JP6578574B2 - 放射線治療装置較正用ファントム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線治療装置較正用ファントムおよびこれを用いた放射線治療装置の位置合わせ方法に関する。

近年、放射線を癌や腫瘍等の病変部に照射することにより、上記病変部の組織細胞の破棄や分裂阻止等を行うことで、その治癒を目指す放射線治療が広く行われている。ここで、放射線とは、高い運動エネルギーを持って流れる物質粒子（イオン（ヘリウムイオン、炭素イオン、ネオンイオン、シリコンイオン、アルゴンイオン等）、電子、中性子、陽子、中間子などの）からなる粒子放射線と高エネルギーの電磁波（ガンマ線、Ｘ線等）からなる電磁放射線との総称を云う。

このような放射線治療装置は、放射線を発生する放射線源と、放射線源からの放射線を絞る絞り装置を有する医用ライナック（以下、架台とも云う）と、を備えている。

この放射線治療装置を用いて放射線治療を実施するに当たって、上記病変部に対しては十分な治療効果を得るために必要な線量の放射線照射を行うとともに、病変部以外の他の正常組織に対しては障害が発生しないように正常組織に関する許容線量を超える放射線照射を可能な限り行わない、という条件を満たすことが望ましい。

このため、放射線治療を開始する前に、病変部の位置、大きさ、形状、数等を正確に特定し、この特定結果に基づいて放射線を照射する領域（照射野）、照射角度、照射門数等を決定して、上記病変部に放射線が集中しかつ上記病変部の周囲の線量分布が適切なものとなる放射線治療計画を策定する。

放射線治療装置における放射線の照射中心（アイソセンタ）がずれていた場合、上述した放射線治療計画が正しくとも結果的に所望の位置に放射線があたらず、病変部に放射線を正確に照射することができない。特に近年は高度な手法を用いた照射方法が確立されており、放射線治療装置の調整が精密に行われる。放射線治療装置は複数の可動軸を有しているので、これらの可動軸の位置を正確に調整することで、放射線の照射中心の位置を正確に調整する。これらの調整は毎日治療開始前に位置調整を行うことが推奨されている場合もあるが、点検に時間がかかるため放射線技師への負担が増加している。

そこで、放射線治療装置の可動軸の位置ずれを判断することができる放射線治療装置較正用ファントム（以下、単にファントムとも云う）が提案されている。このファントムは、放射線が透過可能な材質で形成された直方体の形状を有する直方体部材と、この直方体部材に放射線を一部遮蔽する遮蔽部とを備え、この遮蔽部は互いに直交する３つの部材を有している。このファントムは遮蔽部が互いに直交する部材だけで構成されているので、並進３軸および回転３軸からなる計６軸に対する較正が困難である。

また従来、放射線治療装置の設置場所の建屋基準とファントムとの位置合わせは不要であるため、光学計測部の使用は不要であった。しかし、粒子放射線を用いた放射線治療装置を含むシステムは、複数の装置、例えば、粒子放射線装置およびＸ線撮像装置等を含む。このため、複数の装置の相互の位置を合わせることが望まれている。すなわち、建屋基準とファントムの位置を合わせることが望まれている。

特開２０１０−１７８９８９号公報

本実施形態は、放射線治療装置の可動軸の位置ずれを正確に判断することができるとともに、建屋基準との位置合わせおよび複数の装置との位置合わせに適用することのできる放射線治療装置較正用ファントムおよびこれを用いた放射線治療装置の位置合わせ方法を提供する。

本実施形態による放射線治療装置較正用ファントムは、対向する第１および第２面と、対向する第３および第４面と、を有し、可視光が透過可能な材料から形成された直方体形状の構造部材と、前記第１面に設けられ互いに十字形状に配置された第１および第２金属線と、前記第１金属線の一方の端部に設けられた第１金属球および前記第１金属線の他方の端部に設けられた第２金属球と、前記第２面に設けられ互いに十字形状に配置された第３および第４金属線であって、前記第２面を前記第１面に平行投影したときに前記第３金属線は前記第２金属線と少なくとも一部が重なるとともに前記第４金属線は前記第１金属線と少なくとも一部が重なる、第３および第４金属線と、前記第３金属線の一方の端部に設けられた第３金属球および前記第３金属線の他方の端部に設けられた第４金属球と、前記第３面に設けられ互いに十字形状に配置された第５および第６金属線と、前記第５金属線の一方の端部に設けられた第５金属球および前記第５金属線の他方の端部に設けられた第６金属球と、前記第４面に設けられ互いに十字形状に配置された第７および第８金属線であって、前記第４面を前記第３面に平行投影したときに前記第７金属線は前記第６金属線と少なくとも一部が重なるとともに前記第８金属線は前記第５金属線と少なくとも一部が重なる、第７および第８金属線と、前記第７金属線の一方の端部に設けられた第７金属球および前記第７金属線の他方の端部に設けられた第８金属球と、を備えている。

一実施形態の放射線治療装置較正用ファントムを示す斜視図。 一実施形態による放射線治療装置較正用ファントムにおける金属線の埋め込み部を示す断面図。 一実施形態による放射線治療装置較正用ファントムにおける金属球の埋め込み部を示す断面図。 建屋基準と放射線治療装置較正用ファントムとの位置合わせを説明する図。 Ｘ線撮像装置と放射線治療装置較正用ファントムとの位置合わせを説明する図。 治療ビーム放射装置と放射線治療装置較正用ファントムとの位置合わせを説明する図。 治療台と放射線治療装置較正用ファントムとの位置合わせを説明する図。 基準点座標と並進ずれが生じた座標との関係を示す図。 基準点座標と回転ずれが生じた座標との関係を示す図。

本発明の実施形態について以下に図面を参照して説明する。

（一実施形態）
一実施形態による放射線治療装置較正用ファントム（以下、単にファントムとも云う）の一例の斜視図を図１に示す。この実施形態のファントム１は、直方体の形状の直方体部材を有し、この直方体部材の各面は、可視光が透過する材料からなる板部材で形成される。直方体部材の一部の面あるいは全ての面に溝および穴が設けられている。これらの溝には金属線が埋め込まれているとともに、穴には金属球が埋め込まれている。例えば、直方体部材を構成する板部材としては、例えばＰＭＭＡ(polymethylmethacrylate)すなわち広義のアクリル樹脂が用いられる。また、溝に埋め込まれる金属線としては例えばピアノ線が用いられ、金属球としては例えばステンレス球が用いられる。図２Ａに示すように、金属線４は板部材２に設けられた溝２ａに埋め込まれる。また、図２Ｂに示すように、金属球５は板部材２に設けられた穴２ｂに埋め込まれる。金属球５が穴２ｂに埋め込まれた後、穴２ｂの上部はＰＭＭＡからなる部材２ｃで栓がされる。なお、図２Ａおよび図２Ｂにおいて、上面から放射線が板部材に照射される。

金属球は、対向する少なくとも２対の面に設けられるとともに各面にそれぞれ少なくとも２個配置される。そして、これらの金属球は、対向する一対の面のうちの一方の面を他方の面に平行投影した場合に、一方の面に設けられた少なくとも２個の金属球を結ぶ直線が、他方の面に設けられた少なくとも２個の金属球を結ぶ直線と直交するように配置される。各金属球は、前述したように、板部材の放射線が照射される面と反対側の面に近接して設けられる。

金属線は対向する少なくとも２対の面にそれぞれ設けられる。これらの金属線は各面において十字形状に配置される。また金属線は、対向する一対の面のうちの一方の面を他方の面に平行投影した場合に、十字形状の交点が一致しかつ上記交点はそれぞれの面の中心に位置するように配置される。また、各面において、金属線は長さが異なるように設けられるか、または途中で分離された構成を有している。なお、各金属線の長さはそれぞれ所定値となっている。

例えば、図１に示すように、対向する上下の面のうち上面３ａには、８個の溝にそれぞれ埋め込まれた金属線４ａ_１〜４ａ_８と、３個の穴にそれぞれ埋め込まれた金属球５ａ_１〜５ａ_３とが設けられている。対向する上下の面のうち下面３ｂには、５個の溝にそれぞれ埋め込まれた金属線４ｂ_１〜４ｂ_５と、２個の穴にそれぞれ埋め込まれた金属球５ｂ_１〜５ｂ_２と、が設けられている。

上面３ａに設けられた金属線４ａ_１〜４ａ_８のうち、金属線４ａ_１〜４ａ_３は、向こう側から手前側に伸びる上面３ａ上の第１直線、例えば中心線に対して上面３ａの左側に配置され、金属線４ａ_４〜４ａ_６は、上記第１直線に対して上面３ａの右側に配置される。金属線４ａ_７、４ａ_８は上記第１直線上に配置される。

金属線４ａ_１と金属線４ａ_２は並列に配置され、金属線４ａ_３は金属線４ａ_１と金属線４ａ_２との間に、互い平行となるように配置される。また、金属線４ａ_４と金属線４ａ_５は並列に配置され、金属線４ａ_６は金属線４ａ_４と金属線４ａ_５との間に、互い平行となるように配置される。また、金属線４ａ_１と金属線４ａ_４は第２直線上に位置し、金属線４ａ_２と金属線４ａ_５は第３直線上に位置し、金属線４ａ_３と金属線４ａ_６は第４直線上に位置する。また、金属線４ａ_７、４ａ_８が位置する第１直線は第２乃至第４直線のそれぞれとは互いに直交する。

また、金属球５ａ_２は、金属線４ａ_３および金属線４ａ_６が位置する第４直線と、第１直線との交点に設けられる。金属球５ａ_１は、金属線４ａ_３に対して金属球５ａ_２と反対側に設けられる。すなわち、金属球５ａ_１と金属球５ａ_２との間に金属線４ａ_３が位置する。金属球５ａ_３は、金属線４ａ_６に対して金属球５ａ_２と反対側に設けられる。すなわち、金属球５ａ_３と金属球５ａ_２との間に金属線４ａ_６が位置する。したがって、金属球５ａ_１、金属線４ａ_３、金属球５ａ_２、金属線４ａ_６、および金属球５ａ_３は、第４直線上に位置する。

一方下面３ｂには、６個の溝にそれぞれ埋め込まれた金属線４ｂ_１〜４ｂ_６と、２個の穴にそれぞれ埋め込まれた金属球５ｂ_１、５ｂ_２とが設けられている。上面３ａを下面３ｂに平行投影した場合に、金属線４ｂ_１は、上面３ａ上に設けられた金属線４ａ_１および金属線４ａ_４とそれぞれ重なる位置に設けられ、金属線４ｂ_２は、上面３ａにおける金属線４ａ_２および金属線４ａ_５とそれぞれ重なる位置に設けられる。金属線４ｂ_３および金属線４ｂ_４は、上面３ａにおける金属線４ａ_３および金属線４ａ_６にそれぞれ重なるように設けられる。すなわち、金属線４ｂ_３および金属線４ｂ_４は同一の直線上に位置する。金属線４ｂ_５および金属線４ｂ_６は、上面３ａ上に設けられた金属線４ａ_７および金属線４ａ_８にそれぞれ重なる位置に設けられる。

金属球５ｂ_１は金属線４ｂ_５の２つの端部のうち金属線４ｂ_１に近い端部に設けられ、金属球５ｂ_２は金属線４ｂ_６の２つの端部のうち金属線４ｂ_２に近い端部に設けられる。上面３ａを下面３ｂに平行投影した場合に、金属球５ｂ_１と金属球５ｂ_２とを結ぶ直線は、金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３を結ぶ直線と直交する。

また、直方体部材の対向する一対の側面、例えば、向こう側の側面３ｃと手前側の側面３ｄにも溝に埋め込まれた金属線および金属球が設けられている。側面３ｃには、４つの溝にそれぞれ埋め込まれた金属線４ｃ_１〜４ｃ_４と、３つの穴にそれぞれ埋め込まれた金属球５ｃ_１〜５ｃ_３とが設けられている。金属線４ｃ_１および金属線４ｃ_２は同一直線（第５直線）上に配置される。金属線４ｃ_３および金属線４ｃ_４は同一直線（第６直線）上に配置され、この第６直線は金属線ｃ_１および金属線４ｃ_２が配置される第５直線と直交する。金属球５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３は第５直線上に配置される。金属線４ｃ_１は金属球５ｃ_１と金属球５ｃ_２との間に配置され、金属線４ｃ_２は金属球５ｃ_２と金属球５ｃ_３との間に配置される。

また、側面３ｄには、４つの溝にそれぞれ埋め込まれた金属線４ｄ_１〜４ｄ_４と、２つの穴にそれぞれ埋め込まれた金属球５ｄ_１、５ｄ_２とが設けられている。金属線４ｄ_１および金属線４ｄ_２は同一直線（第７直線）上に配置される。金属線４ｄ_３および金属線４ｄ_４は同一直線（第８直線）上に配置され、この第８直線は金属線ｄ_１および金属線４ｄ_２が配置される第７直線と直交する。金属球５ｄ_１は、金属線４ｄ_３に対して、第７直線と第８直線との交点と反対側の端部に配置される。金属球５ｄ_２は、金属線４ｄ_４に対して、第７直線と第８直線との交点と反対側の端部に配置される。側面３を側面３ｃに平行投影したとき、金属線４ｄ_１、４ｄ_２は、側面３ｃにおける金属線４ｃ_１、４ｃ_２に重なり、金属線４ｄ_３、４ｄ_４は、側面３ｃにおける金属線４ｃ_３、４ｃ_４に重なる。

（建屋基準との位置合わせ方法）
次に、上述のように構成された一実施形態のファントムを用いて建屋基準との位置合わせ方法について図３を参照して説明する。図３は、放射線治療装置の粒子放射線装置およびＸ線撮像装置が設置された、建屋内の治療室を上面から見た図である。

上記治療室には、床３２上に支持台４３が載置され、この支持台４３上に、ファントム１が載置されるプレート４２が設けられている。なお、支持台４３は、図示しない駆動部によって、床３２に対して平行な方向および垂直な方向に移動可能なように駆動される。また、プレート４２および支持台４３は可視光が透過する材料から構成される。

上記治療室の対向する一対の壁にはそれぞれ壁面建屋基準６４_１、６４_２が貼付されている。また、上記対向する一対の壁に対してそれぞれ直交する対向する一対の壁にもそれぞれ壁面建屋基準６４_３、６４_４が貼付されている。なお、各壁面建屋基準６４_ｉ（ｉ＝１，・・・，４）は、例えば十字マークを有している。壁面建屋基準６４_１の十字マークの中心と壁面建屋基準６４_２の十字マークの中心とを結ぶ直線と、壁面建屋基準６４_３の十字マークの中心と壁面建屋基準６４_４の十字マークの中心とを結ぶ直線とは互いに直交する。

支持台４３と壁面建屋基準６４_３が貼付された壁との間に鉛直面光学機器（セオドライト）６１が設けられ、支持台４３と壁面建屋基準６４_１が貼付された壁との間に鉛直面光学機器（セオドライト）６２が設けられている。また、壁面建屋基準６４_４が貼付されている壁に隣接して放射線治療ビームポート５１が設けられている。

セオドライト６１は、自身の光軸が壁面建屋基準６４_３の十字マークの鉛直部と壁面建屋基準６４_４の十字マークの鉛直部とを含む面内に位置するとともに壁面建屋基準６４_３の十字マークの水平部と壁面建屋基準６４_４の十字マークの水平部とを含む面に対して傾いている。この傾き角度はセオドライト６１から発射されるレーザ光が斜め上方からプレート４２上に載置されたファントム１に照射する角度となっている。

一方、セオドライト６２は、自身の光軸が壁面建屋基準６４_１の十字マークの鉛直部と壁面建屋基準６４_２の十字マークの鉛直部とを含む面内に位置するとともに壁面建屋基準６４_１の十字マークの水平部と壁面建屋基準６４_２の十字マークの水平部とを含む面に対して傾いている。この傾き角度はセオドライト６２から発射されるレーザ光が斜め上方からプレート４２上に載置されたファントム１に照射する角度となっている。

また、セオドライト６１とセオドライト６２との間には、水平面光学機器（オートレベル）６３が設けられている。オートレベル６３は、例えば望遠鏡である。このオートレベル６３の光軸は、各壁面建屋基準６４_ｉ（ｉ＝１，・・・，４）の十字マークの水平部と同じ高さとなるように調整されている。また、オートレベル６３の光軸は、セオドライト６１の光軸に対して例えば４５度傾いている。

セオドライト６２と支持台４３との間の床３２の部分上に床面建屋基準６５_１が設けられ、支持台４３と壁面建屋基準６４_２が貼付されている壁との間の床３２の部分上に床面建屋基準６５_２が設けられている。また、セオドライト６１と支持台４３との間の床３２の部分上に床面建屋基準６５_３が設けられ、支持台４３と壁面建屋基準６４_４が貼付されている壁との間の床３２の部分上に床面建屋基準６５_４が設けられている。なお、各床面建屋基準６５_ｉ（ｉ＝１，・・・，４）は、例えば十字マークを有している。

壁面建屋基準６４_１、６４_２のそれぞれの中心（十字マークの中心）を結ぶ直線と床面建屋基準６５_１、６５_２のそれぞれの中心（十字マークの中心）を結ぶ直線は同一平面内に位置し、壁面建屋基準６４_３、６４_４のそれぞれの中心（十字マークの中心）を結ぶ直線と床面建屋基準６５_３、６５_４のそれぞれの中心（十字マークの中心）を結ぶ直線は同一平面内に位置する。

このように構成された治療室において、ファントム１を建屋基準との位置合わせは以下のように行われる。

まず、ファントム１をプレート４２上に載置する。このとき、図１に示すファントム１の面３ｂが下面となり、面３ａが上面となるように載置される。また、ファントム１の側面３ｄが壁面建屋基準６４_３、すなわちセオドライト６１に対向するように載置される。

この状態で、放射線技師がオートレベル６３を覗いてファントムを見る。そして、ファントム１の側面３ｄに設けられた金属線４ｄ_１、４ｄ_２と、側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_１、４ｃ_２と、が壁面建屋基準６４_２の十字マークの水平部に一致するように、支持台４３の高さを調整する。この調整により、壁面建屋基準６４_１、６４_２の十字マークの水平部をそれぞれ含む平面に関する位置合わせが終了する。

次に、セオドライト６１からレーザビームを発射し、ファントム１の上面３ａに設けられた金属線４ａ_７、４ａ_８と側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_３、４ｃ_４とが、床面建屋基準６５_４の十字マークのうちの一方の線と同一の直線上に位置するように、ファントム１が床面建屋基準６５_１の十字マークの中心と床面建屋基準６５_２の十字マークの中心とを結ぶ直線に平行に水平移動するように支持台４３を調整する。ここで、床面建屋基準６５_４の十字マークのうちの上記一方の線とは、床面建屋基準６５_３の中心と床面建屋基準６５_４の中心とを結ぶ直線に平行な直線を意味する。この調整により、壁面建屋基準６４_３、６４_４の十字マークの鉛直部をそれぞれ含む平面に関する位置合わせが終了する。

次に、セオドライト６２からレーザビームを発射し、ファントム１の上面３ａに設けられた金属線４ａ_３、４ａ_６と底面３ｂに設けられた金属線４ｂ_３、４ｂ_４とが、床面建屋基準６５_２の十字マークのうちの一方の線と同一の直線上に位置するように、ファントム１が床面建屋基準６５_３の十字マークの中心と床面建屋基準６５_４の十字マークの中心とを結ぶ直線に平行に水平移動するように支持台４３を調整する。ここで、床面建屋基準６５_２の十字マークのうちの上記一方の線とは、床面建屋基準６５_１の中心と床面建屋基準６５_２の中心とを結ぶ直線に平行な直線を意味する。この調整により、壁面建屋基準６４_１、６４_２の十字マークの鉛直部をそれぞれ含む平面に関する位置合わせが終了する。

以上のようにして、ファントム１と建屋基準との位置合わせが完了する。この位置合わせが完了した後、セオドライト６１、６２およびオートレベル６３は、移動される。しかし、支持台４３は移動せずかつファントム１はプレート４２上に載置された状態となっており、建屋基準と位置合わせされた状態となっている。

（Ｘ線撮像装置との位置合わせ方法）
次に、Ｘ線撮像装置との位置合わせについて図４を参照して説明する。図４は、Ｘ線撮像装置を壁面建屋基準６４_１から見た正面図である。支持台４３が位置する真下には、ピット３３が設けられ、このピット３３内に、Ｘ線管１２が格納されている。このＸ線管１２は、支持台４３の真下からファントム１に向かってＸ線を放射する。ファントム１の真上には、Ｘ線管１２からのＸ線を検出するフラットパネルディテクタ２２が設けられている。

また、床面建屋基準６５_３、６５_４のそれぞれの中心を結ぶ直線上でかつピット３３の両側の床３２の部分にそれぞれピット３４、３５が設けられている。これらのピット３４、３５にはＸ線管１３、１４がそれぞれ格納されている。Ｘ線管１３、１４はそれぞれ、プレート４２上に載置されたファントム１に向かって、斜め下方からＸ線を放射する。ファントム１の斜め上方（図面上で左側）には、Ｘ線管１３からのＸ線を検出するフラットパネルディテクタ２３が設けられている。また、ファントム１の斜め上方（図面上で右側）には、Ｘ線管１４からのＸ線を検出するフラットパネルディテクタ２４が設けられている。

また、壁面建屋基準６４_３と、ファントム１との間にＸ線管１１が設けられている。このＸ線管１１は支持台３１上に載置され、ファントム１の側面３ｄに向かってＸ線を放射する。ファントム１に対してＸ線管１１と反対側に、Ｘ線管１１からのＸ線を検出するフラットパネルディテクタ２１が設けられている。

このようにＸ線管が配置された治療室において、ファントム１に対するＸ線撮像装置（Ｘ線管およびフラットパネルディテクタ）の位置合わせは、以下のように行われる。

まず、Ｘ線管１１からファントム１に向かってＸ線を放射する。このＸ線は、ファントム１の側面３ｄからこの側面３ｄに対向する側面３ｃに向かって放射される。この放射されたＸ線はフラットパネルディテクタ２１によって検出される。この検出されたＸ線の像（以下、Ｘ線画像とも云う）に基づいて、Ｘ線管１１の放射軸の位置および角度を較正するとともにフラットパネルディテクタ２１の位置およびＸ線を受ける面の角度を較正する。これらの較正は、側面３ｄに設けられた金属線４ｄ_１、４ｄ_２と側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_１、４ｃ_２とが同一直線上に位置するとともに、側面３ｄに設けられた金属線４ｄ_３、４ｄ_４と側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_３、４ｃ_４とが同一直線上に位置し、かつ側面３ｄに設けられた金属球５ｄ_１、金属線４ｄ_３、金属線４ｄ_４、および金属球５ｄ_２を結ぶ直線と、側面３ｃに設けられた金属球５ｃ_１、金属線４ｃ_１、金属球５ｃ_２、金属線４ｃ_２、および金属球５ｃ_３を結ぶ直線とが直交するように行う。これにより、Ｘ線管１１およびフラットパネルディテクタ２１は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが完了する。

次に、Ｘ線管１２からファントム１に向かってＸ線を放射する。このＸ線は、ファントム１の下面３ｂからこの下面３ｂに対向する上面３ａに向かって放射される。この放射されたＸ線はフラットパネルディテクタ２２によって検出される。この検出されたＸ線画像に基づいて、Ｘ線管１２の放射軸の位置および角度を較正するとともにフラットパネルディテクタ２２の位置およびＸ線を受ける面の角度を較正する。この較正は、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_３、４ｂ_４と上面３ａに設けられた金属線４ａ_３、４ａ_４とが同一直線上に位置するとともに、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_５、４ｂ_６と上面３ａに設けられた金属線４ａ_７、４ａ_８とが同一直線上に位置し、かつ下面３ｂに設けられた金属球５ｂ_１、金属線４ｂ_５、金属線４ｂ_６、および金属球５ｂ_２を結ぶ直線と、上面３ａに設けられた金属球５ａ_１、金属線４ａ_３、金属球５ａ_２、金属線４ａ_６、および金属球５ａ_３を結ぶ直線とが直交するように行う。これにより、Ｘ線管１２およびフラットパネルディテクタ２２は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが完了する。

次に、Ｘ線管１３からファントム１に向かってＸ線を放射する。このＸ線は、図４上でファントム１の右斜め下方から左斜め上方に向かって放射される。この放射されたＸ線はフラットパネルディテクタ２３によって検出される。この検出されたＸ線画像に基づいて、Ｘ線管１３の放射軸の位置および角度を較正するとともにフラットパネルディテクタ２３の位置およびＸ線を受ける面の角度を較正する。この較正は、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_２と上面３ａに設けられた金属線４ａ_１、４ａ_４とが同一直線上に位置するように行う。これにより、Ｘ線管１３およびフラットパネルディテクタ２３は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが完了する。

次に、Ｘ線管１４からファントム１に向かってＸ線を放射する。このＸ線は、図４上で、ファントム１の左斜め下方から右斜め上方に向かって放射される。この放射されたＸ線はフラットパネルディテクタ２４によって検出される。この検出されたＸ線画像に基づいて、Ｘ線管１４の放射軸の位置および角度を較正するとともにフラットパネルディテクタ２４の位置およびＸ線を受ける面の角度を較正する。この較正は、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_１と上面３ａに設けられた金属線４ａ_２、４ａ_５とが同一直線上に位置するように行う。これにより、Ｘ線管１４およびフラットパネルディテクタ２４は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが終了する。ここで、建屋基準との位置合わせが終了したときの、ファントム１の各金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３、５ｂ_１、５ｂ_２、５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２のそれぞれのフラットパネルディテクタに撮像された像の座標を記憶しておく。これらの像の座標は、後述する治療台の位置ずれを補正するのに用いられる。

以上説明したように、Ｘ線管１１、１２、１３、１４を含むＸ線撮像装置と建屋基準との位置合わせが完了する。この位置合わせが完了した後、Ｘ線管１１の位置およびフラットパネルディテクタ２１、２２の位置は記憶される。その後、Ｘ線管１１およびフラットパネルディテクタ２２は上方に移動されるとともに、フラットパネルディテクタ２１は、床面に水平に移動される。しかし、支持台４３は移動せずかつファントム１はプレート４２上に載置された状態となっており、建屋基準と位置合わせされた状態となっている。

（治療ビーム放射装置（粒子放射線装置）との位置合わせ方法）
次に、治療ビーム放射装置との位置合わせについて図５を参照して説明する。図５は、治療ビーム放射装置を壁面建屋基準６４_１から見た正面図である。図３において説明したように、壁面建屋基準６４_４が貼付されている壁に隣接して放射線治療ビームポート（以下、治療ビームポートとも云う）５１が設けられている。図５に示すように、ファントム１の真上には放射線治療ビームポート（以下、治療ビームポートとも云う）５２が設けられている。ファントム１に対して治療ビームポート５１と反対側に放射線治療ビーム（以下、治療ビームとも云う）を受ける放射線治療ビームモニタ（以下、治療ビームモニタとも云う）５３が設けられている。また、ファントム１に対して治療ビームポート５２と反対側に放射線治療ビームを受ける放射線治療ビームモニタ（以下、治療ビームモニタとも云う）５４が設けられている。

このような粒子放射線装置が配置された治療室において、ファントム１に対する粒子放射線装置（治療ビームポートおよび治療ビームモニタ）の位置合わせは、以下のように行われる。

まず、治療ビームポート５１からファントム１の側面３ｄに向かって治療ビームを照射する。この治療ビームは側面３ｄに入射した後、ファントム１を通過し、ファントム１の側面３ｃから治療ビームモニタ５３に入射し、検出され、治療ビームの像が表示される。この治療ビームモニタ５３によって表示された治療ビームの像に基づいて、治療ビームポート５１の放射軸の位置および角度を較正するとともに治療ビームモニタ５３の位置および治療ビームを受ける面の角度を較正する。これらの較正は、側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_１、４ｃ_２と側面３ｄに設けられた金属線４ｄ_１、４ｄ_２とが同一直線上に位置するとともに、側面３ｃに設けられた金属線４ｃ_３、４ｃ_４と側面３ｄに設けられた金属線４ｄ_３、４ｄ_４とが同一直線上に位置し、かつ側面３ｄに設けられた金属球５ｄ_１、金属線４ｄ_３、金属線４ｄ_４、および金属球５ｄ_２を結ぶ直線と、側面３ｃに設けられた金属球５ｃ_１、金属線４ｃ_１、金属球５ｃ_２、金属線４ｃ_２、および金属球５ｃ_３を結ぶ直線とが直交するように行う。これにより、治療ビームポート５１および治療ビームモニタ５３は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが完了する。

続いて、治療ビームポート５２からファントム１の上面３ａに向かって治療ビームを照射する。この治療ビームは上面３ａに入射した後、ファントム１を通過し、ファントム１の下面３ｂから治療ビームモニタ５４に入射し、検出され、治療ビームの像が表示される。この治療ビームモニタ５４によって表示された治療ビームの像に基づいて、治療ビームポート５２の放射軸の位置および角度を較正するとともに治療ビームモニタ５４の位置および治療ビームを受ける面の角度を較正する。この較正は、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_３、４ｂ_４と上面３ａに設けられた金属線４ａ_３、４ａ_４とが同一直線上に位置するとともに、下面３ｂに設けられた金属線４ｂ_５、４ｂ_６と上面３ａに設けられた金属線４ａ_７、４ａ_８とが同一直線上に位置し、かつ下面３ｂに設けられた金属球５ｂ_１、金属線４ｂ_５、金属線４ｂ_６、および金属球５ｂ_２を結ぶ直線と、上面３ａに設けられた金属球５ａ_１、金属線４ａ_３、金属球５ａ_２、金属線４ａ_６、および金属球５ａ_３を結ぶ直線とが直交するように行う。これにより、治療ビームポート５２および治療ビームモニタ５４は、ファントム１との位置合わせ、すなわち建屋基準との位置合わせが完了する。

以上説明したように、治療ビームポート５１、５２を含む治療ビーム放射装置と建屋基準との位置合わせが終了する。この位置合わせが終了すると、ファントム１は、プレート４２が撤去されるとともに、支持台４３およびプレート４２も撤去される。その後、図６に示すように、治療台４５と治療台４５上に載置された天板４４が治療室に搬入される。なお、天板４４および治療台４５は、Ｘ線が透過する材料から形成される。

（治療台の位置合わせ方法）
図６に示すように、天板４４上に載置されたファントム１を用いて、治療台４５の位置合わせを以下のように行う。

まず、ファントム１を天板４４上に載置するとともに、Ｘ線撮像装置のフラットパネルディテクタ２１，２２、２３、２４を記憶された位置に戻し、かつ支持台３１を移動させこの支持台３１上に載置されたＸ線管１１を記憶された位置に戻す。このとき、ファントム１は、Ｘ線撮像装置との位置合わせの場合と同じように、天板４４上に載置される。すなわち、ファントム１の下面３ｂが天板４４に接し、側面３ｄがＸ線管１１に対向するように配置される。

この状態で、天板４４上のファントム１の側面３ｄに向かってＸ線管１１からＸ線を照射する。この照射されたＸ線にはファントム１を通過後、フラットパネルディテクタ２１により検出される。このフラットパネルディテクタ２１によって検出されたＸ線画像に基づいて、金属球５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標を求める。

続いて、ファントム１の下面３ｂに向かってＸ線管１２からＸ線を照射する。この照射されたＸ線にはファントム１を通過後、フラットパネルディテクタ２２により検出される。このフラットパネルディテクタ２１によって検出されたＸ線画像に基づいて、金属球５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標を求める。

その後、ファントム１の下面３ｂに向かってＸ線管１２からＸ線を照射する。この照射されたＸ線にはファントム１を通過後、フラットパネルディテクタ２２により検出される。このフラットパネルディテクタ２２によって検出されたＸ線画像に基づいて、金属球５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標を求める。

その後、図６の右下方からファントム１に向かってＸ線管１３からＸ線を照射する。この照射されたＸ線にはファントム１を通過後、フラットパネルディテクタ２３により検出される。このフラットパネルディテクタ２３によって検出されたＸ線画像に基づいて、金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３、５ｂ_１、５ｂ_２、５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標を求める。

更に、図６の左下方からファントム１に向かってＸ線管１４からＸ線を照射する。この照射されたＸ線にはファントム１を通過後、フラットパネルディテクタ２４により検出される。このフラットパネルディテクタ２４によって検出されたＸ線画像に基づいて、金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３、５ｂ_１、５ｂ_２、５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標を求める。

このようにして、フラットパネルディテクタ２１、２２、２３、２４により検出されたＸ線画像から求めた金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３、５ｂ_１、５ｂ_２、５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標と、Ｘ線撮像装置との位置合わせで得られたフラットパネルディテクタ２１、２２、２３、２４により検出されたＸ線画像から求めた金属球５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３、５ｂ_１、５ｂ_２、５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３、５ｄ_１、５ｄ_２の座標とから、治療台４５のずれ量を求める。

（ずれ量の算出）
治療台４５のずれ量は、以下のようにして求められる。

得られたファントム１のＸ線画像から、ずれ量を算出する考え方の一例を説明する。この例では、Ｘ線撮像系（Ｘ線管、フラットパネルディテクタ）の位置は較正されており、治療台（寝台）の基準位置（アイソセンター）が並進と回転でずれているものとする。ファントム１の一つの金属球の正しい基準点座標（ｘ、ｙ、ｚ）に対して、並進および回転ずれが生じたときの座標（ｘ‘、ｙ’、ｚ‘）は、次の（１）式で表すことができる。

ここで、Ｒは回転ずれを表す３×３行列、Ｔは並進ずれを表す３×１行列、Ｏは１×３の零行列である。

基準点座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、並進および回転ずれが生じた座標（ｘ‘、ｙ’、ｚ‘）との関係は、例えば、図７Ａ、７Ｂに示すようになる。ローリング角φ、ピッチング角θ、ヨーイング角ψからなる回転ずれＲ、（ｐ、ｑ、ｒ）からなる並進ずれＴを考えると、上記（１）式は具体的には下記の（２）式のように書くことができる。

ここで、基準点座標（ｘ、ｙ、ｚ）と、ずれを生じた座標（ｘ‘、ｙ’、ｚ‘）は、３次元空間での座標であるが、これがＸ線撮像系ではフラットパネルディテクタ上に２次元座標として観測される。これらの２次元座標をそれぞれ（Ｘ，Ｙ），（Ｘ’，Ｙ’）とする。Ｘ線管を点光源とすれば、射影画像を考えればよい。Ｌを点光源からフラットパネルディテクタまでの距離とすると、（Ｘ’，Ｙ’）は次の（３）式で表される。

ここで、求めるべき未知数は、ずれに関する（φ，θ，ψ，ｐ、ｑ、ｒ）の６つである。したがって、複数（３以上）の金属球の基準点座標（ｘ、ｙ、ｚ）に対して、観測座標（Ｘ’，Ｙ’）が得られれば、ずれに関する未知数を算出することができる。ただし、現実的には解析的に算出することが困難であり、また得られた観測座標（Ｘ’、Ｙ’）も画像処理で求めていることもあるので、最適化アプローチを使用する。例えば、求められた（φ‘、θ’、ψ‘、ｐ’、ｑ‘、ｒ’）に対して算出される（ｘ‘’、ｙ‘’、ｚ‘’）に対応する撮像点（Ｘ’’，Ｙ’’）に関して、下記の（４）式、すなわち偏差の二乗和が最小となるようにずれ量を求める。

ここで、ｉは観測に用いる金属球の番号に相当する。

このずれ量に基づいて、治療台４５の並進３軸および回転３軸に対する較正を行う。これにより、放射線治療装置の可動軸の位置ずれを較正することが可能となり、放射線治療装置と建屋基準との位置合わせを行うことができる。

以上説明したように、ファントム１を用いて、建屋基準との位置合わせ、Ｘ線撮像装置との位置合わせ、放射線治療装置との位置合わせを行うことできる。これにより、放射線治療装置の可動軸の位置ずれを正確に判断することができるとともに、建屋基準との位置合わせおよび複数の装置との位置合わせに適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 放射線治療装置較正用ファントム（ファントム）
３ａ 上面
３ｂ 下面
３ｃ、３ｄ 側面
４ａ_１、４ａ_２、４ａ_３、４ａ_４、４ａ_５、４ａ_６、４ａ_７、４ａ_８ 金属線
４ｂ_１、４ｂ_２、４ｂ_３、４ｂ_４、４ｂ_５、４ｂ_６ 金属線
４ｃ_１、４ｃ_２、４ｃ_３、４ｃ_４ 金属線
４ｄ_１、４ｄ_２、４ｄ_３、４ｄ_４ 金属線
５ａ_１、５ａ_２、５ａ_３ 金属球
５ｂ_１、５ｂ_２ 金属球
５ｃ_１、５ｃ_２、５ｃ_３ 金属球
５ｄ_１、５ｄ_２ 金属球

Claims (5)

1. 対向する第１および第２面と、対向する第３および第４面と、を有し、可視光が透過可能な材料から形成された直方体形状の構造部材と、
   前記第１面に設けられ互いに十字形状に配置された第１および第２金属線と、
   前記第１金属線の一方の端部に設けられた第１金属球および前記第１金属線の他方の端部に設けられた第２金属球と、
   前記第２面に設けられ互いに十字形状に配置された第３および第４金属線であって、前記第２面を前記第１面に平行投影したときに前記第３金属線は前記第２金属線と少なくとも一部が重なるとともに前記第４金属線は前記第１金属線と少なくとも一部が重なる、第３および第４金属線と、
   前記第３金属線の一方の端部に設けられた第３金属球および前記第３金属線の他方の端部に設けられた第４金属球と、
   前記第３面に設けられ互いに十字形状に配置された第５および第６金属線と、
   前記第５金属線の一方の端部に設けられた第５金属球および前記第５金属線の他方の端部に設けられた第６金属球と、
   前記第４面に設けられ互いに十字形状に配置された第７および第８金属線であって、前記第４面を前記第３面に平行投影したときに前記第７金属線は前記第６金属線と少なくとも一部が重なるとともに前記第８金属線は前記第５金属線と少なくとも一部が重なる、第７および第８金属線と、
   前記第７金属線の一方の端部に設けられた第７金属球および前記第７金属線の他方の端部に設けられた第８金属球と、
   を備えた放射線治療装置較正用ファントム。
2. 前記第１乃至第８金属線はそれぞれ途中で分離された請求項１記載の放射線治療装置較正用ファントム。
3. 前記第１金属線と前記第２金属線との交点に設けられた第９金属球と、前記５金属線と前記第６金属線との交点に設けられた第１０金属球と、を更に備えた請求項１または２記載の放射線治療装置較正用ファントム。
4. 前記第１面に設けられ、前記第１金属線の両側に配置された第９および第１０金属線と、
   前記第２面に設けられ、前記４金属線の両側に配置された第１１および第１２金属線と、
   を更に備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線治療装置較正用ファントム。
5. 前記構造部材は、前記第１面を有する第１板部材と、前記第２面を有する第２板部材と、前記第３面を有する第３板部材と、前記第４面を有する第４板部材と、前記５面を有する第５板部材と、前記第６面を有する第６板部材と、を備え、
   前記金属線のそれぞれは、対応する板部材に設けられた溝内に埋め込まれ、
   前記金属球のそれぞれは、対応する板部材の裏面側に配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線治療装置較正用ファントム。

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