患者位置決め装置及びその方法
【課題】放射線治療の際に患者を短時間で正確に位置決めすることが可能な患者位置決め装置を提供する。
【解決手段】治療計画を立てるための３次元ＣＴ画像に基づき、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合の２次元変換画像情報を生成する第２画像生成部３９と、治療時に患者を撮像した２次元の基準透視画像情報を取得する基準画像情報取得部４３と、変換画像と基準透視画像との類似度を算出する第２比較部４５と、類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定部４９と、類似度が閾値以下である場合、変換画像を生成した場所及び方向に基づき、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出部５０とを備え、第２画像生成部３９は、類似度が閾値より大きい場合、類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて変換画像の生成を繰り返す。
【解決手段】治療計画を立てるための３次元ＣＴ画像に基づき、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合の２次元変換画像情報を生成する第２画像生成部３９と、治療時に患者を撮像した２次元の基準透視画像情報を取得する基準画像情報取得部４３と、変換画像と基準透視画像との類似度を算出する第２比較部４５と、類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定部４９と、類似度が閾値以下である場合、変換画像を生成した場所及び方向に基づき、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出部５０とを備え、第２画像生成部３９は、類似度が閾値より大きい場合、類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて変換画像の生成を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の位置決めをするための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌等の治療方法の１つに放射線治療がある。放射線治療では、治療用の放射線を照射する前に、最適な照射中心（アイソセンタ）、照射範囲、照射方向、照射量等の照射条件を決定するための治療計画が行われる。治療計画には、Ｘ線撮像装置、Ｘ線断層撮像（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の画像診断装置を利用したシミュレータが用いられる。このようなシミュレータで撮像された画像を基に、医師は治療計画を立てる。治療計画に従って正確に放射線を照射するには、治療用の照射装置に対する患者の位置が、治療計画時に想定した位置と同じであることが望ましい。
【０００３】
特に、近年、粒子線治療、ガンマナイフ治療、ＩＭＲＴ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ）等の癌細胞に集中的に放射線を照射できる技術が進歩している。これによって、癌細胞周辺の正常な細胞が被爆する二次発癌の危険を抑えられる。癌となっている部位によっては、癌細胞に集中的に強い放射線を照射することで、優れた治療効果が得られることがある。この場合、もし照射部位がずれると、治療効果が得られないだけでなく、二次発癌の危険が生じるという危険もある。そのため、二次発癌の危険を抑え、治療効果を挙げるために、放射線照射時の患者の位置を精度よく決めることが特に重要になる。
【０００４】
患者の位置を精度よく決めるために、治療用の放射線を照射する前、位置決め用Ｘ線画像が撮像して、患者の位置ずれを自動的に修正して位置決めする技術が提案されている。例えば、特許文献１には、治療計画を立てるために用いた治療計画画像の一部であってアイソセンタを含む基準画像と、位置決め用Ｘ線画像の一部であって治療用の荷電粒子ビーム進路に対応する位置を含む治療領域画像と、位置決め用Ｘ線画像より狭く治療領域画像よりも広い探索範囲とを設定し、探索範囲の中で基準画像に最も類似する治療領域画像を抽出し、抽出した治療領域画像に基づいて患者の位置決めに関する情報を生成する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−６１７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の患者位置決め装置では、患者の位置の修正量を１回で確実に算出できないという問題がある。従来の技術によって生成された位置決め情報に基づいて患者の位置を修正しても、患者の向きが変わっている場合には基準画像と探索範囲とで撮像された方向が異なる。患者の向きの修正は、操作者の技量に頼ることになり、１回の修正で患者を正確に位置付けることは難しい。そのため、通常は、位置決めに関する情報の生成を何度か繰り返す必要がある。その結果、患者は位置決めのために何度もＸ線を浴びることとなり、また治療時間がかかる。さらに、従来の方法では、患者の向きの修正は、上述のように操作者の技量に依存するため、その精度は不安定である。
【０００６】
そこで、本発明は、放射線治療の際に患者を短時間で正確に位置決めすることが可能な患者位置決め装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る患者位置決め装置は、
治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像を示す情報を記憶している画像情報記憶手段と、
上記ＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成する変換画像生成手段と、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得する基準画像取得手段と、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出する比較手段と、
上記比較手段で算出された上記類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出手段とを備え、
上記変換画像生成手段は、上記判定手段により類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、治療時の患者の位置のずれ量を精度良く算出できる。そのため、短時間で正確な患者の位置決めが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置１１は、図１に示すように、放射線治療システムに備えられ、患者の治療計画を立てるための治療計画装置１７と、治療時に患者を撮像し、撮像した画像情報を出力するＸ線撮像装置２５と、治療時に患者が横たわる治療台２９の移動を制御する移動制御装置２７とに情報通信可能に接続している。
【００１０】
治療計画装置１７は、例えばＸ線源とＸ線センサを有するドーナツ型の撮影機器１９が患者２１を撮影するＣＴ撮影装置に接続される画像処理装置である。治療計画装置１７は、撮影装置１９のＸ線センサが検知した信号を取得して、画像処理する。これにより、治療計画装置１７は、患者２１の任意の位置の断面画像など３次元の患者透視画像（ＣＴ画像）を示す情報を生成する。このようなＣＴ画像を判断資料の１つにして、医師は、患者２１に放射線を照射する照射中心（アイソセンタ）、照射範囲、照射方向、照射量等を含む照射条件を決定する。
【００１１】
Ｘ線撮像装置２５は、治療用Ｘ線照射部２６と所定の位置関係にあるＸ線源２３とＸ線センサ等のＸ線受容部２４とにより治療台２９に横たわる治療時の患者（図示せず）を撮像し、２次元の患者の透視画像（基準透視画像）を示す情報を生成する。Ｘ線撮像装置２５は、生成した基準透視画像情報を患者位置決め装置１１に出力する。治療台２９は、モータ等を含む移動機構を備え、ＸＹＺ方向および各軸の回転方向の計６方向に移動可能である。移動制御装置２９は、治療台２９の上記６方向の移動を制御する。これにより、並進方向と回転方向とを含む患者の位置を自動的に修正することができる。
【００１２】
図２を参照して、患者位置決め装置１１の構成について説明する。患者位置決め装置１１は、予め決定された上記照射条件に従って患者に放射線を照射するために患者の位置決めをする。患者位置決め装置１１は、ＣＴ画像情報を取得するＣＴ画像情報取得部３３と、ＣＴ画像情報を記憶しているＣＴ画像情報記憶部（画像情報記憶手段）３５と、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得して第１画像情報を生成する第１画像情報生成部４１と、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得して第２画像（変換画像）情報を生成する第２画像情報生成部（変換画像生成手段）３９と、Ｘ線撮像装置２５から基準透視画像情報を取得する基準画像情報取得部（基準画像取得手段）４３と、基準透視画像をディスプレイなどの表示部１３に表示させる表示制御部３７と、第１画像情報と基準透視画像情報とを参照して、第１画像と基準透視画像との類似度を算出する第１比較部４７と、第２画像情報と基準透視画像情報とを参照して、第２画像と基準透視画像との類似度を算出する第２比較部（比較手段）４５と、第１比較部４７および第２比較部４７のそれぞれで算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定部４９と、第１画像から第２画像への変換条件に基づいて、患者を移動させるべき量であるずれ量を算出するずれ量算出部５０と、ずれ量算出部５０で算出されたずれ量を移動制御装置２７に送信する移動量送信部５１とを備える。
【００１３】
第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報に基づいて２次元の透視画像を第１透視画像として生成する。具体的には、第１画像情報生成部４１が生成する画像は、例えば、一定の場所から一定の方向でＸ線を照射した場合のＸ線透過経路に沿って３次元のＣＴ画像情報を加算して得られる２次元の画像であり、レイキャスティングアルゴリズム等を用いて生成されるＤＲＲ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）画像である。第１画像情報生成部４１は、予め設定された場所から予め設定された方向でＸ線を照射した場合（透視した場合）に得られる２次元の透視画像を生成する。
【００１４】
第２画像情報生成部３９は、第１画像情報生成部４１と同様に、ＣＴ画像情報に基づいて２次元の透視画像を第２透視画像として生成する。第２画像情報生成部３９は、第１画像情報生成部４１と異なり、任意の場所から任意の方向でＸ線を照射した場合に得られる２次元の透視画像を生成できる。第２画像情報生成部３９は、基準透視画像が透視画像に類似したものとなるように、場所及び方向を内容とする画像生成パラメータを順次変更する。
【００１５】
第１比較部４７及びは、例えば、第１画像情報と透視画像情報に含まれる対応する位置の画素値の差分（残差）の絶対値和を類似度として算出する。第２比較部４５は、例えば、第２画像情報と透視画像情報の残差の絶対値和を類似度として算出する。なお、これらの類似度は、画像特徴量に基づいて算出される指標である。画像特徴量は、例えば輝度値、周波数成分等を含む。指標は、正規化相関、相互情報量、分割領域毎の濃淡値の均一性を示す指標、相関比等を含む。
【００１６】
判定部４９は、第１比較部４７及び第２比較部４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合、その判定が第１比較部４７で算出された類似度に基づくとき、その判定の基礎となった画像情報が第１画像情報であることを示す情報をずれ量算出部５０に出力し、また、その判定が第２比較部４５で算出された類似度に基づくとき、その判定の基礎となった第２画像情報の生成に利用された画像生成パラメータを示す情報をずれ量算出部５０に出力する。判定部４９により類似度が閾値より大きいと判定された場合、判定部４９は、類似度が閾値より大きいと判定されたことを示す情報を第２画像情報生成部３９に送信し、その情報を受けた画像情報生成部３９は、直前の画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、画像情報生成部３９は、画像生成パラメータを変えて第２画像を生成する。直前の画像よりも類似度が高い画像生成パラメータを得るために、例えば、最急降下法、Ｐｏｗｅｌ法などが利用できる。
【００１７】
ずれ量算出部５０は、判定部４９から取得した情報に基づいて、第１画像情報を基準として第２画像情報を生成するためのずれ量を算出する。ずれ量は、並進量及び回転量を含む。移動制御装置２９は、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を取得し、治療用Ｘ線照射部２６とＸ線源２３のそれぞれが固定されている位置関係を考慮して、治療台２９の上記６方向の移動を制御する。
【００１８】
次に、患者位置決め装置１１が実行する処理について、図３を参照して説明する。ステップＳ１において、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像（例えば図４参照）をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ２において、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、固定の画像生成パラメータでＸ線を照射した場合、すなわち予め設定された場所から予め設定された方向でＸ線を照射した場合に得られる２次元の第１画像情報（例えば図５参照）を生成する。ステップＳ３において、第１比較部４７は、基準透視画像情報と第１画像情報とを参照し、残差の絶対値和を類似度として算出する。ステップＳ４において、判定部４９は、第１比較部４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。例えば、基準透視画像及び第１画像がそれぞれ、図４及び図５に示す画像である場合、頭部の上下左右の位置と、向きが異なっており、治療計画に従って放射線を照射するには、患者の位置を移動させる必要がある。そのため、このような場合に、類似度が閾値より大きいと判定されるように、閾置は設定される。すなわち、閾置は、治療計画に従って放射線を患者に照射するために許容される患者の位置ずれの範囲で、採用された類似度の種類に応じて予め決められる。
【００１９】
判定部４９により類似度が閾置以下ではない（判定処理Ｓ４において、Ｎｏ）と判定された場合、ステップＳ５において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。ステップＳ６において、第２比較部４５は、基準透視画像情報と第２画像情報とを参照し、取得した基準透視画像情報と第２画像情報から残差の絶対値和を類似度として算出する。ステップＳ４に戻り、判定部４９は、第２比較部４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ５において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成し、ステップＳ６において、第２比較部４５は生成された第２画像と基準透視画像情報との類似度を算出する。各処理部は、ステップＳ５における第２画像情報生成処理とステップＳ６における類似度算出処理を、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、繰り返す。
【００２０】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合（判定処理Ｓ４において、Ｙｅｓ）、ステップＳ７において、ずれ量算出部５０は、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像を生成した画像生成パラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した患者、すなわち現在の患者の位置のずれ量を算出する。
【００２１】
ここで、ずれ量算出部５０によるずれ量の算出方法ついて、詳細に説明する。患者の位置の基準には、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向で治療用の放射線を照射できる患者の位置が設定される。すなわち、ずれ量が０の場合、現在の患者の位置が基準となる患者の位置と一致するように設定しておく。また、ずれ量が０の場合に、第１画像が基準透視画像と一致するように、第１画像の生成に利用する画像生成パラメータを設定しておく。このような設定を前提として、ずれ量算出部５０は、第１画像の生成に利用した画像生成パラメータと、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用した画像生成パラメータとの違いを、患者の位置に対応付けて変換する。この変換は、Ｘ線照射部２３及び治療用Ｘ線照射部２６の位置関係を示す情報を予め登録又は取得しておくことで、これらの位置情報を条件に加えることで計算可能である。
【００２２】
ステップＳ８において、ずれ量送信部５１は、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００２３】
なお、ずれ量算出部５０が、患者の位置のずれ量を算出するとしたが、ずれ量算出部５０は、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用した画像生成パラメータと、第１画像の生成に利用した画像生成パラメータとの違いをずれ量として算出し、ずれ量送信部５１は、このずれ量を患者移動制御装置２７に送信してもよい。この場合、患者移動制御装置２７が、受信したずれ量に含まれる画像生成パラメータを、患者の位置のずれ量に変換する。
【００２４】
このように、本発明に係る患者位置決め装置は、患者の３次元のＣＴ画像を元に、治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像に類似する２次元の画像を生成する。そして、生成した類似画像に基づいて患者の位置を決めるため、治療台２９に横たわる患者の位置と、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向で治療用の放射線を照射できる患者の位置とのずれ量を正確に算出することができる。また、ずれ量は、Ｘ線撮像装置２５による１つの基準透視画像によって算出できるため、短時間で患者の位置の修正ができ、また撮像のための被爆も低減できる。したがって、短時間で正確な、かつ少ない被爆での患者の位置決めが可能になる。
【００２５】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置１１１は、図６に示すように、概ね、実施の形態１に係る患者位置決め装置１１と同様であり、同じ機能の処理部には同じ符号を付している。患者位置決め装置１１１は、入力部１５から利用者の指定に係る基準透視画像の一部の領域を特定するための指定領域情報を取得する指定情報取得部１５３と、指定領域情報に対応する基準透視画像（指定領域画像）と類似度が最も高い部分領域を示す第１領域情報を、第２画像情報から抽出し、指定領域画像と第１領域画像の類似度を算出する第１抽出比較部１４７と、指定領域画像と類似度が最も高い第２画像の部分領域を示す第２領域（変換領域）情報を、を示す情報から抽出し、指定領域画像と第２領域画像の類似度を算出する第２抽出比較部１４５とを備える。表示制御部１３７は、基準透視画像に加えて、指定領域を表示部１３に表示させて、指定領域の入力を支援する。
【００２６】
次に、患者位置決め装置１１１が実行する処理について、図７を参照して説明する。ステップＳ１１において、実施の形態１と同様に、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像情報をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ１２において、第１抽出比較部１４７は、指定領域情報を取得するとともに基準透視画像情報を取得し、指定領域に対応する指定領域画像情報を抽出する。ステップＳ１３において、実施の形態１と同様に、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報を生成する。ステップＳ１４において、第１抽出比較部１４７は、ステップＳ１２の指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い第１画像の部分領域を示す第１領域情報を抽出する。ステップＳ１５において、第１抽出比較部１４７は、指定領域画像情報と、ステップＳ１４において抽出した第１領域情報との類似度を算出する。ステップＳ１６において、判定部４９は、第１抽出比較部１４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。
【００２７】
判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合（判定処理Ｓ１６において、Ｎｏ）、ステップＳ１７において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータの第２画像を生成する。ステップＳ１８において、第２抽出比較部１４５は、ステップＳ１２の指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い第２画像の部分領域を示す第２領域情報を抽出する。ステップＳ１９において、第２抽出比較部１４５は、指定領域情報と、ステップＳ１８において抽出した第２領域情報との類似度を算出する。
【００２８】
ステップＳ１６に戻り、判定部４９は、第２抽出比較部１４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ１７において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像生成処理を実行し、ステップＳ１８において、第２抽出比較部１４５は、第２領域情報抽出処理を実行し、ステップＳ１９において、第２抽出比較部１４５は、類似度算出処理を実行する。各処理部は、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ１７における第２画像生成処理と、ステップＳ１８における第２領域情報抽出処理と、ステップＳ１９における類似度算出処理とを繰り返す。
【００２９】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合（判定処理Ｓ１６において、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０において、ずれ量算出部５０は、実施の形態１と同様に、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用したパラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した現在の患者の位置のずれ量を算出する。ステップＳ２１において、ずれ量送信部５１は、実施の形態１と同様に、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００３０】
このように、実施の形態２の患者位置決め装置１１１は、利用者の指定に係る領域について、患者の３次元の断面画像と治療時に患者を撮像して得られる２次元の透視画像とを比較して、２次元透視画像に類似する画像を３次元断面画像から生成する。このように比較する画像の領域が限定されているため、短時間で類似画像を得ることが可能になる。また、利用者は、例えば照射部位近傍のような重要な領域を選択するため、精度も維持できる。
【００３１】
実施の形態３．
本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置２１１は、図８に示すように、概ね、実施の形態１に係る患者位置決め装置１１又は実施の形態２に係る患者位置決め装置１１１と同様であり、同じ機能の処理部には同じ符号を付している。患者位置決め装置２１１は、入力部１５から利用者の指定に係る基準透視画像の中の複数の部分領域を特定するための指定領域情報群を取得する指定情報取得部２５３と、指定領域情報群に対応する基準透視画像の部分領域群（基準領域群）を抽出するとともに、基準領域群と類似度が最も高い第１画像の部分領域群を示す情報（基準領域情報群）を抽出し、基準領域群と第１領域群の類似度を算出する第１抽出比較部２４７と、指定領域情報群に対応する基準透視画像の部分領域群（基準領域群）を抽出するとともに、基準領域群と類似度が最も高い第２画像情報の部分領域群を示す第２領域情報群から抽出し、基準領域群と第２領域群の類似度を算出する第２抽出比較部２４５と、第１抽出比較部２４７又は第２抽出比較部２４５が算出した類似度の中に異常値がある場合に、異常な類似度に対応する領域を指定領域群から排除して新たな指定領域情報群を設定する異常領域排除部２５５とを備える。
【００３２】
第１抽出比較部１４７と第２抽出比較部１４５とは、指定領域群と第１領域群のそれぞれの類似度を算出し、算出された類似度群の合計が最大となる第１領域群を類似度が最も高い領域群として抽出する。なお、類似度が最も高い領域群を抽出する方法は、これに限られない。例えば、指定領域群と第１領域群のそれぞれの類似度を算出し、算出した類似度群のそれぞれに、対応する第１領域の面積を第１領域の面積の合計で除した数を掛けることによって重み付けして得られる値を類似度としてもよい。また、異常領域排除部２５５は、予め設定される類似度の下限値及び／又は上限値と、第１領域群の各々の類似度とを比較して、上限値及び／又は下限値を超える類似度を異常値とする。
【００３３】
次に、患者位置決め装置２１１が実行する処理について、図９を参照して説明する。ステップＳ３１において、実施の形態１と同様に、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像情報をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ３２において、第１抽出比較部２４７は、指定領域群を取得するとともに基準透視画像情報を取得し、指定領域に対応する指定領域情報群を抽出する。ステップＳ３３において、実施の形態１と同様に、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報を生成する。ステップＳ３４において、第１抽出比較部２４７は、ステップＳ２２の指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い第１画像の部分領域群を示す第１領域情報群を抽出する。ステップＳ３５において、第１抽出比較部２４７は、指定領域情報群と、ステップＳ２４において抽出した第１領域情報群との類似度を算出する。ステップＳ３６において、異常領域排除部２５５は、第１領域情報群の各々の類似度と予め設定された閾値とを比較し、閾値を超える類似度がある場合、閾値を超える類似度に対応する第１領域情報を第１領域情報群から排除して第１領域情報群の類似度を再計算するとともに、閾値を超える類似度に対応する指定領域情報を指定領域情報群から排除して新たな指定領域情報群を設定する。ステップＳ３７において、判定部４９は、第１抽出比較部２４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。
【００３４】
判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合（判定処理Ｓ３７において、Ｎｏ）、ステップＳ３８において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。ステップＳ３９において、第２抽出比較部２４５は、ステップＳ３６で設定された指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い第２画像の部分領域群を示す第２領域情報群を抽出する。ステップＳ４０において、第２抽出比較部２４５は、新たに設定された指定領域情報群と、ステップＳ３９において抽出した第２領域情報群との類似度を算出する。
【００３５】
続いて、ステップＳ３６の異常領域排除処理が実行された後、ステップＳ３７に戻り、判定部４９は、第２抽出比較部２４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ３８において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像生成処理を実行し、ステップＳ３９において、第２抽出比較部２４５は、第２領域情報群抽出処理を実行し、ステップＳ４０において、第２抽出比較部２４５は、類似度算出処理を実行する。各処理部は、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ３８における第２画像生成処理と、ステップＳ３９における第２領域情報群抽出処理と、ステップＳ４０における類似度算出処理とを繰り返す。
【００３６】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された（判定処理Ｓ３７において、Ｙｅｓ）、ステップＳ４１において、ずれ量算出部５０は、実施の形態１と同様に、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像を生成した画像生成パラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した患者の位置のずれ量を算出する。ステップＳ４２において、ずれ量送信部５１は、実施の形態１と同様に、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００３７】
このように、実施の形態３の患者位置決め装置２１１は、利用者の指定に係る領域群について、３次元のＣＴ画像と治療時に患者を撮像して得られる２次元の透視画像とを比較し、２次元透視画像に類似する画像を３次元断面画像から生成する。このように比較する画像の領域が限定されているため、短時間で類似画像を得ることが可能になる。また、利用者は、例えば照射部位近傍、画像のコントラストが明瞭な領域など複数の重要な領域を選択できるため、精度向上も可能になる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る治療用の放射線は、Ｘ線に限らず、粒子線、ガンマ線、電子線、中性子線等のあらゆる放射線が利用され得る。また、本発明に係る患者位置決め装置は、放射線治療だけでなく、コンピュータ支援外科治療、コンピュータ支援内視鏡治療等でも利用できる。これらの治療においても、コンピュータで処理された３次元画像に基づいて治療計画を立てた後に施術する場合には、治療計画時の３次元画像と施術時の画像とを利用することによって、本発明に係る患者位置決め装置が患者の位置決めをすることができる。また例えば、Ｘ線撮像装置２５は、１台としたが、複数台備えられてもよい。その場合、各Ｘ線撮像装置２５が、基準透視画像情報を患者位置決め装置１１に出力し、患者位置決め装置１１は各基準透視画像に類似する２次元の第２画像を生成して、患者の位置のずれ量を算出する。これによって、患者の位置決めの精度を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、放射線治療をするための患者の位置決め装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る患者位置決め装置を備える治療放射線治療システムの概要を示す。
【図２】本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置のブロック図。
【図３】本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【図４】基準透視画像の一例を示す図。
【図５】第１画像の一例を示す図。
【図６】本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置のブロック図。
【図７】本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【図８】本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置のブロック図。
【図９】本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００４１】
１１・１１１・２１１ 患者位置決め装置、１７ 治療計画装置、２３ Ｘ線照射部、２４ Ｘ線受容部、２５ Ｘ線撮像装置、２７ 移動制御装置、３３ ＣＴ画像取得部、３５ ＣＴ画像情報記憶部、３７・１３７ 表示制御部、３９ 第２画像情報生成部、４１ 第１画像情報生成部、４３ 基準画像情報取得部、４５ 第２比較部、４７ 第１比較部、４９ 判定部、５０ ずれ量算出部、５１ ずれ量送信部、１４５・２４５ 第２抽出比較部、１４７・２４７ 第１抽出比較部、１５３・２５３ 指定領域情報取得部、２５５ 異常領域排除部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の位置決めをするための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌等の治療方法の１つに放射線治療がある。放射線治療では、治療用の放射線を照射する前に、最適な照射中心（アイソセンタ）、照射範囲、照射方向、照射量等の照射条件を決定するための治療計画が行われる。治療計画には、Ｘ線撮像装置、Ｘ線断層撮像（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の画像診断装置を利用したシミュレータが用いられる。このようなシミュレータで撮像された画像を基に、医師は治療計画を立てる。治療計画に従って正確に放射線を照射するには、治療用の照射装置に対する患者の位置が、治療計画時に想定した位置と同じであることが望ましい。
【０００３】
特に、近年、粒子線治療、ガンマナイフ治療、ＩＭＲＴ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ）等の癌細胞に集中的に放射線を照射できる技術が進歩している。これによって、癌細胞周辺の正常な細胞が被爆する二次発癌の危険を抑えられる。癌となっている部位によっては、癌細胞に集中的に強い放射線を照射することで、優れた治療効果が得られることがある。この場合、もし照射部位がずれると、治療効果が得られないだけでなく、二次発癌の危険が生じるという危険もある。そのため、二次発癌の危険を抑え、治療効果を挙げるために、放射線照射時の患者の位置を精度よく決めることが特に重要になる。
【０００４】
患者の位置を精度よく決めるために、治療用の放射線を照射する前、位置決め用Ｘ線画像が撮像して、患者の位置ずれを自動的に修正して位置決めする技術が提案されている。例えば、特許文献１には、治療計画を立てるために用いた治療計画画像の一部であってアイソセンタを含む基準画像と、位置決め用Ｘ線画像の一部であって治療用の荷電粒子ビーム進路に対応する位置を含む治療領域画像と、位置決め用Ｘ線画像より狭く治療領域画像よりも広い探索範囲とを設定し、探索範囲の中で基準画像に最も類似する治療領域画像を抽出し、抽出した治療領域画像に基づいて患者の位置決めに関する情報を生成する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−６１７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の患者位置決め装置では、患者の位置の修正量を１回で確実に算出できないという問題がある。従来の技術によって生成された位置決め情報に基づいて患者の位置を修正しても、患者の向きが変わっている場合には基準画像と探索範囲とで撮像された方向が異なる。患者の向きの修正は、操作者の技量に頼ることになり、１回の修正で患者を正確に位置付けることは難しい。そのため、通常は、位置決めに関する情報の生成を何度か繰り返す必要がある。その結果、患者は位置決めのために何度もＸ線を浴びることとなり、また治療時間がかかる。さらに、従来の方法では、患者の向きの修正は、上述のように操作者の技量に依存するため、その精度は不安定である。
【０００６】
そこで、本発明は、放射線治療の際に患者を短時間で正確に位置決めすることが可能な患者位置決め装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る患者位置決め装置は、
治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像を示す情報を記憶している画像情報記憶手段と、
上記ＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成する変換画像生成手段と、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得する基準画像取得手段と、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出する比較手段と、
上記比較手段で算出された上記類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出手段とを備え、
上記変換画像生成手段は、上記判定手段により類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、治療時の患者の位置のずれ量を精度良く算出できる。そのため、短時間で正確な患者の位置決めが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置１１は、図１に示すように、放射線治療システムに備えられ、患者の治療計画を立てるための治療計画装置１７と、治療時に患者を撮像し、撮像した画像情報を出力するＸ線撮像装置２５と、治療時に患者が横たわる治療台２９の移動を制御する移動制御装置２７とに情報通信可能に接続している。
【００１０】
治療計画装置１７は、例えばＸ線源とＸ線センサを有するドーナツ型の撮影機器１９が患者２１を撮影するＣＴ撮影装置に接続される画像処理装置である。治療計画装置１７は、撮影装置１９のＸ線センサが検知した信号を取得して、画像処理する。これにより、治療計画装置１７は、患者２１の任意の位置の断面画像など３次元の患者透視画像（ＣＴ画像）を示す情報を生成する。このようなＣＴ画像を判断資料の１つにして、医師は、患者２１に放射線を照射する照射中心（アイソセンタ）、照射範囲、照射方向、照射量等を含む照射条件を決定する。
【００１１】
Ｘ線撮像装置２５は、治療用Ｘ線照射部２６と所定の位置関係にあるＸ線源２３とＸ線センサ等のＸ線受容部２４とにより治療台２９に横たわる治療時の患者（図示せず）を撮像し、２次元の患者の透視画像（基準透視画像）を示す情報を生成する。Ｘ線撮像装置２５は、生成した基準透視画像情報を患者位置決め装置１１に出力する。治療台２９は、モータ等を含む移動機構を備え、ＸＹＺ方向および各軸の回転方向の計６方向に移動可能である。移動制御装置２９は、治療台２９の上記６方向の移動を制御する。これにより、並進方向と回転方向とを含む患者の位置を自動的に修正することができる。
【００１２】
図２を参照して、患者位置決め装置１１の構成について説明する。患者位置決め装置１１は、予め決定された上記照射条件に従って患者に放射線を照射するために患者の位置決めをする。患者位置決め装置１１は、ＣＴ画像情報を取得するＣＴ画像情報取得部３３と、ＣＴ画像情報を記憶しているＣＴ画像情報記憶部（画像情報記憶手段）３５と、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得して第１画像情報を生成する第１画像情報生成部４１と、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得して第２画像（変換画像）情報を生成する第２画像情報生成部（変換画像生成手段）３９と、Ｘ線撮像装置２５から基準透視画像情報を取得する基準画像情報取得部（基準画像取得手段）４３と、基準透視画像をディスプレイなどの表示部１３に表示させる表示制御部３７と、第１画像情報と基準透視画像情報とを参照して、第１画像と基準透視画像との類似度を算出する第１比較部４７と、第２画像情報と基準透視画像情報とを参照して、第２画像と基準透視画像との類似度を算出する第２比較部（比較手段）４５と、第１比較部４７および第２比較部４７のそれぞれで算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定部４９と、第１画像から第２画像への変換条件に基づいて、患者を移動させるべき量であるずれ量を算出するずれ量算出部５０と、ずれ量算出部５０で算出されたずれ量を移動制御装置２７に送信する移動量送信部５１とを備える。
【００１３】
第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報に基づいて２次元の透視画像を第１透視画像として生成する。具体的には、第１画像情報生成部４１が生成する画像は、例えば、一定の場所から一定の方向でＸ線を照射した場合のＸ線透過経路に沿って３次元のＣＴ画像情報を加算して得られる２次元の画像であり、レイキャスティングアルゴリズム等を用いて生成されるＤＲＲ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）画像である。第１画像情報生成部４１は、予め設定された場所から予め設定された方向でＸ線を照射した場合（透視した場合）に得られる２次元の透視画像を生成する。
【００１４】
第２画像情報生成部３９は、第１画像情報生成部４１と同様に、ＣＴ画像情報に基づいて２次元の透視画像を第２透視画像として生成する。第２画像情報生成部３９は、第１画像情報生成部４１と異なり、任意の場所から任意の方向でＸ線を照射した場合に得られる２次元の透視画像を生成できる。第２画像情報生成部３９は、基準透視画像が透視画像に類似したものとなるように、場所及び方向を内容とする画像生成パラメータを順次変更する。
【００１５】
第１比較部４７及びは、例えば、第１画像情報と透視画像情報に含まれる対応する位置の画素値の差分（残差）の絶対値和を類似度として算出する。第２比較部４５は、例えば、第２画像情報と透視画像情報の残差の絶対値和を類似度として算出する。なお、これらの類似度は、画像特徴量に基づいて算出される指標である。画像特徴量は、例えば輝度値、周波数成分等を含む。指標は、正規化相関、相互情報量、分割領域毎の濃淡値の均一性を示す指標、相関比等を含む。
【００１６】
判定部４９は、第１比較部４７及び第２比較部４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合、その判定が第１比較部４７で算出された類似度に基づくとき、その判定の基礎となった画像情報が第１画像情報であることを示す情報をずれ量算出部５０に出力し、また、その判定が第２比較部４５で算出された類似度に基づくとき、その判定の基礎となった第２画像情報の生成に利用された画像生成パラメータを示す情報をずれ量算出部５０に出力する。判定部４９により類似度が閾値より大きいと判定された場合、判定部４９は、類似度が閾値より大きいと判定されたことを示す情報を第２画像情報生成部３９に送信し、その情報を受けた画像情報生成部３９は、直前の画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、画像情報生成部３９は、画像生成パラメータを変えて第２画像を生成する。直前の画像よりも類似度が高い画像生成パラメータを得るために、例えば、最急降下法、Ｐｏｗｅｌ法などが利用できる。
【００１７】
ずれ量算出部５０は、判定部４９から取得した情報に基づいて、第１画像情報を基準として第２画像情報を生成するためのずれ量を算出する。ずれ量は、並進量及び回転量を含む。移動制御装置２９は、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を取得し、治療用Ｘ線照射部２６とＸ線源２３のそれぞれが固定されている位置関係を考慮して、治療台２９の上記６方向の移動を制御する。
【００１８】
次に、患者位置決め装置１１が実行する処理について、図３を参照して説明する。ステップＳ１において、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像（例えば図４参照）をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ２において、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、固定の画像生成パラメータでＸ線を照射した場合、すなわち予め設定された場所から予め設定された方向でＸ線を照射した場合に得られる２次元の第１画像情報（例えば図５参照）を生成する。ステップＳ３において、第１比較部４７は、基準透視画像情報と第１画像情報とを参照し、残差の絶対値和を類似度として算出する。ステップＳ４において、判定部４９は、第１比較部４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。例えば、基準透視画像及び第１画像がそれぞれ、図４及び図５に示す画像である場合、頭部の上下左右の位置と、向きが異なっており、治療計画に従って放射線を照射するには、患者の位置を移動させる必要がある。そのため、このような場合に、類似度が閾値より大きいと判定されるように、閾置は設定される。すなわち、閾置は、治療計画に従って放射線を患者に照射するために許容される患者の位置ずれの範囲で、採用された類似度の種類に応じて予め決められる。
【００１９】
判定部４９により類似度が閾置以下ではない（判定処理Ｓ４において、Ｎｏ）と判定された場合、ステップＳ５において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。ステップＳ６において、第２比較部４５は、基準透視画像情報と第２画像情報とを参照し、取得した基準透視画像情報と第２画像情報から残差の絶対値和を類似度として算出する。ステップＳ４に戻り、判定部４９は、第２比較部４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ５において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成し、ステップＳ６において、第２比較部４５は生成された第２画像と基準透視画像情報との類似度を算出する。各処理部は、ステップＳ５における第２画像情報生成処理とステップＳ６における類似度算出処理を、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、繰り返す。
【００２０】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合（判定処理Ｓ４において、Ｙｅｓ）、ステップＳ７において、ずれ量算出部５０は、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像を生成した画像生成パラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した患者、すなわち現在の患者の位置のずれ量を算出する。
【００２１】
ここで、ずれ量算出部５０によるずれ量の算出方法ついて、詳細に説明する。患者の位置の基準には、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向で治療用の放射線を照射できる患者の位置が設定される。すなわち、ずれ量が０の場合、現在の患者の位置が基準となる患者の位置と一致するように設定しておく。また、ずれ量が０の場合に、第１画像が基準透視画像と一致するように、第１画像の生成に利用する画像生成パラメータを設定しておく。このような設定を前提として、ずれ量算出部５０は、第１画像の生成に利用した画像生成パラメータと、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用した画像生成パラメータとの違いを、患者の位置に対応付けて変換する。この変換は、Ｘ線照射部２３及び治療用Ｘ線照射部２６の位置関係を示す情報を予め登録又は取得しておくことで、これらの位置情報を条件に加えることで計算可能である。
【００２２】
ステップＳ８において、ずれ量送信部５１は、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００２３】
なお、ずれ量算出部５０が、患者の位置のずれ量を算出するとしたが、ずれ量算出部５０は、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用した画像生成パラメータと、第１画像の生成に利用した画像生成パラメータとの違いをずれ量として算出し、ずれ量送信部５１は、このずれ量を患者移動制御装置２７に送信してもよい。この場合、患者移動制御装置２７が、受信したずれ量に含まれる画像生成パラメータを、患者の位置のずれ量に変換する。
【００２４】
このように、本発明に係る患者位置決め装置は、患者の３次元のＣＴ画像を元に、治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像に類似する２次元の画像を生成する。そして、生成した類似画像に基づいて患者の位置を決めるため、治療台２９に横たわる患者の位置と、予め決定した照射部位に予め決定した照射方向で治療用の放射線を照射できる患者の位置とのずれ量を正確に算出することができる。また、ずれ量は、Ｘ線撮像装置２５による１つの基準透視画像によって算出できるため、短時間で患者の位置の修正ができ、また撮像のための被爆も低減できる。したがって、短時間で正確な、かつ少ない被爆での患者の位置決めが可能になる。
【００２５】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置１１１は、図６に示すように、概ね、実施の形態１に係る患者位置決め装置１１と同様であり、同じ機能の処理部には同じ符号を付している。患者位置決め装置１１１は、入力部１５から利用者の指定に係る基準透視画像の一部の領域を特定するための指定領域情報を取得する指定情報取得部１５３と、指定領域情報に対応する基準透視画像（指定領域画像）と類似度が最も高い部分領域を示す第１領域情報を、第２画像情報から抽出し、指定領域画像と第１領域画像の類似度を算出する第１抽出比較部１４７と、指定領域画像と類似度が最も高い第２画像の部分領域を示す第２領域（変換領域）情報を、を示す情報から抽出し、指定領域画像と第２領域画像の類似度を算出する第２抽出比較部１４５とを備える。表示制御部１３７は、基準透視画像に加えて、指定領域を表示部１３に表示させて、指定領域の入力を支援する。
【００２６】
次に、患者位置決め装置１１１が実行する処理について、図７を参照して説明する。ステップＳ１１において、実施の形態１と同様に、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像情報をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ１２において、第１抽出比較部１４７は、指定領域情報を取得するとともに基準透視画像情報を取得し、指定領域に対応する指定領域画像情報を抽出する。ステップＳ１３において、実施の形態１と同様に、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報を生成する。ステップＳ１４において、第１抽出比較部１４７は、ステップＳ１２の指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い第１画像の部分領域を示す第１領域情報を抽出する。ステップＳ１５において、第１抽出比較部１４７は、指定領域画像情報と、ステップＳ１４において抽出した第１領域情報との類似度を算出する。ステップＳ１６において、判定部４９は、第１抽出比較部１４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。
【００２７】
判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合（判定処理Ｓ１６において、Ｎｏ）、ステップＳ１７において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータの第２画像を生成する。ステップＳ１８において、第２抽出比較部１４５は、ステップＳ１２の指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い第２画像の部分領域を示す第２領域情報を抽出する。ステップＳ１９において、第２抽出比較部１４５は、指定領域情報と、ステップＳ１８において抽出した第２領域情報との類似度を算出する。
【００２８】
ステップＳ１６に戻り、判定部４９は、第２抽出比較部１４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ１７において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像生成処理を実行し、ステップＳ１８において、第２抽出比較部１４５は、第２領域情報抽出処理を実行し、ステップＳ１９において、第２抽出比較部１４５は、類似度算出処理を実行する。各処理部は、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ１７における第２画像生成処理と、ステップＳ１８における第２領域情報抽出処理と、ステップＳ１９における類似度算出処理とを繰り返す。
【００２９】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された場合（判定処理Ｓ１６において、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０において、ずれ量算出部５０は、実施の形態１と同様に、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像の生成に利用したパラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した現在の患者の位置のずれ量を算出する。ステップＳ２１において、ずれ量送信部５１は、実施の形態１と同様に、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００３０】
このように、実施の形態２の患者位置決め装置１１１は、利用者の指定に係る領域について、患者の３次元の断面画像と治療時に患者を撮像して得られる２次元の透視画像とを比較して、２次元透視画像に類似する画像を３次元断面画像から生成する。このように比較する画像の領域が限定されているため、短時間で類似画像を得ることが可能になる。また、利用者は、例えば照射部位近傍のような重要な領域を選択するため、精度も維持できる。
【００３１】
実施の形態３．
本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置２１１は、図８に示すように、概ね、実施の形態１に係る患者位置決め装置１１又は実施の形態２に係る患者位置決め装置１１１と同様であり、同じ機能の処理部には同じ符号を付している。患者位置決め装置２１１は、入力部１５から利用者の指定に係る基準透視画像の中の複数の部分領域を特定するための指定領域情報群を取得する指定情報取得部２５３と、指定領域情報群に対応する基準透視画像の部分領域群（基準領域群）を抽出するとともに、基準領域群と類似度が最も高い第１画像の部分領域群を示す情報（基準領域情報群）を抽出し、基準領域群と第１領域群の類似度を算出する第１抽出比較部２４７と、指定領域情報群に対応する基準透視画像の部分領域群（基準領域群）を抽出するとともに、基準領域群と類似度が最も高い第２画像情報の部分領域群を示す第２領域情報群から抽出し、基準領域群と第２領域群の類似度を算出する第２抽出比較部２４５と、第１抽出比較部２４７又は第２抽出比較部２４５が算出した類似度の中に異常値がある場合に、異常な類似度に対応する領域を指定領域群から排除して新たな指定領域情報群を設定する異常領域排除部２５５とを備える。
【００３２】
第１抽出比較部１４７と第２抽出比較部１４５とは、指定領域群と第１領域群のそれぞれの類似度を算出し、算出された類似度群の合計が最大となる第１領域群を類似度が最も高い領域群として抽出する。なお、類似度が最も高い領域群を抽出する方法は、これに限られない。例えば、指定領域群と第１領域群のそれぞれの類似度を算出し、算出した類似度群のそれぞれに、対応する第１領域の面積を第１領域の面積の合計で除した数を掛けることによって重み付けして得られる値を類似度としてもよい。また、異常領域排除部２５５は、予め設定される類似度の下限値及び／又は上限値と、第１領域群の各々の類似度とを比較して、上限値及び／又は下限値を超える類似度を異常値とする。
【００３３】
次に、患者位置決め装置２１１が実行する処理について、図９を参照して説明する。ステップＳ３１において、実施の形態１と同様に、基準画像情報取得部４３は、基準透視画像情報をＸ線撮像装置２５から取得する。ステップＳ３２において、第１抽出比較部２４７は、指定領域群を取得するとともに基準透視画像情報を取得し、指定領域に対応する指定領域情報群を抽出する。ステップＳ３３において、実施の形態１と同様に、第１画像情報生成部４１は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像情報を生成する。ステップＳ３４において、第１抽出比較部２４７は、ステップＳ２２の指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い第１画像の部分領域群を示す第１領域情報群を抽出する。ステップＳ３５において、第１抽出比較部２４７は、指定領域情報群と、ステップＳ２４において抽出した第１領域情報群との類似度を算出する。ステップＳ３６において、異常領域排除部２５５は、第１領域情報群の各々の類似度と予め設定された閾値とを比較し、閾値を超える類似度がある場合、閾値を超える類似度に対応する第１領域情報を第１領域情報群から排除して第１領域情報群の類似度を再計算するとともに、閾値を超える類似度に対応する指定領域情報を指定領域情報群から排除して新たな指定領域情報群を設定する。ステップＳ３７において、判定部４９は、第１抽出比較部２４７で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。
【００３４】
判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合（判定処理Ｓ３７において、Ｎｏ）、ステップＳ３８において、第２画像情報生成部３９は、ＣＴ画像情報記憶部３５からＣＴ画像情報を取得し、第１画像よりも類似度が高い画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像を生成する。ステップＳ３９において、第２抽出比較部２４５は、ステップＳ３６で設定された指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い第２画像の部分領域群を示す第２領域情報群を抽出する。ステップＳ４０において、第２抽出比較部２４５は、新たに設定された指定領域情報群と、ステップＳ３９において抽出した第２領域情報群との類似度を算出する。
【００３５】
続いて、ステップＳ３６の異常領域排除処理が実行された後、ステップＳ３７に戻り、判定部４９は、第２抽出比較部２４５で算出された類似度が閾値以下であるか否かを判定する。ここで、再び、判定部４９により類似度が閾値以下ではないと判定された場合、ステップＳ３８において、第２画像情報生成部３９は、直前よりも基準透視画像に類似する画像を生成できる画像生成パラメータで第２画像生成処理を実行し、ステップＳ３９において、第２抽出比較部２４５は、第２領域情報群抽出処理を実行し、ステップＳ４０において、第２抽出比較部２４５は、類似度算出処理を実行する。各処理部は、判定部４９により類似度が閾値以下であると判定されるまで、ステップＳ３８における第２画像生成処理と、ステップＳ３９における第２領域情報群抽出処理と、ステップＳ４０における類似度算出処理とを繰り返す。
【００３６】
判定部４９により類似度が閾値以下であると判定された（判定処理Ｓ３７において、Ｙｅｓ）、ステップＳ４１において、ずれ量算出部５０は、実施の形態１と同様に、判定部４９が閾値以下であると判定した第２画像を生成した画像生成パラメータに基づいて、基準となる患者の位置に対するＸ線撮像装置２５が撮像した患者の位置のずれ量を算出する。ステップＳ４２において、ずれ量送信部５１は、実施の形態１と同様に、ずれ量算出部５０が算出したずれ量を示す情報を患者移動制御装置２７に送信して、患者位置決め装置１１は、処理を終了する。
【００３７】
このように、実施の形態３の患者位置決め装置２１１は、利用者の指定に係る領域群について、３次元のＣＴ画像と治療時に患者を撮像して得られる２次元の透視画像とを比較し、２次元透視画像に類似する画像を３次元断面画像から生成する。このように比較する画像の領域が限定されているため、短時間で類似画像を得ることが可能になる。また、利用者は、例えば照射部位近傍、画像のコントラストが明瞭な領域など複数の重要な領域を選択できるため、精度向上も可能になる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る治療用の放射線は、Ｘ線に限らず、粒子線、ガンマ線、電子線、中性子線等のあらゆる放射線が利用され得る。また、本発明に係る患者位置決め装置は、放射線治療だけでなく、コンピュータ支援外科治療、コンピュータ支援内視鏡治療等でも利用できる。これらの治療においても、コンピュータで処理された３次元画像に基づいて治療計画を立てた後に施術する場合には、治療計画時の３次元画像と施術時の画像とを利用することによって、本発明に係る患者位置決め装置が患者の位置決めをすることができる。また例えば、Ｘ線撮像装置２５は、１台としたが、複数台備えられてもよい。その場合、各Ｘ線撮像装置２５が、基準透視画像情報を患者位置決め装置１１に出力し、患者位置決め装置１１は各基準透視画像に類似する２次元の第２画像を生成して、患者の位置のずれ量を算出する。これによって、患者の位置決めの精度を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、放射線治療をするための患者の位置決め装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る患者位置決め装置を備える治療放射線治療システムの概要を示す。
【図２】本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置のブロック図。
【図３】本発明に係る実施の形態１の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【図４】基準透視画像の一例を示す図。
【図５】第１画像の一例を示す図。
【図６】本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置のブロック図。
【図７】本発明に係る実施の形態２の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【図８】本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置のブロック図。
【図９】本発明に係る実施の形態３の患者位置決め装置が実行する処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００４１】
１１・１１１・２１１ 患者位置決め装置、１７ 治療計画装置、２３ Ｘ線照射部、２４ Ｘ線受容部、２５ Ｘ線撮像装置、２７ 移動制御装置、３３ ＣＴ画像取得部、３５ ＣＴ画像情報記憶部、３７・１３７ 表示制御部、３９ 第２画像情報生成部、４１ 第１画像情報生成部、４３ 基準画像情報取得部、４５ 第２比較部、４７ 第１比較部、４９ 判定部、５０ ずれ量算出部、５１ ずれ量送信部、１４５・２４５ 第２抽出比較部、１４７・２４７ 第１抽出比較部、１５３・２５３ 指定領域情報取得部、２５５ 異常領域排除部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射するために患者の位置決めをする患者位置決め装置であって、
治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像を示す情報を記憶している画像情報記憶手段と、
上記ＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成する変換画像生成手段と、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得する基準画像取得手段と、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出する比較手段と、
上記比較手段で算出された上記類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出手段とを備え、
上記変換画像生成手段は、上記判定手段により類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする患者位置決め装置。
【請求項２】
利用者の指定に係る上記基準透視画像の部分領域を特定するための指定領域情報を取得する指定情報取得手段を備え、
上記比較手段は、上記指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い変換画像の部分領域を示す変換領域情報を抽出し、上記指定領域情報及び上記変換領域情報の類似度を算出することを特徴とする請求項１に記載の患者位置決め装置。
【請求項３】
上記指定情報取得手段は、複数の部分領域のそれぞれを特定するための指定領域情報群を取得し、
上記比較手段は、上記指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い変換画像の部分領域群を示す変換領域情報群を抽出し、上記指定領域情報群および上記変換領域情報群の類似度を算出し、
上記患者位置決め装置は、上記類似度の中に異常値がある場合に、異常な類似度に対応する部分領域を上記指定領域群から排除して指定領域情報群を再設定する異常領域排除手段を更に備え、
上記判定手段は、上記異常領域排除手段が再設定した指定領域群の類似度を算出し、算出した類似度が閾値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の患者位置決め装置。
【請求項４】
予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射するために患者の位置決めをする患者位置決め方法であって、
画像情報記憶手段が記憶している治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成するステップと、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得するステップと、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出するステップと、
上記類似度が閾値以下であるか否かを判定するステップと、
上記類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するステップとを含み、
上記判定ステップにおいて、上記類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする患者位置決め方法。
【請求項１】
予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射するために患者の位置決めをする患者位置決め装置であって、
治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像を示す情報を記憶している画像情報記憶手段と、
上記ＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成する変換画像生成手段と、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得する基準画像取得手段と、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出する比較手段と、
上記比較手段で算出された上記類似度が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するずれ量算出手段とを備え、
上記変換画像生成手段は、上記判定手段により類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記判定手段により類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする患者位置決め装置。
【請求項２】
利用者の指定に係る上記基準透視画像の部分領域を特定するための指定領域情報を取得する指定情報取得手段を備え、
上記比較手段は、上記指定領域情報が示す画像と類似度が最も高い変換画像の部分領域を示す変換領域情報を抽出し、上記指定領域情報及び上記変換領域情報の類似度を算出することを特徴とする請求項１に記載の患者位置決め装置。
【請求項３】
上記指定情報取得手段は、複数の部分領域のそれぞれを特定するための指定領域情報群を取得し、
上記比較手段は、上記指定領域情報群が示す画像群と類似度が最も高い変換画像の部分領域群を示す変換領域情報群を抽出し、上記指定領域情報群および上記変換領域情報群の類似度を算出し、
上記患者位置決め装置は、上記類似度の中に異常値がある場合に、異常な類似度に対応する部分領域を上記指定領域群から排除して指定領域情報群を再設定する異常領域排除手段を更に備え、
上記判定手段は、上記異常領域排除手段が再設定した指定領域群の類似度を算出し、算出した類似度が閾値以下であるか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の患者位置決め装置。
【請求項４】
予め決定した照射部位に予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射するために患者の位置決めをする患者位置決め方法であって、
画像情報記憶手段が記憶している治療計画を立てるための３次元のＣＴ画像に基づいて、一定の場所から一定の方向で患者を透視した場合に得られる２次元の変換画像を示す情報を生成するステップと、
治療時に患者を撮像して得られる２次元の基準透視画像を示す情報を取得するステップと、
上記変換画像を示す情報と上記基準透視画像を示す情報とを参照して、上記変換画像と上記基準透視画像との類似度を算出するステップと、
上記類似度が閾値以下であるか否かを判定するステップと、
上記類似度が閾値以下であると判定された場合、上記変換画像を生成した上記場所及び上記方向に基づいて、上記予め決定した照射部位に上記予め決定した照射方向から治療用の放射線を照射できる患者の位置を算出するステップとを含み、
上記判定ステップにおいて、上記類似度が閾値より大きいと判定された場合、上記類似度が閾値以下であると判定されるまで、上記場所及び上記方向の少なくとも一方を変えて上記変換画像の生成を繰り返すことを特徴とする患者位置決め方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１８９４６１（Ｐ２００９−１８９４６１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３９２（Ｐ２００８−３１３９２）
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１３日（２００８．２．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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