(57)【要約】【課題】被検体の位置合せや患部領域の再確認を容易に行うことができるように術者を支援する。【解決手段】シンチレータプレート５ｂおよび５ｃが、治療用放射線Ｎによってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する。また、遮光板５ｄが、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する。カメラ５ｅおよび５ｆが、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃによって発生した蛍光の画像を遮光板５ｄによって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する。そして、制御装置が、カメラ５ｅおよび５ｆによって撮影された画像を用いて、治療対象の領域である患部領域に含まれる生体組織ごとに分離された画像を生成する。【選択図】図２
2010253049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の治療に用いられる治療用放射線を発生する放射線発生手段と、
前記放射線発生手段により発生する治療用放射線によってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する少なくとも２つのシンチレータプレートと、
前記少なくとも２つのシンチレータプレートの間に設けられ、かつ、各シンチレータプレートによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する遮光板と、
各シンチレータプレートによって発生した蛍光の画像を前記遮光板によって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する少なくとも２つの撮影手段と、
前記少なくとも２つの撮影手段によって撮影された画像を用いて、参照用の画像を生成する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのシンチレータプレートは、それぞれ同一の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発するものであり、
前記遮光板は、遮光効果を有する放射線用フィルタであるとともに、前記少なくとも２つのシンチレータプレートが異なる吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記シンチレータプレートおよび前記遮光板は、前記放射線発生手段によって発生する治療用放射線の中心軸に対して直交するように配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記シンチレータプレートは、前記放射線発生手段によって発生する治療用放射線の中心軸に対して直交するように配設されており、
前記遮光板は、表面が鏡面仕上げされ、前記放射線発生手段によって発生する治療用放射線の中心軸に対して斜交するように配設されており、
前記撮影手段は、前記遮光板に映った前記蛍光の鏡像を撮影することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
前記撮影手段は、レンズおよびイメージセンサーを有し、
前記シンチレータプレート、前記レンズおよび前記イメージセンサーは、それぞれの面が唯一の共通交線で交わるように配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の放射線治療装置。
【請求項６】
被検体の治療に用いられる治療用放射線によってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する少なくとも２つのシンチレータプレートと、
前記少なくとも２つのシンチレータプレートの間に設けられ、かつ、各シンチレータプレートによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する遮光板と、
各シンチレータプレートによって発生した蛍光の画像を前記遮光板によって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する少なくとも２つの撮影手段と、
前記少なくとも２つの撮影手段によって撮影された画像を用いて、参照用の画像を生成する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする放射線透視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療装置および放射線透視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線治療装置を用いた治療では、生体組織（例えば、骨、筋肉、脂肪など）のコントラストが高いエネルギー領域（例えば、数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶ）のＸ線を使った透視画像やＣＴ（Computed  Tomography）画像に基づいて、治療計画が立てられていた。さらに、近年では、治療の安全性確保の観点から、被検体と照射野の機械的な位置合わせだけでなく、治療用放射線源中心と同じ視点から見込んだＸ線透視画像による患部領域の再確認が行われるようになってきている。
【０００３】
このような位置合せや再確認を行うため、近年では、ＥＰＩＤ（Electronic  Portal  Imaging  Device）と呼ばれる高エネルギー透視装置が利用され始めている。ＥＰＩＤは、数ＭｅＶのエネルギーをもつ治療用放射線を線源とした透視画像を撮影する装置である。かかるＥＰＩＤには、半導体を用いた「平面Ｘ線検出器」または「シンチレータプレートとレンズ系とイメージングセンサー」が用いられるが、通常、耐放射線性の観点から後者が実装されることが多い。
【０００４】
図１１は、従来のＥＰＩＤの一例を示す図である。例えば、図１１に示すように、シンチレータプレートとして、例えば１枚の「金属／りんシンチレーション検出器」を備え、その蛍光像を鏡で反射させた後、反射した蛍光像を「ビデオカメラ」で撮影する機構のＥＰＩＤが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３８９６９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、上述した従来の技術では、以下に示すように、術者にとって被検体の位置合せや患部領域の再確認を行うことが困難であるという課題があった。
【０００７】
前述したように、従来のＥＰＩＤでは、数ＭｅＶのエネルギーをもつ治療用放射線が使用される。しかし、数ＭｅＶの放射線では、撮影される透視画像のコントラストが低くなってしまうことが知られている。
【０００８】
図１２は、生体組織ごとの光子エネルギーに対する質量エネルギー吸収係数を示す図である。図１２に示すように、光子（フォトン）エネルギーが数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶでは、骨、筋肉、脂肪の間で質量エネルギー吸収係数の差が比較的大きいが、数ＭｅＶでは差が小さくなる。ここで、質量エネルギー吸収係数と質量減弱係数とは単調増加関係にあることが知られている。そのため、質量減弱係数についても、光子エネルギーが数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶでは、骨、筋肉、脂肪の間で差が比較的大きく、数ＭｅＶでは差が小さくなる。したがって、Ｘ線を使用して画像化した場合、光子エネルギーが数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶでは、コントラストが高く、数ＭｅＶではコントラストが低くなる。
【０００９】
例えば、前述した被検体の位置合せや患部領域の再確認は、数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶのＸ線を使ったＣＴ画像と、ＥＰＩＤによって撮影された透視画像とを比較することによって行われる。図１３は、数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶのＸ線を使ったＣＴ画像およびＥＰＩＤによって撮影された画像を示す図である。図１３において、上段の画像はＣＴ画像であり、下段の画像は従来のＥＰＩＤによって撮影された透視画像である。図１３に示すように、ＣＴ画像とＥＰＩＤの画像とは非常に画質が異なる。そのため、術者にとって、それぞれの画像を比較して被検体の位置合せや患部領域の再確認を行うことは非常に困難であった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被検体の位置合せや患部領域の再確認を容易に行うことができるように術者を支援することができる放射線治療装置および放射線透視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、被検体の治療に用いられる治療用放射線を発生する放射線発生手段と、前記放射線発生手段により発生する治療用放射線によってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する少なくとも２つのシンチレータプレートと、前記少なくとも２つのシンチレータプレートの間に設けられ、かつ、各シンチレータプレートによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する遮光板と、各シンチレータプレートによって発生した蛍光の画像を前記遮光板によって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する少なくとも２つの撮影手段と、前記少なくとも２つの撮影手段によって撮影された画像を用いて、参照用の画像を生成する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の本発明は、被検体の治療に用いられる治療用放射線によってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する少なくとも２つのシンチレータプレートと、前記少なくとも２つのシンチレータプレートの間に設けられ、かつ、各シンチレータプレートによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する遮光板と、各シンチレータプレートによって発生した蛍光の画像を前記遮光板によって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する少なくとも２つの撮影手段と、前記少なくとも２つの撮影手段によって撮影された画像を用いて、参照用の画像を生成する画像処理手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または６記載の本発明によれば、被検体の位置合せや患部領域の再確認を容易に行うことができるように術者を支援することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施例１にかかる放射線治療装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施例１にかかる放射線透視部の構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施例２にかかる放射線透視部の構成を示す図である。
【図４】図４は、本実施例３にかかる放射線透視部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本実施例４にかかる放射線透視部の構成を示す図である。
【図６】図６は、本実施例５にかかる放射線透視部の構成を示す図である。
【図７】図７は、通常のビデオカメラで光軸と斜交する物体面を撮影した様子を示す図である。
【図８】図８は、Ｓｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を説明するための原理図である。
【図９】図９は、仮想平面上の画像Ａとシンチレータプレート面上の画像Ｂとの対応関係を示す模式図である。
【図１０】図１０は、シンチレータプレート面上の画像Ｂとイメージセンサー面上の画像Ｃとの対応関係を示す模式図である。
【図１１】図１１は、従来のＥＰＩＤの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、生体組織ごとの光子エネルギーに対する質量エネルギー吸収係数を示す図である。
【図１３】図１３は、数１０ｋｅＶ〜数１００ｋｅＶのＸ線を使ったＣＴ画像およびＥＰＩＤによって撮影された画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる放射線治療装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
まず、本実施例１にかかる放射線治療装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例１にかかる放射線治療装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施例１にかかる放射線治療装置１００は、天板１、スタンド２、ガントリ３、治療ヘッド４、放射線透視部５および制御装置６を有する。
【００１７】
天板１は、放射線治療の対象となる被検体Ｈが載置される寝台である。スタンド２は、ガントリ３を支持し、ガントリ３を回転させるための駆動装置を内部に備えている。ガントリ３は、天板１を挟んで対向するように治療ヘッド４と放射線透視部５とを支持しており、被検体Ｈが位置する水平方向の軸Ｇを中心に治療ヘッド４および放射線透視部５を移動させる。また、ガントリ３は、図示していない電子銃や導波ガイド等を内部に備えている。
【００１８】
治療ヘッド４は、被検体Ｈの治療に用いられる治療用放射線を発生する。具体的には、治療ヘッド４は、導波ガイド４ａ、ベンディングマグネット４ｂ、ターゲット４ｃおよびコリメータ４ｄを内部に備えている。そして、ガントリ３の電子銃によって発生した電子線Ｌは、導波ガイド４ａによって加速されたうえで、ベンディングマグネット４ｂに入射する。ベンディングマグネット４ｂは、入射した電子線Ｌの方向を下方に向けることで、電子線Ｌをターゲット４ｃに衝突させる。これにより、治療用放射線Ｎが発生する。発生した治療用放射線Ｎは、コリメータ４ｄによって照射形状や線量分布が調整されたうえで、被検体Ｈに照射される。
【００１９】
放射線透視部５は、被検体Ｈを透過した放射線を検出して、被検体Ｈの位置合せや患部領域の再確認を容易に行うための透視画像を撮影する。この放射線透視部５については、後に詳細に説明する。
【００２０】
制御装置６は、放射線治療装置１００全体を制御する。例えば、制御装置６は、操作者による指示に応じて、スタンド２が有する駆動装置を駆動することでガントリ３を回転させる。また、例えば、制御装置６は、放射線透視部５が有するカメラによって撮影された画像に対して所定の画像処理を施し、画像処理を施した画像を表示する。
【００２１】
このような構成のもと、本実施例１では、放射線透視部５が、複数種類の吸収エネルギー分布に対応した透視画像を同時に撮影し、撮影した画像と、各生体組織の質量吸収係数の先験値情報とを用いて、生体組織ごとに分離された画像をリアルタイムに生成する。これにより、生体組織ごとに分離された画像や、任意に重み付け加算された合成画像をリアルタイムに術者に提示することが可能になる。したがって、本実施例１によれば、被検体の位置合せや患部領域の再確認を容易に行うことができるように術者を支援することができる。
【００２２】
次に、本実施例１にかかる放射線透視部５の構成について説明する。図２は、本実施例１にかかる放射線透視部５の構成を示す図である。本実施例１にかかる放射線透視部５は、透視画像を撮影する点、および、放射線治療装置１００において治療用放射線源中心と同じ視点から撮影することで位置合わせの再確認を行う点では、従来の１枚のシンチレータプレートを使うＥＰＩＤと同様である。そのため、放射線透視部５は、被検体Ｈを挟んで治療用放射線源の中心と対向する位置に配置される。
【００２３】
図２に示すように、本実施例１にかかる放射線透視部５は、暗箱５ａ、２枚のシンチレータプレート５ｂおよび５ｃ、遮光板５ｄ、２台のカメラ５ｅおよび５ｆを有する。また、第１のカメラ５ｅは、第１のレンズ系および第１のイメージセンサーを内部に有しており、第２のカメラ５ｆは、第２のレンズ系および第２のイメージセンサーを内部に有している。
【００２４】
ここで、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃは、それぞれが異なる吸収エネルギー分布を有している。そして、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃは、遮光板５ｄを介して張り合わせられたうえで、それぞれのプレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して直交するように、暗箱５ａの内部に配置されている。
【００２５】
なお、ここでは、各シンチレータプレートによって生じる蛍光の方向を規制するための手段として遮光板を用いた場合について説明するが、例えば、遮光板の代わりに、遮光効果を有するＸ線フィルタを用いてもよい。
【００２６】
上記の構成において、加速された電子線Ｌがターゲット４ｃに当たって発生する治療用放射線Ｎは、ターゲット４ｃと電子線Ｌとの衝突位置を中心とする点光源とみなすことができる。この点光源は治療用放射線源中心に相当し、フラットニングフィルタ７を通過することで、放射線強度が方向によらずほぼ均一になるように調整される。
【００２７】
そして、治療用放射線Ｎは、コリメータ４ｄと被検体Ｈを通過したのちに、第１のシンチレータプレート５ｂに当たって第１の蛍光を発生させる。次に、治療用放射線Ｎは、遮光板５ｄを通過した後に、吸収エネルギー分布の異なる第２のシンチレータプレート５ｃ
に当たって第２の蛍光を発生させる。ここで、遮光板５ｄは、第１の蛍光と第２の蛍光が混ざらないようにするために設けられているだけなので、治療用放射線Ｎに対して減衰や散乱といった影響をほとんど与えない。
【００２８】
第１の蛍光を撮影した画像（以下、「第１の蛍光画像」と呼ぶ）は、カメラ５ｅが有する第１のレンズ系および第１のイメージングセンサーによってリアルタイムに撮影される。また、第２の蛍光を撮影した画像（以下、「第２の蛍光画像」と呼ぶ）も同様に、カメラ５ｆが有する第２のレンズ系および第２のイメージングセンサーによって撮影される。それぞれのレンズ系およびイメージングセンサーの幾何学的配置は固定されているため、撮影された画像は、図２に示す仮想平面Π（治療用放射線Ｎの中心軸Ｆと直交する平面）において、撮影した画像に逆変換される。この逆変換については、後に詳細に説明する。
【００２９】
こうして、カメラ５ｅおよび５ｆによって撮影された蛍光画像蛍光画像は、それぞれ制御装置６に送信される。
【００３０】
制御装置６は、カメラ５ｅおよび５ｆによって撮影された蛍光画像をもとに、生体組織ごとに分離された画像や、任意に重み付け加算された合成画像を生成する。具体的には、制御装置６は、カメラ５ｅによって撮影された第１の蛍光画像およびカメラ５ｆによって撮影された第２の蛍光画像をそれぞれ受信すると、各組織に対する質量源弱係数といった先験情報に基づいて、生体組織ごとに分離された画像や、任意に重み付け加算された合成画像を生成する。また、制御装置６は、撮像された画像はリアルタイムに歪補正／アフィン変換等を行い、幾何学的に合同な画像に変換する。
【００３１】
第１の蛍光画像および第２の蛍光画像それぞれにおいて、同じ位置にある画素の信号位置は、異なる吸収エネルギー分布のＸ線源に対する各組織のＸ線吸収の積分値に対応する。そのため、各組織の代表的な質量源弱係数の先験値情報から、画素ごとに逆問題を解くことができ、最終的に組織ごとの画像に分離することが可能である。
【００３２】
ここで、生体組織ごとに分離された画像の生成方法の一例について具体的に説明する。なお、ここでは、生体組織が骨と筋肉だけから構成されていると仮定する。一般的に、あるエネルギーＥのＸ線が被検体によって吸収された後のＸ線の強度Ｉは、以下に示す式（１）のように表される。
【００３３】
【数１】
2010253049.tif 000003
【００３４】
上記の式（１）において、Ｉ0（Ｅ）は被検体がないときのＸ線強度、μ（Ｅ）は質量源弱係数（ｃｍ２／ｇ）、ρは密度（ｇ／ｃｍ３）、ｔは厚さ（ｃｍ）である。また、添え字ＢおよびＭは、それぞれ骨と筋肉を意味している。
【００３５】
また、第１の蛍光画像のときの「被検体がないときのＸ線強度」をＩ01、「第１のシンチレータプレートで測定されるＸ線強度」をＩ1、「組織の質量源弱係数」をそれぞれμB1、μM1とし、第２の蛍光画像のときの「被検体がないときのＸ線強度」をＩ02、「第２のシンチレータプレートで測定されるＸ線強度」をＩ2、「組織の質量源弱係数」をμB2、μM2とする。
【００３６】
ここで、Ｉ1、Ｉ2はシンチレータプレートで検出される測定値であり、Ｉ01、Ｉ02、μB1、μM1、μB2、μM2が先験値として与えられているものとすれば、以下に示す式（２）および式（３）が成立する。
【００３７】
【数２】
2010253049.tif 000004
【００３８】
この連立線形方程式を解くことによって、全ての画素で骨密度ρBｔB、筋肉密度ρMｔMを求めることができる。これにより、以下に示す式（４）、式（５）に対応する分離された骨画像ＩBや筋肉画像ＩMを生成することができる。
【００３９】
【数３】
2010253049.tif 000005
【００４０】
こうした一連の手順を実行することで、制御装置６は、カメラ５ｅおよび５ｆによって撮影された蛍光画像をもとに、生体組織ごとに分離された画像をリアルタイムに生成する。このように、制御装置６が、生体組織ごとに分離された画像や、任意に重み付けと加算処理が行われた合成画像を参照することで、従来の「治療用放射線を線源とした透過画像」では判別しにくかった画像をより見やすくすることが可能になる。
【００４１】
上述してきたように、本実施例１では、ターゲット４ｃが、被検体Ｈの治療に用いられる治療用放射線Ｎを発生する。また、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃが、治療用放射線Ｎによってそれぞれ所定の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発生する。また、遮光板５ｄが、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃによって発生した蛍光をそれぞれ異なる方向に遮光する。カメラ５ｅおよび５ｆが、シンチレータプレート５ｂおよび５ｃによって発生した蛍光の画像を遮光板５ｄによって遮光されていない方向からそれぞれ撮影する。そして、制御装置６が、カメラ５ｅおよび５ｆによって撮影された画像を用いて、治療対象の領域である患部領域に含まれる生体組織ごとに分離された画像を生成する。
【００４２】
したがって、本実施例１によれば、被検体の位置合せや患部領域の再確認を容易に行うことができるように術者を支援することができる。具体的には、組織ごとに分離された画像や、任意に重み付け加算された合成画像をリアルタイムに術者に提示することで「等価的にコントラスト比の高い画像」を利用できるようになる。その結果、被検体の位置合わせや患部領域の再確認が容易に行えるようになる。
【００４３】
ところで、上記実施例１では、２種類のシンチレータプレートを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、２種類以上のシンチレータプレートを用いてもよい。そこで、以下では実施例２として、２種類以上のシンチレータプレートを用いた場合について説明する。なお、本実施例２にかかる放射線治療装置の全体構成は、基本的には図１に示したものと同様であり、放射線透視部の構成が異なるのみであるので、ここでは、本実施例２にかかる放射線透視部の構成について説明する。
【実施例２】
【００４４】
図３は、本実施例２にかかる放射線透視部の構成を示す図である。図３に示すように、本実施例２にかかる放射線透視部は、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに沿う方向に放射線透視部１５および２５を積み重ねることによって構成されている。
【００４５】
第１の放射線透視部１５は、暗箱１５ａ、２枚のシンチレータプレート１５ｂおよび１５ｃ、遮光板１５ｄ、２台のカメラ１５ｅおよび１５ｆを有する。また、第２の放射線透視部２５は、暗箱２５ａ、２枚のシンチレータプレート２５ｂおよび２５ｃ、遮光板２５ｄ、２台のカメラ２５ｅおよび１５ｆを有する。
【００４６】
ここで、第１の放射線透視部１５における暗箱１５ａ内でのシンチレータプレート１５ｂおよび１５ｃ、遮光板１５ｄ、カメラ１５ｅおよび１５ｆの配置は、実施例１の放射線透視部５における暗箱５ａ内でのシンチレータプレート５ｂおよび５ｃ、遮光板５ｄ、カメラ５ｅおよび５ｆの配置と同様である。
【００４７】
また、第２の放射線透視部２５における暗箱２５ａ内でのシンチレータプレート２５ｂおよび２５ｃ、遮光板２５ｄ、カメラ２５ｅおよび２５ｆの配置も、実施例１の放射線透視部５における暗箱５ａ内でのシンチレータプレート５ｂおよび５ｃ、遮光板５ｄ、カメラ５ｅおよび５ｆの配置と同様である。
【００４８】
なお、ここでは、実施例１と同様に、各シンチレータプレートによって生じる蛍光の方向を規制するための手段として遮光板を用いた場合について説明するが、例えば、遮光板の代わりに、遮光効果を有するＸ線フィルタを用いてもよい。
【００４９】
ここで、第１の放射線透視部１５のシンチレータプレート１５ｂおよび１５ｃ、第２の放射線透視部２５のシンチレータプレート２５ｂおよび２５ｃは、それぞれが異なる吸収エネルギー分布を有している。したがって、本実施例２にかかる放射線透視部によれば、４種類のエネルギー分布の放射線を検出することができる。
【００５０】
すなわち、本実施例２では、患部領域に４種類の生体組織が存在する場合でも、それぞれの生体組織に対応する画像を生成することができる。同様に、例えば、ｎ種類の吸収エネルギー分布を持つシンチレータプレートを有する放射線透視部によれば、ｎ種類の組織画像を求めることが可能になる。
【００５１】
上述してきたように、本実施例２では、２種類以上のシンチレータプレートが、それぞれ異なる吸収エネルギー分布に応じて放射線を検出する。したがって、本実施例２によれば、より多くの種類の生体組織ごとに分離された画像を生成することができる。
【００５２】
ところで、上記実施例１および２では、平坦なプレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに直交するように、各シンチレータプレートを配置した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、プレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して斜めに交わるように、各シンチレータプレートを配置してもよい。そこで、以下では実施例３として、プレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して斜めに交わるように、各シンチレータプレートを配置した場合について説明する。なお、本実施例３にかかる放射線治療装置の全体構成は、基本的には図１に示したものと同様であり、放射線透視部の構成が異なるのみであるので、ここでは、本実施例３にかかる放射線透視部の構成について説明する。
【実施例３】
【００５３】
図４は、本実施例３にかかる放射線透視部の構成を示す図である。図４に示すように、本実施例３にかかる放射線透視部３５は、暗箱３５ａ、２枚のシンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃ、遮光板３５ｄ、２台のカメラ３５ｅおよび３５ｆを有する。
【００５４】
ここで、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃは、実施例１および２におけるシンチレータプレートと同様に、それぞれが異なる吸収エネルギー分布を有している。そして、本実施例３では、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃは、遮光板３５ｄを介して張り合わせられたうえで、それぞれのプレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して斜交するように、暗箱３５ａの内部に配置されている。このとき、シンチレータプレート３５ｂの表面がカメラ３５ｅ側に向き、シンチレータプレート３５ｃの表面がカメラ３５ｆ側に向くように、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃが設けられる。
【００５５】
なお、ここでは、実施例１および２と同様に、各シンチレータプレートによって生じる蛍光の方向を規制するための手段として遮光板を用いた場合について説明するが、例えば、遮光板の代わりに、遮光効果を有するＸ線フィルタを用いてもよい。
【００５６】
このように、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃを配置することによって、例えば、図２に示した放射線透視部５と比べて、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに添った方向の厚みを小さくすることができる。この場合、イメージングセンサーで撮影した画像を仮想平面Πに逆投影するための変換計算が若干変わるだけで、処理の流れは全く同じである。
【００５７】
上述してきたように、本実施例３では、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃの表面が、それぞれカメラ３５ｅ側およびカメラ３５ｆ側に向くように、シンチレータプレート３５ｂおよび３５ｃが斜めに傾けて設けられる。したがって、本実施例３によれば、放射線透視部について、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに添った方向の厚みを小さくすることができる。
【００５８】
ところで、上記実施例１、２および３では、それぞれが異なる吸収エネルギー分布を有する複数のシンチレータプレートを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、同じ吸収エネルギー分布を有する複数のシンチレータプレートを用いてもよい。そこで、以下では実施例４として、同じ吸収エネルギー分布を有する複数のシンチレータプレートを用いた場合について説明する。なお、本実施例４にかかる放射線治療装置の全体構成は、基本的には図１に示したものと同様であり、放射線透視部の構成が異なるのみであるので、ここでは、本実施例４にかかる放射線透視部の構成について説明する。
【実施例４】
【００５９】
図５は、本実施例４にかかる放射線透視部の構成を示す図である。図５に示すように、本実施例４にかかる放射線透視部は、実施例２と同様に、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに沿う方向に２つの放射線透視部４５および５５を積み重ねることによって構成されている。
【００６０】
第１の放射線透視部４５は、暗箱４５ａ、２枚のシンチレータプレート４５ｂおよび４５ｃ、放射線用フィルタ４５ｄ、２台のカメラ４５ｅおよび４５ｆを有する。また、第２の放射線透視部５５は、暗箱５５ａ、２枚のシンチレータプレート５５ｂおよび５５ｃ、放射線用フィルタ５５ｄ、２台のカメラ５５ｅおよび５５ｆを有する。
【００６１】
ここで、シンチレータプレート４５ｂ、４５ｃ、５５ｂおよび５５ｃは、それぞれが同じ吸収エネルギー分布を有している。そして、シンチレータプレート４５ｂおよび４５ｃは、放射線用フィルタ４５ｄを介して張り合わせられたうえで、それぞれのプレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して直交するように、暗箱４５ａの内部に配置されている。また、シンチレータプレート５５ｂおよび５５ｃは、放射線用フィルタ５５ｄを介して張り合わせられたうえで、それぞれのプレート面が治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して直交するように、暗箱５５ａの内部に配置されている。
【００６２】
ここで用いられる放射線用フィルタ４５ｄおよび５５ｄとしては、例えば、アルミや鉛などの金属からなる「単層で平坦な金属板」、または、それらの金属板を積層した「多層で平坦な金属板」などが利用可能である。また、各放射線用フィルタは、遮光効果も有しているものとする。
【００６３】
このように、同じ吸収エネルギー分布を有する複数のシンチレータプレートの間に放射線用フィルタを設けることによって、各シンチレータプレートがそれぞれ異なる帯域の放射線を検出するようになる。これにより、異なる吸収エネルギー分布を有する複数種類のシンチレータプレートを用意する必要がなくなるので、設計の自由度を向上させることができる。
【００６４】
上述してきたように、本実施例４では、シンチレータプレート４５ｂ、４５ｃ、５５ｂおよび５５ｃが、それぞれ同一の吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発する。また、放射線用フィルタ４５ｄおよび５５ｄが、各シンチレータプレートが異なる吸収エネルギー分布に応じて蛍光を発するように配置されている。
【００６５】
したがって、本実施例４によれば、ひとつの吸収エネルギー分布を有するシンチレータプレートのみを用いて装置を構成することができるので、設計の自由度を向上させることができる。また、異なる吸収エネルギー分布を有する複数種類のシンチレータプレートをそれぞれ用意する場合と比べて、製造コストを低減することができる。
【００６６】
ところで、上記実施例１〜４では、シンチレータプレートと、遮光板または放射線用フィルタとを積層した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、シンチレータプレートと、遮光板または放射線用フィルタとをそれぞれ別の構造体としてもよい。そこで、以下では実施例５として、シンチレータプレートと遮光板とをそれぞれ別の構造体とした場合について説明する。なお、本実施例５にかかる放射線治療装置の全体構成は、基本的には図１に示したものと同様であり、放射線透視部の構成が異なるのみであるので、ここでは、本実施例５にかかる放射線透視部の構成について説明する。
【実施例５】
【００６７】
図６は、本実施例５にかかる放射線透視部の構成を示す図である。図６に示すように、本実施例５にかかる放射線透視部６５は、暗箱６５ａ、２枚のシンチレータプレート６５ｂおよび６５ｃ、遮光板６５ｄ、２台のカメラ６５ｅおよび６５ｆを有する。
【００６８】
ここで、シンチレータプレート６５ｂおよび６５ｃは、それぞれが異なる吸収エネルギー分布を有している。そして、本実施例５では、シンチレータプレート６５ｂは暗箱６５ａの上面に設けられており、シンチレータプレート６５ｃは暗箱６５ａの下面に設けられている。また、遮光板６５ｄは、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して斜めに交わるように、暗箱６５ａの内部に配置されている。ここで、遮光板６５ｄは、暗箱６５ａの上面および下面に対する角度が４５度をなすように、設けられている。
【００６９】
そして、本実施例５では、遮光板６５ｄの表面が鏡面仕上げされている。そのため、遮光板６５ｄは、シンチレータプレート６５ｂおよび６５ｃから放射された蛍光を反射する「鏡」として機能する。すなわち、本実施例５では、シンチレータプレート６５ｂおよび６５ｃから放射された蛍光は、いったん遮光板６５ｄで反射され、その鏡像をカメラ６５ｅおよび６５ｆが撮影するという仕組みになっている。
【００７０】
上述してきたように、本実施例５では、シンチレータプレート６５ｂおよび６５ｃが、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して直交するように配設されている。また、遮光板６５ｄの表面が鏡面仕上げされ、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆに対して斜交するように配設されている。そして、カメラ６５ｅおよび６５ｆが、遮光板６５ｄに映った蛍光の鏡像を撮影する。遮光板６５ｄに映る鏡像は、斜め方向から撮影した場合でも全ての領域についてピントが合うので、ひずみなどに関する補正を行う必要がなく、画像処理を容易に行うことができる。
【００７１】
なお、上記で説明した各実施例において、シンチレータプレート、遮光板、放射線用フィルタによる散乱Ｘ線が邪魔になる場合には、シンチレータプレートの間にブッキー装置（Bucky  Device）を設けてもよい。ここで、「ブッキー装置」とは、機械的に高速に往復運動可能なコリメータである。
【００７２】
また、上記で説明した実施例１〜４では、シンチレータプレート上の蛍光画像は、レンズ系を通して斜め方向からイメージングセンサーで撮影される。その場合、通常のビデオカメラで蛍光画像を撮影すると、レンズ面とイメージセンサー面が平行となっているため、全領域でピントが合ったものを撮影することができない。
【００７３】
図７は、通常のビデオカメラで光軸と斜交する物体面を撮影した様子を示す図である。図７に示すように、通常のビデオカメラで光軸と斜交する物体面を撮影した場合には、一部の領域のみピントが合った画像となり、全領域でピントが合った画像を撮影することができない。このようなピントの問題を回避する方法としては、例えば、被写界深度を深くする方法が挙げられるが、設定可能な被写界深度には限界がある。
【００７４】
そこで、例えば、レンズ面とイメージセンサー面とが常にＳｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を満たす位置関係となるように、カメラのレンズ系を配置する。ここでいう「レンズ面」とは、レンズ光軸と直交し、かつレンズ中心を通る平面である。また、「イメージセンサー面」とは、イメージセンサー内部の受光面である。
【００７５】
図８は、Ｓｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を説明するための原理図である。図８に示すように、Ｓｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理では、物体面（Subject  Plane）と、レンズ面（Lens  Plane）と、イメージセンサー面（Image  Plane）とが、唯一の共通交線（Scheimpflug  Intersection）で交わるように配置される。ここでいう物体面は、上記で説明した各実施例では、シンチレータプレート面に対応する。
【００７６】
このように、シンチレータプレート面、レンズ面およびイメージセンサー面がＳｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を満たす位置関係となるように、シンチレータプレート、レンズ系およびイメージセンサーをそれぞれ配置することによって、全領域でピントが合った蛍光画像を撮影することができる。
【００７７】
次に、図２〜６に示した仮想平面Πにおいて撮影画像を逆変換するための方法について説明する。なお、ここでは、治療用放射線Ｎの中心軸Ｆと直交する仮想平面Πにおける画像を「Ａ」、シンチレータプレート面（または放射線用フィルタの鏡面）上の画像を「Ｂ」、Ｓｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を満たすときのイメージングセンサー面上での画像を「Ｃ」とし、各画像の対応関係を求める。
【００７８】
最初に、仮想平面上の画像Ａとシンチレータプレート面上の画像Ｂとの対応関係を導出する。図９は、仮想平面上の画像Ａとシンチレータプレート面上の画像Ｂとの対応関係を示す模式図である。
【００７９】
図９に示すように、まず、治療用放射線源の中心点を点Ｐ、治療用放射線の中心軸をＺ軸とする。すなわち、点ＰはＺ軸上にある。また、Ｚ軸と直交する仮想平面を平面Πとし、Ｚ軸と平面Πとの交点を点Ｑとする。また、点Ｑを通ってＺ軸と直交する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸とする。また、Ｚ軸と斜交する平坦なシンチレータプレート面を平面Σとし、Ｚ軸と平面Σとの交点を点Ｒとする。また、平面Σ上に、点Ｒにおいて直交するＸ’軸、Ｙ’軸を設定する。このとき、Ｙ’軸については、平面Π上のＹ軸と平行になるように設定する。
【００８０】
そして、Ｘ軸に平行な単位ベクトルをｅ1、Ｙ軸（またはＹ’軸）に平行な単位ベクトルをｅ2、Ｚ軸に平行な単位ベクトルをｅ3、Ｘ’軸に平行な単位ベクトルをｅ4とする。また、平面Π上の任意の点をＳとした場合に、点Ｓは点Ｑを始点として以下に示す式（６）で表され、点Ｐは点Ｑを始点として以下に示す式（７）で表されるものとする。
【００８１】
【数４】
2010253049.tif 000006
【数５】
2010253049.tif 000007
【００８２】
さらに、線分ＰＳを延長して平面Σと交わる点を点Ｔとした場合に、点Ｔが平面Σ上の点として以下に示す式（８）で表されると仮定する。また、点Ｐは点Ｒを始点として以下に示す式（９）で表されているものとする。
【００８３】
【数６】
2010253049.tif 000008
【数７】
2010253049.tif 000009
【００８４】
この結果、式（６）および式（７）から式（１０）が導かれる。また、式（８）および式（９）から式（１１）が導かれる。
【００８５】
【数８】
2010253049.tif 000010
【数９】
2010253049.tif 000011
【００８６】
ここで、ベクトルＰＳとベクトルＰＴとはそれぞれ同一直線上にあることから、それぞれの間の比例係数をＫとおくと、以下に示す式（１２）の関係が成立する。また、前述した定義から、単位ベクトルｅ4は、単位ベクトルｅ1と単位ベクトルｅ3との線形結合で表されるはずである。そこで、単位ベクトルｅ4を以下に示す式（１３）で表す。
【００８７】
【数１０】
2010253049.tif 000012
【数１１】
2010253049.tif 000013
【００８８】
そして、式（１３）を式（１２）に代入し、単位ベクトルｅ1、ｅ2、ｅ3がそれぞれ独立であることを用いれば、簡単な計算によって以下に示す式（１４）、式（１５）、式（１６）の関係式が導かれる。
【００８９】
【数１２】
2010253049.tif 000014
【００９０】
以上のことから、画像Ａと画像Ｂとの対応関係は、平面Π上の任意の点Ｓ（平面Π上で点Ｑを始点としたときの座標（ｘ1，ｙ1））と、平面Σ上の点Ｔ（平面Σ上で点Ｒを始点としたときの座標（ｘ2，ｙ2））との対応関係と同じであり、その対応関係、すなわち点Ｔから点Ｓへの写像は、式（１４）、式（１５）で対応付けられることが分かる。
【００９１】
続いて、シンチレータプレート面上の画像Ｂとイメージセンサー面上の画像Ｃとの対応関係を導出する。図１０は、シンチレータプレート面上の画像Ｂとイメージセンサー面上の画像Ｃとの対応関係を示す模式図である。ここでは、シンチレータプレート面とレンズ面とイメージセンサー面とがＳｃｈｅｉｍｐｌｕｇの原理を満たす位置関係にあると仮定した場合に、シンチレータプレート面（＝平面Σ）上の任意の点Ｔが、イメージングセンサー面上の点Ｕにどのように対応付けられるかという関係式を導出する。なお、ここでは、イメージングセンサー面を平面Δ、レンズ面を平面Γ、レンズの中心点を点Ｏ’とする。
【００９２】
図１０に示すように、ここではシンチレータプレート面とレンズ面とイメージセンサー面とがＳｃｈｉｅｉｍｐｌｕｇの原理を満たすことと仮定しているので、平面Σ、平面Γおよび平面Δの共通交線は、図９に示したＹ軸（またはＹ’軸）と平行になる。したがって、各平面の共通交線は単位ベクトルｅ2と平行になる。また、図９に示したＸ’軸と、平面Σ、平面Γおよび平面Δの共通交線との交点を点Ｏとし、点Ｏを始点として任意の点Ｔの座標をベクトル式で表現すると、以下に示す式（１７）のように表される。
【００９３】
【数１３】
2010253049.tif 000015
【００９４】
ここで、平面Δ上で点Ｏを通り、かつ共通交線と直交する軸をＸ’’軸とし、Ｘ’’軸と平行な単位ベクトルをｅ5とする。また、点Ｔから出た光は必ずレンズ中心Ｏ’を通り、直進して点Ｕに到達する。ここで、点Ｕは、点Ｏを始点として以下に示す式（１８）で表されるものとする。
【００９５】
【数１４】
2010253049.tif 000016
【００９６】
なお、計算の便宜上、ここでは、レンズ中心Ｏ’は点Ｏを通り、平面Γ上で共通交線と直交する線上にあることとする。実際には、レンズ面とレンズ中心とがこのような関係を満たすように配置される。この場合、点Ｏ’は、始点Ｏとして以下に示す式（１９）で表されることとする。このとき、ベクトルＯＯ’は、単位ベクトルｅ4と単位ベクトルｅ5との線形結合で表される。
【００９７】
【数１５】
2010253049.tif 000017
【００９８】
また、ベクトルＴＯ’とベクトルＵＯ’とは互いに平行な関係にあることから、それぞれの間の比例係数をＨとすると、以下に示す式（２０）の関係が成立する。
【００９９】
【数１６】
2010253049.tif 000018
【０１００】
そして、単位ベクトルｅ2、ｅ4、ｅ5がそれぞれ独立であることを用いれば、簡単な計算によって以下に示す式（２１）、式（２２）、式（２３）の関係式が導かれる。
【０１０１】
【数１７】
2010253049.tif 000019
【０１０２】
以上のことから、画像Ｂと画像Ｃとの対応関係は、平面Π上の任意の点Ｔ（平面Π上で点Ｏを始点としたときの座標（ｘ’2，ｙ’2）と、平面Δ上の点Ｕ（平面Δ上で点Ｏを始点としたときの座標（ｘ3，ｙ3））との対応関係と同じであり、その対応関係、すなわち点Ｕから点Ｔへの写像は、式（２１）、式（２２）で対応付けられることが分かる。
【０１０３】
最後に、平面Σ上において点Ｔを始点としたときの点Ｔの座標（ｘ2，ｙ2）（＝ベクトルＲＴ）と、点Ｏを始点としたときの座標（ｘ'2，ｙ'2）（＝ベクトルＯＴ）との関係式を導く。図１０において、点Ｔ、点Ｒ、点Ｏとの間には、以下に示す式（２４）のベクトル式が成り立つ。
【０１０４】
【数１８】
2010253049.tif 000020
【０１０５】
このとき、ベクトルＯＲは、ｘ’軸と平行な定ベクトルであることから、ｘ’20を定数とすると、以下に示す式（２５）で表される。
【０１０６】
【数１９】
2010253049.tif 000021
【０１０７】
したがって、簡単な計算によって以下に示す式（２６）、式（２７）の関係式が導かれる。
【０１０８】
【数２０】
2010253049.tif 000022
【０１０９】
ここで、式（２１）および式（２２）ならびに式（２６）および式（２７）から、点Ｕは点Ｔに写像でき、さらに、式（１４）および式（１５）によって、点Ｔは点Ｓに写像できることが分かる。すなわち、画像Ｃが画像Ｂに１対１に対応付けられ、画像Ｂが画像Ａに１対１に対応づけられることが分かる。
【０１１０】
以上のことから、イメージングセンサー面Δ上の画像Ｃは、仮想平面Π上の画像Ａに１対１の関係を保ったまま変換可能であることが分かる。したがって、前述した各実施例において、放射線透視部によって撮影された異なるシンチレータプレートによる複数枚の画像は、シンチレータプレートの位置が異なっても、イメージセンサーで撮影した画像情報と、光学系の位置情報（＝シンチレータプレートの位置、各レンズの位置、各イメージセンサーの位置）とから、仮想平面Π上の画像に逆変換（逆写像）することができる。このことと、先に説明した生体組織分離のアルゴリズムとを組み合わせることによって、生体組織ごとの分離画像を得ることができる。
【０１１１】
なお、上記実施例で説明した放射線透視部を用いてＣｏｎｅ−Ｂｅａｍ  ＣＴ撮影を行えば、数ＭｅＶのエネルギーを持つ放射線では金属も比較的容易に透過してしまうので、ストリークアーチファクトのない組織ごとの断層像を得ることも可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１    天板
２    スタンド
３    ガントリ
４    治療ヘッド
４ａ    導波ガイド
４ｂ    ベンディングマグネット
４ｃ    ターゲット
４ｄ    コリメータ
５，１５，２５，３５，４５，５５，６５    放射線透視部
５ａ，１５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ，５５ａ，６５ａ    暗箱
５ｂ，５ｃ，１５ｂ，１５ｃ，２５ｂ，２５ｃ，３５ｂ，３５ｃ，４５ｂ，４５ｃ，５５ｂ，５５ｃ，６５ｂ，６５ｃ    シンチレータプレート
５ｄ，１５ｄ，２５ｄ，３５ｄ，４５ｄ，５５ｄ，６５ｄ，４５ｄ    遮光板または放射線用フィルタ
５ｅ，５ｆ，１５ｅ，１５ｆ，２５ｅ，２５ｆ，３５ｅ，３５ｆ，４５ｅ，４５ｆ，５５ｅ，５５ｆ，６５ｅ，６５ｆ，    カメラ
６    制御装置
７    フラットニングフィルタ
１００    放射線治療装置
【図１】
2010253049.tif 000023
【図２】
2010253049.tif 000024
【図３】
2010253049.tif 000025
【図４】
2010253049.tif 000026
【図５】
2010253049.tif 000027
【図６】
2010253049.tif 000028
【図７】
2010253049.tif 000029
【図８】
2010253049.tif 000030
【図９】
2010253049.tif 000031
【図１０】
2010253049.tif 000032
【図１１】
2010253049.tif 000033
【図１２】
2010253049.tif 000034
【図１３】
2010253049.tif 000035