JP6815587B2 - 治療システム、医用画像処理装置、および治療プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、治療システム、医用画像処理装置、および治療プログラムに関する。

放射線治療は、放射線等の治療ビームを照射することにより患者の患部を破壊する治療方法であるが、患部の位置に正確に放射線を照射しないと正常な組織が破壊されてしまう。しかしながら、例えば、肺や肝臓に患部が存在する場合、呼吸や心拍によって患部の位置が移動してしまう。このため、患部の位置に正確に放射線を照射することが困難な場合があった。

特開２０００−１６７０７２号公報 国際公開第２０１０／０５５８８１号

本発明が解決しようとする課題は、より正確に治療ビームを照射することができる治療システム、医用画像処理装置、および治療プログラムを提供することである。

実施形態の治療システムは、照射部と、取得部と、患部検出部と、参照部位検出部と、照射制御部と、記憶部とを持つ。前記照射部は、被検体に対して治療ビームを照射する。前記取得部は、前記被検体の透視画像を取得する。前記患部検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する。前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する。前記照射制御部は、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、前記治療ビームを前記被検体に照射するよう前記照射部を制御する。記憶部は、前記患部の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の患部テンプレート画像を記憶する。患部検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記記憶部に記憶された前記複数の患部テンプレート画像とに基づき、前記患部の位置を検出する。

第１の実施形態の治療システムの一例を示すブロック図。 第１の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図。 放射線検出器によって検出された患部周辺の透視画像の一例を示す図。 患部テンプレート画像の一例を示す図。 放射線検出器によって検出された患部周辺の透視画像および患部検出部によって検出された患部の一例を示す図。 参照部位テンプレート画像の一例を示す図。 第１の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態における、参照部位テンプレート画像上の着目箇所の一例を示す図。 第２の実施形態における、参照部位テンプレート画像上の着目箇所における分割位置の一例を示す図。 第２の実施形態における、参照部位テンプレート画像上の着目箇所における分割位置の一例を示す図。 第３の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図。 マーカーの一例を示す図。 マーカーを含む領域における輝度値の分布の一例を示す図。 マーカーおよび検出領域についての他の実施形態を示す図。 マーカーおよび検出領域についての他の実施形態を示す図。 マーカーおよび検出領域についての他の実施形態を示す図。 マーカーおよび検出領域についての他の実施形態を示す図。 第３の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャート。 第４の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図。 臓器の輪郭の検出結果の一例を示す図。 臓器の領域の検出結果の一例を示す図。 第４の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャート。 第５の実施形態における、参照部位テンプレート画像の作成方法を説明するための図。

以下、実施形態の治療システム、医用画像処理装置、および治療プログラムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の治療システムの一例を示すブロック図である。治療システム１は、治療装置１０と、医用画像処理装置１００とを備える。治療装置１０は、例えば、寝台１１と、放射線源１２−１および１２−２と、放射線検出器１３−１および１３−２と、照射部１４と、制御部１５と、入力部１６と、表示部１７とを備える。以下、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字は、いずれの放射線源および放射線検出器の組による透視用の放射線、或いは透視画像であるかを示すものとする。

寝台１１には、治療を受ける被検体（以下、患者と称す）Ｐが固定される。放射線源１２−１は、患者Ｐに対して透視用の放射線ｒ−１を照射する。放射線源１２−２は、放射線源１２−１とは異なる角度から、患者Ｐに対して透視用の放射線ｒ−２を照射する。透視用の放射線ｒ−１およびｒ−２は、例えばＸ線である。

透視用の放射線ｒ−１は放射線検出器１３−１によって検出され、透視用の放射線ｒ−２は放射線検出器１３−２によって検出される。放射線検出器１３−１および１３−２は、例えばフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）やイメージインテンシファイアやカラーイメージインテンシファイアである。放射線検出器１３−１は、放射線ｒ−１のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−１として医用画像処理装置１００に出力する。放射線検出器１３−２は、放射線ｒ−２のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−２として医用画像処理装置１００に出力する。図１においては、２組の放射線源および放射線検出器を示したが、治療装置１０は、３組以上の放射線源および放射線検出器を備えてもよい。

照射部１４は、治療段階において、患者Ｐに対して治療ビームＢを照射する。治療ビームＢには、例えば、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などが含まれる。図１においては、１つの照射部１４のみを示したが、治療装置１０は複数の照射部を備えてもよい。図１においては、患者Ｐの垂直方向に照射部がある場合を示したが、治療装置１０は患者Ｐの水平方向に照射部を備えてもよい。

制御部１５は、例えば、治療装置１０が設置される治療室内に置かれるコンピュータ装置により実現される。制御部１５は、治療計画に応じて、透視用の放射線ｒ−１およびｒ−２の照射を行うように放射線源１２−１および１２−２を制御する。また、制御部１５は、治療段階において、医用画像処理装置１００から出力される信号Ｓ−１および信号Ｓ−２に基づき、治療ビームＢの照射を行うように照射部１４を制御する。入力部１６は、例えば専用キーやダイヤル、タッチパネル、汎用キーボード、マウスなどの入力デバイスである。表示部１７は、医用画像処理装置１００から送られる画像等を表示する。

図２は、第１の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、例えば、入力部１０１と、記憶部１０２と、表示部１０３と、取得部１０４−１および１０４−２と、患部検出部１０８−１および１０８−２と、参照部位検出部１１０−１および１１０−２と、照射制御部１１２−１および１１２−２と、登録部１２０とを備える。

これらの機能部のうちの少なくとも一部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサが、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうちの少なくとも一部は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェア機能部であってもよい。

記憶部１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置により実現される。ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサが実行するプログラムは、予め医用画像処理装置１００の記憶部１０２に格納されていてもよいし、他のコンピュータ装置からネットワークを介してダウンロードされてもよい。また、可搬型記憶装置に格納されたプログラムが医用画像処理装置１００にインストールされてもよい。

記憶部１０２は、患部テンプレート画像ＡＴ１およびＡＴ２と、参照部位テンプレート画像ＲＴ１およびＲＴ２とを記憶する。患部テンプレート画像ＡＴ１および参照部位テンプレート画像ＲＴ１は、透視画像ＴＩ−１用のテンプレート画像である。患部テンプレート画像ＡＴ２および参照部位テンプレート画像ＲＴ２は、透視画像ＴＩ−２用のテンプレート画像である。これらのテンプレート画像の詳細については後述する。

入力部１０１は、例えば、汎用キーボードやマウス等の入力デバイスである。表示部１０３は、記憶部１０２に格納された画像等を表示する。取得部１０４−１は、放射線検出器１３−１から患者Ｐの透視画像ＴＩ−１を取得する。取得部１０４−２は、放射線検出器１３−２から患者Ｐの透視画像ＴＩ−２を取得する。以下、いずれの透視画像であるのかを特定しない場合は、単に透視画像ＴＩと記載する。

図３は、放射線検出器によって検出された患部周辺の透視画像の一例を示す図である。本実施形態においては、肝臓に存在する患部（腫瘍）の治療の一例について説明する。図１３において、透視画像ＴＩの横軸をｘ軸、縦軸をｙ軸とする。図３に示されるように、透視画像ＴＩには、患部Ａの画像と横隔膜Ｄの画像が含まれる。患部Ａは肝臓に存在する腫瘍であることから、患部Ａは横隔膜Ｄより下に位置する。

取得部１０４−１は、透視画像ＴＩ−１を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−１を、患部検出部１０８−１および参照部位検出部１１０−１に出力する。患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ１とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。「参照部位」とは、コントラストが高いため検出し易く、かつ患部との位置関係が明らかな部位である。本実施形態において、参照部位検出部１１０−１は、横隔膜Ｄを参照部位として検出する。例えば、参照部位検出部１１０−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１と、記憶部１０２に記憶された複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ１とに基づき、患者Ｐの参照部位の位置を検出する。

照射制御部１１２−１は、患部検出部１０８−１によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−１によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−１を制御部１５に送信する。照射制御部１１２−１の詳細については後述する。

取得部１０４−２は、透視画像ＴＩ−２を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−２を、患部検出部１０８−２および参照部位検出部１１０−２に出力する。患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ２とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。参照部位検出部１１０−１と同様に、参照部位検出部１１０−２は、横隔膜Ｄを参照部位として検出する。例えば、参照部位検出部１１０−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２と、記憶部１０２に記憶された複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ２とに基づき、患者Ｐの参照部位の位置を検出する。

照射制御部１１２−２は、患部検出部１０８−２によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−２によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−２を制御部１５に送信する。照射制御部１１２−２の詳細については後述する。

図４は、患部テンプレート画像の一例を示す図である。以下、いずれの患部テンプレート画像であるのかを特定しない場合は、単に患部テンプレート画像ＡＴと記載する。患部テンプレート画像ＡＴは、治療の前に予め放射線検出器１３によって検出された、患部の周辺の透視画像ＴＩに基づいて作成されてよいが、これに限らない。例えば、予め撮影された患者のＣＴ（Computed Tomography）画像に基づいてＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）が作成され、作成されたＤＲＲに基づいて患部テンプレート画像ＡＴが作成されてもよい。

図４には、患者Ｐの１周期の呼吸波形Ｗが示されている。患者Ｐが息を吸うと、横隔膜Ｄが収縮することにより、図３に示される横隔膜Ｄおよび患部Ａは下に移動する。一方、患者Ｐが息を吐くと、横隔膜Ｄが弛むことにより、図３に示される横隔膜Ｄおよび患部Ａは上に移動する。このように、呼吸により患部Ａが移動するため、患部Ａの位置を検出した上で患部Ａに治療ビームＢを照射する必要がある。

図４に示されるように、記憶部１０２には、患部の画像が含まれ、患者Ｐの呼吸位相に応じた複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎが記憶される。患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎは、患者Ｐの呼吸周期における一定間隔ごとの患部の周辺の画像である。複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎには、それぞれ患部の画像Ａ−１からＡ−ｎが含まれる。

患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎの各々には、患部の位置データＰＤ１が対応付けられている。患部の位置データＰＤ１は、利用者（医師や放射線技師等）によって入力される。例えば、表示部１０３が患部テンプレート画像ＡＴを表示し、利用者が入力部１０１を用いて、患部テンプレート画像ＡＴにおける患部の位置データＰＤ１を入力してもよい。患部の位置データＰＤ１は、患部テンプレート画像ＡＴに対応付けられて記憶部１０２に記憶される。

治療時において、患部検出部１０８は、放射線検出器１３によって検出された透視画像ＴＩから、患部の周辺の透視画像を抽出する。患部の周辺の透視画像の範囲は、医師または放射線技師によって、入力部１０１を用いて予め設定される。患部検出部１０８は、抽出した患部の周辺の透視画像と、患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎとを比較することで、患部の位置を検出する。

例えば、患部検出部１０８は、抽出した透視画像と最も類似する患部テンプレート画像ＡＴを選択し、選択した患部テンプレート画像ＡＴに対応付けられた患部の位置データＰＤ１を取得する。患部検出部１０８は、透視画像ＴＩの輝度値と患部テンプレート画像ＡＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる患部テンプレート画像ＡＴを選択してよいが、これに限らない。例えば、患部検出部１０８は、輝度値の正規化相互相関によって、最も相関の高い患部テンプレート画像ＡＴを選択してもよいし、相互情報量に基づいて選択してもよい。

図５は、放射線検出器によって検出された患部周辺の透視画像および患部検出部によって検出された患部の一例を示す図である。図５に示されるように、透視画像ＴＩには、患部Ａの画像と横隔膜Ｄの画像が含まれる。患部Ａは肝臓に存在することから、患部Ａは横隔膜Ｄより下に位置する。

しかしながら、図５に示されるように、患部検出部１０８によって検出された患部Ａ０の一部は、横隔膜Ｄよりも上に存在する。解剖学的知見によれば、横隔膜Ｄよりも上に肝臓が存在することはあり得ない。したがって、この状態で照射部１４が治療ビームＢを照射すると、患部Ａ以外の部分に治療ビームＢが照射され、正常な組織が破壊される可能性がある。

本実施形態においては、正常な組織が破壊されるのを防止するため、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位の位置とに基づいて、照射部１４を制御する。この点について、以下詳細に説明する。

図６は、参照部位テンプレート画像の一例を示す図である。以下、いずれの参照部位テンプレート画像であるのかを特定しない場合は、単に参照部位テンプレート画像ＲＴと記載する。参照部位テンプレート画像ＲＴは、治療の前に予め放射線検出器１３によって検出された、参照部位（横隔膜Ｄ）の周辺の透視画像ＴＩに基づいて作成されてよいが、これに限らない。例えば、予め撮影された患者のＣＴ画像に基づいてＤＲＲが作成され、作成されたＤＲＲに基づいて参照部位テンプレート画像ＲＴが作成されてもよい。

図６には、患者Ｐの１周期の呼吸波形Ｗが示されている。記憶部１０２には、参照部位の画像が含まれ、患者Ｐの呼吸位相に応じた複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎが記憶される。参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎは、患者Ｐの呼吸周期における一定間隔ごとの参照部位の周辺の画像である。複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎには、それぞれ参照部位の画像Ｒ−１からＲ−ｎが含まれる。

参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎの各々には、参照部位の位置データＰＤ２が対応付けられている。参照部位の位置データＰＤ２は、利用者（医師や放射線技師等）によって入力される。例えば、表示部１０３が参照部位テンプレート画像ＲＴを表示し、利用者が入力部１０１を用いて、参照部位テンプレート画像ＲＴにおける参照部位の位置データＰＤ２を入力してもよい。参照部位の位置データＰＤ２は、参照部位テンプレート画像ＲＴに対応付けられて記憶部１０２に記憶される。

治療時において、参照部位検出部１１０は、放射線検出器１３によって検出された透視画像ＴＩから、参照部位の周辺の透視画像を抽出する。参照部位の周辺の透視画像の範囲は、医師または放射線技師によって、入力部１０１を用いて予め設定される。参照部位検出部１１０は、抽出した参照部位の周辺の透視画像と、参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎとを比較することで、参照部位の位置を検出する。

例えば、参照部位検出部１１０は、抽出した透視画像と最も類似する参照部位テンプレート画像ＲＴを選択し、選択した参照部位テンプレート画像ＲＴに対応付けられた参照部位の位置データＰＤ２を取得する。参照部位検出部１１０は、透視画像ＴＩの輝度値と参照部位テンプレート画像ＲＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる参照部位テンプレート画像ＲＴを選択してよいが、これに限らない。例えば、参照部位検出部１１０は、輝度値の正規化相互相関によって、最も相関の高い参照部位テンプレート画像ＲＴを選択してもよいし、相互情報量に基づいて選択してもよい。

照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位の位置とに基づき、照射制御信号Ｓを生成する。照射制御部１１２は、生成した照射制御信号Ｓを、治療装置１０の制御部１５に送信する。

例えば、患部の位置（位置データＰＤ１）を２次元ベクトルｘ、参照部位の位置（位置データＰＤ２）を２次元ベクトルｙで表すと、位置関係ｆは以下の式（１）で表される。
ｙ＝ｆ（ｘ） ・・・式（１）

例えば、ｆ（ｘ）は、以下の式（２）に示される１次元の式として表される。式（２）における係数ａおよびｂは、複数のｘの値およびｙの値を用いて回帰式を求めることにより、算出することができる。
ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ ・・・式（２）

照射制御部１１２は、以下の式（３）が成立するかどうかを判断する。定数Ｒは、医師または放射線技師によって適宜決定された値である。
｜ｙ−ｆ（ｘ）｜＜Ｒ ・・・式（３）

照射制御部１１２は、式（３）が成立すると判断した場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓを生成し、生成した照射制御信号Ｓを治療装置１０の制御部１５に送信する。一方、照射制御部１１２は、式（３）が成立しないと判断した場合、照射制御信号Ｓを治療装置１０の制御部１５に送信しない。

このように、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位の位置との関係が所定の条件（式（３））を満たす場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させる。また、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位の位置との関係が所定の条件（式（３））を満たさない場合、照射部１４による治療ビームＢの照射を停止させる。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

図７は、第１の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャートである。まず、放射線検出器１３は、透視画像ＴＩの動画（例えばＸ線動画）の撮影を開始する（Ｓ１００）。取得部１０４は、放射線検出器１３から透視画像ＴＩを取得すると、取得した透視画像ＴＩを患部検出部１０８および参照部位検出部１１０に出力する。

患部検出部１０８は、記憶部１０２から複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎを読み出す（Ｓ１０１）。参照部位検出部１１０は、記憶部１０２から複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎを読み出す（Ｓ１０２）。

患部検出部１０８は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩと、記憶部１０２から読み出した複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎとに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する（Ｓ１０３）。例えば、患部検出部１０８は、透視画像ＴＩから患部の周辺の透視画像を抽出し、抽出した透視画像の輝度値と患部テンプレート画像ＡＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる患部テンプレート画像ＡＴを選択する。患部検出部１０８は、選択した患部テンプレート画像ＡＴに対応付けられた患部の位置データＰＤ１を取得する。患部検出部１０８は、取得した患部の位置データＰＤ１を照射制御部１１２に出力する。

次に、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩと、記憶部１０２から読み出した複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎとに基づき、参照部位の位置を検出する（Ｓ１０４）。例えば、参照部位検出部１１０は、透視画像ＴＩから参照部位の周辺の透視画像を抽出し、抽出した透視画像の輝度値と参照部位テンプレート画像ＲＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる参照部位テンプレート画像ＲＴを選択する。参照部位検出部１１０は、選択した参照部位テンプレート画像ＲＴに対応付けられた参照部位の位置データＰＤ２を取得する。参照部位検出部１１０は、取得した参照部位の位置データＰＤ２を照射制御部１１２に出力する。

照射制御部１１２は、患部検出部１０８から出力された患部の位置データＰＤ１および参照部位検出部１１０から出力された参照部位の位置データＰＤ２に基づき、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ１０５）。例えば、照射制御部１１２は、前述の式（３）が成立する場合、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすと判断する。照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たさないと判断した場合、後述するステップＳ１０７に進む。

一方、照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすと判断した場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓを生成し、生成した照射制御信号Ｓを制御部１５に出力する。制御部１５は、照射制御部１１２から出力された照射制御信号Ｓに基づき、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。照射部１４は、制御部１５から駆動信号ＤＳを受信すると、患者Ｐに向けて治療ビームＢを照射する（Ｓ１０６）。

なお、図２に示される例においては、医用画像処理装置１００内に２つの照射制御部１１２−１および１１２−２が存在する。この場合、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の両方を受信したことに応じて、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。すなわち、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の一方しか受信していない場合は、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信しない。

その後、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったかどうかを判断する（Ｓ１０７）。照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至っていないと判断した場合、前述のステップＳ１０３に戻る。一方、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったと判断した場合、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、第１の実施形態において、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との関係が所定の条件（式（３））を満たす場合、治療ビームＢを被検体Ｐに照射するよう照射部１４を制御する。また、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との関係が所定の条件（式（３））を満たさない場合、照射部１４による治療ビームＢの照射を停止させる。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、参照部位の位置データＰＤ２は、利用者（医師や放射線技師等）によって入力されることとした。これに対し、第２の実施形態においては、医用画像処理装置１００の登録部１２０が、参照部位テンプレート画像ＲＴから特徴部位を自動的に抽出し、抽出した特徴部位の位置を参照部位の位置データＰＤ２として記憶部１０２に登録する。以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図８は、第２の実施形態における、参照部位テンプレート画像上の着目箇所の一例を示す図である。表示部１０３は、記憶部１０２から参照部位テンプレート画像ＲＴを読み出し、読み出した参照部位テンプレート画像ＲＴを表示する。入力部１０１は、利用者による着目箇所ＲＯＩの指定を受け付ける。着目箇所ＲＯＩは、入力画像から特徴部位を検出する際の計算領域として利用される幾何学的情報であり、線分、領域、その他の情報として指定される。

利用者は、着目箇所ＲＯＩの形状を線分にするか、矩形にするかを、例えば、ラジオボタンで選択し、その入力を入力部１０１が受け付ける。そして、利用者は、例えば、参照部位テンプレート画像ＲＴを眺めながらマウスを操作し、ドラッグすることで着目箇所ＲＯＩを指定する。図８に示される例において、着目箇所ＲＯＩは線分として指定されている。登録部１２０は、指定された着目箇所ＲＯＩに基づいて、他の複数の参照部位テンプレート画像ＲＴに対しても同様に着目箇所ＲＯＩを指定する。

図９および図１０は、第２の実施形態における、参照部位テンプレート画像上の着目箇所における分割位置の一例を示す図である。例えば、登録部１２０は、所定の刻み幅で分割位置を変えて、着目箇所ＲＯＩを２つに分割する。図９に示されるように、参照部位テンプレート画像ＲＴ上には、分割位置Ｓと、分割された着目箇所ＲＯＩ（１）およびＲＯＩ（２）とが示されている。

そして、登録部１２０は、分割された着目箇所ＲＯＩ（１）、ＲＯＩ（２）の輝度値から分離度を計算する。分離度とは、例えば、着目箇所ＲＯＩ（１）の輝度値の平均値と、着目箇所ＲＯＩ（２）の輝度値の平均値との差である。

図１０に示されるように、登録部１２０は、分離度が最大となる分割位置Ｓを、特徴部位として抽出する。特徴部位の位置は、例えば、参照部位テンプレート画像の座標系で表現される。特徴部位の位置は、（ｘ，ｙ）座標で表現されてもよいし、ｘ座標だけ或いはｙ座標だけで表現されてもよい。また、特徴部位の位置は、線分、或いは領域等で表現されてもよい。

登録部１２０は、抽出した特徴部位の位置を、参照部位の位置データＰＤ２として検出する。登録部１２０は、検出した参照部位の位置データＰＤ２を、参照部位テンプレート画像ＲＴに対応付けて記憶部１０２に登録する。登録部１２０は、他の参照部位テンプレート画像ＲＴに対しても同様の処理を行う。これによって、複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎに対して、それぞれ参照部位の位置データＰＤ２−１〜ＰＤ２−ｎが対応付けられる。

以上説明したように、第２の実施形態において、登録部１２０は、複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ−１からＲＴ−ｎのそれぞれに対して特徴部位を抽出し、抽出した特徴部位の位置を参照部位の位置として記憶部１０２に登録する。これによって、利用者が参照部位の位置を入力する必要は無いため、利用者の利便性を向上することができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態においては、参照部位検出部１１０は、参照部位テンプレート画像ＲＴに基づいて参照部位の位置を検出することとした。これに対し、第３の実施形態においては、人体に埋め込まれたマーカーを参照部位として検出する。以下、第３の実施形態について、第１の実施形態および第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１１は、第３の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図である。図１１において、図２の各部に対応する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。医用画像処理装置１００は、例えば、入力部１０１と、記憶部１０２と、表示部１０３と、取得部１０４−１および１０４−２と、患部検出部１０８−１および１０８−２と、参照部位検出部１１０−１および１１０−２と、照射制御部１１２−１および１１２−２とを備える。

記憶部１０２は、患部テンプレート画像ＡＴ１およびＡＴ２を記憶する。参照部位検出部１１０−１はマーカー検出部１１４−１を備え、参照部位検出部１１０−２はマーカー検出部１１４−２を備える。

取得部１０４−１は、透視画像ＴＩ−１を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−１を、患部検出部１０８−１および参照部位検出部１１０−１に出力する。患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ１とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。本実施形態において、参照部位検出部１１０−１内のマーカー検出部１１４−１は、患者Ｐの体内に埋め込まれた金属製のマーカーを参照部位として検出する。

照射制御部１１２−１は、患部検出部１０８−１によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−１によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−１を制御部１５に送信する。

取得部１０４−２は、透視画像ＴＩ−２を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−２を、患部検出部１０８−２および参照部位検出部１１０−２に出力する。患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ２とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。マーカー検出部１１４−１と同様に、マーカー検出部１１４−２は、患者Ｐの体内に埋め込まれた金属マーカーを参照部位として検出する。

照射制御部１１２−２は、患部検出部１０８−２によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−２によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−２を制御部１５に送信する。

図１２は、マーカーの一例を示す図である。参照部位検出部１１０は、取得部１０４によって取得された透視画像ＴＩから検出領域ＡＲを抽出する。図１２に示されるように、取得部１０４によって取得された透視画像ＴＩの検出領域ＡＲには、人体領域Ｈおよびマーカー領域Ｍが含まれる。金属製のマーカーは放射線を遮蔽するため、マーカー領域Ｍの輝度値は人体領域Ｈの輝度値よりも小さい。人体領域Ｈの輝度値とマーカー領域Ｍの輝度値との差は大きいため、マーカー検出部１１４は高精度にマーカー（参照部位）を検出することができる。

本実施形態において、マーカーは直径２［ｍｍ］の円形であるが、マーカーの形状および大きさはこれに限らない。例えば、マーカーは四角形や三角形等の多角形であってもよい。参照部位検出部１１０のマーカー検出部１１４は、縦３［ｍｍ］×横３［ｍｍ］の検出領域ＡＲを透視画像ＴＩから抽出し、抽出した検出領域ＡＲにマーカーが含まれるか否かを判断する。

図１３は、マーカーを含む領域における輝度値の分布の一例を示す図である。図１３において、横軸は各画素の輝度値を示し、縦軸は画素数を示す。マーカー検出部１１４は、検出領域ＡＲにおける各画素の輝度値に基づき、マーカー領域Ｍの輝度値に対応する第１のピーク値Ｐ１と、人体領域Ｈの輝度値に対応する第２のピーク値Ｐ２とを算出する。マーカー検出部１１４は、第２のピーク値Ｐ２と第１のピーク値Ｐ１との差分（Ｐ２−Ｐ１）を算出する。

マーカー検出部１１４は、算出した差分（Ｐ２−Ｐ１）が所定の閾値ＴＨより大きい場合、検出領域ＡＲにマーカーが含まれると判断する。この場合、マーカー検出部１１４は、検出領域ＡＲの中心位置を、参照部位（マーカー）の位置データＰＤ２として導出する。マーカー検出部１１４は、導出した参照部位（マーカー）の位置データＰＤ２を照射制御部１１２に出力する。

図１４から図１７は、マーカーおよび検出領域についての他の実施形態を示す図である。図１４に示されるように、検出領域ＡＲは、マーカー領域Ｍの中心から所定距離以内の領域であってもよい。

図１５に示されるように、２つのマーカーが用いられる場合、検出領域ＡＲは、第１のマーカー領域Ｍ１の中心から所定距離以内、かつ、第２のマーカー領域Ｍ２の中心から所定距離以内の領域であってもよい。

図１６に示されるように、３つのマーカーが用いられる場合、検出領域ＡＲは、第１のマーカー領域Ｍ１の中心と、第２のマーカー領域Ｍ２の中心と、第３のマーカー領域Ｍ３の中心とを結ぶことによって形成される三角形の領域であってもよい。

図１７に示されるように、検出領域ＡＲは、マーカー領域Ｍを中心とした同心円によって囲まれる領域であってもよい。

図１８は、第３の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャートである。まず、放射線検出器１３は、透視画像ＴＩの動画（例えばＸ線動画）の撮影を開始する（Ｓ２００）。取得部１０４は、放射線検出器１３から透視画像ＴＩを取得すると、取得した透視画像ＴＩを患部検出部１０８および参照部位検出部１１０に出力する。

患部検出部１０８は、記憶部１０２から複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎを読み出す（Ｓ２０１）。患部検出部１０８は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩと、記憶部１０２から読み出した複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎとに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する（Ｓ２０２）。例えば、患部検出部１０８は、透視画像ＴＩから患部の周辺の透視画像を抽出し、抽出した透視画像の輝度値と患部テンプレート画像ＡＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる患部テンプレート画像ＡＴを選択する。患部検出部１０８は、選択した患部テンプレート画像ＡＴに対応付けられた患部の位置データＰＤ１を取得する。患部検出部１０８は、取得した患部の位置データＰＤ１を照射制御部１１２に出力する。

次に、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、参照部位（マーカー）の位置を検出する（Ｓ２０３）。例えば、参照部位検出部１１０のマーカー検出部１１４は、図１３に示される第２のピーク値Ｐ２と第１のピーク値Ｐ１との差分（Ｐ２−Ｐ１）を算出する。マーカー検出部１１４は、算出した差分（Ｐ２−Ｐ１）が所定の閾値ＴＨより大きい場合、検出領域ＡＲにマーカーが含まれると判断する。この場合、マーカー検出部１１４は、検出領域ＡＲの中心位置を、参照部位（マーカー）の位置データＰＤ２として導出する。マーカー検出部１１４は、導出した参照部位（マーカー）の位置データＰＤ２を照射制御部１１２に出力する。

照射制御部１１２は、患部検出部１０８から出力された患部の位置データＰＤ１および参照部位検出部１１０から出力された参照部位の位置データＰＤ２に基づき、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ２０４）。例えば、照射制御部１１２は、前述の式（３）が成立する場合、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすと判断する。照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たさないと判断した場合、後述するステップＳ２０６に進む。

一方、照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすと判断した場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓを生成し、生成した照射制御信号Ｓを制御部１５に出力する。制御部１５は、照射制御部１１２から出力された照射制御信号Ｓに基づき、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。照射部１４は、制御部１５から駆動信号ＤＳを受信すると、患者Ｐに向けて治療ビームＢを照射する（Ｓ２０５）。

なお、図１１に示される例においては、医用画像処理装置１００内に２つの照射制御部１１２−１および１１２−２が存在する。この場合、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の両方を受信したことに応じて、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。すなわち、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の一方しか受信していない場合は、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信しない。

その後、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったかどうかを判断する（Ｓ２０６）。照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至っていないと判断した場合、前述のステップＳ２０２に戻る。一方、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったと判断した場合、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、第３の実施形態において、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、患者Ｐに埋め込まれたマーカーを参照部位として検出するマーカー検出部１１４を備える。これによって、高精度に参照部位を検出することができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態においては、参照部位検出部１１０は、参照部位テンプレート画像ＲＴに基づいて参照部位を検出することとした。また、第３の実施形態においては、人体に埋め込まれたマーカーを参照部位として検出することとした。これに対し、第４の実施形態においては、患者Ｐの臓器の輪郭または臓器の領域を参照部位として検出する。以下、第４の実施形態について、第１の実施形態から第３の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１９は、第４の実施形態の画像処理装置の一例を示すブロック図である。図１９において、図２の各部に対応する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。医用画像処理装置１００は、例えば、入力部１０１と、記憶部１０２と、表示部１０３と、取得部１０４−１および１０４−２と、患部検出部１０８−１および１０８−２と、参照部位検出部１１０−１および１１０−２と、照射制御部１１２−１および１１２−２とを備える。

記憶部１０２は、患部テンプレート画像ＡＴ１およびＡＴ２を記憶する。参照部位検出部１１０−１は輪郭・領域検出部１１６−１を備え、参照部位検出部１１０−２は輪郭・領域検出部１１６−２を備える。

取得部１０４−１は、透視画像ＴＩ−１を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−１を、患部検出部１０８−１および参照部位検出部１１０−１に出力する。患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ１とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−１は、取得部１０４−１により取得された透視画像ＴＩ−１に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。本実施形態において、参照部位検出部１１０−１内の輪郭・領域検出部１１６−１は、患者Ｐの臓器の輪郭または臓器の領域を参照部位として検出する。

照射制御部１１２−１は、患部検出部１０８−１によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−１によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−１を制御部１５に送信する。

取得部１０４−２は、透視画像ＴＩ−２を取得すると、取得した透視画像ＴＩ−２を、患部検出部１０８−２および参照部位検出部１１０−２に出力する。患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの患部を検出する。例えば、患部検出部１０８−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２と、記憶部１０２に記憶された複数の患部テンプレート画像ＡＴ２とに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する。

参照部位検出部１１０−２は、取得部１０４−２により取得された透視画像ＴＩ−２に基づき、患者Ｐの参照部位を検出する。輪郭・領域検出部１１６−１と同様に、輪郭・領域検出部１１６−２は、患者Ｐの臓器の輪郭または臓器の領域を参照部位として検出する。

照射制御部１１２−２は、患部検出部１０８−２によって検出された患部と、参照部位検出部１１０−２によって検出された参照部位とに基づき、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓ−２を制御部１５に送信する。

図２０は、臓器の輪郭の検出結果の一例を示す図である。図２０においては、輪郭・領域検出部１１６によって検出された横隔膜Ｄの輪郭が示されている。輪郭・領域検出部１１６は、透過画像ＴＩ内のコントラストの差が大きい領域の境界線を、臓器（横隔膜）の輪郭として検出する。輪郭・領域検出部１１６は、臓器の輪郭を、ｘ−ｙ座標系における関数として求めてもよいし、（ｘ，ｙ）座標の集合として求めてもよい。輪郭・領域検出部１１６は、検出した参照部位（横隔膜Ｄ）の輪郭データＯＤを照射制御部１１２に出力する。

患部が肝臓に存在する場合、横隔膜Ｄよりも上に患部が存在することはあり得ない。このため、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置が、輪郭・領域検出部１１６によって検出された横隔膜Ｄの輪郭（参照部位）よりも上に存在する場合、照射制御信号Ｓを制御部１５に送信しない。一方、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置が、輪郭・領域検出部１１６によって検出された横隔膜Ｄの輪郭（参照部位）よりも下に存在する場合、照射制御信号Ｓを制御部１５に送信する。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

図２１は、臓器の領域の検出結果の一例を示す図である。図２０においては、輪郭・領域検出部１１６によって検出された肺の領域（肺野ＬＦ１およびＬＦ２）が示されている。輪郭・領域検出部１１６は、透過画像ＴＩ内のコントラストの差が大きい領域を、臓器（肺）の領域として検出する。輪郭・領域検出部１１６は、検出した領域の境界を、ｘ−ｙ座標系における関数として求めてもよいし、（ｘ，ｙ）座標の集合として求めてもよい。輪郭・領域検出部１１６は、検出した肺野ＬＦ１およびＬＦ２（参照部位）の領域データＡＤを照射制御部１１２に出力する。

患部が肺に存在する場合、肺の領域外に患部が存在することはあり得ない。このため、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置が、輪郭・領域検出部１１６によって検出された肺野ＬＦ１またはＬＦ２（参照部位）の領域外に存在する場合、照射制御信号Ｓを制御部１５に送信しない。一方、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部の位置が、輪郭・領域検出部１１６によって検出された肺野ＬＦ１またはＬＦ２（参照部位）の領域内に存在する場合、照射制御信号Ｓを制御部１５に送信する。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

このように、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との幾何学的関係が所定の条件を満たす場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させる。一方、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との幾何学的関係が所定の条件を満たさない場合、照射部１４による治療ビームＢの照射を停止させる。「幾何学的関係」とは、形状や位置に基づく関係を意味する。例えば、幾何学的関係は、患部の位置と横隔膜の輪郭との関係や、患部の位置と肺の領域との関係を意味する。

図２２は、第４の実施形態における治療ビームの照射制御の一例を示すフローチャートである。まず、放射線検出器１３は、透視画像ＴＩの動画（例えばＸ線動画）の撮影を開始する（Ｓ３００）。取得部１０４は、放射線検出器１３から透視画像ＴＩを取得すると、取得した透視画像ＴＩを患部検出部１０８および参照部位検出部１１０に出力する。

患部検出部１０８は、記憶部１０２から複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎを読み出す（Ｓ３０１）。患部検出部１０８は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩと、記憶部１０２から読み出した複数の患部テンプレート画像ＡＴ−１からＡＴ−ｎとに基づき、患者Ｐの患部の位置を検出する（Ｓ３０２）。例えば、患部検出部１０８は、透視画像ＴＩから患部の周辺の透視画像を抽出し、抽出した透視画像の輝度値と患部テンプレート画像ＡＴの輝度値との差分を算出し、算出した差分が最も小さい値となる患部テンプレート画像ＡＴを選択する。患部検出部１０８は、選択した患部テンプレート画像ＡＴに対応付けられた患部の位置データＰＤ１を取得する。患部検出部１０８は、取得した患部の位置データＰＤ１を照射制御部１１２に出力する。

次に、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、参照部位（臓器）の輪郭または領域を検出する（Ｓ３０３）。例えば、参照部位検出部１１０の輪郭・領域検出部１１６は、透過画像ＴＩ内のコントラストの差が大きい領域の境界線を、参照部位（臓器）の輪郭データＯＤとして検出する。また、例えば、輪郭・領域検出部１１６は、透過画像ＴＩ内のコントラストの差が大きい領域を、参照部位（臓器）の領域データＡＤとして検出する。輪郭・領域検出部１１６は、検出した輪郭データＯＤまたは領域データＡＤを照射制御部１１２に出力する。

照射制御部１１２は、患部検出部１０８から出力された患部の位置データＰＤ１および参照部位検出部１１０から出力された参照部位の輪郭データＯＤまたは領域データＡＤに基づき、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすか否かを判断する（Ｓ３０４）。例えば、照射制御部１１２は、肝臓に存在する患部が横隔膜（参照部位）の輪郭よりも下にある場合、所定の条件を満たすと判断する。また、例えば、照射制御部１１２は、肺に存在する患部が肺（参照部位）の領域内にある場合、所定の条件を満たすと判断する。照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たさないと判断した場合、後述するステップＳ３０６に進む。

一方、照射制御部１１２は、患部および参照部位の位置関係が所定の条件を満たすと判断した場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させるための照射制御信号Ｓを生成し、生成した照射制御信号Ｓを制御部１５に出力する。制御部１５は、照射制御部１１２から出力された照射制御信号Ｓに基づき、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。照射部１４は、制御部１５から駆動信号ＤＳを受信すると、患者Ｐに向けて治療ビームＢを照射する（Ｓ３０５）。

なお、図１９に示される例においては、医用画像処理装置１００内に２つの照射制御部１１２−１および１１２−２が存在する。この場合、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の両方を受信したことに応じて、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信する。すなわち、制御部１５は、照射制御信号Ｓ−１およびＳ−２の一方しか受信していない場合は、照射部１４に駆動信号ＤＳを送信しない。

その後、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったかどうかを判断する（Ｓ３０６）。照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至っていないと判断した場合、前述のステップＳ３０２に戻る。一方、照射制御部１１２は、患部に照射された治療ビームＢの累計の量が所定の線量に至ったと判断した場合、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、第４の実施形態において、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、患部の周辺に存在する臓器の輪郭を導出し、導出した輪郭を参照部位として検出する。照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位（臓器の輪郭）との関係が所定の条件を満たす場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させる。また、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位（臓器の輪郭）との関係が所定の条件を満たさない場合、照射部１４による治療ビームＢの照射を停止させる。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

また、第４の実施形態において、参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、患部が存在する臓器の領域を導出し、導出した領域を参照部位として検出する。照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位（臓器の領域）との関係が所定の条件を満たす場合、照射部１４に対して治療ビームＢを照射させる。また、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位（臓器の領域）との関係が所定の条件を満たさない場合、照射部１４による治療ビームＢの照射を停止させる。これによって、より正確に治療ビームＢを照射することができ、患部以外の正常な組織に治療ビームＢが照射されることを防止することができる。

（第５の実施形態）
第１の実施形態においては、放射線検出器１３によって検出された患部の周辺の透視画像ＴＩに基づいて、テンプレート画像が生成されることとした。これに対し、第５の実施形態においては、患者のＣＴ画像を用いてテンプレート画像が生成される。以下、第５の実施形態について、第１の実施形態から第４の実施形態との相違点を中心に説明する。

図２３は、第５の実施形態における、参照部位テンプレート画像の作成方法を説明するための図である。ＣＴ画像２０は、治療計画段階において取得された、患者Ｐの患部を含む３次元ボリュームデータである。以降、ＣＴ画像２０は、患者Ｐの頭部の３次元ボリュームデータであるとして説明する。

ＣＴ画像２０内に位置する重要臓器ＩＭＰは、照射部１４によって治療ビームＢが照射されることを禁止された臓器である。利用者（医師または放射線技師）は、入力部１０１を用いて重要臓器ＩＭＰの位置を入力する。例えば、表示部１０３は、ＣＴ画像２０に基づいて患者Ｐの複数の輪切り画像を表示する。利用者は、表示部１０３に表示された複数の輪切り画像のそれぞれに対して、入力部１０１を用いて重要臓器ＩＭＰの位置を入力する。

例えば、重要臓器ＩＭＰとして眼球の位置が入力されると、照射制御部１１２は、眼球の位置に治療ビームＢを照射させないよう照射部１４を制御する。これによって、治療ビームＢが眼球に照射されて眼球の組織が破壊されることを防止できる。

透視画像３０および４０は、実際に患者Ｐを撮影することにより生成された画像ではなく、ＣＴ画像２０を用いて生成されたＤＲＲである。透視画像３０は、放射線源１２−１からＣＴ画像２０に放射線が仮想的に照射されることによって、放射線検出器１３−１によって仮想的に検出される画像である。透視画像４０は、放射線源１２−２からＣＴ画像２０に放射線が仮想的に照射されることによって、放射線検出器１３−２によって仮想的に検出される画像である。

本実施形態においては、透視画像３０および４０が、それぞれ参照部位テンプレート画像ＲＴ１およびＲＴ２として利用される。治療計画段階においては、呼吸位相に応じた複数のＣＴ画像２０が生成される。図２に示される登録部１２０は、これら複数のＣＴ画像２０に対して透視画像３０を検出することで、複数の参照部位テンプレート画像ＲＴ１−１からＲＴ１−ｎを生成する。また、登録部１２０は、これら複数のＣＴ画像２０に対して透視画像４０を検出することで、参照部位テンプレート画像ＲＴ２−１からＲＴ２−ｎを生成する。

また、本実施形態においては、透視画像３０における重要臓器ＩＭＰの位置を示す位置データが、参照部位の位置データＰＤ２として利用される。したがって、登録部１２０は、参照部位の位置データＰＤ２を参照部位テンプレート画像ＲＴ１に対応付けて記憶部１０２に登録する。また、透視画像４０における重要臓器ＩＭＰの位置を示す位置データが、参照部位の位置データＰＤ２として利用される。したがって、登録部１２０は、参照部位の位置データＰＤ２を参照部位テンプレート画像ＲＴ２に対応付けて記憶部１０２に登録する。

本実施形態においては、患者のＣＴ画像に基づいて参照部位テンプレート画像ＲＴ１およびＲＴ２が生成されることとしたが、患者のＣＴ画像に基づいて患部テンプレート画像ＡＴ１およびＡＴ２が生成されてもよい。登録部１２０は、患部の位置データＰＤ１を、生成された患部テンプレート画像ＡＴ１およびＡＴ２に対応付けて記憶部１０２に登録してもよい。

また、本実施形態においては、重要臓器ＩＭＰを参照部位として利用することとしたが、マーカー、臓器の輪郭、および臓器の領域等を参照部位として利用してもよい。

以上説明したように、第５の実施形態において、入力部１０１は、患部のデータが含まれるＣＴ画像２０（３次元ボリュームデータ）における、参照部位の位置データＰＤ２の入力を受け付ける。登録部１２０は、ＣＴ画像２０に基づいて参照部位テンプレート画像ＲＴを生成し、生成した参照部位テンプレート画像ＲＴと入力部１０１により受け付けられた位置データＰＤ２とを対応付けて記憶部１０２に登録する。これによって、放射線検出器１３によって参照部位テンプレート画像用の透視画像を予め検出する手間を省くことができる。

また、第５の実施形態において、入力部１０１は、患部のデータが含まれるＣＴ画像２０（３次元ボリュームデータ）における、患部の位置データＰＤ１の入力を受け付ける。登録部１２０は、ＣＴ画像２０に基づいて患部テンプレート画像を生成し、生成した患部テンプレート画像ＡＴと入力部１０１により受け付けられた位置データＰＤ１とを対応付けて記憶部１０２に登録する。これによって、放射線検出器１３によって患部テンプレート画像用の透視画像を予め検出する手間を省くことができる。

なお、第１の実施形態から第５の実施形態において、表示部１０３は、患部および参照部位の組合せの選択画面を表示してもよく、入力部１０１は、患部および参照部位の組合せの選択を受け付けてもよい。これによって、利用者は、患部および参照部位の組合せを容易に設定することができる。

また、入力部１０１は、患部と参照部位との関係が満たすべき所定の条件の入力を受け付けてもよい。また、照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との関係が、入力部１０１によって受け付けられた所定の条件を満たす場合、治療ビームＢを被検体Ｐに照射するよう照射部１４を制御してもよい。所定の条件とは、例えば、式（３）を満たすこと、肝臓に存在する患部が横隔膜よりも下に位置すること、または肺に存在する患部が肺の領域に含まれることであるが、これに限られない。これによって、利用者が任意に所定の条件を設定することができる。

また、上記実施形態における治療装置１０および医用画像処理装置１００は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した治療装置１０および医用画像処理装置１００の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、照射部１４と、取得部１０４と、患部検出部１０８と、参照部位検出部１１０と、照射制御部１１２とを持つ。照射部１４は、被検体Ｐに対して治療ビームＢを照射する。取得部１０４は、被検体Ｐの透視画像ＴＩを取得する。患部検出部１０８は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、被検体Ｐの患部を検出する。参照部位検出部１１０は、取得部１０４により取得された透視画像ＴＩに基づき、被検体Ｐの参照部位を検出する。照射制御部１１２は、患部検出部１０８によって検出された患部と、参照部位検出部１１０によって検出された参照部位との関係が所定の条件を満たす場合、治療ビームＢを被検体Ｐに照射するよう照射部１４を制御する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…治療システム、１０…治療装置、１４…照射部、１５…制御部、１００…医用画像処理装置、１０１…入力部、１０２…記憶部、１０３…表示部、１０４−１…取得部、１０４−２…取得部、１０８−１…患部検出部、１０８−２…患部検出部、１１０−１…参照部位検出部、１１０−２…参照部位検出部、１１２−１…照射制御部、１１２−２…照射制御部、１１４−１…マーカー検出部、１１４−２…マーカー検出部、１１６−１…輪郭・領域検出部、１１６−２…輪郭・領域検出部、１２０…登録部

Claims (13)

1. 被検体に対して治療ビームを照射する照射部と、
   前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部と、
   前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部と、
   前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、前記治療ビームを前記被検体に照射するよう前記照射部を制御する照射制御部と、
   前記患部の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の患部テンプレート画像を記憶する記憶部と、を備え、
   前記患部検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記記憶部に記憶された前記複数の患部テンプレート画像とに基づき、前記患部の位置を検出する
   治療システム。
2. 前記患部のデータが含まれる３次元ボリュームデータにおける、前記患部の位置データの入力を受け付ける入力部と、
   前記３次元ボリュームデータに基づいて前記患部テンプレート画像を生成し、生成した前記患部テンプレート画像と前記入力部により受け付けられた前記位置データとを対応付けて前記記憶部に登録する登録部を更に備える
   請求項１記載の治療システム。
3. 被検体に対して治療ビームを照射する照射部と、
   前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部と、
   前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部と、
   前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、前記治療ビームを前記被検体に照射するよう前記照射部を制御する照射制御部と、
   前記参照部位の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の参照部位テンプレート画像を記憶する記憶部と、を備え、
   前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記記憶部に記憶された前記複数の参照部位テンプレート画像とに基づき、前記参照部位の位置を検出する
   治療システム。
4. 前記複数の参照部位テンプレート画像のそれぞれに対して特徴部位を抽出し、抽出した前記特徴部位の位置を前記参照部位の位置として前記記憶部に登録する登録部を更に備える
   請求項３記載の治療システム。
5. 前記患部のデータが含まれる３次元ボリュームデータにおける、前記参照部位の位置データの入力を受け付ける入力部と、
   前記３次元ボリュームデータに基づいて前記参照部位テンプレート画像を生成し、生成した前記参照部位テンプレート画像と前記入力部により受け付けられた前記位置データとを対応付けて前記記憶部に登録する登録部を更に備える
   請求項３記載の治療システム。
6. 前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体に埋め込まれたマーカーを前記参照部位として検出するマーカー検出部を備える
   請求項１記載の治療システム。
7. 前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記患部の周辺に存在する臓器の輪郭を導出し、導出した前記輪郭を前記参照部位として検出する 請求項１記載の治療システム。
8. 前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記患部が存在する臓器の領域を導出し、導出した前記領域を前記参照部位として検出する
   請求項１記載の治療システム。
9. 前記患部および前記参照部位の組合せの選択画面を表示する表示部と、
   前記患部および前記参照部位の組合せの選択を受け付ける入力部と、を更に備える
   請求項１または３記載の治療システム。
10. 被検体の透視画像を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部と、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部と、
    前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、治療ビームを前記被検体に照射するよう照射部を制御する照射制御部と、
    前記患部の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の患部テンプレート画像を記憶する記憶部と、を備え、
    前記患部検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記記憶部に記憶された前記複数の患部テンプレート画像とに基づき、前記患部の位置を検出する
    医用画像処理装置。
11. 被検体の透視画像を取得する取得部と、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部と、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部と、
    前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、治療ビームを前記被検体に照射するよう照射部を制御する照射制御部と、
    前記参照部位の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の参照部位テンプレート画像を記憶する記憶部と、を備え、
    前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記記憶部に記憶された前記複数の参照部位テンプレート画像とに基づき、前記参照部位の位置を検出する
    医用画像処理装置。
12. コンピュータを、
    被検体の透視画像を取得する取得部、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部、
    前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、治療ビームを前記被検体に照射するよう照射部を制御する照射制御部
    として機能させるための治療プログラムであって、
    前記患部検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記患部の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の患部テンプレート画像を記憶する記憶部に記憶された前記複数の患部テンプレート画像とに基づき、前記患部の位置を検出する
    治療プログラム。
13. コンピュータを、
    被検体の透視画像を取得する取得部、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の患部を検出する患部検出部、
    前記取得部により取得された前記透視画像に基づき、前記被検体の参照部位を検出する参照部位検出部、
    前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて導出される想定参照部位位置と、前記参照部位検出部によって検出された前記参照部位の位置との距離が規定値未満の場合に、前記患部検出部によって検出された前記患部に基づいて、治療ビームを前記被検体に照射するよう照射部を制御する照射制御部
    として機能させるための治療プログラムであって、
    前記参照部位検出部は、前記取得部により取得された前記透視画像と、前記参照部位の画像が含まれ、被検体の呼吸位相に応じた複数の参照部位テンプレート画像を記憶する記憶部に記憶された前記複数の参照部位テンプレート画像とに基づき、前記参照部位の位置を検出する
    治療プログラム。