JP7099459B2 - 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 - Google Patents
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Description
11b 第2X線管
11c 第3X線管
11d 第4X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
21c 第3フラットパネルディテクタ
21d 第4フラットパネルディテクタ
30 制御部
31 DRR画像作成部
32 特定部位投影部
33 識別器学習部
34 特定部位領域検出部
35 照射信号発生部
90 放射線照射装置
99 治療計画装置
Claims (17)
- 被検者の、治療ビームが照射される部位である特定部位を含む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放射線治療用追跡装置であって、
治療計画時に作成された前記特定部位を含む領域のCT画像データに対して、前記被検者に対するX線管と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DRR画像を入力層とし、前記特定部位の領域を示す教師ラベル画像を出力層として機械学習を実行することにより、前記特定部位の領域を認識するための識別器を学習する識別器学習部と、
前記特定部位を含むX線透視画像に対して、前記識別器学習部で学習された前記識別器を使用して識別を行うことにより、前記特定部位の領域を検出する特定部位領域検出部と、
を備えることを特徴とする放射線治療用追跡装置。 - 請求項1に記載の放射線治療用追跡装置において、
治療計画時において前記特定部位を含む領域のCT画像データ上に登録された前記特定部位の領域に対して、前記被検者に対する前記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画像を作成する特定部位投影部をさらに備え、
前記識別器学習部は、前記特定部位投影部により作成された前記特定部位の領域を表す投影領域画像を前記教師ラベル画像として前記識別器を学習する放射線治療用追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記DRR画像作成部は、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を施して前記DRR画像を作成するとともに、
前記特定部位投影部は、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を施して前記特定部位の領域を表す投影領域画像を作成し、
前記DRR画像作成部と前記特定部位投影部とは、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを同一条件で変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を同一条件で施す放射線治療用追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記DRR画像作成部は、作成後のDRR画像に対して、コントラスト変化、ノイズ付加及びエッジ強調の少なくとも1つを実行する放射線治療用追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記識別器は、前記入力層と前記出力層の畳み込み層から構成されるニューラルネットワークである放射線治療用追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記識別器学習部は、機械学習を実行するときの損失関数の計算時に、前記教師ラベル画像における特定部位ラベルと背景ラベルとの面積に基づいて特定部位ラベルの重みを大きくして計算を行った後、学習の進捗に応じて特定部位ラベルの重みを順次小さくして計算を行う放射線治療用追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記識別器学習部は、機械学習を実行するときの損失関数の計算時に、画像全体の損失関数に対して、特定部位周辺をトリミングした画像に対する損失関数を重みづけした上で加算する放射線治療用動体追跡装置。 - 請求項2に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記DRR画像と前記X線透視画像とを画像処理する画像処理部をさらに備え、
前記識別器学習部は、前記DRR画像と前記画像処理部で画像処理されたDRR画像とを使用して前記機械学習を実行するとともに、
前記特定部位領域検出部は、前記特定部位を含むX線透視画像と前記画像処理部で前記DRR画像と同一条件により画像処理された前記特定部位を含むX線透視画像とに対して前記識別器学習部で学習された前記識別器を使用して識別を行う放射線治療用追跡装置。 - 被検者の特定部位を含むX線透視画像に基づいて前記特定部位の位置を検出する位置検出装置であって、
前記特定部位を含む領域のCT画像データに対して、前記被検者に対するX線管とX線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的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DRR画像を入力層とし、前記特定部位の領域を示す教師ラベル画像を出力層として機械学習を実行することにより、前記特定部位の領域を認識するための識別器を学習する識別器学習部と、
前記特定部位を含むX線透視画像に対して、前記識別器学習部で学習された前記識別器を使用して識別を行うことにより、前記特定部位の領域を検出する特定部位領域検出部と、
を備えることを特徴とする位置検出装置。 - 請求項9に記載の位置検出装置において、
治療計画時において前記特定部位を含む領域のCT画像データ上に登録された前記特定部位の領域に対して、前記被検者に対する前記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画像を作成する特定部位投影部をさらに備え、
前記識別器学習部は、前記特定部位投影部により作成された前記特定部位の領域を表す投影領域画像を前記教師ラベル画像として識別器を学習する位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記DRR画像作成部は、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を施して前記DRR画像を作成するとともに、
前記特定部位投影部は、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を施して前記特定部位の領域を表す投影領域画像を作成し、
前記DRR画像作成部と前記特定部位投影部とは、前記幾何学的透視条件の投影座標および角度の少なくとも一方を含むパラメータを同一条件で変化させ、あるいは、画像の回転、変形及び拡大縮小の少なくとも1つを含む画像処理を同一条件で施す位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記DRR画像作成部は、作成後のDRR画像に対して、コントラスト変化、ノイズ付加及びエッジ強調の少なくとも1つを実行する位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記識別器は、前記入力層と前記出力層の畳み込み層から構成されるニューラルネットワークである位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記識別器学習部は、機械学習を実行するときの損失関数計算時に、前記教師ラベル画像における特定部位ラベルと背景ラベルとの面積に基づいて特定部位ラベルの重みを大きくして計算を行った後、学習の進捗に応じて特定部位ラベルの重みを順次小さくして計算を行う位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記識別器学習部は、機械学習を実行するときの損失関数計算時に、画像全体の損失関数に対して、特定部位周辺をトリミングした画像に対する損失関数を重みづけした上で加算する位置検出装置。 - 請求項10に記載の位置検出装置において、
前記DRR画像と前記X線透視画像とを画像処理する画像処理部をさらに備え、
前記識別器学習部は、前記DRR画像と前記画像処理部で画像処理されたDRR画像とを使用して前記機械学習を実行するとともに、
前記特定部位領域検出部は、前記特定部位を含むX線透視画像と前記画像処理部で前記DRR画像と同一条件により画像処理された前記特定部位を含むX線透視画像とに対して前記識別記学習部で学習された前記識別器を使用して識別を行う位置検出装置。 - 放射線治療用追跡装置によって実施される、被検者の、治療ビームが照射される部位である特定部位を含む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動体追跡方法であって、
前記放射線治療用追跡装置が、治療計画時に作成された前記特定部位を含む領域のCT画像データに対して、前記被検者に対するX線管と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画像作成工程と、
前記放射線治療用追跡装置が、治療計画時において前記特定部位を含む領域のCT画像データ上に登録された前記特定部位の領域に対して、前記被検者に対する前記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画像を作成する特定部位投影工程と、
前記放射線治療用追跡装置が、前記DRR画像作成工程において作成されたDRR画像を入力層とし、前記特定部位投影工程において作成された投影領域画像を出力層として機械学習を実行することにより、前記特定部位の位置を認識するための識別器を学習する識別器学習工程と、
前記放射線治療用追跡装置が、前記X線管から照射され前記被検者を通過したX線を前記X線検出器により検出して得た前記特定部位を含むX線透視画像に対して、前記識別器学習工程において学習された前記識別器を使用して識別を行うことにより、前記特定部位の領域を検出する特定部位領域検出工程と、
を含むことを特徴とする動体追跡方法。
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