JP2016214270A - 放射線治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】操作者がX線照射範囲を容易かつ正確に設定できる放射線治療システムを提供することを目的とする。
【解決手段】可動式Ｘ線絞り部５が、複数の部材から構成されるＸ線遮蔽部と、前記Ｘ線遮蔽部の駆動手段と、前記Ｘ線遮蔽部の位置を取得する位置検出手段と、を構成に有し、Ｘ線検出器２の出力に基づく被検体の透過像、および位置検出手段の出力に基づきＸ線遮蔽部を前記Ｘ線検出器２上に投影した場合の模擬像を、表示させる表示手段８，９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にＸ線撮像装置を備える放射線治療システムに関するものである。

高精度な治療放射線治療システム、例えば高精度Ｘ線照射システムや粒子線治療システムにおいて、患部の位置を正確に特定するためにＸ線照射を利用するものが知られている。

ここで、被検体についてX線撮影を行なう場合、無用なX線被爆や画質低下を避けるため、X線管とX線検出器との間にX線絞りを設置して、X線絞りの各羽根位置を制御するコントローラを操作することにより、X線照射範囲を設定していた。

従来のX線絞りでは、各羽根に連結された駆動モータに対して、駆動モータの変位に応じた電圧を出力するポテンショメータが設置されている。それゆえ、X線撮像前にX線絞りの開口状態を初期状態にしなくて済み、ポテンショメータが検出した羽根の現在位置に対して、羽根の目標位置を設定することにより、X線照射範囲を設定できる。このような技術が特許文献１に開示されている。

特開２０１３−２１５６５４

しかしながら、従来のX線絞りで、X線管出力条件を設定したり撮像画像を表示したりするモニタとは別に設置されたコントローラを操作して各羽根位置を制御していた。

したがって適当なX線照射範囲６ａを設定するためには、被検体に対してX線を照射しなければならず、照射せずに照射範囲６ａを設定することは困難であった。また、患者毎に管電圧やX線照射範囲６ａなどの撮像条件が異なっているため、X線撮像毎に適当な撮像条件を設定することが必要であることや、動く標的を撮像する際にX線照射範囲６ａを最小限に設定することが困難であった。そこで、本発明は、操作者がX線照射範囲を容易かつ正確に設定できる放射線治療システムを提供することを目的とする。

このような課題を解決するにあたって、本発明の実施形態はさまざまなものが考えられるが、その具体的な一例として、本発明に係る放射線治療システムは、「Ｘ線撮像手段と、治療用の放射線を照射する放射線治療手段と、前記Ｘ線撮像装置または前記放射線治療装置と接続される制御装置と、を備え、前記Ｘ線撮像手段は、Ｘ線発生部と、前記Ｘ線発生部から照射されるＸ線を検出することによって被検体の透過像を取得するＸ線検出器と、前記Ｘ線発生部から照射されるＸ線の照射範囲を調整する可動式Ｘ線絞り部と、を有し、前記可動式Ｘ線絞り部は、複数の部材から構成されるＸ線遮蔽部と、前記Ｘ線遮蔽部の駆動手段と、前記Ｘ線遮蔽部の位置を取得する位置検出手段と、を構成に有し、前記制御装置は、前記Ｘ線検出器の出力に基づく被検体の透過像、および前記位置検出手段の出力に基づく前記Ｘ線遮蔽部を前記Ｘ線検出器上に投影した場合の模擬像を、表示させる表示手段を有すること」を特徴とする。

本発明によれば、操作者がX線照射範囲を容易かつ正確に設定できる放射線治療システムを提供できる。

本発明の第１の実施例によるX線撮像装置の全体構成を示す図 本発明の第１の実施例におけるＸ線絞りの制御ブロック図、および表示部における表示例と表示部を介した操作例 本発明の第１の実施例によるX線撮像装置の制御ブロック図 本発明の第１の実施例におけるＸ線絞りの制御フローを示す図 本発明の第２の実施例による放射線治療システムの全体構成を示す図 本発明の第２の実施例による放射線治療システムが備えるＸ線撮像装置の制御フローを示す図 本発明の第２の実施例による放射線治療システムが備える表示部における表示例を示す図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムの概要図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線撮像装置の制御ブロック図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線撮像装置の制御フロー図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線絞りの動作イメージ図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線撮像のフロー図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線撮像におけるマッチング処理のフロー図 本発明の第３の実施例による動体追跡放射線治療システムが備えるＸ線撮像におけるマッチング処理イメージ図

実施の形態１．
図１は、X線撮像装置１００の構成図である。

X線撮像装置１００は、X線を被検体３に照射するX線管１と、X線を照射するためにX線管に高電圧を印加するX線高電圧発生装置１８と、X線の照射範囲６ａを制限するX線絞り５と、X線管１と対向配置された被検体３の透過X線を検出するX線検出器２と、被検体３を中心にX線管１およびX線検出器２を回転させるCアーム４と、X線検出器２で取得した画像を処理する画像処理装置７と、部屋毎にモニタ８，９、操作卓１０，１１を設置する２室の遠隔操作を実現する操作卓切替盤１２と、X線撮像システム全体を制御するX線撮像システム制御盤１３と、を備える。

ここで、本実施形態のＸ線撮影装置１００は、Ｘ線管１の照射範囲６ａを制限して撮影範囲の大きさや形状を変更可能とするＸ線絞り５を有する。

図３は、本実施形態におけるX線絞り５及びX線絞り制御盤６及び画像処理装置７の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。

X線絞り５は、図３に示すように、４枚の羽根X1,X2,Y1,Y2およびこれらの羽根を駆動する駆動モータ(図示せず)を有している。各羽根はX線吸収係数の高い物質から構成され、例えば、アルミや銅が利用できる。また、図2(a)に表されるように各羽根に対してポテンショメータ(位置検出手段5a)が取り付けられる。各ポテンショメータ5aは、X線絞り制御盤６の通信部３９に対して、各羽根の位置に応じて電圧（信号）を出力する。

X線絞り制御盤６は、図2(a)や図３に示すように、画像処理装置７やX線絞り５との間で通信を行う通信部３９と、羽根の現在位置座標や目標位置座標等を保存する記憶部４０と、羽根の現在位置演算部４１と、羽根の目標位置演算部４２と、上記演算結果やＸ線撮像画像、後述する演算結果等を表示する表示部（モニタ）８，９とを有している。現在位置演算部４１は、X線絞り５に具備されるポテンショメータ5aから受信した電圧値より、X線検出器２における各羽根X1,X2,Y1,Y2の位置座標を計算して、X線絞り制御盤６の記憶部４０乃至画像処理装置７の記憶部５１に送信する。

なお、ここで言うＸ線検出器２における各羽根の位置とは、例えば、Ｘ線絞り５によって、放射状に照射されるＸ線を制限した場合に、各羽根の位置座標を、Ｘ線検出器２上におけるＸ線の検出エリアの外縁と対応させる際に得られる位置に関する情報、換言すればＸ線管１近傍における羽根の位置を、Ｘ線検出器２上に投影した場合の位置に関する情報と考えてよい。

目標位置演算部４２は、記憶部４０より受信した羽根の現在位置座標と、後述する記憶部４０より受信した羽根の目標位置座標とが一致するように、各羽根に連結された駆動モータに対して指令を出す。

画像処理装置７は、図３に示すように、X線絞り制御盤６やX線検出器２、X線撮像システム制御盤１３との間で通信を行う通信部５０と、管電圧などのX線管１の出力やCアーム４の位置等のX線撮像条件を患者毎に記録する記憶部５１と、後述する種々の方法により、モニタ８，９上にて操作者が設定した各羽根の目標位置（X線照射範囲６ａ）を、X線検出器２上における羽根の目標位置座標として演算して、通信部５０を介してX線絞り制御盤６の記憶部４０に送信する演算部５２と、後述する羽根の目標位置指令や演算結果等を表示する表示部（モニタ）８，９を有している。

画像処理装置７は、X線絞り制御盤６の記憶部４０から、X線検出器２における羽根の現在位置座標を受け取ると、モニタ８，９上に各羽根の現在位置を表示する。表示の方法としては、例えば、羽根の現在位置座標を数値として表示すること、あるいは図２(b)に示すようにX線絞り５における羽根位置乃至大きさをモニタ８，９の画面サイズにおける位置乃至大きさに換算して、X線検出器２におけるX線照射範囲６ａを模擬してモニタ８，９上に表示することが可能である。操作者は、モニタ８，９上に表示した羽根の現在位置座標や、模擬表示されたX線照射範囲６ａを確認しながら、羽根の目標位置を指定する。

次に、本実施形態におけるX線絞り制御盤６と画像処理装置７の制御手順を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態におけるX線絞り制御盤６の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ２００において、現在位置演算部４１は、X線絞り５に具備されたポテンショメータから受信した電圧値より、X線検出器２における各羽根X1,X2,Y1,Y2の位置座標を計算して、記憶部４０に送信する。

その後、ステップ２０１に進み、モニタ８，９上にて操作者が設定した各羽根の目標位置（X線照射範囲６ａ）を、画像処理装置７の演算部５２は、X線検出器２における羽根の目標位置座標として演算して、X線絞り制御盤６の記憶部４０に送信する。

その後、ステップ２０２に進み、記憶部４０に記録された情報に基づいてＸ線絞り制御盤６は、各羽根の現在位置座標と目標位置座標が等しいかどうかを判定する。ステップ２０２において、目標位置座標と現在位置座標とが等しい場合、羽根の動作を完了とする。ステップ２０２において、目標位置座標と現在位置座標とが等しくない場合、ステップ２０３に進み、羽根の目標位置と現在位置とが等しくなるような羽根の移動量を計算し、X線絞り５に各羽根の移動量を送信する。ここで、目標位置演算部４２がX線絞り５に各羽根の移動量を送信する際、操作者はモニタ８，９にて、各羽根X1,X2,Y1,Y2に対して移動速度を設定できるようにしてもよい。

その後、ステップ２００に戻り、X線絞り制御盤６の記憶部４０が、各羽根の現在位置座標及び目標位置座標を受信し、X線絞り制御盤６が羽根の目標位置と現在位置とが等しいかどうかを引き続き判定する。なお、この目標位置と現在位置との比較判定は、目標位置演算部４２や現在位置演算部４１、あるいは図示しない別の演算部によって実行される。

また、ステップ２００からステップ２０３によって構成される一連の制御ループは、Ｘ線絞り制御盤６に任意に設定された演算周期に基づき実行される。したがって、羽根の現在位置や目標位置、移動量は、その演算周期に基づき随時更新されることとなる。ただし、そのような制御は一例であって、羽根の移動中に、目標位置座標が変化したとしても、必ずしもただちに更新する必要はなく、先に受信した目標位置座標に羽根が到達した後、到達直後の演算で取得された目標位置座標に向かって動作するモードなどを設けてもよい。

なお、羽根の枚数は必ずしも４枚である必要はなく、例えば８枚構成とすることも可能であるし、各羽根のＸ線吸収係数等も相違があってよい。また、羽根の位置検出は必ずしもポテンショメータで行なう必要はなく、例えば位置検出手段としてエンコーダを使用することも可能である。また、X線検出器２における各羽根の現在位置座標の計算や、各羽根の移動量の計算は、X線絞り制御盤６や画像処理装置７、X線撮像システム制御盤１３でも計算可能であるが、本明細では何れもX線絞り制御盤６が実施するものとする。またX線検出器２における各羽根の現在位置座標及び目標位置座標の計算や、各羽根の移動量の計算、移動速度の設定等の各種設定は、X線絞り制御盤６や画像処理装置７、X線撮像システム制御盤１３でも実施可能である。

なお、本実施形態においては、操作者がモニタ８，９にて羽根の目標位置を指定する方法は複数挙げられる。操作者は、X線絞り制御盤６の記憶部４０乃至画像処理装置７の記憶部５１が保存している種々の羽根の制御モードを選択したり組み合わせたりすることにより、羽根位置を制御することができる。

例えば、モニタ８，９にて操作者が指定する羽根の目標位置（X線照射範囲６ａ）は、必ずしも座標指定である必要はない。図2(b)のようにモニタ８，９にて操作者が２点α、βを指定すると、図２（ｃ）に示すように、それらを直線で結んだ線分を対角線に有する鎖線で描かれる矩形のX線照射範囲６ａを、画像処理装置７が求めることも考えられる。この際、画像処理装置７の演算部５２は、モニタ上で指定された２点に基づいてX線検出器２上における各羽根の目標位置座標を計算し、X線絞り制御盤６に送信するようなモード（第１のモード）も選択できる。

第１のモードを選択することにより、操作者が容易にX線照射範囲６ａを指定できる。X線の照射をせずとも、X線絞り５のX線照射範囲６ａを確認することができ、かつモニタを介した入力指示により適切にその大きさを制御できる。そのため、従来のX線照射によってX線照射範囲６ａに関する情報を取得するＸ線撮像装置と比較して、本実施例のX線撮像装置はX線の照射量を低減することが可能となる。

また例えば、予め操作者がX線絞り制御盤６の記憶部４０に羽根の単位的な移動量として所定の値を記憶させておき、モニタ８，９に表示乃至模擬表示される各羽根X1,X2,Y1,Y2に対して、モニタ８，９上で開または閉側を選択すると、選択された方向に向けて予め設定しておいた一定移動量分だけ各羽根位置を移動させるモード(第２のモード)も選択できる。

本制御モードでは、モニタ８，９に表示乃至模擬表示される各羽根X1,X2,Y1,Y2に対して、モニタ８，９上で開または閉側が選択されると、目標位置演算部４２は、記憶部４０より受信した羽根の現在位置座標に対して、記憶された一定移動量を選択された方向（開または閉側）に向かうようX線絞り５に指令を出す。

第２のモードを選択することにより、操作者はモニタ８，９に表示または模擬表示される各羽根位置の開または閉側を指定することにより、必要最小限のX線照射範囲６ａに容易かつ的確に設定することができ、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、モニタ８，９に表示乃至模擬表示される各羽根位置X1,X2,Y1,Y2に対して、操作者がモニタ８，９上で開または閉側を指定している間、指定した方向に羽根が連続的に移動し続けるモード（第３のモード）も選択できる。本制御モードでは、目標位置演算部４２に予め羽根の一定移動量を記憶させておき、モニタ８，９に表示乃至模擬表示される各羽根X1,X2,Y1,Y2に対して、モニタ８，９上で開または閉側が選択されている間、記憶部４０より受信した羽根の現在位置座標に対して、記憶された一定移動量をX線絞り５に送信する。

第３のモードを選択することにより、操作者はモニタ８，９に表示される各羽根位置の開または閉側に羽根を連続的に移動させることができ、動く標的に対してX線照射範囲６ａを容易に追従させることができ、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、例えば左右羽根X1,X2乃至上下羽根Y1,Y2の位置が、X線検出器２の中心に対して左右対称乃至上下対称となるように、X線絞り制御盤６の目標位置演算部４２が各羽根位置X1,X2,Y1,Y2を制御するモード（第４のモード）も選択できる。本制御モードでの制御方法を、左右羽根X1,X2の位置がX線検出器２の中心に対して左右対称となるように制御する場合を例として説明する。

X線絞り制御盤６の羽根の目標位置演算部４２が、画像処理装置７の演算部５２より羽根の目標位置座標を受信すると、予め定められたいずれかの羽根の目標位置座標に基づいて移動量を計算し、各羽根に対する移動量として出力する。なお、このように移動量算出の基準となる羽根を予め定めなくとも、目標位置座標と現在位置座標との差分を各羽根について求め、その最大値あるいは最小値に基づき、各羽根の移動量を一つ設定するような方法も考えられる。また、このような制御は、左右の羽根に限らず、上下の羽根の移動に適用してもよい。

第４のモードを選択することにより、例えばCBCT(コーンビームCT)撮像時にスライス画像を3次元画像に再構成する際、画像の非均一性（左右非対称性）を低減でき、その結果、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、例えばX線絞り５に具備されるポテンショメータが検出する各羽根位置と、実際の羽根位置との誤差との関係をX線絞り制御盤６の記憶部４０が予め記憶しておき、羽根の現在位置演算部４１が各羽根位置をモニタ８，９に表示したり、羽根の目標位置演算部４２が各羽根に目標位置座標をX線絞り５に送信したりする際に、画像処理装置７乃至X線絞り制御盤６が上記誤差を自動で補正するモード（第５のモード）も選択できる。第５のモードを選択することにより、ポテンショメータの量子化誤差による羽根の停止誤差を軽減することができ、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、例えば画像処理装置７乃至X線絞り制御盤６が各羽根を目標位置に動作させる際に、全開状態乃至全閉状態から各羽根を目標位置に動作させるモード（第６のモード）も選択できる。第６のモードを選択することにより、例えば羽根を常に全開位置状態から目標位置へ動作させることにより、ポテンショメータの量子化誤差乃至ヒステリシスによる羽根の停止誤差を軽減することができ、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、例えば画像処理装置７がCBCT撮像時にスライス画像を3次元画像に再構成する際、ポテンショメータより受信した羽根の現在位置を元に3次元画像を再構成するモード（第７のモード）も選択できる。つまり、スライス画像の非有効領域（3次元画像の再構成にあたって使用しない領域）を切り抜いて補正した画像を元に3次元画像を再構成する。第７のモードを選択することにより、3次元画像の画質向上が期待でき、画像再構成時のアーチファクトの発生を低減でき、その結果、再撮像のリスクを低減できるため、患者の被曝量低減を図ることができる。

また、例えばX線撮像装置１００は、すべての羽根X1,X2,Y1,Y2が目標位置にて停止している場合にのみX線の照射を許可するように、X線撮像システム制御盤１３がX線管１を制御するモードも選択できる。

本制御モードでは、羽根の現在位置演算部４１と羽根の目標位置演算部４２で計算された羽根の座標が一致している場合にのみ、記憶部４０はX線撮像システム制御盤１３にX線の照射を許可する信号を送信する。X線撮像中に何れかの羽根位置X1,X2,Y1,Y2が変動した場合、すなわち羽根の現在位置演算部４１と羽根の目標位置演算部４２で計算された羽根の座標が一致していない場合、記憶部４０はX線撮像システム制御盤１３にX線の照射を中断する信号を送信する。

また、例えばX線CT撮像において前記羽根位置X1,X2,Y1,Y2が変動して、X線CT撮像が中断した場合、撮像が中断した時点と同じX線撮像条件（Cアーム４の回転角度や羽根位置、X線管１の出力など）にてX線CT撮像を再開始するモードも選択できる。

本制御モードでは、X線絞り制御盤６の記憶部４０乃至画像処理装置７の記憶部５１乃至X線撮像システム制御盤１３が、X線撮像条件を記憶しておき、X線CT撮像が中断した後、X線CT撮像を再開する際に、撮像が中断した時点と同じX線撮像条件を各装置に対して自動で設定する。

また、例えばX線絞り制御盤６がX線絞り５に羽根X1,X2,Y1,Y2の目標位置X1,X2,Y1,Y2を送信した後に、操作者が任意に設定した時間内に羽根が目標位置に到達しない場合にエラーを検出し、モニタ８，９上に表示するモードも選択できる。本制御モードでは、X線絞り制御盤６の記憶部４０にタイムアウトエラーを検出する時間を記憶させておき、羽根の現在位置演算部４１と羽根の目標位置演算部４２で計算された羽根の座標が前記時間内に一致しない場合に、モニタ８，９上にエラーメッセージを表示する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例にて説明したX線撮像装置１００は、X線絞り５の各羽根に対して位置検出手段が設置されており、モニタ８，９上に各羽根位置X1,X2,Y1,Y2（X線照射範囲６ａ）を模擬表示し、操作者はモニタ８，９上にてX線照射範囲６ａを指定する。本実施例のX線撮像装置１００は、操作者がモニタ８，９にて羽根の目標位置を指定する方法が複数挙げられており、X線絞り制御盤６の記憶部４０乃至画像処理装置７の記憶部５１は、種々の羽根の制御モードを選択したり組み合わせたりすることにより、前記羽根の位置を制御することができる。すなわち、本実施例のX線撮像装置１００は、X線の照射をせずとも、X線絞り５の開口形状X線照射範囲６ａを確認することができ、かつ表示画面モニタを介した入力指示により適切にその大きさを制御できる。そのため、従来のX線照射によって開口形状X線照射範囲６ａに関する情報を取得するＸ線撮像装置と比較して、本実施例のX線撮像装置はX線の照射量を低減することが可能となる。

また、X線絞りが具備する羽根の制御モードは、いずれか一つを採用するだけでなく、複数のモードを実装して各モードを組み合わせることで、操作性の一層の向上を図ることも可能である。例えば、第１のモードと、第３のモード、第６のモードを組み合わせた場合は次のような操作制御が考えられる。

まず操作者は、モニタ８，９の画面を介して羽根の制御モードとして第１のモードを選択する。操作者は画面上にて２点を指定し、この２点を結ぶ線分を対角線とする矩形範囲を暫定的なX線照射範囲６ａとして、X線照射範囲６ａの大まかな指定を実行する。

次に操作者は、モニタ８，９の画面を介して第３のモードを選択して、各羽根の制御モードを第１のモードから第３のモードへ切り替える。操作者はモニタ８，９に模擬表示される各羽根位置の開または閉側を指定することにより、必要最小限のX線照射範囲６ａに容易かつ的確に設定することができる。

さらに第６のモードを組み合わせることで、X線絞り５に具備されるポテンショメータが検出する羽根位置X1,X2,Y1,Y2と、実際の羽根位置との誤差を自動で補正することもできるため、さらに容易かつ的確にX線照射範囲６ａを設定することができる。

また、例えば、X線CT撮像において前記羽根位置X1,X2,Y1,Y2が変動して、X線CT撮像が中断した場合、撮像が中断した時点と同じX線撮像条件（Cアーム４の回転角度や羽根位置、X線管１の出力など）にてX線CT撮像を再開始するモードや、モニタ８，９に表示乃至模擬表示される各羽根位置X1,X2,Y1,Y2に対して、操作者がモニタ８，９上で開または閉側を指定している間、指定した方向に羽根が連続的に移動し続けるモードや、各羽根位置X1,X2,Y1,Y2が、X線検出器２の中心に対して上下左右対称となるように、X線絞り制御盤６の目標位置演算部４２が各羽根位置X1,X2,Y1,Y2を制御するモード、すべての羽根X1,X2,Y1,Y2が目標位置にて停止している場合にのみX線の照射を許可するモードを組み合わせて使用することにより、操作者は必要最小限のX線照射範囲６ａに容易かつ的確に設定でき、さらに、上下左右羽根の位置がX線検出器２の中心に対して左右対称となるため、取得画像の端部（Cアーム４の回転方向と垂直な端部）の画質低下が実現でき、結果として患者の被曝量を低減できる。

なお、ここで挙げたモードの組み合わせは一例に過ぎない。モニタ８，９上には各モードの選択ボタン等を表示させ、操作者が任意のモードを選択できるようにしてもよい。あるいは、いくつかのモードの組み合わせをデフォルトのモードとして自動的に実施する機能をＸ線撮像装置に組み込んでもよい。

実施の形態２．
まず本実施例の説明に先立ち、放射線治療システムについて簡単に説明する。

図５は、本実施形態における放射線治療装置１１０の構成を表す概略図である。基本的な構成は実施例１と同様であるが、放射線治療装置では、治療台１８に固定された被検体３に治療放射線（例えば、高エネルギーのＸ線や電子線、陽子線や炭素線その他の荷電粒子ビーム）を照射する治療放射線照射装置１５と、前記治療放射線の照射やX線撮像、患者情報等の、放射線治療システム全体を管理する照射制御装置１６と、被検体３の放射線治療位置乃至X線撮像位置を操作者が目視にて調整するレーザーマーカー１７とを備える。

本実施形態では、実施の形態１で説明したX線撮像装置１００を、放射線治療装置１１０に適用している。

放射線治療装置１１０では、画像処理装置７は照射制御装置１６より受信した参照画像（治療記録画像）をモニタ８，９に表示する。画像処理装置７は、実施の形態１でも説明した通り、X線検出器２におけるX線照射範囲６ａをモニタ８，９上に模擬して表示することが可能である。また、図に示すように、参照画像と重ね合わせてX線照射範囲６ａをモニタ８，９上に模擬表示する。操作者は、前記重ね合わせ画像を確認しながら、X線照射範囲６ａを指定する。Ｘ線照射範囲６ａが決定された後は、操作者の指示にしたがって、治療放射線が照射され、治療が実行される。

本機能におけるX線撮像システムの制御手順乃至撮像手順を、図６（a）を用いて説明する。図６(a)は、本実施形態におけるX線絞り制御盤６の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ２１０において、照射制御装置１６が画像処理装置７に参照画像を送信する。その後、ステップ２１１に進み、モニタ８，９上に参照画像を表示する。ここで、ステップ２１２に進む前に、レーザーマーカー１７と治療台１８を用いて、被検体３のX線撮像位置を、前記参照画像の撮像位置と一致するように調整する。その後、ステップ２１２に進み、X線照射範囲６ａをモニタ８，９上に模擬表示して、ステップ２１１にて表示した参照画像と重ね合わせて表示する。ここで、模擬表示されたX線照射範囲６ａは、照射制御装置１６乃至画像処理装置５０の演算部にて計算した適当な範囲（患者の位置決めをするにあたって必要最小限のX線照射範囲６ａ）に自動で設定されている。なお、当然ながら位置決めのための必要最小限のＸ線照射範囲６ａを手動で設定できるようにしてもよい。

その後、ステップ２１３に進み、参照画像と重ね合わせて模擬表示されたX線照射範囲６ａを確認しながら、羽根の目標位置を指定し、ステップ２１４にてX線撮像を実施する。その後、ステップ２１５にて、画像処理装置７は参照画像を非表示にして、モニタ８，９上に撮像画像を表示する。

従来のX線撮像装置では、患者の位置決めにあたって十分広範なX線照射範囲６ａを操作者が任意に設定しているため、患者の被曝量を低減することが難しいこと、撮像範囲が小さすぎて患者の位置決めが適切になされないなどの問題があった。一方で本実施例では、X線照射範囲６ａを照射制御装置１６乃至画像処理装置５０の演算部が適当な範囲に計算しており、X線照射範囲６ａは自動で設定されている。そのため、操作者は容易かつ的確にX線照射範囲６ａを設定でき、その結果患者の被曝量低減を図ることができる。

また、本実施形態では、X線絞り５の羽根位置やX線管１の出力、治療台１８の位置等の、患者毎に異なるX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が記録して、次回以降のX線撮像前に自動で読み出して事前に設定するモードを設けてもよい。または、撮像条件が類似だと想定される患者のX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が自動で読み出して設定するモードも考えられる。本機能におけるX線撮像システムの制御手順を、図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、本実施形態におけるX線絞り制御盤６の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ２２０において、操作者が画像処理装置７に患者情報を送信する。その後、ステップ２２１に進み、画像処理装置７の記憶部５１が保存している、X線絞り５の羽根位置やX線管１の出力、治療台１８の位置等の、患者毎の前回の撮像条件及び撮像画像を読み出す。または、撮像条件が類似だと想定される患者のX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が自動で読み出して設定する。

その後、ステップ２２２に進み、ステップ２２１にて読み出した患者毎の撮像条件をモニタ８，９上に表示し、設定する。また、モニタ８，９上には前回の撮像画像乃至参照画像をモニタ８，９上に表示する。ここで、モニタ８，９上に前回の撮像画像と参照画像のどちらをモニタ８，９上に表示するかは、操作者が事前に設定して、画像処理装置７の記憶部５１に保存することができる。

その後、ステップ２２３に進み、図７に示すようにX線照射範囲６ａをモニタ８，９上に模擬表示して、ステップ２２２にて表示した前回の撮像画像８ａ乃至参照画像と重ね合わせて表示する。ステップ２２３において、実施例１で説明したように、操作者はモニタ８，９にて模擬表示されたX線照射範囲６ａを確認しながら、羽根の目標位置を指定する。各羽根の移動に関する制御は、実施例１で説明した第１のモードをはじめとする様々なモード、あるいはそれらのモードの組み合わせによって実現される。羽根の移動に関する制御が完了した後、ステップ２２４にてX線撮像を実施する。撮像が完了した後、ステップ２２５にて、前回の撮像画像8a乃至参照画像を非表示にして、モニタ８，９上に撮像画像を表示する。

次に本実施例の作用効果について説明する。本実施例にて説明したX線撮像装置１００は、実施の形態１で説明したX線撮像装置１００を放射線治療装置１１０に適用した。

本実施形態では、X線絞り５の羽根位置やX線管１の出力、治療台１８の位置等の、患者毎に異なるX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が記録して、撮像条件が類似だと想定される（患部の大きさや体格などから画像処理装置７の記憶部が判定）患者のX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が自動で読み出して設定する。

また、照射制御装置１６より受信した参照画像８aと重ね合わせてX線照射範囲６ａをモニタ８，９上に模擬表示することにより、操作者は、モニタ８，９上に前記重ね合わせ画像を確認しながら、X線照射範囲６ａを容易かつ的確に指定できる。

また、患者毎に異なるX線撮像条件を、画像処理装置７の記憶部５１が記録して、次回以降のX線撮像前に自動で読み出して事前に設定することにより、操作者はさらに容易かつ的確にX線照射範囲６ａを指定できる。

また、実施の形態１で述べた第６のモード（画像処理装置７乃至X線絞り制御盤６が各羽根を目標位置に動作させる際に、全開状態乃至全閉状態から各羽根を目標位置に動作させるモード）と組み合わせることにより、ポテンショメータの量子化誤差乃至ヒステリシスによる羽根の停止誤差を軽減することができ、さらなる患者の被曝量低減を図ることができる。

また、このようなＸ線照射範囲６ａの設定を備える放射線治療装置１１０は、治療のために使用される放射線以外の放射線による被ばく量を低減することが可能であるため、結果的に治療放射線の照射効率を向上させ、患者の拘束時間を短くする効果も奏する。

実施の形態３．
本実施形態は、実施の形態１で説明したX線撮像装置１００を適用した動体追跡放射線治療装置１２０である。まず本実施例の説明に先立ち、動体追跡放射線治療装置について簡単に説明する。

図7は、本実施形態における動体追跡放射線治療装置１２０の構成を表す概略図である。図８は、本実施形態における標的位置認識装置及びX線絞り制御盤の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。

動体追跡放射線治療装置１２０は、治療台２１上の被検体２２内の標的２３に治療放射線（例えば陽子線）を照射する治療放射線照射装置２４と、複数の方向から標的２３をＸ線撮影するＸ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂと、これらＸ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂで撮影された画像から標的２３の位置をリアルタイムに認識する標的位置認識装置２６と、この標的位置認識装置２６で認識された標的２３の位置をX線絞り制御盤３７に送信する認識結果出力装置３６を備えている。

Ｘ線撮影装置２５Ａは、第１方向から被検体２２にＸ線を照射するＸ線管２８Ａと、X線の照射範囲６ａを制限するX線絞り３５Ａと、Ｘ線管２８Ａから照射されて被検体２２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器２９Ａと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器２９Ａは、二次元的に配置された複数の検出素子（詳細には、例えば放射線を電荷に変換する半導体素子等）を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器２９Ａからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置２６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮影は、標的２３の動きを捉えるのに十分な頻度（例えば３０Ｈz程度）で行われている。

同様に、Ｘ線撮影装置２５Ｂは、第２方向（本実施形態では、第１方向に対して直交する方向）から被検体２２にＸ線を照射するＸ線管２８Ｂと、X線の照射範囲６ａを制限するX線絞り３５Ｂと、Ｘ線管２８Ｂから照射されて被検体２２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器２９Ｂと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器２９Ｂは、二次元的に配置された複数の検出素子を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器２９Ｂからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置２６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置２５Ｂの撮影は、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮影と同期して行われている。

標的位置認識装置２６は、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂや照射制御装置２７等との間で通信を行う通信部２０と、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂより受信した撮像画像や後述する演算結果等を保存する記憶部３１と、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮像画像や後述する演算結果等を表示する表示部（モニタ）３２と、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮像画像によりＸ線撮影装置２５Ａの撮影方向（第１方向）から見た標的２３の二次元位置を演算し、Ｘ線撮影装置２５Ｂの撮像画像によりＸ線撮影装置２５Ｂの撮影方向（第２方向）から見た標的２３の二次元位置を演算する二次元位置演算部３３と、それら標的２３の二次元位置に基づき、標的２３の三次元位置を演算する三次元位置演算部３４とを有している。

標的位置認識装置２６の記憶部３１には、第１テンプレート画像８ｂとして、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮影方向における標的２３の投影像が予め用意されて記憶されており、第２テンプレート画像８ｃとして、Ｘ線撮影装置２５Ｂの撮影方向における標的２３の投影像が予め用意されて記憶されている。

二次元位置演算部３３は、図１４に示されるように、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮像画像８ｄと第１テンプレート画像８ｂとをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置２５Ａの撮影方向から見た標的２３の二次元位置を演算する。また、Ｘ線撮影装置２５Ｂの撮像画像８ｅと第２テンプレート画像８ｃとをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置２５Ｂの撮影方向から見た標的２３の二次元位置を演算する。具体的には、撮像画像とテンプレート画像を動かしながら比較して類似度（例えば正規化相関係数）を演算し、その類似度が最も高い位置（マッチング位置）を標的２３の二次元位置とする。演算された標的２３の二次元位置は、対応する撮像画像と関連付けられて、記憶部３１に保存されるようになっている。なお、図１４では、Ｘ線撮像装置２５Ａによる処理とＸ線撮像装置２５Ｂによる処理とが同じであることから、図面は共通したものを利用して説明した。

標的位置認識装置２６の三次元位置演算部３４は、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮影方向から見た標的２３の二次元位置（投影位置）を逆投影して、標的２３の三次元位置（投影位置）を演算する。演算された標的２３の三次元位置は、対応するＸ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮像画像とともに、モニタ３２に表示されるようになっている。これにより、操作者は標的２３の位置をリアルタイムに確認可能としている。なお、モニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図ることも可能である。

また、演算された標的２３の三次元位置は、記憶部３１に記憶されるとともに、照射制御装置２７に送信される。照射制御装置２７は、標的位置認識装置２６から受信した標的２３の三次元位置に基づき治療放射線照射装置２４を制御して、標的２３への迎撃照射（詳細には、標的２３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行うもの）又は追尾照射（詳細には、標的２３の位置に合わせて放射線照射位置を変更するもの）を行うようになっている。

ここで、本実施形態が備えるＸ線撮影装置２５Ａ、２５Ｂ(以降、単にX線撮像装置と呼ぶ)について説明する。なお、実施例１と共通する構成については説明を省略する。

本実施例におけるX線撮像装置は、動体追跡放射線治療時等において、標的２３と、各羽根位置X1,X2,Y1,Y2との距離が一定となるように、X線絞り制御盤３７で各羽根位置X1,X2,Y1,Y2への目標位置座標を計算する。なお、標的２３は、患部領域近傍に埋め込まれた金マーカや患部近傍にある骨などの特徴的構造、あるいはモニタ３２上で操作者が選択した点などでよい。標的２３と各羽根との距離は、標的位置認識装置２６が標的２３の位置をリアルタイムに認識することが可能な範囲内（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）で、各羽根に対して操作者が任意に設定してもよい。

従来の装置では、X線の照射範囲６ａは操作者が表示部（モニタ）３２を確認しながら、羽根位置制御用のスイッチを手動で設定していた。そのため操作者は、標的位置認識装置２６が標的２３の位置をリアルタイムに認識することが可能な範囲（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）よりも広範囲にX線を照射することで、患者が呼吸することにより標的２３の位置が変動した際に、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を見失う可能性を防止していた。一方で本実施例では、標的２３の動きにX線照射範囲６ａが自動で追従するため、撮像する領域が狭くとも標的２３を見失う可能性を抑制し、かつ被曝量の低減を図ることもできる。

特に、動体追跡放射線治療時は、本技術を採用することにより、標的位置認識装置２６が標的２３の位置をリアルタイムに認識することために必要な最小のX線照射範囲６ａ内（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）で撮像を実行できるため、１回の撮像における患者の被ばく量を低減し、より長時間にわたって治療放射線を照射することが可能となる。その結果、１人の患者に対して、一度の治療で照射することのできる治療放射線の照射量を向上させることができ、治療の効率向上を図ることが可能となる。

さらに、標的位置認識装置２６が、標的認識時の最小X線照射範囲６ａにて標的２３を認識することにより、X線照射範囲６ａが従来と比べて小さくできるため、標的２３（マッチング位置）を従来よりも精確に認識でき、さらなる被曝量低減が可能となる。

つまり、従来の装置では、標的位置認識装置２６は広範囲な撮像画像上でマッチング処理を行なっていて、マッチング位置を計算する際に、本来の標的位置とは違う位置を標的２３の位置として誤認識すること可能性がある。そのような場合、操作者はモニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図るなど考えられるが、撮像画像が広範囲になるほど標的２３の位置を誤認識する確率が高くなることは言うまでもない。

一方で本実施形態では、標的認識時の最小X線照射範囲６ａにて標的２３を認識することにより、撮像画像とテンプレート画像の類似度が最も高い位置（マッチング位置）を誤認識する確率を低くできる。それに伴い、操作者がモニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図る手間も省くことができ、結果として、患者の被曝量を低減できる。このマッチング処理に関する詳細は後述で説明する。

次に、標的２３と各羽根位置との距離を一定とする制御おいて、X線絞り制御盤３７の制御手順を、図１０を用いて説明する。図は１０、本実施形態におけるX線絞り制御盤３７の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ３００において、標的２３の現在位置座標を二次元位置演算部３３及び三次元位置演算部３４が算出し、X線絞り制御盤３７（以下、制御盤３７）の記憶部４０に送信する。次に、ステップ３０１に進み、羽根の現在位置演算部４１（以下、現在位置演算部４１）は、X線検出器２における各羽根X1,X2,Y1,Y2の現在位置座標を計算し、記憶部４０に保存する。ステップ３０２において、記憶部４０に保存されたデータに基づき、制御盤３７の判定部（図示せず）が標的２３の現在位置と羽根の現在位置との距離が、操作者が設定した値（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）と一致しているかどうか判定する。

判定結果が是、すなわち標的２３と羽根との距離が一定内にある場合、羽根は動かさずにステップ３００に戻る。一方、判定結果が否、すなわち標的２３と羽根との距離が設定値通りでない場合、ステップ３０３に進む。羽根の目標位置演算部４２（以下、目標位置演算部４２）は、標的２３と羽根との距離が設定値通りとなるように各羽根の移動量を計算し、X線絞り３５Ａ，３５Ｂに対して各羽根の移動量を送信しステップ３００に戻る。なお、ステップ３００からステップ３０３を構成に有する制御ループは、標的位置認識装置およびＸ線絞り制御盤３７の演算周期に基づき実行される。したがって、羽根の現在位置や目標位置、移動量といった各種の制御パラメータは、演算周期ごとに随時更新される。このように本実施形態では、標的２３の動きにX線照射範囲６ａが自動で追従するため、患者の被曝量を低減できる。

また、標的位置認識装置２６が標的２３を正常に認識できなくなった場合（例えば、標的２３の位置を誤認識した場合や、見失った場合など）、標的位置認識装置２６が、標的２３の位置を再度認識できるまで羽根を開側に動かし続けてもよい。この場合、目標位置演算部４２が各羽根位置を開側に動かし続ける、すなわち点線の矩形として表された元の照射範囲６ａから、一定の移動量を各羽根に対して送信し続け、一点鎖線で表されたようなＸ線照射範囲６ｂとなるように羽根の位置が設定される。そして標的位置認識装置２６が標的２３の位置を再度認識できたならば、目標位置演算部４２は標的２３と各羽根位置との距離が一定となるような移動量をもとめ、各羽根位置が適当な位置（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）にくるよう制御し、実線の矩形で描かれるような照射範囲６ｃを設定してもよい。図１１は、このような制御の一例を示している。

このような本実施例では、標的位置認識装置２６が標的２３の位置をリアルタイムに認識することが可能な最小のX線照射範囲６ａ内（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）で治療することができるため、患者の被曝量を大幅に低減できる。つまり、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を見失うと、直ちに羽根は開側に動き、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を再認識できるようになる。次に、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を再認識した後、目標位置演算部４２は、再度、羽根を標的認識時の最小X線照射範囲６ａとなるよう制御する（羽根を閉側に動かす）。

ここでは、先に述べたマッチング処理について、図１２に基づき説明する。ステップ３１０において、標的２３の現在位置が算出され記憶部３１に記録される。標的２３の位置を検出する処理は、先に図１１等によって説明したものと考えてよい。次にステップ３１１で、記憶部３１は、標的２３が正常に認識されているかを判定する。判定の基準は例えば、標的２６の移動速度または移動量が、記憶部３１に予め記憶されている範囲内に収まっているか否か、あるいは、標的２３が移動すると予想される領域を記憶部３１に予め記憶させておき、標的２３の位置がその範囲内に収まっているか否か、などが挙げられる。このように本実施例では、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を誤認識していることを容易に検知できる。

従来の装置では、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を誤認識すると、操作者はモニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図っていた。

一方で本実施形態では、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を誤認識すると、直ちに羽根は開側に動き、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を再認識できるようになる。そのため、操作者はモニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定する手間を省くことがでるだけでなく、従来と比べて精確に標的位置認識装置２６は標的２３の位置を認識でき、結果として、患者の被曝量を低減できる。

ステップ３１１において、標的位置認識装置２６が標的２３を正常に認識していない場合、ステップ３１２に進み、標的２３の位置を再度認識できるまで、目標位置演算部４２が自動で各羽根位置を開側に動かすか、または、操作者がモニタ３２上にて各羽根を開側に動かす。その後、ステップ３１１に戻り、標的位置認識装置２６の記憶部３１が標的２３を正常に認識しているかを引き続き判定する。

ステップ３１１において、標的位置認識装置２６が標的２３を正常に認識している場合、ステップ３１３に進み現在位置演算部４１は、X線検出器２における各羽根の現在位置座標を計算し記憶部４０に保存する。その後、ステップ３１４に進み、制御盤３７は、標的２３の現在位置と、羽根の現在位置との距離が、操作者が設定した値と一致しているかどうかを判定する。ステップ３１４において、標的２３と羽根との距離が設定値通りである場合、ステップ３１０に戻り、標的位置認識装置２６が標的２３を正常に認識していること、及び、標的２３と羽根との距離が設定値通りであることを引き続き判定する。

ステップ３１４において、標的２３と羽根との距離が設定値通りでない場合、ステップ３１５に進み、目標位置演算部４２は、標的２３と羽根との距離が設定値通りとなるように各羽根の移動量を計算し、X線絞り３５Ａ，３５Ｂに各羽根の移動量を送信する。

ここで、ステップ３１５において、目標位置演算部４２が、標的２３と羽根との距離が設定値通りとなるように、X線絞り３５Ａ，３５Ｂの各羽根位置を制御する手法は、実施の形態１にて列挙した種々の羽根の制御モードを採用してよい。

例えば、実施の形態１で述べた第５のモード（X線絞り５に具備されるポテンショメータが検出する各羽根位置と、実際の羽根位置との誤差との関係をX線絞り制御盤６の記憶部４０が予め記憶しておき、羽根の現在位置演算部４１が各羽根位置をモニタ８，９に表示したり、羽根の目標位置演算部４２が各羽根に目標位置座標をX線絞り５に送信したりする際に、画像処理装置７乃至X線絞り制御盤６が上記誤差を自動で補正するモード）と組み合わせることにより、ポテンショメータの量子化誤差乃至ヒステリシスによる羽根の停止誤差を軽減することができ、標的２３の動きにX線照射範囲６ａがさらに精確に追従できる。結果として、さらなる患者の被曝量低減を図ることができる。

その後、ステップ３１０に戻り、標的位置認識装置２６が標的２３を正常に認識していること、及び、標的と羽根との距離が設定値通りであることを引き続き判定する。

また、図１４に示すように、標的２３と各羽根位置との距離が一定となるように制御した撮像画像（標的周辺画像）を、記憶部４０が保存しているテンプレート画像８ｂ、８ｃと重ね合わせて表示し、この重ね合わせ画像を記憶部３１に送信し、重ね合わせ画像とテンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮影方向から見た標的２３の二次元位置を演算するモードを構成してもよい（第８のモード）。

このように本実施形態では、標的位置認識装置２６は、重ね合わせ画像とテンプレート画像とをマッチングさせて、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮影方向から見た標的２３の二次元位置を演算することにより、X線照射範囲６ａをさらに小さくするだけでなく、標的位置認識装置２６が標的２３をさらに正確に認識できる。結果として、患者の被曝量を低減できる。

次に、本制御モードの制御手順を、図１３(a)を用いて説明する。図１３(a)は、本実施形態におけるX線絞り制御盤３７の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ３２０において、制御盤３７の記憶部４０が保存しているテンプレート画像をモニタ３２上に表示する。その後、ステップ３２１に進み、ステップ３２０においてモニタ３２上に表示したテンプレート画像と重ね合わせて、X線検出装置２９Ａ，２９Ｂより受信した撮像画像を表示する。その後、ステップ３２２に進み、標的位置認識装置２６は、モニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像かどうかを判定する。

ステップ３２２において、モニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像ではない場合、ステップ３２１に戻り、標的位置認識装置２６は、最新の撮像画像をX線検出装置２９Ａ，２９Ｂより受信する。ステップ３２２において、モニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像である場合、標的位置認識装置２６は、引き続きモニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像かどうかを判定する。

本制御モードでは、ステップ３２２にてモニタ３２上に表示された重ね合わせ画像により、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を認識する。ここで、ステップ３２０においてモニタ３２上に表示する被検体２２の画像として、記憶部４０が保存しているテンプレート画像８ｂ、８ｃの代わりに、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂが撮影した直前X線撮像画像を用いるモードも考えられる。
この本制御モードの制御手順を、図１３(b)を用いて説明する。図１３(b)は、本実施形態における制御盤３７の制御処理内容を表すフローチャートである。

まず、ステップ３３０において、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂが被検体２２を撮影して、記憶部３１及び記憶部４０にその撮影データを送信する。標的位置認識装置２６は、記憶部３１に保存されたデータを読み出し、1枚目の撮像画像としてモニタ３２上に表示する。
その後、ステップ３３１に進み、標的２３と、各羽根位置との距離が一定となるように、自動または手動で羽根の移動を制御して、X線照射範囲６ａを調整する（標的周辺画像）。

ここで、ステップ３３１において、標的２３と羽根との距離が設定値通りとなるように、実施の形態１にて列挙した種々の羽根の制御モードを用いて、操作者は羽根の目標位置を指定してもよい。

その後、ステップ３３２に進み、標的位置認識装置２６は、モニタ３２上に表示された1枚目の撮像画像と重ね合わせて、X線検出装置２９Ａ，２９Ｂより受信した撮像画像（標的周辺画像）を表示し、ステップ３３３にてモニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像かどうかを判定する。ステップ３３３において、モニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像ではない場合、ステップ３３２に戻り、標的位置認識装置２６及び制御盤３７は、最新の撮像画像をX線検出装置２９Ａ，２９Ｂより受信する。

ステップ３３３において、モニタ３２上に表示された撮像画像（標的周辺画像）が最新の画像である場合、標的位置認識装置２６は、引き続きモニタ３２上に表示された撮像画像が最新の画像かどうかを判定する。本制御モードでは、標的位置認識装置２６は、ステップ３３２にてモニタ３２上に表示された重ね合わせ画像により標的２３の位置を認識する。

本実施例のX線撮像装置は、動体追跡放射線治療の際に、標的２３と、各羽根位置X1,X2,Y1,Y2との距離が一定となるように、制御盤３７の羽根の目標位置演算部４２が各羽根位置の目標位置座標を計算して各羽根位置を制御する。このとき、患者のX線被曝量を低減するため、標的位置認識装置２６が標的２３の位置をリアルタイムに認識することが可能な、必要最小限のX線照射範囲６ａ（標的認識時の最小X線照射範囲６ａ）となるように、標的２３と、各羽根位置X1,X2,Y1,Y2との距離を設定する。

標的位置認識装置２６が標的２３の位置を見失う（誤認識する）と、直ちに羽根は開側に動き、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を再認識できるようになる。次に、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を再認識した後、目標位置演算部４２は、再度羽根を標的認識時の最小X線照射範囲６ａとなるよう制御する（羽根を閉側に動かす）。

なお、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を誤認識していることは、例えば標的２６の移動速度または移動量が、記憶部３１に予め記憶されている範囲内に収まっているか否か、あるいは、標的２３が移動すると予想される領域を記憶部３１に予め記憶させておき、標的２３の位置がその範囲内に収まっているか否か、などを基準に記憶部３１が判定する。標的位置認識装置２６が標的２３の位置を誤認識すると、直ちに羽根は開側に動き、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を再認識できるようになる。または、操作者がモニタ３２に表示された撮像画像において標的探索領域を指定することにより、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を再認識できるようになる。

これらの機能により、本実施例では従来と比べて精確に標的位置認識装置２６が標的２３の位置を認識でき、結果として、患者の被曝量を低減できる。

また、一般的には（標的の位置や形状により若干ばらつきはある）、撮像範囲が小さくなるほど、標的位置認識装置２６は標的２３の位置を精確に認識できる。しかし、標的の位置や形状によっては、撮像画像が広範囲なほうが標的を精確に認識できることもある。その場合は、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮像画像と、標的位置認識装置２６の記憶部３１が保存しているテンプレート画像とを重ね合わせて表示する。

標的位置認識装置２６は、重ね合わせ画像とテンプレート画像とをマッチングさせて、Ｘ線撮影装置２５Ａ，２５Ｂの撮影方向から見た標的２３の二次元位置を演算することにより、X線照射範囲６ａをさらに小さくするだけでなく、標的位置認識装置２６が標的２３をさらに精確に認識できる。

また、標的位置認識装置２６が標的２３を見失った場合は、標的２３の位置を標的位置認識装置２６が再度認識できるように、自動乃至手動にて各羽根位置を開側に動かし、標的位置認識装置２６が標的２３の位置を再度認識した後、自動乃至手動にて再度各羽根を閉側に一定量動かし、標的２３と、各羽根位置との距離が一定となるように、目標位置演算部４２が各羽根位置を制御する。

ここで、各羽根が標的２３の動きに追従して制御されている間、実施の形態１にて列挙した種々のモードを適宜組み合わせて各羽根を制御することも可能であり、例えば、モニタ３２に表示乃至模擬表示される各羽根位置の開または閉側を指定している間、指定した方向に羽根が連続的に移動し続けるモードを組み合わせることができる。本モードを組み合わせた場合、標的位置認識装置２６が標的２３を見失った場合、標的位置認識装置２６が短時間で標的２３を再度認識できる。その結果、標的位置認識装置２６の記憶部３１が標的２３を精確に認識することができ、患者のX線被曝量を低減することが期待できる。

１ ：Ｘ線管
２ ：X線検出器
３ ：被検体
４ ：Cアーム
５ ：Ｘ線絞り
６ ：X線絞り制御盤
７ ：画像処理装置
８、９ ：表示部（モニタ）
１５ ：治療放射線照射装置
１６ ：照射制御装置
１７ ：レーザーマーカー
１８ ：治療台
２０ ：通信部
２２ ：被検体
２３ ：標的
２４ ：治療放射線照射装置
２５Ａ、２５Ｂ ：Ｘ線撮影装置
２６ ：標的位置認識装置
２７ ：照射制御装置
２８Ａ、２８Ｂ ：Ｘ線管
２９Ａ，２９Ｂ ：Ｘ線検出器
３１ ：記憶部
３２ ：表示部（モニタ）
３３ ：二次元位置演算部
３４ ：三次元位置演算部
３５Ａ、３５Ｂ ：X線絞り
３６ ：認識結果出力装置
３７ ：X線絞り制御盤
３９ ：通信部
４０ ：記憶部
４１ ：羽根現在位置演算部
４２ ：羽根目標位置演算部
１１０ ：放射線治療装置
１２０ ：動体追跡放射線治療装置

Claims (13)

1. Ｘ線撮像手段と、
   治療用の放射線を照射する放射線治療手段と、
   前記Ｘ線撮像装置または前記放射線治療装置と接続される制御装置と、を備え、
   前記Ｘ線撮像手段は、
   Ｘ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部から照射されるＸ線を検出することによって被検体の透過像を取得するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線発生部から照射されるＸ線の照射範囲を調整する可動式Ｘ線絞り部と、を有し、
   前記可動式Ｘ線絞り部は、
   複数の部材から構成されるＸ線遮蔽部と、
   前記Ｘ線遮蔽部の駆動手段と、
   前記Ｘ線遮蔽部の位置を取得する位置検出手段と、を構成に有し、
   前記制御装置は、
   前記Ｘ線検出器の出力に基づく被検体の透過像、および前記位置検出手段の出力に基づく前記Ｘ線遮蔽部を前記Ｘ線検出器上に投影した場合の模擬像を、表示させる表示手段を有する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
2. 請求項１に記載の放射線治療システムであって、
   前記制御装置は、
   前記表示手段上に、前記可動式Ｘ線絞り部の開口状態を設定する設定指示部を表示し、
   前記設定指示部を介して入力された情報に基づき前記模擬像の表示を変更する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
3. 請求項２に記載の放射線治療システムであって、
   前記制御装置は、
   前記位置検出手段の出力から取得される前記Ｘ線遮蔽部の現在位置座標と、前記設定指示部を介した入力に基づき変更された前記模擬像から取得される前記Ｘ線遮蔽部の目標位置座標と、を比較し、
   前記目標位置座標に向かって前記Ｘ線遮蔽部を移動させるように前記駆動手段に対して指示を出力する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
4. 請求項３に記載の放射線治療システムであって、
   前記制御装置は、
   予め定められた周期で前記位置検出手段から前記Ｘ線遮蔽部の位置座標を周期的に取得し、
   前記周期的に取得された位置座標と、前記目標位置座標との差分が予め定められた範囲に含まれる場合は、前記駆動手段に対する指示を停止し、
   前記周期的に取得された位置座標と、前記目標位置座標との差分が予め定められた範囲を逸脱する場合は、前記駆動手段に対する指示を継続する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
5. 請求項３に記載の放射線治療システムであって、
   前記制御装置は、
   前記位置検出手段によって取得された位置座標と、前記目標位置座標との差分が予め定められた範囲に含まれるまで、前記Ｘ線発生装置によるＸ線照射を停止させる
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
6. 請求項１に記載の放射線治療システムにおいて、
   前記制御装置は、
   周期的に前記Ｘ線撮像装置に対して撮像の指示を出力して、予め配置されたマーカの像を取得し、取得された前記マーカの像を前記表示手段上に表示し、
   前記表示画面上において、前記マーカの像と前記模擬像との距離が一定となるように前記Ｘ線遮蔽部の位置座標を更新して目標位置座標を算出し、
   前記目標位置座標に向かって前記Ｘ線遮蔽部を移動させるように前記駆動手段に対して指示を出力する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
7. 請求項５に記載の放射線治療システムであって、
   前記マーカの像と前記模擬像との距離は、前記設定指示部を介して任意に設定される
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
8. 請求項６に記載の放射線治療システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記マーカの像を取得するために前記Ｘ線遮蔽部によって形成されるＸ線照射範囲の外に前記マーカが移動する場合、前記移動したマーカの像が取得されるまで前記Ｘ線照射範囲を拡大する
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
9. 請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の放射線治療システムであって、
   前記制御装置は、
   予め前記透過像内において設定された特定領域を記憶しており、
   周期的に取得される前記マーカの像が、前記特定領域内に含まれる場合は、前記放射線治療手段による放射線の照射を許可し、
   周期的に取得される前記マーカの像が、前記特定領域内から逸脱する場合は、前記放射線治療手段による放射線の照射を停止させる
   ことを特徴とする放射線治療システム。
   
10. 請求項２に記載の放射線治療システムであって、
    前記前記設定指示部を介して入力された情報とは、前記表示手段上で指定された２つの点の座標の情報であって、
    前記制御装置は、
    前記２つの点を結ぶ直線を対角線とする矩形の領域が形成されるように前記模擬像の表示を変更する
    ことを特徴とする放射線治療システム。
    
11. 請求項２に記載の放射線治療システムであって、
    前記設定指示部を介して入力された情報とは、前記模擬像によって形成される開口状態に対する開指示または閉指示であって、
    前記制御装置は、
    予め設定される前記模擬像の単位移動量を記憶する記憶部を有し、
    前記開指示または前記閉指示が入力されると、前記単位移動量ごとに前記模擬像の表示を変更すること
    を特徴とする放射線治療システム。
    
12. 請求項２に記載の放射線治療システムであって、
    前記設定支持部を介して入力される情報とは、前記Ｘ線検出器の中心を前記可動式Ｘ線絞り部によって形成される開口部の中心と一致させる指示であって、
    前記制御装置は、
    前記開口部の中心が前記Ｘ線検出器の中心と一致するように、前記模擬像の位置を変更して前記開口状態を変更する
    ことを特徴とする放射線治療システム。
    
13. 請求項１から請求項１２のいずれか1項に記載の放射線治療システムであって、
    前記制御装置は、
    前記可動式Ｘ線絞り部の開口状態を記憶する記憶部を備え、
    前記記憶部から過去の前記可動式Ｘ線絞り部の開口状態に関する状態を読み出し、
    前記過去の前記可動式Ｘ線絞り部の開口状態が再現されるように前記駆動手段に対して指示を出力する
    ことを特徴とする放射線治療システム。

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