JPWO2014068784A1 - 三次元画像撮影システム及び粒子線治療装置 - Google Patents

Abstract

本発明の三次元画像撮影システム(30)によれば、患者支持台(3)が設置された部屋の部屋構造物に配置され、患者(45)の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器(4)と、三次元映像データから、天板(1)又は部屋の床(9)を基準とする基準座標系に関連付けされた三次元映像(26)を生成するとともに、この三次元映像(26)を表示する三次元画像処理装置(6)とを備える。三次元画像処理装置(6)は、基準座標系と三次元映像データにおける患者(45)の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者(45)の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部(73)と、三次元映像(26)を表示する表示部(72)とを有し、表示部(72)は、異なるタイミングで撮影された２つの三次元映像(26)を表示する。

Description

本発明は、放射線治療装置を用いてＸ線、ガンマ線、粒子線等の放射線を患者の患部に照射してがん治療を行う際に、患者支持台の天板に載置された患者を撮影する三次元画像撮影システムに関するものである。

近年、がん治療を目的とした放射線治療装置では、陽子や重イオン等の粒子線を用いたがん治療装置（特に、粒子線治療装置と呼ばれる）の開発や建設が進められている。周知のとおり、粒子線を用いた粒子線治療はＸ線、ガンマ線等の従来の放射線治療に比べて、がん患部に集中的に照射することができ、すなわち、患部の形状に合わせてピンポイントで粒子線を照射することができ、正常細胞に影響を与えずに治療することが可能である。

粒子線治療では、粒子線をがんなどの患部に高精度に照射することが重要である。その為、患者は粒子線治療時には治療室（照射室）の患者支持台に対して位置がずれないように、固定具等を用いて固定される。がんなどの患部を放射線照射範囲に精度よく位置決めする為に、レーザポインタなどを利用した患者の粗据付けなどのセッティングを行い、次いで、Ｘ線画像やＣＴ（Computed Tomography）画像等を用いて患者の患部の精密な位置決めを行っている。

特許文献１には、三次元診断装置（ＣＴ装置）を用いて正確に位置決めし、位置決めされた状態を保持したまま、載置板（天板）を移動させて患部を粒子線治療装置のアイソセンタに高精度に位置決めする治療台システムが記載されている。特許文献１の治療台システムは、三次元診断装置（ＣＴ装置）のアイソセンタを粒子線治療装置の仮想アイソセンタとして、三次元診断装置の画像と位置決め用の基準画像とを一致させるように位置決めする。このように、画像を用いた位置決めを、画像照合位置決めと呼ぶことにする。この治療台システムは、仮想アイソセンタでの画像照合位置決め完了後に、患者支持台の移動機構により患者を載置した載置板（天板）を移動し、患部を粒子線治療装置のアイソセンタに位置決めしていた。

特許４６９５２３１号公報（図１）

特許文献１の治療台システムでは、三次元診断装置（ＣＴ装置）のアイソセンタにおいて患部が正確に画像照合位置決めされるものの、粒子線治療装置のアイソセンタに移動する際に患者が動いてしまう可能性があった。画像照合位置決め終了時から照射までの過程で意図せず患者体位の変動が生じ、これに気付かない場合に、意図しない線量（分布）で粒子線治療を行ってしまう可能性があった。これを解決するためには、Ｘ線源とＸ線受像機を備えたＸ線撮影装置を用いたＸ線撮影により、画像照合位置決め終了時と照射位置における照射直前において、撮影されたＸ線画像を比較して、患者体位の変動を伴う患部の変動を確認する方法が考えられる。しかし、Ｘ線撮影を用いる場合には、患者がＸ線被曝をしてしまう問題が生じる。

本発明は、画像照合位置決めを行った後から患者に放射線を照射するまでの照射前期間において、不要なＸ線被曝を受けることなく、患者の体位変動を確認できる三次元画像撮影システムを得ることを目的にする。

本発明に係る三次元画像撮影システムは、部屋構造物に配置され、Ｘ線を用いることなく天板及び患者の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器と、三次元映像データから、天板を基準とする天板座標系又は患者支持台が設置された部屋の床を基準とする部屋座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像を生成するとともに、この三次元映像を表示する三次元画像処理装置とを備える。この三次元画像処理装置は、基準座標系と三次元映像データにおける患者の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部と、三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像を表示する表示部とを有し、表示部は、異なるタイミングで撮影された２つの三次元映像を表示することを特徴とする。

本発明に係る三次元画像撮影システムは、Ｘ線を用いない三次元計測器で生成された三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像を異なるタイミングで撮影し、異なるタイミングで撮影された２つの三次元映像を表示するので、Ｘ線撮影によるＸ線被曝を受けることなく、画像照合位置決め完了後から照射前期間における患者の体位変動を確認できる。

本発明の実施の形態１による三次元画像撮影システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による三次元画像処理装置の構成を示す図である。 本発明による画像照合位置決めを説明する上面図である。 本発明による画像照合位置決めを説明する側面図である。 本発明による治療照射位置を示す図である。 本発明を適用する粒子線治療装置の概略構成図である。 図６の粒子線照射装置の構成を示す図である。 本発明によるＹＺ面における画像照合を説明する図である。 本発明によるＸＹ面における画像照合を説明する図である。 本発明の実施の形態１による三次元撮影像を示す図である。 図１０における基準画像撮影の際の患者を示す図である。 図１０における姿勢観察の際の患者を示す図である。 本発明の実施の形態１による他の三次元撮影像を示す図である。 図１３における基準画像撮影の際の患者を示す図である。 図１３における姿勢観察の際の患者を示す図である。 本発明による天板の位置基準を示す図である。 本発明による第２の天板を示す図である。 本発明による第３の天板を示す図である。 図１８の第３の天板の側面図である。 本発明による第４の天板を示す図である。 本発明による第５の天板を示す図である。 本発明の実施の形態２による三次元画像撮影システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２による三次元画像処理装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２による撮影領域を示す図である。 本発明の実施の形態２による三次元撮影像を示す図である。 本発明の実施の形態３による３Ｄカメラを示す図である。 本発明の実施の形態３による他の３Ｄカメラを示す図である。 本発明の実施の形態４による３Ｄカメラを示す図である。 本発明の実施の形態４による他の３Ｄカメラを示す図である。 本発明の実施の形態５による三次元画像撮影システムの要部を示す図である。 本発明の実施の形態５による三次元撮影像を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による三次元画像撮影システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１による三次元画像処理装置の構成を示す図である。図３は本発明による画像照合位置決めを説明する上面図であり、図４は本発明による画像照合位置決めを説明する側面図である。図５は、本発明による治療照射位置を示す図である。図６は本発明を適用する粒子線治療装置の概略構成図であり、図７は図６の粒子線照射装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態１による三次元画像撮影システム３０は、患者４５を載置する患者支持台３と、三次元計測器である３Ｄカメラ４と、三次元画像処理装置６とを備える。三次元画像処理装置６は、入力部７１と、表示部７２と、位置情報抽出部７３と、比較部７４と、記憶部７５とを備える。患者支持台３は、患者４５を載置する天板１と、天板１を移動し、患者４５の位置及び姿勢を変化させる駆動装置２とを備える。３Ｄカメラ４は、治療室の天井６９、床９、壁等の部屋構造物に支柱５により設置される。３Ｄカメラ４は、通信線８ａ、ＬＡＮ（Local Area Network）通信線７、通信線８ｂにより三次元画像処理装置６に接続される。３Ｄカメラ４により撮影された三次元画像データは、通信線８ａ、ＬＡＮ通信線７、通信線８ｂを介して三次元画像処理装置６に出力される。

本発明で使用する座標系を説明する。本発明では、治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系を用いる。治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系は、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）の国際的な標準規格ＩＥＣ ６１２１７に規定された治療室を基準とする座標系（Fixed reference system）及び天板を基準とする座標系（Table top coordinate system）か、これに準ずる座標系である。治療室を基準とする座標系は、放射線照射装置のアイソセンタＩｆを原点とし、鉛直上方を＋方向としたＺｆ、図１の患者４５の頭部方向を＋方向としたＹｆ、これらＺｆ、Ｙｆと右手系（right hand system）を成すＸｆで規定される。また、各Ｘｆ、Ｙｆ、Ｚｆの＋方向に対する時計回転方向の回転を、その方向を＋方向としてψｆ、φｆ、θｆが規定される。天板を基準とする座標系は、天板１の上面の中心点Ｉｔを例えば原点とし、天板１の上面に対して直行する軸の上方を＋方向としたＺｔ、患者支持台３の駆動装置２の各回転が０のときにおけるＹｆと平行する軸をＹｔ、患者支持台３の駆動装置２の各回転が０のときにおけるＸｆと平行する軸をＸｔ（図１１参照）で規定される。なお、治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系を、それぞれ適宜、治療室座標系及び天板座標系と呼ぶことにする。患者支持台３が設置された部屋の床９を基準とする治療室座標系と同様な座標系を部屋座標系と呼び、部屋座標系と天板座標系とを総括して基準座標系と呼ぶことにする。

実施の形態１では、治療室の床９に設置されたターンテーブル１０に患者支持台３が設置され、放射線照射装置（粒子線照射装置５８等）の下流側から治療室に放射線（荷電粒子ビーム３１等）が入射する照射ポート１１が、患者４５に横方向に配置された例で説明する。放射線治療を行う際に、患者４５は治療室の患者支持台３に対して位置がずれないように、固定具等（図示せず）を用いて固定される。レーザポインタなどを利用した患者の粗据付けなどのセッティングを行う。次にＸ線撮影装置を用いて、画像照合位置決めを行う。例えば、Ｘ線撮影装置は、図３及び図４に示すように、２つのＸ線源１２ａ、１２ｂと、２つのＸ線検出器１３ａ、１３ｂを備える。放射線照射装置の下流側から治療室に放射線を入射する照射ポート１１が、患者４５に横方向に配置されている。

Ｘ線撮影装置のモニタ画面に表示されたＸ線画像と位置決め用のＸ線基準画像とを一致させるように、駆動装置２を制御して画像照合位置決めを行う。画像照合方法の詳細は後述する。画像照合位置決めが終了した後に、Ｘ線撮影装置を取り外し、図５に示すようにターンテーブル１０を回転させ、患者４５を治療照射位置に移動させる。その後、患者４５の患部に放射線を照射する治療を行う。

放射線治療装置の例として、図６及び図７を用いて、粒子線治療装置５１及び粒子線照射装置５８を説明する。粒子線治療装置５１は、ビーム発生装置５２と、ビーム輸送系５９と、粒子線照射装置５８ａ、５８ｂとを備える。ビーム発生装置５２は、イオン源（図示せず）と、前段加速器５３と、荷電粒子加速器５４とを有する。粒子線照射装置５８ｂは回転ガントリ（図示せず）に設置される。粒子線照射装置５８ａは回転ガントリを有しない治療室に設置される。ビーム輸送系５９の役割は荷電粒子加速器５４と粒子線照射装置５８ａ、５８ｂの連絡にある。ビーム輸送系５９の一部は回転ガントリ（図示せず）に設置され、その部分には複数の偏向電磁石５５ａ、５５ｂ、５５ｃを有する。

イオン源で発生した陽子線等の粒子線である荷電粒子ビームは、前段加速器５３で加速され、入射装置４６から荷電粒子加速器５４に入射される。荷電粒子加速器５４は、例えばシンクロトロンである。荷電粒子ビームは、所定のエネルギーまで加速される。荷電粒子加速器５４の出射装置４７から出射された荷電粒子ビームは、ビーム輸送系５９を経て粒子線照射装置５８ａ、５８ｂに輸送される。粒子線照射装置５８ａ、５８ｂは荷電粒子ビームを患者４５の患部に照射する。粒子線照射装置の符号は、総括的に５８を用い、区別して説明する場合に５８ａ、５８ｂを用いる。

ビーム発生装置５２で発生され、所定のエネルギーまで加速された荷電粒子ビーム３１は、ビーム輸送系５９を経由し、粒子線照射装置５８へと導かれる。図７において、粒子線照射装置５８は、荷電粒子ビーム３１に垂直な方向であるＸ方向及びＹ方向に荷電粒子ビーム３１を走査するＸ方向走査電磁石３２及びＹ方向走査電磁石３３と、位置モニタ３４と、線量モニタ３５と、線量データ変換器３６と、ビームデータ処理装置４１と、走査電磁石電源３７と、粒子線照射装置５８を制御する照射管理装置３８とを備える。照射管理装置３８は、照射制御計算機３９と照射制御装置４０とを備える。線量データ変換器３６は、トリガ生成部４２と、スポットカウンタ４３と、スポット間カウンタ４４とを備える。なお、図７において荷電粒子ビーム３１の進行方向は−Ｚ方向である。

Ｘ方向走査電磁石３２は荷電粒子ビーム３１をＸ方向に走査する走査電磁石であり、Ｙ方向走査電磁石３３は荷電粒子ビーム３１をＹ方向に走査する走査電磁石である。位置モニタ３４は、Ｘ方向走査電磁石３２及びＹ方向走査電磁石３３で走査された荷電粒子ビーム３１が通過するビームにおける通過位置（重心位置）やサイズを演算するためのビーム情報を検出する。ビームデータ処理装置４１は、位置モニタ３４が検出した複数のアナログ信号からなるビーム情報に基づいて荷電粒子ビーム３１の通過位置（重心位置）やサイズを演算する。また、ビームデータ処理装置４１は、荷電粒子ビーム３１の位置異常やサイズ異常を示す異常検出信号を生成し、この異常検出信号を照射管理装置３８に出力する。

線量モニタ３５は、荷電粒子ビーム３１の線量を検出する。照射管理装置３８は、図示しない治療計画装置で作成された治療計画データに基づいて、患者４５の患部における荷電粒子ビーム３１の照射位置を制御し、線量モニタ３５で測定され、線量データ変換器３６でデジタルデータに変換された線量が目標線量に達すると荷電粒子ビーム３１を次の照射位置へ移動する。走査電磁石電源３７は、照射管理装置３８から出力されたＸ方向走査電磁石３２及びＹ方向走査電磁石３３への制御入力（指令）に基づいてＸ方向走査電磁石３２及びＹ方向走査電磁石３３の設定電流を変化させる。

ここでは、粒子線照射装置５８のスキャニング照射方式を、荷電粒子ビーム３１の照射位置を変えるときに荷電粒子ビーム３１を停止させないラスタースキャニング照射方式であり、スポットスキャニング照射方式のようにビーム照射位置がスポット位置間を次々と移動していく方式とする。スポットカウンタ４３は、荷電粒子ビーム３１のビーム照射位置が停留している間の照射線量を計測するものである。スポット間カウンタ４４は、荷電粒子ビーム３１のビーム照射位置が移動している間の照射線量を計測するものである。トリガ生成部４２は、ビーム照射位置における荷電粒子ビーム１の線量が目標照射線量に達した場合に、線量満了信号を生成するものである。

図８及び図９を用いて、画像照合方法について説明する。図８はＸｆ方向のＸｆ軸に垂直な平面であるＹＺ面における画像照合を説明する図であり、図９はＺｆ方向のＺｆ軸に垂直な平面であるＸＹ面における画像照合を説明する図である。図８のＸ線画像１４は、Ｘ線源１２ａ、Ｘ線検出器１３ａにより撮影されたＸ線画像である。図９のＸ線画像１６は、Ｘ線源１２ｂ、Ｘ線検出器１３ｂにより撮影されたＸ線画像である。Ｘ線基準画像１５は、例えば治療計画を作成する際に撮影されたＣＴ断面画像群から生成されたＹＺ面のＸ線基準画像である。Ｘ線基準画像１７は、例えば治療計画を作成する際に撮影されたＣＴ断面画像群から生成されたＸＹ面のＸ線基準画像である。

技師や医者等の作業者は、Ｘ線撮影装置のモニタ画面に表示されたＸ線画像１４、１６の患部領域１８と、Ｘ線基準画像１５、１７の患部領域１８とを一致させるように、駆動装置２を制御して画像照合位置決めを行う。実施の形態１の例では、画像照合位置決めを行う際の患者４５は、患者４５の体軸（図１におけるＹｆ方向の軸）に垂直な平面に平行な方向から放射線が照射されるコプラナー照射と同様な姿勢になっている。すなわち、図３に示した照射ポート１１から患者４５に放射線を照射すれば、患者４５はコプラナー照射が行われることになる。コプラナー照射と同様な姿勢となる患者の位置をコプラナー位置と呼ぶことにする。ＣＴ断面画像群は、患者４５の体軸に垂直な断面で撮影された断面画像の集合である。すなわち、ＣＴ断面画像群は、患者４５がコプラナー位置で撮影されたものである。

Ｘ線画像１４、１６は、患者４５がコプラナー位置で撮影されたものなので、実施の形態１の画像照合位置決めは、例えば患者４５をコプラナー位置で実行される。そして、図５に示すようにターンテーブル１０を回転させ、患者４５を治療照射位置に移動させて、患者４５の患部に放射線を照射する治療を行う。このような照射は、コプラナー照射でなく、患者４５の体軸に垂直な平面に対して交わる方向から放射線が照射されるノンコプラナー照射である。

次に実施の形態１の三次元画像撮影システム３０の動作を説明する。３Ｄカメラ４は、例えば光学ステレオカメラであり、被写体の各部を三次元の位置（座標）を計測でき、奥行きのある三次元映像を撮影することができる。三次元画像処理装置６は、３Ｄカメラ４から出力された三次元映像データ（図２に示したｄａｔａ）を入力部７１で取得し、表示部７２に三次元撮影像を出力する。三次元画像処理装置６は、位置情報抽出部７３にて、天板１を基準とする天板座標系（基準座標系）と患者４５の三次元位置情報の相関をとり、天板座標系に基づいた被写体である患者４５の位置情報を生成する、すなわち患者４５の座標を算出する。例えば、三次元撮影像における天板１の角の座標を起点にして患者４５の位置情報を生成する。天板１の角は、図１６に示すように天板座標系（基準座標系）の座標を算出する際の位置基準２９である。図１６は本発明による天板の位置基準を示す図である。なお、図１６では天板の符号を１ａとしたが、後述する他の天板と区別するためである。天板の符号は、総括的に１を用いる。天板座標系に基づいた患者４５の位置情報は、天板座標系位置情報（基準座標系位置情報）である。

表示部７２に表示された三次元撮影像は、上記患者４５の位置情報と関連付けされる。したがって、表示部７２に表示された三次元撮影像は、天板座標系に関連付けされており、三次元映像データと天板座標系位置情報とを統合した三次元撮影像になっている。また、三次元画像処理装置６は、入力部７１から入力された複数の三次元映像データを記憶部７５に保存する。三次元画像処理装置６は、比較部７４にて、指定された２つの三次元映像データ、すなわち異なるタイミングで撮影された２つ三次元映像データを比較し、比較結果を表示部７２に表示する。

図１０は、本発明の実施の形態１による三次元撮影像を示す図である。図１１は図１０における基準画像撮影の際の患者を示す図であり、図１２は図１０における姿勢観察の際の患者を示す図である。画像照合位置決めが終了した後に、３Ｄカメラ４により少なくとも天板１の位置基準２９及び患部周辺を含むように患者４５の三次元映像を撮影する。図１１に示した患者４５ａは、画像照合位置決めが終了した後の基準画像撮影の際の患者である。このときに撮影された三次元撮影像２６ａは、表示部７２に表示される。図１０は、１台の３Ｄカメラ４で患者４５の全体を撮影できず、患者４５の一部が表示された例である。なお、図１０では、天板１に天板輪郭が重ねて表示されており、天板１の全長が分かるようなサイズで患者４５の三次元撮影像が表示されている。なお、三次元撮影像の符号は、総括的に２６を用い、区別して説明する場合に２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆを用いる。

次に、ターンテーブル１０を回転させ、患者４５を治療照射位置に移動させた後に、３Ｄカメラ４により少なくとも天板１の位置基準２９及び患部周辺を含むように患者４５の三次元映像を撮影する。３Ｄカメラ４は天井６９等の部屋構造物に固定されているので、３Ｄカメラ４の高さや向きを変更しなければ基準画像撮影時と同じ撮影領域で患者４５は撮影される。図１２に示した患者４５ｂは、治療照射位置における観察画像撮影の際の患者である。このときに撮影された三次元撮影像２６ｂは、表示部７２に表示される。

比較部７４は、基準画像に対応する三次元映像データと、観察画像に対応する三次元映像データとを、天板座標系で比較し、比較結果を例えば図１０の三次元比較撮影像２７のように表示部７２に表示する。三次元比較撮影像２７は、観察画像である三次元撮影像２６ｂにおける基準画像である三次元撮影像２６ａからずれている部分（破線で示した患者４５ｂの頭部）を三次元撮影像２６ａに重ねて表示したものである。観察画像である三次元撮影像２６ｂにおける基準画像である三次元撮影像２６ａからずれている部分は、天板座標系（基準座標系）における基準画像に対応する三次元映像データと観察画像に対応する三次元映像データとの差である差分映像の例である。

また、観察画像は天板１が移動していない基準画像と異なるタイミングで撮影したものでも構わない。図１３は、本発明の実施の形態１による他の三次元撮影像を示す図である。図１４は図１３における基準画像撮影の際の患者を示す図であり、図１５は図１３における姿勢観察の際の患者を示す図である。画像照合位置決めが終了した後に、上記と同様に３Ｄカメラ４により患者４５の三次元映像を撮影する。図１４に示した患者４５ｃは、画像照合位置決めが終了した後の基準画像撮影の際の患者である。このときに撮影された三次元撮影像２６ｃは、表示部７２に表示される。次に、基準画像と異なるタイミングで患者４５の三次元映像を撮影する。図１５に示した患者４５ｄは、基準画像と異なるタイミングにおける観察画像撮影の際の患者である。このときに撮影された三次元撮影像２６ｄは、表示部７２に表示される。図１３は、図１０と同様に、１台の３Ｄカメラ４で患者４５の全体を撮影できず、患者４５の一部が表示された例である。図１３においても、天板１に天板輪郭が重ねて表示されており、天板１の全長が分かるようなサイズで患者４５の三次元撮影像が表示されている。

比較部７４は、基準画像に対応する三次元映像データと、観察画像に対応する三次元映像データとを、天板座標系で比較し、比較結果を例えば図１３の三次元比較撮影像２７のように表示部７２に表示する。三次元比較撮影像２７は、観察画像である三次元撮影像２６ｄにおける基準画像である三次元撮影像２６ｃからずれている部分（破線で示した患者４５ｄの頭部）を三次元撮影像２６ｃに重ねて表示したものである。

基準画像と異なるタイミングは、例えば患者４５を治療照射位置に移動させるまでの間に、時間が経過したときのタイミングである。この時点で許容できない患者４５の体位変動が確認できれば、ターンテーブル１０を回転させる前に、画像照合位置決めを再度行うことができる。ターンテーブル１０を回転させる前での再度の画像照合位置決めは、治療照射位置で許容できない患者４５の体位変動を確認して、コプラナー位置に戻して画像照合位置決めを再度行う場合に比べて、患者４５に放射線を照射するまでの時間を短縮することができる。なお、基準画像と異なるタイミングは、コプラナー照射を行う際の治療照射の直前でもよい。

実施の形態１の三次元画像撮影システム３０は、画像照合位置決めの終了後にＸ線撮影装置を用いることなく、患者４５の体位変動を確認できる。実施の形態１の三次元画像撮影システム３０を放射線治療装置に用いることで、画像照合位置決めを行った後から患者４５に放射線を照射するまでの照射前期間において、患者４５が不要なＸ線被曝を受けることを防ぐことができる。実施の形態１の三次元画像撮影システム３０を備えた放射線治療装置（粒子線治療装置５１等）は、画像照合位置決めを行った後から患者４５に放射線を照射するまでの照射前期間において、Ｘ線被曝を受けることなく、患者４５の体位変動を確認できるので、意図しない線量（分布）で放射線治療を行うことがなく、治療計画で計画された線量分布で放射線を照射することができる。また、ノンコプラナー照射といった患者支持台３のローテーション回転（Ｚｆ軸回転（アイソセントリック回転））や、背景技術で述べたＣＴ位置決め、前室位置決めのように大幅な天板１の移動が伴う様な場合も、患者４５の体位変動を確認できる。前室位置決めは、患者４５が治療を受ける治療室と異なる部屋で事前に画像照合位置決めを行い、天板１と患者４５の姿勢を保持した状態で天板１と患者４５を移動し、治療室の患者支持台３の駆動装置２に患者４５が載置された天板１を設置し、画像照合位置決めした際の位置姿勢情報に基づき駆動装置２を制御して、画像照合位置決めした際の位置姿勢を再現するものである。

上記では、比較部７４が、第１のタイミングで撮影された三次元映像データである第１の三次元映像データと、第１のタイミング以降のタイミングで撮影された三次元映像データである第２の三次元映像データとを天板座標系（基準座標系）で比較し、比較結果を表示部７２に表示する例を説明した。これに限らず、画像照合位置決め完了後から照射前期間における患者４５の体位変動を確認する他の方法を用いてもよい。三次元画像撮影システム３０は、表示部７２にて、異なるタイミングで撮影された２つの三次元撮影像（三次元映像）２６ａ、２６ｂを、天板座標系（基準座標系）における同一の座標が同一の位置となるように重ねて表示するようにしてもよい。この場合も、患者４５の体位変動を確認することができる。

天板１の位置基準２９は、図１６に示した天板１の角以外であってよい。天板１の位置基準２９は、天板１に設けられた位置基準体や位置基準マーク等であってもよい。図１７は、本発明による第２の天板を示す図である。天板１ｂには、外周部から延伸させた位置基準体１９ａが４つ設置されている。図１８は本発明による第３の天板を示す図であり、図１９は図１８の第３の天板の側面図である。天板１ｃには、上面部から延伸させた位置基準体１９ｂが４つ設置されている。図２０は、本発明による第４の天板を示す図である。天板１ｄには、角周辺部に位置基準マーク２０が４つ設置されている。図２１は、本発明による第５の天板を示す図である。天板１ｅには、上面部に複数の位置基準線２１が配置されている。天板１ｅの位置基準線２１は、長手方向に引かれた位置基準線２１と短手方向に引かれた位置基準線２１とがある。長手方向に引かれた位置基準線２１は、短手方向に引かれた位置基準線２１と交差している。

図１７〜図２１に示した位置基準体１９ａ、１９ｂや、位置基準マーク２０や、位置基準線２１を設けることで、天板１の角以外にも位置基準２９を使用することができるので、位置情報抽出部７３における位置情報をより正確に生成することができる。

以上のように実施の形態１の三次元画像撮影システム３０によれば、部屋構造物（天井６９等）に配置され、Ｘ線を用いることなく天板１及び患者４５の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器（３Ｄカメラ４）と、三次元映像データから、天板１を基準とする天板座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像（三次元撮影像２６）を生成するとともに、この三次元映像（三次元撮影像２６）を表示する三次元画像処理装置６とを備える。実施の形態１の三次元画像撮影システム３０によれば、三次元画像処理装置６は、基準座標系と三次元映像データにおける患者４５の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者４５の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部７３と、三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像（三次元撮影像２６）を表示する表示部７２とを有し、表示部７２は、異なるタイミングで撮影された２つの三次元映像（三次元撮影像２６）を表示することを特徴とするので、患者４５がＸ線撮影によるＸ線被曝を受けることなく、画像照合位置決め完了後から照射前期間における患者４５の体位変動を確認できる。

実施の形態１の粒子線治療装置５１によれば、荷電粒子ビーム３１を発生させ、加速器（荷電粒子加速器５４）により所定のエネルギーまで加速するビーム発生装置５２と、ビーム発生装置５２により加速された荷電粒子ビーム３１を輸送するビーム輸送系５９と、ビーム輸送系５９で輸送された荷電粒子ビーム３１を患者４５に照射する粒子線照射装置５８と、荷電粒子ビーム３１を照射する患者４５を撮影する三次元画像撮影システム３０とを備える。実施の形態１の粒子線治療装置５１に備えられた三次元画像撮影システム３０は、部屋構造物（天井６９等）に配置され、Ｘ線を用いることなく天板１及び患者４５の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器（３Ｄカメラ４）と、三次元映像データから、天板１を基準とする天板座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像（三次元撮影像２６）を生成するとともに、この三次元映像（三次元撮影像２６）を表示する三次元画像処理装置６とを備える。実施の形態１の粒子線治療装置５１によれば、三次元画像処理装置６は、基準座標系と三次元映像データにおける患者４５の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者４５の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部７３と、三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像（三次元撮影像２６）を表示する表示部７２とを有し、表示部７２は、異なるタイミングで撮影された２つの三次元映像（三次元撮影像２６）を表示することを特徴とするので、患者４５がＸ線撮影によるＸ線被曝を受けることなく、画像照合位置決め完了後から照射直前における患者４５の体位変動を確認でき、治療計画で計画された線量分布で放射線を照射することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では１つの３Ｄカメラ４で複数の撮影領域を撮影する場合や、複数の３Ｄカメラ４で複数の撮影領域を撮影する場合に、複数の撮影領域の撮影情報を統合して、患者４５の体位変動を確認できるようにした。図２２は本発明の実施の形態２による三次元画像撮影システムの概略構成を示す図であり、図２３は本発明の実施の形態２による三次元画像処理装置の構成を示す図である。図２４は本発明の実施の形態２による撮影領域を示す図である。

図２２に示す実施の形態２の三次元画像撮影システム３０は、２つの３Ｄカメラ４ａ、４ｂを備えている。３Ｄカメラ４ａは治療室の天井６９、床９、壁等の部屋構造物に支柱５ａにより設置され、３Ｄカメラ４ｂは部屋構造物に支柱５ｂにより設置される。３Ｄカメラ４ａは通信線８ａを介してＬＡＮ通信線７に接続され、３Ｄカメラ４ｂは通信線８ｃを介してＬＡＮ通信線７に接続される。実施の形態２の三次元画像処理装置６は、情報合成部７６が追加された点で実施の形態１の三次元画像処理装置６とは異なる。３Ｄカメラの符号は、総括的に４を用い、区別して説明する場合に４ａ、４ｂを用いる。支柱の符号は、総括的に５を用い、区別して説明する場合に５ａ、５ｂを用いる。

図２４に示すように、患者４５は、破線２３ａから頭部側の撮影領域２２ａ及び破線２３ａから足部側の撮影領域２２ｂの２つの撮影領域で撮影される。３Ｄカメラ４ａは撮影領域２２ａの被写体を撮影し、３Ｄカメラ４ｂは撮影領域２２ｂの被写体を撮影する。なお、３Ｄカメラ４ａ、４ｂが実際に撮影する領域は重なる部分があり、その重なる部分に後述する合成された三次元撮影像におけるデータ境界が存在する。図２４に示した破線２３ａは、そのデータ境界に相当するものである。天板１の角や、天板１に設けられた位置基準体１９ａ、１９ｂや、位置基準マーク２０や、位置基準線２１等を位置基準２９として、天板座標系に基づいた患者４５の位置情報が位置情報抽出部７３にて生成される。天板座標系に基づいた患者４５の位置情報に利用して、データ境界を設定することができる。

実施の形態２の三次元画像処理装置６の動作を説明する。三次元画像処理装置６は、３Ｄカメラ４ａ、４ｂから出力された三次元映像データ（図２３に示したｄａｔａ）を入力部７１で取得する。３Ｄカメラ４ａ、４ｂから出力された２つの三次元映像データは、同一のタイミングや実質的に同一のタイミングで撮影されたものである。機械的な誤差や患者の動作がほぼ同一とみなせる時間内における２つの三次元映像データは、実質的に同一のタイミングで撮影したものである。三次元画像処理装置６は、位置情報抽出部７３にて、各３Ｄカメラ４ａ、４ｂの三次元映像データに対して、天板１を基準とする天板座標系と患者４５の三次元位置情報の相関をとり、天板座標系に基づいた被写体である患者４５の位置情報を生成する。位置情報抽出部７３は、図１６に示した位置基準２９の座標を起点にして患者４５の位置情報を生成する。三次元画像処理装置６は、情報合成部７６にて、３Ｄカメラ４ａの三次元映像データと３Ｄカメラ４ｂの三次元映像データを合成した合成三次元映像データを生成し、表示部７２に合成された三次元撮影像（合成三次元映像）を出力する。

表示部７２に表示された三次元撮影像（合成三次元映像）は、合成三次元映像データに基づいており、天板座標系に関連付けされている。したがって、表示部７２に表示された三次元撮影像は、天板座標系に関連付けされており、合成三次元映像データと天板座標系位置情報とを統合した三次元撮影像になっている。また、三次元画像処理装置６は、入力部７１から入力された複数の三次元映像データ、及び合成三次元映像データを記憶部７５に保存する。三次元画像処理装置６は、比較部７４にて、指定された２つの三次元映像データ、すなわち異なるタイミングで撮影された２つ三次元映像データを比較し、比較結果を表示部７２に表示する。

図２５は、本発明の実施の形態２による三次元撮影像を示す図である。表示部７２に表示された三次元撮影像２６ｅは基準画像である。また、表示部７２に表示された三次元撮影像２６ｆは観察画像である。三次元撮影像２６ｅにおける患者４５ｅは、図１１の患者４５ａや図１４の患者４５ｃに相当する。三次元撮影像２６ｆにおける患者４５ｆは、図１２の患者４５ｂや図１５の患者４５ｄに相当する。比較部７４は、基準画像に対応する三次元映像データと、観察画像に対応する三次元映像データとを、天板座標系で比較し、比較結果を例えば図２５の三次元比較撮影像２７のように表示部７２に表示する。三次元比較撮影像２７は、観察画像である三次元撮影像２６ｆにおける基準画像である三次元撮影像２６ｅからずれている部分（破線で示した患者４５ｆの頭部）を三次元撮影像２６ｅに重ねて表示したものである。

上記で説明した例は、複数の撮影領域が存在する場合に、３Ｄカメラ４で撮影された位置基準２９を識別し、個別の撮影領域の撮影情報（三次元映像データ）より天板１を基準とする天板座標系の絶対位置を特定している。他の例として、事前に天板１を撮影して、天板１の位置基準２９を識別し、天板１の天板座標系の絶対位置を特定できるように、撮影位置を校正するようにしてもよい。

１つの３Ｄカメラ４で複数の撮影領域を撮影する場合は、３Ｄカメラ４が近接したタイミングで複数の撮影領域に分けて撮影する。数秒程度の時間内における２つの撮影領域の三次元映像データは、近接したタイミングで撮影したものである。患者４５がしっかりと固定できる治療部位では、１つの３Ｄカメラ４で複数の撮影領域を撮影する場合でも治療に影響を及ぼす患者の体位変動を確認できる。

実施の形態２の三次元画像撮影システム３０は、複数の撮影領域を撮影する場合に、複数の撮影領域の撮影情報を統合するので、１つの撮影領域でカバーできない場合でも必要な撮影領域の被写体を撮影することができる。１つの３Ｄカメラ４では、配置可能な位置に依存して死角を生じる場合も、複数の３Ｄカメラ４により、一方の３Ｄカメラ４の死角を他の３Ｄカメラ４で撮影することができるので、撮影領域を拡大することができる。複数の撮影領域が存在する場合であっても、ノンコプラナー照射といった患者支持台３のローテーション回転（Ｚｆ軸回転（アイソセントリック回転））や、ＣＴ位置決め、前室位置決めの様に大幅な天板１の移動が伴う様な場合も、患者４５の体位変動を確認できる。

実施の形態３．
図２６は、本発明の実施の形態３による３Ｄカメラを示す図である。実施の形態３による３Ｄカメラ４は、移動可能になっており、撮影時の位置と退避時の位置を変更することができる。図２６において実線で記載した３Ｄカメラ４ａ及び支柱５ａは撮影時の位置にある場合であり、図２６において破線で記載した３Ｄカメラ４ｃ及び支柱５ｃは退避時の位置にある場合である。３Ｄカメラ４の位置の変更は手動でもよいし、駆動装置等を用いて支柱５を移動させてもよい。

放射線治療の際に患部以外に漏えいする放射線がある。粒子線治療の際には、粒子線が照射ポート１１の窓等を通過したり、患者の体内を通過することで二次放射線が発生する。二次放射線や漏えい放射線は３Ｄカメラ４を損傷するので、３Ｄカメラ４はできるだけ二次放射線や漏えい放射線を浴びないようにすることが望ましい。

実施の形態３の三次元画像撮影システム３０は、３Ｄカメラ４を移動可能に部屋構造物（天井６９等）に設置したので、撮影時以外は３Ｄカメラ４を二次放射線等の放射線源から遠ざけることができる。実施の形態３の三次元画像撮影システム３０は、二次放射線等の放射線源から遠ざけることができるので、３Ｄカメラ４に備えられた放射線耐性の低い電子的部品の放射線損傷を低減または抑制することができ、電子部品の寿命を延長することができる。

図２７は、本発明の実施の形態３による他の３Ｄカメラを示す図である。図２７に示した３Ｄカメラ４は、部屋構造物（天井６９等）に着脱可能に設置されている。図２７において実線で記載した３Ｄカメラ４ａ及び支柱５ａは撮影時の位置にある場合であり、図２７において破線で記載した３Ｄカメラ４ｃ及び支柱５ｃは退避途中の位置にある場合である。３Ｄカメラ４の退避場所は、二次放射線等の放射線源から遠い治療室の隅や、放射線遮蔽箱の内部や、治療室の外部等に選べばよい。図２７の場合も、撮影時以外は３Ｄカメラ４を二次放射線等の放射線源から遠ざけることができ、図２６の場合と同様な効果が得られる。

上記では、３Ｄカメラ４を二次放射線等の放射線源から遠ざける観点で説明したが、部屋構造物（天井６９等）に移動可能に設置されたり、部屋構造物（天井６９等）に着脱可能に設置された３Ｄカメラ４を用いることで他の効果が得られる。撮影対象が広域であったり、撮影対象が移動する場合も、必要最低限の数の３Ｄカメラ４にて撮影ができる利点がある。本発明では、移動する天板１に載置された患者４５を撮影するので、撮影対象が広域かつ移動する例に該当する。必要最低限の数の３Ｄカメラ４を準備すればよいので、３Ｄカメラ４の数に応じたメンテナンスが少なくなり、用意する費用やメンテナンスの費用を少なくすることができる。

実施の形態４．
図２８は、本発明の実施の形態４による３Ｄカメラを示す図である。実施の形態４による３Ｄカメラ４は、二次放射線等の放射線源の方向に遮蔽体２４が移動可能に設けられている。図２８では、遮蔽体２４に接続された支持体２５を部屋構造物（天井６９等）に取付けた例を示した。図２８において実線で記載した遮蔽体２４ａ及び支持体２５ａは撮影時の位置にある場合であり、図２８において破線で記載した遮蔽体２４ｂ及び支持体２５ｂは放射線遮蔽時の位置にある場合である。遮蔽体２４の位置の変更は手動でもよいし、駆動装置等を用いて支持体２５を移動させてもよい。

実施の形態４の三次元画像撮影システム３０は、３Ｄカメラ４における二次放射線等の放射線源の方向に遮蔽体２４が移動可能に設けられたので、撮影時以外は３Ｄカメラ４に対する二次放射線や漏えい放射線を遮蔽することができる。実施の形態４の三次元画像撮影システム３０は、３Ｄカメラ４に対する二次放射線や漏えい放射線を遮蔽することができるので、３Ｄカメラ４に備えられた放射線耐性の低い電子的部品の放射線損傷を低減または抑制することができ、電子部品の寿命を延長することができる。

遮蔽体２４は、部屋構造物（天井６９等）以外に取付けてもよく、例えば図２９に示すように３Ｄカメラ４に支持体２５を介して取付けてもよい。図２９は、本発明の実施の形態４による他の３Ｄカメラを示す図である。図２９において実線で記載した遮蔽体２４ａ及び支持体２５ａは撮影時の位置にある場合であり、図２９において破線で記載した遮蔽体２４ｂ及び支持体２５ｂは放射線遮蔽時の位置にある場合である。遮蔽体２４の位置の変更は手動でもよいし、駆動装置等を用いて支持体２５を移動させてもよい。

実施の形態５．
図３０は、本発明の実施の形態５による三次元画像撮影システムの要部を示す図である。実施の形態５の三次元画像撮影システム３０は、実施の形態１や実施の形態２の三次元画像撮影システム３０とは、３Ｄカメラ４から出力された三次元映像データを治療室座標系（基準座標系）に基づいた被写体である患者４５の位置情報を生成する点で異なる。図３０に示すように、治療室の床９には部屋位置基準である位置基準マーク２８が設けられている。位置基準マーク２８は、構造物である位置基準体や、印刷されたマーク等である。なお、図３０では、位置基準マーク２８が治療室の床９に設けられた例を示したが、位置基準マーク２８は、治療室の床９に限らず、治療室の天井６９、床９、壁等の部屋構造物で不動の箇所における３Ｄカメラ４の撮影領域内の位置であって、位置基準マーク２８を撮影可能な位置に設けられていればよい。

実施の形態５の三次元画像撮影システム３０の動作を説明する。三次元画像処理装置６は、３Ｄカメラ４ａ、４ｂから出力された三次元映像データを入力部７１で取得する。入力部７１で取得した三次元映像データには、位置基準マーク２８及び位置基準マーク２０も撮影されている。三次元画像処理装置６は、位置情報抽出部７３にて、各３Ｄカメラ４ａ、４ｂの三次元映像データに対して、治療室を基準とする治療室座標系と患者４５の三次元位置情報の相関をとり、治療室座標系に基づいた被写体である患者４５の位置情報を生成する。治療室座標系に基づいた患者４５の位置情報は、治療室座標系位置情報（基準座標系位置情報）である。位置情報抽出部７３は、図３０に示した位置基準マーク２８の座標を起点にして患者４５の位置情報を生成する。三次元画像処理装置６は、情報合成部７６にて、３Ｄカメラ４ａの三次元映像データと３Ｄカメラ４ｂの三次元映像データを合成した合成三次元映像データを生成し、表示部７２に三次元撮影像を出力する。

表示部７２に表示された三次元撮影像は、合成三次元映像データに基づいており、治療室座標系に関連付けされている。したがって、表示部７２に表示された三次元撮影像は、治療室座標系に関連付けされており、三次元映像データと治療室座標系位置情報とを統合した三次元撮影像になっている。また、三次元画像処理装置６は、入力部７１から入力された複数の三次元映像データ、及び合成三次元映像データを記憶部７５に保存する。三次元画像処理装置６は、比較部７４にて指定された２つの三次元映像データ、すなわち異なるタイミングで撮影された２つ三次元映像データを比較し、比較結果を表示部７２に表示する。また、比較部７４は、異なるタイミングで撮影された２つの合成三次元映像データを比較してもよい。

図３１は、本発明の実施の形態５による三次元撮影像を示す図である。表示部７２に表示された三次元撮影像２６ｅは基準画像である。また、表示部７２に表示された三次元撮影像２６ｆは観察画像である。三次元撮影像２６ｅにおける患者４５ｅは、図１１の患者４５ａや図１４の患者４５ｃに相当する。三次元撮影像２６ｆにおける患者４５ｆは、図１２の患者４５ｂや図１５の患者４５ｄに相当する。比較部７４は、基準画像に対応する三次元映像データと、観察画像に対応する三次元映像データとを、治療室座標系で比較し、比較結果を例えば図３１の三次元比較撮影像２７のように表示部７２に表示する。三次元比較撮影像２７は、観察画像である三次元撮影像２６ｆにおける基準画像である三次元撮影像２６ｅからずれている部分（破線で示した患者４５ｆの頭部）を三次元撮影像２６ｅに重ねて表示したものである。

上記で説明した例は、複数の撮影領域が存在する場合に、３Ｄカメラ４で撮影された位置基準２９を識別し、個別の撮影領域の撮影情報（三次元映像データ）より治療室を基準とする治療室座標系の絶対位置を特定している。他の例として、事前に治療室の位置基準マーク２８が同時に映るように天板１を撮影して、治療室の位置基準マーク２８及び天板１の位置基準マーク２０を識別し、治療室座標系の絶対位置を特定できるように、撮影位置を校正するようにしてもよい。

実施の形態５の三次元画像撮影システム３０は、画像照合位置決めの終了後にＸ線撮影装置を用いることなく、治療室座標系での患者４５の体位変動を確認できる。実施の形態５の三次元画像撮影システム３０は、治療室座標系での患者４５の体位変動を確認できるので、放射線照射装置（粒子線照射装置５８等）の構成機器との相関も明確となることによって、患者位置決め状態をより正確に把握することができる。実施の形態５の三次元画像撮影システム３０を備えた放射線治療装置（粒子線治療装置５１等）は、実施の形態１や実施の形態２の三次元画像撮影システム３０を用いたものより、患者４５の体位変動が放射線照射装置（粒子線照射装置５８等）の構成機器と相関関係が明確になり、治療計画で計画された線量分布で放射線をさらに高精度に照射することができる。

なお、天板１に位置基準マーク２０が設けられた例で説明したが、図１６で説明した角を位置基準２９としてもよく、図１７、図１８、図２１で示した位置基準体１９ａ、１９ｂや位置基準線２１が設けられた天板でもよい。また、前室位置決めの場合は、画像照合位置決めを行う部屋に位置基準マーク２８を設け、治療室の位置基準マーク２８との相関を用いて、画像照合位置決めした際の位置姿勢情報に基づき駆動装置２を制御して、画像照合位置決めした際の位置姿勢を再現するができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…天板、３…患者支持台、４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ…３Ｄカメラ、６…三次元画像処理装置、９…床（部屋構造物）、１９ａ、１９ｂ…位置基準体、２０…位置基準マーク、２１…位置基準線、２２ａ、２２ｂ…撮影領域、２４、２４ａ、２４ｂ…遮蔽体、２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ…三次元撮影像（三次元映像）、２７…三次元比較撮影像（比較結果）、２８…位置基準マーク（部屋位置基準）、２９…位置基準、３０…三次元画像撮影システム、３１…荷電粒子ビーム、４５…患者、５２…ビーム発生装置、５４…荷電粒子加速器、５８、５８ａ、５８ｂ…粒子線照射装置、５９…ビーム輸送系、６９…天井（部屋構造物）、７２…表示部、７３…位置情報抽出部、７４…比較部、７６…情報合成部。

本発明に係る三次元画像撮影システムは、部屋構造物に配置され、Ｘ線を用いることなく天板及び患者の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器と、三次元映像データから、天板を基準とする天板座標系又は患者支持台が設置された部屋の床を基準とする部屋座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像を生成するとともに、この三次元映像を表示する三次元画像処理装置とを備える。この三次元画像処理装置は、基準座標系と三次元映像データにおける患者の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部と、三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像を表示する表示部とを有し、表示部は、天板に対して患者の患部領域が位置決めされた状態で撮影された三次元映像である基準画像と、この基準画像が撮影されたタイミングと異なるタイミングで撮影された三次元映像である観察画像とを表示することを特徴とする。

本発明に係る三次元画像撮影システムは、Ｘ線を用いない三次元計測器で生成された三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像を異なるタイミングで撮影し、異なるタイミングで撮影された三次元映像である基準画像及び観察画像を表示するので、Ｘ線撮影によるＸ線被曝を受けることなく、画像照合位置決め完了後から照射前期間における患者の体位変動を確認できる。

本発明で使用する座標系を説明する。本発明では、治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系を用いる。治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系は、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）の国際的な標準規格ＩＥＣ ６１２１７に規定された治療室を基準とする座標系（Fixed reference system）及び天板を基準とする座標系（Table top coordinate system）か、これに準ずる座標系である。治療室を基準とする座標系は、放射線照射装置のアイソセンタＩｆを原点とし、鉛直上方を＋方向としたＺｆ、図１の患者４５の頭部方向を＋方向としたＹｆ、これらＺｆ、Ｙｆと右手系（right hand system）を成すＸｆで規定される。また、各Ｘｆ、Ｙｆ
、Ｚｆの＋方向に対する時計回転方向の回転を、その方向を＋方向としてψｆ、φｆ、θｆが規定される。天板を基準とする座標系は、天板１の上面の中心点Ｉｔを例えば原点とし、天板１の上面に対して直交する軸の上方を＋方向としたＺｔ、患者支持台３の駆動装置２の各回転が０のときにおけるＹｆと平行する軸をＹｔ、患者支持台３の駆動装置２の各回転が０のときにおけるＸｆと平行する軸をＸｔ（図１１参照）で規定される。なお、治療室を基準とする座標系及び天板を基準とする座標系を、それぞれ適宜、治療室座標系及び天板座標系と呼ぶことにする。患者支持台３が設置された部屋の床９を基準とする治療室座標系と同様な座標系を部屋座標系と呼び、部屋座標系と天板座標系とを総括して基準座標系と呼ぶことにする。

ここでは、粒子線照射装置５８のスキャニング照射方式を、荷電粒子ビーム３１の照射位置を変えるときに荷電粒子ビーム３１を停止させないラスタースキャニング照射方式であり、スポットスキャニング照射方式のようにビーム照射位置がスポット位置間を次々と移動していく方式とする。スポットカウンタ４３は、荷電粒子ビーム３１のビーム照射位置が停留している間の照射線量を計測するものである。スポット間カウンタ４４は、荷電粒子ビーム３１のビーム照射位置が移動している間の照射線量を計測するものである。トリガ生成部４２は、ビーム照射位置における荷電粒子ビーム３１の線量が目標照射線量に達した場合に、線量満了信号を生成するものである。

本発明に係る三次元画像撮影システムは、部屋構造物に配置され、Ｘ線を用いることなく天板及び患者の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器と、三次元映像データから、天板を基準とする天板座標系又は患者支持台が設置された部屋の床を基準とする部屋座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像を生成するとともに、この三次元映像を表示する三次元画像処理装置とを備える。この三次元画像処理装置は、基準座標系と三次元映像データにおける患者の三次元位置情報との相関をとり、基準座標系に基づいた患者の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部と、三次元映像データと基準座標系位置情報とが統合された三次元映像を表示する表示部とを有し、表示部は、移動可能な天板に対して患者の患部領域が相対的に位置決めされた状態で撮影された三次元映像である基準画像と、患者が天板に載置されたままで天板及び患者が基準画像の撮影位置から移動された後のタイミングであって、基準画像が撮影されたタイミングと異なるタイミングで撮影された三次元映像である観察画像とを表示することを特徴とする。

Claims (15)

1. 患者支持台の天板に載置された患者を撮影する三次元画像撮影システムであって、
   前記患者支持台が設置された部屋の部屋構造物に配置され、Ｘ線を用いることなく前記天板及び前記患者の撮影を行って三次元映像データを生成する三次元計測器と、
   前記三次元映像データから、前記天板を基準とする天板座標系又は前記患者支持台が設置された部屋の床を基準とする部屋座標系である基準座標系に関連付けされた三次元映像を生成するとともに、この三次元映像を表示する三次元画像処理装置とを備え、
   前記三次元画像処理装置は、
   前記基準座標系と前記三次元映像データにおける前記患者の三次元位置情報との相関をとり、前記基準座標系に基づいた前記患者の基準座標系位置情報を生成する位置情報抽出部と、
   前記三次元映像データと前記基準座標系位置情報とが統合された前記三次元映像を表示する表示部とを有し、
   前記表示部は、異なるタイミングで撮影された２つの前記三次元映像を表示することを特徴とする三次元画像撮影システム。
2. 前記三次元画像処理装置は、
   前記三次元計測器により近接したタイミングで複数の撮影領域に分けて撮影された複数の前記三次元映像データを、前記位置情報抽出部で生成された前記基準座標系位置情報に基づいて合成して、合成三次元映像データを生成する情報合成部を有し、
   前記表示部は、前記合成三次元映像データと前記基準座標系位置情報とが統合された合成三次元映像を前記三次元映像として表示することを特徴とする請求項１記載の三次元画像撮影システム。
3. 前記三次元計測器を複数備え、
   前記三次元画像処理装置は、
   複数の前記三次元計測器により実質的に同一のタイミングで複数の撮影領域に分けて撮影された複数の前記三次元映像データを、前記位置情報抽出部で生成された前記基準座標系位置情報に基づいて合成して、合成三次元映像データを生成する情報合成部を有し、
   前記表示部は、前記合成三次元映像データと前記基準座標系位置情報とが統合された合成三次元映像を前記三次元映像として表示することを特徴とする請求項１記載の三次元画像撮影システム。
4. 前記表示部は、前記異なるタイミングで撮影された２つの前記三次元映像を、前記基準座標系における同一の座標が同一の位置となるように重ねて表示することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
5. 前記三次元画像処理装置は、
   第１のタイミングで撮影された前記三次元映像データ又は合成三次元映像データである第１の三次元映像データと、前記第１のタイミング以降のタイミングで撮影された前記三次元映像データ又は合成三次元映像データである第２の三次元映像データとを前記基準座標系で比較し、比較結果を前記表示部に表示する比較部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
6. 前記比較部は、前記基準座標系における前記第１の三次元映像データと前記第２の三次元映像データとの差である差分映像を、前記第１の三次元映像データに基づく前記三次元映像、又は前記第２の三次元映像データに基づく前記三次元映像に重ねて表示することを特徴とする請求項５記載の三次元画像撮影システム。
7. 前記基準座標系は前記天板座標系であり、
   前記位置情報抽出部は、前記天板における複数の位置基準の座標に基づいて前記基準座標系位置情報を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
8. 前記基準座標系は前記部屋座標系であり、
   前記位置情報抽出部は、前記部屋構造物の不動の箇所における前記三次元計測器の撮影領域に設けられた複数の部屋位置基準の座標、及び前記天板における複数の位置基準の座標に基づいて前記基準座標系位置情報を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
9. 前記位置基準は、前記天板に設けられた位置基準体であることを特徴とする請求項７または８に記載の三次元画像撮影システム。
10. 前記位置基準は、前記天板に設けられた位置基準マークであることを特徴とする請求項７または８に記載の三次元画像撮影システム。
11. 前記位置基準は、前記天板に設けられた位置基準線であることを特徴とする請求項７または８に記載の三次元画像撮影システム。
12. 前記三次元計測器は、前記部屋構造物に移動可能に設置されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
13. 前記三次元計測器は、前記部屋構造物に着脱可能に設置されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
14. 前記三次元計測器は、移動可能に設置された遮蔽体を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システム。
15. 荷電粒子ビームを発生させ、加速器により所定のエネルギーまで加速するビーム発生装置と、前記ビーム発生装置により加速された荷電粒子ビームを輸送するビーム輸送系と、前記ビーム輸送系で輸送された荷電粒子ビームを患者に照射する粒子線照射装置と、前記荷電粒子ビームを照射する前記患者を撮影する三次元画像撮影システムとを備え、
    前記三次元画像撮影システムは、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の三次元画像撮影システムであることを特徴とする粒子線治療装置。

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