本発明の課題は、治療用放射線照射装置をより高精度に駆動する放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、治療用放射線照射装置を駆動する駆動量をより高速に算出する放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、治療用放射線照射装置を駆動する駆動量をより高速に算出し、かつ、治療用放射線照射装置をより高精度に駆動する放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置を提供することにある。
本発明による放射線治療装置制御方法は、被検体を映す透過画像に基づいて、複数のマッチング対象領域に対応する複数の類似度を算出するステップと、その複数のマッチング対象領域のうちのその複数の類似度の最大値に対応する特定像領域がその透過画像に配置される特定像位置を算出するステップと、その特定像位置に基づいて、その被検体に治療用放射線を曝射する治療用放射線照射装置を駆動する駆動量を算出するステップとを備えている。このとき、その複数の類似度のうちの1つのマッチング対象領域に対応する1つの類似度を算出する動作は、その複数のマッチング対象領域を複数のテンプレート集合に対応付けるテンプレートテーブルを参照して、その複数のテンプレート集合のうちのその1つのマッチング対象領域に対応するテンプレート集合を算出するステップと、その透過画像のその1つのマッチング対象領域に映るマッチング対象画像に最も類似する類似テンプレートをそのテンプレート集合から検出するステップとを備えている。その1つの類似度は、そのマッチング対象画像がその類似テンプレートに類似する程度を示している。
このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、すべてのテンプレートを複数のマッチング対象領域の各々にマッチングしないでその複数の類似度を算出することができ、その特定像位置をより高速に算出することができる。さらに、このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、複数のマッチング対象領域の各々にすべてのテンプレートのうちの適切である一部のテンプレートをマッチングすることにより、その特定像位置をより確実に、かつ、より高精度に算出することができる。この結果、放射線治療装置制御装置は、治療用放射線照射装置を駆動する駆動量をより高速に、かつ、より高精度に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に、かつ、より高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法は、その透過画像が撮影されたイメージャにより互いに異なる複数の時刻にそれぞれ撮影された複数のテンプレート作成用透過画像からそれぞれ作成されたすべてのテンプレートと、そのすべてのテンプレートがその複数のテンプレート作成用透過画像にそれぞれ映る複数のテンプレート位置とに基づいてそのテンプレートテーブルを作成するステップをさらに備えていることが好ましい。
その複数のテンプレート作成用透過画像は、それぞれ、その1つのマッチング対象領域がその透過画像に配置される1つのマッチング対象位置を通る直線により第1領域と第2領域とに分割されている。その1つのテンプレート集合は、そのすべてのテンプレートのうちのその第1領域に映る第1テンプレートと、そのすべてのテンプレートのうちのその第2領域に映る第2テンプレートとを含んでいる。その直線は、その第1テンプレート位置とその1つのマッチング対象位置とを結ぶ直線に垂直である。このような放射線治療装置制御方法によれば、第1テンプレートと第2テンプレートとは、互いに類似している程度が比較的小さく、その1つのマッチング対象画像により類似している。このため、放射線治療装置制御装置は、第1領域または第2領域の一方だけに配置されるテンプレートのみを用いることに比較して、その1つのマッチング対象画像により類似するテンプレートを用いることができ、その特定像位置をより高精度に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法は、その複数のテンプレート位置に基づいて特定像移動範囲を算出するステップをさらに備えている。このとき、その複数のマッチング対象領域は、そのすべてのマッチング対象領域のうちのその特定像移動範囲に含まれる領域である。このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、1つのマッチング対象領域に対してマッチングするテンプレートの個数を低減することができ、その特定像位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法は、そのイメージャと異なる他のイメージャによりその複数の時刻にそれぞれ撮影された複数の他のテンプレート作成用透過画像とその複数のテンプレート作成用透過画像とに基づいて3次元特定部位移動範囲を算出するステップをさらに備えている。このとき、その特定像移動範囲は、その3次元特定部位移動範囲に基づいて算出される。このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、その特定像移動範囲をより適切に算出することができ、1つのマッチング対象領域に対してマッチングするテンプレートの個数をより適切に低減することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法は、その透過画像が撮影された時刻にその他のイメージャにより撮影された他の透過画像に基づいて他の特定像位置を算出するステップとをさらに備えている。このとき、その駆動量は、その他の特定像位置にさらに基づいて算出される。このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、被検体の特定部位が配置される位置を立体的に算出することができ、その駆動量をより適切に算出することができ、治療用放射線照射装置をより適切に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法は、その透過画像が撮影された時刻より過去に撮影された過去透過画像に基づいて算出される過去特定像位置に基づいて予測範囲を算出するステップをさらに備えている。このとき、その複数のマッチング対象領域は、その透過画像に配置され得るすべてのマッチング対象領域のうちのその予測範囲に含まれる領域である。このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置は、1つのマッチング対象領域に対応する1つの類似度を算出するときに用いられるテンプレートの個数を低減することができ、その特定像位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置は、被検体を映す透過画像に基づいて、複数のマッチング対象領域に対応する複数の類似度を算出するマッチング部と、その複数のマッチング対象領域のうちのその複数の類似度の最大値に対応する特定像領域がその透過画像に配置される特定像位置を算出する特定像位置算出部と、その特定像位置に基づいて、その被検体に治療用放射線を曝射する治療用放射線照射装置を駆動する駆動装置を制御する放射線治療部とを備えている。そのマッチング部は、その複数の類似度のうちの1つのマッチング対象領域に対応する1つの類似度を算出するときに、その複数のマッチング対象領域を複数のテンプレート集合に対応付けるテンプレートテーブルを参照して、その複数のテンプレート集合のうちのその1つのマッチング対象領域に対応するテンプレート集合を算出し、その透過画像のその1つのマッチング対象領域に映るマッチング対象画像に最も類似する類似テンプレートをそのテンプレート集合から検出し、その1つの類似度は、そのマッチング対象画像がその類似テンプレートに類似する程度を示している。
このような放射線治療装置制御装置は、すべてのテンプレートを複数のマッチング対象領域の各々にマッチングしないでその複数の類似度を算出することができ、その特定像位置をより高速に算出することができる。さらに、このような放射線治療装置制御装置は、複数のマッチング対象領域の各々にすべてのテンプレートのうちの適切である一部のテンプレートをマッチングすることにより、その特定像位置をより確実に、かつ、より高精度に算出することができる。この結果、このような放射線治療装置制御装置は、治療用放射線照射装置を駆動する駆動量をより高速に、かつ、より高精度に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に、かつ、より高精度に駆動することができる。
その放射線治療部は、その治療用放射線照射装置が駆動された後に、その被検体にその治療用放射線が曝射されるようにその治療用放射線照射装置を制御することが好ましい。
本発明による放射線治療装置制御装置は、その透過画像が撮影されたイメージャにより互いに異なる複数の時刻にそれぞれ撮影された複数のテンプレート作成用透過画像からそれぞれ作成されたすべてのテンプレートと、そのすべてのテンプレートがその複数のテンプレート作成用透過画像にそれぞれ映る複数のテンプレート位置とに基づいてそのテンプレートテーブルを作成するテンプレートテーブル作成部をさらに備えていることが好ましい。
その複数のテンプレート作成用透過画像は、それぞれ、その1つのマッチング対象領域がその透過画像に配置される1つのマッチング対象位置を通る直線により第1領域と第2領域とに分割されている。その1つのテンプレート集合は、そのすべてのテンプレートのうちのその第1領域に映る第1テンプレートと、そのすべてのテンプレートのうちのその第2領域に映る第2テンプレートとを含んでいる。その直線は、その第1テンプレート位置とその1つのマッチング対象位置とを結ぶ直線に垂直である。このとき、第1テンプレートと第2テンプレートとは、互いに類似している程度が比較的小さく、その1つのマッチング対象画像により類似している。このため、放射線治療装置制御装置は、第1領域または第2領域の一方だけに配置されるテンプレートのみを用いることに比較して、その1つのマッチング対象画像により類似するテンプレートを用いることができ、その特定像位置をより確実に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置は、その複数のテンプレート位置に基づいて特定像移動範囲を算出する特定像移動範囲算出部をさらに備えている。このとき、その複数のマッチング対象領域は、そのすべてのマッチング対象領域のうちのその特定像移動範囲に含まれる領域である。このような放射線治療装置制御装置は、1つのマッチング対象領域に対してマッチングするテンプレートの個数を低減することができ、その特定像位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に駆動することができる。
その特定像移動範囲算出部は、そのイメージャと異なる他のイメージャによりその複数の時刻にそれぞれ撮影された複数の他のテンプレート作成用透過画像とその複数のテンプレート作成用透過画像とに基づいて3次元特定部位移動範囲を算出し、その3次元特定部位移動範囲に基づいてその特定像移動範囲を算出する。このような放射線治療装置制御装置は、その特定像移動範囲をより適切に算出することができ、1つのマッチング対象領域に対してマッチングするテンプレートの個数をより適切に低減することができる。
その放射線治療部は、その透過画像が撮影された時刻にその他のイメージャにより撮影された他の透過画像に基づいて算出された他の特定像位置にさらに基づいてその駆動装置を制御する。このような放射線治療装置制御装置は、被検体の特定部位が配置される位置を立体的に算出することができ、治療用放射線をより高精度に特定部位に曝射することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置は、その透過画像が撮影された時刻より過去に撮影された過去透過画像に基づいて算出される過去特定像位置に基づいて予測範囲を算出する予測範囲算出部をさらに備えている。このとき、その複数のマッチング対象領域は、その透過画像に配置され得るすべてのマッチング対象領域のうちのその予測範囲に含まれる領域である。このような放射線治療装置制御装置は、1つのマッチング対象領域に対応する1つの類似度を算出するときに用いられるテンプレートの個数を低減することができ、その特定像位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置をより高速に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置は、被検体に治療用放射線を曝射する治療用放射線照射装置を駆動するときに、その治療用放射線照射装置を駆動する駆動量をより高速に算出することができ、その治療用放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。
図面を参照して、本発明による放射線治療装置制御装置の実施の形態を記載する。その放射線治療装置制御装置2は、図1に示されているように、放射線治療システム1に適用されている。放射線治療システム1は、放射線治療装置制御装置2と放射線治療装置3とを備えている。放射線治療装置制御装置2は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置2と放射線治療装置3とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。
図2は、放射線治療装置3を示している。放射線治療装置3は、Oリング12と走行ガントリ14と治療用放射線照射装置16とを備えている。Oリング12は、リング状に形成され、回転軸17を中心に回転可能に基礎に支持されている。回転軸17は、鉛直方向に平行である。走行ガントリ14は、リング状に形成され、Oリング12のリングの内側に配置され、回転軸18を中心に回転可能にOリング12に支持されている。回転軸18は、鉛直方向に垂直であり、回転軸17に含まれるアイソセンタ19を通っている。回転軸18は、Oリング12に対して固定され、すなわち、Oリング12とともに回転軸17を中心に回転する。
治療用放射線照射装置16は、走行ガントリ14のリングの内側に配置されている。治療用放射線照射装置16は、チルト軸21に回転可能に、かつ、パン軸22に回転可能に、走行ガントリ14に支持されている。パン軸22は、走行ガントリ14に対して固定され、回転軸18に交差しないで回転軸18に平行である。チルト軸21は、パン軸22に直交している。チルト軸21とパン軸22との交点は、アイソセンタ19から1mだけ離れている。
放射線治療装置3は、さらに、旋回駆動装置11と首振り装置15とを備え、図示されていない走行駆動装置を備えている。旋回駆動装置11は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、回転軸17を中心にOリング12を回転させる。旋回駆動装置11は、さらに、基礎に対してOリング12が配置される旋回角度を測定し、その旋回角度を放射線治療装置制御装置2に出力する。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、回転軸18を中心に走行ガントリ14を回転させる。その走行駆動装置は、さらに、Oリング12に対して走行ガントリ14が配置されるガントリ角度を測定し、そのガントリ角度を放射線治療装置制御装置2に出力する。首振り装置15は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、パン軸22を中心に治療用放射線照射装置16を回転させ、チルト軸21を中心に治療用放射線照射装置16を回転させる。
治療用放射線照射装置16は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、治療用放射線23を曝射する。治療用放射線23は、パン軸22とチルト軸21とが交差する交点を頂点とするコーンビームである。治療用放射線23は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線照射装置16は、マルチリーフコリメータ20を備えている。マルチリーフコリメータ20は、治療用放射線23が進行する領域に配置されるように、治療用放射線照射装置16に固定されている。マルチリーフコリメータ20は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、治療用放射線23の一部を遮蔽し、治療用放射線23が患者に照射されるときの照射野の形状を変更する。
治療用放射線23は、このように治療用放射線照射装置16が走行ガントリ14に支持されることにより、治療用放射線照射装置16がアイソセンタ19に向かうように走行ガントリ14に固定されると、旋回駆動装置11によりOリング12が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ14が回転しても、常に概ねアイソセンタ19を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ19に向けて治療用放射線23の照射が可能になる。
放射線治療装置3は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置3は、第1診断用X線源24と第2診断用X線源25と第1センサアレイ32と第2センサアレイ33とを備えている。第1診断用X線源24は、走行ガントリ14に支持され、アイソセンタ19から第1診断用X線源24を結ぶ線分とアイソセンタ19から治療用放射線照射装置16を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ14のリングの内側に配置されている。第2診断用X線源25は、走行ガントリ14に支持され、アイソセンタ19から第2診断用X線源25を結ぶ線分とアイソセンタ19から治療用放射線照射装置16を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ14のリングの内側に配置されている。第2診断用X線源25は、さらに、アイソセンタ19から第1診断用X線源24を結ぶ線分とアイソセンタ19から第2診断用X線源25を結ぶ線分とのなす角が直角(90度)になるように、配置されている。第1センサアレイ32は、走行ガントリ14に支持され、アイソセンタ19を介して第1診断用X線源24に対向するように、配置されている。第2センサアレイ33は、走行ガントリ14に支持され、アイソセンタ19を介して第2診断用X線源25に対向するように、配置されている。
第1診断用X線源24は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、所定のタイミングで第1診断用X線35をアイソセンタ19に向けて曝射する。第1診断用X線35は、第1診断用X線源24が有する1点から曝射され、その1点を頂点とする円錐状のコーンビームである。第2診断用X線源25は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、所定のタイミングで第2診断用X線36をアイソセンタ19に向けて曝射する。第2診断用X線36は、第2診断用X線源25が有する1点から曝射され、その1点を頂点とする円錐状のコーンビームである。
第1センサアレイ32は、受光部を備えている。第1センサアレイ32は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、その受光部に受光されるX線に基づいて第1透視画像を生成する。第2センサアレイ33は、受光部を備えている。第2センサアレイ33は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、その受光部に受光されるX線に基づいて第2透視画像を生成する。その透視画像は、複数の画素から形成されている。その複数の画素は、その透視画像上にマトリクス状に配置され、それぞれ輝度に対応付けられている。その透視画像は、その複数の画素の各々に対応する輝度がその複数の画素の各々に着色されることにより、被写体を映し出している。第1センサアレイ32と第2センサアレイ33としては、FPD(Flat Panel Detector)、X線II(Image Intensifier)が例示される。
このようなイメージャシステムによれば、第1センサアレイ32と第2センサアレイ33とにより得た画像信号に基づき、アイソセンタ19を中心とする透視画像を生成することができる。
放射線治療装置3は、さらに、カウチ41とカウチ駆動装置42とを備えている。カウチ41は、x軸とy軸とz軸とを中心に回転移動可能に、かつ、そのx軸とy軸とz軸とに平行に平行移動可能に基礎に支持されている。そのx軸とy軸とz軸とは、互いに直交している。カウチ41は、放射線治療システム1により治療される患者43が横臥することに利用される。カウチ41は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、患者43が動かないように、患者43をカウチ41に固定する。カウチ駆動装置42は、放射線治療装置制御装置2により制御されることにより、カウチ41を回転移動させ、カウチ41を平行移動させる。
図3は、放射線治療装置制御装置2を示している。その放射線治療装置制御装置2は、コンピュータであり、図示されていないCPUと記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのCPUは、放射線治療装置制御装置2にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのCPUに利用される情報を記録し、そのCPUにより生成される情報を記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置2にインストールするときに利用される。その通信装置は、通信回線網を介して接続される他のコンピュータから配信される情報を放射線治療装置制御装置2にダウンロードする。その通信装置は、特に、他のコンピュータからコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置2にダウンロードし、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置2にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのCPUに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのCPUにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、そのCPUにより生成された画像を表示するディスプレイが例示される。
そのインターフェースは、放射線治療装置制御装置2に接続される外部機器により生成される情報をそのCPUに出力し、そのCPUにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、放射線治療装置3の旋回駆動装置11と走行駆動装置と首振り装置15と治療用放射線照射装置16とマルチリーフコリメータ20と第1診断用X線源24と第2診断用X線源25と第1センサアレイ32と第2センサアレイ33とカウチ駆動装置42とを含んでいる。
放射線治療装置制御装置2にインストールされるコンピュータプログラムは、放射線治療装置制御装置2に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、治療計画収集部51とテンプレート用画像撮影部52とテンプレート作成部53と特定像移動範囲算出部54とテンプレートテーブル作成部55と追尾用画像撮影部56とマッチング部57と特定像位置算出部58と予測範囲算出部59と放射線治療部60とを含んでいる。
治療計画収集部51は、入力装置から治療計画を収集する。その治療計画は、3次元データを示し、照射角度と線量との組み合わせを示している。その3次元データは、放射線治療装置3と別個のモダリティを用いて撮影された複数の透過画像に基づいて作成されている。その3次元データは、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。その複数のボクセルは、それぞれ、患者43が配置される空間を隙間なく充填する複数の直方体に対応している。その直方体としては、一辺の長さが0.4mmである立方体が例示される。その各ボクセルに対応する透過率は、その各ボクセルに対応する位置の立方体のX線の透過率を示している。その3次元データは、寝台に横臥した患者43の複数の臓器の立体的な形状とその複数の臓器がそれぞれ配置される複数の位置とを示している。その複数の臓器は、患者43の患部を含んでいる。その照射角度は、患者43の患部に治療用放射線23を照射する方向を示し、カウチ位置とOリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ41の位置を示している。そのOリング回転角は、基礎に対するOリング12の位置を示している。そのガントリ回転角は、Oリング12に対する走行ガントリ14の位置を示している。その線量は、その各照射角度から患者43に照射される治療用放射線23の線量を示している。
テンプレート用画像撮影部52は、カウチ41に横臥した患者43を映す動画が撮影されるように、放射線治療装置3を制御する。すなわち、テンプレート用画像撮影部52は、基礎に対してカウチ41がそのカウチ位置に配置されるように、カウチ駆動装置42を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、基礎に対してOリング12がそのOリング回転角に配置されるように、旋回駆動装置11を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、走行ガントリ14がそのガントリ回転角に配置されるように、放射線治療装置3の走行駆動装置を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、所定の期間に第1診断用X線35が患者43に周期的に(たとえば、100ms間隔で)曝射されるように、第1診断用X線源24を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、所定の期間に第2診断用X線36が患者43に周期的に曝射されるように、第2診断用X線源25を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、第1診断用X線35が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて複数の第1フレームが生成されるように、第1センサアレイ32を制御する。テンプレート用画像撮影部52は、さらに、第2診断用X線36が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて複数の第2フレームが生成されるように、第2センサアレイ33を制御する。
テンプレート作成部53は、テンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第1フレームに基づいて複数の第1テンプレートと第1テンプレート位置テーブルとを算出する。テンプレート作成部53は、さらに、テンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第2フレームに基づいて複数の第2テンプレートと第2テンプレート位置テーブルとを算出する。
特定像移動範囲算出部54は、テンプレート作成部53により算出された第1テンプレート位置テーブルに基づいて第1特定像移動範囲を算出する。特定像移動範囲算出部54は、さらに、テンプレート作成部53により算出された第2テンプレート位置テーブルに基づいて第2特定像移動範囲を算出する。
テンプレートテーブル作成部55は、テンプレート作成部53により算出された複数の第1テンプレートと第1テンプレート位置テーブルと特定像移動範囲算出部54により算出された第1特定像移動範囲とに基づいて第1テンプレートテーブルを算出する。テンプレートテーブル作成部55は、さらに、テンプレート作成部53により算出された複数の第2テンプレートと第2テンプレート位置テーブルと特定像移動範囲算出部54により算出された第2特定像移動範囲とに基づいて第2テンプレートテーブルを算出する。
追尾用画像撮影部56は、カウチ41に横臥した患者43を映す追尾用透過画像が撮影されるように、放射線治療装置3を制御する。すなわち、追尾用画像撮影部56は、第1診断用X線35が患者43に曝射されるように、第1診断用X線源24を制御する。追尾用画像撮影部56は、さらに、第1診断用X線35が曝射された時刻と同時刻に第2診断用X線36が患者43に曝射されるように、第2診断用X線源25を制御する。追尾用画像撮影部56は、さらに、第1診断用X線35が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて第1追尾用透視画像が生成されるように、第1センサアレイ32を制御する。追尾用画像撮影部56は、さらに、第2診断用X線36が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて第2追尾用透視画像が生成されるように、第2センサアレイ33を制御する。
マッチング部57は、テンプレートテーブル作成部55により算出された第1テンプレートテーブルを参照して、追尾用画像撮影部56により撮影された第1追尾用透視画像に基づいて複数の第1類似度を算出する。その複数の第1類似度は、複数のマッチング対象領域に対応している。その複数のマッチング対象領域は、その第1追尾用透視画像に配置され得るすべてのマッチング対象領域のうちの予測範囲算出部59により算出される第1予測範囲に含まれ、かつ、特定像移動範囲算出部54により算出された第1特定像移動範囲に含まれる複数の領域である。マッチング部57は、テンプレートテーブル作成部55により算出された第2テンプレートテーブルを参照して、追尾用画像撮影部56により撮影された第2追尾用透視画像に基づいて複数の第2類似度を算出する。その複数の第2類似度は、複数のマッチング対象領域に対応している。その複数のマッチング対象領域は、その第2追尾用透視画像に配置され得るすべてのマッチング対象領域のうちの予測範囲算出部59により算出される第2予測範囲に含まれ、かつ、特定像移動範囲算出部54により算出された第2特定像移動範囲に含まれる複数の領域である。
特定像位置算出部58は、マッチング部57により算出された複数の第1類似度に基づいて、第1特定像位置を算出する。その第1特定像位置は、マッチング部57によりマッチングされた複数のマッチング対象領域のうちのその複数の第1類似度の最大値に対応する領域が追尾用画像撮影部56により撮影された第1追尾用透視画像に配置される位置を示している。特定像位置算出部58は、マッチング部57により算出された複数の第2類似度に基づいて、第2特定像位置を算出する。その第2特定像位置は、マッチング部57によりマッチングされた複数のマッチング対象領域のうちのその複数の第2類似度の最大値に対応する領域が追尾用画像撮影部56により撮影された第2追尾用透視画像に配置される位置を示している。
予測範囲算出部59は、特定像位置算出部58により過去に算出された第1特定像位置に基づいて第1予測範囲を算出する。その第1予測範囲は、その過去に算出された第1特定像位置を中心に所定のマージン分だけ拡大された範囲を示している。そのマージンは、患者43の患部が移動する速度の最大値に基づいて算出される。予測範囲算出部59は、特定像位置算出部58により過去に算出された第2特定像位置に基づいて第2予測範囲を算出する。その第2予測範囲は、その過去に算出された第2特定像位置を中心に所定のマージン分だけ拡大された範囲を示している。
放射線治療部60は、治療計画収集部51により収集された治療計画に示される放射線治療が実行されるように、放射線治療装置3を制御する。すなわち、放射線治療部60は、特定像位置算出部58により算出された第1特定像位置と第2特定像位置とに基づいて、患者43の患部の3次元位置を算出する。放射線治療部60は、その3次元位置に治療用放射線照射装置16が向くように、首振り装置15を制御する。放射線治療部60は、さらに、追尾用画像撮影部56により撮影された第1追尾用透視画像と第2追尾用透視画像とに基づいて患者43の患部の形状を算出する。放射線治療部60は、さらに、その患部の形状に治療用放射線23の照射野が一致するように、マルチリーフコリメータ20を制御する。放射線治療部60は、さらに、その患部に治療用放射線23が曝射されるように、治療用放射線照射装置16を制御する。放射線治療部60は、さらに、その治療計画が示す線量の治療用放射線23が患者43の患部に照射されるまで、その透視画像の撮影から治療用放射線23の照射までの動作を繰り返して実行する。
図4は、テンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第1フレームを示している。その複数の第1フレーム61−1〜61−nは、1つずつ順に表示されることにより動画に構成されるように、撮影されている。その動画は、複数周期の呼吸をする患者43を映している。複数の第1フレーム61−1〜61−nの各第1フレーム61−iは、複数の臓器を映している。その複数の臓器は、患者43の患部と骨とを含んでいる。すなわち、第1フレーム61−iは、患部像62と骨像63とを表示している。患部像62は、その患部を映している。骨像63は、その骨を映している。
なお、複数の第1フレーム61−1〜61−nは、必ずしも動画に構成されるように周期的に撮影される必要がなく、互いに異なる複数の時刻でそれぞれ撮影される複数の第1テンプレート作成用透視画像に置換されることができる。その複数の第1テンプレート作成用透視画像は、患者43の呼吸の位相が互いに異なる時刻で撮影され、または、患者43の患部と骨との相対位置が互いに異なる時刻で撮影され、または、患者43の患部の形状が互いに異なる時刻で撮影される。
このとき、テンプレート作成部53は、入力装置を介して入力される情報に基づいて、複数の第1フレーム61−1〜61−nから複数の第1仮テンプレートを算出する。すなわち、テンプレート作成部53は、入力装置を介して入力される情報に基づいて、複数の第1フレーム61−1〜61−nからいくつかの第1フレームを選択する。テンプレート作成部53は、さらに、入力装置を介して入力される情報に基づいて、その選択されたいくつかの第1フレームごとに第1仮テンプレート候補領域を指定する。テンプレート作成部53は、たとえば、複数の第1フレーム61−1〜61−nから第1フレーム61−iが選択されたときに、入力装置を介して入力される情報に基づいて第1フレーム61−iのうちの第1仮テンプレート候補領域64を指定する。第1仮テンプレート候補領域64は、1枚の第1フレーム61−iから1つだけが指定され、所定の形状に形成されるように、かつ、患部像62が第1フレーム61−iに表示される領域の全部が第1仮テンプレート候補領域64に含まれるように、指定される。その形状は、長方形であり、その長方形の縦の辺が第1フレーム61−iの縦の辺と平行であり、かつ、その長方形の横の辺が第1フレーム61−iの横の辺と平行である。テンプレート作成部53は、第1フレーム61−iと第1仮テンプレート候補領域64とに基づいて第1仮テンプレートを算出する。その第1テンプレートは、第1フレーム61−iの第1仮テンプレート候補領域64に表示される画像を示している。その複数の第1仮テンプレートは、第1仮テンプレート候補領域64の形状と合同であるように、算出される。テンプレート作成部53は、その複数の第1仮テンプレートを記憶装置に記録する。
テンプレート作成部53は、その複数の第1仮テンプレートと同様にして、テンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第2フレームから複数の第2仮テンプレートを算出する。
テンプレート作成部53は、複数の第1フレーム61−1〜61−nとその算出された複数の第1仮テンプレートとに基づいて複数の第1テンプレートを算出する。その複数の第1テンプレートは、その複数の第1仮テンプレートを含んでいる。その複数の第1テンプレートは、複数の第1フレーム61−1〜61−nに対応している。その複数の第1テンプレートのうちのある第1フレーム61−iに対応する1つの第1テンプレートは、第1フレーム61−iとその複数の第1仮テンプレートとに基づいて算出される。テンプレート作成部53は、その1つの第1テンプレートを算出するときに、第1フレーム61−iに配置され得るすべてのテンプレート候補領域に対応する複数の類似度を算出する。その1つの第1テンプレートは、第1フレーム61−iのうちで、そのすべてのテンプレート候補領域のうちのその複数の類似度の最大値に対応する1つのテンプレート候補領域に表示される画面を示している。その複数の類似度のうちのあるテンプレート候補領域に対応する類似度は、その複数の第1仮テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1仮テンプレートに対応する類似度は、その第1仮テンプレートと第1フレーム61−iのそのテンプレート候補領域に表示される画面とが類似する程度を示している。その程度は、値が大きくなるほど、その画像とその第1仮テンプレートとが類似していることを示している。
図5は、テンプレート作成部53により算出された複数の第1テンプレートのうちの1つの第1テンプレートを示している。その1つの第1テンプレート71は、長方形に形成されている。その複数の第1テンプレートの形状は、それぞれ、第1テンプレート71の形状に合同である。第1テンプレート71は、患部像72を表示している。患部像72は、患者43の患部の全部を映している。テンプレート作成部53は、第1テンプレート71を算出したときに、テンプレート中心73を算出する。テンプレート中心73は、第1テンプレート71の中心であり、第1テンプレート71の長方形の対角線の交点である。
テンプレート作成部53は、さらに、その複数の第1テンプレートに基づいて第1テンプレート位置テーブルを算出する。図6は、テンプレート作成部53により算出された第1テンプレート位置テーブルを示している。その第1テンプレート位置テーブル75は、テンプレート集合76をテンプレート位置集合77に対応付けている。すなわち、テンプレート集合76のうちの任意の要素は、テンプレート位置集合77のうちの1つの要素に対応している。テンプレート集合76の要素は、それぞれ、テンプレート作成部53により算出された複数の第1テンプレートのうちの1つの第1テンプレートを示している。テンプレート位置集合77のうちのある第1テンプレートに対応する要素は、その第1テンプレートがある第1フレームから算出されたときに、その第1フレームのうちのその第1テンプレートが表示される領域の中心の位置を示している。
テンプレート作成部53は、さらに、その複数の第1仮テンプレートと同様にして、テンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第2フレームと入力装置を介して入力される情報とに基づいて、複数の第2仮テンプレートを算出する。テンプレート作成部53は、さらに、その複数の第1テンプレートと同様にして、その複数の第2仮テンプレートとテンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第2フレームとに基づいて複数の第2テンプレートを算出する。テンプレート作成部53は、さらに、第1テンプレート位置テーブル75と同様にして、その複数の第2テンプレートとテンプレート用画像撮影部52により撮影された複数の第2フレームとに基づいて第2テンプレート位置テーブルを算出する。
図7は、特定像移動範囲算出部54により算出された第1特定像移動範囲を示している。その第1特定像移動範囲78は、第1テンプレート位置テーブル75のテンプレート位置集合77が示す複数の位置79−1〜79−nに基づいて算出される。第1特定像移動範囲78は、複数の位置79−1〜79−nの全部を含むように、かつ、複数の位置79−1〜79−nから所定のマージンだけ広げた領域の全部を含むように、算出される。
特定像移動範囲算出部54は、さらに、第1特定像移動範囲78と同様にして、テンプレート作成部53により算出された第2テンプレート位置テーブルに基づいて第2特定像移動範囲を算出する。
図8は、テンプレートテーブル作成部55により算出された第1テンプレートテーブルを示している。その第1テンプレートテーブル81は、マッチング対象領域集合82をマッチング対象位置集合83に対応付け、マッチング対象領域集合82をテンプレート集合84に対応付けている。すなわち、マッチング対象領域集合82のうちの任意の要素は、マッチング対象位置集合83のうちの1つの要素に対応し、テンプレート集合84のうちの1つの要素に対応している。マッチング対象領域集合82は、追尾用画像撮影部56により撮影される第1追尾用透視画像に配置され得るすべてのマッチング対象領域のうちの特定像移動範囲算出部54により算出された第1特定像移動範囲に含まれる複数のマッチング対象領域を示している。マッチング対象位置集合83のうちのあるマッチング対象領域に対応する要素は、その第1追尾用透視画像のそのマッチング対象領域の中心が配置される位置を示している。テンプレート集合84の要素は、テンプレート作成部53により算出された複数の第1テンプレートのうちのいくつかの第1テンプレートから構成される集合を示している。その集合に属する第1テンプレートの個数は、1個以上であり、かつ、上限個数以下である。その上限個数は、追尾用画像撮影部56により撮影された第1追尾用透視画像のマッチングが所定の時間内に終了することができるように、設計され、たとえば、4個に設計されている。テンプレート集合84のうちのあるマッチング対象領域に対応する集合に属する第1テンプレートは、第1テンプレート位置テーブル75のテンプレート集合76のうちのそのマッチング対象領域の中心の位置に最も近い位置に対応する第1テンプレートから構成される。
このとき、マッチング部57は、追尾用画像撮影部56により第1追尾用透視画像が撮影されたときに、予測範囲算出部59により算出された第1予測範囲に含まれる複数の第1マッチング対象領域を算出する。マッチング部57は、第1テンプレートテーブル81を参照して、その複数の第1マッチング対象領域に対応する複数の第1類似度を算出する。その複数の第1類似度のうちのある第1マッチング対象領域に対応する1つの第1類似度は、テンプレート作成部53により算出された複数の第1テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1テンプレートに対応する1つの類似度は、その第1テンプレートとその第1追尾用透視画像のその第1マッチング対象領域に表示される画像とが類似する程度を示している。その程度は、値が大きくなるほど、その画像とその第1テンプレートとが類似していることを示している。
このとき、特定像位置算出部58は、マッチング部57により算出された複数の第1類似度に基づいて第1特定像位置を算出する。その第1特定像位置は、その複数の第1マッチング対象領域のうちのその複数の第1類似度の最大値に対応する1つの領域の中心の位置を示し、すなわち、第1テンプレートテーブル81のマッチング対象位置集合83のうちのその複数の第1類似度の最大値に対応する位置を示している。
テンプレートテーブル作成部55は、第1テンプレートテーブル81と同様にして、テンプレート作成部53により算出された複数の第2テンプレートと第2テンプレート位置テーブルと特定像移動範囲算出部54により算出された第2特定像移動範囲とに基づいて第2テンプレートテーブルを算出する。
マッチング部57は、さらに、その複数の第1類似度と同様にして、追尾用画像撮影部56により第2追尾用透視画像が撮影されたときに、その第2追尾用透視画像とテンプレート作成部53により算出された複数の第2テンプレートとに基づいて複数の第2類似度を算出する。
特定像位置算出部58は、さらに、その第1特定像位置と同様にして、マッチング部57により算出された複数の第2類似度に基づいて第2特定像位置を算出する。
本発明による放射線治療装置制御方法の実施の形態は、放射線治療装置制御装置2により実行され、テンプレートテーブルを作成する動作と放射線治療する動作とを備えている。
図9は、そのテンプレートテーブルを作成する動作を示している。ユーザは、まず、入力装置を介して、過去に作成された治療計画を放射線治療装置制御装置2に入力する。その治療計画は、その治療計画は、3次元データを示し、照射角度と線量との組み合わせを示している。その3次元データは、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。その複数のボクセルは、それぞれ、患者43が配置される空間を隙間なく充填する複数の直方体に対応している。その各ボクセルに対応する透過率は、その各ボクセルに対応する位置の立方体のX線の透過率を示している。その3次元データは、寝台に横臥した患者43の複数の臓器の立体的な形状とその複数の臓器がそれぞれ配置される複数の位置とを示している。その3次元データは、さらに、寝台に横臥した患者43の患部の立体的な形状とその患部の位置とを示している。その照射角度は、患者43の患部に治療用放射線23を照射する方向を示し、カウチ位置とOリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ41の位置と向きとを示している。そのOリング回転角は、基礎に対するOリング12の位置を示している。そのガントリ回転角は、Oリング12に対する走行ガントリ14の位置を示している。その線量は、その各照射角度から患者43に照射される治療用放射線23の線量を示している。
ユーザは、放射線治療装置3のカウチ41に患者43を固定する。放射線治療装置制御装置2は、カウチ41に横臥した患者43を映す動画が撮影されるように、放射線治療装置3を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置2は、基礎に対してカウチ41がそのカウチ位置に配置されるように、カウチ駆動装置42を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、基礎に対してOリング12がそのOリング回転角に配置されるように、旋回駆動装置11を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、走行ガントリ14がそのガントリ回転角に配置されるように、放射線治療装置3の走行駆動装置を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、所定の期間に第1診断用X線35が患者43に周期的に(たとえば、100ms間隔で)曝射されるように、第1診断用X線源24を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、所定の期間に第2診断用X線36が患者43に周期的に曝射されるように、第2診断用X線源25を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、第1診断用X線35が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて複数の第1フレーム61−1〜61−nが生成されるように、第1センサアレイ32を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、第2診断用X線36が患者43に曝射されたときに、患者43を透過したX線に基づいて複数の第2フレームが生成されるように、第2センサアレイ33を制御する(ステップS1)。
ユーザは、複数の第1フレーム61−1〜61−nから適切な複数の第1仮テンプレート用フレームを選択する。その複数の第1仮テンプレート用フレームは、患者43の呼吸の位相が互いに異なる時刻で撮影された複数の第1フレームであり、または、患者43の患部と骨との相対位置が互いに異なる時刻で撮影された複数の第1フレームであり、または、患者43の患部の性状が互いに異なる時刻で撮影された複数の第1フレームである。ユーザは、入力装置を介してその複数の第1仮テンプレート用フレームを放射線治療装置制御装置2に入力する。ユーザは、さらに、その複数の第1仮テンプレート用フレームごとに第1仮テンプレート候補領域を指定する。その複数の第1仮テンプレート用フレームのうちの1つの第1仮テンプレート用フレーム61−iから指定された第1仮テンプレート候補領域64は、患部像62の全部が表示される領域を含んでいる。ユーザは、入力装置を介してその複数の第1仮テンプレート候補領域を放射線治療装置制御装置2に入力する。
放射線治療装置制御装置2は、その選択された複数の第1仮テンプレート用フレームとその指定された複数の第1仮テンプレート候補領域とに基づいて複数の第1仮テンプレートを算出する(ステップS2)。その複数の第1仮テンプレートのうちのある第1仮テンプレート用フレームとある第1仮テンプレート候補領域とに基づいて算出される第1仮テンプレートは、その第1仮テンプレート用フレームのその第1仮テンプレート候補領域に表示される画像を示している。
ユーザは、その複数の第1仮テンプレート用フレームと同様にして、複数の第2仮テンプレート用フレームを選択し、その複数の第1仮テンプレート候補領域と同様にして、複数の第2仮テンプレート候補領域を選択する。放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1仮テンプレートと同様にして、その複数の第2仮テンプレート用フレームとその複数の第2仮テンプレート候補領域とに基づいて複数の第2仮テンプレートを算出する。
放射線治療装置制御装置2は、その算出された複数の第1仮テンプレートに基づいて複数の第1フレーム61−1〜61−nに対応する複数の第1テンプレートを算出する(ステップS3)。その複数の第1テンプレートのうちのある第1フレーム61−iに対応する1つの第1テンプレートは、第1フレーム61−iとその複数の第1仮テンプレートとに基づいて算出される。放射線治療装置制御装置2は、その1つの第1テンプレートを算出するときに、第1フレーム61−iに配置され得るすべてのテンプレート候補領域に対応する複数の類似度を算出する。その1つの第1テンプレートは、第1フレーム61−iのうちで、そのすべてのテンプレート候補領域のうちのその複数の類似度の最大値に対応する1つのテンプレート候補領域に表示される画面を示している。その複数の類似度のうちのあるテンプレート候補領域に対応する類似度は、その複数の第1仮テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1仮テンプレートに対応する類似度は、その第1仮テンプレートと第1フレーム61−iのそのテンプレート候補領域に表示される画面とが類似する程度を示している。放射線治療装置制御装置2は、さらに、その第1仮テンプレート候補領域とそのテンプレート候補領域とに基づいて第1テンプレート位置テーブル75を算出する。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1テンプレートと同様にして、その複数の第2仮テンプレートに基づいてステップS1で撮影された複数の第2フレームに対応する複数の第2テンプレートを算出し、第1テンプレート位置テーブル75と同様にして、第2テンプレート位置テーブルを算出する。
放射線治療装置制御装置2は、第1テンプレート位置テーブル75に基づいて第1特定像移動範囲78を算出する(ステップS4)。放射線治療装置制御装置2は、さらに、その第2テンプレート位置テーブルに基づいて第2特定像移動範囲を算出する。
放射線治療装置制御装置2は、ステップS3で算出された複数の第1テンプレートから適当な複数の第1テンプレートを選択する(ステップS5)。その選択された複数の第1テンプレートは、互いの類似度が所定の閾値より小さくなるように、選択される。放射線治療装置制御装置2は、さらに、ステップS3で算出された複数の第2テンプレートから適当な複数の第2テンプレートを選択する。
放射線治療装置制御装置2は、第1特定像移動範囲78に基づいて複数の第1マッチング対象領域を算出する。その複数の第1マッチング対象領域は、第1センサアレイ32により撮影される第1透視画像に配置され得るすべての第1マッチング対象領域のうちの第1特定像移動範囲78に含まれる複数の領域を示している。放射線治療装置制御装置2は、さらに、その複数の第1マッチング対象領域に複数の第1テンプレートを割り当てることにより、第1テンプレートテーブル81を作成する(ステップS6)。すなわち、放射線治療装置制御装置2は、第1テンプレート位置テーブル75のテンプレート集合76のうちのある第1マッチング対象領域の中心の位置に最も近い位置に対応する第1テンプレートがその第1マッチング対象領域に対応するように、第1テンプレートテーブル81を作成する。
放射線治療装置制御装置2は、ステップS6で割り当てられた複数の第1テンプレートに基づいて複数の第1フレーム61−1〜61−nに対応する複数の第1類似度を算出する(ステップS7)。その複数の第1類似度のうちのある第1フレームに対応する第1類似度は、第1特定像移動範囲78に含まれるすべてのマッチング対象領域に対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのあるマッチング対象領域に対応する類似度は、ステップS6で割り当てられた複数の第1テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1テンプレートに対応する類似度は、その第1フレームのそのマッチング対象領域に表示される画像とその第1テンプレートとが類似する程度を示している。その程度は、値が大きくなるほど、その画像とその第1テンプレートとが類似していることを示している。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1類似度が所定の閾値より小さい値を含むときに(ステップS8、NO)、複数の第1フレーム61−1〜61−nのうちのその小さい第1類似度に対応する第1フレームから算出された第1テンプレートをステップS5で選択された複数の第1テンプレートに追加する(ステップS9)。放射線治療装置制御装置2は、さらに、ステップS6である第1マッチング対象領域に割り当てられた第1テンプレートの中心位置に比較して、その追加された第1テンプレートの中心位置がその第1マッチング対象領域の中心位置に近いときに、その第1マッチング対象領域にその追加された第1テンプレートを追加して割り当てる。放射線治療装置制御装置2は、さらに、その第1マッチング対象領域に割り当てられた第1テンプレートの個数がその上限個数を超えるときに、その第1マッチング対象領域に割り当てられた複数の第1テンプレートから中心位置が最も遠い第1テンプレートを削除する。放射線治療装置制御装置2は、次いで、再度ステップS7〜ステップS8を実行する。
放射線治療装置制御装置2は、第1テンプレートテーブル81と同様にして、その複数の第2テンプレートとその複数の第2テンプレート位置テーブルとその第2特定像移動範囲とステップS1で撮影された複数の第2フレームとに基づいて第2テンプレートテーブルを算出する。
図10は、ステップS5の処理を示している。放射線治療装置制御装置2は、まず、複数の第1フレーム61−1〜61−nのうちの最初の第1フレーム61−1を選択し、その選択された第1フレーム61−1から算出された第1テンプレートを第1テンプレート集合に追加する(ステップS11)。
放射線治療装置制御装置2は、その第1テンプレート集合と複数の第1フレーム61−1〜61−nのうちのその選択された第1フレームの次の次第1フレームとに基づいて複数の第1類似度を算出する。その複数の第1類似度は、その次第1フレームに配置され得るすべての第1マッチング対象領域に対応している。その複数の類似度のうちのある第1マッチング対象領域に対応する類似度は、その第1テンプレート集合に対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1テンプレートに対応する類似度は、その第1テンプレートとその次第1フレームのその第1マッチング対象領域に表示される画像とが類似する程度を示している。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1類似度の最大値が所定の閾値より大きいときに(ステップS13、NO)、その次第1フレームから算出された第1テンプレートをその第1テンプレート集合に追加する(ステップS14)。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1類似度の最大値が所定の閾値より小さいときに(ステップS13、YES)、または、ステップS14を実行した後に、複数の第1フレーム61−1〜61−nのうちのその次第1フレームの次の第1フレームがあるかどうか判別する(ステップS15)。放射線治療装置制御装置2は、その次の第1フレームがあるときに(ステップS15、YES)、その第1フレームを選択し、再度ステップS12からステップS14までの処理を実行する。
その放射線治療する動作は、そのテンプレートテーブルを作成する動作が終了した後に実行される。すなわち、放射線治療装置制御装置2は、カウチ41とOリング12と走行ガントリ14とが所定の位置に配置された後に、患者43の第1追尾用透視画像が撮影されるように第1診断用X線源24と第1センサアレイ32とを制御し、患者43の第2追尾用透視画像が撮影されるように第2診断用X線源25と第2センサアレイ33とを制御する。
放射線治療装置制御装置2は、第1テンプレートテーブル81を参照して、その第1追尾用透視画像に基づいてマッチング対象領域集合82が示す複数の第1マッチング対象領域に対応する複数の第1類似度を算出する。その複数の第1類似度のうちのある第1マッチング対象領域に対応する第1類似度は、テンプレート集合84のうちのそのマッチング対象領域に対応する集合に属する第1テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1テンプレートに対応する類似度は、その第1追尾用透視画像のそのマッチング対象領域に表示される画像がその第1テンプレートに類似する程度を示している。その程度は、値が大きくなるほど、その画像とその第1テンプレートとが類似していることを示している。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1マッチング対象領域のうちの複数の第1類似度の最大値に対応する第1マッチング対象領域を算出し、その算出された第1マッチング対象領域に基づいて第1特定像位置を算出する。その第1特定像位置は、マッチング対象位置集合83のうちのその第1マッチング対象領域に対応するマッチング対象位置を示している。
放射線治療装置制御装置2は、第1特定像位置を一度算出した後に、その第1特定像位置に基づいて第1予測範囲を算出する。その第1予測範囲は、その算出された第1特定像位置を中心に所定のマージン分だけ拡大された範囲を示している。このとき、放射線治療装置制御装置2は、第1テンプレートテーブル81を参照して、その第1追尾用透視画像に基づいて、マッチング対象領域集合82が示す複数の第1マッチング対象領域のうちのその第1予測範囲に含まれる複数の第1マッチング対象領域に対応する複数の第1類似度を算出する。その複数の第1類似度のうちのある第1マッチング対象領域に対応する第1類似度は、テンプレート集合84のうちのそのマッチング対象領域に対応する集合に属する第1テンプレートに対応する複数の類似度の最大値を示している。その複数の類似度のうちのある第1テンプレートに対応する類似度は、その第1追尾用透視画像のそのマッチング対象領域に表示される画像がその第1テンプレートに類似する程度を示している。その程度は、値が大きくなるほど、その画像とその第1テンプレートとが類似していることを示している。
放射線治療装置制御装置2は、その複数の第1マッチング対象領域のうちの複数の第1類似度の最大値に対応する第1マッチング対象領域を算出し、その算出された第1マッチング対象領域に基づいて第1特定像位置を算出する。その第1特定像位置は、マッチング対象位置集合83のうちのその第1マッチング対象領域に対応するマッチング対象位置を示している。
放射線治療装置制御装置2は、さらに、その第1特定像位置と同様にして、その第2テンプレートテーブルを参照して、その第2追尾用透視画像に基づいて第2特定像位置を算出する。
放射線治療装置制御装置2は、その第1特定像位置に基づいて第1直線を算出する。その第1直線は、第1診断用X線35のコーンビームの頂点と第1センサアレイ32の受光部のうちのその第1特定像位置に対応する位置とを結ぶ直線である。放射線治療装置制御装置2は、その第2特定像位置に基づいて第2直線を算出する。その第2直線は、第2診断用X線36のコーンビームの頂点と第2センサアレイ33の受光部のうちのその第2特定像位置に対応する位置とを結ぶ直線である。放射線治療装置制御装置2は、その第1直線とその第2直線とに基づいて患者43の患部の3次元位置を算出する。その3次元位置は、その第1直線のうちのその第2直線に最も近い第1点とその第2直線のうちのその第1直線に最も近い第2点とを結ぶ線分の中点の位置を示している。放射線治療装置制御装置2は、その3次元位置に基づいて駆動量を算出する。その駆動量は、チルト軸回転量とパン軸回転量とを示している。その駆動量は、治療用放射線照射装置16がそのチルト軸回転量だけチルト軸21を中心に回転し、治療用放射線照射装置16がそのパン軸回転量だけパン軸22を中心に回転したときに、その3次元位置に治療用放射線照射装置16が向くように、算出される。放射線治療装置制御装置2は、治療用放射線照射装置16がそのチルト軸回転量だけチルト軸21を中心に回転し、治療用放射線照射装置16がそのパン軸回転量だけパン軸22を中心に回転するように、首振り装置15を制御する。
放射線治療装置制御装置2は、その第1追尾用透視画像と第2追尾用透視画像とに基づいて患者43の患部の形状を算出する。放射線治療装置制御装置2は、その患部の形状に治療用放射線23の照射野が一致するように、マルチリーフコリメータ20を制御する。放射線治療装置制御装置2は、首振り装置15とマルチリーフコリメータ20とを制御した後に、その患部に治療用放射線23が曝射されるように、治療用放射線照射装置16を制御する。放射線治療装置制御装置2は、さらに、その治療計画が示す線量の治療用放射線23が患者43の患部に曝射されるまで、その第1追尾用透視画像とその第2追尾用透視画像との撮影から治療用放射線23の照射までの動作を周期的に繰り返して実行する。その周期としては、0.2秒が例示される。
このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置2は、その追尾用透視画像の互いに異なる複数のマッチング対象領域に互いに異なる複数のテンプレートをマッチングさせることができ、その追尾用透視画像の複数のマッチング対象領域の各々に適切な複数のテンプレートをマッチングさせることができる。このため、放射線治療装置制御装置2は、マッチングに用いられるテンプレートの個数を増加し、かつ、その複数のマッチング対象領域の各々にマッチングさせるテンプレートの個数を低減することができる。この結果、放射線治療装置制御装置2は、その特定像位置をより確実に、かつ、より高精度に算出することができる。この結果、放射線治療装置制御装置2は、治療用放射線照射装置16を駆動する駆動量をより高速に、かつ、より高精度に算出することができ、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における予測範囲算出部59が他の予測範囲算出部に置換されている。図11は、その第1予測範囲算出部により算出される第1予測範囲を示している。その第1予測範囲算出部は、まず、特定像位置算出部58により直前に算出された第1特定像位置86と特定像位置算出部58により第1特定像位置86の直前に算出された第1特定像位置87とに基づいて第1予測位置85を算出する。第1予測位置85は、第1予測位置85と第1特定像位置87とを1対1に内分する点が第1特定像位置86に一致するように、算出される。その第1予測範囲算出部は、第1予測位置85に基づいて第1予測範囲88を算出する。第1予測範囲88は、第1予測位置85を中心に所定のマージン分だけ拡大された範囲を示している。このとき、そのマージンは、予測範囲算出部59が用いるマージンより小さくすることができる。このため、第1予測範囲88は、予測範囲算出部59により算出される第1予測範囲89に比較して、小さく形成することができる。
このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2と同様にして、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。このような放射線治療装置制御装置は、さらに、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、マッチングされる複数のマッチング対象領域の個数をより低減することができ、その第1特定像位置をより高速に算出することができる。その結果、このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、患者43の患部の位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における予測範囲算出部59がさらに他の予測範囲算出部に置換されている。その第1予測範囲算出部は、特定像位置算出部58により直前に算出された複数の第1特定像位置に基づいて第1予測範囲を算出する。その直前に算出された複数の第1特定像位置は、図12に示されているように、位置92と位置93と位置94と位置95とを含んでいる。位置92は、その直前に算出された第1特定像位置のx座標を示している。位置93は、位置92を示す第1特定像位置の直前に算出された第1特定像位置のx座標を示している。位置94は、位置93を示す第1特定像位置の直前に算出された第1特定像位置のx座標を示している。位置95は、位置94を示す第1特定像位置の直前に算出された第1特定像位置のx座標を示している。その第1予測範囲算出部は、位置92と位置93と位置94と位置95とを通るスプライン曲線96を算出する。その第1予測範囲算出部は、スプライン曲線96に基づいて予測x座標91を算出する。予測x座標91は、スプライン曲線96を通るように算出される。その第1予測範囲算出部は、予測x座標91と同様にして、予測y座標を算出する。その第1予測範囲算出部は、その予測x座標と予測y座標とに基づいて第1予測範囲を算出する。その第1予測範囲は、その予測x座標と予測y座標とにより示される位置を中心に所定のマージン分だけ拡大された範囲を示している。このとき、そのマージンは、第1予測範囲88を算出するときに用いられたマージンより小さくすることができる。このため、その第1予測範囲は、第1予測範囲88に比較して、小さく形成することができる。
このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2と同様にして、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。このような放射線治療装置制御装置は、さらに、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、マッチングされる複数のマッチング対象領域の個数をより低減することができ、その第1特定像位置をより高速に算出することができる。その結果、このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、患者43の患部の位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態におけるテンプレート用画像撮影部52が他のテンプレート用画像撮影部に置換され、既述の実施の形態における特定像移動範囲算出部54が他の特定像移動範囲算出部に置換されている。
そのテンプレート用画像撮影部は、図13に示されているように、互いに異なる複数の時刻に複数の第1フレーム61−1〜61−nが撮影されるように、第1診断用X線源24と第1センサアレイ32とを制御する。そのテンプレート用画像撮影部は、さらに、その複数の時刻と同時刻に複数の第2フレームが撮影されるように、第2診断用X線源25と第2センサアレイ33とを制御する。
その特定像移動範囲算出部は、テンプレート作成部53により作成された第1テンプレート位置テーブル75と第2テンプレート位置テーブルとに基づいて複数の患部位置102−1〜102−nを算出する。すなわち、その特定像移動範囲算出部は、複数の患部位置102−1〜102−nのうちのある時刻に対応する1つの患部位置を算出するときに、複数の第1フレーム61−1〜61−nのうちのその時刻に撮影された第1フレームから算出された第1テンプレートに基づいて第1直線を算出し、その複数の第2フレームのうちのその時刻に撮影された第2フレームから算出された第2テンプレートとに基づいて第2直線を算出する。その第1直線は、第1診断用X線35のコーンビームの頂点と第1センサアレイ32の受光部のうちのその第1テンプレートのテンプレート位置に対応する位置とを結ぶ直線である。その第2直線は、第2診断用X線36のコーンビームの頂点と第2センサアレイ33の受光部のうちのその第2テンプレートのテンプレート位置に対応する位置とを結ぶ直線である。その1つの患部位置は、その第1直線のうちのその第2直線に最も近い第1点とその第2直線のうちのその第1直線に最も近い第2点とを結ぶ線分の中点の位置を示している。
その特定像移動範囲算出部は、複数の患部位置102−1〜102−nに基づいて3次元特定部位移動範囲103を算出する。3次元特定部位移動範囲103は、複数の患部位置102−1〜102−nの全部を含むように、かつ、複数の患部位置102−1〜102−nから所定のマージンだけ広げた領域の全部を含むように、算出される。その特定像移動範囲算出部は、3次元特定部位移動範囲103に基づいて第1特定像移動範囲を算出する。その第1特定像移動範囲は、第1診断用X線35のコーンビームの頂点に対応する点104から第1センサアレイ32の受光部に対応する面105に3次元特定部位移動範囲103を投影した領域101に対応するように算出される。その特定像移動範囲算出部は、その第1特定像移動範囲と同様にして、3次元特定部位移動範囲103に基づいて第2特定像移動範囲を算出する。
このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2と同様にして、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。このような放射線治療装置制御装置は、さらに、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、第1特定像移動範囲と第2特定像移動範囲とをより高精度に、より小さく算出することができ、マッチングされる複数のマッチング対象領域の個数をより低減することができ、その第1特定像位置をより高速に算出することができる。その結果、このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、患者43の患部の位置をより高速に算出することができ、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態におけるテンプレート作成部53が他のテンプレート作成部に置換されている。そのテンプレート作成部は、第1テンプレートテーブル81のテンプレート集合83のうちのある第1マッチング対象領域に対応するテンプレート集合を算出するときに、図14に示されているように、その第1マッチング対象領域に対応する第1マッチング対象位置111に基づいてテンプレート位置112を算出する。テンプレート位置112は、第1テンプレート位置テーブル75のテンプレート位置集合77のうちの第1マッチング対象位置111に最も近いテンプレート位置を示している。そのテンプレート作成部は、第1マッチング対象位置111とテンプレート位置112とに基づいて直線115を算出する。直線115は、第1マッチング対象位置111とテンプレート位置112とを通る直線114に垂直であり、かつ、第1マッチング対象位置111を通る。そのテンプレート作成部は、その直線115に基づいて、テンプレート位置集合77が示すテンプレート位置と第1テンプレートテーブル81のマッチング対象位置集合82が示すマッチング対象位置とを要素とする2次元空間を2分割する。そのテンプレート作成部は、その2分割された2つの領域のうちのテンプレート位置112を含まない領域に含まれる複数のテンプレート位置をテンプレート位置集合77から算出する。そのテンプレート作成部は、その算出された複数のテンプレート位置から第1マッチング対象位置111に最も近いテンプレート位置116を算出する。そのテンプレート作成部は、第1テンプレート位置テーブル75でテンプレート位置112に対応する第1テンプレート113が第1マッチング対象位置111に対応するように、かつ、第1テンプレート位置テーブル75でテンプレート位置116に対応する第1テンプレート117が第1マッチング対象位置111に対応するように、第1テンプレートテーブル81を作成する。
すなわち、そのテンプレート作成部は、第1マッチング対象位置111から2つのテンプレート位置にそれぞれ向かう2つのベクトルのなす角が90度以上であり、かつ、その2つのテンプレート位置が第1マッチング対象位置111に近いときに、その2つのテンプレート位置に対応する2つの第1テンプレートが第1マッチング対象位置111に対応するように、第1テンプレートテーブル81を作成する。
そのテンプレート作成部は、その上限個数が3以上であるときに、さらに、第1マッチング対象位置111に基づいてテンプレート位置118を算出する。テンプレート位置118は、テンプレート位置集合77のうちのテンプレート位置112の次に第1マッチング対象位置111に近いテンプレート位置を示している。そのテンプレート作成部は、第1テンプレート位置テーブル75でテンプレート位置118に対応する第1テンプレート119が第1マッチング対象位置111に対応するように、第1テンプレートテーブル81を作成する。
このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2と同様にして、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。このような放射線治療装置制御装置は、さらに、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、1つのマッチング対象領域に対応する複数のテンプレートが示す患部像がより多様化され、特定像位置をより確実に、より高精度に算出することができる。その結果、このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置2に比較して、治療用放射線照射装置16をより確実に、かつ、より高精度に駆動することができる。
1 :放射線治療システム
2 :放射線治療装置制御装置
3 :放射線治療装置
11:旋回駆動装置
12:Oリング
14:走行ガントリ
15:首振り装置
16:治療用放射線照射装置
17:回転軸
18:回転軸
19:アイソセンタ
20:マルチリーフコリメータ
21:チルト軸
22:パン軸
23:治療用放射線
24:第1診断用X線源
25:第2診断用X線源
32:第1センサアレイ
33:第2センサアレイ
35:第1診断用X線
36:第2診断用X線
41:カウチ
42:カウチ駆動装置
43:患者
51:治療計画収集部
52:テンプレート用画像撮影部
53:テンプレート作成部
54:特定像移動範囲算出部
55:テンプレートテーブル作成部
56:追尾用画像撮影部
57:マッチング部
58:特定像位置算出部
59:予測範囲算出部
60:放射線治療部
61−1〜61−n:複数の第1フレーム
62:患部像
63:骨像
64:第1仮テンプレート候補領域
71:第1テンプレート
72:患部像
73:テンプレート中心
75:テンプレート位置テーブル
76:テンプレート集合
77:テンプレート位置集合
78:第1特定像移動範囲
79−1〜79−n:複数の位置
81:第1テンプレートテーブル
82:マッチング対象領域集合
83:マッチング対象位置集合
84:テンプレート集合
85:第1予測位置
86:第1特定像位置
87:第1特定像位置
88:第1予測範囲
89:第1予測範囲
91:予測x座標
92:位置
93:位置
94:位置
95:位置
96:スプライン曲線
101:領域
102−1〜102−n:複数の患部位置
103:3次元特定部位移動範囲
104:点
105:面
111:第1マッチング対象位置
112:テンプレート位置
113:第1テンプレート
114:直線
115:直線
116:テンプレート位置
117:第1テンプレート
118:テンプレート位置
119:第1テンプレート