JP4981966B2 - 放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置に関し、特に、人体内部の腫瘍患部を放射線治療(粒子線治療を含む)するときに利用される放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置に関する。

腫瘍患部に治療用放射線を曝射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その放射線治療を実行する放射線治療装置は、カウチと、そのカウチに横臥する患者のＸ線画像を撮像するイメージャシステムと、その患者に治療用放射線を曝射する治療用放射線照射装置とを備えている。その放射線治療装置は、事前に撮影された患者のＣＴ画像と直前に撮影されたその患者のＸ線画像とに基づいてその患者の患部が所定の位置に配置されるようにそのカウチが位置調整された後に、その患部に治療用放射線を曝射する。その放射線治療では、その患者の患部をより高精度に所定の位置に配置することが望まれている。

特許第４１５９２２７号公報には、判別が難しい軟部組織中の照射ターゲットの位置を直接計測することにより、位置決め精度を向上させる患者位置ずれ計測装置が開示されている。その患者位置ずれ計測装置は、患者位置の目標位置からのずれ量を計測するための患者位置ずれ計測装置において、予め計算した患者位置ずれ量の予想範囲内における、画像上の画素の動きをベクトルで表したオプティカルフローを全て保存する保存手段と、実際のオプティカルフローを計測する計測手段と、前記保存手段に保存された保存オプティカルフローと実際に計測された計測オプティカルフローを比較して、患者の位置ずれ量を求めるマッチング手段と、を備えたことを特徴としている。

特許第３８２５３８４号公報には、放射線の照射対象を放射線照射範囲内に容易に位置決めすることのできる放射線治療装置が開示されている。その放射線治療装置は、放射線とレーザ光線とを同軸に出射する放射線発生装置と、前記放射線の中心軸が患者に入射する位置を示し照射対象に対する方位が設定された少なくとも３つの体表面マーキングと、前記放射線と前記レーザ光線が同軸に出射される照射軸が１点で交わるようにアイソセンタを中心に所定の距離の半径の軌道に沿って前記放射線発生装置を円弧移動させるガイドと、前記放射線発生装置の前記ガイドに沿う円弧移動の回転軸と前記アイソセンタにおいて交差する傾倒軸を中心に前記ガイドを回転させる支持部材と、前記放射線発生装置を前記ガイドに沿って移動する可動部材と、同可動部材を用いて設定された各方位から投影されるレーザ光線に対応する前記体表面マーキングが一致するように、患者を移動させるスライドボードと、前記アイソセンタとこの近傍に配置される前記放射線の照射対象とを含む範囲の透視画像の情報を検出する検出器と、前記検出器が複数の方位でそれぞれ検出した複数の前記透視画像の情報と前記アイソセンタに対して前記透視画像を検出した方位の情報とを基に前記アイソセンタの位置と前記照射対象の位置との相対位置関係を演算する解析装置と、前記相対位置関係を基に前記放射線発生装置を移動させる制御装置とを備えることを特徴としている。

特許第４３１０３１９号公報には、被検体の所定位置をより高精度に放射線治療装置の所定位置に合致させる放射線治療装置制御装置が開示されている。その放射線治療装置制御装置は、治療用放射線を放射する治療用放射線照射装置と、被検体を透過する放射線により前記被検体のイメージャ画像を生成するイメージャと、前記被検体が配置されるカウチを前記治療用放射線照射装置に対して移動する駆動装置とを備える放射線治療装置を制御する。その放射線治療装置制御装置は、前記イメージャにより撮像された透過画像に基づいて前記被検体の３次元データを生成する３次元データ作成部と、前記３次元データに基づいて２次元画像を作成する２次元画像作成部と、前記イメージャにより前記被検体の撮像イメージャ画像を撮像する透過画像撮像部と、前記被検体が備える特徴点が前記撮像イメージャ画像に映し出される位置と前記２次元画像に前記特徴点が映し出される位置とに基づいて前記治療用放射線照射装置に対する前記カウチの相対位置が適正かどうかを判別する患部位置制御部と、前記撮像イメージャ画像に基づいて参照イメージャ画像を作成する参照画像作成部とを具備し、前記患部位置制御部は、さらに、前記イメージャにより撮像された他の撮像イメージャ画像に前記特徴点が映し出される位置と前記参照イメージャ画像に前記特徴点が映し出される位置とに基づいて前記治療用放射線照射装置に対する前記カウチの相対位置が適正かどうかを判別する。

特許第４１５９２２７号公報 特許第３８２５３８４号公報 特許第４３１０３１９号公報

本発明の課題は、被検体の位置をより高精度に調整する放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、被検体の位置をより高速に調整する放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置を提供することにある。

本発明による放射線治療装置制御方法は、第１部位と第２部位とを有する被検体の透過画像により示されるその第１部位の位置と向きとに基づいて回転補正量と第１並進補正量とを算出するステップと、その透過画像により示されるその第２部位の位置と向きとその回転補正量とに基づいて第２並進補正量とを算出するステップとを備えている。このとき、その回転補正量とその第１並進補正量とは、その被検体が配置されるカウチがその回転補正量だけ回転移動するときに、かつ、そのカウチがその第１並進補正量だけ平行移動するときに、その第１部位が所定の部位に配置されるように、算出される。その第２並進補正量は、その被検体が配置されるそのカウチがその回転補正量だけ回転移動するときに、かつ、そのカウチがその第２並進補正量だけ平行移動するときに、その第２部位が所定の部位に配置されるように、算出される。その第１部位は、その第２部位より大きい。

このような放射線治療装置制御方法によれば、その透過画像により示されるその第２部位の位置と向きとだけを用いてそのカウチの位置を調整することに比較して、そのカウチを回転移動させるための補正量をより高精度に算出することができる。このような放射線治療装置制御方法によれば、さらに、その透過画像により示されるその第１部位の位置と向きとだけを用いてそのカウチの位置を調整することに比較して、そのカウチを平行移動させるための補正量をより高精度に算出することができる。この結果、このような放射線治療装置制御方法によれば、第２部位がより高精度に所定の位置に配置するように、そのカウチをより高精度に位置調整することができる。

本発明による放射線治療装置制御方法は、その被検体の治療計画用３次元データを収集するステップをさらに備えている。このとき、その回転補正量とその第１並進補正量とは、その透過画像のうちのその治療計画用３次元データに基づいて算出される第１テンプレートにマッチングする第１検出領域に基づいて算出される。その第２並進補正量は、その透過画像のうちのその治療計画用３次元データに基づいて算出される第２テンプレートにマッチングする第２検出領域とその回転補正量とに基づいて算出される。

その第１検出領域は、特徴点照合により算出される。その第２検出領域は、その特徴点照合と異なるパターン照合により算出される。このような放射線治療装置制御方法によれば、その第１検出領域とその第２検出領域とをそれぞれ適切な照合方法により算出することができ、その結果、その回転補正量と第２並進補正量とをより高精度に算出することができ、第２部位がより高精度に所定の位置に配置するように、そのカウチをより高精度に位置調整することができる。

その第１検出領域は、その透過画像から変換された第１輝度レンジ補正後透過画像に基づいて算出される。その第１輝度レンジ補正後透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲は、その透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲より狭い。その第２検出領域は、その透過画像から変換された第２輝度レンジ補正後透過画像に基づいて算出される。その第２輝度レンジ補正後透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲は、その透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲より狭い。このような放射線治療装置制御方法によれば、その第１検出領域とその第２検出領域とを算出するときの情報量を小さくすることができ、その第１検出領域とその第２検出領域とをより高速に算出することができ、そのカウチをより高速に位置調整することができる。

その第１検出領域は、その透過画像から変換された階調粗さ補正後透過画像に基づいて算出される。その透過画像の階調は、その階調粗さ補正後透過画像の階調より細かい。このような放射線治療装置制御方法によれば、その第１検出領域とその第２検出領域とを算出するときの情報量を小さくすることができ、その第１検出領域とその第２検出領域とをより高速に算出することができ、そのカウチをより高速に位置調整することができる。

その第１検出領域は、階調補正後透過画像が示している複数の輝度の度数分布がその治療計画用３次元データから算出されるＤＲＲ画像が示している複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、その透過画像から変換されたその階調補正後透過画像に基づいて算出される。その第２検出領域は、その階調補正後透過画像に基づいて算出される。このような放射線治療装置制御方法によれば、その透過画像を撮影したイメージャと別個のモダリティによりその治療計画用３次元データが作成された場合であっても、第２部位をより高精度に所定の位置に配置させることができる。

本発明による放射線治療装置制御装置は、第１部位と第２部位とを有する被検体の透過画像を撮影する撮影部と、その透過画像により示されるその第１部位の位置と向きとに基づいて回転補正量と第１並進補正量とを算出する第１補正部と、その透過画像により示されるその第２部位の位置と向きとその回転補正量とに基づいて第２並進補正量とを算出する第２補正部と、その被検体が配置されるカウチがその回転補正量だけ回転移動するように、かつ、そのカウチがその第２並進補正量だけ平行移動するように、そのカウチを駆動するカウチ駆動装置を制御するカウチ制御部とを備えている。その第１部位は、その第２部位より大きい。

このような放射線治療装置制御装置は、その透過画像により示されるその第２部位の位置と向きとだけを用いてそのカウチの位置を調整することに比較して、そのカウチを回転移動させるための補正量をより高精度に算出することができる。このような放射線治療装置制御装置は、さらに、その透過画像により示されるその第１部位の位置と向きとだけを用いてそのカウチの位置を調整することに比較して、そのカウチを平行移動させるための補正量をより高精度に算出することができる。この結果、このような放射線治療装置制御装置は、第２部位をより高精度に所定の位置に配置させることができる。

本発明による放射線治療装置制御装置は、その被検体の治療計画用３次元データを収集する治療計画収集部をさらに備えている。その第１補正部は、その透過画像のうちのその治療計画用３次元データに基づいて算出される第１テンプレートにマッチングする第１検出領域に基づいてその回転補正量とその第１並進補正量とを算出する。その第２補正部は、その透過画像のうちのその治療計画用３次元データに基づいて算出される第２テンプレートにマッチングする第２検出領域とその回転補正量とに基づいてその第２並進補正量を算出する。

その第１補正部は、特徴点照合によりその第１検出領域を算出する。その第２補正部は、その特徴点照合と異なるパターン照合によりその第２検出領域を算出する。このような放射線治療装置制御装置は、その第１検出領域とその第２検出領域とをそれぞれ適切な照合方法により算出することができ、その結果、その回転補正量と第２並進補正量とをより高精度に算出することができ、第２部位がより高精度に所定の位置に配置するように、そのカウチをより高精度に位置調整することができる。

その第１補正部は、その透過画像から変換された第１輝度レンジ補正後透過画像に基づいてその第１検出領域を算出する。その第１輝度レンジ補正後透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲は、その透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲より狭く、その第２補正部は、その透過画像から変換された第２輝度レンジ補正後透過画像に基づいてその第２検出領域を算出する。その第２輝度レンジ補正後透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲は、その透過画像が示している複数の輝度が取り得る範囲より狭い。このような放射線治療装置制御装置は、その第１検出領域とその第２検出領域とを算出するときの情報量を小さくすることができ、その第１検出領域とその第２検出領域とをより高速に算出することができ、そのカウチをより高速に位置調整することができる。

その第１補正部は、その透過画像から変換された階調粗さ補正後透過画像に基づいてその第１検出領域を算出する。その透過画像の階調は、その階調粗さ補正後透過画像の階調より細かい。このような放射線治療装置制御装置は、その第１検出領域とその第２検出領域とを算出するときの情報量を小さくすることができ、その第１検出領域とその第２検出領域とをより高速に算出することができ、そのカウチをより高速に位置調整することができる。

その第１補正部は、階調補正後透過画像が示している複数の輝度の度数分布がその治療計画用３次元データから算出されるＤＲＲ画像が示している複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、その透過画像から変換されたその階調補正後透過画像に基づいてその第１検出領域を算出する。その第２補正部は、その階調補正後透過画像に基づいてその第２検出領域を算出する。このような放射線治療装置制御装置は、その透過画像を撮影したイメージャと別個のモダリティによりその治療計画用３次元データが作成された場合であっても、第２部位をより高精度に所定の位置に配置させることができる。

本発明による放射線治療装置制御装置は、その第２部位に治療用放射線が曝射されるように、治療用放射線照射装置を制御する照射部をさらに備えている。このような放射線治療装置制御装置は、第２部位をより高精度に所定の位置に配置させることにより、第２部位に治療用放射線をより高精度に曝射させることができる。

その照射部は、その透過画像を撮影したイメージャを用いてその被検体の他の透過画像を撮影した後に、その第２部位にその治療用放射線が曝射されるように、治療用放射線照射装置を駆動する首振り装置をその他の透過画像に基づいて制御する。このような放射線治療装置制御装置は、その治療用放射線を動体追尾照射することに好適である。

本発明による放射線治療装置制御方法および放射線治療装置制御装置は、被検体の位置をより高精度に調整することができる。

図１は、放射線治療システムを示すブロック図である。 図２は、放射線治療装置を示す斜視図である。 図３は、放射線治療装置制御装置を示すブロック図である。 図４は、ＤＲＲ画像を示す図である。 図５は、Ｘ線画像を示す図である。 図６は、患者の位置を調整する動作を示すフローチャートである。

図面を参照して、本発明による放射線治療装置制御装置の実施の形態を記載する。その放射線治療装置制御装置２は、図１に示されているように、放射線治療システム１に適用されている。放射線治療システム１は、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とを備えている。放射線治療装置制御装置２は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。

図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、Ｏリング１２と走行ガントリ１４と治療用放射線照射装置１６とを備えている。Ｏリング１２は、リング状に形成され、回転軸１７を中心に回転可能に基礎に支持されている。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。走行ガントリ１４は、リング状に形成され、Ｏリング１２のリングの内側に配置され、回転軸１８を中心に回転可能にＯリング１２に支持されている。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通っている。回転軸１８は、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。

治療用放射線照射装置１６は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。治療用放射線照射装置１６は、チルト軸２１に回転可能に、かつ、パン軸２２に回転可能に、走行ガントリ１４に支持されている。パン軸２２は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。チルト軸２１は、パン軸２２に直交している。チルト軸２１とパン軸２２との交点は、アイソセンタ１９から１ｍだけ離れている。

放射線治療装置３は、さらに、旋回駆動装置１１と首振り装置１５とを備え、図示されていない走行駆動装置を備えている。旋回駆動装置１１は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。旋回駆動装置１１は、さらに、基礎に対してＯリング１２が配置される旋回角度を測定し、その旋回角度を放射線治療装置制御装置２に出力する。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。その走行駆動装置は、さらに、Ｏリング１２に対して走行ガントリ１４が配置されるガントリ角度を測定し、そのガントリ角度を放射線治療装置制御装置２に出力する。首振り装置１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、パン軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、チルト軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。

治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、治療用放射線２３を曝射する。治療用放射線２３は、パン軸２２とチルト軸２１とが交差する交点を頂点とするコーンビームである。治療用放射線２３は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線照射装置１６は、マルチリーフコリメータ２０を備えている。マルチリーフコリメータ２０は、治療用放射線２３が進行する領域に配置されるように、治療用放射線照射装置１６に固定されている。マルチリーフコリメータ２０は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、治療用放射線２３の一部を遮蔽し、治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を変更する。

治療用放射線２３は、このように治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように走行ガントリ１４に固定されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。

放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、第１診断用Ｘ線源２４と第２診断用Ｘ線源２５と第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とを備えている。第１診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９から第１診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。第２診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９から第２診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とのなす角が鋭角になるように、走行ガントリ１４のリングの内側に配置されている。第２診断用Ｘ線源２５は、さらに、アイソセンタ１９から第１診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から第２診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とのなす角が直角（９０度）になるように、配置されている。第１センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９を介して第１診断用Ｘ線源２４に対向するように、配置されている。第２センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持され、アイソセンタ１９を介して第２診断用Ｘ線源２５に対向するように、配置されている。

第１診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、所定のタイミングで第１診断用Ｘ線３５をアイソセンタ１９に向けて曝射する。第１診断用Ｘ線３５は、第１診断用Ｘ線源２４が有する１点から曝射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。第２診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、所定のタイミングで第２診断用Ｘ線３６をアイソセンタ１９に向けて曝射する。第２診断用Ｘ線３６は、第２診断用Ｘ線源２５が有する１点から曝射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。

第１センサアレイ３２は、受光部を備えている。第１センサアレイ３２は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、その受光部に受光されるＸ線に基づいて第１Ｘ線画像を生成する。第２センサアレイ３３は、受光部を備えている。第２センサアレイ３３は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、その受光部に受光されるＸ線に基づいて第２Ｘ線画像を生成する。そのＸ線画像は、複数の画素から形成されている。その複数の画素は、そのＸ線画像上にマトリクス状に配置され、それぞれ輝度に対応付けられている。そのＸ線画像は、その複数の画素の各々に対応する輝度がその複数の画素の各々に着色されることにより、被写体を映し出している。第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。

このようなイメージャシステムによれば、第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とにより得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とするＸ線画像を生成することができる。

放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、ｘ軸とｙ軸とｚ軸とを中心に回転移動可能に、かつ、そのｘ軸とｙ軸とｚ軸とに平行に平行移動可能に基礎に支持されている。そのｘ軸とｙ軸とｚ軸とは、互いに直交している。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、患者４３が動かないように、患者４３をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、放射線治療装置制御装置２により制御されることにより、カウチ４１を回転移動させ、カウチ４１を平行移動させる。

図３は、放射線治療装置制御装置２を示している。その放射線治療装置制御装置２は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、放射線治療装置制御装置２にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵに利用される情報を記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置２にインストールするときに利用される。その通信装置は、通信回線網を介して接続される他のコンピュータから配信される情報を放射線治療装置制御装置２にダウンロードする。その通信装置は、特に、他のコンピュータからコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置２にダウンロードし、そのコンピュータプログラムを放射線治療装置制御装置２にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画像を表示するディスプレイが例示される。

そのインターフェースは、放射線治療装置制御装置２に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、放射線治療装置３の旋回駆動装置１１と走行駆動装置と首振り装置１５と治療用放射線照射装置１６とマルチリーフコリメータ２０と第１診断用Ｘ線源２４と第２診断用Ｘ線源２５と第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とカウチ駆動装置４２とを含んでいる。

放射線治療装置制御装置２にインストールされるコンピュータプログラムは、放射線治療装置制御装置２に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、治療計画収集部５１と撮影部５２と照合データ作成部５３と照合方法選択部５４と第１補正部５５と第２補正部５６とカウチ制御部５７と照射部５８とを含んでいる。

治療計画収集部５１は、入力装置から治療計画を収集する。その治療計画は、３次元データを示し、照射角度と線量との組み合わせを示している。その３次元データは、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。その複数のボクセルは、それぞれ、患者４３が配置される空間を隙間なく充填する複数の直方体に対応している。その直方体としては、一辺の長さが０．４ｍｍである立方体が例示される。その各ボクセルに対応する透過率は、その各ボクセルに対応する位置の立方体のＸ線の透過率を示している。その３次元データは、寝台に横臥した患者４３の複数の臓器の立体的な形状とその複数の臓器がそれぞれ配置される複数の位置とを示している。その照射角度は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する方向を示し、カウチ位置とＯリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ４１の位置を示している。そのＯリング回転角は、基礎に対するＯリング１２の位置を示している。そのガントリ回転角は、Ｏリング１２に対する走行ガントリ１４の位置を示している。その線量は、その各照射角度から患者４３に照射される治療用放射線２３の線量を示している。

撮影部５２は、カウチ４１に横臥した患者４３を映し出す２枚のＸ線画像が撮影されるように、放射線治療装置３を制御する。すなわち、撮影部５２は、基礎に対してカウチ４１が所定の位置に配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御する。撮影部５２は、基礎に対してＯリング１２が所定の旋回角度に配置されるように、旋回駆動装置１１を制御する。撮影部５２は、さらに、走行ガントリ１４が所定の走行角度に配置されるように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。撮影部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射されるように、第１診断用Ｘ線源２４を制御する。撮影部５２は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射されたときに、第１Ｘ線画像が生成されるように、第１センサアレイ３２を制御する。撮影部５２は、さらに、第２診断用Ｘ線３６が曝射されるように、第２診断用Ｘ線源２５を制御する。撮影部５２は、さらに、第２診断用Ｘ線３６が曝射されたときに、第２Ｘ線画像が生成されるように、第２センサアレイ３３を制御する。

照合データ作成部５３は、治療計画収集部５１により収集された治療計画の３次元データに基づいて第１ＤＲＲ画像と第２ＤＲＲ画像とを作成する。その第１ＤＲＲ画像は、その３次元データにより示される患者４３がカウチ４１に横臥したときに、第１センサアレイ３２により生成されると推測される画像を示している。その第２ＤＲＲ画像は、その３次元データにより示される患者４３がカウチ４１に横臥したときに、第２センサアレイ３３により生成される第２Ｘ線画像を示している。

照合方法選択部５４は、入力装置を介して入力された情報に基づいて、第１照合方法と第２照合方法とを算出する。その第１照合方法は、第１Ｘ線画像または第２Ｘ線画像に所定の像が映し出される位置と向きとを算出する方法の１つを示し、たとえば、「パターン照合」と「特徴点照合」とのうちのいずれかである。その第２照合方法は、第１Ｘ線画像または第２Ｘ線画像に所定の像が映し出される位置と向きとを算出する方法の１つを示し、たとえば、「パターン照合」と「特徴点照合」とのうちのいずれかである。

第１補正部５５は、撮影部５２により生成された第１Ｘ線画像をガンマ補正後第１Ｘ線画像に補正する。そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像が示す複数の輝度の度数分布が照合データ作成部５３により算出される第１ＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、算出される。すなわち、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像のガンマ特性がその第１ＤＲＲ画像のガンマ特性に一致するように、ガンマ変換される。

第１補正部５５は、さらに、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像に補正する。その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちの所定の輝度レンジに含まれる画素から形成される。その輝度レンジは、その第１ＤＲＲ画像に第１部位（骨）が映し出されている像を構成する複数の画素がそれぞれ示す複数の輝度が取り得る値の範囲を示している。

第１補正部５５は、さらに、その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に補正する。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（階調数）がその輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（階調数）より少なくなるように、算出される。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像の階調数は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像からその第１部位（骨）が映し出されている像を抽出することに十分であるように、算出される。

第１補正部５５は、さらに、照合方法選択部５４により選択された第１照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとを算出する。

第１補正部５５は、さらに、撮影部５２により生成された第２Ｘ線画像に関しても、その第１Ｘ線画像と同様にして、ガンマ補正後第２Ｘ線画像と輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像と階調粗さ補正後第２Ｘ線画像とを算出する。第１補正部５５は、さらに、照合方法選択部５４により選択された第１照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとを算出する。

第１補正部５５は、さらに、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとその階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとに基づいて、回転補正量と並進補正量とを算出する。その回転補正量は、ｘ軸回転補正量とｙ軸回転補正量とｚ軸回転補正量とから形成されている。そのｘ軸回転補正量は、ｘ軸を中心にカウチ４１を回転する回転角度を示している。そのｙ軸回転補正量は、ｙ軸を中心にカウチ４１を回転する回転角度を示している。そのｚ軸回転補正量は、ｚ軸を中心にカウチ４１を回転する回転角度を示している。その並進補正量は、カウチ４１を平行移動する距離と向きとを示し、ｘ軸並進補正量とｙ軸並進補正量とｚ軸並進補正量とから形成されている。そのｘ軸並進補正量は、ｘ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。そのｙ軸並進補正量は、ｙ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。そのｚ軸並進補正量は、ｚ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。その回転補正量と並進補正量とは、ｘ軸を中心にそのｘ軸回転補正量だけカウチ４１を回転し、ｘ軸を中心にカウチ４１が回転した後にｙ軸を中心にそのｙ軸回転補正量だけカウチ４１を回転し、ｙ軸を中心にカウチ４１が回転した後にｚ軸を中心にそのｚ軸回転補正量だけカウチ４１を回転し、ｚ軸を中心にカウチ４１が回転した後にその並進補正量だけ平行移動したときに、カウチ４１に配置された患者４３の第１部位が所定の位置に配置されるように、算出される。その所定の位置は、治療計画収集部５１により収集された治療計画の３次元データが示す第１部位の位置を示している。

第２補正部５６は、撮影部５２により生成された第１Ｘ線画像をガンマ補正後第１Ｘ線画像に補正する。そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像が示す複数の輝度の度数分布が照合データ作成部５３により算出される第１ＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、算出される。すなわち、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像のガンマ特性がその第１ＤＲＲ画像のガンマ特性に一致するように、ガンマ変換される。すなわち、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、第１補正部５５により算出されたガンマ補正後第１Ｘ線画像に一致し、第１補正部５５により算出されたガンマ補正後第１Ｘ線画像を流用することもできる。

第２補正部５６は、さらに、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像に補正する。その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちの所定の輝度レンジに含まれる画素から形成される。その輝度レンジは、その第１ＤＲＲ画像に第２部位（患部）が映し出されている像を構成する複数の画素がそれぞれ示す複数の輝度が取り得る値の範囲を示している。その輝度レンジは、第１補正部５５で輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を算出するときに適用された輝度レンジより小さい。

第２補正部５６は、さらに、その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に補正する。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（階調数）がその輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（階調数）より少なくなるように、算出される。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像の階調数は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像からその第２部位（患部）が映し出されている像を抽出することに十分であるように、かつ、第１補正部５５で階調粗さ補正後第１Ｘ線画像を算出するときに適用された階調数より大きくなるように、算出される。

第２補正部５６は、さらに、照合方法選択部５４により選択された第２照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとを算出する。

第２補正部５６は、さらに、撮影部５２により生成された第２Ｘ線画像に関しても、その第１Ｘ線画像と同様にして、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像と輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像と階調粗さ補正後第２Ｘ線画像とを算出する。第２補正部５６は、さらに、照合方法選択部５４により選択された第２照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとを算出する。

なお、第２補正部５６は、第１補正部５５により算出された並進補正量に基づいて算出された初期値を用いて、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像または階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとをより高速に算出することもできる。このとき、第２補正部５６は、その初期値を用いないで第２部位の像の位置と向きとを算出することに比較して、第２部位の像の位置と向きとをより高速に算出することができる。

第２補正部５６は、さらに、第１補正部５５により算出された回転補正量に基づいて、さらに、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとその階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとに基づいて、並進補正量を算出する。その並進補正量は、カウチ４１を平行移動する距離と向きとを示し、ｘ軸並進補正量とｙ軸並進補正量とｚ軸並進補正量とから形成されている。そのｘ軸並進補正量は、ｘ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。そのｙ軸並進補正量は、ｙ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。そのｚ軸並進補正量は、ｚ軸に平行にカウチ４１を平行移動する距離を示している。その並進補正量は、その回転補正量が示すようにカウチ４１が回転した後にその並進補正量だけ平行移動したときに、カウチ４１に配置された患者４３の第２部位が所定の位置に配置されるように、算出される。その所定の位置は、治療計画収集部５１により収集された治療計画の３次元データが示す第２部位の位置を示している。

カウチ制御部５７は、第１補正部５５により算出された回転補正量と第２補正部５６により算出された並進補正量とに基づいて、カウチ駆動装置４２を制御する。すなわち、カウチ制御部５７は、ｘ軸を中心にそのｘ軸回転補正量だけカウチ４１が回転し、ｘ軸を中心にカウチ４１が回転した後にｙ軸を中心にそのｙ軸回転補正量だけカウチ４１が回転し、ｙ軸を中心にカウチ４１が回転した後にｚ軸を中心にそのｚ軸回転補正量だけカウチ４１が回転し、ｚ軸を中心にカウチ４１が回転した後にその並進補正量だけカウチ４１が平行移動するように、カウチ駆動装置４２を制御する。

照射部５８は、治療計画収集部５１により収集された治療計画に示される放射線治療が実行されるように、放射線治療装置３を制御する。すなわち、照射部５８は、その治療計画が示す照射角度に治療用放射線照射装置１６が患者４３に対して配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御し、旋回駆動装置１１を制御し、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。照射部５８は、さらに、２枚の患者４３のＸ線画像が撮影されるように、第１診断用Ｘ線源２４と第２診断用Ｘ線源２５と第１センサアレイ３２と第２センサアレイ３３とを制御する。照射部５８は、さらに、その２枚のＸ線画像に基づいて、患者４３の患部の位置を算出し、その患部の形状を算出する。照射部５８は、さらに、その算出された患部の位置に治療用放射線照射装置１６が向くように、首振り装置１５を制御する。照射部５８は、さらに、その患部の形状に治療用放射線２３の照射野が一致するように、マルチリーフコリメータ２０を制御する。照射部５８は、さらに、その患部に治療用放射線２３が照射されるように、治療用放射線照射装置１６を制御する。照射部５８は、さらに、その治療計画が示す線量の治療用放射線２３が患者４３の患部に照射されるまで、そのＸ線画像の撮影から治療用放射線２３の照射までの動作を繰り返して実行する。

図４は、照合データ作成部５３により作成される第１ＤＲＲ画像を示している。その第１ＤＲＲ画像６１は、第１部位像６３と第２部位像６２と第３部位像６４とを含んでいる。第２部位像６２は、患者４３の患部を映し出している。第１部位像６３は、患者４３の骨を映し出している。なお、骨は、患者４３の患部より大きく、かつ、患者４３の患部よりＸ線画像に鮮明に映し出される他の部位に置換されることもできる。このような部位としては、肺、患者４３の体内に埋め込まれるマーカが例示される。第３部位像６４は、患者４３のリスク臓器を映し出している。そのリスク臓器としては、脊髄が例示される。

第１ＤＲＲ画像６１は、さらに、第１テンプレート領域６６と第２テンプレート領域６７とを示している。第２テンプレート領域６７は、第２部位像６２を含んでいる。第１テンプレート領域６６は、第１部位像６３を含み、第２テンプレート領域６７より大きい。

図５は、撮影部５２により撮影された第１Ｘ線画像を示している。その第１Ｘ線画像７１は、第１部位像７３と第２部位像７２と第３部位像７４とが映し出されている。第１部位像７３は、患者４３の骨を映し出している。第２部位像７２は、患者４３の患部を映し出している。第３部位像７４は、患者４３のリスク臓器を映し出している。

このとき、第１補正部５５は、第１Ｘ線画像７１から第１テンプレート領域６６に最も類似する領域を抽出し、ずれ量を算出する。そのずれ量は、ｘ方向ずれ量とｙ方向ずれ量と回転ずれ量とを示している。そのｘ方向ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第１テンプレート領域６６が配置される位置のｘ座標と第１Ｘ線画像７１のうちのその抽出された領域が配置される位置のｘ座標との差を示している。そのｙ方向ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第１テンプレート領域６６が配置される位置のｙ座標と第１Ｘ線画像７１のうちのその抽出された領域が配置される位置のｙ座標との差を示している。その回転ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第１テンプレート領域６６が配置される向きと第１Ｘ線画像７１のうちのその検索された領域が配置される向きとの差を示している。第１補正部５５は、そのずれ量に基づいて回転補正量と並進補正量とを算出する。

このとき、第２補正部５６は、第１Ｘ線画像７１から第２テンプレート領域６７に最も類似する領域を抽出し、ずれ量を算出する。そのずれ量は、ｘ方向ずれ量とｙ方向ずれ量と回転ずれ量とを示している。そのｘ方向ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第２テンプレート領域６７が配置される位置のｘ座標と第１Ｘ線画像７１のうちのその抽出された領域が配置される位置のｘ座標との差を示している。そのｙ方向ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第２テンプレート領域６７が配置される位置のｙ座標と第１Ｘ線画像７１のうちのその抽出された領域が配置される位置のｙ座標との差を示している。その回転ずれ量は、第１ＤＲＲ画像６１のうちの第２テンプレート領域６７が配置される向きと第１Ｘ線画像７１のうちのその検索された領域が配置される向きとの差を示している。第２補正部５６は、そのずれ量に基づいて並進補正量を算出する。

このとき、第１Ｘ線画像７１のうちの第２テンプレート領域６７に基づいて抽出された領域の向きは、第２テンプレート領域６７が第１テンプレート領域６６に比較して小さいために、第１Ｘ線画像７１のうちの第２テンプレート領域６７に基づいて抽出された領域の向きに比較して誤差が大きい。このため、第１補正部５５により算出される回転補正量は、第１Ｘ線画像７１のうちの第２テンプレート領域６７に基づいて抽出された領域の向きに基づいて算出される回転補正量に比較して、より高精度である。

患者４３の骨と患者４３の患部との位置関係は、時間とともに変化することが知られ、常に一定であるとは限らない。このため、第２補正部５６により算出される並進補正量は、第１補正部５５により算出される並進補正量に比較して、より高精度である。

このため、カウチ制御部５７は、患者４３の患部がより高精度に所定の位置と向きとに配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御することができる。この結果、照射部５８は、治療用放射線２３がより高精度に患者４３の患部に照射されるように、首振り装置１５と放射線照射装置１６とを制御することができる。

本発明による放射線治療装置制御方法の実施の形態は、放射線治療装置制御装置２により実行され、患者の位置を調整する動作と放射線治療する動作とを備えている。

図６は、その患者の位置を調整する動作を示している。ユーザは、まず、過去に作成された治療計画を放射線治療装置制御装置２に入力する。その治療計画は、３次元データを示し、照射角度と線量との組み合わせを示している。その３次元データは、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。その複数のボクセルは、それぞれ、患者４３が配置される空間を隙間なく充填する複数の直方体に対応している。その各ボクセルに対応する透過率は、その各ボクセルに対応する位置の立方体のＸ線の透過率を示している。その３次元データは、寝台に横臥した患者４３の複数の臓器の立体的な形状とその複数の臓器がそれぞれ配置される複数の位置とを示している。その３次元データは、さらに、寝台に横臥した患者４３の骨の立体的な形状とその骨の位置とを示し、患者４３の患部の立体的な形状とその患部の位置とを示している。その照射角度は、患者４３の患部に治療用放射線２３を照射する方向を示し、カウチ位置とＯリング回転角とガントリ回転角とを示している。そのカウチ位置は、基礎に対するカウチ４１の位置と向きとを示している。そのＯリング回転角は、基礎に対するＯリング１２の位置を示している。そのガントリ回転角は、Ｏリング１２に対する走行ガントリ１４の位置を示している。その線量は、その各照射角度から患者４３に照射される治療用放射線２３の線量を示している。

放射線治療装置制御装置２は、その３次元データに基づいて第１ＤＲＲ画像と第２ＤＲＲ画像とを作成する。その第１ＤＲＲ画像は、カウチ４１がそのカウチ位置に配置されたときに、かつ、Ｏリング１２がそのＯリング回転角に配置されたときに、かつ、走行ガントリ１４がそのガントリ回転角に配置されたときに、第１センサアレイ３２により生成されると推測される画像を示している。その第２ＤＲＲ画像は、その第１ＤＲＲ画像は、カウチ４１がそのカウチ位置に配置されたときに、かつ、Ｏリング１２がそのＯリング回転角に配置されたときに、かつ、走行ガントリ１４がそのガントリ回転角に配置されたときに、第２センサアレイ３３により生成されると推測される画像を示している。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、その３次元データとその第１ＤＲＲ画像とに基づいてその第１ＤＲＲ画像に映し出される第１テンプレート領域６６と第２テンプレート領域６７とを算出する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その３次元データとその第２ＤＲＲ画像とに基づいてその第２ＤＲＲ画像に映し出される第１テンプレート領域６６と第２テンプレート領域６７とを算出する。

ユーザは、放射線治療装置３のカウチ４１に患者４３を固定する。放射線治療装置制御装置２は、基礎に対してカウチ４１がそのカウチ位置に配置されるようにカウチ駆動装置４２を制御する。放射線治療装置制御装置２は、基礎に対してＯリング１２がそのＯリング回転角に配置されるように旋回駆動装置１１を制御する。放射線治療装置制御装置２は、Ｏリング１２に対して走行ガントリ１４がそのガントリ回転角に配置されるように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。放射線治療装置制御装置２は、患者４３の第１Ｘ線画像が撮影されるように、第１診断用Ｘ線源２４を制御し、第１センサアレイ３２を制御する。放射線治療装置制御装置２は、患者４３の第２Ｘ線画像が撮影されるように、第２診断用Ｘ線源２５を制御し、第２センサアレイ３３を制御する（ステップＳ１）。

ユーザは、入力装置を操作することにより、放射線治療装置制御装置２により示される複数の照合方法から第１照合方法を選択し、その複数の照合方法から第２照合方法を選択する（ステップＳ２）。

放射線治療装置制御装置２は、その第１Ｘ線画像をガンマ補正後第１Ｘ線画像に補正する（ステップＳ３）。そのガンマ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像が示す複数の輝度の度数分布がその第１ＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、算出される。すなわち、その第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像のガンマ特性がその第１ＤＲＲ画像のガンマ特性に一致するように、ガンマ変換される。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その第２Ｘ線画像をガンマ補正後第２Ｘ線画像に補正する。そのガンマ補正後第２Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像が示す複数の輝度の度数分布がその第２ＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、算出される。すなわち、その第２Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像のガンマ特性がその第２ＤＲＲ画像のガンマ特性に一致するように、ガンマ変換される。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像に補正する（ステップＳ４）。その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちの所定の輝度レンジに含まれる画素から形成される。その輝度レンジは、その第１ＤＲＲ画像に第１部位（骨）が映し出されている像を構成する複数の画素がそれぞれ示す複数の輝度が取り得る値の範囲を示している。放射線治療装置制御装置２は、さらに、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像に補正する。その輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちのその輝度レンジに含まれる画素から形成される。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に補正する（ステップＳ５）。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（すなわち、階調数）がその輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（すなわち、階調数）より少なくなるように、算出される。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像の階調数は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像からその第１部位（骨）が映し出されている像を抽出することに十分であるように、算出される。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像と同様にして、その輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像を階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に補正する。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、その第１照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像から第１テンプレート領域６６に最も類似する領域を抽出し、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像から第１テンプレート領域６６に最も類似する領域を抽出する。放射線治療装置制御装置２は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとに基づいて、さらに、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第１部位の像の位置と向きとに基づいて、回転補正量と並進補正量とを算出する（ステップＳ６）。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像に補正する（ステップＳ７）。その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちの所定の輝度レンジに含まれる画素から形成される。その輝度レンジは、その第１ＤＲＲ画像に第２部位（患部）が映し出されている像を構成する複数の画素がそれぞれ示す複数の輝度が取り得る値の範囲を示し、第１補正部５５で輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を算出するときに適用された輝度レンジより小さい。放射線治療装置制御装置２は、さらに、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像を輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像に補正する。その輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像は、そのガンマ補正後第２Ｘ線画像を構成する複数の画素のうちの所定の輝度レンジに含まれる画素から形成される。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、その輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に補正する（ステップＳ８）。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（すなわち、階調数）がその輝度レンジ補正後第１Ｘ線画像を構成する複数の画素が示す複数の輝度が取り得る値の個数（すなわち、階調数）より少なくなるように、算出される。その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像の階調数は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像からその第２部位（患部）が映し出されている像を抽出することに十分であるように、算出される。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像と同様にして、その輝度レンジ補正後第２Ｘ線画像を階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に補正する。

放射線治療装置制御装置２は、さらに、その第２照合方法を用いて、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像から第２テンプレート領域６７に最も類似する領域を抽出し、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像から第２テンプレート領域６７に最も類似する領域を抽出する。放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ６で算出された回転補正量に基づいて、さらに、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとに基づいて、さらに、その階調粗さ補正後第２Ｘ線画像に映し出された第２部位の像の位置と向きとに基づいて、並進補正量を算出する（ステップＳ９）。

放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ６で算出された回転補正量とステップＳ９で算出された並進補正量とに基づいて、カウチ駆動装置４２を制御する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、ステップＳ６で算出された回転補正量が示すようにカウチ４１が回転した後に、ステップＳ９で算出された並進補正量が示すようにカウチ４１が平行移動するように、カウチ駆動装置４２を制御する（ステップＳ１０）。

その放射線治療する動作は、その患者の位置を調整する動作が終了した後に実行される。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、カウチ４１とＯリング１２と走行ガントリ１４とが所定の位置に配置された後に、患者４３の第１追尾用Ｘ線画像が撮影されるように第１診断用Ｘ線源２４と第１センサアレイ３２とを制御し、患者４３の第２追尾用Ｘ線画像が撮影されるように第２診断用Ｘ線源２５と第２センサアレイ３３とを制御する。

放射線治療装置制御装置２は、その第１追尾用Ｘ線画像と第２追尾用Ｘ線画像とに基づいて患者４３の患部の位置と形状とを算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された位置に治療用放射線照射装置１６が向くように、首振り装置１５を制御する。放射線治療装置制御装置２は、その患部の形状に治療用放射線２３の照射野が一致するように、マルチリーフコリメータ２０を制御する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その患部に治療用放射線２３が所定の線量だけ照射されるように、治療用放射線照射装置１６を制御する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その治療計画が示す線量の治療用放射線２３が患者４３の患部に照射されるまで、その追尾用Ｘ線画像の撮影から治療用放射線２３の照射までの動作を周期的に繰り返して実行する。その周期としては、０．２秒が例示される。

その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像のうちの第１テンプレート領域６６に基づいて抽出された領域の向きは、第１テンプレート領域６６が第２テンプレート領域６７に比較して大きいために、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像のうちの第２テンプレート領域６７に基づいて抽出された領域の向きに比較して、誤差が小さい。このため、このような放射線治療装置制御方法によれば、ステップＳ６で算出される回転補正量は、その階調粗さ補正後第１Ｘ線画像のうちの第２テンプレート領域６７に基づいて抽出された領域の向きに基づいて算出される回転補正量に比較して、より高精度である。

患者４３の骨と患者４３の患部との位置関係は、時間とともに変化することが知られ、常に一定であるとは限らない。このため、このような放射線治療装置制御方法によれば、ステップＳ９で算出される並進補正量は、ステップＳ６で算出される並進補正量に比較して、より高精度である。

このため、このような放射線治療装置制御方法によれば、放射線治療装置制御装置２は、患者４３の患部がより高精度に所定の位置と向きとに配置されるように、カウチ駆動装置４２を制御することができる。この結果、放射線治療装置制御装置２は、治療用放射線２３がより高精度に患者４３の患部に照射されるように、首振り装置１５と放射線照射装置１６とを制御することができる。このような放射線治療装置制御方法によれば、さらに、治療計画時のセットアップマージンを小さくすることができる。

さらに、ステップＳ３のガンマ変換によれば、その治療計画が示す３次元データを作成するときに利用された機器のガンマ特性と放射線治療装置３のイメージャのガンマ特性とが大きく異なる場合であっても、より適切に第１テンプレート領域６６と第２テンプレート領域６７とがＸ線画像から適切に抽出されることができる。

さらに、ステップＳ４の輝度レンジの設定によれば、第１テンプレート領域６６をＸ線画像から抽出するときの情報量を低減することができる。さらに、ステップＳ７の輝度レンジの設定によれば、第２テンプレート領域６７をＸ線画像から抽出するときの情報量を低減することができる。この結果、放射線治療装置制御装置２は、患者４３の位置をより高速に調整することができる。

さらに、ステップＳ５の階調数の設定によれば、第１テンプレート領域６６をＸ線画像から抽出するときの情報量を低減することができる。さらに、ステップＳ８の階調数の設定によれば、第２テンプレート領域６７をＸ線画像から抽出するときの情報量を低減することができる。この結果、放射線治療装置制御装置２は、患者４３の位置をより高速に調整することができる。

なお、治療計画が示す３次元データは、放射線治療装置３を用いて作成されることもできる。このとき、放射線治療装置制御装置２は、既述の実施の形態と同様にして、患者４３の位置をより高精度に調整することができる。このとき、放射線治療装置制御装置２は、さらに、ステップＳ３のガンマ変換を省略することができる。すなわち、そのガンマ補正後第ｉＸ線画像（ｉ＝１，２）は、その第ｉＸ線画像に一致させることもできる。

なお、放射線治療装置制御装置２は、計算処理能力を十分に有しているときに、ステップＳ４、Ｓ７の輝度レンジの設定またはステップＳ５、Ｓ８の輝度数の設定を省略することもできる。すなわち、その輝度レンジ補正後第ｉＸ線画像は、そのガンマ補正後第ｉＸ線画像に一致させることもでき、階調粗さ補正後第ｉＸ線画像は、その輝度レンジ補正後第ｉＸ線画像に一致させることもできる。

本発明による放射線治療装置制御装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における照合方法選択部５４が他の照合方法選択部に置換されている。その照合方法選択部は、第１照合方法として特徴点照合を採用し、第２照合方法としてパターン照合を採用する。その特徴点照合は、コントラストが大きい像のマッチングに適している照合方法である。そのパターン照合は、コントラストが小さい像のマッチングに適している照合方法である。このような放射線治療装置制御装置は、その第１照合方法と第２照合方法とを固定した場合であっても、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者４３の位置をより高精度に調整することができる。さらに、その第１照合方法と第２照合方法とは、第１部位の像と第２部位の像との両方のマッチングに適した照合方法がある場合に、その照合方法に一致させることもできる。

本発明による放射線治療装置制御装置の実施のさらに他の形態は、既述の実施の形態における撮影部５２と第１補正部５５と第２補正部５６とが他の撮影部と第１補正部と第２補正部とにそれぞれ置換されている。

その撮影部は、さらに、走行ガントリ１４が回転軸１８を中心に回転するように、放射線治療装置３の走行駆動装置を制御する。その撮影部は、さらに、走行ガントリ１４が回転しているときに、Ｏリング１２に対して第１診断用Ｘ線源２４が所定の複数の撮影角度に配置されるタイミングで第１診断用Ｘ線３５がそれぞれ曝射されるように、第１診断用Ｘ線源２４を制御し、Ｏリング１２に対して第２診断用Ｘ線源２５が所定の複数の撮影角度に配置されるタイミングで第２診断用Ｘ線３６がそれぞれ曝射されるように、第２診断用Ｘ線源２５を制御する。その撮影部は、さらに、第１診断用Ｘ線３５が曝射されたときに、第１Ｘ線画像が生成されるように、第１センサアレイ３２を制御し、第２診断用Ｘ線３６が曝射されたときに、第２Ｘ線画像が生成されるように、第２センサアレイ３３を制御する。その撮影部は、さらに、その複数の第１Ｘ線画像と複数の第２Ｘ線画像とに基づいて３次元データを作成する。その３次元データは、治療計画が示す３次元データと同様にして、複数のボクセルに複数の透過率を対応付けている。

その第１補正部は、既述の実施の形態における第１補正部５５と同様にして、その撮影部により作成された３次元データをガンマ補正後３次元データに補正し、そのガンマ補正後３次元データを輝度レンジ補正後３次元データに補正し、その輝度レンジ補正後３次元データを階調粗さ補正後３次元データに補正する。その第１補正部は、治療計画が示す３次元データのうちの患者４３の骨を映し出す第１テンプレート３次元領域に最も類似する３次元領域をその階調粗さ補正後３次元データから抽出し、その抽出された３次元領域の位置と向きとに基づいて、回転補正量と並進補正量とを算出する。

その第２補正部は、既述の実施の形態における第２補正部５６と同様にして、その撮影部により作成された３次元データをガンマ補正後３次元データに補正し、そのガンマ補正後３次元データを輝度レンジ補正後３次元データに補正し、その輝度レンジ補正後３次元データを階調粗さ補正後３次元データに補正する。その第２補正部は、治療計画が示す３次元データのうちの患者４３の患部を映し出す第２テンプレート３次元領域に最も類似する３次元領域をその階調粗さ補正後３次元データから抽出し、その抽出された３次元領域の位置と向きとその第１補正部により算出された回転補正量とに基づいて、並進補正量を算出する。

このような放射線治療装置制御装置は、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者４３の位置をより高精度に調整することができる。

１ ：放射線治療システム
２ ：放射線治療装置制御装置
３ ：放射線治療装置
１１：旋回駆動装置
１２：Ｏリング
１４：走行ガントリ
１５：首振り装置
１６：放射線照射装置
１７：回転軸
１８：回転軸
１９：アイソセンタ
２０：マルチリーフコリメータ
２１：チルト軸
２２：パン軸
２３：治療用放射線
２４：第１診断用Ｘ線源
２５：第２診断用Ｘ線源
３２：第１センサアレイ
３３：第２センサアレイ
３５：第１診断用Ｘ線
３６：第２診断用Ｘ線
４１：カウチ
４２：カウチ駆動装置
４３：患者
５１：治療計画収集部
５２：撮影部
５３：照合データ作成部
５４：照合方法選択部
５５：第１補正部
５６：第２補正部
５７：カウチ制御部
５８：照射部
６１：第１ＤＲＲ画像
６３：第１部位像
６２：第２部位像
６４：第３部位像
６６：第１テンプレート領域
６７：第２テンプレート領域
７１：第１Ｘ線画像
７３：第１部位像
７２：第２部位像
７４：第３部位像

Claims (14)

1. 第１部位と第２部位とを有する被検体の透過画像により示される前記第１部位の位置と向きとに基づいて回転補正量と第１並進補正量とを算出するステップと、
   前記透過画像により示される前記第２部位の位置と向きと前記回転補正量とに基づいて第２並進補正量とを算出するステップとを具備し、
   前記回転補正量と前記第１並進補正量とは、前記被検体が配置されるカウチが前記回転補正量だけ回転移動するときに、かつ、前記カウチが前記第１並進補正量だけ平行移動するときに、前記第１部位が所定の部位に配置されるように、算出され、
   前記第２並進補正量は、前記被検体が配置されるカウチが前記回転補正量だけ回転移動するときに、かつ、前記カウチが前記第２並進補正量だけ平行移動するときに、前記第２部位が所定の部位に配置されるように、算出され、
   前記第１部位は、前記第２部位より大きい
   放射線治療装置制御方法。
2. 請求の範囲１において、
   前記被検体の治療計画用３次元データを収集するステップをさらに具備し、
   前記回転補正量と前記第１並進補正量とは、前記透過画像のうちの前記治療計画用３次元データに基づいて算出される第１テンプレートにマッチングする第１検出領域に基づいて算出され、
   前記第２並進補正量は、前記透過画像のうちの前記治療計画用３次元データに基づいて算出される第２テンプレートにマッチングする第２検出領域と前記回転補正量とに基づいて算出される
   放射線治療装置制御方法。
3. 請求の範囲２において、
   前記第１検出領域は、特徴点照合により算出され、
   前記第２検出領域は、前記特徴点照合と異なるパターン照合により算出される
   放射線治療装置制御方法。
4. 請求の範囲２または請求の範囲３のいずれかにおいて、
   前記第１検出領域は、前記透過画像から変換された第１輝度レンジ補正後透過画像に基づいて算出され、
   前記第１輝度レンジ補正後透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲は、前記透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲より狭く、
   前記第２検出領域は、前記透過画像から変換された第２輝度レンジ補正後透過画像に基づいて算出され、
   前記第２輝度レンジ補正後透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲は、前記透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲より狭い
   放射線治療装置制御方法。
5. 請求の範囲２〜請求の範囲４のいずれかにおいて、
   前記第１検出領域は、前記透過画像から変換された階調粗さ補正後透過画像に基づいて算出され、
   前記透過画像の階調は、前記階調粗さ補正後透過画像の階調より細かい
   放射線治療装置制御方法。
6. 請求の範囲２〜請求の範囲５のいずれかにおいて、
   前記第１検出領域は、階調補正後透過画像が示す複数の輝度の度数分布が前記治療計画用３次元データから算出されるＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、前記透過画像から変換された前記階調補正後透過画像に基づいて算出され、
   前記第２検出領域は、前記階調補正後透過画像に基づいて算出される
   放射線治療装置制御方法。
7. 第１部位と第２部位とを有する被検体の透過画像を撮影する撮影部と、
   前記透過画像により示される前記第１部位の位置と向きとに基づいて回転補正量と第１並進補正量とを算出する第１補正部と、
   前記透過画像により示される前記第２部位の位置と向きと前記回転補正量とに基づいて第２並進補正量とを算出する第２補正部と、
   前記被検体が配置されるカウチが前記回転補正量だけ回転移動するように、かつ、前記カウチが前記第２並進補正量だけ平行移動するように、前記カウチを駆動するカウチ駆動装置を制御するカウチ制御部とを具備し、
   前記第１部位は、前記第２部位より大きい
   放射線治療装置制御装置。
8. 請求の範囲７において、
   前記被検体の治療計画用３次元データを収集する治療計画収集部をさらに具備し、
   前記第１補正部は、前記透過画像のうちの前記治療計画用３次元データに基づいて算出される第１テンプレートにマッチングする第１検出領域に基づいて前記回転補正量と前記第１並進補正量とを算出し、
   前記第２補正部は、前記透過画像のうちの前記治療計画用３次元データに基づいて算出される第２テンプレートにマッチングする第２検出領域と前記回転補正量とに基づいて前記第２並進補正量を算出する
   放射線治療装置制御装置。
9. 請求の範囲８において、
   前記第１補正部は、特徴点照合により前記第１検出領域を算出し、
   前記第２補正部は、前記特徴点照合と異なるパターン照合により前記第２検出領域を算出する
   放射線治療装置制御装置。
10. 請求の範囲８または請求の範囲９のいずれかにおいて、
    前記第１補正部は、前記透過画像から変換された第１輝度レンジ補正後透過画像に基づいて前記第１検出領域を算出し、
    前記第１輝度レンジ補正後透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲は、前記透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲より狭く、
    前記第２補正部は、前記透過画像から変換された第２輝度レンジ補正後透過画像に基づいて前記第２検出領域を算出し、
    前記第２輝度レンジ補正後透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲は、前記透過画像が示す複数の輝度が取り得る範囲より狭い
    放射線治療装置制御装置。
11. 請求の範囲８〜請求の範囲１０のいずれかにおいて、
    前記第１補正部は、前記透過画像から変換された階調粗さ補正後透過画像に基づいて前記第１検出領域を算出し、
    前記透過画像の階調は、前記階調粗さ補正後透過画像の階調より細かい
    放射線治療装置制御装置。
12. 請求の範囲８〜請求の範囲１１のいずれかにおいて、
    前記第１補正部は、階調補正後透過画像が示す複数の輝度の度数分布が前記治療計画用３次元データから算出されるＤＲＲ画像が示す複数の輝度の度数分布に概ね一致するように、前記透過画像から変換された前記階調補正後透過画像に基づいて前記第１検出領域を算出し、
    前記第２補正部は、前記階調補正後透過画像に基づいて前記第２検出領域を算出する
    放射線治療装置制御装置。
13. 請求の範囲７〜請求の範囲１２のいずれかにおいて、
    前記第２部位に治療用放射線が曝射されるように、治療用放射線照射装置を制御する照射部
    をさらに具備する放射線治療装置制御装置。
14. 請求の範囲１３において、
    前記照射部は、前記透過画像を撮影したイメージャを用いて前記被検体の他の透過画像を撮影した後に、前記第２部位に治療用放射線が曝射されるように、前記治療用放射線照射装置を駆動する首振り装置を前記他の透過画像に基づいて制御する
    放射線治療装置制御装置。

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