JP6895757B2 - 放射線治療システム及び患者位置確認システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、放射線治療システム及び患者位置確認システム置に関する。

放射線治療の技術として、治療計画時において患者と装置、或いは装置同士（例えば、架台と寝台）が干渉しないかを確認している。このため、寝台上のどの位置に患者を配置するかが重要である。干渉の確認は、干渉シミュレータにより行われる。干渉シミュレータは、入力された装置や患者の位置に基づいて干渉の有無を判定している。装置の位置は、治療計画時の設定値から一意に決定できるが、患者の寝台上の位置は、医師や放射線技師等の医療従事者により、患者のアイソセンタ位置を基準に主に目視で決められている。放射線治療時に干渉シミュレータで入力した値の正確な位置に患者を配置できない場合、干渉シミュレータによる事前確認結果を再現できないので、患者と装置が干渉してしまう可能性がある。また、寝台に対する患者の基準位置が不明確なため患者の配置に多大な時間を要してしまう。

特開２００９−２２６０１５号公報 特開２００７−２３６７２９号公報 特開２００９−３６９号公報 特開２０１２−１０７５９号公報 特開２０１５−１５７０１１号公報

実施形態の目的は、放射線治療等において患者を寝台に正確な位置に配置することが可能な放射線治療システム及び患者位置確認システムを提供することにある。

本実施形態に係る放射線治療システムは、放射線を照射する照射部と、患者が載置される寝台と、放射線治療時又は医用画像撮影時において前記寝台に載置された前記患者を光学的に撮影して第１光学画像を生成する光学撮影部と、前記第１光学画像に基づいて前記放射線治療時における前記寝台に対する前記患者の第１の相対的な位置を算出する第１位置算出部と、放射線治療計画時において前記寝台に載置された前記患者に関する第２光学画像に基づいて前記放射線治療計画時における前記寝台に対する前記患者の第２の相対的な位置を算出する第２位置算出部と、前記第１の相対的な位置と前記第２の相対的な位置との差分を算出する差分算出部と、前記放射線治療時において前記差分を表示する表示部と、を具備する。

図１は、本実施形態に係る放射線治療システムの構成を示す図である。 図２は、治療室に設置された放射線治療装置の外観を示す図である。 図３は、図１の放射線治療装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、光学撮影装置及び相対位置表示装置の治療室への設置形態を示す図である。 図４は、本実施形態に係る放射線治療システムの典型的な処理の流れを示す図である。 図５は、図４のステップＳＡ２において寝台に載置された患者の平面図である。 図６は、図４のステップＳＡ３において相対位置計算装置により行われる、寝台の基準点に対する患者の基準点の位置（患者相対位置）の算出例を示す図である。 図７は、図４のステップＳＡ３において相対位置計算装置により行われる、寝台の基準軸に対する患者の基準軸の回転角度（患者相対角度）の算出例を示す図である。 図８は、図４のステップＳＡ７において患者位置確認システムにより行われる患者位置確認処理の典型的な流れを示す図である。 図９は、図８のステップＳＢ４において相対位置計算装置により生成される、体軸方向に関する差分のガイド画像を示す図である。 図１０は、図８のステップＳＢ４において相対位置計算装置により生成される、短軸方向に関する差分のガイド画像を示す図である。 図１１は、図８のステップＳＢ４において相対位置計算装置により生成される、回転方向に関する差分のガイド画像を示す図である。 図１２は、図８のステップＳＢ５における相対位置表示装置によるガイド画像の投影例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる放射線治療システム及び患者位置確認システムを説明する。

図１は、本実施形態に係る放射線治療システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線治療システム１００は、患者位置確認システム１、治療計画装置３、放射線治療装置５、医用画像診断装置７及び干渉シミュレータ９を有する。

患者位置確認システム１は、放射線治療時又は画像撮影時において寝台に対する患者の位置を確認するためのシステムである。本実施形態に係る放射線治療時とは、患者の寝台への配置（セットアップ）から放射線治療装置５による放射線の照射の終了までの期間を指す。本実施形態に係る画像撮影時とは、患者の寝台への配置（セットアップ）から医用画像診断装置７による医用画像撮影の終了までの期間を指す。

図１に示すように、患者位置確認システム１は、光学撮影装置１１、相対位置計算装置１３及び相対位置表示装置１５を含む。

光学撮影装置１１は、寝台に載置された患者を光学的に撮影して光学画像を生成する。生成された光学画像には、寝台に載置された患者が描出されている。光学画像は、例えば、２次元状に配列された複数の画素から構成され、各画素には当該画素に対応する被写体の色に応じたＲＧＢ値又はグレイ値が割り当てられている。光学撮影装置１１は、治療計画時と放射線治療時又は画像撮影時との双方において、寝台に載置された患者を光学的に撮影し、光学画像を生成する。治療計画時に生成された光学画像を基準光学画像と呼び、放射線治療時又は画像撮影時に生成された光学画像を対象光学画像と呼ぶことにする。本実施形態に係る治療計画時とは、治療計画用の医用画像の画像撮影の前、途中又は後において行われる医用画像撮影時を指す。光学撮影装置１１は、例えば、光学式のカメラが用いられる。光学撮影装置１１は、例えば、放射線治療室に設置される。基準光学画像と対象光学画像とは、相対位置計算装置１３に伝送される。

相対位置計算装置１３は、例えば、汎用のコンピュータ又はワークステーションである。例えば、相対位置計算装置１３は、治療室に隣接する管理室等に設置される。相対位置計算装置１３は、汎用のコンピュータ又はワークステーションが備える入力機器、ディスプレイ、通信機器及び記憶装置を備える。なお、当該記憶装置は、光学撮影装置１１から伝送された基準光学画像と対象光学画像とを記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、相対位置計算装置１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。当該プロセッサは、当該メモリに記憶された位置確認プログラムを実行することにより、基準相対位置算出機能１３１、対象相対位置算出機能１３３、差分算出機能１３５及びガイド画像生成機能１３７を実現する。

基準相対位置算出機能１３１において相対位置計算装置１３は、基準光学画像に基づいて、治療計画時における寝台に対する患者の相対的な位置を算出する。以下、寝台に対する患者の相対的な位置を相対位置と呼ぶこともある。特に、治療計画時における寝台に対する患者の相対的な位置を基準相対位置と呼ぶことにする。

対象相対位置算出機能１３３において相対位置計算装置１３は、対象光学画像に基づいて、放射線治療時又は画像撮影時における寝台に対する患者の相対的な位置を算出する。算出された相対的な位置を対象相対位置と呼ぶことにする。

差分算出機能１３５において相対位置計算装置１３は、基準相対位置算出機能１３１において算出された基準相対位置と対象相対位置算出機能１３３において算出された対象相対位置との差分を算出する。

ガイド画像生成機能１３７において相対位置計算装置１３は、差分算出機能１３５において算出された差分を表現する画像を生成する。生成された画像は、寝台に対する患者の位置を確認するためのガイドに役割を果たすのでガイド画像と呼ぶことにする。ガイド画像は、相対位置表示装置１５に伝送される。

相対位置表示装置１５は、差分算出機能１３５において算出された差分を表示する。具体的には、相対位置表示装置１５は、放射線治療時又は画像撮影時において、ガイド画像生成機能１３７において生成されたガイド画像を表示する。相対位置表示装置１５としては、ディスプレイや映写機（プロジェクタ）、空間結像表示装置等のガイド画像を表示可能な装置であれば如何なるものが用いられても良い。以下、本実施形態の説明を具体的に説明するため、相対位置表示装置１５は映写機であるとする。相対位置表示装置１５は、治療室に設置される。

治療計画装置３は、医用画像診断装置７により生成された医用画像と相対位置計算装置１３により計算された基準相対位置とを利用して当該患者の治療計画を作成するコンピュータである。治療計画としては、具体的には、放射線の照射部位や線量分布、放射線照射方向等が挙げられる。治療計画に関する情報（以下、治療計画情報と呼ぶ）は、放射線治療装置５と干渉シミュレータ９とに伝送される。

治療計画装置３には放射線治療装置５と医用画像診断装置７が通信可能に接続されている。例えば、放射線治療装置５と医用画像診断装置７とは治療室に設置され、治療計画装置３は管理室に設置される。

図２は、治療室に設置された放射線治療装置５の外観を示す図である。放射線治療装置５は、放射線治療を目的とした装置であり、治療計画情報に従い患者に放射線を照射して患者を治療する。図２に示すように、放射線治療装置５は、架台５１と寝台５３とを有する。架台５１は、回転軸Ｚ回りに回転可能に照射器５１３を支持する基台５１１を有する。照射器５１３は、治療計画情報に従い放射線を照射する。具体的には、照射器５１３は、多分割絞り（マルチリーフコリメータ）により照射野を形成し、当該照射野により放射線の照射量を調整する。治療部位に放射線が照射されることにより当該治療部位が消滅又は縮小する。また、基台５１１にはディスプレイ５１５が設けられる。ディスプレイ５１５には治療計画情報等の種々の情報が表示される。また、ディスプレイ５１５にはガイド画像が表示されても良い。図２に示すように、寝台５３は、基台５３１と天板５３３とを有する。基台５３１は、天板５３３を移動自在に支持する。天板５３３には患者が載置される。

医用画像診断装置７は、治療対象の患者に関する医用画像を撮影する装置である。例えば、治療計画時において医用画像診断装置７は、患者に医用撮影を施して当該患者に関する３次元の医用画像又は時系列の３次元の医用画像である４次元の医用画像を生成する。放射線治療時の放射線開始前において医用画像診断装置７は、寝台に対する患者の位置確認のため３次元又は４次元の医用画像を生成する。医用画像診断装置７としては、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置やＸ線アンギオ装置、ＰＥＴ（positron emission tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（single photon emission CT）装置、磁気共鳴イメージング装置等の如何なるモダリティでも良い。以下、説明を具体的に行うため、医用画像診断装置７はＸ線コンピュータ断層撮影装置であるとする。

上記の通り、放射線治療装置５、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７、光学撮影装置１１及び相対位置表示装置１５は、治療室に設置される。図３は、放射線治療装置５、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７、光学撮影装置１１及び相対位置表示装置１５の治療室への設置形態を示す図である。図３に示すように、放射線治療装置５とＸ線コンピュータ断層撮影装置７とは、放射線治療装置５の架台５１と医用画像診断装置７の架台とがＺ軸を共通の回転軸とするように設置される。また、放射線治療装置５とＸ線コンピュータ断層撮影装置７との間に寝台５３が設置され、放射線治療装置５とＸ線コンピュータ断層撮影装置７とは寝台５３を共有する。

図３に示すように、光学撮影装置１１は、寝台５３に載置された患者を撮影可能な位置に設置される。例えば、光学撮影装置１１は、架台５１等により撮影視野が遮られる虞のない治療室の天井の所定位置に吊される。相対位置表示装置１５は、寝台５３に載置された患者にガイド画像を投影可能な位置に設置される。例えば、相対位置表示装置１５は、架台５１等によりガイド映像が遮られる虞のない治療室の天井の所定位置に吊される。

なお、放射線治療装置５、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７、光学撮影装置１１及び相対位置表示装置１５の治療室への設置形態は、図３に示す例のみに限定されない。例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７が放射線治療装置５に組み込まれても良い。この場合、架台５１には、照射器５１３に加え、回転軸Ｚ軸を挟んでＸ線管と平面検出器とが取り付けられる。Ｘ線管と平面検出器とが回転軸Ｚ軸を回りながらＸ線の照射と検出とを繰り返すことによりコーンビームＣＴ撮影が行われる。また、光学撮影装置１１及び相対位置表示装置１５は、天井に吊されるとしたが、治療室の壁面に設けられても良いし、放射線治療装置５又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７に取り付けられても良い。また、光学撮影装置１１は、医療従事者等により携帯されても良い。

図１に示すように、干渉シミュレータ９は、放射線治療装置５、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７及び患者の干渉の有無を判定する。干渉シミュレータ９は、例えば、汎用のコンピュータ又はワークステーションである。例えば、干渉シミュレータ９は、治療室に隣接する管理室等に設置される。干渉シミュレータ９は、汎用のコンピュータ又はワークステーションが備える入力機器、ディスプレイ、通信機器及び記憶装置を備える。当該記憶装置は、ＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、干渉シミュレータ９は、ＣＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。当該プロセッサは、当該メモリに記憶された干渉チェックプログラムを実行することにより、干渉判定機能９１及び相対位置補正機能９３を実現する。

干渉判定機能９１において干渉シミュレータ９は、基準相対位置と治療計画情報と放射線治療装置５又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７の機構情報とに基づいて、基準相対位置に配置された患者が放射線治療装置５又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７に干渉するか否かを判定する。具体的には、干渉シミュレータ９は、放射線治療装置５の架台５１と寝台５３との構造に関する情報及び当該構造の可動範囲に関する情報とを予め上記記憶装置等に記憶している。以下、構造に関する情報及び当該構造の可動範囲に関する情報を機構情報と呼ぶことにする。同様に、干渉シミュレータ９は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置７の機構情報を予め上記記憶装置等に記憶している。機構情報は、放射線治療装置５及びＸ線コンピュータ断層撮影装置７に関する機構設計データ（ＣＡＤ：Computer-Aided Design）から取得可能である。なお、干渉シミュレータは、治療計画情報と放射線治療装置５又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７の機構情報とに基づいて、放射線治療装置５が装備する機構同士又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７が装備する機構同士が干渉するか否かを判定することも可能である。

相対位置補正機能９３において干渉シミュレータ９は、干渉判定機能９１により患者が放射線治療装置５又はＸ線コンピュータ断層撮影装置７に干渉すると判定された場合、患者が干渉しない位置に基準相対位置を補正する。補正後の基準相対位置は相対位置計算装置１３と治療計画装置３とに伝送され、基準相対位置として利用される。

以下、本実施形態に係る放射線治療システム１００の動作例について詳細に説明する。

図４は、本実施形態に係る放射線治療システム１００の典型的な処理の流れを示す図である。図４に示すように、放射線治療システム１００の処理の局面としては、治療計画局面と放射線治療局面とに分けられる。

治療計画局面においてＸ線コンピュータ断層撮影装置７は、まず、治療室において、寝台５３に載置された患者をＣＴスキャンして当該患者に関するＣＴ画像（治療計画画像）を生成する（ステップＳＡ１）。治療計画画像は、治療計画装置３に伝送される。

ステップＳＡ１が行われると光学撮影装置１１は、治療室の寝台５３に載置された患者を光学撮影して基準光学画像を生成する（ステップＳＡ２）。

図５は、寝台５３に載置された患者Ｐの平面図である。ステップＳＡ２において患者Ｐは、放射線治療時に想定される寝台５３の位置及び姿勢で寝台５３に横たわる。放射線治療時において当該位置及び姿勢を再現するように患者Ｐは寝台５３に配置されることとなる。光学撮影装置１１は、医療従事者等による撮影指示に従い患者Ｐを光学撮影して基準光学画像を生成する。撮影指示は、例えば、光学撮影装置１１に設けられたボタンを押下することにより実行されても良いし、相対位置計算装置１３等に設けられた入力機器の操作により行われても良い。

ステップＳＡ２が行われると相対位置計算装置１３は、基準相対位置算出機能１３１を実行する（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ３において相対位置計算装置１３は、基準光学画像に基づいて基準相対位置を算出する。基準相対位置は、寝台５３の基準点に対する患者の基準点の位置（以下、患者相対位置と呼ぶ）と寝台５３の基準軸に対する患者の基準軸の回転角度（以下、患者相対角度と呼ぶ）との少なくとも一方により規定される。

図６は、寝台５３の基準点に対する患者の基準点の位置（患者相対位置）の算出例を示す図である。図６に示すように、基準光学画像Ｉ１は、寝台に関する画像領域（以下、寝台領域と呼ぶ）Ｒ５３と、患者Ｐに関する画像領域（以下、患者領域と呼ぶ）ＲＰを有する。

図６に示すように、患者相対位置として、例えば、寝台５３の長軸方向に関する天板の縁から患者Ｐまでの距離が算出される。この場合、相対位置計算装置１３は、長軸方向に関する患者領域ＲＰの基準点Ｐ１と寝台領域Ｒ５３の縁上の基準点Ｐ２とを特定する。基準点Ｐ１と基準点Ｐ２とは、外部から視認可能な部分に規定される。基準点Ｐ１は、例えば、患者領域ＲＰの頭頂部に特定される。頭頂部等の基準点Ｐ１は、基準光学画像に画像処理を施すことにより特定されても良いし、入力機器を介してユーザにより指定されても良い。基準点Ｐ２は、基準点Ｐ１から最短距離にある寝台領域Ｒ５３の縁部上の点に設定される。当該縁部等の基準点Ｐ２は、基準光学画像に画像処理を施すことにより特定されても良いし、入力機器を介してユーザにより指定されても良い。相対位置計算装置１３は、基準点Ｐ１及びＰ２が特定されると、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２との間の距離Ｄ１を計測する。距離Ｄ１は、例えば、基準光学画像における基準点Ｐ１と基準点Ｐ２との間の画素数に、１画素当たりの実空間での距離を乗じることにより算出される。計測された距離Ｄ１は、患者相対位置として利用される。

図６に示すように、患者相対位置として、寝台５３の横軸方向に関する天板の縁から患者Ｐの最短距離が算出される。この場合、相対位置計算装置１３は、横軸方向に関する患者領域ＲＰの基準点Ｐ３と短軸方向に関する寝台領域Ｒ５３の基準点Ｐ４とを特定する。基準点Ｐ３と基準点Ｐ４とは、外部から視認可能な部分に規定される。基準点Ｐ３は、例えば、患者領域ＲＰの肩部に特定される。肩部等の基準点Ｐ３は、基準光学画像に画像処理を施すことにより特定されても良いし、入力機器を介してユーザにより指定されても良い。基準点Ｐ４は、例えば、基準点Ｐ３から最短距離にある寝台領域Ｒ５３の縁上の点に設定される。当該縁等の基準点Ｐ４は、基準光学画像に画像処理を施すことにより特定されても良いし、入力機器を介してユーザにより指定されても良い。相対位置計算装置１３は、基準点Ｐ３及びＰ４が特定されると、基準点Ｐ３と基準点Ｐ４との間の距離Ｄ２を計測する。計測された距離Ｄ２は、患者相対位置として利用される。

なお、患者相対位置を規定する基準点は、上記位置のみに限定されず、寝台５３に対する患者の相対的位置を規定可能であれば、如何なる位置に設定されても良い。例えば、患者領域ＲＰの基準点Ｐ１，Ｐ３としては、足部や肩部、アイソセンタ部等に設定されても良い。また、寝台領域Ｒ５３の基準点Ｐ２，Ｐ４としては、寝台領域Ｒ５３のうちの縁上の点以外に設定されても良いし、寝台５３に取り付けられた外部機器の画像領域に設定されても良い。当該外部機器としては、患者Ｐの固定具等が挙げられる。

図７は、寝台５３の基準軸に対する患者の基準軸の回転角度（患者相対角度）の算出例を示す図である。寝台５３の基準軸ＲＡ１は、例えば、寝台５３の長軸に設定され、患者Ｐの基準軸ＲＡ２は、例えば、患者Ｐの体軸に設定される。相対位置計算装置１３は、寝台領域Ｒ５３の基準軸ＲＡ１と患者領域ＲＰの基準軸ＲＡ２とを画像処理により特定する。例えば、相対位置計算装置１３は、患者領域ＲＰを楕円近似し、当該楕円形状の長軸を基準軸ＲＡ２に設定する。なお、基準軸ＲＡ１と基準軸ＲＡ２とは、入力機器を介してユーザにより指定されても良い。基準軸ＲＡ１と基準軸ＲＡ２とが特定されると、相対位置計算装置１３は、基準軸ＲＡ１に対する基準軸ＲＡ２の回転角度Ａ１を算出する。回転角度Ａ１は、例えば、基準軸ＲＡ１と基準軸ＲＡ２との交点を中心とした基準軸ＲＡ１と基準軸ＲＡ２との間の角度により算出される。計測された回転角度Ａ１は、患者相対角度として利用される。

なお、患者相対角度を規定する基準軸は、上記軸のみに限定されず、寝台５３に対する患者Ｐの相対的位置を規定可能であれば、如何なる軸に設定されても良い。例えば、患者の基準軸ＲＡ２は、脚部の長軸や腕部の長軸、胴部の長軸、頭部の長軸に設定されても良い。患者相対角度は、上記複数の基準軸のうちの一つに基づいて算出されるのみならず、複数の基準軸毎に算出されても良い。

基準相対位置として上述の患者相対位置と患者相対角度とは、両方算出されても良いし、何れか一方のみが算出されても良い。算出対象の基準相対位置は、ユーザにより入力機器を介して任意に選択可能である。

また、上記の例においては光学画像に患者Ｐの全体が描出されることを前提としたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、上記基準点が撮影視野に含まれるのであれば、患者Ｐの一部のみが光学画像に描出されていても良い。

ステップＳＡ３が行われると治療計画装置３は、治療計画を作成する（ステップＳＡ４）。具体的には、治療計画装置３は、ステップＳＡ３において算出された基準相対位置と治療計画画像とを利用して、線量分布や治療部位、放射線照射方向等の治療計画情報を生成する。

ステップＳＡ４が行われると干渉シミュレータ９は、干渉判定機能９１を実行する（ステップＳＡ５）。ステップＳＡ５において干渉シミュレータ９は、放射線治療装置５と患者との干渉の有無を判定する。具体的には、干渉シミュレータ９は、基準相対位置と機構情報とに基づいて、ステップＳＡ３において算出された基準相対位置に患者Ｐが載置され、放射線照射方向に対応する照射角度に放射線治療装置５の架台５１が配置された場合において、患者Ｐが架台５１に干渉するか否かを判定する。干渉の有無の判定は、例えば、干渉シミュレータ９に実装されたＣＡＤを利用して行われる。干渉の有無の判定をより高精度に行うため、患者Ｐの基準相対位置に加え、患者Ｐの体格情報が利用されても良い。体格情報としては、患者Ｐの身長や胸囲、腹囲、体重等の身体測定値が利用される。また、体格情報として、患者Ｐの３次元的なモデルが利用されても良い。体格情報は、予め干渉シミュレータ９に登録されている。

ステップＳＡ５において干渉が有ると判定された場合（ステップＳＡ５：有）、干渉シミュレータ９は、相対位置補正機能９３を実行する（ステップＳＡ６）。ステップＳＡ６において干渉シミュレータ９は、基準相対位置を補正する。具体的には、干渉シミュレータ９は、架台５１の照射角度及び寝台５３の絶対位置固定の下、干渉を回避可能な患者Ｐの基準相対位置を再度算出する。再算出後の基準相対位置と再算出前の基準相対位置とが所定の微少量である場合、干渉シミュレータ９は、再算出後の基準相対位置で基準相対位置を更新する。再算出後の基準相対位置と補正前の基準相対位置とが所定の微少量でない場合、再度治療計画が行われる。

ステップＳＡ４において干渉が無いと判定された場合（ステップＳＡ５：無）又はステップＳＡ６が行われた場合、治療計画局面が終了する。

次に、放射線治療局面に移る。放射線治療局面においては、まず、患者Ｐが寝台５３に載置される。この際、ステップＳＡ２における基準相対位置に一致するように患者Ｐが寝台５３に対して位置決めされる。患者Ｐの位置決めにおいて患者位置確認システム１による患者位置確認処理が行われる。

図８は、図４のステップＳＡ７において患者位置確認システム１により行われる患者位置確認処理の典型的な流れを示す図である。図８に示すように、まず、光学撮影装置１１は、寝台５３に載置された患者を光学撮影して対象光学画像を生成する（ステップＳＢ１）。例えば、光学撮影装置１１は、医療従事者等の撮影指示を契機として光学撮影を行う。撮影指示は、例えば、光学撮影装置１１に設けられたボタンを押下することによりなされても良いし、相対位置計算装置１３に設けられた入力機器の操作により行われても良い。

ステップＳＢ１が行われると相対位置計算装置１３は、対象相対位置算出機能１３３を実行する（ステップＳＢ２）。ステップＳＢ２において相対位置計算装置１３は、対象光学画像に基づいて、寝台５３に対する患者の対象相対位置を算出する。対象相対位置の算出方法は、ステップＳＡ３の基準相対位置の算出方法と同様である。

ステップＳＢ２が行われると相対位置計算装置１３は、差分算出機能１３５を実行する（ステップＳＢ３）。ステップＳＢ３において相対位置計算装置１３は、ステップＳＡ３において算出された基準相対位置とステップＳＢ２において算出された対象相対位置との差分を算出する。差分は、対象相対位置から基準相対位置への距離と方向とを含む。例えば、基準相対位置及び対象相対位置として、寝台５３の長軸方向に関する患者相対位置が計算された場合、基準相対位置が５ｃｍで対象相対位置が７ｃｍのとき、距離は２ｃｍであり、方向は対象相対位置から基準相対位置へ向かう方向すなわち寝台５３の患者頭部側の先端部に向かう方向である。基準相対位置及び対象相対位置として寝台５３の横軸方向に関する患者相対位置が計算された場合、基準相対位置が１ｃｍで対象相対位置が２ｃｍのとき、距離は１ｃｍであり、方向は対象相対位置から基準相対位置へ向かう方向すなわち寝台５３の左手側縁部に向かう方向である。基準相対位置及び対象相対位置として患者相対角度が計算された場合、基準相対角度が＋５°で対象相対角度が＋３°のとき、回転角度は２°であり、回転方向は対象相対角度から基準相対角度へ向かう方向すなわち寝台５３の短軸に向かう方向である。

ステップＳＢ３において相対位置計算装置１３は、ガイド画像生成機能１３７を実行する（ステップＳＢ４）。ステップＳＢ４において相対位置計算装置１３は、ステップＳＢ３において算出された差分に基づいてガイド画像を生成する。例えば、ガイド画像は、相対位置の種類毎に生成される。

図９は、長軸方向に関する差分のガイド画像ＩＰ１を示す図であり、図１０は、短軸方向に関する差分のガイド画像ＩＰ２を示す図であり、図１１は、回転方向に関する差分のガイド画像ＩＰ３を示す図である。図９に示すように、ガイド画像ＩＰ１は、長軸方向に関する距離の差分値を示す数値と、対象相対位置から基準相対位置への方向を示すマークとを含む。例えば、図９の場合、差分値（距離）は２ｃｍであり、方向は寝台５３の患者頭部側の先端部に向かう方向である。図１０に示すように、ガイド画像ＩＰ２は、短軸方向に関する距離の差分値を示す数値と、対象相対位置から基準相対位置への方向を示すマークとを含む。図１０の場合、差分値（距離）は１ｃｍであり、方向は寝台５３の患者左手側の縁部に向かう方向である。図１１に示すように、ガイド画像ＩＰ３は、対象相対角度と基準相対角度との差分値を示す数値と、対象相対角度から基準相対角度への方向を示すマークとを含む。図１１の場合、差分値（回転角度）は２°であり、回転方向は寝台５３の短軸に向かう方向である。

ステップＳＢ４が行われると相対位置表示装置１５は、ステップＳＢ４において生成されたガイド画像を表示する（ステップＳＢ５）。例えば、相対位置表示装置１５は、医療従事者等の投影指示を契機としてガイド画像の投影を行う。投影指示は、例えば、相対位置表示装置１５に設けられたボタンを押下することによりなされても良いし、相対位置計算装置１３に設けられた入力機器の操作により行われても良い。

図１２は、相対位置表示装置１５によるガイド画像の投影例を示す図である。図１２に示すように、相対位置表示装置１５は、ステップＳＢ４において生成されたガイド画像ＩＰ１、ガイド画像ＩＰ２及びガイド画像ＩＰ３を、寝台５３に横たわる患者Ｐに投影する。この際、相対位置表示装置１５は、各ガイド画像ＩＰ１、ＩＰ２及びＩＰ３に含まれる方向を示すマークを実空間の方向に一致させてガイド画像ＩＰ１、ＩＰ２及びＩＰ３を投影する。患者Ｐにガイド画像ＩＰ１、ＩＰ２及びＩＰ３を投影することにより、医療従事者は、視線を患者Ｐから逸らすこと無く、ガイド画像ＩＰ１、ＩＰ２及びＩＰ３を視認することができる。医療従事者は、ガイド画像ＩＰ１、ＩＰ２及びＩＰ３を見ることにより、患者Ｐを動かすべき方向と動かすべき距離とを認識することができる。これにより簡便且つ確実に患者Ｐを基準相対位置に配置することが可能になる。例えば、図１２の場合、患者Ｐを患者頭部側に２ｃｍ、患者左手側に１ｃｍ、寝台５３の短軸に向けて２°だけ移動される。これにより、放射線治療時の相対位置を、治療計画時の相対位置に一致させることができる。

以上により、図４のステップＳＡ７において患者位置確認システム１により行われる患者位置確認処理（ステップＳＡ７）が終了する。

なお、上記の例において、ガイド画像は寝台５３に対する患者の相対位置の種類毎に生成されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、算出された全種類の相対位置を１フレームで示すガイド画像が生成されても良い。

図４に示すように、患者位置確認処理（ステップＳＡ７）が行われると実機による干渉チェックが行われる（ステップＳＡ８）。実機による干渉チェックは、実際に架台５１及び寝台５３を放射線照射時と同様に移動させることにより、干渉の有無を確認する方法である。

ステップＳＡ８において干渉が無い事が確認されると放射線治療装置５は、放射線の照射を開始する（ステップＳ８）。例えば、ステップＳＡ８において干渉が無い事が確認されると医療従事者等は、入力機器を介して照射開始指示を入力する。照射開始指示が入力された事を契機として放射線治療装置５は、放射線の照射を開始する。患者Ｐの相対位置が治療計画時の相対位置に一致しているので、放射線を治療計画通りの解剖学的部位に照射することが可能となる。

以上により、図４の本実施形態に係る放射線治療システム１００の処理が終了する。

なお、上記の実施例においては、ステップＳＢ１において光学撮影装置１１は単発的に光学撮影を行うものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、光学撮影装置１１は、一定時間毎又は連続的に光学撮影を行い対象光学画像を生成しても良い。この場合、対象光学画像が生成される毎にステップＳＢ２からＳＢ５までに処理が即時的に繰り返される。現在の患者Ｐの位置を反映したガイド画像が即時的に投影されるので、より簡便且つ厳密に患者Ｐの寝台５３に対する相対位置を治療計画時の患者Ｐの寝台５３に対する相対位置に一致させることができる。

また、上記の実施例において、光学撮影装置１１は一台であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、光学撮影装置１１は複数台設けられても良い。例えば、異なる複数の撮影角度の光学画像を生成するため、複数の撮影角度に対応する複数の位置各々に光学撮影装置１１が設けられると良い。これにより、患者Ｐが放射線治療装置５等により遮られることなく確実に光学撮影することが可能になる。この場合、相対位置計算装置１３は、複数の撮影角度の光学画像のうち、放射線治療装置５に遮られることなく患者Ｐが描出されている光学画像に基づいて相対位置を算出することが可能になる。

また、上記実施形態は、放射線治療時における患者Ｐの寝台５３への配置を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、本実施形態は、放射線照射開始前又は照射終了後において医用画像診断装置７により行われる医用撮影時においても適用可能である。以下、この実施例について説明する。放射線照射開始前又は照射終了後において、医用画像診断装置７により患者Ｐの医用撮影が行われる場合がある。この際においても患者Ｐは、治療計画時と同じ寝台５３に対する位置に配置される必要がある。本実施形態に係る患者位置確認システム１は、放射線照射開始前又は照射終了後において医用画像診断装置７により行われる医用撮影時において、図８に示す処理等を行う事が可能である。これにより、当該医用撮影時における寝台５３に対する患者Ｐの位置を、治療計画時における寝台５３に対する患者Ｐの位置に簡便且つ確実に配置することができる。

上記の説明の通り、本実施形態に係る患者位置確認システム１及び放射線治療システム１００は、光学撮影装置１１、相対位置計算装置１３及び相対位置表示装置１５を有する。光学撮影装置１１は、放射線治療時又は医用画像撮影時において、寝台５３に載置された患者Ｐを光学的に撮影して対象光学画像を生成する。相対位置計算装置１３は、対象光学画像に基づいて放射線治療時又は画像撮影時における寝台５３に対する患者Ｐの対象相対位置を算出する。相対位置計算装置１３は、放射線治療計画時において寝台５３に載置された患者Ｐに関する基準光学画像に基づいて、放射線治療計画時における寝台５３に対する患者Ｐの基準相対位置を算出する。相対位置計算装置１３は、対象相対位置と基準相対位置との差分を算出する。相対位置表示装置１５は、放射線治療時又は医用画像撮影時において差分を表示する。

上記の構成により、本実施形態に係る患者位置確認システム１及び放射線治療システム１００は、寝台５３に対する患者Ｐの相対位置に基づいて、患者Ｐの寝台５３への配置を支援する。具体的には、患者位置確認システム１及び放射線治療システム１００は、放射線治療時又は医用画像撮影時の対象相対位置と治療計画時の基準相対位置との差分を算出して表示する。医療従事者等のユーザは、表示された差分に従い患者Ｐを、治療計画時の位置に配置する。本実施形態においては、寝台５３に対する患者Ｐの相対位置を利用して患者Ｐの配置を行うので、絶対値を利用して患者Ｐの配置を行う場合等に比して、配置の基準が明確であるので容易且つ短時間に患者Ｐを目的位置に配置することができる。

また、本実施形態に係る放射線治療システム１００は、相対位置計算装置１３により算出された基準相対位置に基づいて治療計画を行う。従って、放射線治療システム１００は、寝台５３に対する患者Ｐの位置を目視で定めていた従来に比して、信頼性の高い治療計画を作成することができる。また、干渉シミュレータ９による干渉の有無の確認の精度も向上する。

かくして、本実施形態によれば、放射線治療等において患者を寝台５３の正確な位置に配置することが可能になる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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…患者位置確認システム、３…治療計画装置、５…放射線治療装置、７…医用画像診断装置（Ｘ線コンピュータ断層撮影装置）、９…干渉シミュレータ、１１…光学撮影装置、１３…相対位置計算装置、１５…相対位置表示装置、５１…架台、５３…寝台、９１…干渉判定機能、９３…相対位置補正機能、１００…放射線治療システム、１３１…基準相対位置算出機能、１３３…対象相対位置算出機能、１３５…差分算出機能、１３７…ガイド画像生成機能、５１１…基台、５１３…照射器、５１５…ディスプレイ、５３１…基台、５３３…天板。

Claims (6)

1. 放射線を照射する照射部と、
   患者が載置される寝台と、
   放射線治療時において前記寝台に載置された前記患者を光学的に撮影して第１光学画像を生成する光学撮影部と、
   前記第１光学画像に基づいて前記放射線治療時における前記寝台に対する前記患者の第１の相対的な位置を算出する第１位置算出部と、
   放射線治療計画時において前記寝台に載置された前記患者に関する第２光学画像に基づいて前記放射線治療計画時における前記寝台に対する前記患者の第２の相対的な位置を算出する第２位置算出部と、
   前記第２の相対的な位置に配置された前記患者が放射線治療装置に干渉するか否かを判定する判定部と、
   前記患者が前記放射線治療装置に干渉すると判定された場合、前記患者が干渉しない位置に前記第２の相対的な位置を補正する補正部と、
   前記第１の相対的な位置と前記補正後の第２の相対的な位置との差分を算出する差分算出部と、
   前記放射線治療時において前記差分を表示する表示部と、
   を具備する放射線治療システム。
2. 前記表示部は、前記差分を表現する画像を前記患者の体表に投影する映写機を有する、請求項１記載の放射線治療システム。
3. 前記第１位置算出部は、前記第１光学画像に描出される前記寝台の基準位置と前記患者の基準位置との間の距離を、前記第１の相対的な位置として算出し、
   前記第２位置算出部は、前記第２光学画像に描出される前記寝台の基準位置と前記患者の基準位置との間の距離を、前記第２の相対的な位置として算出する、
   請求項１記載の放射線治療システム。
4. 前記第１位置算出部は、前記第１光学画像に描出される前記寝台の基準軸に対する前記患者の基準軸の回転角度及び回転方向を、前記第１の相対的な位置として算出し、
   前記第２位置算出部は、前記第２光学画像に描出される前記寝台の基準軸に対する前記患者の基準軸の回転角度及び回転方向を、前記第２の相対的な位置として算出する、
   請求項１記載の放射線治療システム。
5. 前記判定部は、前記第２光学画像と治療計画と放射線治療装置の機構情報とに基づいて、前記第２の相対的な位置に配置された前記患者が前記放射線治療装置に干渉するか否かを判定する、請求項１記載の放射線治療システム。
6. 放射線治療時において、寝台に載置された患者を光学的に撮影して第１光学画像を生成する光学撮影部と、
   前記第１光学画像に基づいて前記放射線治療時における前記寝台に対する前記患者の第１の相対的な位置を算出する第１位置算出部と、
   放射線治療計画時において前記寝台に載置された前記患者に関する第２光学画像に基づいて前記放射線治療計画時における前記寝台に対する前記患者の第２の相対的な位置を算出する第２位置算出部と、
   前記第２の相対的な位置に配置された前記患者が放射線治療装置に干渉するか否かを判定する判定部と、
   前記患者が前記放射線治療装置に干渉すると判定された場合、前記患者が干渉しない位置に前記第２の相対的な位置を補正する補正部と、
   前記第１の相対的な位置と前記補正後の第２の相対的な位置との差分を算出する差分算出部と、
   前記放射線治療時において前記差分を表示する表示部と、
   を具備する患者位置確認システム。

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