(57)【要約】【課題】人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができる放射線治療システムを提供する。【解決手段】放射線治療システムは、人体内撮像装置１３，１７と治療用放射線ビーム照射装置７とを備えている。人体１内の腫瘍等の治療対象部分３の治療を行う際に、人体内撮像装置１３，１７によって人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成する。この経時的に生成される透視画像２５の画像情報が、予め生成された特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射装置７によって人体１内の治療対象部分３に対して治療用放射線ビーム９を照射する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体内の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、
人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、
人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置と、
前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報が、予め生成された特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射装置によって人体内の治療対象部分に対して治療用放射線ビームを照射させるような制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする放射線治療システム。
【請求項２】
前記制御装置における予め生成された基準透視画像の特定の呼吸位相は呼期または吸期のピーク時であることを特徴とする請求項１記載の放射線治療システム。
【請求項３】
前記人体内撮像装置は、前記治療対象部分および当該治療対象部分よりも大きく人体の呼吸に連動する体内基準部分をそれぞれ含むような透視画像を生成するようになっており、
前記制御装置は、経時的に生成される透視画像における体内基準部分が、基準透視画像における体内基準部分と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射装置によって人体内の治療対象部分に対して治療用放射線ビームを照射させるような制御を行うようになっていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線治療システム。
【請求項４】
前記体内基準部分は人体内の横隔膜であることを特徴とする請求項３記載の放射線治療システム。
【請求項５】
前記制御装置は、人体の治療前において特定の呼吸位相における人体の内部の第１ＣＴ画像が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像から前記第１ＣＴ画像に最も近似するような一の第２ＣＴ画像を選択し、当該一の第２ＣＴ画像に対応する呼吸位相に係る透視画像を基準透視画像に設定するようになっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の放射線治療システム。
【請求項６】
前記制御装置は、基準透視画像の前記設定を行う際に、投影再構成法によって同一の呼吸位相時における複数の透視画像から第２ＣＴ画像を生成するようになっていることを特徴とする請求項５記載の放射線治療システム。
【請求項７】
人体を載置するための載置台が更に設けられており、この載置台は前記制御装置によりその位置が予め一定の箇所に設定されるようになっており、
前記制御装置は、基準透視画像の前記設定を行う際に、複数の第２ＣＴ画像のうち前記第１ＣＴ画像に最も近似するような一の第２ＣＴ画像と前記第１ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の位置を予め設定するようになっていることを特徴とする請求項５または６記載の放射線治療システム。
【請求項８】
人体内の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、
人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、
人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置であって、当該治療用放射線ビームの照射位置を変動させることができるような治療用放射線ビーム照射装置と、
前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報と、予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームの照射位置を人体内の治療対象部分に追従させるようこの照射位置を経時的に変動させるような制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする放射線治療システム。
【請求項９】
前記治療用放射線ビーム照射装置はコリメータを有し、当該コリメータが治療用放射線ビームの照射位置を変動させるようになっていることを特徴とする請求項８記載の放射線治療システム。
【請求項１０】
前記コリメータはマルチリーフコリメータであることを特徴とする請求項９記載の放射線治療システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、人体の治療前において様々な呼吸位相における人体の内部の複数の第１ＣＴ画像が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像と前記複数の第１ＣＴ画像とを比較して各第１ＣＴ画像について最も近似する第２ＣＴ画像に係る透視画像を関連づけさせて基準透視画像とし、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する際に、前記人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像に係る画像情報と、前記複数の第１ＣＴ画像にそれぞれ関連する各基準透視画像の画像情報とを比較して、最も近似する画像情報に係る第１ＣＴ画像に基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームの照射位置を経時的に変動させるような制御を行うようになっていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の放射線治療システム。
【請求項１２】
人体を載置するための載置台が更に設けられており、この載置台は前記制御装置によりその位置が予め一定の箇所に設定されるようになっており、
前記制御装置は、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する前に、前記人体内撮像装置によって得られる複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について最も近似するような第１ＣＴ画像と当該一の第２ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の位置を予め設定するようになっていることを特徴とする請求項１１記載の放射線治療システム。
【請求項１３】
人体内の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、
人体を載置するための載置台と、
載置台に載置された人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、
載置台に載置された人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置と、
前記載置台、前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報と、人体の治療前において予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームが人体内の治療対象部分を常に照射するよう前記載置台を経時的に移動させるような制御を行う制御装置と、
を備えたことを特徴とする放射線治療システム。
【請求項１４】
前記制御装置は、人体の治療前において様々な呼吸位相における人体の内部の複数の第１ＣＴ画像および各第１ＣＴ画像に対応する治療対象部分の座標が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像と前記複数の第１ＣＴ画像とを比較して各第１ＣＴ画像について最も近似する第２ＣＴ画像に係る透視画像を関連づけさせて基準透視画像とし、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する際に、前記人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像に係る画像情報と、前記複数の第１ＣＴ画像にそれぞれ関連する各基準透視画像の画像情報とを比較して、最も近似する画像情報に係る第１ＣＴ画像に対応する治療対象部分の座標に基づいて、前記載置台を経時的に変動させるようになっていることを特徴とする請求項１３に記載の放射線治療システム。
【請求項１５】
前記制御装置は、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する前に、人体内撮像装置によって得られる複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について最も近似するような第１ＣＴ画像と当該一の第２ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の初期位置を設定するようになっていることを特徴とする請求項１３または１４記載の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、人体内の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムに関し、とりわけ、人体の呼吸により周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができる放射線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人体内の治療対象部分、具体的には例えば腫瘍に対して放射線ビームを照射することにより当該腫瘍の治療を行う放射線治療システムについて、様々な種類のものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。このような腫瘍は、人体の呼吸に伴ってその位置が周期的に変動することが多い。例えば、肺腫瘍に関しては、人体の呼吸に伴う位置の変動幅が２〜３ｃｍを超える場合がある。このため、腫瘍に対して放射線ビームを照射することにより治療を行う場合は、人体の呼吸に伴う腫瘍位置の変動を考慮する必要がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５１０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような人体の呼吸に伴う腫瘍の位置の周期的な変動に係る問題に対応するため、人体の呼吸を一時的に止めてその間に放射線ビームを腫瘍に照射したり、あるいは呼吸に伴う人体の皮膚表面の変動を検出してこの皮膚表面の変動に応じて放射線ビームの照射位置を変動させる呼吸同期照射法を行ったりすることが知られている。ここで、上述のような呼吸同期照射法に必要な呼吸位相検出手段として、従来は歪みゲージを人体の皮膚表面に貼着し、呼吸による人体の皮膚表面の変動を当該歪みゲージによって圧力変化として検出し、この圧力変化から呼吸位相を検出するものが採用されていた。
【０００５】
しかしながら、人体の呼吸を一時的に止めてその間に放射線ビームを腫瘍に照射する方法では、患者の個人差により腫瘍位置が安定的に静止しないおそれがある。また、呼吸同期照射法において歪みゲージを用いる場合には、人体の皮膚表面への歪みゲージの貼着状態によってこの皮膚表面の位置変動に対応する圧力の検出特性が変化するため、安定的な呼吸位相の検出が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができ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】
【０００７】
本発明の第１の態様は、人体内の腫瘍等の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置と、前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報が、予め生成された特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射装置によって人体内の治療対象部分に対して治療用放射線ビームを照射させるような制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする放射線治療システムである。
【０００８】
上述の放射線治療システムによれば、人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、特定の呼吸位相においてのみ治療対象部分に治療用放射線ビームを照射しているので、治療用放射線ビームの照射時における治療対象部分の位置は略同一となり、周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができるようになる。
【０００９】
このような放射線治療システムにおいては、前記制御装置における予め生成された基準透視画像の特定の呼吸位相は呼期または吸期のピーク時であることが好ましい。ここで、特定の呼吸位相を呼期または吸期のピーク時とした場合には、これらの呼期または吸期のピーク時では治療対象部分が一時的に停止するので、治療対象部分に対する治療用放射線ビームの照射をより精度良く行うことができるようになる。
【００１０】
このような放射線治療システムにおいては、前記人体内撮像装置は、前記治療対象部分および当該治療対象部分よりも大きく人体の呼吸に連動する体内基準部分をそれぞれ含むような透視画像を生成するようになっており、前記制御装置は、経時的に生成される透視画像における体内基準部分が、基準透視画像における体内基準部分と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射装置によって人体内の治療対象部分に対して治療用放射線ビームを照射させるような制御を行うようになっていることが好ましい。なお、前記体内基準部分は人体内の横隔膜であることが更に好ましい。このように、一般的に横隔膜等の体内基準部分は腫瘍等の治療対象部分よりも大きなものが用いられるので、透視画像において体内基準部分は治療対象部分よりも明瞭に描写されている。このため、透視画像において治療対象部分自体の位置を画像情報として用いるよりも体内基準部分の位置を画像情報として用いることにより、より正確に、経時的に生成される透視画像の画像情報と特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報との比較を行うことができるようになる。
【００１１】
このような放射線治療システムにおいては、前記制御装置は、人体の治療前において特定の呼吸位相における人体の内部の第１ＣＴ画像が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像から前記第１ＣＴ画像に最も近似するような一の第２ＣＴ画像を選択し、当該一の第２ＣＴ画像に対応する呼吸位相に係る透視画像を基準透視画像に設定するようになっていることが好ましい。ここで、基準透視画像の前記設定を行う際に、投影再構成法によって同一の呼吸位相時における複数の透視画像から第２ＣＴ画像を生成するようになっていることが更に好ましい。また、人体を載置するための載置台が更に設けられており、この載置台は前記制御装置によりその位置が予め一定の箇所に設定されるようになっており、前記制御装置は、基準透視画像の前記設定を行う際に、複数の第２ＣＴ画像のうち前記第１ＣＴ画像に最も近似するような一の第２ＣＴ画像と前記第１ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の位置を予め設定するようになっていることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、人体内の腫瘍等の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置であって、当該治療用放射線ビームの照射位置を変動させることができるような治療用放射線ビーム照射装置と、前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報と、予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームの照射位置を人体内の治療対象部分に追従させるようこの照射位置を経時的に変動させるような制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする放射線治療システムである。
【００１３】
上述の放射線治療システムによれば、人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この治療対象部分の位置の変動に対応して治療用放射線ビームの照射位置を変動させることにより常に治療対象部分に治療用放射線ビームが当たるようにしているので、周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができるようになる。
【００１４】
このような放射線治療システムにおいては、前記治療用放射線ビーム照射装置はコリメータを有し、当該コリメータが治療用放射線ビームの照射位置を変動させるようになっていることが好ましい。とりわけ、前記コリメータはマルチリーフコリメータであることが好ましい。
【００１５】
このような放射線治療システムにおいては、前記制御装置は、人体の治療前において様々な呼吸位相における人体の内部の複数の第１ＣＴ画像が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像と前記複数の第１ＣＴ画像とを比較して各第１ＣＴ画像について最も近似する第２ＣＴ画像に係る透視画像を関連づけさせて基準透視画像とし、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する際に、前記人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像に係る画像情報と、前記複数の第１ＣＴ画像にそれぞれ関連する各基準透視画像の画像情報とを比較して、最も近似する画像情報に係る第１ＣＴ画像に基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームの照射位置を経時的に変動させるような制御を行うようになっていることが好ましい。また、人体を載置するための載置台が更に設けられており、この載置台は前記制御装置によりその位置が予め一定の箇所に設定されるようになっており、前記制御装置は、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する前に、前記人体内撮像装置によって得られる複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について最も近似するような第１ＣＴ画像と当該一の第２ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の位置を予め設定するようになっていることが更に好ましい。
【００１６】
本発明の第３の態様は、人体内の腫瘍等の治療対象部分に対して放射線ビームを照射することにより当該治療対象部分の治療を行う放射線治療システムであって、人体を載置するための寝台等の載置台と、載置台に載置された人体に撮像用放射線ビームを照射することにより当該人体の内部の透視画像を生成する人体内撮像装置と、載置台に載置された人体に治療用放射線ビームを照射する治療用放射線ビーム照射装置と、前記載置台、前記人体内撮像装置および前記治療用放射線ビーム照射装置を制御する制御装置であって、前記人体内撮像装置によって人体の内部の透視画像を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像の画像情報と、人体の治療前において予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射装置から照射される治療用放射線ビームが人体内の治療対象部分を常に照射するよう前記載置台を経時的に移動させるような制御を行う制御装置と、を備えたことを特徴とする放射線治療システムである。
【００１７】
上述の放射線治療システムによれば、人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この治療対象部分の位置の変動に対応して寝台等の載置台を移動させることにより常に治療対象部分に治療用放射線ビームが当たるようにしているので、周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができるようになる。
【００１８】
このような放射線治療システムにおいては、前記制御装置は、人体の治療前において様々な呼吸位相における人体の内部の複数の第１ＣＴ画像および各第１ＣＴ画像に対応する治療対象部分の座標が予め入力されており、前記人体内撮像装置によって人体に対する撮像用放射線ビームの照射方向を変えながら人体の内部の透視画像を複数生成し、これらの複数の透視画像に基づいて様々な呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像を生成し、これらの複数の第２ＣＴ画像と前記複数の第１ＣＴ画像とを比較して各第１ＣＴ画像について最も近似する第２ＣＴ画像に係る透視画像を関連づけさせて基準透視画像とし、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する際に、前記人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像に係る画像情報と、前記複数の第１ＣＴ画像にそれぞれ関連する各基準透視画像の画像情報とを比較して、最も近似する画像情報に係る第１ＣＴ画像に対応する治療対象部分の座標に基づいて、前記載置台を経時的に変動させるようになっていることが好ましい。また、前記制御装置は、前記治療用放射線ビーム照射装置によって人体に治療用放射線ビームを照射する前に、人体内撮像装置によって得られる複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について最も近似するような第１ＣＴ画像と当該一の第２ＣＴ画像との位置ずれ量に基づいて前記載置台の初期位置を設定するようになっていることが特に好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の放射線治療システムによれば、人体の呼吸により腫瘍等の治療対象部分の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この周期的に往復移動を行う治療対象部分に対して治療用放射線ビームを精度良く照射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図６は、本発明による放射線治療システムの一の実施の形態を示す図である。
このうち、図１は、本発明の一の実施の形態における放射線治療システムの構成を示す概略斜視図であり、図２は、図１に示す放射線治療システムの概略構成図であり、図３は、図１、図２に示す放射線治療システムの制御装置における制御内容を示すブロック図である。また、図４は、図１、図２に示す放射線治療システムの人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像であり、図５は、図４に示す透視画像における横隔膜の位置変動を示す図であり、図６は、図５に示す横隔膜の位置変動から求められる呼吸位相を示す図である。
【００２１】
本実施の形態による放射線治療システムは、人体１の内部の治療対象部分、具体的には例えば肺腫瘍等の腫瘍３に対して放射線ビームを照射することにより、この腫瘍３の治療を行うものである。図１および図２、とりわけ図２に示すように、放射線治療システムは、人体１に撮像用放射線ビーム１５を照射する撮像用放射線ビーム照射器１３と、撮像用放射線ビーム照射器１３から照射され人体を透過した撮像用放射線ビーム１５を受容し、この受容した撮像用放射線ビーム１５から透視画像２５（図４参照）を生成するような撮像用放射線ビーム検出器１７と、人体１に治療用放射線ビーム９を照射する治療用放射線ビーム照射器７とを備えている。また、撮像用放射線ビーム照射器１３や治療用放射線ビーム照射器７等の制御を行うための制御装置１１が放射線治療システムに設置されている。ここで、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により、人体１内の撮像を行うための人体内撮像装置が構成されている。
【００２２】
このような放射線治療システムの各構成要素について、図１乃至図６を用いて以下に詳述する。
【００２３】
治療用放射線ビーム照射器７は、前述のように人体１内の腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を照射するものである。ここで、治療用放射線ビーム９としては、例えばエネルギーが４ＭＶ〜１０ＭＶ（１ＭＶは百万ボルトである。）の範囲内にあるＸ線ビームが使用される。とりわけ、治療用放射線ビーム照射器７は、内部に設けられた電子加速部により電子を加速し、この加速された高エネルギーの電子を金属ターゲットに衝突させることにより高エネルギーＸ線ビームを発生させ、この高エネルギーＸ線ビームを治療用放射線ビーム９として人体１に照射することが好ましい。
【００２４】
撮像用放射線ビーム照射器１３は、人体１に対して撮像用放射線ビーム１５を照射するものである。具体的には、撮像用放射線ビーム照射器１３は、照射範囲に人体１内の腫瘍３を含むとともに、腫瘍３よりも大きく人体の呼吸に連動するような体内基準部分、具体的には例えば横隔膜５をも含むよう撮像用放射線ビーム１５の照射を行う。ここで、撮像用放射線ビーム照射器１３は、内部に設けられたＸ線管により、１００ｋＶ程度の電圧で電子を加速し、この加速された電子を金属ターゲットに衝突させることによりＸ線ビームを発生させ、このＸ線ビームを撮像用放射線ビーム１５として人体１に照射することが好ましい。
【００２５】
撮像用放射線ビーム検出器１７は、撮像用放射線ビーム照射器１３から照射され人体を透過した撮像用放射線ビーム１５を受容するものであり、例えばアモルファスシリコンを有するフラットパネル型の半導体２次元アレイ検出器からなる。また、撮像用放射線ビーム検出器１７は、受容した撮像用放射線ビーム１５から図４に示すような透視画像２５を生成するようになっている。この透視画像２５には、人体１内の横隔膜５が明瞭に撮像されている。
【００２６】
ここで、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により得られる透視画像２５について更に詳しく説明する。図４に示すように、撮像用放射線ビーム検出器１７により検出される透視画像２５は、人体１の胸部を含む広範囲のものであり、このままでは後述する制御装置１１において当該透視画像２５に関する様々な演算を行うのに適していない。このため、透視画像２５のうち横隔膜５を含む部分を枠２７（図４の透視画像２５において白抜き部分で表示）により切り取り、この枠２７内の横隔膜の境界領域を制御装置１１における演算に利用する。具体的には、透視画像２５の枠２７内の横隔膜５の画像について、図４に示すようなグレースケールを２値化処理によって図５に示すような白黒パターンの境界線２９に書き換える。図５は、吸期から呼期までの様々な呼吸位相における横隔膜５の境界線２９を示している。図５における複数の境界線２９のうち、最も上側にある境界線２９は呼期のピーク時のものであり、最も下側にある境界線２９は吸期のピーク時のものである。
【００２７】
図６は、図５における複数の境界線２９について図５のグラフの横軸の値を固定したときの境界線２９の縦軸の座標を経時的に（すなわち、時間が経過したときの各時刻における座標のプロットとして）示すものである。図６により、人体１における横隔膜５の周期的な往復移動状態を観察することができる。なお、図６において、参照符号３１で示す部分は呼期のピーク時に対応している。
【００２８】
図１に示すように、治療用放射線ビーム照射器７、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７は、いわゆるドーナツ型の回転ガントリ機構３５に接続されている。また、人体１は、治療を行う際に回転ガントリ機構３５の中心軸に沿って位置されるようになっており、回転ガントリ機構３５は、このような位置に配置された人体１を中心として図１の矢印方向に回転するようになっている。ここで、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９と、撮像用放射線ビーム照射器１３から照射される撮像用放射線ビーム１５とがほぼ垂直となるよう、回転ガントリ機構３５に対する治療用放射線ビーム照射器７および撮像用放射線ビーム照射器１３の取り付け位置が設定されている（すなわち、回転ガントリ機構３５の中心軸に対する治療用放射線ビーム照射器７および撮像用放射線ビーム照射器１３の位相差は約９０°となっている）。また、撮像用放射線ビーム検出器１７は、回転ガントリ機構３５の中心軸に対して撮像用放射線ビーム照射器１３の反対側となるよう回転ガントリ機構３５に対する取り付け位置が設定されている。
【００２９】
ここで、図１に示すように、回転ガントリ機構３５の近傍には人体１を載置するための移動可能な寝台３９が設けられている。ここで、人体１の治療を行う際には、人体１を載置した寝台３９を前もって移動させることによりこの人体１を回転ガントリ機構３５の中心軸に沿って位置させるようになっている。また、回転ガントリ機構３５の近傍には、各種治療パラメータを表示するための表示装置３７が設けられている。この表示装置３７は、制御装置１１（後述）から送信された様々な治療パラメータを表示するようになっている。
【００３０】
さらに、放射線治療システムには制御装置１１が設けられている。この制御装置１１は、ケーブル１９、２３、２１を介して治療用放射線ビーム照射器７、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７にそれぞれ通信接続されている。図３に、制御装置１１による制御内容が示されている。制御装置１１の制御内容について大まかに説明すると、当該制御装置１１は、撮像用放射線ビーム検出器１７により生成された人体の内部の透視画像２５が経時的に送られるようになっており、この経時的に送られる透視画像２５の画像情報が、予め生成された特定の呼吸位相（例えば吸期または呼期のピーク時）における基準透視画像の画像情報と略一致したときに、治療用放射線ビーム照射器７によって人体１内の腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を照射させ、撮像用放射線ビーム検出器１７から得られる透視画像２５の画像情報が基準透視画像の画像情報と略一致しないときには治療用放射線ビーム照射器７に対して治療用放射線ビーム９を照射させないようになっている。この制御装置１１における制御内容の詳細については後述する。
【００３１】
次に、このような構成からなる放射線治療システムの動作について以下に説明する。あわせて、制御装置１１による撮像用放射線ビーム照射器１３や治療用放射線ビーム照射器７等の制御内容についても説明する。
【００３２】
まず、人体１の治療工程を行う前に、図３のＳｔｅｐ１に示すように治療計画を作成する。具体的には、図１、２に示すような放射線治療システムとは別のＣＴシステムにより、人体１の内部のＣＴ画像（以下、第１ＣＴ画像という。）を生成する。ここで、肺腫瘍のような、呼吸と連動して往復移動を行う腫瘍３に対して放射線治療を行う場合は、呼吸位相の変化により腫瘍３の位置が２，３ｃｍ異なることとなる。このため、治療計画を作成する際に、この呼吸位相により腫瘍３の位置が異なることを考慮に入れる必要がある。本実施の形態においては、胸腹部等の体表に設けられた変位センサを用いて、第１ＣＴ画像を生成する際に呼吸位相も検出するようになっている。ここで、呼期または吸期のピーク時、とりわけ呼期のピーク時においては、腫瘍３の往復移動が停止する。このため、このような呼期または吸期のピーク時においては、実際の治療における腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射のタイミングが多少ずれた場合であっても、腫瘍３の移動は無視することができ、安全な放射線ビームの照射を行うことができる。
【００３３】
図３のＳｔｅｐ１に示すような治療計画の作成にあたり、本実施の形態では、特定の呼吸位相、具体的には例えば呼期または吸期のピーク時（とりわけ呼期のピーク時）について第１ＣＴ画像を生成するとともに、特定の呼吸位相における治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を予め作成する。ここで、治療用放射線ビーム９の照射線量の計画の作成を行うにあたり、人体１の腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射方向によって照射線量が変化することに留意すべきである。具体的には、図１２に示すように、治療用放射線ビーム９が人体１の腫瘍３に照射される際に、この治療用放射線ビーム９が腫瘍３に届くまでに当該治療用放射線ビーム９の一部分は人体１内の組織に吸収される（図１２の斜線部分参照）。このため、腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射方向が異なると、具体的には例えば図１２において治療用放射線ビーム照射器７´から腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を照射するようになると、人体１内の組織に吸収される治療用放射線ビーム９の量も異なることとなるので（図１２の斜線部分の面積が異なることとなるので）、人体１の腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射方向によって照射線量を変化させなければならない。このように、Ｓｔｅｐ１に示すような治療計画の作成工程においては、上記事項も考慮して特定の呼吸位相における治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を予め作成することとなる。
【００３４】
なお、Ｓｔｅｐ１において得られる第１ＣＴ画像は、ＣＴシステムの構成上、例えば人体１の胸部だけの画像化を行うことが一般的であり、この第１ＣＴ画像には呼吸によっても位置が変化しないような臓器は含まれることとなるが、横隔膜５は画像化されない場合が多い。Ｓｔｅｐ１において得られる第１ＣＴ画像において、腫瘍３は臓器に対する相対的な位置関係に基づいて、当該第１ＣＴ画像における位置が算出されるようになっている。
【００３５】
また、放射線治療システムとは別のＣＴシステムで人体１の内部の第１ＣＴ画像を生成する代わりに、図１、図２に示すような放射線治療システムの撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により第１ＣＴ画像を生成してもよい。
【００３６】
次に、図３のＳｔｅｐ２に示すように、人体１を寝台３９に載置し、この寝台３９を移動させることによって人体１を回転ガントリ機構３５の中心軸に位置させ、回転ガントリ機構３５を図１の矢印方向に回転させながら撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により人体１の体内の透視画像２５（図４参照）を複数生成する。ここで、Ｓｔｅｐ２において得られる透視画像２５は、様々な呼吸位相におけるものとなっている。撮像用放射線ビーム検出器１７において得られた複数の透視画像２５、具体的には呼吸位相が様々であり、かつ人体１に対する撮像用放射線ビーム１５の照射方向が様々となっているような複数の透視画像２５が、ケーブル２１を介して制御装置１１に送られるようになっている。
【００３７】
次に、図３のＳｔｅｐ３に示すように、制御装置１１において、撮像用放射線ビーム検出器１７から送られた複数の透視画像２５に基づいて複数の第２ＣＴ画像が生成される。具体的には、呼吸位相が様々である複数の透視画像２５のうち、呼吸位相が略同一であり人体１に対する撮像用放射線ビーム１５の照射方向が様々となっている複数の透視画像２５から、投影再構成法によって第２ＣＴ画像を生成する。このようにして生成される第２ＣＴ画像は、特定の呼吸位相のものである。そして、各呼吸位相において、具体的には呼吸位相を１０分割したときの１０個の各呼吸位相において、上述のような投影再構成法による画像化を繰り返すことにより、各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像が得られることとなる。
【００３８】
次に、図３のＳｔｅｐ４に示すように、制御装置１１において、Ｓｔｅｐ３で得られた各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像のうち、Ｓｔｅｐ１で得られた第１ＣＴ画像に最も近似するような一の第２ＣＴ画像を選択する。この一の第２ＣＴ画像は、Ｓｔｅｐ１の治療計画の作成時に設定される特定の呼吸位相、具体的には例えば呼期または吸期のピーク時におけるものとなる。このような特定の呼吸位相における一の第２ＣＴ画像を選択することにより、治療計画作成時に計画された放射線治療を実際の治療で再現することができるようになる。しかしながら、この時点では人体１の輪郭と腫瘍３の位置との相対位置の類似度が最も高い第２ＣＴ画像を選択したに過ぎないので、寝台３９の位置を調整する必要がある。具体的には、治療計画の作成時において第１ＣＴ画像上に設定された照射時の回転中心（アイソセンタ）と、Ｓｔｅｐ４で選択された一の第２ＣＴ画像の画像中心とを一致させる。次に、第１ＣＴ画像と、当該一の第２ＣＴ画像とが最も一致するように、一方のＣＴ画像を３軸方向に平行移動させ、あるいは一方のＣＴ画像を３軸の周りに回転させる。このことにより、第２ＣＴ画像の画像中心が治療計画時の回転中心に一致するように、寝台３９の位置および角度を補正することができる。このようなＳｔｅｐ４の工程のことを患者（人体１）の位置決めまたは位置合わせという。
【００３９】
次に、Ｓｔｅｐ５に示すように、Ｓｔｅｐ４で選択された一の第２ＣＴ画像に対応する呼吸位相に係る透視画像２５を、基準透視画像に設定する。ここで、このような基準透視画像は、人体１に対する撮像用放射線ビーム１５の照射方向によって複数の様々なものとなるが、回転ガントリ機構３５の各ガントリ角についてそれぞれ基準透視画像を生成しておく。なお、このような各ガントリ角に対応する複数の基準透視画像は、Ｓｔｅｐ２において生成され制御装置１に記憶されたものをそのまま用いることができるため、容易に生成することができる。ここで、Ｓｔｅｐ２において回転ガントリ機構３５を人体１の周囲で複数回回転させ、複数回の回転分の透視画像２５を生成しておくことにより、Ｓｔｅｐ５において特定のガントリ角に対応する基準透視画像が不足してしまうといったトラブルを未然に防止することができる。
【００４０】
あるいは、制御装置１１において、第２ＣＴ画像から基準透視画像を生成することもできる。具体的には、レイトレーシング法によって、撮像用放射線ビーム照射器１３のＸ線管から出射した発散角を有する撮像用放射線ビーム１５の軌跡をなぞることによりなぞられた画素のＣＴ値を加算すればよい。
【００４１】
また、図３においてはＳｔｅｐ４に係る位置合わせ工程の後にＳｔｅｐ５に係る基準透視画像の生成工程を行っているが、Ｓｔｅｐ４とＳｔｅｐ５とを逆の順番で実行するようになっていてもよい。
【００４２】
次に、図３のＳｔｅｐ６に示すように、治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射を開始する。この際に、撮像用放射線ビーム照射器１３から撮像用放射線ビーム１５を人体１に当て続けることにより、人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成する。そして、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報が、Ｓｔｅｐ５において生成された基準透視画像の画像情報と略一致したときのみに、治療用放射線ビーム照射器７から人体１に治療用放射線ビーム９を照射するようにする。ここで、透視画像の画像情報とは、図４に示すような透視画像２５における枠２７内の画像、または図５に示すような２値化処理された横隔膜５の境界線２９、あるいは図６に示すような図５のグラフにおける横軸の値を一定とした特定の直線上の横隔膜５の境界線２９の移動軌跡等のことをいう。また、画像情報の一致度を評価する指標としては、内積演算または相互相関演算を用いる方法が知られており、例えばＳｔｅｐ６において経時的に生成される透視画像２５の画像情報と、Ｓｔｅｐ５において生成された基準透視画像の画像情報との相関値が０．９５以上である場合に両者の画像情報が略一致するとみなすことができるようになっている。このようにして、例えば吸期または呼期のピーク時においてのみ、治療用放射線ビーム照射器７から人体１に治療用放射線ビーム９を照射させることができるようになる。なお、制御装置１１においてこのような演算を行うにあたり、処理時間を短縮するためには、相関計算が行われる透視画像の領域を小さくしたり、画像の空間分解能を低下させたりすることが有効である。
【００４３】
最後に、Ｓｔｅｐ７に示すように、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が、Ｓｔｅｐ１の治療計画において予め定められた設定量に達したか否かが制御装置１１によって判定される。腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達していない場合は、Ｓｔｅｐ６に示すような治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射が続けられる。一方、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達した場合は、一連の治療が終了したことが制御装置１１によって検出される。
【００４４】
以上のように図１乃至図６に示すような本実施の形態の放射線治療システムによれば、人体１内の腫瘍３の治療を行う際に、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７によって人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報が、予め生成された特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報と略一致したときにのみ、治療用放射線ビーム照射器７によって人体１内の腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を照射するようになっている。このことにより、人体１の呼吸により腫瘍３の位置が周期的に変化するにもかかわらず、特定の呼吸位相においてのみ腫瘍３に治療用放射線ビーム９を照射しているので、治療用放射線ビーム９の照射時における腫瘍３の位置は略同一となり、周期的に往復移動を行う腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を精度良く照射させることができるようになる。
【００４５】
ここで、特定の呼吸位相を呼期または吸期のピーク時（とりわけ呼期のピーク時）とした場合には、図６等に示すようにこれらの呼期または吸期のピーク時（とりわけ呼期のピーク時３１）では腫瘍３が一時的に停止するので、腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射をより精度良く行うことができるようになる。
【００４６】
また、Ｓｔｅｐ６における経時的な透視画像２５の生成において、腫瘍３のみならず人体の呼吸に連動するような横隔膜５等の体内基準部分を含むような透視画像２５を生成するようになっている。そして、制御装置１１は、Ｓｔｅｐ６において経時的に生成される透視画像２５における横隔膜５が、Ｓｔｅｐ５において生成された基準透視画像における横隔膜５と略一致したときに、腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を照射させるようになっている。ここで、一般的に横隔膜５は腫瘍３よりも十分に大きく、透視画像２５において横隔膜５は明瞭に描写されている。このため、透視画像２５において腫瘍３自体の位置を用いるよりも横隔膜５の位置を画像情報として用いることにより、より正確に、Ｓｔｅｐ６において経時的に生成される透視画像２５の画像情報とＳｔｅｐ５において生成された特定の呼吸位相における基準透視画像の画像情報との比較を行うことができるようになる。
【００４７】
なお、本実施の形態による放射線治療システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。図７乃至図９は、本発明における放射線治療システムの他の構成を示す概略構成図である。
【００４８】
具体的には、図７乃至図９に示すような放射線治療システムは、特定の呼吸位相時においてのみ腫瘍に対して治療用放射線ビームを照射させる代わりに、腫瘍に対して治療用放射線ビームを連続的に照射させ、しかも周期的に移動する腫瘍に対して治療用放射線ビームの照射位置を追従させるようこの照射位置を経時的に変動させる点が異なるのみであり、他は実質的に図１乃至図３に示すような放射線治療システムと同様の構成を有している。
図７乃至図９に示すような放射線治療システムの変形例に係る説明において、図１乃至図３に示すような放射線治療システムと同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４９】
図７に示すような本変形例に係る放射線治療システムにおいては、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９の照射位置を変動させるためのマルチリーフコリメータ３３が追加的に設置されている。このマルチリーフコリメータ３３は、ケーブル４３を介して制御装置１１に通信接続されている。当該マルチリーフコリメータ３３は、制御装置１１からの制御信号に基づいて、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９の照射位置を経時的に変動させることができるようになっている。
【００５０】
マルチリーフコリメータ３３について図８を用いて具体的に説明する。図８に示すように、マルチリーフコリメータ３３は多数のタングステン製の遮蔽板３３ｓを有している。各遮蔽板（リーフともいう。）３３ｓは、図８の上下方向における幅が５ｍｍ〜１ｃｍの範囲内の大きさとなっており、図８の奥行き方向における厚さが約８ｃｍとなっている。各遮蔽板３３ｓは、各々モータ（図示せず）によって他の遮蔽板３３ｓから独立して一次元方向、すなわち図８の左右方向に移動することができるようになっている。図８において、マルチリーフコリメータ３３が上段のマルチリーフコリメータ３３ａのような態様となっている場合には、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９を完全に遮断し、人体１に治療用放射線ビーム９が照射されることはない。ここで、左右一対の１組の遮蔽板３３ｓが上段のマルチリーフコリメータ３３ａにおける矢印方向に（左右に）開いた場合には、中段のマルチリーフコリメータ３３ｂに示すように開口部分（図８の黒塗り部分）が形成され、この開口部分を治療用放射線ビーム９が通過するようになる。さらに、人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射位置を変動させる場合は、左右一対の遮蔽板３３ｓが図８の中段のマルチリーフコリメータ３３ｂにおける矢印方向に（共に左に）移動する。このようにして、図８の下段のマルチリーフコリメータ３３ｃに示すように開口部分が移動する。このように、腫瘍３の動きに合わせてマルチリーフコリメータ３３の態様が変化することにより、具体的には各遮蔽板３３ｓが適宜移動することにより、人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射位置を変動させることができる。ここで、このようなマルチリーフコリメータ３３の制御は制御装置１１からの制御信号に基づいている。
【００５１】
本変形例の放射線治療システムにおける制御装置１１の制御内容について大まかに説明すると、当該制御装置１１は、撮像用放射線ビーム検出器１７により生成された人体の内部の透視画像２５が経時的に送られるようになっており、この経時的に送られる透視画像２５の画像情報と、予め生成された様々な呼吸位相における基準透視画像とに基づいて、マルチリーフコリメータ３３を制御することによって、人体１内の腫瘍３に対して治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９の照射位置を追従させるようこの照射位置を経時的に変動させるようになっている。
【００５２】
次に、図７および図８に示すような放射線治療システムの動作について以下に説明する。あわせて、図９により、制御装置１１による撮像用放射線ビーム照射器１３や治療用放射線ビーム照射器７、マルチリーフコリメータ３３等の制御内容についても説明する。なお、この制御内容の説明において、図３に示すような制御内容と同一部分については詳細な説明は省略する。
【００５３】
まず、人体１の治療工程を行う前に、図９のＳｔｅｐ１に示すように治療計画を作成する。具体的には、人体１の内部のＣＴ画像（以下、第１ＣＴ画像という。）を生成する。ここで、図３のＳｔｅｐ１による治療計画作成工程と異なり、図９のＳｔｅｐ１においては様々な呼吸位相における複数の第１ＣＴ画像を生成するようになっている。そして、様々な呼吸位相の各々について、治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を予め作成する。ここで、治療用放射線ビーム９の照射線量の計画の作成を行うにあたり、呼吸位相が異なると、人体１の腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射方向と照射線量との関係が変化することに留意すべきである。具体的には、図１３に示すように、治療用放射線ビーム９が人体１の腫瘍３に照射される際に、人体１の腫瘍３に対する治療用放射線ビーム９の照射方向が同じである場合であっても、呼吸位相によって変化するような腫瘍３の位置によって、この人体１内の組織に吸収される治療用放射線ビーム９の量も異なることとなる（図１３の斜線部分参照）。なお、図１３は、呼期のピーク時および吸期のピーク時における同方向からの治療用放射線ビーム９の照射を模式的に示す図である。このように、図９のＳｔｅｐ１に示すような治療計画の作成工程においては、上記事項も考慮して様々な呼吸位相における治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を各呼吸位相ごとに予め作成することとなる。
【００５４】
次に、図９のＳｔｅｐ２に示すように、人体１を中心として回転ガントリ機構３５を回転させながら撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により人体１の体内の透視画像２５（図４参照）を複数生成する。ここで、Ｓｔｅｐ２において得られる透視画像２５は、様々な呼吸位相におけるものとなっている。
【００５５】
次に、図９のＳｔｅｐ３に示すように、Ｓｔｅｐ２で生成された複数の透視画像２５に基づいて各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像が生成される。このような複数の第２ＣＴ画像の生成方法は、図３のＳｔｅｐ３による方法（具体的には、投影再構成法）と略同一である。
【００５６】
次に、図９のＳｔｅｐ４に示すように、制御装置１１において、Ｓｔｅｐ３で得られた各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について、Ｓｔｅｐ１で得られた複数の第１ＣＴ画像のうち最も近似するような一の第１ＣＴ画像を選択する。そして、このような互いに関連性のある第１ＣＴ画像および第２ＣＴ画像により、寝台３９の位置を調整する。具体的には、治療計画の作成時において一の第１ＣＴ画像上に設定された照射時の回転中心（アイソセンタ）と、一の第２ＣＴ画像の画像中心とを一致させる。次に、一の第１ＣＴ画像と、一の第２ＣＴ画像とが最も一致するように、一方のＣＴ画像を３軸方向に平行移動させ、あるいは一方のＣＴ画像を３軸の周りに回転させる。このことにより、第２ＣＴ画像の画像中心が治療計画時の回転中心に一致するように、寝台３９の位置または角度を補正することができる。このようにして患者（人体１）の位置決め（または位置合わせ）が行われる。
【００５７】
次に、図９のＳｔｅｐ５に示すように、Ｓｔｅｐ１で生成された複数の第１ＣＴ画像と、Ｓｔｅｐ３で生成された複数の第２ＣＴ画像について、各々の第１ＣＴ画像について最も近似するような第２ＣＴ画像を選択し、この第２ＣＴ画像に係る透視画像２５を関連づけさせる。すなわち、呼期のピーク時から吸期のピーク時にいたる様々な呼吸位相において、第１ＣＴ画像と第２ＣＴ画像とを関連付けさせ、このことにより、各呼吸位相において第２ＣＴ画像を生成する際に用いた様々なガントリ角の透視画像２５を、第１ＣＴ画像に関連付けさせる。ここで、第１ＣＴ画像に関連付けさせられる透視画像２５を基準透視画像とする。
【００５８】
次に、図９のＳｔｅｐ６に示すように、治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射を開始する。ここでは、図３のＳｔｅｐ６と異なり、人体１に対して治療用放射線ビーム９を途切れることなく連続的に照射させる。この際に、撮像用放射線ビーム照射器１３から撮像用放射線ビーム１５を人体１に当て続けることにより、人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成する。そして、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報と、様々な呼吸位相における複数の第１ＣＴ画像に関連する各基準透視画像の画像情報とを比較し、最も近似する基準画像情報に対応する第１ＣＴ画像に基づいて、治療用放射線ビーム９の照射位置をマルチリーフコリメータ３３により経時的に変動させる。具体的には、様々な呼吸位相において対応する第１ＣＴ画像がＳｔｅｐ１において設定されているが、Ｓｔｅｐ６において撮像用放射線ビーム検出器１７によって生成される透視画像２５により、対応する第１ＣＴ画像を選択することができるので、この第１ＣＴ画像に関する呼吸位相を特定することができる。このことにより、この呼吸位相に対応する腫瘍３の位置を第１ＣＴ画像から特定することができるので、この腫瘍３に治療用放射線ビーム９の照射位置を追従させるよう、当該治療用放射線ビーム９の照射位置をマルチリーフコリメータ３３により変動させることができる。なお、ここで、周期的に往復移動する腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９の照射位置を追従させる場合には、前述のように呼吸位相が異なるとガントリ角が同一であっても治療用放射線ビーム９の照射線量が異なることとなるが、様々な呼吸位相に係る複数の第１ＣＴ画像について、Ｓｔｅｐ１において各呼吸位相ごとに、治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を作成しているので、呼吸位相が変化した場合であっても治療用放射線ビーム９の照射方向および照射線量を適切なものとすることができる。
【００５９】
最後に、Ｓｔｅｐ７に示すように、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が、Ｓｔｅｐ１の治療計画において予め定められた設定量に達したか否かが制御装置１１によって判定される。腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達していない場合は、Ｓｔｅｐ６に示すような治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射が続けられる。一方、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達した場合は、一連の治療が終了したことが制御装置１１によって検出される。
【００６０】
以上のように図７乃至図９に示すような放射線治療システムによれば、人体１内の腫瘍３の治療を行う際に、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７によって人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報と、予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９の照射位置を人体１内の腫瘍３に追従させるようこの照射位置を経時的に変動させるようになっている。このことにより、人体１の呼吸により腫瘍３の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この腫瘍３の位置の変動に対応して治療用放射線ビーム９の照射位置を変動させることにより常に腫瘍３に治療用放射線ビーム９が当たるようにしているので、周期的に往復移動を行う腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を精度良く照射させることができるようになる。
【００６１】
なお、図９に示すような制御が行われる放射線治療システムにおいては、治療用放射線ビーム９の照射位置を変動させる機構はマルチリーフコリメータ３３に限定されることはなく、他の種類のコリメータを用いてもよい。また、コリメータ以外のものであっても、治療用放射線ビーム９の照射位置を経時的に変動させることができるものであれば、様々な種類の照射位置変動機構を使用することができる。
【００６２】
次に、本発明における放射線治療システムの更に他の構成について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００６３】
具体的には、図１０および図１１に示すような放射線治療システムは、図７乃至図９に示すような放射線治療システムと比較して、周期的に移動する腫瘍に対して治療用放射線ビームの照射位置を追従させるようこの照射位置を経時的に変動させる代わりに、腫瘍の周期的な移動に合わせて人体を載置した寝台を経時的に移動させる点が異なるのみであり、他は実質的に図７乃至図９に示すような放射線治療システムと同様の構成を有している。
図１０および図１１に示すような放射線治療システムの変形例に係る説明において、図１乃至図３に示すような放射線治療システム、あるいは図７乃至図９に示すような放射線治療システムと同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
本変形例の放射線治療システムにおける制御装置１１の制御内容について大まかに説明すると、当該制御装置１１は、撮像用放射線ビーム検出器１７により生成された人体の内部の透視画像２５が経時的に送られるようになっており、この経時的に送られる透視画像２５の画像情報と、予め生成された様々な呼吸位相における基準透視画像とに基づいて、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９が人体１内の腫瘍３を常に照射するよう寝台３９を経時的に移動させるようになっている。なお、この寝台３９は図１０に示すように制御装置１１に通信接続されている。
【００６５】
以下、図１１により、制御装置１１による撮像用放射線ビーム照射器１３や治療用放射線ビーム照射器７、寝台３９等の制御内容について説明する。なお、この制御内容の説明において、図９に示すような制御内容と同一部分については詳細な説明は省略する。
【００６６】
まず、人体１の治療工程を行う前に、図１１のＳｔｅｐ１に示すように治療計画を作成する。具体的には、人体１の内部のＣＴ画像（以下、第１ＣＴ画像という。）を生成する。ここで、図９のＳｔｅｐ１による治療計画作成工程と同様に、図１１のＳｔｅｐ１においては様々な呼吸位相における複数の第１ＣＴ画像を生成するようになっている。また、図１１のＳｔｅｐ１においては、図９のＳｔｅｐ１による治療計画作成工程と同様に、様々な呼吸位相における治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を各呼吸位相ごとに予め作成するようになっている。さらに、図１１のＳｔｅｐ１においては、各呼吸位相におけるそれぞれの第１ＣＴ画像について、腫瘍３の参照点座標、具体的には腫瘍３の重心位置に係る座標を設定し、この設定された座標を制御装置１１に保存させる。
【００６７】
次に、図１１のＳｔｅｐ２に示すように、人体１を中心として回転ガントリ機構３５を回転させながら撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７により人体１の体内の透視画像２５（図４参照）を複数生成する。ここで、Ｓｔｅｐ２において得られる透視画像２５は、様々な呼吸位相におけるものとなっている。
【００６８】
次に、図１１のＳｔｅｐ３に示すように、Ｓｔｅｐ２で生成された複数の透視画像２５に基づいて各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像が生成される。このような複数の第２ＣＴ画像の生成方法は、図３のＳｔｅｐ３による方法と略同一（具体的には、投影再構成法）である。
【００６９】
次に、図１１のＳｔｅｐ４に示すように、制御装置１１において、Ｓｔｅｐ３で得られた各呼吸位相における複数の第２ＣＴ画像のうち一の第２ＣＴ画像について、Ｓｔｅｐ１で得られた複数の第１ＣＴ画像のうち最も近似するような一の第１ＣＴ画像を選択する。そして、このような互いに関連性のある第１ＣＴ画像および第２ＣＴ画像により、寝台３９の初期位置を調整する。ここで、寝台３９の初期位置の設定方法は、図９のＳｔｅｐ３による方法と略同一である。
【００７０】
次に、図１１のＳｔｅｐ５に示すように、Ｓｔｅｐ１で生成された複数の第１ＣＴ画像と、Ｓｔｅｐ３で生成された複数の第２ＣＴ画像について、各々の第１ＣＴ画像について最も近似するような第２ＣＴ画像を選択し、この第２ＣＴ画像に係る透視画像２５を関連づけさせる。すなわち、呼期のピーク時から吸期のピーク時にいたる様々な呼吸位相において、第１ＣＴ画像と第２ＣＴ画像とを関連付けさせ、このことにより、各呼吸位相において第２ＣＴ画像を生成する際に用いた様々なガントリ角の透視画像２５を、第１ＣＴ画像に関連付けさせる。ここで、第１ＣＴ画像に関連付けさせられる透視画像２５を基準透視画像とする。
【００７１】
次に、図１１のＳｔｅｐ６に示すように、治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射を開始する。ここでは、図９のＳｔｅｐ６と同様に、人体１に対して治療用放射線ビーム９を途切れることなく連続的に照射させる。この際に、撮像用放射線ビーム照射器１３から撮像用放射線ビーム１５を人体１に当て続けることにより、人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成する。そして、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報と、様々な呼吸位相における複数の第１ＣＴ画像に関連する各基準透視画像の画像情報とを比較し、最も近似する基準画像情報に対応する第１ＣＴ画像に基づいて、当該第１ＣＴ画像に対応するよう設定された参照点座標を演算する。そして、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９の照射箇所が、この第１ＣＴ画像に対応して設定される参照点座標に位置するよう、人体１を載置した寝台３９を経時的に移動させるようになっている。具体的には、制御装置１１は、寝台３９を３軸方向に平行移動させるとともに当該寝台３９を３軸の周りに回転させることにより、寝台３９を適切な箇所、すなわち治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９が人体１の腫瘍３に常に当たるような箇所に絶えず位置させることとなる。なお、ここで、周期的に往復移動する腫瘍３に治療用放射線ビーム９の照射位置を追従させる場合には、前述のように呼吸位相が異なるとガントリ角が同一であっても治療用放射線ビーム９の照射線量が異なることとなるが、様々な呼吸位相に係る複数の第１ＣＴ画像について、Ｓｔｅｐ１において各呼吸位相ごとに、治療用放射線ビーム９の、人体１の腫瘍３に対する照射方向および照射線量の計画を作成しているので、呼吸位相が変化した場合であっても治療用放射線ビーム９の照射方向および照射線量を適切なものとすることができる。
【００７２】
最後に、Ｓｔｅｐ７に示すように、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が、Ｓｔｅｐ１の治療計画において予め定められた設定量に達したか否かが制御装置１１によって判定される。腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達していない場合は、Ｓｔｅｐ６に示すような治療用放射線ビーム照射器７による人体１に対する治療用放射線ビーム９の照射が続けられる。一方、腫瘍３における治療用放射線ビーム９の吸収線量が設定量に達した場合は、一連の治療が終了したことが制御装置１１によって検出される。
【００７３】
以上のように図１０および図１１に示すような放射線治療システムによれば、人体１内の腫瘍３の治療を行う際に、撮像用放射線ビーム照射器１３および撮像用放射線ビーム検出器１７によって人体１の内部の透視画像２５を経時的に生成させ、この経時的に生成される透視画像２５の画像情報と、予め生成された各呼吸位相における基準透視画像の画像情報とに基づいて、治療用放射線ビーム照射器７から照射される治療用放射線ビーム９が人体１内の腫瘍３を常に照射するよう寝台３９を経時的に移動させるようになっている。このことにより、人体１の呼吸により腫瘍３の位置が周期的に変化するにもかかわらず、この腫瘍３の位置の変動に対応して寝台３９を移動させることにより常に腫瘍３に治療用放射線ビーム９が当たるようにしているので、周期的に往復移動を行う腫瘍３に対して治療用放射線ビーム９を精度良く照射させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一の実施の形態における放射線治療システムの構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す放射線治療システムの概略構成図である。
【図３】図１、図２に示す放射線治療システムの制御装置における制御内容を示すブロック図である。
【図４】図１、図２に示す放射線治療システムの人体内撮像装置により得られる人体の内部の透視画像である。
【図５】図４に示す透視画像における横隔膜の位置変動を示す図である。
【図６】図５に示す横隔膜の位置変動から求められる呼吸位相を示す図である。
【図７】本発明における他の放射線治療システムの構成を示す概略斜視図である。
【図８】図７に示す放射線治療システムにおけるマルチリーフコリメータの概略構成図である。
【図９】図７、図８に示す放射線治療システムの制御装置における制御内容を示すブロック図である。
【図１０】本発明における更に他の放射線治療システムの構成を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に示す放射線治療システムの制御装置における制御内容を示すブロック図である。
【図１２】人体内の腫瘍に対する治療用放射線ビームの照射状態を模式的に示す図である。
【図１３】人体内の腫瘍に対する治療用放射線ビームの照射状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    人体
３    腫瘍
５    横隔膜
７、７´  治療用放射線ビーム照射器
９    治療用放射線ビーム
１１  制御装置
１３  撮像用放射線ビーム照射器
１５  撮像用放射線ビーム
１７  撮像用放射線ビーム検出器
１９、２１、２３  ケーブル
２５  透視画像
２７  枠
２９  境界線
３１  呼期のピーク時
３３  マルチリーフコリメータ
３３ｓ  遮蔽板
３５  回転ガントリ機構
３７  表示装置
３９  寝台
４３  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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