(57)【要約】【課題】  本発明によれば、放射線治療において患者の位置決めを短時間で行うことのできる患者位置決め装置を提供することができる。【解決手段】放射線治療システムの位置決め装置であって、Ｘ線ＣＴデータから疑似透視画像を作成する疑似透視画像作成部と、二つの画像を比較して照射対象の移動量もしくは回転量を演算する演算部を有し、前記疑似透視画像作成部は、治療台に前記照射対象を固定した後に取得したＸ線ＣＴデータから第一の疑似透視画像を作成し、前記演算部は、前記照射対象について予め取得されたＸ線ＣＴデータから作成された第二の疑似透視画像と、前記第一の疑似透視画像とに基づき演算することを特徴とする。【選択図】図３
2018134123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線治療システムの位置決め装置であって、
Ｘ線ＣＴデータから疑似透視画像を作成する疑似透視画像作成部と、
二つの画像を比較して照射対象の移動量もしくは回転量を演算する演算部を有し、
前記疑似透視画像作成部は、治療台に前記照射対象を固定した後に取得したＸ線ＣＴデータから第一の疑似透視画像を作成し、
前記演算部は、前記照射対象について予め取得されたＸ線ＣＴデータから作成された第二の疑似透視画像と、前記第一の疑似透視画像とに基づき演算することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置決め装置であって、
前記疑似透視画像作成部は、前記照射対象について予め取得されたＸ線ＣＴデータから前記第二の疑似透視画像を作成することを特徴とする位置決め装置。
【請求項３】
請求項１に記載の位置決め装置であって、
前記疑似透視画像作成部は、擬似透視画像を作成する際のＸ線の経路は擬似透視画像を作成する面に垂直であるものと仮定した透視画像を作成することを特徴とする位置決め装置。
【請求項４】
請求項１に記載の位置決め装置であって、
前記疑似透視画像作成部は、前記照射対象内に含まれるあるいは前記照射対象内の一部あるいは全体を含む直方体を設定し、前期直方体を通過する直線上のＸ線ＣＴデータを前記直方体の内部についてのみ積算することにより擬似透視画像を作成することを特徴とする位置決め装置。
【請求項５】
請求項１に記載の位置決め装置であって、前記第一の擬似透視画像及び前記第二の擬似透視画像を互いに直交する三面について作成することを特徴とする位置決め装置。
【請求項６】
請求項１に記載の位置決め装置であって、前記第二の擬似透視画像の前記第一の擬似透視画像に対する移動量及び回転量から前記照射対象の前記移動量及び前記回転量を算出することを特徴とする位置決め装置。
【請求項７】
請求項１に記載の位置決め装置であって、前記第一の擬似透視画像に対する前記第二の擬似透視画像の移動量もしくは回転量を位相限定相関法により算出することを特徴とする位置決め装置。
【請求項８】
放射線源と、
前記放射線を照射する照射装置と、
前記放射線を照射する照射対象を所定の位置に固定する位置決め装置とを有し、
前記位置決め装置が請求項１に記載の位置決め装置であることを特徴とする放射線治療システム。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線治療システムであって、
前記位置決め装置はコーンビームＣＴのＸ線撮像装置を有することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項１０】
放射線治療システムの位置決め装置であって、
照射対象について予め取得した第一のＸ線ＣＴデータから第一の擬似透視画像を作成し、治療台へ前記照射対象を固定した後に取得した第二のＸ線ＣＴデータから第二の擬似透視画像を作成し、前記第一の擬似透視画像と前記第二の擬似透視画像を比較することにより、前記第二のＸ線ＣＴデータを取得した時点における前記照射対象の位置及び傾きの前記第一のＸ線ＣＴデータを取得した時点における前記照射対象の位置及び傾きからの移動量及び回転量を算出し、前記移動量及び前記回転量の計算結果に基づいて前期治療台の位置及び傾きを制御することを特徴とする位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療における患者位置決め装置及び患者位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００７−２８２８７７（特許文献１）がある。この公報には、「患者などの放射線照射対象部位についての３次元参照画像を入力する参照ＣＴ画像入力部１０２と、前記３次元参照画像から位置姿勢情報に基づいて擬似透視画像を生成する擬似透視画像生成部１０６と、位置決めされる放射線照射対象部位についての照合透視画像を入力する照合Ｘ線透視画像入力部１０４とを備え、前記擬似透視画像と前記照合透視画像との相関値が所定の値を超えた時の位置姿勢と前記３次元参照画像撮像時の位置姿勢の変化量を放射線照射対象部位の並進量と回転量として、前記放射線照射対象部位を位置決めする最適化計算部１１０を含む位置決め手段を設けた。」と記載されている。
【０００３】
本技術分野の別の背景技術として、特開第２００６−２３９４０３号（特許文献２）がある。この公報には、「位置決めデータ生成装置６ ０ は、現在断層像情報及び基準断層像情報を用いて、Ｘ − Ｙ平面（ Ｘ 方向及びＹ 方向の二軸によって確定される面） での位置決めデータ（ 第１ 位置決めデータ） 、及びＸ − Ｚ 平面（ Ｘ 方向及びＺ 方向の二軸によって確定される面） での位置決めデータ（ 第２位置決めデータ） を作成する。これらの位置決めデータの作成を、図９を用いて具体的に説明する。三次元画像情報である基準断層情報を用いて、治療計画で設定されたアイソセンタ（ 患部に相当） を含むＸ − Ｙ 平面における二次元画像情報である第１ 基準画像情報（ Ｘ − Ｙ 平面基準画像情報という） 、及びアイソセンタを含むＸ − Ｚ 平面における二次元画像情報である第２基準画像情報（ Ｘ − Ｚ 平面基準画像情報という） を作成する（ ステップ７ ０ ） 。三次元画像情報である現在断層情報を用いて、基準断層像情報と同じＸ − Ｙ 平面における二次元画像情報である第１ 現在画像情報（ Ｘ − Ｙ 平面現在画像情報という） 、及び基準断層像情報と同じＸ − Ｚ 平面における二次元画像情報である第２現在画像情報（ Ｘ − Ｚ 平面現在画像情報という） を作成する（ ステップ７ １ ） 。」と記載されている。また、この広報には「位置決めデータ生成装置６ ０ は、Ｘ − Ｙ 平面現在画像情報及びＸ − Ｙ 平面基準画像情報を用いて、Ｘ − Ｙ 平面におけるベッド位置決めデータであるＸ 方向及びＹ 方向におけるベッド１ ３ の各移動量、及びベッド１ ３ の回転角を算出する（ U S P 5 , 0 3 9 , 8 6 7号図３ ） （ ステップ７ ３ ） 。」と記載されている。また、この広報には、「「Ｎ Ｏ 」が入力されると、位置決めデータ生成装置６ ０ は、Ｘ − Ｙ 平面及びＸ − Ｚ 平面現在画像情報と対応するＸ − Ｙ 平面及びＸ − Ｚ 平面基準画像情報との一致が達成していないことを認識する。このときには、ステップ７ ８ の処理が実行される。操作者は、「Ｎ Ｏ」を入力すると共に、マウス（ 図示せず） による操作によって、ディスプレイ装置６ ３ Ａの画面上でＸ − Ｙ 平面現在画像情報を移動させてＸ − Ｙ 平面基準画像情報に、ディスプレイ装置６ ３ Ｂ の画面上でＸ − Ｚ 平面現在画像情報を移動させてＸ − Ｚ 平面基準画像情報にそれぞれ合わせる。ステップ７ ８ は、Ｘ − Ｙ 平面及びＸ − Ｚ 平面現在画像情報のそれぞれの移動に基づいて、Ｘ 方向、Ｙ 方向およびＺ 方向におけるベッド１ ３ の各移動量、及びψ軸周りの回転角を算出する。ステップ７ ８ で算出された各情報がベッド制御装置６ ２ に出力される（ ステップ７ ９ ） 。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８２８７７
【特許文献２】特開第２００６−２３９４０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１には、荷電粒子ビーム（以下、単にビームと呼ぶ）を患部へ照射してがん等の病変を治療する粒子線治療システムにおいて、Ｘ線ＣＴにより治療計画前に取得された断層像から作成した擬似透視画像と患者位置決め時に取得された透視画像とを比較してビームを患部へ正確に照射するための患者の移動量及び回転量、即ち患者が固定されている治療台の移動量及び回転量を算出し、治療台を移動する患者位置決め装置が記載されている。
【０００６】
前記特許文献２には、粒子線治療システムにおいて、Ｘ線ＣＴにより治療計画前に取得された断層像（以下、基準断層像と呼ぶ）と、患者の周囲を回転可能な照射装置（以下、回転ガントリーと呼ぶ）に搭載されたＸ線発生装置及びＸ線検出装置を用いたＸ線ＣＴにより患者位置決め時に取得された断層像（以下、現在断層像と呼ぶ）とを比較して、患者が固定された治療台の移動量及び回転量を算出し、治療台を移動する患者位置決め装置が記載されている。
【０００７】
前記特許文献２に記載の患者位置決め装置は、回転ガントリーにより複数の方向から照射されるビームの設計上の交点（以下、アイソセンタと呼ぶ）を含む直行する二平面について基準断層画像及び現在断層画像を作成し、両者の比較により三次元空間上における治療台の移動量及び回転量を算出する。この方法では、前記特許文献１に記載の擬似透視画像と透視画像とを比較する手法に比べて、特に軟部組織の治療において高い精度での患者位置決めが可能となる。
【０００８】
一方で、前記特許文献２に記載の患者位置決め装置では、治療台の移動量を算出する前の患者位置（以下、現在患者位置と呼ぶ）の、治療計画が想定する患者位置（以下、基準患者位置）に対する移動量が大きい場合（例えば現在患者位置の基準患者位置に対する移動量が患部直径の１／４倍以上）、アイソセンタを含む二平面の断層画像に写る患部の形状が治療計画時と患者位置決め時とで変化し、断層画像同士の比較では治療台の移動量を正確に算出できない可能性がある。患者位置決め装置が治療台の移動量を正確に算出できない場合、患者位置決め装置の使用者はマウス操作などにより現在断層画像を基準断層画像と合わさるように移動することで治療台の移動量を患者位置決め装置に設定する必要がある。このため、前記特許文献２に記載の患者位置決め装置では、患者の移動量が大きい場合に治療台の移動量を手動で設定する必要が生じ、患者の位置決めに要する時間が増大する可能性がある。
【０００９】
そこで本発明では、放射線治療において患者の位置決めを短時間で行うことのできる患者位置決め装置を提供する。
【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、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、患者の体外から患部へ放射線を照射することにより病変を治療する定位体外照射療法に用いられる患者位置決め装置であって、前記患者について予め取得した第一のＸ線ＣＴデータから第一の擬似透視画像を作成し、治療台へ前記患者を固定した後に取得した第二のＸ線ＣＴデータから第二の擬似透視画像を作成し、前記第一の擬似透視画像と前記第二の擬似透視画像を比較することにより、前記第二のＸ線ＣＴデータを取得した時点における前記患者の位置及び傾きの前記第一のＸ線ＣＴデータを取得した時点における前記患者の位置及び傾きからの移動量及び回転量を算出し、前記移動量及び前記回転量の計算結果に基づいて前期治療台の位置及び傾きを制御することを特徴とする患者位置決め装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放射線治療において患者の位置決めを短時間で行うことのできる患者位置決め装置を提供することができる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の患者位置決め装置を用いた粒子線治療システムの例
【図２】実施形態１において患者及び治療台を回転ガントリーの回転軸方向から見た模式図
【図３】実施形態１における患者位置決めの手順を示すフローチャート図
【図４】実施形態１において擬似透視画像作成用に設定する直方体の模式図
【図５】実施形態１において治療台制御装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施形態では、放射線治療において患者の位置決めを短時間で行うことのできる患者位置決め装置の例を説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態による患者位置決め装置を用いた粒子線治療システムの例である。
【００１７】
本実施形態の粒子線治療システムは、シンクロトロン等の加速器１０により所定の運動エネルギーまで加速された荷電粒子ビーム（以下、単にビームと呼ぶ）を高エネルギービーム輸送系１１へ取り出し、回転ガントリー１２及び回転ガントリーに搭載された照射ノズル１３を経由して、治療台２０に固定された照射対象である患者３０中の患部３１へ照射するものである。回転ガントリー１２は回転軸１４を軸として患者３０の周囲を回転し、複数の異なる方向からの患者３０へのビーム照射を可能とする。治療台２０の周囲には、患者位置決め装置を構成するＸ線発生装置２１ａ、２１ｂ及びＸ線検出装置２２ａ、２２ｂが設置されている。放射線を発生させる加速器１０、高エネルギービーム輸送系１１、回転ガントリー１２を構成する各機器は照射制御装置１５に接続されており、照射制御装置１５は照射制御装置１５に接続された治療計画装置１６が作成する治療計画に基づいて患者３０へのビーム照射を制御する。
【００１８】
本実施形態の患者位置決め装置の構成及びその動作を図２を用いて説明する。図２は、患者３０及び治療台２０を回転ガントリー１２の回転軸１４方向から見た模式図である。本実施形態の患者位置決め装置１００は、治療台２０、Ｘ線発生装置２１ａ、２１ｂ、Ｘ線検出装置２２ａ、２２ｂ、Ｘ線ＣＴ制御装置２３、治療台制御装置２４、端末２５により構成されており、治療台２０、端末２５は治療台制御装置２４に、Ｘ線発生装置２１ａ、２１ｂ、Ｘ線検出装置２２ａ、２２ｂはＸ線ＣＴ制御装置２３にそれぞれ接続されており、治療台制御装置２４はＸ線ＣＴ制御装置２３に接続されている。また、治療台制御装置２４は照射制御装置１５、治療計画装置１６に接続されている。
【００１９】
治療台２０は治療室の床面に対して固定されており、回転ガントリー１２の回転角を変化させても治療台２０の位置は変化しない。Ｘ線発生装置２１ａ、２１ｂ及びＸ線検出装置２２ａ、２２ｂは回転ガントリー１２に対して固定されており、回転ガントリー１２の回転に合わせて患者３０の周囲を回転する。Ｘ線発生装置２１ａ、２１ｂ及びＸ線検出装置２２ａ、２２ｂは、Ｘ線発生装置２１ａとＸ線検出装置２２ａを結ぶＸ線照射軸２６ａとＸ線発生装置２１ｂとＸ線検出装置２２ｂを結ぶＸ線照射軸２６ｂが互いに直行し、なおかつＸ線発生装置２１ａ、２１ｂ及びＸ線検出装置２２ａ、２２ｂが照射ノズル１３を避けるように設置されている。Ｘ線発生装置と、Ｘ線検出装置と、それらを支持する構造等によりＸ線ＣＴ撮像装置を構成する。これはたとえば治療室内に独立に設置されるＣＴ装置で代用することもできし、より治療台の移動を抑制するために本実施例のようにコーンビームＣＴとすることもできる。
【００２０】
患者３０は治療の間は治療台２０へ固定されており、治療台制御装置２４は治療開始前に治療台２０の位置と傾きを調節し、治療中の患者３０の位置と傾きを粒子線治療の治療計画が想定する位置に一致させる。患者３０の位置と傾きを治療計画が想定する位置と傾きに一致させる作業を患者位置決め、あるいは単に位置決めと呼ぶ。
【００２１】
粒子線治療では、治療前に患者３０の患部３１を含む範囲についてＸ線ＣＴを撮像し、患部３１を含む三次元空間のＣＴ値の分布（以下、基準ＣＴデータと呼ぶ）を算出する。治療計画装置１６は、ビームの照射位置、エネルギー、照射量等を記述した治療計画を基準ＣＴデータに基づいて作成する。患者３０の治療を行う際は、患者３０に対応した治療計画が治療計画装置１６から照射制御装置１５に出力され、照射制御装置１５は入力された治療計画に基づいてビーム照射を制御する。治療計画が想定する患者３０の位置及び傾きとは基準ＣＴデータにより表される患者３０の位置及び傾きであり、患者位置決めとは治療台２０に固定された患者３０の位置及び傾きを基準ＣＴデータが示す患者３０の位置及び傾きに一致させる作業である。
【００２２】
粒子線治療において、患者位置決め装置１００を用いて患者位置決めを短時間で行う手法について図３を用いて説明する。図３は、患者位置決めを行う手順を示すフローチャート図である。
【００２３】
粒子線治療を行う際には、患者３０を治療台２０へ固定した後、治療台制御装置２４が治療計画に基づいて治療台２０を移動し患者３０の大まかな位置調整を行う（手順１）。
【００２４】
次に、患者３０を治療台２０に固定した状態で、患者３０のＸ線ＣＴを撮像する（手順２）。治療台２０に固定された患者３０のＸ線ＣＴを撮像する際は、回転ガントリー１２を回転させるとともにＸ線発生装置２１ａ、２１ｂからＸ線ＣＴ撮像用のＸ線を患者３０へ照射し、患者３０を透過した撮像用Ｘ線の二次元強度分布をＸ線検出装置２２ａ、２２ｂにより回転ガントリー１２の回転角ごとに取得する。Ｘ線検出装置２２ａ、２２ｂによる透過Ｘ線分布の測定結果はＸ線ＣＴ制御装置２３へ出力され、Ｘ線ＣＴ制御装置２３は透過Ｘ線分布の測定結果から患部３１を含む三次元空間のＣＴ値の分布（現在ＣＴデータ）を算出する。
【００２５】
患者３０のＸ線ＣＴを撮像した後、治療台制御装置は患部３１を含む所定の領域（例えば、患部３１を内包する直方体）について擬似透視画像（以下、現在擬似透視画像と呼ぶ）を作成する（手順３）。擬似透視画像とは、Ｘ線が患者３０を通過する際の減衰を計算機上で模擬して得られるＸ線強度の二次元分布を表す画像であり、Ｘ線の経路上のＣＴ値の積分値が擬似透視画像の画素値に対応している。本実施例では、患部３１を内包する直方体の互いに直行する三面について現在擬似透視画像を作成し、患者３０の移動量及び回転量の算出に用いる。
【００２６】
現在ＣＴデータから現在擬似透視画像を作成した後、治療台制御装置２４は治療計画装置１６から基準ＣＴデータを読み込み、現在擬似透視画像と同じ領域について現在ＣＴデータから擬似透視画像（以下、基準擬似透視画像と呼ぶ）を作成する（手順４）。ここで、基準ＣＴデータの読み込み及び基準擬似透視画像の作成はステップ３で現在擬似透視画像を作成するよりも前、例えば患者３０が治療室に入室した時点で行っても良いし、基準擬似透視画像は治療計画装置１６上で作成し、治療台制御装置２４は治療計画装置１６から基準擬似透視画像のみを読み込んでも良い。
【００２７】
治療台制御装置２４は基準擬似透視画像と現在擬似透視画像を比較し、現在擬似透視画像の基準擬似透視画像に対する移動量及び回転量を算出する（手順５）。現在擬似透視画像の移動量は現在擬似透視画像を作成した平面に平行な平面内における患部３１の移動量を、現在擬似透視画像の回転量は現在擬似透視画像を作成した平面に垂直な直線を軸とする患部３１の回転量を表す。本実施形態では互いに直行する三種の平面について現在擬似透視画像の移動量及び回転量を算出する為、患部３１の互いに直行する三種の座標軸についての移動量及び患部３１の互いに直行する三種の座標軸を軸とした回転量を一意に求めることができる。
【００２８】
患部３１の移動量及び回転量の算出が完了した後、治療台制御装置２４は患部３１の移動量及び回転量を端末２５に表示する。作業者は端末２５に表示された患部３１の移動量及び回転量を確認し、患部３１の移動量及び回転量が正常に算出されている場合には端末が備える入力装置（図示せず）から治療台２０の移動を指示する（手順６）。端末２５には基準擬似透視画像と患部３１の移動量及び回転量の計算結果に基づいて平行移動及び回転させた現在擬似透視画像が重ねて表示される為、作業者は基準擬似透視画像内の患部３１と現在擬似透視画像の患部３１が重なっていることを確認することで、患部３１の移動量及び回転量が正常に算出されていることを確認できる。治療台制御装置２４は、基準擬似透視画像及び現在擬似透視画像を端末２５へ表示する替わりに、患部３１内の特定の一点あるいはアイソセンタを含み互いに直行する三種の平面について基準ＣＴデータから作成した断層画像（以下、基準断層画像と呼ぶ）及び現在ＣＴデータから作成した断層画像（以下、現在断層画像と呼ぶ）を重ねて表示しても良い。この時、現在断層画像は患部３１の移動量及び回転量の計算結果に応じて移動及び回転させた平面について作成する。
【００２９】
治療台２０の移動指示を受けた治療台制御装置２４は、患部３１の移動量及び回転量の計算結果に基づいて治療台を移動し（手順７）、患者３０の位置決めを完了する。本実施例では患部３１の移動量及び回転量の計算結果を作業者が確認した後に治療台２０の移動を指示するとしたが、患部３１の移動量及び回転量の算出後は作業者の確認を待たずに治療台２０を移動させる構成としても良い。この場合、作業者は治療台２０の移動中に患部３１の移動量の計算結果を確認できるため、患者位置決めに要する時間を短縮することが可能となる。
【００３０】
上記のような位置決めを実現するための治療台制御装置２４は、図５に示すように疑似透視画像作成部６３と演算部６２を有する。疑似透視画像作成部６３は、Ｘ線ＣＴ制御装置２３から読み込んだ現在ＣＴデータから現在擬似透視画像を作成する。また、疑似透視画像作成部６３は、治療計画装置１６から基準ＣＴデータを読み込み、現在擬似透視画像と同じ領域について現在ＣＴデータから基準擬似透視画像を作成する機能がある。演算部６２はこれら二つの疑似透視画像を比較し移動量及び回転量を算出する。また、必要に応じ治療台２０制御値を生成する部や表示制御を行う部（図示せず）があってもよい。なお、基準擬似透視画像は治療計画装置１６上で作成し、治療台制御装置２４は治療計画装置１６から基準擬似透視画像を読み込むようにすることもできるが、その場合、疑似透視画像作成部６３は現在疑似透視画像のみ作成する。
【００３１】
基準ＣＴデータ及び現在ＣＴデータ（両者を合わせて単にＣＴデータと呼ぶ）から基準擬似透視画像及び現在擬似透視画像を作成する手順について図４を用いてさらに詳しく説明する。図４は患者３０の患部３１及び擬似透視画像作成のために患者３０の体内に定義した直方体３２の模式図である。
【００３２】
治療台制御装置２４がＣＴデータから擬似透視画像を作成する際には、予め作業者が基準ＣＴデータに対して患部３１を内包するような直方体３２を設定しておく。直方体３２の形状は作業者が治療計画装置に手動で入力しても良いし、治療計画の内容に基づいて治療計画装置１６が自動的に設定しても良い。ここで、患部３１が基準擬似透視画像の表示範囲と現在擬似透視画像の表示範囲の両方に含まれることを保証する為、直方体３２は患部３１の大きさに対して余裕を持って設定することが好ましい。例えば上述のステップ１に記載の大まかな位置調整の精度が±１ｃｍ以内である場合、直方体３２を構成する平面と患部３１との距離が１ｃｍ以上となる様に直方体３２を設定すれば、基準擬似透視画像と現在擬似透視画像の両方に患部３１の全体が含まれることが保証される。作業者が患部３１を内包するような直方体の形状を手動で設定し、治療計画装置１６が作業者の設定した直方体に余裕を加えて擬似透視画像作成用の直方体１６を作成しても良い。
【００３３】
治療台制御装置２４は治療計画装置１６から直方体３２の形状を読み込み、直方体３２の互いに直行する三面について、擬似透視画像を作成する。ここで、直方体３２を構成する互いに直交する三辺の方向をそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸と定義し、擬似透視画像を作成する三面をそれぞれｘ−ｙ面、ｙ−ｚ面、ｚ−ｘ面と表すこととする。ｘ−ｙ面は、ｘ軸、ｙ軸に平行でｚ軸に垂直な面を表し、ｙ−ｚ面は、ｙ軸、ｚ軸に平行でｘ軸に垂直な面を表し、ｚ−ｘ面は、ｚ軸、ｘ軸に平行でｙ軸に垂直な面を表す。
【００３４】
ｘ−ｙ面についての擬似透視画像は、ｘ−ｙ面内の各位置について、直方体３２内のＣＴデータをｚ軸方向に積分することで得られる。具体的には、擬似透視画像の画素値ｆ（ｘ，ｙ）はＣＴデータｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて数式１により与えられる。
【００３５】
【数１】
2018134123.tif 000003
【００３６】
数式１中のｚＭＩＮは直方体３２中のｚ座標の最小値、ｚＭＡＸは直方体３２中のｚ座標の最大値である。ｘ−ｙ面の擬似透視画像は直方体３２をｚ方向から見た場合の透視画像を模擬するものであり、ｘ−ｙ面の擬似透視画像には患部３１のｘ軸方向の位置情報、ｙ軸方向の位置情報、ｚ軸に平行な直線を軸とした傾きの情報が含まれている。ｙ−ｚ面についての擬似透視画像及びｚ−ｘ面についての擬似透視画像は、ｘ−ｙ面についての擬似透視画像と同様にして得られる。なお、放射線治療において擬似透視画像を作成する際には、仮想のＸ線発生源から円錐状に広がるＸ線の経路を仮定することが一般的であるが、本実施形態では擬似透視画像を作成する際のＸ線の経路は擬似透視画像を作成する面に垂直であるものとし、Ｘ線の進む方向は擬似透視画像上の位置により変化しない。言い換えれば、本実施形態では例えばｘ−ｙ面の擬似透視画像を作成する際にｚ軸方向の無限遠をＸ線源として仮定している。疑似画像同士を比較することで、３Ｄ画像同士を比較するより短時間で位置決めの演算を行うことができる。また、疑似画像同士を比較することで、双方を無限遠Ｘ線源画像として生成することができ、無限遠Ｘ線源画像同士を比較することで、円錐状に広がるＸ線による作成された画像もしくは円錐状に広がるＸ線を仮定して作成された疑似画像を比較する場合に比べ、精度の高い移動量算出を行うことができる。
【００３７】
基準擬似透視画像と現在擬似透視画像を比較し、患部３１の治療計画が想定する位置及び傾きからの移動量及び回転量を算出する方法について説明する。患部３１の移動量及び回転量を算出するには、ｘ−ｙ面、ｙ−ｚ面、ｚ−ｘ面のそれぞれについて、現在擬似透視画像の基準擬似透視画像からの移動量及び回転量を求めれば良い。
【００３８】
現在擬似透視画像の基準擬似透視画像からの移動量及び回転量を求めるには、例えば位相限定相関法（Ｐｈａｓｅ−Ｏｎｌｙ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ：ＰＯＣ）と呼ばれる画像マッチング手法が利用できる。位相限定相関法は、画像を二次元フーリエ変換して得られる位相情報を利用して画像同士をマッチングする手法であり、画像間の移動量及び回転量を高精度に算出できることから、現在擬似透視画像の移動量及び回転量を算出する為の手法として好適である。
【００３９】
現在擬似透視画像の基準擬似透視画像からの移動量及び回転量を求めるには、現在擬似透視画像と基準擬似透視画像の類似度を表す評価関数を定義し、評価関数が最大となる様に移動量及び回転量をパラメータとした最適化計算を行っても良い。なお、本実施形態の患者位置決め装置では、現在擬似透視画像を作成する際のＸ線源と直方体３２との位置関係が現在擬似透視画像の移動及び回転により変化しないため、最適化計算の際に現在擬似透視画像を繰り返し作成する必要はない。
【００４０】
このように、本実施形態の患者位置決め装置では、基準ＣＴデータから基準擬似透視画像を作成し、現在ＣＴデータから現在擬似透視画像を作成し、基準擬似透視画像と現在擬似透視画像の比較により患者３０の治療計画が想定する位置及び傾きからの移動量及び回転量を算出する。このとき、患者３０の移動量が大きい場合（例えば、患部３１の直径の１／４倍以上）であっても、現在擬似透視画像に写る患部３１の形状は患者３０の移動量が０である場合とほぼ同一である為、本実施形態の患者位置決め装置は患者３０の移動量が大きい場合であっても患者３０の移動量及び回転量を正確に算出できる。これにより、本実施形態の患者位置決め装置では作業者が手動で患者３０の移動量及び回転量を入力する頻度が低減し、患者位置決めを短時間で行うことができる、
本実施形態の患者位置決め装置では患部３１を内包するように擬似透視画像作成用の直方体３２を設定するとしたが、擬似透視画像作成用の直方体３２を患部３１の一部のみを含むように設定することもできる。直方体３２が患部３１の一部のみを含む場合であっても、患部３１中には基準擬似透視画像と現在擬似透視画像の両方に写る領域が存在する。この領域の形状については、基準擬似透視画像と現在擬似透視画像で患者３０の移動量に依らずほぼ同一である為、患者３０の移動量が大きい場合であっても基準擬似透視画像と現在擬似透視画像との比較により患者３０の移動量及び回転量の算出が可能である。
【００４１】
本実施形態の患者位置決め装置では、擬似透視画像作成用の直方体３２を患部３１の周辺の臓器や骨、体表面といった要素を内包するように設定することもできる。この場合、患者３０の移動量及び回転量は患部３１だけでなく、周辺の臓器や骨、体表面の移動量及び回転量に基づいて算出される。特に骨については周囲の臓器とのコントラストが軟組織に比べて高い為、直方体３２に骨が含まれる場合治療台制御装置２４は骨の移動量及び回転量を患者３０の移動量及び回転量として算出する可能性が高い。このような骨を基準とした位置決めは、骨に対する相対的な位置があまり変化しない患部（例えば脳腫瘍）の位置決めにおいて有効である。逆に、直方体３２を骨を含まないように設定することにより、患者３０の移動量及び回転量の計算結果から骨の移動量及び回転量による影響を取り除くことが可能である。骨による影響を取り除いた位置決めは、骨に対する相対的な位置が変化し得る患部（例えば肝臓がん）において、患者位置決め精度の向上に有効である。
【００４２】
本実施形態では粒子線治療システムを例として患者位置決め装置の動作を説明したが、本実施形態の患者位置決め装置は患部へＸ線を照射して病変を治療するＸ線治療装置等、体外から電離放射線を照射して病変を治療する定位体外照射療法含む放射線治療全般の患者位置決め、及びそれに用いる放射線治療システム等に用いることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  加速器
１１  高エネルギービーム輸送系
１２  回転ガントリー
１３  照射ノズル
１４  回転ガントリー回転軸
１５  照射制御装置
１６  治療計画装置
２０  治療台
２１ａ、２１ｂ  Ｘ線発生装置
２２ａ、２２ｂ  Ｘ線検出装置
２３  Ｘ線ＣＴ制御装置
２４  治療台制御装置
２５  端末
２６ａ、２６ｂ  ＣＴ用Ｘ線照射軸
３０  患者
３１  患部
３２  擬似透視画像作成用直方体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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