JP2019115720A - 放射線治療用の脈管マーカ、脈管マーカの留置支援方法、脈管マーカを用いた放射線照射制御装置および放射線照射制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを提供する。【解決手段】３次元曲線形状のマーカ１１１、１１５、１１６は、３次元のいずれの方向からＸ線透視した場合も、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状である。また、３次元曲線形状は、脈管マーカが対象の脈管内で変形して留置可能な寸法を有し、金属アーチファクトが少ない３次元曲線形状および質量である。また、３次元曲線形状は、球状の曲線形状、上部形成面と下部形成面とが捻れたＳ字形状、上部形成面と下部形成面とが捻れた８字形状、径の等しいまたは径の異なるスプリング形状、および、それらの点対称形状のいずれかを含む一筆書きの３次元曲線形状である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、放射線治療用の脈管マーカ、脈管マーカの留置支援方法、脈管マーカを用いた放射線照射制御装置および放射線照射制御プログラムに関する。

Ｘ線、電子線、陽子線、重粒子線（炭素イオン線）を含む放射線治療は、手術療法と比較すると身体に与える負担が小さく副作用が少ないとされており、がん（悪性腫瘍）の治療に広く用いられている。上記技術分野において、特許文献１および特許文献２には、患者の生体内に留置された金属マーカを用いて、腫瘍への放射線照射の標的位置を追跡する技術が開示されている。また、非特許文献１〜非特許文献３には、金属マーカの留置方法として、球状の金マーカを経皮刺入して留置する方法が開示されている。

特開２０１５−１４２６７１号公報 特開２０１５−０２４０２４号公報

隅田晃生、田口安則、「重粒子線がん治療向け動体追跡システム」、Ｉｓｏｔｏｐｅ Ｎｅｗｓ、２０１５年１月号、No.727、p28-30 堀田賢治、「新たな動体追跡システム ＳｙｎｃＴｒａＸ の使用経験」、公益社団法人 日本放射線技術学会 放射線治療部会誌、Vol.29 No.1、平成２７年４月 梅澤真澄等、「移動性臓器対応 小型陽子線治療システムの開発」、日立評論、Vol.97 No.06-07、イノベイティブＲ＆Ｄレポート2015、p70-75

しかしながら、上記文献に記載の技術では、金属マーカを経皮的に刺入して留置するので、骨や血管や治療対象でない臓器などを穿刺経路から避けなければならず、金属マーカの留置箇所が限定される。また、直接的に臓器を穿刺するため患者に負担がかかり、合併症（臓器内出血、腹腔内出血、胸腔内出血、気胸、腫瘍播種など）の発症率が高くなる。さらには、留置する部位の組織密度によって金属マーカの固定性が変化し、血管内や腹腔内へ金属マーカが逸脱してしまうことも多い。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線治療用の脈管マーカは、
直線形状で脈管に挿入された後、立体的に交差した２つの円で形成された略球形状、または複数の弧で形成された略球形状に変形して前記脈管内に留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる。

上記目的を達成するため、本発明に係る脈管マーカの留置支援方法は、
直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを対象の脈管内に留置するための脈管マーカの留置支援方法であって、
放射線治療の対象となる腫瘍と、前記腫瘍との相対位置が変化しない、あるいは、前記相対位置が算出可能な、脈管マーカを留置すべき対象の少なくとも１つの脈管とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
患者ごとの放射線治療の対象となる腫瘍の照射標的位置に基づいて前記記憶手段を参照し、前記脈管マーカを留置すべき対象の少なくとも２つの脈管、および、前記少なくとも２つの脈管内の前記脈管マーカを留置する位置を選択する選択ステップと、
前記選択された少なくとも２つの脈管、および、前記少なくとも２つの脈管内の前記脈管マーカを留置する位置を通知する通知ステップと、
を含む。

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線照射制御装置は、
直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを用いて放射線照射を制御する放射線照射制御装置であって、
Ｘ線で前記脈管マーカを含む範囲を照射して、留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの３次元曲線形状を識別する識別手段と、
識別された前記留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの位置から、腫瘍の照射標的位置を算出する算出手段と、
前記腫瘍の照射標的位置に対して選択された強度の治療用放射線を放射するよう制御する放射制御手段と、
を備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線照射制御プログラムは、
直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを用いて放射線を制御する放射線照射制御プログラムであって、
Ｘ線で前記脈管マーカを含む範囲を照射して、留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの３次元曲線形状を識別する識別ステップと、
識別された前記留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの位置から、腫瘍の照射標的位置を算出する算出ステップと、
前記腫瘍の照射標的位置に対して選択された強度の治療用放射線を放射するよう制御する放射制御ステップと、
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、より正確な放射線治療をすることができる。

本発明の第１実施形態に係る脈管マーカの形状と異なる方向から透視した像とを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る脈管マーカの形状と異なる方向から透視した像とを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る脈管マーカの形状と異なる方向から透視した像とを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る脈管マーカの形状を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る放射線治療の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る放射線治療計画過程（Ｓ２０３）の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る脈管マーカ留置処置の概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る脈管マーカ留置システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る放射線治療準備過程の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る脈管マーカの留置処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る脈管マーカによる放射線照射の概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る脈管マーカによる放射線照射システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る放射線治療実施過程の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る脈管選択データベースの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る放射線照射制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係る腫瘍位置追跡テーブルの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る放射線照射制御装置の処理手順を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施形態における「脈管」との文言は、臓器や組織の代謝輸送路であり、管を流れる液性により分類される血管系およびリンパ系を含む。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての脈管マーカについて、図１Ａ〜図１Ｄを用いて説明する。本実施形態に係る脈管マーカは、直線形状で体内に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用のマーカである。

図１Ａは、本実施形態に係る脈管マーカ１１１、１１５、１１６の形状と異なる方向から脈管マーカ１１１を透視した像１１２〜１１４とを示す図である。

図１Ａにおいて、脈管マーカ１１１は、直線形状から、２つの円が交差した球状に変形した一筆書きの３次元曲線形状を有し、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。透視した像１１２〜１１４は、脈管マーカ１１１をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向から透視した像を示している。これら透視した像１１２〜１１４に示したように、脈管内に留置された脈管マーカ１１１のＸ線透視像は、いずれの方向からでも２次元曲線となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状である。なお、脈管マーカ１１１は２つの円が略直角に交差した３次元曲線形状を示したが、交差角度は直角に限定されず、いずれの方向からの透視でも明確な２次元曲線になり得る角度であればよい。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向から透視した像で代表させたが、他の方向からの透視像も２次元曲線形状となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状となる。

脈管マーカ１１５または１１６は、２つの円が交差した球状として類似であるが、球状に変形した一筆書きの順序が脈管マーカ１１１とは異なる３次元曲線形状を有する。これらの脈管マーカ１１５または１１６においても、そのＸ線透視像は像１１２〜１１４と類似である。

図１Ａの脈管マーカ１１１、１１５、１１６のいずれを使用するかは、直線形状から３次元曲線形状に変形する時点で、脈管内部を損傷あるいは負荷を掛け過ぎず、脈管内での留置が容易で確実な一筆書きの順序を選択すればよい。

図１Ｂは、本実施形態に係る脈管マーカ１２１、１２５の形状と異なる方向から透視した像１２２、１２３とを示す図である。

図１Ｂにおいて、脈管マーカ１２１は、直線形状から、Ｓ字形状の上部形成面と下部形成面とが捻れた形状に変形した一筆書きの３次元曲線形状を有し、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。透視した像１２２、１２３は、脈管マーカ１２１をＸ方向、Ｙ方向から透視した像を示している。これら透視した像１２２、１２３に示したように、脈管内に留置された脈管マーカ１２１のＸ線透視像は、いずれの方向からでも２次元曲線形状となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状である。なお、脈管マーカ１２１はＳ字形状の上部形成面と下部形成面とが略直角に捻れた３次元曲線形状を示したが、捻れ角は直角に限定されず、いずれの方向からの透視でも明確な２次元曲線になり得る角度であればよい。また、Ｘ方向、Ｙ方向から透視した像で代表させたが、他の方向からの透視像も２次元曲線となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状となる。

脈管マーカ１２５は、Ｓ字形状の上部形成面と下部形成面とが捻れた形状として類似であるが、捻れの方向が脈管マーカ１２１とは異なる３次元曲線形状を有する。この脈管マーカ１２５においても、そのＸ線透視像は像１２２、１２３と類似である。

図１Ｃは、本実施形態に係る脈管マーカ１３１の形状と異なる方向から透視した像１３２〜１３４とを示す図である。

図１Ｃにおいて、脈管マーカ１３１は、直線形状から、径の等しい２重のスプリング形状に変形した一筆書きの３次元曲線形状を有し、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。透視した像１３２〜１３４は、脈管マーカ１３１をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向から透視した像を示している。これら透視した像１３２〜１３４に示したように、脈管内に留置された脈管マーカ１３１のＸ線透視像は、いずれの方向からでも２次元曲線となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状である。なお、脈管マーカ１３１は径の等しい２重のスプリング形状を示したが、径は等しくなくてもよく、３重以上であってもよく、いずれの方向からの透視でも明確な２次元曲線になり得る形状であればよい。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向から透視した像で代表させたが、他の方向からの透視像も２次元曲線形状となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状となる。

図１Ｄは、本実施形態に係る脈管マーカ１４１〜１４５の形状を示す図である。これら脈管マーカ１４１〜１４５も、脈管内に留置された場合のＸ線透視像は、いずれの方向からでも２次元曲線となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状となる。

脈管マーカ１４１は、直線形状から変形した場合、各孤間が１２０度に開いた一筆書きの球状の３次元曲線形状であり、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。脈管マーカ１４２は、直線形状から変形した場合、３つの円が交差した球状に変形した一筆書きの３次元曲線形状であり、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。なお、脈管マーカ１４１、１４２においても孤間あるいは円間の角度は図１Ｄに限定されず、いずれの方向からの透視でも生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状になる、３次元曲線形状であればよい。

脈管マーカ１４３、１４４は、直線形状から変形した場合、径の等しいスプリング形状に類型の、径の異なる２重のスプリング状と径の異なる３重のスプリング状の一筆書きの球状の３次元曲線形状であり、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。なお、図１Ｄには、径が小大の組み合わせ、径が小大小の組合せの例を示したが、径が小中大や径が大小大のような他の組合せでもよい。径の異なるスプリング状の３次元曲線形状にすると、スプリング状の脈管マーカの大径に比較して脈管の内径が小さい場合であっても、小径部分はつぶれずに残る。例えば、３mm径と２mm径とを組み合わせた大小スプリング状の３次元曲線形状の場合、脈管の内径が２mmであっても、小径部分はつぶれずに残る。

脈管マーカ１４５は、直線形状から変形した場合、上部形成面と下部形成面とが捻れたＳ字形状に類型の、上部形成面と下部形成面とが捻れた８字形状の一筆書きの３次元曲線形状であり、照射標的位置である目標位置の脈管内に留置される。脈管マーカ１４５も、図１Ｂに示した脈管マーカ１２１、１２５と同様に、いずれの方向からの透視像も２次元曲線となり、かつ、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状となる。

本実施形態では、脈管マーカ１１１、１１５、１１６、１４１および１４２を、球状の曲線形状と称する。また、脈管マーカ１３１、１４３および１４４を、径の等しいまたは径の異なるスプリング形状と称する。

さらに、脈管マーカ１１１〜１４５の点対称形状であってもよい。

ここで、３次元曲線形状の各方向の寸法は、人体内の脈管の径に合わせ、短径２mm〜５mmであるのが望ましい。長径は人による認識、機械による自動認識によらず５mm程度であるのが望ましい。また、脈管マーカを形成する線素材の径は、0.508mm〜0.559mm（0.020-0.022 inch）のものを用いたが、これに限定されない。治療用放射線は、陽子線、重粒子線およびＸ線、電子線のいずれかである。また、脈管マーカは、人体内でアレルギー反応を起こさず、経年変化がなく、かつ、Ｘ線透視画像で描出され、必要に応じてＭＲＩ（核磁気共鳴画像）でも描出されるバネ素材または形状記憶素材により製造されているのが望ましい。例えば、白金を含む金属である。

なお、脈管マーカの形状は、図１Ａ〜図１Ｄに図示した形状に限定されない。すなわち、生体内に出現する生理的、解剖学的形状と識別可能な形状を含む形状であればよい。また、脈管マーカが対象の脈管内で変形して留置可能な径を有し、かつ、脈管マーカが対象の脈管内面を傷つけない形状であればよい。すなわち、脈管マーカが小さすぎると脈管内で任意の位置に固定ができず、大きすぎると脈管内で目的の形状を形成することができず、かつ脈管内面を傷付ける可能性があるので、脈管の径に合わせた大きさであることが望ましい。さらに、放射線治療計画を行う際に必須であるＣＴ画像において金属アーチファクトの出現が少ないようにできるだけ脈管内に線素材が存在しない形状や、脈管マーカの質量を制限することが望ましい。

本実施形態によれば、脈管マーカが、直線形状で体内に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まる。したがって、脈管さえ存在すれば、従来の方法のようにマーカの留置箇所が限定されず、留置した脈管マーカを放射線治療マーカとして使用し正確で合併症の少ない放射線治療をすることができる。

従来の方法（経皮的留置）と比較しての本実施形態には次のメリットがある。(1)動脈や静脈などの末梢血管である脈管は全身のどこにでも存在するため留置部位の限定が少ない。(2)理論的に、合併症としての出血を来しうる部位はカテーテルを挿入した部位に限局され、ここは用手的な圧迫止血が容易であるため、より安全な留置が可能である。(3)腫瘍組織を物理的に損傷させないので、腹膜播種や胸膜播種などの医原性の腫瘍転移を来す危険性が無いこと、つまり、本実施形態の脈管マーカを用いることにより、留置部位が自由で、出血が少なく、腫瘍播種が少ない、ということである。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る放射線治療システムについて説明する。本実施形態に係る放射線治療システムにおいては、体動などの外的因子、呼吸や心拍、消化管蠕動、臓器の生理的な移動・膨張・縮小などの内的因子による腫瘍の相対的位置移動にかかわらず腫瘍の位置を特定できる位置に、本実施形態の脈管マーカを留置する。そして、留置された脈管マーカをＸ線透視にて撮像し放射線照射の位置を確定することで、腫瘍外の正常組織へのダメージを最小化し、かつ腫瘍に対して正確な放射線を照射する。

《放射線治療の手順》
図２Ａは、本実施形態に係る放射線治療の手順を示すフローチャートである。

放射線治療に当たって、ステップＳ２０１において、放射線治療準備過程を実施する。放射線治療準備過程では、患者のＸ線透視装置を用いて、造影剤を注入した血管造影画像に基づいて腫瘍位置と腫瘍範囲を同定する。そして、選択可能な脈管と腫瘍との位置関係に基づいて本実施形態の脈管マーカの種類を選定し、それを留置すべき脈管および留置位置を確定して、選定された脈管マーカの留置処置を実施する。

次に、ステップＳ２０３において、放射線治療計画過程を実施する。図２Ｂは、放射線治療計画過程（Ｓ２０３）の手順を示すフローチャートである。放射線治療計画過程では、主に、ステップＳ２３１において、樹脂製固定具２０１（体を治療台に固定する）を作成し、ステップＳ２３３において、放射線強度を調整して放射線が到達する体内深度が腫瘍位置と一致させるための放射線吸収部材２０２を作成する。

樹脂製固定具２０１を装着した状態でＣＴ画像を撮像することで、体表と腫瘍、脈管マーカの相対位置を３次元的に計測する。そしてＣＴ画像の中での腫瘍の範囲を描出し、放射線をどのように照射するかのシミュレーションを行う。腫瘍の位置の描出をなるべく正確に行うため、時にＭＲＩ画像やＰＥＴ画像の合成画像も用いる。その上でリスク臓器の放射線被曝線量を最小限にしつつ、目的の放射線量を腫瘍へ照射するための放射線ビームの数、方向、強度、分割線量などを決定する。

また、放射線加速器からの一様な放射線を体内の腫瘍の深度に対応して調整するための、放射線吸収部材２０２を作成する。かかる放射線吸収部材２０２の作成は、ＣＴ画像から抽出された腫瘍の範囲や深度に対応する放射線強度とするため、対応する放射線吸収材料の長さとなるように、例えば３Ｄプリンタを用いて作成される。

次に、ステップＳ２０５において、放射線治療実施過程を実施する。放射線治療室の治療台に固定具により患者、特にその患部を固定する。そして、Ｘ線透視画像やＣＴ画像から脈管マーカを識別して、脈管マーカの３次元位置から腫瘍の位置を確定する。確定した腫瘍位置をシミュレーション上の腫瘍位置に合わせるために患者寝台もしくは照射器を移動させる。そして、Ｘ線や電子線、陽子線、重粒子線などの放射線を腫瘍に照射する。放射線照射は、放射線治療計画過程で計画した放射線の線量に基づいて実施される。

《脈管マーカ留置》
以下、放射線治療準備過程（Ｓ２０１）における、本実施形態の脈管マーカの留置処理について詳細に説明する。

（概要）
図３は、本実施形態に係る脈管マーカ留置処置の概要を示す図である。以下、腫瘍近傍の動脈内への脈管マーカ留置処置について説明する。

脈管マーカ留置処置においては、患者の右鼠径部から大腿動脈内にシースを挿入して、そのシース内にガイディングカテーテルを目的臓器の主幹動脈に挿入する。そして、ガイディングカテーテル内にさらに細径のマイクロカテーテルを挿入する。

あらかじめ選定した、脈管マーカの留置目標位置にマイクロカテーテルを挿入して、マイクロカテーテル内を通して選定した直線状の脈管マーカを動脈内に押し出して、動脈内で所定形状に変形した脈管マーカを留置する。ＣＴ画像を撮って、放射線治療に有効な位置に脈管マーカが留置されたか否かを確認する。有効性が期待できない場合には必要に応じて追加の脈管マーカを留置する。脈管マーカはできれば２つ以上留置する方がよい。期待位置に脈管マーカが留置されたと判断したら、カテーテルおよびシースを抜いて、止血をする。

なお、腫瘍位置の算出精度を高めるには、さらに翌日、翌々日にもＣＴ画像を撮って、位置の移動を確認してもよい。また、カテーテルの挿入は、上腕や前腕の動脈や鼠径部の静脈からでも可能である。

図３における脈管マーカの留置処置中の血管造影画像３１０は、腫瘍位置３１１を確定可能な動脈の位置に、マイクロカテーテル３１２を挿入し、マイクロカテーテル３１２内を選定した直線状の脈管マーカ３１３を通している状態を示している。

そして、図３における脈管マーカの留置処置中の血管造影画像３２０は、マイクロカテーテル３１２内を通した直線状の脈管マーカ３１３が動脈内に押し出されて、球状の曲線形状の脈管マーカ３１４に変形して、留置された状態を示している。

なお、図３には、１つの球状の曲線形状の脈管マーカ３１４の留置を示したが、腫瘍位置を算出して確定できる数の脈管マーカが留置される。留置される脈管マーカは同じ形状でもよいが、脈管マーカを特定できるように異なる形状のものを用いるのが望ましい。

（脈管マーカ留置システム）
図４は、本実施形態に係る脈管マーカ留置システム４００の構成を示すブロック図である。

脈管マーカ留置システム４００は、Ｘ線透視画像によって血管造影画像を描出できるＸ線透視撮像部４１５を備え、脈管マーカを留置するための処置室４１０と、脈管マーカの留置を支援する脈管マーカ留置支援装置４２０と、を備える。

処置室４１０には、処置台４１１上の患者４１２と、脈管マーカの留置処置を行なう医師４１３とが居り、血管造影画像を表示する表示部４１４と、Ｘ線透視撮像部４１５と、が備えられる。医師４１３は、表示部４１４の血管造影画像を観察しながら、図３に示したような、脈管マーカの留置処置を実施する。

脈管マーカ留置支援装置４２０は、腫瘍位置および脈管表示制御部４２１と、表示部４２２と、脈管マーカ位置入力部４２３と、脈管マーカ留置評価部４２４と、留置評価データベース４２５と、を備える。腫瘍位置および脈管表示制御部４２１は、Ｘ線透視撮像部４１５からの画像から腫瘍位置の表示部４１４および表示部４２２への表示を制御する。脈管マーカ位置入力部４２３は、留置された脈管マーカの位置を入力する。脈管マーカ留置評価部４２４は、入力された脈管マーカの留置位置から腫瘍位置を算出して確定できるか否かを評価する。留置評価データベース４２５は、脈管マーカ留置評価部４２４の評価に使用するデータを格納する。脈管マーカ留置評価部４２４が、脈管マーカの留置位置から腫瘍位置を算出して確定できないと評価した場合には、さらに脈管マーカを留置すべき旨を、医師４１３に通知する。なお、脈管マーカ位置入力部４２３と、脈管マーカ留置評価部４２４と、留置評価データベース４２５と、からなる処理は、破線でも示したように、医師により行なわれてもよい。

（脈管マーカの留置手順）
図５Ａは、本実施形態に係る放射線治療準備過程（Ｓ２０１）を示すフローチャートである。

放射線治療準備過程（Ｓ２０１）では、ステップＳ５１１において、患者の患部の血管造影画像を取得する。次に、ステップＳ５１３において、血管造影画像から腫瘍位置を特定する。そして、腫瘍位置に基づいて、使用する脈管マーカ、および、脈管マーカの留置位置を選定する。腫瘍位置に関連し、呼吸や脈拍、蠕動、臓器の形態変化などによっても腫瘍位置と連動する適切な動脈が選定される。脈管マーカの留置位置としては、目的とする臓器に近くて留置し易い臓器外の動脈が選定されてもよい。

ステップＳ５１７において、選定された脈管マーカ、および、脈管マーカの留置位置に基づいて、脈管マーカの留置処理が実施される。

図５Ｂは、本実施形態に係る脈管マーカの留置処理（Ｓ５１７）の手順を示すフローチャートである。

脈管マーカの留置処理（Ｓ５１７）では、ステップＳ５２１において、使用する脈管マーカ、および、脈管マーカの留置位置を設定する。ステップＳ５２３とＳ５２５とを繰り返して、大腿動脈から挿入されたマイクロカテーテルの先端と、脈管マーカを留置すべき動脈とを含む血管造影画像を撮像しながら、マイクロカテーテルの先端を脈管マーカの留置位置に到達させる。なお、脈管マーカの留置位置に到達できない場合、例えば動脈に腫瘍が及んでいる場合などは、他の動脈に脈管マーカの留置を変更する。

マイクロカテーテルの先端が脈管マーカの留置位置に到達したならば、ステップＳ５２７において、選定された直線状の脈管マーカをマイクロカテーテルから押し出す。押し出された直線状の脈管マーカが人体組織から識別可能な所定の形状に変形して、脈管内にひっかかって留置される。

脈管マーカが留置されたなら、ステップＳ５２９において、ＣＴ画像などを撮像し、放射線治療に有効な位置に脈管マーカが留置されたかどうかを確認する。脈管マーカの位置が不良であれば、すなわち、腫瘍の位置を算出可能でなければ、さらに脈管マーカを留置すべくステップＳ５２１からを繰り返す。

《放射線治療プランニング》
放射線治療計画過程（Ｓ２０３）については、図２Ｂの説明で詳細を説明したので、説明の重複を避ける。

なお、放射線治療においては目的とする総線量を安全性に配慮し複数回・複数日に分割して照射する。例えば肺がんであれば４回分割で照射する場合があるが、このような分割照射を行うことで正常組織と腫瘍組織の回復率の差を利用した安全な放射線治療が可能になる。消化管などの放射線感受性の高い臓器が隣接しているような場合には多分割（長期）の照射とする場合が多い。

《脈管マーカを用いた放射線治療》
（概要）
図６は、本実施形態に係る脈管マーカを用いた放射線照射の概要を示す図である。

策定された放射線治療計画に基づいて、放射線治療を行う。放射線治療では、患者を固定具により治療台に固定する。そして、Ｘ線透視装置によって得られたＸ線透視画像から脈管マーカを同定する。同定された脈管マーカの位置から、初期設定位置からの腫瘍位置変動量（X、Y、Zの３軸、ないしはその３軸の回転を含めた合計６軸）を算出して、治療台ないしは照射器を移動させ、放射線治療計画通りの放射線を照射する。特に、肺がん、肝臓がん、胆道がん、すい臓がんなどの腹部の腫瘍の場合は、腫瘍の体内での相対位置の変動が大きく、位置合わせが重要である。

図６における放射線照射処理中のＸ線透視装置６１０は、３つの脈管マーカ３１４、６１２、６１３を含む画像である。脈管マーカ３１４は、図１Ａに示した脈管マーカに相当する球状の曲線形状である。脈管マーカ６１２は、図１Ｂに示した脈管マーカに相当する上部形成面と下部形成面とが捻れたＳ字形状である。脈管マーカ６１３は、図１Ｃに示した径の等しい２重のスプリング形状である。これら脈管マーカ３１４、６１２、６１３はいずれも、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状なので、人体組織に無い形状として識別が容易である。図６では３つの脈管マーカ３１４、６１２、６１３を示したが、適切な位置に留置できれば２つの脈管マーカ（２つ目はバックアップ）であってもよく、一方、適切な留置が困難な場合は、３つ以上の脈管マーカを留置してもよい。何日も前にとったＣＴのマーカの位置と、放射線を当てる患者のマーカ位置とをピッタリ合わせるには、３つの脈管マーカを留置した６軸（XYZ方向への平行移動＋XYZ方向への回転）が理想だが、３軸（XYZ方向への平行移動）でもよい。

そして、図６における放射線照射処理中のＸ線透視画像６２０は、３つの脈管マーカ３１４、６１２、６１３、あるいは、２つの脈管マーカ３１４、６１２、から算出され確定した腫瘍位置６１１に対して、放射線が照射される。なお、腫瘍位置６１１は３次元であり、その深度範囲にしたがい照射強度が変更されて照射される。照射強度の変更は、例えば、放射線吸収部材２０２の働きにより実現される。

（放射線治療システム）
図７は、本実施形態に係る脈管マーカによる放射線照射システム７００の構成を示すブロック図である。

放射線照射システム７００は、加速器７１０と、放射線治療室７２０と、放射線照射制御装置７３０と、を備える。

放射線治療室７２０は、Ｘ線透視装置を備え、樹脂製固定具２０１で治療台上に固定された患者７２１に対して、放射線照射制御装置７３０の制御の下で、陽子線や重粒子線などの放射線を放射線吸収部材２０２により強度を調整しながら照射する。

放射線照射制御装置７３０は、統合制御部７３１と、加速器制御部７３２と、腫瘍位置および脈管表示部７３３と、放射線照射制御部７３４と、データベース７３５と、を備える。統合制御部７３１は、データベース７３５に格納された放射線治療計画データを参照して各機能構成部を関連付けて制御する。加速器制御部７３２は、放射線治療室７２０における患者７２１への放射線照射の準備が整った後に、加速器７１０を制御して陽子線や重粒子線などの放射線を生成させる。腫瘍位置および脈管表示部７３３は、放射線治療室７２０のＸ線透視装置が撮像したＸ線透視画像の脈管マーカを含む画像を表示する。

放射線照射制御部７３４は、腫瘍位置および脈管表示部７３３に表示された脈管マーカの識別に基づいて入力された脈管マーカの位置から、放射線の照射範囲（＝腫瘍位置）を算出して、放射線照射の位置や強度を制御する。なお、放射線照射の位置は、患者寝台の移動や回転により調整される。データベース７３５は、放射線治療計画データなどを格納する。

（放射線治療の手順）
図８は、本実施形態に係る放射線治療実施過程（Ｓ２０５）の手順を示すフローチャートである。

放射線治療実施過程（Ｓ２０５）では、ステップＳ８０１において、患者の患部のＸ線透視画像を撮像する。ステップＳ８０３において、Ｘ線透視画像から脈管マーカを識別する。ステップＳ８０５において、脈管マーカの３次元位置に基づいて、腫瘍の現在位置を算出する。ステップＳ８０７において、腫瘍の現在位置に対して、患者寝台の位置や放射線の照射位置、放射線強度を設定する。そして、ステップＳ８０９において、放射線の照射処理手順を実施する。

本実施形態によれば、脈管内に特定形状の脈管マーカを留置して、呼吸や脈拍、蠕動などの臓器や腫瘍の生理的移動によっても脈管マーカに基づいて正確な腫瘍位置を認識して、放射線を照射できる。したがって、マーカの留置箇所が限定されず、患者の負担を軽減し、合併症の発症を抑制した放射線治療をすることができる。すなわち、従来の方法では留置のできなかった臓器や部位の腫瘍に対して、より安全に金属マーカを留置することができるようになった。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置について説明する。本実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置は、上記第２実施形態と比べると、腫瘍の情報から適切な脈管マーカの留置場所を通知する構成を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《脈管マーカ留置支援装置の構成》
図９は、本実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置９２０の構成を示すブロック図である。なお、図９において、図４と同じ構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

脈管マーカ留置支援装置９２０は、腫瘍位置抽出部９２１と、脈管マーカおよび留置位置選定部９２２と、脈管マーカ抽出部９２３と、脈管選択データベース９２４と、を備える。腫瘍位置抽出部９２１は、脈管マーカの留置処置前に、処置室４１０からの血管造影画像（Ｘ線透視画像）から腫瘍位置を抽出する。脈管マーカおよび留置位置選定部９２２は、脈管マーカの留置処置前に、脈管選択データベース９２４を参照して、腫瘍位置に対応して適切な脈管マーカおよび脈管マーカの留置位置を選定する。脈管マーカ抽出部９２３は、脈管マーカの留置処置時に、処置室４１０からの血管造影画像から脈管マーカを抽出する。

（脈管選択データベース）
図１０は、本実施形態に係る脈管選択データベース９２４の構成を示す図である。脈管選択データベース９２４は、脈管マーカおよび留置位置選定部９２２が腫瘍位置に対応して適切な脈管マーカおよび脈管マーカの留置位置を選定する時に参照される。

脈管選択データベース９２４は、腫瘍位置１００１に対応付けて、脈管マーカ留置情報１００２、脈管マーカ留置情報１００３、脈管マーカ留置情報１００４、を格納する。腫瘍位置１００１は、患部と患部位置との情報を含む。各脈管マーカ留置情報１００２〜１００４は、使用する脈管マーカと、留置する血管名と、留置する範囲と、を含む。

《脈管マーカ留置支援装置の処理手順》
図１１は、本実施形態に係る脈管マーカ留置支援装置９２０の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１においては、本実施形態の関連部分のフローチャートを示し、重複する処理の説明は省略する。

脈管マーカ留置支援装置９２０は、ステップＳ１１０１において、血管造影画像を取得する。脈管マーカ留置支援装置９２０は、ステップＳ１１０３において、血管造影画像から腫瘍位置を抽出する。脈管マーカ留置支援装置９２０は、ステップＳ１１０５において、脈管選択データベース９２４を参照して、脈管マーカの候補、および、脈管マーカの留置位置候補を取得する。そして、脈管マーカ留置支援装置９２０は、ステップＳ１１０７において、脈管マーカの候補、および、脈管マーカの留置位置候補を通知する。

本実施形態によれば、腫瘍の位置に基づいて、用いる脈管マーカおよび脈管マーカを留置すべき位置を容易に知ることができる。

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係る放射線治療システムについて説明する。本実施形態に係る放射線治療システムは、上記第２実施形態と比べると、放射線治療時の脈管マーカを識別して放射線の照射位置を自動算出して設定する構成を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《放射線治療システムの構成》
図１２は、本実施形態に係る放射線照射制御装置１２３０の構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図７と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

放射線照射制御装置１２３０は、腫瘍位置追跡部１２３３を備える。腫瘍位置追跡部１２３３は、腫瘍位置追跡テーブル１２３６を有し、放射線治療室７２０のＸ線透視撮像部からのＸ線透視画像に基づいて脈管マーカを識別して、腫瘍位置を追跡する。かかる腫瘍位置の追跡情報は、放射線照射制御部７３４に通知されて、逐次の腫瘍位置変更にも追随した正確な位置への放射線照射を実現する。

（脈管マーカ識別テーブル）
図１３は、本実施形態に係る腫瘍位置追跡テーブル１２３６の構成を示す図である。腫瘍位置追跡テーブル１２３６は、放射線照射時に、腫瘍位置追跡部１２３３が放射線治療室７２０からの患部のＸ線透視画像から脈管マーカを識別し、腫瘍位置を追跡するために使用される。

腫瘍位置追跡テーブル１２３６は、脈管マーカを識別するための脈管マーカテーブル１３１０と、識別した脈管マーカから現在の腫瘍位置を算出するために使用する腫瘍位置テーブル１３２０と、を有する。

脈管マーカテーブル１３１０は、脈管マーカＩＤ１３１１に対応付けて、脈管マーカの形状１３１２と、寸法１３１３と、画像データ１３１４と、を格納する。なお、画像データ１３１４は、画像データから抽出された特徴量であってもよい。かかる画像データ１３１４に対応する形状をＸ線透視画像から見付けることで、脈管マーカが識別される。

腫瘍位置テーブル１３２０は、所定数の、識別した脈管マーカＩＤ１３２１と、その３次元位置１３２２と、に基づいて算出した、腫瘍位置１３２３および寝台位置１３２４を記憶する。

《放射線治療システムの手順》
図１４は、本実施形態に係る放射線照射制御装置１２３０の処理手順を示すフローチャートである。

放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４０１において、患部のＸ線透視画像を取得する。放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４０３において、脈管マーカテーブル１３１０を参照して脈管マーカを抽出する。放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４０５において、抽出した脈管マーカの位置を取得する。そして、放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４０７において、脈管マーカの位置に基づいて、現在の腫瘍の位置を算出する。

放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４０９において、算出した腫瘍位置に基づいて、患者寝台移動量・回転量、放射線の照射範囲と照射強度とを設定する。放射線照射制御装置１２３０は、ステップＳ１４１１において、設定された放射線の照射範囲と照射強度とにより放射線を照射させるように放射制御処理手順を実行する。

本実施形態によれば、脈管マーカを識別して腫瘍位置を追跡することにより、放射線照射の自動化を実現できる。

［他の実施形態］
以上の実施形態では、「脈管」として動脈や静脈の血管を代表させて説明したが、臓器や組織の代謝輸送路としての他の脈管、例えばリンパ管によっても同様の効果を奏する。また、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラム、例えば放射線照射制御プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (11)

1. 直線形状で脈管に挿入された後、立体的に交差した２つの円で形成された略球形状、または複数の弧で形成された略球形状に変形して前記脈管内に留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカ。
2. 前記略球形状は、３次元のいずれの方向からＸ線透視した場合も、生体内に出現する生理的、解剖学的形状との違いを識別可能な形状である請求項１に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
3. 前記略球形状は、前記脈管マーカが対象の脈管内で変形して留置可能な寸法を有する請求項１または２に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
4. 前記脈管マーカの形状および質量は、金属アーチファクトが少ない形状および質量である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
5. 前記脈管マーカの材料は、放射線を吸収するバネ素材または形状記憶素材である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
6. 前記脈管マーカの材料は、白金を含む金属である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
7. 前記脈管は、動脈または静脈の末梢血管である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
8. 前記放射線は、陽子線、重粒子線、Ｘ線および電子線のいずれかである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線治療用の脈管マーカ。
9. 直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを対象の脈管内に留置するための脈管マーカの留置支援方法であって、
   放射線治療の対象となる腫瘍と、前記腫瘍との相対位置が変化しない、あるいは、前記相対位置が算出可能な、脈管マーカを留置すべき対象の少なくとも１つの脈管とを対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
   患者ごとの放射線治療の対象となる腫瘍の照射標的位置に基づいて前記記憶手段を参照し、前記脈管マーカを留置すべき対象の少なくとも２つの脈管、および、前記少なくとも２つの脈管内の前記脈管マーカを留置する位置を選択する選択ステップと、
   前記選択された少なくとも２つの脈管、および、前記少なくとも２つの脈管内の前記脈管マーカを留置する位置を通知する通知ステップと、
   を含む脈管マーカの留置支援方法。
10. 直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを用いて放射線照射を制御する放射線照射制御装置であって、
    Ｘ線で前記脈管マーカを含む範囲を照射して、留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの３次元曲線形状を識別する識別手段と、
    識別された前記留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの位置から、腫瘍の照射標的位置を算出する算出手段と、
    前記腫瘍の照射標的位置に対して選択された強度の治療用放射線を放射するよう制御する放射制御手段と、
    を備える放射線照射制御装置。
11. 直線形状で脈管に挿入された後、３次元曲線形状に変形して留まり、放射線を照射すべき位置を決めるための目印となる放射線治療用の脈管マーカを用いて放射線を制御する放射線照射制御プログラムであって、
    Ｘ線で前記脈管マーカを含む範囲を照射して、留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの３次元曲線形状を識別する識別ステップと、
    識別された前記留置された少なくとも２つの前記脈管マーカの位置から、腫瘍の照射標的位置を算出する算出ステップと、
    前記腫瘍の照射標的位置に対して選択された強度の治療用放射線を放射するよう制御する放射制御ステップと、
    をコンピュータに実行させる放射線照射制御プログラム。

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