(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置であって、
一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定する設定手段と、
放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成する暫定コリメータ開度生成手段と、
放射線の線源及びコリメータが一体となって放射線照射標的の周りを回りながら所定の位置で線源がコリメータを介して放射線照射標的に放射線を照射する場合における線源と開いたコリメータの端点とを結ぶ直線について、線源が放射線を照射する隣り合う連続した３つの、第１、第２及び第３の位置において、第１の位置における前記直線と第３の位置における前記直線との交点が、第１の位置における前記直線と第２の位置における前記直線との交点と第２の位置における前記直線と第３の位置における前記直線との交点とを結んだ直線の外側に位置するように、前記暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めるコリメータ開度再生成手段とを備えたことを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療計画機能を有する医用装置において、
前記コリメータ開度再生成手段は、暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べ、適合しない場合は、接線方式により原体照射に適合させるために、コリメータを更に開いて、前記線源が放射線を照射する隣り合う連続した３つの、第１、第２及び第３の位置において、第１の位置における前記直線と第３の位置における前記直線との交点が、第１の位置における前記直線と第２の位置における前記直線との交点と第２の位置における前記直線と第３の位置における前記直線との交点とを結んだ直線の外側に位置するように、コリメータ開度を補正し、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインを求め、隣り合う２つのビームファンラインの交点を求め、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を得て、この多角形の形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度を求めるものであることを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の放射線治療計画機能を有する医用装置において、
前記コリメータは、放射線の線源と治療アイソセンタとを結ぶ第１の直線に対して垂直な面に設置されており、前記第１の直線と垂直に交わるコリメータ上の第２の直線を想定したとき、前記第２の直線を中心にして両側にそれぞれ同じ幅を有する複数段のコリメータ要素を有しており、
各々の前記コリメータ要素が制御に従って独立して開くことにより、コリメータ全体の開度が定められることを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることの無い原体照射の照射野を決定することが可能な照射野作成方法及び放射線治療計画機能を有する医用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の高エネルギー放射線治療が発展するにつれ、精度の高い放射線照射が行える治療計画が重視されるようになってきている。
【０００３】
ここで、治療計画とは、診断時の諸情報を基に、治療線種，線量，照射方向等被検体への応用を総合的に確定し、被検体に対し照射野の位置決め等を行うことである。また、この治療計画においては、原体照射を行う場合について説明を行う。ここで原体とは任意の形状の病巣あるいは照射標的臓器のあるがままの形状のことを言い、このような原体に出来るだけ沿って照射領域を作成することを原体照射と呼んでいる。従って原体照射は、回転照射（線源を回転させつつ放射線照射を行う照射方式）において角度毎に照射野が照射標的臓器形状を内接するように照射野の形を変化させることにより、治療線領域が照射標的臓器形状と一致するように線量分布を整形する照射技術である。
【０００４】
このような治療計画の一般的な手順について図２４のフローチャートを参照して説明する。
▲１▼  安静呼気等の被検体の体動状態が安定した時に撮影した一連の断層画像（ここでは、ＣＴ画像を例にする）を放射線治療計画装置内に読み込む（図２４ステップ▲１▼）。
【０００５】
▲２▼  一連のＣＴ画像を表示装置に順次表示して、表示された各々のＣＴ画像上にトラックボール等のポインティングデバイスを用いて照射対象とする標的臓器（以下、照射標的臓器）の断面形状を描く（図２４ステップ▲２▼）。
【０００６】
図２５は一連のＣＴ画像に照射標的臓器の断面形状を描いた様子を示す説明図である。尚、ここでは、説明のために照射標的臓器についてのみ注目する。
▲３▼  一連のＣＴ画像上に書かれた照射標的臓器の断面形状に基づき、治療アイソセンタ位置及び照射方法等の照射治療パラメータを設定する（図２４ステップ▲３▼）。尚、ここで、治療アイソセンタ位置とは、放射線を照射する線源の回転中心の位置のことである。
【０００７】
▲４▼  照射標的臓器の断面形状とを、設定した治療アイソセンタ位置及び照射治療パラメータに基づき、使用する放射線治療装置と同じ幾何学的条件でのビームズ・アイ・ビュー（Ｂｅａｍ´ｓ  Ｅｙｅ  Ｖｉｅｗ  ）法により照射野面上に投影し、当該被検体状態における照射標的臓器の投影形状（以下、照射標的臓器投影形状という）を作成する（図２４ステップ▲４▼）。
【０００８】
尚、上述のビームズ・アイ・ビュー法による照射野面上への投影とは、図２６に示すようにして、使用する放射線治療装置と同じ幾何学的条件を満たすように仮想線源を考慮して一連の断層画像を用いて投影形状を得る方法である。この図２６に示したものは、ある特定の照射角度θ（０°≦θ＜３６０°）における照射標的臓器投影形状であるが、この投影を各照射角度について行って各照射角度（０°〜３６０°）での照射標的臓器投影形状を得るようにする。図２７はこのようにして得られた照射標的臓器投影形状を示している。
【０００９】
▲５▼  各照射角度での照射標的臓器投影形状から、それぞれの照射角度における照射野形状を求める（図２４ステップ▲５▼）。図２８は照射標的臓器投影形状から照射野形状を求めた様子を示している。尚、この照射野形状は、放射線の照射範囲を限定し整形するためのコリメータの絞りの形状（または、コリメータ開度）でもある。
【００１０】
▲６▼  上述の照射野形状は照射標的臓器投影形状並びに各種パラメータから自動的に求められるものであるが、この照射野形状が満足できるものであるか（照射野の妥当性）を判断する（図２４ステップ▲６▼）。このために、各照射角度毎に、照射標的臓器投影形状並びに照射野形状を表示装置上に重ねて合わせて表示し（図２８参照）、照射野形状が照射標的臓器投影形状の全体を十分にカバーしているか（照射野の妥当性）を評価する。このようにして表示画面上で照射標的臓器投影形状と照射野形状とを評価した結果、十分でない場合には上述の▲３▼に戻り、照射治療パラメータの設定から繰り返す。このようにして、照射標的臓器に充分な線量の放射線を照射するようにする。
【００１１】
尚、この治療計画の手順については、篠原出版発行の「癌の臨床別集１６  最新放射線治療  ＣＴの応用と体系化」に記載されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような治療計画において、照射標的臓器の断面形状から原体照射のコリメータ開度を生成する際の方式として、接点方式と接線方式と呼ばれる２方式が存在している。
【００１３】
図２９は接点方式によるコリメータ開度決定の様子を示す説明図である。この図２９において、照射標的臓器の断面形状の治療アイソセンタ位置Ｏと仮想線源とを結ぶ線（１点鎖線）に対して直交する線が照射標的臓器の輪郭と交わる点（Ａ１，Ｂ１）によってコリメータ開度を決定するようにしている。
【００１４】
一方、図３０に示す接線方式では、照射標的臓器の輪郭線と外接する接線を求め、この接線と、治療アイソセンタ位置Ｏと仮想線源とを結ぶ線（１点鎖線）に対して直交する線とが交わる点（Ｃ，Ｄ）によってコリメータ開度を決定するようにしている。
【００１５】
この接点方式により照射野の大きさを決定すると、図３１に示すように、最大線量値点を１００％とした場合の９０％の線量域が照射標的臓器（図３１で破線で示す）の形よりも小さくなる。この結果、照射標的臓器が均等に照射されず、線量不足の領域が発生する。一方、接線方式により照射野の大きさを決定すると、図３２に示すように、当初予定された照射標的臓器の領域を均等に照射できる。
【００１６】
ところで、原体照射の際に照射標的臓器の領域を均等に照射できる利点を有する接線方式であるが、その設定操作が面倒であり熟練を要するという問題を有している。
【００１７】
この手順を簡単に説明すると、
▲１▼  放射線治療計画装置のＣＲＴ表示装置に表示されたＣＴ画像上に、ライトペン等を用いてオペレータが標的領域形状（照射標的臓器の当該画像上における断面形状）を描く。
【００１８】
▲２▼  使用する放射線治療装置の照射野面上における当該治療装置のコリメータの厚さとＣＴ画像との位置関係に基づき、ＣＴ画像上に描いた標的領域形状を、オペレータの判断に基づいて当該治療装置の対応するコリメータ各段毎に重ね合わせる。すなわち、仮想線源位置から見た場合、ＣＴ画像上の標的領域形状とコリメータの各段とは１対１に対応するものではないため、オペレータの判断により対応関係を定めるようにする。
【００１９】
▲３▼  コリメータ各段毎に重ね合わせた標的領域形状に基づき、コリメータ各段毎に対応する照射領域形状を得る。
▲４▼  コリメータ各段毎の照射領域形状より、当該原体照射計画における治療アイソセンタ位置をオペレータの判断に基づき決定する。
【００２０】
▲５▼  コリメータ各段毎の照射領域と治療アイソセンタ位置とに基づき、原体照射の各照射角度毎の照射野形状（コリメータ開度）を決定する。
以上の▲１▼〜▲５▼までの作業では、オペレータの判断が多く必要であり、その作業に熟練度を要していた。
【００２１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることの無い原体照射の照射野を容易に決定することが可能な照射野作成方法及び放射線治療計画機能を有する医用装置を実現することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する第１の手段は、放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の照射野作成方法であって、一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定し、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成し、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めることを特徴とする照射野作成方法である。
【００２３】
前記の課題を解決する第２の手段は、放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置であって、一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定する設定手段と、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成する暫定コリメータ開度生成手段と、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めるコリメータ開度再生成手段とを備えたことを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置である。
【００２４】
前記の課題を解決する第３の手段は、前記第２の手段における前記コリメータ開度再生成手段が、暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度を補正し、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインを求め、隣り合う２つのビームファンラインの交点を求め、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を得て、この多角形の形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度を求めるものであることを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置である。
【００２５】
【作用】
解決する第１の手段である原体照射の照射野作成方法においては、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定され、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が生成され、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度が求められる。
【００２６】
課題を解決する第２の手段である原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置においては、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定手段で設定され、放射線照射標的形状について放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が暫定コリメータ開度生成手段により生成され、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度がコリメータ開度再生成手段により求められる。
【００２７】
課題を解決する第３の手段である原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置においては、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定手段で設定され、放射線照射標的形状について放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が暫定コリメータ開度生成手段により生成され、この暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べられ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度が補正され、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインが求められ、隣り合う２つのビームファンラインの交点が求められ、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度がコリメータ開度再生成手段により求められる。
【００２８】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の原体照射の照射野作成方法の処理手順を示すフローチャートであり、図２は本発明の一実施例の原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置の概略構成を示す構成図である。
【００２９】
まず、図２を用いて原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置の構成を説明する。本実施例では、この原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置として、放射線治療計画装置をもって説明を行う。コンピュータ１は外部のＣＴ装置からＣＴ画像（断層像）のデータを受け取り、投影形状の計算，照射野形状（コリメータ開度）の計算を実行し、また表示を制御し、治療計画を行うものである。このため、このコンピュータ１が暫定コリメータ開度生成手段，コリメータ開度再生成手段などを構成している。ここで、治療計画とは、診断時の諸情報を基に、治療線種，線量，照射方向等被検体への応用を総合的に確定し、被検体に対し照射野の位置決め等を行うことである。
【００３０】
キーボード２はオペレータからの各種指示を受けるものであり、特に照射治療パラメータ等の指示を受けてコンピュータ１に伝達する入力装置である。トラックボール３はポインティングデバイスの一種であり、画像領域の指定をグラフィックを用いて行うための入力装置である。尚、このキーボード２とトラックボール３とで設定手段を構成している。
【００３１】
メモリ４はコンピュータが各種計算，画像処理等を行う際の共通作業領域である。表示装置５はコンピュータ１からの指示により各種画像表示や、画像入力，数値入力の際の入力表示がなされるものである。画像記憶装置６はコンピュータ１での計算途中，計算結果などで生成される画像データが記憶されるものである。ＣＴインターフェース７は外部のＣＴ装置からのＣＴ画像を放射線治療計画装置に読み込むためのインターフェースである。
【００３２】
次に、上記のように構成された放射線治療計画装置の動作並びに原体照射の照射野作成方法の手順についてフローチャートも参照して説明する。
まず、外部のＣＴ装置からＣＴインターフェース７を介してＣＴ画像をコンピュータ装置１が読み込む（図１ステップ（１））。そして、この一連のＣＴ画像は画像記憶装置６内に一旦格納する。そして、以下の各処理の必要に応じてメモリ４に移して処理を実行する。
【００３３】
このようにして読み込んだ一連のＣＴ画像を表示装置５の表示画面に順次表示して、表示された各々のＣＴ画像上にトラックボール３等のポインティングデバイスを用いて照射対象とする標的臓器（照射標的臓器）の断面形状（以下、標的領域形状という）の断面形状を描く（図１ステップ（２））。この作業を一連のＣＴ画像全てについて実行する。
【００３４】
そして、ＣＴ画像に描かれた標的領域形状からコンピュータ１が治療アイソセンタ位置を計算により求める（図１ステップ（３））。
また、一連のＣＴ画像上に書かれた標的領域形状に基づき、キーボード２，トラックボール３を用いて、治療アイソセンタ位置（修正値），セーフティマージン，照射方法等の照射治療パラメータを設定する（図１ステップ（４））。
【００３５】
また、標的領域形状を、設定した治療アイソセンタ位置及び照射治療パラメータに基づき、使用する放射線治療装置と同じ幾何学的条件でのビームズ・アイ・ビュー（Ｂｅａｍ´ｓ  Ｅｙｅ  Ｖｉｅｗ  ）法により照射野面上に投影し、当該被検体状態における照射標的臓器の投影形状（照射標的臓器投影形状）を各照射角度毎に全照射角度にわたって作成する（図１ステップ（５））。このビームズ・アイ・ビュー法による照射野面上への投影は、図２６を用いて説明したものと同じである。
【００３６】
そして、各照射角度での照射標的臓器投影形状の全領域をカバーするように、また、設定されたセーフティマージン等の照射条件に基づいてそれぞれの照射角度における暫定照射野形状をコンピュータ１が求める（図１ステップ（６））。
【００３７】
図３は照射標的臓器投影形状から暫定照射野形状を求める際の様子を示している。尚、この照射野形状は、放射線の照射範囲を限定し整形するためのコリメータの絞りの形状でもある。ここでは９段（９対：Ｗ１−１〜Ｗ−９，Ｗ２−１〜Ｗ２−９）のマルチリーフ・コリメータを有する場合の一例を示している。
【００３８】
この暫定照射野形状は、各照射角度単位に見れば設定された条件のもとで最適（最小）の照射野形状になっている。従って、コリメータ開度も各照射角度単位に見れば最適（最小）のものとなっている。
【００３９】
しかし、この段階のコリメータ開度は、接点方式のコリメータ開度であり、必ずしも接線方式による原体照射に適合したコリメータ開度とはなっていない。このため、標的臓器の形状や標的臓器と治療アイソセンタ位置との位置関係、更にセーフティマージン等の設定値により、照射領域付近における照射が均等にならずに照射ムラを生じていることもある。
【００４０】
この様子を図４に示す。標的領域形状にセーフティマージンを加味した照射領域が破線のような形である場合、Ｓθｂ  の照射では問題がないが、Ｓθａ  の照射では照射ムラとなる部分（斜線部分）を生じている。実際にはこの斜線部分にも照射が必要であるにもかかわらず照射がなされないために、照射標的臓器が均等に照射されず線量不足の領域が発生することになる。
【００４１】
そこで、暫定コリメータ開度について以下に述べるような評価／補正（図１ステップ（８））を行い、接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度を求め（図１ステップ（９），（１０））、図５に示すような照射ムラの無い原体照射を可能にする。
【００４２】
ここで、暫定コリメータ開度の評価／補正（図１ステップ（８））のアルゴリズムについて説明する。
接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度を得るに当たって、まず各コリメータ開度が各コリメータ単位毎に接線方式による原体照射に適合するものになっている必要がある。
【００４３】
そこで、各コリメータ単位に、個々のコリメータ開度が接線方式による原体照射に適合する状態、すなわち個々のコリメータ開度に対して得られるビームファンラインが各々照射領域に対し滑らかに接する状態になっているか否かを評価する。そして、評価結果に基づき当該コリメータ開度に対する補正を行なうようにする。すなわち、コリメータ開度に対して得られるビームファンラインが各々照射領域に対し滑らかに接する状態になっていなければ、滑らかに接するように補正を行う。
【００４４】
尚、本実施例において、各コリメータ毎の開度の評価／補正は、各コリメータ毎に放射線治療装置の回転中心軸と垂直な平面を各コリメータ位置に想定することによって行っている。図６にこの状態を示している。この図６において、仮想線源位置ＳをＳ′と想定している。尚、Ｏは治療アイソセンタ位置、ａ及びｂは各々照射角度０°のときのｎ段目のＷ１側コリメータのコリメータ開度とＷ２側のコリメータのコリメータ開度、ｌ１及びｌ２は各々照射角度０°のときのｎ段目のＷ１側コリメータのコリメータ開度とＷ２側のコリメータのコリメータ開度とに対応したビームファンライン、Ｓ′は仮想線源位置ＳをＸ′−Ｚ′平面上に平行投影した際の位置、Ｏ′は治療アイソセンタＯをＸ′−Ｚ′平面上に平行投影した際の位置、ｌ１′及びｌ２′はビームファンラインｌ１及びｌ２をＸ′−Ｚ′平面上に平行投影した際の位置を示している。
【００４５】
また、本実施例において、接線方式による原体照射に適合したコリメータ開度か否かの評価及び不適合であった場合の当該コリメータ開度に対する補正は、以下の原則にのっとって実行している。
【００４６】
以下、まずコリメータ開度の評価及び補正について、評価アルゴリズム概要と補正アルゴリズム概要としてアルゴリズムの内容を簡単に説明し、次に、評価／補正アルゴリズムの詳細として内容を順を追って詳しく説明する。
【００４７】
１．コリメータ開度の評価アルゴリズム概要：各コリメータのビームファンラインは全照射角度同時に以下の１−▲１▼，１−▲２▼の条件を満たす必要がある。そこで、１−▲１▼，１−▲２▼の条件を満たすか否かを評価する。
【００４８】
（１）  各コリメータの隣り合う照射角度（Ｓ′θａとＳ′θｂ）の２つのビームファンラインは、各々の照射角度の仮想線源位置Ｓ′より照射野面側で交点を持つ（条件１−▲１▼）。この様子を図７に示している。尚、この図７の太線矢印部分はそれぞれの照射角度におけるコリメータ開度になる。
【００４９】
また、図８は２つのビームファンラインが平行になっており、交点を有さない様態を示している。また、図９は図７とは逆に仮想線源位置Ｓ′より照射野面と反対側で交点を有している場合を示している。この図８と図９の状態では補正が必要になる。
【００５０】
（２）  各コリメータの隣り合う３つの照射角度（図１０，Ｓ′θａ  ，Ｓ′θｂ  ，Ｓ′θｃ  ）において、中央の照射角度（Ｓ′θｂ  ）のビームファンライン（ア）は、その両隣の２つの照射角度（Ｓ′θａ  ，Ｓ′θｃ  ）のビームファンライン交点（イ）とその中央の照射角度のビームファンラインと対になるビームファンライン（ウ）との間に位置する（条件１−▲２▼）。
【００５１】
図１１は（ア）が（イ）と（ウ）との間に位置せず、条件を満たさない例を示している。
２．コリメータ開度の補正アルゴリズム概要
（１）  補正された後のコリメータ開度は、補正前のコリメータ開度より小さくならない（条件２−▲１▼）。
【００５２】
（２）  補正された後のコリメータ開度は、当該コリメータ内最大のコリメータ開度より大きくなることはない（条件２−▲２▼）。
（３）  コリメータ開度の補正は上記の１−▲１▼，１−▲２▼を満たす範囲の最小限度の補正である必要がある（条件２−▲３▼）。補正が最小限度でなければ、補正を行っている際に発散することがある。
【００５３】
次に、コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズムの詳細を説明する。
３．コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細
（１）  当該コリメータの開度を全照射角度にわたって順次各照射角度毎に評価及び補正するに当り、まずどの照射角度のコリメータ開度から評価を開始するかを決定する（３−▲１▼）。
【００５４】
尚、本実施例では、当該コリメータの開度が最大になる照射角度φを求め、照射角度φと隣り合う照射角度φ＋αを以下の開始角度θとしている。
（２）  照射角度θの仮想線源位置とそのときのコリメータ開度より、照射角度θにおけるビームファンラインの直線式を求める。また、同様にして照射角度θと隣り合う照射角度θ−αにおけるビームファンラインの直線式も求める（３−▲２▼）。
【００５５】
（３）  照射角度θとθ−αのビームファンライン直線式より、２つのビームファンラインの交差状態を評価し、２つのビームファンラインの交点が上述の「評価アルゴリズム概要」の条件１−▲１▼を満足するか否かを判定する（３−▲３▼）。
【００５６】
（３ａ）満足する場合：上述の「開度評価アルゴリズム概要」を判定するために、以下の▲６▼以降の処理を行う。
（３ｂ）満足しない場合：これは、照射角度θのコリメータ開度に対し、照射角度θ−αのコリメータ開度が小さすぎるために発生する。そこで、照射角度θ−αのコリメータ開度の補正を行うに当り、以下の３−▲４▼と３−▲５▼の処理を実行する。
【００５７】
（４）  照射角度θと隣り合う照射角度θ＋αの仮想線源位置とそのときのコリメータ開度より、照射角度θ＋αにおけるビームファンラインの直線式を求める（３−▲４▼）。
【００５８】
（５）  照射角度θと隣り合う照射角度θ＋αのビームファンライン直線式より、２つのビームファンラインの交差角度を求め、２つのビームファンラインの交点が上述の「評価アルゴリズム概要」の条件１−▲１▼を満足するか否かを判定する（３−▲５▼）。
【００５９】
（５ａ）満足する場合：照射角度θ−αのコリメータ開度を補正するに当たっての補正基準となる照射角度θとθ＋αのビームファンライン交点が存在するので、照射角度θ−αのコリメータ開度を補正し（図１２〜図１３の白抜き矢印部分）、θ＝θ−αとして上記３−▲２▼以降の処理を継続する。
【００６０】
（５ｂ）満足しない場合：照射角度θ−αのコリメータ開度を補正するに当たっての補正基準となる照射角度θとθ＋αのビームファンライン交点が存在しないので、照射角度θ−αのコリメータ開度を補正せず、θ＝θ−αとして上記３−▲２▼以降の処理を継続する。
【００６１】
（６）  上記３−▲２▼で求めた２つの直線式より、照射角度θとθ−αの２つのビームファンラインの交点を求める（３−▲６▼）。
（７）  照射角度θ−αと隣り合う照射角度θ−βの仮想線源位置とコリメータ開度位置より、照射角度θ−βにおけるビームファンライン直線式を求め、θ−αとθ−βの２つのビームファンラインの交点を求める（３−▲７▼）。尚、ここでは、β＝２・αである。
【００６２】
（８）  上記３−▲６▼及び３−▲７▼で求められた２つの交点と照射角度θ−αのビームファンラインの位置関係が上記「開度評価のアルゴリズム概要」の条件２−▲２▼を満足するか否かを判定する（３−▲８▼）。
【００６３】
（８ａ）満足する場合：以下の３−▲９▼の処理に移行する。
（８ｂ）満足しない場合：これは、照射角度θ−αのコリメータ開度に対し、照射角度θまたはθ−β若しくは照射角度θ及びθ−βのコリメータ開度が小さすぎるために発生する。そこで、照射角度θ−β、θ−α及びθのコリメータ開度の大小関係に応じ、照射角度θ−βまたはθ若しくは照射角度θ−β及びθのコリメータ開度を補正する。図１４はθ−βに対する補正が必要な状態を示し、図１５はθ−βに補正がなされた状態を示している。図１６はθに対する補正が必要な状態を示し、図１７はθに補正がなされた状態を示している。図１８はθ−β及びθに対する補正が必要な状態を示し、図１９はθ−β及びθに補正がなされた状態を示している。
【００６４】
尚、コリメータ開度補正後は、補正された照射角度により以下の振り分けを行う。
（８ｃ）照射角度θ−βまたは照射角度θ−β及びθが対象になった場合：θ＝θ−βとして３−▲２▼以下の処理を継続する。
【００６５】
（８ｄ）照射角度θが対象になった場合：θ＝θ＋αとして３−▲２▼以下の処理を継続する。
（９）  当該コリメータのビームファンラインが全照射角度にわたり上記「開度の補正アルゴリズム概要」の▲３▼を満足しているか否かを判定する（３−▲９▼）。
【００６６】
（９ａ）同時に満足している状態：当該コリメータに対する評価及び補正の処理を終了する。
（９ｂ）同時に満足しているとは言えない状態：評価対象とする照射角度をθ＝θ＋αとし、３−▲２▼以下の処理を継続する。
【００６７】
尚、上述の３−▲１▼〜３−▲９▼のアルゴリズムは、コリメータ開度の評価開始角度を当該コリメータにおいて最大開度となる照射角度を基準にして行った場合のものである。従って、評価開始角度のきめ方（例えば、当該コリメータにおいて最小となる照射角度を基準にする等）により異なったアルゴリズムとなることも有り得る。しかし、どのような場合であっても、上述の「開度の評価アルゴリズム概要」と「開度の補正アルゴリズム概要」とがコリメータ開度の評価及び補正を行ううえでの原則となる。
【００６８】
また、上述のアルゴリズムでは、ビームズ・アイ・ビュー法により照射野面上に投影して照射標的臓器投影形状を各照射角度毎に全照射角度にわたって作成することを等間隔で行うことを前提としているが、不等間隔で行った場合であっても上述のアルゴリズムは適用可能である。
【００６９】
以上説明した３−▲１▼〜３−▲９▼のようにして、暫定コリメータ開度の評価／補正（図１ステップ（８））を行う。
そして、以上のようにして補正されたコリメータ開度より、各コリメータ開度に対するビームファンラインを求め、その求められたビームファンラインより隣り合う照射角度の２つのビームファンラインに対する交点を求める。但し、この交点算出は各コリメータ単位に行う。
【００７０】
そして、得られた交点を結んで多角形（図２０実線）を得る。尚、ここで多角形を求めるのに用いた角度ステップより後の放射線照射角度が細かくなる場合も考えられる。そのような場合には、多角形の角の部分がコリメータ開度を求める際に邪魔になり、コリメータ開度が最適な角度より広がることがある。そこで、この多角形に内接する滑らかな凸形状を求めるようにする。
【００７１】
本来、この照射角度の角度ステップを無限に小さくして多角形を求めることが望ましい。この場合、多角形（図２０実線）は滑らかな曲線で構成された凸形状（凹面を有しない形状：以下、滑らかな凸形状という）になるはずである。しかし、計算量や処理時間の関係により角度ステップを無限に小さくすることはできない。そこで、まず、所定の角度ステップでビームファンラインによる多角形を求め、この多角形に内接する滑らかな凸形状（以下、内接凸形状という）を求めて近似するようにしている（図１ステップ（９））。
【００７２】
また、内接凸形状として、更に計算量や処理時間を短縮するために、前記の多角形（図２０実線）に内接する多角形（以下、内接多角形：図２０破線）を滑らかな凸形状として求めることも可能である。
【００７３】
尚、可能であれば角度ステップを無限に小さくして、直接滑らかな凸形状を直接求めるようにしても良い。但し、この実施例ではビームファンラインから多角形を求め、更に内接凸形状として内接多角形を求める方法によって説明を行う。
【００７４】
このようにして各コリメータ単位に得られた内接凸形状を各コリメータ段単位に重ね合わせ、各照射角度毎に投影する。そして、得られた投影像に基づいて、図２１に示すように、各照射角度毎に接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求める（図１ステップ（１０））。
【００７５】
ここで、上述の内接凸形状は、各コリメータ毎の照射領域になっている。しかし、各コリメータ段毎に見た場合、対になるコリメータ（Ｗ１−ｎとＷ２−ｎ）の各々の照射領域（白丸と破線による内接凸形状及び黒丸と破線による内接凸形状）は必ずしも一致したものではない。そこで、各コリメータ段毎に対になるコリメータの内接凸形状（照射領域）を重ね合わせて、その重ね合わされた領域を仮想線源位置Ｓ′θから照射野面上に投影することによって、接線方式の原体照射に適合する各々のコリメータ開度（図２１の２本の太矢印）が得られる。尚、個々のコリメータ開度は、照射野面上の投影像の両端の位置から求めるようにする。
【００７６】
このようにして求められた各コリメータの開度より、全照射角度にわたる照射野形状を求め、各照射角度毎に求めた照射標的臓器投影形状と照射野形状とを各照射角度毎に重ね合わせた状態で、表示装置５に表示する（図１１ステップ（１１））。また、途中段階で生成された暫定照射野形状も重ね合わせたりすることで比較することも可能である。
【００７７】
上述の各処理（接点方式の暫定コリメータ開度生成，コリメータ開度評価／補正，補正されたコリメータ開度から接線方式のコリメータ開度生成）はコンピュータ１の計算により自動的に求められるものであり、このコリメータ開度が満足できるものであるか（照射野の妥当性）をオペレータが判断する（図１ステップ（１２））。
【００７８】
そして、以上の処理を繰り返して全照射角度にわたる照射野形状（各コリメータ開度）を決定し、表示された照射野形状で良ければ処理を終了する。
図２２は原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置の他の構成例を示す構成ブロック図である。この図２２で上述の図２と同一物には同一番号を付してある。異なるのは、ＭＲＩインターフェース８を備えており、図示しないＭＲＩ装置からのＭＲＩ画像を受けて治療計画を立てることである。コリメータ開度の生成方法については図１で説明を行ったものと、ＣＴ画像をＭＲＩ画像にした以外は同一である。
【００７９】
また、図２３は原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置の更に他の構成例を示す構成ブロック図である。この図２３で上述の図２と同一物には同一番号を付してある。異なるのは、ディジタイザ９（またはスキャナ）等の入力装置を備えており、ディジタイザ９でフィルムから読み込んだデータを用いて治療計画を立てることである。照射野作成方法については図１で説明を行ったものと同一である。
【００８０】
以上、実施例を用いて詳細に説明したように、放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の照射野作成方法であって、一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定し、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成し、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めることを特徴とする照射野作成方法においては、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定され、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が生成され、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度が求められる。従って、接点方式の暫定コリメータ開度から接線方式のコリメータ開度が生成されるので、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることのない照射野を容易に決定することが可能な照射野作成方法が実現される。
【００８１】
また、放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の照射野作成方法であって、一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定し、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成し、この暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度を補正し、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインを求め、隣り合う２つのビームファンラインの交点を求め、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を得て、この多角形の形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度を求めることを特徴とする照射野作成方法によれば、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定され、放射線照射標的形状について放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が生成され、この暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べられ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度が補正され、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインが求められ、隣り合う２つのビームファンラインの交点が求められ、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度が求められる。従って、接点方式の暫定コリメータ開度から接線方式のコリメータ開度が生成されるので、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることのない照射野を容易に決定することが可能な原体照射の照射野作成方法が実現される。
【００８２】
また、放射線を照射する領域の形状に合わせてコリメータ開度を決定する原体照射の放射線治療計画機能を有する医用装置であって、一連の断層画像を読み込んで少なくとも放射線照射標的形状若しくは放射線治療パラメータのいずれかを設定する設定手段と、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成する暫定コリメータ開度生成手段と、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めるコリメータ開度再生成手段とを備えたことを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置によれば、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定手段で設定され、放射線照射標的形状について放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が暫定コリメータ開度生成手段により生成され、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度がコリメータ開度再生成手段により求められる。従って、接点方式の暫定コリメータ開度から接線方式のコリメータ開度が生成されるので、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることのない原体照射の照射野を容易に決定することが可能な放射線治療計画機能を有する医用装置が実現される。
【００８３】
そして、上述の医用装置において、前記コリメータ開度再生成手段は、暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度を補正し、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインを求め、隣り合う２つのビームファンラインの交点を求め、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を得て、この多角形の形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度を求めるものであることを特徴とする放射線治療計画機能を有する医用装置によれば、一連の断層画像が読み込まれて放射線照射標的形状と放射線治療パラメータとが設定手段で設定され、放射線照射標的形状について放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状が生成され、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度が暫定コリメータ開度生成手段により生成され、この暫定コリメータ開度が接線方式による原体照射に適合するコリメータ開度かを調べられ、適合しない場合はコリメータ開度の補正を行って接線方式による原体照射に適合するようにコリメータ開度が補正され、補正された各コリメータ開度に対応するビームファンラインが求められ、隣り合う２つのビームファンラインの交点が求められ、この交点により生成される多角形に内接する凸形状を各コリメータ段毎に重ね合わせて投影して得られた投影像に基づいてコリメータ開度がコリメータ開度再生成手段により求められる。従って、接点方式の暫定コリメータ開度から接線方式のコリメータ開度が生成されるので、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることのない照射野を容易に決定することが可能な放射線治療計画機能を有する医用装置が実現される。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、放射線照射標的形状について、放射線照射と同じ幾何学条件を用いて照射野面上に投影して得た投影形状から暫定照射野形状を生成し、この暫定照射野形状から接点方式の暫定コリメータ開度を生成し、この暫定コリメータ開度から接線方式の原体照射に適合するコリメータ開度を求めるようにしたことで、放射線照射領域について均等に放射線照射を行うことで線量不足を生じることのない原体照射の照射野を容易に決定することが可能な照射野作成方法及び放射線治療計画機能を有する医用装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の照射野作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例の放射線治療計画機能を有する医用装置の構成を示す構成図である。
【図３】各コリメータの暫定コリメータ開度の様子を示す説明図である。
【図４】標的領域形状と照射ムラとの関係を示す説明図である。
【図５】標的領域形状と照射ムラとの関係を示す説明図である。
【図６】仮想線源位置を示す説明図である。
【図７】コリメータ開度の評価アルゴリズム概要を示す説明図である。
【図８】コリメータ開度の評価アルゴリズム概要を示す説明図である。
【図９】コリメータ開度の評価アルゴリズム概要を示す説明図である。
【図１０】コリメータ開度の評価アルゴリズム概要を示す説明図である。
【図１１】コリメータ開度の評価アルゴリズム概要を示す説明図である。
【図１２】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１３】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１４】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１５】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１６】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１７】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１８】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図１９】コリメータ開度の評価／補正のアルゴリズム詳細を示す説明図である。
【図２０】ビームファンラインと内接凸形状の関係を、内接多角形の例により示す説明図である。
【図２１】内接凸形状（内接多角形）とコリメータ開度との関係を示す説明図である。
【図２２】本発明の他の実施例の放射線治療計画機能を有する医用装置の構成を示す構成図である。
【図２３】本発明の更に他の実施例の放射線治療計画機能を有する医用装置の構成を示す構成図である。
【図２４】従来の照射野作成方法の手順を示すフローチャートである。
【図２５】従来の治療計画の途中経過における断面形状の領域指定の様子を説明する説明図である。
【図２６】一連のＣＴ画像から投影形状を生成する様子を示す説明図である。
【図２７】従来の処理手順の途中経過における投影形状の様子を説明する説明図である。
【図２８】従来の処理手順の途中経過における投影形状と照射野との様子を説明する説明図である。
【図２９】接点方式のコリメータ開度生成の様子を示す説明図である。
【図３０】接線方式のコリメータ開度生成の様子を示す説明図である。
【図３１】接点方式の線量分布の様子を示す説明図である。
【図３２】接線方式の線量分布の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１  コンピュータ
２  キーボード
３  トラックボール
４  メモリ
５  表示装置
６  画像記憶装置
７  ＣＴインターフェース
【図１】
0003625870.tif 000002
【図２】
0003625870.tif 000003
【図３】
0003625870.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003625870.tif 000008
【図８】
0003625870.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003625870.tif 000016
【図１６】
0003625870.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003625870.tif 000019
【図１９】
0003625870.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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