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【発明の名称】 放射線治療装置制御装置および放射線照射方法
【発明者】 【氏名】浦野 晋

【氏名】金子 周史

【氏名】山田 昌弘

【氏名】川田 則幸
【要約】 【課題】被検体の所定部位をより高精度に検出すること。

【構成】治療用放射線２３を放射する治療用放射線照射装置１６と、被検体４３を透過する放射線により被検体４３のイメージャ画像を生成するイメージャ２４、２５、３２、３３とを備えている放射線治療装置３を制御する放射線治療装置制御装置２であり、被検体４３の対象部位７２と被検体４３の非対象部位７３とが映し出される位置関係が異なる複数の画像テンプレート７５−１〜７５−ｎをイメージャ画像にパターンマッチングした際の一致度を算出するテンプレートマッチング部６４と、複数の画像テンプレート７５−１〜７５−ｎのうちの一致度が所定の範囲に含まれるテンプレートを用いて対象部位７２の位置を算出する患部位置算出部６５と、治療用放射線照射装置１６に対する対象部位７２の相対位置が適正かどうかを判別する照射位置制御部６６とを備えている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療用放射線を放射する治療用放射線照射装置と、
被検体を透過する放射線により前記被検体のイメージャ画像を生成するイメージャとを備える放射線治療装置を制御する放射線治療装置制御装置であり、
前記被検体の対象部位と前記被検体の非対象部位とが映し出される位置関係が異なる複数の画像テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングした際の一致度を算出し、前記複数の画像テンプレートから前記一致度が所定の範囲に含まれる特定画像テンプレートを選定するテンプレートマッチング部と、
前記特定画像テンプレートを用いて前記対象部位の位置を算出する患部位置算出部と、
前記治療用放射線照射装置に対する前記対象部位の相対位置が適正かどうかを判別する照射位置制御部
とを具備する放射線治療装置制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記照射位置制御部は、前記対象部位が前記治療用放射線に照射されるように、前記放射線治療装置が備える駆動装置を用いて前記治療用放射線照射装置を移動する
放射線治療装置制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記照射位置制御部は、前記対象部位が前記治療用放射線に照射されるように、前記放射線治療装置が備える駆動装置を用いて前記被検体が配置されるカウチを移動する
放射線治療装置制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記複数の画像テンプレートで共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成する特徴箇所抽出部を更に具備し、
前記患部位置算出部は、更に前記特徴箇所テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングして前記対象部位の位置を算出する
放射線治療装置制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記特徴箇所抽出部は、前記複数の画像テンプレートを一方向に射影したときの射影輝度の変化をそれぞれ示す複数の射影テンプレートを作成し、
前記特徴箇所テンプレートは、前記複数の射影テンプレートで共通する部分を示す
放射線治療装置制御装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
前記イメージャを用いて撮像された透過画像に基づいて前記複数の画像テンプレートを作成するテンプレート作成部
を更に具備する放射線治療装置制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかにおいて、
前記放射線治療装置と別個に設けられる３次元撮像装置により生成される前記被検体の３次元データに基づいて前記複数の画像テンプレートを作成するテンプレート作成部
を更に具備する放射線治療装置制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
前記非対象部位は、前記被検体のうちの前記対象部位と異なる臓器である
放射線治療装置制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
前記非対象部位は、前記被検体に埋め込まれたマーカである
放射線治療装置制御装置。
【請求項１０】
治療用放射線を放射する治療用放射線照射装置と、
被検体を透過する放射線により前記被検体のイメージャ画像を生成するイメージャとを備える放射線治療装置を制御する放射線治療装置制御装置であり、
前記被検体の対象部位と前記被検体の非対象部位とが映し出される位置関係が異なる複数の透過画像で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成する特徴箇所抽出部と、
前記特徴箇所テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングして前記対象部位の位置を算出する患部位置算出部と、
前記治療用放射線照射装置に対する前記対象部位の相対位置が適正かどうかを判別する照射位置制御部
とを具備する放射線治療装置制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれかに記載される放射線治療装置制御装置と、
前記放射線治療装置
とを具備する放射線治療システム。
【請求項１２】
治療用放射線を放射する治療用放射線照射装置と、
被検体を透過する放射線により前記被検体のイメージャ画像を生成するイメージャとを備える放射線治療装置を制御する放射線照射方法であり、
前記被検体の対象部位と前記被検体の非対象部位とが映し出される位置関係が異なる複数の画像テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングした際の一致度を算出するステップと、
前記複数の画像テンプレートのうちの前記一致度が所定の範囲に含まれる特定画像テンプレートを選定するステップと、
前記特定画像テンプレートを用いて前記対象部位の位置を算出するステップと、
前記治療用放射線照射装置に対する前記対象部位の相対位置が適正かどうかを判別するステップ
とを具備する放射線照射方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記対象部位が前記治療用放射線に照射されるように、前記放射線治療装置が備える駆動装置を用いて前記治療用放射線照射装置を移動するステップ
を更に具備する放射線照射方法。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記対象部位が前記治療用放射線に照射されるように、前記放射線治療装置が備える駆動装置を用いて前記被検体が配置されるカウチを移動するステップ
を更に具備する放射線照射方法。
【請求項１５】
請求項１２〜請求項１４のいずれかにおいて、
前記複数の画像テンプレートで共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成するステップと、
更に前記特徴箇所テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングして前記対象部位の位置を算出するステップ
とを更に具備する放射線照射方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記複数の画像テンプレートを一方向に射影したときの射影輝度の変化をそれぞれ示す複数の射影テンプレートを作成するステップを更に具備し、
前記特徴箇所テンプレートは、前記複数の射影テンプレートで共通する部分を示す
放射線照射方法。
【請求項１７】
請求項１２〜請求項１６のいずれかにおいて、
前記イメージャを用いて撮像された透過画像に基づいて前記複数の画像テンプレートを作成するステップ
を更に具備する放射線照射方法。
【請求項１８】
請求項１２〜請求項１６のいずれかにおいて、
前記放射線治療装置と別個に設けられる３次元撮像装置により生成される前記被検体の３次元データに基づいて前記複数の画像テンプレートを作成するステップ
を更に具備する放射線照射方法。
【請求項１９】
請求項１２〜請求項１８のいずれかにおいて、
前記非対象部位は、前記被検体のうちの前記対象部位と異なる臓器である
放射線照射方法。
【請求項２０】
請求項１２〜請求項１８のいずれかにおいて、
前記非対象部位は、前記被検体に埋め込まれたマーカである
放射線照射方法。
【請求項２１】
治療用放射線を放射する治療用放射線照射装置と、
被検体を透過する放射線により前記被検体のイメージャ画像を生成するイメージャとを備える放射線治療装置を制御する放射線照射方法であり、
前記被検体の対象部位と前記被検体の非対象部位とが映し出される位置関係が異なる複数の透過画像で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成するステップと、
前記特徴箇所テンプレートを前記イメージャ画像にパターンマッチングして前記対象部位の位置を算出するステップと、
前記治療用放射線照射装置に対する前記対象部位の相対位置が適正かどうかを判別するステップ
とを具備する放射線照射方法。
【請求項２２】
請求項１２〜請求項２１のいずれかに記載される放射線照射方法をコンピュータに実行させる
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線治療装置制御装置および放射線照射方法に関し、特に、患部に放射線を照射することにより患者を治療するときに利用される放射線治療装置制御装置および放射線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患部（腫瘍）に放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、その放射線は、患部の細胞に照射される線量に比較して、正常な細胞に照射される線量がより小さいことが望まれている。診断用のＸ線を照射して撮像される透過画像に基づいて患部の位置を追尾し、その位置に治療用の放射線を照射する放射線治療装置が提案されているが、高精度で信頼性の高い治療を実現するためには、移動する患部の位置を検出する精度を向上させることが望まれている。
【０００３】
特開２００１−２９１０８７号公報には、位置合わせの状況に応じて機動的に、または被写体の特性等に応じて適応的に、２つの画像の位置合わせを行うことができる画像の位置合わせ方法が開示されている。その画像の位置合わせ方法は、比較対象となる同一被写体についての２つの画像間で位置合わせを行なう画像の位置合わせ方法において、前記画像にそれぞれ少なくとも１組の関心領域を設定し、前記各組の関心領域間でローカルマッチングを行なうことにより各関心領域間の対応位置関係を自動的に求めるとともに、前記各関心領域間の位置合わせ状況を目視可能に表示して、再度位置合わせを要する関心領域を選択し、前記選択された関心領域を対象として、手動により再度位置合わせを行なうことを特徴としている。
【０００４】
特開２００１−３２５５８４号公報には、比較読影の対象となる同一被写体についての２以上の画像について、従来よりも比較対象部分の対照精度を高めることによって、読影性能を向上させることができる、画像の位置合わせ方法が開示されている。その画像の位置合わせ方法は、２以上の画像を位置合わせする画像の位置合わせ方法において、前記２以上の画像のそれぞれについて特定の構造物を重視した特定構造物重視画像を取得し、該取得された特定構造物重視画像間で構造的対応位置関係を求め、該求められた構造的対応位置関係に基づいて、前記２以上の画像を位置合わせすることを特徴としている。
【０００５】
特開２００２−０３２７３５号公報には、比較対象となる２つの画像の位置ずれを従来よりもさらに抑制して、精度の高い位置合わせを実現することができる画像の位置合わせ方法が開示されている。その画像の位置合わせ方法は、同一被写体についての２つの画像を位置合わせする画像の位置合わせ方法であって、前記２つの画像全体の概略位置合わせを行ない、前記概略位置合わせによって概略位置合わせがなされた後の前記２つの画像中の、位置ずれ程度が高い局所領域を選択し、少なくとも前記選択された局所領域についてさらに、再度の位置合わせを行なうことを特徴としている。
【０００６】
特表２００６−５０１９２２号公報には、体の体積の記憶されるべき画像が、望ましくはミリメートル又はミリメートル以下の範囲での高い精度で現在画像と関連付けられることを可能とする装置が開示されている。その画像処理ユニットは、幾つかの動き位相を有する動きを受ける体の体積の現在画像の信号用の入力と、前記現在画像に属する前記体の体積の前記動き位相を表わす信号用の少なくとも１つの入力と、前記体の体積の以前の画像が前記関連付けられた動き位相と共に記憶されるメモリとを有する、画像処理ユニットであって、前記画像処理ユニットは、前記現在画像を、前記以前の画像のうち前記現在画像の動き位相に最も近い動き位相を有する以前の画像と関連付けるようにされる。
【０００７】
特開平１０−０９９４５６号公報には、放射線処理の際に患者についてあらかじめ準備された処理計画を正確に記録する方法が開示されている。その方法は、患者に対して、制御可能な一定方向性を有する少なくとも１つの放射線ビームを発する放射線治療装置の操作方法であって、（ａ）第１ポジションにある患者の患者内の所定処理容積の、患者に対する第１の複数の放射線撮影投射を含む計画断層撮影投射セットを得ること、（ｂ）計画断層撮影投射セットを受け取る電子計算機を用いて、蓄積プログラムに従って作動させることにより、第１の計画断層撮影投射セットに基づいて第１の患者のポジションに関して放射線ビームの少なくとも１つの方向性を描く放射線処理計画を作成して、患者に所望の処置を提供すること、（ｃ）第２ポジションにある患者の患者内の所定処理容積の、患者に対する第２の複数の放射線撮影投射を含む、後の確認投射セットを得ること、（ｄ）計画断層撮影投射セット及び確認投射セットを受け取る電子計算機を用いて、蓄積プログラムに従って作動させることにより、第２の複数の放射線撮影投射を第１の放射線撮影投射セットの対応する投射と比較し、第１ポジションと第２ポジションの間での患者の移動量を測定すること、及び（ｅ）電子計算機によって測定された移動量に従って患者の処置を変えることの各工程を含んでなることを特徴としている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２９１０８７号公報
【特許文献２】特開２００１−３２５５８４号公報
【特許文献３】特開２００２−０３２７３５号公報
【特許文献４】特表２００６−５０１９２２号公報
【特許文献５】特開平１０−０９９４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、被検体の所定部位をより高精度に検出する放射線治療装置制御装置および放射線照射方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、被検体の所定部位をより高精度に放射線治療装置の所定位置に合致させる放射線治療装置制御装置および放射線照射方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、被検体の所定部位をより高精度に検出するときの処理速度を向上させる放射線治療装置制御装置および放射線照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、治療用放射線（２３）を放射する治療用放射線照射装置（１６）と、被検体（４３）を透過する放射線により被検体（４３）のイメージャ画像を生成するイメージャ（２４、２５、３２、３３）とを備えている放射線治療装置（３）を制御する放射線治療装置制御装置（２）である。本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、被検体（４３）の対象部位（７２）と被検体（４３）の非対象部位（７３）とが映し出される位置関係が異なる複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）をイメージャ画像にパターンマッチングした際の一致度を算出し、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）から一致度が所定の範囲に含まれる特定画像テンプレートを選定するテンプレートマッチング部（６４）と、その特定画像テンプレートを用いて対象部位（７２）の位置を算出する患部位置算出部（６５）と、治療用放射線照射装置（１６）に対する対象部位（７２）の相対位置が適正かどうかを判別する照射位置制御部（６６）とを備えている。
【００１２】
照射位置制御部（６６）は、対象部位（７２）が治療用放射線（２３）に照射されるように、放射線治療装置（３）が備えている駆動装置（１１、１５、４２）を用いて治療用放射線照射装置（１６）を移動し、または、被検体（４３）が配置されるカウチ（４１）を移動する。
【００１３】
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成する特徴箇所抽出部（６３）をさらに備えている。患部位置算出部（６５）は、さらに特徴箇所テンプレートをイメージャ画像にパターンマッチングして対象部位（７２）の位置を算出する。
【００１４】
特徴箇所抽出部（６３）は、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を一方向に射影したときの射影輝度の変化をそれぞれ示している複数の射影テンプレート（８１−ｘ、８１−ｙ）を作成する。特徴箇所テンプレートは、複数の射影テンプレート（８１−ｘ、８１−ｙ）で共通する部分を示している。
【００１５】
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、イメージャ（２４、２５、３２、３３）を用いて撮像された透過画像に基づいて複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を作成するテンプレート作成部（６２）をさらに備えている。
【００１６】
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、放射線治療装置（３）と別個に設けられる３次元撮像装置（５）により生成される被検体（４３）の３次元データに基づいて複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を作成するテンプレート作成部（６２）をさらに備えている。
【００１７】
非対象部位（７３）は、被検体（４３）のうちの対象部位（７２）と異なる臓器である。非対象部位（７３）は、被検体（４３）に埋め込まれたマーカである。
【００１８】
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、治療用放射線（２３）を放射する治療用放射線照射装置（１６）と、被検体（４３）を透過する放射線により被検体（４３）のイメージャ画像を生成するイメージャ（２４、２５、３２、３３）とを備えている放射線治療装置（３）を制御する放射線治療装置制御装置（２）である。本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、被検体（４３）の対象部位（７２）と被検体（４３）の非対象部位（７３）とが映し出される位置関係が異なる複数の透過画像で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成する特徴箇所抽出部（６３）と、特徴箇所テンプレートをイメージャ画像にパターンマッチングして対象部位（７２）の位置を算出する患部位置算出部（６５）と、治療用放射線照射装置（１６）に対する対象部位（７２）の相対位置が適正かどうかを判別する照射位置制御部（６６）とを備えている。
【００１９】
本発明による放射線治療システム（１）は、本発明による放射線治療装置制御装置（２）と、放射線治療装置（３）とを備えている。
【００２０】
本発明による放射線照射方法は、治療用放射線（２３）を放射する治療用放射線照射装置（１６）と、被検体（４３）を透過する放射線により被検体（４３）のイメージャ画像を生成するイメージャ（２４、２５、３２、３３）とを備えている放射線治療装置（３）を制御する方法である。本発明による放射線照射方法は、被検体（４３）の対象部位（７２）と被検体（４３）の非対象部位（７３）とが映し出される位置関係が異なる複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）をイメージャ画像にパターンマッチングした際の一致度を算出するステップと、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）のうちの一致度が所定の範囲に含まれる特定画像テンプレートを選定するステップと、その特定画像テンプレートを用いて対象部位（７２）の位置を算出するステップと、治療用放射線照射装置（１６）に対する対象部位（７２）の相対位置が適正かどうかを判別するステップとを備えている。
【００２１】
本発明による放射線照射方法は、対象部位（７２）が治療用放射線（２３）に照射されるように、放射線治療装置（３）が備えている駆動装置（１１、１５、４２）を用いて治療用放射線照射装置（１６）を移動するステップ、または、被検体（４３）が配置されるカウチ（４１）を移動するステップをさらに備えている。
【００２２】
本発明による放射線照射方法は、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成するステップと、特徴箇所テンプレートをイメージャ画像にパターンマッチングして対象部位（７２）の位置を算出するステップとをさらに備えている。
【００２３】
本発明による放射線照射方法は、複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を一方向に射影したときの射影輝度の変化をそれぞれ示している複数の射影テンプレート（８１−ｘ、８１−ｙ）を作成するステップをさらに備えている。このとき、特徴箇所テンプレートは、複数の射影テンプレート（８１−ｘ、８１−ｙ）で共通する部分を示している。
【００２４】
本発明による放射線照射方法は、イメージャ（２４、２５、３２、３３）を用いて撮像された透過画像に基づいて複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を作成するステップをさらに備えている。
【００２５】
本発明による放射線照射方法は、放射線治療装置（３）と別個に設けられる３次元撮像装置（５）により生成される被検体（４３）の３次元データに基づいて複数の画像テンプレート（７５−１〜７５−ｎ）を作成するステップをさらに備えている。
【００２６】
非対象部位（７３）は、被検体（４３）のうちの対象部位（７２）と異なる臓器である。または、非対象部位（７３）は、被検体（４３）に埋め込まれたマーカである。
【００２７】
本発明による放射線照射方法は、治療用放射線（２３）を放射する治療用放射線照射装置（１６）と、被検体（４３）を透過する放射線により被検体（４３）のイメージャ画像を生成するイメージャ（２４、２５、３２、３３）とを備えている放射線治療装置（３）を制御する放射線照射方法である。本発明による放射線照射方法は、被検体（４３）の対象部位（７２）と被検体（４３）の非対象部位（７３）とが映し出される位置関係が異なる複数の透過画像で共通する部分を抽出して特徴箇所テンプレートを作成するステップと、特徴箇所テンプレートをイメージャ画像にパターンマッチングして対象部位（７２）の位置を算出するステップと、治療用放射線照射装置（１６）に対する対象部位（７２）の相対位置が適正かどうかを判別するステップとを備えている。
【００２８】
本発明によるコンピュータプログラムは、本発明による放射線照射方法をコンピュータ（２）に実行させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による放射線治療装置制御装置および放射線照射方法は、被検体の所定部位をより高精度に検出することができる。このため、本発明による放射線治療装置制御装置および放射線照射方法によれば、被検体の所定部位をより高精度に放射線治療装置の所定位置に合致させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図面を参照して、本発明による放射線治療装置制御装置の実施の形態を記載する。その放射線治療装置制御装置２は、図１に示されているように、放射線治療システム１に適用されている。その放射線治療システム１は、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とコンピュータ断層撮影装置５とを備えている。放射線治療装置制御装置２は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２は、双方向に情報を伝送することができるように放射線治療装置３とコンピュータ断層撮影装置５とに接続されている。
【００３１】
コンピュータ断層撮影装置５は、各方向からＸ線を人体に透過させて複数の透過画像を撮影し、その複数の透過画像をコンピュータで画像処理してその人体の断面の画像を生成し、その複数の透過画像をコンピュータで画像処理してその人体の内部の状態を示す３次元データを生成する。なお、コンピュータ断層撮影装置５は、人体の内部の３次元の状態を測定する他の装置に置換することでき、たとえば、ＭＲＩ装置に置換することができる。そのＭＲＩ装置は、核磁気共鳴を利用して人体の細胞が有する磁気を検出し、その磁気をコンピュータにより画像化し、その人体の内部の状態を示す３次元データを生成する。
【００３２】
図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、旋回駆動装置１１とＯリング１２と走行ガントリ１４と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とを備えている。旋回駆動装置１１は、回転軸１７を中心に回転可能にＯリング１２を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。Ｏリング１２は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、回転軸１８を中心に回転可能に走行ガントリ１４を支持している。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通る。回転軸１８は、さらに、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。走行ガントリ１４は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、Ｏリング１２のリングと同心円になるように配置されている。放射線治療装置３は、さらに、図示されていない走行駆動装置を備えている。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。
【００３３】
治療用放射線照射装置１６は、走行ガントリ１４の内側に配置されている。治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、治療用放射線２３を放射する。
【００３４】
首振り機構１５は、走行ガントリ１４のリングの内側に固定され、治療用放射線照射装置１６を走行ガントリ１４に支持している。首振り機構１５は、パン軸２１およびチルト軸２２を有している。パン軸２１は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。チルト軸２２は、走行ガントリ１４に対して固定され、パン軸２１に直交している。首振り機構１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パン軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、チルト軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。
【００３５】
治療用放射線２３は、このように治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、首振り機構１５で治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように一旦調整されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。
なお、治療用放射線照射装置１６などは重量物であるため走行・旋回に応じてＯリング自身に機械的変形を生じる場合がある。また、患部がアイソセンタに必ずしも一致しない場合もある。この場合、旋回・走行の設定に引き続き、再度首振り機構１５により治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９または患部に向かうように調整することも可能である。
【００３６】
放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、診断用Ｘ線源２４、２５とセンサアレイ３２、３３とを備えている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３５を放射する。診断用Ｘ線３５は、診断用Ｘ線源２４が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３６を放射する。診断用Ｘ線３６は、診断用Ｘ線源２５が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。
【００３７】
センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３２は、診断用Ｘ線源２４により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３５を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３３は、診断用Ｘ線源２５により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３６を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３２、３３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。
【００３８】
このようなイメージャシステムによれば、センサアレイ３２、３３により得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透過画像を生成することができる。
【００３９】
なお、診断用Ｘ線源２４は、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鈍角になるような位置に配置されることもできる。すなわち、センサアレイ３２は、アイソセンタ１９からセンサアレイ３２を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置される。診断用Ｘ線源２５は、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鈍角になるような位置に配置されることもできる。すなわち、センサアレイ３３は、アイソセンタ１９からセンサアレイ３３を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置される。このとき、センサアレイ３２、３３は、治療用放射線照射装置１６から放射される治療用放射線２３に照射されにくく、好ましい。
【００４０】
放射線治療装置３は、さらに、センサアレイ３１を備えている。センサアレイ３１は、センサアレイ３１と治療用放射線照射装置１６とを結ぶ線分がアイソセンタ１９を通るように配置されて、走行ガントリ１４のリングの内側に固定されている。センサアレイ３１は、治療用放射線照射装置１６により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した治療用放射線２３を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３１としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。
【００４１】
放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、その患者が動かないように、その患者をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、カウチ４１を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されてカウチ４１を移動させる。
【００４２】
図３は、治療用放射線照射装置１６を示している。治療用放射線照射装置１６は、電子ビーム加速装置５１とＸ線ターゲット５２と１次コリメータ５３とフラットニングフィルタ５４と２次コリメータ５５とマルチリーフコリメータ５６とを備えている。電子ビーム加速装置５１は、電子を加速して生成される電子ビーム５７をＸ線ターゲット５２に照射する。Ｘ線ターゲット５２は、原子番号が比較的高い元素を含有する材料から形成されている。その材料としては、タングステン、タングステン合金等が例示される。Ｘ線ターゲット５２は、電子ビーム５７が照射された際の制動放射により生成される放射線５９を放出する。放射線５９は、Ｘ線ターゲット５２が内部に有する点である仮想的点線源５８を通る直線に概ね沿って放射される。１次コリメータ５３は、原子番号が比較的高い元素を含有する材料から形成されている。その材料としては、鉛、タングステン等が例示される。１次コリメータ５３は、所望の部位以外に放射線５９が照射されないように放射線５９を遮蔽する。フラットニングフィルタ５４は、アルミニウム等から形成され、概ね円錐形の突起が形成される板に形成されている。その突起は、フラットニングフィルタ５４のＸ線ターゲット５２の側に配置される。フラットニングフィルタ５４は、通過する放射線５９の線量を適切に減衰させることにより、放射方向に垂直である平面の所定の領域における線量が概ね一様に分布する放射線６０を生成する。すなわち、フラットニングフィルタ５４は、放射線６０が一様強度分布を持つように形成されている。２次コリメータ５５は、原子番号が比較的高い元素を含有する材料から形成されている。その材料としては、鉛、タングステン等が例示される。２次コリメータ５５は、放射線６０が所望の部位以外に照射されないように放射線６０を遮蔽する。放射線６０は、放射線治療装置制御装置２により制御を受けたマルチリーフコリメータ５６により、一部が遮蔽されて、別途構築した治療計画に基づく性状である治療用放射線２３を生成することになる。マルチリーフコリメータ５６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、放射線６０の一部を遮蔽して治療用放射線２３を生成する。すなわち、マルチリーフコリメータ５６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、放射線６０の一部を遮蔽して治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を制御する。
【００４３】
図４は、放射線治療装置制御装置２を示している。放射線治療装置制御装置２は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、放射線治療装置制御装置２にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵに利用される情報を記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画面を表示するディスプレイが例示される。そのインターフェースは、放射線治療装置制御装置２に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、コンピュータ断層撮影装置５と放射線治療装置３とを含んでいる。
【００４４】
放射線治療装置制御装置２は、コンピュータプログラムである治療計画部６１とテンプレート作成部６２と特徴箇所抽出部６３とテンプレートマッチング部６４と患部位置算出部６５と照射位置制御部６６と治療用放射線照射部６７とを備えている。
【００４５】
治療計画部６１は、コンピュータ断層撮影装置５により生成された患者４３の患部とその患部の周辺の臓器と位置関係を示す３次元データをコンピュータ断層撮影装置５から収集する。治療計画部６１は、さらに、その３次元データとユーザ（医者）により入力された情報とに基づいて治療計画を作成する。その治療計画は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する照射角度と、その各照射角度から照射する治療用放射線２３の線量を示している。その治療計画は、さらに、治療用放射線２３を各照射角度から照射するときに、診断用Ｘ線３５、３６が患者４３を透過して撮像される透過画像が患者４３の患部をより詳細に映し出すような診断用Ｘ線３５、３６を照射する撮像角度を示している。
【００４６】
テンプレート作成部６２は、診断用Ｘ線源２４を用いて診断用Ｘ線３５を放射し、センサアレイ３２を用いて診断用Ｘ線３５に基づいて生成される患者４３の複数の透過画像を撮像する。その複数の透過画像は、患者４３の患部と患者４３の骨との位置関係が互いに異なるときに撮像される。このような場合には、透過画像だけでは患部性状の完全なる同定に支障を生じることがある。その骨は、その透過画像に鮮明に映し出される別の物体に置換されることもできる。その物体としては、その患部と異なる臓器、患者４３の患部に連動して動く部位に埋め込まれた金マーカが例示される。テンプレート作成部６２は、同様にして、診断用Ｘ線源２５を用いて診断用Ｘ線３６を放射し、センサアレイ３３を用いて診断用Ｘ線３５に基づいて生成される患者４３の複数の透過画像を撮像する。テンプレート作成部６２は、同様にして、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を放射し、センサアレイ３１を用いて治療用放射線２３に基づいて生成される患者４３の複数の透過画像を撮像する。
【００４７】
テンプレート作成部６２は、さらに、その透過画像をディスプレイに表示し、ユーザ（医者）により入力された情報に基づいて、その透過画像のうちの患者４３の患部が映し出される領域を設定する。その設定は、その領域を四角形の枠で囲むことなどが例示される。以降は枠で囲むことにより領域設定することを前提に説明する。その枠は、さらに、患部が映し出される部位との位置関係が複数の透過画像で一致するように配置される。テンプレート作成部６２は、複数の透過画像からその枠で囲まれた領域を抽出して複数の画像テンプレートを作成する。テンプレート作成部６２は、さらに、その画像テンプレート毎に射影テンプレートを作成する。
【００４８】
特徴箇所抽出部６３は、テンプレート作成部６２により作成された複数の射影テンプレートに基づいて特徴箇所テンプレートを作成する。その特徴箇所テンプレートは、その射影テンプレートが有する特徴のうちの他の射影テンプレートに共通する特徴とその特徴が現れる部位とを示している。
【００４９】
テンプレートマッチング部６４は、診断用Ｘ線源２４を用いて診断用Ｘ線３５を放射し、センサアレイ３２を用いて診断用Ｘ線３５に基づいて生成される患者４３の透過画像を撮像する。テンプレートマッチング部６４は、パターンマッチング画像処理法を適用して、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートに最も類似する領域をその透過画像のうちから抽出し、その領域の位置と一致度とを算出する。その一致度は、その領域がその画像テンプレートに類似する程度を示し、その値が大きいほどその領域がその画像テンプレートに類似することを示している。そのパターンマッチング画像処理法としては、オプティカルフロー法、正規化相関演算の単調関数化による高速テンプレートマッチング法などが例示される。オプティカルフロー法としては、勾配法、ブロックマッチング法が例示される。テンプレートマッチング部６４は、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートのうちから一致度が所定の値より大きい画像テンプレートを選択する。なお、本所定値は予め設定可能であり、当該設定値としてはマッチング率（一致度）６０％などが例示される。本値は別途ユーザによる修正または入力も可能である。
【００５０】
テンプレートマッチング部６４は、同様にして、診断用Ｘ線源２５を用いて診断用Ｘ線３６を放射し、センサアレイ３３を用いて診断用Ｘ線３６に基づいて生成される患者４３の透過画像を撮像する。テンプレートマッチング部６４は、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートに最も類似する領域をその透過画像のうちから抽出し、その領域の位置と一致度とを算出する。テンプレートマッチング部６４は、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートのうちから一致度が所定の値より大きい画像テンプレートを選択する。なお、本所定値は予め設定可能であり、当該設定値としてはマッチング率６０％などが例示される。本値は別途ユーザによる修正または入力も可能である。
【００５１】
テンプレートマッチング部６４は、同様にして、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を放射し、センサアレイ３３を用いて治療用放射線２３に基づいて生成される患者４３の透過画像を撮像する。テンプレートマッチング部６４は、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートに最も類似する領域をその透過画像のうちから抽出し、その領域の位置と一致度とを算出する。テンプレートマッチング部６４は、テンプレート作成部６２により作成された複数の画像テンプレートのうちから一致度が所定の値より大きい画像テンプレートを選択する。なお、本所定値は予め設定可能であり、当該設定値としてはマッチング率６０％などが例示される。本値は別途ユーザによる修正または入力も可能である。
【００５２】
患部位置算出部６５は、テンプレートマッチング部６４により選択された画像テンプレートと特徴箇所抽出部６３により作成された特徴箇所テンプレートとに基づいて患部の位置を算出する。
【００５３】
照射位置制御部６６は、患部位置算出部６５により算出された位置を透過するように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を移動させる。なお、照射位置制御部６６は、治療用放射線２３がその位置を透過するように、旋回駆動装置１１または走行駆動装置をさらに用いて治療用放射線照射装置１６を移動させることもでき、または、カウチ駆動装置４２をさらに用いてカウチ４１を移動させることもできる。このとき、照射位置制御部５８は、カウチ駆動装置４２より、旋回駆動装置１１または回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる走行駆動装置または首振り機構１５を優先して用いる。このような移動は、患者４３の移動に関する負担を軽減することができ、且つ、移動中の患部性状変化を招来しないことから、好ましい。
【００５４】
治療用放射線照射部６７は、照射位置制御部５８により治療用放射線照射装置１６等を移動させた後に、治療用放射線照射装置１６を用いて治療計画が示す線量の治療用放射線２３をその患部に照射する。
【００５５】
図５は、テンプレート作成部６２により撮像された複数の画像の例を示している。その複数の透過画像７１−１〜７１−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）は、互いに異なる時刻に同一方向から撮像されたものであり、すなわち、診断用Ｘ線３５と診断用Ｘ線３６と治療用放射線２３のうちの１つの放射線を用いて撮像されたものである。各々の透過画像７１−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）には、患者４３の患部７２と骨７３とが映し出されている。患部７２と骨７３とは、複数の透過画像７１−１〜７１−ｎに映し出される位置が透過画像７１−１〜７１−ｎ毎に異なっている。すなわち、複数の透過画像７１−１〜７１−ｎは、患部７２と骨７３との位置関係が互いに異なる時刻に、たとえば、呼吸の位相が互いに異なる時刻に、撮像されたものである。透過画像７１−ｉのうちの位置（ｘ，ｙ）に配置される画素の輝度は、透過画像７１−ｉの幅Ｓiｘと透過画像７１−ｉの高さＳiｙとを用いて、次式：
Ｉｉ（ｘ，ｙ） （０≦ｘ≦Ｓiｘ，０≦ｙ≦Ｓiｙ）
により定義される。
【００５６】
このとき、テンプレート作成部６２は、複数の透過画像７１−１〜７１−ｎを１つずつディスプレイに表示する。ユーザ（医者）は、そのディスプレイに表示された透過画像７１−ｉを閲覧して、入力装置を用いて患部７２を囲む枠７４−ｉを透過画像７１−ｉに配置する。テンプレート作成部６２は、複数の透過画像７１−１〜７１−ｎから枠７４−１〜７４−ｎで囲まれた領域をそれぞれ抽出して複数の画像テンプレート７５−１〜７５−ｎを作成する。
【００５７】
図６は、テンプレート作成部６２により作成された射影テンプレートの例を示している。その射影テンプレートは、画像テンプレート７５−ｉに基づいて作成され、高さ方向射影テンプレート８１−ｘと幅方向射影テンプレート８１−ｙとから形成されている。高さ方向射影テンプレート８１−ｘは、透過画像７１−ｉの画像テンプレート７５−ｉ周辺の輝度を高さ方向に射影した射影輝度の変化を示し、その射影輝度Ｔｘｉ（ｘ）は、透過画像７１−ｉのうちの画像テンプレート７５−ｉの左端の幅方向の位置ｏｉｘと画像テンプレート７５−ｉの幅ＳＴｉｘと高さＳＴｉｙと定数Ｍｘとを用いて、次式：
【数１】


により表現される。ここで、定数Ｍｘは、考慮するテンプレート周辺部の大きさに関係する値である。これは、患部特徴が患部７２を囲む枠の境界領域のある場合を考慮して、患部特徴を抽出のための射影範囲を患部７２を囲む枠７４−ｉよりも広く設定する場合に設定を行う。幅方向射影テンプレート８１−ｙは、透過画像７１−ｉの画像テンプレート７５−ｉの周辺の輝度を幅方向に射影した射影輝度の変化を示し、その射影輝度Ｔｙｉ（ｘ）は、透過画像７１−ｉのうちの画像テンプレート７５−ｉの下端の高さ方向の位置ｏｉｙと画像テンプレート７５−ｉの幅ＳＴｉｘと高さＳＴｉｙと定数Ｍｙとを用いて、次式：
【数２】


により表現される。ここで、定数Ｍｙは、考慮するテンプレート周辺部の大きさに関係する値である。これは、患部特徴が患部７２を囲む枠の境界領域のある場合を考慮して、患部特徴を抽出のための射影範囲を患部７２を囲む枠７４−ｉよりも広く設定する場合に設定を行う。
【００５８】
特徴箇所抽出部６３は、同一位置から撮像された複数の透過画像に基づいて算出された複数の高さ方向射影テンプレートに基づいて複数の幅方向特徴箇所テンプレートを算出し、同一位置から撮像された複数の透過画像に基づいて算出された複数の幅方向射影テンプレートに基づいて複数の高さ方向特徴箇所テンプレートを算出する。
【００５９】
図７は、特徴箇所抽出部６３により算出される幅方向特徴箇所テンプレートを示している。その幅方向特徴箇所テンプレート８５は、１つの透過画像７１−ｉに基づいて算出された高さ方向射影テンプレート８２のうちの一部分から形成されている。その一部分は、高さ方向射影テンプレート８２を透過画像７１−ｉと同一方向から撮像された他の複数の透過画像に基づいて算出された複数の高さ方向射影テンプレート８３と比較して、位置ｘの定義域のうちの射影輝度の変化の傾向が同じ区間の射影輝度の変化を示している。その射影輝度の変化は、射影輝度の絶対値に頓着しないで、位置ｘに対する射影輝度の増減を示し、たとえば、高さ方向射影テンプレート８２の射影輝度を位置ｘで微分した値変化を示すことが例示される。また、幅方向非特徴箇所テンプレート８４は、位置ｘの定義域のうちの射影輝度の変化の傾向が互いに異なる区間の射影輝度の変化を示しており、求める患部７２の画像要素ではない事を示している。
【００６０】
特徴箇所抽出部６３により算出される高さ方向特徴箇所テンプレートは、幅方向特徴箇所テンプレートと同様にして算出される。すなわち、その高さ方向特徴箇所テンプレートは、１つの透過画像７１−ｉに基づいて算出された幅方向射影テンプレートのうちの一部分から形成されている。その一部分は、その幅方向射影テンプレートを透過画像７１−ｉと同一方向から撮像された他の複数の透過画像に基づいて算出された複数の幅方向射影テンプレートと比較して、位置ｙの定義域のうちの射影輝度の変化の傾向が同じ区間の射影輝度の変化を示している。
【００６１】
このとき、患部位置算出部６５は、テンプレートマッチング部６４により撮像された透過画像のテンプレートマッチングにより抽出された領域のうちから幅方向特徴箇所テンプレートに最も類似する領域の幅方向の位置を算出し、その領域のうちから高さ方向特徴箇所テンプレートに最も類似する領域の高さ方向の位置を算出する。患部位置算出部６５は、その幅方向の位置と高さ方向の位置とに基づいて患部の位置を算出する。
【００６２】
このような幅方向特徴箇所テンプレートと高さ方向特徴箇所テンプレートとは、２次元画像に比較して情報量が少ない。このため、放射線治療装置制御装置２は、このような幅方向特徴箇所テンプレートと高さ方向特徴箇所テンプレートとを用いてテンプレートマッチングすることにより、ＣＰＵの負担を軽減し、処理速度を高速化することができる。ただし、別な手法で処理の高速化が可能な場合は、幅方向射影テンプレートを用いるのではなく、２次元のままの画像を用いて共通する特徴量を抽出して処理することも可能である。その場合の処理には、ハフ変換や動的輪郭モデルでの輪郭抽出法などの良く知られている手法が適用可能である。
【００６３】
図８は、テンプレートマッチング部６４により撮像される透過画像を示し、テンプレートマッチング部６４により算出される位置を示している。その透過画像９１には、患者４３の患部９２と骨９３とが映し出されている。骨９３は、一般に、患部９２より密度が大きく、透過画像９１に患部９２より濃く映し出される。このとき、ある画像テンプレートにより最も類似する領域の位置は、骨９３が映し出される領域に影響されて、患部９２が映し出される領域の位置に対応しないことがある。たとえば、ある画像テンプレート９４により算出された位置は、他の画像テンプレート９５により算出された位置と異なることがある。このとき、テンプレートマッチング部６４により患部９２と骨９３との位置関係が互いに異なる複数の画像テンプレートのうちの一致度が高い画像テンプレートは、より高精度に患部９２が映し出される領域の位置に対応しているものと推測される。
【００６４】
本発明による放射線照射方法の実施の形態は、放射線治療システム１により実行され、治療計画作成動作とテンプレート作成動作と治療動作とを備えている。
【００６５】
その治療計画作成動作では、まず、ユーザは、コンピュータ断層撮影装置５を用いて患者４３の患部とその患部の周辺の部位との３次元データを採取する。放射線治療装置制御装置２は、コンピュータ断層撮影装置５により生成された３次元データに基づいて、患者４３の患部とその患部の周辺の臓器とを示す画像を生成する。ユーザは、放射線治療装置制御装置２を用いてその画像を閲覧し、その患部の位置を特定する。ユーザは、さらに、その画像に基づいて治療計画部６１を活用して治療計画を作成し、その治療計画を放射線治療装置制御装置２に入力する。その治療計画は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する照射角度と、その各照射角度から照射する治療用放射線２３の線量および性状とを示している。その治療計画は、さらに、治療用放射線２３を各照射角度から照射するときに、診断用Ｘ線３５、３６を照射する撮像角度を示している。
【００６６】
そのテンプレート作成動作は、治療動作の直前に実行される。ユーザは、まず、コンピュータ断層撮影装置５により３次元データを採取したときと同様の姿勢に放射線治療装置３のカウチ４１に患者４３を固定する。放射線治療装置制御装置２は、その治療計画により示される照射角度で治療用放射線２３が患者４３に照射されるように、かつ、その治療計画により示される撮像角度で診断用Ｘ線３５、３６が患者４３に照射されるように、旋回駆動装置１１と走行駆動装置とカウチ駆動装置４２とを用いて、治療用放射線照射装置１６と診断用Ｘ線源２４、２５と患者４３とを位置合わせする。
【００６７】
放射線治療装置制御装置２は、診断用Ｘ線源２４を用いて診断用Ｘ線３５を患者４３に照射し、センサアレイ３２を用いて患者４３の患部と患者４３の骨との位置関係が互いに異なる複数の透過画像を撮像する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、診断用Ｘ線源２５を用いて診断用Ｘ線３６を放射し、センサアレイ３３を用いて患者４３の患部と患者４３の骨との位置関係が互いに異なる複数の透過画像を撮像する。
【００６８】
放射線治療装置制御装置２は、その透過画像を１つずつディスプレイに表示する。ユーザ（医者）は、そのディスプレイに表示された透過画像を閲覧して、入力装置を用いて患者４３の患部を囲む枠をその透過画像に配置する。放射線治療装置制御装置２は、その透過画像からその枠で囲まれた領域をそれぞれ抽出して画像テンプレートを作成する。放射線治療装置制御装置２は、このような動作をその撮像された透過画像毎に繰り返して、複数の画像テンプレートを作成する。
【００６９】
放射線治療装置制御装置２は、その画像テンプレート毎に射影テンプレートを作成する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、同一位置から撮像された複数の透過画像に基づいて作成された複数の画像テンプレートに基づいて幅方向特徴箇所テンプレートと高さ方向特徴箇所テンプレートとを１つずつ算出する。
【００７０】
その治療動作は、追尾動作と照射動作とを備えている。その追尾動作と照射動作とは、交互に繰り返して実行される。
【００７１】
図９は、その追尾動作を示している。放射線治療装置制御装置２は、診断用Ｘ線源２４を用いて診断用Ｘ線３５を患者４３に照射し、センサアレイ３２を用いて患者４３の透過画像を撮像する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、診断用Ｘ線源２５を用いて診断用Ｘ線３６を放射し、センサアレイ３３を用いて患者４３の透過画像を撮像する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を放射し、センサアレイ３１を用いて患者４３の透過画像を撮像する（ステップＳ１）。放射線治療装置制御装置２は、その透過画像とテンプレート作成動作により算出された画像テンプレートと幅方向特徴箇所テンプレートと高さ方向特徴箇所テンプレートとに基づいて、患者４３の患部の位置を算出する（ステップＳ２）。
【００７２】
放射線治療装置制御装置２は、その算出された位置に基づいて、患者４３の患部が治療用放射線２３に適切に照射されるかどうかを判別する（ステップＳ３）。放射線治療装置制御装置２は、患者４３の患部が治療用放射線２３に適切に照射されないことが所定の回数未満だけ繰り返して推測されるときに（ステップＳ４、ＮＯ）、治療用放射線２３がその患部に照射されるように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を移動させる（ステップＳ６）。放射線治療装置制御装置２は、さらに、イメージャシステムにより撮像された透過画像に基づいて患者４３の患部の形状を算出し、その患部の形状に基づいて治療用放射線２３のうちの患部以外を透過する部分がより小さくなるように、マルチリーフコリメータ５６を用いて治療用放射線２３の照射野の形状を変更する。
【００７３】
放射線治療装置制御装置２は、患者４３の患部が治療用放射線２３に適切に照射されないことが所定の回数以上に繰り返して推測されるときに（ステップＳ４、ＹＥＳ）、治療動作を停止する（ステップＳ５）。このような停止は、患者４３自身が著しく移動したときに、画像テンプレートを作成した時から患者４３の患部の状態が著しく変化したときに、治療計画に間違いがあるときに、または、イメージャシステムに不具合を生じたときなどに実施され、このとき、患者４３の患部以外を照射することを防止することができる点で好ましい。
【００７４】
その照射動作では、放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線照射装置１６を用いて治療計画が示す線量の治療用放射線２３をその患部に照射する。
【００７５】
図１０は、追尾動作のステップＳ２の動作を詳細に示している。放射線治療装置制御装置２は、追尾動作のステップＳ１で診断用Ｘ線３５により撮像された透過画像のうちから画像テンプレートに最も類似する領域を抽出し、その領域の位置と一致度とを算出する（ステップＳ１１）。その画像テンプレートは、診断用Ｘ線３５により撮像された複数の透過画像に基づいて作成されたものが用いられ、その領域の位置と一致度とは、その複数の画像テンプレート毎に算出される。放射線治療装置制御装置２は、その複数の画像テンプレートのうちから一致度が所定の値より大きい画像テンプレートを選択する（ステップＳ１２）。放射線治療装置制御装置２は、同様にして、診断用Ｘ線３６により撮像された透過画像と治療用放射線２３により撮像された透過画像とに関しても、その領域の位置と一致度とを算出し、一致度が所定の値より大きい画像テンプレートを選択する。
【００７６】
放射線治療装置制御装置２は、その選択された画像テンプレートが単数であるときに、または、その選択された複数の画像テンプレートによりそれぞれ算出された位置のばらつきが所定の値より小さいときに（ステップＳ１３、ＮＯ）、その位置に基づいて患部の３次元位置を算出する。
【００７７】
放射線治療装置制御装置２は、その選択された画像テンプレートが複数である場合で、その位置のばらつきが所定の値より大きいときに（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、追尾動作のステップＳ１で撮像された透過画像のテンプレートマッチングにより抽出された領域のうちから幅方向特徴箇所テンプレートに最も類似する領域の幅方向の位置を算出し、その領域のうちから高さ方向特徴箇所テンプレートに最も類似する領域の高さ方向の位置を算出する。放射線治療装置制御装置２は、その幅方向の位置と高さ方向の位置とに基づいて患部の３次元位置を算出する。（ステップＳ１５）
【００７８】
なお、本発明による放射線照射方法は、治療用放射線照射装置１６を用いて治療用放射線２３を放射し、センサアレイ３１を用いて患者４３の患部と患者４３の骨との位置関係が互いに異なるように撮像した複数の透過画像を用いて、診断用Ｘ線３５、３６と同様な評価対応を行うことも可能である。このとき、診断用Ｘ線３５、３６の一方または両方を使用しないで、患者４３の患部の位置を評価することができ、好ましい。
【００７９】
このような放射線照射方法によれば、放射線治療システム１は、患者の患部がその患部に連動して動かない臓器またはマーカに近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
【００８０】
なお、治療動作では、患者４３の患部位置同定に骨等の影響が少なく、診断用Ｘ線３５、３６による両透過画像から患部位置同定が十分に可能な場合には、図９の動作を実行しないで、その両透過画像を元に患部位置の同定を行い、治療用放射線２３がその患部に照射されるように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を移動させ、または、マルチリーフコリメータ５６を用いて治療用放射線２３の照射野の形状を変更することもできる。このような患部位置同定は、患者４３の患部を３次元的に同定することができ、テンプレートマッチングを用いる患部位置同定より高精度である。
【００８１】
本発明による放射線治療装置制御装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるテンプレート作成部６２が他のテンプレート作成部に置換されている。そのテンプレート作成部は、コンピュータ断層撮影装置５により生成された患者４３の患部とその患部の周辺の臓器と位置関係を示す複数の３次元データをコンピュータ断層撮影装置５から収集する。その複数の３次元データは、患者４３の患部と患者４３の骨との位置関係が互いに異なる時刻に計測されたものである。そのテンプレート作成部は、その３次元データに基づいてＤＲＲ画像を算出する。そのＤＲＲ画像は、治療計画部６１により作成された治療計画により示される撮像角度からＸ線を透過したときに撮像される２次元画像を示している。そのテンプレート作成部は、さらに、そのＤＲＲ画像をディスプレイに表示し、ユーザ（医者）により入力された情報に基づいて、そのＤＲＲ画像のうちの患者４３の患部が映し出される領域を枠で囲む。その枠は、さらに、患部が映し出される部位との位置関係が複数の透過画像で一致するように配置される。そのテンプレート作成部は、複数のＤＲＲ画像からその枠で囲まれた領域を抽出して複数の画像テンプレートを作成する。そのテンプレート作成部は、さらに、その画像テンプレート毎に射影テンプレートを作成する。
【００８２】
このような放射線治療装置制御装置によれば、既述の実施の形態に放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者の患部がその患部に連動して動かない臓器またはマーカに近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
【００８３】
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における特徴箇所抽出部６３が他の特徴箇所抽出部に置換され、患部位置算出部６５が他の患部位置算出部に置換されている。その特徴箇所抽出部は、同一位置から撮像された複数の透過画像に基づいて算出された複数の画像テンプレートに基づいて部分領域特徴箇所テンプレートを算出する。その患部位置算出部は、追尾動作で撮像される透過画像のうちのテンプレートマッチング部６４により抽出された領域から、その部分領域特徴箇所テンプレートに最も類似する領域の位置を算出し、患部の位置を算出する。
【００８４】
図１１は、その部分領域特徴箇所テンプレートを示している。その部分領域特徴箇所テンプレート９６は、１つの透過画像９１−１に基づいて算出された画像テンプレート９４−１のうちの一部分から形成されている。その一部分は、透過画像９１−１と同一方向から撮像された他の透過画像９１−２に基づいて算出された画像テンプレート９４−２の一部分に一致している。すなわち、画像テンプレート９４−１のうちの部分領域特徴箇所テンプレート９６に対応する領域の画像は、画像テンプレート９４−２のうちの部分領域特徴箇所テンプレート９６に対応する領域の画像に一致している。さらに、画像テンプレート９４−１のうちの部分領域特徴箇所テンプレート９６に対応する位置は、画像テンプレート９４−２のうちの部分領域特徴箇所テンプレート９６に対応する位置に一致している。
【００８５】
このような放射線治療装置制御装置によれば、幅方向特徴箇所テンプレートと高さ方向特徴箇所テンプレートとを用いる位置同定よりＣＰＵの負担が大きいが、既述の実施の形態に放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者の患部がその患部に連動して動かない臓器またはマーカに近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
【００８６】
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における特徴箇所抽出部６３が他の特徴箇所抽出部に置換され、患部位置算出部６５が他の患部位置算出部に置換されている。その特徴箇所抽出部は、同一位置から撮像された複数の透過画像に基づいて算出された複数の画像テンプレートに基づいて周長特徴箇所テンプレートを算出する。その周長特徴箇所テンプレートは、その画像テンプレートに映し出される複数の図形のうちの患部に対応する図形の周長を示している。その患部位置算出部は、追尾動作で撮像される透過画像のうちのテンプレートマッチング部６４により抽出された領域から、その周長特徴箇所テンプレートが示す周長の図形の位置を算出し、患部の位置を算出する。
【００８７】
このような放射線治療装置制御装置によれば、既述の実施の形態に放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者の患部がその患部に連動して動かない臓器またはマーカに近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
【００８８】
本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における患部位置算出部６５が他の患部位置算出部に置換されている。その患部位置算出部は、イメージャシステムを用いて患者４３の透過画像を撮像し、その透過画像全体のうちから特徴箇所抽出部６３により算出された特徴箇所テンプレートに概ね一致する位置を算出し、患部の位置を算出する。その特徴箇所テンプレートは、既述の幅（高さ）方向特徴箇所テンプレートと部分領域特徴箇所テンプレートと周長特徴箇所テンプレートとのうちのいずれかである。
【００８９】
このような放射線治療装置制御装置によれば、既述の実施の形態に放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者の患部がその患部に連動して動かない臓器またはマーカに近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、放射線治療システムの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、放射線治療装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、治療用放射線照射装置を示す断面図である。
【図４】図４は、放射線治療装置制御装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】図５は、透過画像と画像テンプレートとを示す図である。
【図６】図６は、画像テンプレートと射影テンプレートとを示す図である。
【図７】図７は、特徴箇所テンプレートを示すグラフである。
【図８】図８は、透過画像と画像テンプレートとを示す図である。
【図９】図９は、追尾動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、追尾動作でのマッチングの動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、共通部分特徴箇所テンプレートを示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ ：放射線治療システム
２ ：放射線治療装置制御装置
３ ：放射線治療装置
５ ：コンピュータ断層撮影装置
１１：旋回駆動装置
１２：Ｏリング
１４：走行ガントリ
１５：首振り機構
１６：治療用放射線照射装置
１７：回転軸
１８：回転軸
１９：アイソセンタ
２１：パン軸
２２：チルト軸
２３：治療用放射線
２４：診断用Ｘ線源
２５：診断用Ｘ線源
３１：センサアレイ
３２：センサアレイ
３３：センサアレイ
３５：診断用Ｘ線
３６：診断用Ｘ線
４１：カウチ
４２：カウチ駆動装置
４３：患者
５１：電子ビーム加速装置
５２：Ｘ線ターゲット
５３：１次コリメータ
５４：フラットニングフィルタ
５５：２次コリメータ
５６：マルチリーフコリメータ
５７：電子ビーム
５８：仮想的点線源
５９：放射線
６０：放射線
６１：治療計画部
６２：テンプレート作成部
６３：特徴箇所抽出部
６４：テンプレートマッチング部
６５：患部位置算出部
６６：照射位置制御部
６７：治療用放射線照射部
７１−１〜７１−ｎ：複数の透過画像
７２：患部
７３：骨
７４−１〜７４−ｎ：枠
７５−１〜７５−ｎ：画像テンプレート
８１−ｘ：高さ方向射影テンプレート
８１−ｙ：幅方向射影テンプレート
８２：射影テンプレート
８３：高さ方向射影テンプレート
８５：幅方向特徴箇所テンプレート
９１：透過画像
９２：患部
９３：骨
９４：画像テンプレート
９５：画像テンプレート
【出願人】 【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
【出願日】 平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【代理人】 【識別番号】１００１０２８６４
【弁理士】
【氏名又は名称】工藤 実

【識別番号】１００１１７６１７
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭策
【公開番号】 特開２００８−４５６（Ｐ２００８−４５６Ａ）
【公開日】 平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願番号】 特願２００６−１７４２８７（Ｐ２００６−１７４２８７）