JP3447362B2

JP3447362B2 - 放射線治療計画装置

Info

Publication number: JP3447362B2
Application number: JP05637394A
Authority: JP
Inventors: 昌快津雪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JPH07255715A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は放射線治療計画装置に
係り、とくに、Ｘ線ＣＴ装置，ＭＲＩ装置などから得ら
れた断層像を用いて放射線治療の計画を行う放射線治療
計画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、癌などの病変部に放射線を照射す
る放射線治療が臨床の場で行われており、その有効性が
認められている。

【０００３】この放射線治療を行う放射線治療装置とし
ては一般に、リニアアクセラレータが使われている。こ
のリニアアクセラレータは、治療台に横たわった患者の
患部に、加速電子線をターゲットに当てることにより発
生する放射線（Ｘ線）を照射装置本体側から照射するも
のである。

【０００４】このような放射線治療装置を利用して治療
するには、事前の種々の準備作業が必要になる。その第
１段階は、例えばＸ線ＣＴスキャナにより疾患部の画像
を取得することである。そして、第２段階では、その画
像を用いて患部の位置、大きさ、形状、数などを正確に
把握し、どのようなアイソセンタの位置及び線量分布、
照射法（視野、角度，門数など）を選択したら患部のみ
に的確に放射線を照射できるかを決める。さらに第３段
階では、Ｘ線シミュレータにより決定したアイソセン
タ、線量分布及び照射条件を使ってアイソセンタの設
定、透視による患者位置決め、体表マーキング（アイソ
センタ、照射野）、及び決定した照射法によるシミュレ
ーションが行われる。

【０００５】このようにしてシミュレーションまでが完
了すると、その後、通常、適宜な期間を置いて、放射線
治療装置による治療に至る。この治療に先立ち、照合用
透視画像で照射野を照合するとともに、患者に付いてい
る体表マークの内、アイソセンタマークにより患者が位
置決めされ、照射野マークによりコリメータの照射範囲
が設定される。この後、実際の放射線治療が決められた
照射法に従って行われる。

【０００６】近年、癌治療に対する種々のアプローチが
なされている中で根治療法や姑息療法として、放射線治
療の意義が見直されてきており、より正確な患部の位置
決め、より綿密な治療計画、及びより高精度な治療が要
求されつつある。

【０００７】かかる現状において、治療計画を立てる場
合、一般に、被検体のスキャノ像と予め再構成されたア
キシャル像とを用いていた。つまり、スキャノ像で病変
部（ターゲット）に対する照射野を決め、線錐をアキシ
ャル像で確認するというものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スキャノ像とアキシャル像を用いる治療計画の手法にあ
っては、既にスキャン済みの画像（アキシャル像）を治
療計画に用いるため、アイソセンタを設定すべき病変部
の適宜な位置を含むＣＴ画像がスキャン済みの画像群の
中に無いことがあった。そのような場合、再スキャンの
実施を余儀なくされ、治療計画に多くの時間を費すこと
になり、またオペレータや患者の負担も増大することに
なる。

【０００９】また、かかる適宜な位置を含むＣＴ画像が
スキャン済みの画像群の中に在る場合でも、必ずしも再
構成中心位置とアイソセンタを設定すべき位置とが一致
し、且つ、スライス厚がマルチリーフ形コリメータの各
リーフの幅に合致することは殆ど無く、治療計画で欲し
い放射線パスに沿った高画質の画像が得られ難いという
状況にあった。

【００１０】本発明は、このような従来の状況に鑑みて
なされたもので、とくに、マルチリーフ形のコリメータ
の各リーフの幅を重視した画像に基づいてより高精度な
治療計画を立てることができるようにすることを、その
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は、放射線源から被検体に照射される放
射線の当該被検体上の照射野を決めるための複数対のリ
ーフを当該放射線に対して開閉可能に設けたマルチリー
フ形コリメータを搭載した放射線治療装置により行われ
る放射線治療の計画を、前記被検体にＸ線を曝射して収
集された画像のボリュームデータに基づいて立てる放射
線治療計画装置が提供される。この放射線治療計画装置
は、前記マルチリーフ形コリメータの複数対のリーフの
うち、指定された対のリーフが前記線源からの放射線パ
スに沿って前記放射線に対する開閉を担当するボリュー
ム範囲を演算するボリューム範囲演算手段と、このボリ
ューム範囲演算手段により演算されたボリューム範囲に
対応した前記ボリュームデータを用いて当該ボリューム
範囲内に位置する断面への投影データを演算する投影デ
ータ演算手段と、この投影データ演算手段により演算さ
れた投影データに前記放射線パスの線錐を重畳してモニ
タに表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】また、好適には、前記モニタに表示されて
いる線錐として示されるリーフ開度を操作情報に応じて
調整可能な開度調整手段が備えられる。さらに、例え
ば、前記断面は、前記指定されたリーフ対を成す各リー
フの幅方向の中心位置と前記放射線源とを通る平面上に
位置するように設定される。一例として、前記投影デー
タは、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction：断面変
換）像である。

【００１３】

【作用】この発明によれば、マルチリーフ形コリメータ
の各リーフ対が放射線に対する開閉を担当するボリュー
ム範囲毎に投影像を画面上に表示でき、しかもリーフ開
度をその画面上で調整できるようにしたので、治療計画
の利便性に優れるとともに、その治療計画をより迅速に
且つ高精度に行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の第１実施例に係る放射線治療
計画装置を備えた放射線治療システムの全体を図１〜図
９に基づいて説明する。

【００１５】この放射線治療システム、図１に示すよう
に、放射線治療に際し、画像取得から治療計画及び位置
合わせ（シミュレーション）までを一貫して行うための
放射線治療計画装置としての放射線治療計画用ＣＴシス
テム１と、この放射線治療計画用ＣＴシステム１で計画
及びシミュレートされた治療計画データに従って放射線
治療を行う放射線治療装置２とを備えるとともに、放射
線治療装置２に内蔵された、後述するコリメータを自動
制御するため、放射線治療計画用ＣＴシステム１と放射
線治療装置２との間を信号伝送線としての信号線３によ
り接続している。この信号線３の途中には、上記コリメ
ータの開度をオペレータが実際の放射線治療時に微調整
可能な照合記録装置４が介挿されている。さらに、放射
線治療計画用ＣＴシステム１には、放射線の線量分布計
算などの専門の演算処理を行う治療計画用専用処理装置
５及び計画データを出力するレーザプリンタ６が伝送ラ
イン７及び８を介して各々、接続されている。

【００１６】これらの各構成要素の内、最初に、放射線
治療計画用ＣＴシステム１（以下、単に「ＣＴシステ
ム」という）から説明する。

【００１７】このＣＴシステム１は、通常のＸ線ＣＴス
キャナを応用して構成したものであって、図１に示す如
く、ガントリ１１、寝台１２及び制御用のコンソール１
３を備え、例えばＲ−Ｒ方式で駆動する装置である。寝
台１２の上面には、その長手方向（Ｚ軸（体軸）方向）
にスライド可能に支持された状態で天板１２ａが配設さ
れており、その天板１２ａの上面に被検体Ｐが載せられ
る。天板１２ａは、電動モータ１３により代表されるス
ライド機構の駆動によって、ガントリ１１の診断用開口
部ＯＰに進退可能に挿入される。

【００１８】ガントリ１１は、図２に示すように、その
開口部ＯＰに挿入された被検体Ｐを挟んだ対向するＸ線
管２０及びＸ線検出器２１を内蔵している。Ｘ線検出器
２１で検出された透過Ｘ線に相当する微弱な電流信号
は、データ収集部２２にてデジタル量に変換され、コン
ソール１３に送られる。図２中、符号２３はガントリ１
１内のコリメータやフィルタを示し、符号２４はＸ線フ
ァンを示している。

【００１９】さらに、ガントリ１１の前面側、すなわち
寝台１２側に位置するフロントカバー１１ａの内側に、
アイソセンタをマーキングするときに作動させる３台の
位置決め用のレーザ投光器２７ａ，２７ｂ，２７ｃが配
設されている。

【００２０】コンソール１３は、このＣＴシステム全体
を統括する主制御部４０のほか、この主制御部４０から
指令を受けて作動する寝台制御部４１及び架台制御部４
２を有し、内部バスを介して相互に接続されている。主
制御部４０はまた、コンソール外部のＸ線制御器４３に
接続され、Ｘ線制御器４３からの駆動信号に応じて作動
する高電圧発生装置４４が備えられている。この高電圧
発生装置４４で生成した高電圧がＸ線管２０に供給さ
れ、Ｘ線曝射が行われる。さらに、コンソール１３はデ
ータ収集部２２の収集信号を受けて画像データを再構成
する画像再構成部４５、画像データを記憶しておく画像
メモリ４６、再構成画像を表示する表示器４７、及びオ
ペレータが主制御部４０に指令を与えるための入力器４
８を夫々備えている。各制御部及び制御器４０〜４３は
コンピュータを搭載しており、予めそのメモリに格納さ
れたプログラムに基づいて動作する。

【００２１】コンソール１３の内部バスは更に、信号線
の拡張ボード４８に接続され、この拡張ボード４８に前
記投光器２７ａ〜２７ｃのマーカ照射位置を制御する投
光器コントローラ４９が信号線５０を介して接続される
とともに、前記連続プリンタ６及び照合記録装置４が信
号線８，３を介して接続されている。投光器コントロー
ラ４９には、被検体のアイソセンタの位置データが主制
御部４０から供給されるようになっており、このデータ
供給に応答して、投光器コントローラ４９は３つの投光
器２７ａ〜２７ｃの照光部の位置を各々、自動制御す
る。

【００２２】続いて放射線治療装置２を説明する。

【００２３】放射線治療装置２（以下、単に「治療装
置」という）は、本実施例ではＸ線を使って治療するも
ので、図１に示す如く、被検体Ｐを載せる治療台５０
と、被検体Ｐの体軸（Ｚ）方向を回転軸として回転可能
な架台５１と、この架台５１を回転可能に支持する架台
支持体５２と、コンソール（図示せず）とを備えてい
る。

【００２４】治療台５０は、その上側に天板５０ａを備
えている。治療台５０は内部の駆動機構により高さ調節
可能であるから、これにより天板５０ａを上下動（Ｙ軸
方向）させることができる。また、治療台５０は内部の
別の駆動機構の駆動により、天板５０ａをその長手方向
（Ｚ方向）及び横方向（Ｘ方向）に所定範囲で各々移動
させることができるほか、更に別の駆動機構を作動させ
ることで、天板支柱回転及びアイソセンタを中心とした
回転が可能になっている。これらの治療台５０の動作
は、被検体Ｐの天板５０ａ上の位置決め及び放射線照射
のときに必要であり、コンソールからの制御信号により
制御される。

【００２５】一方、架台５１はクラクストロンからの加
速電子を偏向してターゲットに当て、そこから発生する
Ｘ線ビームを被検体Ｐに照射する照射ヘッド５１ａを備
えている。この照射ヘッド５１ａには、ターゲット、す
なわち放射線源と照射口との間に、被検体Ｐの体表上の
照射野を決めるコリメータ５５が設置されている。この
コリメータ５５は、本実施例では、多分割原体絞りの構
造を有したマルチ・リーフ・コリメータ（Multi-Leaf C
ollimator）である。すなわち、図３に示すように、複
数枚の板状のタングステン製リーフ５６…５６から成る
２組のリーフ群５６Ａ，５６Ｂが放射線源ＳからのＸ線
パスを挟んで立設状態で対向配置され、リーフ５６…５
６の各々がリードスクリューを要部とする移動機構５７
…５７によって各リーフの長さ方向（Ｚ方向）に独立し
て駆動可能になっている。この移動機構５７…５７はコ
ンソールから供給される制御信号に応じて駆動し、２つ
のリーフ群５６Ａ，５６Ｂで形成される照射開口の大き
さ及び形状（すなわち、体表上の照射野の大きさ及び形
状に相当）をリアルタイムに変更できるようになってい
る。

【００２６】更に、架台支持体５２はその内蔵する駆動
機構によって、架台５１全体を時計回り、反時計回りの
何れにも回転可能になっている。この駆動機構の動作は
コンソールからの制御信号に基づいて行われる。

【００２７】治療装置２のコンソールは、治療装置２全
体を管理する主制御部、コリメータ制御部などを有す
る。

【００２８】続いて、本第１実施例の動作を図４〜図８
を用いて説明する。

【００２９】ＣＴシステム１の主制御部４０は治療計画
に際し、図４の処理を行う。まず、図４のステップ６０
において被検体Ｐのスキャノ像の撮影を指令する。この
スキャノ像は例えば図５に示すように表示器４７に表示
されるから、このスキャノ像上で病変部を囲む照射野Ｒ
ＦをＲＯＩなどを用いて入力器４８から指定する。ま
た、同様に放射線治療時の回転中心に相当するアイソセ
ンタＩ／Ｃを指定する（このとき、深さを決めるために
は、アキシャル像も加味する）。この照射野ＲＦ及びア
イソセンタＩ／Ｃの放射線源Ｓに対する概念を図６に示
す。

【００３０】次いでステップ６１に移行し、アイソセン
タＩ／Ｃを中心としたスキャン計画を立てる。つまり、
図７に示すように線源ＳとアイソセンタＩ／Ｃの位置を
結ぶ放射線パスＴｏを決めるとともに、そのスキャン中
心Ｓｃを決める。このスキャン中心Ｓｃを通り放射線パ
スＴｏに直交する軸Ｑを決める。さらにＦｏＶサイズ、
スキャン及び再構成の対象となる範囲ＦＯＶ，ＳＣＮを
入力器４８から指定する。このように座標軸及びスキャ
ンに必要な範囲が整うと、具体的なスキャン計画情報を
得る。まず、アイソセンタＩ／Ｃの位置で、放射線パス
Ｔｏに沿って、再構成中心ＲｃがアイソセンタＩ／Ｃの
位置と一致するようにスキャン計画（なお、ヘリカルス
キャンの場合には再構成位置の計画のみ）を立てる。こ
のアイソセンタＩ／Ｃから体軸Ｚ方向に離れた位置で
は、放射線のパスＴｎ…Ｔｎ＋ｍに沿ってチルトさせた
スキャン計画を立てる。このチルトに対しては、図８に
示す如く、見たい場所Ｂに対して直線ＳＢを引くと、Ｚ
軸と交点ＺBから天板位置が決まり、角度θがチルト角
になることで、ガントリ１１や天板１２ａの制御データ
が演算される。

【００３１】このようにしてスキャン計画が終わると、
ステップ６３に移行して、計画したデータに沿って寝台
制御部４１及び架台制御部４２を駆動させ、スキャン及
びその再構成を実施する。そして、ステップ６４で、そ
の結果得られた再構成画像に基づいて照射法の設定、照
射野の微調整、線錐の確認などの放射線治療計画を立て
る。この計画データは、その後の放射線治療装置２によ
る治療に供する。

【００３２】なお、スキャンは、照射野の端や重要臓器
などの関心のある部位だけを行うようにしてもよいし、
等間隔で行うようにしてもよい。等間隔で行う場合に
は、図９に示すように、マルチリーフ形コリメータ５５
の各リーフ５６の厚さ（例えば体表上で１cm）を考慮し
たスキャン計画を立てることもできる。すなわち、アイ
ソセンタＩ／Ｃの位置では、このアイソセンタＩ／Ｃ、
リーフ中心及び再構成中心を一致させるとともに、スラ
イス厚さをリーフの厚さに合わせるものである（スライ
ス厚がリーフ厚の整数倍でも可）。

【００３３】また、被検体の横側から放射線を照射させ
るように計画する場合、架台又は寝台をスリューさせた
スキャン計画及びスキャンを実施する。

【００３４】このように、アイソセンタ及び放射線角度
を認識したスキャンを行えることで、スライス位置（更
にはスライス厚）がアイソセンタ及びマルチリーフ形コ
リメータのリーフ位置（更にはリーフ厚）に合致した、
アイソセンタを再構成中心とする画像を得ることができ
る。これにより、治療計画で実際に見たいアイソセンタ
位置及び角度の画像が迅速に得られ、より正確な計画が
可能になる。

【００３５】本発明の第２実施例を図１０及び図１１に
基づいて説明する。なお、この実施例のハード的な構成
は第１実施例と同等であるので、説明は省略する。

【００３６】この第２実施例は、アイソセンタＩ／Ｃを
意識したヘリカル再構成で画像を得るもので、コンソー
ル１３の主制御部４０は図１０の処理を行う。

【００３７】すなわち、第１実施例と同様にスキャノ像
を撮像して、アイソセンタＩ／Ｃ及び照射野ＲＦを指定
した後、スキャン計画に入る（図４のステップ６０〜６
２の流れ参照）。ここでは、再構成中心がアイソセンタ
Ｉ／Ｃと同じになる画像を含むように指定するととも
に、ＦｏＶの範囲：ＦｏＶを図１０のように決めると、
スキャンの両端が決まる。つまり、図１０にて照射野Ｒ
Ｆの体軸Ｚ方向の範囲から決まるＡ点、Ｂ点と線源Ｓと
を結ぶ線ＳＡ，ＡＢを形成でき、この線分ＳＡ，ＡＢと
ＦｏＶの下端との交点Ｃ，Ｄができる。このＣ，Ｄ間を
再構成範囲と認識させる。

【００３８】次いで、このように決めた再構成条件に基
づいてヘリカルスキャンによって得られた投影データに
基づく再構成を実施し、治療計画を立てる。

【００３９】これにより、図１１に示す如く、再構成中
心がアイソセンタと一致した状態で、照射範囲に相当す
る部分が再構成される。

【００４０】このようにアイソセンタを再構成中心とす
る再構成機能を持たせた治療計画とすることで、第１実
施例と同様に、より正確な計画が可能になる。

【００４１】次に、本発明の第３実施例を図１２〜図１
６を参照して説明する。この実施例のハード構成も第１
実施例のものと同等である。

【００４２】この第３実施例は、ヘリカルスキャンなど
で得られたボリュームデータを利用できる場合に好適
で、マルチリーフ形コリメータ５５のリーフ５６…５６
の各１対が放射線に対して開閉担当するボリュームをＭ
ＰＲ（Multi-Planar Reconstruction：断面変換）の画
像で表示し、同時にリーフ開度をも表示しようとするも
のである。

【００４３】このリーフ担当のボリューム範囲のＭＰＲ
表示を行うために、主制御部４０は図１２の処理を行
う。つまり、同図ステップ７０で、入力器（トラックボ
ールなど）４８で選択した一対のリーフ５６ａ，５６ｂ
に対し、図１３に示すように、リーフの中心線ＣＬと線
源Ｓとを通る平面Ａを想定する。次いでステップ７１
で、リーフ５６ａ，５６ｂが開閉を担当するボリューム
範囲ＲＶを装置の配置関係のデータに基づいて図１４に
示す如く演算する。複数対の担当ボリューム範囲の配置
関係例を図１５に示す。次いでステップ７２に移行し、
担当するボリューム範囲ＲＶ内のボリュームデータを加
算して平面Ａに投影する。さらにステップ７３で、平面
Ａへの投影データをＭＰＲ像Ｉ _MPR として、照射範囲を
示す線錐（すなわちリーフ開度）ＬＮ，ＬＮ及び担当リ
ーフ番号ａ，ｂと共に、図１６に例示する如く表示す
る。

【００４４】さらに、このＭＰＲ像Ｉ_MPRが表示される
と、いまのリーフ開度でＯＫか否かを、入力器のポイン
ティングデバイス（マウス，ライトペンなど）からの操
作情報に基づいて判断し、リーフ開度調整の操作が指令
されている場合、その操作情報に基づいてリーフ開度
（線錐ＬＮ，ＬＮ）を即座に調整する。以上の表示及び
調整はリーフの対毎に実施される（図１５参照）。

【００４５】この結果、マルチリーフ形コリメータの各
リーフの対が担当しているボリューム範囲の画像をその
場で確認でき、しかもリーフ開度をその場で調整できる
ことから、治療計画を精度良く且つ迅速に行うことがで
きる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マルチリーフ形コリメータの各リーフ対が放射線に対し
て開閉担当するボリューム範囲毎にその範囲の画像を画
面上に表示でき、しかもリーフ開度をその画面上で調整
できるようにしたので、高い利便性を発揮できるととと
もに、治療計画をより迅速に且つ高精度に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線治療計画装置を適用した放射線
治療システムの一例を示す全体構成図。

【図２】放射線治療計画装置としてのＣＴシステムのブ
ロック図。

【図３】放射線治療装置に搭載されているマルチリーフ
形コリメータの概略斜視図。

【図４】第１実施例における主制御部による治療計画の
フローチャート。

【図５】スキャノ像とアイソセンタ，照射野の関係を例
示する図。

【図６】線源とアイソセンタ，照射野の関係を例示する
図。

【図７】スライス例を示す説明図。

【図８】架台のチルト角及び天板の移動位置を求めるた
めの説明図。

【図９】リーフ厚さを考慮したスライス例を示す説明
図。

【図１０】第２実施例におけるヘリカル再構成の範囲を
説明する図。

【図１１】ヘリカル再構成に係るスライス例の説明図。

【図１２】第３実施例において主制御部の制御の元でリ
ーフ対毎に、各リーフ対が担当するＭＰＲ像を生成する
ためのフローチャート。

【図１３】ＭＰＲ像の表示に係る処理の一過程を説明す
る図。

【図１４】ＭＰＲ像の表示に係る処理の一過程を説明す
る図。

【図１５】第３実施例のリーフ担当毎のボリューム範囲
を説明する図。

【図１６】ＭＰＲ像の表示例を示す画像図。

【符号の説明】

１ＣＴシステム（放射線治療計画装置）２放射線装置４０主制御部４１寝台制御部４２架台制御部４５画像再構成部４６画像メモリ４７表示器４８入力器５５コリメータ５６リーフＰ被検体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/03 A61N 5/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線源から被検体に照射される放射線
の当該被検体上の照射野を決めるための複数対のリーフ
を当該放射線に対して開閉可能に設けたマルチリーフ形
コリメータを搭載した放射線治療装置により行われる放
射線治療の計画を、前記被検体にＸ線を曝射して収集さ
れた画像のボリュームデータに基づいて立てる放射線治
療計画装置において、前記マルチリーフ形コリメータの複数対のリーフのう
ち、指定された対のリーフが前記線源からの放射線パス
に沿って前記放射線に対する開閉を担当するボリューム
範囲を演算するボリューム範囲演算手段と、このボリュ
ーム範囲演算手段により演算されたボリューム範囲に対
応した前記ボリュームデータを用いて当該ボリューム範
囲内に位置する断面への投影データを演算する投影デー
タ演算手段と、この投影データ演算手段により演算され
た投影データに前記放射線パスの線錐を重畳してモニタ
に表示する表示手段とを備えたことを特徴とする放射線
治療計画装置。
【請求項２】前記モニタに表示されている線錐として
示されるリーフ開度を操作情報に応じて調整可能な開度
調整手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の放射
線治療計画装置。
【請求項３】前記断面は、前記指定されたリーフ対を
成す各リーフの幅方向の中心位置と前記放射線源とを通
る平面上に位置することを特徴とする請求項１又は２に
記載の放射線治療計画装置。
【請求項４】前記投影データは、ＭＰＲ（Multi-Plan
ar Reconstruction：断面変換）像であることを特徴と
する１〜３の何れか一項に記載の放射線治療計画装置。