TW201919541A - 醫學影像處理裝置，醫學影像處理方法，電腦可讀醫學影像處理程式，移動物件追蹤裝置及輻射治療系統 - Google Patents
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Abstract
一種醫學影像處理裝置，其包括：第一輸入介面，其被配置為獲取被提供有至少一個標記的物件的三維容量影像，該三維容量影像是經由對使用醫學檢查裝置的該物件來成像而加以產生；第二輸入介面，其被配置為獲取被使用於對該物件成像以產生該物件的螢光螢光透視影像的成像裝置的幾何資訊；以及特定設定資訊產生器，其被配置為基於該三維容量影像和該幾何資訊來產生特定設定資訊，該特定設定資訊用於設定用於產生描述該至少一個標記的影像的成像或設定描述該至少一個標記的該影像的影像處理。
Description
[0001] 本發明之實施例係與處理被使用於輻射治療系統的醫學影像相關的醫學影像處理技術。
[0002] 通常來說，當一個病患的感染部位(亦即病變區)被以放射性射線幅照以作為治療時，在某些案例中，由於病患的動作，該感染部位會跑掉，例如像是呼吸、心跳、及/或腸運動。因此，該感染部位以在使用閘控照射方法的情況下被以放射性射線幅照，其中該閘控照射方法使用金屬標記或追蹤幅照方法。舉例來說，當藉由使用X光於治療時對病患成像時，可獲得描述放置在該感染部位鄰近的標記的螢光螢光透視影像。該標記的位移會經由將該螢光螢光透視影像與一模板相比對來加以追蹤，如此一來該感染部位會在一適當的時間點被照射。
[0003]
[專利文件1] 日本專利申請案公開號第2000-167072號
[0004] 於上述專利所描述的技術中，使用者，例如醫生及/或放射技術員必須在參閱病患的螢光螢光透視影像時設定模板，其中該病患的X光影像在治療計畫期間被初步地產生，而這個步驟花費相當的時間與精力。再說，於治療期間時，在經由執行螢光螢光透視影像的影像處理來追蹤標記的位置的案例中，當螢光螢光透視影像的整個範圍以即時處理時，CPU的處理負載增加。因此，使用者必須事先設定標記在螢光螢光透視影像中會被描述的範圍，以減少影像處理的負載。而這將產生花費過多的時間與精力的問題。
[0003]
[專利文件1] 日本專利申請案公開號第2000-167072號
[0004] 於上述專利所描述的技術中，使用者，例如醫生及/或放射技術員必須在參閱病患的螢光螢光透視影像時設定模板，其中該病患的X光影像在治療計畫期間被初步地產生，而這個步驟花費相當的時間與精力。再說，於治療期間時，在經由執行螢光螢光透視影像的影像處理來追蹤標記的位置的案例中，當螢光螢光透視影像的整個範圍以即時處理時，CPU的處理負載增加。因此，使用者必須事先設定標記在螢光螢光透視影像中會被描述的範圍，以減少影像處理的負載。而這將產生花費過多的時間與精力的問題。
及
[0006] 相關申請案的交互參照：本申請案主張2016年11月21日申請的日本專利申請案第2016-226133號的優先權權益，其全部內容在此藉由引用而併入。
[0007] 在本發明的一個實施例中，醫學影像處理裝置包括：第一輸入介面，其被配置為獲取被提供有至少一個標記的物件的三維容量影像，該三維容量影像是經由對使用醫學檢查裝置的該物件來成像而加以產生；第二輸入介面，其被配置為獲取被使用於對該物件成像以產生該物件的螢光透視影像的成像裝置之幾何資訊；以及
特定設定資訊產生器，其被配置為基於該三維容量影像和該幾何資訊來產生特定設定資訊，該特定設定資訊用於設定用於產生描繪該至少一個標記的影像的成像或設定描繪該至少一個標記的該影像的影像處理。
[0008]
(第一實施例)
[0009] 在下文中，將參照所附圖式描述實施例。首先，參照圖1〜圖12對第一實施例的醫學影像處理裝置進行說明。圖1中的符號1代表放射線治療用的輻射治療系統，其中，病變區T(圖4)，例如在病患P體內產生的腫瘤，用放射性射線R照射。用於治療的放射性射線R例如包括X光、γ射線、電子束、質子束、中子束以及重粒子束。
[0010] 當進行放射線治療時，必須將具有足夠輸出的放射性射線R準確地照射到病患(物件)P的病變區T(圖4) (即目標區域)的位置。此外，抑制病變區T(圖4)附近的正常組織(非目標區域)的照射劑量是必須的。在肺癌、肝癌、胰臟癌等內臟癌的治療中，病變區T(圖4)總是伴隨著像是呼吸、心跳以及腸運動等動作而移動。在多種照射方法中，在閘控照射方法中，放射性射線R的照射位置和照射範圍被事先確定。因此，掌握病變區T(圖4)的移動並在當病變區T(圖4)處於特定位置的時間點放射放射性射線R是必要的。在追蹤照射方法中，病變區T(圖4)的位置被追蹤並且放射性射線R照射在被追蹤處理所指定的病變區T(圖4)上。以下，將對閘控照射的例子進行說明。然而，本發明也可以應用於追蹤照射方法。為了具體指出病變區T(圖4)的位置，例如將使用X光影像。然而，病變區T(圖4)不必然需要被清楚地描繪在該X光影像中。
[0011] 為了上述理由，在本發明實施例中，在病變區T(圖4)附近放置標記M(圖4)。標記M比病變區T(圖4)更清楚地呈現。因為標記M與病變區T(圖4)的移動同步地移動，藉由成像和監視使用X光的標記M的移動來掌握病變區T(圖4)的移動。之後，當放射性射線R在滿足預定的照射條件的時間點下被照射。例如，照射條件是在如下的時間點：病患P呼氣(即，吐氣)且標記M到達特定位置，並且放射性射線R與病患P的呼吸同步地重複地輻射到病變區T(圖4)上。儘管以下的描述係以與呼吸同步的放射性射線R的輻射作為例子說明，放射性射線R可以與病患P的其他運動(例如心跳和腸運動)同步地放射。
[0012] 本實施例的標記M是由，例如直徑為1〜2mm左右的微小的金屬球構成。作為標記M的材料是使用即使放置或留置於身體也無害的材料。例如使用金。由於金屬是比構成人體的組織更難以透射X光的材料，因此金屬在X光影像40(圖5至圖8)中被描繪地相對清楚。另外，藉由使用諸如導引器(導針器)的專用穿刺器具將標記M插入體內。例如，多個標記M1至M3被放置在身體中的病變區T(圖4)的附近(圖4)。
[0013] 如圖1所示，在使用該輻射治療系統1來準備治療計劃的案例中，首先，對放置有標記M的病患(物件)P進行電腦斷層攝影。在本實施例中，提供了藉由電腦斷層攝影來進行病患P的各種檢查的醫學檢查裝置2。該醫學檢查裝置2被配置為X光CT(電腦斷層攝影)裝置。藉由使用該醫學檢查裝置2產生病患P的三維容量影像。三維容量影像係由，例如三維像素資料所組成。
[0014] 雖然在本實施例中是以X光CT裝置作為例子，但是該醫學檢查裝置(診斷裝置)2可以是其他類型的診斷裝置，只要能夠獲取病患P的三維容量影像即可。例如，該醫學檢查裝置2可以被配置為MRI(磁共振造影)裝置或超聲波診斷裝置。
[0015] 本實施例的該輻射治療系統1包括醫學影像處理裝置3、X光成像裝置7(即，螢光透視成像裝置)、呼吸監視裝置8、移動物件追蹤裝置4、放射線照射裝置5和放置病患P的床6。該醫學影像處理裝置3產生用以設定用於產生描繪標記M的影像的成像或者用於設定這張影像的影像處理的特定設定資訊。該X光成像裝置7連續地(即順序地)對病患P進行成像，以產生描繪了病患P的病變區T(圖5)和標記M的X光影像(螢光螢光透視影像)40(圖5)。該呼吸監視裝置8監視病患P的呼吸。該移動物件追蹤裝置4使用該特定設定資訊和各X光影像40(圖5)追蹤(即，追溯)每時每刻移動的標記M的位置。該放射線照射裝置5在使用該移動物件追蹤裝置4追蹤的標記M存在於特定位置(閘控窗口)41(圖5)的情況下，以放射性射線照射病變區T(圖5)。
[0016] 本實施例的醫學影像處理裝置3和移動物件追蹤裝置4包括有像是CPU(中央處理器)、ROM(唯讀記憶體)、RAM(隨機存取記憶體)以及HDD(硬磁碟驅動機)等硬體資源，並且被配置為藉由使得該CPU執行各種程式來達成利用硬體資源實現經由軟體進行的資訊處理的電腦。
[0017] 此外，藉由使該電腦執行該各種程式來實現本實施例的醫學影像處理方法。
[0018] 另外，該X光成像裝置7和該呼吸監視裝置8與該移動物件追蹤裝置4連接。標記M的影像出現在各個該X光影像40(圖5)中。另外，該移動物件追蹤裝置4追蹤在放射線治療中使用該X光成像裝置7對病患P造影而產生的各X光影像40(圖5)中的標記M的位置，並且藉由使用該呼吸監視裝置8來監視病患P的呼吸狀態(例如，呼吸波形)。此外，該移動物件追蹤裝置4具體指定放射性射線R的照射時間點，並且輸出照射時間點信號。
[0019] 該X光成像裝置7包括被配置為用X光照射病患P的兩個X光照射器9以及被配置為檢測發射藉由病患P的X光的兩個X光檢測器10。附帶說明，各該X光檢測器10係由，例如平板檢測器(FPD)或影像增強器所構成。
[0020] 換言之，本實施例的該輻射治療系統1具備兩對X光照射及檢測單元，各對包括一個X光照射器9和一個X光檢測器10。標記M的三維位置可以藉由使用該兩對X光照射器9和X光檢測器10從兩個不同方向同時執行X光成像來具體指定。此外，藉由執行影像處理，能夠將藉由對病患P同時進行兩個方向的成像而產生的各別X光影像40(圖5)中所描繪的相同的標記M彼此產生關聯。
[0021] 在實際的X光成像中，使用兩對該X光照射器9和該X光檢測器10從兩個方向對病患P進行造影(例如從病患P的右手側的方向和從病患P的左手側的方向)以產生一對X光影像(醫學影像)40。此外，就以下所描述的DRR影像(數位重建的放射線照片影像、數位重建的放射線照片或醫學影像)46(圖5)來講，可以獲得一對影像。但是，在以下的說明中，為了便於理解實施例(圖5〜圖8)，將以從一個方向所拍攝的X光影像40和DRR影像46為例子來說明。
[0022] 如圖5所示，病變區T和多個標記M出現在X光影像40中。由該X光照射器9和該X光檢測器10的情況(例如像是它們的配置和它們的定向)來決定病變區T和各個標記M要如何地被描繪在該X光影像40中。由於該X光影像40係按時間順序且連續地產生，因此能夠從該多個X光影像(幀)40中產生移動影像。藉由對時間順序的該X光影像40進行影像處理，可以掌握標記M的移動，即病變區T的移動。
[0023] 例如，藉由連接該多個X光影像40中的每一個的標記M的位置，可以獲得標記M的移動軌跡42。在標記M的移動軌跡42中，吐氣(即，呼出)時的終點位置43和吸氣(即，吸入)時的終點位置44是清楚的。吐氣時的終點位置43被定義為特定位置41。當標記M出現在此特定位置41時，放射性射線R照射到病變區T。以此方式，能夠基於對標記M的追蹤處理來實現精確的呼吸同步照射。附帶說明，特定位置41是包括在如圖5中所示的X光影像40中的特定區域(例如，矩形區域)。
[0024] 當要即時處理X光影像40的整個範圍時，CPU的處理負載變高。因此，為了減輕影像處理所帶來的負載，設定一個在X光影像40中標記M有可能被描繪的特定範圍(搜索範圍)45，並且僅對此特定範圍45執行搜索之影像處理。另外，藉由獲得經由對病患P在兩個方向上進行造影而產生作為X光影像40(DRR影像46)的一對影像並且然後為該對X光影像40(DRR影像46)具體指定特定範圍45及特定位置41，能夠三維地獲得標記M的位置及其移動軌跡42。
[0025] 如圖1所示，該呼吸監視裝置8與安裝在病患P上的呼吸感測器11相連接。該呼吸感測器11係用於監控病患P的呼吸狀態。該呼吸監視裝置8將表示病患P的呼吸狀態的呼吸資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4。在本實施例中，在滿足以下的第一條件和第二條件兩者的情況下，該輻射治療系統1被配置為將放射性射線R照射到病變區T(圖5)上。第一個條件是：由該呼吸監視裝置8所獲取的病患P的呼吸狀態指示病患P呼氣。第二個條件是：標記M存在於特定位置41(圖5)時。應該注意的是，當標記M存在於特定位置41(圖5)時，不論病患P的呼吸狀態，放射性射線R照射到病變區T(圖5)。
[0026] 此外，該放射線照射裝置5與照射控制器12相連接。放射性射線R的照射時機由該照射控制器12控制。另外，該照射控制器12與該移動物件追蹤裝置4連接。該照射控制器12以如下的方式來控制該放射線照射裝置5：當該照射控制器12接收到由該移動物件追蹤裝置4所輸出的照射時間點訊號時，該放射線照射裝置5發射放射性射線R。
[0027] 如圖2所示，該醫學檢查裝置2是用於執行病患P的電腦斷層攝影的裝置，並且包括被配置為藉由在多個方向上對病患P進行造影來產生病患P的投影資料的投影資料產生器13，以及被配置為基於由該投影資料產生器13所獲得的多個二維投影資料來產生病患P的立體及三維容量影像的三維容量影像產生器14。三維容量影像包括，例如多個三維像素的資訊。該三維容量影像產生器14將三維容量影像輸出到該醫學影像處理裝置3。藉由按時間順序並連續執行電腦斷層攝影來產生病患P的立體運動影像是有可能的。這讓獲得病變區T(圖4)和標記M的三維運動變得有可能。
[0028] 該醫學影像處理裝置3包括：第一輸入介面(即，第一擷取單元)15、三維容量影像記憶體16、第二輸入介面(即，第二擷取單元)17、幾何資訊記憶體18以及位置資訊分析器(即，位置資訊擷取單元)19。該第一輸入介面15從該醫學檢查裝置2獲取病患P的三維容量影像。該三維容量影像記憶體16儲存由該第一輸入介面15所獲取的三維容量影像。該第二輸入介面17獲取用於對病患P進行造影的該X光成像裝置7中的該X光照射器9和該X光檢測器10的幾何資訊，以產生X光影像40(圖5)。該幾何資訊記憶體18儲存由該第二輸入介面17所獲取的幾何資訊。該位置資訊分析器19基於儲存在該三維容量影像記憶體16中的三維容量影像來獲取(即，計算)標記M的位置資訊(例如坐標)。
[0029] 在此附帶說明，幾何資訊包括指示各該X光照射器9的位置、各該X光檢測器10的位置以及每個該X光檢測器10的X光檢測平面的定向的參數。幾何資訊係基於，例如該X光成像裝置7的設計圖資料(CAD資料)而被預先配置。此外，該第二輸入介面17除了從外部設備獲取幾何資訊，亦能夠預先儲存幾何資訊。當該X光成像裝置7為可活動時，該第二輸入介面17從外部獲取並儲存每個狀態下的幾何資訊。
[0030] 另外，病患P的三維容量影像包含構成標記M的金屬(例如金)的CT值。藉由具體指定金屬的CT值，該位置資訊分析器19能夠取得放置在病患P體內的標記M的三維位置資訊。附帶一提，該醫學檢查裝置2按時間順序且連續地執行電腦斷層攝影。因此，病患P的呼吸狀態也被時間順序地監視，如此可對應於每個成像的時間點(即，與每個成像同步)。指示呼吸狀態的呼吸資訊被儲存在與從該醫學檢查裝置2獲得的三維容量影像相關聯的該三維容量影像記憶體16中。
[0031] 另外，病患P的三維容量影像包括病變區T(圖4)的位置資訊。雖然病變區T(圖4)的位置資訊係由使用者(例如，醫生)在治療計劃時輸入的，但是病變區T(圖4)的位置資訊可以被自動識別以輔助使用者。當特時間點間點的病變區T(圖4)之位置資訊被使用者輸入時，其他時間點之病變區T(圖4)之位置資訊及標記M可以經由影像套合來加以計算，從而可以被自動地獲取。從CT值自動地獲取在三維容量影像中的標記M的位置資訊的可行性已如上所述。
[0032] 該醫學影像處理裝置3包括被配置為基於病患P的三維容量影像及該X光成像裝置7的幾何資訊來產生DRR影像46(圖5)的DRR影像產生器20，並且更包括被配置為顯示每個DRR影像46(圖5)的DRR影像監視器(即，重建的影像顯示單元)21。請注意以下這點，各個DRR影像46(圖5)是一個藉由使用該X光成像裝置7對一個三維容量影像進行虛擬地成像所獲得的虛擬X光影像40(圖5)。由於X光影像40和DRR影像46為具有幾乎相同組成的影像，因此在以下描述中，假定圖5至圖8中所例示的四個示意影像圖中的各個為X光影像40同時也是DRR影像46。
[0033] 如圖2所示，該醫學影像處理裝置3包括特定設定資訊產生器22和特定設定資訊記憶體23。該特定設定資訊產生器22基於病患P的三維容量影像、該X光成像裝置7的幾何資訊、標記M的位置資訊及DRR影像46(圖5)產生特定設定資訊。特定設定資訊被用於設定產生用於描繪標記M的影像的成像或設定此影像的影像處理。該特定設定資訊記憶體23儲存特定設定資訊。描繪標記M的影像(即，出現標記M的影像)包括由該X光成像裝置7產生的X光影像40(圖5)和由該DRR影像產生器20產生的DRR影像46(圖5)。
[0034] 本實施例的特定設定資訊(追蹤條件)係與用於利用該X光成像裝置7來產生的X光影像40(圖5)的設定並且與用於利用該移動物件追蹤裝置4來追蹤標記M的移動的設定相關。例如，特定設定資訊包括用於預測標記M的移動軌跡42(圖5)以及用於設定X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)和特定位置41(圖5)的資訊。此外，特定設定資訊還包括關於設定在病患P中的多個標記M中的一個是否被設定為影像處理的目標的資訊。
[0035] 藉由以這樣的方式來產生特定設定資訊，被用於將由該移動物件追蹤裝置4來執行的影像處理的特定範圍45(圖5)和特定位置41(圖5)的設定自動化變得有可能。因此，可以節省諸如醫生或放射技術員等之使用者的時間和精力。再者，藉由利用標記M的位置資訊來產生特定設定資訊，可以根據標記M的位置對包括標記M的區域進行成像或者對描繪有標記M的影像執行影像處理。
[0036] 應該注意的是，可以在對病患P成像之前(即，產生X光影像40(圖5))產生特定設定資訊。與出於在關於追蹤標記M的設定為手動執行的原因之下而要求在產生X光影像40(圖5)之前必須先對病患P進行成像的情況相比，在本實施例中之關於追蹤標記M的設定可以在較短的時間內完成。由於在本實施例中不需要預先對病患P進行成像，所以可以減少對病患的照射劑量。
[0037] 由於可以藉由在特定設定資訊中包括用於設定特定範圍45(圖5)的資訊來主要地對描繪標記M的特定範圍45(圖5)上執行影像處理，因此可以減輕處理負擔。此外，由於特定設定資訊包括用於設定特定位置41(圖5) (閘控窗口)的資訊，因此能夠藉由使用特定設定資訊來設定該放射線照射裝置5的放射線照射時間點。應該注意的是，特定位置41(圖5)可以是精確位置或具有預定邊界的區域。
[0038] 特定設定資訊可以被用於設定用以提高照射到標記M存在可能性很高的範圍上的X光的輸出。藉由提高X光照射到如上所述之標記M存在可能性很高的範圍的輸出，該輻射治療系統1能夠清晰地對X光影像40(圖5)中的標記M成像，同時減少標記M以外的組織的照射劑量。因此，可以更容易地執行用於指定描繪在每個X光影像40(圖5)中的標記M的影像處理。
[0039] 如圖4所示，有部分像是骨骼47及內臟器官48等位於病患P的體內和/或床6的金屬部分是難以被X光所穿透。當標記M的影像與這樣部分(圖6)的影像49相疊加時，難以經由影像處理來具體指定標記M的位置。基於上述理由，較佳的作法是，該特定設定資訊產生器22(圖2)產生用於具體指定標記M的特定設定資訊係出於多個放置在病患P體內中的標記M而被清楚地描繪在X光影像40(圖5)上。
[0040] 例如，有三個標記M1到M3被放置在身體中。在這種情況下，該特定設定資訊產生器22(圖2)識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L1，從而藉由標記M1的位置、識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L2，從而藉由標記M2的位置並且識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L3，從而藉由標記M3的位置。
[0041] 而且，該特定設定資訊產生器22(圖2)虛擬地將三維容量影像放置在該X光照射器9與該X光檢測器10之間。當三維容量影像為CT影像時，構成CT影像的各個三維像素被賦予指示透射X光的難度的CT值。與其他三維像素的個別CT值相比，骨骼47以及內臟器官48等難以透射X光的部分，其各個三維像素被賦予較大的CT值。基於上述理由，該特定設定資訊產生器22(圖2)計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L1的點的所有三維像素的CT值的合計值，其中該虛擬三維容量影像係存在於該X光照射器9與該X光檢測器10之間。特定設定單元22(圖2)計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L2的點的所有三維像素的CT值的合計值，並且同樣地計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L3的點的所有三維像素的CT值的合計值。該特定設定資訊產生器22(圖2)選擇對應於三個合計值的最小合計值的直線。在圖4所示的案例中直線L1被指定，因為其並未藉由相較於直線L1及L2之內臟器官48之區域。然後，對應於所指定之直線L1的標記M1被設定為影像處理的目標。以這種方式，可以從多個標記M1至M3中選擇適合於影像處理的標記M1。
[0042] 當三維容量影像為CT影像的情況時，本發明的該特定設定資訊產生器22(圖2)從藉由標記M1至M3的各別位置的直線L1至L3中選擇並設定作為影像處理的目標的標記M1。這是因為標記M1對應於具有存在於從該X光照射器9到該X光檢測器10的直線上的所有三維像素的CT值的最小總和的直線L1。以這種方式，當病患P被成像以產生X光影像40(圖5)時，可以從多個標記M1至M3中選擇在X光影像40(圖5)中最被清楚地描繪的標記M1。請注意，可以對標記M1至M3中的任何一個進行影像處理。另外，可以對標記M1至M3中的兩個或更多個進行影像處理。當兩個或更多個標記被設定為影像處理的目標時，可以按照三維像素值的合計值以上升的順序來指定兩條直線，以使得所指定的兩個標記被當作為目標。
[0043] 作為影像處理目標的標記M可以基於如上所述的三維容量影像的三維像素值來具體指定，或者可以基於各個DRR影像46(圖5)的對比度評估來具體指定。此外，可以藉由合併使用三維容量影像的三維像素值之評估和DRR影像46(圖5)的對比度之評估來具體指定作為影像處理目標的標記M。
[0044] 當該特定設定資訊產生器22(圖2)評估DRR影像46(圖5)的對比度時，該特定設定資訊產生器22(圖2)從描繪在DRR影像46(圖5)中的標記M1至M3的各別影像中具體指定(即，選擇)與周圍環境相比具有最高對比度的一個。由於僅需要評估與周圍環境的對比度，所以不需要產生整個DRR影像46(圖5)。假使僅產生標記M1至M3周圍的部分影像，則可以計算與周圍環境的對比度。
[0045] 此外，特定設定資訊也可以包含根據病患P的呼吸狀態而用以改變特定範圍45(圖5)的資訊，該呼吸狀態係藉由使用用於監視病患P的呼吸的該呼吸監視裝置8而取得的。例如，當病患P因為降低橫膈膜並且吸氣來擴大肺的體積時，標記M移動到如圖7所示之X光影像40的下側。當病患P因為提高橫膈膜並且呼氣而使肺的體積變窄時，標記M移動到X光影像40(圖7)的上側。在這種情況下，特定範圍45(圖5)只在以下條件下被改變：只有在標記M的移動軌跡42(圖7)的上側被定義為從呼氣的後半週期到吸氣的前半週期之特定範圍45a(圖7)，並且只有在標記M的移動軌跡42(圖7)的下側被定義為從吸氣的後半週期到呼氣的前半週期之特定範圍45b(圖7)。
[0046] 以這種方式，特定範圍45a和45b(圖7)係根據病患P的呼吸狀態而加以設定，並且讓以產生X光影像40(圖7)為目的而適當地對病患P進行成像變成可能，其中在各個X光影像40中，標記M被令人滿意地清楚描繪。另外，由於以最小必要面積來設定特定範圍45a和45b(圖7)是可以被實現的，所以藉由縮小特定範圍45a和45b(圖7)可以減少影像處理的負擔。此外，藉由依據從該呼吸監視裝置8輸出的呼吸資訊來使用特定範圍45a和45b(圖7)，錯誤地將雜訊當成標記M加以追蹤的風險被進一步降低。雖然已經描述了根據病患P的呼吸狀態而設定兩個特定範圍的情況，但是設定三個或更多個特定範圍亦可實現。當設定三個或更多個特定範圍時，亦可進一步減少追蹤影像處理的負擔。
[0047] 此外，可以藉由使用X光影像40(圖8)以複雜的方式追蹤多個標記M1至M3。例如，如圖8所示，多個標記M1至M3的各個移動軌跡42的一部分被，例如像是骨骼47(圖4)的影像49所遮住。在這種情況下，只有預定的標記M1的移動軌跡42的上側會被定義為從呼氣的後半週期到吸氣的前半週期之特定範圍45c，並且只有其他的標記M2的移動軌跡42的下側會被定義為從吸氣的後半週期到呼氣的前半週期之特定範圍45d。在呼氣的當下，標記M2的終點位置43會被定義為特定位置41a。以這種方式，可以實現在呼吸週期中於任何點上追蹤任何標記M。
[0048] 諸如醫生或放射技術員等使用者可以在參考病患P的DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖8)後改變特定設定資訊，該病患P係在治療前之演練期間經由使用該X光成像裝置7來加以成像。例如，使用者可以選擇要追蹤的標記M，改變特定範圍45c和45d(圖8)，或者改變該移動物件追蹤裝置4中的特定位置41a(圖8)。
[0049] 如圖2所示，該醫學影像處理裝置3包括選擇輸入介面(即，選擇輸入接收單元)24、標記設定器(即，標記設定單元)25、範圍輸入介面(範圍-輸入接收單元)26、範圍改變器(即，範圍改變單元)27、演練影像輸入介面(即，螢光螢光透視影像擷取單元)28以及演練影像監視器(即，螢光螢光透視影像顯示單元)29。該選擇輸入介面24接收將由使用者輸入之標記M的選擇指令。該標記設定器25將由選擇指令所選擇的標記M設定為追蹤目標。該範圍輸入介面26接收將由使用者輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。該範圍改變器27基於與改變指令對應的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)，變更特定設定資訊。該演練影像輸入介面28獲取病患P的X光影像40(圖5)，該病患P係在治療前的演練期間被該X光成像裝置7(該移動物件追蹤裝置4)所成像。該演練影像監視器29顯示每個X光影像40(圖5)。
[0050] 上述的該DRR影像監視器21和該演練影像監視器29可以被配置為在DRR影像46(圖5)之顯示和X光影像40(圖5)之顯示間切換的整合監視器，或者並行顯示DRR影像46(圖5)和X光影像40(圖5)兩者(即，在垂直或水平方向上並排)。此外，各該DRR影像監視器21和該演練影像監視器29中的每一個可以被配置為單獨的監視器。
[0051] 此外，該DRR影像監視器21或者該演練影像監視器29基於儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊對在DRR影像46(圖5)或者X光影像40(圖5)中之特定範圍45(圖5)進行設定。當進行顯示DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖5)時，該DRR影像監視器21或該演練影像監視器29以下列方式顯示指示特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)：範圍指示52疊加在影像之上(圖5至圖8)。
[0052] 例如，範圍指示52(圖5~圖8)被顯示為圍住影像中之標記M的移動軌跡42(圖5~圖8)。以這種方式，使用者可以藉由範圍指示52(圖5~圖8)來掌握標記M在DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖5)中出現的範圍。此外，該醫學影像處理裝置3可以被配置為輸出或顯示能夠讓使用者充分理解相關資訊之足夠量的範圍指示52(圖5~圖8)，例如像是特定範圍45a(圖7)，45b(圖7)，45c(圖8)和45d(圖8)。
[0053] 隨後，該選擇輸入介面24接收用以選擇由使用者所輸入的標記M的指令。另外，該標記設定器25將所接收的選擇指令發送到該特定設定資訊產生器22，使得在產生特定設定資訊時反映選擇指令。此外，該範圍輸入介面26接收用以改變由使用者所輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。再者，該範圍改變器27基於所接收到的改變指令，變更儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊。順便提及，該選擇輸入介面24和該範圍輸入介面26包括可以由使用者操作的使用者介面(輸入單元)，諸如鍵盤、滑鼠和觸控面板。該範圍輸入介面26不需要接收來自使用者的修改指令。例如，該範圍輸入介面26可以是一個由外部程式所輸入之用以確定特定範圍45(圖5)是否正確之修改指令的介面。
[0054] 此外，該標記設定器25可以基於由該DRR影像產生器20所產生的DRR影像46(圖5)而從多個標記M中自動選擇適當的標記M。例如，可以選擇最靠近病變區T(圖5)的標記M，或者可以選擇與周圍具有高對比度的標記M。這裡，該標記設定器25可以根據儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊來選擇適當的標記M，也可以重新選擇適當的標記M，並發送所選擇的標記M的資訊到該特定設定資訊產生器22。
[0055] 該醫學影像處理裝置3可以被配置為使得使用者可以改變由該標記設定器25自動選擇的標記M。例如，當存在多個標記M時，該標記設定器25可以用各別的範圍指示52(圖6)圈選要作為被選擇的標記M，並從這些範圍指示52(圖5~圖8)中選擇使用者確定為合適的範圍指示52(圖5~圖8)。
[0056] 以這種方式，標記M出現的特定範圍45(圖5)可以根據使用者的決定適當地修改。此外，當使用者正在觀看在演練期間使用該X光成像裝置7對病患P進行成像而產生的實際X光影像40(圖5)的同時，使用者可以從多個標記M中選擇適合於對病患P進行成像以產生X光影像40(圖5)的標記M或者適合於X光影像40(圖5)的影像處理的標記M。
[0057] 如圖3所示，第一實施例的該移動物件追蹤裝置4包括特定設定資訊輸入介面(即，特定設定資訊擷取單元)30、X光影像輸入介面(即，X光影像擷取單元)31、範圍設定器(範圍設定單元)32以及X光影像監視器(即，X光影像顯示單元)33。該特定設定資訊輸入介面30從該醫學影像處理裝置3取得特定設定資訊。該X光影像輸入介面31取得藉由使用該X光成像裝置7對病患P進行造影而產生的X光影像40(圖5)。該範圍設定器32基於特定設定資訊，設定表示在X光影像40(圖5)中所描繪的標記M的範圍的特定範圍45(圖5)。該X光影像監視器顯示X光影像40(圖5)。
[0058] 這裡，由該特定設定資訊輸入介面30獲取的特定設定資訊被輸入到該X光成像裝置7。該X光成像裝置7使用特定的設定資訊來對病患P進行成像以便產生標記M出現在其中的X光影像40(圖5)。例如，該X光成像裝置7基於特定設定資訊來設定該X光照射器9和該X光檢測器10的配置。根據該設定，該X光照射器9和該X光檢測器10動作，並且之後進行演練期間的X光造影和治療時的X光造影。另外，根據特定設定資訊，該X光成像裝置7可以增加照射到標記M存在可能性很高的範圍的X光的輸出。額外附加地或可選地，該X光成像裝置7可以減少照射到標記M不存在的可能性很高的範圍的X光輸出。
[0059] 注意，在治療前的演練期間由該X光成像裝置7所產生的X光影像40(圖5)被輸出到該醫學影像處理裝置3。另外，由該X光成像裝置7在治療期間所產生的每個X光影像40(圖5)被顯示在該X光影像監視器33上。當顯示X光影像40時，該X光影像監視器33將指示特定範圍45(圖5)的範圍指示52疊加在X光影像40上(圖5至圖8)。
[0060] 此外，該移動物件追蹤裝置4包括追蹤處理器(即，追蹤單元)35、照射確定處理器(即，照射確定單元)36和照射信號輸出介面(即，照射信號輸出單元)37。該追蹤處理器35藉由使用特定設定資訊來執行追蹤出現在X光影像40(圖5)中的標記M的位置的影像處理。該照射確定處理器36基於標記M的位置來確定是否現在為放射性射線R的照射時間點。當由該照射確定處理器36確定為照射時間點時，該照射信號輸出介面37輸出照射時間點信號。
[0061] 在此，該移動物件追蹤裝置4藉由使用該追蹤處理器35來追蹤出現在X光影像40(圖5)中的標記M。當標記M存在於特定位置41(圖5)時，即，當該照射確定處理器36確定現在為放射性射線R的照射時間點時，該照射信號輸出介面37將照射時間點信號輸出到該照射控制器12。該照射控制器12在接收到從該移動物件追蹤裝置4輸出的照射時間點信號的情況下，使該放射線照射裝置5放射放射性射線R。
[0062] 該移動物件追蹤裝置4還包括評估器(即，評估單元)38和警告輸出介面(即，警告輸出單元)39。該評估器38評估標記M於X光影像40(圖5)中在位置上地被偵測出的區域中的每個像素/三維像素的預定閾值和灰度值之間的大小關係。該警告輸出介面39在當使用該追蹤處理器35進行檢測標記M有發生失敗的可能的情況下，輸出警告信號。
[0063] 該追蹤處理器35經由執行X光影像40(圖5)的特定範圍45(圖5)的影像處理來檢測標記M。可以將各種技術應用於該影像處理。作為該影像處理的一部分，在本實施例中，該追蹤處理器35基於特定範圍45(圖5)內的各像素的灰度值，進行檢測出現在X光影像40(圖5)中的標記M的處理。例如，當在特定範圍45(圖5)中存在圓形影像並且該圓形影像比周圍更暗時，估計球形標記M被描繪為圓形影像。
[0064] 在本實施例中，假設X光難以穿透過的各部分在X光影像40(圖5)上係以暗色描繪，例如像是標記M。另外，在各X光影像中，明亮部分的像素的灰度值其值為大，而暗部分的像素的灰度值其值為小。另外，X光影像40(圖5)可以黑白倒換。在從上述像素值方面反轉黑白的情況下，X光難以穿透的部分在各個X光影像40(圖5)上顯得相對較亮。因此，以下敘述中所描述的術語“明亮”和“暗黑”和灰度值的大小可以根據X光影像40(圖5)的黑白反轉來任意改變。
[0065] 由於在X光影像40(圖5)中描繪了像是病患P的內臟器官等各部位，因此有時會錯誤地檢測出標記M。在發生追蹤錯誤的狀態下進行輻射照射的情況下，有可能發生無法對病患P的適當位置進行輻射照射。
[0066] 因此，本實施例的該評估器38基於預設的閾值來評估特定範圍45(圖5)中的每個像素的灰度值。由於標記M比身體組織更難以透過X光，所以在整個X光影像中，標記M的影像部分的灰度值與周圍的活組織的影像部分或由噪音產生的影像部分相比具有明顯地不同。於是相應地，舉例來說，閾值被預先設定為表示在可能的灰度值中相對較亮的值，其中該灰度值被使用於標記M的各個像素。然後，該評估器38評估被檢測為標記M在X光影像40(圖5)中的位置的灰度值是否為大於或小於閾值。當被評估的灰度值大於閾值時，被評估的灰度值對於標記M而言太亮，並且該追蹤處理器35錯誤地檢測標記M的位置，而該位置上並沒有描繪標記M。
[0067] 另外，該警告輸出介面39取決於由該評估器38評估的大小關係，將警告信號輸出到該照射控制器12。僅當檢測位置的灰度值大於閾值時才輸出警告信號。另外，該移動物件追蹤裝置4也可以藉由顯示或發聲來進行警告的通知同時連同輸出警告信號。藉由執行警告的通知，使用者能夠注意到風險並且可以迅速中斷治療。此外，可以儲存警告的歷史記錄。
[0068] 以這種方式，當檢測標記M有失敗的可能性時，即，當無法在病患P的適當位置上執行放射線照射的可能性存在時，則可以輸出警告。當該照射控制器12接收到警告信號時，不管是否接收到上述的照射時間點信號，該照射控制器12控制該放射線照射裝置5，以使得照射放射性射線R不被執行。
[0069] 換句話說，本發明的該移動物件追蹤裝置4包括：(a)該範圍設定器32，其用以藉由使用特定設定資訊來設定表示標記M出現在X光影像40(圖5)中的範圍的特定範圍45(圖5) 以及(b)該評估器38，其用以評估被檢測為標記M的位置的灰度值相對於預定閾值的大小關係，以及該警告輸出介面39在當檢測位置的灰度值大於閾值時輸出警告信號。以這種方式，基於預定閾值來定量地評估失敗檢測標記M之可能性為存在/不存在是有可能的。
[0070] 儘管在本實施例中警告信號被輸出到該照射控制器12，但是不一定需要將警告信號輸出到該移動物件追蹤裝置4的外部。例如，警告信號可以被輸入到該照射信號輸出介面37。該移動物件追蹤裝置4可以被配置為在輸出警告信號的情況下，照射時間點信號不從該照射信號輸出介面37輸出。
[0071] 本實施例的該放射線照射裝置5在由該移動物件追蹤裝置4追蹤的標記M存在於特定位置41(圖5)的情況下，將放射性射線R照射到病變區T(圖5)上。藉由這樣的方式來追蹤標記M，掌握病變區T(圖5)的移動並且在當病變區T(圖5)位於適當位置時放射放射性射線R是有可能的。
[0072] 接下來，將參照圖9和圖10進行說明由該醫學影像處理裝置3執行的特定設定資訊產生處理(醫學影像處理方法)。雖然以下所描述的影像處理包括移動影像的處理，但為了便於理解特定設定資訊產生處理，以下將靜止影像的處理當作例子。
[0073] 首先，在準備治療計劃的情況下，藉由使用該醫學檢查裝置2(圖1)檢查(即，成像)放置有標記M(圖4~圖8)的病患P(圖1)來產生病患P(圖1)的三維容量影像。
[0074] 在步驟S11(即，第一獲取步驟)中，該醫學影像處理裝置3(圖1)的該第一輸入介面15(圖2)從該醫學檢查裝置2(圖1)獲取三維容量影像。
[0075] 在接下來的步驟S12(即，第二獲取步驟)中，該第二輸入介面17(圖2)獲取該X光成像裝置7(圖1)中的該X光照射器9(圖1)和該X光檢測器10(圖1)之幾何資訊。
[0076] 在接下來的步驟S13中，該位置資訊分析器19(圖2)基於構成三維容量影像的各三維像素的值，獲取放置在病患P(圖1)的體內的標記M(圖4~圖8)的三維位置資訊。
[0077] 在接下來的步驟S14中，該DRR影像產生器20(圖2)基於病患P(圖1)的三維容量影像和該X光成像裝置7(圖1)的幾何資訊產生DRR影像46(圖5)。
[0078] 在接下來的步驟S15中，該特定設定資訊產生器22(圖2)評估構成三維容量影像的各三維像素的值和/或描繪在DRR影像46(圖5)中的標記M(圖4~圖8)的影像部分的對比度。
[0079] 在接下來的步驟S16中，根據評估結果，該特定設定資訊產生器22(圖2)從標記M1〜M3(圖4~圖8)中選擇被預期在X光影像40(圖5)中以最高對比度描繪的標記，作為由該移動物件追蹤裝置4(圖1)執行的影像處理目標。
[0080] 在接下來的步驟S17中，該特定設定資訊產生器22(圖2)執行各X光影像40(圖5)和DRR影像46(圖5)的特定範圍45(圖5)的設定。
[0081] 在接下來的步驟S18中，該特定設定資訊產生器22(圖2)在當特定範圍45(圖5)係依據病患P的呼吸(圖7，圖8)而改變時，改變特定範圍45(圖5)的設定。
[0082] 在接下來的步驟S19中，該特定設定資訊產生器22(圖2)執行各X光影像40(圖7及圖8)和DRR影像46(圖7及圖8)的特定位置41(圖5)的設定。
[0083] 在接下來的步驟S20(即，特定設定資訊產生步驟)中，該特定設定資訊產生器22(圖2)產生包括各種設定的特定設定資訊。
[0084] 在接下來的步驟S21中，該DRR影像監視器21(圖2)顯示DRR影像46(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。當對於要被追蹤的標記M(圖4~圖8)有多個選擇時，與各個標記M(圖4~圖8)對應的範圍指示52(圖5~圖8)將被顯示。
[0085] 在接下來的步驟S22中，該選擇輸入介面24(圖2)接收由使用者在治療計劃時輸入的標記M(圖4~圖8)的選擇指示。
[0086] 在接下來的步驟S23中，該範圍輸入介面26(圖2)接收由使用者輸入的用以改變特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。
[0087] 在接下來的步驟S24中，該標記設定器25(圖2)將接收到的改變指令發送到該特定設定資訊產生器22(圖2)，以在產生特定設定資訊時反映改變指令，並且該範圍改變器27(圖2)基於接收到的改變指令變更儲存在該特定設定資訊記憶體23(圖2)中的特定設定資訊。
[0088] 在接下來的步驟S25中，該演練影像輸入介面28(圖2)獲取病患P(圖1)在治療前的演練期間由該X光成像裝置7(圖1)(該移動物件追蹤裝置4(圖1))所產生的X光影像40(圖5)。
[0089] 在接下來的步驟S26中，該演練影像監視器29(圖2)顯示X光影像40(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。當對於要追蹤的標記M(圖4~圖8)有多個選擇時，對應於各個標記M(圖4~圖8)的範圍指示52(圖5~圖8)被顯示。
[0090] 在接下來的步驟S27中，該選擇輸入介面24(圖2)接收選擇指令以選擇使用者在治療之前的演練期間要輸入的標記M(圖4~圖8)。
[0091] 在接下來的步驟S28中，該範圍輸入介面26(圖2)接收改變指令以改變使用者要輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)。
[0092] 在接下來的步驟S29中，該標記設定器25(圖2)將接收到的選擇指令發送到該特定設定資訊產生器22(圖2)，以在產生特定設定資訊時反映選擇指令，並且該範圍改變器27(圖2)基於接收到的改變指令變更儲存在該特定設定資訊記憶體23(圖2)中的特定設定資訊。
[0093] 在接下來的步驟S30中，該醫學影像處理裝置3(圖1)將產生的特定設定資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)。關於特定設定資訊的輸出，可以經由網路將特定設定資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)或者可以在將特定設定資訊輸出到儲存媒體之後被輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)。該醫學影像處理裝置3(圖1)和該移動物件追蹤裝置4(圖1)可以整合為一台個人電腦。之後，該醫學影像處理裝置3(圖1)完成特定設定資訊產生處理。
[0094] 接下來，將參照圖11和圖12進行說明由該移動物件追蹤裝置4(圖1)執行的標記追蹤處理(醫學影像處理方法)。
[0095] 首先，在步驟S31中，該移動物件追蹤裝置4(圖1)的該特定設定資訊輸入介面30(圖3)從該醫學影像處理裝置3(圖1)獲取特定設定資訊。
[0096] 在接下來的步驟S32中，開始放射線治療。具體地，該X光成像裝置7(圖1)對病患P(圖1)進行成像以產生病患P(圖1)的X光影像40(圖5)，然後該X光影像輸入介面31(圖3)從該X光成像裝置7(圖1)獲取X光影像40(圖5)。
[0097] 在接下來的步驟S33中，該追蹤處理器35(圖3)和該範圍設定器32(圖3)從該呼吸監視裝置8(圖1)取得對應病患P(圖1)的各個X光影像40(圖5)的成像時間的呼吸資訊。
[0098] 在接下來的步驟S34中，該範圍設定器32(圖3)基於特定設定資訊，設定在X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)。當特定範圍45(圖5)根據或回應於病患P的呼吸而改變時(圖7和圖8)，該範圍設定器32(圖3)基於從該呼吸監視裝置8(圖1)輸入的呼吸資訊設定對應於病患P的呼吸的特定範圍45(圖5)。
[0099] 在接下來的步驟S35中，該X光影像監視器33(圖3)顯示X光影像40(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。
[0100] 在接下來的步驟S36中，該追蹤處理器35(圖3)從X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)檢測標記M(圖4~圖8)的位置。
[0101] 在接下來的步驟S37中，該評估器38(圖3)開始評估被檢測出有標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值與閾值間的大小關係的處理。換句話說，該評估器38(圖3)開始檢測在特定範圍45(圖5)中的每個像素的灰度值的處理。
[0102] 在接下來的步驟S38中，該評估器38(圖3)確定檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值是否大於閾值。當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值大於閾值時(即，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置為明亮時)，處理進行到步驟S39，其中該警告輸出介面39(圖3)向該照射控制器12(圖1)輸出警告信號，然後處理進入步驟S40。相反地，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值小於閾值時(即，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置是暗的時)，警告信號不被輸出，並且處理進行到步驟S40。
[0103] 在步驟S40中，該照射確定處理器36(圖3)確定檢測到標記M(圖4~圖8)的位置是否包含在特定位置41中(圖5)。當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置被包括在特定位置41(圖5)中時，處理進行到步驟S41，其中該照射信號輸出介面37(圖3)將照射時間點信號輸出到該照射控制器12(圖1)，然後處理進行到步驟S42。相反地，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置不包括在特定位置41(圖5)中時，不輸出照射時間點信號，處理進入到步驟S42。
[0104] 在步驟S42中，當照射時間點信號被輸入並且警告信號未被輸入時，該照射控制器12(圖1)以藉由使用該放射線照射裝置5(圖1)來放射放射性射線R的方式來控制各個部件。否則，該照射控制器12(圖1)以不執行放射性射線R的照射的方式來控制各個部件。之後，處理進行到步驟S43。
[0105] 在步驟S43中，該移動物件追蹤裝置4(圖1)確定放射線治療是否完成。放射線治療的終止條件預先在治療計劃中即加以確定。當放射線治療尚未完成時，處理返回到如上所述的步驟S32。相反地，當放射線治療完成時，標記追蹤處理即完成。
[0106] 在本發明中，為了產生標記描繪於其上的影像而對病患進行成像的設定，或者該影像的影像處理的設定，包括：設定用於產生螢光螢光透視影像的螢光透視成像、產生數位重建的放射線照片之設定(在虛擬空間中成像之設定)、設定螢光螢光透視影像的影像處理，以及設定該數位重建的放射線照片的影像處理。
[0107]
(第二實施例)
[0108] 以下，將參照圖13〜圖15對第二實施例的該移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)進行說明。對於與上述實施例相同的元件，將於各圖中賦予相同的元件符號，因此省略重複的說明。於第二實施例中，移動物件追蹤裝置和醫學影像處理裝置被整併在一起。
[0109] 如圖13所示，第二實施例的該移動物件追蹤裝置4A包括被配置為產生特定設定資訊的特定設定資訊產生器53和聯鎖裝置54。在第二實施例中，術語“聯鎖”意味著指定正常狀態並且禁止在任何其他狀態(即，異常狀態)下的放射線照射。在第二實施例中，基於由該特定設定資訊產生器53產生的特定設定資訊，執行用於產生X光影像40的成像(圖5)和追蹤標記M。另外，另一個的配置幾乎與第一實施例的該移動物件追蹤裝置4(圖3)的配置相同。儘管在圖13中省略了該評估器38和該警告輸出介面39，但是可以在第二實施例中提供這些元件。此外，第二實施例中的該特定設定資訊產生器53的配置可以具有與第一實施例中的該醫學影像處理裝置3相同的配置。
[0110] 根據第二實施例，該移動物件追蹤裝置4A的該聯鎖裝置54是用於在狀態不是正常時防止該放射線照射裝置5輻射放射性射線R的安全裝置。
[0111] 例如，適合於照射的時間點被假定為病患P完全呼氣(即，呼出)的時間點。當病患P在呼出的時間點時的狀態不是正常時，病患P處於異常狀態(例如咳嗽或打噴嚏等不正常的狀態)，或者是處於失敗追蹤標記M的異常狀態。如果在這樣的異常狀態下進行放射線照射，則存在放射性射線R打擊到偏離病變區T的位置的可能性。
[0112] 基於上述理由，該聯鎖裝置54藉由使用X光影像40來確定是否處於正常狀態。當確定處於正常狀態時，放射線照射不被禁止。當確定為處於異常狀態時(即，在除正常狀態之外的任何狀態下)，執行禁止放射線照射的控制。為了確定狀態，該聯鎖裝置54可以使用至少一個X光影像40的整體或其他資訊，例如特定位置41(圖5)的局部影像，特定位置41附近的局部影像，在病變區T附近的局部影像。
[0113] 該聯鎖裝置54包括第一影像輸入介面(即，第一影像獲取單元)55、運動資訊輸入介面(即，運動資訊獲取單元)56、指定處理器(即，指定單元)57、特徵計算器(即，特徵獲取單元)58、正常範圍記憶體(即，正常範圍儲存單元)59、第二影像輸入介面(即，第二影像獲取單元)60、影像確定處理器(即，影像確定單元)61和確定信號輸出介面(即，確定信號輸出單元)62。
[0114] 該第一影像輸入介面55獲取第一影像，該第一影像為病患(物件)P在治療之前的演練期間所成像的X光影像(螢光螢光透視影像)40。
[0115] 該運動資訊輸入介面56獲取病患P的呼吸資訊(運動資訊)，該呼吸資訊係在演練期間藉由使用該呼吸監視裝置8而獲得的。
[0116] 該指定處理器57基於呼吸資訊指定適合於放射線照射的時間點，並且獲取藉由在指定的時間點對病患P進行成像而產生的第一影像。
[0117] 該特徵計算器58獲取由該指定處理器57取得的第一影像的特徵，並且計算作為表示正常狀態的特徵範圍的一個正常範圍。
[0118] 該正常範圍記憶體59儲存表示所計算的正常範圍的參數。
[0119] 該第二影像輸入介面60獲取第二影像，該第二影像係對病患P在不同於各個第一影像(例如，在放射線治療期間)的成像時間點的時間點所做的成像而得出的X光影像40。
[0120] 該影像確定處理器61藉由使用從該正常範圍記憶體59讀出的參數所指示的正常範圍從第二影像獲取特徵，並且確定該特徵是否包括在正常範圍內。
[0121] 該確定信號輸出介面62根據確定結果，輸出指示是否處於正常狀態的確定信號。
[0122] 代表正常範圍的參數，例如像是鑑別器的參數。可以使用例如像是一類支持向量機、二類支持向量機、神經網路、深度神經網路和決策樹作為鑑別器。另一種鑑別器亦可使用。上述之確定係由鑑別器來執行。鑑別器的參數可以藉由使用指示正常狀態的特徵的機器學習而被學習。
[0123] 由於多個X光影像40(第一影像)係在演練期間藉由對病患P按時間順序且連續地成像而產生的，所以可以藉由使用這些多個X光影像40來產生移動影像。另外，由該運動資訊輸入介面56所獲得的呼吸資訊(運動資訊)是與病變區T(即，照射的目標部分)的移動相關的資訊。此外，該呼吸資訊係在與各個X光影像40的成像時間相關聯的條件下被取得。
[0124] 在本實施例中，在滿足以下所有的第1〜第3條件的情況下發射放射性射線R。第一個條件是由該呼吸監視裝置8獲取的病患P的呼吸狀態指示呼出的時間(即，完全地呼出)。第二個條件是上述標記M存在於特定位置41。第三個條件是該聯鎖裝置54的該影像確定處理器61確定X光影像40處於正常狀態。
[0125] 另外，該聯鎖裝置54的該特徵計算器58獲取在治療之前的演練期間藉由對病患P成像而產生的X光影像40(第一影像)的特徵。作為特徵，例如，使用像素值排列於其中的向量。用於學習的X光影像40，例如是對應於數次呼吸的各別影像。由於病患P在沒有咳嗽或打噴嚏時的狀態會被定義為正常狀態，因此會從眾影像中選擇病患P沒有咳嗽或打噴嚏的影像，並將其用於學習。正常狀態的影像被稱為正常影像(特定影像)。此外，X光影像40可以是在一個方向或多個方向上對病患P進行成像而產生的影像。特徵可以是在多個方向上成像的X光影像40(第一影像)的像素值被排列於其中的向量。影像的選擇可以由使用者執行，或者可以由該聯鎖裝置54根據呼吸資訊自動執行。
[0126] 在改變正常狀態的定義的情況下，用於學習的正常影像亦被改變。例如，在將標記M出現在特定位置41處的狀態定義為正常狀態的情況下，可以將此狀態下的X光影像40(第一影像)設定為要用於學習的正常影像。在此正常狀態的定義中，該運動資訊輸入介面56不被要求需要在該聯鎖裝置54之中。正常範圍，例如像是包圍特徵空間中的正常狀態的特徵的超球面。超球面的尺寸越大，異常狀態的檢測靈敏度越低。一類支持向量機被認為是，在包括所有向量的條件下，使超球面的半徑盡可能小的優化方法，其中該向量為在正常狀態中的特徵。使用這種一類支持向量機來自動地設定一個超球面是可能的。向量的維度可以藉由主成分分析來壓縮。在眾X光影像40(第一影像)之中，可以將指示異常狀態的任何影像設定為異常影像(即，非特定影像)，並且鑑別器可以在隨意監督學習的條件下，從正常影像與異常影像間執行學習。作為監督學習的鑑別器，例如，可以使用二類支持向量機、神經網路、深度神經網路和決策樹。
[0127] 該聯鎖裝置54從於放射線治療期間藉由對病患P成像而產生的X光影像40(第二影像)之中來確定是否處於正常狀態。具體而言，該聯鎖裝置54從X光影像40(第二影像)獲取特徵，並且藉由使用從該正常範圍記憶體59中所讀出的參數所指示的鑑別器來確定獲取的特徵是否包括在正常範圍內。
[0128] 該移動物件追蹤裝置4A(該聯鎖裝置54)包括基於機器學習的人工智慧。可以將正常範圍設定為包括(a)僅從正常影像設定的正常範圍；和(b)從一對正常影像和異常影像中設定的正常範圍，兩者的組合範圍。
[0129] 接下來，將參照圖14和圖15描述由第二實施例的該移動物件追蹤裝置4A執行的聯鎖處理(醫學影像處理方法)。該聯鎖處理係與第一實施例的標記追蹤處理(圖11和圖12)並行執行。
[0130] 首先，在步驟S51中，藉由使用該移動物件追蹤裝置4A的該X光成像裝置7來啟動病患P的X光成像的演練。
[0131] 在接下來的步驟S52(即，第一影像獲取步驟)中，該第一影像輸入介面55獲取作為X光影像40的第一影像。
[0132] 在接下來的步驟S53(即，運動資訊獲取步驟)中，該運動資訊輸入介面56獲取病患P的呼吸資訊(運動資訊)。
[0133] 在下一個步驟S54(即，指定步驟)中，該指定處理器57基於呼吸資訊來指定適合於放射線照射並且是第一影像其中之一的成像時間點(時間)的時間點。
[0134] 在接下來的步驟S55中，該指定處理器57基於包括在指定時間點所成像的第一影像之中的特定位置41(圖5)的影像來確定正常影像(特定影像)。
[0135] 在下一個步驟S56(即，特徵獲取步驟)中，該特徵計算器58獲取正常影像的特徵並且計算表示正常範圍的參數，該正常範圍係表示正常狀態的特徵的範圍。
[0136] 在接下來的步驟S57中，該正常範圍記憶體59儲存表示所計算的正常範圍的參數，從而完成演練。
[0137] 在接下來的步驟S58中，使用該放射線照射裝置5的放射線治療啟動。
[0138] 在接下來的步驟S59(即，第二影像獲取步驟)中，該第二影像輸入介面60獲取作為X光影像40的第二影像。
[0139] 在接下來的步驟S60中，該影像確定處理器61基於正常範圍來執行對第二影像的確定，該正常範圍由儲存在該正常範圍記憶體59中的參數所表示。
[0140] 在接下來的步驟S61(即，影像確定步驟)中，作為該確定的延續部分，該特徵係從第二影像所獲取並且其被確定為是否為包括在正常範圍中的所獲取的特徵，該正常範圍由從該正常範圍記憶體59所讀出的參數所表示。
[0141] 當第二影像的特徵包括在正常範圍內時(即，當其在步驟S61中被確定為正常時)，處理進行到步驟S62(即，信號輸出步驟)，其中該確定信號輸出介面62將照射非-禁止信號(即，確定信號)輸出到該照射控制器12。
[0142] 相反地，當第二影像的特徵不包括在正常範圍內時(即，當其在步驟S61中被確定為不正常時)，處理進行到步驟S63(即，信號輸出步驟)，其中該確定信號輸出介面62將照射禁止信號(即，確定信號)輸出到該照射控制器12。
[0143] 在照射時間點信號和照射非-禁止信號都被輸入的條件下，該照射控制器12藉由使用該放射線照射裝置5來發射放射性射線R。另外，該照射控制器12即使在照射時間點信號被輸入的情況下亦控制各部件，以使得使用該放射線照射裝置5之放射性射線R照射不會在接收到照射禁止信號的情況下被執行。
[0144] 在接下來的步驟S64中，該移動物件追蹤裝置4A判定放射線治療是否完成。當放射線治療未完成時，處理返回到上述之步驟S59。另一方面，當放射線治療完成時，聯鎖處理被終止。
[0145] 在第二實施例中，將對照射禁止信號和照射非-禁止信號被輸出到該照射控制器12以作為一個態樣的情況進行描述。然而，不需要將照射禁止信號和非照射禁止信號輸出到該移動物件追蹤裝置4A的外部。例如，照射禁止信號和照射非-禁止信號可以被輸入到該照射信號輸出介面37。該照射信號輸出介面37可以被配置為當接收到照射非-禁止信號時(即，在沒有輸入照射禁止信號的情況下)輸出照射時間點信號，並且在接收到照射禁止信號時(即，當沒有輸入照射非-禁止信號時)停止照射時間點信號的輸出。當照射禁止信號和照射非-禁止信號輸入到該照射信號輸出介面37的配置被採取以作為該移動物件追蹤裝置4A時，該照射控制器12在照射時間點信號是從該照射信號輸出介面37輸入的條件下，使用該放射線照射裝置5來執行放射性射線R的照射。
[0146] 雖然在第二實施例中，該聯鎖裝置54與該移動物件追蹤裝置4A被整合地形成在一起，但也可以分別提供該聯鎖裝置54和該移動物件追蹤裝置4A。
[0147] 如上所述，第二實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)的特徵在於包括：第一影像輸入介面，其被配置為獲取第一影像，該第一影像是藉由使用成像裝置而被造影的病患的螢光螢光透視影像；運動資訊輸入介面，其被配置為獲取病患的運動資訊，該運動資訊係與將要受到放射線照射之病患的目標部位的運動相關；指定處理器，其被配置為基於運動資訊指定適合於放射線照射的時間點；特徵計算器，其被配置為獲取在該指定時間點藉由對病患進行成像而產生的第一影像的特徵，並且從該特徵計算指示正常狀態的特徵的範圍的正常範圍，在該正常狀態中不禁止放射線照射；第二影像輸入介面，其被配置為獲取第二影像，該第二影像是被藉由使用成像裝置而成像的病患的螢光螢光透視影像，並且是確定目標；影像確定處理器，其被配置為執行關於第二影像的特徵是否被包括在正常範圍內的確定；以及確定信號輸出介面，其被配置為根據確定的結果輸出確定信號。
[0148] 第二實施例的移動物件追蹤方法(醫學影像處理方法)的特徵在於包括：獲取第一影像的第一影像獲取步驟，該第一影像係藉由使用成像裝置而被成像的病患的螢光螢光透視影像；獲取運動資訊的運動資訊獲取步驟，該運動資訊係與將要受到放射線照射之病患的目標部位的運動相關；基於運動資訊而指定適合於放射線照射的時間點的指定步驟；獲取在該指定時間點藉由對病患進行成像而產生的第一影像的特徵的特徵獲取步驟，並且該特徵獲取步驟從該特徵計算指示正常狀態的特徵的範圍的正常範圍，在該正常狀態中不禁止放射線照射；獲取第二影像的第二影像獲取步驟，該第二影像是被藉由使用成像裝置而成像的病患的螢光螢光透視影像，並且是確定目標；確定第二影像的特徵是否被包括在正常範圍內的影像確定步驟；以及根據影像確定步驟的確定結果輸出確定信號的信號輸出步驟。
[0149] 以這種方式，可以藉由使用該特徵來確定對應於包括在第二影像中的特定區域的區域的影像進而避免在異常狀態(非正常狀態)下的放射線照射，該第二影像是藉由使用成像裝置在放射線治療期間對病患P進行成像而產生的。另外，藉由使該聯鎖裝置54執行對利用成像裝置進行治療計劃時對病患進行成像而產生的第一影像的特徵進行機器學習，能夠減少用於設定在治療計劃時的正常範圍的勞力。
[0150]
(第三實施例)
[0151] 以下，參照圖16〜圖18對第三實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)進行說明。對於與上述實施例相同的元件，將於各圖中賦予相同的元件符號，因此省略重複的說明。請注意，於第三實施例中，移動物件追蹤裝置和醫學影像處理裝置被整併在一起。
[0152] 如圖16所示，第三實施例的該移動物件追蹤裝置4B包括被配置為產生特定設定資訊的該特定設定資訊產生器53和標記學習裝置63。在第三實施例中，基於由該特定設定資訊產生器53產生的特定設定資訊，執行用於產生X光影像40的成像(圖5)和追蹤標記M。另外，該移動物件追蹤裝置4B的另一個的配置幾乎與第一實施例的該移動物件追蹤裝置4(圖3)的配置相同。
[0153] 在上述實施例中，球形的標記M被作為例子說明。但是，在實際的治療中，根據標記M被放置在身體的位置，具有各種形狀的標記M會被使用。此外，標記M的尺寸有多種。例如，直徑為0.5mm，長度為5mm的棒狀(線圈狀)標記M，夾子狀的標記M，以及楔形標記M。
[0154] 當使用X光對具有這些形狀的各別標記M進行成像時，根據，例如，每個標記M的定向或病患P(圖17)的姿勢，出現在X光影像40中的各別標記M的影像彼此不相同。例如，當棒狀標記M相對於影像表面被放置成平行於法線方向時，其被描繪為圓形影像，並且隨著從該位置傾斜而逐漸變成長條形狀。為了利用該追蹤處理器35檢測出現在X光影像40中的標記M的位置，在上述情境中，較佳地使該標記學習裝置63預先學習各個標記M的影像。
[0155] 該標記學習裝置63包括：標記影像輸入介面(即，物件影像獲取單元)66，其被配置為獲取標記影像64(即，如圖17A所示的物件影像)，標記M(學習目標)被描繪於其中；非標記影像輸入介面(即，非物件影像獲取單元)67，其被配置為獲取標記M沒有被描繪於其中的非標記影像65(即，如圖17B所示的非物件影像)；參數計算器(即，參數計算單元)68，其被配置為基於機器學習計算鑑別器的參數，該鑑別器被用於識別標記M被描繪於影像中的位置；以及參數記憶體(即，參數儲存單元)69，其被配置為儲存所計算的參數。
[0156] 在該移動物件追蹤裝置4B中，該X光影像輸入介面(螢光螢光透視影像擷取單元)31獲取藉由在放射線治療期間使用該X光成像裝置7而被成像的病患(物件)P的X光影像40(螢光螢光透視影像)。隨後，該追蹤處理器(位置檢測單元)35藉由使用由儲存在該參數記憶體69中的參數表示的鑑別器來檢測出現在X光影像40中的標記M的位置。
[0157] 如圖17A和圖17B所示，大量的標記影像64和非標記影像65被預先準備以用於機器學習。在各別的標記影像64中，各種定向的標記M和活組織70被描繪於其中。在每個非標記影像65中，標記M未被描繪並且僅描繪了活組織70。從這些標記影像64和非標記影像65中，該標記學習裝置63產生用於，藉助於機器學習，區分標記影像64和非標記影像65的鑑別器。鑑別器可以被配置成輸出指示標記M是否被包括在影像中之0和1的二元似然度(即，可信度)。另外地或可選地，鑑別器可以被配置為輸出指示與上述同樣情形的0至1的似然度。
[0158] 請注意，標記影像64可以是經由對病患P進行X光成像而實際獲得的影像。另外，標記影像64可以是由標記M的虛擬影像的CG(電腦圖形)所產生的影像。此外，標記影像64可以是基於該X光成像裝置7的幾何資訊而產生的DRR影像46，並且可以是放置有標記M之病患P的三維容量影像。此外，標記影像64可以是在治療前之演練時被造影之病患P的X光影像s40，或者可以是與演練不同時間點被造影之第三人的X光影像40。此外，標記影像64可以是從第三人的三維容量影像所產生的DRR影像46。
[0159] 另外，該參數計算器68產生，藉助於機器學習來區分標記影像64和非標記影像65的鑑別器。該參數計算器68使該參數記憶體69儲存將所產生的鑑別器表示為用於檢測標記M的參數的參數組。
[0160] 作為鑑別器，可以使用隨意監督學習鑑別器。例如，可以使用支持向量機，神經網路和決策樹作為鑑別器。作為神經網路，可以使用深度神經網路。作為深度神經網路，可以使用卷積神經網路。換句話說，該移動物件追蹤裝置4B包括基於機器學習的人工智慧。
[0161] 該追蹤處理器35獲取儲存在該參數記憶體69中的參數，並從該X光影像輸入介面31獲取X光影像40。之後，將X光影像40輸入到由參數確定的鑑別器，並且基於從鑑別器獲得的似然性來指定出現在每個X光影像40上的每個標記M的位置。
[0162] 接下來，將參照圖18對由第三實施例的該移動物件追蹤裝置4B執行的標誌追蹤處理(醫學影像處理方法)進行說明。由於第三實施例的標誌追蹤處理的一些處理步驟與第一實施例的相同，所以省略重複說明。
[0163] 首先，在步驟S71(即，標記影像取得步驟)中，該標記影像輸入介面66在放射線治療開始前取得標記M被描繪於其上的各個標記影像64(圖17A)。
[0164] 在接下來的步驟S72(即，非標記影像獲取步驟)中，該非標記影像輸入介面67獲取標記M未被描繪於其上的各個非標記影像65(圖17B)。
[0165] 在接下來的步驟S73(即，參數計算步驟)中，該參數計算器68計算鑑別器的參數，該鑑別器係用於藉由機器學習來識別影像中的標記M的位置。
[0166] 在接下來的步驟S74中，該參數記憶體69儲存所計算的參數。
[0167] 在接下來的步驟S75中，開始使用該放射線照射裝置5來進行放射線治療。
[0168] 在接下來的步驟S76(即，螢光螢光透視影像獲取步驟)中，該X光成像裝置7對病患P進行成像以產生病患P的X光影像40，然後該X光影像輸入介面31從該X光成像裝置7獲取X光影像40。
[0169] 在接下來的步驟S77(即，位置檢測步驟)中，該追蹤處理器35藉由使用根據儲存在該參數記憶體69中的參數而確定的鑑別器來檢測出現在各個X光影像40中的標記M的位置。
[0170] 在接下來的步驟S78中，該追蹤處理部35確定檢測出的標記M是否位於特定位置41(圖5)。當標記M不是位於特定位置41時，處理進行到下面將描述的步驟S80。相反地，當標記M處於特定位置41時，處理進入步驟S79，其中該照射信號輸出介面37將照射時間點信號輸出到該照射控制器12，之後處理進行到步驟S80。
[0171] 在步驟S80中，該移動物件追蹤裝置4B確認放射線治療是否完成。當放射線治療還未完成時，處理返回到上述的步驟S76。相反地，當放射線治療完成時，則標記追蹤過程全部完成。
[0172] 雖然在上述案例中，該標記學習裝置63係與該移動物件追蹤裝置4B整合地形成在一起，但是在第三實施例中，也可以分別提供該標記學習裝置63和該移動物件追蹤裝置4B。在第三實施例中，針對使用標記影像64(即，描繪標記M的影像)和非標記影像65(即，標記M未被描繪於其中的影像)以作為在產生識別器的學習時點的教導資料之案例已做出說明，其中該識別器輸出指示標記M是否被包括在影像中的似然度。然而，教導資料可能根據鑑別器要識別的內容而改變。例如，在產生一種輸出表示標記M是否描繪在影像的中央附近的似然度的鑑別器的案例中，標記M出現在影像的中央附近的各個影像可以被預備作為標記影像64，而其他所有的影像被預備作為非標記影像65。在這個案例中，非標記影像65包括描繪在影像邊緣處的標記M的影像和標記M未被描繪於其中的影像。
[0173] 儘管在第三實施例中的該標記學習裝置63為了追蹤用於放射線治療的標記M(學習目標)而學習描繪標記M的影像，但是這項技術也可以應用於其他實施例。例如，這項技術也可以應用於學習描繪導線的影像之處理，以便在導管治療中追蹤導線(學習目標)。
[0174] 導管是一種醫療器械，是一個空心管。在導管治療中，導管被插入病患體內(例如，血管內部和內臟器官的內部)，之後體液被排出或者發送用於血管擴張的支架球囊。另外，導線係用於導管手術之用。
[0175] 例如，預先將導線插入體內，藉由該導線推進導管。在此，病患依時間順序的X光影像被即時地產生，並且在醫生使用即時X光影像確認導線的位置的同時導管被推進。由於導線係由金屬製成，所以與第三實施例的標記M類似，導線在X光影像中比身體組織顯得更清楚。由於導線為線狀，所以其尖端部分的影像與棒狀標記M的影像相似。因此，藉由使鑑別器以與第三實施例類似的方式執行導線的影像的機器學習來自動地追蹤導線的尖端在X光影像中的位置是有可能的。
[0176] 如上所述，第三實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)的特徵在於包括：物件影像輸入介面，其被配置為獲取物件影像，其中目標物件或該目標物件的虛擬影像被描繪於該物件影像之中；參數計算器，其被配置為基於使用所述物件影像之機器學習來計算用於識別所述目標物件被描繪於影像中的位置之參數；螢光螢光透視影像輸入介面，其被配置為獲取藉由使用成像裝置對被供給有目標物件的受試者(例如，病患)進行造影而產生的螢光螢光透視影像；以及位置檢測器，其被配置為基於該參數而檢測描繪於該螢光螢光透視影像之中的該目標物件的位置。
[0177] 第三實施例的移動物件追蹤方法(醫學影像處理方法)的特徵在於包括：物件影像獲取步驟，其獲取目標物件或該目標物件的虛擬影像被描繪於其中的物件影像；參數計算步驟，其基於使用所述物件影像之機器學習來計算用於識別所述目標物件被描繪於影像中的位置之參數；螢光螢光透視影像獲取步驟，其獲取藉由使用成像裝置對被供給有目標物件的受試者(例如，病患)進行造影而產生的螢光螢光透視影像；以及位置檢測步驟，其基於該參數而檢測描繪於該螢光螢光透視影像之中的該目標物件的位置。
[0178] 例如，現有技術的醫學影像處理裝置，當從各種角度觀察標記時，需要事先登錄大量的模板影像，還需要將這些模板影像與在放射線治療期間對病患進行造影而產生的螢光透視影像進行比較。這樣的傳統技術，存在影像處理的負載增加的問題。然而，在第三實施例中，可以解決這樣的問題。另外，藉由使用機器學習可以節省在放射線治療前設定各種狀況所費的勞力。
[0179] 儘管已經在第一至第三實施例的基礎上描述了醫學影像處理裝置的實施例，但是應用於上述實施例中任一者的配置可以應用於另一個實施例之中，並且各自實施例中所應用的配置可以組合使用。例如，第二實施例的聯鎖處理或第三實施例的標記追蹤處理的至少一部分可以在第一實施例的醫學影像處理裝置或移動物件追蹤裝置中執行。
[0180] 本實施例的該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4包括儲存裝置，例如像是ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)和RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等、外部儲存裝置，例如像是HDD(硬磁碟驅動機)和SSD(固體狀態驅動機)、顯示裝置，例如像是顯示器、輸入裝置，例如像是滑鼠以及鍵盤、通信介面以及具有高度整合處理器的控制裝置，該處理器例如像是特殊用途晶片、FPGA(現場可程式閘陣列)、GPU(圖形處理單元)以及CPU(中央處理單元)。藉由使用通常的電腦，該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4可以經由硬體配置來實現。
[0181] 請注意，在本實施例的該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4中執行的各程式，係藉由預先載入到像是ROM等記憶體中而被提供。額外地或可擇一地，每個程式可以藉由儲存為可以在非暫態電腦可讀取儲存介質，例如像是CD-ROM、CD-R、記憶卡、DVD以及軟性磁碟(FD)，中安裝或執行的格式的檔案而被提供。
[0182] 此外，在該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4中執行的各程式也可以儲存在連接到例如像是網際網路等的網路上的電腦，並經由網路下載來提供。再者，該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4也可以經由網路或專屬線將獨立地表現各元件的各自的功能的獨立模組相互連接並結合而加以配置。
[0183] 雖然在上述實施例中，病患P係以人當作例子以作為檢查物件，但該醫學影像處理裝置3也可以用於在以例如像是狗和貓等動物為檢查物件的例子上，並且在該等動物上進行放射線治療。
[0184] 儘管在上述實施例中病患P的呼吸係藉由使用該呼吸感測器11來加以監測，但是可以在另一模式下監測病患P的呼吸。例如，可以藉由附加被配置以反射紅外線到病患P的身體表面的反射標記、利用紅外線雷射照射該反射標記並獲取反射波的方式來監測病患P的呼吸。
[0185] 在上述實施例中，該醫學影像處理裝置3顯示在演練期間被成像的病患P的X光影像40，並且使用者執行標記M的選擇、特定範圍45的改變或者特定位置41的改變。然而，該移動物件追蹤裝置4可以被配置為使得使用者可以在演練期間選擇標記M、改變特定範圍45或者改變特定位置41。
[0186] 儘管在上述實施例中多個標記M被放置在病患P的身體中並且藉由X光成像來追蹤這些標記M，但是本發明的實施例不限於這樣的形態。例如，可以只有一個標記M被放置在病患P的身體中並且被X光成像追蹤。
[0187] 儘管在上述實施例中提供了兩對該X光照射器9和該X光檢測器10，但是可以僅使用一對該X光照射器9和該X光檢測器10來追蹤標記M。此外，標記M可以藉由使用時間順序的X光影像來追蹤，每個時間順序的X光影像是藉由使用三對或更多對的該X光照射器9和該X光檢測器10來對病患P從三個或更多個方向進行成像而獲得的。
[0188] 儘管在上述實施例中，特定設定資訊係藉由產生DRR影像46並且指定標記M出現的位置來加以產生，但是可以在不產生DRR影像46的情況下產生特定設定資訊。由於產生特定設定資訊所必要的資訊是標記M的位置，所以在能夠取得三維容量影像和幾何資訊的情況下，特定設定資訊能夠被產生。
[0189] 在上述實施例中，已經對於該醫學影像處理裝置3或該移動物件追蹤裝置4包括用於顯示例如像是X光影像40和DRR影像46等的影像的監視器(即，顯示單元)的案例作出了描述。然而，各個實施例的醫學影像處理裝置可以被配置為產生並輸出特定設定資訊的該醫學影像處理裝置3，從而可以省略監視器。
[0190] 儘管在本實施例的流程圖中圖示了每個步驟被按順序地執行的模式，但是各個步驟的執行順序不必要是固定的，並且可以改變步驟的部分執行順序。另外，一些步驟可以與另一個步驟並行執行。
[0191] 根據上述實施例，藉由提供特定設定資訊產生器，能夠節省使用者在關於用於產生描繪標記的影像的成像設定或者該影像的影像處理的設定的勞力，該特定設定資訊產生器基於三維容量影像和幾何資訊來產生用於產生描繪標記的影像的成像設定或者該影像的影像處理的設定的特定設定資訊。
[0192] 儘管特定的實施例已經於本文中描述，但是這些實施例僅被呈現以作為例子，並不旨在限定本發明的範圍。實際上，這裡描述的新穎方法和系統可以在各種其他的形式上加以體現；此外，在不脫離本發明的精神的情況下，可以對這裡描述的方法和系統在形式上進行各種省略、替換和改變。所附申請專利範圍及其等同物旨在覆蓋落入本發明的範圍和精神內的該些形式或修改。
[0007] 在本發明的一個實施例中，醫學影像處理裝置包括：第一輸入介面，其被配置為獲取被提供有至少一個標記的物件的三維容量影像，該三維容量影像是經由對使用醫學檢查裝置的該物件來成像而加以產生；第二輸入介面，其被配置為獲取被使用於對該物件成像以產生該物件的螢光透視影像的成像裝置之幾何資訊；以及
特定設定資訊產生器，其被配置為基於該三維容量影像和該幾何資訊來產生特定設定資訊，該特定設定資訊用於設定用於產生描繪該至少一個標記的影像的成像或設定描繪該至少一個標記的該影像的影像處理。
[0008]
(第一實施例)
[0009] 在下文中，將參照所附圖式描述實施例。首先，參照圖1〜圖12對第一實施例的醫學影像處理裝置進行說明。圖1中的符號1代表放射線治療用的輻射治療系統，其中，病變區T(圖4)，例如在病患P體內產生的腫瘤，用放射性射線R照射。用於治療的放射性射線R例如包括X光、γ射線、電子束、質子束、中子束以及重粒子束。
[0010] 當進行放射線治療時，必須將具有足夠輸出的放射性射線R準確地照射到病患(物件)P的病變區T(圖4) (即目標區域)的位置。此外，抑制病變區T(圖4)附近的正常組織(非目標區域)的照射劑量是必須的。在肺癌、肝癌、胰臟癌等內臟癌的治療中，病變區T(圖4)總是伴隨著像是呼吸、心跳以及腸運動等動作而移動。在多種照射方法中，在閘控照射方法中，放射性射線R的照射位置和照射範圍被事先確定。因此，掌握病變區T(圖4)的移動並在當病變區T(圖4)處於特定位置的時間點放射放射性射線R是必要的。在追蹤照射方法中，病變區T(圖4)的位置被追蹤並且放射性射線R照射在被追蹤處理所指定的病變區T(圖4)上。以下，將對閘控照射的例子進行說明。然而，本發明也可以應用於追蹤照射方法。為了具體指出病變區T(圖4)的位置，例如將使用X光影像。然而，病變區T(圖4)不必然需要被清楚地描繪在該X光影像中。
[0011] 為了上述理由，在本發明實施例中，在病變區T(圖4)附近放置標記M(圖4)。標記M比病變區T(圖4)更清楚地呈現。因為標記M與病變區T(圖4)的移動同步地移動，藉由成像和監視使用X光的標記M的移動來掌握病變區T(圖4)的移動。之後，當放射性射線R在滿足預定的照射條件的時間點下被照射。例如，照射條件是在如下的時間點：病患P呼氣(即，吐氣)且標記M到達特定位置，並且放射性射線R與病患P的呼吸同步地重複地輻射到病變區T(圖4)上。儘管以下的描述係以與呼吸同步的放射性射線R的輻射作為例子說明，放射性射線R可以與病患P的其他運動(例如心跳和腸運動)同步地放射。
[0012] 本實施例的標記M是由，例如直徑為1〜2mm左右的微小的金屬球構成。作為標記M的材料是使用即使放置或留置於身體也無害的材料。例如使用金。由於金屬是比構成人體的組織更難以透射X光的材料，因此金屬在X光影像40(圖5至圖8)中被描繪地相對清楚。另外，藉由使用諸如導引器(導針器)的專用穿刺器具將標記M插入體內。例如，多個標記M1至M3被放置在身體中的病變區T(圖4)的附近(圖4)。
[0013] 如圖1所示，在使用該輻射治療系統1來準備治療計劃的案例中，首先，對放置有標記M的病患(物件)P進行電腦斷層攝影。在本實施例中，提供了藉由電腦斷層攝影來進行病患P的各種檢查的醫學檢查裝置2。該醫學檢查裝置2被配置為X光CT(電腦斷層攝影)裝置。藉由使用該醫學檢查裝置2產生病患P的三維容量影像。三維容量影像係由，例如三維像素資料所組成。
[0014] 雖然在本實施例中是以X光CT裝置作為例子，但是該醫學檢查裝置(診斷裝置)2可以是其他類型的診斷裝置，只要能夠獲取病患P的三維容量影像即可。例如，該醫學檢查裝置2可以被配置為MRI(磁共振造影)裝置或超聲波診斷裝置。
[0015] 本實施例的該輻射治療系統1包括醫學影像處理裝置3、X光成像裝置7(即，螢光透視成像裝置)、呼吸監視裝置8、移動物件追蹤裝置4、放射線照射裝置5和放置病患P的床6。該醫學影像處理裝置3產生用以設定用於產生描繪標記M的影像的成像或者用於設定這張影像的影像處理的特定設定資訊。該X光成像裝置7連續地(即順序地)對病患P進行成像，以產生描繪了病患P的病變區T(圖5)和標記M的X光影像(螢光螢光透視影像)40(圖5)。該呼吸監視裝置8監視病患P的呼吸。該移動物件追蹤裝置4使用該特定設定資訊和各X光影像40(圖5)追蹤(即，追溯)每時每刻移動的標記M的位置。該放射線照射裝置5在使用該移動物件追蹤裝置4追蹤的標記M存在於特定位置(閘控窗口)41(圖5)的情況下，以放射性射線照射病變區T(圖5)。
[0016] 本實施例的醫學影像處理裝置3和移動物件追蹤裝置4包括有像是CPU(中央處理器)、ROM(唯讀記憶體)、RAM(隨機存取記憶體)以及HDD(硬磁碟驅動機)等硬體資源，並且被配置為藉由使得該CPU執行各種程式來達成利用硬體資源實現經由軟體進行的資訊處理的電腦。
[0017] 此外，藉由使該電腦執行該各種程式來實現本實施例的醫學影像處理方法。
[0018] 另外，該X光成像裝置7和該呼吸監視裝置8與該移動物件追蹤裝置4連接。標記M的影像出現在各個該X光影像40(圖5)中。另外，該移動物件追蹤裝置4追蹤在放射線治療中使用該X光成像裝置7對病患P造影而產生的各X光影像40(圖5)中的標記M的位置，並且藉由使用該呼吸監視裝置8來監視病患P的呼吸狀態(例如，呼吸波形)。此外，該移動物件追蹤裝置4具體指定放射性射線R的照射時間點，並且輸出照射時間點信號。
[0019] 該X光成像裝置7包括被配置為用X光照射病患P的兩個X光照射器9以及被配置為檢測發射藉由病患P的X光的兩個X光檢測器10。附帶說明，各該X光檢測器10係由，例如平板檢測器(FPD)或影像增強器所構成。
[0020] 換言之，本實施例的該輻射治療系統1具備兩對X光照射及檢測單元，各對包括一個X光照射器9和一個X光檢測器10。標記M的三維位置可以藉由使用該兩對X光照射器9和X光檢測器10從兩個不同方向同時執行X光成像來具體指定。此外，藉由執行影像處理，能夠將藉由對病患P同時進行兩個方向的成像而產生的各別X光影像40(圖5)中所描繪的相同的標記M彼此產生關聯。
[0021] 在實際的X光成像中，使用兩對該X光照射器9和該X光檢測器10從兩個方向對病患P進行造影(例如從病患P的右手側的方向和從病患P的左手側的方向)以產生一對X光影像(醫學影像)40。此外，就以下所描述的DRR影像(數位重建的放射線照片影像、數位重建的放射線照片或醫學影像)46(圖5)來講，可以獲得一對影像。但是，在以下的說明中，為了便於理解實施例(圖5〜圖8)，將以從一個方向所拍攝的X光影像40和DRR影像46為例子來說明。
[0022] 如圖5所示，病變區T和多個標記M出現在X光影像40中。由該X光照射器9和該X光檢測器10的情況(例如像是它們的配置和它們的定向)來決定病變區T和各個標記M要如何地被描繪在該X光影像40中。由於該X光影像40係按時間順序且連續地產生，因此能夠從該多個X光影像(幀)40中產生移動影像。藉由對時間順序的該X光影像40進行影像處理，可以掌握標記M的移動，即病變區T的移動。
[0023] 例如，藉由連接該多個X光影像40中的每一個的標記M的位置，可以獲得標記M的移動軌跡42。在標記M的移動軌跡42中，吐氣(即，呼出)時的終點位置43和吸氣(即，吸入)時的終點位置44是清楚的。吐氣時的終點位置43被定義為特定位置41。當標記M出現在此特定位置41時，放射性射線R照射到病變區T。以此方式，能夠基於對標記M的追蹤處理來實現精確的呼吸同步照射。附帶說明，特定位置41是包括在如圖5中所示的X光影像40中的特定區域(例如，矩形區域)。
[0024] 當要即時處理X光影像40的整個範圍時，CPU的處理負載變高。因此，為了減輕影像處理所帶來的負載，設定一個在X光影像40中標記M有可能被描繪的特定範圍(搜索範圍)45，並且僅對此特定範圍45執行搜索之影像處理。另外，藉由獲得經由對病患P在兩個方向上進行造影而產生作為X光影像40(DRR影像46)的一對影像並且然後為該對X光影像40(DRR影像46)具體指定特定範圍45及特定位置41，能夠三維地獲得標記M的位置及其移動軌跡42。
[0025] 如圖1所示，該呼吸監視裝置8與安裝在病患P上的呼吸感測器11相連接。該呼吸感測器11係用於監控病患P的呼吸狀態。該呼吸監視裝置8將表示病患P的呼吸狀態的呼吸資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4。在本實施例中，在滿足以下的第一條件和第二條件兩者的情況下，該輻射治療系統1被配置為將放射性射線R照射到病變區T(圖5)上。第一個條件是：由該呼吸監視裝置8所獲取的病患P的呼吸狀態指示病患P呼氣。第二個條件是：標記M存在於特定位置41(圖5)時。應該注意的是，當標記M存在於特定位置41(圖5)時，不論病患P的呼吸狀態，放射性射線R照射到病變區T(圖5)。
[0026] 此外，該放射線照射裝置5與照射控制器12相連接。放射性射線R的照射時機由該照射控制器12控制。另外，該照射控制器12與該移動物件追蹤裝置4連接。該照射控制器12以如下的方式來控制該放射線照射裝置5：當該照射控制器12接收到由該移動物件追蹤裝置4所輸出的照射時間點訊號時，該放射線照射裝置5發射放射性射線R。
[0027] 如圖2所示，該醫學檢查裝置2是用於執行病患P的電腦斷層攝影的裝置，並且包括被配置為藉由在多個方向上對病患P進行造影來產生病患P的投影資料的投影資料產生器13，以及被配置為基於由該投影資料產生器13所獲得的多個二維投影資料來產生病患P的立體及三維容量影像的三維容量影像產生器14。三維容量影像包括，例如多個三維像素的資訊。該三維容量影像產生器14將三維容量影像輸出到該醫學影像處理裝置3。藉由按時間順序並連續執行電腦斷層攝影來產生病患P的立體運動影像是有可能的。這讓獲得病變區T(圖4)和標記M的三維運動變得有可能。
[0028] 該醫學影像處理裝置3包括：第一輸入介面(即，第一擷取單元)15、三維容量影像記憶體16、第二輸入介面(即，第二擷取單元)17、幾何資訊記憶體18以及位置資訊分析器(即，位置資訊擷取單元)19。該第一輸入介面15從該醫學檢查裝置2獲取病患P的三維容量影像。該三維容量影像記憶體16儲存由該第一輸入介面15所獲取的三維容量影像。該第二輸入介面17獲取用於對病患P進行造影的該X光成像裝置7中的該X光照射器9和該X光檢測器10的幾何資訊，以產生X光影像40(圖5)。該幾何資訊記憶體18儲存由該第二輸入介面17所獲取的幾何資訊。該位置資訊分析器19基於儲存在該三維容量影像記憶體16中的三維容量影像來獲取(即，計算)標記M的位置資訊(例如坐標)。
[0029] 在此附帶說明，幾何資訊包括指示各該X光照射器9的位置、各該X光檢測器10的位置以及每個該X光檢測器10的X光檢測平面的定向的參數。幾何資訊係基於，例如該X光成像裝置7的設計圖資料(CAD資料)而被預先配置。此外，該第二輸入介面17除了從外部設備獲取幾何資訊，亦能夠預先儲存幾何資訊。當該X光成像裝置7為可活動時，該第二輸入介面17從外部獲取並儲存每個狀態下的幾何資訊。
[0030] 另外，病患P的三維容量影像包含構成標記M的金屬(例如金)的CT值。藉由具體指定金屬的CT值，該位置資訊分析器19能夠取得放置在病患P體內的標記M的三維位置資訊。附帶一提，該醫學檢查裝置2按時間順序且連續地執行電腦斷層攝影。因此，病患P的呼吸狀態也被時間順序地監視，如此可對應於每個成像的時間點(即，與每個成像同步)。指示呼吸狀態的呼吸資訊被儲存在與從該醫學檢查裝置2獲得的三維容量影像相關聯的該三維容量影像記憶體16中。
[0031] 另外，病患P的三維容量影像包括病變區T(圖4)的位置資訊。雖然病變區T(圖4)的位置資訊係由使用者(例如，醫生)在治療計劃時輸入的，但是病變區T(圖4)的位置資訊可以被自動識別以輔助使用者。當特時間點間點的病變區T(圖4)之位置資訊被使用者輸入時，其他時間點之病變區T(圖4)之位置資訊及標記M可以經由影像套合來加以計算，從而可以被自動地獲取。從CT值自動地獲取在三維容量影像中的標記M的位置資訊的可行性已如上所述。
[0032] 該醫學影像處理裝置3包括被配置為基於病患P的三維容量影像及該X光成像裝置7的幾何資訊來產生DRR影像46(圖5)的DRR影像產生器20，並且更包括被配置為顯示每個DRR影像46(圖5)的DRR影像監視器(即，重建的影像顯示單元)21。請注意以下這點，各個DRR影像46(圖5)是一個藉由使用該X光成像裝置7對一個三維容量影像進行虛擬地成像所獲得的虛擬X光影像40(圖5)。由於X光影像40和DRR影像46為具有幾乎相同組成的影像，因此在以下描述中，假定圖5至圖8中所例示的四個示意影像圖中的各個為X光影像40同時也是DRR影像46。
[0033] 如圖2所示，該醫學影像處理裝置3包括特定設定資訊產生器22和特定設定資訊記憶體23。該特定設定資訊產生器22基於病患P的三維容量影像、該X光成像裝置7的幾何資訊、標記M的位置資訊及DRR影像46(圖5)產生特定設定資訊。特定設定資訊被用於設定產生用於描繪標記M的影像的成像或設定此影像的影像處理。該特定設定資訊記憶體23儲存特定設定資訊。描繪標記M的影像(即，出現標記M的影像)包括由該X光成像裝置7產生的X光影像40(圖5)和由該DRR影像產生器20產生的DRR影像46(圖5)。
[0034] 本實施例的特定設定資訊(追蹤條件)係與用於利用該X光成像裝置7來產生的X光影像40(圖5)的設定並且與用於利用該移動物件追蹤裝置4來追蹤標記M的移動的設定相關。例如，特定設定資訊包括用於預測標記M的移動軌跡42(圖5)以及用於設定X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)和特定位置41(圖5)的資訊。此外，特定設定資訊還包括關於設定在病患P中的多個標記M中的一個是否被設定為影像處理的目標的資訊。
[0035] 藉由以這樣的方式來產生特定設定資訊，被用於將由該移動物件追蹤裝置4來執行的影像處理的特定範圍45(圖5)和特定位置41(圖5)的設定自動化變得有可能。因此，可以節省諸如醫生或放射技術員等之使用者的時間和精力。再者，藉由利用標記M的位置資訊來產生特定設定資訊，可以根據標記M的位置對包括標記M的區域進行成像或者對描繪有標記M的影像執行影像處理。
[0036] 應該注意的是，可以在對病患P成像之前(即，產生X光影像40(圖5))產生特定設定資訊。與出於在關於追蹤標記M的設定為手動執行的原因之下而要求在產生X光影像40(圖5)之前必須先對病患P進行成像的情況相比，在本實施例中之關於追蹤標記M的設定可以在較短的時間內完成。由於在本實施例中不需要預先對病患P進行成像，所以可以減少對病患的照射劑量。
[0037] 由於可以藉由在特定設定資訊中包括用於設定特定範圍45(圖5)的資訊來主要地對描繪標記M的特定範圍45(圖5)上執行影像處理，因此可以減輕處理負擔。此外，由於特定設定資訊包括用於設定特定位置41(圖5) (閘控窗口)的資訊，因此能夠藉由使用特定設定資訊來設定該放射線照射裝置5的放射線照射時間點。應該注意的是，特定位置41(圖5)可以是精確位置或具有預定邊界的區域。
[0038] 特定設定資訊可以被用於設定用以提高照射到標記M存在可能性很高的範圍上的X光的輸出。藉由提高X光照射到如上所述之標記M存在可能性很高的範圍的輸出，該輻射治療系統1能夠清晰地對X光影像40(圖5)中的標記M成像，同時減少標記M以外的組織的照射劑量。因此，可以更容易地執行用於指定描繪在每個X光影像40(圖5)中的標記M的影像處理。
[0039] 如圖4所示，有部分像是骨骼47及內臟器官48等位於病患P的體內和/或床6的金屬部分是難以被X光所穿透。當標記M的影像與這樣部分(圖6)的影像49相疊加時，難以經由影像處理來具體指定標記M的位置。基於上述理由，較佳的作法是，該特定設定資訊產生器22(圖2)產生用於具體指定標記M的特定設定資訊係出於多個放置在病患P體內中的標記M而被清楚地描繪在X光影像40(圖5)上。
[0040] 例如，有三個標記M1到M3被放置在身體中。在這種情況下，該特定設定資訊產生器22(圖2)識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L1，從而藉由標記M1的位置、識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L2，從而藉由標記M2的位置並且識別從該X光照射器9延伸到該X光檢測器10的直線L3，從而藉由標記M3的位置。
[0041] 而且，該特定設定資訊產生器22(圖2)虛擬地將三維容量影像放置在該X光照射器9與該X光檢測器10之間。當三維容量影像為CT影像時，構成CT影像的各個三維像素被賦予指示透射X光的難度的CT值。與其他三維像素的個別CT值相比，骨骼47以及內臟器官48等難以透射X光的部分，其各個三維像素被賦予較大的CT值。基於上述理由，該特定設定資訊產生器22(圖2)計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L1的點的所有三維像素的CT值的合計值，其中該虛擬三維容量影像係存在於該X光照射器9與該X光檢測器10之間。特定設定單元22(圖2)計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L2的點的所有三維像素的CT值的合計值，並且同樣地計算藉由在虛擬三維容量影像中之直線L3的點的所有三維像素的CT值的合計值。該特定設定資訊產生器22(圖2)選擇對應於三個合計值的最小合計值的直線。在圖4所示的案例中直線L1被指定，因為其並未藉由相較於直線L1及L2之內臟器官48之區域。然後，對應於所指定之直線L1的標記M1被設定為影像處理的目標。以這種方式，可以從多個標記M1至M3中選擇適合於影像處理的標記M1。
[0042] 當三維容量影像為CT影像的情況時，本發明的該特定設定資訊產生器22(圖2)從藉由標記M1至M3的各別位置的直線L1至L3中選擇並設定作為影像處理的目標的標記M1。這是因為標記M1對應於具有存在於從該X光照射器9到該X光檢測器10的直線上的所有三維像素的CT值的最小總和的直線L1。以這種方式，當病患P被成像以產生X光影像40(圖5)時，可以從多個標記M1至M3中選擇在X光影像40(圖5)中最被清楚地描繪的標記M1。請注意，可以對標記M1至M3中的任何一個進行影像處理。另外，可以對標記M1至M3中的兩個或更多個進行影像處理。當兩個或更多個標記被設定為影像處理的目標時，可以按照三維像素值的合計值以上升的順序來指定兩條直線，以使得所指定的兩個標記被當作為目標。
[0043] 作為影像處理目標的標記M可以基於如上所述的三維容量影像的三維像素值來具體指定，或者可以基於各個DRR影像46(圖5)的對比度評估來具體指定。此外，可以藉由合併使用三維容量影像的三維像素值之評估和DRR影像46(圖5)的對比度之評估來具體指定作為影像處理目標的標記M。
[0044] 當該特定設定資訊產生器22(圖2)評估DRR影像46(圖5)的對比度時，該特定設定資訊產生器22(圖2)從描繪在DRR影像46(圖5)中的標記M1至M3的各別影像中具體指定(即，選擇)與周圍環境相比具有最高對比度的一個。由於僅需要評估與周圍環境的對比度，所以不需要產生整個DRR影像46(圖5)。假使僅產生標記M1至M3周圍的部分影像，則可以計算與周圍環境的對比度。
[0045] 此外，特定設定資訊也可以包含根據病患P的呼吸狀態而用以改變特定範圍45(圖5)的資訊，該呼吸狀態係藉由使用用於監視病患P的呼吸的該呼吸監視裝置8而取得的。例如，當病患P因為降低橫膈膜並且吸氣來擴大肺的體積時，標記M移動到如圖7所示之X光影像40的下側。當病患P因為提高橫膈膜並且呼氣而使肺的體積變窄時，標記M移動到X光影像40(圖7)的上側。在這種情況下，特定範圍45(圖5)只在以下條件下被改變：只有在標記M的移動軌跡42(圖7)的上側被定義為從呼氣的後半週期到吸氣的前半週期之特定範圍45a(圖7)，並且只有在標記M的移動軌跡42(圖7)的下側被定義為從吸氣的後半週期到呼氣的前半週期之特定範圍45b(圖7)。
[0046] 以這種方式，特定範圍45a和45b(圖7)係根據病患P的呼吸狀態而加以設定，並且讓以產生X光影像40(圖7)為目的而適當地對病患P進行成像變成可能，其中在各個X光影像40中，標記M被令人滿意地清楚描繪。另外，由於以最小必要面積來設定特定範圍45a和45b(圖7)是可以被實現的，所以藉由縮小特定範圍45a和45b(圖7)可以減少影像處理的負擔。此外，藉由依據從該呼吸監視裝置8輸出的呼吸資訊來使用特定範圍45a和45b(圖7)，錯誤地將雜訊當成標記M加以追蹤的風險被進一步降低。雖然已經描述了根據病患P的呼吸狀態而設定兩個特定範圍的情況，但是設定三個或更多個特定範圍亦可實現。當設定三個或更多個特定範圍時，亦可進一步減少追蹤影像處理的負擔。
[0047] 此外，可以藉由使用X光影像40(圖8)以複雜的方式追蹤多個標記M1至M3。例如，如圖8所示，多個標記M1至M3的各個移動軌跡42的一部分被，例如像是骨骼47(圖4)的影像49所遮住。在這種情況下，只有預定的標記M1的移動軌跡42的上側會被定義為從呼氣的後半週期到吸氣的前半週期之特定範圍45c，並且只有其他的標記M2的移動軌跡42的下側會被定義為從吸氣的後半週期到呼氣的前半週期之特定範圍45d。在呼氣的當下，標記M2的終點位置43會被定義為特定位置41a。以這種方式，可以實現在呼吸週期中於任何點上追蹤任何標記M。
[0048] 諸如醫生或放射技術員等使用者可以在參考病患P的DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖8)後改變特定設定資訊，該病患P係在治療前之演練期間經由使用該X光成像裝置7來加以成像。例如，使用者可以選擇要追蹤的標記M，改變特定範圍45c和45d(圖8)，或者改變該移動物件追蹤裝置4中的特定位置41a(圖8)。
[0049] 如圖2所示，該醫學影像處理裝置3包括選擇輸入介面(即，選擇輸入接收單元)24、標記設定器(即，標記設定單元)25、範圍輸入介面(範圍-輸入接收單元)26、範圍改變器(即，範圍改變單元)27、演練影像輸入介面(即，螢光螢光透視影像擷取單元)28以及演練影像監視器(即，螢光螢光透視影像顯示單元)29。該選擇輸入介面24接收將由使用者輸入之標記M的選擇指令。該標記設定器25將由選擇指令所選擇的標記M設定為追蹤目標。該範圍輸入介面26接收將由使用者輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。該範圍改變器27基於與改變指令對應的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)，變更特定設定資訊。該演練影像輸入介面28獲取病患P的X光影像40(圖5)，該病患P係在治療前的演練期間被該X光成像裝置7(該移動物件追蹤裝置4)所成像。該演練影像監視器29顯示每個X光影像40(圖5)。
[0050] 上述的該DRR影像監視器21和該演練影像監視器29可以被配置為在DRR影像46(圖5)之顯示和X光影像40(圖5)之顯示間切換的整合監視器，或者並行顯示DRR影像46(圖5)和X光影像40(圖5)兩者(即，在垂直或水平方向上並排)。此外，各該DRR影像監視器21和該演練影像監視器29中的每一個可以被配置為單獨的監視器。
[0051] 此外，該DRR影像監視器21或者該演練影像監視器29基於儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊對在DRR影像46(圖5)或者X光影像40(圖5)中之特定範圍45(圖5)進行設定。當進行顯示DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖5)時，該DRR影像監視器21或該演練影像監視器29以下列方式顯示指示特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)：範圍指示52疊加在影像之上(圖5至圖8)。
[0052] 例如，範圍指示52(圖5~圖8)被顯示為圍住影像中之標記M的移動軌跡42(圖5~圖8)。以這種方式，使用者可以藉由範圍指示52(圖5~圖8)來掌握標記M在DRR影像46(圖5)或X光影像40(圖5)中出現的範圍。此外，該醫學影像處理裝置3可以被配置為輸出或顯示能夠讓使用者充分理解相關資訊之足夠量的範圍指示52(圖5~圖8)，例如像是特定範圍45a(圖7)，45b(圖7)，45c(圖8)和45d(圖8)。
[0053] 隨後，該選擇輸入介面24接收用以選擇由使用者所輸入的標記M的指令。另外，該標記設定器25將所接收的選擇指令發送到該特定設定資訊產生器22，使得在產生特定設定資訊時反映選擇指令。此外，該範圍輸入介面26接收用以改變由使用者所輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。再者，該範圍改變器27基於所接收到的改變指令，變更儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊。順便提及，該選擇輸入介面24和該範圍輸入介面26包括可以由使用者操作的使用者介面(輸入單元)，諸如鍵盤、滑鼠和觸控面板。該範圍輸入介面26不需要接收來自使用者的修改指令。例如，該範圍輸入介面26可以是一個由外部程式所輸入之用以確定特定範圍45(圖5)是否正確之修改指令的介面。
[0054] 此外，該標記設定器25可以基於由該DRR影像產生器20所產生的DRR影像46(圖5)而從多個標記M中自動選擇適當的標記M。例如，可以選擇最靠近病變區T(圖5)的標記M，或者可以選擇與周圍具有高對比度的標記M。這裡，該標記設定器25可以根據儲存在該特定設定資訊記憶體23中的特定設定資訊來選擇適當的標記M，也可以重新選擇適當的標記M，並發送所選擇的標記M的資訊到該特定設定資訊產生器22。
[0055] 該醫學影像處理裝置3可以被配置為使得使用者可以改變由該標記設定器25自動選擇的標記M。例如，當存在多個標記M時，該標記設定器25可以用各別的範圍指示52(圖6)圈選要作為被選擇的標記M，並從這些範圍指示52(圖5~圖8)中選擇使用者確定為合適的範圍指示52(圖5~圖8)。
[0056] 以這種方式，標記M出現的特定範圍45(圖5)可以根據使用者的決定適當地修改。此外，當使用者正在觀看在演練期間使用該X光成像裝置7對病患P進行成像而產生的實際X光影像40(圖5)的同時，使用者可以從多個標記M中選擇適合於對病患P進行成像以產生X光影像40(圖5)的標記M或者適合於X光影像40(圖5)的影像處理的標記M。
[0057] 如圖3所示，第一實施例的該移動物件追蹤裝置4包括特定設定資訊輸入介面(即，特定設定資訊擷取單元)30、X光影像輸入介面(即，X光影像擷取單元)31、範圍設定器(範圍設定單元)32以及X光影像監視器(即，X光影像顯示單元)33。該特定設定資訊輸入介面30從該醫學影像處理裝置3取得特定設定資訊。該X光影像輸入介面31取得藉由使用該X光成像裝置7對病患P進行造影而產生的X光影像40(圖5)。該範圍設定器32基於特定設定資訊，設定表示在X光影像40(圖5)中所描繪的標記M的範圍的特定範圍45(圖5)。該X光影像監視器顯示X光影像40(圖5)。
[0058] 這裡，由該特定設定資訊輸入介面30獲取的特定設定資訊被輸入到該X光成像裝置7。該X光成像裝置7使用特定的設定資訊來對病患P進行成像以便產生標記M出現在其中的X光影像40(圖5)。例如，該X光成像裝置7基於特定設定資訊來設定該X光照射器9和該X光檢測器10的配置。根據該設定，該X光照射器9和該X光檢測器10動作，並且之後進行演練期間的X光造影和治療時的X光造影。另外，根據特定設定資訊，該X光成像裝置7可以增加照射到標記M存在可能性很高的範圍的X光的輸出。額外附加地或可選地，該X光成像裝置7可以減少照射到標記M不存在的可能性很高的範圍的X光輸出。
[0059] 注意，在治療前的演練期間由該X光成像裝置7所產生的X光影像40(圖5)被輸出到該醫學影像處理裝置3。另外，由該X光成像裝置7在治療期間所產生的每個X光影像40(圖5)被顯示在該X光影像監視器33上。當顯示X光影像40時，該X光影像監視器33將指示特定範圍45(圖5)的範圍指示52疊加在X光影像40上(圖5至圖8)。
[0060] 此外，該移動物件追蹤裝置4包括追蹤處理器(即，追蹤單元)35、照射確定處理器(即，照射確定單元)36和照射信號輸出介面(即，照射信號輸出單元)37。該追蹤處理器35藉由使用特定設定資訊來執行追蹤出現在X光影像40(圖5)中的標記M的位置的影像處理。該照射確定處理器36基於標記M的位置來確定是否現在為放射性射線R的照射時間點。當由該照射確定處理器36確定為照射時間點時，該照射信號輸出介面37輸出照射時間點信號。
[0061] 在此，該移動物件追蹤裝置4藉由使用該追蹤處理器35來追蹤出現在X光影像40(圖5)中的標記M。當標記M存在於特定位置41(圖5)時，即，當該照射確定處理器36確定現在為放射性射線R的照射時間點時，該照射信號輸出介面37將照射時間點信號輸出到該照射控制器12。該照射控制器12在接收到從該移動物件追蹤裝置4輸出的照射時間點信號的情況下，使該放射線照射裝置5放射放射性射線R。
[0062] 該移動物件追蹤裝置4還包括評估器(即，評估單元)38和警告輸出介面(即，警告輸出單元)39。該評估器38評估標記M於X光影像40(圖5)中在位置上地被偵測出的區域中的每個像素/三維像素的預定閾值和灰度值之間的大小關係。該警告輸出介面39在當使用該追蹤處理器35進行檢測標記M有發生失敗的可能的情況下，輸出警告信號。
[0063] 該追蹤處理器35經由執行X光影像40(圖5)的特定範圍45(圖5)的影像處理來檢測標記M。可以將各種技術應用於該影像處理。作為該影像處理的一部分，在本實施例中，該追蹤處理器35基於特定範圍45(圖5)內的各像素的灰度值，進行檢測出現在X光影像40(圖5)中的標記M的處理。例如，當在特定範圍45(圖5)中存在圓形影像並且該圓形影像比周圍更暗時，估計球形標記M被描繪為圓形影像。
[0064] 在本實施例中，假設X光難以穿透過的各部分在X光影像40(圖5)上係以暗色描繪，例如像是標記M。另外，在各X光影像中，明亮部分的像素的灰度值其值為大，而暗部分的像素的灰度值其值為小。另外，X光影像40(圖5)可以黑白倒換。在從上述像素值方面反轉黑白的情況下，X光難以穿透的部分在各個X光影像40(圖5)上顯得相對較亮。因此，以下敘述中所描述的術語“明亮”和“暗黑”和灰度值的大小可以根據X光影像40(圖5)的黑白反轉來任意改變。
[0065] 由於在X光影像40(圖5)中描繪了像是病患P的內臟器官等各部位，因此有時會錯誤地檢測出標記M。在發生追蹤錯誤的狀態下進行輻射照射的情況下，有可能發生無法對病患P的適當位置進行輻射照射。
[0066] 因此，本實施例的該評估器38基於預設的閾值來評估特定範圍45(圖5)中的每個像素的灰度值。由於標記M比身體組織更難以透過X光，所以在整個X光影像中，標記M的影像部分的灰度值與周圍的活組織的影像部分或由噪音產生的影像部分相比具有明顯地不同。於是相應地，舉例來說，閾值被預先設定為表示在可能的灰度值中相對較亮的值，其中該灰度值被使用於標記M的各個像素。然後，該評估器38評估被檢測為標記M在X光影像40(圖5)中的位置的灰度值是否為大於或小於閾值。當被評估的灰度值大於閾值時，被評估的灰度值對於標記M而言太亮，並且該追蹤處理器35錯誤地檢測標記M的位置，而該位置上並沒有描繪標記M。
[0067] 另外，該警告輸出介面39取決於由該評估器38評估的大小關係，將警告信號輸出到該照射控制器12。僅當檢測位置的灰度值大於閾值時才輸出警告信號。另外，該移動物件追蹤裝置4也可以藉由顯示或發聲來進行警告的通知同時連同輸出警告信號。藉由執行警告的通知，使用者能夠注意到風險並且可以迅速中斷治療。此外，可以儲存警告的歷史記錄。
[0068] 以這種方式，當檢測標記M有失敗的可能性時，即，當無法在病患P的適當位置上執行放射線照射的可能性存在時，則可以輸出警告。當該照射控制器12接收到警告信號時，不管是否接收到上述的照射時間點信號，該照射控制器12控制該放射線照射裝置5，以使得照射放射性射線R不被執行。
[0069] 換句話說，本發明的該移動物件追蹤裝置4包括：(a)該範圍設定器32，其用以藉由使用特定設定資訊來設定表示標記M出現在X光影像40(圖5)中的範圍的特定範圍45(圖5) 以及(b)該評估器38，其用以評估被檢測為標記M的位置的灰度值相對於預定閾值的大小關係，以及該警告輸出介面39在當檢測位置的灰度值大於閾值時輸出警告信號。以這種方式，基於預定閾值來定量地評估失敗檢測標記M之可能性為存在/不存在是有可能的。
[0070] 儘管在本實施例中警告信號被輸出到該照射控制器12，但是不一定需要將警告信號輸出到該移動物件追蹤裝置4的外部。例如，警告信號可以被輸入到該照射信號輸出介面37。該移動物件追蹤裝置4可以被配置為在輸出警告信號的情況下，照射時間點信號不從該照射信號輸出介面37輸出。
[0071] 本實施例的該放射線照射裝置5在由該移動物件追蹤裝置4追蹤的標記M存在於特定位置41(圖5)的情況下，將放射性射線R照射到病變區T(圖5)上。藉由這樣的方式來追蹤標記M，掌握病變區T(圖5)的移動並且在當病變區T(圖5)位於適當位置時放射放射性射線R是有可能的。
[0072] 接下來，將參照圖9和圖10進行說明由該醫學影像處理裝置3執行的特定設定資訊產生處理(醫學影像處理方法)。雖然以下所描述的影像處理包括移動影像的處理，但為了便於理解特定設定資訊產生處理，以下將靜止影像的處理當作例子。
[0073] 首先，在準備治療計劃的情況下，藉由使用該醫學檢查裝置2(圖1)檢查(即，成像)放置有標記M(圖4~圖8)的病患P(圖1)來產生病患P(圖1)的三維容量影像。
[0074] 在步驟S11(即，第一獲取步驟)中，該醫學影像處理裝置3(圖1)的該第一輸入介面15(圖2)從該醫學檢查裝置2(圖1)獲取三維容量影像。
[0075] 在接下來的步驟S12(即，第二獲取步驟)中，該第二輸入介面17(圖2)獲取該X光成像裝置7(圖1)中的該X光照射器9(圖1)和該X光檢測器10(圖1)之幾何資訊。
[0076] 在接下來的步驟S13中，該位置資訊分析器19(圖2)基於構成三維容量影像的各三維像素的值，獲取放置在病患P(圖1)的體內的標記M(圖4~圖8)的三維位置資訊。
[0077] 在接下來的步驟S14中，該DRR影像產生器20(圖2)基於病患P(圖1)的三維容量影像和該X光成像裝置7(圖1)的幾何資訊產生DRR影像46(圖5)。
[0078] 在接下來的步驟S15中，該特定設定資訊產生器22(圖2)評估構成三維容量影像的各三維像素的值和/或描繪在DRR影像46(圖5)中的標記M(圖4~圖8)的影像部分的對比度。
[0079] 在接下來的步驟S16中，根據評估結果，該特定設定資訊產生器22(圖2)從標記M1〜M3(圖4~圖8)中選擇被預期在X光影像40(圖5)中以最高對比度描繪的標記，作為由該移動物件追蹤裝置4(圖1)執行的影像處理目標。
[0080] 在接下來的步驟S17中，該特定設定資訊產生器22(圖2)執行各X光影像40(圖5)和DRR影像46(圖5)的特定範圍45(圖5)的設定。
[0081] 在接下來的步驟S18中，該特定設定資訊產生器22(圖2)在當特定範圍45(圖5)係依據病患P的呼吸(圖7，圖8)而改變時，改變特定範圍45(圖5)的設定。
[0082] 在接下來的步驟S19中，該特定設定資訊產生器22(圖2)執行各X光影像40(圖7及圖8)和DRR影像46(圖7及圖8)的特定位置41(圖5)的設定。
[0083] 在接下來的步驟S20(即，特定設定資訊產生步驟)中，該特定設定資訊產生器22(圖2)產生包括各種設定的特定設定資訊。
[0084] 在接下來的步驟S21中，該DRR影像監視器21(圖2)顯示DRR影像46(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。當對於要被追蹤的標記M(圖4~圖8)有多個選擇時，與各個標記M(圖4~圖8)對應的範圍指示52(圖5~圖8)將被顯示。
[0085] 在接下來的步驟S22中，該選擇輸入介面24(圖2)接收由使用者在治療計劃時輸入的標記M(圖4~圖8)的選擇指示。
[0086] 在接下來的步驟S23中，該範圍輸入介面26(圖2)接收由使用者輸入的用以改變特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)的改變指令。
[0087] 在接下來的步驟S24中，該標記設定器25(圖2)將接收到的改變指令發送到該特定設定資訊產生器22(圖2)，以在產生特定設定資訊時反映改變指令，並且該範圍改變器27(圖2)基於接收到的改變指令變更儲存在該特定設定資訊記憶體23(圖2)中的特定設定資訊。
[0088] 在接下來的步驟S25中，該演練影像輸入介面28(圖2)獲取病患P(圖1)在治療前的演練期間由該X光成像裝置7(圖1)(該移動物件追蹤裝置4(圖1))所產生的X光影像40(圖5)。
[0089] 在接下來的步驟S26中，該演練影像監視器29(圖2)顯示X光影像40(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。當對於要追蹤的標記M(圖4~圖8)有多個選擇時，對應於各個標記M(圖4~圖8)的範圍指示52(圖5~圖8)被顯示。
[0090] 在接下來的步驟S27中，該選擇輸入介面24(圖2)接收選擇指令以選擇使用者在治療之前的演練期間要輸入的標記M(圖4~圖8)。
[0091] 在接下來的步驟S28中，該範圍輸入介面26(圖2)接收改變指令以改變使用者要輸入的特定範圍45(圖5)或特定位置41(圖5)。
[0092] 在接下來的步驟S29中，該標記設定器25(圖2)將接收到的選擇指令發送到該特定設定資訊產生器22(圖2)，以在產生特定設定資訊時反映選擇指令，並且該範圍改變器27(圖2)基於接收到的改變指令變更儲存在該特定設定資訊記憶體23(圖2)中的特定設定資訊。
[0093] 在接下來的步驟S30中，該醫學影像處理裝置3(圖1)將產生的特定設定資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)。關於特定設定資訊的輸出，可以經由網路將特定設定資訊輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)或者可以在將特定設定資訊輸出到儲存媒體之後被輸出到該移動物件追蹤裝置4(圖1)。該醫學影像處理裝置3(圖1)和該移動物件追蹤裝置4(圖1)可以整合為一台個人電腦。之後，該醫學影像處理裝置3(圖1)完成特定設定資訊產生處理。
[0094] 接下來，將參照圖11和圖12進行說明由該移動物件追蹤裝置4(圖1)執行的標記追蹤處理(醫學影像處理方法)。
[0095] 首先，在步驟S31中，該移動物件追蹤裝置4(圖1)的該特定設定資訊輸入介面30(圖3)從該醫學影像處理裝置3(圖1)獲取特定設定資訊。
[0096] 在接下來的步驟S32中，開始放射線治療。具體地，該X光成像裝置7(圖1)對病患P(圖1)進行成像以產生病患P(圖1)的X光影像40(圖5)，然後該X光影像輸入介面31(圖3)從該X光成像裝置7(圖1)獲取X光影像40(圖5)。
[0097] 在接下來的步驟S33中，該追蹤處理器35(圖3)和該範圍設定器32(圖3)從該呼吸監視裝置8(圖1)取得對應病患P(圖1)的各個X光影像40(圖5)的成像時間的呼吸資訊。
[0098] 在接下來的步驟S34中，該範圍設定器32(圖3)基於特定設定資訊，設定在X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)。當特定範圍45(圖5)根據或回應於病患P的呼吸而改變時(圖7和圖8)，該範圍設定器32(圖3)基於從該呼吸監視裝置8(圖1)輸入的呼吸資訊設定對應於病患P的呼吸的特定範圍45(圖5)。
[0099] 在接下來的步驟S35中，該X光影像監視器33(圖3)顯示X光影像40(圖5)和特定範圍45(圖5)的範圍指示52(圖5~圖8)。
[0100] 在接下來的步驟S36中，該追蹤處理器35(圖3)從X光影像40(圖5)中的特定範圍45(圖5)檢測標記M(圖4~圖8)的位置。
[0101] 在接下來的步驟S37中，該評估器38(圖3)開始評估被檢測出有標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值與閾值間的大小關係的處理。換句話說，該評估器38(圖3)開始檢測在特定範圍45(圖5)中的每個像素的灰度值的處理。
[0102] 在接下來的步驟S38中，該評估器38(圖3)確定檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值是否大於閾值。當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值大於閾值時(即，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置為明亮時)，處理進行到步驟S39，其中該警告輸出介面39(圖3)向該照射控制器12(圖1)輸出警告信號，然後處理進入步驟S40。相反地，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置的灰度值小於閾值時(即，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置是暗的時)，警告信號不被輸出，並且處理進行到步驟S40。
[0103] 在步驟S40中，該照射確定處理器36(圖3)確定檢測到標記M(圖4~圖8)的位置是否包含在特定位置41中(圖5)。當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置被包括在特定位置41(圖5)中時，處理進行到步驟S41，其中該照射信號輸出介面37(圖3)將照射時間點信號輸出到該照射控制器12(圖1)，然後處理進行到步驟S42。相反地，當檢測到標記M(圖4~圖8)的位置不包括在特定位置41(圖5)中時，不輸出照射時間點信號，處理進入到步驟S42。
[0104] 在步驟S42中，當照射時間點信號被輸入並且警告信號未被輸入時，該照射控制器12(圖1)以藉由使用該放射線照射裝置5(圖1)來放射放射性射線R的方式來控制各個部件。否則，該照射控制器12(圖1)以不執行放射性射線R的照射的方式來控制各個部件。之後，處理進行到步驟S43。
[0105] 在步驟S43中，該移動物件追蹤裝置4(圖1)確定放射線治療是否完成。放射線治療的終止條件預先在治療計劃中即加以確定。當放射線治療尚未完成時，處理返回到如上所述的步驟S32。相反地，當放射線治療完成時，標記追蹤處理即完成。
[0106] 在本發明中，為了產生標記描繪於其上的影像而對病患進行成像的設定，或者該影像的影像處理的設定，包括：設定用於產生螢光螢光透視影像的螢光透視成像、產生數位重建的放射線照片之設定(在虛擬空間中成像之設定)、設定螢光螢光透視影像的影像處理，以及設定該數位重建的放射線照片的影像處理。
[0107]
(第二實施例)
[0108] 以下，將參照圖13〜圖15對第二實施例的該移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)進行說明。對於與上述實施例相同的元件，將於各圖中賦予相同的元件符號，因此省略重複的說明。於第二實施例中，移動物件追蹤裝置和醫學影像處理裝置被整併在一起。
[0109] 如圖13所示，第二實施例的該移動物件追蹤裝置4A包括被配置為產生特定設定資訊的特定設定資訊產生器53和聯鎖裝置54。在第二實施例中，術語“聯鎖”意味著指定正常狀態並且禁止在任何其他狀態(即，異常狀態)下的放射線照射。在第二實施例中，基於由該特定設定資訊產生器53產生的特定設定資訊，執行用於產生X光影像40的成像(圖5)和追蹤標記M。另外，另一個的配置幾乎與第一實施例的該移動物件追蹤裝置4(圖3)的配置相同。儘管在圖13中省略了該評估器38和該警告輸出介面39，但是可以在第二實施例中提供這些元件。此外，第二實施例中的該特定設定資訊產生器53的配置可以具有與第一實施例中的該醫學影像處理裝置3相同的配置。
[0110] 根據第二實施例，該移動物件追蹤裝置4A的該聯鎖裝置54是用於在狀態不是正常時防止該放射線照射裝置5輻射放射性射線R的安全裝置。
[0111] 例如，適合於照射的時間點被假定為病患P完全呼氣(即，呼出)的時間點。當病患P在呼出的時間點時的狀態不是正常時，病患P處於異常狀態(例如咳嗽或打噴嚏等不正常的狀態)，或者是處於失敗追蹤標記M的異常狀態。如果在這樣的異常狀態下進行放射線照射，則存在放射性射線R打擊到偏離病變區T的位置的可能性。
[0112] 基於上述理由，該聯鎖裝置54藉由使用X光影像40來確定是否處於正常狀態。當確定處於正常狀態時，放射線照射不被禁止。當確定為處於異常狀態時(即，在除正常狀態之外的任何狀態下)，執行禁止放射線照射的控制。為了確定狀態，該聯鎖裝置54可以使用至少一個X光影像40的整體或其他資訊，例如特定位置41(圖5)的局部影像，特定位置41附近的局部影像，在病變區T附近的局部影像。
[0113] 該聯鎖裝置54包括第一影像輸入介面(即，第一影像獲取單元)55、運動資訊輸入介面(即，運動資訊獲取單元)56、指定處理器(即，指定單元)57、特徵計算器(即，特徵獲取單元)58、正常範圍記憶體(即，正常範圍儲存單元)59、第二影像輸入介面(即，第二影像獲取單元)60、影像確定處理器(即，影像確定單元)61和確定信號輸出介面(即，確定信號輸出單元)62。
[0114] 該第一影像輸入介面55獲取第一影像，該第一影像為病患(物件)P在治療之前的演練期間所成像的X光影像(螢光螢光透視影像)40。
[0115] 該運動資訊輸入介面56獲取病患P的呼吸資訊(運動資訊)，該呼吸資訊係在演練期間藉由使用該呼吸監視裝置8而獲得的。
[0116] 該指定處理器57基於呼吸資訊指定適合於放射線照射的時間點，並且獲取藉由在指定的時間點對病患P進行成像而產生的第一影像。
[0117] 該特徵計算器58獲取由該指定處理器57取得的第一影像的特徵，並且計算作為表示正常狀態的特徵範圍的一個正常範圍。
[0118] 該正常範圍記憶體59儲存表示所計算的正常範圍的參數。
[0119] 該第二影像輸入介面60獲取第二影像，該第二影像係對病患P在不同於各個第一影像(例如，在放射線治療期間)的成像時間點的時間點所做的成像而得出的X光影像40。
[0120] 該影像確定處理器61藉由使用從該正常範圍記憶體59讀出的參數所指示的正常範圍從第二影像獲取特徵，並且確定該特徵是否包括在正常範圍內。
[0121] 該確定信號輸出介面62根據確定結果，輸出指示是否處於正常狀態的確定信號。
[0122] 代表正常範圍的參數，例如像是鑑別器的參數。可以使用例如像是一類支持向量機、二類支持向量機、神經網路、深度神經網路和決策樹作為鑑別器。另一種鑑別器亦可使用。上述之確定係由鑑別器來執行。鑑別器的參數可以藉由使用指示正常狀態的特徵的機器學習而被學習。
[0123] 由於多個X光影像40(第一影像)係在演練期間藉由對病患P按時間順序且連續地成像而產生的，所以可以藉由使用這些多個X光影像40來產生移動影像。另外，由該運動資訊輸入介面56所獲得的呼吸資訊(運動資訊)是與病變區T(即，照射的目標部分)的移動相關的資訊。此外，該呼吸資訊係在與各個X光影像40的成像時間相關聯的條件下被取得。
[0124] 在本實施例中，在滿足以下所有的第1〜第3條件的情況下發射放射性射線R。第一個條件是由該呼吸監視裝置8獲取的病患P的呼吸狀態指示呼出的時間(即，完全地呼出)。第二個條件是上述標記M存在於特定位置41。第三個條件是該聯鎖裝置54的該影像確定處理器61確定X光影像40處於正常狀態。
[0125] 另外，該聯鎖裝置54的該特徵計算器58獲取在治療之前的演練期間藉由對病患P成像而產生的X光影像40(第一影像)的特徵。作為特徵，例如，使用像素值排列於其中的向量。用於學習的X光影像40，例如是對應於數次呼吸的各別影像。由於病患P在沒有咳嗽或打噴嚏時的狀態會被定義為正常狀態，因此會從眾影像中選擇病患P沒有咳嗽或打噴嚏的影像，並將其用於學習。正常狀態的影像被稱為正常影像(特定影像)。此外，X光影像40可以是在一個方向或多個方向上對病患P進行成像而產生的影像。特徵可以是在多個方向上成像的X光影像40(第一影像)的像素值被排列於其中的向量。影像的選擇可以由使用者執行，或者可以由該聯鎖裝置54根據呼吸資訊自動執行。
[0126] 在改變正常狀態的定義的情況下，用於學習的正常影像亦被改變。例如，在將標記M出現在特定位置41處的狀態定義為正常狀態的情況下，可以將此狀態下的X光影像40(第一影像)設定為要用於學習的正常影像。在此正常狀態的定義中，該運動資訊輸入介面56不被要求需要在該聯鎖裝置54之中。正常範圍，例如像是包圍特徵空間中的正常狀態的特徵的超球面。超球面的尺寸越大，異常狀態的檢測靈敏度越低。一類支持向量機被認為是，在包括所有向量的條件下，使超球面的半徑盡可能小的優化方法，其中該向量為在正常狀態中的特徵。使用這種一類支持向量機來自動地設定一個超球面是可能的。向量的維度可以藉由主成分分析來壓縮。在眾X光影像40(第一影像)之中，可以將指示異常狀態的任何影像設定為異常影像(即，非特定影像)，並且鑑別器可以在隨意監督學習的條件下，從正常影像與異常影像間執行學習。作為監督學習的鑑別器，例如，可以使用二類支持向量機、神經網路、深度神經網路和決策樹。
[0127] 該聯鎖裝置54從於放射線治療期間藉由對病患P成像而產生的X光影像40(第二影像)之中來確定是否處於正常狀態。具體而言，該聯鎖裝置54從X光影像40(第二影像)獲取特徵，並且藉由使用從該正常範圍記憶體59中所讀出的參數所指示的鑑別器來確定獲取的特徵是否包括在正常範圍內。
[0128] 該移動物件追蹤裝置4A(該聯鎖裝置54)包括基於機器學習的人工智慧。可以將正常範圍設定為包括(a)僅從正常影像設定的正常範圍；和(b)從一對正常影像和異常影像中設定的正常範圍，兩者的組合範圍。
[0129] 接下來，將參照圖14和圖15描述由第二實施例的該移動物件追蹤裝置4A執行的聯鎖處理(醫學影像處理方法)。該聯鎖處理係與第一實施例的標記追蹤處理(圖11和圖12)並行執行。
[0130] 首先，在步驟S51中，藉由使用該移動物件追蹤裝置4A的該X光成像裝置7來啟動病患P的X光成像的演練。
[0131] 在接下來的步驟S52(即，第一影像獲取步驟)中，該第一影像輸入介面55獲取作為X光影像40的第一影像。
[0132] 在接下來的步驟S53(即，運動資訊獲取步驟)中，該運動資訊輸入介面56獲取病患P的呼吸資訊(運動資訊)。
[0133] 在下一個步驟S54(即，指定步驟)中，該指定處理器57基於呼吸資訊來指定適合於放射線照射並且是第一影像其中之一的成像時間點(時間)的時間點。
[0134] 在接下來的步驟S55中，該指定處理器57基於包括在指定時間點所成像的第一影像之中的特定位置41(圖5)的影像來確定正常影像(特定影像)。
[0135] 在下一個步驟S56(即，特徵獲取步驟)中，該特徵計算器58獲取正常影像的特徵並且計算表示正常範圍的參數，該正常範圍係表示正常狀態的特徵的範圍。
[0136] 在接下來的步驟S57中，該正常範圍記憶體59儲存表示所計算的正常範圍的參數，從而完成演練。
[0137] 在接下來的步驟S58中，使用該放射線照射裝置5的放射線治療啟動。
[0138] 在接下來的步驟S59(即，第二影像獲取步驟)中，該第二影像輸入介面60獲取作為X光影像40的第二影像。
[0139] 在接下來的步驟S60中，該影像確定處理器61基於正常範圍來執行對第二影像的確定，該正常範圍由儲存在該正常範圍記憶體59中的參數所表示。
[0140] 在接下來的步驟S61(即，影像確定步驟)中，作為該確定的延續部分，該特徵係從第二影像所獲取並且其被確定為是否為包括在正常範圍中的所獲取的特徵，該正常範圍由從該正常範圍記憶體59所讀出的參數所表示。
[0141] 當第二影像的特徵包括在正常範圍內時(即，當其在步驟S61中被確定為正常時)，處理進行到步驟S62(即，信號輸出步驟)，其中該確定信號輸出介面62將照射非-禁止信號(即，確定信號)輸出到該照射控制器12。
[0142] 相反地，當第二影像的特徵不包括在正常範圍內時(即，當其在步驟S61中被確定為不正常時)，處理進行到步驟S63(即，信號輸出步驟)，其中該確定信號輸出介面62將照射禁止信號(即，確定信號)輸出到該照射控制器12。
[0143] 在照射時間點信號和照射非-禁止信號都被輸入的條件下，該照射控制器12藉由使用該放射線照射裝置5來發射放射性射線R。另外，該照射控制器12即使在照射時間點信號被輸入的情況下亦控制各部件，以使得使用該放射線照射裝置5之放射性射線R照射不會在接收到照射禁止信號的情況下被執行。
[0144] 在接下來的步驟S64中，該移動物件追蹤裝置4A判定放射線治療是否完成。當放射線治療未完成時，處理返回到上述之步驟S59。另一方面，當放射線治療完成時，聯鎖處理被終止。
[0145] 在第二實施例中，將對照射禁止信號和照射非-禁止信號被輸出到該照射控制器12以作為一個態樣的情況進行描述。然而，不需要將照射禁止信號和非照射禁止信號輸出到該移動物件追蹤裝置4A的外部。例如，照射禁止信號和照射非-禁止信號可以被輸入到該照射信號輸出介面37。該照射信號輸出介面37可以被配置為當接收到照射非-禁止信號時(即，在沒有輸入照射禁止信號的情況下)輸出照射時間點信號，並且在接收到照射禁止信號時(即，當沒有輸入照射非-禁止信號時)停止照射時間點信號的輸出。當照射禁止信號和照射非-禁止信號輸入到該照射信號輸出介面37的配置被採取以作為該移動物件追蹤裝置4A時，該照射控制器12在照射時間點信號是從該照射信號輸出介面37輸入的條件下，使用該放射線照射裝置5來執行放射性射線R的照射。
[0146] 雖然在第二實施例中，該聯鎖裝置54與該移動物件追蹤裝置4A被整合地形成在一起，但也可以分別提供該聯鎖裝置54和該移動物件追蹤裝置4A。
[0147] 如上所述，第二實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)的特徵在於包括：第一影像輸入介面，其被配置為獲取第一影像，該第一影像是藉由使用成像裝置而被造影的病患的螢光螢光透視影像；運動資訊輸入介面，其被配置為獲取病患的運動資訊，該運動資訊係與將要受到放射線照射之病患的目標部位的運動相關；指定處理器，其被配置為基於運動資訊指定適合於放射線照射的時間點；特徵計算器，其被配置為獲取在該指定時間點藉由對病患進行成像而產生的第一影像的特徵，並且從該特徵計算指示正常狀態的特徵的範圍的正常範圍，在該正常狀態中不禁止放射線照射；第二影像輸入介面，其被配置為獲取第二影像，該第二影像是被藉由使用成像裝置而成像的病患的螢光螢光透視影像，並且是確定目標；影像確定處理器，其被配置為執行關於第二影像的特徵是否被包括在正常範圍內的確定；以及確定信號輸出介面，其被配置為根據確定的結果輸出確定信號。
[0148] 第二實施例的移動物件追蹤方法(醫學影像處理方法)的特徵在於包括：獲取第一影像的第一影像獲取步驟，該第一影像係藉由使用成像裝置而被成像的病患的螢光螢光透視影像；獲取運動資訊的運動資訊獲取步驟，該運動資訊係與將要受到放射線照射之病患的目標部位的運動相關；基於運動資訊而指定適合於放射線照射的時間點的指定步驟；獲取在該指定時間點藉由對病患進行成像而產生的第一影像的特徵的特徵獲取步驟，並且該特徵獲取步驟從該特徵計算指示正常狀態的特徵的範圍的正常範圍，在該正常狀態中不禁止放射線照射；獲取第二影像的第二影像獲取步驟，該第二影像是被藉由使用成像裝置而成像的病患的螢光螢光透視影像，並且是確定目標；確定第二影像的特徵是否被包括在正常範圍內的影像確定步驟；以及根據影像確定步驟的確定結果輸出確定信號的信號輸出步驟。
[0149] 以這種方式，可以藉由使用該特徵來確定對應於包括在第二影像中的特定區域的區域的影像進而避免在異常狀態(非正常狀態)下的放射線照射，該第二影像是藉由使用成像裝置在放射線治療期間對病患P進行成像而產生的。另外，藉由使該聯鎖裝置54執行對利用成像裝置進行治療計劃時對病患進行成像而產生的第一影像的特徵進行機器學習，能夠減少用於設定在治療計劃時的正常範圍的勞力。
[0150]
(第三實施例)
[0151] 以下，參照圖16〜圖18對第三實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)進行說明。對於與上述實施例相同的元件，將於各圖中賦予相同的元件符號，因此省略重複的說明。請注意，於第三實施例中，移動物件追蹤裝置和醫學影像處理裝置被整併在一起。
[0152] 如圖16所示，第三實施例的該移動物件追蹤裝置4B包括被配置為產生特定設定資訊的該特定設定資訊產生器53和標記學習裝置63。在第三實施例中，基於由該特定設定資訊產生器53產生的特定設定資訊，執行用於產生X光影像40的成像(圖5)和追蹤標記M。另外，該移動物件追蹤裝置4B的另一個的配置幾乎與第一實施例的該移動物件追蹤裝置4(圖3)的配置相同。
[0153] 在上述實施例中，球形的標記M被作為例子說明。但是，在實際的治療中，根據標記M被放置在身體的位置，具有各種形狀的標記M會被使用。此外，標記M的尺寸有多種。例如，直徑為0.5mm，長度為5mm的棒狀(線圈狀)標記M，夾子狀的標記M，以及楔形標記M。
[0154] 當使用X光對具有這些形狀的各別標記M進行成像時，根據，例如，每個標記M的定向或病患P(圖17)的姿勢，出現在X光影像40中的各別標記M的影像彼此不相同。例如，當棒狀標記M相對於影像表面被放置成平行於法線方向時，其被描繪為圓形影像，並且隨著從該位置傾斜而逐漸變成長條形狀。為了利用該追蹤處理器35檢測出現在X光影像40中的標記M的位置，在上述情境中，較佳地使該標記學習裝置63預先學習各個標記M的影像。
[0155] 該標記學習裝置63包括：標記影像輸入介面(即，物件影像獲取單元)66，其被配置為獲取標記影像64(即，如圖17A所示的物件影像)，標記M(學習目標)被描繪於其中；非標記影像輸入介面(即，非物件影像獲取單元)67，其被配置為獲取標記M沒有被描繪於其中的非標記影像65(即，如圖17B所示的非物件影像)；參數計算器(即，參數計算單元)68，其被配置為基於機器學習計算鑑別器的參數，該鑑別器被用於識別標記M被描繪於影像中的位置；以及參數記憶體(即，參數儲存單元)69，其被配置為儲存所計算的參數。
[0156] 在該移動物件追蹤裝置4B中，該X光影像輸入介面(螢光螢光透視影像擷取單元)31獲取藉由在放射線治療期間使用該X光成像裝置7而被成像的病患(物件)P的X光影像40(螢光螢光透視影像)。隨後，該追蹤處理器(位置檢測單元)35藉由使用由儲存在該參數記憶體69中的參數表示的鑑別器來檢測出現在X光影像40中的標記M的位置。
[0157] 如圖17A和圖17B所示，大量的標記影像64和非標記影像65被預先準備以用於機器學習。在各別的標記影像64中，各種定向的標記M和活組織70被描繪於其中。在每個非標記影像65中，標記M未被描繪並且僅描繪了活組織70。從這些標記影像64和非標記影像65中，該標記學習裝置63產生用於，藉助於機器學習，區分標記影像64和非標記影像65的鑑別器。鑑別器可以被配置成輸出指示標記M是否被包括在影像中之0和1的二元似然度(即，可信度)。另外地或可選地，鑑別器可以被配置為輸出指示與上述同樣情形的0至1的似然度。
[0158] 請注意，標記影像64可以是經由對病患P進行X光成像而實際獲得的影像。另外，標記影像64可以是由標記M的虛擬影像的CG(電腦圖形)所產生的影像。此外，標記影像64可以是基於該X光成像裝置7的幾何資訊而產生的DRR影像46，並且可以是放置有標記M之病患P的三維容量影像。此外，標記影像64可以是在治療前之演練時被造影之病患P的X光影像s40，或者可以是與演練不同時間點被造影之第三人的X光影像40。此外，標記影像64可以是從第三人的三維容量影像所產生的DRR影像46。
[0159] 另外，該參數計算器68產生，藉助於機器學習來區分標記影像64和非標記影像65的鑑別器。該參數計算器68使該參數記憶體69儲存將所產生的鑑別器表示為用於檢測標記M的參數的參數組。
[0160] 作為鑑別器，可以使用隨意監督學習鑑別器。例如，可以使用支持向量機，神經網路和決策樹作為鑑別器。作為神經網路，可以使用深度神經網路。作為深度神經網路，可以使用卷積神經網路。換句話說，該移動物件追蹤裝置4B包括基於機器學習的人工智慧。
[0161] 該追蹤處理器35獲取儲存在該參數記憶體69中的參數，並從該X光影像輸入介面31獲取X光影像40。之後，將X光影像40輸入到由參數確定的鑑別器，並且基於從鑑別器獲得的似然性來指定出現在每個X光影像40上的每個標記M的位置。
[0162] 接下來，將參照圖18對由第三實施例的該移動物件追蹤裝置4B執行的標誌追蹤處理(醫學影像處理方法)進行說明。由於第三實施例的標誌追蹤處理的一些處理步驟與第一實施例的相同，所以省略重複說明。
[0163] 首先，在步驟S71(即，標記影像取得步驟)中，該標記影像輸入介面66在放射線治療開始前取得標記M被描繪於其上的各個標記影像64(圖17A)。
[0164] 在接下來的步驟S72(即，非標記影像獲取步驟)中，該非標記影像輸入介面67獲取標記M未被描繪於其上的各個非標記影像65(圖17B)。
[0165] 在接下來的步驟S73(即，參數計算步驟)中，該參數計算器68計算鑑別器的參數，該鑑別器係用於藉由機器學習來識別影像中的標記M的位置。
[0166] 在接下來的步驟S74中，該參數記憶體69儲存所計算的參數。
[0167] 在接下來的步驟S75中，開始使用該放射線照射裝置5來進行放射線治療。
[0168] 在接下來的步驟S76(即，螢光螢光透視影像獲取步驟)中，該X光成像裝置7對病患P進行成像以產生病患P的X光影像40，然後該X光影像輸入介面31從該X光成像裝置7獲取X光影像40。
[0169] 在接下來的步驟S77(即，位置檢測步驟)中，該追蹤處理器35藉由使用根據儲存在該參數記憶體69中的參數而確定的鑑別器來檢測出現在各個X光影像40中的標記M的位置。
[0170] 在接下來的步驟S78中，該追蹤處理部35確定檢測出的標記M是否位於特定位置41(圖5)。當標記M不是位於特定位置41時，處理進行到下面將描述的步驟S80。相反地，當標記M處於特定位置41時，處理進入步驟S79，其中該照射信號輸出介面37將照射時間點信號輸出到該照射控制器12，之後處理進行到步驟S80。
[0171] 在步驟S80中，該移動物件追蹤裝置4B確認放射線治療是否完成。當放射線治療還未完成時，處理返回到上述的步驟S76。相反地，當放射線治療完成時，則標記追蹤過程全部完成。
[0172] 雖然在上述案例中，該標記學習裝置63係與該移動物件追蹤裝置4B整合地形成在一起，但是在第三實施例中，也可以分別提供該標記學習裝置63和該移動物件追蹤裝置4B。在第三實施例中，針對使用標記影像64(即，描繪標記M的影像)和非標記影像65(即，標記M未被描繪於其中的影像)以作為在產生識別器的學習時點的教導資料之案例已做出說明，其中該識別器輸出指示標記M是否被包括在影像中的似然度。然而，教導資料可能根據鑑別器要識別的內容而改變。例如，在產生一種輸出表示標記M是否描繪在影像的中央附近的似然度的鑑別器的案例中，標記M出現在影像的中央附近的各個影像可以被預備作為標記影像64，而其他所有的影像被預備作為非標記影像65。在這個案例中，非標記影像65包括描繪在影像邊緣處的標記M的影像和標記M未被描繪於其中的影像。
[0173] 儘管在第三實施例中的該標記學習裝置63為了追蹤用於放射線治療的標記M(學習目標)而學習描繪標記M的影像，但是這項技術也可以應用於其他實施例。例如，這項技術也可以應用於學習描繪導線的影像之處理，以便在導管治療中追蹤導線(學習目標)。
[0174] 導管是一種醫療器械，是一個空心管。在導管治療中，導管被插入病患體內(例如，血管內部和內臟器官的內部)，之後體液被排出或者發送用於血管擴張的支架球囊。另外，導線係用於導管手術之用。
[0175] 例如，預先將導線插入體內，藉由該導線推進導管。在此，病患依時間順序的X光影像被即時地產生，並且在醫生使用即時X光影像確認導線的位置的同時導管被推進。由於導線係由金屬製成，所以與第三實施例的標記M類似，導線在X光影像中比身體組織顯得更清楚。由於導線為線狀，所以其尖端部分的影像與棒狀標記M的影像相似。因此，藉由使鑑別器以與第三實施例類似的方式執行導線的影像的機器學習來自動地追蹤導線的尖端在X光影像中的位置是有可能的。
[0176] 如上所述，第三實施例的移動物件追蹤裝置(醫學影像處理裝置)的特徵在於包括：物件影像輸入介面，其被配置為獲取物件影像，其中目標物件或該目標物件的虛擬影像被描繪於該物件影像之中；參數計算器，其被配置為基於使用所述物件影像之機器學習來計算用於識別所述目標物件被描繪於影像中的位置之參數；螢光螢光透視影像輸入介面，其被配置為獲取藉由使用成像裝置對被供給有目標物件的受試者(例如，病患)進行造影而產生的螢光螢光透視影像；以及位置檢測器，其被配置為基於該參數而檢測描繪於該螢光螢光透視影像之中的該目標物件的位置。
[0177] 第三實施例的移動物件追蹤方法(醫學影像處理方法)的特徵在於包括：物件影像獲取步驟，其獲取目標物件或該目標物件的虛擬影像被描繪於其中的物件影像；參數計算步驟，其基於使用所述物件影像之機器學習來計算用於識別所述目標物件被描繪於影像中的位置之參數；螢光螢光透視影像獲取步驟，其獲取藉由使用成像裝置對被供給有目標物件的受試者(例如，病患)進行造影而產生的螢光螢光透視影像；以及位置檢測步驟，其基於該參數而檢測描繪於該螢光螢光透視影像之中的該目標物件的位置。
[0178] 例如，現有技術的醫學影像處理裝置，當從各種角度觀察標記時，需要事先登錄大量的模板影像，還需要將這些模板影像與在放射線治療期間對病患進行造影而產生的螢光透視影像進行比較。這樣的傳統技術，存在影像處理的負載增加的問題。然而，在第三實施例中，可以解決這樣的問題。另外，藉由使用機器學習可以節省在放射線治療前設定各種狀況所費的勞力。
[0179] 儘管已經在第一至第三實施例的基礎上描述了醫學影像處理裝置的實施例，但是應用於上述實施例中任一者的配置可以應用於另一個實施例之中，並且各自實施例中所應用的配置可以組合使用。例如，第二實施例的聯鎖處理或第三實施例的標記追蹤處理的至少一部分可以在第一實施例的醫學影像處理裝置或移動物件追蹤裝置中執行。
[0180] 本實施例的該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4包括儲存裝置，例如像是ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)和RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)等、外部儲存裝置，例如像是HDD(硬磁碟驅動機)和SSD(固體狀態驅動機)、顯示裝置，例如像是顯示器、輸入裝置，例如像是滑鼠以及鍵盤、通信介面以及具有高度整合處理器的控制裝置，該處理器例如像是特殊用途晶片、FPGA(現場可程式閘陣列)、GPU(圖形處理單元)以及CPU(中央處理單元)。藉由使用通常的電腦，該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4可以經由硬體配置來實現。
[0181] 請注意，在本實施例的該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4中執行的各程式，係藉由預先載入到像是ROM等記憶體中而被提供。額外地或可擇一地，每個程式可以藉由儲存為可以在非暫態電腦可讀取儲存介質，例如像是CD-ROM、CD-R、記憶卡、DVD以及軟性磁碟(FD)，中安裝或執行的格式的檔案而被提供。
[0182] 此外，在該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4中執行的各程式也可以儲存在連接到例如像是網際網路等的網路上的電腦，並經由網路下載來提供。再者，該醫學影像處理裝置3和該移動物件追蹤裝置4也可以經由網路或專屬線將獨立地表現各元件的各自的功能的獨立模組相互連接並結合而加以配置。
[0183] 雖然在上述實施例中，病患P係以人當作例子以作為檢查物件，但該醫學影像處理裝置3也可以用於在以例如像是狗和貓等動物為檢查物件的例子上，並且在該等動物上進行放射線治療。
[0184] 儘管在上述實施例中病患P的呼吸係藉由使用該呼吸感測器11來加以監測，但是可以在另一模式下監測病患P的呼吸。例如，可以藉由附加被配置以反射紅外線到病患P的身體表面的反射標記、利用紅外線雷射照射該反射標記並獲取反射波的方式來監測病患P的呼吸。
[0185] 在上述實施例中，該醫學影像處理裝置3顯示在演練期間被成像的病患P的X光影像40，並且使用者執行標記M的選擇、特定範圍45的改變或者特定位置41的改變。然而，該移動物件追蹤裝置4可以被配置為使得使用者可以在演練期間選擇標記M、改變特定範圍45或者改變特定位置41。
[0186] 儘管在上述實施例中多個標記M被放置在病患P的身體中並且藉由X光成像來追蹤這些標記M，但是本發明的實施例不限於這樣的形態。例如，可以只有一個標記M被放置在病患P的身體中並且被X光成像追蹤。
[0187] 儘管在上述實施例中提供了兩對該X光照射器9和該X光檢測器10，但是可以僅使用一對該X光照射器9和該X光檢測器10來追蹤標記M。此外，標記M可以藉由使用時間順序的X光影像來追蹤，每個時間順序的X光影像是藉由使用三對或更多對的該X光照射器9和該X光檢測器10來對病患P從三個或更多個方向進行成像而獲得的。
[0188] 儘管在上述實施例中，特定設定資訊係藉由產生DRR影像46並且指定標記M出現的位置來加以產生，但是可以在不產生DRR影像46的情況下產生特定設定資訊。由於產生特定設定資訊所必要的資訊是標記M的位置，所以在能夠取得三維容量影像和幾何資訊的情況下，特定設定資訊能夠被產生。
[0189] 在上述實施例中，已經對於該醫學影像處理裝置3或該移動物件追蹤裝置4包括用於顯示例如像是X光影像40和DRR影像46等的影像的監視器(即，顯示單元)的案例作出了描述。然而，各個實施例的醫學影像處理裝置可以被配置為產生並輸出特定設定資訊的該醫學影像處理裝置3，從而可以省略監視器。
[0190] 儘管在本實施例的流程圖中圖示了每個步驟被按順序地執行的模式，但是各個步驟的執行順序不必要是固定的，並且可以改變步驟的部分執行順序。另外，一些步驟可以與另一個步驟並行執行。
[0191] 根據上述實施例，藉由提供特定設定資訊產生器，能夠節省使用者在關於用於產生描繪標記的影像的成像設定或者該影像的影像處理的設定的勞力，該特定設定資訊產生器基於三維容量影像和幾何資訊來產生用於產生描繪標記的影像的成像設定或者該影像的影像處理的設定的特定設定資訊。
[0192] 儘管特定的實施例已經於本文中描述，但是這些實施例僅被呈現以作為例子，並不旨在限定本發明的範圍。實際上，這裡描述的新穎方法和系統可以在各種其他的形式上加以體現；此外，在不脫離本發明的精神的情況下，可以對這裡描述的方法和系統在形式上進行各種省略、替換和改變。所附申請專利範圍及其等同物旨在覆蓋落入本發明的範圍和精神內的該些形式或修改。
[0193]
1‧‧‧輻射治療系統
T‧‧‧病變區
P‧‧‧病患
R‧‧‧放射性射線
2‧‧‧醫學檢查裝置
3‧‧‧醫學影像處理裝置
7‧‧‧X光成像裝置
8‧‧‧呼吸監視裝置
4、4A‧‧‧移動物件追蹤裝置
5‧‧‧放射線照射裝置
6‧‧‧床
40, s40‧‧‧X光影像
9‧‧‧X光照射器
10‧‧‧X光檢測器
42‧‧‧移動軌跡
43‧‧‧終點位置
41, 41a‧‧‧特定位置
46‧‧‧DRR影像
11‧‧‧呼吸感測器
12‧‧‧照射控制器
13‧‧‧投影資料產生器
14‧‧‧三維容量影像產生器
15‧‧‧第一輸入介面
16‧‧‧三維容量影像記憶體
17‧‧‧第二輸入介面
18‧‧‧幾何資訊記憶體
19‧‧‧位置資訊分析器
20‧‧‧DRR影像產生器
21‧‧‧DRR影像監視器
22、53‧‧‧特定設定資訊產生器
23‧‧‧特定設定資訊記憶體
45‧‧‧特定範圍
47‧‧‧骨骼
48‧‧‧內臟器官
24‧‧‧選擇輸入介面(選擇輸入接收單元)
25‧‧‧標記設定器(標記設定單元)
26‧‧‧範圍輸入介面(範圍-輸入接收單元)
27‧‧‧範圍改變器(範圍改變單元)
28‧‧‧演練影像輸入介面(螢光透視影像擷取單元)
29‧‧‧演練影像監視器(螢光透視影像顯示單元)
52‧‧‧範圍指示
30‧‧‧特定設定資訊輸入介面(特定設定資訊擷取單元)
31‧‧‧X光影像輸入介面(X光影像擷取單元)
32‧‧‧範圍設定器(範圍設定單元)
33‧‧‧X光影像監視器(X光影像顯示單元)
35‧‧‧追蹤處理器(追蹤單元)
36‧‧‧照射確定處理器(照射確定單元)
37‧‧‧照射信號輸出介面(照射信號輸出單元)
38‧‧‧評估器(評估單元)
39‧‧‧警告輸出介面(警告輸出單元)
54‧‧‧聯鎖裝置
55‧‧‧第一影像輸入介面(第一影像獲取單元)
56‧‧‧運動資訊輸入介面(運動資訊獲取單元)
57‧‧‧指定處理器(指定單元)
58‧‧‧特徵計算器(特徵獲取單元)
59‧‧‧正常範圍記憶體(正常範圍儲存單元)
60‧‧‧第二影像輸入介面(第二影像獲取單元)
61‧‧‧影像確定處理器(影像確定單元)
62‧‧‧確定信號輸出介面(確定信號輸出單元)
63‧‧‧標記學習裝置
64‧‧‧標記影像
65‧‧‧非標記影像
66‧‧‧標記影像輸入介面(物件影像獲取單元)
67‧‧‧非標記影像輸入介面(非物件影像獲取單元)
68‧‧‧參數計算器(參數計算單元)
69‧‧‧參數記憶體(參數儲存單元)
70‧‧‧活組織
[0005] 在所附圖式中：
圖1為系統配置圖，其示例了第一實施例的輻射治療系統；
圖2為方塊圖，其示例了第一實施例的醫學影像處理裝置；
圖3為方塊圖，其示例了第一實施例的移動物件追蹤裝置；
圖4為示意圖，其示例了X光照射器、X光偵檢器及病患間的關係；
圖5為示意圖，其示例了用於追蹤標記的X光影像(DRR影像)；
圖6為示意圖，其示例了用於選擇標記的X光影像(DRR影像)；
圖7為示意圖，其示例了當範圍通知改變時的X光影像(DRR影像)；
圖8為另一示意圖，其示例了當範圍通知改變時的X光影像(DRR影像)；
圖9為流程圖，其示例了要被該醫學影像處理裝置執行的特定設定資訊產生處理的前期步驟；
圖10為流程圖，其示例了要被該醫學影像處理裝置執行的特定設定資訊產生處理的後期步驟；
圖11為流程圖，其示例了要被該第一實施例的移動物件追蹤裝置執行的標記追蹤處理的前期步驟；
圖12為流程圖，其示例了要被該第一實施例的移動物件追蹤裝置執行的標記追蹤處理的後期步驟；
圖13為方塊圖，其示例了第二實施例的移動物件追蹤裝置；
圖14為流程圖，其示例了要被該移動物件追蹤裝置執行的互鎖處理的前期步驟；
圖15為流程圖，其示例了要被該移動物件追蹤裝置執行的互鎖處理的後期步驟；
圖16為方塊圖，其示例了第三實施例的移動物件追蹤裝置；
圖17A為示意圖，其示例了標記影像；以及
圖17B為示意圖，其示例了非標記影像；
圖18為流程圖，其示例了要被該第三實施例的移動物件追蹤裝置執行的標記追蹤處理。
Claims (9)
- 一種醫學影像處理裝置，具備有：記憶部、影像獲取部、特徵量獲取部、判斷部； 該記憶部，儲存有：使用特徵量而以機器學習方式事先所學習的鑑別器的參數；該特徵量，是從被檢體的透視影像也就是第1影像的全體或其局部也就是第1部分影像之中，與在該被檢體之成為放射線照射的對象的目標部的動作相關的資訊符合特定條件者所獲取的； 該影像獲取部，用來獲取與該被檢體的該第1影像不同的透視影像也就是第2影像； 該特徵量獲取部，用來獲取該第2影像的全體或其局部也就是第2部分影像的特徵量； 該判斷部，從該記憶部所儲存的參數與該特徵量產生該第2部分影像的判斷訊號。
- 根據申請專利範圍第1項之醫學影像處理裝置， 與該目標部的動作相關的資訊，是該被檢體的呼吸資訊， 該特定條件，是該第1影像所對應的該呼吸資訊處於適合對該目標部進行該放射線照射的呼吸狀態， 該判斷訊號，是該第2部分影像是否表示為可以實施該放射線照射的狀態。
- 根據申請專利範圍第1項之醫學影像處理裝置， 與該目標部的動作相關的資訊，是針對設置於該被檢體的標記的資訊， 該特定條件，是該標記位於該第1部分影像內的特定位置附近， 該判斷訊號，是用來表示該標記是否位於該第2部分影像內的該特定位置附近。
- 根據申請專利範圍第1項之醫學影像處理裝置， 該第1影像，是從藉由以醫學檢查裝置檢查該被檢體所產生的該被檢體的三維容量影像所產生的數位重建影像。
- 根據申請專利範圍第3項之醫學影像處理裝置， 該第1部分影像，是使用該標記的虛擬影像的電腦繪圖(CG)所產生的影像。
- 根據申請專利範圍第1項之醫學影像處理裝置， 該事先所學習的鑑別器的參數，也使用從該第1部分影像之中不符合該特定條件者所獲取的特徵量所學習的。
- 一種放射線治療系統，具備有：申請專利範圍第1項之醫學影像處理裝置、攝影裝置、移動體追蹤裝置、放射線照射裝置； 該攝影裝置，用來拍攝該被檢體的該透視影像； 該移動體追蹤裝置，具備有追蹤部，該追蹤部進行影像處理用來追蹤以該攝影裝置連續拍攝的複數的該透視影像所描繪的標記的位置； 該放射線照射裝置，當使用該移動體追蹤裝置所追蹤的該標記存在於特定位置時，對該被檢體之成為放射線照射對象的該目標部照射放射線； 該醫學影像處理裝置所產生的該判斷訊號，是利用於該放射線照射裝置的控制或使用於該追蹤部。
- 一種放射線治療系統，具備有：申請專利範圍第2項之醫學影像處理裝置、攝影裝置、移動體追蹤裝置、放射線照射裝置； 該攝影裝置，用來拍攝該被檢體的該透視影像； 該移動體追蹤裝置，具備有追蹤部，該追蹤部進行影像處理用來追蹤以該攝影裝置連續拍攝的複數的該透視影像所描繪的標記的位置； 該放射線照射裝置，當使用該移動體追蹤裝置所追蹤的該標記存在於特定位置時，對該被檢體之成為放射線照射對象的該目標部照射放射線； 該醫學影像處理裝置所產生的該判斷訊號，是利用於該放射線照射裝置的控制。
- 一種放射線治療系統，具備有：申請專利範圍第3項之醫學影像處理裝置、攝影裝置、移動體追蹤裝置、放射線照射裝置； 該攝影裝置，用來拍攝該被檢體的該透視影像； 該移動體追蹤裝置，具備有追蹤部，該追蹤部進行影像處理用來追蹤以該攝影裝置連續拍攝的複數的該透視影像所描繪的標記的位置； 該放射線照射裝置，當使用該移動體追蹤裝置所追蹤的該標記存在於特定位置時，對該被檢體之成為放射線照射對象的該目標部照射放射線； 該醫學影像處理裝置所產生的該判斷訊號，是使用於該追蹤部。
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