動体追跡放射線治療システム
【課題】演算された標的又は代替マーカの通過領域を用いて撮影範囲の設定を的確に行うことができ、Ｘ線被ばく量の低減を図ることができる動体追跡放射線治療システムを提供する。
【解決手段】Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像により標的３の二次元位置を演算し、標的３の三次元位置を演算する標的位置認識装置６と、標的３の三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的３への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御装置７とを備える。標的３の二次元位置の履歴に基づいて標的３の通過領域Ｔを演算し、この標的３の通過領域Ｔ又はこれを内包して外接する最小撮影範囲Ｐminと最大撮影範囲Ｐmaxを示すとともに、最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間に制限されながら設定入力する撮影範囲Ｐを示す撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定装置１６を備える。
【解決手段】Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像により標的３の二次元位置を演算し、標的３の三次元位置を演算する標的位置認識装置６と、標的３の三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的３への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御装置７とを備える。標的３の二次元位置の履歴に基づいて標的３の通過領域Ｔを演算し、この標的３の通過領域Ｔ又はこれを内包して外接する最小撮影範囲Ｐminと最大撮影範囲Ｐmaxを示すとともに、最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間に制限されながら設定入力する撮影範囲Ｐを示す撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定装置１６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する放射線治療システムに係わり、特に、標的の位置をリアルタイムに認識して治療放射線を照射する動体追跡放射線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
治療放射線を標的に集中して照射し、標的周辺の臓器への照射を低減するため、標的の位置をリアルタイムに認識して治療放射線を照射する動体追跡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）。
【０００３】
標的位置を認識する手段としては、複数の方向からＸ線透視画像を撮影し、それらの撮影画像から標的位置を認識する手段が用いられる。標的位置を認識する方法には、標的を直接認識する方法と、標的付近の代替マーカから間接的に標的を認識する方法がある。前者の方法においては、標的の投影像をテンプレート画像として予め用意し、撮影画像に対しマッチングさせることで標的の二次元位置を演算する。そして、各方向の撮影画像から得られた標的の二次元位置に基づき、標的の三次元位置を演算する。後者の方法においては、代替マーカの投影像をテンプレート画像として予め用意し、撮影画像に対しマッチングさせることで代替マーカの二次元位置を演算する。そして、各方向の撮影画像から得られた代替マーカの二次元位置に基づき、代替マーカの三次元位置を演算する。このとき、代替マーカの三次元位置と標的の三次元位置との関係は予め取得されており、標的位置を間接的に認識する。
【０００４】
上述した標的位置の認識により、標的位置と治療計画による放射線照射位置とが一致するタイミングで照射を行う迎撃照射を行うか、若しくは、標的位置に合わせて放射線照射位置を変更する追尾照射を行う。このような動体追跡により、呼吸性移動臓器など、治療中に移動する臓器に対して正確な照射が可能となる。なお、標的の動きに応じて治療放射線の照射を制御するため、Ｘ線撮影は標的（又は代替マーカ）の動きを捉えることが可能な頻度で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上記従来技術では、動体追跡により、治療放射線の照射の高精度化が期待できる一方、Ｘ線撮影によってＸ線の被ばくが生じる。そして、Ｘ線被ばく量は少ないほうがよいため、標的又は代替マーカの動きを捉えることが可能なかぎり、撮影範囲を小さくすることが好ましい。しかし、従来は、標的又は代替マーカが動く範囲（言い換えれば、通過領域）を日々の状態変化による誤差も含めて大まかに推測して、撮影範囲を必要以上に大きめに設定していた。
【０００７】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、演算された標的又は代替マーカの通過領域を用いて撮影範囲の設定を的確に行うことができ、Ｘ線被ばく量の低減を図ることができる動体追跡放射線治療システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御手段とを備え、前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域又は前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を内包してＸ線可変絞りが形成可能な形状で外接する最小撮影範囲と前記Ｘ線撮影装置の固有の最大撮影範囲を示すとともに、前記最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限されながら設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定手段と、前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備える。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加して示す。
【００１０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上にて設定入力する撮影範囲を、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限する。
【００１１】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御手段とを備え、前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲設定手段と、前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備える。
【００１２】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記通過領域演算手段は、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に沿って予め記憶された前記標的若しくは前記代替マーカの投影像を移動させたときの通過領域により、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、演算された標的又は代替マーカの通過領域を用いて撮影範囲の設定を的確に行うことができ、Ｘ線被ばく量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における動体追跡放射線治療システムの構成を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＸ線撮影装置のＸ線可変絞りの概略構造を表すとともに、Ｘ線撮影装置の撮影範囲を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における撮影範囲設定装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態における撮影範囲設定画面を表す図である。
【図６】本発明の一変形例における撮影範囲設定画面を表す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における撮影範囲設定装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態を、図１〜図５により説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態における動体追跡放射線治療システムの構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【００１７】
動体追跡放射線治療システムは、ベッド１上の被検体２内の標的３に治療放射線（例えば陽子線）を照射する治療放射線照射装置４と、複数の方向から標的３をＸ線撮影するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂと、これらＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂで撮影された画像から標的３の位置をリアルタイムに認識する標的位置認識装置６と、この標的位置認識装置６で認識された標的３の位置に基づき治療放射線照射装置４を制御する照射制御装置７とを備えている。
【００１８】
Ｘ線撮影装置５Ａは、第１方向から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ａと、このＸ線管８Ａから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ａと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ａは、二次元的に配置された複数の検出素子（詳細には、例えば放射線を電荷に変換する半導体素子等）を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ａからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影は、標的３の動きを捉えるのに十分な頻度（例えば３０Ｈz程度）で行われている。
【００１９】
同様に、Ｘ線撮影装置５Ｂは、第２方向（本実施形態では、第１方向に対して直交する方向）から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ｂと、このＸ線管８Ｂから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ｂと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ｂは、二次元的に配置された複数の検出素子を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ｂからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影と同期して行われている。
【００２０】
標的位置認識装置６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂや照射制御装置７等との間で通信を行う通信部１０と、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂより受信した撮影画像や後述する演算結果等を保存する記憶部（メモリ）１１と、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像や後述する演算結果等を表示する表示部（モニタ）１２と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像によりＸ線撮影装置５Ａの撮影方向（第１方向）から見た標的３の二次元位置を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像によりＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向（第２方向）から見た標的３の二次元位置を演算する二次元位置演算部１３と、それら標的３の二次元位置に基づき、標的３の三次元位置を演算する三次元位置演算部１４とを有している。
【００２１】
標的位置認識装置６の記憶部１１には、第１テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向における標的３の投影像が予め用意されて記憶されており、第２テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向における標的３の投影像が予め用意されて記憶されている。二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像と第１テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置を演算する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像と第２テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置を演算する。具体的には、撮影画像とテンプレート画像を動かしながら比較して類似度（例えば正規化相関係数）を演算し、その類似度が最も高い位置（マッチング位置）を標的３の二次元位置とする。演算された標的３の二次元位置は、対応する撮影画像と関連付けられて、記憶部１１に保存されるようになっている。
【００２２】
標的位置認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置（投影位置）を逆投影して、標的３の三次元位置（投影位置）を演算する。演算された標的３の三次元位置は、対応するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像とともに、表示部１２に表示されるようになっている。これにより、オペレータは標的３の位置をリアルタイムに確認可能としている。なお、表示部１２に表示された撮影画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図ることも可能である。
【００２３】
また、演算された標的３の三次元位置は、記憶部１１に記憶されるとともに、照射制御装置７に送信される。照射制御装置７は、標的位置認識装置６から受信した標的３の三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的３への迎撃照射（詳細には、標的３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行うもの）又は追尾照射（詳細には、標的３の位置に合わせて放射線照射位置を変更するもの）を行うようになっている。
【００２４】
ここで、本実施形態の大きな特徴として、Ｘ線撮影装置５Ａは、Ｘ線管８Ａの照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞り１５Ａを有し、Ｘ線撮影装置５Ｂは、Ｘ線管８Ｂの照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞り１５Ｂを有している。そして、動体追跡放射線治療システムは、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定装置１６と、この撮影範囲設定装置１６で設定された撮影範囲に応じてＸ線可変絞り１５Ａ，１５Ｂを駆動制御する絞り制御装置１７とを備えている。
【００２５】
Ｘ線可変絞り１５Ａは、例えば図３で示すように、Ｘ線管８ＡからのＸ線が通過する四角形状のスリット（開口）を形成する４つの絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄと、Ｘ線照射方向に対してほぼ直交する方向（図２中白抜き矢印方向）に絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄを移動させるステッピングモータ（図示せず）とを有している。そして、例えば図２で示す絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄの配置にて照射範囲（撮影範囲）が最大となり、絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄの内側への移動にて照射範囲（撮影範囲）が縮小するようになっている。なお、Ｘ線可変絞り１５Ｂの構造も、Ｘ線可変絞り１５Ａの構造と同様であるため、その説明を省略する。
【００２６】
撮影範囲設定装置１６は、標的位置認識装置６や絞り制御装置１７との間で通信を行う通信部１９と、標的位置認識装置６より受信したＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴や後述する演算結果等を保存する記憶部２０（メモリ）と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する標的通過領域演算部２１と、標的３の通過領域等を示すとともに、設定入力する撮影範囲を示すＸ線撮影装置５Ａ又は５Ｂ用の撮影範囲設定画面（詳細は後述）を表示部（モニタ）２２に表示させ、それらの撮影範囲設定画面を用いてＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲の手動設定を行う撮影範囲手動設定部２３とを有している。
【００２７】
次に、本実施形態の要部である撮影範囲設定装置１６の制御手順を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における撮影範囲設定装置１６の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００２８】
まず、ステップ１００において、例えばオペレータの操作入力による撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存されたＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存する。
【００２９】
その後、ステップ１１０に進み、撮影範囲設定装置１６の通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。詳しく説明すると、撮影範囲設定装置１６の記憶部２０には、上述した第１テンプレート画像及び第２テンプレート画像が記憶されている。通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ。以降、かっこ内対応同じ）の撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に沿って第１テンプレート画像（又は第２テンプレート画像）を移動させたときの通過領域を、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）の撮影方向から見た標的３の通過領域として演算する。そして、演算した標的３の通過領域を記憶部２０に保存する。
【００３０】
その後、ステップ１２０に進み、撮影範囲設定装置１６の撮影範囲手動設定部２３は、例えば図４で示すようなＸ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）用の撮影範囲設定画面２４を作成し、表示部２２に表示する。
【００３１】
撮影範囲設定画面２４は、対応する標的３の通過領域Ｔを示すとともに、標的３の通過領域Ｔを内包し外接する最小撮影範囲Ｐminを示している。Ｐminは、Ｘ線可変絞りの各羽を最大開口位置から開口部を狭めるように移動させ、撮影領域の辺が通過領域Ｔと接触する位置として撮影範囲手動設定部２３が計算する。また、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）の固有の最大撮影範囲Ｐmax、すなわちＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）の絞りが最大であるときの撮影範囲を示している。そして、最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間に制限されながら設定入力する撮影範囲Ｐを示している。なお、最小撮影範囲Ｐmin、最大撮影範囲Ｐmax、及び撮影範囲Ｐは、Ｘ線可変絞りに対応した形状（本実施形態では、四角形状）である。また、標的３の通過領域Ｔ及び最小撮影範囲Ｐminは撮影範囲Ｐの制限を示すものであるから、標的３の通過領域Ｔ及び最小撮影範囲Ｐminのうちのいずれか一方を示さなくともよい。
【００３２】
そして、ステップ１３０に進み、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲Ｐを、オペレータの操作入力に応じて変更する。詳しく説明すると、例えば撮影範囲Ｐの初期表示状態は最小撮影範囲Ｐminであり、撮影範囲Ｐを構成する４辺のうちのいずれか一辺を選択すると、その一辺を最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間で移動可能としている。なお、その移動ピッチは、可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）の絞り羽根の移動ピッチとの対応関係で予め設定されている。また、可変絞りの複数の羽が連動して動く場合には、撮影範囲の選択された一辺の操作に応じて、連動する辺が移動する。連動する辺がＰminまたはＰmaxに達した場合には、辺の移動は停止する。そして、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲確定ボタン２５を操作すると、撮影範囲手動設定部２３は、表示中の撮影範囲Ｐを記憶部２０に設定記憶する。
【００３３】
その後、ステップ１４０に進み、記憶部２０に設定記憶された撮影範囲Ｐ（若しくは、これに対応するパラメータ）を絞り制御装置１７へ送信する。これに応じて、絞り制御装置１７がＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）を駆動制御する。
【００３４】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３５】
例えば治療開始前（すなわち、治療放射線の照射前）に所定時間（例えば標的３の移動が周期的である場合は、１周期以上の時間）のＸ線撮影を行うことを意図して、Ｘ線撮影の指令をオペレータが操作入力すると、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３のＸ線撮影を行う。このとき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲は、撮影設定装置１６の記憶部２０に予め設定記憶された初期値（詳細には、標的３の動きを確実に捉えるため、必要以上に大きめに設定された撮影範囲）に制御されている。
【００３６】
そして、例えばＸ線撮影の終了後、撮影範囲設定変更の指令をオペレータが操作入力すると、撮影範囲設定装置１６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴を受信して保存し、これに基づいて、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。そして、Ｘ線撮影装置５Ａ又は５Ｂ用の撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いてＸ線撮影装置５Ａ又は５Ｂの撮影範囲を手動設定する。この撮影範囲設定画面２４は、設定入力する撮影範囲Ｐとともに、標的３の通過領域Ｔ（及び最小撮影範囲Ｐmin）と最大撮影範囲Ｐmaxを示している。そのため、Ｘ線撮影装置５Ａ又は５Ｂの撮影範囲をオペレータが容易かつ的確に設定することができる。したがって、その後の治療におけるＸ線被ばく量の低減を図ることができる。
【００３７】
なお、上記第１の実施形態においては、撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存された標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影中、標的位置認識装置６の二次元演算部１３で演算された標的３の二次元位置がリアルタイムに送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存してもよい。
【００３８】
また、上記第１の実施形態においては、治療開始前（すなわち、治療放射線の照射開始前）にＸ線撮影を行い、そのＸ線撮影の際に得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域等を示す撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いて撮影範囲を手動設定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば治療中に若しくは治療を一時中断し、治療中（すなわち、治療放射線の照射中）のＸ線撮影によって得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し。その標的３の通過領域等を示す撮影範囲設定画面を表示してもよい。このとき、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲は、以前の設定状態を表示することにより、治療中における標的３の通過領域と撮影範囲との関係を確認することが可能である。そして、場合によっては、撮影範囲を設定変更することも可能である。
【００３９】
また、上記第１の実施形態においては、特に説明しなかったが、例えば図６で示す変形例のように、撮影範囲設定画面２４Ａは、標的通過領域２５の外周側に補償領域Ｃを付加して示してもよい。この補償領域Ｃは、被検体２の状態変化等に伴う標的３の通過領域Ｔの変化分を推測したものであり、例えば撮影範囲Ｐの可変方向（図中左方向、右方向、上方向、及び下方向）に対応して予め設定された補償幅ｄ１〜ｄ４に基づき作成されたものである。このような変形例では、撮影範囲Ｐの初期表示状態は、上記第１の実施形態と同様、標的３の通過領域Ｔを内包して外接する撮影範囲としてもよいが、これに代えて、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲としてもよい（図６参照）。また、最小撮影範囲Ｐminは、上記第１の実施形態と同様、標的３の通過領域Ｔを内包して外接する撮影範囲としてもよいが、これに代えて、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲とし、設定入力する撮影範囲Ｐをこの最小撮影範囲Ｐminに制限してもよい。このような変形例では、上記第１の実施形態（すなわち、補償領域Ｃを示さない場合）と比べ、オペレータの能力や経験に依ることなく、撮影範囲を的確に設定することが可能である。特に、最小撮影範囲Ｐminを、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲とした場合には、標的３が撮影範囲から逸脱する可能性を低減し、ひいては治療放射線の照射が中断する可能性を低減する。
【００４０】
また、上記第１の実施形態においては、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を個別に設定するような場合を例にとって説明したが、これに限られず、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を連携させながら同時に設定してもよい。詳しく説明すると、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向（第１の方向）及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向（第２方向）に対して直交する方向は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影範囲及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲において共通方向となる。そのため、撮影範囲設定画面は、その共通方向におけるＸ線撮影装置５Ａの撮影範囲の長さ及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲の長さが同調するように表示してもよい。これにより、さらに容易かつ的確に撮影範囲を設定することが可能である。
【００４１】
また、上記第１の実施形態においては、Ｘ線可変絞り１５Ａ，１５Ｂは、四角形状のスリットを形成する４つの絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄと、Ｘ線照射方向に対してほぼ直交する方向に絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄを移動させるステッピングモータとを有する構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、絞り羽根の数は、４つに限られず、３つ以下でも５つ以上であってもよい。また、絞り羽根で形成するスリットは、四角形状に限られず、他の多角形状や円形状であってもよい。また、例えば絞り羽根をＸ線照射方向に移動させるような構成としてもよい。そして、撮影範囲設定装置１６は、Ｘ線可変絞りに対応する撮影範囲の形状や可変方法にて撮影範囲を設定するような撮影範囲設定画面を表示すればよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を、図７及び図８により説明する。本実施形態は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を自動設定する実施形態である。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４３】
図７は、本実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【００４４】
本実施形態では、撮影範囲設定装置１６Ａは、標的位置認識装置６や絞り制御装置１７等との間で通信を行う通信部１９と、標的位置認識装置６より受信したＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴や後述する演算結果等を記憶する記憶部２０（メモリ）と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する標的通過領域演算部２１と、標的３の通過領域に基づいて撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲自動設定部２６とを有している。
【００４５】
次に、本実施形態の要部である撮影範囲設定装置１６Ａの制御手順を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態における撮影範囲設定装置１６Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップ２００において、例えばオペレータの操作入力による撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存されたＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存する。
【００４７】
その後、ステップ２１０に進み、撮影範囲設定装置１６Ａの通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、それらを記憶部２０に保存する。
【００４８】
その後、ステップ２２０に進み、撮影範囲設定装置１６Ａの撮影範囲自動設定部２６は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ａの撮影範囲（前述の図６中の撮影範囲Ｐ参照）を自動的に設定し、記憶部２０に記憶する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲（前述の図６中の撮影範囲Ｐ参照）を自動的に設定し、記憶部２０に記憶する。
【００４９】
その後、ステップ２３０に進み、記憶部２０に設定記憶された撮影範囲Ｐ（若しくは、これに対応するパラメータ）を絞り制御装置１７へ送信する。これに応じて、絞り制御装置１７がＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）を駆動制御する。
【００５０】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００５１】
例えば治療開始前（すなわち、治療放射線の照射前）に所定時間（例えば標的３の移動が周期的である場合は、１周期以上の時間）のＸ線撮影を行うことを意図して、Ｘ線撮影の指令をオペレータが操作入力すると、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３のＸ線撮影を行う。このとき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲は、撮影設定装置１６Ａの記憶部２０に予め設定記憶された初期値（詳細には、標的３の動きを確実に捉えるため、必要以上に大きめに設定された撮影範囲）に制御されている。
【００５２】
そして、例えばＸ線撮影の終了後、撮影範囲設定変更の指令をオペレータが操作入力すると、撮影範囲設定装置１６Ａが、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴を受信して保存し、これに基づき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。そして、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ａの，５Ｂ撮影範囲を自動的に設定する。そのため、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を容易かつ的確に設定することができる。したがって、その後の治療におけるＸ線被ばく量の低減を図ることができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施形態においては、撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存された標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影中、標的位置認識装置６の二次元演算部１３で演算された標的３の二次元位置がリアルタイムに送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存してもよい。
【００５４】
また、上記第２の実施形態においては、治療開始前（すなわち、治療放射線の照射開始前）にＸ線撮影を行い、そのＸ線撮影の際に得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域を用いて撮影範囲を自動設定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば治療中に若しくは治療を一時中断し、その治療中（すなわち、治療放射線の照射中）のＸ線撮影によって得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域に基づいて撮影範囲を自動設定してもよい。
【００５５】
また、上記第２の実施形態においては、撮影範囲設定装置１６Ａは、表示部（モニタ）を有しない場合を例にとって説明したが、これに限られず、表示部を有していてもよい。そして、例えば標的３の通過領域（及び補償領域）を示すとともに、自動設定された撮影範囲を示す撮影範囲確認画面を表示してもよい。
【００５６】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、標的位置認識装置６、照射制御装置７、撮影範囲設定装置１６又は１６Ａ、及び絞り制御装置１７は、別体として構成とした場合を例にとって説明したが、これに限られず、それらのうちのいずれかを一体構成としてもよいことは言うまでもない。また、上記第１及び第２の実施形態においては、２つのＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂを備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、３つ以上のＸ線撮影装置を備えてもよいことは言うまでもない。
【００５７】
なお、以上においては、本発明の適用対象として、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが被検体２内の標的３を撮影し、標的位置認識装置６が標的３を直接認識する動体追跡放射線治療システムを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３付近の代替マーカを撮影し、標的位置認識装置６が代替マーカから間接的に標的３を認識する動体追跡放射線治療システムであってもよい。以下、詳述する。
【００５８】
この動体追跡放射線治療システムでは、標的位置認識装置６の記憶部１１には、第１テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向における代替マーカの投影像が予め用意されて記憶されており、第２テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向における代替マーカの投影像が予め用意されて記憶されている。二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像と第１テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置を演算する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像と第２テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置を演算する。演算された代替マーカの二次元位置は、記憶部１１に保存される。標的位置認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置（投影位置）を逆投影して、代替マーカの三次元位置（投影位置）を演算する。演算された代替マーカの三次元位置は、対応するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像とともに、表示部１２に表示される。また、演算された代替マーカの三次元位置は、記憶部１１に記憶されるとともに、照射制御装置７に送信される。このとき、代替マーカの三次元位置と標的３の三次元位置との関係は予め取得されており、照射制御装置７は、標的位置認識装置６から受信した代替マーカの三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的への迎撃照射又は追尾照射を行うようになっている。
【００５９】
このような動体追跡放射線治療システムに本発明を適用した場合、撮影範囲設定装置は、代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて代替マーカの通過領域を演算する。そして、例えば、上記第１の実施形態（及び変形例）と同様、代替マーカの通過領域、最小撮影範囲、及び最大撮影範囲等を示すとともに、設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する。あるいは、例えば、上記第２の実施形態と同様、代替マーカの通過領域に基づいて撮影範囲を自動的設定する。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
２ 被検体
３ 標的
４ 治療放射線照射装置
５Ａ，５Ｂ Ｘ線撮影装置
６ 標的位置認識装置（標的位置認識手段）
７ 照射制御装置（照射制御手段）
８Ａ，８Ｂ Ｘ線管
９Ａ，９Ｂ Ｘ線検出器
１５Ａ，１５Ｂ Ｘ線可変絞り
１６，１６Ａ 撮影範囲設定装置（通過領域演算手段、撮影範囲設定手段）
１７ 絞り制御装置（絞り制御手段）
２４，２４Ａ 撮影範囲設定画面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する放射線治療システムに係わり、特に、標的の位置をリアルタイムに認識して治療放射線を照射する動体追跡放射線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
治療放射線を標的に集中して照射し、標的周辺の臓器への照射を低減するため、標的の位置をリアルタイムに認識して治療放射線を照射する動体追跡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）。
【０００３】
標的位置を認識する手段としては、複数の方向からＸ線透視画像を撮影し、それらの撮影画像から標的位置を認識する手段が用いられる。標的位置を認識する方法には、標的を直接認識する方法と、標的付近の代替マーカから間接的に標的を認識する方法がある。前者の方法においては、標的の投影像をテンプレート画像として予め用意し、撮影画像に対しマッチングさせることで標的の二次元位置を演算する。そして、各方向の撮影画像から得られた標的の二次元位置に基づき、標的の三次元位置を演算する。後者の方法においては、代替マーカの投影像をテンプレート画像として予め用意し、撮影画像に対しマッチングさせることで代替マーカの二次元位置を演算する。そして、各方向の撮影画像から得られた代替マーカの二次元位置に基づき、代替マーカの三次元位置を演算する。このとき、代替マーカの三次元位置と標的の三次元位置との関係は予め取得されており、標的位置を間接的に認識する。
【０００４】
上述した標的位置の認識により、標的位置と治療計画による放射線照射位置とが一致するタイミングで照射を行う迎撃照射を行うか、若しくは、標的位置に合わせて放射線照射位置を変更する追尾照射を行う。このような動体追跡により、呼吸性移動臓器など、治療中に移動する臓器に対して正確な照射が可能となる。なお、標的の動きに応じて治療放射線の照射を制御するため、Ｘ線撮影は標的（又は代替マーカ）の動きを捉えることが可能な頻度で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上記従来技術では、動体追跡により、治療放射線の照射の高精度化が期待できる一方、Ｘ線撮影によってＸ線の被ばくが生じる。そして、Ｘ線被ばく量は少ないほうがよいため、標的又は代替マーカの動きを捉えることが可能なかぎり、撮影範囲を小さくすることが好ましい。しかし、従来は、標的又は代替マーカが動く範囲（言い換えれば、通過領域）を日々の状態変化による誤差も含めて大まかに推測して、撮影範囲を必要以上に大きめに設定していた。
【０００７】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、演算された標的又は代替マーカの通過領域を用いて撮影範囲の設定を的確に行うことができ、Ｘ線被ばく量の低減を図ることができる動体追跡放射線治療システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御手段とを備え、前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域又は前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を内包してＸ線可変絞りが形成可能な形状で外接する最小撮影範囲と前記Ｘ線撮影装置の固有の最大撮影範囲を示すとともに、前記最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限されながら設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定手段と、前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備える。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加して示す。
【００１０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上にて設定入力する撮影範囲を、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限する。
【００１１】
（４）上記目的を達成するために、本発明は、被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う照射制御手段とを備え、前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲設定手段と、前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備える。
【００１２】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記通過領域演算手段は、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に沿って予め記憶された前記標的若しくは前記代替マーカの投影像を移動させたときの通過領域により、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、演算された標的又は代替マーカの通過領域を用いて撮影範囲の設定を的確に行うことができ、Ｘ線被ばく量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における動体追跡放射線治療システムの構成を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるＸ線撮影装置のＸ線可変絞りの概略構造を表すとともに、Ｘ線撮影装置の撮影範囲を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における撮影範囲設定装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態における撮影範囲設定画面を表す図である。
【図６】本発明の一変形例における撮影範囲設定画面を表す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における撮影範囲設定装置の制御処理内容を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態を、図１〜図５により説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態における動体追跡放射線治療システムの構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【００１７】
動体追跡放射線治療システムは、ベッド１上の被検体２内の標的３に治療放射線（例えば陽子線）を照射する治療放射線照射装置４と、複数の方向から標的３をＸ線撮影するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂと、これらＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂで撮影された画像から標的３の位置をリアルタイムに認識する標的位置認識装置６と、この標的位置認識装置６で認識された標的３の位置に基づき治療放射線照射装置４を制御する照射制御装置７とを備えている。
【００１８】
Ｘ線撮影装置５Ａは、第１方向から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ａと、このＸ線管８Ａから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ａと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ａは、二次元的に配置された複数の検出素子（詳細には、例えば放射線を電荷に変換する半導体素子等）を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ａからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影は、標的３の動きを捉えるのに十分な頻度（例えば３０Ｈz程度）で行われている。
【００１９】
同様に、Ｘ線撮影装置５Ｂは、第２方向（本実施形態では、第１方向に対して直交する方向）から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ｂと、このＸ線管８Ｂから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ｂと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ｂは、二次元的に配置された複数の検出素子を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ｂからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置６へ送信するようになっている。なお、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影と同期して行われている。
【００２０】
標的位置認識装置６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂや照射制御装置７等との間で通信を行う通信部１０と、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂより受信した撮影画像や後述する演算結果等を保存する記憶部（メモリ）１１と、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像や後述する演算結果等を表示する表示部（モニタ）１２と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像によりＸ線撮影装置５Ａの撮影方向（第１方向）から見た標的３の二次元位置を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像によりＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向（第２方向）から見た標的３の二次元位置を演算する二次元位置演算部１３と、それら標的３の二次元位置に基づき、標的３の三次元位置を演算する三次元位置演算部１４とを有している。
【００２１】
標的位置認識装置６の記憶部１１には、第１テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向における標的３の投影像が予め用意されて記憶されており、第２テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向における標的３の投影像が予め用意されて記憶されている。二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像と第１テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置を演算する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像と第２テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置を演算する。具体的には、撮影画像とテンプレート画像を動かしながら比較して類似度（例えば正規化相関係数）を演算し、その類似度が最も高い位置（マッチング位置）を標的３の二次元位置とする。演算された標的３の二次元位置は、対応する撮影画像と関連付けられて、記憶部１１に保存されるようになっている。
【００２２】
標的位置認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置（投影位置）を逆投影して、標的３の三次元位置（投影位置）を演算する。演算された標的３の三次元位置は、対応するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像とともに、表示部１２に表示されるようになっている。これにより、オペレータは標的３の位置をリアルタイムに確認可能としている。なお、表示部１２に表示された撮影画像において標的探索領域を指定することにより、マッチング処理の時間短縮を図ることも可能である。
【００２３】
また、演算された標的３の三次元位置は、記憶部１１に記憶されるとともに、照射制御装置７に送信される。照射制御装置７は、標的位置認識装置６から受信した標的３の三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的３への迎撃照射（詳細には、標的３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行うもの）又は追尾照射（詳細には、標的３の位置に合わせて放射線照射位置を変更するもの）を行うようになっている。
【００２４】
ここで、本実施形態の大きな特徴として、Ｘ線撮影装置５Ａは、Ｘ線管８Ａの照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞り１５Ａを有し、Ｘ線撮影装置５Ｂは、Ｘ線管８Ｂの照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞り１５Ｂを有している。そして、動体追跡放射線治療システムは、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定装置１６と、この撮影範囲設定装置１６で設定された撮影範囲に応じてＸ線可変絞り１５Ａ，１５Ｂを駆動制御する絞り制御装置１７とを備えている。
【００２５】
Ｘ線可変絞り１５Ａは、例えば図３で示すように、Ｘ線管８ＡからのＸ線が通過する四角形状のスリット（開口）を形成する４つの絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄと、Ｘ線照射方向に対してほぼ直交する方向（図２中白抜き矢印方向）に絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄを移動させるステッピングモータ（図示せず）とを有している。そして、例えば図２で示す絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄの配置にて照射範囲（撮影範囲）が最大となり、絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄの内側への移動にて照射範囲（撮影範囲）が縮小するようになっている。なお、Ｘ線可変絞り１５Ｂの構造も、Ｘ線可変絞り１５Ａの構造と同様であるため、その説明を省略する。
【００２６】
撮影範囲設定装置１６は、標的位置認識装置６や絞り制御装置１７との間で通信を行う通信部１９と、標的位置認識装置６より受信したＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴や後述する演算結果等を保存する記憶部２０（メモリ）と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する標的通過領域演算部２１と、標的３の通過領域等を示すとともに、設定入力する撮影範囲を示すＸ線撮影装置５Ａ又は５Ｂ用の撮影範囲設定画面（詳細は後述）を表示部（モニタ）２２に表示させ、それらの撮影範囲設定画面を用いてＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲の手動設定を行う撮影範囲手動設定部２３とを有している。
【００２７】
次に、本実施形態の要部である撮影範囲設定装置１６の制御手順を、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における撮影範囲設定装置１６の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００２８】
まず、ステップ１００において、例えばオペレータの操作入力による撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存されたＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存する。
【００２９】
その後、ステップ１１０に進み、撮影範囲設定装置１６の通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。詳しく説明すると、撮影範囲設定装置１６の記憶部２０には、上述した第１テンプレート画像及び第２テンプレート画像が記憶されている。通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ。以降、かっこ内対応同じ）の撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に沿って第１テンプレート画像（又は第２テンプレート画像）を移動させたときの通過領域を、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）の撮影方向から見た標的３の通過領域として演算する。そして、演算した標的３の通過領域を記憶部２０に保存する。
【００３０】
その後、ステップ１２０に進み、撮影範囲設定装置１６の撮影範囲手動設定部２３は、例えば図４で示すようなＸ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）用の撮影範囲設定画面２４を作成し、表示部２２に表示する。
【００３１】
撮影範囲設定画面２４は、対応する標的３の通過領域Ｔを示すとともに、標的３の通過領域Ｔを内包し外接する最小撮影範囲Ｐminを示している。Ｐminは、Ｘ線可変絞りの各羽を最大開口位置から開口部を狭めるように移動させ、撮影領域の辺が通過領域Ｔと接触する位置として撮影範囲手動設定部２３が計算する。また、Ｘ線撮影装置５Ａ（又は５Ｂ）の固有の最大撮影範囲Ｐmax、すなわちＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）の絞りが最大であるときの撮影範囲を示している。そして、最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間に制限されながら設定入力する撮影範囲Ｐを示している。なお、最小撮影範囲Ｐmin、最大撮影範囲Ｐmax、及び撮影範囲Ｐは、Ｘ線可変絞りに対応した形状（本実施形態では、四角形状）である。また、標的３の通過領域Ｔ及び最小撮影範囲Ｐminは撮影範囲Ｐの制限を示すものであるから、標的３の通過領域Ｔ及び最小撮影範囲Ｐminのうちのいずれか一方を示さなくともよい。
【００３２】
そして、ステップ１３０に進み、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲Ｐを、オペレータの操作入力に応じて変更する。詳しく説明すると、例えば撮影範囲Ｐの初期表示状態は最小撮影範囲Ｐminであり、撮影範囲Ｐを構成する４辺のうちのいずれか一辺を選択すると、その一辺を最小撮影範囲Ｐminから最大撮影範囲Ｐmaxまでの間で移動可能としている。なお、その移動ピッチは、可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）の絞り羽根の移動ピッチとの対応関係で予め設定されている。また、可変絞りの複数の羽が連動して動く場合には、撮影範囲の選択された一辺の操作に応じて、連動する辺が移動する。連動する辺がＰminまたはＰmaxに達した場合には、辺の移動は停止する。そして、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲確定ボタン２５を操作すると、撮影範囲手動設定部２３は、表示中の撮影範囲Ｐを記憶部２０に設定記憶する。
【００３３】
その後、ステップ１４０に進み、記憶部２０に設定記憶された撮影範囲Ｐ（若しくは、これに対応するパラメータ）を絞り制御装置１７へ送信する。これに応じて、絞り制御装置１７がＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）を駆動制御する。
【００３４】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３５】
例えば治療開始前（すなわち、治療放射線の照射前）に所定時間（例えば標的３の移動が周期的である場合は、１周期以上の時間）のＸ線撮影を行うことを意図して、Ｘ線撮影の指令をオペレータが操作入力すると、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３のＸ線撮影を行う。このとき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲は、撮影設定装置１６の記憶部２０に予め設定記憶された初期値（詳細には、標的３の動きを確実に捉えるため、必要以上に大きめに設定された撮影範囲）に制御されている。
【００３６】
そして、例えばＸ線撮影の終了後、撮影範囲設定変更の指令をオペレータが操作入力すると、撮影範囲設定装置１６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴を受信して保存し、これに基づいて、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。そして、Ｘ線撮影装置５Ａ又は５Ｂ用の撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いてＸ線撮影装置５Ａ又は５Ｂの撮影範囲を手動設定する。この撮影範囲設定画面２４は、設定入力する撮影範囲Ｐとともに、標的３の通過領域Ｔ（及び最小撮影範囲Ｐmin）と最大撮影範囲Ｐmaxを示している。そのため、Ｘ線撮影装置５Ａ又は５Ｂの撮影範囲をオペレータが容易かつ的確に設定することができる。したがって、その後の治療におけるＸ線被ばく量の低減を図ることができる。
【００３７】
なお、上記第１の実施形態においては、撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存された標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影中、標的位置認識装置６の二次元演算部１３で演算された標的３の二次元位置がリアルタイムに送信され、撮影範囲設定装置１６は、これを受信して記憶部２０に保存してもよい。
【００３８】
また、上記第１の実施形態においては、治療開始前（すなわち、治療放射線の照射開始前）にＸ線撮影を行い、そのＸ線撮影の際に得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域等を示す撮影範囲設定画面２４を表示し、この撮影範囲設定画面２４を用いて撮影範囲を手動設定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば治療中に若しくは治療を一時中断し、治療中（すなわち、治療放射線の照射中）のＸ線撮影によって得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し。その標的３の通過領域等を示す撮影範囲設定画面を表示してもよい。このとき、撮影範囲設定画面２４上の撮影範囲は、以前の設定状態を表示することにより、治療中における標的３の通過領域と撮影範囲との関係を確認することが可能である。そして、場合によっては、撮影範囲を設定変更することも可能である。
【００３９】
また、上記第１の実施形態においては、特に説明しなかったが、例えば図６で示す変形例のように、撮影範囲設定画面２４Ａは、標的通過領域２５の外周側に補償領域Ｃを付加して示してもよい。この補償領域Ｃは、被検体２の状態変化等に伴う標的３の通過領域Ｔの変化分を推測したものであり、例えば撮影範囲Ｐの可変方向（図中左方向、右方向、上方向、及び下方向）に対応して予め設定された補償幅ｄ１〜ｄ４に基づき作成されたものである。このような変形例では、撮影範囲Ｐの初期表示状態は、上記第１の実施形態と同様、標的３の通過領域Ｔを内包して外接する撮影範囲としてもよいが、これに代えて、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲としてもよい（図６参照）。また、最小撮影範囲Ｐminは、上記第１の実施形態と同様、標的３の通過領域Ｔを内包して外接する撮影範囲としてもよいが、これに代えて、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲とし、設定入力する撮影範囲Ｐをこの最小撮影範囲Ｐminに制限してもよい。このような変形例では、上記第１の実施形態（すなわち、補償領域Ｃを示さない場合）と比べ、オペレータの能力や経験に依ることなく、撮影範囲を的確に設定することが可能である。特に、最小撮影範囲Ｐminを、標的３の通過領域Ｔ及び補償領域Ｃを内包して外接する撮影範囲とした場合には、標的３が撮影範囲から逸脱する可能性を低減し、ひいては治療放射線の照射が中断する可能性を低減する。
【００４０】
また、上記第１の実施形態においては、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を個別に設定するような場合を例にとって説明したが、これに限られず、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を連携させながら同時に設定してもよい。詳しく説明すると、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向（第１の方向）及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向（第２方向）に対して直交する方向は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影範囲及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲において共通方向となる。そのため、撮影範囲設定画面は、その共通方向におけるＸ線撮影装置５Ａの撮影範囲の長さ及びＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲の長さが同調するように表示してもよい。これにより、さらに容易かつ的確に撮影範囲を設定することが可能である。
【００４１】
また、上記第１の実施形態においては、Ｘ線可変絞り１５Ａ，１５Ｂは、四角形状のスリットを形成する４つの絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄと、Ｘ線照射方向に対してほぼ直交する方向に絞り羽根１８Ａ〜１８Ｄを移動させるステッピングモータとを有する構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、絞り羽根の数は、４つに限られず、３つ以下でも５つ以上であってもよい。また、絞り羽根で形成するスリットは、四角形状に限られず、他の多角形状や円形状であってもよい。また、例えば絞り羽根をＸ線照射方向に移動させるような構成としてもよい。そして、撮影範囲設定装置１６は、Ｘ線可変絞りに対応する撮影範囲の形状や可変方法にて撮影範囲を設定するような撮影範囲設定画面を表示すればよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態を、図７及び図８により説明する。本実施形態は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を自動設定する実施形態である。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４３】
図７は、本実施形態における標的位置認識装置及び撮影範囲設定装置の機能的構成を、関連装置とともに表すブロック図である。
【００４４】
本実施形態では、撮影範囲設定装置１６Ａは、標的位置認識装置６や絞り制御装置１７等との間で通信を行う通信部１９と、標的位置認識装置６より受信したＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴や後述する演算結果等を記憶する記憶部２０（メモリ）と、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する標的通過領域演算部２１と、標的３の通過領域に基づいて撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲自動設定部２６とを有している。
【００４５】
次に、本実施形態の要部である撮影範囲設定装置１６Ａの制御手順を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態における撮影範囲設定装置１６Ａの制御処理内容を表すフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップ２００において、例えばオペレータの操作入力による撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存されたＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存する。
【００４７】
その後、ステップ２１０に進み、撮影範囲設定装置１６Ａの通過領域演算部２１は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴に基づいてＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算し、それらを記憶部２０に保存する。
【００４８】
その後、ステップ２２０に進み、撮影範囲設定装置１６Ａの撮影範囲自動設定部２６は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ａの撮影範囲（前述の図６中の撮影範囲Ｐ参照）を自動的に設定し、記憶部２０に記憶する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ｂの撮影範囲（前述の図６中の撮影範囲Ｐ参照）を自動的に設定し、記憶部２０に記憶する。
【００４９】
その後、ステップ２３０に進み、記憶部２０に設定記憶された撮影範囲Ｐ（若しくは、これに対応するパラメータ）を絞り制御装置１７へ送信する。これに応じて、絞り制御装置１７がＸ線可変絞り１５Ａ（又は１５Ｂ）を駆動制御する。
【００５０】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００５１】
例えば治療開始前（すなわち、治療放射線の照射前）に所定時間（例えば標的３の移動が周期的である場合は、１周期以上の時間）のＸ線撮影を行うことを意図して、Ｘ線撮影の指令をオペレータが操作入力すると、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３のＸ線撮影を行う。このとき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲は、撮影設定装置１６Ａの記憶部２０に予め設定記憶された初期値（詳細には、標的３の動きを確実に捉えるため、必要以上に大きめに設定された撮影範囲）に制御されている。
【００５２】
そして、例えばＸ線撮影の終了後、撮影範囲設定変更の指令をオペレータが操作入力すると、撮影範囲設定装置１６Ａが、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の二次元位置の履歴を受信して保存し、これに基づき、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域を演算する。そして、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た標的３の通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、これら標的３の通過領域及び補償領域を内包して外接するＸ線撮影装置５Ａの，５Ｂ撮影範囲を自動的に設定する。そのため、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影範囲を容易かつ的確に設定することができる。したがって、その後の治療におけるＸ線被ばく量の低減を図ることができる。
【００５３】
なお、上記第２の実施形態においては、撮影範囲設定変更の指令に応じて、標的位置認識装置６の記憶部１１に保存された標的３の二次元位置の履歴が送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影中、標的位置認識装置６の二次元演算部１３で演算された標的３の二次元位置がリアルタイムに送信され、撮影範囲設定装置１６Ａは、これを受信して記憶部２０に保存してもよい。
【００５４】
また、上記第２の実施形態においては、治療開始前（すなわち、治療放射線の照射開始前）にＸ線撮影を行い、そのＸ線撮影の際に得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域を用いて撮影範囲を自動設定する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば治療中に若しくは治療を一時中断し、その治療中（すなわち、治療放射線の照射中）のＸ線撮影によって得られた標的３の二次元位置に基づき標的３の通過領域を演算し、その標的３の通過領域に基づいて撮影範囲を自動設定してもよい。
【００５５】
また、上記第２の実施形態においては、撮影範囲設定装置１６Ａは、表示部（モニタ）を有しない場合を例にとって説明したが、これに限られず、表示部を有していてもよい。そして、例えば標的３の通過領域（及び補償領域）を示すとともに、自動設定された撮影範囲を示す撮影範囲確認画面を表示してもよい。
【００５６】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、標的位置認識装置６、照射制御装置７、撮影範囲設定装置１６又は１６Ａ、及び絞り制御装置１７は、別体として構成とした場合を例にとって説明したが、これに限られず、それらのうちのいずれかを一体構成としてもよいことは言うまでもない。また、上記第１及び第２の実施形態においては、２つのＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂを備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、３つ以上のＸ線撮影装置を備えてもよいことは言うまでもない。
【００５７】
なお、以上においては、本発明の適用対象として、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが被検体２内の標的３を撮影し、標的位置認識装置６が標的３を直接認識する動体追跡放射線治療システムを例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂが標的３付近の代替マーカを撮影し、標的位置認識装置６が代替マーカから間接的に標的３を認識する動体追跡放射線治療システムであってもよい。以下、詳述する。
【００５８】
この動体追跡放射線治療システムでは、標的位置認識装置６の記憶部１１には、第１テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向における代替マーカの投影像が予め用意されて記憶されており、第２テンプレート画像として、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向における代替マーカの投影像が予め用意されて記憶されている。二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像と第１テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置を演算する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像と第２テンプレート画像とをマッチングさせることにより、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置を演算する。演算された代替マーカの二次元位置は、記憶部１１に保存される。標的位置認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た代替マーカの二次元位置（投影位置）を逆投影して、代替マーカの三次元位置（投影位置）を演算する。演算された代替マーカの三次元位置は、対応するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像とともに、表示部１２に表示される。また、演算された代替マーカの三次元位置は、記憶部１１に記憶されるとともに、照射制御装置７に送信される。このとき、代替マーカの三次元位置と標的３の三次元位置との関係は予め取得されており、照射制御装置７は、標的位置認識装置６から受信した代替マーカの三次元位置に基づき治療放射線照射装置４を制御して、標的への迎撃照射又は追尾照射を行うようになっている。
【００５９】
このような動体追跡放射線治療システムに本発明を適用した場合、撮影範囲設定装置は、代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて代替マーカの通過領域を演算する。そして、例えば、上記第１の実施形態（及び変形例）と同様、代替マーカの通過領域、最小撮影範囲、及び最大撮影範囲等を示すとともに、設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する。あるいは、例えば、上記第２の実施形態と同様、代替マーカの通過領域に基づいて撮影範囲を自動的設定する。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
２ 被検体
３ 標的
４ 治療放射線照射装置
５Ａ，５Ｂ Ｘ線撮影装置
６ 標的位置認識装置（標的位置認識手段）
７ 照射制御装置（照射制御手段）
８Ａ，８Ｂ Ｘ線管
９Ａ，９Ｂ Ｘ線検出器
１５Ａ，１５Ｂ Ｘ線可変絞り
１６，１６Ａ 撮影範囲設定装置（通過領域演算手段、撮影範囲設定手段）
１７ 絞り制御装置（絞り制御手段）
２４，２４Ａ 撮影範囲設定画面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、
前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、
一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う治療放射線照射制御手段とを備え、
前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、
前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域又は前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を内包して外接する最小撮影範囲と前記Ｘ線撮影装置の固有の最大撮影範囲を示すとともに、前記最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限されながら設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定手段と、
前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備えたことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項２】
請求項１記載の動体追跡放射線治療システムにおいて
前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加して示すことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項３】
請求項２記載の動体追跡放射線治療システムにおいて
前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上にて設定入力する撮影範囲を、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限することを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項４】
被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、
前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、
一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う治療放射線照射制御手段とを備え、
前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、
前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲設定手段と、
前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備えたことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の動体追跡放射線治療システムにおいて、
前記通過領域演算手段は、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に沿って予め記憶された前記標的若しくは前記代替マーカの投影像を移動させたときの通過領域により、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算することを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項１】
被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、
前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、
一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う治療放射線照射制御手段とを備え、
前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、
前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域又は前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を内包して外接する最小撮影範囲と前記Ｘ線撮影装置の固有の最大撮影範囲を示すとともに、前記最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限されながら設定入力する撮影範囲を示す撮影範囲設定画面を表示し、この撮影範囲設定画面を用いて撮影範囲を手動設定する撮影範囲設定手段と、
前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備えたことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項２】
請求項１記載の動体追跡放射線治療システムにおいて
前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加して示すことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項３】
請求項２記載の動体追跡放射線治療システムにおいて
前記撮影範囲設定手段は、前記撮影範囲設定画面上にて設定入力する撮影範囲を、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する最小撮影範囲から前記最大撮影範囲までの間に制限することを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項４】
被検体内の標的に治療放射線を照射する治療放射線照射装置と、
前記標的若しくは前記標的付近の代替マーカをＸ線撮影する少なくとも２つのＸ線撮影装置と、
一方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により一方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、他方の前記Ｘ線撮影装置で撮影された画像により他方向から見た前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置を演算し、それらに基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置を演算する標的位置認識手段と、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの三次元位置に基づき前記治療放射線照射装置を制御して、前記標的への迎撃照射又は追尾照射を行う治療放射線照射制御手段とを備え、
前記Ｘ線撮影装置は、前記被検体にＸ線を照射するＸ線管、前記被検体を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器、及び前記Ｘ線管の照射範囲を制限して撮影範囲を可変可能なＸ線可変絞りを有する動体追跡放射線治療システムであって、
前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に基づいて前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算する通過領域演算手段と、
前記通過領域演算手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域の外周側に所定の補償領域を付加し、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域及び前記補償領域を内包して外接する撮影範囲を自動的に設定する撮影範囲設定手段と、
前記撮影範囲設定手段で設定された撮影範囲に応じて前記Ｘ線撮影装置の前記Ｘ線可変絞りを制御する絞り制御手段とを備えたことを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の動体追跡放射線治療システムにおいて、
前記通過領域演算手段は、前記標的位置認識手段で演算された前記標的若しくは前記代替マーカの二次元位置の履歴に沿って予め記憶された前記標的若しくは前記代替マーカの投影像を移動させたときの通過領域により、前記標的若しくは前記代替マーカの通過領域を演算することを特徴とする動体追跡放射線治療システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７８４７９（Ｐ２０１３−７８４７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０１２２（Ｐ２０１１−２２０１２２）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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