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10は、図1に示されているように、放射線治療システムに適用されている。その放射線治療システムは、放射線治療装置制御装置10と放射線治療装置1とを備えている。放射線治療装置制御装置10と放射線治療装置1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。
放射線治療装置1は、Oリング2と走行ガントリ3とフレーム5と治療用放射線照射装置6とを備えている。Oリング2は、リング状に形成され、リング回転軸11を中心に回転可能に基礎に支持されている。リング回転軸11は、鉛直方向に平行である。走行ガントリ3は、リング状に形成され、Oリング2のリングの内側に配置され、ガントリ回転軸12を中心に回転可能にOリング2に支持されている。ガントリ回転軸12は、鉛直方向に垂直であり、アイソセンタ14でリング回転軸11と交差している。ガントリ回転軸12は、Oリング2に対して固定され、すなわち、Oリング2とともにリング回転軸11を中心に回転する。フレーム5は、走行ガントリ3のリングの内側に配置されている。フレーム5は、回転軸15を中心に回転可能に、走行ガントリ3に支持されている。回転軸15は、ガントリ回転軸12に垂直であり、アイソセンタ14を通っている。回転軸15は、走行ガントリ3に対して固定され、すなわち、走行ガントリ3とともにガントリ回転軸12を中心に回転する。
治療用放射線照射装置6は、フレーム5の内側に配置されている。治療用放射線照射装置6は、チルト軸16に回転可能に、かつ、パン軸17に回転可能に、フレーム5に支持されている。チルト軸16とパン軸17とは、回転軸15に概ね直交している。チルト軸16は、パン軸17に直交している。チルト軸16とパン軸17との交点は、アイソセンタ14から1mだけ離れている。治療用放射線照射装置6は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、治療用放射線24を出射する。
放射線治療装置1は、さらに、旋回駆動装置21と駆動装置22とジンバル装置23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21は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、リング回転軸11を中心にOリング2を回転させる。旋回駆動装置21は、さらに、基礎に対してOリング2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10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10により制御されることにより、ガントリ回転軸12を中心に走行ガントリ3を回転させる。その走行駆動装置は、さらに、Oリング2に対して走行ガントリ3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10に出力する。駆動装置22は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、回転軸15を中心にフレーム5を回転させる。駆動装置22は、さらに、走行ガントリ3に対してフレーム5が配置されるフレーム角度を測定し、そのフレーム角度を放射線治療装置制御装置10に出力する。
ジンバル装置23は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6を回転させ、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6を回転させる。ジンバル装置23は、さらに、チルト軸16を中心に走行ガントリ3に対して治療用放射線照射装置6が回転するチルト角を測定し、そのチルト角を放射線治療装置制御装置10に出力する。ジンバル装置23は、さらに、パン軸17を中心に走行ガントリ3に対して治療用放射線照射装置6が回転するパン角を測定し、そのパン角を放射線治療装置制御装置10に出力する。
治療用放射線24は、治療用放射線照射装置6が走行ガントリ3にこのように支持されることにより、治療用放射線照射装置6がアイソセンタ14に向くように走行ガントリ3に固定されると、旋回駆動装置21によりOリング2が回転されても、または、その走行駆動装置により走行ガントリ3が回転されても、常に概ねアイソセンタ14に出射される。すなわち、放射線治療装置1は、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ14に向けて治療用放射線24の照射が可能になる。
放射線治療装置1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1は、第1診断用X線源25と第2診断用X線源26と第1センサアレイ27と第2センサアレイ28とを備えている。第1診断用X線源25は、走行ガントリ3に支持され、アイソセンタ14から第1診断用X線源25を結ぶ線分とアイソセンタ14から治療用放射線照射装置6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3のリングの内側に配置されている。第2診断用X線源26は、走行ガントリ3に支持され、アイソセンタ14から第2診断用X線源26を結ぶ線分とアイソセンタ14から治療用放射線照射装置6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3のリングの内側に配置されている。第2診断用X線源26は、さらに、アイソセンタ14から第1診断用X線源25を結ぶ線分とアイソセンタ14から第2診断用X線源26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27は、走行ガントリ3に支持され、アイソセンタ14を介して第1診断用X線源25に対向するように、配置されている。第2センサアレイ28は、走行ガントリ3に支持され、アイソセンタ14を介して第2診断用X線源26に対向するように、配置されている。
第1診断用X線源25は、放射線治療装置制御装置10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31をアイソセンタ14に向けて出射する。第1診断用X線31は、第1診断用X線源25が有する1点から出射され、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26は、放射線治療装置制御装置10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32をアイソセンタ14に向けて出射する。第2診断用X線32は、第2診断用X線源26が有する1点から出射され、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27は、受光部を備えている。第1センサアレイ27は、放射線治療装置制御装置10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28は、受光部を備えている。第2センサアレイ28は、放射線治療装置制御装置10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27と第2センサアレイ28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27と第2センサアレイ28とにより得た画像信号に基づき、アイソセンタ14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1は、さらに、カウチ33とカウチ駆動装置34とを備えている。カウチ33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33は、その放射線治療システムにより治療される患者35が横臥することに利用される。カウチ33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35が動かないように、患者35をカウチ33に固定する。カウチ駆動装置34は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、カウチ33を回転移動させ、カウチ33を平行移動させる。
放射線治療装置1は、さらに、赤外線カメラ36を備えている。赤外線カメラ36は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、赤外線を用いてカウチ33に横臥した患者35を映す赤外線画像を撮影する。
図2は、治療用放射線照射装置6を示している。治療用放射線照射装置6は、電子銃41と電子加速器42とX線ターゲット43とマルチリーフコリメータ44と駆動装置45とを備えている。電子銃41は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、電子を放出する。電子加速器42は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、電子銃41により放出される電子を加速することにより、ビーム軸46に沿って発射される電子ビームを生成する。X線ターゲット43は、ビーム軸46が貫通するように配置され、高原子番号物質から形成されている。その高原子番号物質としては、タングステン、タングステン合金、金、タンタルが例示される。X線ターゲット43は、電子加速器42により生成された電子ビームが照射されたときに、制動放射により放射線(X線)48を生成する。放射線48は、X線ターゲット43がビーム軸46に交差する点である仮想的点線源47を通る直線に概ね沿って放射され、すなわち、仮想的点線源47を頂点とするコーンビームである。X線ターゲット43は、仮想的点線源47がチルト軸16とパン軸17との交点に一致するように配置されている。マルチリーフコリメータ44は、ビーム軸46が貫通するように配置されている。マルチリーフコリメータ44は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、放射線48の一部を遮蔽することにより治療用放射線24を生成する。このため、治療用放射線24は、仮想的点線源47を頂点とするコーンビームである。駆動装置45は、ビーム軸46を中心に回転可能にマルチリーフコリメータ44を電子加速器42に支持している。駆動装置45は、さらに、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、ビーム軸46を中心にマルチリーフコリメータ44を回転させる。
図3は、マルチリーフコリメータ44を示している。マルチリーフコリメータ44は、フレーム51と複数の第1リーフ52−1〜52−n(n=2、3、4、…)と複数の第2リーフ53−1〜53−nとを備えている。フレーム51は、筐体に形成されており、駆動装置45により、ビーム軸46を中心に回転可能に支持されている。複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとは、それぞれ、高原子番号材から形成され、概ね長方形の板に形成されている。その高原子番号材としては、タングステン、タングステン合金等が例示される。複数の第1リーフ52−1〜52−nは、互いに異なる複数の案内面にそれぞれ沿うようにフレーム51の内部に配置されている。その複数の案内面は、X線ターゲット43の仮想的点線源47を通り、かつ、リーフ移動方向54に平行である。リーフ移動方向54は、フレーム51に固定され、ビーム軸46に垂直である。複数の第1リーフ52−1〜52−nは、さらに、リーフ移動方向54に平行に平行移動可能にフレーム51に支持されている。複数の第2リーフ53−1〜53−nの各第2リーフ53−i(i=1、2、3、…、n)は、複数の第1リーフ52−1〜52−nの第1リーフ52−iが沿う案内面に沿うように、かつ、第2リーフ53−iの一辺が第1リーフ52−iの一辺に対向するように、配置されている。複数の第2リーフ53−1〜53−nは、リーフ移動方向54に平行に平行移動可能にフレーム51に支持されている。
マルチリーフコリメータ44は、さらに、図示されていない複数の第1駆動装置と複数の第2駆動装置とを備えている。その複数の第1駆動装置は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、リーフ移動方向54に平行に複数の第1リーフ52−1〜52−nをそれぞれ平行移動させる。その複数の第2駆動装置は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、リーフ移動方向54に平行に複数の第2リーフ53−1〜53−nをそれぞれ平行移動させる。すなわち、マルチリーフコリメータ44は、放射線治療装置制御装置10により制御されることにより、放射線48の一部を遮蔽することにより、治療用放射線24の照射野の位置を制御し、治療用放射線24の照射野の形状を制御する。
図4は、放射線治療装置制御装置10を示している。放射線治療装置制御装置10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10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10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10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10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10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10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、治療用放射線照射装置6と旋回駆動装置21と走行駆動装置と駆動装置22とジンバル装置23と第1診断用X線源25と第2診断用X線源26と第1センサアレイ27と第2センサアレイ28とカウチ駆動装置34と赤外線カメラ36と駆動装置45とを含んでいる。
放射線治療装置制御装置10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10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61と特定部位運動検出部62と制御方向算出部63とジンバル設定部64と遮蔽体移動方向設定部65と特定部位位置検出部66とジンバル制御部67と遮蔽体制御部68と照射部69とを含んでいる。
治療計画収集部61は、入力装置から治療計画を収集する。その治療計画は、照射角度と線量との組み合わせを示している。その照射角度は、患者35の患部に治療用放射線24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33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2の位置を示している。そのガントリ回転角は、Oリング2に対する走行ガントリ3の位置を示している。その線量は、その照射角度から患者35に照射される治療用放射線24の線量を示している。
特定部位運動検出部62は、患者35が映る複数の第1透過画像と複数の第2透過画像とが複数の時刻にそれぞれ撮影されるように、放射線治療装置1を制御する。すなわち、特定部位運動検出部62は、治療計画収集部61により収集された治療計画が示すカウチ位置にカウチ33が配置されるように、カウチ駆動装置34を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、治療計画収集部61により収集された治療計画が示すOリング回転角にOリング2が配置されるように、旋回駆動装置21を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、治療計画収集部61により収集された治療計画が示すガントリ回転角に走行ガントリ3が配置されるように、放射線治療装置1の走行駆動装置を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、所定の期間に第1診断用X線31が患者35に周期的に(たとえば、50ms間隔で)曝射されるように、第1診断用X線源25を制御する。その所定の期間としては、呼吸2〜3周期分が例示され、30秒が例示される。特定部位運動検出部62は、さらに、第1診断用X線31が出射される複数の時刻に第2診断用X線32が患者35に周期的に曝射されるように、第2診断用X線源26を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、第1診断用X線31が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて複数の第1透過画像が生成されるように、第1センサアレイ27を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、第2診断用X線32が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて複数の第2透過画像が生成されるように、第2センサアレイ28を制御する。特定部位運動検出部62は、さらに、その複数の第1透過画像とその複数の第2透過画像とに基づいて患者35の患部の運動を算出する。その算出された運動は、その患部が移動する軌跡と、その軌跡上の各点に配置された患部が移動する加速度とを示している。
制御方向算出部63は、特定部位運動検出部62により算出された運動に基づいて照射装置移動方向と遮蔽体移動方向とを算出する。その照射装置移動方向は、仮想的点線源47を通り、かつ、ビーム軸46に直交する回転軸を示している。その遮蔽体移動方向は、ビーム軸46に垂直である方向を示している。その照射装置移動方向とその遮蔽体移動方向とは、その照射装置移動方向が示す回転軸とその遮蔽体移動方向とが平行であるように、算出される。
ジンバル設定部64は、制御方向算出部63により算出された照射装置移動方向に基づいて駆動装置22を制御する。すなわち、ジンバル設定部64は、駆動装置22を用いて、その照射装置移動方向が示す回転軸にチルト軸16が一致するように、回転軸15を中心にフレーム5を回転させ、フレーム5を走行ガントリ3に固定する。
遮蔽体移動方向設定部65は、制御方向算出部63により算出された遮蔽体移動方向に基づいて駆動装置45を制御する。すなわち、遮蔽体移動方向設定部65は、駆動装置45を用いて、その遮蔽体移動方向にリーフ移動方向54が一致するように、ビーム軸46を中心にマルチリーフコリメータ44を回転させ、マルチリーフコリメータ44を電子加速器42に固定する。
特定部位位置検出部66は、患者35を映す赤外線画像が周期的に(たとえば、50ms間隔で)撮影されるように、赤外線カメラ36を制御する。特定部位位置検出部66は、さらに、患者35の体表面に配置された赤外線マーカがその赤外線画像に映る位置に基づいて特定部位位置を検出する。その特定部位位置は、患者35の患部が配置される3次元位置を示している。
ジンバル制御部67は、特定部位位置検出部66により算出された特定部位位置に基づいてジンバル装置23を制御する。すなわち、ジンバル制御部67は、ジンバル装置23を用いて、その特定部位位置に治療用放射線24が出射されるように、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6を回転させる。
遮蔽体制御部68は、特定部位位置検出部66により算出された特定部位位置に基づいてマルチリーフコリメータ44を制御する。すなわち、遮蔽体制御部68は、マルチリーフコリメータ44を用いて、その特定部位位置に治療用放射線24が出射されるように(放射線48のうちのその特定部位位置を透過しない放射線を複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとが遮蔽するように)、複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとを移動させる。
照射部69は、特定部位位置検出部66により検出された特定部位位置と治療用放射線照射装置6により治療用放射線24が曝射されようとしている位置との差が所定範囲に含まれるときに、治療用放射線24が出射されるように、治療用放射線照射装置6を制御する。照射部69は、特定部位位置検出部66により検出された特定部位位置と治療用放射線照射装置6により治療用放射線24が曝射されようとしている位置との差がその所定範囲に含まれないときに、治療用放射線24が発射されないように、治療用放射線照射装置6を制御する。
図5は、特定部位運動検出部62により算出される軌跡を示している。その軌跡71は、患者35の患部を仮想的点線源47から投影面に射影された投影患部がその投影面を移動する軌跡を示している。その投影面は、回転軸15に垂直である平面である。制御方向算出部63は、軌跡71に基づいて複数の差し渡し幅を算出する。その複数の差し渡し幅は、その投影面に平行である複数の方向に対応している。その複数の差し渡し幅のうちのある方向に対応する差し渡し幅は、軌跡71をその方向に垂直である2つの直線に接触するように挟んだときに、その2つの直線の距離を示している。制御方向算出部63は、その複数の差し渡し幅に基づいて患部振幅最大方向72を算出する。患部振幅最大方向72は、その複数の方向のうちのその複数の差し渡し幅の最大値に対応する方向を示している。
特定部位運動検出部62により算出される複数の加速度は、軌跡71に含まれる複数の点に対応している。その複数の加速度のうちのある点に対応する加速度は、その投影患部がその点に配置されるときに、その投影患部が移動する加速度を示している。制御方向算出部63は、さらに、その複数の加速度に基づいて複数の最大加速度を算出する。その複数の最大加速度は、その投影面に平行である複数の方向に対応している。その複数の最大加速度のうちのある方向に対応する最大加速度は、その複数の加速度のその方向の成分の最大値を示している。制御方向算出部63は、その複数の最大加速度に基づいて患部加速度最小方向を算出する。その患部加速度最小方向は、その複数の方向のうちのその複数の最大加速度の最小値に対応する方向を示している。
制御方向算出部63は、さらに、軌跡71とその複数の加速度とに基づいてジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを算出する。ジンバル制御方向75は、MLC制御方向76に垂直である。
制御方向算出部63は、その複数の加速度をジンバル制御方向75にそれぞれ正射影した複数の射影加速度の最大値が所定の加速度より小さくなるように、ジンバル制御方向75を算出する。複数の射影加速度のうちの任意の投影加速度73がジンバル制御方向75に正射影された加速度77の大きさは、その所定の加速度の大きさより小さい。制御方向算出部63は、さらに、ジンバル制御方向75に基づいて照射装置移動方向を算出する。その照射装置移動方向は、仮想的点線源47を通り、かつ、ビーム軸46に直交する回転軸を示し、その回転軸を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野がジンバル制御方向75に移動するように、算出される。
制御方向算出部63は、軌跡71をMLC制御方向76に垂直である2つの直線で挟んだときの軌跡71の差し渡し幅78が所定の幅より小さくなるように、MLC制御方向76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10により実行され、制御方向を設定する動作と放射線治療する動作とを備えている。
図6は、その制御方向を設定する動作を示している。ユーザは、まず、入力装置を介して、事前に作成された治療計画を放射線治療装置制御装置10に入力する。その治療計画は、照射角度と線量との組み合わせを示している。その照射角度は、患者35の患部に治療用放射線24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33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2の位置を示している。そのガントリ回転角は、Oリング2に対する走行ガントリ3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35に照射される治療用放射線24の線量を示している。
ユーザは、放射線治療装置1のカウチ33に患者35を固定する。放射線治療装置制御装置10は、そのカウチ位置にカウチ33が配置されるように、カウチ駆動装置34を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、そのOリング回転角にOリング2が配置されるように、旋回駆動装置21を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、そのガントリ回転角に走行ガントリ3が配置されるように、放射線治療装置1の走行駆動装置を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、所定の期間に第1診断用X線31が周期的に(たとえば、50ms間隔で)発射されるように、第1診断用X線源25を制御する。その所定の期間としては、呼吸2〜3周期分が例示され、30秒が例示される。放射線治療装置制御装置10は、さらに、第1診断用X線31が発射される複数の時刻に第2診断用X線32が発射されるように、第2診断用X線源26を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、第1診断用X線31が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて複数の第1透過画像が生成されるように、第1センサアレイ27を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、第2診断用X線32が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて複数の第2透過画像が生成されるように、第2センサアレイ28を制御する。放射線治療装置制御装置10は、その複数の第1透過画像とその複数の第2透過画像とに基づいて患者35の患部の運動を算出する。その算出された運動は、軌跡71と複数の加速度とを示している。その複数の加速度は、軌跡71に含まれる複数の点に対応している。その複数の加速度のうちのある点に対応する加速度は、その患部が仮想的点線源47から投影面に射影された投影患部がその点に配置されるときに、その投影患部が移動する加速度を示している。放射線治療装置制御装置10は、さらに、軌跡71に基づいて患部振幅最大方向72を算出する。
放射線治療装置制御装置10は、ジンバル制御方向75がカウチ33の長手方向に一致するように、ジンバル制御方向75を設定する(ステップS1)。放射線治療装置制御装置10は、患部振幅最大方向72がカウチ33の長手方向に一致していないときに(ステップS2、NO)、ジンバル制御方向75が患部振幅最大方向72に一致するように、ジンバル制御方向75を設定する(ステップS3)。放射線治療装置制御装置10は、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野がジンバル制御方向75に移動するように回転軸15を中心にフレーム5を回転することができないときに(ステップS4、NO)、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野が移動する方向と患部振幅最大方向72とのなす角が最も小さくなるように、ジンバル制御方向75を設定する(ステップS5)。
放射線治療装置制御装置10は、ジンバル制御方向75が設定された後に(ステップS2、YESまたはステップS4、YESまたはステップS5の後)、その投影患部の加速度をジンバル制御方向75にそれぞれ正射影した複数の射影加速度の最大値が所定の加速度より小さいかどうかを判別する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、ジンバル制御方向75に垂直であるMLC制御方向76に垂直である2つの直線で軌跡71を挟んだときの軌跡71の差し渡し幅78が所定の幅より小さいかどうかを判別する(ステップS6)。
放射線治療装置制御装置10は、その複数の射影加速度の最大値がその所定の加速度より大きいときに、または、差し渡し幅78がその所定の幅より大きいときに(ステップS6、NO)、その複数の射影加速度の最大値がその所定の加速度より小さくなるように、かつ、差し渡し幅78がその所定の幅より小さくなるように、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを設定することができるかどうかを判別する(ステップS7)。
放射線治療装置制御装置10は、その複数の射影加速度の最大値がその所定の加速度より小さくなるように、かつ、差し渡し幅78がその所定の幅より小さくなるように、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを設定することができるときに(ステップS7、YES)、その複数の射影加速度の最大値がその所定の加速度より小さくなるように、かつ、差し渡し幅78がその所定の幅より小さくなるように、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを設定する(ステップS8)。
放射線治療装置制御装置10は、その複数の射影加速度の最大値がその所定の加速度より小さくなるように、かつ、差し渡し幅78がその所定の幅より小さくなるように、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを設定することができないときに(ステップS7、NO)、その放射線治療する動作を実施しない。
その放射線治療する動作は、その制御方向を設定する動作によりジンバル制御方向75とMLC制御方向76とが適切に設定されたときに実行される。放射線治療装置制御装置10は、その治療計画が示すカウチ位置にカウチ33が配置されるように、カウチ駆動装置34を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、その治療計画が示すOリング回転角にOリング2が配置されるように、旋回駆動装置21を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、その治療計画が示すガントリ回転角に走行ガントリ3が配置されるように、放射線治療装置1の走行駆動装置を制御する。
放射線治療装置制御装置10は、さらに、ジンバル制御方向75に基づいて駆動装置22を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置10は、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野がジンバル制御方向75に移動するように、回転軸15を中心にフレーム5を回転させ、フレーム5を走行ガントリ3に固定する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、MLC制御方向76に基づいて駆動装置45を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置10は、リーフ移動方向54に平行に複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとが平行移動したときに治療用放射線24の照射野がMLC制御方向76に移動するように、すなわち、リーフ移動方向54がチルト軸16に平行になるように、ビーム軸46を中心にマルチリーフコリメータ44を回転させ、マルチリーフコリメータ44を電子加速器42に固定する。
放射線治療装置制御装置10は、患者35の体表面に配置された赤外線マーカを映す赤外線画像が撮影されるように、赤外線カメラ36を制御する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、その赤外線画像に赤外線マーカが映る位置に基づいて患者35の患部が配置される特定部位位置を算出する。放射線治療装置制御装置10は、その特定部位位置に治療用放射線24が曝射されるように、ジンバル装置23を制御し、マルチリーフコリメータ44を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置10は、その特定部位位置に治療用放射線照射装置6が向くように、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6を回転させる。放射線治療装置制御装置10は、放射線48のうちのその特定部位位置を通らない放射線を遮蔽するように、複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとが平行移動させる。放射線治療装置制御装置10は、治療している期間に、このような動作を所定の間隔ごとに周期的に繰り返して実行する。
放射線治療装置制御装置10は、その特定部位位置と治療用放射線24が曝射されようとしている位置との差が所定範囲に含まれるときに、治療用放射線24が出射されるように、治療用放射線照射装置6を制御する。放射線治療装置制御装置10は、その特定部位位置と治療用放射線24が曝射されようとしている位置との差がその所定範囲に含まれないときに、治療用放射線24が発射されないように、治療用放射線照射装置6を制御する。放射線治療装置制御装置10は、治療している期間に、このような動作を所定の間隔ごとに周期的に繰り返して実行する。
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10は、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6を回転させないで、治療用放射線24が患者35の患部を追尾するように治療用放射線24をその患部に曝射することができる。このため、ジンバル装置23は、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6を回転させる機構を備える必要がなく、その機能を省略することができる。放射線治療装置1は、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6を回転させる機構をジンバル装置23が備えないときに、より簡素化され、より軽量化されることができ、より容易に作製されることができる。さらに、走行ガントリ3に対して治療用放射線照射装置6を支持する支持機構は、要求される剛性が低減され、簡略化されることができる。さらに、このような放射線治療装置制御方法によれば、治療用放射線24が患者35の患部を追尾するように治療用放射線照射装置6を回転させる制御は、より簡素化されることができる。
電子加速器42は、印加される加速度が大きいほど、損傷する可能性が大きくなる。このような放射線治療装置制御方法によれば、電子加速器42は、治療時に移動される加速度の大きさが低減され、損傷がより防止される。
図7は、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端がビーム軸46に比較的近いときに、かつ、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端がビーム軸46に比較的近いときに、患者35に向けて発射される治療用放射線を示している。その治療用放射線81は、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端を透過する量が比較的小さく、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端を透過する量が比較的小さい。図8は、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端がビーム軸46に比較的遠いときに、または、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端がビーム軸46に比較的遠いときに、患者35に向けて発射される治療用放射線を示している。その治療用放射線82は、治療用放射線81に比較して、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端を透過する量がより大きく、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端を透過する量がより大きい。
本発明による放射線治療装置制御方法によれば、治療時に複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとが移動する範囲を低減することができ、治療用放射線81と同様にして、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端を透過する量をより小さくすることができ、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端を透過する量をより小さくすることができる。このため、本発明による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10は、放射線48が複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとの端部を透過することに起因する治療用放射線24の照射野形成精度の劣化を低減することができ、患者35の患部に所定の線量の治療用放射線24をより高精度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方法によれば、リーフ移動方向54がチルト軸16と平行になるようにマルチリーフコリメータ44が電子加速器42に固定されている場合であっても、同様の効果を奏することができる。このため、放射線治療装置1は、駆動装置45を備える必要がなく、このとき、駆動装置45を省略することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるステップS2、S3が他のステップに置換されている。そのステップでは、放射線治療装置制御装置10は、軌跡71に含まれる複数の点に対応する複数の加速度に基づいて複数の最大加速度を算出する。その複数の最大加速度は、その投影面に平行である複数の方向に対応している。その複数の最大加速度のうちのある方向に対応する最大加速度は、その複数の加速度のその方向の成分の最大値を示している。放射線治療装置制御装置10は、その複数の最大加速度に基づいて患部加速度最小方向を算出する。その患部加速度最小方向は、その複数の方向のうちのその複数の最大加速度の最小値に対応する方向を示している。放射線治療装置制御装置10は、ジンバル制御方向75がその患部加速度最小方向に一致していないときに、ジンバル制御方向75がその患部加速度最小方向に一致するように、ジンバル制御方向75を設定する。
このような放射線治療装置制御方法によれば、既述の実施の形態と同様にして、放射線治療装置1がより簡素化されることができ、治療用放射線照射装置6を回転させる制御をより簡素化することができる。このような放射線治療装置制御方法は、さらに、既述の実施の形態に比較して、電子加速器42が治療時に移動される加速度の大きさがより低減され、損傷がより防止される。
本発明による放射線治療装置制御方法の実施のさらに他の形態は、ジンバル装置23がフレーム5に対してチルト軸16とパン軸17とを中心に治療用放射線照射装置6を回転させることにより、治療用放射線照射装置6を照射装置移動方向に回転させる。このとき、放射線治療装置制御装置10は、リーフ移動方向54がその遮蔽体移動方向に一致するように、駆動装置45を用いてマルチリーフコリメータ44を回転・固定させる。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1は、走行ガントリ3に対してフレーム5を回転させる駆動装置22を備える必要がなく、駆動装置22を省略することができる。
本発明による放射線治療装置制御方法の実施のさらに他の形態は、リーフ移動方向54がその遮蔽体移動方向に一致するように、旋回駆動装置21とカウチ駆動装置34とを用いてマルチリーフコリメータ44を回転・固定させる。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1は、走行ガントリ3に対してフレーム5を回転させる必要がなく、かつ、電子加速器42に対してマルチリーフコリメータ44を回転させる必要がない。このため、放射線治療装置1は。駆動装置22を省略することができ、駆動装置45を省略することができる。
なお、ジンバル制御方向75は、MLC制御方向76に垂直である方向と異なる他の方向に設定されることができる。その方向は、MLC制御方向76に平行ではない方向である。ジンバル制御方向75がこのような方向に設定された場合であっても、放射線治療装置制御装置10は、既述の実施の形態と同様にして、放射線治療装置1がより簡素化されることができ、治療用放射線照射装置6を回転させる制御をより簡素化することができる。
なお、ジンバル制御方向75は、治療用放射線照射装置6が加速度に対して十分な剛性を有するときに、患者35の患部の加速度に無頓着に設定されることもできる。ジンバル制御方向75がこのように設定された場合であっても、放射線治療装置制御装置10は、既述の実施の形態と同様にして、放射線治療装置1がより簡素化されることができ、治療用放射線照射装置6を回転させる制御をより簡素化することができる。
なお、MLC制御方向76は、軌跡71の患部振幅最大方向72に無頓着に設定されることもできる。このような設定は、マルチリーフコリメータ44が複数のリーフの端が放射線48に沿うように複数のリーフを回転移動する他のマルチリーフコリメータに置換されている放射線治療装置に好適である。MLC制御方向76がこのように設定された場合であっても、既述の実施の形態と同様にして、放射線治療装置1がより簡素化されることができ、治療用放射線照射装置6を回転させる制御をより簡素化することができる。
図9は、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を示している。その放射線治療装置制御装置89は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置10と同様にして、コンピュータから形成されている。放射線治療装置制御装置89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89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90と特定部位運動検出部91と制御方向算出部92とIMRT計画部93とジンバル設定部94と遮蔽体移動方向設定部95と特定部位位置検出部96とジンバル制御部97と遮蔽体制御部98と照射部99とを含んでいる。
治療計画収集部90は、入力装置を介して放射線治療装置制御装置89に入力された情報に基づいて治療計画を作成する。その治療計画は、放射線治療装置1と別個のコンピュータ断層撮影装置により撮影された患者35の三次元データに基づいて作成され、曝射方向と線量分布とを示している。その曝射方向は、患者35に対して治療用放射線照射装置6が配置される方向を示し、治療時リング角度と治療時ガントリ角度とを示している。その治療時リング角度は、基礎に対してOリング2が配置される位置を示している。その治療時ガントリ角度は、Oリング2に対して走行ガントリ3が配置される位置を示している。その線量分布は、患者35の患部を形成する複数の部分に対応する複数の線量を示している。その複数の線量のうちのある部分に対応する線量は、その曝射方向からその部分に曝射される治療用放射線24の線量を示している。
特定部位運動検出部91は、治療計画収集部90により治療計画が作成されるときに利用された三次元データに基づいて、患者35の患部の運動を算出する。その算出された運動は、軌跡71を示し、すなわち、回転軸15に垂直である投影面に患者35の患部が正射影された投影患部が移動する軌跡と複数の点に対応する複数の加速度とを示している。その複数の点は、その軌跡上の点を示している。その複数の加速度のうちのある点に対応する加速度は、その投影患部がその点を通過するときの加速度を示している。
特定部位運動検出部91は、その軌跡に基づいて複数の方向に対応する複数の差し渡し幅を算出する。その複数の方向は、互いに異なり、その投影面に平行である。その複数の差し渡し幅のうちのある方向に対応する差し渡し幅は、その方向に垂直である2つの直線が軌跡71を挟んだときに、その2つの直線の距離を示している。特定部位運動検出部91は、その複数の差し渡し幅に基づいて患部振幅最大方向72を算出する。患部振幅最大方向72は、その複数の方向のうちのその複数の差し渡し幅の最大値に対応する方向を示している。
特定部位運動検出部91は、さらに、その複数の加速度に基づいて、その複数の方向に対応する複数の最大加速度を算出する。その複数の最大加速度のうちのある方向に対応する最大加速度は、その複数の加速度のその方向の成分の最大値を示している。特定部位運動検出部91は、その複数の最大加速度に基づいて患部加速度最小方向を算出する。その患部加速度最小方向は、その複数の方向のうちのその複数の最大加速度の最小値に対応する方向を示している。
制御方向算出部92は、軌跡71とその複数の加速度とに基づいてジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを算出する。ジンバル制御方向75は、MLC制御方向76に垂直である。
ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とは、その複数の加速度をジンバル制御方向75にそれぞれ正射影した複数の射影加速度の最大値が所定の加速度より小さくなるように、かつ、その複数の差し渡し幅のうちのMLC制御方向76に対応する差し渡し幅78が所定の幅より小さくなるように、算出される。すなわち、その複数の射影加速度のうちの任意の投影加速度73がジンバル制御方向75に正射影された加速度77の大きさは、その所定の加速度の大きさより小さい。
IMRT計画部93は、治療計画収集部90により作成された治療計画が示す線量分布と制御方向算出部92により算出されたMLC制御方向76とに基づいて、IMRT計画テーブルを作成する。
ジンバル設定部94は、制御方向算出部92により算出されたジンバル制御方向75に基づいて駆動装置22を制御する。すなわち、ジンバル設定部94は、制御方向算出部92により算出されたジンバル制御方向75に基づいて照射装置移動方向を算出する。その照射装置移動方向は、その照射装置移動方向に平行である回転軸を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野がジンバル制御方向75に平行に移動するように、算出される。ジンバル設定部94は、チルト軸16がその照射装置移動方向に平行になるまで回転軸15を中心にフレーム5が回転するように、駆動装置22を制御する。ジンバル設定部94は、チルト軸16がその照射装置移動方向に平行になるまで回転軸15を中心にフレーム5が回転するように、かつ、チルト軸16がその照射装置移動方向に平行である状態でフレーム5が走行ガントリ3に固定されるように、駆動装置22を制御する。
遮蔽体移動方向設定部95は、制御方向算出部92により算出されたMLC制御方向76に基づいて駆動装置45を制御する。すなわち、遮蔽体移動方向設定部95は、MLC制御方向76にリーフ移動方向54が一致するまでビーム軸46を中心にマルチリーフコリメータ44が回転するように、かつ、リーフ移動方向54がMLC制御方向76に平行である状態でマルチリーフコリメータ44が電子加速器42に固定されるように、駆動装置45を制御する。
特定部位位置検出部96は、カウチ33に横臥した患者35を映す位置合わせ時第1透視画像と位置合わせ時第2透視画像とが撮影されるように、放射線治療装置1を制御する。すなわち、特定部位位置検出部96は、患者35がカウチ33に固定されているときに、基礎に対してカウチ33が適当な位置に配置されるように、カウチ駆動装置34を制御する。特定部位位置検出部96は、さらに、基礎に対してOリング2がその治療時リング角度に配置されるように、旋回駆動装置21を制御する。特定部位位置検出部96は、さらに、Oリング2に対して走行ガントリ3がその治療時ガントリ角度に配置されるように、放射線治療装置1のガントリ駆動装置を制御する。
特定部位位置検出部96は、さらに、第1診断用X線31が発射されるように、第1診断用X線源25を制御する。特定部位位置検出部96は、さらに、第1診断用X線31が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて位置合わせ時第1透視画像が撮像されるように、第1センサアレイ27を制御する。
特定部位位置検出部96は、さらに、第2診断用X線32が発射されるように、第2診断用X線源26を制御する。特定部位位置検出部96は、さらに、第2診断用X線32が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて位置合わせ時第2透視画像が撮像されるように、第2センサアレイ28を制御する。
特定部位位置検出部96は、さらに、その位置合わせ時第1透視画像とその位置合わせ時第2透視画像とに基づいて位置合わせ時位置を算出する。その位置合わせ位置は、その位置合わせ時第1透視画像とその位置合わせ時第2透視画像とが撮影された時に患者35が配置された位置と向きとを示している。特定部位位置検出部96は、患者35に対して治療用放射線照射装置6が配置される方向がその曝射方向に一致するように、その位置合わせ時位置に基づいてカウチ駆動装置34を制御する。
特定部位位置検出部96は、治療計画収集部90により収集された治療計画の曝射方向が示す治療時リング角度にOリング2が配置されているときに、かつ、その曝射方向が示す治療時ガントリ角度に走行ガントリ3が配置されているときに、複数の第1撮影タイミングに複数の第1透視画像がそれぞれ撮影されるように、放射線治療装置1を制御する。すなわち、特定部位位置検出部96は、その複数の第1撮影タイミングに第1診断用X線31がアイソセンタ14に向けて発射されるように、第1診断用X線源25を制御する。特定部位位置検出部96は、その複数の第1撮影タイミングに患者35を透過したX線に基づいて複数の第1透視画像がそれぞれ撮像されるように、第1センサアレイ27を制御する。
特定部位位置検出部96は、治療計画収集部90により収集された治療計画の曝射方向が示す治療時リング角度にOリング2が配置されているときに、かつ、その曝射方向が示す治療時ガントリ角度に走行ガントリ3が配置されているときに、複数の第2撮影タイミングに複数の第2透視画像がそれぞれ撮影されるように、放射線治療装置1を制御する。すなわち、特定部位位置検出部96は、その複数の第2撮影タイミングに第2診断用X線32がアイソセンタ14に向けて発射されるように、第2診断用X線源26を制御する。特定部位位置検出部96は、その複数の第2撮影タイミングに患者35を透過したX線に基づいて複数の第2透視画像がそれぞれ撮像されるように、第2センサアレイ28を制御する。
特定部位位置検出部96は、その複数の第1透視画像に基づいてその複数の第1撮影タイミングに対応する複数の第1測定二次元位置を算出する。その複数の第1測定二次元位置のうちのある第1撮影タイミングに対応する第1測定二次元位置は、その複数の第1透視画像のうちの第1撮影タイミングに撮影された第1透視画像に患者35の患部が映し出されている位置を示している。特定部位位置検出部96は、その複数の第2透視画像に基づいてその複数の第2撮影タイミングに対応する複数の第2測定二次元位置を算出する。その複数の第2測定二次元位置のうちのある第2撮影タイミングに対応する第2測定二次元位置は、その複数の第2透視画像のうちの第2撮影タイミングに撮影された第2透視画像に患者35の患部が映し出されている位置を示している。
特定部位位置検出部96は、その複数の第1測定二次元位置とその複数の第2測定二次元位置とに基づいて、複数の予測対象時刻に対応する複数の特定部位位置を算出する。その複数の特定部位位置のうちのある時刻に対応する特定部位位置は、患者35の患部がその時刻に配置される位置を示している。
ジンバル制御部97は、特定部位位置検出部96により算出された複数の特定部位位置に基づいて、その複数の予測対象時刻に対応する複数のチルト角度と複数のパン角度とを算出する。ジンバル制御部97は、その複数の予測対象時刻の任意の時刻に、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6がその複数のチルト角度のうちのその任意の時刻に対応するチルト角度に向けられるように、かつ、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6がその複数のパン角度のうちのその任意の時刻に対応するパン角度に向けられるように、ジンバル装置23を制御する。すなわち、その複数のチルト角度とその複数のパン角度とは、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6がその複数のチルト角度のうちのある時刻に対応するチルト角度に向けられ、かつ、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6がその複数のパン角度のうちのその時刻に対応するパン角度に向けられたときに、治療用放射線照射装置6がその複数の特定部位位置のうちのその時刻に対応する特定部位位置に向けられるように、算出される。
遮蔽体制御部98は、IMRT計画部93により作成されたIMRT計画テーブルと特定部位位置検出部96により算出された特定部位位置とに基づいて、マルチリーフコリメータ44の複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置される複数の第1位置と複数の第2リーフ53−1〜53−nとがそれぞれ配置される複数の第2位置とを算出する。遮蔽体制御部98は、複数の第1リーフ52−1〜52−nがその複数の第1位置にそれぞれ配置されるように、かつ、複数の第2リーフ53−1〜53−nがその複数の第2位置にそれぞれ配置されるように、かつ、マルチリーフコリメータ44を制御する。
照射部99は、特定部位位置検出部96により算出された複数の特定部位位置の各々が所定の範囲に含まれるかどうかを判別する。照射部99は、その特定部位位置がその範囲に含まれるときに、その複数の予測対象時刻のうちのその特定部位位置に対応する時刻に治療用放射線24が発射されるように、治療用放射線照射装置6を制御する。照射部99は、その特定部位位置がその範囲に含まれないときに、その複数の予測対象時刻のうちのその特定部位位置に対応する時刻に治療用放射線24が発射されないように、治療用放射線照射装置6を制御する。
図10は、IMRT計画部93により作成されたIMRT計画テーブルを示している。そのIMRT計画テーブル100は、期間集合101を照射野形状集合102に対応づけている。すなわち、期間集合101のうちの任意の要素は、照射野形状集合102のうちの1つの要素に対応している。期間集合101の要素は、放射線治療する治療時間に含まれる期間を示している。期間集合101が示す複数の期間は、互いに重複しないように設定されている。照射野形状集合102の要素は、照射野形状を示している。
図11は、照射野形状集合102が示す複数の照射野形状を示している。その複数の照射野形状105−1〜105−m(m=2,3,4,…)の各照射野形状105−j(j=1,2,3,…,m)は、患者35の患部の部分を示している。照射野形状105−jは、さらに、マルチリーフコリメータ44の複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとの間に形成される開口部106の形状を示している。すなわち、照射野形状105−jは、複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置される複数の第1位置と複数の第2リーフ53−1〜53−nがそれぞれ配置される複数の第2位置とを示している。このとき、照射野形状105−jが示す開口部106の形状は、照射野形状105−jが示す患者35の患部の部分の形状に一致している。
複数の照射野形状105−1〜105−mは、照射野形状105−jが示す複数の第1位置のうちの第1リーフ52−iに対応する第1位置が照射野形状105−(j−1)が示す複数の第1位置のうちの第1リーフ52−iに対応する第1位置よりリーフ移動方向54の反対方向に移動しないように、設計されている。複数の照射野形状105−1〜105−mは、さらに、照射野形状105−jが示す複数の第2位置のうちの第2リーフ53−iに対応する第2位置が、照射野形状105−(j−1)が示す複数の第2位置のうちの第2リーフ53−iに対応する第2位置よりリーフ移動方向54の反対方向に移動しないように、設計されている。すなわち、複数の照射野形状105−1〜105−mは、数jが大きくなるにつれて、照射野形状105−jが示す患者35の患部の部分がリーフ移動方向54に移動するように、設計されている。
放射線治療する治療時間は、互いに重複しない複数の第1期間と複数の第2期間とから形成されている。その複数の第1期間の各第1期間の長さとその複数の第2期間の各第1期間の長さとは、互いに等しい。その複数の第1期間のうちの任意の2つの第1期間の間には、その複数の第2期間のうちの少なくとも1つの第2期間が含まれている。その複数の第2期間のうちの任意の2つの第2期間の間には、その複数の第1期間のうちの少なくとも1つの第1期間が含まれている。期間集合101は、その複数の第1期間で、期間集合101のうちの照射野形状105−jに対応する期間が、期間集合101のうちの照射野形状105−(j−1)に対応する期間より後になるように、設計されている。期間集合101は、さらに、その複数の第2期間で、期間集合101のうちの照射野形状105−jに対応する期間が、期間集合101のうちの照射野形状105−(j−1)に対応する期間より前になるように、設計されている。すなわち、複数の照射野形状105−1〜105−mは、その複数の第1期間で照射野形状105−jが示す患者35の患部の部分がリーフ移動方向54に移動するように、かつ、その複数の第2期間で照射野形状105−jが示す患者35の患部の部分がリーフ移動方向54の反対方向に移動するように、設計されている。
複数の照射野形状105−1〜105−mは、さらに、期間集合101の各期間に、複数の照射野形状105−1〜105−mのうちのその各期間に対応する照射野形状105−jが示す患者35の患部の部分に治療用放射線24を曝射することにより、その患部に曝射される治療用放射線24の線量分布が治療計画収集部90により作成された治療計画が示す線量分布に一致するように、作成されている。
このとき、遮蔽体制御部98は、IMRT計画テーブル100を参照して、期間集合101の各期間に、複数の照射野形状105−1〜105−mのうちのその各期間に対応する照射野形状105−jが示す複数の第1位置に複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置されるように、かつ、照射野形状105−jが示す複数の第2位置に複数の第2リーフ53−1〜53−nがそれぞれ配置されるように、マルチリーフコリメータ44を制御する。
本発明による放射線治療装置制御方法の実施のさらに他の形態は、放射線治療装置制御装置89により実行され、制御方向を設定する動作とIMRT計画を作成する動作と放射線治療する動作とを備えている。
その制御方向を設定する動作では、既述の実施の形態における制御方向を設定する動作と同様にして、治療計画が作成されるときに利用された三次元データに基づいて、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とを算出する。放射線治療装置制御装置10は、さらに、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6が回転したときに治療用放射線24の照射野がジンバル制御方向75に移動する向きで、フレーム5が走行ガントリ3に固定されるように、駆動装置22を制御する。放射線治療装置制御装置10は、リーフ移動方向54に平行に複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとが平行移動したときに治療用放射線24の照射野がMLC制御方向76に移動する向きで、マルチリーフコリメータ44が電子加速器42に固定されるように、駆動装置45を制御する。
そのIMRT計画を作成する動作は、ジンバル制御方向75とMLC制御方向76とが設定された後に実行される。放射線治療装置制御装置89は、MLC制御方向76とその治療計画が示す線量分布とに基づいて、治療期間に患者35の患部のうちの治療用放射線24に曝射される部分がMLC制御方向76に平行に移動するように、かつ、治療期間に患者35の患部に曝射される治療用放射線24の線量の分布がその線量分布に一致するように、IMRT計画テーブル100を作成する。
その放射線治療する動作では、ユーザは、まず、放射線治療装置1のカウチ33に患者35を固定する。放射線治療装置制御装置89は、患者35がカウチ33に固定されているときに、基礎に対してカウチ33が適当な位置に配置されるように、カウチ駆動装置34を制御する。放射線治療装置制御装置89は、さらに、基礎に対してOリング2がその治療時リング角度に配置されるように、旋回駆動装置21を制御する。放射線治療装置制御装置89は、さらに、Oリング2に対して走行ガントリ3がその治療時ガントリ角度に配置されるように、放射線治療装置1のガントリ駆動装置を制御する。
放射線治療装置制御装置89は、さらに、第1診断用X線31が発射されるように、第1診断用X線源25を制御する。放射線治療装置制御装置89は、さらに、第1診断用X線31が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて位置合わせ時第1透視画像が撮像されるように、第1センサアレイ27を制御する。放射線治療装置制御装置89は、さらに、第2診断用X線32が発射されるように、第2診断用X線源26を制御する。放射線治療装置制御装置89は、さらに、第2診断用X線32が患者35に曝射されたときに、患者35を透過したX線に基づいて位置合わせ時第2透視画像が撮像されるように、第2センサアレイ28を制御する。
放射線治療装置制御装置89は、さらに、その位置合わせ時第1透視画像とその位置合わせ時第2透視画像とに基づいて位置合わせ時位置を算出する。その位置合わせ位置は、その位置合わせ時第1透視画像とその位置合わせ時第2透視画像とが撮影された時に患者35が配置された位置と向きとを示している。放射線治療装置制御装置89は、患者35に対して治療用放射線照射装置6が配置される方向がその曝射方向に一致するように、その位置合わせ時位置に基づいてカウチ駆動装置34を制御する。
放射線治療装置制御装置89は、複数の第1撮影タイミングに第1診断用X線31がアイソセンタ14に向けて発射されるように、第1診断用X線源25を制御する。放射線治療装置制御装置89は、その複数の第1撮影タイミングに患者35を透過したX線に基づいて複数の第1透視画像がそれぞれ撮像されるように、第1センサアレイ27を制御する。放射線治療装置制御装置89は、複数の第2撮影タイミングに第2診断用X線32がアイソセンタ14に向けて発射されるように、第2診断用X線源26を制御する。放射線治療装置制御装置89は、その複数の第2撮影タイミングに患者35を透過したX線に基づいて複数の第2透視画像がそれぞれ撮像されるように、第2センサアレイ28を制御する。
放射線治療装置制御装置89は、その複数の第1透視画像とその複数の第2透視画像とに基づいて、複数の予測対象時刻に対応する複数の特定部位位置を算出する。その複数の特定部位位置のうちのある時刻に対応する特定部位位置は、患者35の患部がその時刻に配置される位置を示している。
放射線治療装置制御装置89は、その複数の特定部位位置に基づいて、その複数の予測対象時刻の任意の時刻に、その複数の特定部位位置のうちのその任意の時刻に対応する特定部位位置に治療用放射線照射装置6が向けられるように、ジンバル装置23を制御する。
IMRT計画テーブル100を参照して、期間集合101の各期間に、複数の照射野形状105−1〜105−mのうちのその各期間に対応する照射野形状105−jが示す複数の第1位置に複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置されるように、かつ、照射野形状105−jが示す複数の第2位置に複数の第2リーフ53−1〜53−nがそれぞれ配置されるように、マルチリーフコリメータ44を制御する。
放射線治療装置制御装置89は、その複数の特定部位位置の各々が所定の範囲に含まれるかどうかを判別する。放射線治療装置制御装置89は、その複数の特定部位位置のうちのある時刻に対応する特定部位位置がその範囲に含まれるときに、その時刻に治療用放射線24が発射されるように、治療用放射線照射装置6を制御する。放射線治療装置制御装置89は、その複数の特定部位位置のうちのある時刻に対応する特定部位位置がその範囲に含まれないときに、その時刻に治療用放射線24が発射されないように、治療用放射線照射装置6を制御する。
図12は、その治療期間に含まれる複数の時刻に患者35の患部が配置される複数の患部領域の例を示している。その複数の患部領域111−1〜111−5は、患者35の皮膚に対して周期的に移動していることを示している。その複数の患部領域111−1〜111−5は、さらに、仮想的点線源47からその患部をある投影面に投影させた射影が仮想的点線源47からその皮膚のある部分をその投影面に投影させた射影に常時に重複することを示している。
図12は、さらに、本発明による放射線治療装置制御方法の比較例により、その複数の時刻にそれぞれ曝射される複数の照射野を示している。その比較例では、MLC制御方向76が患部振幅最大方向72に平行であるように、設定されている。その複数の照射野112−1〜112−5は、その患部が患部領域111−1に配置されているときに、治療用放射線24が照射野112−1に曝射されることを示している。その複数の照射野112−1〜112−5は、さらに、その患部が患部領域111−2に配置されているときに、治療用放射線24がその患部の照射野112−2に曝射されることを示している。その複数の照射野112−1〜112−5は、さらに、その患部が患部領域111−3に配置されているときに、治療用放射線24がその患部の照射野112−3に曝射されることを示している。その複数の照射野112−1〜112−5は、さらに、その患部が患部領域111−4に配置されているときに、治療用放射線24がその患部の照射野112−4に曝射されることを示している。その複数の照射野112−1〜112−5は、さらに、その患部が患部領域111−5に配置されているときに、治療用放射線24がその患部の照射野112−5に曝射されることを示している。
図12は、さらに、複数の照射野112−1〜112−5が移動する周期が患者35の患部が移動する周期に一致するときに、その皮膚のうちの所定の領域113だけが曝射される場合があることを示している。その場合、その皮膚の領域113に曝射される治療用放射線24の線量は、その患部に曝射される治療用放射線24の線量より大きくなることもある。その臓器としては、皮膚のほかに、せき髄が例示される。
このような放射線治療装置制御方法は、MLC制御方向76が患部振幅最大方向72に平行にならないように設定されることにより、患者35のその患部と異なる他の臓器の一部が集中して治療用放射線24に曝射されることを防止することができ、その臓器が治療用放射線24に所定線量以上曝射されることを防止することができる。
IMRT計画テーブル100は、さらに、その患部のうちの治療用放射線24に曝射される部分が移動する周期が、その患部が移動する周期に一致しないように、作成されることもできる。このとき、その放射線治療装置制御方法は、患者35のその患部と異なる他の臓器の一部が集中して治療用放射線24に曝射されることをより確実に防止することができ、その臓器が治療用放射線24に所定線量以上曝射されることをより確実に防止することができる。
なお、放射線治療装置制御装置89は、治療時に、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6を回転させないように、ジンバル装置23とマルチリーフコリメータ44とを制御する。このとき、放射線治療装置制御装置89は、MLC制御方向76にその患部が移動するときに、患者35の患部のうちの照射野形状集合102が示す照射野が治療用放射線24に曝射されるように、マルチリーフコリメータ44を制御する。この場合も、患者35のその患部と異なる他の臓器の一部が集中して治療用放射線24に曝射されることを防止することができ、その臓器が治療用放射線24に所定線量以上曝射されることを防止することができる。この場合、放射線治療装置制御装置89は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置10と同様にして、放射線治療装置1をより簡素化することができ、治療用放射線照射装置6を回転させる制御をより簡素化することができる。
なお、ジンバル制御方向75は、患部振幅最大方向72に平行であるように、設定されることもできる。このとき、MLC制御方向76は、ジンバル制御方向75に垂直である。このようなジンバル制御方向75とMLC制御方向76とが適用された場合も、その放射線治療装置制御方法は、患者35のその患部と異なる他の臓器の一部が集中して治療用放射線24に曝射されることを防止することができ、その臓器が治療用放射線24に所定線量以上曝射されることを防止することができる。
図13は、他のIMRT計画テーブルを示している。そのIMRT計画テーブル115は、特定部位位置集合116をジンバル角度集合117と照射野形状集合118とに対応づけている。すなわち、特定部位位置集合116のうちの任意の要素は、ジンバル角度集合117のうちの1つの要素に対応し、照射野形状集合118のうちの1つの要素に対応している。
特定部位位置集合116の要素は、患者35の患部が配置され得る位置を示している。ジンバル角度集合117のうちのある位置に対応する要素は、治療用放射線照射装置6が向けられるジンバル角度を示し、治療用放射線照射装置6が向けられるパン角度とチルト角度とを示している。照射野形状集合118の要素は、既述の実施の形態における照射野形状集合102と同様にして、患者35の患部の部分を示し、照射野形状を示している。すなわち、照射野形状集合118の要素は、マルチリーフコリメータ44の複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとの間に形成される開口部106の形状を示し、すなわち、複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置される複数の第1位置と複数の第2リーフ53−1〜53−nがそれぞれ配置される複数の第2位置とを示している。
このとき、ジンバル制御部97は、特定部位位置検出部96により算出された複数の特定部位位置のうちの特定部位位置がある予測対象時刻に対応するときに、IMRT計画テーブル115を参照して、ジンバル角度集合117のうちのその特定部位位置に対応するジンバル角度を算出する。ジンバル制御部97は、その予測対象時刻に、治療用放射線照射装置6がそのジンバル角度に向くように、すなわち、チルト軸16を中心に治療用放射線照射装置6がそのジンバル角度が示すチルト角度に向けられるように、かつ、パン軸17を中心に治療用放射線照射装置6がそのジンバル角度が示すパン角度に向けられるように、ジンバル装置23を制御する。
このとき、遮蔽体制御部98は、特定部位位置検出部96により算出された複数の特定部位位置のうちの特定部位位置がある予測対象時刻に対応するときに、IMRT計画テーブル115を参照して、複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとの間に形成される開口部の形状が、照射野形状集合118のうちのその予測対象時刻に対応する照射野形状に一致するように、マルチリーフコリメータ44を制御する。すなわち、遮蔽体制御部98は、照射野形状集合118のうちのその予測対象時刻に対応する照射野形状が示す複数の第1位置に複数の第1リーフ52−1〜52−nがそれぞれ配置されるように、かつ。その照射野形状が示す複数の第2位置に複数の第2リーフ53−1〜53−nがそれぞれ配置されるように、マルチリーフコリメータ44を制御する。
図14は、患者35の患部が配置され得る複数の領域を示している。その複数の領域121−1〜121−3は、その患部が患部振幅最大方向72の反対方向に最も移動したときに、その患部が領域121−1に配置されることを示している。その複数の領域121−1〜121−3は、その患部が患部振幅最大方向72に最も移動したときに、その患部が領域121−3に配置されることを示している。領域121−2は、ビーム軸46に比較的近い位置を示している。
図14は、さらに、照射野形状集合118が示す複数の照射野を示している。すなわち、その複数の照射野122−1〜122−3は、その患部が領域121−1に配置されたときに照射野122−1が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域121−1に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その複数の照射野122−1〜122−3は、その患部が領域121−2に配置されたときに照射野122−2が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域121−2に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その患部が領域121−3に配置されたときに照射野122−3が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域121−3に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。
図14は、さらに、その患部が領域121−1に配置されたときに、または、その患部が領域121−3に配置されたときに、その患部のうちのビーム軸46から離れた部分が曝射されることを示している。
このような動作によれば、治療用放射線24は、患者35のその患部と異なる他の臓器のうちのより広い範囲に曝射される。このため、このような動作は、その臓器の一部が集中して治療用放射線24に曝射されることを防止することができ、その臓器の各部分が治療用放射線24に所定線量以上曝射されることを防止することができる。
なお、IMRT計画テーブル115は、照射野形状集合118が他の照射野形状集合に置換されることもできる。図15は、その照射野形状集合が示す複数の照射野形状を示し、患者35の患部が配置され得る複数の領域に対応する複数の照射野を示している。その複数の領域125−1〜125−3は、その患部が患部振幅最大方向72の反対方向に移動したときに、その患部が領域125−1に配置されることを示し、その患部が患部振幅最大方向72に移動したときに、その患部が領域125−3に配置されることを示している。領域125−2は、ビーム軸46に比較的近い位置を示している。
図15は、さらに、その照射野形状集合が示す複数の照射野を示している。すなわち、その複数の照射野126−1〜126−3は、その患部が領域125−1に配置されたときに照射野126−1が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域125−1に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その複数の照射野126−1〜126−3は、その患部が領域125−2に配置されたときに照射野126−2が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域125−2に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その患部が領域125−3に配置されたときに照射野126−3が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域125−3に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。
図15は、さらに、その患部が領域125−1に配置されたときに、または、その患部が領域125−3に配置されたときに、その患部のうちのビーム軸46に近い部分が曝射されることを示している。
このようなIMRT計画テーブルは、このようなIMRT計画テーブルが適用されても、患者35のその患部と異なる他の臓器の各部分が治療用放射線24に曝射される線量が所定線量より十分に小さくなるときに、適用される。
このようなIMRT計画テーブルによれば、放射線治療装置制御装置89は、第1リーフ52−iのうちの第2リーフ53−iに対向する端を透過する量をより小さくすることができ、第2リーフ53−iのうちの第1リーフ52−iに対向する端を透過する量をより小さくすることができる。このため、放射線治療装置制御装置89は、放射線48が複数の第1リーフ52−1〜52−nと複数の第2リーフ53−1〜53−nとの端部を透過することに起因する治療用放射線24の照射野形成精度の劣化を低減することができ、患者35の患部の所定の部分に治療用放射線24をより高精度に曝射することができる。
IMRT計画テーブル115は、ジンバル角度集合117が他のジンバル角度集合に置換され、照射野形状集合118がさらに他の照射野形状集合に置換されることもできる。
図16は、患者35の患部が配置され得る複数の領域を示している。その複数の領域131−1〜131−3は、その患部が領域131−1に配置されたときに、その患部のうちの一部が治療用放射線24に曝射され得る領域133に配置されることを示し、その患部のうちのその一部を除く部分が領域133の外に配置されることを示している。複数の領域131−1〜131−3は、その患部が領域131−2に配置されたときに、その患部の全部が治療用放射線24に曝射され得る領域133に配置されることを示している。複数の領域131−1〜131−3は、その患部が領域131−3に配置されたときに、その患部のうちの一部が治療用放射線24に曝射され得る領域133に配置されることを示し、その患部のうちのその一部を除く部分が領域133の外に配置されることを示している。
図16は、さらに、その照射野形状集合が示す複数の照射野を示している。すなわち、その複数の照射野132−1〜132−3は、その患部が領域131−1に配置されたときに照射野132−1が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域131−1に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その複数の照射野132−1〜132−3は、その患部が領域131−2に配置されたときに照射野132−2が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域131−2に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。その患部が領域131−3に配置されたときに照射野132−3が治療用放射線24に曝射されることを示し、その患部が領域131−3に配置されたときにその患部の一部が治療用放射線24に曝射されることを示している。
すなわち、図16は、その患部の一部が領域133に配置されている場合で、その患部の他の一部が領域133の外に配置されるときに、その患部のうちの領域133に含まれる部分が治療用放射線24に曝射されることを示している。
そのジンバル角度集合は、そのジンバル角度集合のうちの領域131−1の位置に対応するジンバル角度に治療用放射線照射装置6が向けられたときに、治療用放射線照射装置6が照射野132−1に向くように、作成される。そのジンバル角度集合は、さらに、そのジンバル角度集合のうちの領域131−3の位置に対応するジンバル角度に治療用放射線照射装置6が向けられたときに、治療用放射線照射装置6が照射野132−3に向くように、作成される。すなわち、そのジンバル角度集合は、その患部の一部が領域133に配置されている場合で、その患部の他の一部が領域133の外に配置されるときに、その患部のうちの領域133に含まれる部分に治療用放射線照射装置6が向くように、作成される。
このとき、照射部99は、その患部が配置される特定部位位置が領域133に含まれない場合でも、その算出された照射野が領域133に含まれない場合でも、その照射野形状集合のうちのその特定部位位置に対応する照射野が領域133に含まれるときに、その複数の予測対象時刻のうちのその特定部位位置に対応する時刻に治療用放射線24が発射されるように、治療用放射線照射装置6を制御する。
このような動作によれば、放射線治療装置制御装置89は、患者35の患部が治療用放射線24に曝射され得る領域133より広範囲に移動する場合でも、治療用放射線24が発射されないように制御されることが低減される。このような動作によれば、放射線治療装置制御装置89は、さらに、患者35の患部が領域133より広範囲に移動する場合に、放射線治療する期間を短縮することができ、患者35の負担を軽減することができる。
なお、特定部位位置検出部96は、既述の実施の形態における特定部位位置検出部66と同様にして、赤外線カメラ36により撮影された赤外線画像に基づいて特定部位位置を検出する他の特定部位位置検出部に置換されることもできる。このような放射線治療装置制御装置も、特定部位位置検出部96が適用された放射線治療装置制御装置89と同様の効果を奏することができる。