DE602004009122T3

DE602004009122T3 - Vorrichtung zur Positionierung eines Patienten

Info

Publication number: DE602004009122T3
Application number: DE602004009122T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Nagamine; Shinichiro Fujitaka; Takurou Honda; Hiroshi Akiyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2004267250A; KR100695377B1; EP1454653B2; AU2004200350A1; US7212608B2; US7212609B2; EP1454653A1; DE602004009122T2; DE602004009122D1; JP3748433B2; KR20040079835A; EP1454653B1; US20040184583A1; US20060203958A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Patientenpositioniervorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Patientenpositioniervorrichtung, die geeigneterweise in einem Teilchenstrahl-Behandlungssystem zum Einstrahlen eines geladenen Teilchenstrahls (Ionenstrahls) in der Art eines Protonen- und eines Kohlenstoffstrahls auf einen Tumor für eine Behandlung verwendet wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es ist ein Behandlungsverfahren zum Einstellen eines Isozentrums (Bestrahlungszielzentrums) an einem Tumor, beispielsweise einem Krebsgeschwür, im Körper eines Patienten und zum Bestrahlen des Tumors mit einem Ionenstrahl in der Art eines Protonenstrahls bekannt. Eine Vorrichtung zur Verwendung mit einem solchen Behandlungsverfahren weist eine Einrichtung zum Erzeugen eines geladenen Teilchenstrahls, ein Strahltransportsystem und einen Drehkran auf. Ein von der Einrichtung zum Erzeugen eines geladenen Teilchenstrahls beschleunigter Ionenstrahl erreicht den Drehkran durch ein erstes Strahltransportsystem und bestrahlt den Tumor von einer Bestrahlungsdüse, nachdem er durch ein zweites Strahltransportsystem hindurchgelaufen ist, das im Drehkran bereitgestellt ist.
In der so aufgebauten Vorrichtung muss der Patient veranlasst werden, in einer geeigneten Position in Bezug auf die Bestrahlungsdüse zu liegen, so dass der Ionenstrahl nur das Isozentrum bestrahlt, ohne normale Zellen zu beschädigen. Eine Patientenpositioniervorrichtung, die bei der Einstrahlung des Teilchenstrahls verwendbar ist, ist eine Vorrichtung zum Positionieren eines Patientenliege, um zu bewirken, dass der Patient in der geeigneten Position liegt (siehe beispielsweise das Patentdokument 1, JP-A 2000-510023 (Seiten 27–31 und 1, 6, 7A und 7B), auch als WO 98/18523 veröffentlicht). Insbesondere wird im Fall einer Bestrahlung mit dem Ionenstrahl, beispielsweise einem Protonenstrahl, die Aktivierungsenergie für den Protonenstrahl so ausgewählt, dass die Protonen am Isozentrum angehalten werden und der größte Teil der Protonenenergie ausschließlich auf Zellen im Tumor, der im Isozentrum positioniert ist, angewendet wird, indem die Eigenschaft ausgenutzt wird, dass der größte Teil der Protonenenergie beim Anhalten der Protonen freigegeben wird (dieses Phänomen wird als ”Bragg-Spitze” bezeichnet). Daher ist die Ausrichtung des Zonenstrahls mit dem Isozentrum sehr wichtig.
Bei einer in US 2002/0188194 A1 offenbarten bekannten Patientenpositioniervorrichtung wird die Position des Isozentrums zum Gewährleisten einer genauen Positionierung des Patienten in Bezug auf die Bestrahlungsdüse vorab in Bezug auf Monumente (oder Ortsmarkierungen, d. h. anatomische Basispunkte, beispielsweise Abschnitte des Skeletts des Patienten), die im Patientenkörper festgelegt sind, bestimmt. Gewöhnlich wird die Position des Isozentrums, das krankes Gewebe, beispielsweise einen Tumor, enthält, auf einer DRR (digital rekonstruierten Radiographie) markiert. Dann werden Anzeigebilder, welche aus anderen Richtungen blicken, nach Bedarf editiert.
In einem Zustand, in dem der Patient vor der Bestrahlung mit einem Protonenstrahl auf einer Patientenliege liegt, wird eine Röntgenquelle auf einem Weg des Protonenstrahls angeordnet und ein Röntgenempfänger auf der in Bezug auf den Patienten entlang dem Weg des Protonenstrahls der Röntgenquelle entgegengesetzten Seite angeordnet. Der Röntgenempfänger erzeugt ein Röntgenbild des Tumors und seiner Umgebung im Patientenkörper. Bei dieser Gelegenheit muss zum Ausrichten des Isozentrums auf einer Strahllinie, wodurch der Protonenstrahl in der Bestrahlungsdüse hindurchläuft, mit dem Tumor die Richtung, in der die Patientenliege in Bezug auf die Bestrahlungsdüse bewegt wird, und die Strecke, um die diese bewegt wird, bestimmt werden, indem die Versatzstrecke von jedem der jeweiligen Monumente zum Zentrum des Röntgenstrahls auf einem Röntgenbild und die Versatzstrecke von demselben bestimmten Monument zum Isozentrum auf der DRR verwendet werden. Die Positionierungssteuerung der Patientenliege wird auf der Grundlage der so bestimmten Richtung und der so bestimmten Bewegungsstrecke der Patientenliege ausgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik legt ein Bediener, beispielsweise ein Arzt, mehrere Monumentpositionen auf dem Skelett des Patienten auf einer DRR als ein auf einer Anzeigeeinheit angezeigtes Referenzbild fest und legt auch dieselben Positionen derselben mehreren Monumente auf einem aufgenommenen Bild als ein durch den Röntgenempfänger erhaltenes Röntgenbild, das auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, fest. Obwohl der Bediener beabsichtigt hat, dieselben Positionen derselben mehreren Monumente auf beiden Bildschirmdarstellungen festzulegen, besteht daher die Befürchtung, dass die jeweiligen entsprechenden Positionen, die auf der DRR und dem aufgenommenen Bild festgelegt sind, nicht miteinander ausgerichtet und gegeneinander versetzt sind. Falls die jeweiligen festgelegten Positionen, die auf der DRR und dem aufgenommenen Bild ausgerichtet zu halten sind, gegeneinander versetzt sind, geschieht eine Beeinträchtigung der Genauigkeit beim Ausrichten der Patientenliege (insbesondere des Tumors), die geeignet auf der Grundlage beider festgelegter Positionen positioniert sein sollte, mit der Strahllinie.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Patientenpositioniervorrichtung und ein Patientenpositionierverfahren bereitzustellen, welche die Genauigkeit beim Positionieren eines Patienten erhöhen können.
Zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung eine Patientenpositioniervorrichtung nach dem anliegenden Anspruch 1 vor. Eine Verarbeitungseinheit führt einen Musterabgleich zwischen einem Teil der ersten Bildinformationen in einer ein Isozentrum enthaltenden ersten Einstellfläche, wobei die ersten Bildinformationen einen Tumor im Körper des Patienten darstellen und als eine das Isozentrum enthaltende Referenz dienen, und einem Teil zweiter Bildinformationen in einer eine Position, die einem Weg eines geladenen Teilchenstrahls entspricht, enthaltenden zweiten Einstellfläche aus, wobei die zweiten Bildinformationen einen Abschnitt des im Weg des geladenen Teilchenstrahls liegenden Patienten darstellen, wodurch Informationen erzeugt werden, die zur Positionierung des Patienten (der Liege) verwendet werden. Weil die Positionierinformationen durch den Musterabgleich zwischen den ersten Bildinformationen in der ersten Einstellfläche und den zweiten Bildinformationen in der zweiten Einstellfläche erzeugt werden, wird verhindert, dass die Genauigkeit bei der Erzeugung der Positionierinformationen durch die Fähigkeiten eines Bedieners beeinträchtigt wird, welche erforderlich sind, wenn, die Positionen von Monumenten festgelegt werden, was sich von dem Fall unterscheidet, in dem die Positionierinformationen auf der Grundlage vom Bediener festgelegter Positionen von Monumenten erzeugt werden. Dadurch kann die Positioniergenauigkeit unabhängig von den Fähigkeiten einzelner Bediener erhöht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Gesamtansicht des Aufbaus eines medizinischen Teilchenbestrahlungssystems, auf das eine Patientenpositioniervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
2 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 dargestellten Drehkrans,
3 ist eine Vorderansicht des in 1 dargestellten Drehkrans,
4 ist eine schematische Ansicht einer vertikalen Schnittstruktur eines in 1 dargestellten Teilchenbestrahlungsabschnitts,
5 ist eine Konzeptansicht detaillierter Funktionen einer Liegenantriebseinrichtung zum Antreiben einer in 1 dargestellten Patientenliege,
6 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus der Patientenpositioniervorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 ist eine detaillierte Schnittansicht des Aufbaus eines in 6 dargestellten Röntgenfluoreszenzvervielfachers,
8 ist ein Flussdiagramm einer von einer in 6 dargestellten Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung ausgeführten Verarbeitungssequenz,
die 9(A), 9(B) und 9(C) zeigen Beispiele von Bildschirmdarstellungen, die auf in 6 dargestellten Anzeigeeinheiten angezeigt werden,
die 10(A) und 10(B) zeigen andere Beispiele von Bildschirmdarstellungen, die auf den in 6 dargestellten Anzeigeeinheiten angezeigt werden,
11 ist ein Flussdiagramm einer detaillierten Verarbeitungssequenz des in 8 dargestellten Schritts 79,
12 ist ein Flussdiagramm einer detaillierten Verarbeitungssequenz des in 8 dargestellten Schritts 81 und
13 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Modifikation der Patientenpositioniervorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird zuerst ein medizinisches Teilchenbestrahlungssystem beschrieben, auf das eine Patientenpositioniervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform angewendet wird.
Ein medizinisches Teilchenbestrahlungssystem 40 weist eine Einrichtung 41 zum Erzeugen eines geladenen Teilchenstrahls und einen Drehkran 1 auf. Die Einrichtung 41 zum Erzeugen eines geladenen Teilchenstrahls (auch als Teilchenstrahlerzeugungseinrichtung bezeichnet) weist eine Ionenquelle (nicht dargestellt), einen Vorstufenbeschleuniger 42 und ein Synchrotron 43 auf. Ionen (beispielsweise Protonen oder Kohlenstoffionen), die von der Ionenquelle erzeugt wurden, werden durch den Vorstufenbeschleuniger (beispielsweise einen Linearbeschleuniger) 42 beschleunigt. Ein vom Vorstufenbeschleuniger 42 beschleunigter Ionenstrahl (Protonenstrahl) tritt in das Synchrotron 43 ein. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Protonenstrahl als Ionenstrahl verwendet. Der Ionenstrahl in Form eines geladenen Teilchenstrahls (auch als Teilchenstrahl bezeichnet) wird beschleunigt, indem ihm elektrische Hochfrequenzenergie von einem Hochfrequenz-Beschleunigungsresonator 44 in dem Synchrotron 43 zugeführt wird. Nachdem die Energie des in dem Synchrotron 43 umlaufenden Ionenstrahls auf ein vorgegebenes Energieniveau erhöht wurde (gewöhnlich 100 bis 200 MeV), wird eine Hochfrequenzwelle von einer Hochfrequenz-Anwendungsvorrichtung 45 zum Austritt des Ionenstrahls auf diesen angewendet. Durch die Anwendung dieser Hochfrequenzwelle wird bewirkt, dass der mit einer Hochfrequenzwelle innerhalb einer Stabilitätsgrenze umlaufende Ionenstrahl die Stabilitätsgrenze verlässt und durch einen Ausgangsdeflektor 50 aus dem Synchrotron 43 austritt. Nach dem Austreten des Ionenstrahls werden Elektromagneten, d. h. Quadrupol-Elektromagneten 46 und Ablenkungselektromagneten 47, die in dem Synchrotron 43 angeordnet sind, zugeführte Ströme bei jeweiligen Sollwerten gehalten, und die Stabilitätsgrenze wird auch im Wesentlichen konstant gehalten. Durch Unterbrechen des Zuführens elektrischer Hochfrequenzenergie zur Hochfrequenz-Anwendungsvorrichtung 45 wird das Austreten des Ionenstrahls aus dem Synchrotron 43 unterbrochen.
Der aus dem Synchrotron 43 ausgetretene Ionenstrahl erreicht durch ein Strahltransportsystem 49 einen Teilchenbestrahlungsabschnitt (auch als Teilchenbestrahlungseinrichtung bezeichnet) 4 zum Einstrahlen des Ionenstrahls. Der Teilchenstrahl wird von dem Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 auf einen Tumor (Krebs) im Körper eines auf einer Behandlungsliege (Patientenliege) 59 liegenden Patienten 8 gestrahlt. Der Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 erzeugt einen Teilchenstrahl, der eine für die Behandlung unter Verwendung des Teilchenstrahls optimale Dosisverteilung bereitstellt.
Der Drehkran 1 weist eine im Wesentlichen zylindrische drehbare Trommel (einen drehbaren Körper) 3 mit einem vorderen Ring 2 und einen nicht dargestellten Motor (Drehvorrichtung) zum Drehen der drehbaren Trommel 3 auf. Der an einem Ende der drehbaren Trommel 3 bereitgestellte vordere Ring 2 wird von mehreren drehbaren Tragrollen 6 getragen. Wie in 3 dargestellt ist, sind die Tragrollen 6 drehbar an einer Trageinheit 10 angebracht, die auf einer Drehkran-Installationsfläche (Gebäudebasis) 9 installiert ist. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, wird der andere Ring (der einen Außendurchmesser aufweist, der gleich jenem des vorderen Rings 2 ist), der am anderen Ende der drehbaren Trommel 3 bereitgestellt ist, ähnlich durch mehrere Tragrollen 6 getragen, welche drehbar an der anderen Trageinheit 10 angebracht sind. Ein Strahltransportsystem 5 in Form eines umgekehrten U, das als Teil des Strahltransportsystems 49 dient, und der Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 sind an der drehbaren Trommel 3 angebracht und werden bei der Drehung des Drehkrans 1 gedreht. Das Strahltransportsystem 5 weist Elektromagnete in der Art der Ablenkelektromagnete 51, 52 auf. Eine Behandlungskammer 14 ist innerhalb der drehbaren Trommel 3 ausgebildet.
4 ist eine schematische Ansicht einer vertikalen Schnittstruktur des Teilchenbestrahlungsabschnitts 4. In 4 weist der Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 ein an der drehbaren Trommel 3 angebrachtes Gehäuse 90, das mit dem Strahltransportsystem 5 in Form eines umgekehrten U verbunden ist, und eine Tülle 21 auf, die an einem Ende des Gehäuses 90, d. h. auf der Seite, die dem Düsenende näher ist, bereitgestellt ist. Innerhalb des Gehäuses 90 und der Tülle 21 sind beispielsweise in dieser Reihenfolge von der stromaufwärts gelegenen Seite in Bewegungsrichtung des vom Strahltransportsystem 5 eingebrachten Ionenstrahls ein Streukörper (nicht dargestellt), ein Ringkollimator 22, ein Patientenkollimator 23 und ein Bolus 25 angeordnet. Diese Komponenten sind nacheinander so angeordnet, dass sie auf einer Strahllinie m liegen, entlang derer sich der Ionenstrahl bewegt. Zusätzliche Einheiten, wie eine SOBP-Bildungseinheit vom Kammfiltertyp und eine Reichweiteneinstellungseinheit mit einem Paar keilförmiger Blöcke, können auch so angeordnet werden, dass sie auf der Strahllinie m liegen.
Der Ringkallimator 22 dient dazu, ein Bestrahlungsfeld des Ionenstrahls grob zu kollimieren, und er ist durch ein Anbringungselement (nicht dargestellt) an der Tülle 21 angebracht. Der Patientenkollimator 23 dient dazu, den Ionenstrahl so zu formen, dass er senkrecht zur Strahllinie m mit der Tumorform übereinstimmt, und er ist auch durch ein Anbringungselement (nicht dargestellt) an der Tülle 21 angebracht.
Der durch den Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion gebildete und das geeignete Bestrahlungsfeld aufweisende Ionenstrahl gibt seine Energie an den Tumor im Körper des Patienten 8 ab und bildet dabei einen Hochdosisbereich.
Es sei bemerkt, dass eine als Röntgenquelle dienende Röntgenemissionsvorrichtung (Röntgenröhre) 26 später beschrieben wird.
Mit Bezug auf die 2 und 3 sei bemerkt, dass das medizinische Teilchenbestrahlungssystem 40 eine Bestrahlungskammer 55 für die Teilchenstrahlbehandlung in der drehbaren Trommel 3 des Drehkrans 1 aufweist. Die Bestrahlungskammer 55 für die Teilchenstrahlbehandlung ist mit einem festen ringförmigen Rahmen (Ringelement) 15 versehen. Der ringförmige Rahmen 15 ist auf einer Endseite der drehbaren Trommel 3, d. h. auf derselben Seite wie der vordere Ring 2, angeordnet und an einer in der Drehkran-Installationsfläche 9 installierten Befestigungsbasis 18 befestigt. Zusätzlich ist der andere ringförmige Rahmen (nicht dargestellt) auf der anderen Endseite der drehbaren Trommel 3 angeordnet, so dass die Bewegungsbahn des Teilchenbestrahlungsabschnitts 4 zwischen diesem und dem ringförmigen Rahmen 15 sandwichförmig angeordnet ist. Der andere ringförmige Rahmen wird durch mehrere Tragrollen 20 getragen, die drehbar von einem Tragrahmen 19 gehalten werden, der an einer Innenfläche der drehbaren Trommel 3 befestigt ist. Mit anderen Worten ist der andere ringförmige Rahmen durch die Tragrollen 20 in Bezug auf die drehbare Trommel 3 drehbar. Diese ringförmigen Rahmen einschließlich des Rahmens 15 haben Führungsrillen (nicht dargestellt), die jeweils einen unteren horizontalen Abschnitt und einen oberen bogenförmigen Abschnitt aufweisen, welche entgegengesetzt zueinander an jeweiligen Seitenflächen der ringförmigen Rahmen gebildet sind. Jede der Führungsrillen hat eine im Wesentlichen halbzylindrische Form, welche durch den unteren horizontalen Abschnitt und den oberen bogenförmigen Abschnitt definiert ist.
Die Bestrahlungskammer 55 für die Teilchenstrahlbehandlung ist weiter mit einem beweglichen Boden 17 versehen. Der bewegliche Boden 17 hat eine frei biegbare gelenkige Struktur, so dass er eine Anzahl von Platten 24 aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Platten 24 durch Verbindungsglieder (nicht dargestellt) miteinander 1 Ein Ende des beweglichen Bodens 17 greift in die Führungsrille des ringförmigen Rahmens 15 ein, und das andere Ende des beweglichen Bodens 17 greift in die Führungsrille des anderen ringförmigen Rahmens ein. Ferner sind die in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden des beweglichen Bodens 17 mit dem Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 verbunden. Wenn der Motor angetrieben wird, um den Drehkran 1 zu drehen, wird der Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 auch in die gleiche Drehrichtung wie der Drehkran 1 gedreht. Dementsprechend wird der mit dem Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 verbundene bewegliche Boden 17 zusammengezogen und in die gleiche Drehrichtung bewegt. Die Bewegung des beweglichen Bodens 17 wird glatt entlang den Führungsrillen der ringförmigen Rahmen, einschließlich des Rahmens 15, ausgeführt. Der bewegliche Boden 17 besteht aus einem horizontalen Bodenabschnitt 57, der durch die horizontalen Abschnitte der Führungsrillen in der Unterseite der ringförmigen Rahmen, einschließlich des Rahmens 15, gebildet ist, und einem bogenförmigen Wandabschnitt 58, der durch die bogenförmigen Abschnitte der Führungsrillen in der Oberseite der ringförmigen Rahmen, einschließlich des Rahmens 15, gebildet ist. Die Behandlungskammer 14 ist innerhalb des beweglichen Bodens 17 gebildet. Die Behandlungsliege 59 wird in die Behandlungskammer 14 eingeführt, wenn der Ionenstrahl vom Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 auf den Patienten eingestrahlt wird.
Wie in 5 dargestellt ist, weist eine Behandlungsbank 7 eine Liegenantriebseinrichtung 12 und die auf der Liegenantriebseinrichtung 12 installierte Behandlungsliege 59 auf. Die Behandlungsbank 7 ist außerhalb des Drehkrans 1 entgegengesetzt zum vorderen Ring 2 innerhalb einer Behandlungsliegen-Installationsfläche (nicht dargestellt), die sich auf einer Ebene befindet, die um eine Stufe gegenüber der Drehkran-Installationsfläche 9 erhöht ist (siehe 3), installiert. Wie in einer Konzeptansicht aus 5 ersichtlich ist, hat die Liegenantriebseinrichtung 12 vier Gelenkachsen 12A, 12, 12C und 12D und weist Motoren 11a, 11b, 11c und 11d zum Antreiben der Behandlungsliege 59 auf. Durch Antreiben des Motors 11a wird die Behandlungsliege 59 in Richtung der Gelenkachse 12A (X-Achse) bewegt, die sich in horizontaler Richtung parallel zum vorderen Ring 2 erstreckt. Durch Antreiben des Motors 11b wird die Behandlungsliege 59 in Richtung der Gelenkachse 12B (Z-Achse) bewegt, die senkrecht zur Gelenkachse 12A verläuft. Durch Antreiben des Motors 11c wird die Behandlungsliege 59 in Richtung der Gelenkachse 12C (Y-Achse) bewegt, die senkrecht sowohl zur Gelenkachse 12A (X-Achse) als auch zur Gelenkachse 128 (Z-Achse) steht und in Richtung der Drehachse des Drehkrans 1 verläuft. Demgemäß wird die Behandlungsliege 59 mit dem Antrieb durch den Motor 11c in die Behandlungskammer 14 hinein und aus dieser heraus bewegt. Ferner wird durch Antreiben des Motors 11d die Behandlungsliege 59 um die Gelenkachse 12D (Y-Achse) gedreht, die senkrecht zur Gelenkachse 12C (Y-Achse) steht.
Die Patientenpositioniervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist im medizinischen Teilchenbestrahlungssystem 40 mit dem vorstehend beschriebenen Grundaufbau bereitgestellt. Der Aufbau und die Funktionen der Patientenpositioniervorrichtung werden nachstehend detailliert beschrieben.
Wie in 6 dargestellt ist, weist eine Patientenpositioniervorrichtung 28 eine Röntgenemissionsvorrichtung (Röntgenröhre oder -quelle) 26, eine Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung (Bildinformations-Erzeugungseinrichtung) 29, eine Röntgenröhren-Steuereinrichtung 36, eine Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung (Positionierungsinformations-Erzeugungseinrichtung) 37 mit einer nicht dargestellten Eingabeeinrichtung (in der Art einer Tastatur und einer Maus), einen Server 17 zum Archivieren medizinischer Bilder, eine Liegensteuereinrichtung 38 und Anzeigeeinheiten 39A, 39B auf. Die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 besteht aus einer Arbeitsstation (Verarbeitungseinheit).
Die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 weist einen Röntgenfluoreszenzvervielfacher (Röntgenbildverstärker) 30, ein optisches System 33 und eine CCD-Kamera (Bildinformations-Erzeugungseinheit) 34 auf. Innerhalb eines Vakuumgefäßes 31 ist, wie in 7 dargestellt ist, eine Fluoreszenzfilmplatte 32 auf der einem Einlassfenster 64 näher gelegenen Seite angeordnet, und ein Ausgangsfluoreszenzfilm 53 ist auf der einem Auslassfenster 63 näher gelegenen Seite angeordnet. Die Fluoreszenzfilmplatte 32 weist auf ihrer Rückseite (d. h. auf der dem Einlassfenster 64 entgegengesetzten Seite) einen Eingangsfluoreszenzfilm (Röntgenstrahl-Eintrittsvorrichtung oder Röntgenstrahlenwandler) 48 auf. Der Ausgangsfluoreszenzfilm 53 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Eingangsfluoreszenzfilm 48. Eine Photokathode 50 ist in Kontakt mit dem Eingangsfluoreszenzfilm 48 angeordnet. Eine konvergierende Elektrode 54 ist in dem Vakuumgefäß 31 so angeordnet, dass sie eine Bahn 65 der Photoelektronen umgibt. Eine den Ausgangsfluoreszenzfilm 53 umgebende Anode 60 ist auch in dem Vakuumgefäß 31 angeordnet. Eine Spannung wird von einer Konvergenzspannungsversorgung 56 zwischen die Photokathode 50 und die konvergierende Elektrode 54 gelegt. Ferner wird eine Spannung von einer Anodenspannungsversorgung 61 zwischen die Photokathode 50 und die Anode 60 gelegt.
Die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 ist an der drehbaren Trommel 3 des Drehkrans 1 befestigt und wird zusammen mit der Drehung des Drehkrans 1 gedreht. Die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 ist auf der Strahllinie m auf der in Bezug auf die Behandlungsliege 59 dem Teilchenbestrahlungsabschnitt 4 entgegengesetzten Seite positioniert.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die Röntgenemissionsvorrichtung 26 an einem Tragelement 16 bereitgestellt, das an der Tülle 21 befestigt ist, so dass sie senkrecht zur Strahllinie m bewegbar ist. Das Tragelement 16 hat eine Öffnung, durch die der Ionenstrahl und die Röntgenstrahlen hindurchtreten. Gewöhnlich (außer bei der Positionierung der Behandlungsliege 59, beispielsweise während der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl) ist die Röntgenemissionsvorrichtung 26 in eine von der Strahllinie m entfernte Position P₁ zurückgezogen.
Wenn sieh der Patient 8 auf die Behandlungsliege 59 legt, um die Behandlung mit der Einstrahlung des Ionenstrahls zu beginnen, gibt ein Bediener, beispielsweise ein Arzt, unter Verwendung einer Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) der Liegensteuereinrichtung 38 einen Befehl zur Bewegung der Behandlungsliege 59 in die Liegensteuereinrichtung 38 ein, so dass eine auf die Körperoberfläche des Patienten 8 gezeichnete Kreuzmarkierung (wobei die Kreuzmarkierung durch einen Laser angezeigt wird, um eine Lokalisierung direkt über einem Tumor vorzunehmen) auf der Strahllinie m positioniert wird. Dementsprechend steuert die Liegensteuereinrichtung 38 die Liegenantriebseinrichtung 12, entsprechend dem Bewegungsbefehl, so dass die Behandlungsliege 59 so bewegt wird, dass die Kreuzmarkierung auf der Körperoberfläche des Patienten mit der Strahllinie m ausgerichtet wird. Mit dieser Ausrichtung wird ein Versatz zwischen dem Tumor und der Strahllinie m innerhalb eines Bereichs in der Größenordnung eines Millimeters gehalten.
Ferner gibt der Bediener durch eine Eingabeeinrichtung (nicht dargestellt) einen Befehl zum Einleiten einer Vorbewegung der Röntgenemissionsvorrichtung 26 in eine Röntgenröhren-Steuereinrichtung 36, beispielsweise einen Personalcomputer, ein. Die Röntgenröhren-Steuereinrichtung 36 gibt, nachdem sie den Startbefehl empfangen hat, ein Röntgenröhren-Bewegungssignal an eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung (beispielsweise einen Motor) für die Röntgenemissionsvorrichtung 26 aus. Ansprechend auf das Röntgenröhren-Bewegungssignal, wird die Röntgenemissionsvorrichtung 26 zu einer Position P₂ auf der Strahllinie m vorbewegt. Wenn der Bediener dann einen Befehl zum Einleiten der Röntgenbestrahlung in die Röntgenröhren-Steuereinrichtung 36 eingibt, wird ein von der Röntgenröhren-Steuereinrichtung 36 ausgegebenes Röntgenbestrahlungs-Startsignal in die Röntgenemissionsvorrichtung 26 eingegeben. Dementsprechend strahlt die Röntgenemissionsvorrichtung 26 einen Röntgenstrahl entlang der Strahllinie m auf den Patienten 8.
Der Röntgenstrahl, der den Patienten 8 durchdrungen hat, tritt durch das Einlassfenster 64 in das Vakuumgefäß 31 ein und erreicht dann den Eingangsfluoreszenzfilm 48 durch die Fluoreszenzfilmplatte 32, um ihn in ein sichtbares Bild umzuwandeln. Das Licht des sichtbaren Bilds wird durch die Photokathode 50 in Photoelektronen umgewandelt. Die Photoelektronen werden durch die konvergierende Elektrode 54 konvergiert und erreichen dann den Ausgangsfluoreszenzfilm 53 durch die Anode 60 entlang der Photoelektronenbahn 65, um sie in ein helles sichtbares Bild umzuwandeln. Das helle. sichtbare Bild wird durch Linsen 62 im optischen System 33 von der CCD-Kamera 34 aufgenommen. Das von der CCD-Kamera 34 aufgenommene Bild wird in einen Personalcomputer (Bildverarbeitungseinheit) 35 eingegeben, der als eine erste Verarbeitungseinheit dient. Die Bildverarbeitungseinheit 35 führt eine vorgegebene Verarbeitung an dem eingegebenen Bild aus, um eine Bildverarbeitung vorzunehmen (in der Art einer Farbkorrektur und einer Unschärfekorrektur). Bilddaten (auch als aktuelle Bilddaten oder aufgenommene Bilddaten bezeichnet), einschließlich eines Tumorbilds, welche der Bildverarbeitung unterzogen wurden, werden von der Bildverarbeitungseinheit 35 in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben.
Die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 erzeugt Positionierungsdaten für die Behandlungsliege 59 auf der Grundlage der von der Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 ausgegebenen aktuellen Bilddaten und im Server 17 zum Archivieren medizinischer Bilder gespeicherter Bilddaten und gibt dann die erzeugten Positionierungsdaten an die Liegensteuereinrichtung 38 aus. Eine von der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 ausgeführte Verarbeitungssequenz zum Erzeugen der Positionierungsdaten wird nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben. Diese Verarbeitungssequenz wird als ein Programm in einem in der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 bereitgestellten Speicher (beispielsweise einem nicht dargestellten ROM oder einem anderen Speichermedium) gespeichert.
Der Server 17 zum Archivieren medizinischer Bilder akkumuliert und speichert als Referenzbilddaten (Steuerbilddaten), die als eine Positionierungsreferenz dienen, Daten eines durch Röntgen-CT aufgenommenen tomographischen Bilds des relevanten Patienten 8 (beispielsweise eines DDR-Bilds oder eines von der in 6 dargestellten Patientenpositionierungsvorrichtung vorab, beispielsweise bis zum Tag vor der Behandlung, aufgenommenen Röntgenbilds oder eines durch Editieren eines solchen Bilds unter Verwendung des bekannten Verfahrens in Übereinstimmung mit der Richtung, in der der Ionenstrahl nun einzustrahlen ist, erhaltenen Bilds). Wenn der Tumor in dem Körper des Patienten 8 mit der Strahllinie m ausgerichtet wird, werden die Referenzbilddaten zuerst von dem Server 17 zum Archivieren medizinischer Bilder in einen Speicher (nicht dargestellt) der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 geladen (Schritt 71). In der folgenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck ”Daten (oder Informationen) werden in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben”, dass ”die Daten (oder Informationen) in dem vorstehend erwähnten Speicher in der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 gespeichert werden”.
Dann werden auch die aktuellen Bilddaten des Tumors, die von der Bildverarbeitungseinheit 35 ausgegeben werden, nachdem sie der vorstehend erwähnten Bildverarbeitung unterzogen werden, in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben (Schritt 72).
Anschließend werden die in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegebenen Referenzbilddaten an die Anzeigeeinheit (zweite Anzeigeeinheit) 39A ausgegeben (Schritt 73) und die in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegebenen aktuellen Bilddaten an die Anzeigeeinheit (erste Anzeigeeinheit) 39B ausgegeben (Schritt 74). Mit diesen Schritten wird ein Referenzbild auf der Anzeigeeinheit 39A angezeigt und ein aktuelles Bild auf der Anzeigeeinheit 39B angezeigt. 9(A) zeigt ein Beispiel einer Bildschirmdarstellung des auf der Anzeigeeinheit 39A angezeigten Referenzbilds, und 9(B) zeigt ein Beispiel einer Bildschirmdarstellung des auf der Anzeigeeinheit 39B angezeigten aktuellen Bilds. Zu dieser Zeit gibt das in Schritt 73 auf der Anzeigeeinheit 39A angezeigte Referenzbild noch keinen Rahmen einer Vergleichsfläche A an. Weiterhin gibt das in Schritt 74 auf der Anzeigeeinheit 39B angezeigte aktuelle Bild noch keinen Rahmen einer Vergleichsfläche B an. Das Referenzbild und das aktuelle Bild können Seite an Seite auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden, oder sie können überlagernd statt getrennt auf den jeweiligen Anzeigeeinheiten 39A, 39B angezeigt werden. Alternativ können das Referenzbild und das aktuelle Bild auf einer Anzeige der Bildverarbeitungseinheit 35 angezeigt werden.
Während er das Referenzbild und das aktuelle Bild, die auf den Anzeigeeinheiten 39A, 39B angezeigt werden, betrachtet, stellt der Bediener anschließend eine vorbestimmte Vergleichsfläche (Ausschneidefläche) A in dem auf der Anzeigeeinheit 39A angezeigten Referenzbild mit dem im Zentrum positionierten Isozentrum ein. Die Vergleichsfläche A (genauer gesagt, der Rahmen der Vergleichsfläche A) wird zum Einstellen (Abschneiden) unter Verwendung der Eingabeeinheit der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben. Die Vergleichsfläche A wird als ein Bereich zum Vergleichen mit dem aktuellen Bild verwendet, dessen Isozentrum durch Musterabgleich mit der Strahllinie m ausgerichtet wurde. Die Eingangsdaten zum Einstellen der Vergleichsfläche A werden in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben (Schritt 75). Dann werden Anzeigeinformationen der eingestellten Vergleichsfläche A (genauer gesagt des Rahmens der eingestellten Vergleichsfläche A), d. h. Anzeigeinformationen des Rahmens der Vergleichsfläche A, an die Anzeigeeinheit 39A ausgegeben (Schritt 76). Als Ergebnis werden die Daten des Rahmens der Vergleichsfläche A auf der Anzeigeeinheit 39A dem Referenzbild überlagert dargestellt, während das Zentrum der Vergleichsfläche A mit dem Isozentrum ausgerichtet ist. 9(A) zeigt ein praktisches Beispiel, in dem die Daten des Rahmens der Vergleichsfläche A in dem Referenzbild dargestellt sind. Ein Bereich innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche A definiert die Vergleichsfläche A. Statt die Vergleichsfläche A wie vorstehend beschrieben manuell vom Bediener festzulegen, ist es auch möglich, die Vergleichsfläche A automatisch durch die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 einzustellen (beispielsweise durch einen Schritt eines automatischen Einstellens eines vorgegebenen Bereichs mit einer vorbestimmten Größe, dessen Isozentrum im Zentrum positioniert ist, oder eines Bereichs mit veränderlicher Größe, abhängig von einem vom Server 17 zum Archivieren medizinischer Bilder zugeführten Behandlungsplan).
Entsprechend der Einstellung der Vergleichsfläche A stellt die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 in dem aktuellen Bild, das auf der Anzeigeeinheit 39B dargestellt wird, wobei der Ursprung als das Zentrum (Strahllinie m) des aktuellen Bilds definiert ist, eine Vergleichsfläche B (genauer gesagt, einen Rahmen der Vergleichsfläche B) ein, die die gleiche Größe wie die Vergleichsfläche A aufweist (Schritt 77). Das Einstellen der Größe der Vergleichsfläche B wird unter Verwendung der Einstellungseingabedaten, die durch die Eingabeeinheit der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben wurden, um die Vergleichsfläche A einzustellen, automatisch ausgeführt. Die Daten der so eingestellten Vergleichsfläche B (genauer gesagt, des Rahmens der Vergleichsfläche B) werden an die Anzeigeeinheit 39B ausgegeben (Schritt 78). Als Ergebnis werden die Daten des Rahmens der Vergleichsfläche B auf der Anzeigeeinheit 39B dem aktuellen Bild überlagert dargestellt, wobei das Zentrum der Vergleichsfläche B mit dem Zentrum des aktuellen Bilds ausgerichtet ist. 9(B) zeigt ein praktisches Beispiel, in dem der Rahmen der Vergleichsfläche B in dem aktuellen Bild dargestellt ist. Ein Bereich innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche B definiert die Vergleichsfläche B. Es sei bemerkt, dass die Vergleichsfläche B durch eine vom Bediener vorgenommene manuelle Einstellung eingestellt werden kann.
Dann führt die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 einen ersten Musterabgleich zwischen der Vergleichsfläche A und der Vergleichsfläche B auf der Grundlage einer Bildähnlichkeitssuche (beispielsweise einen Musterabgleich durch Vergleich von Pixelinformationen) unter Verwendung der Korrelation zwischen zwei Bildern aus (Schritt 79). Die Vergleichsfläche A und die Vergleichsfläche B haben in X- und Y-Richtung die gleiche Anzahl von Pixeln und auch die gleiche Gesamtzahl von Pixeln in den jeweiligen Gesamtflächen. Einzelheiten der Verarbeitung von Schritt 79 werden nachstehend mit Bezug auf 11 beschrieben. Zuerst wird ein Suchbereich 70 (siehe 9(B)) eingestellt, der kleiner als das aktuelle Bild, jedoch größer als die Vergleichsfläche B ist (Schritt 79A). Dann wird ein Musterabgleich durch Vergleich zwischen Pixelinformationen eines innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche A (als das Referenzbild in der Vergleichsfläche A bezeichnet) vorhandenen Referenzbilds und Pixelinformationen eines aktuellen Bilds, das innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche B (als das aktuelle Bild in der Vergleichsfläche B bezeichnet) vorhanden ist, ausgeführt (Schritt 79B). Es wird im Allgemeinen angenommen, dass ein Bild aus einer großen Anzahl von Pixeln (siehe 10(A) und 10(B)), die in einem gitterartigen Muster zweidimensional angeordnet sind, besteht, wobei Pixelinformationen (ein Pixelwert) in jedem der Pixel gespeichert sind. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Musterabgleich zwischen dem aktuellen Bild und dem Referenzbild unter Verwendung dieser Pixelwerte ausgeführt. In Schritt 79B wird der Musterabgleich zuerst an den Pixelwerten (Skalargrößen) aller Pixel des aktuellen Bilds innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche B und den Pixelwerten aller Pixel des Referenzbilds innerhalb des Rahmens der Vergleichsfläche A ausgeführt, während der Rahmen der Vergleichsfläche B in dem Suchbereich 70 in X- und in Y-Richtung schrittweise bewegt, beispielsweise verschoben wird. Insbesondere wird in 9(B) das obere Ende des Rahmens der Vergleichsfläche B mit einem oberen Ende des Suchbereichs 70 ausgerichtet und die obere linke Ecke des Rahmens der Vergleichsfläche B mit der oberen linken Ecke des Suchbereichs 70 ausgerichtet. In diesem Zustand werden der Pixelwert für jedes der Pixel des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A und der Pixelwert für jedes der Pixel des aktuellen Bilds in der Vergleichsfläche B miteinander verglichen, während veranlasst wird, dass die Pixel in beiden Bildern einander in einer Eins-zu-eins-Beziehung entsprechen. Dieser Vergleich wird durch die Schritte des Berechnens eines Quadratwerts einer Differenz zwischen dem Pixelwert jedes Pixels des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A und dem Pixelwert jedes Pixels, entsprechend jedem der vorstehend erwähnten Pixel des Referenzbilds des aktuellen Bilds in der Vergleichsfläche B für alle entsprechenden Pixel in beiden Vergleichsflächen und anschließendes Addieren der so berechneten Quadratwerte ausgeführt. Die Gesamtsumme, die sich aus der vorstehend erwähnten Addition ergibt, stellt eine Abweichung zwischen dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A und dem aktuellen Bild in der Vergleichsfläche B an der vorstehend erwähnten Position dar, und der vorstehend erwähnte Vergleich stellt eine arithmetische Operation zum Berechnen einer Abweichung zwischen den Pixelwerten aller entsprechenden Pixel, die in beiden Bildern enthalten sind und miteinander verglichen werden, dar. Nach dem Verschieben des Rahmens der Vergleichsfläche B nach rechts um einen Abstand von einem Pixel wird die vorstehend beschriebene arithmetische Operation an jedem Pixel des aktuellen Bilds in der verschobenen Vergleichsfläche B und an jedem Pixel, das dem vorstehend erwähnten Pixel des aktuellen Bilds für das Referenzbild in der Vergleichsfläche A entspricht, wiederholt, wodurch eine ähnliche Abweichung wie die vorstehend beschriebene berechnet wird. Eine solche Abweichung wird für jede Position der Vergleichsfläche B wiederholt berechnet, während der Rahmen der Vergleichsfläche B pixelweise sukzessiv nach rechts (in X-Richtung) verschoben wird. Wenn das rechte Ende des Rahmens der Vergleichsfläche B das rechte Ende des Suchbereichs 70 bei der Bewegung des Rahmens der Vergleichsfläche B in X-Richtung erreicht, wird das obere Ende des Rahmens der Vergleichsfläche B um eine Strecke von einem Pixel nach unten (in Y-Richtung) verschoben. Dann wird eine ähnliche Abweichung in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben für jede Position der Vergleichsfläche B berechnet, während der Rahmen der Vergleichsfläche B pixelweise sukzessiv nach rechts (in X-Richtung) verschoben wird. Ferner wird die Bewegung des Rahmens der Vergleichsfläche B in Y-Richtung wiederholt. Schließlich wird die Bewegung des Rahmens der Vergleichsfläche B ausgeführt, bis das untere Ende und die untere rechte Ecke des Rahmens der Vergleichsfläche B mit dem unteren Ende bzw. der unteren rechten Ecke des Suchbereichs 70 ausgerichtet sind, wodurch die vorstehend beschriebene Abweichung für jede Position des Rahmens der Vergleichsfläche B berechnet wird.
Anschließend wird eine erste Einstellfläche mit einem Bild ähnlich dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A extrahiert (Schritt 79C). Insbesondere wird die Vergleichsfläche B extrahiert, deren Abweichung unter allen in Schritt 79B durch den für jede Position des Rahmens der Vergleichsfläche B ausgeführten Musterabgleich berechneten Abweichungen den kleinsten Wert hat. Nachstehend wird die extrahierte Vergleichsfläche B als eine endgültige Vergleichsfläche B bezeichnet. Mit anderen Worten ist das aktuelle Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A am ähnlichsten. Die endgültige Vergleichsfläche B ist die erste Abgleichsfläche. Ein Positionsversatz zwischen dem Zentrum (Strahllinie m) des aktuellen Bilds und dem Zentrum der endgültigen Vergleichsfläche B (der ersten Abgleichsfläche) wird dann berechnet (Schritt 79D). Insbesondere wird ein solcher Positionsversatz unter Verwendung der Koordinatenwerte (X_c, Y_c) des Zentrums des aktuellen Bilds und der Koordinatenwerte (X, Y) des Zentrums der endgültigen Vergleichsfläche B berechnet, um einen Positionsversatz ΔX1 in X-Richtung zwischen dem Zentrum des aktuellen Bilds und dem Zentrum der endgültigen Vergleichsfläche B und einen Positionsversatz ΔY1 in Y-Richtung zwischen dem Zentrum des aktuellen Bilds und dem Zentrum der endgültigen Vergleichsfläche B zu. erhalten. Die Positionsversätze ΔX1; ΔY1 werden in dem in der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 bereitgestellten Speicher gespeichert.
Weil gemäß dieser Ausführungsform der erste Musterabgleich auf der Grundlage des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A und des aktuellen Bilds in der Vergleichsfläche B, die jeweils einen beschränkten zweidimensionalen Bereich einnehmen, ausgeführt wird, kann die für den Musterabgleich benötigte Zeit verkürzt werden. Insbesondere wird der erste Musterabgleich durch lineares Bewegen der Vergleichsfläche B in X- und Y-Richtung, ohne die Vergleichsfläche B zu drehen, ausgeführt, und dieses Musterabgleichsverfahren trägt auch dazu bei, die für den Musterabgleich benötigte Zeit zu verkürzen.
Wenngleich gemäß dieser Ausführungsform der Rahmen der Vergleichsfläche B in X- und Y-Richtung verschoben wird, ist es auch möglich, den Rahmen der Vergleichsfläche B für den Musterabgleich zu drehen.
Als praktische Musterabgleichsverfahren sind, zusätzlich zu dem in der Ausführungsform beschriebenen, sechs nachstehend angegebene Verfahren (1) bis (6) bekannt. Beliebige der Verfahren (1) bis (6) können zum Implementieren der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
(1) Restfehlerabgleich
Für die Vergleichsfläche B (Zielmuster) und die Vergleichsfläche A (Ausgangsmuster) wird eine Überlagerungsabweichung (Restfehler) anhand Pixelinformationen aller Netze berechnet. Dann wird die Position der Vergleichsfläche B, in der der berechnete Restfehler minimal ist, bestimmt, während die Vergleichsfläche B in Aufwärts- und Abwärtsrichtung und in Links- und Rechtsrichtung bewegt wird.
(2) Korrelationskoeffizientenverfahren
Für die Vergleichsfläche B (Zielmuster) und die Vergleichsfläche A (Ausgangsmuster) werden normierte Verteilungen von Pixelinformationen aller Netze getrennt berechnet. Dann wird die Position der Vergleichsfläche B, wo der Wert des Korrelationskoeffizienten zwischen den zwei berechneten Verteilungen maximal ist, bestimmt, während die Vergleichsfläche B in Aufwärts- und Abwärtsrichtung und in Links- und Rechtsrichtung bewegt wird. Dieses Verfahren erfordert eine längere Rechenzeit als der Restfehlerabgleich des vorstehend erwähnten Verfahrens (1), die praktische Verarbeitung kann jedoch durch Unterteilung der Verteilung in Schichten beschleunigt ausgeführt werden.
(3) Nurphasenkorrelation
Für die Vergleichsfläche B (Zielmuster) und die Vergleichsfläche A (Ausgangsmuster) werden Pixelinformationsmuster aller Netze getrennt einer Fourier-Transformation unterzogen. Dann wird eine Nurphasenverarbeitung in der Fourier-Transformationsebene ausgeführt, um einen Abgleichspunkt zwischen beiden Mustern zu bestimmen.
(4) Geometrieabgleich
Dies ist ein vor kurzem vorgeschlagenes Abgleichsverfahren, bei dem eine Reihe von Randpunkten verwendet wird. Dieses Verfahren ermöglicht das Ausführen des Abgleichs, ohne durch eine Drehung und Größenänderung der Vergleichsfläche A (Ausgangsmuster) beeinflusst zu werden.
(5) Vektorkorrelation
Ähnlich dem vorstehend erwähnten Geometrieabgleich (4) handelt es sich hierbei um ein Abgleichsverfahren, bei dem eine Reihe von Randpunkten verwendet wird. Dieses Verfahren ermöglicht das Ausführen des Abgleichs, ohne durch Überlappungen und Verdeckungen beeinflusst zu werden.
(6) Verallgemeinerte Hough-Transformation
Dies ist ein Verfahren, das durch Erweitern und Verallgemeinern der Hough-Transformation für die Erfassung einer geraden Linie erhalten wird, und es wird in erster Linie auf geometrische Figuren angewendet. Dieses Abgleichsverfahren verwendet, ähnlich den vorstehend erwähnten Verfahren (4) und (5), eine Reihe von Randpunkten und ermöglicht das Ausführen des Abgleichs, ohne durch eine Drehung und Größenänderung sowie durch Überlappungen und Verdeckungen beeinflusst zu werden.
Es sei bemerkt, dass an Stelle der vorstehend erwähnten Verfahren (1) bis (6) auch ein beliebiges anderes, beispielsweise das Verfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate, das im später beschriebenen Schritt 81 verwendet wird, zum Ausführen des ersten Musterabgleichs verwendet werden kann.
Die Daten des Rahmens der endgültigen Vergleichsfläche B, die durch den ersten Musterabgleich extrahiert wurden, werden an die Anzeigeeinheit 39B ausgegeben (Schritt 80). Mit diesem Schritt wird der Rahmen der endgültigen Vergleichsfläche B zusammen mit den Informationen des aktuellen Bilds auf der Anzeigeeinheit 39B angezeigt (siehe 9C).
Ein zweiter Musterabgleich für das aktuelle Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B wird ausgeführt, indem lediglich das Referenzbild in der Vergleichsfläche A und das aktuelle Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B verwendet werden (Schritt 81). Mit anderen Worten werden hier nicht die gesamten Bereiche des Referenzbilds und des aktuellen Bilds verwendet. Beim zweiten Musterabgleich wird die durch den ersten Musterabgleich erhaltene erste Einstellfläche (die endgültige Vergleichsfläche B) als eine zweite Abgleichskandidatenfläche verwendet. Dann führt die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 auf der Grundlage des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A und des aktuellen Bilds in der zweiten Abgleichskandidatenfläche (endgültigen Vergleichsfläche B) eine Koordinatentransformation des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B aus und bestimmt fein die Verschiebungsbeträge in X- und Y-Richtung und den Drehwinkelbetrag, an dem beide Bilder am besten miteinander abgeglichen sind. Der zweite Musterabgleich wird gemäß dieser Ausführungsform praktisch ausgeführt, indem das Verfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate verwendet wird.
Die detaillierte Verarbeitung des Schritts 81 wird nachstehend mit Bezug auf 12 beschrieben. Zuerst wird eine ähnliche Fläche, d. h. das aktuelle Bild in der Vergleichsfläche B, bewegt und gedreht (Schritt 81A). In der Praxis wird das aktuelle Bild in der Vergleichsfläche B einer Koordinatentransformation unter Verwendung von Koordinatentransformationskoeffizienten unterzogen. Der Verschiebungsbetrag und der Drehwinkelbetrag können als die Koordinatentransformationskoeffizienten festgelegt werden. Anders ausgedrückt, wird die Bewegung der Vergleichsfläche B durch Verschieben des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B in X- und Y-Richtung und Drehen von ihm, bis das Zentrum der endgültigen Vergleichsfläche B (d. h. die Position, an der zwei Diagonalen der endgültigen Vergleichsfläche B einander kreuzen) (siehe 9(C)) mit dem Zentrum des aktuellen Bilds (d. h. der Strahllinie m) ausgerichtet ist (siehe 10(B)), ausgeführt. Dann wird der Musterabgleich ausgeführt (Schritt 81B). Bei diesem Musterabgleich wird das Verfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate zum Beurteilen der Ähnlichkeit (des Abgleichsgrads) zwischen dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A und dem aktuellen Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B verwendet. Insbesondere wird in dem Zustand aus 10(B) das aktuelle Bild in Schritt 81A in der endgültigen Vergleichsfläche B verschoben und in X- und Y-Richtung in Bezug auf das Referenzbild in der Vergleichsfläche A gedreht, und es wird der Übereinstimmungsgrad zwischen dem bewegten aktuellen Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B und dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A beurteilt. Weil gemäß dieser Ausführungsform der Musterabgleich an dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A und dem aktuellen Bild in der Vergleichsfläche B (endgültigen Vergleichsfläche B) ausgeführt wird, die jeweils einen beschränkten zweidimensionalen Bereich aufweisen, kann die Verarbeitung für den Musterabgleich verschwendungsfrei ausgeführt werden, weshalb die für den Musterabgleich benötigte Verarbeitungszeit vermindert werden kann. Die Verarbeitung für den Musterabgleich in Schritt 81A wird nachstehend beschrieben. Es wird hier angenommen, dass die Position eines Pixels des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A A(X, Y) ist und die Position eines Pixels, entsprechend dem vorstehend erwähnten Pixel des Referenzbilds, des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B B(X', Y') ist. Demgemäß wird die Position jedes Pixels beispielsweise folgendermaßen ausgedrückt. Die Position eines Pixels, das sich an der oberen linken Ecke des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A befindet, wird durch die Koordinatenwerte von A(1, 1) ausgedrückt, und die Position eines Pixels, das sich an der oberen linken Ecke des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B befindet, wird durch die Koordinatenwerte B(1, 1) ausgedrückt. Weil (X, Y) und (X', Y'), welche Pixel darstellen, als Koordinateninformationen gegeben sind, kann bewirkt werden, dass die Pixel des Referenzbilds in der Vergleichsfläche A jeweils den Pixeln des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B entsprechen, indem eine Koordinatentransformationsformel in der Art einer Formel für eine affine Transformation verwendet wird, und das aktuelle Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B kann in X- und Y-Richtung verschoben und entsprechend der Kodrdinatentransformationsformel gedreht werden. Nun wird Schritt 81B beschrieben. Ein Quadratwert der Differenz (Abweichung) zwischen dem Pixelwert jedes Pixels A(X, Y) und dem Pixelwert jedes entsprechenden Pixels B(X', Y') wird für jedes Paar aller entsprechenden Pixel sowohl im Referenzbild in der Vergleichsfläche A als auch im aktuellen Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B berechnet, und die so berechneten Quadratwerte werden addiert, um die Gesamtsumme zu bestimmen. Während dann die Verarbeitungssequenz von Schritt 81A wiederholt wird, d. h. das aktuelle Bild in der endgültigen Vergleichsfläche B in X- und Y-Richtung verschoben und in Bezug auf das Referenzbild in der Vergleichsfläche A gedreht wird, wird die vorstehend erwähnte Gesamtsumme in Schritt 81B sukzessiv berechnet. Nach der Wiederholung der vorstehend erwähnten beiden Schritte 81A und 81B werden die Koordinatentransformationskoeffizienten, welche die minimale Gesamtsumme bereitstellen, erhalten. Die so erhaltenen Koordinatentransformationskoeffizienten stellen einen Positionsversatz der endgültigen Position des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B in Bezug auf das Referenzbild in der Vergleichsfläche A, d. h. einen Positionsversatz ΔX2 in X-Richtung, einen Positionsversatz ΔY2 in Y-Richtung und einen Drehbetrag (Winkel) Aθ, dar. Die Positionsversätze ΔX2, ΔY2 und der Drehbetrag Δθ werden alle in dem Speicher gespeichert, der in der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 bereitgestellt ist.
Demgemäß wird der zweite Musterabgleich an dem aktuellen Bild in der Vergleichsfläche B mit einem beschränkten zweidimensionalen Bereich und dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A, die auch einen beschränkten zweidimensionalen Bereich aufweist, ausgeführt, während das aktuelle Bild in der ersten Abgleichsfläche (endgültigen Vergleichsfläche B) in X- und Y-Richtung verschoben und gedreht wird. Daher kann die für den Musterabgleich benötigte Zeit selbst bei dem die Bilddrehung enthaltenden Abgleichsprozess verringert werden.
Es sei bemerkt, dass das für das Ausführen des zweiten Musterabgleichs verwendete Verfahren nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren nach der Methode der kleinsten Quadrate beschränkt ist und dass der zweite Musterabgleich auch unter Verwendung eines anderen geeigneten Verfahrens ausgeführt werden kann, beispielsweise durch erneutes Ausführen von einem der vorstehend erwähnten Verfahren (1) bis (6).
Die Daten des aktuellen Bilds in der endgültigen Vergleichsfläche B, welche sich an der durch den zweiten Musterabgleich bestimmten endgültigen Position des aktuellen Bilds befinden, werden an die Anzeigeeinheit 39A ausgegeben (Schritt 82). Das aktuelle Bild an dieser endgültigen Position wird dem Referenzbild in der Vergleichsfläche A überlagert auf der Anzeigeeinheit 39A angezeigt (wenngleich dies nicht dargestellt ist). Durch überlagertes Anzeigen des aktuellen Bilds an dieser endgültigen Position und des Referenzbilds auf der Anzeigeeinheit, wie vorstehend beschrieben wurde, kann der Bediener in der Art des Arztes gewöhnlich den ausgerichteten Zustand des Tumors visuell bestätigen. Dann werden Liegenpositionierungsdaten (Patientenpositionierungsdaten) erzeugt (Schritt 83). Liegenbewegungsbeträge (Liegenbewegungsinformationen), welche die Liegenpositionierungsdaten bilden, werden unter Verwendung der Positionsversätze ΔX1, ΔY1, ΔX2 und ΔY2 und des Drehbetrags Δθ, die alle in dem in der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 bereitgestellten Speicher gespeichert sind, berechnet. Insbesondere wird ein Liegenbewegungsbetrag ΔX in X-Richtung als (ΔX1 + ΔX2) berechnet, ein Liegenbewegungsbetrag ΔY in Y-Richtung als (ΔY1 + ΔY2) berechnet und ein Liegenbewegungsbetrag (Liegendrehbetrag) ΔΘ in Drehrichtung als Δθ berechnet. Diese Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ bilden Liegenpositionierinformationen, welche zum Positionieren der Liege verwendet werden. Diese Liegenpositionierinformationen dienen auch als Liegenbewegungsinformationen. Anschließend werden in Schritt 83 die Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ an die Anzeigeeinheit 39A ausgegeben und von dieser angezeigt.
Durch Betrachten der angezeigten Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ bestimmt der Arzt, ob die Behandlungsliege 59 zur Ausrichtung, auf den Tumor erneut zu bewegen ist. Falls der Arzt bestimmt, dass die Bedienung zur Ausrichtung auf den Tumor bei der Bewegung der Behandlungsliege 59 erforderlich ist, gibt er Informationen, welche ”Liegenbewegung nötig” angeben, unter Verwendung der Eingabeeinheit (nicht dargestellt) in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 ein, wobei die eingegebenen Informationen in Daten für die X-Richtung, die Y-Richtung und die Drehrichtung getrennt werden. Falls der Arzt andererseits feststellt, dass die Bedienung für das Ausrichten auf den Tumor bei der Bewegung der Behandlungsliege 59 nicht notwendig ist, gibt er Informationen, welche ”Liegenbewegung nicht nötig” angeben, unter Verwendung der Eingabeeinheit in die Positionierungs daten-Erzeugungseinrichtung 37 ein.
Die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 bestimmt, ob ”die Liege zu bewegen ist” (Schritt 84). Falls die von der Eingabeeinheit eingegebenen Informationen insbesondere ”Liegenbewegung nicht nötig” angeben, bedeutet dies, dass der Tumor auf der Strahllinie m positioniert ist. Daher wird die Bewegung der Behandlungsliege 59, d. h. die Ausrichtung des Tumors im Körper des Patienten 8 mit der Strahllinie m, nicht durch die Liegenantriebseinrichtung 12 ausgeführt, und der Liegenpositionierungsprozess wird abgeschlossen. Falls andererseits die von der Eingabeeinheit eingegebenen Informationen ”Liegenbewegung nötig” angeben, werden die Liegenpositionierinformationen an die Liegensteuereinrichtung 38 ausgegeben (Schritt 85). Praktisch werden die im vorstehend erwähnten Schritt 83 erhaltenen Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ zur Liegensteuereinrichtung 38 gesendet. Die Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ bilden für die Positionierung der Behandlungsliege 59 verwendete Informationen. Anschließend wird die Ausrichtung des Tumors durch die Bewegung der Behandlungsliege 59 ausgeführt, wie später beschrieben wird.
Während gemäß dieser Ausführungsform vom Arzt bestimmt wird, ob die Behandlungsliege 59 zu bewegen ist, kann diese Bestimmung auch von der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 vorgenommen werden. Mit anderen Worten ist es auch möglich, in Schritt 84 zu bestimmen, ”ob der Liegenbewegungsbetrag gleich einem vorgegebenen Bewegungswert (beispielsweise einem Bewegungswert 0) ist”, statt ”ob die Liege zu bewegen ist”, und die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 anzuweisen, die Bewegung der Liege auszuführen. Bei dieser Modifikation, insbesondere falls die jeweiligen in Schritt 83 erhaltenen Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ gleich dem vorgegebenen Bewegungswert, beispielsweise dem Bewegungswert 0, sind (nämlich im Fall ”JA” bei der Bestimmung des modifizierten Schritts 84), bedeutet dies, dass der Tumor auf der Strahllinie m positioniert ist. Daher wird die Bewegung der Behandlungsliege 59, d. h. die Ausrichtung des Tumors im Körper des Patienten 8 mit der Strahllinie m, nicht durch die Liegenantriebseinrichtung 12 ausgeführt, und der Liegenpositionierungsprozess wird abgeschlossen. Andererseits wird im Fall ”NEIN” bei der Bestimmung des modifizierten Schritts 84 (nämlich wenn die Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ jeweils nicht gleich dem vorgegebenen Bewegungswert, beispielsweise dem Bewegungswert 0, sind) die Verarbeitung von Schritt 85 ausgeführt, und die Liegenpositionierinformationen werden an die Liegensteuereinrichtung 38 ausgegeben. Demgemäß werden die in Schritt 83 erhaltenen Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ zur Liegensteuereinrichtung 38 gesendet. Zusätzlich werden im modifizierten Schritt 84 Informationen, welche das Bestimmungs ergebnis, d. h. ”Abschluss der Patientenpositionierung” oder ”erneute Ausführung der Patientenpositionierung”, angeben, beispielsweise an die Anzeigeeinheit 39A ausgegeben und auf dieser angezeigt. Im Fall ”erneute Ausführung der Patientenpositionierung” werden die Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ an die Anzeigeeinheit 39A ausgegeben und auf dieser angezeigt.
Die Liegensteuereinrichtung 38 empfängt jeweilige erfasste Daten in Bezug auf die X- und Y-Richtungspositionen (X0, Y0) der Behandlungsliege 59 und ihren Drehwinkel (beispielsweise Θ0) in Drehrichtung in dem Zustand, bevor der Röntgenstrahl von der Röntgenemissionsvorrichtung 26 eingestrahlt wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Diese Daten werden von jeweiligen Sensoren (nicht dargestellt) erfasst, die an der Liegenantriebseinrichtung 12 angeordnet sind. Weiter empfängt die Liegensteuereinrichtung 38 die Liegenbewegungsbeträge ΔX, ΔY und ΔΘ und berechnet die Position der Behandlungsliege 59, d. h. (X0 + ΔX), (Y0 + ΔY) und (Θ0 + ΔΘ), zu der sie zu bewegen ist. Dann veranlasst die Liegensteuereinrichtung 38 die Motoren 11a, 11c und 11d, die Behandlungsliege 59 so zu bewegen, dass die Position des Tumors im Körper des Patienten 8, der auf der Behandlungsliege 59 liegt, mit der berechneten Position ausgerichtet wird.
Nach dem Bewegen der Behandlungsliege 59 in dieser Weise wird die Röntgenbestrahlung entlang der Strahllinie m wieder am Patienten 8 ausgeführt, und die Verarbeitung der Schritte 72 bis 84 wird von der Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 unter Verwendung des von der Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 erfassten aktuellen Bilds wiederholt, bis in Schritt 84 die Information ”Liegenbewegung nicht nötig” eingegeben wird.
Mit der vorstehend beschriebenen Patientenpositioniervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird ein Musterabgleich an dem Referenzbild in der eingestellten Vergleichsfläche A und am aktuellen Bild in der eingestellten Vergleichsfläche B ausgeführt, um Informationen für die Positionierung des Patienten (der Liege) zu erzeugen. Im vorstehend erwähnten Fall, in dem der Bediener bestimmte Monumente, Ortsmarkierungen, anatomische Basispunkte oder dergleichen festlegen muss, um auf ihrer Grundlage Patientenpositionierungsdaten zu erzeugen, müssen die Positionen der Monumente oder dergleichen mit hoher Genauigkeit im Referenzbild und im aktuellen Bild festgelegt werden, ohne dass ein Versatz zwischen dem Referenzbild und dem aktuellen Bild auftritt. Es ist jedoch, wie vorstehend erwähnt wurde, schwierig, entsprechende Positionen im Referenzbild und im aktuellen Bild festzulegen, ohne dass zwischen ihnen ein Versatz auftritt. Weil gemäß dieser Ausführungsform das Referenzbild in der eingestellten Vergleichsfläche A und das aktuelle Bild in der eingestellten Vergleichsfläche B dem Musterabgleich unterzogen werden, braucht der Bediener nicht die Positionen der Monumente oder dergleichen festzulegen, weshalb verhindert wird, dass die Genauigkeit der Erzeugung der Patientenpositionierungsdaten durch die Fähigkeiten der einzelnen Bediener beeinträchtigt wird. Dementsprechend kann die Patientenpositionierungsgenauigkeit ungeachtet der Fähigkeiten der einzelnen Bediener erhöht werden. Daher kann eine Patientenpositioniervorrichtung konstruiert werden, deren Bedienung nicht vom Geschicklichkeitsgrad einzelner Bediener abhängt. Ferner ist es möglich, die Zeit und die Mühen zu verringern, die zum Einstellen der Monumente oder dergleichen erforderlich sind, und den Positioniervorgang schnell und problemlos auszuführen.
Weil gemäß dieser Ausführungsform der Bewegungsbetrag der Behandlungsliege 59 (insbesondere der Bewegungsbetrag des Tumors im Körper des auf der Behandlungsliege 59 liegenden Patienten 8) durch den an mehreren entsprechenden Bereichen (beispielsweise Pixeln) in beiden vorstehend erwähnten Bildern vorgenommenen Musterabgleich bestimmt wird, wird die Positionierungsgenauigkeit der Behandlungsliege 59 in Bezug auf die Strahllinie m weiter erhöht. Weil gemäß dieser Ausführungsform der Musterabgleich zwischen dem Referenzbild und dem aktuellen Bild unter Verwendung jeweiliger Bildinformationen (Pixelwerte jeweiliger Pixel), die für das Referenzbild und das aktuelle Bild spezifisch sind, ausgeführt wird, ist es weiterhin nicht erforderlich, neue Informationen für den Musterabgleich hinzuzufügen.
Wenngleich beschrieben wurde, dass die vorstehend erwähnte Ausführungsform die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 einschließlich des Röntgenfluoreszenzvervielfachers 30 verwendet, kann eine Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung (Bildinformations-Erzeugungseinrichtung) 29A an Stelle der in 13 dargestellten Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29 verwendet werden.
Eine Patientenpositioniervorrichtung 28A gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29A verwendet wird, wird nachstehend mit Bezug auf 13 beschrieben. Die Patientenpositioniervorrichtung 28A unterscheidet sich in der Hinsicht von der vorstehend beschriebenen Patientenpositioniervorrichtung 28, dass die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29A verwendet wird. Insbesondere weist die Röntgenbild-Aufnahmevorrichtung 29A mehrere Halbleiterstrahlungsdetektoren (Röntgenstrahlen-Eintrittsvorrichtungen oder, Flachfelddetektoren) 66, mehrere Signalverstärker 67, mehrere Signalprozessoren 68 und eine Bildverarbeitungseinheit (Bildinformations-Erzeugungseinheit) 69 auf. Wenn aus der Richtung entlang der Strahllinie m betrachtet wird, sind die mehreren Halbleiterstrahlungsdetektoren 66 in einem Gittermuster mit mehreren Zeilen in X-Richtung und mehreren Spalten in Y-Richtung angeordnet, welche in einem eng kontaktierten Zustand miteinander angeordnet sind. Die Signalverstärker 67 und die Signalprozessoren 68 sind in einer Eins-zu-eins-Beziehung zu den Halbleiterstrahlungsdetektoren 66 angeordnet und seriell zu entsprechenden Halbleiterstrahlungsdetektoren 66 geschaltet. Von den einzelnen Signalprozessoren 68 ausgegebene Informationen, welche die Röntgenstrahlenintensität angeben, werden zur Bildverarbeitungseinheit 69 gesendet.
Ein Röntgenstrahl zum Erfassen des Tumors in dem Körper des Patienten 8 wird von der Röntgenemissionsvorrichtung 26 emittiert, welche zur Position auf der Strahllinie m bewegt worden ist, und durchdringt den Tumor und seine Umgebung. Dann tritt der Röntgenstrahl in den Flachfelddetektor (alle Halbleiterstrahlungsdetektoren 66) ein, der auf der vom Patienten 8 entfernten Seite der Behandlungsliege 59 angeordnet ist, um ihn in elektrische Signale umzuwandeln. Das von jedem der Halbleiterstrahlungsdetektoren 66 ausgegebene elektrische Signal wird durch den entsprechenden Signalverstärker 67 verstärkt und durch den entsprechenden Signalprozessor 68 während eines vorgegebenen Zeitintervalls integriert. Als Ergebnis der Integration des elektrischen Signals werden Röntgenintensitätsinformationen erhalten. Die Bildverarbeitungseinheit 69 erzeugt Bildinformationen (Informationen eines aktuellen Bilds oder eines aufgenommenen Bilds) unter Verwendung der von jedem Signalprozessor 68 ausgegebenen Röntgenintensitätsinformationen. Die Informationen des aktuellen Bilds werden in die Positionierungsdaten-Erzeugungseinrichtung 37 eingegeben, welche eine ähnliche. Verarbeitung ausführt wie gemäß der vorstehenden Ausführungsform.
Diese modifizierte Ausführungsform kann auch ähnliche Vorteile bereitstellen wie jene, die gemäß der vorstehenden Ausführungsform erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie die vorstehende Beschreibung gezeigt hat, unabhängig von den Fähigkeiten der einzelnen Bediener stets ein ausreichendes Niveau der Patientenpositionierungsgenauigkeit gewährleistet werden.

Claims

Patientenpositioniervorrichtung zum Positionieren einer Liege (59), die einen Patienten (8) trägt, auf den ein geladener Teilchenstrahl aus einem Teilchenbestrahlungssystem (4) gestrahlt wird, wobei die Patientenpositioniervorrichtung aufweist: eine Röntgenemissionsvorrichtung (26), die an dem Teilchenbestrahlungssystem (4) befestigt ist, zwischen einer ersten Position, die in einem Strahlungsweg des geladenen Teilchenstrahls liegt, und einer zweiten Position, die von dem Strahlungsweg des geladenen Teilchenstrahls entfernt liegt, um die Ausbreitung des geladenen Teilchenstrahls nicht zu stören, bewegbar ist und in der ersten Position einen Röntgenstrahl aussendet, eine Verarbeitungseinheit (37) zum Verarbeiten einer ersten Bildinformation, die einen Tumor im Körper des Patienten (8) darstellt, und als Referenz dient, und eine Bildinformationserzeugungseinheit (29, 29A), um eine zweite Bildinformation bezüglich eines Teils des Patienten (8), der in dem Strahlungsweg des geladenen Teilchenstrahls liegt, unter Verwendung des von der Röntgenstrahlemissionsvorrichtung (26) emittierten Röntgenstrahls zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, bezüglich der ersten Bildinformation eine erste Einstellfläche (A) einzustellen, die kleiner ist als eine Fläche der ersten Bildinformation, so daß ein Isozentrum in der Mitte der ersten Einstellfläche positioniert ist, bezüglich der zweiten Bildinformation eine zweite Einstellfläche (B) einzustellen, die die gleiche Größe wie die erste Einstellfläche aufweist, aber kleiner ist als eine Fläche (70) der zweiten Bildinformation, so daß eine Position, die dem Strahlungsweg des geladenen Teilchenstrahls entspricht, in der Mitte der zweiten Einstellfläche positioniert ist, und einen Musterabgleich zwischen einem Teil der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) und einem Teil der zweiten Bildinformation in der zweiten Einstellfläche (B) durchzuführen, indem die zweite Einstellfläche (B) innerhalb der Fläche (70) der zweiten Bildinformation bewegt wird, und dadurch zur Positionierung der Liege (59) verwendete Information zu erstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Anzeigeeinheit (39A, 39B) zum Anzeigen der ersten und der zweiten Bildinformation, wobei die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, Information zum Anzeigen jeweiliger Bilder der ersten Einstellfläche (A) und der zweiten Einstellfläche (B) an die Anzeigeeinheit (39A, 39B) auszugeben, wenn die erste und die zweite Einstellfläche jeweils bezüglich der ersten und der zweiten Information eingestellt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anzeigeeinheit (39A, 39B) eine erste Anzeigeeinheit (39A) zum Anzeigen der ersten Bildinformation und eine zweite Anzeigeeinheit (39B) zum Anzeigen der zweiten Bildinformation aufweist, wobei die zweite Anzeigeeinheit (39B) von der ersten Anzeigeeinheit (39A) getrennt ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bildinformationserzeugungseinheit (29) aufweist: einen Röntgenstrahlenwandler (30) zum Konvertieren des eingehenden Röntgenstrahls in Licht, und eine Kamera (34) zum Einfangen des Lichts und Erzeugen der zweiten Bildinformation.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bildinformationserzeugungseinheit (29A) aufweist: mehrere Halbleiterstrahlungsdetektoren (66) zum Konvertieren des einfallenden Röntgenstrahls in elektrische Signale, mehrere Signalprozessoren (68), die in einer Eins-zu-Eins-Relation zu den Halbleiterstrahlungsdetektoren (66) angeordnet sind und die elektrischen Signale verarbeiten, und eine Bildinformationserzeugungseinheit (69) zum Empfangen der Ausgangssignale von den Signalprozessoren (68) und zum Erzeugen der zweiten Bildinformation,
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, einen ersten Musterabgleich zwischen dem Teil der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) und dem Teil der zweiten Bildinformation in der zweiten Einstellfläche (B) durchzuführen, indem die zweite Einstellfläche (B) innerhalb der Fläche (70) der zweiten Bildinformation bewegt wird, um eine erste Abgleichfläche zu bestimmen, die den Teil der zweiten Bildinformation aufweist, der dem Teil der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) am ähnlichsten ist, sowie einen zweiten Musterabgleich zwischen dem Teil der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) und dem Teil der zweiten Bildinformation in der ersten Abgleichfläche relativ zu dem Teil der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) durchzuführen, und dadurch zur Positionierung der Liege (59) verwendete Information zu erstellen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Liegensteuerung (38) zum Steuern der Bewegung der Liege (59) gemäß der Positionierinformation.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (37) den Musterabgleich durchführt, indem Information von mehreren Pixeln, die in der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) enthalten sind, und Information von mehreren Pixeln, die in der zweiten Bildinformation in der zweiten Einstellfläche (B) enthalten sind, verwendet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungseinheit (37) die Positionierinformation auf Grundlage des Verfahrens der kleinsten Quadrate durchführt, so daß eine Abweichung zwischen der Information der mehreren Pixel, die in der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) enthalten sind, und der Information der mehreren Pixel, die in der zweiten Bildinformation in der zweiten Einstellfläche (B) enthalten sind, minimiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, die Positionierinformation auf Grundlage einer Positionsverschiebung zwischen der zweiten Bildinformation in der zweiten Einstellfläche (B), bevor der erste Musterabgleich durchgeführt wird, und der zweiten Bildinformation in der ersten Abgleichfläche, die durch den ersten Musterabgleich bestimmt ist, zu erstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit (37) ferner dazu ausgelegt ist, die Positionierinformation auf Grundlage einer Positionsverschiebung zwischen der zweiten Bildinformation in der ersten Abgleichfläche, die durch den ersten Musterabgleich bestimmt ist, und der zweiten Bildinformation in der ersten Abgleichfläche, die durch den zweiten Musterabgleich bereitgestellt wird, zu erstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, den Übereinstimmungsgrad zwischen der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) und der zweiten Bildinformation in der ersten Abgleichfläche auszuwerten, wenn diese in dem zweiten Musterabgleich verglichen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit (37) dazu ausgelegt ist, den ersten Musterabgleich durchzuführen, indem die zweite Einstellfläche (B) innerhalb der Fläche (70) der zweiten Bildinformation verschoben wird, um die erste Abgleichfläche zu bestimmen, die die zweite Bildinformation aufweist, die der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) am ähnlichsten ist, und den zweiten Musterabgleich durchzuführen, indem die zweite Bildinformation in der ersten Abgleichfläche relativ zu der ersten Bildinformation in der ersten Einstellfläche (A) verschoben und gedreht wird und der Übereinstimmungsgrad dazwischen ausgewertet wird.