JP4354550B2 - 放射線治療計画装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、癌等の治療対象に対して放射線を照射して治療を行う際に、あらかじめ照射野形状等の治療計画をたてる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
癌等に対する放射線治療を行う場合、その患部に的確に放射線を照射する必要がある。そのため、放射線治療計画装置により、Ｘ線ＣＴ装置やＸ線透視撮影装置等を用いて患部付近の画像を得、その画像に写し出された患部の画像の外縁に合致するような照射野形状を定めるようにしている。
【０００３】
放射線治療計画装置は、ＣＴシミュレータとＸ線シミュレータとを備えて構成されることが多い。ＣＴシミュレータは主にＸ線ＣＴ装置から構成され、またＸ線シミュレータは主にＸ線ＴＶ装置により構成されており、これらのそれぞれに若干の付加機能が備えらている。まず、ＣＴシミュレータを用いてＣＴ撮影し、多数の断層像を得る。これらの多数の断層像を積み重ねて３次元画像を再現し、それからオブリーク像（１方向から見た透過像）を作成する。あるいは、ＣＴ検出器を直線移動させることによって透視像であるＣＲ像を撮影する。これらのシミュレーション像を表示して、治療対象たる患部を特定する。
【０００４】
つぎに、こうして特定された患部を含む広い領域の断層像や、断層像を積み重ねて得られる３次元画像から作った特定方向からの透過像等から照射角度を決定するとともに、その照射角度から見た透過像を表示して、その表示画像上で放射線照射野の形状を決定するとともに、その照射野の中心であるアイソセンターを設定する。さらに、被検者の表面（皮膚面）に、そのアイソセンターに相当する位置をマークする。
【０００５】
その後、皮膚面のマークを基準として、このマークがＸ線シミュレータのアイソセンターに一致するよう、Ｘ線シミュレータに対して被検者を位置決めする。Ｘ線シミュレータにおいて、そのＸ線照射角度を、上記のようにして決定した放射線照射角度に設定して、フィルムを用いたＸ線撮影を行い、これを照合写真とする。
【０００６】
さらに、皮膚面のマークを基準として、このマークが放射線照射装置のアイソセンターに一致するよう、放射線照射装置に対して被検者を位置決めし、かつその照射角度を、上記のように決定した照射角度に設定した上で、放射線を照射して放射線によるフィルム撮影を行う。この放射線フィルム画像と、上記の照合写真であるＸ線フィルム画像とを照らし合わせて、計画通りに被検者が設置されていることを確認する。
【０００７】
このような確認がなされた後、実際に放射線照射装置から放射線を照射して患部の放射線治療を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放射線治療計画装置では、必ずしも適切な照射野形状で患部に放射線照射させるようには治療計画をたてることができない、という問題がある。すなわち、従来では、ＣＴシミュレータによって得た断層像から作成したオブリーク像等は静止画であるため、呼吸等の運動による臓器等の移動を正確に治療計画に反映させることができない。また、Ｘ線シミュレータはイメージインテンシファイアを用いるため、これによって得られる画像はＸ線入射面の湾曲が原因となって画像の歪みを生じ、そのために、作成した照射野形状の実際の患部に対する幾何学的整合性が悪い。
【０００９】
この発明は、上記に鑑み、放射線治療のための照射野形状を実際の患部の形状に合わせて適切に作成することができるように改善した、放射線治療計画装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による放射線治療計画装置においては、Ｘ線ＣＴ撮像ガントリと放射線照射中心を指示するローカライザとを含むＣＴシミュレータと、Ｘ線管とフラットパネル型Ｘ線センサとを含むＸ線シミュレータと、上記ＣＴシミュレータより得た画像上で照射野形状および照射中心を定め、かつ上記Ｘ線シミュレータより動画として得たＸ線透視像に上記の照射野形状を重ねた上でこれらを表示させるコンピュータとが備え、前記動画として得たＸ線透視像上で照射野形状を修正可能としたことを特徴とする。
【００１１】
Ｘ線シミュレータより得たＸ線透視像に予め決定された照射野形状を重ねた上でこれらを表示するので、Ｘ線透視像を用いて照射野形状の妥当性を検討することができる。このＸ線透視像は、フラットパネル型Ｘ線センサより得られるので、画像の歪みがなくＣＴシミュレータより得た画像と幾何学的整合性が高く、またＣＴシミュレータより得た画像に比べて画質が良好であり、動画像として表示できる。このようなＸ線透視像を用いるため、より容易に、かつ正確に照射野形状を検討することができるとともに、体動によって治療対象部位が動くような場合でも動画によって観察できるので、そのような動きを考慮して適切な照射野形状を定めることができる。
【００１２】
Ｘ線シミュレータにおいて、画像収集系はフラットパネル型Ｘ線センサのみであり、従来のように重くてかさ張るイメージインテンシファイアとＴＶカメラの組み合わせを用いる必要がない。そのため、画像収集系を支持する構造体に大きな強度を要求しなくても、種々の角度方向から撮影するＸ線透視像の、その透視角度の精度等、幾何学的精度を向上させることができる。これにより、Ｘ線シミュレータの構造を非常に簡単にして安価にすることができ、しかも、Ｘ線透視像を用いて行う照射野形状の検討を、より正確・適切に行うことができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すように、この発明にかかる放射線治療計画装置は、ＣＴシミュレータ１０と、Ｘ線シミュレータ２０と、ベッドテーブル３０と、コンピュータ４０とを備えている。ＣＴシミュレータ１０では、ＣＴ撮像ガントリ１１の内部に図示しないＸ線管とＸ線検出器とが納められ、これらがトンネル部１２の周囲を回転するようにされている。この回転により種々の角度方向からのＸ線投影データが得られるので、このデータから断層像（回転平面における）を再構成する。
【００１４】
被検者はベッドテーブル３０に載置されてこのトンネル部１２内に挿入され、アキシャル断層像が撮像される。ベッドテーブル３０がトンネル部１２への挿入方向に順次移動させられて、その各位置で撮像されることにより、図４に示すような多数のアキシャル断層像５１が得られる。
【００１５】
このＣＴシミュレータ１０には、さらに、放射線照射中心であるアイソセンターを指示するためのローカライザ１３と、決定した照射野形状の光ビームを被検者表面（皮膚面）に投光する投光器１４とが備えられている。この投光器１４は、被検者３２の体軸を中心軸として回転できるようになっており、これにより任意の方向から投光できるようになっている。
【００１６】
Ｘ線シミュレータ２０は、Ｘ線管２２とフラットパネル型Ｘ線センサ２３とを備えている。図２、図３にも示すように、ガントリ２１に保持されたリング型フレーム２４から伸びるアーム２６、２７にこれらＸ線管２２、フラットパネル型Ｘ線センサ２３が取り付けられている。リング型フレーム２４はローラ２５等により回転自在に保持されており、被検者３２に対して任意の角度からＸ線を照射し、フラットパネル型Ｘ線センサ２３より、その任意の角度からのＸ線透過像の信号を得ることができるようにされている。また、ＣＴシミュレータ１０と同様に、ローカライザ１５が備えられている。
【００１７】
ベッドテーブル３０は、この例では、ＣＴシミュレータ１０とＸ線シミュレータ２０とに共通に使用されており、支柱軸３１を回転中心として回転できるようにされている。コンピュータ４０には、ＣＴシミュレータ１０およびＸ線シミュレータ２０からの画像データが送られ、これらが処理され、かつそのディスプレイ装置４１（図６）に表示されるようになっている。
【００１８】
上記のようにＣＴシミュレータ１０によって被検者３２の多数のアキシャル断層像５１（図４）が得られると、これらの画像データがコンピュータ４０に送られ、多数のアキシャル断層像５１を積み重ねて任意方向から見た透過像（オブリーク像等）が作られる。図５に示すように、このようにして作成されたシミュレーション像５２をディスプレイ装置４１の画面に表示し、種々の方向から患部像５３を観察する。そして、患部像５３がどのように現れているかにより特定の方向から見たシミュレーション像５２を選び、その方向を放射線照射方向として定める。その方向からのシミュレーション像５２上で、放射線照射中心であるアイソセンター５５をその患部像５３の中央に設定するとともに、患部像５３を適切に囲むような照射野形状５４を決定する。これらはこのディスプレイ装置４１を観察する操作者がマウス等を操作することによって行われる。
【００１９】
そのアイソセンター５５がシミュレーション像５２上で置かれた位置は特定のアキシャル断層像５１の断層面の位置に対応している。そこで、上記のようにコンピュータ４０上で照射野形状５４とアイソセンター５５とが決定されたとき、ローカライザ１３がそのアイソセンター５５を指示するようベッドテーブル３０を移動させる。そして、シミュレーション像５２と同じ角度に投光器１４を回転させ、投光器１４から、先に決定した照射野形状５４と同様の形状の光ビームを被検者３２に投光する。これらはコンピュータ４０の制御によって行われる。こうして照射野形状５４を実際の被検者３２の皮膚面上にマーキングするとともに、ローカライザ１３の指示に基づいて被検者３２の皮膚面上にアイソセンター５５に対応するマークを施す。
【００２０】
つぎに、ベッドテーブル３０を支柱軸３１を中心に回転してＸ線シミュレータ２０側へと向ける。そして、被検者３２に施されたマークがＸ線照射中心に一致するようベッドテーブル３０が移動させられる。被検者３２がベッドテーブル３０上で動いていなければ、ベッドテーブル３０を自動的に移動させることでこのことが可能になる。被検者３２が動いたときでも、ローカライザ１５を用いマークを標識とすることにより同様の位置決めが可能である。
【００２１】
つぎに、Ｘ線シミュレータ２０のＸ線照射方向が上記のように決定した照射方向に一致するようにリング型フレーム２４を回転させ、その状態でＸ線管２２からＸ線を照射し、被検者３２を透過したＸ線をフラットパネル型Ｘ線センサ２３に入射させて、これからＸ線透視像の信号を得る。この信号をコンピュータ４０に送り、図６に示すようにＸ線透視像６１をディスプレイ装置４１の画面に表示させる。この画面にはＸ線透視によって映った患部像６２が現れることになる。このＸ線透視像６１に重なるよう、上記の照射野形状５４も表示される。したがって、放射線照射方向と同方向からのＸ線透視像６１上で照射野形状５４の適切さが検証できる。Ｘ線透視像６１は動画であり、呼吸等の運動によって患部像６２が動くときに、そのような動きのある場合でも照射野形状５４が適切かどうかを検討できる。
【００２２】
このような検討の結果、適切でない場合はこの画面上で照射野形状５４を修正することになる。修正された照射野形状５４は、コンピュータ４０において保存されている上記のシミュレーション像５２を再度読み出して表示し、その画面上で確認することもできる。
【００２３】
最終的に照射野形状５４が決まれば、ディスプレイ装置４１に表示されたＸ線透視像６１の任意のフレーム（照射野形状５４も表示されている）を図７に示すようにフィルム７１に焼き付ける。このフィルム７１には、患部像６２の現れたＸ線透視像６１と照射野形状５４とが写っているため、照合写真として使用することができる。
【００２４】
こうして放射線治療計画の策定が終わったら、被検者３２を図示しない放射線治療装置に設定する。その際、放射線治療装置の照射方向とそのアイソセンターが計画通りのものとなるよう、被検者３２の皮膚面に設けられたマークを基準とした位置決め操作を行う。またこの放射線治療装置において、放射線照射野が上記の計画通りのものとなるような照射野の設定も行われる。この状態で、被検者３２の背面にフィルムを置いて放射線を短時間照射し、放射線透過像をフィルムに写し込む。このフィルムに撮影された放射線透過像と、上記の照合写真とを照合すれば、計画通りの角度・アイソセンター・照射野形状で実際に被検者３２に治療用の放射線を照射できるかが確認できる。この確認後、実際に治療用の放射線を照射して放射線治療を行う。
【００２５】
この場合、Ｘ線シミュレータ２０においてフラットパネル型Ｘ線センサ２３を用いてＸ線透視像の画像信号を得ているので、Ｘ線入射面が湾曲していてそれが原因となって画像の歪みを生じるようなイメージインテンシファイアとは異なり、歪みのないＸ線透視像６１をディスプレイ装置４１に表示させることができる。そのため、Ｘ線透視像６１上での照射野形状５４の妥当性の検証を適切に行うことが可能となる。また、動画として表示されるＸ線透視像６１上での照射野形状５４の妥当性を検討するため、動きのある場合でも適切な照射野形状５４を定めることができる。また、Ｘ線透視像６１の方がシミュレーション像５２よりも格段に画質が良好であるため、Ｘ線透視像６１を用いることは、照射野形状５４の確認やその適切さを確保することを容易にする。
【００２６】
フラットパネル型Ｘ線センサ２３は、入射Ｘ線強度に対応する電気信号を直接生じる小さなエレメント（画素に対応）が多数フラットパネル上に配列されているもので、これら各エレメントからの信号を読み出すことにより画像信号を出力する。つまり、被検者３２を透過したＸ線ビームによるＸ線透視像を表す画像信号が直接得られる。このフラットパネル型Ｘ線センサはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）構造により構成されるので、厚さがきわめて薄く、しかも軽量である。そのため、従来のようにイメージインテンシファイアとＴＶカメラとを組み合わせる場合と比較して、これを支持する構造体に大きな強度を要求しなくても、種々の角度方向から撮影するＸ線透視像の、その透視角度の精度等、幾何学的精度を向上させることができる。このことは、構造が非常に簡単で安価でありながら、より正確・適切な照射野形状の決定を可能にすることを意味する。
【００２７】
なお、Ｘ線シミュレータ２０は、上記ではリング型フレーム２４を用いたもので構成したが、図８、図９に示すように、コラム型フレーム２８を用いて構成することもできる。この場合、図８、図９のように、コラム型フレーム２８を回転軸２９を介してガントリ２１により保持させる。コラム型フレーム２８のアーム２６、２７にＸ線管２２とフラットパネル型Ｘ線センサ２３とを取り付け、コラム型フレーム２８が回転軸２９によって回転させられることによって、任意の方向から被検者３２に対してＸ線を照射してフラットパネル型Ｘ線センサ２３よりＸ線透視像の画像信号を得る。
【００２８】
また、ベッドテーブル３０は支柱軸３１で回転可能としてＣＴシミュレータ１０とＸ線シミュレータ２０とに兼用することとしているが、それぞれに別個にベッドテーブルを持たせてもよい。ただし、その場合、被検者３２はそれらのベッドテーブル間を移動するため、被検者３２の位置決めはその皮膚面に付けられたマークのみが基準となり、操作者のマニュアルによる操作に頼ることになる。
【００２９】
さらに、上記ではＣＴシミュレータ１０によって多数のアキシャル断層像５１を得、さらにそれらから特定方向から見たシミュレーション像５２を作るようにしているが、ＣＴ像を得ることなく、直接、特定方向から見たＣＲ像を得るようにしてもよい。すなわち、その場合、ＣＴ撮像ガントリ１１に内蔵のＸ線管とＸ線検出器とをある角度で固定した状態でベッドテーブル３０を移動させてそのＸ線放射方向での透過像（ＣＲ像）を得る。
【００３０】
その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で、具体的な構成等は種々に変更可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、Ｘ線シミュレータのフラットパネル型Ｘ線センサより得られる、画質良好で画像歪みがなく、しかも動画となっているＸ線透視像を用いて照射野形状の妥当性を検討することができるため、治療対象の動き等に対応した正確・適切な照射野形状の決定が可能である。また、Ｘ線シミュレータの画像収集系は軽量・小型のフラットパネル型Ｘ線センサのみで構成されるので、Ｘ線シミュレータの構造を簡単にして安価にしながら、より正確なＸ線透視像を得ることができる。これらより、より安価でありながら、照射野形状の決定をより正確・適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す、上方から見た模式図。
【図２】同実施形態のＸ線シミュレータの側面からの模式図。
【図３】同実施形態のＸ線シミュレータの正面からの模式図。
【図４】ＣＴシミュレータで撮像する多数のアキシャル断層像を示す図。
【図５】表示されたシミュレーション像上でのアイソセンターおよび照射野形状を示す図。
【図６】Ｘ線透視像を照射野形状と重ねて表示するディスプレイ装置４１を示す模式的な斜視図。
【図７】Ｘ線透視像と照射野形状とが重ねて写し込まれたフィルムを示す図。
【図８】他の実施形態のＸ線シミュレータの側面からの模式図。
【図９】他の実施形態のＸ線シミュレータの正面からの模式図。
【符号の説明】
１０ ＣＴシミュレータ
１１ ＣＴ撮像ガントリ
１２ トンネル部
１３、１５ ローカライザ
１４ 投光器
２０ Ｘ線シミュレータ
２１ Ｘ線シミュレータのガントリ
２２ Ｘ線管
２３ フラットパネル型Ｘ線センサ
２４ リング型フレーム
２５ ローラ
２６、２７ アーム
２８ コラム型フレーム
２９ 回転軸
３０ ベッドテーブル
３１ 支柱軸
３２ 被検者
４０ コンピュータ
４１ ディスプレイ装置
５１ アキシャル断層像
５２ シミュレーション像
５３ シミュレーション像に現れた患部像
５４ 照射野形状
５５ アイソセンター
６１ Ｘ線透視像
６２ Ｘ線透視像に現れた患部像
７１ フィルム

Claims (1)

1. Ｘ線ＣＴ撮像ガントリと放射線照射中心を指示するローカライザとを含むＣＴシミュレータと、Ｘ線管とフラットパネル型Ｘ線センサとを含むＸ線シミュレータと、上記ＣＴシミュレータより得た画像上で照射野形状および照射中心を定め、かつ上記Ｘ線シミュレータより動画として得たＸ線透視像に上記の照射野形状を重ねた上でこれらを表示させるコンピュータとを備え、前記動画として得たＸ線透視像上で照射野形状を修正可能としたことを特徴とする放射線治療計画装置。

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