JP3149516U - 傾けられた患者をスキャンする寝台 - Google Patents

Abstract

【課題】傾けられた患者をスキャンするための寝台を提供する。【解決手段】寝台３０は、傾動装置３６によって水平枢軸３４を中心として回転可能なテーブル表面３２を含む。傾動装置３６は、テーブル表面３２の一端４０を上昇または下降させ、それによって、枢軸３４を中心としてテーブル表面３２の他端４２を所望の患者傾斜角度まで傾斜または枢動させるジャッキ３８（電気、機械、油圧、または空気圧）を含む。ジャッキ３８の動作を制御するコントローラ４４が提供されてもよい。【選択図】図３

Description

本考案は、傾けられた患者をスキャンする寝台に関する。

放射線治療の治療計画は、横臥位の患者から取得されるＣＴ画像を利用する。同じ姿勢で行なわれる画像形成と治療は、内臓器官の位置の一貫性を保証する。しかし、放射線治療は、通常、横臥位の患者に適用されるが、立位での放射線治療も使用される。これは、論理的に、治療計画には立位の患者から取得されるＣＴ画像を利用すべきであることになる。しかし、ＣＴスキャナは、現在のところ、立位の患者をスキャンすることができず、傾斜が限られており（傾斜範囲は約±３０°）、患者を傾けることができない。

立位治療計画に対して横臥位の画像を使用すると、横臥位と立位の画像を形成中に患者に加えられる重力がそれぞれ異なることに起因する画像の不整合を生じることがある。解剖学的マーカーまたは移植マーカーの形状は一般に影響されないが、軟組織の臓器は変形して移動することがある。

不整合は、きわめて小さいこともあるが、正確なターゲット照射を妨げて隣接する臓器への放射を増す可能性がある。例えば、前立腺治療は、ターゲットが直腸壁と膀胱のような放射線感受性臓器に近接していることによってこのような不整合の影響を受ける。

組織変形（および関連画像）は、関連する力場と臓器との機械的な性質に関係する。組織依存的な性質、例えば、ヤング率とポアソン比の空間分布は、組織変形に影響する。組織変形を力場に関係付ける様々なモデルが存在する。このようなモデルは、典型的に、力場、組織の機械的な性質、および境界条件を所与として組織変形（およびその画像）の評価に使用される。また、逆の問題を解決すること、すなわち、所与の変形、境界値、および力場から機械的な性質を判定することも可能である。

現在のＣＴスキャナを使用して立位画像を直接的に取得することは実現可能ではないので、立位治療計画を目的として立位画像をシミュレーションする必要がある。

本考案は、以下でさらに詳しく説明されるように、所望の患者傾斜角度に対する基準画像データセットに基づく画像シミュレーションの新規な方法を提供しようとするものである。

したがって、本考案の実施形態に従って、それぞれの基準患者傾斜角度に関係している組織の基準画像データセットを取得することを含む方法が提供され、各基準画像データセットはそれぞれの傾斜角度に関連しており、それぞれの傾斜角度は、上記組織の画像データセットを軸方向および横方向重力成分の所与の組合せに関係付ける式を導出するための基準画像データセットを使用し、所望の患者傾斜角度の画像データセットをシミュレーションするための式を使用して、組織に加えられる軸方向および横方向重力成分を組み合わせたものである。

式は、測定される相対的な変形と、組織の機械的な性質に関係している組織パラメータに関する基準データセットに関連する力場とを関係付ける選択された生体力学的モデルを適用することによって導出されてもよく、所望の患者傾斜角度の画像データセットのシミュレーションは組織パラメータと選択された生体力学的モデルの所望の患者傾斜角度に関係している力場とを挿入し、変形を計算する式を使用することによって行なわれる。

例えば、基準画像データセットの１つは患者の背臥位に対応する第１の患者傾斜角度に関し、もう１つの基準画像データセットは患者の腹臥位に対応する第２の患者傾斜角度に関する。別の例として、基準画像データセットの１つは＋３０°の第１の患者傾斜角度に関し、もう１つの基準画像データセットは−３０°の第２の患者傾斜角度に関する。さらに別の例として、基準患者傾斜角度の１つは横臥位に対応し、所望の患者傾斜角度は立位に対応する。

本考案の実施形態に従って、測定は、基準画像データセットにおける組織の３Ｄ曲線を形成することと、データセットにおける曲線の変動を測定することとを含む。

さらに、本考案の実施形態に従って、基準画像データセットは組織に圧力を加えている間に取得される。

また、本考案の実施形態に従って、基準患者傾斜角度で患者を位置決めし、患者に関して既知の姿勢における組織に硬質容器（リジッド コンテナ）を取り付けて組織が容器の形状を取るように組織に力を加え、基準画像データセットを取得し、所望の患者傾斜角度に関係している所望の胸部データセットを取得するために基準画像データセットに式を適用することを含む、所望の患者傾斜角度に関係している所望の組織データセットをシミュレーションする方法が提供される。

また、本考案の実施形態に従って、水平軸を中心として回転可能なテーブル表面を含む、傾けられた患者をスキャンする寝台、水平軸を中心として所望の患者傾斜角度までテーブル表面を傾ける傾動装置、および水平軸に長手方向に垂直なテーブル表面を移動するアクチュエータが提供される。テーブル表面、傾動装置、およびアクチュエータは、既存のＣＴ寝台への追加装置として構成されてもよい。

また、本考案の実施形態に従って、第１の身体部分（例えば、胸部または腹部）を部分的に入れる容器が提供され、この容器は傾斜角度に関係なく、部分的に入れられた第１の身体部分を第２の身体部分に対する所与の位置（例えば、患者の肺に対する胸部、または患者の骨盤に対する腹部）に保つことができ、第１の身体部分は容器の内部形状に適合させられ、容器は上記第１の身体部分の画像を（例えば、Ｘ線、超音波、磁気共鳴などを使用して）形成し得るように構成される。

本考案は、図面と併用される以下の詳細な説明からさらに十分に理解され認識される。

本考案の実施形態に従って、所望の患者傾斜角度に対する基準画像データセットに基づく画像シミュレーションの方法の簡略的なフローチャートである図１がここで参照される。

本方法は、それぞれの基準患者傾斜角度（１）に関係している組織または組織のグループの基準画像データセットを使用する。基準画像データセットは、超音波（ＵＳ）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（ＳＰＥＣＴ）、磁気共鳴影像法（ＭＲＩ）、磁気共鳴スペクトロスコピー（ＭＲＳ）、陽電子放出断層撮影法（ＰＥＴ）など、適当な画像形成法を用いて取得されてもよいがこれらに限定されない。各基準画像データセットは、軸方向および横方向の重力成分（Ｇ_ｘ、Ｇ_ｙ、Ｇ_ｚ）の角度に依存する組合せに関連しており、これらの重力成分は特定の傾斜角度におけるドループ、サグ、またはその他の変形を表わす。基準画像データセットの基準角度は、背臥位、腹臥位、±３０°、およびその他多くの任意の患者姿勢を包含してもよいがこれらに限定されない。

本考案の方法は、複数の基準画像データセットを使用し得る。このような場合、基準画像データセットは、登録されなければならない（２）。登録は、基準画像データセットにおけるマーカーを使用し、マーカーを一致させる（すなわち、これらを登録する）ことによって達成され得る。

組織または組織のグループは次いで、ある角度で傾けられる。組織に加えられる重力場は、組織の変形を引き起こす。登録された基準画像データセットに関連する変形は測定される（３）。例えば、測定は、基準画像データセットにおける臓器に３Ｄ曲線を適用することと、データセットにおける曲線の変動を測定することとを含む（４）。

測定された変形を数学的に定義する式（数学関数）が次いで、導出される（５）。この式は、立位など、患者の他の傾斜角度での所望のデータセットの変形を次いで、計算するために使用され得る（６）。

式を導出する１つの方法は、測定された相対変形と、機械的および物理的な性質（弾性率、引張り強度、など）に関係している組織パラメータを抽出する基準データセットに関連する力場とを関係付ける、選択された生体力学的モデルを適用することである（７）。所望の患者傾斜角度の画像データセットのシミュレーションは次いで、抽出される組織パラメータと、選択される生体力学的モデルにおける所望の患者傾斜角度に関係している力場とを挿入することによって行なわれる。

第１の基準患者傾斜角度が３０°であり、第２の基準患者傾斜角度が−３０°である場合、２つの傾斜角度において患者に作用する総重力は次いで、立位の患者に作用する重力に等しいことに留意されたい。線形生体力学的モデルを仮定すると、立位の患者における点位置は２つの基準データセットにおけるその点それぞれの位置のベクトル加算によってシミュレーションされ得る（８）。

式の導出には、他にも多くの数学的手法（例えば、最小二乗法、加重平均、など）が使用され得る。

本考案の別の実施形態に従って、基準画像データセットは患者に圧力を加えながら取得されてもよい（９）。重力に加算される外圧は、軸方向と横方向の力成分の比を変えるので、さらなる独立した測定値を提供する。外圧は正であってもよく、例えば、加圧されたベルトによって腹部に加えられるか、あるいは様々な患者傾斜角度に対応して容器によって胸部に加えられて胸部に容器の形状を保持させるときである。圧力はまた負であってもよく、例えば、胸部を含有する容器に真空が適用されるときである。胸部の画像を形成するために胸部に圧力を加える実施形態が、ここで図２を参照して説明される。

図２は、本考案の実施形態に従って、胸部の画像を形成する装置１０、または生検、切除、高周波アブレーション、または放射線治療などの処置を示す。

装置１０は、胸部を中に入れて固定する、硬質の、一般に放射線透過性の容器１２を含む。容器１２は、胸部が容器１２の形状を取るよう力が胸部に加えられ得るように配置される。例えば、胸部への力は手で加えられてもよく、重力（うつぶせに寝る）によって加えられてもよく、または容器１２に形成された複数の開口１８にチュービング１６を介して接続された吸引ポンプ１４から真空を適用することによって加えられてもよく、あるいはこれらの組合せによって加えられてもよい。力は、容器１２の内側で胸部を圧迫して一般に硬直させるのに十分である。容器１２内に保持される胸部の画像を形成するために、画像形成源２０と画像検出器２２を備える画像形成装置（例えば、ＣＴスキャナ）が提供される。容器１２は、画像形成装置または処置装置１５を胸部と接触させる窓１３を有してもよい。

図２の装置１０は、図１の方法を実施するために使用されてもよい。したがって、患者は基準患者傾斜角度で位置決めされる。硬質容器１２は患者に対して既知の姿勢で取り付けられ、胸部が容器１２の形状を取るように胸部に力が加えられる（装置１０は腹部など、他の身体部分用にも構成され得るが、これに限定されない）。容器１２は、その内部形状によって圧迫された胸部を長手方向に引き伸ばして半径方向に圧迫する。画像形成装置は、胸部の画像を取り込んで１つまたは複数の基準画像データセットを形成する（図１のステップ１におけるように）。画像データセットは登録され（図１のステップ２におけるように）、任意の変形が測定される（図１のステップ３におけるように）。変形を数学的に定義する式が取得される（図１のステップ５におけるように）。式は、立位など、患者の他の傾斜角度における所望のデータセットの変形を計算するために使用される（図１のステップ６におけるように）。プロセッサ２４は、式の計算およびデータ処理、ならびに所望の患者傾斜角度に関係している所望のデータセットのシミュレーションに使用されてもよい。

胸部を硬質容器の中に押し込むと、硬い頭蓋の内部の柔らかい脳と同様に、胸部の方向に依存する変形が減少する。胸部組織の剛性は圧迫によって増すので、容器容積と加えられる力は、胸部に剛性を与えるために、それぞれ、十分に小さく、そして十分に大きくされるべきである。胸部が十分に硬く、かつ所望のデータセットが硬質容器に入れられる胸部に関係する場合、式は適用されなくてもよく、基準画像データセットが所望のデータセットとして使用されてもよい。

背臥位の患者の胸部ＣＴスキャンは、例えば、放射線治療計画の場合、胸部が胸壁に接近して望ましくない。マンモグラフィーにおいて、立位の患者の胸部は２枚の平行板の間で半径方向に圧迫され、胸部は主に垂直半径方向に伸ばされる。図２の実施形態では、胸部は一般に長手方向に伸ばされるので胸部は胸壁から分離するが、半径方向には圧迫されているので胸部の剛性と形状の保持力は増す。背臥位の患者の胸部に関係している基準ＣＴデータセットを取得する場合、真空が適用されて胸部を胸壁から引き離してもよく、真空は重力に対抗する十分に高いレベルとされるべきである。立位の患者の治療中は、真空レベルは低下されてもよい。

したがって、本考案の実施形態に従って、画像形成の対象は、横臥位と立位の画像の違いが最小化されるかまたは無視され得るように硬質で放射線透過性のある容器の中で加圧され被包される。（これは、例えば、頭蓋骨内部の脳の場合には当然のことである。）このような被包は、外部被包に対応する内部臓器の位置を判定するための画像形成に影響されるマーキング（ｉｍａｇｉｎｇ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍａｒｋｉｎｇｓ）を有してもよい。このような被包は、一般に立位における、例えば、前立腺の画像形成と治療のために骨盤領域の固定に使用されてもよい。骨盤の被包は、４つの堅固な「壁」と両脚の間の恥骨を圧迫する細長い「座」（自転車のサドルのような）で作られた底部とを有する。被包は、両肩越しのストラップによって恥骨に締め付けられてもよい。被包による画像形成の後、被包に対するターゲット位置が決定され（図１を参照して前述されたように）、被包は治療に合わせて位置決めされる。

本考案の実施形態に従って構成されて動作する、傾けられた患者をスキャンする寝台３０を示す図３がここで参照される。寝台３０は、傾動装置３６によって水平枢軸３４を中心として回転可能なテーブル表面３２を含む。本考案の非限定的な一実施形態に従って、傾動装置３６は、テーブル表面３２の一端４０を上昇または下降させ、それによって、枢軸３４を中心としてテーブル表面３２の他端４２を所望の患者傾斜角度まで傾斜または枢動させるジャッキ３８（電気、機械、油圧、または空気圧）を含む。ジャッキ３８の動作を制御するコントローラ４４が提供されてもよい。

テーブル表面３２は、長手方向軸４６に沿って可動であることが好ましい。例えば、テーブル表面３２は、傾動装置３６の有無にかかわらず、ベース５０に形成された１つまたは複数の軌道４８に沿って滑動してもよい。テーブル表面３２に結合された１つまたは複数の線形アクチュエータ５２は、軌道４８に沿って長手（水平）方向にテーブル表面３２を移動してもよい。コントローラ４４はまた、線形アクチュエータ５２の動作を制御してもよい。

ほとんどのＣＴスキャナは、横臥位の患者を中心としてガントリを回転させることによってヘリカルスキャンを行ない、スキャン中に患者を軸方向に移動する。本考案において、傾けられた患者をスキャンする場合、スキャナは同様の傾斜角度で傾けられる。スキャン中に軸方向の患者移動を採用しないスキャナでは、スキャナの傾斜角度よりも大きい患者傾斜角度が使用され得る。

先行技術において使用されるＣＴスキャンのタイプは、患者が回転軸に沿ったガントリの穴の中を長手方向に移動される間に患者を中心とするガントリの回転を伴って、スパイラルスキャンを得る。ガントリは最大３０°だけ傾斜し得るが、寝台の配向と移動はそれぞれ水平のままで関連するスキャンは斜めである。ＣＴスキャナが円錐ビームタイプである場合、長手方向の移動は不要であり、データセットは非スパイラルスキャンによって取得されてもよい。

本考案の実施形態に従って、寝台は患者に重力成分が組み合わせられて加わるように傾けられてもよい。ガントリと寝台を３０°だけ傾け、寝台を傾けられた回転軸に沿って移動すると、患者が傾けられていることを除き、従来のものと同様のスパイラルスキャンを生成する。ガントリを例えば３０°、寝台を６０°（ガントリに対して３０°）だけ傾けると、斜めスパイラルスキャンが生成される。立位の患者の治療計画を目的としてシミュレーションされる立位データセットは、６０°〜９０°の移動に関する変形を無視してもよいので、６０°で取得されたデータセットで近似され得る。

図３の寝台３０は、独立型の寝台システムとして構成されてもよい。あるいは、寝台３０は、既存のＣＴ寝台５４への追加装置として構成されてもよい。いずれの場合も、寝台の垂直方向への移動用に別のアクチュエータ５６が設けられてもよい。コントローラ４４は、水平と垂直を組み合わせた寝台の移動が一般に傾けられた追加テーブル表面３２に平行になるようにＣＴ寝台の垂直移動を同様に制御してもよい。

本考案の範囲は、前述された特徴の組合せおよび副組合せの両方に加えて、前述の説明を読めば当業者には想起されるはずでありかつ先行技術に見られない本考案の修飾および変形を含む。

本考案の実施形態に従った、所望の患者傾斜角度に対する基準画像データセットに基づく画像シミュレーションの方法の簡略的なフローチャートである。 本考案の実施形態に従って構成されて動作する、胸部の画像を形成する装置の簡略図である。 本考案の実施形態に従って構成されて動作する、傾けられた患者をスキャンする寝台の簡略図である。

符号の説明

１０ 胸部の画像を作成する装置
１２ 放射線透過性の容器
１３ 窓
１４ 吸引ポンプ
１５ 画像形成装置または処置装置
１６ チュービング
１８ 開口
２０ 画像形成源
２２ 画像検出器
２４ プロセッサ
３０ 寝台
３２ テーブル表面
３４ 水平枢軸
３６ 傾動装置
３８ ジャッキ
４０ テーブル表面の一端
４２ テーブル表面の他端
４４ コントローラ
４６ 長手方向軸
４８ 軌道
５０ ベース
５２ 線形アクチュエータ
５４ 既存のＣＴ寝台
５６ 別のアクチュエータ

Claims (4)

1. 傾けられた患者をスキャンする寝台において、
   水平軸を中心として回転可能なテーブル表面と；
   前記水平軸を中心として所望の患者傾斜角度に前記テーブル表面を傾ける傾動装置と；
   前記テーブル表面を前記水平軸に対して長手方向垂直に移動するアクチュエータと；を備えることを特徴とする寝台。
2. 前記テーブル表面、前記傾動装置、および前記アクチュエータは、既存のＣＴ寝台への取り付け装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の寝台。
3. 画像データセットを生成可能な画像形成装置と；
   前記寝台と連動している前記画像形成装置によって取得されるデータセットからシミュレーションされたデータセットに関係している変形パラメータを計算可能なプロセッサとを更に備え、
   前記画像形成装置は、前記寝台と繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の寝台。
4. 第１の身体部分を部分的に入れる容器を備え、
   前記容器は前記第１の身体部分を傾斜角度に関係なく第２の身体部分に対して所与の位置に保つように操作可能であり、
   前記第１の身体部分は前記容器の内部形状に適合させられ、前記容器は前記第１の身体部分の画像を形成し得るように構成されることを特徴とする装置。

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