6265276 Ｘ線透視装置、放射線治療用動体追跡装置及びＸ線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6265276

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】Ｘ線透視装置、放射線治療用動体追跡装置及びＸ線検出器

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20180115BHJP

   A61N 5/10 20060101ALI20180115BHJP

   A61B 6/02 20060101ALN20180115BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 370

   A61B6/00 300J

   A61N5/10 M

   !A61B6/02 351M

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-549667(P2016-549667)

(86)(22)【出願日】2014年9月22日

(86)【国際出願番号】JP2014074991

(87)【国際公開番号】WO2016046870

(87)【国際公開日】20160331

【審査請求日】2016年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100101753

【弁理士】

【氏名又は名称】大坪 隆司

(72)【発明者】

【氏名】平澤 伸也

(72)【発明者】

【氏名】荒木 立哉

【審査官】 湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２１０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３０５３３８９（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００

Ａ６１Ｎ ５／１０

Ａ６１Ｂ ６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検者に対して治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置に使用されるＸ線透視装置であって、
Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線撮影機構と、
前記Ｘ線検出器に形成された、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は入射するが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は入射しない補正用領域と、
前記補正用領域によって取得されたデータを用いて前記Ｘ線検出器における前記補正用領域以外の領域によって取得されたデータを補正する補正部と、
を備えるＸ線透視装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器におけるゲートバスラインと直交する方向に形成されるＸ線透視装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のＸ線透視装置において、
前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器における両端部に一対形成されるＸ線透視装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器の表面に配設された、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は透過させるが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は透過させないフィルターによって形成されているＸ線透視装置。

【請求項5】

請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記補正用領域は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の照射領域を、前記Ｘ線検出器の表面の一部の領域に制限するＸ線照射領域制限部材によって形成されているＸ線透視装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記補正部は、予め測定された前記Ｘ線検出器に対する前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生する散乱線の分布関数と、前記補正用領域によって取得されたデータとを用いて前記Ｘ線検出器における前記補正用領域以外の領域によって取得されたデータを補正するＸ線透視装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれかに記載のＸ線透視装置を備える、放射線治療用動体追跡装置。

【請求項8】

請求項１から請求項６のいずれかに記載のＸ線透視装置に適用されるＸ線検出器であって、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は入射するが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は入射しない補正用領域を備える、Ｘ線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、被検者に対して治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置に使用されるＸ線透視装置、放射線治療用動体追跡装置及びＸ線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

治療ビームを照射するヘッドと、ヘッドを被検者を中心として回動させるガントリーとを備え、腫瘍などの患部に対してＸ線や電子線等の治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

このような放射線治療装置においては、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を透視することにより、マーカの位置を特定するためのＸ線透視装置が使用される。このようなＸ線透視装置においては、床面側からＸ線を照射する第１Ｘ線管と天井側から被検者を通過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出器から成る第１Ｘ線透視機構と、床面側からＸ線を照射する第２Ｘ線管と天井側から被検者と通過したＸ線を検出する第２Ｘ線検出器から成る第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを検出する。そして、第１Ｘ線透視機構による二次元の透視画像と第２Ｘ線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。このような動作を連続して実行して、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することにより、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出する動体追跡を実行する。そして、この動体追跡により得られたマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。

【0004】

図１２は、このような従来のＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。

【0005】

この放射線治療装置は、テーブル５６上において横たわった被検者５７の患部に対してＸ線や電子線等の治療ビームＢを照射して放射線治療を行うためのものであり、被検者５７に向けて治療ビームＢを照射するためのヘッド５５を備える。また、この放射線治療装置は、動体追跡を実行するために被検者５７の体内のマーカを含む画像を透視するための、第１Ｘ線管１ａおよび第１Ｘ線検出器２ａから成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管１ｂおよび第２Ｘ線検出器２ｂから成る第２Ｘ線透視機構とを備える。

【0006】

このような放射線治療装置においては、ヘッド５５から照射された治療ビームＢが被検者５７に照射された後に散乱線Ｓとなり、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂに入射する。このような散乱線Ｓが第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂに入射すると、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂにより撮影した画像にアーチファクトが発生し、動体追跡動作を阻害するという問題が生ずる。

【0007】

このため、特許文献１に記載された放射線治療装置においては、治療ビームＢの照射と動体追跡用のＸ線の照射との同期をとり、Ｘ線検出器としてのイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）のゲート機能を利用して、動体追跡を実行するためにＸ線を照射するとき以外はイメージインテンシファイアにゲートをかけ、治療ビームＢによる散乱線Ｓを受光しないようにするとともに、Ｘ線の照射時には治療ビームＢの照射を停止するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３０５３３８９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１３は、Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）を使用した場合における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。この図において符号Ｂは治療ビームのＯＮ／ＯＦＦを示し、符号Ｘは動体追跡用Ｘ線のＯＮ／ＯＦＦを示し、符号ＧはイメージインテンシファイアのゲートのＯＮ／ＯＦＦを示している。

【0010】

この図に示すように、上述した特許文献１に記載の放射線治療装置においては、治療ビームＢを照射中においては、イメージインテンシファイアのゲートをＯＮとして、イメージインテンシファイアが治療ビームによる散乱線Ｓを検出しないようにする。そして、動体追跡用Ｘ線を照射中においては、イメージインテンシファイアのゲートをＯＦＦとしてＸ線を検出するとともに、図１３において破線で示すように、治療ビームＢの照射を中止している。このような構成を採用した場合においては、図１３において符号Ｔ１で示す期間、治療ビームの照射を中止することになり、治療に要する時間が長くなる。また、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線との照射について同期が必要となり、装置構成が複雑となるという問題が生ずる。

【0011】

図１４は、Ｘ線検出器として、イメージインテンシファイアにかえてフラットパネルディテクタを使用した場合における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。この図において符号Ｂは治療ビームのＯＮ／ＯＦＦを示し、符号Ｘは動体追跡用Ｘ線のＯＮ／ＯＦＦを示し、符号Ｒはフラットパネルディテクタの読み出し状態を示している。

【0012】

フラットパネルディテクタには、イメージインテンシファイアのようなゲート機能は備わっていない。また、フラットパネルディテクタは静電容量（キャパシタ）に蓄積された電荷信号を読み出す構成であることから、信号を読み出すために一定の時間を要する。このため、図１４において破線で示すように、動体追跡用Ｘ線を照射中だけではなく、動体追跡用Ｘ線を照射する前に入射した散乱線Ｓの影響をリセットするための読み出し時間３３と、動体追跡用Ｘ線のための信号の読み出し時間３４の間、治療ビームＢの照射を中止する必要がある。このため、図１４において符号Ｔ２で示す長い期間、治療ビームの照射を中止することになり、治療に要する時間が極めて長くなる。また、この場合においても、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線との照射について同期が必要となり、装置構成が複雑となるという問題が生ずる。

【0013】

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、Ｘ線による動体追跡時においても治療ビームの照射を停止する必要がなく、治療を迅速に実行することが可能なＸ線透視装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

第１の発明では、被検者に対して治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置に使用されるＸ線透視装置であって、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ線撮影機構と、前記Ｘ線検出器に形成された、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は入射するが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は入射しない補正用領域と、前記補正用領域によって取得されたデータを用いて前記Ｘ線検出器における前記補正用領域以外の領域によって取得されたデータを補正する補正部と、を備える。

【0015】

第２の発明では、前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器におけるゲートバスラインと直交する方向に形成される。

【0016】

第３の発明では、前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器における両端部に一対形成される。

【0017】

第４の発明では、前記補正用領域は、前記Ｘ線検出器の表面に配設された、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は透過させるが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は透過させないフィルターによって形成されている。

【0018】

第５の発明では、前記補正用領域は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の照射領域を、前記Ｘ線検出器の表面の一部の領域に制限するＸ線照射領域制限部材によって形成されている。

【0019】

第６の発明では、前記補正部は、予め測定された前記Ｘ線検出器に対する前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生する散乱線の分布関数と、前記補正用領域によって取得されたデータとを用いて前記Ｘ線検出器における前記補正用領域以外の領域によって取得されたデータを補正する。

【0020】

第７の発明は、第１の発明から第６の発明のいずれかに記載のＸ線透視装置を備える、放射線治療用動体追跡装置である。

【0021】

第８の発明では、第１の発明から第６の発明のいずれかに記載のＸ線透視装置に適用されるＸ線検出器であって、前記治療ビームが前記被検者に照射されることにより発生した散乱線は入射するが、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線は入射しない補正用領域を備える。

【発明の効果】

【0022】

第１、第７、第８の発明によれば、Ｘ線検出器における補正用領域のデータを用いて補正用領域以外の領域のデータを補正することから、散乱線によるアーチファクトの影響を防止することができることから、Ｘ線による動体追跡時においても治療ビームの照射を停止する必要がなく、治療を迅速に実行することが可能となる。

【0023】

第２の発明によれば、Ｘ線検出器におけるゲートバスラインと直交する方向に生ずるアーチファクトの影響を効果的に防止することが可能となる。

【0024】

第３の発明によれば、Ｘ線検出器の両端部に形成される一対の補正用領域を利用して、アーチファクトの影響を正確に防止することが可能となる。

【0025】

第４の発明によれば、フィルターを利用してＸ線検出器側で補正用領域を形成することが可能となる。

【0026】

第５の発明によれば、Ｘ線の照射領域を制限することによりＸ線管側で補正用領域を形成することが可能となる。

【0027】

第６の発明によれば、散乱線の分布に対応して、アーチファクトの影響を正確に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。

【図2】放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。

【図3】この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。

【図4】この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。

【図5】フラットパネルディテクタ２の表面に配置された一対のフィルター２３を示す正面図である。

【図6】フラットパネルディテクタ２等の構成を模式的に示す説明図である。

【図7】第１実施形態に係るＸ線透視装置によるＸ線の検出動作を示すフローチャートである。

【図8】この発明に係るＸ線透視装置における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。

【図9】この発明の第２実施形態に係るＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。

【図10】Ｘ線管１の表面に配置された一対のＸ線照射領域制限部材１３を示す正面図である。

【図11】Ｘ線の検出動作の他の実施形態を示すフローチャートである。

【図12】従来のＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。

【図13】Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）を使用した場合における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。

【図14】Ｘ線検出器としてフラットパネルディテクタを使用した場合における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。また、図２は、放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。なお、図１においては、後述する一対のフィルター２３の図示を省略している。

【0030】

この放射線治療装置は、テーブル５６上で横たわった被検者５７の患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うためのものであり、治療室の床面５１上に設置されたガントリー５３と、このガントリー５３に対して水平方向を向く軸を中心として揺動するヘッド支持部５４と、このヘッド支持部５４に支持され、被検者５７に向けて放射線を照射するためのヘッド５５とを備える。ヘッド支持部５４の揺動動作により、ヘッド５５は、被検者５７の患部に対して、様々な角度から放射線を照射することが可能となる。

【0031】

放射線治療時においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。このため、患部付近には、マーカが設置される。そして、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構により得た二次元の透視画像からマーカの三次元の位置情報を演算することで、マーカを高精度で検出する構成となっている。なお、被検者における患部付近にマーカを設置する代わりに、被検者における腫瘍等の特定部位に画像をマーカの代わりに使用するマーカレストラッキングが採用される場合もある。

【0032】

このような透視を実行するためのこの発明に係るＸ線透視装置は、第１Ｘ線管１ａと第１フラットパネルディテクタ２ａとから成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管１ｂと第２フラットパネルディテクタ２ｂとから成る第２Ｘ線透視機構と、これらの第１Ｘ線管１ａと第１フラットパネルディテクタ２ａとを互いに対向配置される第１透視位置および第２透視位置に移動させるとともに、第２Ｘ線管１ｂと第２フラットパネルディテクタ２ｂとを互いに対向配置される第１透視位置および第２透視位置に移動させる移動機構とを備える。このＸ線透視装置においては、Ｘ線検出器として、フラットパネルディテクタが使用される。

【0033】

なお、以下の説明および各図においては、第１Ｘ線管１ａおよび第２Ｘ線管１ｂを総称するときには、Ｘ線管１と表示し、第１フラットパネルディテクタ２ａと第２フラットパネルディテクタ２ｂとを総称するときには、フラットパネルディテクタ２と表示することとする。

【0034】

第１Ｘ線管１ａは、Ｘ線管用第１台座３ａに支持されている。また、第２Ｘ線管１ｂは、Ｘ線管用第２台座３ｂに支持されている。撮影室の床面５１に形成された凹部の底面５２には、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第１レール２１と、このＸ線管用の第１レール２１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第２レール２２とが配設されている。これらのＸ線管用の第１レール２１およびＸ線管用の第２レール２２は、互いに平行に配置されている。そして、Ｘ線管用第１台座３ａおよびＸ線管用第２台座３ｂは、これらのＸ線管用の第１レール２１および第２レール２２により案内されて、第１透視位置および第２透視位置に移動する。

【0035】

同様に、第１フラットパネルディテクタ２ａは、フラットパネルディテクタ用第１台座４ａに支持されている。また、第２フラットパネルディテクタ２ｂは、フラットパネルディテクタ用第２台座４ｂに支持されている。撮影室の天井からは、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のフラットパネルディテクタ用の第１レール１１と、このフラットパネルディテクタ用の第１レール１１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のフラットパネルディテクタ用の第２レール１２とが吊下されている。これらのフラットパネルディテクタ用の第１レール１１およびフラットパネルディテクタ用の第２レール１２は、互いに平行に配置されている。そして、フラットパネルディテクタ用第１台座４ａおよびフラットパネルディテクタ用第２台座４ｂは、これらのフラットパネルディテクタ用の第１レール１１および第２レール１２により案内されて、第１透視位置および第２透視位置に移動する。

【0036】

図３は、この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。

【0037】

このＸ線透視装置は、装置全体を制御する制御部６１を有する。この制御部６１は、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像に対して、テンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像におけるマーカあるいは腫瘍等の特定部位の位置をリアルタイムで特定するテンプレートマッチング部６２を備える。また、この制御部６１は、後述するように、補正用領域のデータを用いて補正用領域以外のデータを補正するための補正部６６を有する画像処理部６７を備える。この制御部６１は、透視画像を表示するための液晶表示パネル等からなる表示部６５と接続されている。また、この制御部６１は、記憶部６３とも接続されている。この記憶部６３は、テンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶部６４を含む。

【0038】

制御部６１は、上述した第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１フラットパネルディテクタ２ａ、第２フラットパネルディテクタ２ｂと接続されている。また、この制御部６１は、上述したＸ線管用第１台座３ａ、Ｘ線管用第２台座３ｂ、フラットパネルディテクタ用第１台座４ａおよびフラットパネルディテクタ用第２台座４ｂを駆動するための図示しない駆動部と接続されている。さらに、この制御部６１は、図１に示す放射線治療装置とも接続されている。

【0039】

この発明に係るＸ線透視装置においてテンプレートマッチングを行うためには、最初に、マーカまたは腫瘍等の特定部位に対応するテンプレートを作成する。この場合においては、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１フラットパネルディテクタ２ａ、第２フラットパネルディテクタ２ｂを第１透視位置または第２透視位置に移動させることにより、第１Ｘ線管１ａと第１フラットパネルディテクタ２ａとを、また、第２Ｘ線管１ｂと第２フラットパネルディテクタ２ｂとを、各々、対向配置する。そして、被検者５７の画像を連続して撮影することにより、マーカまたは特定部位を含む画像を撮影する。

【0040】

そして、被検者５７に対する治療を実行するときには、この発明に係るＸ線透視装置によりマーカまたは特定部位の位置を検出する。このときには、３０ｆｐｓ程度のフレームレートでマーカまたは特定部位を含む領域に対して透視を行う。そして、図３に示すテンプレートマッチング部６２により、一定時間毎に撮影される画像におけるマーカまたは特定部位が含まれる領域に対して、テンプレート画像記憶部６４に記憶されたテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像におけるマーカまたは特定部位が含まれる領域対して、テンプレート画像をマッチングさせる。

【0041】

そして、マッチング結果が、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。これにより、マーカまたは特定部位の位置が特定される。そして、このマーカまたは特定部位の位置に基づいて、被検者５７の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。

【0042】

以上のような構成を有するＸ線透視装置においては、図１２に示す従来のＸ線透視装置を備えた治療装置と同様、ヘッド５５から照射された治療ビームＢが被検者５７に照射された後に散乱線Ｓとなり、第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂに入射する。このような散乱線Ｓが第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂに入射すると、第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂにより撮影した画像にアーチファクトが発生し、動体追跡動作を阻害するという問題が生ずる。このとき、Ｘ線検出器としてフラットパネルディテクタ２を使用した場合には、特に、フラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向に筋状のムラが生じやすい。これは、フラットパネルディテクタ２が、ゲートバスライン毎に、静電容量（キャパシタ）に蓄積された電荷信号を順次読み出す構成であるためである。そして、フラットパネルディテクタ２に生ずるアーチファクトを防止するためには、図１４において符号Ｔ２で示す長い期間、治療ビームの照射を中止する必要が生じ、治療に要する時間が極めて長くなる。

【0043】

このため、この発明に係るＸ線透視装置においては、フラットパネルディテクタ２の両端部に、散乱線は入射するが被検者を通過したＸ線は入射しない一対の補正用領域を形成し、この補正用領域のデータを用いて補正用領域以外の領域の検出値を補正する構成を採用している。

【0044】

図４は、この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。また、図５は、フラットパネルディテクタ２の表面に配置された一対のフィルター２３を示す正面図である。

【0045】

この放射線治療装置は、上述した図１にも示したように、テーブル５６上において横たわった被検者５７の患部に対してＸ線や電子線等の治療ビームＢを照射して放射線治療を行うためのものであり、被検者５７に向けて治療ビームＢを照射するためのヘッド５５を備える。また、この放射線治療装置は、上述した図１にも示したように、動体追跡を実行するために被検者５７の体内のマーカを含む画像を透視するための、第１Ｘ線管１ａおよび第１フラットパネルディテクタ２ａから成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管１ｂおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂから成る第２Ｘ線透視機構とを備える。

【0046】

このような放射線治療装置においては、図１２に示す従来のＸ線透視装置を使用した放射線治療装置と同様、ヘッド５５から照射された治療ビームＢが被検者５７に照射された後に散乱線Ｓとなり、第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂに入射する。このような散乱線Ｓが第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂに入射すると、上述したように、第１フラットパネルディテクタ２ａおよび第２フラットパネルディテクタ２ｂにより撮影した画像にアーチファクトが発生し、動体追跡動作を阻害するという問題が生ずる。

【0047】

このため、この発明に係るＸ線透視装置においては、図５に示すように、フラットパネルディテクタ２の表面（被検者５７側）の両端部に一対のフィルター２３を配設している。このフィルター２３は、治療ビームが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは透過させるが、Ｘ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は透過させない性質を有する。このフィルター２３としては、例えば、タングステンや鉛の薄板を使用することができる。

【0048】

なお、これらの一対のフィルター２３は、後述するフラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向に配設されている。これにより、フラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向の両端部は、一対のフィルターにより覆われることになる。そして、この一対のフィルター２３の作用により、フラットパネルディテクタ２の両端部には、治療ビームＢが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは入射するが、Ｘ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は入射しない補正用領域が、フラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向に形成されることになる。

【0049】

図６は、フラットパネルディテクタ２等の構成を模式的に示す説明図である。

【0050】

この図においては、フラットパネルディテクタ２の画素数が６行６列からなる３６である場合を模式的に示している。実際のフラットパネルディテクタ２は、例えば、１０２４行１０２４列程度の画素数を有する。

【0051】

図６において符号Ｌ１〜Ｌ６は、ゲートバスライン９２に沿った画素から構成さた行（Ｒｏｗ）を示している。図６における左右方向に延びる行Ｌ１は、画素Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の６個の画素から構成される。他の行Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６も同様である。フラットパネルディテクタ２に入射したＸ線信号は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６の順に、順次読み出される。このため、この読み出しの時間差に起因して、フラットパネルディテクタ２においては、ゲートバスライン９２と直交する方向に筋状のムラが生じることになる。

【0052】

また、この図において、符号９１は、図６において上下方向に延びる６本の列（Ｃｏｌｕｍｎ）から成るデータバスラインを示している。そして、この実施形態においては、画素Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ５１、Ｓ６１から成る列と、画素Ｓ１６、Ｓ２６、Ｓ３６、Ｓ４６、Ｓ５６、Ｓ６６から成る列とが、図４および図５に示すフィルター２３により覆われることにより、治療ビームＢが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは入射するが、Ｘ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は入射しない補正用領域となっている。

【0053】

また、このフラットパネルディテクタ２は、ゲートドライバ４１と、読み出しアンプおよびＡ／Ｄ変換器４２と、読み出し制御回路４３とを備える。

【0054】

次に、このような構成を有するＸ線透視装置におけるＸ線の検出動作について説明する。図７は、上述した第１実施形態に係るＸ線透視装置によるＸ線の検出動作を示すフローチャートである。

【0055】

この発明に係るＸ線透視装置においてフラットパネルディテクタ２によりＸ線を検出するときには、最初に、行Ｌ１における各画素Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の画素値を読み出す（ステップＳ１１）。

【0056】

次に、補正用領域に配置された画素Ｓ１１およびＳ１６の画素値から、関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）を用いて、補正パラメータＰ１を算出する（ステップＳ１２）。この補正パラメータＰ１の算出は、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。この関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）としては、Ｓ１１の画素値とＳ１６の画素値を加算して２で割る平均処理を使用することができる。関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）として、平均処理以外の関数を用いることも可能である。

【0057】

次に、補正処理を実行する（ステップＳ１３）。この補正処理は、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の画素値を、補正パラメータＰ１を用いて補正する工程である。この実施形態においては、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の画素値から、補正パラメータＰ１を減算することにより、補正後の画素値Ｓ’１２、Ｓ’１３、Ｓ’１４、Ｓ’１５を得ている。この補正処理は、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0058】

次に、行Ｌ２における各画素Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６の画素値を読み出す（ステップＳ１４）。

【0059】

次に、補正用領域に配置された画素Ｓ２１およびＳ２６の画素値から、関数ｆ（Ｓ２１、Ｓ２６）を用いて、補正パラメータＰ２を算出する(ステップＳ１５)。この補正パラメータＰ２の算出も、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0060】

次に、補正処理を実行する（ステップＳ１６）。この補正処理においても、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５の画素値を、補正パラメータＰ２を用いて補正する。すなわち、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５の画素値から、補正パラメータＰ２を減算することにより、補正後の画素値Ｓ’２２、Ｓ’２３、Ｓ’２４、Ｓ’２５を得る。この補正処理も、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0061】

以上の動作を、同様に、行Ｌ６まで実行する。そして、フラットパネルディテクタ２によりＸ線を検出している間、同様の動作を繰り返す。

【0062】

図８は、この発明に係るＸ線透視装置における、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線の照射状態等を示すタイミングチャートである。この図において符号Ｂは治療ビームのＯＮ／ＯＦＦを示し、符号Ｘは動体追跡用Ｘ線のＯＮ／ＯＦＦを示し、符号Ｒはフラットパネルディテクタ２の読み出し状態を示し、符号Ｃは上述した補正処理を実行する状態を示している。

【0063】

図８に示すように、この発明に係るＸ線透視装置を利用した場合には、動体追跡用のＸ線を照射した後、フラットパネルディテクタ２における画素値の読み出しと補正とを連続して実行する間においても、治療ビームＢを照射し続けることが可能となる。このように治療ビームＢの照射を中止する必要がないことから、治療に要する時間を短縮することが可能となるばかりではなく、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線との照射について同期が不要となり、装置構成がより簡易なものとなるという効果を奏する。

【0064】

次に、この発明に係るＸ線透視装置の他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２実施形態に係るＸ線透視装置を備えた放射線治療装置により放射線治療を行う状態を示す模式図である。また、図１０は、Ｘ線管１の表面に配置された一対のＸ線照射領域制限部材１３を示す正面図である。

【0065】

上述した第１実施形態においては、治療ビームＢが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは入射するがＸ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は入射しないフラットパネルディテクタ２における補正用領域を形成するための補正用領域形成手段として、フラットパネルディテクタ２の表面に配設された、治療ビームＢが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは透過させるが、Ｘ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は透過させない一対のフィルター２３を使用している。これに対して、図９および図１０に示す第２実施形態においては、この補正用領域形成手段として、Ｘ線管１から照射されるＸ線の照射領域を、フラットパネルディテクタ２の表面の一部の領域に制限する一対のＸ線照射領域制限部材１３を使用している。

【0066】

この一対のＸ線照射領域制限部材１３は、例えば、鉛の薄板等のＸ線遮断部材が使用される。このＸ線照射領域制限部材１３としては、より汎用的な材料を使用することが可能となる。

【0067】

これら一対のＸ線照射領域制限部材１３は、フラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向に配設されている。この一対のＸ線照射領域制限部材１３の作用により、フラットパネルディテクタ２の両端部には、治療ビームＢが被検者５７に照射されることにより発生した散乱線Ｓは入射するが、Ｘ線管１から照射され被検者５７を通過したＸ線は入射しない補正用領域が、フラットパネルディテクタ２におけるゲートバスラインと直交する方向に形成されることになる。

【0068】

この第２実施形態に係るＸ線透視装置においても、第１実施形態に係るＸ線透視装置と同様、動体追跡用のＸ線を照射した後、フラットパネルディテクタ２における画素値の読み出しと補正とを連続して実行する間においても、治療ビームＢを照射し続けることが可能となる。このように治療ビームＢの照射を中止する必要がないことから、治療に要する時間を短縮することが可能となるばかりではなく、治療ビームＢと動体追跡用Ｘ線との照射について同期が不要となり、装置構成がより簡易なものとなるという効果を奏する。

【0069】

次に、上述した第１、第２実施形態に係るＸ線透視装置における、Ｘ線検出動作の他の実施形態について説明する。図１１は、Ｘ線の検出動作の他の実施形態を示すフローチャートである。

【0070】

図７に示すＸ線透視装置によるＸ線の検出動作においては、補正用領域に配置された画素Ｓ１１およびＳ１６の画素値から、関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）を用いて、補正パラメータＰ１を算出している。これに対して、この実施形態に係るＸ線の検出動作においては、関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）に加えて、予め測定されたフラットパネルディテクタ２に対する治療ビームＢが記被検者５７に照射されることにより発生する散乱線Ｓの分布関数を利用して、補正パラメータＰ１を算出している。

【0071】

このＸ線の検出動作を行う場合には、予め、フラットパネルディテクタ２に対する治療ビームＢが記被検者５７に照射されることにより発生する散乱線Ｓの分布関数を実験的に求めておく。この分布関数は、例えば、図３に示す記憶部６３に記憶される。そして、補正パラメータＰ１の算出時には、この分布関数が読み出される。

【0072】

この実施形態に係るＸ線透視装置においてフラットパネルディテクタ２によりＸ線を検出するときには、最初に、行Ｌ１における各画素Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の画素値を読み出す（ステップＳ２１）。

【0073】

次に、補正用領域に配置された画素Ｓ１１およびＳ１６の画素値から、関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）を用いて、補正パラメータＰ１を算出する（ステップＳ２２）。この補正パラメータＰ１の算出は、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。この関数ｆ（Ｓ１１、Ｓ１６）としては、Ｓ１１の画素値とＳ１６の画素値を加算して２で割る平均処理等を使用することができる。

【0074】

次に、補正処理を実行する（ステップＳ２３）。この補正処理は、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の画素値を、補正パラメータＰ１と、予め実験的に求めておいたフラットパネルディテクタ２に対する治療ビームＢが記被検者５７に照射されることにより発生するフラットパネルディテクタ２の平面内における散乱線Ｓの分布関数ｇ（ｘ、ｙ）とを用いて補正する工程である。この実施形態においては、補正パラメータＰ１に対して散乱線Ｓの分布関数ｇ（ｘ、ｙ）を乗算した後に、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の画素値から、乗算後の乗算値を減算することにより、補正後の画素値Ｓ’１２、Ｓ’１３、Ｓ’１４、Ｓ’１５を得ている。この補正処理は、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0075】

次に、行Ｌ２における各画素Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６の画素値を読み出す（ステップＳ２４）。

【0076】

次に、補正用領域に配置された画素Ｓ２１およびＳ２６の画素値から、関数ｆ（Ｓ２１、Ｓ２６）を用いて、補正パラメータＰ２を算出する(ステップＳ２５)。この補正パラメータＰ２の算出も、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0077】

次に、補正処理を実行する（ステップＳ２６）。この補正処理においても、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５の画素値を、補正パラメータＰ２と散乱線Ｓの分布関数ｇ（ｘ、ｙ）との乗算値を用いて補正する。すなわち、補正用領域以外の領域に配置された画素Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５の画素値から、補正パラメータＰ２と散乱線Ｓの分布関数ｇ（ｘ、ｙ）の乗算値を減算することにより、補正後の画素値Ｓ’２２、Ｓ’２３、Ｓ’２４、Ｓ’２５を得る。この補正処理も、図３に示す画像処理部６７における補正部６６により実行される。

【0078】

以上の動作を、同様に、行Ｌ６まで実行する。そして、フラットパネルディテクタ２によりＸ線を検出している間、同様の動作を繰り返す。

【0079】

なお、上述した実施形態においては、フラットパネルディテクタ用の第１レール１１および第２レール１２とＸ線管用の第１レール２１および第２レール２２とを略Ｕ字状としているが、これを円弧状としてもよい。

【0080】

また、上述した実施形態においては、いずれも、フラットパネルディテクタ２の両端部に補正用領域を一対形成しているが、補正用領域は、フラットパネルディテクタ２の一端にのみ設けてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１ａ 第１Ｘ線管
１ｂ 第２Ｘ線管
２ａ 第１フラットパネルディテクタ
２ｂ 第２フラットパネルディテクタ
３ａ Ｘ線管用第１台座
３ｂ Ｘ線管用第２台座
４ａ フラットパネルディテクタ用第１台座
４ｂ フラットパネルディテクタ用第２台座
１１ 第１レール
１２ 第２レール
２１ 第３レール
２２ 第４レール
１３ Ｘ線照射領域制限部材
２３ フィルター
５３ ガントリー
５４ ヘッド支持部
５５ ヘッド
５６ テーブル
５７ 被検者
６１ 制御部
６３ 記憶部
６６ 補正部
６７ 画像処理部
９１ データバスライン
９２ ゲートバスライン

【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13】

【図14】