(57)【要約】【課題】放射線治療に要する時間を短縮できるベッド位置決めシステムおよびベッド位置決め方法を提供することにある。【解決手段】  断層画像情報算出手段４０１Ａは、治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し、第２の断層画像情報を得る。透過長算出手段４０１Ｂは、記第２の断層画像情報から第１のＸ線情報取得時の透過長を求める。補正係数算出手段４０１Ｃは、透過長からＸ線のビームハードニング補正係数を導き出す。Ｘ線情報算出手段４０１Ｄは、第１のＸ線情報を補正係数により補正して第２のＸ線情報を生成する。ベッド移動量算出装置３１１は、第１の断層画像情報と補正係数により再構成された第２の断層画像情報とに基づいてベッド移動量を求める。ベッド制御装置３１０は、ベッド移動量に基づいて照射対象を支持するベッドの駆動装置を制御する。【選択図】図７
2011010885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源装置と、
前記Ｘ線に対応する第１のＸ線情報を取得するＸ線検出装置と、
治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し、第２の断層画像情報を得る断層画像情報算出手段と、
前記第２の断層画像情報から前記第１のＸ線情報取得時の透過長を求める透過長算出手段と、
前記透過長から前記Ｘ線のビームハードニング補正係数を導き出す補正係数算出手段と、
前記第１のＸ線情報を前記補正係数により補正して第２のＸ線情報を生成するＸ線情報算出手段と、
前記第２のＸ線情報から前記第２の断層画像情報を再構成する再構成手段と、
前記第１の断層画像情報と前記第２の断層画像情報とに基づいてベッド移動量を求めるベッド移動量算出装置と、
該ベッド移動量算出装置により求められたベッド移動量に基づいて照射対象を支持するベッドの駆動装置を制御するベッド制御装置とを備えることを特徴とするベッド位置決めシステム。
【請求項２】
請求項１記載のベッド位置決めシステムにおいて、
前記Ｘ線検出装置による照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出するように、補正係数の算出処理の実行開始を指示する入力手段を備えることを特徴とするベッド位置決めシステム。
【請求項３】
Ｘ線源装置から照射対象に向かって照射されたＸ線から第１のＸ線情報を取得し、
治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し第２の断層画像情報を生成し、
前記第２の断層画像情報から前記第１のＸ線情報取得時の透過長を求め、
前記透過長から前記Ｘ線のビームハードニング補正係数を導き出し、
前記第１のＸ線情報を前記補正係数から補正して第２のＸ線情報を生成し、
前記第２のＸ線情報を再構成することで第２の断層画像情報を生成し、
前記第１の断層画像情報と前記第２の断層画像情報とに基づいてベッド移動量を演算し、
前記ベッド移動量に基づいて前記照射対象を支持するベッドの駆動装置を制御することを特徴とするベッド位置決め方法。
【請求項４】
請求項３記載のベッド位置決め方法において、
前記Ｘ線検出装置による照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出することを特徴とするベッド位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベッド位置決めシステム及びベッド位置決め方法に係り、特に、Ｘ線又は陽子線をはじめとする粒子線等の各種放射線を患部に照射して治療する放射線治療に用いるのに好適なベッド位置決めシステム及びベッド位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
がん細胞を各種放射線を照射することで壊死させることを目的とする放射線治療は、近年広く行われつつある。用いられる放射線としては、最も広く利用されているＸ線だけでなく、陽子線を始めとする粒子線を使った治療も行われている。
【０００３】
放射線治療の重要なプロセスの一つに、放射線治療の直前に実施するベッドの位置決めがある。ベッド位置決めのプロセスは、例えば、特許文献１に記載されている。すなわち、まず、技師（または医師）が、一般に治療計画装置から出力されたディジタル再構成Ｘ線(ＤＲＲ：Digital Reconstructed Radiograph)画像情報と、放射線照射前にＸ線撮像装置を用いて治療用ベッド（以下、「ベッド」と称する）の上に患者を横たわらせた状態で撮影して得られた単純Ｘ線画像情報を比較する。この比較に基づいて、治療計画で決定した照射標的（がんの患部）の位置と現在のベッド上に横たわっている患者の照射標的の位置のずれ量を算出する。算出したずれ量を用いて二種類の画像が一致するようにベッドの移動量を求める。この移動量に基づいてベッドを移動させることにより、ベッドの位置決めが完了する。なお、ＤＲＲ画像情報とＸ線画像情報のパターンマッチングにより、ベッドの移動量を求めることは、特許文献２により知られている。
【０００４】
ＤＲＲ画像情報はＸ線画像を模擬した画像であり、治療計画時に撮影された治療計画用ＣＴ画像から生成される。ＤＲＲ画像の作成は、体内の３次元構造の情報を持つＣＴ画像から得られる体内のＣＴ値を基に、一般的にレイトレーシング法を応用した方法を用いて行う。このＤＲＲ画像情報と治療時に撮像されるＸ線画像ＤＲＲ画像との比較により位置決めを行うプロセスでは、通常は直交する二方向から撮像されたＸ線画像と、それに対応するように生成されたＤＲＲ画像を用いる。すなわち、二方向からの投影画像同士の比較となるが、直交する二枚の投影画像の情報のみからでは、３次元画像の互いの位置関係を把握することが困難な場合がある。具体的には、投影画像の二つの撮像方向の両者に直交する軸回りでの回転量を、投影画像を用いた位置決めで決めることが難しくなる。例えば、頭部などは首の関節により動きの自由度が比較的多い部位であり、投影画像のみからでは特に位置合わせが難しくなる。その一方で、頭部は放射線を避けるべき重要な部位が多い部位であり、一層慎重な位置決めが要求されるため、位置決めをＤＲＲ画像と位置決め用Ｘ線画像のみから十分な精度で行うためには多くの時間を要するという課題があった。
【０００５】
この課題を解決するものとして、位置決め時にもＣＴ画像を取得する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この方法では、治療計画用のＣＴ画像と、治療時に撮像された位置決め用ＣＴ画像とを直接比較し、位置決めを行う。３次元画像情報同士の位置決めであるので、移動量は投影画像を用いた場合よりも容易に定まる。また、ＤＲＲ画像とＸ線画像との位置決めでは主に骨同士の位置合わせを行うが、ＣＴ画像同士を比較する方法では、体内の臓器の位置まで含めた位置決めが可能になるという利点もある。
【０００６】
しかし、位置決め時にＣＴ画像を取得する方法は利点も多い一方で、位置決め時に撮像した画像を位置決め時に再構成を行わなければならない。ＣＴ画像の再構成は、単なるＸ線画像の撮像に比較すると取り扱う画像情報が圧倒的に多く、作成に要する時間が長くなる。また、投影画像から３次元のＣＴ画像を正しく再構成するためには、各種のアーチファクトを抑制するための補正が必須となっている。アーチファクトが発生する代表的な要因に、パーシャルボリューム効果やビームハードニングが挙げられる（例えば、非特許文献２参照）。パーシャルボリューム効果は、一つのピクセルやボクセルが画像再構成の最小単位となるため、そのボクセル内に異なる物質が存在する場合にＣＴ値が平均値で表されることによる効果、ビームハードニングはＸ線の透過する物質の距離によってＸ線の線質が変化することにより吸収率と透過長との線形性が崩れる現象である。これらに対する補正を考慮した再構成では、再構成に要する時間はさらに増大する。
【０００７】
この中でも、ビームハードニングに対しては、従来から様々な補正処理が実施されている。代表的な補正方法は、均質な水ファントムの再構成像が正しく均質になるように、検出器のチャンネルごとに測定される投影データに対する補正関数を予め定めておく方法である（例えば、特許文献３参照）。この補正は、撮像する物質が水に近い性質の場合には概ね問題なく機能する。しかし、水と大きくことなる物質の多い部位、例えば骨の多い頭部などでは、この方式の補正では線状、帯状のアーチファクトが生じる場合が多い。このアーチファクトを取り除くためには、一度再構成した画像から、検出器のチャンネルごとに骨とそれ以外の組織との透過長の割合を算出し、その値に応じて補正に用いる係数を調整するという方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０００−５１００２３号公報
【特許文献２】特許第３７４８４３３号明細書
【特許文献３】特許第３２０４７０１号明細書
【特許文献４】特許第３２２３１９５号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】横濱則也  他、「陽子線治療におけるＣＴ−治療共通ベッドを使用した患者位置決めシステムの概要と検討」、日本放射線技術学会誌、第59巻、11号、1432頁〜1436頁、2003年。
【００１０】
【非特許文献２】Thorsten M. Buzug ”Computed Tomography From Photon Statistics to Modern Cone-Beam CT”,Springer (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、特許文献４記載の方法は、効率的にビームハードニングによるアーチファクトを除去できるものの、ＣＴ画像の再構成のための演算を二度行う必要があるため計算速度が遅くなるという課題がある。位置決め時における計算時間の増大は、患者に負担を与える。すなわち、放射線治療そのものに要する時間は、患部の大きさや照射回数等によっても異なるが、一般的に１，２分であるが、その直前に実施するベッド位置決めに、一般的に、十数分を要する。ベッド位置決めおよび放射線治療の間は、患部の位置がずれないように、患者はベッドに拘束されるため、患者の負担が大きいものである。また、位置決め時における計算時間の増大は、治療施設が年間を通じて治療可能な人数にも影響を与える。
【００１２】
本発明の目的は、放射線治療に要する時間を短縮できるベッド位置決めシステムおよびベッド位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源装置と、前記Ｘ線に対応する第１のＸ線情報を取得するＸ線検出装置と、治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し、第２の断層画像情報を得る断層画像情報算出手段と、前記第２の断層画像情報から前記第１のＸ線情報取得時の透過長を求める透過長算出手段と、前記透過長から前記Ｘ線のビームハードニング補正係数を導き出す補正係数算出手段と、前記第１のＸ線情報を前記補正係数により補正して第２のＸ線情報を生成するＸ線情報算出手段と、前記第２のＸ線情報から前記第２の断層画像情報を再構成する再構成手段と、前記第１の断層画像情報と前記第２の断層画像情報とに基づいてベッド移動量を求めるベッド移動量算出装置と、該ベッド移動量算出装置により求められたベッド移動量に基づいて照射対象を支持するベッドの駆動装置を制御するベッド制御装置とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、放射線治療に要する時間を短縮できるものとなる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記Ｘ線検出装置による照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出するように、補正係数の算出処理の実行開始を指示する入力手段を備えるようにしたものである。
【００１５】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ線源装置から照射対象に向かって照射されたＸ線から第１のＸ線情報を取得し、治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し第２の断層画像情報を生成し、前記第２の断層画像情報から前記第１のＸ線情報取得時の透過長を求め、前記透過長から前記Ｘ線のビームハードニング補正係数を導き出し、前記第１のＸ線情報を前記補正係数から補正して第２のＸ線情報を生成し、前記第２のＸ線情報を再構成することで第２の断層画像情報を生成し、前記第１の断層画像情報と前記第２の断層画像情報とに基づいてベッド移動量を演算し、前記ベッド移動量に基づいて前記照射対象を支持するベッドの駆動装置を制御するようにしたものである。  
かかる方法により、放射線治療に要する時間を短縮できるものとなる。
【００１６】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記Ｘ線検出装置による照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、放射線治療に要する時間を短縮できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用される、放射線治療システムであるＸ線治療システムの正面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムの側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムのシステム構成図である。
【図４】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムに用いられるＸ線撮像システムのシステム構成図である。
【図５】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムに用いられる位置決め装置のシステム構成図である。
【図６】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムに用いる画像処理演算装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の内容を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムの構成および動作について説明する。  
最初に、図１〜図５を用いて、本実施形態によるベッド位置決めシステムが適用される、放射線治療システムであるＸ線治療システムの構成について説明する。なお、本実施形態では、Ｘ線治療システムへの適用について述べるが、本発明は陽子線や炭素線を用いた粒子線治療システムに対応した位置決めシステムとしても適用可能である。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用される、放射線治療システムであるＸ線治療システムの正面図である。図２は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムの側面図である。図３は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムのシステム構成図である。図４は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムが適用されるＸ線治療システムに用いられるＸ線撮像システムのシステム構成図である。図５は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムに用いられる位置決め装置のシステム構成図である。
【００２１】
図１に示すように、Ｘ線治療システム１０１は、治療装置１０２およびベッド位置決めシステム３０１を備えている。ベッド位置決めシステム３０１は、Ｘ線撮像システム３０４と、位置決め装置３０５とを備えている。
【００２２】
治療装置１０２は、回転ガントリー１０３と、支柱１０４と、照射ヘッド（照射ノズル，照射装置）１０５と、Ｘ線発生装置１０６と、ベッド１０７を備えている。回転ガントリー１０３は、床面に据え付けられる支柱１０４に回転可能に取り付けられる。回転ガントリー１０３は、回転中心軸１２３の方向に延びるアーム部１１０を有し、支柱１０４に取り付けられた第１回転機構（図示せず）によって駆動されて回転中心軸１２３を中心に回転する。Ｘ線撮像システム３０４および位置決め装置３０５からなるベッド位置決めシステム３０１は、図３に示すように、ネットワークを通して治療計画装置３０２及びデータサーバ３０３と接続されている。
【００２３】
次に、図１および図２を用いて、治療装置１０２の構成について説明する。ベッド１０７は、治療台１０９、及び治療台１０９の上端部に設置される天板１０８を有する。治療台１０９は、床面に据え付けられた、第２回転機構（図示せず）を有するターンテーブル（図示せず）上に設置されている。天板１０８は、一方向に細長く伸びている。治療台１０９は、天板１０８を三つの方向に移動させる三つの駆動装置（図示せず）を備えている。天板１０８は、第１駆動装置によって、回転中心軸１２３に沿った水平方向（Ｙ軸方向）への移動を行う。天板１０８は、第２駆動装置によって、回転中心軸１２３と直交する水平方向（Ｘ方向）への移動を行う。天板１０８は、第３駆動装置によって、高さ方向（鉛直方向）（Ｚ方向）への移動を行う。天板１０８は、第２回転機構の駆動によって、ベッド回転軸１２５を中心に回転する。さらに、治療台１０９は、図示されていないが、天板１０８を回転中心軸１２３の周りに移動させる（ローリングさせる）第４駆動装置、及び天板１０８の先端部の上げ下げを行う（ピッチングさせる）第５駆動装置を備える。第４及び第５駆動装置は、ベッド１０７、すなわち天板１０８の位置決めの微調整に使用される。天板１０８の長手方向に伸びる軸が、回転中心軸１２３と、水平方向及び鉛直方向で共に平行になった状態（図１及び図２に示す天板１０８の状態）を、ベッド回転軸１２３回りにおけるベッド１０７の回転角度がゼロ度と定義する。
【００２４】
照射ヘッド１０５が、天板１０８と向き合うように、回転ガントリー１０３の水平方向に伸びた部分、すなわち、アーム部１１０の先端部に設置される。アーム部１１０は、回転ガントリー１０３の回転に伴って天板１０８の周囲を旋回する。Ｘ線発生装置１０６がアーム部１１０内に設置されている。照射ヘッド１０７は、Ｘ線発生装置１０６から入射されたＸ線を照射標的（例えば、患者内に存在するがんの患部）に向かって照射する。回転ガントリー１０３の回転によって周方向における照射ヘッド１０５の向きが変えられるので、Ｘ線を、照射標的に対し、回転中心軸１２３の周囲で３６０度の範囲でどの方向からでも照射することができる。また、照射ヘッド１０５の軸心を通る、Ｘ線が照射される方向である照射中心線１２４と回転中心軸１２３の交点を、照射中心点（アイソセンター）１２６と呼ぶ。
【００２５】
ここで、図３および図４を用いて、本実施形態によるベッド位置決めシステム３０１の構成について説明する。
【００２６】
図４に示すように、ベッド位置決めシステム３０１のＸ線撮像システム３０４は、Ｘ線源（Ｘ線源装置）３０８、Ｘ線受像器（Ｘ線入射器）３０９、撮像制御装置３０７を有する。図２に示したように、Ｘ線源３０８及びＸ線受像器３０９は、間に天板１０８を挟むようにして対向して、回転ガントリー１０３に取り付けられる。Ｘ線受像器３０９は、放射線検出器である半導体放射線検出器（図示せず）（以下、半導体検出器という）を複数個有する。放射線検出器としてシンチレータを用いてもよい。本例で用いるＸ線受像器３０９は、複数の半導体検出器を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）である。シンチレータ及び複数のフォトダイオードを有するＦＰＤ、イメージインテンシファイア及びＣＣＤのいずれかをＸ線受像器３０９に用いることも可能である。
【００２７】
図４に示すように、Ｘ線源３０８及びＸ線受像器３０９は、撮像制御装置３０７に接続される。撮像制御装置３０７は、通信装置４０２を通じて撮像操作卓３０６に接続される。撮像操作卓３０６は、画像処理演算装置４０１と、通信装置４０２と、メモリ４０３と、記憶装置４０４と、入力手段４０５とを有する。入力手段４０５は、キーボードやマウスなどの入力インターフェイスや、ディスプレイなどの表示装置（図示せず）からなり、これらにより、撮像操作卓３０６では、操作者が動作を指示することが可能である。
【００２８】
図３に示すように、位置決め装置３０５は、ベッド制御装置３１０と、移動量算出装置３１１とから構成される。移動量算出装置３１１は、図５に示すように、移動量演算装置５０１と、通信装置５０２と、メモリ５０３と、記憶装置５０４とからなる。Ｘ線撮像システム３０４で得られた位置決め用ＣＴ画像と、治療計画用ＣＴ画像とを比較することで移動量算出装置３１１が位置決めのためのベッドの移動量を算出し、その結果に基づきベッド制御装置３１０がベッドを移動させ、位置決めが完了する。
【００２９】
次に、図６〜図１０を用いて、治療計画開始から放射線を照射するまでの治療の流れを説明する。
【００３０】
図６は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムに用いる画像処理演算装置の構成を示すブロック図である。図７は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の内容を示すフローチャートである。図８〜図１０は、本発明の一実施形態によるベッド位置決めシステムにおける位置決め方法の説明図である。
【００３１】
図６に示すように、画像処理演算装置４０１は、断層画像情報算出手段４０１Ａと、透過長算出手段４０１Ｂと、補正係数算出手段４０１Ｃと、Ｘ線情報生成手段４０１Ｄと、再構成手段１０４Ｅとを備えている。
【００３２】
断層画像情報算出手段４０１Ａは、治療計画に用いられる第１の断層画像情報を規定値で抽出し、第２の断層画像情報を得る。透過長算出手段４０１Ｂは、第２の断層画像情報から位置決め時に取得される第１のＸ線情報取得時の透過長を求める。補正係数算出手段４０１Ｃは、透過長から前記Ｘ線のビームハードニング補正係数を導き出す。Ｘ線情報生成手段４０１Ｄは、第１のＸ線情報を前記補正係数から補正し、第２のＸ線情報を生成する。再構成手段１０４Ｅは、第２のＸ線情報から第２の断層画像情報を再構成する。
【００３３】
なお、各手段の詳細動作については、図７を用いて後述する。
【００３４】
初めに治療を行うための治療計画が立案される。患者はまず、ＣＴ装置（図示せず）を用いて治療計画用ＣＴ画像を撮像する。撮像された治療用ＣＴ画像は、データサーバ３０３に保存される。続いて技師（または医師）が治療計画装置３０２を用いて、治療計画用ＣＴ画像に基づき患者の照射標的の位置および大きさや照射方向等が設定される。治療計画の結果もネットワークを通じてデータサーバ３０３に保存される。
【００３５】
治療計画立案後、実際の治療が行われる。治療計画に基づき照射標的へ治療放射線を照射する前に、天板１０８上に横たわっている患者内の照射標的と照射中心点１２６を一致させる必要がある。このため、ベッド１０７、すなわち、天板１０８の位置決めが実施される。
【００３６】
ここで、図７を用いて、本実施形態によるベッド位置決め方法の内容について説明する。
【００３７】
図７に示す本実施形態によるベッド位置決め方法の特徴としては、第１に、図７のステップＳ２０に示すように、治療計画用ＣＴ画像を取込み、ステップＳ３０〜ステップＳ９０に示すようにして、補正係数を算出する点にある。
【００３８】
特許文献４記載のものでは、ＣＴ画像再構成のための演算を二度行う必要があるが、上記の本実施形態の方法では、図７のステップＳ２０で取り込まれる治療計画用ＣＴ画像は既に再構成のための演算の終了しているものであるため、図７のステップＳ１３０における撮影Ｘ線情報取得時に一度再構成をするだけでよくなる。
【００３９】
一般に、ＣＴ画像再構成のための演算には、１，２分を要するため、再構成を一度にできることで、ベッド位置決めに要する時間を１，２分短縮できる。
【００４０】
また、第２に、図７のステップＳ１１０〜ステップＳ１３０における照射対象のＸ線撮影のための処理と並行して、ステップＳ２０〜ステップＳ９０の補正係数の算出処理を実行することにある。換言すると、照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出するようにしている。
【００４１】
特許文献４記載の方法を用いて位置決めを行った場合、図７を参照して説明すると、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０の処理の後、ステップＳ１３０で取得されたＸ線情報を用いて、ステップＳ３０〜ステップＳ９０の処理を実行し、その後、ステップＳ１４０〜ステップＳ１６０の処理というように、シーケンシャルに実行している。ここで、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０の処理に、数分程度を要し、ステップＳ３０〜ステップＳ９０の処理に数分程度を要し、さらに、ステップＳ１４０〜ステップＳ１６０の処理に数分程度を要するため、特許文献４記載のように全体をシーケンシャルに実行すると、ベッド位置決めのために、十数分を要している。それに対して、照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出することで、ベッド位置決めに要する時間を１０分程度まで短縮できるものである。それだけ、患者の負担を少なくすることができる。
【００４２】
以下、図７のステップＳ１０〜ステップ１６０により、本実施形態によるベッド位置決め処理の詳細について説明する。
【００４３】
位置決めが開始されると、ステップＳ１０において、操作者は、図４の入力手段４０５から患者ＩＤを入力する。
【００４４】
図４の撮像操作卓３０６の画像処理演算装置４０１は、患者ＩＤの入力をトリガーとして、図３に示したデータサーバ３０３に保存されている治療計画用ＣＴ画像を、ネットワークを通じてＸ線撮像装置システム３０４にコピーする（ステップＳ２０）。具体的には、図６に示した断層画像情報算出手段４０１Ａは、治療計画用ＣＴ画像を取り込む。なお、ステップＳ１０では、患者ＩＤを入力し、ステップＳ２０では、患者ＩＤの入力をトリガーとして、治療計画用ＣＴ画像を取り込むようにしているが、治療計画用ＣＴ画像の取込を指示したり、補正係数の算出を指示するようにしてもよいものである。すなわち、補正係数の算出処理の実行開始を指示する入力手段を備えればよいものである。
【００４５】
治療計画用ＣＴ画像は、撮像操作卓３０６内の記憶装置４０４に保存される。Ｘ線撮像システムは、こうして保存された治療用ＣＴ画像を用いて、位置決め用ＣＴの再構成時に用いるためのビームハードニング補正用データを作成する。
【００４６】
ここで、ビームハードニング補正について説明する。通常、ＣＴ画像情報の再構成のプロセスでは、アーチファクトの発生を抑制するための複数の補正処理が必須となるが、ビームハードニング補正はその中の代表的な補正項目である。ここでは単色の（すなわち単一の波長を持つ）Ｘ線の場合を想定する。強度Ｉ０の入射Ｘ線が厚みＬの均質な物質を透過後の強度Ｉｓは、式（１）で表される。
【００４７】
【数１】
2011010885.tif 000003
【００４８】
ここで、μは物質に特有の係数であり、減弱係数と呼ばれる。
【００４９】
式（１）の入射Ｘ線の強度Ｉ０と、透過Ｘ線の強度Ｉｓから、式（２）で定義される投影データｐを計算すれば、投影データｐが透過長Ｌに比例することが分かる。  
【００５０】
【数２】
2011010885.tif 000004
【００５１】
ここで、図８は、式（２）の様子をグラフに表したものである。直線７０１で示すように、単色Ｘ線に対して、投影データｐは透過長Ｌに比例している。ところが、通常のＸ線源から照射される入射Ｘ線は単色ではなく、エネルギースペクトルにある程度の幅を持つ。これを連続Ｘ線と呼ぶ。入射Ｘ線のエネルギーＥごとの強度を、Ｉ０（Ｅ）と表す。この場合、厚みＬの物質を通過したＸ線の強度Ｉｃ（Ｌ）は、単色Ｘ線の場合の式（１）とは異なり、式（３）のようにエネルギーに関して積分しなければならない。減弱係数μもエネルギーに依存して値を変える。  
【００５２】
【数３】
2011010885.tif 000005
【００５３】
ここで、Ｅｍａｘは、入射Ｘ線の成分の中の最大エネルギーを表している。
【００５４】
式（３）では、式（２）に対応する連続Ｘ線に対応する投影データｐの値を計算しても、この値は透過長Ｌに完全に比例することはない。具体的には、投影データｐと透過長Ｌは、図８の曲線７０２で示すような関係となる。すなわち、透過長Ｌの物質を透過したＸ線の強度は、理想的な単色Ｘ線の場合と連続Ｘ線の場合で異なる。式（１）および式（３）で定義した通り、透過Ｘ線の強度をそれぞれＩｓ（Ｌ），Ｉｃ（Ｌ）とした場合、これらの比、ＢＨ（Ｌ）を式（４）で定める。  
【００５５】
【数４】
2011010885.tif 000006
【００５６】
これを硬化度と呼ぶ。
【００５７】
この値が分かれば、測定された透過Ｘ強度を理想的な単色Ｘ線の場合に変換し、透過長Ｌに比例する投影データｐを求めることが可能となる。
【００５８】
以上は、均質な物質を透過した場合であるが、人間の体内は様々な物質から成る。減弱係数μの大きさは物質に依存し、特に骨とそれ以外の軟部組織で大きく異なる。そのため、式（３）および式（４）は、骨と軟部組織に分離して表現されるべきである。骨の透過長をＬｂ、軟部組織の透過長をＬｓとしたとき、式（１），式（３），式（４）は、それぞれ次の式（５），式（６），式（７）に拡張される。
【００５９】
【数５】
2011010885.tif 000007
【００６０】
【数６】
2011010885.tif 000008
【００６１】
【数７】
2011010885.tif 000009
【００６２】
ここで、μｂ、μｓは、それぞれ骨と軟部組織の減弱係数である。ＢＨは、入射Ｘ線の強度分布Ｉ０（Ｅ）であり、減弱係数μｂ，μｓ、透過長Ｌｂ，Ｌｓに依存する。入射Ｘ線の強度分布Ｉ０（Ｅ）と減弱係数μｂ，μｓの代表的な値はあらかじめ知ることができる。しかし、通常は透過長Ｌｂ，Ｌｓの値は事前には分からないため、この方法でビームハードニング補正を行うためには、特許文献４のように一度再構成した上で補正係数ＢＨを求めるという方法がとられる。
【００６３】
本実施形態の位置決め装置においては、透過長Ｌｂ，Ｌｓを求めるために治療計画用ＣＴ画像を利用することができる。すなわち、図７において、データサーバ３０３から読み込まれた治療計画用ＣＴ画像は、画像処理演算装置４０１の断層画像情報算出手段４０１ＡによりＣＴ値を基に骨領域とそれ以外の領域に分離される（ステップＳ３０）。骨のＣＴ値はそれ以外の組織と大きく異なるため、ある閾値を設定すれば、ＣＴ値がそれ以上の領域とそれ以下の領域とに容易に分離できる。この閾値はあらかじめ設定されていてもよいし、操作者が毎回指定してもよい。
【００６４】
図９は、閾値で分離する様子を示している。画像処理装置４０１は、記憶装置４０４に保存された治療計画用ＣＴ画像８０１をメモリ４０３上に展開する。続いて治療計画用ＣＴ画像８０１を、骨の部分８０１ａと軟部組織の部分８０１ｂに分離する。設定された閾値を読み出し、ＣＴ画像８０１の中でＣＴ値が閾値以上の画素のみを抜き出したＣＴ画像を骨ＣＴ画像８０２、閾値より小さい画素のみを抜き出したＣＴ画像を軟部組織ＣＴ画像８０３として生成し、記憶装置４０４に保存する。この結果、骨ＣＴ画像８０２と、軟部組織ＣＴ画像８０３の２つの画像が得られる。
【００６５】
続いて、この二つのＣＴ画像から透過長を計算する。初めに画像処理演算装置４０１は、先に生成した骨ＣＴ画像８０２を記憶装置４０４から読み出し、メモリ４０３上に展開した後、このＣＴ画像８０２が位置決め時に目標とする位置にあると仮定する。画像を利用した位置決め前の段階での患者位置は、目標とする位置に完全に合致していないが、後述するステップＳ１１０の操作により数ｍｍの範囲までは一致すると考えてよい。
【００６６】
位置決め用ＣＴ画像は、Ｘ線源３０８及びＸ線受像器３０９により、回転ガントリー１０３を回転させることで複数の角度から撮像される。これらの角度、またＸ線源３０８及びＸ線受像器３０９の間の距離などの位置情報は、撮像操作卓３０６の記憶装置４０４に保持されている。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、まず、画像処理演算装置４０１の透過長算出手段４０１Ｂは、初めにこれらの値を読み出し、回転ガントリーの角度を設定する。その後、仮想的なＸ線源３０８の位置と、Ｘ線受像器３０９の複数の検出器チャンネルから一つのチャンネル９０１を選択する（ステップＳ４０）。Ｘ線源３０８と選択されたチャンネル９０１の位置を直線で結び、この経路９０２に沿って骨ＣＴ画像８０２のＣＴ値を積算する。積算されたＣＴ値を、骨の代表的なＣＴ値で割ることで、このチャンネル９０１に到達するＸ線の経路である９０２に沿った骨の透過長Ｌｂ  が得られる（ステップＳ５０）。この代表的なＣＴ値は、予め用意されていてもよいし、毎回操作者が指定することもできる。
【００６８】
一つのチャンネルに対する透過長が得られた後、他のチャンネルに関しても同様の操作を行う（ステップＳ６０）。なお、以上のように検出器の各チャンネル位置に対して透過長の算出を行ってもよいが、Ｘ線受像機３０９上の複数の任意の点に対して透過長の計算を行った後、あるチャンネルに対応する透過長を、周辺の計算を実行した点における透過長の値から補間することで求めてもよい。すべての検出器のチャンネルでの透過長の計算が終わった後、仮想的な回転ガントリーの角度を、次の撮像角度に移動させ、同じ操作を行う（ステップＳ７０）。こうして、すべてのチャンネル、すべての角度ごとに透過長Ｌｂが得られる。これらの値はテーブルとして、記憶装置４０４に保存される。軟部組織ＣＴ画像８０３に関しても同様の操作を行い、Ｌｓの値を保持したテーブルが得られる（図１０（ｂ）参照）。
【００６９】
式（５）に従えば、回転ガントリーの角度、検出器のチャンネル、ごとに得られた骨と軟部組織の透過長Ｌｂ，Ｌｓから、ビームハードニング補正に必要な係数、硬化度ＢＨが得られる。そこで、補正係数算出手段４０１Ｃは、記憶装置４０４に保存された実測に基づいた変換テーブルを用いて、透過長Ｌｂ，Ｌｓから硬化度ＢＨに変換する（ステップＳ８０）。また、テーブルでなく、適切な近似式が用意されていてもよい。なお、硬化度ＢＨは入射Ｘ線のエネルギースペクトルＩ０（Ｅ）にも依存するので、検出器の位置、すなわちチャンネルごとにエネルギースペクトルＩ０（Ｅ）が異なる場合には、チャンネルごとに変換テーブルが必要になる。あるいは変換テーブルは一つだけ用意し、チャンネルの位置ごとに変換テーブルを補正するための補正テーブルを用意してもよい。
【００７０】
透過長Ｌｂ、Ｌｓから硬化度ＢＨへの変換は、図６のようにすべての透過長が計算し終わってから一括で行われてもよいし、あるチャンネルごとに透過長Ｌｂ、Ｌｓを計算しながら毎回変換してもよい。得られた硬化度ＢＨの値は、透過長と同じく対応するガントリー角度、検出器チャンネルの情報と共に、硬化度テーブルとして記憶装置４０４に収められる（ステップＳ９０）。
【００７１】
以上の硬化度ＢＨのテーブルを計算する操作は、撮像操作卓３０６の画像処理演算装置４０１により実行されるが、これと並行して操作者によりベッドの移動が実施される（ステップＳ１１０）。Ｘ線を照射する照射標的は、照射対象である患者内に存在するがんの患部（以下、患部という）である。患者が天板１０８上に横たわった後、患部が照射中心点１２６の近くに位置するように、天板１０８が移動される。この天板１０８の移動は、ベッド制御装置３１０が入力装置（図示せず）から移動指令を入力することによって行われる。ベッド制御装置３１０は、撮像操作卓３０６から入力した移動指令に基づいた駆動制御指令を第１、第２及び第３駆動装置に出力し、これらの駆動装置を駆動させる。これによって、天板１０８に対する移動１２０，１２１，１２２が行われ、対象標的が照射中心点１２６の近くに達する。なお、ベッド制御装置３１０が移動指令に基づいて第２回転機構を駆動させると、天板１０８がベッド回転軸１２５を中心に所定角度だけ旋回する。天板１０８の、対象標的の照射中心点１２６近くへの移動は、レーザーマーカ等の光学的装置を目印にして行われる。天板１０８の移動は、光学的装置を用いずに患者の表面に貼られた（または描かれた）シール及び十字線等のマーカを目印に目測で行う場合もある。
【００７２】
操作者は、照射対象のＸ線撮影を実行する（ステップＳ１２０）。ガントリー制御装置（図示せず）は、ガントリー操作卓（図示せず）から入力された回転指令に基づいて第１回転機構を駆動させる。回転ガントリー１０３は回転中心軸１２３を中心に回転する。撮像制御装置３０７は、回転ガントリー１０３が回転している状態で、回転ガントリー１０３の回転角度が予め設定された各撮影角度になったとき、Ｘ線源３０８からＸ線をパルス的に照射対象に照射させる。患者の患部を透過したＸ線は、Ｘ線源３０８と対向しているＸ線受像器３０９の各半導体検出器によって設定された撮影角度毎に検出される。複数の設定された撮影角度（または撮影間隔）は、撮像操作卓３０６の入力装置（図示せず）からの操作者の入力によって、記憶装置４０４に予め記憶されている。画像処理演算装置４０１は、それらの撮影角度の情報を、通信装置４０２を介して撮像制御装置３０７に伝える。撮像制御装置３０７は、各撮影角度（または撮影間隔）の情報を保持し、Ｘ線源３０８の動作及びＸ線源３０８のＸ線管電圧及び電流等の撮影条件を制御する。撮像制御装置３０７は撮像操作卓３０６と通信するための通信装置を備える。検出されたＸ線検出信号が、撮像操作卓３０６に入力される。Ｘ線受像器３０９の各半導体検出器から出力されたＸ線検出信号は、電圧信号であり、Ｘ線受像器３０９内でＡ／Ｄ変換されてディジタル信号（以下、Ｘ線データという）になる。Ｘ線データ（Ｘ線情報）は、撮像制御装置３０７を介して通信装置４０２に伝えられ、画像処理演算装置４０１に入力される（ステップＳ１３０）。
【００７３】
入力されたＸ線データは、記憶装置４０４に保存される。画像処理演算装置４０１により、Ｘ線データに対し必要があればノイズ除去などの前処理が行われる。続いて画像処理演算装置４０１のＸ線情報生成手段４０１Ｄは、ビームハードニング補正用の硬化度テーブルが作成されていることを確認し、作成が終了していれば、それをメモリ４０３上に読み込む。Ｘ線データに含まれる検出器ごとの値は、式（４）に相当する透過Ｘ線強度である。データの得られたガントリー角度情報と、検出器チャンネルの位置とに対応する硬化度を、読み込んだテーブルから抽出し、その値を乗ずる。この操作により、連続Ｘ線による図７に示すような線形性の乖離が補正され、アーチファクトの発生を抑制できる。この操作を、すべてのガントリー角度のすべてのチャンネルに対して行う（ステップＳ１４０）。この操作は、すべての設定ガントリー角度に対する撮像の終了後に行ってもよいが、硬化度テーブルが予め作成できていれば、撮像を行いながら補正を順次実施することでさらに時間を短縮できる。
【００７４】
ハードニング補正実施後、必要があれば他の補正も行う。すべての補正済みＸ線データが揃ったところで、再構成手段１０４Ｅは、位置決め用ＣＴ画像の再構成を行う（ステップＳ１５０）。補正後の再構成方法は、通常のＣＴ画像の再構成と同じである。例えば、非特許文献２にあるような逆投影法を用いる。作成された位置決め用ＣＴ画像は、記憶装置４０４に保存される。
【００７５】
位置決め用ＣＴ画像の作成が完了すると、操作者の指示により位置決め装置３０５による位置決めを行う。移動量算出装置５０１は、通信装置５０２とネットワークを介してデータサーバ３０３から治療計画用ＣＴ画像を、Ｘ線撮像システム３０４から位置決め用ＣＴ画像を取得する。記憶装置５０４から移動量算出用のプログラムをメモリ５０３に読み出し、これら二つのＣＴ画像からベッド移動量を算出する。
【００７６】
ベッドの位置決めが終了した後、ガントリー制御装置は、ガントリー操作卓（図示せず）から入力されたＸ線発生装置１０６及び第１回転機構の各駆動指令に基づいて、Ｘ線発生装置１０６及び第１回転機構を駆動させる（ステップＳ１６０）。第１回転機構の駆動によって回転ガントリー１０３が回転し、アーム部１１０が天板１０８に横たわっている患者の周囲を旋回する。Ｘ線発生装置１０６は、ガントリー制御装置からの制御指令に基づいて、設定された各回転角度になったとき所定のエネルギーのＸ線を患者の患部に向かって照射する。このようにして、がんの患部にＸ線が照射される。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、放射線治療に要する時間を短縮できる。すなわち、位置決め用ＣＴ画像の再構成時に必要となるビームハードニング補正を、治療計画用ＣＴ画像を用いて撮像前に算出することで位置決め用ＣＴ画像の再構成に要する時間を短縮し、患者への負担を低減することができる。
【００７８】
また、照射対象のＸ線撮影処理の終了前に、補正係数を算出することで、ベッド位置決めに要する時間を短縮でき、患者の負担を少なくすることができる。
【００７９】
なお、補正係数の算出処理は、照射対象のＸ線撮影処理の終了に行われていれば良いものであるため、例えば、治療計画装置３０２により治療計画用ＣＴ画像を取得した後、直ちに、実行しておいてもよいものである。
【符号の説明】
【００８０】
１０１…Ｘ線治療システム
１０２…治療装置
１０３…回転ガントリー
１０４…支柱
１０５…照射ヘッド
１０６…Ｘ線発生装置
１０７…ベッド
１０８…天板
１０９…治療台
１１０…アーム部
３０１…ベッド位置決めシステム
３０２…治療計画装置
３０３…データサーバ
３０４…Ｘ線撮像システム
３０５…位置決め装置
３０６…撮像操作卓
３０７…撮像制御装置
３０８…Ｘ線源
３０９…Ｘ線受像器
３１０…ベッド制御装置
３１１…移動量算出装置
４０１…画像処理演算装置
４０１Ａ…断層画像情報算出手段
４０１Ｂ…透過長算出手段
４０１Ｃ…補正係数算出手段
４０１Ｄ…Ｘ線情報生成手段
４０１Ｅ…再構成手段
４０２，５０２…通信装置
４０３，５０３…メモリ
４０４，５０４…記憶装置
【図１】
2011010885.tif 000010
【図２】
2011010885.tif 000011
【図３】
2011010885.tif 000012
【図４】
2011010885.tif 000013
【図５】
2011010885.tif 000014
【図６】
2011010885.tif 000015
【図７】
2011010885.tif 000016
【図８】
2011010885.tif 000017
【図９】
2011010885.tif 000018
【図１０】
2011010885.tif 000019