JP6785485B2 - Ｘ線透視装置 - Google Patents
Ｘ線透視装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6785485B2 JP6785485B2 JP2016233960A JP2016233960A JP6785485B2 JP 6785485 B2 JP6785485 B2 JP 6785485B2 JP 2016233960 A JP2016233960 A JP 2016233960A JP 2016233960 A JP2016233960 A JP 2016233960A JP 6785485 B2 JP6785485 B2 JP 6785485B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ray
- image
- projection
- area
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 95
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 claims description 32
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 25
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 claims description 6
- 238000003066 decision tree Methods 0.000 claims description 5
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 17
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 17
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 6
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 5
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 2
- 238000013170 computed tomography imaging Methods 0.000 description 2
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4266—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/486—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data
- A61B6/487—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data involving fluoroscopy
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
- A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
- A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source
- A61N2005/1062—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source using virtual X-ray images, e.g. digitally reconstructed radiographs [DRR]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
- A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
- A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
- A61N5/1068—Gating the beam as a function of a physiological signal
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Physiology (AREA)
Description
この発明は、Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線をＸ線検出器により検出して被検者の特定部位を含む画像を取得し、この被検者の特定部位を含む画像から特定部位の位置を検出し、特定部位の動きを追跡するＸ線透視装置に関する。
腫瘍などの患部に対してＸ線や陽子線等の放射線を治療ビームとして照射する放射線治療においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍の近傍に球形状を有する金製のマーカを留置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療ビームの照射のタイミングを制御する構成を有するマーカトラッキング方式の放射線照射装置が提案されている（特許文献１参照）。
このような放射線照射装置においては、第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器から成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器から成る第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に留置されたマーカを撮影し、第１Ｘ線透視機構による二次元の透視画像と第２Ｘ線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。そして、連続してＸ線透視を行い、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することで、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出する。そして、検出されたマーカの位置情報に基づいて治療ビームの照射タイミングを制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。このマーカの位置情報を得るときには、テンプレートを利用したテンプレートマッチングが実行される。
ところで、上述したようにマーカを利用して腫瘍の動きを検出するためには、被検者の体内に、予めマーカを留置する必要がある。一方、近年、患者の腫瘍の領域などの特定部位をマーカのかわりに使用することで、マーカの留置を省略するマーカレストラッキングと呼称される方法も提案されている。
上述したマーカトラッキング方式を採用した場合においては、点状のマーカを追跡するのに対して、マーカレストラッキングを採用した場合においては、所定の大きさを持った特定部位そのものを追跡する。しかし、従来の追跡方法では、例えば、特定部位の中心等の、特定部位におけるいずれか一点の位置を算出する構成となっており、特定部位の領域を直接的に考慮したものではなかった。これに対して、治療ビームを照射する領域は、一定の大きさを持った領域として登録されており、特定部位についても、その領域を考慮することが望まれていた。
また、テンプレートマッチングを利用したマーカトラッキングにおいては、視認性の高いマーカ部分を選択してテンプレートを作成する。これに対し、マーカレストラッキングにおいては、特定部位の位置を選択してテンプレートを作成する。ここで、透視画像中における特定部位は視認性が低い場合が多く、特に、特定部位の境界部分はほとんど視認できない場合が多い。このような場合、特定部位の正確な位置を選択することが困難となり、特定部位の領域からずれた位置を選択してテンプレートが作成されてしまう場合がある。このような場合には、テンプレートマッチングの精度が低下するという問題が生ずる。
また、特定部位領域の選択は、ユーザーがＸ線透視画像を見ながら、手動でその位置を指定していたが、正確なテンプレートマッチングを実行するためには、多数のテンプレートを作成する必要があることから、テンプレートの作成に時間を要していた。このため、その間、検診台に固定されたまま待たされる患者に苦痛を与えるだけでなく、治療のスループットも低下するという問題が生ずる。
さらに、特定部位の追跡に、テンプレートマッチングではなく、機械学習等の他の追跡方法を使用する場合においても、オペレータが特定部位の追跡を治療直前に確認し、あるいは、治療中に監視するときに、特定部位の視認性が低いことから、特定部位を正しく追跡できているか否かを認識することが困難であるという問題も生ずる。
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、特定部位の領域を考慮して治療ビームを正確に照射することができ、また、好ましくは、特定部位の視認性が低い場合であっても、特定部位の確認を容易に実行することが可能なＸ線透視装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の特定部位を含むＸ線透視画像を収集して前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡することにより、放射線照射装置に対して治療ビームの照射信号を送信するＸ線透視装置であって、治療計画時に作成された被検者のＣＴ画像データ上において登録された治療ビームの照射領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記治療ビームの照射領域を表す投影領域を作成する照射領域投影部と、治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データ上において登録された特定部位の領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位の領域を表す投影領域を作成する特定部位投影部と、前記Ｘ線透視画像に対して、前記治療ビームの照射領域を表す投影領域を重畳するとともに、前記Ｘ線透視画像に対して、前記特定部位の領域を表す投影領域を前記Ｘ線透視画像に基づいて検出した前記特定部位の位置に重畳する重畳部と、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に重畳された前記特定部位の領域を表す投影領域が、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に重畳された前記治療ビームの照射領域を表す投影領域内に配置されたときに、放射線照射装置に対して前記治療ビームの照射信号を送信するゲーティング部と、を備えたことを特徴とする。
第２の発明は、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に対して重畳された前記治療ビームの照射領域を表す投影領域と、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に対して重畳された前記特定部位の領域を表す投影領域とを、前記Ｘ線透視画像とともに表示部に表示する画像表示部を備える。
第３の発明は、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するテンプレート領域選択部と、前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む領域から、前記特定部位を示すテンプレートを作成するテンプレート作成部と、前記Ｘ線透視画像と前記テンプレート作成部で作成されたテンプレートとを使用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記Ｘ線透視画像における前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、を備える。
第４の発明は、前記テンプレート領域選択部は、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより作成されたＤＲＲ画像、または、前記被検者を予めＸ線透視して得たＸ線透視画像を使用して学習させた機械学習により、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択する。
第５の発明は、前記機械学習は、サポートベクターマシン、決定木、ブースティングまたはニューラルネットワークである。
第６の発明は、治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、を備える。
第７の発明は、治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、前記Ｘ線透視画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、を備える。
第８の発明は、前記ＣＴ画像データは、前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データであり、前記ＤＲＲ画像作成部は、前記Ｘ線透視画像に対応づけられた位相のＣＴ画像データに基づいて前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成する。
第９の発明は、前記ＣＴ画像データは、前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データであり、前記特定部位投影部は、前記Ｘ線透視画像に対応づけられた位相のＣＴ画像データに基づいて前記特定部位の領域を表す投影領域を作成する。
第１０の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の特定部位を含むＸ線透視画像を収集して前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡することにより、放射線照射装置に対して治療ビームの照射信号を送信するＸ線透視装置であって、治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データ上において登録された前記特定部位の領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位の領域を表す投影領域を作成する特定部位投影部と、治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するテンプレート領域選択部と、前記テンプレート領域選択部により選択された前記Ｘ線透視画像における前記特定部位を含む領域の画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む領域から、前記特定部位を示すテンプレートを作成するテンプレート作成部と、前記Ｘ線透視画像と前記テンプレート作成部で作成されたテンプレートとを使用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記Ｘ線透視画像における前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、を備えたことを特徴とする。
第１１の発明は、前記テンプレート領域選択部は、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより作成されたＤＲＲ画像、または、前記被検者を予めＸ線透視して得たＸ線透視画像を使用して学習させた機械学習により、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択する。
第１２の発明は、前記機械学習は、サポートベクターマシン、決定木、ブースティングまたはニューラルネットワークであるＸ線透視装置。
第１の発明によれば、Ｘ線透視画像に対して、治療ビームの照射領域を表す投影領域を重畳するとともに、特定部位の領域を表す投影領域をＸ線透視画像に基づいて検出した特定部位の位置に重畳することから、特定部位の領域を考慮して治療ビームを正確に照射することが可能となる。
第２の発明によれば、治療ビームの照射領域を表す投影領域と特定部位の領域を表す投影領域とをＸ線透視画像とともに表示部に表示することにより、特定部位の視認性が低い場合においても、特定部位の確認を容易に実行することが可能となる。
第３の発明によれば、テンプレートマッチングを利用して検出した特定部位の位置に特定部位の領域を表す投影領域を重畳することが可能となる。
第４および第５の発明によれば、機械学習を利用して特定部位を含む領域を選択することができるので、テンプレートの作成時間を短縮することが可能となる。
第６の発明によれば、特定部位を含む画像とＤＲＲ画像に特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを表示することから、特定部位の視認性が低い場合においても、テンプレートの作成時に両画像を比較することで、テンプレートの位置が適切であるか否かを確認することが可能となる。
第７の発明によれば、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像に特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを表示することから、特定部位の視認性が低い場合においても、動体追跡時に両画像を比較することで、動体追跡が正しく実行されているか否かを確認することが可能となる。
第８の発明によれば、４次元ＣＴデータを使用することにより、被検者の呼吸位相に対応したＤＲＲ画像を作成することが可能となる。
第９の発明によれば、４次元ＣＴデータを使用することにより、被検者の呼吸位相に対応した投影領域を作成することが可能となる。
第１０の発明によれば、テンプレートの作成時に、Ｘ線透視画像における特定部位を含む領域の画像とＤＲＲ画像に特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを表示することから、特定部位の視認性が低い場合においても、選択された特定部位を含む領域が正確であるか否かを確認することが可能となる。
第１１および第１２の発明によれば、機械学習を利用して特定部位を含む領域を選択することができるので、テンプレートの作成時間を短縮することが可能となる。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視装置を、放射線照射装置９０とともに示す斜視図である。これらのＸ線透視装置と放射線照射装置９０とにより、放射線照射装置が構成される。
放射線照射装置９０は、カウチとも呼称される検診台２９上の被検者に対して放射線照射を行うものであり、治療室の床面に設置された基台９１に対して揺動可能に設置されたガントリー９２と、このガントリー９２に配設された治療ビームを出射するヘッド９３とを備える。この放射線照射装置９０によれば、ガントリー９２が基台９１に対して揺動することにより、ヘッド９３から照射される治療ビームの照射方向を変更することができる。このため、被検者における腫瘍等の患部に対して様々な方向から治療ビームを照射することが可能となる。
この放射線照射装置９０とともに使用されるＸ線透視装置は、被検者の患部の位置を特定する動体追跡を行うためのＸ線透視を実行するものである。すなわち、上述した放射線照射装置９０を使用した放射線治療時においては、放射線を被検者の体動に伴って移動する患部に正確に照射する必要がある。このため、被検者における腫瘍等の特定の形状を有する部位を特定部位として予め登録し、この特定部位を連続的にＸ線透視して、特定部位の三次元の位置情報を演算することで、特定部位を高精度で検出する、所謂、動体追跡を行う構成となっている。このように、従来の被検者における患部付近にマーカを留置する代わりに、被検者における腫瘍等の特定部位の画像をマーカとして使用する動体追跡の手法は、マーカレストラッキングと呼称されている。
このＸ線透視装置は、第１Ｘ線管１１ａおよび第２Ｘ線管１１ｂと、第１フラットパネルディテクタ２１ａおよび第２フラットパネルディテクタ２１ｂとを備える。第１Ｘ線管１１ａから照射されたＸ線は、検診台２９上の被検者を透過した後、第１フラットパネルディテクタ２１ａにより検出される。第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとは、第１Ｘ線撮影系を構成する。第２Ｘ線管１１ｂから照射されたＸ線は、検診台２９上の被検者を透過した後、第２フラットパネルディテクタ２１ｂにより検出される。第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとは、第２Ｘ線撮影系を構成する。
図２は、この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
このＸ線透視装置は、論理演算を実行するプロセッサーとしてのＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、上述した第１Ｘ線管１１ａ、第２Ｘ線管１１ｂと、第１フラットパネルディテクタ２１ａ、第２フラットパネルディテクタ２１ｂとに接続されている。また、この制御部３０は、液晶表示パネル等から構成される表示部４２と接続されている。
この制御部３０は、機能的構成として、ＤＲＲ画像作成部３１と、Ｘ線透視画像作成部３２と、テンプレート領域選択部３３と、テンプレート作成部３４と、位置検出部３５と、照射領域投影部３６と、特定部位投影部３７と、重畳部３８と、画像表示部３９と、ゲーティング部４０と、画像のデータを含む各種のデータを記憶するための記憶部４１とを備える。
ＤＲＲ画像作成部３１は、治療計画時に作成された、被検者の連続する複数の呼吸位相における特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、特定部位を含むＤＲＲ画像を作成する。また、Ｘ線透視画像作成部３２は、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとから成る第１Ｘ線撮影系および第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとから成る第１Ｘ線撮影系によるＸ線透視により基づいてＸ線透視画像を作成する。
テンプレート領域選択部３３は、テンプレートマッチングを実行するためのテンプレートの作成時において、Ｘ線透視画像から特定部位を含む領域を選択する。また、テンプレート作成部３４は、テンプレート領域選択部３３により選択された特定部位を含む領域から、特定部位を示すテンプレートを作成する。さらに、位置検出部３５は、テンプレート作成部３４で作成されたテンプレートとＸ線透視画像とを使用してテンプレートマッチングを行うことにより、Ｘ線透視画像における特定部位の位置を検出する。
照射領域投影部３６は、治療計画時に作成された被検者のＣＴ画像データ上において登録された治療ビームの照射領域に基づいて、被検者の連続する複数の呼吸位相における特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａおよび第２Ｘ線管１１ｂと第１フラットパネルディテクタ２１ａおよび第２フラットパネルディテクタ２１ｂとの幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、治療ビームの照射領域を表す投影領域を作成する。また、特定部位投影部３７は、治療計画時に作成された被検者のＣＴ画像データ上において登録された特定部位の領域に基づいて、被検者の連続する複数の呼吸位相における特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａおよび第２Ｘ線管１１ｂと第１フラットパネルディテクタ２１ａおよび第２フラットパネルディテクタ２１ｂとの幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、特定部位の領域を表す投影領域を作成する。重畳部３８は、Ｘ線透視画像に対して、治療ビームの照射領域を表す投影領域を重畳するとともに、Ｘ線透視画像に対して、特定部位の領域を表す投影領域を、Ｘ線透視画像に基づいて位置検出部３５により検出した特定部位の位置に重畳する。
画像表示部３９は、重畳部３８によりＸ線透視画像に対して重畳された治療ビームの照射領域を表す投影領域と、重畳部３８によりＸ線透視画像に対して重畳された特定部位の領域を表す投影領域とを、Ｘ線透視画像作成部３２において作成されたＸ線透視画像とともに表示部４２に表示する。また、この画像表示部３９は、テンプレート領域選択部３３により選択された特定部位を含む画像と、ＤＲＲ画像作成部３１により作成されたＤＲＲ画像に対して特定部位投影部３７において作成された特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部４２に表示する。さらに、この画像表示部３９は、Ｘ線透視画像作成部３２により作成されたＸ線透視画像と、ＤＲＲ画像作成部３１により作成されたＤＲＲ画像に対して特定部位投影部３７において作成された特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部４２に表示する。
ゲーティング部４０は、重畳部３８によりＸ線透視画像に重畳された特定部位の領域を表す投影領域が、重畳部３８によりＸ線透視画像に重畳された治療ビームの照射領域を表す投影領域内に配置されたときに、放射線照射装置９０に対して治療ビームの照射信号を送信する。
また、この制御部３０は、上述した放射線照射装置９０と、治療計画装置９９とに接続されている。なお、制御部３０と治療計画装置９９とは、病院内の被検者管理システムの院内通信である放射線科情報システム（ＲＩＳ）を介して接続されてもよい。ここで、治療計画装置９９は、放射線治療を行うに先だって、治療計画を作成するためのものである。この治療計画装置は、ＣＴ撮影装置により被検者の３次元ＣＴ撮影を連続して複数回行うことにより得た、被検者の連続する複数の呼吸位相における特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データを記憶している。そして、この４次元ＣＴ画像データと被検者のその他のデータとに基づいて、被検者の治療計画が作成される。
次に、この発明に係るＸ線透視装置を利用した動体追跡動作および治療ビームの照射動作について説明する。図３は、この発明に係るＸ線透視装置を利用した動体追跡動作および治療ビームの照射動作を示すフローチャートである。
Ｘ線透視を実行するときには、最初に、図２に示すＤＲＲ画像作成部３１により、治療計画記憶時に作成された４次元ＣＴ画像データに基づいて、特定部位を含む複数のＤＲＲ画像を作成する（ステップＳ１）。ここで、治療計画時に作成される４次元ＣＴデータとは、治療計画記憶時において、連続する複数の呼吸位相において、経時的に連続して撮影される特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群である。このＤＲＲ画像は、治療計画時に作成された被検者の４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより作成される。
このＤＲＲ画像作成工程においては、治療計画時に作成された４次元ＣＴデータのうち、少なくとも被検者に放射線照射装置９０から治療ビームが照射される呼吸位相を含む複数の呼吸位相のＣＴ画像データに基づいて、特定部位を含む複数のＤＲＲ画像が作成される。これらのＤＲＲ画像は、記憶部４１に記憶される。
次に、図２に示すＸ線透視画像作成部３２により、テンプレートを作成するためのＸ線透視画像を作成する（ステップＳ２）。このときには、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系とを利用してＸ線透視を実行することにより、複数の被検者における腫瘍等の特定部位のＸ線透視画像を取得する。このＸ線透視画像は、記憶部４１に記憶される。
次に、図２に示す照射領域投影部３６により、治療ビームの照射領域を表す投影領域を作成する照射領域投影工程を実行する（ステップＳ３）。すなわち、治療計画時に作成された４次元ＣＴデータのうち、少なくとも被検者に放射線照射装置９０から治療ビームが照射される呼吸位相を含む複数の呼吸位相のＣＴ画像データを使用し、これらのＣＴ画像データ上において登録された治療ビームの照射領域に基づいて、これらのＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、治療ビームの照射領域を表す投影領域を作成する。この治療ビームの照射領域を表す投影領域は、Ｘ線透視画像上あるいはＤＲＲ画像上において治療ビームの照射領域を表す領域となる。なお、治療計画時においては、治療ビームの照射領域は、ＣＴ画像データ上において予め登録されている。この照射領域投影工程においては、この予め登録された治療ビームの照射領域が利用される。
次に、図２に示す特定部位投影部３７により、特定部位の領域を表す投影領域を作成する特定部位投影工程を実行する（ステップＳ４）。すなわち、治療計画時に作成された４次元ＣＴデータのうち、少なくとも被検者に放射線照射装置９０から治療ビームが照射される呼吸位相を含む複数の呼吸位相のＣＴ画像データを使用し、これらのＣＴ画像データ上において登録された特定部位の領域に基づいて、これらのＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、特定部位の領域を表す投影領域を作成する。この特定部位の領域を表す投影領域は、Ｘ線透視画像上あるいはＤＲＲ画像上において特定部位を表す領域となる。なお、治療計画時においては、特定部位の領域は、ＣＴ画像データ上において予め登録されている。この特定部位投影工程においては、この予め登録された特定部位の領域が利用される。
次に、特定部位の位置を検出するためのテンプレートマッチングに使用されるテンプレートを作成するために、識別器作成工程（ステップＳ５）と、テンプレート領域設定工程（ステップＳ６）と、テンプレート作成工程（ステップＳ７）とを実行する。なお、以下の実施形態においては、テンプレートマッチングを利用して特定部位の位置を検出しているが、機械学習を利用した識別により特定部位の位置を検出するようにしてもよい。また、テンプレートマッチングと機械学習を併用することにより、特定部位の位置を検出するようにしてもよい。
識別器作成工程（ステップＳ５）においては、ＤＲＲ画像作成部３１により作成された複数のＤＲＲ画像を使用して、機械学習により特定部位を認識するための識別器を作成する。このときには、４次元ＣＴ画像データにおいて、投影座標や角度などのＤＲＲ画像作成のためのパラメータを変化させて大量の正解画像を作成する。このとき、必要に応じ、治療計画で登録された４次元ＣＴ画像データにおける特定部位の位置と大きさから、ＤＲＲ画像上の特定部位の位置と大きさを認識して自動的にトリミングを実行するようにしてもよい。また、正解画像の作成時には、必要に応じ、トリミング後の画像を自動的にわずかに平行移動、回転、変形、拡大縮小、コントラスト変化、ノイズ付加、エッジ強調した画像を機械学習のための正解画像としてもよい。トリミングした画像を平行移動、回転、変形、拡大縮小した画像も正解画像として使用するのは、腫瘍等の被検者の特定部位が被検者の体内で４次元ＣＴ画像データに対して再現性のない移動または変形した際にも特定部位をより確実に追跡できるようにするためである。また、トリミングした画像をコントラスト変化、ノイズ付加、エッジ強調した画像も正解画像として使用するのは、ＤＲＲ画像とＸ線画像の画質の違いを吸収し、特定部位をより確実に検出できるようにするためである。そして、作成後の正解画像と不正解画像とを利用して、識別器を作成する。
ここで、正解画像とともに使用される不正解画像は、例えば、以下の方法により作成される。すなわち、不正解画像を作成するときには、ＤＲＲ画像作成部３１により作成された特定部位を含むＤＲＲ画像から、特定部位を避けたランダムな位置、すなわち、特定画像の背景となる位置において、複数回のトリミングを行うことで、不正解画像が作成される。また、不正解画像を作成するときには、さらに、特定部位を含まないＤＲＲ画像を使用して不正解画像が作成される。
この識別器作成工程で利用される機械学習としては、例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ／Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に代表されるＤｅｅｐ Ｌｅａｒｎｉｎｇ（深層学習）を利用することができる。この畳み込みニューラルネットワークは、パターン認識を実行するときに、多くの手法の中でも最も認識性能の高い学習モデルの一つである。また、認識性能に優れた機械学習として、畳み込みニューラルネットワークにかえて、決定木、ＳＶＭ（Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅ／サポートベクターマシン）や、Ｈａａｒ‐ｌｉｋｅ特徴量などによるＢｏｏｓｔｉｎｇ（ブースティング）を利用してもよい。なお、上述した正解画像および不正解画像の作成と、識別器の作成とは、図２に示すテンプレート領域選択部３３により実行される。
テンプレート領域設定工程（ステップＳ６）においては、腫瘍等の被検者の特定部位Ｃを含む領域をテンプレート領域として設定する。図４は、テンプレート領域設定工程を示す説明図である。なお、この図においては、１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘは、Ｘ線透視により得られたＸ線透視画像を示し、１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄは、それらのＸ線透視画像に対応する位相のＤＲＲ画像を示している。
この図においては、例えば、腫瘍等の被検者の特定部位Ｃを含むＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘを３枚連続で撮影した状態を示している。実際には、これらの画像は、所定のフレームレートでより多くの枚数が撮影される。そして、図２に示すテンプレート領域選択部３３により、先に作成された識別器を使用して識別を行うことにより、これらのＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘから、特定部位Ｃの位置を検出する。そして、この特定部位Ｃを含む領域を、図４において破線で示すテンプレート領域として設定する(ステップＳ６)。
このＸ線透視と特定部位Ｃの位置の検出を連続して実行することにより、特定部位Ｃを含む領域が選択される。このとき、図２に示す画像表示部３９により、ＤＲＲ画像作成部３１により作成された特定部位Ｃを含むＤＲＲ画像に対して、特定部位投影部３７により作成した特定部位Ｃの領域を表す投影領域を重畳した画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄも並列して表示される。オペレータは、これらのＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２ＸおよびＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄを見比べて、選択された特定部位Ｃの位置が適切であるか判断することが可能となる。特定部位Ｃの位置にずれがあるなど不適切であった場合は、オペレータがこれを修正するようにしてもよい。
なお、特定部位Ｃの領域としては、例えば、臨床標的体積ＣＴＶ（Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ）等を採用することができる。これらは、治療計画に登録されており、Ｘ線透視装置の幾何学的透視条件から、ＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄ上に投影された領域を計算する。この投影された領域の輪郭をＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄに重畳して表示する。
また、同様に、図２に示す画像表示部３９により、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘにおいて選択された特定部位Ｃの位置についても、特定部位投影部３７により作成された特定部位Ｃの領域を表す投影領域を、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘに重畳して表示する。
図４においては、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２ＸおよびＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄに対して重畳表示された特定部位の領域を表す投影領域を符号ＣＴＶで示している。なお、この図においては、説明の便宜上ＣＴＶを円形で表示しているが、実際には、ＣＴＶは被検者の特定部位Ｃの形状に相似した形状となっている。
なお、ＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄや特定部位Ｃの領域としては、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘと位相の対応をとって、最も近い位相のものを表示する。この位相の同期をとるときには、例えば、被検者の胸部から腹部の動きをカメラや圧力センサなどで監視する外部機器からの信号を利用することができる。また、画像の一致度から最も近い位相を選択してもよく、オペレータが手動で選択するようにしてもよい。
なお、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２ＸとＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄとは、必ずしも同時に並列して表示される必要はなく、それらを交互に表示してもよい。要するに、選択された特定部位Ｃの位置が適切であるか否かが判断できる表示形態であればよい。
テンプレート作成工程（ステップＳ７）においては、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘにおいて選択された特定部位Ｃを含む領域に対して、トリミングが実行される。図４に示すトリミング後の画像１０５、１０６、１０７の各々が、マルチテンプレートマッチングに使用されるテンプレートとして選択される。このテンプレートは、図２に示す記憶部４１に記憶される。なお、これらの画像１０５、１０６、１０７を、次回の治療以降に機械学習用の正解画像として使用してもよい。同様に、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘの各々は、選択されたテンプレート１０５、１０６、１０７の位置を避けた上で、次回の治療以降に機械学習用の不正解画像として使用してもよい。
以上のように、識別器作成工程（ステップＳ５）、テンプレート領域設定工程（ステップＳ６）およびテンプレート作成工程（ステップＳ７）を実行する過程において、特定部位投影部３７により作成した特定部位Ｃの領域を表す投影領域を重畳したＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘとともに、特定部位投影部３７により作成した特定部位Ｃの領域を表す投影領域を重畳したＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄが表示される。オペレータは、これらのＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２ＸおよびＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄを見比べることが可能となる。これにより、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘにおける特定部位Ｃの視認性が低い場合であっても、選択された特定部位Ｃの位置が適切であるか確実に判断することが可能となる。
そして、上述した識別器作成工程（ステップＳ５）、テンプレート領域設定工程（ステップＳ６）およびテンプレート作成工程（ステップＳ７）は、機械学習により自動的に実行することが可能となる。このため、放射線治療の直前にオペレータが手動でテンプレートを選択する場合のように、被検者を時間的に拘束することなく、また、放射線治療のスループットを向上させることが可能となる。目視による確認を行うため、機械学習による選択は必ずしもリアルタイムである必要はなく、位置精度を重視した計算コストの大きなアルゴリズムも使用することが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、Ｘ線透視画像作成部３２により作成されたＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘに対して機械学習を実行することにより、テンプレート領域を選択する構成を採用しているが、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘにかえて、ＤＲＲ画像作成部３１により４次元ＣＴ画像データに基づいて作成された、特定部位を含むＤＲＲ画像１００Ｄ、１０１Ｄ、１０２Ｄに対して機械学習を実行することにより、テンプレート領域を選択する構成を採用してもよい。
また、上述した実施形態においては、機械学習によりテンプレート領域を設定する構成を採用しているが、オペレータがＸ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘから特定部位Ｃ部分をトリミングするようにしてもよい。また、このようにオペレータがトリミングを行うかわりに、治療計画に用いる４次元ＣＴデータにおける特定部位Ｃの位置から、各位相の特定部位Ｃの投影位置を取得し、Ｘ線透視画像１００Ｘ、１０１Ｘ、１０２Ｘと４次元ＣＴデータとの対応関係から、特定部位Ｃの位置を認識して自動的にトリミングを実行するようにしてもよい。さらに、４次元ＣＴデータを利用して特定部位Ｃのおおよその位置を取得し、オペレータがこれを修正するようにしてもよい。
以上の準備工程が完了すれば、被検者を、再度、検診台２９上に載置し、この発明に係るＸ線透視装置によりＸ線透視による動体追跡を実行する（ステップＳ８）。このＸ線透視は、例えば３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）程度の、所定のフレームレートで実行される。そして、所定のフレームレートで取得された複数のＸ線透視画像に対して、テンプレート作成工程（ステップＳ７）で作成され、図２に示す記憶部４１に記憶された複数のテンプレートを利用してマルチテンプレートマッチングを実行することにより、特定部位Ｃの位置を検出する（ステップＳ９）。
このマルチテンプレートマッチングでは、例えば、Ｘ線透視画像をサーチし、そのサーチ領域の画像と記憶部４１に記憶されている複数のテンプレート画像と比較して、その類似性を求め、類似度が所定の閾値以上の位置を特定部位Ｃの位置と判定する。このテンプレートマッチングによる特定部位Ｃの位置の検出は、Ｘ線透視のフレームレートと一致するタイミングで実行される。
図５は、このときのＸ線透視画像の模式図である。また、図６は、図５に示すＸ線透視画像と同位相のＤＲＲ画像の模式図である。
このテンプレートマッチング時においては、治療ビームを照射する前に、オペレータは正しく追跡が行われているか否かの確認を目視により行う。
このときには、図５に示すように、図２に示す画像表示部３９が、Ｘ線透視画像に対して、治療ビームの照射領域を表す投影領域を、表示部４２に表示する（ステップＳ１０）。このような照射領域は、例えば、計画標的体積ＰＴＶ（Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｖｏｌｕｍｅ）である。この計画標的体積ＰＴＶは、治療計画に登録されている。そして、図２に示す照射領域投影部３６は、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、Ｘ線透視画像上に投影すべき領域を計算する。そして、重畳部３８はこの領域をＸ線透視画像上に重畳する。画像表示部３９は、Ｘ線透視画像上に重畳された投影領域の輪郭を、Ｘ線透視画像とともに、図２に示す表示部４２に表示する。この投影領域は、図５において符号ＰＴＶを付した一点鎖線で図示されている。なお、表示部４２に表示される実際のＸ線透視画像上においては、この投影領域ＰＴＶは特定の色からなる線で表示される。
また、同様に、図５に示すように、図２に示す画像表示部３９が、Ｘ線透視画像に対して、特定部位Ｃの領域を表す投影領域を、表示部４２に表示する（ステップＳ１０）。この特定部位Ｃの領域としては、例えば、上述した臨床標的体積ＣＴＶである。この臨床標的体積ＣＴＶは、上述したように、治療計画に登録されている。そして、図２に示す特定部位投影部３７は、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と、第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、Ｘ線透視画像上に投影すべき領域を計算する。そして、重畳部３８はこの領域を、Ｘ線透視画像に対して、Ｘ線透視画像に基づいて位置検出部３５により検出した特定部位の位置に重畳する。画像表示部３９は、Ｘ線透視画像上に重畳された投影領域の輪郭を、Ｘ線透視画像とともに、図２に示す表示部４２に表示する。この投影領域は、図５において符号ＣＴＶを付した実線で図示されている。なお、表示部４２に表示される実際のＸ線透視画像上においては、この投影領域ＣＴＶは、上述したＰＴＶとは異なる特定の色からなる線で表示される。
なお、図５においては、テンプレートの領域を示す矩形状の領域が、符号Ｔｅｍｐｌａｔｅを付した破線で図示されている。表示部４２に表示される実際のＸ線透視画像上においては、この領域Ｔｅｍｐｌａｔｅは、ＣＴＶやＰＴＶとは異なる特定の色からなる線で表示される。
また、図６に示すように、画像表示部３９は、Ｘ線透視画像の場合と同様に、ＤＲＲ画像作成部３１により作成されたＤＲＲ画像に対して、治療ビームの照射領域を表す投影領域ＣＴＶを表示部４２に表示する。オペレータは、表示部４２に表示されたＸ線透視画像とＤＲＲ画像とを比較することにより、被検者の特定部位Ｃの追跡が適切に実行されているか否かを確認することができる。
なお、図５および図６においては、説明の便宜上、ＣＴＶおよびＰＴＶを円形で示しているが、実際には、ＣＴＶおよびＰＴＶは、被検者の特定部位Ｃの形状に相似した形状となっている。
しかる後、放射線治療を開始する（ステップＳ１１）。このときには、重畳部３８によりＸ線透視画像における被検者の特定部位Ｃの位置に重畳された特定部位Ｃの領域を表す投影領域ＣＴＶが、重畳部３８によりＸ線透視画像に重畳された治療ビームの照射領域を表す投影領域ＰＴＶ内に配置されたときに、図２に示すゲーティング部４０が、放射線照射装置９０に対して治療ビームの照射信号を送信する。これにより、放射線照射装置９０のゲーティングがＯＮとなって、放射線照射装置９０におけるヘッド９３から被検者に対して治療ビームが照射される。この特定部位Ｃの位置の検出と治療ビームの線の照射とは、治療が終了するまで繰り返される。
この照射ビームの照射による治療中においても、オペレータは、表示部４２に表示されたＸ線透視画像とＤＲＲ画像とを比較することにより、被検者の特定部位Ｃの追跡が適切であるかを常に監視する。このとき、特定部位Ｃの領域を表す投影領域ＣＴＶが治療ビームの照射領域を表す投影領域ＰＴＶ内に配置されたときに、ランプ等を点灯させ、また、音を発して、これをオペレータに通知するようにしてもよい。
なお、ＤＲＲ画像作成部３１により作成されたＤＲＲ画像の位相と、Ｘ線透視画像作成部３２により作成されたＸ線透視画像の位相（すなわち、特定部位Ｃの画像の位相）とは、必ずしも一致しない。このため、両者の位相の対応をとって、最も近い位相のものを選択するようにすればよい。このときの位相同期は、被検者の胸部から腹部の動きをカメラや圧力センサなどで監視する外部機器からの信号を利用すればよい。また、画像の一致度から最も近い位相を選択してもよい。
なお、上述した実施形態においては、複数のテンプレートを使用したテンプレートマッチングにより被検者の特定部位Ｃの位置を追跡する構成を採用しているが、機械学習による識別により被検者の特定部位Ｃの位置を追跡する構成を採用してもよい。
１１ａ 第１Ｘ線管
１１ｂ 第２Ｘ線管
２１ａ 第１フラットパネルディテクタ
２１ｂ 第２フラットパネルディテクタ
２９ 検診台
３０ 制御部
３１ ＤＲＲ画像作成部
３２ Ｘ線透視画像作成部
３３ テンプレート領域選択部
３４ テンプレート作成部
３５ 位置検出部
３６ 照射領域投影部
３７ 特定部位投影部
３８ 重畳部
３９ 画像表示部
４０ ゲーティング部
４１ 記憶部
４２ 表示部
９０ 放射線照射装置
９９ 治療計画装置
Ｃ 特定部位
１１ｂ 第２Ｘ線管
２１ａ 第１フラットパネルディテクタ
２１ｂ 第２フラットパネルディテクタ
２９ 検診台
３０ 制御部
３１ ＤＲＲ画像作成部
３２ Ｘ線透視画像作成部
３３ テンプレート領域選択部
３４ テンプレート作成部
３５ 位置検出部
３６ 照射領域投影部
３７ 特定部位投影部
３８ 重畳部
３９ 画像表示部
４０ ゲーティング部
４１ 記憶部
４２ 表示部
９０ 放射線照射装置
９９ 治療計画装置
Ｃ 特定部位
Claims (12)
- Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の特定部位を含むＸ線透視画像を収集して前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡することにより、放射線照射装置に対して治療ビームの照射信号を送信するＸ線透視装置であって、
治療計画時に作成された被検者のＣＴ画像データ上において登録された治療ビームの照射領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記治療ビームの照射領域を表す投影領域を作成する照射領域投影部と、
治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データ上において登録された特定部位の領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位の領域を表す投影領域を作成する特定部位投影部と、
前記Ｘ線透視画像に対して、前記治療ビームの照射領域を表す投影領域を重畳するとともに、前記Ｘ線透視画像に対して、前記特定部位の領域を表す投影領域を前記Ｘ線透視画像に基づいて検出した前記特定部位の位置に重畳する重畳部と、
前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に重畳された前記特定部位の領域を表す投影領域が、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に重畳された前記治療ビームの照射領域を表す投影領域内に配置されたときに、放射線照射装置に対して前記治療ビームの照射信号を送信するゲーティング部と、
を備えたことを特徴とするＸ線透視装置。 - 請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に対して重畳された前記治療ビームの照射領域を表す投影領域と、前記重畳部により前記Ｘ線透視画像に対して重畳された前記特定部位の領域を表す投影領域とを、前記Ｘ線透視画像とともに表示部に表示する画像表示部を備えるＸ線透視装置。 - 請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するテンプレート領域選択部と、
前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む領域から、前記特定部位を示すテンプレートを作成するテンプレート作成部と、
前記Ｘ線透視画像と前記テンプレート作成部で作成されたテンプレートとを使用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記Ｘ線透視画像における前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、
を備えるＸ線透視装置。 - 請求項３に記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレート領域選択部は、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより作成されたＤＲＲ画像、または、前記被検者を予めＸ線透視して得たＸ線透視画像を使用して学習させた機械学習により、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するＸ線透視装置。 - 請求項４に記載のＸ線透視装置において、
前記機械学習は、サポートベクターマシン、決定木、ブースティングまたはニューラルネットワークであるＸ線透視装置。 - 請求項３に記載のＸ線透視装置において
治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、
前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、
を備えるＸ線透視装置。 - 請求項１に記載のＸ線透視装置において、
治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、
前記Ｘ線透視画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、
を備えるＸ線透視装置。 - 請求項６または請求項７に記載のＸ線透視装置において、
前記ＣＴ画像データは、前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データであり、
前記ＤＲＲ画像作成部は、前記Ｘ線透視画像に対応づけられた位相のＣＴ画像データに基づいて前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＸ線透視装置。 - 請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記ＣＴ画像データは、前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データであり、
前記特定部位投影部は、前記Ｘ線透視画像に対応づけられた位相のＣＴ画像データに基づいて前記特定部位の領域を表す投影領域を作成するＸ線透視装置。 - Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の特定部位を含むＸ線透視画像を収集して前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡することにより、放射線照射装置に対して治療ビームの照射信号を送信するＸ線透視装置であって、
治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データ上において登録された前記特定部位の領域に基づいて、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位の領域を表す投影領域を作成する特定部位投影部と、
治療計画時に作成された前記被検者のＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含むＤＲＲ画像を作成するＤＲＲ画像作成部と、
前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するテンプレート領域選択部と、
前記テンプレート領域選択部により選択された前記Ｘ線透視画像における前記特定部位を含む領域の画像と、前記ＤＲＲ画像作成部により作成されたＤＲＲ画像に対して前記特定部位投影部において作成された前記特定部位の領域を表す投影領域を重畳した画像とを、表示部に表示する画像表示部と、
前記テンプレート領域選択部により選択された前記特定部位を含む領域から、前記特定部位を示すテンプレートを作成するテンプレート作成部と、
前記Ｘ線透視画像と前記テンプレート作成部で作成されたテンプレートとを使用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記Ｘ線透視画像における前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とするＸ線透視装置。 - 請求項１０に記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレート領域選択部は、前記ＣＴ画像データに対して前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより作成されたＤＲＲ画像、または、前記被検者を予めＸ線透視して得たＸ線透視画像を使用して学習させた機械学習により、前記Ｘ線透視画像から前記特定部位を含む領域を選択するＸ線透視装置。 - 請求項１１に記載のＸ線透視装置において、
前記機械学習は、サポートベクターマシン、決定木、ブースティングまたはニューラルネットワークであるＸ線透視装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016233960A JP6785485B2 (ja) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Ｘ線透視装置 |
| US15/497,263 US10702713B2 (en) | 2016-12-01 | 2017-04-26 | X-ray fluoroscopic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016233960A JP6785485B2 (ja) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Ｘ線透視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018089065A JP2018089065A (ja) | 2018-06-14 |
| JP6785485B2 true JP6785485B2 (ja) | 2020-11-18 |
Family
ID=62240810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016233960A Active JP6785485B2 (ja) | 2016-12-01 | 2016-12-01 | Ｘ線透視装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10702713B2 (ja) |
| JP (1) | JP6785485B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2536650A (en) | 2015-03-24 | 2016-09-28 | Augmedics Ltd | Method and system for combining video-based and optic-based augmented reality in a near eye display |
| US11980507B2 (en) | 2018-05-02 | 2024-05-14 | Augmedics Ltd. | Registration of a fiducial marker for an augmented reality system |
| US11120622B2 (en) * | 2018-06-08 | 2021-09-14 | Data Integrity Advisors, Llc | System and method for biophysical lung modeling |
| JP7218118B2 (ja) | 2018-07-31 | 2023-02-06 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム |
| US11766296B2 (en) | 2018-11-26 | 2023-09-26 | Augmedics Ltd. | Tracking system for image-guided surgery |
| US10964074B2 (en) | 2019-01-28 | 2021-03-30 | Wisconsin Alumni Research Foundation | System for harmonizing medical image presentation |
| JP7311859B2 (ja) * | 2019-03-25 | 2023-07-20 | 株式会社日立製作所 | 動体追跡装置とそれを備えた放射線治療システム、プログラム、および動体の追跡方法 |
| JP7287828B2 (ja) * | 2019-04-26 | 2023-06-06 | 株式会社日立製作所 | 患者位置決めシステム、方法およびプログラム |
| US11980506B2 (en) | 2019-07-29 | 2024-05-14 | Augmedics Ltd. | Fiducial marker |
| JP7226207B2 (ja) * | 2019-09-13 | 2023-02-21 | 株式会社島津製作所 | 医用画像処理装置、ｘ線画像処理システム、および、学習モデルの生成方法 |
| US11382712B2 (en) | 2019-12-22 | 2022-07-12 | Augmedics Ltd. | Mirroring in image guided surgery |
| US11896445B2 (en) | 2021-07-07 | 2024-02-13 | Augmedics Ltd. | Iliac pin and adapter |
| JP2024048137A (ja) * | 2022-09-27 | 2024-04-08 | 株式会社日立製作所 | 照射位置確認支援装置、照射位置確認支援方法、および照射位置確認支援プログラム |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3053389U (ja) | 1998-04-20 | 1998-10-27 | 寿屋株式会社 | 埋設管用のケーブル支持体 |
| JP4344825B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2009-10-14 | 国立大学法人金沢大学 | 照射位置照合システム |
| JP2006180910A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 放射線治療装置 |
| US8081811B2 (en) * | 2007-04-12 | 2011-12-20 | Fujifilm Corporation | Method, apparatus, and program for judging image recognition results, and computer readable medium having the program stored therein |
| JP2010069086A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Toshiba Corp | 放射線治療システム及び画像表示方法 |
| US20100084350A1 (en) | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Jing Liu | Systems and Methods for Continuous Multiphase Reaction and Separation |
| JP5610441B2 (ja) * | 2008-11-12 | 2014-10-22 | 国立大学法人 筑波大学 | 放射線治療システム |
| JP6181459B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2017-08-16 | 株式会社日立製作所 | 放射線治療システム |
| JP6283876B2 (ja) * | 2013-09-12 | 2018-02-28 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | Ｘ線診断装置及び制御プログラム |
| JP6351017B2 (ja) | 2014-02-24 | 2018-07-04 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 放射線治療用動体追跡装置、放射線治療用照射領域決定装置および放射線治療装置 |
| JP6465283B2 (ja) * | 2014-12-04 | 2019-02-06 | 株式会社日立製作所 | 放射線治療システム |
-
2016
- 2016-12-01 JP JP2016233960A patent/JP6785485B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-26 US US15/497,263 patent/US10702713B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10702713B2 (en) | 2020-07-07 |
| US20180154180A1 (en) | 2018-06-07 |
| JP2018089065A (ja) | 2018-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6785485B2 (ja) | Ｘ線透視装置 | |
| JP6964309B2 (ja) | 放射線治療用追跡装置 | |
| KR102175394B1 (ko) | 의용 장치, 및 의용 장치의 제어 방법 | |
| JP6351017B2 (ja) | 放射線治療用動体追跡装置、放射線治療用照射領域決定装置および放射線治療装置 | |
| JP7125700B2 (ja) | Ｘ線透視装置およびｘ線透視方法 | |
| JP7099459B2 (ja) | 放射線治療用追跡装置、位置検出装置および動体追跡方法 | |
| KR102187814B1 (ko) | 의용 장치, 및 의용 장치의 제어 방법 | |
| KR102169948B1 (ko) | 의용 장치 및 방법 | |
| KR102391281B1 (ko) | 의용 장치 및 의용 장치의 제어 방법 | |
| JP6181459B2 (ja) | 放射線治療システム | |
| KR20190074975A (ko) | 의용 장치 및 의용 장치의 제어 방법 | |
| CN111918697B (zh) | 医用图像处理装置、治疗***以及存储介质 | |
| EP2984987B1 (en) | Method and system for marking of fluoroscope field-of-view | |
| JP2018153277A (ja) | Ｘ線透視装置 | |
| JP6115641B2 (ja) | Ｘ線透視装置およびｘ線透視方法 | |
| JP7279336B2 (ja) | Ｘ線撮影装置 | |
| JP6792840B2 (ja) | Ｘ線透視装置及びｘ線透視方法 | |
| JP7172850B2 (ja) | 位置決め装置 | |
| JP2019107392A (ja) | 医用装置、医用装置の制御方法およびプログラム | |
| JP6811960B2 (ja) | Ｘ線透視方法およびｘ線透視装置 | |
| JP6799292B2 (ja) | 放射線撮影装置および放射線画像検出方法 | |
| JP2019170884A (ja) | Ｘ線透視装置 | |
| JP2019162366A (ja) | Ｘ線撮影装置 | |
| KR20230117404A (ko) | 의료용 화상 처리 장치, 의료용 화상 처리 방법, 컴퓨터 판독가능한 기억 매체, 및 방사선 치료 장치 | |
| JP2019170794A (ja) | Ｘ線透視装置およびｘ線透視方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190403 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200225 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20200318 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200424 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200624 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201006 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201019 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6785485 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |