JP2019166098A - 放射線治療装置及びベッド位置決め装置並びにベッドの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透視装置と照射野形成装置などの他の構造物との干渉の問題やスペースの問題を従来に比べて解決する。【解決手段】透視画像の取得時は位置が固定される複数のＸ線透視装置と、傾斜角度を変更可能に構成されたベッド３３を用いて、ベッド３３の傾斜角度を順次変更しながら、ベッド３３の傾斜角度毎に複数のＸ線透視装置により複数のＸ線透視画像を取得する。これら取得した複数のＸ線透視画像からＣＴ画像を再構成し、基準ＣＴ画像と一致するようにベッド３３の移動方向と移動量を算出し、その移動方向と移動量に基づいてベッド３３を移動させる。【選択図】 図２

Description

本発明は、放射線を用いる治療装置及び患者ベッドの位置決め方法に係り、特に、陽子線や炭素線等の粒子線またはＸ線を患部に照射する放射線治療装置、及びそれに好適なベッド位置決め装置並びにベッドの位置決め方法に関する。

ベッドの位置決めに要する時間を短縮できる、イオンビームを用いる治療装置を提供することを目的として、特許文献１には、イオンビームを用いる治療装置は、Ｘ線管を備えたイオンビーム照射装置を設置した回転ガントリーを有し、複数のＸ線検出器を有するＸ線検出装置が、回転ガントリーの回転軸方向に移動可能に設置され、患者が載ったベッドが、照射装置のイオンビーム経路の延長線上に患部がほぼ位置するまで、移動され、Ｘ線管がイオンビーム経路に位置され、Ｘ線検出装置がその延長線上に位置され、回転ガントリーの回転に伴って、Ｘ線を放出するＸ線管及びＸ線検出装置が患者の周囲を旋回し、そのＸ線は、患者に照射され、患者を透過し、Ｘ線検出器で検出され、Ｘ線検出器から出力された信号に基づいて患者の断層像情報が作成され、この断層像情報を用いてベッドの位置決め情報が作成される、ことが記載されている。

特許４１３０６８０号

癌などの患者の患部に照射目標中心を設定して、陽子線や炭素線等の粒子線またはＸ線を照射する治療方法が知られている。この治療のうち、粒子線治療に用いる粒子線治療装置は、加速器及びビーム輸送系からなるビーム発生装置、照射野形成装置、及びＸ線透視装置と患者ベッドからなる位置決め装置を備えている。加速器で加速された粒子線は、ビーム輸送系を経て照射野形成装置に達し、この照射野形成装置によってモニタされかつ患者の患部の形に合うよう整形される。

陽子線や炭素線等の粒子線は、停止する直前にエネルギーの大部分を放出する特性を有しており、その結果得られる線量分布の形はブラッグピークと呼ばれている。粒子線治療装置は、この特性を利用し、粒子線のエネルギーを選択することで粒子線を照射目標で停止させてエネルギーの大部分を患部に放出する。

このような粒子線治療では、粒子線の照射位置や照射量を決定するために、予めＸ線ＣＴ装置で患者のＣＴ画像（基準ＣＴ画像）を撮像する。この基準ＣＴ画像上で患部の位置を確認し、粒子線照射時の患者の配置を決定する。

粒子線を照射する前に、線量が患部で最大となりかつ正常な組織を傷つけないように、照射野形成装置に対して患部が正しく配置されなければならない。このため、位置決め装置によって患者ベッドの位置決めを行う。その位置決め装置を用いて照射野形成装置に対する患者の位置決めを確実に行うために、主にＸ線透視画像による照合を実施する。

ベッドに横たわった患者の両側には、Ｘ線発生器とＸ線受像機が配置されており、粒子線の照射に先立って、Ｘ線受像機は、患者のＸ線透視画像を生成する。この生成したＸ線透視画像と予め撮像した基準ＣＴ画像から計算される基準画像とが一致するような患者ベッドの照射野形成装置に対する移動方向及び移動距離を求めている。その後、求めた位置決め方向及び移動距離に基づいて患者ベッドの位置決め制御を行い、患者を位置決めする。

上述の特許文献１では、患者の周りを照射野形成装置と共に回転するＸ線透視装置を用いて複数角度のＸ線透視画像を取得し、取得した画像から再構成されるＣＴ画像（照射時ＣＴ画像）と基準ＣＴ画像とが一致するようにベッドの移動方向と移動量を算出し、患者を位置決めしている。

ここで、照射時ＣＴ画像を再構成するためには、患者を中心として少なくとも１８０度分の方向からのＸ線透視画像が必要であり、特許文献１では照射野形成装置とＸ線透視装置が共に患者の周りを回転することにより、複数角度からのＸ線透視画像を取得している。

また、治療装置では、特許文献１に記載されているように照射野形成装置が患者の周りを回転できる機構を備えたもの以外にも、照射野形成装置が固定されており、１台または２台の照射野形成装置でひとつまたはふたつの方向からのみ粒子線を照射する装置もある。このような装置においては、Ｘ線発生装置とＸ線受像機がＣ型の両端に配置された構造物を患者の周りで回転させることでＣＴ画像を取得することができる。

しかし、透視画像を取得する透視装置や、透視装置を移動させる構造物を備える場合、透視装置や構造物と照射野形成装置などの他の装置との干渉のおそれがあり、配置することが困難な場合がある。また、治療時には退避させる必要があるため、退避する場所を確保する必要があり、スペースの問題が生じる。

本発明の目的は、透視装置と照射野形成装置などの他の構造物との干渉の問題やスペースの問題を従来に比べて解決することができる放射線治療装置及びベッド位置決め装置並びにベッドの位置決め方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、水平方向からの傾斜と水平面内での回転のうち少なくともいずれか一方が可能に構成されたベッドと、前記ベッド上の撮像対象の透視画像を取得する放射線透視装置であって、前記透視画像の取得中はその位置が固定される、複数設けられた放射線透視装置と、前記放射線透視装置によって取得した透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる機能を有する位置決め制御装置と、を備え、前記位置決め制御装置は、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得し、得られた複数の透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、透視装置と照射野形成装置などの他の構造物との干渉の問題やスペースの問題を従来に比べて解決することができる。

本発明の実施例における粒子線治療装置の全体構成を示す図である。 本実施例の粒子線治療装置において、治療室内に配置される装置の概略構成を示す図である。 本実施例の粒子線治療装置において、コンソールに表示されるベッドの傾斜角度の入力画面の一例を示す図である。 本実施例の粒子線治療装置による粒子線照射を実施するフロー図である。 本実施例の粒子線治療装置におけるベッド位置決めを実施するフロー図である。 本発明の他の実施例である、粒子線による透視画像を用いて位置決めを実施する粒子線治療装置の治療室内に配置される装置の概略を示す図である。 本発明の他の実施例である、Ｘ線治療装置の概略構成を示す図である。

本発明の放射線治療装置及びベッド位置決め装置並びにベッドの位置決め方法の実施例を、図１乃至図７を用いて説明する。本実施例では、放射線治療装置の一種として粒子線治療装置を例に説明するが、後述するように、Ｘ線治療装置に対しても本発明を適用することで同様の効果が得られる。

最初に、粒子線治療装置やベッド位置決め装置の概要について図１を用いて説明する。図１は、粒子線治療装置の全体構成を示す図である。

図１において、粒子線治療装置は、荷電粒子ビーム発生装置１１、高エネルギービーム輸送系２０、照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂ、ベッド位置決め装置、中央制御装置３１２、メモリ３１３、照射制御装置３１４、コンソール（表示装置）３１５を備えている。

このうち、ベッド位置決め装置は、ベッド３３、ベッド駆動装置３４、Ｘ線発生器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ、Ｘ線受像機３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ、位置決め制御装置３１１から構成される。また、粒子線治療装置は、中央制御装置３１２を介して治療計画装置５０１に接続している。

荷電粒子ビーム発生装置１１は、イオン源１２、前段加速器１３、粒子ビーム加速装置１４から構成される。本実施例は、粒子ビーム加速装置１４としてシンクロトロン型の粒子ビーム加速装置を想定したものだが、粒子ビーム加速装置１４としてサイクロトロン等、他の公知の粒子ビーム加速装置を用いることができる。シンクロトロン型の粒子ビーム加速装置１４は、図１に示すように、その周回軌道上に偏向電磁石１５、加速装置１６、出射用の高周波印加装置１７、出射用デフレクタ１８、および四極電磁石（図示省略）を備える。

図１を用いて、粒子線が、シンクロトロン型の粒子ビーム加速装置１４を利用した荷電粒子ビーム発生装置１１から発生し、患者４０へ向けて出射されるまでの経過を説明する。

最初に、イオン源１２より供給された粒子は、前段加速器１３にて加速され、ビーム加速装置であるシンクロトロンへと送られる。シンクロトロンには加速装置１６が設置されており、シンクロトロン内を周回する粒子線が加速装置１６を通過する周期に同期させて加速装置１６に設けられた高周波加速空胴（図示省略）に高周波を印加し、粒子線を加速する。このようにして粒子線が所定のエネルギーに達するまで加速される。

所定のエネルギー（陽子線の場合、例えば７０〜２５０ＭｅＶ）まで粒子線が加速された後、中央制御装置３１２より、照射制御装置３１４を介して出射開始信号が出力されると、高周波印加装置１７に設置された高周波印加電極により、高周波電源１９からの高周波電力がシンクロトロン内を周回している粒子ビームに印加され、粒子ビームがシンクロトロンから出射される。

高エネルギービーム輸送系２０は、シンクロトロンと照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂとを連絡している。シンクロトロンから取り出された粒子ビームは、高エネルギービーム輸送系２０を介して治療室３０内に設置された照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂまで導かれる。照射野形成装置はひとつまたは複数備えることができる。本実施例では２つ備えている。本実施例のように２つ備えている場合やそれ以上備えている場合には、高エネルギービーム輸送系２０の分岐位置に配置された偏向電磁石２１の励磁量を変更することで、粒子線を輸送する照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを選択することができる。

照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂは、最終的に患者４０へ照射する粒子線の形状を整形する装置であり、その構造は照射方式により異なる。散乱体法とスキャニング法が、代表的な照射方式であり、本発明はどちらの照射方式でも有効である。本実施例ではスキャニング法を用いる場合について説明する。スキャニング法は、高エネルギービーム輸送系２０から輸送された細い粒子線を３次元的に走査することで、最終的に標的のみに高線量領域を形成する。

照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂは、それぞれが二つの走査電磁石、線量モニタ、ビーム位置モニタを備える。線量モニタはモニタを通過した粒子線の量を計測する。一方、ビーム位置モニタは、粒子線が通過した位置を計測する。これらのモニタからの情報により、計画通りの位置に、計画通りの量の粒子線が照射されていることを、照射制御装置３１４が管理する。

荷電粒子ビーム発生装置１１から高エネルギービーム輸送系２０を経て輸送された細い粒子線は、走査電磁石によりその進行方向が偏向される。これらの走査電磁石は、ビーム進行方向と垂直な方向に磁力線が生じるように設けられており、二つの電磁石を利用することで、ビーム進行方向と垂直な面内において任意の位置に粒子線を移動させることができ、標的への粒子線照射が可能となる。照射制御装置３１４は、走査電磁石に流す電流の量を制御する。その電流量に応じた磁場が励起されることで粒子線の偏向量を自由に設定できる。

スキャニング法のビームの走査方式は二通りある。一つは照射位置の移動と停止を繰り返す離散的な方式、もう一つは連続的に照射位置を変化させる方式である。

離散的な方式では、まず、照射位置をある点に留めたまま、規定量の粒子線が照射される。この点のことをスポットと呼ぶ。規定量の粒子線がスポットへ照射されたら、続いて、一時的に粒子線の照射を停止させた後、次の位置へ照射できるように走査電磁石の励磁電流量が変更される。励磁電流量が変更され、次の照射位置に移動後、再び粒子線を照射させる。

照射位置を連続的に移動させる方式は、粒子線を照射したまま照射位置を変化させる。すなわち、走査電磁石の励磁量を連続的に変化させながら、照射野内全体を通過するようにビームを照射しながら移動させる。この方法における照射位置ごとの照射量の変化は、走査速度か粒子線の強度（電流値）、あるいはその両方を変調させることで実現する。

粒子ビームは、進行方向におけるある位置で停止し、その停止位置にエネルギーの大部分を付与する。ビームの停止する深さが標的内または標的近傍となるように粒子線のエネルギーが調整される。例えば離散的な方式の場合、調整されたエネルギーで照射するように登録されたスポットを順次照射する。スポット毎に照射する粒子線の量は予め決められており、スポット毎に決められた量の粒子線を照射する。全てのスポットの照射を完了すると、標的内の他の深さ位置を照射するために、ビームを停止させる深さが変更される。

ビームの停止する深さを変化させるためには、患者４０に照射するビームのエネルギーを変化させる。エネルギーを変化させる方法の一つは、粒子ビーム加速装置、すなわち本実施例においてはシンクロトロンの設定を変更することである。粒子線はシンクロトロンにおいて設定されたエネルギーになるまで加速されるが、この設定値を変更することで患者４０に入射するエネルギーを変更することができる。この場合、シンクロトロンから取り出されるエネルギーが変化するため、高エネルギービーム輸送系２０を通過する際のエネルギーも変化し、高エネルギービーム輸送系２０の設定変更も必要になる。

このように、スポット毎のエネルギー、照射位置、照射量の情報が入力されると、粒子線治療装置は、標的に向けて粒子線を照射し、線量分布を形成する。このスポット毎のエネルギー、照射位置、照射量などの情報は治療計画装置５０１により決定される。

治療に先立ち、Ｘ線ＣＴ装置でＣＴ画像（以下、基準ＣＴ画像と記載）が撮像される。治療計画装置５０１は、基準ＣＴ画像を用いて、粒子線が患者体内に形成する線量分布を計算し、標的が覆われるような線量分布を形成する患者４０の設置位置、ベッド３３の角度、照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂ、スポット毎のエネルギー、照射位置、照射量を決定する。治療室３０には、アイソセンタと呼ばれる粒子線通過経路上にある治療室３０に固定された基準位置がある。この基準位置に一致させるべき体内の位置を指定することで、患者４０の設置位置を指定する。また、用いる照射野形成装置がひとつの場合は一意に決まるが、上方向と水平方向の二つの方向から粒子線が照射されるようにふたつの照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを備えた本実施例のような治療室３０の場合は、粒子線を照射する照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを選択する。

治療計画装置５０１は決定したこれらの情報を中央制御装置３１２に送信する。中央制御装置３１２は、受信した情報をメモリ３１３に記録する。

図２を用いて治療室３０の構成の詳細を説明する。図２では、患者４０を足元側から見た場合を示している。

図２に示すように、本実施例の治療室３０は、ふたつの照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂとベッド３３とベッド駆動装置３４と４台のＸ線透視装置を備える。

このうち、放射線透視装置は、Ｘ線発生器３５ＡとＸ線受像機３６Ａの１対、Ｘ線発生器３５ＢとＸ線受像機３６Ｂの１対、Ｘ線発生器３５ＣとＸ線受像機３６Ｃの１対、Ｘ線発生器３５ＤとＸ線受像機３６Ｄの１対、計４つのＸ線発生器とＸ線受像機の対で構成され、透視画像をＸ線によって取得する透視装置である。

ベッド３３は、撮像対象であり、かつ粒子線の照射対象である標的がその内部にある患者４０を静置するための天板からなる。ベッド３３は、ｘ軸およびｙ軸を中心に回転することで、水平方向からの傾斜を可能としているとともに、ｚ軸を中心に回転することで、水平面内での回転を可能としている。

ベッド駆動装置３４は、ベッド３３上に静置された患者４０を、直交するｘｙｚ方向の３軸のそれぞれ方向への移動と、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの軸を中心にした回転移動とが可能に構成された装置であり、例えば多関節のロボットアームである。ベッド駆動装置３４はベッド３３と連結されており、位置決め制御装置３１１が指定した位置と角度へベッド３３を移動させることができる。

照射野形成装置３１Ａはベッド３３上の患者４０に対して垂直方向から粒子線を照射することができ、照射野形成装置３１Ｂはベッド３３上の患者４０に対して水平方向から粒子線を照射することができる位置に配置されている。

ベッド３３上の患者４０に対して垂直方向に撮像するＸ線透視装置（Ｘ線発生器３５ＡとＸ線受像機３６Ａの対）および水平方向に撮像するＸ線透視装置（Ｘ線発生器３５ＢとＸ線受像機３６Ｂの対）のうち、Ｘ線受像機３６Ａ，３６Ｂは、その位置が粒子線の照射経路と重なる。このため、Ｘ線透視画像の取得中はその位置が固定されるが、粒子線の照射時には粒子線の経路から退避できるように構成・制御される駆動機構（図示省略）を備えている。Ｘ線発生器３５Ａ，３５Ｂは、治療室３０の壁や床等に固定されている。２台のＸ線透視装置は、患者の正面と側方からの透視画像を撮像することができる。このような正面と側方からの透視画像は、粒子線治療装置を操作する医師などのオペレータにとってなじみのある画像である。

他の２台のＸ線透視装置（Ｘ線発生器３５ＣとＸ線受像機３６Ｃの対、およびＸ線発生器３５ＤとＸ線受像機３６Ｄの対）は、患者４０に対して４５度の角度に配置される。この２台のＸ線透視装置は、照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂによって照射される粒子線の照射経路上には配置されていない。そのため、粒子線を照射している最中もＸ線透視画像を取得することができるようになっている。このため、これらの２対のＸ線透視装置は、粒子線の照射中にＸ線透視画像を取得することで、標的が動くような場合にもその位置を計測する、いわゆる動体追跡用に好適なＸ線透視装置である。このようなＸ線透視装置を用いて動体追跡を実施することで、計測した標的の位置が計画した位置に来た場合のみ粒子線を照射することができるため、より高精度に粒子線を標的に対して集中して照射することができる。Ｘ線発生器３５Ｃ，３５ＤやＸ線受像機３６Ｃ，３６Ｄは、退避の必要がないため、治療室３０の壁や床等に固定されている。

なお、本実施例では主な役割が異なる２種類の系統の２台のＸ線透視装置、合計４台のＸ線透視装置を備えることを仮定しているが、Ｘ線透視装置の台数は複数あれば何台でもよく、少なくとも２台以上であればよい。

なお、Ｘ線透視装置の配置方法は図２に示すようなパターンに限られず、Ｘ線発生器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５ＤとＸ線受像機３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄとの位置はそれぞれ入れ替わってもよい。その場合、粒子線の照射経路上にあるＸ線発生器３５Ａ，３５Ｂが退避位置に移動するように構成する。

図１に戻り、位置決め制御装置３１１は、Ｘ線透視装置によって取得したＸ線透視画像に基づいてベッド３３の位置を移動させる機能を有している。この位置決め制御装置３１１は、ベッド３３の傾斜角度を複数変えた状態で４台のＸ線透視装置によって取得されたＸ線透視画像に基づいてベッド３３上の患者４０内の標的の位置をアイソセンタに一致させるためのベッド３３の移動量を算出し、ベッド駆動装置３４に対して移動指令を出力する。

例えば、位置決め制御装置３１１は、取得されたＸ線透視画像から照射時ＣＴ画像（断層画像）を再構成し、この照射時ＣＴ画像と予め取得していた基準ＣＴ画像と比較することで標的の位置をアイソセンタに一致させるためのベッド３３の移動量を算出する。

なお、この再構成には一般的な方法を用いることができるが、その際には、複数のＸ線透視装置の個々の個体差を考慮することが望ましい。通常、Ｘ線透視装置には設置の位置や、仕方、その仕様等に応じた個体差が含まれる。このため、取得したＸ線透視画像から照射時ＣＴ画像を再構成する際には、Ｘ線透視画像を取得したＸ線透視装置毎の個体差を考慮した上で再構成することが望ましい。

また、位置決め制御装置３１１は、治療計画装置５０１から粒子線の照射に関する情報を取得し、複数のベッド傾斜角度の中に粒子線を照射する角度と一致する角度があると判断される場合は、粒子線を照射する角度と一致する角度でのＸ線透視画像の取得を最後に行うようにベッド３３の傾斜角度、およびＸ線透視画像取得のスケジュールを制御する。

また、位置決め制御装置３１１は、Ｘ線透視画像を取得する複数のベッド傾斜角度の入力画面をコンソール３１５に表示させ、コンソール３１５によって入力されたベッドの傾斜角度に基づいてベッド３３を傾斜させる。図３にベッド３３の傾斜角度を入力するための画面の一例を示す。

図３において、コンソール３１５に表示されるベッド傾斜角度入力画面７１０には、個々のベッド傾斜角度入力欄７１２、Ｏ．Ｋボタン７１４、キャンセルボタン７１６が表示される。オペレータはコンソール３１５を操作して、個々のベッド傾斜角度入力欄７１２にＸ線透視画像を取得するベッド傾斜角度を入力し、全ての角度の入力が終了した際にはＯ．Ｋボタン７１４を押下する。Ｏ．Ｋボタン７１４が押下されると、ベッド傾斜角度入力欄７１２に入力されたベッド傾斜角度での複数のＸ線透視装置によるＸ線透視画像の取得が実行される。ベッド傾斜角度入力を終了する場合や入力をキャンセルする場合はキャンセルボタン７１６を押下する。

次に、本発明のベッドの位置決め方法を含んだ粒子線照射の全体フローについて図４および図５を用いて説明する。最初に、粒子線照射の全体フローについて図４のフロー図を用いて説明する。

図４に示すように、最初に、患者４０が治療室３０に入室する（ステップＳ１０１）。

次いで、患者４０がベッド３３上に横になり、本発明の特徴であるベッド３３の位置決めを実施する（ステップＳ１０２）。本ステップでは、メモリ３１３に記録された治療計画装置５０１が決定した情報を中央制御装置３１２が読み込む。位置決めに必要な情報は、中央制御装置３１２から位置決め制御装置３１１へ送信される。位置決めの詳細なフローについては図５を用いて後述する。

次いで、粒子線を照射する照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを選択する（ステップＳ１０３）。また、照射に必要なスポット毎のエネルギーや照射量などの情報を中央制御装置３１２から照射制御装置３１４に送信する。ステップＳ１０５から処理が戻った場合は、本ステップでは、粒子線を照射する照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを変更する。

次いで、中央制御装置３１２は、粒子ビーム発生装置と高エネルギービーム輸送系２０と照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂを照射制御装置３１４と共に制御して粒子線を患者４０へ向けて照射する（ステップＳ１０４）。

次いで、中央制御装置３１２は、全ての照射方向での照射が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。もう一方の照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂから粒子線を照射する場合や、ベッド３３の傾斜角度を変えて患者４０の角度を変更した状態で粒子線を照射する場合は、完了していないと判定され、ステップＳ１０３に処理を戻し、照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂの選択と必要な場合にはベッド傾斜角度を変更し、ステップＳ１０４で粒子線を再び照射する。これに対し、完了したと判定されたときは、ステップＳ１０６に処理を遷移する。

ステップＳ１０５において計画したすべての照射方向からの照射を完了したと判定されたときは照射を終了し、患者４０はベッド３３から降り治療室３０から退室する（ステップＳ１０６）。

次いで、図５のフロー図を用いて、本発明のベッド３３の位置決め方法を含んだ図４のステップＳ１０２のベッド３３の位置決め処理について詳細に説明する。

図５に示すように、最初に、患者はベッド上で横になり、基準ＣＴ画像を撮像したときと同じ姿勢を再現する仮位置決めを行う（ステップＳ２０１）。この仮位置決めでは、両腕の位置や膝を曲げる角度などを、ベッド３３に対して固定されたサポート具を用いて再現することが望ましい。標的の位置がアイソセンタに一致するようなおおよその位置にベッド３３を移動させる。

ベッド移動後、位置決め制御装置３１１は、Ｘ線透視装置（Ｘ線発生器３５Ａ，３５ＢやＸ線受像機３６Ａ，３６Ｂ）が粒子線の経路、すなわちＸ線透視位置から退避している場合には、退避しているＸ線発生器３５Ａ，３５ＢやＸ線受像機３６Ａ，３６ＢをＸ線透視画像の撮像が可能な位置に移動させ、４台全てのＸ線透視装置でＸ線透視画像を撮像する（ステップＳ２０２）。コンソール３１５から操作者がＸ線透視コマンドを入力することにより、そのコマンドを受信した位置決め制御装置３１１は、Ｘ線発生器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄを制御してＸ線を発生させ、Ｘ線受像機３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄにて検出したＸ線透視画像を収集する。

次いで、位置決め制御装置３１１は、他のベッド傾斜角度でも撮像する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。他のベッド傾斜角度でも撮像する必要がある場合は、全ベッド角度での透視が完了していないと判定され、ステップＳ２０４に処理を遷移する。これに対し、全ベッド角度での透視が完了したと判定されたときはステップＳ２０５に処理を遷移する。

完了していないと判定されたあとは、位置決め制御装置３１１は、ステップＳ２０４において、操作者がコンソール３１５にベッド傾斜角度を入力してコンソール３１５からベッド傾斜角度の変更コマンドを送信することにより、そのコマンドを受信した位置決め制御装置３１１がベッド駆動装置３４を制御してベッド３３の角度を変更する（ステップＳ２０４）。

例えば、０度、−１５度、１５度のベッド３３の傾斜角度でＸ線透視を実施すると仮定する。最初にベッド０度でのＸ線透視を完了したあとは、−１５度、１５度のベッド傾斜角度でＸ線透視を実施する必要があるため、ステップＳ２０４でベッド傾斜角度を−１５度に設定する。ベッド傾斜角度の付け方は、患者の体軸方向と平行で、アイソセンタを通過する直線を回転軸としてベッド３３を傾ける。ベッド３３を傾けた後は、ステップＳ２０２において全てのＸ線透視装置でＸ線透視画像を撮像する。次に、１５度のベッド傾斜角度でＸ線透視を実施する必要があるため、ステップＳ２０３からステップＳ２０４に処理が再度遷移し、ベッド傾斜角度を１５度に設定し、ベッド３３を傾ける。その後、ステップＳ２０２においてＸ線透視装置でＸ線透視画像を撮像する。以上により、３つの角度でそれぞれ４枚のＸ線透視画像が撮像され、合計１２枚のＸ線透視画像が取得される。

このステップＳ２０２〜Ｓ２０４の繰り返しが、水平方向からの傾斜が可能に構成されたベッド３３上に静置された撮像対象に対して、少なくとも透視画像取得中はその位置を固定した複数の放射線透視装置を用いて、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得する取得工程に相当する。

これらのステップＳ２０３，Ｓ２０４では、説明したような、ベッド傾斜角度を変更する毎に操作者がコンソール３１５からコマンドを入力する方法に限られず、Ｘ線透視画像取得開始前にベッド傾斜角度を図３に示すような入力画面によって予め設定しておき、Ｘ線透視画像取得コマンドを操作者がコンソール３１５から入力することで、順次自動で実施することができる。またそれ以外にも、コンソール３１５から入力することなく、装置の特性に応じて予め設定されたベッド傾斜角度に基づいて順次自動で実施してもよい。

なお、ここでは簡単のためにベッド３３の傾斜角度が３つの場合について説明したが、さらに傾斜角度を増やすことで、ステップＳ２０５において再構成する照射時ＣＴ画像の画質を向上させ、位置決め精度の更なる向上を図ることができる。

また、Ｘ線透視画像を取得するベッド傾斜角度の順番は問わないが、複数のベッド傾斜角度の中に粒子線を照射する角度と一致する角度がある場合は、粒子線を照射する角度でのＸ線透視画像の取得を最後にすることが好ましい。

また、ベッド３３の傾斜角度が大きい場合には、患者４０の位置が移動する可能性があるため、ベッド３３の傾斜角度には制約を設けることが望ましい。

こうして予め設定したベッド３３の傾斜角度によるＸ線透視画像の取得が完了した後は、位置決め制御装置３１１は、ＣＴ画像を再構成して照射時ＣＴ画像（断層画像）を作成する（ステップＳ２０５）。再構成には、ステップＳ２０２からステップＳ２０４において取得した１２枚のＸ線透視画像を用いる。

再構成が完了すると、位置決め制御装置３１１は、再構成した照射時ＣＴ画像と基準ＣＴ画像をコンソール３１５に重ねて表示する。重ねて表示したふたつの画像が一致するように、ベッド３３の移動量を計算する（ステップＳ２０６）。ベッド３３の移動量は平行移動と回転の両方が含まれ、それぞれ３つのパラメータとして表される。すなわち、移動量は、直交するｘｙｚの３軸のそれぞれの方向への移動量と、それぞれの軸を中心とした回転角度である。

移動量の算出には、二つの画像の一致度を示す相関を表す値が小さくなるように移動量を表す６つのパラメータを最適化する方法がある。相関を表す値には、例えば、画素の値の分散や相互情報量などがある。また、操作者が照射時ＣＴと基準ＣＴの重なり方をコンソール３１５で確認しながら、移動量の６つのパラメータを手動で調整することもできる。

こうして調整された移動量の６つのパラメータは位置決め制御装置３１１に送信される。コンソール３１５上で操作者がベッドの移動コマンドを入力することにより、位置決め制御装置３１１はベッド駆動装置３４を制御してベッド３３を指定された移動量だけ移動させる（ステップＳ２０７）。

これらのステップＳ２０６〜Ｓ２０７が、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の繰り返しによって得られた透視画像に基づいてベッド３３の位置を移動させる移動工程に相当する。

以上の操作により、治療計画装置５０１により計画した位置に患者４０を移動することができる。

患者の位置決めが完了すると、ベッド３３が所定の位置に移動したかを確認し（ステップＳ２０８）、粒子線の照射経路上にあるＸ線受像機３６Ａ，３６Ｂは、退避位置へ移動して、位置決めが完了する。

なお、ここでは患者４０の体軸および水平方向に対して平行な直線を回転軸としてベッド３３を傾ける場合について説明したが、患者４０を傾ける角度の軸は、患者４０の前後方向と平行でアイソセンタを通過するような（体軸および水平方向に対して垂直な）直線を軸としてベッド３３を傾けてもよい。この場合、ベッド３３の水平が保たれるので、より多くの角度で患者４０の位置が動くことなくＸ線透視画像を取得することができ、画質のよい照射時ＣＴ画像を再構成することができる、との利点がある。

また、患者４０を傾ける角度の軸は、患者４０の体軸に対して垂直で、水平方向に対して平行な直線を軸としてベッド３３を傾けてもよい。更には、患者４０の体軸から傾斜して、水平方向に対して垂直もしくは水平な直線を軸としてベッド３３を傾けてもよいし、体軸および水平方向に対して傾斜した直線を軸としてベッド３３を傾けてもよい。このように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のうちいずれか１つの軸を中心に回転することができる。

次に、本実施例の効果について説明する。

上述した本実施例の放射線治療装置は、水平方向からの傾斜と水平面内での回転のうち少なくともいずれか一方が可能に構成された、患者４０を静置するためのベッド３３と、その位置決めを行うベッド位置決め装置を備えている。このうちベッド位置決め装置は、ベッド３３上の患者４０の透視画像を取得する、Ｘ線発生器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５ＤとＸ線受像機３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄからなる放射線透視装置であって、透視画像の取得中はその位置が固定される、複数設けられた放射線透視装置と、放射線透視装置によって取得した透視画像に基づいてベッド３３の位置を移動させる機能を有する位置決め制御装置３１１と、を備え、位置決め制御装置３１１は、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得し、得られた複数の透視画像に基づいてベッド３３の位置を移動させる制御を実行する。

このような傾斜角度を変更可能に構成されたベッド３３を用いて、ベッド３３の傾斜角度を順次変更しながら、ベッド３３の傾斜角度毎に複数のＸ線透視装置により複数のＸ線透視画像を取得するため、透視画像取得の際にＸ線透視装置やＸ線透視装置を移動させる構造物を移動させる必要がなく、透視装置やＸ線透視装置を移動させる構造物の移動量を従来に比べて大幅に少なくすることができる。このため、透視装置と照射野形成装置などの他の構造物との干渉の問題を従来に比べて解決することができるとともに、透視装置やＸ線透視装置を移動させる構造物の退避用のスペースを大きく確保する必要がなく、スペースの問題も従来に比べて解決することができる。更に、Ｘ線透視装置を回転機構に配置しなくても複数角度からのＸ線透視画像を取得することができ、Ｘ線透視装置の回転機構がない場合であっても、高精度な位置決めが可能である、との効果が得られる。

また、放射線透視装置は、透視画像をＸ線によって取得するＸ線発生器３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５ＤとＸ線受像機３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄから構成されたものであるため、簡易な構成によって位置決めのために必要な透視画像の精度を高いものとすることができ、より高精度な位置決めが可能となる。また、場合によっては別途の用途があるＸ線発生器やＸ線受像機を利用することもできるため、Ｘ線透視画像の取得のために新たな構造物を追加する必要がなく、干渉やスペースの問題が生じることをより解決できる、との効果も奏する。

更に、位置決め制御装置３１１は、透視画像から再構成した断層画像を用いてベッド３３の移動量を算出することで、骨などの密度が濃い物質以外にも、水の密度に近い軟組織の位置を確認してベッド３３の位置を決めることができ、より高精度な位置決めが可能となる。

また、位置決め制御装置３１１は、複数のベッド傾斜角度の中に放射線を照射する角度と一致する角度がある場合は、放射線を照射する角度と一致する角度での透視画像の取得を最後に行うようベッド傾斜角度を制御することにより、位置決め実施後、直ちに粒子線の照射を開始することができ、照射全体のスループットの向上を図ることができる。

更に、位置決め制御装置３１１は、複数のベッド傾斜角度を入力するためのベッド傾斜角度入力画面７１０をコンソール３１５に表示させることで、標的の位置や患者４０の状態に応じたベッド３３の傾斜角度の設定やその確認が容易となり、Ｘ線透視画像の取得の設定の精度の向上や自由度の向上を図ることができる。

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

例えば、ベッドの移動量の算出方法は、上述のステップＳ２０５〜Ｓ２０６で説明したような基準ＣＴ画像と照射時ＣＴ画像とを比較する方法に限定されず、基準ＣＴ画像から計算によって基準透視画像を作成し、得られた基準透視画像とＸ線透視装置が取得したＸ線透視画像とを比較することで移動量を算出することができる。本発明によれば、従来のひとつのベッド傾斜角度で透視画像を比較する方法に比べて比較する方向が増えるため、位置決め精度が向上する、との効果が得られる。

また、ベッドの移動量の算出方法には、基準ＣＴ画像から複数角度の基準透視画像を計算し、Ｘ線透視装置が取得した透視画像と最も一致する基準透視画像を選択したうえでベッド３３の移動量を算出する方法がある。最も一致する基準画像を選択することで、患者の体軸を回転軸とした回転量を精度良く計算することができる。本発明によれば複数のベッド傾斜角度においてＸ線透視画像を取得することから、この方法を用いる場合にも比較する方向が増えるため、位置決め精度が向上する、との効果が得られる。

また、上述の実施例では、粒子線治療装置の照射野形成装置やＸ線透視装置が固定されている構成について説明したが、照射野形成装置やＸ線透視装置を患者４０の周りで回転させる回転機構を備えている粒子線治療装置に対しても本発明は適用することができる。この場合は、Ｘ線透視装置の回転機構を停止させた状態で、ベッド傾斜角度を順次変更して複数のベッド傾斜角度におけるＸ線透視画像を取得することにより、本発明のベッド３３の位置決め方法を実施することができる。本発明によれば、照射野形成装置やＸ線透視装置を回転させる回転機構を回転させることなく高精度な位置決めを実施することが可能である。回転機構が回転することにより照射野形成装置と患者固定具などが干渉してしまうような場合は、回転機構を回転させることができないため、本発明によるベッド３３の位置決めが有効である。

また、上述の実施例では、Ｘ線透視画像を用いて位置決めする手法について説明したが、粒子線による画像を取得して、その画像をもとに位置決めすることができる。以下、粒子線による位置決め画像を取得する粒子線治療装置の概略について図６を用いて説明する。図６に粒子線により取得した透視画像を用いて位置決めを実施する場合の治療室の構成を示す。

図６に示すように、粒子線による位置決め画像を取得する粒子線治療装置では、治療室内に、患者４０に対して照射野形成装置３１Ａの反対側の位置に粒子線検出器３８Ａが、照射野形成装置３１Ｂの反対側の位置に粒子線検出器３８Ｂが配置される。この場合、放射線透視装置は、照射野形成装置３１Ａと粒子線検出器３８Ａの１対、照射野形成装置３１Ｂと粒子線検出器３８Ｂの１対、計２つの照射野形成装置と粒子線検出器の対で構成され、透視画像を粒子線によって取得する透視装置となる。

粒子線により位置決め画像を取得するためには、患者を突き抜けるために十分に高いエネルギーの粒子線を少量照射する。位置決め制御装置３１１Ａが照射制御装置３１４Ａに位置決め用に粒子線の照射信号を送信し、照射制御装置３１４Ａは位置決め用に粒子線を照射する。照射された粒子線は、照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂから出射され、患者４０を透過して粒子線検出器３８Ａ，３８Ｂに到達する。粒子線は、患者の体内でエネルギーを減衰しながら進み、粒子線検出器３８Ａ，３８Ｂに到達するため、粒子線のエネルギーが低い位置は通過経路上の密度が濃いことが分かる。このことから、粒子線検出器３８Ａ，３８Ｂにより、ビーム軸に垂直な平面で、位置毎に粒子線のエネルギーを測定することで透視画像を得ることができる。

なお、透視画像を取得する粒子線と治療に用いる粒子線の核種は、一致していてもよいし、異なっていてもよい。一致している場合には、荷電粒子ビーム発生装置が扱う核種が少ないため、シンプルな構成となる、との利点がある。一方、核種が異なる場合には、質量数が小さくて透過し易い核種を用いることで患者４０が大きな場合にも透視画像を取得することができる、との利点がある。

Ｘ線による透視画像の場合と同様に、複数のベッド傾斜角度において水平方向と上方向の両方の照射野形成装置３１Ａ，３１Ｂから順番に粒子線を照射して、粒子線の透視画像を取得する。取得した透視画像から断層画像を再構成し、基準ＣＴ画像と比較することでベッド３３の移動量を算出する。算出した移動量だけベッド３３を移動して位置決めを完了する。再構成の方法やベッド３３の移動量の算出方法は、Ｘ線による場合と同様の方法を用いることができる。

また、本発明は、上述した粒子線治療装置以外にもＸ線治療装置に対して適用可能である。図７に本発明が適用されるＸ線治療装置の治療室の構成の一例を示す。

図７に示すように、Ｘ線治療装置では、治療用Ｘ線を発生するＸ線照射装置５０と、位置決め装置を備えている。Ｘ線照射装置５０は、患者４０の周りを回転できる回転機構５１を備えている。位置決め装置は固定された複数のＸ線発生器３５Ｃ，３５ＤとＸ線受像機３６Ｃ，３６Ｄとベッド３３とベッド駆動機構（図示省略）と位置決め制御装置３１１Ｂを備えている。このような構成でも図５のフローに従うことで本発明の特徴であるベッド３３の位置決めを実施することができる。

また、図７では、回転するＸ線照射装置５０の例を示したが、Ｘ線照射装置はロボットアームの先端に取り付けられて任意の方向から治療用Ｘ線を患部に照射できるような構成であっても同様に本発明の位置決めを実施することができる。

３０…治療室
３１Ａ，３１Ｂ…照射野形成装置
３３…ベッド
３４…ベッド駆動装置
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ…Ｘ線発生器
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ…Ｘ線受像機
３８Ａ，３８Ｂ…粒子線検出器
４０…患者
５０…Ｘ線照射装置
５１…回転機構
３１１，３１１Ａ，３１１Ｂ…位置決め制御装置
３１２…中央制御装置
３１４，３１４Ａ…照射制御装置
３１５…コンソール
５０１…治療計画装置
７１０…ベッド傾斜角度入力画面

Claims (12)

1. 水平方向からの傾斜と水平面内での回転のうち少なくともいずれか一方が可能に構成されたベッドと、
   前記ベッド上の撮像対象の透視画像を取得する放射線透視装置であって、前記透視画像の取得中はその位置が固定される、複数設けられた放射線透視装置と、
   前記放射線透視装置によって取得した透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる機能を有する位置決め制御装置と、を備え、
   前記位置決め制御装置は、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得し、得られた複数の透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる制御を実行する
   ことを特徴とする放射線治療装置。
2. 請求項１に記載の放射線治療装置において、
   前記放射線透視装置は、前記透視画像をＸ線によって取得する透視装置である
   ことを特徴とする放射線治療装置。
3. 請求項１に記載の放射線治療装置において、
   前記放射線透視装置は、前記透視画像を粒子線によって取得する透視装置である
   ことを特徴とする放射線治療装置。
4. 請求項１に記載の放射線治療装置において、
   前記位置決め制御装置は、前記透視画像から再構成した断層画像を用いて前記ベッドの移動量を算出する
   ことを特徴とする放射線治療装置。
5. 請求項１に記載の放射線治療装置において、
   前記位置決め制御装置は、複数のベッド傾斜角度の中に放射線を照射する角度と一致する角度がある場合は、放射線を照射する角度と一致する角度での透視画像の取得を最後に行うよう前記ベッドの傾斜角度を制御する
   ことを特徴とする放射線治療装置。
6. 請求項１に記載の放射線治療装置において、
   前記位置決め制御装置は、前記複数のベッド傾斜角度の入力画面を表示装置に表示させる
   ことを特徴とする放射線治療装置。
7. 水平方向からの傾斜と水平面内での回転のうち少なくともいずれか一方が可能に構成された、放射線の照射対象を静置するためのベッドの位置決めを行うためのベッド位置決め装置であって、
   前記ベッド上の撮像対象の透視画像を取得する放射線透視装置であって、前記透視画像の取得中はその位置が固定される、複数設けられた放射線透視装置と、
   前記放射線透視装置によって取得した透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる機能を有する位置決め制御装置と、を備え、
   前記位置決め制御装置は、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得し、得られた複数の透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる制御を実行する
   ことを特徴とするベッド位置決め装置。
8. 水平方向からの傾斜と水平面内での回転のうち少なくともいずれか一方が可能に構成されたベッド上に静置された撮像対象に対して、少なくとも透視画像取得中はその位置を固定した複数の放射線透視装置を用いて、複数のベッド傾斜角度で透視画像を取得する取得工程と、
   前記取得工程によって得られた透視画像に基づいて前記ベッドの位置を移動させる移動工程と、を有する
   ことを特徴とするベッドの位置決め方法。
9. 請求項８に記載のベッドの位置決め方法において、
   前記取得工程では、前記放射線透視装置として前記透視画像をＸ線によって取得する透視装置を用いる
   ことを特徴とするベッドの位置決め方法。
10. 請求項８に記載のベッドの位置決め方法において、
    前記取得工程では、前記放射線透視装置として前記透視画像を粒子線によって取得する透視装置を用いる
    ことを特徴とするベッドの位置決め方法。
11. 請求項８に記載のベッドの位置決め方法において、
    前記移動工程では、前記取得工程で取得した透視画像から再構成した断層画像を用いて前記ベッドの移動量を算出する
    ことを特徴とするベッドの位置決め方法。
12. 請求項８に記載のベッドの位置決め方法において、
    前記移動工程では、複数のベッド傾斜角度の中に放射線を照射する角度と一致する角度がある場合は、放射線を照射する角度と一致する角度での透視画像の取得を最後に行うよう前記ベッドの傾斜角度を制御する
    ことを特徴とするベッドの位置決め方法。

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