三維圖像拍攝系統(tǒng)及粒子射線治療裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在使用放射線治療裝置對患者的患部照射X射線、伽馬射線、粒子射 線等放射線來進行癌癥治療時，對放置于患者支承臺的頂板的患者進行拍攝的三維圖像拍 攝系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在以癌癥治療為目的的放射線治療裝置中，使用質(zhì)子、重粒子等粒子射線 的癌癥治療裝置（特別被稱為粒子射線治療裝置）的研發(fā)、建設(shè)正不斷推進。眾所周知，使 用粒子射線的粒子射線治療與X射線、伽馬射線等現(xiàn)有的放射線治療相比，能夠?qū)Π┌Y患 部集中地進行照射，即能夠以與患部形狀相匹配的針點（Pinpoint)來照射粒子射線，從而 能夠在不影響正常細(xì)胞的情況下進行治療。
[0003] 粒子射線治療中，對癌癥等患部高精度地照射粒子射線是非常重要的。為此，在 粒子射線治療時使用固定器具等對患者進行固定，以使得患者相對于治療室（照射室） 的患者支承臺不會發(fā)生位置偏移。為了在放射線照射范圍內(nèi)高精度地對癌癥等患部進行 定位，利用激光指示器等進行患者的粗安置等設(shè)定，接著使用X射線圖像、CT (Computed Tomography :計算機斷層掃描）圖像等來對患者的患部進行精密的定位。
[0004] 專利文獻1中，記載有下述治療臺系統(tǒng)，在該治療臺系統(tǒng)中，使用三維診斷裝置 (CT裝置）來準(zhǔn)確地進行定位，在保持定位狀態(tài)不變的情況下，使放置板（頂板）移動，由此 來將患部高精度地定位至粒子射線治療裝置的等中心。專利文獻1的治療臺系統(tǒng)中，將三 維診斷裝置（CT裝置）的等中心作為粒子射線治療裝置的虛擬等中心來進行定位，以使得 三維診斷裝置的圖像與定位用的基準(zhǔn)圖像相一致。由此，將使用圖像的定位稱為圖像對照 定位。該治療臺系統(tǒng)中，在以虛擬等中心進行的圖像對照定位結(jié)束之后，利用患者支承臺的 移動機構(gòu)來移動放置有患者的放置板（頂板），由此來將患部定位于粒子射線治療裝置的 等中心。 現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本專利第4695231號公報（圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0006] 專利文獻1的治療臺系統(tǒng)中，雖然在三維診斷裝置（CT裝置）的等中心對患部進 行了準(zhǔn)確的圖像對照定位，但在移動到粒子射線治療裝置的等中心時患者有可能移動。若 在從圖像對照定位結(jié)束時起到照射為止的過程中發(fā)生了無意識的患者體位的變動，且并沒 有注意到該變動的情況下，可能會以非預(yù)期的劑量（分布）來進行粒子射線治療。為了解 決上述問題，考慮采用下述方法，即：通過使用具備X射線源和X射線接收機的X射線拍攝 裝置進行X射線拍攝，對圖像對照定位結(jié)束時與即將要對照射位置進行照射之前所拍攝的 X射線圖像進行比較，由此來確認(rèn)因患者體位的變動而帶來的患部的變動。然而，在使用X 射線拍攝的情況下，會產(chǎn)生患者曝露于X射線的問題。
[0007] 本發(fā)明的目的在于得到一種三維圖像拍攝系統(tǒng)，該三維圖像拍攝系統(tǒng)能夠在進行 了圖像對照定位之后到對患者照射放射線之前的照射前期間中，在不遭受不必要的X射線 曝露的情況下對患者的體位變動進行確認(rèn)。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)的特征在于，包括：三維測量器，該三維測量器 配置于頂板，以不使用X射線的方式對患者進行拍攝，并生成三維視頻數(shù)據(jù)；以及三維圖像 處理裝置，該三維圖像處理裝置根據(jù)三維視頻數(shù)據(jù)，生成與基準(zhǔn)坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)的三維視頻， 并對該三維視頻進行顯示，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系為以頂板為基準(zhǔn)的頂板坐標(biāo)系或以設(shè)置有患者 支承臺的房間的地板為基準(zhǔn)的房間坐標(biāo)系。所述三維圖像處理裝置包括：位置信息提取部， 該位置信息提取部獲取基準(zhǔn)坐標(biāo)系與三維視頻數(shù)據(jù)中患者的三維位置信息之間的關(guān)系，從 而生成基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的患者的基準(zhǔn)坐標(biāo)系位置信息；以及顯示部，該顯示部對綜合三維 視頻數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系位置信息而得到的三維視頻進行顯示，顯示部對在不同的時刻拍攝 得到的兩個三維視頻進行顯示。 發(fā)明效果
[0009] 本發(fā)明所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)在不同的時刻拍攝對由不使用X射線的三維 測量器生成的三維視頻數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)坐標(biāo)系位置信息進行綜合而得到的三維視頻，并顯示在 不同的時刻拍攝得到的兩個三維視頻，因此，能夠在從圖像對照定位結(jié)束后的照射前期間， 在患者不因X射線拍攝而遭受X射線曝露的情況下對患者的體位變動進行確認(rèn)。
【附圖說明】
[0010] 圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的三維圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖3是用于說明本發(fā)明的圖像對照定位的俯視圖。 圖4是用于說明本發(fā)明的圖像對照定位的側(cè)視圖。 圖5是表示本發(fā)明的治療照射位置的圖。 圖6是應(yīng)用本發(fā)明的粒子射線治療裝置的簡要結(jié)構(gòu)圖。 圖7是表示圖6的粒子射線照射裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖8是用于說明本發(fā)明的YZ面中的圖像對照的圖。 圖9是用于說明本發(fā)明的XY面中的圖像對照的圖。 圖10是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的三維拍攝圖像的圖。 圖11是表示圖10中進行基準(zhǔn)圖像拍攝時的患者的圖。 圖12是表示圖10中進行姿態(tài)觀察時的患者的圖。 圖13是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的其他三維拍攝圖像的圖。 圖14是表示圖13中進行基準(zhǔn)圖像拍攝時的患者的圖。 圖15是表示圖13中進行姿態(tài)觀察時的患者的圖。 圖16是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的圖。 圖17是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的三維圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。 圖18是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的拍攝區(qū)域的圖。 圖19是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的頂板的位置基準(zhǔn)的圖。 圖20是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的三維拍攝圖像的圖。 圖21是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的第2頂板的圖。 圖22是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的第3頂板的圖。 圖23是圖22的第3頂板的側(cè)視圖。 圖24是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的第4頂板的圖。 圖25是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的第5頂板的圖。 圖26是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的3D攝像機的圖。 圖27是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的其他3D攝像機的圖。 圖28是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的3D攝像機的圖。 圖29是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)的主要部分的圖。 圖30是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的三維拍攝圖像的圖。 圖31是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的其他三維圖像拍攝系統(tǒng)的主要部分的圖。
【具體實施方式】
[0011] 實施方式1. 圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的三維圖像拍攝系統(tǒng)的簡要結(jié)構(gòu)的圖。圖2是 表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的三維圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是用于說明本發(fā) 明所涉及的圖像對照定位的俯視圖，圖4是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像對照定位的側(cè)視 圖。圖5是表示本發(fā)明的治療照射位置的圖。圖6是應(yīng)用本發(fā)明的粒子射線治療裝置的簡 要結(jié)構(gòu)圖，圖7是表示圖6的粒子射線照射裝置的結(jié)構(gòu)的圖。本發(fā)明的實施方式1所涉及 的三維圖像拍攝系統(tǒng)30包括放置患者45的患者支承臺3、作為三維測量器的3D攝像機4、 以及三維圖像處理裝置6。三維圖像處理裝置6包括輸入部71、顯示部72、位置信息提取部 73、比較部74、存儲部75?；颊咧С信_3包括放置患者45的頂板1、以及移動頂板1來改 變患者45的位置和姿態(tài)的驅(qū)動裝置2。3D攝像機4通過支柱5設(shè)置于頂板1。3D攝像機 4經(jīng)由通信線8a、LAN(Local Area Network :局域網(wǎng)）通信線7、通信線8b與三維圖像處理 裝置6相連接。由3D攝像機4拍攝得到的三維圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由通信線8a、LAN通信線7、通 信線8b輸出至三維圖像處理裝置6。
[0012] 對本發(fā)明中所使用的坐標(biāo)系進行說明。本發(fā)明中，使用以治療室為基準(zhǔn)的坐標(biāo) 系以及以頂板為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系。以治療室為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系和以頂板為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系是 IEC(International Electrotechnical Commission:國際電工技術(shù)委員會）國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 IEC61217中所規(guī)定的以治療室為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系（Fixed reference system:固定參考系） 以及以頂板為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系（Table top coordinate system:桌面坐標(biāo)系），或者是遵循該 標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系。治療室為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系將放射線照射裝置的等中心If作為原點，由將垂直 上方作為+方向的Zf ;將圖1的患者45的頭部方向作為+方向的Yf ;以及與這些Zf、Yf 一起構(gòu)成右手系（right hand system)的Xf規(guī)定得到。此外，對于相對于各Xf、Yf、Zf的 +方向的順時針方向的旋轉(zhuǎn)，規(guī)定了將其方向作為+方向的9 f。以頂板為基準(zhǔn)的 坐標(biāo)系將頂板1的上表面的中心點It例如作為原點，由將與頂板1的上表面正交的軸的上 方作為+方向的Zt ;與患者支承臺3的驅(qū)動裝置2的各旋轉(zhuǎn)為O時的Yf平行的軸Yt ;以及 與患者支承臺3的驅(qū)動裝置2的各旋轉(zhuǎn)為O時的Xf平行的軸)(t (參照圖11)來規(guī)定得到。 另外，分別將以治療室為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系以及以頂板為基準(zhǔn)的坐標(biāo)系適當(dāng)?shù)胤Q為治療室坐標(biāo) 系和頂板坐標(biāo)系。將以設(shè)置有患者支承臺3的房間的地板9為基準(zhǔn)的與治療室坐標(biāo)系相同 的坐標(biāo)系稱為房間坐標(biāo)系，將房間坐標(biāo)系和頂板坐標(biāo)系統(tǒng)稱為基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
[0013] 實施方式1中，對下述示例進行說明，該示例中，在設(shè)置于治療室的地板9的轉(zhuǎn)臺 10設(shè)置患者支承臺3,使放射線（帶電粒子射束31等）從放射線照射裝置（粒子射線照射 裝置58等）的下游側(cè)入射到治療室的照射口 11相對于患者45橫向進行配置。在進行放 射線治療時，使用固定器具等（未圖示）來固定患者45,以使得患者45相對于治療室的患 者支承臺3的位置不發(fā)生偏移。利用激光指示器等進行患者的粗安置等設(shè)定。接著使用X 射線拍攝裝置，進行圖像對照定位。X射線拍攝裝置例如如圖3和圖4所示，包括2個X射 線源12a、12b，以及2個X射線檢測器13a、13b。將