專利名稱：放射線治療裝置以及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及放射線治療裝置以及控制方法。
背景技術(shù)：
以往，作為可以進行被檢體的生物體組織的功能診斷的核醫(yī)學(xué)成像裝置，已知正電子斷層攝影裝置(PET 裝置、PET :Positron Emission computed Tomography) 具體而言，在PET檢查中，將用正電子放射核素標識的化合物投放至被檢體內(nèi)。然后，PET裝置在從標識化合物放出的正電子與電子結(jié)合消失時，使用配置在被檢體周圍的光子計數(shù)(photon counting)方式的檢測器同時計數(shù)向大致反方向放出的511keV的一對、 射線(成對消失Y射線)。而后，PET裝置通過對同時計數(shù)的、射線的數(shù)據(jù)(同時計數(shù)信息)進行運算處理，從而進行PET圖像的重建。另外，近年來，通過照射重粒子線作為治療用放射線的放射線照射裝置，進行對腫瘤造成障礙的放射線治療。重粒子線是通過高速地加速碳離子、氖離子、硅離子、氬離子等粒子來產(chǎn)生的放射線。重粒子線根據(jù)由加速器給予的能量來決定進入人體內(nèi)的深度。另外， 重粒子線通過與飛行過程中的電子或原子核碰撞，在人體內(nèi)放出能量。特別是，重粒子線在飛行過程的終端附近急劇地放出(布拉格峰值=Bragg peak)能量，并停止。即，在使用了重粒子線的放射線治療中，通過利用布拉格峰值用加速器調(diào)節(jié)粒子的能量，以便在腫瘤部分使粒子停止，從而可以不怎么影響飛行過程中的正常細胞，而只殺傷腫瘤細胞。在使用了重粒子線的放射線治療中，對于根據(jù)使用了 PET圖像或X射線CT圖像、 MRI圖像等各種醫(yī)用圖像的治療計劃而決定的范圍(腫瘤部位)進行重粒子線的照射。 例如，放射線照射裝置對于根據(jù)治療計劃而決定的范圍從多個方向照射重粒子線。另外， 作為使用了重粒子線的放射線治療，還已知一種強度調(diào)制放射線治療(IMRT intensity modulated radiation therapy)，通過從任意方向一邊調(diào)制重粒子線的強度一邊進行照射，從而減輕對正常細胞的影響，并使照射劑量集中在腫瘤的輪廓內(nèi)。在此，在能量為“511 X 2keV"以上時，重粒子線在其飛行過程中成對生成電子與正電子。成對生成的正電子與周圍的電子結(jié)合而消失，其結(jié)果，放出成對消失Y射線。即，通過一邊利用放射線照射裝置照射重粒子，一邊利用PET裝置大致實時地重建PET圖像，由此醫(yī)師可以監(jiān)視是否向根據(jù)治療計劃而決定的部位照射重粒子線。因此，近年來，不斷推進開發(fā)放射線治療監(jiān)視用PET裝置。例如，作為放射線治療監(jiān)視用PET裝置，已知在隔著被檢體對置的位置設(shè)置有平板的2個檢測器的PET裝置。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2007-107995號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述以往的放射線治療監(jiān)視用PET裝置由于不能在以被檢體為軸的圓周的所有方向上進行同時計數(shù)，因此PET圖像的畫質(zhì)惡化。并且，在上述以往的放射治療監(jiān)視用 PET裝置中，從放射線照射裝置照射的重粒子線的照射角度受限。實施方式的放射線治療裝置包括照射部、檢測部、控制部和圖像重建部。照射部照射治療用放射線。檢測器對來自Y射線的光進行計數(shù)，并在以被檢體的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面設(shè)置有使由上述照射部照射的治療用放射線通過的間隙部分?？刂撇靠刂粕鲜稣丈洳亢蜕鲜鰴z測器，以使得在能夠向上述間隙部分照射治療用放射線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)。圖像重建部根據(jù)在已執(zhí)行基于上述控制部的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨從上述照射部照射的治療用放射線的能量放出而放出的成對消失Y射線的上述檢測器的計數(shù)時的位置信息，重建核醫(yī)學(xué)圖像。


圖1為表示第1實施方式中的放射線治療裝置所具有的PET-CT裝置的結(jié)構(gòu)的整體像的圖。圖2為表示第1實施方式中的PET掃描儀的間隙部分的一例子的圖。圖3為表示第1實施方式中的PET掃描儀與放射線照射裝置的位置關(guān)系的一例子的圖(1)。圖4為表示第1實施方式中的PET掃描儀與放射線照射裝置的位置關(guān)系的一例子的圖⑵。圖5為表示第1實施方式中的PET掃描儀與X射線CT掃描儀的關(guān)系的一例子的圖。圖6為表示第1實施方式中的PET掃描儀的結(jié)構(gòu)的圖。圖7為表示第1實施方式中的檢測器的構(gòu)造的一例子的圖。圖8為表示由第1實施方式中的安格型檢測器檢測出的信息的圖。圖9為表示第1實施方式中的控制臺裝置的結(jié)構(gòu)的一例子的圖。圖10為表示第1實施方式中的計數(shù)信息存儲部中存儲的計數(shù)信息的一例子的圖。圖11為表示第1實施方式中的同時計數(shù)信息存儲部中存儲的同時計數(shù)信息的一例子的圖。圖12為表示由第1實施方式中的位置信息存儲部存儲的位置信息的一例子的圖。圖13為表示第1實施方式中的放射線治療裝置進行的PET圖像攝影處理的流程的一例子的流程圖。圖14為表示間隙部分的一例子的圖(1)。圖15為表示間隙部分的一例子的圖(2)。圖16為表示PET掃描儀的一例子的圖。
具體實施例方式(第1實施方式)以下，參照附圖，詳細說明放射線治療裝置的實施方式。另外，以下，作為放射線治療裝置的一個例子，使用在PET-CT裝置中設(shè)置有照射重粒子線作為治療用放射線的放射線照射裝置的裝置進行說明，但并不限定于此。例如，設(shè)置有放射線照射裝置的裝置也可以是 PET 裝置，也可以是 PET-MRI (Magnetic Resonance Imaging)裝置。另外，在第1實施方式中，針對在PET-CT裝置中設(shè)置有如下放射線照射裝置的情況進行說明，該放射線照射裝置可執(zhí)行一邊從任意方向調(diào)制強度一邊照射重粒子線的強度調(diào)制放射線治療(IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy) 但是，第 1 實施方式如果是照射重粒子線的裝置就可以適用。另外，以下說明的第1實施方式如果伴隨從放射線照射裝置照射的治療用放射線的能量放出而從照射對象的內(nèi)部放出成對消失Y射線， 則在從放射線照射裝置放射例如X射線等重粒子線以外的放射線的情況下也可適用。圖1為表示第1實施方式中的放射線治療裝置所具有的PET-CT裝置的結(jié)構(gòu)的整體像的圖。圖1中，100表示PET-CT裝置，200表示PET掃描儀，300表示X射線CT掃描儀， 400表示床，401表示載置被檢體的床板，402表示被檢體。如圖1所示，PET-CT裝置100具有PET掃描儀200、X射線CT掃描儀300、床400、控制臺裝置500。圖1中的X方向表示載置在圖1的床板401上的被檢體402的體軸方向。Y方向表示與X方向正交的水平面上的方向。Z方向表示垂直方向。床400具有載置被檢體402的床板401。另外，雖然在圖1中未圖示，但床400具有使床板401移動的床控制部。床控制部由控制臺裝置500控制，將載置在床板401上的被檢體402移動至PET-CT裝置100的攝影口內(nèi)。PET掃描儀200內(nèi)置對來自用于重建PET圖像的、射線的光進行計數(shù)的光子計數(shù) (Photon Counting)方式的檢測器210 (后述)。并且，在第1實施方式中的PET掃描儀200 中，如圖1所示，在以被檢體402的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面上設(shè)置有使由后述的放射線照射裝置 600照射的重粒子線通過的間隙部分201。在此，間隙部分201被設(shè)置對檢測器210 (后述) 以及PET掃描儀200所設(shè)置的罩子202的雙方。罩子202收納檢測器210(后述)。并且， 罩子202可以以被檢體402的體軸為軸旋轉(zhuǎn)。即，罩子202可以與檢測器210(后述)一起旋轉(zhuǎn)。圖2為表示第1實施方式中的PET掃描儀的間隙部分的一例子的圖。在圖2所示的例子中，PET掃描儀200的罩子202在旋轉(zhuǎn)面的對置的位置具有多個間隙部分。即，檢測器210 (后述)在旋轉(zhuǎn)面的對置的位置具有多個間隙部分。圖3與圖4為表示第1實施方式中的PET掃描儀與放射線照射裝置的位置關(guān)系的一例子的圖。第1實施方式中的放射線治療裝置如圖3所示設(shè)置有照射重粒子線作為治療用放射線的放射線照射裝置600。放射線照射裝置600如圖3所示被設(shè)置為可從罩子202 的間隙部分對被檢體402照射重粒子線。從放射線照射裝置600照射的重粒子線601通過未圖示的加速器而能量被調(diào)整，從而大部分在被檢體402的患部停止。并且，放射線照射裝置600與罩子202通過后述的控制臺裝置的控制部MO的控制，在可向間隙部分201照射重粒子的狀態(tài)下，同步旋轉(zhuǎn)。在圖3所示的例子中，例示了放射線照射裝置600以及罩子202在從頭部觀察了被檢體402的狀態(tài)下，同步地順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況，但第1實施方式并不限定于此，也可以是在從頭部觀察了被檢體402的狀態(tài)下， 同步地逆時針方向旋轉(zhuǎn)的情況。在此，放射線照射裝置600在維持與罩子202的旋轉(zhuǎn)面的相對位置的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)， 但如圖4所示，對于罩子202的間隙部分201，也可以從任意位置以及任意方向照射重粒子線 601。
這樣，第1實施方式中的放射線治療裝置通過使放射照射裝置600與PET掃描儀 200的罩子202可同步旋轉(zhuǎn)，從而可以對治療計劃中決定的三維照射部位，從360度的任意方向照射重粒子線。在此，針對上述PET掃描儀200的檢測器210檢測的、射線進行說明。PET掃描儀200具有多個檢測用于重建PET圖像的γ射線的檢測器210。多個檢測器210被配置在以被檢體402的體軸為中心的環(huán)上。例如，檢測器210從載置在床板401上的被檢體402 的體外，檢測從被檢體402的體內(nèi)放出的一對Y射線(成對消失Y射線)。具體而言，PET掃描儀200每當(dāng)檢測器210對、射線進行計數(shù)時，收集表示檢測出Y射線的檢測器210的位置的檢測位置、Y射線入射到檢測器210的時刻的能量值、檢測器210檢測出γ射線的檢測時間。將通過PET掃描儀200收集的信息稱為“計數(shù)信息”。 另外，在第1實施方式中，針對將作為、射線的檢測時間收集檢測時刻(絕對時間)作為計數(shù)信息的TOF(Time of Flight，飛行時間)檢測器作為檢測器210來使用的情況進行說明。但是，第1實施方式也可以是將作為計數(shù)信息不含有時間的non-TOF檢測器作為檢測器210來使用的情況。在此，第1實施方式中的檢測器210檢測伴隨從放射線照射裝置600照射的重粒子線的能量放出而從被檢體402放出的成對消失、射線。即，第1實施方式中的檢測器 210檢測通過從放射線照射裝置600向間隙部分201照射重粒子線而從被檢體402放出的成對消失Y射線。由此，PET-CT裝置100重建描畫出重粒子線的路徑的PET圖像。圖1所示的X射線CT掃描儀300具有照射用于重建X射線CT圖像的X射線的X 射線管301、檢測由X射線管301照射的X射線的X射線檢測器302。在X射線CT掃描儀 300中，X射線管301向被檢體402照射X射線，X射線檢測器302檢測透過了被檢體402的 X射線。具體而言，X射線CT掃描儀300 —邊以被檢體402的體軸為中心旋轉(zhuǎn)一邊X射線管301照射X射線，X射線檢測器302檢測X射線。換言之，X射線CT掃描儀300 —邊以被檢體402的體軸為中心旋轉(zhuǎn)一邊從多個方向向被檢體402照射X射線，并檢測透過被檢體402而被被檢體402所吸收而減弱的X射線。將通過對由X射線檢測器302檢測出的X 射線進行放大處理或AD換轉(zhuǎn)處理等而生成的數(shù)據(jù)稱為“X射線投影數(shù)據(jù)”。X射線CT掃描儀300收集X射線投影數(shù)據(jù)、檢測出在生成X射線投影數(shù)據(jù)時使用的X射線的檢測位置。圖5為表示第1實施方式中的PET掃描儀與X射線CT掃描儀的關(guān)系的一例子的圖。圖5中，示出了在向Y軸方向觀察時的PET掃描儀200與X射線CT掃描儀300的剖面圖。在圖5所示的例子中，示出了在向Y軸方向觀察時的PET掃描儀200與X射線CT掃描儀300的剖面不是間隙部分201而有檢測器210的情況的圖。圖5中，200表示PET掃描儀，210表示檢測器，300表示X射線CT掃描儀，301表示X射線管，302表示X射線檢測器， 303表示由X射線管301照射的X射線。圖5中，為了便于說明，除了 PET掃描儀200和X 射線CT掃描儀300之外，還一起示出了床板401。如圖5所示，在PET掃描儀200中，在X軸方向上配置有多個檢測器210。并且，多個檢測器210被配置為將被檢體402的體軸圍成環(huán)狀。如圖5所示，X射線CT掃描儀300 具有X射線管301和X射線檢測器302。X射線管301和X射線檢測器302被配置在隔著測定時載置被檢體402的床板401而對置的位置。圖6為表示第1實施方式中的PET掃描儀的結(jié)構(gòu)的圖。圖6中，400表示床，401表示床板，402表示被檢體，201表示間隙部分，202表示罩子，210表示檢測器。圖6為在向X 軸方向觀察的PET掃描儀的剖面圖。圖6中，為了便于說明，除了 PET掃描儀200之外，還一起示出了被檢體402、床400、床板401。如圖6所示，PET掃描儀200被配置成多個被檢體210環(huán)狀地包圍被檢體402的周圍。檢測器210適合例如光子計數(shù)(Photon Counting)方式的檢測器。并且，如圖6所示，PET掃描儀200在旋轉(zhuǎn)面具有間隙部分201。在圖6所示的例子中，在多個檢測器210 之間以及罩子202上，有間隙部分201。圖7為表示第1實施方式中的檢測器的構(gòu)造的一例子的圖。圖7中，211表示閃爍器，212表示光波導(dǎo)，213表示光電倍增管(PMT =Photo Multiplier Tube)。如圖7所示，對來自γ射線的光進行計數(shù)的檢測器210具有閃爍器211、光波導(dǎo) 212、以及光電倍增管213。閃爍器211將從被檢體402放出而入射至檢測器210的、射線轉(zhuǎn)換為可視光，并輸出可視光。閃爍器211例如由將、射線轉(zhuǎn)換為可視光的NaI或BGO 等形成。并且，閃爍器211如圖7所示二維排列。將由閃爍器211輸出的可視光稱為“閃爍光”。光波導(dǎo)212將從閃爍器211輸出的可視光傳達至光電倍增管213。光波導(dǎo)212例如由透光性優(yōu)越的塑料材料等形成。光電倍增管213經(jīng)由光波導(dǎo)212接收由閃爍器211輸出的可視光，并將接收到的可視光轉(zhuǎn)換為電信號。光電倍增管213被配置多個。對光電倍增管213進一步說明。光電倍增管213具有接收閃爍光而產(chǎn)生光電子的光電陰極、給予加速由光電陰極產(chǎn)生的光電子的電場的多級倍增電極、以及作為電子的流出口的陽極。由于光電效應(yīng)從光電陰極放出的電子向倍增電極加速而與倍增電極的表面碰撞，趕出多個電子。通過橫跨多級倍增電極重復(fù)在倍增電極的表面趕出多個電子的現(xiàn)象，從而使得電子數(shù)量雪崩似地增加。例如，陽極在接收到一個閃爍光時，輸出約100萬個電子。將在接收到1個閃爍光時從陰極得到的電子數(shù)稱為“光電倍增管的增益率”。此時，光電倍增管213的增益率是 “100萬倍”。另外，在雪崩似地增加電子數(shù)時，在倍增電極與陽極之間，通常施加1000伏以上的電壓。這樣，在檢測器210中，通過閃爍器211將γ射線轉(zhuǎn)換為可視光，光電倍增管213 將可視光轉(zhuǎn)換為電信號，從而檢測從被檢體402放出的γ射線。如上所述，PET掃描儀200每當(dāng)檢測器210檢測、射線時，收集檢測位置、能量值和檢測時間。在此，使用圖8簡單地說明對多個鄰接的檢測器210同時檢測出γ射線時的檢測位置與能量值進行計算的處理的一例子。圖8為表示由第1實施方式中的安格型檢測器(Anger-type detector)檢測出的信息的圖。例如，PET掃描儀200通過進行安格型位置計算處理，來確定檢測位置。并且，例如，PET掃描儀200在光電倍增管213為位置檢測型的光電倍增管時，使用位置檢測型的光電倍增管213收集檢測位置。如圖8所示，使用3個光電倍增管213在相同定時將閃爍光轉(zhuǎn)換為電信號而輸出的情況進行說明。在該情況下，PET掃描儀200獲取同時輸出了電信號的光電倍增管213的位置，并獲取從同時輸出了電信號的光電倍增管213輸出的電信號的各個能量值。然后，PET掃描儀200根據(jù)所獲取的能量值計算重心位置，確定與計算出的重心位置對應(yīng)的閃爍器211。并且，PET掃描儀200對在相同定時將閃爍光轉(zhuǎn)換為電信號而輸出的各光電倍增管213輸出的電信號的能量值進行積分，并將成為積分結(jié)果的能量值作能量值。如圖8所示，每當(dāng)檢測器210檢測γ射線時，PET掃描儀200收集唯一識別閃爍器211的“閃爍器編號”、“能量值”、和“檢測時刻”。在圖8所示的例子中，示出了除了輸出 “閃爍器編號”、“能量值”，“檢測時刻”之外還輸出作為唯一確定多個檢測器210的信息的 “模塊ID”的情況。檢測器210例如以ΙΟ,秒 10_12秒的精度收集檢測時刻。在此，針對第1實施方式中的PET-CT裝置100重建PET圖像與X射線CT圖像時的處理的流程簡單說明。PET-CT裝置100中，通過PET掃描儀200與X射線CT掃描儀300 在圖1或圖5中從左向右移動，或者床板401或床400從右向左移動，由此X射線CT掃描儀300收集X射線投影數(shù)據(jù)，然后，PET掃描儀200收集計數(shù)信息。然后，控制臺裝置500根據(jù)收集到的信息重建PET圖像與X射線CT圖像。但是，并不限定于此，PET掃描儀200和X 射線CT掃描儀300也可以在圖1或圖5中從右向左移動。圖9為表示第1實施方式中的控制臺裝置的結(jié)構(gòu)的一例子的框圖?？刂婆_裝置 500根據(jù)由X射線CT掃描儀300收集到的信息重建X射線CT圖像。并且，控制臺裝置500 使用由PET掃描儀200收集到的計數(shù)信息生成同時計數(shù)信息，并根據(jù)生成的同時計數(shù)信息重建PET圖像。以下，關(guān)于控制臺裝置500重建PET圖像的處理或重建X射線CT圖像的處理，可以使用任意方法執(zhí)行，并簡潔地進行說明。在圖9所示的例子中，為了便于說明，除了控制臺裝置500之外還一起示出了 PET 掃描儀200、X射線CT掃描儀300、以及放射線照射裝置600。在圖9所示的例子中，控制臺裝置500具有輸入輸出部510和控制部M0。并且，在圖9所示的例子中，控制臺裝置500 為了重建X射線CT圖像，具有X射線投影數(shù)據(jù)存儲部530和X射線CT圖像重建部531。 并且，在圖9所示的例子中，控制臺裝置500為了重建PET圖像，具有計數(shù)信息收集部520、 計數(shù)信息存儲部521、同時計數(shù)信息生成部522、位置信息存儲部523、同時計數(shù)信息存儲部 524、以及PET圖像重建部525。另外，在第1實施方式中，針對在一臺控制臺裝置500中重建X射線CT圖像和PET圖像的情況進行說明。但是，第1實施方式也可適用于在不同的控制臺裝置中進行X射線CT圖像的重建與PET圖像的重建的情況。輸入輸出部510與控制部540連接。輸入輸出部510從使用放射線治療裝置的使用者接受各種指示，并將接受到的各種指示發(fā)送至控制部討0。并且，輸入輸出部510從控制部540接收信息，并將接收到的信息輸出給使用者。例如，輸入輸出部510適合鍵盤、鼠標、麥克風(fēng)等，適合監(jiān)視器、揚聲器等。另外，關(guān)于由輸入輸出部510接受到的信息或指示的詳細、或由輸入輸出部510輸出的信息的詳細，在此省略說明，在對相關(guān)的各部進行說明時一起說明?？刂撇?40具有存儲規(guī)定了各種處理步驟等的程序的內(nèi)部存儲器，控制各種處理。控制部 540 適合例如 ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ,FPGA (Field Programmable Gate Array)、CPU (Central Processing Unit)、MPU (Micro Processing Unit)等電子電路?？刂撇?40控制放射線治療裝置整體的處理。具體而言，控制部MO 通過控制PET掃描儀200以及X射線CT掃描儀300，來控制PET-CT裝置100進行的攝影。 并且，控制部540控制放射線照射裝置600以使得按照治療計劃從多個方向連續(xù)地或間歇性地照射重粒子線。并且，控制部540控制放射線照射裝置600和檢測器210(罩子202)
8以使得在能夠向間隙部分201照射重粒子線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)。并且，控制部540控制控制臺裝置500中的PET圖像重建處理以及X射線CT圖像重建處理。并且，控制部540將PET圖像、X射線CT圖像、PET圖像以及X射線CT圖像的重疊圖像等顯示在輸入輸出部510的監(jiān)視器上。X射線投影數(shù)據(jù)存儲部530存儲從X射線CT掃描儀300發(fā)送的X射線投影數(shù)據(jù)。 X射線CT圖像重建部531根據(jù)例如FBP (Filtered Back Pro jection，濾波反投影)法逆投影處理X射線投影數(shù)據(jù)存儲部530存儲的X射線投影數(shù)據(jù)，來重建X射線CT圖像。計數(shù)信息收集部520從多個檢測器210輸出的計數(shù)結(jié)果收集計數(shù)信息并保存至計數(shù)信息存儲部521。即，計數(shù)信息收集部520依次接收用PET掃描儀200收集到的計數(shù)信息，并將接收到的計數(shù)信息保存至計數(shù)信息存儲部521。另外，計數(shù)信息收集部520也可以是設(shè)置在PET掃描儀200內(nèi)的情況。計數(shù)信息存儲部521存儲由計數(shù)信息收集部520保存的計數(shù)信息。計數(shù)信息存儲部521例如適用RAM (Random Access Memory)、閃存器(Flash Memory)等半導(dǎo)體存儲元件、 或硬盤、光盤等存儲裝置。圖10為表示第1實施方式中的計數(shù)信息存儲部521中存儲的計數(shù)信息的一例子的圖。在圖10所示的例子中，計數(shù)信息存儲部521與“模塊ID”對應(yīng)起來存儲“閃爍器編號”、“能量值”和“檢測時刻”。另外，“模塊ID”為用于唯一確定多個檢測器210各個的
1 η息ο在圖10所示的例子中，計數(shù)信息存儲部521與模塊ID “D1”對應(yīng)起來存儲閃爍器編號“ Ρ11”、能量值“Ε11”和檢測時刻“ Τ11”，存儲閃爍器編號“ Ρ12”、能量值“Ε12”和檢測時刻“Τ12”。即，計數(shù)信息存儲部521存儲在檢測器“D1”中在檢測時刻“Τ11”閃爍器 “Ρ11”檢測出能量值“Ε11”的γ射線的情況，存儲在檢測器“D1”中在檢測時刻“Τ12”閃爍器“Ρ12”檢測出能量值“Ε12”的、射線的情況。并且，計數(shù)信息存儲部521針對基于從其他檢測器210輸出的計數(shù)結(jié)果的計數(shù)信息也同樣進行存儲。返回至圖9，同時計數(shù)信息生成部522生成計數(shù)信息存儲部521中存儲的計數(shù)信息中的、檢測時刻之差在時間窗ロ內(nèi)的2個計數(shù)信息的組合作為大致同時計數(shù)了成對消失Y 射線的同時計數(shù)信息。具體而言，同時計數(shù)信息生成部522根據(jù)由操作者指定的同時計數(shù)信息生成條件生成同時計數(shù)信息。例如，同時計數(shù)信息生成條件中包含時間窗ロ。時間窗ロ表示計數(shù)了 ー對Y射線雙方時的2個檢測時刻之差的上限。如果是從正電子放射核素同時放出的ー對Y射線，則ー對Y射線中包含的各個 Y射線的檢測時刻為同時，即使不是同吋，2個檢測時刻之差也只是一點點。由此，同時計數(shù)信息生成部522通過使用時間窗ロ，防止生成錯誤的同時計數(shù)信息。例如，以同時計數(shù)信息生成部522使用時間窗ロ“ 10納秒”生成同時計數(shù)信息的情況為例進行說明。在該情況下，同時計數(shù)信息生成部522參照各“模塊ID”的“檢測時刻 ⑴”，在模塊間捜索2個檢測時刻之差在“時間窗ロ 10納秒”以內(nèi)的計數(shù)信息的組合。在此，將搜索檢測時刻在時間窗ロ以內(nèi)的組合稱為“Coincidence Finding 重合查找”。并且，將由同時計數(shù)信息生成部522生成的同時計數(shù)信息的列表稱為“Coincidence List 重合列表”。
另外，作為同時計數(shù)信息生成條件，也可以是設(shè)定能量窗ロ的情況。通過正電子消失而放出的ー對Y射線的能量值預(yù)先知道。例如，如果是18F或150、11C等，則放出 “511keV”的γ射線。因此，如果是從正電子放射核素同時放出的Y射線，則能量值進入規(guī)定的范圍。由此，同時計數(shù)信息生成部522也可以通過使用能量窗ロ，在排除不是從正電子放射核素放出的ー對Y射線的計數(shù)信息之后生成同時計數(shù)信息，從而防止生成錯誤的同時計數(shù)信息。這樣，通過同時計數(shù)信息生成條件的設(shè)定，可以進行用于排除偶發(fā)同時計數(shù)的隨機校正、用于排除生成散射的Y射線的計數(shù)信息作為同時計數(shù)信息的散射校正、用于校正檢測器210間的靈敏度差異的靈敏度校正等。并且，同時計數(shù)信息生成部522將生成的同時計數(shù)信息存儲至同時計數(shù)信息存儲部5 內(nèi)。例如，同時計數(shù)信息存儲部524適用RAM (Random Access Memory)、閃存器(FLash Memory)等半導(dǎo)體存儲器元件、或硬盤、光盤等存儲裝置。圖11為表示第1實施方式中的同時計數(shù)信息存儲部中存儲的同時計數(shù)信息的一例子的圖。如圖11所示，同時計數(shù)信息存儲部5M存儲2個計數(shù)信息的組合。圖11中，為了便于記載，將計數(shù)信息的組合中包含的2個計數(shù)信息分別記載為“計數(shù)信息A”、“計數(shù)信息 B”。在圖11所示的例子中，同時計數(shù)信息存儲部5M存儲包含閃爍器編號“P11”、能量值 “E11”和檢測時刻“T11”的計數(shù)信息A、以及包含閃爍器編號“P22”、能量值“E22”和檢測時刻“T22”的計數(shù)信息B的組合。S卩，同時計數(shù)信息存儲部5M存儲對伴隨重粒子線的能量放出而從被檢體402放出的成對消失γ射線中的一方，在檢測時刻“T11”由閃爍器“P11” 檢測出的情況，存儲對伴隨重粒子線的能量放出而從被檢體402放出的成對消失γ射線中的另一方，在檢測時刻“T22”由閃爍器“P22”檢測出的情況。返回至圖9，PET圖像重建部525從同時計數(shù)信息存儲部524中讀出由同時計數(shù)信息生成部522生成的同時計數(shù)信息，使用讀出的同時計數(shù)信息重建PET圖像。具體而言， PET圖像重建部525將同時計數(shù)信息作為γ射線的投影數(shù)據(jù)，并根據(jù)Y射線的投影數(shù)據(jù)使用逐次近似法，來重建PET圖像。另外，作為逐次近似法，有MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization :最大似然-期望最大化)法、通過改進MLEM法的算法來大幅度縮短了收斂時間的OSEM(Ordered Subset MLEM 有序子集最大似然-期望最大化)法。但是，在第1實施方式中，檢測器210與重粒子線的照射一起旋轉(zhuǎn)。因此，第1實施方式中的PET圖像重建部525根據(jù)在被執(zhí)行了基于控制部540的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨從放射線照射裝置600照射的重粒子線的能量放出而放出的成對消失Y 射線的檢測器210的計數(shù)時的位置信息，重建PET圖像。S卩，PET圖像重建部525使用同時計數(shù)信息中的閃爍器編號被修正為實際計數(shù)時的位置的信息重建PET圖像。針對這樣的處理的ー個例子，以下進行說明。例如，同時計數(shù)信息生成部522使用圖9所示的位置信息存儲部523進行同時計數(shù)信息的修正。圖12為表示由第1實施方式中的位置信息存儲部存儲的位置信息的一例子的圖。位置信息存儲部523將表示檢測器210的位置的位置信息與表示時刻的時刻信息對應(yīng)起來存儲。在圖12所示的例子中，位置存儲部523與閃爍器編號對應(yīng)起來存儲時刻信息和位置信息。例如，位置信息存儲部5 與閃爍器編號“ P11”對應(yīng)起來存儲時刻信息 “T11”和位置信息“5、4、10”。另夕卜，位置信息“5、4、10”中包含的各個數(shù)字表示X軸、Y軸、Z軸上的坐標。即，位置信息存儲部523存儲閃爍器“P11”在時刻“T11”位于位置信息“5、 4、10”的情況。并且，同樣，位置信息存儲部523存儲關(guān)于其他時刻的位置信息，對于其他閃爍器211也同樣存儲時刻信息和位置信息。另外，在圖12所示的例子中，示出了位置存儲部523與閃爍器編號對應(yīng)起來存儲時刻信息和位置信息的情況，但第1實施方式并不限定于此。例如，位置信息存儲部523也可以與識別檢測器210的識別信息對應(yīng)起來存儲位置信息和時刻信息，如果可以確定被檢體402所在的空間坐標中的檢測位置，則可以與任意信息對應(yīng)起來存儲位置信息和時刻信息。并且，在圖12所示的例子中，示出了使用X軸、Y軸、Z軸上的坐標作為位置信息的情況，但第1實施方式并不限定于此，也可以使用任意信息。位置信息存儲部523中存儲的位置信息例如通過按照治療計劃進行放射線照射裝置600以及檢測器210的旋轉(zhuǎn)控制的控制部540來提供。例如，控制部540根據(jù)檢測器 210的初始位置以及旋轉(zhuǎn)速度，生成如圖12所示的一個例子那樣的位置信息，并將生成的位置信息保存到位置信息存儲部523。然后，同時計數(shù)信息生成部522使用位置信息存儲部523存儲的位置信息，將生成的同時計數(shù)信息的閃爍器編號修正為計數(shù)時的位置(坐標)，并保存至同時計數(shù)信息存儲部524。然后，PET圖像重建部525從同時計數(shù)信息存儲部5 讀出修正了位置信息的同時計數(shù)信息，重建PET圖像。另外，由PET圖像重建部525重建的PET圖像通過控制部540的控制，顯示在輸入輸出部510的監(jiān)視器上。使用圖13，示出第1實施方式中的放射線治療裝置進行的PET圖像攝影處理的流程的一例子。圖13為表示第1實施方式中的放射線治療裝置進行的PET圖像攝影處理的流程的一例子的流程圖。另外，PET-CT裝置100在進行以下說明的一系列處理之前，攝影X 射線CT圖像。并且，在攝影PET圖像吋，如上所述，控制部540進行控制，以使得在可向間隙部分201照射重粒子線的狀態(tài)下，同步旋轉(zhuǎn)放射線照射裝置600和檢測器210。另外，控制部540在放射線照射裝置600的旋轉(zhuǎn)過程中，可以按照治療計劃任意變更向間隙部分201 的重粒子線的照射方向(參照圖4)。如圖13所示，在構(gòu)成放射線治療裝置的PET-CT裝置100中，當(dāng)從使用者接受攝影要求時(步驟SlOl為肯定)，控制部540使PET掃描儀200動作，PET掃描儀200收集計數(shù)信息(步驟S102)。即，PET掃描儀200每當(dāng)檢測出Y射線時，收集檢測位置、能量值和檢測時刻。然后，計數(shù)信息收集部520接收由PET掃描儀200收集的計數(shù)信息，并保存至計數(shù)信息存儲部521 (步驟S103)。然后，同時計數(shù)信息生成部522根據(jù)計數(shù)信息存儲部521中保存的計數(shù)信息生成同時計數(shù)信息，進而生成根據(jù)位置信息存儲部523存儲的位置信息修正了閃爍器編號的同時計數(shù)信息(步驟S104)。然后，PET圖像重建部525使用修正完的同時計數(shù)信息重建PET圖像(步驟 S105)，結(jié)束處理。如上所述，根據(jù)第1實施方式，放射線照射裝置600照射重粒子線作為治療用放射線。檢測器210對來自γ射線的光進行計數(shù)，并在以被檢體402的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面設(shè)置有使由放射線照射裝置600照射的重粒子線通過的間隙部分201。控制部540控制放射線照射裝置600和檢測器210，以使得在能夠向間隙部分201照射重粒子線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)。PET圖像重建部525根據(jù)在被執(zhí)行了基于控制部540的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨從放射線照射裝置600照射的重粒子線的能量放出而放出的成對消失γ射線的檢測器210的計數(shù)時的位置信息，重建PET圖像。S卩，在第1實施方式中，即使在對描畫出重粒子線的照射部位的PET圖像進行攝影吋，也可以從任意方向照射重粒子線。并且，在第1實施方式中，可以在以被檢體為軸的圓周的所有方向上同時計數(shù)。即，在第1實施方式中，可以使PET圖像的畫質(zhì)均勻。因此，在第 1實施方式中，在確保了重粒子線的照射角度的自由度的基礎(chǔ)上，能夠高精度地確認重粒子線照射的部位。并且，根據(jù)第1實施方式，PET掃描儀200在旋轉(zhuǎn)面的對置的位置具有多個間隙部分201。即，在第1實施方式中，可以防止假設(shè)重粒子線不在體內(nèi)停留而由檢測器210檢測。 其結(jié)果，在第1實施方式中，可以防止在PET圖像中產(chǎn)生噪聲，可以可靠地確認重粒子線照射的部位。(第2實施方式)那么，除上述第1實施方式以外，也可以通過其他實施方式來實施。因此，以下，示出其他實施方式。在上述第1實施方式中，針對一旦生成了同時計數(shù)信息后就使用位置信息進行閃爍器編號的修正處理的情況進行了說明。但是，實施方式中，用于PET圖像重建的同時計數(shù)信息中的Y射線的檢測位置如果是反映了計數(shù)時的檢測器210的位置就好。例如，也可以是計數(shù)信息收集部520將計數(shù)信息的閃爍器編號修正為計數(shù)時的坐標的情況。并且，也可以是在PET掃描儀200中，將計數(shù)信息的閃爍器編號修正為計數(shù)時的坐標的情況。并且，位置信息的修正處理也可以是參照上述表格執(zhí)行的情況，但也可以是使用旋轉(zhuǎn)速度的信息根據(jù)檢測時刻計算出檢測位置(計數(shù)時的位置)來進行的情況。并且，例如，在上述第1實施方式中，針對PET掃描儀200中設(shè)置有2個長方形的間隙部分201的情況進行了說明，但實施方式并不限定于此，也可以是任意形狀、任意數(shù)量。 例如，如圖14所示，間隙部分201的形狀也可以是圓、橢圓，也可以是任意形狀。并且，如圖 15所示，間隙部分201的數(shù)量可以是3個以上，也可以是任意數(shù)量。并且，間隙部分201也可以是1個。另外，圖15中示出了有4個間隙部分201的情況。圖14與圖15為表示間隙部分的一例子的圖。并且，例如，在上述第1實施方式中，針對在PET掃描儀200中檢測器210配置成環(huán)狀的情況進行了說明，但實施方式并不限定于此。如果能夠與放射線照射裝置600同步旋轉(zhuǎn)，則例如，如圖16所示，檢測器210也可以排列在平板上，可以是任意形狀。圖16為表示PET掃描儀的一例子的圖。圖16為向Z軸方向觀察的PET掃描儀200的剖面圖。并且，例如，在上述第1實施方式中，針對控制臺裝置500從PET掃描儀200接收計數(shù)信息并加以使用的情況進行了說明，但并不限定于此。例如，控制臺裝置500也可以從 PET掃描儀200接收基于檢測器210的檢測結(jié)果本身。此時，控制臺裝置500接收從光電倍增管213輸出的波形數(shù)據(jù)本身，井根據(jù)接收到的波形數(shù)據(jù)生成計數(shù)信息。并且，例如，在上述第1實施方式中，針對控制臺裝置500從PET掃描儀200接收計數(shù)信息來生成同時計數(shù)信息的情況進行了說明，但并不限定于此。例如，PET掃描儀200 也可以根據(jù)計數(shù)信息生成同時計數(shù)信息，并將生成的同時計數(shù)信息發(fā)送至控制臺裝置500。
并且，也可以手動進行第1實施方式中說明的各處理中的、作為自動進行而說明的處理的全部或一部分，或者，也可以使用公知的方法自動進行作為手動進行而說明的處理的全部或一部分。除此之外，對于上述文本中或附圖中示出的處理步驟、控制步驟、具體名稱、包含各種數(shù)據(jù)或參數(shù)的信息(圖1至圖16)，除特別記述情況之外可任意變更。并且，圖示的各裝置的各構(gòu)成要素為功能概念性要素，未必在物理上如圖示那樣構(gòu)成。即，各裝置的分散 集成的具體方式并不限定于圖示，可根據(jù)各種負荷或使用狀況等以任意単位在功能上或物理上分散·集成而構(gòu)成其全部或一部分。另外，第1實施方式中說明的放射線治療裝置執(zhí)行的控制方法可以通過個人電腦或工作站等的計算機執(zhí)行預(yù)先準備的控制程序來實現(xiàn)。并且，控制程序也可以存儲在硬盤、 軟盤(FD)、C-R0M、M0、DVD等計算機可讀的存儲介質(zhì)，并由計算機從存儲介質(zhì)讀出來執(zhí)行。如上所述，根據(jù)第1實施方式或第2實施方式，在確保了治療用放射線的照射角度的自由度的基礎(chǔ)上，能夠高精度地確認治療用放射線照射的部位。針對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而示出的， 并不意圖限定發(fā)明的范圍。這些實施方式可以通過其他各種方式來實施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式、其變形與包含在發(fā)明的范圍、要旨同樣地，包含在權(quán)利要求書中所記載的發(fā)明和其等同的范圍。
權(quán)利要求
1.一種放射線治療裝置，其特征在于，包括 照射部，照射治療用放射線；檢測器，對來自Y射線的光進行計數(shù)，并在以被檢體的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面設(shè)置有使由上述照射部照射的治療用放射線通過的間隙部分；控制部，控制上述照射部和上述檢測器，以使得在能夠向上述間隙部分照射治療用放射線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)；圖像重建部，根據(jù)在被執(zhí)行基于上述控制部的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨從上述照射部照射的治療用放射線的能量放出而放出的成對消失Y射線的上述檢測器的計數(shù)時的位置信息，重建核醫(yī)學(xué)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線治療裝置，其特征在于 上述檢測器在上述旋轉(zhuǎn)面的對置的位置具有多個間隙部分。
3.—種控制方法，其特征在于控制部對照射治療用放射線的照射部和對來自Y射線的光計數(shù)并在以被檢體的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面設(shè)置有使由上述照射部照射的治療用放射線通過的間隙部分的檢測器進行控制，以使得在能夠向上述間隙部分照射治療用放射線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)，圖像重建部根據(jù)在被執(zhí)行基于上述控制部的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨從上述照射部照射的治療用放射線的能量放出而放出的成對消失Y射線的上述檢測器的計數(shù)時的位置信息，重建核醫(yī)學(xué)圖像。
全文摘要
實施方式的放射線治療裝置包括放射線照射裝置(600)、內(nèi)置在PET掃描儀(200)的檢測器、控制部(540)、PET圖像重建部(525)。放射線照射裝置(600)照射治療用放射線。檢測器對來自γ射線的光進行計數(shù)，并在以被檢體的體軸為軸的旋轉(zhuǎn)面設(shè)置有使由放射線照射裝置(600)照射的治療用放射線通過的間隙部分。控制部(540)控制放射線照射裝置(600)和檢測器以使得在能夠向間隙部分照射治療用放射線的狀態(tài)下同步旋轉(zhuǎn)。PET圖像重建部(525)根據(jù)在被執(zhí)行基于控制部(540)的旋轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)下大致同時計數(shù)了伴隨重粒子線的能量放出而放出的成對消失γ射線的檢測器的計數(shù)時的位置信息，重建PET圖像。
文檔編號A61N5/10GK102596318SQ201180002026
公開日2012年7月18日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者勅使川原學(xué) 申請人:東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社, 株式會社東芝