(57)【要約】【課題】治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することが可能な散乱線情報推定装置、放射線治療用動体追跡システムおよび散乱線情報推定方法を提供する。【解決手段】この散乱線情報推定装置１は、患者８０に治療用Ｘ線３２を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システム１００における、治療用Ｘ線３２の散乱を推定する散乱線情報推定装置であって、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部１１と、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部１２と、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得するビーム情報取得部１３と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３を取得する散乱線推定情報取得部１４と、を含む。【選択図】図１
2020120713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および前記動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムにおける、前記治療用Ｘ線の散乱を推定する散乱線情報推定装置であって、
前記放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部と、
患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部と、
患者の治療計画から前記治療用Ｘ線のビーム情報を取得するビーム情報取得部と、
前記設置位置の情報と、前記患者情報と、前記治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、前記治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部と、を含む、散乱線情報推定装置。
【請求項２】
前記治療用Ｘ線源は、Ｘ線照射制御信号の入力に基づいて前記治療用Ｘ線を照射するように構成されており、
前記散乱線推定情報取得部は、治療前において、前記治療用Ｘ線の前記Ｘ線照射制御信号が入力された際に照射される前記治療用Ｘ線に基づく前記第１散乱線推定情報を取得するように構成されている、請求項１に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項３】
前記散乱線推定情報取得部は、治療時において、予め推定された前記第１散乱線推定情報に基づいて、前記動体追跡用Ｘ線源および前記検出器によって撮像される動画像に含まれる散乱線の分布を取得するように構成されている、請求項２に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項４】
前記動画像における１フレームの画像が取得される間において、前記治療用Ｘ線源が前記治療用Ｘ線を照射した回数を取得する治療用Ｘ線照射回数取得部と、
前記治療用Ｘ線照射回数取得部によって取得された前記治療用Ｘ線の照射回数と、前記散乱線推定情報取得部によって取得された前記Ｘ線照射制御信号が入力された際の前記第１散乱線推定情報とに基づいて、前記動画像の１フレームに含まれる前記治療用Ｘ線の散乱線の分布を示す散乱線画像を生成する画像処理部と、をさらに備える、請求項３に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記動画像と、前記動画像の各フレームが撮像されたタイミングにおける前記第１散乱線推定情報に基づく複数の前記散乱線画像と、に基づいて、前記動画像から前記治療用Ｘ線の散乱線を除去する補正を行うように構成されている、請求項４に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項６】
前記設置位置情報取得部は、前記設置位置の情報として、少なくとも、前記治療用Ｘ線源の位置情報と、前記動体追跡用Ｘ線源の位置情報および前記検出器の位置情報と、患者を載置する治療台の位置情報とを取得するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項７】
前記ビーム情報取得部は、前記ビーム情報として、少なくとも、前記治療用Ｘ線のエネルギーと、前記治療用Ｘ線の周波数と、前記治療用Ｘ線の照射径と、前記治療用Ｘ線の照射角度とを取得するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項８】
前記患者情報取得部は、前記患者情報として、少なくとも、患者の３次元の外形形状の情報と、患者の体内組織の組成情報または密度情報とを取得するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項９】
前記散乱線推定情報取得部は、治療前において、前記治療用Ｘ線が散乱されることにより生じる第１散乱線推定情報と、前記動体追跡用Ｘ線が散乱されることにより生じる第２散乱線推定情報とを取得するように構成されており、
前記散乱線推定情報取得部によって取得された前記第１散乱線推定情報と、前記第２散乱線推定情報と、前記患者情報とに基づいて、動体追跡が可能か否かを判定する動体追跡判定部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の散乱線情報推定装置。
【請求項１０】
患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および前記動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムであって、
前記動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源と、
前記動体追跡用Ｘ線を検出する検出器と、
前記放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部と、
患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部と、
患者の治療計画から前記治療用Ｘ線のビーム情報を取得するビーム情報取得部と、
前記設置位置の情報と、前記患者情報と、前記治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、前記治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部と、を備える、放射線治療用動体追跡システム。
【請求項１１】
患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および前記動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムにおける、前記治療用Ｘ線の散乱を推定する散乱線情報推定方法であって、
前記放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得するステップと、
患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得するステップと、
患者の治療計画から前記治療用Ｘ線のビーム情報を取得するステップと、
前記設置位置の情報と、前記患者情報と、前記治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、前記治療用Ｘ線が散乱することにより生じる散乱線推定情報を取得するステップと、を含む、散乱線情報推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散乱線情報推定装置、放射線治療用動体追跡システムおよび散乱線情報推定方法に関し、治療時に生じるＸ線の散乱線情報を取得する散乱線情報推定装置、放射線治療用動体追跡システムおよび散乱線情報推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、治療時に生じるＸ線の散乱線情報を取得する集中照射型放射線治療装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１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、放射線検出器と、第１高電圧発生装置と、第２高電圧発生装置と、制御部と、補正部と、画像再構成部とを備える。上記特許文献１の集中照射型放射線治療装置は、第１高電圧発生装置を制御して第１放射線源からデータ収集用の放射線を断続的に発生させるとともに、第２高電圧発生装置を制御して、第２放射線源から治療用の放射線を連続的に発生させるように構成されている。
【０００４】
上記特許文献１の集中照射型放射線治療装置は、放射線検出器によって検出される放射線のうち、データ収集用放射線の発生期間に対応するデータを、データ収集用放射線の発生期間に隣り合うデータ収集用放射線の停止期間に対応するデータに基づいて補正するように構成されている。具体的には、上記特許文献１の集中照射型放射線治療装置は、Ｘ線発生期間に対応するビューデータを、次のビューのＸ線停止期間に対応するビューデータで散乱補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３６０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、実際に治療用放射線およびデータ収集用放射線を照射することにより治療用放射線の散乱線情報を取得する構成である。したがって、治療用放射線の散乱線情報を取得するために治療用放射線を照射することにより、被ばく量が増加する恐れがある。そこで、被ばく量が増加することを低減するため、治療用放射線およびデータ収集用放射線を照射することなく治療用放射線の散乱線情報を推定することが望まれている。
【０００７】
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、治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することが可能な散乱線情報推定装置、放射線治療用動体追跡システムおよび散乱線情報推定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における散乱線情報推定装置は、患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムにおける、治療用Ｘ線の散乱を推定する散乱線情報推定装置であって、放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部と、患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部と、患者の治療計画から治療用Ｘ線のビーム情報を取得するビーム情報取得部と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部と、を含む。なお、散乱線情報とは、治療用Ｘ線が散乱した際の散乱線の分布を含む。また、設置位置情報とは、放射線治療用導体追跡システムが設置されている治療室の大きさ、治療用Ｘ線源の位置、動体追跡用Ｘ線源の位置などを含む。また、ビーム情報とは、治療用Ｘ線のエネルギーを含む。
【０００９】
この発明の第１の局面における散乱線情報推定装置では、上記のように、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部を含む。これにより、治療用Ｘ線を実際に照射することにより治療用Ｘ線の散乱線を測定する構成とは異なり、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とを取得することにより、治療用Ｘ線が照射された際に生じる散乱線の分布を推定することができる。その結果、治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することができる。これにより、被ばく量が増加することを低減することができる。
【００１０】
上記第１の局面における散乱線情報推定装置において、好ましくは、治療用Ｘ線源は、Ｘ線照射制御信号の入力に基づいて治療用Ｘ線を照射するように構成されており、散乱線推定情報取得部は、治療前において、治療用Ｘ線のＸ線照射制御信号が入力された際に照射される治療用Ｘ線に基づく第１散乱線推定情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、治療用Ｘ線のＸ線照射実施信号の入力単位における第１散乱線推定情報を予め取得することが可能となるので、治療用Ｘ線に基づく散乱線が多い場合には、治療計画を再考することができる。その結果、治療前において治療計画の妥当性を評価することが可能となるので、治療時において治療用Ｘ線を照射することにより散乱線情報を取得する構成と比較して、患者の被ばく線量を低減することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、散乱線推定情報取得部は、治療時において、予め推定された第１散乱線推定情報に基づいて、動体追跡用Ｘ線源および検出器によって撮像される動画像に含まれる散乱線の分布を取得するように構成されている。このように構成すれば、治療用Ｘ線の散乱線の分布を取得するために、動体追跡用Ｘ線の照射を停止する構成とは異なり、動体追跡用Ｘ線の照射を停止することなく、予め推定された第１散乱線推定情報に基づいて動画像に含まれる散乱線の分布を推定することができる。したがって、動体追跡用Ｘ線の照射を停止せずに動画像を撮像した場合でも、推定した散乱線の分布に基づいて、動画像に含まれる散乱線を除去することができる。そのため、動体追跡用Ｘ線の照射を停止せずに動画像を撮像することができる。その結果、動画像において、動体追跡用Ｘ線が照射されていないフレームの数を減少させることが可能となるので、動画像の画質が劣化することを抑制することができる。
【００１２】
上記動画像に含まれる第１散乱線推定情報を取得する構成において、好ましくは、動画像における１フレームの画像が取得される間において、治療用Ｘ線源が治療用Ｘ線を照射した回数を取得する治療用Ｘ線照射回数取得部と、治療用Ｘ線照射回数取得部によって取得された治療用Ｘ線の照射回数と、散乱線推定情報取得部によって推定されたＸ線照射制御信号が入力された際の第１散乱線推定情報とに基づいて、動画像の１フレームに含まれる治療用Ｘ線の散乱線の分布を示す散乱線画像を生成する画像処理部と、をさらに備える。このように構成すれば、治療用Ｘ線源が治療用Ｘ線を照射した回数と、第１散乱線推定情報とを取得することにより、散乱線画像を容易に生成することができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、画像処理部は、動画像と、動画像の各フレームが撮像されたタイミングにおける第１散乱線推定情報に基づく複数の散乱線画像と、に基づいて、動画像から治療用Ｘ線の散乱線を除去する補正を行うように構成されている。このように構成すれば、治療用Ｘ線と動体追跡用Ｘ線とを同時に照射した場合でも、動画像から治療用Ｘ線の散乱線を除去することができる。その結果、治療用Ｘ線の散乱線によって動体追跡用の動画像の画質が劣化することを抑制することができる。
【００１４】
上記第１の局面における散乱線情報推定装置において、好ましくは、設置位置情報取得部は、設置位置の情報として、少なくとも、治療用Ｘ線源の位置情報と、動体追跡用Ｘ線源の位置情報および検出器の位置情報と、患者を載置する治療台の位置情報とを取得するように構成されている。このように構成すれば、治療用Ｘ線源、動体追跡用Ｘ線源、検出器、および、治療台の相対位置を反映した状態において散乱線の分布を推定することが可能となるので、第１散乱線推定情報の精度を向上させることができる。
【００１５】
上記第１の局面における散乱線情報推定装置において、好ましくは、ビーム情報取得部は、ビーム情報として、少なくとも、治療用Ｘ線のエネルギーと、治療用Ｘ線の周波数と、治療用Ｘ線の照射径と、治療用Ｘ線の照射角度とを取得するように構成されている。このように構成すれば、第１散乱線推定情報を取得する際に、治療用Ｘ線が照射される状態を正確に反映することが可能となるので、第１散乱線推定情報の精度を向上させることができる。
【００１６】
上記第１の局面における散乱線情報推定装置において、好ましくは、患者情報取得部は、患者情報として、少なくとも、患者の３次元の外形形状の情報と、患者の体内組織の組成情報または密度情報とを取得するように構成されている。このように構成すれば、患者による治療用Ｘ線の散乱を精度よく推定することが可能となるので、第１散乱線推定情報の精度を向上させることができる。
【００１７】
上記第１の局面における散乱線情報推定装置において、好ましくは、散乱線推定情報取得部は、治療前において、治療用Ｘ線が散乱されることにより生じる第１散乱線推定情報と、動体追跡用Ｘ線が散乱されることにより生じる第２散乱線推定情報とを取得するように構成されており、散乱線推定情報取得部によって推定された第１散乱線推定情報と、第２散乱線推定情報と、患者情報とに基づいて、動体追跡が可能か否かを判定する動体追跡判定部をさらに備える。このように構成すれば、動体追跡用Ｘ線を実際に照射することにより散乱線情報を取得して動体追跡の可否を判定する構成と異なり、動体追跡用Ｘ線を照射することなく動体追跡の可否を把握することができる。その結果、被ばく線量を低減することができる。
【００１８】
この発明の第２の局面における放射線治療用動体追跡システムは、患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムであって、動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源と、動体追跡用Ｘ線を検出する検出器と、放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部と、患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部と、患者の治療計画から治療用Ｘ線のビーム情報を取得するビーム情報取得部と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部と、を備える。
【００１９】
この発明の第２の局面における放射線治療用動体追跡システムでは、上記のように、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報を取得する散乱線推定情報取得部を備える。これにより、上記第１の局面における散乱線情報推定装置と同様に、治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することが可能な放射線治療用動体追跡システムを提供することができる。また、被ばく量が増加することを抑制することが可能な放射線治療用動体追跡システムを提供することができる。
【００２０】
この発明の第３の局面における散乱線情報推定方法は、患者に動体追跡用Ｘ線を照射する動体追跡用Ｘ線源および動体追跡用Ｘ線を検出する検出器を備え、治療用Ｘ線源から患者に治療用Ｘ線を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムにおける、治療用Ｘ線の散乱を推定する散乱線情報推定方法であって、放射線治療用動体追跡システムの設置位置の情報を取得するステップと、患者の外形形状の情報を含む患者情報を取得するステップと、患者の治療計画から治療用Ｘ線のビーム情報を取得するステップと、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる散乱線推定情報を取得するステップと、を含む。
【００２１】
この発明の第３の局面における散乱線情報推定方法では、上記のように、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線が散乱することにより生じる散乱線推定情報を取得するステップを含む。これにより、上記第１の局面における散乱線情報推定装置および上記第２の局面における放射線治療用動体追跡システムと同様に、治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することが可能な散乱線情報推定方法を提供することができる。また、被ばく量が増加することを抑制することが可能な散乱線情報推定方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上記のように、治療用Ｘ線を照射することなく治療用Ｘ線による散乱線情報を推定することが可能な散乱線情報推定装置、放射線治療用動体追跡システムおよび散乱線情報推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態による放射線治療用動体追跡システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における放射線治療用動体追跡システムが撮像する動画像を説明するための模式図である。
【図３】治療用Ｘ線の照射タイミング、動体追跡用Ｘ線の照射タイミングおよび検出器におけるＸ線の検出タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態における放射線治療用動体追跡システムにおける治療処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】第１散乱線を説明するための模式図である。
【図６】第１散乱線による散乱線画像の模式図である。
【図７】第１散乱線が重畳した動画像の補正処理を説明するための模式図である。
【図８】第１実施形態による画像処理部が動画像に含まれる第１散乱線を除去する補正を説明するための模式図である。
【図９】第１実施形態による散乱線情報推定装置が第１散乱線推定情報を取得する処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態による放射線治療用動体追跡システムの全体構成を示す模式図である。
【図１１】第２散乱線を説明するための模式図である。
【図１２】第２散乱線による散乱線画像の模式図である。
【図１３】第２実施形態による散乱線情報推定装置が行う第２散乱線推定情報取得処理を示すフローチャートである。
【図１４】第２実施形態による動体追跡判定部が行う動体追跡可否判定処理を示すフローチャートである。
【図１５】変形例による放射線治療用動体追跡システムの全体構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
図１〜図９を参照して、第１実施形態による散乱線情報推定装置１の構成、放射線治療用動体追跡システム１００が治療を行う構成、および、散乱線情報推定装置１が第１散乱線推定情報３３を取得する構成について説明する。
【００２６】
（散乱線情報推定装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による散乱線情報推定装置１の構成について説明する。
【００２７】
散乱線情報推定装置１は、放射線治療用動体追跡システム１００における、治療用Ｘ線３２の散乱を推定する散乱線情報推定装置である。
【００２８】
図１に示すように、放射線治療用動体追跡システム１００は、治療室９０に設けられている。治療室９０の壁内には、Ｘ線を遮蔽するＸ線遮蔽物９１が設けられている。なお、図１において、治療室９０の高さ方向をＺ方向とする。Ｚ方向のうち、上方向をＺ１方向、下方向をＺ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＸ方向とし、上方向をＸ１方向、下方向をＸ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＹ方向とし、図１の紙面の手前側に向かう方向をＹ１方向、図１の紙面の奥に向かう方向をＹ２方向とする。
【００２９】
放射線治療用動体追跡システム１００は、動体追跡用Ｘ線撮像装置２と、治療用放射線装置３とを備えている。動体追跡用Ｘ線撮像装置２は、動体追跡用Ｘ線源２０と、検出器２１と、制御部２３と、記憶部２４と、表示部２５と、操作部２６とを含む。治療用放射線装置３は、治療用Ｘ線源３０と、患者８０が載置される治療台３１とを含む。第１実施形態では、放射線治療用動体追跡システム１００は、治療用Ｘ線源３０から患者８０に治療用Ｘ線３２を照射することにより治療を行う際に、動体追跡用Ｘ線撮像装置２によって治療部位８１の動体追跡を行うように構成されている。なお、動体追跡用Ｘ線撮像装置２と、治療用放射線装置３とは、有線接続または無線接続されており、互いに通信可能に構成されている。
【００３０】
動体追跡用Ｘ線源２０は、高電圧が印加されることにより、動体追跡用Ｘ線２２を発生させるように構成されている。動体追跡用Ｘ線源２０は、患者８０に動体追跡用Ｘ線２２を照射するように構成されている。図１に示す例では、動体追跡用Ｘ線源２０は、第１Ｘ線源２０ａと、第２Ｘ線源２０ｂとを含む。第１Ｘ線源２０ａは、患者８０に向けて、第１動体追跡用Ｘ線２２ａを照射するように構成されている。また、第２Ｘ線源２０ｂは、患者８０に向けて、第２動体追跡用Ｘ線２２ｂを照射するように構成されている。また、第１Ｘ線源２０ａと、第２Ｘ線源２０ｂとは、互いに異なる角度から患者８０に向けてＸ線を照射するように構成されている。
【００３１】
検出器２１は、動体追跡用Ｘ線２２を検出するように構成されている。検出器２１は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含む。検出器２１は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、検出面上においてアレイ状に配列されている。また、検出器２１は、取得した画像信号を、画像処理部１０に出力するように構成されている。また、検出器２１は、第１検出器２１ａと、第２検出器２１ｂとを含む。
【００３２】
第１検出器２１ａは、第１Ｘ線源２０ａから照射された第１動体追跡用Ｘ線２２ａを検出するように構成されている。また、第２検出器２１ｂは、第２Ｘ線源２０ｂから照射された第２動体追跡用Ｘ線２２ｂを検出するように構成されている。
【００３３】
治療用Ｘ線源３０は、電子線を加速器によって加速させ、重金属によって構成されるターゲットに衝突させることにより、治療用Ｘ線３２を発生させるように構成されている。治療用Ｘ線源３０は、患者８０に治療用Ｘ線３２を照射するように構成されている。具体的には、治療用Ｘ線源３０は、Ｘ線照射制御信号２７の入力に基づいて治療用Ｘ線３２を照射するように構成されている。なお、治療用Ｘ線源３０は、治療用Ｘ線源３０から照射される治療用Ｘ線３２のエネルギーが、動体追跡用Ｘ線源２０から照射される動体追跡用Ｘ線２２のエネルギーよりも大きくなるように構成されている。なお、Ｘ線照射制御信号２７は、動体追跡用Ｘ線撮像装置２から送信される信号であり、治療用Ｘ線３２の照射指示を行うための信号である。
【００３４】
散乱線情報推定装置１は、設置位置情報取得部１１と、患者情報取得部１２と、ビーム情報取得部１３と、散乱線推定情報取得部１４と、治療用Ｘ線照射回数取得部１５と、画像処理部１０とを含む。なお、第１実施形態では、散乱線情報推定装置１は、動体追跡用Ｘ線撮像装置２に組み込まれている。具体的には、動体追跡用Ｘ線撮像装置２に含まれる制御部２３が、記憶部２４に含まれる各種プログラムを実行することにより、設置位置情報取得部１１、患者情報取得部１２、ビーム情報取得部１３、散乱線推定情報取得部１４、および、治療用Ｘ線照射回数取得部１５として機能するように構成されている。
【００３５】
制御部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されたコンピュータである。制御部２３は、ＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することにより、動体追跡用Ｘ線撮像装置２の各部を制御する制御部として機能する。また、制御部２３は、治療用放射線装置３が備える制御部（図示しない）を制御して、治療用Ｘ線源３０から治療用Ｘ線３２を照射することが可能なように構成されている。
【００３６】
設置位置情報取得部１１は、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得するように構成されている。設置位置情報取得部１１は、設置位置の情報として、少なくとも、治療用Ｘ線源３０の位置情報と、動体追跡用Ｘ線源２０の位置情報および検出器２１の位置情報と、患者８０を載置する治療台３１の位置情報と、治療室９０の大きさと、Ｘ線遮蔽物９１の厚み９２とを取得するように構成されている。なお、治療用Ｘ線源３０の位置情報は、治療用Ｘ線源３０が配置されている位置の３次元の位置座標を含む。また、動体追跡用Ｘ線源２０の位置情報は、動体追跡用Ｘ線源２０が配置されている位置の３次元の位置座標を含む。また、検出器２１の位置情報は、検出器２１が配置されている位置の３次元の位置座標を含む。
【００３７】
患者情報取得部１２は、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得するように構成されている。患者情報取得部１２は、患者情報として、少なくとも、患者８０の３次元の外形形状の情報と、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報とを取得するように構成されている。患者８０の３次元の外形形状は、たとえば、患者８０のＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像、および、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）画像などを含む。患者８０の体内組織の組成情報または密度情報は、ＩＣＲＰ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：国際放射線防護委員会）またはＩＣＲＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：国際放射線単位測定委員会）の刊行物に示された人体組織の組成データまたは密度データを含む。
【００３８】
ビーム情報取得部１３は、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得するように構成されている。ビーム情報取得部１３は、ビーム情報として、少なくとも、治療用Ｘ線３２のエネルギーと、治療用Ｘ線３２の周波数と、治療用Ｘ線３２の照射径と、治療用Ｘ線３２の照射角度とを取得するように構成されている。
【００３９】
散乱線推定情報取得部１４は、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３を取得するように構成されている。散乱線推定情報取得部１４が第１散乱線推定情報３３を取得する詳細な構成については、後述する。
【００４０】
治療用Ｘ線照射回数取得部１５は、動画像４０（図２参照）における１フレームの画像が取得される間において、治療用Ｘ線源３０が治療用Ｘ線３２を照射した回数を取得するように構成されている。
【００４１】
画像処理部１０は、動体追跡用Ｘ線源２０から照射され、患者８０を透過して検出器２１によって検出された動体追跡用Ｘ線２２に基づいて、動画像４０を生成するように構成されている。画像処理部１０は、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含んで構成されたコンピュータである。
【００４２】
記憶部２４は、たとえば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）または不揮発性のメモリなどを含む。記憶部２４は、第１散乱線推定情報３３、制御部２３が実行する各種プログラム、治療用Ｘ線３２の照射回数３７などが記憶されている。
【００４３】
表示部２５は、たとえば、液晶ディスプレイなどのモニタである。制御部２３は、画像処理部１０により生成または補正された動画像４０を表示部２５に表示させる制御を行うように構成されている。
【００４４】
操作部２６は、たとえば、ジョイスティック、キーボードおよびマウス、タッチパネル、または、他のコントローラーなどを含んで構成される。制御部２３は、操作部２６を介した入力操作を受け付けるように構成されている。
【００４５】
（動画像および動画像に写る治療部位の検出処理）
図２に示すように、治療時には、患者８０の治療部位８１が動画像４０中に写るように、動体追跡用Ｘ線源２０、検出器２１および治療台３１の相対位置関係が調整される。図２に示すように、画像処理部１０によって生成される動画像４０には、患者８０の骨などの構造部分８２や他の器官の像（図示せず）から構成される背景部分８３と重なった状態で治療部位８１が写る。治療部位８１は、患者８０の呼吸および心臓（図示せず）の拍動などに伴って移動する。
【００４６】
治療用Ｘ線３２の照射位置は、患者８０の治療計画に従って設定され、動画像４０中に所定の広さを持ったビーム照射範囲４１として設定される。ビーム照射範囲４１は、治療部位８１以外への照射を減らすために、できるだけ治療部位８１の形状に近い形状の領域として設定される。またビーム照射範囲４１は、各種の誤差要因によるマージンを考慮して治療部位８１よりも若干大きく設定される。
【００４７】
第１施形態では、治療部位８１の検出位置が所定のビーム照射範囲４１内である場合に限り、治療用Ｘ線３２を照射するためのＸ線照射制御信号２７を治療用放射線装置３に出力するように構成されている。この結果、治療部位８１の位置が特定された状態で、治療用放射線装置３による治療用Ｘ線３２の照射が可能となる。
【００４８】
（治療用Ｘ線の照射タイミング、動体追跡用Ｘ線２２の照射タイミング、および、Ｘ線の検出タイミング）
図３は、グラフ６０、グラフ６１およびグラフ６２を示している。グラフ６０は、治療用Ｘ線３２の照射タイミングを示すグラフである。また、グラフ６１は、動体追跡用Ｘ線２２の照射タイミングを示すグラフである。また、グラフ６２は、検出器２１によるＸ線の検出タイミングを示すグラフである。グラフ６０、グラフ６１、および、グラフ６２は、それぞれ、横軸が時間であり、縦軸が信号強度のグラフである。
【００４９】
グラフ６０に示すように、治療用放射線装置３は、Ｘ線照射制御信号２７が入力されると、照射実施信号３５を出力し、治療用Ｘ線３２を患者８０の治療部位８１に対して照射する。治療用Ｘ線３２は、患者８０の治療計画に基づいて、所定の回数だけ患者８０に対して照射される。図３に示す例は、たとえば、動画像４０の１フレームが撮像される間に、照射実施信号３５が６回出力される例を示している。したがって、治療用放射線装置３は、動画像４０の１フレームが撮像される間に、６回治療用Ｘ線３２を照射する。
【００５０】
また、グラフ６１に示すように、動体追跡用Ｘ線源２０は、制御部２３から入力された動体追跡用Ｘ線照射信号７０に基づいて、動体追跡用Ｘ線２２を照射する。具体的には、動体追跡用Ｘ線照射信号７０が動体追跡用Ｘ線源２０に対して入力された際に、動体追跡用Ｘ線源２０に対して電圧が印加される。また、グラフ６１に示すように、制御部２３は、動画像４０のフレームレートが所定のフレームレートになるように、所定のタイミングで動体追跡用Ｘ線源２０に対して動体追跡用Ｘ線照射信号７０を送信する。所定のフレームレートは、たとえば、３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）である。
【００５１】
また、グラフ６２に示すように、検出器２１は、制御部２３から入力されたＸ線検出信号７１に基づいて、取得した画像信号を画像処理部１０に出力するように構成されている。また、グラフ６２に示すように、制御部２３は、動体追跡用Ｘ線照射信号７０を送信した後に、動画像４０の１フレームが終了するタイミングにおいて、Ｘ線検出信号７１を検出器２１に対して送信する。
【００５２】
図３に示すグラフ６０〜グラフ６２に示されるように、画像処理部１０は、治療用Ｘ線３２および動体追跡用Ｘ線２２が照射され、検出器２１によってＸ線が検出されることにより取得された画像信号に基づいて、所定のフレームレートの動画像４０を生成する。
【００５３】
次に、図４を参照して、放射線治療用動体追跡システム１００における患者８０の治療処理について説明する。
【００５４】
ステップ１０１において、動体追跡用Ｘ線撮像装置２は、患者８０の撮像を開始する。具体的には、動体追跡用Ｘ線撮像装置２は、患者８０の治療部位８１の撮像を開始する。なお、ステップ１０１の処理が実行される前に、設置位置の情報、患者情報、治療用Ｘ線３２のビーム情報、患者８０の治療計画などを予め取得しておく。
【００５５】
ステップ１０２において、画像処理部１０は、１フレーム分の画像を取得する。次に、ステップ１０３において、制御部２３は、治療用Ｘ線３２を照射可能か否かの判定を行う。具体的には、制御部２３は、治療部位８１がビーム照射範囲４１内に位置しているか否かによって、治療用Ｘ線３２を照射可能な否かの判定を行う。治療用Ｘ線３２が照射可能である場合、処理は、ステップ１０４へ進む。治療用Ｘ線３２が照射可能でない場合、処理は、ステップ１０２へ進む。
【００５６】
ステップ１０４において、制御部２３は、治療用放射線装置３に対してＸ線照射制御信号２７を送信する。次に、ステップ１０５において、治療用放射線装置３は、Ｘ線照射制御信号２７を受信する。次に、ステップ１０６において、治療用放射線装置３は、Ｘ線照射制御信号２７の入力に基づいて、患者８０に対して治療用Ｘ線３２を照射する。
【００５７】
ステップ１０７において、治療用放射線装置３は、動体追跡用Ｘ線撮像装置２に対して治療用Ｘ線３２の照射実施信号３５を送信する。次に、ステップ１０８において、動体追跡用Ｘ線撮像装置２（制御部２３）は、治療用Ｘ線３２の照射実施信号３５を受信する。なお、治療用Ｘ線３２の照射実施信号３５とは、治療用Ｘ線３２が照射されたタイミングにおいて、治療用放射線装置３から動体追跡用Ｘ線撮像装置２に対して送信される信号である。すなわち、治療用Ｘ線３２の照射実施信号３５は、治療用Ｘ線３２が実際に照射されたことを示す信号である。
【００５８】
ステップ１０９において、制御部２３は、治療用Ｘ線３２の照射回数を計測する。その後、処理は、ステップ１１０へ進む。
【００５９】
ステップ１１０において、画像処理部１０は、１フレーム分の画像を取得する。次に、ステップ１１１において、画像処理部１０は、動画像４０から散乱線３４（図５参照）を除去する補正処理を行う。その後、処理は、ステップ１１２へ進む。なお、動画像４０から散乱線３４を除去する補正処理の詳細については、後述する。
【００６０】
ステップ１１２において、制御部２３は、治療用Ｘ線３２が、計画線量分照射されたか否かの判定を行う。具体的には、制御部２３は、患者８０の治療計画に基づいて、患者８０に対して照射する治療用Ｘ線３２の照射線量を予め取得しておき、治療用Ｘ線３２の照射回数と、治療用Ｘ線３２の１回当たりの照射Ｘ線量とに基づいて、治療用Ｘ線３２が、計画線量分照射されたか否かの判定を行う。治療用Ｘ線３２が計画線量分照射された場合、処理を終了する。治療用Ｘ線３２が計画線量分照射されていない場合、処理は、ステップ１０３へ進む。
【００６１】
（第１散乱線推定情報）
ここで、図５に示すように、治療用Ｘ線３２を患者８０に対して照射した際に、患者８０および治療台３１などによって、治療用Ｘ線３２が散乱する場合がある。治療用Ｘ線３２が散乱した場合、動体追跡用Ｘ線撮像装置２の検出器２１において、治療用Ｘ線３２の散乱線３４が検出される。治療用Ｘ線３２の散乱線３４が検出された場合、動画像４０に散乱線３４が重畳するため、動画像４０の画質が劣化する。
【００６２】
そこで、第１実施形態では、散乱線推定情報取得部１４は、治療前において、治療用Ｘ線３２のＸ線照射制御信号２７が入力された際に照射される治療用Ｘ線３２に基づく第１散乱線推定情報３３を取得するように構成されている。具体的には、散乱線推定情報取得部１４は、実際に治療用Ｘ線３２を照射することなく、取得した設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とを用いて、Ｘ線照射制御信号２７が照射された場合の散乱線３４の分布を推定することにより、第１散乱線推定情報３３を取得するように構成されている。すなわち、第１散乱線推定情報３３は、治療用Ｘ線３２を照射せずに推定することにより得られる、照射１回あたりの治療用Ｘ線３２の散乱線３４の分布を示す推定情報である。散乱線推定情報取得部１４は、たとえば、モンテカルロシミュレーションによって散乱線３４の分布を推定するように構成されている。
【００６３】
また、散乱線推定情報取得部１４は、治療時において、予め推定された第１散乱線推定情報３３に基づいて、動体追跡用Ｘ線源２０および検出器２１によって撮像される動画像４０に含まれる散乱線３４の分布を取得するように構成されている。具体的には、散乱線推定情報取得部１４は、治療前に取得した第１散乱線推定情報３３と、実際に治療用Ｘ線３２を照射した回数とに基づいて、治療時における動画像４０に含まれる散乱線３４の分布を示す散乱線画像５０を取得するように構成されている。
【００６４】
図６は、散乱線３４の分布を示す散乱線画像５０の模式図である。図６に示すように、散乱線画像５０は、散乱線３４に起因するノイズ５１を含んでいる。第１実施形態では、画像処理部１０は、治療用Ｘ線照射回数取得部１５によって取得された治療用Ｘ線３２の照射回数３７と、散乱線推定情報取得部１４によって推定されたＸ線照射制御信号２７が入力された際の第１散乱線推定情報３３とに基づいて、動画像４０の１フレームに含まれる治療用Ｘ線３２の散乱線３４の分布を示す散乱線画像５０を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部１０は、予め推定された第１散乱線推定情報３３と、治療用Ｘ線３２の照射回数３７とを乗算することにより、散乱線画像５０を生成するように構成されている。
【００６５】
（補正処理）
第１実施形態では、画像処理部１０は、動画像４０と、動画像４０の各フレームが撮像されたタイミングにおける第１散乱線推定情報３３に基づく複数の散乱線画像５０と、に基づいて、動画像４０から治療用Ｘ線３２の散乱線３４を除去する補正を行うように構成されている。具体的には、図７に示すように、画像処理部１０は、散乱線３４に起因するノイズ５１が重畳した動画像４２と散乱線画像５０とに基づいて、動画像４２から、ノイズ５１を除去することにより、動画像４０の補正を行う。具体的には、画像処理部１０は、ノイズ５１が重畳した動画像４２から、散乱線画像５０を減算することにより、動画像４０の補正を行う。なお、図７に示すは、動画像４２のうち、所定のフレームにおけるノイズ５１を除去する例を示している。
【００６６】
第１実施形態では、図８に示すように、画像処理部１０は、動画像４０の各フレームにおいて、検出器２１によって検出されるＸ線の信号強度の値６５から、散乱線３４に起因するＸ線の信号強度の値６６を除去することにより、動画像４０から治療用Ｘ線３２の散乱線３４を除去する補正を行うように構成されている。なお、図８に示す例は、検出器２１の画素単位において実行される処理の例を示している。
【００６７】
図８に示すグラフ６３は、散乱線３４を除去する前の検出器２１によって検出されるＸ線の信号強度の値６５を示すグラフである。また、グラフ６４は、散乱線３４が除去された後のＸ線の信号強度の値６７を示すグラフである。グラフ６３およびグラフ６４は、横軸が時間であり、縦軸がＸ線の信号強度であるグラフである。散乱線推定情報取得部１４は、各フレームにおいて検出されるＸ線の信号強度の値６５のうち、散乱線３４に起因するＸ線の信号強度の値６６を推定する。画像処理部１０は、グラフ６４に示すように、散乱線推定情報取得部１４によって推定された散乱線３４に起因するＸ線の信号強度の値６６をＸ線の信号強度の値６５から減算することにより、動画像４０を補正する。
【００６８】
（第１散乱線推定情報取得処理）
次に、図９を参照して、散乱線情報推定装置１による第１散乱線推定情報取得処理について説明する。
【００６９】
ステップ２０１において、設置位置情報取得部１１は、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する。具体的には、設置位置情報取得部１１は、治療室９０の大きさ、動体追跡用Ｘ線源２０の位置、治療用Ｘ線源３０の位置などが記憶された記憶装置などから、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得するように構成されている。
【００７０】
ステップ２０２において、患者情報取得部１２は、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得する。具体的には、患者情報取得部１２は、患者８０の治療計画が記憶された記憶装置などから、治療計画を取得するように構成されている。また、患者情報取得部１２は、取得した治療計画に含まれる患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得するように構成されている。
【００７１】
ステップ２０３において、ビーム情報取得部１３は、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得する。
【００７２】
ステップ２０４において、散乱線推定情報取得部１４は、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３を取得する。その後、処理は終了する。
【００７３】
（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。
【００７４】
第１実施形態では、上記のように、散乱線情報推定装置１は、患者８０に動体追跡用Ｘ線２２を照射する動体追跡用Ｘ線源２０および動体追跡用Ｘ線２２を検出する検出器２１を備え、治療用Ｘ線源３０から患者８０に治療用Ｘ線３２を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システム１００における、治療用Ｘ線３２の散乱を推定する散乱線情報推定装置であって、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部１１と、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部１２と、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得するビーム情報取得部１３と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３を取得する散乱線推定情報取得部１４と、を含む。これにより、治療用Ｘ線３２を実際に照射することによって治療用Ｘ線３２の散乱線３４を測定する構成とは異なり、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とを取得することにより、治療用Ｘ線３２が照射された際に生じる散乱線３４の分布を推定することができる。その結果、治療用Ｘ線３２を照射することなく治療用Ｘ線３２による散乱線情報を推定することができる。これにより、被ばく量が増加することを低減することができる。
【００７５】
また、第１実施形態では、上記のように、治療用Ｘ線源３０は、Ｘ線照射制御信号２７の入力に基づいて治療用Ｘ線３２を照射するように構成されており、散乱線推定情報取得部１４は、治療前において、治療用Ｘ線３２のＸ線照射制御信号２７が入力された際に照射される治療用Ｘ線３２に基づく第１散乱線推定情報３３を取得するように構成されている。これにより、治療用Ｘ線３２の照射実施信号３５の入力単位における第１散乱線推定情報３３を予め取得することが可能となるので、治療用Ｘ線３２に基づく散乱線３４が多い場合には、治療計画を再考することができる。その結果、治療前において治療計画の妥当性を評価することが可能となるので、治療時において治療用Ｘ線３２を照射することにより散乱線情報を取得する構成と比較して、患者８０の被ばく線量を低減することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、上記のように、散乱線推定情報取得部１４は、治療時において、予め推定された際の第１散乱線推定情報３３に基づいて、動体追跡用Ｘ線源２０および検出器２１によって撮像される動画像４０に含まれる散乱線３４の分布を取得するように構成されている。これにより、治療用Ｘ線３２の散乱線３４の分布を取得するために、動体追跡用Ｘ線２２の照射を停止する構成とは異なり、動体追跡用Ｘ線２２の照射を停止することなく、予め推定された第１散乱線推定情報３３に基づいて動画像４０に含まれる散乱線３４の分布を推定することができる。したがって、動体追跡用Ｘ線２２の照射を停止せずに動画像４０を撮像した場合でも、推定した散乱線３４の分布に基づいて、動画像４０に含まれる散乱線３４を除去することができる。そのため、動体追跡用Ｘ線２２の照射を停止せずに動画像４０を撮像することができる。その結果、動画像４０において、動体追跡用Ｘ線２２が照射されていないフレームの数を減少させることが可能となるので、動画像４０の画質が劣化することを抑制することができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、上記のように、動画像４０における１フレームの画像が取得される間において、治療用Ｘ線源３０が治療用Ｘ線３２を照射した回数を取得する治療用Ｘ線照射回数取得部１５と、治療用Ｘ線照射回数取得部１５によって取得された治療用Ｘ線３２の照射回数３７と、散乱線推定情報取得部１４によって推定されたＸ線照射制御信号２７が入力された際の第１散乱線推定情報３３とに基づいて、動画像４０の１フレームに含まれる治療用Ｘ線３２の散乱線３４の分布を示す散乱線画像５０を生成する画像処理部１０と、をさらに備える。これにより、治療用Ｘ線源３０が治療用Ｘ線３２を照射した回数と、第１散乱線推定情報３３とを取得することにより、散乱線画像５０を容易に生成することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部１０は、動画像４０と、動画像４０の各フレームが撮像されたタイミングにおける第１散乱線推定情報３３に基づく複数の散乱線画像５０と、に基づいて、動画像４０から治療用Ｘ線３２の散乱線３４を除去する補正を行うように構成されている。これにより、治療用Ｘ線３２と動体追跡用Ｘ線２２とを同時に照射した場合でも、動画像４０から治療用Ｘ線３２の散乱線３４を除去することができる。その結果、治療用Ｘ線３２の散乱線３４によって動体追跡用の動画像４０の画質が劣化することを抑制することができる。
【００７９】
また、第１実施形態では、上記のように、設置位置情報取得部１１は、設置位置の情報として、少なくとも、治療用Ｘ線源３０の位置情報と、動体追跡用Ｘ線源２０の位置情報および検出器２１の位置情報と、患者８０を載置する治療台３１の位置情報とを取得するように構成されている。これにより、治療用Ｘ線源３０、動体追跡用Ｘ線源２０、検出器２１、および、治療台３１の相対位置を反映した状態において散乱線３４の分布を推定することが可能となるので、第１散乱線推定情報３３の精度を向上させることができる。
【００８０】
また、第１実施形態では、上記のように、ビーム情報取得部１３は、ビーム情報として、少なくとも、治療用Ｘ線３２のエネルギーと、治療用Ｘ線３２の周波数と、治療用Ｘ線３２の照射径と、治療用Ｘ線３２の照射角度とを取得するように構成されている。これにより、第１散乱線推定情報３３を取得する際に、治療用Ｘ線３２が照射される状態を正確に反映することが可能となるので、第１散乱線推定情報３３の精度を向上させることができる。
【００８１】
また、第１実施形態では、上記のように、患者情報取得部１２は、患者情報として、少なくとも、患者８０の３次元の外形形状の情報と、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報とを取得するように構成されている。これにより、患者８０による治療用Ｘ線３２の散乱を精度よく推定することが可能となるので、第１散乱線推定情報３３の精度を向上させることができる。
【００８２】
また、第１実施形態では、上記のように、放射線治療用動体追跡システム１００は、患者８０に動体追跡用Ｘ線２２を照射する動体追跡用Ｘ線源２０および動体追跡用Ｘ線２２を検出する検出器２１を備え、治療用Ｘ線源３０から患者８０に治療用Ｘ線３２を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システムであって、動体追跡用Ｘ線２２を照射する動体追跡用Ｘ線源２０と、動体追跡用Ｘ線２２を検出する検出器２１と、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する設置位置情報取得部１１と、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得する患者情報取得部１２と、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得するビーム情報取得部１３と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３を取得する散乱線推定情報取得部１４と、を備える。これにより、第１実施形態における散乱線情報推定装置１と同様に、治療用Ｘ線３２を照射することなく治療用Ｘ線３２による散乱線情報を推定することが可能な放射線治療用動体追跡システム１００を提供することができる。また、被ばく量が増加することを抑制することが可能な放射線治療用動体追跡システム１００を提供することができる。
【００８３】
また、第１実施形態では、上記のように、散乱線情報推定方法は、患者８０に動体追跡用Ｘ線２２を照射する動体追跡用Ｘ線源２０および動体追跡用Ｘ線２２を検出する検出器２１を備え、治療用Ｘ線源３０から患者８０に治療用Ｘ線３２を照射することにより治療を行う際に、動体追跡を行う放射線治療用動体追跡システム１００における、治療用Ｘ線３２の散乱を推定する散乱線情報推定方法であって、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得するステップ２０１と、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得するステップ２０２と、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報を取得するステップ２０３と、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる散乱線推定情報を取得するステップ２０４と、を含む。これにより、第１実施形態における散乱線情報推定装置１および放射線治療用動体追跡システム１００と同様に、治療用Ｘ線３２を照射することなく治療用Ｘ線３２による散乱線情報を推定することが可能な散乱線情報推定方法を提供することができる。また、被ばく量が増加することを抑制することが可能な散乱線情報推定方法を提供することができる。
【００８４】
［第２実施形態］
次に、図１０〜図１２を参照して、第２実施形態における散乱線情報推定装置１（図１０参照）の構成について説明する。散乱線推定情報取得部１４が、治療前において、治療用Ｘ線３２の散乱線３４に起因する第１散乱線推定情報３３を取得する第１実施形態に加えて、第２実施形態では、散乱線推定情報取得部１４は、治療前において、動体追跡用Ｘ線２２が散乱されることにより生じる第２散乱線推定情報３６をさらに取得するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
図１０に示すように、第２実施形態における散乱線情報推定装置１は、動体追跡判定部１６を備える。また、第２実施形態における散乱線推定情報取得部１４は、第２散乱線推定情報３６を取得（推定）するように構成されている。また、第２実施形態では、第２散乱線推定情報３６は、記憶部２４に記憶されている。第２実施形態における散乱線情報推定装置１のその他の構成は、上記第１実施形態における散乱線情報推定装置１と同様である。
【００８６】
（第２散乱線推定情報）
図１１に示すように、動体追跡用Ｘ線源２０が、第１Ｘ線源２０ａおよび第２Ｘ線源２０ｂを含む場合、第２Ｘ線源２０ｂから照射された第２動体追跡用Ｘ線２２ｂが患者８０および治療台３１において散乱することにより、散乱線２８が生じる。散乱線２８が第１検出器２１ａにおいて検出された場合、動画像４０に散乱線２８が重畳するため、動画像４０の画質が劣化する。なお、図１１に示す例は、便宜上、第２Ｘ線源２０ｂから照射される第２動体追跡用Ｘ線２２ｂが散乱することによる生じる散乱線２８に基づいて説明したが、第１Ｘ線源２０ａから照射される第１動体追跡用Ｘ線２２ａが散乱することによって生じる散乱線（図示せず）が第２検出器２１ｂによって検出された場合においても、同様に動画像４０の画質が劣化する。
【００８７】
そこで、第２実施形態では、散乱線推定情報取得部１４は、治療前において、動体追跡用Ｘ線２２が散乱されることにより生じる第２散乱線推定情報３６をさらに取得するように構成されている。具体的には、散乱線推定情報取得部１４は、取得した設置位置の情報と、患者情報と、動体追跡用Ｘ線２２のビーム情報とを用いて、散乱線２８の分布を推定することにより、第２散乱線推定情報３６を取得するように構成されている。すなわち、第２散乱線推定情報３６は、動体追跡用Ｘ線２２を照射せずに推定することにより得られる、照射１回あたりの動体追跡用Ｘ線２２の散乱線２８の分布を示す推定情報である。散乱線推定情報取得部１４は、上記第１実施形態と同様に、たとえば、モンテカルロシミュレーションによって散乱線２８の分布を推定するように構成されている。
【００８８】
図１２は、散乱線２８の分布を示す散乱線画像５２の模式図である。図１２に示すように、散乱線画像５２は、散乱線２８に起因するノイズ５３を含んでいる。ノイズ５３が動画像４０に重畳した場合、動画像４０の画質が劣化する。動画像４０の画質が劣化した場合、治療部位８１の検出位置が所定のビーム照射範囲４１内であるか否かの判定の精度が劣化する場合がある。
【００８９】
そこで、第２実施形態では、動体追跡判定部１６は、治療前に、散乱線推定情報取得部１４によって推定された第１散乱線推定情報３３と、第２散乱線推定情報３６と、患者情報とに基づいて、動体追跡が可能か否かを判定するように構成されている。具体的には、動体追跡判定部１６は、第１散乱線推定情報３３から散乱線３４の散乱量と、第２散乱線推定情報３６から散乱線２８の散乱量とを取得する。動体追跡判定部１６は、取得した散乱線３４の散乱量と、散乱線２８の散乱量との合計の散乱量が、閾値よりも大きいか否かによって、動体追跡が可能か否かを判定する。治療前に動体追跡が可能か否かを判定することが可能となるので、治療計画を立てる際に、動体追跡用Ｘ線源２０から照射される動体追跡用Ｘ線２２のエネルギーの大きさ、および、照射角度などを、動体追跡が可能なように予め適切に設定することができる。
【００９０】
（第２散乱線推定情報取得処理）
次に、図１３を参照して、散乱線情報推定装置１による第２散乱線推定情報取得処理について説明する。
【００９１】
ステップ３０１において、設置位置情報取得部１１は、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する。
【００９２】
ステップ３０２において、患者情報取得部１２は、患者８０の外形形状の情報を含む患者情報を取得する。
【００９３】
ステップ３０３において、ビーム情報取得部１３は、患者８０の治療計画から治療用Ｘ線３２のビーム情報と、動体追跡用Ｘ線２２のビーム情報を取得する。
【００９４】
ステップ３０４において、散乱線推定情報取得部１４は、設置位置の情報と、患者情報と、治療用Ｘ線３２のビーム情報と、動体追跡用Ｘ線２２のビーム情報とに基づいて、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３と、動体追跡用Ｘ線２２が散乱することにより生じる第２散乱線推定情報３６を取得する。その後、処理は終了する。
【００９５】
（動体追跡可否判定処理）
次に、図１４を参照して、動体追跡判定部１６による動体追跡可否判定処理について説明する。
【００９６】
ステップ４０１において、動体追跡判定部１６は、第１散乱線推定情報３３と、第２散乱線推定情報３６とから散乱線３４の散乱量と、散乱線２８の散乱量とを取得する。
【００９７】
次に、ステップ４０２において、動体追跡判定部１６は、取得した散乱線３４の散乱線量と、散乱線２８の散乱量との合計の散乱量が、閾値よりも大きいか否かを判定する。散乱線３４の散乱線量と、散乱線２８の散乱量との合計の散乱量が閾値よりも大きい場合、処理は、ステップ４０３へ進む。散乱線３４の散乱量と、散乱線２８の散乱量との合計の散乱量が閾値よりも小さい場合、処理は、ステップ４０４へ進む。
【００９８】
ステップ４０３において、動体追跡判定部１６は、動体追跡不可能であると判定する。その後、処理は終了する。
【００９９】
ステップ４０４において、動体追跡判定部１６は、動体追跡可能であると判定する。その後、処理は終了する。
【０１００】
なお、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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
第２実施形態では、上記のように、散乱線推定情報取得部１４は、治療前において、治療用Ｘ線３２が散乱することにより生じる第１散乱線推定情報３３と、動体追跡用Ｘ線２２が散乱されることにより生じる第２散乱線推定情報３６とを取得するように構成されており、散乱線推定情報取得部１４によって推定された第１散乱線推定情報３３と、第２散乱線推定情報３６と、患者情報とに基づいて、動体追跡が可能か否かを判定する動体追跡判定部１６をさらに備える。これにより、動体追跡用Ｘ線２２を実際に照射することにより散乱線情報を取得して動体追跡の可否を判定する構成と異なり、動体追跡用Ｘ線２２を照射することなく動体追跡の可否を把握することができる。その結果、被ばく線量を低減することができる。
【０１０３】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、散乱線情報推定装置１が動体追跡用Ｘ線撮像装置２に含まれる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１５に示すように、散乱線情報推定装置１と、動体追跡用Ｘ線撮像装置２とは、それぞれ別筐体として設けられてもよい。すなわち、散乱線情報推定装置１は、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報、および、患者８０の治療計画が記憶されたデータベース４から、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報、および、患者８０の治療計画を取得することにより、治療前に第１散乱線推定情報３３を取得するように構成されていてもよい。散乱線情報推定装置１と、動体追跡用Ｘ線撮像装置２とが、それぞれ別筐体として設けられている場合、放射線治療用動体追跡システム１００は、散乱線情報推定装置１によって推定された第１散乱線推定情報３３を取得し、記憶部２４に記憶すればよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、治療用放射線装置３が動体追跡用Ｘ線撮像装置２の制御部２３から送信されたＸ線照射制御信号２７に基づいて治療用Ｘ線３２を照射する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、治療用放射線装置３は、患者８０の治療計画を取得可能に構成されており、患者８０の治療計画に基づいて治療用Ｘ線３２を照射するように構成されていてもよい。
【０１０７】
また、上記第１実施形態では、画像処理部１０が、散乱線画像５０を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。画像処理部１０は、第１散乱線推定情報３３と、照射回数３７とに基づいて動画像４０を補正するように構成されていれば、散乱線画像５０を生成しなくてもよい。
【０１０８】
また、上記第１実施形態では、画像処理部１０が、動画像４０と、散乱線画像５０とに基づいて、動画像４０から散乱線３４を除去する補正を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部１０は、第１散乱線推定情報３３と、照射回数３７とに基づいて動画像４０を補正するように構成されていてもよい。すなわち、散乱線３４の分布と、照射回数３７とに基づいて、動画像４０の各画素における散乱線３４の信号強度を取得することにより、動画像４０の補正を行ってもよい。
【０１０９】
また、上記第１実施形態では、画像処理部１０が動画像４０から散乱線３４を除去する補正を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。散乱線推定情報取得部１４が第１散乱線推定情報３３を取得すれば、動画像４０の補正処理は行われなくてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、設置位置情報取得部１１が、設置位置の情報として、少なくとも、治療用Ｘ線源３０の位置情報と、動体追跡用Ｘ線源２０の位置情報および検出器２１の位置情報と、患者８０を載置する治療台３１の位置情報とを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、設置位置情報取得部１１は、動体追跡用Ｘ線撮像装置２の筐体の大きさおよび位置情報、治療用放射線装置３の筐体の大きさおよび位置情報など、治療用Ｘ線３２を散乱させる可能性のある構造物の大きさおよび位置情報を取得するように構成されていてもよい。第１散乱線推定情報３３の推定精度を向上させることが可能であれば、設置位置情報取得部１１は、設置位置の情報としてどのような情報を取得してもよい。
【０１１１】
また、上記第１および第２実施形態では、患者情報取得部１２が、患者情報として、少なくとも、患者８０の３次元の外形形状の情報と、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報とを取得する構成の例を示した、本発明はこれに限られない。第１散乱線推定情報３３の推定精度を向上させることが可能であれば、患者情報取得部１２は、患者情報として、患者８０の３次元の外形形状の情報、および、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報以外の情報を取得してもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、ビーム情報取得部１３が、ビーム情報として、少なくとも、治療用Ｘ線３２のエネルギーと、治療用Ｘ線３２の周波数と、治療用Ｘ線３２の照射径と、治療用Ｘ線３２の照射角度とを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。第１散乱線推定情報３３の推定精度を向上させることが可能であれば、ビーム情報取得部１３は、治療用Ｘ線３２のエネルギー、治療用Ｘ線３２の周波数、治療用Ｘ線３２の照射径、および、治療用Ｘ線３２の照射角度以外の情報を取得してもよい。
【０１１３】
また、上記第１および第２実施形態では、患者情報取得部１２が、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報として、ＩＣＲＰまたはＩＣＲＵの刊行物に示された人体組織の組成データまたは密度データを取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。患者情報取得部１２は、実際に患者８０自身の体内組織の組織情報または密度情報を測定することにより、患者８０の体内組織の組成情報または密度情報を取得してもよい。
【０１１４】
また、上記第１実施形態では、設置位置情報取得部１１が、記憶装置などから、放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、設置位置情報取得部１１は、ユーザからの入力を受付可能に構成されており、ユーザによって入力された放射線治療用動体追跡システム１００の設置位置の情報を取得するように構成されていてもよい。
【０１１５】
また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、制御部２３の制御処理を、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チャートを用いて説明した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部２３の制御処理を、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。
【符号の説明】
【０１１６】
１  散乱線情報推定装置
２  動体追跡用Ｘ線撮像装置
３  治療用放射線装置
１０  画像処理部
１１  設置位置情報取得部
１２  患者情報取得部
１３  ビーム情報取得部
１４  散乱線推定情報取得部
１５  治療用Ｘ線照射回数取得部
１６  動体追跡判定部
２０  動体追跡用Ｘ線源
２１  検出器
２２  動体追跡用Ｘ線
２７  Ｘ線照射制御信号
２８  散乱線（動体追跡用Ｘ線の散乱線）
３０  治療用Ｘ線源
３１  治療台
３２  治療用Ｘ線
３３  第１散乱線推定情報
３４  散乱線（治療用Ｘ線の散乱線）
３６  第２散乱線推定情報
３７  照射回数
４０  動画像
５０、５２  散乱線画像
８０  患者
１００  放射線治療用導体追跡システム
【図１】
2020120713.tif 000003
【図２】
2020120713.tif 000004
【図３】
2020120713.tif 000005
【図４】
2020120713.tif 000006
【図５】
2020120713.tif 000007
【図６】
2020120713.tif 000008
【図７】
2020120713.tif 000009
【図８】
2020120713.tif 000010
【図９】
2020120713.tif 000011
【図１０】
2020120713.tif 000012
【図１１】
2020120713.tif 000013
【図１２】
2020120713.tif 000014
【図１３】
2020120713.tif 000015
【図１４】
2020120713.tif 000016
【図１５】
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