JP2021142146A - 医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より適切に患者の患部の現在の状態を示すことができる医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを提供することである。【解決手段】患者を撮影した三次元以上の第１透視画像を取得する第１画像取得部と、患者に照射した放射線を検出器で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置から、第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像を取得する第２画像取得部と、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像を生成する変形部と、検出器の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に三次元空間に配置した第３透視画像から、第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像を生成する生成部と、第２透視画像と再構成画像とを比較し、三次元空間において第３透視画像を変形させる変形量を求める計算部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムに関する。

放射線治療は、放射線を患者の体内にある病巣に対して照射することによって、その病巣を破壊する治療方法である。放射線は、患者の体内の正常な組織に照射してしまうと正常な組織にまで影響を与える場合があるため、放射線治療では、病巣の位置に正確に放射線を照射する必要がある。このため、放射線治療を行う際には、まず、治療計画の段階において、例えば、予めコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）が行われ、患者の体内にある病巣の位置が三次元的に把握される。そして、把握した病巣の位置に基づいて、放射線を照射する方向や照射する放射線の強度が計画される。その後、治療の段階において、患者の位置を治療計画の段階の患者の位置に合わせて、治療計画の段階で計画した照射方向や照射強度に従って放射線が病巣に照射される。

治療段階において放射線治療の実施者（医師など）は、治療中の患者の３次元情報を確認する場合がある。これに関して、治療中の患者の組織の動きや位置を予測する撮影システムに関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。従来の技術では、種々の時間相に対応する複数のコーンビーム（Cone-Beam：ＣＢ）ＣＴ画像と相関する呼吸位相の放射線画像とを対応付けることにより、治療中の患者の組織の動きや位置を同定している。これにより、従来の技術では、呼吸を止めていない患者の体内の状態を三次元的に把握することが可能になり、治療の精度が上がることが期待できる。

特開２０１６−１２０２８２号公報

しかしながら、撮影するＣＴ画像やＣＢＣＴ画像の枚数が増加するほど、患者の放射線の被ばく量は大きくなる。また、治療室にＣＴ画像やＣＢＣＴ画像を撮影する装置がない場合、治療中の患者の３次元情報を得られない。このため、患者の被ばくが少ない二次元の画像から、その画像を撮影した時刻での呼吸位相を把握することができる三次元の画像を推定することが必要となる。

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、より適切に患者の患部の現在の状態を示すことができる医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

実施形態の医用画像処理装置は、患者を撮影した三次元以上の第１透視画像を取得する第１画像取得部と、前記患者に照射した放射線を検出器で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置から、前記第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像を取得する第２画像取得部と、入力された変形量に基づいて前記第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像を生成する変形部と、前記検出器の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に前記三次元空間に配置した前記第３透視画像から、前記第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像を生成する生成部と、前記第２透視画像と前記再構成画像とを比較し、前記三次元空間において前記第３透視画像を変形させる前記変形量を求める計算部と、を備える。

本発明によれば、より適切に患者の患部の現在の状態を示すことができる医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを提供することができる。

実施形態の医用画像処理装置を含む医用装置を備えた治療システムの構成の一例を示すブロック図。 実施形態の医用画像処理装置の構成の一例を示すブロック図。 実施形態の医用画像処理装置における動作の流れを示すフローチャート。 実施形態の医用画像処理装置における動作の一例を模式的に示した図。 実施形態の医用画像処理装置における動作の別の一例を模式的に示した図。 実施形態の医用画像処理装置においてＣＴ画像を変形する処理の一例を模式的に示した図。

以下、実施形態の医用画像処理装置、医用装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の医用画像処理装置を含む医用装置を備えた治療システムの構成の一例を示すブロック図である。治療システム１は、例えば、治療台１０と、寝台制御部１１と、２つの放射線源２０（放射線源２０−１および放射線源２０−２）と、２つの放射線検出器３０（放射線検出器３０−１および放射線検出器３０−２）と、治療ビーム照射門４０と、治療ビーム照射制御部４１と、表示制御部５０と、表示装置５１と、医用画像処理装置１００とを備える。

図１に示したそれぞれの符号に続いて付与した「−」とそれに続く数字は、対応関係を識別するためのものである。例えば、放射線源２０と放射線検出器３０との対応関係では、放射線源２０−１と放射線検出器３０−１とが対応して１つの組となっていることを示し、放射線源２０−２と放射線検出器３０−２とが対応してもう１つの組となっていることを示している。以下の説明において複数ある同じ構成要素を区別せずに表す場合には、「−」とそれに続く数字を示さずに表す。

治療台１０は、放射線による治療を受ける被検体（患者）Ｐを固定する寝台である。寝台制御部１１は、治療台１０に固定された患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を変えるために、治療台１０に設けられた並進機構および回転機構を制御する。寝台制御部１１は、例えば、治療台１０の並進機構および回転機構のそれぞれを３軸方向、つまり、６軸方向に制御する。

放射線源２０−１は、患者Ｐの体内を透視するための放射線ｒ−１を予め定められた角度から照射する。放射線源２０−２は、患者Ｐの体内を透視するための放射線ｒ−２を、放射線源２０−１と異なる予め定められた角度から照射する。放射線ｒ−１および放射線ｒ−２は、例えば、Ｘ線である。図１には、治療台１０上に固定された患者Ｐに対して、２方向からＸ線撮影を行う場合を示している。図１においては、放射線源２０による放射線ｒの照射を制御する制御部の図示を省略している。

放射線検出器３０−１は、放射線源２０−１から照射されて患者Ｐの体内を通過して到達した放射線ｒ−１を検出し、検出した放射線ｒ−１のエネルギーの大きさに応じて患者Ｐの体内の状態を画像化した二次元のＸ線透視画像を生成する。放射線検出器３０−２は、放射線源２０−２から照射されて患者Ｐの体内を通過して到達した放射線ｒ−２を検出し、検出した放射線ｒ−２のエネルギーの大きさに応じて患者Ｐの体内の状態を画像化した二次元のＸ線透視画像を生成する。放射線検出器３０には、例えば、二次元のアレイ状にＸ線検出器が配置され、それぞれのＸ線検出器に到達した放射線ｒのエネルギーの大きさをデジタル値で表して画像化したデジタル画像を、Ｘ線透視画像として生成する。放射線検出器３０は、例えば、フラット・パネル・ディテクタ（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）や、イメージインテンシファイアや、カラーイメージインテンシファイアである。以下の説明においては、それぞれの放射線検出器３０が、ＦＰＤであるもとする。放射線検出器３０（ＦＰＤ）は、生成したそれぞれのＸ線透視画像を医用画像処理装置１００に出力する。図１においては、放射線検出器３０によるＸ線透視画像の生成を制御する制御部の図示を省略している。

医用画像処理装置１００と放射線検出器３０のそれぞれとは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）によって接続される構成であってもよい。

治療システム１では、放射線源２０と放射線検出器３０との組が、特許請求の範囲における「撮影装置」の一例である。図１には、異なる２つ方向から患者ＰのＸ線透視画像を撮影する撮影装置を示している。また、治療システム１では、Ｘ線透視画像が、特許請求の範囲における「二次元の第２透視画像」の一例である。

治療システム１では、放射線源２０と放射線検出器３０との位置が固定されているため、放射線源２０と放射線検出器３０との組によって構成される撮影装置が撮影する方向（治療室の固定座標系に対する相対方向）が固定されている。

図１に示した治療システム１では、２組の放射線源２０と放射線検出器３０、言い換えれば、２つの撮影装置を備える構成を示したが、治療システム１が備える撮影装置の数は、２つに限定されない。例えば、治療システム１において、３つ以上の撮影装置（３組以上の放射線源２０と放射線検出器３０との組）を備えてもよい。また、治療システム１において、１つの撮影装置（１組の放射線源２０と放射線検出器３０との組）のみを備えてもよい。

治療ビーム照射門４０は、患者Ｐの体内の治療する対象の部位である病巣を破壊するための放射線を治療ビームＢとして照射する。治療ビームＢは、例えば、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などである。治療ビームＢは、治療ビーム照射門４０から直線的に患者Ｐ（例えば、患者Ｐの体内の病巣）に照射される。治療ビーム照射制御部４１は、治療ビーム照射門４０からの治療ビームＢの照射を制御する。治療ビーム照射制御部４１は、医用画像処理装置１００により出力された治療ビームＢの照射タイミングを指示する信号に応じて、治療ビーム照射門４０に治療ビームＢを照射させる。治療システム１では、治療ビーム照射門４０が、特許請求の範囲における「照射部」の一例であり、治療ビーム照射制御部４１が、特許請求の範囲における「照射制御部」の一例である。

図１に示した治療システム１では、固定された１つの治療ビーム照射門４０を備える構成を示したが、これに限定されず、治療システム１は、複数の治療ビーム照射門を備えてもよい。例えば、治療システム１では、患者Ｐに水平方向から治療ビームを照射する治療ビーム照射門をさらに備えてもよい。また、治療システム１では、１つの治療ビーム照射門が患者Ｐの周辺を回転することによって、様々な方向から治療ビームを患者Ｐに照射する構成であってもよい。例えば、図１に示した治療ビーム照射門４０が、図１に示した水平方向Ｙの回転軸に対して３６０度回転することができる構成であってもよい。このような構成の治療システム１は、回転ガントリ型治療システムとよばれる。回転ガントリ型治療システムでは、治療ビーム照射門４０の回転軸と同じ軸に対して、放射線源２０および放射線検出器３０も、同時に３６０度回転する。

医用画像処理装置１００は、放射線治療を行う前に事前に撮影した、治療対象の患者Ｐの体内を透視可能な三次元以上（例えば、三次元や四次元）のボリューム画像を、放射線検出器３０により出力された現在の患者ＰのＸ線透視画像に基づいて変形させることにより、現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元以上のボリューム画像を生成する画像処理をする。三次元ボリューム画像は、コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）装置や、コーンビーム（Cone-Beam：ＣＢ）ＣＴ装置、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置、超音波診断装置などの撮影装置によって患者Ｐを撮影して取得した三次元の透視画像である。また、四次元ボリューム画像は、患者Ｐの体内の時間的な動きを表すために、複数枚の三次元ボリューム画像を撮影して動画としたものである。例えば、四次元ボリューム画像は、患者Ｐの呼吸の１周期分の長さの動画像である。放射線治療において利用する三次元ボリューム画像や四次元ボリューム画像には、例えば、放射線治療における治療計画の段階など、放射線治療を行う前の計画段階において患者Ｐを撮影した透視画像に対して、治療部位（病巣）の位置や、治療部位に治療ビームＢを照射させる向き（照射方向）、照射する治療ビームＢの強度（照射強度）などが事前に定められている。医用画像処理装置１００は、生成した現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元以上のボリューム画像を、表示制御部５０に出力する。

治療システム１では、三次元ボリューム画像や四次元ボリューム画像が、特許請求の範囲における「三次元以上の第１透視画像」の一例である。また、治療システム１では、医用画像処理装置１００が生成した現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元以上のボリューム画像が、特許請求の範囲における「三次元以上の第３透視画像」の一例である。第３透視画像は、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の透視画像であるが、入力された変形量は全て０でもよい。つまり、最初の第３透視画像は、第１透視画像と同じ透視画像（例えば、第１透視画像をコピーした透視画像）でもよい。以下の説明においては、医用画像処理装置１００が画像処理をする三次元以上のボリューム画像が、三次元のＣＴ画像（以下、単に「ＣＴ画像」という）であるものとする。医用画像処理装置１００が現在の患者Ｐの状態を疑似的に表すＣＴ画像を生成する画像処理をする構成や処理に関する詳細については後述する。

医用画像処理装置１００は、現在の患者Ｐの状態を疑似的に表すＣＴ画像を生成する画像処理の他にも、治療システム１において放射線治療を行う際の種々の画像処理をする。例えば、医用画像処理装置１００は、現在の患者Ｐの位置を、治療計画の段階など、放射線治療を行う前の計画段階において事前に定められた位置に合わせる位置決めのための画像処理をする。また、例えば、医用画像処理装置１００は、放射線治療において治療ビームＢを照射させる照射タイミングを図るための画像処理をする。医用画像処理装置１００は、それぞれの画像処理をした画像や、それぞれの画像処理によって得られる情報などを、対応する構成要素に出力する。治療システム１における患者Ｐの位置合わせや治療ビームＢの照射タイミングは、従来の治療システムと同様である。従って、医用画像処理装置１００が患者Ｐの位置合わせをするための画像処理や、治療ビームＢの照射タイミングを図るための画像処理をする構成や処理に関する詳細な説明は省略する。

表示制御部５０は、医用画像処理装置１００において患者Ｐの位置合わせをしている途中を含めて、治療システム１を利用する放射線治療の実施者（医師など）に治療システム１における種々の情報を提示するための画像を表示装置５１に表示させる。表示制御部５０は、例えば、医用画像処理装置１００により出力されたＣＴ画像やＸ線透視画像などの種々の画像、またはこれらの画像に種々の情報を重畳した画像を表示装置５１に表示させる。表示装置５１は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）などの表示装置である。放射線治療の実施者（医師など）は、表示装置５１に表示された画像を目視で確認することにより、治療システム１を利用して放射線治療をする際の情報を得ることができる。治療システム１は、例えば、放射線治療の実施者（医師など）によって操作される操作部（不図示）などのユーザーインターフェースを備え、治療システム１によって実行する種々の機能を手動で操作することができる構成にしてもよい。なお、実施形態では、表示制御部５０が表示装置５１に表示させる画像や、この画像に重畳する情報、言い換えれば、放射線治療の実施者（医師など）に提供する情報に関しては、特に規定しない。

治療システム１では、医用画像処理装置１００と、放射線源２０と放射線検出器３０との組によって構成される上述した「撮影装置」と、表示制御部５０とを合わせたものが、特許請求の範囲における「医用装置」の一例である。治療システム１において「医用装置」は、医用画像処理装置１００と、「撮影装置」と、表示制御部５０とに加えて、上述した操作部（不図示）などのユーザーインターフェースを含めた構成であってもよい。また、治療システム１において「医用装置」は、さらに、表示装置５１と一体になった構成であってもよい。

以下、医用画像処理装置１００の構成について説明する。図２は、実施形態の医用画像処理装置１００の構成の一例を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、第１画像取得部１０１と、第２画像取得部１０２と、変形部１０３と、生成部１０４と、計算部１０５とを備える。

図２に示す医用画像処理装置１００の構成要素の機能のうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。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）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）など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。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラム（ソフトウェア）は、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで、記憶装置にインストールされてもよい。また、プログラム（ソフトウェア）は、他のコンピュータ装置からネットワークを介して予めダウンロードされて記憶装置にインストールされてもよい。

第１画像取得部１０１は、放射線治療を行う前に事前に撮影した治療対象の患者ＰのＣＴ画像を取得する。例えば、第１画像取得部１０１は、治療計画の段階で治療部位（病巣）の位置や、治療部位に照射する治療ビームＢの照射方向や照射強度を定めるために用いられた不図示の治療計画装置から、ＬＡＮやＷＡＮを介してＣＴ画像を取得してもよい。また、第１画像取得部１０１は、例えば、様々な画像診断装置によって撮影された画像を体系的に記憶しているＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication Systems）などの医用画像管理システムやサーバ装置から、ＬＡＮやＷＡＮを介してＣＴ画像を取得してもよい。第１画像取得部１０１は、取得したＣＴ画像を、変形部１０３に出力する。

第２画像取得部１０２は、治療システム１が適用された治療室において治療台１０に固定された現在の患者Ｐの体内のＸ線透視画像を取得する。第２画像取得部１０２は、それぞれの放射線検出器３０によって治療台１０に現在固定されている患者Ｐの体内のＸ線透視画像を取得する。言い換えれば、第２画像取得部１０２は、第１画像取得部１０１が取得したＣＴ画像とは異なる時刻に撮影して患者Ｐの体内の状態が画像化されたＸ線透視画像を取得する。第２画像取得部１０２は、それぞれの放射線検出器３０から、ＬＡＮやＷＡＮを介してＸ線透視画像を取得してもよい。第２画像取得部１０２は、取得したＸ線透視画像を、医用画像処理装置１００の外部（例えば、表示制御部５０）に出力するとともに、計算部１０５に出力する。

変形部１０３は、後述する計算部１０５により出力された変形量に基づいて、治療システム１が適用された治療室の三次元空間内に仮想的に配置したＣＴ画像（三次元のＣＴ画像）を変形させて、三次元空間内に位置する現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元のＣＴ画像を生成する。変形部１０３は、例えば、既存の非剛体レジストレーション（Deformable Image Registration：ＤＩＲ）の技術を利用して、三次元空間内に仮想的に配置したＣＴ画像を変形させる。変形部１０３は、例えば、すでに用意されている部位によって異なる動きモデルを用いて、三次元空間内に仮想的に配置したＣＴ画像を変形させてもよい。動きモデルは、例えば、解剖学的知見から用意されているものであってもよい。また、動きモデルは、例えば、患者Ｐの呼気と吸気との二枚のＣＴ画像に対してオプティカルフローの処理を行うことにより、二枚のＣＴ画像の間の動きを求めたものであってもよい。変形部１０３は、生成したＣＴ画像を、医用画像処理装置１００の外部（例えば、表示制御部５０）に出力するとともに、生成部１０４に出力する。

変形部１０３は、最初に第１画像取得部１０１により出力されたＣＴ画像（以下、「元ＣＴ画像」という）を変形させずにそのまま、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する。変形部１０３は、例えば、第１画像取得部１０１により出力されたＣＴ画像をコピーして医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する。その後、変形部１０３は、後述する計算部１０５により変形量が出力されると、計算部１０５により出力された変形量に基づいて元ＣＴ画像を変形させたＣＴ画像（以下、「変形ＣＴ画像」という）を、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する。なお、変形部１０３は、その後に計算部１０５により出力された変形量に基づいて、出力した変形ＣＴ画像をさらに変形させた変形ＣＴ画像を、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力してもよい。言い換えれば、生成部１０４は、計算部１０５により変形量が出力されるごとに変形ＣＴ画像を変形する処理を繰り返すことによって、変形ＣＴ画像が現在の患者Ｐの状態に近づくようにしてもよい。この場合、変形部１０３は、それぞれの変形処理によって生成したそれぞれの変形ＣＴ画像を、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に順次出力するようにしてもよいし、現在の患者Ｐの状態に最も近づいた変形ＣＴ画像を、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に順次出力するようにしてもよい。

生成部１０４は、変形部１０３により出力された元ＣＴ画像（例えば、コピーされたＣＴ画像）や変形ＣＴ画像（以下、元ＣＴ画像と変形ＣＴ画像とを区別しない場合には「変形ＣＴ画像」という）から仮想的にＸ線透視画像を再構成したデジタル再構成Ｘ線写真（Digitally Reconstructed Radiograph：ＤＲＲ）画像を生成する。生成部１０４は、治療システム１が適用された治療室に設置された三次元空間内の放射線検出器３０の設置位置に基づいて、放射線検出器３０がＸ線透視画像を撮影した時刻に対応する（例えば、呼吸位相に対応する）ＤＲＲ画像を、同じ治療室の三次元空間内に仮想的に配置した変形ＣＴ画像から再構成する。言い換えれば、生成部１０４は、三次元の変形ＣＴ画像から、放射線検出器３０の撮影時刻と同じ時刻に撮影したＸ線透視画像に相当する二次元のＤＲＲ画像を生成する。生成部１０４は、放射線検出器３０が撮影するＸ線透視画像に対応する範囲のＤＲＲ画像を、変形ＣＴ画像から再構成してもよい。言い換えれば、生成部１０４は、三次元の変形ＣＴ画像から、放射線検出器３０の撮影範囲と同じ範囲、または放射線検出器３０の撮影範囲を含み、この撮影範囲よりも大きい範囲を撮影したＸ線透視画像に相当する二次元のＤＲＲ画像を生成してもよい。生成部１０４は、生成したＤＲＲ画像を、計算部１０５に出力する。なお、生成部１０４は、生成したＤＲＲ画像を、医用画像処理装置１００の外部（例えば、表示制御部５０）に出力してもよい。ＤＲＲ画像は、特許請求の範囲における「二次元の再構成画像」の一例である。

計算部１０５は、第２画像取得部１０２により出力されたＸ線透視画像と、生成部１０４により出力されたＤＲＲ画像とを比較して類似度を求め、比較した結果（類似度）に基づいて、変形部１０３が、例えば、非剛体レジストレーション（ＤＩＲ）の技術を利用して変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める。計算部１０５は、例えば、二乗誤差や、正規化相互相関などを用いてＸ線透視画像とＤＲＲ画像とのそれぞれの二次元の画像を照合することにより、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との類似度を求める。

その後、計算部１０５は、求めた類似度が高くなるように（例えば、類似度が所定の閾値以上になるように）、変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める。このとき、計算部１０５は、例えば、元ＣＴ画像またはＸ線透視画像に写された患者Ｐの部位の属性に応じた範囲で変形ＣＴ画像の各部分での変形量を求める。患者Ｐの部位の属性とは、例えば、骨の部分や、心臓、肺、胃、腸、横隔膜などの内臓器官の部分など、体内の組成や組織を表すものである。例えば、患者Ｐの部位の属性が骨の部分である場合、計算部１０５は、例えば、平行移動や回転などのようにある程度の制限がある状態で骨の部分を変形させるための変形量を求める。また、例えば、患者Ｐの部位の属性が内臓器官の部分である場合、計算部１０５は、平行移動や回転に加えて、例えば、つぶれたり膨らんだりして大きさが変わるような状態を含めて内臓器官の部分を変形させるための変形量を求める。

また、計算部１０５は、例えば、元ＣＴ画像またはＸ線透視画像に写された患者Ｐの部位ごとに予め設定された変形の自由度に基づいて変形量を求める。また、計算部１０５は、例えば、元ＣＴ画像またはＸ線透視画像に写された患者Ｐの部位ごとに予め設定された方向（移動方向）に変形させるような変形量を求める。変形の自由度とは、例えば、周辺の他の部位との位置関係や関連度合いを考慮した場合に、体内の組成や組織の形が変形したり動いたりすることができる範囲を表すものである。移動方向とは、例えば、周辺の他の部位との位置関係や関連度合いを考慮した場合に、体内の組成や組織の形が変形することができる方向である。例えば、患者Ｐの部位が肋骨の部分である場合、計算部１０５は、着目している肋骨の周辺に存在する他の肋骨も同時に同じ方向に動くように変形させるための変形量を求める。また、例えば、患者Ｐの部位が体内に存在する水分や空気である場合、計算部１０５は、その部位は変形することがないような変形量を求める。

なお、計算部１０５は、求めた類似度に応じて、求める変形量の範囲を限定するようにしてもよい。例えば、計算部１０５は、類似度が高い患者Ｐの部位は変形させない、言い換えれば、類似度が低い患者Ｐの部位を変形させるような変形量を求めるようにしてもよい。この場合、計算部１０５が出力した変形量に基づいて実際に変形ＣＴ画像を変形させる変形部１０３における変形処理の負荷を抑えることができる。

計算部１０５が変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める際に利用する、上述した部位の属性や、部位の変形の自由度や移動方向などの情報は、治療計画の段階で治療部位（病巣）の位置や、治療部位に照射する治療ビームＢの照射方向や照射強度を定める際に元ＣＴ画像に付加しておいてもよい。また、上述した部位の属性や、部位の変形の自由度や移動方向などの情報は、治療段階で治療を開始する際に、放射線治療の実施者（医師など）が操作部（不図示）などのユーザーインターフェースを操作して、元ＣＴ画像に設定するようにしてもよい。これらの場合、変形部１０３は、元ＣＴ画像に付加（設定）された情報を変形ＣＴ画像にも引き継ぐようにする。また、上述した部位の変形の自由度や移動方向の情報は、体内の組成や組織ごと（例えば、ＣＴ値ごと）に値や範囲を定義したモデルを事前に準備し、例えば、不図示のデータベースに登録（記憶）しておくことによって、計算部１０５が変形量を求める際に参照するようにしてもよい。なお、計算部１０５が変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める際に利用する情報は、上述した部位の属性や、部位の変形の自由度や移動方向などの情報に限定されるものではなく、変形ＣＴ画像を変形させる変形量を求めるために利用することができる情報であれば、いかなる情報であってもよい。

計算部１０５は、求めた変形量を変形部１０３に出力する。これにより、変形部１０３は、計算部１０５により出力された変形量に基づいて変形ＣＴ画像を変形させて次の変形ＣＴ画像を生成し、生成した変形ＣＴ画像を医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する。

なお、計算部１０５は、例えば、モンテカルロ法によって発生させた乱数（上述した部位の属性や、部位の変形の自由度や移動方向など範囲内の乱数であってもよい）の変形量を求めて変形部１０３に出力する構成であってもよい。この場合、医用画像処理装置１００は、変形部１０３によって変形ＣＴ画像を生成する処理、生成部１０４によってＤＲＲ画像を生成する処理、および計算部１０５によって乱数の変形量を求める処理のそれぞれの処理を複数回（所定の回数であってもよい）繰り返して、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との類似度が最良となる変形ＣＴ画像を探索する構成となる。そして、医用画像処理装置１００は、探索したＸ線透視画像とＤＲＲ画像との類似度が最良の変形ＣＴ画像を、第２画像取得部１０２が取得した現在のＸ線透視画像に対応する変形ＣＴ画像として出力する構成となる。なお、医用画像処理装置１００は、それぞれの構成要素による処理を複数回（所定の回数であってもよい）行った結果、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との類似度が、例えば、所定の類似度の閾値以上にならなかったような場合には、このことを表す警告をする構成にしてもよい。

このような構成によって、医用画像処理装置１００では、計算部１０５が、第２画像取得部１０２によって取得されたＸ線透視画像と、変形部１０３によって生成された変形ＣＴ画像から生成部１０４によって生成されたＤＲＲ画像とを比較して、変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める。言い換えれば、医用画像処理装置１００では、三次元の変形ＣＴ画像を変形するための変形量を、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像という二次元の画像同士を比較することによって求める。そして、医用画像処理装置１００では、求めた変形量に基づいて、Ｘ線透視画像に写された現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元の変形ＣＴ画像を生成する。これにより、医用画像処理装置１００を含む医用装置を備えた治療システム１では、治療中に三次元のＣＴ画像を撮影する設備が治療室にない場合でも、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者Ｐの状態（治療中の状態）を三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）によって確認することができる。

次に、医用画像処理装置１００の動作について説明する。図３は、実施形態の医用画像処理装置１００における動作の流れを示すフローチャートである。また、図４は、実施形態の医用画像処理装置１００における動作の一例を模式的に示した図である。図４には、図３に示したフローチャートにおいて対応するステップ番号を示している。なお、図４では、説明を容易にするため、１枚のＸ線透視画像に対応する変形ＣＴ画像を生成する動作の一例を示している。以下に説明する医用画像処理装置１００の動作の流れにおいては、図３に示したフローチャートを説明し、図４に示した動作を適宜参照する。以下の説明においては、事前にＣＴ装置によって患者Ｐの撮影がされており、ＣＴ画像（三次元のＣＴ画像）が用意されているものとする。

治療システム１が動作を開始すると、第１画像取得部１０１は、ＣＴ画像（元ＣＴ画像）を取得する（ステップＳ１００）。第１画像取得部１０１は、取得した元ＣＴ画像を、変形部１０３に出力する。これにより、変形部１０３は、第１画像取得部１０１により出力された元ＣＴ画像を変形させずにそのまま（コピーして）、変形ＣＴ画像として医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する。これは、第１画像取得部１０１が取得した元ＣＴ画像は、医用画像処理装置１００において、例えば、不図示の治療計画装置から最初に取得したＣＴ画像であるからである。図４においては、変形部１０３が第１画像取得部１０１により出力された元ＣＴ画像をコピーし、変形ＣＴ画像として生成部１０４に出力した状態を示している。

なお、ここで変形部１０３により医用画像処理装置１００の外部に出力された変形ＣＴ画像は、例えば、表示制御部５０によって表示装置５１に出力されて、表示装置５１に表示される。これにより、放射線治療の実施者（医師など）は、治療計画の段階で定めた（計画した）治療部位（病巣）の位置や、治療部位に照射する治療ビームＢの照射方向や照射強度を、三次元のＣＴ画像で確認することができる。

また、第２画像取得部１０２は、Ｘ線透視画像を取得する（ステップＳ１０２）。第２画像取得部１０２は、取得したＸ線透視画像を医用画像処理装置１００の外部および計算部１０５に出力する。図４においては、第２画像取得部１０２が取得したＸ線透視画像を計算部１０５に出力した状態を示している。なお、図３に示したステップＳ１００の処理とステップＳ１０２の処理とは、同時であってもよいし、逆の順番であってもよい。

なお、ここで第２画像取得部１０２により医用画像処理装置１００の外部に出力されたＸ線透視画像は、例えば、表示制御部５０によって表示装置５１に出力されて、表示装置５１に表示される。これにより、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者Ｐの状態を二次元のＸ線透視画像で確認することができる。

続いて、生成部１０４は、変形部１０３により出力された変形ＣＴ画像からＤＲＲ画像を生成する（ステップＳ１０４）。生成部１０４は、生成したＤＲＲ画像を計算部１０５に出力する。図４においては、生成部１０４が変形部１０３により出力された変形ＣＴ画像から、放射線検出器３０がＸ線透視画像を撮影した時刻に対応する（例えば、呼吸位相に対応する）ＤＲＲ画像を生成して計算部１０５に出力した状態を示している。

なお、生成部１０４が生成したＤＲＲ画像を医用画像処理装置１００の外部に出力する場合、生成部１０４により医用画像処理装置１００の外部に出力されたＤＲＲ画像は、例えば、表示制御部５０によって表示装置５１に出力されて、表示装置５１に表示される。ここで、表示制御部５０が、第２画像取得部１０２により出力されたＸ線透視画像と、生成部１０４により出力されたＤＲＲ画像とを同時に表示装置５１に表示させた場合、放射線治療の実施者（医師など）は、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との差を目視で確認することができる。言い換えれば、放射線治療の実施者（医師など）は、治療計画の段階の患者Ｐの状態と、現在の患者Ｐの状態との差を、二次元のＸ線透視画像とＤＲＲ画像とにより確認することができる。

続いて、計算部１０５は、第２画像取得部１０２により出力されたＸ線透視画像と、生成部１０４により出力されたＤＲＲ画像とを比較する（類似度を求める）（ステップＳ１０６）。そして、計算部１０５は、比較した結果（類似度）に基づいて、変形ＣＴ画像（ここでは、第１画像取得部１０１により出力された元ＣＴ画像）を変形するための変形量を求める（ステップＳ１０８）。計算部１０５は、求めた変形量を変形部１０３に出力する。図４においては、計算部１０５がＸ線透視画像とＤＲＲ画像とを比較し、求めた変形量を変形部１０３に出力した状態を示している。

続いて、変形部１０３は、計算部１０５により出力された変形量に基づいて、第１画像取得部１０１により出力された変形ＣＴ画像を変形させ、次の変形ＣＴ画像を生成する（ステップＳ１１０）。変形部１０３は、生成した変形ＣＴ画像を、医用画像処理装置１００の外部および生成部１０４に出力する（ステップＳ１１２）。図４においては、変形部１０３が計算部１０５により出力された変形量に基づいて、変形ＣＴ画像を変形させた次の変形ＣＴ画像を生成して出力した状態を示している。

なお、ここで変形部１０３により医用画像処理装置１００の外部に出力された変形ＣＴ画像は、例えば、表示制御部５０によって表示装置５１に出力されて、表示装置５１に表示される。これにより、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者Ｐの状態を三次元のＣＴ画像で確認することができる。

続いて、医用画像処理装置１００は、新たなＸ線透視画像が撮影されたか否かを確認する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において、新たなＸ線透視画像が撮影されたことが確認された場合、医用画像処理装置１００は、処理をステップＳ１０２に戻す。これにより、第２画像取得部１０２は、ステップＳ１０２の処理において、新たなＸ線透視画像を取得し、取得した新たなＸ線透視画像を医用画像処理装置１００の外部および計算部１０５に出力する。これにより、例えば、表示制御部５０によって、表示装置５１に表示されているＸ線透視画像が新たなＸ線透視画像に変更される（置き換えられる）。その後、医用画像処理装置１００では、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１４の処理が再度行われ、新たなＸ線透視画像に対応するＤＲＲ画像やさらに次の変形ＣＴ画像が生成され、例えば、表示制御部５０によって、表示装置５１に表示されているＤＲＲ画像や変形ＣＴ画像も、新たなＸ線透視画像に対応するそれぞれの画像に変更される（置き換えられる）。

一方、ステップＳ１１４において、新たなＸ線透視画像が撮影されていないことが確認された場合、医用画像処理装置１００は、処理をステップＳ１０４に戻す。これにより、医用画像処理装置１００では、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１４の処理が再度行われ、同じＸ線透視画像に対応する新たなＤＲＲ画像やさらに次の変形ＣＴ画像が生成される。言い換えれば、同じＸ線透視画像により類似度の高い新たなＤＲＲ画像や変形ＣＴ画像が生成される。この場合、例えば、表示制御部５０によって、表示装置５１に表示されているＤＲＲ画像や変形ＣＴ画像は、新たなＤＲＲ画像やさらに次の変形ＣＴ画像に変更される（置き換えられる）。

このような処理によって、医用画像処理装置１００では、生成部１０４によるＤＲＲ画像の生成する処理（ステップＳ１０４）、計算部１０５による変形量を求める処理（ステップＳ１０６およびステップＳ１０８）、および変形部１０３による変形ＣＴ画像を生成する処理（ステップＳ１１０）を繰り返して、現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す変形ＣＴ画像を外部（例えば、表示制御部５０）に出力する。これにより、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者Ｐの状態（治療中の状態）を三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）によって確認することができる。

なお、医用画像処理装置１００が、１枚のＸ線透視画像に対して１枚のＤＲＲ画像や１つの変形ＣＴ画像を生成する構成である場合、ステップＳ１１４において新たなＸ線透視画像が撮影されていないことが確認された場合には、新たなＸ線透視画像が撮影されるのを待つ構成にしてもよい。この場合、医用画像処理装置１００では、新たなＸ線透視画像が撮影された後に、処理をステップＳ１０２に戻す構成となる。

次に、医用画像処理装置１００が以降に行うＣＴ画像（変形ＣＴ画像）を変形する動作の一例について説明する。図５は、実施形態の医用画像処理装置１００における動作の別の一例を模式的に示した図である。図５には、図３に示した医用画像処理装置１００の動作における１回目の変形ＣＴ画像の生成に引き続き、新たなＸ線透視画像に対応した２回目の変形ＣＴ画像を生成する処理の一例を示している。図５にも、図４に示した動作の一例と同様に、図３に示したフローチャートにおいて対応するステップ番号を示している。なお、図５でも、図４に示した動作の一例と同様に、説明を容易にするため、新たな１枚のＸ線透視画像に対応する２回目の変形ＣＴ画像を生成する動作の一例を示している。なお、医用画像処理装置１００における２回目の変形ＣＴ画像を生成する処理においても、それぞれの構成要素が取得または生成したそれぞれの画像を医用画像処理装置１００の外部に出力するが、その際の表示制御部５０の処理や表示装置５１に表示される画像に関しては、上述した１回目の変形ＣＴ画像を生成する処理からように考えることができる。このため、医用画像処理装置１００における２回目の変形ＣＴ画像を生成する処理において医用画像処理装置１００の外部に出力するそれぞれの画像に関する再度の説明は省略する。

２回目の変形ＣＴ画像の生成では、変形部１０３が、１回目の動作（図４参照）においてＣＴ画像（元ＣＴ画像）を変形処理して生成した変形ＣＴ画像（以下、「第１変形ＣＴ画像」という）をさらに変形させる。言い換えれば、変形部１０３は、第１変形ＣＴ画像を、第１画像取得部１０１により出力された元ＣＴ画像として変形処理をする。このため、変形部１０３は、少なくとも１つのＣＴ画像（ここでは、第１変形ＣＴ画像）を保存しておき、保存しておいた第１変形ＣＴ画像をさらに変形させる。図５においては、変形部１０３が１回目のステップＳ１１０の処理においてＣＴ画像（コピーした変形ＣＴ画像）から生成して保存している第１変形ＣＴ画像を生成部１０４に出力した状態を示している。

また、第２画像取得部１０２は、２回目のステップＳ１０２の処理において、新たなＸ線透視画像を取得し、取得した新たなＸ線透視画像を医用画像処理装置１００の外部および計算部１０５に出力する。図５においては、２回目のステップＳ１０２の処理において、第２画像取得部１０２が取得した新たなＸ線透視画像を計算部１０５に出力した状態を示している。

続いて、生成部１０４は、２回目のステップＳ１０４の処理において、変形部１０３により出力された第１変形ＣＴ画像から２回目のＤＲＲ画像を生成し、生成した２回目のＤＲＲ画像を計算部１０５に出力する。図５においては、２回目のステップＳ１０４の処理において、生成部１０４が変形部１０３により出力された第１変形ＣＴ画像から、放射線検出器３０が新たなＸ線透視画像を撮影した時刻に対応する２回目のＤＲＲ画像を生成して計算部１０５に出力した状態を示している。

続いて、計算部１０５は、２回目のステップＳ１０６の処理において、第２画像取得部１０２により出力された新たなＸ線透視画像と、生成部１０４により出力された２回目のＤＲＲ画像とを比較する（類似度を求める）。そして、計算部１０５は、２回目のステップＳ１０８の処理において、比較した結果（類似度）に基づいて、元ＣＴ画像（ここでは、１回目の変形処理により生成して変形部１０３が保存している第１変形ＣＴ画像）をさらに変形するための２回目の変形量を求め、求めた２回目の変形量を変形部１０３に出力する。図５においては、計算部１０５が新たなＸ線透視画像と２回目のＤＲＲ画像とを比較し、求めた２回目の変形量を変形部１０３に出力した状態を示している。

続いて、変形部１０３は、２回目のステップＳ１１０の処理において、計算部１０５により出力された２回目の変形量に基づいて、保存しておいた第１変形ＣＴ画像をさらに変形させ、２回目の新たな変形ＣＴ画像（以下、「第２変形ＣＴ画像」という）を生成する。変形部１０３は、２回目のステップＳ１１２の処理において、生成した第２変形ＣＴ画像を生成部１０４に出力する。図５においては、変形部１０３が計算部１０５により出力された２回目の変形量に基づいて、第１変形ＣＴ画像をさらに変形させた第２変形ＣＴ画像を生成して出力した状態を示している。

このようにして、医用画像処理装置１００では、保存しておいた変形ＣＴ画像に対するさらなる変形を繰り返して、現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す変形ＣＴ画像を外部（例えば、表示制御部５０）に出力する。これにより、放射線治療の実施者（医師など）は、治療中に変化する患者Ｐの状態を、三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）によって逐次確認することができる。例えば、放射線治療の実施者（医師など）は、呼吸により治療中でも変化する患者Ｐの状態を、三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）によって逐次確認することができる。

次に、医用画像処理装置１００（より具体的には、変形部１０３）がＣＴ画像（変形ＣＴ画像）を変形する変形処理の一例について説明する。図６は、実施形態の医用画像処理装置１００においてＣＴ画像を変形する処理（変形処理）の一例を模式的に示した図である。図６には、計算部１０５が変形量を求めた後（言い換えれば、変形量が確定した後）に、変形部１０３が、例えば、非剛体レジストレーション（ＤＩＲ）の技術を利用して元ＣＴ画像を変形さる変形処理をして、変形ＣＴ画像（第１変形ＣＴ画像）を生成する動作の一例を示している。

上述したように、医用画像処理装置１００では、第２画像取得部１０２によって取得された二次元のＸ線透視画像と、医用画像処理装置１００により出力された元ＣＴ画像または変形部１０３によって生成された変形ＣＴ画像から生成部１０４によって生成された二次元のＤＲＲ画像とを比較して、三次元の変形ＣＴ画像を変形させるための変形量を求める。そして、医用画像処理装置１００では、求めた変形量を三次元の変形ＣＴ画像にフィードバックして変形させた三次元の変形ＣＴ画像を生成する。これにより、医用画像処理装置１００では、治療中に二次元のＸ線透視画像を撮影することにより、Ｘ線透視画像に写された現在の患者Ｐの状態を疑似的に再現することができる。このことにより、医用画像処理装置１００を含む医用装置を備えた治療システム１では、治療中に三次元のＣＴ画像を撮影する設備が治療室にない場合でも、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者Ｐの状態（治療中の状態）を三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）によって逐次確認することができる。これは、二次元のＸ線透視画像を参照しながら現在の患者Ｐの状態（治療中の状態）を確認していた従来の放射線治療のシステムに対して非常に優位性があると考えられる。

なお、上述した説明では、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像を、医用装置が備える表示制御部５０に出力することにより、表示装置５１に表示させる場合について説明した。しかし、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像は、表示装置５１に表示させる以外にも、放射線治療における様々な状況で利用することができる。

例えば、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像を、治療段階において治療部位に照射した治療ビームＢの線量の評価に利用することができる。言い換えれば、治療段階において治療部位に照射した治療ビームＢが、治療計画の段階で事前に定めた（計画した）通りに照射されているかなどを、放射線治療の実施者（医師など）がリアルタイムに目視で確認することができ、放射線治療の効果を判断することができる。また、放射線治療の効果が少ないと判断した場合などには、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像を利用して、治療部位に照射する治療ビームＢの照射方向や照射強度を治療中にシミュレーションして変更や修正をすることもできるようになる。

また、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像は、例えば、患者Ｐの体内に予め留置されているマーカーを判定することによって放射線治療を行う治療部位（病巣）を追跡する場合（いわゆる、マーカー追跡の場合）や、マーカーを使用せずに治療部位（病巣）を追跡する場合（いわゆる、マーカーレスの追跡の場合）でも利用することができる。

例えば、マーカー追跡の場合には、現在のマーカーの状態を判定するためのテンプレートの作成に、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像を利用することができる。この場合、従来であれば、撮影したときから現時点までにかなりの時間（例えば、２週間など）が経過しているためにテンプレートマッチングが難しい場合でも、医用画像処理装置１００において変形させた変形ＣＴ画像を利用すれば、現時点で患者Ｐの体内に留置されているマーカーのテンプレートを作成することができるため、テンプレートマッチングによるマーカーの追跡を、よりロバストに行うことができるようになる。

また、例えば、マーカーレスの追跡の場合には、医用画像処理装置１００において逐次変形させた変形ＣＴ画像を利用することにより、現在の患者Ｐの状態（治療中の状態）を三次元のＣＴ画像（変形ＣＴ画像）で逐次追跡することができる。

なお、上述した説明では、医用画像処理装置１００が画像処理をする三次元以上のボリューム画像が、三次元のＣＴ画像であるものとして説明した。しかし、上述したように、三次元以上のボリューム画像は、例えば、四次元のボリューム画像であってもよい。この場合における医用画像処理装置１００の動作は、上述した実施形態の考え方に基づいて容易に理解することができるため、詳細な説明を省略する。

上記説明したように、医用画像処理装置１００は、患者Ｐを撮影した三次元以上の第１透視画像（三次元や四次元のボリューム画像（例えば、ＣＴ画像））を取得する第１画像取得部１０１と、患者Ｐに照射した放射線ｒを放射線検出器３０で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置（放射線源２０と放射線検出器３０との組）から、第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）を取得する第２画像取得部１０２と、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像（現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元や四次元のボリューム画像（例えば、変形ＣＴ画像））を生成する変形部１０３と、放射線検出器３０の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に三次元空間に配置した第３透視画像から、第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像（例えば、ＤＲＲ画像）を生成する生成部１０４と、第２透視画像と再構成画像とを比較し、三次元空間において第３透視画像を変形させる変形量を求める計算部１０５と、を備える。

また、上記説明したように、医用画像処理装置１００において、計算部１０５は、第２透視画像と再構成画像との類似度に基づいて、第３透視画像を非剛体レジストレーションを利用して変形させるための変形量を求め、変形部１０３は、非剛体レジストレーションを利用して、第３透視画像を変形させてもよい。

また、上記説明したように、医用画像処理装置１００において、計算部１０５は、第１透視画像または第２透視画像に写された患者Ｐの部位の属性に応じた範囲で各部分での変形量を求めてもよい。

また、上記説明したように、医用画像処理装置１００において、計算部１０５は、第１透視画像または第２透視画像に写された患者Ｐの部位ごとに予め設定された変形の自由度に基づいて、変形量を求めてもよい。

また、上記説明したように、医用画像処理装置１００において、計算部１０５は、第１透視画像または第２透視画像に写された患者Ｐの部位ごとに予め設定された方向（移動方向）に変形させるための変形量を求めてもよい。

また、上記説明したように、医用装置は、医用画像処理装置１００と、放射線検出器３０を備える撮影装置（放射線源２０と放射線検出器３０との組）と、第３透視画像を表示装置５１に表示させる表示制御部５０と、を備えてもよい。

また、上記説明したように、医用装置において、撮影装置（放射線源２０と放射線検出器３０との組）は、放射線検出器３０を少なくとも２つ（例えば、放射線検出器３０−１および放射線検出器３０−２）備え、少なくとも２つ備えられた放射線検出器３０は、患者Ｐに対して異なる方向から照射された放射線ｒ（例えば、放射線ｒ−１および放射線ｒ−２）を検出してもよい。

また、上記説明したように、治療システム１は、医用装置と、患者Ｐの治療する対象の部位（治療部位）に治療ビームＢを照射する治療ビーム照射門４０と、治療ビームＢの照射を制御する治療ビーム照射制御部４１と、患者Ｐが固定された治療台１０の位置を移動させる寝台制御部１１と、を備えてもよい。

また、医用画像処理装置１００が実行する医用画像処理方法は、コンピュータ（プロセッサなど）が、患者Ｐを撮影した三次元以上の第１透視画像（三次元や四次元のボリューム画像（例えば、ＣＴ画像））を取得し、患者Ｐに照射した放射線ｒを放射線検出器３０で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置（放射線源２０と放射線検出器３０との組）から、第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）を取得し、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像（現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元や四次元のボリューム画像（例えば、変形ＣＴ画像））を生成し、放射線検出器３０の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に三次元空間に配置した第３透視画像から、第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像（例えば、ＤＲＲ画像）を生成し、第２透視画像と再構成画像とを比較し、三次元空間において第３透視画像を変形させる変形量を求める、医用画像処理方法であってもよい。

また、医用画像処理装置１００が実行するプログラムは、コンピュータ（プロセッサなど）に、患者Ｐを撮影した三次元以上の第１透視画像（三次元や四次元のボリューム画像（例えば、ＣＴ画像））を取得させ、患者Ｐに照射した放射線ｒを放射線検出器３０で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置（放射線源２０と放射線検出器３０との組）から、第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）を取得させ、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像（現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元や四次元のボリューム画像（例えば、変形ＣＴ画像））を生成させ、放射線検出器３０の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に三次元空間に配置した第３透視画像から、第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像（例えば、ＤＲＲ画像）を生成させ、第２透視画像と再構成画像とを比較させ、三次元空間において第３透視画像を変形させる変形量を求めさせる、プログラムであってもよい。

上記に述べたとおり、実施形態の医用画像処理装置では、計算部によって、第２画像取得部によって取得された二次元の第２透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）と、変形部によって生成された三次元以上の第３透視画像（例えば、現在の患者の状態を疑似的に表す三次元や四次元のＣＴ画像）から生成部によって生成された二次元の再構成画像（例えば、ＤＲＲ画像）とを比較する。そして、実施形態の医用画像処理装置では、計算部によって、三次元以上の第１透視画像（三次元や四次元のＣＴ画像）または第３透視画像を変形させるための変形量を求める。その後、実施形態の医用画像処理装置では、求めた変形量に基づいて、第２透視画像に写された現在の患者の状態を疑似的に表す第３透視画像を生成する。これにより、実施形態の医用画像処理装置を含む医用装置を備えた治療システムでは、治療中に三次元の第３透視画像を撮影する設備が治療室にない場合でも、放射線治療の実施者（医師など）は、現在の患者の状態（治療中の状態）を第３透視画像によって確認することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、医用画像処理装置（１００）が、患者（Ｐ）を撮影した三次元以上の第１透視画像（三次元や四次元のボリューム画像（例えば、ＣＴ画像））を取得する第１画像取得部（１０１）と、患者（Ｐ）に照射した放射線（ｒ）を検出器（３０）で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置（２０と３０との組）から、第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像（例えば、Ｘ線透視画像）を取得する第２画像取得部（１０２）と、入力された変形量に基づいて第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像（現在の患者Ｐの状態を疑似的に表す三次元や四次元のボリューム画像（例えば、変形ＣＴ画像））を生成する変形部（１０３）と、検出器（３０）の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に三次元空間に配置した第３透視画像から、第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像（例えば、ＤＲＲ画像）を生成する生成部（１０４）と、第２透視画像と再構成画像とを比較し、三次元空間において第３透視画像を変形させる変形量を求める計算部（１０５）と、を持つことにより、放射線治療の実施者（医師など）が、第３透視画像によってより適切に現在の患者（Ｐ）の状態（治療中の状態）を確認することができる。

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。

１・・・治療システム
１０・・・治療台
１１・・・寝台制御部
２０，２０−１，２０−２・・・放射線源
３０，３０−１，３０−２・・・放射線検出器
４０・・・治療ビーム照射門
４１・・・治療ビーム照射制御部
５０・・・表示制御部
５１・・・表示装置
１００・・・医用画像処理装置
１０１・・・第１画像取得部
１０２・・・第２画像取得部
１０３・・・変形部
１０４・・・生成部
１０５・・・計算部

Claims (10)

1. 患者を撮影した三次元以上の第１透視画像を取得する第１画像取得部と、
   前記患者に照射した放射線を検出器で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置から、前記第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像を取得する第２画像取得部と、
   入力された変形量に基づいて前記第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像を生成する変形部と、
   前記検出器の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に前記三次元空間に配置した前記第３透視画像から、前記第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像を生成する生成部と、
   前記第２透視画像と前記再構成画像とを比較し、前記三次元空間において前記第３透視画像を変形させる前記変形量を求める計算部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記計算部は、前記第２透視画像と前記再構成画像との類似度に基づいて、前記第３透視画像を非剛体レジストレーション（Deformable Image Registration）を利用して変形させるための前記変形量を求め、
   前記変形部は、前記非剛体レジストレーションを利用して、前記第３透視画像を変形させる、
   請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記計算部は、前記第１透視画像または前記第２透視画像に写された前記患者の部位の属性に応じた範囲で各部分での前記変形量を求める、
   請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記計算部は、前記第１透視画像または前記第２透視画像に写された前記患者の部位ごとに予め設定された変形の自由度に基づいて、前記変形量を求める、
   請求項２または請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記計算部は、前記第１透視画像または前記第２透視画像に写された前記患者の部位ごとに予め設定された方向に変形させるための前記変形量を求める、
   請求項２から請求項４のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置と、
   前記検出器を備える前記撮影装置と、
   前記第３透視画像を表示装置に表示させる表示制御部と、
   を備える医用装置。
7. 前記撮影装置は、前記検出器を少なくとも２つ備え、
   前記少なくとも２つ備えられた検出器は、前記患者に対して異なる方向から照射された放射線を検出する、
   請求項６に記載の医用装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の医用装置と、
   前記患者の治療する対象の部位に治療ビームを照射する照射部と、
   前記治療ビームの照射を制御する照射制御部と、
   前記患者が固定された寝台の位置を移動させる寝台制御部と、
   を備える治療システム。
9. コンピュータが、
   患者を撮影した三次元以上の第１透視画像を取得し、
   前記患者に照射した放射線を検出器で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置から、前記第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像を取得し、
   入力された変形量に基づいて前記第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像を生成し、
   前記検出器の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に前記三次元空間に配置した前記第３透視画像から、前記第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像を生成し、
   前記第２透視画像と前記再構成画像とを比較し、前記三次元空間において前記第３透視画像を変形させる前記変形量を求める、
   医用画像処理方法。
10. コンピュータに、
    患者を撮影した三次元以上の第１透視画像を取得させ、
    前記患者に照射した放射線を検出器で検出して画像化することにより撮影を行う撮影装置から、前記第１透視画像の撮影時刻とは異なる時刻に撮影された二次元の第２透視画像を取得させ、
    入力された変形量に基づいて前記第１透視画像を変形させた三次元以上の第３透視画像を生成させ、
    前記検出器の三次元空間における設置位置に基づいて、仮想的に前記三次元空間に配置した前記第３透視画像から、前記第２透視画像が撮影された時刻に対応する二次元の再構成画像を生成させ、
    前記第２透視画像と前記再構成画像とを比較させ、前記三次元空間において前記第３透視画像を変形させる前記変形量を求めさせる、
    プログラム。

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