JPH10328318A - 放射線治療システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 病巣を含むどの臓器に対しても、呼吸に伴っ
て移動する病巣が静止する期間を把握でき、その期間を
基に照射できる期間を定量的にかつ自動的に設定でき、
その定量化した期間に同期させて放射線治療を行なうこ
とができる放射線治療システムを提供する。 【解決手段】 画像診断装置６０と、呼吸検出手段６１
と、時間を計測しながら病巣の撮影を行なう撮影手段
と、病巣の静止期間を抽出する画像抽出手段１７と、抽
出した画像と呼吸検出手段で得た呼吸情報との時刻を照
合１８して、病巣の静止期間を照射制御期間として抽出
する手段１９と、抽出した期間から照射開始終了ポイン
トを設定する設定手段２２とよりなり、設定した照射制
御期間で放射線治療を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被治療体の病巣の
画像診断情報を基に放射線治療を行なう放射線治療シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放射線治療においては、病巣部の周辺の
正常組織の被曝を抑えつつ、病巣にのみ電子ビーム，放
射線ビームを照射することが肝要である。特に被治療体
の呼吸運動により、その呼吸に伴って移動する病巣に対
して、病巣のみに正確に照射できることが肝要である。
その意味において、呼吸同期照射法を用いることは有意
義である。

【０００３】ここで、呼吸同期照射法とは、呼吸運動に
よって移動する病巣の静止期間に同期させて、上記ビー
ムを病巣に照射する方法である。病巣が静止する期間に
ついては、「呼吸位相同調放射線照射法に関する研究」
（大原潔、他６名：日本医学放射線学会雑誌、第４７
巻、第３号、Ｐ４８８〜４９６、１９８７年）に記載さ
れていて、呼吸の一周期約５秒の内約２秒の終末呼気時
（息を吐いた時）において病巣は一定位置に存在する。

【０００４】また、病巣の静止期間に同期させて照射す
るための同期（制御）信号の設定については「呼吸同期
照射法の開発とその臨床評価」（辻比呂志、他５名：映
像情報Ｍedical：Ｖol．２５：Ｎo.１９：Ｐ１０７１〜
１０７７：１９９３年）に記載されており、Ｘ線透視装
置による照射野の照準・確認システムにより、同期（制
御）信号が実際の呼吸位相に正しく同調していることを
確認しながら、その信号の設定を行なった後照射を行な
う方法である。

【０００５】このような呼吸同期照射法によれば、病巣
の移動する範囲を全て含むように照射野を広く設定して
照射する一般的な照射法に比べてより理想的な放射線治
療を行ない得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】呼吸同期照射を行なう
ためには、病巣の静止期間を正確に求めることが重要で
ある。この病巣の静止期間と呼吸情報がずれていた場合
は、治療のための照射同期（制御）信号がずれているこ
とに等しくなり、病巣が運動している期間を含めた照射
が行なわれることになり、正常な組織への被曝を拡大す
ることになる。この意味においても、従来の治療前のＸ
線透視装置による確認並びに同期（制御）信号の設定方
法は、いわゆる病巣が静止している期間を目視で確認し
て同期（制御）信号を設定している方法であり、病巣へ
の治療照射の正確性を向上させるには限界があるため、
上記したように病巣が運動している期間を含めた照射が
行なわれたり、病巣の静止期間を狭くして治療照射を行
なわれたりしている場合も生じ、病巣の静止期間を正確
にかつ有効に利用できる方法が必要である。

【０００７】また、従来の方法は、Ｘ線透視装置で病巣
を含むどの臓器に対しても使用できる方法ではない点に
ついても改善が望まれていた。

【０００８】本発明の目的は、病巣を含むどの臓器に対
しても、呼吸に伴って移動する病巣が静止する期間を把
握でき、その期間を基に照射できる期間を定量的にかつ
自動的に設定でき、その定量化した期間に同期させて放
射線治療を行なうことができる放射線治療システムを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、呼吸に伴っ
て移動する病巣の運動を捉える画像を得るための画像診
断装置と、呼吸情報を検出するための呼吸検出手段と、
この呼吸情報の検出と同時に開始させてその開始からの
時刻を計測しながら病巣の撮影を行なう撮影手段と、こ
の撮影手段により撮影した画像から病巣が静止している
期間を抽出する画像抽出手段と、この画像範囲と前記呼
吸情報との時刻を照合させることにより照射制御期間を
抽出する抽出手段と、照射制御期間から放射線照射時の
照射開始ポイントと照射終了ポイントとを設定する設定
手段と、治療時における呼吸検出手段により得られる呼
吸情報を基に、前記照射開始ポイントから照射終了ポイ
ントまでの期間に同期させて照射を行なう放射線治療装
置とより成る放射線治療システムにより達成できる。

【００１０】さらに、前記病巣の静止期間を抽出する画
像抽出手段は、撮影手段により得られた複数枚の画像を
基にサブトラクション画像を得るサブトラクション手段
と、このサブトラクション画像を基に予め設定した階調
範囲を抽出する手段とより達成できる。さらに、前記サ
ブトラクション手段は、画像間のＣＴ値の差を計算して
表示する手段と、画像間のＣＴ値の差の絶対値を計算し
て表示する手段とより達成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図４は放射線治療システムのシステ
ム構成を示している。Ｘ線ＣＴ装置６０（画像診断装
置）はダイナミックスキャンや螺線スキャンなどを用い
て被治療体の病巣部の画像データを収集するもので、呼
吸同期装置６１の呼吸情報の検出開始からの時刻を計測
しながら病巣の撮影を行う。呼吸同期装置６１（呼吸検
出手段）は呼吸情報を得るために被治療体の腹圧を検出
する歪みゲージや換気量を検出するラミナなどを接続
し、その検出した呼吸情報を表示し、被治療体に対する
放射線の照射開始ポイント及び照射終了ポイントを設定
（後述の図１の２２）する。この呼吸同期装置６１は、
治療時には、制御ユニット６５，加速器６６，ガントリ
６７，治療台６８よりなる治療装置７０に接続され、被
治療体９０から呼吸情報８３を取りながら、前記設定し
た照射開始ポイント及び照射終了ポイントにもとづき呼
吸同期信号８４を作成（図１の２３）し制御ユニット６
５に出力する。

【００１２】治療計画装置６２は、Ｘ線ＣＴ装置６０か
らの画像情報８０と呼吸同期装置６１からの呼吸情報８
１を入力し、これら二つの情報をもとに被治療体にどの
ようにして放射線を放射して治療を行うかを計画するも
のである。この装置６２はサブトラクション機能（図１
の１０），面積計算機能（図１の１３），病巣の静止期
間抽出機能（図１の１７），照合機能（図１の１８）な
どを有し、Ｘ線ＣＴ装置６０からの画像情報８０を入力
し、病巣の静止期間の画像を抽出（図１の１７）し、さ
らに呼吸同期装置６１からの呼吸情報８１を入力し、こ
の情報８１と前記静止期間の画像とを照合（図１の１
８）し、この両者から前記照射開始ポイント及び照射終
了ポイントを決定（図１の２０）して、そのデータを出
力（図１の２１）する。

【００１３】制御ユニット６５は、前記呼吸同期信号８
４により制御信号８６，８７，８８を出力し、加速器６
６，ガントリ６７，治療台６８などを制御して呼吸同期
照射を行う。

【００１４】照合装置６３は、治療計画装置６２で計画
されたデータ８５を入力し、このデータ８５を制御ユニ
ット６５に送り、常に制御ユニット６５と通信をしてい
て、ユニット６５が治療装置７０のガントリ６７や治療
台６８を動かしている情報を受け付けて、治療計画でな
された計画がその通り実行されているか否かを確認する
ものである。

【００１５】次に、図１から図３を用いて本発明の実施
例を詳述する。なお、図１においてカッコ内の数字は装
置番号に対応する。

【００１６】Ｘ線ＣＴ装置６０による画像情報収集（ス
テップ２）と呼吸同期装置６１による被治療体の呼吸情
報の収集（ステップ３）を同時に開始（ステップ１）
し、合わせて時刻の計測（ステップ１）も同時に行な
う。時刻はＸ線ＣＴ装置では画像取得時のデータとして
持ち、呼吸情報は時間軸として情報を得ることができ
る。

【００１７】Ｘ線ＣＴ装置６０による画像情報の収集が
終了（ステップ４）すると、画像データが出力（ステッ
プ５）される。一方、呼吸同期装置６１による呼吸情報
の収集が終了（ステップ４’）すると、呼吸情報が出力
（ステップ６）される。

【００１８】Ｘ線ＣＴにより得られた画像から病巣が静
止する終末呼気付近の複数枚の原画像を図２（ａ〜ｇ）
のように得ることができ、この複数枚の画像データを基
にサブトラクション機能を開始（ステップ１０）して各
画像間のサブトラクション画像を図２（ａ−ｂ〜ｆ−
ｇ）に示すように収集（ステップ１１）する。病巣が移
動している場合は、移動している部分がサブトラクショ
ン画像には階調の差（黒い部分５１や白い部分５２）と
して現れる。しかし、病巣が静止している範囲では、そ
のサブトラクション画像には階調の差がなく階調が略０
付近の画像となる。黒い部分５１は階調がマイナスであ
り、例えば階調がマイナス５０以下の階調範囲として捉
えることができる。白い部分５２は階調がプラスであ
り、例えば階調がプラス５０以上の階調範囲として捉え
ることができる。この黒い部分５１と白い部分５２の階
調範囲を予め指定しておき（例えば階調がマイナス５０
以下の範囲と、プラス５０以上の範囲を階調範囲として
指定）、図２のようにして得たサブトラクション画像を
１枚１枚、前記黒い部分５１と白い部分５２を合わせた
部分の面積を計算する（ステップ１３）。この黒と白の
中間で階調が略０付近の部分５３が多い場合あるいは全
て中間部分の場合は、計算された前記黒い部分５１と白
い部分５２を合わせた部分の面積は略０となる。つま
り、面積が略０となる画像を取得した期間が静止期間で
ある。

【００１９】或いは、サブトラクション画像の階調の絶
対値を取ることにより、階調がマイナスの黒い部分を絶
対値を取ってプラスにすることにより、病巣が移動して
いる部分を全て白い部分として表示することができる。
また、この画像のプラスとマイナスを反転することによ
り病巣が移動している部分を全て黒い部分として表示す
ることもできる。このように表示することにより、病巣
が移動している部分を操作者が明確に知ることができ
る。このように絶対値を取ったサブトラクション画像で
は、例えば病巣が移動している部分を全て白い部分とし
て表示する場合には、白い部分の階調範囲を予め指定し
ておき（例えば階調がプラス５０以上の範囲を階調範囲
として指定）、サブトラクション画像を１枚１枚、前記
白い部分の面積を計算する（ステップ１３）。階調が略
０付近の部分５３が多い場合あるいは全て中間部分の場
合は、計算された前記白い部分の面積は略０となる。つ
まり、面積が略０となる画像を取得した期間が静止期間
である。

【００２０】この結果から面積が略０となる画像範囲
（図２のｃ，ｄ，ｅ）を出力（ステップ１５，１６）
し、この画像を取得した期間を病巣が静止する期間とし
て抽出する（ステップ１７）。この静止期間は静止期間
の始点の画像（図２のｃ）と終点の画像（図２のｅ）を
示している。抽出された画像には、前記したように画像
取得時の時刻データをもっており、その抽出された画像
情報を治療計画装置６２に入力する（ステップ３１）。
合わせてＸ線ＣＴにて撮影するときに取得した被治療体
の呼吸情報を呼吸同期装置６１から治療計画装置６２に
入力する（ステップ３２）。呼吸情報は連続した時間と
してデータを待っており、前記Ｘ線ＣＴにて行なった撮
影は、呼吸同期装置の呼吸情報の取得と同時に開始して
いるため、治療計画装置６２内では、静止期間の始点の
画像の時刻と静止期間の終点の画像の時刻とを呼吸情報
の時刻に照合させることができるため、この照合を行な
い（ステップ１８）、静止期間の始点と終点を呼吸情報
上で決定でき（ステップ１９，２０）、その始点と終点
のデータを呼吸同期装置６１に出力され（ステップ２
１）、呼吸同期装置内で、その始点と照射開始ポイント
（図３の４０）及び終点を照射終了ポイント（図３の４
１）として設定する（ステップ２２）。この照射開始ポ
イント（図３の４０）及び照射終了ポイント（図３の４
１）との間が病巣が静止している期間であり照射期間と
なる。したがって、この期間にて呼吸同期信号（図３の
４５）を作成できる（ステップ２３）。

【００２１】図３を用いて、上記照射開始ポイントおよ
び照射終了ポイントの設定および呼吸同期信号の作成に
ついて詳述する。画像データ１００はＸ線ＣＴ装置６０
のダイナミックスキャンにより得られたローデータであ
って、複数枚の画像が連続して収集される。このローデ
ータは例えば一画像当り１秒のスキャン時間で取得され
たものである。

【００２２】原画像１１０は図１のステップ５における
画像データの出力であって図２の画像データａ〜ｇを含
んでいる。この原画像１１０は画像データ１００（ロー
データ）にもとづき再構成されたもので、画像データ１
００の或る範囲にわたり、微少時間（例えば０．１秒）
ずらして取得された画像である。病巣静止範囲の画像１
２０は図１のステップ１７により抽出されたもので、画
像ｃ，ｄ，ｅは既に述べたように、図２の画像データａ
〜ｇについて相互にサブトラクションした結果白い部分
と黒い部分との面積値が略０と判断されて、病巣が静止
している期間を示す画像である。すなわち、静止期間の
始点は画像ｃの始点にあり、その終点は画像ｄの終点に
一致する。この画像１２０はステップ３１により照合
（ステップ１８）のために治療計画装置６２に入力され
る。呼吸情報８１はステップ６における出力であって二
つの凸状の波は被治療体の呼吸による病巣の動きが大き
いことを表わし、これらに挟まれている凹状の波は病巣
の動きが小さいことを示している。この呼吸情報８１は
ステップ３２により治療計画装置６２に入力される。治
療計画装置６２は病巣静止期間の画像１２０と呼吸情報
８１とを照合（ステップ１８）し、ステップ１９により
照射制御期間４６を抽出し、ステップ２０により照射制
御期間の始点（画像ｃの始点）を照射開始ポイントＰ
１、その終点（画像ｅの終点）を照射終了ポイントＰ２
と決定し、ステップ２１によりこのＰ１，Ｐ２データを
呼吸同期装置６１に出力する。呼吸同期装置６１はステ
ップ２２により呼吸情報８１がポイントＰ１，Ｐ２と交
叉するそれぞれの点を照射開始ポイント４０および照射
終了ポイント４１として設定し、この設定値をメモリに
記憶する。このポイント４０と４１との間が病巣が静止
している期間であり、照射期間になる。治療時には、こ
の照射期間を設定された呼吸同期装置６１を治療装置７
０に接続する。この呼吸同期装置６１は被治療体の現在
の呼吸情報（図４の８３）を収集（ステップ２８）し、
すでにメモリに記憶してある照射期間の開始ポイント４
０および終了ポイント４１により呼吸同期信号８４を作
成する（ステップ２３）。すなわち、図３に示すよう
に、呼吸同期信号８４は照射開始ポイント４０と照射終
了ポイント４１との間で高レベルとなるオン信号４２
と、このオン信号４２以外の期間では低レベルになるオ
フ信号４３とよりなる。呼吸同期装置６１はこの呼吸同
期信号８４を制御ユニット６５へ出力し（ステップ２
５）、前記呼吸情報８３が照射制御期間４６にあるとき
に、そのオン信号４２により治療装置７０をして被治療
体９０に放射線を放射する。また、呼吸情報８３が照射
制御期間４６外にあるときは、オフ信号４３が制御ユニ
ット６５へ出力され、治療装置２０の照射を禁止する。
そして所定時間経過後、治療を終了する（ステップ３
０）。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、病巣を含むどの臓器に
対しても、呼吸に伴って移動する病巣が静止する期間を
把握でき、その期間を基に照射できる期間を定量的にか
つ自動的に設定できるため、操作性の良い放射線治療が
可能となり、かつ照射期間が正確であるため、病巣部周
辺の正常組織への被曝を最低限に抑制できる安全な治療
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の呼吸同期照射システムのフロ
ー図である。

【図２】本発明の実施例のサブトラクション機能の説明
図である。

【図３】本発明の実施例の照射制御期間設定の説明図で
ある。

【図４】本発明の実施例の放射線治療システムの構成図
である。

【符号の説明】 ４０ 照射開始ポイント ４１ 照射終了ポイント ４５ 呼吸同期信号 ４６ 照射制御範囲 ６０ Ｘ線ＣＴ装置 ６１ 呼吸同期装置 ６２ 治療計画装置 ７０ 治療装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 呼吸に伴って移動する病巣の運動を捉え
   る画像を得るための画像診断装置と、呼吸情報を検出す
   るための呼吸検出手段と、この呼吸情報の検出と同時に
   開始させてその開始からの時刻を計測しながら病巣の撮
   影を行なう撮影手段と、この撮影手段により撮影した画
   像から病巣が静止している期間を抽出する画像抽出手段
   と、この画像範囲と前記呼吸情報との時刻を照合させる
   ことにより照射制御期間を抽出する抽出手段と、照射制
   御期間から放射線照射時の照射開始ポイントと照射終了
   ポイントとを設定する設定手段と、治療時における呼吸
   検出手段により得られる呼吸情報を基に、前記照射開始
   ポイントから照射終了ポイントまでの期間に同期させて
   照射を行なう放射線治療装置とより成る放射線治療シス
   テム。
2. 【請求項２】 前記病巣の静止期間を抽出する画像抽出
   手段は、撮影手段により得られた複数枚の画像を基にサ
   ブトラクション画像を得るサブトラクション手段と、こ
   のサブトラクション画像を基に予め設定した階調範囲を
   抽出する手段とより成る請求項１記載の放射線治療シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記サブトラクション手段は、画像間の
   ＣＴ値の差を計算して表示する手段と、画像間のＣＴ値
   の差の絶対値を計算して表示する手段とより成る請求項
   １記載の放射線治療システム。