JP2016221095A - 放射線透視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マーカまたは特定部位の移動軌跡を示す３次元画像の方向と被検者の方向との関係を容易に理解することが可能な放射線透視装置を提供する。【解決手段】 画像処理部３１は、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のうちの２個の撮影系を使用してマーカを検出するためのマーカ検出部３２を備える。このマーカ検出部３２は、例えば、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影した被検者の体内に留置されたマーカを含む画像と、予め設定されたテンプレート画像とを比較するテンプレートマッチングにより、マーカの３次元の位置情報を演算する。また、画像処理部３１は、マーカの移動軌跡を３次元の画像として表示する移動軌跡表示部３３と、被検者の方向を表す画像を移動軌跡の３次元画像とともに表示する被検者画像表示部３４と、移動軌跡の３次元画像と被検者の方向を表す画像とを同期して回転させる画像回転部３５とを備える。【選択図】 図２

Description

この発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または被検者の特定部位を含む画像を、互いに異なる二方向から取得することにより、被検者の体動に伴って移動するマーカまたは特定部位の位置を検出するＸ線透視装置等の放射線透視装置に関する。

治療ビームを照射するヘッドと、このヘッドを被検者を中心として回動させるガントリーとを備え、腫瘍などの患部に対してＸ線や電子線等の治療ビームを照射することにより放射線治療を行う放射線治療装置においては、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、特許文献１においては、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている。

このような放射線治療装置として、特許文献２には、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を透視することにより、マーカの位置を特定するためのＸ線透視装置が開示されている。この特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、床面側からＸ線を照射する第１Ｘ線管と天井側から被検者を通過したＸ線を検出する第１Ｘ線検出器からなる第１撮影系と、床面側からＸ線を照射する第２Ｘ線管と天井側から被検者と通過したＸ線を検出する第２Ｘ線検出器からなる第２撮影系とを使用して、テンプレートマッチング等により体内に埋め込まれたマーカを検出する。そして、第１撮影系により撮影した二次元の透視画像と第２撮影系により撮影した二次元の透視画像を利用して３次元の位置情報を得る。このような動作を連続して実行して、リアルタイムでマーカの３次元の位置情報を演算することにより、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出する。そして、このマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、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。

このとき、被検者の患部の位置等に応じて、治療ビームを様々な方向から患部に向けて照射する必要があることから、上述したように、治療ビームを照射するヘッドは、被検者を中心として回動可能となっている。このため、特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、第１撮影系および第２撮影系は、ヘッドによりＸ線が遮られない位置から透視を実行する必要がある。これを可能とするため、特許文献２に記載のＸ線透視装置においては、第１Ｘ線管および第１Ｘ線検出器と、第２Ｘ線管および第２Ｘ線検出器とをレールに沿って移動可能に構成することで、予め設定された３箇所の位置からＸ線透視を実行することを可能としている。

特開２０００−１６７０７２号公報 特開２０１４−１２８４１２号公報

このようなＸ線透視装置においては、被検者の体動に伴うマーカまたは特定部位の移動軌跡を参照することにより、マーカまたは特定部位の移動範囲等を特定する構成が採用されている。この場合においては、マーカまたは特定部位の移動軌跡を読み込み、保存されている３次元座標を抽出することにより、マーカまたは特定部位の移動軌跡を擬似的な３次元（３Ｄ）画像としてグラフィカルに表示する構成が採用される。

図６は、このようなマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。

この擬似的な３次元画像は、Ｘ線透視装置における表示部２５に表示される。この擬似的な３次元画像においては、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とともに表示される。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上の黒丸は、距離（間隔）を表している。オペレータは、Ｘ線透視装置に付設されたマウス等を利用してこの擬似的な３次元画像を回転、拡大、縮小、平行移動することにより、様々な視点・角度から、マーカの移動軌跡を参照することが可能となる。

しかしながら、このような擬似的な３次元画像を回転および平行移動させた場合には、オペレータは、実際の被検者の方向と擬似的な３次元画像におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸との関係を容易に理解することが困難となるという問題が生ずる。

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、マーカまたは特定部位の移動軌跡を示す３次元画像の方向と被検者の方向との関係を容易に理解することが可能な放射線透視装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または前記被検者の特定部位を含む画像を互いに異なる二方向から取得することにより、前記被検者の体動に伴って移動する前記マーカまたは前記被検者の特定部位の位置を検出する放射線透視装置であって、前記マーカまたは前記被検者の特定部位の移動軌跡を表示装置に表示させる移動軌跡表示部と、前記被検者の方向を表す画像を、前記移動軌跡と方向を関連付けて前記表示装置に表示させる被検者画像表示部と、を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、方向の関連付けを維持した状態で、前記表示装置に表示されている前記移動軌跡と前記被検者の方向を表す画像とを回転させる画像回転部をさらに備える。

第３の発明は、前記被検者画像表示部は、治療計画装置から取得した治療計画に基づいて、前記被検者の方向を表す人体模型画像を前記移動軌跡の３次元画像とともに前記表示装置に表示させる。

第４の発明は、前記被検者画像表示部は、ＣＴ撮影装置から取得した前記被検者の解剖学的構造に基づいて、前記被検者の３次元ＣＴ画像を前記移動軌跡の３次元画像とともに前記表示装置に表示させる。

第１から第４の発明によれば、マーカまたは特定部位の移動軌跡と被検者の方向を表す画像とを同時に表示し、また、同期して回転させることにより、オペレータがマーカまたは特定部位の移動軌跡を示す３次元画像の方向と被検者の方向との関係を容易に理解することが可能となる。

この発明に係る放射線透視装置としてのＸ線透視装置の概要図である。 この発明に係るＸ線透視装置の制御系を示すブロック図である。 第１実施形態に係るマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。 第１実施形態に係るマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。 第２実施形態に係るマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。 マーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。

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、この発明に係る放射線透視装置としてのＸ線透視装置の概要図である。また、図２は、この発明に係るＸ線透視装置の制御系を示すブロック図である。

この放射線透視装置としてのＸ線透視装置は、テーブル１９上の被検者１０の患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うための放射線治療装置とともに使用されるものである。このような放射線治療時においては、放射線を被検者１０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１０の患部付近には、マーカが設置される。そして、Ｘ線透視により被検者１０の体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、マーカの３次元の位置情報を演算することで、マーカ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。なお、被検者１０における患部付近にマーカを設置する代わりに、被検者１０における腫瘍等の特定部位の画像をマーカの代わりに使用するマーカレストラッキングが採用される場合もある。

このＸ線透視装置は、第１Ｘ線管１１、第２Ｘ線管１２、第３Ｘ線管１３、第４Ｘ線管１４と、第１フラットパネルディテクタ２１、第２フラットパネルディテクタ２２、第３フラットパネルディテクタ２３、第４フラットパネルディテクタ２４とを備える。第１Ｘ線管１１から照射された放射線としてのＸ線は、テーブル１９上の被検者１０を透過した後、第１フラットパネルディテクタ２１により検出される。第１Ｘ線管１１と第１フラットパネルディテクタ２１とは、第１撮影系を構成する。第２Ｘ線管１２から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者１０を透過した後、第２フラットパネルディテクタ２２により検出される。第２Ｘ線管１２と第２フラットパネルディテクタ２２とは、第２撮影系を構成する。第３Ｘ線管１３から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者１０を透過した後、第３フラットパネルディテクタ２３により検出される。第３Ｘ線管１３と第３フラットパネルディテクタ２３とは、第３撮影系を構成する。第４Ｘ線管１４から照射されたＸ線は、テーブル１９上の被検者１０を透過した後、第４フラットパネルディテクタ２４により検出される。第４Ｘ線管１４と第４フラットパネルディテクタ２４とは、第４撮影系を構成する。

また、このＸ線透視装置は、第１電力供給部２８および第２電力供給部２９を備える。これらの第１電力供給部２８および第２電力供給部２９は、高電圧装置とも呼称されるものである。第１電力供給部２８は、Ｘ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を、第１Ｘ線管１１または第２Ｘ線管１２に対して選択的に供給する。また、第２電力供給部２９は、Ｘ線を照射するために必要な管電圧及び管電流を、第３Ｘ線管１３または第４Ｘ線管１４に対して選択的に供給する。

このため、第１Ｘ線管１１と第２Ｘ線管１２とは、同時にはＸ線を照射することができず、第３Ｘ線管１３と第４Ｘ線管１４とは、同時にはＸ線を照射することはできない。従って、上述した第１撮影系と第２撮影系とを同時に使用することはできず、第３撮影系と第４撮影系とを同時に使用することはできない。一方、上述した動体追跡時において、マーカまたは特定部位（以下、これらを総称して「マーカ」という）の３次元の位置情報を演算するためには、マーカを二方向から透視する必要がある。このため、このＸ線透視装置においては、第１撮影系と第３撮影系とを使用した第１ポジションでのＸ線透視と、第１撮影系と第４撮影系とを使用した第２ポジションでのＸ線透視と、第２撮影系と第３撮影系とを使用した第３ポジョンでのＸ線透視と、第２撮影系と第４撮影系とを使用した第４ポジションでのＸ線透視との、４つのパターンでのＸ線透視を実行することが可能となる。

さらに、このＸ線透視装置は、論理演算を実行する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１フラットパネルディテクタ２１、第２フラットパネルディテクタ２２、第３フラットパネルディテクタ２３および第４フラットパネルディテクタ２４と接続されている。また、この制御部３０は、上述した第１電力供給部２８および第２電力供給部２９と接続されている。

この制御部３０は、画像処理を実行する画像処理部３１と、後述するマーカの移動軌跡等を記憶する記憶部３６とを備える。

画像処理部３１は、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のうちの２個の撮影系を使用してマーカを検出するためのマーカ検出部３２を備える。このマーカ検出部３２は、例えば、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系により撮影した被検者１０の体内に留置されたマーカを含む画像と、予め設定されたテンプレート画像とを比較するテンプレートマッチングにより、マーカの３次元の位置情報を演算する。

また、画像処理部３１は、後述するように、マーカの移動軌跡を３次元の画像として表示する移動軌跡表示部３３と、被検者１０の方向を表す画像を移動軌跡の３次元画像とともに表示する被検者画像表示部３４と、移動軌跡の３次元画像と被検者１０の方向を表す画像とを同期して回転させる画像回転部３５とを備える。

制御部３０は、Ｘ線透視画像やマーカの移動軌跡等の画像を表示するための液晶表示パネル等からなる表示部２５と、キーボードやマウスを備え、各種の入力を実行するための操作部２６とに接続されている。また、制御部３０は、病院内の被検者管理システムの院内通信である院内ネットワーク１００を介して、被検者１０をＣＴ撮影するＣＴ撮影装置３７と、被検者１０に対する治療計画を作成する治療計画装置３８と、被検者１０についての各種のデータを記憶する患者データ記憶部３９と接続されている。ここで、治療計画装置３８は、ＣＴ撮影装置３７により撮影した被検者１０のＣＴ画像等に基づいて、腫瘍に対してどの程度のエネルギーの放射線をどの方向からどの程度の回数照射するのかをスケジューリングすることにより、被検者１０に対する治療計画を作成する。

このＸ線透視装置によりＸ線透視によりマーカの位置を検出する動体追跡を実行するときには、第１撮影系、第２撮影系、第３撮影系、第４撮影系のうちから、Ｘ線透視に使用する２個の撮影系が選択され、それらの撮影系を使用してＸ線透視による動体追跡が実行される。このときには、画像処理部３１におけるマーカ検出部３２によりマーカが検出される。これにより得られたマーカの移動軌跡は、制御部３０における記憶部３６に記憶される。

図３は、第１実施形態に係るマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。

画像処理部３１におけるマーカ検出部３２により検出され、記憶部３６に記憶されたマーカの移動軌跡は、画像処理部３１における移動軌跡表示部３３の作用により、表示部２５に表示される。図３においては、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とともに擬似的な３次元画像として表示される。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上の黒丸は、距離（間隔）を表している。

また、このときには、画像処理部３１における被検者画像表示部３４の作用により、被検者１０の方向を表す人体模型画像Ｍを、移動軌跡の３次元画像とともに、移動軌跡の３次元画像との方向を一致するように関連付けて表示する。このときには、被検者画像表示部３４は、治療計画装置３８が作成した治療計画を院内ネットワーク１００を介して入手する。そして、被検者画像表示部３４は、この治療計画に基づいて被検者１０の体軸方向の情報を得て、この情報に基づいて、人体模型画像Ｍを被検者１０の体軸と一致する方向を向く状態で表示する。この人体模型画像Ｍにより、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの方向と、被検者１０の方向との関係を、容易に理解することが可能となる。

オペレータは、マーカ軌跡をより詳細に確認するために、操作部２６におけるマウスを利用することにより、擬似的な３次元画像を回転、拡大、縮小、平行移動する。これにより、様々な視点・角度から、マーカの移動軌跡を参照することが可能となる。このときには、画像処理部３１における画像回転部３５が、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像と被検者１０の方向を表す人体模型画像Ｍとを同期して（すなわち、人体模型画像Ｍと移動軌跡の３次元画像との方向の関連付けを維持した状態で）回転させる。

図４は、このような状態におけるマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。

例えば、オペレータが、表示部２５に表示された画像の一部を操作部２６におけるマウスを利用してドラッグすることにより、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像を回転させた場合には、画像処理部３１における画像回転部３５の作用により、被検者１０の方向を表す人体模型画像Ｍもこれに伴って回転する。このため、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像を回転させた場合においても、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの方向と、被検者１０の方向との関係を、容易に理解することが可能となる。

図５は、第２実施形態に係るマーカの移動軌跡を示す擬似的な３次元画像を示す模式図である。

図３および図４に示す実施形態においては、被検者１０の方向を示す画像として、人体模型画像Ｍを使用していたのに対し、この図５に示す実施形態においては、被検者１０の方向を表す画像として、被検者１０の３次元ＣＴ画像Ｂを使用している。

この被検者１０の３次元ＣＴ画像Ｂは、治療計画の作成時にＣＴ撮影装置３７により撮影された被検者１０のＣＴ画像が利用される。そして、ＣＴ撮影装置３７から院内ネットワーク１００を介して取得したＣＴ画像に基づく被検者１０の解剖学的構造に基づいて、被検者１０の３次元ＣＴ画像Ｂが、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像とともに、表示部２５に表示される。

そして、この実施形態においても、オペレータが表示部２５に表示された画像を操作部２６におけるマウスを利用してドラッグすることにより、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像を回転させた場合には、被検者１０の方向を表す３次元ＣＴ画像Ｂもこれに伴って回転する。このため、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像を回転させた場合においても、３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの方向と、被検者１０の方向との関係を、容易に理解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、被検者１０の方向を表す画像として、被検者１０を表す人体模型画像Ｍまたは被検者１０の３次元ＣＴ画像Ｂを使用しているが、被検者１０の方向を表す画像として、これら以外のものを使用してもよい。例えば、被検者１０の体軸方向と頭部の方向を表す矢印等を、被検者１０の方向を表す画像として使用してもよい。

また、上述した実施形態においては３個のマーカの軌跡Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からなる軌跡表示Ｔの３次元画像を表示部２５に表示しているが、マーカの軌跡の数は、これに限定されるものではない。また、単一のマーカの軌跡を表示部２５に表示するようにしてもよい。

このとき、被検者１０における患部付近にマーカを設置する代わりに、被検者１０における腫瘍等の特定部位の画像をマーカの代わりに使用するマーカレストラッキングが採用される場合には、マーカの軌跡にかえて、単一あるいは複数の特定部位の軌跡が、表示部２５に表示される。

また、上述した実施形態においては、第１Ｘ線管１１と第１フラットパネルディテクタ２１からなる第１撮影系、第２Ｘ線管１２と第２フラットパネルディテクタ２２からなる第２撮影系、第３Ｘ線管１３と第３フラットパネルディテクタ２３からなる第３撮影系および第４Ｘ線管１４と第４フラットパネルディテクタ２４とからなる第４撮影系という４個の撮影系を備えているが、これらの撮影系は少なくとも３個あればよい。すなわち、Ｘ線管とフラットパネルディテクタとを有する撮影系を３個以上備えるとともに、これらの３個以上の撮影系のうち、Ｘ線透視に使用する２個の撮影系を選択することができる構成であればよい。

さらに、上述した実施形態としては、この発明に係る放射線検出器として機能するＸ線検出器として、フラットパネルディテクタを使用しているが、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）等のＸ線検出器や、その他の放射線検出器を使用してもよい。

１０ 被検者
１１ 第１Ｘ線管
１２ 第２Ｘ線管
１３ 第３Ｘ線管
１４ 第４Ｘ線管
１９ テーブル
２１ 第１フラットパネルディテクタ
２２ 第２フラットパネルディテクタ
２３ 第３フラットパネルディテクタ
２４ 第４フラットパネルディテクタ
２５ 表示部
２６ 操作部
２８ 第１電力供給部
２９ 第２電力供給部
３０ 制御部
３１ マーカ検出部
３２ 画像処理部
３３ 移動軌跡表示部
３４ 被検者画像表示部
３５ 画像回転部
３７ ＣＴ撮影装置
３８ 治療計画装置
３９ 患者データ記憶部
Ｂ ３次元ＣＴ画像
Ｍ 人体模型画像
Ｔ 軌跡表示
Ｔ１ 軌跡
Ｔ２ 軌跡
Ｔ３ 軌跡

Claims (4)

1. 被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または前記被検者の特定部位を含む画像を互いに異なる二方向から取得することにより、前記被検者の体動に伴って移動する前記マーカまたは前記被検者の特定部位の位置を検出する放射線透視装置であって、
   前記マーカまたは前記被検者の特定部位の移動軌跡を表示装置に表示させる移動軌跡表示部と、
   前記被検者の方向を表す画像を、前記移動軌跡と方向を関連付けて前記表示装置に表示させる被検者画像表示部と、
   を備えたことを特徴とする放射線透視装置。
2. 請求項１に記載の放射線透視装置において、
   方向の関連付けを維持した状態で、前記表示装置に表示されている前記移動軌跡と前記被検者の方向を表す画像とを回転させる画像回転部をさらに備える放射線透視装置。
3. 請求項１または２に記載の放射線透視装置において、
   前記被検者画像表示部は、治療計画装置から取得した治療計画に基づいて、前記被検者の方向を表す人体模型画像を前記移動軌跡の３次元画像とともに前記表示装置に表示させる放射線透視装置。
4. 請求項１または２に記載の放射線透視装置において、
   前記被検者画像表示部は、ＣＴ撮影装置から取得した前記被検者の解剖学的構造に基づいて、前記被検者の３次元ＣＴ画像を前記移動軌跡の３次元画像とともに前記表示装置に表示させる放射線透視装置。
   

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