JP4418889B1 - Ｘ線治療装置用治療台 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線源から治療対象部位までの距離と治療対象部位から画像センサまでの距離を短くして、Ｘ線源のエネルギーを低く抑える。
【解決手段】本発明によるＸ線治療装置用治療台は、患者の治療対象部位近傍に埋め込まれた位置検出用マーカを検出する２組の低エネルギーＸ線発生装置１０，２０とそれらに対応するＸ線画像センサ１１，２１を備え、低エネルギーＸ線発生装置と治療対象部位の距離および治療対象部位からＸ線画像センサまでの距離を短くすることを特徴とする。さらに、カウチに治療用Ｘ線画像センサ５０を備え、治療用高エネルギーＸ線発生装置から照射されたＸ線の強度、位置、方向などを検出する。治療用Ｘ線画像センサ５０によって収集されたデータは、次の治療用Ｘ線発生装置の照射条件の設定にフィードバックされる。さらに、治療後の検証に使用される。また、治療用Ｘ線画像センサ５０の裏面にＸ線遮蔽板５１が設けられ、治療用高エネルギーＸ線の透過Ｘ線と散乱Ｘ線を吸収し、Ｘ線の散乱を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線治療装置の治療台に係り、特に低エネルギーＸ線を治療対象部位またはマーカに照射して、その位置を検出する位置検出機能を備えた治療台に関する。

Ｘ線治療において、正常な組織にＸ線が照射されることを避けるためには、治療対象部位の位置を正確に検出する必要がある。しかし、治療対象部位は、患者の呼吸等により移動するため、その位置検出には動体追跡手段を必要とする。この動体追跡手段に関連して種々の提案が行われている。特許文献１記載の動体追跡照射装置は、図４に示すように、腫瘍近傍に埋め込まれた腫瘍マーカを第１の方向から撮像する第１のＸ線透視装置６０，６１，６３，６４と、腫瘍マーカを第２の方向から第１のＸ線透視装置と同時に撮像する第２のＸ線透視装置７０，７１，７３，７４を備え、これらのＸ線透視装置によって取得した画像データをコンピュータによって画像データ処理と演算処理を行い、腫瘍マーカの３次元座標データを作成する。この動体追跡照射装置において、Ｘ線透視装置のＸ線管６０，７０は治療室床下に設置され、画像センサ部のイメージインテンシファイア６３，７３は治療室の天井に設置される。このため、Ｘ線透視装置のＸ線は、治療室の床から天井までの距離においてイメージインテンシファイアが患者を透過したＸ線を明瞭に検出できるだけのＸ線エネルギーを必要とする。

特許文献２記載の定位的放射線手術および定位的放射線治療を実行する装置は、ターゲット領域の位置を検出するための第１及び第２の標識ビームを照射するＸ線発生装置が天井に固定され、第１及び第２の標識ビームに対応した画像データを生成するイメージレシーバが患者を載せる作動テーブルに取り付けられる。この装置の場合も、Ｘ線発生装置とイメージレシーバまでの距離が長いこと、さらにＸ線発生装置とイメージレシーバが同一座標軸上に設置されていないので、検出ターゲットの位置を変えてＸ線を照射する度に、Ｘ線発生装置とイメージレシーバの位置関係を調整する必要があり、操作が煩雑となる。

特許第３０５３３８９号公報 特許第３８１０４３１号公報

Ｘ線治療装置において、治療対象部位の近傍に埋め込まれたマーカの位置検出用Ｘ線のエネルギーは、患者への悪影響を抑えるため、できる限り微弱にする必要がある。Ｘ線の強度は、Ｘ線源から照射対象物までの距離の２乗に逆比例して減衰するので、Ｘ線源から治療対象部位までの距離が短いほど、そのＸ線源のエネルギーを低く抑えることができる。また、治療対象部位を透過したＸ線の減衰を抑えるために、画像センサの設置位置もできる限り治療対象部位に近づけることが必要である。しかし、前述の特許文献１および特許文献２に係る発明では、Ｘ線発生装置とそのＸ線を検出するセンサの間隔が、天井と床下または天井と治療台の間の長い距離であるため、マーカ位置検出に必要なＸ線の強度を確保するため、そのＸ線のエネルギーを低く抑えることができない。
本発明の目的は、Ｘ線源やセンサをカウチに関連して設け、それらと治療対象部位の位置関係を近接した状態で操作できるようにし、治療対象部位またはマーカに低エネルギーＸ線を照射して、その位置を検出することができる位置検出機能を備えたＸ線治療装置用の治療台を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載のＸ線治療装置用治療台は、
患者を支持するカウチと、
前記カウチの位置・姿勢を変更させるカウチ操作ロボットと、
前記カウチ上の患者の治療対象部位の位置を検出するために前記カウチに設けられたマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置と対応するマーカ検出用Ｘ線画像センサと、
前記カウチに設けられ、治療用高エネルギーＸ線発生装置から治療対象部位に照射され透過したＸ線を検出する治療用Ｘ線画像センサと、
から構成されていることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

本発明による請求項２記載のＸ線治療装置用治療台は、請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
前記治療用Ｘ線画像センサは、前記治療用高エネルギーＸ線発生装置の照射方向の変化に対応して前記カウチ操作ロボットによって、前記カウチの底部または上部に移動できることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

本発明による請求項３記載のＸ線治療装置用治療台は、請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
Ｘ線遮蔽板が前記治療用Ｘ線画像センサの裏面全面に設けられていることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

本発明による請求項４記載のＸ線治療装置用治療台は、請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
前記カウチ操作ロボットは、カウチを上下方向および長手水平方向に移動させることが可能であって、さらに上下方向を軸とした回転操作が可能であることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

本発明による請求項５記載のＸ線治療装置用治療台は、請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
前記マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置と対応するマーカ検出用Ｘ線画像センサは２組の対をなし、各対はそれぞれ独立して、カウチの上下方向を軸とした回転位置、カウチに対する上下方向位置およびカウチに対する傾きを変更できることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

本発明による請求項６記載のＸ線治療装置用治療台は、請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
前記治療用Ｘ線画像センサは、前記カウチ操作ロボットにより前記治療用高エネルギーＸ線発生装置の動きに連動してその位置を移動することができ、前記治療用Ｘ線画像センサの出力データは、次の治療用Ｘ線の照射条件の設定に利用されることを特徴とするＸ線治療装置用治療台である。

前記構成によれば、Ｘ線治療装置において、治療対象部位の近傍に埋め込まれたマーカの位置を検出するための低エネルギーＸ線発生装置とこれに対応するマーカ検出用Ｘ線画像センサの間隔を短くできるので、マーカ検出用Ｘ線のエネルギーを微弱にすることができ、患者への悪影響を大幅に低減することができる。さらに、Ｘ線源の出力エネルギーを低く抑えることができるため、小型のＸ線源で済み、マーカ検出用Ｘ線装置自体を小型化することができる。これによって、小型で軽便な動体追尾機能を備えたＸ線治療装置を提供することができる。さらに、治療用高エネルギーＸ線を検出する画像センサがカウチに装着されるので、治療用Ｘ線の強度、位置、方向などの情報を収集して、次の照射のための照射条件の設定に反映させることができる。これによって、治療対象部位が動いてもその動きに追従して治療用Ｘ線を照射することが可能となる。さらに、前記治療用Ｘ線画像センサ部の裏面にＸ線遮蔽板を設けることによって、透過Ｘ線と散乱Ｘ線を吸収することができるため、Ｘ線治療装置の防護対策を軽減することができる。

本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す斜視図である。 本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す正面図である。 本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す上面図である。 本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す側面図である。 本発明によるＸ線治療装置用治療台の他の実施形態を示す正面図である。 本発明によるＸ線治療装置用治療台の他の実施形態を示す側面図である。 従来の検出用Ｘ線装置を含む動体追跡照射装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す斜視図である。
図２Ａは、本発明によるＸ線治療装置用治療台の実施形態を示す正面図、図２Ｂは、その上面図及び図２Ｃは、その側面図である。図３Ａは、本発明によるＸ線治療装置用治療台の他の実施形態を示す正面図、図３Ｂは、その側面図である。カウチ４０は、カウチ操作ロボット３０によって、カウチの長手方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）およびカウチを支持する軸を中心とした回転（θ方向）移動ができる。患者の治療対象部位の近傍に埋め込まれた人体に無害な重金属のマーカの位置は、第１の低エネルギーＸ線発生装置１０と第１のＸ線画像センサ１１及び第２の低エネルギーＸ線発生装置２０と第２のＸ線画像センサ２１によって検出される。マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０，２０とマーカ検出用Ｘ線画像センサ１１，２１の操作は、本発明の治療台を含むＸ線治療装置の制御装置（図示せず）によって操作される。マーカ検出用Ｘ線画像センサ１１，２１の出力データは、前記Ｘ線治療装置の記憶装置（図示せず）および演算装置（図示せず）へ出力されて、予め収集された治療対象部位の画像データといっしょに画像処理されて、治療用高エネルギーＸ線発生装置８０の次の照射条件を決定するためにフィードバックされる。高エネルギーＸ線発生装置８０は、この照射条件に基づいて、図示しないロボットにより治療対象部位に対してほぼ全方向から治療用高エネルギーＸ線を照射できるように移動させられる。

図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、治療用高エネルギーＸ線は、患者の腹側上部から照射される。この場合、治療用Ｘ線画像センサ５０及びＸ線遮蔽板５１は、カウチ操作ロボット３０により、患者の背中側のカウチ底部に設置される。治療用Ｘ線画像センサ５０は、治療用高エネルギーＸ線発生装置８０が治療のために照射したＸ線に関する情報を収集するためのものである。治療対象部位を透過したＸ線の強度、位置、方向などのデータを収集する。この収集されたデータは、前記Ｘ線治療装置の記憶装置および演算装置に出力され、次の治療用高エネルギーＸ線の照射条件の設定にフィードバックされる。

図３Ａおよび図３Ｂに治療用高エネルギーＸ線発生装置８０がカウチの底面側に設置された場合を示す。この場合、治療用高エネルギーＸ線は、患者の背中側から治療対象部位に照射される。したがって、治療用Ｘ線画像センサ５０およびＸ線遮蔽板５１は、カウチ操作ロボット３０により、患者の腹側上部に設置される。このように、治療用Ｘ線画像センサ５０およびＸ線遮蔽板５１は、カウチ操作ロボット３０によって、治療用高エネルギーＸ線発生装置８０の動きに連動してその位置を移動することができる。

このように、本発明による治療台を動体追尾機能を備えたＸ線治療装置の治療台として使用することによって、マーカ検出用Ｘ線画像センサの出力データと治療用Ｘ線画像センサの出力データを次の照射条件の設定にフィードバックすることができ、治療対象部位が移動しても、その変位をリアルタイムに補正することができる。

マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０，２０は、本発明の構成によれば、治療対象部位の近くに設置できるので、当該低エネルギーＸ線発生装置とマーカとの間隔が短くなり、したがって、Ｘ線の減衰が少ないので、マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０，２０の出力エネルギーをさらに低く抑えることができる。また、Ｘ線の焦点をマーカに絞ることができるので、患者の被爆量を低減することができる。低エネルギーＸ線画像センサ１１，２１としては、例えば、アモルファスシリコンとフォトダイオードを組み合わせたフラットパネルセンサやシンチレータとＣＣＤを組み合わせたフラットパネルセンサなどのフラットパネルセンサが好適であり、各種のプラットパネルセンサが商品化されている。これらのフラットパネルセンサは、マーカを透過したＸ線を直接デジタル信号に変換できるので、デジタル画像処理に好適である。

治療用Ｘ線画像センサ５０の裏面には、Ｘ線に対する遮蔽能力の高い鉛などで構成された遮蔽板５１が全面に取り付けられている。この遮蔽板５１は、患者を透過した治療用Ｘ線を遮蔽すると同時に、患者の人体の中で発生した散乱Ｘ線を吸収し、Ｘ線の散乱を低減する。

第１のマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０と第１のＸ線画像センサ１１及び第２のマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置２０と第２のＸ線画像センサ２１は、それぞれ対として上下、左右に操作することができる。この操作は、カウチ操作ロボット３０によって行われる。このように、本発明によれば、マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０，２０とＸ線画像センサ１１，２１は位置関係を保持したまま同期して移動することができるので、カウチ４０を移動して検出位置を変更する場合でも、迅速に処理することができる。

以上の本発明の実施の形態の説明においては、マーカの位置を検出する手段として、低エネルギーＸ線をマーカに照射し、その画像データをフラットパネルセンサで検出する手段を開示したが、ＩＣタグを利用する手段も有効である。マーカ検出用Ｘ線画像センサ１１，２１に替えてＩＣタグが発信する電波を受信する受信機をカウチ４０に取り付ける。この場合、マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置１０，２０は不要となる。受信機としては、ＩＣタグリーダに測位システムを搭載した装置が好適である。患者の治療対象部位近傍に埋め込まれた複数個のＩＣタグが発信する電波を受信し、その位置を予め治療計画で収集した治療対象部位の画像データ上に表示することができる。患者の呼吸等による動きにも追従できるので、Ｘ線を利用した実施例の場合と同様に、受信機のデータは、リアルタイムに治療用Ｘ線発生装置８０の照射条件の設定にフィードバックをかけることができる。

（変形例）
以上詳しく説明した実施形態につき、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。治療用およびマーカ検出用Ｘ線源を利用する例を示したが、他の粒子線源を利用することもできる。
マーカとしてＩＣタグのような無線通信で情報のやりとりをする例を示したが、他のアクティブな信号源の利用も考えられる。

１０ 第１のマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置
１１ 第１のマーカ検出用Ｘ線画像センサ
２０ 第２のマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置
２１ 第２のマーカ検出用Ｘ線画像センサ
３０ カウチ操作ロボット
４０ カウチ
５０ 治療用Ｘ線画像センサ
５１ 治療用Ｘ線遮蔽板
６０ 第１のＸ線管
６１ 第１のコリメータ
６２ 第１のＸ線
６３ 第１のイメージインテンシファイア
６４ 第１のＴＶカメラ
７０ 第２のＸ線管
７１ 第２のコリメータ
７２ 第２のＸ線
７３ 第２のイメージインテンシファイア
７４ 第２のＴＶカメラ
８０ 治療用高エネルギーＸ線発生装置

Claims (6)

1. 患者を支持するカウチと、
   前記カウチの位置・姿勢を変更させるカウチ操作ロボットと、
   前記カウチ上の患者の治療対象部位の位置を検出するために前記カウチに設けられたマーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置と対応するマーカ検出用Ｘ線画像センサと、
   前記カウチに設けられ、治療用高エネルギーＸ線発生装置から治療対象部位に照射され透過したＸ線を検出する治療用Ｘ線画像センサと、
   から構成されていることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。
2. 請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
   前記治療用Ｘ線画像センサは、前記治療用高エネルギーＸ線発生装置の照射方向の変化に対応して前記カウチ操作ロボットによって、前記カウチの底部または上部に移動できることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。
3. 請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
   Ｘ線遮蔽板が前記治療用Ｘ線画像センサの裏面全面に設けられていることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。
4. 請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
   前記カウチ操作ロボットは、カウチを上下方向および長手水平方向に移動させることが可能であって、さらに上下方向を軸とした回転操作が可能であることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。
5. 請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
   前記マーカ検出用低エネルギーＸ線発生装置と対応するマーカ検出用Ｘ線画像センサは２組の対をなし、各対はそれぞれ独立して、カウチの上下方向を軸とした回転位置、カウチに対する上下方向位置およびカウチに対する傾きを変更できることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。
6. 請求項１記載のＸ線治療装置用治療台において、
   前記治療用Ｘ線画像センサは、前記カウチ操作ロボットにより前記治療用高エネルギーＸ線発生装置の動きに連動してその位置を移動することができ、前記治療用Ｘ線画像センサの出力データは、次の治療用Ｘ線の照射条件の設定に利用されることを特徴とするＸ線治療装置用治療台。