(57)【要約】【課題】放射線治療時の患者の第一の位置合わせを正確且つ簡便に行うこと。【解決手段】実施形態に係る放射線治療システムは、医用画像収集装置、第１体表データ収集装置及び演算回路を有する。医用画像収集装置は、治療計画時における患者の医用三次元画像データを収集する。第１体表データ収集装置は、治療計画時における前記患者の三次元の体表を表す第１の体表データを収集する。演算回路は、前記医用三次元画像データ及び前記医用三次元画像データに含まれる治療部位データの少なくとも一方と、前記第１の体表データとが同一の三次元座標系に統合された統合データを生成する。【選択図】      図７
2019010508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療計画時における患者の医用三次元画像データを収集する医用画像収集部と、
治療計画時における前記患者の三次元の体表を表す第１の体表データを収集する第１体表データ収集部と、
前記医用三次元画像データ及び前記医用三次元画像データに含まれる治療部位データの少なくとも一方と、前記第１の体表データとが同一の三次元座標系に統合された統合データを生成する演算回路と、
を具備する放射線治療システム。
【請求項２】
前記患者が載置される治療用天板を移動自在に支持する治療用寝台と、
前記患者に放射線を照射する放射線治療架台と、を更に備え、
前記演算回路は、前記統合データを治療位置に配置し、前記治療位置に配置された統合データを表示機器に表示する、
請求項１記載の放射線治療システム。
【請求項３】
前記表示機器は、ヘッドマウント・ディスプレイであり、
前記ヘッドマウント・ディスプレイに設けられた位置検出器を更に備え、
前記演算回路は、前記位置検出器により検出された位置に基づいて、前記ヘッドマウント・ディスプレイに視点を設定し、前記治療位置に配置された表示用の統合データを生成し、
前記ヘッドマウント・ディスプレイは、前記表示用の統合データを表示する、
請求項２記載の放射線治療システム。
【請求項４】
前記治療用天板に載置された前記患者の三次元の体表を表す第２の体表データを収集する第２体表データ収集部を更に備え、
前記演算回路は、前記治療位置に配置された統合データと前記第２の体表データとの合成データを生成し、前記合成データを前記表示機器に表示する、
請求項２記載の放射線治療システム。
【請求項５】
前記統合データに含まれる治療部位データの位置を前記放射線治療架台のアイソ・センタに一致させるように前記治療用天板の移動を制御する寝台制御回路、を更に備える、請求項４記載の放射線治療システム。
【請求項６】
前記寝台制御回路は、前記統合データに含まれる前記第１の体表データと前記第２の体表データとが一致するように寝台の制御パラメータを決定し、前記制御パラメータに基づいて前記治療用天板の移動を制御する、請求項５記載の放射線治療システム。
【請求項７】
前記演算回路は、前記統合データに含まれる前記第１の体表データにより表される前記治療計画時における患者の体表と、前記第２の体表データにより表される前記治療時における患者の体表との位置ずれ量を算出し、前記位置ずれ量を表す情報を前記表示機器に表示する、請求項６記載の放射線治療システム。
【請求項８】
前記表示機器は、前記位置ずれ量を表す情報を、前記治療用天板又は前記治療用天板に載置された前記患者に投影する映写機を含む、請求項７記載の放射線治療システム。
【請求項９】
前記表示機器は、前記治療用寝台が設置されている部屋の、前記治療用天板に載置された前記患者に視認可能な位置に設けられたディスプレイを含む、請求項７記載の放射線治療システム。
【請求項１０】
前記演算回路は、前記位置ずれ量として、前記撮像用天板と前記治療用天板との高さを同一にした場合における前記撮像用天板と前記治療用天板とに平行な面内での前記第１の体表データと前記第２の体表データとの間の位置に関する第１のずれ量を算出する、請求項７記載の放射線治療システム。
【請求項１１】
前記演算回路は、前記第１の体表データの収集時に関する前記患者の体型と第２の体表データの収集時に関する前記患者の体型との第２のずれ量を算出する、請求項１０記載の放射線治療システム。
【請求項１２】
前記演算回路は、
前記撮像用天板と前記治療用天板との高さを同一にした場合において前記第１の体表データを前記第２の体表データに対して位置合わせし、
前記位置合わせ後の第１の体表データと第２の体表データとの間の、前記撮像用天板と前記治療用天板とに垂直な方向に関する位置のずれを、前記第２のずれ量として算出する、
請求項１１記載の放射線治療システム。
【請求項１３】
前記演算回路は、前記第２のずれ量が閾値を超えた場合、警告を発する、請求項１１記載の放射線治療システム。
【請求項１４】
前記演算回路は、前記患者を模した患者モデルが前記治療用天板を模した天板モデルの適当な位置に寝ているという計算条件の下に干渉チェックを実行する、請求項７記載の放射線治療システム。
【請求項１５】
前記演算回路は、前記患者モデルと前記天板モデルと前記放射線治療架台を模した放射線治療架台モデルとの機械的な干渉の有無をチェックする、請求項１４記載の放射線治療システム。
【請求項１６】
前記演算回路は、前記患者モデルとして、前記患者よりも大きい拡大患者モデルを用い、前記天板モデルとして、前記治療用天板よりも大きい拡大天板モデルを用いる、請求項１４記載の放射線治療システム。
【請求項１７】
前記演算回路は、前記第１の体表データと前記第２の体表データとの前記位置ずれが所定値よりも大きい場合、前記第２の体表データと前記位置ずれ量とに基づいて干渉チェックを再び実行する、請求項１４記載の放射線治療システム。
【請求項１８】
治療計画時における患者の医用三次元画像データ及び前記医用三次元画像データに含まれる治療部位データの少なくとも一方と、治療計画時における前記患者の三次元の体表を表す第１の体表データとが同一の三次元座標系に統合された統合データを生成する演算回路、
を具備する治療支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線治療システム及び治療支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療時においては、腫瘍位置に正確に放射線を照射するため、腫瘍をおおよそアイソ・センタに位置合わせ（以下、第一の位置合わせと呼ぶ）する必要がある。第一の位置合わせは、計画用ＣＴ画像を参照しながら患者の体表の正面や側面に腫瘍位置を示すマークを描き、マークとレーザ照準器からのレーザの照射位置とが一致するように患者や寝台等を手動で位置合わせすることにより行われる。この作業は面倒であり、不正確である。また、放射線治療は複数日に亘り行われるが、マークは患者がお風呂等に入れば消えてしまうことがある。マークが消えれば再び描き直すが、この作業も面倒であり、また、不正確である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０２２８９６号公報
【特許文献２】特開２０１１−２００５４２号公報
【特許文献３】特表２００５−５１４９６９号公報
【特許文献４】特開２０１５−０１９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、放射線治療時の患者の第一の位置合わせを正確且つ簡便に行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る放射線治療システムは、医用画像収集装置、第１体表データ収集装置及び演算回路を有する。医用画像収集装置は、治療計画時における患者の医用三次元画像データを収集する。第１体表データ収集装置は、治療計画時における前記患者の三次元の体表を表す第１の体表データを収集する。演算回路は、前記医用三次元画像データ及び前記医用三次元画像データに含まれる治療部位データの少なくとも一方と、前記第１の体表データとが同一の三次元座標系に統合された統合データを生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る放射線治療システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の治療計画用ＣＴ装置と第1の表面形状計測装置との設置環境を示す図である。
【図３】図３は、図２の第１の表面形状計測装置により収集される３次元の患者体表データの一例を示す図である。
【図４】図４は、図１の放射線治療装置と第２の表面形状計測装置との設置環境を示す図である。
【図５】図５は、図３の放射線治療装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、図１の治療支援装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、図１の放射線治療システムの動作の典型的な流れを示す図である。
【図８】図８は、図７のステップＳＡ４において生成される計画時統合データの一例を示す図である。
【図９】図９は、図８の９−９’断面を示す図である。
【図１０】図１０は、図７のステップＳＡ６において治療支援装置の演算回路により実行される位置比較及び腫瘍位置推定の処理の流れを模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る放射線治療システムの動作の典型的な流れを示す図である。
【図１２】図１２は、図１１のステップＳＢ６において表示される計画時統合画像と治療時体表画像との重畳画像の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態に係る治療支援装置の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係る放射線治療システムの動作の典型的な流れを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４の流れの続きである。
【図１６】図１６は、第４実施形態に係る治療支援装置の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、第４実施形態に係る演算回路の体型比較機能による処理を模式的に示す図である。
【図１８】図１８は、応用例に係る情報表示システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る放射線治療システム及び治療支援装置を説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線治療システム１の構成を示す図である。図１に示すように、放射線治療システム１は、治療計画用ＣＴ（Computed Tomography）装置２、第１の表面形状計測装置３、放射線治療装置４、第２の表面形状計測装置５、治療計画装置６、ＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）システム７及び治療支援装置８を有する。治療計画用ＣＴ装置２、第１の表面形状計測装置３、放射線治療装置４、第２の表面形状計測装置５、治療計画装置６、ＰＡＣＳシステム７及び治療支援装置８は、ネットワークを介して互いに通信可能に接続されている。
【０００９】
図２は、治療計画用ＣＴ装置２と第１の表面形状計測装置３との設置環境を示す図である。図２に示すように、治療計画用ＣＴ装置２と第１の表面形状計測装置３とは計画用ＣＴ室に設置される。治療計画用ＣＴ装置２は、撮像用架台２１と撮像用寝台２２とを有する。また、治療計画用ＣＴ装置２は、計画用ＣＴ室に隣接する操作室に設置されたコンソール（図示せず）を有する。撮像用架台２１は、患者が挿入される開口２１１を有し、架台２１の内部には、Ｘ線管（図示せず）とＸ線検出器（図示せず）とを回転軸Ｚ１回りに回転可能に支持する支持機構（図示せず）が搭載されている。撮像用寝台２２は、患者が載置される撮像用天板２３と、撮像用天板２３を移動自在に支持する基台２４とを有する。撮像用天板２３は、後述する治療用天板４４と同様に平面形状を有している。患者の位置決め精度の向上のため、撮像用天板２３は、治療用天板４４と同一形状を有していると良い。
【００１０】
ＣＴ撮像時において撮像用架台２１は、Ｘ線管とＸ線検出器とを高速で回転させながら、Ｘ線管によるＸ線の照射とＸ線検出器によるＸ線の検出とを行うことにより、患者によるＸ線の減弱を示す生データをＸ線検出器により収集する。生データは、図示しないコンソールに伝送される。コンソールは、生データに基づいて３次元のＣＴ画像データを再構成する。コンソールは、ＣＴ画像データとして、Ｘ線減弱係数に応じたＣＴ値の空間分布を示す画像データを生成しても良いし、ＣＴ値からＸ線減弱係数を算出し、Ｘ線減弱係数の空間分布を示す画像データを生成しても良い。ＣＴ画像データは、治療計画装置６、ＰＡＣＳシステム７及び治療支援装置８に送信される。
【００１１】
なお、放射線治療システム１は、治療計画用ＣＴ装置２を有するとしているが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、放射線治療システム１は、患者の治療計画用の３次元医用画像データを生成できる医用画像診断装置であれば、治療計画用ＣＴ装置２の代わりに、コーンビームＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置、核医学診断装置等を有しても良い。しかしながら、以下の説明を具体的に行うため、放射線治療システム１は、患者の治療計画用の３次元医用画像データを生成できる医用画像診断装置として治療計画用ＣＴ装置２を有するものとする。
【００１２】
第１の表面形状計測装置３は、計画用ＣＴ室の壁面に設けられる。例えば、第１の表面形状計測装置３は、天井に吊り下げられる。第１の表面形状計測装置３は、撮像用天板２３に載置された患者の体表を計測し、患者の体表に関する３次元の患者体表データを収集する。
【００１３】
図３は、第１の表面形状計測装置３により収集される３次元の患者体表データＤ１の一例を示す図である。図３に示すように、患者体表データＤ１は、患者Ｐの体表に関する患者体表領域ＲＰと撮像用天板２３の表面に関する天板表面領域ＲＴとを有する。患者体表データＤ１は、所定の計測原理に従い計測した患者の体表の形状、位置及び大きさ等の形態を記録したデータである。患者体表データＤ１は、ＸＹＺ直交座標系により規定される。Ｙ軸は鉛直軸に規定され、Ｚ軸は撮像用架台２１の中心軸Ｒ１に規定され、Ｘ軸はＹ軸及びＺ軸に直交する軸に規定される。以下、第１の表面形状計測装置３により収集された、治療計画用ＣＴ装置２の撮像用天板に載置された患者の体表に関する３次元の体表データを計画時体表データと呼ぶことにする。計画時体表データは、治療支援装置８に送信される。なお、図３に示す計画時体表データは、患者全身に関する患者体表領域ＲＰを含むとしているが、患者の一部体表に関する患者体表領域ＲＰのみが含まれても良い。すなわち、第１の表面形状計測装置３は、患者の一部の体表のみを光走査しても良い。
【００１４】
第１の表面形状計測装置３による計測原理は幾つかある。例えば、計測原理として光走査法がある。この場合、第１の表面形状計測装置３は、投光部、撮影部及び３次元座標同定部を有する。投光部は、撮像用天板２３に載置された患者をレーザでライン状に走査する。撮影部は、レーザの投光に同期して患者上及びその周辺のレーザ光を画像として取り込む。３次元座標同定部は、投光部のレーザ投光源の位置と画像上のレーザ位置とから三次元座標を算出する。この操作によって患者表面形状の一断面が求められる。これをレーザの投光角度を変化させながら繰り返し同定することで、患者表面形状を三次元的に求めることができる。
【００１５】
他の計測原理としては、エピポーラ幾何法がある。この場合、第１の表面形状計測装置３は、画像収集部と画像処理部とを有する。画像収集部は、２つのカメラを有する。画像収集部は、撮像用天板２３に載置された患者を、観察角度の異なる２つのカメラで撮影し、観察角度の異なる２つの画像データを収集する。画像処理部は、プロセッサとメモリとを有する。画像処理部は、第１の観察角度に関する画像データの１つのピクセル（着目点）を設定し、当該着目点に対応する第２の観察角度に関する画像データ内の対応点を同定する。なお、着目点は、当該ピクセルを中心に含む小領域であっても良い。同定方法としては一般的に相関演算が使用される。対応点が同定されると、画像処理部は、第１の画像データに含まれる着目点と当該第１の画像データを収集した第１のカメラとを結ぶ画像化軌跡（レイ）と、第２の画像データに含まれる対応点と当該第２の画像データを収集した第２のカメラとを結ぶ画像化軌跡との交差点の３次元座標を、エピポーラ幾何の原理に基づき同定する。画像処理部は、全てのピクセルについて交差点の３次元座標を同定し、交差点の集合を患者の３次元の患者体表データとして同定する。
【００１６】
計測原理として２つの実施例を説明したが、本実施形態に係る第１の表面形状計測装置３の計測原理はこれに限定されず、患者の体表を計測できるのであれば如何なる方法でも良い。以下の説明を具体的に行うため、第１の表面形状計測装置３の計測原理は光走査法であるとする。
【００１７】
図４は、放射線治療装置４と第２の表面形状計測装置５との設置環境を示す図である。図４に示すように、放射線治療装置４と第２の表面形状計測装置５とは治療室に設置される。放射線治療装置４は、治療用架台４１と治療用寝台４２とを有する。また、放射線治療装置４は、治療室に隣接する操作室に設置されたコンソール（図示せず）を有する。治療用架台４１は、治療室の壁面に設置された架台本体４１１を有する。架台本体４１１は、照射ヘッド部４１２を回転軸Ｚ２回りに回転可能に支持する。治療用寝台４２は、患者が載置される治療用天板４４と、治療用天板４４を移動自在に支持する基台４５とを有する。治療用天板４４は、撮像用天板２３と同様に平面形状を有している。
【００１８】
第２の表面形状計測装置５は、治療室の壁面に設けられる。例えば、第２の表面形状計測装置５は、天井に吊り下げられる。第２の表面形状計測装置５は、治療用天板４４に載置された患者の体表を計測し、患者の体表に関する３次元の患者体表データを収集する。以下、第２の表面形状計測装置５により収集された、放射線治療装置４の治療用天板に載置された患者の体表に関する３次元の患者体表データを治療時体表データと呼ぶことにする。第２の表面形状計測装置５は、第１の表面形状計測装置３と同様の原理により、治療時体表データを収集する。治療時体表データは、治療支援装置８に送信される。
【００１９】
図５は、放射線治療装置４の構成を示す図である。図５に示すように、放射線治療装置４は、治療用架台４１、治療用寝台４２及びコンソール４６を有する。
【００２０】
治療用架台４１は、架台本体４１１と照射ヘッド部４１２とを有している。架台本体４１１は、床面に設置され、照射ヘッド部４１２を回転軸Ｚ２回りに回転可能に支持している。架台本体４１１には照射ヘッド部４１２が取り付けられている。照射ヘッド部４１２には照射器４１３が内蔵されている。照射器４１３は、電子銃等により発生された電子等を加速する加速管（図示せず）と、加速管により加速された電子が衝突する金属ターゲット（図示せず）とを含む。金属ターゲットに電子が衝突することにより、放射線であるＸ線が発生する。照射器４１３は、コンソール４６の照射制御回路４６１からの制御信号の供給を受けて放射線を照射する。照射ヘッド部４１２のビーム軸と回転軸Ｚ２とが交わる点は、空間的に不動であり、アイソ・センタと呼ばれている。
【００２１】
照射ヘッド部４１２には図示しないマルチリーフ・コリメータ（ＭＬＣ：Multi Leaf Collimator）が設けられている。マルチリーフ・コリメータは、Ｘ線遮蔽物質により形成された複数のリーフを個別に移動可能に支持している。複数のリーフを移動させることにより任意の形状の照射野を形成することが可能である。
【００２２】
架台本体４１１には架台駆動装置９９４が内蔵されている。架台駆動装置９９４は、コンソール４６の架台制御回路４６２からの制御信号の供給を受けて照射ヘッド部４１２を回転軸Ｚ２回りに回転する。
【００２３】
治療用寝台４２には寝台駆動装置４５１が内蔵されている。寝台駆動装置４５１は、コンソール４６の寝台制御回路４６３からの制御信号の供給を受けて治療用天板４４を移動する。
【００２４】
図５に示すように、コンソール４６は、照射制御回路４６１、架台制御回路４６２、寝台制御回路４６３、演算回路４６４、通信回路４６５、表示回路４６６、入力回路４６７及び記憶回路４６８を有する。
【００２５】
照射制御回路４６１は、治療計画装置６から送信された治療計画に基づく照射条件に従い放射線を照射するために照射器４１３を制御する。なお、照射条件は、入力回路４６７を介して、放射線治療従事者等のユーザにより入力されても良い。照射制御回路４６１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。
【００２６】
架台制御回路４６２は、治療計画装置６から送信された治療計画に基づく照射角度から放射線を照射するために架台駆動装置９９４を制御する。照射角度は、入力回路４６７を介してユーザにより入力されても良い。架台制御回路４６２は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。
【００２７】
寝台制御回路４６３は、治療用天板４４を任意の位置に移動するために制御信号を寝台駆動装置４５１に送信する。治療用天板４４の位置は、入力回路４６７を介してユーザにより入力されても良い。また、寝台制御回路４６３は、患者の治療部位の位置をアイソ・センタに一致させるために寝台駆動装置４５１を制御する。寝台制御回路４６３は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。
【００２８】
演算回路４６４は、放射線治療装置４の中枢として機能する。演算回路４６４は、記憶回路４６８等に記憶された本実施形態に係る動作プログラムを実行し、当該動作プログラムに従い各部を制御することにより、本実施形態に係る放射線治療を実行する。演算回路４６４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。
【００２９】
通信回路４６５は、図示しない有線又は無線を介して、放射線治療システム１を構成する治療計画装置６やＰＡＣＳシステム７、治療支援装置８との間でデータ通信を行う。
【００３０】
表示回路４６６は、種々の情報を表示する。具体的には、表示回路４６６は、表示インタフェースと表示機器とを有する。表示インタフェースは、表示対象を表すデータを映像信号に変換する。映像信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。表示機器は、架台本体４１１に設けられても良いし、治療室の壁面に設けられても良い。また、表示機器は、映写機でも良い。
【００３１】
入力回路４６７は、具体的には、入力機器と入力インタフェースとを有する。入力機器は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェースは、入力機器からの出力信号をバスを介して演算回路４６４に供給する。
【００３２】
記憶回路４６８は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。例えば、記憶回路４６８は、放射線治療計画等を記憶する。ハードウェアとして記憶回路４６８は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。
【００３３】
図１に示すように、治療計画装置６は、治療計画用ＣＴ装置２から送信されたＣＴ画像に基づいて治療計画を立案するコンピュータである。このようにして作成された放射線治療計画は放射線治療装置４や治療支援装置８に送られる。
【００３４】
ＰＡＣＳシステム７は、治療計画用ＣＴ装置２により生成されたＣＴ画像データ等の医用画像データを管理する画像サーバを含む。
【００３５】
治療支援装置８は、放射線治療装置４による放射線治療を支援するためのコンピュータである。図６は、第１実施形態に係る治療支援装置８の構成を示す図である。図６に示すように、治療支援装置８は、演算回路８１、通信回路８３、表示回路８５、入力回路８７及び記憶回路８９を有する。演算回路８１、通信回路８３、表示回路８５、入力回路８７及び記憶回路８９は、互いにバスを介して通信可能に接続されている。
【００３６】
演算回路８１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。演算回路８１は、放射線治療支援に関するプログラム（以下、放射線治療支援プログラムと呼ぶ）を実行して、放射線治療装置４による放射線治療の支援を実行する。第１実施形態に係る演算回路８１は、放射線治療支援の際、位置比較機能８１１、統合機能８１２及びレンダリング機能８１３を実行する。
【００３７】
位置比較機能８１１において演算回路８１は、第１の表面形状計測装置３により収集された計画時体表データと第２の表面形状計測装置５により収集された治療時体表データとの位置を比較する。
【００３８】
統合機能８１２において演算回路８１は、第１の表面形状計測装置３により収集された計画時体表データと、ＣＴ画像データ及びＣＴ画像データに含まれる治療部位データの少なくとも一方との統合データを生成する。統合データは、患者の放射線治療における位置決めに用いられる。
【００３９】
レンダリング機能８１３において演算回路８１は、３次元のＣＴ画像データや計画時統合データ、計画時体表データ、治療時体表データにボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画素値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planer Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して表示用の２次元画像を生成する。
【００４０】
通信回路８３は、図示しない有線又は無線を介して、放射線治療システム１を構成する治療計画用ＣＴ装置２、第１の表面形状計測装置３、放射線治療装置４、第２の表面形状計測装置５、治療計画装置６及びＰＡＣＳシステム７との間でデータ通信を行う。
【００４１】
表示回路８５は、種々の情報を表示する。具体的には、表示回路８５は、表示インタフェースと表示機器とを有する。表示インタフェースは、表示対象を表すデータを映像信号に変換する。表示信号は、表示機器に供給される。表示機器は、表示対象を表す映像信号を表示する。表示機器としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００４２】
入力回路８７は、具体的には、入力機器と入力インタフェースとを有する。入力機器は、ユーザからの各種指令を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェースは、入力機器からの出力信号をバスを介して演算回路８１に供給する。
【００４３】
記憶回路８９は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（hard disk drive）やＳＳＤ（solid state drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、記憶回路８９は、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であっても良い。
【００４４】
なお、放射線治療システム１は、一台の治療支援装置８を有するものとしている。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、計画用ＣＴ室に隣接する操作室と治療室に隣接する操作室との各々に設けられても良い。なお、以下の説明においては、放射線治療システム１は、治療室に隣接する操作室に設けられた一台の治療支援装置８を有するものとする。
【００４５】
次に、第１実施形態に係る放射線治療システム１の動作例について説明する。図７は、第１実施形態に係る放射線治療システム１の動作の典型的な流れを示す図である。図７に示すように、放射線治療システム１の動作は、計画段階と治療段階とに区分される。計画段階の処理はステップＳＡ１−ＳＡ４であり、治療段階の処理はステップＳＡ５−ＳＡ８である。計画段階は、放射線治療に先立ち治療対象の患者に関する放射線治療計画を策定する段階である。治療段階は、放射線治療計画に従い放射線治療を行う段階である。計画段階と治療段階とは、典型的には、異なる日に行われる。放射線治療は複数日に亘り行われるのが通常である。治療段階の処理は放射線治療を行う日毎に繰り返し行われる。
【００４６】
計画段階においては、まず、治療計画用ＣＴ装置２によるステップＳＡ１と第１の表面形状計測装置３によりステップＳＡ２とが並行して又は順番に行われる。ステップＳＡ１において治療計画用ＣＴ装置２は、撮像用天板２３に載置された患者にＣＴ撮像を実行して当該患者のＣＴ画像データを収集する。ステップＳＡ２において第１の表面形状計測装置３は、治療計画用ＣＴ装置２の撮像用天板２３に載置された患者の計画時体表データを収集する。
【００４７】
ステップＳＡ１及びＳＡ２の詳細な処理について説明する。まず、放射線治療従事者は、計画ＣＴ室に入室した患者を、治療計画用ＣＴ装置２の撮像用天板２３上に患者を寝かせ、放射線治療時と同様に患者に固定具を設置する。固定具は、例えば、患者と撮像用天板２３との間に設置され、患者の体格に応じて整形されたものでも良いし、また患者表面を上から覆い、患者の動きを防止するものでも良い。特に頭部用の固定具は、網目状の部材で形成されており、患者頭部を覆った状態でも呼吸が可能に形成されている。
【００４８】
撮像用天板２３が初期位置に配置されている場合において第１の表面形状計測装置３は、撮像用天板２３に載置された患者を光走査して３次元の計画時体表データを収集する。初期位置とは、すなわち、撮像用天板２３を撮像用架台２１の開口２１１内に挿入するための移動開始前の撮像用天板２３の位置である。収集された計画時体表データは、治療支援装置８に送信される。次に、計画用ＣＴ装置２は、患者が載置された撮像用天板２３を撮像用架台２１の開口２１１内に挿入し、ＣＴ撮像を実行してＣＴ画像データを収集する。ＣＴ画像データは、治療計画用ＣＴ装置２から治療計画装置６及びＰＡＣＳシステム７に送信される。
【００４９】
ＣＴ撮像完了後、計画用ＣＴ装置２は、撮像用天板２３を初期位置に戻す。第１の表面形状計測装置３は、初期位置に配置された撮像用天板２３に載置された患者を再び光走査して３次元の計画時体表データを収集する。収集された計画時体表データは、治療支援装置８に送信される。
【００５０】
治療支援装置８の演算回路８１は、位置比較機能８１１を実行する。位置比較機能８１１において演算回路８１は、最初の計画時体表データの体表領域と最後の計画時体表データの体表領域との位置ずれ量を算出し、位置ずれ量が予め決められた許容範囲内か否かを判定する。位置ずれ量が許容範囲内にあると判定された場合、最初の計画時体表データと最後の計画時体表データとの何れか一方を、今後の処理に用いる計画時体表データとして選択する。許容範囲外の場合、演算回路８１は、ＣＴ画像データから同定された患者体表領域と最初の計画時体表データの患者体表領域との位置ずれ量を算出し、ＣＴ画像データに含まれる患者体表領域と最後の計画時体表データの患者体表領域との位置ずれ量を算出し、位置ずれ量が少ない計画時体表データを、今後の処理に用いる計画時体表データとして選択する。
【００５１】
ステップＳＡ１及びＳＡ２が行われると治療計画装置６は、ステップＳＡ１において収集されたＣＴ画像データに基づいて放射線治療計画を作成する（ステップＳＡ３）。具体的には、ステップＳＡ３において治療計画装置６は、治療計画用ＣＴ装置２から直接的に又はＰＡＣＳシステム７を介してＣＴ画像データを受信する。治療計画装置６は、ＣＴ画像データに基づいて放射線治療計画を作成する。
【００５２】
放射線治療計画の作成方法としては、フォーワード・プランニング（Forward Planning）とインバース・プランニング（Inverse Planning）の２種類がある。フォーワード・プランニングは、放射線治療の照射方向数や各照射角度、各照射の放射線強度、各照射のコリメータ開度、ウェッジフィルター等の放射線治療条件を詳細に設定し、それらの条件で最終的に得られる放射線分布を見て、放射線治療条件を評価する。放射線分布を変更する時は、放射線治療条件の一部あるいは全部を変更して再度放射線分布を求める。このようにフォーワード・プランニングにおいては、放射線治療条件を変えながら、少しずつ放射線分布を変化させ、所望の放射線分布が実現できるまで何度も繰り返し放射線条件が変更される。インバース・プランニングは、腫瘍領域及び適切なマージンを設定し、その領域に照射する放射線量及び許容範囲を設定する。さらに危険臓器などのリスク領域をＣＴ画像データから抽出し、リスク領域に対する放射線量を、所定レベル以上の放射線量にならない安全レベルに設定する。放射線治療装置４は、この放射線分布に対する要求を満足する放射線治療計画を、放射線治療条件を変更しながら逐次的に立案する。放射線治療計画と腫瘍領域の位置とは治療支援装置８に送信される。
【００５３】
ステップＳＡ３が行われると治療支援装置８の演算回路８１は、統合機能８１２を実行する（ステップＳＡ４）。ステップＳＡ４において演算回路８１は、ＣＴ画像データと腫瘍領域データと計画時体表データとに基づいて計画時統合データを生成する。
【００５４】
統合のために第１の表面形状計測装置３及び治療計画用ＣＴ装置２の個別の三次元座標系をレジストレーションする作業が必要になる。これは専用のキャリブレーションファントムを用いて行われる。キャリブレーションファントムは、表面に凹凸を伴う複数のマーカを有している。マーカの個数は、３以上である。第１の表面形状計測装置３は、患者と同様に、キャリブレーションファントムを光走査してキャリブレーションファントムに関する表面形状データを収集する。治療計画用ＣＴ装置２は、当該キャリブレーションファントムをＣＴ撮像してＣＴ画像データを収集する。キャリブレーションファントムに関する表面形状データとＣＴ画像データとは、治療計画用ＣＴ装置２から治療支援装置８に送信される。
【００５５】
治療支援装置８の演算回路８１は、キャリブレーションファントムに関する表面形状データとＣＴ画像データとの各々についてマーカを画像処理により同定し、両マーカの三次元座標系を一致させるための補正パラメータを算出する。演算回路８１は、補正パラメータに基づいて患者に関するＣＴ画像データと計画時体表データとを同一３次元座標系で統合して統合データを生成する。また、演算回路８１は、患者に関するＣＴ画像データから腫瘍領域を抽出し、抽出された腫瘍領域のＣＴ画像データにおける位置を同定する。演算回路８１は、統合データに腫瘍領域の位置を示すマークを、補正パラメータに基づいて位置整合して付す。以下、患者に関するＣＴ画像データと計画時体表データと腫瘍位置との統合データを計画時統合データと呼ぶことにする。計画時統合データは、放射線治療装置４やその他の装置に転送される。以上により、計画段階における処理が終了する。
【００５６】
図８は、ステップＳＡ４において生成される計画時統合データＤ２の一例を示す図である。図９は、図８の９−９’断面を示す図である。図８及び図９に示すように、計画時統合データＤ２は、計画時体表データに由来する患者体表領域ＲＰ及び天板表面領域ＲＴと、ＣＴ画像データＩＣと、腫瘍位置ＲＣとを有する。腫瘍位置ＲＣは、ＣＴ画像データＩＣを用いた治療計画時に指定される。
【００５７】
上記の通り、計画時統合データは、計画段階におけるＣＴ撮像時の患者の体表に関する計画時体表データとＣＴ画像データと腫瘍位置とを空間的に統合したデータセットである。本実施形態に係る放射線治療システム１は、この計画時統合データを利用することにより、治療時における腫瘍位置をアイソ・センタに容易且つ正確に合わせることができる。このため、計画段階において従来必要であった患者に対する腫瘍位置のマーキングは、本実施形態においては不要である。
【００５８】
例えば、計画時統合データは、治療段階において以下の様に利用される。治療段階において第２の表面形状計測装置５は、放射線治療装置４の治療用天板４４に載置された患者に関する治療時体表データを収集する（ステップＳＡ５）。具体的には、まず、放射線治療従事者は、治療室に入室した患者を治療用天板４４に患者を寝かせ、計画段階におけるＣＴ撮像時と同様に患者に固定具を設置する。治療用天板４４が初期位置に配置されている段階において第２の表面形状計測装置５は、患者を光走査して三次元の治療時体表データを収集する。初期位置は、治療用天板４４を治療用架台４１のアイソ・センタへの移動を開始する前の治療用天板の位置である。治療時体表データは、計画時体表データと同様、治療用天板４４に載置された患者の体表に関する患者体表領域と、治療用天板４４の表面に関する天板表面領域とを有している。治療時体表データは、治療支援装置８に送信される。なお、ステップＳＡ５以降、第２の表面形状計測装置５は、治療用天板４４に載置された患者を繰り返し光走査して治療時体表データを繰り返し収集しているものとする。
【００５９】
ステップＳＡ５が行われると治療支援装置の演算回路８１は、位置比較機能８１１を実行する（ステップＳＡ６）。ステップＳＡ６において演算回路８１は、計画時統合データに含まれる計画時体表データと第２の表面形状計測装置５により収集された治療時体表データとの位置比較を行い、現在（治療段階）における患者の腫瘍位置を推定する。
【００６０】
以下、位置比較及び腫瘍位置推定の具体例を説明する。
【００６１】
図１０は、ステップＳＡ６において治療支援装置８の演算回路８１により実行される位置比較及び腫瘍位置推定の処理の流れを模式的に示す図である。なお、図１０においては、説明の明確のため、患者体表データＤ２、Ｄ３及びＤ４を立体的ではなく平面的に示している。図１０に示すように、まず演算回路８１は、計画時統合データＤ２と治療時体表データＤ３とを読み出す。計画時統合データＤ２は、少なくとも患者体表領域ＲＰ２と腫瘍位置ＲＣ２とを有している。治療時体表データＤ３は、患者体表領域ＲＰ３を有している。患者体表領域ＲＰ３には腫瘍位置が付されていない。
【００６２】
演算回路８１は、計画時統合データＤ２の患者体表領域ＲＰ２と治療時体表データＤ３の患者体表領域ＲＰ３との位置比較を行い、患者体表領域ＲＰ２と患者体表領域ＲＰ３との位置ずれ量を算出する（ステップＳＡ６１）。位置ずれ量としては、患者体表領域ＲＰ２の基準点と患者体表領域ＲＰ３の対応点との差分により規定される。典型的には、撮像用天板２３又は治療用天板４４が同一高さに位置しているという条件のもとでの、撮像用天板２３又は治療用天板４４の天板表面内での患者体表領域ＲＰ２の基準点と患者体表領域ＲＰ３の対応点との差分が位置ずれ量に規定される。基準点と対応点とは複数箇所に亘り設定される。なお、計画時統合データＤ２の患者体表領域ＲＰ２と治療時体表データＤ３の患者体表領域ＲＰ３とで位置比較を行う際、全領域を比較することが望ましくない場合がある。例えば、肝臓の腫瘍を治療する際、計画用ＣＴ撮像時と放射線治療時とで首や肩、股関節の角度がずれていた場合、これらを統合的に合致させることにより胴体部のずれを生じてしまう。このような問題を解決するため、演算回路８１は、患者体表領域ＲＰ２と患者体表領域ＲＰ３との各々から頭部、胴体、手、足をおおまかに認識し、腫瘍が含まれる部位のみを使用して位置比較を行う。このように腫瘍が含まれる部位に限定して位置比較を行うことにより、胴体部のずれを生じることがなくなるので、位置比較の精度が向上する。
【００６３】
次に演算回路８１は、図１０に示すように、位置ずれ量に従い計画時統合データＤ２を画像変換して当該計画時統合データＤ２に含まれる患者体表領域ＲＰ２の位置を、治療時体表データＤ３に含まれる患者体表領域ＲＰ３の位置に一致させる（ステップＳＡ６２）。画像変換としては、移動、回転、拡大及び縮小等の線形変換でも良いし、非線形変換でも良い。位置比較機能８１１による画像変形は、典型的には、移動又は回転等の線形変換であるとする。すなわち、位置比較機能８１１による画像変形においては患者体表領域ＲＰ２及び患者体表領域ＲＰ３の形状は変形されないものとする。
【００６４】
次に演算回路８１は、図１０に示すように、画像変換後の計画時統合データＤ４に基づいて現在（治療時体表データの収集時）における患者の腫瘍位置を推定する（ステップＳＡ６３）。具体的には、演算回路８１は、計画時統合データＤ４に含まれる腫瘍位置ＲＣ４を同定する。そして演算回路８１は、アキシャル断面ＡＸ４のＣＴ画像データＩＣ４に含まれる腫瘍領域ＲＴ４の位置の３次元座標を特定する。特定された腫瘍領域ＲＣ４の位置は、第２の表面形状計測装置５により治療時体表データが収集された時点における患者の腫瘍位置であると推定される。腫瘍位置の３次元座標のデータは、放射線治療装置４に送信される。
【００６５】
ステップＳＡ６が行われると放射線治療装置４の寝台制御回路４６３は、ステップＳＡ６において特定された腫瘍位置が治療用架台４１のアイソ・センタに一致するように治療用天板４４を移動する（ステップＳＡ７）。寝台制御回路４６３は、まず、腫瘍位置が治療用架台のアイソ・センタに一致するような治療用寝台４２の制御パラメータを決定する。具体的には、寝台制御回路４６３は、腫瘍位置の３次元座標から治療用架台４１のアイソ・センタの３次元座標への距離及び方向を算出し、算出された距離及び方向に応じた制御パラメータを決定し、決定された制御パラメータに応じた駆動信号を寝台駆動装置４５１に供給する。寝台駆動装置４５１は、供給された駆動信号を受けて治療用天板４４を移動させる。これにより、ステップＳＡ６において特定された腫瘍位置が治療用架台４１のアイソ・センタに一致することとなる。すなわち、治療用天板４４に載置された患者の位置を手動的に調節することなく、患者の腫瘍位置をアイソ・センタに一致させることができる。このように、本実施形態によれば、計画時統合データを利用することによって、マーカやレーザ照準器等を用いることなく、正確且つ簡便に患者の第一の位置合わせを行うことができる。
【００６６】
ステップＳＡ７が行われると放射線治療装置４は、第二の位置合わせを行う（ステップＳＡ８）。第二の位置合わせは、上記第一の位置合わせを補完する役割を有し、第一の位置合わせに比してより精細な位置合わせである。第二の位置合わせにおいて放射線治療装置４の演算回路４６４は、例えば放射線治療装置４に付属する２方向のＸ線画像撮像系で撮像したＸ線画像と、治療計画用ＣＴ画像をあたかも２方向のＸ線画像撮像系で撮像したかのように投影したＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiography）画像を生成する。演算回路４６４は、ＤＲＲ画像に含まれる腫瘍領域及び解剖学的特徴点とＸ線画像に含まれる対応点（同一の腫瘍領域及び解剖学的特徴点）とを比較し、位置ずれ量を算出する。
そして寝台制御回路４６３は、位置ずれ量に応じて治療用天板４４を移動する。これにより、治療計画用ＣＴ画像で特定された腫瘍領域をアイソ・センタに精密に一致させることができる。なお、治療計画用ＣＴ画像で特定された腫瘍領域がアイソ・センタに一致するように患者自らが移動、あるいは放射線治療従事者により患者を移動しても良い。
【００６７】
第二の位置合わせの他の方法として、演算回路４６４は、放射線治療装置４に付属するコーンビームＣＴ撮像系で撮像したコーンビームＣＴ画像に含まれる腫瘍領域及び解剖学的特徴点と治療計画用ＣＴ画像に含まれる対応点（同一の腫瘍領域及び解剖学的特徴点）とを比較し、位置ずれ量を算出しても良い。寝台制御回路４６３は、位置ずれ量に応じて治療用天板４４を移動する。これにより、治療計画用ＣＴ画像で特定された腫瘍領域をアイソ・センタに精密に一致させることが可能である。この他の方法においても、治療計画用ＣＴ画像で特定された腫瘍領域がアイソ・センタに一致するように患者自らが移動、あるいは放射線治療従事者により患者を移動しても良い。第二の位置合わせにより、正確な位置合わせが行われる。
【００６８】
ステップＳＡ８が行われると放射線治療装置４は、患者の腫瘍に放射線を照射する（ステップＳＡ９）。例えば、患者正面方向と患者左側面からＸ線を照射する計画の場合、架台制御回路４６２は、患者正面に照射ヘッド部４１２を配置する。次に照射制御回路４６１は、Ｘ線の照射野形状を腫瘍形状に一致させるために、マルチリーフ・コリメータの開口を調整する。なお、マルチリーフ・コリメータの開口の調整の他、Ｘ線の低エネルギー成分を除去するためのウェッジフィルター等を挿入しても良い。照射制御回路４６１は、更にＸ線強度（管電圧や管電流等）を適切なレベルに設定した上でＸ線を照射する。
【００６９】
１方向からの照射が終了すると架台制御回路４６２は、次の角度、この場合は、患者左側面に照射ヘッド部４１２を回転する。照射制御回路４６１は、Ｘ線の照射野形状を腫瘍形状に一致させるために再度マルチリーフ・コリメータの開口を調整する。また、必要によってはＸ線の低エネルギー成分を除去するためのウェッジフィルターなどを挿入する。そして照射制御回路４６１は、Ｘ線強度を適切なレベルに設定した上でＸ線を照射する。これで一回の治療が終了する。治療は数回に亘り行われる。回数は５~３０回が一般的である。
【００７０】
なお、放射線治療では非常に強力なＸ線を照射するため、腫瘍位置がＸ線照射野から逸れていると正常組織に多大な悪影響を及ぼしてしまう。そこで腫瘍がアイソ・センタ位置にあるかどうかを第二の位置合わせで確認する。確認方法としては２通りある。一つは２方向からのＸ線撮影画像を使用する方法であり、もう一つはＣＢＣＴ（コーンビームＣＴ）を使用する方法である。
【００７１】
前者では先ず演算回路４６４は、治療計画用のＣＴ画像に基づいてＤＲＲ画像を生成し、ＤＲＲ画像とＸ線撮影画像とを比較してずれを補正する。ＤＲＲ画像はＣＴ画像で撮像した患者をあたかもＸ線撮影系で撮影したように、ＣＴ画像とＸ線光学系とを用いて生成された疑似Ｘ線画像である。後者では、ＣＢＣＴ装置によりＣＢＣＴ撮像を行いＣＢＣＴ画像を生成する。ＣＢＣＴ装置は単体の装置でも良いし、放射線治療装置４に組み込まれても良い。演算回路４６４は、ＣＢＣＴ画像と治療計画用のＣＴ画像とを比較して位置ずれを補正する。前者は主に骨や分かり易い臓器を元に位置合わせするしかないため、骨と位置合わせすると位置ずれすることが多い。また分かり易い臓器を元に位置合わせする場合は、その臓器に腫瘍が含まれている場合あるいは近接している場合は良いが、離れていると位置ずれが起こり易い。それに対し、ＣＢＣＴでは臓器形状が明確に描出できるため、位置ずれが起こり難いと言うメリットがある。但しＣＢＣＴ撮像には３０秒から１分かかるため、ＣＢＣＴ画像にはモーションアーチファクトが含まれることがあり、モーションアーチファクトによって臓器形状が不鮮明になったり、あるいはずれてしまうことがある。
【００７２】
このように、放射線治療が行われると、第１実施形態に係る放射線治療システム１の典型的な動作が終了する。
【００７３】
ここで既存のルーチンの位置合わせについて簡単に説明する。既存のルーチンにおいては、治療計画段階において、患者体表上にＣＴ撮像時の基準点を同定し、その基準点から腫瘍までの位置ずれを計測して、その位置ずれを元に体表上に腫瘍位置を示すマーカを正面及び側面から描く。治療段階において、当該マーカを治療室に設置されたレーザ照準器に合わせることにより、腫瘍位置がアイソ・センタに一致するように粗い位置合わせを行う。この体表に描いたマーカは、患者がお風呂に入った時に薄くなったり、消えたりするため、既存ルーチンでは何度か書き直す必要がある。この作業は、誤差を生む要因になる上、面倒な作業である。
【００７４】
しかし、第１実施形態によれば、治療支援装置８の演算回路８１は、治療時体表データと計画時統合データに含まれる計画時体表データとの間の位置比較を行い、位置比較結果と計画時統合データとに基づき、治療時体表データの収集時（すなわち、放射線治療段階）における患者の腫瘍位置を推定する。そして放射線治療装置４の寝台制御回路４６３は、推定された腫瘍位置をアイソ・センタに一致させるために治療用天板４４を移動させる。
【００７５】
第１実施形態によれば、既存ルーチンにおいて必要であった、体表にマーカを描く作業は不要になる。これに伴い治療室にレーザ照準器を設ける必要もない。よって第１実施形態によれば、既存ルーチンに比して簡便に放射線治療時の患者の位置合わせを行うことができる。また、第１実施形態によれば、照準器等による人手を介した位置合わせとは異なり、演算回路８１による計画時体表データと治療時体表データとの位置比較に基づくので、既存ルーチンに比して正確に放射線治療時の患者の第一の位置合わせを行うことができる。また、第１実施形態によれば、計画段階において一度だけ計画時体表データを収集することにより、複数日に亘る放射線治療において、日毎に治療時体表データを収集し、当該治療時体表データと計画時体表データとの位置比較を行う。位置合わせの基準である計画時体表データはマーカのように不正確なものではないので、複数日に亘る放射線治療においても位置合わせの再現性を高めることができる。
【００７６】
なお、上記実施形態においては、計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域とを一致させるために計画時体表データを含む計画時統合データを画像変換するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、放射線治療装置４の寝台制御回路４６３は、計画時体表データの患者体表領域とリアルタイムで収集される治療時体表データの患者体表領域とが一致するように、治療用天板４４を６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）について移動及び回転させて一致させても良い。ここでθｘ、θｙ、θｚはそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸周りの回転を示す。これにより、実際に治療用天板４４に載置されている患者の体表の位置を計画時の患者の体表の位置に合わせることができる。その後、現在の治療用天板４４の位置とアイソ・センタとのずれ、更に治療用天板４４の基準点とＣＴ基準点とのずれ、ＣＴ基準点と腫瘍位置とのずれを総合的に補正するように治療用天板４４を移動することで腫瘍位置とアイソ・センタとを一致させることができる。
【００７７】
また、上記実施形態において計画時統合データは、計画時体表データ、医用画像データ及び腫瘍領域を含むとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、計画時統合データは、計画時体表データと医用画像データとの統合データであっても良いし、計画時体表データと腫瘍領域データとの統合データであっても良い。
【００７８】
例えば、ＭＲの拡散強調画像データなど、腫瘍領域を認識可能に含む医用画像データがある。この場合、計画時統合データは、計画時体表データと拡散強調画像データとの統合データでも良い。拡散強調画像データに画像処理を施し腫瘍領域データを認識又は特定することにより、腫瘍領域データを生成することが可能である。
【００７９】
上記実施例においては、寝台制御回路４６３により位置ずれ量に基づき治療用天板３３を自動的に移動することにより、自動的に腫瘍位置がアイソ・センタに一致されるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、計画時体表データの体表領域と治療時体表データの体表領域との位置ずれ量は、治療支援装置８の表示回路８５や放射線治療装置４の表示回路４６６に表示されても良い。例えば、位置ずれ量は、計画時体表データの体表領域と治療時体表データの体表領域との間の距離を示す数値として表示される。また、位置ずれ量は、位置ずれの方向を示す文字や図形として表示されても良い。あるいは、位置ずれ量は、当該数値と当該方向との両方として表示されても良い。
【００８０】
表示回路８５や表示回路４６６は、例えば、治療室等に設けられたディスプレイである。これにより、ユーザは、目視により位置ずれ量を確認することができる。位置ずれ量を把握しながらユーザは、入力回路４６７を介して治療用天板３３の移動指示を行う。寝台制御回路４６３は、ユーザによる入力回路４６７を介した移動指示に従い治療用天板３３を移動することで、腫瘍位置をアイソ・センタに一致させることができる。
【００８１】
この際、位置ずれ量は、治療室に設けられたディスプレイに限定されない。例えば、位置ずれ量は、表示回路８５や表示回路４６６として、映写機でも良い。映写機は、位置ずれ量を治療用天板３３に載置された患者に投影する。これにより、ユーザは、患者と位置ずれ量との双方を視界に入れることができる。よって、患者と位置ずれ量との関係をより簡便に把握することができる。
【００８２】
（第２実施形態）
上記第１実施形態においては計画時体表データの患者体表領域が治療時体表データの患者体表領域に一致するように計画時統合データを画像変換又は治療用天板４４を移動させるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。第２実施形態においては計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域とが一致するように治療用天板４４に載置されている患者の位置を調節するものとする。以下、第２実施形態に係る放射線治療システム１について説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【００８３】
図１１は、第２実施形態に係る放射線治療システム１の動作の典型的な流れを示す図である。なお、図１１のステップＳＢ１−ＳＢ５は図７のステップＳＡ１−ＳＡ５と同一であるため説明を省略する。
【００８４】
ステップＳＢ５が行われると治療支援装置８の表示回路８５は、計画時統合データと治療時体表データとを表示する（ステップＳＢ６）。より詳細には、ステップＳＢ６において演算回路８１は、レンダリング機能８１３を実行する。レンダリング機能８１３において演算回路８１は、計画時統合データにレンダリングを施して２次元画像（以下、計画時統合画像と呼ぶ）を生成し、治療時体表データにレンダリングを施して２次元画像（以下、治療時体表画像と呼ぶ）を生成する。計画時統合画像と治療時体表画像とは、同一の視点及び視線に基づく生成される。演算回路８１は、生成された計画時統合画像と治療時体表画像とを重畳して表示回路８５の表示機器に表示する。
【００８５】
図１２は、計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３との重畳画像ＩＯの一例を示す図である。図１２に示すように、重畳画像ＩＯは、互いに位置整合して重畳された計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３を含む。計画時統合画像Ｉ２が治療時体表画像Ｉ３に重畳して表示されても良いし、治療時体表画像Ｉ３が計画時統合画像Ｉ２に重畳して表示されても良い。視認性を高めるため、重畳する画像は半透明で表示され、重畳される画像は不透明で表示されると良い。計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３とを重畳して表示することにより、計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域との位置ずれ量を簡便且つ正確に把握することができる。
【００８６】
表示機器は、例えば、治療室に設けられたディスプレイであると良い。これにより、治療室内で作業する放射線治療従事者は、容易に計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３とを観察することができる。また、表示機器は、治療室の天井等の壁面に設けられた映写機であっても良い。映写機の場合、計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３とを重畳して又は並べて、治療用天板４４に載置された患者の体表に投影する。これにより、治療室内で作業する放射線治療従事者は、容易に計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３とを観察することができる。
【００８７】
例えば、演算回路８１は、計画時統合データの患者表面領域のワイヤーフレームモデルを生成し、治療時体表データの患者表面領域のソリッドモデルを生成し、ワイヤーフレームモデルをソリッドモデルに重ねて表示回路８５に表示しても良い。これにより表示回路８５は、計画段階における患者位置と治療段階におけるリアルタイムの患者位置とを明確に区別して表示することできる。患者又は放射線治療従事者は、計画段階における患者位置と治療段階におけるリアルタイムの患者位置とを明確に区別して把握できるので、患者の位置を簡便且つ正確に調整することできる。従って計画時統合データと治療時体表データとを正確に一致できる。
【００８８】
また、演算回路８１は、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との両者を半透明のソリッドモデルに変換し、表示回路８５は、両者を異なる色で表示しても良い。例えば、表示回路８５は、計画時統合データの患者表面領域は青で、治療時体表データの患者表面領域を赤で表示すると良い。更に表示回路８５は、分かり易さのため、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との重複領域を緑で表示すると良い。また表示回路８５は、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との非重複領域を赤で強調して表示しても良い。
【００８９】
更に表示回路８５は、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との色を変えて表示した上で、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との合致度に応じて計画時統合データ又は治療時体表データの表示態様を様々に変化させても良い。合致度は、演算回路８１の位置比較機能８１１により算出される。例えば、演算回路８１は、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域との重畳領域のピクセル数又はボクセル数を合致度として計数する。表示回路８５は、例えば、合致度が閾値よりも低い場合、計画時統合データの患者体表領域を点滅して表示させると良い。また、表示回路８５は、合致度が低いほど点滅を速く、合致度が高いほど点滅を遅くしても良い。この場合、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域とが完全に一致している場合、表示回路８５は、点滅を終了する。あるいは表示回路８５は、計画時統合画像Ｉ２と治療時体表画像Ｉ３との重畳画像に並べて、合致度を数字又はグラフで表示しても良い。
【００９０】
このように計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域とを一致させるために、様々な表示方法が可能である。例えば、放射線治療従事者は、表示回路８５に表示されている上記画像を観察し、計画時統合データの患者表面領域と治療時体表データの患者表面領域とを一致させるために患者が動くべき方向及び距離を把握し、患者に対し、「もう少し右にずれて下さい」、「足が真っ直ぐになるよう、体全体を右方向に回転して下さい」などと指示し、患者が動くことによって位置を調整する。あるいは、患者が表示回路８５に表示されている上記画像を観察し、患者自身がどのくらいずれているかを把握して、患者が能動的に動くことでずれを補正しても良い。この場合、放射線治療従事者の負担が減るので効率的である。
【００９１】
ステップＳＢ６が行われると演算回路８１は、入力回路８７等に設けられた移動ボタンが押下されることを待機する（ステップＳＢ７）。患者あるいは放射線治療従事者は、ステップＳＢ６において表示された計画時統合データ（又は計画時統合画像）を確認し、それを元に患者位置や体位を変更して、計画時体表データの患者体表領域とリアルタイムで収集される治療時体表データの患者体表領域との位置を一致させる。これにより、計画時統合データに含まれる腫瘍領域の位置を、実際の患者の腫瘍位置に略一致することなる。
【００９２】
計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域との位置を一致させると、放射線治療従事者は、入力回路８７等に設けられた移動ボタンを押下する（ステップＳＢ７：ＹＥＳ）。移動ボタンが押下されると演算回路８１は、放射線治療装置４に押下ボタンが押下された旨の信号（以下、押下信号と呼ぶ）を供給する。
【００９３】
押下信号の供給を受けると放射線治療装置４は、腫瘍位置が治療用架台４１のアイソ・センタに一致するように治療用天板４４を移動する（ステップＳＢ８）。具体的には、寝台制御回路４６３は、計画時統合データに含まれる腫瘍領域の３次元座標から治療用架台４１のアイソ・センタの３次元座標への距離及び方向を算出し、算出された距離及び方向に応じた駆動信号を寝台駆動装置４５１に供給する。寝台駆動装置４５１は、供給された駆動信号を受けて治療用天板４４を移動させる。これにより、腫瘍位置がアイソ・センタに一致する。なお、２方向からＸ線撮影画像を取得する、あるいはＣＢＣＴ画像を生成するなどして、さらに精細な治療用天板４４の位置補正を行っても良い。
【００９４】
ステップＳＢ８が行われると放射線治療装置４は、第二の位置合わせを実施する（ステップＳＢ９）。ステップＳＢ９の処理は、ステップＳＡ８と同様であるので、説明を省略する。第二の位置合わせにより、より正確な位置合わせが行われる。
【００９５】
ステップＳＢ９が行われると放射線治療装置４は、放射線治療計画に従い患者の腫瘍に放射線を照射する（ステップＳＢ１０）。ステップＳＢ１０の処理は、ステップＳＡ８と同様であるので、説明を省略する。
【００９６】
放射線治療が行われると、第２実施形態に係る放射線治療システム１の典型的な動作が終了する。
【００９７】
上記の通り、第２実施形態に係る治療支援装置８は、第１実施形態に係る治療支援装置８とは異なり、計画時体表データと治療時体表データとの間の位置比較をせず、治療用天板４４に載置された患者の位置を手動的に調節することにより間接的に計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域とを一致させる。これにより、位置比較の精度が良好でない場合においても、計画時体表データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域とを一致させることができる。ひいては、既存ルーチンに比して簡便且つ正確に放射線治療時の患者の第一の位置合わせを行うことができる。
【００９８】
（第３実施形態）
放射線治療において、治療用架台４１、治療用寝台４２及び患者間の干渉の有無をシミュレーションする干渉チェックが行われている。干渉チェックは、仮想患者モデルを用いて行われている。仮想患者モデルの体型は、標準体型、太った体型、痩せ体型、あるいはそれらの中間等の予め用意された標準の５０以内の体型から選択されている。そのため実際の患者の体型と仮想患者モデルの体型とが一致しない場合がある。また患者が実際に治療用天板４４に寝ている位置と、仮想患者モデルの仮想天板モデル上の位置とが一致しない場合もある。更に、患者が治療用天板４４に寝ることにより、患者の体重の影響で治療用天板４４がたわむことがあるが、このたわみをシミュレーションで反映することは困難である。これら実際とシミュレーションとの誤差により、干渉リスクを正しく評価することは困難である。
【００９９】
以下、第３実施形態に係る放射線治療システム１について説明する。以下の説明において、第１及び第２実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【０１００】
図１３は、第３実施形態に係る治療支援装置８の構成を示す図である。図１３に示すように、第３実施形態に係る治療支援装置８の演算回路８１は、放射線治療支援の際、位置比較機能８１１、統合機能８１２、レンダリング機能８１３、干渉チェック機能８１４及び警告機能８１５を実行する。
【０１０１】
干渉チェック機能８１４において演算回路８１は、治療用架台４１、治療用天板４４及び患者間の干渉の有無を、治療用架台４１、治療用天板４４及び患者の位置及び動作のシミュレーションに基づいて判定する。
【０１０２】
警告機能８１５において演算回路８１は、干渉チェック機能８１４により干渉有りと判定された場合、警告を発する。警告は、例えば、表示回路８５を介したエラーメッセージ等の表示や、図示しないスピーカを介した警告音等の出力等により行われる。
【０１０３】
次に、第３実施形態に係る放射線治療システム１の動作例を説明する。
【０１０４】
図１４及び図１５は、第３実施形態に係る放射線治療システム１の動作の典型的な流れを示す図である。なお、図１４のステップＳＣ１−ＳＣ４は図１１のステップＳＢ１−ＳＢ４と同一であるため説明を省略する。
【０１０５】
ステップＳＣ４が行われると治療支援装置８の演算回路８１は、干渉チェック機能８１４を実行する（ステップＳＣ５）。ステップＳ５において演算回路８１は、ステップＳＣ２において収集された計画時体表データを用いて、ステップＳＣ３において作成された放射線治療計画に従い干渉チェックを行う。例えば、演算回路８１は、治療用架台４１と治療用寝台４２との構造に関する情報及び当該構造の可動範囲に関する情報とを予め上記記憶装置等に記憶している。以下、構造に関する情報及び当該構造の可動範囲に関する情報を機構情報と呼ぶことにする。機構情報は、放射線治療装置４に関する機構設計データ（ＣＡＤ：Computer-Aided Design）から取得可能である。
【０１０６】
演算回路８１は、第１の表面形状計測装置３により収集された計画時体表データに含まれる患者体表領域に基づいて患者の体型を模した患者モデルを生成する。すなわち、第３実施形態においては、予めテンプレートとして用意された患者モデルではなく、計画時体表データの患者体表領域に基づいて患者モデルを生成するので、実際の患者の体型を模した患者モデルを使用することができる。また、演算回路８１は、計画時体表データに含まれる天板表面領域に基づいて治療用天板４４を模した天板モデルを生成する。なお、計画時体表データに含まれる天板表面領域は、撮像用天板２３に関する天板表面領域であるが、撮像用天板２３と治療用天板４４とは略同一形状及び素材であるので、計画時体表データに含まれる天板表面領域に基づいて治療用天板４４を模した天板モデルを生成可能である。
【０１０７】
次に演算回路８１は、計画時体表データに基づいて生成された患者モデルを、患者が適当な位置に寝ているとの仮定の下、天板モデルの適当な位置に配置する。そして演算回路８１は、放射線治療計画に従って放射線治療装置４を動かした時に、患者や放射線治療装置４のユニット間（具体的には、照射ヘッド部４１２、治療用寝台４２、あるいはＸ線撮影用のＦＰＤ（Flat Panel Detector）やＸ線管球など）で干渉が発生しないか、あるいは近接していて干渉するリスクの有無を判定する。
【０１０８】
ステップＳＣ５によれば、第１の表面形状計測装置３により収集された計画時体表データを使用して正確な患者体型を用いて干渉チェックを行うことができる。また、患者が治療用天板４４に寝ている位置を治療計画用ＣＴ装置２と放射線治療装置４で合致させることにより、正しい患者位置を同定することができる。さらに患者が治療用天板４４に寝ることによるたわみを、計画時体表データに含まれる天板表面領域を用いることで正しく同定することができる。このような正確な患者モデル及び天板モデルを使用することにより、干渉チェックをほぼ正確に実行することができる。
【０１０９】
治療段階において第２の表面形状計測装置５は、患者の治療時体表データを収集する（ステップＳＣ６）。ステップＳＣ６は、ステップＳＢ５と同一の処理なので説明を省略する。
【０１１０】
ステップＳＣ６が行われると治療支援装置８の表示回路８５は、計画時統合データと治療時体表データとを表示する（ステップＳＣ７）。ステップＳＣ７は、ステップＳＢ６と同一の処理なので説明を省略する。患者又は放射線治療従事者は、ステップＳＣ７において表示された計画時統合データを確認し、患者の位置や体位を変更して、計画時統合データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域との位置を一致させる。
【０１１１】
この際、演算回路８１は、位置比較機能８１１を実行する（ステップＳＣ６）。ステップＳＣ６において演算回路８１は、治療時体表データに含まれる患者体表領域と天板表面領域との位置関係が、計画時体表データに含まれる患者体表領域と天板表面領域との位置関係から閾値以上ずれているか否かを判定する。位置関係は、例えば、患者体表領域の基準点と天板表面領域の基準点とを結ぶベクトルにより規定される。患者体表領域の基準点と天板表面領域の基準点とは、任意の位置に設定されれば良い。
【０１１２】
具体的には、演算回路８１は、治療時体表データに含まれる患者体表領域の基準点と天板表面領域の基準点とを結ぶベクトル（以下、治療時ベクトルと呼ぶ）を算出し、計画時体表データに含まれる患者体表領域の基準点と天板表面領域の基準点とを結ぶベクトル（以下、計画時ベクトルと呼ぶ）を算出し、治療時ベクトルと計画時ベクトルとの長さの差分と角度の差分とを算出する。そして演算回路８１は、長さの差分を長さ用の閾値に対して比較し、角度の差分を角度用の閾値に対して比較し、長さの差分及び角度の差分の少なくとも一方が閾値以上であるか否かを判定する。長さの差分及び角度の差分の少なくとも一方が閾値以上である場合、演算回路８１は、患者と治療用天板４４との位置関係がずれていると判定し（ステップＳＣ８：ＹＥＳ）、長さの差分及び角度の差分の両方が閾値以上でない場合、演算回路８１は、患者と治療用天板４４との位置関係がずれていないと判定する（ステップＳＣ８：ＮＯ）。
【０１１３】
なお、上記の位置関係のずれの判定基準は例示であって、上記のみに限定されない。例えば、演算回路８１は、長さの差分及び角度の差分の両方が閾値以上である場合、演算回路８１は、位置関係がずれていると判定し（ステップＳＣ８：ＹＥＳ）、長さの差分及び角度の差分の少なくとも一方が閾値以上でない場合、位置関係がずれていないと判定しても良い（ステップＳＣ８：ＮＯ）。また、演算回路８１は、治療時ベクトルと計画時ベクトルとの長さの差分と角度の差分との何れか一方のみを算出しても良い。長さの差分のみを算出する場合、演算回路８１は、長さの差分を長さ用の閾値に対して比較し、長さの差分が当該閾値以上である場合、位置関係がずれていると判定し（ステップＳＣ８：ＹＥＳ）、長さの差分が当該閾値以上でない場合、位置関係がずれていないと判定すると良い（ステップＳＣ８：ＮＯ）。角度の差分のみを算出する場合も同様に判定可能である。
【０１１４】
ステップＳＣ８において患者と治療用天板４４との位置関係がずれていると判定された場合（ステップＳＣ８：ＹＥＳ）、治療支援装置の演算回路８１は、干渉チェック機能８１４を実行する（ステップＳＣ９）。ステップＳＣ９において演算回路８１は、位置関係のずれ量（すなわち、長さの差分及び角度の差分）に基づいて再度、干渉チェックを行う。
【０１１５】
ステップＳＣ９が行われると演算回路８１は、干渉チェックの結果を表示回路８５に表示する（ステップＳＣ１０）。ステップＳＣ１０において演算回路８１は、警告機能８１５を実行する。警告機能８１５において演算回路８１は、干渉リスクが高いと判定された場合、ずれを補正することを放射線治療従事者に促すための警告を発する。
【０１１６】
ステップＳＣ１０が行われた場合又はステップＳＣ８において患者と治療用天板４４との位置関係がずれていないと判定された場合（ステップＳＣ８：ＮＯ）、演算回路８１は、移動ボタンが押下されることを待機する（ステップＳＣ１１）。患者又は放射線治療従事者は、ステップＳＣ７において表示された計画時統合データを確認し、それを元に患者位置や体位を変更して、計画時体表データと治療時体表データとを一致させる。リアルタイムで収集される治療時体表データを計画時統合データに含まれる計画時体表データに一致させることにより、計画時統合データに含まれる腫瘍領域の位置が、実際の患者の腫瘍位置に略一致することなる。
【０１１７】
治療時体表データを計画時統合データに含まれる計画時体表データに一致させると、放射線治療従事者は、入力回路８７等に設けられた移動ボタンを押下する（ステップＳＣ１１：ＹＥＳ）。移動ボタンが押下されると演算回路８１は、放射線治療装置４に押下信号を供給する。押下信号の供給を受けると放射線治療装置４は、腫瘍位置が治療用架台４１のアイソ・センタに一致するように治療用天板４４を移動する（ステップＳＣ１２）。ステップＳＣ１２が行われると放射線治療装置４は、第二の位置合わせを実施する（ステップＳＣ１３）。ステップＳＣ１３が行われると放射線治療装置４は放射線治療計画に従い患者の腫瘍に放射線を照射する（ステップＳＣ１４）。ステップＳＣ１２−ＳＣ１４の処理は、ステップＳＢ８−ＳＢ１０と同様であるので、説明を省略する。
【０１１８】
放射線治療が行われると、第３実施形態に係る放射線治療システム１の典型的な動作が終了する。
【０１１９】
上記の通り、演算回路８１は、ステップＳＣ８において、計画時における患者と撮像用天板２３との位置関係が、治療時における患者と治療用天板４４との位置関係を正確に再現できているか否かを判定することができる。位置関係を正確に再現できていない場合は、ステップＳＣ９のように、放射線治療の前段において干渉チェックを再度行う。干渉チェックを再度行うことにより、放射線治療時における干渉の発生に伴う放射線治療の停止や、治療計画の修正を行うリスクを低減することができる。
【０１２０】
なお、治療計画時における患者と撮像用天板２３との位置関係が、治療時における患者と治療用天板４４との位置関係を正確に再現できているのであれば、ステップＳＣ８−ＳＣ１０は、必ずしも行われなくても良い。
【０１２１】
位置合わせに係る時間を短縮するため干渉チェック機能が改良されても良い。具体的には、演算回路８１は、天板モデルを所定のマージンだけ拡大して拡大天板モデルを生成する。天板許容マージンは、治療計画段階の撮像用天板２３に対する実際の治療用天板４４の許容可能なずれ量に設定される。同様に、演算回路８１は、患者モデルを所定のマージンだけ拡大して拡大患者モデルを生成する。患者許容マージンは、治療計画段階の患者に対する実際の治療時の患者の許容可能なずれ量に設定される。
【０１２２】
演算回路８１は、放射線治療計画に従い拡大天板モデルと拡大患者モデルとに基づいて干渉チェックを行う。すなわち、演算回路８１は、治療用架台モデル、拡大天板モデル及び拡大患者モデルが干渉するか否かをシミュレーションで判定し、干渉しないと判定した場合、位置合わせを完了したと判定する。このような拡大モデルに基づく干渉チェックにより干渉が無いと判定された場合、治療用架台４１、治療用寝台４２及び患者間にかなり余裕のスペースがあることを意味する。従って、非常に細かい位置合わせが不要となるので、位置合わせに要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１２３】
一方、演算回路８１は、治療用架台モデル、拡大天板モデル及び拡大患者モデルが干渉すると判定した場合、位置合わせが必要であると判定する。この際、演算回路８１は、干渉が生じると判定された拡大天板モデル又は拡大患者モデルのマージンを自動的に、あるいは放射線治療従事者による入力回路８７を介した指示に従い縮小しても良い。演算回路８１は、拡大天板モデル及び拡大患者モデルの全方位のマージンのうちの干渉が判定された部分に限定して縮小しても良いし、拡大天板モデル及び拡大患者モデルのマージンを全方位に亘り縮小しても良い。この際、演算回路８１は、拡大天板モデルのマージンと拡大患者モデルのマージンとの両方を縮小しても良いし、何れか一方のみを縮小しても良い。演算回路８１は、縮小後の拡大天板モデル又は拡大患者モデルを使用して再度干渉チェックを行う。再度の干渉チェックにより干渉なしと判断された場合においても、放射線治療従事者は、干渉の危険性を認識することができる。再度の干渉チェックにより干渉ありと判断された場合において、放射線治療従事者は、位置合わせをやり直したり、放射線治療計画をやり直すこととなる。この場合、放射線治療装置４において患者位置を比較する場合、これら許容マージン以内を判断するが、少なくしたマージンを使用して判断する。
【０１２４】
（第４実施形態）
放射線治療は５週間あるいは６週間等の長期間に亘り行われるため、抗癌剤等の影響により患者の体型が変化することが想定される。体型が大きく変化すれば放射線治療計画を再度作成し直す必要もある。また、上記第３実施形態においては、ステップＳＣ８において、患者と治療用天板４４との位置関係に応じて干渉チェックを再度行うか否かが判定されている。しかしながら、患者の体型の変化は患者と治療用天板４４との位置関係に反映されないので、体型が大きく変化していても再度の干渉チェックが行われない場合もある。
【０１２５】
以下、第４実施形態に係る放射線治療システム１について説明する。以下の説明において、第１、第２及び第３実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【０１２６】
図１６は、第４実施形態に係る治療支援装置の構成を示す図である。図１６に示すように、第４実施形態に係る治療支援装置の演算回路８１は、放射線治療支援の際、位置比較機能８１１、統合機能８１２、レンダリング機能８１３、干渉チェック機能８１４、警告機能８１５及び体型比較機能８１６を実行する。
【０１２７】
体型比較機能８１６において演算回路８１は、計画段階の患者の体型と治療段階の患者の体型とを比較する。本実施形態においては、計画時体表データ及び治療時体表データに含まれる患者体表領域の垂直方向に関する距離間隔を体型と見做す。すなわち、演算回路８１は、計画時体表データの患者体表領域の垂直方向に関する距離間隔と、治療時体表データの患者体表領域の垂直方向に関する距離間隔とを比較する。また、演算回路８１は、計画段階において体重センサ等により計測された患者の体重と、治療段階において体重センサ等により計測された患者の体重とを比較しても良い。体重センサは、撮像用寝台２２と治療用寝台４２とにそれぞれ設けられる。体重センサにより計測された体重のデータは、治療支援装置８に送信される。
【０１２８】
次に、第４実施形態に係る放射線治療システム１の動作例を説明する。第３実施形態に係る放射線治療システム１の動作の流れは、第３実施形態に係る放射線治療システム１の動作の流れと略同一であるので、図１４及び図１５を流用して説明する。
【０１２９】
計画段階におけるステップＳＣ２において第1の表面形状計測装置３は、治療計画用ＣＴ装置２の撮像用天板２３に載置された患者の計画時体表データを収集する。この際、撮像用寝台２２に設けられた体重センサにより、計画時体表データの収集時における患者の体重を計測する。体重計測値のデータは、治療支援装置８に供給される。
【０１３０】
治療段階におけるステップＳＣ６において第２の表面形状計測装置５は、放射線治療装置４の治療用天板４４に載置された患者の治療時体表データを収集する。この際、治療用寝台４２に設けられた体重センサにより、治療時体表データの収集時における患者の体重を計測する。体重計測値のデータは、治療支援装置８に供給される。
【０１３１】
なお、体重センサは撮像用寝台２２及び治療用寝台４２に設けられるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、計画室及び治療室の入口に体重センサを設けても良いし、更衣室の中あるいは入口に体重センサが設けられても良い。
【０１３２】
ステップＳＣ６が行われると治療支援装置８の表示回路８５は、計画時統合データと治療時体表データとを表示する（ステップＳＣ７）。ステップＳＣ７は、ステップＳＢ６と同一の処理なので説明を省略する。患者又は放射線治療従事者は、ステップＳＣ７において表示された計画時統合データを確認し、患者の位置や体位を変更して、計画時統合データの患者体表領域と治療時体表データの患者体表領域との位置を一致させる。
【０１３３】
この際、演算回路８１は、位置比較機能８１１を実行する（ステップＳＣ６）。ステップＳＣ６において演算回路８１は、治療時体表データに含まれる患者体表領域と天板表面領域との位置関係が、計画時体表データに含まれる患者体表領域と天板表面領域との位置関係から閾値以上ずれているか否かを判定する。
【０１３４】
ステップＳＣ６において演算回路８１は、位置比較機能８１１の実行に並行して体型比較機能８１６を実行する。
【０１３５】
図１７は、演算回路８１の体型比較機能８１６による処理を模式的に示す図である。図１７に示すように、まず演算回路８１は、所定のアキシャル断面に関する計画時統合データＤ２と治療時体表データＤ３とを読み出す。計画時統合データＤ２は、計画時体表データに含まれる患者体表領域ＲＰ２、計画時体表データに含まれる天板表面領域ＲＴ２、ＣＴ画像データＩＣＴ２に含まれる腫瘍領域ＲＣ２を含む。治療時体表データＤ３は、治療時体表データに含まれる患者体表領域ＲＰ３と治療時体表データに含まれる天板表面領域ＲＴ３とを含む。
【０１３６】
図１６に示すように、演算回路８１は、計画時統合データＤ２に対し体厚計測処理を実行する（ステップＳＣ６１）。ステップＳＣ６１において演算回路８１は、患者体表領域ＲＰ２の垂直方向に関する距離間隔Ｖ２を体厚として計測する。なお、垂直方向とは、撮像用天板２３の表面に対して垂直な方向を指す。同様に、演算回路８１は、治療時体表データＤ３に対し体厚計測処理を実行する（ステップＳＣ６２）。ステップＳＣ６２において演算回路８１は、患者体表領域ＲＰ３の垂直方向に関する距離間隔Ｖ３を体厚として計測する。
【０１３７】
ステップＳＣ６１及びＳＣ６２が行われると演算回路８１は、体厚比較処理を行う（ステップＳＣ６３）。ステップＳＣ６３において演算回路８１は、ステップＳＣ６１において計測した計画時の体厚値Ｖ２とステップＳＣ６２において計測した治療時の体厚値Ｖ３とを比較する。より詳細には、演算回路８１は、計画時の体厚値Ｖ２と治療時の体厚値Ｖ３との差分を算出し、当該差分が予め定められた許容範囲にあるか否か、すなわち、再計画の必要の有無を判定する。当該差分が許容範囲にない場合、計画時と治療時とで患者の体格が大きく変化しているので放射線治療計画を再度行った方が良い。当該差分が許容範囲にある場合、計画時と治療時とで患者の体格があまり変化していないので放射線治療計画を再度行わなくても良い。
【０１３８】
ステップＳＣ６３が行われると演算回路８１は、ステップＳＣ６３における体厚比較の結果を表示回路８５に表示する（ステップＳＣ６４）。ここで、演算回路８１は、計画時の体厚値Ｖ２と治療時の体厚値Ｖ３との差分が許容範囲にない場合、警告機能８１５を実行する。警告機能８１５において演算回路８１は、計画時と治療時とで患者の体格が大きく変化している旨の警告を発する。例えば、演算回路８１は、放射線治療装置４に警告信号を送信する。警告信号を受信した放射線治療装置４の演算回路４６４は、治療室に設けられたディスプレイ４６６に、放射線治療従事者に対し「患者体型が大きく変わっています。再計画が必要である可能性があります。」と言うワーニングメッセージを表示する。
【０１３９】
更に演算回路４６４は、ワーニングメッセージと共に確認ボタンを表示する。放射線治療従事者は、再計画を行った後、確認ボタンを押下することとなる。好適には、一旦放射線治療を取り止め、放射線治療用ＣＴの再撮像、放射線治療計画の再実施等を実施した上で放射線治療が再開される。この場合、確認ボタンが押下される。演算回路４６４は、確認ボタンが押下された場合、照射制御回路４６１に放射線（Ｘ線）の照射の許可を通知する。照射の許可が通知されている場合において照射指示がなされた場合、照射制御回路４６１は、放射線を照射することが可能である。換言すれば、演算回路４６４は、確認ボタンが押下されない限り放射線の照射を制限することとなる。
【０１４０】
演算回路８１は、体厚の代わりに、体重センサにより計測された体重を比較しても良い。具体的には、演算回路８１は、計画時の体重と治療時の体重との差分を算出し、当該差分が予め定められた許容範囲にあるか否か、すなわち、再計画の必要の有無を判定する。演算回路８１は、体厚を比較した場合と同様、体重に関する差分が許容範囲にない場合、計画時と治療時とで患者の体格が大きく変化しているので警告を発する。当該差分が許容範囲にある場合、計画時と治療時とで患者の体格があまり変化していないので放射線治療計画を再度行わなくても良い。
【０１４１】
なお、演算回路８１は、体厚に関する差分と体重に関する差分との両方を用いて再計画の必要の有無を判定しても良い。例えば、演算回路８１は、体厚に関する差分と体重に関する差分との何れか一方が許容範囲にない場合、再計画が必要であると判定して警告を発すると良い。一方、演算回路８１は、体厚に関する差分と体重に関する差分との両郷が許容範囲にある場合、再計画が必要でないと判定する。このように体厚に関する差分と体重に関する差分との両方を用いることにより、再計画の必要性の有無の判定を正確に行うことができる。
【０１４２】
再計画が必要であると判定された場合、演算回路８１は、ステップＳＣ９及びＳＣ１０を行う。再計画が必要でないと判定された場合又はステップＳＣ１０が行われた場合、演算回路８１は、ステップＳＣ１１、ＳＣ１２、ＳＣ１３及びＳＣ１４を行う。
【０１４３】
ステップＳＣ１３において放射線治療が行われると、第４実施形態に係る放射線治療システム１の典型的な動作が終了する。
【０１４４】
なお、上記ステップＳＣ６３においては、計画時体表データと治療時体表データとを用いて体厚に関する差分が算出されるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、演算回路８１は、位置比較機能８１１により、撮像用天板２３又は治療用天板４４が同一高さに位置しているという条件の下で、計画時体表データを治療時体表データに対して位置合わせする。具体的には、計画時体表データの患者体表領域が治療時体表データの患者体表領域に一致するように計画時統合データ又は計画時体表データが画像変換される。そして演算回路８１は、体型比較機能８１６により、位置合わせ後の計画時体表データと治療時体表データとの間の垂直方向に関する位置ずれ量を体厚に関する差分として算出する。これにより、より正確な体厚に関する差分を算出することができる。この場合も上記ステップＳＣ６４と同様、演算回路８１は、体厚に関する差分が許容範囲にない場合、計画時と治療時とで患者の体格が大きく変化している旨の警告を発すると良い。これにより、より正確な情報に基づき警告を発することができ、警告に対する信頼性を向上させることができ、放射線治療の効率を向上させることができる。
【０１４５】
（応用例）
上記の実施形態におい計画時統合データや位置ずれ量等の情報は、治療支援装置８の表示回路８５により表示されるものとした。しかしながら、本実施形態に係る計画時統合データや位置ずれ量等の情報は、放射線治療従事者等のユーザに装着されたヘッドマウント・ディスプレイに表示されても良い。
【０１４６】
図１８は、応用例に係る情報表示システムの構成を示す図である。当該情報表示システムは、放射線治療システム１に組み込まれている。図１８に示すように、ヘッドマウント・ディスプレイ９は、ユーザの頭部に装着される表示デバイスである。例えば、ヘッドマウント・ディスプレイ９は、図１８に示すように、メガネ型の表示デバイスである。
【０１４７】
ヘッドマウント・ディスプレイ９は、左目用のレンズ９１と右目用のレンズ９２とを有する。左目用のレンズ９１と右目用のレンズ９２とは、テンプル等のフレーム９３により支持されている。フレーム９３には、ディスプレイ９４、位置検出器９５及び通信インタフェース９６が設けられる。
【０１４８】
例えば、左目用のレンズ９１の前方に位置するようにディスプレイ９４がフレーム９３に設けられる。ディスプレイ９４は、例えば、半透明のスクリーンと当該スクリーンに映像を映写する映写機との組み合わせにより実現される。
【０１４９】
位置検出器９５は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサや磁気式センサ、電気式センサ等の如何なる位置センサでも良い。位置検出器９５は、ヘッドマウント・ディスプレイ９の位置のみを検出する場合、一個で良く、如何なる位置に設けられても良い。しかし、ヘッドマウント・ディスプレイ９の位置及び方向を検出する場合、ヘッドマウント・ディスプレイ９の左側及び右側の各々に設けられる。方向は、各位置検出器９の位置の相対関係に基づいて算出される。方向は、ヘッドマウント・ディスプレイ９を装着しているユーザの視線の方向に略一致する。なお視線方向の算出は、ヘッドマウント・ディスプレイ９に設けられた図示しないＣＰＵ等のプロセッサにより行われても良いし、治療支援装置８の演算回路８１により行われても良い。以下、位置と視線方向とを総称して位置情報と呼ぶことにする。
【０１５０】
通信インタフェース９６は、治療支援装置８との間で情報を通信する。例えば、通信インタフェース９６は、治療支援装置８に位置情報を送信したり、治療支援装置８から表示用統合データを受信する。
【０１５１】
例えば、治療段階の位置合わせ時においてユーザは、ヘッドマウント・ディスプレイ９を装着している。ヘッドマウント・ディスプレイ９の位置検出器９は、当該位置検出器９の位置及び視線方向を繰り返し検出し、位置情報を治療支援装置８に繰り返し送信する。治療支援装置８の演算回路８１は、レンダリング機能８１３において、計画時統合データを、ヘッドマウント・ディスプレイ９に表示するための形式を有する表示用統合データに変換する。具体的には、演算回路８１は、計画時統合データと位置情報とに基づいて、ヘッドマウント・ディスプレイ９を視点とする計画時統合データのレンダリング画像データ（表示用統合データ）を生成する。より詳細には、三次元画像空間に計画時統合データが配置され、三次元画像空間内のヘッドマウント・ディスプレイ９の位置に視点が設定される。例えば、計画時統合データは、三次元画像空間において定義された治療位置に配置される。治療位置は、少なくとも腫瘍位置を含む領域に規定される。当該視点から視線方向に沿って計画時統合データを通るレイが設定され、当該レイに基づくボリュームレンダリングが行われる。これにより、ヘッドマウント・ディスプレイ９に視点が設定された、統合データに関するレンダリング画像データ（表示用統合データ）が生成される。表示用統合データは、例えば、半透明で表示される。これにより、表示用統合データに重畳する現実の患者や治療用天板４４等を視認することが可能になる。
【０１５２】
以上の通り、応用例によれば、あたかも計画時統合データにより表される患者が治療用天板４４に横たわっているかのようなシステムを提供することが可能になる。表示用統合データは、計画時統合データに基づいているので、患者体表データに加え腫瘍位置も描出されている。ユーザは、半透明の表示用統合データと当該表示用統合データを介して観察される患者体表とが一致するように、治療用天板４４を移動させることができる。これにより、患者の第一の位置合わせを正確且つ簡便に行うことができる。
【０１５３】
なお、ヘッドマウント・ディスプレイ９には、計画時統合データが表示されても良い。すなわち、治療支援装置８の演算回路８１は、治療段階において、計画時統合データをヘッドマウント・ディスプレイ９に送信し、ヘッドマウント・ディスプレイ９は、受信した計画時統合データを表示すれば良い。この場合、ヘッドマウント・ディスプレイ９に位置検出器９５が設けられている必要はない。
【０１５４】
かくして、上記の少なくとも１の実施形態によれば、放射線治療時の患者の第一の位置合わせを正確且つ簡便に行うことになる。
【０１５５】
本実施形態に係るプロセッサとメモリとの組合せは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、ＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Device）により実現されても良い。
【０１５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【０１５７】
１…放射線治療システム、２…治療計画用ＣＴ装置、３…第１の表面形状計測装置、４…放射線治療装置、５…第２の表面形状計測装置、６…治療計画装置、７…ＰＡＣＳシステム、８…治療支援装置、２１…撮像用架台、２２…撮像用寝台、２３…撮像用天板、２４…基台、４１…治療用架台、４２…治療用寝台、４４…治療用天板、４５…基台、４６…コンソール、８１…演算回路、８３…通信回路、８５…表示回路、８７…入力回路、８９…記憶回路、２１１…開口、４１１…架台本体、４１２…照射ヘッド部、４１３…照射器、４５１…寝台駆動装置、４６１…照射制御回路、４６２…架台制御回路、４６３…寝台制御回路、４６４…演算回路、４６５…通信回路、４６６…表示回路、４６７…入力回路、４６８…記憶回路、８１１…位置比較機能、８１２…統合機能、８１３…レンダリング機能、８１４…干渉チェック機能、８１５…警告機能、８１６…体型比較機能、９９４…架台駆動装置。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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