JPH10244013A - 三次元画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射線治療計画の結果である線量分布と人体
組織の位置関係，人体内の被爆状態を三次元的に表示す
る三次元画像処理方法を提供すること。 【解決手段】 三次元配列のボクセルデータとして人体
組織と線量分布を扱い、ボリュームレンダリング手法を
用いてデータ値に閾値，不透明度，色を設定して人体組
織と線量分布の三次元カラー表示を出力する。閾値の設
定で、線量分布に対しては指定線量値の線量分布を表示
できる。人体組織と線量分布を半透明で重ね合わせて三
次元表示する。この三次元表示を任意の方向から観察し
たり、任意の切断面で切断して内部構造を観察すること
ができる。設定は結果の表示を観察しながら対話的に行
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は三次元画像処理方法
に関し、特に放射線治療の分野に利用するに好適な、正
常組織への被爆を極力抑え、かつ、腫瘍等へ線量を効果
的に与えるような放射線治療計画を立案する過程におい
て、人体組織と計算により求めた線量分布とを重ね合わ
せた三次元表示を出力することによって治療計画を視覚
的に評価するための三次元画像処理方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】放射線治療においては、治療に先立って
正常組織への被爆を最小限に留め、かつ、病巣部の腫瘍
等に治療効果のある線量を与えるような照射方法を求め
る。この過程は、一般に「治療計画」と言われる。治療計
画では、ある照射方法に対する線量分布を数値計算で求
めて、これが上述の条件を満足するものか否かを、各種
の方法で評価する。条件を満足しない場合は、照射方法
を再検討して治療計画を立案し直す。満足する場合は、
その照射方法を治療に適用する。このような一連の治療
計画の過程における評価の段階で、三次元画像処理を用
いた三次元表示を利用する方法がある。例えば、治療計
画で求めた線量分布を人体組織と重ね合わせて表示し、
それを任意の方向から観察して、人体組織と線量分布の
位置関係を評価したり、指定した線量値の線量分布を人
体組織と重ね合わせて腫瘍全体に効果的な線量が与えれ
ているのかどうか等を評価する。従来は、メモリ容量を
小さく抑えるため、人体,注目組織(腫瘍,重要組織など)
の線量分布の表面だけを何等かの領域指定法に基づいて
取り出してベクトルデータとしてメモリに記憶し、これ
らを半透明、あるいは、不透明な表示を用いて重ね合わ
せ、三次元表示を行っていた。例えば、稲邑：「放射線
治療計画システム」(篠原出版、1992)では、ミシガン大
における合成表示を例に挙げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、人体や注目組
織の表面位置を決定するのは、一般には容易なことでは
なく、出力された三次元表示を観察しながら試行錯誤的
に決めなければならないことが多い。そのために、例え
ば、Ｒobert Ａ. Ｄrebin 他：「色・透明感を自然に表
わせるボリューム・レンタリング手法」(ＮＩＫＫＥＩ
Ｃomputer Ｇraphics ,vol.12, 152/163, (1988))にあ
るように、ボクセルからなる三次元配列に人体や注目組
織の画像濃度値を格納したボクセルデータを用いて、後
述するボリュームレンダリングという表示により対話的
に表面位置を決めていく方法が考えられる。線量分布の
表面位置は、線量値を指定すれば簡単に決定できるが、
これをベクトルデータとして記憶し、ボクセルデータで
ある人体や注目組織と重ね合わせて三次元表示する場
合、両者のデータ形式の整合性が問題となる。そこで、
表面位置を自在に変化させて適切な表面を見つけ出すこ
とが可能であって、かつ、統一したデータ形式で人体組
織と線量分布を扱うことが可能な画像処理方法を適用す
ることが考えられる。本発明は上記事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、従来の技術におけ
る上述の如き問題を解消し、人体，注目組織および線量
分布をボクセルからなる三次元配列のデータ形式で扱
い、かつ、ボクセルからなる三次元配列のデータを二次
元平面上に投影して三次元画像を生成する方法の一つで
あるボリュームレンダリング手法を用いることによっ
て、人体や注目組織の表面位置、あるいは、線量分布の
線量値を自在に変化させて、それらの表面を決定するた
めの方法、および、同一の画像処理によってこれらを重
ね合わせて三次元表示するための画像処理方法を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上述の目的は、
画像データおよび外部からの命令を入力する入力装置
と、入力された画像データを外部からの命令により処理
するコンピュータと、処理結果を表示する表示装置と、
処理結果を記憶する記憶装置を有する治療計画装置と、
該治療計画装置の処理結果に基づいてガントリ・照射ヘ
ッド・治療寝台の位置・方向、および、加速器のエネル
ギを制御する手段を有する放射線治療装置から構成され
る放射線治療システムにおける三次元画像処理方法であ
って、ボクセルデータとして三次元配列に人体の画像濃
度値を格納した人体データ，ボクセルデータとして三次
元配列に線量値を格納した線量分布データおよび注目組
織領域の位置を格納した抽出組織座標データを前記入力
装置から入力して、前記コンピュータの処理により前記
抽出組織座標データを前記人体データに対応させて三次
元配列に抽出組織の画像濃度値を格納した抽出組織デー
タをボクセルデータとして作成し、前記コンピュータの
処理により前記人体データ，前記抽出組織データおよび
前記線量分布データを重ね合わせて前記表示装置に三次
元表示する際、前記各データに対して、閾値を設定する
処理と、不透明度を設定する処理と、任意切断面を設定
する処理と、色を設定する処理と、重ね合わせの濃度比
率を設定する処理と、重ね合わせた三次元表示の視点を
任意方向に設定する処理を有することを特徴とする三次
元画像処理方法によって達成される。

【０００５】より具体的に説明すると、下記の通りであ
る。 １．ボクセルデータ 人体データと抽出組織座標データから抽出組織の画像濃
度値を、抽出組織データとして、ボクセルからなる三次
元配列に格納する手段を提供する。また、ボクセルから
なる三次元配列に格納したデータ形式、すなわち、ボク
セルデータとして、人体データ，抽出組織データおよび
線量分布データをハンドリングする手段を提供する。 ２．ボリュームレンダリング 図５に、ボリュームレンダリングの概念図を示す。三次
元画像データ５０１に入射して来た光線５０２がボクセ
ル５０３を通過するとき、光量が順次減衰していきなが
ら、各ボクセル５０３で光を反射するモデルを考え、こ
れらのボクセル５０３からの反射光の総和を、投影面５
０４上の画像濃度値とするものである。具体的には、以
下のようになる。三次元画像データを投影する平面上の
ある点から三次元画像データに向けて垂線を立て、これ
を光路と考え、垂線が通過するボクセルに注目する。こ
れらのボクセルには不透明度を割り当てる。透明なら
０、不透明なら１とする。あるボクセルに注目したと
き、そのボクセルに入射する減衰した光量を、それまで
に光線が通過したボクセルの不透明度から計算し、これ
に注目するボクセルの画像濃度値と不透明度をかけて、
反射光量を計算する。垂線上の全ボクセルに対してこの
処理を行い、全ボクセルの反射光量の総和を求める。こ
の値を以って投影面上の画像濃度値とする。各ボクセル
の不透明度，画像濃度値をそれぞれ、α(１),Ｃ(１),・・
・・,α(ｎ),Ｃ(ｎ)とすれば、投影面上の画像濃度値Ｐ
は、以下のようになる。

【数１】

【０００６】３.パラメータ設定 ボリュームレンダレングに必要な画像濃度に対する閾値
を設定する手段と、不透明度を設定する手段を提供す
る。閾値は、画像濃度値の最小値から最大値の任意値に
設定可能とする。閾値が設定されると、その値に応じて
画像濃度値と不透明度を関係させる関数を作る。ただ
し、この関数には、不透明度をコントロールするパラメ
ータがあり、それを設定することで、各ボクセルに割り
当てた不透明度をコントロール可能とする。例えば、図
６では、閾値６０１を決めた後、直線で画像濃度値と不
透明度を関係付ける関数を与え、直線の傾き６０２をコ
ントロールして、各ボクセルの画像濃度値から不透明度
を設定する。以下の説明では、この傾きのようなパラメ
ータの値を設定することを、「不透明度を設定する」と表
現する。なお、線量分布データに関しては、閾値の設定
は、指定した線量値以上のデータに注目することになる
ので、以下の説明では、線量分布データの閾値の設定を
「線量値の設定」と表現する。更に、切断面位置を設定す
る手段，色を設定する手段，重ね合わせの濃度比率を設
定する手段および視点方向を設定する手段も提供する。
切断面位置は、データが格納されている三次元配列の範
囲内で任意位置に設定可能とする。色は、ＲＧＢ三原色
の各色の濃度値を指定することで、任意の色を設定可能
とする。重ね合わせの濃度比率は、人体データ，抽出組
織データおよび線量分布データの各々について、その最
大値に対する比率を設定可能とする。視点方向は、治療
計画において事前に決定しておいた、複数の線源方向の
どれかを選択して設定可能とする。ただし、線源方向
は、データが格納されている三次元配列の範囲内の一点
を中心として決められた方向とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る三次元画像処理方法
においては、上記手段により、人体データ，抽出組織デ
ータ，線量分布データおよび視点方向データを使用して
計算で求めた線量分布データを重ね合わせて三次元表示
する際に、人体データ，抽出組織データおよび線量分布
データに対して、閾値を設定する処理，不透明度を設定
する処理，任意切断面を設定する処理，色を設定する処
理，重ね合わせの濃度比率を設定する処理，重ね合わせ
た三次元表示の視点方向を設定する処理および重ね合わ
せた三次元画像を表示する処理を実現することが可能に
なる。図１０に、重ね合わせ三次元画像の表示例を示
す。最大線量値を１００％標的線量としたとき、例え
ば、線量分布を１０％標的線量１００４以上の領域で表
示すれば、肺の下部にある腫瘍１００１は完全にその領
域内に包含され、線量分布を９５％標的線量１００３以
上の領域で表示すれば、腫瘍１００１はその領域を少し
はみ出すことを観察することができ、腫瘍１００１に対
して効果的な線量が与えられていることを確認できる。

【０００８】また、放射線をあまり照射すべきでない重
要組織である背骨１００２は１０％標的線量１００４以
上の線量分布領域の外側にあって、線量があまり与えら
れていないことも確認できる。更に、切断面位置や視点
方向を変更すれば、人体組織と線量分布の位置関係はよ
り明確にわかるようになる。従って、上記手段を用いれ
ば、致死線量以上の領域に腫瘍が包含されているかどう
かの確認や、耐用線量以上の領域の外側に重要組織が存
在するかどうかの確認、あるいは、人体組織全体と線量
分布の位置関係から全体的な被爆状態なども確認可能と
なる。また、人体データ，抽出組織データおよび線量分
布データを共にボクセルデータとして扱うので、上述の
設定はどのデータに対しても同一の処理で行うことが可
能であり、データの重ね合わせや三次元画像表示にも特
別な処理は伴わない。なお、上で述べたボリュームレン
ダリングで、画像濃度値の代わりにＲＧＢ三原色の濃度
値を用いても画像処理上、特に支障はない。以下、本発
明の実施例を図面に基づいてより詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】最初に本発明を適用可能な放射線治療システ
ム，治療計画装置の一例を示し、次に本発明の実施例を
図１〜４を用いて説明する。図７に放射線治療システム
の一例を示す。Ｘ線ＣＴ装置７０１から得られる人体断
層像は、治療計画装置７０２に入力される。治療計画装
置７０２では、放射線の照射条件が、立案者７０３の入
力により、あるいは、治療計画装置７０２内の自動的な
計算処理により、決定される。放射線の照射条件は、治
療装置７０４内の制御装置７０５へ入力され、その照射
条件に従って、電子加速器７０６のエネルギ，ガントリ
７０７の回転角度や回転軌道位置，照射ヘッド７０８の
照射野の大きさおよび治療寝台７０９の水平・垂直平行
移動位置や回転角度などが、制御装置７０５によってコ
ントロールされる。治療計画装置７０２は、図８に示す
如きコンピュータシステムを指す。このシステムは、コ
ンピュータ８０１本体の他に、データを入力するための
入力装置８０２，結果を表示する表示装置８０３および
結果を保存するための記憶装置８０４から構成される。

【００１０】図９に、治療計画装置７０２の内部処理機
構の一例を示す。治療計画装置７０２では、組織抽出９
０２，最適化計算９０３，制約条件設定・変更９０４，
目的関数設定・変更９０５，線量分布計算９０６，表示
計算９０７などの計算処理部分が、入出力部であるイン
ターフェイス９０１を介して、画像データ９０８，抽出
データ９０９，制約条件９１０，パラメータ９１１，結
果表示９１２，照射条件９１３，線量分布データ９１４
などの、記憶装置や表示装置の中の入出力データと接続
している。治療計画では、まず、画像データ９０８を入
力し、組織抽出８０２において、抽出する範囲などのパ
ラメータ９１１を入力して、抽出結果を得る。その結果
を抽出データ９０９として、記憶装置８０４に保存す
る。次に、照射条件９１３の初期値を入力し、最適化計
算９０３において、適宜パラメータ９１１を入力しなが
ら、制約条件設定・変更９０４，目的関数設定・変更９
０５，線量分布計算９０６の処理を繰り返し行い、最適
な照射条件９１３と、その条件下の線量分布データ９１
４を求め、これらを記憶装置８０４に保存する。この途
中で、表示計算９０７により、例えば、線量分布の状態
を、結果表示９１２として出力することも行う。

【００１１】実施例１ 本実施例は、人体，抽出組織，線量分布を重ね合わせた
三次元画像を、一回作成してしまえば、その後は、閾値
(線量値)，不透明度，色，重ね合わせの濃度比率，視
点，切断面のいずれの設定も、順不同で繰り返して行う
ことが可能な例である。ただし、人体，抽出組織あるい
は線量分布のどれかで視点を変更すれば、連動して、そ
の視点が他のものにも適用される。ここで、視点は、治
療計画装置において事前に決定した線源方向から、任意
のものを選択して設定するものとする。最終的にどんな
画像を保存すべきか、事前にはよくわからず、何回か設
定条件を調整しないと、適切な画像を得られにくい場
合、あるいは、設定条件をいろいろ変えて、その都度、
画像を保存したい場合などに適した例である。この例
を、図１を用いて説明する。まず、新規に重ね合わせ三
次元画像を作成する場合について説明する。

【００１２】ステップ１０１：三次元人体データ，三次
元抽出組織座標データ，三次元線量分布データおよび視
点方向データを入力する。ここでは、所望のデータであ
るかどうかを確認するため、三次元人体データのスライ
ス像を、何枚か表示する。所望のデータであれば、三次
元人体データと三次元抽出組織座標データから、抽出組
織の画像濃度値を三次元配列に格納した三次元抽出組織
データを生成して、次ステップへ進み、そうでなけれ
ば、再度データ入力を行う。 ステップ１０２：三次元人体データと三次元組織抽出デ
ータの閾値と不透明度の設定、および、三次元線量分布
データの線量値と不透明度の設定を、それぞれ別個に行
う。どの設定の後も、直ちに、その値に応じてボリュー
ムレンダリングされた三次元画像が表示される。これら
３種類の三次元画像に対して所望のものが得られれば次
ステップへ進み、そうでなければ本設定を再度行う。

【００１３】ステップ１０３：三次元人体データ，三次
元抽出組織データおよび三次元線量分布データの色を、
それぞれに対して別個に設定する。どの設定の後も、直
ちにその値に応じて着色された三次元画像が表示され
る。これら３種類の三次元画像に対して所望のものが得
られれば次ステップへ進み、そうでなければ本設定を再
度行う。 ステップ１０４：三次元人体データ，三次元抽出組織デ
ータおよび三次元線量分布データを重ね合わせ、各デー
タについて、その最大値に対して濃度比率を設定する。
どの設定の後も、直ちに、その値に応じて重ね合わされ
た三次元画像が表示される。所望の重ね合わされた三次
元画像が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ
本設定を再度行う。

【００１４】ステップ１０５：重ね合わされた三次元画
像の視点を設定し、かつ、三次元人体データ，三次元抽
出組織データおよび三次元線量分布データの切断面を、
それぞれに対して別個に設定する。どの設定の後も、直
ちに、その値に応じて重ね合わされた三次元画像が表示
される。引き続き処理を行うならば、ステップ１０１〜
ステップ１０５のいずれかに進む。また、画像を保存す
るならば次ステップへ進む。 ステップ１０６：重ね合わされた三次元画像を、設定さ
れた視点方向から見た二次元画像として記憶装置に保存
する。引き続き行う処理があればステップ１０１〜ステ
ップ１０５のいずれかに進み、そうでなければ処理を終
了する。

【００１５】次に、作成された重ね合わせ三次元画像を
更新する場合について説明する。 ステップ１０２：三次元人体データと三次元抽出組織デ
ータの閾値と不透明度の設定、および、三次元線量分布
データの線量値と不透明度の設定を、それぞれ別個に行
う。どの設定の後も、直ちに、その値に応じてボリュー
ムレンダリングされた三次元画像が表示される。引き続
き更新処理を行うならば、ステップ１０２〜ステップ１
０５のいずれかに進み、新規処理を行うならばステップ
１０１へ進み、画像を保存するならばステップ１０６へ
進む。 ステップ１０３：三次元人体データ，三次元抽出組織デ
ータおよび三次元線量分布データの色を、それぞれに対
して別個に設定する。どの設定の後も、直ちにその値に
応じて着色された三次元画像が表示される。引き続き更
新処理を行うならばステップ１０２〜ステップ１０５の
いずれかに進み、新規処理を行うならばステップ１０１
へ進み、画像を保存するならばステップ１０６へ進む。

【００１６】ステップ１０４：三次元人体データ，三次
元抽出組織データおよび三次元線量分布データを重ね合
わせ、各データについて、その最大値に対して濃度比率
を設定する。どの設定の後も、直ちに、その値に応じて
重ね合わされた三次元画像が表示される。引き続き更新
処理を行うならばステップ１０２〜ステップ１０５のい
ずれかに進み、新規処理を行うならばステップ１０１へ
進み、画像を保存するならばステップ１０６へ進む。 ステップ１０５：重ね合わされた三次元画像の視点を設
定し、かつ、三次元人体データ，三次元抽出組織データ
および三次元線量分布データの切断面を、それぞれに対
して別個に設定する。どの設定の後も、直ちに、その値
に応じて重ね合わされた三次元画像が表示される。引き
続き更新処理を行うならばステップ１０２〜ステップ１
０５のいずれかに進み、新規処理を行うならばステップ
１０１へ進み、画像を保存するならばステップ１０６へ
進む。

【００１７】実施例２ 本実施例は、人体，抽出組織，線量分布を重ね合わせた
三次元画像を、一回作成した後で、視点方向と切断面位
置の設定だけを何回か変更して、最終的な画像を作成す
る例である。ただし、視点は、人体，抽出組織，線量分
布で、同一とする。ここで、視点は、治療計画装置にお
いて事前に決定した線源方向から、任意のものを選択し
て設定するものとする。閾値(線量値)，不透明度，色
は、一回目の画像作成時の設定で十分であり、視点方向
や切断面位置の微調整だけで、最終的な画像を作成でき
る場合に適している。この例を、図２を用いて説明す
る。 ステップ２０１：三次元人体データ，三次元抽出組織座
標データ，三次元線量分布データおよび視点方向データ
を入力する。ここでは、所望のデータであるかどうかを
確認するため、三次元人体データのスライス像を、何枚
か表示する。所望のデータであれば、三次元人体データ
と三次元抽出組織座標データから、抽出組織の画像濃度
値を三次元配列に格納した三次元抽出組織データを生成
して、次ステップへ進み、そうでなければ再度データ入
力を行う。

【００１８】ステップ２０２：三次元人体データと三次
元抽出組織データの閾値，不透明度，視点，切断面を設
定する。三次元抽出組織データの視点は、三次元人体デ
ータのものと連動して決まる。どの設定の後も、直ち
に、その値に応じてボリュームレンダリングされた三次
元画像が表示される。所望の三次元画像が得られれば次
ステップへ進み、そうでなければ本設定を再度行う。 ステップ２０３：三次元線量分布データの線量値，不透
明度，切断面を設定する。三次元線量分布データの視点
は、前ステップの三次元人体データのものと連動して決
まる。どの設定の後も、直ちに、その値に応じてボリュ
ームレンダリングされた三次元画像が表示される。所望
の三次元画像が得られれば次ステップへ進み、そうでな
ければ本設定を再度行う。 ステップ２０４：三次元人体データ、三次元抽出組織デ
ータおよび三次元線量分布データの色を、それぞれに対
して別個に設定する。どの設定の後も、直ちにその値に
応じて着色された三次元画像が表示される。所望の三次
元画像が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ
本設定を再度行う。

【００１９】ステップ２０５：三次元画像データ，三次
元抽出組織データおよび三次元線量分布データを重ね合
わせ、各データについて、その最大値に対して濃度比率
を設定する。どの設定の後も、直ちに、その値に応じて
重ね合わされた三次元画像が表示される。所望の三次元
画像が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ本
設定を再度行う。 ステップ２０６：重ね合わされた三次元画像表示の視
点，切断面を設定する。どの設定の後も、直ちに、その
値に応じて三次元画像が表示される。所望の三次元画像
が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ本設定
を再度行う。ステップ２０７：重ね合わされた三次元画
像を、設定された視点方向から見た二次元画像として記
憶装置８０４に保存し、処理を終了する。

【００２０】実施例３ 本実施例は、人体，抽出組織，線量分布に対して閾値
(線量値)，不透明度，視点，切断面を設定した後で、設
定された視点方向から見た二次元画像で、人体，抽出組
織，線量分布の色を設定し、これらを重ね合わせ、個別
に濃度比率を設定して、最終的な画像を作成する例であ
る。ここで、視点は、治療計画装置において事前に決定
した線源方向から、任意のものを選択して設定するもの
とする。最初に設定した視点を重ね合わせた後で変更す
ることなく画像を作成する場合に適した例であり、色や
濃度比率の設定，重ね合わせは二次元で行うため、高速
な処理が可能である。この例を、図３を用いて説明す
る。 ステップ３０１：三次元人体データ，三次元抽出組織座
標データ，三次元線量分布データおよび視点方向データ
を入力する。ここでは、所望のデータであるかどうかを
確認するため、三次元人体データのスライス像を、何枚
か表示する。所望のデータであれば、三次元人体データ
と三次元抽出組織座標データから、抽出組織の画像濃度
値を三次元配列に格納した三次元抽出組織データを生成
して、次ステップへ進み、そうでなければ再度データ入
力を行う。

【００２１】ステップ３０２：三次元人体データと三次
元抽出組織データの閾値，不透明度，視点，切断面を設
定する。どの設定の後も、直ちに、その値に応じてボリ
ュームレンダリングされた三次元画像が表示される。三
次元抽出組織データの視点は三次元人体データのものと
連動して決まる。所望の三次元画像が得られれば次ステ
ップへ進み、そうでなければ本設定を再度行う。 ステップ３０３：三次元線量分布データの線量値，不透
明度，切断面を設定する。三次元線量分布データの視点
は、前ステップの三次元人体データのものと連動して決
まる。どの設定の後も、直ちに、その値に応じてボリュ
ームレンダリングされた三次元画像が表示される。所望
の三次元画像が得られれば次ステップへ進み、そうでな
ければ本設定を再度行う。

【００２２】ステップ３０４：三次元人体データ，三次
元抽出組織データおよび三次元線量分布データの色を、
それぞれに対して別個に設定する。どの設定の後も、直
ちにその値に応じて着色された三次元画像が表示され
る。所望の三次元画像が得られれば次ステップへ進み、
そうでなければ本設定を再度行う。 ステップ３０５：三次元画像データ，三次元抽出組織デ
ータおよび三次元線量分布データを重ね合わせ、各デー
タについて、その最大値に対して濃度比率を設定する。
どの設定の後も、直ちに、その値に応じて重ね合わされ
た三次元画像が表示される。所望の三次元画像が得られ
れば次ステップへ進み、そうでなければ本設定を再度行
う。 ステップ３０６：重ね合わされた三次元画像を、設定さ
れた視点方向から見た二次元画像として記憶装置に保存
し、処理を終了する。

【００２３】実施例４ 本実施例は、人体に対しては閾値，不透明度，視点，切
断面を設定するが、抽出組織と線量分布に対しては、人
体の視点を適用して閾値(線量値)，不透明度だけを設定
し、抽出組織と線量分布には切断面を全く設定しない例
である。設定された視点方向から見た二次元画像で人
体，抽出組織，線量分布の色を設定し、これらを重ね合
わせ、個別に濃度比率を設定して最終的な画像を作成す
るものである。ここで、視点は、治療計画装置において
事前に決定した線源方向から任意のものを選択して設定
するものとする。切断面のある人体に抽出組織と線量分
布をそのまま重ね合わせるだけで画像を作成したい場合
に適した例であり、実施例３と同様に、二次元画像処理
が多いので高速な処理が可能である。この例を、図４を
用いて説明する。

【００２４】ステップ４０１：三次元人体データ，三次
元抽出組織座標データ，三次元線量分布データおよび視
点方向データを入力する。ここでは、所望のデータであ
るかどうかを確認するため、三次元人体データのスライ
ス像を、何枚か表示する。所望のデータであれば、三次
元人体データと三次元抽出組織座標データから、抽出組
織の画像濃度値を三次元配列に格納した三次元抽出組織
データを生成して、次ステップへ進み、そうでなければ
再度データ入力を行う。 ステップ４０２：三次元人体データの閾値，不透明度，
視点，切断面を設定する。どの設定の後も、直ちに、そ
の値に応じてボリュームレンダリングされた三次元画像
が表示される。所望の三次元画像が得られれば次ステッ
プへ進み、そうでなければ本設定を再度行う。

【００２５】ステップ４０３：三次元抽出組織データと
三次元線量分布データの閾値(線量値)，不透明度を設
定する。これらの視点は、前ステップの 三次元人体デ
ータのものと連動して決まる。どの設定の後も、直ち
に、その値に応じてボリュームレンダリングされた三次
元画像が表示される。所望の三次元画像が得られれば次
ステップへ進み、そうでなければ本設定を再度行う。 ステップ４０４：三次元人体データ，三次元抽出組織デ
ータおよび三次元線量分布データの色を、それぞれに対
して別個に設定する。どの設定の後も、直ちにその値に
応じて着色された三次元画像が表示される。所望の三次
元画像が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ
本設定を再度行う。

【００２６】ステップ４０５：三次元人体データ，三次
元抽出組織データおよび三次元線量分布データを重ね合
わせ、各データについて、その最大値に対して濃度比率
を設定する。どの設定の後も、直ちに、その値に応じて
重ね合わされた三次元画像が表示される。所望の三次元
画像が得られれば次ステップへ進み、そうでなければ本
設定を再度行う。 ステップ４０６：重ね合わされた三次元画像を、設定さ
れた視点方向から見た二次元画像として記憶装置に保存
し、処理を終了する。なお、上記各実施例は本発明の一
例を示したものであり、本発明はこれらに限定されらる
べきものではないことは言うまでもないことである。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、人体や注目組織の表面位置、あるいは、線量分布
の線量値を自在に変化させて、それらの表面を決定する
ための方法、および、同一の画像処理によってこれらを
重ね合わせて三次元表示するための画像処理方法を実現
できるという顕著な効果を奏するものである。より具体
的には、本発明により、人体，抽出組織，線量分布を統
一した処理方法で加工することが可能で、対話的な処理
で人体組織と線量分布の位置関係や人体組織の被爆状態
を三次元的に観察できる。致死線量以上の領域が腫瘍を
包含しているか、あるいは、耐用線量以下の領域に重要
組織が存在するか、などの確認を直感的に行えるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の概要を説明する図である。

【図２】実施例２の概要を説明する図である。

【図３】実施例３の概要を説明する図である。

【図４】実施例４の概要を説明する図である。

【図５】ボリュームレンダリングの概念を説明する図で
ある

【図６】画像濃度値と不透明度の関係を示す図である。

【図７】放射線治療システムの構成例を示す図である。

【図８】図７に示した治療計画装置を構成するコンピュ
ータシステムの構成例を示す図である。

【図９】治療計画装置の内部処理機構を示す図である。

【図１０】重ね合わせ三次元画像の表示例を示す図であ
る。

【符号の説明】

７０１ Ｘ線ＣＴ装置 ７０２ 治療計画装置 ７０３ 立案者 ７０４ 治療装置 ７０５ 制御装置 ７０６ 電子加速器 ７０７ ガントリ ７０８ 照射ヘッド ７０９ 治療寝台 ８０１ コンピュータ ８０２ 入力装置 ８０３ 表示装置 ８０４ 記憶装置 ９０１ インターフェイス ９０２ 組織抽出 ９０３ 最適化計算 ９０４ 制約条件設定・変更 ９０５ 目的関数設定・変更 ９０６ 線量分布計算 ９０７ 表示計算 ９０８ 画像データ ９０９ 抽出データ ９１０ 制約条件 ９１１ パラメータ ９１２ 結果表示 ９１３ 照射条件 ９１４ 線量分布データ １００１ 腫瘍 １００２ 背骨 １００３ ９５％標的線量 １００４ １０％標的線量

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データおよび外部からの命令を入力
   する入力装置と、入力された画像データを外部からの命
   令により処理するコンピュータと、処理結果を表示する
   表示装置と、処理結果を記憶する記憶装置を有する治療
   計画装置と、該治療計画装置の処理結果に基づいてガン
   トリ，照射ヘッド，治療寝台の位置・方向、および、加
   速器のエネルギを制御する手段を有する放射線治療装置
   から構成される放射線治療システムにおける三次元画像
   処理方法であって、ボクセルデータとして三次元配列に
   人体の画像濃度値を格納した人体データ，ボクセルデー
   タとして三次元配列に線量値を格納した線量分布データ
   および注目組織領域の位置を格納した抽出組織座標デー
   タを前記入力装置から入力して、前記コンピュータの処
   理により前記抽出組織座標データを前記人体データに対
   応させて三次元配列に抽出組織の画像濃度値を格納した
   抽出組織データをボクセルデータとして作成し、前記コ
   ンピュータの処理により前記人体データ，前記抽出組織
   データおよび前記線量分布データを重ね合わせて前記表
   示装置に三次元表示する際、前記各データに対して、閾
   値を設定する処理と、不透明度を設定する処理と、任意
   切断面を設定する処理と、色を設定する処理と、重ね合
   わせの濃度比率を設定する処理と、重ね合わせた三次元
   表示の視点を任意方向に設定する処理を有することを特
   徴とする三次元画像処理方法。
2. 【請求項２】 前記閾値を設定する処理は、前記人体デ
   ータと前記抽出組織データについては人体あるいは抽出
   組織の表面位置を設定する処理と、前記線量分布データ
   については指定線量以上の領域を設定する処理と、これ
   らのデータを重ね合わせて三次元表示する処理と、当該
   指定線量以上の領域内に抽出組織があるかどうか、ある
   いは、当該指定線量以上の領域外に抽出組織があるかど
   うかを対話的に確認させる処理を有することを特徴とす
   る請求項１記載の三次元画像処理方法。
3. 【請求項３】 前記不透明度を設定する処理は、前記人
   体データ，前記抽出組織データおよび前記線量分布デー
   タについてボクセル内のデータ値からそのボクセルにお
   ける不透明度を設定する処理と、これらのデータを重ね
   合わせて三次元表示する処理と、設定された不透明度が
   適切であるかどうかを対話的に確認させる処理を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の三次元画像処理方法。
4. 【請求項４】 前記任意切断面を設定する処理は、前記
   人体データ，前記抽出組織データおよび前記線量分布デ
   ータの各々に対してそれぞれ複数の切断面を任意位置に
   設定する処理と、これらのデータを重ね合わせて三次元
   表示する処理と、設定された切断面の位置が適切である
   かどうかを対話的に確認させる処理を有することを特徴
   とする請求項１記載の三次元画像処理方法。
5. 【請求項５】 前記色を設定する処理は、前記人体デー
   タ，前記抽出組織データおよび前記線量分布データの各
   々に対して任意の色を設定する処理と、これらのデータ
   を重ね合わせて三次元表示する処理と、設定された色が
   適切であるかどうかを対話的に確認させる処理を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の三次元画像処理方法。
6. 【請求項６】 前記重ね合わせの濃度比率を設定する処
   理は、前記人体データ，当該抽出組織データおよび前記
   線量分布データの各々に対して、それぞれの最大値に対
   する比率を設定する処理と、これらのデータを重ね合わ
   せて三次元表示する処理と、設定された濃度比率が適切
   であるかどうかを対話的に確認させる処理を有すること
   を特徴とする請求項１記載の三次元画像処理方法。
7. 【請求項７】 前記視点を任意方向に設定する処理は、
   前記人体データ，前記抽出組織データおよび前記線量分
   布データが重ね合わされた三次元表示における視点方向
   を、当該治療計画装置において事前に設定した複数の線
   源方向から任意のものを選択して設定する処理と、これ
   らのデータを重ね合わせて三次元表示する処理と、設定
   された視点方向が適切であるかどうかを対話的に確認さ
   せる処理を有することを特徴とする請求項１記載の三次
   元画像処理方法。