CN109893775B - 放射治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放射治疗系统，比以往能够有效地抑制治疗时间延长，并且能够减轻透视用放射线拍摄装置的负载。放射治疗系统(100)具备：治疗用放射线照射装置(7)，其向目标(3)照射治疗用放射线；两个透视用放射线拍摄装置(4A、4B)，其从两个方向同时拍摄目标(3)；目标位置运算装置(11)，其根据拍摄的透视图像来运算目标(3)的三维位置；治疗用放射线照射控制装置(10)，其根据运算的目标(3)的三维位置来控制治疗用放射线的照射；以及透视用放射线拍摄控制装置(12)，其根据目标(3)的三维位置对透视用放射线拍摄装置(4A、4B)的每单位时间的照射量进行控制。

Description

放射治疗系统
技术领域
本发明涉及一种实时地识别受验体内的目标位置并向目标照射治疗用放射线的放射治疗系统。
背景技术
作为本技术领域的通常技术，存在专利文献1、2所记载的技术。
在专利文献1中记载了“进行图像引导型处置以对目标进行处置。获取表示目标的活动的测量数据，以进行图像引导型处置。根据测量数据决定一个以上的X射线图像的定时。使用目标位置在目标中进行处置。”。
另外，在专利文献2中记载了“具备多个第一照射部、多个检测部、判断部以及控制部。多个第一照射部对被检体分别照射放射线。多个检测部检测透射了被检体的放射线，根据检测出的放射线分别生成图像。判断部使用多个图像中的任一个的预定图像，判断被检体的体内对象是否包含在第一区域内。在对象未包含在第一区域内的情况下，控制部控制多个第一照射部，使得与对象包含在第一区域内的情况相比，使多个放射线的每单位时间的照射量更少。”。
在放射治疗中，使用治疗用放射线照射装置向癌症等病变部位(目标)照射电子束、质子束、碳束等带电粒子束、X射线、γ射线等治疗用放射线。
特别是，在高精度放射治疗中，需要根据由呼吸、心跳以及肠蠕动等引起的目标位置、形状的变动来控制治疗用放射线照射装置。作为用于高精度放射治疗的照射法，存在移动体跟踪放射治疗。
在移动体跟踪放射治疗中，以预定时间间隔从多个方向照射透视用放射线，透视受验体内，由此直接或从滞留在目标附近的标记的三维位置间接地测量、跟踪目标的三维位置，只要在目标存在于预定照射许可区域内时将治疗用放射线照射到病变部位。
在此使用的透视用放射线存在电子束、质子束、碳束等带电粒子或X射线、γ射线。以下，为了区分治疗用放射线以及用于测量目标位置的放射线，将治疗用放射线称为“治疗用放射线”，将测量用放射线称为“透视用放射线”。
例如通过与治疗用放射线照射装置一体地设置的透视用放射线拍摄装置等，从开始治疗起至结束治疗为止的期间，以预定间隔间歇地进行用于测量目标位置的透视用放射线的拍摄。
因而，当缩短透视用放射线拍摄的间隔时检测目标位置的间隔变窄，因此能够实现更高精度的照射。但是，存在透视用放射线的照射频率变高并且透视用放射线拍摄装置的使用负载增大这种问题。
在此作为在治疗中变更透视用放射线拍摄的间隔并提高透视用放射线拍摄装置的使用效率的技术，存在上述专利文献1、2所记载的技术。
在专利文献1中，在测量治疗中目标的活动而目标的活动大于预定值的情况下缩小透视用放射线拍摄的间隔，在目标的活动小于预定值的情况下扩大透视用放射线拍摄的间隔。通过应用该方法，期望能够抑制透视用放射线拍摄的频率，能够减轻透视用放射线拍摄装置的负载。
另外，在专利文献2中，在从某一方向拍摄的受验体的透视图像中投影在透视图像上的病变部位未包含在指定区域内的情况下，控制来自其它方向的透视用放射线拍摄。通过应用该方法，也能够期望抑制透视用放射线拍摄的频率，减轻透视用放射线拍摄装置的负载。
然而，在上述现有技术中存在以下问题。
即，在上述专利文献1所记载的技术中，本发明人们通过研究弄清了存在以下问题：在目标的移动速度快的情况下无法缩小照射间隔，无法减轻透视用放射线拍摄装置的负载。另外，本发明人们通过研究还弄清了以下事实：在照射许可区域内的目标的活动为预定值以下的情况下，与照射许可区域内外无关地，目标位置的测量频率降低，因此无法充分确保目标的检测精度而治疗用放射线的照射精度有可能降低。
另外，在上述专利文献2所记载的技术中，本发明人们通过研究弄清了以下事实：在投影于透视图像上的目标并不包含在指定区域内的期间仅从一个方向拍摄透视图像，因此在具有类似于目标的形状的结构物(例如血管等)投影在透视图像上的情况下，有可能将结构物错误地识别为目标。在发生这种错误识别的情况下，操作员需要一边使治疗用放射线中断照射而照射透视用放射线，一边重新选择正确的目标。结果是，本发明人们通过研究弄清了产生以下问题：治疗时间增加，并且不一定能够减轻透视用放射线拍摄装置的负载。
现有技术文献
专利文献1：日本特表2012-501792号公报
专利文献2：日本特开2015-016161号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种与以往相比能够有效地抑制治疗时间延长并且能够减轻透视用放射线拍摄装置的负载的放射治疗系统。
本发明包含多个解决上述问题的手段，例举其一例，则具备：治疗用放射线照射装置，其对受验体内的目标照射治疗用放射线；至少两个透视用放射线拍摄装置，其从至少两个方向通过透视用放射线同时拍摄跟踪对象；跟踪对象位置运算装置，其根据由上述透视用放射线拍摄装置拍摄的图像对上述跟踪对象的三维位置进行运算；治疗用放射线照射控制装置，其根据由上述跟踪对象位置运算装置运算的上述跟踪对象的三维位置，判断上述目标是否存在于预定照射许可区域内，在判断为存在于上述照射许可区域内时控制上述治疗用放射线照射装置以照射上述治疗用放射线；以及透视用放射线拍摄控制装置，其根据上述跟踪对象的三维位置对上述透视用放射线拍摄装置的每单位时间的照射量进行控制。
根据本发明，与以往相比能够有效地抑制治疗时间延长，并且能够减轻透视用放射线拍摄装置的负载。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的放射治疗系统的结构的概要图。
图2是与关联装置一起表示本发明的第一实施方式中的目标位置运算装置和透视用放射线拍摄控制装置的功能结构的框图。
图3是表示本发明的第一实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
图4是表示本发明的第一实施方式的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐标的时序图。
图5是表示现有技术的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐标的时序图。
图6是表示本发明的第二实施方式中的放射治疗系统的结构的概要图。
图7是表示本发明的第二实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
图8是表示本发明的第三实施方式中的放射治疗系统的结构的概要图。
图9是表示本发明的第三实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
图10是表示本发明的第四实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
图11是表示本发明的第一变形例中的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐标的时序图。
图12是表示本发明的第一变形例中的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐目标另外一例的时序图。
附图标记说明
2：受验体；3：目标；4A、4B：透视用放射线拍摄装置；5A、5B：透视用放射线产生装置；6A、6B：透视用放射线检测器、7：治疗用放射线照射装置、10：治疗用放射线照射控制装置、11：目标位置运算装置(跟踪对象运算装置)、12、12A、12B：透视用放射线拍摄控制装置、51：外部传感器、61：目标位置推定装置(跟踪对象位置推定装置)、100、100A、100B：放射治疗系统。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的放射治疗系统的实施方式。
此外，在以下的实施方式中，说明使用质子束、碳束等带电粒子束作为治疗用放射线的情况，但是能够使用X射线、γ射线等作为治疗用放射线。
<第一实施方式>
使用图1至图5说明本发明的放射治疗系统的第一实施方式。
图1是表示本实施方式中的放射治疗系统的整体概要结构的图。图2是与关联装置一起表示本实施方式中的目标位置运算装置和透视用放射线拍摄控制装置的功能的结构的框图。图3是表示本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
在图1中，放射治疗系统100是用于向目标3照射由质子、碳等重粒子构成的粒子束的装置。放射治疗系统100具备加速器101、射束传输装置102、能够将受验体2进行定位的治疗台1、将从加速器101提供的治疗用粒子束照射到目标3的治疗用放射线照射装置7、透视用放射线拍摄装置4A、4B、中央控制系统103等。
治疗用粒子束通过设置于与治疗室不同的室中的加速器101加速到需要的能量之后，由射束传输装置102引导到治疗用放射线照射装置7。能够将加速器101设为同步加速器、回旋加速器、其它加速器。
此外，在使用X射线作为治疗用放射线的情况下，代替加速器101、射束传输装置102而设置用于产生治疗用X射线的X射线照射装置。在使用γ射线的情况下，代替加速器101、射束传输装置102而设置用于产生治疗用γ射线的γ射线照射装置。
透视用放射线拍摄装置4A具备：透视用放射线产生装置5A，其从第一方向朝向受验体2的目标3产生透视用放射线；透视用放射线检测器6A，其检测从透视用放射线产生装置5A产生而透射受验体2的透视用放射线的二维辐射剂量分布；以及信号处理电路(省略图示)。
透视用放射线检测器6A从二维地配置的检测元件输出模拟信号。信号处理电路从透视用放射线检测器6A对模拟信号进行处理而生成透视图像的数据，发送到目标位置运算装置11。
同样地，透视用放射线拍摄装置4B具备：透视用放射线产生装置5B，其从与第一方向不同的第二方向朝向受验体2产生透视用放射线；透视用放射线检测器6B，其检测从透视用放射线产生装置5B产生而透射受验体2的透视用放射线的二维辐射剂量分布；以及信号处理电路(省略图示)。
透视用放射线检测器6B从二维地配置的检测元件输出模拟信号。信号处理电路从透视用放射线检测器6B对模拟信号进行处理而生成透视图像的数据，发送到目标位置运算装置11。
在本实施方式中，透视用放射线拍摄装置4B对目标3的拍摄与透视用放射线拍摄装置4A的拍摄同步地进行。
在同步地获取的两个透视图像中分别映现目标3，并通过与预先准备的目标3的模板图像的模板匹配在各透视图像中确定目标3的位置。当搜索透视图像的所有范围时搜索费时，因此期望以前一透视图像中的目标3的位置为中心，仅在预定大小范围内搜索目标3的位置。
将通过模板匹配检测出的目标3的透视用放射线检测器6A上的位置与透视用放射线产生装置5A进行连结的线以及将目标3的透视用放射线检测器6B上的位置与透视用放射线产生装置5B进行连结的线这两条线，理想地在一个点交叉，其交叉点被视为目标3存在的位置。
但是，实际上，由于模板匹配的精度、X射线透视装置的设置误差等，在很多情况下两条线不相交而处于扭曲的关系。在处于该扭曲关系的两条线最接近的位置处能够绘制共同的垂直线。将该共同的垂直线称为共同垂直线。而且，将共同垂直线的中点视为目标3的位置。
在此，至少在一侧的透视图像上无法正确地检测目标3的情况下，例如在一侧的透视图像上代替目标3或除了目标3外还将类似于目标3的结构物通过模板匹配识别为目标3的情况下，绘制出将与结构物在透视用放射线检测器6A、6B上的位置和透视用放射线产生装置5A、5B进行连结的错误识别线。在该错误识别线与另一条线之间绘制的共同垂直线变得比正确地识别出的情况下的共同垂直线长。因此，在本实施方式中，使用该共同垂直线的原理，正确地跟踪目标3。
例如，在两组透视图像的每个透视图像中将匹配得分大于预定值的位置分别列为目标3的位置候选，从目标3位置的两个候选列表中对所有组合计算共同垂直线的长度，之后，根据匹配得分和共同垂直线来检测目标3的位置。此时，对匹配得分和共同垂直线进行加权，根据该加权结果来选择最合适的共同垂直线，从而能够检测目标3的位置。
返回至图1，中央控制系统103是对加速器101、射束传输装置102、治疗用放射线照射装置7、透视用放射线拍摄装置4A、4B等放射治疗系统100内的各机器的动作进行控制的装置，具有目标位置运算装置11、治疗用放射线照射控制装置10、透视用放射线拍摄控制装置12等。
目标位置运算装置11是根据由透视用放射线拍摄装置4A、4B拍摄的图像实时地运算目标3的位置的装置，如图2所示，具有通信部20、记录部21、显示部22、二维位置运算部23以及三维位置运算部24。
通信部20与透视用放射线拍摄装置4A、4B、透视用放射线拍摄控制装置12、治疗用放射线照射控制装置10等进行通信。
记录部21保存从透视用放射线拍摄装置4A、4B接收到的拍摄图像、后述的运算结果等。在该记录部21中作为第一模板图像而预先准备并记录有在透视用放射线拍摄装置4A的拍摄方向上的目标3的投影图像。另外，作为第二模板图像而预先准备并记录有在透视用放射线拍摄装置4B的拍摄方向上的目标3的投影图像。
显示部22显示透视用放射线拍摄装置4A、4B的拍摄图像、后述的运算结果等。
二维位置运算部23通过使透视用放射线拍摄装置4A的拍摄图像与第一模板图像进行匹配，运算从透视用放射线拍摄装置4A的拍摄方向(第一方向)观察的目标3的二维位置。另外，通过使透视用放射线拍摄装置4B的拍摄图像与第二模板图像进行匹配，运算从透视用放射线拍摄装置4B的拍摄方向(第二方向)观察的目标3的二维位置。运算出的目标3的二维位置与所对应的拍摄图像相关联，并保存到记录部21。
三维位置运算部24根据二维位置运算部23的运算结果，将从透视用放射线拍摄装置4A、4B的拍摄方向观察的目标3的二维位置进行反向投影，并且还使用上述共同垂直线，运算目标3的三维位置。将运算出的目标3的三维位置记录到记录部21，并且发送到透视用放射线拍摄控制装置12和治疗用放射线照射控制装置10。
另外，将运算出的目标3的三维位置与所对应的透视用放射线拍摄装置4A、4B的拍摄图像一起显示在显示部22中。由此，操作员能够实时地确认目标3的位置。
透视用放射线拍摄控制装置12是根据由目标位置运算装置11测量出的目标3的位置对透视用放射线产生装置5A、5B的每单位时间的照射量进行控制的控制装置，具有通信部30、记录部31、显示部32、照射控制部33以及设定部34。
特别是，在本实施方式的透视用放射线拍摄控制装置12中，在照射控制部33中判断目标3的三维位置是否包含在标准拍摄区域内，在判断为并未包含在标准拍摄区域内时，控制透视用放射线拍摄装置的拍摄间隔比判断为包含在标准拍摄区域内时大，由此控制每单位时间的照射量。
根据在后述的治疗用放射线照射控制装置10中用于判断是否能够出射治疗用粒子束的照射许可区域来决定标准拍摄区域。例如能够将标准拍摄区域设为使照射许可区域各向同性或非各向同性地扩大预定量的任意区域。另外，能够设为与照射许可区域完全相同的范围的区域以及使照射许可区域缩小预定量的任意区域。
通信部30与目标位置运算装置11和透视用放射线产生装置5A、5B进行通信。记录部31保存从目标位置运算装置11接收到的目标3的三维位置等。显示部32显示后述的判断结果等。照射控制部33根据保存在记录部31中的目标3的三维位置对透视用放射线产生装置5A、5B的透视用放射线的拍摄间隔进行控制。设定部34以透视用放射线拍摄间隔成为由照射控制部33控制的间隔的方式设定透视用放射线产生装置5A、5B。
治疗用放射线照射控制装置10判断从目标位置运算装置11接收的目标3的三维位置是否包含在预定照射许可区域内，根据其判断结果来控制治疗用放射线照射装置7，朝向目标3照射治疗用粒子束。
～治疗处理流程～
使用图3说明本实施方式中的放射治疗系统100的移动体跟踪放射治疗的处理流程。
首先，透视用放射线拍摄控制装置12识别由操作员使用设定部34设定了标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔这一情况(步骤S100)。
本步骤中的标准拍摄间隔是指在目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内时进行透视用放射线拍摄的拍摄间隔，设定为小到能够确保治疗用粒子束的照射精度的值。此外，还能够使用预先固定的值作为标准拍摄间隔，在该情况下省略本步骤。
另外，扩大拍摄间隔是指在目标3的三维位置并不包含在标准拍摄区域内时进行透视用放射线拍摄的拍摄间隔，设定大于标准拍摄间隔的值且小到能够跟踪目标3的值。此外，扩大拍摄间隔也能够使用预先固定的值，在该情况下省略本步骤。
在步骤S100之后，接着，照射控制部33在从上一次的透视用放射线照射时间起经过一定时间之后，向透视用放射线产生装置5A、5B发送透视用放射线照射信号。接收到透视用放射线照射信号的透视用放射线产生装置5A、5B朝向目标3产生透视用放射线(步骤S101)。此外，一定时间是指根据在前一步骤S100中设定的标准拍摄间隔或扩大拍摄间隔来决定的时间。另外，紧接着开始治疗之后不留出一定时间就能够产生透视用放射线。
在步骤S101之后，接着，由透视用放射线拍摄装置4A、4B生成的透视图像被发送到目标位置运算装置11，在目标位置运算装置11中计算目标3的三维位置(步骤S102)。
在步骤S102之后，接着，照射控制部33判断在步骤S102中运算出的目标3的三维位置是否包含在标准拍摄区域内(步骤S103)。
在步骤S103中判断为“是”(目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内)的情况下，透视用放射线拍摄控制装置12的照射控制部33将透视用放射线的拍摄间隔变更为标准拍摄间隔(步骤S104)。另一方面，在步骤S103中判断为“否”(目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内)的情况下，照射控制部33将透视用放射线的拍摄间隔变更为扩大拍摄间隔(步骤S105)。
在步骤S104或步骤S105之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10判断由目标位置运算装置11运算出的目标3的三维位置是否包含在照射许可区域内(步骤S106)。
在步骤S106中判断为“是”(目标3的三维位置包含在照射许可区域内)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10向治疗用放射线照射装置7发送治疗用粒子束照射信号，朝向目标3照射治疗用粒子束(步骤S107)。另一方面，在步骤S106中判断为“否”(目标3的三维位置并未包含在照射许可区域内)的情况下，使处理返回至步骤S101。
在步骤S107之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10和透视用放射线拍摄控制装置12判断是否存在结束指示(操作员的特别指示或由治疗用放射线照射装置7结束指定照射引起随着治疗用粒子束照射结束而产生的移动体跟踪结束的指示等)(步骤S108)。
在步骤S108中判断为“是”(存在结束指示)的情况下，使透视用放射线拍摄和治疗用粒子束照射停止，结束移动体跟踪放射治疗。另一方面，在步骤S108中判断为“否”(不存在结束指示)的情况下，使处理返回至步骤S101，继续进行移动体跟踪放射治疗。
～效果～
使用图4和图5说明本实施方式的效果。图4是表示本实施方式的进行透视用放射线拍摄控制的情况下的治疗用粒子束照射信号与透视用放射线照射信号和目标3的三维位置的时序图的一例的图，图5是表示现有的治疗用粒子束照射信号与透视用放射线照射信号和目标3的三维位置的时序图的一例的图。
此外，本来由目标3的位置表示三维位置，但是在图4和图5中，为了使说明更简单，设为目标3的三维位置仅相对于某一方向周期地变化。
在图4和图5中，在治疗用粒子束照射信号成为“接通(ON)”期间，治疗用放射线照射装置7将治疗用粒子束朝向目标3照射。同样地，在透视用放射线照射信号成为“接通”期间，透视用放射线产生装置5A、5B朝向目标3产生透视用放射线。
如图4所示，在本实施方式的透视用放射线拍摄控制中，在目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内的情况下，与目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内的情况相比，透视用放射线照射信号成为“接通”的间隔更大。其结果，与图5示出的现有控制相比，透视用放射线照射信号成为“接通”的次数减少，透视用放射线产生装置5A、5B照射透视用放射线的次数减少。
此外，图4示出的本实施方式的透视用放射线拍摄控制以及图5示出的现有透视用放射线拍摄控制的治疗用粒子束照射信号成为“接通”的定时相同。
如上所述，根据本实施方式，不改变用于照射治疗用粒子束的定时，能够使由透视用放射线产生装置5A、5B产生透视用放射线的次数减少，因此在维持治疗用粒子束对目标3的照射精度的状态下，能够减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载。另外，使来自两个方向的透视用放射线的拍摄同步进行，由此即使在拍摄条件严格的情况下，也能够高精度地跟踪目标3。即，与以往相比能够减少失去目标3的频率，能够省略在失去目标3的情况下操作员重新检测目标3的工夫。因此，能够缩短照射时间。另外，通过缩短照射时间，能够消减基于透视用放射线的拍摄次数，从而能够实现进一步减轻透视用放射线拍摄装置的负担。
<第二实施方式>
使用图6和图7说明本发明的第二实施方式的放射治疗系统。图6是表示本实施方式中的放射治疗系统的结构的概要图。图7是表示本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
如图6所示，本实施方式的放射治疗系统100A通过外部传感器51测量目标3的三维位置。此外，在本实施方式的放射治疗系统100A中，对与上述第一实施方式的放射治疗系统100同等的部分附加相同的附图标记，适当地省略说明。
在图6中，本实施方式中的放射治疗系统100A除了具备加速器101、射束传输装置102、治疗台1、治疗用放射线照射装置7、透视用放射线拍摄装置4A、4B、中央控制系统103A以外，还具备外部传感器51。
外部传感器51从受验体2的外部间歇地测量目标3的三维位置，将目标3的三维位置数据发送到透视用放射线拍摄控制装置12A。作为在此所指的外部传感器51，可举出超声波传感器、MRI等。例如在目标3为前列腺的情况下，能够使用超声波传感器来测量目标3的三维位置。另外，同样地，还能够使用MRI来测量目标3的三维位置。
中央控制系统103A由目标位置运算装置11、治疗用放射线照射控制装置10、透视用放射线拍摄控制装置12A构成。
透视用放射线拍摄控制装置12A经由通信部30从外部传感器51接收目标3的三维位置，根据接收到的目标3的三维位置对透视用放射线产生装置5A、5B的透视用放射线的照射间隔进行控制。
其它结构和动作为与上述第一实施方式的放射治疗系统100内的各装置大致相同的结构和动作，省略详细说明。
～治疗处理流程～
使用图7说明本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程。
首先，透视用放射线拍摄控制装置12A识别由操作员使用设定部34设定了标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔这一情况(步骤S200)。
能够将本步骤中的标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔设为与第一实施方式的步骤S100大致相同。另外，在本实施方式中，能够设定大到无限大的值作为扩大拍摄间隔。在将扩大拍摄间隔设定为大到无限大的值的情况下，在目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内的期间不照射透视用放射线。根据这种控制，能够实现进一步减轻透视用放射线拍摄装置4A、4B的负载。
在步骤S200之后，接着，通过外部传感器51测量受验体2内的目标3的三维位置(步骤S201)。
在步骤S201之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12A判断在步骤S201中由外部传感器51测量出的目标3的三维位置是否包含在标准拍摄区域内(步骤S202)。
在步骤S202中判断为“是”(目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内)的情况下，透视用放射线拍摄控制装置12A将透视用放射线的拍摄间隔变更为标准拍摄间隔(步骤S203)。另一方面，在步骤S202中判断为“否”(目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内)的情况下，透视用放射线拍摄控制装置12A将透视用放射线的拍摄间隔变更为扩大拍摄间隔(步骤S204)。
在步骤S203或步骤S204之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12A在从上一次的透视用放射线照射时间起经过一定时间之后，向透视用放射线产生装置5A、5B发送透视用放射线照射信号。接收到透视用放射线照射信号的透视用放射线产生装置5A、5B朝向目标3产生透视用放射线(步骤S205)。
在步骤S205之后，接着，由透视用放射线拍摄装置4A、4B生成的透视图像被发送到目标位置运算装置11，计算出目标3的三维位置(步骤S206)。
在步骤S206之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10判断由目标位置运算装置11运算出的目标3的三维位置是否包含在照射许可区域内(步骤S207)。
在步骤S207中判断为“是”(目标3的三维位置包含在照射许可区域内)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10向治疗用放射线照射装置7发送治疗用粒子束照射信号，朝向目标3照射治疗用粒子束(步骤S208)。另一方面，在步骤S207中判断为“否”(目标3的三维位置并未包含在照射许可区域内)的情况下，使处理返回至步骤S201。
在步骤S208之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10和透视用放射线拍摄控制装置12A判断是否存在结束指示(操作员的特别指示或伴随由于治疗用放射线照射装置7结束指定的照射而治疗用粒子束照射结束的移动体跟踪结束指示等)(步骤S209)。
在步骤S209中判断为“是”(存在结束指示)的情况下，使透视用放射线拍摄和治疗用粒子束照射停止，结束移动体跟踪放射治疗。另一方面，在步骤S209中判断为“否”(不存在结束指示)的情况下，使处理返回至步骤S201，持续进行移动体跟踪放射治疗。
～效果～
在本实施方式的放射治疗系统100A中，也得到与上述第一实施方式的放射治疗系统100大致相同的效果。
另外，在本实施方式中，通过外部传感器51测量目标3的三维位置，因此与第一实施方式相比能够将扩大拍摄间隔设定为较大的值或无限大，能够进一步减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载。
<第三实施方式>
使用图8和图9说明本发明的第三实施方式的放射治疗系统。图8是表示本实施方式中的放射治疗系统的结构的概要图。图9是表示本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
本实施方式的放射治疗系统100B推定目标3的三维位置，判断推定出的三维位置是否包含在预定区域内。
在图8中，本实施方式中的放射治疗系统100B具备加速器101、射束传输装置102、治疗台1、治疗用放射线照射装置7、透视用放射线拍摄装置4A、4B以及中央控制系统103B。
中央控制系统103B除了由目标位置运算装置11、治疗用放射线照射控制装置10、透视用放射线拍摄控制装置12B构成，还由用于推定目标3的三维位置的目标位置推定装置61构成。
目标位置推定装置61按时间序列顺序记录由目标位置运算装置11运算出的目标3的三维位置数据，根据所记录的三维位置数据，推定当前目标3的三维位置。此外，目标3的三维位置的推定方法能够使用各种任意方法。例如如果假设为目标3的三维位置的变化与受验体2的呼吸周期相同，则能够根据当前呼吸相位来推定目标3的三维位置。此外，作为由目标位置推定装置61记录的目标3的三维位置数据，也可以使用在开始治疗前获取的目标3的三维位置数据。
透视用放射线拍摄控制装置12B经由通信部30接收由目标位置推定装置61推定出的目标3的三维位置，根据接收到的目标3的三维位置对透视用放射线产生装置5A、5B的透视用放射线的照射间隔进行控制。
其它结构和动作是与上述第一实施方式的放射治疗系统100内的各装置大致相同的结构和动作，省略详细说明。
～治疗处理流程～
使用图9说明本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程。
首先，透视用放射线拍摄控制装置12B识别由操作员使用设定部34设定了标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔这一情况(步骤S300)。关于标准拍摄间隔，与第一实施方式的步骤S100大致相同。本步骤中的扩大拍摄间隔是在目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内时进行透视用放射线拍摄的拍摄间隔，设定为大于标准拍摄间隔的值。此外，扩大拍摄间隔也能够使用预先固定的值，在该情况下，省略本步骤。
在步骤S300之后，接着，目标位置推定装置61根据所记录的目标3的三维位置数据，推定当前目标3的三维位置(步骤S301)。
在步骤S301之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12B判断在步骤S301中由目标位置推定装置61推定出的目标3的三维位置是否包含在标准拍摄区域内(步骤S302)。
在步骤S302中判断为“是”(推定出的目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内)的情况下，透视用放射线拍摄控制装置12B将透视用放射线拍摄间隔变更为标准拍摄间隔(步骤S303)。另一方面，在步骤S302中判断为“否”(推定出的目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内)的情况下，透视用放射线拍摄控制装置12B将透视用放射线拍摄间隔变更为扩大拍摄间隔(步骤S304)。
在步骤S303或步骤S304之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12B在从上一次的透视用放射线照射时间起经过一定时间之后，向透视用放射线产生装置5A、5B发送透视用放射线照射信号。接收到透视用放射线照射信号的透视用放射线产生装置5A、5B朝向目标3产生透视用放射线(步骤S305)。
在步骤S305之后，接着，由透视用放射线拍摄装置4A、4B生成的透视图像被发送到目标位置运算装置11，计算出目标3的三维位置(步骤S306)。
在步骤S306之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10判断由目标位置运算装置11运算出的目标3的三维位置是否包含在照射许可区域内(步骤S307)。
在步骤S307中判断为“是”(目标3的三维位置包含在照射许可区域内)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10向治疗用放射线照射装置7发送治疗用粒子束照射信号，朝向目标3照射治疗用粒子束(步骤S308)。另一方面，在步骤S307中判断为“否”(运算出的目标3的三维位置并未包含在照射许可区域内)的情况下，使处理返回至步骤S301。
在步骤S308之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10和透视用放射线拍摄控制装置12B判断是否存在结束指示(操作员的特别指示或伴随由于治疗用放射线照射装置7结束指定的照射而治疗用粒子束照射结束的移动体跟踪结束的指示等)(步骤S309)。
在步骤S309中判断为“是”(存在结束指示)的情况下，使透视用放射线拍摄和治疗用粒子束照射停止，结束移动体跟踪放射治疗。另一方面，在步骤S309中判断为“否”(不存在结束指示)的情况下，使处理返回至步骤S301，持续进行移动体跟踪放射治疗。
～效果～
在本实施方式的放射治疗系统100B中也能够得到与上述第一实施方式的放射治疗系统100大致相同的效果。
另外，在本实施方式中，还具备用于推定目标3的三维位置的目标位置推定装置61，因此即使不照射透视用放射线，也能够求出目标3的三维位置。因此，能够将标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔设定为大于第一实施方式的值，能够进一步减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载。
<第四实施方式>
使用图10说明本发明的第四实施方式的放射治疗系统。图10是表示本实施方式中的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程的图。
说明本发明的第四实施方式中的放射治疗系统。本实施方式的放射治疗系统的结构与第一至第三实施方式的放射治疗系统100、100A、100B的任一个大致相同。
区别点在于，在透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B中，根据目标3的三维位置与基准点的距离来控制透视用放射线产生装置5A、5B的每单位时间的照射量。此外，根据照射许可区域来决定该基准点。例如能够将基准点设为各向同性或非各向同性地缩小照射许可区域的重心、照射许可区域的任意的点。
其它结构和动作是与上述第一实施方式的放射治疗系统100、第二实施方式的放射治疗系统100A、第三实施方式的放射治疗系统100B内的各装置大致相同的结构和动作，省略详细说明。
～治疗处理流程～
使用图10说明本实施方式基于第一实施方式的情况下的放射治疗系统的移动体跟踪放射治疗的处理流程。
首先，透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B识别由操作员使用设定部34设定了标准拍摄间隔和扩大拍摄间隔这一情况(步骤S400)。
本步骤中的标准拍摄间隔是指在目标3的三维位置包含在照射许可区域内时透视用放射线的拍摄间隔，设定为小到能够确保治疗用粒子束的照射精度的值。此外，还能够使用预先固定的值作为标准拍摄间隔，在该情况下，省略本步骤。
在步骤S400之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B控制透视用放射线产生装置5A、5B，朝向目标3产生透视用放射线(步骤S401)。
在步骤S401之后，接着，由透视用放射线拍摄装置4A、4B生成的透视图像被发送到目标位置运算装置11，计算出目标3的三维位置(步骤S402)。
在步骤S402之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10判断由目标位置运算装置11运算出的目标3的三维位置是否包含在照射许可区域内(步骤S403)。
在步骤S403中判断为“是”(目标3的三维位置包含在照射许可区域内)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10对透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B输出变更信号，使得将透视用放射线的拍摄间隔变更为标准拍摄间隔，透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B变更拍摄间隔(步骤S404)。
在步骤S404之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10向治疗用放射线照射装置7发送治疗用粒子束照射信号，朝向目标3照射治疗用粒子束(步骤S405)。
在步骤S405之后，接着，治疗用放射线照射控制装置10判断是否存在结束指示(操作员的特别指示或伴随由于治疗用放射线照射装置7结束指定的照射而治疗用粒子束照射结束的移动体跟踪结束的指示等)(步骤S406)。
在步骤S406中判断为“是”(存在结束指示)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10对透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B输出透视结束信号，使透视用放射线拍摄和治疗用粒子束照射停止，结束移动体跟踪放射治疗。另一方面，在步骤S406中判断为“否”(不存在结束指示)的情况下，使处理返回至步骤S401，持续进行移动体跟踪放射治疗。
另一方面，在步骤S403中判断为“否”(目标3的三维位置并未包含在照射许可区域内)的情况下，治疗用放射线照射控制装置10对透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B输出变更信号，使得变更透视用放射线的拍摄间隔。透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B接收变更信号的输入并从目标位置运算装置11接收目标3的三维位置数据，计算目标3与基准点的距离(步骤S407)。
在步骤S407之后，接着，透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B根据由步骤S407计算出的距离对拍摄透视用放射线的拍摄间隔进行变更(步骤S408)。
本步骤中的拍摄间隔的变更，是指如果从基准点起至目标3的三维位置为止的距离大则扩大拍摄间隔，如果从基准点起至目标3的三维位置为止的距离小，则以大于标准拍摄间隔的值来缩小拍摄间隔。在变更拍摄间隔之后，使处理返回至步骤S401。
～效果～
在本实施方式的放射治疗系统中，也得到与上述第一实施方式的放射治疗系统100、第二实施方式的放射治疗系统100A、第三实施方式的放射治疗系统100B大致相同的效果。
另外，在本实施方式中，透视用放射线拍摄控制装置12、12A、12B根据目标3的三维位置与基准点的距离对透视用放射线拍摄装置4A、4B的每单位时间的照射量进行控制，由此在目标3的三维位置远离基准点时能够扩大拍摄间隔，能够连续地变更透视用放射线产生装置5A、5B的拍摄次数，由此能够更有效地减轻透视用放射线拍摄装置4A、4B的负载。
<其它变形例>
此外，本发明并不限定于上述实施方式，考虑各种变形例。例如，为了使本发明更容易理解而详细说明了上述实施方式，并不一定具备所说明的所有结构。另外，对各实施方式的结构的一部分，还能够将其它实施方式的结构的一部分进行追加、删除、替换。
例如，在本发明中能够设为以下的变形例的方式。
<第一变形例>
作为第一至第四实施方式的变形例，代替调整透视用放射线产生装置5A、5B的透视用放射线的照射间隔，如图11所示，能够变更提供给透视用放射线产生装置5A、5B的电流量。图11是表示本第一变形例中的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐标的时序图。
在第一实施方式的情况下，代替图3示出的步骤S100，执行用于设定标准电流量和减少电流量的步骤。
在此所说的标准电流量是指在目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内的情况下提供给透视用放射线产生装置5A、5B的电流量，设定为小到能够运算目标3的二维位置的值。
另外，在此所说的减少电流量是指在目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内的情况下提供给透视用放射线产生装置5A、5B的电流量，设定为小于标准电流量的值，且小到能够运算目标3的二维位置的值。
另外，在目标3的三维位置包含在标准拍摄区域内的情况下，代替步骤S104而执行将提供给透视用放射线产生装置5A、5B的电流量设定为标准电流量的步骤。在目标3的三维位置并未包含在标准拍摄区域内的情况下，代替步骤S105而执行将提供给透视用放射线产生装置5A、5B的电流量设定为减少电流量的步骤。
并且，在本第一变形例中，如图12所示，能够同时进行电流量的变更与透视用放射线拍摄间隔的变更。这样，通过同时控制拍摄间隔和电流量，能够进一步减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载。图12是表示本第一变形例中的治疗用粒子束与透视用放射线的照射信号和目标的坐标的时序图。
此外，本第一变形例的控制还能够应用于以下说明的第二至第四变形例的任一个。
<第二变形例>
作为第一至第三实施方式的变形例，能够将标准拍摄区域划分为多个范围，将透视用放射线的拍摄间隔在标准拍摄间隔与扩大拍摄间隔之间阶段性地进行变更。
这样，通过阶段性地变更拍摄间隔，使得在照射区域附近不容易失去目标3，从而能够进一步减轻透视用放射线拍摄装置4A、4B的负载。
<第三变形例>
作为第一至第三实施方式的变形例，能够使标准拍摄区域设为中空。即，在目标3的移动量较小且目标3的三维位置在标准拍摄区域内稳定的情况下，即使减少使用透视用放射线测量目标3的三维位置的频率，也不会使目标3丢失而能够高精度地掌握其三维位置，由此能够使标准拍摄区域中空。
这样通过使标准拍摄区域中空，在目标3的三维位置在标准拍摄区域内稳定的情况下能够减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载，从而能够进一步减轻透视用放射线拍摄装置4A、4B的负载。
<第四变形例>
作为第四实施方式的变形例，在目标3的三维位置与基准点的距离为预先设定的指定值以下的情况下，与第三变形例同样地，能够将透视用放射线的拍摄间隔设定为无限大。
通过这种控制，即使在目标3的三维位置在基准点附近稳定的情况下，也能够减轻透视用放射线产生装置5A、5B的负载。
另外，在上述第一至第四实施方式、第一至第四变形例中，举例说明了使用目标3作为跟踪对象的情况，但是跟踪对象并不限定于目标3。能够将跟踪对象例如设为嵌入于目标3附近的任意形状、个数的标记、受验体2内的高密度区域例如肋骨等骨骼等。

Claims (8)

1.一种放射治疗系统，其特征在于，具备：
治疗用放射线照射装置，其对受验体内的目标照射治疗用放射线；
至少两个透视用放射线拍摄装置，其从至少两个方向通过透视用放射线同时拍摄跟踪对象；
跟踪对象位置运算装置，其根据由上述透视用放射线拍摄装置拍摄的图像对上述跟踪对象的三维位置进行运算；
治疗用放射线照射控制装置，其根据由上述跟踪对象位置运算装置运算得的上述跟踪对象的三维位置，判断上述目标是否存在于预定照射许可区域内，在判断为存在于上述照射许可区域内时控制上述治疗用放射线照射装置以照射上述治疗用放射线；以及
透视用放射线拍摄控制装置，其根据上述跟踪对象的三维位置对上述透视用放射线拍摄装置的每单位时间的照射量进行控制，
上述透视用放射线拍摄控制装置判断上述跟踪对象的三维位置是否包含在标准拍摄区域内，在判断为未包含在上述标准拍摄区域内时，控制提供给上述透视用放射线拍摄装置的电流量比判断为包含在上述标准拍摄区域内时少。
2.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，
还具备外部传感器，该外部传感器从上述受验体的外部测量上述跟踪对象的三维位置，
上述透视用放射线拍摄控制装置根据由上述外部传感器测量的上述跟踪对象的三维位置对上述透视用放射线拍摄装置的每单位时间的照射量进行控制。
3.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，
还具备用于推定上述跟踪对象的三维位置的跟踪对象位置推定装置，
上述透视用放射线拍摄控制装置根据由上述跟踪对象位置推定装置推定出的上述跟踪对象的三维位置对上述透视用放射线拍摄装置的每单位时间的照射量进行控制。
4.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，
上述透视用放射线拍摄控制装置根据上述跟踪对象的三维位置与基准点的距离对上述透视用放射线拍摄装置的每单位时间的照射量进行控制。
5.根据权利要求4所述的放射治疗系统，其特征在于，
根据上述照射许可区域决定上述基准点。
6.根据权利要求2～5的任一项所述的放射治疗系统，其特征在于，
上述透视用放射线拍摄控制装置判断上述跟踪对象的三维位置是否包含在标准拍摄区域内，在判断为未包含在上述标准拍摄区域内时，控制上述透视用放射线拍摄装置的拍摄间隔比判断为包含在上述标准拍摄区域内时大。
7.根据权利要求6所述的放射治疗系统，其特征在于，
根据上述照射许可区域决定上述标准拍摄区域。
8.根据权利要求6所述的放射治疗系统，其特征在于，
在上述目标的移动量较小且上述目标的三维位置在上述标准拍摄区域内稳定的情况下，减少使用透视用放射线测量上述目标的三维位置的频率。
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