JP6440312B2 - Radiotherapy system and radiotherapy program - Google Patents

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Description

本発明は、放射線治療に用いられる放射線治療システムおよび放射線治療プログラムに関し、特に、患者の体内に埋め込まれたマーカの動きから患者の呼吸位相を評価することにより照射精度を高めることが可能な放射線治療システムおよび放射線治療プログラムに関するものである。   The present invention relates to a radiotherapy system and a radiotherapy program used for radiotherapy, and in particular, radiotherapy capable of improving irradiation accuracy by evaluating a patient's respiratory phase from movement of a marker embedded in a patient's body. The system and radiation therapy program.

従来、放射線治療においては、患者の呼吸等に伴って移動するガン等の患部に対して、正常な部位の被曝を最小限に抑えつつ、放射線を照射することが求められている。このため、患者の体表面の運動から呼吸位相を把握し、特定の呼吸位相においてのみ放射線を患部に照射する呼吸同期放射線治療(特許文献1)や、体内の患部近傍に留置されたマーカをリアルタイムでモニタし、呼吸位相等に応じて放射線を照射する動体追跡放射線治療が行われている(特許文献2)。   Conventionally, in radiotherapy, it has been required to irradiate an affected area such as a cancer that moves with the patient's breathing while minimizing exposure of a normal site to a minimum. For this reason, the respiratory phase is grasped from the motion of the patient's body surface, and respiratory synchronized radiotherapy (Patent Document 1) that irradiates the affected part with radiation only in a specific respiratory phase, or a marker placed in the vicinity of the affected part in the body in real time. The moving body pursuit radiotherapy which monitors by (1) and irradiates with radiation according to a respiratory phase etc. is performed (patent document 2).

特表2002−528194号公報JP-T-2002-528194 特開2006−230673号公報JP 2006-230673 A

しかしながら、特許文献1に記載された発明を含め、従来の呼吸同期放射線治療においては、体外の動きと体内の動きが完全には一致しないため、体外から体内の呼吸位相を把握しようとしても大きな誤差を伴うおそれがある。また、特許文献1は、腹部の上下移動のように、1軸方向の運動のみに基づいて呼吸位相を把握するものである。このため、実際は複雑な三次元運動によって構成される呼吸位相の変化(いわゆるベースラインシフト)を検知できずに、正常な部位へ放射線を照射してしまうおそれもある。   However, in the conventional respiratory synchronization radiotherapy including the invention described in Patent Document 1, the movement outside the body and the movement inside the body do not completely match. May be accompanied. Further, Patent Document 1 grasps the respiratory phase based only on the movement in one axis direction, such as the vertical movement of the abdomen. For this reason, in reality, a change in respiratory phase (so-called baseline shift) constituted by complicated three-dimensional motion cannot be detected, and there is a possibility that radiation is irradiated to a normal part.

また、特許文献2に記載された発明を含め、従来の動体追跡放射線治療においては、治療を開始する際、X線透視した体内のマーカが、治療計画で定められた計画位置に来るように患者を位置合わせする必要がある。このため、従来、オペレータがマーカの動きを慎重に観察し、治療計画と同様の呼吸位相(一般的には呼気相)と思われるタイミングで透視映像を手動でストップし、マーカのX線画像を取得している。このため、患者の位置合わせ作業は、オペレータの判断や経験に依存するところが大きく、再現性が低いという問題がある。   In addition, in the conventional moving body tracking radiotherapy including the invention described in Patent Document 2, when starting the treatment, the patient is placed so that the marker in the body seen through X-rays comes to the planned position determined in the treatment plan. Need to be aligned. For this reason, conventionally, the operator carefully observed the movement of the marker, manually stopped the fluoroscopic image at a timing that seems to be the respiratory phase (generally the expiratory phase) similar to the treatment plan, and displayed the X-ray image of the marker. Have acquired. For this reason, the patient positioning operation largely depends on the judgment and experience of the operator, and there is a problem that the reproducibility is low.

さらに、従来の動体追跡放射線治療においては、図15(a)に示すように、マーカの計画位置から所定の許容範囲内に待ち伏せ領域を登録し、当該待ち伏せ領域にマーカが入る度に放射線を照射している。このとき、図15(b)に示すように、マーカが待ち伏せ領域に入ったときの呼吸位相が、治療計画時の呼吸位相と一致していれば、正常な照射が行われることとなる。   Furthermore, in the conventional moving body tracking radiotherapy, as shown in FIG. 15A, an ambulation area is registered within a predetermined allowable range from the planned position of the marker, and radiation is irradiated every time the marker enters the ambulation area. doing. At this time, as shown in FIG. 15B, if the respiratory phase when the marker enters the ambush region matches the respiratory phase at the time of treatment planning, normal irradiation is performed.

しかしながら、異なる呼吸位相(呼気相と吸気相等)においては、マーカと患部(ターゲット)との位置関係も異なることが知られている。このため、図15(c)に示すように、マーカが待ち伏せ領域に入っていたとしても、その際の呼吸位相が治療計画時の呼吸位相と異なる場合には、患部の位置がずれている可能性がある。よって、従来のように、患者の呼吸位相に関わらず、マーカの位置のみに基づいて放射線を照射した場合、照射精度および治療精度が充分ではないという問題もある。   However, it is known that the positional relationship between the marker and the affected part (target) is different in different respiratory phases (exhalation phase and inspiration phase, etc.). Therefore, as shown in FIG. 15C, even if the marker is in the ambush area, the position of the affected part may be shifted if the respiratory phase at that time is different from the respiratory phase at the time of treatment planning. There is sex. Therefore, there is also a problem that irradiation accuracy and treatment accuracy are not sufficient when radiation is irradiated based only on the position of the marker, regardless of the respiratory phase of the patient as in the past.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、患者の体内に埋め込まれたマーカの三次元運動から直接的に呼吸位相を評価することにより、患者の位置合わせの再現性や放射線による治療精度を向上できるとともに、ベースラインシフトの発生を自動的に検知することができる放射線治療制御装置および放射線治療プログラムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and by evaluating the respiratory phase directly from the three-dimensional motion of the marker implanted in the body of the patient, An object of the present invention is to provide a radiotherapy control apparatus and a radiotherapy program that can improve reproducibility and treatment accuracy by radiation, and can automatically detect the occurrence of a baseline shift.

本発明に係る放射線治療システムは、患者の体内に埋め込まれたマーカを撮影した透視画像に基づいて、前記マーカの三次元位置を算出するマーカ位置算出部と、前記患者の呼吸周期における前記マーカの平均位置から最も離れたときの前記マーカの三次元位置を吸気相に対応付けるとともに、前回の吸気相から所定の距離だけ移動したときの前記マーカの三次元位置を前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離に対する前記所定の距離の割合に応じた呼吸位相に対応付けることにより、前記患者の呼吸位相を評価する呼吸位相評価部と、前記マーカの三次元位置および前記患者の呼吸位相に基づいて、治療用放射線を照射してもよいか否かを判別する治療用放射線照射判別部とを有している。また、本発明に係る放射線治療プログラムは、上述の各構成部としてコンピュータを機能させる。   The radiotherapy system according to the present invention includes a marker position calculation unit that calculates a three-dimensional position of the marker based on a fluoroscopic image obtained by imaging a marker embedded in the body of the patient, and the marker in the respiratory cycle of the patient. The three-dimensional position of the marker that is farthest from the average position is associated with the inspiratory phase, and the three-dimensional position of the marker when moved by a predetermined distance from the previous inspiratory phase is changed from the previous inspiratory phase to the current inspiratory phase. A respiratory phase evaluation unit that evaluates the respiratory phase of the patient by associating it with a respiratory phase corresponding to a ratio of the predetermined distance to a moving distance that the marker has moved, and a three-dimensional position of the marker and the patient And a therapeutic radiation irradiation determining unit that determines whether or not the therapeutic radiation may be irradiated based on the respiratory phase. The radiotherapy program according to the present invention causes a computer to function as each component described above.

また、本発明に係る放射線治療システムおよび放射線治療プログラムの一態様として、前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ位置算出部によって算出されたマーカの三次元位置が、前記マーカの計画位置から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ領域に入っており、かつ、前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相が、治療計画時における呼吸位相から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ呼吸位相に入っているとき、治療用放射線を照射してもよいと判別してもよい。   Further, as one aspect of the radiation therapy system and the radiation therapy program according to the present invention, the therapeutic radiation irradiation determination unit is configured such that the three-dimensional position of the marker calculated by the marker position calculation unit is predetermined from the planned position of the marker. The respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit is changed to an ambush respiratory phase set within a predetermined allowable range from the respiratory phase at the time of treatment planning. When entering, it may be determined that therapeutic radiation may be applied.

さらに、本発明に係る放射線治療システムの一態様として、前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相のうち、前記患者の治療計画と同じ呼吸位相における透視画像を前記患者を位置合わせするための位置合わせ用画像として取得する位置合わせ用画像取得部と、前記位置合わせ用画像内のマーカが、前記治療計画で定められた計画位置と合致するように患者を載せたベッドの位置を補正する患者位置合わせ部とを有していてもよい。また、本発明に係る放射線治療プログラムの一態様として、前記の各構成部としてコンピュータを機能させてもよい。   Furthermore, as one aspect of the radiotherapy system according to the present invention, among the respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, a position for aligning the patient with a fluoroscopic image in the same respiratory phase as the patient's treatment plan An image acquisition unit for alignment acquired as an image for alignment, and a patient position that corrects the position of the bed on which the patient is placed so that the marker in the image for alignment matches the planned position determined in the treatment plan And a mating portion. Moreover, you may make a computer function as each said structure part as one aspect | mode of the radiotherapy program concerning this invention.

また、本発明に係る放射線治療システムの一態様として、前記呼吸位相評価部によって評価された所定の呼吸位相が、所定回数連続して前記待ち伏せ呼吸位相に合致しない場合、前記呼吸位相に変化が発生したものと検出するベースラインシフト検出部を有してもよい。また、本発明に係る放射線治療プログラムの一態様として、前記ベースラインシフト検出部としてコンピュータを機能させてもよい。   As one aspect of the radiotherapy system according to the present invention, when the predetermined respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit does not coincide with the ambush respiratory phase continuously for a predetermined number of times, a change occurs in the respiratory phase. It may have a baseline shift detection unit that detects that the above has occurred. Moreover, you may make a computer function as said baseline shift detection part as one aspect | mode of the radiotherapy program which concerns on this invention.

さらに、本発明に係る放射線治療システムおよび放射線治療プログラムの一態様として、前記ベースラインシフト検出部は、前記マーカの三次元位置の時間的変化を監視するための基準となる座標軸を変更可能に構成されていてもよい。   Furthermore, as one aspect of the radiation therapy system and the radiation therapy program according to the present invention, the baseline shift detection unit is configured to be able to change a coordinate axis serving as a reference for monitoring temporal changes in the three-dimensional position of the marker. May be.

また、本発明に係る放射線治療システムの一態様として、前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相に基づいて、前記患者の治療計画を作成する治療計画作成装置を有していてもよい。また、本発明に係る放射線治療プログラムの一態様として、前記治療計画作成装置としてコンピュータを機能させてもよい。   Moreover, you may have the treatment plan preparation apparatus which produces the said patient's treatment plan based on the respiratory phase evaluated by the said respiratory phase evaluation part as one aspect | mode of the radiotherapy system which concerns on this invention. Moreover, you may make a computer function as said treatment plan preparation apparatus as one aspect | mode of the radiotherapy program which concerns on this invention.

さらに、本発明に係る放射線治療システムおよび放射線治療プログラムの一態様として、前記呼吸位相評価部は、前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離の半分まで移動したときの前記マーカの三次元位置を呼気相に対応付けてもよい。   Furthermore, as one aspect of the radiation therapy system and the radiation therapy program according to the present invention, the respiratory phase evaluation unit is configured to move to a half of the moving distance that the marker has moved from the previous inspiration phase to the current inspiration phase. The three-dimensional position of the marker may be associated with the expiratory phase.

また、本発明に係る放射線治療システムの一態様として、前記治療用放射線の照射野をリアルタイムで制御可能なリアルタイム照射装置と、前記呼吸位相評価部によって評価された複数の呼吸位相のそれぞれにおいて、前記治療用放射線照射判別部が前記治療用放射線を照射してもよいと判別しており、かつ、前記リアルタイム照射装置の前記照射野が、治療計画時における照射野から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ照射領域に入っている間のみ、前記リアルタイム照射装置に対して前記治療用放射線の照射を指示する照射指示信号を出力する照射制御・モニタ装置とを有してしてもよい。また、本発明に係る放射線治療プログラムの一態様として、前記リアルタイム照射装置および前記照射制御・モニタ装置としてコンピュータを機能させてもよい。   Further, as one aspect of the radiation therapy system according to the present invention, in each of the real-time irradiation device capable of controlling the irradiation field of the therapeutic radiation in real time and the plurality of respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, The therapeutic radiation irradiation determining unit determines that the therapeutic radiation may be irradiated, and the irradiation field of the real-time irradiation device is set within a predetermined allowable range from the irradiation field at the time of treatment planning. An irradiation control / monitor device that outputs an irradiation instruction signal instructing the real-time irradiation device to irradiate the therapeutic radiation may be provided only during the ambush irradiation region. Further, as one aspect of the radiotherapy program according to the present invention, a computer may function as the real-time irradiation apparatus and the irradiation control / monitor apparatus.

さらに、本発明に係る放射線治療システムおよび放射線治療プログラムの一態様として、各呼吸位相における照射時間が所定時間以下またはゼロになったとき、前記照射制御・モニタ装置が、前記照射指示信号が最大となるように前記照射野の動きを調整してもよいし、前記呼吸位相評価部が前記患者の呼吸位相を再評価してもよい。   Furthermore, as one aspect of the radiation treatment system and the radiation treatment program according to the present invention, when the irradiation time in each respiratory phase becomes equal to or shorter than a predetermined time or zero, the irradiation control / monitor device indicates that the irradiation instruction signal is maximum. The movement of the irradiation field may be adjusted so that the respiratory phase evaluation unit may reevaluate the respiratory phase of the patient.

本発明によれば、患者の体内に埋め込まれたマーカの三次元運動から直接的に呼吸位相を評価することにより、患者の位置合わせの再現性や放射線による治療精度を向上できるとともに、ベースラインシフトの発生を自動的に検知することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the reproducibility of patient alignment and treatment accuracy by radiation by directly evaluating the respiratory phase from the three-dimensional movement of the marker embedded in the body of the patient, and to shift the baseline. Can be automatically detected.

本発明に係る放射線治療システムの第1実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a first embodiment of a radiation therapy system according to the present invention. 本第1実施形態の放射線治療制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radiotherapy control apparatus of this 1st Embodiment. 本第1実施形態の呼吸位相評価部による呼吸位相の評価方法を説明する図である。It is a figure explaining the evaluation method of the respiration phase by the respiration phase evaluation part of this 1st embodiment. 本第1実施形態において、(a)マーカテーブルの一例、および(b)マーカの軌跡を示す図である。In the first embodiment, (a) an example of a marker table, and (b) a diagram showing a marker trajectory. 本第1実施形態において、マーカの三次元位置(x軸、y軸、z軸)の時間変化を示す図である。In this 1st Embodiment, it is a figure which shows the time change of the three-dimensional position (x-axis, y-axis, z-axis) of a marker. 本第1実施形態の放射線治療システムおよび放射線治療プログラムによって実行される放射線治療方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the radiotherapy method performed by the radiotherapy system and radiotherapy program of this 1st Embodiment. 本第1実施形態の事前準備段階における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the prior preparation stage of this 1st Embodiment. 本第1実施形態の患者位置合わせ段階における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the patient alignment stage of this 1st Embodiment. 本第1実施形態の呼吸位相評価ステップにおける処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the respiratory phase evaluation step of this 1st Embodiment. 本第1実施形態の放射線治療段階における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the radiotherapy stage of this 1st Embodiment. 本発明に係る放射線治療システムの第2実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment of the radiotherapy system which concerns on this invention. 本第2実施形態の放射線治療制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the radiotherapy control apparatus of this 2nd Embodiment. 本第2実施形態において、呼吸位相PおよびP50の二領域で照射する場合のシグナルチャートの一例を示す図である。In the second embodiment, showing an example of a signal chart in the case of irradiating in two regions of the respiratory phases P 0 and P 50. 本第2実施形態の放射線治療段階における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the radiotherapy stage of this 2nd Embodiment. 従来の動体追跡放射線治療において(a)治療計画に基づく待ち伏せ領域を示す図、(b)正常な照射が行われている様子を示す図、および(c)患部が照射野からずれている様子を示す図である。In conventional moving body tracking radiotherapy, (a) a diagram showing an ambush area based on a treatment plan, (b) a diagram showing a state where normal irradiation is performed, and (c) a state where an affected part is displaced from an irradiation field. FIG.

以下、本発明に係る放射線治療システム1Aおよび放射線治療プログラム1aの第1実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明において、放射線とは、X線やγ線等の電磁波、および陽子線や重粒子線等の粒子線を全て含む概念である。   Hereinafter, a first embodiment of a radiation therapy system 1A and a radiation therapy program 1a according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, radiation is a concept including all electromagnetic waves such as X-rays and γ-rays and particle beams such as proton beams and heavy particle beams.

本第1実施形態の放射線治療システム1Aは、動体追跡放射線治療を行うのに好適なシステムであって、図1に示すように、主として、治療計画作成装置11と、透視画像撮影装置12と、患者ベッド駆動装置13と、治療用放射線ゲート制御装置14と、照射制御・モニタ装置15と、治療用放射線照射装置16と、放射線治療制御装置17とから構成されている。以下、各装置について詳細に説明する。   The radiotherapy system 1A of the first embodiment is a system suitable for performing moving body tracking radiotherapy, and as shown in FIG. 1, mainly, a treatment plan creation device 11, a fluoroscopic imaging device 12, The apparatus includes a patient bed driving device 13, a therapeutic radiation gate control device 14, an irradiation control / monitor device 15, a therapeutic radiation irradiation device 16, and a radiotherapy control device 17. Hereinafter, each device will be described in detail.

治療計画作成装置11は、放射線治療を受ける患者について事前に治療計画を作成する装置である。治療計画作成装置11は、パーソナルコンピュータ等から構成されており、治療計画に関する治療計画データを記憶する治療計画データ記憶部11aを有している。本第1実施形態では、治療計画データとして、治療計画時におけるマーカの三次元位置である計画位置、治療計画時の呼吸位相である計画呼吸位相、計画位置における照射シークエンス(照射線量、照射姿勢)、計画位置において患者に投与されるべき治療用放射線の処方線量、および治療用放射線の照射により患者の体内に形成される線量分布等を算出して記憶している。   The treatment plan creation device 11 is a device that creates a treatment plan in advance for a patient undergoing radiation therapy. The treatment plan creation device 11 is composed of a personal computer or the like, and has a treatment plan data storage unit 11a that stores treatment plan data related to the treatment plan. In the first embodiment, the treatment plan data includes a plan position that is a three-dimensional position of a marker at the time of treatment planning, a plan breathing phase that is a breathing phase at the time of treatment planning, and an irradiation sequence (irradiation dose and irradiation posture) at the plan position. The prescription dose of the therapeutic radiation to be administered to the patient at the planned position, the dose distribution formed in the patient's body by the irradiation of the therapeutic radiation, and the like are calculated and stored.

上記計画位置は、治療を開始する前の治療計画時に撮影された患者のCT(Computer Tomography; 計算機断層撮像法)画像に基づいて計算され、上記計画呼吸位相とともに放射線治療制御装置17へ送信される。一方、照射シークエンス(照射線量、照射姿勢)、処方線量および線量分布は、照射制御・モニタ装置15へ送信される。   The planned position is calculated based on a CT (Computer Tomography) image of a patient taken at the time of treatment planning before starting treatment, and is transmitted to the radiotherapy control device 17 together with the planned respiratory phase. . On the other hand, the irradiation sequence (irradiation dose, irradiation posture), prescription dose, and dose distribution are transmitted to the irradiation control / monitor device 15.

また、本第1実施形態では、いわゆる呼気相(息を吐ききった状態)に同期させて治療用放射線を照射する動体追跡放射線治療を行うため、治療計画時に撮影されるCT画像は呼気相で得られたものである。すなわち、計画呼吸位相として呼気相を用いている。ただし、本発明において、計画呼吸位相は呼気相に限定されるものではなく、任意の呼吸位相を用いることができる。例えば、吸気相(息を吸いきった状態)に同期させて治療用放射線を照射する場合には、計画呼吸位相として吸気相が用いられる。   In the first embodiment, since the moving body tracking radiotherapy for irradiating the therapeutic radiation in synchronization with the so-called expiratory phase (the state where the breath has been exhaled) is performed, the CT image taken at the time of the treatment plan is the expiratory phase. It is obtained. That is, the expiratory phase is used as the planned respiratory phase. However, in the present invention, the planned respiratory phase is not limited to the expiratory phase, and any respiratory phase can be used. For example, in the case of irradiating therapeutic radiation in synchronization with the inspiration phase (the state in which inspiration is taken), the inspiration phase is used as the planned respiratory phase.

なお、患者の体内に埋め込まれるマーカは、金、白金、イリジウム等の人体に害が少なく、放射線の吸収が大きい材料で形成することが好ましいが、特に限定されるものではない。また、マーカの形状は円柱状または球状が好ましいが、他の形状であってもよい。   The marker to be implanted in the patient's body is preferably formed of a material that is less harmful to the human body, such as gold, platinum, or iridium, and that absorbs much radiation, but is not particularly limited. In addition, the shape of the marker is preferably a columnar shape or a spherical shape, but may be other shapes.

透視画像撮影装置12は、撮影用放射線により透視画像を撮影するものであり、図1に示すように、異なる二方向にセッティングされた二組のX線発生器12a,12aとX線検出器12b,12bとを有している。X線発生器12aは、放射線治療制御装置17から送信された撮影トリガーに応じてX線を発生させる。一方、X線検出器12bは、前記撮影トリガーと同期して送信された同期信号に応じて、X線透視された患者の透視画像を放射線治療制御装置17へ出力する。ここで、X線発生器12a、12aおよびX線検出器12b、12bによる第1の透視方向と第2の透視方向とのなす角度は90°に近い方が好ましい。   The fluoroscopic image capturing device 12 captures a fluoroscopic image with radiographic radiation. As shown in FIG. 1, two sets of X-ray generators 12a and 12a and an X-ray detector 12b set in two different directions are used. , 12b. The X-ray generator 12 a generates X-rays according to the imaging trigger transmitted from the radiation therapy control device 17. On the other hand, the X-ray detector 12b outputs a fluoroscopic patient's fluoroscopic image to the radiotherapy control device 17 in accordance with the synchronization signal transmitted in synchronization with the imaging trigger. Here, the angle formed by the first fluoroscopic direction and the second fluoroscopic direction by the X-ray generators 12a and 12a and the X-ray detectors 12b and 12b is preferably close to 90 °.

なお、本第1実施形態では、上述したとおり、二組の透視画像撮影装置12を用いて二方向からの透視画像を取得しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、本願発明者らが特開2013−192702号公報にて提案しているように、撮影用放射線による被曝量を低減するため、一組の透視画像撮影装置によって撮影された一方向からの透視画像のみからでも、マーカの三次元位置を算出することが可能である。また、逆に二方向以上からの透視画像を取得することでマーカの三次元座標を精度よく取得することも可能であるが、被爆量との兼ね合いを考慮する必要がある。なお、本第1実施形態では、撮影用放射線としてX線を使用しているが、その他の放射線を用いてもよい。   In the first embodiment, as described above, the fluoroscopic images from two directions are acquired using the two sets of fluoroscopic image capturing devices 12, but the present invention is not limited to this configuration. For example, as proposed by the inventors of the present invention in Japanese Patent Laid-Open No. 2013-192702, in order to reduce the exposure dose due to the radiation for photographing, the fluoroscopy from one direction photographed by a pair of fluoroscopic image photographing devices It is possible to calculate the three-dimensional position of the marker from only the image. Conversely, it is possible to obtain the three-dimensional coordinates of the marker with high accuracy by acquiring fluoroscopic images from two or more directions, but it is necessary to consider the balance with the amount of exposure. In the first embodiment, X-rays are used as imaging radiation, but other radiation may be used.

患者ベッド駆動装置13は、患者を載置するベッド13aを駆動し、治療用放射線を照射する際の位置合わせを行うものである。具体的には、図1に示すように、患者ベッド駆動装置13はベッド13aに設けられており、放射線治療制御装置17からの位置補正信号に応じてベッド13aを駆動し位置を補正するようになっている。   The patient bed driving device 13 drives the bed 13a on which the patient is placed, and performs alignment when irradiating therapeutic radiation. Specifically, as shown in FIG. 1, the patient bed driving device 13 is provided on the bed 13a, and the bed 13a is driven in accordance with a position correction signal from the radiotherapy control device 17 to correct the position. It has become.

治療用放射線ゲート制御装置14は、治療用放射線を照射するか否かを示すゲート信号を制御するものである。本第1実施形態において、治療用放射線ゲート制御装置14は、放射線治療制御装置17によって治療用放射線の照射設定が可能に構成されている。具体的には、放射線治療制御装置17が照射してもよいと判別した場合、ゲート信号がオンとなる一方、照射すべきではないと判別した場合、ゲート信号がオフとなる。そして、治療用放射線ゲート制御装置14は、図1に示すように、当該ゲート信号を照射制御・モニタ装置15へ出力するようになっている。   The therapeutic radiation gate controller 14 controls a gate signal indicating whether or not to apply therapeutic radiation. In the first embodiment, the therapeutic radiation gate control device 14 is configured so that the radiation treatment control device 17 can be configured to irradiate therapeutic radiation. Specifically, when it is determined that the radiation therapy control device 17 may irradiate, the gate signal is turned on. On the other hand, when it is determined that irradiation should not be performed, the gate signal is turned off. Then, as shown in FIG. 1, the therapeutic radiation gate control device 14 outputs the gate signal to the irradiation control / monitor device 15.

照射制御・モニタ装置15は、治療用放射線照射装置16による治療用放射線の照射を制御するとともに、患者への累積投与線量を監視するものである。本第1実施形態において、照射制御・モニタ装置15は、治療計画作成装置11から照射シークエンス(照射線量、照射姿勢)、処方線量および線量分布等を取得して記憶する。そして、治療用放射線ゲート制御装置14から受け取ったゲート信号がオンであれば、照射シークエンスで指定された放射線を照射するための照射指示信号を治療用放射線照射装置16へ出力するようになっている。   The irradiation control / monitor device 15 controls the irradiation of therapeutic radiation by the therapeutic radiation irradiation device 16 and monitors the cumulative dose to the patient. In the first embodiment, the irradiation control / monitor device 15 acquires and stores an irradiation sequence (irradiation dose, irradiation posture), prescription dose, dose distribution, and the like from the treatment plan creation device 11. If the gate signal received from the therapeutic radiation gate control device 14 is on, an irradiation instruction signal for irradiating the radiation specified in the irradiation sequence is output to the therapeutic radiation irradiation device 16. .

また、照射制御・モニタ装置15は、放射線治療を行っている間、治療用放射線の累積投与線量をモニタする機能を有している。具体的には、照射制御・モニタ装置15は、患者に投与された線量を累積しており、随時、当該累積投与線量と治療計画作成装置11から取得した処方線量とを比較する。そして、累積投与線量が処方線量に到達しない限り放射線治療を継続する一方、累積投与線量が処方線量に到達した場合、放射線治療あるいは治療手順の一つが終了したことを操作者に通知する。   Further, the irradiation control / monitoring device 15 has a function of monitoring the cumulative dose of therapeutic radiation while performing radiotherapy. Specifically, the irradiation control / monitor device 15 accumulates the dose administered to the patient, and compares the accumulated dose with the prescription dose acquired from the treatment plan creation device 11 as needed. Then, radiotherapy is continued unless the cumulative dose reaches the prescription dose. On the other hand, when the cumulative dose reaches the prescription dose, the operator is notified that one of the radiotherapy or the treatment procedure has been completed.

なお、本第1実施形態では、放射線治療制御装置17と照射制御・モニタ装置15との間に、治療用放射線ゲート制御装置14を介在させているが、この構成に限定されるものではない。例えば、照射制御・モニタ装置15が治療用放射線ゲート制御装置14の機能を有している場合、治療用放射線ゲート制御装置14を別途、設ける必要はない。   In the first embodiment, the therapeutic radiation gate control device 14 is interposed between the radiation therapy control device 17 and the irradiation control / monitor device 15, but the present invention is not limited to this configuration. For example, when the irradiation control / monitor device 15 has the function of the therapeutic radiation gate control device 14, it is not necessary to separately provide the therapeutic radiation gate control device 14.

治療用放射線照射装置16は、患者の患部へ向けて治療用放射線を照射するものである。具体的には、治療用放射線照射装置16は、照射制御・モニタ装置15から照射指示信号を受信すると、当該照射指示信号で指定された照射シークエンスに従って、治療用放射線を患者の患部へ向けて照射するようになっている。なお、本第1実施形態では、治療用放射線として、X線を使用しているが、その他の放射線を用いてもよい。また、患者の患部としては、癌や悪性腫瘍等のように放射線治療を必要とする患部はもとよりその他の必要な部位であってもよい。   The therapeutic radiation irradiation device 16 irradiates therapeutic radiation toward the affected area of the patient. Specifically, when receiving the irradiation instruction signal from the irradiation control / monitor apparatus 15, the therapeutic radiation irradiation device 16 irradiates the therapeutic radiation toward the affected area of the patient according to the irradiation sequence specified by the irradiation instruction signal. It is supposed to be. In the first embodiment, X-rays are used as therapeutic radiation, but other radiation may be used. Further, the affected part of the patient may be other necessary parts as well as the affected part requiring radiotherapy such as cancer and malignant tumor.

放射線治療制御装置17は、本第1実施形態の放射線治療システム1Aを用いた動体追跡放射線治療を制御するものである。本第1実施形態において、放射線治療制御装置17は、体内に埋め込まれたマーカの三次元位置の時間的変化、すなわちマーカの三次元運動から患者の呼吸位相を評価することを特徴としている。以下、本第1実施形態の放射線治療制御装置17について具体的に説明する。   The radiotherapy control device 17 controls moving body tracking radiotherapy using the radiotherapy system 1A of the first embodiment. In the first embodiment, the radiotherapy control device 17 is characterized in that the respiratory phase of the patient is evaluated from the temporal change of the three-dimensional position of the marker implanted in the body, that is, the three-dimensional movement of the marker. Hereinafter, the radiation therapy control device 17 of the first embodiment will be described in detail.

本第1実施形態において、放射線治療制御装置17は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成されており、図2に示すように、主として、本第1実施形態の放射線治療プログラム1aや各種のデータ等を記憶する記憶手段2と、各種のデータ等を取得して演算処理する演算処理手段3とから構成されている。   In the first embodiment, the radiotherapy control device 17 is configured by a computer such as a personal computer. As shown in FIG. 2, the radiotherapy control device 17 mainly includes the radiotherapy program 1a of the first embodiment and various data. It comprises a storage means 2 for storing, and an arithmetic processing means 3 for acquiring various data and performing arithmetic processing.

記憶手段2は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)およびフラッシュメモリ等から構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段3が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本第1実施形態において、記憶手段2は、図2に示すように、プログラム記憶部21と、計画データ記憶部22と、待ち伏せデータ記憶部23と、テンプレート画像記憶部24と、変換行列記憶部25と、マーカ位置記憶部26と、呼吸位相記憶部27とを有している。以下、各構成部についてより詳細に説明する。   The storage unit 2 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, and the like. The storage unit 2 stores various data and the arithmetic processing unit 3 performs arithmetic processing. It functions as a working area when performing. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the storage unit 2 includes a program storage unit 21, a plan data storage unit 22, an ambush data storage unit 23, a template image storage unit 24, and a transformation matrix storage unit. 25, a marker position storage unit 26, and a respiratory phase storage unit 27. Hereinafter, each component will be described in more detail.

プログラム記憶部21には、本第1実施形態の放射線治療プログラム1aがインストールされている。放射線治療プログラム1aが演算処理手段3によって実行されることにより、後述する各構成部としてコンピュータを機能させるようになっている。なお、本発明では、放射線治療制御装置17にインストールされるプログラムのみならず、治療計画作成装置11、照射制御・モニタ装置15および治療用放射線照射装置16等にインストールされるプログラムを総称して、放射線治療プログラム1aというものとする。   The program storage unit 21 is installed with the radiation therapy program 1a of the first embodiment. The radiotherapy program 1a is executed by the arithmetic processing means 3 so that the computer functions as each component described later. In the present invention, not only programs installed in the radiation therapy control device 17 but also programs installed in the treatment plan creation device 11, the irradiation control / monitor device 15, the treatment radiation irradiation device 16 and the like are collectively referred to as The radiation treatment program 1a is assumed.

また、放射線治療プログラム1aの利用形態は、上記構成に限られるものではない。例えば、CD−ROMやDVD−ROM等のように、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に放射線治療プログラム1aを記憶させておき、当該記録媒体から直接読み出して実行してもよい。また、外部サーバ等からASP(Application Service Provider)方式やクラウドコンピューティング方式で利用してもよい。   Moreover, the utilization form of the radiation therapy program 1a is not restricted to the said structure. For example, the radiation therapy program 1a may be stored in a computer-readable recording medium, such as a CD-ROM or DVD-ROM, and read directly from the recording medium and executed. Further, an ASP (Application Service Provider) method or a cloud computing method may be used from an external server or the like.

計画データ記憶部22は、治療計画時におけるマーカの三次元位置である計画位置、および治療計画時における呼吸位相である計画呼吸位相を記憶するものである。本第1実施形態において、計画データ記憶部22は、放射線治療を行う患者に対応付けて、後述する計画データ取得部31が治療計画作成装置11から取得した計画位置および計画呼吸位相を記憶するようになっている。   The plan data storage unit 22 stores a plan position that is a three-dimensional position of the marker at the time of treatment planning and a plan breathing phase that is a breathing phase at the time of treatment planning. In the first embodiment, the plan data storage unit 22 stores a plan position and a plan breathing phase acquired by the plan data acquisition unit 31 described later from the treatment plan creation device 11 in association with a patient performing radiation therapy. It has become.

待ち伏せデータ記憶部23は、マーカの計画位置から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ領域、および治療計画時における呼吸位相から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ呼吸位相を記憶するものである。本第1実施形態において、待ち伏せ領域は、計画位置を中心として一辺が数mmの立方体や、径が数mmの球体によって設定される。また、待ち伏せ呼吸位相は、計画呼吸位相に対して前後数%の位相差によって設定される。すなわち、放射線治療中に得られる待ち伏せ照射時の呼吸位相と計画呼吸位相とのずれが数%以内の範囲が、待ち伏せ呼吸位相として設定される。   The ambush data storage unit 23 stores an ambush area set within a predetermined allowable range from the planned position of the marker, and an ambush respiratory phase set within a predetermined allowable range from the respiratory phase at the time of treatment planning. . In the first embodiment, the ambush area is set by a cube having a side of several millimeters around a planned position or a sphere having a diameter of several millimeters. The ambush respiratory phase is set with a phase difference of several percent before and after the planned respiratory phase. That is, a range in which the deviation between the respiratory phase at the time of ambush irradiation obtained during radiotherapy and the planned respiratory phase is within several percent is set as the ambush respiratory phase.

なお、待ち伏せ呼吸位相については、放射線治療中に得られる計画呼吸位相に対応するマーカの位置と計画位置とのずれによって設定してもよい。すなわち、計画呼吸位相に対応するマーカが、計画位置を中心として一辺が数mmの立方体や、径が数mmの球体によって設定された範囲内にあれば、待ち伏せ呼吸位相内であると判定してもよい。   Note that the ambush respiratory phase may be set based on the deviation between the position of the marker corresponding to the planned respiratory phase obtained during radiotherapy and the planned position. That is, if the marker corresponding to the planned respiratory phase is within a range set by a cube having a side of several millimeters around the planned position or a sphere having a diameter of several millimeters, it is determined that the marker is within the ambush respiratory phase. Also good.

テンプレート画像記憶部24は、透視画像内におけるマーカの射影位置を特定するためのテンプレート画像を記憶するものである。このテンプレート画像は、後述するテンプレートパターンマッチング処理に際し、透視画像内の所定領域と類似度を算出する際のテンプレートとなる画像である。具体的には、テンプレート画像記憶部24には、患者の体内に埋め込まれるマーカの画像を予めテンプレート画像として記憶しておく。なお、使用するマーカが球状以外の形状の場合には、当該マーカを様々な角度から射影した画像をテンプレート画像として複数記憶させてもよい。   The template image storage unit 24 stores a template image for specifying the projected position of the marker in the fluoroscopic image. This template image is an image used as a template when calculating a similarity with a predetermined region in the fluoroscopic image in a template pattern matching process described later. Specifically, in the template image storage unit 24, an image of a marker embedded in the patient's body is stored in advance as a template image. When the marker to be used has a shape other than a spherical shape, a plurality of images obtained by projecting the marker from various angles may be stored as template images.

変換行列記憶部25は、透視画像におけるマーカの射影位置と透視画像撮影装置12の焦点位置とを結ぶ射影線の方程式を算出するための変換行列を記憶するものである。本第1実施形態では、予め二つの透視方向のそれぞれにおいて、透視画像撮影装置12のキャリブレーション作業を実施する。そして、当該キャリブレーション作業により求められた各透視方向における二つの変換行列を変換行列記憶部25に記憶させておく。   The conversion matrix storage unit 25 stores a conversion matrix for calculating an equation of a projection line that connects the projected position of the marker in the fluoroscopic image and the focal position of the fluoroscopic image capturing device 12. In the first embodiment, the calibration operation of the fluoroscopic imaging device 12 is performed in advance in each of the two fluoroscopic directions. Then, the two transformation matrices in the respective fluoroscopic directions obtained by the calibration work are stored in the transformation matrix storage unit 25.

マーカ位置記憶部26は、マーカの三次元位置を時系列的に記憶するものである。マーカ位置記憶部26は、後述するマーカ位置算出部34によってリアルタイムに算出されたマーカの三次元位置を時系列で記憶する。この三次元位置の時系列データによって、マーカの三次元運動が再構成されるとともに、患者の呼吸運動が把握されることとなる。   The marker position storage unit 26 stores the three-dimensional position of the marker in time series. The marker position storage unit 26 stores the three-dimensional position of the marker calculated in real time by a marker position calculation unit 34 described later in time series. The three-dimensional motion of the marker is reconstructed from the time-series data of the three-dimensional position, and the respiratory motion of the patient is grasped.

呼吸位相記憶部27は、後述する呼吸位相評価部35によって評価された呼吸位相とマーカの三次元位置との関係を記憶するものである。本第1実施形態において、呼吸位相記憶部27は、呼気相および吸気相のそれぞれについて、マーカの三次元位置および基準となる呼吸位相からの移動時間を記憶している。しかしながら、この構成に限定されるものではなく、任意の呼吸位相に対するマーカの三次元位置の関係を記憶することが可能である。   The respiratory phase storage unit 27 stores the relationship between the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35 described later and the three-dimensional position of the marker. In the first embodiment, the respiratory phase storage unit 27 stores the three-dimensional position of the marker and the movement time from the reference respiratory phase for each of the expiration phase and the inspiration phase. However, the present invention is not limited to this configuration, and the relationship of the three-dimensional position of the marker with respect to an arbitrary respiratory phase can be stored.

つぎに、演算処理手段3は、CPU(Central Processing Unit)等から構成されており、記憶手段2にインストールされた放射線治療プログラム1aを実行することにより、コンピュータを本第1実施形態の放射線治療制御装置17として実装するようになっている。   Next, the arithmetic processing means 3 is comprised from CPU (Central Processing Unit) etc., By executing the radiotherapy program 1a installed in the memory | storage means 2, a computer is made to the radiotherapy control of this 1st Embodiment. The device 17 is mounted.

具体的には、演算処理手段3によって実行された放射線治療プログラム1aは、図2に示すように、計画データ取得部31と、待ち伏せデータ設定部32と、透視画像取得部33と、マーカ位置算出部34と、呼吸位相評価部35と、位置合わせ用画像取得部36と、患者位置合わせ部37と、治療用放射線照射判別部38と、ベースラインシフト検出部39としてコンピュータを機能させる。以下、各構成部についてより詳細に説明する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the radiation therapy program 1a executed by the arithmetic processing unit 3 includes a plan data acquisition unit 31, an ambush data setting unit 32, a fluoroscopic image acquisition unit 33, and a marker position calculation. The computer functions as the unit 34, the respiratory phase evaluation unit 35, the alignment image acquisition unit 36, the patient alignment unit 37, the therapeutic radiation irradiation determination unit 38, and the baseline shift detection unit 39. Hereinafter, each component will be described in more detail.

計画データ取得部31は、治療計画時におけるマーカの三次元位置である計画位置、および治療計画時における呼吸位相である計画呼吸位相を取得するものである。本第1実施形態において、計画データ取得部31は、治療計画作成装置11の治療計画データ記憶部11aから、放射線治療を行おうとする患者に埋め込まれたマーカの計画位置および計画呼吸位相を取得する。そして、これら計画位置および計画呼吸位相を計画データ記憶部22に記憶させる。   The plan data acquisition unit 31 acquires a plan position that is a three-dimensional position of a marker at the time of treatment planning and a plan breathing phase that is a breathing phase at the time of treatment planning. In the first embodiment, the plan data acquisition unit 31 acquires the planned position and the planned respiratory phase of the marker embedded in the patient on whom radiation therapy is to be performed, from the treatment plan data storage unit 11a of the treatment plan creation device 11. . Then, the planned position and the planned respiratory phase are stored in the planned data storage unit 22.

待ち伏せデータ設定部32は、計画位置から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ領域、および計画呼吸位相から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ呼吸位相を設定するものである。本第1実施形態において、待ち伏せデータ設定部32は、操作者からの指示入力に応じて、計画位置を中心とする一辺が数mmの立方体や、径が数mmの球体等によって待ち伏せ領域を設定する。また、待ち伏せデータ設定部32は、操作者からの指示入力に応じて、計画呼吸位相に対して前後数%の位相差によって待ち伏せ呼吸位相を設定する。   The ambush data setting unit 32 sets an ambush area set within a predetermined allowable range from the planned position, and an ambush respiratory phase set within a predetermined allowable range from the planned respiratory phase. In the first embodiment, the ambush data setting unit 32 sets the ambush area by a cube having a side of several millimeters centered on the planned position or a sphere having a diameter of several millimeters in response to an instruction input from the operator. To do. In addition, the ambush data setting unit 32 sets the ambush breathing phase with a phase difference of several percent before and after the planned breathing phase in response to an instruction input from the operator.

透視画像取得部33は、放射線治療の開始前に患者を位置合わせする際、および実際に放射線治療を行っている間、透視画像撮影装置12から透視画像を取得するものである。本第1実施形態において、透視画像取得部33は、所定の時間間隔ごと(例えば1秒間に30回程度)に各X線発生器12aに対して撮影トリガーを出力するのと同時に、各X線検出器12bに対して同期信号を出力する。これにより、患者の体内に埋め込まれたマーカを異なる二方向から撮影した透視画像が透視画像撮影装置12から取得される。   The fluoroscopic image acquisition unit 33 acquires a fluoroscopic image from the fluoroscopic image capturing device 12 when aligning the patient before the start of radiotherapy and during actual radiotherapy. In the first embodiment, the fluoroscopic image acquisition unit 33 outputs an imaging trigger to each X-ray generator 12a at predetermined time intervals (for example, about 30 times per second), and at the same time, each X-ray A synchronization signal is output to the detector 12b. Thereby, the fluoroscopic image which image | photographed the marker embedded in the patient's body from two different directions is acquired from the fluoroscopic image imaging device 12.

なお、本第1実施形態では、透視画像取得部33が、透視画像撮影装置12から直接透視画像を取得しているが、この構成に限定されるものではなく、他の機器を介在させて透視画像撮影装置12により撮影された透視画像を取得してもよい。また、本第1実施形態では、透視画像取得部33が、透視画像を複数の静止画像によって取得しているが、動画像によって取得してもよい。   In the first embodiment, the fluoroscopic image acquisition unit 33 acquires a fluoroscopic image directly from the fluoroscopic image capturing device 12, but the configuration is not limited to this configuration, and the fluoroscopic image acquisition unit 33 is not limited to this configuration, and the fluoroscopic image acquisition unit 33 is not limited to this configuration. A fluoroscopic image photographed by the image photographing device 12 may be acquired. Further, in the first embodiment, the fluoroscopic image acquisition unit 33 acquires the fluoroscopic image by a plurality of still images, but may acquire it by a moving image.

マーカ位置算出部34は、患者の体内に埋め込まれたマーカを撮影した透視画像に基づいて、マーカの三次元位置を算出するものである。本第1実施形態において、マーカ位置算出部34は、まず、テンプレート画像記憶部24からテンプレート画像を読み出し、透視画像取得部33によって取得された各透視画像について規格化相互相関に基づくテンプレートパターンマッチング処理を施す。これにより、所定の時間間隔ごとに各透視画像上でのマーカの射影位置(二次元座標)を特定する。   The marker position calculation unit 34 calculates the three-dimensional position of the marker based on a fluoroscopic image obtained by photographing the marker embedded in the patient's body. In the first embodiment, the marker position calculation unit 34 first reads a template image from the template image storage unit 24, and performs template pattern matching processing based on the normalized cross-correlation for each perspective image acquired by the perspective image acquisition unit 33. Apply. Thereby, the projection position (two-dimensional coordinate) of the marker on each fluoroscopic image is specified every predetermined time interval.

なお、本第1実施形態では、マーカ位置算出部34が、規格化相互相関に基づくテンプレートパターンマッチング処理によりマーカの射影位置を特定しているが、この処理方法に限定されるものではない。マーカの射影位置を特定できるものであれば、相互情報量によって特定してもよく、他の画像認識技術を採用してもよい。   In the first embodiment, the marker position calculation unit 34 specifies the projected position of the marker by the template pattern matching process based on the normalized cross-correlation. However, the present invention is not limited to this processing method. As long as the projected position of the marker can be specified, it may be specified by the mutual information amount, or another image recognition technique may be adopted.

つづいて、マーカ位置算出部34は、各透視画像におけるマーカの射影位置と透視画像撮影装置12の焦点位置とを結ぶ射影線の方程式をそれぞれ算出する。具体的には、マーカ位置算出部34は、変換行列記憶部25から各透視方向における変換行列を取得し、各変換行列を用いて各射影位置の三次元空間内での対応点が存在できる座標群(直線の方程式)を算出する。そして、マーカ位置算出部34は、算出された各方程式の交点をマーカの三次元位置として算出する。   Subsequently, the marker position calculation unit 34 calculates an equation of a projection line that connects the projected position of the marker in each fluoroscopic image and the focal position of the fluoroscopic image capturing device 12. Specifically, the marker position calculation unit 34 acquires the transformation matrix in each perspective direction from the transformation matrix storage unit 25, and uses the transformation matrix to coordinate corresponding points in the three-dimensional space of each projection position. Calculate the group (linear equation). Then, the marker position calculation unit 34 calculates the calculated intersection of the equations as the three-dimensional position of the marker.

呼吸位相評価部35は、マーカの三次元位置の時間変化(三次元運動)に基づいて、患者の呼吸位相を評価するものである。具体的には、呼吸位相評価部35は、図3に示すように、下記工程(1)〜(5)に従い、予め設定した患者の呼吸周期ごとに、直前の呼吸周期における呼吸位相と対応する三次元位置を評価する。なお、本第1実施形態において、呼吸周期は、患者の一呼吸に対応する4秒に設定されているが、患者の呼吸周期に応じて適宜設定することが可能である。   The respiratory phase evaluation unit 35 evaluates the respiratory phase of the patient based on the temporal change (three-dimensional movement) of the three-dimensional position of the marker. Specifically, as shown in FIG. 3, the respiratory phase evaluation unit 35 corresponds to the respiratory phase in the immediately preceding respiratory cycle for each preset respiratory cycle of the patient according to the following steps (1) to (5). Evaluate 3D position. In the first embodiment, the respiratory cycle is set to 4 seconds corresponding to one breath of the patient, but can be appropriately set according to the respiratory cycle of the patient.

(1)所定の呼吸周期におけるマーカの平均位置(三次元位置の平均)を算出する。
(2)算出された平均位置からマーカまでの距離を算出する。
(3)算出された距離が最も大きいときのマーカの三次元位置を吸気相に対応付ける。
(4)前回の吸気相から今回の吸気相までの移動距離を算出する。
(5)前回の吸気相から所定距離だけ移動したときのマーカの三次元位置を前記移動距離に対する前記所定距離の割合に応じた呼吸位相に対応付ける。
(1) The average position of markers (average of three-dimensional positions) in a predetermined respiratory cycle is calculated.
(2) The distance from the calculated average position to the marker is calculated.
(3) The three-dimensional position of the marker when the calculated distance is the largest is associated with the inspiratory phase.
(4) The moving distance from the previous intake phase to the current intake phase is calculated.
(5) Associating the three-dimensional position of the marker when moved by a predetermined distance from the previous inspiratory phase with the respiratory phase corresponding to the ratio of the predetermined distance to the moving distance.

すなわち、呼吸位相評価部35は、患者の呼吸周期におけるマーカの平均位置から最も離れたときのマーカの三次元位置を吸気相に対応付ける。また、呼吸位相評価部35は、前回の吸気相から所定の距離だけ移動したときのマーカの三次元位置を前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離に対する前記所定の距離の割合に応じた呼吸位相に対応付ける。図3では、前記移動距離の半分(50%)まで移動したときのマーカの三次元位置を呼気相に対応付けている。   That is, the respiratory phase evaluation unit 35 associates the three-dimensional position of the marker when it is farthest from the average position of the marker in the patient's respiratory cycle with the inspiratory phase. In addition, the respiratory phase evaluation unit 35 determines the three-dimensional position of the marker when it has moved by a predetermined distance from the previous inspiratory phase as to the predetermined distance with respect to the moving distance that the marker has moved from the previous inspiratory phase to the current inspiratory phase. Correspond to the respiratory phase according to the proportion of distance. In FIG. 3, the three-dimensional position of the marker when moving to half (50%) of the moving distance is associated with the expiratory phase.

本第1実施形態において、呼吸位相評価部35は、図4(a)に示すように、各呼吸位相ごとにマーカの三次元位置およびマーカの移動時間を対応づけてなるマーカテーブルを作成し、呼吸位相記憶部27に記憶させる。   In the first embodiment, the respiratory phase evaluation unit 35 creates a marker table in which the three-dimensional position of the marker and the movement time of the marker are associated with each respiratory phase, as shown in FIG. It is stored in the respiratory phase storage unit 27.

例えば、呼吸位相評価部35によって評価された前回の吸気相(P)から今回の吸気相(P100)までの移動距離をLとした場合、図4(b)に示すように、前回の吸気相Pの三次元位置MからL/10だけマーカが移動したときの三次元位置M10は、呼吸位相P10に対応付けられる。移動距離(L)に対する所定距離(L/10)の割合が10%であるため、当該割合に応じて1サイクルの呼吸における10%の位相に当たる呼吸位相P10に対応付けられるためである。 For example, when the movement distance from the previous inspiratory phase (P 0 ) evaluated by the respiratory phase evaluating unit 35 to the current inspiratory phase (P 100 ) is L, as shown in FIG. three-dimensional position M 10 when the marker from the three-dimensional position M 0 of the intake phase P 0 by L / 10 has moved is associated with respiratory phase P 10. Since the ratio of the predetermined distance to the travel distance (L) (L / 10) is 10%, because associated with the respiratory phase P 10 which corresponds to 10% of the phase in one cycle of breath in response to the ratio.

呼吸位相評価部35は、呼吸位相P10における三次元位置M10の対応付けと合わせて、当該三次元位置M10までの移動時間t10を算出する。同様に、その点からさらにL/10だけマーカが移動する度に、その三次元位置M20、M30、M40、…M100を呼吸位相P20、P30、P40、…P100に設定し、移動時間t20、t30、t40、…t100を登録する。 Respiratory phase evaluation unit 35, together with the correspondence of the three-dimensional position M 10 in respiratory phase P 10, calculates a travel time t 10 to the three-dimensional position M 10. Similarly, each time the marker further by L / 10 from that point is moved, the three-dimensional position M 20, M 30, M 40 , ... M 100 respiratory phase P 20, P 30, P 40 , ... to P 100 Set and register the travel times t 20 , t 30 , t 40 ,... T 100 .

位置合わせ用画像取得部36は、放射線治療を開始する際、患者を所望の位置に位置合わせするための位置合わせ用画像を取得するものである。具体的には、位置合わせ用画像取得部36は、呼吸位相評価部35によって評価された呼吸位相のうち、患者の治療計画と同じ呼吸位相における透視画像を位置合わせ用画像として取得するようになっている。なお、本第1実施形態では、治療計画時の呼吸位相として呼気相を採用しているが、任意の呼吸位相を用いてもよい、   The alignment image acquisition unit 36 acquires an alignment image for aligning the patient at a desired position when starting radiotherapy. Specifically, the alignment image acquisition unit 36 acquires a fluoroscopic image in the same respiratory phase as the patient's treatment plan among the respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35 as an alignment image. ing. In the first embodiment, the expiratory phase is adopted as the respiratory phase at the time of treatment planning, but any respiratory phase may be used.

患者位置合わせ部37は、治療用放射線を照射するにあたり、患者を適切な位置へ位置合わせするものである。本第1実施形態では、放射線治療を行うに際し、治療計画時に呼気相で撮影したCT画像を利用する。このため、患者位置合わせ部37は、位置合わせ用画像取得部36によって取得された位置合わせ用画像内のマーカの三次元位置が、治療計画で定められた計画位置と合致するようにベッド13aの位置補正量を算出する。そして、当該位置補正量を位置補正信号として患者ベッド駆動装置13へ出力し、患者を載せたベッド13aの位置を補正する。   The patient alignment unit 37 aligns the patient to an appropriate position when irradiating therapeutic radiation. In the first embodiment, when performing radiotherapy, a CT image taken in the expiratory phase at the time of treatment planning is used. For this reason, the patient alignment unit 37 allows the three-dimensional position of the marker in the alignment image acquired by the alignment image acquisition unit 36 to match the planned position determined in the treatment plan. A position correction amount is calculated. Then, the position correction amount is output as a position correction signal to the patient bed driving device 13 to correct the position of the bed 13a on which the patient is placed.

治療用放射線照射判別部38は、マーカの三次元位置および患者の呼吸位相に基づいて、治療用放射線を照射してもよいか否かを判別するものである。具体的には、治療用放射線照射判別部38は、待ち伏せデータ記憶部23に登録されている待ち伏せ領域および待ち伏せ呼吸位相を読み出す。そして、治療用放射線照射判別部38は、マーカ位置算出部34によって算出されたマーカの三次元位置が待ち伏せ領域に入っており、かつ、呼吸位相評価部35によって評価された呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っているとき、治療用放射線を照射してもよいと判別する。   The therapeutic radiation irradiation determination unit 38 determines whether or not the therapeutic radiation may be irradiated based on the three-dimensional position of the marker and the respiratory phase of the patient. Specifically, the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 reads the ambush area and the ambush breathing phase registered in the ambush data storage unit 23. The therapeutic radiation irradiation determination unit 38 has the three-dimensional position of the marker calculated by the marker position calculation unit 34 in the ambush area, and the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35 is the ambush respiratory phase. When it is in, it is determined that therapeutic radiation may be applied.

一方、マーカが待ち伏せ領域内に入っていない場合、または呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っていない場合には、治療用放射線を照射すべきではないと判別する。この判別結果に基づいて、治療用放射線ゲート制御装置14におけるゲート信号のオン/オフが設定される。   On the other hand, if the marker is not within the ambush area, or if the respiratory phase is not within the ambush respiratory phase, it is determined that therapeutic radiation should not be applied. On / off of the gate signal in the therapeutic radiation gate control device 14 is set based on the determination result.

ベースラインシフト検出部39は、呼吸位相の変化を示すベースラインシフトを検出するものである。具体的には、ベースラインシフト検出部39は、呼吸位相評価部35によって評価された呼気相が、所定回数連続して待ち伏せ呼吸位相に合致しない場合、呼吸位相に変化(ベースラインシフト)が発生したものと検出する。なお、検出に用いる呼吸位相は、呼気相に限定されるものではなく、待ち伏せ呼吸位相に対応する呼吸位相、すなわち治療計画時の呼吸位相であれば、所定の呼吸位相を用いてもよい。   The baseline shift detection unit 39 detects a baseline shift indicating a change in respiratory phase. Specifically, the baseline shift detection unit 39 generates a change in the respiratory phase (baseline shift) when the expiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35 does not match the ambush respiratory phase continuously a predetermined number of times. It is detected that The respiratory phase used for detection is not limited to the expiratory phase, and a predetermined respiratory phase may be used as long as it is a respiratory phase corresponding to the ambush respiratory phase, that is, a respiratory phase at the time of treatment planning.

また、本第1実施形態において、ベースラインシフト検出部39は、上記検出処理に際して、マーカの三次元位置の時間的変化を監視するための基準となる座標軸を変更可能に構成されている。例えば、図5に示すように、x軸およびz軸については、呼吸に伴うマーカの振幅が小さくて観察しにくい場合でも、y軸については振幅が大きく見やすい振動が観察される場合がある。そこで、ベースラインシフト検出部39は、上記基準となる座標軸を変更することで、患者の呼吸運動を正しく把握するようになっている。   Further, in the first embodiment, the baseline shift detection unit 39 is configured to be able to change the coordinate axis serving as a reference for monitoring temporal changes in the three-dimensional position of the marker during the detection process. For example, as shown in FIG. 5, there is a case where vibrations with a large amplitude are easily observed with respect to the y axis even if the x axis and z axis are difficult to observe because the amplitude of the marker accompanying respiration is small. Therefore, the baseline shift detection unit 39 correctly grasps the patient's respiratory motion by changing the reference coordinate axis.

つぎに、本第1実施形態の放射線治療プログラム1aによって実行される放射線治療システム1A、ならびに放射線治療方法の作用について説明する。   Next, the operation of the radiation therapy system 1A and the radiation therapy method executed by the radiation therapy program 1a of the first embodiment will be described.

本第1実施形態の放射線治療方法は、図6に示すように、大きく分けて、放射線治療に必要な治療計画や待ち伏せデータを事前に準備する事前準備段階(ステップS1)と、患者を所望の位置に位置合わせする患者位置合わせ段階(ステップS2)と、実際に治療用放射線を患者の患部に照射して放射線治療を行う放射線治療段階(ステップS3)とからなる。   As shown in FIG. 6, the radiotherapy method of the first embodiment is roughly divided into a preparatory stage (step S1) in which a treatment plan and ambush data necessary for radiotherapy are prepared in advance, and a desired patient. It includes a patient positioning stage (step S2) for positioning to a position and a radiotherapy stage (step S3) in which radiation treatment is actually performed by irradiating the affected part of the patient with the therapeutic radiation.

まず、待ち伏せデータ準備段階は、放射線治療に必要な治療計画や待ち伏せデータを事前に準備する段階である(ステップS1)。具体的には、図7に示すように、まず、ステップS11において、治療計画作成装置11が、所定のCTシステムを用いて取得した患者のCT画像に基づいて、計画位置、照射シークエンス(照射線量、照射姿勢)、処方線量および線量分布等の治療計画データを作成し、予め治療計画データ記憶部11aに記憶する。   First, the ambush data preparation stage is a stage in which a treatment plan and ambush data necessary for radiation therapy are prepared in advance (step S1). Specifically, as shown in FIG. 7, first, in step S11, the treatment plan creation device 11 uses a predetermined CT system to obtain a planned position, an irradiation sequence (irradiation dose). , Irradiation posture), prescription dose, dose distribution, and other treatment plan data are created and stored in advance in the treatment plan data storage unit 11a.

なお、放射線治療においては、治療計画時と同じ状態で放射線を照射することが最も望ましいとされる。このため、本第1実施形態では、治療計画作成装置11が、呼吸位相評価部35によって評価された呼吸位相に基づいて、患者の治療計画を作成する。これにより、治療計画時と放射線治療時との整合性が高まり、より高精度な治療が可能となる。なお、評価呼吸位相に基づく治療計画の作成には、空間(三次元)に時間(一次元)を加えた四次元により、立体画像を連続的に取得することが可能な4D−CT(4-Dimensional Computed Tomography)等を用いることが好ましい。   In radiation therapy, it is most desirable to irradiate radiation in the same state as at the time of treatment planning. Therefore, in the first embodiment, the treatment plan creation device 11 creates a treatment plan for the patient based on the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35. Thereby, the consistency between the time of treatment planning and the time of radiotherapy is increased, and more accurate treatment is possible. In order to create a treatment plan based on the evaluation respiratory phase, 4D-CT (4-D) capable of continuously acquiring a stereoscopic image by four dimensions obtained by adding time (one dimension) to space (three dimensions). It is preferable to use Dimensional Computed Tomography).

つぎに、ステップS12において、計画データ取得部31が、治療計画作成装置11の治療計画データ記憶部11aからマーカの計画位置および治療計画時の呼吸位相(計画呼吸位相)を取得し、これら計画位置および計画呼吸位相を計画データ記憶部22に記憶する。なお、本ステップS12では、別途、治療計画作成装置11が、治療計画データ記憶部11aに記憶されている照射シークエンス(照射線量、照射姿勢)、処方線量および線量分布等のデータを照射制御・モニタ装置15へ送信するようになっている。   Next, in step S12, the plan data acquisition unit 31 acquires the planned position of the marker and the respiratory phase at the time of the treatment plan (planned respiratory phase) from the treatment plan data storage unit 11a of the treatment plan creation device 11, and these plan positions. The planned respiratory phase is stored in the planned data storage unit 22. In this step S12, the treatment plan creation apparatus 11 separately irradiates and controls irradiation sequence (irradiation dose, irradiation posture), prescription dose, dose distribution, and other data stored in the treatment plan data storage unit 11a. The data is transmitted to the device 15.

つづいて、ステップS13において、待ち伏せデータ設定部32が、計画データ記憶部22に記憶されている計画位置および計画呼吸位相と、操作者によって指示入力された許容範囲値とに基づいて、待ち伏せ領域および待ち伏せ呼吸位相を設定する。これにより、本第1実施形態の放射線治療に必要なデータの準備が完了する。   Subsequently, in step S13, the ambush data setting unit 32 determines the ambush region and the plan based on the plan position and the plan breathing phase stored in the plan data storage unit 22 and the allowable range value input by the operator. Set ambush breathing phase. Thereby, preparation of data required for the radiation therapy of the first embodiment is completed.

つぎに、患者位置合わせ段階は、放射線治療を開始する前に患者を所望の位置に位置合わせする段階である(ステップS2)。具体的には、図8に示すように、まず、ステップS21において、透視画像取得部33が、所定の時間間隔ごとに、患者の体内に埋め込まれたマーカを異なる二方向から撮影した透視画像を透視画像撮影装置12から取得する。   Next, the patient alignment step is a step of aligning the patient at a desired position before starting radiotherapy (step S2). Specifically, as shown in FIG. 8, first, in step S21, the fluoroscopic image acquisition unit 33 captures fluoroscopic images obtained by photographing markers embedded in the patient's body from two different directions at predetermined time intervals. Obtained from the fluoroscopic image capturing device 12.

つぎに、ステップS22において、マーカ位置算出部34が、透視画像取得部33によって所定の時間間隔ごとに取得された二方向からの透視画像に基づいて、当該時間間隔ごとにマーカの三次元位置を算出する。これにより、マーカの三次元位置が時系列で得られるため、マーカの三次元運動が再構成され、患者の呼吸運動が把握される。   Next, in step S22, the marker position calculation unit 34 calculates the three-dimensional position of the marker for each time interval based on the fluoroscopic images from two directions acquired by the fluoroscopic image acquisition unit 33 for each predetermined time interval. calculate. Thereby, since the three-dimensional position of the marker is obtained in time series, the three-dimensional movement of the marker is reconstructed and the respiratory movement of the patient is grasped.

つづいて、ステップS23において、呼吸位相評価部35が、マーカ位置算出部34によって算出されたマーカの三次元運動に基づいて、患者の呼吸位相を評価する。具体的には、図3および図9に示すように、呼吸位相評価部35は、所定の呼吸周期が経過するまで待機した後(ステップS231)、当該呼吸周期におけるマーカの平均位置を算出する(ステップS232)。そして、呼吸位相評価部35は、当該平均位置からマーカまでの距離を算出し(ステップS233)、当該距離が最も大きいときのマーカの三次元位置を吸気相に対応付ける(ステップS234)。また、呼吸位相評価部35は、前回の吸気相から今回の吸気相までの移動距離を算出し(ステップS235)、前回の吸気相から所定距離だけ移動したときのマーカの三次元位置を前記移動距離に対する所定距離の割合に応じた呼吸位相に対応付ける(ステップS236)。本第1実施形態では、移動距離の半分まで移動したときのマーカの三次元位置を呼気相に対応付ける。   Subsequently, in step S23, the respiratory phase evaluation unit 35 evaluates the patient's respiratory phase based on the three-dimensional movement of the marker calculated by the marker position calculation unit 34. Specifically, as shown in FIGS. 3 and 9, the respiratory phase evaluation unit 35 waits until a predetermined respiratory cycle has elapsed (step S231), and then calculates the average position of the markers in the respiratory cycle ( Step S232). The respiratory phase evaluation unit 35 calculates the distance from the average position to the marker (step S233), and associates the three-dimensional position of the marker when the distance is the largest with the inspiratory phase (step S234). Further, the respiratory phase evaluation unit 35 calculates a moving distance from the previous inspiratory phase to the current inspiratory phase (step S235), and moves the three-dimensional position of the marker when moving by a predetermined distance from the previous inspiratory phase. Corresponding to the respiratory phase according to the ratio of the predetermined distance to the distance (step S236). In the first embodiment, the three-dimensional position of the marker when moved to half the moving distance is associated with the expiratory phase.

以上の処理により、患者の体内に埋め込まれたマーカの三次元運動に基づいて、患者の呼吸位相(呼気相や吸気相)が定量的に評価される。   Through the above processing, the respiratory phase (expiratory phase or inspiratory phase) of the patient is quantitatively evaluated based on the three-dimensional movement of the marker embedded in the patient's body.

つづいて、ステップS24において、位置合わせ用画像取得部36が、呼吸位相評価部35によって評価された呼吸位相のうち、患者の治療計画と同じ呼吸位相、すなわち本第1実施形態では呼気相における透視画像を位置合わせ用画像として取得する。これにより、従来、オペレータのマニュアル操作によって行われていた位置合わせ用画像が、自動的に取得される。このため、オペレータの判断等が介在することがなく、患者の位置合わせ作業の再現性が向上する。   Subsequently, in step S24, the alignment image acquisition unit 36 performs the same breathing phase as the patient's treatment plan among the breathing phases evaluated by the breathing phase evaluation unit 35, that is, fluoroscopy in the expiratory phase in the first embodiment. An image is acquired as an alignment image. Thereby, the image for alignment which was conventionally performed by the operator's manual operation is acquired automatically. For this reason, the reproducibility of the patient positioning operation is improved without intervention by the operator.

そして、ステップS25において、患者位置合わせ部37が、位置合わせ用画像取得部36によって取得された位置合わせ用画像内のマーカの三次元位置が、治療計画で定められた計画位置と合致するように患者ベッド駆動装置13を駆動し、ベッド13aの位置を補正する。これにより、患者に埋め込まれたマーカの治療室座標空間における三次元位置が、治療計画作成時の計画位置に一致され、放射線治療を実行するための準備が整う。   In step S25, the patient alignment unit 37 causes the three-dimensional position of the marker in the alignment image acquired by the alignment image acquisition unit 36 to coincide with the planned position determined in the treatment plan. The patient bed driving device 13 is driven to correct the position of the bed 13a. Thereby, the three-dimensional position in the treatment room coordinate space of the marker embedded in the patient is matched with the plan position at the time of creating the treatment plan, and preparations for executing radiation treatment are completed.

なお、以下に詳述する放射線治療段階(ステップS3)の開始直前に、別途患者のCT画像を撮影し、当該CT画像から得られるマーカの位置が、計画位置から所定の許容範囲内にある場合は、上述したステップS21〜ステップS25を省略してもよい。   In the case where a CT image of a patient is separately taken immediately before the start of the radiotherapy stage (step S3) described in detail below, and the marker position obtained from the CT image is within a predetermined allowable range from the planned position. May omit steps S21 to S25 described above.

放射線治療段階は、実際に治療用放射線を患者の患部に照射して放射線治療を行う段階である(ステップS3)。具体的には、図10に示すように、ステップS31〜ステップS33においては、図8の患者位置合わせ段階におけるステップS21〜ステップS23と同様の処理を行う。すなわち、ステップS31において、透視画像取得部33が、所定の時間間隔ごとに、患者の体内に埋め込まれたマーカを異なる二方向から撮影した透視画像を透視画像撮影装置12から取得する。   The radiation treatment stage is a stage where radiation treatment is actually performed by irradiating the affected area of the patient with therapeutic radiation (step S3). Specifically, as shown in FIG. 10, in steps S31 to S33, the same processes as in steps S21 to S23 in the patient alignment stage of FIG. 8 are performed. That is, in step S31, the fluoroscopic image acquisition unit 33 acquires, from the fluoroscopic image imaging device 12, fluoroscopic images obtained by imaging the marker embedded in the patient's body from two different directions at predetermined time intervals.

つぎに、ステップS32において、マーカ位置算出部34が、透視画像取得部33によって所定の時間間隔ごとに取得された二方向からの透視画像に基づいて、当該時間間隔ごとにマーカの三次元位置を算出する。そして、ステップS33において、呼吸位相評価部35が、マーカ位置算出部34によって算出されたマーカの三次元運動に基づいて、患者の呼吸位相を評価する。   Next, in step S <b> 32, the marker position calculation unit 34 calculates the three-dimensional position of the marker at each time interval based on the fluoroscopic images from the two directions acquired at predetermined time intervals by the fluoroscopic image acquisition unit 33. calculate. In step S33, the respiratory phase evaluation unit 35 evaluates the respiratory phase of the patient based on the three-dimensional movement of the marker calculated by the marker position calculation unit 34.

つぎに、ステップS34において、治療用放射線照射判別部38が、ステップS13で設定された待ち伏せ領域と、ステップS22で算出されたマーカの三次元位置とを比較する。また、治療用放射線照射判別部38は、ステップS13で設定された待ち伏せ呼吸位相と、ステップS33で評価された呼吸位相(本第1実施形態では、呼気相)とを比較する。   Next, in step S34, the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 compares the ambush area set in step S13 with the three-dimensional position of the marker calculated in step S22. Further, the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 compares the ambush respiratory phase set in step S13 with the respiratory phase evaluated in step S33 (in the first embodiment, the expiratory phase).

その比較の結果、マーカが待ち伏せ領域に入っており、かつ、呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っている場合のみ(ステップS34:YES)、治療用放射線照射判別部38は、治療用放射線を照射してもよいと判別し、治療用放射線ゲート制御装置14におけるゲート信号をオンに設定する(ステップS35)。そして、治療用放射線ゲート制御装置14においてゲート信号がオンに設定されている間、照射制御・モニタ装置15が、ステップS12で取得した照射シークエンスに従って照射指示信号を治療用放射線照射装置16へ出力し、治療用放射線を照射させる(ステップS36)。   As a result of the comparison, only when the marker is in the ambush area and the respiratory phase is in the ambush respiratory phase (step S34: YES), the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 irradiates the therapeutic radiation. The gate signal in the therapeutic radiation gate control device 14 is set to ON (step S35). Then, while the gate signal is set to ON in the therapeutic radiation gate control device 14, the irradiation control / monitor device 15 outputs an irradiation instruction signal to the therapeutic radiation irradiation device 16 according to the irradiation sequence acquired in step S12. Then, the therapeutic radiation is irradiated (step S36).

一方、マーカが待ち伏せ領域内に入っていない場合、または呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っていない場合(ステップS34:NO)、治療用放射線照射判別部38は、治療用放射線を照射すべきではないと判別し、治療用放射線ゲート制御装置14におけるゲート信号をオフに設定する(ステップS37)。   On the other hand, when the marker is not within the ambush region or when the respiratory phase is not within the ambush respiratory phase (step S34: NO), the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 should not irradiate therapeutic radiation. And the gate signal in the therapeutic radiation gate control device 14 is set to OFF (step S37).

以上のように、マーカが待ち伏せ領域内に入っていることのみならず、その際の呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っていることも確認した上で、放射線の照射を許可するため、照射野に対する患部の位置がずれている可能性が低い。よって、従来のように、患者の呼吸位相に関わらず、マーカの位置のみに基づいて放射線を照射した場合と比較して、照射精度および治療精度が向上し、正常な部位への誤照射が低減する。   As described above, not only that the marker is in the ambush area, but also that the respiratory phase at that time is in the ambush respiratory phase, and to allow radiation irradiation, It is unlikely that the affected area is misaligned. Therefore, irradiation accuracy and treatment accuracy are improved and erroneous irradiation to normal sites is reduced compared to the case where radiation is irradiated based only on the marker position, regardless of the respiratory phase of the patient as in the past. To do.

ゲート信号がオフのままであれば、ステップS38において、ベースラインシフト検出部39が、ベースラインシフトの発生の有無を検出する。その検出の結果、ベースラインシフトの発生が検出された場合(ステップS38:YES)、ステップS2の患者位置合わせ段階へと戻り、再度、位置合わせ作業を行う。これにより、ベースラインシフトの発生が自動的に検出され、患者の再位置合わせ作業が適切に行われるため、正常な部位へ放射線が照射されることが防止される。   If the gate signal remains off, in step S38, the base line shift detector 39 detects whether or not a base line shift has occurred. If the occurrence of a baseline shift is detected as a result of the detection (step S38: YES), the process returns to the patient alignment step of step S2, and the alignment operation is performed again. As a result, the occurrence of the baseline shift is automatically detected, and the patient's re-alignment work is appropriately performed, so that radiation to a normal site is prevented.

最後に、治療用放射線の照射後(ステップS36)、またはベースラインシフトの発生が検知されなければ(ステップS38:NO)、ステップS39において、照射制御・モニタ装置15が、ステップS12で取得された処方線量と、患者に投与された累積投与線量とを比較する。そして、累積投与線量が処方線量に到達しない限り(ステップS39:NO)、ステップS31へと戻り、放射線治療を継続する。一方、累積投与線量が処方線量に到達した場合(ステップS39:YES)、放射線治療を終了させる。   Finally, after irradiation of therapeutic radiation (step S36) or if no occurrence of baseline shift is detected (step S38: NO), the irradiation control / monitor device 15 is acquired in step S12 in step S39. Compare the prescription dose with the cumulative dose administered to the patient. Then, unless the cumulative dose reaches the prescription dose (step S39: NO), the process returns to step S31 and the radiation therapy is continued. On the other hand, when the cumulative dose reaches the prescription dose (step S39: YES), the radiotherapy is terminated.

以上のような本第1実施形態の放射線治療システム1Aおよび放射線治療プログラム1aによれば、以下のような作用効果を奏する。
1.患者の体内に埋め込まれたマーカの三次元運動から直接的に呼吸位相を評価することができる。
2.評価された呼吸位相に基づいて位置合わせ用画像を自動取得でき、患者の位置合わせの再現性を向上することができる。
3.マーカの三次元位置のみならず、患者の呼吸位相をモニターすることにより、放射線による治療精度を向上することができる。
4.ベースラインシフトの発生を自動的に検知し、正常な部位への誤照射を低減することができる。
5.マーカの三次元運動を監視するための基準となる座標軸を変更でき、患者の呼吸運動を正しく把握することができる。
6.評価された呼吸位相に基づいて患者の治療計画を作成することで、治療計画時と放射線治療時との整合性を高め、治療精度を向上することができる。
According to the radiotherapy system 1A and the radiotherapy program 1a of the first embodiment as described above, the following operational effects can be obtained.
1. The respiratory phase can be evaluated directly from the three-dimensional motion of the marker implanted in the patient's body.
2. An alignment image can be automatically acquired based on the evaluated respiratory phase, and the reproducibility of patient alignment can be improved.
3. By monitoring not only the three-dimensional position of the marker but also the respiratory phase of the patient, the treatment accuracy by radiation can be improved.
4). It is possible to automatically detect the occurrence of the baseline shift and reduce the erroneous irradiation to the normal part.
5. The coordinate axis used as a reference for monitoring the three-dimensional movement of the marker can be changed, and the respiratory movement of the patient can be correctly grasped.
6). By creating a treatment plan for a patient based on the evaluated respiratory phase, consistency between the treatment plan and the radiation treatment can be improved, and treatment accuracy can be improved.

つぎに、本発明に係る放射線治療システム1Bおよび放射線治療プログラム1bの第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態のうち、上述した第1実施形態の構成やステップと同一若しくは相当する構成やステップについては、同一の符号を付して再度の説明を省略する。   Next, a second embodiment of the radiation therapy system 1B and the radiation therapy program 1b according to the present invention will be described. Note that, in the second embodiment, the same or equivalent configurations and steps as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本第2実施形態の特徴は、1サイクルの呼吸周期の中で複数回の照射を可能とすることにより、照射効率および治療効率を向上するとともに、治療時間を短縮し、患者への負担を軽減する点にある。   The feature of the second embodiment is that the irradiation efficiency and the treatment efficiency are improved by enabling a plurality of times of irradiation in one respiratory cycle, the treatment time is shortened, and the burden on the patient is reduced. There is in point to do.

本第2実施形態では、図11に示すように、第1実施形態における治療用放射線照射装置16に代えて、治療用放射線の照射野をリアルタイムで制御可能なリアルタイム照射装置18を使用する。そして、1サイクルの呼吸周期における複数の呼吸位相のそれぞれにおいて放射線を照射するため、治療計画作成装置11は、各呼吸位相のそれぞれにおいて治療計画を作成する。当該治療計画には、各呼吸位相ごとの照射野である計画照射野も追加される。   In the second embodiment, as shown in FIG. 11, a real-time irradiation device 18 capable of controlling the irradiation field of therapeutic radiation in real time is used instead of the therapeutic radiation irradiation device 16 in the first embodiment. And in order to irradiate radiation in each of a plurality of respiration phases in one respiration cycle, treatment plan creation device 11 creates a treatment plan in each respiration phase. A planned irradiation field that is an irradiation field for each respiratory phase is also added to the treatment plan.

また、放射線治療制御装置17は、図12に示すように、第1実施形態と比較して、制御信号送信部40を別途有している。制御信号送信部40は、複数の呼吸位相ごとの治療計画に基づき、各呼吸位相における患部に向けて照射野の方向を制御するための照射野制御信号をリアルタイム照射装置18へ送信するものである。また、本第2実施形態において、待ち伏せデータ設定部32は、治療計画作成装置11から計画照射野を取得し、各呼吸位相ごとに、治療計画時における照射野から所定の許容範囲に設定される待ち伏せ照射野を設定する。   Further, as shown in FIG. 12, the radiotherapy control device 17 has a control signal transmission unit 40 as compared with the first embodiment. The control signal transmission unit 40 transmits, to the real-time irradiation device 18, an irradiation field control signal for controlling the direction of the irradiation field toward the affected part in each respiratory phase based on the treatment plan for each of the plurality of respiratory phases. . Further, in the second embodiment, the ambush data setting unit 32 acquires a planned irradiation field from the treatment plan creation device 11 and sets a predetermined allowable range from the irradiation field at the time of treatment planning for each respiratory phase. Set the ambush field.

リアルタイム照射装置18は、照射野制御信号によって指定された方向に照射野を設定し、当該照射野が待ち伏せ照射領域に入っている場合、適切に位置設定が完了したか否か示すポジション信号を照射制御・モニタ装置15へ送信する機能を有している。   The real-time irradiation device 18 sets the irradiation field in the direction specified by the irradiation field control signal, and when the irradiation field is in the ambush irradiation region, emits a position signal indicating whether or not the position setting is properly completed. It has a function of transmitting to the control / monitor device 15.

本第2実施形態において、照射制御・モニタ装置15は、呼吸位相評価部35によって評価された複数の呼吸位相のそれぞれにおいて、治療用放射線照射判別部38が治療用放射線を照射してもよいと判別しており、かつ、リアルタイム照射装置18の照射野が待ち伏せ照射領域に入っている間のみ、リアルタイム照射装置18に対して治療用放射線の照射を指示する照射指示信号を出力するようになっている。   In the second embodiment, the irradiation control / monitoring device 15 indicates that the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 may irradiate therapeutic radiation in each of a plurality of respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit 35. Only when the irradiation field of the real-time irradiation device 18 is in the ambush irradiation region, the irradiation instruction signal for instructing the real-time irradiation device 18 to irradiate therapeutic radiation is output. Yes.

ここで、図13は、呼吸位相P(呼気相)およびP50(吸気相)の二領域で照射する場合のシグナルチャートの一例である。図13に示すように、各呼吸位相PおよびP50において、マーカが待ち伏せ領域に入っている間、各呼吸位相PおよびP50に対応するゲート信号がオンに設定される。また、各呼吸位相PおよびP50において、照射野が待ち伏せ照射領域に入っている間、各呼吸位相PおよびP50に対応するポジション信号がオンに設定される。そして、各呼吸位相PおよびP50において、ゲート信号およびポジション信号がいずれもオンの間のみ、照射指示信号がオンに設定されることとなる。 Here, FIG. 13 is an example of a signal chart when irradiation is performed in two regions of the respiratory phase P 0 (expiratory phase) and P 50 (inspiratory phase). As shown in FIG. 13, in each respiratory phase P 0 and P 50, while entering the marker ambush region, a gate signal corresponding to each respiratory phase P 0 and P 50 are set to ON. Further, in each of the respiratory phases P 0 and P 50 , the position signal corresponding to each of the respiratory phases P 0 and P 50 is set to ON while the irradiation field is in the ambush irradiation region. In each of the respiratory phases P 0 and P 50 , the irradiation instruction signal is set to ON only while both the gate signal and the position signal are ON.

言い換えると、ゲート信号およびポジション信号がいずれもオンとなる時間が無ければ、照射指示信号がオンに設定されることがない。そこで、本第2実施形態において、照射制御・モニタ装置15は、各呼吸位相における照射時間が所定時間以下またはゼロになったとき、照射指示信号が最大となるように照射野の動きを調整する。   In other words, if there is no time for both the gate signal and the position signal to be on, the irradiation instruction signal is not set to on. Therefore, in the second embodiment, the irradiation control / monitoring device 15 adjusts the movement of the irradiation field so that the irradiation instruction signal becomes maximum when the irradiation time in each respiratory phase is equal to or shorter than a predetermined time or zero. .

具体的には、照射制御・モニタ装置15は、ゲート信号がオンとなっている時間に対する照射指示信号がオンとなっている時間の割合が所定の設定値を下まわった場合に、ゲート信号のオンとポジション信号のオンとの重なりが最大となるようなズレ量を算出し、当該ズレ量に従って照射野の動きを調整するようになっている。すなわち、照射制御・モニタ装置15は、図13における照射野の動きを時間軸方向にずらして、照射指示信号がオンとなる時間を最大化させる。   Specifically, the irradiation control / monitoring device 15 detects the gate signal when the ratio of the time during which the irradiation instruction signal is on to the time during which the gate signal is on falls below a predetermined set value. A shift amount that maximizes the overlap between ON and the position signal is calculated, and the movement of the irradiation field is adjusted according to the shift amount. That is, the irradiation control / monitoring device 15 shifts the movement of the irradiation field in FIG. 13 in the time axis direction to maximize the time during which the irradiation instruction signal is turned on.

なお、本第2実施形態では、照射野の動きを調整することで上述したズレ量を調整しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、呼吸位相評価部35によって患者の呼吸位相を再評価し、図4(a)に示すマーカテーブルを更新してもよい。これにより、呼吸位相が最新の呼吸運動に基づいて再評価されるため、図13におけるマーカの動きが時間軸方向に補正され、照射指示信号がオンとなる時間が増大することとなる。   In the second embodiment, the above-described shift amount is adjusted by adjusting the movement of the irradiation field, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the patient's respiratory phase may be reevaluated by the respiratory phase evaluation unit 35 and the marker table shown in FIG. 4A may be updated. Thereby, since the respiratory phase is reevaluated based on the latest respiratory motion, the movement of the marker in FIG. 13 is corrected in the time axis direction, and the time during which the irradiation instruction signal is turned on increases.

つぎに、本第2実施形態の放射線治療プログラム1bによって実行される放射線治療システム1B、ならびに放射線治療方法の作用について説明する。   Next, the operation of the radiation therapy system 1B and the radiation therapy method executed by the radiation therapy program 1b of the second embodiment will be described.

第1実施形態と同様、事前準備段階(ステップS1)および患者位置合わせ段階(ステップS2)の後、放射線治療段階(ステップS3)が行われる。具体的には、図14に示すように、ステップS31からステップS33の処理によって呼吸位相が評価される。このとき、本第2実施形態では、呼吸位相評価部35が、1つの呼吸周期において複数の呼吸位相ごとにマーカの三次元位置および移動時間を算出する。   As in the first embodiment, the radiation treatment stage (step S3) is performed after the preliminary preparation stage (step S1) and the patient positioning stage (step S2). Specifically, as shown in FIG. 14, the respiratory phase is evaluated by the processing from step S31 to step S33. At this time, in the second embodiment, the respiratory phase evaluation unit 35 calculates the three-dimensional position and movement time of the marker for each of a plurality of respiratory phases in one respiratory cycle.

つぎに、ステップS41において、制御信号送信部40が、照射しようとする複数の呼吸位相ごとに、照射野制御信号をリアルタイム照射装置18へ送信する。これにより、リアルタイム照射装置18は、照射野制御信号によって指定された方向に照射野を設定し、当該照射野が待ち伏せ照射領域に入っている場合、適切に位置設定が完了したか否か示すポジション信号を照射制御・モニタ装置15へ送信する。   Next, in step S41, the control signal transmission unit 40 transmits an irradiation field control signal to the real-time irradiation device 18 for each of a plurality of respiratory phases to be irradiated. Thereby, the real-time irradiation device 18 sets the irradiation field in the direction specified by the irradiation field control signal, and when the irradiation field is in the ambush irradiation region, the position indicating whether or not the position setting is properly completed. The signal is transmitted to the irradiation control / monitor device 15.

つづいて、ステップS34において、治療用放射線照射判別部38は、マーカが待ち伏せ領域に入っており、かつ、呼吸位相が待ち伏せ呼吸位相に入っている場合のみ(ステップS34:YES)、ゲート信号をオンに設定する(ステップS35)。つぎに、ステップS42において、照射制御・モニタ装置15が、ポジション信号をがオンになっているか否かを判別する。そして、ポジション信号がオンであれば(ステップS42:YES)、照射指示信号をオンに設定する(ステップS36)。これにより、1つの呼吸周期においても複数の呼吸位相で放射線が照射されるため、治療時間の増大が防止されるとともに、患者への負担が軽減される。   Subsequently, in step S34, the therapeutic radiation irradiation determination unit 38 turns on the gate signal only when the marker is in the ambush area and the respiratory phase is in the ambush respiratory phase (step S34: YES). (Step S35). Next, in step S42, the irradiation control / monitoring device 15 determines whether or not the position signal is on. If the position signal is on (step S42: YES), the irradiation instruction signal is set on (step S36). As a result, since radiation is emitted in a plurality of respiratory phases even in one respiratory cycle, an increase in treatment time is prevented and the burden on the patient is reduced.

ただし、ポジション信号がオンにならず、照射時間がゼロの場合(ステップS42:NO)、または各呼吸位相における照射時間が所定時間以下の場合(ステップS43:YES)、ステップS44において、照射制御・モニタ装置15が、照射指示信号の出力時間が最大となるように照射野の動きを時間軸方向に調整し、照射指示信号がオンとなる時間を最大化させる。これにより、自動的に適切な照射時間が担保される。   However, when the position signal is not turned on and the irradiation time is zero (step S42: NO), or when the irradiation time in each respiratory phase is equal to or shorter than the predetermined time (step S43: YES), in step S44, irradiation control / The monitor device 15 adjusts the movement of the irradiation field in the time axis direction so that the output time of the irradiation instruction signal is maximized, and maximizes the time during which the irradiation instruction signal is turned on. Thereby, an appropriate irradiation time is automatically secured.

以上のような本第2実施形態の放射線治療システム1Bおよび放射線治療プログラム1bによれば、上述した第1実施形態の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏する。
1.1つの呼吸周期において複数の呼吸位相で放射線を照射し、照射効率を向上することができる。
2.治療時間の増大を防止できるとともに、患者への負担を軽減することができる。
3.各呼吸位相における照射時間が短くなることを防止し、適切な照射時間を自動的に保持することができる。
According to the radiation therapy system 1B and the radiation therapy program 1b of the second embodiment as described above, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment described above.
1. Irradiation can be performed with a plurality of respiratory phases in one respiratory cycle, and irradiation efficiency can be improved.
2. An increase in treatment time can be prevented and the burden on the patient can be reduced.
3. It is possible to prevent the irradiation time in each respiratory phase from being shortened and to automatically maintain an appropriate irradiation time.

なお、本発明に係る放射線治療システムおよび放射線治療プログラムは、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。   In addition, the radiotherapy system and radiotherapy program which concern on this invention are not limited to each embodiment mentioned above, It can change suitably.

例えば、上述した各実施形態の放射線治療システムにおいては、X線を用いて透視画像を取得しているが、超音波などX線以外の他の透視画像取得方法により透視画像を取得してもよい。また、各実施形態では、治療用放射線としてX線を使用しているが、X線以外の陽子線、重粒子線等を使用してもよい。   For example, in the radiotherapy system of each of the embodiments described above, a fluoroscopic image is acquired using X-rays, but a fluoroscopic image may be acquired by a method for acquiring a fluoroscopic image other than X-rays such as ultrasound. . In each embodiment, X-rays are used as therapeutic radiation, but proton beams other than X-rays, heavy particle beams, and the like may be used.

1A,1B 放射線治療システム
1a,1b 放射線治療プログラム
2 記憶手段
3 演算処理手段
11 治療計画作成装置
11a 治療計画データ記憶部
12 透視画像撮影装置
12a X線発生器
12b X線検出器
13 患者ベッド駆動装置
13a ベッド
14 治療用放射線ゲート制御装置
15 照射制御・モニタ装置
16 治療用放射線照射装置
17 放射線治療制御装置
18 リアルタイム照射装置
21 プログラム記憶部
22 計画データ記憶部
23 待ち伏せデータ記憶部
24 テンプレート画像記憶部
25 変換行列記憶部
26 マーカ位置記憶部
27 呼吸位相記憶部
31 計画データ取得部
32 待ち伏せデータ設定部
33 透視画像取得部
34 マーカ位置算出部
35 呼吸位相評価部
36 位置合わせ用画像取得部
37 患者位置合わせ部
38 治療用放射線照射判別部
39 ベースラインシフト検出部
40 制御信号送信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B Radiation therapy system 1a, 1b Radiation therapy program 2 Memory | storage means 3 Arithmetic processing means 11 Treatment plan creation apparatus 11a Treatment plan data storage part 12 Fluoroscopic imaging apparatus 12a X-ray generator 12b X-ray detector 13 Patient bed drive apparatus 13a Bed 14 Treatment Radiation Gate Control Device 15 Irradiation Control / Monitor Device 16 Treatment Radiation Irradiation Device 17 Radiation Treatment Control Device 18 Real Time Irradiation Device 21 Program Storage Unit 22 Plan Data Storage Unit 23 Ambush Data Storage Unit 24 Template Image Storage Unit 25 Transformation matrix storage unit 26 Marker position storage unit 27 Respiration phase storage unit 31 Plan data acquisition unit 32 Ambush data setting unit 33 Perspective image acquisition unit 34 Marker position calculation unit 35 Respiration phase evaluation unit 36 Image acquisition unit for alignment 37 Patient alignment Part 38 therapeutic radiation irradiation determination section 39 baseline shift detection unit 40 a control signal transmission unit

Claims (18)

患者の体内に埋め込まれたマーカを撮影した透視画像に基づいて、前記マーカの三次元位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記患者の呼吸周期における前記マーカの平均位置から最も離れたときの前記マーカの三次元位置を吸気相に対応付けるとともに、前回の吸気相から所定の距離だけ移動したときの前記マーカの三次元位置を前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離に対する前記所定の距離の割合に応じた呼吸位相に対応付けることにより、前記患者の呼吸位相を評価する呼吸位相評価部と、
前記マーカの三次元位置および前記患者の呼吸位相に基づいて、治療用放射線を照射してもよいか否かを判別する治療用放射線照射判別部と
を有する放射線治療システム。
A marker position calculation unit that calculates a three-dimensional position of the marker based on a fluoroscopic image obtained by imaging a marker embedded in the body of a patient;
The three-dimensional position of the marker when the furthest away from the average position of the marker in the respiratory cycle of the patient is associated with the inspiration phase, and the three-dimensional position of the marker when moved by a predetermined distance from the previous inspiration phase A respiratory phase evaluation unit that evaluates the respiratory phase of the patient by associating with the respiratory phase according to the ratio of the predetermined distance to the moving distance the marker has moved from the previous inspiration phase to the current inspiration phase;
A radiotherapy system comprising: a therapeutic radiation irradiation determination unit that determines whether or not therapeutic radiation may be irradiated based on a three-dimensional position of the marker and a respiratory phase of the patient.
前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ位置算出部によって算出されたマーカの三次元位置が、前記マーカの計画位置から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ領域に入っており、かつ、前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相が、治療計画時における呼吸位相から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ呼吸位相に入っているとき、治療用放射線を照射してもよいと判別する、請求項1に記載の放射線治療システム。   The therapeutic radiation irradiation determination unit is in an ambush area where the three-dimensional position of the marker calculated by the marker position calculation unit is set within a predetermined allowable range from the planned position of the marker, and When the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit is in an ambush respiratory phase set within a predetermined allowable range from the respiratory phase at the time of treatment planning, it is determined that the therapeutic radiation may be irradiated. The radiation therapy system according to claim 1. 前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相のうち、前記患者の治療計画と同じ呼吸位相における透視画像を前記患者を位置合わせするための位置合わせ用画像として取得する位置合わせ用画像取得部と、
前記位置合わせ用画像内のマーカが、前記治療計画で定められた計画位置と合致するように患者を載せたベッドの位置を補正する患者位置合わせ部と
を有する、請求項1または請求項2に記載の放射線治療システム。
An alignment image acquisition unit that acquires a fluoroscopic image in the same respiratory phase as the treatment plan of the patient among the respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, as an alignment image for aligning the patient;
The patient alignment part which correct | amends the position of the bed which put the patient so that the marker in the said image for an alignment may correspond with the plan position defined by the said treatment plan. The radiation therapy system described.
前記呼吸位相評価部によって評価された所定の呼吸位相が、所定回数連続して前記待ち伏せ呼吸位相に合致しない場合、前記呼吸位相に変化が発生したものと検出するベースラインシフト検出部を有している、請求項2に記載の放射線治療システム。   When the predetermined respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit does not coincide with the ambush respiratory phase continuously for a predetermined number of times, a baseline shift detection unit that detects that a change has occurred in the respiratory phase is provided. The radiation therapy system according to claim 2. 前記ベースラインシフト検出部は、前記マーカの三次元位置の時間的変化を監視するための基準となる座標軸を変更可能に構成されている、請求項4に記載の放射線治療システム。   The radiotherapy system according to claim 4, wherein the baseline shift detection unit is configured to be able to change a coordinate axis serving as a reference for monitoring a temporal change in the three-dimensional position of the marker. 前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相に基づいて、前記患者の治療計画を作成する治療計画作成装置を有している、請求項1から請求項5のいずれかに記載の放射線治療システム。   The radiotherapy system according to claim 1, further comprising a treatment plan creation device that creates a treatment plan for the patient based on the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit. 前記呼吸位相評価部は、前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離の半分まで移動したときの前記マーカの三次元位置を呼気相に対応付ける、請求項1から請求項6のいずれかに記載の放射線治療システム。   The respiratory phase evaluation unit associates a three-dimensional position of the marker with the expiratory phase when the marker moves to half of the moving distance that the marker has moved from the previous inspiration phase to the current inspiration phase. The radiation therapy system in any one of 6. 前記治療用放射線の照射野をリアルタイムで制御可能なリアルタイム照射装置と、
前記呼吸位相評価部によって評価された複数の呼吸位相のそれぞれにおいて、前記治療用放射線照射判別部が前記治療用放射線を照射してもよいと判別しており、かつ、前記リアルタイム照射装置の前記照射野が、治療計画時における照射野から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ照射領域に入っている間のみ、前記リアルタイム照射装置に対して前記治療用放射線の照射を指示する照射指示信号を出力する照射制御・モニタ装置と
を有している、請求項1から請求項7のいずれかに記載の放射線治療システム。
A real-time irradiation device capable of controlling the irradiation field of the therapeutic radiation in real time;
In each of a plurality of respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, the therapeutic radiation irradiation determination unit determines that the therapeutic radiation may be irradiated, and the irradiation of the real-time irradiation device An irradiation instruction signal for instructing the real-time irradiation apparatus to irradiate the therapeutic radiation is output only while the field is in the ambush irradiation area set within a predetermined allowable range from the irradiation field at the time of treatment planning. The radiation treatment system according to claim 1, further comprising: an irradiation control / monitoring device.
各呼吸位相における照射時間が所定時間以下またはゼロになったとき、前記照射制御・モニタ装置が、前記照射指示信号の出力時間が最大となるように前記照射野の動きを調整する、または、前記呼吸位相評価部が前記患者の呼吸位相を再評価する、請求項8に記載の放射線治療システム。   When the irradiation time in each respiratory phase is less than or equal to a predetermined time or zero, the irradiation control / monitor device adjusts the movement of the irradiation field so that the output time of the irradiation instruction signal is maximized, or The radiation therapy system according to claim 8, wherein the respiratory phase evaluation unit reevaluates the respiratory phase of the patient. 患者の体内に埋め込まれたマーカを撮影した透視画像に基づいて、前記マーカの三次元位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記患者の呼吸周期における前記マーカの平均位置から最も離れたときの前記マーカの三次元位置を吸気相に対応付けるとともに、前回の吸気相から所定の距離だけ移動したときの前記マーカの三次元位置を前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離に対する前記所定の距離の割合に応じた呼吸位相に対応付けることにより、前記患者の呼吸位相を評価する呼吸位相評価部と、
前記マーカの三次元位置および前記患者の呼吸位相に基づいて、治療用放射線を照射してもよいか否かを判別する治療用放射線照射判別部と
してコンピュータを機能させる放射線治療制御プログラム。
A marker position calculation unit that calculates a three-dimensional position of the marker based on a fluoroscopic image obtained by imaging a marker embedded in the body of a patient;
The three-dimensional position of the marker when the furthest away from the average position of the marker in the respiratory cycle of the patient is associated with the inspiration phase, and the three-dimensional position of the marker when moved by a predetermined distance from the previous inspiration phase A respiratory phase evaluation unit that evaluates the respiratory phase of the patient by associating with the respiratory phase according to the ratio of the predetermined distance to the moving distance the marker has moved from the previous inspiration phase to the current inspiration phase;
A radiotherapy control program that causes a computer to function as a therapeutic radiation irradiation determination unit that determines whether or not therapeutic radiation may be irradiated based on a three-dimensional position of the marker and a respiratory phase of the patient.
前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ位置算出部によって算出されたマーカの三次元位置が、前記マーカの計画位置から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ領域に入っており、かつ、前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相が、治療計画時における呼吸位相から所定の許容範囲内に設定される待ち伏せ呼吸位相に入っているとき、治療用放射線を照射してもよいと判別する、請求項10に記載の放射線治療制御プログラム。   The therapeutic radiation irradiation determination unit is in an ambush area where the three-dimensional position of the marker calculated by the marker position calculation unit is set within a predetermined allowable range from the planned position of the marker, and When the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit is in an ambush respiratory phase set within a predetermined allowable range from the respiratory phase at the time of treatment planning, it is determined that the therapeutic radiation may be irradiated. The radiotherapy control program according to claim 10. 前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相のうち、前記患者の治療計画と同じ呼吸位相における透視画像を前記患者を位置合わせするための位置合わせ用画像として取得する位置合わせ用画像取得部と、
前記位置合わせ用画像内のマーカが、前記治療計画で定められた計画位置と合致するように患者を載せたベッドの位置を補正する患者位置合わせ部と
してコンピュータを機能させる、請求項10または請求項11に記載の放射線治療制御プログラム。
An alignment image acquisition unit that acquires a fluoroscopic image in the same respiratory phase as the treatment plan of the patient among the respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, as an alignment image for aligning the patient;
The computer functions as a patient alignment unit that corrects the position of the bed on which the patient is placed so that the marker in the alignment image matches the planned position determined in the treatment plan. The radiotherapy control program according to claim 11.
前記呼吸位相評価部によって評価された所定の呼吸位相が、所定回数連続して前記待ち伏せ呼吸位相に合致しない場合、前記呼吸位相に変化が発生したものと検出するベースラインシフト検出部としてコンピュータを機能させる、請求項11に記載の放射線治療制御プログラム。   If the predetermined respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit does not coincide with the ambush respiratory phase continuously for a predetermined number of times, the computer functions as a baseline shift detection unit that detects that the respiratory phase has changed. The radiotherapy control program according to claim 11. 前記ベースラインシフト検出部は、前記マーカの三次元位置の時間的変化を監視するための基準となる座標軸を変更可能に構成されている、請求項13に記載の放射線治療制御プログラム。   The radiotherapy control program according to claim 13, wherein the baseline shift detection unit is configured to be able to change a coordinate axis serving as a reference for monitoring a temporal change in a three-dimensional position of the marker. 前記呼吸位相評価部によって評価された呼吸位相に基づいて、前記患者の治療計画を作成する治療計画作成装置としてコンピュータを機能させる、請求項10から請求項14のいずれかに記載の放射線治療制御プログラム。   The radiotherapy control program according to any one of claims 10 to 14, which causes a computer to function as a treatment plan creation device that creates a treatment plan for the patient based on the respiratory phase evaluated by the respiratory phase evaluation unit. . 前記呼吸位相評価部は、前回の吸気相から今回の吸気相までに前記マーカが移動した移動距離の半分まで移動したときの前記マーカの三次元位置を呼気相に対応付ける、請求項10から請求項15のいずれかに記載の放射線治療制御プログラム。   The respiration phase evaluation unit associates the three-dimensional position of the marker with the expiratory phase when the marker moves to half of the movement distance from which the marker moved from the previous inspiration phase to the current inspiration phase. The radiotherapy control program according to any one of 15. 前記治療用放射線の照射野をリアルタイムで制御可能なリアルタイム照射装置と、
前記呼吸位相評価部によって評価された複数の呼吸位相のそれぞれにおいて、前記治療用放射線照射判別部が前記治療用放射線を照射してもよいと判別しており、かつ、前記リアルタイム照射装置の前記照射野が治療計画で指定された待ち伏せ照射領域に入っている間のみ、前記リアルタイム照射装置に対して前記治療用放射線の照射を指示する照射指示信号を出力する照射制御・モニタ装置と
してコンピュータを機能させる、請求項10から請求項16のいずれかに記載の放射線治療制御プログラム。
A real-time irradiation device capable of controlling the irradiation field of the therapeutic radiation in real time;
In each of a plurality of respiratory phases evaluated by the respiratory phase evaluation unit, the therapeutic radiation irradiation determination unit determines that the therapeutic radiation may be irradiated, and the irradiation of the real-time irradiation device Only when the field is in the ambush irradiation area specified in the treatment plan, the computer is used as an irradiation control / monitoring device that outputs an irradiation instruction signal instructing the real-time irradiation device to emit the therapeutic radiation. The radiotherapy control program according to any one of claims 10 to 16, which is caused to function.
各呼吸位相における照射時間が所定時間以下またはゼロになったとき、前記照射制御・モニタ装置が、前記照射指示信号の出力時間が最大となるように前記照射野の動きを調整する、または、前記呼吸位相評価部が前記患者の呼吸位相を再評価する、請求項17に記載の放射線治療制御プログラム。   When the irradiation time in each respiratory phase is less than or equal to a predetermined time or zero, the irradiation control / monitor device adjusts the movement of the irradiation field so that the output time of the irradiation instruction signal is maximized, or The radiotherapy control program according to claim 17, wherein the respiratory phase evaluation unit reevaluates the respiratory phase of the patient.
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