JP5099461B2

JP5099461B2 - Focal tissue real-time position identification apparatus and X-ray therapy apparatus using the same

Info

Publication number: JP5099461B2
Application number: JP2010109491A
Authority: JP
Inventors: 英二田辺
Original assignee: 株式会社エーイーティー
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: JP2011234932A

Description

本発明は、Ｘ線治療において病巣組織または病巣組織の近傍に埋め込まれたマーカの位置を同定する位置同定装置とこれを用いたＸ線治療装置に関する。さらに詳しく言えば、病巣組織の位置同定または特殊なマーカを使用してマーカの位置同定をリアルタイムに行うことができる位置同定装置と、この位置同定装置の位置同定結果に基づいてＸ線治療を行うＸ線治療装置に関する。 The present invention relates to a position identification device for identifying a position of a marker tissue or a marker embedded in the vicinity of the lesion tissue in X-ray therapy, and an X-ray therapy device using the position identification device. More specifically, a position identification apparatus capable of performing real-time position identification of a lesion tissue or using a special marker to perform marker position identification, and X-ray therapy is performed based on the position identification result of the position identification apparatus. The present invention relates to an X-ray therapy apparatus .

Ｘ線治療において、治療用Ｘ線の照射が病巣組織に集中し、健全な組織に照射されることを避けるためには、治療対象の病巣組織またはその近傍に埋め込まれたマーカの位置を正確に同定する必要がある。しかし、治療対象の病巣組織は、患者の呼吸等により移動するため、その位置同定には動体追跡手段を必要とする。この動体追跡手段に関連して種々の提案が行われている。 In X-ray treatment, in order to avoid the irradiation of therapeutic X-rays to focus tissue and to irradiate healthy tissue, the position of the marker embedded in or near the lesion tissue to be treated is accurately determined. Need to be identified. However, since the lesion tissue to be treated moves due to the patient's breathing or the like, the moving body tracking means is required for the position identification. Various proposals have been made in relation to this moving body tracking means.

特許文献１記載の動体追跡照射装置は、腫瘍近傍に埋め込まれたＡｕなどの球形腫瘍マーカを第１の方向から撮像する第１のＸ線透視装置と、腫瘍マーカを第２の方向から第１のＸ線透視装置と同時に撮像する第２のＸ線透視装置を備え、これらのＸ線透視装置によって取得した画像データをコンピュータによって画像データ処理と演算処理を行い、腫瘍マーカの３次元座標データを作成する。この動体追跡照射装置において、Ｘ線透視装置のＸ線管は治療室床下に設置され、画像センサ部のイメージインテンシファイアは治療室の天井に設置される。得られた腫瘍マーカの３次元座標が予め与えられた範囲内にある時のみ治療用Ｘ線が照射される。特許文献１記載の発明によれば、同定された腫瘍マーカの３次元座標が許容範囲内にあるときのみ治療用Ｘ線を照射するので、総合的な治療時間の短縮には限界がある。さらに、装置が大形であり、多くの医療施設に普及させるためには障害となる。また、腫瘍マーカの径は、１ｍｍ乃至２ｍｍあり、これを腫瘍近傍に埋め込むためには切開手術が必要であり、患者への負担が大きい。 The moving body pursuit irradiating device described in Patent Document 1 includes a first X-ray fluoroscopic device that images a spherical tumor marker such as Au embedded in the vicinity of a tumor from a first direction, and a tumor marker that is first from a second direction. A second X-ray fluoroscopic apparatus that simultaneously images the X-ray fluoroscopic apparatus, and image data processing and arithmetic processing are performed on the image data acquired by these X-ray fluoroscopic apparatuses by a computer, and three-dimensional coordinate data of the tumor marker is obtained. create. In this moving body pursuit irradiating apparatus, the X-ray tube of the X-ray fluoroscopic apparatus is installed below the treatment room floor, and the image intensifier of the image sensor unit is installed on the ceiling of the treatment room. Treatment X-rays are irradiated only when the three-dimensional coordinates of the obtained tumor marker are within a predetermined range. According to the invention described in Patent Document 1, since X-rays for treatment are irradiated only when the identified three-dimensional coordinates of the tumor marker are within an allowable range, there is a limit to shortening the total treatment time. Furthermore, since the apparatus is large, it becomes an obstacle to spread it in many medical facilities. Moreover, the diameter of the tumor marker is 1 mm to 2 mm, and in order to embed it in the vicinity of the tumor, an incision operation is necessary, and the burden on the patient is great.

特許文献２記載のＸ線ＣＴ装置は、ガントリーの回転機構を取り去り、被検体の周りに多数の小形Ｘ線管と、被検体を透過したＸ線を検出する多数のＸ線センサを備える。この発明によれば、被検体の周りの小形Ｘ線管とＸ線センサを同時的に動作させて、瞬時に画像データを獲得することができる。このため、臓器の動きよりも高速に撮像するため、心臓の動きなど臓器の連続撮影が可能である。特許文献２記載の発明によれば、多数のＸ線管による照射とそれに対応したＸ線センサによる検出を同時的に行うため、Ｘ線管に対応するＸ線センサを必要とし、さらに取得した画像データの量が多いため処理に時間を要する。したがって、臓器の画像の再構成のほか、その３次元位置を同定するまで時間がかかるので、Ｘ線治療装置の位置同定装置として使用しても、リアルタイムにＸ線治療を実施することは難しい。さらに、装置も大形となる。 The X-ray CT apparatus described in Patent Document 2 is provided with a large number of small X-ray tubes and a large number of X-ray sensors that detect X-rays transmitted through the subject by removing the rotating mechanism of the gantry. According to the present invention, it is possible to acquire image data instantaneously by simultaneously operating a small X-ray tube and an X-ray sensor around a subject. For this reason, since imaging is performed at a higher speed than the movement of the organ, continuous imaging of the organ such as the movement of the heart is possible. According to the invention described in Patent Document 2, an X-ray sensor corresponding to an X-ray tube is required to perform irradiation by a large number of X-ray tubes and detection by an X-ray sensor corresponding to the irradiation simultaneously, and an acquired image Processing takes time due to the large amount of data. Therefore, since it takes time to identify the three-dimensional position in addition to the reconstruction of the organ image, it is difficult to perform X-ray therapy in real time even if it is used as a position identification device of the X-ray therapy device. Furthermore, the apparatus becomes large.

図９に、従来のＸ線ＣＴ装置の構成図を示す。特許文献３記載の回転機構のない連続処理型Ｘ線ＣＴ装置は、図９に示すように、多数の高速スイッチング型微小Ｘ線源１０１と、半導体Ｘ線検出器アレイ１０４との組み合わせにより、回転機構をなくし、Ｘ線ＣＴ装置の小形化が可能となる。また、Ｘ線の発生順が任意に設定できるので、特定部位や特定角度において細かく撮像し、他の部位や角度においては粗くスキャンすることにより高速化を図ることもできる。特許文献３記載の発明によれば、複数のＸ線源は、選択的に順次照射するが、各々に対応したＸ線検出器アレイを必要とする。さらに、Ｘ線源とＸ線検出器アレイは、患者を囲むように環状に配置されるため、構造が大形になる。 FIG. 9 shows a configuration diagram of a conventional X-ray CT apparatus. As shown in FIG. 9, the continuous processing X-ray CT apparatus without a rotation mechanism described in Patent Document 3 is rotated by a combination of a large number of high-speed switching micro X-ray sources 101 and a semiconductor X-ray detector array 104. The mechanism can be eliminated and the X-ray CT apparatus can be miniaturized. Further, since the generation order of X-rays can be set arbitrarily, it is possible to increase the speed by finely imaging at a specific part or a specific angle and scanning coarsely at other parts or angles. According to the invention described in Patent Document 3, a plurality of X-ray sources are selectively irradiated sequentially, but an X-ray detector array corresponding to each of them is required. Furthermore, since the X-ray source and the X-ray detector array are annularly arranged so as to surround the patient, the structure becomes large.

特許文献４記載の患者モニタは、立体視カメラでカウチに仰臥する患者を撮影し、そのビデオ画像をコンピュータで画像処理して、患者の動きと呼吸のモデルを生成する。その後、治療中の患者の動きおよび呼吸がモニタリングされ、先に生成されたモデルと比較され、異常な動きおよび呼吸を検出したら、治療装置に対して中断するなどの処置がされる。特許文献４記載の発明によれば、患者の動きや異常な呼吸の検出は、体表面上の観測データによって行われるが、実際の病巣組織の動きを表すものではない。 The patient monitor described in Patent Document 4 captures a patient lying on a couch with a stereoscopic camera, and processes the video image with a computer to generate a model of patient movement and respiration. Thereafter, the motion and respiration of the patient being treated is monitored and compared to the previously generated model, and if abnormal motion and respiration are detected, treatment is performed such as interrupting the therapeutic device. According to the invention described in Patent Document 4, detection of patient movement and abnormal breathing is performed by observation data on the body surface, but does not represent actual movement of the lesion tissue.

特許第３０５３３８９号公報Japanese Patent No. 3053389 特許第４００２９８４号公報Japanese Patent No. 4002984 特開２００７−２６７９８０号公報JP 2007-267980 A 特表２０１０−５０２２４４号公報Special table 2010-502244 gazette

正確なＸ線治療を実施するためには、事前に策定された治療計画データに沿って、治療用Ｘ線が病巣組織のみに照射されるように病巣組織の形状、位置を正確に把握する必要がある。しかし、病巣組織は、患者の呼吸などにより絶えず移動しているため、動体追跡を行い、適当なタイミングを狙ってＸ線を照射するか、または病巣組織の動きにリアルタイムに追従できるような高速の位置同定とＸ線照射を実施する必要がある。病巣組織の位置同定装置として、特許文献１乃至特許文献４に開示されている従来技術は、装置自体が大形であって、多くの医療施設に普及させるためには、装置の小形化と低コスト化が必要である。また、特許文献４に開示されている発明のように、患者の動きや呼吸動作を体表面についてモニタリングしても、実際に治療する病巣組織の動きとの間には誤差が発生する。そこで、病巣組織の近傍に埋め込まれたマーカや病巣組織の位置を直接、高速に同定する必要がある。さらに、マーカや病巣組織の正確な形状と位置の同定には、画像分解能を向上させる必要がある。さらにまた、特許文献１に開示されているように、従来のマーカは直径が１〜２ｍｍの球形マーカであって、これを病巣組織近傍へ埋め込むためには、切開手術などの処置が必要で、患者への負担が大きい。マーカを埋め込む場合でも、患者に対して侵襲性の低い方法が望まれる。そこで、低侵襲性のマーカを使用するか、またはマーカを使用せずに病巣組織の位置を直接検出してその動きを追跡でき、しかも従来のＣＴ装置のような大形装置を使用せずに、リアルタイムに病巣組織の位置同定ができる小形の装置が望まれる。 In order to carry out accurate X-ray treatment, it is necessary to accurately grasp the shape and position of the lesion tissue so that the treatment X-ray is irradiated only to the lesion tissue in accordance with the treatment plan data prepared in advance. There is. However, because the lesion tissue is constantly moving due to the patient's breathing, etc., the moving body is tracked and X-rays are irradiated at an appropriate timing, or the movement of the lesion tissue can be followed in real time. It is necessary to perform position identification and X-ray irradiation. The conventional techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 as lesion tissue position identification devices are large in size, and in order to be widely used in many medical facilities, the size and size of the device can be reduced. Costing is necessary. In addition, as in the invention disclosed in Patent Document 4, even if the patient's movement or breathing motion is monitored on the body surface, an error occurs with the movement of the lesion tissue that is actually treated. Therefore, it is necessary to directly and quickly identify the marker embedded in the vicinity of the lesion tissue and the position of the lesion tissue. Furthermore, it is necessary to improve the image resolution in order to identify the accurate shape and position of the marker or lesion tissue. Furthermore, as disclosed in Patent Document 1, the conventional marker is a spherical marker having a diameter of 1 to 2 mm, and in order to embed it in the vicinity of a lesion tissue, a procedure such as an open surgery is necessary. The burden on the patient is large. Even when a marker is implanted, a method that is less invasive to the patient is desired. Therefore, a minimally invasive marker can be used, or the position of a lesion tissue can be directly detected and tracked without using a marker, and without using a large device such as a conventional CT device. Therefore, a small device capable of identifying the position of a lesion tissue in real time is desired.

本発明の目的は、Ｘ線治療において、病巣組織の位置同定をリアルタイムにしかも高精度に行うことができる小形の病巣組織位置同定装置を提供することであり、他の目的は、前記位置同定に基づいて、高速で、正確なＸ線治療を行うＸ線治療装置を提供することである。さらに具体的な目的は、前記病巣組織位置同定装置において患者の負担を軽減することができる低侵襲性のマーカを提供することである。 An object of the present invention is to provide a small lesion tissue position identification apparatus capable of performing lesion tissue position identification in real time and with high accuracy in X-ray therapy. Another object of the present invention is to provide the position identification. Based on this, an X-ray therapy apparatus that performs high-speed and accurate X-ray therapy is provided. A more specific object is to provide a minimally invasive marker capable of reducing the burden on the patient in the lesion tissue position identification device.

前記目的を達成するために、本発明による請求項１記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置は、Ｘ線源と前記Ｘ線源に対向して配置されたＸ線センサを備え、カウチに仰臥する患者の病巣組織近傍に埋め込まれたマーカまたは病巣組織に向けて前記Ｘ線源よりＸ線を照射し、照射されたＸ線を前記Ｘ線センサによって検出してマーカまたは病巣組織の位置を同定する装置において、２以上のＸ線源が円弧状曲面に配置されたＸ線源群と、前記Ｘ線源群を支持して患部に向けるロボットアームと、前記Ｘ線源群に対向して１または２以上で構成された平面または円弧状曲面形状のＸ線センサが配置され、患者の病巣組織近傍に埋め込まれるマーカと、前記Ｘ線源群の照射タイミングを制御するＸ線源制御装置と、前記Ｘ線センサの位置、角度等を制御するＸ線センサ制御装置と、前記Ｘ線センサの出力データを画像処理して再構成画像を作成する画像処理装置と、前記Ｘ線源制御装置、前記Ｘ線センサ制御装置および前記画像処理装置を制御する中央処理装置と、前記マーカまたは病巣組織の撮像画像を表示する画像表示装置とを備え、前記Ｘ線源群および前記Ｘ線センサは、前記カウチに取り付けられ、前記Ｘ線源制御装置および前記Ｘ線センサ制御装置からの信号によって、各々その位置および姿勢を制御することができ、前記マーカは、形状記憶合金製または超弾性合金製であって、前記病巣組織近傍に埋め込まれることによってコイル状または有刺形状に変形することができ、前記Ｘ線源群のＸ線源は、前記Ｘ線源制御装置の信号に従って逐次１台ずつ照射し、前記Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、患部の輪郭，形状が治療計画データと比較照合してその整合性を判定する上で支障のないレベルまで分解能を下げるため、スキャン画素を間引くことが可能で、前記Ｘ線源より照射されたＸ線を逐次検出して、リアルタイムに前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置である。 In order to achieve the object, a lesion tissue real-time position identification device according to claim 1 according to the present invention is provided with an X-ray source and an X-ray sensor arranged opposite to the X-ray source and supine on a couch. For irradiating X-rays from the X-ray source toward a marker or lesion tissue embedded in the vicinity of the lesion tissue and identifying the position of the marker or lesion tissue by detecting the irradiated X-ray with the X-ray sensor , An X-ray source group in which two or more X-ray sources are arranged on an arcuate curved surface , a robot arm that supports the X-ray source group and faces the affected area, and 1 or 2 facing the X-ray source group The X-ray sensor having a flat or arcuate curved shape configured as described above is arranged, a marker embedded near the lesion tissue of a patient, an X-ray source control device for controlling the irradiation timing of the X-ray source group, and the X Line sensor position and angle An X-ray sensor control device for controlling the image, an image processing device for image processing the output data of the X-ray sensor to create a reconstructed image, the X-ray source control device, the X-ray sensor control device, and the image A central processing unit that controls a processing unit; and an image display unit that displays a captured image of the marker or lesion tissue, wherein the X-ray source group and the X-ray sensor are attached to the couch, and the X-ray source The position and posture can be controlled by signals from the control device and the X-ray sensor control device, respectively, and the marker is made of a shape memory alloy or a superelastic alloy and is embedded in the vicinity of the lesion tissue. Therefore, the X-ray sources of the X-ray source group sequentially irradiate one by one according to the signal of the X-ray source control device, and the X-ray source can be deformed. The image processing apparatus and the image processing apparatus reduce the resolution to a level at which there is no problem in determining the consistency of the contour and shape of the affected area by comparing and comparing with the treatment plan data. A lesion tissue real-time position identification apparatus characterized by sequentially detecting X-rays emitted from an X-ray source and identifying a three-dimensional position of the marker or lesion tissue in real time.

本発明による請求項２記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置は、請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源群は、２以上の未封入のＸ線源が円弧状曲面に配置され、全ての前記Ｘ線源が１の真空容器内に封入されたことを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置である。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 2 according to the present invention is the lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source group includes two or more unencapsulated X-ray sources having an arcuate curved surface. The lesion tissue real-time position identification apparatus is characterized in that all the X-ray sources are enclosed in a single vacuum vessel.

本発明による請求項３記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置は、請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源は、Ｘ線ビームの焦点スポット径が１００μｍ以下のマイクロフォーカスＸ線源であることを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置である。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 3 according to the present invention is the lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source is a microfocus X having an X-ray beam focal spot diameter of 100 μm or less. A lesion tissue real-time position identification device characterized by being a radiation source.

本発明による請求項４記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置は、請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を５ｍｓ以下で同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置である。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 4 according to the present invention is the lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, in which the X-ray sensor and the image processing device are three-dimensional of the marker or the lesion tissue. A lesion tissue real-time position identification apparatus characterized by identifying a position in 5 ms or less.

本発明による請求項５記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置は、請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源は少なくとも２種類の出力エネルギーを選択的に切り替えて、交互に照射することができることを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置である。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 5 according to the present invention is the lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source selectively switches at least two kinds of output energy, and alternately A lesion tissue real-time position identification device characterized by being capable of being irradiated.

本発明による請求項６記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置を用いたＸ線治療装置は、Ｘ線治療に先立って設定された治療計画に基づいて、治療用Ｘ線源で病巣組織に照射して行うＸ線治療において、２以上のＸ線源が円弧状曲面に配置された位置検出用Ｘ線源群と、前記位置検出用Ｘ線源群を支持して患部に向けるロボットアームと、前記位置検出用Ｘ線源群に対向して１または２以上で構成された平面または円弧状曲面形状の位置検出用Ｘ線センサが配置され、患者の病巣組織近傍に埋め込まれるマーカと、前記位置検出用Ｘ線源群の照射タイミングを制御するＸ線源制御装置と、前記位置検出用Ｘ線センサの位置、角度等を制御するＸ線センサ制御装置と、前記位置検出用Ｘ線センサの出力データを画像処理して再構成画像を作成する画像処理装置と、前記Ｘ線源制御装置、前記Ｘ線センサ制御装置および前記画像処理装置を制御する中央処理装置と、前記マーカまたは病巣組織の撮像画像を表示する画像表示装置とを備え、前記マーカは、形状記憶合金製または超弾性合金製であって、前記病巣組織近傍に埋め込まれることによってコイル状または有刺形状に変形することができ、前記位置検出用Ｘ線源群のＸ線源は、前記Ｘ線源制御装置の信号に従って逐次１台ずつ照射し、前記位置検出用Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、前記位置検出用Ｘ線源群より照射されたＸ線を逐次検出して、リアルタイムに前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置の位置検出用Ｘ線源で治療対象ターゲットまたはマーカに向けてＸ線を照射し、該Ｘ線の照射が終了した後、治療対象ターゲットまたはマーカの位置を検出し、このデータと治療計画データの位置情報および画像データを比較照合して治療対象ターゲットまたはマーカを同定し、前記位置検出用Ｘ線源によって検出されたデータと前記治療計画データ間に差異がある場合は、前記治療計画データに一致するように治療用Ｘ線源の照射条件を補正し、病巣組織に向けて治療用Ｘ線源のＸ線を照射し、照射された治療用Ｘ線源のＸ線を治療用Ｘ線検出センサによって検出し、検出されたデータと前記治療計画データ間に差異がある場合は、前記治療用Ｘ線源の照射条件を前記治療計画データに一致するように補正しながら前記治療用Ｘ線源で繰り返し照射することを特徴とするＸ線治療装置である。 An X-ray treatment apparatus using the lesion tissue real-time position identification device according to claim 6 according to the present invention irradiates the lesion tissue with a therapeutic X-ray source based on a treatment plan set prior to the X-ray treatment. In the X-ray therapy to be performed, a position detection X-ray source group in which two or more X-ray sources are arranged on an arcuate curved surface , a robot arm that supports the position detection X-ray source group and faces the affected area, and the position A position detection X-ray sensor having a planar or arcuate curved surface shape composed of one or two or more facing the detection X-ray source group is disposed, and a marker embedded in the vicinity of a patient's lesion tissue, and the position detection X-ray source control device for controlling the irradiation timing of the X-ray source group, X-ray sensor control device for controlling the position, angle, etc. of the position detection X-ray sensor, and output data of the position detection X-ray sensor Create reconstructed image by image processing An image processing device, a central processing device that controls the X-ray source control device, the X-ray sensor control device, and the image processing device, and an image display device that displays a captured image of the marker or lesion tissue, The marker is made of a shape memory alloy or a superelastic alloy, and can be transformed into a coiled shape or a barbed shape by being embedded in the vicinity of the lesion tissue, and the X-ray of the position detecting X-ray source group The source sequentially radiates one by one according to the signal from the X-ray source control device, and the position detection X-ray sensor and the image processing device sequentially detect X-rays emitted from the position detection X-ray source group. to, treated target or Ma in the position detecting X-ray source of the lesion tissue real-time location identification apparatus characterized by identifying the three-dimensional position of the marker or lesion tissue in real time After irradiating X-rays toward the mosquito and ending the X-ray irradiation, the position of the treatment target or marker is detected, and the position information and image data of this treatment data and treatment plan data are compared and collated. When a target or marker is identified and there is a difference between the data detected by the position detection X-ray source and the treatment plan data, the irradiation condition of the treatment X-ray source is set so as to match the treatment plan data. The X-ray of the therapeutic X-ray source is corrected and irradiated to the lesion tissue, and the irradiated X-ray of the therapeutic X-ray source is detected by the therapeutic X-ray detection sensor, and the detected data and the treatment plan are detected. If there is a difference between data, X-rays therapy apparatus characterized by repeatedly irradiating the irradiation condition of the treatment X-ray source in the treatment X-ray source while correcting to match the treatment plan data Is

本発明による請求項７記載のＸ線治療装置は、請求項６に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置を用いたＸ線治療装置において、治療計画策定後、Ｘ線治療のためカウチ上に仰臥した患者に対して、前記病巣組織リアルタイム位置同定装置を使って前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定し、前記病巣組織リアルタイム位置同定装置の出力データと前記治療計画データとを比較照合し、前記データ間に差異がある場合は、前記カウチの位置または姿勢を補正して、前記マーカまたは病巣組織の位置および姿勢を前記治療計画データに合致させた後、Ｘ線治療を実施することを特徴とするＸ線治療装置である。 The X-ray therapy apparatus according to claim 7 according to the present invention is an X-ray therapy apparatus using the lesion tissue real-time position identification apparatus according to claim 6 and is supine on the couch for X-ray therapy after the treatment plan is formulated. A patient is identified with a three-dimensional position of the marker or lesion tissue using the lesion tissue real-time position identification device, and the output data of the lesion tissue real-time position identification device is compared with the treatment plan data. If there is a difference between the data, the position or posture of the couch is corrected, the position and posture of the marker or lesion tissue are matched with the treatment plan data, and then X-ray treatment is performed. X-ray therapy apparatus.

以上の構成の本発明によれば、Ｘ線治療において、病巣組織の位置同定をリアルタイムにしかも高精度に行うことができる小形の病巣組織位置同定装置を提供することができる。本発明による病巣組織位置同定装置をＸ線治療装置に組み込むことによって、高速、高精度でしかも小形のＸ線治療装置を構成することができ、多くの医療機関への普及が期待される。さらに、本発明による位置同定装置で用いられ病巣組織近傍に埋め込まれるマーカは、埋め込むまでは直径１０μｍ以下の線状なので、注射器のような注入器によって、患者に負担をかけることなく容易に埋め込むことができる。しかも、埋め込み後は、コイル状などの形状に変化するので組織内で移動しにくく、またＸ線撮像で明確に認識できる。さらに、本発明による病巣組織位置同定装置を使用するＸ線治療装置によれば、Ｘ線治療を開始する直前に、治療計画データの検証を行って、治療計画データ取得時からマーカや病巣組織の状態に変化がないか治療計画データの検証を行うことができるので、Ｘ線治療の精度が向上する。また、マーカや病巣組織の動きをリアルタイムに検出し、その位置を同定することができるので、Ｘ線照射のタイミングを選ぶことなく、高速にＸ線治療を行うことができる。 According to the present invention having the above-described configuration, it is possible to provide a small lesion tissue position identification apparatus capable of performing lesion tissue position identification in real time and with high accuracy in X-ray therapy. By incorporating the lesion tissue position identification apparatus according to the present invention into an X-ray therapy apparatus, a high-speed, high-accuracy and small-sized X-ray therapy apparatus can be configured, and the spread to many medical institutions is expected. Furthermore, since the marker used in the position identification device according to the present invention and embedded in the vicinity of the lesion tissue is a linear shape having a diameter of 10 μm or less until it is embedded, it can be easily embedded without burdening the patient by an injector such as a syringe. Can do. Moreover, after the implantation, the shape changes to a coil shape or the like, so that it does not easily move in the tissue and can be clearly recognized by X-ray imaging. Furthermore, according to the X-ray treatment apparatus using the lesion tissue position identification device according to the present invention, the treatment plan data is verified immediately before starting the X-ray treatment, and the marker and the lesion tissue are acquired from the time when the treatment plan data is acquired. Since it is possible to verify the treatment plan data for a change in the state, the accuracy of the X-ray treatment is improved. In addition, since the movement of the marker or lesion tissue can be detected in real time and the position thereof can be identified, X-ray therapy can be performed at high speed without selecting the timing of X-ray irradiation.

本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows embodiment of the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置のＸ線源群の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the Example of the X-ray source group of the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置のＸ線源群のその他の実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other Example of the X-ray source group of the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置で使用するマーカの説明図であり、（ａ）は形状記憶合金製のマーカ（マルテンサイト変態状態）とその注入器の概略図、（ｂ）は形状記憶合金製のマーカ（逆変態状態）の概略図、（ｃ）は超弾性合金製のマーカ（除荷状態）の概略図である。It is explanatory drawing of the marker used with the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention, (a) is the shape memory alloy marker (martensitic transformation state) and the schematic of the injector, (b) is shape memory alloy Schematic diagram of a marker (reverse transformation state) made from a metal, (c) is a schematic diagram of a marker (unloading state) made of a superelastic alloy. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を６軸または７軸ロボットに搭載した他の実施形態を示す構成図であるIt is a block diagram which shows other embodiment which mounts the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention in the 6-axis or 7-axis robot. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使用するＸ線治療方法を説明するためのＸ線治療装置の実施例の構成図である。It is a block diagram of the Example of the X-ray therapy apparatus for demonstrating the X-ray therapy method using the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使用するＸ線治療方法の工程フロー図である。FIG. 3 is a process flow diagram of an X-ray therapy method using a lesion tissue real-time position identification device according to the present invention. 本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使用するＸ線治療方法を説明するためのＸ線治療装置の位置検出用Ｘ線源と治療用Ｘ線源の照射タイミングを示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the irradiation timing of the X-ray source for position detection of a X-ray therapy apparatus and the X-ray source for therapy for demonstrating the X-ray therapy method using the lesion tissue real-time position identification apparatus by this invention. 従来のＸ線ＣＴ装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional X-ray CT apparatus.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、各図中において同等または相当の機能を示す部分については同じ符号を用いている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for portions showing equivalent or equivalent functions.

図１は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置の実施形態を示す構成図である。図２は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置のＸ線源群の実施例を示す構成図である。図３は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置のＸ線源群の他の実施例を示す構成図である。Ｘ線源群１とＸ線センサ２は、対向関係を維持して、カウチ９に取り付けられ、それぞれＸ線源制御装置５とＸ線センサ制御装置６によって、位置や姿勢を自由に制御することができる。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a real-time position identification apparatus for lesion tissue according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the X-ray source group of the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the X-ray source group of the lesion tissue real-time position identification apparatus according to the present invention. The X-ray source group 1 and the X-ray sensor 2 are attached to the couch 9 while maintaining an opposing relationship, and the position and posture can be freely controlled by the X-ray source control device 5 and the X-ray sensor control device 6, respectively. Can do.

〔位置同定用Ｘ線源〕Ｘ線源２０は、電子源２１、グリッド２２、陽極２３、電子レンズ２５およびターゲット２６で構成される。電子源２１から放射された電子ビーム２４は、グリッド２２で中心軸に集束され、陽極２３によって加速され、電子レンズ２５によって、さらに集束されて、ターゲット２６に直径１００μｍ以下の微小焦点を結ぶ。ターゲット２６に衝突した電子ビーム２４によって、Ｘ線２７が発生する。Ｘ線２７は、コリメータ２８によって照射野が絞られる。Ｘ線源２０は、Ｘ線ビームの焦点スポット径が１００μｍ以下のマイクロフォーカスＸ線源とする。マイクロフォーカスＸ線源を使用することによって、画像分解能が向上し、鮮明な透視画像を得ることができる。さらに、マイクロフォーカスＸ線源を使用することで、屈折コントラスト撮像法を適用できるので、一層鮮明な画像を得ることができる。また、Ｘ線源２０の出力エネルギーを２種類に切り替えることによって、エネルギーサブトラクション法を適用することができる。これは、同一の被写体に対して２種類のエネルギー分布を有するＸ線を照射して２枚のＸ線画像を取得し、これら２枚のＸ線画像の各ピクセルを対応させて、それぞれの画像信号間で適当な重みづけ係数を乗算した後、減算を行って特定の物質の画像を表す差信号を生成する方法である。この方法を使用することによって、マーカや病巣組織を一層鮮明に画像化することができる。２種類のエネルギー分布をもったＸ線は、Ｘ線源の陰極−陽極間の電圧を制御して発生させる。以上説明したような撮像技術を使うことによって、病巣組織自体をＸ線撮像することができる。 [Position Identification X-ray Source] The X-ray source 20 includes an electron source 21, a grid 22, an anode 23, an electron lens 25, and a target 26. The electron beam 24 radiated from the electron source 21 is focused on the central axis by the grid 22, accelerated by the anode 23, further focused by the electron lens 25, and forms a micro focus having a diameter of 100 μm or less on the target 26. X-rays 27 are generated by the electron beam 24 colliding with the target 26. The irradiation field of the X-ray 27 is narrowed by a collimator 28. The X-ray source 20 is a microfocus X-ray source having an X-ray beam focal spot diameter of 100 μm or less. By using the microfocus X-ray source, the image resolution is improved and a clear fluoroscopic image can be obtained. Furthermore, since a refraction contrast imaging method can be applied by using a microfocus X-ray source, a clearer image can be obtained. Further, the energy subtraction method can be applied by switching the output energy of the X-ray source 20 to two types. This is because two X-ray images are acquired by irradiating the same subject with X-rays having two types of energy distributions, and each pixel of these two X-ray images is associated with each other. This is a method of generating a difference signal representing an image of a specific substance by multiplying an appropriate weighting coefficient between signals and then performing subtraction. By using this method, the marker and the lesion tissue can be imaged more clearly. X-rays having two types of energy distribution are generated by controlling the voltage between the cathode and anode of the X-ray source. By using the imaging technique as described above, the lesion tissue itself can be X-ray imaged.

図２（ａ）は、スチール、セラミックまたはガラス製の真空容器２９に封入されたＸ線源２０を平面状に並べて配置した実施例であり、図２（ｂ）は、真空容器２９に封入されたＸ線源２０を円弧状に並べて配置した実施例である。図２に示すＸ線源２０は、単体で真空容器２９に封入されている。
一方、図３（ａ）および（ｂ）に示すＸ線源群１はひとつの真空容器２９内に複数のＸ線源２０を封入したものである。複数のＸ線源２０は、スチール、セラミックまたはガラス製の真空容器２９内に位置決め固定される。
図２に示すＸ線源群１は、Ｘ線源２０が単体で真空容器に封入されているので、Ｘ線源２０の台数の変更、取り換えなど取扱いが容易である。その反面、図３に示す実施例に比べて大形になり、しかも重量も重くなる。一方、図３に示すＸ線源群１は、図２に示すＸ線源群１に比べて、小形、軽量に構成することができる。その反面、Ｘ線源２０の台数変更や取り換えは容易ではないので、用途に応じたＸ線源群１を準備する必要がある。 FIG. 2A shows an embodiment in which X-ray sources 20 sealed in a vacuum vessel 29 made of steel, ceramic, or glass are arranged side by side in a plane, and FIG. In this embodiment, the X-ray sources 20 are arranged in an arc. The X-ray source 20 shown in FIG. 2 is sealed in a vacuum container 29 as a single unit.
On the other hand, the X-ray source group 1 shown in FIGS. 3A and 3B has a plurality of X-ray sources 20 sealed in one vacuum vessel 29. The plurality of X-ray sources 20 are positioned and fixed in a vacuum vessel 29 made of steel, ceramic or glass.
The X-ray source group 1 shown in FIG. 2 is easy to handle such as changing or replacing the number of X-ray sources 20 because the X-ray source 20 is sealed in a vacuum vessel. On the other hand, it becomes larger and heavier than the embodiment shown in FIG. On the other hand, the X-ray source group 1 shown in FIG. 3 can be made smaller and lighter than the X-ray source group 1 shown in FIG. On the other hand, since it is not easy to change or replace the number of X-ray sources 20, it is necessary to prepare the X-ray source group 1 according to the application.

〔位置同定用Ｘ線センサ〕図１において、Ｘ線センサ２は、フラットパネルセンサが好適に利用できる。フラットパネルセンサは、高速動作、高分解能な製品で市販され、普及している。また、フォトンセンサを使用すれば、さらに高速、高精度を実現することができる。本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置の目的は、病巣組織またはマーカの位置を同定することなので、フラットパネルセンサの全画素をスキャンする必要はなく、スキャン画素を間引くことによって、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置が必要とするフレームレートを確保することは可能である。Ｘ線センサ２は、単体でも２台以上配置してもよい。Ｘ線センサ２で検出されたマーカまたは病巣組織の２方向以上からの投影データは、画像処理装置７へ送出される。画像処理装置７は、ＤＬＴ（Direct Linear Transformation）法などを用いて、マーカまたは病巣組織の２次元座標から３次元座標を求める。さらに、投影データを再構成して、３次元画像に変換する。施術者は、マーカまたは病巣組織の３次元画像を画像表示装置８によって確認しながらＸ線治療を行うことができる。 [X-ray sensor for position identification] In FIG. 1, a flat panel sensor can be suitably used as the X-ray sensor 2. Flat panel sensors are commercially available and popular because of high-speed operation and high-resolution products. If a photon sensor is used, higher speed and higher accuracy can be realized. Since the objective of the real-time position identification device for lesion tissue according to the present invention is to identify the position of the lesion tissue or marker, it is not necessary to scan all the pixels of the flat panel sensor. It is possible to secure the frame rate required by the real-time position identification device. Two or more X-ray sensors 2 may be arranged. Projection data from two or more directions of the marker or lesion tissue detected by the X-ray sensor 2 is sent to the image processing device 7. The image processing device 7 obtains three-dimensional coordinates from the two-dimensional coordinates of the marker or the lesion tissue using a DLT (Direct Linear Transformation) method or the like. Further, the projection data is reconstructed and converted into a three-dimensional image. The practitioner can perform X-ray treatment while confirming a three-dimensional image of the marker or lesion tissue with the image display device 8.

〔中央処理装置等〕中央処理装置４、Ｘ線源制御装置５、Ｘ線センサ制御装置６および画像処理装置７は、カウチ９を支える台座に収めることが好ましい。これによって、病巣組織リアルタイム位置同定装置を一層小形化することができる。 [Central processing unit and the like] The central processing unit 4, the X-ray source control unit 5, the X-ray sensor control unit 6 and the image processing unit 7 are preferably housed in a pedestal that supports the couch 9. As a result, the lesion tissue real-time position identification device can be further miniaturized.

図４は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置と共に使用し、病巣組織近傍に埋め込むマーカの外形図である。病巣組織の近傍に埋めるマーカは、従来、人体に悪影響がなく、Ｘ線を良く吸収する重金属、例えばＡｕやＰｔ製の直径１〜２ｍｍの球形あるいは直径０．３ｍｍ以上のコイル形状であった。この種のマーカは、切開手術または専用ニードルを用いて、病巣組織の近傍に埋め込むため、患者への負担が大きかった。 FIG. 4 is an outline view of a marker that is used together with the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention and is embedded in the vicinity of the lesion tissue. The marker buried in the vicinity of the lesion tissue has hitherto been a heavy metal that does not adversely affect the human body and absorbs X-rays well, for example, a sphere having a diameter of 1 to 2 mm or a coil having a diameter of 0.3 mm or more made of Au or Pt. Since this type of marker is embedded in the vicinity of the lesion tissue using an open operation or a dedicated needle, the burden on the patient is great.

本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置に使用するマーカは、Ｐｄ、Ａｕ、ＰｔおよびＴｉなど人体に無害な金属によって組成される形状記憶合金製または超弾性合金製であって、体内に埋め込む前は、図４（ａ）に示すように直径数μｍの線材３１である。これは、コイル状形状に記憶処理されたマーカをマルテンサイト変態温度以下で引き伸ばし線状化したものである。この線状化したマーカが体内に埋め込まれると、体温によってマルテンサイト変態温度以上に上昇し、コイル状形状に逆変態し、図４（ｂ）に示すように、直径１０μｍ〜１００μｍ、長さ０．１ｍｍ〜１ｍｍのコイル状に変化する。本発明による装置で使用するマーカは、図４（ａ）に示すような注入器３２によって病巣組織近傍に埋め込まれる。注入器３２の先端部は、細い注射針と同様なので、患者への負担を大幅に軽減することができる。また、マーカを超弾性合金によって製造することで、体内に埋め込まれた後は、図４（ｃ）に示すように、有刺形状３４に広がり、病巣組織近傍に確実に留置される。 The marker used in the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention is made of a shape memory alloy or a superelastic alloy composed of a metal harmless to the human body such as Pd, Au, Pt, and Ti. FIG. 4A shows a wire 31 having a diameter of several μm. This is a marker linearly stretched below the martensite transformation temperature below the memory-treated marker. When this linearized marker is embedded in the body, it rises above the martensitic transformation temperature due to body temperature, reversely transforms into a coiled shape, and has a diameter of 10 μm to 100 μm and a length of 0, as shown in FIG. .It changes to a coil shape of 1 mm to 1 mm. The marker used in the apparatus according to the present invention is embedded in the vicinity of the lesion tissue by an injector 32 as shown in FIG. Since the tip of the injector 32 is the same as a thin injection needle, the burden on the patient can be greatly reduced. Further, by manufacturing the marker with a superelastic alloy, after being embedded in the body, as shown in FIG. 4C, the marker spreads into the barbed shape 34 and is reliably placed in the vicinity of the lesion tissue.

図５は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を６軸または７軸ロボットに搭載した他の実施形態を示す構成図である。病巣組織リアルタイム位置同定装置を６軸または７軸ロボット３０に搭載することによって、同装置をカウチに取り付けた場合に比べて、多様な照射姿勢をとることができるので、マーカまたは病巣組織のより正確な位置情報および再構成画像を取得することができる。さらに、治療用Ｘ線源を搭載したロボットと一体化することで、Ｘ線治療装置を一層小形化することができる。 FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment in which a lesion tissue real-time position identification device according to the present invention is mounted on a 6-axis or 7-axis robot. By mounting the lesion tissue real-time position identification device on the 6-axis or 7-axis robot 30, it is possible to take various irradiation postures compared to the case where the device is attached to the couch, so that the marker or lesion tissue can be more accurately detected. Position information and reconstructed images can be acquired. Further, by integrating with a robot equipped with a therapeutic X-ray source, the X-ray therapy apparatus can be further miniaturized.

〔Ｘ線治療方法〕図６は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使ったＸ線治療方法を説明するためのＸ線治療装置の実施例の構成図を示す。図１の本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置の実施形態を示す構成図に、治療用Ｘ線源１０および治療用Ｘ線検出センサ１１が付加されている。図７は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使ったＸ線治療方法の工程を示すフローチャートである。図８は、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を含むＸ線治療装置における位置検出用Ｘ線源と治療用Ｘ線源の照射タイミングを示すタイミング図である。図６乃至図８を使って、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使用するＸ線治療方法について説明する。 [X-ray Treatment Method] FIG. 6 shows a block diagram of an embodiment of an X-ray treatment apparatus for explaining an X-ray treatment method using a lesion tissue real-time position identification apparatus according to the present invention. The therapeutic X-ray source 10 and the therapeutic X-ray detection sensor 11 are added to the block diagram showing the embodiment of the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention in FIG. FIG. 7 is a flowchart showing the steps of an X-ray treatment method using the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention. FIG. 8 is a timing chart showing the irradiation timing of the position detection X-ray source and the therapeutic X-ray source in the X-ray therapy apparatus including the lesion tissue real-time position identification apparatus according to the present invention. An X-ray treatment method using the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

Ｘ線治療に先立って、ＣＴ、ＭＲＩなどの装置を使って、治療対象部位すなわち標的体積の決定を行い、Ｘ線治療のための照射方法、照射野、Ｘ線ビームの線質、線量分割法などを含めた適切な治療計画が策定される（ステップ４０）。一般的なＸ線治療の手順では、治療計画策定後、具体的なＸ線治療のステップへ移るが、本発明によるＸ線治療方法においては、大きく３つのステップに分かれる。図７において、第１のステップは、Ｘ線治療の直前に、本発明による病巣組織リアルタイム位置同定装置を使って、治療計画データの検証を行うステップである（ステップ５０）。この検証は、治療対象病巣組織（以下、治療対象ターゲットという）またはその近傍に埋め込まれたマーカ３の状態が治療計画策定後変化していないか確認することを目的とする。位置検出用Ｘ線源から低エネルギーのＸ線を治療対象ターゲット又はマーカに照射して（ステップ５１）、Ｘ線治療開始直前の治療対象ターゲット又はマーカの位置情報や形状情報を取得し、治療計画データと比較照合する（ステップ５２）。この検証の結果、治療計画データとＸ線治療開始直前のデータ間に差異がある場合は、治療計画データに合致するように、カウチ９の位置や姿勢を補正し、必要に応じて、治療用Ｘ線源１０の設定条件の補正を行う（ステップ５４）。 Prior to the X-ray treatment, the treatment site, that is, the target volume, is determined by using an apparatus such as CT or MRI, and an irradiation method, an irradiation field, an X-ray beam quality, and a dose division method for the X-ray treatment. An appropriate treatment plan including the above is formulated (step 40). In a general X-ray treatment procedure, after a treatment plan is established, the process proceeds to a specific X-ray treatment step. However, the X-ray treatment method according to the present invention is roughly divided into three steps. In FIG. 7, the first step is a step of verifying treatment plan data using the lesion tissue real-time position identification device according to the present invention immediately before the X-ray treatment (step 50). The purpose of this verification is to confirm whether the condition of the target lesion tissue (hereinafter referred to as the treatment target) or the marker 3 embedded in the vicinity thereof has not changed after the treatment plan is formulated. A treatment target or marker is irradiated with low-energy X-rays from the position detection X-ray source (step 51), and the position information and shape information of the treatment target or marker immediately before the start of the X-ray treatment are acquired, and the treatment plan is obtained. The data is compared and collated (step 52). As a result of this verification, if there is a difference between the treatment plan data and the data immediately before the start of X-ray treatment, the position and posture of the couch 9 are corrected so as to match the treatment plan data, and if necessary, treatment The setting conditions of the X-ray source 10 are corrected (step 54).

治療計画データの検証が完了した後、第２のステップ（ステップ６０）および第３のステップ（ステップ７０）から構成される具体的なＸ線治療のステップに移る。ステップ６２からステップ７６までの一連のステップは、病巣組織の治療に必要な線量を確保するため、２００ｐｐｓ以上（５ｍｓ以下）の繰返し周期で実行される。これは、治療用Ｘ線源１０の照射時間が、Ｘ線源を構成するマイクロ波源の制約から約４μｓに制限を受けるためである。治療計画装置を構成する各機器は、まず最初に初期値に設定される（ステップ６１）。この時、前記治療計画データの検証結果は初期値に反映されている。ステップ６０は、Ｘ線治療中移動する治療対象ターゲット又はマーカの動きをリアルタイムに追跡し、その位置を同定するステップである。まず、位置検出用Ｘ線源群１が治療対象ターゲット又はマーカに向けてＸ線を照射する（ステップ６２）。位置検出用Ｘ線は、低エネルギーのため、位置検出用Ｘ線センサ２が十分に認識するまで時間を要し、例えば、３ｍｓ必要となる。位置検出用Ｘ線の照射が終了した後、図８に示す治療対象ターゲット又はマーカの位置同定時間（Ｔ_SHX ）内に治療対象ターゲット又はマーカの位置を検出し（ステップ６３）、そのデータと治療計画データの位置情報および画像データが比較照合されて、治療対象ターゲット又はマーカが同定される（ステップ６４）。この位置同定時間（Ｔ_SHX ）は、２ｍｓ以下に設定される。このように、治療対象ターゲット又はマーカの位置同定を５ｍｓ以下で実行することができる。
もし、治療計画データと位置検出用Ｘ線源によって検出されたデータ間に差異がある場合は、治療用Ｘ線源１０の照射条件を補正する（ステップ６６）。 After the verification of the treatment plan data is completed, the procedure proceeds to a specific X-ray treatment step composed of the second step (step 60) and the third step (step 70). A series of steps from step 62 to step 76 is executed at a repetition period of 200 pps or more (5 ms or less) in order to secure a dose necessary for treatment of the lesion tissue. This is because the irradiation time of the therapeutic X-ray source 10 is limited to about 4 μs due to the restriction of the microwave source constituting the X-ray source. First, each device constituting the treatment planning apparatus is set to an initial value (step 61). At this time, the verification result of the treatment plan data is reflected in the initial value. Step 60 is a step of tracking the movement of the treatment target or marker moving during the X-ray treatment in real time and identifying the position thereof. First, the position detection X-ray source group 1 emits X-rays toward the treatment target or marker (step 62). Since the position detection X-ray has low energy, it takes time until the position detection X-ray sensor 2 fully recognizes, for example, 3 ms. After the position detection X-ray irradiation is completed, the position of the treatment target or marker is detected within the position identification time (T _SHX ) of the treatment target or marker shown in FIG. 8 (step 63), and the data and treatment The position information of the plan data and the image data are compared and collated to identify the treatment target or marker (step 64). This position identification time (T _SHX ) is set to 2 ms or less. Thus, the position identification of the treatment target or marker can be executed in 5 ms or less.
If there is a difference between the treatment plan data and the data detected by the position detection X-ray source, the irradiation condition of the treatment X-ray source 10 is corrected (step 66).

次に、ステップ７０の具体的なＸ線治療ステップに移る。治療用Ｘ線源１０から高エネルギーの治療用Ｘ線が治療対象ターゲットに向けて照射される（ステップ７１）。この照射のタイミングは、図８に示すように、治療対象ターゲット又はマーカの位置同定時間（Ｔ_SHX ）後に照射される。治療用Ｘ線の照射時間（Ｔ_WHX ）は、位置検出用Ｘ線源の照射時間（Ｔ_WLX ）に比べると十分に短く設定され、４μｓ程度である。照射された治療用Ｘ線は、治療対象ターゲットを透過して治療用Ｘ線検出センサ１１で検出される（ステップ７２）。この検出されたデータは、治療計画データと比較照合されて、治療計画データ通りに照射が行われたか検証される（ステップ７３）。検証の結果、差異がある場合は、治療用Ｘ線源の照射条件が補正されて（ステップ７５）、次の照射に反映される。以上説明したステップ６２からステップ７６までの一連のＸ線治療ステップは、治療計画データに基づいてＸ線治療終了まで繰り返し実行される。 Next, the process proceeds to a specific X-ray treatment step of Step 70. High-energy therapeutic X-rays are irradiated from the therapeutic X-ray source 10 toward the target to be treated (step 71). As shown in FIG. 8, the irradiation timing is irradiated after the position identification time (T _SHX ) of the treatment target or marker. The treatment X-ray irradiation time (T _WHX ) is set sufficiently shorter than the position detection X-ray source irradiation time (T _WLX ) and is about 4 _μs . The irradiated therapeutic X-ray passes through the treatment target and is detected by the therapeutic X-ray detection sensor 11 (step 72). This detected data is compared with the treatment plan data, and it is verified whether or not irradiation has been performed according to the treatment plan data (step 73). If there is a difference as a result of the verification, the irradiation condition of the therapeutic X-ray source is corrected (step 75) and reflected in the next irradiation. The series of X-ray treatment steps from Step 62 to Step 76 described above are repeatedly executed until the end of the X-ray treatment based on the treatment plan data.

以上、詳しく説明した実施例について、本発明の範囲内で種々の変形を施すことができる。位置検出用Ｘ線源２０の任意の配置や個数の組み合わせにより、多種な患部に適した多様な位置同定用Ｘ線源の準備が可能である。 As described above, various modifications can be made to the embodiment described in detail within the scope of the present invention. A variety of position identification X-ray sources suitable for various affected areas can be prepared by combining any arrangement and number of the position detection X-ray sources 20.

１Ｘ線源群
２Ｘ線センサ
３マーカ又は病巣組織
４中央処理装置
５Ｘ線源制御装置
６Ｘ線センサ制御装置
７画像処理装置
８画像表示装置
９カウチ
１０治療用Ｘ線源
１１治療用Ｘ線検出センサ
２０Ｘ線源
２１電子源
２２グリッド
２３陽極
２４電子ビーム
２５電子レンズ
２６ターゲット
２７Ｘ線
２８コリメータ
２９真空容器
３０６軸又は７軸ロボット
３１マルテンサイト変態状態の形状記憶合金製マーカ
３２マーカ注入器
３３逆変態状態の形状記憶合金製マーカ
３４除荷状態の超弾性合金製マーカ
４０治療計画策定ステップ
５０治療計画データ検証ステップ
６０マーカ又は病巣組織位置同定ステップ
７０Ｘ線治療ステップ
１００撮像リング
１０１Ｘ線源
１０２Ｘ線
１０３被写体
１０４Ｘ線検出器アレイ
１０５制御回路
１０６信号処理回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source group 2 X-ray sensor 3 Marker or lesion tissue 4 Central processing unit 5 X-ray source control unit 6 X-ray sensor control unit 7 Image processing unit 8 Image display unit 9 Couch 10 Therapeutic X-ray source 11 Therapeutic X Line detection sensor 20 X-ray source 21 Electron source 22 Grid 23 Anode 24 Electron beam 25 Electron lens 26 Target 27 X-ray 28 Collimator 29 Vacuum container 30 6-axis or 7-axis robot 31 Shape memory alloy marker in martensitic transformation state 32 Marker Injector 33 Reverse-transformed shape memory alloy marker 34 Unloaded superelastic alloy marker 40 Treatment plan formulation step 50 Treatment plan data verification step 60 Marker or lesion tissue position identification step 70 X-ray treatment step 100 Imaging ring 101 X-ray source 102 X-ray 103 Subject 104 X-ray detector Lee 105 control circuit 106 a signal processing circuit

Claims

Ｘ線源と前記Ｘ線源に対向して配置されたＸ線センサを備え、カウチに仰臥する患者の病巣組織近傍に埋め込まれたマーカまたは病巣組織に向けて前記Ｘ線源よりＸ線を照射し、照射されたＸ線を前記Ｘ線センサによって検出してマーカまたは病巣組織の位置を同定する装置において、
２以上のＸ線源が円弧状曲面に配置されたＸ線源群と、
前記Ｘ線源群を支持して患部に向けるロボットアームと、
前記Ｘ線源群に対向して１または２以上で構成された平面または円弧状曲面形状のＸ線センサが配置され、
患者の病巣組織近傍に埋め込まれるマーカと、
前記Ｘ線源群の照射タイミングを制御するＸ線源制御装置と、
前記Ｘ線センサの位置、角度等を制御するＸ線センサ制御装置と、
前記Ｘ線センサの出力データを画像処理して再構成画像を作成する画像処理装置と、
前記Ｘ線源制御装置、前記Ｘ線センサ制御装置および前記画像処理装置を制御する中央処理装置と、
前記マーカまたは病巣組織の撮像画像を表示する画像表示装置と、
を備え、
前記Ｘ線源群および前記Ｘ線センサは、前記カウチに取り付けられ、前記Ｘ線源制御装置および前記Ｘ線センサ制御装置からの信号によって、各々その位置および姿勢を制御することができ、
前記マーカは、形状記憶合金製または超弾性合金製であって、前記病巣組織近傍に埋め込まれることによってコイル状または有刺形状に変形することができ、
前記Ｘ線源群のＸ線源は、前記Ｘ線源制御装置の信号に従って逐次１台ずつ照射し、前記Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、患部の輪郭，形状が治療計画データと比較照合してその整合性を判定する上で支障のないレベルまで分解能を下げるため、スキャン画素を間引くことが可能で、前記Ｘ線源より照射されたＸ線を逐次検出して、リアルタイムに前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置。 An X-ray source and an X-ray sensor arranged opposite to the X-ray source are provided, and X-rays are emitted from the X-ray source toward a marker or lesion tissue embedded in the vicinity of the lesion tissue of a patient lying on the couch In the apparatus for detecting the irradiated X-ray by the X-ray sensor and identifying the position of the marker or the lesion tissue,
An X-ray source group in which two or more X-ray sources are arranged on an arcuate curved surface ;
A robot arm that supports the X-ray source group and faces the affected area;
A flat or arcuate curved X-ray sensor composed of 1 or 2 or more is arranged facing the X-ray source group,
A marker embedded in the vicinity of the patient's focal tissue;
An X-ray source control device for controlling the irradiation timing of the X-ray source group;
An X-ray sensor control device for controlling the position, angle, etc. of the X-ray sensor;
An image processing apparatus for processing the output data of the X-ray sensor to create a reconstructed image;
A central processing unit for controlling the X-ray source control device, the X-ray sensor control device and the image processing device;
An image display device for displaying a captured image of the marker or lesion tissue;
With
The X-ray source group and the X-ray sensor are attached to the couch, and their positions and postures can be controlled by signals from the X-ray source control device and the X-ray sensor control device,
The marker is made of a shape memory alloy or a superelastic alloy, and can be transformed into a coiled shape or a barbed shape by being embedded in the vicinity of the lesion tissue,
The X-ray sources of the X-ray source group sequentially irradiate one by one according to the signal of the X-ray source control device, and the X-ray sensor and the image processing device compare and verify the contour and shape of the affected area with the treatment plan data. In order to reduce the resolution to a level that does not hinder the determination of the consistency, the scan pixels can be thinned out, and the X-rays emitted from the X-ray source are sequentially detected and the marker or A lesion tissue real-time position identification device characterized by identifying a three-dimensional position of a lesion tissue.

請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源群は、２以上の未封入のＸ線源が円弧状曲面に配置され、全ての前記Ｘ線源が１の真空容器内に封入されたことを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置。 2. The lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source group includes two or more unencapsulated X-ray sources arranged in an arcuate curved surface , and all the X-ray sources are in a vacuum container of 1. A lesion tissue real-time position identification device characterized by being enclosed in a tube.

請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源は、Ｘ線ビームの焦点スポット径が１００μｍ以下のマイクロフォーカスＸ線源であることを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source is a microfocus X-ray source having an X-ray beam focal spot diameter of 100 µm or less.

請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を５ｍｓ以下で同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray sensor and the image processing device identify a three-dimensional position of the marker or the lesion tissue in 5 ms or less. Identification device.

請求項１に記載の病巣組織リアルタイム位置同定装置において、前記Ｘ線源は少なくとも２種類の出力エネルギーを選択的に切り替えて、交互に照射することができることを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置。 The lesion tissue real-time position identification device according to claim 1, wherein the X-ray source can selectively switch at least two kinds of output energy and can alternately irradiate.

Ｘ線治療に先立って設定された治療計画に基づいて、治療用Ｘ線源で病巣組織に照射して行うＸ線治療において、
２以上のＸ線源が円弧状曲面に配置された位置検出用Ｘ線源群と、
前記位置検出用Ｘ線源群を支持して患部に向けるロボットアームと、
前記位置検出用Ｘ線源群に対向して１または２以上で構成された平面または円弧状曲面形状の位置検出用Ｘ線センサが配置され、
患者の病巣組織近傍に埋め込まれるマーカと、
前記位置検出用Ｘ線源群の照射タイミングを制御するＸ線源制御装置と、
前記位置検出用Ｘ線センサの位置、角度等を制御するＸ線センサ制御装置と、
前記位置検出用Ｘ線センサの出力データを画像処理して再構成画像を作成する画像処理装置と、
前記Ｘ線源制御装置、前記Ｘ線センサ制御装置および前記画像処理装置を制御する中央処理装置と、
前記マーカまたは病巣組織の撮像画像を表示する画像表示装置と、
を備え、前記マーカは、形状記憶合金製または超弾性合金製であって、前記病巣組織近傍に埋め込まれることによってコイル状または有刺形状に変形することができ、前記位置検出用Ｘ線源群のＸ線源は、前記Ｘ線源制御装置の信号に従って逐次１台ずつ照射し、前記位置検出用Ｘ線センサおよび前記画像処理装置は、前記位置検出用Ｘ線源群より照射されたＸ線を逐次検出して、リアルタイムに前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定することを特徴とする病巣組織リアルタイム位置同定装置の位置検出用Ｘ線源で治療対象ターゲットまたはマーカに向けてＸ線を照射し、該Ｘ線の照射が終了した後、治療対象ターゲットまたはマーカの位置を検出し、このデータと治療計画データの位置情報および画像データを比較照合して治療対象ターゲットまたはマーカを同定し、前記位置検出用Ｘ線源によって検出されたデータと前記治療計画データ間に差異がある場合は、前記治療計画データに一致するように治療用Ｘ線源の照射条件を補正し、病巣組織に向けて治療用Ｘ線源のＸ線を照射し、照射された治療用Ｘ線源のＸ線を治療用Ｘ線検出センサによって検出し、検出されたデータと前記治療計画データ間に差異がある場合は、前記治療用Ｘ線源の照射条件を前記治療計画データに一致するように補正しながら前記治療用Ｘ線源で繰り返し照射することを特徴とするＸ線治療装置。 In an X-ray treatment performed by irradiating a lesion tissue with a therapeutic X-ray source based on a treatment plan set prior to the X-ray treatment,
A group of X-ray sources for position detection in which two or more X-ray sources are arranged on an arcuate curved surface ;
A robot arm that supports the position detection X-ray source group and directs it toward the affected area;
A position detection X-ray sensor having a flat or arcuate curved surface shape constituted by one or two or more is arranged opposite to the position detection X-ray source group,
A marker embedded in the vicinity of the patient's focal tissue;
An X-ray source control device for controlling the irradiation timing of the position detection X-ray source group;
An X-ray sensor control device for controlling the position, angle, etc. of the position detection X-ray sensor;
An image processing device for processing the output data of the position detection X-ray sensor to create a reconstructed image;
A central processing unit for controlling the X-ray source control device, the X-ray sensor control device and the image processing device;
An image display device for displaying a captured image of the marker or lesion tissue;
The marker is made of a shape memory alloy or a superelastic alloy, and can be transformed into a coiled shape or a barbed shape by being embedded in the vicinity of the lesion tissue, and the position detecting X-ray source group The X-ray source sequentially irradiates one by one according to the signal from the X-ray source control device, and the position detection X-ray sensor and the image processing device emit X-rays irradiated from the position detection X-ray source group. Are detected sequentially, and the three-dimensional position of the marker or the lesion tissue is identified in real time . The X-ray source for position detection of the lesion tissue real-time position identification apparatus is directed toward the treatment target or marker. After the X-ray irradiation is completed, the position of the treatment target or marker is detected, and this data is compared with the position information and image data of the treatment plan data for treatment. Identified elephants target or marker, if there is a difference detected by said position detecting X-ray source the data between the treatment planning data, the irradiation conditions of the treatment X-ray source to match the treatment plan data The X-ray of the therapeutic X-ray source is irradiated toward the lesion tissue, the X-ray of the irradiated therapeutic X-ray source is detected by the therapeutic X-ray detection sensor, and the detected data and the treatment When there is a difference between plan data, X-ray therapy is characterized in that irradiation is repeatedly performed by the therapeutic X-ray source while correcting the irradiation conditions of the therapeutic X-ray source so as to match the treatment plan data. apparatus.

請求項６に記載のＸ線治療装置において、治療計画策定後、Ｘ線治療のためカウチ上に仰臥した患者に対して、前記病巣組織リアルタイム位置同定装置を使って前記マーカまたは病巣組織の３次元の位置を同定し、前記病巣組織リアルタイム位置同定装置の出力データと前記治療計画データとを比較照合し、前記データ間に差異がある場合は、前記カウチの位置または姿勢を補正して、前記マーカまたは病巣組織の位置および姿勢を前記治療計画データに合致させた後、Ｘ線治療を実施することを特徴とするＸ線治療装置。 7. The X-ray therapy apparatus according to claim 6, wherein a three-dimensional marker or lesion tissue is used for a patient who is supine on a couch for X-ray therapy after a treatment plan is formulated, using the lesion tissue real-time position identification device. The position data of the lesion tissue is compared with the treatment plan data, and if there is a difference between the data, the position or posture of the couch is corrected, and the marker Alternatively, an X-ray therapy apparatus that performs X-ray therapy after matching the position and posture of a lesion tissue with the treatment plan data.