JP3881199B2 - 放射線発生装置、それを用いた放射線治療装置および放射線診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線発生装置、および、当該放射線発生装置を用いた放射線治療装置および放射線診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放射線を用いる、例えば、がん治療装置、ラジオグラフィ装置、あるいは、ＣＴ診断装置のような、放射線治療装置および放射線診断装置を使用する際、患者の生理的現象により対象患部の位置や形状が変化する。特に、対象患部が胸部や腹部である場合には、そのような位置や形状の変化は、治療や診断の精度が劣化したり、時には、患者に不要な被曝を与えたりすることがある。
【０００３】
これを回避する手段として患者は照射中は呼吸を止めるよう指示される場合があるが、長時間その状態を維持することは患者にとっては負担となり、健康状態が思わしくない人には苦痛を伴う場合もある。また、治療時間が長い場合にはそのような手段は適用できない。別の方法として患者は普通に呼吸をしながら、治療中の患者の呼吸を測定し、呼吸の位相が照射に適している場合にのみ照射を実施することがあるしかし、そのような場合には、患者の呼吸に照射のタイミングを合わせなければならないため、ロスタイムが多く、結果として、照射に要する時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００４】
図７は、例えば、“Performance of a Respiration-Gated Control system for Patient Treatment”, K. Noda et al. European Practice Accelerator onference 1996, p. 2656. 等に示される従来の照射方法について説明するための図である。図７において、１１は放射線発生器であり、粒子線を加速するための加速器で、加速器の種類としては例えばシンクロトロンが考えられる。１２は治療を行うために患者に放射線を照射するための照射器である。照射器１２は、粒子線治療の場合には、照射の形成のためのコリメータやフィルタから構成される照射ノズルと呼ばれる部分に相当する。１３は放射線発生器１１や照射器１２を制御するための照射制御装置であり、放射線発生器１１や照射器１２のタイミングを各装置に与える機能などを有する。１４は患者の呼吸を測定するための呼吸測定装置、１５は呼吸測定装置１４から得られた呼吸信号を解析し、それに基づき照射可能な状態を表すゲート信号を発生させるための信号処理装置である。
【０００５】
次に放射線発生器（加速器）１１の運転方法について説明する。粒子線治療装置に放射線発生器１１として用いられるシンクロトロンは陽子線や炭素線を発生するための加速器の一種であり、運転方法としては入射、加速、出射、減速が周期的に繰り返される。
【０００６】
入射では、シンクロトロン以外に設けた前段加速器から発生された低エネルギービームがシンクロトロンに入射され、蓄積される。加速では、入射された低エネルギービームに高周波電磁波が印加され、ビームが加速される。その際ビームエネルギーの変化に伴い、シンクロトロンを構成する電磁石の励磁レベルを変化させる。出射では所定のエネルギーまで加速されたビームを一定のエネルギーに保ちながら、シンクロトロンの外にビームを取り出し、照射点まで輸送する。減速では所定のエネルギーに設定されたシンクロトロンの各構成機器を入射の状態まで戻すと同時に、出射されなかった使い残しのビームを入射エネルギーまで減速する。シンクロトロンの運転では以上のサイクルを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し運転する。通常シンクロトロンの１サイクルの運転周期は０．５秒〜４秒程度の周期が一般的に用いられる。
【０００７】
シンクロトロンの運転周期の中で加速されたビームをシンクロトロンから取り出し、患者までビームを送り、照射できるのは出射の期間だけである。診断・治療中の患者の呼吸は呼吸測定装置１４を用いて測定され、呼吸信号処理回路１５では呼吸信号に基づいて照射に適したタイミングを判断して「照射可」のゲート信号を生成し、そのゲート信号がＯＮの場合にのみシンクロトロンからビームを出射する。この場合、照射に適したタイミングとは、呼吸等により移動する患部が位置決めや診断時とほぼ同じ状態、位置、形状にあるタイミングをいう。
【０００８】
図７に示した従来例では加速器をあらかじめ決められたパターンにより固定された繰り返し周期で運転し、患者には自由に呼吸をさせておく。その状態において、患者の呼吸と装置のタイミングが偶然合った場合にのみ、照射を行うことができる。最短の繰り返し周期は出射するビームのエネルギーにより決められるが（加速するエネルギーが高いほど加速時間が長くなる）、従来例が記載されている上述の文献においては、意図的に出射期間を長くして、３．３秒（０．３Ｈｚ）という遅い周期で運転しており、その方が照射できる効率が高いとしている。しかし、出射可能な時間に患者の呼吸が照射に適した状態にあるとは限らない。さらに、加速器の繰り返し周期を意図的に遅くして運転するということは、照射するビーム電流の時間平均した量を下げて、加速器本来の性能以下で運転していることを意味し、全体の照射時間は長くなってしまうことになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図７の従来例では患者の呼吸と装置のタイミングが単に偶然に合った場合にのみ照射する方法であるため、治療や診断に要する時間が長くなってしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、患者の呼吸を照射のタイミングと同期がとりやすいように誘導し、効率よく放射線の照射を行うことが可能な放射線発生装置を得ることを目的とする。
また、本発明は、当該放射線発生装置を用いて、患者の呼吸を治療装置や診断装置の運転に適した状態に誘導し、診断および治療を効率的に行うことができる放射線治療装置および放射線診断装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、放射線を照射するための放射線照射手段と、上記放射線照射手段の運転周期と事前に測定された患者の呼吸周期とに基づき定められる、上記運転周期と上記患者の呼吸周期とを同期させるための上記患者の呼吸周期の目標パターンを記憶している目標パターン記憶手段と、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに合うように選択された周期を有する刺激パターンを記憶する刺激パターン記憶手段と、上記刺激パターンに基づいて所定の刺激を上記患者に与えて上記患者の呼吸周期を上記目標パターンに向けて誘導する刺激付与手段とを備えたことを特徴とする放射線発生装置である。
【００１２】
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、上記患者の呼吸信号を測定する呼吸測定手段と、上記目標パターンと上記患者の呼吸信号とを比較して、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御する刺激制御手段とをさらに備えている。
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、呼吸信号以外の上記患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段と、上記生理的状態を上記刺激の出力にフィードバックする刺激制御手段とをさらに備えている。
【００１３】
また、上記放射線照射手段の運転情報を上記刺激制御手段に入力する運転情報入力手段をさらに備えている。
【００１４】
また、上記放射線照射手段の照射タイミングの制御を行う照射制御手段と、上記刺激付与手段の刺激付与のタイミング情報を上記照射制御手段に入力する刺激付与情報入力手段とをさらに備えている。
【００１５】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線治療装置であって、上記放射線の照射を用いて治療を行う放射線治療装置である。
【００１６】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線診断装置であって、上記放射線の照射を用いて診断を行う放射線診断装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の形態１について図１を用いて説明する。１１は放射線発生器であり、例えば、放射線がん治療装置の場合は加速器に相当するものである。１２は治療もしくは診断を行うために放射線を患者に照射するための照射器であり、例えば、放射線がん治療装置の場合は照射の形成のためのコリメータやフィルタから構成されるノズルと呼ばれる部分に相当する。１３は放射線発生器や照射器を制御するための照射制御装置であり、放射線発生器や照射器のタイミングについて演算したり、タイミングを各装置に伝送する機能を持つ。１６は患者に音、光、振動などの刺激を与えるための刺激付与装置である。与える刺激は一定のパターンをもったリズム刺激、電子音または患者の好みに応じた通常の音楽であってもよい。あるいは風のそよぐ音や潮騒などの環境音であってもよい。また、照明や画像など時間的に変化する視覚的な刺激であってもよい。また椅子や治療台あるいは患者に直接取り付けた器具等により患者に振動を与える方式であってもよい。具体的な刺激付与の例は、例えば、特願２００１−１０５７７６号に記載されている。１７は照射制御装置１３や刺激付与装置１６で制御に使用されるデータを演算したり、伝送するための演算・記憶装置である。演算・記憶装置１７はコンピュータ、シーケンサ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、あるいは、その他タイミング回路の内のひとつ以上から構成される装置である。１４は呼吸測定装置であり、例えぱ、胸部や腹部に装着される形式のもので、呼吸に伴う胴体長の変化を伸縮性可変抵抗素子で検出するようにしたものである。その他、呼吸センサとしては患者の呼気、もしくは、吸気に伴う鼻腔付近の温度変化をサーミスタや赤外線カメラによる画像処理を用いて計測するタイプのものや、腹部や胸部にマーカを搭載し、呼吸と連動する当該マーカの変動を電荷結合素子（ＣＣＤ）や半導体位置検出素子（ＰＳＤ）カメラで計測するタイプのものがある。１５は呼吸信号処理装置であり、呼吸測定装置１４より得られた呼吸信号の時間変化に基づき呼吸の位相が照射してもよい状態かを判断する。判断方法としては、一般的には、図２に示す呼吸信号の中で呼気時間が終了した時点の曲線の変化が少ない部分にて照射すると効率がよく精度も得られやすい。この「照射可」の時間を定義する方法としては呼吸曲線にあるしきい値を設け、それを下回った場合に「照射可」とするか、あるいは、呼吸曲線の微分の絶対値がある値以下であれば「照射可」と定義する。また、図２において、呼吸曲線を定義づける（１）〜（５）の量、および、吸気時間（２）を呼気時間（３）で除した呼吸比、呼吸振幅（４）を呼気時間（２）で除したドライビング、吸気時間（２）を呼吸時間（１）で除したタイミング等があり、これらの複合的な組合せにより「照射可」を定義する方法が考えられる。
【００１８】
以下、実施の形態１の具体的な構成について図３を用いて説明する。ここでは、刺激付与の方法としては音楽を使った例について述べる。図３において、１は演算・記憶装置であり、図１の１７に相当するもので、計算機から構成されている。演算・記憶装置１内には、図のように、予め作成された患者呼吸の目標パターン１ａと、当該目標パターン１ａに基づいて作成された刺激パターン１ｂとが記憶されており、さらに、放射線発生器（図１の符号１１）が一定周期で運転される場合には、その一定周期等の運転パターン１ｃも記憶されている。また、２は、放射線発生器を一定周期で運転させるためのタイミング装置である。３は、当該タイミング装置２により一定周期で運転される放射線発生器であり、図１の１１に相当し、具体的には、シンクロトロンから構成されている。４は、患者の呼吸を測定するための呼吸測定装置であり、図１の１４に相当する。５は、呼吸測定装置４から出力される呼吸信号に基づいて、照射可能なタイミングを判断して、「照射可」のゲート信号を生成する呼吸信号処理回路であり、図１の１５に相当する。６は、刺激パターン１ｂに基づいて生成された刺激を患者に対して出力する刺激制御装置であり、図１の符号１６に相当する。７は診断・治療中の患者である。８は放射線発生器（加速器）の運転条件に関するデータであり、例えば、放射線発生器がシンクロトロンから構成されている場合には、シンクロトロンの最短運転周期はエネルギーによって決められるため、運転条件８はエネルギーに関するデータとなる。９は、事前に測定された患者の呼吸データである。事前に測定された患者の呼吸データ９は、１回だけ測定されたものでもよいし、また、複数回測定し、その平均値を用いるようにしてもよい。
【００１９】
図３の構成の動作について説明する。まず、演算・記憶装置１ではあらかじめ定められた患者呼吸の目標パターン１ａを作成しておき、それに基づき刺激のパターン１ｂを作成しておく。照射中はこの刺激パターン１ｂに基づいた刺激を患者に提示することにより、患者が呼吸を無理なく合わせられることを目的とする。目標パターン１ａは治療や診断が実施される前に患者の呼吸を測定しておき、その事前に測定された患者の呼吸データ９に基づき、患者が自然と合わせやすいようなテンポやパターンを選定しておくとよい。患者の好みに合った音楽なども選べるようにしてもよい。目標パターン１ａはあらかじめ治療や診断に適したパターンを選定しておく。例えば放射線発生器がシンクロトロン３のようにタイミング装置２を用いてある一定の周期で運転される装置である場合には、装置と呼吸の位相がうまく合うように周期をお互いの整数倍の関係に選ぶことが考えられる。シンクロトロンの最短運転周期はエネルギーによって決められるため、目標パターン１ａを作成する際には事前に測定された患者の呼吸データ９だけでなく、放射線発生器のエネルギーなど運転に関する条件８も考慮して決めるとよい。診断・治療中の患者の呼吸は呼吸測定装置４を用いて測定され、呼吸信号処理回路５では呼吸信号に基づいて照射可能なタイミングを判断して「照射可」のゲート信号を生成し、そのゲート信号がＯＮの場合にのみシンクロトロンからビームを出射するようにする。刺激の周期の選定方法としては事前に測定された患者の呼吸データから、呼吸周期の平均値を求め、当該値から判断して、患者の合わせやすい音楽やリズムを選定するとよい。例えば事前に測定された患者の呼吸周期が４秒であり、装置の繰り返し周期が１．１秒であれば、目標パターンの周期をその４倍の４．４秒に設定するとよい。
【００２０】
周期の選定方法として具体的な数値を使った例として以下に示す。Ｔ１は事前に測定された患者の平均呼吸周期であり、Ｔｓは放射線発生器を運転できる最短周期、Ｔ＊は患者に与える刺激パターンの周期、Ｔｓ＊は放射線発生器を実際に運転する周期とすると、目標パターンの周期Ｔ２は、Ｔ２＝Ｎ×Ｔｓで定義され、ＮはＴ２＞Ｔ１となるような最小の整数とする。例えばＴ＊＝ａ×Ｔ１＋（１−ａ）×Ｔ２とし、Ｔｓ＊＝Ｔ２／（Ｎ−１）とし、ａは０から１までの任意に設定できる定数で、例えばａ＝０とした場合はＴ＊＝Ｔ２となり、つまり刺激パターンの周期は放射線発生器の運転周期で決められる。Ｔ１＝３．９秒、Ｔｓ＝１．１秒の場合、Ｎ＝４となり、Ｔ２＝４．４秒となる。仮にａを０．７とすると、Ｔ＊＝４．０５秒となる。Ｎを上記の定義よりさらに大きく設定し、患者をさらに深くリラックスさせた状態において照射の効率をいっそう高めることも可能である。
【００２１】
ここで呼吸の目標パターンの周期を４．４秒に設定する場合は呼吸テンポの整数倍のテンポの音楽を用いるとよい。例えば呼吸テンポの１６倍のテンポの音楽の場合、音楽の１６拍に１呼吸を対応づける４／４拍子の緩やかな音楽であれば、その音楽に合わせて８拍で息を吸い、８拍で息を吐き出すよう呼吸を行えばよい。そのほかにも、呼吸のテンポの２倍、４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、１４倍等で音楽を再生してもよい。この場合、音楽の２拍、４拍、６拍、８拍、１０拍、１２拍、１４拍に１呼吸を対応づけるということになる。
【００２２】
放射線発生器である加速器と呼吸刺激装置は同一の目標パターンに基づいて運転されるため、前述のようにお互いの運転周期の位相関係は自ずと保たれることになるが、呼吸周期がある程度以上長ければ「照射可」のゲート信号が十分長い時間とれるため、装置の方はできるだけ、短い周期で運転する方が効率良く治療・診断が行える場合がある。例えば、呼吸周期が６秒と長く、放射線発生器の周期が２秒以下にできる場合は、放射線発生器の運転周期の位相にかかわらずできるだけ早い周期で運転することにより照射効率を最大化することができる場合もある。そのような場合には、装置の運転パターンは呼吸の目標パターンと一定の関係を保つ必要はない。一般的にリラクセーションの状態が深いほど呼吸周期が長くなる傾向にあるため、このような運転方法は患者にとってもより安定した精神状態に至ることを意味し、その点からも好ましい。
【００２３】
また、目標パターン１ａは常に一定である必要はなく、最初は早めで徐々にゆっくりとさせるなど、あらかじめ計画された時間的変化を取り入れてもよい。さらに、目標パターン１ａは単一の周期性である必要もない。例えば４回の周期の中でパターンに長短があり、４回を１セットとして繰り返すことなども考えられる。また、上記の例のように呼気と吸気の時間を同一にしない方が呼吸を合わせやすい場合もある。
【００２４】
本発明では、患者の呼吸の周期を所定パターンの刺激を与えることにより治療装置や診断装置の運転に適した状態に誘導し、呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。このことにより放射線を使った診断、照射の精度が向上でき、患者の余分な被曝を低減できる。また、呼吸と装置の同期がとりやすくなるため、治療や診断に要する時間が短縮化できる。また、呼吸を無理なく誘導することにより患者をリラクセーション状態に導くため、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００２５】
実施の形態２．
以下、本発明の形態２について図４を用いて説明する。実施の形態１の構成に加え、呼吸測定装置４（生理的状態計測手段）にて測定された呼吸信号（患者の生理的状態）を呼吸信号処理回路５に入力し、呼吸信号処理回路５にてフィルタなどの処理を施した後に、刺激制御装置６にフィードバックする（図４の符号３０）。これをここではフィードバック誘導と呼ぶ。これにより、刺激制御装置６は、呼吸測定装置４の計測結果に基づきながら、患者に付与する刺激が目標パターン１ａに徐々に近づくように、刺激の出力（刺激の振幅、周波数、位相など）を制御する。
【００２６】
演算処理装置より目標パターンが与えられ、呼吸誘導信号のべ一スとなる周期や、呼吸誘導信号の周期の比較的大きな時間にかかわる変動についての情報が与えられる。刺激制御装置では目標パターンと呼吸測定装置からの呼吸信号を比較し、患者に与える刺激のテンポを設定する。その際、現在の患者の呼吸パターンから大きくかけ離れない程度にテンポを設定することで患者に負担をかけずに目標パターンに誘導していく。また、このような方法の場合、いったん患者の状態が目標パターンに導かれるとその状態を長時間維持することも容易となる。
【００２７】
具体的には例えば刺激として音楽を使った場合、ＭＩＤＩを用いてテンポを制御することが考えられる。このような呼吸の誘導方法の例は、例えば、特願２００１−１０５７７６号公報に述べられている。
【００２８】
実施の形態１の例では目標パターンの周期をＴ＊＝ａ×Ｔ１＋（１−ａ）×Ｔ２と設定したが、本実施の形態では呼吸へのフィードバック誘導を用いてａの値をゆっくりとａ＝０に近づけることによって放射線発生器の運転効率を高めることも考えられる。
【００２９】
本発明では実施の形態１と同様、患者の呼吸を誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。患者の呼吸情報を刺激信号にフィードバックしているため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３０】
なお、上述の説明においては、患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段として呼吸測定装置４を用いて、患者の呼吸情報をフィードバックする方法について述べたが、その場合に限らず、フィードバックする生理的状態として、呼吸情報の他に、例えば、脈拍や血圧、心拍数等をフィードバックさせるようにしてもよい。
【００３１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。装置の構成は実施の形態２と同じであるが、本実施の形態では、タイミング装置２より刺激制御装置６に放射線発生器の運転情報（タイミング情報）を伝送し（図５の符号３１）、その情報と患者の呼吸信号の両方に基づいて刺激付与装置を制御することを特徴とする。こうすることにより、放射線発生器と刺激パターンの位相を関連付ける別の方法となる。
【００３２】
放射線発生器の情報が呼吸誘導信号に反映されることで、患者の実際の呼吸により呼吸誘導のパターンが予測できないような変化をした場合でも放射線発生器との位相関係を保つことができる。
【００３３】
例えば上記実施の形態１の例でＮ＝４の場合、シンクロトロンの３サイクルで１回の呼吸周期となるため、シンクロトロンと呼吸の位相がずれた場合には、呼吸誘導パターンの周期を最大１／３周期ずらせば、放射線発生器と呼吸の位相は保つことができる。このような放射線発生器と呼吸の位相のずれを検出することで、呼吸の目標パターンの位相を速めたり、遅らせたり、わずかに制御し、位相の同期を自然に回復することができる。あるいは呼吸の誘導信号の周期や位相を任意に変化した場合でも、徐々に放射線発生器の位相へ誘導することができるこの最後の場合に関する具体的例としては、咳やくしゃみなどの突発性の事象がおきた後でも呼吸と放射線発生器の位相関係をすみやかに回復することができる。
【００３４】
本発明では実施の形態２と同様、患者の呼吸をフィードバック誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。フィードバック信号に放射線発生器の運転情報も加味することで、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３５】
実施の形態４．
以下、この発明の形態４について図６を用いて説明する。装置の構成は実施の形態３と同じであるが、実施の形態３とは逆に、刺激制御装置６から放射線発生器のタイミング装置２に対し、刺激装置のタイミング情報を伝送することにより、患者の呼吸を誘導しながらも放射線発生器のタイミングも制御することで、呼吸の誘導信号と放射線発生器の同期を速やかにとる方法である。例えば、呼吸誘導パターンの周期を、連続的にする、または、徐々に遅くするなど、種々に変化させた場合にも、放射線発生器側も常に呼吸誘導パターンとの同期位相を維持することができる。
【００３６】
本発明では実施の形態２と同様、患者の呼吸をフィードバック誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。放射線発生器の運転タイミングに呼吸位相の情報も加味することで、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。また実施の形態３と同様に咳やくしゃみなどの突発性の事象がおきた後でも呼吸と放射線発生器の位相関係をすみやかに回復することができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、放射線を照射するための放射線照射手段と、上記放射線照射手段の運転周期と事前に測定された患者の呼吸周期とに基づき定められる、上記運転周期と上記患者の呼吸周期とを同期させるための上記患者の呼吸周期の目標パターンを記憶している目標パターン記憶手段と、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに合うように選択された周期を有する刺激パターンを記憶する刺激パターン記憶手段と、上記刺激パターンに基づいて所定の刺激を上記患者に与えて上記患者の呼吸周期を上記目標パターンに向けて誘導する刺激付与手段とを備えたことを特徴とする放射線発生装置であるので、患者の呼吸を所定の刺激を与えて誘導することにより、呼吸同期を用いた照射を効率的に行うことができる。
【００３８】
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、上記患者の呼吸信号を測定する呼吸測定手段と、上記目標パターンと上記患者の呼吸信号とを比較して、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御する刺激制御手段とをさらに備えているので、患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御して刺激付与を行うため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、放射線照射に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、呼吸信号以外の上記患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段と、上記生理的状態を上記刺激の出力にフィードバックする刺激制御手段とをさらに備えているので、患者の生理的状態に関する情報をフィードバックして刺激付与を行うため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、放射線照射に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３９】
また、上記放射線照射手段の運転情報を上記刺激制御手段に入力する運転情報入力手段をさらに備えているので、放射線照射手段の運転情報をフィードバックさせて刺激付与を行うため、咳やくしゃみ等の突発性の事象がおきて、放射線照射手段と呼吸の位相がずれた後でも、刺激付与のタイミングと放射線照射手段のタイミングとの同期を速やかに回復することができ、患者の呼吸をさらに効率的に誘導することができる。
【００４０】
また、上記放射線照射手段の照射タイミングの制御を行う照射制御手段と、上記刺激付与手段の刺激付与のタイミング情報を上記照射制御手段に入力する刺激付与情報入力手段とをさらに備えているので、刺激付与のタイミングを伝送することにより、患者の呼吸を誘導しながらも放射線照射手段の同期を速やかにとることができる。
【００４１】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線治療装置であって、上記放射線の照射を用いて治療を行う放射線治療装置であるので、効率的に照射を行うことができ、患者の余分な被爆を低減できるとともに、治療に要する時間が短縮化できる。
【００４２】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線診断装置であって、上記放射線の照射を用いて診断を行う放射線診断装置であるので、効率的に照射を行うことができ、患者の余分な被爆を低減できるとともに、診断に要する時間が短縮化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の装置構成を示すブロック図である。
【図２】 呼吸信号の例を示した説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態１の制御構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の制御構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態３の制御構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の制御構成を示すブロック図である。
【図７】 従来の装置構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 演算・記憶装置、２ タイミング装置、３ シンクロトロン、４ 呼吸測定装置、５ 呼吸信号処理回路、６ 刺激制御装置、７ 患者、８ 運転条件、９ 事前測定患者呼吸データ、１１ 放射線発生器、１２ 照射器、１３ 照射制御装置、１４ 呼吸測定装置、１５ 呼吸信号処理装置、１６ 刺激付与装置、１７ 演算・記憶装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、放射線発生装置、および、当該放射線発生装置を用いた放射線治療装置および放射線診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、放射線を用いる、例えば、がん治療装置、ラジオグラフィ装置、あるいは、ＣＴ診断装置のような、放射線治療装置および放射線診断装置を使用する際、患者の生理的現象により対象患部の位置や形状が変化する。特に、対象患部が胸部や腹部である場合には、そのような位置や形状の変化は、治療や診断の精度が劣化したり、時には、患者に不要な被曝を与えたりすることがある。
【０００３】
これを回避する手段として患者は照射中は呼吸を止めるよう指示される場合があるが、長時間その状態を維持することは患者にとっては負担となり、健康状態が思わしくない人には苦痛を伴う場合もある。また、治療時間が長い場合にはそのような手段は適用できない。別の方法として患者は普通に呼吸をしながら、治療中の患者の呼吸を測定し、呼吸の位相が照射に適している場合にのみ照射を実施することがあるしかし、そのような場合には、患者の呼吸に照射のタイミングを合わせなければならないため、ロスタイムが多く、結果として、照射に要する時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００４】
図７は、例えば、“Performance of a Respiration-Gated Control system for Patient Treatment”, K. Noda et al. European Practice Accelerator onference 1996, p. 2656. 等に示される従来の照射方法について説明するための図である。図７において、１１は放射線発生器であり、粒子線を加速するための加速器で、加速器の種類としては例えばシンクロトロンが考えられる。１２は治療を行うために患者に放射線を照射するための照射器である。照射器１２は、粒子線治療の場合には、照射の形成のためのコリメータやフィルタから構成される照射ノズルと呼ばれる部分に相当する。１３は放射線発生器１１や照射器１２を制御するための照射制御装置であり、放射線発生器１１や照射器１２のタイミングを各装置に与える機能などを有する。１４は患者の呼吸を測定するための呼吸測定装置、１５は呼吸測定装置１４から得られた呼吸信号を解析し、それに基づき照射可能な状態を表すゲート信号を発生させるための信号処理装置である。
【０００５】
次に放射線発生器（加速器）１１の運転方法について説明する。粒子線治療装置に放射線発生器１１として用いられるシンクロトロンは陽子線や炭素線を発生するための加速器の一種であり、運転方法としては入射、加速、出射、減速が周期的に繰り返される。
【０００６】
入射では、シンクロトロン以外に設けた前段加速器から発生された低エネルギービームがシンクロトロンに入射され、蓄積される。加速では、入射された低エネルギービームに高周波電磁波が印加され、ビームが加速される。その際ビームエネルギーの変化に伴い、シンクロトロンを構成する電磁石の励磁レベルを変化させる。出射では所定のエネルギーまで加速されたビームを一定のエネルギーに保ちながら、シンクロトロンの外にビームを取り出し、照射点まで輸送する。減速では所定のエネルギーに設定されたシンクロトロンの各構成機器を入射の状態まで戻すと同時に、出射されなかった使い残しのビームを入射エネルギーまで減速する。シンクロトロンの運転では以上のサイクルを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し運転する。通常シンクロトロンの１サイクルの運転周期は０．５秒〜４秒程度の周期が一般的に用いられる。
【０００７】
シンクロトロンの運転周期の中で加速されたビームをシンクロトロンから取り出し、患者までビームを送り、照射できるのは出射の期間だけである。診断・治療中の患者の呼吸は呼吸測定装置１４を用いて測定され、呼吸信号処理回路１５では呼吸信号に基づいて照射に適したタイミングを判断して「照射可」のゲート信号を生成し、そのゲート信号がＯＮの場合にのみシンクロトロンからビームを出射する。この場合、照射に適したタイミングとは、呼吸等により移動する患部が位置決めや診断時とほぼ同じ状態、位置、形状にあるタイミングをいう。
【０００８】
図７に示した従来例では加速器をあらかじめ決められたパターンにより固定された繰り返し周期で運転し、患者には自由に呼吸をさせておく。その状態において、患者の呼吸と装置のタイミングが偶然合った場合にのみ、照射を行うことができる。最短の繰り返し周期は出射するビームのエネルギーにより決められるが（加速するエネルギーが高いほど加速時間が長くなる）、従来例が記載されている上述の文献においては、意図的に出射期間を長くして、３．３秒（０．３Ｈｚ）という遅い周期で運転しており、その方が照射できる効率が高いとしている。しかし、出射可能な時間に患者の呼吸が照射に適した状態にあるとは限らない。さらに、加速器の繰り返し周期を意図的に遅くして運転するということは、照射するビーム電流の時間平均した量を下げて、加速器本来の性能以下で運転していることを意味し、全体の照射時間は長くなってしまうことになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図７の従来例では患者の呼吸と装置のタイミングが単に偶然に合った場合にのみ照射する方法であるため、治療や診断に要する時間が長くなってしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、患者の呼吸を照射のタイミングと同期がとりやすいように誘導し、効率よく放射線の照射を行うことが可能な放射線発生装置を得ることを目的とする。
また、本発明は、当該放射線発生装置を用いて、患者の呼吸を治療装置や診断装置の運転に適した状態に誘導し、診断および治療を効率的に行うことができる放射線治療装置および放射線診断装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、放射線を照射するための放射線照射手段と、上記放射線照射手段の運転周期と事前に測定された患者の呼吸周期とに基づき定められる、上記運転周期と上記患者の呼吸周期とを同期させるための上記患者の呼吸周期の目標パターンを記憶している目標パターン記憶手段と、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに合うように選択された周期を有する刺激パターンを記憶する刺激パターン記憶手段と、上記刺激パターンに基づいて所定の刺激を上記患者に与えて上記患者の呼吸周期を上記目標パターンに向けて誘導する刺激付与手段とを備えたことを特徴とする放射線発生装置である。
【００１２】
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、上記患者の呼吸信号を測定する呼吸測定手段と、上記目標パターンと上記患者の呼吸信号とを比較して、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御する刺激制御手段とをさらに備えている。
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、呼吸信号以外の上記患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段と、上記生理的状態を上記刺激の出力にフィードバックする刺激制御手段とをさらに備えている。
【００１３】
また、上記放射線照射手段の運転情報を上記刺激制御手段に入力する運転情報入力手段をさらに備えている。
【００１４】
また、上記放射線照射手段の照射タイミングの制御を行う照射制御手段と、上記刺激付与手段の刺激付与のタイミング情報を上記照射制御手段に入力する刺激付与情報入力手段とをさらに備えている。
【００１５】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線治療装置であって、上記放射線の照射を用いて治療を行う放射線治療装置である。
【００１６】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線診断装置であって、上記放射線の照射を用いて診断を行う放射線診断装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の形態１について図１を用いて説明する。１１は放射線発生器であり、例えば、放射線がん治療装置の場合は加速器に相当するものである。１２は治療もしくは診断を行うために放射線を患者に照射するための照射器であり、例えば、放射線がん治療装置の場合は照射の形成のためのコリメータやフィルタから構成されるノズルと呼ばれる部分に相当する。１３は放射線発生器や照射器を制御するための照射制御装置であり、放射線発生器や照射器のタイミングについて演算したり、タイミングを各装置に伝送する機能を持つ。１６は患者に音、光、振動などの刺激を与えるための刺激付与装置である。与える刺激は一定のパターンをもったリズム刺激、電子音または患者の好みに応じた通常の音楽であってもよい。あるいは風のそよぐ音や潮騒などの環境音であってもよい。また、照明や画像など時間的に変化する視覚的な刺激であってもよい。また椅子や治療台あるいは患者に直接取り付けた器具等により患者に振動を与える方式であってもよい。具体的な刺激付与の例は、例えば、特願２００１−１０５７７６号に記載されている。１７は照射制御装置１３や刺激付与装置１６で制御に使用されるデータを演算したり、伝送するための演算・記憶装置である。演算・記憶装置１７はコンピュータ、シーケンサ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、あるいは、その他タイミング回路の内のひとつ以上から構成される装置である。１４は呼吸測定装置であり、例えぱ、胸部や腹部に装着される形式のもので、呼吸に伴う胴体長の変化を伸縮性可変抵抗素子で検出するようにしたものである。その他、呼吸センサとしては患者の呼気、もしくは、吸気に伴う鼻腔付近の温度変化をサーミスタや赤外線カメラによる画像処理を用いて計測するタイプのものや、腹部や胸部にマーカを搭載し、呼吸と連動する当該マーカの変動を電荷結合素子（ＣＣＤ）や半導体位置検出素子（ＰＳＤ）カメラで計測するタイプのものがある。１５は呼吸信号処理装置であり、呼吸測定装置１４より得られた呼吸信号の時間変化に基づき呼吸の位相が照射してもよい状態かを判断する。判断方法としては、一般的には、図２に示す呼吸信号の中で呼気時間が終了した時点の曲線の変化が少ない部分にて照射すると効率がよく精度も得られやすい。この「照射可」の時間を定義する方法としては呼吸曲線にあるしきい値を設け、それを下回った場合に「照射可」とするか、あるいは、呼吸曲線の微分の絶対値がある値以下であれば「照射可」と定義する。また、図２において、呼吸曲線を定義づける（１）〜（５）の量、および、吸気時間（２）を呼気時間（３）で除した呼吸比、呼吸振幅（４）を呼気時間（２）で除したドライビング、吸気時間（２）を呼吸時間（１）で除したタイミング等があり、これらの複合的な組合せにより「照射可」を定義する方法が考えられる。
【００１８】
以下、実施の形態１の具体的な構成について図３を用いて説明する。ここでは、刺激付与の方法としては音楽を使った例について述べる。図３において、１は演算・記憶装置であり、図１の１７に相当するもので、計算機から構成されている。演算・記憶装置１内には、図のように、予め作成された患者呼吸の目標パターン１ａと、当該目標パターン１ａに基づいて作成された刺激パターン１ｂとが記憶されており、さらに、放射線発生器（図１の符号１１）が一定周期で運転される場合には、その一定周期等の運転パターン１ｃも記憶されている。また、２は、放射線発生器を一定周期で運転させるためのタイミング装置である。３は、当該タイミング装置２により一定周期で運転される放射線発生器であり、図１の１１に相当し、具体的には、シンクロトロンから構成されている。４は、患者の呼吸を測定するための呼吸測定装置であり、図１の１４に相当する。５は、呼吸測定装置４から出力される呼吸信号に基づいて、照射可能なタイミングを判断して、「照射可」のゲート信号を生成する呼吸信号処理回路であり、図１の１５に相当する。６は、刺激パターン１ｂに基づいて生成された刺激を患者に対して出力する刺激制御装置であり、図１の符号１６に相当する。７は診断・治療中の患者である。８は放射線発生器（加速器）の運転条件に関するデータであり、例えば、放射線発生器がシンクロトロンから構成されている場合には、シンクロトロンの最短運転周期はエネルギーによって決められるため、運転条件８はエネルギーに関するデータとなる。９は、事前に測定された患者の呼吸データである。事前に測定された患者の呼吸データ９は、１回だけ測定されたものでもよいし、また、複数回測定し、その平均値を用いるようにしてもよい。
【００１９】
図３の構成の動作について説明する。まず、演算・記憶装置１ではあらかじめ定められた患者呼吸の目標パターン１ａを作成しておき、それに基づき刺激のパターン１ｂを作成しておく。照射中はこの刺激パターン１ｂに基づいた刺激を患者に提示することにより、患者が呼吸を無理なく合わせられることを目的とする。目標パターン１ａは治療や診断が実施される前に患者の呼吸を測定しておき、その事前に測定された患者の呼吸データ９に基づき、患者が自然と合わせやすいようなテンポやパターンを選定しておくとよい。患者の好みに合った音楽なども選べるようにしてもよい。目標パターン１ａはあらかじめ治療や診断に適したパターンを選定しておく。例えば放射線発生器がシンクロトロン３のようにタイミング装置２を用いてある一定の周期で運転される装置である場合には、装置と呼吸の位相がうまく合うように周期をお互いの整数倍の関係に選ぶことが考えられる。シンクロトロンの最短運転周期はエネルギーによって決められるため、目標パターン１ａを作成する際には事前に測定された患者の呼吸データ９だけでなく、放射線発生器のエネルギーなど運転に関する条件８も考慮して決めるとよい。診断・治療中の患者の呼吸は呼吸測定装置４を用いて測定され、呼吸信号処理回路５では呼吸信号に基づいて照射可能なタイミングを判断して「照射可」のゲート信号を生成し、そのゲート信号がＯＮの場合にのみシンクロトロンからビームを出射するようにする。刺激の周期の選定方法としては事前に測定された患者の呼吸データから、呼吸周期の平均値を求め、当該値から判断して、患者の合わせやすい音楽やリズムを選定するとよい。例えば事前に測定された患者の呼吸周期が４秒であり、装置の繰り返し周期が１．１秒であれば、目標パターンの周期をその４倍の４．４秒に設定するとよい。
【００２０】
周期の選定方法として具体的な数値を使った例として以下に示す。Ｔ１は事前に測定された患者の平均呼吸周期であり、Ｔｓは放射線発生器を運転できる最短周期、Ｔ＊は患者に与える刺激パターンの周期、Ｔｓ＊は放射線発生器を実際に運転する周期とすると、目標パターンの周期Ｔ２は、Ｔ２＝Ｎ×Ｔｓで定義され、ＮはＴ２＞Ｔ１となるような最小の整数とする。例えばＴ＊＝ａ×Ｔ１＋（１−ａ）×Ｔ２とし、Ｔｓ＊＝Ｔ２／（Ｎ−１）とし、ａは０から１までの任意に設定できる定数で、例えばａ＝０とした場合はＴ＊＝Ｔ２となり、つまり刺激パターンの周期は放射線発生器の運転周期で決められる。Ｔ１＝３．９秒、Ｔｓ＝１．１秒の場合、Ｎ＝４となり、Ｔ２＝４．４秒となる。仮にａを０．７とすると、Ｔ＊＝４．０５秒となる。Ｎを上記の定義よりさらに大きく設定し、患者をさらに深くリラックスさせた状態において照射の効率をいっそう高めることも可能である。
【００２１】
ここで呼吸の目標パターンの周期を４．４秒に設定する場合は呼吸テンポの整数倍のテンポの音楽を用いるとよい。例えば呼吸テンポの１６倍のテンポの音楽の場合、音楽の１６拍に１呼吸を対応づける４／４拍子の緩やかな音楽であれば、その音楽に合わせて８拍で息を吸い、８拍で息を吐き出すよう呼吸を行えばよい。そのほかにも、呼吸のテンポの２倍、４倍、６倍、８倍、１０倍、１２倍、１４倍等で音楽を再生してもよい。この場合、音楽の２拍、４拍、６拍、８拍、１０拍、１２拍、１４拍に１呼吸を対応づけるということになる。
【００２２】
放射線発生器である加速器と呼吸刺激装置は同一の目標パターンに基づいて運転されるため、前述のようにお互いの運転周期の位相関係は自ずと保たれることになるが、呼吸周期がある程度以上長ければ「照射可」のゲート信号が十分長い時間とれるため、装置の方はできるだけ、短い周期で運転する方が効率良く治療・診断が行える場合がある。例えば、呼吸周期が６秒と長く、放射線発生器の周期が２秒以下にできる場合は、放射線発生器の運転周期の位相にかかわらずできるだけ早い周期で運転することにより照射効率を最大化することができる場合もある。そのような場合には、装置の運転パターンは呼吸の目標パターンと一定の関係を保つ必要はない。一般的にリラクセーションの状態が深いほど呼吸周期が長くなる傾向にあるため、このような運転方法は患者にとってもより安定した精神状態に至ることを意味し、その点からも好ましい。
【００２３】
また、目標パターン１ａは常に一定である必要はなく、最初は早めで徐々にゆっくりとさせるなど、あらかじめ計画された時間的変化を取り入れてもよい。さらに、目標パターン１ａは単一の周期性である必要もない。例えば４回の周期の中でパターンに長短があり、４回を１セットとして繰り返すことなども考えられる。また、上記の例のように呼気と吸気の時間を同一にしない方が呼吸を合わせやすい場合もある。
【００２４】
本発明では、患者の呼吸の周期を所定パターンの刺激を与えることにより治療装置や診断装置の運転に適した状態に誘導し、呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。このことにより放射線を使った診断、照射の精度が向上でき、患者の余分な被曝を低減できる。また、呼吸と装置の同期がとりやすくなるため、治療や診断に要する時間が短縮化できる。また、呼吸を無理なく誘導することにより患者をリラクセーション状態に導くため、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００２５】
実施の形態２．
以下、本発明の形態２について図４を用いて説明する。実施の形態１の構成に加え、呼吸測定装置４（生理的状態計測手段）にて測定された呼吸信号（患者の生理的状態）を呼吸信号処理回路５に入力し、呼吸信号処理回路５にてフィルタなどの処理を施した後に、刺激制御装置６にフィードバックする（図４の符号３０）。これをここではフィードバック誘導と呼ぶ。これにより、刺激制御装置６は、呼吸測定装置４の計測結果に基づきながら、患者に付与する刺激が目標パターン１ａに徐々に近づくように、刺激の出力（刺激の振幅、周波数、位相など）を制御する。
【００２６】
演算処理装置より目標パターンが与えられ、呼吸誘導信号のべ一スとなる周期や、呼吸誘導信号の周期の比較的大きな時間にかかわる変動についての情報が与えられる。刺激制御装置では目標パターンと呼吸測定装置からの呼吸信号を比較し、患者に与える刺激のテンポを設定する。その際、現在の患者の呼吸パターンから大きくかけ離れない程度にテンポを設定することで患者に負担をかけずに目標パターンに誘導していく。また、このような方法の場合、いったん患者の状態が目標パターンに導かれるとその状態を長時間維持することも容易となる。
【００２７】
具体的には例えば刺激として音楽を使った場合、ＭＩＤＩを用いてテンポを制御することが考えられる。このような呼吸の誘導方法の例は、例えば、特願２００１−１０５７７６号公報に述べられている。
【００２８】
実施の形態１の例では目標パターンの周期をＴ＊＝ａ×Ｔ１＋（１−ａ）×Ｔ２と設定したが、本実施の形態では呼吸へのフィードバック誘導を用いてａの値をゆっくりとａ＝０に近づけることによって放射線発生器の運転効率を高めることも考えられる。
【００２９】
本発明では実施の形態１と同様、患者の呼吸を誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。患者の呼吸情報を刺激信号にフィードバックしているため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３０】
なお、上述の説明においては、患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段として呼吸測定装置４を用いて、患者の呼吸情報をフィードバックする方法について述べたが、その場合に限らず、フィードバックする生理的状態として、呼吸情報の他に、例えば、脈拍や血圧、心拍数等をフィードバックさせるようにしてもよい。
【００３１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。装置の構成は実施の形態２と同じであるが、本実施の形態では、タイミング装置２より刺激制御装置６に放射線発生器の運転情報（タイミング情報）を伝送し（図５の符号３１）、その情報と患者の呼吸信号の両方に基づいて刺激付与装置を制御することを特徴とする。こうすることにより、放射線発生器と刺激パターンの位相を関連付ける別の方法となる。
【００３２】
放射線発生器の情報が呼吸誘導信号に反映されることで、患者の実際の呼吸により呼吸誘導のパターンが予測できないような変化をした場合でも放射線発生器との位相関係を保つことができる。
【００３３】
例えば上記実施の形態１の例でＮ＝４の場合、シンクロトロンの３サイクルで１回の呼吸周期となるため、シンクロトロンと呼吸の位相がずれた場合には、呼吸誘導パターンの周期を最大１／３周期ずらせば、放射線発生器と呼吸の位相は保つことができる。このような放射線発生器と呼吸の位相のずれを検出することで、呼吸の目標パターンの位相を速めたり、遅らせたり、わずかに制御し、位相の同期を自然に回復することができる。あるいは呼吸の誘導信号の周期や位相を任意に変化した場合でも、徐々に放射線発生器の位相へ誘導することができるこの最後の場合に関する具体的例としては、咳やくしゃみなどの突発性の事象がおきた後でも呼吸と放射線発生器の位相関係をすみやかに回復することができる。
【００３４】
本発明では実施の形態２と同様、患者の呼吸をフィードバック誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。フィードバック信号に放射線発生器の運転情報も加味することで、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３５】
実施の形態４．
以下、この発明の形態４について図６を用いて説明する。装置の構成は実施の形態３と同じであるが、実施の形態３とは逆に、刺激制御装置６から放射線発生器のタイミング装置２に対し、刺激装置のタイミング情報を伝送することにより、患者の呼吸を誘導しながらも放射線発生器のタイミングも制御することで、呼吸の誘導信号と放射線発生器の同期を速やかにとる方法である。例えば、呼吸誘導パターンの周期を、連続的にする、または、徐々に遅くするなど、種々に変化させた場合にも、放射線発生器側も常に呼吸誘導パターンとの同期位相を維持することができる。
【００３６】
本発明では実施の形態２と同様、患者の呼吸をフィードバック誘導することにより呼吸同期を用いた診断、照射を効率的に行える。放射線発生器の運転タイミングに呼吸位相の情報も加味することで、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、治療や診断に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。また実施の形態３と同様に咳やくしゃみなどの突発性の事象がおきた後でも呼吸と放射線発生器の位相関係をすみやかに回復することができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は、放射線を照射するための放射線照射手段と、上記放射線照射手段の運転周期と事前に測定された患者の呼吸周期とに基づき定められる、上記運転周期と上記患者の呼吸周期とを同期させるための上記患者の呼吸周期の目標パターンを記憶している目標パターン記憶手段と、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに合うように選択された周期を有する刺激パターンを記憶する刺激パターン記憶手段と、上記刺激パターンに基づいて所定の刺激を上記患者に与えて上記患者の呼吸周期を上記目標パターンに向けて誘導する刺激付与手段とを備えたことを特徴とする放射線発生装置であるので、患者の呼吸を所定の刺激を与えて誘導することにより、呼吸同期を用いた照射を効率的に行うことができる。
【００３８】
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、上記患者の呼吸信号を測定する呼吸測定手段と、上記目標パターンと上記患者の呼吸信号とを比較して、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御する刺激制御手段とをさらに備えているので、患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御して刺激付与を行うため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、放射線照射に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
また、上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、呼吸信号以外の上記患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段と、上記生理的状態を上記刺激の出力にフィードバックする刺激制御手段とをさらに備えているので、患者の生理的状態に関する情報をフィードバックして刺激付与を行うため、さらに患者の呼吸を効率的に誘導することができ、放射線照射に伴う患者の精神的、肉体的苦痛を緩和することができる。
【００３９】
また、上記放射線照射手段の運転情報を上記刺激制御手段に入力する運転情報入力手段をさらに備えているので、放射線照射手段の運転情報をフィードバックさせて刺激付与を行うため、咳やくしゃみ等の突発性の事象がおきて、放射線照射手段と呼吸の位相がずれた後でも、刺激付与のタイミングと放射線照射手段のタイミングとの同期を速やかに回復することができ、患者の呼吸をさらに効率的に誘導することができる。
【００４０】
また、上記放射線照射手段の照射タイミングの制御を行う照射制御手段と、上記刺激付与手段の刺激付与のタイミング情報を上記照射制御手段に入力する刺激付与情報入力手段とをさらに備えているので、刺激付与のタイミングを伝送することにより、患者の呼吸を誘導しながらも放射線照射手段の同期を速やかにとることができる。
【００４１】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線治療装置であって、上記放射線の照射を用いて治療を行う放射線治療装置であるので、効率的に照射を行うことができ、患者の余分な被爆を低減できるとともに、治療に要する時間が短縮化できる。
【００４２】
また、患者の呼吸を照射のタイミングに同期しやすい状態に誘導する放射線発生装置を用いた放射線診断装置であって、上記放射線の照射を用いて診断を行う放射線診断装置であるので、効率的に照射を行うことができ、患者の余分な被爆を低減できるとともに、診断に要する時間が短縮化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の装置構成を示すブロック図である。
【図２】 呼吸信号の例を示した説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態１の制御構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の制御構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明の実施の形態３の制御構成を示すブロック図である。
【図６】 本発明の実施の形態４の制御構成を示すブロック図である。
【図７】 従来の装置構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 演算・記憶装置、２ タイミング装置、３ シンクロトロン、４ 呼吸測定装置、５ 呼吸信号処理回路、６ 刺激制御装置、７ 患者、８ 運転条件、９ 事前測定患者呼吸データ、１１ 放射線発生器、１２ 照射器、１３ 照射制御装置、１４ 呼吸測定装置、１５ 呼吸信号処理装置、１６ 刺激付与装置、１７ 演算・記憶装置。
Claims (7)
- 放射線を照射するための放射線照射手段と、
上記放射線照射手段の運転周期と事前に測定された患者の呼吸周期とに基づき定められる、上記運転周期と上記患者の呼吸周期とを同期させるための上記患者の呼吸周期の目標パターンを記憶している目標パターン記憶手段と、
上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに合うように選択された周期を有する刺激パターンを記憶する刺激パターン記憶手段と、
上記刺激パターンに基づいて所定の刺激を上記患者に与えて上記患者の呼吸周期を上記目標パターンに向けて誘導する刺激付与手段とを備えたことを特徴とする放射線発生装置。 - 上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、上記患者の呼吸信号を測定する呼吸測定手段と、
上記目標パターンと上記患者の呼吸信号とを比較して、上記患者の呼吸周期が上記目標パターンに近づくように上記刺激の出力を制御する刺激制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。 - 上記刺激付与手段により上記刺激が与えられている状態で、呼吸信号以外の上記患者の生理的状態を計測する生理的状態計測手段と、
上記生理的状態を上記刺激の出力にフィードバックする刺激制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の放射線発生装置。 - 上記放射線照射手段の運転情報を上記刺激制御手段に入力する運転情報入力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の放射線発生装置。
- 上記放射線照射手段の照射タイミングの制御を行う照射制御手段と、
上記刺激付与手段の刺激付与のタイミング情報を上記照射制御手段に入力する刺激付与情報入力手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線発生装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線発生装置を用いた放射線治療装置であって、
上記放射線の照射を用いて治療を行うことを特徴とする放射線治療装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線発生装置を用いた放射線診断装置であって、
上記放射線の照射を用いて診断を行うことを特徴とする放射線診断装置。
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