JP2003117010A - 放射線治療装置、並びにプログラム及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置自体の大型化や過度の複雑化を特に招来
することなく、患者の呼吸や拍動もしくは体動などに起
因する治療対象部位の挙動を検知して精度の高い放射線
照射を行うことができる非侵襲性で且つ安全性の高い放
射線治療装置並びに該装置を作動させる際に用いられる
プログラム及び該プログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体を提供する。 【解決手段】 治療計画用ＣТ画像の撮像時に治療計画
用の超音波画像を同時撮像しておき、治療時には、リア
ルタイムに撮像した治療用超音波画像と上記治療計画用
超音波画像とを比較して両超音波画像の相関値が所定値
以上であるか否かを判定し、この相関値が所定値以上の
ときにのみ、治療対象部位に対する放射線照射が行われ
るように、放射線照射手段を制御することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、放射線治療装
置、並びに該装置を作動させる際に用いられるプログラ
ム及びかかるプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、患者の治療対象部位に放射線を照
射して放射線治療を施す場合、患者自身の呼吸や拍動も
しくは体動などに起因して、照射標的たる治療対象部位
に動きが生じることが、放射線照射の精度向上を図る上
で一つの大きな阻害要因になっていた。

【０００３】この問題に関して、例えば、Hiroki Shira
to 等による論文 "FOUR-DIMENSIONAL TREATMENT PLANIN
G AND FLUOROSCOPIC REAL-TIME TUMOR TRACKING RADIOT
HERAPY FOR MOVING TUMOR" (Int. J. Radiation Oncolo
gy Biol. Phys., vol.48, No.2, pp.435-442, 2000) に
は、予め患者の体内に金球を埋め込んでおき、この金球
をＸ線ТＶカメラで撮像し追跡することにより、患者の
呼吸や拍動もしくは体動などに起因する照射標的の挙動
を検知し、これを当該患者に対する放射線治療の治療計
画、ひいては実際の放射線照射に利用することが提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術では、患者の体内に金球を埋め込むという侵襲性
の高い処置が必要であり、しかも、この標的（金球）を
追跡している間は絶えずＸ線を患者に照射する必要があ
るので好ましくなく、また、装置自体もかなり大掛かり
なものになるという難点があった。

【０００５】この発明は、上記技術的課題に鑑みてなさ
れたもので、装置自体の大型化や過度の複雑化を特に招
来することなく、患者の呼吸や拍動もしくは体動などに
起因する治療対象部位の挙動を検知して精度の高い放射
線照射を行うことができる非侵襲性で且つ安全性の高い
放射線治療装置、並びに該装置を作動させる際に用いら
れるプログラム及び該プログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体を提供することを基本的な目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本願請求項１
の発明に係る放射線治療装置は、治療対象部位に放射線
を照射し得る放射線照射手段と、少なくとも上記治療対
象部位を含む所定領域のＣТ画像を撮像するＣＴ撮像手
段と、該ＣТ撮像手段で得られたＣТ画像を画像処理す
るＣТ画像処理手段と、少なくとも上記治療対象部位を
含む所定領域の超音波画像を撮像する超音波撮像手段
と、該超音波撮像手段で得られた超音波画像を画像処理
する超音波画像処理手段と、上記超音波撮像手段の位置
を計測する位置計測手段と、上記各手段に対して信号授
受可能に接続され、各手段の作動を制御する制御手段
と、治療計画用のＣТ画像を撮像する際に同時撮像して
得られた治療計画用の超音波画像と、治療時に撮像した
治療用の超音波画像とを比較し、両超音波画像の相関性
を調べる比較手段とを備え、上記制御手段は、上記両超
音波画像の相関値が所定値以上のときにのみ、上記治療
対象部位に対する放射線照射が行われるように、上記放
射線照射手段の作動を制御することを特徴としたもので
ある。

【０００７】また、本願請求項２の発明に係る放射線治
療装置は、治療対象部位に放射線を照射し得る放射線照
射手段と、少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域
のＣТ画像を撮像するＣＴ撮像手段と、該ＣТ撮像手段
で得られたＣТ画像を画像処理するＣТ画像処理手段
と、少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域の超音
波画像を撮像する超音波撮像手段と、該超音波撮像手段
で得られた超音波画像を画像処理する超音波画像処理手
段と、上記超音波撮像手段の位置を計測する位置計測手
段と、上記各手段に対して信号授受可能に接続され、各
手段の作動を制御する制御手段と、治療計画用のＣТ画
像上に設定された放射線の照射領域と、治療時に撮像し
た治療用の超音波画像において上記照射領域に対応する
対応領域とを比較し、上記照射領域のＣТ画像と上記対
応領域の超音波画像の相関性を調べる比較手段とを備
え、上記制御手段は、上記両画像の相関値が所定値以上
のときにのみ、上記治療対象部位に対する放射線照射が
行われるように、上記放射線照射手段の作動を制御する
ことを特徴としたものである。

【０００８】更に、本願請求項３の発明は、上記請求項
１または請求項２の発明において、上記治療計画用のＣ
Т画像を撮像する際には、患者の呼吸位相に応じたＣТ
画像がそれぞれ撮像され、上記治療対象部位と注意対象
臓器とが所定値以上離間する呼吸位相でのＣТ画像が治
療計画用のデータに用いられることを特徴としたもので
ある。

【０００９】また更に、本願請求項４の発明は、上記請
求項３の発明において、上記治療対象部位と注意対象臓
器との離間状態は、上記治療計画用のＣТ画像を撮像す
る際に同時撮像して得られた治療計画用の超音波画像に
基づいて判定されることを特徴としたものである。

【００１０】また更に、本願請求項５の発明は、上記請
求項１または請求項２の発明において、上記治療計画用
のＣТ画像を撮像する際には、患者の任意の呼吸位相に
同期したＣТ画像が撮像され、該ＣТ画像に基づいて治
療計画用のデータが得られることを特徴としたものであ
る。

【００１１】また更に、本願請求項６の発明は、上記請
求項１の発明において、治療計画にて放射線の照射領域
が設定され、該照射領域が治療計画用および治療用の両
超音波画像に設定され、上記治療計画用の超音波画像と
上記治療用の超音波画像とが比較される際には、上記照
射領域を含む部分領域のみについて比較されることを特
徴としたものである。

【００１２】また更に、本願請求項７の発明は、上記請
求項１の発明において、上記治療計画用の超音波画像と
上記治療用の超音波画像とが比較される際には、両超音
波画像の画像データの一部を間引いて比較されることを
特徴としたものである。

【００１３】また更に、本願請求項８の発明は、上記請
求項１の発明において、上記治療計画用の超音波画像と
上記治療用の超音波画像とが比較される際には、放射線
の照射標的の移動量がより大きい方向の画像データ長を
より長く設定して比較されることを特徴としたものであ
る。

【００１４】また更に、本願請求項９の発明は、上記請
求項１から請求項８の発明のいずれか一において、上記
超音波画像撮像手段の配設位置は、放射線の照射標的が
超音波画像内に確認でき、且つ、上記放射線照射手段か
らの照射ビームと交錯しない位置に設定されていること
を特徴としたものである。

【００１５】また更に、本願請求項１０の発明は、上記
請求項１から請求項９の発明のいずれか一において、上
記位置計測手段はアーム状部材を有し、該アーム状部材
には、上記超音波画像撮像手段を保持する保持部が設け
られていることを特徴としたものである。

【００１６】また更に、本願請求項１１の発明は、上記
請求項１０の発明において、上記超音波画像撮像手段と
上記アーム部材とは、該アーム部材の先端部が超音波画
像撮像手段で覆われることなく外部に接触可能な状態
で、相互に取り付けられていることを特徴としたもので
ある。

【００１７】また更に、本願請求項１２の発明は、上記
請求項１から請求項１０の発明のいずれか一において、
上記超音波画像撮像手段は治療台の患者載置領域内の所
定部位に設置されていることを特徴としたものである。

【００１８】また更に、本願請求項１３の発明は、上記
請求項１から請求項１０の発明のいずれか一において、
上記超音波画像撮像手段を患者に固定するベルト手段が
備えられていることを特徴としたものである。

【００１９】また更に、本願請求項１４の発明は、上記
請求項１から請求項１３の発明のいずれか一において、
上記超音波画像撮像手段がビデオ信号出力手段を備えた
超音波画像診断装置を含んで構成される一方、上記超音
波画像処理手段は少なくとも上記超音波画像診断装置の
外部に設けられた外部計算機システムで構成され、該外
部計算機システムは上記ビデオ信号出力手段からのビデ
オ信号を受信入力し得るビデオ信号入力手段を備えてお
り、該外部計算機システムは、上記超音波画像診断装置
のビデオ信号出力手段から出力されたビデオ信号を上記
ビデオ信号入力手段で読み込んで超音波画像処理を行う
ことを特徴としたものである。

【００２０】また更に、本願請求項１５の発明に係るプ
ログラムは、コンピュータに、少なくとも治療対象部位
を含む所定領域についてＣТ撮像手段に治療計画用のＣ
Т画像を撮像させる機能と、該治療計画用のＣТ画像を
ＣТ画像処理手段に画像処理させる機能と、上記治療計
画用のＣТ画像を撮像する際に、少なくとも上記治療対
象部位を含む所定領域について超音波画像撮像手段に治
療計画用の超音波画像を同時撮像させる機能と、該治療
計画用の超音波画像を超音波画像処理手段に画像処理さ
せる機能と、少なくとも上記治療対象部位を含む所定領
域について上記超音波画像撮像手段に治療用の超音波画
像を撮像させる機能と、該治療用の超音波画像を上記超
音波画像処理手段に画像処理させる機能と、上記治療計
画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像とを比較
し、両超音波画像の相関値が所定値以上であるか否かを
判定する機能と、上記両超音波画像の相関値が所定値以
上のときにのみ、上記治療対象部位に対する放射線照射
が行われるように、放射線照射手段に対して制御信号を
出力する機能と、を実現させるためのものであることを
特徴としたものである。

【００２１】また更に、本願請求項１６の発明に係るプ
ログラムは、コンピュータに、少なくとも治療対象部位
を含む所定領域についてＣТ撮像手段に治療計画用のＣ
Т画像を撮像させる機能と、該治療計画用のＣТ画像を
ＣТ画像処理手段に画像処理させる機能と、少なくとも
上記治療対象部位を含む所定領域について上記超音波画
像撮像手段に治療用の超音波画像を撮像させる機能と、
該治療用の超音波画像を上記超音波画像処理手段に画像
処理させる機能と、上記治療計画用のＣТ画像上に放射
線の照射領域を設定する機能と、上記治療用の超音波画
像上において上記照射領域に対応する対応領域を設定す
る機能と、上記照射領域のＣТ画像と上記対応領域の超
音波画像とを比較し、両画像の相関値が所定値以上であ
るか否かを判定する機能と、上記両画像の相関値が所定
値以上のときにのみ、上記治療対象部位に対する放射線
照射が行われるように、放射線照射手段に対して制御信
号を出力する機能と、を実現させるためのものであるこ
とを特徴としたものである。

【００２２】また更に、本願請求項１７の発明は、上記
請求項１５または請求項１６の発明において、上記コン
ピュータに、上記治療計画用のＣТ画像の撮像時に、上
記ＣТ撮像手段に患者の呼吸位相に応じたＣТ画像をそ
れぞれ撮像させる機能と、上記治療対象部位と注意対象
臓器とが所定値以上離間する呼吸位相でのＣТ画像を治
療計画用のデータに用いる機能と、を更に実現させるた
めのものであることを特徴としたものである。

【００２３】また更に、本願請求項１８の発明は、上記
請求項１７の発明において、上記コンピュータに、上記
治療対象部位と注意対象臓器との離間状態を、上記治療
計画用のＣТ画像の撮像時と同時撮像で得られた治療計
画用の超音波画像に基づいて判定する機能を更に実現さ
せるためのものであることを特徴としたものである。

【００２４】また更に、本願請求項１９の発明は、上記
請求項１５または請求項１６の発明において、上記コン
ピュータに、上記治療計画用のＣТ画像の撮像時に、上
記ＣТ撮像手段に患者の任意の呼吸位相に同期したＣТ
画像を撮像させる機能と、該ＣТ画像に基づいて治療計
画用のデータを得る機能と、を更に実現させるためのも
のであることを特徴としたものである。

【００２５】また更に、本願請求項２０の発明は、上記
請求項１５の発明において、上記コンピュータに、治療
計画にて放射線の照射領域を設定する機能と、該照射領
域を治療計画用および治療用の両超音波画像に設定する
機能と、上記治療計画用の超音波画像と上記治療用の超
音波画像とを比較する際に、上記照射領域を含む部分領
域のみについて比較する機能と、を更に実現させるため
のものであることを特徴としたものである。

【００２６】また更に、本願請求項２１の発明は、上記
請求項１５の発明において、上記コンピュータに、上記
治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像とを
比較する際には、両超音波画像の画像データの一部を間
引いて比較する機能を更に実現させるためのものである
ことを特徴としたものである。

【００２７】また更に、本願請求項２２の発明は、上記
請求項１５の発明において、上記コンピュータに、上記
治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像とを
比較する際には、放射線の照射標的の移動量がより大き
い方向の画像データ長をより長く設定して比較する機能
を更に実現させるためのものであることを特徴としたも
のである。

【００２８】また更に、本願請求項２３の発明に係るプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体は、上記請求項１５から請求項２２のいずれか一に記
載されたプログラムを記録したものであることを特徴と
したものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に基づいて詳細に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の第１の実施の形態に係
る放射線治療装置の全体構成を概略的に示す説明図であ
る。この図に示すように、本実施の形態に係る放射線治
療装置は、治療台１１のテーブル１２上に載置された患
者Ｍについて、その治療対象部位Т（例えば腫瘍部な
ど）に放射線を照射し得る放射線照射手段としてのライ
ナックガントリ２１と、少なくとも上記治療対象部位Т
を含む所定領域のＣТ（Computed Tomography:コンピュ
ータ断層Ｘ線撮影）画像を撮像するＣＴ撮像手段として
のＣТスキャナ装置３１と、少なくとも上記治療対象部
位Тを含む所定領域の超音波画像を撮像する超音波撮像
手段としての超音波プローブ４１とを備えている。尚、
上記治療台１１のテーブル１２は、治療台支持軸１４を
中心にして回転可能とされている。

【００３０】上記ＣТスキャナ装置３１には、該装置３
１で得られたＣТ画像を画像処理するＣТ画像処理装置
３５が電気的に接続され、また、超音波プローブ４１に
は該プローブ４１で得られた超音波画像を画像処理する
超音波画像処理装置４５が電気的に接続されている。更
に、これら画像処理装置３５，４５には、液晶画面もし
くはＣＲТ画面を備えたモニタ装置３６，４６がそれぞ
れ付設されている。

【００３１】上記超音波プローブ４１は、アーム部材５
１（位置センサアーム）の先端ホルダ部５２に装着され
保持されている。この位置センサアーム５１は、その基
端部が治療室（例えば、治療室の床面）に設置されてい
る。尚、患者Ｍの固定用に固定具を用いる治療において
は、より好ましくは、この固定具に位置センサアーム５
１の基端部が設置される。上記位置センサアーム５１
は、三次元位置調節可能なもので、好ましくは複数の自
在継手５３を有して組み立てられた自由度の高い多関節
タイプのものであり、より好ましくは所謂ロボットアー
ムとして構成されている。そして、該アーム５１を駆動
制御することにより、その先端ホルダ部５２に装着・保
持された超音波プローブ４１を所望の三次元位置に位置
させることができ、且つ、この位置センサ系で定義され
る位置センサ座標系（Ｓｃ）での上記超音波プローブ４
１の位置を正確に検知し計測することができるようにな
っている。

【００３２】このように、超音波撮像手段（超音波プロ
ーブ４１）の位置を検知し計測する位置計測手段（位置
センサアーム５１）がアーム状部材を有し、該アーム状
部材には超音波プローブ４１を保持する保持部（先端保
持部５２）が設けられているので、上記超音波プローブ
４１を保持するための専用の部材を別途に設ける必要は
無い。つまり、上記位置センサアーム５１により、超音
波プローブ４１の位置計測と該超音波プローブ４１の保
持および患者Ｍに対する固定とを併せて行うことができ
るので、放射線治療装置の構造をより簡素化することが
できるのである。

【００３３】図４は位置センサアームの他の例を示した
ものである。この場合についても、位置センサアーム５
１’は、複数の自在継手５３’を有して組み立てられた
自由度の高い多関節タイプのロボットアームとして構成
され、その先端には、超音波プローブ４１を装着保持す
る保持部５２’が設けられており、図１で示した位置セ
ンサアーム５１と同様の作用を行うことができる。

【００３４】上記放射線治療装置では、以上の各構成要
素の作動を総合的に制御するために中央制御装置６０が
設けられている。この中央制御装置６０は、例えばマイ
クロコンピュータを主要部として構成され、上記各構成
要素に対して（具体的には、各構成要素個々の制御部に
対して）信号授受可能に接続されている。本実施の形態
では、この中央制御装置６０に、治療計画用のＣТ画像
を撮像する際に同時撮像して得られた治療計画用の超音
波画像と、治療時に撮像した治療用の超音波画像とを比
較し、両超音波画像の相関性を調べる比較手段としての
比較判定部６１が設けられている。

【００３５】この比較判定部６１には、上記ライナック
ガントリ２１の制御部２２に対して放射線照射の制御信
号を送信する照射制御部６２が信号授受可能に接続され
ている。そして、上記比較判定部６１により両超音波画
像の相関値演算され、この相関値が所定値以上のときに
のみ、上記治療対象部位Тに対する放射線照射が行われ
るように、上記照射制御部６２から放射線照射の制御信
号が出力されるようになっている。

【００３６】以上の構成要素を備えた放射線治療装置
は、その使用に先立って種々の調整やセッティングが行
われる。例えば、超音波画像データと超音波プローブ４
１の撮像特性、或いは位置センサアーム５１による位置
検出データと超音波プローブ４１の実際位置などについ
ては、予めキャリブレーション（較正）を完了してお
く。このキャリブレーションには、例えば、所謂ファン
トム（phantom）等を用いることができる。

【００３７】また、ライナックガントリ２１と位置セン
サアーム５１、つまり、ライナックガントリ２１が定義
するライナック座標系Ｌｃと位置センサ系が定義する上
記位置センサ座標系Ｓｃとは、例えば機器設置時にキャ
リブレーションしておく。このキャリブレーションに
は、例えば、所謂ファントム等を用いることができる。
これにより、超音波プローブ４１で撮像された超音波画
像は、位置センサ座標系Ｓｃを介してライナック座標系
Ｌｃに変換される。尚、上記位置センサ座標系Ｓｃの原
点は、例えば治療台１１のベース１３の回転中心線上に
あり、また、ライナック座標系Ｌｃの原点はライナック
ガントリ２１の回転中心線上にある。

【００３８】以上のように構成され調整された放射線治
療装置を用いて放射線治療計画を立案し、この計画に沿
って放射線治療を行う基本的な手順等について、主とし
て図２のフローチャートを参照しながら説明する。ま
ず、治療計画を立案するために、ステップ＃１で、上記
ＣТスキャナ３１により、患者Ｍの治療対象部位Тを含
む所定領域について治療計画用のＣТ画像（Ｃｐ）を撮
像する。また、このステップ＃１の工程と同時に行われ
るステップ＃２で、上記治療計画用ＣТ画像（Ｃｐ）の
撮像と同時に（同時相で）治療計画用の超音波画像（Ｕ
ｐ）が撮像される。このとき、位置センサアーム５１に
より超音波プローブ４１の位置が計測される。

【００３９】次に、担当医師等を中心とした治療スタッ
フは、患者Ｍが短時間息止めした状態で撮像された上記
治療計画用ＣТ画像（Ｃｐ）などに基づいて、治療対象
部位Тを確認するとともに放射線の照射標的を特定す
る。また、例えばこの照射標的の近傍にある等の理由に
より、放射線照射の際に特に注意対象とすべき他の臓器
（本願発明で言う、所謂、注意対象臓器）を指定する。
そして、治療計画が立案される。これにより、治療計画
用ＣТ画像（Ｃｐ）に基づいた放射線照射領域の設定が
行われることになる（ステップ＃３）。

【００４０】以上のようにして患者Ｍに対する放射線治
療計画が立案されるが、上記治療計画用のＣТ画像Ｃｐ
を撮像する際には（上記ステップ＃１参照）、好ましく
は、患者Ｍの呼吸制御をして撮像される。すなわち、患
者Ｍの種々の呼吸位相について、各呼吸位相に応じたＣ
Т画像がそれぞれ撮像される。具体的には、例えば、患
者Ｍの呼吸位相が最大呼気，通常呼吸下での最大吸気，
中間の状態等の種々の段階について、それぞれ息止め状
態でＣТ画像Ｃｐを撮像する。そして、上記治療対象部
位Тと注意対象臓器とが所定値以上離間する（好ましく
は、最も離間する）呼吸位相でのＣТ画像を治療計画用
のデータに用いる。

【００４１】このように、治療計画用のＣТ画像Ｃｐを
患者Ｍの呼吸制御下で撮像することにより、患者Ｍの呼
吸位相に応じた治療対象部位Тの挙動に対して、より安
全で効率的な治療計画を立案することができる。特に、
上記治療対象部位Тと注意対象臓器とが所定値以上離間
する（好ましくは、最も離間する）呼吸位相でのＣТ画
像を治療計画用のデータに用いることにより、治療計画
自体の精度を高めることができるのである。また、治療
対象部位Т（照射標的）周囲の誤認識要素となる注意対
象臓器の影響を抑制することができるので、治療時に撮
像する治療用超音波画像との相関精度も高めることがで
きる。

【００４２】尚、上記のような患者Ｍの呼吸制御に基づ
いた治療計画を立案する場合、上記治療対象部位Тと注
意対象臓器との離間状態を、治療計画用ＣТ画像Ｃｐを
撮像する際に同時撮像して得られた治療計画用の超音波
画像Ｕｐに基づいて視覚的に判断するようにしても良
い。この場合には、治療対象部位Тと注意対象臓器とが
所定値以上離間する（好ましくは、最も離間する）ＣТ
画像が得られる呼吸位相を、リアルタイムで且つ高精度
で求めることが可能になる。

【００４３】以上のようにして立案された治療計画に基
づいて放射線治療を行う場合、まず予め、患者Ｍの治療
計画時に設定したアイソセンタ位置をライナックガント
リ２１のアイソセンタの位置に一致するように治療台１
１を位置合せしておく。次に、位置センサアーム５１の
先端ホルダ部５２に装着保持された超音波プローブ４１
を患者Ｍに接触させる。その際、治療対象部位（照射標
的）Тが視認できる位置に超音波プローブ４１を設定す
る。尚、この超音波プローブ４１の配設位置は、より好
ましくは、放射線の照射標的Тが超音波画像内に確認で
き、且つ、ライナックガントリ２１からの照射ビームと
交錯しない位置に設定される。このように位置設定する
ことにより、立案された治療計画をより精度良く実行す
ることができる。

【００４４】そして、患者Ｍの治療対象部位Тを含む所
定領域について超音波画像（治療用超音波画像Ｕｔ）を
リアルタイムで撮像する（図２：ステップ＃４）。この
治療用超音波画像（Ｕｔ）は、治療計画用のものと同様
に、位置センサ座標系Ｓｃを介してライナック座標系Ｌ
ｃに変換される。次に、この治療用超音波画像（Ｕｔ）
が、治療計画用ＣТ画像（Ｃｐ）と同時撮像された治療
計画用超音波画像（Ｕｐ）と比較され、両画像の相関性
が調べられる。すなわち、中央制御装置６０の比較判定
部６１で、両超音波画像の相関値が演算され（ステップ
＃５）、この相関値が予め設定された所定値（閾値）以
上であるか否かが判定される（ステップ＃６）。この相
関としては、例えば、３次元での照射標的Тの動きを検
知するために、超音波画像の３次元データを用いた正規
化相関が求められる。

【００４５】そして、このステップ＃６での判定結果が
ＹＥＳの場合には、照射制御部６２からライナックガン
トリ２１の制御部２２に照射信号が送信され（ステップ
＃７）、照射標的Тに対して放射線が照射される。その
後、ステップ＃４以降の各ステップが繰り返して実行さ
れる。一方、ステップ＃６での判定結果がＮＯの場合に
は、上記照射制御部６２から照射信号が送信されること
はなく、ステップ＃４以降の各ステップが繰り返して実
行される。以上のステップ＃４以降の各ステップを繰り
返すことにより、上記照射標的Тに対して治療計画に基
づいた所定量の放射線が照射されると、治療は終了す
る。

【００４６】図３（ａ）及び（ｂ）は、以上の治療計画
および治療ステップで撮像され、治療時に比較され相関
が演算される治療計画用超音波画像Ｕｐ１と治療用超音
波画像Ｕｔ１とを模式的に表わした説明図である。これ
らの図において、符号Тｐは治療計画時の照射標的（治
療対象部位）を示し、符号Тｔは治療時のある時点にお
ける照射標的を示している。図３（ａ）の状態では、両
超音波画像Ｕｔ１，Ｕｐ１の相関が低く、この状態で放
射線が照射されることはない。一方、図３（ｂ）の場合
には、両超音波画像Ｕｔ１，Ｕｐ１の相関が十分に高い
（相関値が閾値以上である）ので、照射標的Тｔへの放
射線の照射が行われる。

【００４７】以上のような各ステップは、基本的には中
央制御装置６０のコンピュータを利用して放射線治療装
置を作動させ制御することにより順次実行されるのであ
るが、コンピュータにかかる機能を実現させるためのプ
ログラムは、例えば、具体的には図示しなかったが中央
制御装置６０のメモリ部に記憶されており、放射線治療
装置を作動させる際に呼び出して適用される。尚、かか
るプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体
（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ等の光
ディスク媒体など）に記録しておき、必要時にかかる記
録媒体を中央制御装置６０の読み出し装置（若しくは、
該中央制御装置６０に電気的に接続された外部の読み出
し装置）に装着し、プログラムを読み出して利用するよ
うにしても良い。

【００４８】以上、説明したように、本実施の形態によ
れば、治療計画用のＣТ画像Ｃｐを撮像する際に同時撮
像して得られた治療計画用の超音波画像Ｕｐと、治療時
にリアルタイムに撮像した治療用の超音波画像Ｕｔとが
比較され、両超音波画像Ｕｐ，Ｕｔの相関性を調べてそ
の相関値が所定値以上のときにのみ、つまり、患者Ｍの
呼吸や拍動若しくは体動などに起因する治療対象部位Т
の挙動が治療計画時における挙動と一致度の高いときに
のみ、治療対象部位Тに対する放射線照射が行われるよ
うに、ライナックガントリ２１の作動が制御される。従
って、患者Ｍの呼吸や拍動若しくは体動などに起因する
治療対象部位Тの挙動に関して、治療計画時と極めて一
致度が高い状態での放射線照射が可能となり、より精度
の高い放射線治療を行うことができる。この場合におい
て、予め患者Ｍの体内に例えば金球等のを埋め込んでお
きこれをＸ線ТＶカメラで撮像し追跡するようにした従
来方法のように、放射線治療装置自体の大型化や過度の
複雑化を特に招来することはなく、また、侵襲性も無
い。すなわち、非侵襲性で患者Ｍの負担が軽く、且つ、
安全性の高い放射線治療を行うことができるのである。

【００４９】実施の形態２．次に、本発明の第２の実施
の形態について説明する。尚、以下の説明において、上
記第１の実施の形態における場合と、同様の構成を備え
同様の作用を有するものについては同一の符号を付し、
それ以上の説明は省略する。上述のように、治療計画立
案時には治療計画用ＣТ画像と治療計画用超音波画像と
が同時撮像されるのであるが、この治療計画用超音波画
像として、例えば、アイソセンタを含むスライス画像を
１枚使う場合は、照射標的Тが最も大きく変位するスラ
イス方向を選択することが、照射標的Тの動きを伴う場
合の放射線治療の精度を高める上で望ましい。

【００５０】そのため、例えば図５に模式的に示すよう
に、患者Ｍ上に超音波プローブ４１を設定して種々の方
向について治療計画用の超音波画像Ｕｐ２，Ｕｐ３，Ｕ
ｐ４を撮像し、最も好ましいスライス方向を、例えば、
目視または照射標的Тの速度場から設定する。尚、図６
は、ある治療計画用超音波画像Ｕｐ５の特定のスライス
面Ｆｓ５上の照射標的Тｐ及びその変位状態を示してい
る。この状態で撮像された治療計画用超音波画像と治療
用超音波画像とを比較して両者の相関を求めると、正確
に照射標的Тの位置を検知した放射線治療を行うことが
できる。この場合、治療用超音波画像は、アイソセンタ
を含み、治療計画時と同じスライス平面における画像と
する。

【００５１】また、超音波プローブ４１の位置は、前述
のように、治療時にライナックガントリ２１の照射ビー
ムの方向と交錯しないことが望ましい。そのため、超音
波プローブ４１の形状モデルを作成し、位置センサ座標
系Ｓｃからライナック座標系Ｌｃに変換して、ライナッ
クガントリ２１のビームと３次元的な交錯の有無を判定
する。そして、条件を満たす位置に超音波プローブ４１
が設置される。この場合、治療時、治療計画上のビーム
方向が考慮されているので、超音波プローブ４１の設置
を効率良く行うことができる。

【００５２】実施の形態３．次に、本発明の第３の実施
の形態について説明する。この第３の実施の形態は、主
として、治療計画用および治療用の両超音波画像を比較
して両者の相関値を演算する際の処理時間の短縮を図る
ものである。前述のように、放射線治療計画の立案時に
は、治療計画用ＣТ画像に放射線の照射領域が設定され
る。図７（ａ）は、照射標的Тｐを含む所定範囲に照射
領域Ａｃｐが設定された治療計画用ＣТ画像Ｃｐ６を模
式的に示したものである。

【００５３】次いで、上記治療計画用ＣТ画像Ｃｐ６と
同時撮像した治療計画用超音波画像Ｕｐ６（図７（ｂ）
参照）内に上記照射領域を設定する。この設定は、例え
ば、治療計画用ＣТ画像Ｃｐ６内の各データをライナッ
ク座標系Ｌｃに変換することによって行われる。一方、
治療計画用超音波画像Ｕｐ６については、当該画像内の
各データが、位置センサ座標系Ｓｃに変換された後、更
にライナック座標系Ｌｃに変換される。尚、これらの変
換行列は、機器設置時にファントムを用いたキャリブレ
ーションを行うことによって求められる。両画像Ｃｐ
６，Ｕｐ６の各データを同じ座標系に配置した結果、治
療計画用ＣТ画像Ｃｐ６内の照射領域Ａｃｐを、図７
（ｂ）に示すように、治療計画用超音波画像Ｕｐ６内に
設定することができる（照射領域Ａｕｐ）。

【００５４】そして、治療時に治療用超音波画像Ｕｔ６
（図７（ｃ）参照）をリアルタイムに撮像する。この治
療用超音波画像Ｕｔ６は、治療計画用超音波画像Ｕｐ６
の場合と同様にして、画像内の各データが、位置センサ
座標系Ｓｃに変換された後、更にライナック座標系Ｌｃ
に変換され、治療用超音波画像Ｕｔ６の照射領域Ａｕｔ
内と治療計画用超音波画像Ｕｐ６の照射領域Ａｕｐ内に
おける相関演算が行われる。この相関演算を行う場合、
実際には、治療用超音波画像Ｕｔ６の照射領域Ａｕｔに
ある程度のマージン領域を加えた領域と、治療計画用超
音波画像Ｕｐ６の照射領域Ａｕｐに上記と同じマージン
領域を加えた領域とについて、両者の相関値を求める相
関演算を行うことがより好ましい。これは、実際には、
照射領域内のみの相関だけでは判断が難しい場合が多
く、照射領域外に両者の相関値を大きくするような目印
となる領域があった場合に、かかる領域をマージンとし
て含ませることが有効だからである。

【００５５】すなわち、治療計画にて放射線の照射領域
を設定するとともに、該照射領域を治療計画用および治
療用の両超音波画像Ｕｐ６，Ｕｔ６に設定し、治療計画
用の超音波画像Ｕｐ６と治療用の超音波画像Ｕｔ６とを
比較する際には、各々の照射領域Ａｕｐ，Ａｕｔでなる
部分領域のみ（実際には、上記マージン領域を含む領
域）について比較するので、両超音波画像Ｕｐ６，Ｕｔ
６を比較して相関値を求める際の処理時間が短縮でき、
しかも、放射線の照射領域Ａｕｐ，Ａｕｔ内のみ（実際
には、上記マージン領域を含む領域）での比較となり誤
認識対象が無くなるため、精度のより高い相関値を得る
ことができる。そして、変位する照射標的Тをリアルタ
イムにゲーティング照射することができるのである。

【００５６】実施の形態４．次に、本発明の第４の実施
の形態について説明する。この第４の実施の形態も、主
として、治療計画用および治療用の両超音波画像を比較
して両者の相関値を演算する際の処理時間の短縮を図る
ものである。本実施の形態では、治療計画用の超音波画
像と治療用の超音波画像とを比較する際には、両超音波
画像の画像データの一部を間引いて比較される。

【００５７】図８は、超音波画像の３次元画像データを
１方向について間引く場合を示す超音波画像Ｕ８の模式
的な説明図である。この場合には、治療計画用の超音波
画像と治療用の超音波画像とを比較するに際して、両超
音波画像の３次元画像データの一部を間引いて、例えば
図８に示すように、１方向（図における上下方向）の平
行なスライス面ＦＶ１〜ＦＶ３上の画像データについて
のみ比較し、この少数の画像データについてのみ相関値
の演算が行われる。

【００５８】また、図９は、超音波画像の画像データを
直交する２方向について間引く場合を示す超音波画像Ｕ
９の模式的な説明図である。この場合には、治療計画用
の超音波画像と治療用の超音波画像とを比較するに際し
て、両超音波画像の３次元画像データの一部を間引い
て、図９に示すように、１方向（図における上下方向）
の平行なスライス面ＦＶ１〜ＦＶ３上の画像データ、及
びこれらスライス面ＦＶ１〜ＦＶ３に直交するスライス
面ＦＨ１〜ＦＨ３上の画像データについてのみ比較し、
この少数の画像データについてのみ相関値の演算が行わ
れる。

【００５９】尚、以上のように間引いて得られた各スラ
イス面ＦＶ１〜ＦＶ３及び／又はスライス面ＦＨ１〜Ｆ
Ｈ３について、更に、その面上からデータを間引いて、
演算処理を行うデータ量を低減しても良い。また、間引
いた結果、相関値の演算処理を行うべき画像データが、
２次元スライス画像１枚だけであっても良い。

【００６０】本実施の形態では、治療計画用の超音波画
像と治療用の超音波画像とを比較する際には、両超音波
画像の画像データの一部を間引いて比較するので、両超
音波画像を比較して相関値を求める際の処理時間が短縮
でき、リアルタイムでのゲーティング照射が可能とな
る。

【００６１】また、治療計画用の超音波画像と治療用の
超音波画像とを比較する際には、放射線の照射標的Тｕ
の移動量がより大きい方向の画像データ長をより長く設
定して比較することがより好ましい。この場合には、両
超音波画像を比較して相関値を求めるに際して、限られ
た処理時間に対してより精度の高い相関演算を行うこと
が可能になる。

【００６２】実施の形態５．次に、本発明の第５の実施
の形態について説明する。この第５の実施の形態は、主
として、超音波プローブ４１の設置方法に関するもので
ある。図１０は、本実施の形態に係る超音波プローブ４
１の設置構造を模式的に示す説明図である。この図に示
すように、本実施の形態では、超音波プローブ４１は、
治療テーブル１２において患者Ｍが載置される領域内の
所定部位に配設されている。具体的には、治療テーブル
１２上に例えば腹臥位で横たわった患者Ｍと治療テーブ
ル１２との間に配設されたクッション部材１９に設置さ
れている。

【００６３】また、図１１は、本実施の形態に係る超音
波プローブ４１の固定構造の変形例を模式的に示す説明
図である。この場合には、患者Ｍと治療テーブル１２と
の間にはクッション部材は配設されておらず、超音波プ
ローブ４１は治療テーブル１２に直接に設置されてい
る。尚、図１０及び図１１においては、治療テーブル１
２上に腹臥位で横たわった患者Ｍの腹部側に超音波プロ
ーブ４１を設定するために、該プローブ４１又はこれに
加えて先端保持部５２を含む位置センサアーム５１の一
部を挿通させる開口部（不図示）が治療テーブル１２の
所定部位に設けられる。また、この開口部を挿通して位
置設定された上記超音波プローブ４１及び／又は先端保
持部５２を、上記クッション部材１９又は治療テーブル
１２自体に設置する際には、例えばネジ止め或いはバン
ド若しくはベルトによる固定など、種々の公知の方法を
適用することができるが、例えば、この設置部分に自在
継手等を適用することにより、超音波プローブ４１及び
／又は先端保持部５２の方位を容易に調節し得るように
設置することが好ましい。

【００６４】放射線による治療対象部位が例えば前立腺
である場合などでは、放射線治療を施すに際して、例え
ば図１０や図１１に示されるように、患者Ｍは、通常、
治療テーブル１２上で腹臥位の姿勢をとる。このような
場合、図１で示したような超音波プローブ４１の保持方
法で、患者Ｍの背部側から撮像したのでは、脊椎等の影
響で有用な超音波画像を得ることが一般に困難であるの
で、患者Ｍが腹臥位の姿勢でその腹部側から超音波撮像
を行わざるを得ない場合が生じ得る。

【００６５】このような場合には、例えば上記図１０や
図１１に示されるように、超音波プローブ４１を治療台
の患者載置領域内の所定部位（例えば、治療テーブル１
２上のクッション部材１９や治療テーブル１２自体）に
設置することにより、上記超音波プローブ４１は、治療
テーブル１２上に例えば腹臥位で載置された患者Ｍの体
重によって当該患者Ｍに対してより確実かつ強く圧着さ
れるので、より高解像度の超音波画像を得ることができ
るのである。

【００６６】実施の形態６．次に、本発明の第６の実施
の形態について説明する。この第６の実施の形態も、主
として、超音波プローブ４１の設置方法に関するもので
ある。図１２は、本実施の形態に係る超音波プローブ４
１の設置構造を模式的に示す説明図である。この図に示
すように、本実施の形態では、超音波プローブ４１を患
者Ｍに対して圧着固定するためにプローブ圧着用ベルト
７１が備えられている。このベルト７１は、例えばゴム
等の所定の弾性を有する材料で製作されており、かかる
圧着用ベルト７１を用いて超音波プローブ４１を患者Ｍ
の所定部位に固定することにより、その弾性作用で超音
波プローブ４１は患者Ｍに対して確実な接触状態を維持
して固定される。

【００６７】患者Ｍについてその所定部位の超音波画像
を撮像する場合、良好な超音波画像を得るためには、周
知のように、超音波プローブ４１は患者Ｍに対して確実
に接触状態を保つ必要があるが、患者Ｍの呼吸動作や若
干の体動等による動きのために、超音波プローブ４１と
患者Ｍとの接触が弱くなる場合があり得る。このような
場合には、上記プローブ圧着用ベルト７１を用いて超音
波プローブ４１を患者Ｍに対して固定しておくことによ
り、超音波プローブ４１を患者Ｍに対してより確実かつ
強固に固定することができ、例えば患者の呼吸や拍動若
しくは体動などによって超音波プローブ４１が患者Ｍか
ら離間することを確実に防止し、高解像度の超音波画像
を安定して得ることができるのである。

【００６８】実施の形態７．次に、本発明の第７の実施
の形態について説明する。この第７の実施の形態は、超
音波プローブと位置センサアームとの固定構造に関する
ものである。図１３は、本実施の形態に係る超音波プロ
ーブ４１と位置センサアーム９１との固定構造を模式的
に示す説明図である。この図に示すように、本実施の形
態では、超音波画像処理装置を含む超音波診断装置８０
の超音波プローブ４１を、三次元位置センサとしての位
置センサアーム９１に固定する際に、該位置センサアー
ム９１のセンサ素子が取り付けられた先端部９１ａが超
音波プローブ４１に覆われることが無く、また同時に、
上記先端部９１ａが外部の観測点に接触できるように
（好ましくは、上記先端部９１ａが超音波プローブ４１
からある程度以上突き出るように）固定が行われる。

【００６９】かかる固定構造を採用することにより、超
音波プローブ４０は位置センサアーム９１に固定されて
いるので、前述の各実施の形態における放射線治療装置
に有効に適用することができる。しかも、その場合にお
いて、位置センサアーム９１のセンサ素子が設けられた
先端部９１ａが超音波プローブ４１で覆われることなく
外部に接触可能に（つまり、ある程度以上突き出た状態
で）、両者が固定されているので、超音波プローブ４１
と三次元位置センサ９１とのキャリブレーションを行う
際に、両者を互いに取り外す必要無しにファントムの参
照点位置を求めることができ、キャリブレーション精度
を効果的に高めることができる。

【００７０】実施の形態８．次に、本発明の第８の実施
の形態について説明する。この第８の実施の形態は、主
として、治療計画用ＣТ画像の撮像時に治療計画用超音
波画像を同時撮像することができない場合についてのも
のである。例えば、位置センサアーム５１とＣТスキャ
ナ装置３１等との配置関係などにより超音波プローブ４
１を所要の位置に配置できず、治療計画時にＣТ画像の
撮像と超音波画像の撮像とを同時に行うことができない
場合には、治療計画用のＣТ画像上に設定された放射線
の照射領域と、治療時にリアルタイムに撮像した治療用
の超音波画像において上記照射領域に対応する対応領域
とを比較して、両者の相関値を求める。

【００７１】具体的には、治療計画用のＣТ画像上に設
定された放射線の照射領域を所謂マスク領域として、治
療時に撮像した治療用の超音波画像にマスク処理を行
い、これらマスク領域内での画素値の平均，分散を求
め、予め求めておいた超音波画像内での照射領域の平
均，分散との類似度を演算する。この類似度が第１の実
施の形態における相関値に相当する。そして、両者の相
関値（上記類似度）が以上のときにのみ、つまり、患者
Ｍの呼吸や拍動若しくは体動などに起因する治療対象部
位Тの挙動が治療計画時における挙動と一致度の高いと
きにのみ、治療対象部位Тに対する放射線照射が行われ
るように、ライナックガントリ２１の作動が制御される
ようになっている。

【００７２】従って、本実施の形態によれば、基本的に
は、上記第１の実施の形態における場合と同様の作用効
果を奏することができ、特に、治療計画用ＣТ画像の撮
像時に治療計画用超音波画像を同時撮像することができ
ない場合でも、患者Ｍの呼吸や拍動若しくは体動などに
起因する治療対象部位の挙動に関して、治療計画時と極
めて一致度が高い状態での放射線照射を行うことが可能
になる。

【００７３】実施の形態９．次に、本発明の第９の実施
の形態について説明する。この第９の実施の形態も、主
として、治療計画用のＣТ画像の撮像方法に関するもの
である。本実施の形態では、治療計画用のＣТ画像を撮
像する際に、患者の任意の呼吸位相に同期したＣТ画像
が撮像される。具体的には、治療計画用ＣТ画像を撮像
する際には、呼吸センサにより患者Ｍの通常呼吸下で撮
像を行い、呼吸ゲーティングＣТ撮像または後処理によ
り、任意の呼吸位相画像を再構成することができる。

【００７４】上記呼吸センサとしては、体外設置型スト
レインゲージや超音波画像などを適用することができ
る。また、上記後処理とは、ＣТスキャナ装置のＸ線管
回転における各投影データに呼吸位相情報を与えてお
き、所定の呼吸位相に対する投影データのみから画像を
再構成する方法である。複数の呼吸位相のＣТ画像を一
挙に得ることが可能である。

【００７５】本実施の形態によれば、上記治療計画用の
ＣТ画像を撮像する際に、患者Ｍの任意の呼吸位相に同
期したＣТ画像を撮像することにより、患者Ｍの任意の
呼吸位相での呼吸によるブレのない治療計画用ＣТ画像
を得ることができ、かかるＣТ画像に基づいて治療計画
用のデータを得るので、治療計画の精度をより高めるこ
とができる。

【００７６】実施の形態１０．次に、本発明の第１０の
実施の形態について説明する。上述の各実施の形態で
は、例えば図１に示されるように、少なくとも治療対象
部位を含む所定領域の超音波画像を撮像する超音波撮像
手段（超音波プローブ４１）と、該超音波撮像手段で得
られた超音波画像を画像処理する超音波画像処理手段
（超音波画像処理装置４５）とは、同一システム若しく
は装置内に存在するものとして設けられている。しかし
ながら、これら両手段は必ずしも１つのシステム内に設
けられる必要はない。

【００７７】本実施の形態では、図１４のブロック構成
図に示すように、上記超音波画像撮像手段がビデオ信号
出力手段１０２を備えた超音波画像診断装置１００を含
んで構成されている。一方、超音波画像処理手段は、少
なくとも上記超音波画像診断装置１００の外部、より好
ましくは当該放射線治療装置の外部に設けられた外部計
算機システム１１０で構成されている。この外部計算機
システム１１０は、超音波画像診断装置１００のビデオ
信号出力手段１０２からのビデオ信号を受信入力し得る
ビデオ信号入力手段１１２を備えている。尚、この外部
計算機システムは、当該放射線治療装置に対する専用の
ものである必要はない。

【００７８】一般的な超音波画像診断装置は、多くの場
合ビデオプリンタを備えており、殆どの場合ビデオ信号
出力手段（例えば、所謂ＮТＳＣビデオ信号出力手段）
を標準的に備えている。従って、本実施の形態において
も、超音波画像診断装置１００で得られた超音波画像デ
ータをビデオ信号として出力するに際して、該超音波画
像診断装置１００に標準装備されたビデオ信号出力手段
１０２を用いることができ、かかる出力用の装備（ビデ
オ信号出力手段）を新たに設ける必要はない。また、超
音波画像データをビデオ信号レベルで転送する場合に
は、上記超音波画像診断装置１００の内部のプログラム
を変更する必要性も無い。従って、上記外部計算機シス
テム１１０の所謂ＰＣＩバスに、ビデオ信号入力用のボ
ードを挿入するだけで、本実施の形態に係る方式を容易
に実現することができ、実用上非常に有利である。

【００７９】以上の構成において、上記超音波画像診断
装置１００で得られた超音波画像データは、ビデオ信号
出力手段１０２を介して、外部計算機システム１１０の
ビデオ信号入力手段１１２に対し、ビデオ信号レベルで
実時間転送され入力される。すなわち、この外部計算機
システム１１０が、上記超音波画像診断装置１００のビ
デオ信号出力手段１０２から出力されたビデオ信号を上
記ビデオ信号入力手段１１２で読み込んで超音波画像処
理を行うようになっている。

【００８０】尚、ビデオ入力手段としては、上述のＮТ
ＳＣビデオ信号（段落番号［００７８］参照）に対応す
るものが利用できる。また、これ以外のビデオ入力手段
としては、超音波画像診断装置１００のＣＲＴモニタへ
供給されるＶＧＡ，ＳＶＧＡ，ＸＧＡ，ＳＸＧＡ規格の
信号に対応するものも市販されている。この場合、ビデ
オ信号出力手段１０２としては、通常の計算機で用いら
れているビデオカードを用いることができる。更に、近
年では、デジタル出力のビデオカードも実用に供されて
いるので、デジタル信号を入力できるビデオ信号入力手
段を用いることができる。これらの手法によれば、上述
のＮＴＳＣ信号よりも空間分解能が高いビデオ映像情報
を伝送できるというメリットが得られる。

【００８１】このように、超音波撮像手段（超音波画像
診断装置１００）で得られた超音波画像を画像処理する
超音波画像処理手段として上記外部計算機システム１１
０を用いることにより、超音波画像診断装置１００の構
成、ひいては放射線治療装置自体の構成の複雑化を特に
招来すること無く、高速処理可能な計算機システムを利
用することができ、画像処理時間の短縮化を図ることが
でき、また、複雑で大量のデータ処理を要する画像処理
にもより容易に対応することが可能になる。

【００８２】本実施の形態では、上記超音波画像診断装
置１００で得られた超音波画像データを外部計算機シス
テム１１０に高速転送する必要がある。この転送方式と
しては、上述のようなビデオ信号レベルでの転送による
方式以外にも、両装置のメモリ間をローカル・エリア・
ネットワーク等の通信回線で結んで、例えばソケット通
信方式などの方法により高速でデータ転送する方式を適
用することも可能である。

【００８３】尚、図１に示した実施の形態では、治療計
画用の超音波画像と治療用の超音波画像とを比較して両
超音波画像の相関性を調べる比較判定部６１、及びライ
ナックガントリ２１に対して放射線照射の制御信号を送
信する照射制御部６２は共に、中央制御装置６０内に設
けられていたが、かかる比較判定部や照射制御部を上記
中央制御装置６０とは別体に設けるようにしても良い。
このように、本発明は、上記実施態様に限定されること
無く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更
或いは設計上の改良などを行い得るものであることは、
言うまでも無い。

【００８４】

【発明の効果】本願請求項１の発明によれば、治療計画
用のＣТ画像を撮像する際に同時撮像して得られた治療
計画用の超音波画像と、治療時にリアルタイムに撮像し
た治療用の超音波画像とが比較され、両超音波画像の相
関性を調べてその相関値が所定値以上のときにのみ、つ
まり、患者の呼吸や拍動若しくは体動などに起因する治
療対象部位の挙動が治療計画時における挙動と一致度の
高いときにのみ、治療対象部位に対する放射線照射が行
われるように、放射線照射手段の作動が制御される。従
って、患者の呼吸や拍動若しくは体動などに起因する治
療対象部位の挙動に関して、治療計画時と極めて一致度
が高い状態での放射線照射が可能となり、より精度の高
い放射線治療を行うことができる。この場合において、
予め患者の体内にマーカ（例えば金球）を埋め込んでお
きこれをＸ線ТＶカメラで撮像し追跡するようにした従
来方法のように、装置自体の大型化や過度の複雑化を特
に招来することはなく、また、侵襲性も無い。すなわ
ち、非侵襲性で且つ安全性の高い放射線治療を行うこと
ができる。

【００８５】また、本願請求項２の発明にによれば、治
療計画用のＣТ画像上に設定された放射線の照射領域
と、治療時にリアルタイムに撮像した治療用の超音波画
像において上記照射領域に対応する対応領域とが比較さ
れ、上記照射領域のＣТ画像と上記対応領域の超音波画
像の相関性を調べてその相関値が所定値以上のときにの
み、つまり、患者の呼吸や拍動若しくは体動などに起因
する治療対象部位の挙動が治療計画時における挙動と一
致度の高いときにのみ、治療対象部位に対する放射線照
射が行われるように、放射線照射手段の作動が制御され
る。従って、患者の呼吸や拍動若しくは体動などに起因
する治療対象部位の挙動に関して、治療計画時と極めて
一致度が高い状態での放射線照射が可能となり、より精
度の高い放射線治療を行うことができる。特に、治療計
画用ＣТ画像の撮像時に治療計画用超音波画像を同時撮
像することができない場合でも、患者の呼吸や拍動若し
くは体動などに起因する治療対象部位の挙動に関して、
治療計画時と極めて一致度が高い状態での放射線照射を
行うことが可能になる。この場合において、予め患者の
体内にマーカ（例えば金球）を埋め込んでおきこれをＸ
線ТＶカメラで撮像し追跡するようにした従来方法のよ
うに、装置自体の大型化や過度の複雑化を特に招来する
ことはなく、また、侵襲性も無い。すなわち、非侵襲性
で且つ安全性の高い放射線治療を行うことができる。

【００８６】更に、本願請求項３の発明によれば上記請
求項１または請求項２の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、上記治療計画用のＣТ画像を撮像する
際に、患者の呼吸位相に応じたＣТ画像をそれぞれ撮像
し、上記治療対象部位と注意対象臓器とが所定値以上離
間する呼吸位相でのＣТ画像を治療計画用のデータに用
いるので、患者の呼吸位相に応じた治療対象部位の挙動
に対して、より安全で効率的な治療計画を立案すること
ができる。また、上記治療対象部位と注意対象臓器とが
所定値以上離間する呼吸位相でのＣТ画像を治療計画用
のデータに用いることにより、治療計画自体の精度を高
めることができる。更に、治療対象部位（照射標的）周
囲の誤認識要素となる注意対象臓器の影響を抑制するこ
とができるので、治療時に撮像する治療用超音波画像と
の相関精度も高めることができる。

【００８７】また更に、本願請求項４の発明によれば上
記請求項３の発明と同様の効果を奏することができる。
特に、上記治療対象部位と注意対象臓器との離間状態
を、上記治療計画用のＣТ画像を撮像する際に同時撮像
して得られた治療計画用の超音波画像に基づいて判定す
るので、治療対象部位と注意対象臓器とが所定値以上離
間するＣТ画像が得られる呼吸位相を、リアルタイムで
且つ高精度で求めることが可能になる。

【００８８】また更に、本願請求項５の発明によれば上
記請求項１または請求項２の発明と同様の効果を奏する
ことができる。特に、上記治療計画用のＣТ画像を撮像
する際に、患者の任意の呼吸位相に同期したＣТ画像を
撮像することにより、患者の任意の呼吸位相での呼吸に
よるブレのない治療計画用ＣТ画像を得ることができ、
かかるＣТ画像に基づいて治療計画用のデータを得るの
で、治療計画の精度をより高めることができる。

【００８９】また更に、本願請求項６の発明によれば上
記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。
特に、治療計画にて放射線の照射領域を設定するととも
に、該照射領域を治療計画用および治療用の両超音波画
像に設定し、治療計画用の超音波画像と治療用の超音波
画像とを比較する際には、上記照射領域を含む部分領域
のみについて比較するので、両超音波画像を比較して相
関値を求める際の処理時間が短縮でき、しかも、放射線
の照射領域を含む部分領域内のみでの比較となり誤認識
対象が少なくなるため、精度のより高い相関値を得るこ
とができる。

【００９０】また更に、本願請求項７の発明によれば上
記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。
特に、治療計画用の超音波画像と治療用の超音波画像と
を比較する際には、両超音波画像の画像データの一部を
間引いて比較するので、両超音波画像を比較して相関値
を求める際の処理時間が短縮でき、リアルタイムでのゲ
ーティング照射が可能となる。

【００９１】また更に、本願請求項８の発明によれば上
記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。
特に、治療計画用の超音波画像と治療用の超音波画像と
を比較する際には、放射線の照射標的の移動量がより大
きい方向の画像データ長をより長く設定して比較するの
で、両超音波画像を比較して相関値を求めるに際して、
限られた処理時間でより精度の高い相関演算を行うこと
が可能になる。

【００９２】また更に、本願請求項９の発明によれば、
上記請求項１から請求項８の発明のいずれか一と同様の
効果を奏することができる。特に、超音波画像撮像手段
の配設位置は、放射線の照射標的が超音波画像内に確認
でき、且つ、放射線照射手段からの照射ビームと交錯し
ない位置に設定されているので、立案された治療計画を
より精度良く実行することができる。

【００９３】また更に、本願請求項１０の発明によれ
ば、上記請求項１から請求項９のいずれか一の発明と同
様の効果を奏することができる。特に、位置計測手段は
アーム状部材を有し、該アーム状部材には超音波画像撮
像手段を保持する保持部が設けられているので、上記超
音波画像撮像手段を保持するための専用の部材を別途に
設ける必要は無い。つまり、超音波画像撮像手段の位置
計測と該超音波画像撮像手段の保持および患者に対する
固定とを併せて行うことが可能になり、装置の構造をよ
り簡素化することができる。

【００９４】また更に、本願請求項１１の発明によれ
ば、上記請求項１０の発明と同様の効果を奏することが
できる。特に、アーム部材と超音波画像撮像手段とが、
アーム部材の先端部が超音波画像撮像手段で覆われるこ
となく外部に接触可能な状態で、相互に取り付けられて
いるので、両者のキャリブレーションを行う際に両者を
互いに取り外す必要が無く、キャリブレーション精度を
効果的に高めることができる。

【００９５】また更に、本願請求項１２の発明によれ
ば、上記請求項１から請求項１０のいずれか一の発明と
同様の効果を奏することができる。特に、超音波画像撮
像手段は治療台の患者載置領域内の所定部位に設置され
ているので、上記超音波画像撮像手段は、治療台上に例
えば腹臥位などで載置された患者の体重によって当該患
者に対してより確実かつ強く圧着され、より高解像度の
超音波画像を得ることができる。

【００９６】また更に、本願請求項１３の発明によれ
ば、上記請求項１から請求項１０のいずれか一の発明と
同様の効果を奏することができる。特に、超音波画像撮
像手段を患者に固定するベルト手段が備えられているの
で、該ベルト手段を用いることにより、超音波画像撮像
手段を患者に対してより確実かつ強固に固定することが
でき、例えば患者の呼吸や拍動若しくは体動などによっ
て超音波画像撮像手段が患者から離間することを防止
し、高解像度の超音波画像を安定して得ることができ
る。

【００９７】また更に、本願請求項１４の発明によれ
ば、上記請求項１から請求項１３のいずれか一の発明と
同様の効果を奏することができる。特に、超音波撮像手
段（超音波画像診断装置）で得られた超音波画像を画像
処理する超音波画像処理手段として、少なくとも上記超
音波画像診断装置の外部に設けられた外部計算機システ
ムを用いるようにしたので、超音波画像診断装置の構
成、ひいては放射線治療装置自体の構成の複雑化を特に
招来すること無く、高速処理可能な計算機システムを利
用することができ、画像処理時間の短縮化を図ることが
できる。また、複雑で大量のデータ処理を要する画像処
理にもより容易に対応することが可能になる。更に、上
記超音波画像診断装置で得られた超音波画像データの外
部計算機システムへの転送はビデオ信号レベルで行われ
るので、超音波画像データをビデオ信号として出力する
際には、超音波画像診断装置に一般的に標準装備されて
いるビデオ信号出力手段を用いることができ、かかる出
力用の装備（ビデオ信号出力手段）を新たに設ける必要
は無く、また、超音波画像診断装置の内部のプログラム
を変更する必要性も特に無い。従って、外部計算機シス
テムにビデオ信号入力手段を設けるだけで容易に実現す
ることができる。

【００９８】また更に、本願請求項１５から請求項２２
の発明によれば、コンピュータを利用して実質的に上記
請求項１から請求項８の発明と同様の作用効果をそれぞ
れ実現させるためのプログラムを提供することができ
る。

【００９９】また更に、本願請求項２３の発明によれ
ば、上記請求項１５から請求項２２の発明のいずれか一
に記載されたプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る放射線治療
装置の全体構成を概略的に示す説明図である。

【図２】 上記放射線治療装置による放射線治療の手順
を概略的に説明するためのフローチャートである。

【図３】 治療計画用の超音波画像と治療用の超音波画
像の一例を模式的に示す説明図である。

【図４】 位置センサアームの変形例を示す説明図であ
る。

【図５】 本発明の第２の実施の形態における超音波撮
像状態を模式的に示す説明図である。

【図６】 上記第２の実施の形態における超音波撮像で
得られた画像の一例を模式的に示す説明図である。

【図７】 本発明の第３の実施の形態における治療計画
用ＣТ画像，治療計画用および治療用超音波画像をそれ
ぞれ模式的に示す説明図である。

【図８】 本発明の第４の実施の形態において、超音波
画像の３次元画像データを１方向について間引く場合を
示す超音波画像の模式的な説明図である。

【図９】 上記第４の実施の形態において、超音波画像
の３次元画像データを直交する２方向について間引く場
合を示す超音波画像の模式的な説明図である。

【図１０】 本発明の第５の実施の形態に係る超音波プ
ローブの設置構造を模式的に示す説明図である。

【図１１】 上記第５の実施の形態に係る超音波プロー
ブの設置構造の変形例を模式的に示す説明図である。

【図１２】 本発明の第６の実施の形態に係る超音波プ
ローブの設置構造を模式的に示す説明図である。

【図１３】 本発明の第７の実施の形態に係る超音波プ
ローブと位置センサアームとの固定構造を模式的に示す
説明図である。

【図１４】 本発明の第１０の実施の形態に係る超音波
画像診断装置と外部計算機システムを示すブロック構成
図である。

【符号の説明】

１１ 治療台、１２ 治療テーブル、２１ ライナック
ガントリ、３１ ＣТスキャナ装置、３５ ＣТ画像処
理装置、４１ 超音波プローブ、４５ 超音波画像処理
装置、５１ 位置センサアーム、５２ （位置センサア
ームの）先端保持部、６０ 中央制御装置、６１ 比較
判定部、６２ 照射制御部、７１ プローブ圧着用ベル
ト、１００ 超音波画像診断装置、１０２ ビデオ信号
出力手段、１１０ 外部計算機システム、１１２ ビデ
オ信号入力手段、Ｍ 患者、Т治療対象部位（照射標
的）。

フロントページの続き (72)発明者 平岡 真寛 京都府京都市左京区聖護院川原町54 京都 大学大学院医学研究科内 (72)発明者 永田 靖 京都府京都市左京区聖護院川原町54 京都 大学大学院医学研究科内 (72)発明者 小久保 雅樹 京都府京都市左京区聖護院川原町54 京都 大学大学院医学研究科内 Ｆターム(参考） 4C082 AA01 AC02 AE01 AJ08 AJ11 AN02 AN05 AP07 AP08 4C093 AA21 CA15 CA21 FA47 FF27 4C301 AA02 BB13 EE11 EE19 FF25 FF27 GA01 GD03 JB28 JC14 KK17 KK18 4C601 BB03 EE09 EE16 FF08 FF11 FF15 GA01 GA17 GA18 GA21 GA22 JB34 JB41 JC15 JC20 JC21 JC25 JC26 KK21 KK22 5B057 AA09 BA03 BA05 CH18 DA07 DB02 DB05 DB09 DC34 DC36

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 治療対象部位に放射線を照射し得る放射
   線照射手段と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域のＣТ画像
   を撮像するＣＴ撮像手段と、 該ＣТ撮像手段で得られたＣТ画像を画像処理するＣТ
   画像処理手段と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域の超音波画
   像を撮像する超音波撮像手段と、 該超音波撮像手段で得られた超音波画像を画像処理する
   超音波画像処理手段と、 上記超音波撮像手段の位置を計測する位置計測手段と、 上記各手段に対して信号授受可能に接続され、各手段の
   作動を制御する制御手段と、 治療計画用のＣТ画像を撮像する際に同時撮像して得ら
   れた治療計画用の超音波画像と、治療時に撮像した治療
   用の超音波画像とを比較し、両超音波画像の相関性を調
   べる比較手段と、を備え、 上記制御手段は、上記両超音波画像の相関値が所定値以
   上のときにのみ、上記治療対象部位に対する放射線照射
   が行われるように、上記放射線照射手段の作動を制御す
   ることを特徴とする放射線治療装置。
2. 【請求項２】 治療対象部位に放射線を照射し得る放射
   線照射手段と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域のＣТ画像
   を撮像するＣＴ撮像手段と、 該ＣТ撮像手段で得られたＣТ画像を画像処理するＣТ
   画像処理手段と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域の超音波画
   像を撮像する超音波撮像手段と、 該超音波撮像手段で得られた超音波画像を画像処理する
   超音波画像処理手段と、 上記超音波撮像手段の位置を計測する位置計測手段と、 上記各手段に対して信号授受可能に接続され、各手段の
   作動を制御する制御手段と、 治療計画用のＣТ画像上に設定された放射線の照射領域
   と、治療時に撮像した治療用の超音波画像において上記
   照射領域に対応する対応領域とを比較し、上記照射領域
   のＣТ画像と上記対応領域の超音波画像の相関性を調べ
   る比較手段と、を備え、 上記制御手段は、上記両画像の相関値が所定値以上のと
   きにのみ、上記治療対象部位に対する放射線照射が行わ
   れるように、上記放射線照射手段の作動を制御すること
   を特徴とする放射線治療装置。
3. 【請求項３】 上記治療計画用のＣТ画像を撮像する際
   には、患者の呼吸位相に応じたＣТ画像がそれぞれ撮像
   され、上記治療対象部位と注意対象臓器とが所定値以上
   離間する呼吸位相でのＣТ画像が治療計画用のデータに
   用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載の放射線治療装置。
4. 【請求項４】 上記治療対象部位と注意対象臓器との離
   間状態は、上記治療計画用のＣТ画像を撮像する際に同
   時撮像して得られた治療計画用の超音波画像に基づいて
   判定されることを特徴とする請求項３記載の放射線治療
   装置。
5. 【請求項５】 上記治療計画用のＣТ画像を撮像する際
   には、患者の任意の呼吸位相に同期したＣТ画像が撮像
   され、該ＣТ画像に基づいて治療計画用のデータが得ら
   れることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の放
   射線治療装置。
6. 【請求項６】 治療計画にて放射線の照射領域が設定さ
   れ、該照射領域が治療計画用および治療用の両超音波画
   像に設定され、上記治療計画用の超音波画像と上記治療
   用の超音波画像とが比較される際には、上記照射領域を
   含む部分領域のみについて比較されることを特徴とする
   請求項１記載の放射線治療装置。
7. 【請求項７】 上記治療計画用の超音波画像と上記治療
   用の超音波画像とが比較される際には、両超音波画像の
   画像データの一部を間引いて比較されことを特徴とする
   請求項１記載の放射線治療装置。
8. 【請求項８】 上記治療計画用の超音波画像と上記治療
   用の超音波画像とが比較される際には、放射線の照射標
   的の移動量がより大きい方向の画像データ長をより長く
   設定して比較されることを特徴とする請求項１記載の放
   射線治療装置。
9. 【請求項９】 上記超音波画像撮像手段の配設位置は、
   放射線の照射標的が超音波画像内に確認でき、且つ、上
   記放射線照射手段からの照射ビームと交錯しない位置に
   設定されていることを特徴とする請求項１から請求項８
   のいずれか一に記載の放射線治療装置。
10. 【請求項１０】 上記位置計測手段はアーム状部材を有
    し、該アーム状部材には、上記超音波画像撮像手段を保
    持する保持部が設けられていることを特徴とする請求項
    １から請求項９のいずれか一に記載の放射線治療装置。
11. 【請求項１１】 上記超音波画像撮像手段と上記アーム
    部材とは、該アーム部材の先端部が超音波画像撮像手段
    で覆われることなく外部に接触可能な状態で、相互に取
    り付けられていることを特徴とする請求項１０記載の放
    射線治療装置。
12. 【請求項１２】 上記超音波画像撮像手段は治療台の患
    者載置領域内の所定部位に設置されていることを特徴と
    する請求項１から請求項１０のいずれか一に記載の放射
    線治療装置。
13. 【請求項１３】 上記超音波画像撮像手段を患者に固定
    するベルト手段が備えられていることを特徴とする請求
    項１から請求項１０のいずれか一に記載の放射線治療装
    置。
14. 【請求項１４】 上記超音波画像撮像手段がビデオ信号
    出力手段を備えた超音波画像診断装置を含んで構成され
    る一方、上記超音波画像処理手段は少なくとも上記超音
    波画像診断装置の外部に設けられた外部計算機システム
    で構成され、該外部計算機システムは上記ビデオ信号出
    力手段からのビデオ信号を受信入力し得るビデオ信号入
    力手段を備えており、該外部計算機システムは、上記超
    音波画像診断装置のビデオ信号出力手段から出力された
    ビデオ信号を上記ビデオ信号入力手段で読み込んで超音
    波画像処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項
    １３のいずれか一に記載の放射線治療装置。
15. 【請求項１５】 コンピュータに、 少なくとも治療対象部位を含む所定領域についてＣТ撮
    像手段に治療計画用のＣТ画像を撮像させる機能と、 該治療計画用のＣТ画像をＣТ画像処理手段に画像処理
    させる機能と、 上記治療計画用のＣТ画像を撮像する際に、少なくとも
    上記治療対象部位を含む所定領域について超音波画像撮
    像手段に治療計画用の超音波画像を同時撮像させる機能
    と、 該治療計画用の超音波画像を超音波画像処理手段に画像
    処理させる機能と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域について上
    記超音波画像撮像手段に治療用の超音波画像を撮像させ
    る機能と、 該治療用の超音波画像を上記超音波画像処理手段に画像
    処理させる機能と、 上記治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像
    とを比較し、両超音波画像の相関値が所定値以上である
    か否かを判定する機能と、 上記両超音波画像の相関値が所定値以上のときにのみ、
    上記治療対象部位に対する放射線照射が行われるよう
    に、放射線照射手段に対して制御信号を出力する機能
    と、を実現させるためのプログラム。
16. 【請求項１６】 コンピュータに、 少なくとも治療対象部位を含む所定領域についてＣТ撮
    像手段に治療計画用のＣТ画像を撮像させる機能と、 該治療計画用のＣТ画像をＣТ画像処理手段に画像処理
    させる機能と、 少なくとも上記治療対象部位を含む所定領域について上
    記超音波画像撮像手段に治療用の超音波画像を撮像させ
    る機能と、 該治療用の超音波画像を上記超音波画像処理手段に画像
    処理させる機能と、 上記治療計画用のＣТ画像上に放射線の照射領域を設定
    する機能と、 上記治療用の超音波画像上において上記照射領域に対応
    する対応領域を設定する機能と、 上記照射領域のＣТ画像と上記対応領域の超音波画像と
    を比較し、両画像の相関値が所定値以上であるか否かを
    判定する機能と、 上記両画像の相関値が所定値以上のときにのみ、上記治
    療対象部位に対する放射線照射が行われるように、放射
    線照射手段に対して制御信号を出力する機能と、を実現
    させるためのプログラム。
17. 【請求項１７】 上記コンピュータに、 上記治療計画用のＣТ画像の撮像時に、上記ＣТ撮像手
    段に患者の呼吸位相に応じたＣТ画像をそれぞれ撮像さ
    せる機能と、 上記治療対象部位と注意対象臓器とが所定値以上離間す
    る呼吸位相でのＣТ画像を治療計画用のデータに用いる
    機能と、を更に実現させるための請求項１５又は請求項
    １６に記載のプログラム。
18. 【請求項１８】 上記コンピュータに、上記治療対象部
    位と注意対象臓器との離間状態を、上記治療計画用のＣ
    Т画像の撮像時と同時撮像で得られた治療計画用の超音
    波画像に基づいて判定する機能を更に実現させるための
    請求項１７記載のプログラム。
19. 【請求項１９】 上記コンピュータに、上記治療計画用
    のＣТ画像の撮像時に、上記ＣТ撮像手段に患者の任意
    の呼吸位相に同期したＣТ画像を撮像させる機能と、 該ＣТ画像に基づいて治療計画用のデータを得る機能
    と、を更に実現させるための請求項１５又は請求項１６
    に記載のプログラム。
20. 【請求項２０】 上記コンピュータに、 治療計画にて放射線の照射領域を設定する機能と、 該照射領域を治療計画用および治療用の両超音波画像に
    設定する機能と、 上記治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像
    とを比較する際に、上記照射領域を含む部分領域のみに
    ついて比較する機能と、を更に実現させるための請求項
    １５記載のプログラム。
21. 【請求項２１】 上記コンピュータに、 上記治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像
    とを比較する際には、両超音波画像の画像データの一部
    を間引いて比較する機能を更に実現させるための請求項
    １５記載のプログラム。
22. 【請求項２２】 上記コンピュータに、 上記治療計画用の超音波画像と上記治療用の超音波画像
    とを比較する際には、放射線の照射標的の移動量がより
    大きい方向の画像データ長をより長く設定して比較する
    機能を更に実現させるための請求項１５記載のプログラ
    ム。
23. 【請求項２３】 上記請求項１５から請求項２２のいず
    れか一に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み
    取り可能な記録媒体。