WO2009116124A1 - 放射線治療装置制御装置および放射線照射方法 - Google Patents

Abstract

互いに異なる複数の方向のうちの所定方向を除く複数不完全方向からそれぞれ撮像された複数不完全透過画像に基づいて不完全３次元データを作成する不完全３次元データ算出部と、その所定方向から追加透過画像を撮像する撮像部と、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを作成する完全３次元データ算出部と、その完全３次元データに基づいて被写体の内部の一部の位置を算出する位置算出部とを備えている。このとき、放射線治療装置制御装置は、その位置をより速く、かつ、より高精度に算出することができる。

Description

放射線治療装置制御装置および放射線照射方法

　本発明は、放射線治療装置制御装置および放射線照射方法に関し、特に、患部に放射線を照射することにより患者を治療するときに利用される放射線治療装置制御装置および放射線照射方法に関する。

　患部（腫瘍）に治療用放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。放射線治療は、患部と異なる正常な細胞に照射される治療用放射線の線量を低減することが望まれている。呼吸や拍動等の生理的な動きに同期して動く患部（肺腫瘍が例示される）を治療する放射線治療としては、動体追尾照射、呼吸同期照射（ゲイテッドイラディエイション）が適用される。その動体追尾照射は、患部の位置に基づいて治療用放射線の出射方向または照射野を変更する手法である。その呼吸同期照射は、患部の位置に基づいて治療用放射線を照射したりその照射を停止したりする手法である。その動体追尾照射と呼吸同期照射とは、その患部の大きさより広い範囲を照射することに比較して、患部と異なる正常な細胞に照射される治療用放射線の線量がより小さく好ましい。このような呼吸同期照射と動体追尾照射では、患部の位置をより高速に、かつ、より正確に測定することが望まれている。

　特開２００４－１３６０２１号公報には、治療と並行して散乱線によるアーチファクトの少ない画像を生成する集中照射型放射線治療装置が開示されている。その集中照射型放射線治療装置は、第１放射線源と、第２放射線源と、前記第１放射線源に対して被検体を挟んで対向する放射線検出器と、前記第１、第２放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、前記第１放射線源から比較的低線量のデータ収集用の放射線を発生するために前記第１放射線源に電力を供給する第１高電圧発生装置と、前記第２放射線源から比較的高線量の治療用の放射線を発生するために前記第２放射線源に電力を供給する第２高電圧発生装置と、前記第２放射線源から治療用の放射線を発生させるために前記第２高電圧発生装置を制御し、前記第１放射線源からデータ収集用の放射線を発生させるために前記第１高電圧発生装置を制御する制御部と、前記第１放射線源からデータ収集用放射線が発生している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータを、前記第１放射線源からのデータ収集用放射線の発生が停止している期間に対応して前記放射線検出器から出力されるデータにより補正する補正部と、前記補正されたデータに基づいて、画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、前記画像データに基づいて画像を表示する表示部とを具備することを特徴としている。

　特許３７４６７４７号公報には、放射線の照射治療中においても、リアルタイムに治療野の状態をモニタすることが可能な放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、被検体の治療野へ治療用放射線を照射する放射線照射ヘッドと、前記放射線照射ヘッドが移動可能に取り付けられたＯ型ガントリと、前記被検体の前記治療野に診断用Ｘ線を照射するＸ線源と、前記被検体を透過した前記診断用Ｘ線の透過Ｘ線を検出して、診断画像データとして出力するセンサアレイと、前記診断画像データに基づいて、前記治療野の前記診断画像を生成する画像処理部と、制御部とを具備し、前記放射線照射ヘッドは、前記Ｏ型ガントリに移動可能に接続され、前記放射線照射ヘッドから出射される前記治療用放射線が前記治療野の動きに追従するように、前記放射線照射ヘッドを首振りさせるヘッド首振り機構を備え、前記制御部は、前記診断画像と、前記放射線照射ヘッドの位置と、前記放射線照射ヘッドの首振り状態とに基づいて、前記放射線照射ヘッドの照射野が前記治療野を追尾するように、前記ヘッド首振り機構の位置制御を行い、前記ヘッド首振り機構の位置制御後に、前記放射線照射ヘッドから前記治療用放射線を照射するように前記放射線照射ヘッドの照射制御を行い前記センサアレイは、前記Ｏ型ガントリ上を前記放射線照射ヘッドの移動に連動して動く。

　特開２００６－２１０４６号公報には、放射線の照射治療中においても、リアルタイムに治療野の状態をモニタすることが可能な放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、Ｏ型ガントリと、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、被検体の治療野へ治療用放射線を照射する放射線照射ヘッドと、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体の前記治療野に診断用Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｏ型ガントリに移動可能に設けられ、前記被検体を透過した前記診断用Ｘ線の透過Ｘ線を検出して、診断画像データとして出力するセンサアレイとを具備し、前記センサアレイは、前記放射線照射ヘッドを挟んで対象な位置に設けられ、前記Ｏ型ガントリ上を前記放射線照射ヘッドの移動に連動して動き、前記Ｘ線源は、前記センサアレイの動きに連動して動く。

　本発明の課題は、被検体の所定部位をより高精度に、且つ、より高速に検出する放射線治療装置制御装置および放射線照射方法を提供することにある。

　本発明による放射線治療装置制御装置は、互いに異なる複数の方向のうちの所定方向を除く複数不完全方向からそれぞれ撮像された複数不完全透過画像に基づいて不完全３次元データを算出する不完全３次元データ算出部と、イメージャシステムを用いてその所定方向から追加透過画像を撮像する撮像部と、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出する完全３次元データ算出部と、その完全３次元データに基づいて被写体の内部の一部の位置を算出する位置算出部とを備えている。その完全３次元データは、一般的に、複数の方向からそれぞれ撮像された複数の透過画像に基づいて算出されることに比較して、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいてより速く算出されることができる。このため、放射線治療装置制御装置は、追加透過画像を撮像してからその位置をより速く算出することができる。さらに、放射線治療装置制御装置は、複数不完全透過画像を用いないでその所定方向から撮像された追加透過画像のみを用いてその位置を算出することに比較して、その位置をより高精度に算出することができる。

　その位置算出部は、その複数の方向からそれぞれ撮像された複数完全透過画像に基づいて算出された基準完全３次元データをその完全３次元データに比較することにより、その被検体の一部の位置を算出することが好ましい。

　本発明による放射線治療装置制御装置は、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいてシフト量を算出するシフト量算出部をさらに備えている。このとき、その完全３次元データ算出部は、その追加透過画像に映し出される像がそのシフト量だけずれて映し出されるシフト後透過画像に基づいてその完全３次元データを算出する。たとえば、放射線治療装置制御装置は、その透過画像に基づいて算出される完全３次元データのボケの程度が小さくなるようにそのシフト量を算出するときに、より尤もらしい完全３次元データを算出することができる。

　その不完全３次元データは、第１不完全３次元データと、その第１不完全３次元データと異なる第２不完全３次元データとを含んでいる。このとき、その完全３次元データ算出部は、その追加透過画像とその第１不完全３次元データとに基づいて第１完全３次元データを作成し、その追加透過画像とその第２不完全３次元データとに基づいて第２完全３次元データを算出する。その位置算出部は、その第１不完全３次元データまたはその第２不完全３次元データのいずれかに基づいてその位置を算出する。たとえば、放射線治療装置制御装置は、その第１不完全３次元データとその第２不完全３次元データとのうちのボケの程度が小さい不完全３次元データを用いて算出された完全３次元データを用いてその位置を算出するときに、より尤もらしい位置を算出することができる。

　その不完全３次元データ算出部は、その複数の方向のうちのその所定方向と異なる他の所定方向を除く他の複数不完全方向からそれぞれ撮像された他の複数不完全透過画像に基づいて他の不完全３次元データを算出する。このとき、その撮像部は、そのイメージャシステムを用いてその他の所定方向から他の追加透過画像を撮像する。その完全３次元データ算出部は、その他の追加透過画像とその他の不完全３次元データとに基づいて他の完全３次元データを算出する。その位置算出部は、その他の完全３次元データに基づいてその被写体の内部の一部の位置を算出する。このため、放射線治療装置制御装置は、その所定方向と異なる他の所定方向から透過画像を撮像するようにイメージャシステムが移動したときにも、その被写体の内部の一部の位置を算出することができる。

　本発明による放射線治療装置制御装置は、その位置に基づいて治療用放射線を照射する治療用放射線照射装置を駆動する照射制御部をさらに備えている。このとき、放射線治療装置制御装置は、その所定方向から撮像された追加透過画像のみに基づいて算出された位置に基づいて治療用放射線照射装置を駆動することに比較して、治療用放射線が照射される位置をより高精度に制御することができる。

　その治療用放射線照射装置は、そのイメージャシステムと同体に運動するように支持されることが好ましい。

　本発明による放射線治療システムは、本発明による放射線治療装置制御装置と、その治療用放射線照射装置と、そのイメージャシステムとを備えていることが好ましい。

　本発明による放射線照射方法は、互いに異なる複数の方向のうちの所定方向を除く複数不完全方向からそれぞれ撮像された複数不完全透過画像に基づいて不完全３次元データを算出するステップと、イメージャシステムを用いてその所定方向から追加透過画像を撮像するステップと、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出するステップと、その完全３次元データに基づいて被写体の内部の一部の位置を算出するステップとを備えている。その完全３次元データは、一般的に、複数の方向からそれぞれ撮像された複数の透過画像に基づいて算出されることに比較して、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいてより速く算出されることができる。このため、本発明による放射線照射方法は、追加透過画像を撮像してからその位置をより速く算出することができる。さらに、本発明による放射線照射方法は、複数不完全透過画像を用いないでその所定方向から撮像された追加透過画像のみを用いてその位置を算出することに比較して、その位置をより高精度に算出することができる。

　その位置は、その複数の方向からそれぞれ撮像された複数完全透過画像に基づいて算出された基準完全３次元データをその完全３次元データに比較することにより算出されることが好ましい。

　本発明による放射線照射方法は、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいてシフト量を算出するステップをさらに備えている。このとき、その完全３次元データは、その追加透過画像に映し出される像がそのシフト量だけずれて映し出されるシフト後透過画像に基づいて算出される。たとえば、本発明による放射線照射方法は、その透過画像に基づいて算出される完全３次元データのボケの程度が小さくなるようにそのシフト量を算出するときに、より尤もらしい完全３次元データを算出することができる。

　その不完全３次元データは、第１不完全３次元データと、その第１不完全３次元データと異なる第２不完全３次元データとを含んでいる。このとき、その位置は、その追加透過画像とその第１不完全３次元データとに基づいて作成される第１完全３次元データまたはその追加透過画像とその第２不完全３次元データとに基づいて作成される第２完全３次元データのいずれかに基づいて算出される。たとえば、本発明による放射線照射方法は、その第１不完全３次元データとその第２不完全３次元データとのうちのボケの程度が小さい不完全３次元データを用いて算出された完全３次元データを用いてその位置を算出するときに、より尤もらしい位置を算出することができる。

　本発明による放射線照射方法は、その複数の方向のうちのその所定方向と異なる他の所定方向を除く他の複数不完全方向からそれぞれ撮像された他の複数不完全透過画像に基づいて他の不完全３次元データを算出するステップと、そのイメージャシステムを用いてその他の所定方向から他の追加透過画像を撮像するステップと、その他の追加透過画像とその他の不完全３次元データとに基づいて他の完全３次元データを算出するステップと、その他の完全３次元データに基づいてその被写体の内部の一部の位置を算出するステップとをさらに備えている。このとき、本発明による放射線照射方法は、その所定方向と異なる他の所定方向から透過画像を撮像するようにイメージャシステムが移動したときにも、その被写体の内部の一部の位置を算出することができる。

　本発明による放射線照射方法は、その位置に基づいて治療用放射線を照射する治療用放射線照射装置を駆動するステップをさらに備えている。このとき、本発明による放射線照射方法は、その所定方向から撮像された追加透過画像のみに基づいて算出された位置に基づいて治療用放射線照射装置を駆動することに比較して、治療用放射線が照射される位置をより高精度に制御することができる。

図１は、本発明による放射線治療システムの実施の形態を示すブロック図である。 図２は、放射線治療装置を示す斜視図である。 図３は、放射線治療装置制御装置を示すブロック図である。 図４は、３次元データを示す概念図である。 図５は、不完全３次元データを作成する動作を示すフローチャートである。 図６は、放射線治療する動作を示すフローチャートである。

　図面を参照して、本発明による放射線治療装置制御装置の実施の形態を記載する。その放射線治療装置制御装置２は、図１に示されているように、放射線治療システム１に適用されている。放射線治療システム１は、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とを備えている。放射線治療装置制御装置２は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２は、双方向に情報を伝送することができるように、放射線治療装置３に接続されている。

　図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、旋回駆動装置１１とＯリング１２と走行ガントリ１４と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とを備えている。旋回駆動装置１１は、回転軸１７を中心に回転可能にＯリング１２を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。Ｏリング１２は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、回転軸１８を中心に回転可能に走行ガントリ１４を支持している。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通る。回転軸１８は、さらに、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。走行ガントリ１４は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、Ｏリング１２のリングと同心円になるように配置されている。放射線治療装置３は、さらに、図示されていない走行駆動装置を備えている。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。

　首振り機構１５は、走行ガントリ１４のリングの内側に固定され、治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４の内側に配置されるように、治療用放射線照射装置１６を走行ガントリ１４に支持している。首振り機構１５は、パン軸２１およびチルト軸２２を有している。チルト軸２２は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。パン軸２１は、チルト軸２２に直交している。首振り機構１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パン軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、チルト軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。

　治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、治療用放射線２３を放射する。治療用放射線２３は、パン軸２１とチルト軸２２とが交差する交点を通る直線に概ね沿って放射される。治療用放射線２３は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線照射装置１６は、ＭＬＣ（マルチリーフコリメータ）２０を備えている。そのＭＬＣ２０は、放射線治療装置制御装置２により制御され、治療用放射線２３の一部を遮蔽することにより、治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を変更する。

　治療用放射線２３は、このように治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、首振り機構１５で治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように一旦調整されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。

　放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、診断用Ｘ線源２４、２５とセンサアレイ３２、３３とを備えている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３５を放射する。診断用Ｘ線３５は、診断用Ｘ線源２４が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３６を放射する。診断用Ｘ線３６は、診断用Ｘ線源２５が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。

　センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３２は、診断用Ｘ線源２４により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３５を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３３は、診断用Ｘ線源２５により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３６を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３２、３３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ　Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。

　このようなイメージャシステムによれば、センサアレイ３２、３３により得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透過画像を生成することができる。

　放射線治療装置３は、さらに、センサアレイ３１を備えている。センサアレイ３１は、センサアレイ３１と治療用放射線照射装置１６とを結ぶ線分がアイソセンタ１９を通るように配置されて、走行ガントリ１４のリングの内側に固定されている。センサアレイ３１は、治療用放射線照射装置１６により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した治療用放射線２３を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３１としては、ＦＰＤ、Ｘ線ＩＩが例示される。

　放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、その患者が動かないように、その患者をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、カウチ４１を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されてカウチ４１を移動させる。

　図３は、放射線治療装置制御装置２を示している。その放射線治療装置制御装置２は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、放射線治療装置制御装置２にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵに利用される情報を記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、ディスプレイが例示される。そのインターフェースは、放射線治療装置制御装置２に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、放射線治療装置３の旋回駆動装置１１と走行駆動装置と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とＭＬＣ２０とイメージャシステム（診断用Ｘ線源２４、２５、センサアレイ３１、３２、３３）とカウチ駆動装置４２とを含んでいる。

　そのコンピュータプログラムは、治療計画部５０と第１撮像部５１と不完全３次元データ算出部５２と第２撮像部５３とシフト量算出部５４と完全３次元データ算出部５５とスライス画像表示部５６と位置算出部５７と照射制御部５８とを含んでいる。

　治療計画部５０は、図示されていないコンピュータ断層撮影装置により生成された患者４３の３次元データをユーザにより閲覧可能に出力装置に表示する。治療計画部５０は、さらに、入力装置を用いて入力される情報に基づいて治療計画を作成する。その治療計画は、患者４３の３次元データを示し、照射角度と線量との組み合わせを示している。その照射角度は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する方向を示し、Ｏリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのＯリング回転角は、土台に対するＯリング１２の位置を示している。そのガントリ回転角は、Ｏリング１２に対する走行ガントリ１４の位置を示している。その線量は、その各照射角度から患者４３に照射される治療用放射線２３の線量を示している。

　第１撮像部５１は、旋回駆動装置１１を用いて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させて、Ｏリング１２を治療計画部５０により作成された治療計画が示すＯリング回転角に配置する。第１撮像部５１は、放射線治療装置３の走行駆動装置を用いて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を２００度回転させる。このとき、第１撮像部５１は、走行ガントリ１４が０．５度回転するごとに、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて患者４３の透過画像を撮像する。すなわち、第１撮像部５１は、互いに異なる４００の方向から患者４３に照射された診断用Ｘ線３５、３６を用いて４００枚の透過画像を撮像する。

　第１撮像部５１は、さらに、その複数の透過画像を角度情報に対応付けて記憶装置に一時的に記録する。すなわち、その複数の透過画像のうちの任意の要素は、角度情報のうちの１つの要素に対応している。その角度情報は、その透過画像が撮像されるときに、その患者４３に診断用Ｘ線３５または診断用Ｘ線３６が照射される方向を示している。

　不完全３次元データ算出部５２は、第１撮像部５１により撮像された複数の透過画像のうちの一部の透過画像を除く透過画像を再構成することにより不完全３次元データを算出する。その一部の透過画像は、治療計画部５０により作成された治療計画が示す照射角度から治療用放射線２３が照射されるように治療用放射線照射装置１６が配置されたときに、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮像される透過画像を示している。

　第２撮像部５３は、治療計画部５０により作成された治療計画が示す照射角度から治療用放射線２３が照射されるように治療用放射線照射装置１６が配置されているときに、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて患者４３の透過画像を撮像する。その透過画像は、患者４３を映し出している。

　シフト量算出部５４は、第２撮像部５３により撮像された透過画像に映し出される像が少しだけずれて映し出されるシフト後透過画像を複数算出する。シフト量算出部５４は、その算出された複数のシフト後透過画像ごとに、その算出されたシフト後透過画像の各々と不完全３次元データ算出部５２により算出された不完全３次元データとに基づいて複数の完全３次元データを算出する。シフト量算出部５４は、その算出された複数の完全３次元データのうちから第１撮像部５３により撮像された複数の透過画像のみに基づいて算出された基準完全３次元データとの差が最小である完全３次元データを選択する。シフト量算出部５４は、その選択された完全３次元データの算出に用いられたシフト後透過画像と第２撮像部５３により撮像された透過画像とに基づいてシフト量を算出する。そのシフト量は、ある像がそのシフト後透過画像に映し出された位置からその像が第２撮像部５３により撮像された透過画像に映し出された位置までずれた方向と距離とを示している。すなわち、シフト量算出部５４は、第２撮像部５３により撮像された透過画像と不完全３次元データ算出部５２により算出された不完全３次元データとに基づいてそのシフト量を算出する。

　完全３次元データ算出部５５は、第１撮像部５１により撮像された複数の透過画像を再構成することにより基準完全３次元データを算出する。その基準完全３次元データは、第１撮像部５１により複数の透過画像が撮像された時の患者４３を立体的に示している。

　完全３次元データ算出部５５は、さらに、第２撮像部５３により撮像された透過画像とシフト量算出部５４により算出されたシフト量とに基づいてシフト後透過画像を算出する。そのシフト後透過画像は、第２撮像部５３により撮像された透過画像に映し出される像がシフト量算出部５４により算出されたシフト量だけずれて映し出される透過画像を示している。

　完全３次元データ算出部５５は、そのシフト後透過画像と不完全３次元データ算出部５２により算出された不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出する。その完全３次元データは、第２撮像部５３により複数の透過画像が撮像された時の患者４３を立体的に示している。

　スライス画像表示部５６は、完全３次元データ算出部５５により算出された完全３次元データに基づいて患者４３の内部の状態をユーザに認識可能に表示装置に表示する。たとえば、スライス画像表示部５６は、完全３次元データ算出部５５により算出された完全３次元データに基づいてスライス画像を算出する。そのスライス画像は、第２撮像部５３により透過画像が撮像された時刻の患者４３の断面の画像を示している。スライス画像表示部５６は、さらに、そのスライス画像を表示装置に表示する。

　位置算出部５７は、完全３次元データ算出部５５により算出された基準完全３次元データと完全３次元データとを比較することにより、患者４３の患部の位置を算出する。なお、位置算出部５７は、その基準完全３次元データを用いない他の算出方法により患者４３の患部の位置を算出することもできる。その算出方法としては、完全３次元データに映し出される患部の像のボケの程度を示すボケ量と患部の位置との関係を予め測定し、その関係を参照して、算出された完全３次元データに映し出される患部の像のボケ量に基づいて患部の位置を算出する方法が例示される。

　照射制御部５８は、位置算出部５７により算出された患部の位置を治療用放射線２３が透過するように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を駆動し、ＭＬＣ２０を用いて治療用放射線２３の照射野の形状を制御する。照射制御部５８は、首振り機構１５とＭＬＣ２０とを駆動した後で、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を出射する。なお、照射制御部５８は、その患部位置を治療用放射線２３が透過するように、旋回駆動装置１１または走行駆動装置またはカウチ駆動装置４２をさらに用いて、患者４３と治療用放射線照射装置１６との位置関係を変更することもできる。

　図４は、完全３次元データ算出部５５により算出される完全３次元データを示している。その完全３次元データ４５は、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。その複数のボクセルは、それぞれ、患者４３が配置される空間を隙間なく充填する複数の立方体に対応している。その立方体の一辺の長さとしては、０．４ｍｍが例示される。その各ボクセルに対応する透過率は、その各ボクセルに対応する位置の立方体のＸ線の透過率を示している。このとき、完全３次元データ４５に基づいて算出される患者４３の患部の位置は、２枚の透過画像だけに基づいて算出される患者４３の患部の位置に比較して、より高精度である。

　完全３次元データ４５は、互いに異なる複数の方向から患者４３に照射される診断用Ｘ線３５（３６）に基づいてそれぞれ撮像された複数の透過画像に基づいて算出され、または、不完全３次元データと２枚の透過画像とに基づいて算出される。その不完全３次元データは、その２枚の透過画像の撮像に用いられる診断用Ｘ線３５（３６）の方向を除く複数の方向から患者４３に照射される診断用Ｘ線３５（３６）に基づいてそれぞれ撮像された複数の透過画像に基づいて算出される。完全３次元データ４５は、不完全３次元データに基づいて算出されるときの計算量が複数の透過画像のみに基づいて算出されるときの計算量より小さい。このため、完全３次元データ４５は、複数の透過画像のみに基づいて算出されることに比較して、不完全３次元データに基づいてより速く算出されることができる。

　本発明による放射線照射方法の実施の形態は、放射線治療システム１を用いて実行され、治療計画を作成する動作と、不完全３次元データを作成する動作と、放射線治療する動作とを備えている。

　その治療計画を作成する動作では、まず、ユーザは、コンピュータ断層撮影装置により生成された患者４３の３次元データを放射線治療装置制御装置２に入力する。放射線治療装置制御装置２は、その３次元データに基づいて、その患者の患部とその患部の周辺の臓器とを示す画像を生成する。ユーザは、放射線治療装置制御装置２を用いてその画像を閲覧し、その患部の位置を特定する。ユーザは、さらに、その画像に基づいて治療計画を作成し、その治療計画を放射線治療装置制御装置２に入力する。その治療計画は、その患者の患部に治療用放射線を照射する照射角度と、その各照射角度から照射する治療用放射線の線量および性状とを示している。

　図５は、不完全３次元データを作成する動作を示している。ユーザは、まず、治療計画を作成したときと同様の姿勢に放射線治療装置３のカウチ４１に患者４３を固定する。放射線治療装置制御装置２は、旋回駆動装置１１を用いて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させて、Ｏリング１２を治療計画が示すＯリング回転角に配置する。放射線治療装置制御装置２は、放射線治療装置３の走行駆動装置を用いて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を０．５度回転させるごとに、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて患者４３の透過画像を撮像する（ステップＳ１）。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その複数の透過画像を角度情報に対応付けて記憶装置に一時的に記録する。

　放射線治療装置制御装置２は、その撮像された複数の透過画像のうちの一部の透過画像を除く透過画像に基づいて不完全３次元データを算出する（ステップＳ２）。その一部の透過画像は、治療計画が示す照射角度から治療用放射線２３が照射されるように治療用放射線照射装置１６が配置されたときに、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮像される透過画像を示している。

　放射線治療装置制御装置２は、治療計画が示す照射角度が複数であるときに、その複数の照射角度ごとに複数の不完全３次元データを算出する。その不完全３次元データは、その対応する照射角度から治療用放射線２３が照射されるように治療用放射線照射装置１６が配置されたときに、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮像される透過画像を除く複数の透過画像に基づいて算出される。

　放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ１とステップＳ２とを複数回繰り返して実行する。このような繰り返しによれば、放射線治療装置制御装置２は、患者４３の患部の位置が異なるときに透過画像を撮像することができ、互いに異なる複数の位置に配置される患部を示す複数の不完全３次元データを算出することできる。

　放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ１で撮像された複数の透過画像の全部を用いて１つの基準完全３次元データを算出する（ステップＳ３）。

　図６は、放射線治療する動作を示している。放射線治療装置制御装置２は、不完全３次元データを作成する動作が実行された後に、治療計画部５０により作成された治療計画が示す照射角度から治療用放射線２３が照射されるように治療用放射線照射装置１６を駆動する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、旋回駆動装置１１を用いて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させて、Ｏリング１２を治療計画が示すＯリング回転角に配置し、放射線治療装置３の走行駆動装置を用いて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させて、走行ガントリ１４を治療計画が示すガントリ回転角に配置する。

　放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線照射装置１６が駆動された後に、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて患者４３の透過画像を撮像する（ステップＳ１１）。

　放射線治療装置制御装置２は、不完全３次元データを作成する動作で算出された不完全３次元データとその撮像された透過画像とに基づいてそのシフト量を算出する（ステップＳ１２）。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、その透過画像に映し出される像が少しだけずれて映し出されるシフト後透過画像を複数算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された複数のシフト後透過画像ごとに、その算出されたシフト後透過画像の各々とその不完全３次元データとに基づいて複数の完全３次元データを算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された複数の完全３次元データのうちから不完全３次元データを作成する動作で算出された基準完全３次元データとの差が最小である完全３次元データを選択する。放射線治療装置制御装置２は、その選択された完全３次元データの算出に用いられたシフト後透過画像とステップＳ１１で撮像された透過画像とに基づいてシフト量を算出する。

　放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ１１で撮像された透過画像に映し出される像がそのシフト量だけずれて映し出されるシフト後透過画像を算出する。放射線治療装置制御装置２は、そのシフト後透過画像とその不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出する（ステップＳ１３）。放射線治療装置制御装置２は、その不完全３次元データが複数ある場合には、その複数の不完全３次元データごとに、そのシフト後透過画像とその不完全３次元データの各々とに基づいて複数の完全３次元データを生成し、その複数の完全３次元データのうちからその基準完全３次元データとの差が最小である完全３次元データを算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された完全３次元データに基づいて患者４３の断面のスライス画像を算出し、そのスライス画像を表示装置に表示する。

　放射線治療装置制御装置２は、その完全３次元データに基づいて患者４３の患部の位置を算出する（ステップＳ１４）。放射線治療装置制御装置２は、その算出された位置を治療用放射線２３が透過するように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を駆動し、ＭＬＣ２０を用いて治療用放射線２３の照射野の形状を制御する。放射線治療装置制御装置２は、首振り機構１５とＭＬＣ２０とを駆動した後で、診断用Ｘ線３５、３６が出射していない期間に、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を出射する（ステップＳ１６）。

　放射線治療装置制御装置２は、治療計画に示される線量の治療用放射線２３が患者４３の患部に照射されるまで、ステップＳ１１～ステップＳ１６の動作を周期的に繰り返して実行する。その周期としては、０．２秒が例示される。

　その完全３次元データは、一般的に、複数の方向からそれぞれ撮像された複数の透過画像に基づいて算出されることに比較して、その追加透過画像とその不完全３次元データとに基づいてより速く算出されることができる。このため、このような動作によれば、放射線治療装置制御装置２は、運動する患部の位置を動体追尾照射することに十分な程度に高速に、完全３次元データを算出することができ、患部の位置を算出することができる。

　このような３次元データにより算出される患部の位置は、一般に、２枚の透過画像により算出される患部の位置に比較して、より高精度である。このため、このような動作によれば、放射線治療装置制御装置２は、事前に撮像された複数の透過画像を用いないでステップＳ１１で撮像された透過画像のみを用いてその位置を算出することに比較して、その位置をより高精度に算出することができる。この結果、放射線治療システム１は、患者４３の患部に治療用放射線２３をより高精度に照射することができ、患部と異なる正常な細胞に照射される治療用放射線の線量を低減することができる。

　患者４３の患部の位置が異なる複数の不完全３次元データからそれぞれ算出される複数の完全３次元データから１つの完全３次元データを選択することによれば、放射線治療装置制御装置２は、ボケの程度が小さい完全３次元データを患部の位置の算出に用いることができ、患部の位置をより高精度に算出することができる。

　なお、放射線治療装置制御装置２は、治療計画が示す複数の照射角度ごとに算出された複数の不完全３次元データを記録するときに、ステップＳ１１で撮像された透過画像と同じ方向から撮像された透過画像を除いて算出された不完全３次元データを用いて、完全３次元データを算出する。すなわち、このような動作は、放射線治療する動作が実行されている最中に治療用放射線照射装置１６が移動する、いわゆるＡｒｃ照射治療に適用することができる。

　なお、放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ１６で、患部が所定の位置に配置されていないときに治療用放射線２３を照射しないで、患部が所定の位置に配置されているときに治療用放射線２３を照射することもできる。すなわち、本発明による放射線照射方法は、呼吸同期照射（ゲイテッドイラディエイション）が実行される放射線治療にも適用されることができる。このとき、本発明による放射線照射方法は、既述の実施の形態と同様にして、患者４３の患部の位置をより高精度に、且つ、より高速に検出することができ、患者４３の患部に治療用放射線２３をより高精度に照射することができる。

　なお、放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線照射装置とイメージャシステムとを独立に駆動する放射線治療装置を用いて本発明による放射線照射方法を実行することもできる。このような放射線治療装置は、周知であり、たとえば、特開２００６－２１０４６号公報に開示されている。このとき、本発明による放射線照射方法は、既述の実施の形態と同様にして、患者４３の患部の位置をより高精度に、且つ、より高速に検出することができ、患者４３の患部に治療用放射線２３をより高精度に照射することができる。

　本発明による放射線治療装置制御装置および放射線照射方法は、被検体の所定部位をより高精度に、且つ、より高速に検出することができる。この結果、本発明による放射線治療装置制御装置または放射線照射方法が適用された放射線治療装置は、被検体の所定部位に治療用放射線をより高精度に照射することができる。

Claims (14)

1. 　互いに異なる複数の方向のうちの所定方向を除く複数不完全方向からそれぞれ撮像された複数不完全透過画像に基づいて不完全３次元データを算出する不完全３次元データ算出部と、
   　イメージャシステムを用いて前記所定方向から追加透過画像を撮像する撮像部と、
   　前記追加透過画像と前記不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出する完全３次元データ算出部と、
   　前記完全３次元データに基づいて被写体の内部の一部の位置を算出する位置算出部
   　とを具備する放射線治療装置制御装置。
2. 　請求の範囲１において、
   　前記位置算出部は、前記複数の方向からそれぞれ撮像された複数完全透過画像に基づいて算出された基準完全３次元データを前記完全３次元データに比較することにより、前記被検体の一部の位置を算出する
   　放射線治療装置制御装置。
3. 　請求の範囲１において、
   　前記追加透過画像と前記不完全３次元データとに基づいてシフト量を算出するシフト量算出部を更に具備し、
   　前記完全３次元データ算出部は、前記追加透過画像に映し出される像が前記シフト量だけずれて映し出されるシフト後透過画像に基づいて前記完全３次元データを算出する
   　放射線治療装置制御装置。
4. 　請求の範囲１において、
   　前記不完全３次元データは、
   　第１不完全３次元データと、
   　前記第１不完全３次元データと異なる第２不完全３次元データとを含み、
   　前記完全３次元データ算出部は、前記追加透過画像と前記第１不完全３次元データとに基づいて第１完全３次元データを作成し、前記追加透過画像と前記第２不完全３次元データとに基づいて第２完全３次元データを作成し、
   　前記位置算出部は、前記第１不完全３次元データまたは前記第２不完全３次元データのいずれかに基づいて前記位置を算出する
   　放射線治療装置制御装置。
5. 　請求の範囲１において、
   　前記不完全３次元データ算出部は、前記複数の方向のうちの前記所定方向と異なる他の所定方向を除く他の複数不完全方向からそれぞれ撮像された他の複数不完全透過画像に基づいて他の不完全３次元データを作成し、
   　前記撮像部は、前記イメージャシステムを用いて前記他の所定方向から他の追加透過画像を撮像し、
   　前記完全３次元データ算出部は、前記他の追加透過画像と前記他の不完全３次元データとに基づいて他の完全３次元データを作成し、
   　前記位置算出部は、前記他の完全３次元データに基づいて前記被写体の内部の一部の位置を算出する
   　放射線治療装置制御装置。
6. 　請求の範囲１～請求の範囲５のいずれかにおいて、
   　前記位置に基づいて治療用放射線を照射する治療用放射線照射装置を駆動する照射制御部
   　を更に具備する放射線治療装置制御装置。
7. 　請求の範囲６において、
   　前記治療用放射線照射装置は、前記イメージャシステムと同体に運動するように支持される
   　放射線治療装置制御装置。
8. 　請求の範囲６に記載される放射線治療装置制御装置と、
   　前記治療用放射線照射装置と、
   　前記イメージャシステム
   　とを具備する放射線治療システム。
9. 　互いに異なる複数の方向のうちの所定方向を除く複数不完全方向からそれぞれ撮像された複数不完全透過画像に基づいて不完全３次元データを算出するステップと、
   　イメージャシステムを用いて前記所定方向から追加透過画像を撮像するステップと、
   　前記追加透過画像と前記不完全３次元データとに基づいて完全３次元データを算出するステップと、
   　前記完全３次元データに基づいて被写体の内部の一部の位置を算出するステップ
   　とを具備する放射線照射方法。
10. 　請求の範囲９において、
    　前記位置は、前記複数の方向からそれぞれ撮像された複数完全透過画像に基づいて算出された基準完全３次元データを前記完全３次元データに比較することにより算出される
    　放射線照射方法。
11. 　請求の範囲９において、
    　前記追加透過画像と前記不完全３次元データとに基づいてシフト量を算出するステップを更に具備し、
    　前記完全３次元データは、前記追加透過画像に映し出される像が前記シフト量だけずれて映し出されるシフト後透過画像に基づいて算出される
    　放射線照射方法。
12. 　請求の範囲９において、
    　前記不完全３次元データは、
    　第１不完全３次元データと、
    　前記第１不完全３次元データと異なる第２不完全３次元データとを含み、
    　前記位置は、前記追加透過画像と前記第１不完全３次元データとに基づいて作成される第１完全３次元データまたは前記追加透過画像と前記第２不完全３次元データとに基づいて作成される第２完全３次元データのいずれかに基づいて算出される
    　放射線照射方法。
13. 　請求の範囲９において、
    　前記複数の方向のうちの前記所定方向と異なる他の所定方向を除く他の複数不完全方向からそれぞれ撮像された他の複数不完全透過画像に基づいて他の不完全３次元データを算出するステップと、
    　前記イメージャシステムを用いて前記他の所定方向から他の追加透過画像を撮像するステップと、
    　前記他の追加透過画像と前記他の不完全３次元データとに基づいて他の完全３次元データを算出するステップと、
    　前記他の完全３次元データに基づいて前記被写体の内部の一部の位置を算出するステップ
    　とを更に具備する放射線照射方法。
14. 　請求の範囲９～請求の範囲１３のいずれかにおいて、
    　前記位置に基づいて治療用放射線を照射する治療用放射線照射装置を駆動するステップ
    　を更に具備する放射線照射方法。

Images