JP6459775B2 - 放射線透視装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または被検者の特定部位を含む画像を、互いに異なる２方向から取得することにより、被検者の体動に伴って移動するマーカまたは特定部位の位置を検出するＸ線透視装置等の放射線透視装置に関する。

治療ビームを照射するヘッドと、このヘッドを被検者を中心として回動させるガントリーとを備え、腫瘍などの患部に対してＸ線や電子線等の治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、特許文献１においては、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている。

このような放射線治療装置として、特許文献２には、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を透視することにより、マーカの位置を特定するためのＸ線透視装置が開示されている。この特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、床面側からＸ線を照射する第１Ｘ線管と天井側から被検者を通過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出器からなる第１撮影系と、床面側からＸ線を照射する第２Ｘ線管と天井側から被検者と通過したＸ線を検出する第２Ｘ線検出器からなる第２撮影系とを使用して、テンプレートマッチング等により体内に埋め込まれたマーカを検出する。そして、第１撮影系により撮影した２次元の透視画像と第２撮影系により撮影した２次元の透視画像を利用して３次元の位置情報を得る。このような動作を連続して実行して、リアルタイムでマーカの３次元の位置情報を演算することにより、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出する。そして、このマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。

このとき、被検者の患部の位置等に応じて、治療ビームを様々な方向から患部に向けて照射する必要があることから、上述したように、治療ビームを照射するヘッドは、被検者を中心として回動可能となっている。このため、特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、第１撮影系および第２撮影系は、ヘッドによりＸ線が遮られない位置から透視を実行する必要がある。これを可能とするため、特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、第１Ｘ線管および第１Ｘ線検出器と、第２Ｘ線管および第２Ｘ線検出器とをレールに沿って移動可能に構成することで、予め設定された３箇所の位置からＸ線透視を実行することを可能としている。

特開２０００−１６７０７２号公報 特開２０１４−１２８４１２号公報

このように複数の撮影系を有するＸ線透視装置においては、それぞれの撮影系に位置ずれが生じていないかを毎日確認する、所謂、ディリーチェックと呼ばれる工程を実行する必要がある。この撮影系の位置ずれの確認を行うときには、一対のレーザー光線の交点であるアイソセンターにマーカを設置し、このマーカを各撮影系により撮影する。そして、各撮影系により撮影したマーカの画像が画像の中央に配置されていた場合には、各撮影系が正しく配置されていると判断することができる。

しかしながら、このような確認作業を行うためには、アイソセンターを特定した上で、アイソセンターにマーカをｍｍオーダの精度で正確に設置することが必要となり、作業に極めて長い時間を要する。また、マーカをアイソセンターに正しく設置したつもりであっても、いずれかの撮影系においてマーカの画像に位置ずれが生じていた場合、マーカの設置位置に位置ずれが生じているのか、撮影系に位置ずれが生じているのかを確信を持って特定することができず、再度、作業を繰り返すことになる。このような作業を毎日実行することは極めて煩雑である。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、放射線照射部と放射線検出器とを有する撮影系の位置ずれの有無を容易に判定することが可能な放射線透視装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または前記被検者の特定部位を含む画像を互いに異なる２方向から取得することにより、前記被検者の体動に伴って移動する前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する放射線透視装置であって、放射線照射部と、前記放射線照射部から照射され前記被検者を透過した放射線を検出する放射線検出器とを有する撮影系を３個以上備えるとともに、前記３個以上の撮影系により撮影した基準マークの座標位置が、互いに一致するか否かを判定する判定部を備えることを特徴とする。

第２の発明は、前記判定部は、前記３個以上の撮影系のうち２個の撮影系により前記基準マークを撮影して前記基準マークの３次元座標を演算するとともに、前記３個以上の撮影系のうち前記基準マークを撮影した撮影系以外の撮影系により前記基準マークを撮影して前記基準マークの２次元座標を演算し、前記３次元座標と前記２次元座標とが整合するか否かを判定する。

第３の発明は、前記判定部は、前記３個以上の撮影系により前記基準マークを撮影し、前記３個以上の撮影系における前記放射線照射部の焦点と撮影された前記基準マークとを結ぶ直線を各々演算し、演算後の各直線が一点に収束するか否かを判定する。

第１から第３の発明によれば、３個以上の撮影系により撮影した基準マークの座標位置が互いに一致するか否かを判定することにより、各撮影系に生じる位置ずれの有無を容易に判定することが可能となる。

この発明に係る放射線透視装置としてのＸ線透視装置の概要図である。 この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置の制御系を示すブロック図である。 Ｘ線透視装置において、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出する検出動作の基本的な考え方を説明する説明図である。 第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための第１実施形態に係る検出動作を示すフローチャートである。 第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための第２実施形態に係る検出動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る放射線透視装置としてのＸ線透視装置の概要図である。また、図２は、この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置の制御系を示すブロック図である。

なお、図１においては、被検者を載置すべきテーブル１９上に基準マーク１０を載置した状態を示している。この基準マーク１０は、キャリブレーションファントムとも呼称されるものであり、アクリル等の樹脂製の直方体の中央部に金属製の球を配置した構成を有する。なお、この明細書における基準マーク１０の位置とは、基準マーク１０における金属製の球の位置を意味する。

このＸ線透視装置は、テーブル１９上に被検者を載置した状態で、その被検者の患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うための放射線治療装置とともに使用されるものである。このような放射線治療時においては、放射線を被検者の体動に伴って移動する患部に正確に照射する必要がある。このため、被検者の患部付近には、マーカが設置される。そして、Ｘ線透視により被検者の体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、マーカの３次元の位置情報を演算することで、マーカを高精度で検出する、所謂、動体追跡を行う構成となっている。なお、被検者における患部付近にマーカを設置する代わりに、被検者における腫瘍等の特定部位の画像をマーカの代わりに使用するマーカレストラッキングが採用される場合もある。

このＸ線透視装置は、この発明に係る放射線照射部として機能する第１Ｘ線管１１、第２Ｘ線管１２、第３Ｘ線管１３、第４Ｘ線管１４と、この発明に係る放射線検出器として機能する第１フラットパネルディテクタ２１、第２フラットパネルディテクタ２２、第３フラットパネルディテクタ２３、第４フラットパネルディテクタ２４とを備える。第１Ｘ線管１１から照射された放射線としてのＸ線は、テーブル１９上の被検者を透過した後、第１フラットパネルディテクタ２１により検出される。第１Ｘ線管１１と第１フラットパネルディテクタ２１とは、第１撮影系を構成する。第２Ｘ線管１２から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者を透過した後、第２フラットパネルディテクタ２２により検出される。第２Ｘ線管１２と第２フラットパネルディテクタ２２とは、第２撮影系を構成する。第３Ｘ線管１３から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者を透過した後、第３フラットパネルディテクタ２３により検出される。第３Ｘ線管１３と第３フラットパネルディテクタ２３とは、第３撮影系を構成する。第４Ｘ線管１４から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者を透過した後、第４フラットパネルディテクタ２４により検出される。第４Ｘ線管１４と第４フラットパネルディテクタ２４とは、第４撮影系を構成する。

また、このＸ線透視装置は、第１電力供給部２８および第２電力供給部２９を備える。これらの第１電力供給部２８および第２電力供給部２９は、高電圧装置とも呼称されるものである。第１電力供給部２８は、Ｘ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を、第１Ｘ線管１１または第２Ｘ線管１２に対して選択的に供給する。また、第２電力供給部２９は、Ｘ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を、第３Ｘ線管１３または第４Ｘ線管１４に対して選択的に供給する。

このため、第１Ｘ線管１１と第２Ｘ線管１２とは、同時にはＸ線を照射することができず、第３Ｘ線管１３と第４Ｘ線管１４とは、同時にはＸ線を照射することはできない。従って、上述した第１撮影系と第２撮影系とを同時に使用することはできず、第３撮影系と第４撮影系とを同時に使用することはできない。一方、上述した動体追跡時において、マーカまたは特定部位（以下、これらを総称して「マーカ」という）の３次元の位置情報を演算するためには、マーカを２方向から透視する必要がある。このため、このＸ線透視装置においては、第１撮影系と第３撮影系とを使用した第１ポジションでのＸ線透視と、第１撮影系と第４撮影系とを使用した第２ポジションでのＸ線透視と、第２撮影系と第３撮影系とを使用した第３ポジョンでのＸ線透視と、第２撮影系と第４撮影系とを使用した第４ポジションでのＸ線透視との、４つのパターンでのＸ線透視を実行することが可能となる。

さらに、このＸ線透視装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、上述した第１フラットパネルディテクタ２１、第２フラットパネルディテクタ２２、第３フラットパネルディテクタ２３および第４フラットパネルディテクタ２４と接続されている。また、この制御部３０は、上述した第１電力供給部２８および第２電力供給部２９と接続されている。

この制御部３０は、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影した画像を処理するための画像処理部３１を備える。この画像処理部３１においては、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のうちの２個の撮影系を使用してマーカを検出する。すなわち、この画像処理部３１は、例えば、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影した被検者の体内に留置されたマーカを含む画像と、予め設定されたテンプレート画像とを比較するテンプレートマッチングにより、マーカの３次元の位置情報を演算する。また、この制御部３０は、後述するように、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影した基準マーク１０の位置が互いに一致するか否かを判定する判定部３４を備える。

図３は、上述したＸ線透視装置において、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出する検出動作の基本的な考え方を説明する説明図である。

このＸ線透視装置においては、第１Ｘ線管１１と第１フラットパネルディテクタ２１からなる第１撮影系と、第２Ｘ線管１２と第２フラットパネルディテクタ２２とからなる第２撮影系と、第３Ｘ線管１３と第３フラットパネルディテクタ２３とからなる第３撮影系と、第４Ｘ線管１４と第４フラットパネルディテクタ２４とからなる第４撮影系とにより撮影した基準マーク１０の座標位置が互いに一致するか否かを判定部３４により判定し、この座標位置が一致している場合においては、４個の撮影系において位置ずれが発生していないと判断している。

４個の撮影系により撮影した基準マーク１０の座標位置が互いに一致して４個の撮影系において位置ずれが発生していない状態においては、図３に示すように、第１Ｘ線管１１から第１フラットパネルディテクタ２１に至る第１撮影系の光軸と、第２Ｘ線管１２から第２フラットパネルディテクタ２２に至る第２撮影系の光軸と、第３Ｘ線管１３から第３フラットパネルディテクタ２３に至る第３撮影系の光軸と、第４Ｘ線管１４から第４フラットパネルディテクタ２４に至る第４撮影系の光軸とが、基準マーク１０に相当する座標位置Ｐを通過することになる。

次に、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための具体的な検出動作について説明する。図４は、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための第１実施形態に係る検出動作を示すフローチャートである。

この第１実施形態において第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するためには、最初に、テーブル１９上に基準マーク１０を載置する（ステップＳ１１）。このときには、基準マーク１０をアイソセンター付近に配置すればよく、この基準マーク１０が第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影可能であればよい。このため、上述したように、基準マーク１０をアイソセンターに対してｍｍオーダの精度で正確に設置することは必要とされない。従って、作業を効率的に実施することが可能となる。

この状態において、第１撮影系により基準マーク１０の画像を撮影する（ステップＳ１２）。また、第２撮影系により基準マーク１０の画像を撮影する（ステップＳ１３）。そして、第１撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像と第２撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像とを利用して、基準マーク１０の３次元座標を演算する（ステップＳ１４）。

次に、第３撮影系により基準マーク１０の画像を撮影する（ステップＳ１５）。そして、第３撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合するか否かを判断する（ステップＳ１６）。この判断は、判定部３４により行われる。第３撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合しない場合においては、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系のいずれかにおいて位置ずれが発生していると判断して（ステップＳ１９）、表示部等にエラー表示を行う。

一方、第３撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合している場合においては（ステップＳ１６）、第４撮影系により基準マーク１０の画像を撮影する（ステップＳ１７）。そして、第４撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合するか否かを判断する（ステップＳ１８）。この判断は、判定部３４により行われる。第４撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合しない場合においては、第４撮影系において位置ずれが発生していると判断して（ステップＳ１９）、表示部等にエラー表示を行う。

第４撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合している場合においては（ステップＳ１８）、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系の全てにおいて位置ずれが発生していないと判断し（ステップＳ２０）、表示部等にその旨の表示を行う。これにより、ディリーチェックが完了する。

なお、第３撮影系または第４撮影系により撮影した基準マーク１０の２次元画像における２次元座標と、ステップＳ１４により演算した基準マーク１０の３次元座標とが整合しない場合においては、従来と同様の方法により、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系の位置を調整する。

次に、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための検出動作の他の実施形態について説明する。図５は、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するための第２実施形態に係る検出動作を示すフローチャートである。

この第２実施形態において第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系についての位置ずれの有無を検出するためには、第１実施形態の場合と同様、最初に、テーブル１９上に基準マーク１０を載置する（ステップＳ２１）。このときには、基準マーク１０をアイソセンター付近に配置する。

この状態において、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により、基準マーク１０の画像を、順次、撮影する（ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５）。そして、第１Ｘ線管１１の焦点と基準マーク１０とを結ぶ直線の式と、第２Ｘ線管１２の焦点と基準マーク１０とを結ぶ直線の式と、第３Ｘ線管１３の焦点と基準マーク１０とを結ぶ直線の式と、第４Ｘ線管１４の焦点と基準マーク１０とを結ぶ直線の式とを、各々、演算する（ステップＳ２６）。

しかる後、演算後の各直線が一点に収束するか否かを判定する（ステップＳ２７）。この判定は、判定部３４により実行される。図３に示すように、演算後の各直線が基準マーク１０の位置に相当する座標位置Ｐに収束した場合には、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系の全てにおいて位置ずれが発生していないと判断し（ステップＳ２９）、表示部等にその旨の表示を行う。これにより、ディリーチェックが完了する。

一方、演算後の各直線が一点に収束しない場合には、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のいずれかにおいて位置ずれが発生していると判断して（ステップＳ２８）、表示部等にエラー表示を行う。

なお、上述した実施形態においては、第１Ｘ線管１１と第１フラットパネルディテクタ２１からなる第１撮影系、第２Ｘ線管１２と第２フラットパネルディテクタ２２からなる第２撮影系、第３Ｘ線管１３と第３フラットパネルディテクタ２３からなる第３撮影系および第４Ｘ線管１４と第４フラットパネルディテクタ２４とからなる第４撮影系という４個の撮影系を備えているが、これらの撮影系は少なくとも３個あればよい。すなわち、Ｘ線管とフラットパネルディテクタとを有する撮影系を３個以上備えるとともに、これらの３個以上の撮影系のうち、Ｘ線透視に使用する２個の撮影系を選択することができる構成であればよい。

また、上述した実施形態においては、第１電力供給部２８によりＸ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を第１Ｘ線管１１または第２Ｘ線管１２に対して選択的に供給するとともに、第２電力供給部２９によりＸ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を第３Ｘ線管１３または第４Ｘ線管１４に対して選択的に供給する構成を採用している。このような構成を採用することにより、電力供給部の数を半減させることができ、装置の製造コストを低減させることが可能となる。但し、第１Ｘ線管１１、第２Ｘ線管１２、第３Ｘ線管１３、第４Ｘ線管１４の各々に対して電力供給部を配設してもよい。このような構成を採用した場合には、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のうちから任意の２個の撮影系を選択してＸ線透視を実行することが可能となる。

さらに、上述した実施形態としては、この発明に係る放射線検出器として機能するＸ線検出器として、フラットパネルディテクタを使用しているが、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）等のＸ線検出器や、その他の放射線検出器を使用してもよい。

１０ 基準マーク
１１ 第１Ｘ線管
１２ 第２Ｘ線管
１３ 第３Ｘ線管
１４ 第４Ｘ線管
１９ テーブル
２１ 第１フラットパネルディテクタ
２２ 第２フラットパネルディテクタ
２３ 第３フラットパネルディテクタ
２４ 第４フラットパネルディテクタ
２８ 第１電力供給部
２９ 第２電力供給部
３０ 制御部
３１ 画像処理部
３４ 判定部

Claims (3)

1. 被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または前記被検者の特定部位を含む画像を互いに異なる２方向から取得することにより、前記被検者の体動に伴って移動する前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する放射線透視装置であって、
   放射線照射部と、前記放射線照射部から照射され前記被検者を透過した放射線を検出する放射線検出器とを有する撮影系を３個以上備えるとともに、
   前記３個以上の撮影系により撮影した基準マークの座標位置が、互いに一致するか否かを判定する判定部を備えることを特徴とする放射線透視装置。
2. 請求項１に記載の放射線透視装置において、
   前記判定部は、前記３個以上の撮影系のうち２個の撮影系により前記基準マークを撮影して前記基準マークの３次元座標を演算するとともに、前記３個以上の撮影系のうち前記基準マークを撮影した撮影系以外の撮影系により前記基準マークを撮影して前記基準マークの２次元座標を演算し、前記３次元座標と前記２次元座標とが整合するか否かを判定する放射線透視装置。
3. 請求項１に記載の放射線透視装置において、
   前記判定部は、前記３個以上の撮影系により前記基準マークを撮影し、前記３個以上の撮影系における前記放射線照射部の焦点と撮影された前記基準マークとを結ぶ直線を各々演算し、演算後の各直線が一点に収束するか否かを判定する放射線透視装置。

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