JP7066353B2 - 治療用寝台及び放射線治療システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、治療用寝台及び放射線治療システムに関する。

放射線治療は、腫瘍などの治療ターゲットに放射線を照射し腫瘍細胞のＤＮＡを損傷させ、当該腫瘍細胞の細胞分裂を抑制し又は細胞死を引き起こすことによって腫瘍の成長を遅らせ又は腫瘍を縮小させることができる治療である。一方、正常な組織に放射線が照射された場合、正常な組織が損傷する場合があるため、治療ターゲットのみに放射線が照射されるように照射範囲を限定して治療が行われる。

また、治療ターゲットが胸部や腹部に存在する場合、患者の呼吸に伴って体内にある治療ターゲットの位置が変化する。そこで、放射線治療では、放射線が治療ターゲットのみに照射されるよう、呼吸同期照射や息止め照射により治療が行われる。

呼吸同期照射は、患者の呼吸における所定のタイミングで放射線を照射する方法である。また、息止め照射は、患者が息を止めることで治療ターゲットの動きを抑制し、息止めの間に放射線を照射する方法である。呼吸同期照射及び息止め照射を適用すれば、治療ターゲットに的確に放射線を照射できる。一方、呼吸同期照射では、放射線が照射できる所定のタイミングにおける放射線の照射時間が短いため、有効な線量を得るために時間がかかる。また、息止め照射では、患者が息を止めている必要があるため患者への負担が大きい。

このように、放射線治療においては、患者への負担が少ない自由呼吸下でかつ短時間で治療できる方法が求められている。

特開２００５－７４１５６号公報

本発明が解決しようとする課題は、天板の位置を制御することで、治療ターゲットの位置を照射中心（アイソセンタ）に保持し、自由呼吸下で治療ターゲットに放射線を連続的に照射でき、治療時間を短縮することができる治療用寝台及び放射線治療システムを提供することである。

一実施形態の治療用寝台は、放射線治療を受ける患者が載置される天板と、前記患者の呼吸に伴う患者体内の治療ターゲット位置の変化によらず前記治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように前記天板の位置を制御する制御部と、を備える。

呼吸同期照射及び息止め照射を説明する模式図。 実施形態に係る放射線治療システムの一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係る放射線治療システムの機能構成例を示す機能ブロック図。 実施形態に係る放射線治療システムの動作の一例を示すフローチャート。 呼吸に伴う治療ターゲットの位置の変化を説明する模式図。 呼吸に伴う体表の変位量と治療ターゲットの変位量とを説明するグラフ。 呼吸に伴う体表の変位量に応じた天板の位置の算出方法を説明するグラフ。 治療ターゲットに放射線を照射する際の天板位置の制御を説明する模式図。

図１を参照して、放射線治療における呼吸同期照射及び息止め照射における問題点を説明する。また、当該問題点に対する本発明者の着眼点を説明した後、本発明の実施形態について説明する。

図１は、呼吸同期照射及び息止め照射を説明する模式図である。図１の上部は、呼吸同期照射を説明するグラフであり、図１の下部は、息止め照射を説明するグラフである。図１のグラフにおいて、縦軸は治療ターゲットの位置、横軸は時間を示す。

図１のグラフに示すように、患者体内の治療ターゲットは、呼吸に伴ってその位置が変化する。図１の上部に示すように、呼吸同期照射では、最大呼気時など治療ターゲットの位置が一定となる特定の呼吸周期で放射線を照射する。呼吸同期照射では、治療ターゲットに治療用放射線を正確に照射でき、放射線の照射範囲を狭くできる。一方、所定のタイミングで断続的に放射線を照射するため、治療時間が長くなる。

図１の下部に示す息止め照射では、患者は、息を止めることで治療ターゲットの位置を所定の位置に固定する。患者の息止めにより治療ターゲットが固定されている間に放射線が照射される。息止め照射では、呼吸同期照射の場合と異なり患者が息を止めている間放射線を連続的に照射できるため、呼吸同期照射と比較して治療時間は短い。一方、放射線を照射している間、患者は、息を止めている必要があり、患者への負担が大きい。また、治療ターゲットの位置を固定するため、患者は、息を止める位置を自分で調整する必要があり、治療ターゲットの位置を所定の位置に固定するまでに時間がかかる場合がある。息止め照射では、放射線を照射する時間は短いが、治療全体に要する時間が長くなるという問題点がある。

そこで、本発明者は、上記問題点を解決するため、呼吸に伴う治療ターゲットの移動に合わせて患者が載置される天板を動かすことで、治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に保持できる構成を捻出した。以下の説明では、放射線治療において、呼吸に応じて天板の位置を制御する照射方法を、呼吸同期型寝台制御照射と呼ぶこととする。呼吸同期型寝台制御照射によれば、患者の自由呼吸下で放射線を連続的に照射することができるため、患者の負担を軽減し、短時間で放射線照射治療が可能となる。

以下、実施形態の治療用寝台及び放射線治療システムを図面を参照して説明する。

（１）構成
図２は、実施形態に係る放射線治療システムの一例を示す概念的な構成図である。図２に示すように、放射線治療システム１は、治療計画装置１０、放射線治療装置２０及び治療用寝台３０を備える。

放射線治療システム１は、治療計画装置１０で生成された治療計画データに基づいて、治療用寝台３０に載置された患者Ｐ等の被検体に対して放射線治療装置２０から治療用の放射線を照射する治療システムである。また、放射線治療システム１は、呼吸同期型寝台制御照射が実行可能に構成されている。

治療計画装置１０は、放射線治療を行うための治療計画データを生成する。治療計画データには、治療ターゲットの位置、寝台の初期位置、照射中心、患者Ｐの体位、放射線を照射する範囲、照射線量、及び線量分布などの治療情報項目が含まれる。治療計画装置１０は、治療計画データの作成に必要な放射線の照射の方向、照射野の大きさ、照射線量、及び体内の線量分布などの治療情報項目を算出する。

また、治療計画装置１０は、治療計画データに含まれる治療ターゲットの位置や放射線の照射範囲を、例えば、Ｘ線撮像装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、又はＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などの医用画像診断装置で取得された医用画像に基づいて特定する。治療計画装置１０は、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）等の外部記憶装置からネットワーク経由で医用画像を取得し、治療計画データを作成する。このように、治療計画データは、患者Ｐについて予め取得された医用画像に基づいて作成される。ここで「予め」とは、放射線治療開始前のことである。

治療計画装置１０は、治療計画データのほか、呼吸同期型寝台制御照射において利用される患者の呼吸に伴う体表の動きと医用画像とを関連付けした同期情報を生成する。なお、同期情報は、治療計画データの一部として生成されてもよいし、治療計画データとは別のデータとして生成されてもよい。同期情報は、治療計画データと同様に放射線治療開始前に生成される。

治療計画装置１０は、コンピュータをベースとして構成されており、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して外部装置と相互通信可能である。治療計画装置１０は、処理回路１１、記憶回路１２、入力装置１３及びディスプレイ１４などのハードウェアから構成される。処理回路１１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、治療計画装置１０を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続される。

処理回路１１は、専用のハードウェアで構成してもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で各種機能を実現するように構成してもよい。ここでは一例として、プロセッサによるソフトウェア処理によって処理回路１１が各種機能を実現する場合について説明する。

上記プロセッサとは、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、プログラマブル論理デバイス及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）などの回路を意味する。上記プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）などが挙げられる。処理回路１１は、記憶回路１２に記憶されたプログラム又は処理回路１１のプロセッサ内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで、各機能を実現する。

また、処理回路１１は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数の記憶回路１２が設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応する記憶回路に記憶される構成でもよい。別の例としては、１個の記憶回路１２が複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。

記憶回路１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスクなどによって構成される。記憶回路１２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）などの可搬型メディアを脱着自在な回路して構成されてもよい。記憶回路８２は、処理回路８１において実行される各種プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）、プログラムの実行に必要なデータ、及び画像データを記憶する。また、記憶回路１２には、ＯＳを制御するための各種コマンドを入力装置１３から入力可能とするためのＧＵＩ（Graphical User Interface）のプログラムが記憶されていてもよい。

入力装置１３は、ポインティングデバイスなどの入力デバイスからの信号を入力する回路である。ここでは一例として、入力デバイス自体も入力装置１３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力装置１３はその操作に応じた入力信号を生成し、この入力信号を処理回路１１に出力する。なお、治療計画装置１０は、入力デバイスがディスプレイ１４と一体的に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

ディスプレイ１４は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等の表示デバイスである。ディスプレイ１４は、処理回路１１の制御に従って画像を表示する。

放射線治療装置２０は、直線加速器を備え、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などの治療用放射線を発生させる。治療用放射線は、照射中心（アイソセンタ）に治療ターゲットを配置した状態で照射される。

放射線治療装置２０は、放射線照射手段としての放射線源２１、絞り２２、アーム部２４、高電圧電源２６、絞り駆動装置２７、回転駆動装置２８及び治療コントローラ２９を備える。

放射線源２１は、放射線を発生させる。

絞り２２は、絞り駆動装置２７によって、放射線源２１から照射される放射線の照射範囲を調整する。即ち、絞り駆動装置２７は、絞り２２の開口を調整することによって、放射線の照射範囲を変更する。

アーム部２４は、放射線源２１及び絞り２２を一体として保持する。アーム部２４は、放射線源２１及び絞り２２を一体として患者Ｐの周りに回転できるように構成されている。

高電圧電源２６は、治療コントローラ２９による制御に従って、放射線の照射に必要な電力を放射線源２１に供給する。

絞り駆動装置２７は、治療コントローラ２９による制御に従って、絞り２２により放射線の照射範囲を調整する。

回転駆動装置２８は、治療コントローラ２９による制御に従って、アーム部２４と支持部２３との接続部２５を中心としてアーム部２４を回転させる。

治療コントローラ２９は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ及びメモリを備え、治療計画装置１０で生成された治療計画データに従って放射線治療装置２０を統括的に制御する。

治療用寝台３０は、呼吸同期型寝台制御照射において、同期情報及び患者Ｐの呼吸に伴う体表の動きに基づいて天板３１の位置を制御する。

治療用寝台３０は、天板３１、土台部３２、寝台駆動装置３３及び寝台コントローラ３４を備える。天板３１には、放射線治療を受ける患者Ｐが載置される。

寝台駆動装置３３は、寝台コントローラ３４による制御に従って、天板３１の位置を制御する。ここでは一例として、治療用寝台３０の装置座標系を以下のように定義する。即ち、鉛直方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向に垂直であって天板３１の長手方向と平行な方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向とする。

寝台駆動装置３３は、ステッピングモータなどの天板駆動用のモータにより、天板３１をＹ軸方向に沿って移動させ、天板３１をＺ軸方向に沿って移動させ、天板３１をＸ軸方向に移動させる。天板３１は、ＸＹＺ軸方向に同時に移動させることが可能である。なお、寝台駆動装置３３は、土台部３２をＹ軸方向に沿って昇降させることで、天板３１をＹ軸方向に移動させてもよい。

寝台コントローラ３４は、不図示のプロセッサ及びメモリを備え、治療用寝台３０を統括的に制御する。寝台コントローラ３４は、天板３１の位置制御の加えて、呼吸に伴う治療ターゲット位置の変化に応じた天板３１の移動量を算出する。即ち、寝台コントローラ３４は、呼吸に伴う治療ターゲットの位置の変化が相殺されるよう天板３１の位置を制御することで、治療ターゲットが放射線照射中心に常に位置するように天板３１を制御する。

また、寝台コントローラ３４には、体表センサ４０から患者Ｐのリアルタイムの体表の動き（変位量）が入力される。寝台コントローラ３４は、患者Ｐのリアルタイムの体表の位置の変化に基づいて治療ターゲット位置の変化を特定し、天板３１の位置を算出する。即ち、寝台コントローラ３４は、呼吸に応じて変化する天板３１と治療ターゲットとの間の変動量（呼吸変動量）に基づいて、天板３１の位置を制御する。

体表センサ４０は、呼吸に伴う体表の変位量を検出する。体表センサ４０は、赤外線センサやカメラなどで構成され、患者Ｐの体表の変位量をリアルタイムに測定する。体表センサ４０は、患者Ｐの体表から離間した位置に設置される。なお、体表センサ４０は、測定対象の体表領域が変わらないよう、例えば、天板３１に取付けられる。

図３は、実施形態に係る放射線治療システム１の機能構成例を示す機能ブロック図である。

治療計画装置１０は、患者Ｐの医用画像に基づいて治療計画データを生成する。さらに、治療計画装置１０は、患者Ｐの呼吸に伴う体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化、例えば最大呼気時の治療ターゲットの位置および最大吸気時の治療ターゲットの位置とを関連付けした同期情報を生成し、記憶回路１２に記憶する。同期情報は、放射線治療前に生成される。

患者Ｐの医用画像は、放射線治療前に、安静時の自由呼吸下でＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などの医用画像診断装置で取得される。医用画像を収集する際、患者Ｐの体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とを関連付けした同期情報が同時に収集される。

同期情報は、例えば、複数の時相で収集された治療ターゲットを含む医用画像の各時相における医用画像を、体表の動きの各時相に夫々関連付けすることで生成される。体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とが関連付けされた同期情報により、患者Ｐ体内にある治療ターゲットの位置変化を体表の動きに基づいて特定することができる。なお、体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化との関連付け処理に関しては従来技術と同様でよいため、詳細な説明を省略する。

なお、体表の位置の変化と治療ターゲットの位置の変化とを関連付けた同期情報を生成するのは、治療計画装置１０には限定されない。治療用寝台３０の寝台コントローラ３４が同期情報を生成してもよい。

例えば、寝台コントローラ３４のメモリに同期情報を生成するためのプログラムを記憶させ、寝台コントローラ３４のプロセッサが当該プログラムを実行することで、同期情報を生成できるように治療用寝台３０の各部を構成してもよい。この場合、治療用寝台３０には、治療計画装置１０やＰＡＣＳなどの外部装置から、患者Ｐの医用画像と当該医用画像を撮像した時に収集された体表の動きとが入力される。

このように、同期情報は、医用画像から特定される治療ターゲットの変位量と体表の動き（体表の変位量）とが関連付けされたデータである。同期情報については後述の図６で詳細に説明する。

治療用寝台３０の寝台コントローラ３４は、呼吸同期型寝台制御機能３４１を有する。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、寝台コントローラ３４のメモリに記憶されたプログラムを寝台コントローラ３４のプロセッサが実行することによって実現される機能である。

呼吸同期型寝台制御機能３４１は、放射線治療時において、患者Ｐの体表の変位量に応じて治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に保持されるように天板３１の位置を制御する。即ち、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、患者Ｐの呼吸に伴う患者内の治療ターゲット位置の変化にかかわらず、治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に保持されるように、天板３１の位置を制御する。

呼吸同期型寝台制御機能３４１には、同期情報と、体表センサ４０でリアルタイムに収集される患者Ｐの体表の変位量とが入力される。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムの体表の変位量と同期情報とに基づいて、天板３１の位置を算出する。

同期情報には、事前に収集された患者Ｐの体表の変位量が含まれる。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、事前に収集された患者Ｐの体表の変位量とリアルタイムに収集される患者Ｐの体表の変位量とを比較し、両者が一致するかを判定する。リアルタイムに収集される患者Ｐの体表の変位量が事前に収集された患者Ｐの体表の変位量に一致する場合、天板３１に載置された患者Ｐ体内にある治療ターゲットの変位量は、同期情報に含まれる治療ターゲットの変位量と一致する。このように、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集される患者Ｐの体表の変位量に基づいて治療ターゲットの変位量を特定する。

さらに、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、例えば、呼吸によって変化する治療ターゲットの変位量に基づいて、当該治療ターゲットの変位が相殺される天板３１の位置を算出する。また、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、治療ターゲットの位置の照射中心からのずれ量に基づいて、天板３１の移動量を算出してもよい。

呼吸同期型寝台制御機能３４１は、算出した天板３１の位置を寝台駆動装置３３に送信し、寝台駆動装置３３は、天板３１の位置を制御する。呼吸同期型寝台制御機能３４１及び寝台駆動装置３３による天板３１の位置制御については後述の図７及び図８で詳細に説明する。

（２）動作
図４は、実施形態に係る放射線治療システム１の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図５及び図６を参照しつつ、図４のフローチャートのステップ番号に従って、実施形態に係る放射線治療システム１及び治療用寝台３０の動作を説明する。

まず事前準備として、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２において、同期情報が生成される。

ステップＳ１０１において、医用画像診断装置により患者Ｐの体内の治療ターゲットを含む医用画像が撮像されると共に、医用画像診断装置に設置された体表センサ４０により患者Ｐの呼吸に伴う体表の動きが測定される。

ステップＳ１０２において、治療計画装置１０は、医用画像から治療ターゲットを特定する。さらに、治療計画装置１０は、体表の動きと、呼吸に伴う体表の動きに応じて変化する治療ターゲットの動きとを関連付けし、同期情報を生成する。

図５は、呼吸に伴う治療ターゲットの位置の変化を説明する模式図である。図５に示すように、患者Ｐの体表Ｓから離間した位置に設置された体表センサ４０により患者Ｐの体表の変位量が測定される。図５（ａ）は、患者Ｐの最大呼気時を示し、図５（ｂ）は、患者Ｐの最大吸気時を示す。

最大呼気時は、患者Ｐが息を吐ききった状態である。一方、最大吸気時は、患者Ｐが息を吸い切った状態である。体表センサ４０は、患者Ｐの体表Ｓから体表センサ４０までの距離の変位量を測定する。最大呼気時の変位量Ｄ１は、息を吸い込むことで胸が大きく膨らんだ状態の最大吸気時の変位量Ｄ２よりも大きくなる。

患者Ｐ体内の治療ターゲットの位置は、呼吸に伴う臓器の動きに応じて変化する。したがって、天板３１の位置に対する治療ターゲットの相対的な位置は、患者Ｐの呼吸に伴って変化する。最大呼気時に患者Ｐの胸部の腹側にあった治療ターゲットＴ１は、最大吸気時における治療ターゲットＴ２の位置が示すように、患者Ｐの胸部の頭側に移動する。即ち、治療ターゲットＴ１は、患者Ｐが息を吸い込むにつれて胸部の頭側の方向へ移動し、患者Ｐが息を吸い切った状態では、治療ターゲットＴ２の位置まで移動する。また、逆に、患者Ｐが息を吐き始めると、治療ターゲットＴ２の位置は、胸部の頭側の位置から胸部の腹側の方向へ移動し、患者Ｐが息を吐ききった状態では、治療ターゲットＴ１の位置に移動する。このように、治療ターゲットの位置は、呼吸に伴って変化する。

図６は、呼吸に伴う体表の変位量と治療ターゲットの変位量とを説明するグラフである。図６の上段は、医用画像撮像時に収集された呼吸に伴う体表の動きの変化を示すグラフであり、縦軸は、体表の変位量、横軸は、時間である。図６の上から２段目は、治療ターゲットのＺ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、Ｚ軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。図６の上から３段目は、治療ターゲットのＹ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、Ｙ軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。図６の最下段は、治療ターゲットのＸ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、Ｘ軸方向の治療ターゲットの位置、横軸は、時間である。

患者Ｐの治療ターゲットの位置は、体表の動きに合わせて周期的に変化する。例えば、図６の上段のグラフにおいて、変位量Ｄ１は、図５（ａ）に示した最大呼気時の体表Ｓと体表センサ４０との距離の変位量である。同様に、変位量Ｄ２は、最大吸気時の体表Ｓと体表センサ４０との距離の変位量である。変位量Ｄ１における治療ターゲットのＺ軸方向の位置はＺＴ１、Ｙ軸方向の位置はＹＴ１、Ｘ軸方向の位置はＸＴ１である。同様に、変位量Ｄ２における治療ターゲットのＺ軸方向の位置はＺＴ２、Ｙ軸方向の位置はＹＴ２、Ｘ軸方向の位置はＸＴ２である。

治療計画装置１０で生成される同期情報は、図６に示すように、呼吸に伴う体表の変位量と、治療ターゲットの変位量とを関連付けたデータである。即ち、同期情報は、体表の動きと、治療ターゲットの座標の変化とを関連付けたデータである。具体的には、図６において、体表の変位量が変位量Ｄ１の時、治療ターゲットの座標は、（ＸＴ１、ＹＴ１、ＺＴ１）となる。

なお、治療ターゲットの変位量は、座標には限定されず、治療ターゲットの移動方向と移動量とを表すベクトルであってもよい。

このように、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理により、放射線治療開始前に呼吸に伴って変化する患者Ｐの体表の動きと治療ターゲットの動きとが関連付けされた同期情報が生成される。

図４に戻ってフローチャートの説明を続ける。以下のステップＳ１０３～ステップＳ１０５では、患者Ｐに対して放射線治療を行う際の動作を説明する。

ステップＳ１０３において、放射線治療に際し、患者Ｐが治療用寝台３０の天板３１に載置される。また、体表センサ４０により、患者Ｐの体表の変位量がリアルタイムに収集される。

ステップＳ１０４において、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集された体表の変位量と、同期情報とから天板３１の位置を算出する。呼吸同期型寝台制御機能３４１により算出される天板３１の位置は、呼吸による治療ターゲットの変位量が相殺され、治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に保持される位置である。

リアルタイムに収集された体表の変位量が同期情報に含まれる事前に取得された体表の変位量に一致するとき、天板３１に載置された患者Ｐ体内の治療ターゲットの変位量は、同期情報に含まれる治療ターゲットの変位量に一致する。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集された体表の変位量が同期情報に含まれる事前に取得された体表の変位量に一致するとき、リアルタイムに収集された体表の変位量に基づいて患者Ｐ体内の治療ターゲット変位量を特定できる。このように特定された治療ターゲットの変位量に基づいて、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、治療ターゲットの位置の変化が相殺される天板３１の位置を算出する。

呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集される体表の変位量に応じた天板３１の位置を寝台駆動装置３３に送信するとともに、放射線治療装置２０に治療開始可能である旨の通知情報を送信する。

ステップＳ１０５において、寝台駆動装置３３は、呼吸同期型寝台制御機能３４１から受信した天板３１の位置に天板３１を移動させる。また、呼吸同期型寝台制御機能３４１から治療開始可能である旨の通知情報を受信した放射線治療装置２０は、放射線照射を開始する。

なお、体表の動きに合わせた天板３１の位置制御と放射線の照射開始とは同時であってもよい。この場合、治療開始可能である旨の通知情報を受信した放射線治療装置２０から呼吸同期型寝台制御機能３４１に対して放射線照射開始時間を通知する通知情報が送信されるよう、放射線治療システム１の各部を構成してもよい。また、体表の動きに合わせた天板３１の位置制御を先に開始し、所定の時間経過後に放射線の照射が開始されるよう放射線治療システム１の各部を構成してもよい。例えば、天板３１の位置制御が開始されてから数秒後に放射線の照射が開始されてもよい。なお、所定の時間は、ユーザが放射線治療開始前に設定できるよう放射線治療システム１の各部を構成してもよい。

さらに、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度に一致しているか否かを監視してもよい。例えば、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集される体表の変位速度と事前に収集された体表の変位速度との一致度を算出してもよい。一致度は、例えば、リアルタイムに収集される体表の動きを示す波形と事前に収集された体表の動きを示す波形との相関関係により算出される。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、一致度が所定の閾値以内にある場合、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度に一致していると判定してもよい。所定の閾値についても、ユーザが放射線治療開始前に設定できるよう放射線治療システム１の各部を構成してもよい。

リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度からずれた場合、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、呼吸同期に異常が生じた旨の通知情報を放射線治療装置２０に送信するように構成してもよい。例えば、咳やくしゃみなどにより患者Ｐの呼吸速度が瞬間的に乱れた場合、リアルタイムに収集される体表の変位速度は、事前に収集された体表の変位速度とは異なる数値を示す。この場合、リアルタイムに収集される体表の変位量から治療ターゲットの位置を特定することができないため、放射線の照射を止めるように放射線治療装置２０に通知情報を送信してもよい。このように、安全性及び不要被曝を回避するため、リアルタイムに収集される体表の変位速度が事前に収集された体表の変位速度からずれた場合、放射線治療システム１は、放射線の照射を止めるように構成されてもよい。

なお、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、リアルタイムに収集される体表の変位速度と事前に収集された体表の変位速度との一致度が所定の範囲を超える場合、呼吸同期に異常が生じた旨の通知情報を放射線治療装置２０に送信してもよい。

以上がフローチャートの説明である。以下、図７及び図８を参照して、体表の動きに応じた天板３１の位置の制御方法を説明する。

図７は、呼吸に伴う体表の変位量に応じた天板３１の位置の算出方法を説明するグラフである。図７では、治療ターゲットのＺ軸を例として天板３１のＺ軸方向の位置を算出する方法を説明する。

図７の上段は、放射線治療時に収集される患者Ｐのリアルタイムの体表の動きを示すグラフであり、縦軸は、体表の変位量、横軸は、時間である。図７の上から２段目は、治療ターゲットのＺ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、治療ターゲットのＺ軸方向の位置、横軸は、時間である。図７の上から３段目は、天板３１のＺ軸方向の変位量を示すグラフである。縦軸は、天板３１のＺ軸方向の位置、横軸は、時間である。図７の最下段は、治療ターゲットの治療室空間におけるＺ軸方向の変位量を示す。縦軸は、治療ターゲットの治療室空間におけるＺ軸方向の位置、横軸は、時間である。

図７の上段のリアルタイムに収集される体表の動きは、図６の上段に示した事前に収集された体表の動きに一致する。リアルタイムに収集される体表の動きが事前に収集された体表の動きに一致する場合、患者Ｐ体内の治療ターゲットのＺ軸方向の変位量は、図６の上から２段目に示したグラフに一致する。

呼吸同期型寝台制御機能３４１は、治療ターゲットの位置に基づいて、当該治療ターゲットの位置の変化が相殺される天板３１の位置を算出する。即ち、治療ターゲットの移動方向とは反対の方向に天板３１を移動させることで、治療用寝台３０は、治療ターゲットの位置を照射中心（アイソセンタ）に保持することができる。

図７では、最大呼気時において治療ターゲットのＺ軸方向の位置ＺＴ１がアイソセンタに位置するように患者Ｐが天板３１に載置された場合を例として説明する。即ち、図７では、アイソセンタを原点として治療ターゲット及び天板３１の移動方向を説明する。

最大呼気時における治療ターゲットのＺ軸方向の位置ＺＴ１がＺ軸の原点に位置する場合、患者Ｐの吸気によって治療ターゲットのＺ軸における位置は、Ｚ軸の正方向に移動する。即ち、患者Ｐの吸気により、治療ターゲットのＺ軸における位置は、位置ＺＴ１から位置ＺＴ２にＺ軸の正方向に沿って移動する。呼吸同期型寝台制御機能３４１は、天板３１の位置として、治療ターゲットのＺ軸における位置ＺＴ１から位置ＺＴ２への変化が相殺されるＺ軸の負方向の位置を算出する。

即ち、天板３１のＺ軸方向の変位量を示すグラフは、治療ターゲットの変位量を示すグラフを横軸に平行な線を軸に反転させたグラフになる。治療ターゲットのＺ軸における位置が位置ＺＴ１から位置ＺＴ２にＺ軸の正方向に沿って移動する場合、天板３１のＺ軸における位置は、Ｚ軸の負方向に沿って制御される。

寝台駆動装置３３は、呼吸同期型寝台制御機能３４１が算出したＺ軸の負方向の位置に天板３１を移動させる。これにより、図７の最下段に示すように、治療室空間上における治療ターゲットのＺ軸方向の位置は、照射中心（アイソセンタ）に保持される。

同様に、Ｘ軸、Ｙ軸についても呼吸同期型寝台制御機能３４１は、治療ターゲットの変位量に応じて天板３１のＸ軸及びＹ軸における位置を算出する。寝台駆動装置３３は、ＸＹＺ軸方向に同時に天板３１を移動させ、呼吸による治療ターゲットの位置変化によらず、治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に常に保持されるよう天板３１の位置を制御する。

なお、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、天板３１の位置だけでなく、移動速度を算出してもよい。即ち、呼吸同期型寝台制御機能３４１は、天板３１を一定の速度で算出した位置に移動させるように寝台駆動装置３３を制御してもよいし、異なる速度で天板３１を算出した位置に移動させるように寝台駆動装置３３を制御してもよい。具体的には、呼気又は吸気の開始期や終末期では、呼気又は吸気の中期よりも天板３１の移動速度を小さくし、呼吸周期の１周期の間で天板３１の移動速度に緩急をつけて制御してもよい。

図８は、治療ターゲットに放射線を照射する際の天板３１位置の制御を説明する模式図である。実線は、最大呼気時の患者Ｐを示し、破線は、最大吸気時の患者Ｐを示している。

図８は、リアルタイムに収集される患者Ｐの体表の動きに合わせて天板３１の位置を制御することで、治療ターゲットが照射中心（アイソセンタ）に保持されていることを示している。図８においても図７と同様に、最大呼気時に治療ターゲットが照射中心（アイソセンタ）に位置するように患者Ｐを天板３１に載置した場合を例として天板３１の位置を説明する。

例えば、患者Ｐの吸気時において、天板３１のＺ軸方向の位置は、寝台駆動装置３３の制御により実線で示した位置から、患者Ｐの吸気に従ってＺ軸の負方向に移動し、患者Ｐの最大吸気時には破線で示した位置まで移動する。逆に、患者Ｐの呼気時において、天板３１のＺ軸方向の位置は、寝台駆動装置３３の制御により破線で示した位置から、患者の吸気に従ってＺ軸の正方向に移動し、患者Ｐの最大呼気時には実線で示した位置まで移動する。天板３１のＹ軸及びＸ軸についても同様の制御が適用される。

このように、寝台駆動装置３３は、患者の体表の動きに応じて、実線で示した天板３１の位置を破線で示した天板３１の位置に移動させる。このような天板３１の位置制御により、照射中心（アイソセンタ）に治療ターゲットが常に存在し、自由呼吸下で連続的に放射線を照射することができる。

また、天板３１の移動により機械的な制御で治療ターゲットの位置を保持するため、患者Ｐは天板３１に載置されているだけで良く、患者Ｐへは負担が少ない。さらに、天板３１が患者Ｐの呼吸に合わせて動くことは、患者Ｐをリラックスさせ、患者Ｐの安静時の安定した呼吸の維持に寄与する。

さらに、事前に収集された呼吸に伴う体表の変位量と、体内の治療ターゲットの位置とが関連付けされた同期情報を利用することで、リアルタイムに収集される体表の変位量のみで放射線治療を行うことができる。したがって、放射線治療時にＸ線装置などで体内の画像を取得することなく治療が行えるため、被曝量を抑えることができる。

本実施形態に係る放射線治療システム１及び治療用寝台３０によれば、天板の位置を制御することで治療ターゲットの位置が照射中心（アイソセンタ）に保持されるため、自由呼吸下で治療ターゲットに放射線を連続的に照射でき、治療時間を短縮することができる。

なお、請求項の用語と実施形態との対応関係は、例えば以下の通りである。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。

実施形態の呼吸同期型寝台制御機能３４１は、請求項記載の制御部の一例である。

本発明のいく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。

１…放射線治療システム
１０…治療計画装置
２０…放射線治療装置
３０…治療用寝台
４０…体表センサ

Claims (3)

1. 放射線治療を受ける患者が載置される天板と、
   前記患者の医用画像に含まれた治療ターゲットの位置と前記患者の体表の位置とが関連付けられた同期情報が記憶された記憶部と、
   前記同期情報を基に、前記放射線治療時における前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求め、当該治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように前記天板の位置を制御する制御部と、
   前記放射線治療時における前記患者の体表の位置を検出するセンサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記センサにより検出された前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求める、
   治療用寝台。
2. 放射線治療を受ける患者が載置される天板と、
   前記患者に放射線を照射する放射線照射手段と、
   前記患者の医用画像に含まれた治療ターゲットの位置と前記患者の体表の位置とが関連付けられた同期情報が記憶された記憶部と、
   前記同期情報を基に、前記放射線治療時における前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求め、当該治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように、前記天板の位置を制御する制御部と、
   前記放射線治療時における前記患者の体表の位置を検出するセンサと、
   を備え、
   前記制御部は、前記センサにより検出された前記患者の体表の位置に関連付けられた治療ターゲットの位置を求める、
   放射線治療システム。
3. 放射線治療を受ける患者が載置される天板と、
   前記患者に放射線を照射する放射線照射手段と、
   前記患者の呼吸に伴う患者の体内の治療ターゲットの位置の変化によらず前記治療ターゲットの位置がアイソセンタに保持されるように、前記天板の位置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、リアルタイムに収集される前記患者の体表の動きが事前に収集された体表の動きに一致する場合、前記天板の位置の制御を開始し、前記放射線照射手段に放射線治療が開始できる旨を通知する、
   放射線治療システム。

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