特開 2023-183258 放射線治療システムおよびその制御方法

(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】P2023183258

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】放射線治療システムおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20231220BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

A61N5/10 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096781

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉山 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】木谷 貴雄

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 伸

【テーマコード（参考）】

4C082

【Ｆターム（参考）】

4C082AA01

4C082AC04

4C082AE03

4C082AJ07

4C082AJ08

4C082AJ16

4C082AL07

4C082AN01

4C082AP13

(57)【要約】

【課題】適切な撮像パラメータを効率よく選択することができるようにすること。
【解決手段】照射装置１０と撮像装置１２－１５を有するガントリ１１を備える放射線治療システム１０００は、撮像装置が撮像を開始するときのガントリ角度である撮像開始角度と、撮像装置が撮像を終了するときのガントリ角度である撮像終了角度と、ガントリの回転方向とを含む撮像パラメータを選択するパラメータ選択部５９と、パラメータ選択部により選択された所定の撮像パラメータを用いて撮像装置を制御する制御部５１を備え、パラメータ選択部は、１つ以上の撮像パラメータの候補を生成し、生成された撮像パラメータの候補のうち、撮像装置による撮像と照射装置による治療用放射線の照射とに要するガントリの合計移動量がより短くなる候補を所定の撮像パラメータとして選択する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照射装置と撮像装置を有するガントリを備える放射線治療システムであって、
前記撮像装置が撮像を開始するときのガントリ角度である撮像開始角度と、前記撮像装置が撮像を終了するときのガントリ角度である撮像終了角度と、前記ガントリの回転方向とを含む撮像パラメータを選択するパラメータ選択部と、
前記パラメータ選択部により選択された所定の撮像パラメータを用いて前記撮像装置を制御する制御部を備え、
前記パラメータ選択部は、
１つ以上の撮像パラメータの候補を生成し、
前記生成された撮像パラメータの候補のうち、前記撮像装置による撮像と前記照射装置による治療用放射線の照射とに要する前記ガントリの合計移動量がより短くなる候補を前記所定の撮像パラメータとして選択する
放射線治療システム。

【請求項2】

前記パラメータ選択部は、
前記照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度と前記撮像終了角度との差が所定範囲内に収まる１つ以上の撮像パラメータの候補を生成し、
前記生成された撮像パラメータの候補のうち、前記撮像装置による撮像と前記照射装置による治療用放射線の照射とに要する前記ガントリの合計移動量がより短くなる候補を前記所定の撮像パラメータとして選択する
請求項１に記載の放射線治療システム。

【請求項3】

前記パラメータ選択部は、
前記生成された撮像パラメータの候補のうち、前記ガントリの現在角度から前記照射開始角度までの合計移動量がより短くなる撮像パラメータを選択する
請求項２に記載の放射線治療システム。

【請求項4】

前記パラメータ選択部は、
前記生成された撮像パラメータの候補のうち、前記ガントリの現在角度から前記撮像装置による撮像を経て前記照射装置による治療用放射線の照射へ移行するまでの、前記ガントリの合計移動量がより短くなる撮像パラメータの候補を前記所定の撮像パラメータとして選択する
請求項２に記載の放射線治療システム。

【請求項5】

前記ガントリには、一回転以上の回転が規制される回転規制角度が設定されており、
前記パラメータ選択部は、
前記撮像開始角度から前記撮像終了角度までの範囲に前記回転規制角度を含まない撮像パラメータの候補を少なくとも１つ生成する
請求項１に記載の放射線治療システム。

【請求項6】

前記ガントリには、一回転以上の回転が規制される回転規制角度が設定されており、
前記パラメータ選択部は、
前記生成された撮像パラメータの中に前記撮像開始角度から前記撮像終了角度までの範囲に前記回転規制角度が存在する場合、前記撮像開始角度から前記撮像終了角度までの範囲に前記回転規制角度を含まない他の撮像パラメータの候補を生成し、
前記生成された他の撮像パラメータの候補のうち、前記撮像装置による撮像と前記照射装置による治療用放射線の照射とに要する前記ガントリの合計移動量がより短くなる候補を前記所定の撮像パラメータとして選択する
請求項１に記載の放射線治療システム。

【請求項7】

前記パラメータ選択部は、前記撮像開始角度が前記回転規制角度となるように、前記他の撮像パラメータの候補を生成する
請求項６に記載の放射線治療システム。

【請求項8】

前記撮像装置は、照射部を挟んで設けられる複数のＸ線発生部と、前記各Ｘ線発生部に対向する位置で前記ガントリに設けられる複数のＸ線撮像部とを備えており、
前記対向して配置される複数のＸ線発生部およびＸ線撮像部の組のうち、少なくともいずれか１組のＸ線発生部およびＸ線撮像部により撮像される
請求項１に記載の放射線治療システム

【請求項9】

前記パラメータ選択部は、
前記対向して配置される複数のＸ線発生部および前記Ｘ線撮像部の組のうちいずれか１つの組のＸ線発生部およびＸ線撮像部により撮像する場合の撮像パラメータの候補と、前記対向して配置される複数のＸ線発生部およびＸ線撮像部の組のうち全ての組のＸ線発生部およぶＸ線撮像部により撮像する場合の撮像パラメータの候補とを生成する
請求項８に記載の放射線治療システム。

【請求項10】

前記撮像装置は、Ｘ線により照射対象を含む二次元画像を取得する二次元画像取得モードと、Ｘ線により前記照射対象を含む三次元画像を取得する三次元画像取得モードとのいずれかを選択できる
請求項１に記載の放射線治療システム。

【請求項11】

前記パラメータ選択部は、
前記二次元画像取得モードが選択された場合、あらかじめ用意された複数の撮像角度のうち、前記照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度までの前記ガントリの移動量がより短くなる撮像パラメータの候補を生成する
請求項１０に記載の放射線治療システム。

【請求項12】

照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度と前記撮像終了角度との差が所定範囲内に収まるとは、前記照射開始角度と前記撮像終了角度とが一致する場合を含む
請求項２に記載の放射線治療システム。

【請求項13】

前記制御部は、前記撮像装置により撮像された照射対象の現在画像と、治療計画時の参照画像との位置ずれ量とに基づいて、前記照射装置から前記照射対象へ治療用放射線を照射させる
請求項１に記載の放射線治療システム。

【請求項14】

照射装置と撮像装置を有するガントリを備える放射線治療システムの制御方法であって、
前記撮像装置が撮像を開始するときのガントリ角度である撮像開始角度と、前記撮像装置が撮像を終了するときのガントリ角度である撮像終了角度と、前記ガントリの回転方向とを含む撮像パラメータの候補を生成し、
前記生成された撮像パラメータの候補のうち、前記撮像装置による撮像と前記照射装置による治療用放射線の照射とに要する前記ガントリの合計移動量がより短くなる候補を前記所定の撮像パラメータとして選択する
放射線治療システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線治療システムおよびその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＧＲＴ（Ｉｍａｇｅ－Ｇｕｉｄｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ）：画像誘導放射線治療）とは、治療計画時の画像と治療直前または治療中に撮像された画像とを照合し、検出した位置のずれを自動補正して治療用放射線を照射する治療である。治療計画を作成したときの患部の状況と治療直前の患部の状況とは変化するため、治療直前に患部を撮像し、治療計画とのずれを検出する。

【0003】

特許文献１には、ガントリの回転角度と照射門の照射角度とに基づいて放射線治療に要する時間を予測し、予測した時間を表示させる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許６８８７８８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

治療直前の患部の位置を決定する撮像フィールドの後で、治療計画にしたがって患部へ所定量の放射線を照射する治療フィールドが実施される。放射線治療を効率的に進めるには、撮像フィールド後、できるだけ少ない移動量でガントリを照射角度まで回転させて、治療フィールドへ速やかに移行するのが好ましい。このためには、適切な撮像パラメータを医師または放射線技師などのユーザが検討して設定する必要がある。したがって、適切な撮像パラメータを設定するためのユーザの負担が大きい。さらに、適切な撮像パラメータの設定に要する時間が長くなるほど治療時間も長くなるため、放射線治療を受ける患者の負担も大きい。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、適切な撮像パラメータを効率よく選択することができるようにした放射線治療システムおよびその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決すべく、本発明に従う放射線治療システムは、照射装置と撮像装置を有するガントリを備える放射線治療システムであって、撮像装置が撮像を開始するときのガントリ角度である撮像開始角度と、撮像装置が撮像を終了するときのガントリ角度である撮像終了角度と、ガントリの回転方向とを含む撮像パラメータを選択するパラメータ選択部と、パラメータ選択部により選択された所定の撮像パラメータを用いて撮像装置を制御する制御部を備え、パラメータ選択部は、１つ以上の撮像パラメータの候補を生成し、生成された撮像パラメータの候補のうち、撮像装置による撮像と照射装置による治療用放射線の照射とに要するガントリの合計移動量がより短くなる候補を所定の撮像パラメータとして選択する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ガントリの合計移動量がより短くなる所定の撮像パラメータを選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】放射線治療システムの全体構成図である。

【図2】ガントリの内部構成を示す説明図である。

【図3】ガントリの平面図である。

【図4】ガントリの回転が規制される様子を示す説明図である。

【図5】２軸でＸ線撮像を行う場合の説明図である。

【図6】１軸でＸ線撮像を行う場合の説明図である。

【図7】ＣＢＣＴの撮像範囲を管理するテーブルの例である。

【図8】放射線治療システムの制御システムの機能構成図である。

【図9】放射線治療処理のフローチャートである。

【図10】撮像パラメータを設定する処理のフローチャートである。

【図11】撮像パラメータの候補を管理するテーブルの例である。

【図12】ガントリの現在角度、撮像開始角度、撮像終了角度の関係を模式的に示す説明図である。

【図13】第２実施例に係り、複数の照射角度から治療用放射線を照射する場合の順番の例を示す説明図である。

【図14】撮像パラメータの候補をケースごとに管理するテーブルの例である。

【図15】照射角度ごとの撮像パラメータの算出と照射順序を決定する処理のフローチャートである。

【図16】第３実施例に係り、ＲＡＤ撮像のセットアップ角度を示す説明図である。

【図17】撮像パラメータを設定する処理のフローチャートである。

【図18】第４実施例に係り、複数の照射角度から治療用放射線を照射する場合の順番の例を示す説明図である。

【図19】撮像パラメータを設定する処理のフローチャートである。

【図20】第５実施例に係り、ガントリに回転規制角度ＴＰが設定されていない場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る放射線治療システム１０００では、治療用放射線の照射開始角度を考慮して、ガントリ１１の回転移動量がより短くなる撮像パラメータ（撮像開始ガントリ角度、撮像終了ガントリ角度、ガントリ回転方向を含む。）を自動的に決定し、決定された撮像パラメータを医師または放射線技師などのユーザへ提供する。

【0011】

本実施形態では、治療用放射線として粒子線を例に説明する。粒子線には、例えば、中性子線、陽子（水素）線、ヘリウム線、炭素線などがある。しかし、粒子線に限らず、Ｘ線または電子線にも本実施形態を適用できる。以下、治療用放射線を粒子線と呼ぶことがある。

【0012】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、パラメータ選択部が、照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度と撮像終了角度との差が所定範囲内に収まる１つ以上の撮像パラメータの候補を生成し、生成された撮像パラメータの候補のうち、撮像装置による撮像と照射装置による治療用放射線の照射とに要するガントリの合計移動量がより短くなる候補を所定の撮像パラメータとして選択する構成であってもよい。

【0013】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、パラメータ選択部が、生成された撮像パラメータの候補のうち、前記ガントリの現在角度から前記照射開始角度までの合計移動量がより短くなる撮像パラメータを選択する構成であってもよい。

【0014】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、 パラメータ選択部が、生成された撮像パラメータの候補のうち、ガントリの現在角度からＸ線撮像装置による撮像を経て照射装置による治療用放射線の照射へ移行するまでの、ガントリの合計移動量がより短くなる撮像パラメータの候補を所定の撮像パラメータとして選択する構成であってもよい。

【0015】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、一回転以上の回転が規制される回転規制角度が設定される回転ガントリを備え、パラメータ選択部は、撮像開始角度から撮像終了角度までの範囲に回転規制角度を含まない撮像パラメータの候補を少なくとも１つ生成する構成であってもよい。

【0016】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、一回転以上の回転が規制される回転規制角度が設定される回転ガントリを備え、パラメータ選択部が、生成された撮像パラメータの中に撮像開始角度から撮像終了角度までの範囲に回転規制角度が存在する場合、撮像開始角度から撮像終了角度までの範囲に回転規制角度を含まない他の撮像パラメータの候補を生成し、生成された他の撮像パラメータの候補のうち、撮像装置による撮像と照射装置による治療用放射線の照射とに要するガントリの合計移動量がより短くなる候補を所定の撮像パラメータとして選択する構成であってもよい。

【0017】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、パラメータ選択部が撮像開始角度が回転規制角度となるように、他の撮像パラメータの候補を生成する構成であってもよい。

【0018】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、撮像装置が、照射部を挟んで設けられる複数のＸ線発生部と、各Ｘ線発生部に対向する位置でガントリに設けられる複数のＸ線撮像部とを備えており、対向して配置される複数のＸ線発生部およびＸ線撮像部の組のうち、少なくともいずれか１組のＸ線発生部およびＸ線撮像部により撮像する構成であってもよい。

【0019】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、パラメータ選択部が、対向して配置される複数のＸ線発生部およびＸ線撮像部の組のうちいずれか１つの組のＸ線発生部およびＸ線撮像部により撮像する場合の撮像パラメータの候補と、対向して配置される複数のＸ線発生部およびＸ線撮像部の組のうち全ての組のＸ線発生部およぶＸ線撮像部により撮像する場合の撮像パラメータの候補とを生成する構成であってもよい。

【0020】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、撮像装置が、Ｘ線により照射対象を含む二次元画像を取得する二次元画像取得モードと、Ｘ線により照射対象を含む三次元画像を取得する三次元画像取得モードとのいずれかを選択可能な構成であってもよい。

【0021】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、パラメータ選択部が、二次元画像取得モードが選択された場合、あらかじめ用意された複数の撮像角度のうち、照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度までのガントリの移動量がより短くなる撮像パラメータの候補を生成する構成であってもよい。

【0022】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、照射装置から治療用放射線が照射されるガントリ角度である照射開始角度と撮像終了角度との差が所定範囲内に収まるとは、照射開始角度と撮像終了角度とが一致する場合を含む構成であってもよい。

【0023】

本開示の一形態に従う放射線治療システムは、制御部が、撮像装置により撮像された照射対象の現在画像と、治療計画時の参照画像との位置ずれ量とに基づいて、照射装置から照射対象へ治療用放射線を照射するように制御してもよい。

【0024】

本開示の一形態に従う放射線治療システムの制御方法は、照射装置と撮像装置を有するガントリを備える放射線治療システムの制御方法であって、撮像装置が撮像を開始するときのガントリ角度である撮像開始角度と、撮像装置が撮像を終了するときのガントリ角度である撮像終了角度と、ガントリの回転方向とを含む撮像パラメータの候補を生成し、生成された撮像パラメータの候補のうち、撮像装置による撮像と照射装置による治療用放射線の照射とに要するガントリの合計移動量がより短くなる候補を所定の撮像パラメータとして選択する構成であってもよい。

【実施例0025】

図１～図１２を用いて実施例１を説明する。図１は、放射線治療システムの全体構成を示す。放射線治療システムは、主に治療用放射線発生装置１、粒子線輸送系５、および治療室９を備える。

【0026】

治療用放射線発生装置１は、例えば、図示しないイオン源と、前段加速装置としてのライナック２と、円形加装置（例えば、シンクロトロン）３を有する。本実施形態では円形加速装置としてシンクロトロン３を例に説明するが、サイクロトロン又はシンクロサイクロトロン等の他の円形加速器であってもよい。粒子線輸送系５は、例えば、治療用放射線発生装置１と治療室９とを接続する粒子線経路７と、粒子線経路７の途中に設けられた四極電磁石（図示せず）と、偏向電磁石４，６，８を有する。

【0027】

治療室９は、例えば略筒状のガントリ１１と、照射装置１０と、Ｘ線発生装置１２，１３と、Ｘ線検出器１４，１５と、カウチ１７を有する。

【0028】

イオン源より発生した治療用放射線（陽子線）は、ライナック２により前段加速され、シンクロトロン３へ入射する。シンクロトロン３でさらに加速された治療用放射線は、粒子線輸送系５へ出射される。

【0029】

シンクロトロン３から出射された治療用放射線は、粒子線経路７を通過しながら四極電磁石（図示せず）によって収束し、偏向電磁石４，６，８によって方向を変えて治療室９へ入射する。粒子線輸送系５の一部（偏向電磁石６，８と粒子線経路７の一部）は、ガントリ１１と一体に回転するようガントリ１１に設置されている。

【0030】

粒子線輸送系５から治療室９内へ入射した治療用放射線は、照射装置１０からカウチ１７上に配置された照射対象１６へ向けて出射される。照射装置１０は、ガントリ１１に設置されており、ガントリ１１の回転制御によって任意の角度に調整できる。

【0031】

図２を用いて、ガントリ１１の内部構成を説明する。ガントリ１１には、照射対象１６内のターゲット１８へ向けて治療用放射線を出射する照射装置１０が設置されている。さらに、照射装置１０の粒子線照射口を挟むようにして、複数のＸ線撮像装置の組が配置されている。つまり、Ｘ線発生装置１２，１３およびＸ線検出器１４，１５のそれぞれの組合せからなるＸ線撮像装置が、それぞれのＸ線の経路が直交するようにガントリ１１に配置されている。図示の例では、互いに対向するＸ線発生装置１２とＸ線検出器１４が１つの組を構成し、互いに対向するＸ線発生装置１３とＸ線検出器１５とが他の１つの組を構成する。

【0032】

治療用放射線をターゲット１８に照射するために、照射対象１６は、予め設定された位置に精度良く配置される。医師または放射線技師などのユーザは、Ｘ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）による照射対象１６のＸ線画像を確認しながら、カウチ１７を移動させ、照射対象１６を治療計画で予め設定された位置に配置する。

【0033】

照射装置１０は、照射対象１６に向けて治療用放射線を出射し、照射対象１６内におけるターゲット１８の形状に適した線量分布を形成する。

【0034】

図３は、ガントリ１１の平面図である。図中上側をガントリ角度０度とする。ガントリ１１は、時計回り（ＣＷ）に９０度、１８０度まで回転できる。本明細書では、図３の真上に示す０度から時計回りの角度を記載するが、角度に続くかっこ内には０度から反時計回りの角度を記載する。反時計回りで示す角度にはマイナス符号が付けられる。基準角度０度から時計回りに一回転すると３６０度となる。ガントリ１１は、反時計回り（ＣＣＷ）に－９０度（時計回りでは２７０度）、－１８０度（時計回りでは１８０度）まで回転できる。本実施形態では、時計回りおよび反時計回りのいずれも、ガントリ１１は一回転以上回転することはできない構成を例に説明する。本実施例のガントリ１１は、図４にも示すように、回転規制角度ＴＰで折り返して回動する構成である。機器構造上の制限により、ガントリ１１の回転が規制されている。後述のように、ガントリ１１の回転開始角度を回転規制角度ＴＰに設定した場合、ガントリ１１は３６０度未満（例えば３５９度まで）回転することができる。

【0035】

図５は、２軸でＸ線撮像を行う場合の説明図である。２軸でのＸ線撮像とは、２組のＸ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）を用いて、照射対象１６のターゲット１８を含む画像を取得することである。

【0036】

図６は、１軸でＸ線撮像を行う場合の説明図である。１軸でのＸ線撮像とは、２組のＸ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）のうちいずれか１組のＸ線撮像装置を用いて、照射対象１６のターゲット１８を含む画像を取得することである。

【0037】

後述のように、コーンビームで撮像するＣＴの場合（以下、ＣＢＣＴ）、１軸でのＸ線撮像に要する角度範囲よりも２軸でのＸ線撮像に要する角度範囲の方が小さくできるため、一般的に、２軸でのＸ線撮像が行われる。しかし、２組のＸ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）のうちいずれか一方を利用し、１軸でのＸ線撮像が行われる可能性がある。そこで、本実施例の放射線治療システム１０００では、１軸でのＸ線撮像と２軸でのＸ線撮像の両方に対応できるようにしている。

【0038】

図７は、ＣＢＣＴの撮像範囲を管理するテーブルＴ１の例である。ＣＢＣＴ撮像範囲管理テーブルＴ１は、例えば、ＦＯＶ＿Ｃ１１と、軸数Ｃ１２と、撮像角度範囲Ｃ１３とを対応付けて管理する。

【0039】

ＦＯＶ＿Ｃ１１は、撮像視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）である。本実施例では、例えば撮像視野が小さい場合（Ｓｍａｌｌ）と大きい場合（Ｌａｒｇｅ）の２種類を用意している。３種類以上のＦＯＶを利用可能でもよい。

【0040】

軸数Ｃ１２は、２組のX線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）のうち何個のＸ線撮像装置を使用するかを示す。上述の通り、軸数Ｃ１２には「１軸」と「２軸」とがある。

【0041】

撮像角度範囲Ｃ１３は、必要な範囲を撮像するために要する角度範囲である。例えば、ＦＯＶが「Ｓｍａｌｌ」で１軸でのＸ線撮像の場合、ガントリ１１を２００度回転させて撮像する必要がある。これに対し、ＦＯＶが「Ｓｍａｌｌ」で２軸でのＸ線撮像の場合、ガントリ１１を１１０度回転させるだけで必要な範囲の画像を得ることができる。

【0042】

ＦＯＶが「Ｌａｒｇｅ」の場合、１軸でのＸ線撮像ではガントリ１１を３６０度回転させる必要がある。これに対し、ＦＯＶが「Ｌａｒｇｅ」の場合、２軸でのＸ線撮像ではガントリ１１を２９０度回転させればよい。

【0043】

以上述べたように、ＦＯＶが同一の場合、１軸でのＸ線撮像のよりも２軸でのＸ線撮像の方が撮像に要するガントリ回転角度は小さくなる。さらに、ＦＯＶが大きいほど、撮像に必要なガントリ回転角度は大きくなる。

【0044】

図８を用いて、制御システム５０の制御ブロックの構成を説明する。制御システム５０は、例えば中央制御装置５１、加速器制御装置５２、ガントリ制御装置５３、照射制御装置５４、Ｘ線撮像制御装置５５、カウチ制御装置５６を備えており、放射線治療情報システム６０と通信可能に接続されている。患部を撮影するために使用される放射線を撮影用放射線と呼ぶ。本実施例では、撮影用照射線の例としてＸ線を挙げる。

【0045】

中央制御装置５１は、加速器制御装置５２、ガントリ制御装置５３、照射制御装置５４、Ｘ線撮像制御装置５５およびカウチ制御装置５６に接続され、これらの間で必要な情報を送受信することにより制御システム５０を制御する。

【0046】

加速器制御装置５２は、治療用放射線発生装置１および粒子線輸送系５に接続され、これらを制御する。ガントリ制御装置５３は、ガントリ１１に接続されており、ガントリ１１の回転を制御する。照射制御装置５４は、照射装置１０内の機器を制御することにより、照射対象１６内で所定の線量分布が形成されるように、照射装置１０から照射対象１６のターゲット１８に向けて治療用放射線を照射させる。

【0047】

Ｘ線撮像制御装置５５は、上述した２組のＸ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）にそれぞれ接続されており、これら２組のＸ線撮像装置（１２，１４），（１３，１５）を制御する。カウチ制御装置５６は、カウチ１７に接続されており、カウチ１７を制御する。

【0048】

Ｘ線撮像制御装置５５は、撮像制御装置５７、画像生成装置５８、および治療情報制御装置５９を備えている。撮像制御装置５７は、Ｘ線発生装置１２，１３の動作を制御する。

【0049】

Ｘ線撮像信号を受信したＸ線発生装置１２，１３は、それぞれターゲット１８に向けて撮影用放射線の例であるＸ線を照射する。ターゲット１８を透過したＸ線は、それぞれ対向するＸ線検出器１４，１５によって検出される。Ｘ線検出器１４，１５は、検出したＸ線を電気信号に変換して画像生成装置５８へ送信する。画像生成装置５８は、Ｘ線検出器１４，１５から得られた電気信号情報を基にＸ線撮像画像を生成し、生成された画像データを表示させる。

【0050】

「パラメータ選択部」としての治療情報制御装置５９は、放射線治療情報システム６０から治療計画を取得し、撮像パラメータを選択して中央制御装置５１へ入力する。図１０，図１５，図１７，図１９で後述する処理を「パラメータ制御部」の例として理解することもできる。

【0051】

「制御部」としての中央制御装置５１は、照射許可信号がＯＮになると、加速器制御装置５２および照射制御装置５４へ照射開始信号を送信する。加速器制御装置５２および照射制御装置５４は、治療用放射線発生装置１および照射装置１０をそれぞれ制御して、ターゲット１８に治療用放射線を照射させる。

【0052】

図９のフローチャートを用いて、放射線治療処理を説明する。制御システム５０は、放射線治療情報システム６０から治療計画を取得し（Ｓ１０）、治療装置を準備すると共に撮像パラメータを設定する（Ｓ２０）。ステップＳ２０では、ガントリ１１の位置（角度）とカウチ１７の位置および姿勢が制御される。ステップＳ２０のうち、撮像パラメータの設定方法については、図１０で後述する。

【0053】

照射対象１６である患者がカウチ１７上に所定の姿勢で固定される（Ｓ３０）。この一連の作業を患者セットアップと呼ぶ。ステップＳ３０は、制御システム５０により実行される処理ではなく、ユーザおよび補助作業者によって手動で実施される。しかし、セットアップ支援ロボットなどを用いて、患者をカウチ１７に固定させることもでき、その場合、制御システム５０はセットアップ支援ロボットを制御することができる。

【0054】

制御システム５０は、患者位置決め用のＸ線画像（現在画像の一例）を取得する（Ｓ４０）。患者位置決め用のＸ線画像は、X線撮像装置で撮像したターゲット１８の現在位置を示すX線画像である。制御システム５０は、治療計画時に取得した患者のＸ線画像（参照画像の一例）を治療計画装置から取得する。そして、制御システム５０は、治療計画時の参照画像とX線撮像装置で撮影した現在画像のずれ量に基づいて、治療計画におけるターゲット１８の位置とステップＳ４０で取得した最新のターゲット１８の位置とのずれ量を計算し、カウチ制御装置５６へ出力する（Ｓ５０）。カウチ制御装置５６は、制御システム５０から位置ずれ量を受け取ると、その位置ずれ量を解消させるべく、カウチ１７を移動させる（Ｓ６０）。

【0055】

制御システム５０は、カウチ１７およびガントリ１１を治療位置へ移動させる（Ｓ７０）。ステップＳ７０では、ＲＡＤ撮像の場合に、ガントリ１１はセットアップ角度から照射角度へ移動される（Ｓ７０）。治療開始の準備が整うと、制御システム５０は、照射装置１０から治療用放射線を照射対象１６へ照射させる（Ｓ８０）。

【0056】

図１０のフローチャートは、撮像パラメータを設定する処理を示す。本処理は、図９で述べたステップＳ２０の一部として実行される。本処理では、３Ｄ３Ｄ方式で放射線治療を行う場合の、ＣＢＣＴ撮像のパラメータを設定する。ここで、３Ｄ３Ｄとは、治療計画時と治療直前とでＣＢＣＴを用いることで、ターゲット１８を含む３次元画像を取得する処理である。

【0057】

制御システム５０は、ＣＢＣＴ撮像の基本情報としてＦＯＶの値（ＳｍａｌｌかＬａｒｇｅか）を取得する（Ｓ２０１）。制御システム５０は、撮像終了角度を照射開始角度に設定した場合に、ＣＢＣＴ撮像が可能であるかを判定する（Ｓ２０２）。

【0058】

撮像終了角度を照射開始角度に一致させれば、撮像フィールドから治療フィールドへ短時間で移行させることができ、放射線治療に要する時間を短縮できる。一方、ガントリ１１の回転には規制角度ＴＰが設定されており、規制角度ＴＰを越えて回転することはできない。撮像終了角度を照射開始角度に一致させた場合、撮像開始角度はＦＯＶの値、及び軸数から自ずと定まる。ＦＯＶの値と軸数に基づいて定まる撮像開始角度から撮像終了角度までの範囲内に規制角度ＴＰが含まれる場合、ガントリ１１はその経路上を移動できない。

【0059】

なお、撮像終了角度と照射開始角度とを厳密に一致させてもよいし、実質的に一致させてもよい。撮像終了角度と照射開始角度を実質的に一致させるとは、例えば、ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）に規定される許容範囲内の誤差で一致することを意味する。実質的同一を越えて、照射開始角度と撮像終了角度との差が所定範囲内に収まる場合も、本実施例の範囲に含まれる。例えば、撮像終了角度が照射開始角度と数度～十数度異なる場合も、本実施例の範囲に含まれる。この場合も、撮像フィールドから治療フィールドへ比較的短時間で移行させることができる。

【0060】

ステップＳ２０２において、撮像終了角度を照射開始角度に設定した場合にＣＢＣＴ撮像が可能であると判定されると（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、制御システム５０は、ＣＢＣＴの撮像終了角度が最初の粒子線（治療用放射線）が照射される角度（照射角度）となるように設定する（Ｓ２０３）。そして、制御システム５０は、ガントリ１１の移動量（回転量）がより短くなるように、ＣＢＣＴの撮像開始角度およびガントリ１１の回転方向を設定する（Ｓ２０４）。この設定方法の例は図１１で後述する。

【0061】

これに対し、撮像終了角度を照射開始角度に一致させるとＣＢＣＴ撮像を行うことができない場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、制御システム５０は、ＣＢＣＴの撮像開始角度を回転規制角度ＴＰに一致させた場合の、時計回り方向での撮像終了角度と反時計回りでの撮像終了角度と計算する（Ｓ２０５）。制御システム５０は、時計回りでの撮像終了角度と反時計回りでの撮像終了角度のうち、治療計画に定められた最初の粒子線の照射角度に近い方の撮像終了角度を選択する（Ｓ２０６）。

【0062】

図１１は、撮像パラメータの候補を管理するテーブルＴ２の例である。この候補テーブルＴ２は、最初に照射される角度が決まっている場合、または照射角度が１つだけの場合に適用される。以下、治療計画に定められた照射角度が３０度、ＦＯＶは「Ｓｍａｌｌ」、現在のガントリ角度が９０度の場合を説明する。現在のガントリ角度とは、撮像パラメータを選択する前のガントリ角度の初期値である。

【0063】

ここでは、治療に要する時間を短縮等すべく、撮像終了角度と照射開始角度を一致させるものとする。ＦＯＶが「Ｓｍａｌｌ」の場合、図７で述べたように、１軸での撮像角度範囲は２００度、２軸での撮像角度範囲は１１０度である。

【0064】

１軸でＣＢＣＴ撮像するケース１の場合は、ガントリ１１を撮像終了角度３０度まで時計回りに２００度回転させて撮像する。このため、撮像開始角度は１９０度（－１７０度）となる。２軸でＣＢＣＴ撮像する場合は、時計回りと反時計回りの２つのケースが存在する。

【0065】

時計回りにガントリ１１を撮像終了角度３０度まで回転させてＣＢＣＴ撮像するケース２では、２８０度（－８０度）が撮像開始角度となる（図３参照）。反時計回りにガントリ１１を撮像終了角度３０度まで回転させてＣＢＣＴ撮像するケース３では、撮像開始角度は１４０度となる。

【0066】

所与の値として、現在のガントリ角度は９０度である。現在のガントリ角度９０度と、ケース２の撮像開始角度２８０度（－８０度）およびケース３の撮像開始角度１４０度とをそれぞれ比較すると、１４０度の方が近い。したがって、図１２に示すように、ケース３に規定された撮像パラメータが選択される。ケース３の撮像パラメータが設定されると、ガントリ１１は、現在角度９０度から時計回りで５０度回転して撮像開始角度１４０度に達する。そして、ＣＢＣＴ撮像が開始される。ガントリ１１が撮像開始角度１４０度から反時計回りに１１０度回転しながら、ＣＢＣＴ撮像が続けられ、ガントリ１１が撮像終了角度３０度に達するとＣＢＣＴ撮像は終了する。したがって、撮影開始までに、ガントリ１１は、９０度から１４０度までの５０度回転移動し、撮影中に１４０度から３０度まで１１０度回転移動する。ガントリ１１の合計移動量は１６０（＝５０＋１１０）度となる。ケース２の場合、ガントリ１１は現在角度９０度から２８０度（－８０度）まで反時計回りに１７０度回転して撮影開始角度に達し、そこから時計回りに１１０度回転してＣＢＣＴ撮像する。したがって、ガントリ１１の合計移動量は２８０（１７０＋１１０）度となる。ケース３の合計移動量はケース２の合計移動量よりも少ないため、ガントリ１１の移動に伴う摩耗などを低減することができ、消費電力も少なくできる。

【0067】

なお通常は、治療時間を短くするために、２軸でのＣＢＣＴ撮像が選択されるが、いずれか一方のＸ線撮像装置が故障している場合、１軸でのＣＢＣＴ撮像が行われる。この場合、ケース１の撮像パラメータが選択される。

【0068】

このように構成される本実施例によれば、ＣＢＣＴ撮像に要する時間がより短くなる撮像パラメータを自動的に選択して設定することができるため、ユーザにとっての使い勝手が向上する。さらに、本実施例によれば、ＣＢＣＴ撮像に要する時間を短くできるため、治療に要する時間も短くすることができ、患者の負担を軽減できる。さらに、本実施例では、ガントリ１１が撮像フィールドから治療フィールドまで移動する場合の合計移動量を少なくすることができるため、ガントリ１１の移動に伴う摩耗などを低減でき、保守頻度を少なくすることができる。さらに、ガントリ１１の合計移動量が少なくなるため、消費電力も低減できる。そして、保守頻度の低下と消費電力の低減とにより、放射線治療システム１０００の運用コストを少なくすることができる。

【0069】

本実施例では、撮像パラメータの候補の中から、ガントリ１１の合計移動量（ガントリ１１が撮像フィールドから治療フィールドまで移動する場合の合計移動量）がより短くなる撮像パラメータの候補を選択するものとして述べた。合計移動量がより短くなる撮像パラメータの候補には、合計移動量が最も短くなる候補が含まれる。合計移動量が最短となる撮像パラメータの候補に限らず、最短ではないが合計移動量が従来よりも短くなる撮像パラメータの候補は、本開示の範囲に含まれる。

【0070】

本実施形態では、ガントリ１１の可動範囲の機械的制限から一回転以上の回転ができないガントリを例に説明したが、後述する他の実施例のように、ガントリ１１が３６０度以上の回転可能な構成であっても本実施例を適用することができる。

【実施例0071】

図１３～図１５を用いて実施例２を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、実施例１との相違を中心に説明する。本実施例では、複数の照射角度から治療用放射線を照射する場合に、適切な照射順序の選択と適切な撮像パラメータの選択とを実施する。

【0072】

図１３の上側に示すように、０度からの照射Ｂ１、９０度からの照射Ｂ２、２７０度（－９０度）からの照射Ｂ３の合計３つの角度から粒子線（治療用放射線）がターゲット１８に照射される場合を例に挙げて説明する。

【0073】

この例の場合、照射の順序としては、図１３の下側に示すように、照射順序Ｐ１と照射順序Ｐ２の２つとなる。角度０度から粒子線を照射した後、角度９０度から粒子線を照射し、さらに角度２７０度（－９０度）からも粒子線を照射することも一見可能であるが（角度０度→角度２７０度（－９０度）→角度９０度の場合も同様。）、この場合、ガントリ１１の移動量が大きくなってしまう。ガントリ１１を、撮影終了角度から反時計回りに移動させる照射順序Ｐ１、または撮影終了角度から時計回りに移動させる照射順序Ｐ２のいずれかで移動させれば、効率的に粒子線を照射させることができる。

【0074】

図１４は、図１３の例において、撮像パラメータの候補をケースごとに管理するテーブルＴ３の例である。ここでは、現在のガントリ角度３０度、ＦＯＶが「Ｓｍａｌｌ」に設定される場合を検討する。

【0075】

３つの照射角度Ｂ１～Ｂ３から粒子線を照射する場合、ガントリ１１の移動量が少ない適切な照射順序は、図１３で述べたように照射順序Ｐ１または照射順序Ｐ２のいずれかになる。照射順序Ｐ１，Ｐ２のそれぞれにおいて、１軸でＣＢＣＴ撮像する場合と２軸でＣＢＣＴ撮影する場合とがあり得る。したがって、図１４に示すようにケース１～４の合計４つの撮像パラメータの候補が生成される。照射順序Ｐ１の場合、１軸でのＣＢＣＴ撮像がケース１、２軸でのＣＢＣＴ撮像がケース２である。照射順序Ｐ２の場合、１軸でのＣＢＣＴ撮像がケース３、２軸でのＣＢＣＴ撮像がケース４である。

【0076】

照射順序Ｐ１の場合（ケース１，２の場合）、最初に粒子線を照射する角度は、２７０度（－９０度）である。したがって、ケース１の１軸でのＣＢＣＴ撮像時の撮像開始角度は１１０度となる（１１０度から反時計回りに２００度回転すると角度２７０度（－９０度））。同様に、ケース２の２軸でのＣＢＣＴ撮像時の撮像開始角度は２０度となる（反時計回りで撮像）。

【0077】

照射順序Ｐ２の場合（ケース３，４の場合）、最初に粒子線を照射する角度は９０度である。したがって、ケース３の１軸でのＣＢＣＴ撮像時の撮像開始角度は２５０度（－１１０度）となる（２５０度（－１１０度）から時計回りに２００度回転すると角度９０度となる。）。同様に、ケース４の２軸でのＣＢＣＴ撮像時の撮像開始角度は３４０度（－２０度）となる（時計回りで撮像）。

【0078】

治療時間を短縮するために、通常は２軸でのＣＢＣＴ撮像が選択される。したがって、ケース２，４のいずれかの撮像パラメータが選択される。ケース２の撮像開始角度は２０度であり、現在のガントリ角度３０度から最も近いため、ケース２の撮像パラメータが選択される。なお、１軸でのＣＢＣＴ撮像が行われる場合、現在のガントリ角度３０度に最も近い撮像開始角度となるケース１の撮像パラメータが選択される。

【0079】

図１５は、照射角度ごとの撮像パラメータの算出と照射順序を設定する処理のフローチャートである。ステップＳ２０２～Ｓ２０６は、図１０で述べたステップＳ２０２～Ｓ２０６と同様である。ステップＳ２０１Ａでは、制御システム５０は、放射線治療情報システム６０から複数の照射角度を取得する。

【0080】

制御システム５０は、照射角度ごとに撮像パラメータの候補を演算して記憶する（Ｓ２０７）。制御システム５０は、全ての照射角度について撮像パラメータの演算が終了したか判定する（Ｓ２０８）。制御システム５０は、撮像パラメータを算出していない照射角度がある場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、次の演算対象となる照射角度を１つ選択し（Ｓ２０９）、ステップＳ２０２へ戻る。

【0081】

制御システム５０は、ステップＳ２０１Ａで取得した全ての照射角度について撮像パラメータを算出すると（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、ガントリ角度の照射順序の候補を算出する（Ｓ２１０）。制御システム５０は、照射順序の候補のうち、ガントリ１１の移動量が最も少ない照射順序を１つ選択する（Ｓ２１１）。

【0082】

このように構成される本実施例も実施例１と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、複数の照射角度から治療用放射線を照射する場合においても、ガントリ１１の移動量がより少なくなるように照射順序および撮像パラメータを設定できる。したがって、ユーザの検討時間を短くして使い勝手を高めることができ、治療時間を短縮して患者の負担を軽減できる。さらに、ガントリ１１の移動に伴う摩耗などをより一層低減でき、保守頻度を低下させることができると共に、消費電力を少なくできる。したがって、放射線治療システム１０００の運用コストを低減できる。