JP6164662B2 - 治療支援システム、治療支援システムの動作方法及び治療支援プログラム - Google Patents

治療支援システム、治療支援システムの動作方法及び治療支援プログラム Download PDF

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Description

本発明は、放射線等を用いた治療を支援するための治療支援システム、治療支援システムの動作方法及び治療支援プログラムに関する。
がん治療を目的として、Ｘ線、ガンマ線、陽子や重イオンの粒子線等の放射線を用いた治療装置が検討されている。この治療装置においては、患部に集中的に照射することにより、正常細胞に影響を与えずに治療することが必要である。この場合、放射線や粒子線治療では、がんなどの患部に高精度に照射することが大切である。そこで、放射線治療の患者の位置決めを行なうための技術も検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。この文献に記載の技術においては、３次元基準画像と３次元現在画像とを照合し、現在画像における患部の位置姿勢を基準画像における患部の位置姿勢に合うように***補正量を計算する。そして、基準画像から現在画像に対して１次照合を行なう。更に、基準画像又は現在画像の一方から１次照合の結果に基づいて生成された所定のテンプレート領域から、所定のテンプレート領域の生成元とは異なる基準画像又は現在画像の他方から１次照合の結果に基づいて生成された所定の検索対象領域に対して、２次照合を行なう。
また、位置決め時間が短縮され、精度の高い位置決めができる位置決め装置も検討されている（例えば、特許文献２を参照。）。この文献に記載の技術においては、計測光とカメラを用いた３次元計測により患者の体表面を計測する。そして、予め取得された体表面基準位置データと治療時又は検査時に３次元光計測手段で取得される体表面計測位置データとを比較照合し、位置姿勢変換パラメータを求める。この位置姿勢変換パラメータにより体表面基準位置データと体表面計測位置データとの差異が許容範囲になるように患者支持台の位置及び角度を調整する。
特開２０１２−２５４２４３号公報 特開２００８−２２８９６号公報
しかしながら、特許文献１に記載された技術においては、複数回の画像撮影を行なうことになる。この場合には、複数回の放射線の照射により、患者の負担が大きくなる。また、特許文献２に記載された技術においては、検査時と治療時の姿勢を再現することができる。しかしながら、患者の姿勢の再現だけでは、患部領域を考慮した治療計画の作成は困難であった。また、治療時における照射効率を上げるため、患者の身体を照射装置に近づけた場合、照射装置に、患者の身体（例えば、腕等）が当たる可能性もある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、この目的は、患者の負担を軽減しながら、放射線等を用いた的確な治療を支援するための治療支援システム、治療支援システムの動作方法及び治療支援プログラムを提供することにある。
（１）上記課題を解決するための治療支援システムにおいては、身体の体表面を撮影する３次元計測部及び身体断層計測装置からデータを取得する制御部を備える。そして、前記制御部が、前記３次元計測部から、患者の身体の体表面の３次元身体データを取得するとともに、身体断層計測装置から、前記患者の断層画像を取得し、前記断層画像において輪郭を抽出し、前記３次元身体データについて、前記断層画像と同じフォーマットの身体輪郭データを生成し、前記身体輪郭データと前記断層画像の輪郭とを位置合わせして、前記３次元身体データと前記断層画像とを合成した合成データを生成する検査支援処理と、前記合成データを用いて、治療時の姿勢における身***置で、前記断層画像に含まれる患部領域に対する治療装置の動作を定めた治療計画を生成する治療計画支援処理と、前記治療計画に含まれる前記患者の姿勢及び前記治療装置の動作についての治療指示を出力する治療支援処理を実行する。これにより、断層画像だけではなく、患者の３次元身体データ
を用いて、的確な治療計画を生成することができる。
（２）上記治療支援システムにおいて、前記制御部が、前記３次元身体データにおいて、前記断層画像と同じフォーマットの身体輪郭データを生成し、前記身体輪郭データと前記断層画像とを合成した画像を用いて、前記治療計画支援処理を実行する。これにより、同じフォーマットで、身体の形状を考慮して、効率的な治療を行なうための治療計画を生成することができる。
（３）上記治療支援システムにおいて、前記治療支援処理においては、患者の３次元身体データを再取得し、再取得した３次元身体データと、前記治療計画の姿勢の３次元身体データとを比較した比較結果を含めた治療指示を出力することが好ましい。これにより、治療計画作成時の姿勢に基づいて、治療を行なうことができる。
（４）上記治療支援システムにおいて、前記検査支援処理においては、前記３次元身体データに含まれる特徴点と、前記断層画像に含まれる特徴点とを整合させて位置合わせを行なうことが好ましい。これにより、体型等の特徴点を用いて３次元身体データと断層画像との位置合わせを行なうことができる。
（５）上記治療支援システムにおいて、断層画像の撮影時に、前記断層画像の座標を特定するための基準光を照射し、３次元身体データの撮影時に前記基準光を含めて撮影し、前記基準光の位置に基づいて、前記３次元身体データと前記断層画像との位置合わせを行なうことが好ましい。これにより、基準光を用いて、３次元身体データと断層画像との位置合わせを行なうことができる。
（６）上記治療支援システムにおいて、前記比較結果に基づいて、断層画像の再撮影を指示することが好ましい。これにより、体型の変化が大きい場合には、再検査を促すことができる。
本発明によれば、患者の負担を軽減しながら、放射線等を用いた的確な治療を支援することができる。
本実施形態のシステム概略図。 本実施形態の記憶部に記録されたデータの説明図であって、（ａ）は３次元計測情報記憶部、（ｂ）は身体輪郭情報記憶部、（ｃ）はＣＴ画像情報記憶部、（ｄ）は合成情報記憶部の説明図。 本実施形態の処理の概要の説明図。 本実施形態の位置合わせの説明図であって、（ａ）は３Ｄカメラによる３次元モデルとＣＴ撮影領域との位置関係、（ｂ）は３次元モデルから生成した身体輪郭データとＣＴ撮影領域との位置関係の説明図。 本実施形態の処理手順の説明図であって、（ａ）は検査支援処理、（ｂ）は治療計画支援処理の説明図。 本実施形態の処理手順の説明図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図６に従って説明する。本実施形態では、患者の体内の患部に対して放射線を照射して治療を行なう場合を想定する。
図１に示すように、このような放射線等を用いた治療を支援するために、治療支援システムは、ＣＴ撮影装置１０、放射線治療装置１５、治療支援装置２０、治療計画装置３０、３Ｄカメラ４０を用いる。
ＣＴ撮影装置１０は、身体断層計測装置として機能し、放射線等を利用して物体を走査しコンピュータを用いて処理した物体の内部画像（ＣＴ画像データ）を生成するコンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）処理を行なう。このコンピュータ断層撮影においては、患者の身体を、所定の画像間隔で撮影した複数のＣＴ画像が記録される。このＣＴ画像は、医用画像のフォーマット（DICOM：Digital Imaging and COmmunication in Medicine）により記録される。
放射線治療装置１５は、放射線を患部に照射することにより、がん等の治療を行なう装置である。この放射線治療装置１５には、放射線を発する照射装置（ガントリ）や、患者が仰臥や背臥するための治療台が設けられている。
治療計画装置３０は、患部に対して放射線の入射方法を検討し、適切な線量が処方できているか確認するためのシミュレータである。この治療計画装置３０は、ＣＴ撮影装置１０から、所定の画像間隔で断層撮影したＣＴ画像（DICOMデータ）を取得する。そして、治療計画装置３０は、公知の方法を用いて、DICOMデータにおいて輪郭抽出を行ない、ＣＴ輪郭情報を生成する。このＣＴ輪郭情報は、DICOM ROI（Region Of Interest）データにより構成されており、所定間隔で撮影したＣＴ画像（断層画像）において特定した所定部位（体表面、骨、患部及びリスク臓器等）の輪郭を構成する点（座標）の集合体からなるデータである。
この治療計画装置３０においては、患部の体表面形状、患部の形状、位置、リスク臓器との位置関係によって、治療ビームの線質、入射方向、照射範囲、線量・照射回数等を決定する。この治療計画装置３０は、医師が用いるキーボードやポインティングデバイス等の入力部や、ディスプレイ等の出力部を備える。
３Ｄカメラ４０は、３次元計測部として機能し、ＲＧＢ撮影部、モーションセンサ、深度センサ等を備え、被写体の位置や動きを認識することができる。そして、３Ｄカメラ４０は、被写体の撮影画像を出力する。この撮影画像には、視野に含まれる各被写体について、モーションセンサによって計測した視点移動及び視線方向や、深度センサによって計測した距離情報（深度情報）が含まれる。これにより、複数の撮影画像の撮影位置を考慮して、３次元モデルを再構成することができる。
治療支援装置２０は、患者の放射線治療を支援するコンピュータシステムである。この治療支援装置２０は、制御部２１、３次元計測情報記憶部２２、身体輪郭情報記憶部２３、ＣＴ画像情報記憶部２４、合成情報記憶部２５を備えている。更に、この治療支援装置２０は、医師が操作に用いるキーボードやポインティングデバイス等の入力部や、ディスプレイ等の出力部を備える。
制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成された制御手段として機能し、後述する処理（３次元計測処理段階、ＣＴ処理段階、位置調整段階、治療支援段階等を含む処理）を行なう。このための治療支援プログラムを実行することにより、制御部２１は、３次元計測処理部２１１、ＣＴ処理部２１２、位置調整部２１３、治療支援部２１４等として機能する。
３次元計測処理部２１１は、３Ｄカメラ４０から撮影画像を取得する処理を実行する。更に、３次元計測処理部２１１は、取得した撮影画像を再構成して、患者の身体の３次元モデル（メッシュモデル）を生成する処理を実行する。更に、３次元計測処理部２１１は、３次元モデルから、後述する身体輪郭データを生成する処理を実行する。このため、３次元計測処理部２１１は、３次元モデルから、身体輪郭データを生成する場合に用いる輪郭生成間隔に関するデータを保持している。本実施形態では、この輪郭生成間隔として、ＣＴ画像の撮影間隔と同じ距離を用いる。
ＣＴ処理部２１２は、治療計画装置３０からＣＴ画像を取得する処理を実行する。
位置調整部２１３は、ＣＴ画像から生成したＣＴ輪郭情報と、３Ｄカメラ４０の撮影画像から生成した３次元モデルとの位置合わせを行なう処理を実行する。
治療支援部２１４は、患者の姿勢等の位置合わせを支援する処理を実行する。治療支援部２１４は、姿勢の再現を判定するための配置相違量に関するデータと、患者の体型の変化を判定するためのデフォメーション基準値に関するデータを保持している。
図２（ａ）に示すように、３次元計測情報記憶部２２には、治療対象の患者を３Ｄカメラ４０で撮影した画像についての３次元計測データ２２０が記録される。この３次元計測データ２２０は、検査（ＣＴ撮影）時に、３Ｄカメラ４０から撮影画像を取得した場合に記録される。３次元計測データ２２０は、患者ＩＤ、撮影日時、撮影画像に関するデータを含んで構成される。
患者ＩＤデータ領域には、患者を特定するための識別子に関するデータが記録される。
撮影日時データ領域には、検査（ＣＴ撮影）を行なった年月日及び時刻に関するデータが記録される。
撮影画像データ領域には、３Ｄカメラ４０から取得した撮影画像に関するデータが記録される。この撮影画像には、３Ｄカメラ４０を動かした場合の視点移動、視線方向、被写体までの距離（深度）に関するデータが埋め込まれている。本実施形態では、この撮影画像を用いて、患者の身体形状に関する３次元モデル（３次元身体データ）を生成する。
図２（ｂ）に示すように、身体輪郭情報記憶部２３には、患者の撮影画像を用いて生成した３次元モデルについての身体輪郭管理データ２３０が記録される。この身体輪郭管理データ２３０は、撮影画像を用いて３次元モデルの再構成を行なった場合に記録される。身体輪郭管理データ２３０は、患者ＩＤ、撮影日時、身体輪郭情報に関するデータを含んで構成される。
患者ＩＤデータ領域には、患者を特定するための識別子に関するデータが記録される。
撮影日時データ領域には、ＣＴ画像を撮影した年月日及び時刻に関するデータが記録される。
身体輪郭情報データ領域には、３Ｄカメラ４０から取得した３次元モデルに基づいて生成された身体の輪郭に関するデータが記録される。この身体輪郭データは、ＣＴ撮影においてＣＴ画像が撮影された断層間隔における３次元モデルの断層の輪郭によって構成される。本実施形態では、身体輪郭データには、ＣＴ画像の輪郭抽出結果と同様に、DICOM ROIフォーマットを用いる。
図２（ｃ）に示すように、ＣＴ画像情報記憶部２４には、患者の身体の断層構造に関するＣＴ画像データ２４０が記録される。このＣＴ画像データ２４０は、ＣＴ撮影装置１０において撮影され、治療計画装置３０からＣＴ画像や輪郭情報を取得した場合に記録される。ＣＴ画像データ２４０は、患者ＩＤ、撮影日時、撮影条件、ＣＴ画像、輪郭抽出結果に関するデータを含んで構成される。
患者ＩＤデータ領域には、患者を特定するための識別子に関するデータが記録される。
撮影日時データ領域には、ＣＴ画像を撮影した年月日及び時刻に関するデータが記録される。
撮影条件データ領域には、ＣＴ画像を撮影したときの条件（例えば、画像間隔）に関するデータが記録される。
ＣＴ画像データ領域には、ＣＴ撮影装置１０において撮影されたＣＴ画像（断層画像）が記録される。
輪郭抽出結果データ領域には、このＣＴ画像から抽出した輪郭情報（DICOM ROIデータ）が記録される。この輪郭情報は、ＣＴ画像に含まれる所定部位（体表面、骨、患部及びリスク臓器等）の輪郭の位置を示す情報である。そして、この輪郭情報を用いて、ＣＴ画像（断層画像）の画像間隔で表された体表面の形状（ＣＴ体表面形状）を特定することができる。
図２（ｄ）に示すように、合成情報記憶部２５には、撮影画像を用いて生成した身体輪郭データと、ＣＴ画像を用いて生成したＣＴ体表面形状との位置合わせを行なった合成管理データ２５０が記録される。この合成管理データ２５０は、３次元モデルの位置合わせを行なった場合に記録される。合成管理データ２５０は、患者ＩＤ、撮影日時、合成情報に関するデータを含んで構成される。
患者ＩＤデータ領域には、患者を特定するための識別子に関するデータが記録される。
撮影日時データ領域には、この患者についてのＣＴ画像を撮影した年月日及び時刻に関するデータが記録される。
合成情報データ領域には、ＣＴ体表面形状と３次元モデルとの位置合わせに基づいて、ＣＴ画像と身体輪郭データとを合成した合成データが記録される。本実施形態では、合成データには、DICOM ROIフォーマットを用いる。
次に、上記のように構成された治療支援装置２０において、治療支援システムの動作方法の処理手順について、図３〜図６を用いて説明する。
（処理の概要）
まず、図３を用いて、本実施形態の治療支援システムの処理の概要を説明する。
検査時には、ＣＴ撮影装置１０を用いて撮影したＣＴ画像（DICOMデータ）及び輪郭抽出結果（DICOM ROIデータ）を取得する。そして、輪郭抽出結果において、体型の特徴点を特定する。また、ＣＴ画像の断層画像や輪郭抽出結果において患部領域を特定する。
また、この検査時には、３Ｄカメラ４０を用いて、ＣＴ撮影時の患者を撮影した撮影画像を取得する。そして、この撮影画像を用いて３次元モデルを作成し、この３次元モデルにおいて、体型の特徴点を特定する。そして、ＣＴ画像の輪郭抽出結果における特徴点と、３次元モデルにおける特徴点とを対比して、ＣＴ画像と３次元モデルとの位置合わせを行なう。この位置合わせにより、ＣＴ画像の断層画像と、３次元モデルから生成した身体輪郭データとを合わせた合成データを生成する。
図４（ａ）に示すように、３Ｄカメラ４０を用いて撮影した３次元モデルＤ１と、ＣＴ画像の輪郭抽出結果Ｄ２との位置合わせを行なう。次に、図４（ｂ）に示すように、３次元モデルＤ１において、断層の輪郭を抽出した身体輪郭データＤ１１を生成する。この身体輪郭データＤ１１は、ＣＴ画像の輪郭抽出結果Ｄ２やＣＴ画像の断層画像に位置合わせされている。これにより、合成データＤ３を用いて、ＣＴ撮影を行なっていない身体領域についても、同じデータフォーマット（DICOM ROIデータ）により形状を把握することができる。
次に、治療計画時には、生成した合成データを用いたシミュレーションにより、ＣＴ画像の患部領域に対して放射線を照射する場合の照射位置や照射方向、照射量を算出した治療計画を生成する。
治療時には、放射線治療装置１５における患者の姿勢と、治療計画で用いた患者の姿勢を比較する。そして、姿勢が一致していることを条件として、放射線治療装置１５を用いて、治療計画に基づいた治療を行なう。
（検査支援処理）
次に、図５（ａ）を用いて、検査支援処理を説明する。
ここでは、治療支援装置２０の制御部２１は、撮影画像の取得処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、３Ｄカメラ４０を用いて、ＣＴ撮影装置１０の治療台上の患者の姿勢（検査時の姿勢）を撮影する。この場合、ＣＴ撮影装置１０の治療台も含めて撮影する。そして、制御部２１の３次元計測処理部２１１は、患者ＩＤとともに、３Ｄカメラ４０から撮影データを取得する。この撮影データには、所定の原点からの視点移動、視線方向、被写体（例えば、各ピクセル）までの深度情報を含めた撮影画像に関するデータを含める。そして、３次元計測処理部２１１は、患者ＩＤ、撮影日時に関連付けた撮影画像を含めた３次元計測データ２２０を３次元計測情報記憶部２２に記録する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、再構成処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、制御部２１の３次元計測処理部２１１は、３次元計測情報記憶部２２に記録された３次元計測データ２２０の撮影画像を、仮想空間内で、視点移動、視線方向、深度情報を用いて再構成することにより、３次元モデルを生成する。次に、３次元計測処理部２１１は、３次元モデルにおいて、輪郭生成間隔（ＣＴ画像が撮影された断層間隔）における断層における輪郭を特定して、患者の身体輪郭データを生成する。この身体輪郭データには、DICOM ROIフォーマットを用いる。そして、３次元計測処理部２１１は、生成した身体輪郭データを、患者ＩＤ、撮影日時に関連付けて身体輪郭情報記憶部２３に記録する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、ＣＴ画像の取得処理を実行する（ステップＳ１−３）。具体的には、ＣＴ撮影装置１０を用いて、患者の特定領域についてコンピュータ断層撮影処理を行ない、ＣＴ画像（DICOMデータ）を作成する。そして、治療計画装置３０は、このＣＴ画像を用いて、輪郭抽出を行ない、輪郭抽出結果（DICOM ROIデータ）を生成する。治療支援装置２０のＣＴ処理部２１２は、治療計画装置３０からＣＴ画像、輪郭抽出結果を取得し、ＣＴ画像情報記憶部２４に記録する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、位置合わせ処理を実行する（ステップＳ１−４）。具体的には、制御部２１の位置調整部２１３は、ステップＳ１−２において生成した３次元モデルを、撮影画像に写り込んだ治療台の一辺方向（身長方向）で軸合わせを行なう。そして、位置調整部２１３は、３次元モデルにおける特徴点を特定する。更に、位置調整部２１３は、ＣＴ画像情報記憶部２４に記録された輪郭抽出結果を用いて、体表面に関する輪郭情報（ＣＴ体表面形状）における特徴点を特定する。本実施形態では、体型の特徴点（例えば、首や脇等）を利用する場合を想定する。次に、位置調整部２１３は、３次元モデルの特徴点及びＣＴ体表面形状の特徴点の対応関係を特定する。この場合、位置調整部２１３は、コンピュータ断層撮影処理時の画像間隔を考慮して、身長方向のサイズを決定し、対応する各特徴点の距離の総和が小さくなるように、３次元モデルとＣＴ体表面形状との配置を決定する。ここでは、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）法によって、体表面の３次元形状同士（体表面を表す輪郭を構成する点群同士）の位置合わせを行なう。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、出力処理を実行する（ステップＳ１−５）。具体的には、制御部２１の位置調整部２１３は、位置合わせを完了した３次元モデルを、身体輪郭情報記憶部２３に記録された身体輪郭データに置き換える。そして、位置調整部２１３は、身体輪郭データ、ＣＴ画像、輪郭抽出結果（臓器や患部等を含む）を合成した合成データを生成し、治療計画装置３０に出力する。
（治療計画支援処理）
次に、図５（ｂ）を用いて、治療計画支援処理を説明する。
まず、治療計画装置３０は、患部の特定処理を実行する（ステップＳ２−１）。具体的には、治療計画装置３０は、ディスプレイに、ＣＴ画像を含めた合成データを出力する。そして、医師は、ＣＴ画像を確認して、放射線を照射する患部領域（標的）を指定する。この患部の疾患の種類により、放射線治療装置１５において照射する治療ビームの線質を決める。この場合、治療計画装置３０は、ＣＴ画像において指定された患部領域に関する位置情報を取得し、他の領域と識別できるように表示する。更に、医師は、ＣＴ画像を確認して、放射線の照射を避けるべきリスク臓器を指定する。この場合、治療計画装置３０は、ＣＴ画像において指定されたリスク臓器に関する位置情報を取得し、他の領域と識別できるように表示する。
次に、治療計画装置３０は、照射位置のシミュレーション処理を実行する（ステップＳ２−２）。具体的には、治療計画装置３０は、放射線がリスク臓器に照射されず、患部領域（標的）に照射できる照射位置を検索する。この場合、合成データの身体輪郭情報における頭部や四肢を考慮して、照射装置がこれらに接触しない照射位置（入射方向、照射範囲）を決定する。
次に、治療計画装置３０は、照射量のシミュレーション処理を実行する（ステップＳ２−３）。具体的には、治療計画装置３０は、この照射位置において、治療に必要な放射線の照射量を計算する。この場合、治療計画装置３０は、患部の体積や深さに応じて、線量・照射回数を決定する。
次に、治療計画装置３０は、治療計画の登録処理を実行する（ステップＳ２−４）。具体的には、治療計画装置３０は、決定された照射位置、照射量を治療計画として記憶する。この治療計画は、後述する治療時に用いられる。
（治療支援処理）
次に、図６を用いて、治療支援処理を説明する。ここでは、患者は放射線治療装置１５の治療台に仰臥又は背臥する。
まず、治療支援装置２０の制御部２１は、治療計画時の身体情報の呼出処理を実行する（ステップＳ３−１）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、３次元計測情報記憶部２２から、患者ＩＤ、直近の撮影日時に関連付けられた撮影画像を取得する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、撮影画像の取得処理を実行する（ステップＳ３−２）。具体的には、ステップＳ１−１と同様に、３Ｄカメラ４０を用いて、放射線治療装置１５内の患者の姿勢（治療時の姿勢）を撮影する。この場合、制御部２１の治療支援部２１４は、患者ＩＤとともに、３Ｄカメラ４０から撮影データを取得する。この撮影データには、所定の原点からの視点移動、視線方向、深度情報を含めた撮影画像に関するデータを含める。そして、治療支援部２１４は、撮影データを仮記憶する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、再構成処理を実行する（ステップＳ３−３）。具体的には、制御部２１の３次元計測処理部２１１は、３次元計測情報記憶部２２から取得した撮影画像を、仮想空間内で、視点移動、視線方向、深度情報を用いて再構成することにより、検査時の３次元モデルを生成する。更に、３次元計測処理部２１１は、治療支援部２１４に仮記憶された撮影データを用いて再構成することにより、現在（治療時）の３次元モデルを生成する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、検査時の姿勢と治療時の姿勢との位置合わせ処理を実行する（ステップＳ３−４）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、現在の３次元モデルと、検査時の３次元モデルとのマッチングを行なう。この場合も、ＩＣＰ法を用いる。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、姿勢を再現しているかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−５）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、現在の３次元モデルと検査時の３次元モデルとの差異を算出する。ここでは、３次元モデルの特徴点（頭や四肢、首等）の配置の配置相違量が基準値以下の場合には、姿勢を再現していると判定する。
ここで、配置相違量が基準値を超えており、姿勢を再現していないと判定した場合（ステップＳ３−５において「ＮＯ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、姿勢調整指示処理を実行する（ステップＳ３−６）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、ディスプレイに、患者の姿勢を変更する指示を出力する。この場合、治療支援部２１４は、現在の３次元モデルと検査時の３次元モデルとを重畳させて出力する。医師は、身体輪郭データのずれを考慮して、患者の姿勢を修正する指示を行なう。そして、撮影画像の取得処理（ステップＳ３−２）からやり直す。
一方、姿勢を再現していると判定した場合（ステップＳ３−５において「ＹＥＳ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、体型の変化があるかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−７）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、３次元モデルの特徴点の配置に基づいて、姿勢が共通しているにもかかわらず、身体輪郭データの形状のずれが基準値を超えている場合には、体型変化があると判定する。
体型の変化があると判定した場合（ステップＳ３−７において「ＹＥＳ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、デフォメーション処理を実行する（ステップＳ３−８）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、検査時の３次元モデルを、現在の３次元モデルにフィッティングするために必要な変形量を算出する。
次に、治療支援装置２０の制御部２１は、許容範囲内かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−９）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、変形量とデフォメーション基準値とを比較する。変形量がデフォメーション基準値以下の場合には、許容範囲内と判定する。
許容範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ３−９において「ＮＯ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、アラーム処理を実行する（ステップＳ３−１０）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、ディスプレイにアラームを出力する。この場合には、ＣＴ画像の再撮影を行なう。
一方、体型の変化がないと判定した場合（ステップＳ３−７において「ＮＯ」の場合）や、許容範囲内と判定した場合（ステップＳ３−９において「ＹＥＳ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、治療開始処理を実行する（ステップＳ３−１１）。具体的には、制御部２１の治療支援部２１４は、治療計画装置３０から治療計画を取得し、放射線治療装置１５に供給する。この場合、放射線治療装置１５は、治療計画に基づいて、放射線照射を行なう。
本実施形態の治療支援システムによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の検査支援処理では、治療支援装置２０の制御部２１は、撮影画像の取得処理（ステップＳ１−１）、再構成処理（ステップＳ１−２）を実行する。更に、治療支援装置２０の制御部２１は、ＣＴ画像の取得処理を実行する（ステップＳ１−３）。そして、治療支援装置２０の制御部２１は、位置合わせ処理（ステップＳ１−４）、出力処理（ステップＳ１−５）を実行する。これにより、患者の身体形状についての身体輪郭データと、ＣＴ画像とを合わせた合成データを生成することができる。一般的には、ＣＴ画像は、患部領域の近傍のみを撮影するため、患者の身体全体を把握することができない。この合成データにより、患者の全体形状とともに、この全体形状における患部領域を把握することができる。
この場合、位置合わせ処理（ステップＳ１−４）において、３次元モデルの特徴点及びＣＴ体表面形状の特徴点の対応関係を特定する。３次元モデルは、体表面に関する情報量が多いので、的確に位置合わせを行なうことができる。
（２）本実施形態の治療計画支援処理では、治療計画装置３０は、患部の特定処理（ステップＳ２−１）、照射位置のシミュレーション処理（ステップＳ２−２）、照射量のシミュレーション処理（ステップＳ２−３）を実行する。これにより、患者の身体形状を考慮して、治療計画を作成することができる。例えば、照射装置（ガントリ）が患者の体表面に接触しない位置であって、人体への影響が少ない位置（治療に適した位置）からの照射による治療計画を作成することができる。
（３）本実施形態の治療支援処理では、治療支援装置２０の制御部２１は、治療計画時の身体情報の呼出処理（ステップＳ３−１）、撮影画像の取得処理（ステップＳ３−２）、再構成処理（ステップＳ３−３）を実行する。次に、治療支援装置２０の制御部２１は、検査時の姿勢と治療時の姿勢との位置合わせ処理（ステップＳ３−４）を実行する。そして、治療支援装置２０の制御部２１は、姿勢を再現しているかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−５）。これにより、治療計画時の姿勢を再現していることを確認した上で、治療計画に基づいて治療を行なうことができる。
（４）本実施形態の治療支援処理では、治療支援装置２０の制御部２１は、体型の変化があるかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−７）。体型の変化があると判定した場合（ステップＳ３−７において「ＹＥＳ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、デフォメーション処理を実行する（ステップＳ３−８）。これにより、体型の変化を考慮することができる。
更に、治療支援装置２０の制御部２１は、体型の変化が許容範囲内かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−９）。体型の変化が許容範囲を超えていると判定した場合（ステップＳ３−９において「ＮＯ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、アラーム処理を実行する（ステップＳ３−１０）。これにより、大きな体型変化が生じている場合には、治療計画の妥当性を判定することができる。
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、治療支援装置２０、治療計画装置３０を用いて、治療計画時や治療時の支援を行なう。ハードウェア構成は、これに限定されるものではない。例えば、治療支援装置２０に治療計画装置３０の機能を持たせるようにしてもよい。
・上記実施形態では、３次元身体データの取得する３次元計測部として３Ｄカメラ４０を用いたが、３Ｄスキャナ等を利用することも可能である。
・上記実施形態では、治療支援装置２０の制御部２１は、位置合わせ処理を実行する（ステップＳ１−４）。具体的には、体型の特徴点を利用する。位置合わせの手法は、これに限定されるものではない。例えば、ＣＴ撮影時に、撮影範囲の所定位置（断層画像の位置を表わす座標）に基準光（例えばレーザー光）を投光し、この投光を含めた撮影画像を利用する。この基準光の位置により、身体輪郭データとＣＴ画像との位置合わせを行なうことができる。
・上記実施形態では、治療支援装置２０の制御部２１は、姿勢を再現しているかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−５）。更に、姿勢を再現していると判定した場合（ステップＳ３−５において「ＹＥＳ」の場合）、治療支援装置２０の制御部２１は、体型の変化があるかどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３−７）。ここで、身体輪郭データに基づいて、患者を識別するようにしてもよい。例えば、複数の特徴点の相対位置関係を用いて、患者を特定する。そして、検査時と治療時とで、相対位置関係が異なる場合には、アラームを出力する。
・上記実施形態では、治療支援処理において、治療支援装置２０の制御部２１は、再構成処理（ステップＳ３−３）、検査時の姿勢と治療時の姿勢との位置合わせ処理（ステップＳ３−４）を実行する。ここでは、検査時に作成した３次元モデルと、治療時の撮影画像に基づいて作成した３次元モデルとを比較する。姿勢の位置合わせは、３次元モデル（メッシュモデル）同士を用いる場合に限定されるものではない。例えば、輪郭データとメッシュモデルとを用いて位置合わせしてもよい。また、検査時に作成した３次元モデルを、身体輪郭情報記憶部２３に記録しておき、治療時に呼び出すようにしてもよい。
・上記実施形態では、検査支援処理において、治療支援装置２０の制御部２１は、位置合わせ処理を実行する（ステップＳ１−４）。この場合、３次元モデルの特徴点及びＣＴ体表面形状の特徴点の対応関係を特定する。ここで、身体輪郭情報記憶部２３に記録された身体輪郭データを用いて、位置合わせを行なうようにしてもよい。この場合には、断層の輪郭における特徴点に絞り込んで、効率的に位置合わせを行なうことができる。
１０…ＣＴ撮影装置、１５…放射線治療装置、２０…治療支援装置、３０…治療計画装置、４０…３Ｄカメラ、２１…制御部、２２…３次元計測情報記憶部、２３…身体輪郭情報記憶部、２４…ＣＴ画像情報記憶部、２５…合成情報記憶部、２１１…３次元計測処理部、２１２…ＣＴ処理部、２１３…位置調整部、２１４…治療支援部。

Claims (7)

  1. 身体の体表面を撮影する３次元計測部及び身体断層計測装置からデータを取得する制御部を備えた治療支援システムであって、
    前記制御部が、
    前記３次元計測部から、患者の身体の体表面の３次元身体データを取得するとともに、身体断層計測装置から、前記患者の断層画像を取得し、前記断層画像において輪郭を抽出し、
    前記３次元身体データについて、前記断層画像と同じフォーマットの身体輪郭データを生成し、前記身体輪郭データと前記断層画像の輪郭とを位置合わせして、前記３次元身体データと前記断層画像とを合成した合成データを生成する検査支援処理と、
    前記合成データを用いて、治療時の姿勢における身***置で、前記断層画像に含まれる患部領域に対する治療装置の動作を定めた治療計画を生成する治療計画支援処理と、
    前記治療計画に含まれる前記患者の姿勢及び前記治療装置の動作についての治療指示を出力する治療支援処理を実行することを特徴とする治療支援システム。
  2. 前記治療支援処理においては、患者の３次元身体データを再取得し、
    再取得した３次元身体データと、前記治療計画の姿勢の３次元身体データとを比較した比較結果を含めた治療指示を出力することを特徴とする請求項１に記載の治療支援システム。
  3. 前記比較結果に基づいて、断層画像の再撮影を指示することを特徴とする請求項２に記載の治療支援システム。
  4. 前記検査支援処理においては、前記３次元身体データに含まれる特徴点と、前記断層画像に含まれる特徴点とを整合させて位置合わせを行なうことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の治療支援システム。
  5. 断層画像の撮影時に、前記断層画像の座標を特定するための基準光を照射し、３次元身体データの撮影時に前記基準光を含めて撮影し、
    前記基準光の位置に基づいて、前記３次元身体データと前記断層画像との位置合わせを行なうことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の治療支援システム。
  6. 身体の体表面を撮影する３次元計測部及び身体断層計測装置からデータを取得する制御部を備えた治療支援システムの動作方法であって、
    前記制御部が、
    前記３次元計測部から、患者の身体の体表面の３次元身体データを取得するとともに、身体断層計測装置から、前記患者の断層画像を取得し、前記断層画像において輪郭を抽出し、
    前記３次元身体データについて、前記断層画像と同じフォーマットの身体輪郭データを生成し、前記身体輪郭データと前記断層画像の輪郭とを位置合わせして、前記３次元身体データと前記断層画像とを合成した合成データを生成する検査支援処理と、
    前記合成データを用いて、治療時の姿勢における身***置で、前記断層画像に含まれる患部領域に対する治療装置の動作を定めた治療計画を生成する治療計画支援処理と、
    前記治療計画に含まれる前記患者の姿勢及び前記治療装置の動作についての治療指示を出力する治療支援処理を実行することを特徴とする治療支援システムの動作方法。
  7. 身体の体表面を撮影する３次元計測部及び身体断層計測装置からデータを取得する制御部を備えた治療支援システムを用いて、治療支援を実行するためのプログラムであって、
    前記制御部を、
    前記３次元計測部から、患者の身体の体表面の３次元身体データを取得するとともに、身体断層計測装置から、前記患者の断層画像を取得し、前記断層画像において輪郭を抽出し、
    前記３次元身体データについて、前記断層画像と同じフォーマットの身体輪郭データを生成し、前記身体輪郭データと前記断層画像の輪郭とを位置合わせして、前記３次元身体データと前記断層画像とを合成した合成データを生成する検査支援処理と、
    前記合成データを用いて、治療時の姿勢における身***置で、前記断層画像に含まれる患部領域に対する治療装置の動作を定めた治療計画を生成する治療計画支援処理と、
    前記治療計画に含まれる前記患者の姿勢及び前記治療装置の動作についての治療指示を出力する治療支援処理を実行する手段として機能させることを特徴とする治療支援プログラム。
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