JP7484374B2 - 動体追跡装置および動体追跡装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、動体追跡装置および動体追跡装置の作動方法に関する。

従来、動体追跡装置および動体追跡方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１の動体追跡装置は、陽子線照射システムに備えられている。陽子線照射システムは、陽子線発生装置と、照射対象（被験者）を載せるカウチと、を備える。カウチを移動させることにより照射対象を予め計画した位置に配置し、陽子線発生装置から発生する陽子線を照射対象の標的（腫瘍等）に照射することにより治療が行われる。

特開２０１７－２０９２４３号公報

ここで、上記特許文献１に記載されているような従来の動体追跡装置では、照射対象（被験者）の標的（腫瘍等）が予め計画した位置に配置されるように、照射対象を放射線照射部に対して相対的に移動させる必要がある。標的が呼吸等により移動している場合は、作業者は、透視画像により標的等の位置を目視で確認しながら透視画像（静止画）を取得し、取得した透視画像（静止画）に基づいて照射対象の位置補正を行う。この際、標的が呼吸等により移動しているため、作業者ごとに上記透視画像（静止画）にばらつきが生じるとともに、上記位置補正にばらつきが生じる場合があると考えられる。この場合、陽子線（放射線）による標的（患部）の治療が適切に行えない場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、放射線による患部の治療を適切に行うことが可能な動体追跡装置および動体追跡方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における動体追跡装置は、呼吸によって位置が変化する体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に検出対象物を埋め込んだ被験者に対して治療ビームを照射し、被験者を載置する寝台と接続される放射線治療装置に接続される動体追跡装置であって、動体追跡装置は、画像取得部と、位置検出部と、を備え、画像取得部は、被験者を撮影した放射線画像を順次取得するように構成されており、位置検出部は、画像取得部により順次取得された放射線画像の各々において、検出対象物の位置、および、検出対象物の位置と治療計画立案時に予め取得された検出対象物の位置である治療計画位置との距離を算出し、算出した距離が被験者の呼吸周期において最小となる検出対象物の位置の近傍の位置を補正基準位置の座標として算出するように構成されており、動体追跡装置は、算出した補正基準位置の座標と治療計画位置の座標とに基づいて、寝台の位置を補正する補正量を算出し、算出した補正量を放射線治療装置に送信するように構成されている。なお、患部の近傍とは、患部の位置そのものと、患部の位置の付近との両方を含む意味である。また、検出対象物の位置の近傍とは、検出対象物の位置そのものと、検出対象物の位置の付近との両方を含む意味である。

この発明の第２の局面における動体追跡装置の作動方法は、呼吸によって位置が変化する体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に検出対象物を埋め込んだ被験者に対して治療ビームを照射し、被験者が載置される寝台と接続される放射線治療装置に接続される動体追跡装置の作動方法であって、被験者を撮影した放射線画像を動体追跡装置に含まれる画像取得部が順次取得する工程と、順次取得された放射線画像の各々において、検出対象物の位置、および、検出対象物と治療計画立案時に予め取得された検出対象物の位置である治療計画位置との距離を動体追跡装置に含まれる位置検出部が算出する工程と、検出対象物と治療計画位置との距離を位置検出部が算出する工程において算出された距離が被験者の呼吸周期において最小となる検出対象物の位置の近傍の位置を補正基準位置の座標として位置検出部が算出する工程と、算出した補正基準位置の座標と治療計画位置の座標とに基づいて、寝台の位置を補正する補正量を動体追跡装置が算出する工程と、補正量を動体追跡装置が放射線治療装置に送信する工程と、を備える。

上記第１の局面における動体追跡装置、および、上記第２の局面における動体追跡装置では、上記のように、検出対象物と治療計画位置との距離が被験者の呼吸周期において最小となる検出対象物の位置の近傍の補正基準位置の座標が算出される。これにより、放射線画像上において検出対象物が治療計画位置に最接近したことを目視で確認して補正基準位置を指定する場合と異なり、補正基準位置が演算等により算出されるので、作業者によって補正基準位置にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、作業者の技量等に関わらず、被験者の位置補正を適切に行うことができるので、放射線による患部の治療を適切に行うことができる。なお、検出対象物と治療計画位置との距離が最小となる時とは、被験者の呼吸状態が、治療計画立案時における被験者の所定の呼吸状態と同じ状態である場合である。すなわち、検出対象物と治療計画位置との距離が最小となる検出対象物の位置の近傍の補正基準位置を基準に補正することによって、被験者の呼吸状態が治療計画立案時における被験者の所定の呼吸状態と略同じ状態で患部に放射線を照射される。

第１実施形態による動体追跡装置および放射線治療装置の全体構成を示す模式図である。 第１実施形態による放射線画像の一例を示す図である。 第１実施形態によるマーカ部材と治療計画位置との距離の算出について説明するための図である。 第１実施形態によるマーカ部材と治療計画位置との距離の時間推移を示した図である。 第１実施形態による寝台の補正後における放射線画像を示した図である。 第１実施形態による放射線照射を指示する信号が放射線治療装置に送信される場合のマーカ部材と治療計画位置との関係を示した図である。 第１実施形態による放射線照射を停止する信号が放射線治療装置に送信される場合のマーカ部材と治療計画位置との関係を示した図である。 第１実施形態による被験者の位置補正を行うための制御を示したフロー図である。 第２実施形態による動体追跡装置および放射線治療装置の全体構成を示す模式図である。 第２実施形態による放射線画像の一例を示す図である。 第２実施形態によるマーカ部材と治療計画位置との距離の算出について説明するための図である。 第２実施形態によるマーカ部材と治療計画位置との距離の合計値の時間推移を示した図である。 第２実施形態による被験者の位置補正を行うための制御を示したフロー図である。 第３実施形態による動体追跡装置および放射線治療装置の全体構成を示す模式図である。 第３実施形態によるマーカ部材の座標を算出する方法を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（放射線撮影装置の構成）
図１～図９を参照して、第１実施形態による動体追跡装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、動体追跡装置１００は、画像取得部１と、位置検出部２、判定部３とを備える。また、第１実施形態では、動体追跡装置１００は、画像取得部１と、位置検出部２と、判定部３とを構成する制御部１０を備える。すなわち、画像取得部１と、位置検出部２と、判定部３との機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。

動体追跡装置１００は、表示部４と、放射線照射部１１０と、放射線検出部１２０とを含む。放射線照射部１１０は、高電圧が印加されることによりＸ線を発生させるＸ線管を有する。放射線照射部１１０は、管電圧、管電流およびＸ線照射の時間間隔などの予め設定された撮影条件に従って放射線を発生する。

放射線検出部１２０は、放射線照射部１１０から照射され、被験者５０を透過した放射線を検出し、検出した放射線強度に応じた検出信号を出力する。なお、放射線照射部１１０および放射線検出部１２０は、それぞれ２つずつ設けられている。一方の放射線照射部１１０から照射された放射線は、一方の放射線検出部１２０により検出される。また、他方の放射線照射部１１０から照射された放射線は、他方の放射線検出部１２０により検出される。

第１実施形態の動体追跡装置１００は、被験者５０の放射線画像５（図２参照）を撮影して放射線画像５中のマーカ部材６を追跡し、マーカ部材６の位置に基づいて治療用放射線を照射する放射線治療に用いられる。そのため、動体追跡装置１００は、放射線治療装置２００と接続している。なお、マーカ部材６は、特許請求の範囲の「検出対象物」の一例である。マーカ部材６は、たとえば、金マーカである。

放射線治療装置２００は、寝台２１０上の被験者５０に対して、Ｘ線、陽子線あるいは重粒子線などの治療用放射線を照射可能である。放射線治療装置２００は、基台２２０と、基台２２０に対して揺動可能に設置されたガントリー２３０と、ガントリー２３０に設けられ、治療ビーム（治療用放射線）を出射するヘッド２４０とを備える。放射線治療装置２００は、ガントリー２３０が基台２２０に対して揺動することにより、ヘッド２４０から照射される治療ビームの照射方向を変更することができる。放射線治療装置２００は、被験者５０の腫瘍等の患部５１ａに対して、様々な方向から治療ビームを照射することができる。寝台２１０は、たとえば、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に移動可能で、かつ、各軸周りに回動可能であり、６軸方向に移動することができる。

画像取得部１は、制御部１０が所定の制御プログラムを実行することにより、放射線検出部１２０から出力された検出信号に基づいて、被験者５０を撮影した放射線画像５を取得する。放射線画像５は、マーカ部材６を含む被験者５０の放射線画像５である。なお、以後、放射線画像とは、断りがない場合は、静止画ではなく動画（リアルタイムでモニタリングされている画像）を意味するとする。

マーカ部材６は、被験者５０の体内の呼吸によって位置が変化する呼吸性移動部位５１（肺および肝臓等）における患部５１ａの近傍に埋め込まれている。マーカ部材６は、被験者５０の呼吸により呼吸性移動部材５１が動くことによって移動する（位置が変わる）。具体的には、マーカ部材６は、略直線状（図３参照）に往復移動する。

位置検出部２（制御部１０）は、画像取得部１によって取得された放射線画像５において、マーカ部材６の移動をリアルタイムでモニタリングし、マーカ部材６の３次元座標を算出している。すなわち、位置検出部２は、移動するマーカ部材６の座標をリアルタイムで算出している。具体的には、位置検出部２は、表示部４に表示された放射線画像５上においてマーカ部材６が選択されることに基づいて、選択されたマーカ部材６を追跡するように構成されている。そして、位置検出部２は、追跡しているマーカ部材６の座標をリアルタイムで算出するように構成されている。なお、マーカ部材６の３次元座標は、２つの放射線検出部１２０の検出結果に基づいて画像取得部１により取得された２つの放射線画像５の各々に表示されるマーカ部材６に基づいて算出される。具体的には、位置検出部２は、２つの放射線画像５の各々においてマーカ部材６が選択されることに基づいて、選択されたマーカ部材６の３次元座標を算出する。なお、放射線画像５においてマーカ部材６を選択するとは、放射線画像５においてマーカ部材６にカーソルが合わされた状態で作業者が選択動作（クリック等）を行うことを意味する。

ここで、第１実施形態では、位置検出部２（制御部１０）は、表示部４に表示された放射線画像５上においてマーカ部材６が選択されることに基づいて、選択されたマーカ部材６と後述する治療計画位置７との距離Ｄ１を算出するように構成されている。具体的には、位置検出部２は、上述した２つの放射線画像５の各々においてマーカ部材６が選択されることに基づいて、選択されたマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１を算出する。

また、図３に示すように、放射線治療を行う前の治療計画立案時において、治療計画位置７および治療計画位置７の座標が予め取得されている。治療計画位置７とは、被験者５０が所定の呼吸状態である場合におけるマーカ部材６の位置である。詳細には、治療計画位置７および治療計画位置７の座標は、治療計画立案時において所定の呼吸状態の被験者５０のＣＴ画像から生成されたＤＲＲ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）画像に基づいて取得される。なお、治療計画位置７の座標を（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とする。また、第１実施形態では、所定の呼吸状態とは、吸気状態を意味する。なお、上記の座標とは、放射線治療装置２００における座標を、放射線治療装置２００が配置されている部屋の空間座標に変換したものである。

そして、上記ＤＲＲ画像表示される被験者５０の骨の画像と、実際の治療時において取得されたＤＲ画像（放射線画像）に表示される骨の画像とが一致するように被験者５０を配置することにより、被験者５０の位置決めが行われる。その後、後述するように、放射線画像５を用いた被験者５０の位置決めがさらに行われる。

図３に示すように、位置検出部２（制御部１０）は、画像取得部１により取得された放射線画像５において、マーカ部材６と、治療計画位置７との距離Ｄ１を算出するように構成されている。具体的には、マーカ部材６の座標を（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）とすると、距離Ｄ１は、｛（Ｘ０－Ｘ１）^２＋（Ｙ０－Ｙ１）^２＋（Ｚ０－Ｚ１）^２｝^１／２で表される。すなわち、距離Ｄ１は、治療計画位置７とマーカ部材６との間のユークリッド距離である。

ここで、マーカ部材６は、被験者５０の呼吸によって移動する（位置が変化する）ので、距離Ｄ１も被験者５０の呼吸によって変化する。また、距離Ｄ１は、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた時に最小となる。なお、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づく時とは、治療計画立案時の被験者５０の呼吸状態と、現在の被験者５０の呼吸状態とが同じ状態である場合である。すなわち、被験者５０が吸気状態の場合、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づくとともに距離Ｄ１が最小となる。

そして、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づく位置が、治療計画位置７に重なるように被験者５０の位置を補正することにより、被験者５０が吸気状態である時にマーカ部材６が治療計画位置７に重なる。これにより、被験者５０が吸気状態の時に、マーカ部材６に対して所定の位置関係にある患部５１ａに放射線を照射することが可能となる。この補正を行うために、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づく位置の座標を特定する必要がある。

従来では、作業者は、放射線画像５を目視で確認しながら、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づく瞬間を判別していた。そして、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた瞬間の放射線画像５（静止画）を取得するとともに、取得された放射線画像５（静止画）に表示されるマーカ部材６の位置の座標が、補正基準位置の座標として算出されていた。この場合、技量の低い作業者等は、取得した補正基準位置が、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた位置であるか否かを適切に判別できず、不適切な位置が補正基準位置として指定される場合があった。すなわち、作業者ごとに、補正基準位置にばらつきが生じるという問題点があった。また、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた瞬間を作業者が見計らっている間に、被験者５０に照射される放射線量が増大するという問題点があった。

ここで、第１実施形態では、位置検出部２（制御部１０）は、算出したマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が被験者５０の呼吸周期において最小となるマーカ部材６の位置の近傍の補正基準位置Ｐ１の座標を算出するように構成されている。なお、距離Ｄ１が最小となるマーカ部材６の位置の近傍とは、上記位置そのもとの上記位置の付近との両方を含む意味である。なお、図３では、簡略化のために、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づく位置が補正基準位置Ｐ１であるように図示している。

具体的には、判定部３（制御部１０）は、位置検出部２により算出された距離Ｄ１が最小となる位置の近傍の位置で、かつ、マーカ部材６が所定時間Ｔ以上滞在する位置であることに基づいて、マーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していることを判定する。なお、所定時間Ｔは、吸気中に呼吸性移動部位５１の移動が停止する時間に対応するように予め設定された時間である。たとえば、呼吸周期が４秒程度であるとすると、吸気中に呼吸性移動部位５１の移動が停止する時間は１秒程度である。したがって、所定時間Ｔは、この１秒という時間の長さに基づいて設定される時間である。たとえば、所定時間Ｔを、１秒または１秒よりも僅かに短い時間に設定することが考えられる。

詳細には、図４に示すように、判定部３は、呼吸周期Ａにおけるマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が、呼吸周期Ａよりも前の呼吸周期Ｂにおける距離Ｄ１の最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていることに基づいて、マーカ部材６が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置Ｐ１に位置していると判定するように構成されている。なお、呼吸周期Ｂとは、呼吸周期Ａの直前の呼吸周期である。また、誤差範囲Ｄ１ｒは、マーカ部材６の座標の誤差に基づいた値であり、マーカ部材６が一定時間同じ場所に滞在することを定義するための値である。なお、呼吸周期Ａにおける波形と呼吸周期Ｂにおける波形とは、呼吸状態が一定であれば略同じ形状となる。また、誤差範囲Ｄ１ｒは、特許請求の範囲の「所定の誤差範囲」の一例である。また、呼吸周期Ａおよび呼吸周期Ｂは、ぞれぞれ、特許請求の範囲の「第１の呼吸周期」および「第２の呼吸周期」の一例である。

呼吸周期Ｂにおいて位置検出部２（制御部１０）により算出された距離Ｄ１は、動体追跡装置１００の図示しないメモリ等に保存される。また、位置検出部２（制御部１０）は、呼吸周期Ｂにおいて取得された距離Ｄ１のうちの最小値Ｄ１ｍｉｎを取得する。そして、判定部３（制御部１０）は、次の呼吸周期Ａにおいて、距離Ｄ１が、最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていると判定した場合に、マーカ部材６が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置Ｐ１に位置していると判定する。

また、誤差範囲Ｄ１ｒとは、たとえば、マーカ部材６が呼吸によって移動する直線距離（終端同士の間の直線距離）をＬとすると、Ｌに対して約１０％程度の大きさである。すなわち、判定部３は、呼吸周期Ａにおける距離Ｄ１が、Ｄ１ｍｉｎ±０．１×Ｌの範囲内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていると判定した場合に、マーカ部材６が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置Ｐ１に位置していると判定する。なお、誤差範囲Ｄ１ｒの大きさは、上記の例に限られない。たとえば、誤差範囲Ｄ１ｒの大きさは、予め設定されていてもよいし、マーカ部材６が呼吸によって移動することによる距離Ｄ１の変化量に基づいて算出されてもよい。

また、位置検出部２（制御部１０）は、判定部３（制御部１０）によりマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された際に取得された放射線画像５（静止画）におけるマーカ部材６の位置を、補正基準位置Ｐ１の座標として算出するように構成されている。具体的には、位置検出部２は、距離Ｄ１が、最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ内に入ってから所定時間Ｔ後のマーカ部材６の位置の座標を、補正基準位置Ｐ１の座標として算出する。

また、第１実施形態では、動体追跡装置１００（制御部１０）は、判定部３によりマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定されたことに基づいて、被験者５０の放射線画像５の撮影を停止する制御を行うように構成されている。具体的には、判定部３によりマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された瞬間に、放射線画像５（静止画）が取得されるとともに、放射線照射部１１０による放射線照射が停止される。すなわち、この時取得された放射線画像５（静止画）に表示されるマーカ部材６の座標が、補正基準位置Ｐ１の座標となる。

また、第１実施形態では、動体追跡装置１００（制御部１０）は、位置検出部２により算出されたマーカ部材６の補正基準位置Ｐ１の座標と、治療計画位置７の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とに基づいて、被験者５０に治療用の放射線を照射する放射線照射部１１０と、被験者５０が載置される寝台２１０との相対的位置関係を補正する制御を行うように構成されている。具体的には、動体追跡装置１００（制御部１０）は、補正基準位置Ｐ１の座標と治療計画位置７の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とに基づいて寝台２１０の補正量を算出する。そして、動体追跡装置１００（制御部１０）は、放射線治療装置２００に算出した補正量を送信する。放射線治療装置２００は、動体追跡装置１００から受信した補正量に基づいて寝台２１０を移動させる。

また、図５に示すように、画像取得部１（制御部１０）は、寝台２１０の補正後において放射線画像１５を取得する。そして、判定部３（制御部１０）により寝台２１０の補正後のマーカ部材６の位置が問題ないと判定された場合に、被験者５０の位置決めが完了したことを通知するための信号が動体追跡装置１００から放射線治療装置２００に自動的に送信される。なお、図５および後述する図６、図７では、分かりやすいように、治療計画位置７とマーカ部材６とを敢えてずらして図示している。また、図５～図７では、簡略化のため、放射線画像を１つのみ図示している。

具体的には、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた時に、マーカ部材６が治療計画位置７の近傍に位置していると判定部３（制御部１０）により判定された場合に、上記の通知信号が放射線治療装置２００に送信される。詳細には、マーカ部材６が治療計画位置７に最も近づいた時のマーカ部材６と治療計画位置７との距離が算出されるとともに、算出された距離に基づいてマーカ部材６が治療計画位置７の近傍に位置しているか否かが判定される。なお、算出された距離に基づいた判定を行わずに、放射線画像１５上において、マーカ部材６と治療計画位置７とが重なり具合に基づいて判定が行われてもよい。

また、被験者５０の位置決めが完了したことを通知するための信号が放射線治療装置２００に送信された後、放射線治療装置２００を放射線照射可能な状態にするための信号が、動体追跡装置１００から放射線治療装置２００に自動的に送信される。

そして、図６および図７に示すように、画像取得部１（制御部１０）によって取得された放射線画像２５上において、治療計画位置７の近傍の領域（図６および図７において破線で図示）にマーカ部材６が入った場合（図６参照）、放射線照射を指示する信号が動体追跡装置１００から放射線治療装置２００に送信される。また、画像取得部１（制御部１０）によって取得された放射線画像２５上において、治療計画位置７の近傍の領域からマーカ部材６が出た場合（図７参照）、放射線照射を停止する信号が動体追跡装置１００から放射線治療装置２００に送信される。なお、治療計画位置７の近傍の領域とは、たとえば、治療計画位置７の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に対して（Ｘ０±２ｍｍ、Ｙ０±２ｍｍ、Ｚ０±２ｍｍ）の範囲内の領域である。なお、放射線画像１５の取得が一旦停止された後に、放射線画像２５の取得が開始される。この場合、放射線画像１５と放射線画像２５とは互いに異なる画像となる。また、放射線画像１５の取得を維持したまま放射線照射の開始および停止の制御を行ってもよい。この場合、放射線画像１５と放射線画像２５とは同じ画像となる。

（動体追跡装置を用いた動体追跡方法）
次に、図８を参照して、動体追跡装置１００を用いた動体追跡方法（被験者５０の位置補正の方法）について説明する。

図８に示すように、ステップ１０１において、画像取得部１（制御部１０）は、被験者５０を撮影した放射線画像５を取得する。

次に、ステップ１０２では、ステップ１０１において取得された放射線画像５上において、マーカ部材６の選択が受け付けられる。具体的には、２つの放射線検出部１２０の検出結果に基づいて画像取得部１により取得された２つの放射線画像５の各々においてマーカ部材６が選択されたことに基づき、マーカ部材６の選択が受け付けられる。これにより、ステップ１０３では、ステップ１０２において選択されたマーカ部材６の３次元座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）が、位置検出部２（制御部１０）により算出される。

次に、ステップ１０４では、位置検出部２（制御部１０）は、ステップ１０３において算出されたマーカ部材６の座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）と、治療計画立案時に予め取得された治療計画位置７の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とに基づいて、マーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１を算出する。また、位置検出部２（制御部１０）により算出された距離Ｄ１は、動体追跡装置１００の図示しないメモリ等に保持される。具体的には、呼吸周期において時間毎の距離Ｄ１が上記メモリ等に保持される。

次に、ステップ１０５では、判定部３（制御部１０）は、ステップ１０４において算出された距離Ｄ１が、所定時間Ｔ以上、最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ内であることを判定する。具体的には、判定部３は、現在の呼吸周期Ａ（図４参照）の直前の呼吸周期Ｂ（図４参照）における距離Ｄ１の最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ内に、現在の呼吸周期Ａの距離Ｄ１が所定時間Ｔ以上継続して収まっているか否かを判定する。ステップ１０５の判定結果がＹｅｓの場合は、マーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定部３により判定され、ステップ１０６に進む。また、ステップ１０５の判定結果がＮｏの場合は、ステップ１０３に戻る。

次に、ステップ１０６では、画像取得部１（制御部１０）による放射線画像５の取得が停止されるとともに、位置検出部２（制御部１０）により補正基準位置Ｐ１の座標が算出される。具体的には、ステップ１０５においてマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された際の（瞬間の）マーカ部材６の座標が、補正基準位置Ｐ１の座標として算出される。なお、位置検出部２は、ステップ１０５においてマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された際に（瞬間に）取得された放射線画像５（静止画）に表示されるマーカ部材６の座標を、補正基準位置Ｐ１の座標として算出する。

そして、ステップ１０７では、ステップ１０６において算出された補正基準位置Ｐ１の座標と、治療計画位置７の座標（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）とに基づいて、被験者５０（寝台２１０）の補正量が算出される。そして、算出された補正量が、動体追跡装置１００から放射線治療装置２００に送信される。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、位置検出部２は、算出したマーカ部材６（検出対象物）と治療計画位置７との距離Ｄ１が被験者５０の呼吸周期において最小となるマーカ部材６の位置の近傍の補正基準位置Ｐ１の座標を算出するように構成されている。これにより、放射線画像５上においてマーカ部材６が治療計画位置７に最接近したことを目視で確認して補正基準位置Ｐ１を指定する場合と異なり、補正基準位置Ｐ１が演算等により算出されるので、作業者によって補正基準位置Ｐ１にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、作業者の技量等に関わらず、被験者５０の位置補正を適切に行うことができるので、放射線による患部５１ａの治療を適切に行うことができる。なお、マーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が最小となる時とは、被験者５０の呼吸状態が、治療計画立案時における被験者５０の所定の呼吸状態と同じ状態である場合である。すなわち、マーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が最小となるマーカ部材６の位置の近傍の補正基準位置Ｐ１を基準に補正することによって、被験者５０の呼吸状態が治療計画立案時における被験者５０の所定の呼吸状態と略同じ状態で患部５１ａに放射線を照射される。

また、第１実施形態では、上記のように、治療計画位置７は、治療計画立案時に予め取得された被験者５０が吸気状態である場合におけるマーカ部材６（検出対象物）の位置である。また、動体検出装置１００は、位置検出部２により算出されたマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が最小となる位置の近傍の位置で、かつ、マーカ部材６が、吸気中に呼吸性移動部位５１の移動が停止する時間に対応するように予め設定された所定時間Ｔ以上滞在する位置であることに基づいて、マーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していることを判定する判定部３を備える。また、位置検出部２は、判定部３によりマーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された際に取得された放射線画像５におけるマーカ部材６の位置を、補正基準位置Ｐ１の座標として算出するように構成されている。これにより、マーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１に加えて、マーカ部材６の滞在時間に基づいて、マーカ部材６が補正基準位置Ｐ１に位置していることを判定することができる。その結果、上記距離Ｄ１だけに基づいて判定する場合に比べて、妥当でない位置を補正基準位置Ｐ１として誤判定するのをより確実に抑制することができる。たとえば、吸気状態でない間に一時的に距離Ｄ１が最小となった位置を補正基準位置Ｐ１と誤判定されるのを抑制することができる。

また、判定部３によりマーカ部材６（検出対象物）が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定された際に取得された放射線画像５におけるマーカ部材６の位置が補正基準位置Ｐ１の座標として算出されることによって、マーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１が最小となる位置の近傍の位置の座標を、補正基準位置Ｐ１の座標として算出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、判定部３は、呼吸周期Ａ（第１の呼吸周期）におけるマーカ部材６（検出対象物）と治療計画位置７との距離Ｄ１が、呼吸周期Ａよりも前の呼吸周期Ｂ（第２の呼吸周期）における距離Ｄ１の最小値Ｄ１ｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ（所定の誤差範囲）内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていることに基づいて、マーカ部材６が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置Ｐ１に位置していると判定するように構成されている。これにより、呼吸周期Ａにおける判定において、過去の呼吸周期Ｂにおける距離Ｄ１の最小値Ｄ１ｍｉｎを基準とすることができるので、判定部３による判定処理を簡易にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像取得部１と、位置検出部２と、判定部３とを構成する制御部を備える。これにより、画像取得部１、位置検出部２、および判定部３の各々の処理をソフトウェアにより実行することができるので、各処理を行うハードウェアをそれぞれ設ける必要がない。その結果、動体追跡装置１００のハードウェア的な構成を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、判定部３によりマーカ部材６（検出対象物）が補正基準位置Ｐ１に位置していると判定されたことに基づいて、被験者５０の放射線画像５の撮影を停止する制御を行うように構成されている。これにより、判定部３による判定が完了した後は被験者５０に放射線が照射されなくなるので、被験者５０に放射線が照射される時間を極力短くすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、位置検出部２により算出されたマーカ部材６（検出対象物）の補正基準位置Ｐ１の座標と、治療計画位置７の座標とに基づいて、被験者５０に治療用の放射線を照射する放射線照射部１１０と、被験者５０が載置される寝台２１０との相対的位置関係を補正する制御を行うように構成されている。これにより、位置検出部２により算出された補正基準位置Ｐ１の座標に基づいて、被験者５０の位置を適切な位置に補正することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、動体追跡方法は、マーカ部材６（検出対象物）と治療計画位置７との距離Ｄ１を算出する工程において算出された距離Ｄ１が被験者５０の呼吸周期において最小となるマーカ部材６の位置の近傍の補正基準位置Ｐ１の座標を算出する工程を備える。これにより、放射線画像５上においてマーカ部材６が治療計画位置７に最接近したことを目視で確認して補正基準位置Ｐ１を指定する場合と異なり、補正基準位置Ｐ１が演算等により算出されるので、作業者によって補正基準位置Ｐ１にばらつきが生じるのを抑制することができる。その結果、作業者の技量等に関わらず、被験者５０の位置補正を適切に行うことができるので、放射線による患部５１ａの治療を適切に行うことが可能な動体追跡方法を提供することができる。

［第２実施形態］
次に、図９～図１３を参照して、第２実施形態による動体追跡装置３００および動体追跡方法について説明する。この第２実施形態の動体追跡装置３００は、１つのマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１に基づいて制御される上記第１実施形態の動体追跡装置１００とは異なり、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）と複数の治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）に基づいて制御が行われる。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

図９に示すように、動体追跡装置３００は、画像取得部１と、位置検出部１２、判定部１３とを備える。第２実施形態では、動体追跡装置３００は、画像取得部１と、位置検出部１２と、判定部１３とを構成する制御部２０を備える。すなわち、画像取得部１と、位置検出部１２と、判定部１３との機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。

図１０に示すように、第２実施形態では、被験者５０の体内の呼吸性移動部位５１（肺および肝臓等）における患部５１ａの近傍に、複数の（第２実施形態では３つの）マーカ部材（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）が埋め込まれている。なお、マーカ部材（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の各々は、特許請求の範囲の「検出対象物」の一例である。

位置検出部１２（制御部２０）は、画像取得部１（制御部２０）によって取得された放射線画像３５において、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々の移動をリアルタイムでモニタリングし、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々の３次元座標を算出している。複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々の座標をそれぞれ、（Ｘ１ａ、Ｙ１ａ、Ｚ１ａ）、（Ｘ１ｂ、Ｙ１ｂ、Ｚ１ｂ）、および、（Ｘ１ｃ、Ｙ１ｃ、Ｚ１ｃ）とする。

また、図１１に示すように、位置検出部１２は、放射線治療を行う前の治療計画立案時において、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々に対応する複数の治療計画位置（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）を予め取得している。なお、複数の治療計画位置（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）の座標をそれぞれ（Ｘ０ａ、Ｙ０ａ、Ｚ０ａ）、（Ｘ０ｂ、Ｙ０ｂ、Ｚ０ｂ）、および、（Ｘ０ｃ、Ｙ０ｃ、Ｚ０ｃ）とする。

位置検出部１２（制御部２０）は、画像取得部１（制御部２０）により取得された放射線画像３５において、互いに対応するマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）と治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）を算出する。具体的には、位置検出部１２は、マーカ部材１６ａと、治療計画位置１７ａとの距離Ｄ１１ａを算出する。また、位置検出部１２（制御部２０）は、画像取得部１により取得された放射線画像３５において、マーカ部材１６ｂと、治療計画位置１７ｂとの距離Ｄ１１ｂを算出する。また、位置検出部１２（制御部２０）は、画像取得部１により取得された放射線画像３５において、マーカ部材１６ｃと、治療計画位置１７ｃとの距離Ｄ１１ｃを算出する。距離Ｄ１１ａは、｛（Ｘ０ａ－Ｘ１ａ）^２＋（Ｙ０ａ－Ｙ１ａ）^２＋（Ｚ０ａ－Ｚ１ａ）^２｝^１／２で表される。また、距離Ｄ１１ｂは、｛（Ｘ０ｂ－Ｘ１ｂ）^２＋（Ｙ０ｂ－Ｙ１ｂ）^２＋（Ｚ０ｂ－Ｚ１ｂ）^２｝^１／２で表される。また、距離Ｄ１１ｃは、｛（Ｘ０ｃ－Ｘ１ｃ）^２＋（Ｙ０ｃ－Ｙ１ｃ）^２＋（Ｚ０ｃ－Ｚ１ｃ）^２｝^１／２で表される。

また、位置検出部１２（制御部２０）は、距離Ｄ１１ａと、距離Ｄ１１ｂと、距離Ｄ１１ｃとの合計値Ｓ（Ｓ＝Ｄ１１ａ＋Ｄ１１ｂ＋Ｄ１１ｃ）を算出する。

ここで、第２実施形態では、図１２に示すように、判定部１３（制御部２０）は、呼吸周期Ａにおける距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓが、呼吸周期Ｂにおける距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓの最小値Ｓｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｓｒ内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていることに基づいて、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）に位置していると判定するように構成されている。なお、誤差範囲Ｓｒは、特許請求の範囲の「所定の誤差範囲」の一例である。

たとえば、誤差範囲Ｓｒとは、マーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が呼吸によって移動する直線距離をＬとすると、Ｌに対して約１０％程度の大きさである。すなわち、判定部１３（制御部２０）は、呼吸周期Ａにおける合計値Ｓが、Ｓｍｉｎ±０．１×Ｌの範囲内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていると判定した場合に、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）に位置していると判定する。なお、誤差範囲Ｓｒの大きさは、上記の例に限られない。たとえば、所定の誤差範Ｓｒの大きさは、予め設定されていてもよいし、マーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が呼吸によって移動することによる合計値Ｓの変化量に基づいて算出されてもよい。

また、動体追跡装置３００（制御部２０）は、位置検出部１２により算出された複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）の座標と、複数の治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）の座標とに基づいて、被験者５０に治療用の放射線を照射する放射線照射部１１０と、被験者５０が載置される寝台２１０との相対的位置関係を補正する制御を行うように構成されている。具体的には、動体追跡装置３００は、補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）の座標と、治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）の座標とに基づいて、寝台２１０の補正量を算出する。

（動体追跡装置を用いた動体追跡方法）
次に、図１３を参照して、動体追跡装置３００を用いた動体追跡方法（被験者５０の位置補正の方法）について説明する。

図１３に示すように、ステップ２０２では、ステップ１０１において取得された放射線画像３５（図１０参照）上において、マーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の選択が受け付けられる。具体的には、２つの放射線検出部１２０（図９参照）の検出結果に基づいて画像取得部１により取得された２つの放射線画像３５の各々において、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が選択されたことに基づき、選択されたマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の追跡が開始される。これにより、ステップ２０３では、ステップ２０２において選択された複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々の３次元座標が、位置検出部１２（制御部２０）により算出される。

次に、ステップ２０４では、位置検出部１２（制御部２０）は、ステップ２０３において算出された複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々の座標と、治療計画立案時に予め取得された複数の治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）の座標とに基づいて、マーカ部材（１６ａ～１６ｃ）と治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）を算出する。そして、位置検出部１２は、距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓを算出する。また、位置検出部１２により算出された合計値Ｓは、動体追跡装置３００の図示しないメモリ等に保持される。具体的には、呼吸周期において時間毎の合計値Ｓが上記メモリ等に保持される。

次に、ステップ２０５では、判定部１３（制御部２０）は、ステップ２０４において算出された合計値Ｓが、所定時間Ｔ以上、最小値Ｓｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｓｒ内であることを判定する。具体的には、判定部１３は、現在の呼吸周期Ａ（図１２参照）の直前の呼吸周期Ｂ（図１２参照）における合計値Ｓの最小値Ｓｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｓｒ内に、現在の呼吸周期Ａの合計値Ｓが所定時間Ｔ以上継続して収まっているか否かを判定する。ステップ２０５の判定結果がＹｅｓの場合は、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）に位置していると判定部１３により判定され、ステップ２０６に進む。また、ステップ２０５の判定結果がＮｏの場合は、ステップ２０３に戻る。

次に、ステップ２０６では、画像取得部１（制御部２０）による放射線画像３５（図１０参照）の取得が停止されるとともに、位置検出部１２（制御部２０）により、補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）の座標が算出される。具体的には、ステップ２０５において複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）に位置していると判定された際の（瞬間の）マーカ部材（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の座標が、補正基準位置（Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ）の座標として算出される。

そして、ステップ２０７では、ステップ２０６において算出された補正基準位置（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の座標と、治療計画位置（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）の座標とに基づいて、被験者５０（寝台２１０）の補正量が算出される。そして、算出された補正量が、動体追跡装置３００から放射線治療装置２００に送信される。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、マーカ部材（１６ａ～１６ｃ）（検出対象物）は、呼吸性移動部位５１の近傍に複数埋め込まれている。また、治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）は、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）の各々に対応するように複数設けられている。また、判定部１３は、呼吸周期Ａ（第１の呼吸周期）における互いに対応するマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）と治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓが、呼吸周期Ｂ（第２の呼吸周期）における互いに対応するマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）と治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓの最小値Ｓｍｉｎを中心とした誤差範囲Ｓｒ（所定の誤差範囲）内に所定時間Ｔ以上継続して収まっていることに基づいて、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）が呼吸周期Ａにおいて補正基準位置（Ｐ１１ａ～Ｐ１１ｃ）に位置していると判定するように構成されている。これにより、距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の各々の値に基づいて判定を行う場合に比べて、距離（Ｄ１１ａ～Ｄ１１ｃ）の合計値Ｓに基づいて判定を行うことによって、判定処理にかかる負荷を軽減することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果のうち、上記第１実施形態で得られる効果と同様のものの説明は省略する。

［第３実施形態］
次に、図１４および図１５を参照して、第３実施形態による動体追跡装置４００および動体追跡方法について説明する。この第３実施形態の動体追跡装置４００は、マーカ部材６が放射線画像５上において選択されることによりマーカ部材６の座標が算出される上記第１実施形態の動体追跡装置１００とは異なり、マーカ部材６が選択されることなくマーカ部材６の座標が算出される。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

図１４に示すように、動体追跡装置４００は、画像取得部１と、位置検出部２２、判定部３とを備える。第３実施形態では、動体追跡装置４００は、画像取得部１と、位置検出部２２と、判定部３とを構成する制御部３０を備える。すなわち、画像取得部１と、位置検出部２２と、判定部３との機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。

ここで、第３実施形態では、位置検出部２２（制御部３０）は、治療計画位置７（図１５参照）近傍の範囲Ｅ内においてマーカ部材６を探索し、範囲Ｅ内においてマーカ部材６を検知したことに基づいてマーカ部材６の自動追跡を開始する。そして、位置検出部２２は、追跡しているマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１（図３参照）を算出するように構成されている。具体的には、位置検出部２２は、放射線画像４５（図１５参照）に表示される治療計画位置７近傍の範囲Ｅを監視しながら、マーカ部材６を探索する。そして、位置検出部２２は、範囲Ｅ内においてマーカ部材６を検出すると、検出したマーカ部材６の座標を自動的に算出するとともに距離Ｄ１を算出する。なお、この位置検出部２２の制御を、上記第２実施形態の構成において適用してもよい。また、範囲Ｅは、特許請求の範囲の「所定の範囲」の一例である。

なお、第３実施形態のその他の効果のうち、上記第１実施形態で得られる効果と同様のものの説明は省略する。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、位置検出部２２は、治療計画位置７近傍の範囲Ｅ（所定の範囲）内においてマーカ部材６（検出対象物）を探索し、範囲Ｅ内においてマーカ部材６を検知したことに基づいてマーカ部材６の自動追跡を開始するとともに、追跡しているマーカ部材６と治療計画位置７との距離Ｄ１を算出するように構成されている。これにより、治療計画位置７近傍の範囲Ｅ内においては、マーカ部材６を放射線画像４５上において選択する動作を行うことなく、マーカ部材６を追跡することができるので、作業者の上記選択動作を行う手間を省略することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果のうち、上記第１実施形態で得られる効果と同様のものの説明は省略する。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１～第３実施形態では、被験者５０が吸気状態におけるマーカ部材（６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）の位置を治療計画位置（７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）とする例を示したが、本発明はこれに限られない。吸気状態以外（たとえば呼気状態）におけるマーカ部材の位置を治療計画位置としてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、現在の呼吸周期Ａ（第１の呼吸周期）よりも前の呼吸周期Ｂ（第２の呼吸周期）における距離Ｄ１または合計値Ｓの最小値を基準に、判定部（３、１３）による判定が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、予め設定された値（距離Ｄ１または合計値Ｓの最小値と予測される値等）と、呼吸周期Ａにおける距離Ｄ１または合計値Ｓとの比較に基づき、判定部による判定が行われてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、画像取得部と、位置検出部と、判定部との機能が、プログラムなどのソフトウェアにより実現される例を示したが、本発明はこれに限られない。画像取得部と、位置検出部と、判定部とが、それぞれ、独立した回路（ハードウェア）により構成されていてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、判定部によりマーカ部材（検出対象物）が補正基準位置に位置していると判定されたことに基づいて、放射線画像の撮影を停止する制御が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記判定が行われても放射線画像の撮影（取得）は停止せずに、放射線画像の取得を継続したまま被験者の位置補正が行われてもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、寝台２１０を移動させることにより、被験者５０と放射線照射部１１０との相対的位置関係を調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。放射線照射部１１０を移動させることにより、被験者５０と放射線照射部１１０との相対的位置関係を調整してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、判定部３（１３）は、距離Ｄ１（合計値Ｓ）が、所定時間Ｔ以上、最小値Ｄ１ｍｉｎ（Ｓｍｉｎ）を中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ（Ｓｒ）内に収まっていることを判定している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、判定部は、距離Ｄ１（合計値Ｓ）が、所定の時間範囲（たとえば０．８秒～１．２秒）の間、最小値Ｄ１ｍｉｎ（Ｓｍｉｎ）を中心とした誤差範囲Ｄ１ｒ（Ｓｒ）内に収まっていることを判定してもよい。

また、上記第１～第３実施形態では、呼吸周期Ｂ（第２の呼吸周期）が、呼吸周期Ａ（第１の呼吸周期）の直前の呼吸周期である例を示したが、本発明はこれに限られない。呼吸周期Ｂが、呼吸周期Ａの直前の呼吸周期よりも前の呼吸周期であってもよい。

また、上記第２実施形態では、複数のマーカ部材（１６ａ～１６ｃ）（検出対象物）と、複数の治療計画位置（１７ａ～１７ｃ）との間の距離（１１ａ～１１ｃ）に基づいて、判定部１３による判定が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。マーカ部材が複数設けられている場合でも、上記第１実施形態と同様に１つのマーカ部材と、このマーカ部材に対応する１つの治療計画位置との間の距離だけに基づいて、判定部による判定が行われてもよい。

また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理を、処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
被験者を撮影した放射線画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記放射線画像において、呼吸によって位置が変化する前記被験者の体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に埋め込まれ、前記被験者の呼吸によって移動する検出対象物と、前記被験者が所定の呼吸状態である場合における前記検出対象物の位置であり、治療計画立案時に予め取得された治療計画位置との距離を算出する位置検出部と、を備え、
前記位置検出部は、算出した前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離が前記被験者の呼吸周期において最小となる前記検出対象物の位置の近傍の補正基準位置の座標を算出するように構成されている、動体追跡装置。

（項目２）
前記治療計画位置は、治療計画立案時に予め取得された前記被験者が吸気状態である場合における前記検出対象物の位置であり、
前記位置検出部により算出された前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離が最小となる位置の近傍の位置で、かつ、前記検出対象物が、吸気中に前記呼吸性移動部位の移動が停止する時間に対応するように予め設定された所定時間以上滞在する位置であることに基づいて、前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していることを判定する判定部をさらに備え、
前記位置検出部は、前記判定部により前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していると判定された際に取得された前記放射線画像における前記検出対象物の位置を、前記補正基準位置の座標として算出するように構成されている、項目１に記載の動体追跡装置。

（項目３）
前記判定部は、第１の呼吸周期における前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離が、前記第１の呼吸周期よりも前の第２の呼吸周期における前記距離の最小値を中心とした所定の誤差範囲内に前記所定時間以上継続して収まっていることに基づいて、前記検出対象物が前記第１の呼吸周期において前記補正基準位置に位置していると判定するように構成されている、項目２に記載の動体追跡装置。

（項目４）
前記検出対象物は、前記呼吸性移動部位の近傍に複数埋め込まれており、
前記治療計画位置は、前記複数の検出対象物の各々に対応するように複数設けられており、
前記判定部は、前記第１の呼吸周期における互いに対応する前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離の合計値が、前記第２の呼吸周期における互いに対応する前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離の合計値の最小値を中心とした前記所定の誤差範囲内に前記所定時間以上継続して収まっていることに基づいて、前記複数の検出対象物が前記第１の呼吸周期において前記補正基準位置に位置していると判定するように構成されている、項目３に記載の動体追跡装置。

（項目５）
前記画像取得部と、前記位置検出部と、前記判定部とを構成する制御部を備える、項目２～４のいずれか１項に記載の動体追跡装置。

（項目６）
前記判定部により前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していると判定されたことに基づいて、前記被験者の前記放射線画像の撮影を停止する制御を行うように構成されている、項目２～５のいずれか１項に記載の動体追跡装置。

（項目７）
前記位置検出部により算出された前記検出対象物の前記補正基準位置の座標と、前記治療計画位置の座標とに基づいて、前記被験者に治療用の放射線を照射する放射線照射部と、前記被験者が載置される寝台との相対的位置関係を補正する制御を行うように構成されている、項目１～６のいずれか１項に記載の動体追跡装置。

（項目８）
前記位置検出部は、治療計画位置近傍の所定の範囲内において前記検出対象物を探索し、前記所定の範囲内において前記検出対象物を検知したことに基づいて前記検出対象物の自動追跡を開始するとともに、追跡している前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離を算出するように構成されている、項目１～７のいずれか１項に記載の動体追跡装置。

（項目９）
被験者を撮影した放射線画像を取得する工程と、
取得された前記放射線画像において、呼吸によって位置が変化する前記被験者の体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に埋め込まれ、前記被験者の呼吸によって移動する検出対象物と、前記被験者が所定の呼吸状態である場合における前記検出対象物の位置であり、治療計画立案時に予め取得された治療計画位置との距離を算出する工程と、
前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離を算出する工程において算出された前記距離が前記被験者の呼吸周期において最小となる前記検出対象物の位置の近傍の補正基準位置の座標を算出する工程と、を備える、動体追跡方法。

１ 画像取得部
２、１２、２２ 位置検出部
３、１３ 判定部
４ 表示部
５、３５、４５ 放射線画像
６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ マーカ部材（検出対象物）
７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 治療計画位置
１０、２０、３０ 制御部
５０ 被験者
５１ 呼吸性移動部位
５１ａ 患部
１００、３００、４００ 動体追跡装置
１１０ 放射線照射部
２１０ 寝台
Ａ 呼吸周期（第１の呼吸周期）
Ｂ 呼吸周期（第２の呼吸周期）
Ｄ１、Ｄ１１ａ、Ｄ１１ｂ、Ｄ１１ｃ 距離
Ｄ１ｍｉｎ 最小値（距離の最小値）
Ｄ１ｒ、Ｓｒ 誤差範囲（所定の誤差範囲）
Ｅ 範囲（所定の範囲）
Ｐ１、Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ 補正基準位置
Ｓ 合計値
Ｓｍｉｎ 最小値（合計値の最小値）
Ｔ 所定時間

Claims (9)

1. 呼吸によって位置が変化する体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に検出対象物を埋め込んだ被験者に対して治療ビームを照射し、前記被験者を載置する寝台と接続される放射線治療装置に接続される動体追跡装置であって、
   前記動体追跡装置は、画像取得部と、位置検出部と、を備え、
   前記画像取得部は、前記被験者を撮影した放射線画像を順次取得するように構成されており、
   前記位置検出部は、前記画像取得部により順次取得された前記放射線画像の各々において、前記検出対象物の位置、および、前記検出対象物の位置と治療計画立案時に予め取得された前記検出対象物の位置である治療計画位置との距離を算出し、算出した前記距離が前記被験者の呼吸周期において最小となる前記検出対象物の位置の近傍の位置を補正基準位置の座標として算出するように構成されており、
   前記動体追跡装置は、算出した前記補正基準位置の座標と前記治療計画位置の座標とに基づいて、前記寝台の位置を補正する補正量を算出し、算出した前記補正量を前記放射線治療装置に送信する、動体追跡装置。
2. 前記治療計画位置は、治療計画立案時に予め取得された前記被験者が吸気状態である場合における前記検出対象物の位置であり、
   前記位置検出部により算出された前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離が前記被験者の呼吸周期において最小となる位置の近傍の位置で、かつ、前記検出対象物が、吸気中に前記呼吸性移動部位の移動が停止する時間に対応するように予め設定された所定時間以上滞在する位置であることに基づいて、前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していることを判定する判定部をさらに備え、
   前記位置検出部は、前記判定部により前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していると判定された際に取得された前記放射線画像における前記検出対象物の位置を、前記補正基準位置の座標として算出するように構成されている、請求項１に記載の動体追跡装置。
3. 前記判定部は、第１の呼吸周期における前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離が、前記第１の呼吸周期よりも前の第２の呼吸周期における前記距離の最小値を中心とした所定の誤差範囲内に前記所定時間以上継続して収まっていることに基づいて、前記検出対象物が前記第１の呼吸周期において前記補正基準位置に位置していると判定するように構成されている、請求項２に記載の動体追跡装置。
4. 前記検出対象物は、前記呼吸性移動部位の近傍に複数埋め込まれており、
   前記治療計画位置は、前記複数の検出対象物の各々に対応するように複数設けられており、
   前記判定部は、前記第１の呼吸周期における互いに対応する前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離の合計値が、前記第２の呼吸周期における互いに対応する前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離の合計値の最小値を中心とした前記所定の誤差範囲内に前記所定時間以上継続して収まっていることに基づいて、前記複数の検出対象物が前記第１の呼吸周期において前記補正基準位置に位置していると判定するように構成されている、請求項３に記載の動体追跡装置。
5. 前記画像取得部と、前記位置検出部と、前記判定部とを構成する制御部を備える、請求項２～４のいずれか１項に記載の動体追跡装置。
6. 前記判定部により前記検出対象物が前記補正基準位置に位置していると判定されたことに基づいて、前記被験者の前記放射線画像の撮影を停止する制御を行うように構成されている、請求項２～５のいずれか１項に記載の動体追跡装置。
7. 前記補正量に基づいて、前記被験者に治療用の放射線を照射する放射線照射部と、前記被験者が載置される寝台との相対的位置関係を補正する制御を行うように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の動体追跡装置。
8. 前記位置検出部は、治療計画位置近傍の所定の範囲内において前記検出対象物を探索し、前記所定の範囲内において前記検出対象物を検知したことに基づいて前記検出対象物の自動追跡を開始するとともに、追跡している前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離を算出するように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の動体追跡装置。
9. 呼吸によって位置が変化する体内の呼吸性移動部位における患部の近傍に検出対象物を埋め込んだ被験者に対して治療ビームを照射し、前記被験者が載置される寝台と接続される放射線治療装置に接続される動体追跡装置の作動方法であって、
   被験者を撮影した放射線画像を前記動体追跡装置に含まれる画像取得部が順次取得する工程と、
   順次取得された前記放射線画像の各々において、前記検出対象物の位置、および、前記検出対象物と治療計画立案時に予め取得された前記検出対象物の位置である治療計画位置との距離を前記動体追跡装置に含まれる位置検出部が算出する工程と、
   前記検出対象物と前記治療計画位置との前記距離を前記位置検出部が算出する工程において算出された前記距離が前記被験者の呼吸周期において最小となる前記検出対象物の位置の近傍の位置を補正基準位置の座標として前記位置検出部が算出する工程と、
   算出した前記補正基準位置の座標と前記治療計画位置の座標とに基づいて、前記寝台の位置を補正する補正量を前記動体追跡装置が算出する工程と、
   前記補正量を前記動体追跡装置が前記放射線治療装置に送信する工程と、を備える、動体追跡装置の作動方法。

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