CN105658279A - 放射线治疗装置、系统以及方法 - Google Patents

Abstract

进行在放射线治疗中使用的图像对位时，使在图像内描绘出的治疗中的关心区域的变形量、移动量可视化，由此使对位高精度化。在定位系统(104)中，图像处理部(201)针对治疗计划CT图像和为床定位用而拍摄的三维断层图像，针对通过治疗计划装置(101)设定的关心区域，计算基于非刚体对位法的变形参数，另外，根据通过区域提取法提取的区域计算区域的移动量参数。图像处理部(201)根据计算出的变形参数和移动量参数计算表示床的移动量的定位参数，将各参数与对位图像一起显示，由此能够确认变形量和移动量。

Description

放射线治疗装置、系统以及方法

技术领域

本发明涉及一种放射线治疗装置、系统以及定位方法，尤其涉及在向患部照射以X射线、质子线为代表的粒子线等各种放射线进行治疗的放射线治疗中，使在图像内描绘的对象对位的放射线治疗装置、系统以及定位方法。

背景技术

近年来，通过照射各种放射线而使肿瘤细胞坏死的放射线治疗正在被广泛使用。作为此处使用的放射线，不只是被广泛利用的X射线，还有以质子线为代表的粒子线等，还正在推进使用了这些X射线、粒子线等的治疗。

主要以诊断、治疗计划、治疗、经过观察这4个步骤实施放射线治疗。在各步骤中使用图像或图像处理技术，以更高精度的治疗为目的而实施图像引导放射线治疗(ImageGuidedRadiationTherapy：IGRT)。例如，在诊断步骤中，随着诊断装置的种类的增加、高性能化，除了以前在治疗计划中使用的X射线CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)图像以外，还在治疗计划中的治疗区域决定中利用MR(MagneticResonance，磁共振)图像的形态图像、PET(PositronEmissionTomography，正电子成像)图像这种功能图像。

另外，在治疗的重要的过程之一有床定位。这是在治疗之前的患者设置时使当前的床位置与治疗计划位置一致。一般，放射线治疗将放射线分为多次(根据治疗部位，例如数十次)向患部照射放射线，因此在每次进行该照射时实施床定位。具体地，是如下的过程：由技师或医生比较从治疗计划装置输出的DRR(DigitalReconstructedRadiograph，数字重构放射线影像)图像和在照射放射线之前使用X射线装置以使患者躺在治疗用床(以下简称为床)上的状态下拍摄的X射线图像(DR(DigitalRadiograph，数字放射线)图像)，由此计算或判断在治疗计划中决定的照射目标的位置和当前的床上的照射目标的位置之间的偏差，求出床的移动量使得2种图像一致，使床移动。

这样，在放射线治疗的治疗计划、治疗、床的定位中，作为使多个图像的对应位置一致的方法，有登记技术。以前，假定图像内的拍摄对象不变形而求出其移动量的刚体登记是主流。但是，在放射线治疗中，拍摄对象是人，进行非刚体的变形，因此在治疗计划用CT图像中开始利用与它们对应的非刚体登记。作为该技术之一，在专利文献1中提出了使在治疗计划中设定的关心区域变形而识别目标的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-200542号公报

发明内容

解决问题的方案

如上述那样，广泛普及了放射线治疗的床定位方法。其中，在使用DR图像和DRR图像的床定位(以下称为DR-DRR床定位)中，能够高精度地检测平行移动的3个自由度和以拍摄方向为轴的旋转(平面内旋转)的2个自由度。但是，已知通常难以自动地检测与X射线的射线方向执行的绕轴的旋转(平面外旋转)，设想了难以通过该方法实现更高精度的床定位。

作为能够在与现有的DR-DRR床定位相同的设备中自动地检测6个自由度的定位方法，已知在床定位系统中使用CT图像和DR图像的方法(以下，称为CT-DR床定位)。在DR-DRR床定位中，相对于对只在治疗计划位置生成的DRR图像和通过X射线拍摄装置拍摄的DT图像的像素值进行比较来计算移动量，在CT-DR床定位中，根据治疗计划CT图像以各种角度生成DRR图像，比较DR图像和像素值，计算移动量。能够根据治疗计划CT图像生成全方位的DRR图像，因此能够检测6个自由度。

在此，X射线图像(DR图像)、DRR图像是所谓的投影图像，主要反映X射线吸收率高的骨等构造物，因此在脏器等软组织中存在肿瘤区域的情况下，有时难以从图像直接观察肿瘤位置，有时脏器自身的轮廓、区域也不清楚。作为其理由，可以列举：X射线图像是将人体的三维构造投影到二维面所得的数据，另外，软组织的X射线吸收系数比骨低，另外每个脏器的系数值的差小，因此如果在拍摄方向上多个软组织重叠，则有时难以判别其边界等。

因此，以前在使用X射线图像的床定位中，设想肿瘤区域(软组织)和骨之间的位置关系没有很大变化并实施定位。但是，实际上体内的脏器的位置每天稍微变化。因此，治疗计划时的CT图像中的脏器位置和治疗时的床上的脏器位置有时也不一致。

治疗计划CT图像原来是三维图像，因此近年来通过使用附属于放射线治疗系统的台架的X射线管和平板检测器，通过旋转地拍摄患者周围的锥形束CT装置，取得治疗前的患者三维图像，开始进行使用它们的床定位(以下，称为CT-CT床定位)。

锥形束CT图像与治疗计划CT图像相比画质差，但能够拍摄三维断层像。由此，能够解决上述的DR-DRR床定位的问题即自由度的精度不足、CT-DR床定位的拍摄图像导致的问题。并且，代替附属于放射线治疗系统的锥形束CT装置，在治疗室内设置CT装置，还进行在共同的卧台上拍摄患者的室内CT拍摄，以与治疗计划CT图像同等的画质进行床定位。

这样，床定位从现有的使用了二维拍摄图像的DR-DRR床定位、CT-DRR床定位，变为使用了三维图像的CT-CT床定位为主流。这是因为由于从二维投影图像之间的对位变为三维断层图像之间的对位，包含在图像中的信息量增加，还能够识别以前比较难以识别的目标、危险脏器这样的软组织。

但是，虽然能够识别，但目标、危险脏器这样的软组织如上述那样，每天变化，因此它们的变化显著。例如，在放射线治疗中治疗前列腺的情况下，位于其近旁的膀胱由于尿量而其形状变化，另外，同样在位于其近旁的直肠中，其形状由于内部的气体量而变化，因此即使前列腺的大小实际上不与之伴随地变化，形状也有时变化。另外，在头颈部癌中，由于放射线治疗的效果等，癌自身的大小变化，因此在治疗计划时的CT上描绘出的癌和为了对位用而拍摄的三维图像上的癌有时也有很大地不同。

在实际治疗中，三维图像之间的对位有：搭载了图像对位功能的系统的自动对位和操作者一边看着图形象一边手动地进行对位的手动对位。

一般，按照如下步骤进行：首先，执行自动对位后，通过手动对位修正其结果。

自动对位根据在系统中安装的评价函数，决定床对位的6个自由度。但是，在以前利用的评价函数中，对位的判断基准是固定的，但使图像整体的位置一致，有时难以进行与目标、危险脏器的每次治疗的形状变化、移动对应的对位。

另一方面，在手动对位中，能够进行以操作者的关心区域为基准的对位。但是，该基准依存于操作者，因此对位结果产生偏差，另外怎样程度地考虑目标、危险脏器的每次治疗时的形状变化、移动依存于操作者，因此设想难以进行高精度的床定位。

以前，在治疗计划中，将它们设定为边缘，来对应这样的目标、危险脏器的每次治疗时的变化。例如，针对目标，医生设定应该治疗的区域(ClinicalTargetVolume(临床靶体积)，CTV)，针对它考虑一定的边缘而设定实际进行治疗的区域(PlanningTargetVolume(计划靶区)，PTV)。设定怎样程度的边缘有学会等的指标，但现状是对每个设施不同。因此，该边缘越大，PTV越大，放射线的照射区域越大，因此要求设定尽可能没有浪费的边缘。

并且，最近三维放射线治疗正在盛行，其尽量避免向位于肿瘤区域的近旁的周围脏器赋予射线量，使放射线集中于肿瘤区域(患部)。例如是使用IMRT(IntensityModulatedRadiationTherapy，调强适形放射治疗)、粒子线的放射线治疗等。为了向这样的目标集中地照射剂量，还要求更高精度的床定位和图像对位。

在具备这样的三维断层拍摄装置的放射线治疗系统中，在使用了治疗计划CT图像和患者的三维图像的床定位中，描绘出有时在进行现有的使用投影图像的定位中较难的目标、危险脏器这样的放射线治疗中的关心区域，因此具有能够以它们为基准进行对位的优点。

但是，在使用三维图像的情况下，具有描绘出目标、危险脏器这样的关心区域的优点，但优选的是在治疗计划时、每次治疗的定位时能够再现相同的状态，但实际上它们的形状、位置变化，因此必须进行考虑到它们的定位。

针对这些每次治疗的形状、位置的变化，在上述专利文献1中记载了在治疗计划图像和定位图像中比较患者的形状并分析，基于该结果计算床的移动量而使床移动的方法。在该文献中，记载了进行图像的形状的分析，但通过定义弹簧模型而对内部脏器进行模型化，来推定内部的形状由于从外部施加的力、治疗的姿势等怎样地变化，尤其还设想有时并不限于一定明确地计算内部组织的影响、图像内的目标、危险脏器这样的关心区域的每次治疗的形状、位置的变化。另外，在该文献中，没有记载积蓄作为这些每次治疗时计算的分析结果的参数的单元、利用这些积蓄的参数的单元。

根据操作者等的过去的经验，对治疗区域设定边缘，来对应每次治疗的目标、危险脏器的形状、位置的变化。但是，在实际的治疗中还存在如下的问题：无法高精度地计算并积蓄该形状、位置的变化，无法在治疗中进一步利用它们。

因此，本发明是鉴于上述的问题点而提出的，其目的在于，提供一种放射线治疗装置、系统以及定位方法，其能够计算和/或积蓄图像内的目标、危险脏器这样的关心区域的每次治疗时的形状、位置的变化，进行高精度的床定位。

用于解决问题的方案

根据本发明的第一解决方案，提供一种放射线治疗装置，

该放射线治疗装置具备：图像处理部和显示部，

上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于照射放射线的定位用定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，

根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

根据本发明的第二解决方案，提供一种放射线治疗系统，

该放射线治疗系统具备：

治疗计划装置，其为了生成放射线治疗的治疗计划，生成作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息；

断层拍摄装置，其生成照射放射线的对象的定位用定位图像作为断层图像；以及

定位系统，其具备图像处理部和显示部，执行床的定位处理，

上述定位系统的上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的上述治疗计划图像和关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的上述定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，

根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

根据本发明的第三解决方案，提供一种放射线治疗装置中的定位方法，

上述放射线治疗装置具备：图像处理部和显示部，

上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于照射放射线的定位用定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，

根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

发明效果

根据本发明，能够提供一种放射线治疗装置、系统以及定位方法，其能够在放射线治疗中，计算和/或积蓄图像内的目标、危险脏器这样的关心区域的每次治疗时的形状、位置的变化，进行高精度的床定位。

附图说明

图1是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式的结构的一例的概要图。

图2是表示与本发明的放射线治疗系统的实施方式中的与对位系统相关联的结构的系统结构的一例的图。

图3是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的床定位流程的一例的图。

图4是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出变形参数的结构的系统结构的一例的图。

图5是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出变形参数的流程的一例的图。

图6是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的变形参数的概要的图。

图7是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出移动量参数的结构的系统结构的一例的图。

图8是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出移动量参数的流程的一例的图。

图9是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的移动量参数的概要的图。

图10是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的显示变形参数和移动量参数的画面的一例的图。

具体实施方式

1.概要

在本实施方式中，例如提供一种定位系统，具备：治疗计划装置，其生成放射线治疗的治疗计划；图像服务器，其保存上述治疗计划图像；断层拍摄装置，其拍摄照射上述放射线的对象的定位用断层图像；承载患者的床，该定位系统在进行放射线治疗时进行上述床的定位，该定位系统的特征在于，处理保存在上述图像服务器中的上述治疗计划图像和通过上述断层拍摄装置拍摄的上述定位用断层图像的图像处理部由如下部件构成：进行图像对位的图像对位部、从上述治疗计划图像和上述定位用图像提取区域的区域提取部、根据通过上述图像对位部求出的对位参数变换区域的区域变换部、从上述区域提取部提取出的区域之间计算出变形参数的变形参数计算部、评价上述变形参数的变形参数评价部、根据上述提取区域计算出移动量参数的移动量参数计算部，该定位系统的具备：显示部，其显示保存作为上述图像处理部的处理结果的上述变形参数的变形参数数据库、保存上述移动量参数的移动量参数数据库、保存上述提取区域的提取区域数据库、上述图像处理部的结果。

2.放射线治疗系统

使用图1～图10说明本发明的放射线治疗系统的实施方式。

在图1中，放射线治疗系统1大致具备放射线照射系统10、治疗计划装置101、图像服务器102、三维断层拍摄装置103以及定位系统104等。

放射线照射系统10大致具备用于产生放射线的放射线产生装置12、用于向照射装置14输送通过放射线产生装置12产生的放射线的输送系统13、具备射出放射线的照射头(照射嘴)或台架(gantry)等的照射装置14、用于控制这些放射线产生装置12、输送系统13、照射装置14等的控制部11、乘载患者的床15、床驱动装置105等。

照射装置14的台架一般具备旋转机构，通过对该旋转台架进行旋转驱动，能够任意变更治疗用放射线的照射方向。

图2是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式的与对位系统关联的结构的系统结构的一例的图。

使用图2说明本实施方式的计算治疗期间中的目标、危险脏器这样的关心区域的变形、位置，并利用于定位的结构。

治疗计划装置101在内部具备用于生成放射线治疗的治疗计划的装置。另外，针对治疗计划CT图像(治疗计划图像)设定治疗目标区域、危险脏器这样的在放射线治疗中是重要的区域的关心区域(计划RegionOfInterest：计划ROI)。治疗计划装置101经由网络与图像服务器102连接。

图像服务器102保存在治疗计划装置101中用于治疗计划的制定的治疗计划CT图像、在治疗计划时设定的目标或危险脏器这样的关心区域相关的信息。例如，可以使用在医疗领域中一般使用的DICOM(DigitalImageandCommunicationOfMedicine：医疗数字图像和通信)格式，容易地实现这些图像和信息经由网络的通信、保存。

三维断层拍摄装置103取得床15上的患者的三维断层图像(CT、定位图像)。具体地，该三维断层拍摄装置103是安装在放射线照射系统10内的台架上的锥形束CT装置或与照射装置14设置在同一室内的CT装置。通过三维断层拍摄装置103取得的三维断层图像使用上述DICOM格式，由此能够经由网络进行通信。

定位系统104能够经由网络分别从图像服务器102取得在治疗计划装置101中用于治疗计划的治疗计划CT图像和关心区域和从三维断层拍摄装置103取得三维断层图像。

另外，定位系统104与放射线治疗系统10内的床驱动装置105(床位置控制装置)连接，向床驱动装置105发送通过定位系统104计算出的定位参数，由此使床15移动或旋转到预定位置，进行实施治疗的准备。定位参数是表示床的位置移动量和旋转量的参数，能够使用变形参数和移动量参数来进行计算(在后面详细说明)。

此外，在本说明书中，对于床的定位，有时将“位置移动量和旋转量”简单地统称为“移动量”。另外，对于移动量参数，有时将“移动距离和移动方向”简单地统称为“移动量”。

该定位系统104具备图像处理部201、操作者进行输入操作的输入部202、显示图像处理的结果的显示部203、保存作为图像处理的结果求出的变形参数的变形参数数据库204、保存同样地求出的移动量参数的移动量参数数据库205、同样地求出的提取区域数据库206以及定位参数数据库214。另外，图像处理部201具备进行治疗计划图像和定位图像的对位的图像对位部207、从治疗计划图像和定位图像提取目标、危险脏器这样的关心区域的区域提取部208、使用在图像对位207中求出的变形参数对在治疗计划图像中设定的计划ROI进行变形的区域变形部208、根据通过区域提取部208提取的区域计算出该区域的变形参数的变形参数计算部210、评价变形参数和过去的变形参数的变形参数评价部212、根据通过区域提取部208和区域变形部209计算出的区域计算出移动量参数的移动量参数计算部211、评价移动量参数和过去的移动量参数的移动量参数评价部213。

输入部202是用于通过显示在显示部203上的用户界面向定位系统201发出指示的单元，一般是键盘、鼠标等。另外，作为用户界面经常使用图形用户界面(GUI)。

显示部203显示保存在图像服务器102中的治疗计划CT图像和通过三维断层拍摄装置103拍摄的三维断层图像的对位结果，而向医务人员等提供是否正确地进行了定位的判断材料，使对位结果的正确与否的判断变得容易。

床驱动装置105是用于控制乘载照射放射线的照射目标的床15的控制装置。床驱动装置105具有以下功能：接收定位系统104通过计算而计算出的床15的移动量(定位参数)，向床15所具备的驱动机构发送移动指令。床15和床驱动装置105构成放射线照射系统10的一部分。

3.定位处理

图3是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式的床定位的流程的一例的图。

使用图3说明图2所示那样的放射线治疗系统的对位系统和与之关联的系统的定位处理的流程。

此外，通过治疗计划装置101生成治疗计划CT图像和目标、危险脏器这样的关心区域(计划ROI)并存储在图像服务器102中。另外，通过三维断层拍摄装置103生成三维断层图像。经由网络在定位系统104中使用这些图像数据和关心区域数据。

在图3中，首先，在治疗计划装置101中，经由网络从图像服务器102读入用于制定治疗计划的治疗计划CT图像。

此外，预先通过三维断层拍摄装置103或其他拍摄装置拍摄治疗计划CT图像并保存在图像服务器102中。

然后，治疗计划装置101通过设定向照射目标照射哪个区域的功能来设定照射区域。另外，根据操作者的指示通过计算功能计算从哪个方向怎样向所设定的照射区域照射放射线，并生成治疗计划。这时，与照射区域同时地还设定目标和危险脏器这样的在放射线治疗中关心高的区域(计划ROI)(步骤301)。

治疗计划装置101经由网络向图像服务器102输出该设定的照射区域、计划ROI的数据，与治疗计划CT图像一起保存在图像服务器102中(步骤302)。

到此为止与普通的治疗计划的步骤大致相同。

在放射线治疗中，在治疗开始前，必须使在向照射目标照射放射线前对患者内的肿瘤设定的照射目标和照射中心点一致，实施床定位。以下说明床定位。

首先，三维断层拍摄装置103在使患者稳定在床15上的状态下拍摄三维断层图像(步骤303)。这时，有时以患者内的目标接近照射中心点的方式目测地移动床使激光标记器等光学装置、预先贴在或描绘在患者上的贴签、十字线等标记器移动到标记处，来拍摄三维断层图像。

接着，定位系统104经由网络接收在治疗计划装置101中制定的治疗计划CT图像、与目标和危险脏器这样的关心区域(计划ROI)有关的信息、通过三维断层拍摄装置103拍摄的定位用三维断层图像(步骤304)。

接着，在定位系统104中，向图像处理部201发送所发送的治疗计划CT图像和三维断层图像，图像处理部201使用预先在图像对位部207中确定的评价公式进行对位(步骤305)。

该评价公式例如使用在图像对位领域中公知的相互信息量最大化方法。相互信息量最大化方法是如下的方法：一边移动2个图像，改变旋转的6个自由度，一边计算信息量，搜索其值为最大的位置，判断为该情况是位置最一致。

接着，图像处理部201通过显示部203显示图像对位部207判断的对位结果(步骤306)，操作者判断该结果是否正确，经由输入部202将成功与否输入到图像处理部201(步骤307)。在对位正确的情况下，图像处理部201能够通过公知或已知的图像处理求出治疗计划CT图像和三维断层图像之间的位置关系，即针对移动、旋转的6个自由度的定位参数。另一方面，在位置错误的情况下，操作者一边观察治疗计划CT图像和三维断层图像，一边使用输入部202输入正确的位置。图像对位部207如果识别出修正(步骤308)，则能够根据修正后的位置求出治疗计划CT图像与三维断层图像之间的位置关系即针对6个自由度的定位参数。

到此为止是普通的床定位的步骤，定位系统104向床驱动装置105发送如上述那样求出的针对6个自由度的定位参数(步骤316)，定位结束。

在本实施方式中，定位系统104实施以下的处理：针对该治疗计划CT图像(治疗计划图像)和三维断层图像(定位用图像)之间的对位结果，计算出变形参数和移动量参数，与过去的各参数(在初次治疗时也可以排除)进行比较，评价定位结果。以下说明该处理的概要。

根据一旦操作者确认定位结果后的治疗计划图像和定位图像，图像处理部201的变形参数评价部212计算出变形参数(步骤309)，显示该变形参数(步骤311)。将在后面说明该处理的细节。另一方面，图像处理部201的移动量参数计算部211同样根据操作者确认定位结果后的治疗计划图像和定位图像计算出移动量参数(步骤310)，还将移动量参数显示在显示部203上(步骤312)。也在后面详细说明该处理。以计算并显示在显示部203上的变形参数以及移动量参数为基础，根据它们变形参数评价部212以及移动量参数评价部213计算出表示床的移动量的定位参数(步骤313)。另外，图像处理部201也可以将定位参数显示在显示部203上。操作者判断定位是否正确(步骤314)。在判断为定位正确的情况下，决定针对上述6个自由度的定位参数，图像处理部201将变形参数和移动量参数分别保存在变形参数DB203和移动量参数DB205中，另外，将定位参数保存在定位参数DB214中(步骤315)。另一方面，在判断为定位不正确的情况下，图像处理部201返回到步骤308，重复进行步骤308～步骤315的处理。最后判断为定位位置正确的情况下，图像处理部201根据变形参数和移动量参数，计算出针对6个自由度的定位参数，向床驱动装置发送该参数(步骤316)，定位结束。

此外，图像处理部201根据来自输入部202等的指示，从变形参数DB204和移动量参数DB205分别适当地读出变形参数和移动量参数，另外，从定位参数DB214适当地读出定位参数，由此能够适当地将变形参数、移动量参数、定位参数中的任意一个和多个参数显示在显示部203中。

图4是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出变形参数的结构的系统结构的一例的图，图5是表示求出变形参数的流程的一例的图，另外，图6是表示变形参数的概要的图。

接着，以下使用图4～图6详细说明通过上述图像处理部201计算变形参数的处理(步骤309、311)。

首先，操作者确认显示在显示部203中的治疗计划图像和定位图像之间的对位结果，假设判断为定位正确(步骤501)。图像处理部201针对该对位后的治疗计划图像和定位图像，在图像对位部207中使用非刚体对位法计算变形参数(步骤502)。作为该非刚体对位法，例如有Dimons算法、B样条法(B-Spline)等方法，也可以是任意一个方法。例如作为变形方法使用B样条法，作为对位的评价公式使用相互信息量，由此能够针对治疗计划图像，计算出表示定位图像的图像整体变形了何种程度的变形参数。在图6中表示其概要。在治疗计划中，通过使用上述非刚体对位法格子上的栅格变形，能够求出变形参数1。

另一方面，图像处理部201针对操作者定位后的治疗计划图像和定位图像，应用(配置或确定)在治疗计划时设定的计划ROI内，首先通过区域提取部208在治疗计划图像上在该范围内提取特征性区域(区域1)(步骤503)。另外，图像处理部201在定位图像上也通过区域提取部208提取计划ROI内的特征性区域(区域2)(步骤504)。图像处理部201针对这些提取的区域1和区域2，通过变形参数计算部210计算出变形参数2(步骤505)。如图6所示，对于变形参数1和变形参数2之间的不同，变形参数1是针对图像整体计算出的变形参数，变形参数为针对提取的区域求出的变形参数。图像处理部201将求出的变形参数1和变形参数2显示在显示部203中作为变形参数(步骤506)。例如，可以用格子点坐标的集合、格子点移动向量的集合等适当的数据表现计算出的变形参数。

图7是表示本发明的放射线治疗系统的实施方式中的求出移动量参数的结构的系统结构的一例的图，图8是表示求出移动量参数的流程的一例的图，另外，图9是表示移动量参数的概要的图。

接着，以下使用图7～图9详细说明通过上述图像处理部201计算移动量参数的处理(步骤310、312)。

首先，操作者确认显示在显示部203中的治疗计划图像和定位图像之间的对位结果，假设判断为定位正确(步骤801)。图像处理部201针对该对位后的治疗计划图像和定位图像，在图像对位部207中使用非刚体对位法计算变形参数3(步骤802)。对于该非刚体对位法，与在步骤S502中说明的方法相同。此外，图像处理部201也可以代替步骤801，从变形参数DB204中读出在步骤S502中计算出的变形参数1作为变形参数3，将其用作变形参数3。图像处理部201通过区域变形部209在治疗计划图像上将求出的变形参数3应用于计划ROI，计算变形后的ROI(步骤803)。接着，图像处理部201在治疗计划图像上应用计划ROI，提取与计划ROI对应的区域(区域1)(804)。并且，图像处理部201在定位图像上应用变形后的计划ROI，提取与变形后的计划ROI对应的区域(区域2)(步骤805)。

另一方面，图像处理部201在图7所示的区域提取部208中，提取在治疗计划图像中设定的计划ROI内的特征性区域(区域3)(步骤806)。并且，图像处理部201将在治疗计划图像中设定的计划ROI配置到定位图像上，提取该计划ROI内的特征区域(区域4)(步骤807)。图像处理部201针对治疗计划图像上的区域即区域1和区域3，计算出表示公共区域的特征区域1(步骤808)。并且，图像处理部201针对定位图像上的区域即区域2和区域4，计算表示公共区域的特征区域2(步骤809)。图像处理部201将提取的区域1～区域4和特征区域1、特征区域2保存到提取区域DB206中(步骤810)。图像处理部201针对特征区域1和特征区域2计算出移动量参数(步骤811)。另外，图像处理部201将计算出的移动量参数显示在显示部203中(步骤812)。

使用图9详细说明上述区域提取。假设在治疗计划图像(治疗计划CT图像)中提取了作为治疗对象的目标和危险脏器(OrganAtRisk，以下称为OAR)。在治疗计划图像中包含在治疗计划装置101中进行计划时设定的计划ROI(目标)和计划ROI(OAR1)、计划ROI(OAR2)。另一方面，在每次治疗时拍摄的定位图像中，描绘出目标和OAR，但并不一定是相同的形状，另外相互的相对位置也不一定相同。因此，首先，图像处理部201在治疗计划图像中设定计划ROI，提取计划ROI内的区域(区域1)。另外，图像处理部201与非刚体对位同样地针对上述治疗计划图像和对位图像计算出变形参数3。图像处理部201使用该变形参数3，对治疗计划图像的计划ROI进行变形，将变形后的ROI应用于定位图像，提取计划ROI内的区域(区域2)。另一方面，图像处理部201在治疗计划图像中，使用适当的预先确定的区域提取算法提取目标区域(区域3)。另外，图像处理部201在定位图像中同样使用适当的预先确定的区域提取算法提取目标区域(区域4)。在治疗计划图像中设定的计划ROI的区域内进行这些提取，由此能够更高精度地实施。如以上那样从治疗计划图像提取的区域1和区域3、从定位图像提取的区域2和区域4是与从各个图像提取的目标有关的区域，因此作为它们的复合区域(例如，公共的区域的一部分或全部)，图像处理部201将区域1和区域3的例如逻辑或等的共通区域计算为特征区域1，将区域2和区域4的公共区域计算为特征区域2。图像处理部201例如求出该特征区域1和特征区域2的各个特征点，例如重心，计算它们的距离和移动方向作为移动量参数。此外，能够将移动量参数表现为向量。

在图9中，使用逻辑或说明了上述特征区域，但它们也可以为公共部分(逻辑与)的区域。另外，作为特征区域的特征点，使用重心进行了说明，但它们也可以将通过轮廓线的比较求出的距离和移动方向作为移动量参数。

在图10中表示显示通过定位系统201求出的变形参数、移动量参数、定位参数的画面例子。以前，在显示部203中只显示治疗计划图像、定位图像以及使它们重叠地显示的融合图像，但除了它们以外，可以显示变形参数、移动量参数。

图像处理部201可以使用如以上那样求出的变形参数和移动量参数，如下式那样，计算出表示床的移动量的定位参数。

[式1]

$x=\frac{{\mathrm{\α}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(x\right)+{\mathrm{\α}}_2{\stackrel{\→}{D}}_2\left(x\right)+{\mathrm{\α}}_3\stackrel{\→}{S}\left(x\right)}{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3}$

$y=\frac{{\mathrm{\α}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(y\right)+{\mathrm{\α}}_1{\stackrel{\→}{D}}_2\left(y\right)+{\mathrm{\α}}_3\stackrel{\→}{S}\left(y\right)}{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3}$

$z=\frac{{\mathrm{\α}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(z\right)+{\mathrm{\α}}_2{\stackrel{\→}{D}}_2\left(z\right)+{\mathrm{\α}}_3\stackrel{\→}{S}\left(z\right)}{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3}$

$rot\_x=\frac{{\mathrm{\β}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(x\right)+{\mathrm{\β}}_2{\stackrel{\→}{D}}_2\left(x\right)+{\mathrm{\β}}_3\stackrel{\→}{S}\left(x\right)}{{\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2+{\mathrm{\β}}_3}$

$rot\_y=\frac{{\mathrm{\β}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(y\right)+{\mathrm{\β}}_2{\stackrel{\→}{D}}_2\left(y\right)+{\mathrm{\β}}_3\stackrel{\→}{S}\left(y\right)}{{\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2+{\mathrm{\β}}_3}$

$rot\_z=\frac{{\mathrm{\β}}_1{\stackrel{\→}{D}}_1\left(z\right)+{\mathrm{\β}}_2{\stackrel{\→}{D}}_2\left(z\right)+{\mathrm{\β}}_3\stackrel{\→}{S}\left(z\right)}{{\mathrm{\β}}_1+{\mathrm{\β}}_2+{\mathrm{\β}}_3}$

其中，D₁是根据整体的变形参数1求出的(平均)变形量，D₂是根据目标的变形参数2求出的(平均)变形量，S是根据移动量参数求出的移动量。另外，α₁、α₂、α₃、β₁、β₂、β₃是系数，可以预先适当地确定。x、y、z以及rot_x、rot_y、rot_z分别表示x方向、y方向、z方向的移动量以及绕x轴、y轴、z轴的旋转量。图像处理部201在显示部203中提示这样求出的移动量。以这些为参考，操作者可以使床移动。

在图2所示的变形参数DB、移动量参数DB、提取区域DB、定位参数DB中，积蓄每次治疗的目标、OAR的变形量和移动量、床的移动量、各区域等，因此图像处理部201容易地以图表、表格等在显示部203中显示它们，由此，操作者能够掌握治疗中的各部位的变形量和移动量、床的移动量等。另外，图像处理部201也可以使用从过去到现在积蓄的数据，将变形量、移动量的倾向(平均、分散等)、时间变化显示在显示部203中来掌握。

在上述实施方式中，通过比较治疗计划图像和定位图像来计算出变形参数、移动量参数，但根据过去进行的定位图像和在当前治疗中拍摄的定位图像，同样地计算出变形参数、移动量参数、定位参数，由此也能够求出治疗期间中的目标和OAR的变形程度和移动量、床的移动量等。

另外，在上述实施方式中，对治疗计划CT图像、三维断层图像的格式(数据形式)使用了DICOM格式，当然也可以使用其他格式，例如JPEG图像、位图(bitmap)图像等格式。

并且，采取将数据文件保存在图像服务器102中的结构，但也可以是治疗计划装置101和定位系统104直接通信，交换数据文件。

另外，说明了使用基于网络的数据文件等的通信的形式，但也可以使用其他存储介质，例如软盘、CD-R等大容量存储介质作为数据文件的交换手段。

并且，说明了将照射对象放置在放射线治疗系统1的床15上的情况，但在三维地具有与放射线治疗系统同样的床的房间中进行了床定位的情况下，也能够应用本发明和本实施方式。

另外，能够应用本发明和本实施方式的放射线治疗当然能够应用于X射线治疗装置，还能够应用于使用X射线以外的粒子线的粒子线治疗装置。

4.实施方式的效果

根据本实施方式，在放射线治疗中的床定位，尤其是使用了三维断层图像的定位时，放射线治疗中的目标、危险脏器这样的关心区域的每次治疗的变化、移动量变得明确，因此能够进行光精度的床定位。

尤其，在本实施方式中，计算根据治疗计划图像和定位图像求出的变形参数、移动量参数、定位参数，由此能够使目标和危险脏器的变形度、移动量、床的移动量等可视化，对定位结果进行评价，能够进行高精度的定位。

由此，操作者能够有意地确认关心区域的变化、移动量，因此能够减少操作者进行的修正以及该修正所需要的时间，能够缩短定位时间，能够提高治疗的处理能力。

另外，根据本实施方式，能够积蓄以前不计算的每次治疗的变形参数、移动量参数、定位参数，能够阅览这些参数的历史。另外，将积蓄的参数以病例分类，由此按照类似的病例来掌握变形、移动的倾向，由此能够提高定位精度。

5.附记

此外，本发明并不限定于上述实施例，包含各种变形例子。例如，上述实施例是为了容易说明本发明而进行了详细说明，但并不限定于必须具备全部结构。另外，可以将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也可以向某实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，可以对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。

另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，也可以将它们的一部分或全部例如通过集成电路进行设计等而以硬件实现。另外，上述各结构、功能等也可以通过处理器解释、执行实现各个功能而以软件实现。可以将实现各功能的程序、表、文件等信息放置在存储器、硬盘、SSD(SolidStateDrive，固态硬盘)等存储装置中，或IC卡、SD卡、DVD等存储介质中。

另外，控制线、信息线表示认为说明上必要的部分，但在产品上并不一定必须表示全部的控制线、信息线。实际上，也可以认为几乎全部的结构相互连接。

符号说明

1：放射线治疗系统；10：放射线照射系统；11：控制部；12：放射线产生装置；13：输送系统；14：照射装置；15：床；101：治疗计划装置；102：图像服务器；103：三维断层图像拍摄装置；104：定位系统；105：床驱动装置；201：图像处理部；202：输入部；203：显示部；204：变形参数数据库；205：移动量参数数据库；206：提取区域数据库；207：图像对位部；208：区域提取部；209：区域变形部；210：变形参数计算部；211：移动量参数计算部；212：变形参数评价部；213：移动量参数评价部；1001：定位结果显示画面。

Claims (15)

1.一种放射线治疗装置，其特征在于，

具备：图像处理部和显示部，

上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于照射放射线的定位用定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

2.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部进行如下动作：

针对对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像，根据上述定位图像的图像整体相对于上述治疗计划图像变形了如何程度来计算出上述第一变形参数，

在上述治疗计划图像上提取关心区域内的第一区域，在上述定位图像上提取关心区域内的第二区域，

根据上述第一区域和上述第二区域的变形程度，计算出上述第二变形参数。

3.根据权利要求2所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部进行如下动作：

针对对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像，根据上述定位图像的图像整体相对于上述治疗计划图像变形了何种程度来计算出第三变形参数，或将上述第一变形参数用作第三变形参数，

在上述治疗计划图像上将上述第三变形参数应用于关心区域，计算出变形后的关心区域，

计算出第一特征区域和第二特征区域，其中，第一特征区域是上述治疗计划图像上的关心区域所对应的区域和上述治疗计划图像上的关心区域内的特征性区域中共同的区域，第二特征区域是上述治疗计划图像上的变形后的关心区域所对应的区域和上述定位图像上的关心区域内的特征性区域中共同的区域，

计算出表示与上述第一特征区域和上述第二特征区域有关的移动的上述移动量参数。

4.根据权利要求3所述的放射线治疗装置，其特征在于，

将针对上述第一特征区域和上述第二特征区域的各重心的移动向量作为上述移动量参数，或将通过轮廓线的比较求出的移动向量作为上述移动量参数。

5.根据权利要求3所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部通过逻辑或或逻辑与计算出上述第一特征区域和第二特征区域作为共同的区域。

6.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部使用根据上述第一变形参数求出的变形量、根据上述第二变形参数求出的变形量、根据上述移动量参数求出的移动量，根据预先确定的加权和计算式，计算出表示6个自由度的床的位置移动量和旋转量的上述定位参数。

7.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部具备：

变形参数数据库，其保存上述第一变形参数和上述第二变形参数；

移动量参数数据库，其保存上述移动量参数；以及

定位参数数据库，其保存上述定位参数。

8.根据权利要求7所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部使用积蓄在上述变形参数数据库、上述移动量参数数据库、和/或上述定位参数数据库中的数据，求出针对关心区域的变形量、关心区域的移动量、床的位置移动量和旋转量中的某一个或多个的平均或方差或其他倾向或时间性变化，并显示在上述显示部中。

9.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部将上述治疗计划图像、上述定位图像、重叠地显示这两个图像而得的融合图像中的某一个或多个显示在显示部中。

10.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，

上述图像处理部具备：

图像对位部，其对上述治疗计划图像和上述定位图像进行对位；

区域提取部，其从上述治疗计划图像和上述定位图像提取关心区域；

区域变形部，其根据通过上述图像对位部求出的对位结果，对区域进行变形；

变形参数计算部，其计算出上述第一变形参数和第二变形参数；以及

移动量参数计算部，其根据上述治疗计划图像和上述定位图像，计算出上述移动量参数。

11.一种放射线治疗系统，其特征在于，具备：

治疗计划装置，其为了生成放射线治疗的治疗计划，生成作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息；

断层拍摄装置，其生成照射放射线的对象的定位用定位图像作为断层图像；以及

定位系统，其具备图像处理部和显示部，执行床的定位处理，

上述定位系统的上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的上述治疗计划图像和关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的上述定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，

根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

12.根据权利要求11所述的放射线治疗系统，其特征在于，

该放射线治疗系统还具备：图像服务器，其保存上述治疗计划图像和关心区域的信息、和/或上述定位图像，并被上述定位系统访问。

13.根据权利要求12所述的放射线治疗系统，其特征在于，

上述断层拍摄装置拍摄上述治疗计划图像，保存到上述图像服务器中，

上述治疗计划装置从上述图像服务器读出用于制定治疗计划的上述治疗计划图像，设定包含目标和危险脏器的关心区域，将关心区域的信息与上述治疗计划图像一起保存到上述图像服务器中。

14.根据权利要求11所述的放射线治疗系统，其特征在于，

该放射线治疗系统还具备：床驱动装置，其从上述定位系统输入上述定位参数，根据上述定位参数使床移动以及旋转。

15.一种放射线治疗装置中的定位方法，其特征在于，

上述放射线治疗装置具备：图像处理部和显示部，

上述图像处理部进行如下动作：

输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于照射放射线的定位用定位图像，

进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，

计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，

根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，

在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，

为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。