放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法
2023-04-28 09:47:46
專利名稱：放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法
技術領域：
本發明涉及放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法，尤其是涉及通過對患部照射放射線來對患者進行治療時利用的放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法。
背景技術：
已知有通過對腫瘤患部照射治療用放射線而對患者進行治療的放射線治療。執行該放射線治療的放射線治療裝置具備照射該治療用放射線的治療用放射線照射裝置；測定該患者的患部的位置的傳感器；使治療用放射線照射裝置移動以便於對該測定到的位置照射該治療用放射線的驅動裝置。根據此种放射線治療裝置，即使該患部在伴隨著該患者的呼吸等而移動的情況下，也能夠對該患部照射治療用放射線。在此种放射線治療中，要求高治療效果，且要求該治療用放射線的照射到正常的細胞的線量比照射到該患部的細胞的線量更小。因此，在該放射線治療裝置中，要求更高精度地對該患部照射該治療用放射線， 且要求更高精度地使該治療用放射線照射裝置移動。在該放射線治療裝置中，還要求其驅動裝置的高響應性，且要求其驅動裝置的動作穩定。在日本特開2004-65808號公報中公開了一種從寬照射區域到微細的非整形照射區域形成照射區域，能夠縮短照射時間，即使相對於患者的體動也能夠適當地照射，且能夠實現小型化的放射線治療裝置。該放射線治療裝置包括照射頭，其包括電子線的產生源、 改變所述電子線的方向的偏向電磁鐵、保持真空並使所述電子線通過的真空窗、使所述電子線散射的散射箔、將所述電子線轉換成X射線的對陰極、在照射面上使電子線和X射線的線量分布一致的平坦化濾波器、使電子線和X射線會聚的準直器、對電子線和X射線的線量進行測定的線量計；門架臂，其保持所述照射頭，其中，所述放射線治療裝置具備旋轉機構， 該旋轉機構利用真空旋轉接頭將所述電子線的產生源與所述偏向電磁鐵結合，並使所述照射頭以與所述門架臂旋轉軸平行且通過假想線源位置的軸為中心進行搖頭運動。在日本特開2006-21046號公報中公開了一種即使在放射線的照射治療中，也能夠實時地監控治療區域的狀態的放射線治療裝置。該放射線治療裝置具備0型門架；以可移動的方式設置於所述0型門架，向被檢體的治療區域照射治療用放射線的放射線照射頭；以可移動的方式設置於所述0型門架，向所述被檢體的所述治療區域照射診斷用X射線的X射線源；以可移動的方式設置於所述0型門架，檢測透過了所述被檢體的所述診斷用X 射線的透過X射線，並作為診斷圖像數據進行輸出的傳感器陣列，其中，所述傳感器陣列隔著所述放射線照射頭而設置在對稱的位置，在所述0型門架上與所述放射線照射頭的移動進行聯動而移動，所述X射線源與所述傳感器陣列的移動進行聯動而移動。在先技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2004-65808號公報專利文獻2 日本特開2006-21046號公報
發明內容
本發明的課題在於提供一種防止使照射治療用放射線的放射線照射裝置移動的驅動裝置的電動機斷路(motor trip)，且使該放射線照射裝置高精度地移動的放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法。本發明的放射線治療裝置控制裝置具備照射對象檢測部，其基於被檢體的內部的特定部位在測定時刻所配置的特定部位位置來算出目標位置；搖頭位置控制部，其對使放射線照射裝置移動的驅動裝置進行控制，以使得照射治療用放射線的該放射線照射裝置在測定時刻之後的控制時刻朝向修正後目標位置。在該控制時刻包含於準備期間時，與該目標位置相比，該修正後目標位置表示更接近在將要開始該控制時刻之前該放射線照射裝置的朝向位置的位置。在該控制時刻包含於該準備期間之後的治療期間時，該修正後目標位置該所述目標位置。此种放射線治療裝置控制裝置在以該放射線照射裝置平緩地移動的方式對該驅動裝置進行了控制後，以該放射線照射裝置追蹤該特定部位的方式控制該驅動裝置，從而能夠防止該驅動裝置的電動機斷路，且能夠使該放射線照射裝置高精度地移動。在該控制時刻包含於該準備期間時，該修正後目標位置表示對將初始位置和該目標位置連結的線段進行內分的位置。此時，優選，該修正後目標位置對該線段進行內分的內分比以該修正後目標位置隨著時間的經過而逐漸接近該目標位置的方式算出。優選，該內分比每單位時間所變化的變化量恆定。該搖頭位置控制部具備操作量算出部，其基於該修正後目標位置與該放射線照射裝置朝向的位置的位置偏差來算出操作量；係數運算部，其基於該位置偏差來算出係數； 乗算器，其將該操作量乘以該係數來算出修正後操作量。該係數與該位置偏差的絕對值相關而單純減少。優選基於該修正後操作量來控制該驅動裝置。該搖頭位置控制部還具備基於該修正後目標位置的變化來算出前饋操作量的前饋部。此時，優選，還基於該前饋操作量來控制該驅動裝置。該搖頭位置控制部還具備溫度偏差修正部，該溫度偏差修正部在控制該驅動裝置時基於生成向該驅動裝置供給的電信號的裝置的溫度來算出溫度偏差量。優選，還基於該溫度偏差量來控制該驅動裝置。本發明的放射線治療裝置的工作方法具備基於被檢體的內部的特定部位在測定時刻所配置的特定部位位置來算出目標位置的步驟；對使放射線照射裝置移動的驅動裝置進行控制，以使得照射治療用放射線的該放射線照射裝置在該測定時刻之後的控制時刻朝向修正後目標位置的步驟。在該控制時刻包含於準備期間時，與該目標位置相比，該修正後目標位置表示更接近在將要開始該控制時刻之前該放射線照射裝置的朝向位置的位置。在該控制時刻包含於該準備期間之後的治療期間時，該修正後目標位置表示該目標位置。根據此种放射線治療裝置的工作方法，放射線治療裝置控制裝置在以該放射線照射裝置平緩地移動的方式對該驅動裝置進行了控制後，以該放射線照射裝置追蹤該特定部位的方式控制該驅動裝置，從而能夠防止該驅動裝置的電動機斷路，且能夠使該放射線照射裝置高精度地移動。在該控制時刻包含於該準備期間時，該修正後目標位置表示對將初始位置和該目標位置連結的線段進行內分的位置。該修正後目標位置對該線段進行內分的內分比以該修
5正後目標位置隨著時間的經過而逐漸接近該目標位置的方式算出。優選，該內分比每單位時間所變化的變化量恆定。本發明的放射線治療裝置的工作方法還具備基於該修正後目標位置與該放射線照射裝置朝向的位置的位置偏差來算出操作量的步驟；基於該位置偏差來算出係數的步驟；將該操作量乘以該係數來算出修正後操作量的步驟。該係數與該位置偏差的絕對值相關而單純減少。優選，基於該修正後操作量來控制該驅動裝置。本發明的放射線治療裝置的工作方法還具備基於該修正後目標位置的變化來算出前饋操作量的步驟。此時，優選，還基於該前饋操作量來控制該驅動裝置。本發明的放射線治療裝置的工作方法還具備在控制該驅動裝置時基於生成向該驅動裝置供給的電信號的裝置的溫度來算出溫度偏差量的步驟。此時，優選，還基於該溫度偏差量來控制該驅動裝置。本發明的放射線治療裝置控制裝置及放射線治療裝置的工作方法在使照射治療用放射線的放射線照射裝置移動時，能夠防止使該放射線照射裝置移動的驅動裝置的電動機斷路，且能夠使該放射線照射裝置高精度地移動。
圖1是表示放射線治療裝置的立體圖。圖2是表示放射線治療裝置控制裝置的框圖。圖3是表示搖頭位置控制部的框圖。圖4是表示通過目標位置修正部算出的係數的變化的圖形。圖5是表示通過插補指令值生成部算出的插補指令值的圖形。圖6是表示D/A轉換電路的輸入與輸出的關係的圖形。圖7是表示操作量算出部的框圖。圖8是表示位置偏差與係數的關係的圖形。圖9是表示目標位置的變化、修正後目標位置的變化、插補指令值的變化的圖形。圖10是表示通過目標位置修正部算出的其他的係數的變化的圖形。
具體實施例方式參照附圖，說明本發明的放射線治療裝置控制裝置的實施方式。如圖1所示，該放射線治療裝置控制裝置10適用於放射線治療系統。該放射線治療系統具備放射線治療裝置控制裝置10和放射線治療裝置3。放射線治療裝置控制裝置10是例示為個人計算機的計算機。放射線治療裝置控制裝置10和放射線治療裝置3以能夠雙方向地傳送信息的方式相互連接。放射線治療裝置3具備0型密封環12、移動門架14、治療用放射線照射裝置16。 0型密封環12形成為環狀，被基座支承為能夠以旋轉軸17為中心進行旋轉。旋轉軸17與鉛垂方向平行。移動門架14形成為環狀，配置在0型密封環12的環的內側，被0型密封環 12支承為能夠以旋轉軸18為中心進行旋轉。旋轉軸18與鉛垂方向垂直，且通過旋轉軸17 包含的等深點19。旋轉軸18相對於0型密封環12被固定，S卩，與0型密封環12 —起以旋轉軸17為中心進行旋轉。
治療用放射線照射裝置16配置在移動門架14的環的內側。治療用放射線照射裝置16被移動門架14支承為能夠繞俯仰軸21旋轉且能夠繞搖動軸22旋轉。搖動軸22相對於移動門架14被固定，與旋轉軸18不交叉而與旋轉軸18平行。俯仰軸21與搖動軸22 正交。俯仰軸21與搖動軸22的交點距等深點19為lm。放射線治療裝置3還具備迴旋驅動裝置11和搖頭裝置15，且具備未圖示的移動驅動裝置。迴旋驅動裝置11由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而使0型密封環12以旋轉軸17為中心進行旋轉。迴旋驅動裝置11還測定相對於基座配置0型密封環12的迴旋角度，並將該迴旋角度向放射線治療裝置控制裝置10輸出。該移動驅動裝置由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而使移動門架14以旋轉軸18為中心進行旋轉。該移動驅動裝置還測定相對於0型密封環12配置移動門架14的門架角度，並將該門架角度向放射線治療裝置控制裝置10輸出。搖頭裝置15由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而使治療用放射線照射裝置 16以俯仰軸21為中心進行旋轉，並使治療用放射線照射裝置16以搖動軸22為中心進行旋轉。搖頭裝置15還測定治療用放射線照射裝置16以俯仰軸21為中心相對於移動門架14 進行旋轉的俯仰角，並將該俯仰角向放射線治療裝置控制裝置10輸出。搖頭裝置15還測定治療用放射線照射裝置16以搖動軸22為中心相對於移動門架14進行旋轉的搖動角，並將該搖動角向放射線治療裝置控制裝置10輸出。治療用放射線照射裝置16由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而照射治療用放射線23。治療用放射線23是以搖動軸22與俯仰軸21交叉的交點為頂點的錐面光束。 治療用放射線23以具有同樣強度分布的方式形成。治療用放射線照射裝置16具備多片準直器20。多片準直器20為了配置在治療用放射線23行進的區域而固定於治療用放射線照射裝置16。多片準直器20由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而遮擋治療用放射線23 的一部分，且變更治療用放射線23向患者照射時的照射區域的形狀。通過如此將治療用放射線照射裝置16由移動門架14支承，當治療用放射線照射裝置16以面向等深點19的方式固定於移動門架14時，即使0型密封環12在迴旋驅動裝置11的作用下發生旋轉或移動門架14在其移動驅動裝置的作用下發生旋轉，治療用放射線23也能始終大致通過等深點19。S卩，通過進行移動 迴旋而能夠從任意方向朝向等深點 19照射治療用放射線23。放射線治療裝置3還具備多個圖像系統。即，放射線治療裝置3具備第一診斷用 X射線源M、第二診斷用X射線源25、第一傳感器陣列32及第二傳感器陣列33。第一診斷用X射線源M由移動門架14支承，以從等深點19連結第一診斷用X射線源M的線段與從等深點19連結治療用放射線照射裝置16的線段所成的角為銳角的方式配置在移動門架 14的環的內側。第二診斷用X射線源25由移動門架14支承，以從等深點19連結第二診斷用X射線源25的線段與從等深點19連結治療用放射線照射裝置16的線段所成的角為銳角的方式配置在移動門架14的環的內側。第二診斷用X射線源25還以從等深點19連結第一診斷用X射線源M的線段與從等深點19連結第二診斷用X射線源25的線段所成的角為直角(90度)的方式配置。第一傳感器陣列32由移動門架14支承，隔著等深點19 與第一診斷用X射線源M對置配置。第二傳感器陣列33由移動門架14支承，經由等深點 19與第二診斷用X射線源25對置配置。
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第一診斷用X射線源M由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而以規定的時間朝向等深點19照射第一診斷用X射線35。第一診斷用X射線35是從第一診斷用X射線源對所具有的1點進行照射，且以該1點為頂點的圓錐狀的錐面光束。第二診斷用X射線源 25由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而以規定的時間朝向等深點19照射第二診斷用 X射線36。第二診斷用X射線36是從第二診斷用X射線源25所具有的1點照射，且以該 1點為頂點的圓錐狀的錐面光束。第一傳感器陣列32具備受光部。第一傳感器陣列32由放射線治療裝置控制裝置 10控制，基於該受光部所接受的X射線來生成第一透視圖像。第二傳感器陣列33具備受光部。第二傳感器陣列33由放射線治療裝置控制裝置10控制，基於該受光部所接受的X射線來生成第二透視圖像。該透視圖像由多個像素形成。這多個像素在該透視圖像上配置成矩陣狀，分別與亮度建立了對應關係。該透視圖像中，與這多個像素分別對應的亮度分別著色於這多個像素，從而映出被拍體。作為第一傳感器陣列32和第二傳感器陣列33，例示有 FPD (Flat Panel Detector)、X 射線 II (Image Intensifier) 根據此種圖像系統，基於通過第一傳感器陣列32和第二傳感器陣列33得到的圖像信號，能夠生成以等深點19為中心的透視圖像。放射線治療裝置3還具備躺椅41和躺椅驅動裝置42。躺椅41被基座支承為能夠以X軸、y軸、Z軸為中心進行旋轉移動且能夠與該X軸、y軸、Z軸平行地進行平行移動。 該χ軸、y軸、ζ軸彼此正交。為了使通過該放射線治療系統進行治療的患者43橫臥而利用躺椅41。躺椅41具備未圖示的固定工具。該固定工具將患者43固定在躺椅41上，以免患者43移動。躺椅驅動裝置42由放射線治療裝置控制裝置10控制，從而使躺椅41進行旋轉移動，並使躺椅41進行平行移動。圖2表示放射線治療裝置控制裝置10。該放射線治療裝置控制裝置10是計算機， 具備未圖示的CPU、存儲裝置、移動存儲器驅動器、通信裝置、輸入裝置、輸出裝置及接口。該 CPU執行安裝在放射線治療裝置控制裝置10中的電腦程式，並控制該存儲裝置、輸入裝置及輸出裝置。該存儲裝置記錄該電腦程式，記錄該CPU所利用的信息，並記錄通過該 CPU生成的信息。在插入記錄介質時，該移動存儲器驅動器用於將記錄在該記錄介質上的數據讀出。尤其是在插入記錄有電腦程式的記錄介質時，該移動存儲器驅動器用於將該電腦程式安裝在放射線治療裝置控制裝置10中。該通信裝置將從經由通信線路網而連接的其他的計算機發來的信息下載到放射線治療裝置控制裝置10中。尤其是在從其他的計算機將電腦程式下載到放射線治療裝置控制裝置10中並將該電腦程式安裝於放射線治療裝置控制裝置10時利用該通信裝置。該輸入裝置將通過使用者的操作所生成的信息向該CPU輸出。作為該輸入裝置，例示有鍵盤、滑鼠。該輸出裝置將通過該CPU生成的信息以使用者能夠識別的方式輸出。作為該輸出裝置，例示有顯示該CPU所生成的圖像的顯示器。該接口將與放射線治療裝置控制裝置10連接的外部設備所生成的信息向該CPU 輸出，並將該CPU所生成的信息向該外部設備輸出。該外部設備包括放射線治療裝置3的迴旋驅動裝置11、移動驅動裝置、搖頭裝置15、治療用放射線照射裝置16、多片準直器20、 第一診斷用X射線源M、第二診斷用X射線源25、第一傳感器陣列32、第二傳感器陣列33、 躺椅驅動裝置42。
安裝在放射線治療裝置控制裝置10中的電腦程式由用於使放射線治療裝置控制裝置10分別實現多個功能的多個電腦程式形成。這多個功能包括治療計劃收集部51、 照射對象檢測部52、位置累計處理部53、搖頭位置控制部M、照射部55。治療計劃收集部51從輸入裝置收集治療計劃。該治療計劃表示照射角度與射線量的組合。該照射角度表示向患者43的患部照射治療用放射線23的方向，表示躺椅位置、 0型密封環旋轉角及門架旋轉角。該躺椅位置表示躺椅41相對於基座的位置。該0型密封環旋轉角表示0型密封環12相對於基座的位置。該門架旋轉角表示移動門架14相對於0 型密封環12的位置。該射線量表示從該照射角度向患者43照射的治療用放射線23的射線量。照射對象檢測部52以將躺椅41配置在該治療計劃所示的躺椅位置，即，將患者43 的患部大致配置在等深點19的方式對躺椅驅動裝置42進行控制。照射對象檢測部52還以將0型密封環12配置成該治療計劃所示的0型密封環旋轉角的方式對迴旋驅動裝置11 進行控制。照射對象檢測部52還以將移動門架14配置成該治療計劃所示的門架旋轉角的方式對放射線治療裝置3的移動驅動裝置進行控制。在按照該治療計劃所示的規定的位置將躺椅41、0型密封環12及移動門架14配置在規定的位置上後，照射對象檢測部52以周期性地(例如，以50ms間隔)向患者43照射第一診斷用X射線35的方式對第一診斷用X射線源M進行控制。照射對象檢測部52 還以在照射第一診斷用X射線35的多個時刻向患者43周期性地照射第二診斷用X射線36 的方式對第二診斷用X射線源25進行控制。而且，在向患者43照射第一診斷用X射線35 時，照射對象檢測部52對第一傳感器陣列32進行控制，以基於透過患者43的X射線來生成多個第一透過圖像。而且，在向患者43照射第二診斷用X射線36時，照射對象檢測部52 對第二傳感器陣列33進行控制，以基於透過患者43的X射線來生成多個第二透過圖像。照射對象檢測部52基於該多個第一透過圖像和多個第二透過圖像而算出多個特定部位位置。這多個特定部位位置分別表示在照射第一診斷用X射線35 (第二診斷用X射線36)的多個時刻患者43的患部所配置的位置。即，照射對象檢測部52每當拍攝該第一透過圖像和第二透過圖像時，基於該第一透過圖像和第二透過圖像來算出配置患者43的患部的特定部位位置。照射對象檢測部52還基於該特定部位位置來算出目標位置。該目標位置表示在從拍攝到該第一透過圖像和第二透過圖像的時刻經過了 50ms的時刻配置患者43的患部的位置。位置累計處理部53以測定治療用放射線照射裝置16在當前時刻朝向的位置的方式對搖頭裝置15進行控制。該位置由治療用放射線照射裝置16的俯仰角和搖動角形成。 即，位置累計處理部53以測定治療用放射線照射裝置16的俯仰角和搖動角的方式對搖頭裝置15進行控制，並基於該俯仰角和搖動角來算出治療用放射線照射裝置16在當前時刻朝向的位置。搖頭位置控制部M基於由照射對象檢測部52算出的目標位置而算出操作量。搖頭裝置15基於該操作量而使治療用放射線照射裝置16以搖動軸22或俯仰軸21為中心進行旋轉移動。此時，搖頭位置控制部M以比通過照射對象檢測部52拍攝多個第一透過圖像的測定周期短得多的採樣周期(例如，5ms)算出該操作量。
當通過搖頭位置控制部M使治療用放射線照射裝置16要朝向的位置與治療用放射線照射裝置16實際朝向的位置之差包含在規定範圍內時，照射部55以照射治療用放射線23的方式對治療用放射線照射裝置16進行控制。如圖3所示，放射線治療裝置3還具備D/A轉換電路61、放大器62及溫度計63。 D/A轉換電路61生成與通過放射線治療裝置控制裝置10算出的操作量對應的電壓的控制電信號64。放大器62輸出將控制電信號64的電壓放大後的放大後電信號65。D/A轉換電路61和放大器62配置於配電盤。溫度計63測定該配電盤的溫度，並將該溫度向放射線治療裝置控制裝置10輸出。圖3還表示搖頭位置控制部M。搖頭位置控制部M具備目標位置修正部67、插補指令值生成部68、加減速處理部69、開關70、微分部71、前饋部72、加算器73、加算器74、 操作量算出部75、溫度偏差修正部76及加算器77。目標位置修正部67基於拍攝第一透過圖像和第二透過圖像的時刻來算出係數， 該第一透過圖像和第二透過圖像用於算出通過照射對象檢測部52算出的目標位置。目標位置修正部67基於由照射對象檢測部52算出的目標位置和該係數來算出修正後目標位置 81。插補指令值生成部68基於修正後目標位置81來算出插補指令值82。此時，在每一個比算出修正後目標位置81的測定周期(例如，50ms)短得多的採樣周期(例如，5ms)中算出插補指令值82。加減速處理部69輸出加減速修正後指令值83。加減速修正後指令值83表示配置有等深點19的位置。開關70基於經由輸入裝置向放射線治療裝置控制裝置10輸入的信息來算出指令值84。指令值84表示插補指令值82和加減速修正後指令值83中的一方，在進行追蹤時表示插補指令值82，在不進行追蹤時表示加減速修正後指令值83。微分部71基於指令值84來算出速度85。速度85表示指令值84每單位時間所變化的變化量。前饋部72基於速度85來算出前饋操作量86。加算器73基於通過位置累計處理部53測定的位置來算出位置實際值87。位置實際值87表示通過位置累計處理部53測定的位置加上原點偏移值所得到的值。加算器74 基於指令值84和位置實際值87來算出位置偏差88。位置偏差88表示從指令值84減去位置實際值87所得到的差。操作量算出部75基於位置偏差88來算出操作量89。溫度偏差修正部76基於通過溫度計63測定到的溫度來算出溫度偏差修正量90。加算器77基於前饋操作量86、操作量89及溫度偏差修正量90來算出操作量91。操作量91表示前饋操作量86、操作量89及溫度偏差修正量90相加所得的和。圖4表示通過目標位置修正部67算出的係數的變化。該變化95表示算出該係數的期間由準備期間96和治療期間97形成的情況。準備期間96表示算出該係數的期間中的分離時刻98之前的期間。治療期間97表示算出該係數的期間中的分離時刻98之後的期間。分離時刻98表示從追蹤開始的時刻起經過了 5000ms的時刻。變化95還表示在該追蹤開始的時刻表示0。變化95還表示在準備期間96中與該經過時間成比例地增加的情況。變化95還表示在治療期間97中表示1。此時，通過目標位置修正部67算出的修正後目標位置81表示對將通過照射對象檢測部52算出的目標位置和等深點19連結的線段進行內分的點的位置。修正後目標位置 81表示的位置對該線段進行內分的內分比與該係數一致。即，在該係數表示0時，修正後目標位置81所表示的位置表示等深點19，在該係數表示1時，修正後目標位置81所表示的位置表示通過照射對象檢測部52算出的目標位置。需要說明的是，該線段可以置換成將與等深點19不同的其他的位置和目標位置連結的其他的線段。作為與等深點19不同的其他的位置，例示有放射線照射裝置16在追蹤開始時朝向的位置。圖5表示通過插補指令值生成部68算出的插補指令值82。插補指令值82由與各採樣周期的多個時刻對應的多個插補指令值形成。這多個插補指令值中的時刻to所對應的插補指令值101-0與在時刻to的測定周期(50ms)之前的時刻通過目標位置修正部67 算出的修正後目標位置一致。這多個插補指令值中的時刻tl所對應的插補指令值101-1 與在時刻tl的測定周期(50ms)之前的時刻t0通過目標位置修正部67算出的修正後目標位置100-1 —致。這多個插補指令值中的時刻t2所對應的插補指令值101-2與在時刻t2 的測定周期之前的時刻tl通過目標位置修正部67算出的修正後目標位置100-2 —致。這多個插補指令值中的從時刻t0到時刻tl的期間所對應的多個插補指令值 102-1以對插補指令值101-0和插補指令值101-1進行內插的方式算出。這多個插補指令值中的從時刻tl到時刻t2的期間所對應的多個插補指令值102-2以對插補指令值101-1 和插補指令值101-2進行內插的方式算出。圖6表示由D/A轉換電路61和放大器62形成的配電盤的輸入與輸出的關係。該關係111表示與該輸入相關而該輸出單純增加的情況，且表示該輸出與該輸入大致成比例的情況。關係111還表示該輸出具有最大值112的情況，且表示該輸出具有最小值113的情況。關係111還表示當該輸入表示0時該輸出表示與0不同的值114的情況，且表示當該輸出表示0時該輸入表示與0不同的值115的情況。值114和值115根據該配電盤的溫度進行變化。此時，溫度偏差修正部76將值115基於配電盤的溫度如何變化的情況記錄在存儲裝置中，基於通過溫度計63測定到的配電盤的溫度，以在操作量89與前饋操作量86之和表示0時，控制電信號64的電壓表示OV的方式算出溫度偏差修正量90。S卩，溫度偏差修正量90表示通過溫度計63測定到的配電盤的溫度所對應的值115乘以-1所得到的值。根據此種控制，在操作量89與前饋操作量86之和表示0時或表示指定的某值以下的值時，即， 在不需要對搖頭裝置15進行驅動時，放射線治療裝置控制裝置10能夠更可靠地進行控制， 以免發生驅動。圖7表示操作量算出部75。操作量算出部75具備操作量算出部主體121、係數運算部122及乗算器123。操作量算出部主體121基於位置偏差88來算出修正前操作量124。 此種算出適用了周知的方法。係數運算部122基於位置偏差88來算出係數125。乗算器 123基於修正前操作量IM和係數125來算出操作量算出部75的輸出即操作量89。操作量89表示修正前操作量IM乘以係數125所得到的積。圖8表示位置偏差88與係數125的關係。該關係1 與位置偏差88的絕對值相關，表示係數125單純減少的情況。關係1 還表示當位置偏差88的絕對值為值el以下時，係數125表示1的情況。關係1 還表示當位置偏差88的絕對值為值el以上且為值 e2以下時，係數125隨著位置偏差88的增加而減少的情況。關係1 還表示當位置偏差88的絕對值為值e2以上時，係數125表示值cl的情況。值cl以通過搖頭裝置15生成的驅動力大於放射線照射裝置16旋轉的靜止摩擦的方式設定。根據此種係數125，當位置偏差88大時，操作量89不會過大。因此，當位置偏差88 大時，放射線治療裝置控制裝置10可以使用搖頭裝置15使治療用放射線照射裝置16更穩定地移動。因此，與基於修正前操作量IM來控制搖頭裝置15的已有的放射線治療裝置控制裝置相比，當位置偏差88大時，放射線治療裝置控制裝置10可以減小操作量89，可以使用搖頭裝置15使放射線照射裝置16穩定地旋轉，從而能夠更高精度地控制搖頭裝置15。本發明的放射線治療裝置的工作方法通過放射線治療裝置控制裝置10來執行。 使用者首先通過輸入裝置，將事先作成的治療計劃向放射線治療裝置控制裝置10輸入。該治療計劃表示照射角度與射線量的組合。該照射角度表示向患者43的患部照射治療用放射線23的方向，表示躺椅位置、0型密封環旋轉角及門架旋轉角。該躺椅位置表示躺椅41 相對於基座的位置和方向。該0型密封環旋轉角表示0型密封環12相對於基座的位置。該門架旋轉角表示移動門架14相對於0型密封環12的位置。該射線量表示從該各照射角度向患者43照射的治療用放射線23的射線量。使用者將患者43固定在放射線治療裝置3的躺椅41上。放射線治療裝置控制裝置10對躺椅驅動裝置42進行控制，以便於將躺椅41配置在該治療計劃表示的躺椅位置。 放射線治療裝置控制裝置10還對迴旋驅動裝置11進行控制，以便於將0型密封環12配置成該治療計劃表示的0型密封環旋轉角。放射線治療裝置控制裝置10還對放射線治療裝置 3的移動驅動裝置進行控制，以便於將移動門架14配置成該治療計劃表示的門架旋轉角。在按照該治療計劃表示的規定的位置將躺椅41、0型密封環12及移動門架14配置在規定的位置上之後，放射線治療裝置控制裝置10對第一診斷用X射線源M進行控制， 以便於周期性地(例如，以50ms間隔)向患者43照射第一診斷用X射線35。放射線治療裝置控制裝置10還對第二診斷用X射線源25進行控制，以便於在照射第一診斷用X射線 35的多個時刻周期性地向患者43照射第二診斷用X射線36。而且，在向患者43照射第一診斷用X射線35時，放射線治療裝置控制裝置10對第一傳感器陣列32進行控制，以基於透過患者43的X射線來生成多個第一透過圖像。而且，在向患者43照射第二診斷用X射線36時，放射線治療裝置控制裝置10對第二傳感器陣列33進行控制，以基於透過患者43 的X射線來生成多個第二透過圖像。放射線治療裝置控制裝置10基於在時刻t0拍攝到的第一透過圖像和第二透過圖像來算出特定部位位置。該特定部位位置表示在時刻to配置患者43的患部的位置。放射線治療裝置控制裝置10還基於該特定部位位置來算出目標位置。該目標位置表示在從時刻t0經過了 50ms後的時刻tl配置患者43的患部的位置。放射線治療裝置控制裝置10 與圖4的變化95 —致地基於時刻t0來算出係數。如圖5所示，放射線治療裝置控制裝置 10基於該目標位置和該係數來算出修正後目標位置100-1。修正後目標位置81表示以該係數表示的比對將該目標位置和等深點19連結的線段進行內分的點的位置。放射線治療裝置控制裝置10基於修正後目標位置100-1來算出插補指令值101-1和多個插補指令值 102-1。放射線治療裝置控制裝置10基於該插補指令值每單位時間所變化的變化量來算出前饋操作量86。
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放射線治療裝置控制裝置10基於通過搖頭裝置15測定的位置與該插補指令值的位置偏差88來算出修正前操作量124。放射線治療裝置控制裝置10還與圖8的關係1 一致地算出係數125。放射線治療裝置控制裝置10算出操作量89，該操作量89表示修正前操作量1 乘以係數125所得到的積。放射線治療裝置控制裝置10基於通過溫度計63測定到的溫度來算出溫度偏差修正量90。放射線治療裝置控制裝置10基於前饋操作量86、操作量89及溫度偏差修正量90 來算出操作量91。D/A轉換電路61生成與操作量91對應的電壓的控制電信號64。放大器 62輸出將控制電信號64的電壓放大後的放大後電信號65。D/A轉換電路61和放大器62 配置於配電盤。搖頭裝置15通過供給放大後電信號65，而使放射線照射裝置16以搖動軸 22為中心進行旋轉，並使放射線照射裝置16以俯仰軸21為中心進行旋轉。在當前時刻包含於準備期間96時，放射線治療裝置控制裝置10以不照射治療用放射線23的方式對治療用放射線照射裝置16進行控制。在當前時刻包含於治療期間97 時，若該插補指令值表示的位置與治療用放射線照射裝置16在當前時刻朝向的位置之差包含在規定範圍內，則放射線治療裝置控制裝置10以照射治療用放射線23的方式對治療用放射線照射裝置16進行控制。若該插補指令值與治療用放射線照射裝置16在當前時刻朝向的位置之差不包含在規定範圍內，則放射線治療裝置控制裝置10以不照射治療用放射線23的方式對治療用放射線照射裝置16進行控制。放射線治療裝置控制裝置10以算出該插補指令值的採樣周期來反覆控制治療用放射線照射裝置16。圖9表示基於配置患者43的患部的位置所算出的目標位置的變化。該變化131 表示每個測定周期(50ms)算出該目標位置的情況。圖9還表示基於該目標位置所算出的修正後目標位置的變化。該變化132表示該修正後目標位置在準備期間96中平緩地變化， 且該修正後目標位置在治療期間97中與該目標位置一致的情況。圖9還表示基於該修正後目標位置所算出的插補指令值的變化。該變化133表示以比算出該目標位置的測定周期 (50ms)短的周期算出該插補指令值的情況。變化133還表示該插補指令值在準備期間96 中平緩地變化的情況。變化133還表示該目標位置在治療期間97中與該插補指令值一致的情況。為了僅向患者43的患部照射治療用放射線23，而需要在更短的時間內準確地使放射線照射裝置16朝向患者43的患部，因而搖頭動作追求高響應性。為了將其實現，而通常增大控制增益。然而，若控制增益大，則在追蹤動作開始時放射線照射裝置16的當前位置與目標位置分開較遠的情況下，搖頭裝置15的電動機可能會被施加過負載而發生斷路。 根據本發明的放射線治療裝置的工作方法，當治療用放射線照射裝置16在初始朝向等深點19時，放射線治療裝置控制裝置10不會在準備期間96以使治療用放射線照射裝置16 急劇移動的方式進行控制。因此，放射線治療裝置控制裝置10即使在通過增大控制增益而提高了響應性的狀態下，也能防止搖頭裝置15在準備期間96發生電動機斷路的情況。為了使操作量89的係數125像圖8的關係1 所示那樣變化，而當位置偏差88 大時，操作量89不會過大。因此，在位置偏差88大時，放射線治療裝置控制裝置10能夠使用搖頭裝置15使放射線照射裝置16更穩定地移動。因此，與不具備係數運算部122和乗算器123的周知的已有的放射線治療裝置控制裝置相比，放射線治療裝置控制裝置10能夠使用搖頭裝置15使放射線照射裝置16穩定地旋轉，能夠更高精度地控制搖頭裝置15。在本發明的放射線治療裝置的工作方法中，放射線治療裝置控制裝置10還基於通過溫度計63測定到的配電盤的溫度來算出溫度偏差修正量90。根據此種溫度偏差修正量90，在不需要對搖頭裝置15進行驅動時，放射線治療裝置控制裝置10能夠更可靠地進行控制，以免發生驅動。通過目標位置修正部67算出的係數可以置換成與已述的方式中的變化95不同的變化。該係數只要在該追蹤開始的時刻表示0，在準備期間96中與其經過時間相關地單純增加，且在治療期間97中表示1即可。圖10表示該變化的例子。該變化141表示準備期間 96由第一期間142和第二期間143形成的情況。第一期間142表示準備期間96中的分離時刻144之前的期間。第二期間143表示準備期間96中的分離時刻144之後的期間。分離時刻144是屬於準備期間96的任意的時刻。變化141在該追蹤開始的時刻表示0。而且，變化141在第一期間142中還表示向下凸出地單純增加的情況。而且，變化141在第二期間143中表示向上凸出地單純增加的情況。此外，變化141在治療期間97中表示1。放射線治療裝置控制裝置10在適用了此種變化141的情況下，也與已述的實施方式同樣地， 在通過增大控制增益而提高了響應性的狀態下，能夠防止搖頭裝置15在準備期間96發生電動機斷路的情況。需要說明的是，放射線治療裝置控制裝置10也可以基於特定部位位置來算出目標位置，且該特定部位位置基於與放射線治療裝置3的成像系統不同的其他的傳感器來算出。作為該傳感器，例示有紅外線相機。此時，放射線治療裝置控制裝置10基於在患者43 的體表面配置的標記映出到通過該紅外線相機拍攝到的紅外線圖像中的位置來算出患者 43的患部的位置，並基於該位置來算出該目標位置。放射線治療裝置控制裝置10在適用了此種傳感器的情況下，也與已述的實施方式同樣地，在通過增大控制增益而提高了響應性的狀態下，能夠防止搖頭裝置15在準備期間96發生電動機斷路的情況。該申請主張以2010年2月17日提出申請的日本申請特願2010-032853號為基礎的優先權，並將其公開的全部內容包含於此。
權利要求
1.一种放射線治療裝置控制裝置，其中，具備照射對象檢測部，其基於在測定時刻配置被檢體的內部的特定部位的特定部位位置來算出目標位置；搖頭位置控制部，其以照射治療用放射線的放射線照射裝置在所述測定時刻之後的控制時刻朝向修正後目標位置的方式，對移動所述放射線照射裝置的驅動裝置進行控制，在所述控制時刻包含於準備期間時，與所述目標位置相比，所述修正後目標位置表示更接近在將要開始所述控制時刻之前所述放射線照射裝置所朝向的位置的位置，在所述控制時刻包含於所述準備期間之後的治療期間時，所述修正後目標位置表示所述目標位置。
2.根據權利要求1所述的放射線治療裝置控制裝置，其中，在所述控制時刻包含於所述準備期間時，所述修正後目標位置表示對將初始位置和所述目標位置連結的線段進行內分的位置，所述修正後目標位置對所述線段進行內分的內分比以所述修正後目標位置隨著時間的經過而逐漸接近所述目標位置的方式算出。
3.根據權利要求2所述的放射線治療裝置控制裝置，其中， 所述內分比每單位時間所變化的變化量恆定。
4.根據權利要求3所述的放射線治療裝置控制裝置，其中， 所述搖頭位置控制部具備操作量算出部，其基於所述修正後目標位置與所述放射線照射裝置朝向的位置之間的位置偏差來算出操作量；係數運算部，其基於所述位置偏差來算出係數； 乗算器，其將所述操作量乘以所述係數來算出修正後操作量， 所述係數與所述位置偏差的絕對值相關而單純減少， 基於所述修正後操作量來控制所述驅動裝置。
5.根據權利要求4所述的放射線治療裝置控制裝置，其中，所述搖頭位置控制部還具備基於所述修正後目標位置的變化來算出前饋操作量的前饋部，還基於所述前饋操作量來控制所述驅動裝置。
6.根據權利要求5所述的放射線治療裝置控制裝置，其中，所述搖頭位置控制部還具備溫度偏差修正部，該溫度偏差修正部基於在控制所述驅動裝置時生成向所述驅動裝置供給的電信號的裝置的溫度來算出溫度偏差量， 還基於所述溫度偏差量來控制所述驅動裝置。
7.一种放射線治療裝置的工作方法，其中，包括基於在測定時刻配置被檢體的內部的特定部位的特定部位位置來算出目標位置的步驟；以照射治療用放射線的放射線照射裝置在所述測定時刻之後的控制時刻朝向修正後目標位置的方式，對移動所述放射線照射裝置的驅動裝置進行控制的步驟，在所述控制時刻包含於準備期間時，與所述目標位置相比，所述修正後目標位置表示更接近在將要開始所述控制時刻之前所述放射線照射裝置所朝向的位置的位置，在所述控制時刻包含於所述準備期間之後的治療期間時，所述修正後目標位置表示所述目標位置。
8.根據權利要求7所述的放射線治療裝置的工作方法，其中，在所述控制時刻包含於所述準備期間時，所述修正後目標位置表示對將初始位置和所述目標位置連結的線段進行內分的位置，所述修正後目標位置對所述線段進行內分的內分比以所述修正後目標位置隨著時間的經過而逐漸接近所述目標位置的方式算出。
9.根據權利要求8所述的放射線治療裝置的工作方法，其中， 所述內分比每單位時間所變化的變化量恆定。
10.根據權利要求9所述的放射線治療裝置的工作方法，還包括基於所述修正後目標位置與所述放射線照射裝置所朝向的位置之間的位置偏差來算出操作量的步驟；基於所述位置偏差來算出係數的步驟； 將所述操作量乘以所述係數來算出修正後操作量的步驟， 所述係數與所述位置偏差的絕對值相關而單純減少， 基於所述修正後操作量來控制所述驅動裝置。
11.根據權利要求10所述的放射線治療裝置的工作方法，其中， 還具備基於所述修正後目標位置的變化來算出前饋操作量的步驟， 還基於所述前饋操作量來控制所述驅動裝置。
12.根據權利要求11所述的放射線治療裝置的工作方法，其中，還具備基於在控制所述驅動裝置時生成向所述驅動裝置供給的電信號的裝置的溫度來算出溫度偏差量的步驟，還基於所述溫度偏差量來控制所述驅動裝置。
全文摘要
本發明的放射線治療裝置控制裝置具備照射對象檢測部，其基於被檢體的內部的特定部位所配置的特定部位位置來算出目標位置；搖頭位置控制部，其對使放射線照射裝置移動的驅動裝置進行控制，以使得照射治療用放射線的該放射線照射裝置朝向修正後目標位置。在治療期間之前的準備期間，與該目標位置相比，該修正後目標位置表示更接近該放射線照射裝置的朝向位置的位置。在該治療期間時，該修正後目標位置該所述目標位置。
文檔編號A61N5/10GK102438701SQ20108002211
公開日2012年5月2日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年2月17日
發明者小田芳美, 澀谷理, 高橋邦夫 申請人:三菱重工業株式會社