JP7843676B2 - 照射位置確認支援装置、照射位置確認支援方法、および照射位置確認支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、照射位置の確認を支援する照射位置確認支援装置、照射位置確認支援方法、および照射位置確認支援プログラムに関する。

放射線治療において最近主流となっている定位放射線治療（Ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ：ＳＲＴ）は、治療対象部位に対し複数の角度から放射線を集中して照射する技術であり、これにより正常な組織や細胞への影響を低減し、治療対象部位に的確に放射線を照射することが可能となった。

これに加え、照射する放射線の強さを変更可能な強度変更放射線治療（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ：ＩＭＲＴ）も開発され、これによれば正常な細胞と複雑に接する腫瘍へも、ピンポイントに放射線を照射することが可能となってきている。

これらの機能は昨今の放射線治療装置には標準的に装備されるようになってきており、ＳＲＴ、ＩＭＲＴに不可欠な技術として画像誘導放射線治療（Ｉｍａｇｅ－Ｇｕｉｄｅｄ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ:ＩＧＲＴ）についても開発が進んでいる。ＩＧＲＴは、照射の直前および照射中に得られる被験者の画像情報（Ｘ線画像等）を参考に、放射線治療時の位置誤差を補正しながら正確に治療する技術である。

ＳＲＴ、ＩＭＲＴ、ＩＧＲＴにより、腫瘍へ放射線を集中させ、健常な細胞への被ばくを低減することができるようになってきたが、特に肺がんなどの体幹部腫瘍への適用には課題もある。肺がんは呼吸によって治療線照射中にも位置が変動し、この時の移動距離は一秒程度の間でも最大数十ミリメートルにも達すると言われている。この呼吸性移動を伴う治療対象部位へも確実に放射線を投与するため、腫瘍が移動することを前提とした照射が必要となる。

従来は、治療対象領域に、想定される動きの範囲をマージンとして加えた領域を照射領域として設定することで、実際の治療対象領域への照射を確実に実施するという手段が取られてきたが、これには正常組織への被ばく量が高くなるという課題があった。

これに対し、被験者に呼吸を一時的に止めてもらう息止め方式等もあるが、これは被験者への負担が大きい。正常組織への被ばくと被験者への負担を同時にできるだけ低減する手法として、動体追跡照射がある。動体追跡照射を用いた方法が各種開発されている。たとえば、体表面の動きを赤外線などで計測し、それを基に腫瘍位置を推定する方法や、腫瘍付近へ刺入した金属マーカをＸ線透視により計測して追跡する方法、さらには、マーカレスでの腫瘍動態(位置変動や変形など)の正確な計測に基づいて、そのリアルタイム追跡を行う方法がある。

動体追跡照射を用いた上記いずれの方法であっても、治療線を照射する際には、治療計画に設定された角度と線量を用い、同定された腫瘍位置に対して半自動的に照射が実行される。ただし、同定された治療対象範囲が必ずしも正確であるとは限らない。治療対象範囲を外れた照射を避けるため、実際の治療における照射時には、腫瘍を正しく追跡できていることをＸ線透視動画像によって確認する必要がある。

ここで、Ｘ線透視画像には、同じ照射線上にある物体は、より放射線吸収率が高い領域が描写されるという特徴がある。そのため、このような確認画面においても、腫瘍の位置や動き方によっては、他の組織に隠れてしまい、腫瘍自体がＸ線透視画像上に描出されない場合もある。このことは、医師ごとの判断のばらつきや、即座の判断を伴う治療における判断の迷いにつながる可能性も考えられ、この観点が動体追跡機能における非常に大きな課題と考えられる。

この課題を解決するための既存技術として、下記特許文献１および特許文献２がある。特許文献１の放射線治療システムは、被検診者をのせるベッドと、放射線治療においてベッドを位置決めするベッド位置決め装置と、Ｘ線を発生するＸ線発生装置及びＸ線発生装置からのＸ線を受信するＸ線受像器を有するＸ線撮像装置とを備え、ベッド位置決め装置は、Ｘ線撮像装置で撮影した第１のＸ線透視画像データ、及び治療計画時に取得したＸ線ＣＴ画像データから生成された軟組織投影画像データに基づいて、ベッド位置決めデータを生成する。

特許文献２は、自装置で生成された医用画像に対して自装置とは異なるモダリティで生成された医用画像データの解析により得られた情報を重畳する医用画像診断装置を開示する。この医用画像診断装置は、自装置とは異なるモダリティである他の医用画像診断装置で生成された被検体の医用画像データの解析により得られた少なくとも１つの解析情報を取得する取得部と、少なくとも１つの解析情報を示す画像と、自装置で生成した前記被検体の第１医用画像と、を重畳した重畳画像を生成してディスプレイに表示させる生成部と、を備える。

特開２０１１－０７２４５７号公報 特開２０１７－１１３３１２号公報

上述した既存技術では、治療計画策定時と治療時のように、数日単位で異なる時点での被検体間の変動に対応して、腫瘍や組織の領域情報を２次元の照射位置確認画面に精度よく提示することは難しい場合がある。
本発明は、照射位置の確認の高精度化を図ることを目的とする。

本願において開示される発明の一側面となる照射位置確認支援装置は、被験者の体内を撮像した第１医用画像と、前記第１医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第２医用画像と、前記第２医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第３医用画像と、を取得する取得部と、前記取得部によって取得された第１医用画像内に含まれる領域を解析する領域解析部と、前記第１医用画像を前記取得部によって取得された第２医用画像に位置合わせすることにより、前記第１医用画像内および前記第２医用画像内の同一の組織に関する変化を示す第１変化情報を算出し、前記第１変化情報に基づいて、前記領域解析部による領域解析結果を変形させて変形領域解析結果を出力する関連解析部と、前記関連解析部による前記変形領域解析結果を前記取得部によって取得された第３医用画像に重畳して重畳画像を生成する生成部と、を有することを特徴とする。

本発明の代表的な実施の形態によれば、照射位置の確認の高精度化を図ることができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

図１は、照射位置確認支援システムの機能的構成例を示すブロック図である。 図２は、照射位置確認支援装置による照射位置確認支援手順例を示すフローチャートである。 図３は、重畳画像の表示例を示す説明図である。 図４は、輪郭線設定テーブルの一例を示す説明図である。 図５は、人体内部を示す説明図である。 図６は、位置合わせ例１を示す説明図である。 図７は、位置合わせ例２を示す説明図である。 図８は、位置合わせ例３を示す説明図である。 図９は、位置合わせ例４を示す説明図である。 図１０は、モニタの表示例を示す説明図である。 図１１は、照射位置確認支援システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

本実施例では、動体追跡照射時の照射位置確認画面において、角度や状況によっては見えないまたは見えにくい病変の推定位置を提示する際に、推定妥当性の確認を支援することが可能な照射位置確認支援システムの一例について説明する。

＜照射位置確認支援システムの機能的構成例＞
図１は、照射位置確認支援システムの機能的構成例を示すブロック図である。照射位置確認支援システム１００は、入力装置１０１と、照射位置確認支援装置１０２と、医用情報記憶装置１０３と、モニタ１０４と、を有する。

入力装置１０１は、操作者または上位システムからのデータを受信して、照射位置確認支援装置１０２に送信する。医用情報記憶装置１０３は、医用画像やその他医用情報のような各種データを記憶する。モニタ１０４は、照射位置確認支援装置１０２から出力される医用画像およびその他医用情報を表示する。

照射位置確認支援装置１０２は、入力装置１０１、医用情報記憶装置１０３、およびモニタ１０４に接続される。照射位置確認支援装置１０２は、医用情報記憶装置１０３にアクセスして、医用情報記憶装置１０３内のデータを読み出したり、医用情報記憶装置１０３にデータを書き込んだりする。

照射位置確認支援装置１０２は、取得部１２０と、領域解析部１２１と、関連解析部１２２と、画像投影部１２３と、生成部１２４と、を有する。

取得部１２０は、入力装置１０１から出力されてくるデータを取得して、医用情報記憶装置１０３に格納する。入力装置１０１から出力されてくるデータとしては、たとえば、計画時ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像、治療前ＣＢＣＴ（Ｃｏｎｅ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像、治療中確認用画像のような医用画像がある。

計画時ＣＴ画像とは、放射線治療装置を用いた治療において、治療の数日前の計画段階で撮影される被験者のＣＴ画像である。治療前ＣＢＣＴ画像とは、たとえば、治療開始前に、被験者を位置決めするために撮影されるＣＢＣＴ画像である。治療中確認用画像とは、治療中に撮影される被験者の画像であり、動画像でもよく、二つ以上の方向から撮影したＸ線透視計測動画像でもよい。

領域解析部１２１は、計画時ＣＴ画像の領域解析を行う。領域解析とは、たとえば、計画時ＣＴ画像のような３次元のＣＴボリュームデータから、腫瘍および周辺臓器（計画時ＣＴ画像が胸部の画像であれば肺、心臓、脊椎、食道など）といった組織の領域を特定する処理である。領域解析部１２１による領域解析後の計画時ＣＴ画像を、計画時領域解析結果と称す。領域解析部１２１は、たとえば、計画時領域解析結果における特定した組織の領域内に、当該組織の名称を示す文字列（以下、領域名）を付与する。

関連解析部１２２は、医用画像どうしの位置合わせを行う。具体的には、たとえば、関連解析部１２２は、計画時ＣＴ画像と治療前ＣＢＣＴ画像とを比較し、それぞれの画像に含まれる物体同士の位置を合わせる。関連解析部１２２は、たとえば、治療前ＣＢＣＴ画像に合うように計画時ＣＴ画像を動かし、位置合わせの結果として、第１変化情報を算出する。

関連解析部１２２は、計画時領域解析結果を、第１変化情報を用いて変形し、治療前ＣＢＣＴ画像解析結果とする。治療前ＣＢＣＴ画像解析結果は、治療前ＣＢＣＴ画像を領域解析部１２１によって領域解析した領域解析結果と同等となる筈である。

また、関連解析部１２２は、投影医用画像と治療中確認用画像との位置合わせを行い、投影医用画像を治療中確認用画像に合わせて動かすための第２変化情報を算出する。

また、関連解析部１２２は、第２変化情報を用いて、画像投影部１２３で生成される投影解析結果を変形させ、変形投影解析結果を出力する。

画像投影部１２３は、３次元画像や３次元領域情報を２次元平面に投影する。具体的には、たとえば、画像投影部１２３は、あらかじめ設定した投影条件を用いて、３次元画像である治療前ＣＢＣＴ画像を２次元平面に投影することにより、２次元の投影医用画像を生成する。

投影条件とは、治療時確認画面に表示されるＸ線透視計測画像（治療中確認用画像）を作成する際のＸ線照射角度（治療時確認角度）を含む。投影医用画像は、治療中確認用画像と同じ角度からＸ線を照射した場合のＸ線透視計測画像を模擬した２次元画像となる。

また、画像投影部１２３は、２次元変換用情報に基づいて、関連解析部１２２から得られる治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を２次元平面に投影することにより、２次元の投影解析結果を生成する。２次元変換用情報とは、上述した投影条件、すなわち、投影方向を含み、かつ、３次元の領域情報である治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を、２枚の２次元領域情報に変換するための情報（たとえば、ボリュームレンダリング）である。

生成部１２４は、２つの医用画像を重畳した重畳画像を生成し、モニタ１０４に出力する。具体的には、たとえば、生成部１２４は、変形投影解析結果と治療中確認用画像との重畳画像を生成する。

＜照射位置確認支援手順＞
図２は、照射位置確認支援装置１０２による照射位置確認支援手順例を示すフローチャートである。図２では、各種撮影タイミングを特定する時間軸により、各ステップの実行タイミングを明示している。

計画時ＣＴ画像の撮影後でかつ治療前ＣＢＣＴ画像の撮影前において、領域解析部１２１は、上位システムまたは操作者からの指示により、計画時ＣＴ画像に対して領域解析を実行して計画時領域解析結果を生成する（ステップＳ２０１）。領域解析部１２１は、計画時領域解析結果を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療前ＣＢＣＴ画像の撮影後でかつ治療中確認用画像の撮影前において、関連解析部１２２は、計画時ＣＴ画像を治療前ＣＢＣＴ画像に位置合わせし、位置合わせの結果として、第１変化情報を算出する（ステップＳ２０２）。関連解析部１２２は、第１変化情報を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療前ＣＢＣＴ画像の撮影後でかつ治療中確認用画像の撮影前において、関連解析部１２２は、ステップＳ２０１で生成された計画時領域解析結果を、ステップＳ２０２で算出された第１変化情報を用いて変形し、治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を生成する（ステップＳ２０３）。この治療前ＣＢＣＴ画像解析結果は、治療前ＣＢＣＴ画像を領域解析部１２１によって領域解析した領域解析結果と同等となる筈である。関連解析部１２２は、治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療前ＣＢＣＴ画像の撮影後でかつ治療中確認用画像の撮影前において、画像投影部１２３は、あらかじめ設定した投影条件を用いて、治療前ＣＢＣＴ画像を２次元平面に投影することにより、２次元の投影医用画像を生成する（ステップＳ２０４）。画像投影部１２３は、投影医用画像を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療前ＣＢＣＴ画像の撮影後でかつ治療中確認用画像の撮影前において、画像投影部１２３は、２次元変換用情報に基づいて、治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を２次元平面に投影ことにより、投影解析結果として２次元の投影医用画像を生成する（ステップＳ２０５）。画像投影部１２３は、投影医用画像を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療中確認用画像の撮影後において、関連解析部１２２は、ステップＳ２０２と同様の手法で、投影医用画像と治療中確認用画像との位置合わせを行い、投影医用画像を治療中確認用画像に合わせて動かすための第２変化情報を算出する（ステップＳ２０６）。第２変化情報も、第１変化情報のような座標値ごとのベクトルである。関連解析部１２２は、第２変化情報を医用情報記憶装置１０３に格納する。

治療中確認用画像の撮影後において、関連解析部１２２は、第２変化情報を用いて投影解析結果を変形させ、変形投影解析結果を出力する（ステップＳ２０７）。この変形投影解析結果は、治療中確認用画像を領域解析部１２１によって領域解析した領域解析結果と同等となる筈である。

治療中確認用画像の撮影後において、生成部１２４は、変形投影解析結果を治療中確認用画像に重畳して重畳画像を生成し、モニタ１０４に出力する（ステップＳ２０８）。これにより、モニタ１０４に重畳画像が表示される。

＜重畳画像の表示例＞
図３は、重畳画像の表示例を示す説明図である。（ａ）は、ステップＳ２０６で用いられる治療中確認用画像３０１である。（ｂ）は、ステップＳ２０７において、関連解析部１２２で治療中確認用画像３０１に合うように領域を変形した変形投影解析結果３０２である。（ｃ）は、ステップＳ２０８において重畳された重畳画像３０３を示す。

治療中確認用画像３０１および変形投影解析結果３０２は、同一被験者の胸部の画像である。（ａ）の治療中確認用画像３０１については、領域解析部１２１で領域解析が実行されていないため、領域の輪郭線および領域名が特定されていない。

一方、（ｂ）において、変形投影解析結果３０２は、領域解析部１２１での領域解析（ステップＳ２０１）により、計画時領域解析結果において輪郭線とともにすでに領域名（右肺３１１、左肺３１２、腫瘍３１３、心臓３１４、脊椎３１５）が領域内に付与されている。

（ｂ）においては便宜上、領域の重複がない状態となっているが、実際には重複していてもよい。生成部１２４は、（ｃ）のように、治療中確認用画像３０１に対して変形投影解析結果３０２の各領域（右肺３１１、左肺３１２、腫瘍３１３、心臓３１４、脊椎３１５）の輪郭線（白い点線、破線、鎖線、二重線で表記）および領域名を重畳する。なお、輪郭線の設定については、あらかじめ領域に応じて定義しておくこともできる。

図４は、輪郭線設定テーブルの一例を示す説明図である。輪郭線設定テーブル４００は、医用情報記憶装置１０３に格納されている。輪郭線設定テーブル４００は、フィールドとして、領域４０１と、線の種類４０２と、線の色４０３と、線の太さ４０４と、を有する。

領域４０１は、上述した右肺３１１、左肺３１２、腫瘍３１３、心臓３１４、脊椎３１５や、動体追跡照射における照射対象領域を含む。線の種類４０２は、点線、破線、鎖線、二重線などのように、領域４０１ごとに輪郭線の描画形式を区別する。線の色４０３は、赤、青、紫などのように、領域４０１ごとに輪郭線の色を区別する。線の太さ４０４は、１ｍｍ、０．７５ｍｍなどのように、領域４０１ごとに輪郭線の太さを区別する。

なお、図３および図４では領域４０１の輪郭線を重畳する例を示したが、ここで重畳する情報は輪郭線だけでなく、たとえば、各領域４０１を半透明の塗りつぶし表現とし、重畳する方法をとることもできる。この場合も白黒だけでなくカラー表現を活用することで、領域４０１を分かりやすく表示することが可能となる。ただし、塗りつぶし表現にすると、元の治療中確認用画像３０１に対して色情報を上書きすることにもなるため、このような領域４０１の表現については、ユーザの好みによる設計や、治療中確認用画像３０１自体が見辛くならないように設計することになる。

＜投影方法＞
つぎに、画像投影部１２３が、２次元変換用情報を用いて、３次元の治療前ＣＢＣＴ画像解析結果を、２次元の投影解析結果として投影する方法について説明する。

図５は、人体内部を示す説明図である。（ａ）は、被験者の人体５００の部分側断面図である。（ａ）では、人体５００の正面に他人の目５０１があり、かつ、目５０１の視線方向に人体５００があると仮定した場合、目５０１の位置がＸ線を照射するＸ線照射位置となる。（ｂ）は、被験者の人体５００の部分正断面図である。（ｂ）では、３次元的な位置関係を正しく２次元化した図（皮膚は除く）である。

つまり、（ａ）の目５０１の位置からの視線方向５０２を投影方向とすると、人体５００内部では、肋骨５１１、肺５１２（右肺３１１、左肺３１２）、脊椎３１５の順に臓器組織が存在する。このため、肺５１２の一部と脊椎３１５のほとんどは、それよりも手前（視線方向５０２を示す矢印の始点側）にあるため、描写されないことになる。

ちなみに、Ｘ線透視計測像の場合、３次元的な位置関係に関係なく、放射線吸収率の高い物体が視線方向５０２からみて優先的に描写されるため、放射線球種率の高い物体と同じ照射線上にある放射線吸収率の低い物体は描写されない。肋骨５１１や脊椎３１５などの骨は放射線吸収率の高い物体であるため、放射線吸収率のの原理により、骨領域等の放射線吸収率の高い物体と同じ照射線上に腫瘍３１３があった場合、腫瘍３１３の手前にある肋骨５１１だけでなく、腫瘍３１３よりも奥にある脊椎３１５がＸ線透視計測されることで、腫瘍３１３が描出されないことになる。

ここで画像投影部１２３における２次元変換用情報については、画像投影部１２３は、（ｂ）で示したように、３次元的な位置関係に忠実に投影することとしてもよい。この場合、投影方法としてはボリュームレンダリング法と呼ばれる手法を応用して実現できる。ボリュームレンダリング法は、視線方向５０２上で一番高い値を表示する方法（ＭＩＰ：最大値投影法）、視点から遠い側からボクセル値を加算した値を表示する方法（Ｒａｙ Ｓｕｍ：総和投影法）、ボクセル値に応じて色（疑似カラー）や透明度を変更する方法、ボクセル値が急変する箇所を優先して表示する方法などがある。それ以外にも、ボクセル値の等値面のみを描写することで表面を表現するサーフェイスレンダリング法も利用できる。

また、腫瘍３１３と物理的に接する臓器、または表面（境界）の位置が一定よりも近い臓器のみを重畳することもできる。いずれにしても、先に述べたように治療中確認用画像３０１自体が見辛くならないような設計となる。

＜画像変化例＞
つぎに、治療計画立案時から治療実施時までで、被験者の体内にどの程度の変化があったかを示す方法について述べる。ここで説明している一連の処理は、治療計画立案時の３次元画像に対する解析結果を、治療実施時の画像に対して位置合わせをしていくことで実現される。したがって、治療計画立案時から治療実施時の間に合った変化は、この位置合わせ時の変化情報を用いて定量化することが可能である。

図６は、位置合わせ例１を示す説明図である。計画時ＣＴ画像６０１、治療前ＣＢＣＴ画像６０２に描出されたある組織を模擬的に示した組織画像６１０、６２０を含む。計画時ＣＴ画像６０１および治療前ＣＢＣＴ画像６０２の格子の各交点（格子点）は、座標点を示している。計画時ＣＴ画像６０１の組織画像６１０に比べ、治療前ＣＢＣＴ画像６０２の組織画像６２０が左上に位置している。

関連解析部１２２が、計画時ＣＴ画像６０１および治療前ＣＢＣＴ画像６０２の同一座標点で位置合わせすると、位置合わせ画像６０３が得られる。位置合わせ画像６０３では、計画時ＣＴ画像６０１の各座標点が固定される。一方、治療前ＣＢＣＴ画像６０２の各座標点が、計画時ＣＴ画像６０１の各座標点の位置から、組織画像６１０から組織画像６２０への移動成分にしたがって位置ずれし、当該位置ずれに従って治療前ＣＢＣＴ画像６０２の格子が歪んだ状態になる。

関連解析部１２２は、位置合わせ画像６０３から第１変化情報６０４を算出する。第１変化情報６０４は、計画時ＣＴ画像６０１の各座標点と、位置ずれに従って格子が位置ずれした治療前ＣＢＣＴ画像６０２の各座標点と、の間のベクトルで表現される。すなわち、ベクトルは、計画時ＣＴ画像６０１の各座標点が、位置合わせ後にどこに移動するかを示す情報となる。

被験者の体内の移動の度合いを定量的に推定するためには、関連解析部１２２は、計画時ＣＴ画像６０１と治療前ＣＢＣＴ画像６０２に対してまず変形を伴わない剛体位置合わせを実行する。その後、関連解析部１２２は、非剛体位置合わせを行った結果に対してここで示したような第１変化情報６０４を算出する。

関連解析部１２２は、たとえば、各座標点のベクトルの合計または平均の変位量を第１変化情報６０４として算出する。そして、関連解析部１２２は、第１変化情報６０４があらかじめ設定したしきい値以上であるか否かを判定したり、第１変化情報６０４を０～１の間の値で正規化したりしてもよい。このような判定結果や正規化結果は、位置合わせの尤もらしさを示すため、推定尤度と称す。また、組織ごとの第１変化情報６０４を個別に判定したい場合には、関連解析部１２２は、組織ごとに第１変化情報６０４を算出してもよい。

なお、生成部１２４は、領域解析部１２１によって解析された領域の輪郭線とともに、治療中確認用画像の当該領域内に推定尤度を重畳してもよい。

図７は、位置合わせ例２を示す説明図である。位置合わせ例２は、治療前ＣＢＣＴ画像７０２は組織の収縮時に撮像された画像であり、図６に比べて組織画像６２０のサイズが小さくなっている。たとえば、組織画像６１０、６２０として描出された組織が腫瘍である場合、治療の過程において治療の効果により、腫瘍のサイズが小さくなる。関連解析部１２２は、位置合わせ例１と同様、計画時ＣＴ画像６０１と治療前ＣＢＣＴ画像７０２との位置合わせをして位置合わせ画像７０３を生成し、位置合わせ画像７０３から第１変化情報７０４を算出する。

図８は、位置合わせ例３を示す説明図である。位置合わせ例３は、治療前ＣＢＣＴ画像８０２は組織の拡大時に撮像された画像であり、図６に比べて組織画像６２０のサイズが大きくなっている。たとえば、組織画像６１０、６２０として描出された組織が腫瘍である場合、計画時から治療時の間に悪化してしまった場合、腫瘍のサイズが小さくなる。関連解析部１２２は、位置合わせ例１、２と同様、計画時ＣＴ画像６０１と治療前ＣＢＣＴ画像８０２との位置合わせをして位置合わせ画像８０３を生成し、位置合わせ画像８０３から第１変化情報８０４を算出する。

図７および図８に示したように位置合わせ後の各座標点のベクトルの方向は放射状になることが考えられる。このような場合、図６の位置合わせ例１のようにベクトルの合計や平均では、打ち消しあってしまうため、腫瘍のサイズの変化を示すことができない。したがって、図７および図８に示した位置合わせ例２、３では、関連解析部１２２は、各ベクトルの大きさの合計や平均を定量値とすることでサイズの変化を定量化することができる。サイズも変わり移動もしている、という場合も考えられるが、ベクトルの合計や平均と、その大きさの合計や平均の両方を用いることで、サイズ変化と移動の両方を定量化することもできる。

図９は、位置合わせ例４を示す説明図である。図９は、位置合わせ後に腫瘍と各臓器の位置関係を定量化する場合の例を示している。すなわち、図６のような臓器や腫瘍それぞれの絶対的な変化量（移動量）ではなく，臓器や腫瘍の相対的な変化量（距離）を定量化する場合の例である。領域解析部１２１は、治療前ＣＢＣＴ画像について領域解析を実行しないが、関連解析部１２２による位置合わせにより、領域解析部１２１の領域解析結果と同等の情報が得られる。位置合わせ例４は、計画時領域解析結果９０１と治療前画像解析結果９０２のそれぞれにおいて、関連解析部１２２は、腫瘍の重心と各組織の領域の重心とを求め、重心間距離を、腫瘍と各組織の位置関係を定量化する指標として用いることもできる。

具体的には、たとえば、計画時ＣＴ画像９０１における腫瘍９１１の重心ｗ１１と右肺９１２の重心ｗ１２との重心間距離はＤ１であり、治療前画像解析結果９０２における腫瘍９１１の重心ｗ２１と右肺９１２の重心ｗ２２との重心間距離はＤ２である。関連解析部１２２は、重心間距離Ｄ１と重心間距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１－Ｄ２｜を計算することで、位置関係の変化である変位を第１変化情報として算出することができる。

この場合でも、関連解析部１２２は、差の絶対値｜Ｄ１－Ｄ２｜があらかじめ設定ししきい値以上であるか否かを判定したり、差の絶対値｜Ｄ１－Ｄ２｜を０～１の間の値で正規化したりしてもよい。このような判定結果や正規化結果も、上述した推定尤度となる。

したがって、生成部１２４は、領域解析部１２１によって解析された領域の輪郭線とともに、治療中確認用画像の当該領域内に当該推定尤度を重畳してもよい。これにより、それぞれの組織の変化量ではなく、腫瘍と組織との位置関係を定量的に示すことが可能となる。

＜腫瘍の位置の推定尤度の可視化＞
つぎに、腫瘍の位置の推定尤度を可視化する例について述べる。たとえば、図２に示した処理で推定される腫瘍位置について、照射位置確認支援装置１０２は、図６～図９で説明した指標のように、計画時点からどのくらい変化したかを判断して推定尤度を算出し、重畳することができる。

また、照射位置確認支援装置１０２は、図２で示すような処理とは別の手段で、腫瘍の位置を推定する方法をとることもできる。たとえば、治療前ＣＢＣＴ画像に対して領域解析を行うことも、可能な場合もある。照射位置確認支援装置１０２は、複数の手段（図２の処理を含む）で位置を推定した場合の結果の違いを判断し、違いが大きければ推定尤度は低く、小さければ推定尤度は高いと判定することも可能である。生成部１２４は、このような推定尤度の大小に応じて輪郭線の種類を変えたり、または、推定尤度の値を文字として、重畳して表示したりすることもできる。

推定される腫瘍の位置は、治療前ＣＢＣＴ画像上に腫瘍が描出されていない以上、正しさを保証することは困難ではあるが、ここで示したように尤度として可視化することで、操作者が妥当性を判断する際の支援に役立てることができる。

＜動画像＞
計画時ＣＴ画像および治療前ＣＢＣＴ画像が、４次元の画像すなわち動画像（時系列な複数の画像）とする場合について述べる。たとえば、胸部においては呼吸の影響を大きく受け、肺領域の腫瘍については大きく移動する可能性があることが知られている。この場合、呼気時の計画時ＣＴ画像と呼気時の治療前ＣＢＣＴ画像、吸気時の計画時ＣＴ画像と吸気時の治療前ＣＢＣＴ画像、のように、関連解析部１２２は、体内で周期的に変動する呼吸サイクルに合わせた画像どうしで位置合わせする。

呼吸サイクルの取得方法としては、計画時ＣＴ画像（動画像）、治療前ＣＢＣＴ画像（動画像）、治療中確認用画像（動画像）の取得時に同時に被験者の体表面にマーカを装着してその動きをカメラで捉えて、取得部１２０が、各々の画像の呼吸サイクルの波形データを取得する。タイミングをそろえて解析する方法がある。また、取得部１２０は、呼吸サイクルの各時点での骨等の領域の動きを予め把握しておき、各取得画像の呼吸サイクル時点を推定してもよい。

関連解析部１２２は、２つの呼吸サイクルの波形データを同期させ（一致させ）、同一タイミングの画像同士で位置合わせを実行する。具体的には、たとえば、関連解析部１２２は、ステップＳ２０２では、計画時ＣＴ画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルの波形データと、治療前ＣＢＣＴ画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルの波形データと、を同期させ、同一タイミングの計画時ＣＴ画像および治療前ＣＢＣＴ画像で位置合わせを実行する。

同様に、ステップＳ２０６では、治療中確認用画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルの波形データと、治療前ＣＢＣＴ画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルの波形データと、を同期させ、同一タイミングの治療中確認用画像および治療前ＣＢＣＴ画像で位置合わせを実行する。これにより、呼吸による腫瘍の移動の影響を低減した位置合わせが可能になる。

そして、関連解析部１２２は、呼吸による腫瘍の移動の影響を低減した位置合わせで得られた投影解析結果（ステップＳ２０５）を、呼吸による腫瘍の移動の影響を低減した位置合わせ（ステップＳ２０６）で得られた第２変化情報で変形することで（ステップＳ２０７）、より精度の高い変形投影解析結果を得ることができる。

＜モニタ１０４の表示例＞
図１０は、モニタ１０４の表示例を示す説明図である。モニタ１０４は、正面重畳画像１００１と、側面重畳画像１００２と、グラフ１００３と、を表示する。正面重畳画像１００１は、被験者を正面からみた重畳画像３０３であり、側面重畳画像１００２は、被験者を側面からみた重畳画像３０３である。

グラフ１００３は、被験者の呼吸サイクルの波形データ１００４を示す。横軸が時間、縦軸が呼吸の振幅（吸気量）である。波形データ１００４は、計画時ＣＴ画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルと治療前ＣＢＣＴ画像（動画像）の撮影時の呼吸サイクルとが同期した波形データである。正面重畳画像１００１および側面重畳画像１００２は、呼吸タイミング１００５における重畳画像３０３である。上述したような呼吸サイクルを加味した解析を実行した場合に、現在が呼吸サイクル中の呼気時なのか吸気時なのかを把握可能になる。

なお、上述した実施例には、照射位置確認支援装置１０２に医用画像撮影装置（図示せず）を含まなかったが、照射位置確認支援装置１０２は医用画像撮影装置を含んでもよく、また照射位置確認支援装置１０２は医用画像撮影装置の一部として機能してもよい。

＜照射位置確認支援システム１００のハードウェア構成例＞
図１１は、照射位置確認支援システム１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。照射位置確認支援システム１００は、プロセッサ１１０１と、記憶デバイス１１０２と、入力デバイス１１０３と、出力デバイス１１０４と、通信インターフェース（通信ＩＦ）１１０５と、を有する。プロセッサ１１０１、記憶デバイス１１０２、入力デバイス１１０３、出力デバイス１１０４、および通信ＩＦ１１０５は、バス１１０６により接続される。プロセッサ１１０１は、照射位置確認支援システム１００を制御する。記憶デバイス１１０２は、プロセッサ１１０１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス１１０２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的なまたは一時的な記録媒体である。記憶デバイス１１０２としては、たとえば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリがある。入力デバイス１１０３は、データを入力する。入力デバイス１１０３としては、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、スキャナ、マイク、センサがある。出力デバイス１１０４は、データを出力する。出力デバイス１１０４としては、たとえば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカがある。通信ＩＦ１１０５は、ネットワークと接続し、データを送受信する。

なお、入力デバイス１１０３は、図１に示した入力装置１０１を含んでもよい。記憶デバイス１１０２は、図１に示した医用情報記憶装置１０３を含んでもよい。出力デバイス１１０４は、図１に示したモニタ１０４を含んでもよい。

以上説明したように、照射位置確認支援装置１０２によれば、動体追跡照射時の照射位置確認画面において、角度や状況によっては見えないまたは見えにくい病変の推定位置を提示する際に、推定妥当性の確認を支援することができる。

なお、上述した実施例では、ステップＳ２０４，ステップＳ２０５において画像投影部１２３が投影を実行するが、領域解析部１２１の領域解析前に３次元の計画時ＣＴ画像および３次元の治療前ＣＢＣＴ画像をそれぞれ２次元平面に投影してもよい。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。たとえば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、または置換をしてもよい。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、たとえば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置、又は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１００ 照射位置確認支援システム
１０１ 入力装置
１０２ 照射位置確認支援装置
１０３ 医用情報記憶装置
１０４ モニタ
１２０ 取得部
１２１ 領域解析部
１２２ 関連解析部
１２３ 画像投影部
１２４ 生成部

Claims (14)

1. 被験者の体内を撮像した第１医用画像と、前記第１医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第２医用画像と、前記第２医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第３医用画像と、を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された第１医用画像内に含まれる領域を解析する領域解析部と、
   前記第１医用画像を前記取得部によって取得された第２医用画像に位置合わせすることにより、前記第１医用画像内および前記第２医用画像内の同一の組織に関する変化を示す第１変化情報を算出し、前記第１変化情報に基づいて、前記領域解析部による領域解析結果を変形させて変形領域解析結果を出力する関連解析部と、
   前記関連解析部による前記変形領域解析結果を前記取得部によって取得された第３医用画像に重畳して重畳画像を生成する生成部と、
   を有することを特徴とする照射位置確認支援装置。
2. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記領域解析結果および前記変形領域解析結果は、前記領域の形状を特定する情報を含み、
   前記生成部は、前記領域の形状を特定する情報を前記第３医用画像に重畳して前記重畳画像を生成する、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
3. 請求項２に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記領域の形状を特定する情報は、前記領域の輪郭線である、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
4. 請求項２に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記領域の形状を特定する情報は、前記領域を半透明化した画像である、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
5. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記第１変化情報は、前記組織の変位を示す情報である、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
6. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記第１変化情報は、前記組織のサイズの変化を示す情報である、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
7. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記領域解析結果および前記変形領域解析結果は、前記領域の名称を示す文字列を含み、
   前記生成部は、前記文字列を前記第３医用画像に重畳して前記重畳画像を生成する、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
8. 請求項７に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記生成部は、前記文字列を、前記第３医用画像上の前記文字列が示す前記領域の位置に重畳して前記重畳画像を生成する、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
9. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
   前記関連解析部は、前記第１変化情報に基づいて、前記第１医用画像と前記第２医用画像との位置合わせによる前記領域の変化の尤もらしさを示す推定尤度を算出し、
   前記生成部は、前記推定尤度を前記第３医用画像に重畳して前記重畳画像を生成する、
   ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
10. 請求項９に記載の照射位置確認支援装置であって、
    前記生成部は、前記推定尤度を、前記第３医用画像上の前記推定尤度に対応する前記領域の位置に重畳して前記重畳画像を生成する、
    ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
11. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
    前記関連解析部は、前記第２医用画像を前記第２医用画像に位置合わせすることにより、前記第２医用画像内および前記第３医用画像内の同一の組織に関する変化を示す第２変化情報を算出し、前記第２変化情報に基づいて、前記変形領域解析結果を変形させることにより、前記変形領域解析結果を出力する、
    ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
12. 請求項１に記載の照射位置確認支援装置であって、
    前記取得部は、時系列な複数の前記第１医用画像と、前記第１医用画像の撮影時での前記被験者の前記体内における周期的な第１変動情報と、時系列な複数の前記第２医用画像と、前記第１医用画像の撮影時での前記被験者の前記体内における周期的な第１変動情報と、前記第２医用画像の撮影時での前記被験者の前記体内における周期的な第２変動情報と、を取得し、
    前記関連解析部は、前記第１変動情報と前記第２変動情報とが同期したタイミングにおける前記第１医用画像および前記第２医用画像の位置合わせを実行する、
    ことを特徴とする照射位置確認支援装置。
13. プログラムを実行するプロセッサと、前記プログラムを記憶する記憶デバイスと、を有する照射位置確認支援装置が実行する照射位置確認支援方法であって、
    前記照射位置確認支援方法は、
    前記プロセッサが、
    被験者の体内を撮像した第１医用画像と、前記第１医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第２医用画像と、前記第２医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第３医用画像と、を取得する取得処理と、
    前記取得処理によって取得された第１医用画像内に含まれる領域を解析する領域解析処理と、
    前記第１医用画像を前記取得処理によって取得された第２医用画像に位置合わせすることにより、前記第１医用画像内および前記第２医用画像内の同一の組織に関する変化を示す第１変化情報を算出し、前記第１変化情報に基づいて、前記領域解析処理による領域解析結果を変形させて変形領域解析結果を出力する関連解析処理と、
    前記関連解析処理による前記変形領域解析結果を前記取得処理によって取得された第３医用画像に重畳して重畳画像を生成する生成処理と、
    を実行することを特徴とする照射位置確認支援方法。
14. プロセッサに、
    被験者の体内を撮像した第１医用画像と、前記第１医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第２医用画像と、前記第２医用画像の撮像後に前記被験者の前記体内を撮像した第３医用画像と、を取得する取得処理と、
    前記取得処理によって取得された第１医用画像内に含まれる領域を解析する領域解析処理と、
    前記第１医用画像を前記取得処理によって取得された第２医用画像に位置合わせすることにより、前記第１医用画像内および前記第２医用画像内の同一の組織に関する変化を示す第１変化情報を算出し、前記第１変化情報に基づいて、前記領域解析処理による領域解析結果を変形させて変形領域解析結果を出力する関連解析処理と、
    前記関連解析処理による前記変形領域解析結果を前記取得処理によって取得された第３医用画像に重畳して重畳画像を生成する生成処理と、
    を実行させることを特徴とする照射位置確認支援プログラム。