JPH01209077A - 治療用ビームの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、治療用ビーム例えは荷電粒子線、重粒子線
または中性子線による、悪性腫瘍例えばがんの治療装置
における治療用ビームの位置決め方法に関するものであ
る。

「従来の技術］ 第８図は、従来の治療用ビームの位置決め方法を実施す
る治療装置を示す概念図である。第８図において、治療
用ビーム例えば荷電粒子線のビーム軸（１）は地表と平
行であり、Ｘ線管（２）、患者（３）、治療台（４）、
およびＸ線写真フィルム（５）はビーム軸（１）上に、
前述の順にそれぞれ配置されている。なお、患者（３）
は治療台（４）の上に座らされている。

次に、従来の治療用ビームの位置決め方法を第９図を参
照しながら説明する。第９図は現像したＸ線写真フィル
ムを示す説明図である。

悪性腫瘍例えばがんの治療の一つとして、治療用ビーム
例えば荷電粒子線をそのがんの患部に照射することが行
なわれている。

例えばサイクロトロン（Ｃｙｃ　Ｉｏｔｒｏｎ）によっ
て高エネルギーに加速された荷電粒子線が、治療室まて
導かれて、がんの患部Ｋに照射される。この時、前記荷
電粒子線の照射野とその患部にの位置および形状を合わ
せることが、照射時の条件とされる。

これを位置決めと呼んている。一般的に、患部にの位置
は、荷電粒子線の照射前に、Ｘ線写真または計算機利用
によるＸ線画像処理断層撮影装置（以下、ｒＸ−ＣＴＪ
という。）などによって求められる。この患部にの位置
情報から、前記荷電粒子線か効率良く患部Ｋに照射され
る条件か求められる。

位置決めにおいて、まず最初に、患者（３）が治療台（
４）に固定されて、荷電粒子線が患者（３）の患部Ｋに
照射されると思われる位置すなわちビーム軸（１）の中
心（０）へ、治療台（４）が移動されて、Ｘ線写真か撮
影される。第９図（ａ）はそれを現像したＸ線写真フィ
ルムを示す。ビーム軸（１）の中心（０）と、斜線部で
示す患部にの中心の位置はＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ（
ｘａ、　ｙａ）だけずれている。

次に、治療台（４）か移動されて、２回目のＸ線写真か
撮影される。第９図（ｂ）はそれを現像したＸ線写真フ
ィルムを示す。ビーム軸（１）の中心（０）と、患部に
の中心の位置はまたＸ軸、Ｙ軸方向にそれぞれ（ｘｂ、
　ｙｂ）だけすれている。

更に、治療台（４）か移動されて、３回目のＸ線写真か
撮影される。第９図（ｃ）はそれを現像したＸ線写真フ
ィルムを示す。ビーム軸（１）の中心（○）と、患部に
の中心の位置は一致している。

こうして、実際の治療において、荷電粒子線が患部Ｋに
正確に照射されるようになる。なお、この時、Ｘ線管（
２）がビーム軸（１）から影響のない位置へ移動されて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したような従来の治療用ビームの位置決め方法では
、１枚１枚、Ｘ線写真が撮影されて、それを現像したＸ
線写真フィルムから、治療台の移動量を計算しなければ
ならず、正確な位置決めをするまて、手間がかかり、ま
た時間がかがるという問題点があった。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものて、手間がががらす、短時間で正確な位置決めがて
きる治療用ビームの位置決め方法を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る治療用ビームの位置決め方法は、患者の
患部の位置か明らかな上記患者の少なくとも一部が撮像
された第１の画像に基づいて上記患者の患部以外の第１
の所定位置から上記患部まての第１の距離を求めるステ
ップ、治療用ヒームのビーム軸の位置か明らかな上記患
者の少なくとも一部が撮像された第２の画像に基づいて
一ヒ記第１の所定位置に対応する上記患者の第２の所定
位置から上記ビーム軸までの第２の距離を求めるステッ
プ、ならびに上記第１の距離および上記第２の距離に基
づいて上記患者の患部に治療用ビームが照射されるよう
に１記患者を移動するステップを含むものである。

「作用］ この発明においては、患者の患部以外の第１の所定位置
から上記患部までの第１の距離を求め、上記第１の所定
位置に対応する上記患者の第２の所定位置からビーム軸
までの第２の距離を求めることによって得られた２つの
情報に基づいて、上記患部が治療用ビームの上記ビーム
軸に一致するように、治療台上の上記患者が移動される
。

［実施例］ 第１図は、この発明を実施する治療装置を示す構成図で
ある。第１図において、照射手段は垂直照射装置（６）
、レンジシフタ（７）、線量計（８）、およびコリメー
タ（９）から構成され、地表と垂直なビーム軸（１）上
に、地表に向かって前述の順に配置されて、かつレンジ
シフタ（７）は垂直照射装Ｗ（６）の内部に設けられて
いる。第１の撮像手段は通信製ｆｆ　（２９）、データ
バス（２８）、および通信装置（２７）を介して計算機
（１９）に接続されたＸ−ＣＴ（１１）である。第２の
撮像手段はＸ線管（２）、Ｘ線管制御器（１２）、イメ
ージ　インテンシテイファイア（以下、ｒｌ、１．Ｊと
いう。）（１３）、光学系（１４）、オートアイリス（
１５）、テレビジョン・カメラ（以下、ｒＴＶカメラ」
という。）（１６）、およびカメラ・コントロール・ユ
ニット（以下、ｒＣ，Ｃ，ＵＪという。）（１７）から
構成され、Ｘ線管（２）に接続されたＸ線管制御器（１
２）とＴＶカメラ（１６）に接続されたＣ、　Ｃ，ｔＪ
（１７）を除いて、ビーム軸（１）上に、地表に向かっ
て前述の順に配置されている。

Ｘ線管（２）は線量計（８）とコリメータ（９）との間
に配置され、かつコリメータ（９）はＸ線管（２）と１
、Ｉ（１３）との間に配置されている。アナロクーデシ
タル変換器（以下、ｒＡ、Ｄ、Ｃｌという。）（１８）
はＣ，Ｃ，Ｕ（１７）に接続されている。計算手段はＡ
、Ｄ、Ｃ（１８）に接続された計算機（１９）である。

第１の表示手段および第２の表示手段は計算機（１９）
に接続された参照画像デイスプレィ（２０）および画像
デイスプレィ（２１）である。キャラクタデイスプレィ
で２２）、キーボードク２３）および操作パネル（２４
）は計算機（１９）に接続されている。入力手段は計算
機（１９）に接続されたタブレット（２Ｓ）である。

画像データファイル（２６）、通信装置（２７）は計算
機（１９）に接続され、テータバス（２８）はこの通信
装置（２７）に接続されている。なお、位置決め時およ
び実際の治療時においては、患者（３）を仰むけに載せ
る治療台（４）はコリメータ（９）と１．１．（１３）
との間に配置されている。また、この治療台（４）には
駆動装置が内蔵されており、治療台（４）は計算機（１
９）に接続されている。

前述した治療装置の動作を第２図を参照しながら説明す
る。第２図は前述した治療装置の動作の流れを示す説明
図である。

あらかじめ、診断時において、Ｘ−ＣＴ（１１）によっ
て、患部にの位置が明らがな、撮像された患者のＸ−Ｃ
Ｔ両画像通信製？１？　（２９）、テータバス（２８）
、通信装置（２７）、および計算機（１９）を介して画
像データファイル（２６）に蓄積される。なお、前記Ｘ
−ＣＴ画像を磁気テープ、フロッピーディスク等の記録
媒体に一旦記録して、後で画像データファイル（２６）
に蓄積されるようにしても良い。

治療計画時において、計算機（１９）によって、画像デ
ータファイル（２６）に蓄積された、第２図（Ａ）に示
す前記Ｘ−ＣＴ画像が、第２図（Ｃ）に示す仮想したＸ
線管と■　■、の位置における、第２図（Ｄ）に示す中
心投影画像に第２図（Ｂ）において画像変換される。そ
して、この中心投影画像が参照画像デイスプレィ（２０
）に表示される（以下、「参照画像」という。）。この
時、参照画像の識別可能な任意の位置例えは骨の位置に
、タブレット（２５）によって、第２図（Ｄ＞に示すよ
うな少なくとも３個以上のラントマークＭｉ（ｉ＝１〜
３）が参照画像に付けられる。そして、計算機（１９）
によって、第２図（Ｄ）に斜線部て示す患部にとランド
マークＭｉとの距離か計算される。

位置決め時において、第２図（ａ）に示すようにＸ線管
制御器（１２）によって電圧が制御されたＸ線管（２）
により、治療台（４）上の患者（３）がＸ線照射される
。１．１．（１３）によって、ビーム軸（１）の位置が
明らかな、患者（３）のＸ線画像が光学画像に変換され
る。この光学画像が光学系（１４）によって導かれ、Ｔ
Ｖカメラ（１６）の絞りを自動制御するオートアイリス
（１５）を介して、ＴＶカメラ（１６）によって撮像さ
れて、電気信号のアナログ信号に変換される。このアナ
ログ信号がＣ，Ｃ，Ｕ（１７）を介してＡ、Ｄ、Ｃ（１
８）によって、デジタル信号に変換されて、計算機（１
９）に供給される。この計算機（１９）によって、第２
図（ｂ）に示すように前記デジタル信号が周辺歪（糸巻
き歪）の補正等の信号処理を施されて、画像ディスブレ
イク２１）に表示される（以下、ｒＸ−ＴＶ画像」とい
う。）。この時、前述した参照画像と同し位置に、タフ
レット（２５）によって、第２図（ｃ）に示すようなラ
ンドマークＮ１（ｉ−１〜３）がＸ−ＴＶ画像に付けら
れる。そして、計算機（１９）によって、ビーム軸（１
）の中心（０）とランドマークＮｉとの距離が計算され
て、前述した患部にとビーム軸（１）の中心（○）との
距離が計算される。すなわち、第２図（ｄ）に示すよう
に、ビーム軸（１）の中心（０）が患部にの中心に一致
するように、治療台（４）の移動量が計算される。また
、照射される荷電粒子線のビームの形状、線量、および
エネルギーが、前述した参照画像とχ−ＴＶ画像とから
求められる。そして、前記移動量を表わす制御信号が治
療台（４）に出力されて、荷電粒子線が患部Ｋに正確に
照射されるように、治療台（４）が移動される。

実際の治療時において、患部にの形状、深さ、および荷
電粒子線の吸収線量が、かん治療のパラメータとなる。

これらから、荷電粒子線かそれぞれ、コリメータ（９）
、レンジシフタ（７）、および線量計（８）によって制
御され、患部■くに照射される。すなわち、コリメータ
（９）によって、患部■くの形状に合わせて、荷電粒子
線のヒームが整形される。レンジシフタ（７）によって
、患部Ｉくの深さに応して、物質透過時のエネルギー吸
収により照射される荷電粒子線のエネルキーか変えられ
て、荷電粒子線の飛程か変化させられる。また、線量計
（８）によって、荷電粒子線のどれだけの線量を照射さ
せるかがモニターされる。なお、この時、Ｘ線管（２）
かビーム軸（１）から影響のない位置へ移動されている
。

次に、この発明の一実施例を第３図、第４図および第５
図を参照しながら説明する。第３図（ａ）と（ｂ）はＸ
−Ｙ平面における参照画像とＸ−ＴＶ画像を示す説明図
、第４図はＸ−Ｙ平面の座標値と真の座標値との関係を
示す説明図、第５図（ａ）と（ｂ）はｚ−Ｘ平面におけ
る参照画像とＸ−ＴＶ画像を示す説明図である。

Ｘ−ＴＶ画像による位置決め方法を以下に述へる。

（１ａ）第３図（、）に示すように、参照画像を参照画
像デイスプレィ（２０）に表示する。第３図（ａ）にお
いて、斜線で示した患部、患部中心Ａ、ランドマークＭ
ｉ、および治療計画時に計算された患部中心Ａからラン
ドマークＭｉまての距１ＪｉＲｉ（ｉ−１〜３）が表さ
れている。

（１ｂ）第３図（ｂ）に示すように、患者（３）のＸ線
画像を撮像し、テシタル化したＸ線画像の周辺歪補正を
行ったＸ−ＴＶ画像を画像デイスプレィ（２１）に表示
する。この時、Ｘ−ＴＶ画像には、患者（３）の患部を
除く骨等の輪郭、ビーム軸（１）の中心（○）（Ｘ−Ｔ
Ｖの撮像中心）およびＸ−Ｙ軸が含まれている。

（１ｃ）第３図（ａ）に示す参照画像上のランドマーク
Ｍｉに対応する位置に、タブレット（２５）を用いて、
第３図（ｂ）に示すように、ランドマークＮｉをＸ−Ｔ
Ｖ画像に付ける９第３図（ｂ）において、上述した画像
要素の他に、斜線て示した患部、推定患部中心Ｂ、およ
びラントマークＮｉか表されている。

（１ｄ）治療台（４）のχ−Ｙ軸方向の移動量を求める
。第３図（ｂ）に示すように、移動量はベクトル→Ｏ・
Ｂ（以下、座標α　β間のベクトルを→α・βと表わす
）て表される。

→Ａ・Ｍｉ＝Ｒｉ　　　　　　　　　　　・・・　■式
→Ｂ　　Ｎ１＝−→○　Ｂ＋→○　Ｎｉ　　　　■式■
式から →○、Ｂ−→ＯＮｉ−→Ｂ　Ｎｉ　　　　０式ここて、
−Ｂ−Ｎｉ−→Ａ　　Ｍｉであるから１、　→○・Ｂ−
→０・Ｎ１−Ｒｉ （なお、→○　Ｎｉは、第３図（ｂ）に示すＸ−Ｙ軸の
座標から求まる。） （１ｅ）治療台（４）のＺ軸回りの回転角（回転誤差）
θを求める。第４図において、第３図で表された画像要
素以外に、参照画像側ては真の患部中心Ａｔおよび真の
ランドマークＭｔ３、Ｘ−ＴＶ画像劃側は真の推定患部
中心Ｂｔおよび真のラントマークＮｔ３が表され、また
１、１．（１３）の撮像面からＸ線管（２）、真の患部
中心Ａ、ｔ（真の推定患部中心Ｂｔ）、および真のラン
ドマークＭｔ３（真のランドマークＮｔ３）までの高さ
Ｈ，Ｈ，およびＮ２も表されている。まず、ランドマー
クＮｉの座標により推定患部中心Ｂの真の患部中心Ｂｔ
を計算する。具体的には、真のランドマークＮｔｉ（ｉ
＝１〜３）から真の患部中心Ｂｔまでの真の距離Ｒｔｉ
（ｉ−１〜３）を求めればよい。

例えば、第４図に示すように、 （→Ｏ・Ｎ３−→Ｏ・Ｎｔ３）／→Ｏ・Ｎ３−Ｈ＋　／
　Ｈ・・　０式 ％式％） −Ｈ２／Ｈ・・・　０式 ■、０式の関係から →Ａｔ　　Ｍｔｉ（ｉ＝１〜３）と→Ｂｔ　Ｎｔｉの角
度差を平均し患部の回転角θを計算する。

（１ｆ）治療台（４）をχ軸およびＹ軸方向に移動量→
Ｏ−Ｂだけ平行移動させ、かつ治療台（４）を回転角θ
たけＺ軸回りに回転させることにより位１ヴ決めが達成
される。

実際には、治療台（４）の移動量→ＯＢはキャラクタデ
イスプレィ（２２）に表示され、技師の操作により治療
台（４）か移動される。

ｚ−Ｘ平面上での位置決めも上記と同様のステップで実
現できる。

（１８）第５図（ａ）、（ｂ）に示すように、参照画像
のラントマークＭｉに対応する位置に、Ｘ−ＴＶ画像に
ランドマークＮｉを付け、必要なＺ軸方向の移動量→Ｏ
・Ｂを求める。

（１ｈ）治療台（４）を２軸方向（上下方向）に、移動
量→ＯＢだけ、移動させることにより位置決めか達成さ
れる。

以上により、Ｘ−ＴＶ画像による位置決めが完了する。

微調整か必要な場合は、再度（１ａ）〜（１１１）のス
テップを繰り返す。最終確認は医師により判断される。

第６図は、この発明を実施する他の治療装置を示す構成
図である。第１図の治療装置と異なるところは、下記の
箇所である。第２の撮像手段が他のＸ　−ＣＴ　（１３
＾〉がら構成され、ヒーム軸（１）、、）。

に配置されている。また、Ｘ　−ＣＴ　（１８Δ）によ
って撮像されたＸ−ＣＴ断層画像が計算機（１９）に出
力される。

次に、この発明の他の実施例を第７図を参照しながら説
明する。第７図（ａ）と（ｂ）はＺ−Ｘ平面における参
照画像とＸ−ＣＴ断層画像を示す説明図である。

Ｘ−ＣＴ断層画像による位置決め方法を以下に述べる。

（２ａ）第７図（ａ）に示すように、参照画像（中心投
影画像に画像変換しない断層画像に、予めランドマーク
Ｍｉをタフレット（２５）によって付けておく。）を参
照画像デイスプレィ（２ｏ）に表示する。

第７図（ａ）において、斜線で示した患部、患部中心Ａ
、ランドマークＭｉおよび画像中心Ｏｒが表されている
。

（２ｂ）　　８７　図（ｂＨコ示すように、Ｘ　−ＣＴ
　（１３Ａ）により患部を含む複数枚の断層画像を撮像
し、画像デイスプレィ（２１）に表示する。第７図（ｂ
）において、斜線で示した患部、推定患部中心Ｂ、ラン
トマークＮｉ、画像中心（照射中心）○およびＺ−Ｙ軸
が表されている。

（２ｃ）　　Ｘ　−ＣＴ断層画像を順次画像デイスプレ
ィ（２１）に表示し、参照画像と一致するＸ−ＣＴ断層
画像を目視にて選択する。選択されたＸ−ＣＴ断層画像
の順番から患部のＸ軸方向の位置が決定される。

（２ｄ）該当χ−ＣＴ断層画像（スライス像）に、参照
画像のラントマークＭｉに対応する位置に、タフレット
（２５）によってラントマークＮｉを付けることにより
、Ｘ−ＴＶ画像の場合と同様の方法によって、Ｚ−Ｙ平
面ての患部中心Ｂか求まる。

（２ｅ）参照画像およびＸ−ＣＴ断層画像の画像中心Ｏ
ｒ、０をそれぞれ座標中心とし、ランドマークＭ１とＮ
ｉのヘクトル（偏移量）→Ｍｉ・Ｎ１（ｉ＝１〜３）の
平均値→Ｍ　Ｎを計算する。従って、治療台（４）のＺ
−Ｙ軸方向の移動量−→Ｏ・Ｂを求めることがてきる。

すなわち、移動量は、→○　Ｂ−→Ｏｒ　Ａ＋→Ｍ　Ｎ
　−０式（２ｆ）　　治療台（４）をＺ−Ｙ軸方向に、
移動量−＞ＯＢだ（ツ、移動させることにより位置決め
が達成される。

（２ｇ）　　さらに、治療台（４）をＸ軸方向に必要量
（手順（２ｃ）により決定される）移動させることによ
り位置決めか達成される。

以上により、Ｘ−ＣＴ断層画像による位置決めが完了す
る。ただし、この実施例の場合は、治療台（４）のＸ軸
方向の回転の制限がらＺ−Ｙ平面での位置合わせ時、回
転誤差は補正されない。

こうして、簡単に、自動的に、正確に位置決めかなされ
て、荷電粒子線によるがん治療が行なわれる。

Ｘ−ＴＶ画像を用いた位置決めにおいては、参照画像と
して中心投影画像が必要であるが、第１回目の治療計画
時の処理にて得たＸ−ＣＴ画像テータ（ランドマークＭ
ｉが付いている）を３１算機（１９）へ送信することに
より、第２回目以降そのＸ−ｃＴ画像データを参照画像
として使用ずれは、中心投影画像への変換処理は省略で
きる。

Ｘ−ＣＴ断層画像を用いた位置決めにおいては、参照画
像として、χ−ＣＴスキャノクラム画像を利用すると、
３次元的な断層画像が得られるのて、Ｘ−Ｙ平面の位置
合わせが効率よく行うことができる。但し、Ｘ−ＣＴス
キャノグラム画像は、Ｘ−ＣＴの口径差による画像歪対
策が必要となる場合かある。

また、上記実施例では、ラントマークの箇所を３個で説
明したが、何箇所でもよい。但し、位置合わせの精度を
高めるためには３箇所以上は必要である。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したとおり、患者の患部の位置が
明らかな上記患者の少なくとも一部が撮像された第１の
画像に基づいて上記患者の患部以外の第１の所定位置か
ら上記患部までの第１の距離を求めるステップ、治療用
ビームのビーム軸の位置が明らかな上記患者の少なくと
も一部が撮像された第２の画像に基づいて上記第１の所
定位置に対応する上記患者の第２の所定位置から上記ビ
ーム軸までの第２の距離を求めるステップ、ならびに−
上記第１の距離および上記第２の距離に基づいて上記患
者の患部に治療用ヒームか照射されるように上記患者を
移動するステップを備えたことにより、手間がかからず
、短時間で正確な位置決めができるという効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明か実施される治療装置を示す構成図、
第２図は第１図に示した治療装置の動作の流れを示す説
明図、第３図はＸ−Ｙ平面における参照画像とＸ−ＴＶ
画像を示す説明図、第４図はＸ−Ｙ平面の座標値と真の
座標値の関係を示す説明図、第５図はＺ−Ｙ平面におけ
る参照画像とＸ−ＴＶ画像を示す説明図、第６図はこの
発明が実施される他の治療装置を示す構成図、第７図は
Ｚ−Ｙ平面における参照画像とＸ−ＣＴ断層画像を示す
説明図、第８図は従来の治療装置を示す概念図、第９図
はＸ線で撮影したＸ線写真フィルノ＼を示す説明図であ
る。 一１９＝ 図において、（１）　　　ビーム軸、 （２）・・・　Ｘ線管、 く３）・・・　患者、 （４）−・−治療台、 （６）−・・　垂直照射装置、 （７）・・・　レンジシフタ、 （８）・　線量計、 （９）　・・・　コリメータ、 （１１）・・・　Ｘ−ＣＴ、 （１２）・・・　Ｘ線管制御器、 （１３）・・・　１．１．、 （１４）・・・　光学系、 （１５）　　・・・　オートアイリス、（１６）・・・
　ＴＶ右カメラ （１７）　　・・・　Ｃ，Ｃ，Ｕ、 （１９）・・・　計算機、 （２０）　　・・・　参照画像デイスプレィ、り２１）
　　・・・　画像ティスプレィ、（２２）・・・　キャ
ラクタデイスプレィ、（２５）・・・　タブレットであ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を、￥）３
１ （ａ） 参照画像 圀 （ｂ） Ｘ−丁■　画像 Ｐｌｆ）５ （ａ） 牟照画像 図 （ｂ） 、！５７１ （ａ） ２？ζ　　さワ　　（％　イ衆 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 患者の患部の位置が明らかな上記患者の少なくとも一部
   が撮像された第１の画像に基づいて上記患者の患部以外
   の第１の所定位置から上記患部までの第１の距離を求め
   るステップ、治療用ビームのビーム軸の位置が明らかな
   上記患者の少なくとも一部が撮像された第２の画像に基
   づいて上記第１の所定位置に対応する上記患者の第２の
   所定位置から上記ビーム軸までの第２の距離を求めるス
   テップ、ならびに上記第１の距離および上記第２の距離
   に基づいて上記患者の患部に治療用ビームが照射される
   ように上記患者を移動するステップを備えたことを特徴
   とする治療用ビームの位置決め方法。