JP2013090923A - 治療の精度を確保するシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】患者2、ストラップ固定機構、または担持装置3に取り付けられ、患者固定座標系を規定する1つまたは複数のターゲット群11と、1つまたは複数のターゲット群11と撮像システムの局所参照マーカーとを観測して患者固定座標系と撮像システムの座標系との関係を決定することにより、患者2内部の治療すべき位置1を患者固定座標系において計算できるようにする第1の電気光学測定システムと、1つまたは複数のターゲット群11と治療システム8の局所参照マーカー9とを観測することにより、患者2内部の治療すべき位置1を治療システム8の座標系9aにおいて計算できるようにする第2の電気光学測定システムとを備える構成とする。
【選択図】図5
Description
現代の医療技術の進歩によって、従来可能であった水準よりも高い幾何学的精度と局所的な効果の可能性を有し、周囲の臓器や組織の損傷を回避する、新しい治療が可能になる。
例えば腫瘍のような、治療を要する領域の大きさと位置を決定するために、さまざまな撮像技術が用いられる。そうした技術としては、X線、磁気共鳴撮像(MRI)、またはコンピュータ断層撮影(CT)走査などがある。これらのシステムは、治療を要する領域の大きさ、形状、および位置についての情報を、局所的な撮像システム固有の座標系を基準として提供する。
本発明は、撮像システムと治療システムとの間において重要な幾何学的情報を最小限の誤差の蓄積で取得し転送する新しい手法に関係するものである。本発明は、施設全体にわたる共通マスター座標系の必要を完全になくし、施設の大きさや、さまざまな撮像システムおよび治療システムの個々の配置とは無関係に精度を提供し、しかも安定な施設構造に頼ることがない。本発明は、現在の方式におけるほとんどの誤差の寄与分の影響をなくし、据え付け時にシステムを共通マスター座標系に対して位置合わせする必要をなくし、またいくつかのシステム要素の特性のマッピングと較正の必要もなくす。
1−共通マスター座標系の確立と維持に関する費用と労力の解消
2−全システムの各部を較正する必要の著しい低減
3−ネットワークの不正確さ、システム取り付け位置不良、および時間経過や外部からの影響によるネットワークの不安定さに関する、すべての誤差原因の解消
4−患者内部の治療すべき位置についての幾何情報を撮像システムから治療システムへ転送する際の、高められた精度
5−例えば担持装置の較正精度とは無関係に、治療システムに対して患者を誘導するための閉ループフィードバックを提供する能力
撮像システムは、患者内部の治療すべき領域の空間的位置を決定するのに役立つデータを提供できる、あらゆる種類の診断システムであってよい。典型的な例としては、X線、MRI、およびCTの走査システムなどがある。
図4の局所参照マーカー5および図5の局所参照マーカー9は、撮像システムおよび治療システムの製造業者から提供されない場合がある。
1 腫瘍
2 患者
2a 患者固定座標系
3 担持装置
4 撮像システム
5 局所参照マーカー
5a 撮像システムの局所座標系
6 参照マーカー
6a 共通マスター座標系
8 治療システム
9 局所参照マーカー
9a 治療システムの局所座標系
10 センサ
11、11a、11b、11c ターゲット群
12 ロボット機構
13 ビーム
14 放射線センサ
15 物質
Claims (15)
- 特に陽子線によるがん性腫瘍の治療のための、患者の治療の精度を確保するシステムであって、
前記患者(2)のための担持装置(3)と、
撮像および治療の際に前記担持装置(3)における前記患者(2)の安定を確保するストラップ固定機構と、
前記患者(2)内部の治療すべき位置(1)を決定する撮像システム(4)であって、前記撮像システム(4)の座標系(5a)に関して既知の位置に局所参照マーカー(5)を備える撮像システム(4)と、
治療システム(8)であって、前記治療システム(8)の座標系(9a)に関して既知の位置に同じく局所参照マーカー(9)を備える治療システム(8)と
を備え、
前記患者(2)、前記ストラップ固定機構、または前記担持装置(3)に取り付けられ、患者固定座標系(2a)を規定する1つまたは複数のターゲット群(11)と、
前記1つまたは複数のターゲット群(11)と前記撮像システム(4)の前記局所参照マーカー(5)とを観測して前記患者固定座標系(2a)と前記撮像システム(4)の前記座標系(5a)との関係を決定することにより、前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を前記患者固定座標系(2a)において計算できるようにする第1の電気光学測定システムと、
前記1つまたは複数のターゲット群(11)と前記治療システム(8)の前記局所参照マーカー(9)とを観測することにより、前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を前記治療システム(8)の前記座標系(9a)において計算できるようにする第2の電気光学測定システムと
を特徴とするシステム。 - 特に陽子線によるがん性腫瘍の治療のための、患者の治療の精度を確保するシステムであって、
前記患者(2)のための担持装置(3)と、
撮像および治療の際に前記担持装置(3)における前記患者(2)の安定を確保するストラップ固定機構と、
前記患者(2)内部の治療すべき位置(1)を決定する撮像システム(4)と、
治療システム(8)と
を備え、
前記患者(2)、前記ストラップ固定機構、または前記担持装置(3)に取り付けられ、患者固定座標系(2a)を規定する1つまたは複数のターゲット群(11)と、
第1の電気光学測定システムであって、前記1つまたは複数のターゲット群(11)を観測し、前記撮像システム(4)の座標系(5a)と前記第1の電気光学測定システムの位置および向きとの関係を確立して前記患者固定座標系(2a)と前記撮像システム(4)の前記座標系(5a)との関係を決定することにより、前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を前記患者固定座標系(2a)において計算できるようにする第1の電気光学測定システムと、
第2の電気光学測定システムであって、前記1つまたは複数のターゲット群(11)を観測し、前記治療システム(8)の座標系(9a)と前記第2の電気光学測定システムの位置および向きとの関係を確立することにより、前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を前記治療システム(8)の前記座標系(9a)において計算できるようにする第2の電気光学測定システムと
を特徴とするシステム。 - 前記第1および第2の電気光学測定システムが単一の携帯型システムである請求項1または2に記載のシステム。
- 前記電気光学システムが3種類のモジュール、すなわち1つ以上の光学センサ(10)と、前記患者(2)、前記ストラップ固定機構、または前記担持装置(3)に取り付けられた前記1つまたは複数のターゲット群(11)と、ソフトウェアを備えたコンピュータと、を備え、
前記ソフトウェアは、
前記患者固定座標系(2a)と前記撮像システム(4)の前記座標系(5a)との関係を決定することにより、前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を前記患者固定座標系(2a)において計算できるようにし、
計算された前記患者固定座標系(2a)における前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を用いて、前記治療システム(8)の前記座標系(9a)における前記患者(2)内部の前記治療すべき位置(1)を計算する
請求項1ないし3のうちの1項に記載のシステム。 - 前記1つまたは複数のターゲット群(11)が、精度をあまり失わずに取り外しおよび再取り付けされ得るように、高精度の取り付け機構で前記患者(2)、前記ストラップ固定機構、または前記担持装置(3)に取り付けられる請求項1ないし4のうちの1項に記載のシステム。
- 前記撮像システムおよび前記治療システムの種類ごとに異なる種類または形状のターゲット群を使用でき、それにより前記異なる種類または形状のターゲット群が前記高精度の取り付け機構に対して同じ座標系を表すようになっている請求項5に記載のシステム。
- 前記ターゲット(11)および前記局所参照マーカー(5、9)がそれぞれ、受動的、能動的、または機械的なターゲットおよび局所参照マーカー(5、9)である請求項1ないし6のうちの1項に記載のシステム。
- 前記光学センサが
2D撮像センサ、
2D撮像センサの向きを正確に決定するためにエンコーダを組み合わせた2D撮像センサ、
既知の空間的関係にある1組の1D(アレイ)撮像センサ、
レーザー距離計および2D撮像センサ、
レーザー距離計および既知の空間的関係にある1組の1D(アレイ)撮像センサ、及び
1つまたは複数のターゲット群を組み合わせたレーザー距離計であって、前記群の向きを決定するために方位センサも含むレーザー距離計
のうちのいずれかを備える請求項3ないし7のうちの1項に記載のシステム。 - 前記撮像システム(4)の前記局所参照マーカー(5)が、前記撮像システム(4)によって撮像でき前記第1の電気光学測定システムによって測定することもできる撮像システム(4)の動作範囲の内側に置かれる請求項1または請求項3ないし8のうちの1項に記載のシステム。
- 互いに対して既知の位置に置かれた、前記撮像システムに好適なマーカーと前記電気光学測定システムに好適なマーカーとを組み合わせたさらに複合したマーカーを備える請求項1または請求項3ないし8のうちの1項に記載のシステム。
- 複数の位置に移動できる単一のマーカーを備える請求項9または10に記載のシステム。
- 前記治療システム(8)の少なくとも部分が可動であり、1つまたは複数のターゲット群(11c)が前記治療システム(8)の前記可動部分に対して既知の位置に置かれて、前記治療システムの前記可動部分に対して既知の位置に置かれた前記1つまたは複数の群(11c)の位置を、前記患者(2)、前記ストラップ固定機構、または前記担持装置(3)に取り付けられた前記1つまたは複数の群(11、11a、11b)の位置に対して決定するようになっている請求項3ないし11のうちの1項に記載のシステム。
- 前記電気光学測定システムが重力と前記担持装置(3)とのなす角度を決定するのに好適であり、それにより荷重、荷重配分、および角度に応じた担持装置(3)の曲げが、経験データから得られる計算表に基づいて推定されるようになっている請求項1ないし12のうちの1項に記載のシステム。
- 前記電気光学測定システムを用いて曲げの量を直接決定するために前記担持装置(3)に沿って置かれた1つまたは複数のターゲット群(11、11a、11b)を備える請求項1ないし12のうちの1項に記載のシステム。
- 前記撮像システム(4)が、X線撮像システム、磁気共鳴撮像システム、またはコンピュータ断層撮影走査システムを含む請求項1ないし14のうちの1項に記載のシステム。
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