JP4713282B2

JP4713282B2 - Radiation therapy equipment

Info

Publication number: JP4713282B2
Application number: JP2005253639A
Authority: JP
Inventors: 博之貞森; 祐司細田; 恭一川崎; 真中村; 卓人八木橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2005-09-01
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-09-01
Also published as: JP2007061482A; WO2007029520A1

Description

本発明は、放射線を照射して治療を行う放射線治療装置に係り、特に、治療用放射線照射時の患者位置決め精度を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a radiotherapy apparatus that performs treatment by irradiating radiation, and more particularly, to a technique for improving patient positioning accuracy during therapeutic radiation irradiation.

放射線治療は、放射線（例えば、Ｘ線、ガンマ線、電子線、速中性子線、陽子線、炭素線など）を癌などの患部に照射し、細胞のＤＮＡなどを破壊することによって治療を行う方法である。一般に、放射線治療は、治療前準備と称する治療計画段階と、実際に放射線照射を行う治療段階とに分かれている。まず、治療計画段階においては、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの画像撮像装置を用いて患者の患部の画像を取得し、取得した患部の画像に基づいて治療部位を特定するとともに、過去の実績データ等を勘案して放射線の線量及び治療日程等の治療計画を立案する。治療段階においては、患者を放射線照射装置の治療台に固定し、放射線照射装置に設けられた画像取得装置によって患者の患部の画像を治療画像として取得する。次いで、計画時に作成した参照画像に基づいて治療画像中の患部位置を特定し、治療台を移動して放射線ビームの照射位置を患部位置に合わせて治療を実施する。 Radiotherapy is a method in which radiation (for example, X-ray, gamma ray, electron beam, fast neutron beam, proton beam, carbon beam, etc.) is irradiated to an affected area such as cancer, and the cell DNA is destroyed. is there. In general, radiation therapy is divided into a treatment planning stage called pre-treatment preparation and a treatment stage for actually performing radiation irradiation. First, in the treatment planning stage, an image of an affected area of a patient is acquired using an image capturing apparatus such as an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus, a treatment site is specified based on the acquired image of the affected area, and past results Develop a treatment plan such as radiation dose and treatment schedule in consideration of data. In the treatment stage, the patient is fixed to the treatment table of the radiation irradiation apparatus, and an image of the affected area of the patient is acquired as a treatment image by an image acquisition device provided in the radiation irradiation apparatus. Next, the affected part position in the treatment image is specified based on the reference image created at the time of planning, and the treatment is performed by moving the treatment table so that the irradiation position of the radiation beam matches the affected part position.

放射線ビームの照射位置は、患部以外の細胞を破壊させないために患部に正確に合わせる必要がある。そのため、治療の開始時に、患者を治療台の所定位置にしっかり固定するとともに、放射線ビームの照射位置を患部位置に精度よく位置決めする必要がある。治療は、日を変えて複数回行われることがあるから、治療の開始時ごとに、患者の位置決めを精度よく行う必要がある。 The irradiation position of the radiation beam must be accurately adjusted to the affected part so as not to destroy cells other than the affected part. Therefore, at the start of treatment, it is necessary to firmly fix the patient at a predetermined position on the treatment table and to accurately position the irradiation position of the radiation beam at the affected part position. Since the treatment may be performed a plurality of times on different days, it is necessary to accurately position the patient at the start of the treatment.

そこで、特許文献１には、患者周りに回転可能に設けた回転ガントリーに、治療画像を撮像するＸ線ＣＴ装置を取り付け、Ｘ線ＣＴ装置を回転させて、異なる方向から複数の画像を取得して患部位置を特定して、放射線ビームの照射位置決めを行うようにしている。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置を一定角度ずつ回転させて、複数枚の治療画像を撮像して治療台上の患者の患部の３次元位置を求め、治療計画段階で生成した参照画像中の患部の３次元位置と対比して、それらの座標のずれが、最も小さくなるように治療台の６自由度の位置を調整することにより、患者の位置決め精度を向上させている。 Therefore, in Patent Document 1, an X-ray CT apparatus that captures a treatment image is attached to a rotating gantry that is rotatably provided around a patient, and the X-ray CT apparatus is rotated to acquire a plurality of images from different directions. Thus, the position of the affected part is specified, and irradiation positioning of the radiation beam is performed. Specifically, the X-ray CT apparatus is rotated by a fixed angle, and a plurality of treatment images are captured to obtain a three-dimensional position of the affected part of the patient on the treatment table. In the reference image generated in the treatment planning stage, The positioning accuracy of the patient is improved by adjusting the position of the six degrees of freedom of the treatment table so that the coordinate shift is minimized as compared with the three-dimensional position of the affected part.

特開２０００−１４０１３７号公報JP 2000-140137 A

特許文献１の従来技術では、患部を特定し易い３次元の治療画像を取得するために、回転ガントリーを回転させて、回転ガントリーに取り付けたＸ線ＣＴ装置の撮像方向を変える必要がある。特に、撮像方向によっては、患部が他の臓器や骨と重なって見にくい場合があるから、回転ガントリーを回転させて撮像方向を種々変えなければならない。 In the prior art of Patent Document 1, it is necessary to rotate the rotating gantry and change the imaging direction of the X-ray CT apparatus attached to the rotating gantry in order to acquire a three-dimensional treatment image that can easily identify the affected area. In particular, depending on the imaging direction, the affected part may be difficult to see because it overlaps with other organs and bones, so the rotating gantry must be rotated to change the imaging direction in various ways.

しかし、一般に、放射線治療装置の回転ガントリーは、非常に大型な構造物であるから、変形や加工ないし組立て誤差の影響で、回転角度による振れ回りが生じる。そのため、Ｘ線ＣＴ装置により複数の方向から撮像された治療画像に基づいて患者の患部の位置を算出すると、誤差が発生するおそれがある。この誤差を低減するには、放射線治療装置の構成及び機構の製造精度を高くすることが要求されるとともに、変形に対する誤差補正手段を設けることが必要となる場合がある。 However, in general, the rotating gantry of the radiotherapy apparatus is a very large structure, and therefore, swinging due to the rotation angle occurs due to the influence of deformation, processing or assembly errors. For this reason, if the position of the affected part of the patient is calculated based on the treatment images picked up from a plurality of directions by the X-ray CT apparatus, an error may occur. In order to reduce this error, it is required to increase the manufacturing accuracy of the configuration and mechanism of the radiotherapy apparatus, and it may be necessary to provide error correction means for deformation.

また、回転ガントリーは大型な構造物なので、高速で回転させることが困難であることから、Ｘ線ＣＴ装置の撮像方向を変えて複数枚の治療画像を取得するための時間がかかり、治療時間が長くなるという問題がある。 In addition, since the rotating gantry is a large structure, it is difficult to rotate at high speed. Therefore, it takes time to change the imaging direction of the X-ray CT apparatus and acquire a plurality of treatment images. There is a problem of becoming longer.

本発明は、治療用放射線の照射位置を患部位置に高精度で位置決めできる放射線治療装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a radiotherapy apparatus that can position an irradiation position of therapeutic radiation at an affected area position with high accuracy.

上記の課題を解決するため、本発明の放射線治療装置は、患者を乗せる治療台と、前記患者の患部に治療用放射線を照射する照射ノズルと、該照射ノズルを前記治療台の周りを旋回可能に支持する第１の回転支持装置と、前記患者の患部を撮像して患部位置を特定するための治療画像を取得する画像取得装置と、前記治療用放射線の照射位置を前記治療画像に基づいて特定された前記患部に合わせるために前記照射ノズルと前記治療台の少なくとも一方の位置及び姿勢を制御する位置決め制御装置と、前記第１の回転支持装置に支持され、前記第１の回転支持装置の回転に対して独立に回転して前記画像取得装置を前記治療台の周りに旋回可能に支持する第２の回転支持装置を備え、前記第２の回転支持装置の回転半径を前記第１の回転支持装置の回転半径よりも小さく構成する。 In order to solve the above problems, a radiotherapy apparatus of the present invention includes a treatment table on which a patient is placed, an irradiation nozzle that irradiates therapeutic radiation to the affected area of the patient, and the irradiation nozzle can be rotated around the treatment table A first rotation support device that supports the image, an image acquisition device that acquires an image of the affected area of the patient and acquires a treatment image for specifying the position of the affected area, and an irradiation position of the therapeutic radiation based on the treatment image a positioning control device for controlling at least one of the position and orientation and the irradiation nozzle of the treatment table to match the affected area that has been identified, is supported on the first rotary supporting device, before Symbol first rotating support device e Bei the second rotary supporting device for in the rotating independently of the rotation pivotally supports the image capture device about said treatment table, the first rotation radius of said second rotary support device Rotating support Configuring smaller than the rotation radius of the location.

このように、照射ノズルを回転支持する第１の回転支持装置に対して、治療画像を取得する画像取得装置を治療台の周りを旋回させる第２の回転支持装置を独立して構成したことから、第１の回転支持装置を回転することなく、第２の回転支持装置を回転することにより、患部位置を特定するための治療画像を複数枚撮像することができる。 In this manner, the second rotation support device that rotates the image acquisition device that acquires the treatment image around the treatment table is configured independently of the first rotation support device that rotates and supports the irradiation nozzle. By rotating the second rotation support device without rotating the first rotation support device, a plurality of treatment images for specifying the affected part position can be taken.

特に、画像取得装置を旋回させる第２の回転支持装置の回転半径は、照射ノズルを回転する第１の回転支持装置の回転半径よりも小さくできるから、変形や加工ないし組立て誤差を小さくできる。その結果、回転角度による振れ回りを低減できるので、複数の方向から患部を撮像して得られる治療画像の位置ずれを小さくでき、患部位置の算出誤差を抑えることができ、治療用放射線の照射位置を患部位置に高精度で位置決めすることができる。しかも、第１の回転支持装置の製造精度を格別高精度にしたり、変形等に対する誤差補正手段を設ける必要がないから、製造コストを低減できる。 In particular, the rotation radius of the second rotation support device for turning the image acquisition device can be made smaller than the rotation radius of the first rotation support device for rotating the irradiation nozzle, so that deformation, processing or assembly errors can be reduced. As a result, it is possible to reduce the whirling caused by the rotation angle, so that the positional deviation of the treatment image obtained by imaging the affected part from a plurality of directions can be reduced, the calculation error of the affected part position can be suppressed, and the irradiation position of the therapeutic radiation Can be positioned with high accuracy at the affected area. In addition, the manufacturing cost of the first rotary support device can be reduced because it is not necessary to make the manufacturing accuracy of the first rotary support device extremely high or to provide an error correction means for deformation or the like.

また、画像取得装置を旋回させる第２の回転支持装置は小型であるから、第１の回転支持装置に比べて高速で回転させることができる。その結果、撮像方向を変えて複数枚の治療画像を取得するための時間を低減して、治療時間を短縮できる。特に、画像取得装置としてＸ線ＣＴ装置を適用すれば、画像取得装置及び第２の回転支持装置を含めて、回転する部分を小型軽量化できるから、一層高速で回転させることができる。また、患者の検査用放射線の被爆量を抑えることができる。 In addition, since the second rotation support device that rotates the image acquisition device is small, it can be rotated at a higher speed than the first rotation support device. As a result, the time for acquiring a plurality of treatment images by changing the imaging direction can be reduced, and the treatment time can be shortened. In particular, if an X-ray CT apparatus is applied as the image acquisition apparatus, the rotating parts including the image acquisition apparatus and the second rotation support apparatus can be reduced in size and weight, and thus can be rotated at a higher speed. Moreover, the exposure dose of the patient's examination radiation can be suppressed.

上記の場合において、第１の回転支持装置は、回転自由に支持された円筒部を有する回転ガントリーを備えて構成できる。この場合、照射ノズルは、回転ガントリーの円筒部の内周面に取り付ける。また、第２の回転支持装置は、回転ガントリーの回転軸周りに回転可能に、回転ガントリーに固定された回転機構を備えて構成し、この回転機構に、画像取得装置を治療台の周りを旋回可能に支持させることができる。 In the above case, the first rotation support device can be configured to include a rotation gantry having a cylindrical portion that is freely supported for rotation. In this case, the irradiation nozzle is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the rotating gantry. The second rotation support device includes a rotation mechanism fixed to the rotation gantry so as to be rotatable about the rotation axis of the rotation gantry, and the rotation mechanism rotates the image acquisition device around the treatment table. It can be supported as possible.

また、これに代えて、第２の回転支持装置は、回転ガントリーの回転軸に直交する軸周りに回転可能に回転ガントリーの円筒部の内周面に固定された回転機構を備えて構成し、この回転機構に、画像取得装置を治療台の周りを旋回可能に支持させることができる。 Alternatively, the second rotation support device includes a rotation mechanism fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the rotating gantry so as to be rotatable around an axis orthogonal to the rotation axis of the rotating gantry, This rotation mechanism can support the image acquisition device so as to be able to turn around the treatment table.

さらに、第２の回転支持装置は、該第２の回転支持装置を回転軸方向と該回転軸に直交する方向の少なくとも一方に移動する移動手段を備えて構成することができる。 Further, the second rotation support device can be configured to include a moving means for moving the second rotation support device in at least one of the rotation axis direction and the direction orthogonal to the rotation axis.

また、画像取得装置を回転させて前記患部を複数の方向から撮像した複数の治療画像に基づいて患部の３次元位置を特定し、特定された患部の位置と照射ノズルから照射される治療用放射線との位置ずれを算出する誤差算出手段を備え、該誤差算出手段は、位置決め制御装置に照射ノズルと治療台の少なくとも一方の位置及び姿勢を補正する制御指令を出力するように構成することができる。 Further, a three-dimensional position of the affected part is specified based on a plurality of treatment images obtained by rotating the image acquisition device and picking up the affected part from a plurality of directions, and the therapeutic radiation irradiated from the specified position of the affected part and the irradiation nozzle The error calculation means can be configured to output a control command for correcting the position and posture of at least one of the irradiation nozzle and the treatment table to the positioning control device. .

本発明によれば、治療用放射線の照射位置を患部位置に高精度で位置決めできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the irradiation position of therapeutic radiation can be positioned with high precision at an affected part position.

以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.

（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態の放射線治療装置の構成を斜視図で示す。同図に示すように、放射線治療装置１０は、円筒状に形成された回転ガントリー１１と、回転ガントリー１１の内周面に取り付けられた放射線の照射ノズル１２と、患者１４を乗せて移動する治療台１３を備えて構成されている。回転ガントリー１１は、円筒体の一端開口を閉塞して設けられた壁面２５を備え、図示していない駆動装置によって軸２２の周りに回転可能に形成されている。これにより、照射ノズル１２は、回転ガントリー１１を軸２２の周りに回転することによって、患者１４の患部である患部２４に、治療用放射線１５を周囲のどの方向からでも照射できるようになっている。治療台１３は、図示していない６自由度機構を介して固定され、患者１４を任意の位置及び姿勢に保持するようになっている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a radiation therapy apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a radiotherapy apparatus 10 includes a rotating gantry 11 formed in a cylindrical shape, a radiation irradiation nozzle 12 attached to an inner peripheral surface of the rotating gantry 11, and a treatment in which a patient 14 is moved. A table 13 is provided. The rotating gantry 11 includes a wall surface 25 provided by closing one end opening of a cylindrical body, and is formed to be rotatable around a shaft 22 by a driving device (not shown). Thereby, the irradiation nozzle 12 can irradiate the affected part 24 which is the affected part of the patient 14 with the therapeutic radiation 15 from any surrounding direction by rotating the rotating gantry 11 around the axis 22. . The treatment table 13 is fixed via a six-degree-of-freedom mechanism (not shown) so as to hold the patient 14 at an arbitrary position and posture.

また、本実施形態の放射線治療装置１０は、２組の画像取得装置１８、１９を有して構成されている。一方の画像取得装置１８は、撮像用の放射線２０を発生する放射線源１８ａと、放射線源１８ａから射出された放射線２０のうち、患者１４を透過する放射線を検出する受像手段１８ｂを備えて構成される。放射線源１８ａは照射ノズル１２に内蔵され、受像手段１８ｂは放射線源１８ａに対向する位置の回転ガントリー１１の内周面に取り付けられている。同様に、他方の画像取得装置１９は、撮像用の放射線２１を発生する放射線源１９ａと、患者１４を挟んで対向配置された受像手段１９ｂを備えて構成されている。これらの放射線源１９ａと受像手段１９ｂは、回転可能に壁面２５に回転機構１６を介して固定されたＵ字状のアーム１７の両端に取り付けられている。これによって、画像取得装置１９は、回転ガントリー１１に対して独立に、軸２２の周りに回転できるように構成されている。 In addition, the radiotherapy apparatus 10 of the present embodiment is configured to include two sets of image acquisition apparatuses 18 and 19. One image acquisition device 18 includes a radiation source 18 a that generates imaging radiation 20, and an image receiving unit 18 b that detects radiation transmitted through the patient 14 out of the radiation 20 emitted from the radiation source 18 a. The The radiation source 18a is built in the irradiation nozzle 12, and the image receiving means 18b is attached to the inner peripheral surface of the rotating gantry 11 at a position facing the radiation source 18a. Similarly, the other image acquisition device 19 includes a radiation source 19 a that generates radiation 21 for imaging, and an image receiving unit 19 b that is disposed to face the patient 14. The radiation source 19a and the image receiving means 19b are attached to both ends of a U-shaped arm 17 that is rotatably fixed to the wall surface 25 via the rotating mechanism 16. Thereby, the image acquisition device 19 is configured to be able to rotate around the axis 22 independently of the rotating gantry 11.

図２に、放射線治療装置１０の制御ブロック構成図を示す。図２に示すように、画像取得装置１８、１９により撮像された画像は、画像処理装置３０に入力されている。画像処理装置３０は、処理した治療画像をディスプレイ３８に表示させるとともに、誤差算出装置３１に出力するようになっている。また、画像処理装置３０は、回転機構用制御装置３５に制御指令を送り、回転機構１６を介して画像取得装置１９を回転して、撮像方向を制御することができるようになっている。 In FIG. 2, the control block block diagram of the radiotherapy apparatus 10 is shown. As shown in FIG. 2, the images captured by the image acquisition devices 18 and 19 are input to the image processing device 30. The image processing device 30 displays the processed treatment image on the display 38 and outputs it to the error calculation device 31. Further, the image processing device 30 can send a control command to the rotation mechanism control device 35 and rotate the image acquisition device 19 via the rotation mechanism 16 to control the imaging direction.

誤差算出装置３１は、画像処理装置３０から入力される撮像方向が異なる複数枚の治療画像と、治療計画情報３７の参照画像に基づいて、治療画像中の患部２４の３次元位置を特定し、照射ノズル１２から照射される治療用放射線１５の照射位置との位置ずれ誤差を算出するようになっている。そして、誤差算出装置３１は、算出した位置ずれ誤差を制御指令値算出装置３２に出力するようになっている。制御指令値算出装置３２は、位置ずれ誤差を補正するために、照射ノズル１２と治療台１３の少なくとも一方の位置及び姿勢を補正する制御指令値を、それぞれ照射ノズル制御装置３３と治療台制御装置３４に出力するようになっている。すなわち、本発明に係る位置決め制御装置は、画像処理装置３０、誤差算出装置３１、制御指令値算出装置３２によって構成されている。 The error calculation device 31 specifies the three-dimensional position of the affected part 24 in the treatment image based on the plurality of treatment images input from the image processing device 30 in different imaging directions and the reference image of the treatment plan information 37, A positional deviation error from the irradiation position of the therapeutic radiation 15 irradiated from the irradiation nozzle 12 is calculated. The error calculation device 31 outputs the calculated misregistration error to the control command value calculation device 32. The control command value calculation device 32 receives the control command values for correcting the position and orientation of at least one of the irradiation nozzle 12 and the treatment table 13 and the irradiation nozzle control device 33 and the treatment table control device, respectively, in order to correct the displacement error. 34 is output. In other words, the positioning control device according to the present invention includes the image processing device 30, the error calculation device 31, and the control command value calculation device 32.

照射ノズル制御装置３３と治療台制御装置３４は、それぞれ照射ノズル１２と治療台１３の位置及び姿勢を制御して、照射ノズル１２から照射される治療用放射線１５の照射位置に患部２４が位置するように位置決めするようになっている。また、監視装置３９は、治療計画情報３７、制御指令値算出装置３２及び回転機構用制御装置３５からの情報により、照射ノズル１２、治療台１３、患者１４、画像取得装置１８、１９などが互いに接触する恐れの有無を計算して、接触を回避するための指令をそれぞれの装置に送るようになっている。 The irradiation nozzle control device 33 and the treatment table control device 34 control the positions and postures of the irradiation nozzle 12 and the treatment table 13, respectively, and the affected part 24 is located at the irradiation position of the therapeutic radiation 15 emitted from the irradiation nozzle 12. So that the positioning is as follows. In addition, the monitoring device 39 uses the information from the treatment plan information 37, the control command value calculation device 32, and the rotation mechanism control device 35, so that the irradiation nozzle 12, the treatment table 13, the patient 14, the image acquisition devices 18 and 19, etc. The presence or absence of the possibility of contact is calculated, and a command for avoiding contact is sent to each device.

このように構成される本実施形態の放射線治療装置１０を用いて、治療用放射線の照射位置に患部２４を位置決めする手順を、図３、図４を用いて説明する。図３では、患者１４の患部２４が頭部にある場合を示し、治療用放射線１５を患者１４の頭上方向から照射する場合を示している。 A procedure for positioning the affected part 24 at the irradiation position of the therapeutic radiation using the radiation therapy apparatus 10 of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where the affected part 24 of the patient 14 is on the head, and shows a case where the therapeutic radiation 15 is irradiated from above the patient 14.

（１）治療前準備
治療前に、Ｘ線ＣＴ装置や磁気共鳴装置等の画像取得装置を用い、患者１４の患部２４を含む領域を撮像して、患部２４の周辺の３次元画像を作成する。そして、その３次元画像に基づいて、患部２４の位置を確認するとともに、その位置情報を算出する。このとき、例えば、患者２４の体表又は体内に埋め込んだマーカー、あるいは骨や臓器などの特徴部分を基準にする。ここで、照射ノズル１２から患部２４に正確に治療用放射線１５を照射するために、患部２４の位置情報を並進３自由度及び回転３自由度の６自由度で算出する。 (1) Preparation before treatment Prior to treatment, an image acquisition device such as an X-ray CT apparatus or a magnetic resonance apparatus is used to image a region including the affected part 24 of the patient 14 and a three-dimensional image around the affected part 24 is created. . And based on the three-dimensional image, while confirming the position of the affected part 24, the positional information is calculated. At this time, for example, the body surface of the patient 24, a marker embedded in the body, or a characteristic part such as a bone or an organ is used as a reference. Here, in order to accurately irradiate the affected part 24 with the therapeutic radiation 15 from the irradiation nozzle 12, the position information of the affected part 24 is calculated with six degrees of freedom, ie, three degrees of freedom of translation and three degrees of freedom of rotation.

次に、患部２４の３次元画像及び患部２４の位置情報に基づいて、計算機を用いたシミュレーション等により治療計画を立案する。この治療計画において、計算機に記憶されている予め定めた基準又は過去の事例に基づいて、治療用放射線１５のエネルギ及び線量、方向、照射回数等を決定する。また、治療時に撮像する画像取得装置１８、１９の撮像方向等も決定する。この撮像方向は、患部２４及び骨、臓器等の位置を勘案し、画像取得装置１８、１９を用いて得られる画像から患者１４の体表又は体内に埋め込んだマーカーや、骨や臓器などの特徴部分を抽出し易い方向を決定する。 Next, based on the three-dimensional image of the affected part 24 and the position information of the affected part 24, a treatment plan is made by a simulation using a computer. In this treatment plan, the energy and dose of the therapeutic radiation 15, the direction, the number of times of irradiation, etc. are determined based on predetermined criteria stored in the computer or past cases. Further, the imaging direction of the image acquisition devices 18 and 19 to be imaged at the time of treatment is also determined. This imaging direction takes into account the position of the affected area 24 and bones, organs, etc., and features such as markers embedded in the body surface or body of the patient 14 from the images obtained using the image acquisition devices 18, 19, bones, organs, etc. The direction in which the part is easily extracted is determined.

また、治療前に取得した３次元画像に基づいて、治療の際に画像取得装置１８、１９で取得する撮像方向の画像を予めシミュレーション等により作成して参照画像とする。このようにして立案した治療計画情報３７は、治療時に使用される。 Further, based on the three-dimensional image acquired before the treatment, an image in the imaging direction acquired by the image acquisition devices 18 and 19 at the time of treatment is created in advance by simulation or the like and used as a reference image. The treatment plan information 37 prepared in this way is used at the time of treatment.

（２）治療時の患部の位置決め
治療計画に従った位置に、患者１４を治療台１３に固定具などを用いて固定し、治療計画情報３７に基づいて治療台１３及び照射ノズル１２を移動する。次いで、照射位置及び患部２４の位置を確認するために、画像取得装置１８、１９を用いて患部２４の周辺の画像を取得する。 (2) Positioning of affected area during treatment The patient 14 is fixed to the treatment table 13 using a fixture or the like at a position according to the treatment plan, and the treatment table 13 and the irradiation nozzle 12 are moved based on the treatment plan information 37. . Next, in order to confirm the irradiation position and the position of the affected area 24, an image around the affected area 24 is acquired using the image acquisition devices 18 and 19.

ところで、画像取得装置１８により得られる画像は、患者１４の身長（体軸）方向の透視画像であるから、多数の骨や臓器が重なってしまうので、患部２４、又は患部２４の位置を特定するためのマーカーなどの基準位置を抽出するのは困難である。このような状況は、治療計画時に予見できるので、それを考慮した撮影方向を決めておき、上述したように、治療計画情報３７として計算機に記憶しておく。 By the way, since the image obtained by the image acquisition device 18 is a fluoroscopic image in the height (body axis) direction of the patient 14, a large number of bones and organs overlap with each other, so that the affected part 24 or the position of the affected part 24 is specified. Therefore, it is difficult to extract a reference position such as a marker. Since such a situation can be foreseen at the time of treatment planning, an imaging direction is determined in consideration of the situation, and is stored in the computer as treatment plan information 37 as described above.

しかし、患部２４の位置情報を、６自由度で算出するためには、２方向以上から画像を取得する必要がある。そこで、図４に示すように、治療計画情報３７に基づいて、回転機構用制御装置３５の指令により、最初に画像取得装置１９を矢印５０の方向へ回転させて、位置Ｉで患部２４周辺の画像を撮像する。次に、画像取得装置１９を矢印５１の方向へ回転させて、位置ＩＩで患部２４周辺の画像を撮像する。取得した異なる２方向からの画像データは、画像処理装置３０へ送られる。 However, in order to calculate the position information of the affected part 24 with six degrees of freedom, it is necessary to acquire images from two or more directions. Therefore, as shown in FIG. 4, based on the treatment plan information 37, the image acquisition device 19 is first rotated in the direction of the arrow 50 in accordance with a command from the rotation mechanism control device 35, so Take an image. Next, the image acquisition device 19 is rotated in the direction of the arrow 51 to capture an image around the affected area 24 at the position II. The acquired image data from two different directions is sent to the image processing apparatus 30.

画像処理装置３０は、画像データを治療画像に加工して誤差算出装置３１に送る。誤差算出装置３１は、治療計画情報３７として記憶されている参照画像、画像処理装置３０で加工した治療画像等を用いて、患部２４の位置決め誤差を６自由度で算出する。算出された位置決め誤差は、制御指令値算出装置３２に送られる。 The image processing device 30 processes the image data into a treatment image and sends it to the error calculation device 31. The error calculation device 31 calculates the positioning error of the affected part 24 with six degrees of freedom using the reference image stored as the treatment plan information 37, the treatment image processed by the image processing device 30, and the like. The calculated positioning error is sent to the control command value calculation device 32.

一方、誤差算出装置３１が算出した位置決め誤差は、確認のためディスプレイ３８にも送られる。ディスプレイ３８に参照画像及び治療画像と一緒に位置決め誤差を表示すると、術者は位置決め誤差や患部周辺の画像を直接確認できるため、理解がし易く治療の信頼性が向上する。 On the other hand, the positioning error calculated by the error calculation device 31 is also sent to the display 38 for confirmation. When the positioning error is displayed on the display 38 together with the reference image and the treatment image, the operator can directly confirm the positioning error and the image around the affected area, so that it is easy to understand and improves the reliability of the treatment.

制御指令値算出装置３２は、誤差算出装置３１が算出した位置決め誤差と、先に設定された治療計画情報３７に基づいて、治療台１３の誤差補正量を算出し、算出した誤差補正量を治療台制御装置３４に送る。治療台制御装置３４は、誤差補正量に基づいて治療台１３の位置及び姿勢を６自由度で制御し、位置決め誤差を補正する。なお、治療台１３の位置及び姿勢を制御するのに代えて、誤差算出装置３１が算出した誤差に基づいて、照射ノズル１２の位置及び姿勢を制御して、位置決め誤差を補正するようにすることもできる。 The control command value calculation device 32 calculates an error correction amount of the treatment table 13 based on the positioning error calculated by the error calculation device 31 and the previously set treatment plan information 37, and the calculated error correction amount is treated. It is sent to the table controller 34. The treatment table control device 34 controls the position and posture of the treatment table 13 with six degrees of freedom based on the error correction amount, and corrects the positioning error. Instead of controlling the position and posture of the treatment table 13, the position and posture of the irradiation nozzle 12 are controlled based on the error calculated by the error calculation device 31 to correct the positioning error. You can also.

このようにして患部２４の位置決めが完了すると、位置決めが完了したことをディスプレイ３８に表示して、術者に知らせる。 When the positioning of the affected part 24 is completed in this way, the completion of the positioning is displayed on the display 38 to notify the operator.

なお、回転機構用制御装置３５は、治療計画情報３７、画像処理装置３０、監視装置３９の情報に基づいて回転機構１６の回転位置を制御する。例えば、治療計画時に回転ガントリー１１の目標位置と、治療台１３の目標位置と、患部２４の位置とから、画像取得装置１８、１９により撮像する方向を予め算出して治療計画情報３７に記憶しておき、その情報に基づいて画像取得装置１８、１９ｂの回転位置を制御してもよい。 The rotation mechanism control device 35 controls the rotation position of the rotation mechanism 16 based on the treatment plan information 37, the image processing device 30, and the monitoring device 39. For example, from the target position of the rotating gantry 11, the target position of the treatment table 13, and the position of the affected part 24 at the time of treatment planning, the imaging direction by the image acquisition devices 18 and 19 is calculated in advance and stored in the treatment plan information 37. The rotation position of the image acquisition devices 18 and 19b may be controlled based on the information.

また、画像取得装置１８により取得した治療画像が、患部２４の位置を特定できない、あるいは、特定し難い治療画像の場合、画像処理装置３０からの情報により、画像取得装置１８の撮影方向を変えて再度画像を取得してもよい。さらに、照射ノズル１２、治療台１３、患者１４、画像取得装置１８、１９が、お互いに接触する恐れのある場合は、接触を監視する監視装置３９からの情報により、接触の回避動作をすることができる。なお、監視装置３９は、治療計画情報３７と、照射ノズル１２と治療台１３への指令値を算出する制御指令値算出装置３２と、画像取得装置１８、１９を回転させる回転機構１６への指令値を算出する回転機構用制御装置３５からの情報により、事前にそれぞれの装置の接触の有無を計算して、接触を回避するための指令をそれぞれの装置に送るようにする。 Further, when the treatment image acquired by the image acquisition device 18 cannot identify the position of the affected part 24 or is difficult to specify, the imaging direction of the image acquisition device 18 is changed according to information from the image processing device 30. You may acquire an image again. Furthermore, when there is a possibility that the irradiation nozzle 12, the treatment table 13, the patient 14, and the image acquisition devices 18 and 19 are in contact with each other, an operation for avoiding the contact is performed based on information from the monitoring device 39 that monitors the contact. Can do. Note that the monitoring device 39 instructs the treatment plan information 37, the control command value calculation device 32 that calculates the command values to the irradiation nozzle 12 and the treatment table 13, and the rotation mechanism 16 that rotates the image acquisition devices 18 and 19. The presence / absence of contact of each device is calculated in advance based on information from the rotation mechanism control device 35 that calculates the value, and a command for avoiding contact is sent to each device.

ここで、画像取得装置１９は、例えば図１の矢印２６に示す方向に退避する機構を備えると、患者１４を移動する際などに、画像取得装置１９が治療台１３や患者１４と接触することを回避できる。 Here, for example, when the image acquisition device 19 includes a mechanism that retracts in the direction indicated by the arrow 26 in FIG. 1, the image acquisition device 19 comes into contact with the treatment table 13 or the patient 14 when the patient 14 is moved. Can be avoided.

以上説明したように、本実施形態によれば、回転ガントリー１１に対して独立に画像取得装置１９を回転できるようにしたので、画像取得装置１９の画像の取得方向を変える際に、回転ガントリー１１を回転させなくてもよい。そのため、回転ガントリー１１の変形、加工及び組立て誤差などによる振れ回りの影響を受けることなく、位置決め誤差を補正することができ、高精度な照射が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the image acquisition device 19 can be rotated independently of the rotation gantry 11. Therefore, when the image acquisition direction of the image acquisition device 19 is changed, the rotation gantry 11 is changed. Does not have to be rotated. Therefore, the positioning error can be corrected without being affected by the swinging caused by the deformation, processing and assembly error of the rotating gantry 11, and high-precision irradiation is possible.

また、画像取得装置１９の画像の取得方向を変える際に、回転ガントリー１１を回転させる必要が無いので、回転角度による振れ回りを抑えるために、高精度に機構を製造したり、複雑な制御手段を必要としないことから、製造コストを低減できる。 Further, since it is not necessary to rotate the rotating gantry 11 when the image acquisition direction of the image acquisition device 19 is changed, a mechanism can be manufactured with high accuracy or complicated control means in order to suppress the swing due to the rotation angle. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

さらに、画像取得装置１９を回転する回転機構１６及びアーム１７は、回転ガントリー１１に比べて小型、軽量であり、回転ガントリー１１より高速に回転させることが可能なので、治療画像の取得に要する時間が短くなり、治療時間を短縮できる。 Furthermore, the rotation mechanism 16 and the arm 17 that rotate the image acquisition device 19 are smaller and lighter than the rotation gantry 11, and can be rotated at a higher speed than the rotation gantry 11, so that the time required for acquiring a therapeutic image is increased. It shortens and can shorten treatment time.

（実施形態２）
図５に、本発明の他の実施形態の放射線治療装置の構成を斜視図で示す。本実施形態が図１の実施形態と異なる点は、画像取得装置１９を回転ガントリー１１の内周面に固定して設けたことにある。その他の点は、図１実施形態と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a radiation therapy apparatus according to another embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the embodiment of FIG. 1 in that the image acquisition device 19 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating gantry 11. Since the other points are the same as those in the embodiment of FIG. 1, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

すなわち、図５に示すように、画像取得装置１９の放射線源１９ａと受像手段１９ｂは、Ｕ字状のアーム１７の両端に取り付けられ、アーム１７の中央部は回転機構１６を介して回転ガントリー１１の内周面に固定されている。回転機構１６は、照射ノズル１２と対向する位置の回転ガントリー１１の内周面に固定されている。また、画像取得装置１８の放射線源１８ａに対向する受像手段１８ｂは、Ｕ字状のアーム１７の底部に設けられている。 That is, as shown in FIG. 5, the radiation source 19 a and the image receiving means 19 b of the image acquisition device 19 are attached to both ends of the U-shaped arm 17, and the central portion of the arm 17 is connected to the rotating gantry 11 via the rotating mechanism 16. It is fixed to the inner peripheral surface. The rotating mechanism 16 is fixed to the inner peripheral surface of the rotating gantry 11 at a position facing the irradiation nozzle 12. The image receiving means 18 b facing the radiation source 18 a of the image acquisition device 18 is provided at the bottom of the U-shaped arm 17.

したがって、画像取得装置１９は、回転ガントリー１１の回転軸２２と直交した軸４３の周りに、矢印４４の方向に回転可能となっている。 Therefore, the image acquisition device 19 can rotate in the direction of the arrow 44 around the axis 43 orthogonal to the rotation axis 22 of the rotating gantry 11.

本実施形態によっても、画像取得装置１９は回転ガントリー１１に対して独立に回転できるので、実施形態１と同様の効果が得られる。 Also according to this embodiment, the image acquisition device 19 can rotate independently of the rotating gantry 11, and thus the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

また、本実施形態においても、実施形態１と同様に、治療台１３を移動させる際などに、画像取得装置１９が治療台１３や患者１４との接触するのを回避するために、画像取得装置１９を例えば矢印４５や矢印４６の方向へ退避させる機構を備えることができる。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, when the treatment table 13 is moved, the image acquisition device 19 is avoided in order to avoid contact with the treatment table 13 or the patient 14. For example, a mechanism for retracting 19 in the direction of an arrow 45 or an arrow 46 can be provided.

また、本実施形態において、回転ガントリー１１に対して独立に回転可能な画像取得装置１９に、Ｘ線ＣＴ装置を適用した場合、Ｘ線ＣＴ装置は回転ガントリー１１に比べて小型、軽量であるから、回転ガントリー１１よりも高速に回転させることができる。その結果、治療時間を短縮できるだけでなく、治療画像の撮像時間を短縮できるため、Ｘ線ＣＴ装置による患者の被爆量を抑えることができる。 In this embodiment, when an X-ray CT apparatus is applied to the image acquisition device 19 that can rotate independently of the rotating gantry 11, the X-ray CT apparatus is smaller and lighter than the rotating gantry 11. The rotating gantry 11 can be rotated at a higher speed. As a result, not only the treatment time can be shortened, but also the treatment image capturing time can be shortened, so that the amount of exposure of the patient by the X-ray CT apparatus can be suppressed.

本発明の一実施形態の放射線治療装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the radiotherapy apparatus of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の放射線治療装置に係る制御ブロック構成図である。It is a control block block diagram concerning the radiotherapy apparatus of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の放射線治療装置の動作状態を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the operation state of the radiotherapy apparatus of one Embodiment of this invention. 本発明の特徴に係る画像取得装置の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the image acquisition apparatus which concerns on the characteristic of this invention. 本発明の他の実施形態の放射線治療装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the radiotherapy apparatus of other embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０放射線治療装置
１１回転ガントリー
１２照射ノズル
１３治療台
１４患者
１５治療用放射線
１６回転機構
１７アーム
１８、１９画像取得装置
２４患部
２５壁面
３０画像処理装置
３１誤差算出装置
３２制御指令値算出装置
３３照射ノズル制御装置
３４治療台制御装置
３５回転機構用制御装置
３７治療計画情報
３８ディスプレイ
３９監視装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radiation therapy apparatus 11 Rotating gantry 12 Irradiation nozzle 13 Treatment table 14 Patient 15 Treatment radiation 16 Rotating mechanism 17 Arm 18, 19 Image acquisition device 24 Affected part 25 Wall surface 30 Image processing device 31 Error calculation device 32 Control command value calculation device 33 Irradiation Nozzle control device 34 Treatment table control device 35 Rotation mechanism control device 37 Treatment plan information 38 Display 39 Monitoring device

Claims

A treatment table for placing the patient, an irradiation nozzle for irradiating the therapeutic radiation to the affected area of the patient, first and rotary supporting device for pivotally supporting the irradiation nozzle around the treatment table, the affected part of the patient An image acquisition device for acquiring a treatment image for imaging and specifying the position of the affected area, and the irradiation nozzle and the treatment table for adjusting the irradiation position of the therapeutic radiation to the affected area specified based on the treatment image wherein a positioning control apparatus for controlling at least one of the position and orientation, is supported on the first rotary support device, the pre-Symbol the image acquisition device to rotate independently of the rotation of the first rotating support device second Bei example a rotary support device, the smaller and formed by radiation therapy than the rotation radius of the second rotary supporting said first rotary supporting device rotation radius of the device for pivotably supported around a couch apparatus.

The first rotation support device includes a rotation gantry having a cylindrical portion that is supported to freely rotate.
The irradiation nozzle is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the rotating gantry,
The second rotation support device includes a rotation mechanism fixed to the rotation gantry so as to be rotatable around a rotation axis of the rotation gantry,
The radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein the image acquisition apparatus is supported by the rotation mechanism so as to be rotatable around the treatment table.

The first rotation support device includes a rotation gantry having a cylindrical portion that is supported to freely rotate.
The irradiation nozzle is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the rotating gantry,
The second rotation support device includes a rotation mechanism fixed to an inner peripheral surface of a cylindrical portion of the rotating gantry so as to be rotatable around an axis orthogonal to a rotation axis of the rotating gantry.
The radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein the image acquisition apparatus is supported by the rotation mechanism so as to be rotatable around the treatment table.

The radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein a rotation speed of the second rotation support device is faster than a rotation speed of the first rotation support device.

5. The second rotation support device includes a moving unit that moves the second rotation support device in at least one of a rotation axis direction and a direction orthogonal to the rotation axis. The radiotherapy apparatus in any one of.

The three-dimensional position of the affected part is specified based on a plurality of treatment images obtained by rotating the image acquisition device and imaging the affected part from a plurality of directions, and the treatment is performed from the specified position of the affected part and the irradiation nozzle. Error calculating means for calculating a positional deviation with respect to the radiation for use, and the error calculating means outputs a control command for correcting the position and posture of at least one of the irradiation nozzle and the treatment table to the positioning control device. The radiotherapy apparatus according to claim 1, wherein the radiotherapy apparatus is characterized.