JP7313241B2 - 据付調整量算出方法及び据付調整量算出システム - Google Patents

Description

本発明は、据付調整量算出方法及び据付調整量算出システムに関する。

複数の部品を有する装置を据え付ける際に、まず部品を仮に組み上げ、部品が組み上がった状態における据付位置と仮組みのときの据付位置との間のズレを検出し、個々の部品について据付調整量を算出して据付位置の調整を行うことが行われている。

このような装置の据付時の調整方法として、予め建屋に複数の基準点を設置し、基準点と装置を構成する部品の複数の測量点とから、部品の位置・姿勢を算出して調整を行う方法が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００６－３４４４６６号公報 特開２００６－３０２８１８号公報

特許文献１、２に開示された装置の据付時の調整方法では、建屋内の複数の基準点及び部品の複数の測量点から部品の位置・姿勢を算出している。上記算出方法では、予め建屋内に高精度に基準点を設置する必要がある。また、高精度な位置・姿勢の算出には詳細な測量が必要であるため、装置の据付作業にコスト・時間がかかるという課題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、装置を構成する部品の据付調整量を短時間でかつ高精度に算出することが可能な据付調整量算出方法及び据付調整量算出システムを提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う据付調整量算出方法は、複数の部品を有する据付調整量算出システムにより実行され、複数の部品のそれぞれについて複数点の三次元座標位置を計測する工程と、三次元座標位置と形状情報とに基づいて部品を認識する工程と、認識した部品間の相対位置を算出する工程と、装置の構成と相対位置とに基づいて部品の据付調整量を算出する工程とを有する。

本発明によれば、装置を構成する部品の据付調整量を短時間でかつ高精度に算出することが可能な据付調整量算出方法及び据付調整量算出システムを実現することができる。

実施例１に係る据付調整量算出システムの構成図である。 実施例１に係る据付調整量算出システムが適用される粒子線治療装置の構成図である。 実施例１に係る据付調整量算出システムの記憶装置内に格納されているデータの構成図である。 実施例１に係る据付調整量算出システムの演算装置内に作成されるデータの構成図である。 実施例１に係る据付調整量算出システムの動作の一例を示すフローチャートである。 実施例１に係る据付調整量算出システムの部品位置算出動作の一例を示すフローチャートである。 実施例１に係る据付調整量算出システムの据付調整量算出動作の一例を示すフローチャートである。 実施例４に係る据付調整量算出システムが適用される粒子線治療システムの構成図である。 実施例４に係る据付調整量算出・記録システムの構成図である。 実施例４に係る据付調整量算出・記録システムの記憶装置内に格納されている経年情報データの構成図である。 構成部品毎の推定位置の経年変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

本実施例の据付調整量算出方法及び据付調整量算出システムは、一例として次のような構成を有する。すなわち、建屋を基準として、装置を構成する部品の位置・姿勢を算出して据付の調整を行う代わりに、部品同士の相対位置・姿勢を算出し、装置が粒子線を輸送するのに問題がない範囲内に各部品を調整する量、つまり据付調整量を算出する。部品の相対位置は、部品の周囲の三次元位置座標を複数点計測可能な計測装置を使用する。複数計測点をまとめて部品の三次元データと比較することで高精度に位置・精度を算出する。

なお、本明細書において「情報」と「データ」とは同義であるとし、特に区別せずに用いる。また、「情報」「データ」と記されている場合、その個数についての限定はない。さらに、その形式に限定はない。加えて言えば、いわゆるテーブル形式で記憶媒体に保管、格納されているデータ等もここにいう「情報」「データ」である。

実施例１に係る、装置の一例として粒子線治療装置の据付調整に適用される据付調整量算出システムについて、図１～図８を参照しつつ説明する。

図１は、実施例１に係る据付調整量算出システムの構成図である。

図１に示す据付調整量算出システム１１８は、周囲三次元の複数点を計測可能な計測装置１００と、計測装置１００が計測した計測データを取得し、粒子線治療装置を構成する部品の相対位置・姿勢を演算する演算装置１０４と、粒子線治療装置の部品構成・各部品の形状情報・ビーム情報等を保持している記憶装置１０６とを有する。

計測装置１００は、部品の表面を複数点計測可能な走査型光波距離計である。計測装置１００は、その周囲にある測定対象物、例として粒子線治療装置の加速器内偏向電磁石の表面にある複数点の三次元座標位置を計測する。

具体的には、計測装置１００は光線１０８を出力し、測定対象物１１２の表面で反射した光が計測装置１００に戻る時間を計測することで、照射された測定対象物１１２までの距離を測定する。この測定を光線１０８の出力方向を変えながら繰り返し、測定対象物１１２表面の複数個所の距離、ここでは計測装置１００からの距離を計測する。本測定によって得られたデータのまとまりを点群データと称する。

計測装置１００は三脚１１０の上に設置しており、床面からの高さは例えば２ｍである。計測装置１００と演算装置１０４とは通信線１１４により接続されており、計測装置１００による計測データは演算装置１０４に転送される。計測装置１００の計測制御は測定者が行い、計測装置１００上に用意されたインターフェイスを通じて計測開始およびデータ転送を測定者の指示入力に基づいて行う。

ここで、計測装置１００は部品の表面を複数点計測可能な装置であれば良く、走査型光波距離計以外にも、測域センサ、レーザースキャナが挙げられる。

演算装置１０４は各種情報処理が可能な装置、一例としてコンピュータ等の情報処理装置から構成される。情報処理装置は、演算素子、記憶媒体及び通信インターフェースを有し、さらに、必要に応じてマウス、キーボード等の入力装置、ディスプレイ等の表示装置を有する。

演算素子は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等である。記憶媒体は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体記憶媒体等を有する。また、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク及び光ディスクドライブの組み合わせも記憶媒体として用いられる。その他、磁気テープメディアなどの公知の記憶媒体も記憶媒体として用いられる。

記憶媒体には、ファームウェアなどのプログラムが格納されている。据付調整量算出システム１１８の動作開始時（例えば電源投入時）にファームウェア等のプログラムをこの記憶媒体から読み出して実行し、演算装置１０４、計測装置１００の全体制御を行う。また、記憶媒体には、プログラム以外にも、演算装置１０４等の各処理に必要なデータ等が格納されている。

記憶装置１０６も記憶媒体を有する。記憶媒体は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体記憶媒体等を有する。また、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク及び光ディスクドライブの組み合わせも記憶媒体として用いられる。その他、磁気テープメディアなどの公知の記憶媒体も記憶媒体として用いられる。

演算装置１０４と記憶装置１０６は通信線１１６によって接続されており、通信線１１６は、演算装置１０４での演算結果を記憶装置１０６に転送し、記憶装置１０６に保存されているデータを演算装置１０４に読み出すのに使用される。記憶装置１０６の制御は演算装置１０４で行う。

図２は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８が適用される粒子線治療装置の構成図である。

粒子線治療装置３１０は、イオン源発生装置２０２、ライナック２０４、照射ノズル２０６、加速器３１２、固定輸送系３１４、回転ガントリー輸送系３１６からなり、共通の建屋内に設置されている。

回転ガントリー輸送系３１６は照射点を通る回転軸周りに回転するガントリー（図示せず）に設置されており、回転ガントリーの回転角に応じて照射ノズル２０６の照射点に対する方向が変わる。よって回転ガントリーの回転角に応じて照射方向を定めることが可能である。

加速器３１２は偏向電磁石３０２、四極及び六極電磁石４０２、加速空胴４０４を備える環状のビームラインを形成するシンクロトロンである。

固定輸送系３１４および回転ガントリー輸送系３１６は四極電磁石４０２および偏向電磁石を備えるビーム輸送系であり、真空引きされたビーム経路中に設置された各電磁石が励起する磁場がビームに作用する。偏向電磁石ではほぼ一様な二極磁場がビーム経路上に励起され、ビームは偏向される。四極電磁石ではビームの設計軌道からの変位にその強度が比例した磁場が励起され、通過するビームに対して収束・発散の作用を及ぼす。この四極電磁石の作用によって照射点で治療計画で定められたビームサイズを実現する。

ビームは以下の手順によって生成される。まず、イオン源発生装置２０２によって水素ガスから電子がはぎ取られた水素イオンが生成される。それをライナック２０４によって３．５ＭｅＶの運動エネルギーまで予備加速される。さらにそのビームは加速器３１２の入射用偏向電磁石を通じて加速器３１２内に導入される。加速器３１２では最終的に照射するエネルギーまで加速され、加速が完了後にビームは固定輸送系３１４に取り出される。ビーム輸送系に取り出されたビームは固定輸送系および回転ガントリー輸送系３１６で形成されるビーム輸送系路を通過し照射ノズル２０６に到達し、照射ノズル２０６で所定のビームサイズとビーム位置に制御され照射対象に照射される。

４台の偏向電磁石磁場と四極電磁石磁場を増加させながら加速空胴４０４に励起される高周波電場の周波数をビームの周回周波数に同期させながら変化させる。加速中のビームは前述の四極電磁石からの収束・発散の作用を受けながら設計軌道の周りを振動する。この振動をベータトロン振動と呼び、加速可能なイオンが持つベータトロン振動の振幅の最大値は加速器中のビームがビームダクトの物理的なサイズで決定される。

図３は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８の記憶装置１０６内に格納されているデータの構成図であり、データの構造をＥＲ図（Entry Relationship Diagram）で示している。

記憶装置１０６には、部品情報５０２、機器構成６０２、ビーム情報７０２が格納されており、それぞれ関係性データベース（Relational Database）で構築されている。

部品情報５０２は部品パーツ数５０４と部品構成５０６の二つの表から成る。

部品パーツ数５０４は属性として部品名５０８、パーツ数５１０を持ち、主キーは部品名５０８である。部品構成５０６は属性として、部品名５０８、パーツ番号５１４、パーツ構成点数５１８、構成点１座標５２０・構成点１磁場５２２から構成点Ｎ座標５２４・構成点Ｎ磁場５２６を持ち、主キーは部品名５０８とパーツ番号５１４の複合キーである。

部品パーツ数５０４と部品構成５０６との関係５２８は１対多関係であり、部品名５０８を外部キーとする。パーツ数５１０は構成点１座標から構成点Ｎ座標までの属性数Ｎ（Ｎ：自然数）と一致する。部品情報５０２には粒子線治療装置３１０を構成する部品の種類が格納されている。

機器構成６０２は属性として、部品番号６０４、部品名５０８、部品種類６０８、部品位置６１０、部品傾き６１２を持ち、主キーは部品番号６０４である。部品パーツ数５０４と機器構成６０２の関係性５３０は１対多であり、部品名５０８を外部キーとする。

機器構成６０２には粒子線治療装置３１０の構成部品ごとの情報が格納されており、部品番号６０４は、部品のビームが通過する順番に番号が割り振られている。部品位置６１０、部品傾き６１２は一つ前の部品番号の部品との相対位置、傾きである。

ビーム情報７０２は属性として、部品番号６０４、ビーム中心座標７０６、水平方向広がり７０８、垂直方向広がり７１０、進行方向広がり７１２を持ち、主キーは部品番号６０４である。機器構成６０２とビーム情報７０２の関係性６１４は１対１関係であり、部品番号６０４を外部キーとする。ビーム情報７０２はビームが満たすべき要件を示している。

図４は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８の演算装置１０４内に作成されるデータの構成図であり、図３と同様に、データの構造をＥＲ図（Entry Relationship Diagram）で示している。

演算装置１０４の記憶媒体内には計測データ８０８と処理情報８１４とが生成され、それぞれ関係性データベース（Relational Database）で構築されている。

計測データ８０８は属性として点番号８１０、点座標８１２を持ち、点番号８１０を主キーとする。

処理情報８１４はグループ構成９０４、推定結果９０６、部品適合率９０８の表から成る。

グループ構成９０４は属性としてグループ番号９１０、点番号９１２を持ち、主キーはグループ番号９１０、点番号９１２の複合キーである。

推定結果９０６は属性としてグループ番号９１０、部品名５０８、部品番号９１６、推定位置９１８、推定傾き９２０、必要調整位置９２２、必要調整傾き９２４を持ち、主キーはグループ番号９１０である。部品適合率９０８は属性としてグループ番号９１０、部品名５０８、適合率９３０を持ち、主キーはグループ番号９１０と部品名５０８の複合キーである。

計測データ８０８とグループ構成９０４の関係性９０２は１対多関係であり、点番号８１０を外部キーとする。グループ構成９０４と推定結果９０６の関係性９３４は多対１関係であり、グループ番号９１０を外部キーとする。グループ構成９０４と部品適合率９０８の関係性９３２は１対多関係であり、グループ番号９１０を外部キーとする。

図５は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップ１００２から開始し、ステップ１００４において計測装置１００にて計測を行い、計測結果を取得する。取得した点群データは、計測装置１００から演算装置１０４に通信線１１４を介して転送され、演算装置１０４において計測データ８０８に格納される。

ついで、ステップ１００６において、点群データから部品の点群グループを抽出し、部品種類を特定し、計測装置１００からの位置・姿勢を算出する。抽出した点群グループ情報はグループ構成９０４に格納される。特定された部品種類は推定結果９０６の部品名５０８、算出した位置・姿勢は推定位置９１８・推定傾き９２０に格納される。

ステップ１００８において、計測装置１００からの位置・姿勢からグループ同士の相対位置・姿勢を算出する。ステップ１０１０において、機器構成６０２、ビーム情報７０２より各構成部品の必要調整量を算出する。ステップ１０１２において、システムを終了する。

まず、ステップ１００８では、推定位置９１８、推定傾き９２０に格納されている計測装置１００からの相対位置・姿勢から、各点群グループが該当する機器構成６０２の部品番号６０４を特定し、推定結果９０６の部品番号９１６に格納する。

特定方法として、計測装置１００の位置及び機器構成６０２から、各部品番号６０４の計測装置からの相対位置を算出し、点群グループの推定位置９１８、推定傾き９２０と比較し、最も近いものを対とする。全ての点群グループについて部品番号６０４を特定後、点群グループと部品番号６０４がひとつ前の点群グループとの相対位置・傾きを算出し、推定位置９１８、推定傾き９２０に上書きする。

あるいは、ステップ１００８における各点群グループが該当する部品番号６０４の特定法として、任意の１つの点群グループの対応する部品番号６０４を教示し、全ての機器構成６０２の該当部品番号６０４からの相対位置・傾きと、全ての点群グループの該当グループからの相対位置・傾きを算出し、最も近いものを対とする手順が挙げられる。他には、点群グループと部品番号６０４の対応を教示してもよいし、もしくはその他の方法でも構わない。

図６は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８の部品位置算出動作の一例を示すフローチャートであり、図５のステップ１００６の詳細な動作を示すフローチャートである。

ステップ１１０２から開始し、ステップ１１０４において点群データを最短距離法により複数点群グループに分ける。分割された点群グループ情報は、グループ構成９０４に格納される。ここで、ステップ１１０４の点群データの分割方法は、最長距離法、群平均法、k-means法を使用してもよいし、もしくはその他の方法でも構わない。

ステップ１１０６において、すべての点群グループについてステップ１１０８から１１２２を繰り返す。ステップ１１０８において、すべての部品種類の部品情報５０２についてステップ１１１０を繰り返す。

ステップ１１１０において、点群グループと部品情報５０２との適合率を算出する。適合率の算出方法は、点群グループと部品情報（形状情報）５０２の重心を一致させた際の各点から部品情報５０２の最近傍のパーツまでの距離の総和で算出する。算出された適合率は部品適合率９０８に格納される。ここで、ステップ１１１０における点群グループと形状情報の適合率を算出法として、点群グループの三次元的大きさと形状情報の大きさの差を使用してもよいし、もしくはその他の方法で算出しても構わない。

ステップ１１１２にてステップ１１０８からの繰り返しを終了する。

ステップ１１１４において、部品適合率９０８を参照し、該当点群グループと全ての部品名５０８との適合率について、閾値以上の適合率が存在すればステップ１１１８、存在しなければステップ１１１６を実施する。ステップ１１１６では当該点群グループ情報のグループ構成９０４を破棄する。

ステップ１１１８において、最も適合率の高い部品名５０８を当該グループの部品名５０８とし、部品情報５０２の部品名５０８を推定結果９０６の部品名５０８に格納する。

ステップ１１２０において、点群グループと対応する部品種類６０８の部品名５０８から、点座標８１２の計測基準点である計測装置１００からのグループの位置・姿勢を算出する。位置・姿勢の算出方法は、部品情報から生成される部品の三次元モデルを点群グループにあてはめ、モデルと点群グループの距離が最短となるように並進・回転させる。最短時の計測装置１００からの三次元モデルの位置・傾きを、該当点群グループの推定位置９１８、推定傾き９２０とし、推定結果９０６の推定位置９１８、推定傾き９２０に格納する。

ステップ１１２２において、ステップ１１０６からの繰り返しを終了し、ステップ１１２４で終了する。

図７は、実施例１に係る据付調整量算出システム１１８の据付調整量算出動作の一例を示すフローチャートであり、図５のステップ１０１０の詳細な動作を示すフローチャートである。

ステップ１３０２から開始する。ステップ１３０４において、各点群グループの推定位置９１８、推定傾き９２０、該当部品の部品情報５０２における部品構成５０６より、粒子線治療装置３１０内の各部品におけるビーム中心座標、ビーム振動幅(ＣＯＤ（Close Orbit Distortion)情報)を計算する。

ステップ１３０６より、ステップ１３１０からステップ１３１２を繰り返す。

ステップ１３１０では、全ての部品のＣＯＤ情報が該当ビーム情報７０２に格納されている要件を満たすか確認する。要件を満たす場合はステップ１３１１、要件を満たさない場合はステップ１３１６に移行する。

ステップ１３１１では、点群グループ内の推定位置９１８、推定傾き９２０と該当部品番号６０４の機器構成６０２内における部品位置６１０、部品傾き６１２の差異が一番大きい部品を調整対象とし、差異分を必要調整位置９２２、必要調整傾き９２４に格納する。

ステップ１３１２において、推定位置９１８、推定傾き９２０と部品構成５０６、必要調整位置９２２、傾き９２４より、調整後のＣＯＤ情報を計算する。

ステップ１３１４では、ステップ１３０６に遷移する。

ステップ１３１６では、各部品に該当する点群グループ内の必要調整位置９２２、傾き９２４を表示する。ステップ１３２０で終了する。

このように構成される本実施例によれば、据付調整量算出方法は、計測装置１００により装置を構成する複数の部品のそれぞれについて複数点の三次元座標位置を計測する工程と、演算装置１０４により三次元座標位置と部品構成５０６とに基づいて部品を認識する工程と、演算装置１０４により認識した部品間の相対位置を算出する工程と、演算装置により部品間の相対位置に基づいて部品の据付調整量を算出する工程とを有する。

従って、本実施例によれば、装置を構成する部品の据付調整量を短時間でかつ高精度に算出することが可能となる。

加えて、本実施例による据付調整量算出システム１１８は、レーザースキャナを始めとする計測装置１００による測定、自動化可能な演算装置１０４内の演算処理のみで、粒子線治療装置３１０の構成部品の必要調整量が求まるため、特殊な技能及び道具を必要としない。また、建屋内基準点が必須ではなく、１回の計測から複数台の電磁石の位置・傾き推定が可能であることから、従来手法より作業工数の削減が可能である。

加えて、計測装置１００により計測された部品の三次元座標位置と部品構成５０６とに基づいて部品を認識し、さらに部品間の相対位置を算出しているので、計測装置１００による三次元座標位置の計測精度以上の精度で部品間の相対位置を求めることができる。

実施例２は、実施例１において計測装置１００としてカメラ及び演算装置を使用するものである。なお、以下の説明において、実施例１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化する。

据付調整量算出システム１１８の処理の流れは同一なので説明は省略する。カメラで撮影した部品及び周囲環境の映像、画像から部品表面の複数点の計測距離を演算し、点群データとして演算装置１０４に転送する。

計測装置１００内のカメラ及び演算装置は複数点計測可能であれば良く、カメラの台数および撮影点数は測定対象の粒子線治療装置３１０の部品配置から決まり、構成部品が不足なく撮影されるように複数あるいは単数の画像から点群データが生成される。

カメラの具体的な装置例として、ステレオカメラ、カラー開口撮影カメラ及び演算装置、単眼カメラ及び演算装置、モアレカメラ、ＴｏＦ（Time-of-Flight）カメラ、アクティブステレオカメラ、及び演算装置が挙げられる。計測装置１００から計測対象物及び周囲環境に計測のための光を照射しても構わないし、マーカを設置しても構わない。

実施例３は、実施例２において計測装置１００として接触式三次元計測を使用するものである。据付調整量算出システムの処理の流れは同一なので省略する。

異なるのは、計測装置１００として接触式三次元計測装置を使用する点である。複数の部品を計測可能な位置に三次元計測装置１００を設置し、部品表面の複数点を計測する。接触式計測装置１００は、測定した部品表面を空間座標に変換することができ、測定データを点群として演算装置１０４に転送する。接触式計測装置１００の例としては複数点計測可能であれば良く、多関節アーム型三次元測定機、プローブ型三次元測定機が挙げられる。

実施例４は、据付調整量算出・記録システム１５００を備える粒子線治療システム１４００に関するものである。

図８は、実施例４に係る据付調整量算出・記録システムが適用される粒子線治療システムの構成図である。

粒子線治療システム１４００は、粒子線治療装置３１０と据付調整量算出・記録システム１５００とを有する。粒子線治療装置３１０は実施例１と同一であるため省略する。据付調整量算出・記録システム１５００は、計測部１５１０、演算・記憶部１５１２、及び第二演算・記憶部１５１４を有する（図９参照）。

図９は、実施例４に係る据付調整量算出・記録システム１５００の構成図である。

据付調整量算出・記録システム１５００は、据付調整量算出システム１１８、演算装置１５０２、及び記憶装置１５０４を有する。

据付調整量算出システム１１８は、部品の表面の三次元の複数点を計測可能な計測装置１００と、計測データを取得し構成部品の相対位置・姿勢を演算する演算装置１０４と、粒子線治療装置３１０の機器構成・各部品の形状情報・ビーム情報を保持している記憶装置１０６とを有する点は実施例１と同一である。

計測装置１００及び三脚１１０から成る計測部１５１０は、粒子線治療システム１４００内に複数個所もしくは一か所に設置され、粒子線治療システム１４００を構成する機器を網羅的に計測する。

演算装置１０４、記憶装置１０６、通信線１１６を有する演算・記憶部１５１２は粒子線治療システム１４００内の一か所に設置され、計測装置１００とそれぞれ通信線１１４によって接続される。

演算装置１５０２は据付調整量算出システム１１８内の演算装置１０４と通信線１５０８によって接続されており、据付調整量算出システム１１８による算出結果及び算出に使用した情報データを演算装置１５０２に転送する。

記憶装置１５０４は、据付調整量算出システム１１８による算出結果及び算出に使用した情報データ、及び演算装置１５０２内の処理結果を算出日時とともに蓄積する。記憶装置１５０４は演算装置１５０２と通信線１５０６によって接続されており、演算装置１５０２内の情報を記憶装置１５０４に転送し、記憶装置１５０４内のデータを演算装置１５０２に転送する。

演算装置１５０２、記憶装置１５０４及び通信線１５０６からなる第二演算・記憶部１５１４内は粒子線治療システム１４００内の一か所に設置され、演算・記憶部１５１２と通信線１５０８によって接続される。

図１０は、実施例４に係る据付調整量算出・記録システム１５００の第二演算・記憶部１５１４の記憶装置１５０４内に格納されている経年情報データの構成図であり、データの構造をＥＲ図（Entry Relationship Diagram）で示しているる。

記憶装置１５０４には経年情報１６０２が格納されている。経年情報１６０２は記録情報１６０４、ビーム変位情報１６２４、変位情報１６１０を有し、それぞれ関係性データベース（Relational Database）で構築されている。

記録情報１６０４は属性として記録番号１６０６、記録日時１６０８を持ち、主キーは記録番号１６０６である。

変位情報１６１０は属性として、記録番号１６０６、部品番号１６１４、部品名１６１６、推定位置１６１８、推定傾き１６２０を持ち、主キーは記録番号１６０６と部品番号１６１４の複合キーである。記録情報１６０４と変位情報１６１０の関係性１６２２は、１対多対応であり、外部キーは記録番号１６０６である。推定位置１６１８・傾き１６２０は、据付調整量算出システム１１８により算出された部品同士の相対位置・傾きである。

ビーム変位情報１６２４は属性として記録番号１６０６、部品番号１６１４、ビーム中心座標１６３０、水平方向広がり１６３２、垂直方向広がり１６３４、進行方向広がり１６３６を持ち、主キーは記録番号１６０６と部品番号１６１４の複合キーである。記録情報１６０４とビーム変位情報１６２４の関係性１６３８は１対多対応であり、外部キーは記録番号１６０６である。ビーム中心座標１６３０及び広がり１６３２～１６３６は据付調整量算出システム１１８により算出されたＣＯＤ情報である。

本実施例の据付調整量算出・記録システム１５００は、一定期間ごともしくは単発的に、据付調整量算出システム１１８により、現在の部品の位置・傾きを推定し、ＣＯＤ情報を演算することで必要調整量を演算する。演算した現在の部品の位置・傾き及びＣＯＤは、第二演算・記憶部１５１４の演算装置１５０２に転送され、記憶装置１５０４に蓄積される。本システム１５００に蓄積した経年情報１６０２、すなわち部品の位置・傾きの経年変化より、部品の位置・傾きの季節的な変動及び、全体傾向を予測し、据付の再調整量を算出することが可能であり、再調整回数の削減が可能である。

図１１は、構成部品毎の推定位置の経年変化の一例を示す図であり、記憶装置１５０４に蓄積された部品の位置の経年変化の一例を示す図である。

図１１の上のグラフは構成部品Ａの推定位置の経年変化を示したグラフ１７０２である。下のグラフは構成部品Ｂの推定位置の経年変化を示したグラフ１７１２である。なお、構成部品Ａ及びＢは隣接した構成部品である。

グラフ１７０２、１７１２は縦軸に推定位置１７０４、横軸に時間１７０６をとる。グラフ１７０２のうち、黒線は記憶装置に蓄積された過去の部品の推定位置１７０８であり、点線は過去の部品の推定位置１７０８にもとづく今後の変位の予測１７１０である。グラフ１７１２のうち、黒線は記憶装置に蓄積された過去の部品の推定位置１７１４であり、点線は過去の部品の推定位置１７１４にもとづく今後の変位の予測１７１６である。

グラフ１７０２、１７１２内の矢印は一年のスパン１７２０を示す。グラフ１７０２、１７１２より部品Ａ及びＢは季節により位置が周期的変動することが分かる。したがって、据付の再調整量は、季節変動の平均位置を使用し算出することにより、季節による据付位置誤差変動を小さくすることができる。また、部品Ａ、部品Ｂともに、年々位置が下がってきており、大域的地盤変動による影響が想定される。したがって、部品Ａ及びＢが据付されている地盤の補強・底上げにより、両部品の据付位置誤差を小さくすることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

一例として、装置を構成する部品の形状情報である部品構成５０６は、部品の三次元の設計データであってもよいし、二次元の表面形状データであってもよい。また、部品の相対位置は、例えばＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズムを用いてもよい。さらには、ビーム情報７０２に代えて各部品に予想される蓄積電荷量を用いて据付調整量を算出してもよい。さらには、ＣＯＤの計算方法は、線形光学、電磁場計算結果に基づくトラッキング、既に測定した磁場マップからのトラッキング計算など、公知の方法を好適に用いることができる。

加えて、本発明の据付調整量算出方法等は、上記した実施例のように粒子線治療装置に適用されるのみならず、複数の部品を有する装置全般的に適用可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００…計測装置 １０４…演算装置 １０６…記憶装置 １０８…光線 １１０…三脚 １１２…測定対象物 １１４…通信線 １１６…通信線 １１８…据付調整量算出システム ３１０…粒子線治療装置 ５０２…部品情報 ５０６…部品構成 ６０２…機器構成 ７０２…ビーム情報 ８０８…計測データ ９０４…グループ構成 ９０６…推定結果 ９０８…部品適合率 １４００…粒子線治療システム １５００…据付調整量算出・記録システム １６０２…経年情報

Claims (10)

1. ビームの経路中に列設された複数の部品を有する粒子線治療装置の据付調整量算出システムにより実行される据付調整量算出方法であって、
   前記複数の部品のそれぞれについて複数点の三次元座標位置を計測する工程と、
   前記三次元座標位置と前記部品の形状情報とに基づいて前記部品を認識する工程と、
   認識した前記部品間の相対位置であって前記ビームが通過する順番が一つ前の部品番号の部品との相対位置を算出する工程と、
   前記粒子線治療装置の構成と前記相対位置とに基づいて前記部品の据付調整量を算出する工程と
   を有する据付調整量算出方法。
2. 前記据付調整量を算出する工程は、前記部品間の相対位置及び前記部品毎の粒子線座標情報に基づいて前記部品の据付調整量を算出する工程を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の据付調整量算出方法。
3. 前記部品を認識する工程は、前記三次元座標位置を複数のグループに分類し、分類した前記三次元座標位置と前記形状情報とに基づいて前記部品を認識する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の据付調整量算出方法。
4. 前記部品を認識する工程は、分類した前記三次元座標位置と前記形状情報との適合率を算出し、この適合率に基づいて前記部品を認識する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の据付調整量算出方法。
5. 前記部品を認識する工程は、前記適合率に基づいて認識した前記部品と前記グループに分類された前記三次元座標位置とに基づいて前記三次元座標位置の計測基準点から前記部品の位置を算出する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の据付調整量算出方法。
6. 前記据付調整量を算出する工程は、前記部品間の前記相対位置に基づいて各部品の前記粒子線座標情報を推定し、推定した前記粒子線座標情報と前記粒子線座標情報とに基づいて前記部品の前記据付調整量を算出する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の据付調整量算出方法。
7. 前記据付調整量を算出する工程は、算出された前記部品間の前記相対位置と前記部品間の目標相対位置とに基づいて前記部品の前記据付調整量を算出する工程を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の据付調整量算出方法。
8. 前記据付調整量を算出する工程は、算出した前記据付調整量に基づいて各部品の前記粒子線座標情報を再度推定し、再度推定した前記粒子線座標情報と前記粒子線座標情報とに基づいて前記部品の前記据付調整量を再度算出する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の据付調整量算出方法。
9. 前記据付調整量を算出する工程は、算出された前記部品間の前記相対位置と前記目標相対位置との差が最も大きい前記部品の前記据付調整量を算出する工程を有することを特徴とする請求項８に記載の据付調整量算出方法。
10. 粒子線治療装置を構成すると共にビームの経路中に列設された複数の部品の据付調整量を算出する据付調整量算出システムであって、
    計測装置、記憶装置及び演算装置を有し、
    前記計測装置は前記部品のそれぞれについて複数点の三次元座標位置を計測し、
    前記記憶装置には前記粒子線治療装置の構成及び前記部品の形状情報が格納され、
    前記演算装置は、前記三次元座標位置と前記形状情報とに基づいて前記部品を認識し、認識した前記部品間の相対位置であって前記ビームが通過する順番が一つ前の部品番号の部品との相対位置を算出し、算出した前記相対位置に基づいて前記部品の据付調整量を算出する
    ことを特徴とする据付調整量算出システム。

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