Ｘ線治療機能を備える乳房用画像撮影及び治療装置
【課題】乳房用画像撮影及び治療装置（乳房専用ＣＴ）のＸ線断面画像を利用して乳房中の患部にＸ線を照射する小型で操作の容易な乳房専用のＸ線治療機能付き断層画像撮影装置を提供する。
【解決手段】乳房を突き出す挿入孔１４を備えるＸ線遮蔽板１３と、挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源２０と画像センサ１８が挿入孔の位置を撮影用回転中心Ａとして周回して乳房ＢのＸ線断層画像を生成するＸ線撮影系と、治療用Ｘ線源３０がほぼ撮影用回転中心Ａの位置を治療用回転中心Ａ'として周回し治療用Ｘ線源からの治療線Ｓを少なくとも２個の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系とを有する。
【解決手段】乳房を突き出す挿入孔１４を備えるＸ線遮蔽板１３と、挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源２０と画像センサ１８が挿入孔の位置を撮影用回転中心Ａとして周回して乳房ＢのＸ線断層画像を生成するＸ線撮影系と、治療用Ｘ線源３０がほぼ撮影用回転中心Ａの位置を治療用回転中心Ａ'として周回し治療用Ｘ線源からの治療線Ｓを少なくとも２個の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）を用いた乳房専用の断層画像撮影装置と乳房中の患部にＸ線を照射するＸ線治療装置を一体に構成して治療機能を備えた乳房用画像撮影及び治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、断層画像撮影装置と放射線治療装置を複合した画像誘導放射線治療装置（ＩＧＲＴ）が開発されており、患部近傍の３Ｄ画像に基づいて放射線照射方法を計画し、計画に従って放射線を照射する放射線治療を行うことができる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、図１２に示すような、基準面に対して平行方向に回動可能に支持される寝台と、寝台上の被検体の治療部位を撮影し得るイメージング装置と、イメージング装置により得られた撮影像から治療部位を位置決めする位置決め装置と、位置決めされた治療部位に対して放射線を照射して放射線治療を行う放射線治療装置とからなる放射線治療システムが開示されている。イメージング装置と位置決め装置と放射線治療装置は共に1室に収容されていて、被検体である患者は寝台に乗ったまま寝台が次々に各装置の場所まで移動して位置決めして治療を受けることができる。
【０００４】
しかし、画像誘導放射線治療装置は身体器官を選ばず全身を対象とするため画像形成用に１００ｋＶ以上の透過力の高いＸ線が使われるので、乳がんには造影剤が必要になり問題である。また、全身を対象とすることから、装置の大型化が避けられない。
【０００５】
一方、乳がんの検診や診断を主な目的として乳房のＸ線断面画像を生成する乳房Ｘ線断面画像撮影装置（乳房専用ＣＴ）が開発されている。
特許文献２は、乳房専用ＣＴの１例を開示している。特許文献２に開示された乳房専用ＣＴは、乳房位置に穴が開いたベッドと、穴の周りを水平に回転する架台と、ベッドや架台を運動させるモーターと計測装置を作動させるスイッチを制御する制御装置とを備える。測定装置は、Ｘ線発生装置と、これと対向配置されるＸ線検出装置と、Ｘ線検出装置で得られるＸ線透過画像から断層画像を再構成する演算装置とから構成される。
【０００６】
Ｘ線発生装置とＸ線検出装置は架台に搭載され、乳房の周りを一緒に回転しながら、各方向から乳房のＸ線透過画像を取得する。Ｘ線発生装置は、所定の間隔で錘状のＸ線コーンビームを放射する。Ｘ線は被検体を透過し、Ｘ線検出素子が平面上にマトリックス状に配置されたフラットパネルデテクター（ＦＰＤ）で形成されたＸ線検出装置に入射する。Ｘ線検出装置は、Ｘ線透過画像を形成して再構成演算装置に伝送し、再構成演算装置がＸ線断層画像を生成する。乳房中の腫瘤や石灰化は高エネルギーのＸ線では透過量比が小さくて透過画像のコントラスが弱くなるので、撮影用Ｘ線には２５〜５０ＫＶ程度の低エネルギーのビームが使われる。
【０００７】
被検者が、ベッドにうつ伏せに横たわり、測定したい乳房を穴に当てると、乳房はＸ線発生装置とＸ線検出装置との間に垂下してくる。コーンビームＸ線発生装置とＦＰＤは、被検体である乳房の周りを回転しながら、所定角ごとにＸ線発生装置を作動させＸ線検出装置でＸ線透過画像を撮影し、再構成演算装置は、集まった1クルーのＸ線透過画像を再構成して３Ｄ化し、乳房のＸ線断層画像を作成する。
こうして得られるＸ線断層画像においては、石灰化部分は骨と同等のＸ線透過率であるため、比較的小さな石灰化も容易に映像化でき、初期の乳がんでも高い確率で発見できる。また、立体画像のため、乳腺などの組織と重なる病変部でも確実に検出することができる。
【０００８】
そこで、乳房に対する放射線治療を行う画像誘導放射線治療装置は、イメージング装置として、複数方向からのＸ線投影画像のみならず乳房専用ＣＴを利用することが考えられる。しかし、乳房専用ＣＴとＸ線照射治療装置を複合した場合に、乳房専用ＣＴで確認した乳房中の患部を的確に治療するため、Ｘ線照射治療装置における患部位置の再現が難しい。
【特許文献１】特開平９−１９２２４５号公報
【特許文献２】米国特許第６４８０５６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、乳房用画像撮影及び治療装置（乳房専用ＣＴ）のＸ線断面画像を利用して乳房中の患部にＸ線を照射する小型で操作の容易な乳房専用のＸ線治療機能付き断層画像撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置は、乳房を突き出す挿入孔を備えるＸ線遮蔽板と、挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源と画像センサが挿入孔の位置を撮影用回転中心として周回して乳房のＸ線断層画像を生成するＸ線撮影系と、治療用Ｘ線源がほぼ撮影用回転中心の位置を治療用回転中心として周回し治療用Ｘ線源からの治療線を少なくとも２個の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る乳房用画像撮影及び治療装置によれば、低エネルギーのＸ線を使った乳房用画像撮影及び治療装置のＸ線画像に基づいて病変部の位置を知って治療方法を画定し、回転中心がほぼ一致する治療用Ｘ線源の放射方向を画定された治療方法に従って調整して高エネルギーの治療用Ｘ線を照射するので、病変部位置を確定した時の位置姿勢を保持したまま治療用Ｘ線を照射して治療をすることができる。
したがって、患者が別室の治療装置まで移動して治療を受ける場合では、せっかく観察した患部の位置が変化するためＸ線装置などを使って再度位置確認と位置調整を行ってから治療をする手間と治療効率の低下を来していたが、本発明の治療機能付き乳房用画像撮影及び治療装置ではこのような手間と治療効率の低下を排除することができる。
【００１２】
また、同室内に断層画像撮影装置とＸ線治療装置を備えた場合でも、断層画像を取得した後に患者がベッドの上に固定されたままベッドを移動してＸ線治療装置の回転中心部に患者の病変部を正確にセットし直してからＸ線治療を行ってきたが、本発明の治療機能付き乳房用画像撮影及び治療装置ではＸ線治療装置の再調整を排除することができる。
このように、治療対象を乳房に限る場合には、乳房専用ＣＴを活用して、より適合した撮影装置とＸ線治療装置の組み合わせが達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は本発明の１実施形態に係るＸ線照射治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置について概念的に示した概念構成図、図２は撮影系の略図、図３は治療系の略図、図４は本装置に利用できる小型リニアックの構成図、図５は撮影系と治療系の配置例を示す要素配置図、図６は本発明の一実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施形態に係る治療機能を備える乳房用画像撮影及び治療装置１００は、図1から図５に示すとおり、乳房を通す孔１４を備え被検者Ｐがうつ伏せに伏臥して孔１４から乳房Ｂを垂下することができる天板１２と、撮影系と、治療系とで形成される。天板１２の下面にはＸ線遮蔽板１３が取り付けられていて、天板１２上の被検者が余計なＸ線被曝をしないように保護している。Ｘ線は水平に近い角度で入射するので、Ｘ線遮蔽板１３は特に乳房を差し出す孔１４の周りの天板１２が下に垂れている部分に設けられている。
【００１５】
撮影系は、図２に示すように、放射状のＸ線コーンビームＣを放射するＸ線発生装置２０と、Ｘ線発生装置２０から放射され物体を透過したＸ線の入射強度を検知するＸ線検知素子を面上に複数配置したフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）を備えたＸ線検出器１８と、Ｘ線発生装置２０とＸ線検出器１８が回転軸Ａを挟んで対向するように搭載した撮影架台１６とを備える。回転軸Ａは孔１４から垂れた乳房Ｂを通るように配置される。撮影架台１６は回転軸Ａの周りを回転して、所定時間間隔でＸ線撮影をし、各方向からの乳房ＢのＸ線透過画像を取得する。
【００１６】
また治療系は、図３に示すように、治療用のＸ線（治療線）Ｓを乳房Ｂ中の患部Ｆに向けて細い治療線Ｓを放射するＸ線発生装置としての小型のリニアック３０と、乳房Ｂを透過した治療線Ｓを吸収して外部の人物や物品に照射しないようにするビームストップ３２と、リニアック３０とビームストップ３２を搭載した治療架台３４を備える。図４は、最近製作された小型リニアックの例を示す図面である。図４のリニアック４０は、電子銃４２、加速管４４、ターゲット４６、Ｘ線光学系４８、真空排気装置に接続する真空弁４３で構成され、重量約１．５ｋｇ、長さ約３０ｃｍと、極めて小型にまとめられている。Ｘ線光学系４８は、ターゲット４６から放出される各種エネルギー線から目的のＸ線を選択し、細いＸ線ビームを形成する。また、加速管長２５ｃｍの定在波型ハイブリッド空洞で構成された小型のリニアタイプ加速器なども開発されている。
【００１７】
治療架台３４の回転軸Ａ'は撮影架台１６の回転軸Ａと同様に、乳房Ｂを通す孔１４を通るように配置される。治療架台３４は回転軸Ａ'の周りを回転して、患部Ｆに治療線Ｓを照射する。リニアック３０は、照射すべき患部Ｆの位置に伴い、上下方向（Ｙ軸）と左右周方向（Ｘ軸）の２自由度をもって任意に移動できるようになっている。これにより、治療架台３４に支持されたリニアック３０の放射位置は治療架台３４の位置で決まる位置に対して２個の自由度をもって調整が可能になる。また、さらに照射範囲を拡大するため、第３軸として、照準方向を支点の周りに上下に回転移動できるようになっていてもよい（θ軸）。さらに位置姿勢の制御を容易にするために、４軸以上の駆動軸を備えても良いことはいうまでもない。ビームストップ３２は、電流計を接続して、入射するＸ線の強度検出器として使用することができる。
【００１８】
なお、治療系のＸ線発生装置３０は、リニアックに限らず、陰極フィラメントを使うＸ線管であってもよいことはいうまでもない。Ｘ線管も陽極ターゲットの金属やフィルタ材質により放射するＸ線の波長や強度を調整することができる。
乳房用画像撮影及び治療装置１００は、さらに、撮影架台１６と治療架台３４の運動とＸ線発生装置２０とＸ線検出器１８の作動を制御する制御装置、画像処理装置および画像表示装置を備える。
【００１９】
撮影系と治療系は、図５に示すように、撮影系のＸ線発生装置２０とＸ線検出器１８は乳房Ｂが位置することになる回転軸Ａを挟んで対向する位置に固定され、撮影架台１６により一緒に回転軸Ａの周りを回転する。治療系のＸ線発生装置であるリニアック３０とビームストップ３２は、撮影系の回転軸Ａとほぼ同軸に設けた回転軸Ａ'を挟んで対向する位置に固定され、治療架台３４により一緒に回転する。撮影系と治療系を常時一緒に回転させるのであれば、両者を共通架台に固定して１軸に回転させるようにすればよい。撮影系と治療系は、互いに光軸がほぼ直交する位置に配置することができる。
【００２０】
撮影系と治療系は回転中心がほぼ一致して対象である乳房Ｂの近傍にあるので、Ｘ線撮影系における対象部分の位置とＸ線治療系における照準対象の位置が比較的単純な関係を持ち、換算が容易である。また、Ｘ線治療系の移動量（ＸＹ）またはさらに方向の自由度を加えた移動量（ＸＹθ）とＸ線撮影系における対象の移動量の関係を予め把握して、これら位置関係と画像の拡大率を位置補正データとして記憶装置に保有しておくことができる。制御装置は、乳房ＢのＸ線断層画像から得られる病変のＸ線撮影系３Ｄ位置情報に位置補正を施して求めた発射位置（ＸＹ）または（ＸＹθ）に治療系のＸ線発生装置３０を移動させて、病変に治療用Ｘ線を照射する。
【００２１】
本実施形態の乳房用画像撮影及び治療装置は、Ｘ線撮像制御部１００と、それに接続されたＸ線管１１０及びＸ線検出部１２０と、治療用Ｘ線制御部２００と、それに接続された治療用Ｘ線発生器２１０と、撮像条件制御部３００と、制御部４００と、操作卓４１０と、格納部４２０と、ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）４３１と、表示部４３２とを含んでいる。
Ｘ線撮像制御部１００と、Ｘ線管１１０と、Ｘ線検出部１２０とによって乳房専用ＣＴ（Ｘ線撮像）が行われ、治療用Ｘ線制御部２００と、それに接続された治療用Ｘ線発生器２１０とによってＸ線治療が行われる。
【００２２】
Ｘ線検出部１２０は、平面上に２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を備えたフラットパネルＸ線検出器である。各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管１１０から放射され被検体を透過したＸ線が照射されることにより、Ｘ線の強度に応じた大きさを有する検出信号を出力する。これらの検出信号は、Ｘ線撮像制御部１００に入力される。また、Ｘ線検出部１２０には、Ｘ線検出部１２０を図の左右方向に移動させる位置調節部と、Ｘ線検出部１２０を水平面内において回転させる方向調節部とが設けられている。
【００２３】
Ｘ線撮像制御部１００は、管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１と、高電圧発生部１１２と、曝射線量制御部１１３と、画素ピッチ制御部１１４と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１５と、放射線画像データ生成部１１６とを含んでいる。管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１は、Ｘ線管１１０に印加される電圧（管電圧）の大きさや、Ｘ線管１１０において用いられるターゲット及びフィルタ部１３０において用いられるフィルタの材料の組み合わせ（例えば、タングステン／ロジウム、モリブデン／モリブデン、モリブデン／ロジウム、ロジウム／ロジウム等）を設定することにより、Ｘ線の特性を制御する。また、高電圧発生部１１２は、管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１の制御の下で、Ｘ線管１１０に印加される電圧を発生する。曝射線量制御部１１３は、Ｘ線管１１０から被検体に照射されるＸ線の線量を制御する。画素ピッチ制御部１１４は、Ｘ線検出部１２０における画素ピッチを設定する。それにより、Ｘ線検出部１２０に含まれる複数のＸ線検出素子の内から、画素ピッチ制御部１１４によって設定された間隔で検出信号が出力される。
【００２４】
アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１５は、Ｘ線検出部１２０から出力された検出信号をディジタル変換することにより、検出データを出力する。放射線画像データ生成部１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１５から出力された検出データに基づいて、Ｘ線画像における輝度を表すＸ線画像データを生成し、それを格納部４２０に出力して蓄積させる。なお、それと共に、Ｘ線画像データをＤ／Ａ変換器４３１に出力することにより、Ｘ線画像を表示部４３２に表示させても良い。
【００２５】
撮像条件制御部３００は、画像処理部３３１と、Ｘ線撮像条件設定部３３２と、Ｘ線照射条件設定部３３３とを含んでいる。画像処理部３３１は、乳房質判別部３３１ａ及びＣＡＤ（computer aided detection：コンピュータ支援検出）処理部３３１ｂを含んでいる。乳房質判別部３３１ａは、放射線画像データ生成部１１６から出力されたＸ線画像データによって表されるＸ線画像を解析することにより、それらの画像に写された乳房の質が、乳腺質（ｄｅｎｓｅ ｂｒｅａｓｔ）であるか、脂肪質（ｆａｔ ｂｒｅａｓｔ）であるかを判別する。一方、ＣＡＤ処理部３３１ｂは、Ｘ線画像を解析することにより、乳房に生じた病変部（石灰化や腫瘤）を検出する。また、画像処理部３３１は、Ｘ線画像データについて、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形な階調処理等の画像処理を施しても良い。さらに、画像処理部３３１は、Ｘ線画像データをＤ／Ａ変換器４３１に出力することにより、Ｘ線画像を表示部４３２に表示させる。
【００２６】
Ｘ線撮像条件設定部３３２は、乳房質判別部３３１ａ又はＣＡＤ処理部３３１ｂがＸ線画像について行った解析結果に基づいて、次に行われるＸ線撮像条件（管電圧、ターゲット／フィルタの組み合わせ、曝射線量、画素ピッチ、Ｘ線の照射方向等）を設定する。また、Ｘ線照射条件設定部３３３は、乳房質判別部３３１ａ又はＣＡＤ処理部３３１ｂがＸ線画像について行った解析結果に基づいて、Ｘ線撮像の後に行われる治療用Ｘ線照射における照射条件を設定する。
【００２７】
治療用Ｘ線制御部２００は、治療用Ｘ線源の照射位置や照射姿勢を調整する位置制御部２１１とＸ線照射条件を調整するＸ線強度制御部２１２とを含んでいる。位置制御部２１１が乳房Ｂの周囲を巡る軌跡上の最適位置にＸ線源を据えて、Ｘ線強度制御部２１２が照射Ｘ線の特性を決定して、被検体に適度なＸ線を照射する。
【００２８】
制御部４００は、本実施形態に係る医用撮像システム全体を制御している。また、操作卓４１０は、乳房用画像撮影及び治療装置に種々の命令や情報を入力する際に検査者（オペレータ）によって用いられる入力デバイスである。操作卓４１０にはキーボード、スイッチ、ポインティングデバイスなどに加えて表示部４３２を利用した入力装置なども装備することができる。さらに、格納部４２０は、ハードディスク又はメモリ等によって構成されており、乳房用画像撮影及び治療装置に含まれるＣＰＵに動作を実行させるための基本プログラム及び種々の処理を行うために用いられるプログラム（ソフトウェア）や、それらの処理に用いられる情報等を格納する。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換器４３１は、画像処理部３３１から出力されたＸ線画像データをアナログ信号に変換して、表示部４３２に出力する。表示部４３２は、例えば、ラスタスキャン方式のＣＲＴディスプレイ又はＬＣＤディスプレイであり、Ｄ／Ａ変換器４３１においてアナログ変換された画像信号に基づいて、Ｘ線画像を表示する。
【００３０】
なお、通常、撮影後に施療対象の位置が確定してから治療系を対象にＸ線照射できる位置まで移動して治療するので撮影と治療を同時に行うことはない。そこで、両者に同軸の独立回転機構を設けて、いずれか一方が回転している間は他方が静止するようにしてもよい。また、一つの架台を使って、治療系の機器を撮影系の機器と入れ替えて利用することもできる。図７は、治療系のＸ線発生装置３０と撮影系のＸ線発生装置２０を入れ替えるようにした架台１６の平面図である。撮影Ｘ線源２０が搭載されているときは、常備のＸ線検出器１８が稼働し、治療Ｘ線源３０に取り替えたときは、Ｘ線検出器１８の前方にビームストップ３２を設置してＸ線検出器１８を保護する。なお、治療Ｘ線源３０を設置するときはＸ線検出器１８を撤去してもよいことはいうまでもない。
【００３１】
Ｘ線発生装置は通常、陰極フィラメントを加熱して熱電子を飛び出させ、これを陽極のターゲット金属に当てることによりＸ線を発生させて、Ｘ線用フィルタで特定のＸ線を選択して照射する。したがって、撮影Ｘ線源２０の管電圧やターゲット金属あるいはＸ線フィルタを換えることにより、撮影Ｘ線源２０の放射するＸ線のエネルギー帯域を変化させて治療線として治療に使うことができる。なお、不要なエネルギー帯域のＸ線が被検者に入射するのを防止するため、Ｘ線源と被写体の間にバンドパスフィルタを挿入することが好ましい。
【００３２】
通常の全身像を得るためには１００ＫＶ以上のＸ線が使用されるが、このＸ線は乳房中の腫瘤などを区別して抽出するためには透過率が大きすぎるので、乳房Ｘ線断層画像撮影で鮮明なＸ線透過画像を得るためには２５〜５０ＫＶのＸ線を使う。
【００３３】
図８は、Ｘ線発生器の管電圧とＸ線出力の関係を示すグラフである。図は、モリブデンＭｏをターゲットとしてフィルタを空気、Ｍｏ、ロジウムＲｈとした場合のＸ線出力を表す。横軸は管電圧をｋＶで表し、縦軸はＸ線出力を任意単位で表している。図からＸ線エネルギー１７．５ｋｅＶ（管電圧約２８ｋＶ）付近で最大出力が得られ、この前後ではフィルタにより出力低下がみられることが分かる。マンモグラフィに適用するＸ線は、Ｍｏをターゲットにして、特にＭｏあるいはＲｈをフィルタに使用して得ることができる。なお、マンモグラフィでは、通常、ベリリウムＢｅをＸ線管の射出口の付加フィルタにする。
【００３４】
図９は、治療線と撮影用Ｘ線の両方が含まれるＸ線を放射する１個の放射線源を使用して撮影と治療を同一の放射線源で行うようにした場合の配置図である。放射線源と被写体となる乳房Ｂの間に治療線を含む高エネルギー帯をカットする付加フィルタ３８が進退可能に設けられている。放射線源３６と付加フィルタ３８とＸ線検出器１８は１体となって回転軸Ａの周りを回転しながら、適宜な周期で乳房Ｂに向けてＸ線を放射する。放射線源と被写体になる乳房Ｂとの間に設置された付加フィルタ３８により治療用Ｘ線はカットされ、撮影用Ｘ線のみがＸ線検出器１８に入射してＸ線透過画像を形成する。こうして、撮影用Ｘ線によるＸ線透過画像の取得と治療線による治療を付加フィルタ３８の挿入と退避によって切り替えることができる。
【００３５】
図１０は、Ｘ線治療の効果を高めるため、病変部に対する入射方向を調整する態様を示す概念図である。治療Ｘ線Ｓが病変部Ｆと交絡する間にがん組織を攻撃して治癒させるのであるから、Ｘ線Ｓが病変部Ｆの短矩方向Ｓ'に入射するより長矩方向に入射する方が治療効果を高めることになる。そこで、本実施形態の乳房Ｘ線断層画像撮影装置は判定装置を備え、判定装置が乳房のＸ線断層画像に基づいて病変部と正常組織の長さ比が最大となる方向を見つけ出し、制御装置がこの方向から病変部Ｆに入射するように治療Ｘ線発生装置３０をセットする。治療Ｘ線Ｓは病変Ｆ中を長手方向に縦断するので、正常部への悪影響を最小化できるとともに、大きい治癒効果が期待される。Ｘ線の照射方向を調整する場合には、照準調整装置の自由度が高いほど容易に照準することができる。ただし、自由度が大きくなるほど調整機構が複雑化し、装置コストが上がり操作性が低下する。
【００３６】
また、金属スクリーンにＸ線に対する増感効果があることが知られている。銅、鉛、タングステンなどの金属を０．５〜５ｍｍ程度の薄板にして、Ｘ線を照射すると吸収されたエネルギー量に比例する強さの蛍光を瞬時的に発する蛍光体からなる感光板の前面に設置し、金属板側からＸ線を入射させると、Ｘ線ｈνは金属板との相互作用により散乱光子ｈν'とコンプトン電子ｅ−を生じる。コンプトン電子は前方へ強い指向性を持って感光板に入射するので、感光板がこれに感応して感度の高い影像を形成することになる。そこで、図１１の配置図に示すように、感光板で形成される画像センサ１８の前に金属板２２を置き、小型リニアックなど、治療用Ｘ線源３０からのＸ線を入射させると、金属板のコンプトン散乱を利用して、入射Ｘ線の強さを観測することができる。
【００３７】
また、Ｘ線画像表示装置に表示された画像を観察して、画像中の問題位置に治療用Ｘ線源のＸ線を照射させるようにすることができる。画像中の問題位置は、マウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスを用いて画像表示装置から直接に指定することができる。また、もちろん、キーボードなどを使って数値的に指定してもよいことはいうまでもない。Ｘ線画像中の関心領域の入力に伴って、治療用Ｘ線源の位置は駆動装置により自動的に調整して、治療用Ｘ線が関心領域に照射するようにする。
【００３８】
さらに、Ｘ線画像にＣＡＤを適用して各種の異常状態を検出させて、自動的に関心領域の候補が決定されるようにすることができる。検出された関心領域を表示器に表示させて、この中から対象領域を決定して、対象領域を指定する信号を入力すると、これにしたがて、治療用Ｘ線源が対象領域を照射するように、治療用Ｘ線源の位置を自動的に変更するようにすることができる。また、適当な判定条件を与えることにより、ＣＡＤによって対象領域も自動的に決定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明により、特に乳がんの治療に当たり、乳房専用Ｘ線断面画像撮影装置（乳房専用ＣＴ）により低エネルギーのＸ線を使って取得した乳房のＸ線断面画像に基づいて病変部とその位置を的確に抽出し、その位置情報に基づいて、病変部を正確に照射するように治療系をセットして効果的にＸ線治療を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１実施形態に係るＸ線照射治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置について示した概念構成図である。
【図２】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の撮影系の略図である。
【図３】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の治療系の略図である。
【図４】本実施形態に使用される小型リニアックの構成図である。
【図５】本実施形態の撮影系と治療系の配置例を示す要素配置図である。
【図６】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態における治療系と撮影系のＸ線発生装置を入れ替えるようにした架台の平面図である。
【図８】Ｘ線発生器の管電圧とＸ線出力の関係を示すグラフである。
【図９】本実施形態において１個の放射線源を使用して撮影と治療を同時に行うようにした場合の配置図である。
【図１０】本実施形態において病変部に対するＸ線入射方向を調整する態様を示す概念図である。
【図１１】本実施形態において感光板の前に金属板を配置してＸ線強度を測定する方法を説明する概念図である。
【図１２】従来の断層画像撮影機能を有するＸ線照射治療装置の配置図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ，Ａ' 回転軸
Ｂ 乳房
Ｃ Ｘ線コーンビーム
Ｆ 患部
Ｓ，Ｓ' 治療線
１２ 天板
１３ Ｘ線遮蔽板
１４ 乳房を通す孔（または挿入孔）
１６ 撮影架台
１８ Ｘ線検出器
２０ Ｘ線発生装置（または撮影Ｘ線源）
２２ 金属板
３０ リニアック（またはＸ線発生器、治療Ｘ線源）
３２ ビームストップ
３４ 治療架台
３６ 放射線源
３８ フィルタ
４０ リニアック
４２ 電子銃
４３ 真空弁
４４ 加速管
４６ ターゲット
４８ Ｘ線光学系
１００ Ｘ線撮像制御部
１１０ Ｘ線管
１１１ 管電圧／ターゲット／フィルタ制御部
１１２ 高電圧発生部
１１３ 曝射線量制御部
１１４ 画素ピッチ制御部
１１５、１２４ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１１６ 放射線画像データ生成部
１２０ Ｘ線検出部
１２１ 走査制御部
１２１ａ 周波数制御部
１２１ｂ 駆動電圧制御部
１２１ｃ 走査速度制御部
１３０ フィルタ部
１４０ 画像読取装置
２００ 治療用Ｘ線制御部
２１０ 治療用Ｘ線発生器
２１１ 位置制御部
２１２ Ｘ線強度制御部
３００ 撮像条件制御部
３３１ 画像処理部
３３１ａ 乳房質判別部
３３１ｂ ＣＡＤ処理部
３３２ Ｘ線撮像条件設定部
３３３ 超音波撮像条件設定部
４００ 制御部
４１０ 操作卓
４２０ 格納部
４３１ ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
４３２ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）を用いた乳房専用の断層画像撮影装置と乳房中の患部にＸ線を照射するＸ線治療装置を一体に構成して治療機能を備えた乳房用画像撮影及び治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、断層画像撮影装置と放射線治療装置を複合した画像誘導放射線治療装置（ＩＧＲＴ）が開発されており、患部近傍の３Ｄ画像に基づいて放射線照射方法を計画し、計画に従って放射線を照射する放射線治療を行うことができる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、図１２に示すような、基準面に対して平行方向に回動可能に支持される寝台と、寝台上の被検体の治療部位を撮影し得るイメージング装置と、イメージング装置により得られた撮影像から治療部位を位置決めする位置決め装置と、位置決めされた治療部位に対して放射線を照射して放射線治療を行う放射線治療装置とからなる放射線治療システムが開示されている。イメージング装置と位置決め装置と放射線治療装置は共に1室に収容されていて、被検体である患者は寝台に乗ったまま寝台が次々に各装置の場所まで移動して位置決めして治療を受けることができる。
【０００４】
しかし、画像誘導放射線治療装置は身体器官を選ばず全身を対象とするため画像形成用に１００ｋＶ以上の透過力の高いＸ線が使われるので、乳がんには造影剤が必要になり問題である。また、全身を対象とすることから、装置の大型化が避けられない。
【０００５】
一方、乳がんの検診や診断を主な目的として乳房のＸ線断面画像を生成する乳房Ｘ線断面画像撮影装置（乳房専用ＣＴ）が開発されている。
特許文献２は、乳房専用ＣＴの１例を開示している。特許文献２に開示された乳房専用ＣＴは、乳房位置に穴が開いたベッドと、穴の周りを水平に回転する架台と、ベッドや架台を運動させるモーターと計測装置を作動させるスイッチを制御する制御装置とを備える。測定装置は、Ｘ線発生装置と、これと対向配置されるＸ線検出装置と、Ｘ線検出装置で得られるＸ線透過画像から断層画像を再構成する演算装置とから構成される。
【０００６】
Ｘ線発生装置とＸ線検出装置は架台に搭載され、乳房の周りを一緒に回転しながら、各方向から乳房のＸ線透過画像を取得する。Ｘ線発生装置は、所定の間隔で錘状のＸ線コーンビームを放射する。Ｘ線は被検体を透過し、Ｘ線検出素子が平面上にマトリックス状に配置されたフラットパネルデテクター（ＦＰＤ）で形成されたＸ線検出装置に入射する。Ｘ線検出装置は、Ｘ線透過画像を形成して再構成演算装置に伝送し、再構成演算装置がＸ線断層画像を生成する。乳房中の腫瘤や石灰化は高エネルギーのＸ線では透過量比が小さくて透過画像のコントラスが弱くなるので、撮影用Ｘ線には２５〜５０ＫＶ程度の低エネルギーのビームが使われる。
【０００７】
被検者が、ベッドにうつ伏せに横たわり、測定したい乳房を穴に当てると、乳房はＸ線発生装置とＸ線検出装置との間に垂下してくる。コーンビームＸ線発生装置とＦＰＤは、被検体である乳房の周りを回転しながら、所定角ごとにＸ線発生装置を作動させＸ線検出装置でＸ線透過画像を撮影し、再構成演算装置は、集まった1クルーのＸ線透過画像を再構成して３Ｄ化し、乳房のＸ線断層画像を作成する。
こうして得られるＸ線断層画像においては、石灰化部分は骨と同等のＸ線透過率であるため、比較的小さな石灰化も容易に映像化でき、初期の乳がんでも高い確率で発見できる。また、立体画像のため、乳腺などの組織と重なる病変部でも確実に検出することができる。
【０００８】
そこで、乳房に対する放射線治療を行う画像誘導放射線治療装置は、イメージング装置として、複数方向からのＸ線投影画像のみならず乳房専用ＣＴを利用することが考えられる。しかし、乳房専用ＣＴとＸ線照射治療装置を複合した場合に、乳房専用ＣＴで確認した乳房中の患部を的確に治療するため、Ｘ線照射治療装置における患部位置の再現が難しい。
【特許文献１】特開平９−１９２２４５号公報
【特許文献２】米国特許第６４８０５６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、乳房用画像撮影及び治療装置（乳房専用ＣＴ）のＸ線断面画像を利用して乳房中の患部にＸ線を照射する小型で操作の容易な乳房専用のＸ線治療機能付き断層画像撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る放射線治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置は、乳房を突き出す挿入孔を備えるＸ線遮蔽板と、挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源と画像センサが挿入孔の位置を撮影用回転中心として周回して乳房のＸ線断層画像を生成するＸ線撮影系と、治療用Ｘ線源がほぼ撮影用回転中心の位置を治療用回転中心として周回し治療用Ｘ線源からの治療線を少なくとも２個の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る乳房用画像撮影及び治療装置によれば、低エネルギーのＸ線を使った乳房用画像撮影及び治療装置のＸ線画像に基づいて病変部の位置を知って治療方法を画定し、回転中心がほぼ一致する治療用Ｘ線源の放射方向を画定された治療方法に従って調整して高エネルギーの治療用Ｘ線を照射するので、病変部位置を確定した時の位置姿勢を保持したまま治療用Ｘ線を照射して治療をすることができる。
したがって、患者が別室の治療装置まで移動して治療を受ける場合では、せっかく観察した患部の位置が変化するためＸ線装置などを使って再度位置確認と位置調整を行ってから治療をする手間と治療効率の低下を来していたが、本発明の治療機能付き乳房用画像撮影及び治療装置ではこのような手間と治療効率の低下を排除することができる。
【００１２】
また、同室内に断層画像撮影装置とＸ線治療装置を備えた場合でも、断層画像を取得した後に患者がベッドの上に固定されたままベッドを移動してＸ線治療装置の回転中心部に患者の病変部を正確にセットし直してからＸ線治療を行ってきたが、本発明の治療機能付き乳房用画像撮影及び治療装置ではＸ線治療装置の再調整を排除することができる。
このように、治療対象を乳房に限る場合には、乳房専用ＣＴを活用して、より適合した撮影装置とＸ線治療装置の組み合わせが達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は本発明の１実施形態に係るＸ線照射治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置について概念的に示した概念構成図、図２は撮影系の略図、図３は治療系の略図、図４は本装置に利用できる小型リニアックの構成図、図５は撮影系と治療系の配置例を示す要素配置図、図６は本発明の一実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施形態に係る治療機能を備える乳房用画像撮影及び治療装置１００は、図1から図５に示すとおり、乳房を通す孔１４を備え被検者Ｐがうつ伏せに伏臥して孔１４から乳房Ｂを垂下することができる天板１２と、撮影系と、治療系とで形成される。天板１２の下面にはＸ線遮蔽板１３が取り付けられていて、天板１２上の被検者が余計なＸ線被曝をしないように保護している。Ｘ線は水平に近い角度で入射するので、Ｘ線遮蔽板１３は特に乳房を差し出す孔１４の周りの天板１２が下に垂れている部分に設けられている。
【００１５】
撮影系は、図２に示すように、放射状のＸ線コーンビームＣを放射するＸ線発生装置２０と、Ｘ線発生装置２０から放射され物体を透過したＸ線の入射強度を検知するＸ線検知素子を面上に複数配置したフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）を備えたＸ線検出器１８と、Ｘ線発生装置２０とＸ線検出器１８が回転軸Ａを挟んで対向するように搭載した撮影架台１６とを備える。回転軸Ａは孔１４から垂れた乳房Ｂを通るように配置される。撮影架台１６は回転軸Ａの周りを回転して、所定時間間隔でＸ線撮影をし、各方向からの乳房ＢのＸ線透過画像を取得する。
【００１６】
また治療系は、図３に示すように、治療用のＸ線（治療線）Ｓを乳房Ｂ中の患部Ｆに向けて細い治療線Ｓを放射するＸ線発生装置としての小型のリニアック３０と、乳房Ｂを透過した治療線Ｓを吸収して外部の人物や物品に照射しないようにするビームストップ３２と、リニアック３０とビームストップ３２を搭載した治療架台３４を備える。図４は、最近製作された小型リニアックの例を示す図面である。図４のリニアック４０は、電子銃４２、加速管４４、ターゲット４６、Ｘ線光学系４８、真空排気装置に接続する真空弁４３で構成され、重量約１．５ｋｇ、長さ約３０ｃｍと、極めて小型にまとめられている。Ｘ線光学系４８は、ターゲット４６から放出される各種エネルギー線から目的のＸ線を選択し、細いＸ線ビームを形成する。また、加速管長２５ｃｍの定在波型ハイブリッド空洞で構成された小型のリニアタイプ加速器なども開発されている。
【００１７】
治療架台３４の回転軸Ａ'は撮影架台１６の回転軸Ａと同様に、乳房Ｂを通す孔１４を通るように配置される。治療架台３４は回転軸Ａ'の周りを回転して、患部Ｆに治療線Ｓを照射する。リニアック３０は、照射すべき患部Ｆの位置に伴い、上下方向（Ｙ軸）と左右周方向（Ｘ軸）の２自由度をもって任意に移動できるようになっている。これにより、治療架台３４に支持されたリニアック３０の放射位置は治療架台３４の位置で決まる位置に対して２個の自由度をもって調整が可能になる。また、さらに照射範囲を拡大するため、第３軸として、照準方向を支点の周りに上下に回転移動できるようになっていてもよい（θ軸）。さらに位置姿勢の制御を容易にするために、４軸以上の駆動軸を備えても良いことはいうまでもない。ビームストップ３２は、電流計を接続して、入射するＸ線の強度検出器として使用することができる。
【００１８】
なお、治療系のＸ線発生装置３０は、リニアックに限らず、陰極フィラメントを使うＸ線管であってもよいことはいうまでもない。Ｘ線管も陽極ターゲットの金属やフィルタ材質により放射するＸ線の波長や強度を調整することができる。
乳房用画像撮影及び治療装置１００は、さらに、撮影架台１６と治療架台３４の運動とＸ線発生装置２０とＸ線検出器１８の作動を制御する制御装置、画像処理装置および画像表示装置を備える。
【００１９】
撮影系と治療系は、図５に示すように、撮影系のＸ線発生装置２０とＸ線検出器１８は乳房Ｂが位置することになる回転軸Ａを挟んで対向する位置に固定され、撮影架台１６により一緒に回転軸Ａの周りを回転する。治療系のＸ線発生装置であるリニアック３０とビームストップ３２は、撮影系の回転軸Ａとほぼ同軸に設けた回転軸Ａ'を挟んで対向する位置に固定され、治療架台３４により一緒に回転する。撮影系と治療系を常時一緒に回転させるのであれば、両者を共通架台に固定して１軸に回転させるようにすればよい。撮影系と治療系は、互いに光軸がほぼ直交する位置に配置することができる。
【００２０】
撮影系と治療系は回転中心がほぼ一致して対象である乳房Ｂの近傍にあるので、Ｘ線撮影系における対象部分の位置とＸ線治療系における照準対象の位置が比較的単純な関係を持ち、換算が容易である。また、Ｘ線治療系の移動量（ＸＹ）またはさらに方向の自由度を加えた移動量（ＸＹθ）とＸ線撮影系における対象の移動量の関係を予め把握して、これら位置関係と画像の拡大率を位置補正データとして記憶装置に保有しておくことができる。制御装置は、乳房ＢのＸ線断層画像から得られる病変のＸ線撮影系３Ｄ位置情報に位置補正を施して求めた発射位置（ＸＹ）または（ＸＹθ）に治療系のＸ線発生装置３０を移動させて、病変に治療用Ｘ線を照射する。
【００２１】
本実施形態の乳房用画像撮影及び治療装置は、Ｘ線撮像制御部１００と、それに接続されたＸ線管１１０及びＸ線検出部１２０と、治療用Ｘ線制御部２００と、それに接続された治療用Ｘ線発生器２１０と、撮像条件制御部３００と、制御部４００と、操作卓４１０と、格納部４２０と、ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）４３１と、表示部４３２とを含んでいる。
Ｘ線撮像制御部１００と、Ｘ線管１１０と、Ｘ線検出部１２０とによって乳房専用ＣＴ（Ｘ線撮像）が行われ、治療用Ｘ線制御部２００と、それに接続された治療用Ｘ線発生器２１０とによってＸ線治療が行われる。
【００２２】
Ｘ線検出部１２０は、平面上に２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を備えたフラットパネルＸ線検出器である。各Ｘ線検出素子は、Ｘ線管１１０から放射され被検体を透過したＸ線が照射されることにより、Ｘ線の強度に応じた大きさを有する検出信号を出力する。これらの検出信号は、Ｘ線撮像制御部１００に入力される。また、Ｘ線検出部１２０には、Ｘ線検出部１２０を図の左右方向に移動させる位置調節部と、Ｘ線検出部１２０を水平面内において回転させる方向調節部とが設けられている。
【００２３】
Ｘ線撮像制御部１００は、管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１と、高電圧発生部１１２と、曝射線量制御部１１３と、画素ピッチ制御部１１４と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１５と、放射線画像データ生成部１１６とを含んでいる。管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１は、Ｘ線管１１０に印加される電圧（管電圧）の大きさや、Ｘ線管１１０において用いられるターゲット及びフィルタ部１３０において用いられるフィルタの材料の組み合わせ（例えば、タングステン／ロジウム、モリブデン／モリブデン、モリブデン／ロジウム、ロジウム／ロジウム等）を設定することにより、Ｘ線の特性を制御する。また、高電圧発生部１１２は、管電圧／ターゲット／フィルタ制御部１１１の制御の下で、Ｘ線管１１０に印加される電圧を発生する。曝射線量制御部１１３は、Ｘ線管１１０から被検体に照射されるＸ線の線量を制御する。画素ピッチ制御部１１４は、Ｘ線検出部１２０における画素ピッチを設定する。それにより、Ｘ線検出部１２０に含まれる複数のＸ線検出素子の内から、画素ピッチ制御部１１４によって設定された間隔で検出信号が出力される。
【００２４】
アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）１１５は、Ｘ線検出部１２０から出力された検出信号をディジタル変換することにより、検出データを出力する。放射線画像データ生成部１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１５から出力された検出データに基づいて、Ｘ線画像における輝度を表すＸ線画像データを生成し、それを格納部４２０に出力して蓄積させる。なお、それと共に、Ｘ線画像データをＤ／Ａ変換器４３１に出力することにより、Ｘ線画像を表示部４３２に表示させても良い。
【００２５】
撮像条件制御部３００は、画像処理部３３１と、Ｘ線撮像条件設定部３３２と、Ｘ線照射条件設定部３３３とを含んでいる。画像処理部３３１は、乳房質判別部３３１ａ及びＣＡＤ（computer aided detection：コンピュータ支援検出）処理部３３１ｂを含んでいる。乳房質判別部３３１ａは、放射線画像データ生成部１１６から出力されたＸ線画像データによって表されるＸ線画像を解析することにより、それらの画像に写された乳房の質が、乳腺質（ｄｅｎｓｅ ｂｒｅａｓｔ）であるか、脂肪質（ｆａｔ ｂｒｅａｓｔ）であるかを判別する。一方、ＣＡＤ処理部３３１ｂは、Ｘ線画像を解析することにより、乳房に生じた病変部（石灰化や腫瘤）を検出する。また、画像処理部３３１は、Ｘ線画像データについて、ゲイン調整及びコントラスト調整を含む線形の階調処理や、γ補正を含む非線形な階調処理等の画像処理を施しても良い。さらに、画像処理部３３１は、Ｘ線画像データをＤ／Ａ変換器４３１に出力することにより、Ｘ線画像を表示部４３２に表示させる。
【００２６】
Ｘ線撮像条件設定部３３２は、乳房質判別部３３１ａ又はＣＡＤ処理部３３１ｂがＸ線画像について行った解析結果に基づいて、次に行われるＸ線撮像条件（管電圧、ターゲット／フィルタの組み合わせ、曝射線量、画素ピッチ、Ｘ線の照射方向等）を設定する。また、Ｘ線照射条件設定部３３３は、乳房質判別部３３１ａ又はＣＡＤ処理部３３１ｂがＸ線画像について行った解析結果に基づいて、Ｘ線撮像の後に行われる治療用Ｘ線照射における照射条件を設定する。
【００２７】
治療用Ｘ線制御部２００は、治療用Ｘ線源の照射位置や照射姿勢を調整する位置制御部２１１とＸ線照射条件を調整するＸ線強度制御部２１２とを含んでいる。位置制御部２１１が乳房Ｂの周囲を巡る軌跡上の最適位置にＸ線源を据えて、Ｘ線強度制御部２１２が照射Ｘ線の特性を決定して、被検体に適度なＸ線を照射する。
【００２８】
制御部４００は、本実施形態に係る医用撮像システム全体を制御している。また、操作卓４１０は、乳房用画像撮影及び治療装置に種々の命令や情報を入力する際に検査者（オペレータ）によって用いられる入力デバイスである。操作卓４１０にはキーボード、スイッチ、ポインティングデバイスなどに加えて表示部４３２を利用した入力装置なども装備することができる。さらに、格納部４２０は、ハードディスク又はメモリ等によって構成されており、乳房用画像撮影及び治療装置に含まれるＣＰＵに動作を実行させるための基本プログラム及び種々の処理を行うために用いられるプログラム（ソフトウェア）や、それらの処理に用いられる情報等を格納する。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換器４３１は、画像処理部３３１から出力されたＸ線画像データをアナログ信号に変換して、表示部４３２に出力する。表示部４３２は、例えば、ラスタスキャン方式のＣＲＴディスプレイ又はＬＣＤディスプレイであり、Ｄ／Ａ変換器４３１においてアナログ変換された画像信号に基づいて、Ｘ線画像を表示する。
【００３０】
なお、通常、撮影後に施療対象の位置が確定してから治療系を対象にＸ線照射できる位置まで移動して治療するので撮影と治療を同時に行うことはない。そこで、両者に同軸の独立回転機構を設けて、いずれか一方が回転している間は他方が静止するようにしてもよい。また、一つの架台を使って、治療系の機器を撮影系の機器と入れ替えて利用することもできる。図７は、治療系のＸ線発生装置３０と撮影系のＸ線発生装置２０を入れ替えるようにした架台１６の平面図である。撮影Ｘ線源２０が搭載されているときは、常備のＸ線検出器１８が稼働し、治療Ｘ線源３０に取り替えたときは、Ｘ線検出器１８の前方にビームストップ３２を設置してＸ線検出器１８を保護する。なお、治療Ｘ線源３０を設置するときはＸ線検出器１８を撤去してもよいことはいうまでもない。
【００３１】
Ｘ線発生装置は通常、陰極フィラメントを加熱して熱電子を飛び出させ、これを陽極のターゲット金属に当てることによりＸ線を発生させて、Ｘ線用フィルタで特定のＸ線を選択して照射する。したがって、撮影Ｘ線源２０の管電圧やターゲット金属あるいはＸ線フィルタを換えることにより、撮影Ｘ線源２０の放射するＸ線のエネルギー帯域を変化させて治療線として治療に使うことができる。なお、不要なエネルギー帯域のＸ線が被検者に入射するのを防止するため、Ｘ線源と被写体の間にバンドパスフィルタを挿入することが好ましい。
【００３２】
通常の全身像を得るためには１００ＫＶ以上のＸ線が使用されるが、このＸ線は乳房中の腫瘤などを区別して抽出するためには透過率が大きすぎるので、乳房Ｘ線断層画像撮影で鮮明なＸ線透過画像を得るためには２５〜５０ＫＶのＸ線を使う。
【００３３】
図８は、Ｘ線発生器の管電圧とＸ線出力の関係を示すグラフである。図は、モリブデンＭｏをターゲットとしてフィルタを空気、Ｍｏ、ロジウムＲｈとした場合のＸ線出力を表す。横軸は管電圧をｋＶで表し、縦軸はＸ線出力を任意単位で表している。図からＸ線エネルギー１７．５ｋｅＶ（管電圧約２８ｋＶ）付近で最大出力が得られ、この前後ではフィルタにより出力低下がみられることが分かる。マンモグラフィに適用するＸ線は、Ｍｏをターゲットにして、特にＭｏあるいはＲｈをフィルタに使用して得ることができる。なお、マンモグラフィでは、通常、ベリリウムＢｅをＸ線管の射出口の付加フィルタにする。
【００３４】
図９は、治療線と撮影用Ｘ線の両方が含まれるＸ線を放射する１個の放射線源を使用して撮影と治療を同一の放射線源で行うようにした場合の配置図である。放射線源と被写体となる乳房Ｂの間に治療線を含む高エネルギー帯をカットする付加フィルタ３８が進退可能に設けられている。放射線源３６と付加フィルタ３８とＸ線検出器１８は１体となって回転軸Ａの周りを回転しながら、適宜な周期で乳房Ｂに向けてＸ線を放射する。放射線源と被写体になる乳房Ｂとの間に設置された付加フィルタ３８により治療用Ｘ線はカットされ、撮影用Ｘ線のみがＸ線検出器１８に入射してＸ線透過画像を形成する。こうして、撮影用Ｘ線によるＸ線透過画像の取得と治療線による治療を付加フィルタ３８の挿入と退避によって切り替えることができる。
【００３５】
図１０は、Ｘ線治療の効果を高めるため、病変部に対する入射方向を調整する態様を示す概念図である。治療Ｘ線Ｓが病変部Ｆと交絡する間にがん組織を攻撃して治癒させるのであるから、Ｘ線Ｓが病変部Ｆの短矩方向Ｓ'に入射するより長矩方向に入射する方が治療効果を高めることになる。そこで、本実施形態の乳房Ｘ線断層画像撮影装置は判定装置を備え、判定装置が乳房のＸ線断層画像に基づいて病変部と正常組織の長さ比が最大となる方向を見つけ出し、制御装置がこの方向から病変部Ｆに入射するように治療Ｘ線発生装置３０をセットする。治療Ｘ線Ｓは病変Ｆ中を長手方向に縦断するので、正常部への悪影響を最小化できるとともに、大きい治癒効果が期待される。Ｘ線の照射方向を調整する場合には、照準調整装置の自由度が高いほど容易に照準することができる。ただし、自由度が大きくなるほど調整機構が複雑化し、装置コストが上がり操作性が低下する。
【００３６】
また、金属スクリーンにＸ線に対する増感効果があることが知られている。銅、鉛、タングステンなどの金属を０．５〜５ｍｍ程度の薄板にして、Ｘ線を照射すると吸収されたエネルギー量に比例する強さの蛍光を瞬時的に発する蛍光体からなる感光板の前面に設置し、金属板側からＸ線を入射させると、Ｘ線ｈνは金属板との相互作用により散乱光子ｈν'とコンプトン電子ｅ−を生じる。コンプトン電子は前方へ強い指向性を持って感光板に入射するので、感光板がこれに感応して感度の高い影像を形成することになる。そこで、図１１の配置図に示すように、感光板で形成される画像センサ１８の前に金属板２２を置き、小型リニアックなど、治療用Ｘ線源３０からのＸ線を入射させると、金属板のコンプトン散乱を利用して、入射Ｘ線の強さを観測することができる。
【００３７】
また、Ｘ線画像表示装置に表示された画像を観察して、画像中の問題位置に治療用Ｘ線源のＸ線を照射させるようにすることができる。画像中の問題位置は、マウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスを用いて画像表示装置から直接に指定することができる。また、もちろん、キーボードなどを使って数値的に指定してもよいことはいうまでもない。Ｘ線画像中の関心領域の入力に伴って、治療用Ｘ線源の位置は駆動装置により自動的に調整して、治療用Ｘ線が関心領域に照射するようにする。
【００３８】
さらに、Ｘ線画像にＣＡＤを適用して各種の異常状態を検出させて、自動的に関心領域の候補が決定されるようにすることができる。検出された関心領域を表示器に表示させて、この中から対象領域を決定して、対象領域を指定する信号を入力すると、これにしたがて、治療用Ｘ線源が対象領域を照射するように、治療用Ｘ線源の位置を自動的に変更するようにすることができる。また、適当な判定条件を与えることにより、ＣＡＤによって対象領域も自動的に決定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明により、特に乳がんの治療に当たり、乳房専用Ｘ線断面画像撮影装置（乳房専用ＣＴ）により低エネルギーのＸ線を使って取得した乳房のＸ線断面画像に基づいて病変部とその位置を的確に抽出し、その位置情報に基づいて、病変部を正確に照射するように治療系をセットして効果的にＸ線治療を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１実施形態に係るＸ線照射治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置について示した概念構成図である。
【図２】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の撮影系の略図である。
【図３】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の治療系の略図である。
【図４】本実施形態に使用される小型リニアックの構成図である。
【図５】本実施形態の撮影系と治療系の配置例を示す要素配置図である。
【図６】本実施形態に係る乳房用画像撮影及び治療装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態における治療系と撮影系のＸ線発生装置を入れ替えるようにした架台の平面図である。
【図８】Ｘ線発生器の管電圧とＸ線出力の関係を示すグラフである。
【図９】本実施形態において１個の放射線源を使用して撮影と治療を同時に行うようにした場合の配置図である。
【図１０】本実施形態において病変部に対するＸ線入射方向を調整する態様を示す概念図である。
【図１１】本実施形態において感光板の前に金属板を配置してＸ線強度を測定する方法を説明する概念図である。
【図１２】従来の断層画像撮影機能を有するＸ線照射治療装置の配置図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ，Ａ' 回転軸
Ｂ 乳房
Ｃ Ｘ線コーンビーム
Ｆ 患部
Ｓ，Ｓ' 治療線
１２ 天板
１３ Ｘ線遮蔽板
１４ 乳房を通す孔（または挿入孔）
１６ 撮影架台
１８ Ｘ線検出器
２０ Ｘ線発生装置（または撮影Ｘ線源）
２２ 金属板
３０ リニアック（またはＸ線発生器、治療Ｘ線源）
３２ ビームストップ
３４ 治療架台
３６ 放射線源
３８ フィルタ
４０ リニアック
４２ 電子銃
４３ 真空弁
４４ 加速管
４６ ターゲット
４８ Ｘ線光学系
１００ Ｘ線撮像制御部
１１０ Ｘ線管
１１１ 管電圧／ターゲット／フィルタ制御部
１１２ 高電圧発生部
１１３ 曝射線量制御部
１１４ 画素ピッチ制御部
１１５、１２４ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）
１１６ 放射線画像データ生成部
１２０ Ｘ線検出部
１２１ 走査制御部
１２１ａ 周波数制御部
１２１ｂ 駆動電圧制御部
１２１ｃ 走査速度制御部
１３０ フィルタ部
１４０ 画像読取装置
２００ 治療用Ｘ線制御部
２１０ 治療用Ｘ線発生器
２１１ 位置制御部
２１２ Ｘ線強度制御部
３００ 撮像条件制御部
３３１ 画像処理部
３３１ａ 乳房質判別部
３３１ｂ ＣＡＤ処理部
３３２ Ｘ線撮像条件設定部
３３３ 超音波撮像条件設定部
４００ 制御部
４１０ 操作卓
４２０ 格納部
４３１ ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
４３２ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳房を突き出す挿入孔を備えるＸ線遮蔽板と、
該挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源と画像センサが該挿入孔の位置を撮影用回転中心として周回して前記乳房のＸ線画像を生成するＸ線撮影系と、
治療用Ｘ線源がほぼ前記撮影用回転中心の位置を治療用回転中心として周回して該治療用Ｘ線源からの治療線を２個以上の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系と、
を備え放射線治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項２】
前記照準方向は３個の自由度を備える、請求項１記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項３】
前記Ｘ線治療系の３次元移動量と前記Ｘ線撮影系の移動量の関係と画像の拡大率を予め位置補正データとして保有し、該位置補正データを用いて前記Ｘ線治療系の移動量を調整する、請求項１または２記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項４】
前記治療用Ｘ線源を前記撮影用Ｘ線源と置き換えて治療する、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項５】
前記治療用Ｘ線源にエネルギー帯域を切り替える手段と光軸から退避可能な付加フィルタを備えて、前記撮影用Ｘ線源と兼用する、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項６】
前記治療用Ｘ線源は画像センサを備え、該画像センサの前に金属板を設置し、前記治療用Ｘ線源のエネルギーを該画像センサで画像化する、請求項１から５のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項７】
前記治療用Ｘ線源は前記撮影用Ｘ線源と兼用し撮影中に患部に吸収されるＸ線エネルギーにより治療を施す、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項８】
前記治療用Ｘ線源は、前記乳房のＸ線画像に基づいて病変部と乳房表面の距離が最小となる方向から、前記病変部に治療線を照射する、請求項１から７のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項９】
前記治療用Ｘ線源は、前記乳房のＸ線画像に基づいて病変部と正常組織の長さ比が最大となる方向から、前記病変部に治療線を照射する、請求項１から７のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線画像に基づき関心領域を入力すると、前記治療用Ｘ線源が該関心領域を照射するように、前記治療用Ｘ線源の位置を自動で変更する、請求項１から９のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線画像に基づくＣＡＤ（computer aided detection:コンピュータ支援検出）手段を備え、前記関心領域が、該Ｘ線画像に該ＣＡＤを適用した結果に基づいて自動的に決定される候補から選択される、請求項１０に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項１】
乳房を突き出す挿入孔を備えるＸ線遮蔽板と、
該挿入孔を挟んで配置された撮影用Ｘ線源と画像センサが該挿入孔の位置を撮影用回転中心として周回して前記乳房のＸ線画像を生成するＸ線撮影系と、
治療用Ｘ線源がほぼ前記撮影用回転中心の位置を治療用回転中心として周回して該治療用Ｘ線源からの治療線を２個以上の自由度を持つ照準方向に照射するＸ線治療系と、
を備え放射線治療機能を有する乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項２】
前記照準方向は３個の自由度を備える、請求項１記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項３】
前記Ｘ線治療系の３次元移動量と前記Ｘ線撮影系の移動量の関係と画像の拡大率を予め位置補正データとして保有し、該位置補正データを用いて前記Ｘ線治療系の移動量を調整する、請求項１または２記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項４】
前記治療用Ｘ線源を前記撮影用Ｘ線源と置き換えて治療する、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項５】
前記治療用Ｘ線源にエネルギー帯域を切り替える手段と光軸から退避可能な付加フィルタを備えて、前記撮影用Ｘ線源と兼用する、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項６】
前記治療用Ｘ線源は画像センサを備え、該画像センサの前に金属板を設置し、前記治療用Ｘ線源のエネルギーを該画像センサで画像化する、請求項１から５のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項７】
前記治療用Ｘ線源は前記撮影用Ｘ線源と兼用し撮影中に患部に吸収されるＸ線エネルギーにより治療を施す、請求項１から３のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項８】
前記治療用Ｘ線源は、前記乳房のＸ線画像に基づいて病変部と乳房表面の距離が最小となる方向から、前記病変部に治療線を照射する、請求項１から７のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項９】
前記治療用Ｘ線源は、前記乳房のＸ線画像に基づいて病変部と正常組織の長さ比が最大となる方向から、前記病変部に治療線を照射する、請求項１から７のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線画像に基づき関心領域を入力すると、前記治療用Ｘ線源が該関心領域を照射するように、前記治療用Ｘ線源の位置を自動で変更する、請求項１から９のいずれか一項に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【請求項１１】
前記Ｘ線画像に基づくＣＡＤ（computer aided detection:コンピュータ支援検出）手段を備え、前記関心領域が、該Ｘ線画像に該ＣＡＤを適用した結果に基づいて自動的に決定される候補から選択される、請求項１０に記載の乳房用画像撮影及び治療装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−７５３３８（Ｐ２０１０−７５３３８Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５６７２（Ｐ２００８−２４５６７２）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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