(57)【要約】【課題】集中照射型放射線治療装置で治療開始の時間的なずれを軽減すること。【解決手段】治療用Ｘ線管２０１と、治療用Ｘ線管の高電圧発生装置２０７と、映像用のＸ線管１０１と、映像用の高電圧発生装置１０７と、被検体を透過した映像用Ｘ線を検出する多チャンネル型Ｘ線検出器１０３と、Ｘ線検出器の出力に基づいて画像データを即時的に再構成する画像再構成装置４と、画像データから抽出した関心領域の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて治療トリガ信号を発生する治療トリガ発生部９と、治療トリガ信号に従って治療用Ｘ線管への治療用高電圧の印加を開始させるために治療用の高電圧発生装置を制御する治療コントローラ３とを具備する。【選択図】　　図１
2004073406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤を投与された被検体に向けて比較的高線量の治療用の放射線を発生する治療用の放射線源と、
前記治療用の放射線源から前記治療用の放射線を発生させるために前記治療用の放射線源に印加される治療用の高電圧を発生する治療用の高電圧発生装置と、
前記被検体に向けて比較的低線量の映像用の放射線を発生する映像用の放射線源と、
前記映像用の放射線源から前記映像用の放射線を発生させるために前記映像用の放射線源に印加される映像用の高電圧を発生する映像用の高電圧発生装置と、
前記被検体を透過した前記映像用の放射線を検出する多チャンネル型放射線検出器と、
前記治療用及び映像用の放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、
前記映像用の放射線検出器の出力に基づいて画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、
前記画像データから抽出した関心領域の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて治療トリガ信号を発生する治療トリガ発生部と、
前記治療トリガ信号に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を開始させるために前記治療用の高電圧発生装置を制御する治療コントローラとを具備することを特徴とする集中照射型放射線治療装置。
【請求項２】
前記治療トリガ発生部は、前記画素値又は画素値から導かれる値を所定の治療開始用のしきい値に比較し、前記画素値又は画素値から導かれる値が前記治療開始用のしきい値に達する又は超過した時に、前記治療トリガ信号を発生することを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項３】
前記治療トリガ発生部は、前記画素値又は画素値から導かれる値を、前記治療開始用のしきい値よりも高い前記治療終了用のしきい値に比較し、前記画素値又は画素値から導かれる値が前記治療終了用のしきい値に達する又は超過した時に、治療終了信号を発生し、
前記治療コントローラは、前記治療終了信号に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を終了させるために前記治療用の高電圧発生装置を制御するすることを特徴とする請求項２記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項４】
前記治療コントローラは、前記治療用の高電圧の印加を開始させた時点からの経過時間に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を終了させるために前記治療用の高電圧発生装置を制御することを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項５】
前記治療トリガ発生部は、前記関心領域の画素値から導かれる値として、前記関心領域に含まれる複数の画素の画素値平均又は最大値を求めることを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項６】
前記多チャンネル型放射線検出器には、高さ６０ｍｍ以上のコンバージングコリメータが装備されることを特徴とする請求項１記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項７】
映像用の高電圧の印加を受けて比較的低線量の映像用の放射線を造影剤を投与された被検体に向けて発生し、治療用の高電圧の印加を受けて比較的高線量の治療用の放射線を前記被検体の被治療部位に向けて発生する放射線源と、
前記映像用の高電圧と前記治療用の高電圧とを選択的に発生する高電圧発生装置と、
前記被検体を透過した前記映像用の放射線を検出する多チャンネル型放射線検出器と、
前記放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、
前記放射線検出器の出力に基づいて画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、
前記画像データから抽出した関心領域の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて治療トリガ信号を発生する治療トリガ発生部と、
前記治療トリガ信号に従って前記映像用の高電圧の印加から前記治療用の高電圧の印加に切り替えるために前記高電圧発生装置を制御する治療コントローラとを具備することを特徴とする集中照射型放射線治療装置。
【請求項８】
前記放射線源と前記被検体との間に配置され、個々に進退自在に設けられた複数のリーフを有するマルチリーフコリメータをさらに備え、
前記治療コントローラは、前記治療トリガ信号に従って、前記複数のリーフの中の中央の１又は少数のリーフを開け、他のリーフを閉じた状態から、前記中央の１又は少数のリーフを開け、前記他のリーフを前記被治療部位に応じた開度で開けた状態に移行するように、前記マルチリーフコリメータを制御することを特徴とする請求項７記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項９】
前記治療トリガ発生部は、前記画素値又は画素値から導かれる値を所定の治療開始用のしきい値に比較し、前記画素値又は画素値から導かれる値が前記治療開始用のしきい値に達する又は超過した時に、前記治療トリガ信号を発生することを特徴とする請求項７記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項１０】
前記治療トリガ発生部は、前記画素値又は画素値から導かれる値を、前記治療開始用のしきい値よりも高い前記治療終了用のしきい値に比較し、前記画素値又は画素値から導かれる値が前記治療終了用のしきい値に達する又は超過した時に、治療終了信号を発生し、
前記治療コントローラは、前記治療終了信号に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を終了させるために前記治療用の高電圧発生装置を制御するすることを特徴とする請求項９記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項１１】
前記治療コントローラは、前記治療用の高電圧の印加を開始させた時点からの経過時間に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を終了させるために前記高電圧発生装置を制御することを特徴とする請求項７記載の集中照射型放射線治療装置。
【請求項１２】
造影剤を投与された被検体の被治療部位に対して複数の向きから比較的高線量の放射線を照射する集中照射型放射線治療装置において、
前記被治療部位を含む断面に関する投影データを比較的低線量の放射線を使って収集する手段と、
前記投影データに基づいて画像データを即時的に再構成する手段と、
前記画像データから前記被治療部位を含む領域内の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて前記比較的高線量の放射線の発生タイミングをはかる手段とを具備することを特徴とする集中照射型放射線治療装置。
【請求項１３】
前記被検体に前記造影剤を投与するインジェクタと、前記インジェクタによる前記造影剤の投与の状態に従って前記比較的高線量の放射線の前記被検体及び被治療部位への照射を停止する手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１２記載の集中照射型放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影機能を備えた集中照射型放射線治療装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を被検体に照射し、その透過データから画像データを再構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置が知られている。このＸ線コンピュータ断層撮影装置を、高線量照射可能な仕様に改良し、またコリメータ（Ｘ線絞り）に、治療対象以外に放射線を当てないようにＸ線を任意形状にトリミングすることを可能とするマルチリーフコリメータを採用することにより、集中照射型放射線治療にも兼用しようとする動きがある。
【０００３】
この兼用機は、位置決め用の画像生成から治療までの一連の作業を、従来のようにＸ線コンピュータ断層撮影装置から放射線治療装置へ被検体を移し替える必要がなくなり、単一の機器に載置した状態のままで一貫して行うことができるので、治療時間を短縮することができ、また位置決めから治療開始までの期間、被検体が位置ズレを起こす機会が減少することから位置決め精度の向上を図ることができるという優位性を備えている。この優位性は格別なものであり、この種の兼用機はいっそうの普及を示すものと考えられる。
【０００４】
近年、放射線治療時に造影剤を投与しながら治療用Ｘ線の照射を行うと、光電効果により造影剤から放出される２次電子により治療効果が向上することが発見された。被治療部位にある程度の濃度で造影剤が存在している時に、治療用Ｘ線を照射することで、高い治療効率を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、集中照射型放射線治療装置において、治療開始の時間的なずれを軽減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面による集中照射型放射線治療装置は、造影剤を投与された被検体に向けて比較的高線量の治療用の放射線を発生する治療用の放射線源と、前記治療用の放射線源から前記治療用の放射線を発生させるために前記治療用の放射線源に印加される治療用の高電圧を発生する治療用の高電圧発生装置と、前記被検体に向けて比較的低線量の映像用の放射線を発生する映像用の放射線源と、前記映像用の放射線源から前記映像用の放射線を発生させるために前記映像用の放射線源に印加される映像用の高電圧を発生する映像用の高電圧発生装置と、前記被検体を透過した前記映像用の放射線を検出する多チャンネル型放射線検出器と、前記治療用及び映像用の放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、前記映像用の放射線検出器の出力に基づいて画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、前記画像データから抽出した関心領域の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて治療トリガ信号を発生する治療トリガ発生部と、前記治療トリガ信号に従って前記治療用の放射線源への前記治療用の高電圧の印加を開始させるために前記治療用の高電圧発生装置を制御する治療コントローラとを具備する。
本発明の第２局面による集中照射型放射線治療装置は、映像用の高電圧の印加を受けて比較的低線量の映像用の放射線を造影剤を投与された被検体に向けて発生し、治療用の高電圧の印加を受けて比較的高線量の治療用の放射線を前記被検体の被治療部位に向けて発生する放射線源と、前記映像用の高電圧と前記治療用の高電圧とを選択的に発生する高電圧発生装置と、前記被検体を透過した前記映像用の放射線を検出する多チャンネル型放射線検出器と、前記放射線源を前記放射線検出器とともに前記被検体に対して移動する移動機構と、前記放射線検出器の出力に基づいて画像データを即時的に再構成する画像再構成部と、前記画像データから抽出した関心領域の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて治療トリガ信号を発生する治療トリガ発生部と、前記治療トリガ信号に従って前記映像用の高電圧の印加から前記治療用の高電圧の印加に切り替えるために前記高電圧発生装置を制御する治療コントローラとを具備する。
本発明の第３局面による集中照射型放射線治療装置は、造影剤を投与された被検体の被治療部位に対して複数の向きから比較的高線量の放射線を照射する集中照射型放射線治療装置において、前記被治療部位を含む断面に関する投影データを比較的低線量の放射線を使って収集する手段と、前記投影データに基づいて画像データを即時的に再構成する手段と、前記画像データから前記被治療部位を含む領域内の画素値又は画素値から導かれる値に基づいて前記比較的高線量の放射線の発生タイミングをはかる手段とを具備する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による集中照射型放射線治療装置を好ましい実施形態により説明する。治療用の放射線としては、一般的なＸ線として説明するが、それに限定されることはない。集中照射型放射線治療装置は、被検体（患者）に対する放射線源の連続的な移動に連動してコリメータの開口を動的に制御することにより、細く絞った放射線を常に被検体の被治療部位に集中させることにより、被治療部位に対して選択的に高エネルギーで治療効果を与え、それ以外の健常部位への被曝をできるだけ抑えるようにした治療装置である。ここでは放射線源は、円周軌道上を移動する例で説明するが、放射線源の移動軌道はそれに限定されない。
【０００８】
この例では、集中照射型放射線治療装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と共通する基本構造を備えている。集中照射型放射線治療装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と同様に、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスの断層像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本発明を適用可能である。ここでは、時間分解能の点で有利なハーフスキャン法を例に説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る集中照射型放射線治療装置の構成を示す図である。第１実施形態に係る集中照射型放射線治療装置は、２管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置と共通の基本構造を備えている。集中照射型放射線治療装置は、ガントリ１を有する。ガントリ１は、回転中心軸ＲＡを中心として回転自在に保持された回転リング１０を有する。回転リング１０には、第１と第２のスキャナ系統が装備されている。第１のスキャナ系統は、映像用であり、第２のスキャナ系統は映像と治療とで兼用される。第１のスキャナ系統は、回転リング１０に搭載された第１Ｘ線管１０１と多チャンネル型Ｘ線検出器１０３とを有する。第１Ｘ線管１０１は、回転中心軸ＲＡに正対する向き、つまりＸ線管１０１からのＸ線束の中心軸（Ｘ線中心軸）ＸＣ１が回転中心軸ＲＡと直交する位置に取り付けられている。第１Ｘ線管１０１は、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第１高電圧発生装置１０７から受けて、映像用の比較的低い線量のＸ線をばく射する。
【００１０】
回転中心軸ＲＡを挟んでＸ線管１０１に対向する回転リング１０上の位置に多チャンネル型の第１Ｘ線検出器１０３が取り付けられている。第１Ｘ線検出器１０３は、回転中心軸ＲＡ及びＸ線中心軸ＸＣ１に略直交する方向、実際にはＸ線焦点を中心とした円弧上に沿って配列された複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器１０３は、単一のＸ線検出素子配列又は複数のＸ線検出素子配列を有する。前者はシングルスライス対応のＸ線検出器と呼ばれ、後者はマルチスライス対応又は２次元アレイ型のＸ線検出器と呼ばれている。
【００１１】
なお、回転中心軸ＲＡをＺ軸として、Ｚ軸を中心とした回転座標系をＸＹＺ座標系で規定する。ＸＹＺ座標系は、第１、第２スキャン系統で個々に規定される。第１スキャン系統の場合、Ｘ線中心軸ＸＣ１をＹ軸、ＺＹ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。第２スキャン系統の場合、Ｘ線中心軸ＸＣ２をＹ軸、ＺＹ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。Ｚ軸は両座標系で共通である。
【００１２】
Ｘ線管１０１と回転中心軸ＲＡとの間には、スリット１０２が配置される。実際には、スリット１０２は、Ｘ線管１０１のＸ線放射窓に取り付けられる。Ｘ線検出器１０３のＸ線入射面には、一点で集束するように個々に角度調整された複数のコリメータ板を有するコンバージングコリメータ１０４が取り付けられる。コンバージングコリメータ１０４の幾何学的な集束点がＸ線管１０１のＸ線焦点に一致するのに最適な集束点深度を有するコンバージングコリメータ１０４が採用されている。コンバージングコリメータ１０４は、高い散乱線除去性能を獲得するために、６０ｍｍ以上で１００ｍｍ以下の中から選択された高さを有する。一般的な高さは３０ｍｍであり、第２スキャン系統のコリメータ２０４はこの一般的な３０ｍｍの高さを有している。そのため、コンバージングコリメータ１０４は、第２スキャン系統のコリメータ２０４よりも高い散乱線除去性能を備えている。
【００１３】
第１Ｘ線検出器１０３には、一般的にＤＡＳ（ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）　と呼ばれているデータ収集回路１０５が接続されている。データ収集回路１０５は、Ｘ線検出器１０３の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。ＤＡＳ１０５には、光や磁気を媒体とした非接触型データ伝送装置１０６を経由して、ＤＡＳ出力のチャンネル間非均一性等を補正する前処理装置１０８が接続される。前処理を受けたデータ（投影データ）は、補助記憶装置５に記憶される。
【００１４】
映像と治療とで兼用される第２のスキャナ系統は、そのＸ線中心軸ＸＣ２が第１スキャンン系統のＸ線中心軸ＸＣ１と回転中心軸ＲＡ上で直交する回転リング１０上の位置に搭載された第２Ｘ線管２０１と多チャンネル型Ｘ線検出器２０３とを有する。第２高電圧発生装置２０７は、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する比較的低い管電圧及びフィラメント電流と、治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する比較的高い管電圧及びフィラメント電流とを選択的に発生することが可能に構成されている。第２Ｘ線管２０１は、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第２高電圧発生装置２０７から受けて、映像用の比較的低い線量のＸ線をばく射し、また治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を第２高電圧発生装置２０７から受けて、治療用の比較的高い線量のＸ線をばく射する。
【００１５】
第２Ｘ線検出器２０３は、回転中心軸ＲＡ及びＸ線中心軸ＸＣ２に略直交する方向、実際にはＸ線焦点を中心とした円弧上に沿って配列された複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器２０３は、単一のＸ線検出素子配列又は複数のＸ線検出素子配列を有する。前者はシングルスライス対応のＸ線検出器と呼ばれ、後者はマルチスライス対応又は２次元アレイ型のＸ線検出器と呼ばれている。
【００１６】
第２Ｘ線管２０１と回転中心軸ＲＡとの間には、マルチリーフコリメータ２０２が配置される。実際には、マルチリーフコリメータ２０２は、第２Ｘ線管２０１のＸ線放射窓に取り付けられる。マルチリーフコリメータ２０２は、図２に示すように、Ｘ軸に沿って個々に進退自在に設けられた回転中心軸ＲＡ上での換算値で幅１ｍｍの短冊形状の複数のリーフ２１０を有している。実際には、Ｘ線中心軸ＸＣ２中心線として、この中心線を挟んで左右両開きで２枚のリーフ２１０がペアを構成し、このリーフペアがＺ軸方向に複数、ここでは１９個並列されている。
【００１７】
第２Ｘ線検出器２０３のＸ線入射面には、一点で集束するように個々に角度調整された複数のコリメータ板を有するコンバージングコリメータ２０４が取り付けられる。コンバージングコリメータ２０４の幾何学的な集束点が第２Ｘ線管２０１のＸ線焦点に一致するのに最適な集束点深度を有するコンバージングコリメータ２０４が採用されている。コンバージングコリメータ２０４は、一般的な３０ｍｍの高さを有する。
【００１８】
第２Ｘ線検出器２０３には、データ収集回路２０５が接続されている。データ収集回路２０５は、Ｘ線検出器２０３の各チャンネルの出力（電流信号）を電圧信号に変換し、そして増幅するとともに、ディジタル信号に変換する機能を備えている。ＤＡＳ２０５には、光や磁気を媒体とした非接触型データ伝送装置２０６を経由して、ＤＡＳ出力のチャンネル間非均一性等を補正する前処理装置２０８が接続される。前処理を受けたデータ（投影データ）は、補助記憶装置５に記憶される。
【００１９】
補助記憶装置５は、投影データから画像データを再構成するための画像再構成装置４、表示装置６、マウス等のポインティングデバイスやキーボードを装備した入力装置７、治療プランニングシステム８、治療トリガ発生部９、そして治療計画に従って治療実行するためにガントリ１及び高電圧発生装置１０７、２０７を制御するための治療／スキャンコントローラ３とともに、データ／制御バスを介してシステムコントローラ２に接続される。
【００２０】
治療プランニングシステム８は、Ｘ線出力線量特性データや断層画像データを基に放射線の体内線量分布の計算や、入力装置１１５から設定された被治療領域に対してマルチリーフコリメータ２０２の開口とＸ線管回転角度との関係を計算する等々の最適な照射を行うための治療専門的な支援機能を備えている。
【００２１】
治療トリガ発生部９は、治療前のプレスキャン中に、第１スキャン系統を介して収集した投影データから再構成装置４で即時的に再構成される画像データから被治療部位を含む関心領域内の複数画素の画素値（ＣＴ値）を抽出し、その画素値又は画素値から導かれる値、例えば画素値平均又は最大値を、所定の治療開始用のしきい値と比較し、被治療部位を含む関心領域内の複数画素の画素値又はその画素値から導かれる値が治療開始用のしきい値に達した又は超過した時点で、治療トリガ信号を発生する。また、治療トリガ発生部９は、治療期間中に、第１スキャン系統を介して収集した投影データから再構成装置４で即時的に再構成される画像データから抽出した関心領域内の複数画素の画素値（ＣＴ値）又は画素値から導かれる値（画素値平均又は最大値）を、所定の治療終了用のしきい値と比較し、その値が治療終了用のしきい値に達した又は超過した時点で、治療終了信号を発生する。
【００２２】
なお、治療期間中には、第２スキャン系統の第２Ｘ線管２０１から比較的高線量の治療用Ｘ線が発生され、その散乱線の一部が第１スキャン系統の第１Ｘ線検出器１０３に到達してしまう。第１スキャン系統の第１Ｘ線検出器１０３には上述したように６０ｍｍ以上の高いコンバージングコリメータ１０４を装着して散乱線除去性能を高めてはいるが、散乱線入射をゼロにすることは現実的には不可能である。そのため治療期間中には、第２スキャン系統の第２Ｘ線管２０１から発生される治療用Ｘ線の散乱線の一部が第１スキャン系統の第１Ｘ線検出器１０３に到達してしまい、そのＣＴ値を治療前のそれよりも高値に押し上げてしまうので、治療終了用のしきい値は、治療開始用のしきい値よりも高い値に設定される。
【００２３】
また、治療開始は治療開始用のしきい値との比較でタイミングをはかり、一方、治療終了は、治療終了用のしきい値との比較ではなく、治療開始からの経過時間により管理するようにしてもよく、つまり治療開始からの経過時間が、初期設定した治療時間に達した時に治療を終了するようにしても良い。
【００２４】
図３は、第１実施形態の治療に要する一連の作業の流れを示している。図４は、プレスキャン開始以降のＣＴ値平均の時間変化と、映像用の第１スキャン系統のＸ線管の管電圧と管電流の時間変化と、治療用の第２スキャン系統のＸ線管の管電圧と管電流の時間変化とを示している。図６にはプレスキャン開始時刻ｔ０から治療開始時刻ｔ１までの期間における第１、第２スキャン系統のＸ線照射状態を示している。
【００２５】
治療前に、被検体に造影剤が注入される。上述したように、造影剤を投与しながら治療用Ｘ線の照射を行うと、光電効果により造影剤から放出される２次電子により治療効果が向上することが知られている。治療効率を高めるには、被治療部位にある程度の濃度で造影剤が存在している期間に、治療用のＸ線を照射することが有効である。そのために、治療開始に先立って、第１スキャン系統で被治療部位の造影剤濃度を即時的に監視し、当該濃度がある程度まで高まった時点で治療を開始する。
【００２６】
まず、時刻ｔ０で、プレスキャンが開始される。プレスキャンでは第２スキャン系統の第２Ｘ線管２０１には高電圧が印加されず、比較的高線量の治療用のＸ線は発生されない。一方、第１スキャン系統ではスキャンが低線量で行われる。つまり、第１高電圧発生装置１０７から第１Ｘ線管１０１に、例えば１００ｋＶの比較的低い高電圧が印加され、フィラメント電流の供給制御により例えば１２０ｍＡの比較的低い管電流が流される。それにより、第１スキャン系統の第１Ｘ線管１０１から映像用の比較的低線量のＸ線が発生され、被検体を透過したＸ線が第１Ｘ線検出器１０３で検出され、その検出が回転リング１０の回転と共に一定の周波数で繰り返され、一定角度回転するごとに、画像データの再構成に要する角度分の投影データが収集される（Ｓ１）。収集された投影データに基づいて画像再構成装置４により画像データが即時的に再構成される（Ｓ２）。その画像データは表示装置６で表示されると共に治療トリガ発生部９に送られる。
【００２７】
治療トリガ発生部９では、入力装置７を介して事前に設定された図５に例示する被治療部位を含む関心領域内の複数の画素の画素値（ＣＴ値）が、画像データから抽出され、例えばその平均値ＣＴａｖｇ．が計算される（Ｓ３）。そして、治療トリガ発生部９において、計算された平均値ＣＴａｖｇ．が、所定の治療開始用のしきい値と比較される（Ｓ４）。平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値より低いことは、関心領域に造影剤が十分流入していないことを意味し、平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値に達した又は超過したことは、関心領域に造影剤が十分流入していることを意味する。
【００２８】
平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値より低いとき、Ｓ１乃至Ｓ４の処理が繰り返される。時間経過と共に、関心領域への造影剤の流入量が増加し、平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値に達した又は超過した時点で、治療トリガ発生部９から治療トリガ信号が発生される。この治療トリガ信号に従って治療／スキャンコントローラ３の制御のもとで、第２スキャン系統で治療が開始される。つまり、第２高電圧発生装置２０７から第２Ｘ線管２０１に、例えば２５０ｋＶの比較的低い高電圧が印加され、フィラメント電流の供給制御により例えば５００ｍＡの比較的高い管電流が流される。それにより、第２スキャン系統の第２Ｘ線管２０１から映像用の比較的高線量のＸ線が発生され、マルチリーフコリメータ２０２の開口で被治療部位に応じて細く成形された比較的高線量の治療用Ｘ線が被検体の被治療部位に照射される。マルチリーフコリメータ２０２の各リーフの開度は、図７に示すように、第２Ｘ線管２０１の回転角に応じて動的に変更される（Ｓ６）。それにより回転を伴って被治療部位に対して選択的に治療用Ｘ線が照射される。
【００２９】
この治療開始以後も、第１スキャン系統でのスキャニング、つまり投影データの収集（Ｓ７）、画像データの即時的な再構成（Ｓ８）、その画像データの即時的表示、そして関心領域のＣＴ値平均ＣＴａｖｇ．の計算（Ｓ９）が継続される。治療期間中には、治療トリガ発生部９において、計算された平均値ＣＴａｖｇ．が、所定の治療開始用のしきい値よりも高く設定されている治療終了用のしきい値ＴＨｅｎｄと比較される（Ｓ１０）。平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値より高いことは、関心領域に一定の治療効果を発揮するのに十分な濃度で造影剤が存在していることを意味し、平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値に達した又は下回ることは、関心領域から造影剤が流出してその濃度が程度より下がり一定の治療効果を発揮することができなくなったことを意味する。平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値より高いとき、治療用Ｘ線の照射が継続され、そしてＳ６乃至Ｓ１０の処理が繰り返される。平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値に達した又は下回った時点で、治療トリガ発生部９から治療終了信号が発生される。この治療終了信号に従って治療／スキャンコントローラ３の制御のもとで、第２高電圧発生装置２０７から第２Ｘ線管２０１への高電圧の印加及びフィラメント電流の供給が停止され、またそれと共に第１高電圧発生装置１０７から第１Ｘ線管１０１への高電圧の印加及びフィラメント電流の供給が停止される。それにより治療が終了する（Ｓ１１）。
【００３０】
なお、治療開始は治療開始用のしきい値との比較でタイミングをはかり、一方、治療終了は、治療開始からの経過時間が、初期設定した治療時間に達した時に治療を終了するようにしても良い。
【００３１】
また、治療／スキャンコントローラ３で、図示しないインジェクタから造影剤の注入状態を示す信号を入力し、その注入状態に応じて治療停止及び照射停止するようにしてもよい。例えば、インジェクタから予定した量の造影剤の注入が完了した時、その時又はそれから所定時間経過後に治療／スキャンコントローラ３は、治療終了する。また、インジェクタの故障により、造影剤の注入が停止してしまったとき、治療／スキャンコントローラ３は、第２高電圧発生装置２０７から第２Ｘ線管２０１への高電圧の印加及びフィラメント電流の供給を緊急停止させて、治療用のＸ線の被検体への照射を緊急停止する。緊急停止は、第２高電圧発生装置２０７から第２Ｘ線管２０１への高電圧の印加及びフィラメント電流の供給の停止と共に、Ｘ線シャッター機構により照射停止するようにしても良い。
【００３２】
このように第１実施形態によれば、関心領域の造影剤濃度を監視し、その濃度が高まった時点で治療を開始し、また造影剤濃度が低下した時点で治療を終了するので、治療開始の時間的なずれを軽減することができ、それにより高い治療効率を実現することができる。また、プレスキャンから治療期間中にわたって、被治療部位を含む断面を画像で目視確認することができるので、治療の進行状況を術者が実際に目で見て確認することができる。
【００３３】
なお、上述の説明では、平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値に達した又は下回った時点で、治療を終了させるようにしているが、治療開始からの経過時間により治療終了時刻を決めるようにしても良い。
【００３４】
また、治療開始からの治療用Ｘ線照射の累計時間により治療終了時刻を管理し、それと共に造影剤濃度の監視を併用して、平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用しきい値（この場合、治療休止用しきい値）より高い期間に限り、治療用のＸ線を照射し、一方、平均値ＣＴａｖｇ．が治療休止用のしきい値に達した又は下回る期間には、治療用Ｘ線の照射を休止させることにより、つまり、高い治療効果を発揮できる期間に限り、治療用のＸ線を発生することにより、高い治療効率を維持することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態の集中照射型放射線治療装置は、２管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置と共通の基本構造を備えているが、本第２実施形態の集中照射型放射線治療装置は、１管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置と共通の基本構造を備えている。本実施形態の１管球型の集中照射型放射線治療装置は、第１実施形態と同様に、造影剤濃度の監視機能を実現する。
【００３６】
図８には、本第２実施形態の集中照射型放射線治療装置の構成を示している。図８において、図１と同じ構成要素には、同じ参照符号を付している。本第２実施形態の集中照射型放射線治療装置は、第１実施形態の映像と治療とで兼用される第２スキャン系統を単独で備えている。つまり、回転リング１０にはＸ線管２０１と多チャンネル型Ｘ線検出器２０３とが搭載され、そのＸ線管２０１には高電圧発生装置２０７から、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する比較的低い管電圧及びフィラメント電流と、治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する比較的高い管電圧及びフィラメント電流とが選択的に供給される。Ｘ線管２０１は、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を高電圧発生装置２０７から受けて、映像用の比較的低い線量のＸ線をばく射し、また治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する管電圧の印加及びフィラメント電流の供給を高電圧発生装置２０７から受けて、治療用の比較的高い線量のＸ線をばく射する。Ｘ線検出器２０３のＸ線入射面には、高い散乱線除去性能を有する例えば高さ６０ｍｍのコンバージングコリメータ１０４が取り付けられる。
【００３７】
治療／スキャンコントローラ１１は、プレスキャン期間には高電圧発生装置２０７を制御して、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する比較的低い管電圧及びフィラメント電流をＸ線管２０１に供給させる。治療開始時点で、治療／スキャンコントローラ１１は、高電圧発生装置２０７を制御して、映像用の比較的低い線量のＸ線のばく射に対応する比較的低い管電圧及びフィラメント電流の供給から、治療用の比較的高い線量のＸ線のばく射に対応する比較的高い管電圧及びフィラメント電流の供給に切り替える。また、治療／スキャンコントローラ１１は、プレスキャン期間には、マルチリーフコリメータ２０２の中央の数枚のリーフを全開にすると共に、他のリーフを完全に閉じる。そして、治療開始時点で、治療／スキャンコントローラ１１は、マルチリーフコリメータ２０２の中央の１枚のリーフだけを全開に維持し、それと共に、他のリーフの開度を被治療部位の形状や位置に応じて調整する。
【００３８】
図９は、第２実施形態の治療に要する一連の作業の流れを示している。図１１は、プレスキャン開始以降のＣＴ値平均の時間変化と、Ｘ線管２０１の管電圧と管電流の時間変化とを示している。治療前に、被検体に造影剤が注入され、時刻ｔ０で、プレスキャンが開始される。このとき図１０（ａ）に示すように、マルチリーフコリメータ２０２の中央の数枚、ここでは３枚のリーフが全開に開けられ、他のリーフは完全に閉じられる（Ｓ２１）。
【００３９】
プレスキャンではＸ線管２０１には高電圧発生装置２０７からＸ線管２０１に、例えば１００ｋＶの比較的低い高電圧が印加され、フィラメント電流の供給制御により例えば１２０ｍＡの比較的低い管電流が流される。それにより、Ｘ線管２０１から映像用の比較的低線量のＸ線が発生され、３枚のリーフの全開により形成された細いスリット様の開口で薄く成形されたファン状のＸ線が被検体に照射され、そして被検体を透過したＸ線がＸ線検出器２０３で検出され、その検出が回転リング１０の回転と共に一定の周波数で繰り返され、一定角度回転するごとに、画像データの再構成に要する角度分の投影データが収集される（Ｓ２２）。収集された投影データに基づいて画像再構成装置４により画像データが即時的に再構成される（Ｓ２３）。その画像データは表示装置６で表示されると共に治療トリガ発生部９に送られる。
【００４０】
治療トリガ発生部９では、被治療部位を含む関心領域内の複数の画素の画素値（ＣＴ値）が、画像データから抽出され、例えばその平均値ＣＴａｖｇ．が計算される（Ｓ２４）。そして、治療トリガ発生部９において、計算された平均値ＣＴａｖｇ．が、所定の治療開始用のしきい値と比較される（Ｓ２５）。平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値より低いとき、Ｓ２２乃至Ｓ２５の処理が繰り返される。時間経過と共に、関心領域への造影剤の流入量が増加し、平均値ＣＴａｖｇ．が治療開始用のしきい値に達した又は超過した時点で、治療トリガ発生部９から治療トリガ信号が発生される。
【００４１】
この治療トリガ信号に従って治療／スキャンコントローラ１１の制御のもとで、高電圧発生装置２０７からＸ線管２０１に印加される管電圧が、映像用の比較的低い例えば１００ｋＶから治療用の比較的高い例えば２５０ｋＶに切り替えられ、また管電流も、映像用の比較的低い１２０ｍＡから治療用の比較的高い例えば５００ｍＡに切り替えられる。それにより、比較的高線量のＸ線により治療が開始される（Ｓ２６）。管電圧及び管電流の切り替えと共に、治療／スキャンコントローラ１１の制御のもとで、図１０（ｂ）に示すように、マルチリーフコリメータ２０２の中央の１枚のリーフだけが全開で維持され、他のリーフの開度は被治療部位の形状や位置に応じて調整される（Ｓ２７）。この開度調整により、図１１に示すように、薄いファン状の映像用のＸ線が、ビーム上の治療用のＸ線に重なった状態で被検体にＸ線が照射される。
【００４２】
治療期間中も、プレスキャンと同様に、投影データが収集され、収集された投影データに基づいて画像再構成装置４により画像データが即時的に再構成される（Ｓ２８）。
【００４３】
治療期間には、プリスキャン時よりも少ない中央のここでは１枚のリーフだけを全開に維持してＸ線を薄く絞り込むことにより、治療時の高線量のＸ線であっても、検出器２０３及びＤＡＳ２０５のダイナミックレンジが飽和することなく、画像化することができる。ただし、被治療部位の形状や位置に応じて開度調整された他のリーフにより形成される開口を通して照射されるＸ線はそれに対応するチャンネルのダイナミックレンジを飽和させるかもしれない。ダイナミックレンジの飽和により、細い治療用Ｘ線が集中する領域では、黒抜けを起こす。黒抜けを起こしている領域は、治療用Ｘ線が集中する領域として認識することができ、その領域と被治療部位との位置ズレを確認することができる。一方、細い治療用Ｘ線が集中する領域以外の領域では、Ｘ線吸収係数分布が画像化され得る。
【００４４】
再構成された画像データは表示装置６で表示されると共に治療トリガ発生部９に送られ、治療トリガ発生部９において、被治療部位を含む関心領域ではなく、その周辺の黒抜けしない領域内の複数の画素の画素値（ＣＴ値）が、画像データから抽出され、例えばその平均値ＣＴａｖｇ．が計算される（Ｓ２９）。そして、治療トリガ発生部９において、計算された平均値ＣＴａｖｇ．が、所定の治療終了用のしきい値ＴＨｅｎｄと比較される（Ｓ３０）。平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値ＴＨｅｎｄより高いとき、治療用Ｘ線の照射が継続され、そしてＳ２７乃至Ｓ３０の処理が繰り返される。平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値に達した又は下回った時点で、治療トリガ発生部９から治療終了信号が発生される。この治療終了信号に従って治療／スキャンコントローラ１１の制御のもとで、高電圧発生装置２０７からＸ線管２０１への高電圧の印加及びフィラメント電流の供給が停止される。それにより治療が終了する（Ｓ３１）。
【００４５】
このように第２実施形態によれば、関心領域の造影剤濃度を監視し、その濃度が高まった時点で治療を開始し、また造影剤濃度が低下した時点で治療を終了するので、治療開始の時間的なずれを軽減することができ、それにより高い治療効率を実現することができる。また、プレスキャンから治療期間中にわたって、被治療部位を含む断面を画像で目視確認することができるので、治療の進行状況を術者が実際に目で見て確認することができる。また、ビーム上の細い治療用Ｘ線が集中する領域が黒抜けを起こすので、その集中領域に対する被治療部位の位置ズレを目視確認することができる。
【００４６】
なお、第１実施形態の場合と同様に、上述では、平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用のしきい値に達した又は下回った時点で、治療を終了させるようにしているが、治療開始からの経過時間により治療終了時刻を決めるようにしても良い。
【００４７】
また、第１実施形態の場合と同様に、治療開始からの治療用Ｘ線照射の累計時間により治療終了時刻を管理し、それと共に造影剤濃度の監視を併用して、平均値ＣＴａｖｇ．が治療終了用しきい値（この場合、治療休止用しきい値）より高い期間に限り、治療用のＸ線を照射し、一方、平均値ＣＴａｖｇ．が治療休止用のしきい値に達した又は下回る期間には、治療用Ｘ線の照射を休止させることにより、つまり、高い治療効果を発揮できる期間に限り、治療用のＸ線を発生することにより、高い治療効率を維持することができる。
【００４８】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、治療開始の時間的なずれを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による集中照射型放射線治療装置の構成を示す図。
【図２】図１のマルチリーフコリメータの構造を示す平面図。
【図３】第１実施形態において、プレスキャンから治療終了までの一連の流れを示すフローチャート。
【図４】第１実施形態において、プレスキャン開始以降のＣＴ値平均の時間変化と、映像用の第１スキャン系統のＸ線管の管電圧と管電流の時間変化と、治療用の第２スキャン系統のＸ線管の管電圧と管電流の時間変化とを示すタイムチャート。
【図５】図３のＳ３の関心領域（ＲＯＩ）の例を示す図。
【図６】図４のプレスキャン開始時刻ｔ０から治療開始時刻ｔ１までの期間における第１、第２スキャン系統のＸ線照射状態を示す図。
【図７】図４の治療開始時刻ｔ１から治療終了時刻ｔ２までの期間における第１、第２スキャン系統のＸ線照射状態を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態による集中照射型放射線治療装置の構成を示す図。
【図９】第２実施形態において、プレスキャンから治療終了までの一連の流れを示すフローチャート。
【図１０】図９のＳ２１に対応するマルチリーフコリメータの開口と、Ｓ２７に対応するマルチリーフコリメータの開口とを示す図。
【図１１】第２実施形態において、プレスキャン開始以降のＣＴ値平均の時間変化と、Ｘ線管の管電圧と管電流の時間変化とを示すタイムチャート。
【図１２】第２実施形態において、治療開始時刻から治療終了時刻までの期間におけるＸ線照射状態を示す図。
【符号の説明】
１…ガントリ、
２…システムコントローラ、
３…治療／スキャンコントローラ、
４…再構成装置、
５…補助記憶装置、
６…表示装置、
７…入力装置、
８…治療プランニングシステム、
９…治療トリガ発生部、
１０…回転リング、
１０１…第１Ｘ線管（映像用）、
１０２…スリット、
１０３…第１多チャンネル型Ｘ線検出器、
１０４…第１コンバージングコリメータ、
１０５…第１データ収集回路（ＤＡＳ）、
１０６…第１非接触データ伝送装置、
１０７…第１高電圧発生装置（映像用）、
１０８…第１前処理装置、
２０１…第２Ｘ線管（映像／治療兼用）、
２０２…マルチリーフコリメータ、
２０３…第２多チャンネル型Ｘ線検出器、
２０４…第２コンバージングコリメータ、
２０５…第２データ収集回路（ＤＡＳ）、
２０６…第２非接触データ伝送装置、
２０７…第２高電圧発生装置（映像／治療切替型）、
２０８…第２前処理装置。
【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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