JP7214792B2 - 治療システム、および治療システムの制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態の治療装置10および医用画像処理装置100を含む治療システム1の構成例を示す図である。
治療装置10は、例えば、寝台11と、放射線源12-1、12-2と、放射線検出器13-1、13-2と、照射門14と、制御部15と、入力部16と、表示部17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放射線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。
以下、医用画像処理装置100の構成について説明する。医用画像処理装置100は、例えば、計画データ記憶部102と、取得部104-1、104-2と、レジストレーション部106と、DRR(Digitally Reconstructed Radiograph)生成部108と、入力・表示部110と、学習段階の特徴部位検出部112-1、112-2と、患部位置計算部114と、学習部116-1、116-2と、対応情報記憶部118と、リハーサル・治療段階の特徴部位検出部120-1、120-2と、推定部122-1、122-2とを備える。
ここで、特徴部位の位置検出手法について説明する。特徴部位の位置検出手法として、学習段階の特徴部位検出部112-1、112-2と、リハーサル・治療段階の特徴部位検出部120-1、120-2とで共通する手法が採用されてよい(入力画像の種類は異なる)。なお、以下では、いずれの放射線検出器により生成された透視画像に対応するかを示す、ハイフン以下の符号を省略して説明することがある。
次に、学習部116が、ステップS320において検出されたDRR上の特徴部位の位置と、ステップS340において計算されたDRR上の患部の位置との対応関係を学習する(ステップS342)。学習部116は、学習した対応関係を、対応情報として対応情報記憶部118に記憶させる(ステップS344)。なお、本実施形態において、学習部116は省略されても良い。
学習処理が終了すると、リハーサルが行われる(図2;ステップS400)。リハーサルでは、被検体Pの患部を透視画像TIの動画で追跡できるか否かを確認する。リハーサルは、ステップS500の治療と同じ日の、その治療の直前に行われる。治療が複数日に及ぶ場合、リハーサルは最初の治療日だけに行われてもよい。また、リハーサルの直前には、被検体Pの位置決めが行われるが、本実施形態では、既に被検体Pの位置決めが済んでいるため、位置決めを改めて行う必要はない。
リハーサルにおいて、患部の位置の確認、修正が行われると、治療が開始される(図2;ステップS500)。治療段階では、被検体Pの患部に治療ビームBが照射される。また、治療の直前には、被検体Pの位置決めが行われるが、本実施形態では、既に被検体Pの位置決めが済んでいるため、位置決めを改めて行う必要はない。
上記実施形態で例示したフローチャートにおける各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序が変更され、複数同時に実施され、あるいは実施毎に異なった順序で実施されてもよい。
以下、第2の実施形態について説明する。
患部の動きを追跡する方式として、非特許文献1の方式が知られている。この方式では、治療前に撮影した透視画像の動画から所定の位置の部分画像と、その部分画像における腫瘍の位置の組を複数、作成しておく。そして、複数の部分画像と、治療中の透視画像の動画の各フレームにおける同じ位置の部分領域とをマッチングする。その結果、誤差が最小となった部分画像と組になっている腫瘍の位置を、腫瘍の推定位置とする。これにより、治療中の透視画像の動画から、腫瘍を追跡する。
Claims (10)
- 被検体の患部を含む範囲について撮影された呼気位相を含む複数の呼吸位相にそれぞれ対応する複数の3次元ボリュームデータを時系列に並べた4次元データを記憶する計画データ記憶部と、
前記4次元データのうち少なくとも一つの前記3次元ボリュームデータを表示して利用者から前記患部の輪郭の入力を受け付ける入力・表示部と、を備え、
前記4次元データのうち、前記輪郭が設定されていない前記3次元ボリュームデータにおける前記患部の輪郭をデフォーマブルレジストレーションによって設定し、前記輪郭の情報を生成して、前記計画データ記憶部に前記輪郭の情報を記憶させる医用画像処理装置であって、
前記4次元データから、呼吸位相が互いに異なる複数の画像であって、前記患部の治療時に撮影される透視画像の動画である透視動画に画角を一致させた複数の画像からなる時系列DRRを生成するDRR生成部と、
前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記被検体の患部と対応して位置が移動し、前記患部の位置を推定する基準となる特徴部位の位置を検出する第2の特徴部位検出部と、
前記計画データ記憶部に記憶された前記輪郭の情報と前記被検体の位置と姿勢の情報とに基づいて、前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置を計算する患部位置計算部と、
前記第2の特徴部位検出部が検出した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記特徴部位の位置と、前記患部位置計算部が計算した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置との対応関係を学習する学習部と、
前記対応関係を示す情報を記憶する記憶部と、
を備える医用画像処理装置と、
撮影装置により撮影された前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された透視画像における特徴部位の位置を検出する第1の特徴部位検出部と、
前記対応関係を示す情報に基づいて、前記第1の特徴部位検出部が検出した特徴部位の位置から前記被検体の患部の位置を推定する推定部と、
治療ビームを照射する照射部と、
前記推定された患部の位置に応じて、前記治療ビームを照射するように前記照射部を制御する制御部と、
を備える治療システム。 - 被検体の患部を含む範囲について撮影された呼気位相を含む複数の呼吸位相にそれぞれ対応する複数の3次元ボリュームデータを時系列に並べた4次元データのうち少なくとも一つについて患部の輪郭の入力を受け付けることで、前記輪郭の情報が生成された医用画像データを処理する医用画像処理装置であって、
前記4次元データのうち、前記輪郭が設定されていない前記3次元ボリュームデータにおける前記患部の輪郭をデフォーマブルレジストレーションによって設定することで、前記輪郭の情報を生成するレジストレーション部と、
前記4次元データから、呼吸位相が互いに異なる複数の画像であって、前記患部の治療時に撮影される透視画像の動画である透視動画に画角を一致させた複数の画像からなる時系列DRRを生成するDRR生成部と、
前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記被検体の患部と対応して位置が移動し、前記患部の位置を推定する基準となる特徴部位の位置を検出する第2の特徴部位検出部と、
前記輪郭の情報と前記被検体の位置と姿勢の情報とに基づいて、前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置を計算する患部位置計算部と、
前記第2の特徴部位検出部が検出した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記特徴部位の位置と、前記患部位置計算部が計算した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置との対応関係を学習する学習部と、
前記対応関係を示す情報を記憶する記憶部と、
を備える医用画像処理装置と、
撮影装置により撮影された前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された透視画像における特徴部位の位置を検出する第1の特徴部位検出部と、
前記対応関係を示す情報に基づいて、前記第1の特徴部位検出部が検出した特徴部位の位置から前記被検体の患部の位置を推定する推定部と、
治療ビームを照射する照射部と、
前記推定された患部の位置に応じて、前記治療ビームを照射するように前記照射部を制御する制御部と、
を備える治療システム。 - 被検体の患部を含む範囲について撮影された呼気位相を含む複数の呼吸位相にそれぞれ対応する複数の3次元ボリュームデータを時系列に並べた4次元データのうち少なくとも一つについて患部の輪郭の入力を受け付け、前記4次元データのうち、前記輪郭が設定されていない前記3次元ボリュームデータにおける前記患部の輪郭がデフォーマブルレジストレーションによって設定されることで前記輪郭の情報が生成された医用画像データを処理する医用画像処理装置であって、
前記4次元データから、呼吸位相が互いに異なる複数の画像であって、前記患部の治療時に撮影される透視画像の動画である透視動画に画角を一致させた複数の画像からなる時系列DRRを生成するDRR生成部と、
前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記被検体の患部と対応して位置が移動し、前記患部の位置を推定する基準となる特徴部位の位置を検出する第2の特徴部位検出部と、
前記輪郭の情報と前記被検体の位置と姿勢の情報とに基づいて、前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置を計算する患部位置計算部と、
前記第2の特徴部位検出部が検出した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記特徴部位の位置と、前記患部位置計算部が計算した前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記患部の位置との対応関係を学習する学習部と、
前記対応関係を示す情報を記憶する記憶部と、
を備える医用画像処理装置と、
撮影装置により撮影された前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
前記取得部により取得された透視画像における特徴部位の位置を検出する第1の特徴部位検出部と、
前記対応関係を示す情報に基づいて、前記第1の特徴部位検出部が検出した特徴部位の位置から前記被検体の患部の位置を推定する推定部と、
治療ビームを照射する照射部と、
前記推定された患部の位置に応じて、前記治療ビームを照射するように前記照射部を制御する制御部と、
を備える治療システム。 - 前記第2の特徴部位検出部は、前記DRRにおける着目箇所の指定を受け付け、前記着目箇所に分割位置を設定した場合に、濃淡値の分離度が最大となる分割位置を、前記被検体の特徴部位の位置として検出する、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 前記第2の特徴部位検出部は、前記DRRにおけるコーナーを抽出し、前記抽出したコーナーの位置を、前記被検体の特徴部位の位置として検出する、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 前記第2の特徴部位検出部は、前記DRRにおけるエッジを抽出し、前記エッジが所定の直線と交わる位置を、前記被検体の特徴部位の位置として検出する、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 前記第2の特徴部位検出部は、前記被検体の特徴部位の位置を、(x,y)座標、又は、x座標だけ或いはy座標だけで表現されるように検出する、
請求項1から6のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 前記第1の特徴部位検出部は、前記第2の特徴部位検出部と同じ手法により前記被検体の特徴部位の位置を検出する、
請求項1から7のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 前記制御部は、前記推定された患部の位置が設定範囲内である場合に、前記治療ビームを照射するように前記照射部を制御する、
請求項1から8のうちいずれか1項記載の治療システム。 - 被検体の患部を含む範囲について撮影された呼気位相を含む複数の呼吸位相にそれぞれ対応する複数の3次元ボリュームデータを時系列に並べた4次元データを記憶し、
前記4次元データのうち少なくとも一つの前記3次元ボリュームデータを表示して利用者から前記患部の輪郭の入力を受け付け、
前記4次元データのうち、前記輪郭が設定されていない前記3次元ボリュームデータにおける前記患部の輪郭をデフォーマブルレジストレーションによって設定し、前記輪郭の情報を生成して、記憶し、
前記4次元データから、呼吸位相が互いに異なる複数の画像であって、前記患部の治療時に撮影される透視画像の動画である透視動画に画角を一致させた複数の画像からなる時系列DRRを生成し、
前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける前記被検体の患部と対応して位置が移動し、前記患部の位置を推定する基準となる特徴部位の位置を検出し、
前記記憶された前記輪郭の情報と前記被検体の位置と姿勢の情報とに基づいて、前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおける患部の位置を計算し、
前記時系列のDRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおいて検出された前記特徴部位の位置と、前記時系列DRRに含まれる複数のDRRのそれぞれにおいて計算された前記患部の位置との対応関係を学習し、
前記対応関係を示す情報を記憶し、
撮影装置により撮影された前記被検体の透視画像を取得し、
前記取得された透視画像における特徴部位の位置を検出し、
前記対応関係を示す情報に基づいて、前記取得された透視画像における特徴部位の位置から前記被検体の患部の位置を推定し、
前記推定された患部の位置に応じて、治療ビームを照射するように照射部を制御する、
治療システムの制御方法。
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