JP2018501849A - スマート患者映像獲得装置 - Google Patents
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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(treatment planning)、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(treatment planning)、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。
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ANZAI System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 (9)
- 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。
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