特開 2024-102804 放射線治療に用いる患者位置決めシステム

(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】P2024102804

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】放射線治療に用いる患者位置決めシステム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240724BHJP

【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 2023191123

(22)【出願日】2023-11-08

(31)【優先権主張番号】112102560

(32)【優先日】2023-01-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＷＩＮＤＯＷＳ

２．ＰＹＴＨＯＮ

３．ＴＨＵＮＤＥＲＢＯＬＴ

４．ＭＡＣ ＯＳ

(71)【出願人】

【識別番号】518296517

【氏名又は名称】禾榮科技股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＨＥＲＯＮ ＮＥＵＴＲＯＮ ＭＥＤＩＣＡＬ ＣＯＲＰ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．６６－２， Ｓｈｅｎｇｙｉ ５ｔｈ Ｒｄ．， Ｚｈｕｂｅｉ Ｃｉｔｙ， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｃｏｕｎｔｙ， Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100206335

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 和宏

(72)【発明者】

【氏名】林 宗逸

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AC07

4C082AJ01

4C082AJ13

4C082AJ16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】放射線治療に用いる患者位置決めシステムを提供する。
【解決手段】システムは処理装置および記憶装置を含む。処理装置は記憶装置からプログラムをロードして、制御モジュール、位置決め室モジュール、および治療室モジュールを実行する。制御モジュールは治療計画データを得る。位置決め室モジュールは、傾斜角度、回転角度、ターゲット変位、元のターゲットポイントクラウド、および基準変位に基づいて、画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）により支点の第２の支持点変位を算出する。治療室モジュールは、機械装置を駆動して治療室の台を、支点がビーム出射口に対して第２の支持点変位となるように移動させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線治療に用いる患者位置決めシステムであって、処理装置および記憶装置を含み、前記処理装置が前記記憶装置からプログラムをロードして、
傾斜角度、回転角度、ターゲット変位、および照射ターゲットの元のターゲットポイントクラウドを含む治療計画データを得る制御モジュールと、
前記傾斜角度、前記回転角度、前記ターゲット変位、前記元のターゲットポイントクラウド、および基準変位に基づいて、画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）により支点の第２の支持点変位を算出する位置決め室モジュールであって、前記第２の支持点変位は、治療室の台の配置が前記治療計画データと合致したときの前記支点のビーム出射口に対する変位であり、前記治療室の台および機械装置は前記支点にて接続される、位置決め室モジュールと、
前記機械装置を駆動して前記治療室の台を、前記支点が前記ビーム出射口に対して前記第２の支持点変位となるように移動させる治療室モジュールと、
を実行し、
前記治療室の台の前記配置が前記治療計画データに合致したとき、前記治療室の台は前記傾斜角度で傾斜すると共に前記回転角度で回転し、かつ前記治療室の台上の前記照射ターゲットが、前記ビーム出射口に対して前記ターゲット変位となる、
システム。

【請求項2】

前記位置決め室モジュールが、
前記傾斜角度および前記元のターゲットポイントクラウドに基づいて傾斜ターゲットポイントクラウドを算出するステップと、
前記位置決め室の台上の前記照射ターゲットの第１の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第１の撮像ポイントクラウドは、前記位置決め室の台が前記傾斜角度で傾斜したときに第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記傾斜ターゲットポイントクラウドおよび前記第１の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことにより第１のオフセットを決定するステップと、
前記第１のオフセット、前記ターゲット変位、および前記基準変位に基づいて、前記支点の第１の支持点変位を算出するステップであって、前記第１の支持点変位は、前記治療室の台が前記傾斜角度で傾斜して回転はしないときの前記ビーム出射口に対する前記支点の変位である、ステップと、
前記回転角度および前記第１の支持点変位に基づいて前記第２の支持点変位を算出するステップと、
をさらに実行する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記治療室モジュールが、
前記機械装置を駆動して前記治療室の台を、前記支点が前記ビーム出射口に対し前記第１の支持点変位となるように移動させるステップと、
前記治療室の台上の前記照射ターゲットの第２の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第２の撮像ポイントクラウドは、前記治療室の台が前記傾斜角度で傾斜したときに第２の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記傾斜ターゲットポイントクラウドおよび前記第２の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第２のオフセットを決定するステップと、
前記回転角度および前記第２のオフセットに基づいて前記第２の支持点変位を校正するステップと、
をさらに実行する、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記治療室モジュールが、
前記治療室の台上の校正対象の第４の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第４の撮像ポイントクラウドは前記第２の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記第４の撮像ポイントクラウドおよび校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって前記第２の組のカメラ装置のパラメーター設定を校正するステップと、
をさらに実行し、
前記第２の組のカメラ装置には第２の組のレーザー発光器が取り付けられており、
前記第２の組のカメラ装置が前記第４の撮像ポイントクラウドを撮像したとき、前記第２の組のレーザー発光器から発せられるレーザービームが、前記校正対象における対応するマークに位置合わせされる、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記位置決め室モジュールが、
前記傾斜角度、前記回転角度および前記元のターゲットポイントクラウドに基づいて変換ターゲットポイントクラウドを算出するステップと、
前記位置決め室の台上の前記照射ターゲットの第３の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第３の撮像ポイントクラウドは、前記位置決め室の台が前記傾斜角度で傾斜すると共に前記回転角度で回転したときに前記第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記変換ターゲットポイントクラウドおよび前記第３の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第３のオフセットを決定するステップと、
前記第３のオフセット、前記ターゲット変位、および前記基準変位に基づいて前記第２の支持点変位を算出するステップと、
をさらに実行する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記位置決め室モジュールが、
前記位置決め室の台上の校正対象の第５の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第５の撮像ポイントクラウドは前記第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記第５の撮像ポイントクラウドおよび前記校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって前記第１の組のカメラ装置のパラメーター設定を校正するステップと、
をさらに実行し、
前記第１の組のカメラ装置には第１の組のレーザー発光器が取り付けられており、
前記第１の組のカメラ装置が前記第５の撮像ポイントクラウドを撮像したとき、前記第１の組のレーザー発光器から発せられるレーザービームが、前記校正対象における対応する十字線に位置合わせされる、
請求項２に記載のシステム。

【請求項7】

前記治療室モジュールが、
前記機械装置を駆動して前記治療室の台を、前記治療室の台上の前記校正対象が前記ビーム出射口に対して前記ターゲット変位となるように移動させるステップと、
前記ビーム出射口に対する前記支点の第３の支持点変位を得るステップと、
前記第３の支持点変位および前記ターゲット変位に基づいて、前記校正対象に対する前記支点の前記基準変位を算出するステップと
をさらに実行する、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記治療室モジュールがさらに、照射装置を駆動して前記治療室の台上の前記照射ターゲットを照射させる、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記位置決め室モジュールが、
前記位置決め室の台上の校正対象の第５の撮像ポイントクラウドを得るステップであって、前記第５の撮像ポイントクラウドは前記第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである、ステップと、
前記第５の撮像ポイントクラウドおよび前記校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、前記第１の組のカメラ装置のパラメーター設定を校正するステップと、
をさらに実行し、
前記第１の組のカメラ装置には第１の組のレーザー発光器が取り付けられており、
前記第１の組のカメラ装置が前記第５の撮像ポイントクラウドを撮像したとき、前記第１の組のレーザー発光器から発せられるレーザービームが、前記校正対象における対応する十字線に位置合わせされる、
請求項５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２３年１月１９日に出願された台湾特許出願第１１２１０２５６０号の優先権を主張し、その全体が参照することによりここに組み込まれる。

【0002】

本開示は主に放射線治療の分野に関し、より詳細には放射線治療に用いる患者位置決めシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

放射線治療の分野（ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）のような治療法を含む）では、患者は様々な姿勢で照射されることが必要とされ得る。よって、かかる放射線治療中に患者が横たわる台は、水平面において回転できるだけでなく、垂直方向に傾斜することもできる。現在、放射線治療に用いる患者位置決めシステムは、放射線治療に先立ち、仰臥姿勢の患者から取得したコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を入力データとして使用する。これに基づき、患者の表面特徴の画像監視および分析を行って、患者の患部の位置を決定する（つまり、照射ターゲットの相対空間位置を知る）。患者が別の姿勢になって照射されることが要される場合、患者を正確に照射するために患者台は様々な傾斜角度または回転角度をとり得るので、患者の患部の位置（つまり、照射ターゲット）は仰臥姿勢に対して必然的に変わる。しかし、各種姿勢の患者を位置決めするのに適した解決法は今のところない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の問題に鑑みて、照射ターゲットをより正確に位置決めできるよう、患者台の回転角度および傾斜角度を考慮に入れた放射線治療に用いる患者位置決めシステムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の実施形態は、放射線治療に用いる患者位置決めシステムを提供する。本システムは処理装置および記憶装置を含む。処理装置は記憶装置からプログラムをロードして制御モジュール、位置決め室モジュール、および治療室モジュールを実行する。制御モジュールは治療計画データを得る。治療計画データは、傾斜角度、回転角度、ターゲット変位、および照射ターゲットの元のターゲットポイントクラウドを含む。位置決め室モジュールは、傾斜角度、回転角度、ターゲット変位、元のターゲットポイントクラウド、および基準変位に基づいて、画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）により支点の第２の支持点変位を算出する。治療室の台の配置が治療計画データに合致したときに、第２の支持点変位は、支点のビーム出射口に対する支点の変位となる。治療室の台と機械装置とは支点にて接続される。治療室モジュールは、機械装置を駆動して治療室の台を、支点がビーム出射口に対して第２の支持点変位となるように移動させる。治療室の台の配置が治療計画データに合致すると、治療室の台は傾斜角度で傾くと共に回転角度で回転し、かつ治療室の台上の照射ターゲットはビーム出射口に対してターゲット変位となる。

【0006】

一実施形態において、位置決め室モジュールはさらに、傾斜角度および元のターゲットポイントクラウドに基づいて傾斜ターゲットポイントクラウドを算出する。位置決め室モジュールはさらに、位置決め室の台上の照射ターゲットの第１の撮像ポイントクラウドを得る。第１の撮像ポイントクラウドは、位置決め室の台が傾斜角度で傾斜したときに、第１の組のカメラ装置により撮像される。位置決め室モジュールはさらに、傾斜ターゲットポイントクラウドおよび第１の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第１のオフセットを決定する。位置決め室モジュールはさらに、第１のオフセット、ターゲット変位、および基準変位に基づいて、支点の第１の支持点変位を算出する。第１の支持点変位は、治療室の台が傾斜角度で傾斜して回転はしないときの、ビーム出射口に対する支点の変位である。位置決め室モジュールはさらに、回転角度および第１の支持点変位に基づいて、第２の支持点変位を算出する。

【0007】

一実施形態において、治療室モジュールはさらに、機械装置を駆動して治療室の台を、支点がビーム出射口に対し第１の支持点変位になるように移動させる。治療室モジュールはさらに、治療室の台上の照射ターゲットの第２の撮像ポイントクラウドを得る。第２の撮像ポイントクラウドは、治療室の台が傾斜角度で傾斜したときに第２の組のカメラ装置によって撮像されるものである。治療室モジュールはさらに、傾斜ターゲットポイントクラウドおよび第２の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第２のオフセットを決定する。治療室モジュールはさらに、回転角度および第２のオフセットに基づいて第２の支持点変位を校正する。

【0008】

一実施形態において、治療室モジュールはさらに、治療室の台上の校正対象の第４の撮像ポイントクラウドを得る。第４の撮像ポイントクラウドは、第２の組のカメラ装置によって撮像されるものである。治療室モジュールはさらに、第４の撮像ポイントクラウドおよび校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第２の組のカメラ装置のパラメーター設定を校正する。第２の組のカメラ装置には第２の組のレーザー発光器が取り付けられている。第２の組のカメラ装置が第４の撮像ポイントクラウドを撮像したとき、第２の組のレーザー発光器から発せられるレーザービームは、校正対象における対応する十字線に位置合わせされる。

【0009】

一実施形態において、位置決め室モジュールはさらに、傾斜角度、回転角度 および元のターゲットポイントクラウドに基づいて変換ターゲットポイントクラウドを算出する。位置決め室モジュールはさらに、位置決め室の台上の照射ターゲットの第３の撮像ポイントクラウドを得る。第３の撮像ポイントクラウドは、位置決め室の台が傾斜角度で傾斜すると共に回転角度で回転したときに第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである。位置決め室モジュールはさらに、変換ターゲットポイントクラウドおよび第３の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第３のオフセットを決定する。位置決め室モジュールはさらに、第３のオフセット、ターゲット変位、および基準変位に基づいて第２の支持点変位を算出する。

【0010】

一実施形態において、位置決め室モジュールはさらに、位置決め室の台上の校正対象の第５の撮像ポイントクラウドを得る。第５の撮像ポイントクラウドは第１の組のカメラ装置によって撮像されるものである。位置決め室モジュールはさらに、第５の撮像ポイントクラウドおよび校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって第１の組のカメラ装置のパラメーター設定を校正する。第１の組のカメラ装置には第１の組のレーザー発光器が取り付けられている。第１の組のカメラ装置が第５の撮像ポイントクラウドを撮像したとき、第１の組のレーザー発光器から発せられるレーザービームは、校正対象における対応する十字線に位置合わせされる。

【0011】

一実施形態において、治療室モジュールはさらに、機械装置を駆動して治療室の台を、治療室の台上の校正対象がビーム出射口に対してターゲット変位になるよう移動させる。治療室モジュールはさらに、ビーム出射口に対する支点の第３の支持点変位を得る。治療室モジュールはさらに、第３の支持点変位およびターゲット変位に基づいて、校正対象に対する支点の基準変位を算出する。

【0012】

一実施形態において、治療室モジュールはさらに、照射装置を駆動して、患者台上の照射ターゲットを照射する。

【発明の効果】

【0013】

本開示において提供される患者位置決めシステムは、患者台／椅子の傾斜および回転角度ならびに照射方向について考慮および調整を取り入れることで、放射線治療の状況において患者の患部への照射がより効率的かつ正確にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

添付の図面を参照とし、以下の詳細な説明および例を読むことによって、本開示をより十分に理解することができる。加えて、本開示のフロー図において、各ブロックの実行の順序は変更することができる、および／またはブロックのいくつかは変更する、消去する、もしくは結合させることができる、という点が理解されなければならない。

【0015】

【図1】本開示の一実施形態による放射線治療に用いる患者位置決めシステムのハードウェアアーキテクチャ図である。

【図2】本開示の一実施形態による患者位置決めシステムのソフトウェアアーキテクチャ図である。

【図3】本開示の一実施形態による位置決め室の例示的なハードウェア構成の概略図である。

【図4】本開示の一実施形態による治療室の例示的なハードウェア構成の概略図である。

【図5】本開示の一実施形態による位置決め室校正プロセスおよび治療室校正プロセスに関する校正対象の上面図である。

【図6】本開示の一実施形態による第１の態様の位置決め室の位置決めプロセスのフロー図である。

【図7】本開示の一実施形態による治療室の位置決めプロセスのフロー図である。

【図8】本開示の別の実施形態による第２の態様の位置決め室の位置決めプロセスのフロー図である。

【図9】本開示の一実施形態によるカメラパラメーター校正プロセスのフロー図である。

【図10】本開示の一実施形態による位置決め室校正プロセスのフロー図である。

【図11】本開示の一実施形態による空間校正プロセスのフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下の記載は本発明の概略的な原理を説明する目的でなされたもので、限定の意味に解されてはならない。本発明の範囲は、添付のクレームを参照することにより判断される。

【0017】

以下の各実施形態において、同じ参照番号は同一または類似する構成要素またはコンポーネントを表すものとする。

【0018】

クレームにおいて使用される順序を示す用語、例えば「第１」、「第２」、「第３」等は、説明の便宜のために用いるに過ぎず、相互間のいかなる先行関係をも示唆しない。

【0019】

先ず、放射線治療のための本開示で提供される患者位置決めシステムに必要な位置決め室、治療室および制御室について概略的に紹介する。本明細書において、例えば「位置決め室」、「治療室」および「制御室」のような用語は、必ずしも特定のスペースを指すものでなくてもよく、ハードウェア構成およびソフトウェア構成の組み合わせを指す場合もあるという点に留意されたい。これらの組み合わせが位置するスペースを限定することは意図されていない。各種実施形態において、位置決め室、治療室、および制御室は、同じ部屋にあっても、または異なる部屋にあってもよい。一実施形態において、位置決め室および治療室は、同じスペースにおいてハードウェア構成を共有するが、異なるソフトウェア構成を有するようにすることができる。

【0020】

治療室におけるリソースの利用をより効率的にするため、放射線治療に先立って要される前処理工程（患者の患部のスペース中における相対位置を位置決めることを含む）は通常、治療室がより放射線治療の実施に集中できるよう、先ずは位置決め室において行われる。一方、制御室は、治療計画を受け取ること、および位置決め室と治療室間の通信について管理する。詳細には、放射線治療により治療されるべき患者は、先ず位置決め室における前処理工程を経て、治療計画中のアイソセンター（ｉｓｏ－ｃｅｎｔｅｒ）（つまり、照射ターゲット、または患者の患部）の位置のシミュレートが行われる。カメラ装置および十字線レーザー（ｃｒｏｓｓｈａｉｒ ｌａｓｅｒ）のハードウェア構成を用い、照射ターゲットの表面と同じ空間座標位置を確認するために、患者の体表面の弯曲の変化（ｔｏｒｔｕｏｕｓ ｃｈａｎｇｅｓ）が検出される。これら２つの空間位置に差異がある場合、カメラ装置の位置が調整される。これら２つの空間位置の差異が許容範囲内のレベルになるまで、上述の動作を繰り返す。このとき、十字線レーザーは照射ターゲットのアイソセンターの位置を通過するはずであり、よって位置決め室内のオペレーターは、患者に対してマスク（ｍａｓｋ）を作製し、そのマスクにマーカーを描くことができる。次いで、照射ターゲットの相対位置が制御室から治療室に転送され、これにより治療室中の照射装置が照射ターゲットを照射できるようになる。

【0021】

図１は、本開示の一実施形態による放射線治療に用いる患者位置決めシステム１００のハードウェアアーキテクチャ図である。図１に示されるように、患者位置決めシステム１００は、互いに接続している処理装置１０１および記憶装置１０２を含み得る。さらに、位置決め室モジュール１１１、制御モジュール１１２および治療室モジュール１１３は記憶装置１０２中に保存されている。

【0022】

患者位置決めシステム１００は、オペレーティングシステム（例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ、Ｍａｃ ＯＳ、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）等）を実行するパーソナルコンピューター（例えばデスクトップあるいはラップトップ）もしくはサーバーコンピューター、またはタブレットコンピューターもしくはスマートフォンのようなモバイル装置であってよいが、本開示はこれに限定されない。

【0023】

処理装置１０１は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、コントローラー、マイクロコントローラー、または状態機械のような、命令を実行する任意の装置であってよいが、本開示はこれに限定されない。

【0024】

記憶装置１０２は、任意の不揮発性メモリ（例として、読み取り専用メモリ、電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ））を含む装置、例えばハードディスク（ＨＤＤ）、固体ディスク（ＳＳＤ）または光ディスクであってよいが、これに限定されない。

【0025】

位置決め室モジュール１１１、制御モジュール１１２、および治療室モジュール１１３はソフトウェアモジュールである。各種実施形態において、処理装置１０１は記憶装置１０２からプログラムをロードして、これらソフトウェアモジュールを実行する。プログラムは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＃、Ｃ＋＋、Ｐｙｔｈｏｎ、または任意の周知のプログラミング言語で書かれていてよく、本開示において限定されることはない。

【0026】

一実施形態において、患者位置決めシステム１００は通信インターフェイス（ただし、図１に図示されていない）をさらに含んでいてよく、これによりコンピューターシステムが他のデバイスと通信し、必要なデータを取得できるようになる。通信インターフェイスは、有線通信インターフェイス、例えば高解像度マルチメディアインタフェース（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＨＤＭＩ（登録商標））、ディスプレイポート（ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ，ＤＰ）インターフェイス、埋め込み型ディスプレイポート（ｅｍｂｅｄｄｅｄ ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ，ｅＤＰ）インターフェイス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェイス、ＵＳＢ Ｔｙｐｅ－Ｃインターフェイス、サンダーボルト（Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ）インターフェイス、デジタルビデオインターフェース（ＤＶＩ）、およびこれらの組み合わせであってよい。通信インターフェイスはまた、無線通信インターフェイス、第５世代（５Ｇ）無線システム、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ＷｉＦｉ、ニアフィールドコミュニケーション（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＮＦＣ）インターフェイス等でもあってよいが、本開示はこれに限定されない。

【0027】

図２は、本開示の一実施形態による患者位置決めシステム１００のソフトウェアアーキテクチャ図である。図２に示されるように、位置決め室モジュール１１１は位置決め室の位置決めプロセス２０３および位置決め室の校正プロセス２０１を含んでいてよく、治療室モジュール１１３は治療室の位置決めプロセス２０４および治療室の校正プロセス２０２を含んでいてよい。さらに、治療室校正プロセス２０２は空間校正プロセス２０５およびカメラパラメーター校正プロセス２０６を含んでいてよい。プロセス２０１～２０６の各々は複数のステップまたは動作の命令を含んでいてよく、その詳細については、図６～１１と共に後段にて説明する。加えて、図２に示される位置決め室モジュール１１１治療室モジュール１１３は、単に好ましい実施形態に過ぎず、本開示は、患者位置決めシステム１００のソフトウェアアーキテクチャを、プロセス２０１～２０６の全てを含むものに限定しない、という点に留意されたい。

【0028】

一実施形態において、患者位置決めシステム１００は、有線または無線の方式で上述した通信インターフェイスを介して治療計画システム２１０に接続することができ、これにより制御モジュール１１２が治療計画データを治療計画システム２１０から取得できるようになる。別の実施形態では、患者位置決めシステム１００は、記憶媒体、例えばモバイルハードディスクまたはクラウドストレージスペースを介して治療計画システム２１０より出力された治療計画データを間接的に取得することができる。治療計画情報を得ることに加え、制御モジュールは、位置決め室モジュール１１１と治療室モジュール１１３間の通信も管理する。

【0029】

各種実施形態において、治療計画データは、限定はされないが、傾斜角度、回転角度、ターゲット変位、および照射ターゲットの元のターゲットポイントクラウドを含む。傾斜角度は、患者が照射治療を受けるときに、治療室中の台（以下、「治療室の台」と称する）を上方に傾斜させる予定の角度である。回転角度は、患者が照射治療を受けるときに、治療室の台の台表面を、地面と平行な平面において反時計回り（または時計周り）に回転させる予定の角度である。元のターゲットポイントクラウドは、照射ターゲットのマルチフレーム断面のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像の表面輪郭を抽出することにより得られる三次元画像データであり、それは、照射ターゲットの表面輪郭情報を含む。

【0030】

図３は、本開示の一実施形態による位置決め室３００の例示的なハードウェア構成を説明する概略図である。図３に示されるように、位置決め室３００のハードウェア構成は、位置決め室の台（つまり、位置決め室内の台）３０１、１組のカメラ装置３０５Ａ～３０５Ｃ（以下、「第１の組のカメラ装置」と称する）およびスライドレール３０４Ａ～３０４Ｃの構成を含み得る。

【0031】

位置決め室の台３０１は基柱３０３により支持されていてよく、これにより、位置決め室の台３０１に載せられた患者３０２が地面から一定の高さとなるようになる。さらに、位置決め室の台３０１は折り畳み可能であるため、上方に傾けることができ、患者３０２は座位にもなれる。一実施形態において、位置決め室の台３０１は傾斜できるが、回転はできない。別の実施形態では、位置決め室の台３０１は傾斜および回転が可能である。

【0032】

カメラ装置３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃは任意のタイプの深度カメラであってよく、それぞれ位置決め室の台３０１の右側、上側、および左側に取り付けられて、患者３０２の患部の画像をそれぞれ異なる角度から撮像する。これら患部の画像を再構成することによって、照射ターゲットのポイントクラウド情報が得られる。

【0033】

カメラ装置３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃは、スライドレール３０４Ａ、３０４Ｂおよび３０４Ｃにそれぞれ装着される。スライドレール３０４Ａ、３０４Ｂ、および３０４Ｃはカメラ装置３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃをその上でそれぞれ移動させることができる。さらに、患者３０２の患部（つまり、照射ターゲット）に照準を合わせるために、レーザー発光器（ただし、図３に図示せず）がカメラ装置３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃに取り付けられており、これによって照射ターゲットと第１の組のカメラ装置間の空間的相関関係を知ることができる。加えて、スライドレール３０４Ａ、３０４Ｂ、および３０４Ｃの位置は固定されているため、位置決め室３００のスペース内における患者３０２の患部の相対位置を、レーザー発光器が患者３０２の患部に照準を合わせたときのスライドレールにおける第１の組のカメラの位置（例えば、元の位置に対して１０センチメートル後方に移動）に基づいて決定することができる。

【0034】

図４は、本開示の一実施形態による治療室４００の例示的なハードウェア構成を説明する概略図である。図４に示されるように、治療室４００のハードウェア構成は、治療室の台４０１、機械装置４０３、１組のカメラ装置４０５Ａ～４０５Ｃ（以下、「第２の組のカメラ装置」と称する）、スライドレール４０４Ａ～４０４Ｃ、およびビーム出射口４１５を含んでいてよい。

【0035】

機械装置４０３はベース部４０３Ａ、支持部４０３Ｂ、およびアーム部４０３Ｃを含んでいてよい。アーム部４０３Ｃは、治療室の台４０１およびその上の患者４０２を支えるために用いられる。支持部４０３Ｂは、アーム部４０３Ｃを支えるために用いられる。ベース部４０３Ａは、アーム部４０３Ｃおよび支持部４０３Ｂを支えるために用いられる。ベース４０３Ａはコントローラーを含んでいてよく（ただし、図４には図示せず）、支持部４０３Ｂおよびアーム部４０３Ｃの傾斜角度を制御することで、治療室の台４０１の高さを変える（高くまたは低くする）ようであってよい。

【0036】

位置決め室の台３０１のように、治療室の台４０１も折り畳み可能であるため、上方に傾けることができ、患者４０２は座位にもなれる。加えて、機械装置４０３のアーム部４０３Ｃは、回転フランジまたは類似する要素を介し支点４１０において治療室の台４０１に接続される。機械装置４０３を治療室の台４０１に接続することに加え、回転フランジによって、アーム４０３Ｃが治療室の台４０１を回転させられるようになる。

【0037】

カメラ装置４０５Ａ、４０５Ｂ、および４０５Ｃは任意のタイプの深度カメラであってよく、それぞれ治療室の台４０１の右側、上側、および左側に取り付けられて、患者４０２の患部の画像をそれぞれ異なる角度から撮像する。これら患部の画像を再構成することによって、照射ターゲットのポイントクラウドが得られる。

【0038】

カメラ装置４０５Ａ、４０５Ｂ、および４０５Ｃは、スライドレール４０４Ａ、４０４Ｂおよび４０４Ｃにそれぞれ装着され、スライドレール４０４Ａ、４０４Ｂ、および４０４Ｃはカメラ装置４０５Ａ、４０５Ｂ、および４０５Ｃをその上でそれぞれ移動させる。さらに、患者４０２の患部に照準を合わせるために、レーザー発光器（ただし、図４に図示せず）がカメラ装置４０５Ａ、４０５Ｂ、および４０５Ｃに取り付けられており、これによって、照射ターゲットと第２の組のカメラ装置間の空間的相関関係を知ることができる。

【0039】

図３および図４はそれぞれ、位置決め室の位置決めプロセス２０３および治療室の位置決めプロセス２０４の実行時のハードウェア構成となる。位置決め室の校正プロセス２０１および治療室の校正プロセス２０２時において、位置決め室の台３０１および治療室の台４０１には患者は載らないが、位置決め室および治療室内におけるカメラ装置のパラメーターおよび空間的相対位置を校正するために、校正対象（または「校正用ジグ」）が患者の患部のシミュレーションとして置かれる。

【0040】

図５は、本開示の一実施形態による位置決め室の校正プロセス２０１および治療室の校正プロセス２０２に関する校正対象５００の上面図である。図５に示されるように、校正対象５００は十字線５０１Ａ、５０１Ｂ、および５０１Ｃを有する三次元オブジェクトであり、これらは、カメラ装置３０５Ａ、３０５Ｂ、および３０５Ｃ（またはカメラ装置４０５Ａ、４０５Ｂ、および４０５Ｃ）に取り付けられたレーザー発光器が照準を定めるためにそれぞれ用いられる。カメラの組に取り付けられたレーザー発光器が全て十字線５０１Ａ、５０１Ｂ、および５０１Ｃに位置合わせされたときに、これらレーザー発光器から発せられるレーザービームの延伸は、校正対象５００のアイソセンター５０２を通過することが予期される。

【0041】

なお、図５は単なる例に過ぎず、校正対象５００の外観は本開示の実施形態により限定されることはないという点が理解されなければならない。

【0042】

図６は、本開示の一実施形態による第１の態様の位置決め室の位置決めプロセス２０３を説明するフロー図である。この態様では、位置決め室３００内における位置決め室の台３０１は回転できない。図６に示されるように、位置決め室の位置決めプロセス２０３はステップ６０１～６０５を含み得る。

【0043】

ステップ６０１において、傾斜角度および元のターゲットポイントクラウドに基づいて傾斜ターゲットポイントクラウドが算出される。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３はステップ６０２に進む。

【0044】

一実施形態において、ステップ６０１の計算は、元のターゲットポイントクラウド上の各点座標に、傾斜角度に対応する第１の変換行列をかけることによって、傾斜ターゲットポイントクラウドを得るためにするものである。

【0045】

ステップ６０２において、位置決め室の台３０１が傾斜角度で傾斜したときの、第１のセットのカメラ装置によって撮像された位置決め室の台３０１上の照射ターゲットの第１の撮像ポイントクラウドが得られる。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３はステップ６０３に進む。

【0046】

ステップ６０３において、傾斜ターゲットポイントクラウドおよび第１の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第１のオフセットが決定される。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３はステップ６０４に進む。

【0047】

一実施形態において、ステップ６０３で行われる画像位置合わせは、傾斜ターゲットポイントクラウドと第１の撮像ポイントクラウドとの類似度を計算することを含む。類似度が不十分である場合、スライドレール３０４Ａ～３０４Ｃにおける第１のセットのカメラ装置の位置が（手動または電子制御で）調節され、第１の撮像ポイントクラウドが再撮像される。撮像された第１の撮像ポイントクラウドと傾斜ターゲットポイントクラウドとの類似度が許容範囲内になるまで、上記動作が繰り返される。このときの、スライドレール３０４Ａ～３０４Ｃにおける第１の組のカメラ装置の現時点の位置と開始位置との差が第１のオフセットである。

【0048】

ステップ６０４において、第１のオフセット、ターゲット変位、および基準変位に基づき、治療室の台４０１が傾斜角度で傾斜するが回転はしないときの、ビーム出射口４１５に対する支点４１０の第１の支持点変位が算出される。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３はステップ６０５に進む。

【0049】

一実施形態において、ステップ６０４における計算は、第１のオフセット、ターゲット変位、および基準変位を足すことにより、第１の支持点変位を得るためにするものである。

【0050】

ステップ６０５において、回転角度および第１の支持点変位に基づき、第２の支持点変位が算出される。

【0051】

図７は、本開示の一実施形態による治療室の位置決めプロセス２０４のフロー図である。図７に示されるように、治療室の位置決めプロセス２０４はステップ７０１～７０５を含んでいてよい。

【0052】

ステップ７０１において、機械装置４０３が駆動されて治療室の台４０１を、支点４１０がビーム出射口４１５に対して第１の支持点変位になるように、移動させる。次いで、治療室位置決めプロセス２０４はステップ７０２に進む。

【0053】

ステップ７０２において、治療室の台４０１が傾斜角度で傾斜したときの、第２のセットのカメラ装置によって撮像された治療室の台４０１上の照射ターゲットの第２の撮像ポイントクラウドが得られる。次いで、治療室の位置決めプロセス２０４はステップ７０３に進む。

【0054】

ステップ７０３において、傾斜ターゲットポイントクラウドおよび第２の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第２のオフセットが決定される。次いで、治療室の位置決めプロセス２０４はステップ７０４に進む。

【0055】

一実施形態において、ステップ７０３で行われる画像位置合わせは、傾斜ターゲットポイントクラウドと第２の撮像ポイントクラウドとの類似度を計算することを含む。類似度が不十分である場合、機械装置４０３が駆動されて治療室の台４０１を移動させ、第２の撮像ポイントクラウドが再撮像される。第２の撮像ポイントクラウドと傾斜ターゲットポイントクラウドとの類似度が許容範囲内に入るまで、上記動作が繰り返される。このときの、支点４１０の現時点の位置とステップ７０２における支点４１０の位置（つまり、ビーム出射口４１５に対する第１の支持点変位の位置）との差異が第２のオフセットである。

【0056】

ステップ７０４では、第２の支持点変位が回転角度および第２のオフセットに基づいて校正される。次いで、治療室の位置決めプロセス２０４はステップ７０５に進む。

【0057】

ステップ７０５において、機械装置４０３が駆動されて治療室の台４０１を、治療室の台４０１の支点４１０がビーム出射口４１５に対して第２の支持点変位になるように、移動させる。

【0058】

図８は、本開示の別の実施形態による第２の態様における位置決め室の位置決めプロセス２０３Ｒのフロー図である。第２の態様において、位置決め室３００内の位置決め室の台３０１は回転することができる。図８に示されるように、位置決め室の位置決めプロセス２０３Ｒはステップ８０１～８０４を含み得る。

【0059】

ステップ８０１において傾斜角度、回転角度、および元のターゲットポイントクラウドに基づいて、変換ターゲットポイントクラウドが算出される。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３Ｒはステップ８０２に進む。

【0060】

一実施形態において、ステップ８０１における計算は、元のターゲットポイントクラウドにおける各ポイントの座標に、第１の変換行列および第２の変換行列をかけることによって、変換ターゲットポイントクラウドを得るためのものである。第１の変換行列および第２の変換行列はそれぞれ傾斜角度および回転角度に対応している。

【0061】

ステップ８０２において、位置決め室の台３０１が傾斜角度で傾くと共に回転角度で回転したときに第１の組のカメラ装置により撮像された位置決め室の台３０１上の照射ターゲットの第３の撮像ポイントクラウドが得られる。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３Ｒはステップ８０３に進む。

【0062】

ステップ８０３において、変換ターゲットポイントクラウドおよび第３の撮像ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第３のオフセットが決定される。次いで、位置決め室の位置決めプロセス２０３Ｒはステップ８０４に進む。

【0063】

一実施形態において、ステップ８０３で行われる画像位置合わせは、変換ターゲットポイントクラウドと第３の撮像ポイントクラウドとの類似度を計算することを含む。類似度が不十分である場合、スライドレール３０４Ａ～３０４Ｃにおける第１のセットのカメラ装置の位置が（手動または電子制御で）調節され、第３の撮像ポイントクラウドが再撮像される。第３の撮像ポイントクラウドと変換ターゲットポイントクラウドとの類似度が許容範囲内に入るまで、上記動作が繰り返される。このときの、スライドレール３０４Ａ～３０４Ｃにおける第１の組のカメラ装置の現時点の位置と開始位置との差が第３のオフセットである。

【0064】

ステップ８０４において、第３のオフセット、ターゲット変位および基準変位に基づいて、第２の支持点変位が算出される。

【0065】

一実施形態において、ステップ８０４における計算は、第３のオフセット、ターゲット変位、および基準変位を足すことによって第２の支持点変位を得るためのものである。

【0066】

図９は、本開示の一実施形態によるカメラパラメーター校正プロセス２０６のフロー図である。図９に示されるように、カメラパラメーター校正プロセス２０６はステップ９０１およびステップ９０２を含み得る。

【0067】

ステップ９０１において、第２の組のカメラ装置により撮像された治療室内の台４０１上における校正対象５００の第４の撮像ポイントクラウドが得られる。次いで、カメラパラメーター校正プロセス２０６はステップ９０２に進む。

【0068】

ステップ９０２において、第４の撮像ポイントクラウドおよび校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第２の組のカメラ装置のパラメーター設定が校正される。

【0069】

一実施形態において、ステップ９０２で行われる画像位置合わせは、校正対象ポイントクラウドと第４の撮像ポイントクラウドとの類似度を計算することを含む。類似度が不十分である場合、第２の組のカメラ装置のパラメーターが調節される。撮像された第４の撮像ポイントクラウドと校正対象ポイントクラウドとの類似度が許容範囲内に入るまで、上記動作が繰り返される。

【0070】

図１０は、本開示の一実施形態による位置決め室の校正プロセス２０１のフロー図である。図１０に示されるように、位置決め室の校正プロセス２０１はステップ１００１およびステップ１００２を含み得る。

【0071】

ステップ１００１において、第１の組のカメラ装置により撮像された位置決め室の台３０１上の校正対象５００の第５の撮像ポイントクラウドが得られる。次いで、位置決め室の校正プロセス２０１はステップ１００２に進む。

【0072】

ステップ１００２において、第５の撮像ポイントクラウドおよび校正対象ポイントクラウドに画像位置合わせ（ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を行うことによって、第１の組のカメラ装置のパラメーター設定が校正される。

【0073】

一実施形態において、ステップ１００２で行われる画像位置合わせは、校正対象ポイントクラウドと第５の撮像ポイントクラウドとの類似度を計算することを含む。類似度が不十分である場合、第１の組のカメラ装置のパラメーターが調節される。第５の撮像ポイントクラウドと校正対象ポイントクラウドとの類似度が許容範囲内に入るまで、上記動作が繰り返される。

【0074】

図１１は、本開示の一実施形態による空間校正プロセス２０５のフロー図である。図１１に示されるように、空間校正プロセス２０５はステップ１１０１～１１０３を含み得る。

【0075】

ステップ１１０１において、機械装置４０３が駆動されて治療室の台４０１を、治療室の台４０１上の校正対象５００がビーム出射口４１５に対してターゲット変位になるように、移動させる。次いで、空間校正プロセス２０５はステップ１１０２に進む。

【0076】

ステップ１１０２において、ビーム出射口４１５に対する支点４１０の第３の支持点変位が得られる。次いで、空間校正プロセス２０５はステップ１１０３に進む。

【0077】

ステップ１１０３において、第３の支持点変位およびターゲット変位に基づいて、校正対象５００に対する支点４１０の基準変位が算出される。

【0078】

上述した位置決め室の台３０１および／または治療室の台４０１を傾斜角度で傾斜させるおよび／または回転角度で回転させる操作は、手動で操作または電子制御されるものであってよく、本開示はこれに限定されない。

【0079】

各種実施形態において、治療室の台の構成が治療計画データに合致するとき、治療室の台は傾斜角度で傾斜すると共に回転角度で回転し、かつ治療室の台上の照射ターゲットがビーム出射口に対してターゲット変位となる。

【0080】

本開示において提供される患者位置決めシステムは、患者台／椅子の傾斜および回転角度ならびに照射方向について考慮および調整を取り入れることで、放射線治療の状況において患者の患部への照射がより効率的かつ正確にできるようになる。

【0081】

上の段落は多数の態様で記述したものである。本明細書の開示が多数の方式で実施され得るということは、明らかである。実施例で開示されたいかなる構造または機能も、単に代表的なシチュエーションであるにすぎない。本明細書の開示によれば、開示されたいずれの態様もそれぞれ独立に実施できること、または２つ以上の態様を組み合わせて実施できることに、当業者は想到するはずである。

【0082】

本発明を例を用い、好ましい実施形態の観点から説明したが、本発明はこれら開示された実施形態に限定されないということが理解されなければならない。むしろ、（当業者には明らかであるような）各種変更および類似の配置をカバーするように意図されている。よって、添付のクレームの範囲は、かかる変更および類似の配置が全て包含されるよう、最も広い解釈が与えられなければならない。

【符号の説明】

【0083】

１００・・・患者位置決めシステム
１０１・・・処理装置
１０２・・・記憶装置
１１１・・・位置決め室モジュール
１１２・・・制御モジュール
１１３・・・治療室モジュール
２０１・・・位置決め室の校正プロセス
２０２・・・治療室の校正プロセス
２０３・・・位置決め室の位置決めプロセス
２０３Ｒ・・・位置決め室の位置決めプロセス
２０４・・・治療室の位置決めプロセス
２０５・・・空間校正プロセス
２０６・・・撮像パラメーター校正プロセス
２１０・・・治療計画システム
３００・・・位置決め室
３０１・・・位置決め室の台
３０２・・・患者
３０３・・・基柱
３０４Ａ～３０４Ｃ・・・スライドレール
３０５Ａ～３０５Ｃ・・・カメラ装置
４０１・・・治療室の台
４０２・・・患者
４０３・・・機械装置
４０３Ａ・・・ベース部
４０３Ｂ・・・支持点
４０３Ｃ・・・アーム部
４０４Ａ～４０４Ｃ・・・スライドレール
４０５Ａ～４０５Ｃ・・・カメラ装置
４１０・・・支点
４１５・・・ビーム出射口
５００・・・校正対象
５０１Ａ～５０１Ｃ・・・十字線
５０２・・・アイソセンター
６０１～６０５・・・ステップ
７０１～７０５・・・ステップ
８０１～８０４・・・ステップ
９０１～９０２・・・ステップ
１００１～１００２・・・ステップ
１１０１～１１０３・・・ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】