WO2011099198A1

WO2011099198A1 - 放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動方法

Info

Publication number: WO2011099198A1
Application number: PCT/JP2010/068899
Authority: WO
Inventors: 理澁谷; 芳美小田; 邦夫 ▲高▼橋
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-08-18
Also published as: JP2011160942A

Abstract

　本発明による放射線治療装置の作動方法は、患部が測定時刻に配置される患部位置に基づいて予測経路を算出するステップと、その予測経路に基づいて制御経路を算出するステップと、その制御経路に放射線照射装置が向くように、その放射線照射装置を駆動する駆動装置を制御するステップと、その放射線照射装置が向く位置とその予測経路との差が所定誤差範囲内であるときにのみ、治療用放射線が曝射されるように、その放射線照射装置を制御するステップとを備えている。このような動作によれば、その患部にその治療用放射線が曝射される期間がより長くなるように、その放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。

Description

放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動方法

　本発明は、放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動方法に関し、特に、人体内部の腫瘍患部を放射線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治療装置の作動方法に関する。

　腫瘍患部に治療用放射線を曝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。その放射線治療を実行する放射線治療装置は、その治療用放射線を曝射する治療用放射線照射装置と、その患者の患部の位置を測定するセンサと、その測定された位置にその治療用放射線が照射されるようにその治療用放射線照射装置を駆動する駆動装置とを備えている。このような放射線治療装置によれば、その患者の呼吸等に伴ってその患部が動く場合でも、その患部に治療用放射線を照射することができる。このような放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、その治療用放射線は、その患部の細胞に曝射される線量に比較して、正常な細胞に曝射される線量がより小さいことが望まれている。このため、その放射線治療装置は、その治療用放射線をより高精度にその患部に曝射することが望まれ、その治療用放射線照射装置をより高精度に駆動することが望まれている。

　特開平０２－２０２６０７号公報には、単純な数式で表すことのできない曲線状の経路を微小長さの直線で近似する場合に、その移動速度を高めるようにしたサーボモータの制御方法が開示されている。そのサーボモータの制御方法は、一定周期毎に機械の位置指令の演算を行う関数発生演算の１周期を複数回に分割し、分割された周期毎のサーボモータへの位置指令を発生するようにしたサーボモータの制御方法において、１回の関数発生中にサーボモータ制御周期Ｋ回分の移動量を算出し、前記移動量の転送は前記Ｋ回分の移動量を一度に行い、転送された前記Ｋ回分の移動量をバッファに格納し、前記サーボモータ制御周期毎に前記バッファから移動量を一点ずつ読み出して前記サーボモータの制御を行うようにしたことを特徴としている。

特開平０２－２０２６０７号公報

　本発明の課題は、放射線を曝射する放射線照射装置をより高精度に駆動する放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動方法を提供することにある。
　本発明の他の課題は、被検体の被ばく線量を低減し、かつ、放射線を曝射する放射線照射装置をより高精度に駆動する放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動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、被検体の内部の特定部位が測定時刻に配置される特定部位位置に基づいてその測定時刻より後の複数の制御時刻にその特定部位がそれぞれ配置される複数の予測位置を算出する予測経路算出部と、その被検体に放射線を曝射する放射線照射装置が配置される現在位置とその複数の予測位置とに基づいてその複数の制御時刻に対応する複数の制御位置を算出する制御経路算出部と、その複数の制御位置のうちの現在時刻に対応する制御位置にその放射線照射装置が配置されるように、その放射線照射装置を駆動する駆動装置を制御する駆動部とを備えている。このような放射線治療装置制御装置は、その特定部位にその放射線が曝射される期間がより長くなるように、その放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。

　本発明による放射線治療装置制御装置は、その放射線照射装置がその現在時刻に配置される位置とその複数の予測位置のうちのその現在時刻に対応する予測位置との差が所定誤差範囲内であるときに、その現在時刻にその放射線が曝射されるように、その放射線照射装置を制御する照射部をさらに備えている。このとき、その照射部は、その差がその所定誤差範囲内でないときに、その現在時刻にその放射線が曝射されないように、その放射線照射装置を制御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、その被検体のうちのその特定部位と異なる他の部位に関してその測定時刻に測定されたサロゲート値を収集するサロゲート値収集部と、そのサロゲート値に基づいてその特定部位位置を算出する特定部位算出部とをさらに備えている。このような放射線治療装置制御装置は、その被検体を透過する放射線を用いないでそのサロゲート値を測定するときに、その被検体を透過する放射線を用いてその特定部位の特定部位位置を測定することに比較して、その被検体の被ばく線量を低減することができる。

　そのサロゲート値は、その測定時刻に撮影された画像にその被検体の表面に配置されたマーカが映る位置を示していることが好ましい。

　本発明による放射線治療装置制御装置は、複数のテーブル作成時時刻にその被検体を透過した放射線に基づいてそれぞれ撮影された複数の透過画像とその複数のテーブル作成時時刻にそれぞれ測定された複数のサロゲート値とに基づいて、サロゲート値集合を特定部位位置集合に対応付けるテーブルを作成するテーブル作成部をさらに備えている。その特定部位位置は、その特定部位位置集合のうちのそのサロゲート値に対応する要素であることが好ましい。

　複数の制御時刻を含んでいる制御期間は、分離時刻より前の第１期間と、その分離時刻より後の第２期間とを含んでいる。その複数の制御位置のうちのその第２期間に対応する複数の収束制御位置は、その複数の予測位置のうちのその第２期間に対応する複数の収束予測位置にそれぞれ一致していることが好ましい。

　その分離時刻は、入力装置を介して入力される情報に基づいて算出されることが好ましい。

　本発明による放射線治療装置の作動方法は、被検体に放射線を曝射する放射線照射装置と、その放射線照射装置を駆動する駆動装置とを備えている放射線治療装置を制御する放射線治療装置制御装置により実行される。本発明による放射線治療装置の作動方法は、その被検体の内部の特定部位が測定時刻に配置される特定部位位置に基づいてその測定時刻より後の複数の制御時刻にその特定部位がそれぞれ配置される複数の予測位置を算出するステップと、その放射線照射装置が配置される現在位置とその複数の予測位置とに基づいてその複数の制御時刻に対応する複数の制御位置を算出するステップと、その複数の制御位置のうちの現在時刻に対応する制御位置にその放射線照射装置が配置されるように、その駆動装置を制御するステップとを備えている。このような放射線治療装置の作動方法によれば、放射線治療装置制御装置は、その特定部位にその放射線が曝射される期間がより長くなるように、その放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。

　本発明による放射線治療装置の作動方法は、その被検体のうちのその特定部位と異なる他の部位に関してその測定時刻に測定されたサロゲート値に基づいてその特定部位位置を算出するステップとをさらに備えている。このような放射線治療装置の作動方法によれば、放射線治療装置制御装置は、その被検体を透過する放射線を用いないでそのサロゲート値を測定するときに、その被検体を透過する放射線を用いてその特定部位の特定部位位置を測定することに比較して、その被検体の被ばく線量を低減することができる。

　その放射線治療装置は、その被検体の表面に配置されたマーカを映す画像をその測定時刻に撮影するカメラをさらに備えている。そのサロゲート値は、その画像にそのマーカが映る位置を示していることが好ましい。

　本発明による放射線治療装置の作動方法は、複数のテーブル作成時時刻にその被検体を透過した放射線に基づいてそれぞれ撮影された複数の透過画像とその複数のテーブル作成時時刻にそれぞれ測定された複数のサロゲート値とに基づいて、サロゲート値集合を特定部位位置集合に対応付けるテーブルを作成するステップをさらに備えている。その特定部位位置は、その特定部位位置集合のうちのそのサロゲート値に対応する要素であることが好ましい。

　本発明によるコンピュータプログラムは、本発明による放射線治療装置の作動方法を放射線治療装置制御装置に実行させるものである。

　本発明による放射線治療装置制御装置および放射線治療装置の作動方法によれば、その特定部位にその放射線が曝射される期間がより長くなるように、その放射線照射装置をより高精度に駆動することができる。

図１は、放射線治療装置を示す斜視図である。図２は、患者を示す側面図である。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、テーブルを示す図である。図５は、予測経路と制御経路とを示すグラフである。

　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１０は、図１に示されているように、放射線治療システムに適用されている。その放射線治療システムは、放射線治療装置制御装置１０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１０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１０と放射線治療装置３とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。

　放射線治療装置３は、Ｏリング１２と走行ガントリ１４と治療用放射線照射装置１６とを備えている。Ｏリング１２は、リング状に形成され、回転軸１７を中心に回転可能に基礎に支持されている。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。走行ガントリ１４は、リング状に形成され、Ｏリング１２のリングの内側に配置され、回転軸１８を中心に回転可能にＯリング１２に支持されている。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を通っている。回転軸１８は、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。

　治療用放射線照射装置１６は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。治療用放射線照射装置１６は、チルト軸２１に回転可能に、かつ、パン軸２２に回転可能に、走行ガントリ１４に支持されている。パン軸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。チルト軸２１は、パン軸２２に直交している。チルト軸２１とパン軸２２との交点は、アイソセンタ１９から１ｍだけ離れている。

　放射線治療装置３は、さらに、旋回駆動装置１１と首振り装置１５とを備え、図示されていない走行駆動装置を備えている。旋回駆動装置１１は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。旋回駆動装置１１は、さらに、基礎に対してＯリング１２が配置される旋回角度を測定し、その旋回角度を放射線治療装置制御装置１０に出力する。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。その走行駆動装置は、さらに、Ｏリング１２に対して走行ガントリ１４が配置されるガントリ角度を測定し、そのガントリ角度を放射線治療装置制御装置１０に出力する。

　首振り装置１５は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、チルト軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、パン軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。首振り装置１５は、さらに、チルト軸２１を中心に走行ガントリ１４に対して治療用放射線照射装置１６が回転するチルト角を測定し、そのチルト角を放射線治療装置制御装置１０に出力する。首振り装置１５は、さらに、パン軸２２を中心に走行ガントリ１４に対して治療用放射線照射装置１６が回転するパン角を測定し、そのパン角を放射線治療装置制御装置１０に出力する。

　治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、治療用放射線２３を曝射する。治療用放射線２３は、パン軸２２とチルト軸２１とが交差する交点を頂点とするコーンビームである。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、マルチリーフコリメータ２０を備えている。マルチリーフコリメータ２０は、治療用放射線２３が進行する領域に配置されるように、治療用放射線照射装置１６に固定されている。マルチリーフコリメータ２０は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、治療用放射線２３の一部を遮蔽し、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、治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように走行ガントリ１４に固定されると、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、第１診断用Ｘ線源２４と第２診断用Ｘ線源２５と第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とを備えている。第１診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９から第１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を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。第２診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９から第２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を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。第２診断用Ｘ線源２５は、さらに、アイソセンタ１９から第１診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から第２診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とのなす角が直角（９０度）になるように、配置されている。第１センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９を介して第１診断用Ｘ線源２４に対向するように、配置されている。第２センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９を介して第２診断用Ｘ線源２５に対向するように、配置されている。

　第１診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、所定のタイミングで第１診断用Ｘ線３５をアイソセンタ１９に向けて曝射する。第１診断用Ｘ線３５は、第１診断用Ｘ線源２４が有する１点から曝射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。第２診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、所定のタイミングで第２診断用Ｘ線３６をアイソセンタ１９に向けて曝射する。第２診断用Ｘ線３６は、第２診断用Ｘ線源２５が有する１点から曝射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。

　第１センサアレイ３２は、受光部を備えている。第１センサアレイ３２は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、その受光部に受光されるＸ線に基づいて第１透視画像を生成する。第２センサアレイ３３は、受光部を備えている。第２センサアレイ３３は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、その受光部に受光されるＸ線に基づいて第２透視画像を生成する。その透視画像は、複数の画素から形成されている。その複数の画素は、その透視画像上にマトリクス状に配置され、それぞれ輝度に対応付けられている。その透視画像は、その複数の画素の各々に対応する輝度がその複数の画素の各々に着色されることにより、被写体を映し出している。第１センサアレイ３２と第２センサアレイ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、第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とにより得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透視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、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、ｘ軸とｙ軸とｚ軸とを中心に回転移動可能に、かつ、そのｘ軸とｙ軸とｚ軸とに平行に平行移動可能に基礎に支持されている。そのｘ軸とｙ軸とｚ軸とは、互いに直交している。カウチ４１は、その放射線治療システム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、患者４３が動かないように、患者４３をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、カウチ４１を回転移動させ、カウチ４１を平行移動させる。

　放射線治療装置３は、さらに、第１赤外線カメラ４５と第２赤外線カメラ４６とを備えている。第１赤外線カメラ４５は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、赤外線を用いてカウチ４１に横臥した患者４３を映す第１赤外線画像を撮影する。第２赤外線カメラ４６は、第１赤外線カメラ４５が配置される位置と異なる位置に配置されている。第２赤外線カメラ４６は、放射線治療装置制御装置１０により制御されることにより、赤外線を用いてカウチ４１に横臥した患者４３を映す第２赤外線画像を撮影する。

　図２は、患者４３を示している。患者４３は、患部６１と赤外線マーカ６２とを備えている。患部６１は、病気がある部位を示し、治療用放射線２３を照射すべき部位を示している。患部６１としては、肺の一部が例示される。赤外線マーカ６２は、第１赤外線カメラ４５により撮像される第１赤外線画像に映し出され、第２赤外線カメラ４６により撮像される第２赤外線画像に映し出されるものから形成され、患者４３の体表面に貼り付けられている。なお、赤外線マーカ６２は、その第１赤外線画像またはその第２赤外線画像の一方だけに映し出されるものから形成されることもできる。

　図３は、放射線治療装置制御装置１０を示している。その放射線治療装置制御装置１０は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信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１０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。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置１０にインストールするときに利用される。その通信装置は、通信回線網を介して接続される他のコンピュータから配信される情報を放射線治療装置制御装置１０にダウンロードする。その通信装置は、特に、他のコンピュータからコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置１０にダウンロードし、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置１０にインストールするときに利用される。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、そのＣＰＵにより生成された画像を表示する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１０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装置１５と治療用放射線照射装置１６とマルチリーフコリメータ２０と第１診断用Ｘ線源２４と第２診断用Ｘ線源２５と第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とカウチ駆動装置４２と第１赤外線カメラ４５と第２赤外線カメラ４６とを含んでいる。

　放射線治療装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムは、放射線治療装置制御装置１０に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、治療計画収集部５１とテーブル作成部５２と漸近期間設定部５３とサロゲート値収集部５４と特定部位位置算出部５５と予測経路算出部５６と制御経路算出部５７と駆動部５８と照射部５９とを含んでいる。

　治療計画収集部５１は、入力装置から治療計画を収集する。その治療計画は、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、患部６１に治療用放射線２３を照射する方向を示し、カウチ位置とＯリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ４１の位置を示している。そのＯリング回転角は、基礎に対する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。

　テーブル作成部５２は、互いに異なる複数の時刻にカウチ４１に横臥した患部６１を映す複数の第１透過画像と複数の第２透過画像とがそれぞれ撮影されるように、放射線治療装置３を制御する。すなわち、テーブル作成部５２は、その透過画像に患部６１が映る位置にカウチ４１が配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、その透過画像に患部６１が映る位置にＯリング１２が配置されるように、旋回駆動装置１１を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、その透過画像に患部６１が映る位置に走行ガントリ１４が配置されるように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、所定の期間に第１診断用Ｘ線３５が患者４３に周期的に（たとえば、５０ｍｓ間隔で）曝射されるように、第１診断用Ｘ線源２４を制御する。その所定の期間としては、呼吸２～３周期分が例示され、３０秒が例示される。テーブル作成部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される複数の時刻に第２診断用Ｘ線３６が患者４３に周期的に曝射されるように、第２診断用Ｘ線源２５を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が患者４３に曝射されたときに、患者４３を透過したＸ線に基づいて複数の第１透過画像が生成されるように、第１センサアレイ３２を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、第２診断用Ｘ線３６が患者４３に曝射されたときに、患者４３を透過したＸ線に基づいて複数の第２透過画像が生成されるように、第２センサアレイ３３を制御する。

　テーブル作成部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される複数の時刻に、患者４３を映す複数の第１赤外線画像が撮影されるように、第１赤外線カメラ４５を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される複数の時刻に、患者４３を映す複数の第２赤外線画像が撮影されるように、第２赤外線カメラ４６を制御する。テーブル作成部５２は、さらに、その複数の第１透過画像とその複数の第２透過画像とその複数の第１赤外線画像とその複数の第２赤外線画像とに基づいてテーブルを作成する。

　漸近期間設定部５３は、入力装置を介して入力される情報に基づいて分離時刻を決定する。

　サロゲート値収集部５４は、患者４３の治療中に、患者４３を映す複数の第１赤外線画像が周期的に（たとえば、５０ｍｓ間隔で）撮影されるように、第１赤外線カメラ４５を制御する。サロゲート値収集部５４は、さらに、その複数の第１赤外線画像が撮影される複数の時刻に、患者４３を映す複数の第２赤外線画像が撮影されるように、第２赤外線カメラ４６を制御する。サロゲート値収集部５４は、さらに、その複数の第１赤外線画像に赤外線マーカ６２が映る位置とその複数の第２赤外線画像に赤外線マーカ６２が映る位置とに基づいてサロゲート値を算出する。そのサロゲート値は、赤外線マーカ６２の３次元位置を示している。

　特定部位位置算出部５５は、テーブル作成部５２により作成されたテーブルを参照して、サロゲート値収集部５４により算出されたサロゲート値に基づいて特定部位位置を算出する。その特定部位位置は、サロゲート値収集部５４により第１赤外線画像（第２赤外線画像）が撮影された時刻に患部６１が配置されていた位置を示している。

　予測経路算出部５６は、特定部位位置算出部５５により算出された特定部位位置に基づいて予測経路を算出する。その予測経路は、特定部位位置算出部５５により算出された特定部位位置に患部６１が配置された後の期間に、患部６１が配置される位置の軌跡を示している。

　制御経路算出部５７は、治療用放射線照射装置１６のチルト角とパン角とを測定するように、首振り装置１５を制御する。制御経路算出部５７は、そのチルト角とパン角とに基づいて治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置を算出する。制御経路算出部５７は、その算出された位置と漸近期間設定部５３により決定された分離時刻と予測経路算出部５６により算出された予測経路とに基づいて制御経路を算出する。その制御経路は、予測経路算出部５６により算出された予測経路が示す期間に、治療用放射線照射装置１６が向けられる位置を示している。

　駆動部５８は、制御経路算出部５７により算出された制御経路のうちの現在時刻に対応する位置に治療用放射線照射装置１６が向くように、すなわち、その位置に治療用放射線２３が曝射されるように、首振り装置１５を制御する。このとき、駆動部５８は、サロゲート値収集部５４により複数の第１赤外線画像が撮影される周期に比較して十分に短いサンプリング周期（たとえば、５ｍｓ）で首振り装置１５を制御する。

　照射部５９は、予測経路算出部５６により算出された予測経路のうちの現在時刻に対応する位置と治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置との差が所定範囲に含まれるときに、治療用放射線２３が曝射されるように、治療用放射線照射装置１６を制御する。照射部５９は、予測経路算出部５６により算出された予測経路のうちの現在時刻に対応する位置と治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置との差が所定範囲に含まれないときに、治療用放射線２３が曝射されないように、治療用放射線照射装置１６を制御する。

　図４は、テーブル作成部５２により作成されたテーブルを示している。そのテーブル６５は、時刻集合６６をマーカ位置集合６７に対応付け、時刻集合６６を患部位置集合６８に対応付けている。すなわち、時刻集合６６のうちの任意の要素は、マーカ位置集合６７のうちの１つの要素に対応し、患部位置集合６８のうちの１つの要素に対応している。時刻集合６６の要素は、テーブル作成部５２により複数の第１透過画像がそれぞれ撮影された複数の時刻のうちの１つの時刻を示している。マーカ位置集合６７のうちのある時刻に対応する要素は、その時刻に撮影された赤外線画像にマーカ６２が映る位置に基づいて算出されたマーカ６２の３次元位置を示している。患部位置集合６８のうちのある時刻に対応する要素は、その時刻に撮影された第１透過画像に患部６１が映る位置と第２透過画像に患部６１が映る位置とに基づいて算出された患部６１の３次元位置を示している。

　すなわち、テーブル６５は、マーカ位置集合６７を患部位置集合６８に対応付けている。すなわち、マーカ位置集合６７のうちの任意の要素は、患部位置集合６８のうちの１つの要素に対応している。患部位置集合６８のうちのあるマーカ位置に対応する要素は、そのマーカ位置にマーカ６２が配置されているときに、患部６１が配置される３次元位置を示している。

　このとき、特定部位位置算出部５５は、テーブル６５を参照して、患部位置集合６８のうちのサロゲート値収集部５４により算出されたサロゲート値に対応する特定部位位置を算出する。

　図５は、特定部位位置算出部５５により算出される複数の特定部位位置を示している。その複数の特定部位位置７１－０～７１－ｎ（ｎ＝１，２，３，４，…）は、それぞれ、サロゲート値収集部５４により撮影される第１赤外線画像と第２赤外線画像とに基づいて算出される。すなわち、複数の特定部位位置７１－０～７１－ｎの各特定部位位置７１－ｉ（ｉ＝０，１，２，３，…，ｎ）は、サロゲート値収集部５４により時刻ｔｉに撮影される第１赤外線画像と第２赤外線画像とに基づいて算出され、患部６１が時刻ｔｉに配置される位置を示している。時刻ｔｉと時刻ｔ（ｉ＋１）との間隔Δｔは、サロゲート値収集部５４により複数の第１赤外線画像（または複数の第２赤外線画像）が撮影される周期と一致している。

　このとき、予測経路算出部５６は、特定部位位置７１－０～７１－ｎに基づいて予測特定部位位置７２を算出する。予測特定部位位置７２は、時刻ｔ０から間隔Δｔだけ後の時刻ｔ０＋Δｔに患部６１が配置される位置を示している。予測経路算出部５６は、さらに、特定部位位置７１－０～７１－ｎに基づいて予測経路７３を算出する。予測経路７３は、時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの期間７６に患部６１が配置される位置の軌跡を示している。すなわち、予測経路７３は、期間７６に含まれる複数の時刻に患部６１がそれぞれ配置される複数の位置を示している。その複数の時刻の間隔は、駆動部５８により首振り装置１５が制御されるサンプリング周期に一致している。

　このとき、漸近期間設定部５３は、入力装置を介して入力される情報に基づいて分離時刻ｔｐを決定する。その情報としては、時間が例示される。漸近期間設定部５３は、入力装置を介して時間が入力されたときに、期間７６が開始される時刻ｔ０から、その入力された時間だけ経過した時刻を分離時刻ｔｐに設定する。期間７６は、第１期間７７と第２期間７８とから形成されている。第１期間７７は、期間７６のうちの漸近期間設定部５３により決定される分離時刻ｔｐより前の期間を示している。第２期間７８は、期間７６のうちの分離時刻ｔｐより後の期間を示している。

　このとき、制御経路算出部５７は、漸近期間設定部５３により決定される分離時刻ｔｐと予測経路７３と時刻ｔ０に治療用放射線照射装置１６が配置される位置７４とに基づいて制御経路７５を算出する。制御経路７５は、期間７６に含まれる複数の時刻に対応する複数の位置を示している。その複数の時刻は、予測経路７３が示す複数の位置に対応する複数の時刻に一致している。制御経路７５のうちの第１期間７７に対応する経路は、時間が経過するにつれて位置７４から予測経路７３に漸近するように、形成されている。制御経路７５のうちの第２期間７８に対応する経路は、予測経路７３のうちの第２期間７８に対応する経路に一致している。

　このとき、駆動部５８は、治療用放射線照射装置１６が現在時刻に配置されるチルト角とパン角とを測定するように、首振り装置１５を制御する。駆動部５８は、さらに、そのチルト角とパン角とに基づいて治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置を算出する。駆動部５８は、さらに、制御経路７５のうちの現在時刻に対応する位置に治療用放射線照射装置１６が向くように、すなわち、その位置に治療用放射線２３が曝射されるように、首振り装置１５をフィードバック制御する。このような制御は、サロゲート値収集部５４により複数の第１赤外線画像が撮影される周期に比較して十分に短いサンプリング周期で繰り返し実行される。

　なお、第１赤外線画像が撮影されてから制御経路７５が算出されるまでに時間ｄｔが必要であるときに、期間７６は、時刻ｔ０＋ｄｔから時刻ｔ０＋Δｔ＋ｄｔまでに置換される。

　放射線治療装置制御装置１０により実行される動作は、テーブルを作成する動作と放射線治療する動作とを備えている。

　そのテーブルを作成する動作では、ユーザは、まず、入力装置を介して、事前に作成された治療計画を放射線治療装置制御装置１０に入力する。その治療計画は、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、カウチ位置とＯリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ４１の位置と向きとを示している。そのＯリング回転角は、基礎に対する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。

　ユーザは、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１０は、カウチ４１に横臥した患者４３の内部を映す複数の第１透過画像と複数の第２透過画像とが撮影されるように、放射線治療装置３を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置１０は、その透過画像に患部６１が映る位置にカウチ４１が配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その透過画像に患部６１が映る位置にＯリング１２が配置されるように、旋回駆動装置１１を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その透過画像に患部６１が映る位置に走行ガントリ１４が配置されるように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、所定の期間に第１診断用Ｘ線３５が患者４３に周期的に（たとえば、５０ｍｓ間隔で）曝射されるように、第１診断用Ｘ線源２４を制御する。その所定の期間としては、呼吸２～３周期分が例示され、３０秒が例示される。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される複数の時刻に第２診断用Ｘ線３６が患者４３に周期的に曝射されるように、第２診断用Ｘ線源２５を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が患者４３に曝射されたときに、患者４３を透過したＸ線に基づいて複数の第１透過画像が生成されるように、第１センサアレイ３２を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、第２診断用Ｘ線３６が患者４３に曝射されたときに、患者４３を透過したＸ線に基づいて複数の第２透過画像が生成されるように、第２センサアレイ３３を制御する。

　放射線治療装置制御装置１０は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される時刻と同時に、患者４３の赤外線マーカ６２を映す複数の第１赤外線画像が撮影されるように、第１赤外線カメラ４５を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射される時刻と同時に、患者４３の赤外線マーカ６２を映す複数の第２赤外線画像が撮影されるように、第２赤外線カメラ４６を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その複数の第１透過画像とその複数の第２透過画像とその複数の第１赤外線画像とその複数の第２赤外線画像とに基づいてテーブル６５を作成する。

　その放射線治療する動作は、そのテーブルを作成する動作が終了した後に実行される。放射線治療装置制御装置１０は、その治療計画が示すカウチ位置にカウチ４１が配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その治療計画が示すＯリング回転角にＯリング１２が配置されるように、旋回駆動装置１１を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その治療計画が示すガントリ回転角に走行ガントリ１４が配置されるように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。

　放射線治療装置制御装置１０は、その治療計画が示す所定の位置にカウチ４１とＯリング１２と走行ガントリ１４とが所定の位置に配置された後に、患者４３の赤外線マーカ６２を映す複数の第１赤外線画像が撮影されるように、第１赤外線カメラ４５を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その第１赤外線画像が撮影される時刻と同時に、患者４３の赤外線マーカ６２を映す第２赤外線画像が撮影されるように、第２赤外線カメラ４６を制御する。

　放射線治療装置制御装置１０は、さらに、その複数の第１赤外線画像に赤外線マーカ６２が映る位置とその複数の第２赤外線画像に赤外線マーカ６２が映る位置とに基づいてサロゲート値を算出する。そのサロゲート値は、赤外線マーカ６２の３次元位置を示している。放射線治療装置制御装置１０は、テーブル６５を参照して、患部位置集合６８のうちの放射線治療装置制御装置１０により算出されたサロゲート値に対応する特定部位位置７１－０～７１－ｎを算出する。

　放射線治療装置制御装置１０は、特定部位位置７１－０～７１－ｎに基づいて予測経路７３を算出する。放射線治療装置制御装置１０は、事前に決定された分離時刻ｔｐと予測経路７３と時刻ｔ０に治療用放射線照射装置１６が配置される位置７４とに基づいて制御経路７５を算出する。

　放射線治療装置制御装置１０は、治療用放射線照射装置１６が現在時刻に配置されるチルト角とパン角とを測定するように、首振り装置１５を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、さらに、そのチルト角とパン角とに基づいて治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置を算出する。放射線治療装置制御装置１０は、制御経路７５のうちの現在時刻に対応する位置に治療用放射線照射装置１６が向くように、すなわち、その位置に治療用放射線２３が曝射されるように、首振り装置１５をフィードバック制御する。このような制御は、サロゲート値収集部５４により複数の第１赤外線画像が撮影される周期に比較して十分に短いサンプリング周期で繰り返し実行される。

　放射線治療装置制御装置１０は、治療している期間が制御経路７５で充填されるように、このような動作を間隔Δｔごとに周期的に繰り返して実行する。

　放射線治療装置制御装置１０は、予測経路７３のうちの現在時刻に対応する位置と治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置との差が所定範囲に含まれるときに、治療用放射線２３が曝射されるように、治療用放射線照射装置１６を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、予測経路７３のうちの現在時刻に対応する位置と治療用放射線照射装置１６が現在時刻に向いている位置との差が所定範囲に含まれないときに、治療用放射線２３が曝射されないように、治療用放射線照射装置１６を制御する。放射線治療装置制御装置１０は、第１赤外線画像（第２赤外線画像）が撮影される周期に比較して十分に短いサンプリング周期で、治療用放射線照射装置１６を繰り返し制御する。

　治療用放射線照射装置１６は、その第１赤外線画像と第２赤外線画像とに基づいて算出された患部６１の１つの現在位置に治療用放射線照射装置１６が駆動されるときに、または、その第１赤外線画像と第２赤外線画像とに基づいて算出された患部６１の１つの予測位置に治療用放射線照射装置１６が駆動されるときに、期間７６のうちの短時間しか患部６１に向かないことがある。たとえば、概ね等速に治療用放射線照射装置１６が駆動されるように、かつ、治療用放射線照射装置１６が時刻ｔ０＋Δｔに予測位置７２にちょうど向くように、すなわち、治療用放射線照射装置１６が向く位置が制御経路８０を辿るように、首振り装置１５が制御されたときに、治療用放射線照射装置１６は、時刻ｔ０＋Δｔの近傍でしか患部６１に向かないで、期間７６のほとんどで患部６１に向かないことがある。

　このような動作によれば、放射線治療装置制御装置１０は、患部６１の位置を測定する周期（第１赤外線画像が撮影される周期）に比較して首振り装置１５を制御する周期が十分に短い場合でも、患部６１の位置が測定されていない時刻に、患部６１がその時刻に配置されると予測された位置に治療用放射線照射装置１６を向けることができる。このため、放射線治療装置制御装置１０は、治療用放射線照射装置１６が向く位置が制御経路８０を辿る制御に比較して、患部６１に治療用放射線２３が曝射される期間がより長くなるように、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。この結果、治療用放射線照射装置１６は、治療用放射線２３をより高精度に患部６１に曝射することができ、放射線治療の治療時間を短縮することができ、患者４３の負担を軽減することができる。

　このような動作によれば、さらに、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮影された透過画像に基づいて算出される患部６１の位置を用いることに比較して、患者４３の被曝線量を低減することができる。

　なお、予測経路算出部５６は、１個の特定部位位置７１－０に基づいて予測経路７３を算出する他の予測経路算出部に置換されることもできる。このような予測経路算出部が適用された放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置１０と同様にして、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。

　なお、特定部位算出部５５は、放射線治療装置３のイメージャシステムにより撮影された透過画像に基づいて特定部位７１－０～７１－ｎを算出する他の特定部位算出部に置換されることができる。このような特定部位算出部が適用された放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置１０と同様にして、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。

　なお、サロゲート値収集部５４は、赤外線カメラと異なる他のセンサを用いて測定されるサロゲート値を収集する他のサロゲート値収集部に置換されることができる。そのセンサとしては、患者４３に放射線を曝射しないものが好ましく、たとえば、スパイロメータが例示される。このようなサロゲート値収集部が適用された放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置１０と同様にして、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。

　なお、漸近期間設定部５３は、入力装置を介して入力される情報と異なる情報に基づいて分離時刻ｔｐを設定する他の漸近期間設定部に置換されることができる。たとえば、その漸近期間設定部は、固定値を分離時刻ｔｐに設定し、または、予測経路７３と位置７４とに基づいて算出される時刻を分離時刻ｔｐに設定する。このような漸近期間設定部が適用された放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置１０と同様にして、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。

　なお、制御経路７３は、時間が経過するにつれて位置７４から予測経路７３に漸近する制御経路８０に置換されることもできる。制御経路８０が適用された放射線治療装置制御装置は、時刻ｔ０で測定された特定部位位置７１－０と時刻ｔ０で治療用放射線照射装置１６が向いている位置７４とが十分に近いときに、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置１０と同様にして、治療用放射線照射装置１６をより高精度に駆動することができる。

　この出願は、２０１０年２月９日に出願された日本出願特願２０１０－０２６１５８号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

　被検体の内部の特定部位が測定時刻に配置される特定部位位置に基づいて前記測定時刻より後の複数の制御時刻に前記特定部位がそれぞれ配置される複数の予測位置を算出する予測経路算出部と、
　前記被検体に放射線を曝射する放射線照射装置が配置される現在位置と前記複数の予測位置とに基づいて前記複数の制御時刻に対応する複数の制御位置を算出する制御経路算出部と、
　前記複数の制御位置のうちの現在時刻に対応する制御位置に前記放射線照射装置が配置されるように、前記放射線照射装置を駆動する駆動装置を制御する駆動部
　とを具備する放射線治療装置制御装置。
　請求項１において、
　前記放射線照射装置が前記現在時刻に配置される位置と前記複数の予測位置のうちの前記現在時刻に対応する予測位置との差が所定誤差範囲内であるときに、前記現在時刻に前記放射線が曝射されるように、前記放射線照射装置を制御する照射部をさらに具備し、
　前記照射部は、前記差が前記所定誤差範囲内でないときに、前記現在時刻に前記放射線が曝射されないように、前記放射線照射装置を制御する
　放射線治療装置制御装置。
　請求項２において、
　前記被検体のうちの前記特定部位と異なる他の部位に関して前記測定時刻に測定されたサロゲート値を収集するサロゲート値収集部と、
　前記サロゲート値に基づいて前記特定部位位置を算出する特定部位算出部
　とをさらに具備する放射線治療装置制御装置。
　請求項３において、
　前記サロゲート値は、前記測定時刻に撮影された画像に前記被検体の表面に配置されたマーカが映る位置を示す
　放射線治療装置制御装置。
　請求項４において、
　複数のテーブル作成時時刻に前記被検体を透過した放射線に基づいてそれぞれ撮影された複数の透過画像と前記複数のテーブル作成時時刻にそれぞれ測定された複数のサロゲート値とに基づいて、サロゲート値集合を特定部位位置集合に対応付けるテーブルを作成するテーブル作成部をさらに具備し、
　前記特定部位位置は、前記特定部位位置集合のうちの前記サロゲート値に対応する要素である
　放射線治療装置制御装置。
　請求項５において、
　前記複数の制御時刻を含む制御期間は、
　分離時刻より前の第１期間と、
　前記分離時刻より後の第２期間とを含み、
　前記複数の制御位置のうちの前記第２期間に対応する複数の収束制御位置は、前記複数の予測位置のうちの前記第２期間に対応する複数の収束予測位置にそれぞれ一致する
　放射線治療装置制御装置。
　請求項６において、
　前記分離時刻は、入力装置を介して入力される情報に基づいて算出される
　放射線治療装置制御装置。
　被検体に放射線を曝射する放射線照射装置と、
　前記放射線照射装置を駆動する駆動装置
　とを備える放射線治療装置
　を制御する放射線治療装置制御装置により実行される放射線治療装置の作動方法であり、
　前記被検体の内部の特定部位が測定時刻に配置される特定部位位置に基づいて前記測定時刻より後の複数の制御時刻に前記特定部位がそれぞれ配置される複数の予測位置を算出するステップと、
　前記放射線照射装置が配置される現在位置と前記複数の予測位置とに基づいて前記複数の制御時刻に対応する複数の制御位置を算出するステップと、
　前記複数の制御位置のうちの現在時刻に対応する制御位置に前記放射線照射装置が配置されるように、前記駆動装置を制御するステップ
　とを具備する放射線治療装置の作動方法。
　請求項８において、
　前記被検体のうちの前記特定部位と異なる他の部位に関して前記測定時刻に測定されたサロゲート値に基づいて前記特定部位位置を算出するステップ
　とをさらに具備する放射線治療装置の作動方法。
　請求項９において、
　前記放射線治療装置は、前記被検体の表面に配置されたマーカを映す画像を前記測定時刻に撮影するカメラをさらに備え、
　前記サロゲート値は、前記画像に前記マーカが映る位置を示す
　放射線治療装置の作動方法。
　請求項１０において、
　複数のテーブル作成時時刻に前記被検体を透過した放射線に基づいてそれぞれ撮影された複数の透過画像と前記複数のテーブル作成時時刻にそれぞれ測定された複数のサロゲート値とに基づいて、サロゲート値集合を特定部位位置集合に対応付けるテーブルを作成するステップをさらに具備し、
　前記特定部位位置は、前記特定部位位置集合のうちの前記サロゲート値に対応する要素である
　放射線治療装置の作動方法。
　請求項１１において、
　前記複数の制御時刻を含む制御期間は、
　分離時刻より前の第１期間と、
　前記分離時刻より後の第２期間とを含み、
　前記複数の制御位置のうちの前記第２期間に対応する複数の収束制御位置は、前記複数の予測位置のうちの前記第２期間に対応する複数の収束予測位置にそれぞれ一致する
　放射線治療装置の作動方法。
　請求項１２において、
　前記分離時刻は、入力装置を介して入力される情報に基づいて算出される
　放射線治療装置の作動方法。
　請求項８～請求項１３のいずれかに記載される放射線治療装置の作動方法を前記放射線治療装置制御装置に実行させる
　コンピュータプログラム。