JP4727737B2 - 放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法 - Google Patents

放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法 Download PDF

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Description

本発明は、放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法に関し、特に、人体内部の腫瘍患部を放射線治療(粒子線治療を含む)するときに利用される放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法に関する。
患部（腫瘍）に治療用放射線を照射することにより患者を治療する放射線治療が知られている。その放射線治療は、治療効果が高いことが望まれ、その治療用放射線は、患部の細胞に照射される線量に比較して、正常な細胞に照射される線量がより小さいことが望まれている。このためには治療用放射線を正確に患部に照射する必要がある。その放射線治療を実行する放射線治療装置は、患者の透過画像を撮像するイメージャシステムと、その治療用放射線を出射する治療用放射線照射装置と、その治療用放射線照射装置を駆動する駆動装置とを備えている。その放射線治療装置は、その透過画像に基づいて患部の位置を算出し、その位置に治療用放射線が照射されるようにその駆動装置を用いてその治療用放射線照射装置を駆動する。このような放射線治療装置は、その患者の運動に伴ってその患部が運動する場合でも、その治療用放射線の照射野をより小さくすることができ、その患部の被曝量に比較して正常な細胞の被曝量をより小さくすることができる。このような放射線治療装置は、その透過画像に基づいてその患部の位置を算出することに必要である情報を入力するときのユーザの操作をより容易にすることが望まれている。
特許第４１２６３１８号公報には、被検体の所定部位をより高精度に検出する放射線治療装置の制御方法が開示されている。その放射線治療装置の制御方法は、被検体の対象部位と前記被検体の非対象部位とが映し出された位置関係が異なる複数の画像テンプレートを一方向に射影したときの射影輝度の変化をそれぞれ示す複数の射影テンプレートを作成し、前記複数の射影テンプレートで共通する部分を示す特徴箇所テンプレートを作成するステップと、前記被検体を透過した放射線により生成されたイメージャ画像を一方向に射影したときの射影輝度の変化に前記特徴箇所テンプレートをパターンマッチングして前記対象部位の位置を算出するステップとを具備している。
特許第４１２６３１８号公報
本発明の課題は、ユーザによる操作を低減する放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、被写体の目的部位の位置を算出することに利用される複数のテンプレート画像を作成するときに、ユーザによる操作を低減する放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、被写体の目的部位の位置を算出することに利用される複数のテンプレート画像を作成するときに、ユーザによる操作をより容易にする放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法を提供することにある。
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明による放射線治療装置制御装置（２）は、テンプレート作成用画像撮影部（５１）と目的部位領域指定部（５２）と分離部（５３）と再構成部（５４）とテンプレート作成部（５５）と位置算出用画像撮影部（５６）と位置算出部（５７）と駆動部（５８）と照射部（５９）とを備えている。テンプレート作成用画像撮影部（５１）は、被写体（４３）を透過した放射線（３５，３６）を用いて撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）を撮影する。目的部位領域指定部（５２）は、入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの第１テンプレート作成用画像（６１−１）の指定領域（６４）を指定する。分離部（５３）は、第１テンプレート作成用画像（６１−１）と指定領域（６４）と複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの第２テンプレート作成用画像（６１−２）とに基づいて複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）を算出する。再構成部（５４）は、複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）を再構成することにより複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）をそれぞれ算出する。テンプレート作成部（５５）は、複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）に基づいて複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）から選択された適正分離結果（７１−ｉ）に基づいて複数のテンプレート画像を作成する。位置算出用画像撮影部（５６）は、被写体（４３）を透過した放射線（３５，３６）を用いて撮影された位置算出用画像を撮影する。位置算出部（５７）は、その複数のテンプレート画像とその位置算出用画像とに基づいて目的部位位置を算出する。駆動部（５８）は、治療用放射線（２３）がその目的部位位置を透過するように、治療用放射線（２３）を出射する放射線照射装置（１６）を被写体（４３）に対して駆動する駆動装置（１１，１５，４２）をその目的部位位置に基づいて制御する。照射部（５９）は、治療用放射線（２３）が出射するように放射線照射装置（１６）を制御する。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）の各々（７１−ｉ）は、目的部位テンプレート（７２）と非目的部位テンプレート（７３）とを示し、非目的部位テンプレート（７３）のうちの指定領域（６４）に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第１テンプレート作成用画像（６１−１）と差が小さくなるように、かつ、非目的部位テンプレート（７３）のうちの指定領域（６４）と異なる仮定領域に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第２テンプレート作成用画像（６１−２）と差が小さくなるように、算出される。このような放射線治療装置制御装置は、事前に撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）から複数のテンプレート画像を作成するときのユーザによる操作を低減することができる。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）は、それぞれ、非目的部位テンプレート（７３）のうちの互いに異なる複数の仮定領域（６１−１〜６６−ｎ）に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第２テンプレート作成用画像（６１−２）に等しくなるように、算出されることが好ましい。
テンプレート作成部（５５）は、複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）のうちの複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの比較対象画像に最も類似する類似画像（７５−ｉ）を選択する。適正分離結果（７１−ｉ）は、複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）のうちの類似画像（７５−ｉ）を算出するときに用いられた分離結果であることが好ましい。
その比較対象画像は、第１テンプレート作成用画像（６１−１）であることが好ましい。その比較対象画像は、第２テンプレート作成用画像（６１−２）であることが好ましい。
テンプレート作成部（５５）は、複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの１つのテンプレート作成用画像と、その１つのテンプレート作成用画像のうちの適正分離結果（７１−ｉ）に基づいて算出された候補領域とを示している画像を表示装置に表示している。入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいてその１つのテンプレート作成用画像の上の領域を指定する。その複数のテンプレート画像のうちのその１つのテンプレート作成用画像に基づいて算出されたテンプレートは、その１つのテンプレート作成用画像のうちのその領域に配置された領域に映し出された画像を示している。このとき、ユーザは、その候補領域を参照してその領域を指定することができる。すなわち、このような放射線治療装置制御装置は、事前に撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）から複数のテンプレート画像を作成するときのユーザの操作を容易にすることができる。
テンプレート作成部（５５）は、適正分離結果（７１−ｉ）の非目的部位テンプレート（７３）に適正分離結果（７１−ｉ）の目的部位テンプレート（７２）を重ねることによりその複数のテンプレート画像をそれぞれ算出する。適正分離結果（７１−ｉ）の非目的部位テンプレート（７３）に対する適正分離結果（７１−ｉ）の目的部位テンプレート（７２）の相対位置は、その複数のテンプレート画像で互いに異なっている。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）の各々（７１−ｉ）は、他の非目的部位テンプレートをさらに示し、非目的部位テンプレート（７３）に目的部位テンプレート（７２）と他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のいずれかに等しくなるように、算出されることが好ましい。
本発明による目的部位位置計測方法は、被写体（４３）を透過した放射線（３５，３６）を用いて撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）を撮影するステップと、入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの第１テンプレート作成用画像（６１−１）の指定領域（６４）を指定するステップと、第１テンプレート作成用画像（６１−１）と指定領域（６４）と複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの第２テンプレート作成用画像（６１−２）とに基づいて複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）を算出するステップと、複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）を再構成することにより複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）をそれぞれ算出するステップと、複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）に基づいて複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）から選択された適正分離結果（７１−ｉ）に基づいて複数のテンプレート画像を作成するステップと、被写体（４３）を透過した放射線（３５，３６）を用いて撮影された位置算出用画像を撮影するステップと、その複数のテンプレート画像とその位置算出用画像とに基づいて目的部位位置を算出するステップとを備えている。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）の各々（７１−ｉ）は、目的部位テンプレート（７２）と非目的部位テンプレート（７３）とを示し、非目的部位テンプレート（７３）のうちの指定領域（６４）に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第１テンプレート作成用画像（６１−１）に等しくなるように、かつ、非目的部位テンプレート（７３）のうちの指定領域（６４）と異なる仮定領域に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第２テンプレート作成用画像（６１−２）に等しくなるように、算出される。このような目的部位位置計測方法は、事前に撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）から複数のテンプレート画像を作成するときのユーザによる操作を低減することができる。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）は、それぞれ、非目的部位テンプレート（７３）のうちの互いに異なる複数の仮定領域（６１−１〜６６−ｎ）に目的部位テンプレート（７２）を重ねることにより作成される画像が第２テンプレート作成用画像（６１−２）に等しくなるように、算出されることが好ましい。
本発明による目的部位位置計測方法は、複数の再構成画像（７５−１〜７５−ｎ）のうちの複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの比較対象画像に最も類似する類似画像（７５−ｉ）を選択するステップをさらに備えている。適正分離結果（７１−ｉ）は、複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）のうちの類似画像（７５−ｉ）を算出するときに用いられた分離結果であることが好ましい。
その比較対象画像は、第１テンプレート作成用画像（６１−１）であることが好ましい。その比較対象画像は、第２テンプレート作成用画像（６１−２）であることが好ましい。
本発明による目的部位位置計測方法は、複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のうちの１つのテンプレート作成用画像と、その１つのテンプレート作成用画像のうちの適正分離結果（７１−ｉ）に基づいて算出された候補領域とを示している画像を表示装置に表示するステップと、入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいてその１つのテンプレート作成用画像の上の領域を指定するステップとをさらに備えている。その複数のテンプレート画像のうちのその１つのテンプレート作成用画像に基づいて算出されたテンプレートは、その１つのテンプレート作成用画像のうちのその領域に配置された領域に映し出された画像を示している。このとき、ユーザは、その候補領域を参照してその領域を指定することができる。すなわち、このような放射線治療装置制御装置は、事前に撮影された複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）から複数のテンプレート画像を作成するときのユーザの操作を容易にすることができる。
その複数のテンプレート画像は、適正分離結果（７１−ｉ）の非目的部位テンプレート（７３）に適正分離結果（７１−ｉ）の目的部位テンプレート（７２）を重ねることによりそれぞれ算出される。適正分離結果（７１−ｉ）の非目的部位テンプレート（７３）に対する適正分離結果（７１−ｉ）の目的部位テンプレート（７２）の相対位置は、その複数のテンプレート画像で互いに異なっている。
複数の分離結果（７１−１〜７１−ｎ）の各々は、他の非目的部位テンプレートをさらに示し、非目的部位テンプレート（７３）に目的部位テンプレート（７２）と他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が複数のテンプレート作成用画像（６１−１〜６１−２）のいずれかに等しくなるように、算出されることが好ましい。
本発明による放射線照射方法は、本発明による目的部位位置計測方法を実行するステップと、治療用放射線（２３）がその目的部位位置を透過するように、治療用放射線（２３）を出射するための放射線照射装置（１６）を被写体（４３）に対して駆動する駆動装置（１１，１５，４２）をその目的部位位置に基づいて制御するステップとを備えていることが好ましい。
本発明による放射線治療装置制御装置および目的部位位置計測方法は、被写体の目的部位の位置を算出することに利用される複数のテンプレート画像を作成するときに、ユーザによる操作を低減することができる。
図１は、放射線治療システムを示すブロック図である。 図２は、本発明による放射線治療装置を示す斜視図である。 図３は、放射線治療装置制御装置を示すブロック図である。 図４は、複数の透過画像を示す図である。 図５は、複数の仮定領域を示す図である。 図６は、複数の分離結果を示す図である。 図７は、複数の再構成画像を示す図である。
図面を参照して、本発明による放射線治療装置制御装置の実施の形態を記載する。その放射線治療装置制御装置２は、図１に示されているように、放射線治療システム１に適用されている。放射線治療システム１は、放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とを備えている。放射線治療装置制御装置２は、パーソナルコンピュータに例示されるコンピュータである。放射線治療装置制御装置２と放射線治療装置３とは、双方向に情報を伝送することができるように、互いに接続されている。
図２は、放射線治療装置３を示している。放射線治療装置３は、旋回駆動装置１１とＯリング１２と走行ガントリ１４と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とを備えている。旋回駆動装置１１は、回転軸１７を中心に回転可能にＯリング１２を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１７を中心にＯリング１２を回転させる。回転軸１７は、鉛直方向に平行である。旋回駆動装置１１は、さらに、土台に対するＯリング１２の旋回角を計測する。Ｏリング１２は、回転軸１８を軸とするリング状に形成され、回転軸１８を中心に回転可能に走行ガントリ１４を支持している。回転軸１８は、鉛直方向に垂直であり、回転軸１７に含まれるアイソセンタ１９を通る。回転軸１８は、さらに、Ｏリング１２に対して固定され、すなわち、Ｏリング１２とともに回転軸１７を中心に回転する。走行ガントリ１４は、回転軸１８を中心とするリング状に形成され、Ｏリング１２のリングと同心円になるように配置されている。放射線治療装置３は、さらに、図示されていない走行駆動装置を備えている。その走行駆動装置は、放射線治療装置制御装置２により制御されて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を回転させる。その走行駆動装置は、さらに、Ｏリング１２に対する走行ガントリ１４の走行角を計測する。
首振り機構１５は、治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４の内側に配置されるように、治療用放射線照射装置１６を走行ガントリ１４に支持している。首振り機構１５は、チルト軸２１およびパン軸２２を有している。パン軸２２は、走行ガントリ１４に対して固定され、回転軸１８に交差しないで回転軸１８に平行である。チルト軸２１は、パン軸２２に直交している。首振り機構１５は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、パン軸２２を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させ、チルト軸２１を中心に治療用放射線照射装置１６を回転させる。
治療用放射線照射装置１６は、放射線治療装置制御装置２により制御されて、治療用放射線２３を放射する。治療用放射線２３は、パン軸２２とチルト軸２１とが交差する交点を通る直線に概ね沿って放射される。治療用放射線２３は、一様強度分布を持つように形成されている。治療用放射線照射装置１６は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）２０を備えている。そのマルチリーフコリメータ２０は、放射線治療装置制御装置２により制御され、治療用放射線２３の一部を遮蔽することにより、治療用放射線２３が患者に照射されるときの照射野の形状を変更する。
治療用放射線２３は、このように治療用放射線照射装置１６が走行ガントリ１４に支持されることにより、首振り機構１５で治療用放射線照射装置１６がアイソセンタ１９に向かうように一旦調整されると、旋回駆動装置１１によりＯリング１２が回転し、または、その走行駆動装置により走行ガントリ１４が回転しても、常に概ねアイソセンタ１９を通る。即ち、走行・旋回を行うことで任意方向からアイソセンタ１９に向けて治療用放射線２３の照射が可能になる。
放射線治療装置３は、さらに、複数のイメージャシステムを備えている。すなわち、放射線治療装置３は、診断用Ｘ線源２４、２５とセンサアレイ３２、３３とを備えている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２４は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２４を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２４は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３５を放射する。診断用Ｘ線３５は、診断用Ｘ線源２４が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４に支持されている。診断用Ｘ線源２５は、走行ガントリ１４のリングの内側に配置され、アイソセンタ１９から診断用Ｘ線源２５を結ぶ線分とアイソセンタ１９から治療用放射線照射装置１６を結ぶ線分とがなす角が鋭角になるような位置に配置されている。診断用Ｘ線源２５は、放射線治療装置制御装置２により制御されてアイソセンタ１９に向けて診断用Ｘ線３６を放射する。診断用Ｘ線３６は、診断用Ｘ線源２５が有する１点から放射され、その１点を頂点とする円錐状のコーンビームである。
センサアレイ３２は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３２は、診断用Ｘ線源２４により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３５を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３３は、走行ガントリ１４に支持されている。センサアレイ３３は、診断用Ｘ線源２５により放射されてアイソセンタ１９の周辺の被写体を透過した診断用Ｘ線３６を受光して、その被写体の透過画像を生成する。センサアレイ３２、３３としては、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、Ｘ線ＩＩ（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が例示される。
このようなイメージャシステムによれば、センサアレイ３２、３３により得た画像信号に基づき、アイソセンタ１９を中心とする透過画像を生成することができる。
放射線治療装置３は、さらに、カウチ４１とカウチ駆動装置４２とを備えている。カウチ４１は、放射線治療システム１により治療される患者４３が横臥することに利用される。カウチ４１は、図示されていない固定具を備えている。その固定具は、その患者が動かないように、その患者をカウチ４１に固定する。カウチ駆動装置４２は、カウチ４１を土台に支持し、放射線治療装置制御装置２により制御されてカウチ４１を移動させる。
図３は、放射線治療装置制御装置２を示している。放射線治療装置制御装置２は、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、放射線治療装置制御装置２にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、放射線治療装置制御装置２に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、放射線治療装置３の旋回駆動装置１１と走行駆動装置と首振り機構１５と治療用放射線照射装置１６とマルチリーフコリメータ２０とイメージャシステム（診断用Ｘ線源２４、２５、センサアレイ３２、３３）とカウチ駆動装置４２とを含んでいる。
そのコンピュータプログラムは、テンプレート作成用画像撮影部５１と目的部位領域指定部５２と分離部５３と再構成部５４とテンプレート作成部５５と位置算出用画像撮影部５６と位置算出部５７と首振り駆動部５８と照射部５９とを含んでいる。
テンプレート作成用画像撮影部５１は、放射線治療装置３の旋回駆動装置１１を用いてＯリング１２を治療計画が示す旋回角に固定し、放射線治療装置３の走行駆動装置を用いて走行ガントリ１４を治療計画が示す走行角に固定する。テンプレート作成用画像撮影部５１は、走行ガントリ１４が固定された状態で、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて互いに異なる複数の撮影時刻に複数の透過画像をそれぞれ撮影する。すなわち、テンプレート作成用画像撮影部５１は、走行ガントリ１４が固定された状態で、診断用Ｘ線源２４とセンサアレイ３２とを用いてその複数の撮影時刻に複数の第１透過画像をそれぞれ撮影する。テンプレート作成用画像撮影部５１は、走行ガントリ１４が固定された状態で、診断用Ｘ線源２５とセンサアレイ３３とを用いてその複数の撮影時刻に複数の第２透過画像をそれぞれ撮影する。その複数の透過画像は、それぞれ、アイソセンタ１９の周辺に配置された被写体を映し出している。
目的部位領域指定部５２は、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第１透過画像から１つの透過画像を選択し、その選択された透過画像を放射線治療装置制御装置２の表示装置に表示する。目的部位領域指定部５２は、さらに、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて目的部位領域を指定する。その目的部位領域は、その選択された透過画像に患者４３の患部が映し出されている領域を示し、その領域の形状と位置とを示している。
分離部５３は、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の透過画像のうちの１つの透過画像を選択する。分離部５３は、さらに、その選択された透過画像と目的部位領域指定部５２により選択された透過画像と目的部位領域指定部５２により指定された目的部位領域とに基づいて、複数の分離結果を算出する。その複数の分離結果は、そのユーザにより選択された透過画像から指定されうる複数の仮定領域に対応している。その複数の分離結果の各々は、複数のテンプレートを示している。その複数のテンプレートは、重ね合わせることにより、テンプレート作成用画像撮影部５１により選択された透過画像に概ね等しくなり、または、分離部５３により選択された透過画像に概ね等しくなる。
再構成部５４は、分離部５３により算出された複数の分離結果に基づいて複数の再構成画像をそれぞれ算出する。
テンプレート作成部５５は、目的部位領域指定部５２により選択された透過画像に基づいて、再構成部５４により算出された複数の再構成画像から１つの再構成画像を選択する。その選択された再構成画像は、再構成部５４により算出された複数の再構成画像のうちの目的部位領域指定部５２により選択された透過画像に最も類似する画像である。テンプレート作成部５５は、さらに、分離部５３により算出された複数の分離結果からその選択された再構成画像の算出に用いられた分離結果を算出する。テンプレート作成部５５は、さらに、その算出された分離結果に基づいて複数のテンプレート画像を作成する。
位置算出用画像撮影部５６は、テンプレート作成用画像撮影部５１により複数の透過画像が撮影されたときと同様に走行ガントリ１４が固定された状態で、放射線治療装置３のイメージャシステムを用いて２枚の透過画像を撮影する。その２枚の透過画像は、第１透過画像と第２透過画像とを含んでいる。その第１透過画像は、診断用Ｘ線源２４とセンサアレイ３２とを用いて撮影される。その第２透過画像は、その第１透過画像が撮影された時刻に診断用Ｘ線源２５とセンサアレイ３３とを用いて撮影される。
位置算出部５７は、テンプレート作成部５５により作成された複数のテンプレート画像と位置算出用画像撮影部５６により撮影された２枚の透過画像とに基づいて、患者４３の患部の患部位置を算出する。
首振り駆動部５８は、位置算出部５７により算出された患部位置を治療用放射線２３が透過するように、首振り機構１５を用いて治療用放射線照射装置１６を駆動する。照射部５９は、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された透過画像に基づいて照射野の形状を算出し、その算出された形状に治療用放射線２３の照射野が形成されるようにマルチリーフコリメータ２０を制御する。照射部５９は、さらに、治療用放射線照射装置１６を用いて、治療用放射線２３を患者に照射する。
図４は、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の透過画像のうちの２枚の透過画像を示している。その２枚の透過画像６１−１〜６１−２は、診断用Ｘ線源２４とセンサアレイ３２とを用いて互いに異なる複数の撮影時刻にそれぞれ撮影される。透過画像６１−１は、患部画像６２−１と背景画像６３−１とを映し出している。患部画像６２−１は、患者４３の患部を示している。背景画像６３−１は、患者４３のうちのその患部と異なる他の臓器を示し、または、カウチ４１を示している。透過画像６１−２は、患部画像６２−２と背景画像６３−２とを映し出している。患部画像６２−２は、患者４３の患部を示している。背景画像６３−２は、患者４３のうちのその患部と異なる他の臓器を示し、または、カウチ４１を示している。２枚の透過画像６１−１〜６１−２は、背景画像６３−１に対する患部画像６２−１の相対位置と背景画像６３−２に対する患部画像６２−２の相対位置とが大きく異なるように、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の透過画像のうちから選択される。
目的部位領域指定部５２は、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報により透過画像６１−１が選択されたときに、透過画像６１−１を放射線治療装置制御装置２の表示装置に表示する。このとき、目的部位領域指定部５２は、さらに、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて目的部位領域６４を指定する。目的部位領域６４は、透過画像６１−１に患部画像６２−１が映し出されている領域を示し、その領域の形状と位置とを示している。
図５は、分離部５３により仮定される複数の仮定領域を示している。その複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）は、それぞれ、透過画像６１−２の一部を示し、目的部位領域６４により指定された目的部位領域６４と形状が一致している。すなわち、複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎのうちの各々の仮定領域６６−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）は、透過画像６１−２の一部を示し、目的部位領域６４により指定された目的部位領域６４と形状が一致している。複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎは、透過画像６１−２のうちの互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、透過画像６１−２のうちから選択し得る全ての位置を網羅している。複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎは、患部画像６２−２が映し出されている領域を示す１つの仮定領域を含んでいる。すなわち、その１つの仮定領域と患部画像６２−２との位置関係は、目的部位領域６４と患部画像６２−１との位置関係と一致している。
図６は、分離部５３により算出される複数の分離結果を示している。その複数の分離結果７１−１〜７１−ｎは、それぞれ、目的部位テンプレート７２と背景テンプレート７３とを示している。このとき、分離部５３は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎとに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、分離部５３は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉとに基づいて分離結果７１−ｉを算出する。このとき、分離結果７１−ｉは、背景テンプレート７３のうちの目的部位領域６４の位置に目的部位テンプレート７２を重ねることにより作成される画像が透過画像６１−１と差が小さくなるように、かつ、背景テンプレート７３のうちの仮定領域６６−ｉの位置に目的部位テンプレート７２を重ねることにより作成される画像が透過画像６１−２と差が小さくなるように、最小二乗法を用いて算出される。
２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉとに基づいて分離結果７１−ｉを算出する方法の例を以下に記載する。透過画像６１−１〜６１−２と目的部位テンプレート７２と背景テンプレート７３とは、それぞれ、互いに大きさが等しい複数の画素から形成されている。その複数の画素の各々は、輝度を示している。その輝度は、診断用Ｘ線３５、３６が被写体を透過するときの透過率に対応している。本例では、透過画像６１−１を形成する複数の画素は、４列４行にマトリクス状に配置され、列番号と行番号との組により互いに識別される。透過画像６１−２を形成する複数の画素は、４列４行にマトリクス状に配置され、列番号と行番号との組により互いに識別される。目的部位テンプレート７２を形成する複数の画素は、２列２行にマトリクス状に配置され、列番号と行番号との組により互いに識別される。背景テンプレート７３を形成する複数の画素は、２列２行にマトリクス状に配置され、列番号と行番号との組により互いに識別される。
本例では、複数の既知数ａ１１〜ａ４４、ｂ１１〜ｂ４４と複数の未知数ｃ１１〜ｃ２２、ｄ１１〜ｄ４４とが用いられる。既知数ａｘｙは、透過画像６１−１の第ｘ列目第ｙ行目に配置されている画素が示す輝度を示している。既知数ｂｘｙは、透過画像６１−２の第ｘ列目第ｙ行目に配置されている画素が示す輝度を示している。未知数ｃｘｙは、目的部位テンプレート７２の第ｘ列目第ｙ行目に配置されている画素が示す輝度を示している。未知数ｄｘｙは、背景テンプレート７３の第ｘ列目第ｙ行目に配置されている画素が示す輝度を示している。
本例では、さらに、目的部位領域６４は、第２列目第２行目に配置されている画素と第３列目第２行目に配置されている画素と第２列目第３行目に配置されている画素と第３列目第３行目に配置されている画素とから形成されている。仮定領域６６−ｉは、第３列目第３行目に配置されている画素と第４列目第３行目に配置されている画素と第３列目第４行目に配置されている画素と第４列目第４行目に配置されている画素とから形成されている。
このとき、複数の未知数ｃ１１〜ｃ２２、ｄ１１〜ｄ４４は、最小二乗法を用いて次式：
ｄ１１＝ａ１１
ｄ１２＝ａ１２
ｄ１３＝ａ１３
ｄ１４＝ａ１４
ｄ２１＝ａ２１
ｄ２２＋ｃ１１＝ａ２２
ｄ２３＋ｃ１２＝ａ２３
ｄ２４＝ａ２４
ｄ３１＝ａ３１
ｄ３２＋ｃ２１＝ａ３２
ｄ３３＋ｃ２２＝ａ３３
ｄ３４＝ａ３４
ｄ４１＝ａ４１
ｄ４２＝ａ４２
ｄ４３＝ａ４３
ｄ４４＝ａ４４
ｄ１１＝ｂ１１
ｄ１２＝ｂ１２
ｄ１３＝ｂ１３
ｄ１４＝ｂ１４
ｄ２１＝ｂ２１
ｄ２２＝ｂ２２
ｄ２３＝ｂ２３
ｄ２４＝ｂ２４
ｄ３１＝ｂ３１
ｄ３２＝ｂ３２
ｄ３３＋ｃ１１＝ｂ３３
ｄ３４＋ｃ１２＝ｂ３４
ｄ４１＝ｂ４１
ｄ４２＝ｂ４２
ｄ４３＋ｃ２１＝ｂ４３
ｄ４４＋ｃ２２＝ｂ４４
を解くことにより算出される。
なお、複数の未知数ｃ１１〜ｃ２２、ｄ１１〜ｄ４４は、最小二乗法と異なる他のアルゴリズムを用いて算出されることもできる。
図７は、再構成部５４により算出された複数の再構成画像を示している。その複数の再構成画像は、複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎに分離されることができる。複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎは、それぞれ、第１再構成画像７６と第２再構成画像７７とを含んでいる。このとき、再構成部５４は、目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎと複数の分離結果７１−１〜７１−ｎとに基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、再構成部５４は、目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉと分離結果７１−ｉとに基づいて再構成画像群７５−ｉを算出する。再構成画像群７５−ｉの第１再構成画像７６は、分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３のうちの目的部位領域６４の位置に目的部位テンプレート７２を重ねることにより再構成される。再構成画像群７５−ｉの第２再構成画像７７は、分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３のうちの仮定領域６６−ｉの位置に目的部位テンプレート７２を重ねることにより再構成される。
このとき、テンプレート作成部５５は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２に基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎのうちから最適である再構成画像群７５−ｉを算出する。その最適である再構成画像群７５−ｉは、透過画像６１−１に対する第１再構成画像７６の差の程度と透過画像６１−２に対する第２再構成画像７７の差の程度と和が最小であるものである。テンプレート作成部５５は、次いで、その最適である再構成画像群７５−ｉに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちから最適である分離結果７１−ｉを算出する。その最適である分離結果７１−ｉは、複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちのその最適である再構成画像群７５−ｉを算出するときに用いられたものである。
このように算出された分離結果７１−ｉは、複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎのうちの患部画像６２−２が映し出されている領域を示す１つの仮定領域６６−ｉに基づいて算出されたものである。このため、このように算出された分離結果７１−ｉの目的部位テンプレート７２は、患者４３の患部のみを映し出す画像であり、このように算出された分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３は、その患部と異なる物体をのみを映し出す画像であるとみなすことができる。
テンプレート作成部５５は、さらに、その最適である分離結果７１−ｉを用いて、複数の第１テンプレート画像を作成する。その複数の第１テンプレート画像は、その最適である分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３のうちの複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎの位置にその最適である分離結果７１−ｉの目的部位テンプレート７２を重ねることによりそれぞれ算出される。
このように算出された複数のテンプレート画像は、患者４３の患部とその患部以外の物体と相対位置が互いに異なる複数の透過画像に概ね一致している。
すなわち、目的部位領域指定部５２と分離部５３と再構成部５４とテンプレート作成部５５とは、共同して、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第１透過画像から複数の第１テンプレート画像を作成する。目的部位領域指定部５２と分離部５３と再構成部５４とテンプレート作成部５５とは、さらに、複数の第１透過画像から複数の第１テンプレート画像を作成することと同様にして、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第２透過画像から複数の第２テンプレート画像を作成する。
このとき、位置算出部５７は、位置算出用画像撮影部５６により撮影された第１透過画像に基づいて、テンプレート作成部５５により作成された複数の第１テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。その一致度は、その対応する第１テンプレート画像がその第１透過画像に類似する程度を示し、その値が大きいほどその領域がその画像テンプレートに類似することを示している。位置算出部５７は、その複数の第１テンプレート画像からその一致度が最大である第１テンプレート画像を算出する。位置算出部５７は、その算出された第１テンプレート画像と第１透過画像とを用いて、その第１透過画像に患部が映し出されている第１位置を算出する。位置算出部５７は、位置算出用画像撮影部５６により撮影された第２透過画像に基づいて、テンプレート作成部５５により作成された複数の第２テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。その一致度は、その対応する第２テンプレート画像がその第２透過画像に類似する程度を示し、その値が大きいほどその領域がその画像テンプレートに類似することを示している。位置算出部５７は、その複数の第２テンプレート画像からその一致度が最大である第２テンプレート画像を算出する。位置算出部５７は、その算出された第２テンプレート画像と第２透過画像とを用いて、その第２透過画像に患部が映し出されている第２位置を算出する。患部位置算出部６５は、その算出された第１位置と第２位置とに基づいて患者４３の患部の位置を算出する。このような患部の位置の算出は、公知であり、たとえば、特許第４１２６３１８号公報に開示されている。
本発明による放射線照射方法の実施の形態は、放射線治療システム１を用いて実行され、本発明による目的部位位置計測方法を含み、テンプレートを作成する動作と、放射線治療する動作とを備えている。
そのテンプレートを作成する動作では、ユーザは、まず、治療計画に示されるように、放射線治療装置３のカウチ４１に患者４３を固定する。ユーザは、さらに、患者４３の患部が概ねアイソセンタ１９に重なって配置されるように、放射線治療装置制御装置２を操作してカウチ４１を移動させる。ユーザは、さらに、治療計画に示されるように、放射線治療装置３の旋回駆動装置１１を用いてＯリング１２を所定の旋回角に固定し、放射線治療装置３の走行駆動装置を用いて回転軸１８を中心に走行ガントリ１４を所定の走行角に固定する。放射線治療装置制御装置２は、走行ガントリ１４が固定された状態で、診断用Ｘ線源２４とセンサアレイ３２とを用いて互いに異なる複数の撮影時刻に患者４３の複数の第１透過画像を撮影し、診断用Ｘ線源２５とセンサアレイ３３とを用いてその複数の撮影時刻に患者４３の複数の第２透過画像を撮影する。
放射線治療装置制御装置２は、まず、その複数の第１透過画像を表示装置に表示する。ユーザは、その複数の第１透過画像のうちから２枚の透過画像６１−１〜６１−２とを選択し、入力装置を介して、その２枚の透過画像６１−１〜６１−２を識別する情報を放射線治療装置制御装置２に入力する。その２枚の透過画像６１−１〜６１−２は、その複数の第１透過画像のうちで、患者４３の患部と患部以外の物体との相対位置が大きく異なっているものが選択される。放射線治療装置制御装置２は、その選択された２枚の透過画像６１−１〜６１−２のうちの１枚の透過画像６１−１を表示する。ユーザは、透過画像６１−１のうちから患者４３の患部が映し出されている目的部位領域６４を選択し、入力装置を介して、その目的部位領域６４の位置と形状とを示す情報を放射線治療装置制御装置２に入力する。
放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎとに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉとに基づいて分離結果７１−ｉを算出する。放射線治療装置制御装置２は、次いで、目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎと複数の分離結果７１−１〜７１−ｎとに基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉと分離結果７１−ｉとに基づいて再構成画像群７５−ｉを算出する。
放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２に基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎのうちから最適である再構成画像群７５−ｉを算出する。その最適である再構成画像群７５−ｉは、透過画像６１−１に対する第１再構成画像７６の差の程度と透過画像６１−２に対する第２再構成画像７７の差の程度と和が最小であるものである。テンプレート作成部５５は、次いで、その最適である再構成画像群７５−ｉに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちから最適である分離結果７１−ｉを算出する。その最適である分離結果７１−ｉは、複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちのその最適である再構成画像群７５−ｉを算出するときに用いられたものである。
放射線治療装置制御装置２は、さらに、その最適である分離結果７１−ｉを用いて、複数の第１テンプレートを作成する。その複数の第１テンプレートは、その最適である分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３のうちの複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎの位置にその最適である分離結果７１−ｉの目的部位テンプレート７２を重ねることによりそれぞれ算出される。
放射線治療装置制御装置２は、次いで、その複数の第２透過画像に関しても、その複数の第１透過画像から複数の第１テンプレートを作成することと同様にして、複数の第２テンプレートを作成する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、その複数の第２透過画像を表示装置に表示する。ユーザは、その複数の第２透過画像のうちから２枚の透過画像６１−１〜６１−２とを選択し、入力装置を介して、その２枚の透過画像６１−１〜６１−２を識別する情報を放射線治療装置制御装置２に入力する。その２枚の透過画像６１−１〜６１−２は、その複数の第２透過画像のうちで、患者４３の患部と患部以外の物体との相対位置が大きく異なっているものが選択される。放射線治療装置制御装置２は、その選択された２枚の透過画像６１−１〜６１−２のうちの１枚の透過画像６１−１を表示する。ユーザは、透過画像６１−１のうちから患者４３の患部が映し出されている目的部位領域６４を選択し、入力装置を介して、その目的部位領域６４の位置と形状とを示す情報を放射線治療装置制御装置２に入力する。
放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎとに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２と目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉとに基づいて分離結果７１−ｉを算出する。放射線治療装置制御装置２は、次いで、目的部位領域６４と複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎと複数の分離結果７１−１〜７１−ｎとに基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎをそれぞれ算出する。すなわち、放射線治療装置制御装置２は、目的部位領域６４と仮定領域６６−ｉと分離結果７１−ｉとに基づいて再構成画像群７５−ｉを算出する。
放射線治療装置制御装置２は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２に基づいて複数の再構成画像群７５−１〜７５−ｎのうちから最適である再構成画像群７５−ｉを算出する。その最適である再構成画像群７５−ｉは、透過画像６１−１に対する第１再構成画像７６の差の程度と透過画像６１−２に対する第２再構成画像７７の差の程度と和が最小であるものである。テンプレート作成部５５は、次いで、その最適である再構成画像群７５−ｉに基づいて複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちから最適である分離結果７１−ｉを算出する。その最適である分離結果７１−ｉは、複数の分離結果７１−１〜７１−ｎのうちのその最適である再構成画像群７５−ｉを算出するときに用いられたものである。
放射線治療装置制御装置２は、さらに、その最適である分離結果７１−ｉを用いて、複数の第２テンプレートを作成する。その複数の第２テンプレートは、その最適である分離結果７１−ｉの背景テンプレート７３のうちの複数の仮定領域６６−１〜６６−ｎの位置にその最適である分離結果７１−ｉの目的部位テンプレート７２を重ねることによりそれぞれ算出される。
このように算出された複数のテンプレートは、患者４３の患部とその患部以外の物体と相対位置が互いに異なる複数の透過画像に概ね一致している。
その放射線治療する動作は、その患部の軌跡を作成する動作が実行された直後に実行され、テンプレートを作成する動作で患者４３が固定された状態のまま実行される。放射線治療装置制御装置２は、走行ガントリ１４が固定された状態で、診断用Ｘ線源２４とセンサアレイ３２とを用いて患者４３の第１透過画像を撮影し、診断用Ｘ線源２５とセンサアレイ３３とを用いて患者４３の第２透過画像を撮影する。
放射線治療装置制御装置２は、その第１透過画像に基づいて、その複数の第１テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。放射線治療装置制御装置２は、その複数の第１テンプレート画像からその一致度が最大である第１テンプレート画像を算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された第１テンプレート画像と第１透過画像とを用いて、その第１透過画像に患部が映し出されている第１位置を算出する。放射線治療装置制御装置２は、その第２透過画像に基づいて、その複数の第２テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。放射線治療装置制御装置２は、その複数の第２テンプレート画像からその一致度が最大である第２テンプレート画像を算出する。放射線治療装置制御装置２は、その算出された第２テンプレート画像と第２透過画像とを用いて、その第２透過画像に患部が映し出されている第２位置を算出する。患部位置算出部６５は、その算出された第１位置と第２位置とに基づいて患者４３の患部の位置を算出する。
放射線治療装置制御装置２は、その算出された患部位置に基づいて、治療用放射線２３の照射軸がその患部位置するように、首振り機構１５を制御する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、その透過画像に基づいて照射野の形状を算出し、その算出された形状に治療用放射線２３の照射野が形成されるようにマルチリーフコリメータ２０を制御する。放射線治療装置制御装置２は、さらに、治療用放射線照射装置１６を用いて、治療用放射線２３を患者に照射する。
放射線治療装置制御装置２は、患者４３の患部に照射された治療用放射線２３の線量がその治療計画の線量になるまで、第１透過画像と第２透過画像との撮影から治療用放射線２３の照射までの動作を繰り返して周期的に実行する。
このような放射線照射方法によれば、患者４３の患部がその患部に連動して動かない物体（臓器またはマーカ）に近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。このような放射線照射方法によれば、ユーザは、放射線治療する直前に放射線治療装置制御装置２に入力する情報の情報量が少なく、このような複数のテンプレート画像をより容易に、より高速に作成することができる。
なお、テンプレート作成部５５は、他のテンプレート作成部に置換されることもできる。そのテンプレート作成部は、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第１透過画像の各々に基づいて、テンプレート作成部５５により作成された複数の第１テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。そのテンプレート作成部は、その複数の第１テンプレート画像からその一致度が最大である第１テンプレート画像を算出する。そのテンプレート作成部は、その算出された第１テンプレート画像と第１透過画像とを用いて、その第１透過画像に患部が映し出されている第１位置を算出する。そのテンプレート作成部は、その第１透過画像とその第１位置とを表示装置に表示する。そのテンプレート作成部は、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいてその第１透過画像から抽出された部分を他の第１テンプレート画像に作成する。そのテンプレート作成部は、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第１透過画像の全部に関して、同様の情報処理を実行して、複数の他の第１テンプレート画像を作成する。そのテンプレート作成部は、テンプレート作成用画像撮影部５１により撮影された複数の第２透過画像に関しても、同様の情報処理を実行して、複数の他の第２テンプレート画像を作成する。
このとき、位置算出部５７は、位置算出用画像撮影部５６により撮影された第１透過画像に基づいて、その複数の他の第１テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。位置算出部５７は、その複数の他の第１テンプレート画像からその一致度が最大である他の第１テンプレート画像を算出する。位置算出部５７は、その算出された他の第１テンプレート画像と第１透過画像とを用いて、その第１透過画像に患部が映し出されている第１位置を算出する。位置算出部５７は、位置算出用画像撮影部５６により撮影された第２透過画像に基づいて、その複数の他の第２テンプレート画像に対応する複数の一致度をそれぞれ算出する。位置算出部５７は、その複数の他の第２テンプレート画像からその一致度が最大である他の第２テンプレート画像を算出する。位置算出部５７は、その算出された他の第２テンプレート画像と第２透過画像とを用いて、その第２透過画像に患部が映し出されている第２位置を算出する。患部位置算出部６５は、その算出された第１位置と第２位置とに基づいて患者４３の患部の位置を算出する。
このような複数の他の第１テンプレート画像と複数の他の第２テンプレート画像は、実際に撮影された透過画像から形成されているために、よりテンプレートマッチングに適し、好ましい。このような放射線治療訴追制御装置によれば、ユーザは、表示装置に表示される第１位置を参考にして、複数の第１透過画像の各々から患部が映し出されている領域を指定することができ、その領域をより容易に指定することができる。さらに、このような放射線治療訴追制御装置によれば、既述の実施の形態における放射線治療装置制御装置２と同様にして、患者４３の患部がその患部に連動して動かない物体に近接して（または重なって）映し出される透過画像を用いても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
なお、複数の分離結果７１−１〜７１−ｎは、他の複数の分離結果に置換されることができる。その複数の分離結果は、それぞれ、目的部位テンプレートと背景テンプレートと他の背景テンプレートとを示している。このとき、目的部位領域指定部５２は、さらに、放射線治療装置制御装置２の入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて背景領域を指定する。その背景領域は、その選択された透過画像に患者４３の患部と異なる部位が映し出されている領域を示し、その領域の形状と位置とを示している。その部位は、患者４３の運動（たとえば、呼吸）により運動する部位であり、たとえば、横隔膜が例示される。
このとき、分離部５３は、２枚の透過画像６１−１〜６１−２に基づいてその置換された複数の分離結果を算出する。このような算出は、既述の実施の形態における算出と同様にして、最小二乗法により実行されることができる。さらに、再構成部５４は、その置換された複数の分離結果に基づいて複数の再構成画像を算出する。さらに、テンプレート作成部５５は、その複数の再構成画像に基づいてその置換された複数の分離結果から最適である分離結果を算出し、その最適である分離結果から複数のテンプレート画像を作成する。その複数のテンプレート画像は、その最適である分離結果の背景テンプレートの複数の仮定領域の位置にその最適である分離結果の目的部位テンプレートを重ね、その最適である分離結果の背景テンプレートの複数の仮定領域の位置にその最適である分離結果の他の背景テンプレートを重ねることによりそれぞれ算出される。
このようなテンプレート画像によれば、患者の運動に連動して運動をする物体が透過画像に映し出され、かつ、その物体の運動が患部野運動と異なる場合であっても、その患部の位置をより高精度に検出することができる。この結果、放射線治療システム１は、その患部をより高精度に所定位置に合致させることができ、その患部に治療用放射線をより高精度に照射させることができる。
１ ：放射線治療システム
２ ：放射線治療装置制御装置
３ ：放射線治療装置
１１：旋回駆動装置
１２：Ｏリング
１４：走行ガントリ
１５：首振り機構
１６：治療用放射線照射装置
１７：回転軸
１８：回転軸
１９：アイソセンタ
２０：マルチリーフコリメータ
２１：チルト軸
２２：パン軸
２３：治療用放射線
２４：診断用Ｘ線源
２５：診断用Ｘ線源
３２：センサアレイ
３３：センサアレイ
３５：診断用Ｘ線
３６：診断用Ｘ線
４１：カウチ
４２：カウチ駆動装置
４３：患者
５１：テンプレート作成用画像撮影部
５２：目的部位領域指定部
５３：分離部
５４：再構成部
５５：テンプレート作成部
５６：位置算出用画像撮影部
５７：位置算出部
５８：首振り駆動部
５９：照射部
６１−１〜６１−２：透過画像
６２−１：患部画像
６２−２：患部画像
６３−１：背景画像
６３−２：背景画像
６４：目的部位領域
６６−１〜６６−ｎ：複数の仮定領域
７１−１〜７１−ｎ：複数の分離結果
７２：目的部位テンプレート
７３：背景テンプレート
７５−１〜７５−ｎ：複数の再構成画像群
７６：第１再構成画像
７７：第２再構成画像

Claims (10)

  1. 被写体を透過した放射線を用いて撮影された複数のテンプレート作成用画像を撮影するテンプレート作成用画像撮影部と、
    入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて前記複数のテンプレート作成用画像のうちの第１テンプレート作成用画像の指定領域を指定する目的部位領域指定部と、
    前記第１テンプレート作成用画像と前記指定領域と前記複数のテンプレート作成用画像のうちの第２テンプレート作成用画像とに基づいて、複数の仮定領域に対応する複数の分離結果を算出する分離部と、
    前記複数の分離結果に基づいて前記複数の仮定領域に対応する複数の再構成画像を算出する再構成部と、
    前記複数の分離結果のうちの適正領域に対応する適正分離結果に基づいて、複数の領域に対応する複数のテンプレート画像を作成するテンプレート作成部と、
    前記被写体を透過した放射線を用いて撮影された位置算出用画像を撮影する位置算出用画像撮影部と、
    前記複数のテンプレート画像と前記位置算出用画像とに基づいて目的部位位置を算出する位置算出部と、
    治療用放射線が前記目的部位位置を透過するように、前記治療用放射線を出射する放射線照射装置を前記被写体に対して駆動する駆動装置を前記目的部位位置に基づいて制御する駆動部と、
    前記治療用放射線が出射するように前記放射線照射装置を制御する照射部とを具備し、
    前記複数の分離結果のうちの任意の仮定領域に対応する分離結果は、目的部位テンプレートと非目的部位テンプレートとを示し、前記非目的部位テンプレートのうちの前記指定領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される第１画像が前記第１テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、かつ、前記非目的部位テンプレートのうちの前記任意の仮定領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される第２画像が前記第２テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、算出され、
    前記複数の再構成画像のうちの前記任意の仮定領域に対応する再構成画像は、前記非目的部位テンプレートのうちの比較対象領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像を示し、
    前記適正領域は、前記複数の再構成画像のうちの前記適正領域に対応する適正再構成画像が前記複数のテンプレート作成用画像のうちの比較対象画像に最も類似するように、前記複数の仮定領域から選択され、
    前記複数のテンプレート画像のうちの任意の領域に対応するテンプレート画像は、前記適正分離結果が示す適正非目的部位テンプレートのうちの前記任意の領域に、前記適正分離結果が示す適正目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像を示す
    放射線治療装置制御装置。
  2. 請求項１において、
    前記比較対象画像は、前記第１テンプレート作成用画像であり、
    前記比較対象領域は、前記指定領域である
    放射線治療装置制御装置。
  3. 請求項１において、
    前記比較対象画像は、前記第２テンプレート作成用画像であり、
    前記比較対象領域は、前記任意の仮定領域である
    放射線治療装置制御装置。
  4. 請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
    前記テンプレート作成部は、
    前記複数のテンプレート作成用画像のうちの１つのテンプレート作成用画像と、前記１つのテンプレート作成用画像のうちの前記適正分離結果に基づいて算出された候補領域とを示す画像を表示装置に表示し、
    入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて前記１つのテンプレート作成用画像の上の領域を指定し、
    前記複数のテンプレート画像のうちの前記１つのテンプレート作成用画像に基づいて算出されたテンプレートは、前記１つのテンプレート作成用画像のうちの前記領域に配置された領域に映し出された画像を示す
    放射線治療装置制御装置。
  5. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
    前記複数の分離結果のうちの前記任意の仮定領域に対応する分離結果は、他の非目的部位テンプレートをさらに示し、前記第１画像と前記他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が前記複数のテンプレート作成用画像と差が小さくなるように、かつ、前記第２画像と前記他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が前記第２テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、算出される
    放射線治療装置制御装置。
  6. 被写体を透過した放射線を用いて撮影された複数のテンプレート作成用画像を撮影するステップと、
    入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて前記複数のテンプレート作成用画像のうちの第１テンプレート作成用画像の指定領域を指定するステップと、
    前記第１テンプレート作成用画像と前記指定領域と前記複数のテンプレート作成用画像のうちの第２テンプレート作成用画像とに基づいて、複数の仮定領域に対応する複数の分離結果を算出するステップと、
    前記複数の分離結果に基づいて前記複数の仮定領域に対応する複数の再構成画像を算出するステップと、
    前記複数の分離結果のうちの適正領域に対応する適正分離結果に基づいて、複数の領域に対応する複数のテンプレート画像を作成するステップと、
    前記被写体を透過した放射線を用いて撮影された位置算出用画像を撮影するステップと、
    前記複数のテンプレート画像と前記位置算出用画像とに基づいて目的部位位置を算出するステップとを具備し、
    前記複数の分離結果のうちの任意の仮定領域に対応する分離結果は、目的部位テンプレートと非目的部位テンプレートとを示し、前記非目的部位テンプレートのうちの前記指定領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像が前記第１テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、かつ、前記非目的部位テンプレートのうちの前記任意の仮定領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像が前記第２テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、算出され、
    前記複数の再構成画像のうちの前記任意の仮定領域に対応する再構成画像は、前記非目的部位テンプレートのうちの比較対象領域に前記目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像を示し、
    前記適正領域は、前記複数の再構成画像のうちの前記適正領域に対応する適正再構成画像が前記複数のテンプレート作成用画像のうちの比較対象画像に最も類似するように、前記複数の仮定領域から選択され、
    前記複数のテンプレート画像のうちの任意の領域に対応するテンプレート画像は、前記適正分離結果が示す適正非目的部位テンプレートのうちの前記任意の領域に、前記適正分離結果が示す適正目的部位テンプレートを重ねることにより作成される画像を示す
    目的部位位置計測方法。
  7. 請求項６において、
    前記比較対象画像は、前記第１テンプレート作成用画像であり、
    前記比較対象領域は、前記指定領域である
    目的部位位置計測方法。
  8. 請求項６において、
    前記比較対象画像は、前記第２テンプレート作成用画像であり、
    前記比較対象領域は、前記任意の仮定領域である
    目的部位位置計測方法。
  9. 請求項６〜請求項８のいずれかにおいて、
    前記複数のテンプレート作成用画像のうちの１つのテンプレート作成用画像と、前記１つのテンプレート作成用画像のうちの前記適正分離結果に基づいて算出された候補領域とを示す画像を表示装置に表示するステップと、
    入力装置が操作されることにより入力される情報に基づいて前記１つのテンプレート作成用画像の上の領域を指定するステップとをさらに具備し、
    前記複数のテンプレート画像のうちの前記１つのテンプレート作成用画像に基づいて算出されたテンプレートは、前記１つのテンプレート作成用画像のうちの前記領域に配置された領域に映し出された画像を示す
    目的部位位置計測方法。
  10. 請求項６〜請求項９のいずれかにおいて、
    前記複数の分離結果のうちの前記任意の仮定領域に対応する分離結果は、他の非目的部位テンプレートをさらに示し、前記第１画像と前記他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が前記第１テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、かつ、前記第２画像と前記他の非目的部位テンプレートとを重ねることにより作成される画像が前記第２テンプレート作成用画像と差が小さくなるように、算出される
    目的部位位置計測方法。
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