粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システム
【課題】オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることのできる粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムを提供する。
【解決手段】 準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６を、ステップ１１０にて算出した患者位置誤差量の分、シフトし（画像シフト演算４２）、ステップ１０５におけるコリメータX線撮像画像３５から、コリメータ領域を抽出し、更にこのコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行い（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）、補正されたコリメータ領域を画像シフト演算４２の演算結果である画像に重ねて描画する（追加描画演算４４）。これにより、模擬X線画像３８が作成される。
【解決手段】 準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６を、ステップ１１０にて算出した患者位置誤差量の分、シフトし（画像シフト演算４２）、ステップ１０５におけるコリメータX線撮像画像３５から、コリメータ領域を抽出し、更にこのコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行い（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）、補正されたコリメータ領域を画像シフト演算４２の演算結果である画像に重ねて描画する（追加描画演算４４）。これにより、模擬X線画像３８が作成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに係わり、特にX線線源位置が粒子線拡大起点位置と異なるX線撮像システムを備える粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線における癌治療において、特に陽子線や炭素線等を用いた粒子線治療では、患者患部に高い線量を集中させることができるため、正常細胞に比較的損傷を与えずに、治療することができる。また、正確な治療を行う為、照射野を形成するコリメータの位置や患者位置等は、治療用の粒子線とは別に、X線による撮像システムを用いて確認を行っている。
【０００３】
この粒子線治療では、粒子線を患者患部の形状に合わせて、細径のビームをビーム軸垂直方向に散乱又は走査により拡大し照射野を形成する。この拡大の起点位置を、粒子線拡大起点位置と呼ぶ。例えば、二重散乱体方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイールと第２散乱体の間に仮想的におかれる。またビーム走査方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、Y軸走査電磁石とX軸走査電磁石の間に仮想的におかれる。この際、患者患部において、ビーム軸にできるだけ平行な粒子線を得るために、粒子線拡大起点位置から患者患部の照射基準であるアイソセンタまでの距離（以降SAD、Source Axis Distance）を大きくとることが一般的である。
【０００４】
粒子線治療に用いられる拡大された粒子線は、一部をコリメータにより遮蔽され、遮蔽されなかった領域が、患部への照射領域となる。
【０００５】
粒子線治療装置に用いられるX線撮像システムにおけるX線の線源位置は、X線撮像画像にて患者患部の照射領域とコリメータの非遮蔽領域が重なるように、粒子線拡大起点位置と同じくすることが理想的である。しかし、粒子線のSADは一般的なX線撮像時のSADに比べて大きく、X線の線源位置を粒子線拡大起点位置と同じくすると、X線管や高電圧発生装置といったX線撮像システム構成部品の性能を上げねばならない。したがって粒子線のSADとX線のSADを一致させることが経済的、技術的に難しいため、X線線源位置を粒子線拡大起点位置のビーム軸下流に置き、X線SADを粒子線のSADに比べて短くした構造がとられている。
【０００６】
粒子線治療において、X線撮像画像を使って行う確認作業には、コリメータ位置の確認、患者位置の確認、患者照射領域の確認の三項目が考えられる。
【０００７】
例えば特許文献１では、コリメータ位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線コリメータ画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された計画コリメータ輪郭形状とを比較することにより、行っている。
【０００８】
また、患者位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線患者画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された再構成画像とを比較することにより、行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−６１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、患者照射領域の確認については、下記のような課題があった。撮像したX線画像は、Ｘ線線源がよりコリメータに近づくことで、実際の患者照射領域よりも広い範囲を撮像とすることとなるため、コリメータと患者との相対関係が不明確であり、比較できない。したがって、上記コリメータ位置の確認及び患者位置の確認を介して、コリメータと患者との相対関係すなわち患者照射領域を推定しており、患者照射領域の直接の確認はできず、最終的にオペレータが視認したいという要望や、エビデンスとして記憶したいという要望に、応えることができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることのできる粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子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】
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。
【００１３】
このように画像処理システムが画像シフト演算部と補正演算部と追加描画演算部を有することにより、粒子線拡大起点位置でX線撮像した画像したと想定できる模擬画像を作成することができる。模擬画像によりオペレータは患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を表示する表示装置を有するものとする。
【００１５】
これにより、オペレータは患者照射領域の模擬画像を視認できる。
【００１６】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を記憶する記憶装置を有するものとする。
【００１７】
これにより、模擬画像を記憶することで、エビデンスとすることができる。
【００１８】
（４）上記（１）において、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。
【００１９】
これにより、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、更に安全性向上を図ることができる。
【００２０】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像）と逆シフトした前記第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。
【００２１】
このように画像処理システムが補正演算部とコリメータ領域逆シフト演算部と追加描画演算部とを有することにより、比較用模擬画像を作成することができる。比較用模擬画像は、ＤＲＲコリメータ領域との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータと患者との相対関係は反映されており、オペレータは患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。
【００２２】
更に、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、安全性向上を図ることができる。
【００２３】
（６）上記目的を達成するために、本発明は、粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するＸ線撮像システムと、前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、前記画像処理システムは、患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。
【図２】（Ａ）二重散乱体方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。（Ｂ）ビーム走査方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。
【図３】画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。
【図４】画像処理システムの演算処理を示す制御フローである。
【図５】本発明の第２実施形態における画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。この図１に示すように、本実施形態は、回転ガントリーを備えた粒子線治療装置に用いられるものを想定している。
【００２８】
この図１において粒子線治療装置は、粒子線照射装置２とＸ線撮像システム６とスノート制御装置１０と支持台制御装置１２と画像処理システム７とを備えている。
【００２９】
粒子線照射装置２は、回転ガントリー３と、粒子線発生装置（照射ノズル８）と、コリメータ５と、照射ノズル８の先端に設けられ内部にコリメータ５が設置されるスノート９と、患者４を支持する支持台１９とを有している。
【００３０】
Ｘ線撮像システム６は、患者４の位置及びコリメータ５の位置を確認するためのもので、Ｘ線撮像装置（撮影装置）１６と、２組のＸ線管装置１７と、２組のＸ線受像装置１８（照射ビーム方向及びこれと９０°の角度をなす方向から撮影可能なように設置されている。）を有しており、これらの装置は回転ガントリー３の回転と共にアイソセンタを中心に回転する。
【００３１】
画像処理システム７は、モニタ（表示装置）１３aを有する演算装置１３と、キーボード及びマウス等の入力装置１４と、位置決めに使用される画像が記憶される医療画像サーバ（記憶装置）１５とを有している。
【００３２】
スノート制御装置１０は、演算装置１３の演算結果に基づきスノート９を駆動してコリメータ５を位置決め制御する。支持台制御装置１２は、演算装置１３の演算結果に基づき支持台１９を駆動しての患者４を位置決め制御する。
【００３３】
なお、医療画像サーバ１５は治療計画装置１と接続されている。治療計画装置１は、患者ごとに粒子線の照射計画（治療計画と称する）を作成し、治療計画情報を医療画像サーバ１５に記憶する。
【００３４】
図２は、粒子線照射装置２とX線撮像システム６の構成図である。本発明の前提である、粒子線拡大起点位置２１のビーム下流にX線線源２２が位置する構成について図２を用いて説明する。
【００３５】
図２（Ａ）に示す二重散乱体方式の場合、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール２４と第二散乱体２５が照射ノズル８内に設置されており、粒子線拡大起点位置２１は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール２４と第二散乱体２５の間に仮想的におかれる。
【００３６】
粒子線治療に使用される粒子線は、粒子線拡大起点位置２１より放射状に広がり、コリメータ５により不要な粒子線が遮られて、照射の基準となるアイソセンタ２３を基準に、患者４の患部を照射する。一方、コリメータ５位置、患者４位置等の確認に用いられるX線は、同じく照射ノズル８内に位置するX線線源位置２２より放射状に広がり、コリメータ５により不要なX線が遮られて、患者４を通過し、X線受像装置１８に入射する。
【００３７】
ここでX線線源位置２２が粒子線拡大起点位置２１のビーム下流にあり、線源近くに位置するものほど広がって見えるため、X線撮像画像では、患者の見かけの大きさが、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置と想定した場合に比べて大きくなり、コリメータ開口部は更に広がって見えることとなる。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すビーム走査方式の場合、Y軸走査電磁石２６とX軸走査電磁石２７が照射ノズル８内に設置されており、粒子線拡大起点位置２１は、Y軸走査電磁石２６とX軸走査電磁石２７の間に仮想的におかれる。この構成においても上記の課題が生じる。
【００３９】
図３は画像処理システム７の演算装置１３による演算処理を示す機能ブロック図である。また、図４は画像処理システム７の演算装置１３による演算処理を示す制御フローである。以下、この図３及び図４を用いて本実施形態の位置決めシステムにより行われる患者４及びコリメータ５の位置決め手順について説明する。なお、このフローはオペレータからの適宜の位置決め開始指示（例えば入力装置１４からの指示入力）があった際に開始される。
【００４０】
まず、事前の準備として、治療計画を決定するために患者をＸ線ＣＴにて撮影する。治療計画では、このＸ線ＣＴ断層画像３１を用いて、照射する患部の位置や大きさを把握し、照射方向や照射線量等を決定する。また、この治療計画の作成時に、Ｘ線撮影画像を、治療計画装置１上でＣＴ画像からシミュレーション画像として作成する。このシミュレーション画像は、ＣＴ画像から生成されるX線撮像画像（以下ＤＲＲ（Digital Reconstructed Radiograph）画像）である。このＤＲＲ画像は治療計画装置１から画像処理システム７に送信され、医療画像サーバ１５に記憶される。
【００４１】
ここで、従来作成されるＤＲＲ画像は、実際のX線線源位置２２と同じ位置をX線線源位置として、再構成した場合の画像である。この画像には計画されたコリメータ輪郭形状情報も含まれ、ＤＲＲ画像から、ＤＲＲ患者画像３２及びＤＲＲコリメータ画像３３を別々に表示することもできる。
【００４２】
本発明では更に、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定した場合の画像を作成する。この画像にも同様に、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画されたコリメータ輪郭形状情報が含まれ、ＤＤＲ患者画像３６及びＤＤＲコリメータ画像３７を別々に表示することができる。
【００４３】
このＤＲＲ画像３６，３７は、前述のＤＲＲ画像３２，３３とともに、医療画像サーバ１５に記憶される。
【００４４】
以上の準備が完了してから図４の制御フロー手順を開始する。
【００４５】
最初にコリメータ５の位置決めを開始する（ステップ１０１）。まず、コリメータ５をスノート９に設置する。このときコリメータが正しく設置されたかどうかをセンサ等により判定する。（ステップ１０２）。
【００４６】
次にオペレータが画像処理システム７における入力装置１４を用いてＸ線撮像開始の指示入力を行うと、Ｘ線撮像装置１６によりコリメータ５の輪郭が写り込んだアパーチャ画像が位置決め画像として撮影される。撮影が終了すると、この撮影された位置決め画像（コリメータＸ線撮像画像３５）をＸ線撮像装置１６から画像処理システム７における医療画像サーバ１５に記憶する（ステップ１０３）。
【００４７】
次に、医療画像サーバ１５からＤＲＲコリメータ画像３３を読み込み、モニタ１３ａに表示する。また医療画像サーバ１５から上記ステップ１０３で記憶されたコリメータX線撮像画像３５を読み込み、モニタ１３ａに表示する。更に、両画像３３，３５を比較し、コリメータ位置誤差量を算出する（コリメータ誤差演算４０）（ステップ１０４）。
【００４８】
算出したコリメータ位置誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をすることで、次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、オペレータはコリメータ位置を修正した上で確認を終了する。コリメータ位置修正は、特に回転方向に対して、スノート制御装置１０にて行う。ここで場合によっては、コリメータ形状を修正する場合もある。コリメータ形状の修正方法は、コリメータのブロックを手動で修正する他、マルチリーフコリメータがある場合は、電動にてリーフ位置を修正する等場合によって異なる。更に再度ステップ１０３に戻り、コリメータ画像の取得から始め再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をする。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データをコリメータX線撮像画像３５とし、このときの誤差量をコリメータ位置誤差量とする（ステップ１０５）。
【００４９】
コリメータ５の位置確認が終了すると、コリメータ５が取り外されたかどうかを判定する（ステップ１０６）。これは、後述する患者４の位置決めにおけるＸ線撮像の際にコリメータ５が写り込まないように一時的に照射野から退避させる必要があるからである。オペレータによりスノート９のコリメータ取付部からコリメータ５が取り外されたことが検出されたら、コリメータの位置決めを終了する（ステップ１０７）。
【００５０】
次に患者４の位置決めを開始する（ステップ１０８）。
まず、患者４の支持台１９に対する固定及びレーザマーカー（図示せず）等による粗位置決めを行う。このレーザマーカーによる位置決めは、CT撮影時に壁等に取付けられたレーザ発生器（図示せず）から患者４にレーザを照射してその位置にマーキングをしておき、治療時にレーザ発生器をマーキングしたときの照射ポイントに固定して、固定具で患者の体を固定した状態でマーキングした位置がレーザに重なるように患者４（支持台１９）を移動させることにより行われる大雑把な粗位置決めである。この粗位置決めが終了した後、オペレータからのX線撮像の指示により、Ｘ線撮像装置１６により支持台１９上に固定された患者４の位置決め画像が撮影され、この患者X線撮像画像３４を医療画像サーバ１５に記憶する（ステップ１０９）。
【００５１】
次に、医療画像サーバ１５からＤＲＲ患者画像３２を読み込み、モニタ１３ａに表示する。また、医療画像サーバ１５から上記ステップ１０９で記憶された患者X線撮像画像３４を読み込み、モニタ１３ａに表示する。更に、両画像３２，３４を比較し、患者位置誤差量を算出する（患者位置誤差演算４１）（ステップ１１０）。
【００５２】
算出した患者位置誤差量が、許容範囲であれば確認を終了し次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、患者位置を修正した上で確認を終了する。更に、再度ステップ１０９に戻り、患者X線画像の取得から始め、再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、確認作業を終了する。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データを患者X線撮像画像３４とし、このときの誤差量を患者位置誤差量とする（ステップ１１１）。
【００５３】
患者４の位置確認が終了すると、コリメータ５が再び設置されたかどうかを判定する（ステップ１１２）。これは、Ｘ線撮像の際に一時的に照射野から退避したコリメータを復帰し、照射の準備をする必要があるからである。
【００５４】
オペレータによりスノート９のコリメータ取付部にコリメータ５が設置されたことが検出されたら、患者の位置決めを終了する（ステップ１１３）。
【００５５】
以上は、従来のコリメータ５の位置決め及び患者４の位置決めに関する制御フローと同様の制御フローであるが、以下、本発明による、患者照射領域の確認に関する制御フローを説明する。図３中、太線で示した部分が本発明による処理機能であり、図４中、太線で示した部分が本発明による制御フロー手順である。
【００５６】
患者照射領域の確認を開始する（ステップ１１４）。 本発明の特徴は、粒子線拡大起点位置２２にX線線源をおいたと想定できる模擬X線画像３８を作成する（ステップ１１５）ことにある。この画像作成手順を、主に図３を用いて説明する。
【００５７】
まず、準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６を、ステップ１１０にて算出した患者位置誤差量の分、シフトする（画像シフト演算４２）。これにより、模擬的に粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定した患者X線撮像画像を作成する。
【００５８】
ついで、ステップ１０５におけるコリメータX線撮像画像３５から、コリメータ領域を抽出する。更にこのコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行う（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）。
【００５９】
最後に、補正されたコリメータ領域を画像シフト演算４２の演算結果である画像に重ねて描画する（追加描画演算４４）。これにより、模擬X線画像３８が作成される。
【００６０】
この際、実際に撮像されたコリメータ領域を透過なし、また補正されたコリメータ領域を透過処理した色で描画することにより、患者照射領域をより視覚的に分かりやすく表示することができる。
【００６１】
更に作成した模擬X線画像３８に基づいて、患者照射領域の確認を行う (ステップ１1６)。この確認では、オペレータによる視覚的な確認を行う。模擬X線画像３８を作成したことにより、実際に位置決めされたコリメータ及び患者位置を反映した、患者照射領域を視覚的に確認することができる。
【００６２】
また必要があれば、照射した際のコリメータ５と患者４の位置関係を示すエビデンスとして、模擬X線画像３８を医療画像サーバ１５に記憶する。
【００６３】
一方で、準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲコリメータ画像３７（計画コリメータ）と、模擬X線画像３８を逆シフトした模擬X線画像３９を比較し、患者照射領域の誤差を算出することもできる。より具体的には、補正したコリメータ領域を含む模擬X線画像３８全体を、シフト演算４２で行った患者位置誤差量のシフト分だけ元に戻す（逆シフト演算４２a）。これにより、シフトしたX線画像は元の位置に戻り、この模擬X線画像３９に含まれる補正したコリメータ領域とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる（患者照射領域誤差演算４５）。
【００６４】
算出した患者照射領域誤差量が、許容範囲であればオペレータの操作により確認を終了し（ステップ１１７）、全ての確認が終了する（ステップ１１８）。許容範囲外であった場合は、模擬X線画像３８からコリメータ位置と患者位置のどちらが要因かを判断した上で、再度コリメータ位置決め開始（ステップ１０１）又は患者位置決め開始（ステップ１０８）に戻り、制御フロー手順を繰り返す。
【００６５】
以上において、画像シフト演算４２の演算処理機能は、ＤＲＲ患者画像３６を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像を作成する画像シフト演算部を構成し、コリメータ領域抽出及び補正演算４３の演算処理機能は、Ｘ線線源位置２２からＸ線撮影したコリメータX線撮像画像３５を、前記粒子線拡大起点位置２１から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、追加描画演算４４の演算処理機能は、第２再構成画像と第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬X線画像３８を作成する追加描画演算部を構成する。
【００６６】
更に、逆シフト演算４２aの演算処理機能は、模擬X線画像３８を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部を構成し、患者照射領域誤差演算４５の演算処理機能は、逆シフト後の模擬X線画像３９に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＤＲコリメータ画像３７）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。
【００６７】
以上説明した本実施形態の粒子線治療装置の位置決めシステムによれば、以下の効果を奏する。模擬X線画像３８を作成することにより患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。また、模擬X線画像３８を医療画像サーバ１５に記憶することにより、エビデンスとすることができる。更に、患者照射領域の誤差を算出することにより、患者照射領域を数値的に確認することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
本発明の他の実施形態を図５を用いて説明する。図５は画像処理システム７Ａの演算装置１３Ａ（図示せず）による演算処理を示す機能ブロック図である。
【００６９】
第１実施形態では、模擬X線画像３８を作成し、模擬X線画像３８を逆シフトした模擬X線画像３９とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較し、患者照射領域の誤差を算出したが、本実施形態では、模擬X線画像３８を作成せず、直接、比較用の模擬X線画像３９を作成し、模擬X線画像３９とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較し、患者照射領域の誤差を算出する。なお、図５に示すもののうち図３に示したものと同等のものに対しては同じ符号を付している。
【００７０】
まず、コリメータX線撮像画像３５からコリメータ領域を抽出し、このコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行う（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）。次いで、患者位置誤差量の分、補正演算４３の演算結果を逆シフトする（コリメータ領域逆シフト演算５４）。最後に、逆シフトされたコリメータ領域を準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６に重ねて描画する（追加描画演算５５）。これにより、比較用の模擬X線画像３９が作成される。
【００７１】
模擬X線画像３９は、ＤＤＲコリメータ画像３７（計画コリメータ）との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置２１にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータ５と患者４との相対関係は反映されており、患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。
【００７２】
また、第１実施形態と同様に、模擬X線画像３９を医療画像サーバ１５に記憶することにより、エビデンスとすることができ、模擬X線画像３９に含まれるコリメータ領域とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる（患者照射領域誤差演算４５）。
【００７３】
以上において、コリメータ領域抽出及び補正演算４３の演算処理機能は、Ｘ線線源位置２２からＸ線撮影したコリメータX線撮像画像３５を、前記粒子線拡大起点位置２１から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、コリメータ領域逆シフト演算５４の演算処理機能は、前記補正コリメータ領域を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部を構成し、追加描画演算５５の演算処理機能は、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像３６）と逆シフトした第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像３９を作成する追加描画演算部を構成し、患者照射領域誤差演算４５の演算処理機能は、比較用模擬X線画像３９に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＤＲコリメータ画像３７）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。
【００７４】
以上のように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 治療計画装置
２ 粒子線照射装置
３ 回転ガントリー
４ 患者
５ コリメータ
６ Ｘ線撮像システム
７ 画像処理システム
８ 照射ノズル
９ スノート
１０ スノート制御装置
１２ 支持台制御装置
１３ 演算装置
１３ａ 表示装置
１４ 入力装置
１５ 医療画像サーバ
１６ Ｘ線撮像装置（撮影装置）
１７ Ｘ線管装置
１８ Ｘ線受像装置
１９ 支持台
２１ 粒子線拡大起点位置
２２ X線線源位置
２３ アイソセンタ
２４ レンジモジュレーションホイール
２５ 第二散乱体
２６ Y軸走査電磁石
２７ X軸走査電磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに係わり、特にX線線源位置が粒子線拡大起点位置と異なるX線撮像システムを備える粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線における癌治療において、特に陽子線や炭素線等を用いた粒子線治療では、患者患部に高い線量を集中させることができるため、正常細胞に比較的損傷を与えずに、治療することができる。また、正確な治療を行う為、照射野を形成するコリメータの位置や患者位置等は、治療用の粒子線とは別に、X線による撮像システムを用いて確認を行っている。
【０００３】
この粒子線治療では、粒子線を患者患部の形状に合わせて、細径のビームをビーム軸垂直方向に散乱又は走査により拡大し照射野を形成する。この拡大の起点位置を、粒子線拡大起点位置と呼ぶ。例えば、二重散乱体方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイールと第２散乱体の間に仮想的におかれる。またビーム走査方式ノズルの場合、ビームの拡大起点は、Y軸走査電磁石とX軸走査電磁石の間に仮想的におかれる。この際、患者患部において、ビーム軸にできるだけ平行な粒子線を得るために、粒子線拡大起点位置から患者患部の照射基準であるアイソセンタまでの距離（以降SAD、Source Axis Distance）を大きくとることが一般的である。
【０００４】
粒子線治療に用いられる拡大された粒子線は、一部をコリメータにより遮蔽され、遮蔽されなかった領域が、患部への照射領域となる。
【０００５】
粒子線治療装置に用いられるX線撮像システムにおけるX線の線源位置は、X線撮像画像にて患者患部の照射領域とコリメータの非遮蔽領域が重なるように、粒子線拡大起点位置と同じくすることが理想的である。しかし、粒子線のSADは一般的なX線撮像時のSADに比べて大きく、X線の線源位置を粒子線拡大起点位置と同じくすると、X線管や高電圧発生装置といったX線撮像システム構成部品の性能を上げねばならない。したがって粒子線のSADとX線のSADを一致させることが経済的、技術的に難しいため、X線線源位置を粒子線拡大起点位置のビーム軸下流に置き、X線SADを粒子線のSADに比べて短くした構造がとられている。
【０００６】
粒子線治療において、X線撮像画像を使って行う確認作業には、コリメータ位置の確認、患者位置の確認、患者照射領域の確認の三項目が考えられる。
【０００７】
例えば特許文献１では、コリメータ位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線コリメータ画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された計画コリメータ輪郭形状とを比較することにより、行っている。
【０００８】
また、患者位置の確認について、X線撮像装置により撮像されたX線患者画像と、治療計画装置により、実際のX線線源位置をX線線源位置と想定して作成された再構成画像とを比較することにより、行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−６１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、患者照射領域の確認については、下記のような課題があった。撮像したX線画像は、Ｘ線線源がよりコリメータに近づくことで、実際の患者照射領域よりも広い範囲を撮像とすることとなるため、コリメータと患者との相対関係が不明確であり、比較できない。したがって、上記コリメータ位置の確認及び患者位置の確認を介して、コリメータと患者との相対関係すなわち患者照射領域を推定しており、患者照射領域の直接の確認はできず、最終的にオペレータが視認したいという要望や、エビデンスとして記憶したいという要望に、応えることができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることのできる粒子線治療装置の位置決めシステム及び粒子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】
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。
【００１３】
このように画像処理システムが画像シフト演算部と補正演算部と追加描画演算部を有することにより、粒子線拡大起点位置でX線撮像した画像したと想定できる模擬画像を作成することができる。模擬画像によりオペレータは患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。
【００１４】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を表示する表示装置を有するものとする。
【００１５】
これにより、オペレータは患者照射領域の模擬画像を視認できる。
【００１６】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を記憶する記憶装置を有するものとする。
【００１７】
これにより、模擬画像を記憶することで、エビデンスとすることができる。
【００１８】
（４）上記（１）において、前記画像処理システムは更に、前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。
【００１９】
これにより、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、更に安全性向上を図ることができる。
【００２０】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、前記画像処理システムは、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像）と逆シフトした前記第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有するものとする。
【００２１】
このように画像処理システムが補正演算部とコリメータ領域逆シフト演算部と追加描画演算部とを有することにより、比較用模擬画像を作成することができる。比較用模擬画像は、ＤＲＲコリメータ領域との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータと患者との相対関係は反映されており、オペレータは患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。
【００２２】
更に、患者照射領域の誤差を算出し、患者照射領域を数値的に確認することで、安全性向上を図ることができる。
【００２３】
（６）上記目的を達成するために、本発明は、粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するＸ線撮像システムと、前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、前記画像処理システムは、患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有するものとする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、オペレータが視認できる患者照射領域の模擬画像を作成することにより、安全性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。
【図２】（Ａ）二重散乱体方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。（Ｂ）ビーム走査方式の粒子線照射装置とX線撮像システムの構成図である。
【図３】画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。
【図４】画像処理システムの演算処理を示す制御フローである。
【図５】本発明の第２実施形態における画像処理システムの演算処理を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態である粒子線治療装置の位置決めシステムを粒子線治療装置の全体構成とともに示す構成図である。この図１に示すように、本実施形態は、回転ガントリーを備えた粒子線治療装置に用いられるものを想定している。
【００２８】
この図１において粒子線治療装置は、粒子線照射装置２とＸ線撮像システム６とスノート制御装置１０と支持台制御装置１２と画像処理システム７とを備えている。
【００２９】
粒子線照射装置２は、回転ガントリー３と、粒子線発生装置（照射ノズル８）と、コリメータ５と、照射ノズル８の先端に設けられ内部にコリメータ５が設置されるスノート９と、患者４を支持する支持台１９とを有している。
【００３０】
Ｘ線撮像システム６は、患者４の位置及びコリメータ５の位置を確認するためのもので、Ｘ線撮像装置（撮影装置）１６と、２組のＸ線管装置１７と、２組のＸ線受像装置１８（照射ビーム方向及びこれと９０°の角度をなす方向から撮影可能なように設置されている。）を有しており、これらの装置は回転ガントリー３の回転と共にアイソセンタを中心に回転する。
【００３１】
画像処理システム７は、モニタ（表示装置）１３aを有する演算装置１３と、キーボード及びマウス等の入力装置１４と、位置決めに使用される画像が記憶される医療画像サーバ（記憶装置）１５とを有している。
【００３２】
スノート制御装置１０は、演算装置１３の演算結果に基づきスノート９を駆動してコリメータ５を位置決め制御する。支持台制御装置１２は、演算装置１３の演算結果に基づき支持台１９を駆動しての患者４を位置決め制御する。
【００３３】
なお、医療画像サーバ１５は治療計画装置１と接続されている。治療計画装置１は、患者ごとに粒子線の照射計画（治療計画と称する）を作成し、治療計画情報を医療画像サーバ１５に記憶する。
【００３４】
図２は、粒子線照射装置２とX線撮像システム６の構成図である。本発明の前提である、粒子線拡大起点位置２１のビーム下流にX線線源２２が位置する構成について図２を用いて説明する。
【００３５】
図２（Ａ）に示す二重散乱体方式の場合、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール２４と第二散乱体２５が照射ノズル８内に設置されており、粒子線拡大起点位置２１は、ビーム飛程を調整するレンジモジュレーションホイール２４と第二散乱体２５の間に仮想的におかれる。
【００３６】
粒子線治療に使用される粒子線は、粒子線拡大起点位置２１より放射状に広がり、コリメータ５により不要な粒子線が遮られて、照射の基準となるアイソセンタ２３を基準に、患者４の患部を照射する。一方、コリメータ５位置、患者４位置等の確認に用いられるX線は、同じく照射ノズル８内に位置するX線線源位置２２より放射状に広がり、コリメータ５により不要なX線が遮られて、患者４を通過し、X線受像装置１８に入射する。
【００３７】
ここでX線線源位置２２が粒子線拡大起点位置２１のビーム下流にあり、線源近くに位置するものほど広がって見えるため、X線撮像画像では、患者の見かけの大きさが、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置と想定した場合に比べて大きくなり、コリメータ開口部は更に広がって見えることとなる。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すビーム走査方式の場合、Y軸走査電磁石２６とX軸走査電磁石２７が照射ノズル８内に設置されており、粒子線拡大起点位置２１は、Y軸走査電磁石２６とX軸走査電磁石２７の間に仮想的におかれる。この構成においても上記の課題が生じる。
【００３９】
図３は画像処理システム７の演算装置１３による演算処理を示す機能ブロック図である。また、図４は画像処理システム７の演算装置１３による演算処理を示す制御フローである。以下、この図３及び図４を用いて本実施形態の位置決めシステムにより行われる患者４及びコリメータ５の位置決め手順について説明する。なお、このフローはオペレータからの適宜の位置決め開始指示（例えば入力装置１４からの指示入力）があった際に開始される。
【００４０】
まず、事前の準備として、治療計画を決定するために患者をＸ線ＣＴにて撮影する。治療計画では、このＸ線ＣＴ断層画像３１を用いて、照射する患部の位置や大きさを把握し、照射方向や照射線量等を決定する。また、この治療計画の作成時に、Ｘ線撮影画像を、治療計画装置１上でＣＴ画像からシミュレーション画像として作成する。このシミュレーション画像は、ＣＴ画像から生成されるX線撮像画像（以下ＤＲＲ（Digital Reconstructed Radiograph）画像）である。このＤＲＲ画像は治療計画装置１から画像処理システム７に送信され、医療画像サーバ１５に記憶される。
【００４１】
ここで、従来作成されるＤＲＲ画像は、実際のX線線源位置２２と同じ位置をX線線源位置として、再構成した場合の画像である。この画像には計画されたコリメータ輪郭形状情報も含まれ、ＤＲＲ画像から、ＤＲＲ患者画像３２及びＤＲＲコリメータ画像３３を別々に表示することもできる。
【００４２】
本発明では更に、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定した場合の画像を作成する。この画像にも同様に、粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画されたコリメータ輪郭形状情報が含まれ、ＤＤＲ患者画像３６及びＤＤＲコリメータ画像３７を別々に表示することができる。
【００４３】
このＤＲＲ画像３６，３７は、前述のＤＲＲ画像３２，３３とともに、医療画像サーバ１５に記憶される。
【００４４】
以上の準備が完了してから図４の制御フロー手順を開始する。
【００４５】
最初にコリメータ５の位置決めを開始する（ステップ１０１）。まず、コリメータ５をスノート９に設置する。このときコリメータが正しく設置されたかどうかをセンサ等により判定する。（ステップ１０２）。
【００４６】
次にオペレータが画像処理システム７における入力装置１４を用いてＸ線撮像開始の指示入力を行うと、Ｘ線撮像装置１６によりコリメータ５の輪郭が写り込んだアパーチャ画像が位置決め画像として撮影される。撮影が終了すると、この撮影された位置決め画像（コリメータＸ線撮像画像３５）をＸ線撮像装置１６から画像処理システム７における医療画像サーバ１５に記憶する（ステップ１０３）。
【００４７】
次に、医療画像サーバ１５からＤＲＲコリメータ画像３３を読み込み、モニタ１３ａに表示する。また医療画像サーバ１５から上記ステップ１０３で記憶されたコリメータX線撮像画像３５を読み込み、モニタ１３ａに表示する。更に、両画像３３，３５を比較し、コリメータ位置誤差量を算出する（コリメータ誤差演算４０）（ステップ１０４）。
【００４８】
算出したコリメータ位置誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をすることで、次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、オペレータはコリメータ位置を修正した上で確認を終了する。コリメータ位置修正は、特に回転方向に対して、スノート制御装置１０にて行う。ここで場合によっては、コリメータ形状を修正する場合もある。コリメータ形状の修正方法は、コリメータのブロックを手動で修正する他、マルチリーフコリメータがある場合は、電動にてリーフ位置を修正する等場合によって異なる。更に再度ステップ１０３に戻り、コリメータ画像の取得から始め再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、終了操作をする。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データをコリメータX線撮像画像３５とし、このときの誤差量をコリメータ位置誤差量とする（ステップ１０５）。
【００４９】
コリメータ５の位置確認が終了すると、コリメータ５が取り外されたかどうかを判定する（ステップ１０６）。これは、後述する患者４の位置決めにおけるＸ線撮像の際にコリメータ５が写り込まないように一時的に照射野から退避させる必要があるからである。オペレータによりスノート９のコリメータ取付部からコリメータ５が取り外されたことが検出されたら、コリメータの位置決めを終了する（ステップ１０７）。
【００５０】
次に患者４の位置決めを開始する（ステップ１０８）。
まず、患者４の支持台１９に対する固定及びレーザマーカー（図示せず）等による粗位置決めを行う。このレーザマーカーによる位置決めは、CT撮影時に壁等に取付けられたレーザ発生器（図示せず）から患者４にレーザを照射してその位置にマーキングをしておき、治療時にレーザ発生器をマーキングしたときの照射ポイントに固定して、固定具で患者の体を固定した状態でマーキングした位置がレーザに重なるように患者４（支持台１９）を移動させることにより行われる大雑把な粗位置決めである。この粗位置決めが終了した後、オペレータからのX線撮像の指示により、Ｘ線撮像装置１６により支持台１９上に固定された患者４の位置決め画像が撮影され、この患者X線撮像画像３４を医療画像サーバ１５に記憶する（ステップ１０９）。
【００５１】
次に、医療画像サーバ１５からＤＲＲ患者画像３２を読み込み、モニタ１３ａに表示する。また、医療画像サーバ１５から上記ステップ１０９で記憶された患者X線撮像画像３４を読み込み、モニタ１３ａに表示する。更に、両画像３２，３４を比較し、患者位置誤差量を算出する（患者位置誤差演算４１）（ステップ１１０）。
【００５２】
算出した患者位置誤差量が、許容範囲であれば確認を終了し次のステップへ進むが、許容範囲外であれば、患者位置を修正した上で確認を終了する。更に、再度ステップ１０９に戻り、患者X線画像の取得から始め、再度算出した誤差量が、許容範囲であることをオペレータが確認し、確認作業を終了する。この場合前回取得のデータは破棄し、最終的な画像データを患者X線撮像画像３４とし、このときの誤差量を患者位置誤差量とする（ステップ１１１）。
【００５３】
患者４の位置確認が終了すると、コリメータ５が再び設置されたかどうかを判定する（ステップ１１２）。これは、Ｘ線撮像の際に一時的に照射野から退避したコリメータを復帰し、照射の準備をする必要があるからである。
【００５４】
オペレータによりスノート９のコリメータ取付部にコリメータ５が設置されたことが検出されたら、患者の位置決めを終了する（ステップ１１３）。
【００５５】
以上は、従来のコリメータ５の位置決め及び患者４の位置決めに関する制御フローと同様の制御フローであるが、以下、本発明による、患者照射領域の確認に関する制御フローを説明する。図３中、太線で示した部分が本発明による処理機能であり、図４中、太線で示した部分が本発明による制御フロー手順である。
【００５６】
患者照射領域の確認を開始する（ステップ１１４）。 本発明の特徴は、粒子線拡大起点位置２２にX線線源をおいたと想定できる模擬X線画像３８を作成する（ステップ１１５）ことにある。この画像作成手順を、主に図３を用いて説明する。
【００５７】
まず、準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６を、ステップ１１０にて算出した患者位置誤差量の分、シフトする（画像シフト演算４２）。これにより、模擬的に粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定した患者X線撮像画像を作成する。
【００５８】
ついで、ステップ１０５におけるコリメータX線撮像画像３５から、コリメータ領域を抽出する。更にこのコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行う（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）。
【００５９】
最後に、補正されたコリメータ領域を画像シフト演算４２の演算結果である画像に重ねて描画する（追加描画演算４４）。これにより、模擬X線画像３８が作成される。
【００６０】
この際、実際に撮像されたコリメータ領域を透過なし、また補正されたコリメータ領域を透過処理した色で描画することにより、患者照射領域をより視覚的に分かりやすく表示することができる。
【００６１】
更に作成した模擬X線画像３８に基づいて、患者照射領域の確認を行う (ステップ１1６)。この確認では、オペレータによる視覚的な確認を行う。模擬X線画像３８を作成したことにより、実際に位置決めされたコリメータ及び患者位置を反映した、患者照射領域を視覚的に確認することができる。
【００６２】
また必要があれば、照射した際のコリメータ５と患者４の位置関係を示すエビデンスとして、模擬X線画像３８を医療画像サーバ１５に記憶する。
【００６３】
一方で、準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲコリメータ画像３７（計画コリメータ）と、模擬X線画像３８を逆シフトした模擬X線画像３９を比較し、患者照射領域の誤差を算出することもできる。より具体的には、補正したコリメータ領域を含む模擬X線画像３８全体を、シフト演算４２で行った患者位置誤差量のシフト分だけ元に戻す（逆シフト演算４２a）。これにより、シフトしたX線画像は元の位置に戻り、この模擬X線画像３９に含まれる補正したコリメータ領域とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる（患者照射領域誤差演算４５）。
【００６４】
算出した患者照射領域誤差量が、許容範囲であればオペレータの操作により確認を終了し（ステップ１１７）、全ての確認が終了する（ステップ１１８）。許容範囲外であった場合は、模擬X線画像３８からコリメータ位置と患者位置のどちらが要因かを判断した上で、再度コリメータ位置決め開始（ステップ１０１）又は患者位置決め開始（ステップ１０８）に戻り、制御フロー手順を繰り返す。
【００６５】
以上において、画像シフト演算４２の演算処理機能は、ＤＲＲ患者画像３６を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像を作成する画像シフト演算部を構成し、コリメータ領域抽出及び補正演算４３の演算処理機能は、Ｘ線線源位置２２からＸ線撮影したコリメータX線撮像画像３５を、前記粒子線拡大起点位置２１から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、追加描画演算４４の演算処理機能は、第２再構成画像と第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬X線画像３８を作成する追加描画演算部を構成する。
【００６６】
更に、逆シフト演算４２aの演算処理機能は、模擬X線画像３８を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部を構成し、患者照射領域誤差演算４５の演算処理機能は、逆シフト後の模擬X線画像３９に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＤＲコリメータ画像３７）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。
【００６７】
以上説明した本実施形態の粒子線治療装置の位置決めシステムによれば、以下の効果を奏する。模擬X線画像３８を作成することにより患者照射領域を視覚的に確認することができる。これにより、粒子線治療装置の位置決めの安全性向上を図ることができる。また、模擬X線画像３８を医療画像サーバ１５に記憶することにより、エビデンスとすることができる。更に、患者照射領域の誤差を算出することにより、患者照射領域を数値的に確認することができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
本発明の他の実施形態を図５を用いて説明する。図５は画像処理システム７Ａの演算装置１３Ａ（図示せず）による演算処理を示す機能ブロック図である。
【００６９】
第１実施形態では、模擬X線画像３８を作成し、模擬X線画像３８を逆シフトした模擬X線画像３９とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較し、患者照射領域の誤差を算出したが、本実施形態では、模擬X線画像３８を作成せず、直接、比較用の模擬X線画像３９を作成し、模擬X線画像３９とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較し、患者照射領域の誤差を算出する。なお、図５に示すもののうち図３に示したものと同等のものに対しては同じ符号を付している。
【００７０】
まず、コリメータX線撮像画像３５からコリメータ領域を抽出し、このコリメータ領域が粒子線拡大起点位置２１で撮影した画像となるように補正演算を行う（コリメータ領域抽出及び補正演算４３）。次いで、患者位置誤差量の分、補正演算４３の演算結果を逆シフトする（コリメータ領域逆シフト演算５４）。最後に、逆シフトされたコリメータ領域を準備段階にて粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して計画したＤＤＲ患者画像３６に重ねて描画する（追加描画演算５５）。これにより、比較用の模擬X線画像３９が作成される。
【００７１】
模擬X線画像３９は、ＤＤＲコリメータ画像３７（計画コリメータ）との比較を目的に作成されているため、粒子線拡大起点位置２１にてX線撮像した場合の画像を正確に模擬している訳ではないが、コリメータ５と患者４との相対関係は反映されており、患者照射領域の誤差を視覚的に確認することができる。
【００７２】
また、第１実施形態と同様に、模擬X線画像３９を医療画像サーバ１５に記憶することにより、エビデンスとすることができ、模擬X線画像３９に含まれるコリメータ領域とＤＤＲコリメータ画像３７とを比較することにより、患者照射領域の誤差を算出することができる（患者照射領域誤差演算４５）。
【００７３】
以上において、コリメータ領域抽出及び補正演算４３の演算処理機能は、Ｘ線線源位置２２からＸ線撮影したコリメータX線撮像画像３５を、前記粒子線拡大起点位置２１から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部を構成し、コリメータ領域逆シフト演算５４の演算処理機能は、前記補正コリメータ領域を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部を構成し、追加描画演算５５の演算処理機能は、粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像３６）と逆シフトした第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像３９を作成する追加描画演算部を構成し、患者照射領域誤差演算４５の演算処理機能は、比較用模擬X線画像３９に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置２１をX線線源位置２２と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＤＲコリメータ画像３７）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部を構成する。
【００７４】
以上のように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 治療計画装置
２ 粒子線照射装置
３ 回転ガントリー
４ 患者
５ コリメータ
６ Ｘ線撮像システム
７ 画像処理システム
８ 照射ノズル
９ スノート
１０ スノート制御装置
１２ 支持台制御装置
１３ 演算装置
１３ａ 表示装置
１４ 入力装置
１５ 医療画像サーバ
１６ Ｘ線撮像装置（撮影装置）
１７ Ｘ線管装置
１８ Ｘ線受像装置
１９ 支持台
２１ 粒子線拡大起点位置
２２ X線線源位置
２３ アイソセンタ
２４ レンジモジュレーションホイール
２５ 第二散乱体
２６ Y軸走査電磁石
２７ X軸走査電磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項２】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を表示する表示装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項３】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を記憶する記憶装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項４】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、
前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項５】
スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、
粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像）と逆シフトした前記第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、
前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項６】
粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、
前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するＸ線撮像システムと、
前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療システム。
【請求項１】
スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項２】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を表示する表示装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項３】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を記憶する記憶装置を有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項４】
請求項１記載の粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは更に、
前記模擬画像を前記患者位置誤差に基づき逆シフトする模擬画像逆シフト演算部と、
前記模擬画像逆シフト演算部の演算結果に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項５】
スノートに設置されるコリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
患者を支持する支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療装置の位置決めシステムにおいて、
前記画像処理システムは、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２コリメータ画像を患者位置誤差に基づき逆シフトするコリメータ領域逆シフト演算部と、
粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成された患者画像の再構成画像（ＤＲＲ患者画像）と逆シフトした前記第２コリメータ画像を重ね合わせた比較用模擬画像を作成する追加描画演算部と、
前記比較用模擬画像に含まれる補正コリメータ領域と粒子線拡大起点位置をX線線源位置と想定して作成されたコリメータ領域の再構成画像（ＤＲＲコリメータ領域）とを比較して、患者照射領域誤差を算出する誤差演算部とを有することを特徴とする粒子線治療装置の位置決めシステム。
【請求項６】
粒子線発生装置と、この粒子線発生装置からの粒子線を患部形状に形成して照射野を形成するコリメータと、このコリメータが設置されるスノートと、患者を支持する支持台とを有する粒子線照射装置と、
前記粒子線発生装置の粒子線拡大起点位置の下流にX線線源が位置するＸ線撮像システムと、
前記スノートを駆動して前記コリメータを位置決め制御するスノート制御装置と、
前記支持台を駆動しての支持台を位置決め制御する支持台制御装置と、
前記スノート制御装置に出力する前記コリメータの位置決め情報及び前記支持台制御装置に出力する支持台の位置決め情報を生成する画像処理システムとを備えた粒子線治療システムにおいて、
前記画像処理システムは、
患者のＣＴ画像に基づいて、粒子線拡大起点位置から前記患者を撮影したと想定できる第１再構成画像（第１ＤＲＲ患者画像）を作成し、この第１再構成画像を患者位置誤差に基づき画像シフトした第２再構成画像（第２ＤＲＲ患者画像）を作成する画像シフト演算部と、
Ｘ線線源位置からＸ線撮影した第１コリメータ画像を、前記粒子線拡大起点位置から撮影したと想定できる第２コリメータ画像に補正する補正演算部と、
前記第２再構成画像と前記第２コリメータ画像を重ね合わせた模擬画像を作成する追加描画演算部を有することを特徴とする粒子線治療システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３３８８１（Ｐ２０１０−２３３８８１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８６３８２（Ｐ２００９−８６３８２）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【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２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【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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