(57)【要約】【課題】マーカーを用いることなく、治療対象部位を高精度で監視できるようにする。【解決手段】数種類のエネルギーを治療対象（患者１０）に照射する放射線源（監視用Ｘ線装置２０）と、治療対象を透過した複数のエネルギー領域のフォトン数を、各エネルギー領域毎に弁別して計数する複数のフォトンカウントセンサー２２と、該複数のフォトンカウントセンサーの出力に基づいて、治療対象部位（患部１０Ｂ）とそれ以外（正常部１０Ａ）を識別する画像識別手段（患部位置モニター２４）と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類のエネルギーを治療対象に照射する放射線源と、
治療対象を透過した複数のエネルギー領域のフォトン数を、各エネルギー領域毎に弁別して計数する複数のフォトンカウントセンサーと、
該複数のフォトンカウントセンサーの出力に基づいて、治療対象部位とそれ以外を識別する画像識別手段と、
を備えたことを特徴とする放射線治療部位監視装置。
【請求項２】
前記フォトンカウントセンサーが、放射線が入射される結晶板と、放射線により該結晶板に発生した電荷信号を読み取る信号読取回路とを、略垂直に配置されたカーボンナノチューブで結合したものであることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療部位監視装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射線治療部位監視装置の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を把握する手段を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項４】
前記把握する手段の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を制御する手段を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の放射線治療部位監視装置の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を把握し、制御することを特徴とする放射線治療装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療部位監視装置、放射線治療装置、及びその制御方法に係り、特に、マーカーを用いることなく、患部や病変部等の治療対象部位（単に治療部位とも称する）を高精度で監視することが可能な放射線治療部位監視装置、これを利用した放射線治療装置、及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの放射線治療において、治療対象部位である患部や病変部等を監視しながら放射線照射を正確に行ない、患部以外の正常な部位（健全部）での被曝を極力少なくすることが必要である。又、患部への照射残しを無くすことも重要である。そのため従来は、特許文献１に記載されているように体表面にマーカーを固定したり、特許文献２の従来技術に記載されているように、患部に金属のマーカーを埋め込んで、これを確認しながら照射したり、特許文献３に記載されているように、ＣＴ画像から骨などのランドマークを抽出したり、特許文献４に記載されているように、超音波断層画像やＭＲＩ画像から患部を検出したり、特許文献５や６に記載されているように、Ｘ線画像から、必要に応じてマーカーを併用して（特許文献６）、患部を検出するようにしてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７８３２３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８６６７５号公報（段落００１７）
【特許文献３】特開２００９−３６９号公報
【特許文献４】特開２００５−９５６４０号公報
【特許文献５】特開２００４−５７４３８号公報
【特許文献６】特開２００２−２００１８２号公報
【特許文献７】特公表２００５−５２６５７８号公報
【特許文献８】特公表２００７−５２６０３６号公報
【特許文献９】特開２００３−２２０１５１号公報
【特許文献１０】特開２００８−１７３１８２号公報
【特許文献１１】特開２００９−６６１０６号公報
【特許文献１２】特開２００１−２５９０５９号公報
【特許文献１３】特開２００９−１４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図１に模式的に例示するように、患部１０Ｂが正常部１０Ａを囲むように存在している場合、マーカー１２を埋め込んで、そのマーカー１２をつなぐ破線Ａ内の範囲に対して放射線を照射すると、マーカー１２の埋め込みにより患者に過大な負担を与えるだけでなく、マーカーでは患部１０Ｂと正常部１０Ａの境が明確でなく不正確であるため、破線Ａの外側に照射残りＢが生じて、癌が取りきれず再発の危険を生じたり、あるいは、正常部１０Ａにも放射線を照射してダメージＣが発生するという問題点を有していた。
【０００５】
特に、放射線治療方法が高度化し、これまででは数方向から照射していたが、最新治療法ではコンピュータ制御によって数多くの方向から線量をフィルタやマスクで調節しながら照射する強度変調放射線治療ＩＭＲＴ（特許文献７や８参照）が適用され、根治率が格段に上がっている。しかしながら、患部が生体の一部であるため動くので、ＩＭＲＴでは、適用する患部が限定される。
【０００６】
更に、精密な細いビームにより、より正確な照射が可能で、動く患部に適用できる動体追跡放射線治療ＭＭＲＴ（特許文献９〜１１参照）でも、マーカーが必要で、ＣＴデータや呼吸同期等で患部を推定する必要がある。
【０００７】
又、患部周辺を撮影したＸ線透過撮影画像Ｘからオプティカルフローを計算し、そのフローベクトルを合成することによって、患部の動きベクトルを計算する呼吸同期照射（特許文献１２参照）も提案されているが、ここまで詳細な照射を行うためには、これまでのようにマーカーによる患部確認や推定では正確な制御が困難であった。
【０００８】
なお、特許文献１３には、空港での手荷物検査や食品中の混入物検査等で、未知の構成材料を判定するための、放射線のエネルギー弁別を行うことにより、透過Ｘ線を利用して物質の材質や状態を計測するフォトンカウントセンサーが提案されているが、ラインセンサを用いた走査型で動作が遅く、検出ピッチも過大で、放射線治療に用いることはできなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、マーカーを用いることなく、従って、患者に過大な負担を与えることなく、治療部位を高精度で監視可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、放射線治療部位監視装置において、複数種類のエネルギーを治療対象に照射する放射線源と、治療対象を透過した複数のエネルギー領域のフォトン数を、各エネルギー領域毎に弁別して計数する複数のフォトンカウントセンサーと、該複数のフォトンカウントセンサーの出力に基づいて、治療対象部位とそれ以外を識別する画像識別手段と、を備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
ここで、前記フォトンカウントセンサーを、放射線が入射される結晶板と、放射線により該結晶板に発生した電荷信号を読み取る信号読取回路とを、略垂直に配置されたカーボンナノチューブで結合したものとすることができる。
【００１２】
又、複数種類のエネルギーは、ある範囲のエネルギーが連続して含まれている白色Ｘ線（連続Ｘ線）の複数部分をセンサー側で切り分けたものであっても良い。
【００１３】
本発明は、又、該放射線治療部位監視装置の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を把握する手段を備えたことを特徴とする放射線治療装置を提供するものである。
【００１４】
又、前記把握する手段の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を制御する手段を更に備えたものである。
【００１５】
又、前記放射線治療部位監視装置の出力に基づいて、治療用放射線の照射方向や線量を把握し、制御することを特徴とする放射線治療装置の制御方法を提供するものである。
【００１６】
なお、フォトンカウントセンサーを使用しても組織の境が明確でない場合は、患部、例えば癌細胞に集まる薬品を投与してから照射することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、フォトンカウントセンサーにより、入射された放射線のエネルギーを弁別して、通常の密度からの画像の濃淡以外に組織の違いをデータとして得ることが出来るため、図２に例示する如く、治療対象部位（患部１０Ｂ）とそれ以外（正常部１０Ａ）を明確に識別することが可能となる。従って、この画像を使用して患部１０Ｂと正常部１０Ａの輪郭を明確にすることにより、これまでのマーカーでは得られない正確で緻密な治療を行うことが可能となる。
【００１８】
又、癌の治療では癌に正確に予定の線量を照射することが最も重要である。これまでは実際の患部にどの程度の線量を照射したかを位置データ等推定で計算していた。これに対して本発明では、常に照射位置とモニター位置が一致しているため、実線量でリアルタイムでまた記録として正確に残り、データの信頼性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のマーカーで認識される患部形状の一例を示す図
【図２】本発明により認識される患部形状の一例を示す図
【図３】本発明の実施形態の全体構成を示す図
【図４】同じくフォトンカウントセンサーの要部構成を示す断面図
【図５】同じくフォトンカウントセンサーによる患部識別の原理を示す図
【図６】同じくフォトンカンウトセンサーで検出される各物質の吸収率の差の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る放射線治療装置の実施形態は、図３に全体構成を示す如く、複数種類のエネルギーの監視用Ｘ線２１を治療対象である患者１０の患部１０Ｂに照射する放射線源である監視用Ｘ線装置２０と、患者１０を透過したＸ線から、複数のエネルギー領域のフォトン数を、各エネルギー領域毎に弁別して計数する複数（図では２台）のフォトンカウントセンサー２２と、該複数のフォトンカウントセンサー２２の出力に基づいて、患部１０Ｂとそれ以外の正常部１０Ａを識別する画像識別手段（図示省略）を含む患部位置モニター２４と、該患部位置モニター２４の出力に基づいて、治療用Ｘ線３１を照射する治療用Ｘ線加速器３０の照射方向や線量を制御するためのＸ線治療器コントローラ２６とを備えている。
【００２２】
図において、２８は、治療用Ｘ線加速器３０を図中の矢印Ｄ方向に回動するための回動装置である。また、治療用Ｘ線加速器３０は、図示しない回動装置により、図中の矢印Ｅ方向にも回動可能とされている。
【００２３】
前記フォトンカウントセンサー２２は、発明者が特願２００９−１１７８１８号（出願時未公開）で提案したように、図４に示す如く、放射線が入射される、例えばＣｄＴｅ系結晶板２２Ａと、放射線により該結晶板２２Ａに発生した電荷信号を読み取るための、例えばＣＭＯＳ集積回路でなる信号読取回路２２Ｂとが、略垂直に配置されたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）２２Ｃで結合されており、特許文献１３のフォトンカウントセンサーのように、ラインセンサを走査することなく、高速且つ高密度で放射線を検出可能とされている。他の構成は、特許文献１３のフォトンカウントセンサーと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２４】
以下、作用を説明する。
【００２５】
前記監視用Ｘ線装置２０からＸ線を照射すると、フォトンカウントセンサー２２には、図５に示す如く、エネルギー範囲ごとに異なる画像が得られる。例えば（Ａ）にはＸ線エネルギーＥ１以下の画像が得られ、（Ｂ）にはＸ線エネルギーＥ１からＥ２の画像が得られ、（Ｃ）にはＸ線エネルギーＥ２以上の画像が得られる。従って、これらの画像を比較し、患部に集まる物質のＸ線エネルギー変化による減衰の特徴を解析することによって、（Ｄ）に示す如く、患部１０Ｂを特定することができる。図５の例では、患部１０ＢのみＸ線エネルギーＥ２以上の減衰が異なっている。
【００２６】
各物質の吸収率の差の一例を図６に示す。フォトンカウントセンサーにより各エネルギーの透過線の差を検出することによって、物質の違いを判別することができる。
【００２７】
なお、前記実施形態においては、患部位置モニター２４の出力に基づいて治療用Ｘ線加速器３０を制御するようにしていたが、制御対象はこれに限定されず、Ｘ線以外の放射線治療に適用することが可能である。又、治療手段へのフィードバック制御を行うことなく、患部位置のモニタだけを行なうことも可能である。フォトンカウントセンサー２２も、ＣｄＴｅ系結晶板２２ＡやＣＮＴ２２Ｃを用いたものに限定されない。更に、フォトンカウントセンサー２２の数も２台に限定されず、３台以上設けて、立体的な精度を高めることもできる。
【００２８】
又、複数種類のエネルギーは、ある範囲のエネルギーが連続して含まれている白色Ｘ線（連続Ｘ線）の複数部分をセンサー側で切り分けたものであっても良い。
【００２９】
なお、フォトンカウントセンサーを使用しても組織の境が明確でない場合は、患部、例えば癌細胞に集まる薬品を投与してから照射することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…患者
１０Ａ…正常部
１０Ｂ…患部
２０…監視用Ｘ線装置
２１…監視用Ｘ線
２２…フォトンカウントセンサー
２２Ａ…結晶板
２２Ｂ…信号読取回路
２２Ｃ…カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
２４…患部位置モニター
２６…Ｘ線治療器コントローラ
２８…回動装置
３０…治療用Ｘ線加速器
３１…治療用Ｘ線
【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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【図６】
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