JP7066353B2 - Treatment sleeper and radiation therapy system - Google Patents
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本発明の実施形態は、治療用寝台及び放射線治療システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a therapeutic bed and a radiation therapy system.
放射線治療は、腫瘍などの治療ターゲットに放射線を照射し腫瘍細胞のDNAを損傷させ、当該腫瘍細胞の細胞分裂を抑制し又は細胞死を引き起こすことによって腫瘍の成長を遅らせ又は腫瘍を縮小させることができる治療である。一方、正常な組織に放射線が照射された場合、正常な組織が損傷する場合があるため、治療ターゲットのみに放射線が照射されるように照射範囲を限定して治療が行われる。 Radiation therapy can slow the growth of a tumor or shrink it by irradiating a therapeutic target, such as a tumor, to damage the DNA of the tumor cells, suppressing cell division of the tumor cells or causing cell death. It is a treatment that can be done. On the other hand, when the normal tissue is irradiated with radiation, the normal tissue may be damaged. Therefore, the treatment is performed by limiting the irradiation range so that the radiation is applied only to the treatment target.
また、治療ターゲットが胸部や腹部に存在する場合、患者の呼吸に伴って体内にある治療ターゲットの位置が変化する。そこで、放射線治療では、放射線が治療ターゲットのみに照射されるよう、呼吸同期照射や息止め照射により治療が行われる。 In addition, when the treatment target is present in the chest or abdomen, the position of the treatment target in the body changes as the patient breathes. Therefore, in radiotherapy, treatment is performed by respiratory-gated irradiation or breath-holding irradiation so that the radiation is applied only to the treatment target.
呼吸同期照射は、患者の呼吸における所定のタイミングで放射線を照射する方法である。また、息止め照射は、患者が息を止めることで治療ターゲットの動きを抑制し、息止めの間に放射線を照射する方法である。呼吸同期照射及び息止め照射を適用すれば、治療ターゲットに的確に放射線を照射できる。一方、呼吸同期照射では、放射線が照射できる所定のタイミングにおける放射線の照射時間が短いため、有効な線量を得るために時間がかかる。また、息止め照射では、患者が息を止めている必要があるため患者への負担が大きい。 Respiratory synchronous irradiation is a method of irradiating radiation at a predetermined timing in a patient's breathing. In addition, breath-holding irradiation is a method in which the patient holds his / her breath to suppress the movement of the therapeutic target and irradiates radiation during the breath-holding. By applying respiratory-gated irradiation and breath-holding irradiation, it is possible to accurately irradiate the therapeutic target. On the other hand, in respiratory synchronous irradiation, since the irradiation time of radiation at a predetermined timing at which radiation can be irradiated is short, it takes time to obtain an effective dose. In addition, breath-hold irradiation puts a heavy burden on the patient because the patient needs to hold his / her breath.
このように、放射線治療においては、患者への負担が少ない自由呼吸下でかつ短時間で治療できる方法が求められている。 As described above, in radiotherapy, there is a demand for a method that can be treated under free breathing with less burden on the patient and in a short time.
本発明が解決しようとする課題は、天板の位置を制御することで、治療ターゲットの位置を照射中心(アイソセンタ)に保持し、自由呼吸下で治療ターゲットに放射線を連続的に照射でき、治療時間を短縮することができる治療用寝台及び放射線治療システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that by controlling the position of the top plate, the position of the treatment target can be maintained at the irradiation center (isocenter), and the treatment target can be continuously irradiated with radiation under free breathing. It is to provide a therapeutic sleeper and a radiation therapy system that can save time.
一実施形態の治療用寝台は、放射線治療を受ける患者が載置される天板と、前記患者の呼吸に伴う患者体内の治療ターゲット位置の変化によらず前記治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように前記天板の位置を制御する制御部と、を備える。 In the therapeutic sleeper of one embodiment, the position of the treatment target is held in the isocenter regardless of the change in the position of the treatment target in the patient body due to the breathing of the patient and the top plate on which the patient to be treated with radiation is placed. A control unit for controlling the position of the top plate is provided.
図1を参照して、放射線治療における呼吸同期照射及び息止め照射における問題点を説明する。また、当該問題点に対する本発明者の着眼点を説明した後、本発明の実施形態について説明する。 With reference to FIG. 1, problems in respiratory-gated irradiation and breath-holding irradiation in radiotherapy will be described. Further, after explaining the points of view of the present inventor with respect to the problem, the embodiment of the present invention will be described.
図1は、呼吸同期照射及び息止め照射を説明する模式図である。図1の上部は、呼吸同期照射を説明するグラフであり、図1の下部は、息止め照射を説明するグラフである。図1のグラフにおいて、縦軸は治療ターゲットの位置、横軸は時間を示す。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating respiratory synchronous irradiation and breath-holding irradiation. The upper part of FIG. 1 is a graph explaining respiratory synchronous irradiation, and the lower part of FIG. 1 is a graph explaining breath-holding irradiation. In the graph of FIG. 1, the vertical axis represents the position of the treatment target and the horizontal axis represents time.
図1のグラフに示すように、患者体内の治療ターゲットは、呼吸に伴ってその位置が変化する。図1の上部に示すように、呼吸同期照射では、最大呼気時など治療ターゲットの位置が一定となる特定の呼吸周期で放射線を照射する。呼吸同期照射では、治療ターゲットに治療用放射線を正確に照射でき、放射線の照射範囲を狭くできる。一方、所定のタイミングで断続的に放射線を照射するため、治療時間が長くなる。 As shown in the graph of FIG. 1, the position of the therapeutic target in the patient body changes with respiration. As shown in the upper part of FIG. 1, in respiratory synchronous irradiation, radiation is irradiated in a specific respiratory cycle in which the position of the treatment target is constant, such as at the time of maximum exhalation. In respiratory-gated irradiation, the therapeutic target can be accurately irradiated with therapeutic radiation, and the irradiation range of the radiation can be narrowed. On the other hand, since the radiation is intermittently irradiated at a predetermined timing, the treatment time becomes long.
図1の下部に示す息止め照射では、患者は、息を止めることで治療ターゲットの位置を所定の位置に固定する。患者の息止めにより治療ターゲットが固定されている間に放射線が照射される。息止め照射では、呼吸同期照射の場合と異なり患者が息を止めている間放射線を連続的に照射できるため、呼吸同期照射と比較して治療時間は短い。一方、放射線を照射している間、患者は、息を止めている必要があり、患者への負担が大きい。また、治療ターゲットの位置を固定するため、患者は、息を止める位置を自分で調整する必要があり、治療ターゲットの位置を所定の位置に固定するまでに時間がかかる場合がある。息止め照射では、放射線を照射する時間は短いが、治療全体に要する時間が長くなるという問題点がある。 In the breath-holding irradiation shown in the lower part of FIG. 1, the patient holds his / her breath to fix the position of the treatment target in place. Radiation is applied while the treatment target is fixed by the patient's breath hold. Unlike the case of respiratory-gated irradiation, breath-holding irradiation can continuously irradiate the patient while the patient is holding his / her breath, so that the treatment time is shorter than that of respiratory-gated irradiation. On the other hand, the patient needs to hold his / her breath while irradiating the radiation, which puts a heavy burden on the patient. In addition, in order to fix the position of the treatment target, the patient needs to adjust the position of holding the breath by himself / herself, and it may take time to fix the position of the treatment target in the predetermined position. In breath-holding irradiation, the time for irradiating the radiation is short, but there is a problem that the time required for the entire treatment is long.
そこで、本発明者は、上記問題点を解決するため、呼吸に伴う治療ターゲットの移動に合わせて患者が載置される天板を動かすことで、治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に保持できる構成を捻出した。以下の説明では、放射線治療において、呼吸に応じて天板の位置を制御する照射方法を、呼吸同期型寝台制御照射と呼ぶこととする。呼吸同期型寝台制御照射によれば、患者の自由呼吸下で放射線を連続的に照射することができるため、患者の負担を軽減し、短時間で放射線照射治療が可能となる。 Therefore, in order to solve the above problems, the present inventor moves the top plate on which the patient is placed according to the movement of the treatment target due to respiration, so that the position of the treatment target is maintained at the irradiation center (isocenter). I have come up with a structure that can be done. In the following description, in radiation therapy, an irradiation method that controls the position of the top plate according to respiration will be referred to as respiratory-synchronized sleeper-controlled irradiation. According to the breath-synchronized bed control irradiation, the radiation can be continuously irradiated under the free breathing of the patient, so that the burden on the patient can be reduced and the radiation treatment can be performed in a short time.
以下、実施形態の治療用寝台及び放射線治療システムを図面を参照して説明する。 Hereinafter, the therapeutic bed and the radiation therapy system of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(1)構成
図2は、実施形態に係る放射線治療システムの一例を示す概念的な構成図である。図2に示すように、放射線治療システム1は、治療計画装置10、放射線治療装置20及び治療用寝台30を備える。
(1) Configuration Figure 2 is a conceptual configuration diagram showing an example of a radiotherapy system according to an embodiment. As shown in FIG. 2, the radiotherapy system 1 includes a
放射線治療システム1は、治療計画装置10で生成された治療計画データに基づいて、治療用寝台30に載置された患者P等の被検体に対して放射線治療装置20から治療用の放射線を照射する治療システムである。また、放射線治療システム1は、呼吸同期型寝台制御照射が実行可能に構成されている。
The radiotherapy system 1 irradiates a subject such as patient P placed on the
治療計画装置10は、放射線治療を行うための治療計画データを生成する。治療計画データには、治療ターゲットの位置、寝台の初期位置、照射中心、患者Pの体位、放射線を照射する範囲、照射線量、及び線量分布などの治療情報項目が含まれる。治療計画装置10は、治療計画データの作成に必要な放射線の照射の方向、照射野の大きさ、照射線量、及び体内の線量分布などの治療情報項目を算出する。
The
また、治療計画装置10は、治療計画データに含まれる治療ターゲットの位置や放射線の照射範囲を、例えば、X線撮像装置、X線CT(Computed Tomography)装置、又はMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置などの医用画像診断装置で取得された医用画像に基づいて特定する。治療計画装置10は、PACS(Picture Archiving and Communication Systems)等の外部記憶装置からネットワーク経由で医用画像を取得し、治療計画データを作成する。このように、治療計画データは、患者Pについて予め取得された医用画像に基づいて作成される。ここで「予め」とは、放射線治療開始前のことである。
Further, the
治療計画装置10は、治療計画データのほか、呼吸同期型寝台制御照射において利用される患者の呼吸に伴う体表の動きと医用画像とを関連付けした同期情報を生成する。なお、同期情報は、治療計画データの一部として生成されてもよいし、治療計画データとは別のデータとして生成されてもよい。同期情報は、治療計画データと同様に放射線治療開始前に生成される。
In addition to the treatment plan data, the
治療計画装置10は、コンピュータをベースとして構成されており、LAN(Local Area Network)などのネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。治療計画装置10は、処理回路11、記憶回路12、入力装置13及びディスプレイ14などのハードウェアから構成される。処理回路11は、共通信号伝送路としてのバスを介して、治療計画装置10を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続される。
The
処理回路11は、専用のハードウェアで構成してもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で各種機能を実現するように構成してもよい。ここでは一例として、プロセッサによるソフトウェア処理によって処理回路11が各種機能を実現する場合について説明する。
The
上記プロセッサとは、専用又は汎用のCPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、プログラマブル論理デバイス及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:Field Programmable Gate Array)などの回路を意味する。上記プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:Simple Programmable Logic Device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)などが挙げられる。処理回路11は、記憶回路12に記憶されたプログラム又は処理回路11のプロセッサ内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、各機能を実現する。
The above processors include dedicated or general-purpose CPUs (Central Processing Units), GPUs (Graphics Processing Units), application-specific integrated circuits (ASICs), programmable logic devices, and field programmable gate arrays (FPGAs). It means a circuit such as Gate Array). Examples of the programmable logic device include a simple programmable logic device (SPLD: Simple Programmable Logic Device), a compound programmable logic device (CPLD: Complex Programmable Logic Device), and the like. The
また、処理回路11は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数の記憶回路12が設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応する記憶回路に記憶される構成でもよい。別の例としては、1個の記憶回路12が複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。
Further, the
記憶回路12は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって構成される。記憶回路12は、USB(Universal Serial Bus)メモリ及びDVD(Digital Video Disk)などの可搬型メディアを脱着自在な回路して構成されてもよい。記憶回路82は、処理回路81において実行される各種プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(Operating System)等も含まれる)、プログラムの実行に必要なデータ、及び画像データを記憶する。また、記憶回路12には、OSを制御するための各種コマンドを入力装置13から入力可能とするためのGUI(Graphical User Interface)のプログラムが記憶されていてもよい。
The
入力装置13は、ポインティングデバイスなどの入力デバイスからの信号を入力する回路である。ここでは一例として、入力デバイス自体も入力装置13に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力装置13はその操作に応じた入力信号を生成し、この入力信号を処理回路11に出力する。なお、治療計画装置10は、入力デバイスがディスプレイ14と一体的に構成されたタッチパネルを備えてもよい。
The
ディスプレイ14は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル及び有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ14は、処理回路11の制御に従って画像を表示する。
The
放射線治療装置20は、直線加速器を備え、X線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などの治療用放射線を発生させる。治療用放射線は、照射中心(アイソセンタ)に治療ターゲットを配置した状態で照射される。
The
放射線治療装置20は、放射線照射手段としての放射線源21、絞り22、アーム部24、高電圧電源26、絞り駆動装置27、回転駆動装置28及び治療コントローラ29を備える。
The
放射線源21は、放射線を発生させる。
The
絞り22は、絞り駆動装置27によって、放射線源21から照射される放射線の照射範囲を調整する。即ち、絞り駆動装置27は、絞り22の開口を調整することによって、放射線の照射範囲を変更する。
The
アーム部24は、放射線源21及び絞り22を一体として保持する。アーム部24は、放射線源21及び絞り22を一体として患者Pの周りに回転できるように構成されている。
The
高電圧電源26は、治療コントローラ29による制御に従って、放射線の照射に必要な電力を放射線源21に供給する。
The high
絞り駆動装置27は、治療コントローラ29による制御に従って、絞り22により放射線の照射範囲を調整する。
The
回転駆動装置28は、治療コントローラ29による制御に従って、アーム部24と支持部23との接続部25を中心としてアーム部24を回転させる。
The
治療コントローラ29は、図示しないCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ及びメモリを備え、治療計画装置10で生成された治療計画データに従って放射線治療装置20を統括的に制御する。
The
治療用寝台30は、呼吸同期型寝台制御照射において、同期情報及び患者Pの呼吸に伴う体表の動きに基づいて天板31の位置を制御する。
The
治療用寝台30は、天板31、土台部32、寝台駆動装置33及び寝台コントローラ34を備える。天板31には、放射線治療を受ける患者Pが載置される。
The
寝台駆動装置33は、寝台コントローラ34による制御に従って、天板31の位置を制御する。ここでは一例として、治療用寝台30の装置座標系を以下のように定義する。即ち、鉛直方向をY軸方向とし、Y軸方向に垂直であって天板31の長手方向と平行な方向をZ軸方向、Z軸方向及びY軸方向に垂直な方向をX軸方向とする。
The
寝台駆動装置33は、ステッピングモータなどの天板駆動用のモータにより、天板31をY軸方向に沿って移動させ、天板31をZ軸方向に沿って移動させ、天板31をX軸方向に移動させる。天板31は、XYZ軸方向に同時に移動させることが可能である。なお、寝台駆動装置33は、土台部32をY軸方向に沿って昇降させることで、天板31をY軸方向に移動させてもよい。
In the
寝台コントローラ34は、不図示のプロセッサ及びメモリを備え、治療用寝台30を統括的に制御する。寝台コントローラ34は、天板31の位置制御の加えて、呼吸に伴う治療ターゲット位置の変化に応じた天板31の移動量を算出する。即ち、寝台コントローラ34は、呼吸に伴う治療ターゲットの位置の変化が相殺されるよう天板31の位置を制御することで、治療ターゲットが放射線照射中心に常に位置するように天板31を制御する。
The
また、寝台コントローラ34には、体表センサ40から患者Pのリアルタイムの体表の動き(変位量)が入力される。寝台コントローラ34は、患者Pのリアルタイムの体表の位置の変化に基づいて治療ターゲット位置の変化を特定し、天板31の位置を算出する。即ち、寝台コントローラ34は、呼吸に応じて変化する天板31と治療ターゲットとの間の変動量(呼吸変動量)に基づいて、天板31の位置を制御する。
Further, the
体表センサ40は、呼吸に伴う体表の変位量を検出する。体表センサ40は、赤外線センサやカメラなどで構成され、患者Pの体表の変位量をリアルタイムに測定する。体表センサ40は、患者Pの体表から離間した位置に設置される。なお、体表センサ40は、測定対象の体表領域が変わらないよう、例えば、天板31に取付けられる。
The
図3は、実施形態に係る放射線治療システム1の機能構成例を示す機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram showing a functional configuration example of the radiotherapy system 1 according to the embodiment.
治療計画装置10は、患者Pの医用画像に基づいて治療計画データを生成する。さらに、治療計画装置10は、患者Pの呼吸に伴う体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化、例えば最大呼気時の治療ターゲットの位置および最大吸気時の治療ターゲットの位置とを関連付けした同期情報を生成し、記憶回路12に記憶する。同期情報は、放射線治療前に生成される。
The
患者Pの医用画像は、放射線治療前に、安静時の自由呼吸下でX線CT装置やMRI装置などの医用画像診断装置で取得される。医用画像を収集する際、患者Pの体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とを関連付けした同期情報が同時に収集される。 The medical image of patient P is acquired by a medical image diagnostic device such as an X-ray CT device or an MRI device under free breathing at rest before radiation therapy. When collecting medical images, synchronization information relating the change in the position of the body surface of the patient P and the change in the position of the treatment target is simultaneously collected.
同期情報は、例えば、複数の時相で収集された治療ターゲットを含む医用画像の各時相における医用画像を、体表の動きの各時相に夫々関連付けすることで生成される。体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とが関連付けされた同期情報により、患者P体内にある治療ターゲットの位置変化を体表の動きに基づいて特定することができる。なお、体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化との関連付け処理に関しては従来技術と同様でよいため、詳細な説明を省略する。 The synchronization information is generated, for example, by associating a medical image in each phase of a medical image containing a treatment target collected in a plurality of time phases with each phase of body surface movement. The synchronization information associated with the change in the position of the body surface and the change in the position of the treatment target can identify the change in the position of the treatment target in the patient P based on the movement of the body surface. Since the process of associating the change in the position of the body surface with the change in the position of the treatment target may be the same as in the prior art, detailed description thereof will be omitted.
なお、体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とを関連付けた同期情報を生成するのは、治療計画装置10には限定されない。治療用寝台30の寝台コントローラ34が同期情報を生成してもよい。
It should be noted that the generation of synchronization information in which the change in the position of the body surface and the change in the position of the treatment target are associated with each other is not limited to the
例えば、寝台コントローラ34のメモリに同期情報を生成するためのプログラムを記憶させ、寝台コントローラ34のプロセッサが当該プログラムを実行することで、同期情報を生成できるように治療用寝台30の各部を構成してもよい。この場合、治療用寝台30には、治療計画装置10やPACSなどの外部装置から、患者Pの医用画像と当該医用画像を撮像した時に収集された体表の動きとが入力される。
For example, a program for generating synchronization information is stored in the memory of the
このように、同期情報は、医用画像から特定される治療ターゲットの変位量と体表の動き(体表の変位量)とが関連付けされたデータである。同期情報については後述の図6で詳細に説明する。 As described above, the synchronization information is data in which the displacement amount of the treatment target specified from the medical image and the movement of the body surface (displacement amount of the body surface) are associated with each other. The synchronization information will be described in detail with reference to FIG. 6 described later.
治療用寝台30の寝台コントローラ34は、呼吸同期型寝台制御機能341を有する。呼吸同期型寝台制御機能341は、寝台コントローラ34のメモリに記憶されたプログラムを寝台コントローラ34のプロセッサが実行することによって実現される機能である。
The
呼吸同期型寝台制御機能341は、放射線治療時において、患者Pの体表の変位量に応じて治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に保持されるように天板31の位置を制御する。即ち、呼吸同期型寝台制御機能341は、患者Pの呼吸に伴う患者内の治療ターゲット位置の変化にかかわらず、治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に保持されるように、天板31の位置を制御する。
The respiration-synchronized
呼吸同期型寝台制御機能341には、同期情報と、体表センサ40でリアルタイムに収集される患者Pの体表の変位量とが入力される。呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムの体表の変位量と同期情報とに基づいて、天板31の位置を算出する。
Synchronous information and the displacement amount of the body surface of the patient P collected in real time by the
同期情報には、事前に収集された患者Pの体表の変位量が含まれる。呼吸同期型寝台制御機能341は、事前に収集された患者Pの体表の変位量とリアルタイムに収集される患者Pの体表の変位量とを比較し、両者が一致するかを判定する。リアルタイムに収集される患者Pの体表の変位量が事前に収集された患者Pの体表の変位量に一致する場合、天板31に載置された患者P体内にある治療ターゲットの変位量は、同期情報に含まれる治療ターゲットの変位量と一致する。このように、呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集される患者Pの体表の変位量に基づいて治療ターゲットの変位量を特定する。
The synchronization information includes the amount of displacement of the body surface of patient P collected in advance. The respiratory-synchronized
さらに、呼吸同期型寝台制御機能341は、例えば、呼吸によって変化する治療ターゲットの変位量に基づいて、当該治療ターゲットの変位が相殺される天板31の位置を算出する。また、呼吸同期型寝台制御機能341は、治療ターゲットの位置の照射中心からのずれ量に基づいて、天板31の移動量を算出してもよい。
Further, the respiration-synchronized
呼吸同期型寝台制御機能341は、算出した天板31の位置を寝台駆動装置33に送信し、寝台駆動装置33は、天板31の位置を制御する。呼吸同期型寝台制御機能341及び寝台駆動装置33による天板31の位置制御については後述の図7及び図8で詳細に説明する。
The breath-synchronized
(2)動作
図4は、実施形態に係る放射線治療システム1の動作の一例を示すフローチャートである。
(2) Operation FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the radiotherapy system 1 according to the embodiment.
以下、図5及び図6を参照しつつ、図4のフローチャートのステップ番号に従って、実施形態に係る放射線治療システム1及び治療用寝台30の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the radiation therapy system 1 and the
まず事前準備として、ステップS101及びステップS102において、同期情報が生成される。 First, as a preliminary preparation, synchronization information is generated in steps S101 and S102.
ステップS101において、医用画像診断装置により患者Pの体内の治療ターゲットを含む医用画像が撮像されると共に、医用画像診断装置に設置された体表センサ40により患者Pの呼吸に伴う体表の動きが測定される。
In step S101, the medical image diagnostic device captures a medical image including the treatment target in the patient P's body, and the
ステップS102において、治療計画装置10は、医用画像から治療ターゲットを特定する。さらに、治療計画装置10は、体表の動きと、呼吸に伴う体表の動きに応じて変化する治療ターゲットの動きとを関連付けし、同期情報を生成する。
In step S102, the
図5は、呼吸に伴う治療ターゲットの位置の変化を説明する模式図である。図5に示すように、患者Pの体表Sから離間した位置に設置された体表センサ40により患者Pの体表の変位量が測定される。図5(a)は、患者Pの最大呼気時を示し、図5(b)は、患者Pの最大吸気時を示す。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating changes in the position of the treatment target with respiration. As shown in FIG. 5, the displacement amount of the body surface of the patient P is measured by the
最大呼気時は、患者Pが息を吐ききった状態である。一方、最大吸気時は、患者Pが息を吸い切った状態である。体表センサ40は、患者Pの体表Sから体表センサ40までの距離の変位量を測定する。最大呼気時の変位量D1は、息を吸い込むことで胸が大きく膨らんだ状態の最大吸気時の変位量D2よりも大きくなる。
At maximum exhalation, patient P is in a state of exhalation. On the other hand, at the time of maximum inspiration, the patient P is in a state of having completely inhaled. The
患者P体内の治療ターゲットの位置は、呼吸に伴う臓器の動きに応じて変化する。したがって、天板31の位置に対する治療ターゲットの相対的な位置は、患者Pの呼吸に伴って変化する。最大呼気時に患者Pの胸部の腹側にあった治療ターゲットT1は、最大吸気時における治療ターゲットT2の位置が示すように、患者Pの胸部の頭側に移動する。即ち、治療ターゲットT1は、患者Pが息を吸い込むにつれて胸部の頭側の方向へ移動し、患者Pが息を吸い切った状態では、治療ターゲットT2の位置まで移動する。また、逆に、患者Pが息を吐き始めると、治療ターゲットT2の位置は、胸部の頭側の位置から胸部の腹側の方向へ移動し、患者Pが息を吐ききった状態では、治療ターゲットT1の位置に移動する。このように、治療ターゲットの位置は、呼吸に伴って変化する。
The position of the treatment target in the patient P changes according to the movement of the organ with respiration. Therefore, the relative position of the treatment target with respect to the position of the
図6は、呼吸に伴う体表の変位量と治療ターゲットの変位量とを説明するグラフである。図6の上段は、医用画像撮像時に収集された呼吸に伴う体表の動きの変化を示すグラフであり、縦軸は、体表の変位量、横軸は、時間である。図6の上から2段目は、治療ターゲットのZ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、Z軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。図6の上から3段目は、治療ターゲットのY軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、Y軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。図6の最下段は、治療ターゲットのX軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、X軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。 FIG. 6 is a graph illustrating the amount of displacement of the body surface due to respiration and the amount of displacement of the treatment target. The upper part of FIG. 6 is a graph showing changes in body surface movements due to respiration collected during medical image imaging, with the vertical axis representing the amount of displacement of the body surface and the horizontal axis representing time. The second row from the top of FIG. 6 is a graph showing the amount of displacement of the treatment target in the Z-axis direction. The vertical axis is the position of the treatment target in the Z-axis direction, and the horizontal axis is time. The third row from the top of FIG. 6 is a graph showing the amount of displacement of the treatment target in the Y-axis direction. The vertical axis is the position of the treatment target in the Y-axis direction, and the horizontal axis is time. The lowermost part of FIG. 6 is a graph showing the amount of displacement of the treatment target in the X-axis direction. The vertical axis is the position of the treatment target in the X-axis direction, and the horizontal axis is time.
患者Pの治療ターゲットの位置は、体表の動きに合わせて周期的に変化する。例えば、図6の上段のグラフにおいて、変位量D1は、図5(a)に示した最大呼気時の体表Sと体表センサ40との距離の変位量である。同様に、変位量D2は、最大吸気時の体表Sと体表センサ40との距離の変位量である。変位量D1における治療ターゲットのZ軸方向の位置はZT1、Y軸方向の位置はYT1、X軸方向の位置はXT1である。同様に、変位量D2における治療ターゲットのZ軸方向の位置はZT2、Y軸方向の位置はYT2、X軸方向の位置はXT2である。
The position of the treatment target of patient P changes periodically according to the movement of the body surface. For example, in the upper graph of FIG. 6, the displacement amount D1 is the displacement amount of the distance between the body surface S and the
治療計画装置10で生成される同期情報は、図6に示すように、呼吸に伴う体表の変位量と、治療ターゲットの変位量とを関連付けたデータである。即ち、同期情報は、体表の動きと、治療ターゲットの座標の変化とを関連付けたデータである。具体的には、図6において、体表の変位量が変位量D1の時、治療ターゲットの座標は、(XT1、YT1、ZT1)となる。
As shown in FIG. 6, the synchronization information generated by the
なお、治療ターゲットの変位量は、座標には限定されず、治療ターゲットの移動方向と移動量とを表すベクトルであってもよい。 The displacement amount of the treatment target is not limited to the coordinates, and may be a vector representing the movement direction and the movement amount of the treatment target.
このように、ステップS101及びステップS102の処理により、放射線治療開始前に呼吸に伴って変化する患者Pの体表の動きと治療ターゲットの動きとが関連付けされた同期情報が生成される。 As described above, the processing of steps S101 and S102 generates synchronization information in which the movement of the body surface of the patient P, which changes with respiration before the start of radiotherapy, is associated with the movement of the treatment target.
図4に戻ってフローチャートの説明を続ける。以下のステップS103~ステップS105では、患者Pに対して放射線治療を行う際の動作を説明する。 Returning to FIG. 4, the explanation of the flowchart will be continued. In the following steps S103 to S105, an operation when performing radiation therapy to the patient P will be described.
ステップS103において、放射線治療に際し、患者Pが治療用寝台30の天板31に載置される。また、体表センサ40により、患者Pの体表の変位量がリアルタイムに収集される。
In step S103, the patient P is placed on the
ステップS104において、呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集された体表の変位量と、同期情報とから天板31の位置を算出する。呼吸同期型寝台制御機能341により算出される天板31の位置は、呼吸による治療ターゲットの変位量が相殺され、治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に保持される位置である。
In step S104, the breathing-synchronized
リアルタイムに収集された体表の変位量が同期情報に含まれる事前に取得された体表の変位量に一致するとき、天板31に載置された患者P体内の治療ターゲットの変位量は、同期情報に含まれる治療ターゲットの変位量に一致する。呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集された体表の変位量が同期情報に含まれる事前に取得された体表の変位量に一致するとき、リアルタイムに収集された体表の変位量に基づいて患者P体内の治療ターゲット変位量を特定できる。このように特定された治療ターゲットの変位量に基づいて、呼吸同期型寝台制御機能341は、治療ターゲットの位置の変化が相殺される天板31の位置を算出する。
When the displacement amount of the body surface collected in real time matches the displacement amount of the body surface acquired in advance included in the synchronization information, the displacement amount of the treatment target in the patient P placed on the
呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集される体表の変位量に応じた天板31の位置を寝台駆動装置33に送信するとともに、放射線治療装置20に治療開始可能である旨の通知情報を送信する。
The breath-synchronized
ステップS105において、寝台駆動装置33は、呼吸同期型寝台制御機能341から受信した天板31の位置に天板31を移動させる。また、呼吸同期型寝台制御機能341から治療開始可能である旨の通知情報を受信した放射線治療装置20は、放射線照射を開始する。
In step S105, the
なお、体表の動きに合わせた天板31の位置制御と放射線の照射開始とは同時であってもよい。この場合、治療開始可能である旨の通知情報を受信した放射線治療装置20から呼吸同期型寝台制御機能341に対して放射線照射開始時間を通知する通知情報が送信されるよう、放射線治療システム1の各部を構成してもよい。また、体表の動きに合わせた天板31の位置制御を先に開始し、所定の時間経過後に放射線の照射が開始されるよう放射線治療システム1の各部を構成してもよい。例えば、天板31の位置制御が開始されてから数秒後に放射線の照射が開始されてもよい。なお、所定の時間は、ユーザが放射線治療開始前に設定できるよう放射線治療システム1の各部を構成してもよい。
It should be noted that the position control of the
さらに、呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度に一致しているか否かを監視してもよい。例えば、呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集される体表の変位速度と事前に収集された体表の変位速度との一致度を算出してもよい。一致度は、例えば、リアルタイムに収集される体表の動きを示す波形と事前に収集された体表の動きを示す波形との相関関係により算出される。呼吸同期型寝台制御機能341は、一致度が所定の閾値以内にある場合、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度に一致していると判定してもよい。所定の閾値についても、ユーザが放射線治療開始前に設定できるよう放射線治療システム1の各部を構成してもよい。
Further, the respiratory-synchronized
リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度からずれた場合、呼吸同期型寝台制御機能341は、呼吸同期に異常が生じた旨の通知情報を放射線治療装置20に送信するように構成してもよい。例えば、咳やくしゃみなどにより患者Pの呼吸速度が瞬間的に乱れた場合、リアルタイムに収集される体表の変位速度は、事前に収集された体表の変位速度とは異なる数値を示す。この場合、リアルタイムに収集される体表の変位量から治療ターゲットの位置を特定することができないため、放射線の照射を止めるように放射線治療装置20に通知情報を送信してもよい。このように、安全性及び不要被曝を回避するため、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度からずれた場合、放射線治療システム1は、放射線の照射を止めるように構成されてもよい。
When the displacement speed of the body surface collected in real time deviates from the displacement speed of the body surface collected in advance, the respiratory synchronization type
なお、呼吸同期型寝台制御機能341は、リアルタイムに収集される体表の変位速度と事前に収集された体表の変位速度との一致度が所定の範囲を超える場合、呼吸同期に異常が生じた旨の通知情報を放射線治療装置20に送信してもよい。
In the breathing synchronization type
以上がフローチャートの説明である。以下、図7及び図8を参照して、体表の動きに応じた天板31の位置の制御方法を説明する。
The above is the explanation of the flowchart. Hereinafter, a method of controlling the position of the
図7は、呼吸に伴う体表の変位量に応じた天板31の位置の算出方法を説明するグラフである。図7では、治療ターゲットのZ軸を例として天板31のZ軸方向の位置を算出する方法を説明する。
FIG. 7 is a graph illustrating a method of calculating the position of the
図7の上段は、放射線治療時に収集される患者Pのリアルタイムの体表の動きを示すグラフであり、縦軸は、体表の変位量、横軸は、時間である。図7の上から2段目は、治療ターゲットのZ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、治療ターゲットのZ軸方向の位置、横軸は、時間である。図7の上から3段目は、天板31のZ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、天板31のZ軸方向の位置、横軸は、時間である。図7の最下段は、治療ターゲットの治療室空間におけるZ軸方向の変位量を示す。縦軸は、治療ターゲットの治療室空間におけるZ軸方向の位置、横軸は、時間である。
The upper part of FIG. 7 is a graph showing the movement of the body surface of the patient P collected at the time of radiotherapy in real time, the vertical axis is the displacement amount of the body surface, and the horizontal axis is time. The second row from the top of FIG. 7 is a graph showing the amount of displacement of the treatment target in the Z-axis direction. The vertical axis is the position of the treatment target in the Z-axis direction, and the horizontal axis is time. The third row from the top of FIG. 7 is a graph showing the amount of displacement of the
図7の上段のリアルタイムに収集される体表の動きは、図6の上段に示した事前に収集された体表の動きに一致する。リアルタイムに収集される体表の動きが事前に収集された体表の動きに一致する場合、患者P体内の治療ターゲットのZ軸方向の変位量は、図6の上から2段目に示したグラフに一致する。 The movement of the body surface collected in real time in the upper part of FIG. 7 corresponds to the movement of the body surface collected in advance shown in the upper part of FIG. When the movement of the body surface collected in real time matches the movement of the body surface collected in advance, the displacement amount of the treatment target in the patient P in the Z-axis direction is shown in the second row from the top of FIG. Match the graph.
呼吸同期型寝台制御機能341は、治療ターゲットの位置に基づいて、当該治療ターゲットの位置の変化が相殺される天板31の位置を算出する。即ち、治療ターゲットの移動方向とは反対の方向に天板31を移動させることで、治療用寝台30は、治療ターゲットの位置を照射中心(アイソセンタ)に保持することができる。
The respiratory-synchronized
図7では、最大呼気時において治療ターゲットのZ軸方向の位置ZT1がアイソセンタに位置するように患者Pが天板31に載置された場合を例として説明する。即ち、図7では、アイソセンタを原点として治療ターゲット及び天板31の移動方向を説明する。
In FIG. 7, a case where the patient P is placed on the
最大呼気時における治療ターゲットのZ軸方向の位置ZT1がZ軸の原点に位置する場合、患者Pの吸気によって治療ターゲットのZ軸における位置は、Z軸の正方向に移動する。即ち、患者Pの吸気により、治療ターゲットのZ軸における位置は、位置ZT1から位置ZT2にZ軸の正方向に沿って移動する。呼吸同期型寝台制御機能341は、天板31の位置として、治療ターゲットのZ軸における位置ZT1から位置ZT2への変化が相殺されるZ軸の負方向の位置を算出する。
Z-axis position of the treatment target at maximum exhalation When ZT1 is located at the origin of the Z-axis, the position of the treatment target in the Z-axis is moved in the positive direction of the Z-axis by the inspiration of the patient P. That is, due to the inspiration of the patient P, the position of the treatment target on the Z axis moves from the position ZT1 to the position ZT2 along the positive direction of the Z axis. The respiratory-synchronized
即ち、天板31のZ軸方向の変位量を示すグラフは、治療ターゲットの変位量を示すグラフを横軸に平行な線を軸に反転させたグラフになる。治療ターゲットのZ軸における位置が位置ZT1から位置ZT2にZ軸の正方向に沿って移動する場合、天板31のZ軸における位置は、Z軸の負方向に沿って制御される。
That is, the graph showing the displacement amount of the
寝台駆動装置33は、呼吸同期型寝台制御機能341が算出したZ軸の負方向の位置に天板31を移動させる。これにより、図7の最下段に示すように、治療室空間上における治療ターゲットのZ軸方向の位置は、照射中心(アイソセンタ)に保持される。
The
同様に、X軸、Y軸についても呼吸同期型寝台制御機能341は、治療ターゲットの変位量に応じて天板31のX軸及びY軸における位置を算出する。寝台駆動装置33は、XYZ軸方向に同時に天板31を移動させ、呼吸による治療ターゲットの位置変化によらず、治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に常に保持されるよう天板31の位置を制御する。
Similarly, for the X-axis and the Y-axis, the breathing-synchronized
なお、呼吸同期型寝台制御機能341は、天板31の位置だけでなく、移動速度を算出してもよい。即ち、呼吸同期型寝台制御機能341は、天板31を一定の速度で算出した位置に移動させるように寝台駆動装置33を制御してもよいし、異なる速度で天板31を算出した位置に移動させるように寝台駆動装置33を制御してもよい。具体的には、呼気又は吸気の開始期や終末期では、呼気又は吸気の中期よりも天板31の移動速度を小さくし、呼吸周期の1周期の間で天板31の移動速度に緩急をつけて制御してもよい。
The breathing-synchronized
図8は、治療ターゲットに放射線を照射する際の天板31位置の制御を説明する模式図である。実線は、最大呼気時の患者Pを示し、破線は、最大吸気時の患者Pを示している。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating control of the position of the
図8は、リアルタイムに収集される患者Pの体表の動きに合わせて天板31の位置を制御することで、治療ターゲットが照射中心(アイソセンタ)に保持されていることを示している。図8においても図7と同様に、最大呼気時に治療ターゲットが照射中心(アイソセンタ)に位置するように患者Pを天板31に載置した場合を例として天板31の位置を説明する。
FIG. 8 shows that the treatment target is held at the irradiation center (isocenter) by controlling the position of the
例えば、患者Pの吸気時において、天板31のZ軸方向の位置は、寝台駆動装置33の制御により実線で示した位置から、患者Pの吸気に従ってZ軸の負方向に移動し、患者Pの最大吸気時には破線で示した位置まで移動する。逆に、患者Pの呼気時において、天板31のZ軸方向の位置は、寝台駆動装置33の制御により破線で示した位置から、患者の吸気に従ってZ軸の正方向に移動し、患者Pの最大呼気時には実線で示した位置まで移動する。天板31のY軸及びX軸についても同様の制御が適用される。
For example, when the patient P is inhaled, the position of the
このように、寝台駆動装置33は、患者の体表の動きに応じて、実線で示した天板31の位置を破線で示した天板31の位置に移動させる。このような天板31の位置制御により、照射中心(アイソセンタ)に治療ターゲットが常に存在し、自由呼吸下で連続的に放射線を照射することができる。
In this way, the
また、天板31の移動により機械的な制御で治療ターゲットの位置を保持するため、患者Pは天板31に載置されているだけで良く、患者Pへは負担が少ない。さらに、天板31が患者Pの呼吸に合わせて動くことは、患者Pをリラックスさせ、患者Pの安静時の安定した呼吸の維持に寄与する。
Further, since the position of the treatment target is held by mechanical control by moving the
さらに、事前に収集された呼吸に伴う体表の変位量と、体内の治療ターゲットの位置とが関連付けされた同期情報を利用することで、リアルタイムに収集される体表の変位量のみで放射線治療を行うことができる。したがって、放射線治療時にX線装置などで体内の画像を取得することなく治療が行えるため、被曝量を抑えることができる。 Furthermore, by using the synchronization information associated with the displacement of the body surface due to breathing collected in advance and the position of the treatment target in the body, radiation therapy is performed only with the displacement of the body surface collected in real time. It can be performed. Therefore, during radiotherapy, the treatment can be performed without acquiring an image of the inside of the body with an X-ray device or the like, so that the exposure dose can be suppressed.
本実施形態に係る放射線治療システム1及び治療用寝台30によれば、天板の位置を制御することで治療ターゲットの位置が照射中心(アイソセンタ)に保持されるため、自由呼吸下で治療ターゲットに放射線を連続的に照射でき、治療時間を短縮することができる。
According to the radiation therapy system 1 and the
なお、請求項の用語と実施形態との対応関係は、例えば以下の通りである。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。 The correspondence between the terms of the claims and the embodiments is as follows, for example. The correspondence shown below is an interpretation shown for reference only, and does not limit the present invention.
実施形態の呼吸同期型寝台制御機能341は、請求項記載の制御部の一例である。
The respiratory-synchronized
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。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1…放射線治療システム
10…治療計画装置
20…放射線治療装置
30…治療用寝台
40…体表センサ
1 ...
Claims (3)
前記患者の医用画像に含まれた治療ターゲットの位置と前記患者の体表の位置とが関連付けられた同期情報が記憶された記憶部と、
前記同期情報を基に、前記放射線治療時における前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求め、当該治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように前記天板の位置を制御する制御部と、
前記放射線治療時における前記患者の体表の位置を検出するセンサと、
を備え、
前記制御部は、前記センサにより検出された前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求める、
治療用寝台。 The top plate on which the patient receiving radiation therapy is placed,
A storage unit that stores synchronization information in which the position of the treatment target included in the medical image of the patient and the position of the body surface of the patient are associated with each other.
Based on the synchronization information, the position of the treatment target associated with the position of the body surface of the patient at the time of the radiotherapy is obtained, and the position of the top plate is controlled so that the position of the treatment target is held by the isocenter. Control unit and
A sensor that detects the position of the patient's body surface during radiation therapy ,
Equipped with
The control unit determines the position of the treatment target associated with the position of the patient's body surface detected by the sensor.
Therapeutic sleeper.
前記患者に放射線を照射する放射線照射手段と、
前記患者の医用画像に含まれた治療ターゲットの位置と前記患者の体表の位置とが関連付けられた同期情報が記憶された記憶部と、
前記同期情報を基に、前記放射線治療時における前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求め、当該治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように、前記天板の位置を制御する制御部と、
前記放射線治療時における前記患者の体表の位置を検出するセンサと、
を備え、
前記制御部は、前記センサにより検出された前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求める、
放射線治療システム。 The top plate on which the patient receiving radiation therapy is placed,
Irradiation means for irradiating the patient and
A storage unit that stores synchronization information in which the position of the treatment target included in the medical image of the patient and the position of the body surface of the patient are associated with each other.
Based on the synchronization information, the position of the treatment target associated with the position of the body surface of the patient at the time of the radiotherapy is obtained, and the position of the top plate is set so that the position of the treatment target is held by the isocenter. The control unit to control and
A sensor that detects the position of the patient's body surface during radiation therapy,
Equipped with
The control unit determines the position of the treatment target associated with the position of the patient's body surface detected by the sensor.
Radiation therapy system.
前記患者に放射線を照射する放射線照射手段と、
前記患者の呼吸に伴う患者の体内の治療ターゲットの位置の変化によらず前記治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように、前記天板の位置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、リアルタイムに収集される前記患者の体表の動きが事前に収集された体表の動きに一致する場合、前記天板の位置の制御を開始し、前記放射線照射手段に放射線治療が開始できる旨を通知する、
放射線治療システム。 The top plate on which the patient receiving radiation therapy is placed,
Irradiation means for irradiating the patient and
A control unit that controls the position of the top plate so that the position of the treatment target is held by the isocenter regardless of the change in the position of the treatment target in the patient's body due to the patient's breathing.
Equipped with
When the movement of the patient's body surface collected in real time matches the movement of the body surface collected in advance, the control unit starts controlling the position of the top plate and performs radiation therapy to the irradiation means. Notify that can be started,
Radiation therapy system.
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