放射線治療用動体追跡装置
【課題】動体追跡を正確に行うことができる放射線治療用動体追跡装置を提供することを目的とする。
【解決手段】動体追跡を処理する動体追跡処理部５と、映像系２を支持して自身が可動する可動台座３１，４１を司り、映像系２の移動を制御するシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。このように構成することで、動体追跡処理部５およびシーケンス制御装置６の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理部５およびシーケンス制御装置６の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【解決手段】動体追跡を処理する動体追跡処理部５と、映像系２を支持して自身が可動する可動台座３１，４１を司り、映像系２の移動を制御するシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。このように構成することで、動体追跡処理部５およびシーケンス制御装置６の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理部５およびシーケンス制御装置６の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、治療部位に放射線を照射するために、治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動かない頭部を対象とした頭部の定位放射線治療が先ず開発され、次に、全身を対象として体幹部を固定した状態で治療部位の腫瘍も動かないと見なして放射線治療を行う体幹部の定位放射線治療が開発されてきた。しかし、全身を対象として体幹部を固定した状態で放射線治療を行う場合には、被検体に対して肉体的苦痛や精神的苦痛を強いることになる。また、体幹部を固定したとしても、治療部位の腫瘍が実際に動かずに定位置にあるとは限らない。
【０００３】
そこで、被検体の体表面にマーカを置いて、被検体の呼吸同期を利用して体表面に置かれたマーカを追跡して、呼吸により所定位置に来たとき（例えば呼期）に治療部位に放射線を照射して放射線治療を行う定位放射線治療が近年開発されてきている。しかし、体表面に置かれたマーカの動きと体内の腫瘍の動きとが必ずしも一致しない。
【０００４】
そこで、体内の腫瘍の近くにマーカを埋め込んで、そのマーカをＸ線透視撮影により追跡することにより、治療部位の腫瘍も追跡する放射線治療用動体追跡装置が近年開発されてきている。この放射線治療用動体追跡装置では、マーカが所定位置に来たときに治療部位に放射線を照射して放射線治療を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来の放射線治療用動体追跡装置では、動体追跡を行うためのＸ線透視撮影として映像系を備え、映像系は、Ｘ線を照射するＸ線管およびそのＸ線を検出するＸ線検出器（例えばイメージインテンシファイアまたはフラットパネル型Ｘ線検出器）からなる。映像系を動かして所望の位置でＸ線透視撮影を行う場合には、レールを敷設して、そのレールに沿って映像系を移動させる方式の他に、映像系を円形の可動台座に載せて移動させる方式がある。
【０００６】
可動台座を司るシーケンス制御装置は、映像系の位置設定（セットアップ）情報に基づいて映像系の移動を制御して、可動台座自身が可動して映像系を移動させる。一方、放射線治療用動体装置は、操作室と治療室とに区分される。操作室には、動体追跡を処理する動体追跡処理部を配置しており、専用のコンソールからなる。そして、映像系によるＸ線透視撮影によって得られたＸ線画像に対するパターン認識や腫瘍の座標位置の計算などのような処理を動体追跡処理部が行う。このような専用のコンソールからなる動体追跡処理部の他に、操作室には、動体追跡処理部にコマンドや命令等を入力する操作卓（入力部）などを配置している。また、治療室には、映像系や可動台座の他に、治療部位に放射線を照射する放射線治療装置（例えばリニアックあるいはライナック）などを配置している。
【０００７】
透視撮影用のＸ線が、放射線治療装置のガントリやベッドに遮られないようにするために、動体追跡を行う前に可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行う。一方、動体追跡処理部側には、映像系の位置によって変更されるパラメータがある。これは、Ｘ線管やＸ線検出器が有する３次元の位置情報（３次元位置計算用パラメータ）である。
【０００８】
従来は、先ず、治療室内で映像系の位置設定情報を入力して、シーケンス制御装置を介して可動台座に送り込んで、可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行う。その後で、操作室内に戻り、専用のコンソールからなる動体追跡処理部で現在の映像系の位置に応じた３次元位置計算用パラメータを選択する、あるいは操作卓により入力して専用のコンソールからなる動体追跡処理部に送り込む。
【０００９】
具体的に説明すると、装置の据え付け時に映像系あるいは可動台座の位置毎にパラメータを割り当てて、装置校正（キャリブレーション）にそのパラメータを用いる。例えば、位置＃１にパラメータαを割り当て、位置＃２にパラメータβを割り当て、位置＃３にパラメータγを割り当てるというようにして、各々のパラメータを各々の位置毎に対応付ける。これら対応付けられたパラメータを動体追跡処理部側で記憶・保存しておくことで、これら保存された各パラメータの中から、オペレータ（操作者）は、動かしたい位置に対応付けられたパラメータを選択・入力する。例えば、動かしたい位置が位置＃２の場合には、オペレータは、位置＃２に対応付けられたパラメータβを選択・入力する。
【００１０】
なお、実際にオペレータは、パラメータ数値を選択するわけでなく、数値の羅列からなるパラメータをオペレータが即座に認識できるように、パラメータと位置の表象（例えばラベルやアイコン図）とが互いに対応付けられている。したがって、オペレータがパラメータを選択・入力する際には、パラメータに対応付けられたラベルやアイコン図などの位置の表象を選択・入力するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３０５３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来では、治療室に配置された可動台座と、操作室に配置された動体追跡処理部とが連動していないので、上述したように３次元位置計算用パラメータを選択あるいは入力する必要があり、３次元位置計算用パラメータの選択・入力が、実際の映像系の位置設定（セットアップ）の状況と異なる場合には、３次元位置計算を正確に行うことができず、ひいては動体追跡を行うことができない。
【００１３】
より具体的に課題について説明すると、オペレータが手動で入力する（手入力する）ことにより誤操作が生じて、パラメータの選択・入力が、実際の映像系の位置設定（セットアップ）の状況と異なる場合が生じる。例えば、オペレータが複数人いたときに、治療室内にいたオペレータが可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行い、操作室内にいた別のオペレータが動体追跡処理部にて、可動台座を動かしたことに気づかない場合がある。
【００１４】
例えば、治療室内にいたオペレータが可動台座を動かして位置＃２にセットアップし、操作室内にいた別のオペレータが気づかずに動体追跡処理部にて位置＃３に対応したパラメータγを選択・入力したとする。パラメータγを選択・入力するために、パラメータγに対応付けられた位置＃３に関するラベルやアイコン図などを選択することにより誤操作が生じる。そのような場合には、操作室内にいた別のオペレータによって選択・入力されたパラメータγと、治療室内にいたオペレータによってセットアップされた位置＃２との間に食い違いが生じる。
【００１５】
また、操作室内にいた別のオペレータが仮に気づいたとしても、先に選択・入力してしまったパラメータγから、治療室内にいたオペレータがセットアップした位置＃２に対応付けられたパラメータβに設定し直さなければならないという煩わしさがある。
【００１６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動体追跡を正確に行うことができる放射線治療用動体追跡装置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】
【００１７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線治療用動体追跡装置は、治療部位に放射線を照射するために、前記治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置であって、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、前記Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管、および前記Ｘ線透視撮影を行うために前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段からなる映像系と、前記映像系の移動を制御する移動制御手段とを備え、前記動体追跡処理手段と前記移動制御手段とを通信可能に構成することを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］この発明に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、映像系の移動を制御する移動制御手段とを通信可能に構成することで、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【００１９】
上述した発明において、移動制御手段からの映像系に関する情報を動体追跡処理手段が受信するのが好ましい。移動制御手段からの映像系に関する情報を動体追跡処理手段が受信して、動体追跡処理手段が当該情報を把握することができるので、位置計算を正確に行うことができ、ひいては動体追跡を正確に行うことができる。
【００２０】
上述したこれらの発明において、動体追跡処理手段から位置情報を移動制御手段に送信して、その位置情報に基づいて映像系を移動させるのが好ましい。動体追跡処理手段から移動制御手段を介して映像系の移動を制御することができる。
【００２１】
上述したこれらの発明において、移動制御手段の一例は、映像系を支持して自身が可動する可動台座である。この一例の場合には、動体追跡処理手段と可動台座とを通信可能に構成するので、動体追跡処理手段および可動台座の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理手段および可動台座の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、映像系の移動を制御する移動制御手段とを通信可能に構成することで、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が情報を共有し、互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例に係る放射線治療用動体追跡装置の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図２】実施例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【図３】変形例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【実施例】
【００２４】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る放射線治療用動体追跡装置の概略図であり、図２は、実施例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、放射線治療用動体追跡装置は、映像系２（図１（ａ）の平面図を参照）を備え、放射線治療装置１と組み合わせて使用される。放射線治療装置１は、リニアックあるいはライナックと呼称される直線加速器タイプや、陽子線や炭素線などの粒子線装置タイプであり、Ｘ線や粒子線などの放射線を治療部位に照射する放射線源１１と、その放射線源１１を内部に有して図１（ｃ）に示すｙ軸心周りに図１（ｂ）に示す方向に回転可能なガントリ１２と、そのガントリ１２を支持して床面や壁面に配置される基台１３と、治療の対象となる被検体（図示省略）を載置するベッド１４とを備えている。ベッド１４は、鉛直方向に昇降可能な昇降台１４Ａと、その昇降台１４Ａに対して水平方向にスライド可能で、被検体を載置する天板１４Ｂとを備えている。映像系２は、この発明における映像系に相当する。
【００２６】
図１（ａ）の平面図に示すように、映像系２は、Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管２１と、Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を検出するＸ線検出器２２とを備えている。図１に示すように、Ｘ線管２１は、治療のアイソセンターに相当する腫瘍中心に向けてＸ線を照射し、Ｘ線検出器２２は、アイソセンターから通ったＸ線を検出する。なお、Ｘ線検出器２２については、イメージインテンシファイアやフラットパネル型Ｘ線検出器などに例示されるように、通常において用いられる検出器であれば、特に限定されない。Ｘ線管２１は、この発明におけるＸ線管に相当し、Ｘ線検出器２２は、この発明におけるＸ線検出手段に相当する。
【００２７】
図１では、映像系２（図１（ａ）の平面図を参照）を２セット分備えている。具体的には、２つのＸ線管２１を備えるとともに、２つのＸ線検出器２２を備えている。映像系２のセット数については特に限定されない。
【００２８】
その他に、放射線治療用動体追跡装置は、床面に配置された円形（図１（ａ）の平面図を参照）の可動台座３１を備えている。Ｘ線管２１を可動台座３１に載せて移動させる。また、放射線治療用動体追跡装置は、天井面に配置された円形（図１（ａ）の平面図を参照）の可動台座４１を備えている。Ｘ線検出器２２を可動台座４１に載せて移動させる。
【００２９】
その他に、図２に示すように、放射線治療動体追跡装置は、動体追跡を処理する動体追跡処理部５を備えている。動体追跡処理部５は、画像収集部５１とパターン認識部５２と腫瘍座標計算部５３と照射可能位置判断部５４と照射指示部５５とを備えている。動体追跡処理部５は、この発明における動体追跡処理手段に相当する。
【００３０】
その他に、図２に示すように、放射線治療動体追跡装置は、映像系２を制御するシーケンス制御装置６を備えている。上述した動体追跡処理部５やシーケンス制御装置６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、上述した可動台座３１，４１はＣＰＵを搭載している。本実施例では、シーケンス制御装置６は可動台座３１，４１の移動を同期させつつ制御する。このように制御することで、可動台座３１，４１を介してシーケンス制御装置６は映像系２の移動を制御する。したがって、シーケンス制御装置６は、この発明における移動制御手段に相当する。
【００３１】
動体追跡処理部５の画像収集部５１は、映像系２のＸ線管２１から照射されてＸ線検出器２２で検出されたＸ線に基づくＸ線透視撮影によって得られたＸ線画像を収集する。動体追跡処理部５のパターン認識部５２は、予め撮影されたマーカの画像情報と対象となるＸ線画像とのマッチングを行って、マッチング結果に基づいて当該対象となるＸ線画像にマーカが映り込んでいるか否かのパターン認識を行う。動体追跡処理部５の腫瘍座標計算部５３は、埋め込まれたマーカと腫瘍との位置関係に基づいて腫瘍の座標を演算により求める。動体追跡処理部５の照射可能位置判断部５４は、腫瘍の座標が所定位置（例えば呼期の位置）にあるか否かで照射可能位置を判断する。動体追跡処理部５の照射指示部５５は、腫瘍の座標が所定位置に来たとき（例えば呼期）に、放射線治療装置１の放射線源１１（図１を参照）から放射線を照射するコマンドを、放射線治療装置１に送り込む。
【００３２】
また、放射線治療動体追跡装置は、動体追跡処理部５にコマンドや命令等を入力する入力部７を備えている。入力部７は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成され、本実施例では操作卓からなる。また、本実施例では、操作卓は、例えば「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」や「Ｘ線透視装置設定ボタン」などを設けている。これらのボタンについては詳しく後述する。
【００３３】
また、動体追跡処理部５と可動台座３１，４１を司るシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。ケーブルによって動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを電気的に接続することによって、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。もちろん、有線のケーブル以外に無線により、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを通信可能に構成してもよいし、有線と無線とを組み合わせてもよい。
【００３４】
続いて、「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」や「Ｘ線透視装置設定ボタン」の具体的なセットアップについて説明する。
【００３５】
［Ｘ線透視装置情報取得ボタン］
先ず、オペレータ（操作者）は、治療室内で映像系２の位置設定情報を治療室側にある入力部（図示省略）により入力して、シーケンス制御装置６を介して可動台座３１，４１に送り込んで、可動台座３１，４１をそれぞれ動かして映像系２の位置設定（セットアップ）を行う。
【００３６】
次に、オペレータは操作室へ移動し、入力部７によりコマンドを入力して動体追跡処理部５に送り込むことにより、動体追跡処理部５を操作する。例えば「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下する。
【００３７】
「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下することにより、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とがそれぞれ互いに通信する。そして、映像系２に関する情報として、現在の映像系２の位置設定（セットアップ）情報を動体追跡処理部５が受信する。
【００３８】
動体追跡処理部５は、受信された位置設定情報に基づいて３次元位置計算用パラメータを自動的に設定して、動体追跡処理部５の画像収集部５１やパターン認識部５２や腫瘍座標計算部５３や照射可能位置判断部５４や照射指示部５５などの位置演算にこれらのパラメータを用いる。
【００３９】
したがって、従来のように動体追跡処理部側でパラメータを選択・入力する必要がなく、受信によってパラメータを自動的に設定することができる。治療室内にいたオペレータが可動台座３１，４１を動かして映像系２の位置設定（セットアップ）を行ったとしても、操作室内にいる別のオペレータが「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下することによりパラメータを自動的に設定するので、操作室内にいた別のオペレータによって選択・入力されたパラメータと、治療室内にいたオペレータによってセットアップされた位置との間に食い違いが生じることもない。
【００４０】
［Ｘ線透視装置設定ボタン］
オペレータは、操作室内で入力部７によりコマンドを入力して動体追跡処理部５に送り込むことにより、動体追跡処理部５を操作する。例えば「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下する。
【００４１】
「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下することにより、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とがそれぞれ互いに通信する。そして、動体追跡処理部５からの位置情報として、動体追跡処理部５側で選択・入力された位置設定（セットアップ）情報を動体追跡処理部５がシーケンス制御装置６を介して可動台座３１，４１にそれぞれ送信する。送信と同時に、動体追跡処理部５側で選択・入力された位置設定（セットアップ）情報を３次元位置計算用パラメータとして内部で自動的に設定する。
【００４２】
可動台座３１，４１を司るシーケンス制御装置６は、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報に基づいて映像系２の移動を制御する。もし、可動台座３１，４１で設定された位置設定情報と、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報とが違えば、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報に基づいて映像系２の移動を制御することで、映像系２の位置変更を、動体追跡処理部５が配置された操作室から遠隔操作することができる。
【００４３】
課題でも述べたように、操作室内にいた別のオペレータが仮に気づいたとしても、先に選択・入力してしまったパラメータγから、治療室内にいたオペレータがセットアップした位置＃２に対応付けられたパラメータβに設定し直さなければならないという煩わしさがある。この煩わしさを解消するためには、データの流れを逆転させて、操作室内にいた別のオペレータが動体追跡処理部５にて既に入力したパラメータ（位置設定情報）を、治療室内のシーケンス制御装置６に送信して、動体追跡処理部５から送信されたパラメータ（位置設定情報）に基づいて映像系２の移動を制御すればよい。このようにデータの流れを逆転させることで、オペレータがパラメータ（位置設定情報）を設定し直す必要もなくなる。
【００４４】
さらに、最初に可動台座３１，４１で位置設定情報を設定した後に、後で動体追跡処理部５で位置設定情報を設定した場合にも適用できる。この場合には、後で動体追跡処理部５で位置設定情報を設定してから「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下すれば、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報を優先してセットアップを行うこともできる。
【００４５】
上述の構成を備えた本実施例に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理部５と、映像系２の移動を制御する移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）とを通信可能に構成することで、動体追跡処理部５および移動制御手段の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理部５および移動制御手段の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【００４６】
本実施例では、好ましくは、移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）からの映像系２に関する情報を動体追跡処理部５が受信している。移動制御手段からの映像系２に関する情報を動体追跡処理部５が受信して、動体追跡処理部５が当該情報を把握することができるので、位置計算を正確に行うことができ、ひいては動体追跡を正確に行うことができる。
【００４７】
本実施例では、好ましくは、動体追跡処理部５から位置情報を移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）に送信して、その位置情報に基づいて映像系２を移動させている。動体追跡処理部５から移動制御手段を介して映像系２の移動を制御することができる。
【００４８】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４９】
（１）上述した実施例では、移動制御手段は、シーケンス制御装置６であり、移動制御手段の機能と可動台座とを互いに分離させて構成したが、可動台座がＣＰＵを搭載して、可動台座が、映像系の移動を制御する移動制御手段の機能をも搭載してもよい。例えば、図３に示すように、動体追跡処理部５と可動台座３１，４１とを通信可能に構成してもよい。この変形例（１）の場合には、可動台座３１，４１は、この発明における可動台座に相当し、この発明における移動制御手段にも相当する。なお、図３では、シーケンス制御装置６を可動台座３１，４１からそれぞれ独立分離して構成したが、シーケンス制御装置６の機能をも可動台座３１，４１が搭載してもよい。
【００５０】
（２）上述した実施例では、可動台座３１，４１をＸ線管２１用およびＸ線検出器２２用とに分けたが、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２２を一体的に動かすために、可動台座３１，４１を一体化させてもよい。その場合において、上述した実施例のように、移動制御手段の機能と可動台座とを互いに分離させて構成してもよい。
【００５１】
（３）上述した実施例では、Ｘ線管２１やＸ線検出器２２を動かすのに可動台座を用いたが、Ｘ線管、Ｘ線検出器の少なくともいずれか一方を可動台座以外の移動手段（例えばレール）を用いて動かしてもよい。例えばＸ線管を移動させるのにレールを用いて、そのレールに沿ってＸ線管を移動させてもよいし、Ｘ線検出器を移動させるのにレールを用いて、そのレールに沿ってＸ線検出器を移動させてもよい。また、Ｘ線管またはＸ線検出器のいずれか一方を動かすのに可動台座を用いて、他方を動かすのに可動台座以外の移動手段（例えばレール）を用いて、可動台座とそれ以外の移動手段とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２ … 映像系
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線検出器
３１，４１ … 可動台座
５ … 動体追跡処理部
６ … シーケンス制御装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、治療部位に放射線を照射するために、治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動かない頭部を対象とした頭部の定位放射線治療が先ず開発され、次に、全身を対象として体幹部を固定した状態で治療部位の腫瘍も動かないと見なして放射線治療を行う体幹部の定位放射線治療が開発されてきた。しかし、全身を対象として体幹部を固定した状態で放射線治療を行う場合には、被検体に対して肉体的苦痛や精神的苦痛を強いることになる。また、体幹部を固定したとしても、治療部位の腫瘍が実際に動かずに定位置にあるとは限らない。
【０００３】
そこで、被検体の体表面にマーカを置いて、被検体の呼吸同期を利用して体表面に置かれたマーカを追跡して、呼吸により所定位置に来たとき（例えば呼期）に治療部位に放射線を照射して放射線治療を行う定位放射線治療が近年開発されてきている。しかし、体表面に置かれたマーカの動きと体内の腫瘍の動きとが必ずしも一致しない。
【０００４】
そこで、体内の腫瘍の近くにマーカを埋め込んで、そのマーカをＸ線透視撮影により追跡することにより、治療部位の腫瘍も追跡する放射線治療用動体追跡装置が近年開発されてきている。この放射線治療用動体追跡装置では、マーカが所定位置に来たときに治療部位に放射線を照射して放射線治療を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
従来の放射線治療用動体追跡装置では、動体追跡を行うためのＸ線透視撮影として映像系を備え、映像系は、Ｘ線を照射するＸ線管およびそのＸ線を検出するＸ線検出器（例えばイメージインテンシファイアまたはフラットパネル型Ｘ線検出器）からなる。映像系を動かして所望の位置でＸ線透視撮影を行う場合には、レールを敷設して、そのレールに沿って映像系を移動させる方式の他に、映像系を円形の可動台座に載せて移動させる方式がある。
【０００６】
可動台座を司るシーケンス制御装置は、映像系の位置設定（セットアップ）情報に基づいて映像系の移動を制御して、可動台座自身が可動して映像系を移動させる。一方、放射線治療用動体装置は、操作室と治療室とに区分される。操作室には、動体追跡を処理する動体追跡処理部を配置しており、専用のコンソールからなる。そして、映像系によるＸ線透視撮影によって得られたＸ線画像に対するパターン認識や腫瘍の座標位置の計算などのような処理を動体追跡処理部が行う。このような専用のコンソールからなる動体追跡処理部の他に、操作室には、動体追跡処理部にコマンドや命令等を入力する操作卓（入力部）などを配置している。また、治療室には、映像系や可動台座の他に、治療部位に放射線を照射する放射線治療装置（例えばリニアックあるいはライナック）などを配置している。
【０００７】
透視撮影用のＸ線が、放射線治療装置のガントリやベッドに遮られないようにするために、動体追跡を行う前に可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行う。一方、動体追跡処理部側には、映像系の位置によって変更されるパラメータがある。これは、Ｘ線管やＸ線検出器が有する３次元の位置情報（３次元位置計算用パラメータ）である。
【０００８】
従来は、先ず、治療室内で映像系の位置設定情報を入力して、シーケンス制御装置を介して可動台座に送り込んで、可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行う。その後で、操作室内に戻り、専用のコンソールからなる動体追跡処理部で現在の映像系の位置に応じた３次元位置計算用パラメータを選択する、あるいは操作卓により入力して専用のコンソールからなる動体追跡処理部に送り込む。
【０００９】
具体的に説明すると、装置の据え付け時に映像系あるいは可動台座の位置毎にパラメータを割り当てて、装置校正（キャリブレーション）にそのパラメータを用いる。例えば、位置＃１にパラメータαを割り当て、位置＃２にパラメータβを割り当て、位置＃３にパラメータγを割り当てるというようにして、各々のパラメータを各々の位置毎に対応付ける。これら対応付けられたパラメータを動体追跡処理部側で記憶・保存しておくことで、これら保存された各パラメータの中から、オペレータ（操作者）は、動かしたい位置に対応付けられたパラメータを選択・入力する。例えば、動かしたい位置が位置＃２の場合には、オペレータは、位置＃２に対応付けられたパラメータβを選択・入力する。
【００１０】
なお、実際にオペレータは、パラメータ数値を選択するわけでなく、数値の羅列からなるパラメータをオペレータが即座に認識できるように、パラメータと位置の表象（例えばラベルやアイコン図）とが互いに対応付けられている。したがって、オペレータがパラメータを選択・入力する際には、パラメータに対応付けられたラベルやアイコン図などの位置の表象を選択・入力するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３０５３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来では、治療室に配置された可動台座と、操作室に配置された動体追跡処理部とが連動していないので、上述したように３次元位置計算用パラメータを選択あるいは入力する必要があり、３次元位置計算用パラメータの選択・入力が、実際の映像系の位置設定（セットアップ）の状況と異なる場合には、３次元位置計算を正確に行うことができず、ひいては動体追跡を行うことができない。
【００１３】
より具体的に課題について説明すると、オペレータが手動で入力する（手入力する）ことにより誤操作が生じて、パラメータの選択・入力が、実際の映像系の位置設定（セットアップ）の状況と異なる場合が生じる。例えば、オペレータが複数人いたときに、治療室内にいたオペレータが可動台座を動かして映像系の位置設定（セットアップ）を行い、操作室内にいた別のオペレータが動体追跡処理部にて、可動台座を動かしたことに気づかない場合がある。
【００１４】
例えば、治療室内にいたオペレータが可動台座を動かして位置＃２にセットアップし、操作室内にいた別のオペレータが気づかずに動体追跡処理部にて位置＃３に対応したパラメータγを選択・入力したとする。パラメータγを選択・入力するために、パラメータγに対応付けられた位置＃３に関するラベルやアイコン図などを選択することにより誤操作が生じる。そのような場合には、操作室内にいた別のオペレータによって選択・入力されたパラメータγと、治療室内にいたオペレータによってセットアップされた位置＃２との間に食い違いが生じる。
【００１５】
また、操作室内にいた別のオペレータが仮に気づいたとしても、先に選択・入力してしまったパラメータγから、治療室内にいたオペレータがセットアップした位置＃２に対応付けられたパラメータβに設定し直さなければならないという煩わしさがある。
【００１６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動体追跡を正確に行うことができる放射線治療用動体追跡装置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】
【００１７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る放射線治療用動体追跡装置は、治療部位に放射線を照射するために、前記治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置であって、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、前記Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管、および前記Ｘ線透視撮影を行うために前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段からなる映像系と、前記映像系の移動を制御する移動制御手段とを備え、前記動体追跡処理手段と前記移動制御手段とを通信可能に構成することを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］この発明に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、映像系の移動を制御する移動制御手段とを通信可能に構成することで、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【００１９】
上述した発明において、移動制御手段からの映像系に関する情報を動体追跡処理手段が受信するのが好ましい。移動制御手段からの映像系に関する情報を動体追跡処理手段が受信して、動体追跡処理手段が当該情報を把握することができるので、位置計算を正確に行うことができ、ひいては動体追跡を正確に行うことができる。
【００２０】
上述したこれらの発明において、動体追跡処理手段から位置情報を移動制御手段に送信して、その位置情報に基づいて映像系を移動させるのが好ましい。動体追跡処理手段から移動制御手段を介して映像系の移動を制御することができる。
【００２１】
上述したこれらの発明において、移動制御手段の一例は、映像系を支持して自身が可動する可動台座である。この一例の場合には、動体追跡処理手段と可動台座とを通信可能に構成するので、動体追跡処理手段および可動台座の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理手段および可動台座の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、映像系の移動を制御する移動制御手段とを通信可能に構成することで、動体追跡処理手段および移動制御手段の双方が情報を共有し、互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例に係る放射線治療用動体追跡装置の概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。
【図２】実施例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【図３】変形例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【実施例】
【００２４】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係る放射線治療用動体追跡装置の概略図であり、図２は、実施例に係る放射線治療用動体追跡装置のブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、放射線治療用動体追跡装置は、映像系２（図１（ａ）の平面図を参照）を備え、放射線治療装置１と組み合わせて使用される。放射線治療装置１は、リニアックあるいはライナックと呼称される直線加速器タイプや、陽子線や炭素線などの粒子線装置タイプであり、Ｘ線や粒子線などの放射線を治療部位に照射する放射線源１１と、その放射線源１１を内部に有して図１（ｃ）に示すｙ軸心周りに図１（ｂ）に示す方向に回転可能なガントリ１２と、そのガントリ１２を支持して床面や壁面に配置される基台１３と、治療の対象となる被検体（図示省略）を載置するベッド１４とを備えている。ベッド１４は、鉛直方向に昇降可能な昇降台１４Ａと、その昇降台１４Ａに対して水平方向にスライド可能で、被検体を載置する天板１４Ｂとを備えている。映像系２は、この発明における映像系に相当する。
【００２６】
図１（ａ）の平面図に示すように、映像系２は、Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管２１と、Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を検出するＸ線検出器２２とを備えている。図１に示すように、Ｘ線管２１は、治療のアイソセンターに相当する腫瘍中心に向けてＸ線を照射し、Ｘ線検出器２２は、アイソセンターから通ったＸ線を検出する。なお、Ｘ線検出器２２については、イメージインテンシファイアやフラットパネル型Ｘ線検出器などに例示されるように、通常において用いられる検出器であれば、特に限定されない。Ｘ線管２１は、この発明におけるＸ線管に相当し、Ｘ線検出器２２は、この発明におけるＸ線検出手段に相当する。
【００２７】
図１では、映像系２（図１（ａ）の平面図を参照）を２セット分備えている。具体的には、２つのＸ線管２１を備えるとともに、２つのＸ線検出器２２を備えている。映像系２のセット数については特に限定されない。
【００２８】
その他に、放射線治療用動体追跡装置は、床面に配置された円形（図１（ａ）の平面図を参照）の可動台座３１を備えている。Ｘ線管２１を可動台座３１に載せて移動させる。また、放射線治療用動体追跡装置は、天井面に配置された円形（図１（ａ）の平面図を参照）の可動台座４１を備えている。Ｘ線検出器２２を可動台座４１に載せて移動させる。
【００２９】
その他に、図２に示すように、放射線治療動体追跡装置は、動体追跡を処理する動体追跡処理部５を備えている。動体追跡処理部５は、画像収集部５１とパターン認識部５２と腫瘍座標計算部５３と照射可能位置判断部５４と照射指示部５５とを備えている。動体追跡処理部５は、この発明における動体追跡処理手段に相当する。
【００３０】
その他に、図２に示すように、放射線治療動体追跡装置は、映像系２を制御するシーケンス制御装置６を備えている。上述した動体追跡処理部５やシーケンス制御装置６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、上述した可動台座３１，４１はＣＰＵを搭載している。本実施例では、シーケンス制御装置６は可動台座３１，４１の移動を同期させつつ制御する。このように制御することで、可動台座３１，４１を介してシーケンス制御装置６は映像系２の移動を制御する。したがって、シーケンス制御装置６は、この発明における移動制御手段に相当する。
【００３１】
動体追跡処理部５の画像収集部５１は、映像系２のＸ線管２１から照射されてＸ線検出器２２で検出されたＸ線に基づくＸ線透視撮影によって得られたＸ線画像を収集する。動体追跡処理部５のパターン認識部５２は、予め撮影されたマーカの画像情報と対象となるＸ線画像とのマッチングを行って、マッチング結果に基づいて当該対象となるＸ線画像にマーカが映り込んでいるか否かのパターン認識を行う。動体追跡処理部５の腫瘍座標計算部５３は、埋め込まれたマーカと腫瘍との位置関係に基づいて腫瘍の座標を演算により求める。動体追跡処理部５の照射可能位置判断部５４は、腫瘍の座標が所定位置（例えば呼期の位置）にあるか否かで照射可能位置を判断する。動体追跡処理部５の照射指示部５５は、腫瘍の座標が所定位置に来たとき（例えば呼期）に、放射線治療装置１の放射線源１１（図１を参照）から放射線を照射するコマンドを、放射線治療装置１に送り込む。
【００３２】
また、放射線治療動体追跡装置は、動体追跡処理部５にコマンドや命令等を入力する入力部７を備えている。入力部７は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成され、本実施例では操作卓からなる。また、本実施例では、操作卓は、例えば「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」や「Ｘ線透視装置設定ボタン」などを設けている。これらのボタンについては詳しく後述する。
【００３３】
また、動体追跡処理部５と可動台座３１，４１を司るシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。ケーブルによって動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを電気的に接続することによって、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを通信可能に構成する。もちろん、有線のケーブル以外に無線により、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とを通信可能に構成してもよいし、有線と無線とを組み合わせてもよい。
【００３４】
続いて、「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」や「Ｘ線透視装置設定ボタン」の具体的なセットアップについて説明する。
【００３５】
［Ｘ線透視装置情報取得ボタン］
先ず、オペレータ（操作者）は、治療室内で映像系２の位置設定情報を治療室側にある入力部（図示省略）により入力して、シーケンス制御装置６を介して可動台座３１，４１に送り込んで、可動台座３１，４１をそれぞれ動かして映像系２の位置設定（セットアップ）を行う。
【００３６】
次に、オペレータは操作室へ移動し、入力部７によりコマンドを入力して動体追跡処理部５に送り込むことにより、動体追跡処理部５を操作する。例えば「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下する。
【００３７】
「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下することにより、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とがそれぞれ互いに通信する。そして、映像系２に関する情報として、現在の映像系２の位置設定（セットアップ）情報を動体追跡処理部５が受信する。
【００３８】
動体追跡処理部５は、受信された位置設定情報に基づいて３次元位置計算用パラメータを自動的に設定して、動体追跡処理部５の画像収集部５１やパターン認識部５２や腫瘍座標計算部５３や照射可能位置判断部５４や照射指示部５５などの位置演算にこれらのパラメータを用いる。
【００３９】
したがって、従来のように動体追跡処理部側でパラメータを選択・入力する必要がなく、受信によってパラメータを自動的に設定することができる。治療室内にいたオペレータが可動台座３１，４１を動かして映像系２の位置設定（セットアップ）を行ったとしても、操作室内にいる別のオペレータが「Ｘ線透視装置情報取得ボタン」を押下することによりパラメータを自動的に設定するので、操作室内にいた別のオペレータによって選択・入力されたパラメータと、治療室内にいたオペレータによってセットアップされた位置との間に食い違いが生じることもない。
【００４０】
［Ｘ線透視装置設定ボタン］
オペレータは、操作室内で入力部７によりコマンドを入力して動体追跡処理部５に送り込むことにより、動体追跡処理部５を操作する。例えば「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下する。
【００４１】
「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下することにより、動体追跡処理部５とシーケンス制御装置６とがそれぞれ互いに通信する。そして、動体追跡処理部５からの位置情報として、動体追跡処理部５側で選択・入力された位置設定（セットアップ）情報を動体追跡処理部５がシーケンス制御装置６を介して可動台座３１，４１にそれぞれ送信する。送信と同時に、動体追跡処理部５側で選択・入力された位置設定（セットアップ）情報を３次元位置計算用パラメータとして内部で自動的に設定する。
【００４２】
可動台座３１，４１を司るシーケンス制御装置６は、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報に基づいて映像系２の移動を制御する。もし、可動台座３１，４１で設定された位置設定情報と、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報とが違えば、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報に基づいて映像系２の移動を制御することで、映像系２の位置変更を、動体追跡処理部５が配置された操作室から遠隔操作することができる。
【００４３】
課題でも述べたように、操作室内にいた別のオペレータが仮に気づいたとしても、先に選択・入力してしまったパラメータγから、治療室内にいたオペレータがセットアップした位置＃２に対応付けられたパラメータβに設定し直さなければならないという煩わしさがある。この煩わしさを解消するためには、データの流れを逆転させて、操作室内にいた別のオペレータが動体追跡処理部５にて既に入力したパラメータ（位置設定情報）を、治療室内のシーケンス制御装置６に送信して、動体追跡処理部５から送信されたパラメータ（位置設定情報）に基づいて映像系２の移動を制御すればよい。このようにデータの流れを逆転させることで、オペレータがパラメータ（位置設定情報）を設定し直す必要もなくなる。
【００４４】
さらに、最初に可動台座３１，４１で位置設定情報を設定した後に、後で動体追跡処理部５で位置設定情報を設定した場合にも適用できる。この場合には、後で動体追跡処理部５で位置設定情報を設定してから「Ｘ線透視装置設定ボタン」を押下すれば、動体追跡処理部５から送信された位置設定情報を優先してセットアップを行うこともできる。
【００４５】
上述の構成を備えた本実施例に係る放射線治療用動体追跡装置によれば、動体追跡を処理する動体追跡処理部５と、映像系２の移動を制御する移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）とを通信可能に構成することで、動体追跡処理部５および移動制御手段の双方が情報を共有することができる。その結果、動体追跡処理部５および移動制御手段の双方が互いの情報の状況を把握することができ、動体追跡を正確に行うことができる。
【００４６】
本実施例では、好ましくは、移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）からの映像系２に関する情報を動体追跡処理部５が受信している。移動制御手段からの映像系２に関する情報を動体追跡処理部５が受信して、動体追跡処理部５が当該情報を把握することができるので、位置計算を正確に行うことができ、ひいては動体追跡を正確に行うことができる。
【００４７】
本実施例では、好ましくは、動体追跡処理部５から位置情報を移動制御手段（本実施例ではシーケンス制御装置６）に送信して、その位置情報に基づいて映像系２を移動させている。動体追跡処理部５から移動制御手段を介して映像系２の移動を制御することができる。
【００４８】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４９】
（１）上述した実施例では、移動制御手段は、シーケンス制御装置６であり、移動制御手段の機能と可動台座とを互いに分離させて構成したが、可動台座がＣＰＵを搭載して、可動台座が、映像系の移動を制御する移動制御手段の機能をも搭載してもよい。例えば、図３に示すように、動体追跡処理部５と可動台座３１，４１とを通信可能に構成してもよい。この変形例（１）の場合には、可動台座３１，４１は、この発明における可動台座に相当し、この発明における移動制御手段にも相当する。なお、図３では、シーケンス制御装置６を可動台座３１，４１からそれぞれ独立分離して構成したが、シーケンス制御装置６の機能をも可動台座３１，４１が搭載してもよい。
【００５０】
（２）上述した実施例では、可動台座３１，４１をＸ線管２１用およびＸ線検出器２２用とに分けたが、Ｘ線管２１およびＸ線検出器２２を一体的に動かすために、可動台座３１，４１を一体化させてもよい。その場合において、上述した実施例のように、移動制御手段の機能と可動台座とを互いに分離させて構成してもよい。
【００５１】
（３）上述した実施例では、Ｘ線管２１やＸ線検出器２２を動かすのに可動台座を用いたが、Ｘ線管、Ｘ線検出器の少なくともいずれか一方を可動台座以外の移動手段（例えばレール）を用いて動かしてもよい。例えばＸ線管を移動させるのにレールを用いて、そのレールに沿ってＸ線管を移動させてもよいし、Ｘ線検出器を移動させるのにレールを用いて、そのレールに沿ってＸ線検出器を移動させてもよい。また、Ｘ線管またはＸ線検出器のいずれか一方を動かすのに可動台座を用いて、他方を動かすのに可動台座以外の移動手段（例えばレール）を用いて、可動台座とそれ以外の移動手段とを組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
２ … 映像系
２１ … Ｘ線管
２２ … Ｘ線検出器
３１，４１ … 可動台座
５ … 動体追跡処理部
６ … シーケンス制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療部位に放射線を照射するために、前記治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置であって、
動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、
前記Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管、および前記Ｘ線透視撮影を行うために前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段からなる映像系と、
前記映像系の移動を制御する移動制御手段と
を備え、
前記動体追跡処理手段と前記移動制御手段とを通信可能に構成することを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記移動制御手段からの前記映像系に関する情報を前記動体追跡処理手段が受信することを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記動体追跡処理手段から位置情報を前記移動制御手段に送信して、その位置情報に基づいて前記映像系を移動させることを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記移動制御手段は、前記映像系を支持して自身が可動する可動台座であることを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項１】
治療部位に放射線を照射するために、前記治療部位に関する動体をＸ線透視撮影により追跡する放射線治療用動体追跡装置であって、
動体追跡を処理する動体追跡処理手段と、
前記Ｘ線透視撮影を行うためにＸ線を照射するＸ線管、および前記Ｘ線透視撮影を行うために前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段からなる映像系と、
前記映像系の移動を制御する移動制御手段と
を備え、
前記動体追跡処理手段と前記移動制御手段とを通信可能に構成することを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記移動制御手段からの前記映像系に関する情報を前記動体追跡処理手段が受信することを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記動体追跡処理手段から位置情報を前記移動制御手段に送信して、その位置情報に基づいて前記映像系を移動させることを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線治療用動体追跡装置において、
前記移動制御手段は、前記映像系を支持して自身が可動する可動台座であることを特徴とする放射線治療用動体追跡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１９６３２６（Ｐ２０１２−１９６３２６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２６３０（Ｐ２０１１−６２６３０）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]