(57)【要約】【課題】被検体内部の画像と被検体の体表の変動情報に応じた呼吸情報とを同じモニタで確認することが可能になると共に、従来の呼吸同期照射法と組み合わせて局所制御性の高い放射線治療を可能とする。【解決手段】放射線治療システム１０の制御装置２０において、画像情報取得部２０ａは、画像撮影装置１８から人体内部画像を取得し、呼吸情報取得部２０ｃは、呼吸同期装置１４から呼吸波形を取得する。照射可否判定部２０ｆは、利用情報選択部２０ｅで利用情報として選択された人体内部画像及び／又は呼吸波形に基づき、被検体への放射線ビームの照射が可能か否かを判定する。制御信号生成部２０ｇは、照射可否判定部２０ｆの肯定的な判定結果に従って制御信号を生成する。【選択図】図１
2019018010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の呼吸動作に同期した照射タイミング信号を出力可能な呼吸同期装置と、前記照射タイミング信号の示すタイミングで前記被検体に放射線ビームを照射可能な放射線ビーム照射装置とを有する放射線治療システムにおいて、
前記被検体の内部を撮影した画像を内部画像情報として生成する画像撮影装置と、前記呼吸動作に応じた呼吸情報を生成する前記呼吸同期装置と、前記内部画像情報及び／又は前記呼吸情報に基づいて、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射を指示する制御信号を生成する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記画像撮影装置から前記内部画像情報を取得する画像情報取得部と、
前記呼吸同期装置から前記呼吸情報を取得する呼吸情報取得部と、
取得した前記内部画像情報及び／又は前記呼吸情報を、前記放射線ビームを前記被検体に照射可能か否かを判定するための利用情報として選択する利用情報選択部と、
選択された前記利用情報に基づいて、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射が可能か否かを判定する照射可否判定部と、
前記被検体に対する前記放射線ビームの照射が可能と前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号を前記放射線ビーム照射装置に出力する制御信号出力部と、
を有することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項２】
請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記呼吸情報は、前記被検体の体表の変動に応じた呼吸波形であり、
前記利用情報選択部が前記呼吸波形を前記利用情報として選択した場合、前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸波形を新たに取得し、
前記照射可否判定部は、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定し、
前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項３】
請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記制御装置は、前記画像情報取得部が取得した前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出する抽出情報生成部をさらに有し、
前記利用情報選択部が前記内部画像情報を前記利用情報として選択した場合、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を新たに取得し、
前記抽出情報生成部は、新たに取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、
前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍又は関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定し、
前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項４】
請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記呼吸情報は、前記被検体の体表の変動に応じた呼吸波形であり、
前記制御装置は、前記画像情報取得部が取得した前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出する抽出情報生成部をさらに有し、
前記利用情報選択部が前記内部画像情報及び前記呼吸波形を前記利用情報として選択した場合、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を新たに取得し、前記抽出情報生成部は、新たに取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸波形を新たに取得し、
前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍又は関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定すると共に、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定し、
前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まり、且つ、前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項５】
請求項１記載の放射線治療システムにおいて、
前記呼吸情報は、前記被検体の体表の変動に応じた呼吸波形であり、
前記制御装置は、前記画像情報取得部が取得した前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出する抽出情報生成部をさらに有し、
前記利用情報選択部が前記内部画像情報及び前記呼吸情報を前記利用情報として選択した場合、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を新たに取得し、前記抽出情報生成部は、新たに取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸波形を新たに取得し、
前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍若しくは関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定し、及び／又は、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定し、
前記腫瘍若しくは前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか、又は、前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項６】
請求項４又は５記載の放射線治療システムにおいて、
前記制御装置は、前記内部画像情報中の前記腫瘍又は前記関心領域の移動量と、前記呼吸波形の変動量との相関を算出する解析部をさらに有することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の放射線治療システムにおいて、
前記画像撮影装置は、前記内部画像情報を経時的に生成し、
前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報をリアルタイムで取得し、
前記抽出情報生成部は、リアルタイムで取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、抽出した前記抽出情報を、前記腫瘍又は前記関心領域の時間変化を示す波形情報に変換することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１項に記載の放射線治療システムにおいて、
前記関心領域は、前記腫瘍、又は、該腫瘍の動きとの相関が高い前記被検体内の組織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３〜８のいずれか１項に記載の放射線治療システムにおいて、
前記画像撮影装置は、前記内部画像情報を所定時間間隔で生成し、
前記画像情報取得部は、所定時間間隔で生成された前記内部画像情報を順次取得し、
前記抽出情報生成部は、順次取得された複数の前記内部画像情報のうち、少なくとも２つの前記内部画像情報中の関心領域を前記抽出情報として抽出し、
前記照射可否判定部は、２つの前記関心領域の画像の画像相関に基づき、前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか否かを判定することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項１０】
請求項９記載の放射線治療システムにおいて、
２つの前記関心領域は、前記被検体の横隔膜を含み、
前記照射可否判定部は、一方の関心領域の画像を前記被検体の頭尾方向にずらした画像を新たに生成し、前記一方の関心領域の画像、及び、前記新たに生成した画像と、他方の関心領域の画像との画像相関を計算し、その計算結果を用いて前記関心領域の位置変動の有無を確認し、その確認結果に基づいて、前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか否かを判定することを特徴とする放射線治療システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線治療システムにおいて、
前記画像撮影装置は、
前記被検体に放射線を照射し、該被検体を透過した前記放射線に基づいて前記被検体内の放射線画像を生成する放射線撮像装置、
前記被検体に前記放射線ビームを照射し、該被検体を透過した前記放射線ビームに基づいて前記被検体内の放射線画像を生成する前記放射線ビーム照射装置、
又は、前記被検体に超音波を照射し、該被検体からの反射波に基づいて前記被検体内の超音波画像を生成する超音波撮像装置であることを特徴とする放射線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の呼吸動作に同期した照射タイミング信号を出力する呼吸同期装置と、照射タイミング信号の示すタイミングで被検体に放射線ビームを照射する放射線ビーム照射装置とを有する放射線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、患者等の被検体の呼吸動作に同期して放射線ビームを被検体に照射する放射線治療システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、肺や肝臓等のような被検体の呼吸動作に伴って腫瘍や病巣が動く部位に対して放射線治療を行う場合、被検体の呼吸状態が当該被検体に対する放射線治療に大きく影響する。そこで、呼吸動作に同期して放射線治療を行う呼吸同期照射法を用いることにより、被検体に対する効果的な放射線治療を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６１０４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、放射線治療において、例えば、肺の腫瘍に関しては、被検体の呼吸動作に伴って、該腫瘍の位置が周期的に変動することが多く、その変動幅が２ｃｍ〜３ｃｍを超える場合がある。そのため、該腫瘍に対して放射線ビームを照射する放射線治療を行う場合、被検体の呼吸動作に伴う腫瘍の位置の変動を考慮する必要がある。
【０００５】
呼吸同期照射法では、呼吸同期装置（放射線治療装置用シンクロナイザ）を用いて被検体の体表の変動を検出し、検出した体表の変動に応じて、被検体に対する放射線ビームの照射タイミングを変動させる。この場合、体表の変動と、被検体内部の腫瘍の変動との間で相関関係が成り立つことが前提となる。
【０００６】
また、放射線治療システムにおいて、被検体内部の画像情報は、放射線ビーム照射装置側のモニタに表示される一方で、被検体の体表の変動情報は、呼吸同期装置側のモニタに表示される。従って、これらの情報は、同一のモニタ上に表示されないので、被検体の放射線治療を担当する医師又は放射線技師は、２つのモニタの表示内容を常に監視する必要があり、煩雑である。
【０００７】
さらに、被検体内部の画像情報から腫瘍又は関心領域を抽出し、抽出された腫瘍又は関心領域が任意の目標範囲内に収まったタイミングと、被検体の体表の変動情報に基づいて設定したタイミングとが一致した場合にのみ、放射線ビームを被検体に照射する技術があり、特許文献１に記載されている。
【０００８】
そして、近年、肺や肝臓を治療対象とした回転型強度変調放射線治療（ＶＭＡＴ；Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ａｒｃ  Ｔｈｅｒａｐｙ）が主流になりつつある。ＶＭＡＴは、放射線ビーム照射装置のガントリを回転させながら、ガントリの中央に位置する被検体に照射（回転照射）する放射線量を適宜調整しつつ放射線治療を行うものである。ＶＭＡＴは、従来の治療法に比べて、治療時間の短縮が見込める。しかしながら、特許文献１に記載された「被検体内部の画像情報から腫瘍又は関心領域を抽出し、抽出された腫瘍又は関心領域が任意の目標範囲内に収まったタイミングと、被検体の体表の変動情報に基づいて設定したタイミングとが一致した場合にのみ、放射線ビームを被検体に照射する手法」を、患者に息止めを反復指示しながらＶＭＡＴに適用した場合、ガントリの角度によっては、被検体内部の画像中に腫瘍が写りにくい場合がある。
【０００９】
なぜならば、通常のリニアック治療装置のガントリには、治療用ビームと直交する位置に透視用Ｘ線管が配置され、ガントリの回転に伴い、透視用Ｘ線の照射方向も回転するためである。この結果、上記２つのタイミングを同時に得ることができず、ＶＭＡＴによる治療時間が却って長期化する可能性がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、被検体内部の画像と被検体の体表の変動情報に応じた呼吸情報とを同じモニタで確認することが可能になると共に、従来の呼吸同期照射法と組み合わせて、局所制御性の高い放射線治療を可能とする放射線治療システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、被検体の呼吸動作に同期した照射タイミング信号を出力可能な呼吸同期装置と、前記照射タイミング信号の示すタイミングで前記被検体に放射線ビームを照射可能な放射線ビーム照射装置とを有する放射線治療システムに関する。
【００１２】
そして、前記放射線治療システムは、前記被検体の内部を撮影した画像を内部画像情報として生成する画像撮影装置と、前記呼吸動作に応じた呼吸情報を生成する前記呼吸同期装置と、前記内部画像情報及び／又は前記呼吸情報に基づいて、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射を指示する制御信号を生成する制御装置とを有する。
【００１３】
この場合、前記制御装置は、画像情報取得部、呼吸情報取得部、利用情報選択部、照射可否判定部、制御信号生成部及び制御信号出力部を有する。前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を取得する。前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸情報を取得する。前記利用情報選択部は、取得した前記内部画像情報及び／又は前記呼吸情報を、前記放射線ビームを前記被検体に照射可能か否かを判定するための利用情報として選択する。前記照射可否判定部は、選択された前記利用情報に基づいて、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射が可能か否かを判定する。前記制御信号生成部は、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射が可能と前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号を生成する。前記制御信号出力部は、前記制御信号を前記放射線ビーム照射装置に出力する。
【００１４】
この構成によれば、適切な前記利用情報を選択し、選択した前記利用情報を用いて前記放射線ビームの照射可否判定を行うことができる。すなわち、ＶＭＡＴのように、ガントリの角度によっては、内部画像情報中に腫瘍が写りにくい場合、前記呼吸情報を前記利用情報として選択すればよい。また、前記被検体の体表の変動と、前記被検体内部の腫瘍の変動との間で相関関係が成り立たない場合には、前記内部画像情報を前記利用情報として選択すればよい。さらに、前記内部画像情報と前記呼吸情報とが取得される場合には、両方の情報を前記利用情報として選択することもできる。
【００１５】
また、ＶＭＡＴのように、ガントリの角度によっては、前記内部画像情報中に前記腫瘍が写りにくい場合は、前記腫瘍の代わりに、横隔膜の位置情報を前記利用情報として選択することも有効である。なぜならば、前記横隔膜の呼吸性移動と、その周辺の肝臓又は肺腫瘍の呼吸性移動とは、高い相関を示すことが知られており、さらに、前記内部画像情報（透視画像）中の横隔膜の頭側の端部は、ガントリの角度によらず、常に画像表示されることが知られているからである。なお、横隔膜の頭側の端部とは、横隔膜において被検体の頭尾方向に沿った該被検体の頭側の部分をいう。
【００１６】
従って、本発明では、従来の呼吸同期照射法と組み合わせた放射線治療システムを構築することが可能であり、簡単且つ低コストで局所制御性の高い放射線治療を実現することが可能となる。
【００１７】
また、前記内部画像情報及び前記呼吸情報の両方を取得できるので、これらの情報を同じモニタに表示することも可能となる。これにより、前記放射線治療システムを操作する医師又は放射線技師は、同じモニタに表示された前記内部画像情報及び前記呼吸情報を容易に確認することが可能となる。
【００１８】
具体的に、前記放射線治療システムでは、下記の第１〜第４の判定手法のうち、いずれかの判定手法を用いて、前記被検体への前記放射線ビームの照射が可能であるか否かを判定する。
【００１９】
第１の判定手法は、前記呼吸情報を前記利用情報として選択した場合の判定手法である。
【００２０】
すなわち、第１の判定手法において、前記呼吸情報は、前記被検体の体表の変動に応じた呼吸波形であり、前記利用情報選択部が前記呼吸波形を前記利用情報として選択した場合、前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸波形を新たに取得する。この場合、前記照射可否判定部は、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成する。
【００２１】
第２の判定手法は、前記内部画像情報を前記利用情報として選択した場合の判定手法である。
【００２２】
すなわち、第２の判定手法において、前記制御装置は、前記画像情報取得部が取得した前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出する抽出情報生成部をさらに有する。そして、前記利用情報選択部が前記内部画像情報を前記利用情報として選択した場合、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を新たに取得し、前記抽出情報生成部は、新たに取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出する。この場合、前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍又は関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定する。前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成する。
【００２３】
このように、第１及び第２の判定手法によれば、前記内部画像情報又は前記呼吸情報のうち、いずれか一方の情報に基づいて、前記被検体に対する前記放射線ビームの照射可否判定を容易に行うことができる。
【００２４】
第３の判定手法は、前記内部画像情報及び前記呼吸情報の両方を前記利用情報として選択した場合の判定手法である。
【００２５】
すなわち、第３の判定手法において、前記呼吸情報は、前記被検体の体表の変動に応じた呼吸波形であり、前記制御装置は、前記画像情報取得部が取得した前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出する抽出情報生成部をさらに有する。そして、前記利用情報選択部が前記内部画像情報及び前記呼吸波形を前記利用情報として選択した場合、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報を新たに取得し、前記抽出情報生成部は、新たに取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、前記呼吸情報取得部は、前記呼吸同期装置から前記呼吸波形を新たに取得する。前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍又は関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定すると共に、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まり、且つ、前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成する。
【００２６】
第３の判定手法によれば、前記内部画像情報及び前記呼吸情報の両方に対する判定結果がいずれも肯定的である場合にのみ、すなわち、両方の判定結果の論理積が「１」である場合にのみ、前記被検体への前記放射線ビームの照射が可能と判定する。この結果、前記放射線ビームの照射可否判定に対する精度を高めることができる。
【００２７】
第４の判定手法は、第３の判定手法と同様に、前記内部画像情報及び前記呼吸情報を前記利用情報として選択した場合の判定手法である。但し、第４の判定手法では、第３の判定手法と比べて、下記の点で異なる。
【００２８】
すなわち、前記照射可否判定部は、前記抽出情報生成部が抽出した前記抽出情報の示す腫瘍若しくは関心領域が、予め設定された前記放射線ビームの照射範囲内に収まっているか否かを判定し、及び／又は、前記呼吸情報取得部が新たに取得した前記呼吸波形が、予め設定された閾値範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、前記腫瘍若しくは前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか、又は、前記呼吸波形が前記閾値範囲内に収まっていると前記照射可否判定部が判定した場合、前記制御信号生成部は、前記制御信号を生成する。
【００２９】
第４の判定手法によれば、前記内部画像情報に対する判定結果、及び、前記呼吸情報に対する判定結果のうち、いずれか一方の判定結果が肯定的である場合、すなわち、両方の判定結果の論理和が「１」である場合に、前記被検体への前記放射線ビームの照射が可能と判定する。この結果、前記放射線ビームの照射可否の判定を確実に行うことができる。
【００３０】
なお、上記の放射線治療システムは、下記の構成を備えてもよい。
【００３１】
すなわち、前記制御装置は、前記内部画像情報中の前記腫瘍又は前記関心領域の移動量と、前記呼吸波形の変動量との相関を算出する解析部をさらに有してもよい。
【００３２】
また、前記画像撮影装置は、前記内部画像情報を経時的に生成し、前記画像情報取得部は、前記画像撮影装置から前記内部画像情報をリアルタイムで取得し、前記抽出情報生成部は、リアルタイムで取得された前記内部画像情報中の腫瘍又は関心領域を前記抽出情報として抽出し、抽出した前記抽出情報を、前記腫瘍又は前記関心領域の時間変化を示す波形情報に変換すればよい。
【００３３】
さらに、前記関心領域は、前記腫瘍、又は、該腫瘍の動きとの相関が高い前記被検体内の組織であればよい。
【００３４】
また、前記画像撮影装置が前記内部画像情報を所定時間間隔で生成し、前記画像情報取得部が所定時間間隔で生成された前記内部画像情報を順次取得した場合、前記抽出情報生成部は、順次取得された複数の前記内部画像情報のうち、少なくとも２つの前記内部画像情報中の関心領域を前記抽出情報として抽出してもよい。これにより、前記照射可否判定部は、２つの前記関心領域の画像の画像相関に基づき、前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００３５】
このように、時間軸の前後で取得される２つの前記関心領域の画像に対して画像相関を算出する場合、前記関心領域の位置変動が発生していれば、前記画像相関は相対的に低く算出される。これにより、前記画像相関が高ければ、前記腫瘍又は前記関心領域に対する前記放射線ビームの照射が可能と判定し、一方で、前記画像相関が低ければ、前記放射線ビームの照射は不可能と判定することができる。この結果、照射可否の判定をより正確に行うことができる。
【００３６】
具体的に、２つの前記関心領域は、前記被検体の横隔膜を含む。この場合、前記照射可否判定部は、一方の関心領域の画像を前記被検体の頭尾方向にずらした画像を新たに生成し、前記一方の関心領域の画像、及び、前記新たに生成した画像と、他方の関心領域の画像との画像相関を計算すればよい。これにより、前記照射可否判定部は、その計算結果を用いて前記関心領域の位置変動の有無を確認し、その確認結果に基づいて、前記腫瘍又は前記関心領域が前記照射範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００３７】
前記横隔膜は、前記被検体の呼吸動作に伴って、該被検体の頭尾方向に位置変動する。従って、前記横隔膜を含む前記関心領域の画像に対する前記画像相関の計算結果を用いて、前記横隔膜の位置変動の有無を確認することで、前記腫瘍又は前記関心領域に対する照射可否の判定を一層正確に行うことができる。
【００３８】
さらにまた、前記画像撮影装置は、前記被検体に放射線を照射し、該被検体を透過した前記放射線に基づいて前記被検体内の放射線画像を生成する放射線撮像装置、前記被検体に前記放射線ビームを照射し、該被検体を透過した前記放射線ビームに基づいて前記被検体内の放射線画像を生成する前記放射線ビーム照射装置、又は、前記被検体に超音波を照射し、該被検体からの反射波に基づいて前記被検体内の超音波画像を生成する超音波撮像装置であればよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、被検体内部の画像と被検体の体表の変動情報に応じた呼吸情報とを同じモニタで確認することが可能になると共に、従来の呼吸同期照射法と組み合わせて、局所制御性の高い放射線治療を可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係る放射線治療システムのブロック図である。
【図２】図１の放射線治療システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の放射線治療システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図３の照射可否判定１のフローチャートである。
【図５】図３の照射可否判定２のフローチャートである。
【図６】図３の照射可否判定３（論理積）のフローチャートである。
【図７】図３の照射可否判定３（論理和）のフローチャートである。
【図８】図８Ａは、腫瘍及び照射マージン情報を図示した画像図であり、図８Ｂは、照射マージン情報に応じた画素値の配列を示す図である。
【図９】画像情報取得部で取得される人体内部画像を時系列で図示した説明図である。
【図１０】人体内部画像中の腫瘍及び関心領域を示す画像図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、人体内部画像中の関心領域を示す画像図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｃは、それぞれ、人体内部画像のＸ軸方向、Ｙ軸方向及び斜辺方向に沿った腫瘍又は関心領域の移動量の時間変化を示す波形図である。
【図１３】呼吸波形を示す図である。
【図１４】図１４Ａは、自由呼吸下の腫瘍又は関心領域の変動の時間変化を示した波形図であり、図１４Ｂは、息止め呼吸下の腫瘍又は関心領域の変動の時間変化を示した波形図である。
【図１５】利用情報選択画面を示す図である。
【図１６】人体内部画像と呼吸波形とを同じモニタ上に表示させたときの画面図である。
【図１７】腫瘍又は関心領域の移動量と、呼吸波形の移動量との相関を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、腫瘍又は関心領域が照射マージン内に収まっている状態を図示した画像図であり、図１８Ｂは、腫瘍又は関心領域が照射マージンから外れた状態を図示した画像図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、図５の照射可否判定２での判定処理に供される呼吸波形の波形図である。
【図２０】治療対象が肝臓の場合に、肝臓の輪郭部分に関心領域を設定したときの図である。
【図２１】図２１Ａは、人体内部画像から腫瘍又は関心領域を判断することができる場合における呼吸波形及び呼吸タイミングとの関係を示した図であり、図２１Ｂは、人体内部画像から腫瘍又は関心領域を判断することができない場合における呼吸波形及び呼吸タイミングとの関係を示した図である。
【図２２】図２２Ａは、肺腫瘍の治療時における人体正面の人体内部画像を示す図であり、図２２Ｂは、人体側面の人体内部画像を示す図である。
【図２３】被検体が息止め状態にあるときの透視画像の一例を示す図である。
【図２４】図２４Ａは、横隔膜の頭側の端部を抽出した部分画像を示す図であり、図２４Ｂは、図２４Ａ中の横隔膜を模式的に図示した説明図である。
【図２５】図２５Ａは、透視画像の部分画像を示す図であり、図２５Ｂは、図２５Ａ中の横隔膜を模式的に図示した説明図である。
【図２６】図２６Ａは、図２４Ａの部分画像を被検体の頭尾方向の頭側にずらして生成した画像を示す図であり、図２６Ｂは、図２６Ａ中の横隔膜を模式的に図示した説明図である。
【図２７】図２７Ａは、図２４Ａの部分画像を被検体の頭尾方向の足側にずらして生成した画像を示す図であり、図２７Ｂは、図２７Ａ中の横隔膜を模式的に図示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明に係る放射線治療システムの好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００４２】
［１．放射線治療システム１０の概略構成］
図１に示す本実施形態に係る放射線治療システム１０は、例えば、医療機関に設けられ、センサ１２、呼吸同期装置１４、放射線ビーム照射装置１６、画像撮影装置１８及び付帯装置２０（以下、制御装置２０ともいう。）を有する。
【００４３】
センサ１２は、被検体の体表に配置された歪みセンサ、又は、被検体の体外に設けられたレーザ距離計等、被検体の呼吸動作に応じた体表の変動を逐次検出し、検出した体表の変動を検出信号として呼吸同期装置１４に逐次出力する。
【００４４】
呼吸同期装置１４は、放射線治療装置用シンクロナイザとも呼称され、照射タイミング算出部１４ａ、照射タイミング信号出力部１４ｂ、表示部１４ｃ及び音出力部１４ｄを有する。照射タイミング算出部１４ａは、センサ１２から入力される検出信号に基づいて、被検体の呼吸動作に同期した放射線ビームの照射タイミングを示す照射タイミング信号を生成する。また、照射タイミング算出部１４ａは、センサ１２から逐次入力される検出信号に基づいて、被検体の呼吸動作に応じた呼吸情報（呼吸動作の時間変化を示す呼吸波形）を生成する。
【００４５】
照射タイミング信号出力部１４ｂは、照射タイミング算出部１４ａで生成された照射タイミング信号を放射線ビーム照射装置１６に出力する。従って、放射線ビーム照射装置１６は、入力された照射タイミング信号の示す照射タイミングで放射線ビームを被検体に照射し、該被検体の腫瘍等の患部に対する放射線治療を行うことができる。なお、放射線治療システム１０では、後述するように、照射タイミング信号出力部１４ｂは、照射タイミング算出部１４ａが生成した照射タイミング信号ではなく、制御装置２０が生成した照射タイミング信号（以下、制御信号ともいう。）を放射線ビーム照射装置１６に出力する。
【００４６】
表示部１４ｃは、各種の情報を表示するディスプレイである。音出力部１４ｄは、各種の情報を音声として出力するスピーカである。
【００４７】
画像撮影装置１８は、被検体内部を撮影した画像を人体内部画像（内部画像情報）として制御装置２０に出力する。具体的に、画像撮影装置１８は、（１）被検体に放射線を照射し、該被検体を透過した放射線に基づいて被検体内の放射線画像（人体内部画像、内部画像情報）を生成する放射線撮像装置、（２）放射線ビーム照射装置１６、又は、（３）被検体に超音波を照射し、該被検体からの反射波に基づいて被検体内の超音波画像（人体内部画像、内部画像情報）を生成する超音波撮像装置、である。画像撮影装置１８が放射線ビーム照射装置１６である場合、放射線ビーム照射装置１６は、被検体に放射線ビームを照射し、該被検体を透過した放射線ビームに基づいて被検体内の放射線画像（人体内部画像、内部画像情報）を生成する。
【００４８】
［２．制御装置２０の構成］
制御装置２０は、呼吸同期装置１４の付帯装置であって、呼吸同期装置１４の外部に設けられるか、又は、呼吸同期装置１４に内蔵されている。すなわち、呼吸同期装置１４の外部に制御装置２０が設けられる場合、制御装置２０は、ノート型のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の携帯型のコンピュータであって、所定のプログラム（アプリケーションソフトウェア）を起動することによって、該制御装置２０の機能を実現する。一方、呼吸同期装置１４に制御装置２０が内蔵される場合、呼吸同期装置１４として機能するコンピュータにおいて、所定のプログラム（アプリケーションソフトウェア）を起動することにより、該制御装置２０の機能が実現される。なお、図１では、呼吸同期装置１４の外部に制御装置２０が設けられる場合と、呼吸同期装置１４に制御装置２０が内蔵される場合との両方を図示している。以下の説明では、呼吸同期装置１４の外部に制御装置２０を設ける場合について説明する。
【００４９】
制御装置２０は、画像情報取得部２０ａ、抽出情報生成部２０ｂ、呼吸情報取得部２０ｃ、マージン情報取込部２０ｄ、利用情報選択部２０ｅ、照射可否判定部２０ｆ、制御信号生成部２０ｇ、制御信号出力部２０ｈ、解析部２０ｉ、表示部２０ｊ、操作部２０ｋ及び音出力部２０ｌを有する。
【００５０】
画像撮影装置１８は、被検体内部を所定時間間隔で撮影し、撮影した人体内部画像を出力可能である。従って、画像情報取得部２０ａは、画像撮影装置１８から出力される人体内部画像を、リアルタイムにストリーミング又は画面キャプチャを利用して取得する。
【００５１】
抽出情報生成部２０ｂは、画像情報取得部２０ａがリアルタイムで取得した人体内部画像に含まれる腫瘍又は関心領域を抽出情報として抽出し、さらには、抽出した抽出情報を腫瘍又は関心領域の時間変化を示す波形情報として生成する。
【００５２】
呼吸情報取得部２０ｃは、呼吸同期装置１４から呼吸波形（呼吸情報）を取得する。
【００５３】
マージン情報取込部２０ｄは、画像撮影装置１８、医療機関に設けられた治療計画装置２２、又は、医療機関のサーバ２４から、腫瘍又は関心領域に対して放射線ビームを照射する際の該放射線ビームの照射領域の誤差範囲（放射線ビームの照射範囲）を示す照射マージン情報を取得する。なお、サーバ２４に照射マージン情報が保存されている場合、マージン情報取込部２０ｄは、サーバ２４から院内ネットワーク２６を介して、照射マージン情報を取得する。
【００５４】
利用情報選択部２０ｅは、表示部２０ｊ及び操作部２０ｋによって実現されるものであり、取得された抽出情報及び／又は呼吸波形のうち、少なくとも１つの情報を用いて、放射線ビームを被検体に照射可能か否かを照射可否判定部２０ｆで判定させるための利用情報として選択する。
【００５５】
この場合、例えば、表示部２０ｊは、ＰＣの表示画面、又は、タッチパネルの表示部分であり、操作部２０ｋは、ＰＣのキーボードやマウス、又は、タッチパネルのソフトキーである。被検体の放射線治療を担当する医師又は放射線技師は、表示部２０ｊの表示内容を見ながら、操作部２０ｋを操作することにより、所望の情報（抽出情報及び／又は呼吸波形）を利用情報として選択する。
【００５６】
照射可否判定部２０ｆは、利用情報選択部２０ｅで選択された利用情報と、マージン情報取込部２０ｄが取り込んだ照射マージン情報とに基づいて、被検体に対する放射線ビームの照射が可能か否かを判定する。
【００５７】
制御信号生成部２０ｇは、被検体に対する放射線ビームの照射が可能と照射可否判定部２０ｆが判定した場合、被検体に対する放射線ビームの照射を指示する制御信号（照射タイミング信号）を生成する。制御信号生成部２０ｇは、制御信号を呼吸同期装置１４の照射タイミング信号出力部１４ｂを介して放射線ビーム照射装置１６に出力する。
【００５８】
解析部２０ｉは、人体内部画像中の腫瘍又は関心領域の移動量と、呼吸波形の変動量との相関を算出する。
【００５９】
音出力部２０ｌは、各種の情報を音声として出力するスピーカである。
【００６０】
［３．本実施形態の動作］
以上のように構成される本実施形態に係る放射線治療システム１０の動作について、図２〜図２２Ｂを参照しながら説明する。ここでは、図２〜図７のフローチャートに沿って、制御装置２０の処理動作について主に説明する。また、この動作説明では、必要に応じて、図１も参照しながら説明する。
【００６１】
図２のステップＳ１において、放射線治療システム１０を用いた被検体に対する放射線治療の治療計画を作成する。治療計画は、被検体である患者毎に予め作成される。この場合、画像撮影装置１８は、被検体内部の撮影を行って人体内部画像を生成し、治療計画装置２２は、画像撮影装置１８が生成した人体内部画像に基づき治療計画を作成する。治療計画は、治療計画装置２２及びサーバ２４内の図示しない記憶装置に保存される。また、治療計画を作成することにより、被検体の任意の呼吸動作における腫瘍の位置が分かると共に、該治療計画に照射マージン情報が含まれることになる。
【００６２】
ステップＳ２において、マージン情報取込部２０ｄは、画像撮影装置１８から照射マージン情報を取得する。図８Ａ及び図８Ｂは、照射マージン情報の一例を示す図である。図８Ａでは、人体内部画像に写り込んでいる腫瘍３０を取り囲むように、照射マージン情報を示す放射線ビームの誤差範囲（照射マージン３２）が図示されている。また、図８Ｂでは、照射マージン情報を示す放射線ビームの誤差範囲が「１」の画素値の配列として図示されている。
【００６３】
なお、照射マージン情報は、治療計画の一部に含まれているので、マージン情報取込部２０ｄは、治療計画装置２２又はサーバ２４から治療計画を取得することにより、照射マージン情報を取得してもよい。
【００６４】
その後、例えば、放射線ビーム照射装置１６がＶＭＡＴの放射線治療装置である場合、医師又は放射線技師は、放射線ビーム照射装置１６を構成するガントリの中央部分に配置された寝台に被検体を横臥させる。そして、次のステップＳ３において、画像撮影装置１８は、横臥した被検体の人体内部画像を取得する。
【００６５】
この場合、画像撮影装置１８は、所定時間間隔で被検体内部を撮影し、撮影した被検体内部の画像を人体内部画像として順次生成する。画像情報取得部２０ａは、リアルタイムにストリーミング又は画面キャプチャを利用して、画像撮影装置１８から人体内部画像を順次取得する。図９は、画像情報取得部２０ａが順次取得する人体内部画像を時系列で図示した説明図である。取得された人体内部画像は、表示部２０ｊに表示される。
【００６６】
なお、人体内部画像は、少なくとも、被検体の１周期分の呼吸動作中に、被検体内部を撮影することによって得られる。また、画像情報取得部２０ａは、２次元データである人体内部画像（横方向（前後方向又は左右方向であるＸ方向）×縦方向（頭尾方向であるＹ方向）の画像）をリアルタイムで順次取得するので、実質的に、被検体内部の３次元の画像データ（横方向×縦方向×時間の画像）を取得していることになる。
【００６７】
ステップＳ４において、抽出情報生成部２０ｂは、画像情報取得部２０ａでリアルタイムに取得された人体内部画像から、腫瘍３０又は関心領域３４（図１０参照）を抽出し、抽出した腫瘍３０又は関心領域３４を抽出情報として出力する。
【００６８】
この場合、抽出情報生成部２０ｂは、人体内部画像から腫瘍３０又は関心領域３４を抽出するため、腫瘍３０又は関心領域３４に対応する基準画像を予め設定し、リアルタイムに取得した人体内部画像の画素値の時間変化と、基準画像の画素値とを比較することにより、腫瘍３０又は関心領域３４を特定し、特定した腫瘍３０又は関心領域３４を追跡することにより、腫瘍３０又は関心領域３４を抽出情報として抽出する。
【００６９】
具体的には、テンプレートマッチング処理等のパターンマッチング処理や、動画像解析や対象追跡に用いられるオプティカルフロー手法を用いて、人体内部画像中、基準画像の画素値と略一致する画素値領域を、腫瘍３０又は関心領域３４として抽出する。この場合、テンプレートマッチングでは、リアルタイムに取得する人体内部画像を走査し、人体内部画像の各位置における基準画像との類似度を算出し、最も類似度が高い領域を腫瘍３０又は関心領域３４として検出し、追跡を行う。また、リアルタイム性を考慮し、人体内部画像における基準画像の走査範囲を限定することにより、追跡に関わる処理速度の向上を図ることも可能である。
【００７０】
図１０には、人体内部画像（肺の画像）中、一方の肺に腫瘍３０が存在し、該腫瘍３０を取り囲むように関心領域３４が設定されている場合を図示している。また、図１１Ａ及び図１１Ｂには、人体内部画像中、肺の下方の横隔膜３６に関心領域３４が設定されている場合を図示している。このように、抽出情報生成部２０ｂは、腫瘍３０、又は、横隔膜３６のような腫瘍３０の動きと相関が高い体内組織を、抽出情報として抽出する。これらの腫瘍３０又は関心領域３４は、人体内部画像と共に表示部２０ｊに表示される。
【００７１】
また、図２０には、人体内部画像（肝臓の画像）中、肝臓の任意の輪郭を含むように関心領域３４が設定されている場合を図示している。例えば、腫瘍３０を人体内部画像中から識別困難な場合もある。この場合、腫瘍３０を関心領域３４に含めることが困難であるため、関心のある臓器（関心臓器）の任意の輪郭を関心領域３４に設定することで、抽出情報生成部２０ｂは、腫瘍３０の動きと相関が高い関心臓器の輪郭を、抽出情報として抽出する。この関心領域３４は、人体内部画像と共に表示部２０ｊに表示される。
【００７２】
上記の説明では、人体内部画像を走査することにより抽出情報を抽出する場合について説明したが、腫瘍３０又は関心領域３４の画素値を波形として表示し、表示された波形を用いて追跡することも可能である。図１２Ａ〜図１２Ｃは、それぞれ、人体内部画像における腫瘍３０又は関心領域３４のＸ軸方向（横方向、図１２Ａ参照）、Ｙ軸方向（縦方向、図１２Ｂ参照）、斜辺方向（斜め方向、図１２Ｃ参照）の移動量の時間変化を示す図である。
【００７３】
ステップＳ５において、呼吸情報取得部２０ｃは、呼吸同期装置１４の照射タイミング算出部１４ａから、被検体の体表の変動に応じた呼吸波形を取得する。図１３には、呼吸波形の一例を示す。呼吸波形は、表示部２０ｊに表示される。
【００７４】
上記の説明では、ステップＳ２において、照射マージン情報を治療計画装置２２等から取得しているが、本実施形態では、ステップＳ２の処理を省略する代わりに、ステップＳ６の処理を行ってもよい。
【００７５】
ステップＳ６において、医師又は放射線技師は、操作部２０ｋを操作することにより、腫瘍３０に放射線ビームを照射するときの誤差範囲（放射線ビームの照射範囲）を手動入力してもよい。これにより、マージン情報取込部２０ｄは、手動入力された誤差範囲を照射マージン情報として設定（取得）する。
【００７６】
具体的に、図１４Ａに示すように、被検体の自由呼吸下における腫瘍３０又は関心領域３４の時間変化を示す波形が表示部２０ｊに表示されている場合、医師又は放射線技師は、表示部２０ｊの表示内容を見ながら操作部２０ｋを操作し、誤差範囲を示す所定の帯状の範囲（照射マージン３８）を設定することができる。また、図１４Ｂに示すように、被検体の息止め呼吸下における腫瘍３０又は関心領域３４の時間変化を示す波形が表示部２０ｊに表示されている場合、医師又は放射線技師は、表示部２０ｊの表示内容を見ながら操作部２０ｋを操作し、誤差範囲を示す所定の帯状の範囲（照射マージン４０）を設定することができる。
【００７７】
ステップＳ５又はＳ６後の図３のステップＳ７において、医師又は放射線技師は、後述する被検体に対する放射線ビームの照射可否判定に用いる利用情報を選択するため、どのような利用情報を選択可能であるかを確認する。ここで、利用情報とは、（１）人体内部画像から抽出された腫瘍３０又は関心領域３４を示す抽出情報、（２）呼吸波形、をいう。医師又は放射線技師は、操作部２０ｋを操作することにより、選択可能な利用情報を表示部２０ｊに表示するよう、制御装置２０に指示する。制御装置２０は、現時点で選択可能な利用情報を示す画面（図１５の利用情報選択画面４２）を表示部２０ｊに表示させる。
【００７８】
図１５は、表示部２０ｊに表示された利用情報選択画面４２を示す図である。図１５では、利用情報選択画面上に、（１）人体内部画像（腫瘍３０又は関心領域３４）及び呼吸波形の両方を利用情報として選択可能である旨の文字情報とラジオボタン４２ａ、（２）人体内部画像のみが利用情報として選択可能である旨の文字情報とラジオボタン４２ｂ、（３）呼吸波形のみが利用情報として選択可能である旨の文字情報とラジオボタン４２ｃ、が表示されている。
【００７９】
また、利用情報選択画面４２には、（１）の人体内部画像及び呼吸波形を選択した場合、人体内部画像に対する判定結果と、呼吸波形に対する判定結果との論理積を照射可否判定に利用するか、又は、人体内部画像に対する判定結果と、呼吸波形に対する判定結果との論理和を照射可否判定に利用するか、を選択するためのラジオボタン４２ｄ、４２ｅも表示されている。
【００８０】
なお、利用情報選択画面４２がタッチパネルに表示される場合、各ラジオボタン４２ａ〜４２ｅは、前述の操作部２０ｋに対応することになる。
【００８１】
従って、ステップＳ７において、医師又は放射線技師は、利用情報選択画面４２の表示内容を視認することにより、人体内部画像から腫瘍３０又は関心領域３４が抽出されたかどうか、呼吸同期装置１４から呼吸波形が取得されたかどうか、腫瘍３０又は関心領域３４と呼吸波形との相関関係、をそれぞれ確認することができる。
【００８２】
なお、画像情報取得部２０ａで人体内部画像が取得できない場合、又は、抽出情報生成部２０ｂで腫瘍３０又は関心領域３４を抽出できない場合には、例えば、利用情報選択画面４２に、「呼吸波形のみ利用」の文字表示と、該文字表示に応じたラジオボタン４２ｃのみが表示される。また、呼吸情報取得部２０ｃで呼吸波形が取得できない場合には、例えば、利用情報選択画面４２に、「人体内部画像のみ利用」の文字表示と、該文字表示に応じたラジオボタン４２ｂのみが表示される。さらに、人体内部画像及び呼吸波形の両方が取得できた場合には、図１５に示す表示内容となる。
【００８３】
ステップＳ８において、医師又は放射線技師は、利用情報選択画面４２の表示内容を見ながら操作部２０ｋを操作することにより、又は、所望の表示内容に応じたラジオボタン４２ａ〜４２ｅを選択することにより、利用情報を選択する。
【００８４】
前述のように、人体内部画像から腫瘍３０又は関心領域３４が抽出できない場合、例えば、腫瘍３０が被検体の骨に隠れて該腫瘍３０を抽出することができない場合、又は、腫瘍３０又は関心領域３４として金マーカを利用する際に、金マーカの脱落や位置ズレの可能性がある場合には、腫瘍３０又は関心領域３４を利用情報として選択することができない。このような場合、医師又は放射線技師は、「呼吸波形のみ利用」に応じたラジオボタン４２ｃを選択する。
【００８５】
また、人体内部画像のみ利用したい場合、例えば、腫瘍３０又は関心領域３４の位置情報と呼吸波形との相関がないことが明確である場合、腫瘍３０又は関心領域３４の波形と呼吸波形とが逆位相の関係（反転した関係）にある場合、医師又は放射線技師は、「人体内部画像のみ利用」に応じたラジオボタン４２ｂを選択する。
【００８６】
さらに、呼吸波形及び人体内部画像の両方の情報を利用したい場合、医師又は放射線技師は、「人体内部画像と呼吸波形を両方利用」に応じたラジオボタン４２ａを選択する。この場合、医師又は放射線技師は、「論理積」又は「論理和」に応じたラジオボタン４２ｄ、４２ｅも併せて選択する。
【００８７】
ステップＳ９において、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ８の選択結果に応じて、後述するステップＳ１０〜Ｓ１２のいずれの判定処理を実行すべきかを決定する。
【００８８】
ステップＳ９で「人体内部画像のみ利用」が選択された場合、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１０に進み、「照射可否判定１」の判定処理を実行する。ステップＳ９で「呼吸波形のみ利用」が選択された場合、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１１に進み、「照射可否判定２」の判定処理を実行する。ステップＳ９で「人体内部画像と呼吸波形を両方利用」が選択された場合、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１２に進み、「照射可否判定３」の判定処理を実行する。なお、ステップＳ１０〜Ｓ１２の各判定処理の詳細については、後述するが、これらの判定処理では、いずれも、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内（放射線ビームの照射範囲）に収まっているか否かを判定する。
【００８９】
ステップＳ１０〜Ｓ１２のいずれかの判定処理において、肯定的な判定結果が得られた場合、すなわち、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっていると判定された場合（ステップＳ１０〜Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。一方、いずれかの判定処理で否定的な判定結果が得られた場合、すなわち、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっていないと判定された場合（ステップＳ１０〜Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置２０は、処理を終了する。
【００９０】
ステップＳ１３において、照射可否判定部２０ｆは、肯定的な判定結果を制御信号生成部２０ｇに通知し、制御信号生成部２０ｇは、制御信号を生成して制御信号出力部２０ｈに出力する。制御信号出力部２０ｈは、入力された制御信号を照射タイミング信号出力部１４ｂに出力する。照射タイミング信号出力部１４ｂは、入力された制御信号を照射タイミング信号として放射線ビーム照射装置１６に出力する。これにより、放射線ビーム照射装置１６は、入力された制御信号に基づいて、被検体に対する放射線ビームの照射を行う。
【００９１】
ステップＳ１４において、制御装置２０の音出力部２０ｌは、照射可否判定部２０ｆが肯定的な判定結果であり、且つ、制御装置２０から呼吸同期装置１４に制御信号が出力される場合にのみ、任意の音を出力する。これにより、医師又は放射線技師は、被検体に対する放射線ビームの照射が行われることを把握することができる。なお、制御装置２０から呼吸同期装置１４に制御信号が出力されるので、呼吸同期装置１４の音出力部１４ｄは、照射タイミング信号出力部１４ｂへの制御信号の入力に基づき、任意の音を出力してもよい。
【００９２】
ステップＳ１５において、治療計画の作成時に画像撮影装置１８によって撮影された人体内部画像、及び、呼吸同期装置１４が生成した呼吸波形と、放射線治療中に画像撮影装置１８によって撮影された人体内部画像、及び、呼吸同期装置１４が生成した呼吸波形とを、表示部２０ｊに同時に表示させる場合、制御装置２０は、それぞれのデータを読み込み、表示部２０ｊに表示させる。図１６の左側は、治療計画時の人体内部画像及び呼吸波形を示し、右側は、放射線治療中の人体内部画像及び呼吸波形を示す。この場合、左右に表示された人体内部画像の任意の位置、例えば、腫瘍３０の位置に設定された頭尾方向（被検体の上下方向）及び／又は左右方向の基準線４４、４６を動かすことにより、治療計画時及び放射線治療中の腫瘍３０の位置と呼吸波形との関係を容易に確認することができる。
【００９３】
次のステップＳ１６において、解析部２０ｉは、データ解析機能として、人体内部画像中の腫瘍３０又は関心領域３４の時間経過に対する移動量と、呼吸波形の時間経過に対する変動量との相関を算出し、算出結果を相関図として表示部２０ｊに表示させ、さらには、相関係数を算出して表示部２０ｊに表示させる。図１７は、呼吸波形の移動量をＸ軸成分とし、腫瘍３０又は関心領域３４の移動量をＹ軸成分とした相関図を示す。
【００９４】
なお、ステップＳ１５及びＳ１６は、制御装置２０の必須の処理ではない。従って、ステップＳ１５及びＳ１６を省略することも可能である。
【００９５】
［４．照射可否判定１の説明］
次に、ステップＳ１０の照射可否判定１について、図４、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照しながら説明する。
【００９６】
図４のステップＳ１０１において、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）は、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。すなわち、時間経過に伴って被検体が動いたり、又は、腫瘍３０の位置が変化する場合もあり得るので、照射可否判定部２０ｆは、最新の照射マージン情報を取得する。なお、被検体の動きや、腫瘍３０の位置変化が許容範囲内である場合には、ステップＳ１０１の処理は省略される。
【００９７】
ステップＳ１０２において、照射可否判定部２０ｆは、画像情報取得部２０ａに対して現時点の人体内部画像の取得を要請する。すなわち、時間経過に伴って被検体が動いたり、又は、腫瘍３０の位置が変化する場合もあり得るので、照射可否判定部２０ｆは、最新の人体内部画像の取得を画像情報取得部２０ａに要請する。画像情報取得部２０ａは、照射可否判定部２０ｆの要請に従って、画像撮影装置１８から現時点の人体内部画像を取得する。
【００９８】
抽出情報生成部２０ｂは、ステップＳ１０３において、画像情報取得部２０ａが取得した最新の人体内部画像に対する基準画像を設定し、次のステップＳ１０４において、前述のステップＳ４と同様に、当該人体内部画像中の腫瘍３０又は関心領域３４を抽出する。
【００９９】
次のステップＳ１０５において、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ２、Ｓ６又はＳ１０１において予め取得された照射マージン情報を用いて、抽出情報である腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン内に収まっているか否かを判定する。
【０１００】
例えば、図１８Ａのように、人体内部画像中の一方の肺に腫瘍３０又は関心領域３４が存在する場合、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報（照射マージン３２）内にあれば（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１０６において、照射可否判定の結果を「１」（正）、すなわち、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判断する。
【０１０１】
一方、図１８Ｂのように、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン３２から外れている場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１０７において、照射可否判定の結果を「０」（誤）、すなわち、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判断する。
【０１０２】
［５．照射可否判定２の説明］
次に、ステップＳ１１の照射可否判定２について、図５、図１９Ａ及び図１９Ｂを参照しながら説明する。
【０１０３】
図５のステップＳ１１１において、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）は、図４のステップＳ１０１と同様に、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。この場合も、被検体の動きや、腫瘍３０の位置変化が許容範囲内である場合には、ステップＳ１１１の処理は省略される。
【０１０４】
次のステップＳ１１２において、照射可否判定部２０ｆは、呼吸同期装置１４から呼吸情報取得部２０ｃを介して、現時点での呼吸波形を取得する。すなわち、時間経過に伴って被検体の体表が変化する場合もあり得るので、照射可否判定部２０ｆは、最新の呼吸波形を取得する。
【０１０５】
次のステップＳ１１３において、照射可否判定部２０ｆは、図１９Ａに示すように、被検体の自由呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミング（例えば、閾値４８よりも小さい呼吸振幅の領域）に呼吸波形が合致した場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１１４において、照射可否判定の結果を「１」（正）、すなわち、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判断する。
【０１０６】
また、図１９Ｂに示すように、被検体の息止め呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミング（例えば、呼吸波形の振幅が閾値範囲５０内）に呼吸波形が収まっている場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、照射可否判定部２０ｆは、被検体に対する放射線ビームの照射が可能と判断してもよい。一方、ステップＳ１１３で否定的な判断結果となった場合（ステップＳ１１３：ＮＯ）、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１１５において、照射可否判定の結果を「０」（誤）、すなわち、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判断する。
【０１０７】
［６．照射可否判定３（論理積）の説明］
次に、ステップＳ１２の照射可否判定３のうち、論理積の判定処理、すなわち、腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定処理と、呼吸波形に対する判定処理との両方が肯定的な判定結果となった場合に、放射線ビームの照射を許可する場合について、図６を参照しながら説明する。
【０１０８】
図６のステップＳ１２１において、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）は、図４のステップＳ１０１及び図５のステップＳ１１１と同様に、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。この場合も、被検体の動きや、腫瘍３０の位置変化が許容範囲内である場合には、ステップＳ１２１の処理は省略される。
【０１０９】
ステップＳ１２２において、照射可否判定部２０ｆは、図４のステップＳ１０２と同様に、画像情報取得部２０ａに対して現時点の人体内部画像を取得させる。その後、抽出情報生成部２０ｂは、ステップＳ１２３において、図４のステップＳ１０３と同様に、最新の人体内部画像に対する基準画像を設定する。また、抽出情報生成部２０ｂは、ステップＳ１２４において、図４のステップＳ１０４と同様に、当該人体内部画像中の腫瘍３０又は関心領域３４を抽出する。
【０１１０】
次のステップＳ１２５において、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ２、Ｓ６又はＳ１２１において予め取得された照射マージン情報を用いて、図４のステップＳ１０５と同様に、抽出情報である腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっているか否かを判定する。
【０１１１】
この場合、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内にあれば（ステップＳ１２５：ＹＥＳ）、照射可否判定部２０ｆは、腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定結果としては「１」（正）と判定し、次のステップＳ１２６に進む。
【０１１２】
ステップＳ１２６において、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１２１等と同様に、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。
【０１１３】
ステップＳ１２７において、照射可否判定部２０ｆは、図５のステップＳ１１２と同様に、呼吸同期装置１４から呼吸情報取得部２０ｃを介して、現時点での呼吸波形を取得する。
【０１１４】
ステップＳ１２８において、照射可否判定部２０ｆは、図５のステップＳ１１３と同様に、呼吸波形が放射線ビームを照射可能な所定の呼吸タイミングの範囲内にあるか否かを判定する。
【０１１５】
この場合、照射可否判定部２０ｆは、被検体の自由呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミングに呼吸波形が合致していれば（ステップＳ１２８：ＹＥＳ）、呼吸波形に対する判定結果としては「１」（正）と判定し、次のステップＳ１２９に進む。
【０１１６】
ステップＳ１２９において、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１２５での腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定結果と、ステップＳ１２８での呼吸波形に対する判定結果とが、いずれも「１」（正）であるため、これらの判定結果の論理積は「１」、すなわち、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判定する。
【０１１７】
一方、ステップＳ１２５、Ｓ１２８で否定的な判定結果（ステップＳ１２５：ＮＯ、又は、ステップＳ１２８：ＮＯ）となった場合、すなわち、少なくとも一方の判定結果が「０」（誤）となった場合、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１３０において、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判定する。
【０１１８】
［７．照射可否判定３（論理和）の説明］
次に、ステップＳ１２の照射可否判定３のうち、論理和の判定処理、すなわち、腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定処理と、呼吸波形に対する判定処理とのうち、いずれか一方が肯定的な判定結果となった場合に、放射線ビームの照射を許可する場合について、図７を参照しながら説明する。
【０１１９】
図７のステップＳ１３１において、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）は、図６のステップＳ１２１と同様に、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。この場合も、被検体の動きや、腫瘍３０の位置変化が許容範囲内である場合には、ステップＳ１３１の処理は省略される。
【０１２０】
ステップＳ１３２において、照射可否判定部２０ｆは、図６のステップＳ１２２と同様に、画像情報取得部２０ａに対して現時点の人体内部画像を取得させる。その後、抽出情報生成部２０ｂは、ステップＳ１３３において、図６のステップＳ１２３と同様に、最新の人体内部画像に対する基準画像を設定する。また、抽出情報生成部２０ｂは、ステップＳ１３４において、図６のステップＳ１２４と同様に、当該人体内部画像中の腫瘍３０又は関心領域３４を抽出する。
【０１２１】
次のステップＳ１３５において、照射可否判定部２０ｆは、図６のステップＳ１２５と同様に、予め取得された照射マージン情報を用いて、抽出情報である腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっているか否かを判定する。
【０１２２】
この場合、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内にあれば（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）、照射可否判定部２０ｆは、腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定結果としては「１」（正）と判定し、次のステップＳ１３６に進む。
【０１２３】
ステップＳ１３６において、照射可否判定部２０ｆは、「１」（正）の論理和の判定結果が得られたので、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判定する。
【０１２４】
一方、ステップＳ１３５において、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報から外れていれば（ステップＳ１３５：ＮＯ）、照射可否判定部２０ｆは、腫瘍３０又は関心領域３４に対する判定結果としては「０」（誤）と判定し、次のステップＳ１３７に進む。
【０１２５】
ステップＳ１３７において、照射可否判定部２０ｆは、図６のステップＳ１２６と同様に、画像撮影装置１８からマージン情報取込部２０ｄを介して、現時点での照射マージン情報を取得する。
【０１２６】
ステップＳ１３８において、照射可否判定部２０ｆは、図６のステップＳ１２７と同様に、呼吸同期装置１４から呼吸情報取得部２０ｃを介して、現時点での呼吸波形を取得する。
【０１２７】
ステップＳ１３９において、照射可否判定部２０ｆは、図６のステップＳ１２８と同様に、呼吸波形が放射線ビームを照射可能な所定の呼吸タイミングの範囲内にあるか否かを判定する。
【０１２８】
この場合、照射可否判定部２０ｆは、被検体の自由呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミングに呼吸波形が合致していれば（ステップＳ１３９：ＹＥＳ）、呼吸波形に対する判定結果としては「１」（正）と判定し、ステップＳ１３６に進む。
【０１２９】
ステップＳ１３６において、照射可否判定部２０ｆは、「１」（正）の論理和の判定結果が得られたので、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判定する。
【０１３０】
一方、ステップＳ１３９で否定的な判定結果（ステップＳ１３９：ＮＯ）となった場合、すなわち、いずれの判定結果も「０」（誤）となった場合、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１４０において、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判定する。
【０１３１】
ここで、図７の照射可否判定３（論理和）の有効例について、図２１Ａ及び図２１Ｂを参照しながら説明する。
【０１３２】
被検体が息止めをしている状態でのＶＭＡＴの治療中、ガントリの角度（回転角度）によっては、図２１Ｂのように腫瘍３０が肋骨５２等に隠れてしまい、腫瘍３０の抽出が困難な場合がある。この場合、図６の照射可否判定３（論理積）を実行すると、息止め呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミング（例えば、呼吸波形の振幅が閾値範囲５０内）に呼吸波形が収まっているにも関わらず、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）は、ステップＳ１３０において、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判定する。
【０１３３】
これに対して、図７の照射可否判定３（論理和）を実行した場合、ステップＳ１３５において、被検体に対する放射線ビームの照射は不可能と判断されても（ステップＳ１３５：ＮＯ）、息止め呼吸下に対して予め設定された呼吸タイミング（例えば、閾値範囲５０内）に呼吸波形が収まっていれば（ステップＳ１３９：ＹＥＳ）、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１３６において、被検体に対する放射線ビームの照射は可能と判定する。
【０１３４】
論理和に関する他の実施例として、腫瘍３０と相関を持って呼吸性移動する横隔膜３６（図１１Ａ及び図１１Ｂ参照）の透視画像（人体内部画像）や、肝臓の腫瘍３０に対して、横隔膜３６の透視画像のみならず、肝臓の辺縁部の透視画像を利用することにより、呼吸波形を参照することなく照射タイミングを生成することもできる。
【０１３５】
このような場合では、従来の手法（例えば、特許文献１に記載されている手法）よりも効率的な治療が見込める。すなわち、ガントリの角度により、何らかの原因で画像処理が適正に実施することができない照射タイミングが発生しても、本実施形態では、ガントリの回転中にＶＭＡＴによる放射線ビームの照射が不用意に中断されることを回避することができる。
【０１３６】
上記の対策に加え、横隔膜３６の頭側端部を関心領域３４に設定する方法について、図２２Ａ及び図２２Ｂを参照しながら説明する。横隔膜３６の頭側端部は、ガントリの角度に依存しないため、被検体が息止めしている状態でのＶＭＡＴによる放射線ビームの照射時におけるリファレンスとして、臨床でも用いられている。なお、横隔膜３６の頭側の端部とは、横隔膜３６において被検体の頭尾方向に沿った該被検体の頭側の部分をいう。
【０１３７】
ここで、肺腫瘍の治療時における人体正面の人体内部画像を図２２Ａに示し、人体側面（人体正面からガントリが９０°回転した位置）の人体内部画像を図２２Ｂに示す。図２２Ａ及び図２２Ｂに示す各人体内部画像より、横隔膜３６を確認することができる。これらの人体内部画像から横隔膜３６の頭側端部を抽出するために、人体内部画像を微分した後、エッジ抽出を行い、さらに、横方向（被検体の左右方向又は前後方向）に画素を加算して加算後画像５４を作成する。なお、加算後画像５４とは、グレースケール画像の白色部分が、横隔膜３６の頭側端部を示す画像をいう。
【０１３８】
この加算後画像５４を連続的に取得することで、横隔膜３６の頭側端部の時間的な移動量が分かる。そして、この移動量に照射マージンを設定する。例えば、リファレンスとなる横隔膜３６の頭側端部に±２.５ｍｍの照射マージンを設定した場合、それに対してリアルタイムに取得する横隔膜３６の頭側端部の座標が±２．５ｍｍ以内の範囲であれば、放射線ビームの照射は可能と判断し、一方で、この範囲から外れた場合は、放射線ビームの照射は不可能と判断することができる。
【０１３９】
［８．息止め状態での他の実施形態］
本実施形態では、ＶＭＡＴの治療を行う際、被検体が息止めをしている状態において、画像撮影装置１８は、所定時間間隔（例えば、約１８０ｍｓ間隔）で被検体の透視画像（人体内部画像、内部画像情報）を生成し、画像情報取得部２０ａは、生成された透視画像を順次取得する。そこで、所定時間間隔で得られる透視画像を用いて被検体の息止め状態を確認し、その確認結果を利用して放射線ビームの照射可否判定を行う手法について、図２３〜図２７Ｂを参照しながら説明する。
【０１４０】
ここでは、一例として、透視画像中の関心領域３４としての横隔膜３６の位置変動に基づき、被検体の息止め状態を確認する手法について説明する。この手法は、図４のステップＳ１０５、図６のステップＳ１２５、又は、図７のステップＳ１３５において、照射可否判定部２０ｆ（図１参照）が被検体に対する照射可否判定を行う際、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内にあるかどうかの判定処理に適用される。
【０１４１】
なお、これらの判定処理は、ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１３２、Ｓ１３３の各処理が前提であることに留意する。すなわち、ステップＳ１０２、Ｓ１２２、Ｓ１３２において、画像情報取得部２０ａは、透視画像（例えば、図２３の透視画像）を順次取得する。また、ステップＳ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１２３、Ｓ１２４、Ｓ１３３、Ｓ１３４において、抽出情報生成部２０ｂは、横隔膜３６を含む画像（例えば、図２４Ａ及び図２５Ｂの部分画像）を抽出する。
【０１４２】
横隔膜３６の位置は、被検体の呼吸動作に伴い、頭尾方向に変動する。前述のように、透視画像は、１８０ｍｓ程度の短い時間間隔で取得される。そのため、ガントリを回転させつつ、連続して２枚の透視画像を取得する場合、ガントリは、高々１°程度しか回転しない。つまり、２枚の透視画像の間では、被検体の形状（解剖形状）はほとんど変化しない。従って、照射可否判定部２０ｆは、ステップＳ１０５、Ｓ１２５、Ｓ１３５において、２枚の透視画像に含まれる横隔膜３６の画像（後述の部分画像）に対する画像相関を計算することにより、横隔膜３６の位置変動を知ることができる。なお、以下の説明では、部分画像を透視画像と呼称する場合がある。
【０１４３】
より具体的に説明する。任意の時刻ｔ（ｉ−１）に取得される透視画像をｐ（ｉ−１）とする。また、時刻ｔ（ｉ−１）から時間間隔Δｔだけ経過した時刻ｔ（ｉ）（＝ｔ（ｉ−１）＋Δｔ）に取得される透視画像をｐ（ｉ）とする。ここで、Δｔ＝１８０ｍｓとする。この場合、透視画像ｐ（ｉ−１）と透視画像ｐ（ｉ）との相関係数（画像相関）は、横隔膜３６の位置が変動していない場合、０．９９９９程度であることが分かった。
【０１４４】
そこで、照射可否判定部２０ｆは、時刻ｔ（ｉ−１）に取得された透視画像ｐ（ｉ−１）について、頭尾方向に所定値だけシフトした画像を予め生成しておき、生成した画像と、時刻ｔ（ｉ）に取得された透視画像ｐ（ｉ）とを比較することで、横隔膜３６が変動したかどうかを調べることができる。
【０１４５】
すなわち、時刻ｔ（ｉ−１）における透視画像ｐ（ｉ−１）を頭尾方向に所定値（被検体の解剖形状では頭尾方向に±ｄｍｍ）だけシフトした画像を、それぞれ、ｐ（ｉ−１、−ｄ）、ｐ（ｉ−１、＋ｄ）とする。なお、画像ｐ（ｉ−１、−ｄ）は、透視画像ｐ（ｉ−１）を頭尾方向の足側に−ｄｍｍの画素分だけシフトして生成された画像をいう。また、画像ｐ（ｉ−１、＋ｄ）は、透視画像ｐ（ｉ−１）を頭尾方向の頭側に＋ｄｍｍの画素分だけシフトして生成された画像をいう。
【０１４６】
次に、照射可否判定部２０ｆは、ｐ（ｉ−１、−ｄ）、ｐ（ｉ−１）及びｐ（ｉ−１、＋ｄ）の３つの画像と、時刻ｔ（ｉ）に取得された透視画像ｐ（ｉ）との画像相関を計算する。この場合、３つの画像相関の計算結果のうち、透視画像ｐ（ｉ−１）と透視画像ｐ（ｉ）との画像相関の計算結果が最も高ければ、照射可否判定部２０ｆは、横隔膜３６の位置変動はないと結論付けることができる。一方、画像ｐ（ｉ−１、−ｄ）又は画像ｐ（ｉ−１、＋ｄ）と透視画像ｐ（ｉ）との画像相関の計算結果が最も高ければ、照射可否判定部２０ｆは、横隔膜３６の位置が変動したと結論付けることができる。
【０１４７】
なお、横隔膜３６の位置ずれの発生には、透視画像を取得するための時間間隔Δｔ（例えば、１８０ｍｓ）よりも長い時間を要する可能性がある。そのため、照射可否判定部２０ｆは、ｎ×Δｔ（例えば、ｎ＝２又は３）の時間間隔を開けて取得された２枚の透視画像（部分画像）に対して、上記の画像相関処理を行うことが望ましい。これにより、横隔膜３６が急激に動作する場合、又は、横隔膜３６が緩慢に動作する場合、いずれの場合でも、横隔膜３６の位置変動の発生の有無を容易に検出することができる。
【０１４８】
上記の画像相関処理では、透視画像全体を対象として画像相関の計算を行ってもよいし、又は、横隔膜３６を含む一部領域（部分画像）に対して画像相関の計算を行ってもよい。部分画像に対して画像相関の計算を行えば、画像相関に係る検出感度の向上と計算の高速化とを容易に実現することができ、効果的である。
【０１４９】
なお、画像相関処理の対象となる２枚の透視画像は、ガントリの回転角度が所定の閾値角度（例えば、５°）以内の間隔で取得された透視画像であることが望ましい。閾値角度を超える２枚の透視画像の間では、透視画像に写り込んだ被検体の形状（解剖形状）の違いが、画像相関の計算結果に大きな影響を及ぼし、横隔膜３６の位置ずれを正しく検出することが困難になる場合があるからである。
【０１５０】
図２３〜図２７Ｂは、上記の画像相関処理の適用例を図示したものである。図２３は、被検体が息止め状態にあるときの透視画像ｐ（ｉ−１）の一例を示す。図２４Ａは、透視画像ｐ（ｉ−１）の一部、例えば、横隔膜３６の頭側の端部を抽出した部分画像を示す。また、図２４Ｂは、説明の容易化のため、図２４Ａ中の横隔膜３６を模式的に図示した説明図である。
【０１５１】
図２５Ａは、透視画像ｐ（ｉ−１）を取得した時刻ｔ（ｉ−１）から時間間隔Δｔだけ経過した時刻ｔ（ｉ）における透視画像ｐ（ｉ）の部分画像を示す。また、図２５Ｂは、説明の容易化のため、図２５Ａ中の横隔膜３６を模式的に図示した説明図である。
【０１５２】
この場合、図２４Ａの透視画像ｐ（ｉ−１）の部分画像と、図２５Ａの透視画像ｐ（ｉ）の部分画像との画像相関（相関係数）は、０．９９９９６であった。
【０１５３】
図２６Ａは、図２４Ａの透視画像ｐ（ｉ−１）の部分画像を、被検体の頭尾方向の頭側に１０ピクセル分（被検体の解剖形状では頭側にｄ＝＋５ｍｍ）だけずらすことで生成された画像ｐ（ｉ−１、＋ｄ）を示す。図２６Ｂは、図２６Ａ中の横隔膜３６を模式的に図示した説明図である。なお、図２６Ｂ中の破線は、図２５Ｂでの横隔膜３６の位置を図示したものである。
【０１５４】
図２７Ａは、図２４Ａの透視画像ｐ（ｉ−１）の部分画像を、被検体の頭尾方向の足側に１０ピクセル分（被検体の解剖形状では足側にｄ＝−５ｍｍ）だけずらすことで生成された画像ｐ（ｉ−１、−ｄ）を示す。図２７Ｂは、図２７Ａ中の横隔膜３６を模式的に図示した説明図である。なお、図２７Ｂ中の破線は、図２５Ｂでの横隔膜３６の位置を図示したものである。
【０１５５】
この場合、図２５Ａの透視画像ｐ（ｉ）の部分画像と、図２６Ａの画像ｐ（ｉ−１、＋ｄ）との画像相関（相関係数）は、０．９９８７３であった。また、図２５Ａの透視画像ｐ（ｉ）の部分画像と、図２７Ａの画像ｐ（ｉ−１、−ｄ）との画像相関（相関係数）は、０．９９８９７であった。従って、図２４Ａの透視画像ｐ（ｉ−１）の部分画像と、図２５Ａの透視画像ｐ（ｉ）の部分画像との画像相関が最も高いことから、横隔膜３６の位置変動が発生していないと容易に判断することができる。
【０１５６】
［９．本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る放射線治療システム１０では、利用情報選択部２０ｅ及び照射可否判定部２０ｆ等を有する制御装置２０を具備することにより、適切な利用情報を選択し、選択した利用情報を用いて放射線ビームの照射可否判定を行うことができる。すなわち、ＶＭＡＴのように、ガントリの角度によっては、人体内部画像中に腫瘍３０が写りにくい場合には、呼吸波形を利用情報として選択すればよい。また、被検体の体表の変動を示す呼吸波形と、被検体内部の腫瘍３０の変動との間で相関関係が成り立たない場合には、人体内部画像中の腫瘍３０又は関心領域３４を利用情報として選択すればよい。さらに、人体内部画像と呼吸波形とが取得される場合には、両方の情報を利用情報として選択することもできる。
【０１５７】
さらに、ＶＭＡＴのように、ガントリの角度によっては、人体内部画像中に腫瘍３０が写りにくい場合は、腫瘍３０の代わりに、横隔膜３６の位置情報を利用情報として選択することも有効である。なお、肝臓内の腫瘍３０を治療する場合、腫瘍３０と相関しながら動く透視した肝臓の辺縁部（例えば、肝臓における被検体の頭側の端部位置）を利用情報として選択することも有効である。
【０１５８】
従って、本実施形態では、従来の呼吸同期照射法と組み合わせた放射線治療システム１０を構築することが可能であり、簡単且つ低コストで局所制御性の高い放射線治療を実現することが可能となる。
【０１５９】
また、制御装置２０では、人体内部画像及び呼吸波形の両方を取得できるので、これらの情報を同じ表示部２０ｊ（モニタ）に表示することも可能となる。これにより、放射線治療システム１０を操作する医師又は放射線技師は、同じモニタに表示された人体内部画像及び呼吸波形を容易に確認することが可能となる。
【０１６０】
この場合、制御装置２０の照射可否判定部２０ｆは、図４の照射可否判定１、又は、図５の照射可否判定２により、被検体に対する放射線ビームの照射が可能であるか否かを判定することができる。これにより、人体内部画像又は呼吸波形のうち、いずれか一方の情報に基づいて、被検体に対する放射線ビームの照射可否判定を容易に行うことができる。
【０１６１】
また、照射可否判定部２０ｆは、図６の照射可否判定３によって、人体内部画像及び呼吸波形の両方に対する判定結果がいずれも肯定的である場合にのみ、すなわち、両方の判定結果の論理積が「１」である場合にのみ、被検体に対する放射線ビームの照射が可能と判定する。この結果、放射線ビームの照射可否判定に対する精度を高めることができる。
【０１６２】
さらに、照射可否判定部２０ｆは、図７の照射可否判定３によって、人体内部画像に対する判定結果、及び、呼吸波形に対する判定結果のうち、いずれか一方の判定結果が肯定的である場合、すなわち、両方の判定結果の論理和が「１」である場合に、被検体に対する放射線ビームの照射が可能と判定する。この結果、放射線ビームの照射可否の判定を確実に行うことができる。
【０１６３】
また、画像撮影装置１８が透視画像を時間間隔Δｔで生成し、画像情報取得部２０ａが時間間隔Δｔで生成された透視画像を順次取得した場合、抽出情報生成部２０ｂは、順次取得された複数の透視画像のうち、少なくとも２つの透視画像中の関心領域３４を抽出情報として抽出する。これにより、照射可否判定部２０ｆは、２つの関心領域３４の画像の画像相関（相関係数）に基づき、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっているか否かを判定することができる。
【０１６４】
このように、時間軸の前後で取得される２つの関心領域３４の画像に対して画像相関を算出する場合、関心領域３４の位置変動が発生していれば、画像相関は相対的に低く算出される。これにより、画像相関が高ければ、腫瘍３０又は関心領域３４に対する放射線ビームの照射が可能と判定し、一方で、画像相関が低ければ、放射線ビームの照射は不可能と判定することができる。この結果、照射可否の判定をより正確に行うことができる。
【０１６５】
具体的に、２つの関心領域３４は、被検体の横隔膜３６を含む。この場合、照射可否判定部２０ｆは、一方の関心領域３４（横隔膜３６）の画像を被検体の頭尾方向にずらした画像を新たに生成し、一方の関心領域３４の画像、及び、新たに生成した画像と、他方の関心領域３４（横隔膜３６）の画像との画像相関を計算すればよい。これにより、照射可否判定部２０ｆは、その計算結果を用いて関心領域３４（横隔膜３６）の位置変動の有無を確認し、その確認結果に基づいて、腫瘍３０又は関心領域３４が照射マージン情報内に収まっているか否かを判定することができる。
【０１６６】
横隔膜３６は、被検体の呼吸動作に伴って、該被検体の頭尾方向に位置変動する。従って、横隔膜３６を含む関心領域３４の画像に対する画像相関の計算結果を用いて、横隔膜３６の位置変動の有無を確認することで、腫瘍３０又は関心領域３４に対する照射可否の判定を一層正確に行うことができる。
【０１６７】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１６８】
１０…放射線治療システム              １４…呼吸同期装置
１６…放射線ビーム照射装置            １８…画像撮影装置
２０…制御装置                        ２０ａ…画像情報取得部
２０ｃ…呼吸情報取得部                ２０ｅ…利用情報選択部
２０ｆ…照射可否判定部                ２０ｇ…制御信号生成部
２０ｈ…制御信号出力部
【図１】
2019018010.tif 000003
【図２】
2019018010.tif 000004
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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