(57)【要約】【課題】画像データの収集時における撮影用の放射線量を考慮して放射線治療における放射線照射条件を設定する。【解決手段】患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう放射線治療装置１１０は、別途設置された画像収集装置から前記放射線治療に先行して供給される前記患者の画像データとこの画像データの収集時における撮影条件を取得する画像／撮影条件取得部５と、前記撮影条件に基づいて前記放射線治療に好適な治療用放射線量を算出する放射線量算出部８と、前記治療用放射線量の算出結果に基づいて前記放射線治療における放射線照射条件を設定する放射線制御部３１とを備える。【選択図】  図２
2014151007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう放射線治療装置において、
別途設置された画像収集装置から前記放射線治療に先行して供給される前記患者の画像データとこの画像データの収集時における撮影条件を取得する画像／撮影条件取得手段と、
前記撮影条件に基づいて前記放射線治療に好適な治療用放射線量を算出する放射線量算出手段と、
前記治療用放射線量の算出結果に基づいて前記放射線治療における放射線照射条件を設定する放射線制御手段とを
備えたことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記放射線量算出手段は、前記撮影条件に基づいて前記画像データの収集時における撮影用放射線量を推定し、予め設定された計画治療用放射線量から前記撮影用放射線量を減算することにより前記治療用放射線量を算出することを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記治療対象部位に対して治療用放射線を発生するＸ線管を有した放射線発生器を備え、前記放射線制御手段は、前記放射線量算出手段が算出した前記治療用放射線量に基づいて前記Ｘ線管に印加する高電圧の印加電圧あるいは印加時間の少なくとも何れかを制御することを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記放射線量算出手段は、前記画像収集装置が前記放射線治療の治療計画を目的として収集した治療計画用画像データの収集時における撮影条件あるいは前記患者の治療計画における位置と前記放射線治療の直前における位置との位置ズレ検出を目的として収集した位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影条件の少なくとも何れかに基づいて前記治療用放射線量を算出することを特徴とする請求項１記載の放射線治療装置。
【請求項５】
前記治療計画用画像データと前記位置ズレ検出用画像データとの位置ズレを検出する位置ズレ検出手段と、前記位置ズレの検出結果に基づいて前記患者を前記放射線治療の直前における位置から前記治療計画における位置へ移動させる天板移動機構とを備えたことを特徴とする請求項４記載の放射線治療装置。
【請求項６】
多分割絞り体を有する放射線絞り器と前記多分割絞り体を移動させる絞り移動機構を備え、前記絞り移動機構は、前記治療計画用画像データに示された前記治療対象部位の形状に基づいて前記多分割絞り体を移動させることにより前記放射線治療における放射線照射領域を設定することを特徴とする請求項４記載の放射線治療装置。
【請求項７】
患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう放射線治療装置と、前記患者の画像データを収集する画像収集装置とを備えた放射線治療システムにおいて、
前記放射線治療装置として、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載した放射線治療装置を備えたことを特徴とする放射線治療システム。
【請求項８】
前記画像収集装置は、Ｘ線ＣＴ装置あるいはＸ線撮影装置の何れかであることを特徴とする請求項７記載の放射線治療システム。
【請求項９】
患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう放射線治療装置に対し、
別途設置された画像収集装置から前記放射線治療に先行して供給される前記患者の画像データとこの画像データの収集時における撮影条件を取得する画像／撮影条件取得機能と、
前記撮影条件に基づいて前記放射線治療に好適な治療用放射線量を算出する放射線量算出機能と、
前記治療用放射線量の算出結果に基づいて前記放射線治療における放射線照射条件を設定する放射線制御機能を
実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線を照射することにより患者の病巣部を治療する放射線治療システム、放射線治療装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、最小侵襲治療と呼ばれる治療法が注目を集めており、悪性腫瘍治療の分野においても最小侵襲治療への積極的な試みがなされている。特に悪性腫瘍の場合、その治療の多くを外科的手術に頼ってきたが、従来の外科的手術による治療、即ち広範囲の組織切除を行なう場合には、その臓器がもつ本来の機能や外見上の形態を大きく損なう場合が多く、生命を存えたとしても患者に対して多大な負担を与えることになる。このような従来の外科的治療に対してＱＯＬ（quality-of-life）を考慮した最小侵襲治療法が強く望まれており、その１つの方法として、腫瘍組織等の病巣部に対し放射線を照射して治療を行なう、所謂、放射線治療が行なわれている。
【０００３】
又、最近では、病巣部の位置や形状をＸ線ＣＴ装置等の医用画像診断装置を用いて正確に計測し、この計測結果に基づいて策定された照射位置、照射領域、照射方向、治療用放射線量等を含む治療計画に従って当該病巣部に対する放射線治療が放射線治療装置によって行なわれようになったため、正常の組織に対する損傷や副作用が著しく低減されるようになった。
【０００４】
更に、放射線治療の治療計画を目的として収集された画像データと放射線治療の直前に収集された画像データとの位置ズレを検出し、この位置ズレ検出結果に基づいて放射線治療時における患者の位置を補正することにより病巣部に対して正確な放射線治療が可能な放射線治療装置も提案されている。
【０００５】
このような放射線治療装置では、放射線照射領域を病巣部あるいはその近傍に限定するための放射線絞り器が放射線発生器と患者との間に設けられ、放射線絞り器の多分割絞り体に設けられた複数からなる絞りブロックの各々を任意に移動させることにより不規則な形状を有した病巣部に対しても最適な放射線照射領域の設定が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−３５０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
治療計画時に収集した治療計画用画像データと放射線治療の直前に収集した位置ズレ検出用画像データに基づいて放射線治療における患者の位置を補正した後、予め策定された治療計画に基づいて放射線治療を行なうことにより、病巣部の正確な位置に対して治療用放射線を照射することができる。
【０００８】
しかしながら、上述した従来の放射線治療装置を用い、予め設定された当該放射線治療に好適な強度を有する治療用放射線を病巣部に対して照射する場合、放射線治療に先行して行なわれる位置ズレ検出用画像データの収集における撮影用放射線量を考慮することなく治療用放射線の照射強度や照射時間等（以下では、これらを纏めて照射条件と呼ぶ。）が設定されていたため、病巣部に対して実際に照射される放射線量は、治療計画時に設定した治療用放射線量（以下、計画治療用放射線量と呼ぶ。）を上回り、従って、患者に対する安全な放射線治療が困難になるという問題点を有していた。
【０００９】
本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、患者の病巣部（以下、治療対象部位と呼ぶ。）に対して予め設定された強度の放射線を照射して放射線治療を行なう際、この放射線治療に先行する位置ズレ検出用画像データ収集時の撮影条件を考慮して当該放射線治療の治療用放射線量を制御することにより安全かつ有効な放射線治療を可能とする放射線治療システム、放射線治療装置及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示の放射線治療装置は、患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう放射線治療装置であって、別途設置された画像収集装置から前記放射線治療に先行して供給される前記患者の画像データとこの画像データの収集時における撮影条件を取得する画像／撮影条件取得手段と、前記撮影条件に基づいて前記放射線治療に好適な治療用放射線量を算出する放射線量算出手段と、前記治療用放射線量の算出結果に基づいて前記放射線治療における放射線照射条件を設定する放射線制御手段とを備えたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態における放射線治療システムの概略構成を示す図。
【図２】本実施形態の放射線治療システムが備える放射線治療装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態の放射線治療装置が備える放射線絞り器の具体的な構成を示す図。
【図４】本実施形態の放射線絞り器が備える絞りブロックを説明するための図。
【図５】本実施形態の放射線治療装置が備える位置ズレ検出部の機能を説明するための図。
【図６】本実施形態の放射線治療システムが備える画像収集装置の全体構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態の画像収集装置による画像データ収集手順を示すフローチャート。
【図８】本実施形態における治療計画の策定手順を示すフローチャート。
【図９】本実施形態における放射線治療の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１３】
（実施形態）
本実施形態の放射線治療システムが備える放射線治療装置は、患者の治療対象部位に対して放射線治療を行なう際、この放射線治療に先行して行なわれる治療計画における患者と放射線治療直前における当該患者の位置ズレ検出を目的とした位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影条件に基づいて位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量を推定し、この撮影用放射線量を考慮して算出した治療用放射線量によって前記治療対象部位に対する放射線治療を行なう。
【００１４】
尚、以下の実施形態では、放射線治療システムを構成する画像収集装置としてＸ線ＣＴ装置を用いた場合について述べるが、画像収集装置は、Ｘ線診断装置であってもよく、又、他の撮影用放射線による撮影が可能な医用画像診断装置であっても構わない。
【００１５】
（システムの構成及び機能）
本実施形態における放射線治療システムの構成と機能につき図１乃至図６を用いて説明する。尚、図１は、放射線治療システムの概略構成を説明するための図であり、図２及び図６は、この放射線治療システムが備える放射線治療装置及び画像収集装置の全体構成を示すブロック図である。又、図３、図４及び図５は、上述の放射線治療装置が備える放射線絞り器及び位置ズレ検出部を説明するための図である。
【００１６】
図１に示すように本実施形態の放射線治療システム１００は、患者１５０の治療対象部位に対し治療用放射線を照射する放射線治療装置１１０と、当該放射線治療に先行して行なわれる治療計画を目的とした治療計画用画像データ及び治療計画における患者１５０とこの治療計画と時を異にして行なわれる放射線治療における患者１５０との位置ズレ検出を目的とした位置ズレ検出用画像データを収集する画像収集装置１２０と、天板１３１に載置した患者１５０の治療対象部位を放射線治療装置１１０の放射線照射領域及び画像収集装置１２０の撮影野へ移動させる寝台１３０を備えている。
【００１７】
そして、放射線治療装置１１０は、床面に固定して据付けられた固定架台１ｘと、固定架台１ｘの側面で連結されこの連結部において回転自在に保持されている回転架台２ｘと、回転架台２ｘが備えるＬ字型アーム２ａの先端部に設けられ患者１５０の治療対象部位に対して治療用放射線を照射する放射線発生器３２と、放射線発生器３２の近傍に設けられ患者１５０の治療対象部位を中心とした所定サイズの放射線照射領域を設定する放射線絞り器３３を備えている。
【００１８】
次に、上述の放射線治療システム１００を構成する放射線治療装置１１０につき図２を用いて説明する。
【００１９】
図２は、放射線治療装置１１０の全体構成を示すブロック図であり、この図２に示すように、放射線治療装置１１０は、天板１３１に載置された患者１５０の治療対象部位に対して所定強度の治療用放射線を照射する放射線発生部３と、放射線発生部３が備える放射線絞り器３３や上述の天板１３１を所望の位置へ移動させる移動機構部４と、画像収集装置１２０から図示しないネットワークや記憶媒体等を介して供給される治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データとこれらの画像データの収集時における撮影条件を取得する画像／撮影条件取得部５と、画像／撮影条件取得部５から供給された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データに各々の画像データ収集時における撮影条件を付加して保存し、更に、治療計画用画像データに基づいて策定された当該放射線治療の治療計画等を保存するデータ保管部６と、上述の治療計画用画像データや位置ズレ検出用画像データを表示する表示部７を備えている。
【００２０】
更に、放射線治療装置１１０は、データ保管部６から読み出した位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影条件に基づいて当該放射線治療に好適な（即ち、安全かつ有効な放射線治療を可能とする）治療用放射線量を算出する放射線量算出部８と、データ保管部６から読み出した治療計画用画像データと位置ズレ検出用画像データとの比較により天板１３１に載置された患者１５０の治療計画時における位置と放射線治療時における位置との差異（位置ズレ）を検出する位置ズレ検出部９と、患者情報の入力、治療計画用画像データに基づいた治療計画の策定、各種指示信号の入力等を行なう入力部１０と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１１を備えている。
【００２１】
次に、放射線治療装置１１０が備える上記ユニットの構成と機能につき更に詳しく説明する。
【００２２】
図２に示した放射線治療装置１１０の放射線発生部３は、放射線量算出部８から供給される治療用放射線量の算出結果に基づいて患者１５０に対する治療用放射線を制御する放射線制御部３１と、放射線制御部３１から供給される制御信号に基づいて放射線治療に好適な強度を有した治療用放射線を発生する放射線発生器３２と、患者１５０に対する放射線照射領域を設定する放射線絞り器３３を備えている。
【００２３】
放射線制御部３１は、放射線量算出部８からシステム制御部１１を介して得られた当該放射線治療に好適な治療用放射線量（即ち、位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量を考慮して放射線量算出部８が算出した治療用放射線量）に基づき、後述する放射線発生器３２の高電圧発生器における印加電圧や印加時間等を制御することにより、放射線発生器３２から放射される治療用放射線の照射条件（照射強度や照射時間等）を設定する。
【００２４】
放射線発生器３２は、図示しない高電圧発生器とＸ線管を備えている。そして、高電圧発生器は、Ｘ線管の陰極から発生した熱電子を加速するために陽極と陰極との間に高電圧を印加し、Ｘ線管は、高電圧発生器から供給される高電圧によって加速した電子をタングステンターゲットに衝突させて当該放射線治療に好適な治療用放射線を放射する。
【００２５】
一方、放射線絞り器３３は、図３に示すように第１の方向（図３（ａ）のｚ方向）に対する治療用放射線の照射範囲を設定する絞り体３３１ａ及び３３１ｂと、これと直交する第２の方向（図３（ｂ）のｘ方向）に対する治療用放射線の照射範囲を設定する多分割絞り体３３２ａ及び３３２ｂを有し、多分割絞り体３３２ａ及び３３２ｂの各々は、複数個（Ｎ個）の絞りブロックから構成されている。そして、絞り体３３１ａ及び絞り体３３１ｂと多分割絞り体３３２ａ及び多分割絞り体３３２ｂの絞りブロックを移動機構部４が備える後述の絞り移動機構４１を用いて所望の位置へ移動させることにより、患者１５０の治療対象部位に対応した形状を有する放射線照射領域Ｒｏが形成される。
【００２６】
即ち、上述の絞り体３３１ａ及び３３１ｂには、ｚ方向の絞り移動機構４１１ａ及び４１１ｂが、又、多分割絞り体３３２ａが有する絞りブロック３３２ａ−１乃至３３２ａ−Ｎ及び多分割絞り体３３２ｂが有する絞りブロック３３２ｂ−１乃至３３２ｂ−Ｎには、ｘ方向の絞り移動機構４１２ａ−１乃至４１２ａ−Ｎ及び絞り移動機構４１２ｂ−１乃至４１２ｂ−Ｎが接続されている。
【００２７】
図４は、多分割絞り体３３２ａに設けられた絞りブロック３３２ａ−１乃至３３２ａ−Ｎとこれらの絞りブロックをｘ方向へ移動させる絞り移動機構４１２ａ−１乃至４１２ａ−Ｎ、及び、多分割絞り体３３２ｂに設けられた絞りブロック３３２ｂ−１乃至３３２ｂ−Ｎとこれらの絞りブロックをｘ方向へ移動させる絞り移動機構４１２ｂ−１乃至４１２ｂ−Ｎを示しており、絞りブロック３３２ａ−１乃至３３２ａ−Ｎ及び絞りブロック３３２ｂ−１乃至３３２ｂ−Ｎをｘ方向へ独立に移動させることにより任意の形状を有した放射線照射領域Ｒｏを設定することができる。
【００２８】
図２へ戻って、移動機構部４は、絞り移動機構４１及び天板移動機構４２とこれらの移動機構を制御する機構制御部４３を備えている。
【００２９】
機構制御部４３は、位置ズレ検出部９からシステム制御部１１を介して供給される治療計画用画像データと位置ズレ検出用画像データとの位置ズレ検出結果を受信し、得られた位置ズレ検出結果に基づいて生成した天板移動制御信号を天板移動機構４２へ供給することにより、天板１３１に載置された放射線治療直前の患者１５０を治療計画時と同様の位置へ移動させる。
【００３０】
更に、機構制御部４３は、データ保管部６からシステム制御部１１を介して供給される治療計画を受信し、この治療計画に含まれている放射線照射領域の領域情報に基づいて絞り移動制御信号を生成する。そして、得られた絞り移動制御信号を絞り移動機構４１へ供給して絞り移動機構４１に接続された放射線絞り器３３の多分割絞り体３３２ａ及び３３２ｂを所定の位置へ移動させることにより、治療計画時と同様の位置に配置された患者１５０の治療対象部位に対して放射線照射領域を設定する。
【００３１】
次に、画像／撮影条件取得部５は、例えば、図示しないネットワーク等を介して画像収集装置１２０が備える後述の画像／撮影条件出力部２９と接続され、画像収集装置１２０において治療計画を目的として収集された治療計画用画像データや治療計画時と放射線治療時とにおける患者１５０の位置ズレ検出を目的として放射線治療の直前に収集された位置ズレ検出用画像データ、更には、これらの画像データの収集時における撮影条件を取得する。この場合、治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データの各々は、上述の撮影条件を付帯情報として画像収集装置１２０から供給される。
【００３２】
データ保管部６は、図示しない画像データ保管部と治療計画保管部を備え、画像データ保管部には、画像収集装置１２０によって収集され画像／撮影条件取得部５を介して供給された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データが夫々の画像データ収集時における撮影条件を付帯情報として保管される。
【００３３】
一方、治療計画保管部には、表示部７に表示された治療計画用画像データに基づき、当該放射線治療を担当する医療従事者（以下、操作者と呼ぶ。）が入力部１０の入力デバイスを用いて策定した当該放射線治療に好適な治療計画が保存される。この場合、上述の治療計画保管部には、治療計画策定時に設定された患者１５０に対する照射方向や照射領域、更には、患者１５０の年齢、性別、体重、既往歴、治療対象等に基づいた前記照射領域に対する計画治療用放射線量等が上述の治療計画として予め保管されている。
【００３４】
次に、図２の表示部７は、画像収集装置１２０において収集された画像データ等を所定の表示フォーマットに変換して表示用データを生成する表示データ生成部と得られた表示用データを表示するモニタ（何れも図示せず）を備えている。そして、治療計画策定時には、画像収集装置１２０から画像／撮影条件取得部５及びシステム制御部１１を介して供給された治療計画用画像データを自己のモニタに表示する。このとき、操作者は、表示部７に表示された治療計画用画像データに基づき、放射線照射領域の設定を含む当該放射線治療に有効な治療計画を入力部１０の入力デバイスを用いて策定する。
【００３５】
又、放射線治療の直前に画像収集装置１２０が収集した位置ズレ検出用画像データが画像／撮影条件取得部５を介して供給された場合、この位置ズレ検出用画像データとデータ保管部６の画像データ保管部から読み出した治療計画用画像データを表示部７に表示する。このとき、操作者は、表示部７に表示された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データを比較観察することにより、天板１３１に載置した患者１５０の治療計画時及び放射線治療時における位置が一致しているか否かの確認を必要に応じて行なう。
【００３６】
一方、放射線量算出部８は、データ保管部６の画像データ保管部に位置ズレ検出用画像データと共に保管されている前記画像データの収集時における撮影条件を読み出し、この撮影条件に含まれている高電圧発生器の印加電圧や印加時間等に基づいて位置ズレ検出用画像データの収集時に使用されたＸ線量Ｄａ（Ｇｙ）を推定する。そして、得られたＸ線量Ｄａ（Ｇｙ）放射線治療の治療用放射線量と同一の単位を有する撮影用放射線量Ｇａ（ＭＵ）に換算する。
【００３７】
次いで、放射線量算出部８は、治療計画策定時に、患者１５０の年齢、性別、体重、既往歴、治療対象等に基づいて設定されデータ保管部６の治療計画保管部に保管されていた計画治療用放射線量Ｇｏ（ＭＵ）を読み出す。そして、得られた計画治療用放射線量Ｇｏ（ＭＵ）と位置ズレ検出用画像データの収集時における上述の撮影用放射線量Ｇａ（ＭＵ）を次式（１）へ代入することにより、当該放射線治療に好適な治療用放射線量Ｇｘ（ＭＵ）を算出する。但し、上述の計画治療用放射線量Ｇｏ（ＭＵ）は、操作者が治療計画時において任意に設定したものであっても構わない。
【００３８】
尚、上記の（Ｇｙ）は、画像データの収集時において患者１５０に照射されたＸ線量の単位であり、（ＭＵ）は、放射線治療において患者１５０に照射された治療用放射線量の単位を示している。
【数１】
2014151007.tif 000003
【００３９】
次に、位置ズレ検出部９は、天板１３１に載置された患者１５０の治療計画時における位置と放射線治療時における位置とを一致させるために、治療計画時において収集した治療計画用画像データと放射線治療の直前に収集した位置ズレ検出用画像データとの位置ズレを検出する機能を有している。
【００４０】
画像データ間の位置ズレ検出法として各種の方法が既に提案されているが、以下では、パターンマッチング法を適用した位置ズレ検出について説明する。
【００４１】
即ち、本実施形態の位置ズレ検出部９は、図示しない演算処理部を備え、データ保管部６の画像データ保管部から読み出した治療計画用画像データに対して所定サイズの関心領域を設定する。そして、この関心領域から抽出された治療計画用画像データの画素と上述の画像データ保管部から読み出した位置ズレ検出用画像データの画素との相関処理により治療計画用画像データに対する位置ズレ検出用画像データの位置ズレ（即ち、天板１３１に載置された患者１５０の治療計画時における位置と放射線治療直前における位置の差異）を検出する。
【００４２】
次に、相関処理を適用した位置ズレ検出法の具体例につき図５を用いて説明する。但し、ここでは、画像収集装置１２０によって収集された３次元の治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データに対する位置ズレ検出について述べるが、２次元の治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データに対する位置ズレ検出であっても構わない。
【００４３】
図５において、位置ズレ検出用画像データＶｏの画素（ボクセル）をＡ（ｆ、ｇ、ｈ）（ｆ＝１〜Ｆ，ｇ＝１〜Ｇ、ｈ＝１〜Ｈ）、３次元関心領域Ｑｏが設定された治療計画用画像データＶｒにおける画素（ボクセル）をＢ（ｆ、ｇ、ｈ）（ｆ＝ｊ＋１〜ｊ＋Ｆ，ｇ＝ｋ＋１〜ｋ＋Ｇ、ｈ＝ｓ＋１〜ｓ＋Ｈ）とすれば、治療計画用画像データＶｒに対する位置ズレ検出用画像データＶｏの位置ズレを示す評価関数γＡＢ（ｊ、ｋ、ｓ）は、次式（２）によって示される。
【数２】
2014151007.tif 000004
【００４４】
そして、位置ズレ検出用画像データＶｏを治療計画用画像データＶｒに対しｆ方向、ｇ方向及びｈ方向に逐次移動させながら上式（２）の評価関数γＡＢ（ｊ、ｋ、ｓ）を算出し、ｊ＝ｊｘ、ｋ＝ｋｘ及びｓ＝ｓｘにおいてγＡＢ（ｊ、ｋ、ｓ）がピーク値を示した場合、位置ズレ検出用画像データＶｏは、治療計画用画像データＶｒに対しｆ方向にｊｘボクセル分、ｇ方向にｋｘボクセル分、ｈ方向にｓｘボクセル分だけ位置ズレしたものとして検出される。但し、上式（２）におけるＮは、３次元関心領域Ｑｏにおけるｆ方向のボクセル数Ｆ、ｇ方向のボクセル数Ｇ及びｈ方向のボクセル数Ｈの積を示している。
【００４５】
次に、入力部１０は、表示パネルやキーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスを備えたインタラクティブなインターフェースであり、患者情報（患者の年齢、性別、体重、既往歴、治療対象部位等）の入力、治療計画用画像データに基づいた治療計画（放射線照射領域等）の策定、各種指示信号の入力等を行なう。
【００４６】
システム制御部１１は、図示しないＣＰＵと入力情報記憶部を備え、入力部１０において入力あるいは策定された各種情報は、入力情報記憶部に保存される。一方、ＣＰＵは、入力情報記憶部から読み出した上述の各種情報に基づき、治療計画用画像データと位置ズレ検出用画像データとの位置ズレ検出とこの検出結果に基づいた患者１５０の位置ズレ補正を実行させ、更に、位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量を考慮した治療用放射線量の算出とこの治療用放射線量による患者１５０の放射線治療を実行させる。
【００４７】
次に、Ｘ線ＣＴ画像データを治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データとして収集する本実施形態の画像収集装置１２０は、図６に示すように、Ｘ線発生部２１、投影データ生成部２２、回転架台部２３、固定架台部２４、画像データ生成部２５、表示部２６、移動機構部２７、入力部２８、画像／撮影条件出力部２９及びシステム制御部３０を備えている。
【００４８】
そして、画像収集装置１２０のＸ線発生部２１は、患者１５０に対してＸ線を照射するＸ線管２１１と、Ｘ線管２１１の陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生する高電圧発生器２１２と、Ｘ線管２１１から放射されたＸ線の照射範囲を設定するＸ線絞り器２１３と、回転架台部２３のＸ線管２１１に対し上述の高電圧を供給するスリップリング２１４を備えている。  Ｘ線管２１１は、Ｘ線を発生する真空管であり、高電圧発生器２１２から供給される高電圧によって加速した電子をタングステンターゲットに衝突させてＸ線を放射する。一方、Ｘ線絞り器２１３は、Ｘ線管２１１と患者１５０の間に設けられ、Ｘ線管２１１から放射されたＸ線を所定の撮影領域に絞り込む機能と患者１５０に対するＸ線の照射強度分布を設定する機能を有している。例えば、Ｘ線管２１１から放射されたＸ線ビームを撮影領域に対応したコーンビーム状あるいはファンビーム状のＸ線ビームに成形する。
【００４９】
次に、投影データ生成部２２は、患者１５０を透過したＸ線を検出するＸ線検出器２２１と、Ｘ線検出器２２１から出力された複数チャンネルの検出信号に対し電流／電圧変換やＡ／Ｄ変換等の信号処理を行なうデータ収集ユニット（以下、ＤＡＳ(Data Acquisition System)ユニットと呼ぶ。）２２２と、ＤＡＳユニット２２２の出力信号に対してパラレル／シリアル変換、電気／光／電気変換及びシリアル／パラレル変換を行なうデータ伝送回路２２３を備えている。
【００５０】
投影データ生成部２２のＸ線検出器２２１は、２次元配列された図示しない複数個のＸ線検出素子を備え、このＸ線検出素子の各々は、Ｘ線を光に変換するシンチレータと光を電気信号に変換するフォトダイオードによって構成されている。そして、これらのＸ線検出素子は、Ｘ線管２１１の焦点を中心とした円弧に沿って回転架台部２３に取り付けられている。
【００５１】
一方、ＤＡＳユニット２２２は、Ｘ線検出器２２１の検出信号に対して電流／電圧変換やＡ／Ｄ変換等を行なう。そして、データ伝送回路２２３は、図示しないパラレル／シリアル変換器と電気／光／電気変換器とシリアル／パラレル変換器を有し、ＤＡＳユニット２２２から出力された検出信号は、回転架台部２３に取り付けられたパラレル／シリアル変換器において時系列的な１チャンネルの投影データに変換され、電気／光／電気変換器を用いた光通信により固定架台部２４に取り付けられたシリアル／パラレル変換器に供給される。
【００５２】
次いで、１チャンネルに変換された投影データは、シリアル／パラレル変換器において複数チャンネルの投影データに変換され、画像データ生成部２５の投影データ記憶部に保存される。
【００５３】
尚、上述のデータ伝送方法は、回転架台部２３に設けられた投影データ生成部２２と固定架台部２４の外部に設けられた画像データ生成部２５との間の信号伝送が可能であれば他の方法に替えることが可能であり、例えば、既に述べたスリップリング等の信号伝達デバイスを使用しても構わない。この場合、Ｘ線発生部２１のＸ線管２１１及びＸ線絞り器２１３と上述の投影データ生成部２２のＸ線検出器２２１及びＤＡＳユニット２２２は、患者１５０を挟むように対向して回転架台部２３に装着される。
【００５４】
画像データ生成部２５は、図示しない投影データ記憶部と再構成処理部を備え、投影データ生成部２２において生成された投影データは、回転架台部２３の回転角度情報を付帯情報として投影データ記憶部に保存される。一方、再構成処理部は、各種の演算処理プログラムが予め保管された図示しないプログラム保管部を有し、投影データ記憶部から読み出した上述の投影データをプログラム保管部から読み出した当該Ｘ線ＣＴ撮影に好適な演算処理プログラムを用いて再構成処理することにより３次元の画像データを生成する。
【００５５】
そして、画像データ生成部２５において治療計画時に生成された治療計画用画像データ及び放射線治療の直前に生成された位置ズレ検出用画像データは、表示部２６のモニタに表示され、更に、画像／撮影条件出力部２９へ供給される。
【００５６】
表示部２６は、画像データ生成部２５において生成された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データを所定の表示フォーマットに変換する変換処理部と、変換処理された上述の画像データを表示するモニタ（何れも図示せず）を備えている。
【００５７】
この場合、表示部２６では、Ｘ線発生部２１、投影データ生成部２２及び画像データ生成部２５の各ユニットを用いて得られた治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データが患者１５０の治療計画及び位置ズレ補正に有効な画像データであるか否かの確認が行なわれ、有効な画像データであることが確認されたならば画像／撮影条件出力部２９を介して放射線治療装置１１０へ出力される。
【００５８】
次に、移動機構部２７は、Ｘ線発生部２１のＸ線管２１１や投影データ生成部２２のＸ線検出器２２１等が取り付けられた回転架台部２３を患者１５０の周囲で高速回転させる架台回転機構と、患者１５０を載置した天板１３１を体軸方向（図６のｚ方向）あるいは体軸方向と直交する方向（図６のｘ方向）へ移動させる天板移動機構と、架台回転機構及び天板移動機構を制御する機構制御部（何れも図示せず）を備えている。
【００５９】
そして、移動機構部２７の機構制御部は、入力部２８からシステム制御部３０を介して供給された撮影開始指示信号に基づいて架台回転制御信号を生成し、この架台回転制御信号を架台回転機構へ供給することによりＸ線管２１１及びＸ線検出器２２１が取り付けられた回転架台部２３を所定の方向へ高速回転させる。
【００６０】
又、上述の機構制御部は、入力部２８からシステム制御部３０を介して供給される天板移動指示信号に基づいて天板移動制御信号を生成し、この天板移動制御信号を天板移動機構へ供給して天板１３１を体軸方向あるいは体軸方向と直交する方向へ移動させることにより天板１３１に載置された患者１５０の治療対象部位を回転架台部２３の中央部に形成された撮影野に配置する。
【００６１】
入力部２８は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス等の入力デバイスを備え、患者情報の入力、撮影条件及び画像データ生成条件の設定、各種指示信号の入力等を行なう。尚、上述の撮影条件として、例えば、Ｘ線管２１１の管電圧、管電流及び照射時間、照射時間間隔、撮影位置、スキャン方式、スライス断面間隔、スライス断面数、撮影領域サイズ等があり、画像データ生成条件として、再構成方式、再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ等がある。
【００６２】
画像／撮影条件出力部２９は、図示しないネットワーク等を介して放射線治療装置１１０の画像／撮影条件取得部５に接続され、画像データ生成部２５において生成された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データにシステム制御部３０から供給された上記画像データの収集時における撮影条件を付加して放射線治療装置１１０へ出力する。
【００６３】
システム制御部３０は、図示しないＣＰＵと入力情報記憶部を備え、入力部２８から供給される上述の入力情報や設定情報は入力情報記憶部に保存される。そして、ＣＰＵは、これらの入力／設定情報に基づいて画像収集装置１２０が備えた上述の各ユニットを統括的に制御することにより患者１５０の放射線治療における治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データの収集を実行させる。
【００６４】
（画像収集装置による画像データの収集手順）
次に、Ｘ線ＣＴ撮影機能を有した本実施形態の画像収集装置１２０による治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データ（以下、これらを纏めて画像データと呼ぶ。）の収集手順につき図７のフローチャートを用いて説明する。
【００６５】
患者１５０に対する画像データの収集に先立ち、画像収集装置１２０を操作する操作者は、入力部２８に備えられた入力デバイスを用いて患者情報の入力、撮影条件の設定、画像データ生成条件の設定等を行ない、これらの入力情報や設定情報を、システム制御部３０が備える入力情報記憶部に保存する（図７のステップＳ１）。
【００６６】
次に、上述の操作者は、患者１５０を寝台１３０の天板１３１に載置した後、入力部２８において天板移動指示信号を入力する（図７のステップＳ２）。一方、移動機構部２７の機構制御部は、入力部２８からシステム制御部３０を介して供給された上述の天板移動指示信号に基づいて天板移動制御信号を生成する。そして、この天板移動制御信号を移動機構部２７の天板移動機構へ供給して天板１３１を体軸方向あるいは体軸方向と直交する方向へ移動させることにより天板１３１に載置された患者１５０の治療対象部位を回転架台部２３の中央部に形成された撮影野に配置する（図７のステップＳ３）。
【００６７】
次いで、操作者は、入力部２８において撮影開始指示信号を入力し（図７のステップＳ４）、移動機構部２７の機構制御部は、入力部２８から供給された上述の撮影開始指示信号に基づいて生成した架台回転制御信号を移動機構部２７の架台回転機構へ供給することによりＸ線管２１１及びＸ線検出器２２１が取り付けられた回転架台部２３を所定の角速度で高速回転させる。
【００６８】
一方、システム制御部３０を介して上述の撮影開始指示信号と撮影条件を受信したＸ線発生部２１の高電圧発生器２１２は、これらの情報に基づいて当該Ｘ線ＣＴ撮影に必要な電力（管電圧及び管電流）をＸ線管２１１へ所定期間供給することにより患者１５０に対してＸ線を照射する。そして、Ｘ線管２１１から放射され患者１５０を透過したＸ線は、投影データ生成部２２のＸ線検出器２２１において透過線量に比例した電荷（電流）信号に変換され、図示しないスイッチ群を介してＤＡＳユニット２２２へ送られる。
【００６９】
ＤＡＳユニット２２２は、この電流信号に対し電流／電圧変換とＡ／Ｄ変換を行なって複数チャンネルの時系列的な投影データを生成し、得られた投影データは、Ｘ線検出器２２１が備える検出素子の配列位置情報や回転角度情報等を付帯情報として画像データ生成部２５の投影データ記憶部に保存される（図７のステップＳ５）。
【００７０】
一方、画像データ生成部２５の再構成処理部は、上述のステップＳ１において初期設定された画像データ生成条件の再構成パラメータに対応する演算処理プログラムを自己のプログラム保管部から読み出す。そして、投影データ記憶部から付帯情報と共に読み出した投影データを上述の演算処理プログラムを用いて再構成処理することにより３次元の画像データを生成し、得られた画像データを表示部２６に表示する（図７のステップＳ６）。
【００７１】
（治療計画の策定手順）
次に、本実施形態の放射線治療装置１１０による治療計画の策定手順につき図８のフローチャートに沿って説明する。
【００７２】
患者１５０の治療対象部位に対する治療計画の策定に際し、画像収集装置１２０の各ユニットは、図７のフローチャートに示した手順によって治療計画を目的とした治療計画用画像データを収集する（図８のステップＳ１１）。
【００７３】
そして、画像収集装置１２０の画像／撮影条件出力部２９は、得られた治療計画用画像データにシステム制御部３０から供給された治療計画用画像データの収集時における撮影条件を付加して放射線治療装置１１０へ供給し、放射線治療装置１１０の画像／撮影条件取得部５は、画像収集装置１２０から供給された上述の治療計画用画像データを取得する（図８のステップＳ１２）。
【００７４】
次いで、表示部７は、上述の画像／撮影条件取得部５からシステム制御部１１を介して供給された治療計画用画像データを所定の表示フォーマットに変換して自己のモニタに表示し（図８のステップＳ１３）、表示部７に表示された治療計画用画像データを観察した操作者は、治療計画用画像データに示されている治療対象部位の情報に基づいた治療計画を入力部１０の入力デバイスを用いて策定する（図８のステップＳ１４）。
【００７５】
この場合、操作者は、上述の治療計画として、患者１５０に対する照射方向や照射領域を設定し、更に、この照射領域に対する計画治療用放射線Ｇｏを患者１５０の年齢、性別、体重、既往歴、治療対象等に基づいて設定する。
【００７６】
そして、得られた治療計画は、データ保管部６の治療計画保管部に保存される。又、画像／撮影条件取得部５から供給された治療計画用画像データはデータ保管部６の画像データ保管部に保存される（図８のステップＳ１５）。
【００７７】
（放射線治療の手順）
次に、本実施形態の放射線治療装置１１０による放射線治療の手順につき図９のフローチャートに沿って説明する。
【００７８】
患者１５０の治療対象部位に対する放射線治療に際し、画像収集装置１２０の各ユニットは、図７のフローチャートに示した手順により治療計画時と放射線治療時における患者１５０の位置ズレ検出を目的とした位置ズレ検出用画像データを生成する（図９のステップＳ２１）。
【００７９】
次いで、画像収集装置１２０の画像／撮影条件出力部２９は、得られた位置ズレ検出用画像データにシステム制御部３０から供給された位置ズレ検出用画像データ収集時の撮影条件を付加して放射線治療装置１１０へ供給し、放射線治療装置１１０の画像／撮影条件取得部５は、上述の撮影条件が付加された状態で画像収集装置１２０から供給された位置ズレ検出用画像データを取得する。そして、得られた位置ズレ検出用画像データは、データ保管部６の画像データ保管部に一旦保存される（図９のステップＳ２２）。
【００８０】
一方、放射線治療装置１１０の位置ズレ検出部９は、上述の画像データ保管部に保存されている治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データを読み出す。そして、治療計画用画像データに対して所定サイズの関心領域を設定し、この関心領域から抽出された治療計画用画像データの画素と位置ズレ検出用画像データの画素との相関処理により治療計画用画像データに対する位置ズレ検出用画像データの位置ズレ（即ち、天板１３１に載置された患者１５０の治療計画時における位置と放射線治療直前における位置の差異）を検出する（図９のステップＳ２３）。
【００８１】
次いで、移動機構部４の機構制御部４３は、位置ズレ検出部９からシステム制御部１１を介して供給される治療計画用画像データと位置ズレ検出用画像データとの位置ズレ検出結果に基づいて生成した天板移動制御信号を天板移動機構４２へ供給し、天板移動機構４２は、機構制御部４３から供給された天板移動制御信号に従って天板１３１を所定方向へ移動させることにより、天板１３１に載置された患者１５０の放射線治療時における位置を治療計画時の位置に補正する（図９のステップＳ２４）。
【００８２】
一方、放射線量算出部８は、データ保管部６の画像データ保管部に位置ズレ検出用画像データと共に保管されている前記画像データの収集時における撮影条件を読み出し、これらの撮影条件に含まれている高電圧発生器の印加電圧や印加時間等に基づいて位置ズレ検出用画像データの収集時におけるＸ線量Ｄａ（Ｇｙ）を推定する。そして、得られたＸ線量Ｄａ（Ｇｙ）を放射線治療の治療用放射線量と同一の単位を有する撮影用放射線量Ｇａ（ＭＵ）に変換する。
【００８３】
更に、放射線量算出部８は、データ保管部６の治療計画保管部に保管されている計画治療用放射線量Ｇｏ（ＭＵ）を読み出し、得られた計画治療用放射線量Ｇｏ（ＭＵ）から上述の撮影用放射線量Ｇａ（ＭＵ）を減算することにより当該放射線治療に好適な治療用放射線量Ｇｘ（ＭＵ）を算出する（図９のステップＳ２５）。
【００８４】
次に、放射線発生部３の放射線制御部３１は、放射線量算出部８から供給された治療用放射線量Ｇｘ（ＭＵ）の算出結果を受信し、この治療用放射線量Ｇｘ（ＭＵ）に基づいて放射線発生器３２の高電圧発生器における印加電圧や印加時間等を制御することにより、放射線発生器３２から放射される治療用放射線の照射条件（即ち、治療用放射線の照射強度や照射時間等）を設定する（図９のステップＳ２６）。
【００８５】
次いで、放射線発生器３２の高電圧発生器は、上述の印加電圧と印加時間を有した高電圧をＸ線管に印加し、Ｘ線管は、高電圧発生器から供給された高電圧によって加速した電子をタングステンターゲットに衝突させることにより治療用放射線量Ｇｘ（ＭＵ）を有した治療用放射線を放射する。そして、Ｘ線管から放射された治療用放射線は、放射線絞り器３３によって形成された患者１５０の放射線照射領域に照射され、この放射線照射領域に存在する治療対象部位に対して放射線治療が行なわれる（図９のステップＳ２７）。
【００８６】
以上述べた本開示の実施形態によれば、患者の治療対象部位に対し所定強度の治療用放射線を照射して放射線治療を行なう際、この放射線治療に先行する位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量を考慮して当該放射線治療の治療用放射線量を設定することにより安全かつ有効な放射線治療が可能となる。
【００８７】
特に、位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量は、この画像データを収集する画像収集装置から供給される前記画像データ収集時の撮影条件に基づいて推定されるため、正確な治療用放射線量を容易に算出することができる。
【００８８】
又、画像収集装置から供給される治療計画用画像データと位置ズレ検出用画像データを比較することにより、当該患者の治療計画用画像データ収集時における位置と放射線治療時における位置との位置ズレを正確に検出することが可能となり、この位置ズレ検出結果に基づいて放射線治療時における患者の位置ズレを補正することにより治療計画に基づいた放射線治療を正確かつ安全に実行することができる。
【００８９】
以上、本開示の実施形態について述べてきたが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態では、放射線治療システム１００を構成する画像収集装置１２０としてＸ線ＣＴ装置を用いる場合について述べたが、画像収集装置１２０は、通常のＸ線撮影装置であってもよく、又、他の撮影用放射線による撮影が可能な医用画像診断装置であっても構わない。
【００９０】
又、画像収集装置１２０が生成する治療計画用画像データや位置ズレ検出用画像データ等は、上述の実施形態で示したように投影データ生成部２２が生成する３次元の投影データ（ボリュームデータ）を再構成処理することによって得られる３次元の画像データであってもよく、又、前記ボリュームデータの所定断面（例えば、図６のｘ−ｚ平面に平行な断面）におけるボクセルを抽出することによって得られる２次元のＭＰＲ（multi planar reconstruction）画像データであっても構わない。
【００９１】
一方、上述の実施形態では、位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量を考慮して当該放射線治療における治療用放射線量を算出する場合について述べたが、治療用放射線量の算出は、治療計画用画像データあるいは治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データの収集時における撮影用放射線量に基づいて行なってもよい。例えば、治療計画が策定された直後にこの治療計画に基づいた放射線治療が行なわれる場合のように、位置ズレ検出用画像データの収集が不要な場合には、治療計画用画像データの収集時における撮影用放射線量を考慮して治療用放射線量を算出してもよい。又、当該放射線治療に先行して他の画像データが追加収集される場合には、これらの画像データの収集時における撮影用放射線量を更に考慮して治療用放射線量の算出を行なうことが望ましい。
【００９２】
又、上述の実施形態における位置ズレ検出部９及び放射線量算出部８は、データ保管部６の画像データ保管部に保管された治療計画用画像データ及び位置ズレ検出用画像データを用いて画像データ間の位置ズレ検出を行なう場合について述べたが、画像／撮影条件取得部５から供給された位置ズレ検出用画像データと画像データ保管部から読み出した治療計画用画像データを用いて上述の位置ズレ検出を行なってもよい。
【００９３】
尚、本実施形態及びその変形例のＸ線透視撮影装置に含まれる各ユニットは、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、入力装置、表示装置等で構成されるコンピュータをハードウェアとして用いることでも実現することができる。例えば、放射線治療装置１１０のシステム制御部１１は、上記のコンピュータに搭載されたＣＰＵ等のプロセッサに所定の制御プログラムを実行させることにより各種機能を実現することができる。この場合、上述の制御プログラムをコンピュータに予めインストールしてもよく、又、コンピュータ読み取りが可能な記憶媒体への保存あるいはネットワークを介して配布された制御プログラムのコンピュータへのインストールであっても構わない。
【００９４】
以上、本発明のいくつかの実施形態及びその変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例は、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００９５】
１１０…放射線治療装置
１ｘ…固定架台
２ｘ…回転架台
３…放射線発生部
３１…放射線制御部
３２…放射線発生器
３３…放射線絞り器
４…移動機構部
４１…絞り移動機構
４２…天板移動機構
４３…機構制御部
５…画像／撮影条件取得部
６…データ保管部
７…表示部
８…放射線量算出部
９…位置ズレ検出部
１０…入力部
１１…システム制御部
１２０…画像収集装置
１３０…寝台
１３１…天板
１００…放射線治療システム
【図１】
2014151007.tif 000005
【図２】
2014151007.tif 000006
【図３】
2014151007.tif 000007
【図４】
2014151007.tif 000008
【図５】
2014151007.tif 000009
【図６】
2014151007.tif 000010
【図７】
2014151007.tif 000011
【図８】
2014151007.tif 000012
【図９】
2014151007.tif 000013