(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影用放射線によって透視画像を撮影する一組の透視画像撮影装置から、放射線治療を行っている間、患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像を１枚取得する透視画像取得部と、
前記１枚の透視画像における各マーカの射影位置を特定し、これら射影位置と前記透視画像撮影装置の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する射影線算出部と、
各マーカ間の各々の距離を取得するマーカ間距離取得部と、
前記各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記各マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別する治療用放射線照射判別部と
を有する放射線治療制御装置。
【請求項２】
透視画像を撮影する一組の透視画像撮影装置から患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像を取得する透視画像取得部と、
前記透視画像における各マーカの射影位置を特定し、これら射影位置と前記透視画像撮影装置の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する射影線算出部と、
各マーカ間の各々の距離を取得するマーカ間距離取得部と、
前記各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記各マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別する治療用放射線照射判別部と、
一組の前記透視画像撮影装置により撮影された第１の透視方向における第１透視画像を複数枚取得する第１透視画像取得部と、
一組の前記透視画像撮影装置により前記第１透視画像の取得タイミングとは異なるタイミングで、かつ前記第１の透視方向とは異なる第２の透視方向から撮影された第２透視画像を複数枚取得する第２透視画像取得部と、
複数枚からなる前記第１透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第１時系列データとして取得する第１時系列データ取得部と、
複数枚からなる前記第２透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第２時系列データとして取得する第２時系列データ取得部と、
前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトし、前記第１時系列データと前記第２時系列データとの相関を最大化する相関最大化部と、
前記相関最大化部により前記相関が最大化された後、前記第１時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第１射影線の方程式、および前記第２時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第２射影線の方程式を前記射影線算出部から取得し、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の中点を前記マーカの推定位置として算出するマーカ推定位置算出部とを有し、
前記マーカ間距離取得部は、前記マーカ推定位置算出部が算出した各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得する、放射線治療制御装置。
【請求項３】
前記相関最大化部は、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の長さが最小となるように、前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトする、請求項２に記載の放射線治療制御装置。
【請求項４】
各マーカの前記現在位置としての３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３が、各射影線の３次元方向ベクトルａ１，ａ２，ａ３と、前記焦点位置の３次元ベクトルｂとを用いて下記式（１）のように定義される場合、前記マーカ位置算出部は、前記各射影線の方程式により特定される３次元ベクトルａ１，ａ２，ａ３，ｂと、前記各マーカ間の距離とに基づいて、下記式（１）のｔ１，ｔ２，ｔ３を算出することにより、前記３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３を特定する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線治療制御装置。
0006004464.tif 000006
【請求項５】
治療計画に関するデータを記憶する治療計画データ記憶部から、前記治療計画時におけるマーカの３次元位置である計画位置を取得するマーカ計画位置取得部を有し、
前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ計画位置取得部が取得した前記マーカの計画位置と、前記マーカ位置算出部が算出した前記マーカの現在位置とを比較し、前記現在位置が前記計画位置から所定の許容範囲内にあるか否かを判別する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線治療制御装置。
【請求項６】
撮影用放射線によって透視画像を撮影する一組の透視画像撮影装置から、放射線治療を行っている間、患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像を１枚取得する透視画像取得部と、
前記１枚の透視画像における各マーカの射影位置を特定し、これら射影位置と前記透視画像撮影装置の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する射影線算出部と、
各マーカ間の各々の距離を取得するマーカ間距離取得部と、
前記各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記各マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別する治療用放射線照射判別部と
してコンピュータを機能させる放射線治療制御プログラム。
【請求項７】
透視画像を撮影する一組の透視画像撮影装置から患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像を取得する透視画像取得部と、
前記透視画像における各マーカの射影位置を特定し、これら射影位置と前記透視画像撮影装置の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する射影線算出部と、
各マーカ間の各々の距離を取得するマーカ間距離取得部と、
前記各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出するマーカ位置算出部と、
前記各マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別する治療用放射線照射判別部と、
一組の前記透視画像撮影装置により撮影された第１の透視方向における第１透視画像を複数枚取得する第１透視画像取得部と、
一組の前記透視画像撮影装置により前記第１透視画像の取得タイミングとは異なるタイミングで、かつ前記第１の透視方向とは異なる第２の透視方向から撮影された第２透視画像を複数枚取得する第２透視画像取得部と、
複数枚からなる前記第１透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第１時系列データとして取得する第１時系列データ取得部と、
複数枚からなる前記第２透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第２時系列データとして取得する第２時系列データ取得部と、
前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトし、前記第１時系列データと前記第２時系列データとの相関を最大化する相関最大化部と、
前記相関最大化部により前記相関が最大化された後、前記第１時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第１射影線の方程式、および前記第２時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第２射影線の方程式を前記射影線算出部から取得し、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の中点を前記マーカの推定位置として算出するマーカ推定位置算出部としてコンピュータを機能させるとともに、
前記マーカ間距離取得部は、前記マーカ推定位置算出部が算出した各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得する、放射線治療制御プログラム。
【請求項８】
前記相関最大化部は、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の長さが最小となるように、前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトする、請求項７に記載の放射線治療制御プログラム。
【請求項９】
各マーカの前記現在位置としての３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３が、各射影線の３次元方向ベクトルａ１，ａ２，ａ３と、前記焦点位置の３次元ベクトルｂとを用いて下記式（１）のように定義される場合、前記マーカ位置算出部は、前記各射影線の方程式により特定される３次元ベクトルａ１，ａ２，ａ３，ｂと、前記各マーカ間の距離とに基づいて、下記式（１）のｔ１，ｔ２，ｔ３を算出することにより、前記３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３を特定する、請求項６から請求項８のいずれかに記載の放射線治療制御プログラム。
0006004464.tif 000007
【請求項１０】
治療計画に関するデータを記憶する治療計画データ記憶部から、前記治療計画時におけるマーカの３次元位置である計画位置を取得するマーカ計画位置取得部としてコンピュータを機能させるとともに、
前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ計画位置取得部が取得した前記マーカの計画位置と、前記マーカ位置算出部が算出した前記マーカの現在位置とを比較し、前記現在位置が前記計画位置から所定の許容範囲内にあるか否かを判別する、請求項６から請求項９のいずれかに記載の放射線治療制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療に用いられる放射線治療制御装置および放射線治療制御プログラムに関し、特に、放射線を用いた透視による患者の被曝量を低減することが可能な放射線治療制御装置および放射線治療制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、治療用放射線を患者の患部に照射して治療を行う放射線治療においては、治療用放射線の位置を高精度に位置決めすること、および照射すべき患部の位置を正確に計測することが重要である。これらの作業により、治療用放射線による照射領域のマージンを縮小でき、患部の周辺に存在する正常組織への被曝量が低減されるからである。
【０００３】
しかし、患部が呼吸に伴って移動する場合、当該呼吸性移動を考慮して照射領域のマージンを大きくする必要がある。このため、呼吸性移動による照射領域のマージンを縮小し、正常組織への被曝量を低減するために、特定の呼吸位相においてのみ治療用放射線を患者の患部に照射する呼吸同期放射線治療が行われている。この呼吸同期放射線治療においては、患部の呼吸性移動をあまり考慮する必要がないため、照射領域のマージンを縮小することができる。
【０００４】
上述した呼吸同期放射線治療においては、呼吸位相を決定するためにマーカが用いられている。このマーカとしては、例えば、患者の体表面に接着させた圧力検出器または患者の口に連結された吸入空気量検出器などにより把握する体外マーカや、体内に挿入されたマーカや骨構造、横隔膜の呼吸運動を連続的なＸ線透視により把握する体内マーカが知られている（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７０７２号公報
【特許文献２】特開２００６−２３０６７３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、特許文献１および特許文献２に記載された発明を含め、体内マーカを用いた従来の呼吸同期放射線治療においては、治療中、体内マーカの３次元位置をリアルタイムで計測する必要があるため、二組のＸ線透視装置を用いて同時に二方向から透視画像を撮影している。このため、放射線治療中に透視するための撮影用放射線による被曝量が大きく、治療用放射線による被曝量と相俟って放射線障害を引き起こすリスクが増大するという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、一組の透視画像撮影装置によって患者に埋め込まれたマーカの現在位置を算出でき、放射線治療中に透視するための撮影用放射線による患者の被曝量を低減することができる放射線治療制御装置および放射線治療制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る放射線治療制御装置は、透視画像を撮影する一組の透視画像撮影装置から患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像を取得する透視画像取得部と、前記透視画像における各マーカの射影位置を特定し、これら射影位置と前記透視画像撮影装置の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する射影線算出部と、各マーカ間の各々の距離を取得するマーカ間距離取得部と、前記各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出するマーカ位置算出部と、前記各マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別する治療用放射線照射判別部とを有している。また、本発明に係る放射線治療制御プログラムは、上記の各構成部としてコンピュータを機能させる。
【０００９】
また、本発明において、各マーカの前記現在位置としての３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３が、各射影線の３次元方向ベクトルａ１，ａ２，ａ３と、前記焦点位置の３次元ベクトルｂとを用いて下記式（１）のように定義される場合、前記マーカ位置算出部は、前記各射影線の方程式により特定される３次元ベクトルａ１，ａ２，ａ３，ｂと、前記各マーカ間の距離とに基づいて、下記式（１）のｔ１，ｔ２，ｔ３を算出することにより、前記３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３を特定してもよい。
0006004464.tif 000002
【００１０】
さらに、本発明において、一組の前記透視画像撮影装置により撮影された第１の透視方向における第１透視画像を複数枚取得する第１透視画像取得部と、一組の前記透視画像撮影装置により前記第１透視画像の取得タイミングとは異なるタイミングで、かつ前記第１の透視方向とは異なる第２の透視方向から撮影された第２透視画像を複数枚取得する第２透視画像取得部と、複数枚からなる前記第１透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第１時系列データとして取得する第１時系列データ取得部と、複数枚からなる前記第２透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第２時系列データとして取得する第２時系列データ取得部と、前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトし、前記第１時系列データと前記第２時系列データとの相関を最大化する相関最大化部と、前記相関最大化部により前記相関が最大化された後、前記第１時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第１射影線の方程式、および前記第２時系列データの各射影位置と前記焦点位置とを結ぶ各第２射影線の方程式を前記射影線算出部から取得し、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の中点を前記マーカの推定位置として算出するマーカ推定位置算出部とを有し、前記マーカ間距離取得部は、前記マーカ推定位置算出部が算出した各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得してもよい。また、上記の各構成部としてコンピュータを機能させてもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記相関最大化部は、前記各第１射影線と前記各第２射影線との共通垂線の長さが最小となるように、前記第１時系列データまたは前記第２時系列データの位相をシフトしてもよい。
【００１２】
さらに、本発明において、治療計画に関するデータを記憶する治療計画データ記憶部から、前記治療計画時におけるマーカの３次元位置である計画位置を取得するマーカ計画位置取得部を有し、前記治療用放射線照射判別部は、前記マーカ計画位置取得部が取得した前記マーカの計画位置と、前記マーカ位置算出部が算出した前記マーカの現在位置とを比較し、前記現在位置が前記計画位置から所定の許容範囲内にあるか否かを判別してもよい。また、上記の各構成部としてコンピュータを機能させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一組の透視画像撮影装置によって患者に埋め込まれたマーカの現在位置を算出でき、放射線治療中に透視するための撮影用放射線による患者の被曝量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る放射線治療制御装置を含む放射線治療システムを示す全体構成図である。
【図２】本実施形態の放射線治療制御装置を示すブロック図である。
【図３】二方向から撮影された透視画像からマーカの３次元位置を算出する方法の一例を示す図である。
【図４】（ａ）第１時系列データと第２時系列データの位相が異なる場合、および（ｂ）第１時系列データと第２時系列データの相関が最大化された場合における共通垂線の長さを示すグラフである。
【図５】本実施形態において、一方向から撮影された透視画像に基づいてマーカの３次元位置を算出する方法を示す図である。
【図６】本実施形態の放射線治療制御プログラムおよび放射線治療システムによって実行される放射線治療の各段階を示すフローチャート図である。
【図７】本実施形態の放射線治療制御プログラムおよび放射線治療システムによって実行される放射線治療準備段階の動作を示すフローチャート図である。
【図８】本実施形態の放射線治療制御プログラムおよび放射線治療システムによって実行される放射線治療段階の動作を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る放射線治療制御装置１および放射線治療制御プログラム１ａの一実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明において、放射線とは、Ｘ線やγ線等の電磁波、および陽子線や重粒子線等の粒子線を全て含む概念である。
【００１６】
本実施形態の放射線治療システム１０は、図１に示すように、主として、治療計画作成装置１１と、透視画像撮影装置１２と、透視方向駆動装置１３と、患者ベッド駆動装置１４と、治療用放射線ゲート制御装置１５と、照射制御・モニタ装置１６と、治療用放射線照射装置１７と、本実施形態の放射線治療制御装置１とから構成されている。以下、各装置について詳細に説明する。
【００１７】
治療計画作成装置１１は、放射線治療を受ける患者について事前に治療計画を作成する装置である。治療計画作成装置１１は、パーソナルコンピュータ等から構成されており、治療計画に関する治療計画データを記憶する治療計画データ記憶部１１ａを有している。本実施形態では、治療計画データとして、治療計画時におけるマーカの３次元位置であるマーカ計画位置、このマーカ計画位置における照射シークエンス（照射線量、照射姿勢）、マーカ計画位置において患者に投与されるべき治療用放射線の処方線量、および治療用放射線の照射により患者の体内に形成される線量分布等を算出して記憶している。
【００１８】
上記マーカ計画位置は、治療を開始する前の治療計画時に撮影された患者のＣＴ（Computer Tomography; 計算機断層撮像法）画像に基づいて計算され、放射線治療制御装置１へ送信される。一方、照射シークエンス（照射線量、照射姿勢）、処方線量および線量分布は、照射制御・モニタ装置１６へ送信される。
【００１９】
なお、本実施形態では、いわゆる呼気相（息を吐ききった状態）において治療用放射線を照射する呼吸同期放射線治療を行うため、治療計画時に撮影されるＣＴ画像は呼気相で得られたものである。ただし、本発明は、呼気相での呼吸同期放射線治療に限定されるものではなく、任意の呼吸位相における呼吸同期放射線治療に適用することができる。例えば、吸気相（息を吸いきった状態）にて呼吸同期放射線治療を行う場合は、吸気相でのＣＴ画像が用いられる。
【００２０】
なお、マーカ計画位置は、患者の体内に埋め込まれた複数のマーカのうち、いずれか一つだけでもよく複数でもよい。また、複数のマーカから一意に定義される位置（重心など）をマーカ計画位置としてもよい。さらに、マーカは、金、白金、イリジウム等の人体に害が少なく、放射線の吸収が大きい材料で形成することが好ましいが、特に限定されるものではない。また、マーカの形状は円柱状または球状が好ましいが、他の形状であってもよい。
【００２１】
透視画像撮影装置１２は、撮影用放射線により透視画像を撮影するものであり、一組のＸ線発生器１２ａとＸ線検出器１２ｂとを有している。Ｘ線発生器１２ａは、放射線治療制御装置１から送信された撮影トリガーに応じてＸ線を発生させる。一方、Ｘ線検出器１２ｂは、前記撮影トリガーと同期して送信された同期信号に応じて、Ｘ線透視された患者の透視画像を放射線治療制御装置１へ出力する。なお、本実施形態では、撮影用放射線としてＸ線を使用しているが、その他の放射線を用いてもよい。
【００２２】
透視方向駆動装置１３は、透視画像撮影装置１２による透視方向を変更するためのものである。具体的には、透視方向駆動装置１３は、Ｘ線発生器１２ａおよびＸ線検出器１２ｂのそれぞれに設けられ、放射線治療制御装置１からの駆動指示信号に応じて、Ｘ線発生器１２ａおよびＸ線検出器１２ｂの位置や角度を変更し、少なくとも第１の透視方向と、この第１の透視方向とは異なる第２の透視方向とを切り替えるようになっている。
【００２３】
なお、本実施形態において、透視方向駆動装置１３は、治療室の床、天井、壁面等を移動可能な架台によって構成されており、この架台にＸ線発生器１２ａおよびＸ線検出器１２ｂが固定されている。なお、透視方向駆動装置１３の構成は、上記構成に限定されるものではなく、いわゆるＣアーム型の可動治具にＸ線発生器１２ａおよびＸ線検出器１２ｂを取り付けてもよく、治療用放射線照射装置１７が回転ガントリ部分を有していれば、当該部分に搭載してもよい。
【００２４】
患者ベッド駆動装置１４は、患者を載置する患者ベッド１４ａを駆動し、治療用放射線を照射する際の位置合わせを行うものである。具体的には、患者ベッド駆動装置１４は患者ベッド１４ａに取り付けられており、放射線治療制御装置１からの位置補正信号に応じて患者ベッド１４ａの位置を変更し、後述するマーカの推定位置を治療計画時の計画位置に一致させるようになっている。
【００２５】
治療用放射線ゲート制御装置１５は、治療用放射線を照射するか否かを示すゲート信号を制御するものである。本実施形態において、治療用放射線ゲート制御装置１５は、放射線治療制御装置１によって治療用放射線の照射設定が可能に構成されている。具体的には、放射線治療制御装置１が照射すべきと判別した場合、照射許可ゲート信号がオンとなる一方、照射すべきではないと判別した場合、照射許可ゲート信号がオフとなる。そして、治療用放射線ゲート制御装置１５は、当該照射許可ゲート信号を照射制御・モニタ装置１６へ出力するようになっている。
【００２６】
照射制御・モニタ装置１６は、治療用放射線照射装置１７による治療用放射線の照射を制御するとともに、患者への累積投与線量を監視するものである。本実施形態において、照射制御・モニタ装置１６は、治療計画作成装置１１から照射シークエンス（照射線量、照射姿勢）、処方線量および線量分布等を受信して記憶する。そして、治療用放射線ゲート制御装置１５から受け取った照射許可ゲート信号がオンであれば、照射シークエンスで指定された放射線を照射するための照射指示信号を治療用放射線照射装置１７へ出力するようになっている。
【００２７】
また、照射制御・モニタ装置１６は、放射線治療を行っている間、治療用放射線の累積投与線量をモニタする機能を有している。具体的には、照射制御・モニタ装置１６は、患者に投与された線量を累積しており、随時、当該累積投与線量と治療計画作成装置１１から取得した処方線量とを比較する。そして、累積投与線量が処方線量に到達しない限り放射線治療を継続する一方、累積投与線量が処方線量に到達した場合、放射線治療あるいは治療手順の一つが終了したことを操作者に通知する。
【００２８】
なお、本実施形態では、放射線治療制御装置１と照射制御・モニタ装置１６との間に、治療用放射線ゲート制御装置１５を介在させているが、この構成に限定されるものではない。例えば、照射制御・モニタ装置１６が治療用放射線ゲート制御装置１５の機能を有している場合、治療用放射線ゲート制御装置１５を別途、設ける必要はない。
【００２９】
治療用放射線照射装置１７は、患者の患部へ治療用放射線を照射するものである。具体的には、治療用放射線照射装置１７は、照射制御・モニタ装置１６から照射指示信号を受信すると、当該照射指示信号で指定された照射シークエンスに従って、治療用放射線を患者の患部へ照射するようになっている。なお、本実施形態では、治療用放射線として、Ｘ線を使用しているが、その他の放射線を用いてもよい。また、患者の患部としては、癌や悪性腫瘍等のように放射線治療を必要とする患部はもとよりその他の必要な処理部であってもよい。
【００３０】
放射線治療制御装置１は、本実施形態の放射線治療システム１０を用いた放射線治療を制御するものである。本実施形態において、放射線治療制御装置１は、一組の透視画像撮影装置１２によって撮影された一方向からの透視画像に基づいて、マーカの３次元位置をリアルタイムに算出することを特徴としている。以下、本実施形態の放射線治療制御装置１について具体的に説明する。
【００３１】
本実施形態の放射線治療制御装置１は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータによって構成されており、図２に示すように、主として、本実施形態の放射線治療制御プログラム１ａや各種のデータ等を記憶する記憶手段２と、各種のデータを取得して演算処理する演算処理手段３とから構成されている。
【００３２】
記憶手段２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）およびフラッシュメモリ等から構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段３が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。本実施形態において、記憶手段２は、図２に示すように、プログラム記憶部２１と、マーカ計画位置記憶部２２と、テンプレート画像記憶部２３と、変換行列記憶部２４とを有している。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００３３】
プログラム記憶部２１には、本実施形態の放射線治療制御プログラム１ａがインストールされている。この放射線治療制御プログラム１ａが演算処理手段３によって実行されることにより、後述する各構成部としてコンピュータを機能させるようになっている。なお、放射線治療制御プログラム１ａの利用形態は、上記構成に限られるものではなく、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から直接読み出して実行してもよく、外部サーバ等からＡＳＰ（Application Service Provider）方式やクラウドコンピューティング方式で利用してもよい。
【００３４】
マーカ計画位置記憶部２２は、治療計画時におけるマーカの３次元位置である計画位置を記憶するものである。本実施形態において、マーカ計画位置記憶部２２は、放射線治療を行う患者に対応付けて、後述するマーカ計画位置取得部３１が治療計画作成装置１１から取得した計画位置を記憶するようになっている。
【００３５】
テンプレート画像記憶部２３は、透視画像内におけるマーカの射影位置を特定するためのテンプレート画像を記憶するものである。このテンプレート画像は、後述するテンプレートパターンマッチング処理に際し、透視画像内の所定領域と類似度を算出する際のテンプレートとなる画像である。具体的には、テンプレート画像記憶部２３には、患者の体内に埋め込まれるマーカの画像を予めテンプレート画像として記憶しておく。なお、使用するマーカが球状以外の形状の場合には、当該マーカを様々な角度から射影した画像をテンプレート画像として複数記憶させてもよい。
【００３６】
変換行列記憶部２４は、透視画像におけるマーカの射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ射影線の方程式を算出するための変換行列を記憶するものである。本実施形態では、予め第１の透視方向および第２の透視方向のそれぞれにおいて、透視画像撮影装置１２のキャリブレーション作業を実施する。そして、当該キャリブレーション作業により求められた各透視方向における二つの変換行列を変換行列記憶部２４に記憶させておく。
【００３７】
つぎに、演算処理手段３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、記憶手段２にインストールされた放射線治療制御プログラム１ａを実行することにより、コンピュータを本実施形態の放射線治療制御装置１として実装するようになっている。
【００３８】
具体的には、演算処理手段３によって実行された放射線治療制御プログラム１ａは、図２に示すように、マーカ計画位置取得部３１と、第１透視画像取得部３２と、透視方向変更部３３と、第２透視画像取得部３４と、第１時系列データ取得部３５と、第２時系列データ取得部３６と、相関最大化部３７と、射影線算出部３８と、マーカ推定位置算出部３９と、患者位置合わせ部４０と、透視画像取得部４１と、マーカ間距離取得部４２と、マーカ位置算出部４３と、治療用放射線照射判別部４４としてコンピュータを機能させる。以下、各構成部についてより詳細に説明する。
【００３９】
マーカ計画位置取得部３１は、治療計画時におけるマーカの３次元位置である計画位置を取得するものである。本実施形態において、マーカ計画位置取得部３１は、治療計画作成装置１１の治療計画データ記憶部１１ａから、放射線治療を行おうとする患者に埋め込まれたマーカの計画位置を取得する。そして、当該計画位置をマーカ計画位置記憶部２２に記憶させる。
【００４０】
第１透視画像取得部３２は、放射線治療を開始する前の準備段階において、第１の透視方向における第１透視画像を複数枚取得するものである。本実施形態において、第１透視画像取得部３２は、所定の時間間隔ごとにＸ線発生器１２ａに対して撮影トリガーを出力するのと同時に、Ｘ線検出器１２ｂに対して同期信号を出力する。これにより、患者の体内に埋め込まれたマーカを透視可能な第１の透視方向にセッティングされた一組の透視画像撮影装置１２から複数枚の第１透視画像が取得される。
【００４１】
透視方向変更部３３は、透視画像撮影装置１２の透視方向を変更するものである。具体的には、透視方向変更部３３は、透視方向駆動装置１３へ駆動指示信号を出力し、患者の体内に埋め込まれたマーカを透視可能な範囲内において、Ｘ線発生器１２ａおよびＸ線検出器１２ｂを任意の位置や角度に変更する。本実施形態において、透視方向変更部３３は、少なくとも第１の透視方向と、この第１の透視方向とは異なる第２の透視方向とに変更するようになっている。なお、第１の透視方向と第２の透視方向とのなす角度は９０°に近い方が好ましい。
【００４２】
第２透視画像取得部３４は、放射線治療を開始する前の準備段階において、第２の透視方向における第２透視画像を複数枚取得するものである。本実施形態において、第２透視画像取得部３４は、透視方向変更部３３により第２の透視方向にセッティングされた一組の透視画像撮影装置１２に対し、第１透視画像取得部３２と同様、所定の時間間隔ごとにＸ線発生器１２ａに対して撮影トリガーを出力するとともに、Ｘ線検出器１２ｂに対して同期信号を出力する。これにより、第１透視画像の取得タイミングとは異なるタイミングで、かつ第１の透視方向とは異なる第２の透視方向から撮影された第２透視画像が複数枚取得される。
【００４３】
なお、本実施形態では、第１透視画像取得部３２および第２透視画像取得部３４が、透視画像撮影装置１２から直接透視画像を取得しているが、この構成に限定されるものではなく、他の機器を介在させて透視画像撮影装置１２により撮影された透視画像を取得してもよい。また、本実施形態では、第１透視画像取得部３２および第２透視画像取得部３４が、透視画像を複数の静止画像によって取得しているが、動画像によって取得してもよい。
【００４４】
第１時系列データ取得部３５は、複数枚からなる第１透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第１時系列データとして取得するものである。本実施形態において、第１時系列データ取得部３５は、テンプレート画像記憶部２３からテンプレート画像を読み出し、規格化相互相関に基づくテンプレートパターンマッチング処理により、第１透視画像上でのマーカの射影位置を特定する。そして、当該処理を全ての第１透視画像について実行することにより第１時系列データを取得する。
【００４５】
第２時系列データ取得部３６は、複数枚からなる第２透視画像のそれぞれにおける各マーカの時系列的な射影位置を第２時系列データとして取得するものである。本実施形態において、第２時系列データ取得部３６は、第１時系列データ取得部３５と同様の処理により、第２透視画像上でのマーカの射影位置を特定する。そして、当該処理を全ての第２透視画像について実行することにより第２時系列データを取得する。
【００４６】
なお、本実施形態では、第１時系列データ取得部３５および第２時系列データ取得部３６が、規格化相互相関に基づくテンプレートパターンマッチング処理によりマーカの射影位置を特定しているが、この処理方法に限定されるものではなく、相互情報量により射影位置を特定してもよく、他の画像認識技術を採用してもよい。
【００４７】
相関最大化部３７は、第１時系列データと第２時系列データとの相関を最大化するものである。本実施形態では、後述するように、異なるタイミングで得られた第１時系列データおよび第２時系列データに基づいて、マーカの推定位置を算出する。しかしながら、第１時系列データおよび第２時系列データが周期的である場合、両者間に位相差が存在すると、算出誤差が大きくなる。そこで、本実施形態では、当該誤差を最小化するため、相関最大化部３７が、第１時系列データと第２時系列データとの相関が最大となるように、第１時系列データまたは第２時系列データの位相をシフトする。
【００４８】
以下、本発明における「相関を最大化」について説明する。従来、マーカの３次元位置を算出するには、二組のＸ線透視装置等によって二方向から同時に撮影した透視画像を使用するところ、本実施形態では、一組の透視画像撮影装置１２によって異なるタイミングで二方向から得られた第１時系列データおよび第２時系列データを使用する。このため、第１時系列データまたは第２時系列データの位相をシフトし、両者を同時に得られたものとみなすのに最も適した相関関係にすることを「相関を最大化」するというものとする。この相関最大化処理を実行することにより、マーカ位置の算出誤差が最小化される。
【００４９】
以下、本実施形態における「相関を最大化」する方法を説明するにあたり、まず、二方向から撮影された透視画像からマーカの３次元位置を算出する手法について説明する。当該手法は、以下の工程（１）〜（４）からなる。
（１）異なる透視方向のそれぞれにおいて、透視画像撮影装置１２のキャリブレーション作業を実施し、各透視方向における二つの変換行列を予め求めておく。
（２）図３に示すように、異なる透視方向から得られた二枚の透視画像のそれぞれにおいて、マーカの射影位置を算出する。
（３）各変換行列に基づいて、各透視方向における透視画像撮影装置１２の各焦点位置と各射影位置とを結ぶ射影線の方程式をそれぞれ算出する。
（４）算出した各射影線の交点が、マーカの３次元位置に当たる。
【００５０】
ただし、上記工程（４）において、各射影線が交差しない場合、図３に示すように、各射影線に共通して直交する共通垂線の中点が、マーカの３次元位置として推定される。この推定位置の計算誤差は、共通垂線の長さが短いほど小さく、共通垂線の長さが長いほど大きい。
【００５１】
そこで、本実施形態の相関最大化部３７は、上記共通垂線を計算誤差の指標として使用し、当該計算誤差が最小となるように、すなわち、共通垂線の長さが最小となるように第１時系列データまたは第２時系列データの位相をシフトするようになっている。
【００５２】
具体的には、相関最大化部３７は、まず、後述する射影線算出部３８から第１時系列データの各射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ各第１射影線の方程式と、第２時系列データの各射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ各第２射影線の方程式とを取得し、第１射影線と第２射影線との共通垂線の長さを算出する。
【００５３】
当該共通垂線の長さは、図４（ａ）に示すように、第１時系列データと第２時系列データとの間に位相差があると大きくなる。そこで、相関最大化部３７は、第２時系列データの位相を少しずつシフトさせながら、共通垂線の長さを順次算出し、当該共通垂線の長さが最小となる位相シフト量を探索する。そして、当該位相シフト量によって第２時系列データの位相をシフトさせると、図４（ｂ）に示すように、共通垂線の長さが最小となり、計算誤差が最小化されることとなる。
【００５４】
なお、本実施形態では、相関最大化部３７により、共通垂線の長さが最小となるような位相シフト量を求めているが、この方法に限定されるものではない。例えば、相関最大化部３７は、第１時系列データおよび第２時系列データにおける周期的な動きの変曲点が一致するように位相シフト量を決定してもよい。この周期的な動きの変曲点とは、例えば呼気と吸気により運動方向が反転する時間等である。また、相関最大化部３７は、異なる方向から得られた透視画像上におけるマーカの時系列的な射影位置の相関から位相シフト量を決定してもよい。
【００５５】
また、相関最大化部３７は、最小化した共通垂線の長さが所定の閾値を超えている場合、マーカ位置の算出誤差が許容できないものとして、その旨を操作者に通知してもよい。
【００５６】
射影線算出部３８は、透視画像における各マーカの射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出するものである。具体的には、射影線算出部３８は、後述する放射線治療準備段階においては、変換行列記憶部２４から各透視方向における変換行列を取得し、各変換行列を用いて第１時系列データおよび第２時系列データを構成する各射影位置の３次元空間内での対応点が存在できる座標群（直線の方程式）を算出する。
【００５７】
具体的には、各透視方向における変換行列をＭＬおよびＭＲ、マーカの３次元空間座標点（ｘ，ｙ，ｚ）を＜ｐ１，ｐ２，ｐ３＞、マーカの２次元透視画像点（ｘ，ｙ）を＜ｐｌ１，ｐｌ２＞および＜ｐｒ１，ｐｒ２＞、実数をｈｌ，ｈｒとすると、３次元空間座標と２次元座標との間には、以下の関係が成り立つ。
＜ｐ１，ｐ２，ｐ３，１＞ＭＬ＝ｈｌ＜ｐｌ１，ｐｌ２，１＞
＜ｐ１，ｐ２，ｐ３，１＞ＭＲ＝ｈｒ＜ｐｒ１，ｐｒ２，１＞
【００５８】
この２つの式を展開して得られる６本の式をガウスの定理を用いてｐ１，ｐ２，ｐ３について解くと、以下に示すとおり、第１射影線および第２射影線に相当する２本の射影線の方程式が求められる。
0006004464.tif 000003
ただし、ａｌ１〜ａｌ３、ａｒ１〜ａｒ３、ｂｌ１〜ｂｌ３およびｂｒ１〜ｂｒ３は、いずれもガウスの定理により求められた変数である。
【００５９】
一方、射影線算出部３８は、後述する放射線治療段階においては、まず、透視画像取得部４１が取得した透視画像における各マーカの射影位置をテンプレートパターンマッチング処理等により特定する。そして、変換行列記憶部２４から透視方向における変換行列を取得し、当該変換行列を用いて各射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出するようになっている。
【００６０】
なお、放射線治療段階における透視方向は、放射線治療準備段階における第１の透視方向または第２の透視方向と同一であってもよく異なっていてもよい。ただし、後者の場合は、別途、放射線治療段階における透視方向において、透視画像撮影装置１２のキャリブレーション作業を実施し、当該透視方向における変換行列を変換行列記憶部２４に記憶させる必要がある。
【００６１】
マーカ推定位置算出部３９は、放射線治療を開始する前の準備段階において、各マーカの推定位置を算出するものである。具体的には、マーカ推定位置算出部３９は、相関最大化部３７により相関が最大化された後の第１時系列データおよび第２時系列データについて、各第１射影線および各第２射影線の方程式を射影線算出部３８から取得し、各第１射影線と各第２射影線との共通垂線の中点をマーカの推定位置として算出するようになっている。なお、この推定位置は時系列的に得られるため、マーカの位置関係のみならず、マーカの３次元運動が再構成されるとともに、患者の呼吸運動が把握されることとなる。
【００６２】
患者位置合わせ部４０は、治療用放射線を照射するにあたり、患者を適切な位置へ位置合わせするものである。本実施形態では、呼吸同期放射線治療を行うに際し、治療計画時に呼気相で撮影したＣＴ画像を利用する。このため、患者位置合わせ部４０は、マーカ推定位置算出部３９が算出した推定位置の時系列データに基づいて呼気相の位置を算出し、当該呼気相におけるマーカの推定位置が、治療計画時の呼気相におけるマーカの計画位置と一致するように、患者が載置されている患者ベッド１４ａの位置補正量を算出する。そして、当該位置補正量を位置補正信号として患者ベッド駆動装置１４へ出力するようになっている。
【００６３】
なお、吸気相で撮影したＣＴ画像に基づいて治療計画を作成した場合、患者位置合わせ部４０は、マーカ推定位置算出部３９が算出した推定位置の時系列データに基づいて吸気相の位置を算出し、当該吸気相におけるマーカの推定位置が、治療計画時の吸気相におけるマーカの計画位置と一致するように、患者が載置されている患者ベッド１４ａの位置補正量を算出すればよい。
【００６４】
透視画像取得部４１は、実際に放射線治療を行っている間、逐次、患者の体内に埋め込まれたマーカの透視画像を取得するものである。本実施形態において、透視画像取得部４１は、所定の透視方向にセッティングされた一組の透視画像撮影装置１２に対し、所定の時間間隔ごとにＸ線発生器１２ａに対して撮影トリガーを出力するのと同時に、Ｘ線検出器１２ｂに対して同期信号を出力する。これにより、患者の体内に埋め込まれた３つ以上のマーカの透視画像が取得される。
【００６５】
マーカ間距離取得部４２は、各マーカ間の各々の距離を取得するものである。本実施形態において、マーカ間距離取得部４２は、マーカ推定位置算出部３９が算出した各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得する。具体的には、図５に示すように、３つのマーカＭ１，Ｍ２，Ｍ３の推定位置をそれぞれ３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３と定義した場合、マーカＭ１とマーカＭ２の距離Ｌ１２，マーカＭ２とマーカＭ３の距離Ｌ２３，およびマーカＭ３とマーカＭ１の距離Ｌ３１は、それぞれ下記式（２）で表される。
0006004464.tif 000004
【００６６】
なお、本実施形態では、マーカ間距離取得部４２が、マーカ推定位置算出部３９が算出した各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、予め撮影した患者のＣＴ画像に基づいて各マーカ間の位置関係を特定し、当該位置関係から各マーカ間の距離を取得してもよい。
【００６７】
マーカ位置算出部４３は、実際に放射線治療を行っている間、各マーカの現在位置を算出するものである。本実施形態において、マーカ位置算出部４３は、各射影線の方程式および前記各マーカ間距離に基づいて各々のマーカの現在位置を算出する。
【００６８】
具体的には、各マーカの治療室座標空間における現在位置としての３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、図５に示すように、各射影線の３次元方向ベクトルをａ１，ａ２，ａ３とし、透視画像撮影装置１２の焦点位置の３次元ベクトルをｂとした場合、下記式（１）のように定義される。したがって、マーカ位置算出部４３は、射影線算出部３８が算出した各射影線の方程式により特定される３次元ベクトルａ１，ａ２，ａ３，ｂと、マーカ間距離取得部４２が取得した各マーカ間の距離とに基づいて、下記式（１）のｔ１，ｔ２，ｔ３を算出することにより、３次元ベクトルＭ１，Ｍ２，Ｍ３を特定するようになっている。
0006004464.tif 000005
【００６９】
なお、患者の体内に４つ以上のマーカが埋め込まれている場合であっても、上記式（１）と同様の方程式を解いて、マーカの現在位置を算出してもよい。また、４つ以上のマーカのうち、いずれか３つのマーカを選択して現在位置を算出するようにしてもよい。
【００７０】
治療用放射線照射判別部４４は、マーカの現在位置に基づいて治療用放射線を照射するか否かを判別するものである。具体的には、治療用放射線照射判別部４４は、マーカ計画位置取得部３１が取得したマーカの計画位置と、マーカ位置算出部４３が算出したマーカの現在位置とを比較する。そして、現在位置が計画位置から所定の許容範囲内にある場合、治療用放射線を照射すべきと判別する。一方、現在位置が計画位置から所定の許容範囲内にない場合、治療用放射線を照射すべきではないと判別する。この判別結果に基づいて、治療用放射線ゲート制御装置１５における照射許可ゲート信号のオン／オフが設定されるようになっている。
【００７１】
つぎに、本実施形態の放射線治療制御プログラム１ａによって実行される放射線治療制御装置１、およびこれを含む放射線治療システム１０、ならびに放射線治療方法の作用について説明する。
【００７２】
本実施形態において行う放射線治療方法は、図６に示すように、大きく分けて、治療計画を作成する治療計画作成段階（ステップＳ１）と、放射線治療に必要なデータを準備し患者のセットアップを行う放射線治療準備段階（ステップＳ２）と、実際に治療用放射線を患者の患部に照射して放射線治療を行う放射線治療段階（ステップＳ３）とからなる。
【００７３】
まず、治療計画作成段階は、放射線治療を受ける患者について事前に治療計画を作成する段階である（ステップＳ１）。具体的には、所定のＣＴシステムを用いて取得した患者のＣＴ画像に基づいて、治療計画作成装置１１がマーカ計画位置、照射シークエンス（照射線量、照射姿勢）、処方線量および線量分布等の治療計画データを算出し、予め治療計画データ記憶部１１ａに記憶する。
【００７４】
つづいて、放射線治療準備段階は、放射線治療を開始する直前に各種の準備をする段階である（ステップＳ２）。具体的には、図７に示すように、まず、マーカ計画位置取得部３１が、治療計画作成装置１１の治療計画データ記憶部１１ａからマーカの計画位置を取得し、当該計画位置をマーカ計画位置記憶部２２に記憶する（ステップＳ２０）。これにより、マーカを待ち伏せて治療用放射線を照射すべき領域として、計画位置から所定の許容範囲内の領域が設定される。
【００７５】
なお、本ステップＳ２０では、別途、治療計画作成装置１１が、治療計画データ記憶部１１ａに記憶されている照射シークエンス（照射線量、照射姿勢）、処方線量および線量分布等のデータを照射制御・モニタ装置１６へ送信する。
【００７６】
つぎに、第１透視画像取得部３２が、第１の透視方向にセッティングされた一組の透視画像撮影装置１２から複数枚の第１透視画像を取得した後（ステップＳ２１）、透視方向変更部３３が透視方向駆動装置１３を制御し、透視画像撮影装置１２の透視方向を第２の透視方向へ変更する（ステップＳ２２）。そして、第２透視画像取得部３４が、当該第２の透視方向における第２透視画像を複数枚取得する（ステップＳ２３）。これにより、透視画像撮影装置１２を一組だけ用いて、異なるタイミングで、かつ異なる二つの透視方向から撮影された透視画像が取得される。
【００７７】
つづいて、第１時系列データ取得部３５が、各第１透視画像上での各マーカの射影位置を特定し、第１時系列データを取得するとともに（ステップＳ２４）、第２時系列データ取得部３６が、各第２透視画像上での各マーカの射影位置を特定し、第２時系列データを取得する（ステップＳ２５）。そして、これら第１時系列データと第２時系列データとの相関が、相関最大化部３７によって最大化される（ステップＳ２６）。
【００７８】
このとき、本実施形態では、相関最大化部３７が、第１射影線と第２射影線との共通垂線の長さが最小となるように第１時系列データまたは第２時系列データの位相をシフトする。これにより、第１時系列データと第２時系列データとの位相差がなくなり、二組の透視画像撮影装置１２によって同時に二方向から得られたデータと同等とみなせるため、マーカの推定位置の算出誤差が最小化される。
【００７９】
つぎに、射影線算出部３８が、ステップＳ２６で相関が最大化された第１時系列データおよび第２時系列データについて、各第１射影線および各第２射影線の方程式を算出すると（ステップＳ２７）、これら各第１射影線と各第２射影線との共通垂線の中点が、マーカ推定位置算出部３９によってマーカの推定位置として算出される（ステップＳ２８）。以上の処理により、一組の透視画像撮影装置１２を用いて、異なる時刻に異なる方向から得られた透視画像に基づいて、各マーカの３次元運動が再構成される。このため、各マーカの幾何学的な配置を示す位置関係や、患者の呼吸運動が把握される。
【００８０】
つづいて、患者位置合わせ部４０が、ステップＳ２８で算出された推定位置と、ステップＳ２０で取得された計画位置とが一致するように患者ベッド駆動装置１４を制御し、患者ベッド１４ａを駆動する（ステップＳ２９）。これにより、患者に埋め込まれた各マーカの治療室座標空間における３次元位置が、治療計画作成時の計画位置に一致され、呼吸同期放射線治療を実行するための準備が整う。
【００８１】
なお、以下に詳述する放射線治療段階（ステップＳ３）の開始直前に、別途患者のＣＴ画像を撮影し、当該ＣＴ画像から得られるマーカの位置が、計画位置から所定の許容範囲内にある場合は、上述したステップＳ２１〜ステップＳ２９を省略してもよい。
【００８２】
放射線治療段階は、実際に治療用放射線を患者の患部に照射して放射線治療を行う段階である（ステップＳ３）。具体的には、図８に示すように、まず、透視画像取得部４１が、一組の透視画像撮影装置１２から透視画像を取得すると（ステップＳ３０）、射影線算出部３８が、当該透視画像に含まれる各マーカの射影位置を特定し、当該各射影位置と透視画像撮影装置１２の焦点位置とを結ぶ各射影線の方程式を算出する（ステップＳ３１）。
【００８３】
つづいて、マーカ間距離取得部４２が、ステップＳ２８で算出された各マーカの推定位置に基づいて各マーカ間の距離を取得すると（ステップＳ３２）、マーカ位置算出部４３が、ステップＳ３１で算出された各射影線の方程式と、ステップＳ３２で取得された各マーカ間距離とに基づいて、各マーカの現在位置を算出する（ステップＳ３３）。
【００８４】
これにより、放射線治療中にマーカの現在位置を算出するには、従来、二組の透視画像撮影装置１２により二方向から同時に撮影された透視画像が必要であったところ、本実施形態では、一組の透視画像撮影装置１２により一方向から撮影された透視画像だけで現在位置の算出が可能となる。このため、放射線治療中に透視するための撮影用放射線による患者の被爆量は、単純に計算して従来と比較して半減する。
【００８５】
つぎに、治療用放射線照射判別部４４が、ステップＳ２０で取得されたマーカの計画位置と、ステップＳ３３で算出されたマーカの現在位置とを比較する（ステップＳ３４）。そして、現在位置が計画位置から所定の許容範囲内にある場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、治療用放射線照射判別部４４は、治療用放射線を照射すべきと判別し、治療用放射線ゲート制御装置１５の照射許可ゲート信号をオンに設定する（ステップＳ３５）。
【００８６】
治療用放射線ゲート制御装置１５において照射許可ゲート信号がオンに設定されている間、照射制御・モニタ装置１６が、ステップＳ２０で取得した照射シークエンスに従って照射指示信号を治療用放射線照射装置１７へ出力し、治療用放射線を照射させる（ステップＳ３７）。一方、現在位置が計画位置から所定の許容範囲内にない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、治療用放射線照射判別部４４は、治療用放射線を照射すべきではないと判別し、治療用放射線ゲート制御装置１５の照射許可ゲート信号をオフに設定する（ステップＳ３６）。
【００８７】
以上のように、マーカが所定の許容範囲内に入るのを待ち伏せて、マーカが所定の許容範囲内に入ったときのみ治療用放射線を照射する。このため、患部に対する照射精度が向上するとともに、正常な部位への誤照射が低減する。
【００８８】
最後に、照射制御・モニタ装置１６が、ステップＳ２０で取得された処方線量と、患者に投与された累積投与線量とを比較する（ステップＳ３８）。そして、累積投与線量が処方線量に到達しない限り（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、ステップＳ３０へと戻り、放射線治療を継続する。一方、累積投与線量が処方線量に到達した場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、放射線治療を終了させる。
【００８９】
以上のような本実施形態の放射線治療制御装置１および放射線治療制御プログラム１ａによれば、以下のような作用効果を奏する。
１．一組の透視画像撮影装置１２によって得られた透視画像からマーカの現在位置を算出することができる。
２．放射線治療中における撮影用放射線による患者の被曝量を低減することができる。
３．一組の透視画像撮影装置１２によって異なるタイミングで、かつ異なる透視方向から得られた透視画像に基づいて、マーカの推定位置を算出することができる。
４．第１時系列データと前記第２時系列データとの相関が最大化するように位相をシフトし、マーカの推定位置の算出誤差を低減することができる。
５．マーカが所定の許容範囲内に入ったときのみ治療用放射線を照射し、患部に対する照射精度を向上できるとともに、正常な部位への誤照射を低減することができる。
【００９０】
なお、本発明に係る放射線治療制御装置１および放射線治療制御プログラム１ａは、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００９１】
例えば、上述した本実施形態の放射線治療システム１０においては、透視画像撮影装置１２を一組しか備えていないが、この構成に限定されるものではない。例えば、二組の透視画像撮影装置１２，１２を備えた放射線治療システム１０であっても、本発明に係る放射線治療制御装置１および放射線治療制御プログラム１ａを適用し、放射線治療段階において一組の透視画像撮影装置１２のみを使用することにより、本発明による作用効果を奏することができる。なお、この場合、放射線治療準備段階における推定位置の算出に際しては、二組の透視画像撮影装置１２，１２を用いて、異なる方向から同時に撮影された複数の透視画像を用いてもよい。このようにすれば従来行われている二組の透視画像撮影装置１２を用いるシステムであっても本発明を適用することが可能となり、投資負担が少なくてすむ。そして、患者の状況に応じて一組ないし二組の透視画像撮影装置１２を適宜、選択的に使用すればより患者にとって負担の少ない放射線治療を進められる。
【００９２】
また、上述した本実施形態では、各マーカ間の距離は不変であるものと仮定して、マーカの現在位置を算出しているが、この構成に限定されるものではない。実際には、患者の呼吸に応じて各マーカ間の距離がわずかに変動するため、当該変動を考慮することにより現在位置の算出精度を向上することができる。
【００９３】
さらに、上述した本実施形態では、Ｘ線を用いて透視画像を取得しているが、超音波などＸ線以外の他の透視画像取得方法により透視画像を取得してもよい。また、本実施形態では、治療用放射線としてＸ線を使用しているが、Ｘ線以外の陽子線、重粒子線等を使用してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  放射線治療制御装置
１ａ  放射線治療制御プログラム
２  記憶手段
３  演算処理手段
１０  放射線治療システム
１１  治療計画作成装置
１１ａ  治療計画データ記憶部
１２  透視画像撮影装置
１２ａ  Ｘ線発生器
１２ｂ  Ｘ線検出器
１３  透視方向駆動装置
１４  患者ベッド駆動装置
１４ａ  患者ベッド
１５  治療用放射線ゲート制御装置
１６  照射制御・モニタ装置
１７  治療用放射線照射装置
２１  プログラム記憶部
２２  マーカ計画位置記憶部
２３  テンプレート画像記憶部
２４  変換行列記憶部
３１  マーカ計画位置取得部
３２  第１透視画像取得部
３３  透視方向変更部
３４  第２透視画像取得部
３５  第１時系列データ取得部
３６  第２時系列データ取得部
３７  相関最大化部
３８  射影線算出部
３９  マーカ推定位置算出部
４０  患者位置合わせ部
４１  透視画像取得部
４２  マーカ間距離取得部
４３  マーカ位置算出部
４４  治療用放射線照射判別部
【図１】
0006004464.tif 000008
【図２】
0006004464.tif 000009
【図３】
0006004464.tif 000010
【図４】
0006004464.tif 000011
【図６】
0006004464.tif 000012
【図７】
0006004464.tif 000013
【図８】
0006004464.tif 000014
【図５】
0006004464.tif 000015