JP6230807B2 - 放射線治療システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る放射線治療システム1の構成を示す図である。図1に示すように、放射線治療システム1は、互いにネットワークを介して接続された治療計画用X線CT(computed tomography)装置2、治療計画装置4、及び治療装置群5を有している。まずは、治療計画用X線CT装置2、治療計画装置4、及び治療装置群5の概略を説明する。
図2は、治療計画用X線CT装置2の構成を示す図である。図2に示すように治療計画用X線CT装置2は、架台10とコンピュータ装置30とを備える。
次に治療計画装置4の構成及び動作について説明する。
次に、治療装置群5の構成・及び動作を説明する。
上述のように、抽出部34は、フォトンカウンティングモードのX線検出部21により収集された収集データから、特定のエネルギー領域に属するデータを抽出する。上述の例では、特定のエネルギー領域は、ノイズエネルギー領域であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。抽出部34は、被検体P内に存在する、予め設定された画像化対象の物質により減弱されたX線フォトンが属するエネルギー領域に属する収集データを抽出しても良い。以下、応用例に係る放射線治療システム1について説明する。
以下、ユーザ指定の物質に限定されたCT値の空間分布を示すCT画像の応用例を説明する。まずは、カルシウム画像を利用した位置合わせについて説明する。
次に、造影剤画像を利用した治療計画について説明する。
従来の積分モードのX線CT装置により再構成された、同一被検体の同一部位に関する2つ以上のCT画像を比較する場合、例えば、腸管の内容物の違いや造影剤の有無に起因してCT値が異なり、臓器間を比較することが難しかった。
ユーザ指定の物質に限定されたCT値の空間分布を示すCT画像を利用して治療計画部44による治療計画をさらに高精度に行うことができる。治療計画の際、ユーザは、CT画像を参照して放射線を照射する領域(以下、照射領域と呼ぶ)や放射線を照射してはいけない領域(非照射領域と呼ぶ)を指定する。以下、照射領域と非照射領域との指定処理について説明する。
上記の説明の通り、第1実施形態に係る放射線治療システム1は、X線発生部19、X線検出部21、抽出部34、再構成部36、及び治療計画部44を有している。X線発生部19は、X線フォトンを発生する。X線検出部21は、X線発生部19から発生され被検体Pを透過したX線フォトンをフォトンカウンティングモードで検出する。抽出部34は、X線検出部21からの収集データから、特定のエネルギー領域に属するX線フォトンに関する特定の収集データを、特定のエネルギー領域のために予め設定された閾値を利用して抽出する。再構成部36は、特定の収集データに基づいて、この特定のエネルギー領域に対応する物質のCT値の空間分布を表現する医用画像のデータを再構成する。治療計画部44は、医用画像のデータを利用して被検体Pの放射線治療に関する治療パラメータを決定する。
図12は、第2実施形態に係る放射線治療装置100のネットワーク構成を示す図である。図12に示すように、放射線治療装置100は、ネットワークを介して治療計画用X線CT(computed tomography)装置100と治療計画装置300とに接続されている。放射線治療装置1、治療計画用X線CT装置200、及び治療計画装置300は、放射線治療システム400を構成する。
放射線治療装置100は、被検体の位置ずれが許容範囲を超えた場合、放射線治療を自動的に停止するとした。応用例1に係る放射線治療装置100は、被検体の動き、典型的には、造影剤領域の動きに応じて治療用X線のONとOFFとを自動的に切り替える。
放射線治療装置100は、主に観察用X線照射系においてPC_X線画像を発生するものとした。応用例2に係る放射線治療装置100は、観察用X線照射系だけでなく、治療用X線照射系においてもPC_X線画像を発生する。両X線照射系によるPC_X線画像を用いて治療中における治療部位をモニタリングする。
応用例2に記載のように、治療中の治療照射野内を観察するために、治療用X線と観察用X線とを同時に照射する場合がある。互いに直交する異なるX線の相互作用により多くの散乱線が発生する。散乱線は、画質を低減させるだけでなく、フォトンカウンティング型のデータ収集系による一次線の計数能を低減させる。応用例3に係る放射線治療装置100は、X線検出器13−2,15−2に入射する散乱線の数を減少させるために、特有の構造を有するコリメータ21−2,25−2を装備している。以下、応用例3に係るコリメータについて説明する。なお、応用例3に係るコリメータ21−2,25−2は、治療用検出器13−2と観察用検出器15−2との両方に取り付けられていても良いし、観察用検出器15−2と治療用検出器13−2との何れか一方に取り付けられていても良い。しかし、治療用検出器13−2に取り付けられるコリメータ21−2と観察用検出器15−2に取り付けられるコリメータ25−2とは同一の構造を有しているものとする。
前述のように、放射線治療装置100は、回転フレーム11−2を回転させながら観察用X線照射系によりデータ収集することで、治療照射野内の3次元のPC_CT画像(ボリュームデータ)を再構成することができる。しかしながら、治療架台10−2の回転フレーム11−2の回転速度は、1rpm程度であり、X線CT装置の回転フレームの回転速度に比して遅く、データ収集時間が長い。従って、被検体の体動や回転がた等により画質が低下しやすい。応用例4に係る放射線治療装置200は、トモシンセシス(tomosynthesis)撮影の原理に従って観察用X線管12−2と観察用検出器13−2とを同期的に移動させながらデータ収集を行い、トモシンセシス画像(ボリュームデータ)を発生する。以下、応用例4に係る放射線治療装置200について説明する。
Claims (21)
- 観察用の放射線を発生する第1の放射線源と、
前記第1の放射線源から発生され被検体を透過した放射線を検出する第1の検出器と、 治療用の放射線を発生する第2の放射線源と、
前記第1の検出器の第1の出力信号に基づいて、予め設定されたエネルギー範囲に含まれるフォトンの計数値である第1の計数データを発生する計数処理部と、
前記第1の計数データに基づいて第1の医用画像のデータを発生する画像発生部と、
を具備する放射線治療システムであって、
前記計数処理部は、
前記第1の出力信号をフォトンカウンティングモードで収集し、前記第1の出力信号に基づく第1の収集データを発生するデータ収集部と、
前記第1の放射線源と前記第1の検出器との間に物体が配置されていない状態において計測された前記第1の放射線源から前記第1の検出器への入射放射線のフラックスとエネルギー分布とに基づいて前記入射放射線のピークエネルギーを計算し、前記ピークエネルギーを中心に有し且つ前記第1の検出器のエネルギー分解能に応じたエネルギー幅を有するウィンドウ帯域に設定されたエネルギー閾値を利用して、前記第1の放射線源と前記第1の検出器との間に前記被検体が配置された状態において前記計数処理部において発生された前記第1の収集データから、前記エネルギー閾値よりも低いエネルギー範囲のノイズ成分が低減された前記第1の計数データを抽出する抽出部と、を有する、
放射線治療システム。 - 前記第1の医用画像を利用して前記被検体の体動量に関する指標値を計算する指標値計算部、をさらに備える請求項1記載の放射線治療システム。
- 前記指標値が閾値以下にあるか否かを判定する判定部と、
前記指標値が前記閾値以下にないと判定された場合、前記第2の放射線源からの放射線の照射を停止させる制御部と、をさらに備える、
請求項2記載の放射線治療システム。 - 前記指標値が閾値を上回るタイミングと下回るタイミングとを検知する検知部と、
前記指標値が前記閾値を上回ることを契機として、前記第2の放射線源からの放射線の照射を停止させ、前記指標値が前記閾値を下回ることを契機として、前記第2の放射線源からの放射線を曝射させる制御部と、をさらに備える、
請求項2記載の放射線治療システム。 - 前記第1の計数データは、前記第2の放射線源からの放射線の散乱線の入射イベントに関する計数データが除去されている、請求項1記載の放射線治療システム。
- 前記第2の放射線源から発生され前記被検体を透過した放射線を検出する第2の検出器と、
前記第1の放射線源と前記1の検出器とが前記被検体を挟んで向かい合い、かつ、前記第2の放射線源と前記2の検出器とが前記被検体を挟んで向かい合うように前記第1の放射線源、前記1の検出器、前記第2の放射線源、及び前記2の検出器を同一の回転軸回りに回転可能に支持する支持機構と、をさらに備える、
請求項1記載の放射線治療システム。 - 前記計数処理部は、前記第2の検出器からの第2の出力信号に基づいて、予め設定された他のエネルギー範囲に含まれる第2の計数データを発生する、請求項6記載の放射線治療システム。
- 前記画像発生部は、前記第2の計数データに基づいて第2の医用画像のデータを発生する、請求項7記載の放射線治療システム。
- 前記第1の医用画像と前記第2の医用画像とを並べて表示する表示部、をさらに備える請求項8記載の放射線治療システム。
- 前記第1の検出器の前記第1の放射線源側に取り付けられたコリメータをさらに備え、 前記コリメータは、前記第1の放射線源のX線焦点を中心とした放射状に配列された、散乱線を除去するためのX線遮蔽板を有する、
請求項1記載の放射線治療システム。 - 前記第1の放射線源と前記1の検出器とが前記被検体を挟んで向かい合うように、前記第1の放射線源、前記1の検出器、及び前記第2の放射線源を支持する支持機構、をさらに備える、請求項1記載の放射線治療システム。
- 前記第1の放射線源を、既定の軸を中心とした第1の円周軌道に沿って移動可能に支持する第1の支持機構と、
前記第1の検出器を、前記既定の軸を中心とした第2の円周軌道に沿って移動可能に支持する第2の支持機構と、
トモシンセシス撮影のために、前記第1の放射線源が前記第1の円周軌道に沿って移動し、前記第1の検出器が前記第2の円周軌道に沿って移動するように前記第1の支持機構と前記第2の支持機構とを同期制御し、前記第1の放射線源の移動中、前記既定の軸回りの複数の照射角度でX線撮影をする制御部と、をさらに備え、
前記画像発生部は、前記複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の医用画像に基づいて前記被検体に関するトモシンセシス画像のデータを再構成する、
請求項1記載の放射線治療システム。 - X線フォトンを発生するX線発生部と、
前記X線発生部から発生され被検体を透過したX線フォトンをフォトンカウンティングモードで検出するX線検出部と、
前記X線検出部の出力データから、特定のエネルギー領域に属するX線フォトンに関する特定の出力データを、前記特定のエネルギー領域のために予め設定された閾値を利用して抽出する抽出部と、
前記特定の出力データに基づいて、前記特定のエネルギー領域に対応する物質のCT値の空間分布を表現するCT画像のデータを再構成する再構成部と、
前記CT画像のデータを利用して前記被検体の放射線治療に関する治療パラメータを決定する治療計画部と、
を具備する放射線治療システムであって、
前記抽出部は、前記X線発生部と前記X線検出部との間に物体が配置されていない状態において計測された前記X線発生部から前記X線検出部への入射放射線のフラックスとエネルギー分布とに基づいて前記入射放射線のピークエネルギーを計算し、前記ピークエネルギーを中心に有し且つ前記X線検出部のエネルギー分解能に応じたエネルギー幅を有するウィンドウ帯域に設定されたエネルギー閾値を利用して、前記X線発生部と前記X線検出部との間に前記被検体が配置された状態において前記X線検出部において発生された出力データから、前記閾値よりも低い前記特定のエネルギー領域のノイズ成分が低減された前記特定の出力データを抽出する、
放射線治療システム。 - 前記特定のエネルギー領域は、前記X線検出部により検出されたX線フォトンのうちの一次X線が属するエネルギー領域に設定される、請求項13記載の放射線治療システム。
- 前記抽出部は、前記X線検出部に搭載されている電子回路に起因するノイズのエネルギー成分を前記出力データから除去することにより、前記出力データから前記特定の出力データを抽出する、請求項13記載の放射線治療システム。
- 前記抽出部は、前記X線検出部により検出されたX線フォトンのうちの、前記被検体内に存在する特定の物質のK吸収端が属するエネルギー領域に属する出力データを抽出する、請求項13記載の放射線治療システム。
- 前記特定の物質は、骨、造影剤、水、及びその他の成分の少なくとも一つである、請求項16記載の放射線治療システム。
- 画像処理部をさらに備え、
前記抽出部は、前記出力データから前記骨のK吸収端が属するエネルギー領域に関する骨データを抽出し、
前記再構成部は、前記CT画像として、前記骨データに基づいて骨のCT値の空間分布を表現する骨画像のデータを再構成し、
前記画像処理部は、前記骨画像と治療直前時に撮像された治療直前CT画像との空間的な位置ずれ量を計算する、
請求項17記載の放射線治療システム。 - 放射線を発生する放射線源と、
前記放射線源を搭載する支持体と、
前記支持体を回転軸回りに回転可能に支持する回転支持機構と、
前記回転支持機構を駆動するための動力を発生する第1駆動部と、
前記被検体を載置するための天板と、
前記天板を移動自在に支持する天板支持機構と、
前記天板支持機構を駆動するための動力を発生する第2駆動部と、
前記位置ずれ量に従って前記天板と前記支持体を移動するために前記第1駆動部と前記第2駆動部とを制御し、前記骨画像の撮像時における前記被検体の空間的配置に前記治療直前CT画像の撮像時における前記被検体の空間的配置を合わせる制御部と、
をさらに備える請求項18記載の放射線治療システム。 - 第1のエネルギーを有する放射線を発生する第1の放射線源と、
前記第1の放射線源から発生され被検体を透過した放射線を検出する第1の検出器と、 前記第1のエネルギーよりも大きい第2のエネルギーを有する治療用の放射線を発生する第2の放射線源と、
前記第2の放射線源から発生され被検体を透過した放射線を検出する第2の検出器と、 前記第1の放射線源と前記1の検出器とが前記被検体を挟んで向かい合い、かつ、前記第2の放射線源と前記2の検出器とが前記被検体を挟んで向かい合うように前記第1の放射線源、前記1の検出器、前記第2の放射線源、及び前記2の検出器を同一の回転軸回りに回転可能に支持する回転支持機構と、
前記第1の検出器からの第1の出力信号に基づいて、予め設定されたエネルギー範囲に含まれる第1の計数データを求める計数処理部と、
前記第1の計数データに基づいて前記被検体に関する医用画像のデータを発生する画像発生部と、
前記医用画像を利用して前記被検体の体動量に関する指標値を計算する計算部と、
を具備する放射線治療システムであって、
前記計数処理部は、
前記第1の出力信号をフォトンカウンティングモードで収集し、前記第1の出力信号に基づく第1の収集データを発生するデータ収集部と、
前記第1の放射線源と前記第1の検出器との間に物体が配置されていない状態において計測された前記第1の放射線源から前記第1の検出器への入射放射線のフラックスとエネルギー分布とに基づいて前記入射放射線のピークエネルギーを計算し、前記ピークエネルギーを中心に有し且つ前記第1の検出器のエネルギー分解能に応じたエネルギー幅を有するウィンドウ帯域に設定されたエネルギー閾値を利用して、前記第1の放射線源と前記第1の検出器との間に前記被検体が配置された状態において前記計数処理部において発生された前記第1の収集データから、前記エネルギー閾値よりも低いエネルギー範囲のノイズ成分が低減された前記第1の計数データを抽出する抽出部と、を有する、
放射線治療システム。 - 前記抽出部は、前記ウィンドウ帯域の下限に設定された前記エネルギー閾値と前記ウィンドウ帯域の上限に設定された他のエネルギー閾値とを利用して、前記エネルギー閾値よりも低いエネルギー範囲のノイズ成分と前記他のエネルギー閾値よりも高いエネルギー範囲に含まれる前記治療用のX線に起因するノイズ成分とが低減された前記第1の計数データを抽出する、請求項1又は20記載の放射線治療システム。
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