JP2014161396A - 粒子線治療用患者位置決めシステム - Google Patents

Abstract

【課題】粒子線治療装置を効率よく運用できるとともに、患者の位置決め精度を維持して精度の高い粒子線治療を行うことを目的とする。
【解決手段】患者Ｋを位置決めして固定するための天板８ｔと、天板８ｔを搬送する搬送台８ｍと、照射室４に設けられ、天板８ｔを傾けることなく、天板８ｔを搬送台８ｍと受渡しできるとともに、受け取った天板８ｔを照射室４に設定されたアイソセンタＣを基準に設置する天板設置部８ｉと、準備室５に設けられ、天板８ｔを傾けることなく、天板８ｔを搬送台８ｍと受渡しできるとともに、受け取った天板８ｔをアイソセンタＣに対応する仮のアイソセンタＣｖを基準に設置する天板設置部８ｐと、照射室４から準備室５に至る天板８ｔの搬送経路Ｗｐの曲り角に設置され、搬送台８ｍの向きを任意の方向に回転させる回転台７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、がん治療等に用いられる粒子線治療装置において、とくに治療対象の患者を位置決めする粒子線治療用患者位置決めシステムに関する。

粒子線治療は、治療対象となる患部に荷電粒子のビーム（粒子線）を照射して、患部組織に損傷を与えることにより治療を行うものである。その際、周辺組織にダメージを与えず、患部組織に十分な線量を与えるため、照射線量や照射範囲（照射野）を高精度に制御することが求められている。一方、照射対象である患者についても、想定された体位及び位置に対してずれのないように位置決めすることが求められ、数段階に分けて状態を確認しながら位置決めを行っている。

そのため、位置決めに要する時間は、実際の照射に必要な時間を上回り、一人の患者が照射室を占有する時間が長くなりすぎて、粒子線治療装置を効率的に運用することが困難になる場合があった。そこで、実際に照射が行われる照射室とは別に準備室を設け、準備室内で位置決めした後に、位置決めした患者を載せた寝台を照射室に搬送して治療を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１または２参照。）。

特開２０００−２８８１０２号公報（段落００１９〜００２３、図１、図２） 特開２０１２−１４８０２６号公報（段落００１１〜００３４、図１〜図４）

一方、照射室は、外部への粒子線の漏えいを防止するために周囲を遮蔽体によって囲まれているため、準備室から照射室へ至る搬送経路は迷路状となり、搬送途中に曲り角が現れる。しかしながら、上記文献には、寝台の移動については、下部に車輪が記載された程度の記載しかない。そのため、単に車輪が付いた寝台で迷路状の搬送経路を搬送させた場合、曲り角を通過する際に患者に不安定な力が働き、位置決めされた状態からずれてしまい、位置決め精度を保つことが困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、粒子線治療装置を効率よく運用できるとともに、患者の位置決め精度を維持して精度の高い粒子線治療を行うことを目的とする。

本発明の粒子線治療用患者位置決めシステムは、遮蔽体によって周囲を囲まれた照射室内で粒子線の照射を行うとともに、前記照射室から隔てて設けられた準備室で患者の位置決めを行うための粒子線治療用患者位置決めシステムであって、前記患者を位置決めして固定するための天板と、前記天板を搬送する搬送台と、前記照射室に設けられ、前記天板を傾けることなく、前記天板を前記搬送台と受渡しできるとともに、受け取った天板を前記照射室に設定されたアイソセンタを基準に設置する第１の天板設置部と、前記準備室に設けられ、前記天板を傾けることなく、前記天板を前記搬送台と受渡しできるとともに、受け取った天板を前記アイソセンタに対応する仮のアイソセンタを基準に設置する第２の天板設置部と、前記照射室から前記準備室に至る前記天板の搬送経路の曲り角に設置され、前記搬送台の向きを任意の方向に回転させる回転台と、を備えたことを特徴とする。

本発明の粒子線治療用患者位置決めシステムによれば、天板の搬送経路の曲り角に搬送台の向きを任意の方向に回転させる回転台を設置したので、粒子線治療装置を効率よく運用できるとともに、患者の位置決め精度を維持して精度の高い粒子線治療を行うことができる。

本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムの構成を説明するための平面模式図である。 本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムを利用する粒子線治療装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムにおける移動中の患者の向きを説明するための図である。 本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムの構成を説明するための平面模式図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムの構成について説明する。図１〜図３は、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムについて説明するためのもので、図１は粒子線治療用患者位置決めシステムの構成を説明するための平面図と粒子線の供給経路を合成した模式図、図２は粒子線治療用患者位置決めシステムを利用する粒子線治療装置の構成を説明するための加速器から照射室に至る部分の模式図である。また、図３は粒子線治療用患者位置決めシステムにおいて準備室から照射室へ患者を搬送する際の進行方向に対する患者の向きを説明するための模式図であり、図３（ａ）は上面から見た場合の様子、図３（ｂ）は側面から見た場合の様子を示す。

本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムの特徴は、図１に示すように、粒子線を照射するために周囲を遮蔽壁４ｗで囲まれた照射室４Ａ、４Ｂ、・・・（まとめて照射室４）とは別に、患者の位置決めのための準備室５を照射室４から隔てて設けるとともに、準備室５から照射室４までの搬送経路Ｗｐの曲り角に、回転台（ターンテーブル）７を配置したことである。ここで、粒子線治療用患者位置決めシステムの説明の前に、粒子線治療装置の構成について説明する。

図２に示すように、粒子線治療装置は、粒子線の供給源として、シンクロトロンである円形加速器１（以降、単に加速器と称する）と、照射室４毎に設けられた照射装置３Ａ、３Ｂ、・・・（まとめて照射装置３）と、加速器１と照射装置３とをつなぎ、加速器１から各照射室４の照射装置３に粒子線を輸送する輸送系２と、これら各系統を制御する図示しない制御系統とを備えている。なお、図では、簡略化のため複数ある照射室や照射装置の内、２つの照射室４と照射装置３のみを示している。

加速器１は、荷電粒子を周回させるための軌道経路となる真空ダクト１１、前段加速器２０から供給された荷電粒子を真空ダクト１１に入射するための入射装置１２、荷電粒子が真空ダクト１１内の周回軌道に沿って周回するよう、荷電粒子の軌道を偏向させるための偏向電磁石１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ（まとめて偏向電磁石１３）、周回軌道上の荷電粒子を発散しないように収束させる収束電磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ（まとめて収束電磁石１４）、周回する荷電粒子に同期した高周波電圧を与えて加速する高周波加速空洞１５、加速器１内で加速させた荷電粒子を、所定エネルギーを有する粒子線として加速器１外に取り出し、輸送系２に出射するための出射装置１６、出射装置１６から粒子線を出射させるために周回軌道内で共鳴を励起する六極電磁石１７を備えている。さらに、例えば、偏向電磁石１３には、励磁電流を制御する直流電源、高周波加速空洞１５には、高周波電圧を供給するための高周波源というように、各機器には、それぞれを駆動するための図示しない装置が設けられている。

また、前段加速器２０は、図では簡略化のためにひとつの機器のように記載しているが、実際には、陽子、炭素（重粒子）等の荷電粒子（イオン）を発生させるイオン源（イオンビーム発生装置）と、発生させた荷電粒子を初期加速する線形加速器系とを備えている。そして、前段加速器２０から加速器１に入射した荷電粒子は、高周波数の電界で加速され、磁石で曲げられながら、光速の約７０〜８０％まで加速される。

加速器１により加速されて出射された粒子線は、ＨＥＢＴ（高エネルギービーム輸送：High Energy Beam Transport）系と称される輸送系２へと出射される。輸送系２は、粒子線の輸送経路となる真空ダクトと、粒子線のビーム軌道を切替える切替装置である切替電磁石と、粒子線を所定角度に偏向する偏向電磁石とを備えている。これにより、ひとつの加速器１から出射された粒子線を、切替電磁石で必要に応じて軌道を切替えることで、任意の照射室４の照射装置３へ供給することができる。

照射装置３は、輸送系２から供給された粒子線を照射対象の大きさや深さに応じた照射野に成形して患部へ照射するものである。照射装置３には、加速器１から供給された粒子線をビーム軸に対して略垂直な面内の任意の方向に向けて偏向させる走査電磁石、照射対象の厚さに応じて、ブラッグピークの幅を拡大させるためのリッジフィルタ、照射対象の深さ（照射深さ）に応じて、粒子線のエネルギー（飛程）を変えるためのレンジシフタ、場合によっては、マルチリーフコリメータ等の制限器などが設けられ、照射室４毎に設定されたアイソセンタＣＡ、ＣＢ、・・・（まとめてアイソセンタＣ）を基準に、患部に応じた照射野に成形して照射を行っている。

このような粒子線治療装置での患者の治療台への位置決めには、例えば、±０．３ｍｍ以内という高い精度が要求され、レーザポインタを用いた粗設定、Ｘ線画像を用いた精密設定というように、段階を踏んで綿密に行われている。そのため、背景技術で説明したように、照射室４内で位置決めを行うと、位置決めに要する時間によって患者一人当たりの照射室の占有時間が長くなり、粒子線治療装置を効率的に運用することが困難になる場合があった。そこで、本実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムにおいても、図１に示すように、照射室４とは別に、位置決めを行うための準備室５を設けるようにしている。

そして、特許文献２で示されたように、照射室４および準備室５には、それぞれアイソセンタＣ、仮のアイソセンタＣｖを基準として、患者Ｋを載置するための天板８ｔを固定可能な天板設置部８ｉ（図中、照射室４Ａ内は８ｉＡ、４Ｂ内は８ｉＢと記載）、８ｐを設置している。天板設置部８ｉ、８ｐと搬送台８ｍ、および天板８ｔには、天板８ｔの姿勢を維持した状態で、天板８ｔを搬送台８ｍと自在に受け渡しするために、図示しない天板移動装置が設けられている。天板移動装置は、例えば、レールやベアリング、駆動装置等で構成され、天板８ｔが傾くことなく、天板設置部８ｉと搬送台８ｍ間、または天板設置部８ｐと搬送台８ｍ間を滑らかに移動できるようになっている。これにより、天板８ｔに位置決め固定された患者Ｋの姿勢を崩すことなく、天板８ｔを天板設置部８ｉと搬送台８ｍ間、または天板設置部８ｐと搬送台８ｍ間で自在に載せ替えを行うことができる。

このように、照射室４と準備室５に設けた天板設置部８ｉ、８ｐと、搬送台８ｍ、および天板８ｔを備えた患者搬送装置８を用いることにより、準備室５内で位置決め固定した患者を照射室４内に搬送して、粒子線照射を行うことができる。このとき、準備室５内には、図示しないレーザポインタやＸ線撮像装置等が設置されており、レーザポインタによる粗据付などのセッティング、Ｘ線撮像装置等による仮のアイソセンタＣｖに対する精密位置決めを行うことができる。

準備室５で設定された仮のアイソセンタＣｖは、照射室４におけるアイソセンタＣに精密に対応するので、天板８ｔに対する患者Ｋの位置や姿勢が保たれている限り、照射室４においては、治療計画に基づいた精密な照射が可能となる。そして、一人の患者が照射室４で治療している時に、次の患者は準備室５で位置決め作業を行うことができ、粒子線治療装置の利用効率を高めることができる。

しかし、粒子線治療装置の照射室４は、室外への粒子線の漏えいを防止するために遮蔽壁４ｗが設けられ、出口までの通路４ａは図１に示すように迷路状に屈曲する。そのため、どのような経路を設定しても、準備室５から照射室４までの搬送経路Ｗｐには、曲り角が発生する。そのため、一般的に用いられる自在車輪と呼ばれる車軸の方向が可変の車輪を装着した搬送台を用いて、曲り角を曲がろうとすると、患者Ｋに予測不可能な加速度が加わり、患者Ｋの位置や姿勢にずれが生ずる恐れがあった。

そこで、本発明の実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムでは、搬送経路Ｗｐの曲り角の床には、搬送台８ｍを任意の方向に回転させるための回転台７を設置した。これにより、曲り角においては、搬送台８ｍは、回転台７の軸を中心とした回転により、向きを変えることができるので、急な力や予測不能な向きの力を患者Ｋにかけることなく、曲り角を通過することができる。なお、回転台７には、スイッチ等により指定した角度分回転させるような駆動装置を設けてもよい。また、天板設置部８ｐの下部にも回転台が設置されており、天板設置部８ｐから搬送台８ｍへの天板８ｔの移し替えの際には、天板設置部８ｐの向きを搬送台８ｍの向きと容易に一致させることができる。そのため、搬送台８ｍには、車軸の向きが変化して進行方向が変化する車輪を付ける必要がなく、安定して直線移動をさせることができる。

また、曲り角を通過するために搬送台８ｍを切り返しする必要が無いので、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、患者Ｋの姿勢を進行方向に対して一定に保つことができ、直線移動の際にも力の向きや大きさが安定する。なお、照射室４と廊下６との境には、粒子線を遮蔽するための遮蔽扉４ｄが、準備室５と廊下６との境には、扉５ｄが設置されているが、搬送台８ｍを移動させる際にそれらが適宜開閉されることは言うまでもない。

つまり、準備室５内で一度位置決めすると、準備室５における天板設置部８ｐから搬送台８ｍへの移動、搬送経路Ｗｐ上の移動、照射室４における搬送台８ｍから天板設置部８ｉへの移動の間、患者Ｋに位置や姿勢が崩れるような余分な力がかけることがない。そのため、準備室５にて位置決めした状態を維持して照射室４で照射を行うことが可能となる。

なお、上記例では、準備室５に対して２つの照射室４Ａ、４Ｂを設けた粒子線治療装置の例について説明したが、ひとつの準備室に対する照射室の数が適宜増減された粒子線治療装置に対しても適用できることは言うまでもない。

以上のように、本実施の形態１にかかる粒子線治療用患者位置決めシステム（７，８）によれば、遮蔽体（遮蔽壁４ｗ）によって周囲を囲まれた照射室４内で粒子線の照射を行うとともに、照射室４から隔てて設けられた準備室５で患者の位置決めを行うための粒子線治療用患者位置決めシステムであって、患者Ｋを位置決めして固定するための天板８ｔと、天板８ｔを搬送する搬送台８ｍと、照射室４に設けられ、天板８ｔを傾けることなく、天板８ｔを搬送台８ｍと受渡しできるとともに、受け取った天板８ｔを照射室４に設定されたアイソセンタＣを基準に設置する第１の天板設置部である天板設置部８ｉと、準備室５に設けられ、天板８ｔを傾けることなく、天板８ｔを搬送台８ｍと受渡しできるとともに、受け取った天板８ｔをアイソセンタＣに対応する仮のアイソセンタＣｖを基準に設置する第２の天板設置部である天板設置部８ｐと、照射室４から準備室５に至る天板８ｔの搬送経路Ｗｐの曲り角に設置され、搬送台８ｍの（水平方向内の）向きを任意の方向に回転させる回転台７と、を備えるように構成したので、曲り角でも、急な力や予測不能な向きの力が患者Ｋにかかることがない。そのため、照射室４から離れた位置に準備室５を設けることにより粒子線治療装置を効率よく運用できるようになるともに、搬送中の患者Ｋの位置や姿勢のずれを抑制し、患者の位置決め精度を維持して精度の高い粒子線治療を行うことができる。

また、第２の天板設置部（天板設置部８ｐ）が、（水平方向内で）任意の方向に回転可能であるように構成したので、搬送台８ｍの移動は直線駆動のみですみ、車軸の角度が変化して進行方向を変化させる車輪を付ける必要がなく、安定して直線移動をさせることができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、複数の照射室に対してひとつの準備室を設けた粒子線治療装置の例について説明した。本実施の形態２にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムでは、複数の照射室に対して複数の準備室を設けた粒子線治療装置に対応したものである。図４は本実施の形態２にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムの構成を説明するための平面図と粒子線の供給経路を合成した模式図であり、準備室以外の構成は、実施の形態１と同様である。図中、実施の形態１と同様のものには同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本発明の実施の形態２にかかる粒子線治療用患者位置決めシステムは、２つの照射室４Ａ、４Ｂに対して、２つの準備室５Ａ、５Ｂを設けた粒子線治療装置に対応する。２つの準備室５Ａ、５Ｂには、照射室４のアイソセンタＣに対応する仮のアイソセンタＣｖＡ、ＣｖＢを基準として、天板設置部８ｐＡ、８ｐＢが設置されている。そして、２つの準備室５Ａ、５Ｂは、出口側に設けた中間室５ｃで合流しており、いずれの準備室から搬送された搬送台８ｍも、中間室５ｃに設置された回転台７で必要な方向に回転され、目的の治療室（４Ａまたは４Ｂ）に向かって進行させることが可能となる。

これにより、位置決めに要する時間が長い患者や照射の予定時刻が近接する患者があった場合にも、準備室５が一人の患者に占拠されることなく、効率よく粒子線治療装置を運用することができる。

なお、上記例では、２つの準備室５Ａ、５Ｂに対して２つの照射室４Ａ、４Ｂを設けた粒子線治療装置の例について説明したが、各準備室と各照射室が一対一で対応する必要はなく、それぞれの数が適宜増減された粒子線治療装置に対しても適用できることは言うまでもない。

１：加速器、 ２：輸送経路、 ３：照射装置、 ４：照射室、 ４ａ：照射室内通路、 ４ｗ：遮蔽壁（遮蔽体）、 ５：準備室、 ６：共通通路、 ７：回転台、 ８：患者搬送装置、 ８ｉ：（第１の）天板設置部、 ８ｍ：天板搬送装置、 ８ｐ：（第２の）天板設置部、 ８ｔ：天板、
Ｃ：アイソセンタ、Ｃｖ：仮のアイソセンタ、Ｗｐ：搬送経路。

Claims (2)

1. 遮蔽体によって周囲を囲まれた照射室内で粒子線の照射を行うとともに、前記照射室から隔てて設けられた準備室で患者の位置決めを行うための粒子線治療用患者位置決めシステムであって、
   前記患者を位置決めして固定するための天板と、
   前記天板を搬送する搬送台と、
   前記照射室に設けられ、前記天板を傾けることなく、前記天板を前記搬送台と受渡しできるとともに、受け取った天板を前記照射室に設定されたアイソセンタを基準に設置する第１の天板設置部と、
   前記準備室に設けられ、前記天板を傾けることなく、前記天板を前記搬送台と受渡しできるとともに、受け取った天板を前記アイソセンタに対応する仮のアイソセンタを基準に設置する第２の天板設置部と、
   前記照射室から前記準備室に至る前記天板の搬送経路の曲り角に設置され、前記搬送台の向きを任意の方向に回転させる回転台と、
   を備えたことを特徴とする粒子線治療用患者位置決めシステム。
2. 前記第２の天板設置部が、水平方向の任意の方向に回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の粒子線治療用患者位置決めシステム。

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