(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者を載せるための天板と、
治療室内に設置され、前記天板を載置可能な治療台と、
前記天板を載置可能で移動可能に設けられた搬送台車と、
前記治療台及び前記天板に設けられ、前記治療台と前記天板との着脱を可能にする着脱機構部と、
前記搬送台車の駐車範囲内全体を撮影可能となるように設置された広範囲撮影用カメラと、
前記治療台及び前記天板の着脱機構部の双方を撮影可能となるように設置された近接カメラと、
前記広範囲撮影用カメラで得られた計測結果に基づき、前記近接カメラで前記治療台及び前記天板の着脱機構部の双方が撮影可能となる位置まで前記治療台を移動させる手段と、
前記近接カメラで得られた計測結果に基づき、前記治療台を前記治療台及び前記天板の前記着脱機構部による着脱動作が開始可能になる位置まで移動させる手段と、
を具備したことを特徴とする治療台用天板着脱システム。
【請求項２】
前記近接カメラは、前記搬送台車に設置されていることを特徴とする請求項１記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項３】
前記近接カメラは、前記治療台に設置されていることを特徴とする請求項１記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項４】
前記近接カメラは、前記治療室の側面壁に設置されていることを特徴とする請求項１記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項５】
前記搬送台車の前記天板との接触面上に力覚センサを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項６】
前記広範囲撮影用カメラの撮影範囲に投光するよう設置された不可視光照明と、前記広範囲撮影用カメラ及び前記不可視光照明と前記撮影範囲とを遮るように設置された可視光カットフィルタと、を更に有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項７】
前記天板及び前記搬送台車の少なくとも一方に、再帰性反射素材による計測用ランドマークを有することを特徴とする請求項６記載の治療台用天板着脱システム。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかの治療台用天板着脱システムを用い、
前記天板を載置した前記搬送台車を前記治療室内の所定の駐車位置に駐車させるステップと、
前記駐車位置に駐車された前記搬送台車を前記広範囲撮影用カメラで撮影するステップと、
前記広範囲撮影用カメラで得られた計測結果に基づき、前記近接カメラで前記治療台及び前記天板の前記着脱機構部の双方が撮影可能となる位置まで前記治療台を移動させるステップと、
前記治療台及び前記天板の前記着脱機構部の双方を前記近接カメラで撮影するステップと、
前記近接カメラで得られた計測結果に基づき、前記治療台を前記治療台及び前記天板の前記着脱機構部による着脱動作が開始可能になる位置まで移動させるステップと、
を含むことを特徴とする治療台用天板の着脱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、搬送台車と治療台との間で天板を着脱するための治療台用天板着脱システム及び治療台用天板の着脱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療等において患者位置決めを行う治療台システムとして、治療時に患者が乗る天板を治療台に対して着脱可能な構造としたものがある。このような治療台の運用においては、まず患者が乗った天板が搬送台車上に搭載されて治療室内へと搬送され、治療台がこれを受け取り治療姿勢へと位置決めを行う。また、治療終了後には、天板は同様に治療台から搬送台車へと受け渡される。
【０００３】
上述のような治療台システムにおいて、治療台の先端に取り付けられた着脱機構で着脱を行う際には、天板及び着脱機構部の位置決めを行う必要がある。その際に必要となる三次元計測センサとしては、人間がいる空間で使用するため、レーザ等の能動的照射を必要としないカメラ画像による受動計測が使用される。このような着脱を目的とした位置決めに使用されるカメラ計測手法として、治療台等の装置手先にカメラを持たせて対象物との位置関係を計測する手法がある。
【０００４】
治療の時間効率を上げるために、搬送台車の駐車可能範囲は広く確保して駐車に要する時間を削減したいという要求が生じる。しかし、治療台等の装置手先にカメラを持たせた場合、治療台先端のカメラが撮影できる範囲は先端位置近辺に限られているため、検出範囲が確保できないという課題があった。
【０００５】
一方、部屋天井等の俯瞰位置にカメラを据付固定し、予め決められた座標系での位置を測定する手法もある。しかし、この手法では、カメラを部屋の天井等に取り付けることで広い画角を確保することが可能となるが、十分な精度での三次元計測が実施できないという問題があった。また、計測結果として算出されるのは、例えば部屋座標系などの予め規定された座標系基準での天板位置となるため、駐車範囲を広範囲とすると全ての動作域で治療台の絶対位置決め精度を保証する必要が生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２０７５２４号公報
【特許文献２】特開２００７−０６１９７９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０７１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、治療台の絶対位置決め精度を要することなく、搬送台車の検出範囲と天板着脱に必要な精度の双方を確保することのできる治療台用天板着脱システム及び治療台用天板の着脱方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の治療台用天板着脱システムは、患者を載せるための天板と、治療室内に設置され、前記天板を載置可能な治療台と、前記天板を載置可能で移動可能に設けられた搬送台車と、前記治療台及び前記天板に設けられ、前記治療台と前記天板との着脱を可能にする着脱機構部と、前記搬送台車の駐車範囲内全体を撮影可能となるように設置された広範囲撮影用カメラと、前記治療台及び前記天板の着脱機構部の双方を撮影可能となるように設置された近接カメラと、を具備している。そして、前記広範囲撮影用カメラで得られた計測結果に基づき、前記近接カメラで前記治療台及び前記天板の着脱機構部の双方が撮影可能となる位置まで前記治療台を移動させ、前記近接カメラで得られた計測結果に基づき、前記治療台を前記治療台及び前記天板の前記着脱機構部による着脱動作が開始可能になる位置まで移動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、広範囲撮影用カメラを用いて搬送台車の位置を計測すると共に、近接カメラを用いて着脱機構の位置を計測することにより、治療台の絶対位置決め精度を要することなく、搬送台車の検出範囲と天板着脱に必要な精度の双方を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係わる治療台システムを示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係わる試料台システムにおける搬送動作を説明するためのフローチャート。
【図３】第１の実施形態に係わる治療台システムにおける天板，治療台及び搬送台車の位置関係を示す上面図。
【図４】第２の実施形態に係わる治療台システムを示す要部構成図。
【図５】第３の実施形態に係わる治療台システムを示す要部構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の治療台用天板着脱システムを、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる治療台システムを示す概略構成図である。
【００１３】
本実施形態の治療台システムは、治療の体勢を取った患者を載せるための天板１０と、治療室内に設置されて天板１０を載置可能な治療台２０と、天板１０を載置可能で移動可能に設けられた搬送台車３０と、天板１０と治療台２０との位置関係を計測するための第１のカメラ（広範囲撮影用カメラ）４０及び第２のカメラ（近接カメラ）５０等で構成されている。
【００１４】
天板１０には治療台２０に着脱するための着脱機構１１が設けられ、治療台２０には天板１０を着脱するための着脱機構２１が設けられている。治療台２０は、図示しない駆動機構により着脱機構２１を固定した部分を移動させることが可能となっており、更に天板１０を取り付けた状態で天板１０を所望の位置まで移動させることが可能となっている。
【００１５】
搬送台車３０は手動で移動可能となっており、天板１０を載置した状態で、外部から治療室内に搬送され、治療台近傍の所定の駐車位置に配置されるようになっている。
【００１６】
第１のカメラ４０は、治療室の天井部に設けられ、天板１０と治療台２０との着脱動作における搬送台車駐車範囲全体を撮影可能となっている。第２のカメラ５０は、搬送台車３０に設けられ、着脱機構１１，２１を同時に撮影可能となっている。
【００１７】
次に、このように構成された本実施形態において治療台２０が天板１０を把持する動作を、図２のフローチャート及び図３の位置関係図を参照して説明する。
【００１８】
まず、図３（ａ）に示すように、天板１０を載せた搬送台車３０は治療室内の駐車範囲へと大まかに駐車される（図２のステップＳ１）。第１のカメラ４０は搬送台車３０の駐車範囲全体の撮影が可能となるよう設置されており、駐車位置へ搬送台車３０が駐車されると、これを検知して天板１０の位置を計測する（図２のステップＳ２）。この第１のカメラ４０の設置位置に関しては、治療室内で動作する機器との干渉回避や患者への不安感を緩和するため、例えば天井に設けた開口部内等に設置することが望ましい。
【００１９】
次いで、上記の計測結果に基づき、治療台２０が天板１０との把持動作を開始する直前の位置、即ち第２のカメラ５０で着脱機構部１１，２１の双方が撮影可能となる位置へ移動するよう指令が送られる（図２のステップＳ３）。この際、治療台２０と天板１０及び搬送台車３０が干渉しないよう、第１のカメラ４０の計測誤差を加味した余裕のある位置を指定する。これにより、図３（ｂ）に示すように、天板１０の着脱機構１１と治療台２０の着脱機構２１とが近接することになる。
【００２０】
治療台２０が天板１０の把持動作を開始する直前まで移動されると（図２のステップＳ４）、第２のカメラ５０は治療台２０の着脱機構部２１と、これと対となる天板１０の着脱機構部１１を同時に撮影することが可能となる。この状態で第２のカメラ５０により取得した画像から、治療台側着脱機構２１及び天板側着脱機構１１の位置をそれぞれカメラ内部座標系で計測し、治療台側着脱機構２１と天板側着脱機構１１の相対位置を算出する（図２のステップＳ５）。ここで、第２のカメラ５０は同一画像上に撮影された治療台側着脱機構２１と天板側着脱機構１１の相対位置を計測するため、カメラ自体の据付位置に関する高精度なキャリブレーションは必要ない。また、この際の画像計測処理の例としては、着脱機構部の形状的特長を用いたパターンマッチング等を利用することが考えられる。
【００２１】
次いで、上記の相対位置から逆算して、把持動作が開始可能となるより正確な位置へと補正動作を行うよう治療台２０へと指令が行われる（図２のステップＳ６）。これにより、図３（ｃ）に示すように、天板１０の着脱機構１１と治療台２０の着脱機構２１とが正確に位置合わせされることになる。上記の補正動作により着脱動作が可能な位置関係となったことを確認後（図２のステップＳ７）、治療台２０は天板１０を把持する動作を実施する（図２のステップＳ８）。
【００２２】
天板１０が治療台２０に把持されたら、図３（ｄ）に示すように、搬送台車３０を治療台２０から離れるように移動させる。
【００２３】
また、治療台２０が天板１０を搬送台車３０上に開放する動作を行う際には、以下のような作用がなされる。まず、何も乗せていない搬送台車３０は治療室内の駐車範囲へと大まかに駐車させる。第１のカメラ４０はこれを検知して搬送台車３０の位置を計測し、治療台２０が天板１０の開放動作を開始する直前の位置へと移動するよう指令が送られる。この際、治療台２０及び天板１０と搬送台車３０が干渉しないよう、第１のカメラ４０の計測誤差を加味した余裕のある位置を指定する。
【００２４】
治療台２０が天板１０の開放動作を開始する直前まで移動した後、第２のカメラ５０は治療台２０及び天板１０の着脱機構付近を撮影することが可能となる。第２のカメラ５０により撮影した画像から、天板１０が搬送台車３０上に開放されても問題ない位置となるまで治療台２０による補正動作を実施後、治療台２０は天板１０の開放動作を実施する。
【００２５】
このように本実施形態によれば、第１のカメラ４０により検出範囲を確保しつつ第２のカメラ５０により微小な位置ずれを検出することで、検出範囲と着脱に必要な精度の双方を確保すると同時に、天板１０と治療台２０との相対位置を計測し補正動作を行うことで、治療台２０の絶対位置決め精度が保証されない場合にも位置決めを行うことが可能となる。
【００２６】
即ち、広範囲測定用カメラ（第１のカメラ）４０の計測結果で搬送台車３０の大まかな位置決めを行うことにより、近接カメラ（第２のカメラ）５０の検出範囲を確保することができる。そして、近接カメラ５０の計測結果で搬送台車３０の厳密な位置決めを行うことにより、天板着脱に必要な位置精度を確保することができる。従って、治療台２０の絶対位置決め精度を要することなく、搬送台車３０の検出範囲と天板着脱に必要な精度の双方を確保することができる。さらに、広範囲測定用カメラ４０を用いることにより、搬送台車３０の駐車可能範囲は広く確保して駐車に要する時間を削減することにより、治療の時間効率を上げることもできる。
【００２７】
また、近接カメラ５０の据付位置に関する高精度キャリブレーション作業を省くことができるため、メンテナンス性を向上させることが可能となる。さらに、これらのカメラ４０，５０を用いることにより、天板１０に横たわった患者の呼吸による胸部の上下運動が検出でき、放射線治療ビームを呼吸と同期させることにより呼吸同期治療が可能となる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係わる治療台システムを示す要部構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００２９】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、第２のカメラ５０を搬送台車３０上ではなく、治療台２０の先端付近に、治療台２０の着脱機構部２１と天板１０の着脱機構部１１を同時に撮影可能となるよう配置したことにある。
【００３０】
このように構成された本実施形態においては、先の第１の実施形態と同様に、第１のカメラ４０の計測結果に基づく治療台１０の移動により、第２のカメラ５０により着脱機構１１，２１の双方の相対位置を検出することができる。このとき、第２のカメラ５０は治療台２０上に設置されているため、治療台機内に通されたケーブル等の有線による給電・画像転送を行うことができる。
【００３１】
従って本実施形態によれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、搬送台車側には第２のカメラ５０を使用するための給電及び画像伝送信号ケーブル、又は無線での信号伝送機器や給電用バッテリを無くし、移動性や稼動時間の向上をはかることが可能となる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係わる治療台システムを示す要部構成図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３３】
本実施形態は、第２のカメラ５０を搬送台車３０上ではなく治療室の側面壁６０に、治療台２０の着脱機構部２１と天板１０の着脱機構部１１を同時に撮影可能となるよう配置したものである。
【００３４】
このように構成された本実施形態においても、先の第１の実施形態と同様に、第１のカメラ４０の計測結果に基づく治療台１０の移動により、第２のカメラ５０により着脱機構１１，２１の双方の相対位置を検出することができる。このとき、第２のカメラ５０は壁内部を通過させたケーブルから給電・画像転送を行うことができる。
【００３５】
従って本実施形態によれば、第２のカメラ５０に関する給電及び画像伝送ケーブル等を治療台２０及び搬送台車３０の双方で無くすことが可能となり、第２の実施形態の効果に加えて、治療台２０側における機内配線やカメラ設置のための空間容積を削減することが可能となる。
【００３６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を説明する。図は、前記図１を兼用する。
【００３７】
本実施形態は、先の第１の実施形態の構成に加え、搬送台車３０上の天板１０を載せる接触面に力覚センサ３２を設置したものである。
【００３８】
このように構成された本実施形態において、治療台２０が天板１０の把持動作を実施しているとき、力覚センサ３２の取得値がある閾値Ａよりも小さくなった際に、治療台２０が天板１０をうまく把持できずに持ち上げていると判断し、停止する。また、治療台２０が天板１０の開放動作を実施しているとき、力覚センサ３２の取得値がある閾値Ｂよりも大きくなった際に、治療台２０と天板１０が正常に開放されず天板１０と搬送台車３０の間に過大な力がかかっていると判断し、停止する。天板１０の着脱動作は、先の第１の実施形態と同様である。
【００３９】
従って本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、把持及び開放動作中に天板１０上で患者が動くなどして着脱に失敗した場合においても異常を検知し、搬送台車３０からの天板１０の脱落などの事故を防止することができる。
【００４０】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態を説明する。図は、前記図１を兼用する。
【００４１】
本実施形態は、先の第１の実施形態の構成に加え、第１のカメラ４０が設置された天井部に、カメラ光軸と同方向から天板を照らすように配置された赤外線照明４２と、第１のカメラ４０及び照明４２と天板１０上の患者の間に可視光カットフィルタ４３を配置したものである。但し、照明４２の波長域は赤外線に限定されるものではなく、第１のカメラ４０で検知可能な不可視領域の光であればよい。
【００４２】
このように構成された本実施形態において、第１のカメラ４０は赤外線波長域の画像により計測を実施する一方、フィルタ４３により可視光をカットすることで患者からは測定光を不可視とすることができる。また、治療室内における可視光波長域の照明条件に左右されずに天板１０の画像を取得可能となる。
【００４３】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第１のカメラ４０及び照明４２を患者から不可視とし、なおかつ治療室内の照明を患者が希望する明るさとすることができるため、患者の不安感を和らげることが可能となる。
【００４４】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態を説明する。図は、前記図１を兼用する。
【００４５】
本実施形態は、先の第１の実施形態に加え、天板１０及び搬送台車３０上に再帰性反射素材による計測用のランドマーク１２を設けたものである。なお、図では天板１０上のみにランドマーク１２を設けた例を示しているが、搬送台車３０上のみにランドマーク１２を設けるようにしても良い。
【００４６】
このように構成された本実施形態においては、天板１０及び搬送台車３０は画像位置計測に計測基準として必要となる直線的なエッジ部を持たなくとも、第１のカメラ４０は強い不可視反射光により高輝度でランドマーク１２を撮影し計測を行うことが可能となる。
【００４７】
従って本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のような効果も得られる。天板１０の外装を曲面構成とすることで安全性を高めることが可能となる他、天板１０の外装とランドマーク１２の色調を合わせることで、画像処理には不利となる低コントラストのデザインを採用することで患者に安心感を与えることが可能となる。
【００４８】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００４９】
実施形態に用いた広範囲撮影用カメラや近接カメラは、２次元の画像信号を得るものであれば良く、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等を用いることができる。さらに、これらのカメラの設置位置は仕様に応じて適宜変更可能であり、広範囲撮影用カメラは搬送台車の駐車範囲内全体を撮影可能となるよう位置であれば良く、近接カメラは、治療台及び天板の着脱機構の双方を撮影可能となる位置であればよい。また、着脱機構の構成は何ら限定されるものではなく、天板と治療台との確実な着脱を可能にするものであれば良い。
【００５０】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０…天板
１１…天板着脱機構部
２０…治療台
２１…治療台着脱機構部
２２…再帰性反射ランドマーク
３０…搬送台車
３２…力覚センサ
４０…広範囲撮影用カメラ（第１のカメラ）
４２…赤外線照明
４３…可視光カットフィルタ
５０…近接カメラ（第２のカメラ）
６０…側面壁
【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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