JP2015112495A - 放射線治療用放射線室内における物体の位置特定システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線室内の物体の位置を、放射線治療用に、簡単な構造でかつ正確に特定することができる位置特定システム提供する。【解決手段】システムは、患者１２の位置決めのために放射線室内の患者台１０上に位置する患者１２の表面上にレーザ線を照射するよう構成された、複数のルームレーザ１８，２０，２２，２４と、ルームレーザ１８，２０，２２，２４のうち少なくとも１つにより患者１２の表面上に照射されたレーザ線を検出するよう構成されたカメラ３４，３６と、放射線治療中に患者１２の表面上に照射されたレーザ線に沿う座標点を、リアルタイムの三角測量法によりカメラ３４，３６によって検出された計測値に基づいて求め、求めた座標点を、目標座標点と比較するよう構成された評価／制御装置３８と、を備え、評価／制御装置３８は、放射線治療の情報管理に用いるために放射線治療中に求めた座標点を保存する記憶装置をさらに備える。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線治療用放射線室内における物体の位置特定システムおよびその方法に関する。患者の癌治療のための放射線治療は、このような放射線室内で行われ、放射線装置により、腫瘍にイオン化放射線が照射される。イオン化放射線を腫瘍に最適に当てるには、患者を正しく位置決めすることが決定的に重要である。放射線室とは別のＣＴ室において、ＣＴ画像を基に照射領域を特定し、患者の身体にマーキングを付し、これに基づいて、患者を放射線室内で位置決めする。このために、いわゆるルームレーザが放射線室内に設置されている。ルームレーザは、放射線室内の天井または壁に恒久的に設置されたレーザ照射装置であり、１列または２列の光線を発する。原則として少なくとも３つのルームレーザが設置され、放射線装置の治療中心（アイソセンター）に向けられる。患者の身体に付されたマーキングに基づき、ルームレーザを用いて、患者台を適切に移動させることで、患者の位置を放射線照射に合わせる。特に、患者の身体に付されたマーキングが、放射線装置のアイソセンターに合わせられているレーザ交差点に重なるよう移動させる。現在の技術では、位置決め用途として、それぞれ照射されるレーザ線の、交差点周辺の小さな領域しか用いない。光線はアレイ状に延びるため、通常は放射線室内の患者以外の物体もやはりルームレーザにより照射される。

特許文献１により、２つ以上の距離計測装置がそれぞれ患者の皮膚上の一点までの距離を計測する、放射線治療中の患者の位置監視装置が知られている。少なくとも２つの距離値から、患者の位置が初期位置から変化したか否かを、判定装置により求める。この距離の計測には、いわゆる軸外三角測量を用いることができる。しかし、患者の皮膚上の個別の数点のみを把握するだけであるため、患者の身体位置を充分正確かつ詳細に監視することはできない。また、距離計測装置も放射線室内に収容する必要があるため、既知の装置は構造が複雑である。また、放射線室内に位置する物体の位置を把握する装置が、特許文献２により知られている。これにより、たとえば放射線発生器などの医療機器の部品が、室内にあるその他の物体と衝突することが防がれるもので、３Ｄ三角測量技術を用いることができる。この既知の装置も、計測のための光送信機およびカメラを放射線室内に収容する必要があるため、構造が複雑である。

冒頭で説明した患者の位置決め作業は、各ユーザの主観的判断に基づいて行われている。今日の最新の放射線治療において、患者の位置決めのために患者の皮膚上に付された数点のマーキングでは、分割照射一回当たりの線量が高く、高い磁場勾配で照射野が小さいことに対する精度条件を満たさないことは、明白である。ＣＢ−ＣＴ、超音波またはＭＲＴなどの新しい撮像法が、放射線室においても用いられるようになり、今日では室内に装備されている。剛体（ＲＩＲ）または弾性（非剛体ＤＩＲ）レジストレーションアルゴリズムを用いるマルチモーダルの画像レジストレーション手法や画像位置決め手法なしには、いまや放射線治療は考えられない。にもかかわらず、放射線治療においてはいまだ、レーザ線により患者の初期位置決めを可能な限り正確に行うという課題を克服できていない。画像位置決めアルゴリズムは、放射線治療前に作製した３Ｄ画像を、３Ｄ−ＣＴの参照位置と比較するための特殊な最適化法を用いる。患者の初期位置が、不正確な位置決めによって、参照位置に充分近接していない場合は、これらの最適化法により得られる結果も不正確なものとなり得る。これが、不正確な位置決め情報（変位ベクター）の生成につながる結果、患者に予定外の照射が行われる可能性がある。

各分割照射の前にＣＢ−ＣＴ画像を撮像するのは長時間を要し、患者の健康な器官への放射線線量が撮像ごとに増大し、これが放射線由来の癌につながりかねない。子どもや若年層の患者の治療には、この点に特に留意する必要がある。

したがって、放射線治療用および放射線治療中に、患者の位置決めを極めて高精度に、かつ放射線線量の増大を伴わずに行えるようにすることがますます求められている。また、短い治療時間に急な磁場勾配で高線量を出力する上述の最新の放射線装置の場合、放射線治療に用いられる装置の精密要件は高まり続けている。これは特に、強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ、ＶＭＡＴ）に当てはまる。一般に知られるように、放射線治療に用いられる直線加速器のヘッド（ガントリ）は、放射線治療中、患者の周囲を回転する。たとえばＶＭＡＴ技術の場合、所定の円上位置において、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）の異なる開口を通し、ガントリの回転速度変化に伴って、放射線強度の変調が行われる。たとえばガントリの円状運動中に、たとえばガントリの大きな重量を起因として位置ずれが起きると、放射線照射結果に許容範囲を超える影響を与える。また、患者を支持する患者台の位置精度も大きな役割を果たすことが分かっている。たとえば患者の体重の違いの結果として起きる位置ずれは、わずかなものであっても、今日の高精度放射線治療における分割照射の品質に悪影響を与える。

ドイツ特許出願第１０３４２２０２Ａ１号 ドイツ特許出願第２９７２４７６７Ｕ１号

上で説明した従来技術を由来として、本発明の目的は、放射線室内の物体の位置を、放射線治療用に、簡単な構造でかつ正確に特定することができる、冒頭で述べた種類のシステムおよび方法を提供することを目的とする。また、許容範囲外の位置ずれが検出され、続いて行う放射線治療が最適化されるものである。

本発明は、独立請求項１および１６の主題により課題を解決する。有利な実施形態は、従属請求項、発明の説明および図面にある通りである。

本発明に係るシステムは、特に、放射線装置および患者台を備えることができる。患者の癌治療用の放射線装置が、一般に知られるようにして放射線室内に設置される。同放射線装置は、特に、直線加速器（ＬＩＮＡＣ）であり、放射線治療中に、そのヘッド（ガントリ）が、患者を支持する患者台の周囲を回転する。本発明によれば、放射線室内に恒久的に配される、冒頭で説明したルームレーザを使用する。ルームレーザは、放射線治療のための患者の位置決めやその他の用途、すなわち、患者の位置特定および、必要であれば、放射線室内のさらなる物体の位置特定に用いられる。このために、一般に知られるレーザ三角測量法が用いられる。このため、少なくとも１つのレーザ線、好ましくは複数のレーザ線が、少なくとも患者に向けて照射され、少なくとも１つのレーザ線、好ましくはすべてのレーザ線が、１または複数の高解像度カメラにより記録される。本発明に係るシステムは、患者位置決め用に用いられる既存のルームレーザを利用するため、その構造が簡易である。また、従来技術に比べ、患者の表面上の数箇所の点のみについて、それらのガントリからの距離を計測するだけでなく、レーザ線の各評価部分に沿う３Ｄ座標を、三角測量法により求める。レーザ線はたとえば円筒形レンズにより生成することができる。ルームレーザは一般に、いかなる波長域のレーザ光も発することができるが、可視域であることが好ましい。１または複数のカメラを放射線室内に設けることができ、最多のケースでは、ルームレーザが照射するレーザ線１つにつき１つのカメラでこれを捉える。カメラの視野は、カメラに対向するすべてのレーザ線を広角レンズにより捉えるか、または、レンズ使用中の所定の関心部分のみを、これに対応する限られた視野で捉えるように、いずれかが選択される。複数のカメラを使用する場合は、これらを組み合わせることも可能である。

評価／制御装置は、カメラ画像を評価することができる適切なソフトウェアを有するコンピュータを備える。ルームレーザおよび各カメラもこれによって制御することができ、計測データをカメラからダウンロードすることができる。これから、特に、放射線室内における物体の１つとしての患者に照射されるレーザ線の３Ｄ座標を、ソフトウェアにより求めることができる。ソフトウェアはまた、これにより、ＤＩＣＯＭ−ＲＴ情報をインポートすることができる。また、特に、データベースシステムを有することもできる。また、評価の枠内で、放射線室内にある複数の物体を捉え、互いの相対位置を求めることもできる。

本発明により、放射線室内にある既存のルームレーザを用いて、簡単な構造で、かつコスト効率良く、リアルタイムの位置監視および位置変化の検出を行うことができる。計測用に、追加のレーザを設ける必要はなく、既存のルームレーザを活用して、新たな機能、特に、放射線治療中の患者の位置と、必要な場合はその他の物体の位置を監視する機能を得る。これにより、多機能で、コスト効率および時間効率の良いシステムが得られる。レーザ線に沿う特定された座標点と目標座標点との比較に基づき、患者位置の許容範囲外のずれを検出することができ、適切な対策をとることができる。目標座標点は、患者を最終的に位置決めした後の、放射線治療開始時に、計測し保存したものとすることができる。この場合は、元々配置された位置からの患者位置の変化が検出されることになる。また、位置決めを、（再配置可能な）皮膚上のマーキングにのみ基づくのではなく、体全体の輪郭の一致性に基づいて行うため、本発明により、特に、分割照射開始時の患者位置決め精度が改善される。

さらに、本発明によれば、特に患者およびガントリの、少なくとも放射線治療中に特定される座標点を、放射線治療の情報管理のために保存する。分割照射中に特定される位置データを保存することによって、患者が分割照射ごとに受ける線量の正確な情報を、被爆部位の正確な位置とともに蓄積することができる。これを基に、分割照射の品質を正確に評価することができ、後に行う分割照射を適切に調節することもできる。特に、一回の分割照射で受ける目標線量からの偏差を、次回の分割照射で補償することができる。

そして、カメラの視野内にあるプロファイル形状を計測し、各横断面内の座標を、好ましくは放射線装置の座標系において、求めることができる。このために、既存のカメラ座標系を、一般に知られる較正法を用いて、一般の空間座標系に変換する。既に説明したように、それぞれ互いに直角に配される３つの面状レーザ光の面の交差点を、空間座標系の原点として選択するのが好ましい。本発明により特定された交差点座標は、この空間座標系内で特定することができる。たとえば、３本のレーザ線を、カメラにより捉え、座標点に対して評価する場合、各レーザ線から１つの座標群が得られる。たとえば、ルームレーザにより形成される面状レーザ光は、放射線装置のアイソセンターと交差するはずであるが、この交差点はたとえば空間座標系において（０，０，０）という座標を有する。第１のレーザ線はこれに対し（ｘ，ｙ，０）という座標値を与える。第２のレーザ線はこれに対し（ｘ，０，ｚ）という座標値を与える。第３のレーザ線はこれに対し（０，ｙ，ｚ）という座標値を与える。この座標群から、患者の位置を明確に特定することができる。

放射線室内にいる人の目の安全を守ることが重要であるため、レーザ線が有し得る最大輝度には限度がある。この結果、カメラが捉える、レーザ線と周辺の物体とのコントラストが比較的低くなる場合がある。カメラ画像中のレーザ線検出度を高めるために、使用する各レーザ波長に同期させた光学バンドパスフィルタを用いることができる。光学バンドパスフィルタを用いれば、レーザ線の周囲の物体をある程度隠すことができる。

これに代えて、またはこれに加えて、評価／制御装置が、それぞれ制御中のルームレーザをオンオフして、カメラは、カメラがそれぞれ捉える領域の画像の、照射レーザ線を含むものと含まないものを高速で交互に捉えるようにしてもよい。評価／制御装置により、前後の画像を互いに、特にピクセルごとに減算し合うことにより、レーザ線は、２つの連続するカメラ画像間の違いとして、非常に高いコントラストで現れる。

レーザ線を複数照射し評価する場合は、レーザ線自身をたとえば時間的にずらせて照射してもよい。すなわち、タイムリーな多重化を行ってもよい。これにより、確実に、所定のカメラが常に一度に１つのレーザ線を捉えるようにすることができる。また、レーザから波長の異なるレーザ線を発し、適切なフィルタを設けることにより、各カメラがたとえば一波長のみを検出するようにしても、同様の効果が得られる。

特に、使用するルームレーザのうち２つが、目標とする状況において、互いに同一面上に延びる扇形の面状の光を形成する場合、本発明に係るカメラにより、これらの光の面の共平面性を調べることもできる。

さらなる実施形態によれば、目標座標点は、放射線治療前に作成した患者のＣＴ画像に基づいて求め、制御／評価装置の記憶装置内に保存することができる。また、目標座標点は、少なくとも１つの面が、患者の被照射領域の中心を通り、好適には、互いに垂直に位置する２つまたは３つの面が患者の被照射領域の中心で交差している、ＣＴ画像の枠内で特定された、患者表面の交差座標点から求めたものであってもよい。

また別の構成によれば、目標座標点は、放射線治療前に、患者を特定の放射線照射位置に位置決めした後に、画像処理（コーンビームＣＴ、超音波）によって求めたものであり、また、患者表面上に照射されたレーザ線に沿う座標点を、リアルタイムの三角測量法によりカメラによって検出した計測値に基づき、評価／制御装置により特定し、このようにして求めた座標点を、評価／制御装置の記憶装置に目標座標点として保存することができる。

また、システムは、放射線治療中に特定される実測座標点、および、任意で、目標座標点を、リアルタイムで表示する表示装置を備えることもできる。座標点は直接示しても、適切な方法で可視化してもよい。たとえば、最適線を座標点間に引いてもよい。

評価／制御装置は、また、特定された座標点と目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に警報信号を発し、および／または、患者台の移動制御を始動することにより患者位置矯正を行うよう構成することができる。各パラメータは、分割照射開始時の患者位置決め中に設定する。本発明に従い患者位置を監視する中で、続く放射線治療中に、許容範囲外の位置ずれが検出された場合は、まず、警報信号を発することができる。この警報信号は、視覚および／または聴覚および／または触覚的なものとすることができる。これによりユーザは、たとえば患者を再位置決めしたり放射線治療を停止したりといった手動の対策をとることができる。もちろん、評価／制御装置が、たとえば緊急停止発動により放射線照射を自動停止することも可能である。また、評価／制御装置が、計測値に基づき、実測座標点が再び目標座標点に一致するように患者台の駆動部を始動することにより、患者位置を完全自動調節することも可能である。すなわち、追跡を行う。これには、一般に知られる３Ｄマッチングアルゴリズムを用いることができる。

評価／制御装置は、また、レーザ線の３Ｄ座標を本発明の方法で特定することにより、放射線治療中の患者の呼吸運動またはその他の運動を捉えるよう構成することもできる。そして、評価／制御装置により、放射線装置を、患者の特定の呼吸位置またはその他の運動の位置においてのみ放射線照射を行うように制御することができる。すなわち、弾力的な患者表面の位置をリアルタイムで適切に評価しつつ、呼吸でどのように患者の胸部が上昇するかをリアルタイムで考慮する。これに、いわゆる４Ｄ放射線照射を行うことができる。４Ｄ−ＣＴデータを用いて、計測された座標点からの、呼吸による患者胸部の上昇量を求めることもできる。

また別の構成によれば、評価／制御装置が、放射線装置の中心ビームとの交差点において患者表面と交差するレーザ線の座標を求め、これから、焦点−皮膚間の距離を求めるよう構成することができる。焦点−皮膚間の距離は、放射線装置の焦点からアイソセンター（一般に、座標系の原点）までのベクターに沿う、放射線装置の焦点から患者表面までの距離により画定される。焦点−皮膚間の距離は、放射線治療において重要なパラメータである。

また別の構成によれば、ルームレーザのうち少なくとも１つが、放射線室内の患者台および／または放射線装置表面上にレーザ線を照射し、少なくとも１つのカメラが、前記少なくとも１つのルームレーザにより患者台および／または放射線装置表面上に照射されたレーザ線を検出するよう構成することができ、また、評価／制御装置が、放射線治療中に、リアルタイム三角測量法によりカメラが検出した計測値に基づいて、患者台および／または放射線装置表面上に照射されたレーザ線に沿う座標点を求めるよう構成することができる。さらに関連の構成では、評価／制御装置が、患者台および／または放射線装置表面上に照射されたレーザ線に沿う特定された座標点を、目標座標点と比較し、この特定された座標点と目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に、警報信号、特に、衝突警報信号を発するよう構成することができる。目標座標点は、たとえば、放射線治療計画中に決定し記憶装置に保存しておくことができる。また、評価／制御装置が、放射線治療中に特定された、患者台および／または放射線装置表面上に照射されたレーザ線に沿う座標点を、記憶装置に保存し、放射線治療の情報管理に用いるよう構成することができる。

既に説明したように、放射線装置のヘッド、すなわちガントリは、固定面内で３６０°回転させることができる。この回転運動中に、様々な位置で、ガントリの大きな重量が、回転運動の正確性に様々な影響を与える。始めに説明したように、このように回転運動が不正確であると、放射線照射の正確性にも望ましくない影響を与える。一般に伸展可能なＸ線管や、対向配置される画像検出装置の重量が加わることでさらに不正確になる。患者台は一般に、直進運動および回転運動のどちらも可能である。台上の患者の位置および重量次第で、各特定位置からずれる可能性があり、始めに説明したように、これもまた放射線照射結果に望ましくない影響を与える。

上述の構成の場合、ルームレーザによって、放射線装置および／または患者台の位置は、リアルタイムで継続して求める。放射線室内のその他の物体も同様に監視することができ、たとえば衝突を回避することができる。三角測量によって求めた、各照射レーザ線の座標からだけでは、室内の物体位置について必ずしも十分な情報は得られない。このため、たとえばガントリなどの監視対象の、たとえば物体表面上の点の３Ｄ座標を、特に３Ｄ−ＣＡＤデータの形で、または初期計測から、知っておく必要がある。たとえば、ガントリの回転角は、評価／制御装置のソフトウェア内に保存される数学的な検索アルゴリズムにより求められる。仮想レーザ照射線の理論的に求められる座標が、三角測量により度量光学的に求められるレーザ照射線の座標と同一の値となる。評価する照射線が多いほど、迅速に位置特定を行うことができる。放射線室内の物体位置は、リアルタイムで、一般に知られる数学的方法で、評価／制御装置のソフトウェアにより、放射線室内の物体の、既知の初期位置と、それらの既知の３Ｄ可動度および３Ｄ表面とを評価することにより、求めることができる。

度量光学的に求めた、放射線室内の、患者以外のその他の物体の位置を、記憶装置における情報管理に考慮することで、患者が一回の分割照射で受けた有効な放射線線量を正確に求め、たとえば追加の放射線治療の設定時に考慮に入れることができる。

計測した３Ｄ座標を所定の物体に割り当てる、すなわち、カメラが計測しているのは計測対象上のレーザ線の座標なのか、それとも別の物体上のレーザ線の座標なのか、という問題がある。この問題の解決法は二通りある。第１の方法では、計測対象を較正の枠内で様々な位置に移動させて、対応するレーザ照射線を受信し保存する。続いて行う計測中に、計測したレーザ線を保存されたものと比較し、計測中の現在の位置を、経験的に行われる物体の所定位置を所定レーザ線に割り当てに基づき、マッチングプロセスにより結論づける。第２の方法としては、たとえば異なる反射率など、物体の様々な表面の性質を評価することができる。異なる物体に異なる種類のコントラストマーキングを付し、評価の枠内で異なる物体を区別することもまた考えられる。

また別の構成によれば、少なくとも４つのルームレーザが設けられ、少なくとも４つのルームレーザのうち２つが、患者台の対向する両側に配されて、それぞれが、患者台上に横たわる患者上に一本の横方向の水平レーザ線と一本の横断線とを照射し、また、少なくとも４つのルームレーザのうち少なくとも２つが、患者台の上部に配されて、そのうちの１つが、患者台上に横たわる患者上に少なくとも一本の横断線を照射し、そのうちの１つが、患者台上に横たわる患者上に長手方向線を照射することができる。

したがって、患者台の側方に配された第１および第２ルームレーザが、２つの扇形の、互いに直角な面状のレーザ光を発する。患者台の長手方向両側に互いに対向して配されるこれら２つのルームレーザから発せられる面状のレーザ光はそれぞれ一対で同一平面内にあるとよい。患者台の上部に配されて横断線を発する第３ルームレーザは、該横断線を発している扇形の面状レーザ光に加えて、これに直角の扇形の面状レーザ光を発してもよく、これにより（患者台の上部に配される第４ルームレーザの面状レーザ光と同様に）、患者の身体上に長手方向線を発する。これら３つのルームレーザの面状レーザ光は、放射線装置のアイソセンターにおいて交差しているとよい。これらのルームレーザは、長手方向、横断方向、各側から水平横方向（冠状）の３つの線を患者表面上に照射する。このため、患者表面上には、（横方向左右と上部の）３つの交差部が生じる。初めの３つのルームレーザ（左右および上部）の原点は、同一平面上にあることができる。そこで、これら３つのルームレーザは、患者台の長手方向軸に対して垂直に進行する面内に配される。第４ルームレーザは、第３ルームレーザと同様に、患者台上方に配することができる。この第４ルームレーザは、特に、１つのレーザ線のみを発するもので、その原点は、他のルームレーザのように、患者台の長手方向軸に対して垂直に進行する同一の面内に配されてはいるのではなく、患者台の長手方向にオフセットしている。ただし、第４ルームレーザの面状レーザ光も、その他のルームレーザが生成する面状レーザ光の交差部を通って進行する。また、この第４ルームレーザが生成する面状レーザ光は、長手方向線を発する第３ルームレーザ（天井レーザ）の面状レーザ光と同一面内に存在する。レーザの広がりが大きいため、ルームレーザはそれぞれ、放射線装置および患者台などの、放射線室内の患者周辺の物体にもレーザ線を照射する。放射線装置がいずれの位置にあっても、交差部を患者の身体上に照射することができるはずである。ガントリが上部（ゼロ）位置にあるときは、第３ルームレーザがこれの陰になるため、代わりに第４ルームレーザが長手方向線の照射を行い、この場合でも、患者身体の上面側に交差部を位置させることができるようにする。

側方の第１および第２ルームレーザおよび／または上方の第３ルームレーザがそれぞれ１つのレーザ源からなり、適切なレンズを介して、２つの互いに直角な面状レーザ光を発するようにすることができる。また、側方の第１および第２ルームレーザおよび／または上方の第３ルームレーザがそれぞれ２つのレーザ源からなり、各自が、互いに直角な面状レーザ光のそれぞれ１つを発するようにすることもできる。この場合、２つのレーザ源は、共通のハウジング内に配しても、空間的に離間させて別々のハウジング内に配してもよい。

さらなる構成によれば、それぞれが、少なくとも２つのルームレーザにより照射されるレーザ線を検出するよう構成された少なくとも２つの、特に高解像度カメラを設けることができる。カメラはたとえばＣＣＤカメラまたは類似の光学センサとすることができる。もちろん、このようなカメラを２つ以上設けてもよい。

本発明に係るシステムは、本発明に係る方法を実施するのに適したものとすることができる。したがって、本発明に係る方法は、本発明に係るシステムによって実施することができる。

本発明の実施形態例を、図面を参照しつつ以下に詳述する。図中では以下を概略図示している。

第１の動作状態における本発明に係るシステム。 第２の動作状態における図１のシステム。 第３の動作状態における図１のシステムの各部。 第４の動作状態における図１に示すシステムの各部。 患者の正しい位置決めを説明する例図。 図５における患者の正しくない位置決めを説明する例図。

図面において、別段特定しない限り、同一の参照符号は同一の部材を指す。図１に非常に簡単に示している本発明に係るシステムは、患者台１０を備え、この上に、図１で円筒形で示す患者１２を支持することができる。患者台１０は脚部１４を介して床上に設置される。図示しない駆動部により、患者台１０は、長手方向および横断方向に直進させるように、また、縦軸および横軸回りに回転させるように移動させることができる。さらに、システムは、放射線装置１６として、一般に知られているように、患者台１０回りを３６０°回転させることができる直線加速器を備える。

さらに、本発明に係るシステムは、放射線室内に恒久的に設置された複数のルームレーザを備える。図示例では第１および第２の側方ルームレーザ１８、２０が、患者台１０の長手方向の両側において、放射線室の壁に設置されている。また、第３ルームレーザ２２および第４ルームレーザ２４が、患者台１０の上方に、図示例では放射線室の天井に固定されている。各ルームレーザ１８、２０、２２、２４は、自身が照射する少なくとも１つのレーザ線に対して直角に移動させることができる。第１および第２ルームレーザ１８、２０はいずれも側方に設置され、一方で、患者の身体１２と、患者台１０および放射線装置１６上に、鉛直方向のレーザ線２６、２８を照射する。この目的で側方ルームレーザ１８、２０が発する扇形の面状レーザ光は、互いに同一の面内に存在している。上部の第３ルームレーザ２２もまた、これと同一面内に延びる面状レーザ光を発し、これにより、側方ルームレーザ１８、２０とともに、いわゆる横断線を形成する。横断線を発している第３ルームレーザ２２のレーザ光の面は、鉛直レーザ線２６、２８を発している側方ルームレーザ１８、２０のレーザ光の面と同一の面内に存在している。また、側方に設置された第１および第２ルームレーザ１８、２０によって、それぞれ１つの水平レーザ線３２が、患者の身体１２および放射線装置１６上に照射される。この目的で第１および第２側方ルームレーザ１８、２０が発する扇形の面状レーザ光も、互いに同一の面内に存在している。上部の第３ルームレーザ２２もまた、第２の面状のレーザ光を発しており、図示例では、患者の身体１２と、患者台１０および放射線装置１６上に、長手方向線３０を照射している。上部の第４ルームレーザ２４は、第３ルームレーザ２２とともに、患者の身体１２と、患者台１０および放射線装置１６上に、長手方向線３０を照射する。長手方向線３０を形成している第３および第４ルームレーザ２２、２４による面状のレーザ光は、互いに同一の面内に存在している。すなわち、ルームレーザ１８、２０、２２の発生源は、患者台１０の長手方向軸に対して垂直に進行する同一の面内に存在することが分かる。これに対して、第４ルームレーザ２４は、ルームレーザ１８、２０、２２に対して、患者台１０の長手方向にオフセットされている。これにより、放射線装置１６がいずれの回転位置にあっても、患者の身体１２上にレーザ線の交差部を照射することができる。ルームレーザ１８、２０、２２、２４の面状レーザ光は、放射線装置１６のアイソセンター内で交差する。

さらに、本発明に係るシステムは、図示例において、２つの高解像度カメラ３４、３６を備える。カメラはたとえばＣＣＤカメラとすることができる。カメラ３４、３６は、ルームレーザ１８、２０、２２、２４により照射されるすべてのレーザ線を協働して検出可能なように配列されている。符号３８は、カメラ３４、３６およびルームレーザ１８、２０、２２、２４と適切な配線（詳しくは図示せず）により接続された、本発明に係るシステムの評価／制御装置を示す。評価／制御装置３８は、上述のようにしてレーザ線を発するためにルームレーザ１８、２０、２２、２４を制御することができる。また、評価／制御装置３８は、カメラ３４、３６により記録された計測データをダウンロードすることができる。評価／制御装置３８はこれに基づき、放射線治療中にリアルタイム三角測量法により、患者の身体１２表面に照射されるレーザ線に沿った３Ｄ座標点を求め、これを目標座標点と比較する。これは、先に述べた方法で行うことができる。これに基づき、評価／制御装置３８は、たとえば、先に述べた方法で、許容範囲外のずれを視覚化したり、患者の身体１２を再位置決めしたりするために、配線を介し（図示せず）適切な方法で患者台１０を制御するなど、さらなる対策を行うことができる。

さらに、評価／制御装置３８は、先に述べた方法で、患者台１０表面および／または放射線装置１６表面上に照射されるレーザ線を、その３Ｄ座標点について評価することもできる。許容範囲外のずれをここで求めることもでき、既に説明した対策を講じてもよい。

また、評価／制御装置３８は記憶装置を備え、ここに、放射線治療中に求めた座標点を保存し、放射線治療の情報管理や、該当する場合は、さらなる放射線治療の調整に用いる。

図２に示す動作状態では、放射線室内にさらなる物体４０が配され、この場合は、レーザ線３２はこの物体４０も通過している。これは、評価／制御装置３８により３Ｄ座標点を特定することで順に求めることができ、たとえば、放射線装置１６がその回転中に物体４０と衝突しそうな場合は、衝突を警告する警報を発することができる。緊急の場合には、評価／制御装置３８によって放射線治療を中断させ、衝突を避けることもできる。

図３に、放射線装置１６を一部透明に表し、ごく簡単な図で、初期位置から回転したときの影響を説明している。図から分かるように、特にレーザ線２６の形状および室内の位置が変化する。これは、ルームレーザ１８、２０、２２、２４およびカメラ３４、３６とともに、評価／制御装置３８により検出することができる。放射線装置１６の各回転角度は、これに基づいて、先に述べた方法で決定することができる。放射線装置１６の重量によって生じるずれもまた、円状移動方向から求められ、情報管理用に記憶装置に保存することができる。

図４に、患者台１０の初期位置からの位置変化の影響を一部透明で示している。この位置変化によって、特にレーザ線２６、また、レーザ線３０（図４では図示せず）の線形状および位置が変化するが、これは説明した通り本発明に係る方法で特定することができる。この位置ずれもまた、記憶装置内で情報管理することができる。

図５および図６に基づき、本発明に係る患者位置監視方法について簡単に説明する。ＣＴ画像から得られた患者頭部断面５０をそれぞれ画像左半分および画像右半分で示している。符号５２は、それぞれ、本発明に係る方法またはそれぞれ本発明に係るシステムにより求められた座標線を白色で示し、この線は、左側は横断面、右側は縦断面の、放射線治療中に実際に計測した患者頭部の表面を表す。レーザ線５２の目標座標は、それぞれ、ＣＴ断面図５０の患者頭部表面から特定される。本発明に係る評価／制御装置３８は、線５２に沿った座標点の計測値を、これらの目標座標と比較する。図５は、目標座標に沿う患者の正しい位置を示し、特に、患者頭部の被照射部が、放射線装置１６のアイソセンター内に位置している。図６では、レーザ線５２に沿う座標点の計測値が、ＣＴ断面図の表面により形成される目標座標からずれていることが分かり、特に、図６に示す例では、患者の位置が高すぎる。このずれを図６では矢印５４で示している。たとえば評価／制御装置３８により自動で制御して患者台１０を移動させることで、リアルタイムで計測されるレーザ線５２の座標がＣＴ断面図から得られる目標座標と一致するまで、患者の身体を下降させることができる。

Claims (27)

1. 放射線治療用放射線室内の物体位置を特定するシステムであって、前記放射線室内に配され、それぞれが、患者の位置決めのために、前記放射線室内の患者台（１０）上に位置する患者の表面上に、少なくとも１つのレーザ線を照射するよう構成された、複数のルームレーザ（１８、２０、２２、２４）と、前記ルームレーザ（１８、２０、２２、２４）のうち少なくとも１つにより前記患者の表面上に照射された少なくとも１つのレーザ線を検出するよう構成された少なくとも１つのカメラ（３４、３６）と、放射線治療中に前記患者の表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を、リアルタイムの三角測量法により前記カメラ（３４、３６）によって検出された計測値に基づいて求め、求めた座標点を、患者の位置決めのために、目標座標点と比較するよう構成された評価／制御装置（３８）と、を備え、前記評価／制御装置は、前記放射線治療の情報管理に用いるために前記放射線治療中に求めた前記座標点を保存する記憶装置をさらに備える、システム。
2. 前記目標座標点は、前記患者のＣＴ画像、または、前記放射線治療前に行われたその他の適切な参考画像処理に基づき求められたもので、前記評価／制御装置の前記記憶装置に保存されていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記目標座標点は、少なくとも１つの面が前記患者の被照射領域の中心を通り、好適には、互いに直角に位置する２つまたは３つの面が前記患者の被照射領域の中心で交差している、前記ＣＴ画像またはその他の適切な参考画像処理の枠内で特定された、前記患者の表面の交差座標点から求めたものであることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記目標座標点は、放射線治療前に、前記患者の被照射領域を放射線装置のアイソセンター内に位置決めした後に、画像処理によって求めたものであり、前記患者の表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を、リアルタイムの三角測量法により前記カメラ（３４、３６）によって検出した計測値に基づき、前記評価／制御装置（３８）により特定し、このようにして求めた座標点を、前記評価／制御装置の記憶装置に目標座標点として保存することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 放射線治療中に特定される前記座標点、および、任意で前記目標座標点を、リアルタイムで表示する表示装置をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、前記特定された座標点と前記目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に警報信号を発し、および／または、前記患者台（１０）の移動制御を始動することにより患者位置矯正を行うよう構成されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、放射線治療中の前記患者の呼吸運動またはその他の運動を捉えるよう構成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、前記患者の特定の呼吸位置またはその他の運動の位置においてのみ放射線照射を行うよう前記放射線装置を制御するよう構成されたことを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、前記放射線装置の中心ビームと前記患者の表面との交差点における、２つのレーザ線の交差点座標を求め、これから、焦点−皮膚間の距離を求めるよう構成されたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記ルームレーザ（１８、２０、２２、２４）のうち少なくとも１つが、前記放射線室内の前記患者台（１０）および／または放射線装置表面上にレーザ線を照射し、少なくとも１つのカメラ（３４、３６）が、前記少なくとも１つのルームレーザ（１８、２０、２２、２４）により前記患者台（１０）および／または放射線装置表面上に照射された前記レーザ線を検出するよう構成され、前記評価／制御装置（３８）が、放射線治療中に、リアルタイム三角測量法により前記カメラ（３４、３６）が検出した計測値に基づいて、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を求めるよう構成されたことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記レーザ線に沿う前記特定された座標点を、目標座標点と比較し、前記特定された座標点と前記目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に、警報信号、特に、衝突警報信号を発するよう構成されたことを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記評価／制御装置（３８）が、さらに、前記放射線治療中に特定された、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を、前記記憶装置に保存し、放射線治療の情報管理に用いるよう構成されたことを特徴とする、請求項１０または１１に記載のシステム。
13. 少なくとも４つのルームレーザ（１８、２０、２２、２４）が設けられ、前記少なくとも４つのルームレーザ（１８、２０、２２、２４）のうち２つが、患者台（１０）の対向する両側に配されて、それぞれが、患者台（１０）上に横たわる患者上に一本の横方向の水平レーザ線と一本の横断線とを照射し、また、前記少なくとも４つのルームレーザ（１８、２０、２２、２４）のうち少なくとも２つが、前記患者台（１０）の上部に配されて、そのうちの１つが、前記患者台（１０）上に横たわる患者上に少なくとも一本の横断線を照射し、そのうちの１つが、前記患者台（１０）上に横たわる患者上に長手方向線を照射することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記側方ルームレーザ（１８、２０）がそれぞれ２つのレーザ源を備え、一方が前記横方向水平レーザ線を、他方が前記横断線を、前記患者台（１０）上に横たわる前記患者上に照射することを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
15. 少なくとも２つのカメラ（３４、３６）が設けられ、それぞれが、少なくとも２つのルームレーザ（１８、２０）により照射される前記レーザ線を検出するよう構成されたことを特徴とする、請求項１３または１４に記載のシステム。
16. 放射線治療用放射線室内における物体の位置特定方法であって、前記放射線室内の患者台（１０）上に位置する患者の表面上に照射される少なくとも１つのレーザ線を少なくとも１つのカメラ（３４、３６）で検出し、前記患者の表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を、放射線治療中に、リアルタイムの三角測量法により前記カメラ（３４、３６）によって検出された計測値に基づいて求め、患者の位置決めのために、目標座標点と比較し、前記放射線治療中に求めた前記座標点を、前記放射線治療の情報管理用に保存する、方法。
17. 前記目標座標点は、前記患者のＣＴ画像、または、前記放射線治療前に行われたその他の適切な参考画像処理に基づき求められ、前記放射線治療中に求められた前記座標点と比較するために保存されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記目標座標点は、少なくとも１つの面が前記患者の被照射領域の中心を通り、好適には、互いに直角に位置する２つまたは３つの面が前記患者の被照射領域の中心で交差している、ＣＴ画像またはその他の適切な参考画像処理の枠内で特定された、前記患者の表面の交差座標点から求めたものであることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 前記目標座標点は、放射線治療前に、前記患者の被照射領域を前記放射線装置（１６）のアイソセンター内に位置決めした後に、画像処理によって求めたものであり、前記患者の表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を、リアルタイムの三角測量法により前記カメラ（３４、３６）によって検出した計測値に基づいて求め、このようにして求めた座標点を、目標座標点として保存することを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 放射線治療中に特定される前記座標点、および、任意で目標座標点を、リアルタイムで表示装置上に表示することを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記特定された座標点と前記目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に警報信号を発し、および／または、前記患者台（１０）の移動制御を始動することにより患者位置矯正を行うことを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 放射線治療中の前記患者の呼吸運動またはその他の運動を捉えることを特徴とする、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記放射線装置（１６）を、前記患者の特定の呼吸位置またはその他の運動の位置においてのみ放射線照射を行うよう制御することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
24. 前記放射線装置（１６）の中心ビームと前記患者の表面との交差点における、２つのレーザ線の交差点座標を求め、これを用いて、焦点−皮膚間の距離を求めることを特徴とする、請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. ルームレーザ（１８、２０、２２、２４）のうち少なくとも１つが、前記放射線室内の前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に少なくとも１つのレーザ線を照射し、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記少なくとも１つのレーザ線を、カメラ（３４、３６）により検出し、放射線治療中に、リアルタイム三角測量法により前記カメラ（３４、３６）が検出した計測値に基づいて、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記レーザ線に沿う座標点を求めることを特徴とする、請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記レーザ線に沿う前記特定された座標点を、目標座標点と比較し、前記特定された座標点と前記目標座標点との間に許容範囲外のずれがある場合に、警報信号、特に、衝突警報信号を発することを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 前記放射線治療中に特定された、前記患者台（１０）および／または放射線装置（１６）表面上に照射された前記少なくとも１つのレーザ線に沿う座標点を、前記放射線治療の情報管理用に保存することを特徴とする、請求項２５または２６に記載の方法。