JP2003220151A - 動体追尾装置、放射線治療装置及び放射線照射方法 - Google Patents

動体追尾装置、放射線治療装置及び放射線照射方法

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JP2003220151A JP2002022252A JP2002022252A JP2003220151A JP 2003220151 A JP2003220151 A JP 2003220151A JP 2002022252 A JP2002022252 A JP 2002022252A JP 2002022252 A JP2002022252 A JP 2002022252A JP 2003220151 A JP2003220151 A JP 2003220151A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、放射線照射対象部位を精度よく追尾
する放射線治療装置を提供する。 【解決手段】放射線治療装置１は、動体追尾装置２、放
射線発生装置３、出射口可変式コリメータ４、制御装置
５、放射線源６、検出器７、画像形成装置８、解析装置
９を備える。放射線源６から出射したＸ線は、検査対象
部Ｍで互いに交差する。検査対象部Ｍを透過したＸ線を
検出器７で検出し、画像形成装置８で検査対象部Ｍの３
次元画像を構成する。３次元画像を基に、検査対象部Ｍ
の範囲内にある治療対象部位Ｔの３次元位置及び３次元
形状を求める。制御装置５で出射口可変式コリメータ４
の出射口１２の形状を変化させ、放射線発生装置３から
出射される治療用Ｘ線の照射野１３を治療対象部位Ｔの
位置及び形状に追尾させて変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、追尾対象部位の動
きを追尾する動体追尾装置、この動体追尾装置を備え、
治療対象部の動きに応じて治療用放射線の照射野を追尾
させる放射線治療装置、及び治療対象部に治療用放射線
を照射する放射線照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】外科治療の分野において、病巣に放射線
を照射し、この病巣を壊死させることで治療する放射線
治療がある。放射線は、人体を透過させて照射すること
ができるため、この放射線治療は、切開手術が難しい深
部にできた病巣に対して効果的である。このとき、壊死
させる十分な放射線量を人体の深部にできた病巣に対し
て照射するために、多方位から放射線を照射する必要が
ある。
【０００３】放射線治療を行うための放射線治療装置
は、病巣である治療対象部位に多方位から治療用放射線
を照射するために、治療用放射線源を搭載したヘッドを
治療対象部位に対して、アイソセントリックまたはノン
アイソセントリックに移動及び保持できるように構成さ
れたものがある。
【０００４】アイソセントリック型放射線治療装置は、
ヘッドを移動させ、多方位から治療対象部位に向けて治
療用放射線を照射したときに、照射された治療用放射線
が１点（アイソセンタ）で交差するように造られてい
る。このアイソセントリック型放射線治療装置は、可動
軸数が少なく構造が簡単であるとともに、照射野の位置
決めが簡単である。したがって、照射精度を要求される
とともに、治療対象部位を固定し、放射線を照射できる
部位、例えば脳腫瘍などの治療に適している。
【０００５】また、ノンアイソセントリック型放射線治
療装置は、ヘッドを移動させ、多方位から治療対象部位
に向けて治療用放射線を照射するときに、照射する治療
用放射線の交点をある範囲内で自由に設定することがで
きる。このノンアイソセントリック型放射線治療装置と
して、ヘッドに放射線発生装置を搭載したロボットアー
ムや、（ヘッドを支持する部分に２つの回動軸を設け
た）首振り機能を備えたヘッド部に放射線発生装置を搭
載したアイソセントリック（擬似アイソセントリック）
で動くガントリが、一般的に知られている。
【０００６】治療対象部位は、不定形であることが多
い。治療対象部位に対して違う角度から治療用放射線を
照射するとき、治療対象部位をアイソセンタに合わせて
移動させる必要があるアイソセントリック型放射線治療
装置に比べ、ノンアイソセントリック型放射線治療装置
は、治療対象部位を移動させることなく放射線を照射す
ることができる。患者を照射位置に合わせて移動させる
ことが少ないので、患者への負担が軽減される。
【０００７】放射線治療において、健全な部位への放射
線量を小さくするとともに、不定形の治療対象部位に対
して照射される放射線の体積密度（放射線量）を均一に
するために、口径の異なるコリメータが用意されてい
る。治療対象部位の大きさおよび形状にあわせて、その
都度適したコリメータが選択されて使用される。
【０００８】また、放射線治療を行う場合、事前にその
治療対象部位の位置及び形状を検査によって決定し、放
射線の照射計画が立てられている。この照射計画に基い
て、放射線の出射口を変化させる出射口可変式コリメー
タを備えた放射線治療装置がある。この放射線治療装置
は、オペレータによるコリメータの取替作業が不用であ
り、遠隔操作によって放射線の出射口の形状を変更する
ことができる。
【０００９】治療対象部位に対する照射野の位置決め
は、放射線治療装置と同期させて設けられたＸ線透過診
断装置によって、放射線の照射前にその都度確認され
る。治療対象部位が、Ｘ線透過診断装置による撮像で特
定し難い部位である場合、骨などの体組織や、治療対象
部位の近傍に埋め込んだ金プレートなどのマーカをラン
ドマークとし、相対的な位置を基に治療対象部位を確認
している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】放射線は、人体を透過
すると、透過した部分の細胞に影響を与える。そのた
め、放射線は、放射線の影響を受けやすい臓器がその照
射経路に入らないように回避して、治療対象部位へ照射
しなければならない。治療対象部位が、Ｘ線透過診断装
置によって確認されてから放射線の照射までの間に移動
してしまう場合、移動する先を予測して放射線を照射し
なければならない。
【００１１】循環器系や消化器系、及びその周辺など
は、心鼓動、呼吸運動、消化器の蠕動運度などにより移
動する。呼吸運動に対しては、胸部に取付けたマーカの
動きを光学的に追尾し、設定された位置で放射線を照射
する方法がある。しかしながら、実際の臓器の動きは、
複雑であり、体調によっても異なる。そのため、不規則
に動く治療対象部位に計画された放射線の照射野を一致
させることは難しい。また、健全な部分へ許容線量を超
える放射線量が照射されないようにするために、照射野
を狭く設定すると、計画線量を充分に照射できない部分
が生じてしまう。
【００１２】したがって、精度よく治療対象部位に計画
線量を照射するためには、治療対象部位に照射野が一致
する瞬間を狙って放射線を照射する必要がるため、放射
線治療に長時間を要する。
【００１３】また、蠕動運動する消化器系や、膀胱など
患者の体調が時々刻々変化しやすい部位及びその周囲に
ある治療対象部位は、治療中に位置が変わるとともにそ
の形状も変化する。
【００１４】アイソセントリック型放射線治療装置の場
合、患者を乗せたベッドを動かすことによって、治療対
象部位を放射線の照射野に対して追従させることが考え
られる。しかし、患者を動かすことによって、さらに臓
器の位置が変化してしまうので好ましくない。ノンアイ
ソセントリック型放射線治療装置の場合、ヘッド部を治
療対象部位の動きに合わせて追従させることが考えられ
る。しかし、心鼓動や呼吸運動のように比較的速い動き
に対して、ヘッド部に搭載された放射線発生装置を追従
させると、放射線発生装置の慣性によって、放射線治療
装置が振動することがある。この振動によって、放射線
の照射野がずれるので、放射線の照射精度は、悪くなっ
てしまう。したがって、治療中に動く可能性のある部位
に対して、効率的に放射線治療を施すことができない。
【００１５】そこで、本発明が解決しようとする第１の
課題は、検査対象部の範囲内にある追尾すべき治療対象
部位を精度よく追尾できる動体追尾装置を提供すること
にある。
【００１６】本発明が解決しようとする第２の課題は、
治療対象部位に、治療用放射線の照射野を精度よく追尾
させて治療対象部位に治療用放射線を精度よく照射でき
る放射線治療装置、及び、放射線照射方法を提供するこ
とにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記第１の課題を解決す
るために、本発明の動体追尾装置は、出射した放射線が
互いに交差するように配置された複数の放射線源と、こ
れらの放射線源と１対１に対を成して配置され、放射線
が交差する位置にある検査対象部を透過した放射線を検
出する複数の検出器と、前記各検出器で検出された情報
を基に、放射線が透過した検査対象部の３次元画像を構
成する画像形成装置と、前記画像形成装置によって構成
された３次元画像を基に、前記検査対象部の範囲内で動
く追尾対象部位の３次元位置及び３次元形状を求める解
析装置とを備える。
【００１８】また、第２の課題を解決するために、本発
明の放射線治療装置は、出射した検査用放射線が検査対
象部で互いに交差するように配置された複数の放射線源
と、これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、
検査対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検
出器と、前記検出器で検出された情報を基に、検査対象
部の３次元画像を構成する画像形成装置と、前記画像形
成装置によって構成された３次元画像を基に、前記検査
対象部の範囲内で動く追尾すべき治療対象部位の３次元
位置及び３次元形状を求める解析装置と、検査対象部に
治療用放射線を照射する放射線発生装置と、前記放射線
発生装置から出射される放射線の照射野を変化させる出
射口可変式コリメータと、前記解析装置によって求めら
れた治療対象部位の３次元位置と３次元形状を基に、前
記出射口可変式コリメータを制御する制御装置とを備え
る。このとき、この制御装置は、前記治療対象部位の変
位に応じて、前記出射口可変式コリメータの出射口形状
を変化させることによって、前記治療対象部位に対して
治療用放射線の照射野を追尾させる。また、この制御装
置は、前記治療対象部位の変形に応じて、前記出射口可
変式コリメータの出射口形状を変化させることによっ
て、前記治療対象部位に対して治療用放射線の照射野を
追尾させる。
【００１９】そして、第２の課題を解決するために、本
発明の放射線照射方法は、複数の検査用放射線源から出
射される検査用放射線を検査対象部で互いに交差させ、
前記検査対象部を透過した検査用放射線を前記治療用放
射線源と対を成して設けられた検出器で検出し、検出さ
れた信号を基に、前記検査対象部の３次元画像を構成
し、この３次元画像を基に、前記検査対象部の範囲内に
ある治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求め、
求められた前記治療対象部位の３次元位置及び３次元形
状の情報を基に、出射口可変式コリメータの出射口の形
状を変化させ、治療用放射線源から前記出射口を通して
照射される治療用放射線の照射野を前記治療対象部位の
位置及び形状に対応させて変化させる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の放射線治療
装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図
１に示す放射線治療装置１は、動体追尾装置２、放射線
発生装置３、出射口可変式コリメータ４、制御装置５を
備えている。動体追尾装置２は、２つの放射線源６と、
２つの検出器７と、画像形成装置８と、解析装置９とを
備えている。
【００２１】放射線源６は、放射線として検査用Ｘ線を
出射する。また、放射線源６は、出射されたＸ線が検査
対象部、例えば患者Ｐの検査対象部Ｍで互いに交差する
ように配置されている。検出器７は、放射線源６と対を
成しており、検査対象部Ｍを透過したＸ線を検出できる
ように配置されている。検出器７は、所定の時間間隔毎
に検査対象部Ｍを透過したＸ線を検出する。
【００２２】画像形成装置８は、２つの検出器７で検出
されたＸ線の情報を基に、検査対象部Ｍの３次元画像を
構成する。また、検出器７の情報が所定の時間間隔毎に
更新されるとともに、３次元画像は更新される。解析装
置９は、画像形成装置８で構成された３次元画像を基
に、検査対象部Ｍの範囲内において指定された追尾対象
部位、例えば放射線治療を施す治療対象部位Ｔの３次元
位置及び３次元形状を求める。また、この解析装置９
は、所定の時間間隔後に更新された３次元画像の中か
ら、指定された治療対象部位Ｔとして、前の治療対象部
位Ｔと類似する形状を識別する。すなわち、解析装置９
は、３次元画像の中から時間とともに変形及び移動する
放射線照射対照部Ｔを追尾し、その３次元位置及び３次
元形状を求めることができる。
【００２３】放射線発生装置３は、放射線源６及び検出
器７と干渉することなく、検査対象部Ｍに向けて治療用
Ｘ線を照射できるように配置されている。
【００２４】出射口可変式コリメータ４は、２つのスラ
イド群１０ａ，１０ｂを備えている。各スライド群１０
ａ，１０ｂは、治療用Ｘ線の出射方向Ａに対して直交す
る方向Ｓに移動する多数のスライド１１ａ，１１ｂを備
えている。スライド１１ａ，１１ｂは、治療用Ｘ線の出
射方向Ａ及びスライド１１ａ，１１ｂの移動する方向Ｓ
と直交する方向Ｗに束ねられてスライド群１０ａ，１０
ｂを形成している。それぞれのスライド群１０ａ，１０
ｂは、スライド１１ａ，１１ｂの移動方向Ｓに端部１１
ｃ、１１ｄを突き合わせ、配置されている。スライド１
１ａ，１１ｂは、比重の大きい金属、例えば、タングス
テンなど含み、かつ治療用Ｘ線を吸収できる充分な厚さ
を治療用Ｘ線の出射方向Ａに備えている。
【００２５】制御装置５は、スライド１１ａ，１１ｂを
制御し、スライド群１０ａ，１０ｂの間に治療用Ｘ線が
通過する出射口１２を形成する。出射口１２は、解析装
置９によって求められた治療対象部位Ｔの３次元位置及
び３次元形状を基に、放射線発生装置３から出射される
治療用Ｘ線の照射野１３が、放射線照射対称部位Ｔの放
射線発生装置３からの投影面積と重なるように設けられ
る。治療用Ｘ線は、この出射口１２を通して患者Ｐの治
療対象部位Ｔに照射される。
【００２６】以上のように構成された放射線治療装置１
は、検出対象部Ｍで互いに交差するように検査用Ｘ線を
放射線源から照射する。照射されたＸ線は、検査対象部
Ｍを透過し、検出部７で所定の時間間隔毎に検出され
る。検出されたＸ線は、画像形成装置によって３次元画
像に構成される。構成された３次元画像の中から、治療
用Ｘ線を照射する治療対象部位Ｔを指定する。治療対象
部位Ｔが選択されると、この治療対象部位Ｔへの投影面
積に合わせて、出射口可変式コリメータ４のスライド１
１ａ，１１ｂを制御し、出射口１２の形状を変化させ
る。
【００２７】図２に示すように、治療対象部位ＴがＴａ
からＴｂへ変形及び移動する場合、変形及び移動に対し
て充分に短い時間間隔で治療対象部位Ｔを検出すること
によって、出射口１２の形状を１２ａから１２ｂまで連
続的に変化させる。これにより、ＴａからＴｂまで変化
する治療対象部位Ｔの形状及び位置に対応させて、放射
線発生装置３から出射される治療用Ｘ線の照射野１３を
連続的に追尾させる。
【００２８】本実施形態の放射線治療装置１は、治療対
象部位Ｔの移動及び変形を出射口可変式コリメータ４の
出射口１２を変化させることで追尾する。治療対象部位
Ｔを追尾するために動く部分は、スライド１１ａ，１１
ｂであるので、慣性モーメントが小さく、治療対象部位
Ｔの変形及び移動に対する追尾応答性が良い。したがっ
て、治療用Ｘ線照射中に治療対象部位Ｔが心鼓動、呼吸
による横隔膜の動き、消化器の蠕動運動などによって移
動する場合においても、治療対象部位Ｔに治療用Ｘ線の
照射野を連続的に追尾させ、治療用Ｘ線を照射すること
ができる。
【００２９】また、出射口可変式コリメータ４は、スラ
イド群１０ａ，１０ｂのスライド１１ａ，１１ｂを増や
すことで、治療対象部位Ｔの追尾距離を大きくすること
ができる。心鼓動、呼吸運動、蠕動運動などで治療対象
部位Ｔが移動する場合、患者Ｐの体軸方向に沿ってより
大きく移動する。そこで、出射口可変式コリメータ４の
スライド群１０ａ，１０ｂの突き合わせ面を体軸Ｂに沿
う方向にあわせて配置することで、より広範囲にわたっ
て治療対象部位Ｔを追尾することができるようになる。
【００３０】動体追尾装置２は、３次元画像から求めら
れる３次元位置及び３次元形状を基に治療対象部位Ｔの
追尾を行うので、治療対象部位Ｔの変形及び移動を精度
よく追尾することができる。
【００３１】また、動体追尾装置２によって追尾される
治療対象部位Ｔの３次元位置位置及び３次元形状の変化
に合わせて出射口可変式コリメータ４の出射口１２の形
状及び位置を連続的に変化させることで、放射線発生装
置３を機械的に動かすことなく、放射線発生装置３の照
射野１３を精度よく治療対象部位Ｔに追尾させることが
できる。
【００３２】放射線治療装置１は、検査用Ｘ線を出射す
る放射線源６と、治療用Ｘ線を出射する放射線発生装置
３とを別々に設けたので、検査対象部Ｍの範囲内を動く
治療対象部位Ｔを放射線治療中に観察することができ
る。したがって、治療対象部位Ｔの連続的な変化に対し
て、治療用Ｘ線の照射野を精度よく、かつ連続的に追尾
させることができる。
【００３３】なお、放射線源６から出射されたＸ線を検
出器７で検出することによって治療対象部位Ｔを特定し
難い場合は、治療対象部位Ｔの近傍に金プレートなど目
標となるランドマークを埋込み、このランドマークの３
次元位置を追尾する。また、ランドマークを治療対象部
位の近傍に複数配置し、その位置及びランドマーク同士
の距離を基に、治療対象部位の位置及び形状を予測して
も良い。
【００３４】
【発明の効果】出射した放射線が互いに交差するように
配置された複数の放射線源と、これらの放射線源と１対
１に対を成して配置され、放射線が交差する位置にある
検査対象部を透過した放射線を検出する複数の検出器
と、各検出器で検出された情報を基に、放射線が透過し
た検査対象部の３次元画像を構成する画像形成装置と、
画像形成装置によって構成された３次元画像を基に、検
査対象部の範囲内で動く追尾対象部位の３次元位置及び
３次元形状を求める解析装置とを備える本発明の動体追
尾装置によれば、検査対象部の３次元画像から追尾対象
部位の３次元位置及び３次元形状を求めるので、検査対
象部の範囲内で動く追尾対象部位を精度よく追尾するこ
とができる。
【００３５】また、出射した検査用放射線が検査対象部
で互いに交差するように配置された複数の放射線源と、
これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、検査
対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検出器
と、検出器で検出された情報を基に、検査対象部の３次
元画像を構成する画像形成装置と、画像形成装置によっ
て構成された３次元画像を基に、検査対象部の範囲内で
動く追尾すべき治療対象部位の３次元位置及び３次元形
状を求める解析装置と、検査対象部に治療用放射線を照
射する放射線発生装置と、放射線発生装置から出射され
る放射線の照射野を変化させる出射口可変式コリメータ
と、解析装置によって求められた治療対象部位の３次元
位置と３次元形状を基に、出射口可変式コリメータを制
御する制御装置とを備える本発明の放射線治療装置によ
れば、検査対象部の３次元画像から追尾対象部位の３次
元位置及び３次元形状を求め、これに合わせて出射口可
変式コリメータの出射口の形状を制御装置によって変化
させて、治療対象部位に応じて治療用放射線の照射野を
追尾させるので、治療対象部位に対して精度よく治療用
放射線を照射することができる。
【００３６】本発明の放射線照射方法によれば、複数の
検査用放射線源から出射される検査用放射線を検査対象
部で互いに交差させ、検査対象部を透過した検査用放射
線を検査用放射線源と対を成して設けられた検出器で検
出し、検出された信号を基に、検査対象部の３次元画像
を構成し、この３次元画像を基に、検査対象部の範囲内
にある治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求
め、求められた治療対象部位の３次元位置及び３次元形
状の情報を基に、出射口可変式コリメータの出射口の形
状を変化させ、治療用放射線源から出射口を通して照射
される治療用放射線の照射野を治療対象部位の位置及び
形状に対応させて変化させるので、治療用放射線の照射
野を精度よく治療対象部位に追尾させることによって、
治療用放射線を精度よく治療対象部位に照射することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の放射線治療装置の動体追
尾装置などを示す斜視図。
【図２】図１の放射線治療装置の出射口可変式コリメー
タの出射口と放射線照射対象部の位置関係を模式的に示
す斜視図。
【符号の説明】 １…放射線治療装置 ２…動体追尾装置 ３…放射線発生装置 ４…出射口可変式コリメータ ５…制御装置 ６…放射線源 ７…検出器 ８…画像形成装置 ９…解析装置 １２…出射口 １３…照射野 Ｍ…検査対象部 Ｔ…治療対象部位（追尾対象部位）
フロントページの続き (72)発明者 原 謙治 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 Ｆターム(参考） 4C082 AA03 AC02 AE02 AG08 AG24 AG26 AJ04 AJ20 AP07 AP08 AR02 4C093 AA09 CA50 EA06 EB18 FF42

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】出射した放射線が互いに交差するように配
    置された複数の放射線源と、 これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、放射
    線が交差する位置にある検査対象部を透過した放射線を
    検出する複数の検出器と、 前記各検出器で検出された情報を基に、放射線が透過し
    た検査対象部の３次元画像を構成する画像形成装置と、 前記画像形成装置によって構成された３次元画像を基
    に、前記検査対象部の範囲内で動く追尾対象部位の３次
    元位置及び３次元形状を求める解析装置とを備えること
    を特徴とする動体追尾装置。
  2. 【請求項２】出射した検査用放射線が検査対象部で互い
    に交差するように配置された複数の放射線源と、 これらの放射線源と１対１に対を成して配置され、検査
    対象部を透過した検査用放射線を検出する複数の検出器
    と、 前記検出器で検出された情報を基に、検査対象部の３次
    元画像を構成する画像形成装置と、 前記画像形成装置によって構成された３次元画像を基
    に、前記検査対象部の範囲内で動く追尾すべき治療対象
    部位の３次元位置及び３次元形状を求める解析装置と、 検査対象部に治療用放射線を照射する放射線発生装置
    と、 前記放射線発生装置から出射される放射線の照射野を変
    化させる出射口可変式コリメータと、 前記解析装置によって求められた治療対象部位の３次元
    位置と３次元形状を基に、前記出射口可変式コリメータ
    を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする放射線
    治療装置。
  3. 【請求項３】前記制御装置は、前記治療対象部位の変位
    に応じて、前記出射口可変式コリメータの出射口形状を
    変化させることによって、前記治療対象部位に対して治
    療用放射線の照射野を追尾させることを特徴とする請求
    項２に記載の放射線治療装置。
  4. 【請求項４】前記制御装置は、前記治療対象部位の変形
    に応じて、前記出射口可変式コリメータの出射口形状を
    変化させることによって、前記治療対象部位に対して治
    療用放射線の照射野を追尾させることを特徴とする請求
    項２に記載の放射線治療装置。
  5. 【請求項５】複数の検査用放射線源から出射される検査
    用放射線を検査対象部で互いに交差させ、 前記検査対象部を透過した検査用放射線を前記放射線源
    と対を成して設けられた検出器で検出し、 検出された信号を基に、前記検査対象部の３次元画像を
    構成し、 この３次元画像を基に、前記検査対象部の範囲内にある
    治療対象部位の３次元位置及び３次元形状を求め、 求められた前記治療対象部位の３次元位置及び３次元形
    状の情報を基に、出射口可変式コリメータの出射口の形
    状を変化させ、 治療用放射線源から前記出射口を通して照射される治療
    用放射線の照射野を前記治療対象部位の位置及び形状に
    対応させて変化させることを特徴とする放射線照射方
    法。
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