JP5909275B2

JP5909275B2 - Ｘ線治療システム及び光子検出方法

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Publication number: JP5909275B2
Application number: JP2014501977A
Authority: JP
Inventors: 石川　正純; 正純石川; 吉田　光宏; 光宏吉田; 隆信半田; 青井　辰史; 辰史青井
Original assignee: Hokkaido University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Hokkaido University NUC; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN104136078A; WO2013128770A1; JPWO2013128770A1; US10124193B2; US20150065870A1; EP2821099B1; EP2821099A4; EP2821099A1

Description

本発明は、Ｘ線治療システム及び光子検出方法に関する。本願は、２０１２年２月２９
日に、日本に出願された特願２０１２−０４４５３５号に基づき優先権を主張し、その内
容をここに援用する。

従来、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）をするための装置と陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）をするための装置とが一体化されたシステムが知られている。たとえば、特許文献１には、Ｘ線ＣＴ検査をするためのＣＴガントリーと、ＰＥＴ検査をするためのＰＥＴガントリーとを備えた医用画像診断装置が開示されている。特許文献１に記載の装置によれば、一方のガントリーから他方のガントリーへ患者を移動させることによってＸ線ＣＴ検査とＰＥＴ検査とを行なうことができる。

また、癌組織等の病変部に放射線を照射することによって病変部の治療をする場合に、病変部の位置を特定するためにＰＥＴ検査装置を用いてＰＥＴ検査を行っていることが知られている。この場合、ＰＥＴ検査を行なった後に患者を乗せたベッドを放射線治療装置へと移動させて放射線の照射を行なう場合がある。

特開２００５−１２１５３０号公報

しかし、ＰＥＴ検査装置と放射線治療装置とが別々に分かれて配置されていると、ＰＥＴ検査装置から放射線治療装置へと患者を移動させる必要がある。すると、ＰＥＴ検査装置を用いて得られた病変部の位置及びその他診断情報に正確に対応する位置に放射線を照射するのが難しい。
また、特許文献１に記載されたように患者を乗せたベッドを移動させる場合にも、ベッドを移動させることによってベッド上における患者の位置が変化する可能性があり、厳密な位置合わせが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ＰＥＴ検査によって病変部の
位置を検出した結果が精度良く放射線の照射位置に反映される放射線治療システム（例え
ばＸ線治療システム）及び光子検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に係るＸ線治療システムは、患者が内部に配置される環状のガントリーと、前記ガントリーに設けられ前記患者に対して陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）をするためのＰＥＴ用検出装置と、前記ガントリーに設けられ前記患者に対してＸ線を照射する照射部と、前記ガントリーを所定の回転中心回りに回転動作させる回転駆動部と、を備える。前記ＰＥＴ用検出装置は、前記患者に投与されたトレーサー核種の核崩壊に基づいて患者から放出される光子を検出するために前記患者を間に挟んで対向配置された一対の光子検出部と、前記一対の光子検出部と前記ガントリーとの各々に連結され前記ガントリーに対して前記一対の光子検出部を移動させる光子検出部移動装置と、を有する。前記回転駆動部は、前記ガントリーを前記所定の回転中心回りに回転動作させることにより前記照射部および前記ＰＥＴ用検出装置を前記所定の回転中心回りに回転動作させる。前記光子検出部移動装置は、前記ＰＥＴにおける光子の検出をする場合には前記患者から所定距離だけ離れた位置に前記一対の光子検出部を配置し、前記ガントリーの内周面には、前記一対の光子検出部が収納される一対の凹形状部が開口され、前記凹形状部の内部が前記光子検出部の退避位置であり、前記凹形状部の開口部分に前記照射部からの放射線または当該放射線の散乱線を遮蔽する蓋部材が設けられ、前記照射部から前記患者へ前記Ｘ線を照射する場合には前記Ｘ線の照射が開始される前に前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させるように構成される。

本発明の第二の態様によれば、第一の態様に係るＸ線治療システムにおいて、前記退避位置は、前記Ｘ線の照射範囲外であり、且つ前記Ｘ線による散乱線が前記一対の光子検出部に到達可能な範囲外に位置し、前記所定距離は、前記Ｘ線の照射範囲内若しくは前記Ｘ線による散乱線が前記一対の光子検出部に到達可能な範囲内に設定される。
なお、検出位置が前記Ｘ線の照射範囲外であれば一対の光子検出部の退避は不要である。

本発明の第三の態様によれば、第一の態様に係るＸ線治療システムにおいて、前記一対の光子検出部は前記所定の回転中心を間に挟んで対向配置されている。

本発明の第四の態様によれば、第一の態様に係るＸ線治療システムにおいて、前記一対の光子検出部はアイソセンターを間に挟んで対向配置されている。

本発明の第五の態様によれば、第一の態様に係るＸ線治療システムにおいて、前記照射部は、Ｘ線透視画像とＸ線ＣＴ画像との少なくとも何れかを取得するためにｋＶ‐Ｘ線を照射するｋＶ‐Ｘ線照射部と、前記患者の体内の病変部に対する治療をするためにＭＶビームを照射するＭＶビーム照射部と、を有する。そして、前記一対の光子検出部は、前記ｋＶ‐Ｘ線の照射方向と前記ＭＶビームの照射方向との両方に交差する線上に配置されている。

本発明の第六の態様に係る光子検出方法は、第一から第五のいずれかの態様に係るＸ線治療システムが行う光子検出方法であって、前記Ｘ線を照射する所定の方向にて前記一対の光子検出部が光子を検出する。

上記態様に係る光子検出方法によれば、例えば治療直前に一対の光子検出部の軸がＭＶビーム照射方向と一致するように設定され、治療ＭＶビームを照射する方向から前記患者の画像を取得してＸ線の照射対象の二次元の位置が決定される。次に、前記ガントリーを回転させることによって、ＭＶビーム照射方向を光子検出部の軸と一致させる。この結果、決定された位置にＸ線を正確に照射することができる。

本発明の第七の態様によれば、第六の態様に係る光子検出方法において、前記光子の検出後前記Ｘ線の照射前に、前記回転駆動部が前記ガントリーを回転させることによって、前記ガントリーに設けられた前記一対の光子検出部を回転させ、前記一対の光子検出部が前記所定の方向とは異なる第二の所定の方向にて光子を検出する。

上記態様に係る光子検出方法においては、一対の光子検出部を備えたＰＥＴ用検出装置が採用されており、光子検出面内の分解能が高い反面、光子検出面に垂直な方向の分解能がやや劣る場合がある。これに対して、ガントリーを回転させて取得される複数の画像を用いてＸ線照射対象の位置を決定することにより、光子検出面に垂直な方向の分解能を上げることができる。また、この場合、Ｘ線照射対象の三次元の位置を正確に決定することができる。

本発明の第八の態様によれば、第六の態様に係る光子検出において、前記光子の検出後、かつ、前記照射部から前記患者への前記Ｘ線の照射が開始される前に、前記光子検出部移動装置が、前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させる。

本発明の第九の態様によれば、第七の態様に係る光子検出方法において、前記前記光子検出部が前記第二の所定の方向にて光子を検出した後、かつ、前記照射部から前記患者への前記Ｘ線の照射が開始される前に、前記光子検出部移動装置が、前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させる。

上記放射線治療システムによれば、ＰＥＴ検査によって病変部の位置を検出した結果を、照射部からの放射線の照射位置に精度良く反映させることができる。さらに、照射部から放射線を照射する際に光子検出部移動装置が一対の光子検出部を退避させることができるので、照射部から照射される放射線による光子検出部への影響を低く抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る放射線治療システムを示す正面図である。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムの一部を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムの内部構造を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムの内部構造を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムにおけるＰＥＴ用検出装置を示す部分断面図である。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムの使用時の動作を説明するためのフローチャートである。本発明の一実施形態に係る放射線治療システムの使用時の一過程を示す説明図である。本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置と既存の対向型ＰＥＴ装置とにおける光子の検出状態を検討するための実験装置を示す模式図である。本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置と既存の対向型ＰＥＴ装置とにおける光子の検出状態を検討するための実験装置を示す模式図である。本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置を使用した検出結果を示す図である。本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置を使用した検出結果と既存の対向型ＰＥＴ装置を使用した検出結果とを示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る放射線治療システム（例えばＸ線治療システム）について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線治療システム１を示す正面図である。

本実施形態に係る放射線治療システムは、患者の体内へ向かって放射線を照射することにより治療を行なう装置を備えたシステムである。
図１に示すように、放射線治療システム１は、カウチ２と、環状のガントリー１１を備えたＯリング部７と、ＰＥＴ用検出装置１２と、照射部１５と、回転駆動部２０とを備えている。

カウチ２は、患者をガントリー１１内に配置するための装置である。カウチ２は、基台部３と、基台部３に対して相対移動するベッド４と、基台部３に対してベッド４を相対移動させる移動機構６とを有している。

基台部３は、放射線治療システム１が設置される床面に載置若しくは固定されており、ガントリー１１の高さ方向の寸法に対応した高さを有している。基台部３の高さは、環状のガントリー１１の略中心にベッド４を配置することができる程度の高さで構成されており、ベッド４の厳密な位置は移動機構６によって規定される。

ベッド４は、略平板状の天面部５を有している。天面部５は、患者を寝た状態、その他診断や治療に必要な体位となる状態で乗せられるように構成されている。

移動機構６は、鉛直軸Ｚ１および互いに直交する２つの水平軸Ｘ１，Ｙ１を自由度として有している。すなわち、移動機構６は、鉛直軸Ｚ１方向へベッド４を進退移動させ、鉛直軸Ｚ１回りにベッド４を回転移動させ、各水平軸Ｘ１，Ｙ１方向へベッド４を進退移動させ、各水平軸Ｘ１，Ｙ１回りにベッド４を回転移動させることができる。移動機構６は、後述するＰＥＴ用検出装置１２によって検出された結果に基づいてベッド４を移動させるように構成されている。

図２は、本実施形態に係る放射線治療システム１の一部を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る放射線治療システム１の内部構造を示す正面図である。図４は、本実施形態に係る放射線治療システム１の内部構造を示す斜視図である。
図２に示すＯリング部７は、図１に示すカウチ２のベッド４上に乗せられた患者が内部に配置され、診断および治療を受けるための機構である。図２ないし図４に示すように、Ｏリング部７は、基部８と、環状の本体部９と、本体部９に連結されたガントリー１１とを備える。

基部８は、放射線治療システム１が設置される床面に固定されており、本体部９の全体を支持する。本実施形態では、基部８の一部は床面内に配されており、基部８には、本実施形態における回転駆動部２０の一部である水平揺動部２１が配されている。水平揺動部２１は、ガントリー１１の回転中心Ｏ１を通る鉛直軸回りにＯリング部７を所定の角度の範囲において回転駆動させる装置である。

本体部９は、下端部が基部８に連結された環状のフレーム１０を有している。本体部９は、基部８に設けられた水平揺動部２１によって鉛直軸回りに揺動する。本実施形態では、本体部９における環状のフレーム１０の中心は、ガントリー１１の回転中心Ｏ１と一致しており、照射部１５から照射される放射線におけるアイソセンターとなる。

ガントリー１１は、本体部９のフレーム１０の内側に配され、フレーム１０に沿って回転移動される環状部材である。ガントリー１１には、ＰＥＴ用検出装置１２と、放射線を照射する照射部１５と、回転駆動部２０の周方向回転部２２とが取り付けられている。

図５は、本実施形態に係る放射線治療システム１におけるＰＥＴ用検出装置１２を示す部分断面図である。
図５に示すように、ＰＥＴ用検出装置１２は、患者に対して陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）をするために設けられており、一対の光子検出部１３と、光子検出部移動装置１４とを有している。

一対の光子検出部１３は、患者に投与されたトレーサー核種の崩壊に基づいて患者から放出される光子を検出する目的で、患者を間に挟んで対向配置されるように設けられている。すなわち、一対の光子検出部１３は、ガントリー１１における所定の回転中心Ｏ１を間に挟んで対向配置されている。また、本実施形態では、ガントリー１１の回転中心Ｏ１へ向けて照射部１５から放射線が照射され、所定の回転中心Ｏ１は放射線治療システム１におけるアイソセンターとなる。
本実施形態では、一対の光子検出部１３の各々は平板形状を有する。また、光子検出部１３は、図示しないＰＥＴ診断用コンピュータシステムに接続されている。

光子検出部移動装置１４は、光子検出部１３をガントリー１１に連結し、光子検出部１３をガントリー１１に対して移動させる装置である。本実施形態では、光子検出部移動装置１４は、照射部１５から照射される放射線若しくは放射線の散乱線が光子検出部１３に当たることによる光子検出部１３への悪影響を低く抑える目的で設けられている。すなわち、光子検出部移動装置１４は、ＰＥＴ検査における光子の検出をする場合には、患者から所定距離で離れた位置（検査位置Ａ１）に一対の光子検出部１３を配置する。また、光子検出部移動装置１４は、照射部１５から患者へ放射線を照射する場合には、必要に応じて放射線の照射が開始される前に、患者から上記所定距離よりさらに離れた位置である退避位置Ａ２へ一対の光子検出部１３を移動させる。

退避位置Ａ２は、照射部１５から照射される放射線の照射方向及び照射範囲に基づいて位置が設定されている。退避位置Ａ２は、放射線の照射範囲外であって且つ放射線による散乱線が光子検出部１３に到達可能な範囲外に位置している。具体的には、退避位置Ａ２は、ガントリー１１内に設けられている。本実施形態では、ガントリー１１の内周面には、一対の光子検出部１３が入り込む一対の凹形状部１１Ａが開口されている。そして、凹形状部１１Ａ内が光子検出部１３の退避位置Ａ２に設定されている。さらに、凹形状部１１Ａの内面には、上記光子検出部移動装置１４が固定されている。また、必要に応じて、凹形状部１１Ａの開口部分には、放射線若しくは散乱線を遮蔽する蓋部材を配することもできる。

また、光子検出部移動装置１４は、患者に対する光子検出部１３の距離を変更することができる。たとえば、一対の光子検出部１３間の距離を光子検出部移動装置１４により変更することにより、ＰＥＴ検査における感度と分解能のバランスを調整することができる。本実施形態では、上記所定距離は、放射線の照射範囲内若しくは放射線による散乱線が一対の光子検出部１３に到達可能な範囲内に位置していてもよい。これは、ＰＥＴ検査をする際には、照射部１５から放射線が照射されないので、光子検出部１３への悪影響が生じないからである。
光子検出部移動装置１４の構造としては、ボールネジを用いた直動機構やパンタグラフを用いた伸縮機構等など、公知の構造を適宜選択して採用することができる。

図５に示す照射部１５は、図示しない放射線発生源によって発せられた放射線を患者に対して照射する。照射部１５は、ｋＶ‐Ｘ線照射部１６と、ＭＶビーム照射部１７とを有する。ｋＶ‐Ｘ線照射部１６は、Ｘ線透視撮影、およびＸ線ＣＴ画像を取得するためにｋＶ‐Ｘ線を照射する。ＭＶビーム照射部１７は、患者の体内の病変部Ｔに対する治療をするためにＭＶビームを照射する。
本実施形態では、ｋＶ‐Ｘ線照射部１６は、ＭＶビーム照射部１７を間に挟んで２箇所に設けられている。また、回転中心Ｏ１を挟んでｋＶ‐Ｘ線照射部１６と反対側には、ｋＶ‐Ｘ線検出部１８が設けられている。また、回転中心Ｏ１を挟んでＭＶビーム照射部１７と反対側には、ＭＶビーム検出部１９が設けられている。

ここで、照射部１５と光子検出部１３との位置関係について説明する。
図５に示すように、一対の光子検出部１３は、ｋＶ‐Ｘ線の照射方向Ｌ１とＭＶビームの照射方向Ｌ２との両方に交差する線上に配置されている。具体的には、ＭＶビーム照射部１７とＭＶビーム検出部１９とを結ぶ直線と直交する線Ｌ３上に光子検出部１３が配置され、線Ｌ３に沿って一対の光子検出部１３が進退動作されるように構成されている。本実施形態では、ＭＶビーム照射部１７とＭＶビーム検出部１９とを結ぶ直線は、上記照射方向Ｌ２を示す線と一致している。

回転駆動部２０は、ガントリー１１を所定の回転中心Ｏ１回りに回転動作させる。本実施形態において、「所定の回転中心Ｏ１」とは、環状に形成されたガントリー１１の中心点である。また、回転駆動部２０は、水平揺動部２１と、周方向回転部２２とを有する。水平揺動部２１は、中心点を通る鉛直軸回りにガントリー１１を回転させるために設けられる。周方向回転部２２は、フレーム１０に対してガントリー１１を周方向に回転させるために設けられる。水平揺動部２１と周方向回転部２２とは、互いに独立して動作させることが可能である。
回転駆動部２０は、ガントリー１１を所定の回転中心Ｏ１回りに回転動作させることにより、照射部１５およびＰＥＴ用検出装置１２を所定の回転中心Ｏ１回りに回転動作させる。これにより、照射部１５とＰＥＴ用検出装置１２との相対位置関係が維持された状態で照射部１５とＰＥＴ用検出装置１２とが一体として移動される。

次に、本実施形態に係る放射線治療システム１の作用及び放射線治療システム１を用いた照射野決定方法について、放射線治療システム１を用いた治療方法とともに説明する。図６は、本実施形態に係る放射線治療システム１の使用時の動作を説明するためのフローチャートである。
放射線治療システム１の使用時には、まず、病変部Ｔに特異的なトレーサー核種を患者に投与する。その後、患者をカウチ２のベッド４に乗せる。さらに、事前の検査等によって把握した病変部Ｔの位置に好適に放射線を照射できる体位に保持されていることを確認する（図６に示すステップＳ１）。トレーサー核種の種類は、検査対象に対応して適宜選択することができる。

次に、従来の治療と同様に、Ｘ線撮影、もしくはコーンビームＣＴにより、患者の治療計画時の画像と照合することで、高精度でセットアップを行う。
続いて、ＰＥＴ用検出装置１２及びＰＥＴ診断用コンピュータシステムを用いてＰＥＴ検査を行なう（ステップＳ２）。
ＰＥＴ検査においては、まず、光子検出部１３が治療ビームを照射する方向での検出ができる位置に移動され、病変部Ｔが一対の光子検出部１３の間に配置される。すると、患者に投与されたトレーサー核種が崩壊したタイミングで、患者の体外に光子が飛び出す。患者を間に挟むように対向配置された一対の光子検出部１３に光子が到達すると、光子検出部１３からＰＥＴ診断用コンピュータシステムへ検出信号が出力される。ＰＥＴ診断用コンピュータシステムでは、光子検出部１３への光子の入射状態に基づいて、三次元空間内においてトレーサー核種が崩壊した位置が特定される。ＰＥＴ検査では、トレーサー核種が崩壊した位置の情報に基づいてトレーサー核種の濃度が高い部位を検出し、三次元の位置情報を得る。トレーサー核種は病変部Ｔへ特異的に集積するので、ＰＥＴ検査により病変部Ｔの三次元の位置情報が得られる。本実施形態では、光子検出器面方向の分解能が優れていることから、正面および側面の２方向からＰＥＴ検査を行うことにより、病変部Ｔの三次元の位置情報を高分解能で取得可能である。

次に、ＰＥＴ検査において得られた病変部Ｔの三次元の位置情報に基づいて、病変部Ｔの位置がアイソセンター（本実施形態では所定の回転中心Ｏ１）に一致するように移動機構６によりベッド４を移動させる（ステップＳ３）。その後、必要に応じてＰＥＴ検査によって病変部Ｔの位置がアイソセンターに一致していることを確認する（ステップＳ４）。

図７は、本実施形態に係る放射線治療システム１の使用時の一過程を示す説明図であり、必要に応じてＰＥＴ検査の終了後、光子検出部１３を退避位置Ａ２へ移動させる状態が示されている。
病変部Ｔの位置がアイソセンターに一致したことがＰＥＴ検査により確認された後、光子検出部移動装置１４によって、光子検出部１３を凹形状部１１Ａ内へと移動させる（ステップＳ５、図７参照）。これにより、光子検出部１３は、照射部１５から照射される放射線の影響を受けない退避位置Ａ２に配置される。

続いて、照射部１５を、照射する位置にガントリーの回転により移動させ、その後、ＭＶビームをアイソセンターへ向けて照射する（ステップＳ６）。ＰＥＴ検査の終了後からＭＶビームの照射開始までの間は、カウチ２及びガントリー１１は移動しないため、ベッド４上に乗せられた患者はＰＥＴ検査終了時の姿勢が保たれる。これにより、ＭＶビームの照射時において、患者の病変部Ｔの位置はアイソセンターに位置している。

必要な線量のＭＶビームが病変部Ｔに照射された後、照射部１５からのＭＶビームの照射は停止され、ガントリー１１が所定の角度だけフレーム１０の周方向に移動される（ステップＳ７）。例えば、ガントリー１１がフレーム１０の周方向に４５°移動されて停止する。これにより、病変部Ｔに対するＰＥＴ用検出装置１２の角度と、病変部Ｔに対する照射部１５の角度とが、上記所定の角度ずれる。ＰＥＴ用検出装置１２と照射部１５とが所定の角度ずれた新たな位置関係において、上記ステップＳ２からステップＳ６までの各ステップを順に行い、病変部Ｔに対してＭＶビームを照射する。その後、再び上記ステップＳ７を行なってガントリー１１をフレーム１０の周方向に回転させる。
なお、位置確認をＰＥＴ検査によって行なうステップ（上記ステップＳ４）は、不要な場合には省略することもできる。

ステップＳ２からステップＳ７までを繰り返すことにより、アイソセンターに対して異なる角度からＭＶビームを照射することができる。このとき、ＰＥＴ検査を行なった後にベッド４を移動させることなく放射線の照射を開始することができる。これにより、ベッド４を動かすことによってベッド４上における患者の姿勢が変わったり患者の位置がずれたりする可能性を低く抑えることができる。

また、本実施形態に係る放射線治療システム１の他の使用方法としては、照射部１５からＭＶビームを照射する前に、ガントリー１１を回転させ、ＭＶビームを照射する角度から複数のＰＥＴ検査画像を取得してもよい。その後、ガントリー１１を回転させＭＶビーム照射部を前記角度に設定し照射することが可能である。

以上説明したように、本実施形態の放射線治療システム１によれば、ＰＥＴ検査によって病変部Ｔの位置を検出した結果が照射部１５からの放射線の照射位置に精度良く反映される。これにより、治療用のビーム（例えばＭＶビーム）を照射する直前に病変部Ｔの正確な位置を把握することができる。その結果、ＢＥＶ（Ｂｅａｍ’ｓＥｙｅＶｉｅｗ）を用いて患部を確認して正確な治療をすることができる。
また、光子検出面内の分解能に対して、面に垂直な方向の分解能を上げる手段として、回転するガントリー１１に設けられたＰＥＴ用検出装置１２を用いて複数の方向から病変部Ｔの画像を取得し、病変部Ｔの三次元的に正確な位置を確認することができる。例えばガントリー１２の回転中心回りに４５°ごとに１枚のＰＥＴ検査画像を取得し、複数のＰＥＴ検査画像を重ね合わせることによって病変部Ｔの正確な位置を画像化することができる。また、この結果から３次元の腫瘍位置を同定することも可能である。

さらに、本実施形態の放射線治療システム１によれば、照射部１５から放射線を照射する際に光子検出部移動装置１４が一対の光子検出部１３を退避させるので、照射部１５から照射される放射線による光子検出部１３への影響を低く抑えることができる。
また、本実施形態の放射線治療システム１によれば、ガントリー１１が環状であるので、従来のＣアーム構造を有する場合と比較して剛性が高く、位置精度の高い治療をすることができる。さらに、剛性が高い環状のガントリー１１に一対の光子検出部１３が配置されているので、高い位置精度を保ちつつ、照射部１５と光子検出部１３とが干渉しない。

また、本実施形態の放射線治療システム１によれば、ガントリー１１に設けられた凹形状部１１Ａ内に光子検出部１３を入れて配置することにより、ガントリー１１によって放射線およびその散乱線の一部を遮蔽することができる。

また、本実施形態の放射線治療システム１によれば、一対の光子検出部１３がアイソセンターを間に挟んで対向配置されている。この結果、照射部１５におけるｋＶ‐Ｘ線照射部１６、ＭＶビーム照射部１７、ｋＶ‐Ｘ線検出部１８、及びＭＶビーム検出部１９に干渉しない位置に一対の光子検出部１３が配された状態で好適にＰＥＴ検査をすることができる。

また、対向配置された光子検出部１３を用いたＰＥＴ検査では、一対の光子検出部１３間の距離による分解能の変化が少ない。このため、ＰＥＴ検査時において、一対の光子検出部１３を患者に近づけて高感度のＰＥＴ検査を行なうことができる。

さらに、本実施形態の放射線治療システム１によれば、Ｘ線透視撮影、およびＣＴ検査とＰＥＴ検査との両方を行うことができる。そのため、たとえばＸ線透視画像では病変部Ｔの確認が難しい場合にＰＥＴ検査にて病変部Ｔの確認をするなど、互いの不具合を補完して確実に病変部Ｔの位置を特定することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上記実施形態においてはｋＶ‐Ｘ線を使用したＸ線透視撮影、およびＣＴ検査をする場合についての説明は省略されている。しかし、必要に応じて、ＰＥＴ検査の前後いずれか若しくは両方のタイミングでＸ線透視撮影、およびＣＴ検査をしてもよい。また、ステップ１（Ｓ１）とステップ２（Ｓ２）の間で、Ｘ線投資画像、もしくはＸ線ＣＴ画像によるセットアップをすることもできる。

また、ガントリー１１をフレーム１０の周方向に移動させ、放射線の照射をせずに所定角度ごとにＰＥＴ検査を行なうことによって、ＰＥＴ検査によって得られた画像の重ね合わせによる病変部Ｔの詳細な位置情報及び形状情報を得ることができる。このようにして得られた詳細な位置情報及び形状情報を使用して、上記ステップＳ２からステップＳ７までの各ステップを行なって放射線の照射をしてもよい。

また、本実施形態の放射線治療システム１によれば、ＰＥＴ検査によって得られた画像を用いて治療計画を作成することができ、ＰＥＴ検査による診断後直ちに当該治療計画に沿って放射線の照射をすることもできる。例えば、骨転移がある症例においては、治療計画を作成するための他の機器を用いた事前検査を省略することによって迅速に治療を行なうことができるので、高い治療効果を得ることができる。

また、上述の実施形態では、治療用のＸ線を患者に照射することによって患者の治療を行なう例を示した。しかし、Ｘ線以外の放射線や、放射線に代えて粒子線を患者に照射することによって患者の治療を行なう装置及び照射野決定方法を同様に構成することもできる。

次に、実施例を用いて本発明の放射線治療システムについてより詳細に説明する。
本実施例では、上記実施形態で説明した放射線治療システムと、既存の対向型ＰＥＴ装置とを比較して、病変部の位置を確認する際の感度及び精度に関する検討を行なった。
下記表１に、既存の対向型ＰＥＴ装置（比較例）の構成と、本実施例におけるＰＥＴ用検出装置（実施例）の構成とを示す。

また、図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置と既存の対向型ＰＥＴ装置とにおける光子の検出状態を検討するための実験装置を示す模式図である。図９は、本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置を使用した検出結果（実施例）を示す図である。図１０は、本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置を用いた場合の位置合わせの精度を説明するためのグラフである。図１０において、左側の３つのバーは、１８Ｆ放射性トレーサー核種を模した放射線源（図８Ａに示す直径１２ｍｍの放射線源）に対する暴露時間をそれぞれ１ｍｉｎ、３ｍｉｎ、５ｍｉｎとした場合における位置誤差（ＲｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎＥｒｒｏｒ）をそれぞれ示し、最も右側のバーは、Ｘ線透視装置を使用した対照実験における位置誤差を示している。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本実施例及び比較例では、スラブファントムを使用し、既存のＸ線透視装置と本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置とを比較した。
図９に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置はＸ線透視装置と同様に放射線源の像を得ることができた。また、図１０に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ用検出装置では、位置合わせの誤差は１ｍｍ以下であり、セットアップマージン内に収まる精度で病変部の位置を確認することができることが示唆された。
また、上記表１に示すように、本実施例では、比較例と比べて検出素子数が多く検出面積が広いので、感度及び分解能の面で有利であると考えられる。

上記放射線治療システムは、放射線照射を行なう位置をＰＥＴ検査により特定し、特定された位置に放射線を照射する装置及びシステムに適用することができる。

１放射線治療システム
２カウチ
３基台部
４ベッド
５天面部
６移動機構
７Ｏリング部
８基部
９本体部
１０フレーム
１１ガントリー
１１Ａ凹形状部
１２ＰＥＴ用検出装置
１３光子検出部
１４光子検出部移動装置
１５照射部
１６ｋＶ‐Ｘ線照射部
１７ＭＶビーム照射部
１８ｋＶ‐Ｘ線検出部
１９ＭＶビーム検出部
２０回転駆動部
２１水平揺動部
２２周方向回転部
Ａ１検査位置
Ａ２退避位置
Ｌ１ｋＶ‐Ｘ線の照射方向
Ｌ２ＭＶビームの照射方向
Ｌ３光子検出部の配置及び移動方向を示す線
Ｏ１回転中心
Ｔ病変部
Ｘ１，Ｙ１水平軸
Ｚ１鉛直軸

Claims

患者が内部に配置される環状のガントリーと、
前記ガントリーに設けられ前記患者に対して陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）をするためのＰＥＴ用検出装置と、
前記ガントリーに設けられ前記患者に対してＸ線を照射する照射部と、
前記ガントリーを所定の回転中心回りに回転動作させる回転駆動部と、
を備え、
前記ＰＥＴ用検出装置は、
前記患者に投与されたトレーサー核種の核崩壊に基づいて患者から放出される光子を検出するために前記患者を間に挟んで対向配置された一対の光子検出部と、
前記一対の光子検出部と前記ガントリーとの各々に連結され前記ガントリーに対して前記一対の光子検出部を移動させる光子検出部移動装置と、
を有し、
前記回転駆動部は、
前記ガントリーを前記所定の回転中心回りに回転動作させることにより前記照射部および前記ＰＥＴ用検出装置を前記所定の回転中心回りに回転動作させ、
前記光子検出部移動装置は、
前記ＰＥＴにおける光子の検出をする場合には前記患者から所定距離だけ離れた位置に前記一対の光子検出部を配置し、
前記ガントリーの内周面には、前記一対の光子検出部が収納される一対の凹形状部が開口され、前記凹形状部の内部が前記光子検出部の退避位置であり、
前記凹形状部の開口部分に前記照射部からの放射線または当該放射線の散乱線を遮蔽する蓋部材が設けられ、
前記照射部から前記患者へ前記Ｘ線を照射する場合には前記Ｘ線の照射が開始される前に前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させるように構成された
Ｘ線治療システム。
請求項１に記載のＸ線治療システムであって、
前記退避位置は、前記Ｘ線の照射範囲外であって且つ前記Ｘ線による散乱線が前記一対の光子検出部に到達可能な範囲外に位置し、
前記所定距離は、前記Ｘ線の照射範囲内若しくは前記Ｘ線による散乱線が前記一対の光子検出部に到達可能な範囲内である
Ｘ線治療システム。
請求項１に記載のＸ線治療システムであって、
前記一対の光子検出部は前記所定の回転中心を間に挟んで対向配置されているＸ線治療システム。
請求項１に記載のＸ線治療システムであって、
前記一対の光子検出部はアイソセンターを間に挟んで対向配置されているＸ線治療システム。
請求項１に記載のＸ線治療システムであって、
前記照射部は、
Ｘ線透視画像とＸ線ＣＴ画像との少なくとも何れかを取得するためにｋＶ‐Ｘ線を照射するｋＶ‐Ｘ線照射部と、
前記患者の体内の病変部に対する治療をするためにＭＶビームを照射するＭＶビーム照射部と、
を有し、
前記一対の光子検出部は、前記ｋＶ‐Ｘ線の照射方向と前記ＭＶビームの照射方向との両方に交差する線上に配置されているＸ線治療システム。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＸ線治療システムが行う光子検出方法であって、
前記Ｘ線を照射する所定の方向にて前記一対の光子検出部が光子を検出する
光子検出方法。
請求項６に記載の光子検出方法であって、
前記光子の検出後前記Ｘ線の照射前に、前記回転駆動部が前記ガントリーを回転させることによって前記ガントリーに設けられた前記一対の光子検出部を回転させ、
前記一対の光子検出部が前記所定の方向とは異なる第二の所定の方向にて光子を検出する
光子検出方法。
請求項６に記載の光子検出方法であって、
前記光子の検出後、かつ、前記照射部から前記患者への前記Ｘ線の照射が開始される前に、前記光子検出部移動装置が、前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させる
光子検出方法。
請求項７に記載の光子検出方法であって、
前記光子検出部が前記第二の所定の方向にて光子を検出した後、かつ、前記照射部から前記患者への前記Ｘ線の照射が開始される前に、前記光子検出部移動装置が、前記一対の光子検出部を前記患者から前記所定距離よりもさらに離れた前記退避位置へ移動させる
光子検出方法。