(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の位置にしっかりと配置された患者の不変の表面に向けて集束ビームを伝送して、前記不変の表面上に照射スポットを形成するのに適合した第１のエネルギー源と、
前記照射スポットからの反射光を受信して、前記照射スポットの像を形成し、前記照射スポットの前記像のサイズを示す第１の信号を生成する第１のセンサーと、
前記第１のエネルギー源及び前記第１のセンサーに、前記患者の前記不変の表面から選択された距離だけ離れた位置に位置することを可能とする少なくとも１つの位置決め機構と、
前記第１のセンサーから前記第１の信号を受信し、少なくとも前記照射スポットの前記像の前記サイズに基づいて、前記患者の前記不変の表面から前記第１のセンサーへの第１の距離を決定し、前記患者が前記所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたか否かを決定するために前記第１の距離を評価するコントローラとを備えている、粒子ビーム治療システムと共に使用される患者動作モニタシステム。
【請求項２】
所望の位置に配置された前記患者の前記表面に向けて、集束ビームを伝送して、前記表面上に第２の照射スポットを形成するのに適合した第２のエネルギー源と、
前記照射スポットからの反射光を受信して、前記第２の照射スポットの像を形成し、前記第２の照射スポットの前記像のサイズを示す第２の信号を生成する第２のセンサーとをさらに備えている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第２のセンサーから前記第２の信号を受信して、前記第２のセンサーからの前記第２の信号に基づいて、前記第２のセンサーに対する前記患者の位置を決定し、
前記コントローラは、前記患者が所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたか否かを決定するために、前記第１の信号の評価と共に前記第２の信号を評価する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、何時前記患者が所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたかを示す信号を生成する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラが生成する前記信号は、前記患者が所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたことをユーザーに知らせる警報信号である請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラが生成する前記信号は、粒子ビームコントロールシステムによって、前記患者に対する治療ビームの伝送を停止するために使用される請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記患者の移動程度を記録する請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、前記第１の信号が、予め選択された時間の間に、前記患者が選択された閾値の距離以上に動いたことを示す場合にのみ、前記患者に前記所望の位置に戻ることを許すために、前記信号を生成する請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の信号は、前記センサーからの前記患者の前記位置から１０ミクロン以内の正確さである請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、ユーザーに前記選択された閾値の距離を設定することを許すように構成されている請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ユーザーは、前記患者がもはや前記所望の位置にないこととなるように、前記第１のセンサーから１ｍｍの移動距離である選択された閾値の距離を選択することが可能である請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１のエネルギー源は、ＬＥＤを備えており、
前記第１のセンサーは、前記患者の前記表面の反射光を受信するＬＥＤ受信器を備えており、前期第１の信号を生成するために受信した光を評価する請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの位置決め機構は、ベースと、当該ベースに搭載され、前記第１のエネルギー源の位置決めを容易にするために３段階の動作を有する位置決めアッセンブリとから構成されている請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ベース及び前記コントローラを備え、該ベース及びコントローラが、粒子ビーム治療システムにおいて、複数の異なる治療位置と共に使用され得る移動カートをさらに備えており、
前記コントローラは、前記粒子ビーム治療システム用のコントロールシステムに通信可能に接続され得る請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
所望の位置にしっかりと配置された患者の第１の表面に向けて第１の集束ビームを発光して、前記第１の表面上に第１の照射スポットを形成し、且つ、前記第１の照射スポットから反射信号を受信して、前記第１の照射スポットのサイズを示す第１の出力信号を生成する第１の非接触センサーと、
前記患者の第２の表面に向けて第２の集束ビームを発光して、前記第２の表面上に第２の照射スポットを形成し、且つ、前記第２の照射スポットから反射信号を受信して、前記第２の照射スポットのサイズを示す第２の出力信号を生成する第２の非接触センサーと、
前記第１及び第２の出力信号を受信し、前記患者が所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたか否かを決定するコントローラとを備え、
前記第１の出力信号が、少なくとも前記第１の照射スポットの前記サイズに基づいて、前記第１の表面から前記第１の非接触センサーへの第１の距離を決定する信号であり、前記第２の出力信号が、少なくとも前記第２の照射スポットの前記サイズに基づいて、前記第２の表面から前記第２の非接触センサーへの第２の距離を決定する信号であり、前記コントローラが、前記第１及び第２の距離を使用して、前記患者が選択された閾値の距離以上に動いたか否かを検出する場合に、その位置を示す患者移動信号を供給する、粒子ビーム治療システムと共に使用される患者動作モニタシステム。
【請求項１６】
前記第１の非接触センサー及び第２の非接触センサーは、該記第１及び第２の信号が、前記第１及び第２の非接触センサーの前記第１及び第２の信号に対応する軸に沿って前記患者が動いた量の指標を供給するように、前記第１及び第２のセンサーが前記患者に対して位置し得るように位置決めされ得る請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
多段階の動作をし、前記第１及び第２の非接触センサーが、前記患者の前記表面から選択された距離に、該患者に対して位置決めされ得るように、前記第１及び第２の非接触センサーが各々搭載されている第１及び第２の位置決めアッセンブリをさらに備えている請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、
前記第１及び第２の出力信号を受信し、
所望の位置からの前記患者の移動を計算するために前記第１及び第２の出力信号を使用する請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２のセンサーは、ＬＥＤセンサーである請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１及び第２の非接触センサーは、該第１及び第２の非接触センサーから１０ミクロンの誤差以内で、前記患者の距離を示す信号を供給する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コントローラは、前記ユーザーが、前記選択された閾値の距離を設定するのを許可するように構成されている請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記コントローラは、前記患者が所望の位置から１ｍｍ以上動いた時に該コントローラが前記患者移動信号を生成するように、前記ユーザーが、前記選択された閾値の距離を１ｍｍに設定するのを許可するように構成されている請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記コントローラによって生成される前記患者移動信号は、前記患者が所望の位置から前記選択された閾値の距離以上に動いたことをユーザーに示す警報信号である請求項１５に記載のシステム。
【請求項２４】
前記コントローラによって生成される前記患者移動信号は、前記患者への治療ビームの伝送を中断するために、粒子ビームコントロールシステムによって使用され得るビーム信号である請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
前記コントローラは、前記患者の移動程度を記録する請求項１５に記載のシステム。
【請求項２６】
前記コントローラは、前記患者が前記所望の位置に戻るのを可能にするため、前記第１及び第２の出力信号が、予め選択された期間において前記選択された閾値の距離以上に前記患者が移動したことをユーザーに示す時にのみ、前記患者移動信号を生成する請求項１５に記載のシステム。
【請求項２７】
治療用粒子ビームを患者内部の目標の位置に伝送するための粒子ビーム伝送システムと、
前記患者の前記第１の表面に向かってビームを伝送して、前記第１の表面上に照射スポットを形成し、且つ、そこからの反射ビームを受信して、前記照射スポットの像を形成し、前記照射スポットの前記像のサイズを示す第１の出力信号を生成する第１の非接触センサーを有し、前記第１の出力信号が、少なくとも前記照射スポットの前記像の前記サイズに基づいて、前記第１の表面から前記第１の非接触センサーへの第１の距離を決定する信号である非接触患者動作モニタシステムと、
前記第１の出力信号を受信して、前記患者の前記第１の表面が所望の位置から選択された閾値の距離以上に移動したか否かを判断するために、前記第１の距離を評価して、前記患者の前記第１の表面が前記所望の位置から前記選択された閾値の距離以上に移動したか否かを判断する際に、前記治療用粒子ビームの伝送を中断させるのに適した患者移動信号を供給するコントローラとを備える粒子ビーム伝送システム。
【請求項２８】
前記患者の第２の表面に向かってビームを伝送して、前記第２の表面上に第２の照射スポットを形成し、且つ、そこからの反射されたビームを受信して、前記第２の照射スポットの像を形成し、前記第２の照射スポットの前記像のサイズを示す第２の出力信号を生成する第２の非接触センサーを更に備え、
前記第２の出力信号が、少なくとも前記第２の照射スポットの前記像の前記サイズに基づいて、前記第２の表面から前記第２の非接触センサーへの第２の距離を決定する信号である請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記コントローラは、前記患者が前記所望の位置から選択された閾値の距離以上に移動したかを測定するために、前記第１の出力信号及び前記第２の出力信号の双方を評価する請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記第１の非接触センサー及び前記第２の非接触センサーは、前記第１及び第２の出力信号が、前記第１及び第２の非接触センサーの前記第１及び第２の信号に対応する軸に沿って前記患者が移動した量の指標を提供するように、前記第１及び第２の非接触センサーを前記患者に対して位置決め可能とするために、配置可能である請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記第１及び第２の非接触センサーを、前記患者に対して、該患者の表面から選択された位置において選択された移動量で位置決め可能とするために、前記第１及び第２の非接触センサーがそれぞれ設けられた、多段階の動作を有する第１及び第２の位置決めアッセンブリを更に備える請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記第１及び第２の非接触センサーは、ＬＥＤセンサーである請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記第１及び第２の非接触センサーは、１０ミクロンの誤差以内で該第１及び第２の非接触センサーからの患者の距離を示す信号を提供する請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記コントローラは、前記ユーザーが、選択された閾値の距離を設定するのを許可するように構成されている請求項２７に記載のシステム。
【請求項３５】
前記コントローラは、前記第１及び第２の非接触センサーのいずれか一方により定まる方向に前記患者が所望の位置から１ｍｍ以上動いた時に該コントローラが前記患者移動信号を生成するように、前記ユーザーが、選択された閾値の距離を１ｍｍに設定するのを許可するように構成されている請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記コントローラは、前記患者の移動程度を記録する請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記コントローラは、前記患者が前記所望の位置に戻るのを可能にするために、前記第１及び第２の距離が、予め選択された期間において前記選択された閾値の距離以上に前記患者が移動したことをユーザーに示す時にのみ、前記患者移動信号を生成する請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
所望の位置にしっかりと配置された患者の不変の表面に向けて集束ビームを伝送して、前記不変の表面上に照射スポットを形成するのに適合した第１のエネルギー源と、
前記照射スポットからの反射光を受信して、前記照射スポットの像を形成し、前記照射スポットの前記像のサイズを示す第１の信号を生成する第１のセンサーと、
前記第１のエネルギー源及び前記第１のセンサーに、前記患者の前記不変の表面から選択された距離だけ離れた位置に位置することを可能とする少なくとも１つの位置決め機構と、
前記第１のセンサーから前記第１の信号を受信し、少なくとも前記照射スポットの前記像の前記サイズに基づいて、前記患者の前記不変の表面から前記第１のセンサーへの第１の距離を決定し、前記患者が前記所望の位置から選択された閾値の距離以上に動いたか否かを決定するために前記第１の距離を評価するコントローラとを備え、
前記位置決め機構は、ベースと当該ベースに装着されるアームとを備え、当該アームは、人間の腕と同様に動作可能となるように複数の調整部材を備えている、粒子ビーム治療システムと共に使用される患者動作モニタシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
（発明の属する技術分野）
本発明は、医療用照射設備に使用される患者動作モニタシステムに関し、特に、患者が閾値レベルを越えて移動した場合には常に、平行にされた粒子ビームが患者に到達しないようにされている患者動作モニタシステムに関する。
（関連技術の説明）
エネルギー粒子ビームは、患者の癌化部位の治療のために医療従事者によって使用されることがある。特に、粒子ビームが患者の癌腫瘍に向けられるときは、粒子ビームの貫通特性により該粒子ビームは深く位置する腫瘍に到達して腫瘍にエネルギーを注入する。エネルギーが腫瘍によって吸収されると、腫瘍細胞内のＤＮＡ構造に変化が生じる。適切量のエネルギーが腫瘍に吸収されると、ＤＮＡ構造に修復至難なダメージを与えることが可能であり、これにより腫瘍は縮小し、或いは完全に消滅することもある。
【０００２】
粒子ビーム治療の特に効果的な形態は、エネルギーの高いプロトンの使用である。特に、カリフォルニア州ローマリンダにあるローマリンダユニバーシティーにおけるローマリンダプロトンファシリティのようなプロトン治療センターは、１粒子当たりのエネルギーが２５６ＭｅＶに達するプロトンビームを生成することができる。このエネルギーレベル内のプロトンは、実質上直線的な経路を経て人体に深く進入し、人体の局所的領域にその主要なエネルギーを注入することができる。特に、プロトンのエネルギーが「ブラッグピーク」として知られている閾値より十分に高い場合、プロトンは物質を通過する際に緩やかな速度で運動エネルギーを失う。しかし、プロトンのエネルギーがブラッグピーク閾値まで減少したときは、プロトンの残存する運動エネルギーは急激に解放される。従って、プロトンビームは、プロトンが腫瘍に到達するときにプロトンエネルギーがブラッグピークまで減少するように、腫瘍の前方に位置する細胞の量に応じてプロトンビームのエネルギー量を調節することにより、患者の腫瘍内でエネルギーの大部分を解放するように調整することができる。
【０００３】
しかしながら、プロトンビームのような粒子ビームのかなり高い放射線生物学的効果が与えられるとしても、患者が動いてもピームが誤って照射され患者の身体の健全な細胞が侵されることがないように、多くの場合、治療の間に患者の動きを制限することが所望される。プロトン治療においてプロトンビームと腫瘍との間の位置合わせ不良を避けるため、米国特許第５７９７９２４号、第５５４９６１６号及び第５４６４４１１号明細書に記載のように、定位固定システムが開発され、治療の場で多く用いられている。特に、これらの不動化装置は、比較的大きな腫瘍の治療に適切な固定的な許容範囲内に患者の動作範囲を制限するように設計されている。
【０００４】
しかしながら、より敏感な部位に位置する、より小さい腫瘍の治療がより所望されてきた結果、過度の位置合わせ不良を避けることができるシステムの必要性が生じてきた。例えば、小さい頭蓋内腫瘍及び脳の機能障害に焦点を絞った新たなプロトン治療分野が研究されている。これらの場合、プロトンビームは、直径１ｃｍから３ｃｍの間の比較的小さい頭蓋内腫瘍に位置合わせすることが要求される。腫瘍が脳細胞に囲まれているとすると、この状況における位置合わせ不良は、患者に極めて有害である。従って、これらの治療においては、１ｍｍ以内の正確な患者の位置合わせが必須の要件である。
【０００５】
本出願人の研究において、従来の定位固定不動装置を使用して、プロトンビーム治療を受けている患者の動きをモニタした。特に、この研究の結果は、数ｍｍという大きい患者の動きを示した。さらに、この研究は、患者の動きは多くの場合、患者の平均的な位置において往復運動的特性を有し、理想位置に対して１ｍｍ以内で大抵は呼吸運動に関係する周期であることを示した。従って、これらの結果から、従来知られている不動装置の使用は直径１ｃｍから３ｃｍの間の小さい頭蓋内ターゲットの治療を行なうには不十分であることが明らかである。
【０００６】
上記のことから、プロトンビーム設備においては、どの方向においても１ｍｍの小ささで患者の動きを検出できる患者モニタシステムが必要であることが認識される。さらに、その装置は、患者の許容できない動きが検出されたときにおいては、プロトンビームを作動不能にすることができる必要がある。好ましくは、その装置は、患者の動きの往復運動的特性を利用するために迅速な応答時間を有すべきである。特に、その動きが、吸気及び呼気の動作に起因している場合は、患者モニタシステムは、患者の呼吸周期より十分に短い応答時間を有するべきであり、これにより、患者は、プロトンビームと目標物との間の適切な位置合わせを繰り返す間において、安全で効果的なプロトン治療を受けることができる。
【０００７】
また、現在有効なプロトンビーム設備において、容易に適用可能な装置の需要がある。例えば、医療従事者にとっては、その装置を一つの治療室から他の治療室へ容易に移動させることができ、その装置を種々の利用可能な頑丈な構造物に迅速に装着でき、患者の動きをモニタするようにその装置を容易に且つ効果的に位置決めすることができれば、有利である。さらに、その装置は、患者に対し侵略的でなく、また医者が最大の効果をあげるために治療過程を変更できるように医者にフィードバックを供給する必要がある。さらに、その装置は、信頼性をもって作動し、製造が比較的廉価に行なえるものであるべきである。
【０００８】
［発明の概要］
前述の必要性は、粒子ビーム治療システムと共に使用される患者動作モニタシステムを備えた本発明の一態様により満たされる。この態様においては、該システムは、所望の位置にしっかりと置決めされた患者の表面に向けてビームを照射するための第１のエネルギー源と、前記第１のエネルギー源から発射され患者の表面で反射された反射ビームを受信し、そこを示す第１の信号を供給する第１のセンサーとを備える。該システムはさらに、前記第１のエネルギー源及び第１のセンサーを患者の表面から或る選択された距離に位置決めし得る少なくとも１つの位置決め機構と、前記第１のセンサーから第１の信号を受信し、該第１の信号に基づいて患者の位置を判別するコントローラとを備え、該コントローラは、前記所望の位置から或る選択された閾値を越えて患者が動いたか否かを判別するために前記第１の信号を評価する。
【０００９】
他の態様において本発明は、粒子ビーム治療システムと共に使用される患者動作モニタシステムを備える。この態様においては、該モニタシステムは、所望の位置にしっかりと位置決めされた患者の表面に対し第１の信号を放射し、反射された信号を受信し、受信した反射信号を示す第１の出力信号を出力する第１の非接触センサーと、患者の表面に第２の信号を放射し反射した信号を受信し、受信した反射信号を示す第２の出力信号を出力する第２の非接触センサーとを備える。このシステムはまた、前記第１及び第２の出力信号を受信し、該第１及び第２の出力信号を使用して前記所定の位置から或る選択された閾値を越えて患者が動いたか否かを評価し、該選択された閾値を越えて患者が動いたと判断したときに患者移動信号を出力するコントローラを備える。
【００１０】
さらに他の態様において、本発明は、粒子ビーム伝送システムを備える。粒子ビームシステムは、患者の特定部位に治療用粒子ビームを伝送するための粒子ビーム伝送システムを備える。該粒子ビーム伝送システムは、非接触の患者動作モニタシステムを備え、該患者動作モニタシステムは、所望の位置にしっかりと配置された患者の表面に向かってビームを伝送してそこからの反射ビームを受信する第１の非接触センサーを備え、該第１の非接触センサーは、該第１の非接触センサーからの前記患者の距離を示す第１の出力信号を供給し、前記非接触の患者モニタシステムはさらに、前記第１の出力信号を受信して、前記患者が前記所望の位置から選択された閾値の量以上に移動したか否かを判断するために、前記第１の出力信号を評価するコントローラであって、前記患者が前記所望の位置から前記選択された閾値の量以上に移動したか否かを判断する際に、前記治療用粒子ビームの伝送を中断させるのに適した患者移動信号を供給する。
【００１１】
さらに他の態様において、本発明は、患者動作モニタ方法を備える。この態様において該方法は、第１の位置からしっかりと配置された患者の表面に向けて第１の非接触ビームを伝送するステップと、前記患者の前記表面に向けた前記第１の非接触ビームの伝送の結果として、前記患者の前記表面からの反射ビームを受信するステップと、前記第１の位置から前記患者への距離に対応する距離の値を決定するために前記反射ビームを評価するステップと、前記距離の値が、前記患者が所望の位置から選択された閾値の量以上に動いたことを示すか否かを決定するステップと、前記患者が前記所望の閾値の量以上に動いたことを示す信号を供給するステップとを含む。
【００１２】
以上から、本発明に係る非接触モニタシステム及び方法は、所望の位置から患者が動いたか否かを判別し、それに基づき警告を発するか或いは治療用粒子ビームの停止をするための非接触のシステムを提供することが分かるであろう。本発明のこれら及び他の目的及び効果は、添付図面を参照する以下の説明からより明らかとなろう。
【００１３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
同様の構成部分には、全図を通して同様の参照符号を付している。図１は、本発明の一実施形態に従って構成された患者動作モニタシステム１０２を示す。特に、患者動作モニタシステム１０２は、以下に詳細に記述されるように患者１０４に最適なプロトン治療を施すために、カリフォルニアのローマリンダにあるローマリンダユニバーシティーメディカルセンターで現在作動しているプロトンビーム設備のような治療プロトンビーム設備１００と協働するように構成されている。プロトン治療システム１００は、米国特許第４８７０２８７号公報に詳細に記述されており、ここにその内容が全て参照されて包含される。この実施形態はプロトンビーム設備の部分として記述されているが、他の実施形態では患者動作モニタシステム１０２が電子ビーム、レーザー、或いはＸ線のような他の平行ビームと協働するように構成し得ることが分かるだろう。
【００１４】
図１を参照すれば、プロトンビーム設備１００は、高度の平行プロトンビーム１２２を備え、それは、テーブル１１０の上に配置された患者１０４に存在する局在化された腫瘍１０６を処理するようになっている。ここでは、腫瘍１０６は、患者１０４の頭１１４に形成されているものとして図１に示されている。しかしながら、ビーム１２２が患者の他の部分にある腫瘍を処理するために使用され得ることが分かるだろう。
【００１５】
ビーム１２２は、プロトン加速器（図示せず）によって、実質的に水平な初期方向に向けて発射される。ガントリー１１２に入るとすぐに、ビーム１２２は、図１に示された曲げ磁石システム１２６によって偏向され、プロトンビーム１２２の経路が患者１０４に導くコースに沿って方向づけられる。さらに、ガントリー１１２は、ガントリー１１２の周囲に配置されたノズル１２０を通じて、プロトンビーム１２２が患者１０４に到達することができるように、プロトンビーム１２２を方向づける。加えて、複数の回転支持部材１２４は、患者が複数の方向からビーム１２２を受けることができるように、ビーム１２２の初期方向と平行な回転軸の回りにガントリー１１２を回転させることができる。
【００１６】
患者１０４がプロトン治療を受けている間、ビーム１２２のエネルギーは、腫瘍１０６の細胞物質内に放出されることが所望される。所望のエネルギー伝送を達成するため、患者１０４は、腫瘍１０６がビーム１２２と位置合わせされ得るようにテーブル１１０上に載置される。さらに、ビーム１２２は、腫瘍１０６の重要部分に向けられ、ビーム１２２のエネルギーは、ノズル１２０と腫瘍１０６との間に介在する前記細胞物質に基づいてセットされる。図１には図示されていないが、患者１０４は、患者の動きを制限するように、当業者に公知の定位固定システムのような拘束装置を装備されている。
【００１７】
患者１０４の動きによる腫瘍１０６とビーム１２２との間の位置ずれを更に避けるために、図１に示された患者動作モニタシステム１０２は、プロトンビーム設備１００と協働して使用される。以下に詳細に記述されているように、患者動作モニタシステム１０２は、ビームインターロック信号Ｂｉを含む複数の信号を発生させるようなコントローラ１６０を有する。特に、患者１０４の動きが閾値限界内にあって且つ患者動作モニタシステム１０２がアーム状態にあるときにのみ、ビームインターロック信号Ｂｉは、コントローラ１６０によって発生される。さらに、プロトンビーム装置１００は、ビームインターロック信号Ｂｉがプロトンビーム設備１００によって受信されなければビーム１２２が患者１０４に到達しないように、ビームインターロック信号Ｂｉを受信するようになっている。
【００１８】
患者動作モニタシステム１０２は、複数の位置検出アッセンブリ１６２を有し、各々の検出アッセンブリ１６２は、関節アーム１３２に取り付けられた位置センサー１３０を備え、関節アーム１３２は、位置センサー１３０が患者１０４の近くに配置されることを許容するために複数の調整部材１３３を有している。更に、複数の位置検出アッセンブリ１６２が、患者１０４の位置を示す出力位置信号Ｓｉを発生するようになっている。以下に記述された一実施形態では（図２）、複数の位置検出アッセンブリ１６２は、出力位置信号Ｓａを有する第１の位置検出アッセンブリ１６２ａと出力位置信号Ｓｂを有する第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂとを備えている。
【００１９】
図１に示されているように、複数の位置検出アッセンブリ１３０からの複数の信号Ｓｉは、カート１４０に伝送される。以下に詳細に記述されるように、カート１４０はコントローラ１６０を有し、コントローラ１６０は信号Ｓｉを受信し、処理するようになっている。さらに、コントローラ１６０がアーム状態に配置されていて位置信号Ｓｉが許容可能な範囲内にあるとき、コントローラ１６０は、ビーム１２２が患者１０４に到達することができるようにビームインターロック信号Ｂｉを発生させる。加えて、コントローラ１６０は、医師が患者１０４の動作を統計的に評価できるように、信号Ｓｉを連続的にモニタするようになっている。さらに、もしコントローラ１６０が、信号Ｓｉの何れかが許容可能な閾値限界を超えたと判断すれば、コントローラ１６０は音響警報機１４８を作動させることができる。
【００２０】
図１に示されているように、患者動作モニタシステム１０２は、更に、当業者に公知の、複数の押しボタン１６４を有するユーザー入力装置１４２を含む。特に、ユーザーは、複数の制御信号Ｃｓを発生させるように押しボタン１６４を押すことができる。さらに、コントローラ１６０は、アーム状態、待機状態及び警報状態の２状態の間に患者動作モニタシステム１０２をユーザーが操作することができるように、ユーザー入力装置１４２から複数の制御信号Ｃｓを受信するようになっている。
【００２１】
図１に示されているように、患者動作モニタシステム１０２は、さらに、ディスプレイ１４４を有している。コントローラ１６０の指令を受けて、ディスプレイ１４４は、患者の動きに関する状態情報を表示する。ある一つの実施形態では、コントローラ１６０は、患者１０４の動きを示す、ディスプレイ１４４（図４）上の複数の状態パラメータ１７８を連続的に更新するようになっている。しかしながら、他の実施形態では、コントローラ１６０は、ディスプレイ１４４上に複数の２次元グラフを生成し、時間の関数として状態パラメータ１７８を表示し、或いは状態パラメータ１７８の間の相互関数を表示することができるようになっている。
【００２２】
図１に示されているように、患者動作モニタシステム１０２は、更に、プリンタ１４６を備えている。特に、プリンタ１４６は、コントローラ１６０の指令の下に、複数の状態パラメータ１７８のハードコピーを印刷するために使用され得る。
【００２３】
図１に示されているように、患者動作モニタシステム１０２は、更に、音響警報機１４８を備える。特に、音響警報機１４８は、音響警報信号１４９をコントローラ１６０の指令の下に発生するようになっている。さらに、コントローラ１６０は、患者動作モニタシステム１０２がアーム状態に置かれており、且つ患者１０４の動きが閾値レベルを超えたことを検知した場合はいつでも、音響警報信号１４９を発生させる。
【００２４】
図１に示されているように、患者動作モニタシステム１０２のカート１４０は、複数の車輪１６１上に支持されている。特に、車輪１６１は、カート１４０が素早くしかも容易に堅い表面に沿って移動され得るようにする。さらに、カート１４０は、患者動作モニタシステム１０２がある処置室から他の処置室へ容易に移動され得るように、複数の検出アッセンブリ１６２、コントローラ１６０、ユーザー入力装置１４２、ディスプレイ１４４、プリンタ１４６及び音響警報機１４８を収納できるようになっている。
【００２５】
第１の位置検出アッセンブリ１６２ａ及び第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂを有する患者動作モニタシステム１０２の一実施形態の拡大図が図２に示されている。特に、患者１０４が処置テーブル１０上に仰向けになっており、患者動作モニタシステム１０２が患者１０４の頭１１４の動きを検知している状態が示されている。ここで、患者１０４の頭１１４の動きは、患者１０４の頭１１４内にある腫瘍１０６のために、患者動作モニタシステム１０２によってモニタされている。しかしながら、患者動作モニタシステム１０２は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、患者１０４の他の領域をモニタするようにできることが分かるだろう。
【００２６】
以下に詳細に記述されるように、第１の位置検出アッセンブリ１６２ａは、位置センサー１３０ａの第１の表面１３１aと患者１０４の第１の表面１１６ａとの間の距離Ｘａを示す位置信号Ｓａを生成するようになっている。同様に、第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂは、位置センサー１３０ｂの第１の表面１３１ｂと患者１０４の第２の表面１１６ｂとの間の距離Ｘｂを示す位置信号Ｓｂを生成するようになっている。好ましくは、第１の及び第２の位置検出アッセンブリ１６２ａ及び１６２ｂは、距離Ｘａ及びＸｂが互いに直角なビームに沿って測定されるように配置されている。さらに、位置センサー１３０a及び１３０ｂは、Ｘａ及びＸｂが、Ｘｍｉｎ及びＸｍａｘによって定義される許容可能な作動範囲内Ｘｍｉｎ＜Ｘａ＜Ｘｍａｘ且つＸｍｉｎ＜Ｘｂ＜Ｘｍａｘにある場合に、距離Ｘa及び距離Ｘｂを測定するように設計されている。
【００２７】
一実施形態において、複数の位置検出アッセンブリ１６２における各位置センサー１３０は、ＬＥＤ変位センサーを使用している。図２に示すように、患者１０４の第１の表面１１６ａに小さく照射される円形スポット１１７ａを形成するために、センサー１３０ａは、センサー１３０ａ内に設けられた非コヒーレントなＬＥＤ光源から発せられて絞られた光ビーム１３５ａを照射する。さらに、第１の表面１１６ａに照射されたスポット１１７ａは実質的に点光源のように振る舞い、放射状の光ビーム１３７ａとなってセンサー１３０ａの第１の表面１３１ａに戻る。反射された光ビーム１３７ａの一部がセンサー１３０ａによって受信されると、センサー１３０ａ内で光の収束パターン（図示省略）を形成するために、センサー１３０ａ内のポジティブレンズは受信した一部の光ビーム１３７ａを屈折させる。さらに、収束パターンの光ビームは、照射スポット１１７ａの焦点の合った像を形成するために、レンズの焦点面において収束するようになっている。センサー１３０ａ内では、当該フォトダイオードアレー上に形成される円形像の大きさに対応した信号を生成するフォトダイオードアレー（図示省略）が、フォトダイオードアレーの作動範囲においてスポット１１７ａのほぼ円形で焦点の合っていない実像を形成するために、レンズの焦点面のやや外側における屈折された光の光路に配置される。このように、距離Ｘａと、フォトダイオードアレー上に形成されるスポット１１７ａの焦点の合っていない像の直径との間に、計算可能な関係が実現される。これにより、フォトダイオードアレーにより供給される信号が、位置信号Ｓａの基礎を構成する。
【００２８】
一実施形態において、第２の位置センサー１３０ｂもＬＥＤ変位センサーを使用している。より詳細には、第２の位置センサー１３０ｂは、この位置センサー１３０ｂの第１の表面１３１ｂと患者１０４の第２の表面１１６ｂとの距離を示す位置信号Ｘｂを発する。図２に示すように、位置センサー１３０ｂは、患者の第２の表面１１６ｂに小さい円形の照射スポット１１７ｂを生成する集中的な光ビーム１３５ｂを発し、これによって点光源のような特性を持つ反射光ビーム１３７ｂが発生される。さらに、センサー１３０ｂは、センサー１３０ａと同様の方法で信号Ｓｂを発生するために、レンズの焦点面の前に位置するフォトダイオードアレー備えている。
【００２９】
ＬＥＤ変位センサーは、多くの有利な点を提供していることが分かるであろう。特に、ＬＥＤ変位センサーによって生成された光線は、患者及び医師の両者に対して無害であり、従って使用時に他の安全装置を必要としない。さらに、ＬＥＤ変位センサーは、表面から反射した光線によって距離を計測しているため、患者１０４と物理的に直接接触していない。また、上記したタイプのＬＥＤ変位センサーは、高い精度を達成でき、また短時間で位置の計測を行うことができる。さらに、他の利点として、ＬＥＤ変位センサーは軽量、頑丈で、比較的低価格で製造することができる。
【００３０】
一実施形態において、各位置センサー１３０ａ、１３０ｂは、既に商品化されているＬＥＤ変位センサーとすることができる。特に、日本のオムロン株式会社の型番Ｚ４Ｗ−ＶのＬＥＤ変位センサーを使用することができる。結果として、わずか５ミリ秒の応答時間で、１０ミクロンの位置解像度を達成することができる。さらに、センサー１３０ａと１３０ｂの稼動範囲は、Ｘｍｉｎ＝２１ｍｍからＸｍａｘ＝２９ｍｍまで変化する。
【００３１】
他の実施形態において、各位置センサー１３０は、センサー１３０の状態を表示できるＬＣＤディスプレイを備えている。より詳細には、ＬＣＤディスプレイは、計測された位置Ｘｉに対応する値を指し示す仮想的なニードルを表示する。さらに、この仮想ニードルは、閾値Ｔｉに対応した厚みに適している。
【００３２】
図２に示すように、第１の及び第２の位置検出アッセンブリ１６２ａ、１６２ｂにおける関節で接合されたアーム１３２ａ、１３２ｂは、患者１０４の動きをモニタするために、位置センサー１３０ａ、１３０ｂを一時的に配置することができる。特に、各アーム１３２の複数の調整部材１３３は、以下に詳述するように、人間の腕と同様に操作可能とするために、第１の調整部材１５２、第２の調整部材１５４及び第３の調整部材１５６を備えている。
【００３３】
図２に示すように、各アーム１３２ａ、１３２ｂはそれぞれ、後述する第１のクランプ１５０に取り付けられる第１のスタッド部材１５１を備えている。さらに、第１のスタッド部材１５１は、第１の調整部材１５２を介して第１の中央部材１５３に対して軸旋回及び回転可能に装着されている。また、第１の中央部材１５３は、第２の調整部材１５４を介して第２の中央部材１５５に対して軸旋回可能に装着されている。最後に、第２の中央部材１５５は、第３の調整部材１５６を介して第２のスタッド部材１５７に軸旋回及び回転可能に装着されており、第２のスタッド部材１５７は、第２のクランプ１５８に取り付けられている。
【００３４】
一実施形態において、各アーム１３２ａ、１３２ｂは、ニュージャージ州ラムジーのボーゲン アームズ社（Bogen Arms）のボーゲン マジック アーム（Bogen Magic Arm）とすることができる。特に、ボーゲン マジック アームは、９０度の軸旋回が可能で、３６０度の回転が可能な第１の及び第３の調整部材１５２、１５６を備えている。さらに、ボーゲン マジック アーム（Bogen Magic Arm）は３６０度の旋回が可能な第２の調整部材１５４を備えている。
【００３５】
図２に示すように、第１及び第２の位置検出アッセンブリ１６２ａ、１６２ｂの第１のクランプ１５０は、第１及び第２の位置検出アッセンブリ１６２ａ、１６２ｂを装着部１３４に着脱可能に装着している。特に、第１のクランプ１５０は、これを装着部１３４に着脱自在に装着するロック顎部（図示省略）になっている。一実施形態として、第１のクランプ１５０は、ボーゲン スーパー クランプ（Bogen Super Clamp）で構成される。
【００３６】
図２に示すように、第１の位置検出アッセンブリ１６２ａの第２のクランプ１５８は、位置センサー１３０ａを第１の位置検出アッセンブリ１６２ａに固定している。同様に、第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂの第２のクランプ１５８は、位置センサー１３０ｂを第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂに固定している。両方の場合において、第２のスタッド部材１５７と第２のクランプ１５８とは互いに固定されるようになっている。一実施形態として、第２のクランプ１５８をマンフロット コーポレーション（Manfrotto Corporation）のボーゲン スーパー クランプ（Bogen Super Clamp）で構成することができる。
【００３７】
有利な点として、位置検出アッセンブリ１６２は、センサー１３０ａ、１３０ｂの３段階の動きを許容する。従って、カート１４０を治療テーブル上にいる患者に近接させることができ、また、位置検出アッセンブリ１６２は、センサーが希望の距離で使用者に近接させて位置され得るように、調整され得る。検出装置１６２ａ、１６２ｂはそれぞれ独立して調整され、各センサー１３０ａ、１３０ｂはカート１４０に装着されているため、各センサー１３０ａ、１３０ｂは、異なる位置に配置された患者に適応するために独立して調整可能となっている。さらに、カート１４０は小型であるため、カート１４０は異なる治療位置に配置されたどの患者にも近接して配置され得る。
【００３８】
患者動作モニタシステム１０２の一実施形態の電気的要素を示すブロック図が、図３に示されている。特に、患者動作モニタシステム１０２は、公知の方法で、位置センサー１３０ａ、１３０ｂから位置信号Ｓａ、Ｓｂを受信するコントローラ１６０を備えている。さらに、コントローラ１６０は、参照値を保存したり、プロトン治療セッションに関連する統計的情報を蓄積するためのメモリ１６１を備えている。
【００３９】
コントローラ１６０はさらに算術的計算を行うことができる公知の算術処理ユニットを備えている。特に、コントローラ１６０は、このコントローラ１６０によって受信される複数の位置信号Ｓｉに基づいて複数の患者距離Ｘｉを計算する。例えば、図２の実施形態では、患者距離Ｘｉは信号Ｓａ、Ｓｂそれぞれによって決定される距離Ｘａ、Ｘｂからなる。さらに、複数の基準患者距離Ｘｉ０は、プロトン治療セッションの始めに、位置信号Ｓｉの状態に基づいて計算される。また、コントローラ１６０は、ＤＸｉ＝Ｘｉ−Ｘｉ０で定義される複数の患者変位ＤＸｉを計算する。コントローラ１６０はまた、患者が著しく動いたか否かを決定するために、各々の患者変位ＤＸｉを、対応する予め設定された閾値Ｔｉと比較する。さらに、コントローラ１６０は、複数の患者変位ＤＸｉに関連する複数の統計的な量を反復して計算する。一実施形態として、コントローラ１６０を、日本のオムロン株式会社のオムロン システマティック Ｃ２０００ プログラマブル ロジック コントローラとすることができる。
【００４０】
図３に示されているように、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０は、公知の方法でユーザー入力装置１４２からユーザー入力を受けるようになっている。上記したように、ユーザー入力装置１４２は複数の押しボタン１６４を備えている。一実施形態において、押しボタン１６４は、アームボタン、警報ボタン、閾値ボタン、ディスエイブルセンサー第２のボタン、及び調査モードボタンを備えている。特に、以下に詳述するように、アームボタンと警報ボタンは、患者動作モニタシステム１０２が、待機状態、アーム状態及び警報状態の内の２状態の間において操作され得るようにする。閾値ボタンは、可能な閾値の中で循環して、閾値Ｔｉを選択するために使用される。ディスエイブルセンサー第２のボタンは、患者動作モニタシステム１０２が第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂを使用することなく操作され得るようにする。調査モードボタンは、患者動作モニタシステム１０２を調査モードで操作させるときに使用する。
【００４１】
図３に示されているように、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０は、公知の方法で、ディスプレイ１４４の表示を最新のものにする。一実施形態（図４）において、コントローラ１６０は、後述するように、ディスプレイ１４４に患者動作モニタシステム１０２の状態に関する状態情報を表示させる。コントローラ１６０はまた、公知の方法で、患者動作モニタシステム１０２の状態情報を印刷して保存するために、プリンタ１４６に出力できるようになっている。
【００４２】
図３に示すように、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０は、公知の方法で、音響警報機１４８を作動させる。特に、患者動作モニタシステム１０２がアームモードにあり、何れかの患者変位要素ＤＸｉが対応する閾値Ｔｉを越えたときに、警報機１４８はコントローラ１６０により作動される。
【００４３】
図３に示されているように、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０は、公知の方法で、プロトンビーム設備１００にビームインターロック信号Ｂｉを送信するようになっている。一実施形態において、患者動作モニタシステム１０２がアームモードにあり、患者変位要素ＤＸｉが閾値Ｔｉに対応した範囲内にあるときに、ビームインターロック信号Ｂｉが送信される。さらに、プロトンビーム設備１００は、公知の方法で、ビームインターロック信号Ｂｉを受信するとプロトンビーム１２２を発するようになっている。
【００４４】
ここで図４を参照すると、図４は、患者動作モニタシステムの一実施形態のディスプレイ１４４を例示している。特に、患者動作モニタシステム１０２の作動状態を示す複数の状態パラメータ１７８が、ディスプレイ１４４に表示されている。さらに、複数の状態パラメータ１７８は、複数の統計パラメータ１８７をそれぞれ有する複数のグループ１８３を含み、各グループ１８３は、対応する位置検出アッセンブリ１６２の状態を表す。
【００４５】
図４に示されているように、複数の状態パラメータ１７８には、患者動作モニタシステム１０２の作動モードを示すシステム状態インジケータ１８０が含まれる。特に、システム状態インジケータ１８０は、患者動作モニタシステム１０２が、待機状態、アーム状態又は警報状態のいずれかにあることを示す。さらに、システム状態インジケータ１８０は、コントローラ１６０が調査モードで作動しているか否かを示す。
【００４６】
図４に示されているように、複数の状態パラメータ１７８には、閾値インジケータ１８２が含まれる。特に、閾値インジケータ１８２は、患者１０４の有意な動作発生の有無を確定するためにコントローラ１６０が利用する最新の閾値Ｔｉに対応する。図４の実施形態において、各々の閾値Ｔｉは相互に等しい。ただし、他の実施形態においては、閾値Ｔｉは、相互に別々に設定され、且つ独立した方法でディスプレイ１４４に表示され得る。
【００４７】
図４に示されているように、複数の状態パラメータ１７８には、複数のグループ１８３が含まれ、各グループ１８３は、対応する位置検出アッセンブリ１６２の作動状態を表す。特に、ディスプレイの左側のグループ１８３は、第１の検出アッセンブリ１６２ａの状態に対応しており、ディスプレイの右側のグループ１８３は、第２の検出アッセンブリ１６２ｂの状態に対応している。
【００４８】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、範囲内、範囲外又は使用不能のいずれかになり得る範囲状態インジケータ１８４を含む。患者動作モニタシステム１０２が待機状態に置かれた時、範囲状態インジケータ１８４が範囲内にある場合、コントローラ１６０は、Ｘｉ＋Ｔｉ＜Ｘｍａｘ  且つ  Ｘｉ−Ｔｉ＞Ｘｍｉｎ  で定義される対応する位置検出アッセンブリ１６２の作動範囲内に、患者１０４がいると確定している。同様に、前記１０２が、待機状態に置かれた時、範囲状態インジケータ１８４が範囲外である場合、コントローラ１６０は、Ｘｉ＋Ｔｉ＞Ｘｍａｘ  又は  Ｘｉ−Ｔｉ＜Ｘｍｉｎ  で定義される対応する位置検出アッセンブリ１６２の作動範囲内に、患者１０４がいないと確定している。しかしながら、患者動作モニタシステム１０２が、アーム状態又は警報状態のいずれかにある時、範囲状態インジケータ１８４が範囲内であれば、コントローラ１６０は、−Ｔｉ＜ＤＸｉ＜Ｔｉ  で定義される対応する位置検出アッセンブリ１６２の閾値範囲内に、患者１０４がいると確定している。そうではなくて、患者動作モニタシステム１０２が、アーム状態又は警報状態のいずれかにある時、範囲状態インジケータ１８４が範囲外であれば、コントローラ１６０は、ＤＸｉ＞Ｔｉ  又は  ＤＸｉ＜−Ｔｉ  で定義される対応する位置検出アッセンブリ１６２の閾値範囲内には、患者１０４がいないと確定している。
【００４９】
第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂに対応するディスプレイ１４４左側の範囲状態インジケータ１８４には、使用不能という言葉を表示させることも可能である。このような状態になれば、コントローラ１６０が、ビームインターロック信号Ｂｉを生成するか否かを決定する際に位置信号Ｓｂを無視するように、ユーザーは、ユーザー入力装置１４２の使用不能センサー第２のボタンによって第２の検出アッセンブリ１６２ｂを使用不能にすることを前もって選択している。
【００５０】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、Ｘｉインジケータ１８６も含む。特に、Ｘｉインジケータ１８６は、記録された最新の患者の距離Ｘｉに対応しており、且つ、患者動作モニタシステム１０２の全ての作動状態中に更新される。さらに第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂが使用不能にされた場合、対応するＸｉインジケータ１８６は使用不能という言葉を表示する。
【００５１】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、ＤＸｉインジケータ１８８をも含む。特に、ＤＸｉインジケータ１８８は、ＤＸｉの計算された最新の値に対応しており、且つ、患者動作モニタシステム１０２の全ての作動状態中に更新される。さらに、第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂが使用不能にされた場合、対応するＤＸｉインジケータ１８８は使用不能という言葉を表示する。その上、患者が対応するセンサー１３０の作動範囲外にいる場合、ＤＸｉインジケータ１８８は範囲外という語句を表示する。
【００５２】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、＋ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９０をも含む。特に、＋ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９０は、治療中に計算されるＤＸｉの正の最大値に対応しており、且つ、アーム状態中に更新されるのみである。さらに、＋ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９０は、起動時に、及びアーム状態と待機状態との間の移行時に、０．０の値にクリアされる。ただし、＋ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９０は、警報状態と待機状態との間の移行時には保存される。
【００５３】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、−ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９２をも含む。特に、−ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９２は、治療中に計算されるＤＸｉの負の最大値に対応しており、且つ、アーム状態中に更新されるのみである。さらに、−ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９２は、起動時に、及び準備完了状態と待機状態との間の移行時に、０．０の値にクリアされる。ただし、−ＤＸｉ ｍａｘインジケータ１９２は、警報状態と待機状態との間の移行時には保存される。
【００５４】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、ＤＸｉ平均インジケータ１９４をも含む。特に、ＤＸｉ ｍｅａｎインジケータ１９４は、治療中に計算されるＤＸｉの全ての値の平均値に対応しており、且つ、準備完了状態中に更新されるのみである。さらに、ＤＸｉ ｍｅａｎインジケータ１９４は、起動時に、及び準備完了状態と待機状態との間の移行時に、０．０の値にクリアされる。ただし、ＤＸｉ ｍｅａｎインジケータ１９４は、警報状態と待機状態との間の移行時には保存される。
【００５５】
複数の状態パラメータ１７８の各グループ１８３は、警報インジケータ１９６をも含む。特に、警報インジケータ１９６の数は、対応する位置検出アッセンブリ１６２が患者１０４の動作が限界以上にいることを検知した結果として、アーム状態と警報状態との間で直接移行が起こった数に対応している。待機状態から準備完了状態へ移行すると、警報インジケータ１９６の数は、ゼロにリセットされる。さらに、第２の位置検出アッセンブリ１６２ｂが使用不能にされた場合、対応する警報インジケータ１９６の数は、使用不能という言葉を表示する。
【００５６】
ここで図５を参照していくと、図５は、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０の一実施形態の操作を説明するフローチャート２００を示している。特に、ユーザーは、待機状態２０６、アーム状態２３４及び警報状態２２０の２状態の間においてコントローラ１６０を操作することができる。さらに、ユーザーは、以下に説明するように操作の調査モードを作動させることができる。
【００５７】
始動状態２０２に続いて、コントローラ１６０は、状態２０４において、全統計値をリセットし、全閾値Ｔｉを１ｍｍに初期設定する。以下に説明するように、統計値は、コントローラ１６０の次の操作の間に、コントローラ１６０により更新されディスプレイ１４４に表示される。
【００５８】
次に、コントローラ１６０は、センサー１３０ａ及びセンサー１３０ｂと、第１の位置検出器１６２ａ及び第２の位置検出器１６２ｂとを患者１０４の作動範囲内にユーザーが配置できるように、引き続き待機状態２０６に止まる。上記のように、センサー１３０ａ、センサー１３０ｂは、作動範囲内の間隔で配置されることが好ましい。コントローラ１６０は、ユーザーがセンサーを正確に配置することができるようにする視覚的フィードバック信号をディスプレイ１４４（図２）に提供することが好ましい。次に、コントローラ１６０は、状態２１０において、音響警報機をリセットし、ユーザーが閾値Ｔｉを変更できるように、ユーザー入力装置１４２の閾値ボタンをモニタする。このようにして、ユーザーは、患者が所望の閾値以上に動いたことを示す信号をシステムが与える結果となる値を設定できる。次に、コントローラ１６０は、最新の複数の状態パラメータ１７８によってディスプレイ１４４を更新する。
【００５９】
次に、コントローラは、決定状態２１２において、位置信号Ｓａ及び位置信号Ｓｂをモニタし、患者１０４が位置センサー１３０ａ及び１３０ｂの作動範囲内にいるか否かを確定する。患者が、位置センサー１３０ａ及び位置センサー１３０ｂの作動範囲内にいない場合、コントローラ１６０は待機状態２０６に戻る。
【００６０】
コントローラ１６０が、位置センサー１３０ａ及び１３０ｂの作動範囲内に患者１０４がいると確定した場合、コントローラ１６０は、決定状態２１４においてユーザー入力装置１４２の準備ボタンの動きをモニタすることに移行する。コントローラ１６０が、準備ボタンがまだ作動されていないと判断した場合、コントローラ１６０は、待機状態２０６に戻る。
【００６１】
コントローラ１６０が、決定状態２１４において、準備ボタンが押されたと確定すれば、全ての統計値は、状態２１６においてリセットされる。今や、システム１０２は、アーム状態であり、患者の動きを検知し、且つこの動きが状態２０４における閾値を超えた時に信号を提供する準備が完了した状態である。さらに、位置信号Ｓａ及びＳｂが、コントローラ１６０により読みとられ評価され、且つ、成分ＸａＯ及びＸｂＯを有する新たな位置基準値Ｘｉ０を計算するために利用される。そこから、コントローラは、アーム状態２２０に入る。アーム状態２２０の間、コントローラ１６０は、ユーザー入力装置１４２の調査モードボタンをモニタして、操作の調査モードがユーザーにより要求されているかどうかを確定する。上記のように、患者動作モニタシステムは、治療される患者の動きをモニタするために利用可能であるか、又は、患者の動きについての調査情報を得るために利用可能である。
【００６２】
コントローラが、決定状態２２２において、調査モードボタンは作動していないと判断した場合、コントローラ１６０は、プロトンビーム１２２が患者１０４に達するように、状態２２４においてビームインターロック信号Ｂｉを生成する。さらに、音響警報は作動されず、Ｘａ及びＸｂの成分を有するＸｉの新しい値が、受信した位置信号Ｓａ及びＳｂを基に計算され、ＤＸａ＝Ｘａ−Ｘａ０及びＤＸｂ＝Ｘｂ−Ｘｂ０の成分を有する新しい患者変位ＤＸｉが計算され、新しい患者変位ＤＸｉは複数の状態パラメータ１７８にセットされ、そして、ディスプレイ１４４はＸｉ及びＤＸｉの新しく計算された値を含むように更新される。
【００６３】
コントローラ１６０が、状態２２２において、調査モードボタンは作動したと判断した場合、コントローラ１６０は、プロトンビーム１２２がノズル１２０から出ていくことを妨げるように、状態２２６においてビームインターロック信号Ｂｉを作動させない。さらに、音響警報は作動されず、Ｘｉの新しい値が受信した位置信号Ｓｉを基に計算され、ＤＸａ＝Ｘａ−Ｘａ０及びＤＸｂ＝Ｘｂ−Ｘｂ０の成分を有する新しい患者変位ＤＸｉが計算され、新しい患者変位ＤＸｉは統計情報にセットされ、そしてディスプレイ１４４はＸｉ及びＤＸｉの新しく計算された値を含むように更新される。
【００６４】
図５に示されているように、コントローラは、患者変位ＤＸｉが閾値Ｔｉと比較される決定状態２３０へと移行する。特に、コントローラ１６０は、２秒を超える間、患者変位ＤＸｉの全てが閾値Ｔｉを超えなかったと判断した場合、コントローラ１６０は、決定状態２３２においてユーザー入力装置１４２のアームボタンをモニタする。
【００６５】
コントローラ１６０が、決定状態２３２において、アームボタンが作動したことを検出した場合、患者１０４が安全に再配置されるように、コントローラ１６０は待機状態２０６に戻る。そうでなければ、コントローラ１６０は、患者１０４がプロトン治療を受け続けられるようにアーム状態２２０に再び入る。
【００６６】
しかし、コントローラ１６０が、決定状態２３０において、２秒を超える時間の間に、１つ又はそれ以上の患者変位ＤＸｉが閾値Ｔｉを超えたと判断した場合、コントローラ１６０は警報状態２３４に入る。この状態が発生した場合には、患者１０４の重要な動きがコントローラ１６０によって検出されたのである。
【００６７】
その場合、コントローラ１６０は、調査モードが要求されているか否かをコントローラ１６０が判断する決定状態２３６へと移行する。コントローラ１６０が、調査モードが要求されていないと判断した場合、状態２４０において、コントローラ１６０は、プロトンビーム１２２が患者１０４に達するのを妨げるように、ビームインターロック信号Ｂｉを作動させない。そして、コントローラ１６０は、音響警報１４８を作動させ、警報カウンタを１だけ増加させる。そして、コントローラ１６０は、現在の複数の状態パラメータ１７８でディスプレイ１４４を更新する。
【００６８】
コントローラ１６０が、決定状態２３６において、調査モードが要求されていると判断した場合、状態２４２において、コントローラ１６０は、プロトンビーム１２２が患者１０４に達するのを妨げるように、ビームインターロック信号Ｂｉを作動させない。そして、コントローラ１６０は、警報カウンタを１だけ増加させ、現在の複数の状態パラメータ１７８でディスプレイ１４４を更新する。
【００６９】
そして、コントローラ１６０は、決定状態２４４において、ユーザー入力装置１４２のアームボタンの動作をモニタする。コントローラ１６０が、アームボタンが作動したことを検出した場合、コントローラ１６０はスタンバイ状態２０６に戻る。しかし、コントローラ１６０が、アームボタンが押されていないと判断した場合、コントローラ１６０は、新しい患者変位ＤＸｉがコントローラ１６０によって計算されるように、決定状態２４６における位置信号Ｓｉのモニタに進む。新しい患者変位ＤＸｉが閾値Ｔｉの範囲内にない場合、コントローラ１６０は警報状態２３４に戻る。
【００７０】
新しい患者変位ＤＸｉが閾値Ｔｉの範囲内である場合、そのときコントローラ１６０は、調査モードが要求されているか否かをコントローラ１６０が判断する決定状態２５０へと移行する。コントローラ１６０が、調査モードが要求されていると判断した場合、コントローラはスタンバイ状態に戻る。
【００７１】
コントローラが決定状態２５０において調査モードが要求されていないと判断した場合、コントローラ１６０は決定状態２５２において警報解除ボタンをモニタする。コントローラ１６０が警報解除ボタンの作動を検出した場合、コントローラは待機状態２０６に戻る。そうでなければ、コントローラは警報状態２３４に戻る。
【００７２】
上記した患者動作モニタシステム１０２によれば、プロトン治療時間の間、患者１０４の位置を継続的に検出することが可能であることが分かるであろう。特に、患者動作モニタシステム１０２は、患者１０４の位置を示す複数の位置信号Ｓｉを生成するために採用された、複数の位置検出アッセンブリ１６２を含む。位置信号Ｓｉは、測定された位置Ｘｉを得るために、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０によって受信される。コントローラ１６０は、また、患者変位ＤＸｉを判断するために、測定された位置Ｘｉと基準位置Ｘｉ０とを比較する。患者変位ＤＸｉが閾値Ｔｉの範囲外にある場合、患者１０４の閾値を超える動作が、患者動作モニタシステム１０２のコントローラ１６０によって検出されたことになる。
【００７３】
患者動作モニタシステム１０２がアーム状態に置かれ、そして、患者の位置が閾値Ｔｉ以上に変化しないことが検出されている間、患者１０４が治療を受けられるように、ビームインターロック信号Ｂｉは患者動作モニタシステム１０２によって作動される。しかし、検出された患者の位置が閾値Ｔｉ以上に変化した場合、患者動作モニタシステム１０２は、プロトンビーム１２２が患者１０４の健全な組織を害さないように、ビームインターロック信号Ｂｉを作動させない。さらに、閾値を越える動作が、患者動作モニタシステム１０２によって検出されると、音響警報１４８が作動される。その上、ユーザーに患者１０４の動作の程度を知らせるように、状態パラメータ１７８は継続的に更新されてディスプレイ１４４に表示される。
【００７４】
図５のフローチャートに示されているように、システムは、治療ビームの患者への伝送を制御するよう形成され、それはまた患者の動作についての情報を得るために使用され得る。本発明に係る患者モニタシステムを用いて動きの量を判断することにより、異なる患者不動化システムの有効性が評価され得ることが分かるであろう。
【００７５】
また、患者動作モニタシステム１０２は、携帯可能及び組立容易であることが分かるであろう。特に、患者動作モニタシステム１０２の可動式のカート１４０は、患者動作モニタシステム１０２の構成要素の全てを収納するのに適合している。さらに、各位置検出アッセンブリ１６２のクランプ１５０は、機械的に位置検出アッセンブリ１６２を支持するように、素早く、そして容易に搭載面１３４に備え付けるのに適合している。その上、各位置検出アッセンブリ１６２の複数の調整可能部材１３３は、センサー１３０が患者１０４の作動範囲内で都合良く配置されることを可能とする。
【００７６】
また、患者動作モニタシステム１０２の位置センサー１３０が、患者と物理的に接触することなく作動することが分かるであろう。特に、患者１０４の皮膚に照射されたスポットをつくるために、危険でない可視光が各位置センサー１３０から発せられる。照射されたスポットから反射された光は、対応する位置信号Ｓｉを生成するために、センサー１３０によって受信される。さらに、この位置検出方法は、患者１０４にどのような種類の位置検出器具も身に付けることを要求しない。その上、位置センサー１３０は、１０ミクロンの位置分解能と５ミリ秒の応答時間とで位置信号Ｓｉを生成する。
【００７７】
本発明に係る好ましい実施形態は、この実施形態に適用されたときの本発明の基本的な新しい特徴を示し、記述し、且つ指摘したが、説明された装置の細部の形態において、様々な省略、代用、及び変更が、本発明の精神から逸脱することなく、この分野の当業者によってなされ得ることが理解されるであろう。従って、本発明の範囲は上記の記載に制限されるものではなく、添付した請求項によって定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  プロトンビーム装置と協働する患者動作モニタリング装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】  プロトン治療を受けている患者に対して図１の患者動作モニタリング装置の位置決めを示す図１の拡大側面図である。
【図３】  図１の患者動作モニタリング装置の幾つかの構成要素を示すブロック図である。
【図４】  本装置のディスプレイ上に表示されている状態情報のサンプルセットを示す図１の患者動作モニタリング装置のディスプレイ表示である。
【図５Ａ】  図１の患者動作モニタリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】  図１の患者動作モニタリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５Ｃ】  図１の患者動作モニタリング装置の動作を示すフローチャートである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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