特開 2022-189968 中性子捕捉療法システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189968

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】中性子捕捉療法システム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20221215BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

A61N5/10 H

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022174833

(22)【出願日】2022-10-31

(62)【分割の表示】P 2018180610の分割

【原出願日】2018-09-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】武川 哲也

(57)【要約】

【課題】中性子線照射部に対する患者の位置精度を向上できる中性子捕捉療法システムを提供する。
【解決手段】位置検出システム１２０は、電磁波を用いて位置検出を行うため、上述の様な装置間の干渉を回避した状態で、第１のマーカー部１２４の位置を定量的に取得することができる。従って、位置検出システム１２０は、第１のマーカー部１２４の位置に基づいて、三次元座標における患者Ｓの位置を定量的に取得することができる。これにより、位置検出システム１２０は、患者Ｓが中性子線照射部２０に対してずれているかどうかを三次元的に定量的に判定することができ、ずれている場合は、ずれの方向及びずれ量を定量的に取得することができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムであって、
前記患者が載置される載置台と、
前記載置台に載置された前記患者へ前記中性子線を照射する中性子線照射部と、
前記患者の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記位置検出部は、
前記載置台へ向けて第１の電磁波を放出する放出部と、
前記載置台に載置された前記患者に取り付けられ、前記放出部からの前記第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第２の電磁波を放出する第１のマーカー部と、
前記第１のマーカー部からの反射波、または前記第２の電磁波を取得し、三次元座標における前記第１のマーカー部の位置を演算する演算部と、を備える、中性子捕捉療法システム。

【請求項2】

前記位置検出部は、前記中性子線照射部及び載置台の少なくとも一方に取り付けられ、前記放出部からの前記第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第３の電磁波を放出する第２のマーカー部を更に備え、
前記演算部は、前記第２のマーカー部からの反射波、または前記第３の電磁波を取得し、三次元座標における前記第２のマーカー部の位置を演算する、請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項3】

前記演算部は、前記第１のマーカー部の位置、及び前記第２のマーカー部の位置に基づいて、前記患者と前記中性子線照射部との相対位置関係を演算する、請求項２に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項4】

前記放出部は、前記第１の電磁波として赤外線を放射し、
前記第１のマーカー部は、前記赤外線を反射する、請求項１～３の何れか一項に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項5】

前記第２のマーカー部は、前記中性子線照射のうち、前記中性子線を通過させる照射孔、または前記照射孔が形成された壁部の表面に少なくとも２つ設けられる、請求項２または３に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項6】

中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムであって、
前記患者が載置される載置台と、
前記載置台に載置された前記患者へ前記中性子線を照射する中性子線照射部と、
前記患者の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記位置検出部は、モーションキャプチャシステムによって構成される、中性子捕捉療法システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中性子捕捉療法システムに関する。

【背景技術】

【0002】

中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この中性子捕捉療法システムは、患者が載置される載置台と、載置台に載置された患者へ中性子線を照射する中性子線照射部と、を備える。載置台に設置された患者と中性子線照射部との位置合わせは、レーザーセンサを用いて行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－２３１４９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の中性子捕捉療法システムでは、レーザーセンサを用いて患者の位置合わせを行っているため、位置精度を定量化することができない。従って、患者の位置合わせにおいて、改良の余地がある。

【0005】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、中性子線照射部に対する患者の位置精度を向上できる中性子捕捉療法システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る中性子捕捉療法システムは、中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムであって、患者が載置される載置台と、載置台に載置された患者へ中性子線を照射する中性子線照射部と、患者の位置を検出する位置検出部と、を備え、位置検出部は、載置台へ向けて第１の電磁波を放出する放出部と、載置台に載置された患者に取り付けられ、放出部からの第１の電磁波を反射、または第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第２の電磁波を放出する第１のマーカー部と、第１のマーカー部からの反射波、または第２の電磁波を取得し、三次元座標における第１のマーカー部の位置を演算する演算部と、を備える。

【0007】

上記の中性子捕捉療法システムは、患者の位置を検出する位置検出部を備える。位置検出部は、載置台へ向けて第１の電磁波を放出する放出部と、載置台に載置された患者に取り付けられ、放出部からの第１の電磁波を反射、または第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第２の電磁波を放出する第１のマーカー部と、第１のマーカー部からの反射波、または第２の電磁波を取得し、三次元座標における第１のマーカー部の位置を演算する演算部と、を備える。例えば、載置台に載置されている患者をＣＴ装置で検出しようとする場合、ＣＴ装置と中性子線照射部とが干渉してしまうため、当該測定を行うことはできない。これに対し、位置検出部は、電磁波を用いて位置検出を行うため、上述の様な装置間の干渉を回避した状態で、第１のマーカー部の位置を定量的に取得することができる。従って、位置検出部は、第１のマーカー部の位置に基づいて、三次元座標における患者の位置を定量的に取得することができる。これにより、位置検出部は、患者が中性子線照射部に対してずれているかどうかを三次元的に定量的に判定することができ、ずれている場合は、ずれの方向及びずれ量を定量的に取得することができる。以上により、中性子線照射部に対する患者の位置精度を向上できる。

【0008】

位置検出部は、中性子線照射部及び載置台の少なくとも一方に取り付けられ、放出部からの第１の電磁波を反射、または第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第３の電磁波を放出する第２のマーカー部を更に備え、演算部は、第２のマーカー部からの反射波、または第３の電磁波を取得し、三次元座標における第２のマーカー部の位置を演算してよい。中性子捕捉療法システムの中で、中性子線照射部及び載置台は、治療中に位置が固定されるものである。従って、位置検出部は、第２のマーカー部の位置に基づいて、三次元座標における中性子線照射部の位置を定量的に取得できる。これにより、位置検出部は、中性子線照射部に対する患者のずれを判定し易くなる。

【0009】

演算部は、第１のマーカー部の位置、及び第２のマーカー部の位置に基づいて、患者と中性子線照射部との相対位置関係を演算してよい。これにより、位置検出部は、三次元座標における、患者と中性子線照射部との相対位置関係に基づいて、患者の中性子線照射部に対するずれを判定することができる。

【0010】

放出部は、第１の電磁波として赤外線を放射し、第１のマーカー部は、赤外線を反射してよい。電磁波として赤外線を用いることで、機器に影響を及ぼすこと無く、正確に第１のマーカー部の位置を取得できる。

【0011】

第２のマーカー部は、中性子線照射のうち、中性子線を通過させる照射孔、または照射孔が形成された壁部の表面に少なくとも２つ設けられてよい。この場合、演算部は、中性子線が出射される照射孔付近の少なくとも２つの第２のマーカー部に基づいて、照射孔の中心点を精度良く取得することができる。照射孔の中心点に対する患者のずれを判定することで、患者に対してより正確に中性子線を照射することができる。

【0012】

本発明の一形態に係る中性子捕捉療法システムは、中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムであって、患者が載置される載置台と、載置台に載置された患者へ中性子線を照射する中性子線照射部と、患者の位置を検出する位置検出部と、を備え、位置検出部は、モーションキャプチャシステムによって構成される。

【0013】

上記の中性子捕捉療法システムは、患者の位置を検出する位置検出部を備える。位置検出部は、モーションキャプチャシステムによって構成される。例えば、載置台に載置されている患者をＣＴ装置で検出しようとする場合、ＣＴ装置と中性子線照射部とが干渉してしまうため、当該測定を行うことはできない。これに対し、モーションキャプチャシステムは、上述の様な装置間の干渉を回避した状態で、三次元座標における患者の位置を定量的に取得することができる。これにより、位置検出部は、患者が中性子線照射部に対してずれているかどうかを三次元的に定量的に判定することができ、ずれている場合は、ずれの方向及びずれ量を定量的に取得することができる。以上により、中性子線照射部に対する患者の位置精度を向上できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、中性子線照射部に対する患者の位置精度を向上できる中性子捕捉療法システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る中性子捕捉療法システムを備えた治療システムのブロック構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る中性子捕捉療法システムの構成を示す図である。

【図3】図２の中性子捕捉療法システムにおける中性子線照射部近傍を示す図である。

【図4】中性子線照射部を照射室側から見た図である。

【図5】コリメータと患者の位置関係を示す拡大図である。

【図6】演算部での処理を示すフローチャートである。

【図7】患者の位置のずれを判定する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

図１を参照して、本実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００を備えた治療システム１５０の概略構成について説明する。図１に示すように、治療システム１５０は、治療計画装置１３０と、中性子捕捉療法システム１００と、を備える。中性子捕捉療法システム１００は、中性子線Ｎを患者Ｓに照射する中性子捕捉療法による治療を行うシステムである。

【0018】

治療計画装置１３０は、患者Ｓに対してどのように中性子線を照射するかの治療計画を予め作成する装置である。治療計画装置１３０は、ＣＴ画像などから患者Ｓの腫瘍の位置を把握し、当該腫瘍に中性子線を照射するために、患者にどのような姿勢にさせるかなども決める。治療計画装置１３０は、作成した治療計画を中性子捕捉療法装置１１０へ送信する。これにより、中性子捕捉療法装置１１０は、治療計画に基づいて中性子線を照射する。

【0019】

中性子捕捉療法システム１００は、中性子捕捉療法装置１１０と、位置検出システム１２０（位置検出部）と、を備える。中性子捕捉療法装置１１０は、治療計画装置１３０で設定された治療計画に基づいて、中性子捕捉療法による治療を行う装置である。位置検出システム１２０は、患者Ｓの位置を検出するシステムである。位置検出システム１２０は、治療中における患者Ｓと中性子捕捉療法装置１１０との相対的な位置関係を検出することができる。

【0020】

図２及び図３を参照して、中性子捕捉療法システム１００の概要を説明する。図２及び図３に示すように、ホウ素中性子捕捉療法を用いたがん治療を行う中性子捕捉療法装置は、ホウ素（^１０Ｂ）を含む薬剤が投与された患者Ｓのホウ素が集積した部位に中性子線を照射してがん治療を行うシステムである。中性子捕捉療法装置１１０による治療は、載置台３に拘束された患者Ｓに中性子線Ｎを照射する照射室２にて行われる。

【0021】

患者Ｓを載置台３に拘束する等の準備作業は、照射室２外の準備室（不図示）で実施され、患者Ｓが拘束された載置台３が準備室から照射室２に移動される。その後、載置台３は、照射室２の出射口の前の所定の位置に設置される。また、中性子捕捉療法装置１１０は、患者Ｓが載置される載置台３と、治療用の中性子線Ｎを発生させる中性子線発生部１０と、照射室２内で載置台３に載置されている患者Ｓに対して中性子線Ｎを照射する中性子線照射部２０と、を備えている。なお、照射室２は遮蔽壁Ｗに覆われているが、患者や作業者等が通過するために通路および扉４１が設けられている。

【0022】

中性子線発生部１０は、荷電粒子を加速して荷電粒子線Ｌを出射する加速器１１と、加速器１１が出射した荷電粒子線Ｌを輸送するビーム輸送路１２と、荷電粒子線Ｌを走査してターゲット８に対する荷電粒子線Ｌの照射位置の制御を行う荷電粒子線走査部１３と、荷電粒子線Ｌが照射されることで核反応を起こして中性子線Ｎを発生させるターゲット８と、荷電粒子線Ｌの電流を測定する電流モニタ１６と、を備えている。加速器１１およびビーム輸送路１２は、略長方形状を成す荷電粒子線生成室１４の室内に配置されており、この荷電粒子線生成室１４は、コンクリート製の遮蔽壁Ｗで覆われた空間である。なお、荷電粒子線生成室１４には、メンテナンスのための作業者が通過するための通路および扉４２が設けられている。なお、荷電粒子線生成室１４は略長方形状に限定されず、他の形状であってもよい。例えば、加速器からターゲットまでの経路がＬ字状の場合には、荷電粒子線生成室１４もＬ字状にしてよい。また、荷電粒子線走査部１３は例えば荷電粒子線Ｌのターゲット８に対する照射位置を制御し、電流モニタ１６はターゲット８に照射される荷電粒子線Ｌの電流を測定する。

【0023】

加速器１１は、陽子等の荷電粒子を加速して陽子線等の荷電粒子線Ｌを生成するものである。本実施形態では、加速器１１としてサイクロトロンが採用されている。なお、加速器１１として、サイクロトロンに代えて、他の円形加速器（例えば、シンクロトロン）、線形加速器、又は静電加速器等の他の加速器を用いてもよい。

【0024】

ビーム輸送路１２の一端（上流側の端部）は、加速器１１に接続されている。ビーム輸送路１２は、荷電粒子線Ｌを調整するビーム調整部１５を備えている。ビーム調整部１５は、荷電粒子線Ｌの軸を調整する水平型ステアリング電磁石および水平垂直型ステアリング電磁石と、荷電粒子線Ｌの発散を抑制する四重極電磁石と、荷電粒子線Ｌを整形する四方スリット等を有している。なお、ビーム輸送路１２は荷電粒子線Ｌを輸送する機能を有していればよく、ビーム調整部１５は無くてもよい。

【0025】

ビーム輸送路１２によって輸送された荷電粒子線Ｌは、荷電粒子線走査部１３によって照射位置を制御されてターゲット８に照射される。なお、荷電粒子線走査部１３を省略して、常にターゲット８の同じ箇所に荷電粒子線Ｌを照射するようにしてもよい。

【0026】

ターゲット８は、荷電粒子線Ｌが照射されることによって中性子線Ｎを発生させる。ターゲット８は、例えば、ベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、タンタル（Ｔａ）又はタングステン（Ｗ）で構成されており、板状を成している。ただし、ターゲットは板状に限らず、液状等であってもよい。ターゲット８が発生させた中性子線Ｎは、中性子線照射部２０によって照射室２内の患者Ｓに向かって照射される。

【0027】

中性子線照射部２０は、ターゲット８から出射された中性子線Ｎを減速させる減速材２１と、中性子線Ｎおよびガンマ線等の放射線が外部に放出されないように遮蔽する遮蔽体２２とを備えており、この減速材２１と遮蔽体２２とでモデレータが構成されている。

【0028】

減速材２１は例えば異なる複数の材料から成る積層構造とされており、減速材２１の材料は荷電粒子線Ｌのエネルギー等の諸条件によって適宜選択される。具体的には、例えば加速器１１からの出力が３０ＭｅＶの陽子線でありターゲット８としてベリリウムターゲットを用いる場合には、減速材２１の材料は鉛、鉄、アルミニウム又はフッ化カルシウムとすることができる。

【0029】

遮蔽体２２は、減速材２１を囲むように設けられており、中性子線Ｎ、および中性子線Ｎの発生に伴って生じたガンマ線等の放射線が遮蔽体２２の外部に放出されないように遮蔽する機能を有する。遮蔽体２２は、荷電粒子線生成室１４と照射室２とを隔てる壁Ｗ１に少なくともその一部が埋め込まれていてもよく、埋め込まれていなくてもよい。また、照射室２と遮蔽体２２との間には、照射室２の側壁面の一部を成す壁部２３が設けられている。壁部２３には、中性子線Ｎの出力口となるコリメータ取付部２３ａが設けられている。このコリメータ取付部２３ａには、中性子線Ｎの照射野を規定するためのコリメータ３１が固定されている。コリメータ３１における開口形状を変更することで、中性子線Ｎの照射野を規定することができる。なお、コリメータ取付部２３ａを壁部２３に設けずに、載置台３にコリメータ３１を取り付けてもよい。

【0030】

以上の中性子線照射部２０では、荷電粒子線Ｌがターゲット８に照射され、これに伴いターゲット８が中性子線Ｎを発生させる。ターゲット８によって発生した中性子線Ｎは、減速材２１内を通過している際に減速され、減速材２１から出射された中性子線Ｎは、コリメータ３１を通過して載置台３に載置されている患者Ｓに対して照射される。ここで、中性子線Ｎとしては、比較的エネルギーが低い熱中性子線又は熱外中性子線を用いることができる。

【0031】

位置検出システム１２０は、演算部１２１と、検知部１２２と、放出部１２３と、第１のマーカー部１２４と、第２のマーカー部１２５と、を備える。このような位置検出システム１２０は、モーションキャプチャシステムによって構成される。モーションキャプチャシステムは、対象物の位置や姿勢を時間連続的にデジタル計測することができる。

【0032】

放出部１２３は、載置台３へ向けて電磁波（第１の電磁波）を放出する。これにより、放出部１２３は、載置台３の周辺に存在するマーカー部１２４，１２５に第１の電磁波を当てることができる。本実施形態では、放出部１２３は、電磁波として赤外線を放出する。検知部１２２は、マーカー部１２４，１２５にて反射された赤外線（以降、反射波と称する場合がある）を検知する。検知部１２２は、検知した反射波の情報を演算部１２１へ送信する。モーションキャプチャシステムでは、モーションキャプチャカメラ１２７が検知部１２２及び放出部１２３を備えている。モーションキャプチャカメラ１２７は、撮影で取得したデータを演算部１２１へ送信する。位置検出システム１２０は、複数台のモーションキャプチャカメラ１２７を備えている。すなわち、位置検出システム１２０は、複数対の検知部１２２及び放出部１２３を備えている。なお、モーションキャプチャカメラ１２７の設置場所については、後述する。

【0033】

第１のマーカー部１２４は、載置台３に載置された患者Ｓに取り付けられ、放出部１２３からの赤外線を反射する部材である。第１のマーカー部１２４は、患者Ｓに取り付けられているため、患者Ｓの位置や姿勢の変化に応じて移動する。従って、第１のマーカー部１２４は、三次元の空間の中で、患者Ｓの位置や姿勢に応じた位置にて赤外線を反射する。第１のマーカー部１２４の設置位置については後述する。

【0034】

第２のマーカー部１２５は、中性子線照射部２０及び載置台３の少なくとも一方に取り付けられ、放出部１２３からの赤外線を反射する部材である。第２のマーカー部１２５は、少なくとも治療中には特定の位置に固定された状態にある中性子線照射部２０及び治療第３に取り付けられている。従って、第２のマーカー部１２５は、三次元の空間の中で、少なくとも治療中には固定された位置にて赤外線を反射する。第２のマーカー部１２５の設置位置については後述する。

【0035】

演算部１２１は、第１のマーカー部１２４からの反射波、及び第２のマーカー部１２５からの反射波を検知部１２２を介して取得する。演算部１２１は、取得した反射波に基づいて、三次元座標におけるマーカー部１２４，１２５の位置を演算する。演算部１２１は、第１のマーカー部１２４の位置、及び第２のマーカー部１２５の位置に基づいて、患者Ｓと中性子線照射部２０との相対位置関係を演算する。演算部１２１は、複数の第１のマーカー部１２４の位置に基づいて、患者代表点（例えば図５に示すような、複数の第１マーカー部１２４（１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ）の位置、または複数の第１のマーカー部１２４の重心ＧＰ）の位置を演算してよい。また、演算部１２１は、複数の第２のマーカー部１２５の位置に基づいて、装置代表点（例えば、図５に示すコリメータ３１の照射孔３１ａの中心点ＣＰ）の位置を演算してよい。演算部１２１は、患者代表点と装置代表点との３次元座標における相対的な位置関係を把握することで、患者Ｓと中性子線照射部２０との相対位置関係を定量的に（数値化して）把握してよい。

【0036】

演算部１２１は、患者Ｓと中性子線照射部２０との相対位置関係において、患者Ｓの位置のずれを判定することができる。例えば、演算部１２１は、前述の患者代表点と装置代表点との位置関係を参照し、装置代表点に対する患者代表点のＸ軸方向の距離、Ｙ軸方向の距離、Ｚ軸方向における距離の少なくともいずれかが許容値の範囲からずれたことを把握した場合、患者Ｓの位置がずれたと判定できる。このような許容値は、治療前に予め設定しておく。例えば、装置代表点に対する患者代表点の基準位置（理想的な位置）を決め、当該基準位置からどの程度のずれであれば許容できるかをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向について決める。なお、このような基準位置の設定は、治療計画装置１３０が、３Ｄモデルを用いてシミュレーションを行うことで行われてよい。または、治療前に、患者Ｓが中性子線照射部２０の前で、治療時における実際の姿勢をとることで、基準位置の設定が行われてもよい。

【0037】

また、演算部１２１は、患者Ｓの位置がずれたと判定した場合、報知処理を行う。報知処理は、ディスプレイでの表示や音声での案内によりなされてよい。あるいは、中性子捕捉療法装置１１０にインターロックをかけることで、報知処理を行ってもよい。このとき、演算部１２１は、ＸＹＺ座標の中で、基準位置または許容範囲からのずれの方向及びずれの量を把握することができる。よって、演算部１２１は、患者Ｓをどの方向にどの程度の量だけ動かせば良いかを定量的に情報提供してよい。

【0038】

次に、図４及び図５を参照して、マーカー部１２４，１２５の具体的な設置例や、具体的な演算例について説明する。第２のマーカー部１２５は、コリメータ３１の照射孔３１ａの中心点ＣＰ（図５参照）を割り出し易い位置に配置されることが好ましい。中性子線が通過するコリメータ３１の照射孔３１ａの中心点ＣＰ自体には設置できないので、第２のマーカー部１２５は、コリメータ３１の照射孔３１ａの面や、壁部２３の表面に配置されることが好ましい。第２のマーカー部１２５を壁部２３に配置する場合、コリメータ３１の近傍に配置する事が好ましい。また、中心点ＣＰを割り出すために、第２のマーカー部１２５は、少なくとも２つ設置されることが好ましい。また、患者Ｓに阻害されてモーションキャプチャカメラ１２７で撮影できない第２のマーカー部１２５が生じることを見越して、第２のマーカー部１２５は３つ以上設定される事が好ましい。図４に示す例では、三つの第２のマーカー部１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃが、コリメータ３１を囲むように、コリメータ３１近傍の壁部２３の表面に設けられる。第２のマーカー部１２５Ａは、コリメータ３１の上側に設けられ、第２のマーカー部１２５Ｂは、コリメータ３１の右側に設けられ、第２のマーカー部１２５Ｃは、コリメータ３１の左側に設けられている。

【0039】

一つの第１のマーカー部１２４が、少なくとも３台のモーションキャプチャカメラ１２７で撮影されるような位置関係となることが好ましい。また、一つの第２のマーカー部１２５が、少なくとも２台、好ましくは３台のモーションキャプチャカメラ１２７で撮影されるような位置関係となることが好ましい。例えば、一台で３つの第１のマーカー部１２４及び３つの第２のマーカー部１２５を撮影できるモーションキャプチャカメラ１２７を３台設けてよい。ただし、あるモーションキャプチャカメラ１２７の位置からは患者Ｓや載置台３で隠されてしまうマーカー部１２４，１２５が生じる場合は、他の位置から撮影できるモーションキャプチャカメラ１２７を増やしてもよい。モーションキャプチャカメラ１２７は、マーカー部１２４，１２５が載置台３や患者Ｓなどで隠されない位置に配置されることが好ましい。モーションキャプチャカメラ１２７は、コリメータ３１を覗き込むような位置に配置される事が好ましい。従って、モーションキャプチャカメラ１２７は、コリメータ３１の上部や、照射室２の側壁であって壁部２３に近接した位置などに配置されることが好ましい。図４に示す例では、モーションキャプチャカメラ１２７Ａは、壁部２３のうち、コリメータ３１の上部に設けられている。モーションキャプチャカメラ１２７Ｂは、照射室２の側壁のうち、壁部２３寄りの位置であって天井付近に設けられている。モーションキャプチャカメラ１２７Ｃは、照射室２の側壁のうち、壁部２３寄りの位置であって床付近に設けられている。

【0040】

第１のマーカー部１２４は、患者Ｓのコリメータ３１付近の部位に取り付けられる。例えば、第１のマーカー部１２４は、耳穴、黒子、鼻頭、目頭などに設けられてよい。第１のマーカー部１２４は三次元座標中で患者Ｓの代表点を割り出せるように少なくとも３つ設けられることが好ましい。図５に示す例では、第１のマーカー部１２４Ａは、耳穴付近に設けられ、第１のマーカー部１２４Ｂは、頭部付近に設けられ、第１のマーカー部１２４Ｃは、鼻頭に設けられている。

【0041】

ここで、治療中の演算部１２１の処理の一例について、図６のフローチャートを参照して説明する。演算部１２１は、モーションキャプチャカメラ１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃで撮影された第２のマーカー部１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃの位置を取得することで、中性子線照射部２０の位置を取得する（ステップＳ１０）。このとき、演算部１２１は、照射孔３１ａの中心点ＣＰを装置代表点として割り出す。例えば、治療前から予め、第２のマーカー部１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃと中心点ＣＰとの位置関係を把握しておき、演算部１２１は、当該位置関係の情報と、Ｓ１０で取得した第２のマーカー部１２５Ａ，１２５Ｂ，１２５Ｃの位置情報と、を照らし合わせることで、中心点ＣＰを割り出す。

【0042】

ここで、演算部１２１は、中心点ＣＰの位置に基づいて、患者代表点の基準位置を設定する（ステップＳ２０）。演算部１２１は、治療前に予め定められていたデータを読み出すことで、基準位置を設定する。次に、演算部１２１は、モーションキャプチャカメラ１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃで撮影された第１のマーカー部１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃの位置を取得することで、患者Ｓの位置を取得する（ステップＳ３０）。例えば、重心ＧＰの理想的な位置を基準位置ＳＰとした場合、演算部１２１は、重心ＧＰを患者代表点として割り出す。あるいは、第１のマーカー部１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃの理想的な位置を基準位置ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ（図５（ｂ）参照）とした場合、演算部１２１は、第１のマーカー部１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃの位置を患者代表点とする。

【0043】

次に、演算部１２１は、基準位置ＳＰと患者代表点の位置関係を比べることで、患者Ｓの位置にずれがあるか否かを判定する（ステップＳ４０）。図５（ａ）に示すように、重心ＧＰが基準位置ＳＰと一致している場合、演算部１２１は患者Ｓの位置にずれが無いと判定する。一方、図５（ｂ）に示すように、重心ＧＰが基準位置ＳＰと異なる位置に配置されている場合、演算部１２１は、ずれ量の大きさを考慮することで、患者Ｓの位置にずれがあるか否かを判定する。基準位置ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを用いる場合、図５（ｂ）に示すように、第１のマーカー部１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃが基準位置ＰＡ，ＰＢ，ＰＣと異なる位置に配置されている場合、演算部１２１は、各点におけるずれ量の大きさを考慮することで、患者Ｓの位置にずれがあるか否かを判定する。

【0044】

例えば、図７（ａ）に示すように、基準位置ＳＰに対してずれ量の許容範囲をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれについて定義しておく。演算部１２１は、許容範囲によって設定される直方体の外に重心ＧＰが配置される場合、患者Ｓの位置にずれがあると判定する。また、図７（ｂ）に示すように、基準位置ＳＰに対してずれ量の許容値を定義しておく。演算部１２１は、許容値を半径として設定される球体の外に重心ＧＰが配置される場合、患者Ｓの位置にずれがあると判定する。なお、基準位置ＰＡ，ＰＢ，ＰＣを用いる場合も同様である。

【0045】

演算部１２１は、Ｓ４０において、ずれがないと判定した場合、治療が完了したか否かを判定する（ステップＳ５０）。治療が完了したと判定された場合、図６に示す処理が終了する。一方、治療が完了していないと判定された場合、Ｓ３０から処理が繰り返される。これにより、治療中は、患者Ｓの位置が常時監視される。

【0046】

演算部１２１は、Ｓ４０においてずれがあると判定した場合、ずれがある旨の報知処理を行う（ステップＳ６０）このとき、中性子線の照射を停止してもよい。また、演算部１２１は、ずれが生じている方向と、ずれ量を表示してよい。Ｓ６０が終了したら、Ｓ３０から処理が繰り返されるか、図６に示す処理が一旦終了する。

【0047】

次に、本実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００の作用・効果について説明する。

【0048】

上記の中性子捕捉療法システム１００は、患者Ｓの位置を検出する位置検出システム１２０を備える。位置検出システム１２０は、載置台３へ向けて第１の電磁波を放出する放出部１２３と、載置台３に載置された患者Ｓに取り付けられ、放出部１２３からの第１の電磁波を反射する第１のマーカー部１２４と、第１のマーカー部１２４からの反射波を取得し、三次元座標における第１のマーカー部１２４の位置を演算する演算部１２１と、を備える。例えば、載置台３に載置されている患者ＳをＣＴ装置で検出しようとする場合、ＣＴ装置と中性子線照射部２０とが干渉してしまうため、当該測定を行うことはできない。このような問題は、放射線治療の中でも、患者Ｓが患部を中性子線照射部２０の照射孔３１ａに近付けた状態で姿勢を固定しなくてはならない、中性子捕捉療法システム特有の問題である。これに対し、位置検出システム１２０は、電磁波を用いて位置検出を行うため、上述の様な装置間の干渉を回避した状態で、第１のマーカー部１２４の位置を定量的に取得することができる。従って、位置検出システム１２０は、第１のマーカー部１２４の位置に基づいて、三次元座標における患者Ｓの位置を定量的に取得することができる。これにより、位置検出システム１２０は、患者Ｓが中性子線照射部２０に対してずれているかどうかを三次元的に定量的に判定することができ、ずれている場合は、ずれの方向及びずれ量を定量的に取得することができる。以上により、中性子線照射部２０に対する患者Ｓの位置精度を向上できる。

【0049】

位置検出システム１２０は、中性子線照射部２０及び載置台３の少なくとも一方に取り付けられ、放出部１２３からの第１の電磁波を反射する第２のマーカー部１２５を更に備え、演算部１２１は、第２のマーカー部１２５からの反射波を取得し、三次元座標における第２のマーカー部１２５の位置を演算する。中性子捕捉療法システム１００の中で、中性子線照射部２０及び載置台３は、治療中に位置が固定されるものである。従って、位置検出システム１２０は、第２のマーカー部１２５の位置に基づいて、三次元座標における中性子線照射部２０の位置を定量的に取得できる。これにより、位置検出システム１２０は、中性子線照射部２０に対する患者Ｓのずれを判定し易くなる。

【0050】

演算部１２１は、第１のマーカー部１２４の位置、及び第２のマーカー部１２５の位置に基づいて、患者Ｓと中性子線照射部２０との相対位置関係を演算する。これにより、位置検出システム１２０、三次元座標における、患者Ｓと中性子線照射部２０との相対位置関係に基づいて、患者Ｓの中性子線照射部２０に対するずれを判定することができる。

【0051】

放出部１２３は、第１の電磁波として赤外線を放射し、第１のマーカー部１２４は、赤外線を反射する。電磁波として赤外線を用いることで、機器に影響を及ぼすこと無く、正確に第１のマーカー部１２４の位置を取得できる。

【0052】

第２のマーカー部１２５は、中性子線照射部２０のうち、中性子線を通過させる照射孔３１ａ、または照射孔３１ａが形成された壁部２３の表面に少なくとも２つ設けられる。この場合、演算部１２１は、中性子線が出射される照射孔３１ａ付近の少なくとも２つの第２のマーカー部１２５に基づいて、照射孔３１ａの中心点ＣＰを精度良く取得することができる。照射孔３１ａの中心点ＣＰに対する患者Ｓのずれを判定することで、患者Ｓに対してより正確に中性子線を照射することができる。

【0053】

本実施形態に係る中性子捕捉療法システム１００は、患者Ｓの位置を検出する位置検出システム１２０を備える。位置検出システム１２０は、モーションキャプチャシステムによって構成される。例えば、載置台３に載置されている患者ＳをＣＴ装置で検出しようとする場合、ＣＴ装置と中性子線照射部２０とが干渉してしまうため、当該測定を行うことはできない。これに対し、モーションキャプチャシステムは、上述の様な装置間の干渉を回避した状態で、三次元座標における患者Ｓの位置を定量的に取得することができる。これにより、位置検出システム１２０は、患者Ｓが中性子線照射部２０に対してずれているかどうかを三次元的に定量的に判定することができ、ずれている場合は、ずれの方向及びずれ量を定量的に取得することができる。以上により、中性子線照射部２０に対する患者Ｓの位置精度を向上できる。

【0054】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0055】

例えば、上述の実施形態では、光学式のモーションキャプチャシステムが用いられていたが、他の方式のモーションキャプチャシステムが用いられてもよい。方式によっては、放出部１２３と検知部１２２が一体化されたモーションキャプチャカメラ１２７が用いられなくともよい。また、Ｗｉｆｉなどの電磁波を用いたモーションキャプチャシステムが用いられてもよい。

【0056】

放出部１２３が放出する第１の電磁波は赤外線に限られない。例えば、放出部１２３は、可視光、紫外線などを放出してもよく、超音波などを放出してもよい。また、第１のマーカー部１２４は第１の電磁波を反射するものに限られず、放出部１２３からの第１の電磁波を受けて第１の電磁波と異なる第２の電磁波を放出してもよい。第２のマーカー部１２５も、放出部１２３からの第１の電磁波を受けて第１の電磁波と異なる第３の電磁波を放出してもよい。例えば、放出部１２３が電磁界を発生させる外部励磁源であり、マーカー部１２４，１２５が電磁界で共振して信号を発する素子であり、検知部１２２がマーカー部１２４，１２５からの信号を検知する測定センサでもよい。また、放出部１２３が電波を発する電波源であり、マーカー部１２４，１２５が電波を反射する反射部材であり、検知部１２２が反射された電波を検知する測定センサでもよい。

【0057】

上述の実施形態では、患者代表点として重心ＧＰが設定され、当該重心ＧＰの基準位置ＳＰからのずれを用いて患者Ｓの位置のずれが判定された。あるいは、第１のマーカー部１２４の位置そのものに対して基準位置が設定されていた。ただし、代表点の取り方や、基準位置の取り方などは特に限定されず、適宜変更してよい。

【符号の説明】

【0058】

３…載置台、２０…中性子線照射部、２３…壁部、３１ａ…照射孔、１００…中性子捕捉療法システム、１２０…位置検出システム（位置検出部）、１２１…演算部、１２３…放出部、１２４…第１のマーカー部、１２５…第２のマーカー部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中性子線を患者へ照射する中性子捕捉療法システムであって、
前記患者が載置される載置台と、
前記載置台に載置された前記患者へ前記中性子線を照射する中性子線照射部と、
前記患者の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記位置検出部は、モーションキャプチャシステムによって構成される、中性子捕捉療法システム。

【請求項2】

前記モーションキャプチャシステムは、
前記載置台へ向けて電磁波を放出する放出部、及び電磁波を検知する検知部を有するモーションキャプチャカメラと、
前記放出部から放出された電磁波を反射する反射部材と、を備える、請求項１に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項3】

前記載置台は、照射時に照射室に配置され、
前記中性子線照射部は、前記照射室の側壁面の一部を成し、前記中性子線を照射する照射口が形成された壁部を有し、
前記放出部は、前記壁部、及び前記照射室の側壁であって前記壁部に隣り合う側壁の少なくとも一方に設けられる、請求項２に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項4】

前記反射部材は、前記載置台に載置された前記患者に取り付けられ、前記放出部からの第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第２の電磁波を放出する第１のマーカー部を含み、
前記モーションキャプチャシステムは、前記第１のマーカー部からの反射波、または前記第２の電磁波を取得し、三次元座標における前記第１のマーカー部の位置を演算する演算部と、を備える、請求項３に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項5】

前記反射部材は、前記中性子線照射部及び載置台の少なくとも一方に取り付けられ、前記放出部からの前記第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて当該第１の電磁波と異なる第３の電磁波を放出する第２のマーカー部を更に含み、
前記演算部は、前記第２のマーカー部からの反射波、または前記第３の電磁波を取得し、三次元座標における前記第２のマーカー部の位置を演算する、請求項４に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項6】

前記演算部は、前記第１のマーカー部の位置、及び前記第２のマーカー部の位置に基づいて、前記患者と前記中性子線照射部との相対位置関係を演算する、請求項５に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項7】

前記反射部材は、前記載置台に載置された前記患者に取り付けられ、前記放出部からの第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて第２の電磁波を放出する第１のマーカー部を含み、
前記放出部は、前記第１の電磁波として赤外線を放射し、
前記第１のマーカー部は、前記赤外線を反射する、請求項２または３に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項8】

前記反射部材は、前記中性子線照射部及び載置台の少なくとも一方に取り付けられ、前記放出部からの第１の電磁波を反射、または前記第１の電磁波を受けて第３の電磁波を放出する第２のマーカー部を更に含み、
前記第２のマーカー部は、前記中性子線照射のうち、前記中性子線を通過させる照射孔、または前記照射孔が形成された壁部の表面に少なくとも２つ設けられる、請求項２，３または７に記載の中性子捕捉療法システム。

【請求項9】

前記モーションキャプチャシステムは、３台以上の前記モーションキャプチャカメラを有し、いずれの前記モーションキャプチャカメラも前記反射部材を撮影可能に配置される、請求項２～８のいずれか一項に記載の中性子捕捉療法システム。