TW201900236A - 粒子線治療裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之目的為縮短進行患部之定位的作業時間，以謀求粒子線治療之處理能力的提升。

本發明之粒子線治療裝置(51)係具備：X線攝影裝置對，係具有從正交之方向拍攝載置於治療台(65)之患者(45)的2個X線攝影裝置(62a、62b)；及電流指令產生系統(10)，係產生X方向掃描電磁鐵(32)及Y方向掃描電磁鐵(33)的電流指令(Io)。電流指令產生系統(10)係根據要修正位置偏移的移動量(Am)、及治療計劃所計劃之照射區域(70a)的座標(計劃照射點座標(Pp))，而產生要對於治療計劃所計劃之照射區域(70a)掃描帶電粒子射束(31)之X方向掃描電磁鐵(32)及Y方向掃描電磁鐵(33)的電流指令(Io)；其中，前述位置偏移為：成為患者(45)的治療計劃所計劃之照射區域(70a)之基準的基準圖像(Imr)與經由X線攝影裝置對所拍攝之對照圖像(Imc)的位置偏移。

Description

粒子線治療裝置

本發明係關於一種將粒子線照射於腫瘤等患部以進行治療的粒子線治療裝置。

近年來，在以癌症治療為目的的放射線治療裝置中，已進行一種使用質子或重離子(ion)等之粒子線的癌症治療裝置(尤其被稱為粒子線治療裝置)的開發或建置。粒子線治療係一種使用加速器等的機器而將質子或碳離子等的帶電粒子加速至數百兆電子伏特(volt)左右，藉由將射束(beam)狀的帶電粒子(粒子線)照射於患者而對於體內的腫瘤施加線量，以治療癌症的方法。一般而言，在將被加速器加速後的粒子線照射於物體(包含人體)時，在物體內的三次元線量分布，會有在某一點具有線量最大峰值(peak)的特性。此線量最大峰值稱為布拉格峰值(Bragg peak)。要進行粒子線照射的照射區域係藉由控制布拉格峰值的位置而由粒子線照射而形成。眾所週知，使用粒子線的粒子線治療，相較於X線、伽瑪(gamma)線等之習知的放射線治療，可集中照射於癌症患部，亦即，可配合患部的形狀而精準地照射粒子線，而可在不影響正常細胞下進 行治療。

在粒子線治療中，重要的是將粒子線高精確度地照射於癌症等的患部。因此，為使患者在粒子線治療時，位置相對於治療室(照射室)的驅動式治療台不會偏移，乃使用固定具等進行固定。為了要將癌症等的患部以良好精確度定位於放射線照射範圍，係進行二階段的定位。第一階段係進行利用雷射指示器(laser pointer)等之患者之粗略安設等的安置(setting)，且進行使之移動至治療計劃用CT(Computed Tomography，電腦斷層攝影)攝影時之治療台之位置的粗略定位。之後，作為第二階段，係使用從治療計劃用CT圖像所產生的屬於DRR(Digital Reconstructed Radiograph，數位重組影像)圖像等之基準圖像，以及利用X線TV裝置、CT裝置等的圖像診斷裝置而進行患者定位時所攝影的屬於DR(Digital Radiograph，數位影像)圖像之對照圖像，一邊確認骨頭及患部的位置，一邊使治療台位置平移及旋轉，以進行患者之患部的精密的定位。

在專利文獻1中已記載一種放射線治療系統，該放射線治療系統係於包圍支撐患者的床的旋轉裝置中，設置有X線攝影裝置、治療放射線裝置。專利文獻1的放射線治療系統係在使用身體表面的標記(marking)等而粗略地定位於床之後，根據錐形射束(cone-beam)CT圖像之標的(患部)與治療計劃時之圖像之標的的位置偏移量而移動床以進行患者之標的之精密的定位。此外，在專利 文獻2中，係記載有在支架(gantry)型的粒子線治療裝置中，根據從2個方向所拍攝的X線圖像而具體指定患者的患部位置，且移動治療台以進行患者患部之精密的定位。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2015-29793號公報(第0024至0036、0044段落、第1A圖、第2圖)

專利文獻2：國際公開WO2013/065139A1(第0023段落、第5圖)

在專利文獻1、2所揭示之患部的定位方法中，係進行圖像攝影而確認患部的目前位置(位置確認步驟)，且使治療台平移及旋轉而進行患部的對位(位置調整步驟)，於移動後再度進行位置確認步驟，重複複數次位置確認步驟及位置調整步驟直到患部的位置對準為止。因此，專利文獻1、2所揭示之患部的定位方法，由於每當微調患部的位置就要進行圖像攝影，而會有患者的X線曝露量增加的問題。再者，專利文獻1、2所揭示之患部的定位方法，由於重複微調作業而使得進行定位的作業時間增長，而有治療的處理能力(throughput)降低的問題。

本發明係用以解決上述問題者，其目的為提供一種可縮短進行患部之定位的作業時間，且可提升粒 子線治療之處理能力的粒子線治療裝置。

本發明之粒子線治療裝置係具備：射束產生裝置，係產生帶電粒子射束，且藉由加速器加速至預定的能量；射束輸送系統，係將經由射束產生裝置所加速的帶電粒子射束進行輸送；粒子線照射裝置，係將經由射束輸送系統所輸送的帶電粒子射束，藉由X方向掃描電磁鐵及Y方向掃描電磁鐵朝與帶電粒子射束之射束軸垂直的X方向及Y方向掃描而照射於患者；X線攝影裝置對，係具有從正交之方向拍攝載置於治療台之患者的2個X線攝影裝置；及電流指令產生系統，係產生X方向掃描電磁鐵及Y方向掃描電磁鐵的電流指令。電流指令產生系統係根據要修正位置偏移的移動量、及治療計劃所計劃之照射區域的座標，而產生要對於治療計劃所計劃之照射區域掃描帶電粒子射束之X方向掃描電磁鐵及Y方向掃描電磁鐵的電流指令；其中，前述位置偏移為：成為患者的治療計劃所計劃之照射區域之基準的基準圖像與經由X線攝影裝置對所拍攝之對照圖像的位置偏移。

本發明之粒子線治療裝置係具備根據要修正基準圖像與對照圖像之位置偏移的移動量及治療計劃所計劃之照射區域的座標，而產生要對於所計劃之照射區域掃描帶電粒子射束之電流指令的電流指令產生系統，因此可縮短進行患部之定位的作業時間，可提升粒子線治療的 處理能力。

1‧‧‧定位電腦

2‧‧‧對照圖像輸入部

3‧‧‧基準圖像輸入部

4‧‧‧移動量計算部

5‧‧‧照射點座標產生部(照射執行座標產生部)

6‧‧‧移動量輸出部

7‧‧‧照射點座標輸出部

8‧‧‧操作輸入部

9‧‧‧顯示部

10‧‧‧電流指令產生系統

11‧‧‧計劃照射點座標輸入部

12‧‧‧移動量輸入部

13‧‧‧座標轉換部

14a、14b‧‧‧基準圖像

15a、15b、15c、15d‧‧‧對照圖像

20‧‧‧治療控制電腦

21‧‧‧照射點座標輸入部

22‧‧‧電流指令產生部

23‧‧‧電流指令輸出部

24‧‧‧輸入器

25‧‧‧顯示裝置

30‧‧‧治療計劃裝置

31‧‧‧帶電粒子射束

32‧‧‧X方向掃描電磁鐵

33‧‧‧Y方向掃描電磁鐵

34‧‧‧位置監視器

35‧‧‧線量監視器

36‧‧‧線量資料轉換器

37‧‧‧掃描電磁鐵電源

38‧‧‧治療管理裝置

40‧‧‧治療控制裝置

41‧‧‧射束資料處理裝置

42‧‧‧觸發產生部

43‧‧‧照射點計數器

44‧‧‧照射點間計數器

45‧‧‧患者

46‧‧‧入射裝置

47‧‧‧出射裝置

51‧‧‧粒子線治療裝置

52‧‧‧射束產生裝置

53‧‧‧前段加速器

54‧‧‧帶電粒子加速器(加速器)

55a、55b、55c‧‧‧偏向電磁鐵

58、58a、58b‧‧‧粒子線照射裝置

59‧‧‧射束輸送系統

61‧‧‧照射端口

61a、61b‧‧‧照射端口

62a、62b‧‧‧X線攝影裝置

63a、63b‧‧‧X線管

64a‧‧‧X線檢測器

65‧‧‧治療台

66‧‧‧頂板

67‧‧‧驅動裝置

68‧‧‧旋轉台

69‧‧‧旋轉台中心

70a、70b‧‧‧照射區域

71‧‧‧照射點

72a、72b‧‧‧照射路徑

73、74‧‧‧移動方向

75、76‧‧‧對位畫面

77a、77b、77c、77d、77e、77f、77g、77h、77i、77j、77k‧‧‧操作按鍵

78a、78b、78c、78d‧‧‧數值顯示

79‧‧‧移動量顯示

80‧‧‧地面

81‧‧‧天花板

82‧‧‧旋轉支架

83‧‧‧旋轉框架

84‧‧‧輥輪

85a、85b‧‧‧X線放射軸

98‧‧‧處理器

99‧‧‧記憶體

Am‧‧‧移動量

Aop‧‧‧操作量

CT‧‧‧治療計劃用

if‧‧‧等中心

Io‧‧‧電流指令

Imc‧‧‧對照圖像

Imr‧‧‧基準圖像

P0‧‧‧初始位置

P1‧‧‧治療位置

P3‧‧‧對照圖像位置

Pi‧‧‧照射點座標(修正座標)

Pp‧‧‧計劃照射點座標

第1圖係顯示本發明之實施形態1之粒子線治療裝置之電流指令產生系統之構成的圖。

第2圖係顯示第1圖之照射點座標產生部之構成的圖。

第3圖係本發明之實施形態1之粒子線治療裝置的概略構成圖。

第4圖係顯示第3圖之粒子線照射裝置之構成的圖。

第5圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之配置的圖。

第6圖係顯示從第5圖之上側觀看時之X線攝影裝置之配置的圖。

第7圖係顯示從第5圖之右側觀看時之X線攝影裝置之配置的圖。

第8圖係說明本發明之實施形態1之治療台之參數的圖。

第9圖係說明習知之照射方法的圖。

第10圖係說明本發明之實施形態1之照射方法的圖。

第11圖係顯示本發明之實施形態1之定位作業的流程圖。

第12圖係顯示第11圖之步驟S004之詳細內容的流程圖。

第13圖係顯示實現第1圖之定位電腦及治療控制電腦之功能方塊之硬體構成的圖。

第14圖係顯示第1圖之定位電腦之對位畫面的圖。

第15圖係顯示第1圖之定位電腦之對位畫面的圖。

第16圖係顯示本發明之實施形態1之另一治療台的圖。

第17圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之另一配置的圖。

第18圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之又另一配置的圖。

(實施形態1)

第1圖係顯示本發明之實施形態1之粒子線治療裝置之電流指令產生系統之構成的圖，第2圖係顯示第1圖之照射點座標產生部之構成的圖。第3圖係本發明之實施形態1之粒子線治療裝置的概略構成圖，第4圖係顯示第3圖之粒子線照射裝置之構成的圖。第5圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之配置的圖，第6圖係顯示從第5圖之上側觀看時之X線攝影裝置之配置的圖，第7圖係顯示從第5圖之右側觀看時之X線攝影裝置之配置的圖。第8圖係說明本發明之實施形態1之治療台之參數的圖。第9圖係說明習知之照射方法的圖，第10圖係說明本發明之實施形態1之照射方法的圖。

首先，使用第8圖、第9圖、第10圖來說明習知之患者定位及照射方法，以及與本發明之實施形態1之患者定位及照射方法的不同。在本發明中，係使用以治療室為基準的座標系統。以治療室為基準的座標系統，係以依IEC(International Electrotechnical Commission，國際電機工業委員會)之國際標準規格IEC 61217所規定的治療室為基準的座標系統(Fixed reference system)，或以此為準的座標系統。在第8圖中，係顯示患者45被固定在具備有頂板66與驅動頂板66之驅動裝置67的治療台65，而治療台65被設置於旋轉台(turn table)68的狀態。Z軸係被設定成通過旋轉台68之旋轉台中心69與粒子線治療裝置之等中心(isocenter)If的方向。以治療室為基準的座標系統，係以粒子線治療裝置的等中心If為原點，且以將垂直上方設為+方向的Z、第8圖之患者45的頭部方向設為+方向的Y、及與此等Z、Y構成右手系統(right hand system)的X來規定。此外，將相對於各X、Y、Z之+方向之順時針旋轉方向的旋轉，以其方向為+方向而規定ψ、、θ。等中心If係照射帶電粒子射束(粒子線)時的基準。等中心If係粒子線照射裝置58搭載於旋轉支架82(參照第18圖)時支架旋轉軸與帶電粒子射束31(參照第4圖)之射束軸的交叉點，為照射目標的基準。此外，當粒子線照射裝置58未搭載於旋轉支架82時，等中心If係在射束軸上，且為被決定在治療台65之可調整範圍內之照射目標的基準。

習知之患者定位及照射方法，係如第9圖 的移動方向73，一邊將固定於治療台65之患者之定位前的照射區域70b，以配合治療計劃所計劃之照射區域70a之方式平移及旋轉，一邊移動治療台65的頂板66。當患者45的照射區域70b對準所計劃的照射區域70a之後，沿著治療計劃所計劃的照射路徑72a而將帶電粒子射束照射於照射點71的位置。頂板66之平移方向的移動，係X方向、Y方向的移動。頂板66之旋轉方向的移動，係ψ方向、方向、θ方向的移動。

相對於此，實施形態1的患者定位及照射方法，首先係計算將固定於治療台65之頂板66的患者45移動至治療位置後之定位前之患者的照射區域70b、與治療計劃所計劃之照射區域70a的位置偏移量。此位置偏移量係以照射區域70a為基準。之後，對於將所計劃之照射區域70a之照射點(spot)71的各者，如移動方向74所示往患者45的照射區域70b移動後的位置，照射帶電粒子射束。另外，在第10圖中，係省略了照射點71。在此，治療位置係治療計劃中所指定之治療台65的位置或在演練(rehearsal)中所決定之治療台65的位置。實施形態1的患者定位及照射方法係根據電流指令掃描帶電粒子射束31而進行照射，該電流指令係將對於掃描電磁鐵電源37下達所計劃的電流指令，轉換相應於以照射區域70a為基準的位置偏移量之程度而得者，其中掃描電磁鐵電源37係激磁用以掃描帶電粒子射束31之X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33。由於位置偏移量係使用於照射區域的移 動，因此亦可稱為移動量。另外，粒子線治療裝置通常無法將帶電粒子射束31朝方向、ψ方向掃描，Z軸的調整亦會變得複雜，因此方向、ψ方向、Z方向的位置偏移係以驅動治療台65的驅動裝置67之方式而調整。如此，藉由對於移動至患者45之照射區域70b的位置照射帶電粒子射束31，就不需要將固定於治療台65的患者45從治療位置進行X方向、Y方向、θ方向之詳細的定位的移動，藉由沿著治療計劃所計劃之照射路徑72a經轉換後的照射路徑72b而將帶電粒子射束31照射於照射點71的位置，即可在患者重現治療計劃所計劃的照射區域70a。

茲詳細說明實施形態1的患者定位及照射方法。實施形態1的粒子線治療裝置51係具備：射束產生裝置52；射束輸送系統59；粒子線照射裝置58a、58b；治療台65，係載置患者45(參照第5圖)；X線攝影裝置對，係具有從正交的方向拍攝患者45的2個X線攝影裝置62a、62b(參照第5圖)；及電流指令產生系統10(參照第1圖)。電流指令產生系統10係具備定位電腦1與治療控制電腦20。射束產生裝置52係具有離子源(未圖示)、前段加速器53及帶電粒子加速器54。粒子線照射裝置58b係設置於旋轉支架(參照第18圖)。粒子線照射裝置58a係設置於不具有旋轉支架的治療室。射束輸送系統59的作用係在於帶電粒子加速器54與粒子線照射裝置58a、58b的聯繫。射束輸送系統59的一部分係設置於旋轉支架，在該部分係具有複數個偏向電磁鐵55a、55b、55c。

在離子源所產生之質子線等的粒子線，亦即帶電粒子射束31係在前段加速器53被加速，且從入射裝置46被射入於帶電粒子加速器54。帶電粒子加速器54係例如為同步加速器(synchrotron)。帶電粒子射束31係被加速至預定的能量。從帶電粒子加速器54之出射裝置47所射出的帶電粒子射束31，係經由射束輸送系統59而被輸送至粒子線照射裝置58a、58b。粒子線照射裝置58a、58b係將帶電粒子射束31照射於患者45的患部。粒子線照射裝置的符號係概括性地使用58，當要區別進行說明時，使用58a、58b。

在射束產生裝置52產生，且被加速至預定能量的帶電粒子射束31，係經由射束輸送系統59而被導入至粒子線照射裝置58。在第4圖中，粒子線照射裝置58係具備：X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33，係朝屬於垂直於帶電粒子射束31之方向之X方向及Y方向掃描帶電粒子射束31；位置監視器(monitor)34；線量監視器35；線量資料轉換器36；射束資料處理裝置41；掃描電磁鐵電源37；及控制粒子線照射裝置58的治療管理裝置38。治療管理裝置38係具備治療控制電腦20及治療控制裝置40。線量資料轉換器36係具備觸發產生部42、照射點計數器(spot counter)43及照射點間計數器44。在第4圖中，帶電粒子射束31的行進方向係-Z方向。治療管理裝置38的治療控制電腦20，係與電流指令產生系統10的治療控制電腦20相同。

X方向掃描電磁鐵32係將帶電粒子射束31朝X方向掃描的掃描電磁鐵，Y方向掃描電磁鐵33係將帶電粒子射束31朝Y方向掃描的掃描電磁鐵。位置監視器34係檢測用以運算經X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33掃描後的帶電粒子射束31所通過之射束中的通過位置(重心位置)或尺寸(size)的射束資訊。射束資料處理裝置41係根據由位置監視器34所檢測出的複數個類比(analog)信號所構成的射束資訊而運算帶電粒子射束31的通過位置(重心位置)或尺寸。此外，射束資料處理裝置41係產生顯示帶電粒子射束31之位置異常或尺寸異常的異常檢測信號，且將此異常檢測信號輸出至治療管理裝置38。

線量監視器35係檢測帶電粒子射束31的線量。治療管理裝置38係根據由治療計劃裝置30(參照第1圖)所作成的治療計劃資料及經由定位電腦1所產生的照射點座標Pi，而控制患者45之患部中之帶電粒子射束31的照射位置，且藉由線量監視器35來測量，而當經由線量資料轉換器36轉換為數位資料(digital data)後的線量達到目標線量時，將帶電粒子射束31移動至下一個照射位置。掃描電磁鐵電源37係根據對於從治療管理裝置38所輸出之X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的屬於控制輸入之控制指令(電流指令Io)，而使X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的設定電流(激磁電流)變化。

在此，係將粒子線照射裝置58的掃描照射 方式，設為當要變更帶電粒子射束31的照射位置時不使帶電粒子射束31停止的光柵(raster)掃描照射方式，且如照射點掃描(spot scanning)照射方式般使射束照射位置逐漸移動於照射點位置間的方式。照射點計數器43係測量帶電粒子射束31之射束照射位置停留期間的照射線量者。照射點間計數器44係測量帶電粒子射束31之射束照射位置移動期間的照射線量者。觸發(trigger)產生部42係當射束照射位置中之帶電粒子射束31的線量達到目標照射線量時，產生線量達標信號者。

拍攝患者45之患部的X線攝影裝置62a、62b係配置成彼此正交的位置。X線攝影裝置62a係具備放射X線的X線管63a與檢測X線的X線檢測器64a。第5圖所示的照射端口(port)61a、61b係配置於治療室之2個粒子線照射裝置58的前端部分。在第5圖中，係顯示配置有2個照射端口(port)61a、61b，治療台65設置於旋轉台68之治療室之例。X線管63a係配置於照射端口61a的內部，X線管63b係配置於照射端口61b的內部。在藉由X線攝影裝置62a、62b拍攝X線圖像時，係在不會被X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33掃描之帶電粒子射束31所通過的射束軸上配置有X線攝影裝置62a、62b。在拍攝X線圖像時，係以X線攝影裝置62a之X線管63a所放射之X線的X線放射軸85a與X線攝影裝置62b之X線管63b所放射之X線的X線放射軸85b彼此正交之方式配置。如同照射帶電粒子射束31時般，當不進行 X線圖像之攝影的情形下，X線攝影裝置62a、62b係退避至不會照射到帶電粒子射束31的位置。

茲說明電流指令產生系統10。電流指令產生系統10係根據基準圖像Imr與對照圖像Imc，而產生將掃描帶電粒子射束31之X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的掃描電磁鐵電源37予以激磁的電流指令Io，該基準圖像Imr係成為在治療計劃裝置30所作成之對位基準的X線圖像，或成為在演練(rehearsal)中所拍攝之對位基準的X線圖像，而該對照圖像Imc係為了進行對位所拍攝之目前之患者位置的X線圖像。成為在治療計劃裝置30所作成之對位基準的X線圖像，係例如從治療計劃用CT圖像所產生的DRR圖像。定位電腦1係具備：對照圖像輸入部2，係輸入對照圖像Imc；基準圖像輸入部3，係輸入基準圖像Imr；移動量計算部4，係根據對照圖像Imc及基準圖像Imr而計算照射區域(照射領域)的移動量Am，亦即照射點71的移動量Am；照射點座標產生部5，係產生經將治療計劃裝置30所產生之治療計劃之計劃照射點座標Pp修正達移動量Am而得的照射點座標Pi；移動量輸出部6，係將移動量Am輸出至治療台65；照射點座標輸出部7，係將照射點座標Pi輸出至治療控制電腦20；鍵盤(keyboard)、滑鼠(mouse)等的輸入器24；操作輸入部8，係輸入經由輸入器24的操作信號；顯示裝置25；及顯示部9，係將對位畫面等顯示於顯示裝置25。治療控制電腦20係具備：照射點座標輸入部21，係輸入照射點 座標Pi；電流指令產生部22，係從照射點座標Pi產生電流指令Io；及電流指令輸出部23，係將電流指令Io輸出至掃描電磁鐵電源37。另外，治療控制電腦20雖與定位電腦1同樣地亦具備有輸入器24、顯示裝置25，但在第1圖中僅顯示了主要部分。

照射點座標產生部5係具備：計劃照射點座標輸入部11，係輸入計劃照射點座標Pp；移動量輸入部12，係輸入移動量Am；及座標轉換部13，係修正計劃照射點座標Pp達移動量Am並轉換為照射點座標Pi。照射點座標產生部5係產生屬於執行帶電粒子射束31之照射的座標之被修正後的照射點座標Pi，亦即修正座標，因此亦可稱為照射執行座標產生部。定位電腦1及治療控制電腦20之各者，係具備第13圖所示的處理器(processor)98、及記憶體(memory)99。第13圖係顯示實現第1圖之定位電腦及治療控制電腦之功能方塊的硬體構成的圖。定位電腦1及治療控制電腦20的各功能方塊，係藉由處理器98、記憶體99而實現功能。定位電腦1的對照圖像輸入部2、基準圖像輸入部3、移動量計算部4、照射點座標產生部5、移動量輸出部6、照射點座標輸出部7、操作輸入部8、顯示部9、計劃照射點座標輸入部11、移動量輸入部12、座標轉換部13，係藉由由搭載於定位電腦1的處理器98執行記憶於記憶體99的程式而實現。同樣地，治療控制電腦20的照射點座標輸入部21、電流指令產生部22、電流指令輸出部23，係藉由由搭載於治療控制電腦20的處理器 98執行記憶於記憶體99的程式而實現。另外，亦可由複數個處理器98及複數個記憶體99協同作業而執行上述功能。

茲說明電流指令產生系統10的動作。第11圖係顯示本發明之實施形態1之定位作業的流程圖，第12圖係顯示第11圖之步驟S004之詳細內容的流程圖。第14圖及第15圖係顯示第1圖之定位計算機之對位畫面的圖。在步驟S001中，使治療台65移動至初始位置P0(初始位置配置步驟)。初始位置P0係以易於使患者45載置於治療台65之方式被規定作為裝置的位置。當治療台65搭載於旋轉台68時，θ方向係被旋轉台68所控制，而X方向、Y方向、Z方向、ψ方向、方向的5個方向，係被驅動裝置67所控制。如第16圖所示，當治療台65設置於無旋轉台68的地面80時，驅動裝置67係控制X方向、Y方向、Z方向、ψ方向、方向、θ方向的6個方向。第16圖係顯示本發明之實施形態1之另一治療台的圖。頂板66的位置及患者45之患部的位置，係被治療台65的6個參數所定義。初始位置P0係使用6個參數而標記為(x0、y0、z0、ψ 0、 0、θ 0)。ψ 0、 0、θ 0係分別為0。z0係以易於將患者45載置於治療台65之頂板66之方式盡量接近治療室之地面或旋轉台68之位置的座標。x0、y0係患者45不易於接觸照射端口61a、61b的位置，亦即退避位置的座標。

在步驟S002中，係將患者45載置固定於 治療台65(患者固定步驟)。更具體而言，係以固定部將患者45固定於治療台65的頂板66。在步驟S003中，使治療台65移動至治療位置P1(治療位置配置步驟)。治療位置P1係經治療計劃所指定的治療台位置或經演練所決定的治療台位置。治療位置P1係使用6個參數而標記為(x1、y1、z1、ψ 1、 1、θ 1)。在步驟S004中，移動量計算部4係計算移動量Am(移動量計算步驟)。移動量計算步驟的詳細內容係以第12圖的流程圖來說明。在步驟S005中，照射點座標產生部5係根據移動量Am及計劃照射點座標Pp而產生照射點座標Pi(照射點座標產生步驟)。

經由照射點座標產生部5所產生的照射點座標Pi，係藉由照射點座標輸出部7而輸出至治療控制電腦20。治療控制電腦20的照射點座標輸入部21，係輸入照射點座標Pi，且將照射點座標Pi輸出至電流指令產生部22。電流指令產生部22係使用習知方法的轉換方式而將照射點座標Pi轉換為電流指令Io。習知方法的轉換方式係已被確立，故使用任一種轉換方式均可。電流指令輸出部23係將電流指令Io輸出於掃描電磁鐵電源37。如前所述，掃描電磁鐵電源37係根據控制指令(電流指令Io)而使X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的設定電流(激磁電流)變化，且以形成根據電流指令Io而得的照射區域之方式照射帶電粒子射束31，其中該控制指令係對於從治療管理裝置38所輸出之對於X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的控制輸入。

由於實施形態1的粒子線治療裝置51係具備電流指令產生系統10，因此可根據沿著形成於治療計劃所計劃之照射區域70a的照射路徑72a而得之複數個照射點71的計劃照射點座標Pp與移動量Am而產生照射點座標Pi，且沿著照射路徑72b而將帶電粒子射束31照射於該照射點座標Pi的位置。實施形態1的粒子線治療裝置51，不需將固定於治療台65的患者45，從治療位置P1進行X方向、Y方向、θ方向之詳細之定位的移動，藉由沿著治療計劃所計劃之照射路徑72a經轉換後的照射路徑72b而將帶電粒子射束31照射於照射點71的位置，可在患者重現治療計劃所計劃的照射區域70a。

茲使用第12圖來說明移動量計算步驟。在步驟S011中，定位電腦1係讀取基準圖像Imr，且將基準圖像Imr顯示於顯示裝置25的對位畫面75(基準圖像顯示步驟)。更具體而言，係由基準圖像輸入部3輸入基準圖像Imr，且透過顯示部9而將基準圖像Imr顯示於顯示裝置25的對位畫面75。在步驟S012中，使用X線攝影裝置62a、62b而拍攝對照圖像Imc，且透過顯示部9將對照圖像Imc顯示於顯示裝置25的對位畫面75(對照圖像顯示步驟)。更具體而言，係由對照圖像輸入部2輸入對照圖像Imc，且透過顯示部9而將對照圖像Imc顯示於顯示裝置25的對位畫面75。

第14圖所示的對位畫面75係基準圖像顯示步驟及對照圖像顯示步驟結束後的畫面。對照圖像Imc 係有從正面拍攝到的對照圖像15a及從側面拍攝到的對照圖像15b，且此2個圖像顯示於對位畫面75。例如，對照圖像15a係被第5圖之X線攝影裝置62a所拍攝的圖像，對照圖像15b係被與X線攝影裝置62a正交配置的X線攝影裝置62b所拍攝的圖像。基準圖像Imr係有要用於正面而產生的基準圖像14a與要用於側面而產生的基準圖像14b，且此2個圖像顯示於對位畫面75。

在步驟S013中，定位電腦1係依據操作者的指示而操作對照圖像Imc的位置，亦即使之移動以使基準圖像Imr與對照圖像Imc一致(對照圖像操作步驟)。首先，操作者藉由輸入器24的滑鼠等，啟動顯示於對位畫面75的操作按鍵77b。操作按鍵77b係將對位畫面設為重疊模式的操作按鍵。重疊模式時的對位畫面，係第15圖所示的對位畫面76。對照圖像15c及對照圖像15d，係對應對照圖像Imc的對照圖像15a及對照圖像15b。將基準圖像Imr與對照圖像Imc重疊顯示於基準圖像之顯示區域的圖像，係將進行基準圖像Imr與對照圖像Imc之像素值的減除(subtraction)後的結果作為圖像予以顯示者。減除係作為圖像處理的公知技術，在此不進行詳細的說明。進行減除後的基準圖像Imr與對照圖像Imc的重疊圖像，係當偏移量較多時即成為凹凸較多的圖像，而當偏移量較少時則成為凹凸較少的平坦的圖像。

在第15圖所示的對位畫面76中，係由操作者藉由輸入器24的滑鼠等進行操作按鍵77d、77e、77f、 77g、77h、77i、77j、77k的操作而設定圖像的操作量Aop。定位電腦1的操作輸入部8係輸入圖像的操作量Aop，由顯示部9將經移動達圖像之操作量Aop後的對照圖像Imc顯示於對位畫面76。亦即，當操作者設定圖像的操作量Aop時，對照圖像Imc依據所指定之圖像的操作量Aop而移動。對照圖像Imc的位置，係以使基準圖像Imr與對照圖像Imc之骨頭或臟器的位置對準之方式，由操作者藉由目視變更之對照圖像Imc的位置，亦即對照圖像位置P3。對照圖像位置P3係可使用6個參數而標記為(x3、y3、z3、0、0、θ3)。可作為對照圖像操作的參數，係X方向、Y方向、Z方向、θ方向的4個參數，ψ方向、方向則無法操作。因此，適宜使用可操作對照圖像位置P3的4個參數而標記為(x3、y3、z3、θ 3)。此外，亦適宜使P3與參數標記相連接，而將對照圖像位置標記為P3(x3、y3、z3、θ 1)。

操作按鍵77d係設定+θ方向之操作量的操作按鍵，操作按鍵77e係設定-θ方向之操作量的操作按鍵。θ方向的操作量係顯示於數值顯示78a。操作按鍵77f係設定+Y方向之操作量的操作按鍵，操作按鍵77g係設定-Y方向之操作量的操作按鍵。Y方向的操作量係顯示於數值顯示78b。操作按鍵77h係設定-X方向之操作量的操作按鍵，操作按鍵77i係設定+X方向之操作量的操作按鍵。X方向的操作量係顯示於數值顯示78c。操作按鍵77j係設定-Z方向之操作量的操作按鍵，操作按鍵77k係設定+Z 方向之操作量的操作按鍵。Z方向的操作量係顯示於數值顯示78d。Z方向的操作係相當於對照圖像Imc的放大、縮小。+Z方向的操作係對照圖像Imc放大，而-Z方向的操作係對照圖像Imc縮小。

在步驟S014中，定位電腦1係從對於對照圖像Imc進行的操作量Aop計算移動量Am，且將此移動量Am顯示於對位畫面76(移動量計算步驟)。更具體而言，係由移動量計算部4從操作量Aop計算移動量Am，且將此移動量Am透過顯示部9而顯示於對位畫面76的移動量顯示79。移動量Am係可藉由將操作量Aop的各參數乘上-1而得之相反數的參數來標記。操作量Aop係可使用6個參數而標記為(△x、△y、△z、0、0、△θ)。此外，適宜使用可操作的4個參數將操作量Aop標記為(△x、△y、△z、△θ)。此外，亦適宜將操作量標記為Aop(△x、△y、△z、△θ)。移動量Am係可使用6個參數而標記為(-△x、-△y、-△z、0、0、-△θ)。此外，適宜使用可操作的4個參數而將移動量Am標記為(-△x、-△y、-△z、-△θ)。此外，亦適宜將移動量標記為Am(-△x、-△y、-△z、-△θ)。另外，對於在對照圖像操作步驟中無法操作的ψ方向、方向之位置偏移的修正，係藉由治療台65的操作面板(panel)(未圖示)而變更移動量(旋轉角度)。因此，移動治療台65的移動量Am，係可標記為(-△x、-△y、-△z、-△ψ、-△、-△θ)。另外，ψ方向、方向的移動量係設為與在對照圖像操作步驟中可操作的4個參數相同的符號。

在步驟S015中，操作者係判定移動量Am是否為容許範圍內(判定是否要持續作業步驟)。在判定是否要持續作業步驟中，當判定為移動量Am不在容許範圍內時，亦即判定為要持續作業時，前進至步驟S016。在判定是否要持續作業步驟中，當判定為移動量Am為容許範圍內時，亦即判定為不要持續作業時，即結束。此外，對於對照圖像Imc無法進行操作之ψ方向、方向的位置偏移，係由操作者從基準圖像Imr與對照圖像Imc的重疊程度而主觀地判定是否在容許範圍內。

在步驟S016中，定位電腦1係將移動量Am(-△x、-△y、-△z、無、無、-△θ)傳送至治療台65及旋轉台68，且對於治療台65及旋轉台68的驅動裝置下達移動頂板66及旋轉台68達移動量Am之各值程度的指令(治療台移動步驟)。此外，對於對照圖像Imc無法進行操作之ψ方向、方向的位置偏移，係由操作者從基準圖像Imr與對照圖像Imc的重疊程度而主觀地決定移動量(旋轉角度)，且藉由治療台65的操作面板(未圖示)而變更移動量(旋轉角度)。ψ方向、方向之旋轉角度的妥當性係藉由在偏移後所拍攝的對照圖像Imc來判斷。

在執行步驟S016之後，返回步驟S012，執行步驟S012至步驟S015的步驟，且在步驟S015中直到被判定為移動量Am為容許範圍內內為止，執行移動量計算步驟。在步驟S016之後的步驟S012中，係將屬於初始設定之通常模式的對位畫面75，變更為重疊模式的對位畫 面76，而確認基準圖像Imr與對照圖像Imc的重疊程度。此時，當不需要操作對照圖像Imc的位置時，將會省略步驟S013、步驟S014，而執行步驟S015的判定是否要持續作業步驟。在步驟S015的判定是否要持續作業步驟中，係當判定為移動量Am為容許範圍內時，亦即判定為不要持續作業的情形下，此時的基準圖像Imr與對照圖像Imc之重疊圖像的判定，亦可稱為移動量Am的確認判定。通常，即使要執行步驟S016的治療台移動步驟時，亦藉由執行1次治療台移動步驟，而在步驟S015的判定是否要持續作業步驟中，判定為移動量Am為容許範圍內。

在對位畫面75、76中，有尚未說明的操作按鍵。操作按鍵77c係結束對位畫面的操作按鍵，當操作者藉由輸入器24的滑鼠等啟動時，對位畫面即結束。操作按鍵77a係將對位畫面設為通常模式的操作按鍵。在對位畫面76中，當操作者藉由輸入器24的滑鼠等而啟動操作按鍵77a時，第14圖所示之通常模式的對位畫面75即顯示於顯示裝置25。

實施形態1的電流指令產生系統10係計算修正基準圖像Imr與對照圖像Imc之偏移的移動量Am，且根據經將治療計劃裝置30所產生之治療計劃之計劃照射點座標Pp修正達移動量Am而得的照射點座標Pi，而產生控制指令(電流指令Io)，該控制指令係使X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33之設定電流(激磁電流)變化的控制輸入。實施形態1的粒子線治療裝置51，係根 據此控制指令(電流指令Io)而使X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的設定電流(激磁電流)變化而將帶電粒子射束31照射於患者45的患部，因此不需進行X方向、Y方向、θ方向之詳細的定位的移動，藉由沿著治療計劃所計劃之照射路徑72a經轉換後的照射路徑72b而將帶電粒子射束31照射於照射點71的位置，即可在患者45重現治療計劃所計劃的照射區域70a。因此，實施形態1的粒子線治療裝置51，由於未進行X方向、Y方向、θ方向之詳細之定位所致之治療台65的移動，因此可縮短進行患者45之患部之定位的作業時間，而可提升粒子線治療的處理能力。

至目前為止雖已說明了配置有2個照射端口61a、61b之治療室中之X線攝影裝置62a、62b之例，但亦可在具有1個照射點的治療室或旋轉支架設置X線攝影裝置62a、62b。第17圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之另一配置的圖，第18圖係顯示本發明之實施形態1之X線攝影裝置之再另一配置的圖。第17圖係在有1個照射端口的治療室於彼此正交的位置配置有X線攝影裝置62a、62b之例，第18圖係在旋轉支架82於彼此正交的位置配置有X線攝影裝置62a、62b之例。在第17圖中，由於在Z方向無照射端口，因此在天花板81的內部配置有X線管63a。

旋轉支架82係構成為搭載有粒子線照射裝置58及偏向電磁鐵55a、55b、55c之圓筒狀的旋轉框架 (frame)83藉由輥輪(roller)84可旋轉地支撐，且使輥輪84藉由未圖示的驅動裝置旋轉，藉此即可進行360度旋轉。粒子線照射裝置58之前端部分的照射端口61，係配置於設置有治療台65的治療空間。X線管63a係配置於照射端口61的內部，X線管63b係配置於與包含等中心if之支架旋轉軸及X線攝影裝置62a之X線放射軸85a正交的位置。如此，由於配置有X線攝影裝置62a、62b，因此X線攝影裝置62b的X線放射軸85b係正交於X線攝影裝置62a的X線放射軸85a。

綜上所述，實施形態1的粒子線治療裝置51係具備：射束產生裝置52，係產生帶電粒子射束31，且藉由加速器(帶電粒子加速器54)加速至預定能量；射束輸送系統59，係將經由射束產生裝置52加速的帶電粒子射束31進行輸送；粒子線照射裝置58，係將經由射束輸送系統59所輸送的帶電粒子射束31藉由X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33朝垂直於帶電粒子射束31之射束軸的X方向及Y方向掃描而照射於患者45；X線攝影裝置對，係具有從正交之方向拍攝載置於治療台65之患者45的2個X線攝影裝置62a、62b；及電流指令產生系統10，係產生X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的電流指令Io。實施形態1之電流指令產生系統10之特徵為根據移動量Am與治療計劃所計劃之照射區域70a的座標(計劃照射點座標Pp)，而產生將帶電粒子射束31掃描於治療計劃所計劃之照射區域70a的電流指令Io， 其中該移動量Am係用以修正成為患者45之治療計劃所計劃之照射區域70a之基準的基準圖像Imr與經由X線攝影裝置對所拍攝之對照圖像Imc的位置偏移。實施形態1的粒子線治療裝置51藉由此特徵，即無須進行X方向、Y方向、θ方向之詳細之定位的移動，因此可縮短進行患者45之患部之定位的作業時間，而可提升粒子線治療的處理能力。

另外，粒子線照射裝置58的掃描照射方式，雖以射束照射位置如照射點掃描照射方式般一個一個地移動於照射點位置間的光柵掃描照射方式進行了說明，但亦可適用於不停留地進行掃描的光柵掃描照射方式或照射點掃描照射方式。不停留地進行掃描之光柵掃描照射方式的情形下，只要沿著治療計劃所計劃之照射路徑72a經修正移動量Am而得的照射路徑72b來照射帶電粒子射束31即可。此外，本發明係可在其發明的範圍內組合各實施形態或適當變形省略各實施形態。

Claims (19)

1. 一種粒子線治療裝置，係具備：射束產生裝置，係產生帶電粒子射束，且藉由加速器加速至預定的能量；射束輸送系統，係將經由前述射束產生裝置所加速的帶電粒子射束進行輸送；粒子線照射裝置，係將經由前述射束輸送系統所輸送的帶電粒子射束，藉由X方向掃描電磁鐵及Y方向掃描電磁鐵朝與前述帶電粒子射束之射束軸垂直的X方向及Y方向掃描而照射於患者；X線攝影裝置對，係具有從正交之方向拍攝載置於治療台之前述患者的2個X線攝影裝置；及電流指令產生系統，係產生前述X方向掃描電磁鐵及前述Y方向掃描電磁鐵的電流指令；前述電流指令產生系統係根據要修正位置偏移的移動量、及前述患者的治療計劃所計劃之照射區域的座標，而產生要對於前述治療計劃所計劃之前述照射區域掃描前述帶電粒子射束之前述X方向掃描電磁鐵及前述Y方向掃描電磁鐵的前述電流指令；其中，前述位置偏移為：成為經由前述患者的前述治療計劃所計劃之前述照射區域之基準的基準圖像與經由前述X線攝影裝置對所拍攝之對照圖像的位置偏移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係具備： 移動量計算部，係計算前述移動量；照射執行座標產生部，係產生經將前述照射區域之座標修正達前述移動量之程度而得的修正座標；及電流指令產生部，係根據前述修正座標而產生前述電流指令。
3. 如申請專利範圍第2項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係具備將前述基準圖像與前述對照圖像予以重疊顯示於顯示裝置的顯示部；前述移動量計算部係產生從前述對照圖像的初始位置移動至變更後之變更位置的操作量的-1倍作為前述移動量。
4. 如申請專利範圍第3項所述之粒子線治療裝置，其中，前述顯示部係在前述基準圖像與前述對照圖像經重疊而顯示的對位畫面，顯示使前述對照圖像朝每一移動方向移動的複數個操作按鍵，及前述對照圖像因前述操作按鍵被操作所移動之操作量的數值。
5. 如申請專利範圍第4項所述之粒子線治療裝置，其中，前述顯示部係每逢前述操作按鍵被操作，就使前述對照圖像移動達前述操作量，而且顯示該操作量的數值。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係以要接受前述帶電粒子射束照射之前述照射區域中之照射路徑的座標作為前述照射區域的座標，而產生前述電流指令。
7. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之粒子線 治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係以要接受前述帶電粒子射束照射之前述照射區域中之照射點的座標作為前述照射區域的座標，而產生前述電流指令。
8. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係當前述移動量被判定為不在容許範圍時，將前述移動量輸出至前述治療台而使前述治療台移動。
9. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之粒子線治療裝置，其中，前述治療台係設置於使該治療台相對於前述帶電粒子射束之前述射束軸旋轉的旋轉台；在前述患者被載置於前述治療台之後，前述治療台係藉由前述旋轉台而被設定要拍攝前述對照圖像之位置中之繞著前述射束軸的旋轉角度。
10. 如申請專利範圍第6項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係當前述移動量被判定為不在容許範圍時，將前述移動量輸出至前述治療台而使前述治療台移動。
11. 如申請專利範圍第7項所述之粒子線治療裝置，其中，前述電流指令產生系統係當前述移動量被判定為不在容許範圍時，將前述移動量輸出至前述治療台而使前述治療台移動。
12. 如申請專利範圍第6項所述之粒子線治療裝置，其中，前述治療台係設置於使該治療台相對於前述帶電粒子射束之前述射束軸旋轉的旋轉台； 在前述患者被載置於前述治療台之後，前述治療台係藉由前述旋轉台而被設定要拍攝前述對照圖像之位置中之繞著前述射束軸的旋轉角度。
13. 如申請專利範圍第7項所述之粒子線治療裝置，其中，前述治療台係設置於使該治療台相對於前述帶電粒子射束之前述射束軸旋轉的旋轉台；在前述患者被載置於前述治療台之後，前述治療台係藉由前述旋轉台而被設定要拍攝前述對照圖像之位置中之繞著前述射束軸的旋轉角度。
14. 如申請專利範圍第8項所述之粒子線治療裝置，其中，前述治療台係設置於使該治療台相對於前述帶電粒子射束之前述射束軸旋轉的旋轉台；在前述患者被載置於前述治療台之後，前述治療台係藉由前述旋轉台而被設定要拍攝前述對照圖像之位置中之繞著前述射束軸的旋轉角度。
15. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之粒子線治療裝置，其中，前述移動量係包含前述X方向、前述Y方向、以前述射束軸為中心之θ方向的位置偏移。
16. 如申請專利範圍第6項所述之粒子線治療裝置，其中，前述移動量係包含前述X方向、前述Y方向、以前述射束軸為中心之θ方向的位置偏移。
17. 如申請專利範圍第7項所述之粒子線治療裝置，其中，前述移動量係包含前述X方向、前述Y方向、以前述射束軸為中心之θ方向的位置偏移。
18. 如申請專利範圍第8項所述之粒子線治療裝置，其中，前述移動量係包含前述X方向、前述Y方向、以前述射束軸為中心之θ方向的位置偏移。
19. 如申請專利範圍第9項所述之粒子線治療裝置，其中，前述移動量係包含前述X方向、前述Y方向、以前述射束軸為中心之θ方向的位置偏移。