TWI471152B - Ｘ射線定位裝置、ｘ射線定位方法，以及矚目畫像攝影方法 - Google Patents

Ｘ射線定位裝置、ｘ射線定位方法，以及矚目畫像攝影方法 Download PDF

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TWI471152B
TWI471152B TW101142352A TW101142352A TWI471152B TW I471152 B TWI471152 B TW I471152B TW 101142352 A TW101142352 A TW 101142352A TW 101142352 A TW101142352 A TW 101142352A TW I471152 B TWI471152 B TW I471152B
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patient
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Nobuhiko Ina
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Description

X射線定位裝置、X射線定位方法，以及矚目畫像攝影方法
本發明係關於一種在將X射線、伽瑪(gamma)射線、粒子射線等的放射線照射於患者的患部進行癌症治療的放射線治療裝置中，將患者定位在使用X射線畫像按治療計劃所計劃之放射線之照射位置的X射線定位裝置。
近年來，在以癌症治療為目的的放射線治療裝置中，已進行開發及建造一種使用質子或重離子等之粒子射線的癌症治療裝置(尤其稱為粒子射線治療裝置)。如眾所週知，使用粒子射線的粒子射線治療相較於X射線、伽瑪射線等之習知的放射線治療，可集中照射於癌症患部，亦即，可配合患部的形狀以精確定點(pinpoint)照射粒子射線，而可在不影響正常細胞下進行治療。
在對於肺、肝臟等之伴隨著呼吸性移動的患部進行照射時，一直以來都是使用呼吸檢測器的呼吸檢測信號，進行與呼吸同步來照射荷電粒子射束(beam)的呼吸同步照射。例如，在專利文獻1中係揭示一種粒子射線照射裝置， 其係從呼吸檢測器所檢測出之身體表面的位置而產生許可荷電粒子射束之出射的呼吸閘門(gate)信號，且根據此呼吸閘門信號，來控制同步加速器(synchrotron)或射束輸送裝置。此外，在專利文獻2中係揭示一種放射線治療系統，其係具備用以觀測身體的變形或呼吸氣量等可從體外測量之呼吸之信號的外部觀測裝置(X射線透視裝置)、及以埋入於治療標的或骨骼或橫隔膜位置或體內的標記(marker)等體內構造的位置資訊為依據來觀測呼吸相位的內部觀測裝置之2種觀測裝置，且藉由僅在呼吸同步照射所需之呼吸相位進行X射線透視畫像的攝影，而以較少的X射線曝光量實現高精確度的呼吸同步照射。
在粒子射線治療中，無論是否有執行呼吸同步照射，重要的是將粒子射線以高精確度照射於癌症等的患部。因此，患者在粒子射線治療時，為使其位置相對於治療室(照射室)的治療台(患者台)不會偏移，乃使用固定具等來固定。為了以良好精確度將癌症等的患部定位在放射線照射範圍，乃進行利用雷射指示器(laser pointer)等之患者的粗安置等的安置(setting)，接著，使用X射線畫像等來進行患者之患部的精密定位。
然而，若欲對於肺、肝臟等之伴隨著呼吸性移動的患部以良好精確度進行定位，必須根據由X射線攝像裝置所輸出的連續攝影畫像及從呼吸檢測裝置所輸出的呼吸波形，以呼吸性移動患部之位置相對較穩定的時間點(timing)，例如以吐氣的時間點來取得X射線畫像，而利用 在患者的定位。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2010-63725號公報(0067至0072段落，第3圖)。
專利文獻2：日本特開2010-154874號公報(0012至0015段落，第1至4圖)
在專利文獻1的粒子射線照射裝置中，雖係根據從在呼吸檢測器所檢測出之身體表面的位置產生的呼吸閘門信號，來控制同步加速器或射束輸送裝置，但在將患者固定於治療台時，若未精確度良好地定位，則無法進行高精確度的放射線治療。此外，在專利文獻2的放射線治療系統中，雖僅在呼吸同步照射所需的呼吸相位進行X射線透視畫像的攝影，藉此欲以較少的X射線曝光量來實現高精確度的呼吸同步照射，但如前所述將患者固定於治療台時，只要未以良好精確度定位，就無法進行高精確度的放射線治療。
在進行呼吸同步照射之情形下將患者固定於治療台的患者定位時，亦可使用呼吸檢測器。此時，雖易於考慮使具有於X射線畫像追加記錄呼吸資訊的功能，但要在X射線畫像追加記錄呼吸資訊的功能，並非為了找到呼吸性移動患部的位置相對較穩定的時間點所需要的功能。因此， 光只是在X射線畫像追加記錄呼吸資訊的功能，無法配合呼吸波形的狀態而效率良好地攝影。
本發明之目的在獲得一種X射線定位裝置，其係在進行放射線治療之患者定位時，可配合呼吸波形之狀態而效率良好地進行攝影。
本發明係提供一種X射線定位裝置，其特徵為具備：X射線視訊(video)裝置，取得自用以檢測從X射線管所放射之X射線之X射線檢測器所輸出的第1X射線畫像資料，且產生將第1X射線畫像資料與關於患者之呼吸的呼吸信號建立關聯的第2X射線畫像資料；定位計算機，對第2X射線畫像資料中的患部與屬於定位基準之基準畫像中的患部，計算體位修正量俾使患者體位符合前述治療計劃之姿勢，來產生控制患者台的患者台控制資料；及攝影觸發(trigger)產生裝置，根據第1X射線畫像資料中之包含連續攝影畫像之攝影條件的訊框率(frame rate)控制信號與呼吸信號，而將與複數個訊框率對應而放射X射線的攝影觸發信號予以輸出至X射線管；攝影觸發產生裝置係與第1訊框率及較第1訊框率還高的第2訊框率對應而產生攝影觸發信號；定位計算機係根據自第2X射線畫像資料中之以第2訊框率所攝影的連續攝影畫像選擇的1張X射線畫像與基準畫像，來產生患者台控制資料。
由於本發明之X射線定位裝置係根據包括連續攝影畫 像之攝影條件的訊框率控制信號及呼吸信號，來產生與複數個訊框率對應而將X射線放射的攝影觸發信號，因此在放射線治療之患者定位時，可配合呼吸波形的狀態而效率良好地進行攝影。
1‧‧‧定位計算機
2‧‧‧攝影觸發產生裝置
3‧‧‧X射線視訊裝置
4a、4b‧‧‧監視器
5a、5b‧‧‧輸入器
6‧‧‧X射線管
7‧‧‧X射線檢測器
8‧‧‧呼吸感測器
9‧‧‧感測放大器
10‧‧‧呼吸同步信號產生器
11‧‧‧IF單元
12‧‧‧患者台
13‧‧‧開關13
14‧‧‧控制計算機
15‧‧‧波形產生器
16‧‧‧IF轉換器
19‧‧‧照射室
20‧‧‧X射線定位裝置
21‧‧‧輸入部
22‧‧‧波形判定部
23‧‧‧矚目期間抽出部
24‧‧‧攝影觸發產生部
26‧‧‧呼吸波形
27‧‧‧採集資料
28、29‧‧‧連續攝影畫像
31‧‧‧荷電粒子射束
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‧‧‧射線量監視器
36‧‧‧射線量資料轉換器
37‧‧‧掃描電磁鐵電源
38‧‧‧照射管理裝置
39‧‧‧照射控制計算機
40‧‧‧照射控制裝置
41‧‧‧射束資料處理裝置
42‧‧‧觸發產生部
43‧‧‧光點計數器
44‧‧‧光點間計數器
45‧‧‧患者
46‧‧‧入射裝置
47‧‧‧出射裝置
48‧‧‧患部
51‧‧‧粒子射線治療裝置
52‧‧‧射束產生裝置
53‧‧‧前段加速器
54‧‧‧荷電粒子加速器
55a、55b‧‧‧偏向電磁鐵
58、58a、58b‧‧‧粒子射線照射裝置
59‧‧‧射束輸送系統
cdata1‧‧‧患者台控制資料
data1、data2‧‧‧X射線畫像資料
fr1、fr2‧‧‧訊框率
sig1‧‧‧呼吸信號
sig2‧‧‧訊框率控制信號
sig3‧‧‧攝影觸發信號
sig4‧‧‧同步信號
sig5‧‧‧聯鎖信號
sig6‧‧‧照射可能期間資訊
t‧‧‧時刻
t1‧‧‧攝影開始時刻
t2‧‧‧訊框率變更時刻
t3‧‧‧攝影結束時刻
Tp‧‧‧攝影期間
Ts‧‧‧矚目期間
第1圖係為顯示本發明之X射線定位裝置之構成及呼吸同步照射系統的概略構成圖。
第2圖係為應用本發明之粒子射線治療裝置的概略構成圖。
第3圖係為顯示第1圖及第2圖之粒子射線照射裝置的構成圖。
第4圖係為顯示第1圖之攝影觸發產生裝置之構成圖。
第5圖係為說明本發明之實施形態1之訊框率變更例的圖。
第6圖係為說明本發明之實施形態2之訊框率變更例的圖。
第7圖係為說明本發明之實施形態3之訊框率變更例的圖。
 (實施形態1)
第1圖係為顯示本發明之X射線定位裝置之構成及呼吸同步照射系統的概略構成圖。第2圖係為應用本發明之粒子射線治療裝置的概略構成圖。第3圖係為顯示第1圖及第2圖之粒子射線照射裝置的構成圖。第4圖係為顯示 本發明之攝影觸發產生裝置的構成圖。呼吸同步照射系統係具備：X射線定位裝置20；粒子射線照射裝置58；載置患者45的患者台12；呼吸感測器(sensor)8；感測放大器(sense amplifier)9；X射線管6；X射線檢測器7；呼吸同步信號產生器10；控制計算機14；IF(interface，介面)單元(unit)11；及連接於控制計算機14的監視器(monitor)4b及輸入器5b。X射線定位裝置20係具備：定位計算機1；攝影觸發產生裝置2；連接於定位計算機1的監視器4a及輸入器5a；及X射線視訊裝置3。呼吸同步信號產生器10係具備：波形產生器15；IF轉換器(converter)16；開關(switch)13。攝影觸發產生裝置2係具備：輸入部21；波形判定部22；矚目期間抽出部23；及攝影觸發產生部24。
在進行放射線治療時，係使用固定具等(未圖示)來固定患者45，以使其位置相對於照射室19的患者台12不會偏移。為了以良好精確度將癌症等的患部48定位在放射線照射範圍，係進行利用雷射指示器等之患者的粗安置等的安置。接著使用X射線定位裝置20來進行患者45之患部48的精密的定位。
在進行精密的定位時，X射線定位裝置20係透過感測放大器9、呼吸同步信號產生器10及IF單元11對在呼吸感測器8所檢測出之患者45的呼吸資訊取得呼吸信號sig1。呼吸信號sig1係為關於患者45之呼吸的信號。而感測放大器9係用以放大患者45的呼吸資訊，而呼吸同步信號產生器10則對類比(analogue)信號的呼吸資訊進行D/A 轉換以產生數位(digita1)信號的呼吸信號sig1。IF單元11係將呼吸信號sig1、呼吸同步照射時的同步信號sig4及聯鎖(inter lock)信號sig5，予以輸出至X射線定位裝置20或後述的照射管理裝置38等。
呼吸感測器8可考慮以下各者。例如，可考慮藉由流量感測器(flow sensor)檢測呼氣的流動，或使用熱敏電阻(thermistor)或藉由紅外線相機(camera)的畫像處理來測量伴隨著吸氣所產生之鼻腔附近的溫度變化，或以位置靈敏探測器(position sensitive detector)(位置感測器)來檢測安裝在腹部之雷射光源以檢測患者45之腹部的動作，或藉由雷射變位計來將患者45之腹部的動作予以信號化的方式。
X射線定位裝置20係將在X射線檢測器7檢測自X射線管6放射之X射線所攝影的X射線畫像中之患者45之患部48的位置、與從治療計劃用之CT畫像資料等定位用之基準畫像中之患者45之患部48的位置予以核對，以符合治療計劃之姿勢之方式計算體位修正量，且將屬於體位修正量之患者台控制資料cdata1輸出至患者台12。X射線定位裝置20係藉由屬於體位修正量之患者台控制資料(data)來控制患者台12，以治療時之患部48來到放射線治療之射束照射中心之方式進行對位。利用呼吸信號sig1的定位方法係如後所述。
第2圖係為應用本發明之粒子射線治療裝置的概略構成圖，第3圖係為顯示第1圖及第2圖之粒子射線照射裝置的構成圖。在第2圖中，粒子射線治療裝置51係具備： 射束產生裝置52；射束輸送系統59；及粒子射線照射裝置58a、58b。射束產生裝置52係具有：離子源(未圖示)；前段加速器53；及帶電荷粒子加速器54。粒子射線照射裝置58b係設置在旋轉機架(gantry)。粒子射線照射裝置58a係設置在不具旋轉機架的照射室。射束輸送系統59的作用係在於荷電粒子加速器54與粒子射線照射裝置58a、58b的聯繫。射束輸送系統59的一部分係設置在旋轉機架(未圖示)，而在該部分中係具有複數個偏向電磁鐵55a、55b。
在離子源所產生之質子射線等之屬於粒子射線的荷電粒子射束，係在前段加速器53加速，且從入射裝置46入射至荷電粒子加速器54。荷電粒子加速器54係例如為同步加速器。荷電粒子射束係加速至預定的能量。從荷電粒子加速器54之出射裝置47出射的荷電粒子射束，係經由射束輸送系統59而被輸送至粒子射線照射裝置58a、58b。粒子射線照射裝置58a、58b係將荷電粒子射束照射至患者45的患部48。粒子射線照射裝置的符號在涵蓋總體時係使用58，若要加以區別說明時則使用58a、58b。
在射束產生裝置52產生且加速至預定之能量的荷電粒子射束31，係經由射束輸送系統59而被引導至粒子射線照射裝置58。在第3圖中，粒子射線照射裝置58係具備：朝與荷電粒子射束31垂直之方向之X方向及Y方向掃描荷電粒子射束31的X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33；位置監視器34；射線量監視器35；射線量資料轉換器36；射束資料處理裝置41；掃描電磁鐵電源 37；及控制粒子射線照射裝置58的照射管理裝置38。照射管理裝置38係具備照射控制計算機39及照射控制裝置40。射線量資料轉換器36係具備：觸發產生部42；光點計數器43(spot counter)43；及光點間計數器44。另外，荷電粒子射束31的行進方向係為-Z方向。
X方向掃描電磁鐵32係為將荷電粒子射束31朝X方向掃描的掃描電磁鐵，而Y方向掃描電磁鐵33係為將荷電粒子射束31朝Y方向掃描的掃描電磁鐵。位置監視器34係檢測用以運算在X方向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33所掃描之荷電粒子射束31所通過之射束的通過位置(重心位置)及尺寸的射束資訊。射束資料處理裝置41係根據由位置監視器34所檢測出之複數個類比信號(射束資訊)所構成的射束資訊而運算荷電粒子射束31之通過位置(重心位置)及尺寸。此外，射束資料處理裝置41係用以產生顯示荷電粒子射束31之位置異常或尺寸異常的異常檢測信號，且將該異常檢測信號輸出至照射管理裝置38。
射線量監視器35係用以檢測荷電粒子射束31的線量。照射管理裝置38係根據未圖示之治療計劃裝置所作成的治療計劃資料，而控制患者45之患部48中之荷電粒子射束31的照射位置，且以射線量監視器35測量，當藉由射線量資料轉換器36轉換成數位資料的射線量達到目標射線量時，就停止荷電粒子射束31。掃描電磁鐵電源37係根據自照射管理裝置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(指令)而使X方 向掃描電磁鐵32及Y方向掃描電磁鐵33的設定電流變化。
在此，係將粒子射線照射裝置58之掃描照射方式，設為改變荷電粒子射束31之照射位置時不使荷電粒子射束31停止的點線(luster)掃描照射方式，為如光點掃描照射方式般射束照射位置陸續移動於光點位置間的方式。光點計數器43係用以測量荷電粒子射束31之射束照射位置停留期間之照射射線量者。光點間計數器44係用以測量荷電粒子射束31之射束照射位置移動期間之照射射線量者。觸發產生部42係在射束照射位置中之荷電粒子射束31的射線量達到目標照射射線量時，產生射線量屆滿信號。
茲說明利用呼吸信號sig1的定位方法。第5圖係為說明本發明之實施形態1之訊框率變更例的圖。在第5圖中，係記載1周期量的呼吸信號sig1的呼吸波形26。橫軸係為時間，而縱軸係為振幅。呼吸波形26上的黑色圓形，係為以一定的取樣(sampling)周期所檢測出的採集資料27。呼吸波形26係為補足複數個採集資料27的曲線。另外，實際的呼吸波形26雖與第5圖所示之正弦波有所不同，但以正弦波為例進行說明。呼吸波形26之1周期的時間，係從時刻t0至時刻t4。呼吸波形26之振幅較高的部分係顯示患者45吸氣的狀態，而呼吸波形26之振幅較低的部分則顯示患者45吐氣的狀態。
X射線定位裝置20之X射線視訊裝置3，係在攝影期間Tp取得X射線畫像資料data1。在第5圖中，攝影期間Tp係從時刻t1至時刻t3。X射線畫像資料data1係包括以 複數個訊框率攝影的連續攝影畫像。在第5圖中，係顯示在2個訊框率之間變更的例。X射線畫像資料data1係在從時刻t1至時刻t2中，由訊框率fr1之連續攝影畫像28所構成，而在從時刻t2至時刻t3中，則由較訊框率fr1更高之訊框率fr2的連續攝影畫像29所構成。在實施形態1中，係為使用患者45吐氣狀態中之呼吸波形26之平坦期間之X射線畫像資料data1進行定位的例。從時刻t2至時刻t3的期間，係為變更訊框率的矚目期間Ts。
X射線定位裝置20係依照從鍵盤(keyboard)或滑鼠(mouse)等之輸入器5a所指定之攝影期間Tp與訊框率fr1、fr2與訊框率變更時刻t2或矚目期間Ts等的攝影條件，開始患部48的X射線畫像攝影。定位計算機1係用以將包括攝影期間Tp與訊框率fr1、fr2與訊框率變更時刻t2或矚目期間Ts等之攝影條件的訊框率控制信號sig2予以輸出至攝影觸發產生裝置2。攝影觸發產生裝置2係執行攝影觸發產生步驟。攝影觸發產生裝置2係根據自IF單元11輸入的呼吸信號sig1與訊框率控制信號sig2，將攝影觸發信號sig3輸出至X射線管6。攝影開始時刻t1、訊框率變更時刻t2、攝影結束時刻t3係為以呼吸波形26之1周期為基準的時刻。
X射線管6係每次從攝影觸發產生裝置2輸入攝影觸發信號sig3都放射X射線。X射線檢測器7係用以檢測通過患者45的X射線，且將X射線畫像資料data1輸出於X射線視訊裝置3。X射線視訊裝置3係用以執行定位畫像 資料產生步驟。X射線視訊裝置3係從X射線檢測器7取得X射線畫像資料data1，且根據從IF單元11所輸入的呼吸信號sig1與從攝影觸發產生裝置2所輸入的攝影觸發信號sig3，將X射線畫像之攝影時刻與呼吸波形26之時刻建立關聯的X射線畫像資料data2，予以保存在內建的記憶體(memory)等。當攝影期間Tp的X射線畫像攝影結束時，X射線視訊裝置3即將X射線畫像資料data2輸出於定位計算機1。
定位計算機1係用以執行患者台控制資料產生步驟。定位計算機1係取得X射線畫像資料data2。定位計算機1係從X射線畫像資料data2選擇與從治療計劃用之CT畫像資料等定位用之基準畫像之患者45之患部48之狀態(位置、大小等)最接近的1張X射線畫像。定位計算機1係將所選擇之X射線畫像中之患者45之患部48的位置、與基準畫像之患者45之患部48進行核對，以符合治療計劃之姿勢之方式計算體位修正量，且將屬於體位修正量的患者台控制資料cdata1輸出至患者台12。患者台控制資料cdata1係例如為包括並進3軸[△X、△Y、△Z]、旋轉3軸[△A、△B、△C]之合計6個自由度的患者台控制資料。患者台12係依照患者台控制資料cdata1來驅動並進3軸的馬達、或旋轉3軸的馬德。如此，X射線定位裝置20即可以符合治療計劃之方式計算體位修正量，且進行對位使治療時的患部48來到放射線治療之射束治療中心(isocenter，等中心點)。
在定位結束後，針對患者45的患部48，使荷電粒子射束31與患者的呼吸狀態同步，並進行呼吸同步照射。在呼吸同步照射時，X射線管6及X射線檢測器7係以不會妨礙放射線照射之方式從攝影位置移動。呼吸同步信號產生器10係根據在呼吸感測器8檢測，且以感測放大器9放大之患者45之呼吸資訊、及從定位計算機1所取得之對位完成時之被認為是患部48之狀態的照射可能期間資訊sig6，而產生同步信號sig4。
聯鎖信號sig5係依開關13的切換(導通關斷(on off))，藉由IF轉換器16而產生。例如，在開關13為導通狀態下允許照射，亦即成為聯鎖解除，而在開關13為關斷狀態下，則不允許照射，亦即成為聯鎖動作。在呼吸同步照射時，呼吸信號sig1係被送至控制計算機14，且從控制計算機14顯示呼吸波形26、同步信號sig4及聯鎖信號sig5的波形等在監視器4b。另外，連接於控制計算機14的監視器4b及輸入器5b、與開關13係設置在管理區域外的照射控制室。
實施形態1的X射線定位裝置20係可在患者定位時，從呼吸波形26抽出所希望的期間(攝影期間Tp)，而獲得X射線畫像之連續攝影之訊框率為可變的連續攝影畫像(動態畫像)。在適於患者定位的期間，係為患者45之患部48呈靜止狀態或接近靜止狀態之大致靜止狀態的大致靜止期間。此大致靜止期間係為可進行呼吸同步照射的期間，且對此大致靜止期間中之患者45之患部48的狀態作成治療 計劃。
攝影觸發產生裝置2係在輸入部21取得呼吸信號sig1與訊框率控制信號sig2。攝影觸發產生裝置2係例如將形成呼吸波形26的採集資料27進行雙一次轉換，且判定呼吸波形26在呼吸信號sig1中是否為預定的狀態。具體而言，攝影觸發產生裝置2係在鄰接資料間之振幅之差分為預定之小範圍內的情形下，判定呼吸波形26為平坦。此呼吸波形26中之平坦期間的判定，係以波形判定部22來進行。在實施形態1中，由於係抽出患者45吐氣時之大致靜止期間，因此將呼吸波形26之振幅接近下限值的期間而且判定呼吸波形26為平坦的期間，抽出作為矚目期間Ts。此矚目期間Ts的抽出係根據波形判定部22的判定結果與呼吸信號sig1及訊框率控制信號sig2在矚目期間抽出部23進行。
攝影觸發產生部24係根據矚目期間抽出部23的抽出結果，在呼吸信號sig1為攝影期間Tp而且為矚目期間Ts以外之波形信號的情形下，輸出與較低之訊框率fr1對應的攝影觸發信號sig3。此外，攝影觸發產生部24係在呼吸信號sig1為攝影期間Tp而且為矚目期間Ts之波形信號之情形下，輸出與較訊框率fr1高之訊框率fr2對應的攝影觸發信號sig3。
綜上所述，實施形態1之X射線定位裝置20係可在患者定位時，獲得X射線畫像之連續攝影之訊框率為可變的連續攝影畫像(動態畫像)，因此藉由施作者在特別欲抽 出的矚目期間Ts進行細緻攝影，在攝影期間Tp中之其他期間則以基準程度的訊框率進行攝影，相較於訊框率為固定方式攝影的習知方法，可削減X射線視訊裝置3或定位計算機1中之畫像處理量、記憶體量。因此，實施形態1之X射線定位裝置20相較於訊框率為固定方式攝影的習知方法，可以良好效率進行X射線畫像的攝影。
此外，由於實施形態1之X射線定位裝置20係在呼吸波形26為平坦的期間，亦即第5圖之矚目期間Ts中提高訊框率進行細緻之X射線畫像的攝影，藉此即可對多數個X射線畫像詳細驗證與對位用之基準畫像的一致點，因此可提升對位的精確度。
實施形態1之X射線定位裝置20係在呼吸波形26之必要的期間，例如較1周期更短的攝影期間Tp中，藉由效率良好地進行X射線畫像的攝影，即可抑制對於患者45無用的X射線曝光量。此外，實施形態1之X射線定位裝置20係與呼吸波形26之振幅超過臨限值時開始攝影的習知方法有所不同，由於在矚目期間Ts以外亦以較低的訊框率fr2確實地進行X射線畫像的攝影，因此不會成為在該習知方法中可能產生的長時間未攝影。再者，實施形態1的X射線定位裝置20不再需要以往為了解除會變成長時間未攝影所進行之呼吸感測器的位置調整或臨限值調整等所必須的作業，因此可縮短對位作業時間，且可謀求作業時間的效率化。
依據實施形態1的X射線定位裝置20，其特徵為具備 取得自用以檢測從X射線管6所放射之X射線的X射線檢測器7所輸出的第1X射線畫像資料data1，且用以產生將第1X射線畫像資料data1與有關於患者45之呼吸之呼吸信號sig1建立關聯的第2X射線畫像資料data2的X射線視訊裝置3；將第2X射線畫像資料data2中之患部48與屬於定位基準之基準畫像中之患部48進行核對，以符合治療計劃之姿勢之方式計算體位修正量，且用以產生控制患者台12之患者台控制資料cdata1的定位計算機1；及根據包括第1X射線畫像資料data1中之連續攝影畫像28、29之攝影條件的訊框率控制信號sig2及呼吸信號sig1，將與複數個訊框率fr1、fr2對應而放射X射線的攝影觸發信號sig3予以輸出至X射線管6的攝影觸發產生裝置2；而攝影觸發產生裝置2係與第1訊框率fr1及較第1訊框率fr1更高的第2訊框率fr2對應而產生攝影觸發信號sig3；定位計算機1係根據自第2X射線畫像資料data2中之以第2訊框率fr2所攝影之連續攝影畫像29選擇之1張X射線畫像與基準畫像，而產生患者台控制資料cdata1。由於實施形態1之X射線定位裝置20係具有上述特徵，因此可根據包括連續攝影畫像28、29之攝影條件之訊框率控制信號sig2及呼吸信號sig1，而產生與複數個訊框率fr1、fr2對應而放射X射線的攝影觸發信號sig3，且於放射線治療之患者定位時，可配合呼吸波形26的狀態而效率良好地進行攝影。
依據實施形態1的X射線定位方法20，其特徵為包括 取得自用以檢測從X射線管6所放射之X射線的X射線檢測器7所輸出的第1X射線畫像資料data1，且用以產生將第1X射線畫像資料data1與有關於患者45之呼吸之呼吸信號sig1建立關聯的第2X射線畫像資料data2的定位畫像資料產生步驟；將第2X射線畫像資料data2中之患部48與屬於定位基準之基準畫像中之患部48進行核對，以符合治療計劃之姿勢之方式計算體位修正量，且用以產生控制患者台12之患者台控制資料cdata1的患者台控制資料產生步驟；及根據包括第1X射線畫像資料data1中之連續攝影畫像28、29之攝影條件的訊框率控制信號sig2及呼吸信號sig1，將與複數個訊框率fr1、fr2對應而放射X射線的攝影觸發信號sig3予以輸出至X射線管6的攝影觸發產生步驟；在攝影觸發產生步驟中，係與第1訊框率fr1及較第1訊框率fr1更高的第2訊框率fr2對應而產生攝影觸發信號sig3；在患者台控制資料產生步驟中，係根據自第2X射線畫像資料data2中之以第2訊框率fr2所攝影之連續攝影畫像29選擇之1張X射線畫像與基準畫像，而產生患者台控制資料cdata1。由於實施形態1之X射線定位方法係具有上述特徵，因此可根據包括連續攝影畫像28、29之攝影條件之訊框率控制信號sig2及呼吸信號sig1，而產生與複數個訊框率fr1、fr2對應而放射X射線的攝影觸發信號sig3，且於放射線治療之患者定位時，可配合呼吸波形26的狀態而效率良好地進行攝影。
(實施形態2)
第6圖係為說明本發明之實施形態2之訊框率變更例的圖。在實施形態2中，係為使用患者45吸氣狀態中之呼吸波形26之平坦期間之X射線畫像資料data1進行定位的例。亦即，實施形態2之X射線定位裝置20係將患者45吸氣之狀態中之呼吸波形26的平坦期間設為矚目期間Ts。在第6圖中，係僅記載1周期量(從時刻t0至時刻t4)的呼吸信號sig1的呼吸波形26。在第6圖中，係顯示在2個訊框率之間變更的例。在第6圖中，從時刻t0至時刻t3係為攝影期間Tp。X射線畫像資料data1係在從時刻t0至時刻t1及從時刻t2至時刻t3中，係由訊框率fr1的連續攝影畫像28所構成，而在時刻t1至時刻t2中，則係由較訊框率fr1更高之訊框率fr2的連續攝影畫像29所構成。矚目期間Ts係為從時刻t1至時刻t2的期間。在實施形態2中，定位用的基準畫像係為患者45吸氣之狀態中的畫像。
實施形態2之X射線定位裝置20係可獲得與實施形態1相同的效果，在放射線治療之患者定位時，可配合呼吸波形26的狀態而效率良好地進行攝影。依照患者45之患部48的不同，有時會有患者45吸氣之狀態之一方，大致靜止狀態較患者45吐氣之狀態之一方還長的情形。患者45吸氣之狀態之一方的大致靜止狀態較長時，實施形態2之X射線定位裝置20，比起實施形態1之患者45在吐氣之狀態下設定矚目期間Ts，更可提升對位的精確度。此外，由於大致靜止狀態較長，因此可縮短進行呼吸同步照射的治療時間。
(實施形態3)
第7圖係為說明本發明之實施形態3之訊框率變更例的圖。在實施形態3中，係為將矚目期間Ts設定在呼吸波形26之變化急遽之處的例。在實施形態3中，對於患者45之患部48作成治療計劃時，係以患部48的連續攝影畫像作為矚目畫像進行攝影。在第7圖中，係僅記載1周期量(從時刻t0至時刻t5)之呼吸信號sig1的呼吸波形26。在第7圖中，係顯示了在2個訊框率之間變更的例。在第7圖中，從時刻t1至時刻t4，係為攝影期間Tp。X射線畫像資料data1在從時刻t1至時刻t2及從時刻t3至時刻t4中，係由訊框率fr1的連續攝影畫像28構成，而在從時刻t2至時刻t3中，則係由較訊框率fr1更高的訊框率fr2之連續攝影畫像29所構成。矚目期間Ts係為從時刻t2至時刻t3的期間。
一般而言，肺、肝臟等之伴隨著呼吸性移動的患部48，在呼吸波形26之變化急遽之處移動速度會變快。當將矚目期間Ts設定在呼吸波形26之變化急遽之處時，可獲得相對於動作之搖晃較小的畫像，且可詳細掌握臟器的動作。比起以訊框率固定方式攝影時，以較少的X射線曝光量即可詳細掌握臟器的動作。藉由詳細掌握臟器的動作作成治療計劃後，可避開健全的臟器，而適當地設定照射於患部48的方向或進行呼吸同步照射的照射期間。另外，在對於患者45的患部48作成治療計劃時以外，亦可將患部48之連續攝影畫像作為矚目畫像進行攝影。
依據實施形態3之矚目畫像攝影方法，其特徵為包括：判定波形在呼吸信號sig1中急遽變化的急遽期間，且與較第1訊框率fr1高的第3訊框率(訊框率fr2)對應而產生攝影觸發信號sig3的攝影觸發信號產生步驟；判定波形在呼吸信號sig1中是否為急遽變化的急遽期間，且將急遽期間作為矚目期間Ts抽出的矚目期間抽出步驟；及在X射線視訊裝置3中，取得第1X射線畫像資料data1，且用以產生將第1X射線畫像資料data1與呼吸信號sig1建立關聯之第2X射線畫像資料data2的矚目畫像資料產生步驟。由於實施形態3之矚目畫像攝影方法係具有上述特徵，因此在作成治療計劃時，可避開健全的臟器，而適當地設定照射於患部48之方向及進行呼吸同步照射的照射期間。
另外，本發明在其發明之範圍內，可組合各實施形態，或適當變形、省略各實施形態。
1‧‧‧定位計算機
2‧‧‧攝影觸發產生裝置
3‧‧‧X射線視訊裝置
4a、4b‧‧‧監視器
5a、5b‧‧‧輸入器
6‧‧‧X射線管
7‧‧‧X射線檢測器
8‧‧‧呼吸感測器
9‧‧‧感測放大器
10‧‧‧呼吸同步信號產生器
11‧‧‧IF單元
12‧‧‧患者台
13‧‧‧開關13
14‧‧‧控制計算機
15‧‧‧波形產生器
16‧‧‧IF轉換器
19‧‧‧照射室
20‧‧‧X射線定位裝置
45‧‧‧患者
48‧‧‧患部
58‧‧‧粒子射線照射裝置
cdata1‧‧‧患者台控制資料
data1、data2‧‧‧X射線畫像資料
sig1‧‧‧呼吸信號
sig2‧‧‧訊框率控制信號
sig3‧‧‧攝影觸發信號
sig4‧‧‧同步信號
sig5‧‧‧聯鎖信號
sig6‧‧‧照射可能期間資訊

Claims (6)

  1. 一種X射線定位裝置，其係使用X射線畫像來控制患者台，且將患者的患部定位在按治療計劃所計劃之放射線的照射位置；該X射線定位裝置係具備：X射線視訊(video)裝置，取得自用以檢測從X射線管所放射之X射線之X射線檢測器所輸出的第1X射線畫像資料，而產生將前述第1X射線畫像資料與關於前述患者之呼吸的呼吸信號建立關聯的第2X射線畫像資料；定位計算機，對照前述第2X射線畫像資料中的患部與屬於定位基準之基準畫像中的患部，計算體位修正量俾使患者體位符合前述治療計劃之姿勢，來產生控制前述患者台的患者台控制資料；及攝影觸發(trigger)產生裝置，根據前述第1X射線畫像資料中之包含連續攝影畫像之攝影條件的訊框率(frame rate)控制信號與前述呼吸信號，將與複數個訊框率對應而放射X射線的攝影觸發信號予以輸出至前述X射線管；前述攝影觸發產生裝置係與第1訊框率及較前述第1訊框率還高的第2訊框率對應而產生前述攝影觸發信號；前述定位計算機係根據自前述第2X射線畫像資料中之以前述第2訊框率所攝影的前述連續攝影畫像選擇的1張前述X射線畫像與前述基準畫像，來產生前 述患者台控制資料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之X射線定位裝置，其中，前述攝影觸發產生裝置係具備：波形判定部，用以判定前述呼吸信號中之波形是否為預定的狀態；矚目期間抽出部，根據在前述波形判定部所判定的判定結果，將屬於以前述第2訊框率對前述連續攝影畫像進行攝影之期間的矚目期間予以抽出；及攝影觸發產生部，根據前述訊框率控制信號中之攝影期間與前述矚目期間，而輸出前述攝影觸發信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之X射線定位裝置，其中，前述波形判定部係用以判定前述呼吸信號中之波形是否落在預定小範圍之期間的平坦期間；前述矚目期間抽出部係將在前述波形判定部所判定的前述平坦期間而且為前述呼吸信號之振幅接近下限值的期間，抽出作為前述矚目期間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之X射線定位裝置，其中，前述波形判定部係用以判定在前述呼吸信號中之波形是否落在預定小範圍之期間的平坦期間；前述矚目期間抽出部係將在前述波形判定部所判定的前述平坦期間而且為前述呼吸信號之振幅接近上限值的期間，抽出作為前述矚目期間。
  5. 一種X射線定位方法，其係使用X射線畫像來控制患者台，且將患者的患部定位在按治療計劃所計劃之放 射線的照射位置；該X射線定位方法係具備：定位畫像資料產生步驟，取得自用以檢測從X射線管所放射之X射線之X射線檢測器所輸出的第1X射線畫像資料，且產生將前述第1X射線畫像資料與關於前述患者之呼吸的呼吸信號建立關聯的第2X射線畫像資料；患者台控制資料產生步驟，對照前述第2X射線畫像資料中的患部與屬於定位基準之基準畫像中的患部，計算體位修正量，俾使患者之體位符合前述治療計劃之姿勢來產生控制前述患者台的患者台控制資料；及攝影觸發產生步驟，根據前述第1X射線畫像資料中之包含連續攝影畫像之攝影條件的訊框率控制信號與前述呼吸信號，將與複數個訊框率對應而放射X射線的攝影觸發信號予以輸出至前述X射線管；在前述攝影觸發產生步驟中，係與第1訊框率及較前述第1訊框率還高的第2訊框率對應而產生前述攝影觸發信號；在前述患者台控制資料產生步驟中，係根據自前述第2X射線畫像資料中之以前述第2訊框率所攝影的前述連續攝影畫像選擇的1張前述X射線畫像與前述基準畫像，來產生前述患者台控制資料。
  6. 一種矚目畫像攝影方法，係使用申請專利範圍第1至4項中任一項所述的X射線定位裝置，將前述患部之前 述連續攝影畫像進行攝影；該矚目畫像攝影方法係包括：攝影觸發信號產生步驟，用以判定波形在前述呼吸信號中急遽變化的急遽期間，且與較前述第1訊框率還高的第3訊框率對應而產生前述攝影觸發信號；矚目期間抽出步驟，用以判定波形是否為在前述呼吸信號中急遽變化的急遽期間，且將前述急遽期間抽出作為矚目期間，該矚目期間屬於以前述第3訊框率對前述連續攝影畫像進行攝影之期間；及矚目畫像資料產生步驟，在前述X射線視訊裝置中，取得第1X射線畫像資料，且產生將前述第1X射線畫像資料與前述呼吸信號建立關聯的第2X射線畫像資料。
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