JP2015529112A - 画像撮影デバイスを備えるハドロン治療装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回転軸（２２）の中心に位置する標的体積（１５）の周りに回転して、標的体積（１５）上の異なる角度から治療ビーム（１７）を提供することができるように、回転支持構造体によって支持される照射ユニット（１）を備えるハドロン治療装置に関する。画像撮影デバイス（３、４）は、照射ユニット（１）と共に回転するように固定され、照射ユニット（１）の格納位置と標的体積（１５）に対する側方展開位置との間で照射ユニット（１）に対して並進可能であり、その展開位置で、画像撮影デバイス（３、４）は照射ユニット（１）と共に標的体積（１５）の周りを回転することができる。このような装置は、ハドロン治療装置で治療される患者での、コーンビームコンピュータ断層撮影法及び／又は蛍光透視画像撮影法に対して使用可能である。【選択図】図３

Description

本発明は画像撮影デバイスを備えるハドロン治療装置に関する。本発明はまた、このようなハドロン治療装置で、蛍光透視法に加えて、コーンビームコンピュータ断層撮影法を用いる画像撮影方法にも関する。

癌治療用の最近のハドロン治療技術により、周囲組織を温存しつつ、腫瘍などの標的体積上に線量を正確に与えることが可能になっている。このようなハドロン治療装置は荷電粒子ビームを生成する粒子加速器、ビームを輸送するための手段、及び照射ユニットを備える。照射ユニットは、標的体積上に線量分布を供給し、また一般的に、イオンチャンバなどの供給線量をモニタリングする手段に加えて、使用されるビームの供給モードに基づいて、例えば、コリメータやスキャニングマグネットなどのビームのモニタリング手段を備える。

多くのハドロン治療装置は、ビーム出射口ユニットとも呼ばれる照射ユニットで終わるビーム輸送ラインを含む、ビーム供給のためのシステムを支持する回転ガントリを備える。回転ガントリは、照射ユニットが幾つかの照射角で治療ビームを供給できるように、水平回転軸の周りに３６０度回転することができる。よりコンパクトな最近のハドロン治療装置では、照射ユニットは水平回転軸の周りに３６０度未満の角度しか回転できないこともある。

ハドロン治療施術は多くの場合、数回のセッションにわたって行われる。患者は毎回の施術の前に正確に位置決めされなければならない。施術される標的体積の位置は一般的に、患者の体内に位置する基準点に対して決定される。この決定は、例えば、ＰＥＴスキャンなどの画像撮影デバイスを用いて行われる。患者は次いで、施術される標的ラインがアイソセンターと呼ばれる施術空間の点と一致するように位置決めされる。アイソセンターは、ガントリの水平回転軸と照射ユニットによって複数のガントリ傾斜角で供給されるビームの中心軸との間で交差する空間内の点として定義される。実際には、複数のガントリ傾斜角で供給される中心ビームの軸のすべてが単一の点で交差するのではなく、それぞれ小さな球体又は楕円体の体積と交わる。前記球体又は楕円体の体積の質量中心は、一般的に回転ガントリのアイソセンターとして定義される。このアイソセンターは、例えば、米国特許第７３４９５２３号に記載の方法、或いは欧州特許第２１８６５４２号に記載の方法を用いて決定される。

患者は、前記アイソセンターに対して正確に位置決めされなければならない。患者は最初に、患者の体内又は表面上に位置している基準点を配置することができる位置決め手段を用いて、事前位置決めされる。例えば、基準は、レーザービームの基準と一致するように、患者の皮膚上に記される。第２の手段は、患者の骨構造又は治療される標的体積に事前に挿入され、Ｘ線画像撮影によって見ることができるマーカーからなる基準を見るように、治療領域において患者の両側に固定的な方法で配置されるＸ線源と検出パネルであってもよい。

患者をより正確に位置決めできるように、一般的にＣＢＣＴと呼ばれるコーンビームコンピュータ断層法を用いる画像撮影デバイスが使用される。このようなデバイスは、患者の体内の三次元画像を再構築するため、コンピュータによって処理されるように設計された複数の画像を撮影できるよう、患者の両側に配置して患者の周囲で旋回可能な、Ｘ線生成用機器及びＸ線受信用機器を備える。得られた３次元画像により、骨構造と軟部組織を見ることができる。治療者は患者の位置をより精密に調整することもできる。

欧州特許第２２４３５１５号は標的体積に向けてＸ線を放射するためのＸ線デバイスを備えるハドロン治療装置について記載している。このＸ線生成機器は、標的体積に荷電粒子ビームを提供するノズル内に組み込まれている。この機器は、前記ノズルの内側で、荷電粒子ビームの軌跡内に配置される第１の位置と、荷電粒子ビームの軌跡外に配置される第２の位置との間で旋回可能である。Ｘ線受信機器は、患者に向けられたノズルの真向かいに据え付けられ、Ｘ線生成機器が第１の位置にあるとき、Ｘ線源と光学的に一直線上に揃う。

同様の画像撮影デバイスを備える他の装置は、欧州特許第１４５４６５３号及び国際公報第ＷＯ９８１８５２３号に記載されている。これら３つの画像撮影デバイスは、治療される標的体積の方向が治療ビームの照射野と一致していることを検証できるように、「ビーム位置から見た」シミュレーションを実行するように提供される。これらの画像撮影デバイスでは、Ｘ線受信機器は、Ｘ線源と光学的に一直線上に揃えることができるように、Ｘ線生成機器と同期して回転可能でなければならない。Ｘ線生成機器と同期したＸ線受信機器の運動を可能にするデバイスは、有利には、患者へのアクセスを容易にするため、比較的コンパクトでなければならない。このようなデバイスは、治療領域を取り囲む筐体、或いは患者のベッドの支持アームと衝突してはならない。

ハドロン治療装置のおける患者の位置決めを意図した他の画像撮影デバイスは、米国公報第２００８０２１９４０７号及び、米国公報第２００９００６５７１７号に記載されている。これらの画像撮影デバイスは、円弧形状の回転アームに据え付けられたＸ線生成機器及びＸ線受信機器を備える。これらの画像撮影デバイスは、治療領域がクラッタリングする欠点を有する。さらに、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を支持するアームと照射ユニットとの衝突が発生することがある。

別の画像撮影デバイスが国際公報第ＷＯ２００６０６０８８６号に記載されており、治療領域の底部を形成する垂直壁上に取り付けられた回転構造体を備える。回転構造体には、
―さらにＸ線生成機器が設けられる、第１の嵌め込みアーム又は折り畳み式アーム；及び
―さらにＸ線受信機器が設けられる、第２の嵌め込みアーム又は折り畳み式アーム
が設けられる。

回転構造体は、ハドロン治療装置のガントリが固定されている間、アームの実施形態に応じて伸張した又は折り畳まれたアームと共に、患者の周囲を旋回するように構成されている。このデバイスは、照射ユニットとの衝突を避けるため、回転構造体の回転をモニタリングする手段を必要とする。円弧形状の回転アームに据え付けられたＣＢＣＴデバイスに対して容積が削減されるが、この容積をさらに低減して患者へのアクセスを容易にすることは、特にアームが伸張している又は折り畳まれているときには、有利になりうる。

国際公報第ＷＯ２０１００７６２７０号は、治療ビームを供給できる照射ユニットで終わるビーム輸送ラインを支持する回転ガントリを備えるハドロン治療装置について記載している。この装置もまた、ガントリの回転によって駆動される可動フロアを備える。本明細書に記載されている一実施形態によれば、この装置はＸ線源及びＸ線受信機器を備えるコーンビームコンピュータ断層撮影デバイスを備える。Ｘ線源は、中心軸が治療ビームの中心軸に対して直交するコーン（円錐）状のビームを供給するように、回転ガントリに結合された嵌め込みアーム上に配置される。Ｘ線受信機器は、治療領域を形成する垂直壁に結合され、ガントリと共に回転可能なアーム上に、あるいは治療領域外に配置される回転構造体上に取り付け可能である。Ｘ線源の位置は、Ｘ線ビームが可動フロアを通過できるように、可動フロアに開口部を設けることが必要となる。さらに、Ｘ線源とアイソセンター及びＸ線受信機器との位置揃えを保持するため、Ｘ線受信機器の回転はガントリの回転と完全に同期していなければならない。

組込型の画像撮影デバイスをハドロン治療装置に配置することが望ましい。この画像撮影デバイスは、より具体的には、治療者による患者の設定及び位置決めの間には、有利には比較的コンパクトでなければならない。このような画像撮影デバイスは、コーンビームコンピュータ断層撮影法及び蛍光透視法を実行するように使用可能でなければならない。画像撮影デバイスに関しては、本願と同日に出願されたＷＯ２０１０００７６２７０号或いはベルギー又は米国の特許出願に記載されているように、例えば、その一部が平坦で治療室のフロアと位置が揃えられている可動フロアを備えるハドロン治療装置に組み込まれうることが望ましく、いずれも参照により本願に組み込まれている。

本発明によるハドロン治療装置は、回転軸の中心に位置する標的体積の周りに回転して、標的体積上の異なる角度から治療ビームを提供できるよう、回転軸の周りに回転することができる支持構造体、及び当該支持構造体によって支持される照射（ビーム出射口）ユニットを備える。本ハドロン治療装置は、照射ユニットと共に回転して移動可能で、照射ユニット側方の格納位置と標的体積側方の展開位置との間で照射ユニットに対して並進可能である画像撮影デバイスを備え、その展開位置で、画像撮影デバイスは照射ユニットと共に標的体積の周りを回転することができる。

画像撮影デバイスは、好ましくは画像撮影デバイスの第１の装置に対する第１の駆動手段を備える。この第１の駆動手段は、好ましくは、第１の装置を支持する第１のアーム；関節、好ましくは円筒形関節によって架台に結合される第１のアームを支持する架台；及び、架台を照射ユニットに沿って、治療ビームの方向と基本的に平行な方向に並進してガイドし、第１の機器を、照射ユニットの側方に配置される格納位置から、標的体積の側方に配置される展開位置まで動かすことができるように、照射ユニットに沿って配置され、照射ユニットと共に回転して移動可能なガイドデバイス；及び、第１の機器が展開位置に向かって進むとき、第１の機器が標的体積から側方に向かって離れるように、円筒形関節の周りに第１のアームを旋回させる旋回デバイス、を備える。

ハドロン治療装置のこのような画像撮影デバイスの配置が要求するのは、非常に小さな容積であることに留意されたい。照射ユニットの格納位置では、画像撮影デバイスは、患者へのアクセスを最小限しか妨げない。標的体積に対する側方展開位置では、画像撮影デバイスは理想的には、患者の治療の間に画像を撮影し、標的体積の最適な状態で見ることができるように配置されている。画像撮影デバイスは照射デバイスと共に回転するように固定されていることで、照射デバイスとの衝突のリスクを回避する。格納位置と展開位置との間での照射ユニットに対する並進運動は、わずかの空間しか占めないため、予期せぬ衝突のリスクを低減する。この並進運動はしかも、比較的単純で非常に信頼性の高い手段で実行できる。第１のアームの並進と旋回運動との組み合わせによって、コンパクトな格納位置を確保しつつ、標的体積に対して展開される画像撮影デバイスの最適な配置を得ることが可能になることが理解されるであろう。

このような画像撮影デバイスは、有利には、画像撮影デバイスの展開位置では、標的体積の両側に配置される、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を備える。

ほとんどの場合、画像撮影デバイスはさらに、画像撮影デバイスの第２の機器、例えばＸ線受信機器を支持する第２のアームを備える。１つの架台が第１のアーム及び第２のアームを支持してもよい。２つの機器を独立に動かすことができるように望む場合には、第２の照射ユニットに沿って第２の架台をガイドして、第２の機器をその格納位置から展開位置まで動かすことができるように、第２のアームを支持する第２の架台、及び照射ユニットに沿って配置され、照射ユニットと共に回転して動くことができる第２のガイドデバイスを有することが望ましい。どちらの解決策でも、第１のアーム及び第２のアームは、有利には、回転軸及び治療ビームの軸を含む平面のそれぞれの側に配置される。

このようなガイドデバイスの架台の駆動には、例えば、ベルト又はエンドレスチェーン、油圧又は空気圧ピストン、リニアモーターなどの種々の機構が使用されうる。

１つの好適な実施形態では、架台を駆動するためのデバイスは、架台によって支持されモーターによって回転される小歯車と、照射ユニットに対して固定され、小歯車がラックに噛み合って、前記ガイドデバイス内で照射ユニットに沿って架台を動かすように配置されるラックとを備える。

円筒形関節の周りに第１のアームのこの旋回を生み出すため、例えば、ギアトランスミッション付きモーター、油圧又は空気圧ピストン、カム機構などの種々の機構が使用されうる。

第１のアームを旋回させるためのデバイスの１つの単純かつ信頼性の高い実施形態は、照射ユニットに固定された基準系内では動かないガイドウェイ、及び第１のアームによって支持されガイドウェイ内では摺動可能に配置されるスライドを備える。このガイドウェイは次いで、第１のアームが前記第１の並進運動中にそれ自体と実質的に平行になるように、その格納位置から始まる第１のアームに並進運動を与える第１の直線ガイド部分、並びに、第１の機器が標的体積に近づくと、第１の画像撮影機器が標的体積から側方に離れるように、並進運動に重ねられる円筒形関節の周りの旋回運動を第１のアームに与える第２の湾曲したガイド部分を備える。

画像撮影デバイスが、その上に第１の画像撮影機器が取り付けられている第１のアーム、及び／又は、その上に第２の画像撮影機器が取り付けられている第２のアームを備える、１つの好適な実施形態では、照射ユニットは有利には、照射ユニットの外装を形成するカバーを備え、当該カバーは標的体積に面する側に治療ビームの通過用の第１の開口部、第１のアームの通過用の第２の開口部、及び／又は第２のアームの通過用の第３の開口部を備える。

この有利な実施形態では、画像撮影デバイスの第１の機器及び／又は第２の機器は、それぞれの格納位置で、完全に或いは実質的に完全にカバーの内側に受け入れられていることを特徴とする。したがって、物体又は人が格納位置にある画像撮影デバイスと衝突するリスクは、可能な限り効果的に回避される。

この画像撮影デバイスの１つの好適な実施形態は、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を備える。Ｘ線生成機器はＸ線源及びコリメータを備える。このコリメータはＸ線源とＸ線受信機器との間に配置されている。Ｘ線受信機器はＸ線検出パネルを備える。

画像撮影デバイスがＸ線生成機器及びＸ線受信機器を備える、本発明によるハドロン治療装置を使用するコーンビームコンピュータ断層画像撮影法は、以下のステップ：
ｉ）ハドロン治療装置内の治療領域で患者を位置決めすること；
ｉｉ）Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を格納位置から、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器が患者の標的体積の両側に配置される展開位置に向けて展開すること；及び
ｉｉｉ）標的体積の周りでの照射ユニットを旋回する間にＸ線画像を取得すること
を含む。

本方法の１つの好適な実施形態では、以下のステップ：
ａ）画像撮影されるゾーンの視野が最初に画定されること；
ｂ）線源検出器間距離（ＳＩＤ）及び線源治療ビーム軸間距離（ＳＡＤ）に基づいて、ＸＲビームのコーン角並びにＸＲビームコーンの検出に欠かせない表面積が計算されること；
ｃ）画像撮影される視野（ＦＯＶ）の大きさが、検出パネルの長さと拡大率との比率（Ｌ／ＭＲ）と比較されること；及び
ｄ）視野ＦＯＶが検出パネルの長さと拡大率との比率Ｌ／ＭＲ以下のとき：
―ステップｉ）からステップｉｉｉ）が実行され；且つ
―患者の体内の３次元再構築を得るため、得られた画像をコンピュータ処理するための第４のステップが実行されること；及び
ｅ）視野ＦＯＶが検出パネルの長さと拡大率との比率Ｌ／ＭＲより大きいとき：
―ステップｉ）により患者が位置決めされ；
―Ｘ線ビームコーンの第１の部分を捕捉するように検出パネルを位置決めすることによって、及び検出パネルの表面のみを覆うようにコリメータを位置決めすることによって、ステップｉｉ）が実行され；
―ステップｉｉｉ）が実行され；
―次いで、第１の部分と重なるＸ線ビームコーンの第２の部分をピックアップするように検出パネルを再位置決めすることによって、及び検出パネルの表面のみを覆うようにコリメータを位置決めすることによって、ステップｉｉ）が再度実行され；
―次いでステップｉｉｉ）が再度実行され；
―患者の体内の３次元再構築を得るため、得られた画像をコンピュータ処理するための第４のステップが実行されること
が実行される。

画像撮影デバイスがＸ線生成機器及びＸ線受信機器を備える、本発明によるハドロン治療装置を使用する蛍光透視画像撮影法は、以下のステップ：
ａ）ハドロン治療装置内の治療領域で前記患者を位置決めすること；
ｂ）Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を格納位置から展開位置に向けて展開すること；及び
ｃ）照射ユニットの回転が固定された状態で、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を用いて患者の臓器の動きを見ること
を含む。

本発明及びその利点をより良く理解するため、１つの好適な実施形態及び幾つかの代替的な実施形態は、添付図面を参照することで、例示として非限定的に説明される。

第１の実施形態による、ハドロン治療装置の非常に概略的な垂直断面である。 第２の実施形態による、ハドロン治療装置の非常に概略的な垂直断面である。 展開位置に示されている、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を備える照射ユニットの回転軸に直交する断面である。 展開位置に示されている画像撮影デバイスを有する照射ユニットの三次元表示である。 図４ａに示されている照射ユニットの正面図である。 格納位置に示されている画像撮影デバイスを有する照射ユニットの三次元表示である。 図５ａに示されている照射ユニットの正面図である。 Ｘ線受信機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する略図である。 Ｘ線受信機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する正面図で、Ｘ線受信機器は展開位置に示されている。 図７ａの正面図で、Ｘ線受信機器は格納位置に示されている。 Ｘ線生成機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する図で、Ｘ線生成機器は格納位置に示されている。 Ｘ線生成機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する図で、Ｘ線生成機器は展開位置に示されている。 Ｘ線生成機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する正面図で、Ｘ線生成機器は格納位置に示されている。 Ｘ線生成機器をガイド及び駆動するためのデバイスを説明する正面図で、Ｘ線生成機器は展開位置に示されている。 Ｘ線受信機器の表面よりも小さい又は等しい視野ＦＯＶを得るため、Ｘ線受信機器の幾何学的中心が、アイソセンターを通り、１つのＸ線生成機器のＸ線生成源を通る軸に対して中心に位置している画像撮影デバイスの一実施形態の概略図である。 拡大率ＭＲに対して１つのＸ線受信機器の長さの比率よりも大きな幅を有する視野ＦＯＶを見ることを可能にする、画像撮影デバイスの一実施形態の概略図である。 拡大率ＭＲに対して１つのＸ線受信機器の長さの比率よりも大きな幅を有する視野ＦＯＶを見ることを可能にする、画像撮影デバイスの一実施形態の概略図である。

図１はハドロン治療装置１００の第１の実施形態を示す。この装置は、ハドロンビーム１７を生成することができる生成器１６、例えばサイクロトロン、シンクロトロン或いはシンクロサイクロトロン；回転軸２２の周りに３６０度回転することができるアイソセントリック回転ガントリ１８；及びアイソセントリック回転ガントリ１８によって支持されているビーム輸送ラインを備える。

ビーム輸送ラインは、ハドロンビーム１７用の入射口２４、回転軸２２の中心に位置する標的体積１５上の治療ビーム１７´を供給するための照射ユニット１００に加えて、ハドロンビーム１７を入射口２４から照射ユニット１に向けて輸送することを可能にする、ビームを偏向するための磁気双極子１９ａ、１９ｃ、ハドロンビームを集束するための集束手段２０を備えている。照射ユニット１の出射口で、治療ビーム１７´は回転軸２２に対して実質的に垂直に配向されている。照射ユニット１は、例えば、イオンチャンバなど、一般的にビームと同期するモニタリング手段を含むノズル２を備える。治療ビームを提供するための受動的提供技術を用いる治療では、ノズル２は一般的に、例えば腫瘍などの標的体積１５の形状及び大きさにビームの放射線量を一致させるため、コリメータ及び補償器具など、各患者に合わせてカスタマイズされた付属器具を備える。治療ビームを提供するための動的な提供技術を用いる照射方法に関しては、ノズル２はビームのスキャニング手段２３に加えて、例えば、イオンチャンバなど、ビームと同期するモニタリング手段を備える。アイソセントリック回転ガントリ１８が回転軸２２の周りに回転可能であることにより、照射ユニット１は、前記標的体積１５上の異なる角度から治療ビーム１７´を提供するため、回転軸２２を中心として、標的体積１５の周りに回転可能である。

図２はハドロン治療装置１０２の第２の実施形態を示す。この装置１０２は、第１の磁気双極子１９ａ´、第２の磁気双極子１９ｂ´、第３の磁気双極子１９ｃ´を備える点で装置１００とは異なり、第３の磁気双極子１９ｃ´は８０度未満の曲げ角度を有し、これにより回転ガントリの大きさを小さくすることができる。この実施形態は、好ましくは、ビームを提供するための動的な提供技術を用いる照射方法を対象としている。第２の実施形態では、スキャニング手段２３は好ましくは、第２の磁気双極子１９ｂ´と第３の磁気双極子１９ｃ´との間に配置される。この実施形態では、照射ユニットは、第３の磁気双極子１９ｃ´の一部及び、例えば、イオンチャンバなど、ビームと同期するモニタリング手段を備えるノズル２を備える。好ましくは、ビーム輸送ラインは旋回アーム１０４によって支持され、回転軸２２の周りの回転角は一般的に３６０度未満の値に限定される（回転角は例えば２２０度に限定される）。

本発明は、最後の磁気双極子１９ｃが８０度を超える曲げ角度を有する従来タイプのハドロン治療装置１００、及び最後の磁気双極子１９ｃ´が８０度未満の曲げ角度を有する新しいコンパクトなハドロン治療装置１０２の両方に関する。

図３は、回転軸２２に垂直な断面を用いる第２の実施形態の照射ユニット１を、より詳細に示している。特に、出射口ノズル２を有する最後の磁気双極子１９ｃ´が示されている。

参照番号３は、Ｘ線源を有する１つのＸ線生成機器を示している。参照番号４は、１つのＸ線受信機器を示している。図３では、展開位置に示されている２つの機器３及び４の各々は、標的体積１５の近傍に配置される。ＸＲ画像撮影デバイスを形成するように、この展開位置に組み込まれている２つの機器３及び４は、治療ビーム１７´の軸及び回転軸２２を含む平面の両側に配置されている。

Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４は共に、照射ユニット１と共に回転し、照射ユニット１に配置される格納位置と標的体積１５に対して側方に配置される展開位置との間で、照射ユニット１に対して並進可能であるように固定されている。標的体積１５の両側に配置される、２つの展開された機器３及び４によって形成されるＸＲ画像撮影デバイスは、照射ユニット１と共に前記標的体積１５の周りに回転可能である。

好適な実施形態では、図３に示すように、Ｘ線生成機器３は第１のアーム５によって支持されており、Ｘ線受信機器４は第２のアーム６によって支持されている。

図４ａ及び４ｂは、Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４がそれぞれ格納位置に配置されている構成にある照射ユニット１の２つの概念図を示している。図５ａ及び５ｂは、Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４がそれぞれ展開位置に配置されている構成にある照射ユニット１の２つの概念図を示している。

Ｘ線受信機器４を駆動するための手段の好適な実施形態は、図６、７ａ及び７ｂを用いて以下で説明される。

この好適な実施形態では、駆動手段は、照射ユニット１と共に回転する別のエレメントに対して、照射ユニット１の側壁又は偏向マグネット１９ｃの外装の上に取り付けられるラック１１を備える。このラック１１は、その結果として、照射ユニット１に固定された基準系内では動かない。これは治療ビーム１７´の方向と実質的に平行な方向に延伸する。

少なくとも１つのガイドレール３０は、架台３１に対してガイドデバイスを形成する。このガイドレール３０はまた、照射ユニット１に対して取り付けられるか、又は照射ユニット１と共に回転する別のエレメントに取り付けられる。これはさらにまた、治療ビーム１７´の方向と実質的に平行な方向である。図７ａ及び７ｂは、架台３１のガイドデバイスが、照射ユニット１に固定された基準系内では動かないガイドデバイスを形成する２つの平行なレール３０を備える。

架台３１に支持され、モーター３６によって回転される小歯車１２は、ラック１１に噛み合って、ガイドデバイス３０内で照射ユニット１に沿って架台３１を動かす。架台３１は、Ｘ線受信機器４を堅固に支持するアーム６を支持する。モーター３６を一方向に回転することにより、第２のアーム６によって支持されるＸ線受信機器４は、図７ａに示す展開位置から、図７ｂに示す格納位置まで、直線的に並進して移動する。モーター３６を反対方向に回転することにより、第２のアーム６によって支持されるＸ線受信機器４は、図７ｂに示す格納位置から、図７ａに示す展開位置まで、直線的に並進して移動する。

１つの好適な実施形態では、アーム６を駆動するための手段は、架台３１の位置を検出するための検出器システム３４に結合された、例えば、電気、油圧又は空気圧制動器などの制動器３３をさらに備える。この制動器３３は、架台３１の位置を検出するための検出器システム３４と共に、ラック１１の任意の位置で架台３１を停止させ、次いでモーター３６の電源を切断することを可能にする。

Ｘ線生成機器３を駆動するための手段の好適な実施形態は、図８ａ、８ｂ、９ａ及び９ｂを用いて以下で説明される。

Ｘ線生成機器３のこの好適な駆動手段は、上述のＸ線受信機器４を駆動するための好適な手段と同様に、ラック１１´、架台３１´、ガイドデバイス３０´、モーター３６´を有する小歯車１２´に加えて、架台３１´の位置を検出するためのシステム３４´を有する制動器３３´を備える。

架台３１がＸ線受信機器４を堅固に支持する第２のアーム６を支持する場合には、Ｘ線生成機器３を支持する第１のアーム５は、円筒形関節３２を用いて架台３１の支持部２９に結合されている。次いで、旋回デバイスによって、Ｘ線生成機器が標的体積１５に近づくと、Ｘ線生成機器３を標的体積１５から側方に離れるように、前記円筒形関節３２の周りに第１のアーム５を旋回することができる。

本旋回デバイスの１つの好適な実施例は、図８ａ及び８ｂを用いて説明される。円筒形関節３２は、Ｘ線生成機器３を支持する第１のアーム５の１つの端部と第１のアーム５の反対側の端部との間に配置される。第１のアーム５の前記反対側の端部は、関節２７を介してスライド１４に結合され、ガイドウェイ１３に摺動可能に配置される。

ガイドウェイ１３は、照射ユニット１の上に取り付けられるか、又は最後の磁気双極子１９ｃのケースの上に取り付けられており、すなわち、照射ユニット１に固定された基準系内では動かない。第１のアーム５の並進運動がそれ自体と実質的に平行な間は、これは、その格納位置から始まる第１の並進運動で、第１のアーム５をガイドする第１の直線ガイド部分２５を含む。
第２の湾曲したガイド部分２６は、円筒形関節３２の周りに第１のアーム５の旋回運動を生み出す。Ｘ線生成機器３が標的体積１５に近づくと、Ｘ線生成機器３を標的体積１５から側方に離れるように、この旋回運動は第１のアームの並進運動に重ねられる。スライド１４は円筒形関節３２の回転軸に交差すること、及び湾曲した軌跡はスライド１４を照射ユニット１に近づける曲率の半径を有し、それによってＸ線生成機器３を標的体積１５に対して側方に分離していることに留意されたい。

Ｘ線生成機器をその格納位置から展開位置まで展開する間に、スライド１４は最初にガイドウェイ１３の第１の直線ガイド部分２５を摺動し、第１のアーム５はそれ自体と平行である間には、並進運動を行う。スライド１４がガイドウェイ１３の湾曲した部分２６に入ると、スライド１４はアーム５にてこの運動を強いることになり、円筒形関節３２の周りにアーム５を回転させ、並進運動に重ねられる旋回運動を第１のアーム５に与える。この旋回運動は、最適な線源検出器間距離を得るために、Ｘ線生成機器３をＸ線受信機器４から側方に離れるように動かし、最適な画像解像度並びに患者又は患者を支持するベッドとの衝突のリスクなしに、患者の周りに回転することを可能にする。

好ましくは、図１０に示されたＳＡＤ（線源軸間距離）、すなわち、展開位置にあるＸ線生成機器３のＸ線源３７と、治療ビームの軸との間の距離は、１２５０ｍｍ未満である。好ましくは、治療領域のフロアとの衝突のリスクを回避するため、ＳＡＤ距離は９００ｍｍから１１００ｍｍの間となる。

Ｘ線受信機器は有利には、長さＬが３５ｃｍから４５ｃｍの間で、例えばＬ＝４０ｃｍで、幅が２０ｃｍから４０ｃｍの間となる検出パネルを備える。観察される物体の拡大率は、関係式ＭＲ＝ＳＩＤ／ＳＡＤで与えられ、ここでＭＲは拡大率、ＳＩＤはＸ線源３７と第１の検出パネル４との間の距離で、ＳＡＤはＸ線源３７と治療ビームの軸との間の距離である。有利には、拡大率ＭＲは１．５から２の間であって、より好ましくは１．５から１．７の間であり、さらに好ましくは１．５から１．６の間となる。視野ＦＯＶ、すなわち、Ｘ線ビームで捉えられる患者の解剖学的領域は、関係式ＦＯＶ＝Ｌ／ＭＲで与えられ、ここでＬは検出パネルの長さである。好ましくは、検出パネルは、視野ＦＯＶを見ることができるよう、２０ｃｍ以上の大きさである。

図９に示したように、本発明の１つの好適な実施形態では、ＳＩＤ距離はおよそ１５００ｍｍ、ＳＡＤ距離はおよそ１０００ｍｍで、パネルの長さは４０ｃｍである。この実施形態では、拡大率ＭＲはしたがって１．５で、観察することができる最大視野ＦＯＶは２６．６７ｃｍである。

好ましくは、Ｘ線ビーム野が検出パネル４の表面と一致するように、検出パネル４は幾つかの動作位置の間で可動であり、Ｘ線生成機器は次いで、検出パネル４の動作位置に基づいて調整可能なコリメータ３５を備える。したがって、検出パネル４が第１の動作位置にあるときに、ＸＲ画像撮影デバイスによって得られた第１の画像を、検出パネル４が第２の動作位置にあるときに、ＸＲ画像撮影デバイスによって得られた第２の画像を統合することによって、視野ＦＯＶを拡大することが可能である。

Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４がそれぞれ展開位置にあるとき、回転ガントリが患者の周りを回転している間に一連の画像を取得することによって、コーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＢＣＴ）法を実行することが可能である。次にコンピュータデバイスによってこれらの画像を処理し、患者体内の３次元画像を再構築することが可能になる。

説明されているＸＲ画像撮影デバイスはまた、蛍光透視画像撮影法においても使用されうる。

図４ａは、照射ユニット１が、治療ビーム１７の通過用の第１の開口部８；Ｘ線生成機器３がその上に取り付けられる第１のアーム５の通過用の第２の開口部９；及びＸ線受信機器４がその上に取り付けられる第２のアーム６の通過用の第３の開口部１０、を備えるカバー７によって覆われていることを示す。カバー７は特に、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器用の駆動手段の機械部品を外の環境から隠し、保護することを可能にする。

好ましくは、開口部８、９、１０を有するカバー７は、Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４をカバー７の内部に完全に或いは実質的に完全に、格納することができるような大きさとなっている（図５ａ及び５ｂを参照）。

従来技術のデバイスと比較して、画像撮影デバイスは、カバー７の内部に格納された位置にあっても、カバー７の外部の展開位置にあっても、ハドロン治療装置の治療領域内に占める空間は少ない。画像撮影デバイスを展開位置へ配置することで、さらに患者へのアクセスを容易に保つことができる。

Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４の配置は、照射ユニット１との衝突或いはＣＢＣＴ画像撮影セッションでの画像取得中に他の画像撮影デバイスとの衝突を回避する利点を有する。

１つの好適な実施形態では、ハドロン治療装置は、照射ユニットによって駆動されうる可動フロア、例えば、本願と同日に出願されたＷＯ２０１００７６２７０号或いはベルギー又は米国の特許出願に記載されているような可動フロアを備え、いずれも参照により本願に組み込まれている。このような装置では、照射ユニット１は有利には、可動フロアの牽引手段によって囲まれている。

好ましくは、可動フロアの牽引手段は、照射ユニット１を取り囲み、少なくとも２つの可溶性ピストンによって、照射ユニットに結合されるフレームを備える。フレームはまた、Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４を駆動するための手段を取り囲んでいる。より好ましくは、可動フロアの牽引デバイスは、照射ユニット１を覆うカバー７によって取り囲まれている。カバー７はさらに、可動フロアと牽引手段との間の結合を可能にする開口部を備える。

上述のハドロン治療装置を用いるコーンビームコンピュータ断層画像撮影法は、以下のステップ：
ｉ）ハドロン治療装置の治療領域で患者を位置決めすること；
ｉｉ）Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４を格納位置から、Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４が患者の標的体積１５の両側に配置される展開位置へ展開すること；
ｉｉｉ）照射ユニット１が標的体積１５の周りに回転している間に、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を用いて一連の画像を取得すること；
ｉｖ）患者の体内の３次元再構築を得るため、得られた画像をコンピュータ処理すること
を含む。

上述の方法の１つの好適な実施形態によれば、画像撮影される領域の視野ＦＯＶが最初に画定され、線源検出器間距離ＳＩＤ及び線源治療ビーム軸間距離ＳＡＤに基づいて、ＸＲコーンビームの検出に欠かせない表面積に加えて、ＸＲビームのコーン角が計算される。画像撮影される視野ＦＯＶの大きさに基づいて、次の２つの場合：
１）図９に示すように、視野ＦＯＶが検出パネルの長さと拡大率との比率Ｌ／ＭＲ以下の場合；又は
２）図１０ａ及び１０ｂに示すように、視野ＦＯＶが検出パネルの長さと拡大率との比率Ｌ／ＭＲを超える場合；
が起こる。

第１の場合、前述のステップｉ）に従って患者の位置決めを行った後、検出パネルの中心をアイソセンター２１及びＸ線源３７に揃え、検出パネル４の表面を覆うＸ線ビームコーンを投影するように、Ｘ線生成機器３のコリメータ３５を位置決めすることによって、前述のステップｉｉ）が実行される。次いで、前述のステップｉｉｉ）及びｉｖ）が実行される。

第２の場合、図１１ａに示した実施例に関しては、前述のステップｉ）に従って患者の位置決めを行った後、Ｘ線ビームのコーンの第１の部分をピックアップするように検出パネルを位置決めすること、及び検出パネル４の表面のみを覆うようにコリメータ３５を位置決めすることによって、前述のステップｉｉ）が実行される。次いで、前述のステップｉｉｉ）が実行される。前述のステップｉｉ）は次いで、図１１ｂの実施例に示すように、第１の部分とのわずかな重なりを有するＸ線ビームのコーンの第２の部分をピックアップするように検出パネル４を再位置決めすること、及び検出パネル４の表面のみを覆うようにコリメータ３５を位置決めすることによって、再度実行される。次いで、前述のステップｉｉｉ）及びｉｖ）が実行される。

ハドロン治療装置の照射ユニット１に組み込まれるＸ線生成機器及びＸ線受信機器を用いる蛍光透視画像撮影法は、上述のように以下のステップ：
ａ）ハドロン治療装置内の治療領域で前記患者を位置決めすること；
ｂ）Ｘ線生成機器３及びＸ線受信機器４を第１の格納位置から第２の展開位置へ展開すること；及び
ｃ）照射ユニット１の回転が固定された状態で、Ｘ線生成機器及びＸ線受信機器を用いて患者の臓器の動きを見ること
を含む。

１ 照射ユニット
２ １の出射口ノズル
３ Ｘ線生成機器
４ Ｘ線受信機器
５ 第１のアーム
６ 第２のアーム
７ カバー７
８ 治療ビーム１７の通過用の第１開口部
９ 第１アーム５の通過用の第２開口部
１０ 第２アーム６の通過用の第３開口部
１１、１１´ ラック
１２、１２´ 小歯車
１３ ガイドウェイ
１４ スライド
１５ 標的体積
１６ 発生装置
１７ ハドロンビーム
１７´ 治療ビーム
１８ アイソセントリック回転ガントリ
１９ 磁気双極子
２０ 集束手段
２１ アイソセンター
２２ 回転軸
２３ スキャニングマグネット
２４ ビーム輸送ラインの直線ガイド部分１３の入射口
２６ 湾曲したガイド部分１３
２７ 関節
３０、３０´ ガイドレール
３１、３１´ 架台
３２ 円筒形関節
３３、３３´ 空気圧制動器
３４、３４´ モーター
３７ Ｘ線源
１００ ハドロン治療装置
１０２ ハドロン治療装置
１０４ 旋回アーム

Claims (12)

1. ―回転軸（２２）の周りに回転することができる支持構造体、
   ―前記回転軸（２２）の中心に位置する標的体積（１５）の周りに回転して、前記標的体積（１５）上の異なる角度から治療ビーム（１７）を提供することができるように、前記支持構造体によって支持される照射ユニット（１）；
   ―格納位置と展開位置との間で移動可能な画像撮影デバイス（３、４）；
   を備えるハドロン治療装置（１００）であって、
   前記画像撮影デバイス（３、４）は、前記画像撮影デバイス（３、４）の第１の機器（３）のための第１の駆動手段を備え、前記第１の駆動手段は：
   ―前記第１の機器（３）を支持する第１のアーム（５）；
   ―関節（３２）によって架台（３１）に結合される前記第１のアーム（５）を支持する前記架台（３１）；及び
   ―前記架台（３１）を前記照射ユニット（１）に沿って、前記治療ビーム（１７）の方向に対して原則的に平行な方向に並進するようにガイドして、前記第１の機器（３）を、前記照射ユニットの側方に配置される前記格納位置から、前記標的体積（１５）の側方に配置される前記展開位置まで動かすことができるように、前記照射ユニット（１）に沿って配置され、前記照射ユニット（１）と共に回転して移動可能なガイドデバイス（３０）；及び
   ―前記第１の画像撮影機器（３）が前記展開位置に向かって進むとき、前記第１の機器（３）を前記標的体積（１５）から側方に離れるように移動させることができるように、前記関節（３２）の周りに前記第１のアーム（５）を旋回させる旋回デバイス
   を備えることを特徴とする、ハドロン治療装置（１００）。
2. 前記画像撮影デバイスは：
   ―Ｘ線生成機器（３）；及び
   ―Ｘ線受信機器（４）；
   を備え、これらは前記画像撮影デバイス（１）の前記展開位置で、前記標的体積（１５）の両側に配置され、前記Ｘ線生成機器（３）は好ましくは前記第１の機器（３）を形成する、請求項１に記載の装置。
3. 前記画像撮影デバイス（３、４）はさらに、第２の機器（４）のための第２の駆動手段を備え：
   ―前記画像撮影機器（３、４）の前記第２の機器（４）を担持する第２のアーム（６）；
   ―前記第２のアーム（６）を支持する第２の架台（３１´）；及び
   ―前記第２の架台（３１´）を前記照射ユニット（１）に沿ってガイドして、前記第２のアーム（６）によって支持される前記第２の機器（４）を前記格納位置から前記展開位置まで動かすことができるように、前記照射ユニット（１）に沿って配置され、前記照射ユニット（１）と共に回転して移動可能な第２のガイドデバイス（３０´）；
   を備え、
   前記第１のアーム（５）及び前記第２のアーム（６）は、回転軸（２２）及び治療ビーム（１７´）の軸を含む平面の両側に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記駆動手段はさらに：
   ―前記架台（３１、３１´）によって支持され、モーター（３６、３６´）によって回転される小歯車（１２）；
   ―前記小歯車（１２）がラック（１２）に噛み合って、前記ガイドデバイス（３０）内で前記照射ユニット（１）に沿って前記架台（３１）を動かすように配置される前記ラック（１１、１１´）
   を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第１のアーム（５）の前記旋回デバイスは：
   ―前記照射ユニットに対して動かないガイドウェイ（１３）、及び
   ―前記第１のアーム（５）によって支持され、前記ガイドウェイ（１３）に摺動可能に配置されるスライド（１４）、
   を備えることを特徴とし、
   前記ガイドウェイ（１３）は：
   ―格納位置から始まる前記第１のアーム（５）に並進運動を与える、第１の直線ガイド部分（２５）；及び
   ―前記第１の機器（３）がその展開位置に向かって進むとき、前記第１の画像撮影機器（３）を前記標的体積（１５）から側方に離れるように移動させることができるように、前記関節（３２）の周りの旋回運動であって、前記並進運動に重ねられる旋回運動を前記第１のアーム（５）に与える第２の湾曲したガイド部分（２６）
   を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記照射ユニット（１）は、前記照射ユニット（１）の外装ケースを形成するカバー（７）を備え；前記カバー（７）は前記標的体積（１５）に面する側面に：
   ―前記治療ビーム（１７´）の通過用の第１の開口部（８）；
   ―前記第１のアーム（５）の通過用の第２の開口部（９）；及び
   ―前記画像撮影デバイス（３、４）の第２の機器（４）を支持する第２のアーム（６）の通過用の第３の開口部（１０）
   を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記第１の機器（３）及び／又は前記第２の機器（４）は格納位置にあり、完全に或いは実質的に完全に前記カバー（７）の内側に受け入れられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記Ｘ線生成機器（３）はＸ線源（３７）、及び前記Ｘ線源（３７）と前記Ｘ線受信機器（４）との間に配置されるコリメータ（３５）を備え；且つ
   前記Ｘ線受信機器（４）はＸ線検出パネルを備える
   ことを特徴とする、請求項２、或いは請求項２に直接的に又は間接的に従属する請求項３から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 以下のステップ：
   前記格納位置から前記展開位置まで前記画像撮影デバイスを展開すること；及び
   前記標的体積（１５）の周囲での前記照射ユニット（１）の旋回中に画像を取得すること
   を特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のハドロン治療装置における画像撮影方法。
10. 前記画像撮影デバイスは：
    ―Ｘ線生成機器（３）；及び
    ―Ｘ線受信機器（４）；
    を備え、これらは前記画像撮影デバイス（１）の前記展開位置で、前記標的体積（１５）の両側に配置され、
    治療される患者のゾーン内でコーンビームコンピュータ断層撮影が行われ、以下のステップ：
    ｉ）前記ハドロン治療装置内の治療領域で前記患者を位置決めすること；
    ｉｉ）患者の前記標的体積（１５）のそれぞれの側に配置される前記Ｘ線生成機器（３）及び前記Ｘ線受信機器（４）を、前記格納位置から前記展開位置に向けて展開すること；
    ｉｉｉ）前記標的体積（１５）の周りに前記照射ユニット（１）を旋回する間にＸ線画像を取得すること
    を含む、請求項９に記載の画像撮影方法。
11. ａ）画像撮影されるゾーンの視野が最初に画定されること；
    ｂ）線源検出器間距離（ＳＩＤ）及び線源治療ビーム軸間距離（ＳＡＤ）に基づいて、ＸＲビームのコーン角並びにＸＲビームコーンの検出に欠かせない表面積が計算されること；
    ｃ）画像撮影される視野（ＦＯＶ）の大きさが、検出パネルの長さと拡大率との比率（Ｌ／ＭＲ）と比較されること；及び
    ｄ）視野（ＦＯＶ）が検出パネルの長さと拡大率との比率（Ｌ／ＭＲ）以下のとき：
    ―ステップｉ）からステップｉｉｉ）が実行され；且つ
    ―患者の体内の３次元再構築を得るため、得られた画像をコンピュータ処理するための第４のステップが実行されること；及び
    ｅ）視野（ＦＯＶ）が検出パネルの長さと拡大率との比率（Ｌ／ＭＲ）より大きいとき：
    ―ステップｉ）により前記患者が位置決めされ；
    ―Ｘ線ビームコーンの第１の部分を捕捉するように前記検出パネルを位置決めすることによって、及び前記検出パネル（４）の表面のみを覆うように前記コリメータ（３５）を位置決めすることによって、ステップｉｉ）が実行され；
    ―ステップｉｉｉ）が実行され；
    ―次で、前記第１の部分と重なるＸ線ビームコーンの第２の部分をピックアップするように前記検出パネル（４）を再位置決めすることによって、及び前記検出パネルの表面のみを覆うように前記コリメータ（３５）を位置決めすることによって、ステップｉｉ）が再度実行され；
    ―次いでステップｉｉｉ）が再度実行され；
    ―患者の体内の３次元再構築を得るため、得られた画像をコンピュータ処理するための第４のステップが実行されること
    を特徴とする、請求項１３に記載の方法。
12. 前記画像撮影デバイスは：
    ―Ｘ線生成機器（３）；及び
    ―Ｘ線受信機器（４）；
    を備え、これらは前記画像撮影デバイス（１）の前記展開位置で、前記標的体積（１５）の両側に配置され、
    治療される患者の領域内で蛍光透視法が行われ、以下のステップ：
    ａ）前記ハドロン治療装置内の治療領域で前記患者を位置決めすること；
    ｂ）前記Ｘ線生成機器及び前記Ｘ線受信機器を、前記格納位置から前記展開位置に向けて展開すること；
    ｃ）前記照射ユニット（１）の回転が固定された状態で、Ｘ線生成機器（３）及びＸ線受信機器（４）を用いて患者の臓器の動きを見ること
    を含む、請求項１２に記載の画像撮影方法。

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