し、取得後速やかに検証することが出来る。さらに、放射線治療に影響を及ぼさないガントリヘッド部にこれらのセンサを常時貼り付けておくことで、ガントリヘッドの回転位置の経時変化を記録することができる。始業点検時の回転軌道チェックに使用すれば、簡便な放射線治療装置の精度検証を行うことが出来、またガントリ等回転装置に組みこむなどして長期間設置すれば、期間中の状態を検出することができ、機器構成のメンテナンスデータを取得することが可能である。また、既存の放射線治療装置には、ガントリ角度の指示値を出力する機構が附随しているが、その指示値に対する校正も可能となる。 According to the present invention, it is possible to verify the rotational operation of the radiotherapy apparatus in a short time and with high accuracy by analyzing data acquired by an acceleration sensor or the like. In addition, if a dynamic or position detection monitor such as an acceleration sensor or an angular velocity sensor and a wireless or wired data output device are attached to a location that does not affect irradiation, the operation of the radiation therapy device and the patient can be performed even during radiotherapy. Real-time detection and verification immediately after acquisition. Furthermore, by constantly attaching these sensors to the gantry head portion that does not affect the radiotherapy, it is possible to record changes over time in the rotational position of the gantry head. If it is used for checking the rotational trajectory at the start of inspection, the accuracy of a simple radiotherapy device can be verified, and if it is installed in a rotating device such as a gantry for a long time, the state during the period is detected. It is possible to obtain maintenance data of the device configuration. In addition, the existing radiotherapy apparatus is accompanied by a mechanism for outputting the indicated value of the gantry angle, but the indicated value can be calibrated.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図2は本実施形態における回転動作検証システムのブロック図である。回転動作検証システムは、ガントリの動きを検知して収集するデータ検出手段21と、取得したデータを解析装置に転送するデータ送受信手段22と、取得したデータを解析する判定手段23と、過去に取得したデータを記憶するDB24と、結果を表示する表示手段25から構成されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram of the rotational operation verification system in the present embodiment. The rotational motion verification system includes a data detection unit 21 that detects and collects gantry movement, a data transmission / reception unit 22 that transfers acquired data to an analysis device, a
データ検出手段21は、放射線治療装置のガントリに装着され、互いに直交するXYZ3軸方向の加速度あるいはこれに加えて角速度を計測可能な手段であって、加速度センサあるいはこれに加えて角速度センサが用いられる。データ送受信手段22は、データ検出手段21により得られたデータを送信する発信機と該データを受信する受信機よりなる。判定手段23は、受信したデータに基づいて放射線治療装置の回転軌道データを演算する。表示手段25は解析結果を表示する。また、過去に取得したデータのDB24は、例えばハードディスクなどの記憶媒体で構成されている。 The data detection means 21 is a means that is attached to the gantry of the radiotherapy apparatus and can measure acceleration in the XYZ triaxial directions orthogonal to each other or an angular velocity in addition thereto, and an acceleration sensor or an angular velocity sensor is used in addition thereto. . The data transmission / reception means 22 includes a transmitter that transmits data obtained by the data detection means 21 and a receiver that receives the data. The
以下に、本発明の実施形態の一つである加速度センサによる放射線治療装置の精度管理の方法について説明する。図3は図2で示されたシステムによる処理手順を示すフローチャートである。図4は処理手順を模式図で示したものである。ステップS31において、ガントリヘッド部にXYZ3軸加速度センサ6を貼り付ける。動作中に振動でセンサが動かないように専用の治具等でしっかりと固定する。加速度センサ6はXYZ3軸に対して連続的に加速度データを保存する必要がある。貼り付ける面はヘッド部カバー内やコリメータ部の金属板等平らな箇所で直接放射線の当たらない箇所とする。貼り付け部は、後述の回転軌道の再現性の確認(ステップS36)の都合上、放射線治療に支障をきたさない箇所に常時設置した状態にすることが望ましいが、毎回貼り付けたりはがしたりする場合も測定毎に同じ箇所に設置することが第一条件である。 Below, the accuracy management method of the radiotherapy apparatus by the acceleration sensor which is one of the embodiments of the present invention will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure by the system shown in FIG. FIG. 4 schematically shows the processing procedure. In step S31, the XYZ triaxial acceleration sensor 6 is attached to the gantry head portion. Secure the sensor with a special jig so that the sensor does not move due to vibration during operation. The acceleration sensor 6 needs to continuously store acceleration data with respect to the XYZ three axes. The surface to be affixed should be a flat part such as a metal plate in the head part cover or collimator part that is not directly exposed to radiation. The affixing unit is preferably always installed in a place where radiation treatment is not hindered for the purpose of confirming the reproducibility of the rotation trajectory (step S36), which will be described later. It is also the first condition that it is installed at the same location for each measurement.
ステップS32において、放射線治療装置のガントリを360度以上回転させる。 In step S32, the gantry of the radiotherapy apparatus is rotated 360 degrees or more.
ステップS33において、加速度センサにより加速度データの収集を開始する。ガントリ回転速度は360°回転に要する時間が1分程度であることから、測定間隔(サンプリング周波数)として10Hzから100Hz程度を想定しているが、この周波数帯域幅は検出しようとする対象によって対応させる。 In step S33, acceleration data collection is started by the acceleration sensor. Since the gantry rotation speed requires about 1 minute to rotate 360 °, the measurement interval (sampling frequency) is assumed to be about 10 Hz to 100 Hz, but this frequency bandwidth corresponds to the object to be detected. .
ガントリを360度以上回転させる際、ガントリ動作開始位置(回転開始位置)を同一として回転方向とともに同様動作を繰り返す。あるいは、任意の角度から動作を開始せずとも、ガントリヘッド部が鉛直真下又は頂上付近では、取得した加速度データの絶対値が重力加速度に近くなる点を開始点として評価に用いることも多少初期精度に劣りはするが有効である。ガントリの操作はリニアックに付属するコントローラ又は操作卓から行う。 When rotating the gantry 360 degrees or more, the same operation is repeated along with the rotation direction with the same gantry operation start position (rotation start position). Alternatively, even if the operation is not started from an arbitrary angle, when the gantry head is vertically below or near the top, the point where the absolute value of the acquired acceleration data is close to the gravitational acceleration is used as the starting point for evaluation. It is effective though it is inferior to. The gantry is operated from the controller or console attached to the linac.
ガントリの回転終了後、ステップS34において加速度データをコンピュータに転送する。加速度センサ6により計測した加速度データは、無線又は有線による転送経路7に沿って転送される。加速度データの転送方法としては、ケーブル等を利用し転送する方法、センサで保存した情報をメモリカードに取り込みコンピュータに移す方法、計測した加速度データを送信可能な発信機を有したセンサにより無線通信による方法などがあるが、操作効率の点から無線通信によるデータ転送が最も望ましい。 After the gantry has been rotated, acceleration data is transferred to the computer in step S34. The acceleration data measured by the acceleration sensor 6 is transferred along a transfer path 7 by wireless or wire. As a method of transferring acceleration data, a method of transferring using a cable or the like, a method of transferring information stored in a sensor into a memory card and transferring it to a computer, a wireless communication using a sensor having a transmitter capable of transmitting measured acceleration data. Although there are methods, data transfer by wireless communication is most desirable from the viewpoint of operation efficiency.
取得される加速度データは、ガントリヘッド部等に加速度センサを貼り付けただけであるので、加速度センサ3軸XYZもガントリの動作に従い回転座標系となる。したがって、ガントリの回転速度が一定(角速度一定)であれば、ガントリ回転面に水平な2軸の重力加速度データ値は正弦波様に変動すると予測できる。回転面に垂直な軸はガントリ回転のブレや傾斜に対応する。このことから、角速度一定とした場合にガントリ回転運動で想定される加速度値の正弦波を基準値として、測定値の差分を比較することで、回転速度の安定性を検証することが出来、また、回転動作の再現性を確認することが出来る。受信装置8は加速度センサ6の発信機から送信された加速度データを受信することが出来るものである。 Since the acquired acceleration data is obtained simply by pasting the acceleration sensor on the gantry head portion or the like, the acceleration sensor triaxial XYZ also becomes a rotating coordinate system according to the operation of the gantry. Therefore, if the rotational speed of the gantry is constant (constant angular speed), it can be predicted that the biaxial gravity acceleration data value that is horizontal to the gantry rotating surface fluctuates in a sine wave manner. The axis perpendicular to the plane of rotation corresponds to the gantry rotation blur and tilt. From this, it is possible to verify the stability of the rotational speed by comparing the difference of the measured values with the sine wave of the acceleration value assumed in the gantry rotational motion as the reference value when the angular velocity is constant, and The reproducibility of the rotation operation can be confirmed. The receiving device 8 can receive acceleration data transmitted from the transmitter of the acceleration sensor 6.
ステップ35においては、転送された加速度データの解析を行う。解析ソフトウェア9は受信装置8が受信した加速度データに基づいてガントリヘッド等の回転軌道データを演算することができるものである。また、コンピュータ10には、解析ソフトウェア9が搭載されている。 In
ステップ36において、コンピュータに転送された加速度データの解析を行う。本実施例では、角速度が一定であるという仮定を基に軌道の解析を行う。角速度が一定であれば、センサ自体の加速度は0であり、回転に伴う重力の方向の変化によってガントリ回転軸方向成分以外の加速度情報は正弦波状になる。この角速度一定としたときの正弦波形を理論値Tとする。これを加速度センサにより実際のガントリ動作から取得した加速度データ(測定値)と比較することにより、理論値Tに対する軌道の歪みを解析する。理論値Tは数式1で求める。 In
ここで、tはサンプリング開始からの時間を表し、a、b、c、dは測定値との最小二乗法により算出する。この際、測定値は回転開始の立ち上がり以降、加速度が安定した状態のものを抽出して使用する。センサを設置する際、水準計でガントリが180度方向に位置している場合に加速度が0となるよう取り付けることにより、加速度情報からガントリ角度情報に換算することが可能である。また、測定値と理論値を比較するために、決定係数を用いて評価する。決定係数は理論値の偏差平方和を測定値の偏差平方和で割ることにより求める。決定係数が1に近いほど、理論通りの回転をしていることになる。決定係数が施設毎に求める精度に準じたある値(例えば0.99)を下回った場合は、再測定を行い、同様の傾向がみられる場合は、装置の製造業者に修理を依頼するなどの対応をとる。また、測定値と理論値の差分も評価に使用する。差分の値は、各軸方向に対するガントリ回転時のズレである。つまりこの差分が0に近い方が良い。差分のグラフから、どのガントリ角度付近でずれが生じているかを把握することが出来る。ガントリが正しく制御されて回転した場合は真円であるので、測定値より回転軌道の真円度も評価可能となる。ステップS39において、検証結果をコンピュータ画面上に表示させる。表示例として、図5に各軸の加速度データの測定値と理論値ならびに検証結果を示す。縦軸は加速度、横軸は測定開始からの経過時間を示す。また、図6に測定値と理論値の差分を示す。これらの検証方法はガントリ2だけでなく、治療用寝台3やコリメータ5を回転させる際に加速度データを取得することにより、治療用寝台3の治療用寝台回転軌道R3、コリメータ5のコリメータ回転軌道R2について検証を行う。さらに、放射線治療装置だけでなく、回転運動を伴う放射線診断機器、例えば、ガンマカメラや血管造影装置にもセンサを装着することで、円軌道の精度検証を行うことが可能で、これらの機器の品質管理につながる。 Here, t represents the time from the start of sampling, and a, b, c, and d are calculated by the least square method with the measured value. At this time, the measurement value is extracted and used after the start of rotation starts and the acceleration is stable. When the sensor is installed, it is possible to convert acceleration information into gantry angle information by attaching the sensor so that the acceleration is zero when the gantry is positioned in the 180 degree direction with a level meter. Moreover, in order to compare a measured value and a theoretical value, it evaluates using a determination coefficient. The coefficient of determination is obtained by dividing the theoretical sum of squares of deviation by the sum of squares of deviation of measured values. The closer the determination coefficient is to 1, the more theoretically it is rotating. If the coefficient of determination falls below a certain value (for example, 0.99) according to the accuracy required for each facility, perform re-measurement, and if the same tendency is observed, ask the manufacturer of the device for repair. Take action. The difference between the measured value and the theoretical value is also used for the evaluation. The value of the difference is a deviation at the time of gantry rotation with respect to each axial direction. That is, it is better that this difference is close to zero. From the difference graph, it is possible to grasp at which gantry angle the deviation occurs. When the gantry is controlled and rotated, it is a perfect circle, so the roundness of the rotating trajectory can be evaluated from the measured value. In step S39, the verification result is displayed on the computer screen. As a display example, FIG. 5 shows measured values, theoretical values, and verification results of acceleration data for each axis. The vertical axis represents acceleration, and the horizontal axis represents elapsed time from the start of measurement. FIG. 6 shows the difference between the measured value and the theoretical value. In these verification methods, not only the
センサの貼り付け位置及び解析方法は上述と同様であるが、他の実施例を以下に示す。異なる日時に同様の測定を行い、異なる日時の測定値を比較(ステップS37)し、決定係数で評価することにより、経時的な装置の歪みが発生していないか検証を行う。再現性の確認の場合は、過去に取得したデータのDB24から過去の加速度データを指定し、今回取得した加速度データとフィッティングさせ差分を取り比較する。ステップS39において、検証結果である決定係数および比較評価に使用した波形のグラフをコンピュータ画面上に表示させる。 The sensor attachment position and analysis method are the same as described above, but other embodiments are shown below. The same measurement is performed at different dates and times, the measured values at different dates and times are compared (step S37), and evaluation is performed using a determination coefficient, thereby verifying whether the apparatus has been distorted over time. In the case of confirmation of reproducibility, past acceleration data is specified from the DB 24 of data acquired in the past, and is compared with the acceleration data acquired this time for comparison. In step S39, the determination coefficient, which is the verification result, and the waveform graph used for the comparative evaluation are displayed on the computer screen.
本例は、データを取得する際にガントリの回転速度が変化している場合に、傾き及び回転角度を検出し評価する方法である。ガントリの回転速度が変化するということは、角速度が計測中に変化することを意味する。この場合、角速度センサの情報を用いることにより、速度の変化を考慮させることで前述の評価を行う。データの検出には3軸加速度センサと3軸周りの角速度センサの両センサを同梱させた検出器を用いる。角速度センサを用いることにより回転運動の結果、(X、Y、Z)座標系が回転していることが検出可能となるため、前述したような前提条件(角速度一定)を仮定せず、より正確な軌道評価(ステップS38)が可能である。本検証方法は、回転運動のみならず、規定(一定)の動作以外の放射線治療中においてもガントリ回転動作軌道のモニタリング及び評価が可能となる。加速度センサは重力を検知していることからセンサの地面に対する傾きを把握でき、放射線治療装置に既存の機構から出力されるガントリ回転角とのモニタリング比較が可能であり、回転装置の不調や地震後の装置が歪む可能性がある場合のガントリ回転軌道の簡易的なチェックなどにも使用できる。 This example is a method of detecting and evaluating the tilt and the rotation angle when the rotation speed of the gantry changes when acquiring data. A change in the rotational speed of the gantry means that the angular speed changes during measurement. In this case, the above-described evaluation is performed by using the information of the angular velocity sensor and taking into account the change in velocity. For detection of data, a detector in which both a three-axis acceleration sensor and an angular velocity sensor around three axes are bundled is used. By using the angular velocity sensor, it is possible to detect that the (X, Y, Z) coordinate system is rotating as a result of the rotational motion, so it is more accurate without assuming the preconditions (constant angular velocity) as described above. Trajectory evaluation (step S38) is possible. This verification method can monitor and evaluate the gantry rotational motion trajectory not only during rotational motion but also during radiation therapy other than prescribed (constant) motion. Since the acceleration sensor detects gravity, it can grasp the inclination of the sensor with respect to the ground, and can monitor and compare with the gantry rotation angle output from the existing mechanism in the radiotherapy device. It can also be used for a simple check of the gantry rotation trajectory when there is a possibility that the device will be distorted.
1 固定架台
2 ガントリ
3 治療用寝台
4 照射ヘッド
5 コリメータ
6 加速度センサ
7 転送経路
8 受信装置
9 解析ソフトウェア
10 コンピュータ
A1 ガントリ回転軸
A2 コリメータ回転軸
I アイソセンタ
R1 ガントリ回転軌道
R2 コリメータ回転軌道
R3 治療用寝台回転軌道
21 データ検出手段
22 データ送受信手段
23 判定手段
24 DB
25 表示手段DESCRIPTION OF
25 Display means
Claims (7)
前記回転部位に固着され、加速度又はそれに加えて角速度を所定間隔で検出する検出手段と、
前記検出手段による検出データの送受信手段と、
前記検出データと、予め設定された目標動作データ又は過去の検出データとを比較して回転軌道の歪みを判定する判定手段とを備えることを特徴とする回転動作検証システム。A rotational motion verification system for a rotational part in a radiotherapy device,
Detection means fixed to the rotating part, and detecting acceleration or angular velocity in addition to the acceleration at a predetermined interval;
Means for transmitting and receiving detection data by the detection means;
A rotation operation verification system comprising: a determination unit that compares the detection data with preset target operation data or past detection data to determine distortion of the rotation trajectory.
前記回転部位の回転動作中の加速度又はそれに加えて角速度を所定間隔で検出するステップと、
次いで、検出されたデータを入力するステップと、
次いで、入力されたデータと、予め設定された目標動作データ又は過去に検出されたデータとを比較して回転軌道の歪みを判定するステップとを備えることを特徴とする回転動作検証方法。A method for verifying the rotational motion of a rotating part in a radiotherapy device,
Detecting the acceleration during the rotation operation of the rotating part or the angular velocity in addition thereto at a predetermined interval;
Then inputting the detected data;
Next, the rotational motion verification method comprising: comparing the input data with preset target motion data or data detected in the past to determine distortion of the rotational trajectory.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015041518A (en) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | Method for evaluation of luminaire's luminous quantity measurement stability, device for evaluation of luminous quantity measurement stability, program for evaluation of luminous quantity measurement stability, and recording medium therefor |
JP2016077763A (en) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 株式会社東芝 | Particle beam treatment apparatus |
CN114768117A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-22 | 西安大医集团股份有限公司 | Radiotherapy equipment |
CN116105642A (en) * | 2023-02-17 | 2023-05-12 | 成都利尼科医学技术发展有限公司 | Measurement device, assembly and measurement method for isocentric consistency |
US11826582B2 (en) | 2017-05-05 | 2023-11-28 | Zap Surgical Systems, Inc. | Revolving radiation collimator |
US11844637B2 (en) | 2017-09-06 | 2023-12-19 | Zap Surgical Systems, Inc. | Therapeutic radiation beam detector for radiation treatment systems |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015041518A (en) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター | Method for evaluation of luminaire's luminous quantity measurement stability, device for evaluation of luminous quantity measurement stability, program for evaluation of luminous quantity measurement stability, and recording medium therefor |
JP2016077763A (en) * | 2014-10-21 | 2016-05-16 | 株式会社東芝 | Particle beam treatment apparatus |
US11826582B2 (en) | 2017-05-05 | 2023-11-28 | Zap Surgical Systems, Inc. | Revolving radiation collimator |
US11844637B2 (en) | 2017-09-06 | 2023-12-19 | Zap Surgical Systems, Inc. | Therapeutic radiation beam detector for radiation treatment systems |
CN114768117A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-22 | 西安大医集团股份有限公司 | Radiotherapy equipment |
CN116105642A (en) * | 2023-02-17 | 2023-05-12 | 成都利尼科医学技术发展有限公司 | Measurement device, assembly and measurement method for isocentric consistency |
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