KR20230021089A - 의용 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 기억 매체 - Google Patents

Abstract

실시형태의 의용 화상 처리 장치는, 제1 화상 취득부와, 제2 화상 취득부와, 방향 취득부와, 이동량 계산부를 갖는다. 제1 화상 취득부는, 환자의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득한다. 제2 화상 취득부는, 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 환자의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득한다. 방향 취득부는, 치료실에 있어서의 환자에게의 방사선의 조사 방향에 관한 정보를 취득한다. 이동량 계산부는, 제1 화상에 설정된 방사선의 경로와 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 환자의 위치를 제1 화상에 찍힌 환자의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호를 출력한다.

Description

의용 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 프로그램

본 발명의 실시형태는, 의용(醫用) 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.

방사선 치료는, 방사선을 환자의 체내에 있는 종양(병소)에 대해 조사함에 의해, 그 종양을 파괴하는 치료 방법이다. 방사선은, 환자의 체내의 정상인 조직에 조사해 버리면 정상인 조직에까지 영향을 주는 경우가 있기 때문에, 방사선 치료에서는, 종양의 위치에 정확히 방사선을 조사할 필요가 있다. 이 때문에, 방사선 치료를 행할 때는, 우선, 치료 계획의 단계에 있어서, 예를 들면, 미리 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography：CT)이 행해져, 환자의 체내에 있는 종양의 위치가 삼차원적으로 파악된다. 그리고, 파악한 종양의 위치에 의거하여, 방사선을 조사하는 방향이나 조사하는 방사선의 강도가 계획된다. 그 후, 치료의 단계에 있어서, 환자의 위치를 치료 계획의 단계의 환자의 위치에 맞춰, 치료 계획의 단계에서 계획한 조사 방향이나 조사 강도에 따라서 방사선이 종양에 조사된다.

치료 단계에 있어서의 환자의 위치 맞춤에서는, 치료를 개시하기 직전에 환자를 침대에 눕힌 상태에서 촬영한 환자의 체내의 투시 화상과, 치료 계획 시에 촬영한 삼차원의 CT 화상으로부터 가상적으로 투시 화상을 재구성한 디지털 재구성 X선 사진(Digitally Reconstructed Radiograph：DRR) 화상과의 화상 대조를 행해서, 각각의 화상 사이에서의 환자의 위치의 어긋남을 구한다. 그리고, 구한 어긋남에 의거하여 침대를 이동시킴에 의해, 환자의 체내의 종양이나 뼈 등의 위치를 치료 계획의 시의 그것과 맞춘다.

환자의 위치의 어긋남은, 투시 화상과 가장 유사한 DRR 화상이 재구성되도록, CT 화상 중의 위치를 탐색하는 것에 의해 구한다. 종래로부터, 환자의 위치의 탐색을 컴퓨터에 의해 자동화하는 방법은 다수 제안되어 있다. 그러나, 종래에서는, 자동으로 탐색한 결과는, 이용자(의사 등)가 투시 화상과 DRR 화상을 비교하는 것에 의해 확인하고 있었다.

이 때, 투시 화상에 찍힌 종양의 위치를 육안에 의해 확인하는 것이 어려운 경우가 있었다. 이것은, 종양은, 뼈 등에 비해 X선의 투과성이 높기 때문에, 투시 화상에 종양이 명확히 찍히지 않기 때문이다. 그래서, 치료를 행할 때, 투시 화상 대신에 CT 화상을 촬영해서 종양의 위치를 확인하는 것도 행해지고 있다. 이 경우, 환자의 위치의 어긋남은, 치료 계획 시에 촬영한 CT 화상과, 치료 단계에 있어서 촬영한 CT 화상을 화상 대조하는, 즉, CT 화상끼리의 화상 대조에 의해 구한다.

CT 화상끼리의 화상 대조에서는, 한쪽의 CT 화상의 위치를 시프트하면서, 다른 쪽의 CT 화상과 가장 유사한 위치를 구한다. CT 화상끼리의 화상 대조를 행하는 방법의 일례로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법이 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법에서는, 치료 계획 시에 촬영한 CT 화상에 포함되는 종양 주변의 화상을 템플릿으로서 준비하고, 치료 단계에 있어서 촬영한 CT 화상에 대해 템플릿 매칭을 행함에 의해, 가장 유사한 화상의 위치를 종양의 위치로서 탐색한다. 그리고, 탐색한 위치에 의거하여, 환자의 위치의 어긋남을 구하고, 상기와 마찬가지로 어긋남에 따라 침대를 이동시켜서, 치료 계획 시와 동일한 체위에 환자의 위치를 맞춘다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법에는, 준비한 템플릿을 삼차원적으로 주사할 뿐만 아니라, 템플릿을 기울이는 등 해서 자세를 바꿔 주사하는 탐색 방법에 대해서도 언급되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법에서는, 템플릿으로서 준비한 종양 주변의 CT 화상에, 주목하는 종양 주변의 위치를 맞추는 것을 중시하고 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법에서는, 종양의 주변 이외에 있어서도 환자의 체내 조직의 위치가 정확히 맞는다고는 할 수 없다. 즉, 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법에서 환자의 위치를 맞춘 경우에는, 조사한 방사선이 종양에 도달했다고 해도, 방사선이 통과하는 경로에 있는 환자의 체내의 조직에 따라서는, 계획한 방사선의 에너지를 종양에 줄 수 없는 경우가 있었다.

그런데, 방사선 치료에 있어서 사용하는 방사선은, 물질을 통과할 때에 에너지를 잃어버린다. 이 때문에, 종래의 치료 계획에서는, 촬영한 CT 화상에 의거하여, 조사하는 방사선의 에너지 손실량을 가상적으로 산출함에 의해 방사선의 조사 방법을 정하고 있었다. 이 것을 고려하면, 치료 단계에 있어서 환자의 위치를 맞출 때는, 조사하는 방사선이 통과하는 경로에 있는 환자의 체내의 조직도 일치하고 있는 것이 중요해진다.

이 점에 착안한 CT 화상끼리의 화상 대조를 행하는 방법의 일례로서, 예를 들면, 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법이 있다. 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에서는, 화소마다 방사선의 도달 에너지를 계산해서 변환한 CT 화상을 사용해서, CT 화상의 화상 대조를 행하고 있다. 그러나, 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에서도, 화상 대조를 행할 때는, 변환한 CT 화상으로부터 재구성한 DRR 화상에서 화상 대조를 행하고 있다. 즉, 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에서도, 화상 대조에 사용하는 화상은, CT 화상이 갖고 있는 입체적인 화상의 정보를 잃은 상태이다.

또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법을 조합하여, 변환한 CT 화상을 사용해서 템플릿 매칭에 의해 환자의 위치 맞춤을 하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 도달 에너지의 계산 방법은, 방사선을 조사하는 방향에 따라 변화하기 때문에, 템플릿 매칭에서 사용하는 템플릿의 자세를 바꾸면, 매번, 도달 에너지를 재계산하는 것이 필요해진다. 이 때문에, 특허문헌 2에 개시되어 있는 방법에 특허문헌 1에 개시되어 있는 방법을 조합했을 경우에도, 자세에 따라 다수의 템플릿을 준비해 둘 필요가 있는 것이나, 종양 주변에 주목하여 위치를 맞추는 것을 고려하면, 방사선이 통과하는 경로에 있는 환자의 체내 조직도 포함한 위치 맞춤은, 용이하게 행할 수 없다.

일본국 특허 제5693388호 공보 미국 특허출원공개 제2011/0058750호 명세서

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 삼차원의 화상 대조를 호적하게 행해서 환자의 위치를 맞출 수 있는 의용 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 프로그램을 제공하는 것이다.

본 실시형태의 일 양태의 의용 화상 처리 장치는, 제1 화상 취득부와, 제2 화상 취득부와, 방향 취득부와, 이동량 계산부를 갖는다. 제1 화상 취득부는, 환자의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득한다. 제2 화상 취득부는, 상기 제1 화상과는 다른 시각(時刻)에 촬영된 상기 환자의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득한다. 방향 취득부는, 치료실에 있어서의 상기 환자에게의 방사선의 조사 방향에 관한 정보를 취득한다. 이동량 계산부는, 상기 제1 화상에 설정된 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제2 화상에 찍힌 상기 환자의 위치를 상기 제1 화상에 찍힌 상기 환자의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 상기 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호를 출력한다.

상기 양태에 따르면, 치료 계획 시와 치료 단계에 있어서 촬영된 CT 화상끼리의 화상 대조를 고속·고정밀도로 행해서 환자의 위치를 맞출 수 있는 의용 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 프로그램을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치에 있어서 침대의 이동량을 계산하는 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트.
도 4는 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템에 있어서의 방사선의 출사와 방사선의 조사 대상의 관계의 일례를 설명하는 도면.
도 6은 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템에 있어서의 방사선의 출사와 방사선의 조사 대상의 관계의 다른 일례를 설명하는 도면.
도 7은 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 8은 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 9는 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치가 구비하는 유저 인터페이스부가 표시 장치에 표시시키는 표시 화면의 일례를 나타내는 도면.

이하, 실시형태의 의용 화상 처리 장치, 치료 시스템, 의용 화상 처리 방법, 및 프로그램을, 도면을 참조해서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 치료 시스템(1)은, 예를 들면, 치료 장치(10)와, 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한다. 치료 장치(10)는, 예를 들면, 침대(12)와, 침대 제어부(14)와, 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography：CT) 장치(16)(이하, 「CT 촬영 장치(16)」라 함)와, 치료빔 조사문(18)을 구비한다.

침대(12)는, 방사선에 의한 치료를 받는 피검체(환자)(P)를, 예를 들면, 고정구 등에 의해 눕힌 상태에서 고정하는 가동식의 치료대이다. 침대(12)는, 침대 제어부(14)로부터의 제어에 따라서, 개구부를 갖는 원환상의 CT 촬영 장치(16) 내에, 환자(P)를 고정한 상태에서 이동한다. 침대 제어부(14)는, 의용 화상 처리 장치(100)에 의해 출력된 이동량 신호에 따라서, 침대(12)에 고정된 환자(P)에게 치료빔(B)을 조사하는 방향을 바꾸기 위해, 침대(12)에 설치된 병진 기구 및 회전 기구를 제어한다. 병진 기구는 삼축 방향으로 침대(12)를 구동할 수 있고, 회전 기구는 삼축 둘레로 침대(12)를 구동할 수 있다. 이 때문에, 침대 제어부(14)는, 예를 들면, 침대(12)의 병진 기구 및 회전 기구를 제어해서 침대(12)를 육자유도로 이동시킨다. 침대 제어부(14)가 침대(12)를 제어하는 자유도는, 육자유도가 아니어도 되고, 육자유도보다 적은 자유도(예를 들면, 사자유도 등)나, 육자유도보다 많은 자유도(예를 들면, 팔자유도 등)여도 된다.

CT 촬영 장치(16)는, 삼차원의 컴퓨터 단층촬영을 행하기 위한 촬상 장치이다. CT 촬영 장치(16)는, 원환상의 개구부의 내측에 복수의 방사선원이 배치되고, 각각의 방사선원으로부터, 환자(P)의 체내를 투시하기 위한 방사선을 조사한다. 즉, CT 촬영 장치(16)는, 환자(P)의 주위의 복수의 위치로부터 방사선을 조사한다. CT 촬영 장치(16)에 있어서 각각의 방사선원으로부터 조사하는 방사선은, 예를 들면, X선이다. CT 촬영 장치(16)는, 원환상의 개구부의 내측에 복수 배치된 방사선 검출기에 의해, 대응하는 방사선원으로부터 조사되고, 환자(P)의 체내를 통과해서 도달한 방사선을 검출한다. CT 촬영 장치(16)는, 각각의 방사선 검출기가 검출한 방사선의 에너지의 크기에 의거하여, 환자(P)의 체내를 촬영한 CT 화상을 생성한다. CT 촬영 장치(16)에 의해 생성되는 환자(P)의 CT 화상은, 방사선의 에너지의 크기를 디지털값으로 나타낸 삼차원의 디지털 화상이다. CT 촬영 장치(16)는, 생성한 CT 화상을 의용 화상 처리 장치(100)에 출력한다. CT 촬영 장치(16)에 있어서의 환자(P)의 체내의 삼차원으로의 촬영, 즉, 각각의 방사선원으로부터의 방사선의 조사나, 각각의 방사선 검출기가 검출한 방사선에 의거한 CT 화상의 생성은, 예를 들면, 촬영 제어부(도시 생략)에 의해 제어된다.

치료빔 조사문(18)은, 환자(P)의 체내에 존재하는 치료 대상의 부위인 종양(병소)을 파괴하기 위한 방사선을 치료빔(B)으로서 조사한다. 치료빔(B)은, 예를 들면, X선, γ선, 전자선, 양자선, 중성자선, 중입자선 등이다. 치료빔(B)은, 치료빔 조사문(18)으로부터 직선적으로 환자(P)(보다 구체적으로는, 환자(P)의 체내의 종양)에 조사된다. 치료빔 조사문(18)에 있어서의 치료빔(B)의 조사는, 예를 들면, 치료빔 조사 제어부(도시 생략)에 의해 제어된다. 치료 시스템(1)에서는, 치료빔 조사문(18)이, 특허청구범위에 있어서의 「조사부」의 일례이다.

치료 시스템(1)이 설치된 치료실에서는, 도 1에 나타낸 바와 같은 기준 위치의 삼차원의 좌표가 미리 설정되어 있다. 그리고, 환자(P)에게 치료빔(B)을 조사하는 치료실에서는, 미리 설정된 기준 위치의 삼차원의 좌표에 따라서, 치료빔 조사문(18)의 설치 위치나, 치료빔(B)을 조사하는 방향(조사 방향), 침대(12)의 설치 위치, CT 촬영 장치(16)의 설치 위치, 환자(P)의 체내를 촬영한 CT 화상의 촬영 위치 등이 파악되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 치료실에 있어서 미리 설정되어 있는 기준 위치의 삼차원의 좌표계를, 「룸 좌표계」라 정의한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서, 「위치」란, 룸 좌표계에 따라서 표시되는, 침대(12)가 구비하는 병진 기구에 의한 삼축 방향(삼차원)의 좌표의 것이고, 「자세」란, 룸 좌표계에 따라서 표시되는, 침대(12)가 구비하는 회전 기구에 의한 삼축 둘레의 회전 각도의 것인 것으로 한다. 예를 들면, 침대(12)의 위치란, 침대(12)에 포함되는 소정의 점의 위치를 삼차원의 좌표로 나타낸 것이고, 침대(12)의 자세란, 침대(12)의 회전 각도를 요, 롤, 피치로 나타낸 것이다.

방사선 치료에 있어서는, 치료실을 모의한 상황에 있어서 치료 계획이 세워진다. 즉, 방사선 치료에서는, 치료실에 있어서 환자(P)가 침대(12)에 놓여진 상태를 모의해서, 치료빔(B)을 환자(P)에게 조사할 때의 조사 방향이나 강도 등이 계획된다. 이 때문에, 치료 계획의 단계(치료 계획 단계)의 CT 화상에는, 치료실 내에 있어서의 침대(12)의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터 등의 정보가 부여되어 있다. 이것은, 방사선 치료를 행하기 직전에 촬영된 CT 화상이나, 이전의 방사선 치료 시 촬영된 CT 화상에 있어서도 마찬가지이다. 즉, CT 촬영 장치(16)에 의해 환자(P)의 체내를 촬영한 CT 화상에는, 촬영했을 때의 침대(12)의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터가 부여되어 있다.

도 1에서는, CT 촬영 장치(16)와, 고정된 하나의 치료빔 조사문(18)을 구비하는 치료 장치(10)의 구성을 나타냈지만, 치료 장치(10)의 구성은, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 치료 장치(10)는, CT 촬영 장치(16)를 대신해서, 1 세트의 방사선원과 방사선 검출기가 원환상의 개구부의 내측을 회전하는 구성의 CT 촬영 장치나, 콘 빔(Cone-Beam：CB) CT 장치, 자기 공명 화상(Magnetic Resonance Imaging：MRI) 장치, 초음파 진단 장치 등, 환자(P)의 체내를 삼차원으로 촬영한 화상을 생성하는 촬영 장치를 구비하는 구성이어도 된다. 예를 들면, 치료 장치(10)는, 환자(P)에게 수평 방향으로부터 치료빔을 조사하는 치료빔 조사문을 더 구비하는 등, 복수의 치료빔 조사문을 구비하는 구성이어도 된다. 예를 들면, 치료 장치(10)는, 도 1에 나타낸 하나의 치료빔 조사문(18)이, 도 1에 나타낸 수평 방향 X의 회전축에 대해 360도 회전하는 등, 환자(P)의 주변을 회전함에 의해 다양한 방향으로부터 치료빔을 환자(P)에게 조사하는 구성이어도 된다. 예를 들면, 치료 장치(10)는, CT 촬영 장치(16)를 대신해서, 방사선원과 방사선 검출기의 세트로 구성되는 촬상 장치를 하나 혹은 복수 구비하고, 이 촬상 장치가, 도 1에 나타낸 수평 방향 X의 회전축에 대해 360도 회전함에 의해, 환자(P)의 체내를 다양한 방향으로부터 촬영하는 구성이어도 된다. 이러한 구성은, 회전 갠트리형 치료 장치라 불린다. 이 경우, 예를 들면, 도 1에 나타낸 하나의 치료빔 조사문(18)이, 촬상 장치와 동일한 회전축에서 동시에 회전하는 구성이어도 된다.

의용 화상 처리 장치(100)는, CT 촬영 장치(16)에 의해 출력된 CT 화상에 의거하여, 방사선 치료를 행할 때 환자(P)의 위치를 맞추기 위한 처리를 행한다. 보다 구체적으로는, 의용 화상 처리 장치(100)는, 예를 들면, 치료 계획 단계 등, 방사선 치료를 행하기 전에 촬영한 환자(P)의 CT 화상과, 방사선 치료를 행하는 치료의 단계(치료 단계)에 있어서 CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영된 현재의 환자(P)의 CT 화상에 의거하여, 환자(P)의 체내에 존재하는 종양이나 조직의 위치를 맞추기 위한 처리를 행한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100)는, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사되는 치료빔(B)의 조사 방향을 치료 계획 단계에 있어서 설정한 방향에 맞추기 위해 침대(12)를 이동시키는 이동량 신호를, 침대 제어부(14)에 출력한다. 즉, 의용 화상 처리 장치(100)는, 방사선 치료에 있어서 치료를 행하는 종양이나 조직에 치료빔(B)이 적절히 조사되게 하는 방향으로 환자(P)를 이동시키기 위한 이동량 신호를, 침대 제어부(14)에 출력한다.

의용 화상 처리 장치(100)와, 치료 장치(10)가 구비하는 침대 제어부(14)나 CT 촬영 장치(16)는, 유선에 의해 접속되어 있어도 되고, 예를 들면, LAN(Local Area Network)이나 ＷAN(Wide Area Network) 등의 무선에 의해 접속되어 있어도 된다.

이하, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 대해 설명한다. 도 2는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 의용 화상 처리 장치(100)는, 예를 들면, 제1 화상 취득부(102)와, 제2 화상 취득부(104)와, 방향 취득부(106)와, 이동량 계산부(120)를 구비한다. 이동량 계산부(120)는, 예를 들면, 근사 화상 계산부(122)와, 레지스트레이션부(124)를 구비한다.

의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 구성 요소 중 일부 또는 전부는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit) 등의 하드웨어 프로세서가 프로그램(소프트웨어)을 실행함에 의해 실현된다. 이들 구성 요소 중 일부 또는 전부는, LSI(Large Scale Integration)나 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field-Programmable Gate Array), GPU(Graphics Processing Unit) 등의 하드웨어(회로부；circuitry를 포함함)에 의해 실현되어도 되고, 소프트웨어와 하드웨어의 협동에 의해 실현되어도 된다. 이들 구성 요소의 기능 중 일부 또는 전부는, 전용의 LSI에 의해 실현되어도 된다. 프로그램은, 미리 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 ROM(Read Only Memory)나 RAM(Random Access Memory), HDD(Hard Disk Drive), 플래시 메모리 등의 기억 장치(비일과성의 기억 매체를 구비하는 기억 장치)에 저장되어 있어도 되고, DVD나 CD-ROM 등의 착탈 가능한 기억 매체(비일과성의 기억 매체)에 저장되어 있고, 기억 매체가 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 드라이브 장치에 장착됨으로써 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 HDD나 플래시 메모리에 인스톨되어도 된다. 프로그램은, 다른 컴퓨터 장치로부터 네트워크를 통해 다운로드되어, 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 HDD나 플래시 메모리에 인스톨되어도 된다.

제1 화상 취득부(102)는, 치료 전의 환자(P)에 관한 제1 화상과, 그 제1 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다. 제1 화상은, 방사선 치료를 행할 때의 치료 계획 단계에 있어서, 예를 들면, CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영되는, 환자(P)의 체내의 입체 형상을 나타내는 삼차원의 CT 화상이다. 제1 화상은, 방사선 치료에 있어서 환자(P)에게 조사하는 치료빔(B)의 방향(기울기나 거리 등을 포함하는 경로)이나 강도를 결정하기 위해 사용된다. 제1 화상에는, 결정된 치료빔(B)의 방향(조사 방향)이나 강도가 설정된다. 제1 화상은, 침대(12)에 고정함에 의해 환자(P)의 위치 및 자세(이하, 「체위」라 함)를 일정하게 유지한 상태에서 촬영된다. 제1 화상을 촬영했을 때의 환자(P)의 체위를 나타내는 파라미터는, 제1 화상을 촬영했을 때의 CT 촬영 장치(16)의 위치나 자세(촬영 방향이나 촬영 배율)여도 되고, 예를 들면, 제1 화상을 촬영했을 때의 침대(12)의 위치 및 자세, 즉, 환자(P)의 체위를 일정하게 유지하기 위해 침대(12)에 설치된 병진 기구 및 회전 기구에 설정한 설정값이어도 된다. 제1 화상 취득부(102)는, 취득한 제1 화상과 파라미터를 이동량 계산부(120)에 출력한다. 제1 화상은, 방사선 치료를 행하기 전에 촬영된 화상이면, 예를 들면, 치료실에 있어서 치료를 행하기 직전에 촬영된 화상이나, 이전의 방사선 치료 시 촬영된 화상이어도 된다. 제1 화상 취득부(102)는, 치료 장치(10)가 구비하는 CT 촬영 장치(16)와 접속하기 위한 인터페이스를 구비하고 있어도 된다.

제2 화상 취득부(104)는, 방사선 치료를 개시하기 직전의 환자(P)에 관한 제2 화상과, 그 제2 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다. 제2 화상은, 방사선 치료에 있어서 치료빔(B)을 조사할 때의 환자(P)의 체위를 맞추기 위해, 예를 들면, CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영된 환자(P)의 체내의 입체 형상을 나타내는 삼차원의 CT 화상이다. 즉, 제2 화상은, 치료빔 조사문(18)으로부터 치료빔(B)을 조사하고 있지 않은 상태에서 CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영된 화상이다. 환언하면, 제2 화상은, 제1 화상을 촬영한 시각과는 다른 시각에 촬영된 CT 화상이다. 이 경우, 제1 화상과 제2 화상은, 촬영된 시각이 서로 다르지만, 각각의 화상의 촬영 방법은 마찬가지이다. 이 때문에, 제2 화상은, 제1 화상을 촬영했을 때의 체위와 마찬가지인 체위에 가깝게 한 상태에서 촬영된다. 제2 화상을 촬영했을 때의 환자(P)의 체위를 나타내는 파라미터는, 제2 화상을 촬영했을 때의 CT 촬영 장치(16)의 위치나 자세(촬영 방향이나 촬영 배율)여도 되고, 예를 들면, 제2 화상을 촬영했을 때의 침대(12)의 위치 및 자세, 즉, 환자(P)의 체위를 제1 화상을 촬영했을 때의 체위와 마찬가지인 체위에 가깝게 하기 위해 침대(12)에 설치된 병진 기구 및 회전 기구에 설정한 설정값이어도 된다. 제2 화상 취득부(104)는, 취득한 제2 화상과 파라미터를 이동량 계산부(120)에 출력한다. 제2 화상 취득부(104)는, 치료 장치(10)가 구비하는 CT 촬영 장치(16)와 접속하기 위한 인터페이스를 구비하고 있어도 된다. 이 인터페이스는, 제1 화상 취득부(102)가 구비하는 인터페이스와 공통의 것이어도 된다.

제2 화상은, CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영된 CT 화상에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, CBCT 장치, MRI 장치, 초음파 진단 장치 등, CT 촬영 장치(16)와는 다른 촬상 장치에서 촬영된 삼차원의 화상이어도 된다. 예를 들면, 제1 화상이 CT 화상이고, 제2 화상이 MRI 장치에서 촬영된 삼차원의 화상이어도 된다. 반대로, 제1 화상이 MRI 장치에서 촬영된 삼차원의 화상이고, 제2 화상이 CT 화상이어도 된다.

방향 취득부(106)는, 치료실 내에 있어서의 방향에 관한 정보(이하, 「방향 정보」라 함)를 취득한다. 방향 정보는, 미리 설정된 룸 좌표계로 나타난 정보이다. 방향 정보에는, 예를 들면, 치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보와, 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보가 포함된다.

치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보는, 치료실 내에 있어서 치료빔 조사문(18)이 환자(P)에게 치료빔(B)을 조사하는 방향을 나타내는 정보이다. 치료 장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 치료빔 조사문(18)이 고정되어 있는 구성인 경우도 있지만, 상술한 바와 같이, 예를 들면, 수직 방향과 수평 방향으로부터 치료빔(B)을 조사할 수 있는 구성이나, 치료빔 조사문(18)이 촬상 장치와 동일한 회전축에서 동시에 회전하여 다양한 방향으로부터 치료빔(B)을 조사할 수 있는 구성인 경우도 생각할 수 있다. 또한, 치료빔(B)은, 방사선의 빔을 주사(래스터 스캔)하거나, 소정의 크기의 평면 형상의 범위 내에 조사하거나 함에 의해, 환자(P)의 체내에 존재하는 종양의 영역(범위)에 조사될 경우도 있다. 즉, 치료빔(B)의 조사 방향은, 환자(P)의 체내의 종양에 실제로 조사될 때의 경로가 복수 존재할 경우도 있다. 이들 경우, 방향 취득부(106)는, 치료실 내에 있어서 치료빔(B)을 조사할 수 있는 모든 조사 방향(복수의 경로를 포함함)를, 치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보로서 취득한다.

침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보는, 치료실에 설치된 침대(12)에 의해 치료빔(B)을 조사할 때에 고정된 환자(P)를 이동시킬 수 있는 방향을 나타내는 정보이다. 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보에는, 침대(12)에 의해 환자(P)의 체위를 바꿀 수 있는 각도를 나타내는 정보도 포함한다. 예를 들면, 침대(12)는, 상술한 바와 같이, 병진 기구 및 회전 기구에 의해 육자유도로 위치 및 자세를 이동시킬 수 있다. 이 때문에, 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보는, 침대(12)에 있어서의 육자유도의 방향의 정보여도 된다. 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보는, 병진 기구 및 회전 기구에 설정할 수 있는 설정값의 범위를 나타내는 정보여도 된다. 상술한 바와 같이, 침대(12)가 육자유도보다 적은 자유도(예를 들면, 사자유도 등)로 이동할 경우, 방향 취득부(106)는, 침대(12)가 이동하는 자유도에 따른 정보를 취득한다. 침대(12)의 이동은, 치료실에 있어서 미리 설정된 룸 좌표계와는 다른 독자적인 좌표계에 따르고 있을 경우도 생각할 수 있다. 이 경우, 방향 취득부(106)는, 침대(12)가 따르고 있는 독자적인 좌표계에서의 이동 방향의 정보를, 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보로서 취득해도 된다.

방향 취득부(106)는, 취득한 치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보와, 침대(12)의 이동 방향을 나타내는 정보의 각각의 정보를, 방향 정보로서 이동량 계산부(120)에 출력한다.

이동량 계산부(120)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상과, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 체위를 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정한다. 이에 의해, 이동량 계산부(120)는, 조사하는 치료빔(B)에 의해 환자(P)의 체내의 종양에 주는 에너지가, 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지에 가까워지도록, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정한다. 이동량 계산부(120)는, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 치료 장치(10)가 구비하는 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 침대 제어부(14)는, 이동량 계산부(120)에 의해 출력된 이동량 신호(SM)에 따라, 현재의 환자(P)의 체위가 치료 계획 단계에 있어서의 환자(P)의 체위에 가까워지도록 침대(12)를 이동시킨다.

근사 화상 계산부(122)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상과, 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터와, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 제1 화상을 미소하게 이동시킨 근사 화상을 계산한다. 보다 구체적으로는, 근사 화상 계산부(122)는, 우선, 방향 정보가 나타내는 하나 내지 복수의 좌표축 각각에 대해 독립적으로, 룸 좌표 공간에 있어서 제1 화상을 미소하게 이동한 화상을 계산한다. 예를 들면, 침대의 육자유도의 이동 방향 각각으로, 소정 폭만큼 어긋난 6매의 화상을 계산한다. 다음으로, 이들 6매의 화상과, 이동 전의 화상과의 6매의 차분 화상을 계산하고, 또한 각각의 차분 화상에 대해 소정 폭의 역수를 승산한 근사 화상을 계산한다. 근사 화상 계산부(122)는, 계산한 근사 화상을 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 근사 화상 계산부(122)는, 레지스트레이션부(124)에 의해 출력된 이동량에 의해 이동한 제1 화상과, 제2 화상 사이에 어긋남이 있음을 나타내는 정보(제1 화상과 제2 화상의 어긋남량의 정보여도 됨)에 의거하여, 이동 후의 제1 화상에 대해 마찬가지인 수순에 따라 근사 화상을 계산하고, 계산한 근사 화상을 다시 레지스트레이션부(124)에 출력한다.

레지스트레이션부(124)는, 근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 근사 화상과, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상과, 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산한다. 근사 화상 계산부(122)가 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 체위가 변화하는 방향(자유도)마다 소정 폭만큼 어긋나서 생성되는 근사 화상을 계산했을 경우, 레지스트레이션부(124)는, 각각의 방향마다 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산한다. 레지스트레이션부(124)는, 계산한 어긋남량에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 현재의 환자(P)의 체위를 제1 화상에 찍힌 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다.

이동량 계산부(120)에서는, 현재의 환자(P)의 체위가 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞다고 판정될 때까지, 근사 화상 계산부(122)에 의한 근사 화상의 계산과, 레지스트레이션부(124)에 의한 어긋남량의 계산 및 침대(12)의 이동량의 결정을 반복한다. 이 판정은, 레지스트레이션부(124)가 행한다. 이 판정은, 이동량 계산부(120)가 구비하는 도시하지 않은 판정부가 행해도 된다. 이동량 계산부(120)에서는, 레지스트레이션부(124)가 현재의 환자(P)의 체위가 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞다고 판정했을 때에, 결정한 최종적인 침대(12)의 이동량(기울기나 거리 등을 포함함)을 나타내는 이동량 신호(SM)를, 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 침대 제어부(14)는, 이동량 계산부(120)에 의해 출력된 이동량 신호(SM)에 따라 병진 기구 및 회전 기구를 제어해서 침대(12)를 이동시켜, 침대(12)에 고정된 환자(P)의 체위가 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)에서는, 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있는 상태에 현재의 환자(P)의 체위를 맞춰, 방사선 치료를 행할 수 있다.

이하, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위해 침대(12)를 이동시키는 이동량을 결정하는 처리(이동량 계산 처리)의 흐름에 대해 설명한다. 도 3은, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서 침대(12)의 이동량을 계산하는 처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. 의용 화상 처리 장치(100)가 이동량 계산 처리를 행하기 전, 즉, 방사선 치료를 행하기 전(예를 들면 1주간정도 전)에는, 촬영한 제1 화상에 의거하여 치료 계획이 세워진다. 또한, 의용 화상 처리 장치(100)가 이동량 계산 처리를 행하기 직전, 즉, 방사선 치료를 개시하기 직전에는, 제2 화상이 촬영된다. 방사선 치료에 있어서는, 동일한 환자(P)를 치료하기 위해, 치료빔(B)의 조사를 복수 회(동일하지 않을 경우도 포함함)에 걸쳐 행하는 경우가 있다. 이 때문에, 동일한 환자(P)에 대한 방사선 치료가 2회째 이후인 경우에는, 전회의 치료 시 환자(P)의 위치를 맞춘 제2 화상을 제1 화상으로서 이용해서, 또 다른 치료 계획이 세워져도 된다.

본 발명은, 주로 치료 시스템(1)에 있어서 방사선 치료를 행할 때 환자(P)의 위치를 맞추는 처리에 착안한 것이기 때문에, 제1 화상과 제2 화상의 각각의 화상(여기에서는, CT 화상)을 촬영할 때의 처리에 관한 더 상세한 설명에 대해서는 생략한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서는, 제1 화상에 의거한 치료 계획이 완료하고, 치료 시스템(1)에 있어서 제2 화상의 촬영이 이미 완료해 있는 것으로서 설명한다.

우선, 의용 화상 처리 장치(100)가 이동량 계산 처리를 개시하면, 제1 화상 취득부(102)가 제1 화상과 그 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하고, 제1 화상 취득부(102)가 제2 화상과 그 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다(스텝 S100). 제1 화상 취득부(102)는, 취득한 제1 화상과 그 제1 화상의 파라미터를 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 출력한다. 제2 화상 취득부(104)는, 취득한 제2 화상과 그 제2 화상의 파라미터를 레지스트레이션부(124)에 출력한다.

다음으로, 방향 취득부(106)는, 치료실 내의 방향 정보를 취득한다(스텝 S102). 방향 취득부(106)는, 취득한 방향 정보를 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 출력한다.

다음으로, 근사 화상 계산부(122)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상과 그 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터와, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 제1 화상의 근사 화상을 계산한다(스텝 S104). 근사 화상 계산부(122)는, 계산한 근사 화상을 레지스트레이션부(124)에 출력한다.

다음으로, 레지스트레이션부(124)는, 근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 근사 화상과, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상과 그 제2 화상의 파라미터에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상 사이의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산한다(스텝 S106).

다음으로, 레지스트레이션부(124)는, 계산한 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량이, 제1 화상과 제2 화상의 어긋남이 없다고 판정할 수 있는 어긋남량 이내인지의 여부를 판정한다(스텝 S108). 환언하면, 레지스트레이션부(124)는, 현재의 환자(P)의 체위가 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞는 지의 여부를 판정한다. 현재의 환자(P)의 체위가 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞다는 것은, 예를 들면, 계산한 제1 화상과 제2 화상 사이의 어긋남량이, 미리 정해진 어긋남량의 허용 범위를 나타내는 역치 이내인 것이다.

스텝 S108에 있어서의 판정의 결과, 제1 화상과 제2 화상의 어긋남이 있다고 판정했을 경우, 레지스트레이션부(124)는, 계산한 제1 화상과 제2 화상에 어긋남이 있음을 나타내는 정보를, 근사 화상 계산부(122)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리는, 스텝 S104로 돌아가서, 스텝 S104~스텝 S108의 처리를 반복한다. 즉, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상 계산부(122)에 의한 제1 화상의 근사 화상의 계산과, 레지스트레이션부(124)에 의한 제1 화상과 제2 화상 사이의 어긋남량의 계산, 및 계산한 어긋남량의 판정을 반복한다.

한편, 스텝 S108에 있어서의 판정의 결과, 제1 화상과 제2 화상 사이에 어긋남이 없다고 판정했을 경우, 레지스트레이션부(124)는, 계산한 제1 화상과 제2 화상의 어긋남량에 의거하여 침대(12)의 이동량을 결정한다. 그리고, 레지스트레이션부(124)는, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다(스텝 S110).

이에 의해, 치료 시스템(1)에서는, 침대 제어부(14)가, 의용 화상 처리 장치(100)(보다 구체적으로는, 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124))에 의해 출력된 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시켜, 환자(P)의 위치가 실제로 이동된다.

다음으로, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에 있어서, 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 구성 요소가 행하는 처리(처리 방법)의 일례에 대해 설명한다.

우선, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서 이동량 계산 처리를 행하기 전에 행해지는 치료 계획에 대해 설명한다. 치료 계획에서는, 환자(P)에게 조사하는 치료빔(B)(방사선)의 에너지, 조사 방향, 조사 범위의 형상, 복수 회로 나눠 치료빔(B)을 조사할 경우에 있어서의 선량의 배분 등을 정한다. 보다 구체적으로는, 우선, 치료 계획의 입안자(의사 등)가, 치료 계획 단계에 있어서 촬영한 제1 화상(예를 들면, CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영한 CT 화상)에 대해, 종양(병소)의 영역과 정상인 조직의 영역의 경계, 종양과 그 주변에 있는 중요한 장기의 경계 등을 지정한다. 그리고, 치료 계획에서는, 치료 계획의 입안자(의사 등)가 지정한 종양에 관한 정보로부터 산출한, 환자(P)의 체표면으로부터의 종양의 위치까지의 깊이나, 종양의 크기에 의거하여, 치료빔(B)을 조사하는 방향(치료빔(B)이 통과하는 경로)이나 강도 등을 결정한다.

종양의 영역과 정상인 조직의 영역의 경계의 지정은, 종양의 위치 및 체적을 지정하는 것에 상당한다. 이 종양의 체적은, 육안적 종양 체적(Gross Tumor Volume：GTV), 임상적 표적 체적(Clinical Target Volume：CTV), 내적 표적 체적(Internal Target Volume：ITV), 계획 표적 체적(Planning Target Volume：PTV) 등이라 불리고 있다. GTV는, 화상으로부터 육안으로 확인할 수 있는 종양의 체적이고, 방사선 치료에 있어서는, 충분한 선량의 치료빔(B)을 조사할 필요가 있는 체적이다. CTV는, GTV와 치료해야 할 잠재성의 종양을 포함하는 체적이다. ITV는, 예측되는 생리적인 환자(P)의 움직임 등에 의해 CTV가 이동하는 것을 고려해서, CTV에 미리 정해진 여유(마진)를 부가한 체적이다. PTV는, 치료를 행할 때 행하는 환자(P)의 위치 맞춤에 있어서의 오차를 고려해서, ITV에 마진을 부가한 체적이다. 이들 체적에는, 하기 식 (1)의 관계가 성립되고 있다.

[수식 1]

한편, 방사선의 감수성이 높고, 조사된 방사선의 선량의 영향이 강하게 나타나는 종양의 주변에 위치하는 중요한 장기의 체적은, 위험 장기(Organ At Risk：OAR)라 불리고 있다. 이 OAR에 미리 정해진 여유(마진)를 부가한 체적으로서 계획 위험 장기 체적(Planning Organ At Risk Volume：PRV)이 지정된다. PRV는, 방사선에 의해 파괴하고 싶지 않은 OAR을 피해서 방사선을 조사시키는 체적(영역)을 마진으로서 부가해서 지정된다. 이들 체적에는, 하기 식 (2)의 관계가 있다.

[수식 2]

치료 계획 단계에 있어서는, 실제의 치료에 있어서 생길 가능성이 있는 오차를 고려한 마진에 의거하여, 환자(P)에게 조사하는 치료빔(B)(방사선)의 방향(경로)이나 강도를 결정한다.

그 후, 방사선 치료의 치료 단계에 있어서, 의용 화상 처리 장치(100)가 이동량 계산 처리를 행할 때, 우선, 제1 화상 취득부(102)는, 제1 화상과 그 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하여 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 출력한다. 제2 화상 취득부(104)는, 치료를 개시하기 직전의 환자(P)의 제2 화상과 그 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하여 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 방향 취득부(106)는, 치료실 내에 있어서의 방향 정보를 취득하여 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 출력한다.

상술한 바와 같이, 제1 화상과 제2 화상은, 함께 삼차원의 CT 화상이다. 그리고, 제2 화상을 촬영할 때에는, 환자(P)의 체위를, 제1 화상을 촬영했을 때와 마찬가지인 체위에 가깝게 한 상태로 하고 있다. 그러나, 제2 화상은, 환자(P)의 체위를, 제1 화상을 촬영했을 때와 완전하게 동일한 체위로 촬영하는 것은 곤란하다. 즉, 환자(P)의 체내의 상태에 변화를 억제하는 것이나, 고정구를 사용해도 동일한 체위로 고정하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 제1 화상과 제2 화상의 각각을 소정의 삼차원 공간 내에 가상적으로 동일하게 배치했다고 해도, 약간(예를 들면, 수mm)의 어긋남이 생겨 버려, 제2 화상을 촬영하는 것만으로는, 제1 화상을 촬영했을 때의 환자(P)의 체위를 재현하는 것은 곤란하다. 그래서, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 이동량 계산 처리에 있어서, 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)가 제1 화상의 근사 화상을 계산하고, 레지스트레이션부(124)가, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산해서, 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 체위와 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 체위의 위치를 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정한다. 즉, 의용 화상 처리 장치(100)는, 이동량 계산 처리에 의해, 제1 화상을 촬영했을 때의 환자(P)의 체위를 재현하기 위한 침대(12)의 이동량을 결정한다. 소정의 삼차원 공간이란, 치료실에 있어서 미리 설정된 룸 좌표계의 공간의 것이다.

(이동량의 계산 방법)

다음으로, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리에 있어서 이동량 계산부(120)가 침대(12)를 이동시키는 이동량을 계산하는 계산 방법에 대해 설명한다. 우선, 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 있어서의 근사 화상의 계산 방법에 대해 설명한다.

이하의 설명에 있어서는, 룸 좌표계에 따른 소정의 삼차원 공간 내에 가상적으로 배치한 제1 화상이 포함하는 화소(복셀)를 Ii(V)로 한다. 화소 Ii(V)에 있어서, 수식 (3)은 룸 좌표계 내에서의 삼차원의 위치를 나타내고, V는 제1 화상을 소정의 삼차원 공간 내에 배치했을 때의 위치 및 자세의 벡터를 나타낸다. 벡터(V)는, 방향 취득부(106)로부터 출력된 방향 정보가 나타내는 축의 수와 동일한 차원이고, 예를 들면, 상기 육자유도의 경우에는 육차원의 벡터이다.

[수식 3]

벡터(V)는, 상술한 바와 같이, 침대(12)의 이동을 제어할 때의 자유도의 방향에 따른 적은 차원 수여도 된다. 예를 들면, 침대(12)의 이동을 제어하는 자유도의 방향이 사자유도 방향인 경우, 벡터(V)는, 사차원의 벡터여도 된다. 한편, 벡터(V)는, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 침대(12)의 이동 방향에 치료빔(B)의 조사 방향을 더함에 의해, 차원 수를 많이 해도 된다. 예를 들면, 방향 정보에 포함되는 치료빔(B)의 조사 방향이, 수직 방향과 수평 방향의 2방향이고, 침대(12)의 이동 방향이 육자유도의 방향인 경우, 벡터(V)는, 합계에서 팔차원의 벡터여도 된다.

근사 화상 계산부(122)는, 제1 화상을 미소한 이동량(ΔV)만큼 이동(병진 및 회전)시킨 근사 화상을 계산한다. 여기에서, 이동량(ΔV)은, 파라미터로서 미리 설정된 미소한 이동량이다. 근사 화상 계산부(122)는, 제1 화상이 포함하는 각각의 화소 Ii(V)에 대응하는 근사 화상이 포함하는 각각의 화소 Ii(V＋ΔV)를, 하기 식 (4)와 테일러 전개에 의해 계산(근사)한다.

[수식 4]

상기 식 (4)에 있어서, 우변의 제3 항의 ε은, 화소 Ii(V＋ΔV)에 있어서의 2차 이후를 한꺼번에 표기한 항이다. ∇i(V)는, 벡터(V)가 뻗는 삼차원 공간의 자유도마다 변화하는 벡터의 변화량을 나타내는 일차 미분의 값이다. ∇i(V)는, 이동 전(근사 전)의 제1 화상과 미소하게 이동시킨 근사 화상에 있어서 룸 좌표계 내에서 동일한 위치 i에 있는, 대응하는 화소의 화소값(예를 들면, CT값)의 변화량을 나타내는 벡터(V)와 동일한 차원 수의 벡터로 나타난다. 예를 들면, 침대(12)의 이동 방향이 육자유도의 방향인 경우, 제1 화상에 있어서 룸 좌표계의 중심의 위치 i에 있는 화소 Ii(V)에 대응하는 육차원의 벡터 ∇i(V)는, 하기 식 (5)로 나타난다.

[수식 5]

상기 식 (5)에 있어서, Δθx, Δθy, 및 Δθz는, 룸 좌표계에 있어서의 3축을 x축, y축, 및 z축으로 했을 경우에 있어서의 각각의 축을 중심으로 한 회전 각도를 나타내고, Δtx, Δty, 및 Δtz는, 각각의 축에 병진하는 이동량을 나타낸다. 상기 식 (5)에 있어서의 우변의 각각의 요소는, 제1 화상의 룸 좌표계의 위치 i에 있어서의 화소값을 나타낸다. 예를 들면, 상기 식 (5)에 있어서의 우변의 제1 요소「수식 (6)」은, 제1 화상의 룸 좌표계의 위치 i에 있는 화소 Ii(V)를, x축 둘레로 회전 각도 Δθx 만큼 회전시켰을 때의 화소값이다. 이 경우의 수식 (7)은, 하기 식 (8)로 나타난다. 상기 식 (5)의 우변에 있어서의 그 밖의 요소도 마찬가지로 나타낼 수 있지만, 각각의 요소에 관한 상세한 설명은 생략한다.

[수식 6]

[수식 7]

[수식 8]

근사 화상 계산부(122)는, 상술한 바와 같이 제1 화상을 미소한 이동량(ΔV)만큼 이동(병진 및 회전)시키는 계산을 행한 근사 화상을, 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 근사 화상 계산부(122)는, 레지스트레이션부(124)에 의해 제1 화상과 제2 화상에 어긋남이 있음을 나타내는 정보가 출력된 경우, 또한 미소한 이동량(ΔV)만큼 제1 화상을 이동(병진 및 회전)시킨 새로운 근사 화상을 마찬가지로 계산하고, 계산을 행한 새로운 근사 화상을 레지스트레이션부(124)에 출력한다.

다음으로, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리에 있어서, 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124)가 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산하는 계산 방법에 대해 설명한다.

여기에서, 레지스트레이션부(124)가 구하고자 하는 제1 화상과 제2 화상 사이의 위치 및 자세의 어긋남량이, 이동량(ΔV)인 것으로 하면, 이 어긋남량은, 하기 식 (9)를 사용해서 구할 수 있다. 하기 식 (9)는, Lucas-Kanade법(LK법)의 최적화 방법의 사고 방식(알고리즘)에 의거하여 어긋남량(이동량(ΔV))을 구하는 식의 일례이다.

[수식 9]

상기 식 (9)에 있어서, Ω는, 룸 좌표계에 있어서 제1 화상과 제2 화상이 겹쳐져 있는 영역에 포함되는 화소 Ii(V)의 위치 i를 모두 포함하는 집합이다. 집합(Ω)은, 치료 계획에 있어서 입안자(의사 등)가 지정한 PTV나, GTV, OAR 등, 종양의 영역에 치료빔(B)을 조사할 때에 임상적으로 의미가 있는 공간적인 영역을 나타내는 위치의 집합이어도 된다. 또한, 집합(Ω)은, 룸 좌표계의 빔 조사 위치를 중심으로 한 소정의 크기의 공간(구체, 입방체, 직방체) 영역을 나타내는 위치의 집합이어도 된다. 소정의 크기란, 환자(P)의 크기, 또는 평균적인 인체의 크기에 의거하여 설정한다. 집합(Ω)은, 또는, PTV나 GTV를 소정의 스케일로 넓힌 범위로 해도 된다.

레지스트레이션부(124)는, 상기 식 (9)의 우변의 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서, 제1 화상과 제2 화상을 비교한다. 비용 함수 E(ΔV, Ω)는, 하기 식 (10)으로 나타난다.

[수식 10]

상기 식 (10)에 있어서, Ti(V)는, 룸 좌표계의 위치 i에 있는, 벡터(V)의 제2 화상이 포함하는 각각의 화소의 화소값(예를 들면, CT값)을 나타낸다.

레지스트레이션부(124)가 제1 화상과 제2 화상을 비교하기 위해 사용하는 비용 함수 E(ΔV, Ω)는, 하기 식 (11)로 나타나는 바와 같은, 연결하고 있지 않은 2개의 공간으로 설정되는 비용 함수여도 된다.

[수식 11]

레지스트레이션부(124)가 제1 화상과 제2 화상을 비교하기 위해 사용하는 비용 함수 E(ΔV, Ω)는, 룸 좌표계의 위치 i에 따른 가중치를 지정하는 함수 수식 (12)를 사용해서 하기 식 (13)과 같이 표시되는 비용 함수여도 된다.

[수식 12]

[수식 13]

함수 수식 (12)에 있어서, w(i)는, 위치 i와 조사한 치료빔(B)의 경로에 따른 값을 반환값으로서 되돌리는 함수이다. 함수 w(i)는, 예를 들면, 위치 i가 치료빔(B)이 통과하는 경로 상의 위치인 경우에는 "1", 치료빔(B)이 통과하는 경로 상의 위치가 아닐 경우에는 "0"이라는 2값을 되돌리는 함수이다. 함수 w(i)는, 예를 들면, 위치 i와 치료빔(B)이 통과하는 경로 사이의 거리가 가까울 수록 반환값이 높아지는 함수여도 된다.

함수 w(i)는, 예를 들면, 위치 i와, 치료 계획에 있어서 입안자(의사 등)가 지정한 PTV나, GTV, OAR 등, 종양의 영역에 치료빔(B)을 조사할 때에 임상적으로 의미가 있는 공간적인 영역을 나타내는 위치의 집합에 따른 값을 반환값으로서 되돌리는 함수여도 된다. 함수 w(i)는, 예를 들면, 위치 i가 공간적인 영역을 나타내는 위치의 집합인 경우에는 "1", 위치 i가 공간적인 영역을 나타내는 위치의 집합이 아닌 경우에는 "0"이라는 2값을 되돌리는 함수여도 된다. 함수 w(i)는, 예를 들면, 위치 i와 공간적인 영역 사이의 거리가 가까울 수록 반환값이 높아지는 함수여도 된다.

근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 근사 화상에 의거하여 상기 식 (9)는, 하기 식 (14)와 같이 다시쓸 수 있다.

[수식 14]

상기 식 (14)에 있어서는, 근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 근사 화상의 화소 Ii(V＋ΔV)를 나타내는 상기 식 (4)에 있어서의 우변의 제3 항의 ε을 무시하고 있다. 이것은, 상기 식 (4)에 있어서 2차 이후를 한꺼번에 표기한 ε은, 극소의 값이기 때문에, 무시해도 이후의 처리에 큰 영향을 주지 않기 때문이다.

상기 식 (14)의 우변에 대해, 이동량(ΔV)의 극소값을 구하기 위해, 우변을 이동량(ΔV)에서 미분해서 0으로 두면, 이동량(ΔV)은, 하기 식 (15)로 나타난다.

[수식 15]

여기에서, 상기 식 (15)에 있어서의 우변의 H는, 하기 식 (16)이다.

[수식 16]

레지스트레이션부(124)는, 상기 식 (15)에 의해 구한 이동량(ΔV)을 사용해서, 제1 화상의 위치 및 자세의 벡터(V)를, 하기 식 (17)과 같이 갱신한다.

[수식 17]

상기 식 (17)에 있어서는, 갱신 후의 제1 화상의 위치 및 자세의 벡터(V)를, 벡터(V1)로 하고 있다.

레지스트레이션부(124)는, 갱신 후의 제1 화상의 벡터(V1)의 변화가 적게 될 때까지, 상기 식 (15)에 의한 이동량(ΔV)의 계산을 반복한다. 벡터(V1)의 변화가 적게 될 때까지란, 이동량(ΔV)의 노름, 즉, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량이, 소정의 역치 이하가 되는 것이다. 환언하면, 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 체위가, 제1 화상에 찍힌 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞다고 판정되는 것이다. 이동량(ΔV)의 노름이란, 벡터의 노름이면 되고, 예를 들면, l0노름, l1노름, 혹은 l2노름 중 어느 하나를 사용한다.

집합(Ω)이 상술한 바와 같이 PTV나 GTV인 영역의 경우, 제1 화상의 위치 및 자세가 갱신되면, 집합(Ω)의 요소도 갱신할 필요가 있다. 즉, 집합(Ω)은, 룸 좌표계에 있어서의 좌표 위치의 집합이고, 제1 화상의 룸 좌표계에서의 이동에 수반해서 위치가 변하기 때문이다. 이러한 갱신을 불필요로 하기 위해, 위치 및 자세가 갱신되는 제1 화상에는, 집합(Ω)을 규정하는 영역이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 치료 직전에 촬영된 CT 화상(지금까지의 제2 화상)을 제1 화상으로 하고, 치료 계획 정보를 포함하는 CT 화상(지금까지의 제1 화상)을 제2 화상과 교체해도 된다.

레지스트레이션부(124)에 있어서의 이동량(ΔV)의 계산의 반복은, 미리 설정된 반복 계산 횟수를 초과할 때까지로 해도 된다. 이 경우, 레지스트레이션부(124)가 이동량(ΔV)의 계산에 요하는 시간을 짧게 할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 미리 설정된 반복 계산 횟수를 초과한 시점에서 레지스트레이션부(124)는 이동량(ΔV)의 계산을 종료하지만, 이동량(ΔV)의 노름이 소정의 역치 이하가 된다고는 할 수 없다. 환언하면, 환자(P)의 위치 맞춤의 계산에 실패하고 있을 가능성이 높은 경우도 생각할 수 있다. 이 경우, 레지스트레이션부(124)는, 미리 설정된 반복 계산 횟수를 초과한 것에 의해 이동량(ΔV)의 계산을 종료한 것을 나타내는 경고 신호를, 예를 들면, 의용 화상 처리 장치(100) 또는 치료 시스템(1)이 구비하는 도시하지 않은 경고부에 출력하도록 해도 된다. 이에 의해, 도시하지 않은 경고부가, 환자(P)의 위치 맞춤의 계산에 실패하고 있을 가능성이 있음을, 의사 등의 방사선 치료의 실시자, 즉, 치료 시스템(1)의 이용자에게 통지할 수 있다.

레지스트레이션부(124)는, 상술한 바와 같이 계산한 이동량(ΔV), 즉, 제1 화상과 제2 화상 사이의 위치 및 자세의 어긋남량을, 상기 식 (5)에 있어서의 각각의 자유도마다 계산한다. 그리고, 레지스트레이션부(124)는, 계산한 각각의 자유도마다의 어긋남량에 의거하여, 침대(12)의 이동량(병진량 및 회전량)을 결정한다. 이 때, 레지스트레이션부(124)는, 예를 들면, 제1 화상으로부터 근사 화상을 계산할 때에 이동한 이동량(ΔV)을 각각의 자유도마다 합계한다. 그리고, 레지스트레이션부(124)는, 현재의 환자(P)의 위치를, 합계한 이동량만큼 이동시키도록 하는 침대(12)의 이동량을, 각각의 자유도마다 결정한다. 그리고, 레지스트레이션부(124)는, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다.

이러한 처리에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상 계산부(122)가, 제1 화상으로부터 근사 화상을 계산하고, 레지스트레이션부(124)가, 근사 화상과 제2 화상에 의거하여, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량을 계산한다. 즉, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상과 제2 화상에 의거하여, 치료빔(B)의 조사 방향(경로)의 어긋남을 판정한다. 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상의 계산과 어긋남량의 계산을 반복한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상과 제2 화상의 계산한 어긋남량이 소정의 역치 이하가 되면, 지금까지 계산한 어긋남량의 총합에 의거하여, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위해 침대(12)를 이동시키는 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 환언하면, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지에 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있도록, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정하여 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)에서는, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에 의해 결정된 침대(12)의 이동량에 따라 실제로 환자(P)를 이동시켜서, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 치료빔(B)을 종양에 조사할 수 있어, 계획대로 방사선 치료를 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상 계산부(122)가, 침대 제어부(14)가 침대(12)의 이동 방향을 제어할 수 있는 자유도에 대응한 벡터(상기 식 (5) 참조)에 의거하여, 제1 화상을 미소한 이동량(ΔV)만큼 이동(병진 및 회전)시킨 근사 화상을 계산한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 레지스트레이션부(124)가, 근사 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산한다. 이 때문에, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 종래와 같이 제1 화상과 제2 화상을 그대로 사용해서 환자(P)의 위치 맞춤을 행하는 것보다, 삼차원의 CT 화상끼리의 화상 대조에 의한 환자(P)의 위치 맞춤을, 보다 고속으로 행할 수 있다. 또한, 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서 대조에 사용하는 근사 화상은, 제1 화상을 미소한 이동량(ΔV)만큼 이동시킨 것이고, 환자(P)의 위치 맞춤의 정밀도는, 이동량(ΔV)에 따른 높은 정밀도로 된다.

의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상의 계산과 어긋남량의 계산을 반복할 때, 제1 화상을 이동(병진 및 회전)시킨 새로운 근사 화상을 계산한다. 환언하면, 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에서는, 근사 화상과 어긋남량의 계산의 반복에 있어서, 근사 화상을 다시 만든다. 이 때문에, 의용 화상 처리 장치(100) 또는 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)에서는, 근사 화상을 계산하는 원래의 화상(여기에서는, 제1 화상)의 화상 사이즈를, 어긋남량을 계산하는 기준의 화상(여기에서는, 제2 화상)보다 작게 한 쪽이, 반복 행하는 근사 화상의 계산의 부하를 적게 하는, 즉, 근사 화상의 계산 시간을 단축할 수 있다.

상술한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 제1 화상 취득부(102)가, 치료 전에 촬영된 환자(P)의 제1 화상과, 그 제1 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하고, 제2 화상 취득부(104)가, 치료를 개시하기 직전에 촬영된 환자(P)의 제2 화상과, 그 제2 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다. 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 방향 취득부(106)가, 치료실 내에 있어서의 방향에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)가, 제1 화상과, 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터와, 방향 정보에 의거하여, 제1 화상을 변환(근사)한 근사 화상을 계산한다. 또한, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124)가, 근사 화상과, 제2 화상과, 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100)에서는, 레지스트레이션부(124)가, 계산한 어긋남량이 제2 화상에 찍힌 현재의 환자(P)의 체위와, 제1 화상에 찍힌 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞는다고 판정했을 경우에, 계산한 어긋남량에 의거하여 침대(12)의 이동량, 즉, 최종적인 환자(P)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)에서는, 침대 제어부(14)가, 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시킴에 의해, 환자(P)의 위치가 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)에서는, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있는 상태에 현재의 환자(P)의 위치를 맞춰, 계획대로의 방사선 치료를 행할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(100)는, 환자(P)의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득하는 제1 화상 취득부(102)와, 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 환자(P)의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득하는 제2 화상 취득부(104)와, 치료실에 있어서의 환자(P)에의 치료빔(B)의 조사 방향에 관한 방향 정보를 취득하는 방향 취득부(106)와, 제1 화상에 설정된 치료빔(B)의 경로와 조사 방향에 관한 방향 정보에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 위치를 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력하는 이동량 계산부(120)를 구비한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)는, 제1 화상 취득부(102)가 취득한 제1 화상과, 제2 화상 취득부(104)가 취득한 제2 화상과, 방향 취득부(106)가 취득한 방향 정보에 의거하여, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량을 계산하여, 현재의 환자(P)의 위치를 치료 계획 단계에 있어서 제1 화상을 촬영했을 때의 위치에 맞추기 위한 이동량을 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 이동량 계산부(120)는, 치료빔(B)의 경로와 조사 방향에 관한 방향 정보에 의거하여, 제1 화상을 환자(P)의 체위가 변화하는 자유도마다 소정 폭(예를 들면, 미소한 이동량) 어긋나서 생성(변환(근사))되는 근사 화상을 계산하는 근사 화상 계산부(122)와, 근사 화상을 사용해서 제1 화상과 제2 화상의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 이동량을 결정하고, 결정한 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력하는 레지스트레이션부(124)를 구비해도 된다. 상기 설명한 바와 같이, 이동량 계산부(120)는, 치료빔(B)의 경로와 조사 방향에 관한 방향 정보에 의거하여, 제1 화상을 평면에 사상(寫象)한 이차원의 근사 화상을 계산하는 근사 화상 계산부(122)와, 근사 화상을 사용해서 제1 화상과 제2 화상의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 이동량을 결정하고, 결정한 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력하는 레지스트레이션부(124)를 구비해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100)는, 제1 화상을 근사한 근사 화상을 계산하고, 근사 화상(환언하면, 제1 화상)과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 현재의 환자(P)의 체위를 제1 화상에 찍힌 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력할 수 있다.

(제2 실시형태)

이하, 제2 실시형태에 대해 설명한다. 제1 실시형태에서는, 소정의 삼차원 공간(룸 좌표계) 내에 제1 화상과 제2 화상의 각각을 가상적으로 배치하고, 제1 화상과 제2 화상의 각각에 있어서 공간적으로 동일한 위치 i에서의 화소값의 차분이 작아지도록 침대(12)의 이동량을 계산하는 계산 방법에 대해 설명했다. 그러나, 이 계산 방법에서는, 제1 화상과 제2 화상의 각각에 있어서의 화소값의 차분은 작아지는 것이, 반드시, 방사선 치료에 있어서 중요한 치료 계획에 있어서 입안자(의사 등)가 지정한 종양에 대한 치료빔(B)의 선량 분포까지 일치하도록 계산된다고는 할 수 없다. 방사선(여기에서는, 치료빔(B))은, 물질을 통과할 때에 에너지를 잃기 때문에, 치료 계획에서는 CT 화상을 사용해서 가상적으로 조사한 방사선의 에너지 손실량을 계산함에 의해, 방사선의 조사 방법을 정하는 것이 행해진다. 이 것을 고려하면, 치료 단계에 있어서 환자(P)의 위치를 맞출 때는, 조사하는 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 존재하는 환자(P)의 체내의 조직도 일치하고 있는 것이 중요해진다. 그래서, 제2 실시형태에서는, 조사하는 치료빔(B)에 의해 환자(P)의 체내의 종양에 주는 에너지가 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지에 보다 가까워지도록, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정하기 위한 구성 및 계산 방법을 제안한다.

제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템의 구성은, 도 1에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)의 구성에 있어서, 의용 화상 처리 장치(100)가 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)로 대체된 구성이다. 이하의 설명에 있어서는, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템을, 「치료 시스템(2)」이라 한다.

이하의 설명에 있어서는, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)의 구성 요소에 있어서, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)의 구성 요소와 마찬가지인 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하고, 각각의 구성 요소에 관한 상세한 설명은 생략하고, 상위점을 중심으로 설명한다.

의용 화상 처리 장치(200)는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, CT 촬영 장치(16)에 의해 출력된 CT 화상에 의거하여, 방사선 치료를 행할 때 환자(P)의 위치를 맞추기 위한 처리를 행하고, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사하는 치료빔(B)의 조사 방향을 치료 계획 단계에 있어서 설정한 방향에 맞추기 위해 침대(12)를 이동시키는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)보다, 조사하는 치료빔(B)에 의해 환자(P)의 체내의 종양에 주는 에너지가 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지에 가까워지는 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있다.

이하, 치료 시스템(2)을 구성하는 의용 화상 처리 장치(200)의 구성에 대해 설명한다. 도 4는, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 의용 화상 처리 장치(200)는, 예를 들면, 제1 화상 취득부(102)와, 제2 화상 취득부(104)와, 방향 취득부(106)와, 이동량 계산부(220)를 구비한다. 이동량 계산부(220)는, 예를 들면, 적분 화상 계산부(221)와, 근사 화상 계산부(222)와, 레지스트레이션부(124)를 구비한다. 적분 화상 계산부(221)는, 예를 들면, 제1 적분 화상 계산부(221-1)와, 제2 적분 화상 계산부(221-2)를 구비한다.

적분 화상 계산부(221)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상에 대응하는 적분 화상(이하, 「제1 적분 화상」이라 함)와, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상에 대응하는 적분 화상(이하, 「제2 적분 화상」이라 함)의 각각을 계산한다. 적분 화상 계산부(221)는, 제1 적분 화상을 근사 화상 계산부(222)에, 제2 적분 화상을 레지스트레이션부(124)에, 각각 출력한다. 적분 화상은, 화상 내에 있어서 치료빔(B)의 조사 경로를 따라, 화소값을 적분한 화상이다.

제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상과, 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터와, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 제1 화상 내를 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 존재하는 화소(복셀)의 화소값(CT값)을 적분한 제1 적분 화상을 계산한다. 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 계산한 제1 적분 화상을 근사 화상 계산부(222)에 출력한다. 이 때, 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 제1 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터도, 제1 적분 화상과 함께 근사 화상 계산부(222)에 출력해도 된다.

제2 적분 화상 계산부(221-2)는, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상과, 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터와, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 의거하여, 제2 화상 내를 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 존재하는 화소(복셀)의 화소값(CT값)을 적분한 제2 적분 화상을 계산한다. 제2 적분 화상 계산부(221-2)는, 계산한 제2 적분 화상을 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 이 때, 제2 적분 화상 계산부(221-2)는, 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터도, 제2 적분 화상과 함께 레지스트레이션부(124)에 출력해도 된다.

근사 화상 계산부(222)는, 적분 화상 계산부(221)가 구비하는 제1 적분 화상 계산부(221-1)에 의해 출력된 제1 적분 화상에 의거하여, 제1 화상을 변환(근사)한 근사 화상을 계산한다. 근사 화상 계산부(222)는, 계산한 근사 화상을 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 근사 화상 계산부(222)에 있어서의 근사 화상의 계산 방법은, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100) 내의 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)에 있어서의 근사 화상의 계산 방법과 마찬가지로 생각할 수 있다.

여기에서, 적분 화상 계산부(221)에 의한 적분 화상의 계산 방법의 개략에 대해, 제1 화상에 대응하는 제1 적분 화상을 계산하는 제1 적분 화상 계산부(221-1)를 예로서 설명한다. 제1 적분 화상 계산부(221-1)에 의한 제1 적분 화상의 계산에서는, 우선, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상에 포함되는 화소 중에서, 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 위치하는 화소를 추출한다. 치료빔(B)이 통과하는 경로는, 방향 취득부(106)에 의해 출력된 방향 정보에 포함되는 치료빔(B)의 조사 방향으로 의거하여, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사된 치료빔(B)이 환자(P)를 통과하는 경로를, 룸 좌표계의 삼차원의 좌표로서 얻을 수 있다. 치료빔(B)이 통과하는 경로는, 룸 좌표계의 삼차원의 좌표로 표시되는 치료빔 조사문(18)의 위치를 기점으로 한 삼차원의 벡터로서 얻어도 된다.

이하, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사하는 치료빔(B)의 조사 방향에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 치료빔(B)의 경로가 삼차원의 벡터인 것으로 한다. 도 5는, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에 있어서의 방사선(치료빔(B))의 출사와 방사선(치료빔(B))의 조사 대상(TG)(환자(P)의 체내에 존재하는 종양)의 관계의 일례를 설명하는 도면이다. 도 5에는, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사한 치료빔(B)이 조사 대상(TG)인 환자(P)의 체내에 존재하는 종양의 영역(범위)에 도달할 때까지의 경로의 일례를 나타내고 있다. 도 5는, 치료빔 조사문(18)으로부터 치료빔(B)을 출사하는 구성인 경우의 일례이다.

치료빔 조사문(18)이 치료빔(B)을 출사하는 구성인 경우, 치료빔 조사문(18)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 평면 형상의 출사구를 갖고 있다. 치료빔 조사문(18)으로부터 출사된 치료빔(B)은, 콜리메이터(18-1)를 경유해서 조사 대상(TG)의 종양에 도달한다. 즉, 치료빔 조사문(18)으로부터 출사된 치료빔(B) 중, 콜리메이터(18-1)를 통과한 치료빔(B')만이, 조사 대상(TG)의 종양에 도달한다. 콜리메이터(18-1)는, 불필요한 치료빔(B")을 차단하기 위한 금속제의 기구이다. 콜리메이터(18-1)는, 치료빔(B)이 환자(P)의 체내에 존재하는 종양 이외의 영역에 조사되지 않도록 하기 위해, 예를 들면, 조사 대상(TG)의 종양의 형상에 맞춰 치료빔(B)이 통과하는 영역이 조정된다. 콜리메이터(18-1)는, 예를 들면, 불필요한 치료빔(B")을 차단하는 영역을 기계적으로 변화시킬 수 있는 멀티리프 콜리메이터 등이어도 된다. 도 5에는, 치료빔(B) 중, 콜리메이터(18-1)를 통과한 치료빔(B')이, 제1 화상(FI) 내의 조사 대상(TG)의 종양에 조사될 경우의 일례를 모식적으로 나타내고 있다. 이 경우, 치료빔(B')의 경로에 있어서의 기점은, 치료빔 조사문(18)의 평면 형상의 출사구의 범위 내에 위치하는 치료빔(B')의 출사점의 위치이다. 치료빔 조사문(18)의 삼차원의 위치는, 예를 들면, 출사구의 평면의 중심의 위치(좌표)이다.

방향 취득부(106)는, 치료빔(B')의 조사 방향을 치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보로서 포함하는 방향 정보를, 제1 적분 화상 계산부(221-1)에 출력한다. 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 치료빔(B')이 제1 화상(FI) 내의 조사 대상(TG)의 종양까지 도달하는 경로를, 소정의 삼차원 공간 내에 조사되는 치료빔(B')의 경로로 한다. 여기에서, 조사 대상(TG)의 종양 위치를 룸 좌표계에서의 위치 i에 의해 나타내고, 그 위치에 도달하는 치료빔(B')의 경로 b(i)는, 삼차원 벡터의 집합에 의해, 하기 식 (18)과 같이, 이산적으로 나타낼 수 있다.

[수식 18]

각각의 경로의 기점, 즉, 삼차원의 벡터 b(i)의 기점은, 각각의 경로 b(i)에서 조사 대상(TG)의 종양까지 도달하는 치료빔(B')의 출사점의 위치이다. 이 기점의 삼차원 위치를 S로 나타낸다. 또한, Ω는 제1 실시형태에 있어서의 상기 식 (9)의 정의와 마찬가지로, 조사 대상(TG)의 종양 위치, 즉, PTV나 GTV의 룸 좌표계에서의 위치의 집합이다.

도 6은, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에 있어서의 방사선(치료빔(B))의 출사와 방사선(치료빔(B))의 조사 대상(TG)(환자(P)의 체내에 존재하는 종양)의 관계의 다른 일례를 설명하는 도면이다. 도 6에도, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사한 치료빔(B)이 조사 대상(TG)인 환자(P)의 체내에 존재하는 종양의 영역(범위)에 도달할 때까지의 경로의 일례를 나타내고 있다. 도 6은, 치료빔 조사문(18)이, 출사한 치료빔(B)을 주사하는 구성인 경우의 일례이다. 이 구성의 경우, 치료빔 조사문(18)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 콜리메이터(18-1)를 구비하지 않고, 하나의 출사구를 갖고 있다. 치료빔 조사문(18)의 하나의 출사구로부터 출사된 치료빔(B)은, 예를 들면, 자석 등에 의해 방향이 구부러짐에 의해, 조사 대상(TG)의 종양의 전체의 영역을 칠하도록(스캔하도록) 주사되어, 조사 대상(TG)의 종양에 조사된다. 도 6에는, 치료빔(B)의 조사 방향이 주사되어, 제1 화상(FI) 내의 조사 대상(TG)의 종양에 조사될 경우의 일례를 모식적으로 나타내고 있다. 이 경우, 주사된 치료빔(B)의 각각의 경로에 있어서의 기점은, 치료빔 조사문(18)의 출사구의 위치이다. 치료빔 조사문(18)의 삼차원의 위치는, 하나의 출사구의 위치(좌표)이다. 이 경우의 룸 좌표계의 어느 위치 i에 도달하는 치료빔(B)의 경로 b(i)는, 상기 식 (18)과 마찬가지로, 이산적으로 나타낼 수 있다.

방향 취득부(106)는, 치료빔(B)이 주사되는 조사 방향을 치료빔(B)의 조사 방향을 나타내는 정보로서 포함하는 방향 정보를, 제1 적분 화상 계산부(221-1)에 출력한다. 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 주사된 치료빔(B)이 제1 화상(FI) 내의 조사 대상(TG)의 종양의 위치를 나타내는 룸 좌표계의 좌표 i까지 도달하는 경로 b(i)를, 소정의 삼차원 공간 내에 조사되는 치료빔(B)의 경로로 한다. 이 경우의 치료빔(B)의 경로도, 삼차원 벡터의 집합에 의해, 상기 식 (18)과 같이, 이산적으로 나타낼 수 있다. 각각의 경로의 기점, 즉, 삼차원의 벡터 b(i)의 기점은, 치료빔 조사문(18)의 출사구의 위치이다.

(적분 화상의 생성 방법)

다음으로, 적분 화상 계산부(221)가 각각의 적분 화상을 계산하는 방법에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 소정의 삼차원 공간(룸 좌표계)의 어느 1점의 위치 i를 점 i로 나타낸다. 그리고, 소정의 삼차원 공간 내에 가상적으로 배치한 제1 화상에 포함되는 점 i에 대응하는 삼차원의 화소의 화소값을 Ii(V)로 나타낸다. 마찬가지로, 소정의 삼차원 공간 내에 가상적으로 배치한 제2 화상에 포함되는 점 i에 대응하는 삼차원의 화소의 화소값을 Ti(V)로 나타낸다. 제1 화상 또는 제2 화상 내에 점 i에 대응하는 화소가 없는 경우의 화소값은 "0"으로 한다. V는, 소정의 삼차원 공간 내에 있어서의 제1 화상 또는 제2 화상의 위치 및 자세를 나타내는 벡터(V)의 파라미터이다.

치료빔(B)에 있어서의 치료빔 조사문(18)의 출사구의 위치, 즉, 기점(S)의 삼차원 벡터 0으로부터 점 i까지의 벡터는 하기 식 (19)로 나타낼 수 있다.

[수식 19]

이 경우, 제1 적분 화상 계산부(221-1)가 제1 화상에 있어서 점 i까지의 치료빔(B)의 경로 상에 위치하는 각각의 화소의 화소값을 적산한 제1 적분 화상에 포함되는 화소의 화소값(이하, 「적분 화소값」이라 함) 수식 (20)은, 하기 식 (21)에 의해 계산할 수 있다.

[수식 20]

[수식 21]

마찬가지로, 제2 적분 화상 계산부(221-2)가 제2 화상에 있어서 점 i까지의 치료빔(B)의 경로 상에 위치하는 각각의 화소의 화소값을 적산한 제2 적분 화상에 포함되는 화소의 적분 화소값 수식 (22)는, 하기 식 (23)에 의해 계산할 수 있다.

[수식 22]

[수식 23]

상기 식 (21) 및 상기 식 (23)에 있어서, t는 매개변수이고, f(x)는 CT 화상의 화소값(CT값)을 변환하는 함수이다. 함수 f(x)는, 예를 들면, 방사선의 에너지 손실량을 물 등가 두께로 변환하는 변환 테이블에 따른 함수이다. 상술한 바와 같이, 방사선은, 물질을 통과할 때에 에너지를 잃는다. 이 때, 방사선이 잃는 에너지량은, CT 화상의 CT값에 따른 에너지량이다. 즉, 방사선의 에너지 손실량은 균일하지 않고, 예를 들면, 뼈나 지방 등, 환자(P)의 체내의 조직에 따라 서로 다르다. 물 등가 두께는, 조직(물질)마다 서로 다른 방사선의 에너지 손실량을, 동일한 물질인 물의 두께로서 나타낸 값이고, CT값에 의거하여 환산할 수 있다. 예를 들면, CT값이 뼈를 나타내는 값인 경우에는, 방사선이 뼈를 통과할 때의 에너지 손실량은 많기 때문에, 물 등가 두께는 큰 값으로 된다. 예를 들면, CT값이 지방을 나타내는 값인 경우에는, 방사선이 지방을 통과할 때의 에너지 손실량은 적기 때문에, 물 등가 두께는 작은 값으로 된다. 예를 들면, CT값이 공기를 나타내는 값인 경우에는, 방사선이 공기를 통과할 때의 에너지 손실량은 없기 때문에, 물 등가 두께는 "0"으로 된다. CT 화상에 포함되는 각각의 CT값을 물 등가 두께로 변환함에 의해, 치료빔(B)의 경로 상에 위치하는 각각의 화소에 의한 에너지 손실량을, 동일한 기준으로 나타낼 수 있다. CT값을 물 등가 두께로 변환하는 변환식으로서는, 예를 들면, 실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터에 의거한 회귀식을 사용한다. 실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터에 관해서는, 다양한 문헌이 발표되어 있다. 함수 f(x)는, 예를 들면, 항등사상(恒等寫像)을 하기 위한 함수여도 된다.

제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 제1 화상에 대응하는 적분 화소값 수식 (20)의 제1 적분 화상을, 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 제2 적분 화상 계산부(221-2)는, 제2 화상에 대응하는 적분 화소값 수식 (22)의 제2 적분 화상을, 레지스트레이션부(124)에 출력한다.

이에 의해, 레지스트레이션부(124)는, 제1 실시형태에 있어서 나타낸 상기 식 (10)과 마찬가지인 사고 방식에 의거한 하기 식 (24)로 표시되는 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서, 제1 화상과 제2 화상 사이의 위치 및 자세의 어긋남량인 이동량(ΔV)을 계산한다.

[수식 24]

그리고, 레지스트레이션부(124)는, 상기 식 (24)의 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서 계산한 이동량(ΔV)에 의거하여, 침대(12)의 이동량(병진량 및 회전량)을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다.

의용 화상 처리 장치(200)에 있어서의 이동량 계산 처리는, 도 3에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리에 있어서, 적분 화상 계산부(221)에 의한 처리를 추가하면 된다. 보다 구체적으로는, 도 3에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에 있어서, 스텝 S104의 전에, 적분 화상 계산부(221)에 있어서 각각의 적분 화상을 계산하는 처리를 추가하면 된다. 따라서, 의용 화상 처리 장치(200)에 있어서의 이동량 계산 처리의 흐름에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성 및 동작에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)는, 이동량 계산 처리에 있어서, 제1 화상으로부터 제1 적분 화상을, 제2 화상으로부터 제2 적분 화상을 각각 계산한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(200)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, 근사 화상 계산부(222)가, 제1 적분 화상으로부터 근사 화상을 계산하고, 레지스트레이션부(124)가, 근사 화상과 제2 적분 화상에 의거하여, 치료빔(B)의 조사 방향(경로)의 어긋남, 즉, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량의 계산을 한다. 의용 화상 처리 장치(200)의 이동량 계산 처리에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리와 마찬가지로, 근사 화상의 계산과 어긋남량의 계산을 반복하고, 근사 화상과 제2 적분 화상의 어긋남량이 소정의 역치 이하로 되었을 때의 어긋남량에 의거하여 침대(12)를 이동시키는 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 의용 화상 처리 장치(200)의 이동량 계산 처리에 의해 결정된 침대(12)의 이동량에 따라 실제로 환자(P)를 이동시켜서, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 치료빔(B)을 종양에 조사할 수 있어, 계획대로 방사선 치료를 행할 수 있다.

또한, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 적분 화상 계산부(221)가, 미리 정해진 비선형 변환(실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터)에 의해 제1 화상에 대응하는 제1 적분 화상과, 제2 화상에 대응하는 제2 적분 화상을 계산한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서 우려되는 종양에 대한 치료빔(B)의 선량 분포까지 일치시켜서, 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있다. 즉, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 방사선 치료에 있어서 중요하게 되는, 종양에 조사하는 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 존재하는 환자(P)의 체내의 조직도 일치하고 있는 상태에서, 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있다.

단, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 이동량 계산 처리에 있어서 어긋남량의 계산을 하는 근사 화상은, 제1 적분 화상에 의거하는 것이다. 이 때문에, 레지스트레이션부(124)가 근사 화상과 어긋남량의 계산(즉, 이동량(ΔV)의 계산)을 해서 제1 적분 화상의 벡터(V1)를 갱신했을 때는, 새로운 근사 화상을 계산하는(다시 만드는) 것에 수반해서, 제1 적분 화상 계산부(221-1)도 새로운 제1 적분 화상을 계산할(다시 만들) 필요가 있다. 즉, 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 제1 화상 내를 치료빔(B)이 통과하는 새로운 경로 상에 존재하는 화소(복셀)의 화소값(CT값)을 적분한 제1 적분 화상을 재차 계산할 필요가 있다. 예를 들면, 침대(12)의 이동 방향이 육자유도의 방향인 경우, 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 상기 식 (5)로 표시되는 육차원의 벡터 ∇i(V)에 있어서의 각각의 자유도에 대응하는 6개의 경로의 제1 적분 화상을 새롭게 계산할 필요가 있다. 즉, 제1 적분 화상 계산부(221-1)는, 제1 적분 화상의 계산을 재차 6회 행한다. 제1 적분 화상 계산부(221-1)에 있어서의 제1 적분 화상의 재계산은, 계산 시간이 증대해 버리는 요인으로 되어 버린다고 생각할 수 있다. 이 때문에, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 제1 실시형태에 있어서 상기 식 (10), 상기 식 (11), 또는 상기 식 (13)에 나타낸 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서 어긋남량의 계산을 행해서 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 후, 또한, 상기 식 (24)에 나타낸 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서 어긋남량의 계산을 행해서 환자(P)의 위치 맞춤을 행하도록 해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 이동량 계산 처리에 있어서 근사 화상의 계산과 어긋남량의 계산을 반복할 때, 제1 적분 화상을 재차 계산하는 것이 필요해지는 횟수를 삭감하여, 이동량 계산 처리에 요하는 전체의 계산 시간을 단축할 수 있다.

상술한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(200)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, 제1 화상 취득부(102)가, 치료 전에 촬영된 환자(P)의 제1 화상과, 그 제1 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하고, 제2 화상 취득부(104)가, 치료를 개시하기 직전에 촬영된 환자(P)의 제2 화상과, 그 제2 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다. 또한, 의용 화상 처리 장치(200)에서도, 방향 취득부(106)가, 치료실 내에 있어서의 방향에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(200)에서는, 이동량 계산부(220)가 구비하는 적분 화상 계산부(221)가, 제1 화상과 제2 화상의 각각에 대응하는 적분 화상을 계산하고, 근사 화상 계산부(222)가, 제1 적분 화상에 의거하여, 제1 화상을 변환(근사)한 근사 화상을 계산한다. 그 후, 의용 화상 처리 장치(200)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, 레지스트레이션부(124)가, 근사 화상과 제2 화상에 대응하는 제2 적분 화상에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 침대(12)의 이동량, 즉, 최종적인 환자(P)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 침대 제어부(14)가, 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시킴에 의해, 환자(P)의 위치가 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있는 상태에 현재의 환자(P)의 위치를 맞춰, 계획대로의 방사선 치료를 행할 수 있다. 또한, 의용 화상 처리 장치(200)를 구비한 치료 시스템(2)에서는, 종양에 조사하는 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 존재하는 환자(P)의 체내의 조직도 일치하고 있는 상태에서, 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있기 때문에, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)보다, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 보다 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사해서, 방사선 치료를 행할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(200)에 있어서, 이동량 계산부(220)는, 제1 화상에 포함되고, 치료빔(B)의 경로에서 치료빔(B)이 통과하는 삼차원의 제1 화소(복셀)의 화소값(CT값)을 적분한 제1 적분 화상과, 제2 화상에 포함되고, 조사 방향으로부터 조사된 치료빔(B)이 통과하는 삼차원의 제2 화소(복셀)의 화소값(CT값)을 적분한 제2 적분 화상을 계산하는 적분 화상 계산부(221)를 더 구비하고, 근사 화상 계산부(222)는, 제1 적분 화상에 의거하여 근사 화상을 계산하고, 레지스트레이션부(124)는, 제2 적분 화상과 근사 화상의 어긋남량에 의거한 이동량 신호(SM)를 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)는, 제1 화상에 포함되는 복셀의 CT값을 적분한 제1 적분 화상과, 제2 화상에 포함되는 복셀의 CT값을 적분한 제1 적분 화상에 의거하여, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량을 계산하여, 현재의 환자(P)의 위치를 치료 계획 단계에 있어서 제1 화상을 촬영했을 때의 위치에 맞추기 위한 이동량을 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 적분 화상 계산부(221)는, 치료빔(B)의 경로 상에 위치하는 제1 화소(복셀)의 화소값(CT값)과, 조사 방향으로부터 조사된 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 위치하는 제2 화소(복셀)의 화소값(CT값)의 각각을, 소정의 비선형 변환(실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터)에 의해 변환한 후에 적분해서, 제1 적분 화상과 제2 적분 화상의 각각을 계산해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)는, 제1 화상에 포함되는 복셀의 CT값 및 제2 화상에 포함되는 복셀의 CT값을, 실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터에 의거한 회귀식에 의해 변환한 후에 적분한 제1 적분 화상과 제2 적분 화상에 의거하여, 현재의 환자(P)의 위치를 치료 계획 단계에 있어서 제1 화상을 촬영했을 때의 위치에 맞추기 위한 이동량을 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 적분 화상 계산부(221)는, 비선형 변환(실험적으로 구한 비선형의 환산 데이터)에 의해, 치료빔(B)의 경로 상에 위치하는 제1 화소(복셀)의 화소값(CT값)과 조사 방향으로부터 조사된 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에 위치하는 제2 화소(복셀)의 화소값(CT값)의 각각을, 치료빔(B)이 각각의 화소(복셀)에 도달하는 도달 에너지를 나타내는 값(예를 들면, 물 등가 두께)으로 변환해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)는, 제1 화상에 포함되는 복셀의 CT값 및 제2 화상에 포함되는 복셀의 CT값을, 예를 들면, 물 등가 두께로 환산한 후에 적분한 제1 적분 화상과 제2 적분 화상에 의거하여, 현재의 환자(P)의 위치를 치료 계획 단계에 있어서 제1 화상을 촬영했을 때의 위치에 맞추기 위한 이동량을 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 적분 화상 계산부(221)는, 치료빔(B)이 조사 대상의 영역(종양)에 도달할 때까지의 사이에 위치하는 치료빔(B)의 경로 상의 제1 화소(복셀)의 화소값(CT값)과, 조사 방향으로부터 조사된 치료빔(B)이 통과하는 경로 상에서 조사 대상의 영역(종양)에 도달할 때까지의 사이에 위치하는 제2 화소(복셀)의 화소값(CT값)의 각각을 변환한 에너지 손실량의 값(물 등가 두께)을 적분해서, 제1 적분 화상과 제2 적분 화상의 각각을 계산해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(200)는, 제1 적분 화상과 제2 적분 화상을 생성할 때의 처리량(연산량)을, 적게 할 수 있다.

(제3 실시형태)

이하, 제3 실시형태에 대해 설명한다. 방사선 치료에 있어서의 치료 계획에서는, 상술한 바와 같이, 치료 계획의 입안자(의사 등)가, 치료 계획 단계에 있어서 촬영한 제1 화상(예를 들면, CT 촬영 장치(16)에 의해 촬영한 CT 화상)에 대해, 종양(병소)의 영역과 정상인 조직의 영역의 경계, 종양과 그 주변에 있는 중요한 장기의 경계 등을 지정한다. 즉, 치료 계획에서는, 환자(P)마다, 조사하는 치료빔(B)의 방향이나 강도 등을 결정하기 위한 종양의 위치나 OAR 등의 정보를 지정한다. 이 치료 계획에 있어서의 종양의 위치나 OAR 등의 정보의 지정에는, 어느 정도의 시간을 요한다. 따라서, 치료를 개시하기 직전의 환자(P)의 제2 화상에 대해서는, 일반적으로, 치료 계획 단계와 같은 종양의 위치나 OAR 등의 정보를 입력하는 것은 행해지지 않는다. 이 때문에, 종래의 방사선 치료에서는, 치료를 개시하기 직전의 환자(P)의 체내에 존재하는 종양의 위치는, 치료 계획 시와 동일한 위치라고 가정해서, 치료를 행하고 있었다. 이 때문에, 종래의 방사선 치료에서는, 치료 중에 일어날 수 있는 가능성이 높은 종양의 위치의 경시 변화에의 대응은 용이하지 않았다. 그래서, 제3 실시형태에서는, 치료 계획에 있어서 제1 화상에 대해 지정한 종양의 화상 패턴과 유사한 개소를, 치료를 개시하기 직전의 환자(P)의 제2 화상에 대해 동정(同定)함에 의해, 종양이 존재하는 국소의 부분에 주목하여, 현재의 환자(P)의 체위를 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량의 결정을, 종양의 위치의 경시 변화에 대응시키기 위한 구성 및 계산 방법을 제안한다.

제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템의 구성은, 도 1에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)의 구성에 있어서, 의용 화상 처리 장치(100)가 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치(300)로 대체된 구성이다. 이하의 설명에 있어서는, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템을, 「치료 시스템(3)」이라 한다.

이하의 설명에 있어서는, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)의 구성 요소에 있어서, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)의 구성 요소와 마찬가지인 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하고, 각각의 구성 요소에 관한 상세한 설명은 생략하고, 상위점을 중심으로 설명한다.

의용 화상 처리 장치(300)는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, CT 촬영 장치(16)에 의해 출력된 CT 화상에 의거하여, 방사선 치료를 행할 때 환자(P)의 위치를 맞추기 위한 처리를 행하고, 치료빔 조사문(18)으로부터 조사하는 치료빔(B)의 조사 방향을 치료 계획 단계에 있어서 설정한 방향에 맞추기 위해 침대(12)를 이동시키는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 환자(P)의 체내의 종양이 존재하는 국소의 부분에 주목해서, 조사하는 치료빔(B)에 의해 환자(P)의 체내의 종양에 주는 에너지가 치료 계획 단계에 있어서 계획한 에너지에 가까워지는 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있다.

이하, 치료 시스템(3)을 구성하는 의용 화상 처리 장치(300)의 구성에 대해 설명한다. 도 7은, 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치(300)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 의용 화상 처리 장치(300)는, 제1 화상 취득부(102)와, 제2 화상 취득부(104)와, 방향 취득부(106)와, 영역 취득부(308)와, 이동량 계산부(320)를 구비한다. 이동량 계산부(320)는, 근사 화상 계산부(122)와, 움직임 추정부(323)와, 레지스트레이션부(324)를 구비한다.

영역 취득부(308)는, 치료 계획 단계에 있어서 환자(P)의 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역의 정보를 취득한다. 영역 취득부(308)는, 예를 들면, 종양의 위치나, PTV, OAR 등의 영역의 정보를, 종양에 관한 영역의 정보(이하, 「영역 정보」라 함)로서 취득한다. 영역 취득부(308)가 영역 정보를 취득하는 화상은, 제1 화상에 한정되지 않고, 치료 계획 단계에 있어서 종양에 관한 영역이 지정된 화상이면, 예를 들면, 제2 화상이나, 이전의 방사선 치료 시 촬영된 화상에 있어서 추정된 종양에 관한 영역이 포함되는 화상이어도 된다. 영역 취득부(308)는, 취득한 영역 정보를 이동량 계산부(320), 보다 구체적으로는, 움직임 추정부(323)에 출력한다.

움직임 추정부(323)는, 제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상과, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상과, 영역 취득부(308)에 의해 출력된 영역 정보에 의거하여, 제1 화상에 포함되는 종양이나, PTV, OAR 등의 영역을 제2 화상에 카피한다. 움직임 추정부(323)는, 제2 화상에 카피한 종양 등의 영역에 의거하여, 제2 화상 내에서의 종양의 위치 등의 변화(움직임)를 추정한 움직임 모델을 생성한다. 움직임 추정부(323)는, 생성한 움직임 모델을 레지스트레이션부(324)에 출력한다.

레지스트레이션부(324)는, 근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 제1 화상의 근사 화상과, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상과, 움직임 추정부(323)에 의해 출력된 움직임 모델에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 종양의 움직임을 포함해서 계산한다. 레지스트레이션부(324)는, 계산한 어긋남량에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 현재의 환자(P)의 체위를 제1 화상에 찍힌 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위에 맞추기 위한 침대(12)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다.

(움직임 모델의 추정 방법)

다음으로, 움직임 추정부(323)가 움직임 모델을 추정하는 방법에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 영역 취득부(308)에 의해 출력된 영역 정보가 나타내는 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역에 의거하여, 제2 화상 내에 존재하는 종양의 위치 등의 움직임을 특정하기 위한 움직임 모델을 추정하는 추정 방법에 대해 설명한다.

움직임 추정부(323)에 있어서의 움직임 모델의 추정에서는, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역 내의 화상과 유사한 제2 화상 내의 영역의 움직임을 구한다. 그 방법으로서 움직임 추정부(323)는, 예를 들면, 템플릿 매칭의 기술을 사용한다. 보다 구체적으로는, 움직임 추정부(323)는, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역을 나타내는 화상을 템플릿으로 하고, 제2 화상에 대해 템플릿 매칭을 행함에 의해, 가장 유사한 화상의 위치를 제2 화상 내의 종양의 위치로서 탐색한다. 그리고, 움직임 추정부(323)는, 탐색한 제2 화상 내의 종양의 위치의 움직임 벡터를 구하고, 구한 모든 움직임 벡터를 움직임 모델로 한다. 움직임 추정부(323)는, 템플릿으로 한 종양의 영역을 복수의 작은 영역(이하, 「소(小) 영역」이라 함)으로 분할하고, 분할한 각각의 소 영역을 나타내는 화상을 각각의 템플릿으로 해도 된다. 이 경우, 움직임 추정부(323)는, 각각의 소 영역의 템플릿마다 템플릿 매칭을 행해서, 가장 유사한 제2 화상 내의 종양의 위치를, 각각의 소 영역마다 탐색한다. 그리고, 움직임 추정부(323)는, 탐색한 각각의 소 영역마다 대응하는 제2 화상 내의 종양의 위치의 움직임 벡터를 구하고, 각각 구한 모든 움직임 벡터를 움직임 모델로 한다. 움직임 추정부(323)는, 구한 움직임 벡터의 평균 벡터나, 메디언 벡터 등을, 움직임 모델로 해도 된다.

움직임 추정부(323)는, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역 내의 화소값의 분포와 유사한 제2 화상 내의 영역의 움직임을 구해도 된다. 그 방법으로서 움직임 추정부(323)는, 예를 들면, 화소값의 히스토그램이 유사한 위치를, 미인 시프트(Mean Shift)나 메도이드 시프트(Medoid Shift) 등으로 탐색해서 물체를 추적하는 기술을 이용해도 된다. 이 때, 움직임 추정부(323)는, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역 내의 모든 화소값을 사용해서 구한 화소값의 히스토그램의 분포를 이용해서, 움직임 모델을 생성한다. 움직임 추정부(323)는, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역을 복수의 소 영역으로 분할하고, 분할한 각각의 소 영역마다, 영역 내의 화소값을 사용해서 구한 화소값의 히스토그램의 분포를 이용해서, 각각의 소 영역에 대응하는 움직임 모델을 생성해도 된다. 이 경우, 움직임 추정부(323)는, 각각의 소 영역에 대응하는 복수의 움직임 모델을 정리하여 움직임 모델 군으로 해도 되고, 움직임 모델 군의 평균 벡터나, 메디언 벡터 등을, 움직임 모델로 해도 된다.

움직임 추정부(323)는, 이와 같이 해서 생성한 움직임 모델을, 레지스트레이션부(324)에 출력한다.

이에 의해, 레지스트레이션부(324)는, 상술한 바와 같이 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 종양의 움직임을 포함해서 계산한다. 이 때, 레지스트레이션부(324)는, 하기 식 (25)로 표시되는 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서, 제1 화상과 제2 화상 사이의 위치 및 자세의 어긋남량인 이동량(ΔV)을, 종양의 움직임을 포함해서 계산한다.

[수식 25]

상기 식 (25)에 있어서, Ω는, 영역 취득부(308)가 취득한, 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역 내의 위치의 집합이다. 수식 (26)은, 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역을 움직임 모델에 의해 변환한 위치의 함수이다. 움직임 모델이, 예를 들면, 제2 화상 내의 종양의 위치의 모든 움직임 벡터의 평균 벡터의 하나를 모델화한 움직임 모델인 경우, 함수 수식 (26)은, 종양의 위치가 평행 이동하고 있음을 나타낸다.

[수식 26]

그리고, 레지스트레이션부(324)는, 상기 식 (25)의 비용 함수 E(ΔV, Ω)를 사용해서 계산한 이동량(ΔV)에 의거하여, 침대(12)의 이동량(병진량 및 회전량)을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다.

의용 화상 처리 장치(300)에 있어서의 이동량 계산 처리는, 도 3에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리에 있어서, 영역 취득부(308)에 의한 처리와, 움직임 추정부(323)에 의한 처리를 추가하면 된다. 보다 구체적으로는, 도 3에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리에 있어서, 예를 들면, 스텝 S102의 후에, 영역 취득부(308)에 있어서 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역 정보를 취득하는 처리를 추가하고, 스텝 S106의 전에, 움직임 추정부(323)에 있어서 제2 화상 내에서의 종양의 위치 등의 움직임을 추정하여 움직임 모델을 생성하는 처리를 추가하면 된다. 따라서, 의용 화상 처리 장치(300)에 있어서의 이동량 계산 처리의 흐름에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성 및 동작에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)는, 이동량 계산 처리에 있어서, 제1 화상에 대해 지정된 종양의 영역 정보를 취득하고, 취득한 영역 정보에 의거하여 종양의 영역을 제2 화상에 카피해서, 제2 화상 내에서의 종양의 위치 등의 변화(움직임)를 추정한 움직임 모델을 생성한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(300)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, 근사 화상 계산부(122)가, 제1 화상으로부터 근사 화상을 계산한다. 그 후, 레지스트레이션부(324)가, 근사 화상과, 제2 화상과, 움직임 모델에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량, 즉, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량을, 종양의 움직임을 포함해서 계산한다. 의용 화상 처리 장치(300)의 이동량 계산 처리에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 이동량 계산 처리와 마찬가지로, 근사 화상의 계산과 어긋남량의 계산을 반복하고, 근사 화상과 제2 화상의 어긋남량이 소정의 역치 이하로 되었을 때의 어긋남량에 의거하여 침대(12)를 이동시키는 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 의용 화상 처리 장치(300)의 이동량 계산 처리에 의해 결정된 침대(12)의 이동량에 따라 실제로 환자(P)를 이동시켜서, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 치료빔(B)을 종양에 조사할 수 있어, 계획대로 방사선 치료를 행할 수 있다.

또한, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 영역 취득부(308)와, 움직임 추정부(323)와, 레지스트레이션부(324)의 구성에 의해, 치료 계획 단계에 있어서 환자(P)의 제1 화상에 대해 지정된 종양이 존재하는 국소의 부분에 주목해서, 환자(P)의 현재의 체위와 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위의 어긋남량을, 종양의 움직임을 포함해서 계산한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 방사선 치료의 치료 중에 일어날 수 있는 가능성이 높은 종양의 위치의 경시 변화에 대응한 환자(P)의 위치 맞춤을 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(300)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)와 마찬가지로, 제1 화상 취득부(102)가, 치료 전에 촬영된 환자(P)의 제1 화상과, 그 제1 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득하고, 제2 화상 취득부(104)가, 치료를 개시하기 직전에 촬영된 환자(P)의 제2 화상과, 그 제2 화상을 촬영했을 때의 위치 및 자세를 나타내는 파라미터를 취득한다. 또한, 의용 화상 처리 장치(300)에서도, 방향 취득부(106)가, 치료실 내에 있어서의 방향에 관한 정보를 취득한다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(300)에서도, 이동량 계산부(320)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)가, 제1 화상을 변환(근사)한 근사 화상을 계산한다. 또한, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 영역 취득부(308)가, 치료 계획 단계에 있어서 환자(P)의 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역의 영역 정보를 취득하고, 이동량 계산부(320)가 구비하는 움직임 추정부(323)가, 제2 화상 내에서의 종양의 위치 등의 변화(움직임)를 추정한 움직임 모델을 생성한다. 그 후, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 이동량 계산부(320)가 구비하는 레지스트레이션부(324)가, 근사 화상과, 제2 화상과, 움직임 모델에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 종양의 움직임을 포함해서 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 침대(12)의 이동량, 즉, 최종적인 환자(P)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 침대 제어부(14)가, 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시킴에 의해, 환자(P)의 위치가 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있는 상태에 현재의 환자(P)의 위치를 맞춰, 계획대로의 방사선 치료를 행할 수 있다. 또한, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서는, 환자(P)의 체내의 종양의 움직임을 포함하여, 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있기 때문에, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)보다, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 보다 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사해서, 방사선 치료를 행할 수 있다.

의용 화상 처리 장치(300)에서는, 도 2에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 구성에, 종양의 움직임의 추정에 관련되는 구성 요소를 추가 또는 교체한 구성을 나타냈다. 보다 구체적으로는, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 영역 취득부(308)를 추가하고, 의용 화상 처리 장치(100)가 구비하는 이동량 계산부(120)에 움직임 추정부(323)를 추가하고, 레지스트레이션부(124)를 레지스트레이션부(324)로 교체한 구성을 나타냈다. 이 종양의 움직임의 추정에 관련되는 구성 요소의 변경은, 도 4에 나타낸 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)의 구성에 대해서도 마찬가지로 행할 수 있다. 이 경우의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법은, 상술한 의용 화상 처리 장치(300)의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법과 등가인 것으로 되도록 구성하면 된다. 따라서, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)를 종양의 움직임을 추정하는 구성으로 했을 경우의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법에 관한 상세한 설명은 생략한다.

상술한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 영역 취득부(308)가, 치료 계획 단계에 있어서 환자(P)의 제1 화상에 대해 지정된 종양에 관한 영역의 영역 정보를 취득하고, 이동량 계산부(320)가 구비하는 움직임 추정부(323)가, 제2 화상 내에서의 종양의 위치 등의 변화(움직임)를 추정한 움직임 모델을 생성한다. 그 후, 의용 화상 처리 장치(300)에서는, 이동량 계산부(320)가 구비하는 레지스트레이션부(324)가, 근사 화상과, 제2 화상과, 움직임 모델에 의거하여, 제1 화상과 제2 화상의 위치 및 자세의 어긋남량을 종양의 움직임을 포함해서 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 침대(12)의 이동량, 즉, 최종적인 환자(P)의 이동량을 결정하고, 결정한 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 침대 제어부(14)가, 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시킴에 의해, 환자(P)의 위치가 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서도, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)과 마찬가지로, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사할 수 있는 상태에 현재의 환자(P)의 위치를 맞춰, 계획대로의 방사선 치료를 행할 수 있다. 또한, 의용 화상 처리 장치(300)를 구비한 치료 시스템(3)에서는, 환자(P)의 체내의 종양의 움직임을 포함하여, 침대(12)의 이동량을 결정할 수 있기 때문에, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 구비한 치료 시스템(1)보다, 치료 계획 단계에 있어서 결정한 에너지에 보다 가까운 에너지량의 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사해서, 방사선 치료를 행할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(300)에 있어서, 환자(P)에 대한 치료 계획의 정보에 의거하여, 환자(P)의 체내의 종양의 영역에 관한 영역 정보를 취득하는 영역 취득부(308)를 더 구비하고, 이동량 계산부(320)는, 제1 화상, 제2 화상, 및 영역 정보에 의거하여, 종양의 움직임을 추정하는 움직임 추정부(323)를 더 구비하고, 레지스트레이션부(324)는, 움직임 추정부(323)가 추정한 종양의 움직임을 포함한 어긋남량에 의거한 이동량 신호(SM)를 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(300)는, 제1 화상과, 제2 화상과, 방향 정보와, 영역 정보에 의거하여, 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위와 현재의 환자(P)의 체위의 어긋남량을 종양의 변화(움직임)를 포함해서 계산하고, 현재의 환자(P)의 위치를 치료 계획 단계에 있어서 제1 화상을 촬영했을 때의 위치에 맞추기 위한 이동량을 결정할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 영역 정보는, 적어도 종양(병소)의 영역과, 종양(병소)의 주변에 위치하는 위험 장기(OAR)의 영역을 포함해도 된다.

(제4 실시형태)

이하, 제4 실시형태에 대해 설명한다. 제1 ~ 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치에 의해 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 후, 방사선 치료의 실시자, 즉, 치료 시스템의 이용자인 의사 등은, 위치 맞춤의 결과를 확인해서, 환자(P)의 위치나 자세를 더 미조정하는 것도 생각할 수 있다. 그래서, 제4 실시형태에서는, 의용 화상 처리 장치에 의해 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 결과의 확인, 및 환자(P)의 위치나 자세를 미조정하기 위한 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 도 2에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)를 대표예로 해서, 환자(P)의 위치 맞춤의 결과 확인 및 미조정을 하는 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)를, 「의용 화상 처리 장치(100a)」라 하고, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템을, 「치료 시스템(1a)」이라 한다.

도 8은, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 의용 화상 처리 장치(100a)는, 예를 들면, 제1 화상 취득부(102)와, 제2 화상 취득부(104)와, 방향 취득부(106)와, 이동량 계산부(120)와, 유저 인터페이스부(130)를 구비한다. 이동량 계산부(120)는, 예를 들면, 근사 화상 계산부(122)와, 레지스트레이션부(124)를 구비한다. 의용 화상 처리 장치(100a)는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)에 유저 인터페이스부(130)가 추가된 구성이다.

제2 화상 취득부(104)는, 취득한 제2 화상을 유저 인터페이스부(130)에도 출력한다. 이동량 계산부(120)가 구비하는 근사 화상 계산부(122)는, 계산한 근사 화상을 유저 인터페이스부(130)에도 출력한다. 이것을 대신해서, 또는 더하여, 제1 화상 취득부(102)는, 취득한 제1 화상을 유저 인터페이스부(130)에도 출력해도 된다.

유저 인터페이스부(130)는, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)의 이용자(의사 등)에게 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 결과를 제시하는 표시 장치와, 이용자(이하, 「유저」라 함)에 의한 다양한 조작의 입력을 접수하는 입력 장치를 구비하고 있다. 유저 인터페이스부(130)가 구비하는 표시 장치는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD：Liquid Crystal Display) 등이다. 유저 인터페이스부(130)는, 예를 들면, 근사 화상 계산부(122)에 의해 출력된 근사 화상(제1 화상 취득부(102)에 의해 출력된 제1 화상이어도 됨)과, 제2 화상 취득부(104)에 의해 출력된 제2 화상을 중첩한 화상을 생성하고, 생성한 화상을 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 결과로서 표시 장치에 표시시킨다.

유저 인터페이스부(130)가 구비하는 입력 장치는, 키보드 등의 입력 디바이스, 마우스나 펜형의 스타일러스 등의 포인팅 디바이스, 버튼이나 스위치류 등의 조작 디바이스이다. 유저 인터페이스부(130)는, 유저에 의한 입력 장치의 조작, 보다 구체적으로는, 환자(P)의 위치나 자세의 미조정의 조작을 접수하고, 접수한 조작이 나타내는 정보를 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 유저 인터페이스부(130)가 접수하는 조작은, 예를 들면, 삼차원 공간 내의 영역을 지정하는 파라미터의 설정이나, 비용 함수에 있어서의 파라미터의 설정이어도 된다. 유저 인터페이스부(130)가 접수하는 조작은, 예를 들면, 방향 취득부(106)가 취득하는 치료실 내의 방향을 설정하는 조작이어도 된다. 이 경우, 유저 인터페이스부(130)는, 접수한 조작이 나타내는 정보를 방향 취득부(106)에 출력한다.

유저 인터페이스부(130)는, 입력 장치로서 압압 센서를 구비하고, 표시 장치와 조합한 터치 패널로서 구성되어도 된다. 이 경우, 유저 인터페이스부(130)는, 표시 장치에 표시하고 있는 화상 상에서 행한 유저의 각종 터치(탭이나 플릭 등) 조작을 압압 센서가 검출하여 접수하고, 접수한 유저의 입력 조작이 나타내는 정보를 레지스트레이션부(124)(혹은 방향 취득부(106))에 출력한다.

여기에서, 유저 인터페이스부(130)에 있어서의 화상의 표시 및 조작의 입력에 대해 설명한다. 근사 화상(제1 화상이어도 됨) 및 제2 화상은, 삼차원의 화상이기 때문에, 이차원의 표시를 행하는 표시 장치에는 직접 표시시킬 수 없다. 그래서, 유저 인터페이스부(130)는, 근사 화상과 제2 화상의 각각에 대응하는 1 내지 복수의 단면 화상을 생성하여 표시 장치에 표시시킨다. 이 때, 유저 인터페이스부(130)는, 근사 화상과 제2 화상의 각각의 비교를 육안으로 행하기 쉽게 하기 위해, 각각의 단면 화상의 차분 화상을 표시시킨다. 유저 인터페이스부(130)는, 각각의 단면 화상의 차분값의 대소에 따라 색구분을 한 컬러 맵 표시를 시켜도 된다. 유저 인터페이스부(130)는, PTV나 PRV 등의 윤곽을 중첩하여 표시시켜도 된다. 유저 인터페이스부(130)는, PTV나 PRV마다의 비용 함수의 값을 정보로서 표시시켜도 된다. 이에 의해, 유저는, 표시 장치에 표시된 근사 화상과 제2 화상의 각각의 단면 화상을 확인하고, 근사 화상과 제2 화상의 어긋남의 판정, 즉, 환자(P)의 위치나 자세를 미조정할지의 여부를 판단할 수 있다. 유저가 입력 장치를 조작해서 환자(P)의 위치나 자세를 미조정하면, 유저 인터페이스부(130)는, 입력 장치에 의해 입력된 미조정의 조정값을 나타내는 정보를, 레지스트레이션부(124)에 출력한다. 이에 의해, 레지스트레이션부(124)는, 유저 인터페이스부(130)에 의해 입력된 조정값을 반영한 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 침대 제어부(14)는, 이동량 계산부(120)가 구비하는 레지스트레이션부(124)에 의해 출력된 이동량 신호(SM)에 따라, 현재의 환자(P)의 체위가 유저에 의해 미조정된 체위로 되도록 침대(12)를 이동시킨다.

유저 인터페이스부(130)가 표시 장치에 표시시키는 화상의 일례에 대해 설명한다. 도 9는, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)가 구비하는 유저 인터페이스부(130)가 표시 장치에 표시시키는 표시 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9에는, 유저 인터페이스부(130)가 화상을 표시시킨 표시 장치의 화면(IM)의 일례를 나타내고 있다. 도 9에서는, 화면(IM)의 좌우에, 서로 다른 방향(예를 들면, 환자(P)의 좌우)에서 봤을 경우의 화상(IML)과 화상(IMR)을 표시시키고 있다. 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각은, 근사 화상의 단면 화상(PI1)과 제2 화상의 단면 화상(PI2)의 각각의 단면 화상을 중첩한 화상이다. 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각에는, 대응하는 방향에서 봤을 때의 종양(F)도 중첩하여 표시시키고 있다. 또한, 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각에는, 단면 화상(PI1)과 단면 화상(PI2)이 어긋나 있는 개소(즉, 환자(P)의 체표면이나 체내의 조직의 윤곽 부분이 어긋나 있는 개소)를 색칠함에 의해, 환자(P)의 현재의 체위와 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위의 어긋남을 강조하고 있다(눈에 띄게 하고 있음).

유저는, 화면(IM) 내의 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각을 보는 것에 의해, 환자(P)의 현재의 체위와 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위의 어긋남을 용이하게 확인할 수 있다. 그리고, 유저는, 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각에 의해, 환자(P)의 현재의 체위와 치료 계획 단계의 환자(P)의 체위의 어긋남을 육안으로 확인하면서, 입력 장치에 대해 환자(P)의 위치나 자세를 미조정하는 조작을 할 수 있다. 이 때, 유저 인터페이스부(130)는, 유저에 의해 조작된 미조정을 가상적으로 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각에 반영시킨 새로운 화상을 생성해서, 현재 표시시키고 있는 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각을 축차 갱신시켜도 된다. 즉, 유저 인터페이스부(130)는, 유저에 의한 미조정의 결과를 축차 제시해도 된다. 이에 의해, 유저는, 화상(IML)과 화상(IMR)의 각각에 있어서 강조된(눈에 띄게 한) 단면 화상(PI1)과 단면 화상(PI2)이 어긋나 있는 개소가 미조정에 의해 해소되어 가는 모습을 축차 확인하면서, 미조정의 조작을 할 수 있다. 그리고, 유저는, 단면 화상(PI1)과 단면 화상(PI2)이 어긋나 있는 개소가 없어지거나, 혹은 허용 범위로 되었을 때에, 치료빔(B)을 환자(P)의 체내의 종양에 조사해서, 방사선 치료를 행할 수 있다.

의용 화상 처리 장치(100a)에 있어서의 이동량 계산 처리는, 유저 인터페이스부(130)에 있어서의 표시나 입력이 있는 것이 서로 다른 것 이외는, 도 3에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 있어서의 이동량 계산 처리와 마찬가지이다. 따라서, 의용 화상 처리 장치(100a)에 있어서의 이동량 계산 처리의 흐름에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성 및 동작에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)는, 치료 계획 단계의 환자(P)의 위치와 현재의 환자(P)의 위치의 위치 맞춤을 행한 결과를, 유저 인터페이스부(130)가 구비하는 표시 장치에 표시시킴에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)의 유저(의사 등)에게 제시한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)의 유저는, 치료 계획 단계의 환자(P)의 위치와 현재의 환자(P)의 위치의 어긋남을 육안으로 확인하고, 현재의 P의 체위를 미조정할지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 유저는, 환자(P)의 체위를 미조정한다고 판단했을 경우, 표시 장치에 표시된 환자(P)의 체위의 어긋남을 육안으로 확인하면서, 유저 인터페이스부(130)를 구성하는 입력 장치를 조작해서, 표시 장치에 표시된 근사 화상과 제2 화상의 각각의 단면 화상 상에서, 환자(P)의 위치나 자세를 미조정하는 조작을 할 수 있다. 그리고, 의용 화상 처리 장치(100a)는, 유저에 의해 미조정된 조정값을 반영한 최종적인 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 침대 제어부(14)는, 의용 화상 처리 장치(100a)에 의해 출력된 이동량 신호(SM)에 따라, 현재의 환자(P)의 체위가 유저에 의해 미조정된 체위로 되도록 침대(12)를 이동시킨다. 즉, 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)에서는, 환자(P)의 체위가 방사선 치료를 행하는데 적합한 체위로 되었을 때에, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 치료빔(B)을 종양에 조사할 수 있어, 계획대로 방사선 치료를 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)에서는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)와 마찬가지로, 침대(12)의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 또한, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)에서는, 유저에게의 환자(P)의 위치 맞춤을 행한 결과를 제시하고, 유저에 의한 환자(P)의 위치의 미조정을 접수한다. 그리고, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)에서는, 유저에 의해 입력된 미조정을 반영한 이동량 신호(SM)를 침대 제어부(14)에 출력한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)에서는, 침대 제어부(14)가, 이동량 신호(SM)에 의거하여 침대(12)를 이동시킴에 의해, 환자(P)의 위치가 유저에 의한 미조정이 반영된 위치에 실제로 이동된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)에서는, 방사선 치료를 행하는데 적합한 유저가 원하는 위치에 현재의 환자(P)의 위치를 실제로 이동시켜서, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 치료빔(B)을 종양에 조사하여, 계획대로의 방사선 치료를 행할 수 있다.

의용 화상 처리 장치(100a)에서는, 도 2에 나타낸 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 구성에, 유저 인터페이스부(130)를 구비하는 구성을 나타냈다. 그러나, 유저 인터페이스부(130)는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 구비하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)나, 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치(300)에 구비하는 구성이어도 된다. 또한, 유저 인터페이스부(130)는, 의용 화상 처리 장치의 구성 요소로서 구비하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 치료 시스템이 구비하는 구성, 즉, 의용 화상 처리 장치의 외부에 구비하는 구성이어도 된다. 이러한 경우의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법은, 상술한 의용 화상 처리 장치(100a)의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법과 등가인 것으로 되도록 구성하면 된다. 따라서, 유저 인터페이스부(130)를 구비하는 다른 의용 화상 처리 장치, 혹은 의용 화상 처리 장치를 구비한 치료 시스템의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법에 관한 상세한 설명은 생략한다.

상기 설명한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(100a)는, 레지스트레이션부(124)가 계산한 어긋남량을 확인하기 위한 화상을 적어도 표시하는 표시 장치를 구비한 유저 인터페이스부(130)를 더 구비한다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)는, 치료 계획 단계의 환자(P)의 위치와 현재의 환자(P)의 위치의 위치 맞춤을 행한 결과를, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)의 유저(의사 등)에게 제시할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 의용 화상 처리 장치(100a)에 있어서, 유저 인터페이스부(130)는, 표시 장치에 표시된 화상에 의거하여 설정되는 이동량을 조정하기 위한 조정값을 입력하는 입력 장치를 더 구비하고, 레지스트레이션부(124)는, 입력 장치에 입력된 조정값으로 이동량을 조정한 이동량 신호(SM)를 출력해도 된다. 이에 의해, 의용 화상 처리 장치(100a)는, 의용 화상 처리 장치(100a)를 구비한 치료 시스템(1a)의 유저(의사 등)에 의해 입력된 조정값을 반영한 이동량 신호(SM)를 출력할 수 있다.

제2 실시형태, 제3 실시형태, 및 제4 실시형태에서는, 제1 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)에 각각의 실시형태에 있어서 특징으로 되는 구성 요소를 추가한 구성을 설명했다. 그러나, 각각의 실시형태에 있어서 특징으로 되는 구성 요소는 배타적인 것이 아니고, 병존 가능하다. 예를 들면, 제2 실시형태의 의용 화상 처리 장치(200)가 구비하는 적분 화상 계산부(221)와, 제3 실시형태의 의용 화상 처리 장치(300)가 구비하는 영역 취득부(308) 및 움직임 추정부(323)와, 제4 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100a)가 구비하는 유저 인터페이스부(130)는, 하나의 의용 화상 처리 장치에 구비되어도 된다. 이 경우, 의용 화상 처리 장치가 구비하는 그 밖의 구성 요소는, 적절히 변경함에 의해, 각각의 구성 요소에 대응하는 기능을 실현한다.

각 실시형태에서는, 근사 화상 계산부(122)(혹은, 근사 화상 계산부(222))가, 근사 화상을 계산하는 원래의 화상이 제1 화상(혹은, 제1 화상에 대응하는 제1 적분 화상)인 경우에 대해 설명했다. 환언하면, 레지스트레이션부(124)(혹은, 레지스트레이션부(324))가 어긋남량을 계산하는 기준의 화상이 제2 화상(혹은, 제2 화상에 대응하는 제2 적분 화상)인 경우에 대해 설명했다. 그러나, 근사 화상을 계산하는 원래의 화상과, 어긋남량을 계산하는 기준의 화상은, 서로 교체되어도 된다. 즉, 근사 화상 계산부(122)(혹은, 근사 화상 계산부(222))가, 제2 화상(혹은, 제2 화상에 대응하는 제2 적분 화상)을 이동(병진 및 회전)시킨 근사 화상을 계산하고, 레지스트레이션부(124)(혹은, 레지스트레이션부(324))가, 제1 화상(혹은, 제1 화상에 대응하는 제1 적분 화상)을 기준으로 해서 어긋남량을 계산해도 된다. 이 경우의 각 실시형태의 의용 화상 처리 장치의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법은, 상술한 각 실시형태의 의용 화상 처리 장치(100)의 구성, 동작, 처리, 및 계산 방법과 등가인 것으로 되도록 구성하면 된다.

각 실시형태에서는, 의용 화상 처리 장치와 치료 장치(10)의 각각이 별개의 장치인 구성을 설명했다. 그러나, 의용 화상 처리 장치와 치료 장치(10)는, 별개의 장치인 구성으로 한정되는 것은 아니고, 의용 화상 처리 장치와 치료 장치(10)가 일체로 된 구성이어도 된다.

상기 설명한 바와 같이, 예를 들면, 의용 화상 처리 장치(100)가 실행하는 의용 화상 처리 방법은, 컴퓨터(프로세서 등)가, 환자(P)의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상(예를 들면, CT 화상)을 취득하고, 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 환자(P)의 체내의 삼차원의 제2 화상(예를 들면, CT 화상)을 취득하고, 치료실에 있어서의 환자(P)에의 치료빔(B)의 조사 방향에 관한 방향 정보를 취득하고, 제1 화상에 설정된 치료빔(B)의 경로와 조사 방향에 관한 방향 정보에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 위치를 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력하는, 의용 화상 처리 방법이다.

상기 설명한 바와 같이, 예를 들면, 의용 화상 처리 장치(100)가 실행하는 프로그램은, 컴퓨터(프로세서 등)에, 환자(P)의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상(예를 들면, CT 화상)을 취득시키고, 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 환자(P)의 체내의 삼차원의 제2 화상(예를 들면, CT 화상)을 취득시키고, 치료실에 있어서의 환자(P)에의 치료빔(B)의 조사 방향에 관한 방향 정보를 취득시키고, 제1 화상에 설정된 치료빔(B)의 경로와 조사 방향에 관한 방향 정보에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 위치를 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력시키는, 프로그램이다.

이상 설명한 적어도 하나의 실시형태에 따르면, 환자(P)의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득하는 제1 화상 취득부(102)와, 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 환자(P)의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득하는 제2 화상 취득부(104)와, 치료실에 있어서의 환자(P)에의 방사선(치료빔(B))의 조사 방향에 관한 정보(방향 정보)를 취득하는 방향 취득부(106)와, 제1 화상에 설정된 방사선(치료빔(B))의 경로와 조사 방향에 관한 정보(방향 정보)에 의거하여, 제2 화상에 찍힌 환자(P)의 위치를 제1 화상에 찍힌 환자(P)의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호(SM)를 출력하는 이동량 계산부(120)를 갖는 것에 의해, 치료 계획에 있어서 계획한 에너지량의 방사선(치료빔(B))을 종양(병소)에 조사할 수 있도록, 침대(12)에 고정된 환자(P)를 이동시킬 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

Claims (17)

1. 환자의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득하는 제1 화상 취득부와,
   상기 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 상기 환자의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득하는 제2 화상 취득부와,
   치료실에 있어서의 상기 환자에게의 방사선의 조사 방향에 관한 정보를 취득하는 방향 취득부와,
   상기 제1 화상에 설정된 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제2 화상에 찍힌 상기 환자의 위치를 상기 제1 화상에 찍힌 상기 환자의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 상기 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호를 출력하는 이동량 계산부
   를 구비하는 의용 화상 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이동량 계산부는,
   상기 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제1 화상을 상기 환자의 체위가 변화하는 자유도마다 소정 폭 어긋나서 생성되는 근사 화상을 계산하는 근사 화상 계산부와,
   상기 근사 화상을 사용해서 상기 제1 화상과 상기 제2 화상의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 상기 이동량을 결정하고, 결정한 상기 이동량을 나타내는 상기 이동량 신호를 출력하는 레지스트레이션부
   를 구비하는,
   의용 화상 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이동량 계산부는,
   상기 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제1 화상을 평면에 사상(寫像)한 이차원의 근사 화상을 계산하는 근사 화상 계산부와,
   상기 근사 화상을 사용해서 상기 제1 화상과 상기 제2 화상의 어긋남량을 계산하고, 계산한 어긋남량에 의거하여 상기 이동량을 결정하고, 결정한 상기 이동량을 나타내는 상기 이동량 신호를 출력하는 레지스트레이션부
   를 구비하는,
   의용 화상 처리 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 이동량 계산부는,
   상기 제1 화상에 포함되고, 상기 방사선의 경로에서 상기 방사선이 통과하는 삼차원의 제1 화소의 화소값을 적분한 제1 적분 화상과, 상기 제2 화상에 포함되고, 상기 조사 방향으로부터 조사된 상기 방사선이 통과하는 삼차원의 제2 화소의 화소값을 적분한 제2 적분 화상을 계산하는 적분 화상 계산부를 더 구비하고,
   상기 근사 화상 계산부는, 상기 제1 적분 화상에 의거하여 상기 근사 화상을 계산하고,
   상기 레지스트레이션부는, 상기 제2 적분 화상과 상기 근사 화상의 어긋남량에 의거한 상기 이동량 신호를 출력하는,
   의용 화상 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 적분 화상 계산부는,
   상기 방사선의 경로 상에 위치하는 상기 제1 화소의 화소값과 상기 조사 방향으로부터 조사된 상기 방사선이 통과하는 경로 상에 위치하는 상기 제2 화소의 화소값의 각각을, 소정의 비선형 변환에 의해 변환한 후에 적분해서, 상기 제1 적분 화상과 상기 제2 적분 화상의 각각을 계산하는,
   의용 화상 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적분 화상 계산부는,
   상기 비선형 변환에 의해, 상기 방사선의 경로 상에 위치하는 상기 제1 화소의 화소값과 상기 조사 방향으로부터 조사된 상기 방사선이 통과하는 경로 상에 위치하는 상기 제2 화소의 화소값의 각각을, 상기 방사선이 각각의 화소에 도달하는 도달 에너지를 나타내는 값으로 변환하는,
   의용 화상 처리 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 적분 화상 계산부는,
   상기 방사선이 조사 대상의 영역에 도달할 때까지의 사이에 위치하는 상기 방사선의 경로 상의 상기 제1 화소의 화소값과, 상기 조사 방향으로부터 조사된 상기 방사선이 통과하는 경로 상에서 상기 조사 대상의 영역에 도달할 때까지의 사이에 위치하는 상기 제2 화소의 화소값의 각각을 변환한 에너지 손실량의 값을 적분해서, 상기 제1 적분 화상과 상기 제2 적분 화상의 각각을 계산하는,
   의용 화상 처리 장치.
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 환자에 대한 치료 계획의 정보에 의거하여, 상기 환자의 체내의 종양의 영역에 관한 영역 정보를 취득하는 영역 취득부를 더 구비하고,
   상기 이동량 계산부는,
   상기 제1 화상, 상기 제2 화상, 및 상기 영역 정보에 의거하여, 상기 종양의 움직임을 추정하는 움직임 추정부를 더 구비하고,
   상기 레지스트레이션부는, 상기 움직임 추정부가 추정한 상기 종양의 움직임을 포함한 상기 어긋남량에 의거한 상기 이동량 신호를 출력하는,
   의용 화상 처리 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 영역 정보는, 적어도 상기 종양의 영역과, 상기 종양의 주변에 위치하는 위험 장기의 영역을 포함하는,
   의용 화상 처리 장치.
10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레지스트레이션부가 계산한 어긋남량을 확인하기 위한 화상을 적어도 표시하는 표시 장치를 구비한 유저 인터페이스부를 더 구비하는,
    의용 화상 처리 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 유저 인터페이스부는, 상기 표시 장치에 표시된 화상에 의거하여 설정되는 상기 이동량을 조정하기 위한 조정값을 입력하는 입력 장치를 더 구비하고,
    상기 레지스트레이션부는, 상기 입력 장치에 입력된 상기 조정값으로 상기 이동량을 조정한 상기 이동량 신호를 출력하는,
    의용 화상 처리 장치.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동량 신호는,
    치료 장치가 구비하는 침대를 제어하는 침대 제어부에 출력되는,
    의용 화상 처리 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선의 조사 대상의 영역은,
    상기 환자의 체내에 존재하는 종양의 영역이고,
    상기 방사선의 경로는,
    상기 종양의 영역을 포함하는,
    의용 화상 처리 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 방향으로부터 조사된 상기 방사선이 통과하는 경로는,
    상기 이동량 계산부가 출력한 이동량 신호가 나타내는 이동량으로 상기 제2 화상이 이동된 경우에, 상기 방사선의 조사를 피하는 영역을 포함하는,
    의용 화상 처리 장치.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 의용 화상 처리 장치와,
    상기 환자에게 방사선을 조사하는 조사부와, 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상을 촬영하는 촬상 장치와, 상기 환자를 올려놓고 고정하는 침대와, 상기 이동량 신호에 따라 상기 침대의 이동을 제어하는 침대 제어부를 구비한 치료 장치
    를 구비하는 치료 시스템.
16. 컴퓨터가,
    환자의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득하고,
    상기 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 상기 환자의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득하고,
    치료실에 있어서의 상기 환자에게의 방사선의 조사 방향에 관한 정보를 취득하고,
    상기 제1 화상에 설정된 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제2 화상에 찍힌 상기 환자의 위치를 상기 제1 화상에 찍힌 상기 환자의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 상기 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호를 출력하는,
    의용 화상 처리 방법.
17. 컴퓨터에,
    환자의 체내를 촬영한 삼차원의 제1 화상을 취득시키고,
    상기 제1 화상과는 다른 시각에 촬영된 상기 환자의 체내의 삼차원의 제2 화상을 취득시키고,
    치료실에 있어서의 상기 환자에게의 방사선의 조사 방향에 관한 정보를 취득시키고,
    상기 제1 화상에 설정된 방사선의 경로와 상기 조사 방향에 관한 정보에 의거하여, 상기 제2 화상에 찍힌 상기 환자의 위치를 상기 제1 화상에 찍힌 상기 환자의 위치에 맞추기 위해 이동시키는 상기 제2 화상의 이동량을 나타내는 이동량 신호를 출력시키는,
    프로그램.

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