JPH0966116A

JPH0966116A - 放射線治療計画におけるマーキング支援用指標光照射装置

Info

Publication number: JPH0966116A
Application number: JP7248507A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shinokawa; 毅篠川; Noboru Yamashita; 登山下
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線治療の一連の作業を効率良く行い、設
備の小型化等を図る。【解決手段】マーキングを支援するための指標光照射
装置３であって、任意の位置に設けられる指標光を照射
するための単数または複数の光源３１と、光源３１から
の指標光を任意の形状に絞る絞り器３２と、Ｘ線ＣＴ装
置１からの医療画像情報に基づき被検体の体表面を特定
し、この体表面と計画装置２で決められた治療計画とに
基づき、治療装置４で被検体に治療放射線を照射すると
きの治療放射線束と被検体の体表面とが交差する交差形
状を求め、絞り器３２による指標光の絞りを行う絞り平
面を仮想的に設定し、光源３１に対する交差形状の絞り
平面への逆投影形状を求める逆投影形状算出部３３と、
求められた逆投影形状に基づき絞り器３２による絞り形
状を調節するための絞り器制御部３４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放射線治療計画
におけるマーキングの支援のためにマーキング範囲に指
標光を照射する放射線治療計画におけるマーキング支援
用指標光照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】患部などに放射線を照射して治療を行う
放射線治療は、大きく分けて計画段階と治療段階とに分
けられる。計画段階は、医療画像情報を収集する過程
や、収集された画像情報に基づいて被検体への治療放射
線の照射範囲、照射方向、強度、照射時間などを決め
る、いわゆる治療計画の立案を行う過程などが含まれ
る。また、治療段階では、立案された治療計画に従って
実際に被検体に治療放射線が照射されて治療が行われ
る。

【０００３】医療画像情報としては断層画像などが用い
られ、その収集はＸ線ＣＴ装置などで行われる。また、
治療計画の立案は、収集された画像情報の取込み装置や
表示装置、入力装置、ＣＰＵ（中央処理装置）などを備
えたいわゆるコンピューターシステムで構成される計画
装置により取り込んだ画像情報を基に医師などが指示し
ながら行われる。

【０００４】治療段階の放射線治療は治療装置で行われ
る。この治療装置は、被検体を搭載するベッドや、この
ベッドの近傍に設置され、治療放射線束を照射する放射
線源や放射線源から照射される治療放射線を絞るコリメ
ータなどを備えた架台部分などを備えている。この種の
治療装置は、一般にベッド上の被検体に対する放射線源
の位置関係を前記被検体の体軸方向や体軸回りに変位し
得るようにベッドと架台部分が相対変位可能に構成され
ていて、治療放射線を照射する部位（頭部や胸部、腹部
など）を調節したり、被検体の体軸回りからの治療放射
線の照射方向を調節できるようになっている。また、放
射線源と被検体との間隔を変更できるように構成される
こともある。なお、治療放射線の照射範囲は、コリメー
タの絞り形状で調節される。

【０００５】ところで、治療装置による放射線治療（治
療段階）では、立案された治療計画が正確に反映される
必要がある。そこで、従来、治療段階に先立ち、計画段
階の一つの工程として、立案された治療計画に従って治
療放射線が被検体に照射されるときに治療放射線が当た
る被検体の体表面上の範囲をマーキングするようにして
いる。このマーキングは、体表面上での照射範囲などに
従って術者が被検体の体表面に特殊インクで描線するの
であるが、この作業の指標として、治療計画の照射範囲
や照射方向などに基づき体表面上での照射範囲などを光
（指標光）で照射するようにしている。

【０００６】上記指標光の照射は、従来、以下のような
構成で実現されている。＜第１従来例＞指標光を照射するための光源を治療装置
に備え、立案された治療計画によって決まる、治療装置
の放射線源の３次元空間内の位置に前記光源を位置させ
るように治療装置のベッドと架台部分を相対移動させ、
また、コリメータの開口形状を治療時と同じにして被検
体に向けて指標光を照射させる。これにより、治療計画
通りに放射線源から治療放射線が照射されたときの治療
照射線束の被検体の体表面上の照射範囲に光源からの指
標光が照射され、この指標光に沿って術者がマーキング
を行う。

【０００７】＜第２従来例＞図２０に示すような装置を
用いる。この装置は、ベッド１００と架台部分２００を
備える。ベッド１００はベッド基台１０１とその上部に
水平移動可能に支持された被検体Ｍ搭載用の天板１０２
を備える。架台部分２００は、投光部２０１、Ｃ型アー
ム２０２、基台２０３などを備える。投光部２０１は、
指標光を投光する光源２０４と、治療装置のコリメータ
と同様の絞り形状で光源２０４からの指標光を絞る絞り
器２０５を備えている。この投光部２０１はＣ型アーム
２０２の一端部に取り付けられている。Ｃ型アーム２０
２は、投光部２０１を天板１０２上の被検体Ｍの体軸回
りに回動できるように基台２０３に変位可能に支持され
ている。また、放射線源と被検体との間隔を変位可能に
構成された治療装置に対しては、さらに、投光部２０１
が天板１０２上の被検体Ｍに接離可能にＣ型アーム２０
２に取り付けられる。

【０００８】上記装置によれば、天板１０２の水平移
動、被検体Ｍの体軸回りの投光部２０１の回動（、投光
部２０１の被検体Ｍに対する接離移動）を組み合わせる
ことによって、被検体Ｍに対する光源２０４の位置関係
を、治療装置の放射線源と同じように調節することがで
きる。また、絞り器２０５によって指標光を治療放射線
と同じように絞ることもできる。従って、放射線治療時
における被検体に対する放射線源の位置関係と同じ位置
関係になるように投光部２０１の光源２０４を位置さ
せ、絞り器２０５による絞り形状を放射線治療時におけ
るコリメータの絞り形状と同じにして指標光を被検体Ｍ
に照射させることで、治療計画通りに放射線源から治療
放射線が照射されたときの治療照射線の被検体の体表面
上の照射範囲に指標光を照射させることができる。な
お、図２０（ａ）は、第２従来例装置の正面図、図２０
（ｂ）は、その装置を被検体の体軸方向から見た図であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。先にも述べたように放射線治療は、医療画像情報
の収集、治療計画の立案、マーキング、治療の順で行わ
れる。病院などにおいては、多数の患者（被検体）を対
象とするので、上記一連の作業が効率良く実施されるこ
とが望まれる。しかしながら、第１従来例の構成では、
マーキングのための指標光の照射を治療装置を用いて行
うので、マーキング作業と治療作業とが競合したときい
ずれか一方の作業を受ける患者が待たされることになり
作業効率が悪くなる。

【００１０】また、第２従来例では、マーキングのため
の指標光の照射を行う装置は治療装置と別体であるの
で、上述した第１実施例のような問題は起きないが、こ
の第２従来例の装置は、被検体Ｍに対する投光部２０１
の光源２０４の位置関係を、治療装置の放射線源と同じ
位置関係に変位させる必要があり、光源２０４の変位範
囲を放射線源の変位範囲と同じにしなければならないの
で、構成が複雑で大がかりな装置が必要になり、設備の
大型化などを招くなどの別異の問題がある。

【００１１】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、多数の患者に対する放射線治療の一
連の作業を効率良く行えるとともに、設備の簡素化、小
型化を図ることができる放射線治療計画におけるマーキ
ング支援用指標光照射装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、治療装置による治療の際の被検体への
治療放射線の照射範囲や照射方向などを含む、医療画像
情報などを基に決められた治療計画に従って、前記治療
放射線が被検体に照射されるときに、この治療放射線が
当たる被検体の体表面上の範囲をマーキングする際の指
標として被検体の体表面に光（指標光）を照射する放射
線治療計画におけるマーキング支援用指標光照射装置で
あって、任意の位置に設けられる前記指標光を照射する
ための単数または複数の投光手段と、前記投光手段から
の指標光を任意の形状に絞る絞り手段と、前記医療画像
情報に基づき被検体の体表面を特定し、この体表面と前
記決められた治療計画とに基づき、前記治療装置で被検
体に治療放射線を照射するときの治療放射線束と前記被
検体の体表面とが交差する形状（以下、交差形状と称す
る）を求め、前記絞り手段による指標光の絞りを行う絞
り平面を仮想的に設定し、前記投光手段に対する前記交
差形状の前記絞り平面への逆投影形状を求める逆投影形
状算出手段と、前記求められた逆投影形状に基づき前記
絞り手段による絞り形状を調節するための絞り調節手段
とを備えたものである。

【００１３】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。逆投影形
状算出手段は、まず、医療画像情報に基づき被検体の体
表面を特定し、次に、この体表面と決められた治療計画
とに基づき、治療装置で被検体に治療放射線を照射する
ときの治療放射線束と、先に特定された被検体の体表面
とが交差する形状（交差形状）を求め、絞り手段による
光の絞りを行う絞り平面を仮想的に設定する。ここで、
投光手段、絞り手段（絞り平面）、被検体の体表面は、
空間上、投光手段、絞り手段（絞り平面）、被検体の体
表面の順で配置される。次に、逆投影形状算出手段は、
交差形状の各点と投光手段を結ぶ直線と絞り平面との各
交点を順次求めていき、投光手段に対する交差形状の絞
り平面への逆投影形状を求める。そして、絞り調節手段
を介して、求められた逆投影形状に基づき絞り手段によ
る絞り形状が調節される。これにより、投光手段から投
光され、逆投影形状に基づいて絞り形状が調節された絞
り手段によって絞られた指標光束は、前記交差形状、す
なわち、治療放射線が被検体に照射されるときにこの治
療放射線が当たる被検体の体表面上のマーキング範囲を
照射することになる。

【００１４】すなわち、このように絞り手段の絞り形状
を調節して投光手段からの指標光を絞って体表面上のマ
ーキング範囲を照射するので、放射線治療時の治療装置
の放射線源の位置に制約されない任意な位置に投光手段
を設けることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る放射線治
療計画におけるマーキング支援用指標光照射装置の概略
構成、および、それを備えた放射線治療システムの全体
の概略構成を示すブロック図であり、図２は、Ｘ線ＣＴ
装置の構成を示す正面図、図３（ａ）は、治療装置の一
例の構成を示す正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の治
療装置をベッド側から見た架台部分の一部と被検体との
関係を示す図である。

【００１６】図１に示すように、この放射線治療システ
ムは、医療画像情報を収集するためのＸ線ＣＴ装置１
と、治療計画を立てる計画装置２と、決められた治療計
画に従って被検体の体表面にマーキングする際の指標と
して被検体の体表面に指標光を照射するためのこの発明
の要部の指標光照射装置３と、治療装置４とを備えてい
る。

【００１７】Ｘ線ＣＴ装置１は、図２に示すように、ガ
ントリ１１とベッド１２とを備えている。ガントリ１１
には被検体Ｍを挿抜するための開口１３が形成されてお
り、Ｘ線管１４とＸ線検出器１５とが対向支持されて内
設されている。Ｘ線管１４とＸ線検出器１５とは、対向
状態を維持しながら前記開口１３の中心軸ＣＪ回りに回
転可能に構成されている。ベッド１２は昇降可能な基台
１６と基台１６の上部に水平移動可能に支持された天板
１７を備えている。天板１７上に被検体Ｍが載置され、
基台１６を上昇させて天板１７上の被検体Ｍの体軸を前
記開口１３の中心軸ＣＪに一致させ、天板１７を水平移
動させて被検体Ｍを開口１３内に挿入し、Ｘ線管１４と
Ｘ線検出器１５とを結ぶ撮像位置ＳＬに、被検体Ｍの撮
像部位を位置させる。そして、Ｘ線管１４からＸ線を照
射しながらＸ線管１４とＸ線検出器１５をこの被検体Ｍ
の体軸（中心軸ＣＪ）回りで回転させ、撮像位置ＳＬに
位置された被検体Ｍの撮影部位の周回方向からのＸ線透
過データをＸ線検出器１５で検出する。この収集された
データに基づき図示しない画像再構成部でその撮像部位
の断層画像が再構成される。

【００１８】このＸ線ＣＴ装置１で、上記撮像動作を被
検体Ｍの体軸方向に連続して行い、図４に示すように放
射線治療の対象の患部が存在する撮像領域（例えば、胸
部）ＫＡに数mmピッチでスライス面ＳＭを設定し、各ス
ライス面ＳＭごとに撮像した複数枚の断層画像ＳＧを得
る。これら複数枚の断層画像ＳＧが治療計画を立てる際
に用いられる医療画像情報となる。なお、上記Ｘ線ＣＴ
装置１を基準とした基準座標系ｘｙｚ（図２では、ｘ軸
は紙面に垂直な方向になる）が予め決められていて、得
られた各断層画像ＳＧの位置情報もこの基準座標系によ
って表される。

【００１９】計画装置２は、得られた断層画像を取込む
取込み装置や表示装置、入力装置、ＣＰＵなどを備えた
いわゆるコンピューターシステムで構成されていて、上
記Ｘ線ＣＴ装置１で得られた所定の撮像領域の複数枚の
断層画像（医療画像情報）を取込み、それを基に医師な
どが指示しながら治療計画が立てられる。

【００２０】治療装置４は、図３に示すように、ベッド
４１や架台部分４２を備えている。ベッド４１は、基台
４３の上部に被検体Ｍ搭載用の天板４４が水平移動自在
に支持されている。架台部分４２は、治療放射線を照射
する放射線源４５や放射線源４５から照射される治療放
射線を任意の絞り形状に絞るコリメータ４６などを備え
ていて、天板４４上の被検体Ｍの体軸回りに放射線源４
５やコリメータ４６が回動されるように構成されてい
る。上記天板４４の水平移動と、放射線源４５などの回
動によって、天板４４上の被検体Ｍと放射線源４５、コ
リメータ４６の位置関係を被検体Ｍの体軸方向や体軸回
りに変位でき、治療放射線を照射する部位（頭部や胸
部、腹部など）を調節したり、被検体Ｍの体軸回りから
の治療放射線の照射方向を調節できるようにしている。
また、放射線源４５と天板４４上の被検体Ｍとの間隔を
変更できるように構成されることもある。

【００２１】コリメータ４６は、例えば、図５（ａ）〜
（ｃ）に示すようなものが用いられる。図５（ａ）のコ
リメータ４６は、２組の開閉自在のリーフ４６ａを互い
に直交する方向に開閉させるように構成されており矩形
の絞り形状（治療放射線を通過させる開口部分）ＣＫを
形成できる。図５（ｂ）のコリメータ４６は、放射線遮
蔽材料で形成された板状体４６ｂに絞り形状ＣＫが予め
形成されたもので、各種の絞り形状ＣＫのものが用意さ
れていて、それらを取り替えるようにしている。また、
図５（ａ）と（ｂ）とを併用して、より複雑な絞り形状
ＣＫを形成することもある。図５（ｃ）のコリメータ４
６は、複数組の開閉自在のリーフ４６ｃが並設されたも
のである。この図５（ｃ）のコリメータ４６では、より
複雑な絞り形状ＣＫを形成することができる。なお、リ
ーフ４６ａや４６ｃは放射線遮蔽材料で形成される。

【００２２】上記計画装置２によって立てられる治療計
画のうち、治療放射線の照射範囲は、例えば、図６に示
すように、治療装置４の放射線源４５から照射される治
療放射線によって患部Ｋが包含されるように決められ、
治療放射線の照射方向は、放射線治療に最適と考えられ
る、放射線源４５からの治療放射線の照射方向（被検体
Ｍの体軸回りの方向）が決められる。また、被検体Ｍと
放射線源４５との間隔を変更できる治療装置４にあった
は、被検体Ｍと放射線源４５との間隔も決められる。上
述のようにして決められた治療放射線の照射方向、被検
体Ｍと放射線源４５の間隔などによって被検体Ｍに対す
る放射線源４５の位置が決められ、上記放射線源４５の
位置や治療放射線の照射範囲などによって放射線源４５
から照射される治療放射線を絞るコリメータ４６の絞り
形状が決められる。これら放射線源４５の位置やコリメ
ータ４６の絞り形状は、基準座標系上で決められる。

【００２３】なお、基準座標系の基準であるＸ線ＣＴ装
置１と治療装置４とは別体の装置であり、これら装置
１、４間で被検体Ｍの移替えが行われる。従って、治療
装置４の座標系と基準座標系との座標合わせが必要にな
る。この種の放射線治療システムでは、被検体Ｍの所定
箇所に座標合わせ用のマーキングを施し、Ｘ線ＣＴ装置
１のベッド１２の天板１７の予め決められた位置にその
マーキング箇所を位置合わせして被検体Ｍを天板１７に
載置し、医療画像情報（断層画像）を撮像して上記治療
計画を立て、一方で、治療段階では、治療装置４のベッ
ド４１の天板４４の予め決められた位置に前記マーキン
グ箇所を位置合わせして被検体Ｍを天板４４に載置して
放射線治療を行うことで、治療装置４の座標系と基準座
標系との座標合わせを行っている。これにより、基準座
標系で決められた治療計画に基づき、治療装置４の天板
４４や放射線源４５、コリメータ４６などの調節が可能
となる。

【００２４】計画装置２で立てられた治療計画は、指標
光照射装置３と治療装置４とに与えられる。指標光照射
装置３では、Ｘ線ＣＴ装置１で得られた医療画像情報も
与えられていて、この医療画像情報と、計画装置２で立
てられた治療計画の内容を用いて後述するように被検体
Ｍの体表面に指標光を照射し、マーキング作業が行われ
る。また、治療装置４では、立てられた治療計画の内容
に基づき、天板４４の水平移動や放射線源４５の位置、
コリメータ４６の絞り形状などを調節しながら被検体Ｍ
に治療放射線を照射して治療を行う。

【００２５】図１に戻って、指標光照射装置３は、投光
手段としての単数または複数の光源３１と、各光源３１
から照射される指標光を任意の絞り形状に絞る絞り手段
としての絞り器３２、逆投影形状算出手段としての逆投
影形状算出部３３、絞り調節手段としての絞り器制御部
３４などで構成される。

【００２６】この指標光照射装置３は、被検体Ｍに対す
る放射線源４５の位置と無関係な任意の位置に光源３１
を設け、図７の概念図に示すように、治療計画に基づき
放射線治療時に被検体Ｍに治療放射線が照射されるとき
の治療放射線束と被検体Ｍの体表面Ｔ上との交差する部
分Ｐに、任意の位置に設けられた光源３１から指標光を
照射するように絞り器３２の絞り形状を調節するもので
ある。

【００２７】このような絞り器３２の絞り形状は、逆投
影形状算出部３３により逆投影形状として求められる。
この手順を以下に説明する。なお、特に断らない限り、
以下の説明に出てくる形状、直線、点などは、上記基準
座標系（ｘｙｚ）上のもので、この基準座標系上の座標
で表されるものとする。

【００２８】逆投影形状算出部３３は、まず、医療画像
情報（所定の撮像領域の連続した複数の断層画像）に基
づき被検体Ｍの体表面Ｔを求める。これを図８を参照し
て説明する。

【００２９】まず、各断層画像ＳＧごとに体表面の輪郭
ＴＣを求める。これは、従来より一般に行われている方
法、例えば、画像の各ドットのＣＴ値と所定のしきい値
とを比較するなどの方法により容易に求めることができ
る。各断層画像ＳＧは、基準座標系上のｘｙ平面上の断
層画像であるから、各断層画像ＳＧごとの体表面の輪郭
ＴＣのｘｙ座標が特定される。また、各断層画像ＳＧの
基準座標系上のｚ軸（被検体の体軸に一致する）の座標
は画像撮像時に決まる。従って、各断層画像ＳＧごとの
体表面の輪郭ＴＣの基準座標系上のｘｙｚ座標が特定さ
れるので、これらをつなげることで被検体の体表面Ｔを
求めることができる。ここでは、この基準座標系上の体
表面Ｔを関数Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）とする。

【００３０】次に、逆投影形状算出部３３は、図９に示
すように、上述で求められた体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）
と、決められた治療計画とに基づき、治療装置４で被検
体Ｍに治療放射線を照射するときの治療放射線束と被検
体の体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）とが交差する形状（交差形
状）Ｐを求める。

【００３１】先にも述べたように、治療計画が立てられ
た段階で基準座標系上の放射線源４５の位置やコリメー
タ４６の絞り形状が決まるので、放射線治療時の治療放
射線束に沿った直線Ｌが決まる。図９に示すように、治
療計画を立てる際には、治療放射線束の照射範囲ＳＡ
は、実際には患部ＫにアイソセンタＩＣを決め、このア
イソセンタＩＣを含むアイソセンタ平面ＩＣＰ上で決め
られるので、この照射範囲ＳＡ上の点Ａと放射線源４５
とを通る直線が上記直線Ｌである。点Ａと放射線源４５
の位置の基準座標系の座標は既知であるので直線Ｌが特
定される。この直線Ｌと体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）との交
点ＰＰを、照射範囲ＳＡ上の各点について順次求めてい
くことで交差形状Ｐが求められる。

【００３２】ここで、直線Ｌと体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）
との交点ＰＰを求める一例を図１０を参照して説明す
る。図１０（ａ）に示すように、体表面Ｔ（ｘ，ｙ，
ｚ）を多数の点ＴＰ_ij（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）の集
合と考え、これら点ＴＰ_ijから交点ＰＰをさがすものと
する。

【００３３】図１０（ｂ）に示すように、直線Ｌを交点
ＰＰで２つの半直線Ｌ１、Ｌ２に区分したとき、半直線
Ｌ１、Ｌ２の方向は直線Ｌの方向と一致する。一方、直
線Ｌを交点ＰＰでない体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）上の点Ｔ
Ｐ_ijで２つの半直線Ｌ１、Ｌ２を区分したときには、図
１０（ｃ）に示すように、半直線Ｌ１、Ｌ２の方向は直
線Ｌの方向と一致しない。なお、図中の点Ｂ、Ｃは、直
線Ｌ上に任意に決めた点である。

【００３４】そこで、体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）を構成す
る多数の点ＴＰ_ijを決めておき、各点ＴＰ_ijで直線Ｌを
２つの半直線Ｌ１、Ｌ２に区分し、半直線Ｌ１、Ｌ２の
方向が直線Ｌの方向と一致する点ＴＰ_ijを検索し、その
点ＴＰ_ijを交点ＰＰとして決める。具体的な計算方法と
しては以下の方法を採ることができる。

【００３５】直線ＬはＡ（ｘ_A，ｙ_A，ｚ_A）を通り、
方向ベクトル（α、β、γ）に平行であるとすれば、直
線Ｌは以下の式で表される。

【００３６】

【数１】

【００３７】なお、方向ベクトル（α、β、γ）は直線
Ｌの傾きに平行な単位ベクトルを設定する。

【００３８】この直線Ｌ上に任意の２点Ｂ（ｘ_B，
ｙ_B，ｚ_B）、Ｃ（ｘ_C，ｙ_C，ｚ_C）をとり、検索対
象の体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）を構成する点ＴＰ
_ij（ｘ_T，ｙ_T，ｚ_T）と、上記点Ｂ、Ｃを結ぶ半直線
Ｌ１（点ＴＰ_ijと点Ｂを結ぶ半直線）、Ｌ２（点ＴＰ_ij
と点Ｃを結ぶ半直線）を求めると以下の式で表される。

【００３９】

【数２】

【００４０】この２つの半直線Ｌ１、Ｌ２の単位方向ベ
クトル（ν_x，ν_y，ν_z）、（μ_x，μ_y，μ_z）
が、直線Ｌの単位方向ベクトル（α、β、γ）と一致す
る点ＴＰ_ijを検索すればよい。

【００４１】この逆投影形状算出部３３は、実際にはコ
ンピュータ（ＣＰＵ）で構成されるので、実際の評価方
法としては、各要素の誤差の２乗和をとり、それがコン
ピュータの数値計算誤差δ以下に収まるような点ＴＰ_ij
を検索する。具体的には、以下の式で評価する。

【００４２】（ν_x−α）²＋（ν_y−β）²＋（ｚ_z−γ）²≦δ 、かつ、（μ_x−α）²＋（μ_y−β）²＋（μ_z−γ）²≦δ

【００４３】なお、上記検索を体表面Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ）
を構成する全点について行うと時間がかかるので、例え
ば二分検索法などを応用して検索することで処理時間の
短縮を図ることができる。

【００４４】また、上記交差形状Ｐが、治療計画に従っ
て治療放射線を被検体Ｍに照射したときの被検体Ｍの体
表面に当たる範囲の輪郭になり、これがマーキング範囲
になる。

【００４５】交差形状Ｐを求めると、逆投影形状算出部
３３は、次に、図７、図１１に示すように、絞り器３２
による、光源３１からの照射光の絞りを行う絞り平面Ｓ
Ｐを仮想的に設定する。ここでは、絞り平面ＳＰをａｘ
＋ｂｙ＋ｃｚ＋ｄ＝０で表される平面とする。なお、以
下の説明では上記一般式を用いて説明するが、絞り器３
２が具体的な位置に設置されると、上記ａ、ｂ、ｃ、ｄ
は具体的に決まる。

【００４６】次に、図１２に示すように、上記絞り平面
ＳＰを含むｓｔｕ座標系を決める。図ではｓｔ平面を絞
り平面ＳＰに一致させ、ｕ軸上に光源３１が位置される
ようにしている。後述するように、光源３１や絞り器３
２は基準座標系上の既知の位置に設けられるので、この
ｓｔｕ座標系と基準座標系ｘｙｚとの関係は既知であ
る。従って、このｓｔｕ座標系のｓ、ｔ、ｕ軸の単位ベ
クトルＩ_S、Ｉ_T、Ｉ_u、ｓｔｕ座標系の原点Ｇを基準
座標系の座標で表すことができ、ここでは以下のように
表す。

【００４７】Ｉ_S＝（ｘ_s，ｙ_s，ｚ_s）Ｉ_t＝（ｘ_t，ｙ_t，ｚ_t）Ｉ_u＝（ｘ_u，ｙ_u，ｚ_u）原点Ｇ（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）

【００４８】また、光源３１の焦点Ｅ（ｘ_E，ｙ_E，ｚ
_E）が原点Ｇからｕ軸の＋方向に距離ｅ（実際に光源３
１や絞り器３２が配設されたときに決まる）離れた位置
にあるとすると、その座標は以下のように表せる。

【００４９】（ｘ_E，ｙ_E，ｚ_E）＝（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）＋ｅＩ_u ＝（ｘ₀＋ｅｘ_u，ｙ₀＋ｅｙ_u，ｚ₀＋ｅｚ_u）

【００５０】そして、先に求めた交差形状Ｐ上の点ＰＰ
（ｘ_P，ｙ_P，ｚ_P）と光源３１の焦点Ｅとを結ぶ直線
ＬＬと、絞り平面ＳＰとの交点Ｑを交差形状Ｐ上の各点
について順次求めていけば、図１３に示すように、光源
３１に対する交差形状Ｐの絞り平面ＳＰへの逆投影形状
ＢＰが求められる。

【００５１】上記交点Ｑは具体的には以下のような方法
で求められる。上記直線ＬＬ上の点（ｘ，ｙ，ｚ）は以
下のように表せる。

【００５２】（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ_E，ｙ_E，ｚ_E）＋
ｍ（ｘ_P−ｘ_E，ｙ_P−ｙ_E，ｚ_P−ｚ_E）ただし、ｍは実数の値である。

【００５３】そして、上記式のｘ＝ｘ_E＋ｍ（ｘ_P−ｘ
_E）、ｙ＝ｙ_E＋ｍ（ｙ_P−ｙ_E）、ｚ＝ｚ_E＋ｍ（ｚ
_P−ｚ_E）を上記絞り平面ＳＰを表す式ａｘ＋ｂｙ＋ｃ
ｚ＋ｄ＝０に代入すれば、直線ＬＬにおける交点Ｑの際
のｍ（ｍ_Q）が求まる。これを以下に示す。

【００５４】

【数３】

【００５５】従って、交点Ｑの基準座標系ｘｙｚにおけ
る座標（ｘ_Q，ｙ_Q，ｚ_Q）が求められる。

【００５６】このようにして決められた逆投影形状ＢＰ
に従って絞り器制御部３４が絞り器３２の絞り形状を調
節することで光源３１からの照射光で交差形状Ｐ（マー
キング範囲）を照射させることができる。

【００５７】ところで、絞り器３２の絞り形状の調節
は、上記絞り平面ＳＰ上で行われる。従って、ｓｔｕ座
標系における逆投影形状ＢＰが求められる方が絞り形状
の調節上便利である。そこで、ｓｔｕ座標系における逆
投影形状ＢＰを、座標変換により求めてもよい。この方
法を以下に説明する。

【００５８】上記交点Ｑのｓｔｕ座標系における座標を
（ｓ_Q，ｔ_Q，ｕ_Q）とすると、交点Ｑは以下の式で表
せる。

【００５９】ｓ_QＩ_s＋ｔ_QＩ_t＋ｕ_QＩ_u＝（ｘ_Q−
ｘ₀，ｙ_Q−ｙ₀，ｚ_Q−ｚ₀）従って、（ｓ_Q，ｔ_Q，ｕ_Q）は次式で表せる。

【００６０】

【数４】

【００６１】先に説明した方法で求まる基準座標系にお
ける逆投影形状ＢＰの各点について上記のように座標変
換することで、ｓｔｕ座標系における逆投影形状ＢＰが
求められる。

【００６２】このように、この発明によれば、立てられ
た治療計画に従って放射線治療を照射するときの治療放
射線束が当たる被検体Ｍの体表面上のマーキング範囲
（交差形状）の絞り平面ＳＰへの逆投影形状を求めてそ
れに基づき光源３１からの指標光束を絞るようにしたの
で、光源３１は、放射線源４５の位置に制約さない位置
に設けてあってもマーキング範囲に指標光を照射させる
ことができる。

【００６３】例えば、図１４（ａ）に示すように、被検
体（体表面Ｔ）と放射線源４５、光源３１の間隔が相違
する場合であっても、この発明によれば逆投影形状ＢＰ
が求められ、光源３１からの指標光でマーキング範囲
（Ｐ）を照射することができる。これは、治療装置４の
被検体（体表面Ｔ）と放射線源４５との実際の間隔と相
違した間隔で光源３１を設けられることを意味し、ま
た、治療装置４が被検体Ｍと放射線源４５との間隔を変
位し得るように構成されていても、光源３１と被検体Ｍ
との間隔を変位させることが必ずしも必要でないことを
意味する。また、図１４（ｂ）に示すように、放射線源
４５と光源３１の被検体Ｍの体軸回りの位置が相違して
も、この発明によれば光源３１からの指標光でマーキン
グ範囲を照射することができる。これは、光源３１を被
検体Ｍの体軸回りに回転させることが必ずしも必要でな
いことを意味する。さらに、例えば、図１４（ｃ）に示
すように、放射線源４５からの最大照射範囲で被検体Ｍ
の体軸方向に複数範囲に渡って放射線治療を行う場合、
第２従来例によれば、光源２０４と被検体Ｍとの体軸方
向への変位が必要であったが、上記複数範囲に渡って照
射できる光源３１を用いれば、被検体Ｍの体軸方向への
変位を行うことなく、上記複数範囲に渡るマーキング範
囲への指標光の照射が可能になる。これは、光源３１を
被検体Ｍの体軸方向に変位させることが必ずしも必要で
ないことを意味する。

【００６４】すなわち、光源３１は予め所定位置に固定
させておくこともできる。また、光源３１と被検体Ｍと
を体軸回りや体軸方向に相対変位する機構、被検体Ｍと
光源３１の間隔を変位する機構の全て、あるいは、その
うちのいずれ１個または複数個の機構を設けてもよい
が、先にも説明したようにこの発明によれば、第２従来
例のように光源３１の変位範囲を放射線源４５の変位範
囲と同じにする必要がないので、大がかりな駆動機構を
必要とせず、設備の簡素化、小型化が図れる。

【００６５】なお、光源３１は例えばレーザー光源で構
成され、絞り器３２は、図５（ａ）〜（ｃ）で説明した
コリメータ４６と同様の構成のもの（ただし、放射線遮
蔽部分を遮光性にする）などで構成される。ただし、絞
り器３２による絞り形状は、コリメータ４６による絞り
形状と同一ではないので、絞り器３２による絞り形状は
複雑な形状に調節できることが好ましい、従って、図５
（ｃ）に示すような構成のものや、図５（ｄ）に示すよ
うな構成のものを用いるのが好ましい。図５（ｄ）に示
す絞り器３２は、平面上に配設された多数個のドット３
２ｄごとに指標光の通過と遮光とを切り替えられる液晶
シャッターであり、より複雑な絞り形状（指標光を通過
させる開口部分）を形成することができる。なお、図５
（ｂ）と同様に、任意形状の開口（透光部分）が形成さ
れた遮光板を取り替えるように構成する場合には、例え
ば、求められた（ｓｔｕ座標系で表される）逆投影形状
や寸法をモニタなどに表示するようにすれば、術者はそ
れを見て必要な形状の絞り用の遮光板へ交換することが
できる。このような構成の場合には、逆投影形状や寸法
を表示するモニタが絞り調節手段を構成することにな
る。

【００６６】

【実施例】以下に、光源３１の設置などの具体的な実施
例をいくつか示す。図１５は、図２で示すＸ線ＣＴ装置
をベッド側から見たガントリの前面図である。

【００６７】この実施例では、光源３１と絞り器３２を
内設する投光部３５をガントリ１１の前面の３か所に固
定設置し、図１６（ａ）に示すように、この３個の光源
３１から照射される指標光によって被検体Ｍの体軸回り
の全周に渡って指標光を照射するように構成した。な
お、図１６（ｂ）に示すように、マーキング範囲Ｐが、
２個の光源３１からの指標光の照射範囲にまたがる場合
には、同図に示すようにこの２個の光源３１からの指標
光の絞り形状を調節すればよい。

【００６８】また、この実施例では、例えば、胸部から
腹部にかけての体軸方向に比較的長い範囲に渡るマーキ
ング範囲への指標光の照射は、Ｘ線ＣＴ装置１のベッド
１２の天板１７の水平移動によって被検体Ｍと投光部３
５（光源３１、絞り器３２）との体軸方向の位置を変位
させながら行われる。なお、この実施例では光源３１、
絞り器３２はＸ線ＣＴ装置１のガントリ１１に取り付け
られるので、基準座標系上の光源３１、絞り器３２の位
置は特定される。

【００６９】上記図１５では３か所から指標光を照射す
るように構成したが、図１７（ａ）に示すように、４か
所（あるいはそれ以上）から指標光を照射するようにし
てもよい。また、被検体Ｍの体軸回りの前面と側面に指
標光を照射（マーキング）するだけでよければ（すなわ
ち、その方向からの放射線治療しか行わない場合）、図
１７（ｂ）に示すように光源３１、絞り器３２を２組設
け２か所から指標光を照射するようにしてもよい。さら
に、被検体Ｍの体軸回りの主に前面に指標光を照射する
だけでよければ、図１７（ｃ）に示すように１か所から
指標光を照射すればよく、光源３１、絞り器３２は１組
設けるだけでよくなる。

【００７０】また、上記実施例では、投光部３５をガン
トリ１１の前面に設けたが、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１が
設置される検査室の天井や壁面に設けてもよい。この場
合にもＸ線ＣＴ装置１と投光部３５（光源３１、絞り器
３２）との位置関係が特定できるので、基準座標系ｘｙ
ｚ上の光源３１、絞り器３２の位置は容易に特定でき
る。また、Ｘ線ＣＴ装置１が設置される検査室と別の検
査室に被検体Ｍを仰臥させるベッドを設け、その検査室
に光源３１、絞り器３２を設けてもよい。この場合、光
源３１、絞り器３２の座標系と基準座標系ｘｙｚとの座
標合わせが必要であるが、これは、例えば、先に説明し
た基準座標系ｘｙｚと治療装置４の座標系との座標合わ
せと同様の方法で行うことができる。

【００７１】なお、上記実施例では、被検体Ｍと投光部
３５との体軸方向の変位を天板１７の水平移動で実現し
たが、投光部３５を体軸方向に移動させる駆動機構を設
けてもよい。また、被検体Ｍの体軸方向の全てを照射し
得る光源３１を用いたり、被検体Ｍの体軸方向に複数個
の光源３１を並設して被検体Ｍの体軸方向の全てを照射
するようにすれば、被検体Ｍと投光部３５との体軸方向
の変位は必要なくなる。また、図１８に示すように、投
光部３５から照射される指標光を被検体Ｍの体軸方向に
ふらせるように構成しても、被検体Ｍと投光部３５との
体軸方向の変位は必要なくなる。この場合、投光部３５
の揺動角度に応じて絞り平面ＳＰを適宜に設定すれば逆
投影形状ＢＰは容易に求められる。

【００７２】また、上記実施例では、投光部３５を被検
体Ｍの体軸回りに固定させたが、図１９に示すように、
投光部３５を被検体Ｍの体軸回りに変位させるように構
成してもよい。この変位機構を、例えば、ガントリ１内
に設け、投光部３５をガントリ１１の前面に沿って、被
検体Ｍの体軸回りに変位させるように構成するなどによ
り、第２従来例のＣ型アーム２０２や基台２０１を含む
架台部分２００のような大がかりな駆動機構は必要な
い。

【００７３】また、上記実施例では、投光部３５と被検
体Ｍとの間隔を固定させたが、投光部３５と被検体Ｍと
の間隔を変位し得る駆動機構を設けてもよい。この場合
であっても、光源３１の変位範囲を放射線源４５の変位
範囲に合わせるような大がかりな機構を必要としない。

【００７４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、医療画像情報に基づき被検体の体表面を求
め、この体表面と決められた治療計画とに基づき、治療
装置で被検体に治療放射線を照射するときの治療放射線
束と被検体の体表面とが交差する形状（交差形状）を求
め、絞り手段による光の絞りを行う絞り平面を仮想的に
設定し、投光手段に対する交差形状の絞り平面への逆投
影形状を求め、この逆投影形状に基づき絞り手段による
絞り形状を調節して投光手段からの指標光束を絞り、被
検体の体表面上のマーキング範囲に指標光を照射するよ
うに構成したので、放射線治療時の治療装置の放射線源
の位置に制約されない任意の位置に投光手段を設けるこ
とができる。これによって、放射線治療時の放射線源の
位置と同じ位置に投光手段を位置させる必要から第１従
来例にように投光手段（光源）を治療装置に設けるとい
うことが不要になるし、また、第２従来例のように放射
線源と同じ変位範囲で投光手段（光源）を変位させる必
要もない。

【００７５】従って、この発明によれば、投光手段や絞
り手段を治療装置と別個に設けることができるので、マ
ーキング作業と治療作業とを独立、並行して行え、多数
の患者に対する放射線治療の一連の作業を効率良く行う
ことができる。また、第２従来例のように放射線源の変
位を模倣させるような投光手段（光源）、絞り手段（絞
り器）の複雑で大がかりな駆動機構を備える必要がな
く、設備の簡素化、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る放射線治療計画におけるマーキ
ング支援用指標光照射装置の概略構成、および、それを
備えた放射線治療システムの全体の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図２】Ｘ線ＣＴ装置の構成を示す正面図である。

【図３】治療装置の一例の構成を示す図である。

【図４】収集された医療画像情報の構成を示す図であ
る。

【図５】各種のコリメータや絞り器の構成を示す図であ
る。

【図６】治療計画における治療放射線の照射範囲、照射
方向などを説明するための図である。

【図７】この発明の特徴を概念的に示す図である。

【図８】被検体の体表面を求める手順を示す図である。

【図９】治療放射線束と体表面とが交差する形状（交差
形状）を説明するための図である。

【図１０】交差形状の算出方法の一例を説明するための
図である。

【図１１】絞り平面が設定された状態を示す図である。

【図１２】逆投影形状の算出方法を説明するための図で
ある。

【図１３】求められた逆投影形状を示す図である。

【図１４】この発明の効果を説明するための図である。

【図１５】図２で示すＸ線ＣＴ装置をベッド側から見た
ガントリの前面図であって、光源の設置などの実施例を
示す図である。

【図１６】実施例の構成を説明するための図である。

【図１７】実施例装置の変形例を示す図である。

【図１８】実施例装置の別の変形例を示す図である。

【図１９】実施例装置のさらに別の変形例を示す図であ
る。

【図２０】第２従来例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ … Ｘ線ＣＴ装置２ … 計画装置３ … マーキング支援用の指標光照射装置４ … 治療装置３１ … 光源（投光手段）３２ … 絞り器（絞り手段）３３ … 逆投影形状算出部（逆投影形状算出手段）３４ … 絞り器制御部（絞り調節手段）Ｍ … 被検体Ｔ … 被検体の体表面Ｐ … 交差形状ＳＰ … 絞り平面ＢＰ … 逆投影形状

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】治療装置による治療の際の被検体への治
療放射線の照射範囲や照射方向などを含む、医療画像情
報などを基に決められた治療計画に従って、前記治療放
射線が被検体に照射されるときに、この治療放射線が当
たる被検体の体表面上の範囲をマーキングする際の指標
として被検体の体表面に光（指標光）を照射する放射線
治療計画におけるマーキング支援用指標光照射装置であ
って、任意の位置に設けられる前記指標光を照射するた
めの単数または複数の投光手段と、前記投光手段からの
指標光を任意の形状に絞る絞り手段と、前記医療画像情
報に基づき被検体の体表面を特定し、この体表面と前記
決められた治療計画とに基づき、前記治療装置で被検体
に治療放射線を照射するときの治療放射線束と前記被検
体の体表面とが交差する形状（以下、交差形状と称す
る）を求め、前記絞り手段による指標光の絞りを行う絞
り平面を仮想的に設定し、前記投光手段に対する前記交
差形状の前記絞り平面への逆投影形状を求める逆投影形
状算出手段と、前記求められた逆投影形状に基づき前記
絞り手段による絞り形状を調節するための絞り調節手段
とを備えたことを特徴とする放射線治療計画におけるマ
ーキング支援用指標光照射装置。