(57)【要約】【課題】簡素な構成で高精度な位置決めを速やかに行うことが可能な放射線治療装置とそれに有用な治療台位置決め装置を提供する。【解決手段】標的領域を有する患者の位置決め動作が可能な、患者をのせる治療台１と、治療台１の三次元位置・姿勢を計測する計測ユニット５と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして治療台１を位置決めするフルクローズド制御系と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、治療台１の三次元位置・姿勢の推定値を用いて治療台１を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的領域に対して放射線を照射する放射線治療装置であって、
前記標的領域を有する患者の位置決め動作が可能な、前記患者をのせる治療台と、
前記治療台の三次元位置・姿勢を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして前記治療台を位置決めするフルクローズド制御系と、
前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、前記治療台の三次元位置・姿勢の推定値を用いて前記治療台を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えた
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記治療台は、少なくとも１つ以上の関節を有する構造であり、
前記セミクローズド制御系は、前記治療台の各関節角度から前記治療台の三次元位置・姿勢の推定値を計算し、前記推定値をフィードバックして前記治療台を位置決めする
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記治療台が前記放射線の照射位置から所定範囲の内にあり、かつ、前記計測部によって前記治療台の三次元位置・姿勢が得られている場合には前記フルクローズド制御系により前記治療台を位置決めし、
前記治療台が前記照射位置から前記所定範囲の内にない場合、または、前記計測部によって前記治療台の三次元位置・姿勢が得られない場合には前記セミクローズド制御系により前記治療台を位置決めする
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記計測部により前記治療台の三次元位置・姿勢が得られている間だけ前記放射線を前記標的領域に照射する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記放射線の照射中に前記治療台が所定の大きさ以上動いた場合には前記放射線の照射を中止する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報を用いて前記セミクローズド制御系の推定値の較正を行う
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項７】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記治療台の三次元位置・姿勢の推定値と、前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報を比較し、前記治療台および前記計測部の再調整の時期を決定する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項８】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記治療台は、患者が載る天板、または、患部を固定する固定具を有し、
前記計測部は、前記天板または前記固定具の三次元位置・姿勢を計測する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項９】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記計測部は、前記治療台の周辺に複数台設置されたカメラから構成される
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項１０】
放射線治療の際に患者を載せる治療台の位置決めを行うための治療台位置決め装置であって、
前記患者を載せる治療台の三次元位置・姿勢を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして前記治療台を位置決めするフルクローズド制御系と、
前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、前記治療台の三次元位置・姿勢の推定値を用いて前記治療台を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えた
ことを特徴とする治療台位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療装置および治療台位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許文献１が知られている。特許文献１では、放射線治療で用いられる画像位置合せの際に、画像内に描出されている位置決めの基準となる部位もしくは領域と、治療対象部位もしくは領域との位置合せに要する時間を短縮することを目的として、治療計画ＣＴ画像と治療台位置決め用に撮像された３次元断層画像とに対して、治療計画装置にて設定された関心領域の位置に関する特徴量を演算し、これら特徴量を弱識別器とする機械学習を実施し、位置合せすべき部位や領域とその位置合せ度合いを求めるとともに、学習によって求めた部位や領域および重みを用いた位置決め用の評価式を作成して、この評価式を用いて位置決めを実施する、ことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１２８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
がん治療において、近年、陽子線や炭素イオン線などの粒子線やＸ線等の放射線を照射する放射線治療が注目されている。
【０００５】
図１３は、放射線治療の一種である粒子線治療に用いられる治療装置の一部構成の概略を示す斜視図である。図１３に示すように、粒子線治療装置では、加速器にて必要なエネルギーまで加速された粒子線Ｐを、照射ノズル１００２から患部に照射する。照射ノズル１００２は回転ガントリ１００３によって回転し、患者は位置決め動作の可能な治療台１００１により患部を粒子線Ｐの照射位置に位置決めされる。回転ガントリ１００３と治療台１００１の動作により、粒子線Ｐを様々な方向から患部に照射できる。粒子線Ｐを患部に正確に照射するためには、治療台１００１を精度良く位置決めすることが必要である。
【０００６】
特許文献１には、放射線治療における治療直前の位置合わせに関する方法が記載されている。
【０００７】
放射線照射による治療では、治療直前に患部付近のＸ線画像などを撮影し、上述のような特許文献１に記載された方法等を用いて治療計画時の画像と比較して治療台位置を微調整することで、放射線の照射位置と患部の正確な位置合わせがなされる。
【０００８】
ここで、放射線治療では患部によって放射線を複数方向から照射するため、照射方向毎に回転ガントリと治療台の位置決め動作が必要となるが、その度にＸ線画像の撮影と位置合わせを実施すると、治療時間の増加を招く。また、照射方向によってはＸ線画像が撮影できないケースもある。
【０００９】
そのため、照射方向の変更時を含めて、治療台を精度良くかつ速やかに位置決めできることが望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、簡素な構成で高精度な位置決めを速やかに行うことが可能な放射線治療装置とそれに有用な治療台位置決め装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、標的領域に対して放射線を照射する放射線治療装置であって、前記標的領域を有する患者の位置決め動作が可能な、前記患者をのせる治療台と、前記治療台の三次元位置・姿勢を計測する計測部と、前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして前記治療台を位置決めするフルクローズド制御系と、前記計測部によって計測された前記治療台の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、前記治療台の三次元位置・姿勢の推定値を用いて前記治療台を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡素な構成で高精度な位置決めを速やかに行うことが可能な放射線治療装置および治療台位置決め装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における粒子線治療装置の概略を示す斜視図である。
【図２】実施例１における治療台を示す斜視図である。
【図３】実施例１における制御装置の機能を示すブロック図である。
【図４】実施例１における制御装置のフルクローズド制御時の流れを示す図である。
【図５】実施例１における制御装置のセミクローズド制御時の流れを示す図である。
【図６】実施例１における治療の流れを説明するフローチャートである。
【図７】実施例１における粒子線治療装置のロードポジションを示す斜視図である。
【図８】実施例１における粒子線治療装置の位置合わせの様子を示す斜視図である。
【図９】実施例１における粒子線治療装置の照射位置の例を示す斜視図である。
【図１０】実施例１における粒子線治療装置の照射位置の例を示す斜視図である。
【図１１】実施例２における粒子線治療装置の概略を示す斜視図である。
【図１２】実施例２における治療台と計測ユニットを示す斜視図である。
【図１３】一般的な粒子線治療装置のうち、治療台周りの概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の放射線治療装置および治療台位置決め装置の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１５】
＜実施例１＞  
本発明の簡素な構造で高精度な位置決めの可能な放射線治療装置および治療台位置決め装置の実施例１を、粒子線治療装置を例にして、図１乃至図１０を用いて説明する。まず、粒子線治療装置１００の全体構成や、粒子線治療装置１００のうち治療台１周りの構造を図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例における粒子線治療装置１００を示す斜視図、図２は治療台１を示す斜視図である。
【００１６】
図１において、粒子線治療装置１００は、標的領域に対して陽子や炭素等の重粒子からなる粒子線を照射するための装置であり、加速器３０、ビーム輸送装置３５、中央制御系４０、患者の位置決めが可能な治療台１、加速器３０から供給された粒子線を照射する照射ノズル（照射装置）２、粒子線の照射角度を変更するために照射ノズル２を回転させる回転ガントリ３等を備えている。
【００１７】
粒子線は、治療室とは別室に備えた加速器３０にて必要なエネルギーまで加速された後、ビーム輸送装置３５により照射ノズル２まで導かれる。加速器３０およびビーム輸送装置３５から粒子線を生成する粒子線生成装置は構成される。加速器３０は、シンクロトロン型加速器やサイクロトロン型加速器、他の加速器とすることができる。
【００１８】
回転ガントリ３は、治療台１の周りを３６０°回転可能に設置されている。
【００１９】
中央制御系４０は、加速器３０やビーム輸送装置３５、照射ノズル２、回転ガントリ３の動作を制御する照射制御装置４２と、治療台１の位置決め動作を制御する制御装置７と、画像処理装置６と、を有している。
【００２０】
図２において、治療台１は、患者をのせる天板１ａと、並進３自由度、姿勢３自由度を有する位置決め機構１ｂとを備え、標的領域を有する患者の６自由度の位置決め動作が可能な多関節ロボット（アーム型ロボット）である。また、治療台１の天板１ａの根元には力センサ１ｃが備えられており、天板１ａに加わる６軸の力・モーメントを測定する。回転ガントリ３と治療台１の動作により、患部に対して様々な方向から粒子線の照射が可能である。
【００２１】
回転ガントリ３の正面には、円弧状のレール５ａとこのレール５ａに６台設置されたカメラ５ｂとから構成される計測ユニット（計測部）５が備えられている。計測ユニット５は、天板１ａ上のマーカ４の三次元位置・姿勢を計測することで、治療台１の三次元位置・姿勢を計測する。
【００２２】
カメラ５ｂは、粒子線を照射するにあたって基準とする中心座標となるアイソセンタを向いて設置される。カメラ５ｂの視野は、天板１ａが治療位置付近にある場合に、マーカ４が視野に収まるような倍率に設定されている。
【００２３】
マーカ４は、輪郭に赤外線を反射する素材が設けられたものであり、天板１ａ上の治療領域を囲むように４つ備えられている。
【００２４】
画像処理装置６は、６台のカメラ５ｂで撮影したマーカ４の画像から、マーカ４の三次元位置・姿勢を算出する。画像処理装置６は、公知の方法によりマーカ４の三次元位置・姿勢を算出するものとすることができ、その詳細は省略する。
【００２５】
治療台１の動作は、制御装置７により制御する。制御装置７の詳細について図３乃至図５を用いて以下説明する。図３は制御装置７の働きを示すブロック図であり、図４はフルクローズド制御時の信号の流れを示す図、図５はセミクローズド制御時の信号の流れを示す図である。
【００２６】
図３に示すように、制御装置７は、指令装置１０、制御系１１、ドライバ１２、位置推定装置１３、データベース１４、位置計算装置１５および位置判定装置１６を有している。
【００２７】
指令装置１０は、治療計画または操作者の入力から治療台１への動作指令Ｘｃを生成し、制御系１１に送る。
【００２８】
制御系１１は、指令装置１０からの動作指令Ｘｃと後述する位置判定装置１６からのフィードバック信号Ｘｆｂとから治療台１の各関節への指令信号を生成し、各関節のドライバ１２に送る。
【００２９】
ドライバ１２は、各関節への指令信号に応じて、治療台１の各関節を駆動する。図３ではドライバ１２を１つ図示しているが、治療台１は６自由度を有しており、ドライバ１２も６軸分備える。
【００３０】
位置推定装置１３は、ドライバ１２からの治療台１の各関節の現在位置と、治療台１の力センサ１ｃで得られた６軸の力・モーメントＦと、データベース１４に保存された推定式とを用いて、天板１ａの三次元位置・姿勢の推定値Ｘｅを計算する。
【００３１】
天板１ａの三次元位置・姿勢は、理想的には治療台１の各関節の現在位置から求めることができるが、製造時の誤差や、患者の体重や治療台１の自重による治療台１全体の弾性変形による誤差などにより、実際の天板１ａの三次元位置・姿勢は理想的な天板１ａの三次元位置・姿勢との間に誤差を生じる。そこで、予め様々な条件下で天板１ａの三次元位置・姿勢を測定し、実際の三次元位置・姿勢を求める推定式を用意して、データベース１４に保存しておく。
【００３２】
一方、位置計算装置１５は、画像処理装置６で得られた４個のマーカ４の三次元座標から、天板１ａの三次元位置・姿勢の測定値Ｘｍを計算する。４個のマーカ４のうち、３つ以上のマーカ４の三次元座標が得られれば、天板１ａの三次元位置・姿勢を求めることができる。なお、天板１ａが治療位置から離れているか、マーカ４が障害物に遮蔽されるなどして、天板１ａの三次元位置・姿勢が求められない場合は、測定値Ｘｍとしてエラーを出力する。
【００３３】
位置判定装置１６は、位置推定装置１３からの推定値Ｘｅと、位置計算装置１５からの測定値Ｘｍを読み込み、フィードバック信号Ｘｆｂを生成して制御系１１に送る。
【００３４】
位置判定装置１６は、治療位置近傍において測定値Ｘｍが得られている場合、図４のように測定値Ｘｍをフィードバック信号Ｘｆｂとする。計測ユニット５によって計測され、位置計算装置１５で計算された治療台１の天板１ａの三次元位置・姿勢の測定値Ｘｍをフィードバックして治療台１の位置が制御されるため、フルクローズド制御系となる。
【００３５】
また、位置判定装置１６は、フルクローズド制御系では、粒子線の照射中に測定値Ｘｍが得られている間のみ粒子線を照射するよう、照射信号を照射制御装置４２に対して出力する。更には、位置判定装置１６は、粒子線の照射中に測定値Ｘｍが所定の大きさ以上変動したか否かを監視し、変動したと判断されたときは照射制御装置４２に対して照射停止信号を出力し、粒子線の照射を中止させる。
【００３６】
これに対し、天板１ａから治療位置から離れている場合や、測定値Ｘｍがエラーの場合は、位置判定装置１６は、図５のように推定値Ｘｅをフィードバック信号Ｘｆｂとする。最終的に制御したい天板１ａの三次元位置・姿勢は得られない、もしくは値の精度が充分に確保されていない状態であることから、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、治療台１の各関節角度から治療台１の三次元位置・姿勢の推定値を計算し、推定値をフィードバックしているため、セミクローズド制御系となる。
【００３７】
治療台１が放射線の照射位置から所定範囲の内にあり、かつ、計測ユニット５によって治療台１の三次元位置・姿勢が得られている場合にはフルクローズド制御系により治療台１を位置決めし、治療台１が照射位置から所定範囲の内にない場合、または、計測ユニット５によって治療台１の三次元位置・姿勢が得られない場合にはセミクローズド制御系により治療台１を位置決めする場合について説明したが、これは例えば、位置判定装置１６において測定値Ｘｍがエラーであるか有効な値であるか否かを判定し、有効な値であるときはセミクローズド制御からフルクローズド制御に切り替えるかフルクローズド制御を維持し、エラーであるときはフルクローズド制御からセミクローズド制御に切り替えるかセミクローズド制御を維持することで実行する。
【００３８】
なお、フルクローズド制御系とセミクローズド制御系の切り替え条件はこれに限られず、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍとの差分を演算し、差分が予め定めた所定値以下となった時にセミクローズド制御からフルクローズド制御に切り替えるかフルクローズド制御を維持し、所定値より大きいときかエラーであるときはフルクローズド制御からセミクローズド制御に切り替えるかセミクローズド制御を維持することで実行することができる。
【００３９】
また、自動で切り替える以外にも様々な方法で行うことが可能である。例えば、操作者が手動で切り替えるようにしても構わない。治療台１を照射位置に移動する際、移動中の位置決め精度はあまり重要ではないため、基本的にはセミクローズド制御系で制御し、照射位置の近傍に移動して切り替え指示の入力後にフルクローズド制御系に切り替えて、照射位置に正確に位置決めすることも可能である。更には、粒子線の照射開始信号などの照射に関する各種信号の入力を受けて、入力された信号に基づいて切り替えることも可能である。
【００４０】
計測ユニット５、ならびに、計測ユニット５、位置計算装置１５および位置判定装置１６によって構成されるフルクローズド制御系と位置推定装置１３、データベース１４および位置判定装置１６によって構成されるセミクローズド制御系とを有する制御装置７によって治療台位置決め装置は構成される。
【００４１】
次に、治療中における本実施例の粒子線治療装置および治療台位置決め装置の動作の様子について図６乃至図１０を用いて以下説明する。図６は治療の流れを示すフローチャートであり、図７は患者が治療台に乗り降りする様子を、図８は治療直前の位置合わせの様子を、図９および図１０は治療時の様子を示す斜視図である。
【００４２】
初めに、図７のように治療台１を、回転ガントリ３から離れたロードポジションに移動し、患者を天板１ａの上にのせる（図６、手順Ｓ０１）。この時、マーカ４はカメラ５ｂの視野外にあることから、天板１ａの三次元位置・姿勢が求められない状態であり、測定値Ｘｍはエラーが出力されて、治療台１は、図５のセミクローズド制御により制御される。
【００４３】
次に、図８のように、セミクローズド制御のまま、治療台１を治療位置付近に移動させ、照射ノズル２に取り付けられた図示しないＸ線画像撮影装置により、患部付近のＸ線画像を撮影し、位置合わせを開始する（図６、手順Ｓ０２）。治療位置付近に移動させる途中、マーカ４がカメラ５ｂの視野内に写るようになって、位置計算装置１５からの測定値Ｘｍが有効な値になることから、治療台１の制御は図４のフルクローズド制御に切り替わる。
【００４４】
フィードバック信号Ｘｆｂが途中で推定値Ｘｅから測定値Ｘｍに切り替わるが、通常、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍの誤差は１ｍｍ程度と小さな値であるため、スムーズに切り替わる。本手順Ｓ０２では、患部付近のＸ線画像と治療計画時のＣＴ画像を比較して、患部が照射位置に合うように、治療台１の位置・姿勢を微調整して位置合わせする。
【００４５】
続いて、図９や図１０のように、治療台１と回転ガントリ３を粒子線の照射位置に移動させる（図６、手順Ｓ０３）。位置合わせの位置と照射位置が同じ場合は、手順Ｓ０３は省略することが可能である。
【００４６】
これら手順Ｓ０２から手順Ｓ０３の間は、基本的には、治療台１は図４のフルクローズド制御により制御され、天板１ａの三次元位置・姿勢の測定値Ｘｍをフィードバックしながら移動するため、手順Ｓ０２で位置合わせした患部位置が照射位置からずれることなく、精度良く位置決めができる。また、治療台１や回転ガントリ３の位置によっては、カメラ５ｂの視野が遮られる状況もあり得るが、カメラ５ｂはレール５ａに沿って複数設置されているため、いずれかのカメラ５ｂからマーカ４の撮影が可能となり、フルクローズド制御が維持される。もし治療台１や回転ガントリ３の移動中に十分な個数のマーカ４が撮影できない場合は測定値Ｘｍがエラーになることから一時的に治療台１の制御はセミクローズド制御に切り替わる。十分な個数のマーカ４が撮影でき次第、フルクローズド制御に切り替わる。
【００４７】
照射位置への移動が済んだら、治療台１の各関節にブレーキを掛け、患部に粒子線を照射し治療する（図６、手順Ｓ０４）。
【００４８】
治療中、天板１ａの測定値Ｘｍはモニタし続けられ、測定値Ｘｍが得られている間だけ放射線を標的領域に照射する。もし、患者の動作などにより天板１ａの三次元位置・姿勢が所定の値より大きく動くようなことがあれば、陽子線の照射を中止する。これらの制御により、計画した部位にのみ、正確に照射することができる。
【００４９】
所定線量の粒子線の照射後、更に別の方向から粒子線を照射する計画となっているか否か、すなわち治療が終了したか否かを判定する（図６、手順Ｓ０５）。終了したと判定されたときは手順Ｓ０６へ処理を移行し、終了していないと判定されたときは、必要な回数だけ、手順Ｓ０３とＳ０４を繰り返す。
【００５０】
必要な方向からの照射が済んだら、治療台１を図７に示すようなロードポジションに移動させ、患者を天板１ａからおろし（図６、手順Ｓ０６）、治療が終了する。
【００５１】
次に、本実施形態の粒子線治療装置の調整段階における治療台位置決め装置の動作について説明する。
【００５２】
前述したように、位置推定装置１３で天板１ａの三次元位置・姿勢の推定値Ｘｅを計算するための推定式は、予め用意してデータベース１４に保存されている。この推定式は予め治療台１の製造時にデータベース１４に保存しておくが、製造時と実際に病院の治療室に設置した場合とでは、条件が完全に一致しないためか、精度が充分でないことがある。そこで、治療台１を導入した際に計測ユニット５により治療台１の位置決め誤差を測定して推定式を再度構築することが望ましい。
【００５３】
また、粒子線治療装置の日々の点検において、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍとを比較し、ズレが所定の値より大きくなった時には再調整を行うよう作業者に警報を出力することが望ましい。また、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍの経時変化についても記憶しておき、ズレが所定値より大きくなりそうな時期をあらかじめ予測して、再調整が必要になると予測される時期を操作者に表示することが望ましい。
【００５４】
次に、本実施例の効果について説明する。
【００５５】
上述した本発明の実施例１の粒子線治療装置１００は、標的領域を有する患者の位置決め動作が可能な、患者をのせる治療台１と、治療台１の三次元位置・姿勢を計測する計測ユニット５と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして治療台１を位置決めするフルクローズド制御系と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、治療台１の三次元位置・姿勢の推定値を用いて治療台１を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えたものである。また、本実施例１の治療台位置決め装置は、患者を載せる治療台１の三次元位置・姿勢を計測する計測ユニット５と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報をフィードバックして治療台１を位置決めするフルクローズド制御系と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を用いずに、治療台１の三次元位置・姿勢の推定値を用いて治療台１を位置決めするセミクローズド制御系と、を備えたものである。
【００５６】
このような構成によって、天板１ａの測定値Ｘｍが得られないような照射時ほど位置決め精度が必要でないタイミングでは推定値Ｘｅを用いて治療台１の位置決めを行い、天板１ａの測定値Ｘｍが得られる照射時や照射開始前の照射位置決め時は測定値Ｘｍを用いて治療台１の位置決めを行うため、簡素な構造でありながら、高精度な位置決めを従来に比べて速やかに行うことができる。また、複数方向から陽子線を照射する場合も、照射位置ごとにＸ線画像の撮影と位置合わせをする必要がないため、従来に比べて治療時間の短縮が図れるため、患者の負担が軽減される、との効果も奏する。
【００５７】
また、治療台１は、少なくとも１つ以上の関節を有する構造であり、セミクローズド制御系は、治療台１の各関節角度から治療台１の三次元位置・姿勢の推定値を計算し、推定値をフィードバックして治療台１を位置決めするため、照射時ほど位置決め精度が必要でないときに、簡易な構成によって治療台１の位置決めを速やかに行うことができる。
【００５８】
更に、治療台１が粒子線の照射位置から所定範囲の内にあり、かつ、計測ユニット５によって治療台１の三次元位置・姿勢が得られている場合にはフルクローズド制御系により治療台１を位置決めし、治療台１が照射位置から所定範囲の内にない場合、または、計測ユニット５によって治療台１の三次元位置・姿勢が得られない場合にはセミクローズド制御系により治療台１を位置決めすることで、簡素な構造でありながら、高精度な位置決めを安定して行うことができる。
【００５９】
また、計測ユニット５により治療台１の三次元位置・姿勢が得られている間だけ粒子線を標的領域に照射することにより、標的領域が照射位置にあると判断される場合にのみ粒子線を照射することができ、より高精度な粒子線の照射を実現することができる。
【００６０】
更に、粒子線の照射中に治療台１が所定の大きさ以上動いた場合には粒子線の照射を中止することで、標的領域が照射位置からずれてしまったと判断されるときに粒子線の照射を止めることができることから、更なる高精度な粒子線の照射を実現することができる。
【００６１】
また、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を用いてセミクローズド制御系の推定値の較正を行うことにより、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍの差をより小さくすることができるため、位置決め制御を確保できるとともに、制御系の切り替え時にも滑らかな動作が可能である。
【００６２】
更に、治療台１の三次元位置・姿勢の推定値と、計測ユニット５によって計測された治療台１の三次元位置・姿勢の情報を比較し、治療台１および計測ユニット５の再調整の時期を決定する。治療台１の関節軸にずれが発生した場合や、カメラ５ｂの配置がずれた場合、推定値Ｘｅと測定値Ｘｍの差が変化するため、大きな変化があった際に治療台１および計測ユニット５の再調整を実施することができるようになり、治療台１の位置決め精度を高い水準で保つことができる。
【００６３】
また、治療台１は、患者が載る天板１ａを有し、計測ユニット５は、天板１ａの三次元位置・姿勢を計測することにより、患者に近い領域を検出することができるため、標的領域の位置決め精度をより高精度に行うことができる。
【００６４】
更に、計測ユニット５は、治療台１の周辺に複数台設置されたカメラ５ｂから構成されることで、治療台１を検出することが可能な範囲を広く確保することができるとともに検出精度を向上することができる。
【００６５】
なお、マーカ４は天板１ａに４つ備えている場合について説明したが、５つ以上のマーカ４を設置しても構わない。また、カメラ５ｂはレール５ａに６台備えているが、７台以上のカメラ５ｂを設置しても構わない。より多くのマーカ４、カメラ５ｂを設置することで、天板１ａの三次元位置・姿勢の測定値Ｘｍを精度良く、また、高い信頼性で得ることができる。カメラ５ｂの視野を治療位置付近に限定していることで、位置決め精度の必要な治療位置において高い位置決め精度を得ることができる。
【００６６】
また、計測ユニットは、複数台のカメラ５ｂとマーカ４とに限定されない。例えば、装置からターゲットまでの距離と空間的な角度を測定し、その装置を基準とした、ターゲットの空間位置を特定することが可能な、レール５ａや床、壁、天井などの治療室内の固定部に固定されたレーザートラッカーとすることができる。
【００６７】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の放射線治療装置および治療台位置決め装置を図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、本実施例における粒子線治療装置２００を示す斜視図であり、図１２は、治療台５１と計測ユニット５５を示す斜視図である。なお、実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。
【００６８】
本実施例の粒子線治療装置および治療台位置決め装置は、実施例１に対して、より高精度な位置決めが可能である。
【００６９】
図１１に示すように、本実施例の粒子線治療装置２００は、加速器３０、ビーム輸送装置３５、中央制御系４５、患者を位置決めする治療台５１、粒子線を照射する照射ノズル５２、照射ノズル５２を回転させる回転ガントリ５３を備えている。
【００７０】
本実施例の回転ガントリ５３は、治療台５１の鉛直上方から鉛直下方までを１８０°回転可能に設置されており、片側が解放されたハーフガントリとなっている。
【００７１】
中央制御系４０は、加速器３０やビーム輸送装置３５、照射ノズル５２、回転ガントリ５３の動作を制御する照射制御装置４７と、治療台５１の位置決め動作を制御する制御装置５７と、画像処理装置５６と、を有している。
【００７２】
図１２において、治療台５１は、患者をのせる天板５１ａと、並進３自由度、姿勢３自由度を有する位置決め機構５１ｂとを備えており、患者の６自由度の位置決めが可能である。また、天板５１ａの根元には力センサ５１ｃが備えられており、天板５１ａに加わる荷重を測定する。回転ガントリ５３と治療台５１の動作により、患部に対して様々な方向から粒子線の照射が可能である。治療台５１の動作は、制御装置５７により制御する。
【００７３】
天板５１ａは、輪郭に赤外線を反射する素材が用いられたマーカ５４ａが４つ備えられている。マーカ５４ａは、天板５１ａ上の治療領域を囲むように設置されている（うち２つは図示の都合上省略している）。また、患者の患部周辺の動きを固定する固定具５８が天板５１ａ上に設置されており、この固定具５８にも輪郭に赤外線を反射する素材が用いられたマーカ５４ｂが複数設置されている。
【００７４】
回転ガントリ５３の周囲には、計測ユニット５５が備えられている。計測ユニット５５は、回転ガントリ５３を取り囲むレール５５ａと、このレール５５ａに設置された６台のカメラ５５ｂとからなり、カメラ５５ｂはアイソセンタを向いて設置される。カメラ５５ｂは、天板５１ａが治療位置にある場合に、マーカ５４ａ，５４ｂが視野に収まるような倍率に設定されている。
【００７５】
画像処理装置５６は、６台のカメラ５５ｂで撮影したマーカ５４ａ，５４ｂの画像から、マーカ５４ａ，５４ｂの三次元座標を算出する。
【００７６】
制御装置５７や照射ノズル５２の構成や動作、粒子線治療装置２００による治療の流れ、治療台位置決め装置による治療台５１の位置決めの流れは実施例１と同じであり、詳細は省略する。
【００７７】
本発明の実施例２の粒子線治療装置２００や治療台位置決め装置においても、前述した実施例１の粒子線治療装置１００や治療台位置決め装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００７８】
また、治療台５１は、患部を固定する固定具５８を有し、計測ユニット５５は、固定具５８の三次元位置・姿勢を計測することにより、より患部に近い固定具５８のマーカ５４ｂの三次元座標から、固定具５８の三次元位置・姿勢を測定してフィードバックすることで、粒子線の患部への照射精度を高めることができる。また、カメラ５５ｂが照射位置を立体的に取り囲むように配置されているため、マーカ５４ａ，５４ｂの計測精度が向上し、また、マーカ５４ａ，５４ｂがカメラ５５ｂにて撮影できない状況も少なくなる。
【００７９】
なお、照射ノズル５２が回転ガントリ５３で回転されるが、照射ノズル５２は治療室の壁に固定されていても構わない。その場合、照射ノズル５２が移動しないため、より自由にカメラ５５ｂの配置が可能である。また、カメラ５５ｂは、レール５５ａでなくて床や壁、天井など、治療室内の固定部に設置されていても構わない。
【００８０】
＜その他＞  
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【００８１】
例えば、上述の実施例では粒子線治療装置を例に説明したが、本発明の放射線治療装置は、Ｘ線、電子線などを照射する装置とすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１，５１…治療台
１ａ，５１ａ…天板
１ｂ，５１ｂ…位置決め機構
１ｃ，５１ｃ…力センサ
２，５２…照射ノズル（照射装置）
３，５３…回転ガントリ
４，５４ａ，５４ｂ…マーカ
５，５５…計測ユニット（計測部）
５ａ，５５ａ…レール
５ｂ，５５ｂ…カメラ
６，５６…画像処理装置
７，５７…制御装置
１０…指令装置
１１…制御系
１２…ドライバ
１３…位置推定装置
１４…データベース
１５…位置計算装置
１６…位置判定装置
３０…加速器
３５…ビーム輸送装置
４０，４５…中央制御系
４２，４７…照射制御装置
５８…固定具
１００，２００…粒子線治療装置
Ｐ…粒子線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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