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放射線治療装置 NEW

国内特許コード P200016688
整理番号 (S2017-0528-N0)
掲載日 2020年3月24日
出願番号 特願2019-506003
出願日 平成30年3月12日(2018.3.12)
国際出願番号 JP2018009499
国際公開番号 WO2018168766
国際出願日 平成30年3月12日(2018.3.12)
国際公開日 平成30年9月20日(2018.9.20)
優先権データ
  • 特願2017-047982 (2017.3.14) JP
発明者
  • 藤井 孝明
  • ▲高▼尾 聖心
  • 宮本 直樹
  • 松浦 妙子
  • 梅垣 菊男
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 放射線治療装置 NEW
発明の概要 放射線治療装置に搭載された1台の透視X線装置において照射対象内で動く追跡対象物の3次元座標を様々な角度から撮影して取得した透視X線画像から算出することを可能とする。透視用X線発生装置およびX線平面検出器により取得したX線平面検出器における透視X線画像上の追跡対象物位置と透視用X線発生装置とを結んだ追跡対象物存在直線上で、かつ予め設定した追跡対象物の移動領域に含まれる線分情報を用いて追跡対象物の3次元座標を算出する(S104)。
従来技術、競合技術の概要

がんなどの患者にX線や荷電粒子などの放射線を患部に照射する放射線治療が知られている。この治療では近年、より正常組織への放射線の照射を抑え、患部に限局した治療を行うために治療直前の患者体内の解剖学的情報を取得して患部の位置およびその周辺の組織の情報を正確に把握する試みがなされている。治療直前の患者体内の解剖学的情報を取得するのに、放射線治療装置に備えられた様々な角度から放射線を患部に照射するための回転ガントリーに搭載された透視X線撮影装置を使用してコーンビームCT(CBCT)撮影するCBCT撮影装置が使用されている。前記CBCT撮影装置では患者を取り囲むようにガントリーを回転させながら透視X線を間欠的に撮影し、取得した透視X線画像を3次元再構成することで3次元画像を作成する。取得されたCBCT画像は治療計画時の患者CT画像と比較され、治療計画時と患部やその周辺の骨や臓器の位置が一致しているかどうかの判定および両位置が一致するように患者を位置合わせするために用いられる。なお、がんなどの患者の場合には患部とは主に治療対象となる腫瘍を意味する。

患者体幹部に対する放射線治療では、治療対象となる腫瘍が呼吸により動く場合がある。そのような場合、腫瘍の動く範囲全体に放射線を照射する方法が考えられるが正常組織への放射線線量が増加してしまう。正常組織への放射線の線量付与を可能な限り避けて腫瘍に放射線を集中させるために、現在、腫瘍近傍に予め埋め込まれた追跡対象物(金属製のマーカ)を透視X線で撮影した画像上から位置計測し、透視X線画像上で視認困難な腫瘍の位置を追跡対象物の位置から推定し、追跡対象物が予め決めた呼吸の位相の位置にある時のみ腫瘍に放射線を照射することで正常組織への放射線照射を軽減した照射方法がとられる。一般的に人の呼吸位相の特徴として呼吸1周期中で動きが最も少なく滞在時間の長い位相は呼気位相であり、前述した放射線治療でもこの呼気位相に呼吸状態があるときに放射線を照射する方法が採用されている。そのため、放射線治療計画の立案に使用される治療計画CTは患者の呼気位相の状態を息止めなどにより作り出し、その状態で撮影した画像が使用される。

前述した治療直前に撮影されるCBCTでは、腫瘍が体幹部に存在する場合は呼吸により腫瘍やその周辺の骨や臓器が動き、取得されるCBCT画像にブレが生じる。画像にブレが生じると動いている腫瘍や臓器の正確な場所が特定できず、治療計画CTとの比較ができない。この問題を解決するために患者の体表の動きを赤外線マーカで追跡する、もしくは体内の横隔膜の動きをCBCT撮影時の透視X線画像上で監視することで呼吸の位相を判定し、治療計画時と同じ呼吸位相の時に撮影された透視X線画像のみを用いて3次元再構成することで動きによるブレが起因の画質影響を軽減したCBCT画像を取得する手法がある。このようなCBCT画像を取得するための撮影技術は4次元CBCT(4D-CBCT)撮影技術と呼ばれ近年開発が進められている。しかし、先に述べた体表や横隔膜の動きと腫瘍の動きの相関にはずれが生じ得ることが報告されており、また横隔膜の場合は撮影部位によってCBCT撮影時の透視X線画像上に映らない場合もある。より、正確に患者の治療計画時と同じ呼吸位相の状態を知るには直接腫瘍もしくは近傍の追跡対象物の動きを3次元追跡することが望ましい。近年、特許文献1で記載されるように直交2軸の透視X線撮影装置を備えたCBCT撮影装置により体内の腫瘍近傍に埋め込まれた追跡対象物を3次元追跡することで腫瘍の3次元位置をCBCT撮影中に計測する技術が開発されている。

産業上の利用分野

本発明は、放射線治療において治療放射線の照射対象内で動く追跡対象物の3次元座標を様々な角度から撮影して取得した透視X線画像上の追跡対象物の2次元座標情報から算出することを可能とする放射線治療装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
照射対象を支持するためのカウチと、
カウチの照射対象に対して様々な角度から治療放射線を照射するために照射対象の周囲を移動可能なガントリーと、
ガントリーに搭載され、照射対象の透視X線画像を取得するための透視用X線発生装置およびX線平面検出器と、
透視用X線発生装置およびX線平面検出器を用いてコーンビームCT撮影を行い、コーンビームCT画像を取得するCBCT撮影装置と、
透視X線画像の照射対象内に投影された追跡対象物を2次元追跡する2次元動体追跡装置と、
を備え、
各透視X線画像上に投影された追跡対象物の像についての治療室座標系における3次元座標とX線発生装置の3次元座標とを結んで形成する追跡対象物存在直線上であって、予め設定した移動領域に含まれる座標を追跡対象物の3次元座標とする、
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であって、
各透視X線画像上に投影された追跡対象物の像についての治療室座標系における3次元座標とX線発生装置の3次元座標とを結んで形成する追跡対象物存在直線と、予め設定した追跡対象物の移動領域との2つの交点の中点を追跡対象物の3次元座標とする、
放射線治療装置。

【請求項3】
照射対象を支持するためのカウチと、
カウチの照射対象に対して様々な角度から治療放射線を照射するために照射対象の周囲を移動可能なガントリーと、
ガントリーに搭載され、照射対象の透視X線画像を取得するための透視用X線発生装置およびX線平面検出器と、
透視用X線発生装置およびX線平面検出器を用いてコーンビームCT撮影を行い、コーンビームCT画像を取得するCBCT撮影装置と、
透視X線画像の照射対象内に投影された追跡対象物を2次元追跡する2次元動体追跡装置と、
を備え、
事前に取得した呼吸位相毎の追跡対象物の位置を含む4次元CT画像上の各追跡対象物の位置を治療室座標系に置き換え、4次元CT画像上の各呼吸位相における追跡対象物の位置間を結んだ位相間移動直線と追跡対象物存在直線との交点または共通垂線をそれぞれ計算し、交点が存在する場合は前記交点を追跡対象物の3次元座標とし、交点が存在しない場合は共通垂線の長さが最も短くなる位相間移動直線上の共通垂線上の点を追跡対象物の3次元座標とする、
放射線治療装置。

【請求項4】
照射対象を支持するためのカウチと、
カウチの照射対象に対して様々な角度から治療放射線を照射するために照射対象の周囲を移動可能なガントリーと、
ガントリーに搭載され、照射対象の透視X線画像を取得するための透視用X線発生装置およびX線平面検出器と、
透視用X線発生装置およびX線平面検出器を用いてコーンビームCT撮影を行い、コーンビームCT画像を取得するCBCT撮影装置と、
透視X線画像の照射対象内に投影された追跡対象物を2次元追跡する2次元動体追跡装置と、
2対の動体追跡用X線発生装置と動体追跡用X線平面検出器とを含み、取得した透視X線画像上で追跡対象物を3次元追跡する3次元動体追跡装置と、
を備え、
コーンビームCT撮影中に取得した透視X線画像上に投影された追跡対象物の像の治療室座標系における3次元座標と、X線発生装置の3次元座標とを結んで形成する追跡対象物存在直線上であって、(i)3次元動体追跡装置により取得した治療室座標系内の追跡対象の3次元移動軌跡上にある点、(ii)3次元移動軌跡と、追跡対象物存在直線とが垂直に交わる共通垂線を算出し、最も共通垂線が短くなる3次元移動軌跡上にある点、(iii)3次元移動軌跡と、追跡対象物存在直線とが垂直に交わる共通垂線を算出し、最も共通垂線が短くなる追跡対象物存在直線上にある点、(iv)共通垂線長の中点、のいずれかを追跡対象の3次元座標とする、
放射線治療装置。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか1つに記載の放射線治療装置において、
各透視X線画像について得られた追跡対象物の3次元座標に基づいて、照射対象の呼吸位相を判定し、1つの呼吸位相の透視X線画像を選出し、その呼吸位相の透視X線画像から照射対象の3次元画像を再構成する、
放射線治療装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2019506003thum.jpg
出願権利状態 公開
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