JP2004136021A

JP2004136021A - 集中照射型放射線治療装置

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Publication number: JP2004136021A
Application number: JP2002305717A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ozaki; 尾嵜　真浩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】本発明の目的は、集中照射型放射線治療装置において、治療と並行して散乱線によるアーチファクトの少ない画像を生成することにある。
【解決手段】第１，第２Ｘ線管１０１，２０１と、検出器１０３と、第１，第２Ｘ線管に電力を供給する第１，第２高電圧発生装置１０７，２０７と、第２Ｘ線管から治療用放射線を発生させるために第２高電圧発生装置を制御し、第１放射線源からデータ収集用放射線を発生させるために第１高電圧発生装置を制御するコントローラ３と、第１Ｘ線管からのＸ線発生期間に対応するデータをＸ線停止期間に対応するデータにより補正する補正装置８と、補正されたデータに基づいて画像データを即時的に再構成する再構成装置４と、画像データに基づいて画像を表示する表示装置６とを具備する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影機能を備えた集中照射型放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を被検体に照射し、その投影データから画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置が知られている。このＸ線コンピュータ断層撮影装置を、高線量照射可能な仕様に改良し、また、治療対象以外に放射線を当てないようにＸ線を任意形状にトリミングすることを可能とするマルチリーフコリメータを採用することにより、集中照射型放射線治療にも兼用しようとする動きがある。
【０００３】
この兼用機は、位置決め用の画像生成から治療までの一連の作業を、従来のようにＸ線コンピュータ断層撮影装置から放射線治療装置へ被検体を移し替える必要がなくなり、単一の機器に載置した状態のままで一貫して行うことができるので、治療時間を短縮することができ、また位置決めから治療開始までの期間、被検体が位置ズレを起こす機会が減少することから位置決め精度の向上を図ることができるという優位性を備えている。この優位性は格別なものであり、この種の兼用機は今後一層の普及していくものと考えられる。
【０００４】
この兼用機を、２管球化して、その一方のＸ線管から治療用Ｘ線を発生し、他方からデータ収集（スキャン）用のＸ線を発生し、治療と並行してデータを収集して画像をリアルタイムで再構成し表示しようとする試みがある。この試みは、リアルタイムで、治療用Ｘ線の集中個所に対する呼吸や心拍等の体動による患部の位置ズレを画像上で視覚的に監視することを可能にする。
【０００５】
しかし、実際的には、画像上に散乱線によるアーチファクト、特にボケが強く現れ、患部の位置ズレを画像上で確認するほどの画質が得られない。通常、検出器の入射面にはコリメータが装備されており、それに対向配置されたデータ収集用のＸ線管に由来する散乱線をほぼ除去することができる。しかし、治療用のＸ線管は、データ収集用のＸ線管に対して例えば９０°シフトした位置に配置されており、治療用のＸ線管に由来する散乱Ｘ線の一部はコリメータを通過して散乱線として検出されてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、集中照射型放射線治療装置において、治療と並行して散乱線によるアーチファクトの少ない画像を生成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面による集中照射型放射線治療装置は、第１放射線源と、第２放射線源と、前記第１放射線源に対して被検体を挟んで対向する放射線検出器と、前記第１、第２放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、前記第１放射線源から比較的低線量のデータ収集用の放射線を発生するために前記第１放射線源に電力を供給する第１高電圧発生装置と、前記第２放射線源から比較的高線量の治療用の放射線を発生するために前記第２放射線源に電力を供給する第２高電圧発生装置と、前記第２放射線源から治療用の放射線を発生させるために前記第２高電圧発生装置を制御し、前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を発生させるために前記第１高電圧発生装置を制御する制御部と、前記第１放射線源からデータ収集用放射線が発生している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータを、前記第１放射線源からのデータ収集用放射線の発生が停止している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータにより補正する補正部と、前記補正されたデータに基づいて、画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、前記画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備する。
本発明の第２局面による集中照射型放射線治療装置は、第１放射線源と、第２放射線源と、前記第１放射線源に対して被検体を挟んで対向する放射線検出器と、前記第１、第２放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、前記第１放射線源から比較的低線量のデータ収集用の放射線を発生するために前記第１放射線源に電力を供給する第１高電圧発生装置と、前記第２放射線源から比較的高線量の治療用の放射線を発生するために前記第２放射線源に電力を供給する第２高電圧発生装置と、前記第１放射線源と前記被検体との間に配置されたシャッター機能を有する絞り装置と、前記第２放射線源から治療用の放射線を発生させるために前記第２高電圧発生装置を制御し、前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を発生させるために前記第１高電圧発生装置を制御し、前記データ収集用の放射線を前記被検体に対して照射させるために前記絞り装置を制御する制御部と、前記データ収集用放射線が前記被検体に照射されている期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータを、前記被検体への前記データ収集用放射線の照射が停止されいる期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータにより補正する補正部と、前記補正されたデータに基づいて、画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、前記画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による集中照射型放射線治療装置を好ましい実施形態により説明する。データ収集用及び治療用の放射線としては、一般的なＸ線として説明するが、それに限定されることはない。集中照射型放射線治療装置は、被検体（患者）に対する放射線源の連続的な移動に連動して絞り装置の開口を動的に制御することにより、細く絞った放射線を常に被検体の腫瘍等の被治療部位に集中させることにより、被治療部位に対して選択的に高エネルギーで治療効果を与え、それ以外の健常部位への被曝をできるだけ抑えるようにした治療装置である。ここでは放射線源は、円周軌道上を移動する例で説明するが、放射線源の移動軌道はそれに限定されない。
【０００９】
集中照射型放射線治療装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャナとの呼ばれる）と共通する基本構造を備え、治療用の高線量のＸ線を発生することが可能なように熱容量の大きなＸ線管と共にＸ線照射野を被治療部位の形状に応じて任意形状及びサイズに制限できるようにいわゆるマルチリーフ型のＸ線絞りを装備し、また治療用の高線量のＸ線の発生に対応した高い管電圧及びフィラメント電流をＸ線管に供給することができる高電圧発生装置を装備している。
【００１０】
集中照射型放射線治療装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と同様に、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは回転／回転タイプとして説明する。
【００１１】
また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、一般的な前者の例で説明する。
【００１２】
また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る集中照射型放射線治療装置の構成を示す図である。本実施形態に係る集中照射型放射線治療装置は、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置と共通の基本構造を備えている。ここでは２管球型装置として説明するが、それに限定されることは無く、３管球型、又はそれ以上の多管球型装置であっても本発明を適用することができる。
【００１４】
ガントリ１は、回転中心軸ＲＡを中心として回転自在に保持されたリング状の回転フレーム１０を有する。回転フレーム１０には、第１Ｘ線管１０１と第２Ｘ線管２０１とが搭載される。第２Ｘ線管２０１は、第１Ｘ線管１０１に対して、回転方向に関して例えば９０°後方にシフトした位置に配置される。回転フレーム１０には、多チャンネル型の第１Ｘ線検出器１０３と多チャンネル型の第２Ｘ線検出器２０３が搭載される。第１Ｘ線検出器１０３は、第１Ｘ線管１０１に対して、回転軸ＲＡ付近に図示しない寝台の天板上に載置された被検体を挟んで対向する。同様に、第２Ｘ線検出器２０３は、第２Ｘ線管２０１に対して、被検体を挟んで対向する。
【００１５】
第１Ｘ線管１０１は、データ収集用（スキャン用）の比較的低線量のＸ線の発生に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第１高電圧発生装置１０７から受けて、データ収集用の比較的低線量のＸ線を発生する。第１Ｘ線管１０１のＸ線放射窓にはスリット型のＸ線絞り装置１０２が取り付けられている。Ｘ線絞り装置１０２は図２（ａ）に示すように、前後（Ｙ方向）に移動する一対の遮蔽板１１０と左右（Ｘ方向）に移動する一対の遮蔽板１１１とを有する。４枚の遮蔽板１１０、１１１の配置を任意に変更することによりチャンネル方向に関するＸ線の広がり角（ビュー角）及びＸ線束の厚さ（スライス厚）を変更され得る。このＸ線絞り装置１０２は、シャッター機能を備えている。つまり、Ｘ線絞り装置１０２は、遮蔽板１１０，１１１を高速で開閉できる動力源及びリンク機構を備えている。遮蔽板１１０，１１１が完全に閉じたとき、Ｘ線管１０１からのＸ線を完全に遮蔽する。
【００１６】
第１のＸ線検出器１０３のＸ線入射面には、一点で集束するように個々に角度調整された複数のコリメータ板を有するコンバージングコリメータ１０４が取り付けられる。コンバージングコリメータ１０４の幾何学的な集束点がＸ線管１０１のＸ線焦点に一致するのに最適な集点深度を有するコンバージングコリメータ１０４が採用されている。コンバージングコリメータ１０４は、高い散乱線除去性能を獲得するために、例えば３０ｍｍの高さを有する。
【００１７】
第１Ｘ線検出器１０３には、一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）　と呼ばれているデータ収集回路１０５が接続されている。データ収集回路１０５は、Ｘ線検出器１０３の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。ＤＡＳ１０５には、光や磁気を媒体とした非接触型データ伝送装置１０６を経由して、ＤＡＳ出力のチャンネル間非均一性等を補正する前処理装置１０８が接続される。前処理を受けたデータ（投影データ）は、記憶装置５に記憶される。
【００１８】
第２のＸ線管２０１には第２高電圧発生装置２０７が接続される。第２高電圧発生装置２０７は、データ収集用の比較的低線量のＸ線の発生に対応する比較的低い管電圧及びフィラメント電流と、治療用の比較的高線量のＸ線の発生に対応する比較的高い管電圧及びフィラメント電流とを選択的に発生することが可能に構成されている。第２Ｘ線管２０１は、データ収集用の比較的低い線量のＸ線の発生に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第２高電圧発生装置２０７から受けて、データ収集用の比較的低い線量のＸ線を発生し、また治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第２高電圧発生装置２０７から受けて、治療用の比較的高い線量のＸ線を発生する。
【００１９】
第２Ｘ線管２０１のＸ線放射窓には、マルチリーフ型Ｘ線絞り装置２０２が配置される。マルチリーフ型Ｘ線絞り装置２０２は、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸に沿って個々に進退自在に設けられた回転中心軸ＲＡ上での換算値で幅１ｍｍの短冊形状の複数のリーフ２１０を有している。実際には、Ｘ線中心軸ＸＣ２中心線として、この中心線を挟んで左右両開きで２枚のリーフ２１０がペアを構成し、このリーフペアがＺ軸方向に複数、ここでは１９個並列されている。
【００２０】
第２Ｘ線検出器２０３のＸ線入射面には、一点で集束するように個々に角度調整された複数のコリメータ板を有するコンバージングコリメータ２０４が取り付けられる。コンバージングコリメータ２０４の幾何学的な集束点が第２Ｘ線管２０１のＸ線焦点に一致するのに最適な集束点深度を有するコンバージングコリメータ２０４が採用されている。コンバージングコリメータ２０４は、一般的な３０ｍｍの高さを有する。
【００２１】
第２Ｘ線検出器２０３には、データ収集回路２０５が接続されている。データ収集回路２０５は、Ｘ線検出器２０３の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。ＤＡＳ２０５には、光や磁気を媒体とした非接触型データ伝送装置２０６を経由して、ＤＡＳ出力のチャンネル間非均一性等を補正する前処理装置２０８が接続される。前処理を受けたデータ（投影データ）は、記憶装置５に記憶される。
【００２２】
記憶装置５は、投影データから画像データを再構成するための画像再構成装置４と、表示装置６と、マウス等のポインティングデバイスやキーボードを装備した入力装置７と、散乱補正装置８と、治療／スキャンコントローラ３とともに、データ／制御バスを介してシステムコントローラ２に接続される。治療／スキャンコントローラ３は、治療／スキャン動作を実行するために必要な制御信号を、回転フレーム機構、高電圧発生装置１０７、２０７、Ｘ線絞り装置１０２，２０２、Ｘ線検出器１０３、２０３、ＤＡＳ１０５、２０５、データ伝送装置１０６、２０６にそれぞれ供給する。治療／スキャンコントローラ３は、治療／スキャン動作として３種類の動作モードを選択的に備えている。入力装置７からの操作者の指示に従って３種類の動作モードのいずれかが選択される。治療／スキャンに関する３種類の動作モードは、治療動作について共通しているが、データ収集（スキャン）に関する動作が相違している。
【００２３】
治療においては、まず治療計画作業の中で、図３に示すように表示装置６にガン腫瘍等の被治療部位を含むスライスの画像が表示され、この画面上で操作者によって入力装置７を介して被治療部位が関心領域（ＲＯＩ）として設定される。治療計画では、被治療部位の設定と共に、治療Ｘ線の線量と照射時間が設定される。
【００２４】
治療計画完了後、操作者から入力装置７を介して治療トリガが入力されると、治療／スキャンコントローラ３の制御のもとで、回転フレーム１０が回転を開始し、一定速度に達した時点で、第２高電圧発生装置２０７から第２Ｘ線管２０１にへの例えば２５０ｋＶの比較的低い高電圧の印加が開始され、また例えば５００ｍＡの比較的高い管電流に対応するフィラメント電流の供給が開始される。それにより第２Ｘ線管２０１から治療用の比較的高線量のＸ線の連続的な発生が開始される。第２Ｘ線管２０１から治療用の比較的高線量のＸ線は、マルチリーフコリメータ２０２の開口で被治療部位の形状及びサイズに応じて細く成形され、被検体の被治療部位に照射される。マルチリーフコリメータ２０２の各リーフの開度及び開口中心位置は、図４に示すように、第２Ｘ線管２０１の回転角に応じて動的に変更される。それにより被治療部位に治療用Ｘ線が集中する。この集中エネルギーにより被治療部位は変性する。この治療用Ｘ線の照射は、入力装置７に装備されている緊急停止ボタンが操作者により押下されるまで、または治療開始から予め計画された照射時間が経過するまで継続される。
【００２５】
この治療期間中、ＤＡＳ２０５によりデータ収集が繰り返され、再構成装置４により画像がリアルタイムに再構成され、表示装置６に表示される。このデータ収集の方法として上述したように３種類の動作モードが用意されていて、入力装置７からの操作者の指示に従ってその３種類の動作モードのいずれかが選択される。以下に３種類の動作モードについて順番に説明する。なお、ここでは説明の便宜上、第１Ｘ線検出器１０３からＤＡＳ１０５には１回転あたり９００回（９００ビュー）の頻度でビューデータが収集されるものとする。また、回転フレーム１０は、０．９秒／１回転の一定速度で回転するものとする。
【００２６】
まず、第１動作モードについて説明する。図５に示すように、第１動作モードにおいては、ＤＡＳ１０５は第１Ｘ線検出器１０３から１ミリ秒の一定周期で信号を読出し、ディジタル信号として出力する。なお、第１Ｘ線検出器１０３の全チャンネル分の一揃いのデータをビューデータと称する。図５では、ビューデータをその収集順に従って順番に＃００１、＃００２、＃００３・・・を付している。例えばビューデータ＃００１は、図示した期間に検出素子で発生した電荷に相当するデータとして示している。
【００２７】
この一定の周期で第１Ｘ線検出器１０３から読み出されるビューデータに対して、データ収集用のＸ線は第１Ｘ線管１０１から断続的に発生される。具体的には第１Ｘ線管１０１からＸ線は、ビューデータの読出し周期に同期して、交互に発生／停止が繰り返される。つまり、Ｘ線は略１ミリ秒の継続時間でパルス状に発生され、次の略１ミリ秒の期間は停止され、これが繰り返される。実際の動作としては、治療／スキャンコントローラ３の制御のもとで、第１高電圧発生装置１０７から第１Ｘ線管１０１への高電圧及びフィラメント電流が１ミリ秒の周期で交互に供給／停止される。次々と収集されたビューデータは、非接触データ伝送装置１０６を経由して記憶装置５に次々と記憶される。
【００２８】
このように収集されるビューデータに対して散乱補正装置８は即時的に散乱補正をかけ、そして再構成装置４は補正された例えば３６０度分のビューデータのセットに基づいて即時的に画像を再構成し、その表示装置６は画像を表示する。
【００２９】
図６にこの動作手順をフローチャートで示している。治療及びデータ収集が開始される（Ｓ１）。散乱補正装置８において、ビューデータを識別するビュー番号ｎ＝１が初期化される（Ｓ２）。データ収集と並行して、連続する２つのビューのビューデータ＃（ｎ）とビューデータ＃（ｎ＋１）とが記憶装置５から散乱補正装置８に読み出される（Ｓ３、Ｓ４）。
【００３０】
散乱補正装置８は、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）を、そのビューに隣り合うビュー、ここでは直後のＸ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋１）に基づいて、散乱補正する（Ｓ５）。図７に示すように、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）には、第１Ｘ線管１０１から発生され、被検体を透過して減衰を受けてから第１Ｘ線検出器１０３に到達する直接Ｘ線の強度を反映する信号成分とともに、治療用の第２Ｘ線管２０１から発生され、そして被検体内で散乱してから第１Ｘ線検出器１０３に到達する散乱線成分が含まれる。一方、Ｘ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋１）には、信号成分は含まれず、第２Ｘ線管２０１からの治療用Ｘ線に由来する散乱線成分が含まれる。
【００３１】
従って、ビューデータ＃（ｎ）からビューデータ＃（ｎ＋１）を同じチャンネル同士で引き算することにより、ビューデータ＃（ｎ）に含まれる散乱線成分を低減することができる。もちろん、ビューデータ＃（ｎ）のビュー方向（回転角）とビューデータ＃（ｎ＋１）のビュー方向（回転角）とはずれている。そのためビューデータ＃（ｎ＋１）に含まれる散乱線成分は、ビューデータ＃（ｎ）に含まれる散乱線成分とは完全に等価とはならないまでも、その角度の差は（３６０／９００）°と非常に微小であるので、ほぼ同じ散乱条件とみなされ、従って近似値として得られる。また、ビューデータ＃（ｎ）の収集時刻に対するビューデータ＃（ｎ＋１）の収集時刻のずれは、１ミリ秒と非常に短い。そのためビューデータ＃（ｎ＋１）に含まれる散乱線成分は、ビューデータ＃（ｎ）に含まれる散乱線成分とは、完全に等価とはならないまでも、心拍動や呼吸動等の体動は殆ど影響しないで、ほぼ等価な値として得られる。
【００３２】
このようにビューデータ＃（ｎ）に含まれる散乱線成分をビューデータ＃（ｎ＋１）で低減する処理を、ビュー番号変数ｎを２だけインクリメントしながら（Ｓ７）、Ｓ６でｎが８９９に至るまで繰り返される。ｎが８９９に達した時点で、１画像の再構成に必要とされるここでは１回転分（ここでは４５０ビュー）のビューデータが揃うので、そのビューデータに基づいて再構成装置４で画像が再構成され、表示される（Ｓ８）。このようなＳ２〜Ｓ８の処理が緊急停止が入力されるまで（Ｓ９）、または所定時間経過するまで（Ｓ１０）繰り返される。それにより、術者は、治療と並行して、散乱線によるアーチファクトの少ない画像（断層像）上で、治療用Ｘ線の集中個所に対する呼吸や心拍等の体動による患部の位置ズレを画像上で視覚的に監視して、この位置ズレが過大であるとき、緊急停止ボタンを押して治療を停止することができる。
【００３３】
上述の第１動作モードでは、散乱線によるアーチファクトを良好に抑えることはできるが、再構成に用いるビュー数（４５０ビュー）が、ＤＡＳ１０５の収集シーケンス上の実際のビュー数（９００ビュー）の１／２に減るので、再構成した画像の画質の若干の低下は免れない。以下に説明する第２動作モードは、再構成に用いるビュー数を増加させる手法である。
【００３４】
図８には、第２動作モードにおいて、第１、第２Ｘ線管１０１，２０１のＸ線発生動作をタイムチャートで示している。第２動作モードにおいても、第１動作モードと同様に、ＤＡＳ１０５は第１Ｘ線検出器１０３から１ミリ秒の一定周期で信号を読出し、ディジタル信号として出力する。一方、データ収集用のＸ線パルスは、データ読出し周期の２倍の時間（略２ミリ秒）で継続され、次の略１ミリ秒の期間は停止され、これが繰り返される。それにより連続する２ビューで信号成分と散乱成分とを含むビューデータ＃（ｎ）、＃（ｎ＋１）が収集され、それに続くビューで信号成分葉含まないで散乱成分だけを含むビューデータ＃（ｎ＋２）が収集され、これが繰り返される。
【００３５】
もちろん、Ｘ線パルスの継続時間は、略２ミリ秒に限定されず、データ読出し周期の３倍の時間（略３ミリ秒）、さらに４以上の整数倍の時間に変更することが可能である。Ｘ線パルスの継続時間を長くすることにより、再構成に用いることのできるビュー数は増加して、それに伴って画質の向上を図ることはできるが、その一方で、散乱補正の精度が低下して、散乱線によるアーチファクトが強く出るようになる。実際的には、Ｘ線パルスの継続時間は、略２ミリ秒又は略３ミリ秒が好ましい。
【００３６】
図９に第２動作モードにおける処理手順をフローチャートで示している。図６と同じステップには同じ符号を付して説明は省略する。この第２動作モードでは、連続する２つのビューのビューデータ＃（ｎ）とビューデータ＃（ｎ＋１）の記憶装置５から散乱補正装置８への読み出しに続いて、次のビューデータ＃（ｎ＋２）が読み出される（Ｓ１２）。
【００３７】
図１０に示すように、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）、＃（ｎ＋１）には、第１Ｘ線管１０１から発生され、被検体を透過して減衰を受けてから第１Ｘ線検出器１０３に到達する直接Ｘ線の強度を反映する信号成分とともに、治療用の第２Ｘ線管２０１から発生され、そして被検体内で散乱してから第１Ｘ線検出器１０３に到達する散乱線成分が含まれる。一方、Ｘ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋２）には、信号成分は含まれず、第２Ｘ線管２０１からの治療用Ｘ線に由来する散乱線成分が含まれる。
【００３８】
散乱補正装置８では、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）を、Ｘ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋２）に基づいて、散乱補正するとともに、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋１）を、Ｘ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋２）に基づいて散乱補正する（Ｓ１３）。ビューデータ＃（ｎ）、＃（ｎ＋１）に含まれる散乱線成分をビューデータ＃（ｎ＋２）で低減する処理を、ビュー番号変数ｎを３だけインクリメントしながら（Ｓ１５）、Ｓ１４でｎが８９８に至るまで繰り返される。ｎが８９８に達した時点で、１画像の再構成に必要とされる１回転分のここでは６００ビューのビューデータが揃うので、そのビューデータに基づいて再構成装置４で画像が再構成され、表示される（Ｓ１７）。
【００３９】
上述の第２動作モードでは、第１動作モードよりも再構成に用いるビュー数が６００ビューに増えるので、第１動作モードよりも、再構成した画像の画質を向上することができるが、散乱成分と共に信号成分を含むビューデータ＃（ｎ）と散乱成分を含むビューデータ＃（ｎ＋２）との間の角度差及び時間差が拡大するので、散乱成分の差異が広がって、それにと伴って散乱線によるアーチファクトの抑制効果は第１動作モードの場合に比べて若干低下する。
【００４０】
次の説明する第３の動作モードは、第２動作モードに対してビュー数の更なる増加と、第１動作モードと同等の散乱線によるアーチファクトの抑制効果を実現する。その一方では、第１，第２の動作モードに比べて感度が低下する側面がある。
【００４１】
図１１に示すように、第３動作モードにおいては、ＤＡＳ１０５は第１Ｘ線検出器１０３から、１ミリ秒の期間に、２ビューのビューデータ＃（ｎ）、＃（ｎ＋１）を読出す。この１ミリ秒の期間に、第１Ｘ線管１０１からＸ線が発生され、そして停止される。
【００４２】
ここで第３動作モードで、第１，２動作モードと同様に、一定周期でデータ読出しを行うと、１周期が０．５ミリ秒になる。０．５ミリ秒の短い電荷変換期間では感度低下が著しい。そのため第３動作モードでは、不均一なデータ読出しを行う。つまり、第１Ｘ線管１０１からのＸ線の発生を伴う期間をＸ線停止期間よりも長く設定し、例えば０．７５ミリ秒の継続時間で第１Ｘ線管１０１からＸ線をパルス状に発生し、次の略０．２５ミリ秒の期間は停止し、これを繰り返す。それに伴ってデータ読出しを０．７５ミリ秒期と０．２５ミリ秒期とで交互に行う。それにより感度低下を補う。
【００４３】
図１２に第３動作モードの処理手順をフローチャートで示している。図６と同じステップには同じ符号を付して説明は省略する。散乱補正装置８では、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）を、次のビューのＸ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋１）で散乱補正する（Ｓ５）。しかし、Ｘ線停止期間はＸ線発生期間より短いので、散乱成分の強度は、図１３に示すように、両データ間で相違する。散乱成分の強度を揃えるために、散乱補正装置８では、Ｓ１８において、ビューデータ＃（ｎ＋１）に、Ｘ線発生期間に対するＸ線停止期間の比率の逆数を乗算することにより、ビューデータ＃（ｎ＋１）を補正する。これによりＸ線発生期間とＸ線停止期間との不一致に伴う散乱成分の強度の相違は軽減される。
【００４４】
Ｓ５において、散乱補正装置８では、Ｘ線発生期間に対応するビューデータ＃（ｎ）を、強度補正されたＸ線停止期間に対応するビューデータ＃（ｎ＋１）で散乱補正することにより、ビューデータ＃（ｎ）の散乱成分を低減することができる。
【００４５】
このようにビューデータ＃（ｎ）に含まれる散乱線成分を、強度補正をかけたビューデータ＃（ｎ＋１）で低減する処理を、ビュー番号変数ｎを２だけインクリメントしながら（Ｓ７）、Ｓ１９でｎが１７９９に至るまで繰り返される。ｎが１７９９に達した時点で、１画像の再構成に必要とされるここでは１回転分（ここでは９００ビュー）のビューデータが揃うので、そのビューデータに基づいて再構成装置４で画像が再構成され、表示される（Ｓ２０）。
【００４６】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００４７】
上述では、第１Ｘ線管１０１からのＸ線の発生と停止とを交互に行って、Ｘ線停止期間に散乱成分のデータを収集し、そのデータでＸ線発生期間のデータを補正することを説明した。しかし、第１Ｘ線管１０１からＸ線を連続的に発生し、それと共に絞り装置１０２の開口を開閉するようにしてもよい。絞り装置１０２の開口を閉じた状態では、Ｘ線は被検体には照射されないので、Ｘ線発生の停止と実質的に同等である。この場合の動作としては、上述の「Ｘ線の発生」を「絞り装置１０２の開口を開ける」と読み替え、「Ｘ線の停止」を「絞り装置１０２の開口を閉じる」と読み替えることで説明され得る。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、集中照射型放射線治療装置において、治療と並行して散乱線によるアーチファクトの少ない画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る集中照射型放射線治療装置の構成を示す図。
【図２】図１のマルチリーフコリメータ２０２とコリメータ１０２の構造を示す平面図。
【図３】図１の表示装置６の画面に表示された断層像上で指定された被治療部位を示す図。
【図４】本実施形態において、治療時のＸ線照射の様子を示す模式図。
【図５】本実施形態の第１動作モードにおいて、第１、第２Ｘ線管１０１，２０１のＸ線発生動作を示すタイムチャート。
【図６】図５の第１動作モードにおいて、ビューデータ散乱補正及び画像再構成に関する動作の手順を示すフローチャート。
【図７】図５の第１動作モードにおいて、ある一のチャンネルに関するデータの成分変化を模式的に示す図。
【図８】本実施形態の第２動作モードにおいて、第１、第２Ｘ線管１０１，２０１のＸ線発生動作を示すタイムチャート。
【図９】図８の第２動作モードにおいて、ビューデータ散乱補正及び画像再構成に関する動作の手順を示すフローチャート。
【図１０】図８の第２動作モードにおいて、ある一のチャンネルに関するデータの成分変化を模式的に示す図。
【図１１】本実施形態の第３動作モードにおいて、第１、第２Ｘ線管１０１，２０１のＸ線発生動作を示すタイムチャート。
【図１２】図１１の第３動作モードにおいて、ビューデータ散乱補正及び画像再構成に関する動作の手順を示すフローチャート。
【図１３】図１１の第３動作モードにおいて、ある一のチャンネルに関するデータの成分変化を模式的に示す図。
【符号の説明】
１…ガントリ、
２…システムコントローラ、
３…治療／スキャンコントローラ、
４…再構成装置、
５…記憶装置、
６…表示装置、
７…入力装置、
８…散乱補正装置、
１０…回転フレーム、
１０１…第１Ｘ線管（データ収集用）、
１０２…第１絞り装置、
１０３…第１Ｘ線検出器、
１０４…第１コリメータ、
１０５…第１データ収集回路（ＤＡＳ）、
１０６…第１非接触データ伝送装置、
１０７…第１高電圧発生装置（データ収集用）、
１０８…第１前処理装置、
２０１…第２Ｘ線管（データ収集／治療兼用）、
２０２…第２絞り装置（マルチリーフ型）、
２０３…第２Ｘ線検出器、
２０４…第２コリメータ、
２０５…第２データ収集回路（ＤＡＳ）、
２０６…第２非接触データ伝送装置、
２０７…第２高電圧発生装置（データ収集／治療切替型）、
２０８…第２前処理装置。

Claims

第１放射線源と、
第２放射線源と、
前記第１放射線源に対して被検体を挟んで対向する放射線検出器と、
前記第１、第２放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、
前記第１放射線源から比較的低線量のデータ収集用の放射線を発生するために前記第１放射線源に電力を供給する第１高電圧発生装置と、
前記第２放射線源から比較的高線量の治療用の放射線を発生するために前記第２放射線源に電力を供給する第２高電圧発生装置と、
前記第２放射線源から治療用の放射線を発生させるために前記第２高電圧発生装置を制御し、前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を発生させるために前記第１高電圧発生装置を制御する制御部と、
前記第１放射線源からデータ収集用放射線が発生している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータを、前記第１放射線源からのデータ収集用放射線の発生が停止している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータにより補正する補正部と、
前記補正されたデータに基づいて、画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、
前記画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする集中照射型放射線治療装置。
前記制御部は、前記第２高電圧発生装置を制御して前記第２放射線源から治療用の放射線を連続的に発生させ、前記第１高電圧発生装置を制御して前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を断続的に発生させることを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
前記制御部は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価な周期で前記データ収集用放射線の発生と停止とを交互に切り替えることを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記データ収集用放射線の発生期間に対応するデータを、前記データ収集用放射線の発生期間に隣り合う前記データ収集用放射線の停止期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項３記載の集中照射型放射線治療装置。
前記データ収集用放射線の発生期間は、前記データ収集用放射線の停止期間よりも長いことを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
前記データ収集用放射線の発生期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期の２以上の整数倍の期間と略等価であり、前記データ収集用放射線の停止期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価であることを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記データ収集用放射線の発生期間に対応する連続する２周期のデータ各々を、その直前又は直後の前記データ収集用放射線の停止期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項６記載の集中照射型放射線治療装置。
前記データ収集用放射線の発生期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価であり、前記データ収集用放射線の停止期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期より短いことを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記データ収集用放射線の発生期間に対応するデータを、前記データ収集用放射線の発生期間に隣り合う前記データ収集用放射線の停止期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項８記載の集中照射型放射線治療装置。
第１放射線源と、
第２放射線源と、
前記第１放射線源に対して被検体を挟んで対向する放射線検出器と、
前記第１、第２放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、
前記第１放射線源から比較的低線量のデータ収集用の放射線を発生するために前記第１放射線源に電力を供給する第１高電圧発生装置と、
前記第２放射線源から比較的高線量の治療用の放射線を発生するために前記第２放射線源に電力を供給する第２高電圧発生装置と、
前記第１放射線源と前記被検体との間に配置されたシャッター機能を有する絞り装置と、
前記第２放射線源から治療用の放射線を発生させるために前記第２高電圧発生装置を制御し、前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を発生させるために前記第１高電圧発生装置を制御し、前記データ収集用の放射線を前記被検体に対して照射させるために前記絞り装置を制御する制御部と、
前記データ収集用放射線が前記被検体に照射されている期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータを、前記被検体への前記データ収集用放射線の照射が停止されいる期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータにより補正する補正部と、
前記補正されたデータに基づいて、画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、
前記画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備することを特徴とする集中照射型放射線治療装置。
前記制御部は、前記第２高電圧発生装置を制御して前記第２放射線源から治療用の放射線を連続的に発生させ、前記第１高電圧発生装置を制御して前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を連続的に発生させ、前記絞り装置の開閉を制御して前記データ収集用の放射線を前記被検体に対して断続的に照射させることを特徴とする請求項１０記載の集中照射型放射線治療装置。
前記制御部は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価な周期で前記絞り装置を開閉することを特徴とする請求項１０記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記絞り装置の開期間に対応するデータを、前記絞り装置の開期間に隣り合う前記絞り装置の閉期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項１２記載の集中照射型放射線治療装置。
前記絞り装置の開期間は、前記絞り装置の閉期間よりも長いことを特徴とする請求項１０記載の集中照射型放射線治療装置。
前記絞り装置の開期間は、前記放射線検出器の読み出し周期の２以上の整数倍の期間と略等価であり、前記絞り装置の閉期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価であることを特徴とする請求項１０記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記絞り装置の開期間に対応する連続する２周期のデータ各々を、その直前又は直後の前記絞り装置の閉期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項１５記載の集中照射型放射線治療装置。
前記絞り装置の開期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期と略等価であり、前記絞り装置の閉期間は、前記放射線検出器のデータ読み出し周期より短いことを特徴とする請求項１０記載の集中照射型放射線治療装置。
前記補正部は、前記絞り装置の開期間に対応するデータを、前記絞り装置の開期間に隣り合う前記絞り装置の閉期間に対応するデータに基づいて補正することを特徴とする請求項１７記載の集中照射型放射線治療装置。