JP2002210027A - 放射線治療装置 - Google Patents

放射線治療装置

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JP2002210027A
JP2002210027A JP2001007466A JP2001007466A JP2002210027A JP 2002210027 A JP2002210027 A JP 2002210027A JP 2001007466 A JP2001007466 A JP 2001007466A JP 2001007466 A JP2001007466 A JP 2001007466A JP 2002210027 A JP2002210027 A JP 2002210027A
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radiation
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irradiation target
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JP2001007466A
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Masaharu Tsuchiya
昌晴 土谷
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 治療計画に必要となる放射線照射標的の輪
郭形状を正確に、かつ短時間で設定し、治療対象となる
標的像を的確にとらえた上で線量分布を評価することが
可能な放射線治療装置を得る。 【解決手段】 放射線照射標的設定のための機構に、放
射線照射標的の輪郭形状を修正する輪郭修正手段を設け
る。輪郭修正手段によって、標的となる腫瘍や注意臓器
の輪郭形状20を表示するモニター上において、修正前
輪郭線20aまたは20bの、内側または外側にカーソ
ル30をポインティングし、任意の方向(ドラッグ方向
31aまたは31b)にドラッグする。カーソル30の
外周の軌跡が実際の輪郭線21aまたは21bに合致す
るように操作し、この操作によって輪郭線を膨張または
縮小させて、実際の輪郭線21aまたは21bに合致す
る修正後輪郭線21aaまたは21bbを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、放射線を腫瘍や
注意臓器の放射線照射標的に放射線を照射することで治
療を行う放射線治療装置に関するものであり、CT画像
から放射線照射標的の輪郭形状を正確に入力し、効率的
な線量分布を算出する際に必要となる機能を備えた放射
線治療装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の放射線治療装置が、特開平3−1
55838号公報に開示されている。この文献によれ
ば、癌治療用としてリニアアクセレレータ(以下、リニ
アックと略す。)を用いる場合に、放射線照射標的とな
る標的像を、CT画像から得た腫瘍などの輪郭より求め
る方法が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の放
射線治療装置では輪郭(ROI:Region of Interest) 形状
を入力した後の輪郭線の修正に時間がかかったり腫瘍の
中心であるアイソセンタの位置の設定に時間がかかり、
治療のための準備時間が多くかかるという問題があっ
た。
【0004】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、輪郭線の修正を容易に行ない、
三次元空間でのアイソセンタ座標の設定を自動化し治療
計画時間の短縮化を図り、効率的な放射線治療を施すこ
とが可能な放射線治療装置を得ることを目的としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明による放射線治
療装置は、CT画像から腫瘍および注意臓器の放射線照
射標的の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的像を
設定する機能を有し、上記放射線照射標的に対して放射
線を照射する放射線治療装置において、上記輪郭形状を
修正する輪郭修正手段を設け、上記輪郭修正手段によっ
て、上記輪郭形状を表示するモニター上において、任意
の大きさのカーソルを任意の方向にドラッグし、上記カ
ーソルの外周の軌跡が修正後の輪郭線となるように、上
記輪郭形状を縮小または膨張させて上記輪郭形状を修正
するものである。
【0006】また、この発明による放射線治療装置は、
上記のような構成に加え、修正後の輪郭線が、モニター
上の他の輪郭線と交差する場合、上記修正後の輪郭線
が、上記他の輪郭線を越えて修正できないようにする
か、上記他の輪郭線を上記カーソルの外周の軌跡に揃え
て修正するかを選択する交差部選択手段を設けたもので
ある。
【0007】さらに、この発明による放射線治療装置
は、CT画像から腫瘍および注意臓器の放射線照射標的
の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的像を設定す
る機能を有し、上記放射線照射標的に対して放射線を照
射する放射線治療装置において、上記放射線照射標的の
三次元空間でのアイソセンタ座標を自動算出するアイソ
センタ座標設定手段を設けたものである。
【0008】また、この発明による放射線治療装置は、
CT画像から腫瘍および注意臓器の放射線照射標的の輪
郭形状を設定し、その輪郭形状から標的像を設定する機
能を有し、上記放射線照射標的に対して放射線を照射す
る放射線治療装置において、上記注意臓器と上記腫瘍と
が重なる場合に、その重なり部分がどちらに含まれるか
を判別する重なり部判別手段を設けたものである。
【0009】さらに、この発明による放射線治療装置
は、CT画像から腫瘍および注意臓器の放射線照射標的
の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的像を設定す
る機能を有し、上記放射線照射標的に対して放射線を照
射する放射線治療装置において、一続きの放射線照射標
的が一枚のCT画像上において二つ以上に分かれる場
合、これを同一の放射線照射標的として判別する同一標
的判別手段を設けたものである。
【0010】また、この発明による放射線治療装置は、
上記のような輪郭修正手段、交差部選択手段、アイソセ
ンタ座標設定手段、重なり部判別手段、同一標的判別手
段のいずれかの手段より得られた情報をもとに、放射線
照射標的に対する線量分布計算を行うものである。
【0011】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態1について図1〜5を用いて説明する。図1
はリニアックに接続配置された放射線照射装置の一部を
示すものであり、放射線照射標的設定のための機構であ
る。この図1において、符号1は患者のCT画像を蓄積
保管するCT画像記憶装置、2はCT画像を処理するC
T画像表示ルーチン、3はCT画像やROI形状を表示
する画像表示装置(モニター)、4はマウスやタブレッ
ト等のROI形状を入力するROI形状入力部、5はR
OI形状入力部4で入力したROI形状を編集処理する
ROI入力ルーチン、6はアイソセンタ座標を自動計算
するアイソセンタ計算ルーチンを示している。
【0012】また、図2は患者のCT画像から放射線照
射標的を設定し、治療を行うまでの工程を示した治療計
画工程を示すものである。図2において、ステップ1で
患者のCT画像を読んで画像表示装置13に表示する。
次にステップ2で、表示されたCT画像の輪郭をなぞっ
て腫瘍や注意臓器の放射線照射標的の輪郭形状をそれぞ
れ入力する。ここで入力した輪郭形状の修正が必要な場
合、後述する輪郭修正手段によって修正を行い、正確な
放射線照射標的の標的像を設定する。
【0013】なお、輪郭線が交差する場合の処理はこの
実施の形態1と後述の実施の形態2で、二つの標的が重
なり合う場合についての処理は実施の形態4において説
明する。また、一つの標的が、CTスライス画像のある
階層において二つに分離した形状となっている場合の処
理については実施の形態5において説明する。さらに、
輪郭形状から放射線照射標的の三次元空間のアイソセン
タ座標を求める際の詳細については後述の実施の形態3
において説明する。
【0014】次にステップ3で患者の体輪郭を入力す
る。通常、このステップ3は閾値法を利用して自動抽出
によって設定を行う。次にステップ4で照射する腫瘍の
中心であるアイソセンタ座標を求める。ステップ4は手
動で入力する方法や自動計算で求める方法が考えられ
る。アイソセンタ座標は放射線照射標的の三次元空間で
の座標とすることで、二次元空間でのアイソセンタ座標
を求めた場合よりも、治療に効果的な情報を得ることが
できる。
【0015】次にステップ5で、先の工程で設定された
放射線照射標的の輪郭形状と、必要に応じて判別選択し
た情報と、アイソセンタ座標、並びに体輪郭の情報をも
とに線量分布計算を行なって照射パラメータを得る(線
量分布を評価する)。次にステップ6で線量分布を含む
照射パラメータをライナックに転送する。次にステップ
7でライナックで患者の放射線照射標的に対して放射線
の照射を行い治療を実施する。
【0016】続いて、図2のステップ2で設定した放射
線照射標的の輪郭形状を修正する必要がある場合に用い
る輪郭修正手段について説明する。実際の治療において
は一旦入力した輪郭線を一部修正することが多く発生す
る。(この修正は、図1の放射線照射標的設定のための
機構のROI入力ルーチン5での処理に相当する。)図
3は、図1の画像表示装置3のモニター上に開くことが
可能な、輪郭形状修正のためのカーソル径選択メニュー
であり、まず、このメニューにより修正のためのカーソ
ル径の大きさを選択する。カーソル径は、修正する輪郭
線形状の大きさに応じて選び、通常、小さい輪郭形状の
場合は小さいカーソル径を選択する。
【0017】図4(a)は、画像表示装置3に表示され
た輪郭形状20を示すものであり、ここでは、それぞれ
符号20a、20bで示す修正前輪郭線を、膨らませる
あるいは縮小させることで実際の輪郭線21a、21b
(一点鎖線で示す)にそれぞれ修正する場合について説
明する。まず、図4(b)に示すように、輪郭線を膨ら
ませたい場合は、カーソル径選択メニューで選択したカ
ーソル30を修正前輪郭線20aの内側にポインティン
グし、内側から修正したい方向(ドラッグ方向31a)
に実際の輪郭線21aに沿ってドラッグし、カーソル3
0の外周の軌跡に沿って輪郭線を膨らませ、実際の輪郭
線21aに合致する修正後輪郭線21aaを得る。
【0018】次に、図4(c)に示すように、輪郭線を
小さくしたい場合は、カーソル30を修正前輪郭線20
bの外側にポインティングし、外側から修正したい方向
(ドラッグ方向31b)に実際の輪郭線21bに沿って
ドラッグし、カーソル30の外周の軌跡に沿って輪郭線
の形状を縮ませ、実際の輪郭線21bに合致する修正後
輪郭線21bbを得る。なお、修正の順序については、
上述の例に限るものではない。
【0019】図4では単純な輪郭形状の修正について示
したが、複雑な輪郭形状の輪郭線を修正する場合も、図
4で示した場合と同様に行うことが可能である。図5
(a)は一つの輪郭形状22をドラッグ方向31cに沿
って膨らませた場合に、修正した輪郭線が、モニター上
の修正していない部分の輪郭線(他の輪郭線)と交差す
る状態、図5(b)は二つの輪郭形状23a、23bの
うち、輪郭形状23bをドラッグ方向31dに沿って膨
らませたことで輪郭形状(他の輪郭線)23aと交差す
る状態をそれぞれ示す。符号22a、23cはそれぞれ
輪郭線交差部を示す。このように輪郭線を膨らませた結
果、他の輪郭線と交差した場合は、他の輪郭線の形状に
は何ら影響を与えない。
【0020】なお、上記の例では、カーソル30をポイ
ンティングした位置が輪郭形状20の内側か外側かによ
って、膨らませるのか縮小させる(小さくする)のかを
識別するようにしたが、これを選択するボタンを別途設
けても良い。
【0021】実施の形態2.上述の実施の形態1では、
図5に示したように、修正した輪郭線が他の輪郭線と交
差する場合、他の輪郭線には何も影響がない場合につい
て例示したが、図6(a)に示すように、修正後輪郭線
22aaが他の輪郭線(輪郭形状22の未修正部分)と
ぶつかった場合に、輪郭形状22の形状を有効とし、そ
れ以上修正できないようにするのか、あるいは、図6
(b)に示すように、修正後輪郭線22bbの形状を有
効とし、ぶつかった側の他の輪郭線(輪郭形状22の未
修正部分)の形状を修正に伴って変更(修正に伴う変更
部分は符号22ccで示す。)するのかを選択できるよ
うにしても良い。このような交差部選択の機能(交差部
選択手段)を、放射線照射標的設定のための機構に設け
ることで、操作者の判断を治療に採り入れ、患者に対し
て最適な治療を施すことが可能となる。(この選択は、
図1のROI入力ルーチン5での処理に相当する。)
【0022】実施の形態3.以下、この発明の実施の形
態3について図7を用いて説明する。図7において、符
号40はCT画像から得た放射線照射標的の三次元空間
での形状を示している。放射線照射標的40は腫瘍また
は注意臓器である。また図7(a)において、符号41
は放射線照射標的40の重心(体積重心)に位置するア
イソセンタ、図7(b)において42は放射線照射標的
40の外接直方体の中心に位置するアイソセンタ、図7
(c)において43は放射線照射標的40の外接球の中
心に位置するアイソセンタをそれぞれ示す。(治療の際
には、いずれかのアイソセンタを選択して採用する。)
なお、アイソセンタ座標は三次元空間での座標とし、図
1のアイソセンタ計算ルーチン6において自動算出され
る。
【0023】放射線照射標的40の三次元空間での形状
はCT画像スライス上の輪郭線を三角形パッチで結ぶこ
とにより得られる。三角形パッチとは、立体の表面の形
状を三角形で近似して表現する方法である。すなわち、
一つ前のCTスライスの輪郭線上の1点と該当CTスラ
イス上の2点を頂点として三角形を決定する。こうして
得られた三次元空間での標的の形状に対して、次のよう
にアイソセンタ41、42、43を求める。
【0024】図7(a)に示すアイソセンタ41(体積
重心)は、CT画像スライスが複数枚ある中で、輪郭形
状に囲まれる面積にスライスピッチ(高さ)を掛けて体
積を求め、体積が上下で同じになる位置に最も近いスラ
イス上で輪郭線に外接する円の中心又は外接する長方形
の中心をアイソセンタ座標として求める。
【0025】図7(b)に示すアイソセンタ42(外接
直方体の中心)は、底面を、CT画像スライスを上から
投影して各スライスの形状を重ねて1 番外側の形状を求
め、この外周に接する長方形を底面とし、高さを、該当
する輪郭線の最小のスライス位置から最大のスライス位
置までの距離とした直方体の中心に設定する。この外接
直方体中心より求めるアイソセンタ42は外接直方体の
高さの中心位置で長方形の対角線の中心座標とする。
【0026】図7(c)に示すアイソセンタ43(外接
球の中心)は、放射線照射標的40をx軸方向、y軸方
向、z軸方向から投影して1 番外側の輪郭線に外接する
長方形を作成し、最も面積が大きい長方形の対角線の中
心位置で、奥行き方向の座標は三次元形状の奥行き方向
の距離の中心位置の座標とする。例えばx軸方向から投
影した場合が最大の長方形になる場合、y座標、z座標
は長方形の対角線の中心座標で求まる。z座標はz方向
の厚さの中心位置となる。(外接球は、アイソセンタ4
3を中心とし、半径をアイソセンタ43から投影像が最
大となる外接長方形の角までの距離とした球に相当す
る。)
【0027】放射線照射標的40の三次元空間でのアイ
ソセンタ座標を自動算出するアイソセンタ座標設定手段
を、放射線照射標的設定のための機構に設け、アイソセ
ンタ41、42、43のいずれか最適な座標を作業者が
選んで、治療を行うことにより、患者の状態に合った放
射線治療を効果的に施すことが可能となる。
【0028】実施の形態4.以下、この発明の実施の形
態4について図8を用いて説明する。図8は画像表示装
置3に複数の標的が表示された場合を示し、図におい
て、符号51は注意臓器を示し、52、53は腫瘍を示
すものであり、腫瘍52、53の一部がそれぞれ注意臓
器51に重なった状態となっている。54、55は腫瘍
52、53と注意臓器51との重なり部分を示す。
【0029】放射線治療においては、腫瘍に当てる線量
は例えば80%以上、注意臓器に当てる線量は20%以
下のような指定をして、腫瘍に多くの線量を与え、注意
臓器にはできるだけ余分な線量を与えないように線量分
布計算を行なって最適な治療計画を行なう。このときに
重なり部分54、55を腫瘍とするのか注意臓器とあう
るのか、その判別によって治療効果に大きな影響を与え
る。従って、この実施の形態4では、重なり部分54、
55が、それぞれ注意臓器または腫瘍のどちらに含まれ
るのかを操作者が判別する重なり部判別手段を、放射線
照射標的設定のための機構に設けたことによって、操作
者の判断を情報として組み込み、患者に合った、最適な
治療を施すことが可能となる。(この判別は、図1のR
OI入力ルーチン5での処理に相当する。)
【0030】上述の例では、腫瘍と注意臓器との重なり
部分が、腫瘍または注意臓器のどちらに含まれるのかを
操作者が選択できるようにしたが、これを例えば条件設
定ファイル等に記憶させておきプログラムがこれを読み
出してどちらに含まれるかを判別するようにしても良
い。また場所によってはどちらを選択するか切り替える
ようにしても良い。
【0031】実施の形態5.以下、この発明の実施の形
態5について図9について説明する。図9において、符
号59は一続きの腫瘍(または注意臓器)の輪郭形状で
あり、階層画像の一部で輪郭形状が複数個に分離する肺
などの輪郭形状を示すものである。60はCTスライス
画像n-2 枚目の画像(スライスn−2層)を示す。61
はCTスライスn枚目の画像(スライスn層)を示す。
62はスライスn-2 層60に入力された腫瘍の輪郭線
(以下、ID01-00 とする。)を示す。63はスライス
n層61上で2つに分かれた輪郭線の一方(左側)の輪
郭線(以下、ID01-01 とする。)を示し、64は他方
(右側)の輪郭線(以下、ID01-02 とする。)を示
す。
【0032】ID01-01 とID01-02 は、ID01-00 か
ら分離してできた輪郭線であり、一続きの腫瘍として線
量分布計算を行ない治療効果を評価する必要がある。こ
の発明では、一続きの輪郭線が2つ以上に分かれる場合
に、輪郭線の区別を示す識別番号に副番(-01 、-02 な
ど)を設けて分離した輪郭線が同じ腫瘍または注意臓器
として認識されるようにし、その情報に基づいて線量分
布計算を行うようにすることで、複雑な形状の腫瘍や注
意臓器に対しても、適正な線量分布計算を行うことが可
能となり、効果的な放射線治療を施すことができる。
(この判別は、図1のROI入力ルーチン5での処理に
相当する。)
【0033】
【発明の効果】この発明によれば、放射線照射標的の輪
郭形状の修正をする輪郭修正手段を設け、その修正をカ
ーソルの操作により容易に行えるようにしたため、治療
計画時間を短縮し、正確で効果的な放射線治療が可能と
なる。
【0034】また、この発明によれば、上記の効果に加
え、修正後の輪郭線が、モニター上の他の輪郭線と交差
する場合の輪郭線の補正のしかたを選択する交差部選択
手段を設けたため、より正確に放射線照射標的を設定す
ることが可能となる。
【0035】さらに、この発明によれば、放射線照射標
的の三次元空間でのアイソセンタ座標を自動算出するア
イソセンタ座標設定手段を設けたため、二次元空間で求
めた場合よりも精度良く放射線照射標的を設定すること
が可能となる。
【0036】また、この発明によれば、CT画像上にお
いて、注意臓器と上記腫瘍とが重なる場合に、その重な
り部分がどちらに含まれるかを判別する重なり部判別手
段を設けたため、操作者の判断を踏まえて、患者に適し
た判断を採り入れることが可能となる。
【0037】さらに、この発明によれば、一続きの放射
線照射標的が一枚のCT画像上において二つ以上に分か
れる場合、これを同一の放射線照射標的として判別する
同一標的判別手段を設けたため、複雑な形状の標的であ
っても、正確な形状として設定することが可能となり、
効果的な治療を行うことが可能となる。
【0038】また、この発明によれば、上記の輪郭修正
手段、交差部選択手段、アイソセンタ座標設定手段、重
なり部判別手段、同一標的判別手段のいずれかの手段よ
り得られた情報をもとに、放射線照射標的に対する線量
分布計算を行うことで、患者の状態に合った効果的な放
射線治療を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的設定のための機構を示す図である。
【図2】 この発明による放射線照射装置を用いた治療
計画図である。
【図3】 この発明による放射線照射標的設定に用いる
カーソル径選択メニューを示す図である。
【図4】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的の輪郭修正手段を説明するための図である。
【図5】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的の輪郭修正手段を説明するための図である。
【図6】 この発明による放射線照射装置の放射線放射
標的の輪郭線の交差部選択手段を説明するための図であ
る。
【図7】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的のアイソセンタ座標設定手段を説明するための図で
ある。
【図8】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的の重なり部判別手段を説明するための図である。
【図9】 この発明による放射線照射装置の放射線照射
標的設定に必要な図である。
【符号の説明】
1. CT画像記憶装置 2. CT画像表示ルーチン 3.
画像表示装置 4. ROI形状入力部 5. ROI入力ルーチン 6. アイソセンタ計算ルーチン 20、22、23a、23b、59. 輪郭形状 20a、20b. 修正前輪郭線 21a、21b. 実際
の輪郭線 21aa、21bb、22aa、22bb. 修正後輪郭
線 22a、23c. 輪郭線交差部 22cc. 修正にとも
なう変更部分 30. カーソル 31a、31b、31c、31d. ド
ラッグ方向 40. 放射線治療標的 41、42、43. アイソセン
タ 51. 注意臓器 52、53. 腫瘍 54、55. 重なり部分 60. ス
ライスn−2層 61. スライスn層 62. ID01-00 63. ID01
-01 64. ID01-02 。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CT画像から腫瘍および注意臓器の放射
    線照射標的の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的
    像を設定する機能を有し、上記放射線照射標的に対して
    放射線を照射する放射線治療装置において、上記輪郭形
    状を修正する輪郭修正手段を設け、上記輪郭修正手段に
    よって、上記輪郭形状を表示するモニター上において、
    任意の大きさのカーソルを任意の方向にドラッグし、上
    記カーソルの外周の軌跡が修正後の輪郭線となるよう
    に、上記輪郭形状を縮小または膨張させて上記輪郭形状
    を修正することを特徴とする放射線治療装置。
  2. 【請求項2】 修正後の輪郭線が、モニター上の他の輪
    郭線と交差する場合、上記修正後の輪郭線が、上記他の
    輪郭線を越えて修正できないようにするか、上記他の輪
    郭線を上記カーソルの外周の軌跡に揃えて修正するかを
    選択する交差部選択手段を設けたことを特徴とする請求
    項1記載の放射線治療装置。
  3. 【請求項3】 CT画像から腫瘍および注意臓器の放射
    線照射標的の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的
    像を設定する機能を有し、上記放射線照射標的に対して
    放射線を照射する放射線治療装置において、上記放射線
    照射標的の三次元空間でのアイソセンタ座標を自動算出
    するアイソセンタ座標設定手段を設けたことを特徴とす
    る放射線治療装置。
  4. 【請求項4】 CT画像から腫瘍および注意臓器の放射
    線照射標的の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的
    像を設定する機能を有し、上記放射線照射標的に対して
    放射線を照射する放射線治療装置において、上記注意臓
    器と上記腫瘍とが重なる場合に、その重なり部分がどち
    らに含まれるかを判別する重なり部判別手段を設けたこ
    とを特徴とする放射線治療装置。
  5. 【請求項5】 CT画像から腫瘍および注意臓器の放射
    線照射標的の輪郭形状を設定し、その輪郭形状から標的
    像を設定する機能を有し、上記放射線照射標的に対して
    放射線を照射する放射線治療装置において、一続きの放
    射線照射標的が一枚のCT画像上において二つ以上に分
    かれる場合、これを同一の放射線照射標的として判別す
    る同一標的判別手段を設けたことを特徴とする放射線治
    療装置。
  6. 【請求項6】 輪郭修正手段、交差部選択手段、アイソ
    センタ座標設定手段、重なり部判別手段、同一標的判別
    手段のいずれかの手段より得られた情報をもとに、放射
    線照射標的に対する線量分布計算を行うことを特徴とす
    る請求項1ないし5のいずれか一項記載の放射線治療装
    置。
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