JP2015019693A - 放射線治療システム、放射線治療装置、及び医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体が治療計画結果に対して厳密に位置決めされた正確な治療を行うこと。
【解決手段】画像発生部７５は、放射線検出器５５からの出力に基づいて互いに向きが異なる複数の断面に関する複数の断面画像を発生する。主記憶部８７は、治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する。計算部７７は、照射条件と放射線源１９の現在の線源位置と当該複数の断面の位置とに基づいて、放射線源１９からの放射線の当該複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する。表示部８１は、計算された照射パスと計算された照射野形状とを当該複数の断面画像に重ねて表示する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、放射線治療システム、放射線治療装置、及び医用画像処理装置に関する。

放射線治療のためのシステムが開発されている。放射線治療においては、放射線治療の前段階において治療計画が行われ、治療実施日において治療計画に従って放射線治療が行われる。放射線治療の直前段階においては位置確認用の撮像画像が収集され、位置確認用の撮像画像と治療計画時に収集された撮像画像とを位置合わせすることにより、被検体等の位置決めを行っている。

特開平１０−１９２４２７号公報

画像位置合わせは、撮像画像内の画素領域の濃淡情報を利用して行われる。そのため、撮像画像に骨領域等の濃淡の鮮明な部分が含まれている場合、濃淡の不鮮明な部分が鮮明な部分に強く影響され、濃淡の不鮮明な部分を精度良く位置合わせすることができない。また、画像位置合わせにより、位置確認用の撮像画像と治療計画時の撮像画像との一致度合を把握することは可能だが、治療計画結果と被検体との位置関係を直接的に把握することが出来ない。従って、被検体が治療計画結果に対して厳密に位置決めされた正確な治療を行うことは困難である。

実施形態の目的は、被検体が治療計画結果に対して厳密に位置決めされた正確な治療を行うことを可能とする放射線治療システム、放射線治療装置、及び医用画像処理装置を提供することにある。

本実施形態に係る放射線治療システムは、治療のための放射線を発生する第１の放射線源と、前記第１の放射線源を回転可能に支持する第１の支持機構と、撮像のための放射線を発生する第２の放射線源と、前記第２の放射線源から発生され被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、前記第２の放射線源と前記放射線検出器とを支持する第２の支持機構と、前記放射線検出器からの出力に基づいて互いに向きが異なる複数の断面に関する複数の断面画像を発生する発生部と、治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する記憶部と、前記照射条件と前記第１の放射線源の現在の位置と前記複数の断面の位置とに基づいて、前記現在の位置に配置された前記第１の放射線源からの放射線の前記複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する計算部と、前記計算された照射パスと前記計算された照射野形状とを前記複数の断面画像に重ねて表示する表示部と、を具備する。

本実施形態に係る放射線治療システムの概略的な構成を示す図。 本実施形態に係る放射線治療システムの詳細な構成を示す図。 図２のシステム制御部の制御の下に行われる画像表示処理の典型的な流れを示す図。 図２の画像発生部により設定される直交３断面を模式的に示す図。 図２の画像発生部により設定される、実空間における直交３断面を模式的に示す図。 図２の計算部による照射野形状の計算処理を説明するための図。 図２の計算部による照射パスの計算処理を説明するための図。 図２の計算部による照射パスの計算処理を説明するための他の図。 図２の表示部による照射パスと照射野形状との表示画面例を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる放射線治療システム、放射線治療装置、及び医用画像処理装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る放射線治療システムの概略的な構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る放射線治療システムは、治療架台１、寝台３、及び撮像架台５、及びコンソール７を有する。治療架台１、寝台３、及び撮像架台５は、放射線治療の治療室に設置されている。コンソール７は、放射線治療の制御室に設置される。

治療架台１は、治療のために被検体に放射線を照射する。放射線は、具体的には、Ｘ線、電子線、中性子線、陽子線、重粒子線等である。なお本実施形態において放射線は、ＭＶ級の高エネルギーＸ線であるとする。撮像架台５は、被検体の位置決め等のための撮像画像のデータを発生するために被検体を撮像する。位置決め用の撮像は、主に放射線治療の直前において行われる。撮像架台５は、Ｘ線を利用して被検体を撮像するＸ線診断装置の架台であっても良いしＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台であっても良い。しかしながら、以下、説明を具体的に行なうため、撮像架台５は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置の架台であるとする。寝台３は、被検体が載置される天板を移動自在に支持する。寝台３は、治療架台１と撮像架台５とで共用される。なお、寝台３は、必ずしも治療架台１と撮像架台５とで共用される必要はない。治療架台１用の寝台と撮像架台５用の寝台とが個別に設けられていても良い。コンソール７は、治療架台１、寝台３、及び撮像架台５を制御する。また、コンソール７は、図１に示されていない治療計画装置等の他の装置にもネットワークを介して通信可能に接続されている。

ここで、治療計画装置により行われる治療計画について説明する。治療計画装置は、治療計画に関する複数の治療パラメータを決定するコンピュータである。治療計画は、放射線治療の実施日に先立って行われる。治療計画に関する治療パラメータとしては、例えば、腫瘍領域や線量分布、照射条件等が挙げられる。照射条件としては、治療放射線の線質、照射可能角度範囲、及び照射野形状等が挙げられる。これら治療計画に関する種々の治療パラメータは、治療計画装置からネットワーク等を介してコンソールに供給される。

図２は、本実施形態に係る放射線治療システムの詳細な構成を示す図である。図２に示すように、治療架台１は、回転支持機構１１を備えている。回転支持機構１１は、支持体１３を回転軸ＡＲ回りに回転可能に支持している。回転駆動部１５は、治療制御部１７からの制御信号に応じて動力を発生する。発生された動力を受けた回転支持機構１１は、支持体１３を回転軸ＡＲ回りに回転する。

支持体１３は、放射線源１９と絞り機構２１とを搭載している。放射線源１９は、高電圧発生部２３からの高電圧の印加を受けて放射線（Ｘ線）を発生する。高電圧発生部２３は、治療制御部１７からの制御信号に応じて高電圧を放射線源１９に印加する。放射線源１９の照射口部分には絞り機構２１が取り付けられている。絞り機構２１は、治療計画において計算された線量分布や照射野を再現するための複数のコリメータを有している。絞り機構２１は、絞り機構駆動部２３からの動力を受けてコリメータを移動する。絞り機構駆動部２５は、治療制御部１７からの制御信号に応じた動力を発生する。このように絞り機構２１は、多分割絞り（マルチリーフコリーメータ）構造を有している。放射線源１９の実行中心（焦点）と照射野の中心とを通る線はビーム軸ＡＢと呼ばれている。ビーム軸ＡＢと回転軸ＡＲとの交点はアイソセンタＩＣと呼ばれている。アイソセンタＩＣ回りのビーム軸ＡＢの回転角度は、照射角度とも呼ばれている。照射角度は、放射線源１９の位置と同義である。

治療制御部１７は、コンソール７から通信部２７を介して制御信号を受信する。治療制御部１７は、このコンソール７からの制御信号に従って回転駆動部１５、高電圧発生部２３、及び絞り駆動部２５を制御する。例えば、治療制御部１７は、治療計画に関する治療パラメータに従って回転駆動部１５、高電圧発生部２３、及び絞り駆動部２５を制御する。具体的には、治療制御部１７は、治療パラメータのうちの照射可能角度範囲等に従って支持体１３を回転するように回転駆動部１５を制御する。治療制御部１７は、治療パラメータのうちの線質等に従って放射線源１９から放射線が発生されるように高電圧発生部２３を制御する。治療制御部１７は、治療パラメータのうちの放射線の線量分布や照射野形状に従って絞り駆動部２５を制御する。

次に撮像架台５について説明する。

図２に示すように、撮像架台５は、円環又は円板状の回転フレーム５１を搭載する。回転フレーム５１は、Ｘ線管５３とＸ線検出器５５とを回転軸Ｚ回りに回転可能に支持している。Ｘ線管５３とＸ線検出器５５とは、回転軸Ｚを挟んで互いに対向するように回転フレーム５１に取り付けられる。回転フレーム５１は、回転駆動部５７に電気的に接続されている。回転駆動部５７は、撮像制御部５９からの制御信号に応じて動力を発生する。発生された動力を受けて回転フレーム５１は、回転軸Ｚ回りに回転する。回転フレーム５１の回転軸Ｚと回転支持機構１１の回転軸ＡＲとが一致するように撮像架台５と治療架台１とが配置される。

上記のように、Ｚ軸は、回転フレーム５１の回転軸に規定される。Ｙ軸は、Ｘ線管５３のＸ線焦点とＸ線検出器５５のＸ線検出面の中心とを結ぶ軸に規定される。Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する。Ｘ軸は、Ｙ軸とＺ軸とに直交する軸に規定される。このように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ線管５３の回転とともに回転する回転座標系を構成する。

Ｘ線管５３は、高電圧発生部６１に電気的に接続される。Ｘ線管５３は、高電圧発生部６１から高電圧の印加を受けてｋｅＶ級のエネルギーを有するＸ線を発生する。高電圧発生部６１は、撮像制御部５９からの制御信号に応じてＸ線管７２に高電圧を印加する。

Ｘ線検出器５５は、Ｘ線管５３から発生されたＸ線を検出する。Ｘ線検出器５５は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を搭載する。各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管５３から発生されたＸ線を検出し、検出されたＸ線の強度に応じた電気信号（電流信号）を生成する。生成された電気信号は、データ収集部（ＤＡＳ：data acquisition system）６３に供給される。

データ収集部６３は、撮像制御部５９からの制御信号に従ってＸ線検出器５５から電気信号をビュー毎に収集する。データ収集部６３は、収集されたアナログの電気信号をデジタルデータに変換する。デジタルデータは、ｒａｗデータと呼ばれている。ｒａｗデータは、通信部６５によりコンソール７に伝送される。

撮像制御部５９は、コンソール７から通信部６５を介して制御信号を受信する。撮像制御部５９は、このコンソール７からの制御信号に従って、回転駆動部５７、高電圧発生部６１、及びデータ収集部６３を制御する。具体的には、撮像制御部５９は、ＣＴ撮像中、回転フレーム５１が一定の角速度で回転するように回転駆動部５７を制御する。また、撮像制御部５９は、Ｘ線管５３からＸ線が発生されるように高電圧発生部６１を制御する。また、撮像制御部５９は、ビュー毎にｒａｗデータを収集するようにデータ収集部６３を制御する。

次に、寝台３について説明する。

図２に示すように、寝台３は、天板３１を有している。天板３１は、被検体Ｐを載置可能に構成される。天板３１は、３次元空間を移動自在に天板支持機構３３により支持されている。天板支持機構３３は、寝台駆動部３５に接続されている。寝台駆動部３５は、寝台制御部３７からの制御信号に応じて動力を発生する。発生された動力を受けた天板支持機構３３は、当該制御信号に応じて天板３１を移動させる。寝台制御部３７は、コンソール７から通信部３９を介して制御信号を受信する。寝台制御部３７は、この制御信号に従って寝台駆動部３５を制御する。

次に、コンソール７について説明する。

コンソール７は、通信部７１、再構成部７３、画像発生部７５、計算部７７、解析部７９、表示部８１、操作部８３、画像記憶部８５、主記憶部８７、及びシステム制御部８９を備える。

通信部７１は、ネットワークを介して治療架台１や寝台３、撮像架台５との間で種々のデータを送受信する。また、通信部７１は、図１及び図２に図示しない治療計画装置等の他の装置との間でデータを送受信することも可能である。具体的には、通信部７１は、治療計画装置から治療計画に関する種々の治療パラメータをネットワークを介して受信する。治療パラメータは、主記憶部８７に記憶される。また、通信部７１は、図示しないＸ線コンピュータ断層撮影装置により治療計画時において発生されたＣＴ画像（以下、治療計画用画像と呼ぶことにする。）のデータをネットワークを介して受信しても良い。治療計画用画像のデータは、画像記憶部８５に記憶される。また、通信部７１は、治療架台１、寝台３、及び撮像架台５に制御信号を送信する。

再構成部７３は、撮像架台５からのｒａｗデータに基づいて被検体Ｐの撮像部位に関するボリュームデータを再構成する。ボリュームデータは、画像記憶部８５に記憶される。

画像発生部７５は、ボリュームデータに３次元画像処理を施して２次元画像のデータを発生する。３次元画像処理としては、例えば、ＭＰＲ処理（Multiple planar reconstruction）やボリュームレンダリング、画素値投影処理等が挙げられる。例えば、画像発生部７５は、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施して、互いに向きが異なる複数の断面に関する複数の断面画像のデータを発生する。以下、発生された断面画像を位置確認用画像と呼び、当該位置確認用画像の断面を位置確認用断面と呼ぶことにする。複数の位置確認用画像のデータは、画像記憶部８５に記憶される。

計算部７７は、後述の主記憶部８７に記憶されている照射条件と複数の位置確認用断面の断面位置と放射線源１９の現在の線源位置とに基づいて、当該現在の線源位置に配置された放射線源１９からの放射線の複数の位置確認用断面における予定通過経路と照射野形状とを計算する。以下、治療計画時に予定された、放射線源１９からの放射線の位置確認用断面における予定通過経路を照射パスと呼ぶことにする。また、以下、治療計画において決定された照射野形状を治療計画時の照射野形状と呼ぶことにする。

解析部７９は、治療架台１のアイソセンタＩＣと放射線源１９の実行中心（焦点）とを結ぶビーム軸ＡＢのアイソセンタＩＣ回りの角度が、治療計画時において決定された照射可能角度範囲内にあるか否かを判定する。以下、治療計画時において決定された照射可能角度範囲を治療計画時の照射可能角度範囲と呼ぶことにする。また、解析部７９は、治療計画時における被検体の位置に治療実施時における被検体の位置を合わせるために、位置確認用画像と治療計画用画像との空間的な位置ずれ量を計算してもよい。

表示部８１は、種々のデータを表示機器に表示する。例えば、表示部８１は、治療計画用画像や位置確認用画像、治療パラメータ等を表示する。また、表示部８１は、計算部７７により計算された照射パスと照射野断面形状とを複数の位置確認用画像に重ねて表示する。表示機器としては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。

操作部８３は、入力機器を介してユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。

画像記憶部８５は、種々の画像データを記憶する。例えば、画像記憶部８５は、再構成部７３により再構成されたボリュームデータ、画像発生部７５により発生された位置確認用画像のデータ、他のＸ線コンピュータ断層撮影装置により治療計画時において発生された治療計画用画像のデータ等を記憶する。また、画像記憶部８５は、撮像架台５から伝送されたｒａｗデータを記憶しても良い。

主記憶部８７は、治療計画時において決定された種々の治療パラメータを記憶する。具体的には、主記憶部８７は、治療パラメータとして、既述の腫瘍領域や線量分布、照射条件等を記憶する。既述のように、照射条件としては、治療放射線の線質、照射可能角度範囲、及び照射野形状等が挙げられる。照射可能角度範囲は、放射線治療の実施時において許容されている放射線源１９の回転軸ＡＲ回りの角度（照射角度）の範囲である。照射野形状は、放射線源１９から放射される放射線の基準面における照射野範囲である。基準面は、典型的には、後述するようにビーム軸ＡＢに直交しアイソセンタＩＣを通る平面（アイソセンタ平面）に規定されている。なお、基準面は、アイソセンタ平面のみに限定されず、ビーム軸ＡＢに直交する他の平面でも良い。また、主記憶部８７は、本実施形態に係る放射線治療システムの動作プログラムを記憶している。

システム制御部８９は、放射線治療システムの中枢として機能する。システム制御部８９は、主記憶部８７に記憶されている動作プログラムに従って各部を制御して、本実施形態に係る画像表示処理を実行する。

以下、本実施形態に係る放射線治療システムの動作例について説明する。図３は、システム制御部の制御の下に行われる画像表示処理の典型的な流れを示す図である。図３に示す画像表示処理は、典型的には、放射線治療当日の被検体の位置決め時に行われる。

まず、ユーザは、位置確認のために被検体Ｐを寝台３の天板３１に載置する。被検体Ｐの撮像の準備が整うとユーザは、操作部８３等を介してＣＴ撮像の開始指示を入力する。ＣＴ撮像の開始指示が入力されたことを契機としてシステム制御部８９は、撮像制御部５９を制御して被検体ＰについてのＣＴ撮像を実行する（ステップＳ１）。具体的には、撮像制御部５９は、回転駆動部５７を制御して回転フレーム５１を回転軸Ｚ回りに一定の角速度で回転させる。回転フレーム５１の回転後、撮像制御部５９は、高電圧発生部６１を制御して所定の線量のＸ線をＸ線管５３から発生させる。撮像制御部５９は、Ｘ線管５３の曝射周期に同期してデータ収集部６３を制御してビュー毎にｒａｗデータを収集する。収集されたｒａｗデータは、通信部６５に供給される。

ステップＳ１が行われると通信部６５は、所定のビュー毎にｒａｗデータをコンソール７に伝送する（ステップＳ２）。ｒａｗデータは、画像記憶部８５にビュー毎に記憶される。

ステップＳ２が行われるとシステム制御部８９は、再構成部７３に再構成処理を行わせる（ステップＳ３）。ステップＳ３において再構成部７３は、複数のビューに関するｒａｗデータに基づいて被検体Ｐの撮像部位に関するボリュームデータを再構成する。ボリュームデータは、画像記憶部８５に記憶される。

ボリュームデータ再構成が行われるとユーザは、撮像架台５を被検体Ｐから退避させる。そしてユーザは、治療計画に従って被検体Ｐの位置決めを開始する。

ステップＳ３が行われるとシステム制御部８９は、画像発生部７５に発生処理を行わせる（ステップＳ４）。ステップＳ４において画像発生部７５は、ボリュームデータにＭＰＲ処理を施して複数の位置確認用断面に関する複数の位置確認用画像のデータを発生する。複数の位置確認用断面は、例えば、互いに直交する３つの断面、すなわち、直交３断面に規定されると良い。

図４は、直交３断面を模式的に示す図である。図４に示すように、直交３断面は、一つの直交断面ＳＯと二つの平行断面ＳＰ１，ＳＰ２とを有している。直交断面ＳＯは、放射線源１９の実行中心と治療架台１のアイソセンタＩＣとを結ぶビーム軸ＡＢに直交するように設定される。二つの平行断面ＳＰ１，ＳＰ２は、ビーム軸ＡＢに平行するように設定される。第１の平行断面ＳＰ１と第２の平行断面ＳＰ２とは、互いに直交するように設定される。

図５は、実空間における直交３断面を模式的に示す図である。なお図５においては、放射線源１９が患者Ｐの正面方向にある場合における治療架台１に関するジオメトリを示している。患者Ｐは、天板３１に載置されている。初期的には、第１の平行断面ＳＰ１は、ビーム軸ＡＢに平行し、且つ患者Ｐの体軸に平行するように設定される。第２の平行断面ＳＰ２は、ビーム軸ＡＢに平行し、且つ患者Ｐの体軸に直交するように設定される。図５に示すように、直交断面ＳＯ、第１の平行断面ＳＰ１、及び第２の平行断面ＳＰ２は、初期的には、放射線治療の実施時における治療架台１のアイソセンタＩＣの３次元座標において交わるように設定される。直交断面ＳＯ、第１の平行断面ＳＰ１、及び第２の平行断面ＳＰ２の断面位置は、ユーザにより操作部８３を介して任意に設定可能である。

ステップＳ４において画像発生部７５は、設定された直交３断面に関する３つの位置確認用画像のデータをボリュームデータにＭＰＲ処理を施すことにより発生する。なお、直交３断面等の位置確認用断面は、厚みが無くても良いし、厚みがあっても良い。厚みがある場合、画像発生部は、ボリュームデータに厚み付き画素値投影処理を施すことにより直交３断面に関する３つの位置確認用画像のデータを発生する。画素値投影処理としては、例えば、最小値投影処理、最大値投影処理、平均値投影処理、中間値投影処理等が適宜利用されると良い。位置確認用画像のデータは、画像記憶部８５に記憶される。

ステップＳ５が行われるとシステム制御部８９は、計算部７７に計算処理を行わせる（ステップＳ５）。ステップＳ５において計算部７７は、主記憶部８７に記憶されている治療計画時の照射条件と複数の位置確認用断面の位置と放射線源１９の現在の位置とに基づいて、当該現在の位置に配置された放射線源１９からの放射線の複数の位置確認用断面における照射パスと当該複数の位置確認用断面における照射野形状とを計算する。より具体的には、計算部７７は、治療計画時の照射野形状と直交断面の断面位置とに基づいて、当該直交断面における照射野形状を計算する。また、計算部７７は、治療計画時の照射野形状と平行断面の断面位置とに基づいて、当該平行断面における照射パスを計算する。以下、照射野形状と照射パスとの計算方法について詳細に説明する。

図６は、計算部７７による照射パスと照射野形状との計算処理を説明するための図である。図６に示すように、治療計画時の照射野形状は、アイソセンタＩＣを通りビーム軸ＡＢに直交する断面、すなわち、アイソセンタ平面ＳＣにおける幾何学的照射野ＲＩが占める範囲である。幾何学的照射野ＲＩが占める範囲は、具体的には、照射絞り開度により規定される。照射絞り開度は、絞り機構２１に搭載されている複数のコリメータの位置により規定される。

直交断面ＳＯがアイソセンタ平面ＳＣに一致している場合、計算部７７は、治療計画時の照射野形状を直交断面ＳＯにおける照射野形状ＲＩＯに設定する。直交断面ＳＯがアイソセンタ平面ＳＣに一致していない場合、計算部７７は、治療計画時の照射野形状ＲＩと、アイソセンタ平面ＳＣから直交断面ＳＯまでの距離ＬＳとに基づいて直交断面ＳＯにおける照射野形状ＲＩＯを計算する。具体的には、アイソセンタ平面ＳＣにおける照射野形状ＲＩを距離ＬＳに応じて拡大または縮小することにより直交断面ＳＯにおける照射野形状ＲＩＯを計算する。直交断面ＳＯがアイソセンタ平面ＳＣに比して放射線源１９の現在の線源位置から離反している場合、距離ＬＳに応じて照射野形状ＲＩを拡大し、拡大後の照射野形状を直交断面ＳＯにおける照射野形状ＲＩＯに設定する。直交断面ＳＯがアイソセンタ平面ＳＣに比して放射線源１９の現在の線源位置に接近している場合、距離ＬＳに応じて照射野形状ＲＩを縮小し、縮小後の照射野形状を直交断面ＳＯにおける照射野形状ＲＩＯに設定する。なお、現在の線源位置とは、照射野形状ＲＩＯの計算時における放射線源１９の線源位置を意味する。

直交断面における照射野形状が算出されると計算部７７は、治療計画時の照射野形状と平行断面の断面位置と放射線源１９の現在の線源位置とに基づいて、平行断面における照射パスを計算する。図７と図８とは、平行断面ＳＰにおける照射パスの計算処理を説明するための図である。まず計算部７７は、図７に示すように、３次元的な照射パスＢＰ３を計算する。具体的には、計算部７７は、アイソセンタ平面ＳＣにおける治療計画時の照射野形状ＲＩの縁ＲＲと放射線源１９の現在の線源位置とを結ぶ仮想的な面を計算する。この計算された複数の線からなる面は、現在の線源位置に配置された放射線源１９から放射される放射線の３次元的な経路（照射パス）ＢＰ３を示す。３次元的な照射パスＢＰ３が計算されると計算部７７は、図８に示すように、３次元的な照射パスＢＰ３が規定されている３次元画像空間において平行断面ＢＰを設定する。計算部７７は、当該３次元的な照射パスＢＰ３と平行断面ＢＰとが交わる線を平行断面ＢＰにおける照射パスＢＰＰとして計算する。なお図８において平行断面ＢＰは、アイソセンタＩＣを含むものとしたが、アイソセンタＩＣを含まない断面位置に設定されても良い。

なお、図８には、簡単のため、直交３断面を構成する二つの平行断面のうちの単一の平行断面が示されているが、実際には、直交３断面を構成する二つの平行断面ＢＰ１，ＢＰ２が３次元画像空間において設定される。計算部７７は、上記の処理を実行することにより、二つの平行断面ＢＰ１，ＢＰ２の各々について各平行断面ＢＰ１，ＢＰ２における照射パスを計算する。

ステップＳ５が行われるとシステム制御部８９は、表示部８１に表示処理を行わせる（ステップＳ６）。ステップＳ６において表示部８１は、照射パスと照射野形状とを直交３断面に関する３つの位置確認用画像に重ねて表示する。

図９は、表示部８１による照射パスと照射野形状との表示画面例を示す図である。図９に示すように、表示部８１は、直交断面に関する位置確認用画像ＩＯ、第１の平行断面に関する位置確認用画像ＩＰ１、及び第２の平行断面に関する位置確認用画像ＩＰ２を表示する。図９においては、例示的に、位置確認用画像ＩＯは、アキシャル断面画像であり、位置確認用画像ＩＰ１はサジタル断面画像であり、位置確認用画像ＩＰ２はコロナル断面画像であるとしている。位置確認用画像ＩＯ、位置確認用画像ＩＰ１、及び位置確認用画像ＩＰ２には、腫瘍領域ＲＴが強調して表示されている。表示部８１は、位置確認用画像ＩＯに直交断面における照射野形状を示すマークＭＲを重ねて表示する。表示部８１は、第１の平行断面に関する位置確認用画像ＩＰ１と第２の平行断面に関する位置確認用画像ＩＰ２との各々に照射パスを示すマークＭＰを重ねて表示する。このように照射野マークを示すマークＭＲと照射パスを示すマークＭＰとを各位置確認用画像ＩＯ，ＩＰ１，ＩＰ２に重ねて表示することによりユーザは、照射野形状と照射パスとを位置確認用画像に関連付けて直感的に把握することができる。

なお表示部８１は、必要に応じて他の情報を表示しても良い。例えば、表示部８１は、治療計画において決定された線量分布を表示しても良い。この場合、表示部８１は、照射パスと照射野形状と位置確認用画像との重ね合わせ画像に当該線量分布を位置合わせして重ねて表示する。これによりユーザは、位置確認用画像上において照射パスと照射野と線量分布とを関連付けて把握することができる。また、表示部８１は、位置確認用画像に加え、治療計画用画像を表示しても良い。この場合、表示部８１は、治療計画用画像を位置確認用画像に重ね合わせて表示したり、治療計画用画像と位置確認用画像とを並べて表示したりすると良い。なお表示対象の位置確認用画像は、３つの位置確認用画像の全てであっても良いし、３つの位置確認用画像のうちの任意の１つ又は２であっても良い。これによりユーザは、治療計画用画像と位置確認用画像との一致度合を容易に把握することができる。

ユーザは、ステップＳ６において表示部８１に表示されている照射野形状と照射パスとを観察することにより、被検体が正しく位置決めされているか否かを判断する。例えば、照射パスを示すマークや照射野形状を示すマークが腫瘍領域からずれている場合やユーザが現在の患者の位置が適切でないと判断した場合、操作部８３を介して寝台３や治療架台１の移動指示を行う。この際、解析部７９は、ユーザによる操作部８３を介した指示を受けて、治療計画用画像と位置確認用画像との位置ずれ量を計算しても良い。位置ずれ量は、表示部８１により表示される。治療計画用画像と位置確認用画像との位置ずれ量は、ユーザによる被検体Ｐの位置決め度合いの判断材料として提供される。

治療架台１の位置が適切でないと判断した場合、ユーザは、放射線源１９の線源位置を変更するため、操作部８３等を介して支持体１３の回転指示、換言すれば、照射角度の変更指示を入力する。治療制御部１７は、回転指示に従って回転駆動部１５を制御して支持体１３を回転軸ＡＲ回りに回転させる。支持体１３の回転に連動して画像発生部７５は、位置確認用画像を更新する。具体的には、画像発生部７５は、回転後の放射線源１９の線源位置に応じて、上記の方法により、直交３断面の断面位置を再計算し、再計算後の直交３断面に関する３つの位置確認用画像のデータを発生する。これにより位置確認用画像が更新される。計算部７７は、更新後の位置確認用画像における照射パスと照射野形状とを、上記の方法により、回転後の放射線源１９の線源位置に応じて再計算する。表示部８１は、再計算後の照射パスと照射野形状とを更新後の直交３断面に関する３つの位置確認用画像に重ねて表示する。これにより、ユーザは、照射野形状と照射パスとを断面位置変更後の位置確認用画像に関連付けて直感的に把握することができる。

なお、位置確認用断面の断面位置の変更は、支持体１３を回転させる方法のみに限定されない。すなわち、実際に支持体１３を回転させず、ソフトウェア的に位置確認用断面の断面位置を変更させても良い。この場合、ユーザは、仮想的な照射角度の変更指示を入力する。画像発生部７５は、仮想的な照射角度の変更指示に従って直交３断面の位置を再計算する。すなわち、画像発生部７５は、ユーザにより指定された照射角度に対応する線源位置に応じて、上記の方法により、直交３断面を再計算する。画像発生部７５は、再計算後の直交３断面に関する３つの位置確認用画像のデータを発生する。これにより位置確認用画像が更新される。計算部７７は、更新後の位置確認用画像における照射パスと照射野形状とを、上記の方法により、ユーザにより指定された照射角度に対応する線源位置に応じて再計算する。表示部８１は、更新後の照射パスと照射野形状とを更新後の直交３断面に関する３つの位置確認用画像に重ねて表示する。これにより実際に支持体１３を回転させることなく、ソフトウェア上で任意の照射角度における照射パスや照射野形状を確認することができる。

照射角度を変更する際、当該照射角度が治療計画において決定された照射可能角度範囲にあるか否かを把握できると便利である。位置確認用画像の表示中、解析部７９は、放射線源１９の照射角度が照射可能角度範囲にあるか否かを判定する。判定対象の照射角度は、実際の回転軸ＡＲ回りの放射線源１９の回転角度であっても良いし、仮想的な照射角度であっても良い。表示部８１は、解析部７９による判定結果に応じて照射パスを示すマークと照射野形状を示すマークとの表示態様を変化させる。具体的には、表示部８１は、解析部７９により判定対象の照射角度が照射可能角度範囲にあると判定された場合と解析部７９により照射角度が照射可能角度範囲にないと判定された場合とで照射パスを示すマークと照射野形状を示すマークとの表示態様を変化させる。例えば、表示部８１は、解析部７９により判定対象の照射角度が照射可能角度範囲にないと判定された場合、照射パスを示すマークと照射野形状を示すマークとを画面から消去したり、点滅させたり、その旨のメッセージを表示すると良い。また、表示部８１は、解析部７９により判定対象の照射角度が照射可能角度範囲にあると判定された場合と解析部７９により判定対象の照射角度が照射可能角度範囲にないと判定された場合とで、照射パスを示すマークと照射野形状を示すマークとを異なる色で表示しても良いし、背景色や位置確認用画像を異なる色で表示しても良い。これによりユーザは、画面を観察するのみで、放射線の照射時か否かを容易に判別することができる。

患者が正しく位置決めされるとユーザは、治療開始指示を入力する。治療開始指示が入力されると治療制御部１７は、治療パラメータに従って放射線を照射する。これにより癌や腫瘍等の腫瘍領域を消滅又は縮小することができる。

以上で本実施形態に係る画像表示処理の動作例に説明を終了する。

なお上記の説明において治療架台１と撮像架台５とは別体の装置であるとした。しかしながら、治療架台１と撮像架台５とは、両方の架台の構成を有する一体の装置（治療／撮像架台）でも良い。よく知られているように、治療／撮像架台は、一つの回転フレームに治療用の放射線源、位置確認用の放射線源、及び当該位置確認用の放射線源からの放射線を検出する放射線検出器が取り付けられている架台である。

また上記の説明において、撮像架台５はＸ線コンピュータ断層撮影装置の架台であるとした。すなわち、位置確認用画像は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置により収集されたｒａｗデータに基づいて発生されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る撮像架台は、Ｘ線診断装置の架台であっても良い。この場合、本実施形態に係るＸ線診断装置の架台は、複数の撮影角度で被検体ＰをＸ線撮影することにより、当該複数の照射角度に関する複数のＸ線画像のデータを発生する。撮影角度は、Ｘ線診断装置に装備されているＸ線管の焦点とＸ線検出器の検出面中心とを結ぶ軸がＸ線診断装置の回転軸に対して成す角度である。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から発生されたＸ線を検出し、被検体に関するＸ線画像のデータを発生する。発生されたＸ線画像のデータが本実施形態に係る位置確認用画像として利用される。例えば、Ｘ線診断装置の架台により、直交３断面に対応する３つの撮影角度で被検体がＸ線撮影されることにより、直交３断面に関する３つの位置確認用画像のデータが発生される。これら位置確認用画像のデータは、コンソール７に伝送され画像記憶部８５に記憶される。なお撮影角度は、Ｘ線診断装置に装備されているＸ線管の焦点とＸ線検出器の検出面中心とを結ぶ軸がＸ線診断装置の回転軸に対して成す角度に規定されている。

また、本実施形態においては、治療架台１と撮像架台とは一台のコンソール７により制御されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、治療架台１のためのコンソールと撮像架台５のためのコンソールとが互いに通信可能に独立して設けられても良い。この場合、例えば、再構成部７３と画像処理発生部７５とは、撮像架台５のためのコンソールに設けられ、計算部７７、解析部７９、表示部８１、操作部８３、画像記憶部８５、及び主記憶部８７は治療架台１のためのコンソールに設けられていると良い。

上記の説明の通り、本実施形態に係る放射線治療システムは、第１の放射線源１９、第１の支持機構１１、第２の放射線源５３、放射線検出器５５、第２の支持機構５１、画像発生部７５、主記憶部８７、計算部７７、及び表示部８１を有している。第１の放射線源１９は、治療のための放射線を発生する。第１の支持機構１１は、放射線源１９を回転可能に支持する。第２の放射線源５３は、撮像のための放射線を発生する。放射線検出器５５は、放射線源５３から発生され被検体を透過した放射線を検出する。第２の支持機構５１は、放射線源５３と放射線検出器５５とを支持する。画像発生部７５は、放射線検出器５５からの出力に基づいて互いに向きが異なる複数の断面に関する複数の断面画像を発生する。主記憶部８７は、治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する。計算部７７は、照射条件と放射線源１９の現在の線源位置と当該複数の断面の位置とに基づいて、現在の線源位置に配置された放射線源１９からの放射線の当該複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する。表示部８１は、計算された照射パスと計算された照射野形状とを当該複数の断面画像に重ねて表示する。

上記の構成により、ユーザは、照射野形状等の治療計画結果を放射線治療の直前段階において直感的に把握することができる。従って、ユーザは、従来の画像位置合わせによる被検体の位置決め方法に比して、治療計画結果に対して厳密に被検体を位置決めすることができる。かくして本実施形態によれば、被検体が治療計画結果に対して厳密に位置決めされた正確な治療を行うことが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…治療架台、３…寝台、５…撮像架台、７…コンソール、１１…支持体、１３…回転支持機構、１５…回転駆動部、１７…治療制御部、１９…放射線源、２１…絞り機構、２３…高電圧発生部、２５…絞り駆動部、２７…通信部、３１…天板、３３…天板支持機構、３５…寝台駆動部、３７…寝台制御部、３９…通信部、５１…回転フレーム、５３…Ｘ線管、５５…Ｘ線検出器、５７…回転駆動部、５９…撮像制御部、６１…高電圧発生部、６３…データ収集部、６５…通信部、７１…通信部、７３…再構成部、７５…画像発生部、７７…計算部、７９…解析部、８１…表示部、８３…操作部、８５…画像記憶部、８７…主記憶部、８９…システム制御部

Claims (12)

1. 治療のための放射線を発生する第１の放射線源と、
   前記第１の放射線源を回転可能に支持する第１の支持機構と、
   撮像のための放射線を発生する第２の放射線源と、
   前記第２の放射線源から発生され被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、
   前記第２の放射線源と前記放射線検出器とを支持する第２の支持機構と、
   前記放射線検出器からの出力に基づいて互いに向きが異なる複数の断面に関する複数の断面画像を発生する発生部と、
   治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する記憶部と、
   前記照射条件と前記第１の放射線源の位置と前記複数の断面の位置とに基づいて、前記第１の放射線源からの放射線の前記複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する計算部と、
   前記計算された照射パスと前記計算された照射野形状とを前記複数の断面画像に重ねて表示する表示部と、
   を具備する放射線治療システム。
2. 治療計画時においてＸ線コンピュータ断層撮影装置において発生されたＣＴ画像と前記複数の断面画像の少なくとも一つの断面画像とを重畳または並べて表示する、請求項１記載の放射線治療システム。
3. 前記照射条件は、前記第１の放射線源の焦点と前記第１の支持機構におけるアイソセンタとを結ぶ軸に直交し、且つ前記アイソセンタを通る断面における照射野形状である、請求項１記載の放射線治療システム。
4. 前記複数の断面は、前記第１の放射線源の焦点と前記第１の支持機構におけるアイソセンタとを結ぶ軸に直交する直交断面、前記軸に平行する第１の平行断面、前記軸に平行し前記第１の平行断面に直交する第２の平行断面である、請求項３記載の放射線治療システム。
5. 前記計算部は、前記照射条件と前記直交断面の位置とに基づいて前記直交断面における前記照射野形状を計算する、請求項４記載の放射線治療システム。
6. 前記計算部は、前記照射条件と前記第１の平行断面の位置とに基づいて前記第１の平行断面における前記照射パスを計算し、前記照射条件と前記第２の平行断面の位置とに基づいて前記第２の平行断面における前記照射パスとを計算する、請求項４記載の放射線治療システム。
7. 前記計算部は、前記第１の放射線源の現在の位置、前記第１の支持機構におけるアイソセンタの現在の位置、及び照射絞り開度に基づいて前記照射パスを計算する、請求項１記載の放射線治療システム。
8. 前記計算部は、前記第１の放射線源の焦点と前記第１の支持機構におけるアイソセンタとを結ぶ軸回りの角度の変化に応じて前記複数の断面における前記照射パスと前記照射野形状とを更新する、請求項１記載の放射線治療システム。
9. 前記計算部は、前記複数の断面の位置がユーザにより指定された場合、前記指定された角度に対応する前記複数の断面における前記照射パスと前記照射野形状とを更新する、請求項１記載の放射線治療システム。
10. 前記第１の放射線源の焦点と前記第１の支持機構におけるアイソセンタとを結ぶ軸の前記アイソセンタ回りの角度が予定角度範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
    前記表示部は、前記判定部による判定結果に応じて前記照射パスと前記照射野形状との表示態様を変化させる、
    請求項１記載の放射線治療システム。
11. 治療のための放射線を発生する放射線源と、
    前記放射線源を回転可能に支持する支持機構と、
    治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する照射条件記憶部と
    前記放射線治療装置により放射線治療前の位置確認時において発生された、互いに異なる複数の断面に関する複数の断面画像を記憶する画像記憶部と、
    前記照射条件と前記放射線源の位置と前記複数の断面の位置とに基づいて、前記放射線源からの放射線の前記複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する計算部と、
    前記計算された照射パスと前記計算された照射野形状とを前記複数の断面画像に重ねて表示する表示部と、
    を具備する放射線治療装置。
12. 放射線治療装置に接続された医用画像処理装置であって、
    治療計画時において決定された放射線治療時の照射条件を記憶する照射条件記憶部と
    前記放射線治療装置により放射線治療前の位置確認時において発生された、互いに異なる複数の断面に関する複数の断面画像を記憶する画像記憶部と、
    前記照射条件と前記放射線源の位置と前記複数の断面の位置とに基づいて、前記放射線源からの放射線の前記複数の断面における照射パスと照射野形状とを計算する計算部と、
    前記計算された照射パスと前記計算された照射野形状とを前記複数の断面画像に重ねて表示する表示部と、
    を具備する医用画像処理装置。

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