WO2024117129A1

WO2024117129A1 - 医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラム

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Publication number: WO2024117129A1
Application number: PCT/JP2023/042555
Authority: WO
Inventors: 健太梅根; 幸辰坂田; 隆介平井; 慶子岡屋; 慎一郎森
Original assignee: Toshiba Energy Systems and Solutions Corp; National Institutes For Quantum Science and Technology
Current assignee: Toshiba Energy Systems and Solutions Corp; National Institutes For Quantum Science and Technology
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2023-11-28
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2025-05-29
Also published as: CN119677560A; KR20250034994A; US20250186009A1; JPWO2024117129A1

Abstract

実施形態の医用画像処理装置は、画像取得部と、軌跡生成部と、選択部とを持つ。画像取得部は、患者を撮像した複数の透視画像を取得する。軌跡生成部は、複数の透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識し、認識した着目部の位置に基づいて、着目部が移動している状態の軌跡を生成する。選択部は、着目部の軌跡に基づいて、着目部を追跡する追跡方法を選択する。

Description

医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラム

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

　放射線治療は、放射線を患者の体内にある腫瘍（病巣）に対して照射することによって、その腫瘍を破壊する治療方法である。放射線治療では、患者の正常な組織に対する放射線の影響を抑えるために、腫瘍に照射する放射線（治療ビーム）の照準を正確に合わせることが求められる。例えば、腫瘍が肺や肝臓の付近にある場合、患者の呼吸に同期して腫瘍の位置が移動する。このため、このような腫瘍に対しては、患者の呼吸に同期させて治療ビームを照射する呼吸同期照射が行われる。

　呼吸同期照射の一手法として、例えば、マーカー追跡手法がある。マーカー追跡手法では、患者の体内にある腫瘍の付近に予めマーカー（金属マーカー）を留置して、放射線治療時に撮像する透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）によってマーカーを追跡する。そして、マーカー追跡手法では、マーカーの位置を基準として設定した所定の領域（照射スポット）内に透視画像に投影されたマーカーがあるときだけ、治療ビームの照射を行うように制御する。これにより、マーカー追跡手法では、好適なタイミングで腫瘍に治療ビームが照射され、適切な放射線治療を行うことができる。

　マーカー追跡手法に関して、治療の直前に患者の１呼吸分以上の時間で撮像した透視画像から、テンプレートマッチングによって金属マーカーの検出と追跡を行う手法に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。従来の技術では、二方向から透視画像を撮像し、三角測量の手法を用いてマーカーの位置を三次元で推定している。これにより、従来の技術では、患者の呼吸に同期して移動するマーカーの位置を三次元的に把握し、好適なタイミングで腫瘍に治療ビームを照射することができる。

日本国特開２０１９－０１７８６７号公報

　従来の技術では、例えば、医師や技師など、放射線治療を行うユーザが、透視画像に投影されたマーカーを目視で確認し、マーカーの追跡方法を選択する。このため、従来の技術では、ユーザが、複数あるマーカーのテンプレートの中から、目視で確認したマーカーを追跡するために最適なテンプレートを手動で選択する必要がある。

　しかしながら、マーカーは、例えば、臓器や骨、あるいは透視画像に含まれるノイズなどの影響によって、目視での視認性が低い場合もある。これは、マーカーを外科手術によって体内に留置する際の患者の負担を軽減するために、例えば、直径０．２５ｍｍの針状のものなど、小さなものがマーカーとして使用され、マーカーは、大きな臓器と重なって撮像されるからである。このため、マーカーの追跡方法や最適なテンプレートを選択するために、透視画像に投影された視認性が低いマーカーの像が、マーカー追跡手法による追跡に用いることができるか否かを判断することは、ユーザにとって難しいものとなる。特に、経験が浅いユーザにとっては、非常に難しい判断となることが容易に予想できる。

　さらに、二方向から撮像している透視画像の内、一方向の透視画像のみで投影されているマーカーの像を視認することができるというような場合もある。この場合、マーカーを視認することができる一方向の透視画像に基づいてマーカーを追跡し、追跡したマーカーの位置が所定の領域（照射スポット）内にあるときに治療ビームの照射を行うように制御する必要がある。しかしながら、一方向の透視画像に基づいた呼吸同期照射が可能であるか否かの判断は、ユーザにとっては難しいものとなる。

　しかも、透視画像に投影されたマーカーは、患者の呼吸に合わせて周期的な移動を繰り返すものの、撮像した患者の１呼吸分の全ての期間においてマーカーの全体を視認することができるとは限らず、一部の期間や、マーカーの一部分において視認性が低くなる場合もある。この場合における呼吸同期照射の可否判断は、ユーザにとってさらに難しいものとなることが容易に予想できる。

　本発明が解決しようとする課題は、透視画像に基づいて、治療ビームを呼吸同期照射することができるか否かを判定することができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを提供することである。

　本実施形態の一態様の医用画像処理装置は、画像取得部と、軌跡生成部と、選択部とを持つ。画像取得部は、患者を撮像した複数の透視画像を取得する。軌跡生成部は、複数の前記透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識し、認識した前記着目部の位置に基づいて、前記着目部が移動している状態の軌跡を生成する。選択部は、前記着目部の軌跡に基づいて、前記着目部を追跡する追跡方法を選択する。

　上記態様によれば、透視画像に基づいて、治療ビームを呼吸同期照射することができるか否かを判定することができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを提供することができる。

第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成の一例を示すブロック図。第１の実施形態の医用画像処理装置の構成の一例を示すブロック図。第１の実施形態の医用画像処理装置においてマーカーの認識に用いるテンプレートの一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置においてマーカーの認識に用いるテンプレートの一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置においてマーカーの認識に用いるテンプレートの一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置においてマーカーの認識に用いるテンプレートの一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置においてマーカーの位置を認識する処理の一例を模式的に示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置において位置を認識したマーカーの軌跡の一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置において位置を認識したマーカーの軌跡の一例を示す図。第１の実施形態の医用画像処理装置における動作の流れを示すフローチャート。第１の実施形態の医用画像処理装置が備える選択部における追跡可否判定の動作の流れを示すフローチャート。第１の実施形態の医用画像処理装置が備える選択部における別の追跡可否判定の動作の流れを示すフローチャート。第２の実施形態の医用画像処理装置の構成の一例を示すブロック図。実施形態の医用画像処理装置において情報を提示するための表示画像の一例を示す図（その１）。実施形態の医用画像処理装置において情報を提示するための表示画像の一例を示す図（その２）。実施形態の医用画像処理装置において情報を提示するための表示画像の一例を示す図（その３）。実施形態の医用画像処理装置において情報を提示するための表示画像の一例を示す図（その４）。

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

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成の一例を示すブロック図である。治療システム１は、例えば、治療台１０と、寝台制御部１１と、二つの放射線源２０（放射線源２０－１および放射線源２０－２）と、二つの放射線検出器３０（放射線検出器３０－１および放射線検出器３０－２）と、治療ビーム照射門４０と、照射制御部４１と、表示制御部５０と、表示装置５１と、医用画像処理装置１００とを備える。

　図１に示したそれぞれの符号に続いて付与した「－」とそれに続く数字は、対応関係を識別するためのものである。例えば、放射線源２０と放射線検出器３０との対応関係では、放射線源２０－１と放射線検出器３０－１とが対応して一つの組となっていることを示し、放射線源２０－２と放射線検出器３０－２とが対応してもう一つの組となっていることを示す。以下の説明において複数ある同じ構成要素を区別せずに表す場合には、「－」とそれに続く数字を示さずに表す。

　治療台１０は、放射線による治療を受ける被検体（患者）Ｐを固定する寝台である。寝台制御部１１は、治療台１０に固定された患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を変えるために、治療台１０に設けられた並進機構および回転機構を制御する。寝台制御部１１は、例えば、治療台１０の並進機構および回転機構のそれぞれを三軸方向、つまり、六軸方向に制御する。

　放射線源２０－１は、患者Ｐの体内を透視するための放射線ｒ－１を予め定められた角度から照射する。放射線源２０－２は、患者Ｐの体内を透視するための放射線ｒ－２を、放射線源２０－１と異なる予め定められた角度から照射する。放射線ｒ－１および放射線ｒ－２は、例えば、Ｘ線である。図１には、治療台１０上に固定された患者Ｐに対して、二方向からＸ線撮影を行う場合が示されている。図１においては、放射線源２０による放射線ｒの照射を制御する制御部の図示を省略している。

　放射線検出器３０－１は、放射線源２０－１から照射されて患者Ｐの体内を通過して到達した放射線ｒ－１を検出し、検出した放射線ｒ－１のエネルギーの大きさに応じて患者Ｐの体内の状態を画像化した二次元のＸ線透視画像ＦＩ－１を生成する。放射線検出器３０－２は、放射線源２０－２から照射されて患者Ｐの体内を通過して到達した放射線ｒ－２を検出し、検出した放射線ｒ－２のエネルギーの大きさに応じて患者Ｐの体内の状態を画像化した二次元のＸ線透視画像ＦＩ－２を生成する。放射線検出器３０－１と放射線検出器３０－２とのそれぞれは、同じタイミング、つまり、同時にＸ線透視画像ＦＩ－１とＸ線透視画像ＦＩ－２とのそれぞれを生成する。放射線検出器３０には、例えば、二次元のアレイ状にＸ線検出器が配置され、それぞれのＸ線検出器に到達した放射線ｒのエネルギーの大きさをデジタル値で表して画像化したデジタル画像を、Ｘ線透視画像ＦＩとして生成する。放射線検出器３０は、例えば、フラット・パネル・ディテクタ（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）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。以下の説明においては、それぞれの放射線検出器３０が、ＦＰＤであるもとする。放射線検出器３０（ＦＰＤ）は、生成したそれぞれのＸ線透視画像ＦＩを医用画像処理装置１００に出力する。図１においては、放射線検出器３０によるＸ線透視画像ＦＩの生成を制御する制御部の図示を省略している。

　医用画像処理装置１００と放射線検出器３０のそれぞれとは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）によって接続される構成であってもよい。

　治療システム１では、放射線源２０と放射線検出器３０との組が、「撮像装置」の一例である。図１には、異なる二つの方向から患者ＰのＸ線透視画像ＦＩを撮影する撮像装置が示されている。治療システム１では、Ｘ線透視画像ＦＩが、「透視画像」の一例である。透視画像は、例えば、ＣＴ画像やＤＲＲ画像など、患者Ｐの体内の着目部が投影された画像であれば、いかなる画像であってもよい。

　治療システム１では、放射線源２０と放射線検出器３０との組が、一つの撮像装置として構成されている。治療システム１では、放射線源２０と放射線検出器３０との位置が固定されているため、放射線源２０と放射線検出器３０との組によって構成される撮像装置が撮影する方向（治療室の固定座標系に対する相対方向）が固定されている。このため、治療システム１が設置された三次元空間内において三次元座標を定義した場合、放射線源２０と放射線検出器３０との位置を、三軸の座標値で表すことができる。以下の説明においては、三軸の座標値の情報を、放射線源２０と放射線検出器３０との組によって構成される撮像装置のジオメトリ情報とよぶ。ジオメトリ情報を用いれば、所定の三次元座標内の任意の位置に位置する患者Ｐの体内の腫瘍（病巣）の位置を、放射線源２０から照射された放射線が患者Ｐの体内を通過して放射線検出器３０に到達したときの位置から求めることができる。つまり、所定の三次元座標における患者Ｐの体内の腫瘍の位置を、射影行列として求めることができる。

　ジオメトリ情報は、治療システム１を設置するときに設計された放射線源２０および放射線検出器３０の設置位置や、治療室において基準とする方向に対する放射線源２０および放射線検出器３０の傾きから得ることができる。ジオメトリ情報は、三次元計測器などによって計測した放射線源２０および放射線検出器３０の設置位置から得ることもできる。射影行列をジオメトリ情報から求めておくことによって、医用画像処理装置１００は、三次元空間内にある患者Ｐの体内の腫瘍が、撮影されたＸ線透視画像ＦＩのどの位置に撮影されるかを計算することができる。

　図１に示したような患者ＰのＸ線透視画像ＦＩを二つ同時に撮影することができる撮像装置では、それぞれの放射線源２０と放射線検出器３０との組ごとに、射影行列を求めておくことができる。これにより、二つの透視画像に撮影された着目部の像の位置（二次元座標の位置）から、三角測量の原理と同様にして、着目部の位置を表す所定の三次元座標での座標値を計算することができる。着目部は、患者Ｐの体内の腫瘍（病巣）や、臓器、骨などである。着目部は、患者Ｐの体内にある腫瘍の付近に予め留置させたマーカーであってもよい。マーカーは、例えば、金属など、放射線ｒによってその像がＸ線透視画像ＦＩに投影されるような材質のものによって形成されている。マーカーには、球型や、棒型、楔型などの様々な形状のものがある。以下の説明においては、着目部がマーカーであるものとする。

　図１に示した治療システム１では、２組の放射線源２０と放射線検出器３０、言い換えれば、二つの撮像装置を備える構成を示したが、治療システム１が備える撮像装置の数は、二つに限定されない。例えば、治療システム１において、三つ以上の撮像装置（３組以上の放射線源２０と放射線検出器３０との組）を備えてもよい。

　治療ビーム照射門４０は、患者Ｐの体内の治療する対象の部位である腫瘍（病巣）を破壊するための放射線を治療ビームＢとして照射する。治療ビームＢは、例えば、重粒子線、Ｘ線、電子線、ガンマ線、陽子線、中性子線などである。治療ビームＢは、治療ビーム照射門４０から直線的に患者Ｐ（例えば、患者Ｐの体内の腫瘍）に照射される。照射制御部４１は、治療ビーム照射門４０から患者Ｐへの治療ビームＢの照射を制御する。照射制御部４１は、医用画像処理装置１００により出力された治療ビームＢの照射タイミングを指示する信号に応じて、治療ビーム照射門４０に治療ビームＢを照射させる。治療システム１では、治療ビーム照射門４０が、「照射部」の一例であり、照射制御部４１が、「照射制御部」の一例である。

　図１に示した治療システム１では、固定された一つの治療ビーム照射門４０を備える構成を示したが、これに限定されず、治療システム１は、複数の治療ビーム照射門を備えてもよい。例えば、治療システム１では、患者Ｐに水平方向から治療ビームを照射する治療ビーム照射門をさらに備えてもよい。治療システム１では、一つの治療ビーム照射門が患者Ｐの周辺を回転することによって、様々な方向から治療ビームを患者Ｐに照射する構成であってもよい。例えば、図１に示した治療ビーム照射門４０が、図１に示した水平方向Ｙの回転軸に対して３６０度回転することができる構成であってもよい。このような構成の治療システム１は、回転ガントリ型治療システムとよばれる。回転ガントリ型治療システムでは、治療ビーム照射門４０の回転軸と同じ軸に対して、放射線源２０および放射線検出器３０も、同時に３６０度回転する。図１に示した治療システム１では、治療ビーム照射門４０が治療ビームＢを患者Ｐに照射する鉛直方向Ｚを０度として考えた場合、放射線ｒ－１と放射線ｒ－２とが治療ビームＢに対して±４５度の角度をなして互いに交差する、つまり、放射線ｒ－１と放射線ｒ－２が直交するように、放射線源２０－１と放射線検出器３０－１との組、および放射線源２０－２と放射線検出器３０－２との組を配置している構成を示した。しかし、治療システム１では、治療ビーム照射門４０と、放射線源２０－１および放射線検出器３０－１の組と、放射線源２０－２および放射線検出器３０－２の組とのそれぞれを配置する位置は、図１に示した一例に限定されない。例えば、治療システム１は、鉛直方向Ｚや水平方向Ｙから治療ビームＢを患者Ｐに対して照射する位置に治療ビーム照射門４０を配置する構成のみならず、３０度、６０度、１２０度、１５０度などの角度を少なくとも含む任意の角度から、治療ビームＢを患者Ｐに対して照射することができる、あるいは治療ビームＢの照射角度や照射方向を調整することができる位置または構成の治療ビーム照射門４０を配置する構成であってもよい。例えば、治療システム１は、それぞれの放射線ｒが直交するような位置に放射線源２０と放射線検出器３０との組を配置する構成のみならず、それぞれの放射線ｒが治療ビームＢに対して異なる角度をなすような位置に放射線源２０と放射線検出器３０との組を配置する構成であってもよい。より具体的には、治療システム１は、例えば、放射線ｒ－１が治療ビームＢに対して＋３０度の角度（放射線ｒ－１が時計の５時の方向から出射して１１時の方向に入射する角度）をなすような位置に放射線源２０－１と放射線検出器３０－１との組を配置し、かつ、放射線ｒ－２が治療ビームＢに対して－６０度の角度（放射線ｒ－２が時計の８時の方向から出射して２時の方向に入射する角度）をなすような位置に放射線源２０－２と放射線検出器３０－２との組を配置する構成であってもよい。

　医用画像処理装置１００は、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに基づいて、例えば、患者Ｐの呼吸に同期して移動する腫瘍の位置を追跡することができるか否かを判定し、腫瘍を追跡する方法（追跡方法）を選択する。医用画像処理装置１００は、選択した追跡方法で、患者Ｐの体内で移動する腫瘍を追跡する。医用画像処理装置１００における腫瘍の追跡は、例えば、患者Ｐの体内に予め留置させたマーカーの位置を検出することによって間接的に行う。医用画像処理装置１００は、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに投影された患者Ｐの体内のマーカーの像（以下、「マーカー像」という）を認識し、このマーカー像のＸ線透視画像ＦＩ内の位置に基づいて、患者Ｐの体内で移動する腫瘍を追跡する。

　医用画像処理装置１００における腫瘍の追跡は、マーカーの位置を検出することにより間接的に行う手法（マーカー追跡手法）に限定されない。医用画像処理装置１００における腫瘍の追跡は、例えば、腫瘍の付近にある臓器の形状や動きに基づいて腫瘍の位置を間接的に認識する、つまり、マーカーを使用せずに腫瘍を追跡するマーカーレスの追跡手法であってもよいし、腫瘍の位置を認識して直接的に追跡する手法であってもよい。

　医用画像処理装置１００は、追跡した腫瘍に事前に定められた治療ビームＢを照射させる照射タイミングを指示するための信号を、照射制御部４１に出力する。

　医用画像処理装置１００は、例えば、医師や技師など、治療システム１を利用して放射線治療を実施する実施者、つまり、治療システム１のユーザに、マーカーあるいは腫瘍の位置を検出している状態や、マーカーあるいは腫瘍を追跡している状態を提示するため、現在の状態を表す情報を、表示制御部５０に出力する。

　ところで、放射線治療では、例えば、数日～数週間前に行われる治療計画が行われる。治療計画の段階では、三次元のコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）画像を撮影し、このＣＴ画像から仮想的にＸ線透視画像ＦＩを再構成したデジタル再構成Ｘ線写真（Digitally Reconstructed Radiograph：ＤＲＲ）画像が生成される。そして、治療計画では、治療ビームＢを照射する治療部位（腫瘍）の位置を追跡するための関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）が決定される。治療計画では、治療部位に治療ビームＢを照射させる向き（照射方向）、照射する治療ビームＢの強度（照射強度）なども決定される。

　医用画像処理装置１００は、腫瘍を追跡して治療ビームＢの照射タイミングを指示する処理の他にも、治療システム１において放射線治療を行う際の種々の画像処理をする。例えば、医用画像処理装置１００は、現在の患者Ｐの位置を、治療計画の段階などにおいて事前に定められた照射方向や照射強度で治療ビームＢを照射させるために患者Ｐの位置を合わせる位置合わせのための画像処理をする。医用画像処理装置１００は、それぞれの画像処理をした画像や、それぞれの画像処理によって得られる情報などを、対応する構成要素に出力する。治療システム１における患者Ｐの位置合わせの画像処理は、従来の治療システムと同様である。従って、医用画像処理装置１００が患者Ｐの位置合わせをするための画像処理をする構成や処理に関する詳細な説明は省略する。

　表示制御部５０は、医用画像処理装置１００において患者Ｐの体内の腫瘍を追跡している途中を含めて、治療システム１における種々の情報をユーザに提示するための画像を表示装置５１に表示させる。表示制御部５０は、例えば、医用画像処理装置１００により出力された、マーカーあるいは腫瘍の位置を検出している状態や、マーカーあるいは腫瘍を追跡している状態を表す情報を、表示装置５１に表示させる。このとき、表示制御部５０は、例えば、撮影したＸ線透視画像ＦＩなどの種々の画像、またはこれらの画像に種々の情報を重畳した画像を表示装置５１に表示させる。表示装置５１は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）などの表示装置である。治療システム１のユーザは、表示装置５１に表示された画像を目視で確認することにより、治療システム１を利用して放射線治療をする際の情報を得ることができる。治療システム１は、例えば、治療システム１のユーザによって操作される操作部（不図示）などのユーザーインターフェースを備え、治療システム１によって実行する種々の機能を手動で操作することができる構成にしてもよい。

　治療システム１では、医用画像処理装置１００と、放射線源２０と放射線検出器３０との組によって構成される上述した「撮像装置」と、照射制御部４１と、表示制御部５０とを合わせた構成を、「医用装置」としてもよい。治療システム１において「医用装置」は、医用画像処理装置１００と、「撮像装置」と、照射制御部４１と、表示制御部５０とに加えて、上述した不図示の操作部などのユーザーインターフェースを含めた構成であってもよい。治療システム１において「医用装置」は、さらに、表示装置５１と一体になった構成であってもよい。

　次に、医用画像処理装置１００の構成について説明する。図２は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の構成の一例を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、画像取得部１０１と、軌跡生成部１０２と、選択部１０３と、追跡部１０４とを備える。図２には、医用画像処理装置１００に接続される照射制御部４１および表示制御部５０（表示装置５１も含む）も併せて示している。

　医用画像処理装置１００が備える構成要素のうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）などによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。ここで、プログラム（ソフトウェア）は、予め医用画像処理装置１００が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が医用画像処理装置１００の備えるドライブ装置に装着されることで、医用画像処理装置１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。プログラム（ソフトウェア）は、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、医用画像処理装置１００が備える記憶装置にインストールされてもよい。

　画像取得部１０１は、放射線治療の準備の段階において、治療システム１が適用された治療室の治療台１０に固定された現在の患者Ｐの体内のＸ線透視画像ＦＩを取得する。このとき、画像取得部１０１は、放射線検出器３０により出力された複数フレームのＸ線透視画像ＦＩを連続して取得する。言い換えれば、画像取得部１０１は、撮像装置が同時に異なる方向から撮影した二つの動画像を取得する。画像取得部１０１は、少なくとも、患者Ｐにおける呼吸の一周期分の長さの期間分のＸ線透視画像ＦＩを連続して取得する。さらに、画像取得部１０１は、患者ＰのＸ線透視画像ＦＩを取得する際に、それぞれのＸ線透視画像ＦＩのジオメトリ情報も取得し、取得したそれぞれのＸ線透視画像ＦＩとジオメトリ情報とを関連付ける。画像取得部１０１は、それぞれの放射線検出器３０から、ＬＡＮやＷＡＮを介してそれぞれのＸ線透視画像ＦＩやジオメトリ情報を取得してもよい。画像取得部１０１は、ジオメトリ情報を関連付けたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩ（複数フレームのＸ線透視画像ＦＩ）を、軌跡生成部１０２と追跡部１０４とのそれぞれに出力する。

　軌跡生成部１０２は、画像取得部１０１により出力されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて、治療システム１のユーザによって指定された範囲内に投影されている患者Ｐの体内のマーカー像を認識する。軌跡生成部１０２がマーカー像を認識する範囲は、例えば、治療計画の段階において決定されたＲＯＩの範囲であってもよいし、治療計画時に生成したＤＲＲ画像内でマーカー像を含む所定の範囲であってもよい。軌跡生成部１０２は、例えば、予め用意しておいたマーカーの複数のテンプレートを用いたテンプレートマッチングによって、指定された範囲内のマーカー像を認識する。そして、軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて認識したマーカー像の位置に基づいて、患者Ｐの呼吸に同期して移動するマーカーの軌跡を生成する。より具体的には、軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて認識されたマーカー像の位置を順次結んで、少なくとも患者Ｐの呼吸の一周期分の長さの期間分のマーカーの軌跡を生成する。

　ここで、軌跡生成部１０２においてマーカー像を認識し、マーカー像の軌跡を生成する方法の一例について説明する。まず、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されたマーカーをテンプレートマッチングによって認識するためのテンプレートの一例について説明する。図３Ａ～図３Ｄは、第１の実施形態の医用画像処理装置１００（より具体的には、軌跡生成部１０２）においてマーカーの認識に用いるテンプレートの一例を示す図である。図３Ａ～図３Ｄには、棒型のマーカーを認識するためのテンプレートの一例が示されている。テンプレートは、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されることが想定されるマーカー像を、画像平面上で複数の角度に回転させた二次元の画像である。図３Ａに示したテンプレートは、Ｘ線透視画像ＦＩにおいて、水平方向（この角度を０［ｄｅｇ］とする）に投影されているマーカーを認識するためのテンプレートの一例である。図３Ｂに示したテンプレートは、Ｘ線透視画像ＦＩにおいて、右方向に回転して投影されている（つまり、右端が上方向に４５［ｄｅｇ］傾いて投影されている）マーカーを認識するためのテンプレートの一例である。図３Ｃに示したテンプレートは、Ｘ線透視画像ＦＩにおいて、右方向にさらに回転して、垂直方向に投影されている（つまり、右端が上方向に９０［ｄｅｇ］傾いて投影されている）マーカーを認識するためのテンプレートの一例である。図３Ｄに示したテンプレートは、Ｘ線透視画像ＦＩにおいて、右方向にさらに回転して投影されている（つまり、右端が１３５［ｄｅｇ］傾いて投影されている）マーカーを認識するためのテンプレートの一例である。図３Ａ～図３Ｄに示したテンプレートは、あくまで一例であり、マーカーを追跡するためのテンプレートには、さらに多くのテンプレートが存在する。例えば、棒型のマーカーに対応するテンプレートには、奥行き方向に回転して投影されているマーカーを認識するものも存在する。異なる形状のマーカー（球形のマーカー以外）に対応するテンプレートも同様に、様々な方向に回転した状態を表す複数のものが存在する。

　軌跡生成部１０２は、Ｘ線透視画像ＦＩのそれぞれに対して指定された範囲内に投影されている像と、図３Ａ～図３Ｄに示したようなそれぞれのテンプレートと比較して（テンプレートマッチングして）、マーカー像を認識する。そして、軌跡生成部１０２は、Ｘ線透視画像ＦＩにマーカーが投影されている場合、Ｘ線透視画像ＦＩの画像平面上でのマーカーの位置を求めることができる。言い換えれば、軌跡生成部１０２は、二次元の座標系でマーカーの位置を求めることができる。Ｘ線透視画像ＦＩ上のマーカーの位置は、例えば、Ｘ線透視画像ＦＩを構成する画素の位置で表すことができる。Ｘ線透視画像ＦＩ上でマーカーの位置を表す画素は、例えば、軌跡生成部１０２がＸ線透視画像ＦＩ上で認識したマーカー像の中心位置の画素である。ここで、Ｘ線透視画像ＦＩには、マーカーの全体がマーカー像として投影されていない、つまり、マーカーの一部のみがマーカー像として投影されていることも考えられる。この場合、マーカーの位置を表す画素は、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されている一部のマーカー像における中心位置の画素や端部の位置の画素であってもよいし、軌跡生成部１０２がＸ線透視画像ＦＩ内でマーカー像であると認識する際に用いたテンプレートにおける中心位置に相当する画素であってもよい。

　さらに、軌跡生成部１０２は、同時に撮影された二つのＸ線透視画像ＦＩのそれぞれにおいてマーカーが投影されている場合、そのマーカーの画素の位置と、Ｘ線透視画像ＦＩに関連付けられているジオメトリ情報とに基づいて、治療室に定義した三次元の座標系でマーカーの位置を求めることができる。図４は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００（より具体的には、軌跡生成部１０２）においてマーカーの位置を認識する処理の一例を模式的に示す図である。図４には、治療室に定義した三次元座標内のマーカーの位置を、ジオメトリ情報に基づく射影行列として求める場合の一例を模式的に示している。以下の説明においては、三次元座標内の座標を表す符号の後に「→」を付することによって、その座標の位置と対応する座標の位置との間のベクトルを表すものとする。

　図４では、テンプレートマッチングによって軌跡生成部１０２が、Ｘ線透視画像ＦＩ－１上の座標ｍ１＝（ｕ１，ｖ１）Ｔの位置（画素の位置）にマーカー像が投影され、Ｘ線透視画像ＦＩ－２上の座標ｍ２＝（ｕ２，ｖ２）Ｔの位置（画素の位置）にマーカー像が投影されていると認識したものとする。軌跡生成部１０２は、Ｘ線透視画像ＦＩ－１上の座標ｍ１とＸ線透視画像ＦＩ－１に対応する放射線源２０－１の位置の座標との間のベクトルｍ→１、およびＸ線透視画像ＦＩ－２上の座標ｍ２とＸ線透視画像ＦＩ－２に対応する放射線源２０－２の位置の座標との間のベクトルｍ→２のそれぞれに基づいて、治療室の三次元座標系におけるマーカーの位置Ｏ→＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）Ｔを、マーカーの位置Ｏ→に対して成り立つ下式（１）の関係性を用いて算出する。

　上式（１）において、λ１、λ２、Ｐ→１、およびＰ→２のそれぞれの定数は、固定値の行列である。λ１とλ２とのそれぞれは、１×３の行列であり、Ｐ→１とＰ→２とのそれぞれは、治療室の三次元座標を表す３×４の射影行列である。ここで、テンプレートマッチングによって軌跡生成部１０２が認識したマーカーの座標ｍ１や座標ｍ２には、多少なりともマーカーの位置に誤差を含んでいると考えられる。このため、軌跡生成部１０２は、上式（１）の関係性に基づいた最小二乗によって、マーカーの三次元の位置の誤差を少なくした位置Ｏ＝（Ｘ，Ｙ，Ｚ）Ｔを求める。

　このようにして軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩ上で二次元のマーカーの位置（座標ｍ１や座標ｍ２）を求め、同時に撮影された二つのＸ線透視画像ＦＩから三次元のマーカーの位置Ｏを求める計算を、患者Ｐの呼吸の一周期分行う。そして、軌跡生成部１０２は、連続して撮影されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩから求めた二次元および三次元のマーカーの位置を順次結んで、患者Ｐの呼吸の一周期分の長さのマーカーの軌跡を生成する。このとき、軌跡生成部１０２は、連続して撮影されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩのフレームの内、例えば、いずれか一つのＸ線透視画像ＦＩにおいて二次元のマーカーの位置が求められないことも考えられる。つまり、二次元のマーカーの位置や、三次元のマーカーの位置Ｏの連続性が、例えば、１フレーム分の短時間の間途切れてしまっていることも考えられる。この場合、軌跡生成部１０２は、連続性が途切れてしまっている期間が短期間である場合に限られるが、マーカーの位置が求められなかったフレームにおいて求められるべきマーカーの位置を、他のフレームにおいて求めたマーカーの位置を用いて補完してもよい。例えば、軌跡生成部１０２は、一つ前のフレームにおいて求めたマーカーの位置を、マーカーの位置が求められなかったフレームにおいて求められるべきマーカーの位置として用いてもよいし、一つ前のフレームと一つ後のフレームとにおいて求めたそれぞれのマーカーの位置の中間の位置を、マーカーの位置が求められなかったフレームにおいて求められるべきマーカーの位置として用いてもよい。

　図５Ａおよび図５Ｂは、第１の実施形態の医用画像処理装置１００（より具体的には、軌跡生成部１０２）において位置を認識したマーカーの軌跡の一例を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂには、一方向のＸ線透視画像ＦＩにおいて認識されたマーカーの位置をフレーム順、つまり、時系列に結んで生成した軌跡の一例が示されている。図５Ａおよび図５Ｂは、軌跡生成部１０２が、同時に撮影された二つのＸ線透視画像ＦＩから三次元のマーカーの位置Ｏを求める計算をした場合、三次元の位置Ｏの内の一方向、つまり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のいずれか一方向のマーカーの位置をフレーム順（時系列）に結んで生成した軌跡の一例に相当する。図５Ａに示した軌跡では、マーカーの位置（画素の位置あるいは座標）が周期的に変化している軌跡となっている。この軌跡からは、患者Ｐが落ち着いた状態で呼吸しているものと考えられる。このため、治療システム１では、マーカーの軌跡に基づくタイミングで、治療ビームＢを好適に腫瘍（病巣）に照射することができると考えられる。これに対して、図５Ｂに示した軌跡では、マーカーの位置（画素の位置あるいは座標）が激しく変化している軌跡となっている。この軌跡では、治療システム１において好適に治療ビームＢを腫瘍（病巣）に照射することができるとは考えづらい。この場合、マーカーの位置の軌跡が図５Ａに示した軌跡のように周期的に変化するようになるまで放射線治療の開始を待ったり、例えば、マーカーレスの追跡手法など、マーカーを使用せずに腫瘍を追跡して好適に治療ビームＢを照射する方法に切り替えたりすることが必要になると考えられる。

　図２に戻り、軌跡生成部１０２は、生成したそれぞれのマーカーの軌跡を表す情報を、選択部１０３に出力する。より具体的には、軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対して二次元の座標系で求めたテンプレートごとのマーカーの軌跡（画素の位置の変化）を表す情報と、同時に撮影された二つのＸ線透視画像ＦＩに対して治療室に定義した三次元の座標系で求めたテンプレートごとのマーカーの軌跡（位置Ｏの変化）を表す情報とのそれぞれの情報を、選択部１０３に出力する。軌跡生成部１０２が出力するマーカーの軌跡を表す情報には、テンプレートマッチングに用いたテンプレートを表す情報も含まれている。テンプレートマッチングに用いたテンプレートを表す情報は、例えば、それぞれのテンプレートに対して排他的に割り当てられている識別情報である。

　選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力されたそれぞれのマーカーの軌跡を表す情報に基づいて、放射線治療においてマーカーを追跡する方法、つまり、腫瘍を間接的に追跡する方法を採用することができるか否かを判定し、判定結果に基づいて、マーカーあるいは腫瘍を追跡する追跡方法を選択する。選択部１０３は、例えば、機械学習を用いた識別器によって、放射線治療においてマーカーあるいは腫瘍を追跡する方法を採用することができるか否かを判定する。以下の説明においては、マーカーあるいは腫瘍を追跡する方法を採用することができるか否かを判定する処理を、「追跡可否判定」という。選択部１０３は、例えば、機械学習を用いた識別器によって、放射線治療においてマーカーあるいは腫瘍に対する追跡可否判定の処理を行う。機械学習を用いた識別器としては、例えば、ランダムフォレスト（Random Forest）や、決定木、サポートベクタマシン（Support Vector Machine：ＳＶＭ）、Ｋ近傍法（K Nearest Neighbor Algorithm：ＫＮＮ）、ロジスティック回帰などの分類モデルを使用する。分類モデルは、マーカーを追跡することができるか否かが既知である二次元の座標系の軌跡や三次元の座標系の軌跡を複数用意して、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）による機能を用いて予め学習させた学習済みモデルである。二次元の座標系の軌跡に対応する識別器と、三次元の座標系の軌跡に対応する識別器とは、同じ分類モデルを使用してもよいし、異なる分類モデルを使用してもよい。さらに、二次元の座標系の軌跡に対応する識別器において、Ｘ線透視画像ＦＩ－１から求めた軌跡に対応する識別器と、Ｘ線透視画像ＦＩ－２から求めた軌跡に対応する識別器とは、同じ分類モデルを使用してもよいし、異なる分類モデルを使用してもよい。

　選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく三次元での追跡可否判定の処理と、軌跡生成部１０２により出力された二次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく二次元での追跡可否判定の処理とを実行する。選択部１０３における三次元での追跡可否判定の処理と、二次元での追跡可否判定の処理とは、同時期に行ってもよいし、いずれか一方の追跡可否判定の処理を先に行い、他方の追跡可否判定の処理を後に行うようにしてもよい。

　選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報が、三次元の位置Ｏの全ての方向（つまり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）において、例えば、図５Ａに示したような周期的に変化するような軌跡であることを表している場合、三次元の座標系でマーカーを追跡する追跡方法（以下、「三次元追跡」という）を選択する。選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報が、三次元の位置Ｏのいずれかの方向において、例えば、図５Ｂに示したような激しく変化している軌跡であることを表している場合、軌跡生成部１０２により出力された二次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報を確認する。そして、選択部１０３は、二次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報において、いずれか一方向のＸ線透視画像ＦＩの軌跡が、例えば、図５Ａに示したような周期的に変化するような軌跡であることを表している場合、このＸ線透視画像ＦＩにおける二次元の座標系でマーカーを追跡する追跡方法（以下、「二次元追跡」という）を選択する。選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報と、二次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報とのいずれも、例えば、図５Ｂに示したような激しく変化している軌跡であることを表している場合、マーカーを使用しない追跡方法（以下、「外部呼吸同期追跡」という）を選択する。

　選択部１０３は、選択した追跡方法を表す情報を、追跡部１０４に出力する。選択部１０３は、三次元追跡あるいは二次元追跡を選択した場合、軌跡生成部１０２がテンプレートマッチングに用いたテンプレートの情報も、追跡部１０４に出力する。

　追跡部１０４は、画像取得部１０１により出力されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて、治療システム１のユーザによって指定された範囲内に投影されている患者Ｐの体内のマーカー像を、選択部１０３により出力された追跡方法で追跡する。このとき、追跡部１０４は、選択部１０３により出力されたテンプレートの情報が表すテンプレートを用いたテンプレートマッチングによって、マーカー像を追跡する。

　追跡部１０４は、マーカー像を追跡している現在の状態を表す情報を、表示制御部５０に出力する。これにより、表示制御部５０は、マーカーの位置を検出して追跡している現在の状態を提示するための表示画像を生成し、生成した表示画像を表示装置５１に表示させることよって、治療システム１における現在の状態をユーザに提示させる。さらに、追跡部１０４は、追跡したマーカー像に基づいて、腫瘍に治療ビームＢを照射させる照射タイミングを指示するための信号を生成し、生成した信号を照射制御部４１に出力する。これにより、照射制御部４１は、追跡部１０４により出力された照射タイミングで治療ビームＢを照射するように、治療ビーム照射門４０における治療ビームＢの照射を制御する。

　このような構成によって、医用画像処理装置１００では、軌跡生成部１０２が、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに基づいて、着目部（上述した例ではマーカー）の軌跡を生成する。そして、医用画像処理装置１００では、選択部１０３が、軌跡生成部１０２が生成した着目部の軌跡に基づいて、着目部を追跡する追跡方法を選択する。さらに、医用画像処理装置１００では、追跡部１０４が、選択部１０３が選択した追跡方法で着目部を追跡し、着目部を追跡している状態をユーザに提示させるための情報や、治療ビームＢの照射タイミングを指示する信号を出力する。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、マーカー追跡手法によってマーカーの追跡（腫瘍の間接的な追跡）を行うことができるか否かをユーザに提示するとともに、好適なタイミングで治療ビームＢを腫瘍に照射することができる。

　次に、医用画像処理装置１００の動作について説明する。図６は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００における動作の流れを示すフローチャートである。治療システム１による放射線治療の準備の段階において、画像取得部１０１は、放射線検出器３０により出力された１フレーム目のそれぞれのＸ線透視画像ＦＩを取得する（ステップＳ１００）。画像取得部１０１は、取得したそれぞれのＸ線透視画像ＦＩに対応するジオメトリ情報を関連付けて、軌跡生成部１０２と追跡部１０４とのそれぞれに出力する。

　続いて、軌跡生成部１０２は、画像取得部１０１により出力された１フレーム目のそれぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて、ユーザによって指定された範囲内に投影されている患者Ｐの体内のマーカー像を認識する（ステップＳ１１０）。そして、軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて認識したマーカー像の位置を最初の位置とした、マーカーの軌跡を生成する（ステップＳ１２０）。

　軌跡生成部１０２は、患者Ｐの呼吸の一周期分のマーカーの軌跡の生成が終了したか否かを確認する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０において、患者Ｐの呼吸の一周期分のマーカーの軌跡の生成が終了していないことが確認された場合、軌跡生成部１０２は、処理をステップＳ１００に戻す。これにより、画像取得部１０１は、ステップＳ１００において、次のフレームのＸ線透視画像ＦＩを取得し、軌跡生成部１０２は、ステップＳ１１０において、次のフレームに投影されているマーカー像を認識し、ステップＳ１２０において、認識したマーカー像の位置を次の位置としたマーカーの軌跡を生成する。このように、医用画像処理装置１００では、画像取得部１０１と軌跡生成部１０２とのそれぞれが処理を繰り返すことにより、患者Ｐの呼吸の一周期分のマーカーの軌跡を生成する。

　一方、ステップＳ１３０において、患者Ｐの呼吸の一周期分のマーカーの軌跡の生成が終了したことが確認された場合、軌跡生成部１０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに投影されたマーカー像の位置をマーカーの軌跡として表したそれぞれの情報を、選択部１０３に出力して、処理をステップＳ２００に進める。

　これにより、選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力されたそれぞれのマーカーの軌跡を表す情報に基づいて、放射線治療においてマーカーを追跡する方法を採用することができるか否かを判定する、追跡可否判定の処理を実行する（ステップＳ２００）。ここで、選択部１０３における追跡可否判定の処理のより詳細な動作について説明する。図７は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００が備える選択部１０３における追跡可否判定の動作の流れを示すフローチャートである。図７には、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系のマーカーの軌跡に基づいて、三次元での追跡可否判定の処理（三次元追跡の可否判定の処理）を行う場合の動作の流れの一例が示されている。

　追跡可否判定の処理において、選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された、三次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報に対して、対応する分類モデルを使用し、三次元追跡の可否判定を行う。まず、選択部１０３は、三次元の位置ＯにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の全ての方向のマーカーの軌跡が、周期的に変化するような軌跡があるか否かを確認する（ステップＳ２１０）。このステップＳ２１０の処理における確認は、軌跡生成部１０２が生成したそれぞれの軌跡ごと、言い換えれば、マーカーの軌跡を生成するために軌跡生成部１０２がテンプレートマッチングで用いたそれぞれのテンプレートごとに行う。

　ステップＳ２１０において、いずれか一つのマーカーの軌跡でも、全ての方向のマーカーの軌跡が周期的に変化する軌跡があることが確認された場合、選択部１０３は、この全ての方向が周期的に変化する三次元の座標系のマーカーの軌跡を用いて、マーカー追跡を行うことができる、つまり、三次元追跡が可能であると判定する（ステップＳ２１２）。その後、選択部１０３は、処理を戻す。

　一方、ステップＳ２１０において、いずれのマーカーの軌跡も、全ての方向のマーカーの軌跡が周期的に変化する軌跡がないことが確認された場合、選択部１０３は、三次元の座標系のマーカーの軌跡を用いて、マーカー追跡を行うことができない、つまり、三次元追跡が不可能であると判定する（ステップＳ２１４）。その後、選択部１０３は、処理を戻す。

　このようにして、選択部１０３は、三次元追跡の可否判定の処理を行う。ところで、選択部１０３は、上述したように、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく三次元での追跡可否判定の処理と、軌跡生成部１０２により出力された二次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく二次元での追跡可否判定の処理とを実行する。このとき、選択部１０３において、三次元での追跡可否判定の処理と、二次元での追跡可否判定の処理とを同時期に行う場合において、Ｘ線透視画像ＦＩ－１に対する二次元追跡の可否判定の処理と、Ｘ線透視画像ＦＩ－２に対する二次元追跡の可否判定の処理とを同時期に行う場合におけるそれぞれの追跡可否判定の処理は、図７に示した三次元追跡の可否判定の処理において、三次元を二次元に読み替えればよい。

　一方、選択部１０３は、上述したように、それぞれの追跡可否判定の処理を同時期に行わなくてもよい。ここで、選択部１０３が、二次元での追跡可否判定の処理を同時期に行わない場合のより詳細な動作について説明する。図８は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００が備える選択部１０３における別の追跡可否判定の動作の流れを示すフローチャートである。図８には、軌跡生成部１０２により出力された二次元の座標系のマーカーの軌跡に基づいて、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対する二次元での追跡可否判定の処理（二次元追跡の可否判定の処理）を、順次行う場合の動作の流れの一例が示されている。

　追跡可否判定の処理において、選択部１０３は、軌跡生成部１０２により出力された、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対して二次元の座標系で求めたマーカーの軌跡の情報に対して、対応する分類モデルを使用し、二次元追跡の可否判定を行う。まず、選択部１０３は、いずれか一方向のＸ線透視画像ＦＩ（ここでは、Ｘ線透視画像ＦＩ－１とする）に対して求めた二次元の画素の位置に基づくマーカーの軌跡が、周期的に変化するような軌跡があるか否かを確認する（ステップＳ２２０）。このステップＳ２２０の処理における確認は、軌跡生成部１０２が生成したＸ線透視画像ＦＩ－１におけるそれぞれの軌跡ごと、言い換えれば、Ｘ線透視画像ＦＩ－１に投影されたマーカーの軌跡を生成するために軌跡生成部１０２がテンプレートマッチングで用いたそれぞれのテンプレートごとに行う。

　ステップＳ２２０において、いずれか一つのマーカーの軌跡でも、周期的に変化する軌跡があることが確認された場合、選択部１０３は、このＸ線透視画像ＦＩ－１において周期的に変化する二次元の座標系のマーカーの軌跡を用いて、マーカー追跡を行うことができる、つまり、二次元追跡が可能であると判定する（ステップＳ２２２）。その後、選択部１０３は、処理を戻す。

　一方、ステップＳ２２０において、いずれのマーカーの軌跡も、周期的に変化する軌跡がないことが確認された場合、選択部１０３は、他方向のＸ線透視画像ＦＩ（ここでは、Ｘ線透視画像ＦＩ－２とする）に対して求めた二次元の画素の位置に基づくマーカーの軌跡が、周期的に変化するような軌跡があるか否かを確認する（ステップＳ２２４）。このステップＳ２２４の処理における確認でも、軌跡生成部１０２が生成したＸ線透視画像ＦＩ－２におけるそれぞれの軌跡ごと、言い換えれば、Ｘ線透視画像ＦＩ－２に投影されたマーカーの軌跡を生成するために軌跡生成部１０２がテンプレートマッチングで用いたそれぞれのテンプレートごとに行う。

　ステップＳ２２４において、いずれか一つのマーカーの軌跡でも、周期的に変化する軌跡があることが確認された場合、選択部１０３は、このＸ線透視画像ＦＩ－２において周期的に変化する二次元の座標系のマーカーの軌跡を用いて、マーカー追跡を行うことができる、つまり、二次元追跡が可能であると判定する（ステップＳ２２２）。その後、選択部１０３は、処理を戻す。

　一方、ステップＳ２２４において、いずれのマーカーの軌跡も、周期的に変化する軌跡がないことが確認された場合、選択部１０３は、Ｘ線透視画像ＦＩ－１とＸ線透視画像ＦＩ－２とのいずれでも、二次元の座標系のマーカーの軌跡を用いて、マーカー追跡を行うことができない、つまり、二次元追跡が不可能である判定する（ステップＳ２２６）。その後、選択部１０３は、処理を戻す。

　このようにして、選択部１０３は、二次元追跡の可否判定の処理を行う。ところで、選択部１０３は、上述したように、軌跡生成部１０２により出力された三次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく三次元での追跡可否判定の処理と、軌跡生成部１０２により出力された二次元の座標系のマーカーの軌跡に基づく二次元での追跡可否判定の処理とを実行する。このため、選択部１０３は、図７に示した三次元追跡の可否判定の処理を先に行い、図８に示した二次元追跡の可否判定の処理を後に行うようにしてもよいし、逆に、図８に示した二次元追跡の可否判定の処理を先に行い、図７に示した三次元追跡の可否判定の処理を後に行うようにしてもよい。ここで、治療システム１におけるマーカーの軌跡では、二次元追跡よりも三次元追跡の方がより高精度にマーカーを追跡することができると考えられる。このため、選択部１０３は、三次元追跡の可否判定の処理を先に行い、二次元追跡の可否判定の処理を後に行うようにした場合において、三次元追跡を行うことができると判定した場合には、二次元追跡の可否判定の処理を行わないようにしてもよい。つまり、選択部１０３は、処理を戻すようにしてもよい。一方、選択部１０３は、二次元追跡の可否判定の処理を先に行い、三次元追跡の可否判定の処理を後に行うようにした場合には、二次元追跡を行うことができると判定した場合でも、三次元追跡の可否判定の処理を行うようにしてもよい。

　図６に戻り、選択部１０３は、ステップＳ２００において追跡可否判定の処理を実行した後、三次元追跡の可否判定の処理と、二次元追跡の可否判定の処理とのそれぞれにおける判定結果に基づいて、マーカーの追跡方法を選択する（ステップＳ３００）。このステップＳ３００の処理では、例えば、三次元追跡の可否判定の処理と二次元追跡の可否判定の処理とのいずれも追跡が可能であるという判定結果である場合、選択部１０３は、マーカーの追跡方法として三次元追跡を選択する。一方、例えば、三次元追跡の可否判定の処理と二次元追跡の可否判定の処理とのいずれか一方のみが追跡が可能であるという判定結果である場合、選択部１０３は、マーカーの追跡方法として、判定結果が追跡可能である追跡方法を選択する。そして、例えば、三次元追跡の可否判定の処理と二次元追跡の可否判定の処理とのいずれも追跡が不可能であるという判定結果である場合、選択部１０３は、マーカーを使用せずに腫瘍の位置を間接的あるいは直接的に判定して追跡するマーカーレスの追跡手法（外部呼吸同期追跡）を、追跡方法として選択する。選択部１０３は、選択した追跡方法を表す情報を、追跡部１０４に出力する。

　これにより、追跡部１０４は、選択部１０３により出力された追跡方法で、画像取得部１０１により出力されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩに投影されているマーカー像や腫瘍を追跡する（ステップＳ４００）。そして、放射線治療が開始されると、追跡部１０４は、腫瘍に治療ビームＢを照射させる照射タイミングを指示するための信号を照射制御部４１に出力して、治療ビーム照射門４０に治療ビームＢを照射させる（ステップＳ４１０）。以降、追跡部１０４は、放射線治療が終了するまで（ステップＳ４２０において放射線治療を終了することが確認されるまで）、ステップＳ４００の処理におけるマーカー像や腫瘍を追跡と、ステップＳ４１０における治療ビームＢの照射の制御とを繰り返す。治療システム１における放射線治療の段階における処理や、動作（制御）は、従来の治療システムと同様である。従って、医用画像処理装置１００が放射線治療の段階において行う処理や、動作（制御）に関する詳細な説明は省略する。

　このような処理によって、医用画像処理装置１００では、軌跡生成部１０２が、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに基づいて、着目部（上述した例ではマーカー）の軌跡を生成する。そして、医用画像処理装置１００では、選択部１０３が、軌跡生成部１０２が生成した着目部の軌跡に基づいて、着目部の軌跡を生成するためのテンプレートマッチングにおいて用いたそれぞれのテンプレートごとに、着目部の追跡可否判定を行って、着目部を追跡する追跡方法を選択する。その後、医用画像処理装置１００では、追跡部１０４が、選択部１０３が選択した追跡方法で着目部を追跡し、放射線治療が開始されると、治療ビームＢの照射を制御する。

　医用画像処理装置１００では、軌跡生成部１０２が、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されている着目部を認識し、その着目部を追跡するための軌跡を生成する場合の構成を示したが、軌跡を生成するために認識する着目部は、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されている着目部に限定されない。例えば、軌跡生成部１０２は、ＣＴ画像やＤＲＲ画像など、患者Ｐの体内の着目部を認識することができる画像であれば、いかなる画像に基づいて着目部の軌跡を生成してもよい。さらに、医用画像処理装置１００では、軌跡生成部１０２が、テンプレートマッチングによって着目部を認識する場合の構成を示したが、着目部の認識は、テンプレートマッチング以外の方法で行ってもよい。例えば、軌跡生成部１０２は、Ｘ線透視画像ＦＩやＤＲＲ画像内の着目部における輝度の勾配を特徴量とした輪郭を検出することによって、着目部の認識をしてもよいし、機械学習の一つであるディープラーニング（Deep Learning：深層学習）を用いて着目部の特徴を学習させた深層学習モデルを用いて、着目部の認識をするようにしてもよい。

　医用画像処理装置１００では、軌跡生成部１０２が生成した着目部の軌跡を識別器に入力することによって、マーカーあるいは腫瘍に対する追跡可否判定の処理を行う場合の構成を示したが、識別器による追跡可否判定は、着目部の軌跡に基づいて行う処理に限定されない。例えば、軌跡生成部１０２は、二次元の座標系で求めた着目部の位置（画素の位置）や、三次元の座標系で求めた着目部の位置を、着目部の軌跡を生成せずにそのまま選択部１０３に出力し、選択部１０３は、二次元の座標系と三次元の座標系とのそれぞれにおける着目部の位置の変位（連続する二つのフレーム間での位置の差分）を識別器に入力することによって、マーカーあるいは腫瘍に対する追跡可否判定の処理を行うようにしてもよい。この場合における軌跡生成部１０２や選択部１０３の処理や、動作（制御）、その他、医用画像処理装置１００が備えるそれぞれの構成要素の処理や、動作（制御）は、上述した第１の実施形態における処理や、動作（制御）と等価なものになるようにすればよい。

　医用画像処理装置１００では、選択部１０３が着目部の追跡方法を選択した後、軌跡生成部１０２や選択部１０３は、それぞれの処理や動作（制御）を終了していたが、引き続き処理や動作（制御）を継続する構成にしてもよい。この場合、仮に、放射線治療の途中で選択した追跡方法での着目部の追跡が困難になってきた場合でも、より早く異なる追跡方法に切り替えることができるようになる。

（第２の実施形態）
　以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成は、図１に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成において、医用画像処理装置１００が第２の実施形態の医用画像処理装置（以下、「医用画像処理装置２００」という）に代わった構成である。以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システムを、「治療システム２」という。

　以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明を省略する。そして、以下の説明においては、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と異なる構成要素である医用画像処理装置２００の構成、動作、および処理についてのみを説明する。

　医用画像処理装置２００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに基づいて、例えば、患者Ｐの呼吸に同期して移動する腫瘍の位置を追跡することができるか否かを判定し、腫瘍を追跡する方法（追跡方法）を選択する。医用画像処理装置２００も、医用画像処理装置１００と同様に、選択した追跡方法で、患者Ｐの体内で移動する腫瘍を追跡し、追跡した腫瘍に対する治療ビームＢの照射を制御する。

　以下、医用画像処理装置２００の構成について説明する。図９は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００の構成の一例を示すブロック図である。医用画像処理装置２００は、画像取得部１０１と、軌跡生成部１０２と、尤度計算部２０２と、選択部２０３と、追跡部１０４とを備える。図９にも、医用画像処理装置２００に接続される照射制御部４１および表示制御部５０（表示装置５１も含む）も併せて示している。

　医用画像処理装置２００は、医用画像処理装置１００に尤度計算部２０２が追加され、これに伴って、選択部１０３が選択部２０３に代わった構成である。医用画像処理装置２００が備えるその他の構成要素は、医用画像処理装置１００が備える構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、医用画像処理装置２００の構成要素において、医用画像処理装置１００が備える構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明を省略する。そして、以下の説明においては、医用画像処理装置１００と異なる構成要素についてのみを説明する。

　尤度計算部２０２は、医用画像処理装置１００が備える軌跡生成部１０２と同様に、画像取得部１０１により出力されたそれぞれのＸ線透視画像ＦＩにおいて、治療システム１のユーザによって指定された範囲内に投影されている患者Ｐの体内のマーカー像を認識する。尤度計算部２０２は、軌跡生成部１０２からマーカー像の認識結果を取得するようにしてもよい。この場合、尤度計算部２０２は、マーカー像の認識に要する処理の負荷を軽減させることができる。尤度計算部２０２は、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対して、認識したマーカー像の尤度を計算する。ここで、尤度計算部２０２が計算するマーカー像の尤度とは、指定された範囲内のマーカー像の確からしさ（類似性）を表す値である。尤度計算部２０２は、テンプレートマッチングにおいて用いるテンプレートのマーカーと、Ｘ線透視画像ＦＩに投影されているマーカーとの尤度を、それぞれのＸ線透視画像ＦＩごとに算出する。尤度は、テンプレートのマーカーとの類似性が高ければ高い値（テンプレートのマーカー像である場合に最も高い値）になり、テンプレートのマーカーとの類似性が低くなるにつれて低くなる値である。

　図９に示した医用画像処理装置２００の構成では、尤度計算部２０２を、軌跡生成部１０２と並列に備えている。このため、尤度計算部２０２は、軌跡生成部１０２がマーカー像の軌跡を生成するのと同時期に、軌跡生成部１０２が軌跡を生成するそれぞれのフレームのＸ線透視画像ＦＩに対して尤度を算出する。尤度計算部２０２における尤度の計算と、軌跡生成部１０２におけるマーカー像の軌跡の生成とは、同時期に行うことに限定されない。例えば、尤度計算部２０２における尤度の計算を先に行い、軌跡生成部１０２におけるマーカー像の軌跡の生成を後に行うようにしてもよい。この場合、軌跡生成部１０２は、尤度が高い方から所定の数のテンプレートを使用してマーカー像の軌跡の生成するようにすれば、マーカー像の軌跡の生成に要する処理の負荷を軽減させることができる。

　尤度計算部２０２は、それぞれのフレームのＸ線透視画像ＦＩに対して算出したマーカー像の尤度を表す情報を、選択部２０３に出力する。尤度計算部２０２は、患者Ｐの呼吸の一周期分の長さの期間分の複数のフレームを一つの単位とし、この単位に含まれる全てのフレームのＸ線透視画像ＦＩに対して算出したそれぞれのマーカー像の尤度の平均値（平均尤度）を算出し、平均尤度を表す情報を、選択部２０３に出力してもよい。

　選択部２０３は、軌跡生成部１０２により出力されたそれぞれのマーカーの軌跡を表す情報と、尤度計算部２０２により出力されたＸ線透視画像ＦＩに投影されたマーカー像の尤度を表す情報とに基づいて、放射線治療においてマーカーあるいは腫瘍を追跡する追跡方法を選択する。選択部２０３における追跡方法の選択は、医用画像処理装置１００が備える選択部１０３と同様であるが、選択部２０３には、マーカー像の尤度を表す情報も入力されている。このため、選択部２０３では、マーカー像の尤度が最も高い、つまり、放射線治療に最適なテンプレートが対応するＸ線透視画像ＦＩから、マーカーあるいは腫瘍を追跡する追跡方法を選択することができる。選択部２０３は、尤度が高い方から所定の数のテンプレートが対応するＸ線透視画像ＦＩから、マーカーあるいは腫瘍を追跡する追跡方法を選択するようにしてもよい。これらの場合の選択部２０３における追跡方法の選択処理は、図６～図８を参照して説明した選択部１０３における追跡方法の選択処理に、マーカー像の尤度が考慮されるのみであり、選択部１０３における追跡方法の選択処理に基づいて容易に考えることができる。従って、選択部２０３における追跡方法の選択処理に関する詳細な説明は省略する。

　選択部２０３は、選択部１０３と同様に、選択した追跡方法を表す情報を、追跡部１０４に出力する。選択部２０３は、選択部１０３と同様に、三次元追跡あるいは二次元追跡を選択した場合、軌跡生成部１０２がテンプレートマッチングに用いたテンプレート（マーカー像の尤度が最も高いテンプレート、あるいは尤度が高い方から所定の数のテンプレート）の情報も、追跡部１０４に出力する。

　このような構成および処理によって、医用画像処理装置２００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、軌跡生成部１０２が、放射線治療の準備の段階において撮影したＸ線透視画像ＦＩに基づいて、着目部（上述した例ではマーカー）の軌跡を生成する。さらに、医用画像処理装置２００では、尤度計算部２０２が、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対して、マーカー像の尤度を計算する。そして、医用画像処理装置２００では、選択部２０３が、軌跡生成部１０２が生成した着目部の軌跡と、尤度計算部２０２が計算したマーカー像の尤度とに基づいて、着目部を追跡する追跡方法を選択する。さらに、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、追跡部１０４が、選択部１０３が選択した追跡方法で着目部を追跡し、着目部を追跡している状態をユーザに提示させるための情報や、治療ビームＢの照射タイミングを指示する信号を出力する。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２でも、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、マーカー追跡手法によってマーカーの追跡（腫瘍の間接的な追跡）を行うことができるか否かをユーザに提示するとともに、好適なタイミングで治療ビームＢを腫瘍に照射することができる。

　ここで、医用画像処理装置１００または医用画像処理装置２００において、マーカーの追跡を行うことができるか否かをユーザに提示する情報の一例について説明する。以下の説明においては、医用画像処理装置２００が、ユーザに情報を提示するものとする。図１０および図１１は、実施形態の医用画像処理装置（ここでは、医用画像処理装置２００）において情報を提示するための表示画像の一例を示す図である。

　図１０には、三次元の座標系でマーカーの位置を検出している状態を表すＧＵＩ（Graphical User Interface）画像ＩＭ１の一例が示されている。ＧＵＩ画像ＩＭ１では、透視画像表示領域ＦＡ内に、マーカーの検出を行っているＸ線透視画像ＦＩ－１およびＸ線透視画像ＦＩ－２と、三次元の座標系で求めたそれぞれの方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）におけるマーカーの軌跡を、折れ線グラフで提示している。さらに、ＧＵＩ画像ＩＭ１では、情報表示領域ＩＡ内に、検出しているマーカーに関する情報を提示している。より具体的には、ＧＵＩ画像ＩＭ１では、情報表示領域ＩＡ内に、三次元追跡を行うためのマーカーを検出していることを表す情報、現在検出されているマーカーの三次元の位置Ｏを表す情報、現在検出されているマーカー像の尤度を表す情報、検出に用いているテンプレートなどの情報を提示している。

　図１１には、二次元の座標系でマーカーの位置を検出している状態を表すＧＵＩ画像ＩＭ２の一例が示されている。ＧＵＩ画像ＩＭ２では、透視画像表示領域ＦＡ内に、マーカーの検出を行っているＸ線透視画像ＦＩ－１およびＸ線透視画像ＦＩ－２を提示し、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対応付けて、Ｘ線透視画像ＦＩ上の二次元の座標系で求めた画素の位置を表すそれぞれの方向（ｕ軸方向およびｖ軸方向）におけるマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示している。より具体的には、Ｘ線透視画像ＦＩ－１に対応付けて、画素の位置を表すｕ１軸方向およびｖ１軸方向のマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示しＸ線透視画像ＦＩ－２に対応付けて、画素の位置を表すｕ２軸方向およびｖ２軸方向のマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示している。さらに、ＧＵＩ画像ＩＭ２では、情報表示領域ＩＡ内に、検出しているマーカーに関する情報を提示している。より具体的には、ＧＵＩ画像ＩＭ２では、情報表示領域ＩＡ内に、二次元追跡を行うためのマーカーを検出していることを表す情報、それぞれのＸ線透視画像ＦＩ上で現在検出されているマーカーの二次元の画素の位置を表す情報、現在検出されているマーカー像の尤度を表す情報、検出に用いているテンプレートなどの情報を提示している。

　ユーザは、ＧＵＩ画像ＩＭ１やＧＵＩ画像ＩＭ２によって提示されている情報を確認し、不図示の操作部などのユーザーインターフェースを操作することにより、マーカーの追跡を制御することができる。より具体的には、ユーザは、情報表示領域ＩＡ内の「追跡方法切替」や、「フィルタ切替」によって、マーカーの追跡方法や、追跡に用いるテンプレートを切り替えることができ、情報表示領域ＩＡ内の「追跡開始」によって、マーカーの追跡を開始させることができる。

　図１２および図１３は、実施形態の医用画像処理装置（ここでは、医用画像処理装置２００）において情報を提示するための表示画像の別の一例を示す図である。

　図１２には、マーカーの三次元追跡を行っている状態を表すＧＵＩ画像ＩＭ３の一例が示されている。ＧＵＩ画像ＩＭ３では、透視画像表示領域ＦＡ内に、マーカーの追跡を行っているＸ線透視画像ＦＩ－１およびＸ線透視画像ＦＩ－２と、三次元の座標系で求めたそれぞれの方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）におけるマーカーの軌跡を、折れ線グラフで提示している。ＧＵＩ画像ＩＭ３では、Ｘ線透視画像ＦＩ－１とＸ線透視画像ＦＩ－２とのそれぞれに、追跡しているマーカーの位置を表す「×印」も提示している。追跡しているマーカーの位置を表す印は、「×印」に限定されず、「○印」や、色を変えるなど、マーカーの位置を強調して表示させることができれば、いかなるものであってもよい。さらに、ＧＵＩ画像ＩＭ３では、情報表示領域ＩＡ内に、追跡しているマーカーに関する情報を提示している。より具体的には、ＧＵＩ画像ＩＭ３では、情報表示領域ＩＡ内に、追跡に用いているテンプレートを表す情報、三次元追跡を行っているマーカーの三次元の位置Ｏを表す情報、マーカー像の尤度を表す情報などの情報を提示している。

　図１３には、マーカーの二次元追跡を行っている状態を表すＧＵＩ画像ＩＭ４の一例が示されている。ＧＵＩ画像ＩＭ４では、透視画像表示領域ＦＡ内に、マーカーの追跡を行っているＸ線透視画像ＦＩ－１およびＸ線透視画像ＦＩ－２を提示し、それぞれのＸ線透視画像ＦＩに対応付けて、Ｘ線透視画像ＦＩ上の二次元の座標系で求めた画素の位置を表すそれぞれの方向（ｕ軸方向およびｖ軸方向）におけるマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示している。より具体的には、Ｘ線透視画像ＦＩ－１に対応付けて、画素の位置を表すｕ１軸方向およびｖ１軸方向のマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示しＸ線透視画像ＦＩ－２に対応付けて、画素の位置を表すｕ２軸方向およびｖ２軸方向のマーカーの軌跡を折れ線グラフで提示している。ＧＵＩ画像ＩＭ４では、Ｘ線透視画像ＦＩ－１のみに、追跡しているマーカーの位置を表す「×印」も提示している。これは、Ｘ線透視画像ＦＩ－２において、追跡しているマーカー像のｖ２軸方向の画素の位置の軌跡が、激しく変化している軌跡となっているため、マーカーの位置を追跡することができていないからである。さらに、ＧＵＩ画像ＩＭ４では、情報表示領域ＩＡ内に、追跡しているマーカーに関する情報を提示している。より具体的には、ＧＵＩ画像ＩＭ４では、情報表示領域ＩＡ内に、追跡に用いているテンプレートを表す情報、二次元追跡を行っているマーカーの二次元の画素の位置を表す情報、マーカー像の尤度を表す情報などの情報を提示している。

　ユーザは、ＧＵＩ画像ＩＭ３やＧＵＩ画像ＩＭ４によって提示されている情報を確認し、不図示の操作部などのユーザーインターフェースを操作することにより、腫瘍への治療ビームＢの照射を制御することができる。より具体的には、ユーザは、情報表示領域ＩＡ内の「治療方法取得」や、「治療方法変更」によって、今回行う放射線治療の内容を確認することができ、情報表示領域ＩＡ内の「治療開始」によって、腫瘍への治療ビームＢの照射を開始させることができる。

　上記に述べたとおり、各実施形態の医用画像処理装置では、軌跡生成部によって、放射線治療の準備の段階において撮影した二次元の透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）に基づいて、着目部（例えば、マーカー）の軌跡を生成する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、選択部によって、着目部を追跡する追跡方法を選択する。つまり、各実施形態の医用画像処理装置では、選択部によって、着目部の追跡可否判定と、追跡に用いるテンプレートの選択とを自動で行う。その後、各実施形態の医用画像処理装置では、選択した追跡方法で、着目部を追跡する。これにより、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、透視画像に基づいて放射線（治療ビーム）を被検体（患者）の呼吸に同期して照射する（呼吸同期照射する）ことができるか否かを判定することができる。さらに、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、着目部の位置を検出している状態や、着目部を追跡している状態などをユーザに提示するとともに、好適なタイミングで放射線を被検体の体内の腫瘍（病巣）に照射させることができる。

　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、患者（Ｐ）を撮像した複数の透視画像（例えば、Ｘ線透視画像ＦＩ）を取得する画像取得部（１０１）と、複数の透視画像のそれぞれに写された着目部（例えば、マーカー）の位置を認識し、認識した着目部の位置に基づいて、着目部が移動している状態の軌跡を生成する軌跡生成部（１０２）と、着目部の軌跡に基づいて、患者に対して治療を行う際に着目部を追跡する追跡方法を選択する選択部（１０３）と、を持つことにより、透視画像に基づいて、治療ビーム（Ｂ）を呼吸同期照射することができるか否かを判定することができる。

　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。

Claims

　患者を撮像した複数の透視画像を取得する画像取得部と、
　複数の前記透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識し、認識した前記着目部の位置に基づいて、前記着目部が移動している状態の軌跡を生成する軌跡生成部と、
　前記着目部の軌跡に基づいて、前記着目部を追跡する追跡方法を選択する選択部と、
　を備える医用画像処理装置。
　前記画像取得部は、前記患者を異なる複数の方向から撮像した前記透視画像を取得する、
　請求項１に記載の医用画像処理装置。
　前記画像取得部は、少なくとも前記患者の呼吸の一周期分の長さの期間分を連続して撮像した複数の前記透視画像を取得する、
　請求項２に記載の医用画像処理装置。
　前記軌跡生成部は、前記着目部の状態を認識するための複数のテンプレートを用いたテンプレートマッチングによって前記着目部の位置を認識する、
　請求項３に記載の医用画像処理装置。
　前記軌跡生成部は、前記患者を一方向から撮像した前記透視画像における二次元の座標系で前記着目部を追跡する二次元追跡と、前記患者を異なる複数の方向から同時に撮像する撮像装置のジオメトリ情報に基づく三次元の座標系で前記着目部を追跡する三次元追跡とのそれぞれにおいて、複数の前記テンプレートごとに、前記着目部の軌跡を生成する、
　請求項４に記載の医用画像処理装置。
　前記選択部は、前記二次元追跡と、前記三次元追跡とのそれぞれにおいて生成された前記着目部の軌跡を、識別器に入力することによって、前記着目部の追跡を行うことができるか否かを判定し、前記着目部の追跡を行うことができると判定された前記着目部の軌跡に基づいて、前記追跡方法を選択する、
　請求項５に記載の医用画像処理装置。
　前記追跡方法で前記着目部を追跡する追跡部、
　をさらに備える、
　請求項６に記載の医用画像処理装置。
　前記透視画像に写された前記着目部の尤度を算出する尤度計算部、
　をさらに備え、
　前記選択部は、前記着目部の軌跡と、前記着目部の尤度とに基づいて、前記追跡方法を選択する、
　請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
　前記着目部は、前記患者の体内に留置させたマーカーである、
　請求項８に記載の医用画像処理装置。
　患者を撮像した複数の透視画像を取得する画像取得部と、複数の前記透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識し、認識した前記着目部の位置に基づいて、前記着目部が移動している状態の軌跡を生成する軌跡生成部と、前記着目部の軌跡に基づいて、前記着目部を追跡する追跡方法を選択する選択部と、を備える医用画像処理装置と、
　前記着目部の軌跡を表す表示画像を表示装置に表示させる表示制御部と、
　追跡した前記着目部によって示される、前記患者の治療する対象の部位に治療ビームを照射する照射部と、
　前記治療ビームの照射を制御する照射制御部と、
　前記患者が固定された寝台の位置を移動させる寝台制御部と、
　を備える治療システム。
　コンピュータが、
　患者を撮像した複数の透視画像を取得し、
　複数の前記透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識し、認識した前記着目部の位置に基づいて、前記着目部が移動している状態の軌跡を生成し、
　前記着目部の軌跡に基づいて、前記着目部を追跡する追跡方法を選択する、
　医用画像処理方法。
　コンピュータに、
　患者を撮像した複数の透視画像を取得させ、
　複数の前記透視画像のそれぞれに写された着目部の位置を認識させ、認識させた前記着目部の位置に基づいて、前記着目部が移動している状態の軌跡を生成させ、
　前記着目部の軌跡に基づいて、前記着目部を追跡させる追跡方法を選択させる、
　プログラム。