JP2018501849A

JP2018501849A - スマート患者映像獲得装置

Info

Publication number: JP2018501849A
Application number: JP2017530182A
Authority: JP
Inventors: オシン，ドン; ドホ，ヒョン
Original assignee: エイチディーエックスコーポレーション
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2018-01-25
Also published as: KR101648897B1; US20170340296A1; KR20160066388A; WO2016088955A1

Abstract

本発明は、２次元映像獲得機能と３次元映像獲得機能が一つの装備に統合的に具現されるように構成されて費用と設置空間を最小化できるスマート患者映像獲得装置に関するもので、本発明に係るスマート患者映像獲得装置は、円筒状の開口部が形成されているガントリーと；前記ガントリーに１８０度間隔で離隔して設置され、ガントリーの円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリーの開口部内側に収容された被治療者の周囲を回転しながら３次元映像を獲得するＣＴ用Ｘ線管および曲面型のＣＴ用Ｘ線検出器と；前記ガントリーに１８０度間隔で離隔して設置され、前記ＣＴ用Ｘ線管およびＣＴ用Ｘ線検出器とともに前記ガントリーの円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリーの開口部内側に収容された被治療者に対する２次元透視映像を獲得する２次元Ｘ線管および２次元Ｘ線検出器と；前記ＣＴ用Ｘ線管およびＣＴ用Ｘ線検出器と、前記２次元Ｘ線管および２次元Ｘ線検出器をガントリーの円周方向に沿って同時に回転させる回動手段と；前記ガントリーの一側に前記開口部の内外側に水平移動可能に設置され、被治療者が載置されるカウチを含むことを特徴とする。

Description

本発明は一般的な患者を治療する際に、２次元映像と３次元映像を同時に獲得できるだけでなく、癌の治療などのシミュレーション治療計画に最適化された映像を獲得できる装置に関するもので、より詳細には被治療者の２次元映像を通じての最適化された範囲の映像を獲得して診断および放射線治療計画に活用するとともに、放射線治療前に放射線治療位置を容易に移動して確認することができ、２次元一般映像、３次元ないしは４次元（呼吸連動）の治療計画用の映像など、患者の映像情報を一つの装置で獲得できるスマート患者映像獲得装置に関するものである。

一般に放射線治療はＣＴシミュレータ（ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）を利用したＣＴ撮影と、ＣＴ映像に基づいた治療計画の設定（ｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｎｉｎｇ）、２次元Ｘ線シミュレータを利用した撮影および２次元映像に基づいた治療計画の設定（ｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｎｉｎｇ）、そして実際の放射線治療で構成される。

ＣＴシミュレータは回転するＸ線管と検出器を利用して人体内部を断面に切り出して映像化する装置である。このＣＴシミュレータによって撮影されたＣＴ映像は一般のＸ線上では見ることができない軟部組織（血液、脳脊髄液、灰白質、白質、腫瘍など）の小さい差も記録することができ、得られたデータを再構成して３次元の映像を作り出すことができる。

通常ＣＴ撮影は、一般のＸ線撮影とは違って円筒の孔のある大きな機械に人が入って横になると、円筒の外側でＸ線発生装置が人を中心に円形に回りながら撮影する。一般のＸ線撮影時は前後の複数の映像が重なって見えるのに対してＣＴ撮影をすると身体の一定部位の断層面像表示する映像装置で人体の多くの角度で透過したＸ線をコンピュータで測定し、人体の断面に対する吸収値を再構成して映像で表示する映像装備である。

ところが、従来はＣＴシミュレータと２次元Ｘ線シミュレータがそれぞれ個別装備で製作されて使われていたため、ＣＴシミュレータと２次元Ｘ線シミュレータを別途購入することによる費用の増加と設置空間の増加、患者を移動させることによる不都合な点などの問題があった。

このような問題を解決するためのものとして、日本公開特許平１０−１７９５６５号にはＣＴシミュレータと２次元Ｘ線シミュレータを９０度角度で隣接して配置し、患者が載置される載置台が垂直軸を中心に回転するように構成して、患者をCTシミュレータと対応する位置と２次元Ｘ線シミュレータと対応する位置に移動しながらシミュレーション治療および治療計画を樹立できる「治療計画装置」が開示されている。

しかし、前記のような従来の治療計画装置は依然としてCTシミュレータと２次元Ｘ線シミュレータがそれぞれ個別体で製作されなければならないため、費用の増加および設置空間の増加の問題が依然として残っている。

また、映像医学科で一般的に獲得する２次元Ｘ線映像の獲得時に映像獲得Ｘ線管が回転しないため、患者を動かして映像を獲得する不都合な点がある。

本発明は前記のような問題を解決するためのもので、本発明の目的は患者に対する２次元の映像獲得機能と、３次元ないしは４次元（呼吸連動）のＣＴ映像獲得機能を一つの装備で具現できるようにして、費用と設置空間を最小化できるスマート患者映像獲得装置を提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明に係るスマート患者映像獲得装置は、円筒状の開口部が形成されているガントリーと；前記ガントリーに１８０度間隔で離隔して設置され、ガントリーの円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリーの開口部内側に収容された被治療者の周囲を回転しながら３次元映像を獲得するＣＴ用Ｘ線管および曲面型のＣＴ用Ｘ線検出器と；前記ガントリーに１８０度間隔で離隔して設置され、前記ＣＴ用Ｘ線管およびＣＴ用Ｘ線検出器とともに前記ガントリーの円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリーの開口部内側に収容された被治療者に対する２次元透視映像を獲得する２次元Ｘ線管および２次元Ｘ線検出器と；前記ＣＴ用Ｘ線管およびＣＴ用Ｘ線検出器と、前記２次元Ｘ線管および２次元Ｘ線検出器をガントリーの円周方向に沿って同時に回転させる回動手段と；前記ガントリーの一側に前記開口部の内外側に水平移動可能に設置され、被治療者が載置されるカウチを含むことを特徴とする。

本発明のスマート患者映像獲得装置はガントリーに３次元ないしは４次元のＣＴ映像を獲得する機能を遂行するＣＴ用Ｘ線管およびＣＴ用Ｘ線検出器と、２次元映像を獲得する２次元Ｘ線管および２次元Ｘ線検出器が統合されて共に回転運動するように構成されており、２次元映像獲得機能と３次元（または４次元）ＣＴ映像獲得機能を選択的に遂行することができる。

したがって、映像獲得装備の製造および購入、運営に伴われる費用を節減することができ、装備の設置空間および遮蔽施設を大幅に縮小できる効果がある。

また、患者を装備と装備に移動せず、一つの装備で二つの映像獲得機能を遂行することができ、２次元Ｘ線管と検出器が回転しながら２次元映像を獲得することができるため、被治療者および治療者の便宜性を向上させることができる効果もある。

本発明の一実施例に係るスマート患者映像獲得装置を示した図面。図１のスマート患者映像獲得装置の正面図。図１のスマート患者映像獲得装置の縦断面図。図１のスマート患者映像獲得装置の横断面図。本発明の他の実施例に係るスマート患者映像獲得装置を示した正面図。

以下、添付された図面を参照して本発明に係るスマート患者映像獲得装置の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例に係るスマート患者映像獲得装置を示したものであり、この実施例のスマート患者映像獲得装置は、円筒状の開口部１１が形成されているガントリー１０と、前記ガントリー１０に互いに向かい合うように設置されているＣＴ用Ｘ線管２１および曲面型のＣＴ用Ｘ線検出器２２と、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２の間で互いに向かい合うように設置されている２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２と、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２をガントリー１０の円周方向に沿って同時に回転させる回動手段と、前記ガントリー１０の一側に前記開口部１１の内外側に水平移動するように設置されて被治療者が載置されるカウチ４０および、前記ガントリー１０を地面に対して垂直な軸を中心に両側に一定の角度範囲で往復回転させるヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）回動手段を含んで構成される。

前記カウチ４０は被治療者が載置されるベッド４１が地面に対して水平方向にスライディングするように構成されるが、このようなカウチ４０は既存のＣＴシミュレーション装置に設置される公知のカウチ４０をそのまま採用して構成され得るため、その詳細な構成および作動に対する説明は省略する。

前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２は前記ガントリー１０に１８０度間隔で離隔して向かい合うように設置され、前記回動手段によってガントリー１０の円周方向に沿って回転運動する。前記ＣＴ用Ｘ線検出器２２は曲面に形成される。

前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２はガントリー１０の開口部１１内側に収容された被治療者の周囲を回転しながら３次元ＣＴ映像を獲得するように構成されるが、平面および立体映像断面、多面多角映像再構成（ＤＲＲ）および体表面、腫瘍および主要臓器の立体輪郭と大きさ、形状などを正確に照準することができる。また、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２は必要に応じて呼吸連動システムであるＡＮＺＡＩＳｙｓｔｅｍと一緒に運営して呼吸連動放射線治療用４次元映像を獲得するように構成され得る。

前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２は前記ガントリー１０に１８０度間隔で離隔して向かい合うように設置され、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２とそれぞれ一定の角度離隔した位置に配置されるが、この実施例で前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２と、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２は９０度間隔に配置されるが、その配置間隔は制限されない。

前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２は、前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２とともに回動手段によって前記ガントリー１０の円周方向に沿って回転して、２次元Ｘ線撮影を遂行する時に定められた撮影位置、すなわちガントリー１０の上端の頂点に位置するようになる。前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２はガントリー１０に固定された状態でガントリー１０の開口部１１内側に収容された被治療者を撮影して２次元透視映像を獲得する。前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２により獲得された２次元映像は放射線治療時には放射線治療計画および治療位置座標を確認して、正確かつ安全な放射線治療を可能にする。

前記ガントリー１０の中心点から前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２までの距離（Ｄ２）はガントリー１０の中心点から前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２までの距離（Ｄ１）より遠く設定される。例えば、ガントリー１０の中心点から前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２までの距離（Ｄ１）はそれぞれ８５ｃｍであり、ガントリー１０の中心点から前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２までの距離（Ｄ２）はそれぞれ１００ｃｍに設定される。

前記回動手段は前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と、前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２をガントリー１０の円周方向に沿って同時に回転させるように構成される。この実施例で前記回動手段は、前記ガントリー１０に円周方向に沿って延長されて形成されたリング形態のガイドレール５１と、前記ガイドレール５１に沿って回転するように設置されて前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２が設置される稼動板５２と、前記稼動板５２に結合されたリング形態の従動ギア５３と、前記ガントリー１０の一側に前記従動ギア５３と噛合われるように設置された駆動ギア５４と、前記駆動ギア５４を回転させる駆動モーター５５を含んで構成される。

したがって、前記駆動モーター５５に制御信号が印加されて駆動モーター５５が動作すると、前記駆動ギア５４が駆動モーター５５の動力の伝達を受けて回転し、駆動ギア５４と噛合われた従動ギア５３および稼動板５２が回転力の伝達を受けてガイドレール５１に沿って回転する。このような稼動板５２の回転によって稼動板５２に設置されたＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２が同時に回転運動することになる。前記稼動板５２がガイドレール５１に沿って円滑に回転するように前記稼動板５２の一端部にはガイドレール５１に沿って転動するローラ５６またはベアリングが設置されることが好ましい。

一方、前述したように、本発明のスマート患者映像獲得装置はガントリー１０が地面に対して垂直な軸を中心に両側に一定の角度範囲でヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）運動できるように構成される。このようなガントリー１０のヨーイング回転運動を発生させるためのヨーイング回動手段は、図３および図４に図示したように、ベース６１と、前記ベース６１に垂直に延長されてベース６１に対して回転運動するように設置され、上端部が前記ガントリー１０の下端部と連結された回転軸部６２と、前記回転軸部６２に結合された動力伝達部材６３と、前記動力伝達部材６３を通じて回転軸部６２に回転力を伝達するヨー運動用モーター６４を含んで構成され得る。

前記動力伝達部材６３はスパーギアやかさ歯車、はすば歯車、ウォームギアなどのギアが使用され得るが、その他にもタイミングベルトやチェーンなどの公知の動力伝達機構が使用されてもよい。

このように、ガントリー１０が紙面に対して垂直な軸を中心に一定の角度でヨーイング運動できるように構成されると、必要に応じて前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２、または２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２に対する被治療者の相対位置を多様に可変させて映像を獲得することができるので、多様かつ正確な治療計画を樹立することができる。

前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と、前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２、回動手段、ヨーイング回動手段の作動を制御するためのコントローラーは一つのコンソールに統合されて構成されることが好ましい。

このように構成された本発明のスマート患者映像獲得装置は次の通りに作動する。

被治療者がカウチ４０に載置された状態でカウチ４０のベッド４１を水平移動させてガントリー１０の開口部１１内側に収容されるようにする。前記カウチ４０のベッド４１はＣＴ撮影が開始されると一定の速度で開口部１１内側に水平移動する。この時、前記回動手段の駆動モーター５５が作動して、ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２がガントリー１０の円周方向に沿って定められた角度範囲（例えば１８５°）内で一定の速度で往復回転しながら撮影することによって、被治療者に対する３次元ＣＴ映像を獲得する。

前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２が回転運動する間、前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２も共に回転運動するが、２次元Ｘ線管３１を通じてはＸ線が放出されない。

このように、ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２によるＣＴ映像が獲得されると、再びカウチ４０のベッド４１を指定された位置に水平移動させる。そして、回動手段の駆動モーター５５を動作させて２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２をガントリー１０の指定された撮影位置に移動させる。

前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２が指定された位置に整列すると、２次元Ｘ線管３１を通じてＸ線を放出して被治療者に対する２次元透視映像を獲得して被治療者に対する一般的な治療計画または放射線治療計画を樹立する。

前記ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２による３次元（または４次元）ＣＴ映像獲得過程と、前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２による２次元映像獲得過程は逆順で遂行されることもある。すなわち、２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２による２次元映像獲得が先に実行され、次いでＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２による３次元（または４次元）ＣＴ映像獲得を遂行することもできる。または、必要に応じて２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２による２次元映像獲得と、ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２による３次元（または４次元）ＣＴ映像獲得のうちいずれか一つだけを選択して遂行することもできる。

一方、前述した実施例では、ＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と、前記２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２が一つの稼動板５２にガントリー１０の中心点からの距離がそれぞれ異なるように設置された。

しかし、図５に他の実施例として図示したように、互いに異なる直径を有する２個の第１、２稼動板５２ａ、５２ｂをガントリー１０内に回転可能に設置し、小さい直径の第１稼動板５２ａにＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２を設置し、大きい直径の第２稼動板５２ｂに２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２を設置して、それぞれのＸ線管およびＸ線検出器とガントリー１０の中心点との距離がそれぞれ相異するように構成することもできる。

この時、前記第１、２稼動板５２ａ、５２ｂは、互いに結合されて一つの駆動モーター（５５；図３参照）により共に回転するように構成することもできるが、第１、２稼動板５２ａ、５２ｂのそれぞれに従動ギア５３（図３参照）と駆動ギア５４（図３参照）および駆動モーター５５（図３参照）を別途設置して、第１、２稼動板５２ａ、５２ｂが互いに独立的に回転するようにすることもできるであろう。

このように本発明のスマート患者映像獲得装置は、ガントリー１０にＣＴシミュレータの機能を遂行するＣＴ用Ｘ線管２１およびＣＴ用Ｘ線検出器２２と、２次元Ｘ線シミュレータの機能を遂行する２次元Ｘ線管３１および２次元Ｘ線検出器３２が統合されて共に回転運動するように構成されて、ＣＴシミュレーション機能と２次元Ｘ線シミュレーション機能を選択的に遂行することができる。

したがって、シミュレーション装備の購入による費用を節減することができ、装備の設置空間を大幅に縮小できる利点がある。また、患者を装備と装備に移動せず、一つの装備で二つのシミュレーションを遂行することができるので、被治療者および治療者の便宜性を向上させることができる。

以上、本発明を実施例を参照して詳細に説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば前記で説明した技術的思想を逸脱しない範囲内で多様な置換、付加および変形が可能であることは当然であり、このような変形された実施形態も下記に添付した特許請求の範囲によって定められる本発明の保護範囲に属するものと理解されるべきである。

本発明は患者の映像情報を獲得するための医療装備に適用され得る。

Claims

円筒状の開口部（１１）が形成されているガントリー（１０）と；
前記ガントリー（１０）に１８０度間隔で離隔して設置され、ガントリー（１０）の円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリー（１０）の開口部（１１）内側に収容された被治療者の周囲を回転しながら３次元映像を獲得するＣＴ用Ｘ線管（２１）および曲面型のＣＴ用Ｘ線検出器（２２）と；
前記ガントリー（１０）に１８０度間隔で離隔して設置され、前記ＣＴ用Ｘ線管（２１）およびＣＴ用Ｘ線検出器（２２）とともに前記ガントリー（１０）の円周方向に沿って回転可能に設置されてガントリー（１０）の開口部（１１）内側に収容された被治療者に対する２次元透視映像を獲得する２次元Ｘ線管（３１）および２次元Ｘ線検出器（３２）と；
前記ＣＴ用Ｘ線管（２１）およびＣＴ用Ｘ線検出器（２２）と、前記２次元Ｘ線管（３１）および２次元Ｘ線検出器（３２）をガントリー（１０）の円周方向に沿って同時に回転させる回動手段と；
前記ガントリー（１０）の一側に前記開口部（１１）の内外側に水平移動可能に設置され、被治療者が載置されるカウチ（４０）を含むことを特徴とする、スマート患者映像獲得装置。
前記ガントリー（１０）を地面に対して垂直な軸を中心に両側に一定の角度範囲で往復回転させるヨーイング（ｙａｗｉｎｇ）回動手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記ヨーイング回動手段は、ベース（６１）と、前記ベース（６１）に垂直に延長されてベース（６１）に対して回転運動するように設置されて上端部が前記ガントリー（１０）の下端部と連結された回転軸部（６２）と、前記回転軸部（６２）に結合された動力伝達部材（６３）と、前記動力伝達部材（６３）を通じて回転軸部（６２）に回転力を伝達するヨー運動用モーター（６４）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記回動手段は、前記ガントリー（１０）に円周方向に沿って延長するように形成されたリング形態のガイドレール（５１）と、前記ガイドレール（５１）に沿って回転するように設置されて前記ＣＴ用Ｘ線管（２１）およびＣＴ用Ｘ線検出器（２２）と前記２次元Ｘ線管（３１）および２次元Ｘ線検出器（３２）が設置される稼動板（５２）と、前記稼動板（５２）に結合されたリング形態の従動ギア（５３）と、前記ガントリー（１０）の一側に前記従動ギア（５３）と噛合われるように設置された駆動ギア（５４）と、前記駆動ギア（５４）を回転させる駆動モーター（５５）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記稼動板（５２）の一端部にはガイドレール（５１）に沿って転動するローラ５６が設置されたことを特徴とする、請求項４に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記ガントリー（１０）の中心点から前記２次元Ｘ線管（３１）および２次元Ｘ線検出器（３２）までの距離（Ｄ２）はガントリー（１０）の中心点から前記ＣＴ用Ｘ線管（２１）およびＣＴ用Ｘ線検出器（２２）までの距離（Ｄ１）より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記稼動板は前記ＣＴ用Ｘ線管（２１）およびＣＴ用Ｘ線検出器（２２）が設置される第１稼動板（５２ａ）と、前記第１稼動板（５２ａ）より大きい直径を有して前記２次元Ｘ線管（３１）および２次元Ｘ線検出器（３２）が設置される第２稼動板（５２ｂ）で構成されたことを特徴とする、請求項４に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記第１稼動板（５２ａ）と第２稼動板（５２ｂ）は互いに結合されて一つの駆動モーター（５５）により共に回転することを特徴とする、請求項７に記載のスマート患者映像獲得装置。
前記第１稼動板（５２ａ）と第２稼動板（５２ｂ）は互いに独立的に回転するように構成され、第１稼動板（５２ａ）と第２稼動板（５２ｂ）が別個の２個の駆動モーター（５５）から動力の伝達を受けて独立的に回転することを特徴とする、請求項７に記載のスマート患者映像獲得装置。