JP2775179B2 - 放射線治療計画用位置決め装置の制御法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は各種高エネネルギー放射治療のための放射線
治療計画用位置決め装置の制御法に関し、特に任意の位
置にマークを投影する場合に左右のマークを一致させる
放射線治療計画用位置決め装置の制御法に関する。

（従来の技術） 癌治療用としてリニアアクセレレータが登場してか
ら、各種放射線治療装置が出現し、コバルト60等の放射
性同位元素から放射されるγ線によるRI（Radio Isotop
e）治療装置、電子線・Ｘ線治療装置、速中性子治療装
置、重イオン粒子治療装置等の高エネルギー放射線によ
る治療装置が遂次開発されて用いられるようになってき
た。これ等の治療効果の著しい高エネルギー放射線治療
の発展につれて、精度の高い治療計画がより重視される
ようになってきた。そのため放射線治療装置は治療の高
精度化に対応できるような工夫や開発が行われ、同時に
実際の治療計画及び応用面においても技術の進歩が急速
になり、治療計画の重要性が一層認識されるようになっ
た。治療システムの全体像は次のように考えることがで
きる。

第１段階は診断であり、患部の位置、大きさ、形等を
正確に把握する。第２段階は治療計画することで、診断
時の諸情報を基に、治療線種，線量，照射方向等患者へ
の応用を総合的に画定する。

第３段階は治療に適用することであり、患者に対し照
射野の位置決め、確認、照射を実施することである。第
４段階は管理段階で、診断、計画、適用の各段階におけ
るデータの照合、記録、保管を行い、治療計画及び治療
終了後の参考とする。これ等４段階に応じ精度の良い治
療計画装置が不可欠の道具として強く要望されており、
その一つとして放射線治療計画用位置決め装置がある。

この放射線治療計画用位置決め装置はＸ線CT等により
放射線治療を行う患部の位置を見極め、これを被検者の
体表上の上面及び側面からレーザ光線により十字マーク
を投影して、放射線治療を行うときの体表への位置決め
を行う装置であって、通常レーザマーカと称せられてい
る。以後放射線治療計画用位置決め装置をマーカと略称
する。

このマーカはレーザ光線を仰臥又は横臥している被検
者の上面及び側面から投影して、患部の体表上における
位置決めを行い、放射線治療時の照射位置と照射野等を
適性に把握するための装置である。従って、マーカには
被検者の体表にレーザ光の十字マークを投影するポイン
タがあり、ポインタはアームモジュールに搭載されてス
テップモータにより左右あるいは上下方向に移動される
構造となっている。そして位置決めはワークステーショ
ンにより計算で求められた被検者の放射線治療を行う位
置をポインタからのレーザ光によって十字マークを投影
することにより行っている。第５図は上記のマーカのポ
インタの配置と駆動部を示す図である。図において、１
はＸ線CT撮影室の天井に設けられ、被検者の上面に十字
マークを投影する中央ポインタ、2Lは前記治療室の左壁
面に取り付けてあり、患者の左側面に十字マークを投影
するための左側面ポインタ、2Rは右壁面に取り付けてあ
る右側面ポインタである。中央ポインタ１はアームモジ
ュール（図示せず）上に載せられていて、アームモジュ
ールが中央ポインタ移動モータ３により左右に移動させ
られて位置決めされる。４は移動用レール端に設けられ
ており、中央ポインタ１の左右移動において、レールか
ら外れるような移動量を制限するためのリミットスイッ
チである中央ポインタ位置センサ、5L,5Rはそれぞれ左
側面ポインタ2L,右側面ポインタ2Rを搭載するアームモ
ジュール（図示せず）を上下に動かして位置決めするた
めの左側面ポインタ移動モータ，右側面ポインタ移動モ
ータで、左側面ポインタ位置センサ6L,右側面ポインタ
位置センサ6Rにより制限位置を超えないようにされる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、左側面ポインタ2Lと右側面ポインタ2Rとは
被検者に対して対向し、同じ位置に十字マークを投影し
なくてはならないが、各ポインタ2L,2Rから被検者の体
表まで2m以上の距離があり、ポインタの送り機構の歪み
の影響で左右のポインタによる十字マークが一致しない
ことが屡起こる。この状態を第６図に示す。図には一例
として左側面ポインタ2Lを示してある。この例では左側
面ポインタ2Lを上に200mm移動させた時送り機構の歪み
の影響で被検体投影面での十字マークが203mm移動した
場合を示している。右側面ポインタ2Rにおいても同様な
ことが起こって居り、結局左右のポインタ2L,2Rからの
十字マークの投影が一致しない。

ところで、前記のようにＸ線CTによって放射線治療を
行う患部の位置を見極めてマーキングしようとした時
に、その位置が例えば眼球の上に当たり目蓋が動くため
マーキング位置としては不適当であるとか、耳の穴の位
置でマーキングできないというような場合、その位置か
らマーキングし易い位置に例えば20mmずらせるというよ
うにワークステーションによる計算位置に拘わらず、異
なる位置にマーキングする必要を生ずることがある。こ
の場合の位置決めは、ワークステーションにより計算で
求められて行われる場合とは異なり、マニュアル操作に
より移動モータ動作指令用のスイッチのオンオフを行っ
て位置制御を行うことになり、自動制御の場合とは異な
る制御方法で行う必要を生ずる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、ポインタによる十字マークの位置決めをする場合
に、左右ポインタの一方によって十字マークを任意の位
置に設定し、他方の十字マーク投影位置を正確に一致さ
せる放射線治療計画用位置決め装置の制御法を実現する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、放射線治療のため被
検体の体表に光でマークを投影する上部及び左右壁面に
設けられたアームモジュールに搭載された中央，左右側
面ポインタと、前記アームモジュールを動かすための中
央，左右側面ポインタ移動モータとを有する放射線治療
位置決め装置の制御法において、前記アームモジュール
の単位毎の移動による中央，左右側面ポインタの位置と
それに対応するマークの位置とを実測しそのデータをμ
PUに格納する段階と、何れか一方の側面のアームモジュ
ールを上昇又は下降により移動させて当該側面のマーク
を任意の位置に設定する段階と、他方の側面のアームモ
ジュールを前記のアームモジュールにやや遅れて追従移
動させる段階と、前記一方の側面のマークの位置を前記
アームモジュールの位置から前記μPUに格納されている
前記データに基づき計算により求める段階と、前記計算
により求められたマークの位置から他方のアームモジュ
ールの現在位置からの送り量を前記μPUに格納されたデ
ータに基づき計算して求める段階と、前記他方のアーム
モジュールの送り量から前記左又は右側面ポインタ移動
モータに送るパルス数を計算する段階と、計算により得
たパルス数の信号を前記左又は右側面ポインタ移動モー
タに送る段階とから成ることを特徴とするものである。

（作用） 中央，左右側面ポインタを載せた各アームモジュール
を単位毎に移動させ、アームモジュールの位置とマーク
投影位置との関係のデータをμPUに格納する。左右側面
ポインタによりマークの投影位置を任意の位置に位置決
めするに当たっては、何れか一方の側面のアームモジュ
ールを移動させて目視により所定のマーク投影位置にお
いて停止させ、前記のデータに基づきマーク投影位置を
計算により求め、前記のマーク投影位置から他方のアー
ムモジュールの位置を計算して必要なアームモジュール
の送り量を計算し、それから得たパルス数の駆動信号を
送り、前記他方のアームモジュールの位置決めを行う。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の制御法の実行に用いるマ
ーカのブロック図である。図において、第５図と同じ部
分には同一の符号を付してある。図中、7Sは中央ポイン
タ１が取り付けられ、中央ポインタ１の位置を図の左右
に移動させ、十字マークを被検者の患部の上面体表に投
影させるためのアームモジュール、7L,7Rはそれぞれ左
右側面ポインタ2L,2Rが取り付けられ、各ポインタ2L,2R
を上下に移動させるためのアームモジュールである。各
アームモジュール7S,7L,7Rはそれぞれステップモータで
ある中央ポインタ移動モータ3,左側面ポインタ移動モー
タ5L及び右側面ポインタ移動モータ5Rにより動作し、各
アームモジュールの位置即ち各ポインタ1,2L,2Rの位置
はそれぞれの移動モータ3,5L,5Rのモータ軸に直結した
エンコーダによって検出される。８はアームモジュール
7S,7L,7Rの位置設定、各ポインタのレーザ管の点灯及び
消灯操作を行うハンドコントローラで、入力情報は赤外
線に変換され光検出器９で検出されてマイクロコンピュ
ータ（以下μPUという）10に入力される。μPU10は上記
の入力に基づきレーザ管の点灯・消灯の制御、アームモ
ジュールの移動のための各移動モータの制御を行う。11
はアームモジュール7S,7L,7Rの位置情報及びレーザ管の
点灯・消灯の状態を表示するCRTである。室内灯12はμP
U10の制御によりレーザ管の点灯時には消灯されて十字
マークを明瞭にし、レーザ管消灯時には点灯される室内
灯である。13は被検体の放射線治療を行う位置を計算し
て求めるワークステーションである。

次に、上記のように構成された装置の動作を説明した
後、十字マークを一致させるための制御法を説明する。
Ｘ線CT（図示せず）で断層写真撮影又はＸ線透視等を行
って患部を特定し、特定された患部に体表から治療用放
射線照射を行うためのマーキングを行う。ハンドコント
ローラ８により各ポインタのアームモジュールの位置を
μPU10に入力する。μPU10は中央ポインタ移動モータ3,
左側面ポインタ移動モータ5L,右側面ポインタ移動モー
タ5Rを制御して、中央ポインタ１のアームモジュール7
S,左側面ポインタ2Lのアームモジュール7L,右側面ポイ
ンタ2Rのアームモジュール7Rを移動させ、患部に体表か
ら放射線照射を行う位置決めのための十字マークを、中
央ポインタ1,左側面ポインタ2L,右側面ポインタ2Rから
それぞれ体表の上部，左側面，右側面へレーザ光により
投影を行う。各ポインタの位置は各移動モータ軸に直結
されているエンコーダにより検出され、CRT11に表示さ
れる。中央ポインタ位置センサ4,左側面位置センサ6L,
右側面ポインタ位置センサ6Rはそれぞれ中央ポインタ1,
左側面ポインタ2L,右側面ポインタ2Rの始点，終点位置
に来た場合に検出してμPU10に入力する。次に、ハンド
コントローラ８によりレーザ管点灯の入力をして各ポイ
ンタのレーザ管を点灯させ、被検体の体表に十字マーク
を投影する。このレーザ管の点灯の状態もCRT11に表示
される。室内灯12はレーザ管の点灯時即ち十字マークの
投影時は消灯される。

次に左側面ポインタ2Lと右側面ポインタ2Rとからの体
表への十字マークを一致させるための制御法を説明す
る。位置決め操作において、左側面ポインタ2Lを移動さ
せる場合について考える。アームモジュール7Lを20mmず
つ移動させ、投影面における十字マークの位置誤差を測
定する。この位置誤差のグラフを第３図に示す。このよ
うにして得られる投影面における位置誤差情報を、例え
ばポインタの位置と十字マークの位置との関係のテーブ
ルとしてμPU10に格納する。

アームモジュール7Lを動かして十字マークを正しく投
影させる実施段階においては、μPU10は以下に示す要領
でアームモジュール7Lの制御を行う。アームモジュール
7Lの位置と投影面での十字マークの位置との関係のグラ
フを第４図の通りとする。このグラフにおいて、実測さ
れてμPU10に格納されているデータはＢ点とＤ点で、20
mmのＢ点の投影面での十字マーク位置は19mm,40mmのＤ
点の投影面での十字マークの位置は43mmである。Ａ点か
らＣ点まで移動させる時は次のようにして移動距離を求
める。

（１）移動する目的位置の前後に記憶されている原点と
Ｂ点の位置情報により、先ず移動量ａを求める。

（２）次にＢ点とＤ点の位置情報により移動量ｂを求め
る。

（３）Ａ点からＣ点まで移動させるのに必要なアームモ
ジュール7Lの移動量ｐは ｐ＝ａ＋ｂ＝18.64 （４）アームモジュール7Lを1mm動かすために左側面ポ
インタ移動モータ5Lに送るパルス数をαとすれば、18.6
4αのパルスを送ればよい。

以上のようにすることにより実用上十分正確に十字マ
ークを被検体に投影することができる。

以上はマーキングを行う通常操作であるが、放射線照
射位置に直接マーキングできない場合は、マーキングす
べき位置から適当量ずらせた位置にマーキングを行う。
その手順は左右側面ポインタ移動モータ5R,5Lを動作さ
せるためのμPU10の動作指令スイッチをオンにする。右
側面ポインタ移動モータ5RはμPU10からの駆動パルスに
より回転を開始し、アームモジュール7Rが移動し始め
る。少し遅れてアームモジュール7Lが移動を開始する。
右側面ポインタ2Rが所定の十字マークの投影位置に到達
すると、μPU10はアームモジュール7Rの位置を駆動パル
スの数により認識できるので、第３図のテーブルに基づ
き既述の計算方法により十字マークの位置を計算し、得
られた十字マークの位置からアームモジュール7Lの位置
を計算により求め、μPU10は計算位置に到達させるよう
に駆動パルスを左側面ポインタ移動モータ5Lに送って移
動させる。

上記の動作を第２図のフローチャートにより説明す
る。

ステップ１ 左右側面ポインタ移動モータ5R,5Lの動作指令スイッ
チを手動によりオンとする。μPU10は駆動パルスを前記
左右側面ポインタ移動モータ5R,5Lに送って、上昇又は
下降の動作をさせる。右側面ポインタ移動モータ5Rは回
転を開始し、アームモジュール7Rは移動し始める。左側
面ポインタ移動モータ5Lは少し遅れて回転を開始し、ア
ームモジュール7Lがアームモジュール7Rに追従して移動
し始める。

ステップ２ アームモジュール7R,7Lは移動を続ける。

ステップ３ 十字マークが所定の位置にきたためにスイッチがオフ
にされたかどうか、即ちアームモジュール7Rの上昇下降
は終了したかどうかをμPU10はチェックする。終わって
いなければステップ２に戻る。終わっていれば、ステッ
プ４に進む。

ステップ４ μPU10は右側面ポインタ移動モータ5Rに送る駆動パル
スを停止し、アームモジュール7Rは移動を止める。

ステップ５ μPU10は右側面ポインタ移動モータ5Rに送った駆動パ
ルスの数からアームモジュール2Rの位置を認識してお
り、第３図のテーブルを参照して、第４図によって説明
した計算により十字マークの位置を求める。図におい
て、μPU10が認識しているアームモジュール7Rの位置を
25.4とすると曲線上の点Ｅの横軸の座標Ｑを次式の計算
により求める。

∴Ｑ＝25.48 ステップ６ 右側面ポインタ2Rの投影面の十字マークの位置が得ら
れたので、この位置即ち地上からの25.48cmの十字マー
クの位置からアームモジュール7Lの位置を、アームモジ
ュール7Lと十字マークの位置のテーブルから上記の計算
の逆計算を行って求める。

ステップ７ アームモジュール7Lの現在の位置と、ステップ６で求
めた位置との差に相当する量を移動させるために、μPU
10は、駆動パルスを左側面ポインタ移動モータ5Lに送っ
てアームモジュール7Lを移動させ、計算上の左右の十字
マークの位置が一致すればアームモジュール7Lを停止さ
せる。

以上説明したように、機構的歪み量による左右の十字
マークの不一致を補正することができるようになり、特
に十字マークを任意の位置に設定する場合に、従来、同
一位置への位置制御が困難であったが、本実施例によれ
ば、一方のアームモジュールに他方のアームモジュール
を追従して動作させ、μPUに格納したテーブルにより位
置計算を行わせることにより、左右のマークの位置ずれ
のないアームモジュールの制御が可能になる。

尚、この実施例で説明した位置決め制御法は放射線治
療計画用位置決め装置でなくとも、同様な構成の位置決
め装置に応用することができる。

（発明の効果） 以上詳細にな説明したように本発明によれば、十字マ
ークの投影位置を任意に設定した場合にも、その位置に
左右のポインタが正確に一致した十字マークを投影する
ことができるようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する一実施例のブロック
図、 第２図は実施例による任意の位置にアームモジュールを
設定する場合の制御法のフローチャート、 第３図はアームモジュール移動量と十字マーク位置誤差
の関係を示すグラフ、 第４図は十字マークを正しく移動させるためのアームモ
ジュール移動量の計算のための説明図、 第５図はＸ線CT室におけるポインタの配置図、 第６図はポインタ移動による十字マーク移動量誤差発生
の説明図である。 １…中央ポインタ、2L…左側面ポインタ 2R…右側面ポインタ ３…中央ポインタ移動モータ ４…中央ポインタ位置センサ 5L…左側面ポインタ移動モータ 5R…右側面ポインタ移動モータ 6L…左側面ポインタ位置センサ 6R…右側面ポインタ位置センサ 7L,7R,7S…アームモジュール ８…ハンドコントローラ、10…μPU 11…CRT、12…室内灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61N 5/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線治療のため被検体の体表に光でマー
   クを投影する上部及び左右壁面に設けられたアームモジ
   ュール（7S,7L及び7R）に搭載された中央，左右側面ポ
   インタ（1,2L及び2R）と、前記アームモジュール（7S,7
   L及び7R）を動かすための中央，左右側面ポインタ移動
   モータ（3,5L及び5R）とを有する放射線治療位置決め装
   置の制御法において、 前記アームモジュール（7S,7L及び7R）の単位毎の移動
   による中央，左右側面ポインタ（1,2L及び2R）の位置と
   それに対応するマークの位置とを実測しそのデータをμ
   PU（10）に格納する段階と、 何れか一方の側面のアームモジュール（7R又は7L）を上
   昇又は下降により移動させて当該側面のマークを任意の
   位置に設定する段階と、 他方の側面のアームモジュール（7L又は7R）を前記のア
   ームモジュール（7R又は7L）にやや遅れて追従移動させ
   る段階と、 前記一方の側面のマークの位置を前記アームモジュール
   （7R又は7L）の位置から前記μPU（10）に格納されてい
   る前記データに基づき計算により求める段階と、 前記計算により求められたマークの位置から他方のアー
   ムモジュール（7L又は7R）の現在位置からの送り量を前
   記μPU（10）に格納されたデータに基づき計算して求め
   る段階と、 前記他方のアームモジュール（7L又は7R）の送り量から
   前記左又は右側面ポインタ移動モータ（5L又は5R）に送
   るパルス数を計算する段階と、 計算により得たパルス数の信号を前記左又は右側面ポイ
   ンタ移動モータ（5L又は5R）に送る段階とから成ること
   を特徴とする放射線治療計画用位置決め装置の制御法。