WO2023062819A1 - 撮影制御システムおよび撮影制御方法 - Google Patents

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    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs

Abstract

実施形態によれば、撮影制御システム（１）は、Ｘ線撮影装置（１８）と、呼吸監視装置（１５）と、制御計算装置（１６）と、を備え、制御計算装置（１６）は、回転ガントリ（１２）を制御するガントリ制御装置（２０）から回転ガントリ（１２）の回転位置を示す回転角度値（θ）を取得し、Ｘ線撮影装置（１８）から画像データを取得し、呼吸監視装置（１５）から呼吸データを取得し、呼吸データに含まれる呼吸運動の呼吸波形（２６，３０）における周期（Ｓ）および振幅（Ｌ）の少なくとも一方を複数の特定範囲（α，β）ごとに分割し、画像データに含まれるＸ線画像（２９）を特定範囲（α，β）ごとに分類し、特定範囲（α，β）ごとに分類された複数のＸ線画像（２９）を撮影時の回転ガントリ（１２）の回転角度値（θ）に基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する。

Description

撮影制御システムおよび撮影制御方法
　本発明の実施形態は、撮影制御技術に関する。
　放射線治療は、放射線を患者の患部に照射し、その病巣の細胞に損傷を与えるものである。しかし、患部への正確な照射が行われないと正常組織も損傷しかねない。そのため、予めコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）を行って患部の位置を３次元的に把握し、正常組織を避けて患部に最も効果的に放射線を照射する治療計画を立てる。この治療計画に従って放射線を照射できるように、治療計画時の患者の体位と治療時の患者の体位とを互いに位置合わせする必要がある。そこで、治療計画時にＣＴ撮影装置から出力される３次元的な再構成画像を断層化してＣＴ画像を求め、このＣＴ画像と治療直前に治療室内で撮影するＸ線撮影装置からのＸ線画像とを照合させて、患部の位置合わせが行われている。ただし、Ｘ線撮影装置は、患者の２次元画像を得るものであり、ＣＴ撮影装置により得られる再構成画像に対して高い精度の照合を行うことが困難である。
　従来技術として、ＣＴ撮影時に捉えられた患部の３次元位置を認識し、放射線照射の条件を満たす画像を選択して画像再構成を行ってＣＴ画像を生成するものがある。これにより、呼吸などの動きが生じても、治療計画の通りに放射線を患部に照射できる。しかし、この技術では、放射線照射の条件を満たす画像のみを選択するため、患部の位置の変化を正確に把握できない。例えば、治療計画時の骨格および臓器の位置関係が治療直前にずれている場合、その位置ずれは、その日の患者の状態の違いによるものか、正常な呼吸運動によるものかの区別をすることが困難であるからである。
　また、呼吸波形の振幅を複数の範囲に分割し、或る範囲に対応する投影画像のみを用いて断層画像（ＣＴ画像）を生成する技術が知られている。例えば、最小の振幅の範囲に対応する投影画像のみを用いることで、最大呼気の状態に対応する断層画像を生成することができる。しかし、この技術は、断層画像のアーチファクトを低減するためのものであり、最大吸気と最大呼気の間で変動する呼吸運動の全体に亘って患者の状態を把握するためのものではない。
特開２０１５－２９７９３号公報 特表２０１０－５０５５６２号公報 特開２０２１－４５４５９号公報
　本発明が解決しようとする課題は、放射線治療用のコンピュータ断層撮影において、呼吸運動に伴い変動する患者の状態を正確に把握することができる撮影制御技術を提供することである。
　本発明の実施形態に係る撮影制御システムは、患者の周囲を回転する回転ガントリが設けられ、前記回転ガントリとともに回転してかつ前記患者にＸ線を照射して撮影された複数の２次元的なＸ線画像を含む画像データを出力するＸ線撮影装置と、前記患者の呼吸運動を監視して前記呼吸運動を示す呼吸データを出力する呼吸監視装置と、制御計算装置と、を備え、前記制御計算装置は、前記回転ガントリを制御するガントリ制御装置から前記回転ガントリの回転位置を示す回転角度値を取得し、前記Ｘ線撮影装置から前記画像データを取得し、前記呼吸監視装置から前記呼吸データを取得し、前記呼吸データに含まれる前記呼吸運動の呼吸波形における周期および振幅の少なくとも一方を複数の特定範囲ごとに分割し、前記画像データに含まれる前記Ｘ線画像を前記特定範囲ごとに分類し、前記特定範囲ごとに分類された複数の前記Ｘ線画像を撮影時の前記回転ガントリの前記回転角度値に基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する。
　本発明の実施形態により、放射線治療用のコンピュータ断層撮影において、呼吸運動に伴い変動する患者の状態を正確に把握することができる撮影制御技術が提供される。
第１実施形態の撮影制御システムが適用された回転ガントリを示す断面図。 Ｘ線発生部およびＸ線撮影部の構成を示す説明図。 撮影制御システムを示すブロック図。 制御計算装置を示すブロック図。 患者の座標からＸ線撮影部の座標へ座標変換する概念を示す説明図。 呼吸波形の周期を複数の位相範囲に分割する態様を示す説明図。 撮影制御方法を示すフローチャート。 第２実施形態の呼吸波形を複数の振幅範囲に分割する態様を示す説明図。 第３実施形態の制御計算装置を示すブロック図。 Ｘ線撮影部の撮影範囲と回転ガントリの回転角度の関係を示す説明図。 Ｘ線撮影部の撮影タイミングと回転ガントリの回転角度の関係を示す説明図。 Ｘ線画像の撮影タイミングと回転ガントリの回転速度の関係を示す説明図。 患部が写る動画の再生態様を示す画面図。
　（第１実施形態）
　以下、図面を参照しながら、撮影制御システムおよび撮影制御方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図７を用いて説明する。
　図１の符号１は、第１実施形態の撮影制御システム（放射線治療用のＣＴ撮影システム）である。この撮影制御システム１は、患者１０の患部へ放射線を照射する際に、患者１０の患部および臓器などをＸ線（撮影用放射線）により撮影し、得られた画像データを用いて３次元的な再構成画像を生成するものである。この再構成画像は、患者１０のコンピュータ断層画像（ＣＴ画像）となっている。
　撮影制御システム１は、粒子線治療装置（図示略）に適用される。この粒子線治療装置では、例えば、粒子線ビーム（治療用放射線）を患者１０の病巣組織（がん）に照射して治療を行う。なお、粒子線とは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。
　粒子線治療装置を用いた放射線治療技術には、重粒子線がん治療技術などがある。この技術は、がん病巣（患部）を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。
　重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者１０の体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。
　図示は省略するが、粒子線治療装置は、イオン発生器と加速器とビーム輸送ラインとを備える。ここで、イオン発生器は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって粒子線ビームを生成する。加速器は、平面視でリング状を成し、ビーム発生器で生成された粒子線ビームを加速する。ビーム輸送ラインは、加速器で加速された粒子線ビームを輸送する。
　また、粒子線治療装置は、回転ガントリ１２（図１）を備える。この回転ガントリ１２には、ビーム輸送ラインで導かれた粒子線ビームが照射される患者１０が配置される。
　図１に示すように、回転ガントリ１２は、円筒形状を成す大型の装置である。この回転ガントリ１２は、その円筒の中心の回転軸Ｑが水平方向を向くように設置される。この回転軸Ｑを中心として回転ガントリ１２が周方向に回転可能となっている。
　また、回転ガントリ１２の辺縁部には、粒子線ビーム（治療用放射線）を患者１０に向けて照射する放射線照射部１７が設置される。この放射線照射部１７は、回転ガントリ１２の内周面に固定されている。なお、粒子線ビームは、放射線照射部１７から回転軸Ｑに対して直交する方向に照射される。
　回転ガントリ１２の内部には、治療台１１が設けられている。この治療台１１は、患者１０を横臥させて載置させるものである。また、回転ガントリ１２は、治療台１１を取り囲んでこの治療台１１の周囲を回転するものである。
　治療台１１は、静止している治療室の床（図示略）に固定されている。つまり、回転ガントリ１２および放射線照射部１７が回転されても、治療台１１の位置は変化しないようになっている。
　回転ガントリ１２の回転軸Ｑは、治療台１１に横臥した患者１０の位置と一致するように設定されている。この治療台１１は、患者１０を載置した状態で移動可能となっている。この治療台１１の移動によって患者１０を粒子線ビームの照射位置に移動させて位置合わせを行うことができる。そのため、患者１０の病巣組織など、適切な部位に粒子線ビームを照射することができる。位置合わせの後、放射線照射部１７は、治療台１１に横臥した患者１０へ放射線を照射する。
　回転ガントリ１２を回転させることで、静止している患者１０（回転軸Ｑ）を中心として放射線照射部１７を回転させることができる。例えば、患者１０を中心として放射線照射部１７を、時計回り（右回り）または反時計回り（左回り）に約１８０度ずつ回転させることができる。そして、患者１０の周囲（３６０度）のいずれの方向からも粒子線ビームを照射させることができる。つまり、回転ガントリ１２は、粒子線ビームの患者１０に対する照射方向を変更可能な装置である。そのため、患者１０の負担を軽減しつつ、適切な方向から粒子線ビームをより高い精度で患部に照射することができる。
　粒子線ビームは、患者１０の体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この粒子線ビームの停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線治療装置は、このブラッグピークを患者１０の病巣組織（患部）の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。
　回転ガントリ１２には、Ｘ線発生部１３とＸ線撮影部１４とが固定されている。Ｘ線発生部１３とＸ線撮影部１４とは、回転ガントリ１２とともに回転し、患者１０にＸ線を照射して透過画像としてのＸ線画像２９の撮影を行う。
　ここで、図５を参照して断層撮影（ＣＴ撮影）について説明する。断層撮影に使用するＸ線には、扇状に拡散するファンビームと円錐状に拡散するコーンビームとがある。回転ガントリ１２では、コーンビーム状のＸ線を使用した断層撮影が行われる。このコーンビーム状のＸ線を使用する場合、患者１０の座標Ｖ（ｘ，ｙ，ｚ）からＸ線撮影部１４（Ｘ線検出器）の座標ＶＰ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）へ座標変換を行う際に、以下の一連の行列式を用いた計算を行う。
　　　　　　　　　Ｅ×Ｐ×Ｔ×Ｒ×Ｖ＝ＶＰ
　ここで、各行列は、以下の数式１として書き表せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　回転行列Ｒは、ボリューム（患者１０）座標系を角度φでｙ軸周りに反時計方向に回転させる。また、平行移動行列Ｔは、ボリューム座標系をＸ線の照射方向（ｚ軸）に沿って負側に距離ｄだけ移動させる。これらの２つの回転行列ＲおよびＴは、ボリューム座標系からＸ線源座標系へ写像する。また、透視投射行列Ｐは、Ｘ線発生部１３（Ｘ線源）の位置ＤならびにＸ線撮影部１４（Ｘ線検出器）のサイズｗおよびｈにより決定される。この透視投射行列Ｐは、コーンビーム状のＸ線の投影範囲が切頭体の形状であることを定義する。この透視投射行列Ｐのパラメータｎおよびｆは、Ｘ線源から切頭体の遠近それぞれのクリッピング平面までの距離を表す。さらに、座標変換行列Ｅは、患者１０の座標Ｖに対するＸ線撮影部１４の座標ＶＰをなす。
　前述の行列式による演算に基づき、回転ガントリ１２に設置されたＸ線発生部１３とＸ線撮影部１４とが、患者１０の周辺を回転しながらＸ線画像を撮影することで、画像データが取得される。この画像データに基づいて、３次元的な再構成画像（ＣＴ画像）が生成される。
　しかし、回転ガントリ１２の回転速度は、１周が約１～２分であり、患者１０の呼吸周期である約３～４秒に対して長すぎる。そのため、回転ガントリ１２が１回転して撮影する間に患者１０の呼吸によって撮影対象（患部および臓器）が動いてしまう。従来技術では、精度の高い再構成画像が得られないという課題がある。本実施形態は、このような課題を解決することができる。特に、治療計画時に所定のＣＴ撮影装置（図示略）で取得した基準画像と、治療直前に回転ガントリ１２で取得した再構成画像とを互いに比較して行う患者１０の位置合わせの精度を高めることができる。
　治療計画を立てるときには、まず、患者１０のＣＴ画像を撮影する。そして、画像にある患部のパターンから、照射する範囲、照射の方向、照射線量が設定される。この治療計画の策定には、日数を要する。そのため、患者１０に対して粒子線ビームの照射を行う日は、治療計画時にＣＴ画像の撮影をしてから数日後になる。この数日の期間が空くため、治療直前に患者１０の位置合わせをするときに、患部の位置がずれている場合がある。この位置ずれが、その日の患者１０の状態の違いによるものか、正常な呼吸運動によるものかの区別をする必要がある。そこで、本実施形態の撮影制御システム１を用いる。
　図１から図２に示すように、撮影制御システム１は、治療台１１と回転ガントリ１２とＸ線発生部１３とＸ線撮影部１４とを有して構成されている。
　Ｘ線発生部１３は、第１Ｘ線発生部１３Ａと第２Ｘ線発生部１３Ｂを有してなる。これら第１Ｘ線発生部１３Ａと第２Ｘ線発生部１３Ｂは、回転ガントリ１２の辺縁部に、回転ガントリ１２の回転軸Ｑを中心として９０度離反した位置に設けられる。
　第１Ｘ線発生部１３Ａと第２Ｘ線発生部１３Ｂは、例えば、Ｘ線管であり、回転ガントリ１２の回転時に治療台１１に載置されている患者１０へ向かってＸ線（撮影用放射線）を照射する。
　Ｘ線撮影部１４は、第１Ｘ線撮影部１４Ａと第２Ｘ線撮影部１４Ｂを有してなる。第１Ｘ線撮影部１４Ａは、第１Ｘ線発生部１３Ａに対して回転ガントリ１２の回転軸Ｑを中心として１８０度の変化した位置に設けられている。この第１Ｘ線撮影部１４Ａは、第１Ｘ線発生部１３Ａと対をなし、放射線照射部１７に隣接して配置される。また、第２Ｘ線撮影部１４Ｂは、第２Ｘ線発生部１３Ｂに対して回転ガントリ１２の回転軸Ｑを中心として１８０度の変化した位置に設けられている。この第２Ｘ線撮影部１４Ｂは、第２Ｘ線発生部１３Ｂと対をなし、放射線照射部１７に隣接して配置される。
　回転ガントリ１２の回転時に、第１Ｘ線発生部１３Ａから照射されたＸ線が患者１０を透過する。第１Ｘ線撮影部１４Ａは、この透過Ｘ線により撮影された複数の２次元的なＸ線画像を含む画像データを出力する。さらに、回転ガントリ１２の回転時に、第２Ｘ線発生部１３Ｂから照射されたＸ線が患者１０を透過する。第２Ｘ線撮影部１４Ｂは、この透過Ｘ線により撮影された複数の２次元的なＸ線画像を含む画像データを出力する。
　撮影制御システム１は、呼吸監視装置１５（図３）を有して構成されている。この呼吸監視装置１５は、例えば、治療台１１に設置されたセンサ９を備える。このセンサ９は、治療台１１に横臥した患者１０の体表面に表れる呼吸運動の移動量を測定する。例えば、センサ９は、赤外線、レーザー、超音波、ミリ波などを患者１０の胸部または腹部などに照射し、その反射に基づいて呼吸運動の移動量を測定する。また、センサ９は、Ｘ線、超音波、磁気などを患者１０に照射し、その体内の構造の位置の変化を測定するものでも良い。
　呼吸監視装置１５は、センサ９から患者１０の呼吸運動を示す呼吸データを取得することで、患者１０の呼吸運動を監視する。つまり、呼吸による周期的な患者１０の体の変動を示す情報を取得する。
　次に、撮影制御システム１のシステム構成を図３から図４に示すブロック図を参照して説明する。この撮影制御システム１は、呼吸監視装置１５と制御計算装置１６とＸ線撮影装置１８とガントリ制御装置２０を備える。
　なお、Ｘ線発生部１３とＸ線撮影部１４は、第１実施形態のＸ線撮影装置１８に含まれる。つまり、Ｘ線撮影装置１８の少なくとも一部の構成は、回転ガントリ１２とともに回転してかつ患者１０にＸ線を照射してＸ線画像の撮影を行う。さらに、第１Ｘ線発生部１３Ａに高電圧を発生させる第１高電圧発生装置１９Ａと、第２Ｘ線発生部１３Ｂに高電圧を発生させる第２高電圧発生装置１９ＢもＸ線撮影装置１８に含まれる。
　本実施形態の制御計算装置１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。本実施形態の制御計算装置１６は、プロセッサおよびメモリなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。
　制御計算装置１６の構成は、必ずしも１つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータを用いて１つの制御計算装置１６を実現しても良い。
　制御計算装置１６は、特に図示はしないが、所定の記憶部を備える。この記憶部には、撮影制御方法を実行するときに必要な各種情報が記憶される。
　制御計算装置１６は、Ｘ線発生部１３によるＸ線の発生、およびＸ線撮影部１４からの画像データの取得などの処理を制御する。さらに、制御計算装置１６は、Ｘ線撮影部１４から取得した画像データを用いて、３次元的な再構成画像を生成する。
　つまり、制御計算装置１６は、第１高電圧発生装置１９Ａおよび第２高電圧発生装置１９Ｂを制御する。そして、制御計算装置１６は、第１Ｘ線発生部１３Ａおよび第２Ｘ線発生部１３Ｂから患者１０に照射されるＸ線の発生タイミングおよび強度を調整する。
　制御計算装置１６は、第１Ｘ線撮影部１４Ａと第２Ｘ線撮影部１４Ｂで撮影されたＸ線画像を含む画像データを取得する。この画像データには、複数のＸ線画像とともに、これらが撮影されたときのＸ線の発生タイミング、つまりＸ線画像の撮影タイミングを示す情報が含まれる。
　制御計算装置１６は、回転ガントリ１２の回転を制御するガントリ制御装置２０から、回転ガントリ１２の回転角度値θを逐次取得する。さらに、制御計算装置１６は、センサ９が測定した患者１０の呼吸運動を示す呼吸波形（患部または臓器の移動量）を含む呼吸データを、呼吸監視装置１５を介して取得する。なお、呼吸波形は、グラフの形態で取得しても良いし、時系列順に並ぶ数値の形態で取得しても良い。
　制御計算装置１６は、再構成画像およびアニメーション化された動画（立体画像）を生成する機能を有する。この機能を実現するために、制御計算装置１６は、前段処理部２１と呼吸波形分割部２２と画像データ分類部２３と３次元再構成部２４と動画生成部２５とを備える。これらは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。
　前段処理部２１は、Ｘ線撮影部１４から取得した画像データに対して画像前段処理を行なう。この画像前段処理は、例えば、画像フィルタリングによるノイズ除去を行う処理である。
　図６に示すように、第１実施形態では、特定範囲として位相範囲αを例示する。呼吸波形分割部２２は、呼吸監視装置１５により監視された患者１０の呼吸運動の移動量である呼吸波形２６における周期Ｓを、複数（例えば、１０個）の位相範囲αに分割する。つまり、呼吸データに含まれる呼吸運動の呼吸波形２６における周期Ｓを複数の位相範囲αごとに分割する。
　図６の例では、それぞれのＸ線画像２９に対して、対応する位相範囲αごとに「１」から「１０」の番号を付しており、同一の番号は、同一の位相範囲αであることを示している。これら「１」から「１０」の番号が、特定範囲を識別可能な範囲識別情報であるとして説明する。
　ここで、撮影制御システム１における回転ガントリ１２は、一般的なＣＴ撮影装置（図示略）と異なり、１回転に１～２分を要する。一方、患者１０の呼吸運動における呼吸波形２６の周期Ｓは、３～４秒程度である。従って、回転ガントリ１２の１回転中に複数回の呼吸が行われることになる。なお、１つの周期Ｓは、最大吸気から最大呼気を経て最大吸気に戻るまでの時間である。
　患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などは、この呼吸運動の呼吸波形２６における同一の位相範囲α、例えば、「１」番目の位相範囲α同士、「２」番目の位相範囲α同士などにおいて、ほぼ同一位置にあることになる。
　画像データ分類部２３は、Ｘ線撮影部１４で時系列順に撮影された複数のＸ線画像２９を、呼吸波形分割部２２で設定された位相範囲α（特定範囲）ごとに分類する。なお、画像データ分類部２３は、これらＸ線画像２９のそれぞれの撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとともにＸ線画像２９を分類する。
　従って、呼吸波形２６のそれぞれの位相範囲αに、Ｘ線撮影部１４により撮影されたＸ線画像２９と、それぞれのＸ線画像２９の撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとを対応付けたデータセットが生成される。
　このデータセットには、特定範囲を識別可能な範囲識別情報と撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとが対応付けられたＸ線画像２９が含まれている。このようにすれば、Ｘ線画像２９の管理が行い易くなり、かつ、その後に再構成画像を生成する処理が行い易くなる。なお、制御計算装置１６は、複数のデータセットを管理する画像管理テーブルを備えている。
　３次元再構成部２４は、呼吸波形２６の同一の位相範囲αごとに画像データ分類部２３により分類された複数のデータセットを再構成して、３次元的な再構成画像を位相範囲αごとに生成する。
　動画生成部２５は、データセットに含まれている位相範囲αごとに分類された複数のＸ線画像２９（Ｘ線画像群）を撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θに基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する。
　具体的には、３次元再構成部２４により呼吸波形２６の位相範囲αごとに生成された３次元的な複数の再構成画像を、呼吸波形２６の位相の時系列に沿って順次並べて統合することで、時間軸を有する動画を生成する。つまり、アニメーション化された立体画像を生成する。
　このように、制御計算装置１６は、呼吸波形分割部２２と画像データ分類部２３と３次元再構成部２４と動画生成部２５において、前述の処理を順次実施して、再構成画像およびアニメーション化された立体画像である動画を生成する。
　この制御計算装置１６は、複数の再構成画像を呼吸波形２６の時間軸に沿って再生可能な動画を出力する。このようにすれば、呼吸に応じて時系列順に変化する患者１０の状態を動画で把握することができる。
　なお、動画は、呼吸の平均的な１つの周期Ｓに対応して再生されるものであるまた、時系列順に再生されるもののみならず、時系列と逆方向に再生（逆再生）されるものを含む。
　制御計算装置１６で生成された画像は、外部出力部２７（図４）へ出力される。この外部出力部２７は、例えば、画像を表示可能なディスプレイで構成されている。外部出力部２７は、制御計算装置１６と別体であっても良いし、一体であっても良い。さらに、ネットワークを介して接続される他のコンピュータが備えるディスプレイが外部出力部２７であっても良い。また、外部出力部２７は、紙媒体に情報を印字するプリンタで構成されていても良い。
　また、制御計算装置１６は、所定のユーザインタフェース２８に接続されても良い。このユーザインタフェース２８は、例えば、制御計算装置１６と同一の計算機内部で同時に動作するプログラムという形態であっても良い。または、ユーザインタフェース２８は、制御計算装置１６とは別の計算機内部で動作し、ネットワークを通して制御計算装置１６との情報の送受信を行なう形態であっても良い。
　次に、撮影制御システム１が実行する処理である撮影制御方法について図７のフローチャートを用いて説明する。
　まず、ステップＳ１において、制御計算装置１６の画像データ分類部２３（図４）が、患者１０の周囲を回転する回転ガントリ１２（図１）を制御するガントリ制御装置２０から、回転ガントリ１２の回転位置を示す回転角度値θを取得する。
　次のステップＳ２において、制御計算装置１６の前段処理部２１（図４）が、回転ガントリ１２とともに回転してかつ患者１０にＸ線を照射して撮影された複数の２次元的なＸ線画像２９を含む画像データを出力するＸ線撮影装置１８から、画像データを取得する。
　次のステップＳ３において、制御計算装置１６の呼吸波形分割部２２（図４）および動画生成部２５（図４）が、患者１０の呼吸運動を監視して呼吸運動を示す呼吸データを出力する呼吸監視装置１５から、呼吸データを取得する。
　次のステップＳ４において、制御計算装置１６の呼吸波形分割部２２（図４）が、呼吸データに含まれる呼吸運動の呼吸波形２６（図６）における周期Ｓを複数の位相範囲αごとに分割する。
　次のステップＳ５において、制御計算装置１６の画像データ分類部２３（図４）が、画像データに含まれるＸ線画像２９（図６）を位相範囲αごとに分類する。
　次のステップＳ６において、制御計算装置１６の動画生成部２５（図４）が、位相範囲αごとに分類された複数のＸ線画像２９（図６）を撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θに基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する。
　そして、撮影制御システム１が撮影制御方法を終了する。以上のステップは、撮影制御方法に含まれる少なくとも一部の処理であり、他のステップが撮影制御方法に含まれていても良い。
　第１実施形態では、患者１０の呼吸運動の呼吸波形２６（図６）が規則的である場合、呼吸波形２６における同一の位相位置では、患者１０の患部および臓器などが同一位置にある。そのため、制御計算装置１６が、Ｘ線撮影部１４で撮影されたＸ線画像２９を、患者１０の呼吸運動の呼吸波形２６における同一の位相範囲αごとに再構成して再構成画像を生成することで、患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などの位置を、再構成画像により正確に把握することができる。この結果、放射線治療を行なう際に、患者１０の呼吸波形２６のいずれの位相位置で粒子線ビーム（治療用放射線）を照射すべきかが、明確になるので、精度の高い放射線治療を行なうことができる。
　また、制御計算装置１６は、Ｘ線撮影部１４で撮影されたＸ線画像２９を、患者１０の呼吸運動の呼吸波形２６における同一の位相範囲αごとに再構成して再構成画像を生成し、この位相範囲αごとの複数の再構成画像を呼吸波形２６の位相の時系列に沿って順次並べて統合することで、アニメーション化された時間軸を有する立体画像（動画）を出力している。そのため、患者１０の呼吸運動によって変動する患部および臓器などの変動の様子を立体的に確認できるので、患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などの位置を、より一層正確に把握することができる。この結果、放射線治療を行う際に、患者１０の呼吸波形２６のいずれの位相位置で粒子線ビームを照射すべきかが、より一層明確になるので、より精度の高い放射線治療を行なうことができる。
　また、制御計算装置１６は、呼吸波形分割部２２が患者１０の呼吸運動の呼吸波形２６における周期Ｓを複数に分割して複数の位相範囲αを設定し、画像データ分類部２３および３次元再構成部２４が位相範囲αごとに再構成画像を生成する。さらに、これら複数の再構成画像から動画生成部２５が、アニメーション化された時間軸を有する立体画像（動画）を生成するので、制御計算装置１６のアルゴリズムがシンプルになる。そのため、この制御計算装置１６を実装した撮影制御システム１を容易に構築することができる。
　また、Ｘ線撮影装置１８は、患者１０に粒子線ビーム（治療用放射線）を照射する前に撮影を行うものであり、制御計算装置１６は、事前に取得した治療計画用の基準画像と照合するために用いる再構成画像を生成する。このようにすれば、患者１０に粒子線ビームを照射する直前に患者１０の位置決めを行うときに、再構成画像を用いて患者１０の状態を正確に把握することができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、第２実施形態の撮影制御システム１のハードウェア的な構成は、前述の第１実施形態と同様のため、図１から図４を適宜参照する。さらに、図７のフローチャートを適宜参照する。
　前述の第１実施形態と同様に、第２実施形態の制御計算装置１６（図４）は、Ｘ線発生部１３（図３）によるＸ線の発生、Ｘ線撮影部１４（図３）からの画像データの取得、ガントリ制御装置２０（図４）からの回転角度値θの取得、および呼吸監視装置１５（図４）からの呼吸データの取得などの処理を制御する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なり、特定範囲として振幅範囲βを例示する。
　図８に示すように、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０は、最大吸気または最大呼気などが呼吸ごとに異なって不規則になる場合がある。このような場合でも、同一の振幅範囲βにあるときには、患部および臓器などが同一位置にあることになる。
　このような事実を前提として、第２実施形態の呼吸波形分割部２２は、呼吸監視装置１５により監視された患者１０の呼吸運動の移動量である呼吸波形３０における振幅Ｌを、複数（例えば、１０個）の振幅範囲βに分割する。つまり、呼吸データに含まれる呼吸運動の呼吸波形３０における振幅Ｌを複数の振幅範囲βごとに分割する。
　図８の例では、それぞれのＸ線画像２９に対して、対応する振幅範囲βごとに「１」から「１０」の番号を付しており、同一の番号は、同一の振幅範囲βであることを示している。これら「１」から「１０」の番号が、特定範囲を識別可能な範囲識別情報であるとして説明する。
　患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などは、この呼吸運動の呼吸波形３０における同一の振幅範囲β、例えば、「１」番目の振幅範囲β同士、「２」番目の振幅範囲β同士などにおいて、ほぼ同一位置にあることになる。
　ここで、制御計算装置１６は、振幅Ｌを複数の振幅範囲β（特定範囲）ごとに分割するための分割領域と分割数に関する情報を予め記憶している。このようにすれば、回転ガントリ１２の回転中に画像データを取得しながら、これらの画像データを振幅範囲βごとに分類することができる。
　例えば、呼吸波形分割部２２は、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０における振幅Ｌを複数の振幅範囲βに分割するために、振幅Ｌについて分割すべき分割領域である最大吸気から最大呼気までの領域と、分割数に関する情報とを、予め記憶している。つまり、回転ガントリ１２が１回転し終わった後に、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０の分布から、振幅Ｌを分割すべき分割領域および分割数を初めて決定するのではなく、分割領域と分割数が事前に決定される。
　画像データ分類部２３は、Ｘ線撮影部１４で時系列順に撮影された複数のＸ線画像２９を、呼吸波形分割部２２により分割された複数の振幅範囲β（特定範囲）ごとに分類する。なお、画像データ分類部２３は、これらＸ線画像２９のそれぞれの撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとともにＸ線画像２９を分類する。
　従って、呼吸波形３０のそれぞれの振幅範囲βに、Ｘ線撮影部１４により撮影されたＸ線画像２９と、それぞれのＸ線画像２９の撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとを対応付けたデータセットが生成される。
　３次元再構成部２４は、呼吸波形３０の同一の振幅範囲βごとに画像データ分類部２３により分類された複数のデータセットを再構成して、３次元的な再構成画像を振幅範囲βごとに生成する。
　ここで、制御計算装置１６は、取得した画像データが再構成画像の生成に適切であるか否かを判定し、不適切であると判定された画像データの少なくとも一部を棄却する。このようにすれば、振幅範囲β（特定範囲）ごとに作成される再構成画像の精度を確保することができる。
　例えば、３次元再構成部２４は、再構成画像を生成する際に、振幅範囲βごとに分類されたＸ線画像２９（Ｘ線画像群）が、不適切であるか否かを判定する。ここで、不適切な場合とは、再構成画像を生成するために、画像データに含まれているＸ線画像２９の枚数が不充分である場合などである。そして、不適切であると判定された場合には、画像データの少なくとも一部を棄却する。この棄却により、振幅範囲βごとに生成される再構成画像の精度が確保される。
　呼吸波形３０の振幅Ｌを分割した振幅範囲βごとにＸ線画像２９を分類する場合には、特に、最大吸気や最大呼気に近い振幅範囲βでＸ線画像２９を取得できないことがある。従って、このような振幅範囲βでは、回転ガントリ１２が１回転する間に再構成画像の生成のためのＸ線画像２９の枚数が不充分になってしまう。
　また、回転ガントリ１２が１回転する間に呼吸波形３０の中心位置がずれていく場合がある。このような場合に、呼吸波形３０の最大振幅に近い振幅範囲βにおいて、撮影開始時には、Ｘ線画像２９が取得（分類）されていたが、その後に取得できなくなり、再構成画像の生成に必要な枚数のＸ線画像２９の取得が不充分になることがある。
　そこで、３次元再構成部２４は、回転ガントリ１２が１回転する間に、所定の振幅範囲βに分類されるＸ線画像２９の枚数が、再構成画像を生成するために必要な最低枚数に至らない場合に、その振幅範囲βの再構成画像の生成を行なわないようにする。なお、最低枚数は、３次元再構成部２４に予め設定される。
　また、３次元再構成部２４は、それぞれの振幅範囲βに分類されたＸ線画像２９の枚数が最低枚数を満たす場合であっても、それぞれの振幅範囲βの間で、Ｘ線画像２９の枚数に偏りがあるときには、再構成画像の生成を行わないようにしても良い。例えば、回転ガントリ１２の１回転の間に取得された画像データに基づいて、再構成画像の生成を行なわず、そのときに取得した画像データを全て棄却するようにしても良い。
　また、回転ガントリ１２の１回転の角度範囲（３６０度）を、複数の等分された角度範囲に区分けする。そして、それぞれに区分けされた角度範囲で、振幅範囲βごとにＸ線画像２９を分類する。ここで、それぞれに分類されたＸ線画像２９の枚数が、均等の枚数となっていない場合、例えば、枚数のばらつきが２０％以内に納まっていない場合には、その回転ガントリ１２の１回転中に取得された画像データから、全ての振幅範囲βで再構成画像の生成を行なわず、そのときに取得した画像データを全て棄却するようにしても良い。
　動画生成部２５は、３次元再構成部２４により呼吸波形３０の振幅範囲βごとに生成された複数の再構成画像を、呼吸波形３０の最大吸気から最大呼気へ向かって順次並べて統合して、呼吸波形３０の最大吸気と最大呼気との間で順次変化するアニメーション化された立体画像（動画）を生成する。なお、複数の再構成画像を、呼吸波形３０の最大呼気から最大吸気へ向かって順次並べて統合して、立体画像（動画）を生成しても良い。
　このように、制御計算装置１６は、呼吸波形分割部２２と画像データ分類部２３と３次元再構成部２４と動画生成部２５において、前述の処理を順次実施して、再構成画像およびアニメーション化された立体画像である動画を生成する。
　また、制御計算装置１６は、複数の再構成画像を呼吸波形３０の最大吸気と最大呼気の一方から他方へ向って再生可能な動画を出力する。このようにすれば、最大吸気と最大呼気との間で順次変化する患者１０の状態を動画で把握することができる。
　なお、第２実施形態の撮影制御方法は、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ４からステップＳ６が、第１実施形態と異なり、ステップＳ１からステップＳ３は、第１実施形態と同様である。
　例えば、ステップＳ４において、制御計算装置１６の呼吸波形分割部２２（図４）が、呼吸データに含まれる呼吸運動の呼吸波形３０（図８）における振幅Ｌを複数の振幅範囲βごとに分割する。
　次のステップＳ５において、制御計算装置１６の画像データ分類部２３（図４）が、画像データに含まれるＸ線画像２９（図８）を振幅範囲βごとに分類する。
　次のステップＳ６において、制御計算装置１６の動画生成部２５（図４）が、振幅範囲βごとに分類された複数のＸ線画像２９（図８）を撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θに基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する。
　以上のように、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０（図８）が不規則的であっても、この呼吸波形３０の振幅Ｌにおける同一の振幅範囲βで患者１０の患部および臓器などが同一位置にある。そのため、制御計算装置１６は、呼吸波形３０が特に不規則的である場合に、Ｘ線撮影部１４で撮影されたＸ線画像２９を含む画像データを、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０における同一の振幅範囲βごとに再構成して、３次元的な再構成画像を生成する。
　第２実施形態では、再構成画像に影が生じるなどのアーチファクトの発生を低減できる。この結果、患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などの位置を、再構成画像により正確に把握することができる。また、放射線治療を行う際に、患者１０の呼吸波形３０のいずれの位相位置で粒子線ビーム（治療用放射線）を照射すべきかが、明確になるので、精度の高い放射線治療を行なうことができる。
　また、制御計算装置１６は、Ｘ線撮影部１４で撮影されたＸ線画像２９を、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０における同一の振幅範囲βごとに再構成して再構成画像を生成し、この振幅範囲βごとの複数の再構成画像を呼吸波形３０の最大吸気と最大呼気の一方から他方へ向って順次並べて統合することで、最大吸気と最大呼気との間で順次変化するアニメーション化された立体画像（動画）を出力している。そのため、患者１０の呼吸運動によって変動する患部および臓器などの変動の様子を立体的に確認できるので、患者１０の呼吸運動に伴い変動する患部および臓器などの位置を、より一層正確に把握できる。この結果、放射線治療を行う際に、患者１０の呼吸波形２６のいずれの位相位置で粒子線ビームを照射すべきかが、より一層明確になるので、より精度の高い放射線治療を行なうことができる。
　また、制御計算装置１６の３次元再構成部２４は、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０における振幅範囲βごとに分類されたＸ線画像２９が、再構成画像を生成するのに不適切であると判定した場合には、そのＸ線画像２９を用いて再構成画像を生成せず、画像データの少なくとも一部を棄却する。この結果、３次元再構成部２４が、不必要なデータ処理を行う時間を削減できるので、他の振幅範囲βにおいて、再構成画像の生成を迅速に行うことができる。
　また、制御計算装置１６の呼吸波形分割部２２は、患者１０の呼吸運動の呼吸波形３０における振幅Ｌを複数の振幅範囲βに分割するために、振幅Ｌについて分割すべき分割領域と分割数に関する情報を、予め記憶している。そのため、制御計算装置１６は、回転ガントリ１２の回転中にＸ線撮影部１４から画像データを取得しながら、呼吸波形分割部２２により画像データに含まれるＸ線画像２９を、撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θとともに振幅範囲βごとに分類できる。この結果、回転ガントリ１２の回転中にＸ線画像２９の分類が行われることになるので、Ｘ線撮影部１４からの画像データの取得後に速やかに再構成画像を生成することができる。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について図９から図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、前述の図１、図２、図３、図６、図８を適宜参照する。
　この第３実施形態は、特定範囲を位相範囲α（図６）として例示した第１実施形態、特定範囲を振幅範囲β（図８）として例示した第２実施形態のいずれにも組み合わせることができる。以下の説明では、特定範囲が位相範囲αである形態を例示して説明する。
　また、第３実施形態のＸ線撮影装置１８は、第１実施形態と同様に、回転ガントリ１２（図１）の回転とともに複数の撮影角度でＸ線画像２９（図６）を撮影する少なくとも２つのＸ線撮影部１４（図３）を備えている。
　なお、撮影角度とは、Ｘ線画像２９を撮影したときの回転ガントリ１２の回転角度値θに対応する角度であり、患者１０を中心として、第１Ｘ線撮影部１４Ａおよび第２Ｘ線撮影部１４Ｂが回転したときに、これら第１Ｘ線撮影部１４Ａおよび第２Ｘ線撮影部１４Ｂが存在する角度位置を示す。
　また、第１Ｘ線撮影部１４Ａおよび第２Ｘ線撮影部１４Ｂは、回転ガントリ１２の回転軸Ｑ、つまり患者１０を中心として周方向に９０度離反した位置に設けられている。そのため、第１Ｘ線撮影部１４Ａおよび第２Ｘ線撮影部１４Ｂのそれぞれの撮影方向のなす角は、９０度となっている。このなす角は、固定された値である。
　なお、撮影方向とは、第１Ｘ線発生部１３Ａから第１Ｘ線撮影部１４Ａまで延びる直線の向きであり、かつ第２Ｘ線発生部１３Ｂから第２Ｘ線撮影部１４Ｂまで延びる直線の向きである。
　図９に示すように、第３実施形態の制御計算装置１６Ａは、前述した前段処理部２１と呼吸波形分割部２２と画像データ分類部２３と３次元再構成部２４と動画生成部２５の構成に加えて、回転設定部３１と撮影設定部３２とを備える。
　回転設定部３１は、ガントリ制御装置２０に接続され、回転ガントリ１２の回転角度と回転速度の設定を行う。また、撮影設定部３２は、Ｘ線撮影装置１８に接続され、Ｘ線画像２９の撮影条件の設定を行う。
　回転ガントリ１２の回転速度の制御には、患者１０の呼吸に合わせて回転ガントリ１２の回転速度を制御する態様を含む。なお、患者１０の呼吸に合わせずに回転ガントリ１２の回転速度を制御しても良い。例えば、回転ガントリ１２の回転速度を毎回一定にし、患者１０の呼吸に合わせてＸ線の撮影のタイミングを調整しても良い。また、回転ガントリ１２の回転速度の高低の変化を含む回転速度のパターンを毎回一定にし、患者１０の呼吸に合わせてＸ線の撮影のタイミングを調整しても良い。また、患者１０ごとに特有の呼吸態様に合わせる必要はなく、例えば、複数の（一般的な）患者１０の単位時間当たりの呼吸数（平均的な呼吸のタイミング）に合わせて回転ガントリ１２の回転速度を制御しても良い。
　回転設定部３１および撮影設定部３２による設定は、画像データ分類部２３におけるＸ線画像２９の分類態様に応じて設定される。これらの設定は、Ｘ線画像２９の取得前に予め設定されても良いし、Ｘ線画像２９の取得中に適宜設定しても良い。
　第３実施形態のＸ線撮影装置１８には、呼吸波形２６（図６）と回転ガントリ１２の回転速度に応じてＸ線画像２９の撮影タイミング３７（図１２）が設定される。このようにすれば、同じ方向から重複してＸ線画像２９の撮影がなされないように適切な制御を行うことができ、撮影効率を高めることができる。
　また、Ｘ線撮影装置１８には、回転ガントリ１２の回転の加速期間と定速期間と減速期間のそれぞれに応じてＸ線画像２９の撮影タイミング３７（図１２）が設定される。このようにすれば、回転ガントリ１２が定速で動作するときのみならず、加速するときと減速するときにも撮影を行うことで、総撮影時間を短縮することができる。
　また、制御計算装置１６Ａは、患者１０における患部４０（図１３）の位置と回転角度値θとの関係を示す情報を記憶している。ここで、Ｘ線撮影装置１８には、回転角度値θに応じてＸ線画像２９の撮影タイミング３３，３４，３５，３６，３７（図１０から図１２）が設定される。このようにすれば、患部４０の位置に応じて適切な方向からＸ線画像２９の撮影を行うことができる。
　また、一方の第１Ｘ線撮影部１４Ａで撮影したＸ線画像２９と他方の第２Ｘ線撮影部１４Ｂで撮影したＸ線画像２９とが互いの撮影角度の間を補うように撮影条件が設定される。例えば、同じ位相範囲αに分類される複数のＸ線画像２９が互いの撮影角度の間を補うように撮影条件が設定される。このようにすれば、再構成画像のアーチファクトを低減することができる。
　また、撮影条件の設定には、回転ガントリ１２の回転速度の設定が含まれており、一方の第１Ｘ線発生部１３Ａおよび他方の第２Ｘ線発生部１３Ｂのそれぞれの撮影方向のなす角と周期Ｓ（図６）に基づいて、回転ガントリ１２の回転速度が設定される。このようにすれば、回転ガントリ１２の回転速度をＸ線画像２９の撮影に対応させることができ、適切な撮影角度で撮影を行うことができる。
　また、同一の位相範囲α（特定範囲）に対応する複数のＸ線画像２９におけるそれぞれの撮影時の撮影角度が等間隔になるように撮影条件が設定される。このようにすれば、同一の位相範囲αに対応する複数のＸ線画像２９の撮影角度を均一にし、これらのＸ線画像２９から生成される再構成画像のアーチファクトを低減することができる。
　次に、図１０から図１２を用いて、回転設定部３１および撮影設定部３２による設定の具体的な態様について説明する。なお、理解を助けるために、図１０から図１２をそれぞれ個別に説明するが、これらの設定は、互いに組み合わせて用いることができる。
　図１０では、横軸にＸ線画像２９の撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θ（撮影角度）を示し、縦軸の棒がそれぞれのＸ線画像２９の撮影タイミング３３，３４を示している。この図１０では、第１Ｘ線撮影部１４Ａの撮影タイミング３３が実線の棒で、第２Ｘ線撮影部１４Ｂの撮影タイミング３４が点線の棒で示されている。ここで、第１Ｘ線撮影部１４Ａの撮影範囲と第２Ｘ線撮影部１４Ｂの撮影範囲は、互いに重複している。
　撮影設定部３２は、第１Ｘ線撮影部１４Ａの撮影タイミング３３の間に、第２Ｘ線撮影部１４Ｂの撮影タイミング３４が生じるように、撮影条件を設定する。このようにすれば、第１Ｘ線撮影部１４Ａで撮影したＸ線画像２９と第２Ｘ線撮影部１４Ｂで撮影したＸ線画像２９とで、互いの撮影角度の間が補われる。これらのＸ線画像２９に基づいて、再構成画像を生成することでアーチファクトが軽減される。
　なお、それぞれの撮影タイミング３３，３４で撮影を行う際に、回転ガントリ１２の回転速度は、第１Ｘ線撮影部１４Ａおよび第２Ｘ線撮影部１４Ｂのそれぞれの撮影方向のなす角と、患者１０の呼吸波形２６の周期Ｓ（図６）に基づいて設定される。回転設定部３１は、設定された撮影条件に基づいて回転ガントリ１２の回転速度を設定する。また、回転ガントリ１２の回転角度値θに基づいてそれぞれの撮影タイミング３３，３４を設定しても良い。例えば、回転ガントリ１２の回転速度に関わらず、所定の回転角度値θになったときに撮影するようにしても良い。
　また、撮影設定部３２は、同じ位相範囲αに分類される複数のＸ線画像２９が、等間隔または互いの撮影角度の間を満たすように、撮像条件を設定することが好ましい。
　図１１では、横軸にＸ線画像２９の撮影時の回転ガントリ１２の回転角度値θ（撮影角度）を示し、縦軸の棒がそれぞれのＸ線画像２９の撮影タイミング３５，３６を示している。この図１１では、第１Ｘ線撮影部１４Ａの撮影タイミング３５が実線の棒で、第２Ｘ線撮影部１４Ｂの撮影タイミング３６が点線の棒で示されている。また、それぞれの撮影タイミング３５，３６に対して、対応する位相範囲αごとに「１」から「１０」の番号を付しており、同一の番号は、同一の位相範囲αであることを示している。
　ここで、「１」番目の位相範囲αに分類される第１Ｘ線撮影部１４Ａの所定のタイミングＴ１がある場合に、同じ「１」番目の位相範囲αに分類される第１Ｘ線撮影部１４Ａの次のタイミングＴ２があるとする。この場合に、同じ「１」番目の位相範囲αに分類される第２Ｘ線撮影部１４ＢのタイミングＴ３は、タイミングＴ１，Ｔ２の間隔Ｋ１のほぼ中間位置になるように、撮影条件が設定される。つまり、同一の位相範囲α（特定範囲）に対応する複数のＸ線画像２９におけるそれぞれの撮影時の撮影角度が、ほぼ同じ間隔になるように撮影条件が設定される。
　なお、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの間隔Ｋ２と、タイミングＴ３からタイミングＴ２までの間隔Ｋ３とが、ほぼ同じになるか、その差分が最も小さくなるように、撮影条件が設定されることが好ましい。これらのタイミングＴ１，Ｔ２,Ｔ３において、「１」番目の位相範囲αに分類されるＸ線画像２９を撮影し、再構成画像を生成することでアーチファクトが軽減される。また、他の位相範囲αに分類されるＸ線画像２９についても同様に撮影を行う。そして、これらのＸ線画像２９から得られた再構成画像で動画を生成することで、アーチファクトが軽減された動画を得ることができる。
　図１２では、横軸に時間を示し、縦軸の棒がそれぞれのＸ線画像２９の撮影タイミング３７を示している。この図１２は、回転ガントリ１２が停止している状態から回転を始め、一定速度で回転し、その後に減速をして再び停止するまでの撮影タイミング３７を示している。なお、撮影タイミング３７は、第１Ｘ線撮影部１４Ａと第２Ｘ線撮影部１４Ｂのいずれか一方でも良いし、第１Ｘ線撮影部１４Ａと第２Ｘ線撮影部１４Ｂとのそれぞれが撮影するものでも良い。以下の説明では、単にＸ線撮影部１４の撮影タイミング３７として説明する。
　Ｘ線撮影部１４のそれぞれの撮影タイミング３７は、それぞれの撮影時の撮影角度が等間隔になるように撮影条件が設定される。例えば、回転ガントリ１２の回転の加速期間では、撮影タイミング３７同士の間隔が徐々に短くなる。また、回転ガントリ１２の回転の定速期間では、撮影タイミング３７同士の間隔が等しくなる。さらに、回転ガントリ１２の回転の減速期間では、撮影タイミング３７同士の間隔が徐々に長くなる。回転ガントリ１２は、大型の装置であり、その回転速度は比較的低速である。そのため、定速期間のみならず、加速期間と減速期間を利用して撮影を行うことで、撮影効率を高めることができる。さらに、回転ガントリ１２の全周囲（３６０度）に亘って、撮影タイミング３３，３４（図１０）を確保することができる。つまり、患者１０の全周囲に亘って互いに等間隔な撮影角度で撮影されたＸ線画像２９を得ることができる。
　次に、図１３を用いて、再構成画像で構成された動画の再生態様について説明する。制御計算装置１６Ａで生成された画像は、外部出力部２７（図９）へ出力される。図１３は、この外部出力部２７に表示された画面の一例を示す。なお、この画面は、ユーザインタフェース２８（図９）の一部を構成するものでもある。
　この画面には、患部４０が写る動画を表示する動画表示部４１が設けられている。動画を再生すると、患部４０が呼吸に応じて移動する様子がアニメーションとして表示される。例えば、最大呼気から最大吸気の間で患部４０が移動する様子が分かる。
　また、この画面には、各種の選択入力部４２とインジケータ４３とが表示される。なお、インジケータ４３は、左右方向に延びており、このインジケータ４３に沿って移動するポインタ４４が表示されている。
　選択入力部４２には、例えば、「再生」、「スロー再生」、「一時停止」などの項目が設けられている。また、所定の「設定」を行う画面に切り換えるための項目も設けられている。ユーザは、所定の選択入力部４２をマウスカーソル４５でクリックすると、対応する項目の操作を行うことができる。
　例えば、ユーザが、「再生」の選択入力部４２をクリックすると、動画が再生される。また、「スロー再生」の選択入力部４２をクリックすると、動画がスローモーションで再生される。「一時停止」の選択入力部４２をクリックすると、動画の再生が一時的に停止される。
　なお、「設定」の選択入力部４２をクリックすると、設定用の画面に切り換わり、所定の設定が行える。例えば、動画を逆再生したり、画面を拡大または縮小したり、コントラストを変化させたり、コマ送りで再生させることができる。
　また、インジケータ４３は、表示されている動画が、呼吸の周期Ｓのいずれの状態であるかを示す。例えば、ユーザは、インジケータ４３におけるポインタ４４の位置で、動画が最大呼気から最大吸気までの間のいずれの状態であるかが把握できる。例えば、動画を再生すると、呼吸の周期Ｓに応じて、インジケータ４３上でポインタ４４が最大呼気から最大吸気の間で行ったり来たりを繰り返す。
　また、ユーザは、動画の一時停止中にインジケータ４３上のポインタ４４をマウスカーソル４５で左右にドラッグすると、そのドラッグの速度に対応させた状態で、動画をコマ送りで再生させることができる。また、任意の部分で動画を一時停止させることができる。このようにすれば、ユーザは、最大呼気から最大吸気の間の任意の位置の患部４０の状態を確認することができる。
　撮影制御システム１および撮影制御方法を第１実施形態から第３実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
　なお、前述の実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
　前述の実施形態のシステムは、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
　なお、前述の実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
　また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
　なお、前述の実施形態では、制御計算装置１６が呼吸波形２６，３０における周期Ｓおよび振幅Ｌの少なくとも一方を複数の特定範囲ごとに分割しているが、その他の態様であっても良い。例えば、制御計算装置１６が呼吸波形２６，３０における周期Ｓおよび振幅Ｌの双方を複数の特定範囲ごとに分割しても良い。そして、複数のＸ線画像を位相範囲αおよび振幅範囲βの双方で分類しても良い。
　なお、前述の実施形態では、範囲識別情報として、「１」から「１０」の番号を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、患部の移動量を範囲識別情報として用いても良い。また、撮影時間を範囲識別情報として用いても良い。
　なお、前述の実施形態では、Ｘ線撮影装置１８が２つのＸ線撮影部１４を備えているが、その他の態様であっても良い。例えば、Ｘ線撮影装置１８が３つ以上のＸ線撮影部１４を備えていても良い。
　なお、前述の実施形態では、重粒子線がん治療を行う施設を例示しているが、その他の施設にも前述の実施形態を適用できる。例えば、陽子線がん治療を行う施設に前述の実施形態を適用しても良い。
　以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、特定範囲ごとに分類された複数のＸ線画像を撮影時の回転ガントリの回転角度値に基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成することにより、放射線治療用のコンピュータ断層撮影において、呼吸運動に伴い変動する患者の状態を正確に把握することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　１…撮影制御システム、９…センサ、１０…患者、１１…治療台、１２…回転ガントリ、１３…Ｘ線発生部、１３Ａ…第１Ｘ線発生部、１３Ｂ…第２Ｘ線発生部、１４…Ｘ線撮影部、１４Ａ…第１Ｘ線撮影部、１４Ｂ…第２Ｘ線撮影部、１５…呼吸監視装置、１６（１６Ａ）…制御計算装置、１７…放射線照射部、１８…Ｘ線撮影装置、１９Ａ…第１高電圧発生装置、１９Ｂ…第２高電圧発生装置、２０…ガントリ制御装置、２１…前段処理部、２２…呼吸波形分割部、２３…画像データ分類部、２４…３次元再構成部、２５…動画生成部、２６…呼吸波形、２７…外部出力部、２８…ユーザインタフェース、２９…Ｘ線画像、３０…呼吸波形、３１…回転設定部、３２…撮影設定部、３３，３４，３５，３６，３７…撮影タイミング、４０…患部、４１…動画表示部、４２…選択入力部、４３…インジケータ、４４…ポインタ、４５…マウスカーソル、Ｌ…振幅、Ｑ…回転軸、Ｓ…周期、α…位相範囲、β…振幅範囲、θ…回転角度値。

Claims (14)

  1. 　患者の周囲を回転する回転ガントリが設けられ、前記回転ガントリとともに回転してかつ前記患者にＸ線を照射して撮影された複数の２次元的なＸ線画像を含む画像データを出力するＸ線撮影装置と、
    　前記患者の呼吸運動を監視して前記呼吸運動を示す呼吸データを出力する呼吸監視装置と、
    　制御計算装置と、
    　を備え、
    　前記制御計算装置は、
    　前記回転ガントリを制御するガントリ制御装置から前記回転ガントリの回転位置を示す回転角度値を取得し、
    　前記Ｘ線撮影装置から前記画像データを取得し、
    　前記呼吸監視装置から前記呼吸データを取得し、
    　前記呼吸データに含まれる前記呼吸運動の呼吸波形における周期および振幅の少なくとも一方を複数の特定範囲ごとに分割し、
    　前記画像データに含まれる前記Ｘ線画像を前記特定範囲ごとに分類し、
    　前記特定範囲ごとに分類された複数の前記Ｘ線画像を撮影時の前記回転ガントリの前記回転角度値に基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成する、
    　撮影制御システム。
  2. 　前記制御計算装置は、複数の前記再構成画像を前記呼吸波形の時間軸に沿って再生可能な動画を出力する、
    　請求項１に記載の撮影制御システム。
  3. 　前記制御計算装置は、複数の前記再構成画像を前記呼吸波形の最大吸気と最大呼気の一方から他方へ向って再生可能な動画を出力する、
    　請求項１または請求項２に記載の撮影制御システム。
  4. 　前記制御計算装置は、取得した前記画像データが前記再構成画像の生成に適切であるか否かを判定し、不適切であると判定された前記画像データの少なくとも一部を棄却する、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  5. 　前記制御計算装置は、前記振幅を複数の前記特定範囲ごとに分割するための分割領域と分割数に関する情報を予め記憶している、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  6. 　前記Ｘ線撮影装置は、前記患者に治療用放射線を照射する前に撮影を行うものであり、
    　前記制御計算装置は、事前に取得した治療計画用の基準画像と照合するために用いる前記再構成画像を生成する、
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  7. 　前記Ｘ線撮影装置には、前記呼吸波形と前記回転ガントリの回転速度に応じて前記Ｘ線画像の撮影タイミングが設定される、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  8. 　前記Ｘ線撮影装置には、前記回転ガントリの回転の加速期間と定速期間と減速期間のそれぞれに応じて前記Ｘ線画像の撮影タイミングが設定される、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  9. 　前記制御計算装置は、前記患者における患部の位置と前記回転角度値との関係を示す情報を記憶しており、
    　前記Ｘ線撮影装置には、前記回転角度値に応じて前記Ｘ線画像の撮影タイミングが設定される、
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  10. 　前記制御計算装置は、前記特定範囲を識別可能な範囲識別情報と撮影時の前記回転角度値に対応付けて前記Ｘ線画像を管理する、
    　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  11. 　前記Ｘ線撮影装置は、前記回転ガントリの回転とともに複数の撮影角度で前記Ｘ線画像を撮影する少なくとも２つのＸ線撮影部を備え、
    　一方の前記Ｘ線撮影部で撮影した前記Ｘ線画像と他方の前記Ｘ線撮影部で撮影した前記Ｘ線画像とが互いの前記撮影角度の間を補うように撮影条件が設定される、
    　請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の撮影制御システム。
  12. 　前記撮影条件の設定には、前記回転ガントリの回転速度の設定が含まれており、
    　一方の前記Ｘ線撮影部および他方の前記Ｘ線撮影部のそれぞれの撮影方向のなす角と前記周期に基づいて、前記回転ガントリの回転速度が設定される、
    　請求項１１に記載の撮影制御システム。
  13. 　同一の前記特定範囲に対応する複数の前記Ｘ線画像におけるそれぞれの撮影時の前記撮影角度が等間隔になるように前記撮影条件が設定される、
    　請求項１１または請求項１２に記載の撮影制御システム。
  14. 　制御計算装置が、患者の周囲を回転する回転ガントリを制御するガントリ制御装置から、前記回転ガントリの回転位置を示す回転角度値を取得するステップと、
    　前記制御計算装置が、前記回転ガントリとともに回転してかつ前記患者にＸ線を照射して撮影された複数の２次元的なＸ線画像を含む画像データを出力するＸ線撮影装置から、前記画像データを取得するステップと、
    　前記制御計算装置が、前記患者の呼吸運動を監視して前記呼吸運動を示す呼吸データを出力する呼吸監視装置から、前記呼吸データを取得するステップと、
    　前記制御計算装置が、前記呼吸データに含まれる前記呼吸運動の呼吸波形における周期および振幅の少なくとも一方を複数の特定範囲ごとに分割するステップと、
    　前記制御計算装置が、前記画像データに含まれる前記Ｘ線画像を前記特定範囲ごとに分類するステップと、
    　前記制御計算装置が、前記特定範囲ごとに分類された複数の前記Ｘ線画像を撮影時の前記回転ガントリの前記回転角度値に基づいて再構成して３次元的な再構成画像を生成するステップと、
    　を含む、
    　撮影制御方法。
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