JP2019107397A - 医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】透視画像に補正が必要な場合でも被検体のターゲットの位置を大きな遅れなく把握することができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の医用装置は、取得部と、補正部と、特定部と、出力制御部とを持つ。前記取得部は、撮影部から被検体の透視画像を取得する。前記補正部は、１つ以上の補正値に基づき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。前記特定部は、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。前記出力制御部は、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。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムに関する。

重粒子線などの治療ビームを患者（被検体）に照射する治療装置が知られている。被検体の患部、すなわち治療ビームが照射される箇所は、呼吸や心拍、腸の動きなど（以下、これらを纏めて「呼吸など」と称する）によって移動する場合がある。これに対応する治療法として、ゲーテッド照射法や追尾照射法が知られている。

呼吸によって移動する患部に治療ビームを照射する場合、被検体の呼吸位相と同期させて照射を行う必要がある。呼吸位相同期の手法として、被検体の身体に取り付けたセンサの出力値を利用して呼吸位相を把握する手法（外部呼吸同期）と、被検体の透視画像に基づいて呼吸位相を把握する手法（内部呼吸同期）とがある。呼吸位相同期のための処理は、治療装置に制御信号を出力する医用装置によって行われる。医用装置は、例えば治療装置と有線または無線で通信することで、治療装置を制御する。

ところで、医用装置は、刻々と変化する被検体のターゲットの位置を時間的に大きな遅れなく把握する必要がある。ただし、医用装置に限らず電子機器の情報処理速度には、物理的な制約がある。このため、従来の技術では、透視画像に補正が必要な場合、情報処理が追いつかず、被検体のターゲットの位置を大きな遅れなく把握することが難しい場合があった。

特開２０１７−１４４０００号公報

本発明が解決しようとする課題は、透視画像に補正が必要な場合でも被検体のターゲットの位置を大きな遅れなく把握することができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することである。

実施形態の医用装置は、取得部と、補正部と、特定部と、出力制御部とを持つ。前記取得部は、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。前記補正部は、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。前記特定部は、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。前記出力制御部は、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。

本実施形態によれば、透視画像に補正が必要な場合でも被検体のターゲットの位置を大きな遅れなく把握することができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することができる。

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。 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。 透視画像ＴＩのなかで探索領域Ｒのみに対してアライメント補正が行われる例を示す図。 医用装置１００の入力・表示部１２０により表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図。 領域Ａ１−１に表示される透視画像ＴＩ−１の一例を示す図である。 領域Ａ１−１に表示される透視画像ＴＩ−１の別の一例を示す図である。 医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）。 第１ボタンＢ１、第２ボタンＢ２、および第３ボタンＢ３の表示態様の変化を示す図。 第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図。 医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）。 第２の実施形態の医用装置１００Ａを含む治療システム１の構成図。 医用装置１００Ａにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャート。

以下、実施形態の医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

（第１の実施形態）
＜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。

治療装置１０は、例えば、寝台１１と、放射線源１２−１、１２−２と、検出器１３−１、１３−２と、照射門１４と、センサ１５と、治療装置側制御部２０とを備える。以下、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字は、いずれの放射線源および検出器の組による透視用の放射線、或いは透視画像であるかを示すものとする。また、適宜、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字を省略して説明を行う。

寝台１１には、治療を受ける被検体Ｐが固定される。放射線源１２−１は、被検体Ｐに対して放射線ｒ−１を照射する。放射線源１２−２は、放射線源１２−１とは異なる角度から、被検体Ｐに対して放射線ｒ−２を照射する。放射線ｒ−１およびｒ−２は、電磁波の一例であり、例えばＸ線である。以下、これを前提とする。

放射線ｒ−１は、検出器１３−１によって検出される。放射線ｒ−２は、検出器１３−２によって検出される。検出器１３−１および１３−２は、例えばフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）、イメージインテンシファイア、カラーイメージインテンシファイアなどである。検出器１３−１は、放射線ｒ−１のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−１として医用装置１００に出力する。検出器１３−２は、放射線ｒ−２のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−２として医用装置１００に出力する。図１では、２組の放射線源および検出器を示したが、治療装置１０は、３組以上の放射線源および検出器を備えてもよい。なお、以下では、放射線源１２−１、１２−２および検出器１３−１、１３−２を、撮影部３０と総称する。

照射門１４は、治療段階において、被検体Ｐに対して治療ビームＢを照射する。治療ビームＢには、例えば、重粒子線、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線などのいずれか１つ以上が含まれる。図１では、１つの照射門１４のみを示したが、治療装置１０は複数の照射門を備えてもよい。

センサ１５は、被検体Ｐの外部呼吸位相を認識するためのセンサであり、被検体Ｐの身体に取り付けられる。センサ１５は、例えば、圧力センサである。センサ１５の検出結果は、医用装置１００に出力される。

治療装置側制御部２０は、医用装置１００からの制御信号に応じて、放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２、および照射門１４を動作させる。

医用装置１００は、例えば、統括制御部１１０と、入力・表示部１２０と、入力操作取得部１２２と、表示制御部１２４と、取得部１２８と、探索領域設定部１３０と、補正部１３１と、参照画像作成部１３２と、画像処理部１３６と、ターゲット位置特定部１４０と、出力制御部１５０と、記憶部１６０とを備える。統括制御部１１０、入力操作取得部１２２、表示制御部１２４、取得部１２８、探索領域設定部１３０、補正部１３１、参照画像作成部１３２、画像処理部１３６、ターゲット位置特定部１４０、および出力制御部１５０は、例えば、少なくとも一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェアプロセッサが記憶部１６０に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。これらは、後述する参照画像作成部１３２Ａ（第２の実施形態）およびターゲット特定部１４０Ｂ（第３の実施形態）についても同様である。

以下、医用装置１００の各部の機能について説明する。医用装置１００の説明において、透視画像ＴＩに対する処理として説明されたものは、特に注記が無い限り、透視画像ＴＩ−１、ＴＩ−２の双方に対して並行して実行されるものとする。統括制御部１１０は、医用装置１００の機能を統括的に制御する。

入力・表示部１２０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイなどの表示装置と、操作者による入力操作を受け付ける入力装置とを含む。入力・表示部１２０は、表示装置と入力装置が一体に形成されたタッチパネルであってもよいし、マウスやキーボードなどの入力デバイスを備えてもよい。入力・表示部１２０は、「表示部」の一例である。

入力操作取得部１２２は、入力・表示部１２０に対してなされた操作（タッチ、フリック、スワイプ、クリック、ドラッグ、キー入力など）の内容を認識し、認識した操作の内容を統括制御部１１０に出力する。表示制御部１２４は、統括制御部１１０からの指示に応じて、入力・表示部１２０に画像を表示させる。

表示制御部１２４は、例えば、後述する治療の各段階の開始指示を受け付けるためのインターフェース画面を入力・表示部１２０に表示させる。さらに、表示制御部１２４は、治療ビームＢの照射前の確認段階、および治療ビームＢの照射段階において、被検体Ｐや治療装置１０、医用装置１００の状態を示す画面を入力・表示部１２０に表示させる。ここで、画像を表示させることには、演算結果に基づいて画像の要素を生成することと、予め作成された画像の要素を表示画面に割り当てることとが含まれる。

取得部１２８は、撮影部３０から透視画像ＴＩを取得する。また、取得部１２８は、センサ１５の検出値を取得する。さらに、取得部１３０は、医用検査装置（不図示）から被検体Ｐの三次元ボリュームデータを取得する。三次元ボリュームデータの一例は、三次元ＣＴ（Computed Tomography）画像である。本実施形態では、時系列の三次元ＣＴ画像を「４ＤＣＴ画像」と称する。

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に対して探索領域を設定する。探索領域は、取得部１２８により取得された透視画像ＴＩのなかで後述するターゲット位置が探索される領域である。補正部１３１は、取得部１２８により取得された透視画像ＴＩに対して補正（アライメント補正）を行う。ターゲット位置の特定に透視画像ＴＩの全部または一部を参照画像として使用する場合、参照画像作成部１３２は、補正部１３１により補正された透視画像ＴＩに基づいて、マーカレス追跡に使用される参照画像を生成する。なお、これらの内容については、詳しく後述する。

画像処理部１３６は、デフォーマブルレジストレーション、ＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）画像生成などの画像処理を行う。デフォーマブルレジストレーションとは、時系列の三次元ボリュームデータに対して、ある時点の三次元ボリュームデータについて指定された位置情報を、他の時点の三次元ボリュームデータに展開する処理である。ＤＲＲ画像とは、三次元ボリュームデータに対して仮想的な放射線源から放射線を当てることを仮定した場合に、この放射線源に対応して三次元ボリュームデータから生成される仮想的な透視画像である。

ターゲット位置特定部１４０は、補正部１３１により補正された透視画像ＴＩに基づきターゲット位置を特定する。例えば、ターゲット位置特定部１４０は、補正部１３１により補正された透視画像ＴＩにおけるターゲット位置を特定する。「ターゲット」とは、被検体Ｐの患部、すなわち治療ビームＢが照射される部位であってもよいし、マーカあるいは被検体Ｐの特徴箇所であってもよい。特徴箇所とは、横隔膜や心臓、骨など、透視画像ＴＩにおいて周囲の箇所との差異が比較的鮮明に現れるため、透視画像ＴＩをコンピュータが解析することで位置を特定しやすい箇所である。「ターゲット位置」とは、ターゲットの位置である。すなわち、ターゲット位置は、被検体Ｐの患部の位置でもよいし、マーカあるいは被検体Ｐの特徴箇所の位置であってもよい。ターゲット位置は、一点であってもよいし、二次元または三次元の広がりを持つ領域であってもよい。

出力制御部１５０は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置に基づいて、治療装置１０に照射許可信号を出力する。例えば、ゲーテッド照射法の場合、出力制御部１５０は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まる場合に、治療装置１０にゲートオン信号を出力する。ゲーティングウインドウとは、二次元平面または三次元空間において設定される領域である。ゲーティングウインドウとは、このゲーティングウインドウ内にターゲット位置が収まる場合に治療ビームＢが照射されても良いことを示す領域であり、「照射可能範囲」の一例である。ゲートオン信号とは、治療装置１０が被検体Ｐに治療ビームＢを照射することを指示する信号である。ゲートオン信号は、「照射許可信号」の一例である。治療装置１０は、ゲートオン信号が入力されている場合、治療ビームＢを照射し、ゲートオン信号が入力されていない場合、治療ビームＢを照射しない。なお、照射可能範囲は、固定的に設定されるものに限らず、患部の移動に追従して移動するものであってもよい。

記憶部１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどにより実現される。記憶部１６０には、前述したプログラムの他、時系列の三次元ボリュームデータ、透視画像ＴＩ、センサ１５の出力値などが格納される。

次に、医用装置１００のいくつかの機能部について詳しく説明する。
＜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。

ここで、呼吸などによるターゲット位置ＰＴの移動は、透視画像ＴＩのなかである範囲内に限られる。このため、探索領域設定部１３０は、透視画像ＴＩのなかで一部の領域のみを探索領域Ｒとして設定する。本実施形態では、探索領域Ｒは、ターゲット位置ＰＴを含む領域である。探索領域Ｒは、「ターゲット位置の特定のために用いられる領域」の一例である。例えば、探索領域Ｒは、マーカレス追跡において、参照画像作成部１３２により生成された参照画像を用いて、ターゲット位置特定部１４０によりターゲット位置ＰＴが判定される領域の一例である。本実施形態では、探索領域Ｒは、マーカレス追跡において、参照画像作成部１３２により生成されたテンプレートＴを用いて、ターゲット位置特定部１４０によるテンプレートマッチングによりターゲット位置ＰＴが探索される領域である。テンプレートＴは、「マーカレス追跡に使用される参照画像」の一例である。ただし、「マーカレス追跡に使用される参照画像」は、テンプレートマッチングに用いられるテンプレートＴに限定されない。例えば、テンプレートマッチングではなく、機械学習によるマーカレス追跡が行われる場合は、機械学習の学習済みモデルに入力情報として入力される画像が「マーカレス追跡に使用される参照画像」の一例に該当する。この場合、「ターゲット位置特定部１４０によりターゲット位置ＰＴが判定される領域」の一例には、機械学習によりターゲット位置ＰＴが判定される領域が該当する。

ターゲット位置ＰＴの移動範囲は、治療計画の計画段階で求められ、記憶部１６０に記憶されている。また、記憶部１６０には、探索領域Ｒの設定において、ターゲット位置ＰＴの移動範囲に付加されるマージンに関する情報が記憶されている。探索領域設定部１３０は、記憶部１６０に記憶されたターゲット位置ＰＴの移動範囲およびマージンに関する情報に基づき、透視画像ＴＩの一部の領域を探索領域Ｒとして設定する。また設定した探索領域Ｒは、手動で変更できる。なお、ここで記載した探索領域Ｒの設定の方法は一例であり、例えば、入力・表示部１２０を用いて手動で矩形領域を入力・設定したり、入力・表示部１２０に、探索領域Ｒの候補を複数表示させ手動で選択・設定するなど、種々の方法が適用可能であり、適切に探索領域Ｒが設定されれば良く、ここに記載した方法に限るものではない。

＜補正部１３１＞
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。

補正部１３１は、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、撮影部３０の基準位置に対する撮影部３０のずれ量に応じた１つ以上の補正値に基づき、透視画像ＴＩを補正する。すなわち、補正部１３１は、撮影部３０の位置ずれに起因してＤＲＲ画像と透視画像ＴＩと間に生じる違いを無くすまたは減らすように、透視画像ＴＩを補正する。以下、この補正を「アライメント補正」と称する。

ここで、撮影部３０の基準位置に対する撮影部３０のずれ量、または当該ずれ量に応じて透視画像ＴＩの補正に用いられる１つ以上の補正値は、予め測定または算出されて記憶部１６０に記憶されている。このようなずれ量または補正値は、例えば、寸法が既知の基準体を撮影部３０により撮影することで得られた透視画像ＴＩと、上記医用検査装置により上記基準体を撮影した三次元ボリュームデータから得られるＤＲＲ画像とを比較することで求めることができる。

ただし、ＤＲＲ画像と透視画像ＴＩとが一致しない理由は、上記例に限定されない。撮像部３０の据え付け誤差に代えて、または撮像部３０の据え付け誤差に加えて、撮像部３０以外のずれ量（例えば、建屋の経年変化）を吸収できるような補正を意味してもよい。

本実施形態では、補正部１３１は、後述する各種の治療段階のなかでリアルタイムまたはそれに近い情報処理が必要でない段階（例えば準備段階）では、撮影部３０から取得された透視画像ＴＩの全領域に対してアライメント補正を行う。一方で、補正部１３１は、後述する各種の治療段階のなかでリアルタイムまたはそれに近い情報処理が必要である段階（例えば確認段階および治療段階）では、撮影部３０から取得された透視画像ＴＩの一部の領域のみに対してアライメント補正を行う。すなわち、補正部１３１は、リアルタイムまたはそれに近い情報処理が必要である場合、透視画像ＴＩのなかで被検体Ｐのターゲット位置ＰＴの特定に用いられる所定領域の画像に対してアライメント補正を行うとともに、透視画像ＴＩのなかで所定領域を外れた少なくとも一部の領域の画像に対してはアライメント補正を行わない。本実施形態では、上記所定領域は、透視画像ＴＩのなかでターゲット位置特定部１４０によりターゲット位置ＰＴが探索される探索領域Ｒである。別の観点で見ると、上記所定領域は、ゲーティングウインドウとその周囲を含む領域である。すなわち、上記所定領域は、ゲーティングウインドウの外形よりも大きな領域である。なお、補正部１３１は、透視画像ＴＩのなかで複数個所の所定領域を補正してもよい。

図３は、補正部１３１により透視画像ＴＩのなかで探索領域Ｒのみに対してアライメント補正が行われる例を示す図である。図中の（ａ）は、補正部１３１によるアライメント補正が行われる前の透視画像ＴＩを示す。一方で、図中の（ｂ）は、補正部１３１によるアライメント補正が行われた後の透視画像ＴＩを示す。図中の（ｂ）に示すように、透視画像ＴＩのなかで一部の領域（探索領域Ｒ）のみに対してアライメント補正が行われた場合、アライメント補正が行われた領域と、アライメント補正が行われていない領域（アライメント補正が行われた領域の外側の領域）との境界に段差のようなずれが現れる。

＜表示制御部１２４＞
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。

＜治療の流れ＞
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］
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。

次に、医師や放射線技師などが、ｎ個のＣＴ画像のうち、例えば１つのＣＴ画像に対して、輪郭を入力する。この輪郭は、患部である腫瘍の輪郭や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭などである。次に、例えば画像処理部１３６が、デフォーマブルレジストレーションによって、ｎ個のＣＴ画像のそれぞれについて輪郭を設定する。この場合、画像処理部１３６は、例えば、各ＣＴ画像に含まれる２つ以上の特徴的な要素の位置がｎ個のＣＴ画像においてどのように変化するかに基づき、ｎ個のＣＴ画像における患部や臓器の移動を推定し、ｎ個のＣＴ画像において推定された患部や臓器の移動を反映した位置に患部や臓器の輪郭を展開する。

次に、治療計画が決定される。治療計画とは、設定された輪郭情報に基づいて、患部がどの位置にあるときに、どこに、どの方向から、どれだけの治療ビームＢを照射するかを規定するものであり、ゲーテッド照射法や追尾照射法などの治療法に応じて決定される。なお、計画段階の処理の一部または全部は、外部装置によって実行されてもよい。例えば、４ＤＣＴ画像を生成する処理は、ＣＴ装置によって実行されてもよい。

ここで、腫瘍の輪郭で区画される領域や、その領域の重心、或いは被検体Ｐの特徴箇所の位置などがターゲット位置ＰＴとなる。更に、治療計画において、ターゲット位置ＰＴがどの位置にあれば治療ビームＢを照射してよいかが決定される。デフォーマブルレジストレーションによって輪郭が設定された際に、ターゲット位置ＰＴに対してマージンが自動的に、または手動で設定され、マージンを反映させてゲーティングウインドウが設定される。このマージンは、装置や位置決めの誤差などを吸収するためのものである。

［位置決め段階］
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。

３Ｄ−２Ｄレジストレーションが行われる場合、この段階において、放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２、および被検体Ｐの治療計画情報を使用して三次元ボリュームデータからＤＲＲ画像が生成される。ＤＲＲ画像と透視画像ＴＩに基づいて寝台移動量が算出され、寝台１１が移動させられる。透視画像ＴＩの撮影、補正部１３１による補正、寝台移動量算出、寝台１１の移動を繰り返すことで、寝台１１の位置が細かく調整される。

［準備段階］
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。

また、この段階において、ＤＲＲ画像とＤＲＲ画像上のターゲット位置ＰＴの情報から、透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴとの関係が学習され、さらに、医師によるターゲット位置ＰＴの修正が受け付けられる。そして、ターゲット位置ＰＴが学習された透視画像ＴＩの中から、追跡値に基づいて、一つ以上のテンプレートＴ（参照画像）が選択される。例えば、テンプレートＴは、透視画像Ｔ１の一部を切り出すことで得られる。テンプレートＴは、透視画像ＴＩの特徴的な一部を切り出したものであってよい。また、テンプレートＴは、透視画像ＴＩから切り出された画像に対して、濃淡を強くするなど所定の処理が行われることで得られてもよい。ターゲット位置ＰＴの学習は、計画段階から治療段階までの間の、いずれのタイミングで実施されてもよい。例えば、被検体Ｐの２呼吸分の透視画像ＴＩうち、前半の１呼吸分の透視画像ＴＩからテンプレートＴを作成した場合、そのテンプレートＴを使用して、後半の１呼吸分の透視画像ＴＩでターゲットの追跡ができるか確認してもよい。その際、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示してもよい。

［確認段階］
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。

この際に、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示する。出力制御部１５０は、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か否かを判定する。治療段階では、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が治療装置１０に出力されるのであるが、準備段階では、ゲートオン信号の出力の有無が統括制御部１１０を介して表示制御部１２４に伝えられる。表示制御部１２４は、動画の表示に併せてゲートオン信号の出力の有無を入力・表示部１２０に表示させる。この結果、医師などによりゲートオン信号の出力タイミングが確認される。

［治療段階］
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。

＜表示画像、フローチャート＞
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。

図４は、医用装置１００の入力・表示部１２０の画面に表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図である。インターフェース画像ＩＭは、例えば、領域Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７を含む。

領域Ａ１−１では、透視画像ＴＩ−１に対してゲーティングウインドウＧＷやターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ１−２では、透視画像ＴＩ−２に対してゲーティングウインドウＧＷおよびターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ２には、各種グラフなどが表示される。これらＡ１−１およびＡ１−２に表示される透視画像ＴＩは、例えば、補正部１３１により探索領域Ｒの画像に対してアライメント補正が行われた画像である。

図５は、領域Ａ１−１に表示される透視画像ＴＩ−１の一例を示す図である。表示制御部１２４は、補正部１３１により探索領域Ｒの画像に対してアライメント補正が行われた透視画像ＴＩ−１を、入力・表示部１２０の領域Ａ１−１に表示させる。この場合、表示制御部１２４は、補正部１３１によりアライメント補正が行われた探索領域Ｒの画像に、ゲーティングウインドウＧＷおよびターゲット位置ＰＴが重畳して表示させる。

本実施形態では、表示制御部１２４は、領域Ａ１−１のなかで探索領域Ｒの外側に対応する領域には、取得部１２８により取得された画像（アライメント補正が行われていない画像）を表示させる。これにより、医師などは、探索領域Ｒの外側の領域の状態も確認することができる。またこの場合、上述したように、アライメント補正が行われた領域（探索領域Ｒ）と、アライメント補正が行われていない領域（探索領域Ｒの外側の領域）との境界に段差のようなずれが現れる。医師や放射線技師などは、この段差のようなずれを確認することで、探索領域Ｒに対してアライメント補正が確かに行われていることを確認することができる。またこの場合、透視画像ＴＩには、探索領域Ｒの外縁（外形）を示す線Ｒａが表示されてもよい。

また、透視画像ＴＩのなかで探索領域Ｒの画像に対してアライメント補正を行い、入力・表示部１２０の画面のなかで補正前の探索領域Ｒに対応する領域にアライメント補正した画像を表示すると、上記画面において探索領域Ｒ内に空白が生じる場合がある。例えば、補正部１３１により補正された探索領域Ｒの画像と、探索領域Ｒの外側に対応して表示される補正が行われていない画像との間に空白が生じる場合がある。この場合、表示制御部１２４は、次の（１）〜（３）のうちいずれかの処理を行ってもよい。

（１）表示制御部１２４は、補正部１３１が用いる１つ以上の補正値に基づき、補正部１３１による補正前の探索領域Ｒの画像の画像座標と、補正部１３１による補正後の探索領域Ｒの画像の画像座標との対応関係を求めておき、画面のなかで探索領域Ｒ外に対応して表示される補正されていない画像との間に空白を空けずに補正後の探索領域Ｒの画像を表示させる。すなわち、アライメント補正前の画像の画像座標を（ｕ，ｖ）、アライメント補正後の画像座標（ｘ，ｙ）とすると、
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。

ここで、アライメント補正前の画素が探索領域Ｒに対応する領域からはみ出す場合は、入力表示部１２０または通知部１２６により警告を出してユーザに探索領域Ｒを変更してもらってもよく、自動で探索領域Ｒを変更してもよく、または探索領域Ｒに対応する領域からはみ出す部分の計算を省略してもよい。

（２）補正部１３１は、透視画像ＴＩのなかで探索領域Ｒよりも大きな領域を補正する。そして、表示制御部１２４は、画面のなかで探索領域Ｒ外に対応して表示される補正されていない画像との間に空白を空けずに補正部１３１により補正された画像を表示させる。すなわち、補正部１３１は、探索領域Ｒよりも大きな領域（例えば、探索領域Ｒよりも予め設定されたｘ［ｍｍ］大きな領域）を補正する。そして、画面のなかでアライメント補正前の探索領域Ｒに対応する領域の全域に、アライメント補正された画像を表示させる。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。

（３）表示制御部１２４は、画面のなかで、補正部１３１により補正された画像と、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。これらの場合、入力表示部１２０または通知部１２６により警告が出力されてよい。

なお、図５に示す例において、透視画像ＴＩに補正前の探索領域Ｒの外縁を示す線Ｒａが表示される場合、上述した（１）〜（３）の説明での「画面のなかで探索領域Ｒ外に対応して表示される補正されていない画像との間に空白を空けない（または、空白を空ける或いは補正されていない画像を表示する）」とは、「補正前の探索領域Ｒの外縁を示す線Ｒａとの間に空白を空けない（または、空白を空ける或いは補正されていない画像を表示する）」ことを意味してもよい。

一方で、図６は、領域Ａ１−１に表示される透視画像ＴＩ−１の別の一例を示す図である。表示制御部１２４は、領域Ａ１−１のなかで探索領域Ｒの外側に対応する領域には、取得部１２８により取得された画像を表示させなくてもよい。この場合、領域Ａ１−１には、例えば探索領域Ｒの画像が拡大して表示されてもよい。このような構成によれば、透視画像ＴＩ−１において探索領域Ｒの内側と外側の境界部に段差のようなずれがあることを見にくいと感じるユーザに対して、上記ずれが無い画像を表示させることができる。またこの場合、透視画像ＴＩには、探索領域Ｒの外縁（外形）を示す線Ｒａが表示されてもよい。

また、図６に示す例においても、透視画像ＴＩのなかで探索領域Ｒの画像に対してアライメント補正を行い、入力・表示部１２０の画面のなかで補正前の探索領域Ｒに対応する領域にアライメント補正した画像を表示すると、上記画面において探索領域Ｒ内に空白が生じる場合がある。図６に示す例の場合、補正部１３１により補正された探索領域Ｒの画像と、補正前の探索領域Ｒの外縁を示す線Ｒａとの間に空白が生じる場合がある。そのため、図６に示す例においても、表示制御部１２４は、上述した（１）〜（３）のうちいずれかの処理を行ってもよい。この場合、上述した（１）〜（３）の説明での「画面のなかで探索領域Ｒ外に対応して表示される補正されていない画像との間に空白を空けない（または、空白を空ける或いは補正されていない画像を表示する）」とは、「補正前の探索領域Ｒの外縁を示す線Ｒａとの間に空白を空けない（または、空白を空ける或いは補正されていない画像を表示する）」と読み替えられる。

図４に戻り説明を続けると、領域Ａ３には、モードなどの選択を受け付けるセレクトウインドウＳＷ、透視画像ＴＩの撮影開始または撮影停止を指示するための第１ボタンＢ１、透視画像ＴＩの撮影の一時停止を指示するための第２ボタンＢ２、治療セッションの終了を指示するための第３ボタンＢ３、時系列の透視画像ＴＩを遡って確認するためのスライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡ、確認段階が完了したことを確認するためのチェックボックスＣＢなどが設定される。インターフェース画像ＩＭの各部に対する操作は、例えば、タッチ操作、マウスによるクリック、あるいはキーボード操作などにより行われる。例えば、第１ボタンＢ１は、タッチ操作またはマウスによるクリックによって操作される。

領域Ａ４には、モードに応じた治療段階が、次のステップに進むことを指示するための第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６が設定される。領域Ａ５には、センサ１５の出力値に基づく外部呼吸波形のグラフなどが表示される。領域Ａ６には、被検体Ｐの治療計画情報などを示す画像やテキスト情報が表示される。領域Ａ７では、被検体ＰのＣＴ画像の断面に対し、Ｘ線の照射方向、照射野、治療ビームＢの照射方向、ターゲットの輪郭やマーカＲＯＩ（Region of Interest）が重畳表示される。

以下、インターフェース画像ＩＭの各種機能について、フローチャートを参照しながら説明する。図７は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）である。なお、以降の説明において、医用装置１００に対する操作がなされたことを検知する際には、統括制御部１１０が入力操作取得部１２２から入力される情報を参照して判断するものとし、都度の説明を省略する。またここでは、マーカレス追跡が選択されたことを前提とする。

まず、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。図８は、第１ボタンＢ１、第２ボタンＢ２、および第３ボタンＢ３の表示態様の変化を示す図である。図示するように、第１ボタンＢ１は、初期状態で、撮影が「ＯＦＦ」すなわち停止している状態を示すと共に、「撮影開始」の指示を受け付ける態様となっている。第１ボタンＢ１が操作されると、撮影が「ＯＮ」すなわち実行されている状態を示すと共に、「撮影停止」の指示を受け付ける態様に変化する。第１ボタンＢ１は、これら二つの態様の間で状態遷移する。

なお、第２ボタンＢ２は、初期状態で、操作されると撮影の「一時停止」の指示を受け付ける態様となっている。第２ボタンＢ２は、操作されると、「撮影再開」の指示を受け付ける態様に変化する。また、第３ボタンＢ３は、初期状態で、インターフェース画像ＩＭを「閉じる」指示を受け付ける態様となっており、操作されるとインターフェース画像ＩＭの表示が停止され、一連の処理が終了する。

第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、テンプレート画像となる透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する（ステップＳ１０４）。出力制御部１５０は、例えば、ｋ回の呼吸分の透視画像ＴＩを撮影するように治療装置１０に指示する。なお、出力制御部１５０は、第１ボタンＢ１が再度操作されたときに撮影を終了する指示を治療装置１０に出力してもよい。このように、出力制御部１５０は、入力操作取得部１２２により取得された入力操作の内容に応じて、治療装置１０の撮影部３０（放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２）への動作指示を出力する。これによって、医用装置１００によって治療装置１０を含めた治療システム１の動作を一元的に管理することができ、利便性が向上する。

次に、補正部１３１は、透視画像ＴＩに対してアライメント補正を行う（ステップ１０５）。このステップ１０５では、透視画像ＴＩの全領域に対してアライメント補正が行われてもよく、透視画像ＴＩの一部の領域に対してのみアライメント補正が行われてもよい。例えば、補正部１３１は、透視画像ＴＩに対して探索領域Ｒがまだ設定されていない場合、透視画像ＴＩの全領域に対してアライメント補正を行う。

次に、統括制御部１１０は、第４ボタンＢ４の操作によってレジストレーションが指示されたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。「レジストレーション」とは、テンプレート画像に対してターゲット位置ＰＴを関連付ける動作を意味する。図９は、第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図である。第４ボタンＢ４は、レジストレーションの指示を受け付け、第５ボタンＢ５は、テンプレート作成の指示を受け付け、第６ボタンＢ６は照射の指示を受け付ける。

第４ボタンＢ４の操作によってレジストレーションが指示されると、統括制御部１１０は、画像処理部１３６に指示してＤＤＲ画像におけるターゲット位置から透視画像ＴＩにおけるターゲット位置ＰＴを求め、得られたターゲット位置ＰＴを透視画像ＴＩに重畳させて入力・表示部１２０に表示させるように表示制御部１２４に指示する（ステップＳ１０８）。前述したように、画像処理部１３６は、計画段階において撮影されたＣＴ画像から作成されたＤＤＲ画像や、計画段階以降に撮影された透視画像ＴＩなど、ターゲット位置ＰＴが既知である画像と、透視画像ＴＩとの間で画像の特徴部位をマッチングする処理などを行って、透視画像ＴＩにおけるターゲット位置ＰＴを導出する。透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴの関係は、参照画像作成部１３２に提供される。また、透視画像ＴＩにターゲット位置ＰＴが重畳した画像は、例えば、インターフェース画像ＩＭの領域Ａ１−１、Ａ１−２に表示される。この状態で、統括制御部１１０は、ターゲット位置ＰＴの調整を受け付ける（ステップＳ１１０）。ターゲット位置ＰＴの調整は、例えば領域Ａ１−１、Ａ１−２に対するドラッグ／ドロップ操作によって行われる。ターゲット位置ＰＴの調整が行われると、統括制御部１１０は、調整された透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴの関係を参照画像作成部１３２に提供する。

次に、統括制御部１１０は、第５ボタンＢ５の操作によってテンプレート作成が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１１２）。第５ボタンＢ５の操作によってテンプレート作成が指示されると、統括制御部１１０は、参照画像作成部１３２に指示し、テンプレートＴの生成に用いる透視画像ＴＩを選択し、例えば透視画像ＴＩの一部を切り出すことでテンプレートＴを生成する（ステップＳ１１４）。参照画像作成部１３２は、ターゲット位置ＰＴとが対応づけられたテンプレートＴを作成し、記憶部１６０に記憶させる。

次に、統括制御部１１０は、第６ボタンＢ６の操作によってゲートオン信号の確認が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ゲートオン信号の確認が指示されると、統括制御部１１０は、表示制御部１２４に指示し、チェックボックスＣＢに「レ」（チェック）を入れた状態に変更させる。（ステップＳ１１８）。チェックボックスＣＢに「レ」が入った状態では、ゲートオン信号の出力タイミングは計算されて表示されるが、実際にゲートオン信号は治療装置１０に出力されない。

次に、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する。また、統括制御部１１０は、補正部１３１に指示し、治療装置１０から取得部１２８により取得された透視画像ＴＩに対してアライメント補正を行う（ステップＳ１２１）。このステップ１２１では、補正部１３１は、透視画像ＴＩの探索領域Ｒのみに対してアライメント補正を行う。さらに、統括制御部１１０は、表示制御部１２４に指示し、透視画像ＴＩの探索領域Ｒに対してアライメント補正が行われることで得られた確認画像を入力・表示部１２０に表示させる（ステップＳ１２２）。

確認画像は、領域Ａ１−１、Ａ１−２に表示される。確認画像は、動画として再生される透視画像ＴＩに対して、ターゲット位置ＰＴやゲーティングウインドウＧＷが重畳された画像である（図２参照）。また、出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴ（所定の対象）がゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に、ゲートオン信号を表示制御部１２４に出力し、領域Ａ２に表示させる。医師などは、この確認画像を視認することで、被検体Ｐの患部などのターゲット位置ＰＴが正しい位置として認識されているかどうか、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まるタイミングは適切かどうか、およびゲートオン信号の出力効率などを確認することができる。確認画像は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで表示される（ステップＳ１２４）。撮影停止が選択された後も、スライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡを操作することで、確認画像を遡って確認することができる。

第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されると、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１２６）。なお、統括制御部１１０は、医用装置１００が治療装置１０から開始信号を受信することによって撮影を開始してもよい。第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、チェックボックスＣＢの「レ」が外されているか否かを判定する（ステップＳ１２８）。チェックボックスＣＢの「レ」が外されていない場合は、ステップＳ１２１からステップＳ１２６までの処理が再び行われる。チェックボックスＣＢの「レ」が外されている場合、統括制御部１１０は、治療を開始するように、表示制御部１２４、ターゲット位置特定部１４０および出力制御部１５０に指示し、出力制御部１５０は、透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する（ステップＳ１３０）。また、統括制御部１１０は、ステップ１２８の処理ではチェックボックスＣＢが外されていないが、撮影途中にチェックボックスＣＢが外された場合、そのタイミングで出力制御部１５０がゲートオン信号を出力するようにしてもよい（不図示）。このように、出力制御部１５０は、インターフェース画像ＩＭにおいて、デフォルト状態を解除状態にする入力操作が入力操作取得部１２２により取得されたことを条件に、治療装置１０にゲートオン信号を出力する。これによって、意図せず治療ビームＢが被検体Ｐに照射されるのを抑制し、治療の信頼性を高めることができる。また、テンプレートの作成が完了すると、準備段階および確認段階の終了操作を要求することなく、入力操作取得部１２２が治療ビームＢの照射段階への開始指示を受け付ける。これによって、医用装置１００の操作性を向上させることができる。

治療が始まると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する。また、統括制御部１１０は、補正部１３１に指示し、治療装置１０から取得部１２８により取得された透視画像ＴＩに対してアライメント補正を行う（ステップＳ１３１）。このステップ１３１では、補正部１３１は、透視画像ＴＩの探索領域Ｒのみに対してアライメント補正を行う。さらに、統括制御部１１０は、表示制御部１２４に指示し、透視画像ＴＩの探索領域Ｒのみに対してアライメント補正が行われることで得られた治療画像を入力・表示部１２０に表示させる（ステップＳ１３２）。治療画像は、領域Ａ１−１、Ａ１−２に表示される。

ターゲット位置特定部１４０は、透視画像ＴＩとテンプレートＴとのマッチングを行い、テンプレートＴが合致する透視画像の位置に基づいてターゲット位置ＰＴを特定する。出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴ（所定の対象）がゲーティングウインドウＧＷ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（ステップＳ１３３）。治療は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで継続する（ステップＳ１３４）。なお、医用装置１００は、治療装置１０から照射完了の信号を受信した場合、或いは、治療装置１０において照射終了操作がなされたことを示す信号を治療装置１０から受信した場合も、治療を終了してよい。このように、入力操作取得部１２２により取得された一単位の入力操作（第１ボタンＢ１の操作）に応じて、出力制御部１５０が治療装置１０の撮影部（放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２）への動作指示を出力すると共に、医用装置１００の特定の機能（ターゲット位置特定部１４０など）が起動する。これによって、医用装置１００によって治療装置１０を含めた治療システム１の動作を一元的に管理することができ、利便性が向上する。

表示制御部１２４は、確認画像および治療画像において、ゲートオン信号を出力する際（確認段階では出力する条件が成立した際）に、ゲーティングウインドウＧＷの色（例えば、ゲーティングウインドウＧＷの外形を示す枠線の色）を変更するようにしてもよい。例えば、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＴ（所定の対象）がゲーティングウインドウＧＷ内に収まっていない場合に第１の色、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれか一方のみにおいてターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に第２の色、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２の双方においてターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に（すなわちゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に）第３の色でゲーティングウインドウＧＷの枠線を表示してよい。また、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まっていない場合には、エラーアイコンを表示してもよい。

また、表示制御部１２４は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、ゲーティングウインドウＧＷ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してもよい。更に、医用装置１００は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、音または振動で通知する通知部１２６を備えてもよい。

また、マーカレス追跡、マーカ追跡、外部呼吸同期などのモードの切り替えは、治療段階において受け付けられるのではなく、準備段階から治療段階にかけての任意のタイミングで受け付けられてよい。また、適宜、処理のやり直しが受け付けられる。例えば、確認画像を表示している場面において、テンプレート画像の撮影からやり直すための操作が受け付けられる。これによって、煩雑な操作を要求することが無くなり、利便性を向上させることができる。

また、複数回に分けて治療が行われる場合、前回以前に作成されたテンプレートＴを引き継いで治療が行われてもよい。図１０は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）である。図示するように、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカレス追跡が選択された後、統括制御部１１０は、いずれかの領域において「前回のテンプレートを使用する」ことが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。「前回のテンプレートを使用する」ことが選択された場合、ステップＳ１０２〜Ｓ１１４の処理がスキップされ、ステップＳ１１６に処理が進められる。これによって、利便性を向上させると共に、治療の信頼性を向上させることができる。

以上のような構成によれば、透視画像ＴＩに補正が必要な場合でも被検体Ｐのターゲットの位置を時間的に大きな遅れなく把握することができる医用装置１００を提供することができる。すなわち、本実施形態の医用装置１００の補正部１３１は、撮影部３０の位置ずれなどが存在する場合に、透視画像ＴＩのなかで被検体Ｐのターゲット位置ＰＴを含む所定領域の画像を補正するが、透視画像ＴＩ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。このような構成によれば、透視画像ＴＩの全体を補正する場合に比べて補正に必要な処理時間を短くすることができる。これにより、透視画像ＴＩに補正が必要な場合でも被検体Ｐのターゲットの位置を大きな遅れなく把握することができる。

本実施形態では、前記所定領域は、透視画像ＴＩのなかでターゲット位置特定部１４０によりターゲット位置ＰＴが探索される探索領域Ｒである。このような構成によれば、補正部１３１により補正される領域が探索領域Ｒに限られる。これにより、透視画像ＴＩの補正に必要な時間をさらに短くすることができる。

本実施形態では、医用装置１００の表示制御部１２４は、補正部１３１により補正された画像ＴＩを表示する画面を入力・表示部１２０に表示させる。このような構成によれば、リアルタイムで補正された透視画像ＴＩを入力・表示部１２０に表示させることができる。これにより、医師などは、時間的に大きな遅れなく補正された透視画像ＴＩを確認することができる。

本実施形態では、表示制御部１２４は、画面のなかで前記所定領域外に対応する領域には、取得部１２８により取得されて補正されていない透視画像ＴＩを表示させる。このような構成によれば、医師などは、前記所定領域については補正された透視画像ＴＩを確認することができるとともに、前記所定領域以外の領域のおおよその状態も併せて把握することができる。

本実施形態では、表示制御部１２４は、画面のなかで前記所定領域外に対応する領域には、取得部１２８により取得された透視画像ＴＩは表示させない。このような構成によれば、前記所定領域とその外側領域との境界で段差のようなずれがある画像が表示されることを避けることができる。

（第２の実施形態）
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。

図１１は、第２の実施形態の医用装置１００Ａ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１００Ａとを備える。医用装置１００Ａは、第１の実施形態の参照画像作成部１３２に代えて、参照画像作成部１３２Ａを有する。参照画像作成部１３２Ａの基本機能は、参照画像作成部１３２と同様である。

本実施形態では、参照画像作成部１３２Ａは、学習部１３２ａを有する。学習部１３２ａは、治療が複数回（複数の日）に分かれて行われる場合、初回の治療においては三次元ボリュームデータ（例えば４ＤＣＴ画像）から得られる複数のＤＲＲ画像に基づいてターゲットのパターン（例えば透視画像ＴＩに現れるターゲットの形状のパターン）を学習し、マーカレス追跡に使用される参照画像を生成する。例えば、学習部１３２ａは、テンプレートマッチングによりターゲットを追跡するためのテンプレートＴを生成する。ターゲットのパターンは、「ターゲットに関する情報」の一例である。そして、学習部１３２ａは、２回目以降の治療においては、１つ前の治療時に取得部１２８によって取得された複数の透視画像ＴＩに基づいてターゲットのパターンを学習し、テンプレートＴを生成し直す。これにより、被検体Ｐの身体の経時的変化を反映させたテンプレートＴを用いてターゲットを追跡することができ、ターゲット追跡の精度を高めることができる。また、治療当日のターゲットの位置や動き等の傾向の比較から、信頼性の高いテンプレートが自動または手動で選択されてもよい。これにより、複数回行われる治療でも、治療当日のターゲット位置を精度よく特定できるテンプレートを選択でき、新たなテンプレート作成のための透視画像を撮影が不要になる。本実施形態では、ターゲットのパターンの学習に用いられる透視画像ＴＩは、補正部１３１によりアライメント補正が行われた画像である。

図１２は、医用装置１００Ａにより実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、マーカレス追跡の場合について説明する。まず、統括制御部１１０は、その治療が２回目以降の治療の場合、１つ前の治療時に取得部１２８によって取得されて記憶部１６０に記憶されている透視画像ＴＩがあるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。統括制御部１１０は、１つ前の治療時の透視画像ＴＩがある場合、その透視画像ＴＩに対して補正部１３１によりアライメント補正を行う（ステップＳ２０４）。参照画像作成部１３２Ａは、補正部１３１によりアライメント補正が行われた透視画像ＴＩに基づいてターゲットのパターンを学習する（ステップＳ２０６）。そして、参照画像作成部１３２Ａは、学習したターゲットのパターンに基づいてテンプレートＴを生成する。この場合、ステップＳ１０２からＳ１０６の処理が省略され、ステップＳ１１０の処理が行われる。

一方で、統括制御部１１０は、１つ前の治療時の透視画像ＴＩがない場合、４ＤＣＴ画像から得らえるＤＤＲ画像に基づいてテンプレートＴを生成してもよいし、撮影部３０および取得部１２８によってテンプレート画像となる透視画像ＴＩを取得し、取得された透視画像ＴＩに基づいてテンプレートＴを生成してもよい。

以上、いくつかの実施形態について説明した。ただし、実施形態は、上記例に限定されない。例えば、機械学習によるマーカレス追跡が行われる場合は、透視画像ＴＩから切り出されて学習済みモデルに入力される画像（計算領域）のみを補正してもよい。学習済みモデルに入力される画像（計算領域）は、１つでもよく、複数でもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、医用装置の補正部は、１つ以上の補正値に基づき透視画像のなかで被検体のターゲット位置を含む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。このような構成によれば、透視画像に補正が必要な場合でも被検体のターゲットの位置を大きな遅れなく把握することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…治療装置、３０…撮影部、１００…医用装置、１２０…入力・表示部、１２４…表示制御部、１２８…取得部、１３１…補正部、１３２ａ…学習部、１４０、１４０Ｂ…ターゲット位置特定部、１４０ａ…判定部、１５０…出力制御部、Ｐ…被検体、ＴＩ、ＴＩ−１、ＴＩ−２…透視画像ＴＩ、ＰＴ…ターゲット位置、ＧＷ…ゲーティングウインドウ、Ｒ…探索領域

Claims (17)

1. 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、
   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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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、前記照射許可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。
15. 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。
16. 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、
    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。
17. 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、
    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。

Images