JP7140320B2 - 医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
<構成>
図1は、第1の実施形態の医用装置100を含む治療システム1の構成図である。治療システム1は、例えば、治療装置10と、医用装置100とを備える。
<探索領域設定部130>
探索領域設定部130は、取得部128により取得された透視画像TIに対する探索領域の位置および大きさを設定する。図2は、透視画像TIに重畳された探索領域RおよびテンプレートTの一例を示す図である。なお図2では、説明の便宜上、補正部131により補正されていない画像を示している。ただし、ターゲット位置PTの探索は、実際には後述するように補正部131により補正された画像に基づき行われる。
撮影部30の基準位置に対して撮影部30の実際の位置がずれている場合、三次元ボリュームデータから得られるDRR画像と、撮影部30から取得される透視画像TIとが細部において一致しない可能性がある。撮影部30の基準位置とは、例えば、撮影部30が本来配置される設計位置(放射線源12-1、12-2および検出器13-1、13-2が本来配置される設計位置)である。撮影部30の実際の位置がずれているとは、例えば、治療装置10の設置場所に対する撮影部30の据え付け誤差(放射線源12-1、12-2および検出器13-1、13-2の据え付け誤差)が存在する場合などである。
表示制御部124は、補正部131により補正された画像を表示する画面を、入力・表示部120に表示させる。本実施形態では、表示制御部124は、補正部131により補正された画像に、ゲーティングウインドウを重畳して表示させる。なお、表示制御部124の機能については、詳しく後述する。
以下、治療システム1における治療の流れについて説明する。治療システム1は、例えば、計画段階、位置決め段階、準備段階、確認段階、治療段階の複数の段階に分けて行われる。また、治療システム1は、例えば、内部呼吸同期であるマーカレス追跡およびマーカ追跡、外部呼吸同期の3つのモードを切り替えて治療を行うことができる。マーカレス追跡には、テンプレートマッチング法や、機械学習を用いた手法などがある。以下では、テンプレートマッチング法を用いたマーカレス追跡について説明し、照射方法としてゲーテッド照射法を採用するものとして説明する。医用装置100は、テンプレートマッチング法と、機械学習を用いた手法とを切り替え可能であってもよい。
計画段階において、まず、被検体PのCT撮影が行われる。CT撮影では、様々な呼吸位相毎に、様々な方向から被検体Pが撮影される。次に、CT撮影の結果に基づいて4DCT画像が生成される。4DCT画像は、三次元のCT画像(前述した三次元ボリュームデータの一例)を時系列にn個並べたものである。このn個および時系列画像の時間間隔を乗算して求められる期間は、例えば、呼吸位相が1周期分変化する期間をカバーするように設定される。4DCT画像は、記憶部160に格納される。
位置決め段階においては、寝台位置の調整が行われる。被検体Pは寝台11に寝かされ、シェルなどで固定される。まず、寝台位置の粗い調整が行われる。この段階において、作業者が、被検体Pの位置と姿勢を目視で確認し、照射門14からの治療ビームBが当たりそうな位置へ寝台11を動かす。これにより、寝台11の位置が粗く調整される。次に、寝台位置を細かく調整するために利用する画像が撮影される。例えば、3D-2Dレジストレーションが行われる場合は透視画像TIが撮影される。透視画像TIは、例えば被検体Pが息を吐き切ったタイミングで撮影される。寝台11の位置は粗く調整済みであるため、透視画像TIには、被検体Pのターゲット付近が写っている。例えば、透視画像TIは、補正部131によってアライメント補正が行われて用いられる。
位置決め段階が終了すると、準備段階に移行する。まず4DCT画像から各位相のDRR画像が作成される。DRR画像の作成は4DCT画像撮影以降であればいつ実施してもよい。このとき、治療計画において設定されたゲーティングウインドウを射影した位置がDRR画像上のゲーティングウインドウとして設定される。準備段階では、まず参照画像を作成するための透視画像TIの撮影が行われる。透視画像TIは、例えば、被検体Pの2呼吸分をカバーするように撮影される。また、透視画像TIは、補正部131によりアライメント補正が行われる。以下、アライメント補正が行われた透視画像TIも、単に「透視画像TI」と称される。また、被検体Pが深呼吸を行う間、被検体Pの外部呼吸波形が、透視画像TIと同期してセンサ15により取得される。取得された外部呼吸波形は、表示制御部124により入力・表示部120に表示される。撮影された透視画像TIには、外部呼吸波形から求められる被検体Pの呼吸位相に基づく追跡値が対応付けられる。
そして、再度、透視画像TIの撮影が開始される。ターゲット位置特定部140は、時系列で入力される透視画像TIに対してテンプレートTとのマッチングを行い、透視画像TIに対してターゲット位置PTを割り付ける。表示制御部124は、透視画像TIを動画として入力・表示部120に表示させながら、ターゲット位置PTが割り付けられた透視画像TIのフレームにターゲット位置PTを重畳表示させる。この結果、医師などによりターゲット位置PTの追跡結果が確認される。
治療段階では、出力制御部150が、透視画像TI-1、TI-2の双方に関して、ターゲット位置PTがゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号を治療装置10に出力する。これによって、治療ビームBが被検体Pの患部に照射され、治療が行われる。なお、ターゲット位置PTが患部の位置である場合には、追跡したターゲット位置がゲーティングウィンドウ内に収まっている場合に治療ビームBが照射される。この場合、ターゲットは、「所定の対象」の一例である。また、ターゲット位置PTが被検体Pの特徴箇所の位置である場合には、予め学習されたターゲット位置PTと患部の位置との関係に基づいて、ターゲット位置PTから導出された患部の位置がゲーティングウィンドウ内に収まっている場合に治療ビームBが照射される。この場合、患部は、「所定の対象」の一例である。なお、これらの複合手法によって患部の位置に治療ビームBが照射されてもよい。すなわち、ターゲット位置PTとして患部の位置と、特徴箇所の位置とをそれぞれ設定しておき、患部が第1ゲーティングウインドウに収まり、特徴箇所が第2ゲーティングウインドウに収まる場合に治療ビームBを照射するようにしてもよい。
以下、上記説明した治療の流れをサポートするための、医用装置100の処理について説明する。
x=au+bv
y=cu+dv
の関係があると言える。ここで、a,b,c,dは、アライメント補正の補正値に基づいて求められる値である。すなわち、上記係数(a,b,c,d)を適切に設定することで、アライメント補正後の画像座標の全てに、アライメント補正前の画像座標を対応させることができる。このため、必要に応じて追加的な画像処理(例えば、コピーや、小数画素の場合は平均など)を行うことで、画面のなかでアライメント補正前の探索領域Rに対応する領域を、アライメント補正後の画像で埋めることができる。これにより、画面に上記空白が生じないようにすることができる。
次に、第2の実施形態の医用装置100Aについて説明する。本実施形態は、参照画像作成部132Aが学習部132aを有する点で、第1の実施形態とは異なる。ただし、以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態の医用装置100と略同じである。
Claims (17)
- 被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
前記透視画像に含まれる位置に関する誤差を補正するための1つ以上の補正値に基づき前記透視画像のなかで前記被検体のターゲット位置の特定に用いられる1か所以上の所定領域の画像を補正するが、前記透視画像のなかで前記所定領域を外れた少なくとも一部の領域の画像は補正しない補正部と、
前記補正部により補正された画像に基づき前記ターゲット位置を特定する特定部と、
前記特定部により特定された前記ターゲット位置を基に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力する出力制御部と、
を備える医用装置。 - 前記所定領域は、前記透視画像のなかで前記ターゲット位置を含む領域である、
請求項1に記載の医用装置。 - 前記出力制御部は、所定の対象が照射可能範囲に収まる場合に前記照射許可信号を出力し、
前記所定領域は、前記照射可能範囲よりも大きな領域である、
請求項1または請求項2に記載の医用装置。 - 前記補正値は、前記撮影部の据え付け誤差に基づく、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の医用装置。 - 前記補正部により補正された画像を表示する画面を表示部に表示させる表示制御部を更に備える、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の医用装置。 - 前記出力制御部は、所定の対象が照射可能範囲に収まる場合に前記照射許可信号を出力し、
前記表示制御部は、前記補正部により補正された画像に、前記照射可能範囲を重畳して表示させる、
請求項5に記載の医用装置。 - 前記表示制御部は、前記画面のなかで前記所定領域外に対応する領域には、前記取得部により取得されて補正されていない透視画像を表示させる、
請求項5または請求項6に記載の医用装置。 - 前記表示制御部は、前記画面のなかで前記所定領域外に対応する領域には、前記取得部により取得された透視画像は表示させない、
請求項5または請求項6に記載の医用装置。 - 前記表示制御部は、前記1つ以上の補正値に基づき、前記補正部による補正前の前記所定領域の画像の画像座標と、前記補正部による補正後の前記所定領域の画像の画像座標との対応関係を求めておき、前記画面のなかで前記所定領域外に対応して表示される補正されていない画像、または前記画像のなかで補正前の前記所定領域の外縁に対応する線との間に空白を空けずに補正後の前記所定領域の画像を表示させる、
請求項7または請求項8に記載の医用装置。 - 前記補正部は、前記透視画像のなかで前記所定領域よりも大きな領域を補正し、
前記表示制御部は、前記画面のなかで前記所定領域外に対応して表示される補正されていない画像、または前記画像のなかで補正前の前記所定領域の外縁に対応する線との間に空白を空けずに前記補正部により補正された画像を表示させる、
請求項7または請求項8に記載の医用装置。 - 前記表示制御部は、前記画面のなかで、前記補正部により補正された画像と、前記所定領域外に対応して表示される補正されていない画像または前記画像のなかで補正前の前記所定領域の外縁に対応する線との間に、空白を表示する、または、補正されていない画像を表示する、
請求項7または請求項8に記載の医用装置。 - 前記補正部により補正された画像に基づき前記被検体のターゲットに関する学習を行う学習部を更に備え、
前記特定部は、前記学習部により学習された前記ターゲットに関する情報に基づき、前記ターゲット位置を特定する、
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の医用装置。 - 前記出力制御部は、所定の対象が照射可能範囲に収まる場合に前記照射許可信号を出力し、
前記表示制御部は、前記表示部に、前記照射可能範囲を前記透視画像に重畳表示させ、前記照射許可信号を出力する際に前記照射可能範囲を示す枠の色を変更させる、
請求項5から請求項11のいずれか1項に記載の医用装置。 - 前記出力制御部は、所定の対象が照射可能範囲に収まる場合に前記照射許可信号を出力し、
前記表示制御部は、前記表示部に、前記照射可能範囲を前記透視画像に重畳表示させ、前記照射許可信号を出力する際に、前記照射可能範囲の内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更させる、
請求項5から請求項11のいずれか1項に記載の医用装置。 - 前記照射許可信号を出力する際に、音または振動で通知する通知部を更に備える
請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の医用装置。 - 医用装置が、
被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得し、
前記透視画像に含まれる位置に関する誤差を補正するための1つ以上の補正値に基づき前記透視画像のなかで前記被検体のターゲット位置の特定に用いられる1か所以上の所定領域の画像を補正し、前記透視画像のなかで前記所定領域を外れた少なくとも一部の領域の画像は補正せず、
前記補正された画像に基づき前記ターゲット位置を特定し、
前記特定された前記ターゲット位置を基に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力する、
医用装置の制御方法。 - 医用装置の制御コンピュータに、
被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得させ、
前記透視画像に含まれる位置に関する誤差を補正するための1つ以上の補正値に基づき前記透視画像のなかで前記被検体のターゲット位置の特定に用いられる1か所以上の所定領域の画像を補正させ、前記透視画像のなかで前記所定領域を外れた少なくとも一部の領域の画像は補正させず、
前記補正させた画像に基づき前記ターゲット位置を特定させ、
前記特定させた前記ターゲット位置を基に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力させる、
プログラム。
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