(57)【要約】【課題】複数回の照射において患部の照射の偏りを抑えることを目的とする。【解決手段】治療計画時ＣＴデータのボクセルデータのうちの患部であるボクセルデータに対応した治療時ＣＴデータのボクセルデータのうち、位置決め演算部により求めた移動パラメータにより治療台を移動させた後の治療時において未照射となるボクセルデータである残差を算出する残差演算部と、この残差演算部において算出した残差を累積して保存する残差保存部と、を有し、位置決め演算部は、残差保存部に保存されている残差を有するボクセルデータに重み付けして位置決め演算を行って移動パラメータを求めるようにした。【選択図】図１
2015000092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者を載せる治療台と、
この治療台に載った患者の患部のＣＴデータを撮像するＣＴスキャナと、
このＣＴスキャナで撮像した前記ＣＴデータを取得するＣＴデータ取得部と、
このＣＴデータ取得部により治療計画時に取得したＣＴデータを治療計画時ＣＴデータとして保存する治療計画時ＣＴデータ保存部と、
前記ＣＴデータ取得部により治療時に取得した前記ＣＴデータである治療時ＣＴデータと前記治療計画時ＣＴデータ保存部に保存されている前記治療計画時ＣＴデータとを用いて、前記治療時ＣＴデータのボクセルデータと前記治療計画時ＣＴデータのボクセルデータとの対応を算出すると共に、前記患者の患部の位置決めを行うために前記治療台を移動させる移動パラメータを求める位置決め演算を行う位置決め演算部と、
前記位置決め演算部により求めた前記移動パラメータにより前記治療台を制御する治療台制御部と、
を備えた患者位置決めシステムにおいて、
前記治療計画時ＣＴデータのボクセルデータのうちの患部であるボクセルデータに対応した前記治療時ＣＴデータのボクセルデータのうち、前記位置決め演算部により求めた前記移動パラメータにより前記治療台を移動させた後の治療時において未照射となるボクセルデータである残差を算出する残差演算部と、
この残差演算部において算出した残差を累積して累積残差として保存する残差保存部と、を有し、
前記位置決め演算部は、前記残差保存部に保存されている累積残差を有するボクセルデータに重み付けして位置決め演算を行って前記移動パラメータを求めることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項２】
前記位置決め演算部は、式（２）を満たす前記治療台の移動ベクトルＴおよび回転ベクトルＲを求めることを特徴とする請求項１に記載の患者位置決めシステム。
【数２】
2015000092.tif 000017
ここで、Ｘｐは前記治療計画時ＣＴデータのボクセルデータ、Ｘｎは前記治療時ＣＴデータのボクセルデータ、ｅｂ（Ｘｐ）は治療計画時ボクセルデータにおける前記累積残差、ｋは正の係数である。
【請求項３】
前記治療時ＣＴデータのボクセルデータから任意の個数のボクセルデータを選択して複数の部分領域集合を生成する部分領域集合生成部を有し、
前記位置決め演算部は、前記部分領域集合生成部で生成した前記複数の部分領域集合のそれぞれの部分領域集合により、前記残差保存部に保存されている前記累積残差を有するボクセルデータに重み付けして位置決め演算を行い、この位置決め演算結果における前記治療計画時ＣＴデータと前記治療時ＣＴデータとの患部のボリュームデータの一致度を算出し、前記複数の部分領域集合のうち前記一致度が最も高い部分領域集合による位置決め演算で求めた前記移動パラメータを前記治療台制御部と前記残差演算部とに出力することを特徴とする請求項１に記載の患者位置決めシステム。
【請求項４】
治療計画時に、治療台に載った患者の患部のＣＴデータを撮像して、撮像したＣＴデータを治療計画時ＣＴデータとして保存する治療計画時ＣＴデータ保存ステップと、
治療時に、前記治療台に載った前記患者の患部のＣＴデータを撮像して、撮像したＣＴデータを治療時ＣＴデータとして取得する治療時ＣＴデータ取得ステップと、
前記治療計画時ＣＴデータと前記治療時ＣＴデータのそれぞれのボクセルデータの対応を算出するボクセルデータ対応算出ステップと、
前記治療時ＣＴデータと前記治療計画時ＣＴデータとを用いて前記患者の患部の位置決めを行うために前記治療台を移動させる移動パラメータを求める位置決め演算ステップと、を備えた患者位置決め方法であって、
前記治療計画時ＣＴデータのボクセルデータのうちの患部であるボクセルデータに対応した前記治療時ＣＴデータのボクセルデータのうち、前記位置決め演算ステップにより求めた前記移動パラメータにより前記治療台を移動させた後の治療時において未照射となるボクセルデータである残差を算出し、この残差を累積して累積残差として保存する累積残差保存ステップを備え、
前記位置決め演算ステップにおいて、前記累積残差を有するボクセルデータに重み付けして前記移動パラメータを求めることを特徴とする患者位置決め方法。
【請求項５】
前記治療時ＣＴデータのボクセルデータから任意の個数のボクセルデータを選択して複数の部分領域集合を生成する部分領域集合生成ステップを有し、
前記位置決め演算ステップにおいて、前記部分領域集合生成ステップで生成した複数の部分領域集合のそれぞれの部分領域集合により、前記累積残差を有するボクセルデータに重み付けして前記移動パラメータを求め、求めた移動パラメータを用いて前記治療計画時ＣＴデータと前記治療時ＣＴデータとの患部のボリュームデータの一致度を算出し、前記複数の部分領域集合のうち前記一致度が最も高い部分領域集合により求めた前記移動パラメータを、前記治療台を移動させる移動パラメータとしてとして決定することを特徴とする請求項４に記載の患者位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線や粒子線などを患者の病巣部に照射して治療を行う放射線治療における、好適な患者位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療では、始めに、断層像撮影装置（例えば、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)装置）を用いて患者の病巣部を撮影した治療計画用３次元ＣＴデータを取得し、このＣＴデータの診断結果に基づいて治療計画を立てる。このとき３次元ＣＴデータに基づいて腫瘍患部の位置や形状を特定し、放射線を照射する方向や照射線量などを決める。次に、決定した治療計画に基づいて放射線治療を行うことになる。しかし、ＣＴ撮影時から放射線治療までの間にかなりの時間が経過していると、治療時における治療台の患者の位置や体位が治療計画作成時の患者の位置や体位と異なっていることが多い。そのため放射線治療を行う前に、現在の患者位置と治療計画時の患者位置のずれを補正する必要がある。
【０００３】
このずれの補正量を算出するために、治療時においても治療台の患者の３次元ＣＴデータを取得する。この治療時ＣＴデータと、治療計画時ＣＴデータとを比較し、画像処理を施すことによって補正量を算出する。治療放射線が患部の適切な位置を照射するように、算出した補正量に基づいて治療台の３次元位置と姿勢を調整する。以上の処理を行うシステムが患者位置決めシステムである。こうした患者位置決めシステムでは、患者位置決めの精度向上や速度向上が要望されている。
【０００４】
特に、近年、たとえば粒子線など、体内で線量を集中させることが可能な放射線治療法がある。この治療法では、粒子線のエネルギーを調節して腫瘍の深さ方向の位置に合わせることによって、高い線量部分を腫瘍患部に一致させることが可能である。つまり、腫瘍だけに高い線量を照射しつつ、周囲の正常組織に対する影響を低減できる。この性質を活かすためには、腫瘍患部のみに粒子線を照射するための、高精度な患者の位置決め技術が重要になってくる。
【０００５】
このような患者位置決めシステムにおいては、精度向上や速度向上のために、様々な補助的な装置や方式が用いられている。例えば、特許文献１では、治療計画時に患者の特定の人体箇所の基準座標を決定し、治療時に、まず患者の人体箇所の相対位置決め（例えば姿勢）が、基準座標の相対位置決めと合致するように行われ、その後患者単体を基準座標の絶対位置と合致するよう移動させて位置決めする、という技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２ではＣＴデータから算出した特徴点の３次元座標を用いて、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）により初期位置決めを行い、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像を用いることにより位置決めの微調節を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５２８１６８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／１４３４００号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Amilcar R. Osorio, et al.: “Deformable CT registration using Fourier basis functions in 3D”, SIBGRAPI '10 Proceedings of the 2010 23rd SIBGRAPI Conference on Graphics, Patterns and Images, pp. 48-55, 2010
【非特許文献２】浜岡裕之ら: “輝度差の最小化に基づく画像の非剛体位置合わせ”, 研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア 2012-CVIM-182, No. 6, pp. 1-8, 2012
【非特許文献３】田島裕一郎ら: “３次元位相限定相関法に基づく非剛体ボリュームレジストレーションに関する検討”, 電子情報通信学会技術研究報告, Vol. 112, No. 36, pp. 107-112, 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような、ＣＴ同士の位置決めでは、通常、回転３軸、平行移動３軸の６軸のパラメータを用いて、治療台を移動させて位置ずれを補正する。位置決め対象が非剛体の患部である場合に、治療計画時の患部と治療時の患部の位置は、形状の変化などに伴い、完全に一致させることができず、治療計画時の患部と治療時の患部との間に差異が発生する。放射線治療、特に粒子線治療では、同一の患部に、複数の日に分けて、複数回粒子線を照射する。照射毎に位置決めを行うため、複数回の照射において照射される部位に偏りが発生する確率が高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、複数回の照射において患部の照射の偏りを抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の患者位置決めシステムは、患者を載せる治療台と、この治療台に載った患者の患部のＣＴデータを撮像するＣＴスキャナと、このＣＴスキャナで撮像したＣＴデータを取得するＣＴデータ取得部と、このＣＴデータ取得部により治療計画時に取得したＣＴデータを治療計画時ＣＴデータとして保存する治療計画時ＣＴデータ保存部と、ＣＴデータ取得部により治療時に取得したＣＴデータである治療時ＣＴデータと治療計画時ＣＴデータ保存部に保存されている治療計画時ＣＴデータとを用いて、治療時ＣＴデータのボクセルデータと治療計画時ＣＴデータのボクセルデータとの対応を算出すると共に、患者の患部の位置決めを行うために治療台を移動させる移動パラメータを求める位置決め演算を行う位置決め演算部と、位置決め演算部により求めた移動パラメータにより治療台を制御する治療台制御部と、を備えた患者位置決めシステムにおいて、治療計画時ＣＴデータのボクセルデータのうちの患部であるボクセルデータに対応した治療時ＣＴデータのボクセルデータのうち、位置決め演算部により求めた移動パラメータにより治療台を移動させた後の治療時において未照射となるボクセルデータである残差を算出する残差演算部と、この残差演算部において算出した残差を累積して累積残差として保存する残差保存部と、を有し、位置決め演算部は、残差保存部に保存されている累積残差を有するボクセルデータに重み付けして位置決め演算を行って移動パラメータを求めるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、複数回の照射において患部の照射の偏りが少ない患者位置決めシステムが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による患者位置決めシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による患者位置決めシステムの動作を説明するための治療時のフロー図である。
【図３】この発明の実施の形態１による患者位置決めシステムの動作を説明するためのイメージ図である。
【図４】この発明の実施の形態２による患者位置決めシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による患者位置決めシステムの動作を説明するための治療時のフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態１による患者位置決めシステムの動作における部分領域集合の選択を説明するためのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による患者位置決めシステムの構成を示すブロック図である。まず、治療計画時に患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、ＣＴデータ取得部５が治療計画時のＣＴデータを取得して治療計画時ＣＴデータとして治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存する（治療計画時ＣＴデータ保存ステップ）。撮影されたＣＴデータは、ＤＩＣＯＭ(Digital Imaging and Communication in Medicine)形式のスライス画像群であるが、フォーマットは特にこれに限定されるものではない。治療時には、患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、位置決め演算部８において、ＣＴデータ取得部５が取得した治療時のＣＴデータである治療時ＣＴデータと、治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存されている治療計画時ＣＴデータとの位置決めを行う。位置決めでは、治療計画時のＣＴデータと治療時のＣＴデータの非剛体位置決めを行い、各ＣＴデータのボクセル同士の対応付けを行う。この対応を用いて、治療台３を動かすために必要な移動パラメータを近似的に算出し、治療台制御部９に出力する。移動パラメータは、前回までの治療時の未照射領域である残差を重みとすることで、前回の未照射領域を補うようなパラメータとなる。
【００１５】
以下、図１の構成のブロック図、図２のフロー図、および図３のイメージ図を用いて、実施の形態１の患者位置決めシステムの、治療時の動作を説明する。まず、治療時に患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、ＣＴデータ取得部５が治療時のＣＴデータを取得して位置決め演算部に出力する（ＳＴ１、治療時ＣＴデータ取得ステップ）。取得したＣＴデータは、治療計画時と同様に、複数のスライス画像が集まったデータとなっている。
【００１６】
位置決め演算部８では、治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存されている治療計画時ＣＴデータを読み込む（ＳＴ２）。次に、非剛体位置決めを行って治療計画時ＣＴデータと治療時ＣＴデータのそれぞれのボクセルデータの対応を算出する（ＳＴ３、ボクセルデータ対応算出ステップ）。さらに、残差保存部１１から累積残差データを読み込む（ＳＴ４）。なお、残差の詳細については、後述する。治療が第１回目の場合は、残差保存部１１にデータが保存されていないため残差なしとする。位置決め演算部８では、これら治療計画時ＣＴデータ、治療時ＣＴデータ、および累積残差データを用いて、後述の重み付き移動パラメータ算出演算を行って治療台３の移動パラメータを算出する（ＳＴ５、位置決め演算ステップ）。
【００１７】
ステップＳＴ３およびステップＳＴ５の詳細を以下で説明する。ステップＳＴ３の非剛体位置決めは、治療時ＣＴデータを変形させた際の治療計画時ＣＴデータとのＣＴ値などの差異を算出することにより求められる。算出方法は、例えば非特許文献１、非特許文献２、および非特許文献３などに記載されている方法を用いることができる。治療時ＣＴデータのボクセルデータＸｎ＝[ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ]Ｔから治療計画時ＣＴデータのボクセルデータＸｐ=[ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ]Ｔへの対応は、Ｘｐ＝ｎ２ｐ（Ｘｎ）で与えられると定義する。対応のイメージを図３（ｂ）に示す。図３（ａ）に示すような位置決め対象である治療計画時ＣＴデータｆ１と治療時ＣＴデータｆ２が得られたとすると、図３（ｂ）に示すようにｆ１とｆ２の対応ｆ３、すなわちＸｐ＝ｎ２ｐ（Ｘｎ）を求める。
【００１８】
ステップＳＴ５では、算出した治療計画時のＣＴデータと治療時のＣＴデータの対応を元に、患者の位置決めを行うため、治療台を移動させる移動パラメータを算出する。ここでは移動パラメータとして、平行移動・回転量である６軸パラメータを一例として説明する。平行移動・回転量を、治療台のＸ、Ｙ、Ｚ方向への平行移動ベクトルＴとＸ軸回転(ピッチ:θ)、Ｙ軸回転(ロール:φ)、Ｚ軸回転(ヨー:ψ)から算出できる回転行列Ｒと定義する。Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ、φ、ψの６軸は図１の双方向矢印で示すようである。
【００１９】
【数１】
2015000092.tif 000003
ここで、
R11 = cos(φ)cos(θ) 
R12 = cos(φ)sin(θ)sin(ψ) - sin(φ)cos(ψ)
R13 = cos(φ)sin(θ)cos(ψ) + sin(φ)sin(ψ)
R21 = sin(φ)cos(θ)
R22 = sin(φ)sin(θ)sin(ψ) + cos(φ)cos(ψ)
R23 = sin(φ)sin(θ)cos(ψ) - cos(φ)sin(ψ)
R31 = - sin(θ)
R32 = cos(θ)sin(ψ)
R33 = cos(θ)cos(ψ)
【００２０】
治療時のボクセルデータを移動ベクトルＴ、回転行列Ｒにより変換した治療時のボクセルデータに対応した治療計画時のボクセルデータから、以下の式を満たす６軸パラメータである移動ベクトルＴと回転行列Ｒを算出する。
【００２１】
【数２】
2015000092.tif 000004
ここで、ｅｂ（Ｘｐ）は、後述の累積残差であり、ｋは０ではない所定の正の係数である。
【００２２】
算出した６軸パラメータは、治療台制御部９および残差演算部１０に出力される。治療台制御部９は入力された６軸パラメータを用いて、治療台３を平行・回転移動させて、位置決めを行う（ＳＴ６）。位置決め完了後、放射線照射装置４により患者１への粒子線照射が行われる（ＳＴ７）。
【００２３】
一方、残差演算部１０では、入力された６軸パラメータを用いて治療時のＣＴデータを回転・平行移動した際の患部と治療計画時のＣＴデータの患部との残差を算出する（ＳＴ８）。６軸パラメータで治療時のＣＴデータを回転・平行移動した際の患部と治療計画時のＣＴデータの患部との関係は、図３（ｃ）に示すようである。残差は、治療計画時ＣＴデータからはみ出した治療時ＣＴデータの部分、すなわち図３（ｃ）のｆ５の部分である。治療時ＣＴデータと治療計画時ＣＴデータの対応ｆ３を用いてｆ５に対応する治療計画時ＣＴデータ、すなわち図３（ｄ）のｆ６で示すデータを求める。具体的には、治療時のＣＴデータを回転・平行移動し、患部を１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｎ、治療計画時のＣＴデータの患部を１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｐとした２つのボリュームデータを用い、治療計画時のボリュームデータが０、治療時のボリュームデータが１の場合、１とすることで、未照射部が１となるデータｅ’ｎ（Ｘ）を求める。
【００２４】
【数３】
2015000092.tif 000005
【００２５】
つぎに、ｅ’をステップＳＴ３で求めた治療時ＣＴデータのボクセルデータＸｎから治療計画時ＣＴデータのボクセルデータＸｐへの対応を元に、次式（４）により治療計画時の位置へ反映する。
【数４】
2015000092.tif 000006
【００２６】
残差演算部１０では、次式（５）のように、式（４）で算出した残差ｅｎを正規化して、前回治療時に算出した残差ｅｂに加算して累積残差を求める。
【数５】
2015000092.tif 000007
【００２７】
算出した累積残差を次式（６）のように正規化する。
【数６】
2015000092.tif 000008
【００２８】
残差保存部１１では、残差演算部１０で算出した累積残差ｅｂ（Ｘ）をＰＣのハードディスクなどのメモリに保存する（ＳＴ９、累積残差保存ステップ）。残差保存部１１に保存された累積残差ｅｂ（Ｘ）は、次回の同一患者への照射時の位置決め時に用いられる。すなわち、上述の式（２）のｅｂ（Ｘｐ）として用いられる。
【００２９】
ここで、式（２）、すなわち累積残差による重み付けを行った誤差評価により、すなわち累積残差を有するボクセルデータに重み付けして位置決め演算を行って回転行列Ｒおよび平行移動ベクトルＴを求める効果について説明する。式（２）は治療時のボクセルデータＸｎを回転行列Ｒおよび平行移動ベクトルＴにより位置変換して治療計画時のボクセルデータＸｐとの差が最も小さくなる回転行列Ｒ、平行移動ベクトルＴを求めることを示している。式（２）では、さらに、各対応するボクセルでの誤差（Ｘｐ−（ＲＸｎ＋Ｔ））に係数（ｋ＋ｅｂ（Ｘｐ））を乗じて、ボクセル毎に重み付けをして誤差評価をするようにしている。これまでの説明のように、ｅｂ（Ｘｐ）が値を有するボクセルは過去に照射されなかったことがあるボクセルである。ｅｂ（Ｘｐ）の値が大きいほど重みが大きいため、式（２）によりＲ、Ｔを決定すると、ｅｂ（Ｘｐ）の値が大きいボクセルの誤差が小さくなるようなＲ、Ｔに決定される。よって、決定されたＲ、Ｔを用いて位置決めを行うと、ｅｂ（Ｘｐ）の値が大きいボクセルは、次回の照射において患部として照射される率がより高くなる。
【００３０】
以上のように、本発明の実施の形態１による放射線治療システムでは、過去に放射線を照射されなかった患部ができるだけ照射されるように位置決めされるため、複数回の照射において、照射の偏りを抑制できる放射線治療システムを提供できる。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２による患者位置決めシステムの構成を示すブロック図である。まず、治療計画時に患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、ＣＴデータ取得部５が治療計画時のＣＴデータを取得して治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存する。治療時には、患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、位置決め演算部８において、ＣＴデータ取得部５が取得した治療時のＣＴデータと、治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存されている治療計画時のＣＴデータとの位置決めを行う。位置決めでは、治療計画時のＣＴデータと治療時のＣＴデータの非剛体位置決めを行い、各ＣＴデータのボクセル同士の対応付けを行う。実施の形態２では、この対応から部分領域集合を生成し、治療台３を動かすために必要な移動パラメータを近似的に算出する。この移動パラメータを用いて治療時と治療計画時の患部の一致度を算出して一致度を評価する。部分領域集合の生成と評価を繰り返し行い、評価値が最も高くなる際の移動パラメータを治療台制御部９に出力する。移動パラメータは、前回までの治療時の残差を重みとすることや一致度を評価することで、前回の未照射領域を補うようなパラメータとなる。
【００３２】
以下、図４のブロック図と図５のフロー図を用いて、実施の形態２の患者位置決めシステムの、治療時の動作を説明する。まず、治療時に患者１のＣＴデータをＣＴスキャナ２で撮影し、ＣＴデータ取得部５が治療時のＣＴデータを取得して位置決め演算部８に出力する（ＳＴ１）。取得したＣＴデータは、治療計画時と同様に、複数のスライス画像が集まったデータとなっている。
【００３３】
位置決め演算部８では、治療計画時ＣＴデータ保存部６に保存されている治療計画時ＣＴデータを読み込む（ＳＴ２）。次に、非剛体位置決めを行って治療計画時ＣＴデータと治療時ＣＴデータのそれぞれのボクセルデータの対応を算出する（ＳＴ３）。さらに、残差保存部１１から累積残差データを読み込む（ＳＴ４）。治療が第１回目の場合は、残差保存部１１にデータが保存されていないため残差なしとする。非剛体位置決めは、治療時のＣＴデータを変形させた際の治療計画時のＣＴデータとのＣＴ値などの差異を算出することにより求められる。算出方法は、例えば非特許文献１、非特許文献２、および非特許文献３などに記載されている方法を用いることができる。治療時ＣＴデータのボクセルデータＸｎ＝[ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ]Ｔから治療計画時ＣＴデータのボクセルデータＸｐ=[ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ]Ｔへの対応は、Ｘｐ＝ｎ２ｐ（Ｘｎ）で与えられると定義する。ここまで
のステップは実施の形態１と同様である。ここで算出した対応は、部分領域集合生成部１２へ出力する。
【００３４】
部分領域集合生成部１２では、治療時ＣＴデータのボクセルデータＸｎから任意の個数のボクセルデータを選択した部分領域集合Ｘ’ｎを生成する（ＳＴ１０、部分領域集合生成ステップ）。選択は、図６（ａ）に示すように、患部からランダムに選択する方法や、図６（ｂ）に示すように、残差ｅｂ（Ｘ）を用いて残差がある部分を重点的に選択する重み付き選択の方法を用いることができる。部分領域集合Ｘ’ｎに対応する治療計画時ＣＴデータのボクセルデータＸ’ｐを生成し、Ｘ’ｎとＸ’ｐを位置決め演算部８に出力する。
【００３５】
位置決め演算部８では、部分領域集合生成部１２で生成した治療計画時の部分領域集合Ｘ’ｐと治療時の部分領域集合Ｘ’ｎを用いて、患者の位置決めを行うための治療台３の移動パラメータである平行移動・回転量を算出する。ここで、平行移動・回転量を、治療台３のＸ、Ｙ、Ｚ方向への平行移動ベクトルＴとＸ軸回転(ピッチ:θ)、Ｙ軸回転(ロール:φ)、Ｚ軸回転(ヨー:ψ)から算出できる回転行列Ｒと定義する。
【００３６】
【数７】
2015000092.tif 000009
ここで、
R11 = cos(φ)cos(θ) 
R12 = cos(φ)sin(θ)sin(ψ) - sin(φ)cos(ψ)
R13 = cos(φ)sin(θ)cos(ψ) + sin(φ)sin(ψ)
R21 = sin(φ)cos(θ)
R22 = sin(φ)sin(θ)sin(ψ) + cos(φ)cos(ψ)
R23 = sin(φ)sin(θ)cos(ψ) - cos(φ)sin(ψ)
R31 = - sin(θ)
R32 = cos(θ)sin(ψ)
R33 = cos(θ)cos(ψ)
【００３７】
移動ベクトルＴ、回転行列Ｒにより変換した治療時のボクセルデータの部分領域集合Ｘ’ｎと、これに対応した治療計画時のボクセルデータの部分領域集合Ｘ’ｐから、以下の式を満たす６軸パラメータである移動ベクトルＴと回転行列Ｒ、すなわち移動パラメータを算出する（ＳＴ１１）。
【数８】
2015000092.tif 000010
ここで、ｅｂ（Ｘ’ｐ）は、後述の累積残差のうち選択した部分領域集合における累積残差であり、ｋは０ではない所定の正の係数である。 
【００３８】
位置決め演算部８では、算出した６軸パラメータを用いて治療時のＣＴデータを回転・平行移動した際の患部と治療計画時のＣＴデータの患部の一致度を算出する（ＳＴ１２）。一致度は以下のようにして算出する。まず、一致領域を算出する。一致領域Ｏは、治療時のＣＴデータを回転・平行移動し、患部のボクセルを１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｎ、治療計画時のＣＴデータの患部のボクセルを１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｐとした２つのボリュームデータを用い、治療計画時のボリュームデータが１、治療時のボリュームデータが１の場合、１とすることで求める。
【００３９】
【数９】
2015000092.tif 000011
【００４０】
そして、一致度は一致領域の１の数を数える事により求める。
【数１０】
2015000092.tif 000012
【００４１】
一致度が、更新用一致度ｓｂの一致度ｓｎより高い場合、ｓｎをｓｂに代入し、６軸パラメータを更新する。ステップＳＴ１０からステップＳＴ１２を複数回繰り返し、すなわち部分領域集合生成部１２が生成する異なる複数の部分領域集合をそれぞれ用いて式（８）によりそれぞれ算出した移動パラメータである６軸パラメータによる位置決めの一致度を算出し、一致度が最も高い６軸パラメータを位置決め結果として採用する。採用した６軸パラメータは、治療台制御部９および残差演算部１０に出力される（ＳＴ１３）。治療台制御部９は入力された６軸パラメータを用いて、治療台３を平行・回転移動させて、位置決めを行う（ＳＴ６）。位置決め完了後、放射線照射装置４により患者１への粒子線照射が行われる（ＳＴ７）。
【００４２】
残差演算部１０では、実施の形態１において図３を用いて説明したのと同様に、算出した６軸パラメータを用いて治療時のＣＴデータを回転・平行移動した際の患部と治療計画時のＣＴデータの患部との残差を算出する（ＳＴ８）。この残差を算出するために、まず治療時の患部において、未照射となる箇所を算出する。治療時のＣＴデータを回転・平行移動し、患部を１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｎ、治療計画時のＣＴデータの患部を１、それ以外を０とした２値ボリュームデータをＣＴｐとした２つのボリュームデータを用い、治療計画時のボリュームデータが０、治療時のボリュームデータが１の場合、１とすることで求める。
【００４３】
【数１１】
2015000092.tif 000013
【００４４】
つぎに、e’をステップＳＴ３で求めた治療時ＣＴデータのボクセルデータＸｎから治療計画時ＣＴデータのボクセルデータＸｐへの対応を元に、次式（１２）により治療計画時の位置へ反映する。
【数１２】
2015000092.tif 000014
【００４５】
残差演算部１０では、算出した残差ｅｎを正規化して、前回治療時に算出した残差ｅｂに加算する。累積残差は以下の式で得る。
【数１３】
2015000092.tif 000015
【００４６】
算出した累積残差を正規化する。
【数１４】
2015000092.tif 000016
【００４７】
残差保存部１１では、残差演算部１０で算出した正規化された累積残差ｅｂ（Ｘ）をＰＣのハードディスクなどのメモリに保存し、次回の治療時に用いるデータとする。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態２による放射線治療システムでは、実施の形態１と同様、過去に放射線を照射されなかった患部ができるだけ照射されるように位置決めされるため、複数回の照射において、照射の偏りを抑制できるとともに、部分領域集合を用いて６軸パラメータを算出するため、計算機負荷が軽い放射線治療システムを提供できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  患者、２  ＣＴスキャナ、３  治療台、４  放射線照射装置、５  ＣＴデータ取得部、６  治療計画時ＣＴデータ保存部、８  位置決め演算部、９  治療台制御部、１０  残差演算部、１１  残差保存部、１２  部分領域集合生成部
【図２】
2015000092.tif 000018
【図３】
2015000092.tif 000019
【図５】
2015000092.tif 000020
【図６】
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【図１】
2015000092.tif 000022
【図４】
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