特開 2019-141109 追跡対象認識シミュレータ、若しくはマーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-141109(P2019-141109A)

(43)【公開日】2019年8月29日

(54)【発明の名称】追跡対象認識シミュレータ、若しくはマーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20190802BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20190802BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20190802BHJP

【ＦＩ】

   A61N5/10 M

   A61N5/10 P

   A61B6/03 377

   A61B6/00 370

   A61B6/00 390C

   A61B6/00 320M

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-90882(P2016-90882)

(22)【出願日】2016年4月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(71)【出願人】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平山 嵩祐

(72)【発明者】

【氏名】梅川 徹

(72)【発明者】

【氏名】梅垣 菊男

(72)【発明者】

【氏名】宮本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 貴啓

(72)【発明者】

【氏名】藤井 祐介

【テーマコード（参考）】

4C082

4C093

【Ｆターム（参考）】

4C082AC02

4C082AC05

4C082AG51

4C082AJ07

4C082AJ08

4C082AJ10

4C082AJ13

4C082AN01

4C082AP06

4C082AP13

4C082AT03

4C093AA01

4C093AA22

4C093AA25

4C093CA18

4C093FA13

4C093FA42

4C093FA55

4C093FA59

4C093FF15

4C093FF21

4C093FF28

(57)【要約】

【課題】追跡対象を追跡するための適切な撮像条件の目安を治療計画作成前のリハーサル前の段階で算出することができ、動体を追跡する際に用いるマーカの採択率を向上させる。
【解決手段】演算処理装置４０６において、被験者３０２のＣＴ画像から被験者３０２内の水等価厚情報を求め、この求めた水等価厚情報に基づいてマーカ３０４の認識の可否およびマーカ３０４を認識可能なＸ線の撮像条件を演算し、表示装置４０３で表示する。また、マーカ３０４の移動想定範囲を入力し、演算処理装置４０６において、被験者３０２内の水等価厚情報を求め、マーカ３０４挿入位置の推奨度を算出し、表示装置４０３に表示する。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線の発生装置と、
前記放射線を被験体に照射する照射装置と、
前記被験体内の標的を直接若しくは間接的に認識するためのＸ線撮像装置と、
前記Ｘ線撮像装置が前記標的を直接若しくは間接的に認識できるかを判定するシミュレータ装置と、を有する
ことを特徴とする放射線照射システム。

【請求項2】

請求項１に記載の放射線照射システムであって、
前記シミュレータ装置の判定に基づき前記被験体内のマーカの埋め込み推奨位置を表示する表示装置を更に有する
ことを特徴とする放射線照射システム。

【請求項3】

放射線治療における被験者内の追跡対象を認識するための追跡対象認識シミュレータであって、
前記被験者のＣＴ画像から前記被験者内の水等価厚情報または密度情報を求め、この求めた水等価厚情報または密度情報に基づいて前記追跡対象の認識の可否および前記追跡対象を認識可能なＸ線の撮像条件を演算する演算処理装置と、
この演算処理装置で演算された前記追跡対象の認識の可否および前記撮像条件を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とする追跡対象認識シミュレータ。

【請求項4】

請求項３に記載の追跡対象認識シミュレータにおいて、
前記ＣＴ画像の中の標的領域、重要臓器および前記追跡対象の位置を入力するための入力装置を更に備えた
ことを特徴とする追跡対象認識シミュレータ。

【請求項5】

請求項３に記載の追跡対象認識シミュレータにおいて、
前記追跡対象は、前記被験者内の標的を識別するためのマーカ、前記標的そのもの、高密度領域の何れかである
ことを特徴とする追跡対象認識シミュレータ。

【請求項6】

請求項３に記載の追跡対象認識シミュレータと、
前記追跡対象の透視画像を撮像するＸ線撮像装置と、
このＸ線撮像装置によって撮像された透視画像から、前記追跡対象の位置を計測する追跡対象認識装置とを備え、
前記Ｘ線撮像装置は、前記追跡対象認識シミュレータから出力される前記撮像条件に基づいて前記追跡対象の透視画像を撮像する
ことを特徴とする動体追跡装置。

【請求項7】

請求項３に記載の追跡対象認識シミュレータを備えた、放射線治療の治療計画を作成する治療計画装置であって、
前記演算処理装置は、前記治療計画装置において設定された照射角度の情報と前記追跡対象を追跡する動体追跡装置の装置情報に基づいて前記Ｘ線撮像装置におけるＸ線の照射角度を演算し、この演算したＸ線の照射角度の情報と前記ＣＴ画像とに基づいて前記追跡対象の認識の可否を演算する
ことを特徴とする治療計画装置。

【請求項8】

請求項７に記載の治療計画装置において、
前記演算処理装置は、放射線を照射する全ての角度に対する前記追跡対象の認識の可否を演算し、
前記治療計画装置は、前記演算処理装置で演算された照射する全ての角度に対する前記追跡対象の認識の可否に基づいて前記治療計画を作成する
ことを特徴とする治療計画装置。

【請求項9】

前記被験者内の標的に対して放射線を照射するための放射線照射装置と、
この放射線照射装置を制御する照射制御装置と、
請求項６に記載の動体追跡装置とを備え、
前記動体追跡装置は、前記追跡対象の位置が予め指定した範囲内にあるときに前記照射制御装置に対して放射線の出射を許可する信号を出力し、
前記照射制御装置は、前記動体追跡装置が生成する信号に基づき、治療用放射線を制御する
ことを特徴とする放射線照射システム。

【請求項10】

放射線治療における被験者内のマーカの埋め込み推奨位置を提示するためのマーカ認識シミュレータであって、
前記被験者内にマーカを埋め込んだ際の前記マーカの移動想定範囲を入力するための入力装置と、
前記被験者のＣＴ画像から前記被験者内の水等価厚情報または密度情報を求め、この求めた水等価厚情報または密度情報と前記入力装置により入力された前記移動想定範囲とに基づいてマーカ挿入位置の推奨度を算出する演算処理装置と、
この演算処理装置で演算された前記マーカ挿入位置の推奨度を表示する表示部と、を備えた
ことを特徴とするマーカ認識シミュレータ。

【請求項11】

請求項１０に記載のマーカ認識シミュレータと、
前記マーカの透視画像を撮像するＸ線撮像装置と、
このＸ線撮像装置によって撮像された透視画像から、前記マーカの位置を計測する追跡対象認識装置と、を備えた
ことを特徴とする動体追跡装置。

【請求項12】

前記被験者内の標的に対して放射線を照射するための放射線照射装置と、
この放射線照射装置を制御する照射制御装置と、
請求項１１に記載の動体追跡装置とを備え、
前記動体追跡装置は、前記マーカの位置が予め指定した範囲内にあるときに前記照射制御装置に対して放射線の出射を許可する信号を出力し、
前記照射制御装置は、前記動体追跡装置が生成する信号に基づき、治療用放射線を制御する
ことを特徴とする放射線照射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子やＸ線などの放射線を用いた放射線治療における被験者内の標的の位置をリアルタイムに認識するための追跡対象認識シミュレータ、若しくはマーカ認識シミュレータおよびそれらを搭載した動体追跡装置ならびに放射線照射システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

位置決め時間が短縮され、精度の高い位置決めができる位置決め装置の一例として、特許文献１には、患者支持台上の患者の位置決めを行うために用いる位置決め装置であって、患者体表面形状を、計測光とカメラを用いて２次元計測および３次元計測し、位置データとなる２次元画像データおよび３次元位置データを得る体表面形状計測手段、体表面形状計測手段であらかじめ得た体表面基準位置データと、計測時に体表面形状計測手段によって得る体表面計測位置データとを比較照合して差異を算出するデータ照合手段、データ照合手段の出力情報を入力し、差異が許容範囲内となる方向に患者支持台を移動させて患者を位置決めする位置調整手段を備え、患者の位置決めを実施できるように構成した位置決め装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−４３５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

放射線治療において、治療放射線を標的に集中して照射し、周辺臓器への照射を低減するため、患部（以下、標的）の位置をリアルタイムに認識して放射線を照射する動体追跡放射線治療が行われている。このような動体追跡を行うことにより、呼吸性移動臓器などの治療中に移動する臓器に対しても正確な照射が可能となる。

【0005】

この動体追跡放射線治療では、その特性上、体内の標的位置を正確に認識する必要がある。標的位置の認識手段の一つとして、Ｘ線透視画像を撮像し、Ｘ線透視画像から標的位置を認識する手段が用いられる。この手法では、標的の動きに応じて治療放射線を制御するため、Ｘ線撮像も標的移動を捕えることのできる十分な頻度でＸ線の透視画像の撮像が行われる。

【0006】

撮像したＸ線透視画像上における標的位置の認識には、直接的に画像から認識する方法と、標的付近にあらかじめ設置しておいた代替マーカを認識する方法の２つの手法が主に用いられる。いずれの方法においても、標的または代替マーカの投影像をテンプレート画像として用意しておき、撮像された画像からテンプレートマッチングにより一致する領域を探索する事で標的位置を求める。標的位置を認識する事で、治療計画の標的位置と一致する時に照射を行う迎撃照射や、標的位置に合わせて放射線照射位置を変更する追尾照射が可能となる。迎撃照射、または追尾照射により治療放射線は標的に集中して照射される。

【0007】

ここで、代替マーカ（以下、マーカ）を用いて動体追跡放射線治療を実施する場合における治療までの流れを、図１を用いて簡単に説明する。

【0008】

図１において、まず、医療従事者（放射線技師や医師）は、患者の診断用ＣＴを撮像する（ステップＳ１０１）。続いて医療従事者は診断用ＣＴを見てマーカの挿入位置を医療従事者の経験から決定し、医療従事者が挿入位置にマーカを挿入する（ステップＳ１０２）。挿入したマーカの位置が体内で安定した後、医療従事者は治療計画用のＣＴを撮像する（ステップＳ１０３）。

【0009】

治療計画用ＣＴの撮像後は、医療従事者は、治療計画用ＣＴ画像内での標的および照射を極力避けたい臓器（以下、危険臓器）の位置関係から、照射予定角度を定める（ステップＳ１０４）。

【0010】

照射予定角度決定後、リハーサルを実施する（ステップＳ１０５）。このリハーサルでは、マーカを挿入した被験者のＸ線透視画像を撮像し、撮像した画像を基に標的位置を認識できるかどうか確認し、標的位置を認識するのに適した動体追跡装置の撮像条件（Ｘ線管の管電圧・管電流）を決定する。リハーサルの概要に関しては、上述した特許文献１に詳しく記載されている。

【0011】

リハーサル後、医療従事者は治療計画を治療計画装置により作成する（ステップＳ１０６）。放射線治療計画装置は治療計画用ＣＴ画像等から得られる患者（以下、被験者と記載）の体内の情報を基に、被験者内での線量分布を数値計算によりシミュレートする。治療計画装置の概要は例えば特開２００８−９９８０７号公報に詳しく記載されている。医療従事者は放射線治療計画装置の計算結果を参照しながら、最適な放射線の照射方向やエネルギー，照射位置，照射量等の照射条件（治療計画）を決定する。

【0012】

その後、照射角度を照射予定角度から変更したか否かを判断し（ステップＳ１０７）、変更したと判断された場合は、変更した照射角度で再度リハーサルを実施し（ステップＳ１０９）、治療計画を治療計画装置により作成する（ステップＳ１０６）。これに対し、照射角度を照射予定角度から変更していないと判断されたときは、治療が実施される（ステップＳ１０８）。

【0013】

この図１におけるステップＳ１０５に示すリハーサル処理では、Ｘ線透視によって被験者は新たに放射線を浴びる必要がある。放射線を浴びる量は少なければ少ないほど良いため、リハーサル時のＸ線撮像条件の探索を短縮し、リハーサルの時間を短縮することが望まれている。

【0014】

現状では、このリハーサル中に動体追跡装置の撮像条件を適宜変更し、マーカを認識可能な撮像条件を試行錯誤により探索することで撮像条件を決定している。特に照射装置の照射部と動体追跡装置の撮像部が一体となって回転する動体追跡装置では、被験者の体型や照射角度によって、Ｘ線透視画像撮像用のＸ線管とＸ線検出面との水等価厚が変化するため、撮像条件の探索が困難となり、撮像条件の探索に要する時間が増加する。

【0015】

そのため、リハーサル時間を短縮するためには、リハーサル前の段階で、適切な撮像条件の目安を算出しておく必要、若しくはマーカを適切な位置に埋め込んでマーカが速やかに認識されるようにする必要がある。しかしながら、上述した特許文献１では、精度の高い位置決めを行うことはできるものの、リハーサル前の段階で撮像条件の目安を算出することやマーカの適切な埋め込み位置を求めることは困難であった。

【0016】

本発明の目的は、リハーサル時間を短縮することができる追跡対象認識シミュレータ、若しくはマーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射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】

【0017】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

【0018】

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、放射線の発生装置と、前記放射線を被験体に照射する照射装置と、前記被験体内の標的を直接若しくは間接的に認識するためのＸ線撮像装置と、前記Ｘ線撮像装置が前記標的を直接若しくは間接的に認識できるかを判定するシミュレータ装置と、を有することを特徴とする。

【0019】

また本発明の他の一例を挙げるならば、放射線治療における被験者内の追跡対象を認識するための追跡対象認識シミュレータであって、前記被験者のＣＴ画像から前記被験者内の水等価厚情報または密度情報を求め、この求めた水等価厚情報または密度情報に基づいて前記追跡対象の認識の可否および前記追跡対象を認識可能なＸ線の撮像条件を演算する演算処理装置と、この演算処理装置で演算された前記追跡対象の認識の可否および前記撮像条件を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

【0020】

また本発明の他の一例を挙げるならば、放射線治療における被験者内のマーカの埋め込み推奨位置を提示するためのマーカ認識シミュレータであって、前記被験者内にマーカを埋め込んだ際の前記マーカの移動想定範囲を入力するための入力装置と、前記被験者のＣＴ画像から前記被験者内の水等価厚情報または密度情報を求め、この求めた水等価厚情報または密度情報と前記入力装置により入力された前記移動想定範囲とに基づいてマーカ挿入位置の推奨度を算出する演算処理装置と、この演算処理装置で演算された前記マーカ挿入位置の推奨度を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、リハーサル時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】マーカを用いた動体追跡放射線治療を実施する場合における、一般的な治療までの流れを表わすフロー図である。

【図2】本発明が対象とする第１の実施形態における放射線照射システムの構成の一例を示す説明図である。

【図3】第１の実施形態における動体追跡装置の構成を示す説明図である。

【図4】第１の実施形態におけるマーカ認識シミュレータの構成を示す説明図である。

【図5】第１の実施形態における、マーカを用いた動体追跡治療を実施する際の、治療までの流れを表わすフロー図である。

【図6】第１の実施形態における、マーカ挿入位置の推奨度を算出する際の操作者の動作を示すフロー図である。

【図7】第１の実施形態における、マーカ挿入位置の推奨度を算出する手順を表わすフロー図である。

【図8】第１の実施形態における、水等価厚の算出方法の手順を示すための説明図である。

【図9】第１の実施形態における、マーカ挿入位置の推奨度算出の手順を示すための説明図である。

【図10】第１の実施形態における、動体追跡装置の撮像条件算出を算出する手順を表わすフロー図である。

【図11】第１の実施形態における、動体追跡装置の撮像条件算出方法の手順を示すためのフロー図である。

【図12】本発明の第２の実施形態における、マーカ認識シミュレータおよび治療計画装置との関係を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜第１の実施形態＞
本発明の追跡対象認識シミュレータ、若しくはマーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第１の実施形態を、図１乃至図１２を用いて説明する。なお、本実施形態では、追跡対象としてマーカを用い、マーカ認識シミュレータをスキャニング照射法による粒子線治療に適用することを前提に説明する。

【0024】

最初に、本発明が対象とする放射線照射システムの概要を、図２用いて説明する。図２において、放射線照射システムは、粒子線加速器２０１、粒子線輸送系２０２、粒子線照射ノズル２０３、照射制御装置２０４および動体追跡装置２０５を備えている。

【0025】

粒子線加速器２０１は、イオン源、ライナック等の前段加速器２０１Ａ、加速器であるシンクロトロン２０１Ｂとから概略構成される。

【0026】

粒子線治療を行う場合には、まずイオン源で生成された荷電粒子が前段加速器２０１Ａに供給される。前段加速器２０１Ａはこれらの荷電粒子を加速した後、シンクロトロン２０１Ｂに供給する。前段加速器２０１Ａから荷電粒子を受け取ったシンクロトロン２０１Ｂは、荷電粒子を所定のエネルギーまで更に加速させて荷電粒子ビーム（粒子線）を生成する。また、シンクロトロン２０１Ｂは周回する粒子線を取り出すために、粒子線の安定限界を変更する高周波四極電磁石や、高周波を印加して粒子線のベータトロン振動振幅を増大させる出射用高周波印加装置を備える。

【0027】

なお加速器としてシンクロトロン２０１Ｂを例に挙げたが、シンクロトロン２０１Ｂに代わり、例えばサイクロトロン等のような前段加速器２０１Ａを必要としない加速器を用いてもよい。

【0028】

粒子線輸送系２０２は、粒子線経路、四極電磁石、偏向電磁石、高速ステアラー等を有している。この粒子線輸送系２０２が構成する粒子線経路は、粒子線加速器２０１と後述する粒子線照射ノズル２０３とを連絡している。粒子線加速器２０１で生成された粒子線は、この粒子線輸送系２０２を介して粒子線照射ノズル２０３に輸送される。

【0029】

治療室には、標的に対して粒子線を照射する粒子線照射ノズル２０３および被験者３０２内の標的３０３の位置を確認するための動体追跡装置２０５が設けられている。

【0030】

また、治療室は、モーター等を利用して回転させることができるガントリーと一体的に設けることもある。その様なガントリーに対して粒子線照射ノズル２０３と粒子線輸送系２０２の一部とを設置すると、ガントリーを回転させることで任意の方向から被験者３０２の治療を実施することが可能となり、一方向からは照射困難な患部に対しても効果的な治療を実施することができる。

【0031】

粒子線照射ノズル２０３には、二つの走査電磁石（Ｘ方向への走査電磁石２０３Ａ，Ｙ方向への走査電磁石２０３Ｂ）と粒子線通過位置モニタ２０３Ｃ、線量計測器２０３Ｄとが設置されている。

【0032】

粒子線輸送系２０２を介して運ばれてきた粒子線は、これらの走査電磁石２０３Ａ，２０３Ｂや粒子線通過位置モニタ２０３Ｃ、線量計測器２０３Ｄとを通過して標的３０３に照射される。

【0033】

照射される粒子線は、治療の計画に沿って励磁された走査電磁石２０３Ａ，２０３Ｂ間を通過する際に、その電磁力によって進路を曲げられ、患部形状に適した照射野を形成するようにｘ，ｙ方向へ走査される。粒子線通過位置モニタ２０３Ｃは、走査電磁石２０３Ａ，２０３Ｂによるビーム走査位置やその幅が制御位置（設定値）にあるかどうかを検出するものである。線量計測器２０３Ｄは、より被験者３０２に近い位置での照射線量を計測するために走査電磁石２０３Ａ，２０３Ｂと被験者３０２の間に設置されており、自身を通過する粒子線の線量を計測する。この計測値を利用して線量管理が実施される。

【0034】

照射制御装置２０４は、粒子線加速器２０１、粒子線輸送系２０２および粒子線照射ノズル２０３から構成される放射線照射装置に接続されており、これらの各装置を制御する。

【0035】

照射制御装置２０４は、後述する動体追跡装置２０５から出力されるゲートオン信号に基づいて粒子線加速器２０１、粒子線輸送系２０２および粒子線照射ノズル２０３の各機器を制御し、被験者３０２内の標的３０３に対する治療用放射線を制御する。照射制御装置２０４は、標的３０３への迎撃照射（詳細には、標的３０３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行うもの）または追尾照射（詳細には、標的３０３の位置に合わせて放射線照射位置を変更するもの）を行うべく、粒子線加速器により加速された荷電粒子を粒子線輸送系２０２が粒子線照射ノズル２０３に輸送し、粒子線照射ノズル２０３において被験者３０２内で適切な線量分布を形成するように、粒子を走査し、被験者３０２内の標的３０３に照射する制御を実行する。

【0036】

続いて図３を用いて、動体追跡装置２０５の構成を説明する。

【0037】

図３において、動体追跡装置２０５は、被験者３０２を照射に適した位置に移動・固定させるためのベッド３０１、Ｘ線撮像装置３０５Ａ，３０５Ｂ、標的位置認識装置３０６、認識結果出力装置３０７、撮像条件設定装置３１０、信号処理回路３１１、マーカ認識シミュレータ４０１、データサーバ４０８とを備えている。この動体追跡装置２０５は、被験者３０２内のマーカ３０４の位置が予め指定した範囲内にあるときに照射制御装置２０４に対して放射線の出射を許可するゲートオン信号を出力する。

【0038】

撮像条件設定装置３１０は、マーカ認識シミュレータ４０１から出力される撮像条件に基づいて、Ｘ線撮像装置３０５Ａ内のＸ線管３０８ＡやＸ線撮像装置３０５Ｂ内のＸ線管３０８Ｂの撮像条件（Ｘ線管の管電流、管電圧等）を設定する。撮像条件設定装置３１０では、Ｘ線管３０８Ａ，３０８Ｂとで異なる撮像条件を設定することも可能である。

【0039】

Ｘ線撮像装置３０５Ａは、ベッド３０１上の被験者３０２内の標的３０３およびマーカ（追跡対象）３０４をＸ線撮像する装置であり、第１方向から被験者３０２にＸ線を照射するＸ線管３０８Ａと、このＸ線管３０８Ａから照射されて被験者３０２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器３０９Ａとを備えている。Ｘ線検出器３０９Ａは、二次元的に配置された複数の検出素子（詳細には、例えば放射線を電荷に変換する半導体素子等）を有し、それら検出素子からのアナログ信号を信号処理回路３１１に対して出力する。

【0040】

Ｘ線撮像装置３０５Ｂは、Ｘ線撮像装置３０５Ａと同様に、ベッド３０１上の被験者３０２内の標的３０３およびマーカ３０４をＸ線撮像する装置であり、第２方向（本実施形態では、第１方向に対して直交する方向）から被験者３０２にＸ線を照射するＸ線管３０８Ｂと、このＸ線管３０８Ｂから照射されて被験者３０２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器３０９Ｂとを備えている。Ｘ線検出器３０９Ｂは、二次元的に配置された複数の検出素子を有し、それら検出素子からのアナログ信号を信号処理回路３１１に対して出力する。このＸ線撮像装置３０５Ｂによる撮像動作は、Ｘ線撮像装置３０５Ａの撮像動作と同期して行われる。

【0041】

これらＸ線撮像装置３０５ＡおよびＸ線撮像装置３０５Ｂによる標的３０３およびマーカ３０４の撮像の頻度は、標的３０３およびマーカ３０４の動きを捉えるのに十分な頻度（例えば３０Ｈｚ程度）で行われている。

【0042】

信号処理回路３１１は、Ｘ線検出器３０９Ａ，３０９Ｂからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、標的位置認識装置３０６へ送信するようになっている。

【0043】

標的位置認識装置３０６は、これらＸ線撮像装置３０５Ａ，３０５Ｂで撮像された画像から、被験者３０２内におけるマーカ３０４の３次元位置をリアルタイムで演算し、演算したマーカ３０４の３次元位置を認識結果出力装置３０７に対して出力する。

【0044】

認識結果出力装置３０７は、標的位置認識装置３０６において演算されたマーカ３０４の３次元位置に基づいて粒子線の出射を許可するか否かを判定する。例えば、マーカ３０４の位置から求めた標的３０３の位置が予め指定したゲート範囲（照射許可範囲）に入っているか否かを判定し、標的３０３の位置がゲート範囲に入っていると判定された場合はゲートオン信号を照射制御装置２０４に対して送信する。これに対し標的３０３の位置がゲート範囲に入っていないと判定された場合は、ゲートオフ信号を送信して出射を許可しない。

【0045】

続いて、マーカ認識シミュレータ４０１の構成を図４乃至図５を用いて説明する。図４は、マーカ認識シミュレータの全体構成を示す図である。また、図５は、本実施形態のマーカ認識シミュレータを用いた場合の治療までの流れを示す図である。

【0046】

マーカ認識シミュレータ４０１は、図４に示すように、入力装置４０２、表示装置（表示部）４０３、メモリ（記憶装置）４０４、データ格納装置４０５、演算処理装置４０６、通信装置４０７を備える。これらの各装置はマーカ認識シミュレータ４０１内で接続されており、また通信装置４０７を介してネットワークと接続されており、このネットワークを介してデータサーバ４０８と接続されている。

【0047】

このマーカ認識シミュレータ４０１は、放射線治療における被験者３０２内のマーカ３０４を認識するための装置であり、また、放射線治療における被験者３０２内のマーカ３０４の埋め込み推奨位置を求め、医療従事者にその推奨位置を提示するための装置でもある。

【0048】

入力装置４０２は、マウス等の機器であり、医療従事者が、ＣＴ画像の中の標的３０３領域、重要臓器およびマーカ３０４の位置を入力するための機器である。また、被験者３０２内にマーカ３０４を埋め込んだ際のマーカ３０４の移動想定範囲を入力するための機器でもある。

【0049】

表示装置４０３は、演算処理装置４０６で演算されたマーカ３０４の認識の可否および撮像条件や、演算処理装置４０６で演算されたマーカ３０４挿入位置の推奨位置を表示する装置である。

【0050】

メモリ（記憶装置）４０４は、入力装置４０２を用いて入力されたＣＴ画像の中の標的３０３領域、重要臓器およびマーカ３０４の位置に関する情報や、Ｘ線撮影装置３０５ＡやＸ線撮影装置３０５Ｂの設置角度、Ｘ線管３０８ＡとＸ線検出器３０９Ａ間やＸ線管３０８ＢとＸ線検出器３０９Ｂ間の距離、Ｘ線検出器３０９Ａ，３０９Ｂの寸法などの動体追跡装置２０５の形状パラメータの情報（装置情報）、演算処理装置４０６で演算された水等価厚マップ、水等価厚勾配マップ、マーカ推奨値マップ等の情報を記憶する。

【0051】

データ格納装置４０５は、実測データ又は、臨床データ（ＣＴ画像から算出した水等価厚と実治療に用いた撮像条件）から作成された最大水等価厚−撮像条件テーブルが格納されている。

【0052】

演算処理装置４０６は、被験者３０２のＣＴ画像から被験者３０２内の水等価厚情報を求める。そして、この求めた水等価厚情報に基づいてマーカ３０４の認識の可否およびマーカ３０４を認識可能なＸ線の撮像条件を演算する。また、求めた水等価厚情報と入力装置４０２により入力された移動想定範囲とに基づいてマーカ３０４挿入位置の推奨度を算出する。

【0053】

通信装置４０７は、ネットワークを介してデータサーバ４０８に接続されており、データサーバ４０８とマーカ認識シミュレータ４０１内の各装置との間で被験者３０２に関するデータのやりとりをする。

【0054】

データサーバ４０８は、ＣＴ装置を用いて撮像された、治療される被験者３０２の診断用ＣＴ画像に関するデータ（ＣＴデータ）を保存している。このＣＴデータは、ボクセルと呼ばれる小さな領域ごとにＣＴ値が記録された３次元のデータである。

【0055】

次に、本実施形態に係る追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの動作やこれらを用いた粒子線の照射の手順について図５乃至図１１を参照して説明する。

【0056】

まず、医療従事者は、ＣＴ装置で被験者３０２の診断用ＣＴ画像を撮像し、撮像した画像をデータサーバ４０８に登録する（ステップＳ５０１）。

【0057】

次いで、マーカ３０４を挿入するために、医療従事者は、照射予定角度を決め（ステップＳ５０２）、その後、本実施形態のマーカ認識シミュレータ４０１を用いて任意の位置でのマーカ挿入の推奨度を算出し（ステップＳ５０３）、マーカ挿入位置を決定する（ステップＳ５０４）。

【0058】

ステップＳ５０３における本実施形態のマーカ認識シミュレータを用いたマーカ挿入の推奨度を計算する際における、操作者の動作を図６に、マーカ認識シミュレータ４０１の演算処理装置４０６の動作を図７に示す。

【0059】

図６において、マーカ認識シミュレータ４０１の操作者（医療従事者に相当）が、入力装置４０２から被験者３０２の情報（患者ＩＤ）を入力する（ステップＳ６０１）。この入力を受けて、マーカ認識シミュレータ４０１は患者ＩＤに相当する被験者３０２におけるマーカ挿入の推奨度算出に使用するパラメータ設定を開始する。

【0060】

具体的には、まず、マーカ認識シミュレータ４０１の入力装置４０２は、入力された患者ＩＤを演算処理装置４０６に出力する。演算処理装置４０６は、入力された患者ＩＤに基づいて、データサーバ４０８から対象となる被験者３０２のＣＴデータを読み込む。すなわち、マーカ認識シミュレータ４０１は、通信装置４０７に接続されたネットワークを通じて、データサーバ４０８から患者ＩＤに対応する被験者３０２のＣＴデータを受け取り、メモリ４０４に記憶させる。また、マーカ認識シミュレータ４０１は、受け取ったＣＴデータに基づいて治療計画用のＣＴ画像を作成し、表示装置４０３に表示させる。表示装置４０３は、被験者３０２の患部を含む領域を複数の層に分割した各スライス（各層）での画像を表示する。

【0061】

また、操作者は、領域入力画面で入力装置４０２を用いてＣＴ画像のスライスごとに指定すべき領域を入力する（ステップＳ６０１）。ここで言う指定すべき領域とは、標的として指定する領域（標的領域）と付与される線量を極力抑制したい領域（重要臓器）を表す。

【0062】

各スライスでの入力も終えたら、操作者は入力した領域をマーカ認識シミュレータ４０１への登録指示操作を行う（ステップＳ６０２）。この結果、操作者が入力した領域は、３次元の位置情報としてマーカ認識シミュレータ４０１に登録され、メモリ４０４内に保存される。

【0063】

続いて、操作者は動体追跡装置２０５の形状パラメータ（以下、形状パラメータ）を設定し、マーカ認識シミュレータ４０１への登録指示操作を行う（ステップＳ６０３）。この結果、操作者が入力した形状パラメータは、マーカ認識シミュレータ４０１に登録され、メモリ４０４内に保存される。

【0064】

形状パラメータ登録後、操作者は登録された標的領域と重要臓器の位置関係に基づいて標的領域に対して照射予定角度を決定し、マーカ認識シミュレータ４０１への登録指示操作を行う（ステップＳ６０４）。この結果、操作者が設定した照射予定角度はマーカ認識シミュレータ４０１に登録され、メモリ４０４内に保存される。

【0065】

続いて操作者は、入力装置４０２を操作して４ＤＣＴデータや過去のマーカ挿入時におけるマーカの軌跡データに基づいてマーカの移動想定範囲を設定し、マーカ認識シミュレータ４０１への登録指示操作を行う（ステップＳ６０５）。本実施形態では、移動想定範囲として頭尾方向、腹背方向、左右方向のマーカ移動量を設定した場合を例に説明する。

【0066】

以上の条件の設定を完了すると、操作者は演算開始指示を行う（ステップＳ６０６）。この演算開始指示により、演算処理装置４０６はＸ線管３０８ＡからＸ線検出器３０９Ａまでの水等価厚の勾配およびＸ線管３０８ＢからＸ線検出器３０９Ｂまでの水等価厚の勾配を計算し、任意の位置でのマーカ挿入の推奨度を計算する。Ｘ透視画像撮像時に照射されるＸ線は、ある位置（Ｘ線管３０８Ａ，３０８Ｂ位置）に線源８０２を持つビームとして照射される。この様子を図８に示す。

【0067】

粒子線照射システムおよび動体追跡装置２０５では、装置の中心位置であるアイソセンタと呼ばれる点８０１が定義されており、通常はこの点８０１の位置が標的領域の中心に一致するように位置決めが行われている。点８０１と線源８０２との距離は、ステップＳ６０３で設定した形状パラメータから求まる。

【0068】

マーカ認識シミュレータ４０１の演算処理装置４０６は、まず、Ｘ線管３０８ＡからＸ線検出器３０９Ａの検出面までの水等価厚およびＸ線管３０８ＢからＸ線検出器３０９Ｂの検出面までの水等価厚を計算する（ステップＳ７０１）。

【0069】

ステップＳ７０１において、具体的には、まず、演算処理装置４０６は、メモリ４０４に記憶された情報のうち、照射予定角度および動体追跡装置２０５の形状パラメータを読み込む。

【0070】

続いて、演算処理装置４０６は、Ｘ線源８０２と点８０１とを結ぶ直線８０３に垂直な面８０４を定義し、面８０４を適切な解像度（通常は数ｍｍ以下）で分割する。分割された領域一つ一つをピクセルと呼ぶ。

【0071】

続いて、演算処理装置４０６は、あるピクセル８０５の中心位置と線源８０２とを結ぶ直線８０６に沿って、決められたステップ（通常はピクセル８０５と同程度のサイズ）ごとにＣＴデータのボクセルの値を線源８０２側から検出面まで積算していく。この時、各ボクセルに保持されたＣＴ値は、あらかじめマーカ認識シミュレータ４０１のメモリ４０４に記憶されたテーブルにより、ボクセル内の物質を水に換算した場合の厚みに変換された上で積算される。これを水等価厚と呼ぶ。ＣＴ値から水等価厚への変換は、計算前にまとめて行ってもよい。

【0072】

演算処理装置４０６は、Ｘ線照射方向に垂直な面８０４を分割したすべてのピクセルに関して同様の水等価厚を求める計算を行う。この操作により任意の位置における、Ｘ線管３０８ＡからＸ線検出器３０９Ａの検出面までの水等価厚およびＸ線管３０８ＢからＸ線検出器３０９Ｂの検出面までの水等価厚が計算され、全てのピクセルの水等価厚をメモリ４０４に保存する。

【0073】

その後、演算処理装置４０６は、ステップＳ７０１で計算した水等価厚に基づき水等価厚勾配を計算する（ステップＳ７０２）。

【0074】

ステップＳ７０２においては、具体的には、まず、演算処理装置４０６は、面８０４のあるピクセル８０５において、ピクセル８０５とピクセル８０５の周囲のピクセルとの水等価厚の差を積算することで水等価厚勾配を計算する。これを面８０４の全てのピクセルに対して計算する。この計算により、Ｘ線管３０８ＡからＸ線検出器３０９Ａ間の水等価厚勾配マップおよびＸ線管３０８ＢからＸ線検出器３０９Ｂ間の水等価厚勾配マップを計算する。その後、演算処理装置４０６は、全てのピクセルの水等価厚をメモリ４０４に保存する。

【0075】

続いて、演算処理装置４０６は、各照射予定角度のＸ線管３０８Ａ，３０８Ｂ毎に、マーカ推奨値の計算範囲を各ピクセルに対して定義し、マーカ推奨値マップを作成する。

【0076】

その後、演算処理装置４０６は、マーカ推奨値の計算範囲を算出する（ステップＳ７０３）。

【0077】

ステップＳ７０３では、具体的には、演算処理装置４０６は、ある点９０１を中心とし、ステップＳ６０５で操作者が頭尾方向、腹背方向、左右方向に設定したマーカ移動量を一辺の幅とする直方体９０２を定義する。

【0078】

次いで、点９０１を面８０４に射影した点を有するピクセル９０３および直方体９０２を面８０４に射影した領域（ピクセル範囲）９０４を算出する。ここで、ピクセル９０４の範囲はピクセル９０３のマーカ推奨値の計算範囲となる。

【0079】

その後、演算処理装置４０６は、先のステップＳ７０３において算出したマーカ推奨値の計算範囲内のピクセル９０４の水等価厚勾配の平均値を算出し（ステップＳ７０４）、ピクセル９０３のマーカ推奨値として設定する。このマーカ推奨値の計算範囲を、面８０４内の全てのピクセルに対して適応することで、面８０４内のマーカ推奨値マップを作成することが可能となる。

【0080】

演算処理装置４０６は、このマーカ推奨値マップを表示装置４０３に表示させる。医療従事者はＣＴ画面上でマーカ３０４の挿入候補位置を入力すると、マーカ認識シミュレータ４０１は、その位置に対応するマーカ推奨値マップ上での位置をＸ線管毎に算出し、マーカ推奨値マップ上での位置とマーカ推奨値を画面に表示する。医療従事者はこの画面を見ながら、マーカ推奨値が小さくなる位置を探し、マーカ挿入候補位置として選択する。

【0081】

図５に戻り、マーカ挿入位置決定後、医療従事者は先に選択したマーカ挿入候補位置にマーカ３０４を挿入する（ステップＳ５０４）。マーカ３０４を挿入し、被験者３０２内でのマーカ３０４の位置が安定した後、医療従事者はＣＴ撮像装置を用いて、治療計画用ＣＴ画像を撮像する。医療従事者は治療計画用ＣＴ画像撮像後、データサーバ４０８に登録する（ステップＳ５０５）。

【0082】

続いて、医療従事者は、治療計画用ＣＴ画像とマーカ認識シミュレータ４０１とを用いて、マーカ３０４を認識可能な動体追跡装置２０５の撮像条件を算出する（ステップＳ５０６）。以下で撮像条件の算出方法について説明する。撮像条件計算時の演算処理装置４０６の動作を図１０に示す。

【0083】

図１０において、操作者（医療従事者）が、入力装置４０２を用いて被験者３０２情報（患者ＩＤ）を入力すると、マーカ認識シミュレータ４０１は患者ＩＤに相当する被験者３０２に対する動体追跡装置２０５の撮像条件の算出を開始する。撮像条件の算出のために、演算処理装置４０６は、まずマーカの移動範囲における最大水等価厚を算出する（ステップＳ１００１）。

【0084】

ステップＳ１００１では、まず、医療従事者は、入力装置４０２を用いて患者ＩＤを入力する。演算処理装置４０６は、マーカ推奨値算出時の手順と同様の手順で、入力された患者ＩＤに基づいて、データサーバ４０８から対象となる被験者３０２のＣＴデータを読み込む。マーカ推奨値算出時に設定した患者ＩＤと同一の患者ＩＤの診断用ＣＴ画像がデータサーバ４０８内に存在する場合は、ステップＳ６０２からステップＳ６０５にかけて設定した照射予定角度、移動想定範囲、撮像装置の形状パラメータを呼び出す。一方、マーカ推奨値算出時に設定した患者ＩＤと同一の患者ＩＤの診断用ＣＴ画像がデータサーバ４０８内にない場合、上述したステップＳ７０１〜Ｓ７０４におけるマーカ推奨値の算出時と同様の手順で、これらの値を設定する。ここで、設定した値は、操作者によって変更可能である。

【0085】

続いて、操作者は、領域入力画面で入力装置４０２を用いてＣＴ画像のスライスごとに指定すべき領域を入力する。ここで言う指定すべき領域とは、標的領域、重要臓器、挿入したマーカ３０４の位置を表す。全てのスライスで入力が終わると、操作者は入力した領域をマーカ認識シミュレータ４０１への登録指示操作を行う。この結果、操作者が入力した領域は、３次元の位置情報としてマーカ認識シミュレータ４０１に登録され、メモリ４０４内に保存される。

【0086】

その後、演算処理装置４０６は、先に説明したステップＳ７０２と同様の手順で、Ｘ線管３０８ＡからＸ線検出器３０９Ａの間の水等価厚マップおよびＸ線管３０８ＢからＸ線検出器３０９Ｂの間の水等価厚マップを計算し、計算した水等価厚マップをメモリ４０４に保存する（ステップＳ１００２）。

【0087】

その後、演算処理装置４０６は、各照射予定角度のＸ線管３０８Ａ，３０８Ｂ毎に入力装置４０２によって設定されたマーカ移動範囲を定義し、マーカ移動範囲内での水等価厚の最大値を算出する（ステップＳ１００３）。ここでは、マーカを複数個挿入した場合を例に挙げて説明する。

【0088】

ステップＳ１００３では、具体的には、まず、演算処理装置４０６は、マーカ位置１１０１を中心とし、操作者が頭尾方向、腹背方向、左右方向に設定したマーカ移動量を一辺の長さとする直方体１１０３と、マーカ位置１１０２を中心とし、操作者が頭尾方向、腹背方向、左右方向に設定したマーカ移動量を一辺の長さとする直方体１１０４とを定義する。

【0089】

続いて、演算処理装置４０６は、直方体１１０３および直方体１１０４を面８０４に射影した領域（ピクセル範囲）１１０５，１１０６を算出し、それぞれのマーカ３０４に対するマーカ移動範囲として設定する。演算処理装置４０６は、照射予定角度のＸ線管３０８Ａ，３０８Ｂ毎に、全てのマーカ移動範囲内（図１１では、ピクセル範囲１１０５および１１０６）のピクセルに対して、水等価厚の最大値（最大水等価厚）を探索し、メモリ４０４に保存する。

【0090】

その後、演算処理装置４０６は、データ格納装置４０５から最大水等価厚−撮像条件テーブルを読み出す。演算処理装置４０６は読み出した最大水等価厚−撮像条件テーブルを参照し、メモリ４０４に保存されている各照射方向のＸ線管３０８Ａ，３０８Ｂごとの最大水等価厚から、マーカを認識可能な撮像条件を算出する（ステップＳ１００４）。また、算出した撮像条件は動体追跡装置２０５へ転送する。

【0091】

撮像条件算出後、演算処理装置４０６は、撮像条件と認識可能を表すメッセージを表示装置４０３に表示する。もしマーカ３０４を認識可能な撮像条件が存在しない場合は、表示装置４０３に認識不可を表すメッセージを表示する。

【0092】

図５に戻り、その後、マーカ認識シミュレータ４０１が算出した撮像条件を初期値とし、リハーサルを実施する（ステップＳ５０７）。

【0093】

リハーサルの実施後、操作者は治療計画を作成する（ステップＳ５０８）。

【0094】

次いで、治療計画時に照射角度を変更したか否かを判断し（ステップＳ５０９）、変更したと判断された場合は再度撮像条件を算出し（ステップＳ５１０）、リハーサルを再度実施する（ステップＳ５１１）。その後、再度治療計画を治療計画装置により作成する（ステップＳ５０８）。

【0095】

これに対し、照射角度を照射予定角度から変更していないと判断されたときは、医療従事者は、作成された治療計画に従って、被験者３０２への照射を実施する（ステップＳ５１２）。

【0096】

次に、本実施形態の効果について説明する。

【0097】

上述した本発明の追跡対象認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第１の実施形態は、演算処理装置４０６において、被験者３０２のＣＴ画像から被験者３０２内の水等価厚情報を求め、この求めた水等価厚情報に基づいてマーカ３０４の認識の可否およびマーカ３０４を認識可能なＸ線の撮像条件を演算し、表示装置４０３で表示する。

【0098】

これによって、ＣＴ画像から算出した水等価厚情報を基に、追跡対象の認識の可否および追跡対象を認識可能な動体追跡装置の撮像条件をリハーサル前に算出することで追跡対象を追跡するための適切な撮像条件の目安を治療計画作成前のリハーサル前の段階で算出することができ、リハーサルに要する時間を短縮することができる。また、適切な撮像条件での追跡対象の撮像が可能となり、追跡対象を見失う可能性が低くなり、治療時間の短縮を図ることができる。

【0099】

また、上述した本発明のマーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第１の実施形態では、マーカ３０４の移動想定範囲を入力し、演算処理装置４０６において、被験者３０２内の水等価厚情報を求め、マーカ３０４挿入位置の推奨度を算出し、表示装置４０３に表示する。

【0100】

これによって、マーカ３０４を認識しにくい水等価厚勾配が急峻な場所を事前に把握することが出来るため、マーカの認識のしやすさをマーカ挿入位置の選択時に判断でき、挿入位置を決定することが出来る。よって、マーカ３０４の認識率を向上させることが可能となり、リハーサルに要する時間を短縮することができる。また、追跡対象を見失う可能性が低くなるため、同様に治療時間の短縮を図ることができる。

【0101】

＜第２の実施形態＞
本発明の追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第２の実施形態を図１２を用いて説明する。図１乃至図１１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。

【0102】

図１２に示す本実施形態のマーカ認識シミュレータ４０１Ａは、治療計画装置１２０１と連携した動作を実行するものである。図１２は、マーカ認識シミュレータと治療計画装置との関係を示す構成図である。

【0103】

図１２に示す、本実施形態のマーカ認識シミュレータ４０１Ａは、放射線治療における被験者３０２内のマーカ３０４を認識し、また放射線治療における被験者３０２内のマーカ３０４の埋め込み推奨位置を提示する点は、第１の実施形態のマーカ認識シミュレータ４０１と同様である。

【0104】

更に、本実施形態のマーカ認識シミュレータ４０１Ａは、治療計画装置１２０１と連携して、治療計画装置１２０１で設定したガントリー角度（陽子線の照射角度）に対して、設定された撮像パラメータに対してマーカ３０４が認識可能かどうかを判定し、治療計画装置１２０１の表示装置１２０１Ａに認識の可否を表示することができるようになっているものである。

【0105】

マーカ認識シミュレータ４０１Ａは、図１２に示すように、入力装置４０２、表示装置４０３、メモリ（記憶装置）４０４、データ格納装置４０５、演算処理装置４０６Ａ、通信装置４０７を備える。これらの各装置はマーカ認識シミュレータ４０１Ａ内で接続されている。

【0106】

演算処理装置４０６Ａは、マーカ３０４の認識の可否およびマーカ３０４を認識可能なＸ線の撮像条件を演算し、また、マーカ３０４挿入位置の推奨度を算出する点は、第１の実施形態の演算処理装置４０６と同様である。

【0107】

更に、本実施形態の演算処理装置４０６Ａは、治療計画装置１２０１において設定された照射角度の情報と動体追跡装置２０５の形状パラメータに基づいて、Ｘ線撮像装置３０５Ａ，３０５ＢにおけるＸ線の照射角度を演算する。その後、演算したＸ線の照射角度の情報とＣＴ画像とに基づいてマーカ３０４の認識の可否を演算する。また、演算処理装置４０６Ａは、放射線を照射する全ての角度に対するマーカ３０４の認識の可否を演算する。これらの演算結果は、通信装置４０７を介して治療計画装置１２０１に対して出力する。

【0108】

通信装置４０７は、ネットワークを介してデータサーバ４０８および治療計画装置１２０１に接続されており、データサーバ４０８や治療計画装置１２０１とマーカ認識シミュレータ４０１Ａ内の各装置との間で被験者３０２に関するデータのやりとりをする。

【0109】

治療計画装置１２０１は、放射線の照射方向や、各照射方向からの照射量・照射分布等の放射線の照射パラメータを決定する治療計画を作成する。この治療計画装置１２０１は、マーカ認識シミュレータ４０１Ａの演算処理装置４０６Ａにおいて求められた放射線を照射する全ての角度に対するマーカ３０４の認識の可否の結果や、照射可能なガントリー角度を表示するための表示装置１２０１Ａを備えている。

【0110】

マーカ認識シミュレータ４０１Ａ内の入力装置４０２、表示装置４０３、メモリ４０４、データ格納装置４０５、データサーバ４０８や、マーカ認識シミュレータ４０１Ａ以外の構成は前述した第１の実施形態の追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムと略同じ構成であり、詳細は省略する。なお、本実施形態においては、表示装置４０３および表示装置１２０１Ａによって表示部が構成される。

【0111】

次に、本実施形態に係る追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムにおける動作のうち、第１の実施形態との相違点について以下説明する。

【0112】

まず、治療計画装置１２０１を用いて操作者が設定したガントリー角度のデータをマーカ認識シミュレータ４０１Ａに転送する。

【0113】

マーカ認識シミュレータ４０１Ａの演算処理装置４０６Ａでは、転送されたガントリー角度とマーカ認識シミュレータ４０１Ａのメモリ４０４内に保存されている形状パラメータとに基づいて、Ｘ線の照射角度を決定する。

【0114】

続いて、マーカ認識シミュレータ４０１Ａは、形状パラメータ中のＸ線の照射角度の情報およびデータサーバ４０８から取得したＣＴ画像に基づいて、撮像パラメータを算出した際と同様の手法でマーカ３０４の認識の可否を求め、結果を治療計画装置１２０１へ転送する。

【0115】

治療計画装置１２０１では、転送されたマーカ３０４の認識の可否の結果を表示装置１２０１Ａ上に表示する。

【0116】

また、演算処理装置４０６Ａでは、全てのガントリー角度に対して、設定された撮像パラメータでのマーカ認識の可否を算出する。そして、認識不可となったガントリー角度情報を治療計画装置１２０１へ転送する。

【0117】

治療計画装置１２０１では、転送されたマーカ認識不可のガントリー角度を設定できないようにするとともに、ガントリー角度をマスクして表示装置１２０１Ａ上に表示する。

【0118】

本発明の追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第２の実施形態においても、前述した追跡対象認識シミュレータ、マーカ認識シミュレータおよび動体追跡装置ならびに放射線照射システムの第１の実施形態とほぼ同様な効果が得られる。

【0119】

また、本実施態によれば、予め、マーカを認識できない角度を治療計画のガントリー角度選択時に知ることが出来るため、治療計画立案の際の効率を従来に比べて高めることができ、トータルの治療時間をさらに短縮することができる。

【0120】

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【0121】

例えば、上述した実施形態では、動体追跡治療時の撮像条件の算出方法に関して説明したが、本発明の追跡対象認識シミュレータやマーカ認識シミュレータは動体追跡治療のみの利用に限らず、マーカを用いて位置決めを行う際の撮像条件の算出にも利用可能である。

【0122】

また、ＣＴ画像から算出した水等価厚情報を基に追跡対象の認識の可否および追跡対象を認識可能な動体追跡装置の撮像条件を算出する場合について説明したが、追跡対象の認識の可否および追跡対象を認識可能な動体追跡装置の撮像条件の算出方法はこれに限られず、ＣＴ画像から算出した密度情報をそのまま用いて、追跡対象の認識の可否および追跡対象を認識可能な動体追跡装置の撮像条件を算出することができる。

【0123】

また、マーカ認識シミュレータが動体追跡装置の一部である場合を例にして説明したが、マーカ認識シミュレータは動体追跡装置内に設けられる場合に限定されず、マーカ認識シミュレータ単体で治療計画装置や動体追跡装置に接続される態様とすることができ、また治療計画装置の一部として設けられる態様とすることもできる。

【0124】

また、追跡対象としてマーカを用い、追跡対象認識シミュレータをマーカ認識シミュレータとする場合について説明したが、追跡対象は間接的な標的認識であるマーカに限られず、追跡対象は直接標的そのものや間接的に骨などの密度が高い高密度領域のいずれかとすることができる。

【0125】

また、Ｘ線撮像装置によって第１方向および第２方向から撮像を行う場合について説明したが、追跡対象の撮像は、一軸方向から撮像を行う配置であってもよいし、Ｘ線管とＸ線検出器の配置を逆転させて配置してもよいし、追加でＸ線撮像装置を設けてもよい。

【0126】

また、粒子線の照射方法は、スキャニング照射法に限られず、ラスタースキャニング照射法や散乱体照射法を用いることができる。また、上述した実施形態は、Ｘ線や中性子線等の他の放射線を照射する装置若しくは照射方法等においても用いることができる。

【符号の説明】

【0127】

２０１…粒子線加速器
２０２…粒子線輸送系
２０３…粒子線照射ノズル
２０４…照射制御装置
２０５…動体追跡装置
３０１…ベッド
３０２…被験者
３０３…標的
３０４…マーカ（追跡対象）
３０５Ａ，３０５Ｂ…Ｘ線撮像装置
３０６…標的位置認識装置
３０７…認識結果出力装置
３０８Ａ，３０８Ｂ…Ｘ線管
３０９Ａ，３０９Ｂ…Ｘ線検出器
３１０…撮像条件設定装置
４０１，４０１Ａ…マーカ認識シミュレータ
４０２…入力装置
４０３…表示装置
４０４…メモリ
４０５…データ格納装置
４０６，４０６Ａ…演算処理装置
４０７…通信装置
４０８…データサーバ
８０１…点（アイソセンタ）
８０２…Ｘ線源
８０３…直線
８０４…垂直な面
８０５…ピクセル
８０６…直線
９０１…ＣＴ画像上のある点
９０２…直方体
９０３…ピクセル
９０４…領域
１１０１，１１０２…マーカ位置
１１０３…直方体
１１０４…直方体
１１０５…領域
１１０６…領域
１２０１…治療計画装置
１２０１Ａ…表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】