(57)【要約】【課題】放射線治療装置の稼働範囲を最大限に利用した治療を可能にする衝突防止インターロック装置を得ることを目的とする。【解決手段】衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の３Ｄモデル及び患者３Ｄモデル２３を仮想空間２０に配置し、制御情報ｓｉｇ１に基づいて動作する装置５の３Ｄモデルと患者３Ｄモデル２３との衝突、及び装置５の３Ｄモデル間の衝突の有無を判定するシミュレーションを実行する衝突判定シミュレータ２とを備える。衝突判定シミュレータ２は、判定対象の３Ｄモデル間の距離を判定対象距離とし、この判定対象距離がインターロック閾値以下かを判定するインターロック判定部と、判定対象距離がインターロック閾値以下の場合に、装置５の動作を停止させる情報を生成し、この情報を治療装置制御部４にインターロック情報ｓｉｇ２として出力するインターロック情報生成部とを有する。【選択図】図１
2014128352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療を行う放射線治療装置の可動機器が移動する際に、前記放射線治療装置及び患者の衝突を防止する放射線治療装置の衝突防止インターロック装置であって、
前記放射線治療装置から前記可動機器の制御情報を入力すると共に、前記放射線治療装置にインターロック情報を出力する治療装置制御部と、
前記放射線治療を行う治療室毎に前記放射線治療装置の３Ｄモデルである治療装置３Ｄモデルを格納した治療装置３Ｄモデルデータベースと、
前記患者の３Ｄモデルである患者３Ｄモデルを格納した患者３Ｄモデルデータベースと、前記治療装置３Ｄモデル及び前記患者３Ｄモデルを仮想空間に配置し、前記制御情報に基づいて動作する前記治療装置３Ｄモデルと前記患者３Ｄモデルとの衝突、及び前記治療装置３Ｄモデル間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行する衝突判定シミュレータとを備え、
前記衝突判定シミュレータは、
前記治療装置３Ｄモデルと前記患者３Ｄモデルとの距離及び前記治療装置３Ｄモデル間の距離を判定対象距離とし、前記判定対象距離がインターロック閾値以下かを判定するインターロック判定部と、
前記判定対象距離が前記インターロック閾値以下の場合に、前記放射線治療装置の動作を停止させる情報を生成し、この情報を前記治療装置制御部に前記インターロック情報として出力するインターロック情報生成部とを有することを特徴とする放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項２】
前記衝突判定シミュレータは、
前記判定対象距離が、前記インターロック閾値よりも大きい警告閾値以下かを判定する警告判定部を有し、
前記インターロック情報生成部は、前記判定対象距離が前記警告閾値以下であり、かつ前記インターロック閾値より大きい場合に、前記可動機器の移動速度を低下させる情報を生成し、この情報を前記治療装置制御部に前記インターロック情報として出力することを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項３】
前記衝突判定シミュレータは、
前記治療室にいる医療スタッフの医療スタッフ３Ｄモデルを前記仮想空間に配置し、
前記医療スタッフの位置を検出する位置センサからの位置情報と前記制御情報とに基づいて、前記治療装置３Ｄモデル及び前記医療スタッフ３Ｄモデルを前記仮想空間上で動作させ、
前記インターロック判定部は、前記治療装置３Ｄモデルと前記医療スタッフ３Ｄモデルとの距離をも前記判定対象距離とし、前記判定対象距離が前記インターロック閾値以下かを判定することを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項４】
前記衝突判定シミュレータは、
前記判定対象距離が、前記インターロック閾値よりも大きい警告閾値以下かを判定する警告判定部を有し、
前記インターロック情報生成部は、前記判定対象距離が前記警告閾値以下であり、かつ前記インターロック閾値より大きい場合に、前記可動機器の移動速度を低下させる情報を生成し、この情報を前記治療装置制御部に前記インターロック情報として出力することを特徴とする請求項３記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項５】
前記衝突判定シミュレータは、
前記判定対象距離が前記インターロック閾値以下の場合に警報を発令し、
前記判定対象距離が前記警告閾値以下であり、かつ前記インターロック閾値より大きい場合に警告を発令する警告警報生成部を有することを特徴とする請求項２または４に記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項６】
前記警告警報生成部は、前記衝突判定シミュレーションの判定対象毎に異なる鳴動音により、前記警報または前記警告を発令することを特徴とする請求項５記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項７】
前記患者３Ｄモデルは、前記患者を撮影し、患者毎に３Ｄモデルを生成する患者モデル生成装置により生成されたことを特徴する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置。
【請求項８】
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を備えた粒子線治療装置と、
前記粒子線治療装置の可動機器が移動する際に、前記粒子線治療装置及び患者の衝突を防止する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線治療装置の衝突防止インターロック装置とを備えたことを特徴とする放射線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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癌治療を行う放射線治療装置に関し、特に治療装置の機器と患者または治療装置の機器とが物理的に衝突することを防止する衝突防止インターロック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、癌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癌治療装置（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。粒子線治療装置はＸ線、ガンマ線を用いる放射線治療装置よりも大型になるので、粒子線治療装置では、治療装置の機器と患者または治療装置の機器とが物理的に衝突の防止方法がさらに複雑になっている。
【０００３】
放射線治療では、治療計画を作成する際に治療装置と患者または治療装置とが衝突（物理的干渉）しないかを事前にチェックしている（例えば特許文献１）。特許文献１では、放射線治療装置と治療用寝台及び患者とが物理的に干渉しない角度を示す領域内で放射線治療計画を立案していた。特許文献１には、治療寝台（治療台）の中心座標（ｘ、ｚ）及び患者の体部高さ（ｈ）の情報と、事前にメモリに保存されていた治療用寝台形状データと、放射線治療装置形状データとに基づいて、放射線治療装置と治療寝台および患者とが物理的に干渉しない照射角度を算出し、その算出結果を表示することが記載されている。
【０００４】
特許文献１では、放射線治療の際に、患者の患部の位置とアイソセンタのずれ量を算出し、このずれ量に基づいて、治療用寝台の位置、回転ガントリのガイドｚ軸周りの旋回角Ｒ及び回転部材のガイドに対する回動軸Ｇまわりの走行角Ｓを適宜最適な組み合わせで移動調整することにより、患部中心がアイソセンタに移動する。この時、間違って放射線治療装置と治療用寝台及び患者との物理的干渉が発生する領域での照射角度が設定されると、照射計画装置から放射線治療装置の制御装置に対して放射線治療装置の起動を停止させる（衝突防止インターロック処理）信号を送信していた。
【０００５】
また、特許文献２では、医療スタッフを衝突防止インターロック処理の実施を判断する対象とし、この医療スタッフに位置センサを取付け、位置情報を空間チェック機能へ送信することで、粗位置決め完了から位置決め完了迄の治療装置の移動経路を制御情報から推測し、医療スタッフとの干渉を防ぐ機能が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７４８８５号公報（００４０段〜００４４段、図２、図６）
【特許文献２】特開２００８−２２０５５３号公報（００１７段〜００２５段、００３４段、図１、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、放射線治療では、治療装置と患者または治療装置とが衝突（物理的干渉）しないように治療装置の駆動に関して、治療装置と患者または治療装置とが衝突する
可能性が高いと判断した場合に、治療装置の駆動を停止する処理、すなわち衝突防止インターロック処理を実施している。特許文献１の従来技術では、制御装置が持つ制御情報（照射角度の設定情報）と事前に算出された物理的干渉が発生する領域情報とに基づいて、衝突防止インターロック処理を実現する為、干渉領域を広くしたり、複雑な計算を避けて干渉領域を設定したり、必要以上に治療装置の駆動範囲を制限してしまう事が多く、結果として治療の制約となっていた。
【０００８】
治療装置を駆動する制御装置は、確実性、堅牢性が要求されることから、シーケンサ等のコントローラ機器によって構成される。コントローラ機器は高速かつ確実な処理を得意とするが、複雑な計算は困難であるため、コントローラ機器によって制御対象装置の輪郭が治療室空間上のどの位置にあり、周辺の治療装置とどのような位置関係にあるかを把握（計算）することは現実的ではない。そのため、制御対象装置の制御情報に基づいて安全側に重きを置いた衝突防止インターロック処理を行う機能を設ける事になる。例えば、照射ノズルの照射角度が９０度で、治療台ローテーション角度が３０度の場合では、照射ノズルのスライド位置や回転位置、照射ノズル先端のアタッチメント形状、治療台の高さ等によって、照射ノズルと治療台が干渉する場合としない場合とがあるにも関わらず、複雑な組合せ条件による計算を避けて、「照射ノズルの照射角度が９０度、治療台ローテーション角度３０度の位置では干渉する可能性があるので、この組合せは認めない（衝突防止インターロック条件とする）」というロジックを設ける事がある。
【０００９】
このような事情から、治療計画で最適な治療装置ポジションと判断した「患者と治療装置の位置関係」が、本来であれば干渉することなく治療可能であっても、実際には治療計画後または治療計画中に行われる衝突防止インターロック判定により治療実施が不可能となることがあり、最適な治療方法（治療計画）の選択を阻害していた。
【００１０】
また、特許文献２の従来技術は、医療スタッフと、粗位置決め完了から位置決め完了迄という予め決められた一連の制御動作を行う装置間の干渉判定を行って、予め干渉を回避する移動経路を算出している。また、予め決められた一連の制御動作以外にも、常時監視によって医療スタッフと装置との干渉を回避する経路を算出することも記載されているが、上述した最適な治療方法（治療計画）の選択することはできない。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、治療装置の稼働範囲を最大限に利用した治療を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
放射線治療装置からその可動機器の制御情報を入力すると共に、放射線治療装置にインターロック情報を出力する治療装置制御部と、放射線治療を行う治療室毎に放射線治療装置の３Ｄモデルである治療装置３Ｄモデルを格納した治療装置３Ｄモデルデータベースと、患者の３Ｄモデルである患者３Ｄモデルを格納した患者３Ｄモデルデータベースと、治療装置３Ｄモデル及び患者３Ｄモデルを仮想空間に配置し、制御情報に基づいて動作する治療装置３Ｄモデルと患者３Ｄモデルとの衝突、及び治療装置３Ｄモデル間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行する衝突判定シミュレータとを備える。衝突判定シミュレータは、治療装置３Ｄモデルと患者３Ｄモデルとの距離及び治療装置３Ｄモデル間の距離を判定対象距離とし、判定対象距離がインターロック閾値以下かを判定するインターロック判定部と、判定対象距離がインターロック閾値以下の場合に、放射線治療装置の動作を停止させる情報を生成し、この情報を治療装置制御部にインターロック情報として出力するインターロック情報生成部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る放射線治療装置の衝突防止インターロック装置は、仮想空間上で放射線治
療の際の放射線治療装置の制御情報に基づいて判定対象の３Ｄモデル間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行し、判定対象距離がインターロック閾値以下の場合に放射線治療装置の動作を停止させる情報をインターロック情報として出力するので、治療装置の稼働範囲を最大限に利用した放射線治療を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１による衝突防止インターロック装置及び放射線治療システムのブロック図である。
【図２】図１の衝突防止インターロック装置の動作イメージ図である。
【図３】図１の治療装置の概略構成図である。
【図４】図３の粒子線照射装置の構成を示す図である。
【図５】図１の衝突防止インターロック装置のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２による衝突防止インターロック装置の機能を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２による衝突防止インターロック装置のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態３による衝突防止インターロック装置の鳴動音対応表を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４による衝突防止インターロック装置の動作イメージ図である。
【図１０】本発明の実施の形態５による衝突防止インターロック装置及び放射線治療システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による衝突防止インターロック装置及び放射線治療システムのブロック図であり、図２は本発明の実施の形態１による衝突防止インターロック装置の動作イメージ図である。図３は図１の治療装置の例である粒子線治療装置の概略構成図であり、図４は図３の粒子線照射装置の構成を示す図である。衝突防止インターロック装置１は、衝突判定シミュレータ２と、治療装置３Ｄモデルデータベース３と、患者３Ｄモデルデータベース６と、治療装置制御部４とを備える。放射線治療システム８は、衝突防止インターロック装置１と治療装置５とを備える。衝突判定シミュレータ２は、衝突判定シミュレーションを行うソフトウェア機能であり、計算機上に構築される。衝突判定シミュレータ２は、治療装置５の３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）及び患者３Ｄモデル２３を仮想空間２０に配置し、制御情報ｓｉｇ１に基づいて動作する治療装置５の３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）と患者３Ｄモデル２３との衝突、及び治療装置５の３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行する。
【００１６】
治療装置３Ｄモデルデータベース３には、治療室毎に衝突判定シミュレーションに必要な全ての治療装置の３Ｄモデルが格納されている。患者３Ｄモデルデータベース６には、患者の典型的な体型毎に作成された患者３Ｄモデル２３が格納されている。治療装置制御部４は、治療装置５と制御情報ｓｉｇ１やインターロック情報ｓｉｇ２をやり取りする入出力インタフェースである。衝突判定シミュレータ２は、治療装置３Ｄモデルデータベース３、患者３Ｄモデルデータベース６、治療装置制御部４と接続し、治療装置制御部４は、治療装置５と接続している。
【００１７】
図２には、衝突判定シミュレータ２の対象となる実空間１０と、衝突判定シミュレータ
２内に構成される仮想空間２０との関係を示している。実空間１０は、実際の治療室空間である。回転ガントリ１１は、任意の角度で患者１３の患部に放射線（荷電粒子ビーム３１等）を照射する為に、照射ノズル１２を３６０度回転させるものである。治療台１４に、患者１３が載置される。なお、照射ノズル１２ａは第１の位置にある場合の照射ノズル１２であり、破線で示した照射ノズル１２ｂは第２の位置にある場合の照射ノズル１２である。照射ノズル１２は、放射線治療装置（粒子線治療装置）の最下流側であり、放射線が患者１３へ照射される先端部分である。回転ガントリ１１、照射ノズル１２、治療台１４は、治療装置５の可動装置である。
【００１８】
仮想空間２０は、治療室の実空間１０と同じ幾何学的配置（ジオメトリ）で構築される。図２では、治療装置３Ｄモデルとして、回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２（図２における２２ａ、２２ｂ）、治療台３Ｄモデル２４を示した。回転ガントリ３Ｄモデル２１は、回転ガントリ１１の三次元モデル（３Ｄモデル）であり、回転ガントリ１１と同様に照射ノズル３Ｄモデル２２を３６０度回転させる。照射ノズル３Ｄモデル２２は、照射ノズル１２の三次元モデルである。なお、照射ノズル３Ｄモデル２２ａは照射ノズル１２ａに対応したものであり、破線で示した照射ノズル３Ｄモデル２２ｂは照射ノズル１２ｂに対応したものである。患者３Ｄモデル２３は患者１３の三次元モデルであり、治療台３Ｄモデル２４は治療台１４の三次元モデルである。制御情報ｓｉｇ１は、実空間１０から仮想空間２０へ送信する制御情報、すなわち治療装置５から衝突判定シミュレータ２へ送信する制御情報を表す。制御情報ｓｉｇ１は、治療装置５の可動機器を含む各機器を制御する制御信号と同等のものである。衝突判定シミュレータ２は、この制御情報ｓｉｇ１に基づいて、仮想空間２０の治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）を、リアルタイムで実空間１０の治療装置５の動作と同じように動作させる。インターロック情報ｓｉｇ２は、仮想空間２０から実空間１０へ送信するインターロック情報、すなわち衝突判定シミュレータ２から治療装置５へ送信するインターロック情報である。
【００１９】
治療装置５の例として、図３及び図４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。
【００２０】
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１３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。
【００２１】
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４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４において荷電粒子ビーム３１の進行方向は−Ｚ方向である。
【００２２】
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。
【００２３】
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１３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。
【００２４】
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。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態１による衝突防止インターロック装置のフローチャートである。衝突防止インターロック装置１は、初期処理のステップＳ００１と衝突判定処理のステップＳ０１１を実行する。初期処理のステップＳ００１はステップＳ００２〜Ｓ０００５の処理から構成され、衝突判定処理のステップＳ０１１はステップＳ０１２〜Ｓ００１６の処理から構成される。
【００２６】
図５を用いて、衝突防止インターロック装置１の動作を説明する。ステップＳ００２にて、粒子線治療を開始する際に、治療計画で計画された患者ＩＤと治療ＩＤを選択し、その選択した患者ＩＤと治療ＩＤを衝突判定シミュレータ２へ入力する。衝突判定シミュレータ２を構成する計算機の入力手段による手入力には限らず、治療装置５に対して患者ＩＤと治療ＩＤを入力する際に自動的に入力されるインタフェースを設けても良い。ステップＳ００３にて、衝突判定シミュレータ２は、治療ＩＤから必要な治療装置３Ｄモデルを、治療装置３Ｄモデルデータベース３から取得する。また、衝突判定シミュレータ２は、患者ＩＤから最も適切な患者３Ｄモデル２３を、患者３Ｄモデルデータベース６から取得する。
【００２７】
ステップＳ００４にて、衝突判定シミュレータ２は、治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）及び患者３Ｄモデル２３を衝突判定シミュレータ２内の仮想空間２０へ配置する。配置する初期位置は、実空間１０の治療装置５から送信されてくる制御情報ｓｉｇ１に基づいて設定することで実空間１０と同じジオメトリの位置関係となる。ステップＳ００５にて、仮想空間２０のモデル配置が完了し、次のステップＳ０１１の衝突判定処理を行う。この衝突判定処理では、衝突判定シミュレーション対象の機器に対して、リアルタイム処理（約３０回／秒）で衝突判定シミュレーションを実行する。
【００２８】
次に、患者位置決め及び治療が開始となり、ステップＳ０１２にて、治療装置５の照射ノズル１２や患者１３が載置せれた治療台１４が、計画された位置へ移動する。ステップＳ０１３にて、治療装置５は、その照射ノズル１２や治療台１４の制御情報ｓｉｇ１を、治療装置制御部４を介して、常時、衝突判定シミュレータ２へ送信する。衝突防止インターロック装置１の衝突判定シミュレータ２は、治療装置５の照射ノズル１２や治療装置５の治療台１４の制御情報ｓｉｇ１を、治療装置制御部４を介して受信する。衝突判定シミュレータ２は、制御情報ｓｉｇ１に基づいて、治療装置５の動作のシミュレーション（衝突シミュレーション）を実行する。具体的には、衝突判定シミュレータ２は、受信した制御情報ｓｉｇ１に基づき、仮想空間２０内の治療装置３Ｄモデルについて、実空間１０の治療装置５と同じように制御する。
【００２９】
ステップＳ０１４にて、治療装置３Ｄモデルの各モデル間の距離や、治療装置３Ｄモデルと患者３Ｄモデル２３との距離を判定対象距離とし、この判定対象距離がインターロック閾値以下になったかどうかを判定する。インターロック閾値が１つの場合、すなわち共通のインターロック閾値を用いる場合を説明する。衝突シミュレーション対象の患者１３及び治療装置５のモデル間における最短距離がインターロック閾値以下になったかどうかを判定する（インターロック判定）。なお、インターロック閾値が判定対象の各モデル間で異なっている場合は、各モデル間の距離がそれぞれのインターロック閾値以下になったかどうかを判定する。ステップＳ０１４の処理は、衝突判定シミュレータ２のインターロック判定部の処理である。
【００３０】
ステップＳ０１４にて、判定対象距離がインターロック閾値以下になった場合は、ステップＳ０１５に移動し、判定対象距離がインターロック閾値以下でない場合は、ステップＳ０１６にて治療が終了したかどうかを判定する。ステップＳ０１５にて、衝突判定シミュレータ２は、警報を発令すると同時に、治療装置５に対して、治療装置制御部４を介して、治療装置５の動作を停止させる停止命令等のインターロック情報ｓｉｇ２を通知する。治療装置５は、インターロック情報ｓｉｇ２に基づいて、停止等の処理を実行する。衝突判定シミュレータ２は、リアルタイムに行っていた衝突判定シミュレーションを停止し、治療装置３Ｄモデル等の情報をクリアして次の治療開始（衝突判定シミュレーションの開始）に備える。ステップＳ０１５における警報を発令する処理は、衝突判定シミュレータ２の警告警報生成部の処理である。ステップＳ０１５における停止命令等を生成する処理は、衝突判定シミュレータ２のインターロック情報生成部の処理である。
【００３１】
衝突判定シミュレータ２は、ステップＳ０１６にて治療が終了していないと判定した場合は、ステップＳ０１３に戻り、衝突シミュレーションを実行する。一連の治療が終了し、治療装置５の駆動が停止すると、衝突判定シミュレータ２は、治療装置の駆動停止の制御情報ｓｉｇ１を、治療装置制御部４を介して受信する。衝突判定シミュレータ２は、ステップＳ０１６にて治療が終了したと判定した場合は、リアルタイムに行っていた衝突判定シミュレーションを停止し、治療装置モデル等の情報をクリアして次の治療開始（衝突判定シミュレーションの開始）に備える。
【００３２】
仮想空間２０では治療装置５の各機器を３Ｄモデル化しているため、モデルの輪郭間での最短距離判定を正確に行うことが可能であり、必要以上に治療装置５の駆動範囲を制限してしまうことは無い。実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の制御情報ｓｉｇ１に基づいて治療装置５の移動動作のシミュレーションをリアルタイムで実行するので、インターロック閾値を従来よりも小さい値に設定できる。この理由を詳しく説明する。治療装置５に設置した検出器の検出データで常時監視する放射線治療システムでは、既に治療装置５が動いた状態を判断しているので、インターロック処理の開始から治療装置５の停止までの時間が必要なため、通常インターロック閾値を安全側にする。しかし、実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の制御情報ｓｉｇ１に基づいて衝突判定シミュレーションをするので、治療装置５の機器の位置の予測を現実の位置に来る前に行うことができる。実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の機器の位置の予測を現実の位置に来る前に行うことができるので、インターロック閾値が従来より小さくても、実際の治療装置５の機器をインターロック閾値までに停止することができる。したがって、実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、インターロック閾値を従来よりも小さい値に設定できる。
【００３３】
実施の形態１の衝突防止インターロック装置１を備えた放射線治療システム８は、従来よりも小さなインターロック閾値で衝突防止インターロック処理の実行、すなわち放射線治療装置（治療装置５）の動作を停止させることができるので、大きなインターロック閾値で衝突防止インターロック処理せざる得ない従来に比べて、治療装置５の駆動範囲を広げることができ、最適な治療方法（治療計画）の選択をすることができる。実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の制御情報ｓｉｇ１に基づいて衝突シミュレーションを実行するので、治療装置５の自動駆動（治療台１４の自動駆動等）に限らず、手動駆動にも対応でき、治療装置５の駆動の柔軟性を確保することができる。したがって、実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、治療装置５の駆動の柔軟性を確保でき、治療装置５の稼働範囲を最大限に使った治療、すなわち治療装置５の性能を十分に活用した治療を行えるようにすることができる。また、実施の形態１の衝突防止インターロック装置１を備えた放射線治療システム８は、治療装置５の稼働範囲を最大限に利用することができ、最適な治療方法を実行することができる。
【００３４】
以上のように実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、放射線治療装置（治療装置５）からその可動機器の制御情報ｓｉｇ１を入力すると共に、放射線治療装置（治療装置５）にインターロック情報ｓｉｇ２を出力する治療装置制御部４と、放射線治療を行う治療室毎に放射線治療装置（治療装置５）の３Ｄモデルである治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）を格納した治療装置３Ｄモデルデータベース３と、患者１３の３Ｄモデルである患者３Ｄモデル２３を格納した患者３Ｄモデルデータベース６と、治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）及び患者３Ｄモデル２３を仮想空間２０に配置し、制御情報ｓｉｇ１に基づいて動作する治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）と患者３Ｄモデル２３との衝突、及び治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行する衝突判定シミュレータ２とを備える。衝突防止インターロック装置１の衝突判定シミュレータ２は、治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）と患者３Ｄモデル２３との距離及び治療装置３Ｄモデル（回転ガントリ３Ｄモデル２１、照射ノズル３Ｄモデル２２、治療台３Ｄモデル２４等）間の距離を判定対象距離とし、この判定対象距離がインターロック閾値以下かを判定するインターロック判定部と、判定対象距離がインターロック閾値以下の場合に、放射線治療装置（治療装置５）の動作を停止させる情報を生成し、この情報を治療装置制御部４にインターロック情報ｓｉｇ２として出力するインターロック情報生成部とを有する。実施の形態１の衝突防止インターロック装置１は、仮想空間２０上で放射線治療の際の放射線治療装置（治療装置５）の制御情報ｓｉｇ１に基づいて判定対象の３Ｄモデル間の衝突の有無を判定する衝突判定シミュレーションを実行し、判定対象距離がインターロック閾値以下の場合に放射線治療装置（治療装置５）の動作を停止させる情報をインターロック情報ｓｉｇ２として出力するので、治療装置駆動の柔軟性を確保でき、治療装置５の稼働範囲を最大限に利用した治療を行えるようにすることができる。
【００３５】
実施の形態１の放射線治療システム８は、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１３に照射する粒子線照射装置５８とを備えた粒子線治療装置５１と、粒子線治療装置５１の可動機器の移動の際に、粒子線治療装置５１及び患者１３のそれぞれの衝突を防止する上記衝突防止インターロック装置１とを備えるので、治療装置５の稼働範囲を最大限に利用することができ、最適な治療方法を実行することができる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態１では、実空間１０の治療装置５の各機器から送信されてくる制御情報ｓｉｇ１に基づいて、仮想空間２０に於いても同様の制御を行い、仮想空間２０に実空間１０と同じジオメトリで、患者１３及び治療装置５の位置関係を構成し、衝突判定シミュレーションを行う方法について述べた。実施の形態２では、インターロック境界（インターロック閾値）とは別にインターロック境界（インターロック閾値）よりも物体間の距離が長い警告境界（警告閾値）を設定する例を説明する。
【００３７】
図６は本発明の実施の形態２による衝突防止インターロック装置の機能を説明する図であり、図７は本発明の実施の形態２による衝突防止インターロック装置のフローチャートである。図６に示すように、仮想空間２０には、インターロック境界２６と、インターロック境界よりも物体間の距離が長い警告境界２７が設定される。図６では、照射ノズル３Ｄモデル２２が、矢印２９の示す方向に移動し、破線で示した照射ノズル３Ｄモデル２２ｃの位置まで移動した場合に、円２８で示したように一部が警告境界２７を超えた状態を示している。実施の形態２の衝突防止インターロック装置１は、複数の判定閾値（インターロック閾値、警告閾値）を用いて判定し、判定閾値毎に個別の処理を行う。
【００３８】
図７のフローチャートは、ステップＳ０１７及びＳ０１８が追加された点で図５のフローチャートと異なる。異なる部分を説明する。ステップＳ０１４にてインターロック判定を行い、判定対象距離がインターロック閾値以下でない場合は、ステップＳ０１７の警告判定を行う。ステップＳ０１７にて、判定対象距離が警告閾値以下になった場合は、ステップＳ０１８に移動し、判定対象距離が警告閾値以下でない場合は、ステップＳ０１６に移動する。ステップＳ０１８にて、衝突判定シミュレータ２は、警報よりも対応レベルの低い警告を発令すると同時に、治療装置５に対して、治療装置制御部４を介して、移動速度を減速する減速命令等のインターロック情報ｓｉｇ２を通知する。また、この後、衝突判定シミュレータ２は、ステップＳ０１３に戻る。治療装置５は、インターロック情報ｓｉｇ２の減速命令に基づいて、移動速度を減速する。実施の形態２では、インターロック情報ｓｉｇ２には、減速命令と停止命令とが含まれている。ステップＳ０１７の処理は、衝突判定シミュレータ２の警告判定部の処理である。ステップＳ０１８における警告を発令する処理は、衝突判定シミュレータ２の警告警報生成部の処理である。ステップＳ０１８における減速命令を生成する処理は、衝突判定シミュレータ２のインターロック情報生成部の処理である。
【００３９】
実施の形態２による衝突防止インターロック装置１は、インターロック境界２６と警告境界２７を設けることにより、治療装置５のある機器が警告境界に入った場合には警告を発報（発令）すると共に、治療装置５の動作を減速させる等の制御指令（減速命令等）を実空間１０の治療装置５に対して行ったり、医療スタッフへ警告を通知したりする。この減速命令等の制御指令や警告により、治療装置５の衝突防止インターロック処理が作動する前に、治療装置５の動作を停止させる等の回避操作を促すことができる。
【００４０】
実施の形態２による衝突防止インターロック装置１は、本機能により、インターロック境界（インターロック閾値）よりも更に安全な位置にて治療装置５を停止させることができる。この安全な位置での治療装置５の停止は、医療スタッフの手動ボタン等による停止でもよいし、減速命令を受けた場合に治療装置５が自動で減速及びその後停止することでもよい。自動で減速及びその後停止は、例えば治療装置５が、手動によるインターラプト処理がなく、かつ所定の速度まで減速した場合に停止するようにすればよい。実施の形態２による衝突防止インターロック装置１は、このような安全な位置での治療装置５の停止動作ができるので、衝突防止インターロック処理が作動した後に発生する規定手順による解除操作が不要になる事から、運用効率を向上させることができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態３では、図８に示すように、衝突対象物毎に、インターロック境界（インターロック閾値）、及び警告境界（警告閾値）について、各々鳴動音を分けるようにした。図８は、本発明の実施の形態３による衝突防止インターロック装置の鳴動音対応表を示す図である。図８では、衝突対象物が照射ノズル１２と患者１３（図８のＮｏ．１）の場合と、照射ノズル１２とそれ以外の治療装置５の他の機器（図８のＮｏ．２）の場合を示した。衝突対象物が照射ノズル１２と患者１３（図８のＮｏ．１）の場合は、衝突防止インターロック処理時及び警告時の鳴動音は、それぞれ鳴動音１及び鳴動音２である。衝突対象物が照射ノズル１２とそれ以外の治療装置５の他の機器（図８のＮｏ．２）の場合は、衝突防止インターロック処理時及び警告時の鳴動音は、それぞれ鳴動音３及び鳴動音４である。
【００４２】
このように鳴動音を複数設けることにより、治療室内の医療スタッフに対して瞬時に状況を伝えることが可能である。複数の鳴動音は、警告警報生成部による警報や警告に基づいてブザーや報知機等により生成される。また、遠隔照射治療の場合は治療室外にも鳴動音を鳴らし、治療室外の医療スタッフへの状況を瞬時に伝えることが可能である。
【００４３】
実施の形態３による衝突防止インターロック装置１は、本機能により、患者１３及び治療装置５の衝突防止インターロック状態または警告状態を、ディスプレイ表示等を行う場合よりも早く医療スタッフが状態を把握でき、衝突防止インターロック状態または警告状態の対応処置に早く着手することができる。
【００４４】
実施の形態４．
実施の形態４では、衝突判定シミュレーションを実行する対象に医療スタッフを加えた例を説明する。図９は、本発明の実施の形態４による衝突防止インターロック装置の動作イメージ図である。図７に示すように、実空間１０の医療スタッフ１５に位置センサを付けて位置情報ｓｉｇ３は、治療装置５の制御情報ｓｉｇ１と同様に衝突判定シミュレータ２に入力される。実施の形態４による衝突防止インターロック装置１は、仮想空間２０内に作成された医療スタッフ３Ｄモデル２５を実空間１０と同じ位置に移動させることにより、医療スタッフ１５についても衝突防止インターロック処理の対象とすることが可能となる。
【００４５】
医療スタッフ３Ｄモデル２５は、例えば医療スタッフ１５の典型的な体型毎に作成された三次元モデルであり、患者３Ｄモデルデータベース６や治療装置３Ｄモデルデータベース３に格納してもよいし、専用のデータベースに格納してもよい。
【００４６】
実施の形態４による衝突防止インターロック装置１は、本機能により、治療装置５の機器の制御情報ｓｉｇ１だけでは行動が把握できない医療スタッフ１５についても衝突防止インターロック処理の対象とできることから、物理的な衝突回避の面で実施の形態１〜３よりもさらに安全な治療作業が可能となる。
【００４７】
実施の形態５．
実施の形態５では、患者毎に作成された患者３Ｄモデル２３を用いて衝突判定シミュレーションを実行する例を説明する。図１０は、本発明の実施の形態５による衝突防止インターロック装置及び放射線治療システムのブロック図である。図１０に示すように、患者１３を撮影して患者毎に患者３Ｄモデル２３を作成する患者モデル生成装置７を用いる事によって、仮想空間２０内の患者３Ｄモデル２３の形状をより実空間１０の患者１３に近づけることができる。患者モデル生成装置７は、患者１３を撮影する患者撮影部と、患者撮影部が撮影したデータに基づいて患者３Ｄモデル２３を作成する患者モデル生成部とを備える。患者モデル生成装置７の患者撮影部は、３Ｄデジタイザのような機器を想定するが、機器はこれに限定することなく、これ以外の機器でもよい。
【００４８】
実施の形態５による衝突防止インターロック装置１は、本機能により、仮想空間２０上の患者３Ｄモデル２３の形状がより実空間１０の患者１３の形状に近づくため、衝突防止インターロック処理のうち、特に患者１３と治療装置５との間の衝突防止判定精度を向上させる事が可能となる。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
１…衝突防止インターロック装置、２…衝突判定シミュレータ、３…治療装置３Ｄモデルデータベース、４…治療装置制御部、５…治療装置、６…患者３Ｄモデルデータベース、７…患者モデル生成装置、８…放射線治療システム、１３…患者、１５…医療スタッフ、２０…仮想空間、２１…回転ガントリ３Ｄモデル（治療装置３Ｄモデル）、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…照射ノズル３Ｄモデル（治療装置３Ｄモデル）、２３…患者３Ｄモデル、２４…治療台３Ｄモデル（治療装置３Ｄモデル）、２５…医療スタッフ３Ｄモデル、３１…荷電粒子ビーム、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、ｓｉｇ１…制御情報、ｓｉｇ２…インターロック情報、ｓｉｇ３…位置情報。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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