特許 7553264 位置決め装置、放射線治療装置、位置決め方法及びコンピュータプログラム

(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】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】位置決め装置、放射線治療装置、位置決め方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240910BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020073580

(22)【出願日】2020-04-16

(65)【公開番号】P2021168824

(43)【公開日】2021-10-28

【審査請求日】2022-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(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】藤井 孝明

【審査官】和田 将彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１４０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２８０７２７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者をＸ線透視により撮影した透視Ｘ線画像を取得する透視Ｘ線画像撮影装置と、前記患者が搭載された寝台の位置を変更させる寝台制御装置とを有する放射線治療装置に用いられる位置決め装置であって、
前記寝台の複数の前記位置のそれぞれにおける複数の前記透視Ｘ線画像をそれぞれ取得し、前記複数の前記透視Ｘ線画像を合成した合成透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記患者との相対的位置が固定された特定箇所のそれぞれが前記合成透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成透視Ｘ線画像を生成し、
前記患者の３次元断層画像を取得し、前記透視Ｘ線画像を撮影した撮影体系と同じ仮想空間上の撮影体系で前記３次元断層画像を使用して前記仮想空間上の前記寝台の複数の位置のそれぞれにおける複数の疑似透視Ｘ線画像を生成し、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像を合成した合成疑似透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記特定箇所のそれぞれが前記合成疑似透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成疑似透視Ｘ線画像を生成し、
前記合成透視Ｘ線画像及び前記合成疑似透視Ｘ線画像を用いて、前記放射線治療装置による放射線治療時の前記寝台の位置決めに必要な前記寝台の移動量を算出する
ことを特徴とする位置決め装置。

【請求項2】

前記特定箇所は前記患者の特定部位であることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。

【請求項3】

複数の前記透視Ｘ線画像は、前記患者を搭載する位置から前記放射線治療装置による放射線治療の位置まで前記寝台を移動させるときに撮影されたものであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。

【請求項4】

前記特定箇所は前記患者との相対的位置が固定されたマーカであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。

【請求項5】

患者をＸ線透視により撮影した透視Ｘ線画像を取得する透視Ｘ線画像撮影装置と、前記患者が搭載された寝台の位置を変更させる寝台制御装置と、前記寝台の位置決めを行う位置決め装置とを有する放射線治療装置であって、
前記位置決め装置は、
前記寝台の複数の前記位置のそれぞれにおける複数の前記透視Ｘ線画像をそれぞれ取得し、前記複数の前記透視Ｘ線画像を合成した合成透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記患者との相対的位置が固定された特定箇所のそれぞれが前記合成透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成透視Ｘ線画像を生成し、
前記患者の３次元断層画像を取得し、前記透視Ｘ線画像を撮影した撮影体系と同じ仮想空間上の撮影体系で前記３次元断層画像を使用して前記仮想空間上の前記寝台の複数の位置のそれぞれにおける複数の疑似透視Ｘ線画像を生成し、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像を合成した合成疑似透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記特定箇所のそれぞれが前記合成疑似透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成疑似透視Ｘ線画像を生成し、
前記合成透視Ｘ線画像及び前記合成疑似透視Ｘ線画像を用いて、前記放射線治療装置による放射線治療時の前記寝台の位置決めに必要な前記寝台の移動量を算出する
ことを特徴とする放射線治療装置。

【請求項6】

患者をＸ線透視により撮影した透視Ｘ線画像を取得する透視Ｘ線画像撮影装置と、前記患者が搭載された寝台の位置を変更させる寝台制御装置とを有する放射線治療装置に用いられる位置決め装置による位置決め方法であって、
前記位置決め装置が、前記寝台の複数の前記位置のそれぞれにおける複数の前記透視Ｘ線画像をそれぞれ取得し、
前記位置決め装置が、前記複数の前記透視Ｘ線画像を合成した合成透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記患者との相対的位置が固定された特定箇所のそれぞれが前記合成透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成透視Ｘ線画像を生成し、
前記位置決め装置が、前記患者の３次元断層画像を取得し、前記透視Ｘ線画像を撮影した撮影体系と同じ仮想空間上の撮影体系で前記３次元断層画像を使用して前記仮想空間上の前記寝台の複数の位置のそれぞれにおける複数の疑似透視Ｘ線画像を生成し、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像を合成した合成疑似透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記特定箇所のそれぞれが前記合成疑似透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成疑似透視Ｘ線画像を生成し、
前記位置決め装置が、前記合成透視Ｘ線画像及び前記合成疑似透視Ｘ線画像を用いて、前記放射線治療装置による放射線治療時の前記寝台の位置決めに必要な前記寝台の移動量を算出することを特徴とする位置決め方法。

【請求項7】

患者をＸ線透視により撮影した透視Ｘ線画像を取得する透視Ｘ線画像撮影装置と、前記患者が搭載された寝台の位置を変更させる寝台制御装置とを有する放射線治療装置に用いられるコンピュータにより実行されるコンピュータプログラムであって、
前記寝台の複数の前記位置のそれぞれにおける複数の前記透視Ｘ線画像をそれぞれ取得する機能と、
前記複数の前記透視Ｘ線画像を合成した合成透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記患者との相対的位置が固定された特定箇所のそれぞれが前記合成透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成透視Ｘ線画像を生成する機能と、
前記患者の３次元断層画像を取得し、前記透視Ｘ線画像を撮影した撮影体系と同じ仮想空間上の撮影体系で前記３次元断層画像を使用して前記仮想空間上の前記寝台の複数の位置のそれぞれにおける複数の疑似透視Ｘ線画像を生成し、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像を合成した合成疑似透視Ｘ線画像であって、前記複数の前記疑似透視Ｘ線画像のそれぞれに写された前記特定箇所のそれぞれが前記合成疑似透視Ｘ線画像における略同一位置にあるように合成することで前記患者との相対的位置が固定された特定箇所を強調した合成疑似透視Ｘ線画像を生成する機能と、
前記合成透視Ｘ線画像及び前記合成疑似透視Ｘ線画像を用いて、前記放射線治療装置による放射線治療時の前記寝台の位置決めに必要な前記寝台の移動量を算出する機能とを実現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、位置決め装置、放射線治療装置、位置決め方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

がんの治療法の一つとして挙げられる放射線治療では、治療で用いる放射線の線種としてＸ線やガンマ線といった非荷電粒子線を使用する治療と、陽子線や炭素線といった荷電粒子線を使用する治療に大別される。後者の荷電粒子線（荷電粒子ビーム）を使用した治療は、一般に粒子線治療と呼ばれている。

【0003】

非荷電粒子は体内で浅い位置から深い位置にかけて一定の割合で線量の付与量が減少するといった特徴を有する一方で、荷電粒子ビームはエネルギーによって定まる特定の深さにピークを有する線量分布（ブラックカーブ）を形成するため、ピーク位置を腫瘍位置に合わせてビームを照射することで腫瘍より深い位置にある正常組織への線量を大幅に低下させることが可能であるといった特徴を有する。

【0004】

放射線治療では、可能な限り正確に、所望の線量を照射標的とする腫瘍に照射することが治療効果の向上につながる。腫瘍への正確な治療放射線の照射を実現するためには、実際の照射時において治療計画装置で作成した治療計画と同じ照射位置に患者を位置合わせする必要がある。前記位置合わせのことを患者位置決めと呼んでいる。

【0005】

放射線治療における患者位置決めは、一般的に直交に配置された２対のＸ線管と平面検出器により２方向から患者を撮影した透視Ｘ線画像を用いて実施される。撮影した透視Ｘ線画像と治療計画時のＣＴ画像を仮想空間上に配置して前述の透視Ｘ線画像と同方向から仮想Ｘ線管から仮想平面検出器に入るＸ線の減弱量を計算することで作成した投影処理画像（以下、疑似透視Ｘ線画像）とを比較して、両者が一致するために必要な変位量を求めることで実施している。ここでは、透視Ｘ線画像上の目印となる骨（以下、位置決め対象骨）が前記疑似透視Ｘ線画像上の同部位と一致するように医療従事者による目視による手動合わせもしくは自動計算による自動合わせにより変位量を求めることで実施されている。

【0006】

しかし、位置決め対象骨は撮影方向前後の構造物（腸内空洞、固定具、非位置決め対象骨）の重なりにより視認性が低下することがあり、その場合は自動計算による位置合わせが困難となるため、自動計算よりも時間を要する手動位置合わせで対応している。放射線治療では治療総時間の内、患者位置決め時間は半分近くも占めており、治療時間短縮のためにも全ての患者で高速な自動位置合わせが実施されることが望ましい。

【0007】

本技術分野の一般技術として、特許文献１に記載の技術がある。

【0008】

特許文献１には、「第１のイメージング・システム（２０）を使用して対象物を走査して、対象物の少なくとも第１の画像（１５８）を得る段階と、第１の画像（１５８）で観察可能である関心領域（ＲＯＩ）（１６０）の座標を決定する段階であって、該ＲＯＩ（１６０）が異常部（１５２）を含んでいる段階と、ＲＯＩ（１６０）の座標を使用して、第２のイメージング・システム（１４）によって対象物を走査する段階とを含む。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００５－１２５０８０号公報

【非特許文献】

【0010】

【文献】Medical Physics（米）、vol.44、No.11, p.5584－5595

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

通常、２次元である透視Ｘ線画像上の位置決め対象骨前後の構造物の重なりを分離するためには、画像処理により位置決め対象骨だけを強調する対策が考えられるが、透視撮影方向から見て対象骨とその前後に存在する構造物との区別が難しい場合や、体厚が大きい患者の場合は厚い軟組織の層により対象骨の視認性自体が元々低下している場合がある。対象骨のみの情報を得るためには通常３次元情報の取得が考えられるが、３次元画像を取得するために既存施設の治療室内に新たにコンピュータ断層撮影装置（Computed Tomography：ＣＴ）やコーンビーム方式のコンピュータ断層撮影装置（ＣＢＣＴ装置）を導入するには空間的にも経済的にも施設管理側の負担が大きくなることが考えられる。

【0012】

また、特許文献１に記載されるように、透視画像上で対象骨が存在する断層像を強調して透視画像を合成作成するトモシンセシス撮影技術と呼ばれる方法もあるが、この撮影技術では合成画像を作成するために強調対象部位を焦点として撮影角度を変えた透視Ｘ線画像を複数枚取得する必要があるために撮影時にＸ線管と検出器が稼働する必要があり既存装置の改造が必要となる。

【0013】

また、複数のＸ線管と大型平面検出器を用いてトモシンセシス画像を取得する試みもある。非特許文献１に記載される方法では治療放射線を照射するノズル周辺に８つの小型Ｘ線管をアイソセンタと呼ばれる治療放射線の照射基準位置に焦点が来るように配置し、治療放射線下流側に設置された大型平面検出器の８つの小領域で各々のＸ線を受像する。８枚のＸ線画像を同時に取得し、取得した８つのＸ線画像を加算合成することでアイソセンタ付近の深さの物体を強調した合成画像を取得するという技術である。当技術では撮影方向を変えた画像を取得するために複数の小型Ｘ線管を必要としている。

【0014】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、撮影装置を追加することなく精度のよい患者位置決めを行うことが可能な位置決め装置、放射線治療装置、位置決め方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う位置決め装置は、患者をＸ線透視により撮影した透視Ｘ線画像を取得する透視Ｘ線画像撮影装置と、患者が搭載された寝台の位置を変更させる寝台制御装置とを有する放射線治療装置に用いられる位置決め装置であって、複数の寝台の位置における透視Ｘ線画像をそれぞれ取得し、患者との相対的位置が固定された特定箇所が特定の透視Ｘ線画像の特定位置にあるようにこの特定の透視Ｘ線画像を強調して複数の透視Ｘ線画像を合成した合成透視Ｘ線画像を生成し、この合成透視Ｘ線画像を用いて、放射線治療装置による放射線治療時の寝台の位置決めに必要な寝台の移動量を算出することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、撮影装置を追加することなく精度のよい患者位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係る放射線治療装置の全体概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る位置決め装置による自動患者位置決め方法の動作を説明するためのフローチャートである。

【図3】実施形態に係る位置決め装置における、合成画像作成に必要となる透視Ｘ線画像撮影方法を示す概念図である。

【図4】実施形態に係る位置決め装置における、機器の幾何学配置を考慮した合成画像作成方法を示す概念図である。

【図5】実施形態１に係る位置決め装置による合成画像作成方法の動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の記載および図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施する事が可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

【0019】

なお、実施形態を説明する図において、同一の機能を有する箇所には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0020】

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

【0021】

同一あるいは同様な機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。ただし、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

【0022】

本実施形態では、以下に述べるように、撮影対象を移動させながら撮影した透視Ｘ線画像から作成した合成画像と、前記透視Ｘ線画像と同じ体系で治療計画時の三次元画像を使用して仮想的に作成した疑似透視Ｘ線画像を作成して、位置決め対象骨を強調させた合成画像をそれぞれ作成して位置決めに使用する。

【0023】

より詳細には、本実施形態では、従来、患者位置決めで使用されてきた直交に配置された２対のＸ線管と平面検出器を用いて、両撮影装置で形成される撮影領域を通るように患者を載せた寝台を移動させて連続的に撮影することでＸ線管と平面検出器中心間の直線に対する位置決め対象骨の相対的な角度を変えた透視Ｘ線画像を取得する。取得した複数のＸ線画像を患者体内の位置決め対象骨の存在する深さに応じて画像を合成処理することで位置決め対象骨の深さの像を強調した合成透視Ｘ線画像を作成する。同様に、同撮影体系で合成疑似透視Ｘ線画像を作成する。前記合成透視Ｘ線画像と前記合成疑似透視Ｘ線画像を利用することで位置決め対象骨を強調し、かつ撮影方向前後に存在する構造物の像を暈した画像を患者位置決め計算に使用することができる。

【0024】

本実施形態による放射線治療装置における自動患者位置決め動作について図１から図５を用いて説明する。

【0025】

図１の放射線治療装置Ａの全体構成図が示すように、放射線治療装置Ａは、加速器１と、ビーム輸送装置２と、ガントリー３と、照射ノズル４と、平面検出器５Ａ、５Ｂと、Ｘ線管６Ａ、６Ｂと、寝台７、ロボットアーム８、治療計画装置２０と、通信装置３０と、データサーバ４０と、透視Ｘ線画像撮影装置５０、寝台制御装置６０、患者位置決め装置７０と、を備える。

【0026】

標的に対して治療放射線を照射するために放射線治療装置Ａは加速器１で治療放射線を生成し治療に適したエネルギーまで加速する。その後、ビーム輸送装置２は加速した治療放射線をガントリー３へ輸送する。ガントリー３は回転機構を有しており治療放射線を様々な角度で患者患部に照射することができる。ガントリー３により適した角度に曲げられた治療放射線は照射ノズル４を通過して患者９の患部に照射される。照射ノズル４は患者の患部形状に合うように治療放射線の形状を変える機構が組み込まれている。患者９は治療放射線を照射される前に寝台７に上に載せられ、寝台７に接続されたロボットアーム８により事前に計画された計画位置に移動する。ここでの計画位置とは治療計画装置１２を用いて事前に作成された治療計画と同じ位置状態を再現する放射線治療室内の位置を指す。ロボットアーム８は並進３方向、回転３軸方向の駆動が可能で患者９を載せた寝台７を適切な位置と角度で配置できる。

【0027】

治療計画装置２０は事前に患者９を撮影した３次元画像に対して治療放射線の適切な照射角度と照射形状、照射量を照射情報として計算により求めて決定する。決定した照射情報は通信装置３０を介してデータサーバ４０に保存される。

【0028】

透視Ｘ線画像撮影装置５０は直交に配置した平面検出器５Ａ、５Ｂ、Ｘ線管６Ａ、６Ｂをそれぞれ制御して透視Ｘ線画像を取得する。取得した画像は患者位置決め装置７０に送られる。

【0029】

患者位置決め装置７０はデータサーバ４０から照射情報と患者の３次元画像情報とを通信装置３０を介して取得し、患者位置決め装置７０の疑似透視Ｘ線画像作成部７１により疑似透視Ｘ線画像を作成する。合成画像作成部７２は透視Ｘ線画像と疑似透視Ｘ線画像から合成透視Ｘ線画像と合成疑似透視Ｘ線画像を作成する。変位量算出部７３は前記合成透視Ｘ線画像と前記合成疑似透視Ｘ線画像とを用いて患者を計画位置に配置するために必要な変位量を算出する。

【0030】

患者位置決め装置７０は各種情報処理が可能な装置、一例としてコンピュータ等の情報処理装置から構成される。情報処理装置は、演算素子、記憶媒体及び通信インターフェースを有し、さらに、必要に応じてマウス、キーボード等の入力部、ディスプレイ等の表示部を有する。

【0031】

演算素子は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等である。記憶媒体は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体記憶媒体等を有する。また、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク及び光ディスクドライブの組み合わせも記憶媒体として用いられる。その他、磁気テープメディアなどの公知の記憶媒体も記憶媒体として用いられる。

【0032】

記憶媒体には、ファームウェアなどのプログラムが格納されている。患者位置決め装置７０の動作開始時（例えば電源投入時）にファームウェア等のプログラムをこの記憶媒体から読み出して実行し、患者位置決め装置７０の全体制御を行う。また、記憶媒体には、プログラム以外にも、患者位置決め装置７０の各処理に必要なデータ等が格納されている。

【0033】

なお、本実施例の患者位置決め装置７０は、それぞれ、情報処理装置が通信ネットワークを介して通信可能に構成された、いわゆるクラウドにより構成されてもよい。

【0034】

本実施形態の患者位置決め方法について図２を用いて説明する。

【0035】

放射線治療の患者位置決め時において、まず患者９はセットアップポジションにて寝台７に配置され、治療計画装置２０で立てた照射情報での患者位置を再現するように治療室内に設置された赤外線レーザーを用いて体表位置が合わせられる。その後、患者９を載せた寝台７は寝台制御装置６０を介してロボットアーム８を制御することで放射線の照射基準位置であるアイソセンタに向け移動する（Ｓｔｅｐ１００）。

【0036】

寝台７は、患者の位置決め対象骨１０（図３参照）が平面検出器５Ａ、５Ｂ及びＸ線管６Ａ、６Ｂで形成される図３中の照射領域１２Ａ、１２Ｂの外側である寝台位置２００から、照射領域１２Ａ、１２Ｂを跨ぐように移動する。照射領域１２Ａ、１２Ｂ中を位置決め対象骨１０が移動する間に透視Ｘ線画像撮影装置５０を制御することにより、複数枚の透視Ｘ線画像（Digital Radiography：ＤＲ）を取得する（Ｓｔｅｐ１０１）。

【0037】

その後、取得した複数のＤＲは患者位置決め装置７０の合成画像作成部７２に転送され、合成画像作成部７２はアイソセンタ深さの層を強調するようにＤＲ合成して合成ＤＲを作成する（Ｓｔｅｐ１０２）。

【0038】

図３、図４を用いて、本実施例の患者位置決め装置７０における、Ｓｔｅｐ１０２に示す合成画像作成方法の一例としてシフト加算法を使用した合成画像作成方法を説明する。

【0039】

ここでは便宜上、図３の３つの寝台位置２０１、２０２、２０３で取得した透視Ｘ線画像の内、平面検出器５Ａ、Ｘ線管６Ａで取得した透視Ｘ線画像１Ａ、２Ａ、３Ａ（２０４、２０５、２０６）のみを使用して説明する。

【0040】

各寝台位置２０１、２０２、２０３で撮影された位置決め対象骨１０は、図中点線と平面検出器５Ａ上との交点に位置する検出素子でそれぞれ検出され、透視Ｘ線画像上に写り込む。Ｘ線撮影時の寝台の位置ログ情報を用いて、位置決め対象骨１０がアイソセンタ８０位置にあるときに取得した透視Ｘ線画像２Ａを基準に、透視Ｘ線画像１Ａ、透視Ｘ線画像３Ａを左右にシフトして加算画像を作成する。

【0041】

本実施形態の寝台７の移動方向は撮影方向と４５度の角度をなしており、強調したい位置決め対象骨１０はアイソセンタ高さに存在することから、画像のシフト量は寝台の実際の移動量にｓｉｎθを掛け、画像拡大率を掛け合わした値に相当する。ここで、θはＸ線管６Ａ－平面検出器５Ａ中心と水平面とがなす角度であり（図４参照）、画像拡大率は、Ｘ線管６Ａからアイソセンタ８０の位置までの距離をａとし、アイソセンタ８０の位置から平面検出器５Ａまでの距離をｂとしたときに、（ａ＋ｂ）／ａで表される値である。

【0042】

よって、透視Ｘ線画像１Ａ（２０４）の右方向シフト量ｘ_１と透視Ｘ線画像３Ａ（２０６）の左方向シフト量ｘ_２は下記のように表される。

【数1】

今回、図示する撮影体系ではθ＝４５°であるため、ｘ_１、ｘ_２は下記のように表される。

【数2】

【0043】

図２のＳｔｅｐ１０２に示す合成画像作成方法の手順を図５のフローで説明する。

【0044】

まず、撮影した全ＤＲを読み込む（Ｓｔｅｐ１５０）。各ＤＲ撮影時の寝台７の位置情報を寝台制御装置６０のログ情報から取得する（Ｓｔｅｐ１５１）。画像強調したい層と同層上の基準位置（e.g.アイソセンタ）を設定する（Ｓｔｅｐ１５２）。各ＤＲ撮影時の寝台７の位置から基準位置までの距離dを計算する（Ｓｔｅｐ１５３）。Ｘ線管－基準位置間の距離aと平面検出器中心－基準位置間の距離bと前記距離ｄの情報を用いて画像シフトに必要なシフト量ｘを各ＤＲに対して計算する（Ｓｔｅｐ１５４）。シフト量に応じて各ＤＲをシフトして加算することで合成画像２０７を作成する（Ｓｔｅｐ１５５）。以上の手順を通して合成画像作成処理が終了する（Ｓｔｅｐ１５６）。

【0045】

以上の処理方法により図２のフローのＳｔｅｐ１０２で合成画像を作成した後、次に患者位置決めで治療計画時の位置決め参照情報である３次元情報から仮想的に投影処理して作成する疑似透視Ｘ線画像（Digitally Reconstructed Radiography：ＤＲＲ）を準備するために、ＤＲＲ作成に必要な並進３自由度、回転３自由度の初期値を設定する（Ｓｔｅｐ１０３）。

【0046】

Ｓｔｅｐ１０１での各ＤＲ取得条件と同じ撮影条件で複数のＤＲＲをＣＴから作成する（Ｓｔｅｏ１０４）。Ｓｔｅｐ１０２と同様の合成方法で複数のＤＲＲから合成ＤＲＲを作成する（Ｓｔｅｐ１０５）。

【0047】

Ｓｔｅｐ１０２とＳｔｅｐ１０５で作製した合成ＤＲと合成ＤＲＲで両者の一致度を計算する（Ｓｔｅｐ１０６）。類似度指標としては一般に使用されている正規化相互相関係数や相互情報量などを使用しても良いし、その他の類似度指標を使用しても良い。

【0048】

次に算出された類似度が事前に設定した収束条件を満たすかを判定する（Ｓｔｅｐ１０７）。収束条件を満たさない場合は最適化処理により収束条件を満たす条件（並進３自由度、回転３自由度の計６自由度の値）を求める。６自由度のような多変数の最適化処理には滑降シンプレックス法やパウエル法などの手法があるがその他の手法を用いても良い。

【0049】

最適化処理では６自由度の値を更新し（Ｓｔｅｐ１０８）、Ｓｔｅｐ１０４～１０８を繰り返す。Ｓｔｅｐ１０７で一致度が収束条件を満たした場合は得られた６自由度の値を基に寝台を動かすことで患者を現在の配置から治療計画時の配置へと移動することができ精密な位置決めが実施できる（Ｓｔｅｏ１０９）。以上により自動患者位置決めは終了し（Ｓｔｅｐ１１０）実際の治療放射線の照射が実施される。

【0050】

従って、本実施例によれば、撮影装置を追加することなく精度のよい患者位置決めを行うことが可能な位置決め装置、放射線治療装置、位置決め方法及びコンピュータプログラムを実現することができる。

【0051】

より詳細には、上述の合成画像同士を患者位置決めに使用することにより、撮影装置の追加が不要であるにもかかわらず位置決め非対象骨の重なりや体厚の大きな患者に対しても位置決め対象骨を基準とした自動計算位置決めができるようになる。またこの撮影動作は一般的な患者位置決めのワークフローとして組み込まれる寝台動作に組み込むことが可能なため当技術適用による位置決め時間増加に与える影響は小さいと考えられる。

【0052】

また、本実施形態によれば、位置決め対象骨１０を強調させた合成画像同士を用いるため、従来、位置決め対象骨の視認性が低く手動での位置合わせが必要であった場合でも自動計算による位置合わせが可能となり、位置決め時間の短縮に繋がる。また合成画像は原理上、画像を積分して作成する画像であるため透視Ｘ線画像1枚1枚が線量の十分にある信号―ノイズ比（ＳＮ）のよい画像である必要はない。したがって撮影の総Ｘ線線量は少なくてもよく低線量での撮影が可能となる。

【0053】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記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るものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0054】

一例として、本実施形態に記載の加速器１は治療Ｘ線を想定した電子線加速器でもよいし、陽子や炭素といった粒子線加速器でもよい。

【0055】

また、合成画像作成に必要となる画像シフト量については寝台の位置ログ情報に基づいて算出してもよいし、寝台上または寝台内にマーカを設置して求めても良い。マーカを用いて寝台位置を算出する場合は、２対のＸ線平面検出器で取得した画像上のマーカの２次元位置情報とＸ線管と平面検出器の幾何学的配置から、三角法を用いてマーカの三次元位置情報を算出して利用する。

【0056】

また、透視Ｘ線画像撮影時の寝台の移動方向について、位置決め対象骨と非位置決め対象骨との位置関係に応じて移動方向を変更してもよい。例えば本実施形態のように水平方向に左右に移動して撮影してもよいし、頭尾方向や腹背方向（垂直方向）に移動し撮影する方法も考えられる。非位置決め対象骨の除去したい端の直線に垂直方向に移動させた撮影方法で合成画像を作成することでより非位置決め対象骨の像を暈す効果が得られる。

【0057】

また、合成画像の作成方法として本実施形態では画像同士をシフトして加算するシフト加算法を用いて説明したが、一般的にトモシンセシス画像の合成で用いるフィルターバックプロジェクト法といった解析的再構成手法や逐次近似再構成法といった統計的再構成手法を用いて画像を再構成することも可能である。

【0058】

患者位置決めに使用する合成画像について、本実施形態では２対のＸ線－平面検出器それぞれで取得した透視Ｘ線画像で合成画像を２枚作成して、同様の撮影体系で疑似的に作成して合成した合成疑似透視Ｘ線画像２枚とを用いて位置決めを実施するように示したが、２対のＸ線－平面検出器で取得した画像全てを使用して一枚の合成画像を作成し、同様に作成した合成疑似透視Ｘ線画像とを用いて位置決めしてもよい。また使用するＸ線管と平面検出器は必ずとも２対である必要はなく１対、または３対以上を用いて取得した画像から合成画像を作成して患者位置決めに使用しても良い。

【0059】

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

【0060】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0061】

Ａ…放射線治療装置 １…加速器 ２…ビーム輸送装置 ３…ガントリー ４…照射ノズル ５Ａ、５Ｂ…平面検出器 ６Ａ、６Ｂ…Ｘ線管 ７…寝台 ８…ロボットアーム ９…患者 １０…位置決め対象骨 １１…位置決め非対象骨 ２０…治療計画装置 ３０…通信装置 ４０…データサーバ ５０…透視Ｘ線画像撮影装置 ６０…寝台制御装置 ７０…患者位置決め装置 ７１…疑似透視Ｘ線画像作成部 ７２…合成画像作成部 ７３…変位量算出部 ８０…アイソセンタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】