JP2002165894A

JP2002165894A - 放射線治療システム

Info

Publication number: JP2002165894A
Application number: JP2000368419A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nishihara; 進西原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】被検体内部の腫瘍等特定部分を狙って放射線
を照射する場合に放射線照射範囲を決定し、放射線照射
期間中の患者の体動を考慮した治療計画に基づいて、実
際の放射線照射を制御する。【解決手段】照射実行時に取得する被検体内部の第１
の画像と照射計画時に取得する被検体内部の第２の画像
との距離をパターン認識処理により求め、上記第１の画
像と上記第２の画像の距離が所定の閾値を越えるときに
は、被検体に対するビーム照射を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内部の腫瘍
等特定部分を狙って放射線を照射する場合に放射線照射
範囲を決定し、放射線照射期間中の患者の体動を考慮し
た治療計画に基づいて、実際の放射線照射を制御する放
射線治療システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被検体の腫瘍等特定部位に放射線を照射
する場合、照射範囲を決定すること、及び決定した照射
範囲を被検体表面上に表示することにより照射範囲と患
部の位置とを一致させることは、非常に重要な作業であ
る。

【０００３】従来、放射線治療システムにおける照射範
囲を決定するために、ＣＴ装置等によって得られた断層
像、及びＸ線シミュレータによって得られた透視像を見
ながら照射範囲を決めるという方法がとられていた。

【０００４】即ち、ＣＴ装置による断層像は、被検体内
部を高いコントラスト分解能で表示する事ができ、放射
線を照射するべき領域（関心領域）を断層上において比
較的容易に特定できる。そして、断層上の関心領域に対
応する部分を透視像上に求める。Ｘ線シミュレータによ
る透視像は透視の視点が放射線照射の中心と一致してい
るので、透視像上の関心領域を被検体表面の該当する部
位に対応させることができる。このようにして放射線照
射範囲を定性的に決定し、凹凸のある被検体表面にマジ
ック等でマーキングを施していた。

【０００５】また、放射線治療計画は、通常、図９
（ａ）に示すように、被検体４のある時刻ｔ１での身体
状況を反映した断層像上において、部位５０の特定から
その部位５０をターゲット８とした最適な照射法の決定
およびそのシミュレーションまでを含んでいる。（同図
中の符号Ｏは仮想放射線源、点線矢印は仮想放射線錘を
示す。）

【０００６】ただし、呼吸性の体動の影響を受けやすい
部位に対して治療計画を立てるときは、図１０（ａ）及
び（ｂ）に示すように、被検体４のスライス像上に表示
される部位５０に対し、その部位５０の呼期（収縮）及
び吸期（伸張）に応じた形態変化が考慮される。つま
り、その部位５０の形状より大きめの、いわゆるセーフ
ティマージンＭａを取った照射部位が設定される。従っ
て、このような場合の照射範囲は、呼吸性の体動により
腫瘍部位等の部位５０の形状よりも大きめに取られてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｘ線シミュレ
ータによる透視像によって微妙なコントラストの違いを
識別するのは困難であるため、特に、関心領域とそれ以
外の領域のコントラストの差が小さい場合には、ＣＴ装
置による断層像で特定した関心領域がＸ線シミュレータ
による透視像では識別できなかった。このように、断層
像において特定した関心領域が透視像においてどこに該
当するかを判断するには熟練を要し、困難な作業であっ
た。また、このため、放射線照射範囲の決定を正確に行
うことも困難なことであった。

【０００８】また、治療計画に使用する断層像は、その
画像取得時の検査中のある時刻の患者の身体状況を映像
化したものであって、刻々と変化する体動までは反映し
ていないといった問題があった。

【０００９】例えば、実際の放射線照射時は、被検体４
の刻々と変化する呼吸性等の体動により、ターゲット８
としての部位５０の位置がその計画時のターゲット８の
位置よりも常に変動しているにもかかわらず、そのター
ゲット８を固定したままの治療計画に沿って、実際の照
射を行っていたため、図９（ｂ）に示すように、照射期
間中のある時刻ｔ２では、放射線照射のターゲット８が
実際の部位５０からずれてしまうといった問題点があっ
た。とくに、患者を長時間拘束する場合には、その体動
に因る照射ターゲットの位置ずれの程度が増加してい
た。

【００１０】一方、セーフティマージンＭａを含む照射
部位の設定（図１０参照）は、オペレータ（医師）の経
験と勘に頼ったものであったため、いかに慎重にセーフ
ティマージンＭａを取ったとしても、その大きさで必要
十分であるといった保証はなかった。

【００１１】従って、セーフティマージンＭａを含む照
射部位は、必要以上に大きめに設定された場合は、腫瘍
部位の外側の非腫瘍部位に対し過剰な放射線照射を行っ
てしまう可能性があった。逆に必要以下に小さめに設定
された場合は、照射線量がその予定基準値を下回り、再
び放射線治療をやり直したりするといった問題点があっ
た。

【００１２】本発明は上記に鑑みて成されたもので、そ
の目的は、放射線照射範囲を決定するのに好都合な画像
を合成するとともに、照射と同時にＸ線ＴＶでモニタす
る被検体の透視画像を合成し、照射期間中の体動による
治療計画の精度低下を解消する放射線治療システムを提
供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る放射線治
療システムは、照射実行時に取得する被検体内部の第１
の画像と照射計画時に取得する被検体内部の第２の画像
との距離をパターン認識処理により求め、上記第１の画
像と上記第２の画像の距離が所定の閾値を越えるときに
は、被検体に対するビーム照射を停止するものである。

【００１４】また、この発明に係る放射線治療システム
は、上記第１の画像と第２の画像はパターン化するよう
にしたものである。

【００１５】また、この発明に係る放射線治療システム
は、被検体に対しビーム照射を行なう照射手段と、被検
体内部を撮像する第１の撮像手段と、被検体内部を撮像
する第２の撮像手段と、上記第１の撮像手段から出力さ
れる第１の画像と上記第２の撮像手段から出力される第
２の画像との間の距離を計算する距離計算手段と、上記
画像間距離をあらかじめ設定された閾値と比較する比較
手段と、この比較結果により上記照射手段からのビーム
照射を制御する制御手段とを備えたものである。

【００１６】また、この発明に係る放射線治療システム
は、被検体に対しビーム照射を行なう照射手段と、被検
体に対向する空間の特定位置から被検体内部を撮像しパ
ターン化した被検体画像を出力する第１の撮像手段と、
被検体の断層撮影を行なう断層撮影部、この断層撮影部
からの断層画像を上記第１の撮像手段における被検体画
像の座標系に座標変換しパターン化した参照画像を生成
する座標変換部を有する第２の撮像手段と、上記被検体
画像と参照画像との距離をパターン認識処理により計算
する距離計算手段と、上記画像間距離をあらかじめ設定
された閾値と比較する比較手段と、この比較結果により
上記照射手段からのビーム照射を制御する制御手段とを
備えたものである。

【００１７】また、この発明に係る放射線治療システム
は、上記パターン認識処理は、パターン化した被検体画
像とパターン化した参照画像との相関をとることにより
画像間の距離を計算するようにしたものである。

【００１８】また、この発明に係る放射線治療システム
は、上記第１の撮像手段はＣＴスキャナ装置を有し、上
記第２の撮像手段はＸ線ＴＶ装置を有するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、図面を参照
して本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図
１は本発明の放射線治療システムの動作を説明するフロ
ーチャートである。図２は本発明の放射線治療システム
の概略ブロック図である。図３は放射線治療システムに
おける中心投影画像合成方法の実施例、及び、投影画像
表示方法の実施例の一部を示す図である。

【００２０】図２において、２１は被検体内部の複数の
断層像をもとにした３次元データを作成するＣＴ装置、
２２は放射線治療システムの制御部、２３は３次元デー
タを記憶するメモリ、２４は３次元データから投影画像
を計算する計算処理部、２５は各種画像を表示する表示
部、２６は関心領域、投影中心点の幾何学的条件を入力
するキーボード及びマウスを示す。また、２７は投影画
像を出力する記録媒体である。

【００２１】図３（ａ）〜（ｄ）において、４は被検
体、５は患部である病変部を示す。７はＣＴ装置３によ
るスライス位置を示す。７０はＣＴ装置による断層像を
示し、５０は病変部の断層像を示す。８は断層像７０上
に設定された関心領域（病変部８を含むように照射計画
時に設定される放射線照射の対象領域）を示す。また、
７１は断層像７０を補間して得られた被検体に関する３
次元データ、８１は関心領域８を補間して得られた３次
元の関心領域、８５は関心領域の中心を示す。Ｓは関心
領域８５に対して所望の方向に所望の有限距離ＳＡＤだ
け離れた（所望の幾何学的条件をもった）仮想の投影中
心点、１０は投影中心点Ｓと関心領域の中心８５を結ぶ
直線に垂直に設定された仮想の投影面、１１は計算によ
って投影面１０に投影された被検体に関する３次元デー
タ７１の投影画像、１２は計算によって投影された関心
領域８１の投影画像を示す。なお、６０は関心領域の中
心８５に向けて左右上の３方向から投光されるレーザ光
線、６はレーザ光線に従って被検体表面に付けられたア
イソセンタマークを示す。

【００２２】図１により治療計画の動作の流れを説明す
る。全体の治療計画の中で、中心投影画像の作成部分及
び出力画像の投影部分を示す。まず最初に関心領域（タ
ーゲット）を設定入力する（S1）。次に、関心領域の中
心をアイソセンタとして計算し（S2）、仮想の放射線源
の位置（投影中心点）を計算する（S3）。次に、ＣＴ座
標から、治療座標に変換するために、基準位置からアイ
ソセンタへのオフセット計算（平行移動）を行なう（S
4）。次に、投影中心点（仮想線源）の方向による回転
の計算（回転移動）を行なう（S5）。次に、投影中心点
と投影面を結ぶビーム要素を選択して（S6）、ビーム要
素と交わるボクセル（体積要素）のＣＴ値の補正と加算
を行う（S7）。これをビーム要素上の全ボクセルについ
て行う（S8）。そして、投影画面上の全有効画素につい
て計算し終了する（S9）。次に、計算した画面上からマ
ーカの位置を認識し（S10）、この投影画面を記録媒体
に出力し（S11）、得られた画像を投影中心点と同様な
幾何学的条件を持つ光学系による出力画像として投影す
る（S12）。

【００２３】図３（ａ）に示すように、ＣＴ装置２１に
よって被検体４およびその内部にある病変部５を複数の
スライス位置７でスキャンして３次元データ７１を作成
する。被検体４は図示しない固定治具に設置し固定して
おく。図３（ｂ）に示す各断層像７０を放射線治療シス
テムの表示部２５で見ながら、その病変部５０をキーボ
ード及びマウス２６を利用して関心領域８として推定し
入力する。関心領域８とそれ以外の領域を区別するため
の新たなデータが作られる。関心領域８の入力が終わる
と、計算処理部２４の動作により図３（ｃ）に示す関心
領域の中心８５が求まる。関心領域の中心８５が求まる
と、図中心の患部データを受けた図示しないレーザ光線
発生器から固定治具に設置・固定された被検体４の関心
領域の中心８５に該当する部分に向けてレーザ光線６０
が投光される。被検体表面のレーザ光線６０が投光され
た部分にはアイソセンタマーク６を付けておく。次にこ
の被検体４の病変部５に照射する放射線発生源点の位置
を決めて、その位置に対応して、関心領域の中心８５に
対する有限の距離ＳＡＤ及びその方向をキーボード及び
マウス２６により入力する。即ち、投影中心点Ｓの関心
領域８１に対する幾何学的条件は被検体４の病変部５に
対する放射線発生源点の幾何学的条件に等しい。投影画
像１１、１２は、投影面１０に投影され、投影中心点Ｓ
の座標、関心領域の中心８５の座標、３次元データ及び
関心領域８１の各要素によって決定される。この投影画
像１１、１２は上記各要素を基に計算処理部２４で計算
される。特に投影画像１２は関心領域８１の投影であ
り、関心領域８１と他の領域を区別するデータを参照し
て投影することにより、他の投影画像１１から区別して
表示している。従って、他の３次元データの投影画像１
１の部分とはっきり区別することができる。従って、病
変部５のコントラストが他の部分と差がない場合でも、
投影画像１１、１２において病変部５の周囲を識別でき
る。投影画像１１、１２はキーボード２６から入力され
た所望の割合で拡大または縮小されて放射線治療システ
ムに備え付けられた出力装置によって記録媒体に出力さ
れる。図３（ｄ）は、上記によって得られた被検体の中
心投影画像１１を示し、この画像を例えば図のようにパ
ターン９のように三角形等の単純な形状でパターン化し
て、関心領域の投影画像（患部）１２との位置関係を計
算する。

【００２４】図４は上記投影画像合成法を用いた投影画
像表示方法及び放射線治療システムの実施例の図３に示
されなかった部分を示すものである。図において上記図
と同一符号は同一の対象を示す。８２は関心領域８１に
対応する被検体４の対応領域、８６は関心領域の中心８
５に対応する被検体４の対応領域の中心、１３は放射線
治療システムのＸ線発生源を示し、その対応領域８２及
び対応領域の中心８６に対する位置即ち幾何学的条件は
仮想の投影中心Ｓの関心領域８１及び関心領域の中心８
５に対する幾何学的条件と等しい。

【００２５】１０ｓは上記投影画像合成方法及び放射線
治療システムで得られた投影画像１１、１２が所望の割
合で縮小されて撮影されたフィルム、１６はフィルムに
撮影された画像をＸ線発生源１３を投影中心として投影
するための光学系を示す。１４はフィルム１０ｓ、光学
系１６によって投影された関心領域８５の投影画像を示
すものである。アイソセンタマーク６をレーザ光線６１
にあわせるようにして被検体４を放射線治療システムの
固定治具に固定する。放射線治療システムのフィルム保
持部にフィルム１０ｓをセットする。フィルム１０ｓに
撮影された投影画像１１、１２は光学系１６によって被
検体４に投影される。放射線の照射においては、この投
影された画像に合わせて放射線ビームのコリメータ開口
を調節する。この投影画像１１、１２の被検体表面への
投影、対応領域８２へのＸ線の照射、及び関心領域８１
の投影中心点Ｓによる計算上の投影においては、これら
の幾何学的条件は同一である。従って、投影画像表示方
法及び治療装置によれば、さらに放射線表示範囲の決定
が容易になる。また、ガントリーの角度を変えて多門照
射をする場合には、各角度毎の画像を用意しておき、設
定角度になったら投影するようにする。

【００２６】次に、投影画像合成方法及び装置の投影画
像合成について説明する。図５（ａ）に、ＣＴ装置によ
るＣＴ座標Ｏ−ＸＹＺから、投影画像を作成するための
ＣＳ（Computed Simulation）座標Ｏ−ＸＹＺへの座標
変換を示す。座標軸の変換は、関心領域の中心８５への
原点の平行移動（Ｏ−ＸＹＺからＯ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’へ
の移動）と、放射線の照射方向すなわち投影中心点Ｓの
相対位置による回転（Ｏ’−Ｘ’Ｙ’Ｚ’からＯ−ＸＹ
Ｚへの移動）の２つからなる。

【００２７】図５（ｂ）に画像の投影の様子を示す。直
交座標Ｏ−ＸＹＺにおいて、投影中心点をＳ（Ｘ₀、
Ｙ₀、Ｚ₀）とし、その点Ｓより投影される投影画像をピ
クセル座標Ｐ（ｘ_p、ｙ_p、ｚ_p）とする。次に点Ｐ、Ｓ
を通る直線を考え、これをビーム要素と呼び、ビーム要
素上の点の座標を求める。ビーム要素上の点の座標を求
めることにより、ビーム要素が横切る３次元データ７１
及び関心領域８１の全てのボクセルの座標を得ることが
できる。投影座標１１、１２はこのビーム要素上のボク
セルのＣＴ値を累積することによって得られる。図６に
ビーム要素上のＣＴ値の累積におけるＣＴ値の補正を示
す。図６（ａ）について説明する。図に示す直方体はＣ
Ｔ装置による各断層像の間を、１ｍｍのスライス厚で補
間して求めたボクセル（３次元データの１要素）であ
る。補間されたボクセルのＣＴ値は断層像からの距離に
よる比例配分となっている。このとき、ビーム要素がボ
クセルを横切る長さＰａＰｂ＝ΔＬをボクセルの体積Ｖ
で割った値にＣＴ値ｎを掛ける。そしてこの値即ち（ｎ
／Ｖ）ΔＬを断層像が存在する範囲で積算することによ
り、投影画像のピクセルのもつ画素値Σ（ｎ／Ｖ）ΔＬ
を求める。関心領域８１のＣＴ値は極端な値（白または
黒）に塗り替えられているので、投影画像上でも他の部
分と容易に識別できる。また、複数のボクセルを考え
て、この様な処理を行うこともできる。この場合ｎを複
数のボクセルの平均ＣＴ値とすればよい。図６（ｂ）は
ビーム要素上のＣＴ値の累積におけるＣＴ値の他の補正
を示す。各断層像のピクセル間に平面を作成し、ビーム
要素が平面を横切る点の断層像からの距離の比でＣＴ値
を分配する。前者の補正は分解能が優れているので頭部
用として好都合である。また、後者の補正はノイズが少
ないため腹部用として好都合である。投影面１０の所定
範囲のピクセルについて上記の処理を施して画素値を求
めると投影画像は完成する。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定するもの
ではない。被検体４の内部に関する３次元データはＸ線
ＣＴによる複数の断層像でもよく、ＭＲＩ（磁気共鳴イ
メージング装置）によるものでもよい。また、投影画像
合成装置及び投影画像表示装置は、単体として存在する
装置でも、ＣＴ装置とそれに付随する装置、または、Ｃ
Ｔ装置とそれに付随する装置からなるものでもよく、装
置が１つにまとまっていても、複数に分かれているもの
でもよい。また、関心領域のボクセルを極端に大きな
（または小さな）階調データと入れ替えて投影してもよ
い。また、関心領域のボクセルに階調データと異なる識
別記号を付加して、ビーム要素上の識別記号のあるボク
セルの有無を判断するようにしてもよい。このようにす
れば、ビーム要素上に一つの関心領域ボクセルしかない
場合であっても、投影画面上に異なる表示ができる。ま
た、フィルムへの撮影は画像を反転させたものを撮影し
てもよい。また、投影画像の出力はフィルムへの撮影で
なく映像信号によるオンラインのものでもよい。そして
その投影はＣＲＴに写し出されたものをプロジェクタ等
の光学系によって投影するものでもよく、透過性液晶パ
ネルに映像信号を入力して投影するものでもよい。ま
た、関心領域８１の投影画像１２に関する信号を入力し
て、放射線照射装置のコリメータによる開口の形状を制
御することも容易である。

【００２９】以上が、ＣＴ装置による被検体スライス画
像から放射線源位置を中心とする中心投影画像合成法に
より合成画像を作成し、その合成画像に基づき照射装置
のコリメータ開口を設定するための手順である。なお、
この中心投影画像合成法は、照射実行時の被検体の位置
のずれの判定に使用される被検体の参照画像(ずれを測
定する際の基準画像)の作成にも適用される。詳細につ
いては、下記の実施の形態２で説明する。

【００３０】実施の形態２．図７はこの発明の実施の形
態２である放射線治療システムのシステムブロック図で
ある。放射線治療に際し、画像取得から治療計画及び位
置合わせ（シミュレーション）までを一貫して行うため
の放射線治療計画用ＣＴ装置３１と、この放射線治療計
画用ＣＴ装置３１で計画及びシミュレートされた治療用
計画データに従って放射線治療装置３２に接続されてい
る。なお、照射実行時に被検体内部の関心領域の画像を
取得する第１の撮像手段は放射線治療装置３２内に、照
射計画時に被検体内部の関心領域の画像を取得する第２
の撮像手段は放射線治療計画用ＣＴ装置３１内に設置さ
れている。

【００３１】放射線治療計画用ＣＴ装置３１と放射線治
療装置３２とは、後述する治療用計画データを転送する
ために同軸ケーブル及びネットワーク等を介して通信可
能に接続される。ただし、必ずしも通信可能に接続され
なくてもよく、オンラインではない場合は、例えば治療
用計画データを記録可能な磁気ディスク、光磁気ディス
ク、光ディスク等の可搬型の記録媒体を経由しても良
い。

【００３２】放射線治療計画用ＣＴ装置３１（以下、単
にＣＴ装置という）は、このＣＴ装置３１全体を総括す
るシステム制御部３３と、治療計画用の画像データを取
得するＣＴスキャナ部３４と、このＣＴスキャナ部３４
で取得された各データを処理して治療計画データを作成
する治療計画部３５から構成される。システム制御部３
３は、例えば１台のコンピュータで構成され、そのメモ
リに予め内蔵するプログラムに従って処理を行い、その
処理結果である各種の制御信号をＣＴスキャナ部３４及
び治療計画部３５に夫々、出力するようになっている。
ＣＴスキャナ部３４は、少なくともガントリ３６及び寝
台３７を備え、システム制御部３３から図示しない複数
の制御ユニット（Ｘ線、寝台、架台等）を介して指令さ
れる制御信号に基づいて、例えばＲ−Ｒ方式で駆動する
ようになっている。

【００３３】ガントリ３６は、その診断用開口部ＯＰに
挿入された被検体４を挟んで対抗する図示しないＸ線管
及びＸ線検出器を内蔵している。このＸ線検出器で検出
された透過Ｘ線に相当する微弱な電流信号は、ガントリ
３６内の図示しないデータ収集部にてデジタル量に変換
され、ＣＴ画像用の収集データとして治療計画部３５に
送られる。

【００３４】治療計画部３５は、ＣＴスキャナ部３４か
らのＣＴ画像用の収集データに基づき、治療計画データ
を作成するもので、生データユニット４０、画像再構成
ユニット４１及び治療計画ユニット４２とから構成され
ている。生データユニット４０は、ディスク部４０ｂを
備えている。このディスク部４０ｂは、例えば光ディス
ク装置などの大容量ディスクを内蔵しており、収集デー
タを生データとして保管し、その生データを画像再構成
ユニット４１に供給するようになっている。

【００３５】画像再構成ユニット４１は、画像再構成部
４１ａ及びディスク部４１ｂを備えている。画像再構成
部４１ａは、例えば１台のコンピュータで構成され、そ
のメモリに予め内蔵する画像再構成用プログラムに従っ
て、生データユニット４０からの生データを複数枚（ｎ
枚）のスライス面Ｇ１・・・Ｇｎを含むＣＴ画像として
再構成する。ディスク４１ｂは、例えば光ディスク装置
などの大容量ディスクを内臓しており、画像再構成ユニ
ット４１ａからの再構成データを保管し、その再構成デ
ータを治療計画ユニット４２に供給するようになってい
る。

【００３６】治療計画ユニット４２は、計画部４２ａ及
びディスク部４２ｂを備えている。計画部４２ａは、例
えば１台のコンピュータで構成され、そのメモリに予め
内蔵する放射線治療計画用プログラムに従って処理を行
う。つまり、この計画部４２ａは、画像再構成ユニット
４１からの再構成データ、即ちスライス面Ｇ１・・・Ｇ
ｎの各面を画面表示させると共に、このスライス面Ｇ１
・・・Ｇｎの各面の映像の夫々に対応するコリメータ開
閉データＬ１・・・Ｌｎ（例えば大きさ、開口形状）を
含む計画データＫ１・・・Ｋｎを作成するようになって
いる。

【００３７】この作成された計画データＫ１・・・Ｋｎ
の夫々には、その計画データの元になったスライス面Ｇ
１・・・Ｇｎが付加される。これらのデータはディスク
部４２ｂに送られる。このディスク部４２ｂは、例えば
光ディスク装置などの大容量ディスクを内蔵しており、
計画部４２ａからの治療計画データＤ１・・・Ｄｎを保
管し、その治療計画データＤ１・・・Ｄｎを放射線治療
システム３２に供給するようになっている。

【００３８】また、計画部４２ａでは、照射実行時に患
部が照射ビームからずれたことをパターン認識処理によ
り判定する際の被検体内部の参照画像も作成する。この
参照画像も上記再構成データと同様に、ＣＴスキャナに
よる被検体スライス面の各面の映像から作成される。こ
の作成の手順は実施の形態１における図３での中心投影
画像の作成手順と基本的に同じであるので説明を省略す
る。なお、上記参照画像の作成においては、仮想投影中
心点Ｓが後述するＸ線ＴＶ装置９８の位置に対応し、仮
想の投影面１０はＶ線管９９の位置に対応することにな
る。従って、上記参照画像は仮想Ｘ線ＴＶ像とも呼ばれ
る。この参照画像をもとに、後述する位置相関を判断す
るためのパターン位置データＭ１・・・Ｍｎが作成され
治療計画データに付加される。

【００３９】放射線治療装置３２（以下、単に治療装置
という）は、本実施例ではＸ線を使って治療するもの
で、治療装置３２全体を管理する全体制御部５０と、Ｃ
Ｔ装置３１で作成された治療用計画データＤ１・・・Ｄ
ｎに基づいて実際に治療を行うための装置本体部９１
と、この装置本体部９１の各種の駆動を制御する駆動制
御部９２とから構成される。

【００４０】全体制御部９０は、例えば１台のコンピュ
ータで構成され、そのメモリに予め内蔵するプログラム
に従って処理を行うようになっている。この全体制御部
９０は、ＣＴ装置３１で作成された治療計画用データＤ
１・・・Ｄｎを受け取ることができるようになってお
り、この治療計画データに基づいて装置本体部９１及び
駆動制御部９２のそれぞれに制御信号を供給するように
なっている。

【００４１】装置本体部９１は、被検体４を載せる治療
台９３と、被検体４の体軸方向を回転軸として、回転可
能な架台９４と、この架台９４を回転可能に支持する架
台支持体９５とを備えている。治療台９３は、その上側
に天板９３ａを備えている。この治療台９３は、内部の
駆動機構により高さ調節可能であるから、これにより天
板９３ａを上下に動かすことができる。

【００４２】また、治療台９３は、内部の別の駆動機構
の駆動により、天板９３ａをその長手方向及び横方向に
所定範囲で各々移動させることができる他、更に別の駆
動機構を作動させることで、天板支柱回転及びアイソセ
ンタを中心とした回転が可能となっている。これらの天
板９３ａの動作は、被検体４の天板上の位置決め及び放
射線照射の時に必要であり、全体制御部９０から駆動制
御部９２を介して供給される制御信号により制御され
る。

【００４３】一方、架台９４は、加速管からの加速電子
を偏向してターゲットに当て、そこから発生するＸ線ビ
ームを被検体４に照射する照射ヘッド９６を備えてい
る。このＸ線ビームの照射は、後述する照射ゲート部１
０３からの制御信号Ｓ４に基づいて行われる。また、照
射ヘッド９６には、ターゲット即ち放射線源と放射口と
の間に、被検体４の体表面上の照射野を決めるコリメー
タ９７が設置されている。このコリメータ９７は、本実
施例では、多分割原体絞りの構造を有したマルチリーフ
コリメータである。

【００４４】このマルチリーフコリメータは、複数枚の
板状にタングステン製のリーフから成る２種のリーフ群
が放射線源からのＸ線パスを挟んで並列状態で対向配置
され、リーフの各々がリードスクリューを要部とする移
動機構によって各リーフの長さ方向に独立して駆動可能
となっている。この移動機構は、後述するコリメータ制
御部１０２から供給される制御信号Ｓ３に応じて駆動
し、２つのリーフ群で形成される照射開口の大きさ、形
状（即ち照射野の大きさ、形状に相当）をリアルタイム
に変更できるようになっている。駆動部はリードスクリ
ューでなく、リーフにのこぎり状に歯形を加工して、ギ
アで駆動してお良い。さらに、架台支持体９５は、その
内蔵する駆動機構によって、架台９４全体を時計回り及
び反時計回りの何れにも回転可能になっている。この駆
動機構の動作は、全体制御部９０から駆動制御部９２を
介して供給される制御信号に基づいて行われる。

【００４５】駆動制御部９２は、全体制御部９０の指示
の元に個々に割り当てられた処理を行う図示しない複数
の制御ユニット、例えばクライストロン、治療台、架台
等の各制御ユニットを備えている。これら複数の制御ユ
ニットのそれぞれは、例えば１台のコンピュータで構成
され、そのメモリに予め内蔵するプログラムに従って処
理を行う。これら複数の制御ユニットの内、本実施例の
制御ユニットは、パターン検出部１００、パターン位置
判定部１０１、マルチリーフコリメータ制御部１０２
（以下、単にコリメータ制御部という）及び照射ゲート
部１０３を含んでいる。

【００４６】パターン検出部１００は、Ｘ線ＴＶ等の透
視画像を単純な形状パターンを有するパターン画像（被
検体画像）に変換し、パターン位置判定部１０１に出力
するようになっている。また、パターン検出部１００で
は、上記被検体画像のパターン位置データの算出も行な
っている。パターン位置判定部１０１は、予めＣＴシス
テム３１から供給される治療計画データＤ１・・・Ｄｎ
の内のパターン位置データＭ１・・・Ｍｎと、パターン
検出部からリアルタイムで送られてくるパターン位置デ
ータＫｄとを逐次比較し、その両データ間の位置の相関
性を逐次判断するようになっている。ここで相関性と
は、ＣＴスキャナによる参照画像のパターン位置とＸ線
ＴＶ装置による被検体画像のパターン位置との距離に対
応するものであり、距離が近いほど相関性が高いといえ
る。この意味で、上記パター-ン位置判定部１０１は両
画像間の距離を算出する距離算出手段及び特定の閾値と
上記距離とを比較する比較手段としての機能を有する。
そして、パターン位置データＫｄがパターン位置データ
Ｍ１・・・Ｍｎの内の例えばパターン位置データＭａに
相関性があると判断された時点で、制御信号Ｓ１をオン
に立ち上げると共に、パターン位置データＭａに相当す
る治療計画データＤａの内のコリメータ開閉データＬａ
を特定する制御信号Ｓ２を次段のコリメータ制御部１０
２に出力する。

【００４７】上記説明では、パターン位置の求め方につ
いては特に述べなかったが、ある広がりのあるパターン
図形の位置を定義する方法として、例えばそのパターン
図形の重心位置をパターン位置とすることは可能であ
る。また、上記説明では、参照画像と被検体画像の位置
同士の相関性（距離）を用いて被検体の位置のずれを判
断したが、画像そのものを直接比較する(相関をとる)こ
とによって位置のずれを判断することも可能である。こ
の場合にはパターン認識処理等の手法により両画像を重
ね合わせることによってその重なりの程度を定量的に表
し、その数値の大小によって両画像のずれを判断するこ
とにある。

【００４８】コリメータ制御部１０２は、予めＣＴシス
テム３１から供給される治療用計画データＤ１・・・Ｄ
ｎの内のコリメータ開閉データＬ１・・・Ｌｎを例えば
メモリに保持しており、上記パターン位置判定部１０１
からの制御信号Ｓ２に対応したコリメータ開閉データＬ
ａを特定し、この開閉データＬａに従ってコリメータ９
７を開閉させる制御信号Ｓ３を装置本体部９１に出力す
る。

【００４９】照射ゲート部１０３は、治療装置３２が起
動している間、制御信号Ｓ４を装置本体部９１に出力す
ると共に、パターン位置判定部１０１からの制御信号Ｓ
１のオフからオンへの立ち上がりに付勢されて、その制
御信号Ｓ４をオフからオンに立ち上げる。この制御信号
Ｓ４のオフからオンへの立ち上がりに付勢されて、装置
本体部９１ではＸ線ビームを被検体Ｐに放射するように
なっている。また、上記の例ではコリメータを動かす場
合を述べたが、体動による患者の動きに対して、患部を
追跡しても良い。

【００５０】続いて、本実施例の全体動作を図８に基づ
いて説明する。最初に、データ取得時から治療計画時ま
でについて説明する。まず、システム制御部３３からの
各種の制御信号に付勢されて、ＣＴ装置３１が起動し、
被検体４の収集データが生成される。この収集データ
は、治療計画部３５に供給され、複数のスライス面とし
て再構成される。ここで再構成された複数のスライス面
の内、図８に示す治療計画用として３枚のスライス面Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３が選択されたとする。このスライス面Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３は、その夫々の元になった収集データ取
得時期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対応づけられている。

【００５１】上記３枚の再構成スライス面Ｇ１、Ｇ２、
Ｇ３に基づいて、その各面の夫々でコリメータ開閉デー
タＬ１、Ｌ２、Ｌ３を含む計画データＫ１、Ｋ２、Ｋ３
が作成される。この計画データＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、パ
ターン位置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３と共に、治療用計画データ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３として治療装置３２に供給される。

【００５２】次に、放射線照射時について説明する。い
ま、ある時刻ｔ０にて、治療装置３２が起動したとす
る。この起動に際して、被検体４がＸ線ＴＶ９８、Ｖ線
管９９等で透視されて画像上でパターン位置データＫｄ
がパターン検出器１００でリアルタイムに検出される。
この検出されたパターン位置データＫｄは、パターン位
置検出部１０１で上記ＣＴ装置３１からの位置データＭ
１、Ｍ２、Ｍ３の各々と比較され、何れにも相関性がな
いと判断される間、制御信号Ｓ１がオフ状態のまま継続
され、制御信号Ｓ２も生成されない。従って、照射ゲー
ト部１０３からの制御信号Ｓ４はオフのまま変化せず、
装置本体部９１から被検体４へのＸ線照射は行なわれな
い。

【００５３】次いで、時刻ｔ１になると、パターン検出
器１００で位置データＫｄはパターン位置判定部１０１
でパターン位置Ｍ１と相関性ありと判断され、制御信号
Ｓ１がオフからオンに立ち上げられる。この立ち上がり
に同期して、その位置データＭ１の位置に相当する治療
計画データＤ１の内のコリメータ開閉データＬ１を指示
する制御信号Ｓ２がコリメータ制御部１０２に出力され
る。これらの制御信号Ｓ１及びＳ２に応じて、コリメー
タ制御部１０２では制御信号Ｓ３が生成されて、コリメ
ータ９７に開閉データＬ１に基づく開閉が指令されると
共に、照射ゲート部１０３から装置本体部９１への制御
信号Ｓ４がオンからオフに立上がり、被検体４へのＸ線
照射が行われる。このＸ線照射は、時刻ｔ２を経て時刻
ｔ３になるまで継続される。

【００５４】次いで、時刻ｔ３になると、制御信号Ｓ１
がオンからオフに立下がり、この立ち下がりに同期し
て、制御信号Ｓ２のコリメータ制御部１０２への出力が
ストップする。従って、制御信号Ｓ３も生成されず、制
御信号Ｓ４もオンからオフに立ち下がるため、Ｘ線照射
は停止される。この停止状態は、時刻ｔ４を経て時刻ｔ
５になるまで維持される。

【００５５】次いで、時刻ｔ５になると、パターン検出
器１００でパターン位置データＫｄはパターン位置判定
部１０１で今回は位置データＭ２と相関性ありと判断さ
れ、制御信号Ｓ１がオフからオンに立ち上げられる。こ
の立上がりに同期して、その位置データＭ２の位置に相
当する治療用計画データＤ２の内のコリメータ開閉デー
タＬ２を指示する制御信号Ｓ２がコリメータ制御部１０
２に出力される。これらの制御信号Ｓ１及びＳ２に応じ
て、コリメータ制御部１０２では制御信号Ｓ３が生成さ
れて、コリメータ９７に開閉データＬ２に基づく開閉が
指令されると共に、照射ゲート部１０２から装置本体部
９１への制御信号Ｓ４がオンからオフに立上がり、被検
体４へのＸ線照射が行われる。このＸ線照射は、時刻ｔ
６を経て時刻ｔ７になるまで継続される。

【００５６】次いで、時刻ｔ７になると、制御信号Ｓ１
がオンからオフに立ち下がり、この立ち下がりに同期し
て、制御信号Ｓ２のコリメータ制御部１０２への出力が
ストップする。従って、制御信号Ｓ３も生成されず、制
御信号Ｓ４もオンからオフに立ち下がるため、Ｘ線照射
は停止される。この停止状態は、時刻ｔ８を経て時刻ｔ
９になるまで維持される。

【００５７】次いで、時刻ｔ９になると、位置検出器１
００でパターン位置Ｋｄはパターン位置判定部１０１で
今回は位置データＭ３と相関性ありと判断され、制御信
号Ｓ１がオフからオンに立上げられる。この立上がりに
同期して、その位置データＭ３の位相に相当する治療用
計画データＤ３の内のコリメータ開閉データＬ３を指示
する制御信号Ｓ２がコリメータ制御部１０２に出力され
る。これらの制御信号Ｓ１及びＳ２に応じて、コリメー
タ制御部１０２では制御信号Ｓ３が生成されて、コリメ
ータ９７に開閉データＬ３に基づく開閉が指令されると
共に、照射ゲート部１０３から装置本体部９１への制御
信号Ｓ４がオンからオフに立上がり、被検体４へのＸ線
照射が行われる。このＸ線照射は、時刻ｔ１０を経て時
刻ｔ１１になるまで継続される。

【００５８】次いで、時刻ｔ１１になると、制御信号Ｓ
１がオンからオフに立ち下がり、この立ち下がりに同期
して、制御信号Ｓ２のコリメータ制御部１０２への出力
がストップする。従って、制御信号Ｓ４もオンからオフ
に立ち下がるため、Ｘ線照射は停止される。

【００５９】以上の動作は放射線照射中に連続して繰り
返される。従って、癌腫瘍等の部位が患者の呼吸性の体
動に伴って移動または変形したとしても、その部位の体
動時のパターン９の位置に応じて予め立てた治療計画デ
ータに基づく照射状態をその体動時のパターン位置に応
じてリアルタイムに指令できるので、患者の体動に関係
なく常にタ−ゲットとしての部位に対し、必要十分で且
つ正確な放射線照射を行うことができる。また、無駄な
放射線照射が抑制されるので、患者の被爆量を必要最小
限に抑えることができる。また、関心領域が体動によ
り、ターゲットからずれた時、放射線照射を停止する方
法は、図示されない三極管電子銃のグリッドにより制御
できる。また、二極化電子銃の場合は、印加する高圧パ
ルスを制御しても良い。また関心領域が元に戻った時は
放射線照射を再開する。

【００６０】なお、この実施例では、パターン位置検出
部１０１からの制御信号Ｓ１のオンオフに応じてコリメ
ータ制御部１０２に制御信号Ｓ２を出力するとしたが、
本発明は必ずしもこの構成に限定されない。つまり、コ
リメータ制御部１０２からの制御信号Ｓ３を受けてから
コリメータ９７が開閉データに沿って実際に開閉するま
でに要する時間を考慮にいれて、コリメータ９７の開閉
を制御する構成であっても良い。

【００６１】なお、コリメータの設定値は固定してお
き、Ｘ線ＴＶで透視された画像を処理して生成されたパ
ターン位置がこの開口に対応するパターン位置Ｋｄと一
致した時だけ照射しても良い。

【００６２】なお、上記実施例では、パターンは３角形
１個であったが２個以上複数個であっても良く、別の形
状であっても良い。

【００６３】なお、本実施例では、Ｘ線ＴＶにより透視
画像を取得したが、エコー、超音波など他の透視画像取
得方法でもよく、同等な効果がある、

【００６４】なお、パターン９の形状は直径２ｍｍほど
の球を体内に入れる場合が望ましいが、他の形であって
も良い。

【００６５】なお、本実施例ではＸ線を照射する場合に
ついて、述べたが、陽子線、重粒子線などその他の放射
線であっても良く、同等の効果がある。

【００６６】なお、本実施例ではＸ線ＴＶは１式であっ
たが、２式でも良く、３次元的にパターンの位置を同定
できる。また、３式以上構成すれば、ガントリが回転し
た時、見えなくなるＸ線ＴＶの代わりに他のものを使用
して、３次元的な位置決めが可能になる。

【００６７】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。被検体
の３次元データ及び金等のパターン及びまたはその中の
関心領域から放射線照射と同一な条件による投影画像を
合成した。このため放射線透視像と同一な視点による透
視画像であって、関心領域の、位置及び範囲が明確に投
影画像を得ることができる。また、Ｘ線ＴＶの放射線透
視像と同一な視点による透視画像であって、関心領域の
位置及び範囲が明確に投影画像を得ることができる。従
って、被検体内部の特定部分を狙って放射線を照射する
場合の放射線照射位置及び範囲を決定するのに好都合で
ある。また、所望の拡大・縮小率でフィルムに撮影でき
るようになっているので、光学系の大小にかかわらずフ
ィルムを使用できる。

【００６８】また、時間的に変化する被検体のＣＴ画像
を取得し、これから同一時刻の放射線照射と同一な条件
による中心投影画像及びＸ線ＴＶと同一な条件による中
心投影画像を合成し、放射線照射と同一な条件による中
心投影画像に基づき、コリメータの開閉データを含む治
療計画データを作成し、この作成された治療計画データ
及び照射期間中のＸ線ＴＶ装置で透視された画像から作
成されたパターンの動きに応じて照射期間中の放射線の
照射状態をリアルタイムに制御しているので、放射線の
照射期間中、患者の体動に関係なく常にターゲットとし
ての部位に対し、必要十分で且つ正確な放射線照射を行
うことができる。これにより無駄な放射線照射が抑制さ
れるので、患者の被爆量を必要最小限に抑えることがで
き、放射線治療計画の精度が大幅に向上するようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の放射線治療システム
の動作フローチャートである。

【図２】本発明の実施の形態１の放射線治療システム
の概略ブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態１の投影画像合成方法を
示す説明図であり、（ａ）はＣＴ装置の動作概念の説明
図、（ｂ）はＣＴ装置により取得されたスライス画像の
説明図、（ｃ）は中心投影画像合成方法の概念の説明
図、（ｄ）は中心投影画像合成方法により得られる投影
画像の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１の投影画像合成方法を
示す他の説明図である。

【図５】本発明の実施の形態１の投影画像合成方法の
細部を示す他の説明図であり、（ａ）は座標変換の説明
図、（ｂ）は画像投影の説明図である。

【図６】本発明の実施の形態１の投影画像合成方法の
細部を示す他の説明図であり、（ａ）はＣＴ値の補正方
法の説明図、（ｂ）はＣＴ値の他の補正方法の説明図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態２の放射線治療計画及び
治療装置の構成を示すシステムブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態２の放射線治療計画及び
治療装置の動作を示す説明図である。

【図９】従来技術の照射計画及びその問題点を説明す
る図であり、（ａ）は照射計画時の説明図、（ｂ）は実
際の照射時の説明図である。

【図１０】従来技術の照射計画を説明する図であり、
（ａ）は呼期の説明図、（ｂ）は吸期の説明図である。

【符号の説明】

４被検体、５０病変部、６アイソセンタを示
す被検体表面に付けたマーク、７スライス位置、
９パターン、７１３次元データ、８、８１関
心領域、８２対応領域、８５関心領域の中心、
８６対応領域の中心、１０投影面、１０ｓ
フィルム、１３Ｘ線発生源、１６光学系、３１
放射線治療計画用ＣＴシステム、３２放射線治療
システム、３３システム制御部、３４ＣＴスキャ
ナ部、３５治療計画部、４０生データユニット、
４１画像再構成ユニット、４２治療計画ユニッ
ト、９０全体制御部、９１装置本体部、９２
駆動制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０Ａ 7/00 ３００ 7/00 ３００ＥＦターム(参考） 4C082 AA01 AC02 AC05 AC06 AE01 AG02 AG08 AG09 AG22 AJ05 AJ07 AJ08 AN02 AP07 AP08 AP16 4C093 AA01 AA22 AA30 CA50 5B057 AA09 BA03 CA08 CA13 CA16 CD01 DB03 DC34 5L096 AA09 BA06 BA13 DA05 EA15 EA16 FA34 FA66 HA07 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射実行時に取得する被検体内部の第１
の画像と照射計画時に取得する被検体内部の第２の画像
との距離をパターン認識処理により求め、上記第１の画
像と上記第２の画像の距離が所定の閾値を越えるときに
は、被検体に対するビーム照射を停止することを特徴と
する放射線治療システム。
【請求項２】上記第１の画像と第２の画像はパターン
化したことを特徴とする請求項１に記載の放射線治療シ
ステム。
【請求項３】被検体に対しビーム照射を行なう照射手
段と、被検体内部を撮像する第１の撮像手段と、被検体
内部を撮像する第２の撮像手段と、上記第１の撮像手段
から出力される第１の画像と上記第２の撮像手段から出
力される第２の画像との間の距離を計算する距離計算手
段と、上記画像間距離をあらかじめ設定された閾値と比
較する比較手段と、この比較結果により上記照射手段か
らのビーム照射を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする放射線治療システム。
【請求項４】被検体に対しビーム照射を行なう照射手
段と、被検体に対向する空間の特定位置から被検体内部
を撮像しパターン化した被検体画像を出力する第１の撮
像手段と、被検体の断層撮影を行なう断層撮影部、この
断層撮影部からの断層画像を上記第１の撮像手段におけ
る被検体画像の座標系に座標変換しパターン化した参照
画像を生成する座標変換部を有する第２の撮像手段と、
上記被検体画像と参照画像との距離をパターン認識処理
により計算する距離計算手段と、上記画像間距離をあら
かじめ設定された閾値と比較する比較手段と、この比較
結果により上記照射手段からのビーム照射を制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする放射線治療システ
ム。
【請求項５】上記パターン認識処理は、パターン化し
た被検体画像とパターン化した参照画像との相関をとる
ことにより画像間の距離を計算することを特徴とする請
求項４に記載の放射線治療システム。
【請求項６】上記第１の撮像手段はＣＴスキャナ装置
を有し、上記第２の撮像手段はＸ線ＴＶ装置を有するこ
とを特徴とする請求項４に記載の放射線治療システム。