放射線治療装置および放射線治療装置の照射野確認画像取得方法
【課題】本発明は、照射野確認画像において、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較に必要な基準となる部位のみのコントラストを高めることを目的とする。
【解決手段】放射線治療装置が、照射野確認用放射線を照射する放射線照射手段と、患者を支持する患者支持台と、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように検出器移動手段を駆動して放射線画像検出器を移動させる制御手段と、を備える。
【解決手段】放射線治療装置が、照射野確認用放射線を照射する放射線照射手段と、患者を支持する患者支持台と、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように検出器移動手段を駆動して放射線画像検出器を移動させる制御手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療用放射線を患者の患部に照射する放射線治療装置において、患部の位置を確認するために用いられる照射野確認画像を取得する放射線治療装置および照射野確認画像の取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、線形加速器やマイクロトロンなどの電子加速器を用いた放射線発生装置から放射されるＸ線や電子線、またはサイクロトロンやシンクロトロンから放射される粒子線を患者の患部に照射して治療する放射線治療装置が使用されている。放射線治療は、治療用放射線によって患者の患部の細胞を損傷させることによって治療するものであり、正常な細胞を損傷させないように放射線を正確に患部に照射させる必要がある。
【０００３】
放射線治療においては、予め診断用のＸ線ＣＴで患部の位置と形状を画像化し治療計画を立てる。そして、放射線治療装置による治療に先立って、正常な細胞を損傷させることのないように強度を下げた治療用放射線を患部が含まれる領域に照射し、その透過放射線を撮影して照射野確認画像を取得する。照射野確認画像は治療用放射線の照射位置と患部の位置とを一致させるために用いられる画像であり、具体的には、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較しながら両画像が一致するように患者を移動させて位置合わせを行っている。患部と治療用放射線の位置合わせを正確に行った上で放射線治療（治療のための通常の強度の治療用放射線の照射）が行なわれる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較する際には、照射野確認画像上で確認し易い基準となる体内組織（例えば、骨）の位置を比較することによって行われ、これら画像間で基準となる体内組織の位置が正確に一致するように患者の位置を移動させている。各画像間の対応関係が一致することにより、放射線治療装置においても治療計画で求められた患部の位置が特定できるため、治療用放射線を患部に正確に照射することが可能となる。
【０００５】
治療用放射線の患部に対する照射位置精度は、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像間のマッチングの精度が直接影響する。そのため、Ｘ線ＣＴの画像と比較される照射野確認画像には鮮明な画像が求められるが、後述するように照射野確認画像のコントラストはＸ線ＣＴの画像に比較して低く、よりコントラストの高い照射野確認画像が求められている。
【０００６】
Ｘ線画像のコントラストを高める技術としては、患部とその周辺の物質とで密度差がある場合に、その境界面でＸ線が屈曲することを利用して患部を輪郭強調する方法等が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６１４３８号
【特許文献２】特開２００６−９５３２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の照射野確認画像においては、強度を下げた治療用放射線を用いているものの、一般にその放射線エネルギーは診断用放射線に比較して１０倍以上高い。そのため、殆どの放射線が患者の体内を透過することとなり、患部とその周辺の体内組織との放射線吸収率の差が観察され難い。すなわち、照射野確認画像は、診断用の画像と比較してコントラストの低い画像となる。また、エネルギーが高い放射線が患者に照射された場合には、患者の体内で散乱される放射線の強度も格段に高くなり、この散乱放射線が照射野確認画像のコントラストをさらに低下させ、解像度を低下させる要因にもなる。
【０００９】
そして、照射野確認画像のコントラストが低いと、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較が難しいものとなり、患者の患部と治療用放射線の位置合わせが正確に行えない。このような場合、従来の放射線治療においては、患部周辺にある程度の余裕を持たせて照射領域を定め、治療用放射線を照射させているが、このような方法では患部周辺の正常な細胞を損傷させることとなり患者への副作用が大きくなるという問題がある。
【００１０】
Ｘ線画像のコントラストを高める技術としては、上述のように特許文献２等の技術が知られているが、これらは比較的エネルギーが低い診断用放射線を用いた場合に有効なものであって、例えば照射野確認画像を得る手段として適用した場合、患部のみならずその周辺の体内組織の輪郭も強調される結果、返ってＸ線ＣＴによる画像との比較がし難い照射野確認画像となる。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、治療用放射線による照射野確認画像において、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較に必要な基準となる体内組織のみのコントラストを高め、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確なものとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本願発明の放射線治療装置は、治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を患部に照射する放射線照射手段と、患者を支持する患者支持台と、患者及び患者支持台を透過した照射野確認用放射線を検出し、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を照射野確認用放射線の光軸に沿って患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように検出器移動手段を駆動して放射線画像検出器を移動させる制御手段とを備える。このような構成により、照射野確認画像において、所望の体内組織のみのコントラストを高めることが可能となり、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確に行うことができる。
【００１３】
また、放射線治療装置は、患者支持台を照射野確認用放射線の光軸に直交する方向に移動させる患者支持台移動手段をさらに備え、制御手段は、予め作成された基準画像に含まれる体内組織の位置と照射野確認画像に含まれる体内組織の位置が一致するように患者支持台移動手段を移動させることが好ましい。このような構成により、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とのマッチングを正確に行うことができる。
【００１４】
また、治療用放射線及び照射野確認用放射線は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のシンクロトロン放射光であることが好ましい。このような構成により、治療用放射線及び照射野確認用放射線を兼用することが可能となる。
【００１５】
また、放射線照射手段は、電子を加速する電子加速器と、加速された電子が衝突しＸ線を照射するＸ線変換ターゲットと、Ｘ線変換ターゲットを冷却する冷却手段とを備え、加速された電子のビーム径が０．１ｍｍより大きく、０．５ｍｍより小さいことが好ましい。このような構成により、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の解像度とほぼ等しい解像度の照射野確認画像を得ることができる。
【００１６】
また、別の観点からは、本願発明の放射線治療装置の照射野画像取得方法は、治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を患部に照射するステップと、患者及び患者支持台を透過した照射野確認用放射線を放射線検出器で検出して照射野確認画像を得るステップと、放射線画像検出器を照射野確認用放射線の光軸に沿って患者支持台に対して接離するように移動させるステップと、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように放射線画像検出器を移動させるステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、照射野確認画像において、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較に必要な基準となる体内部位のみのコントラストが高められ、照射野確認画像とＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の治療用放射線が患者体内で屈曲する様子と、Ｘ線画像センサの位置と放射線強度との関係を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の照射野確認画像取得ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る放射線治療装置の構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る放射線治療装置について以下に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置１の概略構成図である。
【００２０】
本実施形態に係る放射線治療装置１は、放射線発生器１０、吸収体２１、Ｘ線シャッタ２２、マルチリーフコリメータ３０、患者支持台５０、Ｘ線画像センサ６０、コントローラ７０、表示装置８０等を有する。そして、放射線治療を受ける患者４０は、患者支持台５０上に支持、固定される。なお、図１においては、説明の便宜上、患者４０と患者支持台５０とを離して記載しているが、実際には患者４０は患者支持台５０に密着して支持されている。
【００２１】
放射線発生器１０は、高エネルギー電子または陽電子を蓄積する蓄積リング（シンクロトロン）１１、偏向電磁石１２を有する。偏向電磁石１２に磁場を発生させることにより蓄積リング１１に蓄積されている高エネルギーの電子または陽電子の軌道が曲げられ、光源１３から蓄積リング１１の接線方向に高強度の放射光１４が出射される。放射光１４は、可視光からＸ線領域までの帯域を有し、レーザ光のように指向性が高く、ほぼ平行に進む電磁波である。本実施形態においては、放射光１４は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のエネルギースペクトルを有する。
【００２２】
吸収体２１は、放射線発生器１０の光源１３から出射される放射光１４の光軸上に配置され、放射光１４からＸ線領域において低いエネルギー成分（すなわち、Ｘ線において波長が長い成分）を吸収し、エネルギーが高い成分のＸ線領域のみからなる治療用放射線１５を出射する。本実施形態の放射線治療装置１においては、約８０ｋｅＶ以上のエネルギーを有するＸ線を利用するため、本実施形態の吸収体２１は、放射光１４から８０ｋｅＶ以下のＸ線成分も吸収する。
【００２３】
Ｘ線シャッタ２２は、例えばタングステン等のシャッタ羽根で構成されるメカニカルシャッタであり、吸収体２１から出射される治療用放射線１５の光軸上に配置され、後述するコントローラ７０に接続されている。Ｘ線シャッタ２２は、コントローラ７０の指示に従って治療用放射線１５の照射時間を制御する。
【００２４】
マルチリーフコリメータ３０は、例えばタングステン等の遮蔽板であるリーフ３１〜３４を備える。水平方向（図１中）に配置されるリーフ３１とリーフ３２とで構成されるスリットによって治療用放射線１５の水平方向のビーム幅を規定し、垂直方向（図１中）に配置されるリーフ３３とリーフ３４とで構成されるスリットによって治療用放射線１５の垂直方向のビーム幅を規定する。マルチリーフコリメータ３０は、後述するコントローラ７０に接続され、コントローラ７０の指示に従って図示しない駆動部を駆動させて、リーフ３１とリーフ３２の間隔（スリット幅）およびリーフ３３とリーフ３４の間隔を制御する。リーフ３１とリーフ３２の間隔およびリーフ３３とリーフ３４の間隔を制御することにより、治療用放射線１５の照射野（照射領域）が決定される。
【００２５】
患者支持台５０は、放射線の吸収がないようにカーボンファイバ等によって構成され、患者４０を支持し固定する。患者支持台５０は、コントローラ７０に接続されたモータ５５を有し、コントローラ７０の指示によりモータ５５が図示しない移動機構を駆動することによって、図１の水平方向および垂直方向に移動する。患者４０を支持した患者支持台５０が移動することによって、治療用放射線１５の照射位置と患部の位置が調整される。
【００２６】
Ｘ線画像センサ６０は、患者支持台５０に面した側に画素を二次元に配列したＸ線検出面を有し、患者４０および患者支持台５０を透過した治療用放射線１５をＸ線検出面で検出して照射野確認画像をコントローラ７０に出力する画像センサである。Ｘ線画像センサ６０は、コントローラ７０に接続されたモータ６５を有し、コントローラ７０の指示によってモータ６５が図示しない移動機構を駆動することによって患者支持台５０に近接または離間する方向に移動する。Ｘ線画像センサ６０は、照射野確認画像を出力しながら移動し、後述するように照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となる位置に配置される。
【００２７】
表示装置８０は、コントローラ７０に接続され、コントローラ７０の指示に従ってＸ線画像センサ６０より出力される照射野確認画像を表示する。
【００２８】
コントローラ７０は、上述のように、Ｘ線シャッタ２２、マルチリーフコリメータ３０、患者支持台５０のモータ５５、Ｘ線画像センサ６０、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５および表示装置８０と接続され、これらを制御する。また、後述するように、Ｘ線画像センサ６０から出力される照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるようにＸ線画像センサ６０のモータ６５を駆動する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の治療用放射線が患者体内で屈曲する様子と、Ｘ線画像センサの位置と放射線強度との関係を説明する図である。図２（ａ）は、図１の治療用放射線１５が患者４０の体内で屈曲する様子を模式的に示した図であり、図１の水平方向断面を表している。図２（ａ）において、体内組織４２は、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較する時に基準とされる患者４０の体内の組織であり、照射野確認画像上で識別可能な、例えば、組織密度が高い骨である。位置Ａ、位置Ｂおよび位置Ｃは、Ｘ線画像センサ６０の受光面の位置を示しており、Ｘ線画像センサ６０が各位置に配置された場合のＸ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布を図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）にそれぞれ示す。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、図中左側ほど放射線強度Ｉが高いものとする。なお、図２（ａ）においては、説明の便宜上、患者支持台５０を省略している。
【００３０】
マルチリーフコリメータ３０より出射される治療用放射線１５は、略平行な放射線である。治療用放射線１５が患者４０に照射された場合、治療用放射線１５は患者４０の体内組織４２に吸収されながら進行し、体内組織４２に吸収しきれなかった治療用放射線１５が患者４０の体内を透過する。そして、患者４０の体内を透過した治療用放射線１５は、体外に設置されたＸ線画像センサ６０によって検出される。患者４０の体内で吸収される治療用放射線１５の量は、治療用放射線１５が通過する患者４０の体内組織によって異なる。特に組織密度が高い体内組織４２は他の組織よりも格段に多くの放射線を吸収するため、Ｘ線画像センサ６０で検出する放射線強度の分布を画像化することにより、体内組織４２を画像化することが可能となる。
【００３１】
体内組織４２が骨の場合、その形状は略円柱状の形態であり、その断面は略楕円形状となる。また、骨は、その周りの軟組織に比べ密度が高く、Ｘ線に対する屈折率は１よりも小さい。従って、治療用放射線１５が体内組織４２（骨）を通過する場合には、骨が一種のレンズとして働き、図２（ａ）で示すように、体内組織４２の周辺部で体内組織４２の外側に屈曲した屈曲放射線１６となる。
【００３２】
ここで、Ｘ線画像センサ６０が位置Ａに配置された場合、Ｘ線画像センサ６０が検出する放射線は患者４０の体内を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６であるが、位置Ａにおける屈曲放射線１６の屈曲量（放射線が直進した場合に対するずれ量）が小さいため略平行放射線として観察される。従って、Ｘ線画像センサ６０が検出する放射線強度Ｉの分布は、直進して透過する治療用放射線１５の透過量と略同一となる。体内組織４２の厚さが中心部から周辺部にかけて徐々に薄くなるような形状の場合、図２（ｂ）に示されるように、体内組織４２の周辺部に対応する放射線強度Ｉはなだらかな曲線となる（矢印７２内側）。その結果、この放射線分布から得られる照射野確認画像は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）がぼけた不鮮明な画像となる。
【００３３】
また、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｂに配置された場合、Ｘ線画像センサ６０が位置Ａに配置された場合とは異なり、位置Ｂにおける屈曲放射線１６の屈曲量が十分大きくなる。従って、Ｘ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布は、図２（ｃ）に示されるように、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合う部分で強度が強くなり（矢印７４）、屈曲放射線１６が発生する部分で強度が弱くなって（矢印７５）観察される。位置Ｂは、発生した全ての屈曲放射線１６と体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５とが、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）外側でちょうど重なる位置である。そして、屈曲放射線１６は体内組織４２の周辺部内側で発生するものであるから、Ｘ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）を境に、輪郭部分外側で強度が強く、輪郭部分内側で強度が弱く観察されることとなる。その結果、この放射線分布から得られる照射野確認画像は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）が鮮明に強調された画像となる。
【００３４】
また、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｃに配置された場合、位置Ｃにおける屈曲放射線１６の屈曲量は位置Ｂにおける屈曲放射線１６の屈曲量よりもさらに大きくなる。従って、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合う部分（矢印７４）の位置は体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）から遠ざかり、図２（ｄ）に示されるような放射線強度分布となる。すなわち、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合って強度が強くなる部分（矢印７４）と屈曲放射線１６が発生して強度が弱くなる部分（矢印７５）との間隔が開き、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）の外側周辺に対応する放射線強度Ｉはなだらかな曲線となる（矢印７２外側）。ここで、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合って強度が強くなる部分（矢印７４）と屈曲放射線１６が発生して強度が弱くなる部分（矢印７５）との間隔は、照射野確認画像上では体内組織４２の輪郭を示す線幅として観察されることとなるから、位置Ｃの放射線分布から得られる照射野確認画像は、位置Ｂの放射線分布から得られる照射野確認画像に比較して体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）の強調が弱く、輪郭線幅の広い不鮮明な画像となる。
【００３５】
以上のように、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｂに配置された場合、照射野確認画像における体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）が最も強調され、体内組織４２の輪郭部分のコントラスト（矢印７２で示すライン上での放射線強度Ｉの最大値と最小値の差）も最大となる。
【００３６】
なお、本発明の発明者の実験によると、屈曲放射線１６の屈曲量は、体内組織４２の形状にもよるが、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離に比例し、数１０μｍ／ｍ以下である。また、本実施形態のＸ線画像センサ６０のセンサ分解能は、２０〜３０μｍ程度である。従って、屈曲放射線１６による体内組織４２の輪郭強調効果を得ようとすれば、少なくとも屈曲量がセンサ分解能を上回る必要があるため、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離は、１ｍ以上となる。しかし、例えば、Ｘ線画像センサ６０のセンサ分解能をより高いものとすれば、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離を縮めることが可能となるため、これに限られるものではない。
【００３７】
本実施形態に係る放射線治療装置１は、Ｘ線画像センサ６０を位置Ｂに配置し、上述の屈曲放射線１６を利用することによって照射野確認画像上の体内組織４２の輪郭を強調するように構成されている。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る放射線治療装置１のコントローラ７０で実行される照射野確認画像取得ルーチンのフローチャートである。
【００３９】
照射野確認画像取得ルーチンがスタートすると、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０の位置を初期化する（Ｓ１０１）。具体的には、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５を駆動し、Ｘ線画像センサ６０を患者支持台５０に最も近い所定位置（例えば、患者支持台５０から５０ｃｍ離れた位置）に停止させる。
【００４０】
次いで、コントローラ７０は、治療用放射線１５の強度が予め定められた照射野確認画像を得るために必要な強度となるように、Ｘ線シャッタ２２を制御する（Ｓ１０３）。
【００４１】
次いで、コントローラ７０は、照射野が予め定められた範囲となるようにマルチリーフコリメータ３０の各リーフ３１〜３４を制御し、治療用放射線１５の水平方向および垂直方向のビーム幅を決定する（Ｓ１０５）。
【００４２】
次いで、コントローラ７０は、患者４０の患部がステップＳ１０５で決定された照射野に入るように患者支持台５０のモータ５５を駆動し、患者支持台５０を水平方向および垂直方向に移動させる（Ｓ１０７）。
【００４３】
次いで、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０から出力される１画面分の画像データ（画素の輝度データ）を取得し（Ｓ１０９）、コントラスト演算を行う（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１において、コントローラ７０は、Ｓ１０９で取得した画像データから輝度値の最大値（最大輝度値）、最小値（最小輝度値）を求め、最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置を特定し、さらに輝度値の最大値と最小値の差から１画面内のコントラスト値を求める。そして、Ｘ線画像センサ６０の移動距離の情報に関連付けて、最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置及びコントラスト値をコントローラ７０内のメモリ（図示せず）に格納する（Ｓ１１１）。
【００４４】
次いで、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５を駆動し、Ｘ線画像センサ６０を患者支持台５０から離れる方向に所定量（例えば、１０ｃｍ）移動させる。そして、所定距離（例えば、１ｍ）の移動が終了したか否かを判断する（Ｓ１１５）。ここで、所定距離の移動が終了したと判断した場合には、ステップＳ１１７に進み（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、所定距離の移動が終了していないと判断した場合には、Ｓ１０９に戻り、所定距離の移動が終了するまでステップＳ１０９〜Ｓ１１５を繰り返す（Ｓ１１５：ＮＯ）。
【００４５】
Ｘ線画像センサ６０が所定距離の移動を完了すると、コントローラ７０は、ステップＳ１１１でメモリに格納した最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置及びコントラスト値を読み出し、コントラスト値が最大で、最大輝度値を有する画素と最小輝度値を有する画素との距離が最も短くなるときのＸ線画像センサ６０の移動距離を求める（Ｓ１１７）。そして、コントローラ７０は、Ｓ１１７で求めたＸ線画像センサ６０の移動距離に再度Ｘ線画像センサ６０を移動させて（Ｓ１１９）、照射野確認画像取得ルーチンを終了する。
【００４６】
照射野確認画像取得ルーチン終了後のＸ線画像センサ６０の停止位置が、図２（ａ）の位置Ｂに対応し、体内組織４２の輪郭部分が最も強調され、体内組織４２の輪郭部分のコントラストが最大となる照射野視野確認画像を得られる位置となる。コントローラ７０は、この位置で取得される照射野確認画像の体内組織４２の位置と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の体内組織４２の位置とを比較し、両者の位置が一致するように患者支持台５０のモータ５５を駆動する。そして、照射野確認画像の体内組織４２の位置と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の体内組織４２の位置を一致させた後、コントローラ７０は、治療計画で求められた患部の位置情報に基づいて患部に治療用放射線１５を照射する。具体的には、治療計画で求められた患部の位置が照射野となるようにマルチリーフコリメータ３０を制御し、Ｘ線シャッタ２２を制御して治療に必要な強度の治療用放射線１５を出力する。
【００４７】
以上のように、本実施形態の放射線治療装置１によれば、照射野確認画像において、コントラストの高い体内組織４２の画像を得ることができるため、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較が容易かつ正確に行うことが可能となる。従って、患者４０の患部と治療用放射線１５との位置合わせが正確に行える。
【００４８】
本実施形態の放射線発生器１０は、高エネルギー電子または陽電子を蓄積する蓄積リング（シンクロトロン）１１として説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、放射線発生器１０には、線形加速器やマイクロトロンなどの電子加速器を用いた放射線発生器を用いることも可能である。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る放射線治療装置１´の構成を示す概略構成図である。放射線発生器１０´において、電子加速器１１０とＸ線変換ターゲット１２０を用いる点で本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置１とは異なる。
【００５０】
電子加速器１１０によって、電子が１ＭｅＶ以上のエネルギーに加速されて出力される。そして、電子加速器１１０から出力された電子が、Ｘ線変換ターゲット１２０に衝突することにより、Ｘ線が照射される。ここで、Ｘ線の光源１３´の大きさは、Ｘ線変換ターゲット１２０のビーム径と略同一となる。
【００５１】
従来の放射線治療においては、Ｘ線の光源のビーム径は、一般に２ｍｍ程度のものが使われている。これは、十分な放射線強度を得るためには、ある程度大きなビーム径の電子をＸ線変換ターゲットに入射する必要があるためである。一方、放射線診断の分野においては、Ｘ線の光源のビーム径は、一般に０．５ｍｍ程度のものが使われている。これは、治療用放射線ほど高い放射線強度が必要ないことと、光源の大きさが大きくなると半影の影響が大きくなり画像の鮮明度（輪郭がぼける度合い）が悪くなるためである。
【００５２】
本実施形態に係る放射線治療装置１´においては、照射野確認画像の解像度が放射線診断の画像と同程度の解像度（０．１ｍｍ程度）又はそれ以上となるように、電子加速器１１０によって１ＭｅＶ以上のエネルギーに加速された電子を０．５ｍｍ以下のビーム径に絞ってＸ線変換ターゲット１２０に入射させている。しかし、加速された電子のビーム径を絞った場合、治療用放射線１５の強度が低下するため、０．１ｍｍ以上のビーム径とする必要がある。このような構成によって、放射線治療を行うための放射線強度を維持し、かつ照射野画像を取得する際のコントラストの悪化を防止している。なお、ビーム径を絞られた高エネルギーの電子がＸ線変換ターゲット１２０に入射すると、Ｘ線変換ターゲット１２０が発熱するため、Ｘ線変換ターゲット１２０には冷却装置１３０を取り付ける必要がある。
【符号の説明】
【００５３】
１、１´ 放射線治療装置
１０、１０´ 放射線発生器
１１ 蓄積リング
１２ 偏向電磁石
１３、１３´ Ｘ線光源
１４ 放射光
１５ 治療用放射線
２１ 吸収体
２２ Ｘ線シャッタ
３０ マルチリーフコリメータ
４０ 患者
５０ 患者支持台
５５、６５ モータ
６０ Ｘ線画像センサ
７０ コントローラ
８０ 表示装置
１１０ 電子加速器
１２０ Ｘ線変換ターゲット
１３０ 冷却装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療用放射線を患者の患部に照射する放射線治療装置において、患部の位置を確認するために用いられる照射野確認画像を取得する放射線治療装置および照射野確認画像の取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、線形加速器やマイクロトロンなどの電子加速器を用いた放射線発生装置から放射されるＸ線や電子線、またはサイクロトロンやシンクロトロンから放射される粒子線を患者の患部に照射して治療する放射線治療装置が使用されている。放射線治療は、治療用放射線によって患者の患部の細胞を損傷させることによって治療するものであり、正常な細胞を損傷させないように放射線を正確に患部に照射させる必要がある。
【０００３】
放射線治療においては、予め診断用のＸ線ＣＴで患部の位置と形状を画像化し治療計画を立てる。そして、放射線治療装置による治療に先立って、正常な細胞を損傷させることのないように強度を下げた治療用放射線を患部が含まれる領域に照射し、その透過放射線を撮影して照射野確認画像を取得する。照射野確認画像は治療用放射線の照射位置と患部の位置とを一致させるために用いられる画像であり、具体的には、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較しながら両画像が一致するように患者を移動させて位置合わせを行っている。患部と治療用放射線の位置合わせを正確に行った上で放射線治療（治療のための通常の強度の治療用放射線の照射）が行なわれる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較する際には、照射野確認画像上で確認し易い基準となる体内組織（例えば、骨）の位置を比較することによって行われ、これら画像間で基準となる体内組織の位置が正確に一致するように患者の位置を移動させている。各画像間の対応関係が一致することにより、放射線治療装置においても治療計画で求められた患部の位置が特定できるため、治療用放射線を患部に正確に照射することが可能となる。
【０００５】
治療用放射線の患部に対する照射位置精度は、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像間のマッチングの精度が直接影響する。そのため、Ｘ線ＣＴの画像と比較される照射野確認画像には鮮明な画像が求められるが、後述するように照射野確認画像のコントラストはＸ線ＣＴの画像に比較して低く、よりコントラストの高い照射野確認画像が求められている。
【０００６】
Ｘ線画像のコントラストを高める技術としては、患部とその周辺の物質とで密度差がある場合に、その境界面でＸ線が屈曲することを利用して患部を輪郭強調する方法等が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６１４３８号
【特許文献２】特開２００６−９５３２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の照射野確認画像においては、強度を下げた治療用放射線を用いているものの、一般にその放射線エネルギーは診断用放射線に比較して１０倍以上高い。そのため、殆どの放射線が患者の体内を透過することとなり、患部とその周辺の体内組織との放射線吸収率の差が観察され難い。すなわち、照射野確認画像は、診断用の画像と比較してコントラストの低い画像となる。また、エネルギーが高い放射線が患者に照射された場合には、患者の体内で散乱される放射線の強度も格段に高くなり、この散乱放射線が照射野確認画像のコントラストをさらに低下させ、解像度を低下させる要因にもなる。
【０００９】
そして、照射野確認画像のコントラストが低いと、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較が難しいものとなり、患者の患部と治療用放射線の位置合わせが正確に行えない。このような場合、従来の放射線治療においては、患部周辺にある程度の余裕を持たせて照射領域を定め、治療用放射線を照射させているが、このような方法では患部周辺の正常な細胞を損傷させることとなり患者への副作用が大きくなるという問題がある。
【００１０】
Ｘ線画像のコントラストを高める技術としては、上述のように特許文献２等の技術が知られているが、これらは比較的エネルギーが低い診断用放射線を用いた場合に有効なものであって、例えば照射野確認画像を得る手段として適用した場合、患部のみならずその周辺の体内組織の輪郭も強調される結果、返ってＸ線ＣＴによる画像との比較がし難い照射野確認画像となる。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、治療用放射線による照射野確認画像において、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較に必要な基準となる体内組織のみのコントラストを高め、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確なものとすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本願発明の放射線治療装置は、治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を患部に照射する放射線照射手段と、患者を支持する患者支持台と、患者及び患者支持台を透過した照射野確認用放射線を検出し、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を照射野確認用放射線の光軸に沿って患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように検出器移動手段を駆動して放射線画像検出器を移動させる制御手段とを備える。このような構成により、照射野確認画像において、所望の体内組織のみのコントラストを高めることが可能となり、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確に行うことができる。
【００１３】
また、放射線治療装置は、患者支持台を照射野確認用放射線の光軸に直交する方向に移動させる患者支持台移動手段をさらに備え、制御手段は、予め作成された基準画像に含まれる体内組織の位置と照射野確認画像に含まれる体内組織の位置が一致するように患者支持台移動手段を移動させることが好ましい。このような構成により、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とのマッチングを正確に行うことができる。
【００１４】
また、治療用放射線及び照射野確認用放射線は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のシンクロトロン放射光であることが好ましい。このような構成により、治療用放射線及び照射野確認用放射線を兼用することが可能となる。
【００１５】
また、放射線照射手段は、電子を加速する電子加速器と、加速された電子が衝突しＸ線を照射するＸ線変換ターゲットと、Ｘ線変換ターゲットを冷却する冷却手段とを備え、加速された電子のビーム径が０．１ｍｍより大きく、０．５ｍｍより小さいことが好ましい。このような構成により、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の解像度とほぼ等しい解像度の照射野確認画像を得ることができる。
【００１６】
また、別の観点からは、本願発明の放射線治療装置の照射野画像取得方法は、治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を患部に照射するステップと、患者及び患者支持台を透過した照射野確認用放射線を放射線検出器で検出して照射野確認画像を得るステップと、放射線画像検出器を照射野確認用放射線の光軸に沿って患者支持台に対して接離するように移動させるステップと、照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように放射線画像検出器を移動させるステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、照射野確認画像において、治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較に必要な基準となる体内部位のみのコントラストが高められ、照射野確認画像とＸ線ＣＴによる画像との比較を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の治療用放射線が患者体内で屈曲する様子と、Ｘ線画像センサの位置と放射線強度との関係を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の照射野確認画像取得ルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る放射線治療装置の構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る放射線治療装置について以下に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置１の概略構成図である。
【００２０】
本実施形態に係る放射線治療装置１は、放射線発生器１０、吸収体２１、Ｘ線シャッタ２２、マルチリーフコリメータ３０、患者支持台５０、Ｘ線画像センサ６０、コントローラ７０、表示装置８０等を有する。そして、放射線治療を受ける患者４０は、患者支持台５０上に支持、固定される。なお、図１においては、説明の便宜上、患者４０と患者支持台５０とを離して記載しているが、実際には患者４０は患者支持台５０に密着して支持されている。
【００２１】
放射線発生器１０は、高エネルギー電子または陽電子を蓄積する蓄積リング（シンクロトロン）１１、偏向電磁石１２を有する。偏向電磁石１２に磁場を発生させることにより蓄積リング１１に蓄積されている高エネルギーの電子または陽電子の軌道が曲げられ、光源１３から蓄積リング１１の接線方向に高強度の放射光１４が出射される。放射光１４は、可視光からＸ線領域までの帯域を有し、レーザ光のように指向性が高く、ほぼ平行に進む電磁波である。本実施形態においては、放射光１４は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のエネルギースペクトルを有する。
【００２２】
吸収体２１は、放射線発生器１０の光源１３から出射される放射光１４の光軸上に配置され、放射光１４からＸ線領域において低いエネルギー成分（すなわち、Ｘ線において波長が長い成分）を吸収し、エネルギーが高い成分のＸ線領域のみからなる治療用放射線１５を出射する。本実施形態の放射線治療装置１においては、約８０ｋｅＶ以上のエネルギーを有するＸ線を利用するため、本実施形態の吸収体２１は、放射光１４から８０ｋｅＶ以下のＸ線成分も吸収する。
【００２３】
Ｘ線シャッタ２２は、例えばタングステン等のシャッタ羽根で構成されるメカニカルシャッタであり、吸収体２１から出射される治療用放射線１５の光軸上に配置され、後述するコントローラ７０に接続されている。Ｘ線シャッタ２２は、コントローラ７０の指示に従って治療用放射線１５の照射時間を制御する。
【００２４】
マルチリーフコリメータ３０は、例えばタングステン等の遮蔽板であるリーフ３１〜３４を備える。水平方向（図１中）に配置されるリーフ３１とリーフ３２とで構成されるスリットによって治療用放射線１５の水平方向のビーム幅を規定し、垂直方向（図１中）に配置されるリーフ３３とリーフ３４とで構成されるスリットによって治療用放射線１５の垂直方向のビーム幅を規定する。マルチリーフコリメータ３０は、後述するコントローラ７０に接続され、コントローラ７０の指示に従って図示しない駆動部を駆動させて、リーフ３１とリーフ３２の間隔（スリット幅）およびリーフ３３とリーフ３４の間隔を制御する。リーフ３１とリーフ３２の間隔およびリーフ３３とリーフ３４の間隔を制御することにより、治療用放射線１５の照射野（照射領域）が決定される。
【００２５】
患者支持台５０は、放射線の吸収がないようにカーボンファイバ等によって構成され、患者４０を支持し固定する。患者支持台５０は、コントローラ７０に接続されたモータ５５を有し、コントローラ７０の指示によりモータ５５が図示しない移動機構を駆動することによって、図１の水平方向および垂直方向に移動する。患者４０を支持した患者支持台５０が移動することによって、治療用放射線１５の照射位置と患部の位置が調整される。
【００２６】
Ｘ線画像センサ６０は、患者支持台５０に面した側に画素を二次元に配列したＸ線検出面を有し、患者４０および患者支持台５０を透過した治療用放射線１５をＸ線検出面で検出して照射野確認画像をコントローラ７０に出力する画像センサである。Ｘ線画像センサ６０は、コントローラ７０に接続されたモータ６５を有し、コントローラ７０の指示によってモータ６５が図示しない移動機構を駆動することによって患者支持台５０に近接または離間する方向に移動する。Ｘ線画像センサ６０は、照射野確認画像を出力しながら移動し、後述するように照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となる位置に配置される。
【００２７】
表示装置８０は、コントローラ７０に接続され、コントローラ７０の指示に従ってＸ線画像センサ６０より出力される照射野確認画像を表示する。
【００２８】
コントローラ７０は、上述のように、Ｘ線シャッタ２２、マルチリーフコリメータ３０、患者支持台５０のモータ５５、Ｘ線画像センサ６０、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５および表示装置８０と接続され、これらを制御する。また、後述するように、Ｘ線画像センサ６０から出力される照射野確認画像のコントラストを求め、照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるようにＸ線画像センサ６０のモータ６５を駆動する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置の治療用放射線が患者体内で屈曲する様子と、Ｘ線画像センサの位置と放射線強度との関係を説明する図である。図２（ａ）は、図１の治療用放射線１５が患者４０の体内で屈曲する様子を模式的に示した図であり、図１の水平方向断面を表している。図２（ａ）において、体内組織４２は、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像とを比較する時に基準とされる患者４０の体内の組織であり、照射野確認画像上で識別可能な、例えば、組織密度が高い骨である。位置Ａ、位置Ｂおよび位置Ｃは、Ｘ線画像センサ６０の受光面の位置を示しており、Ｘ線画像センサ６０が各位置に配置された場合のＸ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布を図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）にそれぞれ示す。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、図中左側ほど放射線強度Ｉが高いものとする。なお、図２（ａ）においては、説明の便宜上、患者支持台５０を省略している。
【００３０】
マルチリーフコリメータ３０より出射される治療用放射線１５は、略平行な放射線である。治療用放射線１５が患者４０に照射された場合、治療用放射線１５は患者４０の体内組織４２に吸収されながら進行し、体内組織４２に吸収しきれなかった治療用放射線１５が患者４０の体内を透過する。そして、患者４０の体内を透過した治療用放射線１５は、体外に設置されたＸ線画像センサ６０によって検出される。患者４０の体内で吸収される治療用放射線１５の量は、治療用放射線１５が通過する患者４０の体内組織によって異なる。特に組織密度が高い体内組織４２は他の組織よりも格段に多くの放射線を吸収するため、Ｘ線画像センサ６０で検出する放射線強度の分布を画像化することにより、体内組織４２を画像化することが可能となる。
【００３１】
体内組織４２が骨の場合、その形状は略円柱状の形態であり、その断面は略楕円形状となる。また、骨は、その周りの軟組織に比べ密度が高く、Ｘ線に対する屈折率は１よりも小さい。従って、治療用放射線１５が体内組織４２（骨）を通過する場合には、骨が一種のレンズとして働き、図２（ａ）で示すように、体内組織４２の周辺部で体内組織４２の外側に屈曲した屈曲放射線１６となる。
【００３２】
ここで、Ｘ線画像センサ６０が位置Ａに配置された場合、Ｘ線画像センサ６０が検出する放射線は患者４０の体内を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６であるが、位置Ａにおける屈曲放射線１６の屈曲量（放射線が直進した場合に対するずれ量）が小さいため略平行放射線として観察される。従って、Ｘ線画像センサ６０が検出する放射線強度Ｉの分布は、直進して透過する治療用放射線１５の透過量と略同一となる。体内組織４２の厚さが中心部から周辺部にかけて徐々に薄くなるような形状の場合、図２（ｂ）に示されるように、体内組織４２の周辺部に対応する放射線強度Ｉはなだらかな曲線となる（矢印７２内側）。その結果、この放射線分布から得られる照射野確認画像は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）がぼけた不鮮明な画像となる。
【００３３】
また、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｂに配置された場合、Ｘ線画像センサ６０が位置Ａに配置された場合とは異なり、位置Ｂにおける屈曲放射線１６の屈曲量が十分大きくなる。従って、Ｘ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布は、図２（ｃ）に示されるように、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合う部分で強度が強くなり（矢印７４）、屈曲放射線１６が発生する部分で強度が弱くなって（矢印７５）観察される。位置Ｂは、発生した全ての屈曲放射線１６と体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５とが、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）外側でちょうど重なる位置である。そして、屈曲放射線１６は体内組織４２の周辺部内側で発生するものであるから、Ｘ線画像センサ６０が受光する放射線強度Ｉの分布は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）を境に、輪郭部分外側で強度が強く、輪郭部分内側で強度が弱く観察されることとなる。その結果、この放射線分布から得られる照射野確認画像は、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）が鮮明に強調された画像となる。
【００３４】
また、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｃに配置された場合、位置Ｃにおける屈曲放射線１６の屈曲量は位置Ｂにおける屈曲放射線１６の屈曲量よりもさらに大きくなる。従って、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合う部分（矢印７４）の位置は体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）から遠ざかり、図２（ｄ）に示されるような放射線強度分布となる。すなわち、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合って強度が強くなる部分（矢印７４）と屈曲放射線１６が発生して強度が弱くなる部分（矢印７５）との間隔が開き、体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）の外側周辺に対応する放射線強度Ｉはなだらかな曲線となる（矢印７２外側）。ここで、体内組織４２の外側を直進して透過する治療用放射線１５と屈曲放射線１６とが重なり合って強度が強くなる部分（矢印７４）と屈曲放射線１６が発生して強度が弱くなる部分（矢印７５）との間隔は、照射野確認画像上では体内組織４２の輪郭を示す線幅として観察されることとなるから、位置Ｃの放射線分布から得られる照射野確認画像は、位置Ｂの放射線分布から得られる照射野確認画像に比較して体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）の強調が弱く、輪郭線幅の広い不鮮明な画像となる。
【００３５】
以上のように、Ｘ線画像センサ６０が位置Ｂに配置された場合、照射野確認画像における体内組織４２の輪郭部分（矢印７２）が最も強調され、体内組織４２の輪郭部分のコントラスト（矢印７２で示すライン上での放射線強度Ｉの最大値と最小値の差）も最大となる。
【００３６】
なお、本発明の発明者の実験によると、屈曲放射線１６の屈曲量は、体内組織４２の形状にもよるが、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離に比例し、数１０μｍ／ｍ以下である。また、本実施形態のＸ線画像センサ６０のセンサ分解能は、２０〜３０μｍ程度である。従って、屈曲放射線１６による体内組織４２の輪郭強調効果を得ようとすれば、少なくとも屈曲量がセンサ分解能を上回る必要があるため、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離は、１ｍ以上となる。しかし、例えば、Ｘ線画像センサ６０のセンサ分解能をより高いものとすれば、体内組織４２とＸ線画像センサ６０との距離を縮めることが可能となるため、これに限られるものではない。
【００３７】
本実施形態に係る放射線治療装置１は、Ｘ線画像センサ６０を位置Ｂに配置し、上述の屈曲放射線１６を利用することによって照射野確認画像上の体内組織４２の輪郭を強調するように構成されている。
【００３８】
図３は、本実施形態に係る放射線治療装置１のコントローラ７０で実行される照射野確認画像取得ルーチンのフローチャートである。
【００３９】
照射野確認画像取得ルーチンがスタートすると、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０の位置を初期化する（Ｓ１０１）。具体的には、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５を駆動し、Ｘ線画像センサ６０を患者支持台５０に最も近い所定位置（例えば、患者支持台５０から５０ｃｍ離れた位置）に停止させる。
【００４０】
次いで、コントローラ７０は、治療用放射線１５の強度が予め定められた照射野確認画像を得るために必要な強度となるように、Ｘ線シャッタ２２を制御する（Ｓ１０３）。
【００４１】
次いで、コントローラ７０は、照射野が予め定められた範囲となるようにマルチリーフコリメータ３０の各リーフ３１〜３４を制御し、治療用放射線１５の水平方向および垂直方向のビーム幅を決定する（Ｓ１０５）。
【００４２】
次いで、コントローラ７０は、患者４０の患部がステップＳ１０５で決定された照射野に入るように患者支持台５０のモータ５５を駆動し、患者支持台５０を水平方向および垂直方向に移動させる（Ｓ１０７）。
【００４３】
次いで、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０から出力される１画面分の画像データ（画素の輝度データ）を取得し（Ｓ１０９）、コントラスト演算を行う（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１において、コントローラ７０は、Ｓ１０９で取得した画像データから輝度値の最大値（最大輝度値）、最小値（最小輝度値）を求め、最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置を特定し、さらに輝度値の最大値と最小値の差から１画面内のコントラスト値を求める。そして、Ｘ線画像センサ６０の移動距離の情報に関連付けて、最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置及びコントラスト値をコントローラ７０内のメモリ（図示せず）に格納する（Ｓ１１１）。
【００４４】
次いで、コントローラ７０は、Ｘ線画像センサ６０のモータ６５を駆動し、Ｘ線画像センサ６０を患者支持台５０から離れる方向に所定量（例えば、１０ｃｍ）移動させる。そして、所定距離（例えば、１ｍ）の移動が終了したか否かを判断する（Ｓ１１５）。ここで、所定距離の移動が終了したと判断した場合には、ステップＳ１１７に進み（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、所定距離の移動が終了していないと判断した場合には、Ｓ１０９に戻り、所定距離の移動が終了するまでステップＳ１０９〜Ｓ１１５を繰り返す（Ｓ１１５：ＮＯ）。
【００４５】
Ｘ線画像センサ６０が所定距離の移動を完了すると、コントローラ７０は、ステップＳ１１１でメモリに格納した最大輝度値を有する画素の位置、最小輝度値を有する画素の位置及びコントラスト値を読み出し、コントラスト値が最大で、最大輝度値を有する画素と最小輝度値を有する画素との距離が最も短くなるときのＸ線画像センサ６０の移動距離を求める（Ｓ１１７）。そして、コントローラ７０は、Ｓ１１７で求めたＸ線画像センサ６０の移動距離に再度Ｘ線画像センサ６０を移動させて（Ｓ１１９）、照射野確認画像取得ルーチンを終了する。
【００４６】
照射野確認画像取得ルーチン終了後のＸ線画像センサ６０の停止位置が、図２（ａ）の位置Ｂに対応し、体内組織４２の輪郭部分が最も強調され、体内組織４２の輪郭部分のコントラストが最大となる照射野視野確認画像を得られる位置となる。コントローラ７０は、この位置で取得される照射野確認画像の体内組織４２の位置と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の体内組織４２の位置とを比較し、両者の位置が一致するように患者支持台５０のモータ５５を駆動する。そして、照射野確認画像の体内組織４２の位置と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像の体内組織４２の位置を一致させた後、コントローラ７０は、治療計画で求められた患部の位置情報に基づいて患部に治療用放射線１５を照射する。具体的には、治療計画で求められた患部の位置が照射野となるようにマルチリーフコリメータ３０を制御し、Ｘ線シャッタ２２を制御して治療に必要な強度の治療用放射線１５を出力する。
【００４７】
以上のように、本実施形態の放射線治療装置１によれば、照射野確認画像において、コントラストの高い体内組織４２の画像を得ることができるため、照射野確認画像と治療計画で撮影したＸ線ＣＴによる画像との比較が容易かつ正確に行うことが可能となる。従って、患者４０の患部と治療用放射線１５との位置合わせが正確に行える。
【００４８】
本実施形態の放射線発生器１０は、高エネルギー電子または陽電子を蓄積する蓄積リング（シンクロトロン）１１として説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、放射線発生器１０には、線形加速器やマイクロトロンなどの電子加速器を用いた放射線発生器を用いることも可能である。
【００４９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る放射線治療装置１´の構成を示す概略構成図である。放射線発生器１０´において、電子加速器１１０とＸ線変換ターゲット１２０を用いる点で本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療装置１とは異なる。
【００５０】
電子加速器１１０によって、電子が１ＭｅＶ以上のエネルギーに加速されて出力される。そして、電子加速器１１０から出力された電子が、Ｘ線変換ターゲット１２０に衝突することにより、Ｘ線が照射される。ここで、Ｘ線の光源１３´の大きさは、Ｘ線変換ターゲット１２０のビーム径と略同一となる。
【００５１】
従来の放射線治療においては、Ｘ線の光源のビーム径は、一般に２ｍｍ程度のものが使われている。これは、十分な放射線強度を得るためには、ある程度大きなビーム径の電子をＸ線変換ターゲットに入射する必要があるためである。一方、放射線診断の分野においては、Ｘ線の光源のビーム径は、一般に０．５ｍｍ程度のものが使われている。これは、治療用放射線ほど高い放射線強度が必要ないことと、光源の大きさが大きくなると半影の影響が大きくなり画像の鮮明度（輪郭がぼける度合い）が悪くなるためである。
【００５２】
本実施形態に係る放射線治療装置１´においては、照射野確認画像の解像度が放射線診断の画像と同程度の解像度（０．１ｍｍ程度）又はそれ以上となるように、電子加速器１１０によって１ＭｅＶ以上のエネルギーに加速された電子を０．５ｍｍ以下のビーム径に絞ってＸ線変換ターゲット１２０に入射させている。しかし、加速された電子のビーム径を絞った場合、治療用放射線１５の強度が低下するため、０．１ｍｍ以上のビーム径とする必要がある。このような構成によって、放射線治療を行うための放射線強度を維持し、かつ照射野画像を取得する際のコントラストの悪化を防止している。なお、ビーム径を絞られた高エネルギーの電子がＸ線変換ターゲット１２０に入射すると、Ｘ線変換ターゲット１２０が発熱するため、Ｘ線変換ターゲット１２０には冷却装置１３０を取り付ける必要がある。
【符号の説明】
【００５３】
１、１´ 放射線治療装置
１０、１０´ 放射線発生器
１１ 蓄積リング
１２ 偏向電磁石
１３、１３´ Ｘ線光源
１４ 放射光
１５ 治療用放射線
２１ 吸収体
２２ Ｘ線シャッタ
３０ マルチリーフコリメータ
４０ 患者
５０ 患者支持台
５５、６５ モータ
６０ Ｘ線画像センサ
７０ コントローラ
８０ 表示装置
１１０ 電子加速器
１２０ Ｘ線変換ターゲット
１３０ 冷却装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の患部に治療用放射線を照射することにより治療を行う放射線治療装置において、
前記治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を前記患部に照射する放射線照射手段と、
前記患者を支持する患者支持台と、
前記患者及び前記患者支持台を透過した前記照射野確認用放射線を検出し、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器を前記照射野確認用放射線の光軸に沿って前記患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、
前記照射野確認画像のコントラストを求め、前記照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように前記検出器移動手段を駆動して前記放射線画像検出器を移動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記放射線治療装置は、前記患者支持台を前記照射野確認用放射線の光軸に直交する方向に移動させる患者支持台移動手段をさらに備え、
前記制御手段は、予め作成された基準画像に含まれる体内組織の位置と前記照射野確認画像に含まれる体内組織の位置が一致するように前記患者支持台移動手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記治療用放射線及び照射野確認用放射線は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のシンクロトロン放射光であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記放射線照射手段は、電子を加速する電子加速器と、前記加速された電子が衝突しＸ線を照射するＸ線変換ターゲットと、前記Ｘ線変換ターゲットを冷却する冷却手段とを備え、
前記加速された電子のビーム径が０．１ｍｍより大きく、０．５ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
患者支持台に支持した患者の患部に治療用放射線を照射することにより治療を行う放射線治療装置の照射野画像取得方法であって、
前記治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を前記患部に照射するステップと、
前記患者及び前記患者支持台を透過した前記照射野確認用放射線を放射線検出器で検出して照射野確認画像を得るステップと、
前記放射線画像検出器を前記照射野確認用放射線の光軸に沿って前記患者支持台に対して接離するように移動させるステップと、
前記照射野確認画像のコントラストを求め、前記照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように前記放射線画像検出器を移動させるステップと、
を備えることを特徴とする放射線治療装置の照射野画像取得方法。
【請求項１】
患者の患部に治療用放射線を照射することにより治療を行う放射線治療装置において、
前記治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を前記患部に照射する放射線照射手段と、
前記患者を支持する患者支持台と、
前記患者及び前記患者支持台を透過した前記照射野確認用放射線を検出し、照射野確認画像を出力する放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器を前記照射野確認用放射線の光軸に沿って前記患者支持台に対して接離するように移動させる検出器移動手段と、
前記照射野確認画像のコントラストを求め、前記照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように前記検出器移動手段を駆動して前記放射線画像検出器を移動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
前記放射線治療装置は、前記患者支持台を前記照射野確認用放射線の光軸に直交する方向に移動させる患者支持台移動手段をさらに備え、
前記制御手段は、予め作成された基準画像に含まれる体内組織の位置と前記照射野確認画像に含まれる体内組織の位置が一致するように前記患者支持台移動手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の放射線治療装置。
【請求項３】
前記治療用放射線及び照射野確認用放射線は、臨界エネルギー値が１５ｋｅＶ以上のシンクロトロン放射光であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項４】
前記放射線照射手段は、電子を加速する電子加速器と、前記加速された電子が衝突しＸ線を照射するＸ線変換ターゲットと、前記Ｘ線変換ターゲットを冷却する冷却手段とを備え、
前記加速された電子のビーム径が０．１ｍｍより大きく、０．５ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線治療装置。
【請求項５】
患者支持台に支持した患者の患部に治療用放射線を照射することにより治療を行う放射線治療装置の照射野画像取得方法であって、
前記治療用放射線よりも強度が低い照射野確認用放射線を前記患部に照射するステップと、
前記患者及び前記患者支持台を透過した前記照射野確認用放射線を放射線検出器で検出して照射野確認画像を得るステップと、
前記放射線画像検出器を前記照射野確認用放射線の光軸に沿って前記患者支持台に対して接離するように移動させるステップと、
前記照射野確認画像のコントラストを求め、前記照射野確認画像に含まれる体内組織の輪郭部分のコントラストが最大となるように前記放射線画像検出器を移動させるステップと、
を備えることを特徴とする放射線治療装置の照射野画像取得方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１８９０１６（Ｐ２０１１−１８９０１６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８３０８（Ｐ２０１０−５８３０８）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（５９９１１２５８２）財団法人高輝度光科学研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（５９９１１２５８２）財団法人高輝度光科学研究センター (35)
【Ｆターム（参考）】
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