定位放射線治療装置におけるマシンビジョンシステムを用いた新しい位置認識システムの開発

摘要

近年の放射線治療では，conventionalな照射方法に加え，強度変調放射線治療（intensity modulated radiation therapy: IMRT）や定位放身寸#泉治療（stereotactic radiotherapy: SRT）など，腫瘍に対して高い線量を集中して照射することが可能である高精度放射線治療が重要視されている.高精度放射線治療をより正確に行う目的で，定位放射線治療専用の外照射装置であるサイバーナイフが開発された.これは，ロボットとリニアックを組み合わせた外照射治療装置であり，頭頸部腫瘍の定位放射線治療に加え，近年では体幹部の放射線治療にも用いられ，ブースト照射にも有用とされている.サイバーナイフは二つアモルファスシリコンディテクタを用いて，各照射直前にX線によるステレオ撮影を行い，骨格情報から患者の位置を確認する自動位置認識システムをもつため，他の放射線治療装置と比較しても高い位置精度を実現している.しかし位置確認は照射直前であり，照射中にはターゲット位置確認のためのステレオ撮影ができず，治療中の動きは全く検出できないという欠点があり，また自動位置認識システムではX線による透視を行うため，被ばくが避けられない.さらに各ビームごとに位置認識システムを行うことによって，治療時間が延長するという欠点も挙げられる.%CyberKnife~® provides continuous guidance through radiography, allowing instantaneous X-ray images to be obtained; it is also equipped with 6D adjustment for patient setup. Its disadvantage is that registration is carried out just before irradiation, making it impossible to perform stereo-radiography during irradiation. In addition, patient movement cannot be detected during irradiation. In this study, we describe a new registration system that we term "Machine Vision," which subjects the patient to no additional radiation exposure for registration purposes, can be set up promptly, and allows real-time registration during irradiation. Our technique offers distinct advantages over CyberKnife by enabling a safer and more precise mode of treatment. "Machine Vision," which we have designed and fabricated, is an automatic registration system that employs three charge coupled device cameras oriented in different directions that allow us to obtain a characteristic depiction of the shape of both sides of the fetal fissure and external ears in a human head phantom. We examined the degree of precision of this registration system and concluded it to be suitable as an alternative method of registration without radiation exposure when displacement is less than 1.0 mm in radiotherapy. It has potential for application to CyberKnife in clinical treatment.