WO2020022420A1 - 治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム - Google Patents

治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2020022420A1
WO2020022420A1 PCT/JP2019/029176 JP2019029176W WO2020022420A1 WO 2020022420 A1 WO2020022420 A1 WO 2020022420A1 JP 2019029176 W JP2019029176 W JP 2019029176W WO 2020022420 A1 WO2020022420 A1 WO 2020022420A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
radiation
image
orientation
imaging device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/029176
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸辰 坂田
隆介 平井
昭行 谷沢
森　慎一郎
慶子 岡屋
Original Assignee
東芝エネルギーシステムズ株式会社
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝エネルギーシステムズ株式会社, 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 filed Critical 東芝エネルギーシステムズ株式会社
Priority to CN201980048985.6A priority Critical patent/CN112566693B/zh
Priority to RU2021101252A priority patent/RU2766050C1/ru
Priority to KR1020217001879A priority patent/KR102479266B1/ko
Priority to EP19839935.4A priority patent/EP3827879B1/en
Publication of WO2020022420A1 publication Critical patent/WO2020022420A1/ja
Priority to US17/152,989 priority patent/US11844642B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4007—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4266—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/583—Calibration using calibration phantoms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/585—Calibration of detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1065—Beam adjustment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1064—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for adjusting radiation treatment in response to monitoring
    • A61N5/1069—Target adjustment, e.g. moving the patient support
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1077—Beam delivery systems
    • A61N5/1081—Rotating beam systems with a specific mechanical construction, e.g. gantries
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4007—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units
    • A61B6/4014—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis characterised by using a plurality of source units arranged in multiple source-detector units
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/547—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis involving tracking of position of the device or parts of the device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A61N2005/1076—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus using a dummy object placed in the radiation field, e.g. phantom
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10081—Computed x-ray tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30204—Marker
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30244—Camera pose

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a treatment system, a calibration method, and a program.
  • an imaging system such as an FPD (Flat Panel Detector) or an X-ray tube
  • an imaging system such as an FPD (Flat Panel Detector) or an X-ray tube
  • a phantom in which a marker whose position is known in the three-dimensional space of the treatment room is embedded is installed at a predetermined position in the treatment room, the installed phantom is imaged with radiation, and the marker position is determined from the captured image.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a treatment system, a calibration method, and a program capable of determining a position of a subject with high accuracy and tracking an object with high accuracy. .
  • the treatment system includes an imaging system including one or more radiation sources and a plurality of detection units as imaging devices, a first acquisition unit, a second acquisition unit, a first derivation unit, and a second derivation unit. And a calibration unit.
  • the radiation source irradiates an object with radiation from a plurality of different directions.
  • the plurality of detectors detect radiation emitted from the radiation source at different positions.
  • the first acquisition unit acquires a plurality of images based on the radiation detected by each of the plurality of detection units.
  • the second acquisition unit acquires position information indicating at least one of a position and a direction of a first imaging device included in the imaging system in a three-dimensional space where the imaging system is placed.
  • the first deriving unit derives a position of the object in each of the plurality of images acquired by the first acquiring unit.
  • the second deriving unit is configured to determine the position of the object on the image derived by the first deriving unit, and the position or orientation of the first imaging device indicated by the position information acquired by the second acquiring unit. And derives at least one of a position and an orientation in the three-dimensional space of the second imaging device included in the imaging system.
  • the calibration unit performs calibration of the imaging system based on a result of the derivation by the second derivation unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a treatment system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an external view of the treatment device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a medical image processing apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a calibration processing unit.
  • 9 is a flowchart illustrating an example of a calibration process. The figure which shows a mode that a radiation is irradiated from two radiation sources typically.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of deriving a three-dimensional position of a radiation source by a bundle adjustment method.
  • 9 is a flowchart illustrating another example of the calibration process.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a treatment system 1 according to the first embodiment.
  • the treatment system 1 includes a treatment device 10, a terminal device 20, and a medical image processing device 100. These devices are connected via a network NW.
  • the network NW includes, for example, the Internet, a WAN (Wide Area Network), a LAN (Local Area Network), a provider terminal, a wireless communication network, a wireless base station, a dedicated line, and the like. Not all combinations of the devices shown in FIG. 1 need to be able to communicate with each other, and a part of the network NW may include a local network.
  • the treatment device 10 is a device that irradiates the subject OB as a beam (hereinafter, referred to as a treatment beam B) with the first radiation from an arbitrary direction of 360 degrees around the subject OB.
  • the subject OB is, for example, a patient to be treated by the treatment beam B.
  • the first radiation includes, for example, particle radiation such as heavy ion beam, electron beam, proton beam, and neutron beam, and electromagnetic radiation such as X-ray and ⁇ -ray.
  • the treatment apparatus 10 emits second radiation to check the position of the subject OB, and generates a tomographic image of the subject OB.
  • the second radiation includes, for example, electromagnetic radiation such as X-rays.
  • the first radiation is “heavy particle beam”
  • the second radiation is “X-ray”.
  • the terminal device 20 is used, for example, by a user who performs maintenance such as maintenance, maintenance, maintenance, inspection, and maintenance of the treatment device 10 (hereinafter, referred to as a maintenance worker U).
  • the terminal device 20 may be a terminal device including an input device, a display device, a communication device, a storage device, and an arithmetic device, such as a mobile phone such as a smartphone, a tablet terminal, and various personal computers.
  • the communication device of the terminal device 20 includes a network card such as an NIC (Network @ InterfaceCard), a wireless communication module, and the like.
  • the medical image processing apparatus 100 tracks a target that is moved by the movement of the patient's respiration or heartbeat as the subject OB, and causes the treatment apparatus 10 to irradiate the tracked target with the treatment beam B at an appropriate timing.
  • the target is, for example, an organ such as a lung or a liver. This tracking of the target is performed based on a tomographic image of the subject OB captured by X-ray or the like at a stage before the treatment stage and a fluoroscopic image of the subject OB during the treatment stage.
  • the medical image processing apparatus 100 derives a displacement between the position of the subject OB at the time of the treatment stage and the position of the subject OB at the time of planning the treatment plan, and uses the information on the derived displacement as the treatment system 1. May be provided to a practitioner (eg, a physician) of radiation therapy utilizing
  • FIG. 2 is an external view of the treatment apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the treatment apparatus 10 according to the first embodiment includes, for example, a bed 11, an arm 11a, a plurality of radiation sources (radiation ports) 12, two detectors 13-1 and 13-2, and an irradiation gate 14. , A sensor 15 and a treatment device-side control unit 16.
  • the two detectors 13-1 and 13-2 are an example of a “detection unit”.
  • the plurality of radiation sources 12, the two detectors 13-1 and 13-2, and the irradiation gate 14 are installed in a ring-shaped (torus-shaped) housing called a rotating gantry G.
  • a rotating gantry G For example, if the room where the treatment device 10 is installed (hereinafter, referred to as treatment chamber) vertical direction Z f of the three-dimensional space that represent the one of the horizontal direction X f, and the other was expressed as Y f, the rotating gantry G has a rotation axis in the Yf direction and is installed so as to be able to rotate 360 degrees around the rotation axis.
  • the rotating gantry G is an example of an “imaging system”, and each of the plurality of radiation sources 12 and the two detectors 13-1 and 13-2 installed in the rotating gantry G is an example of an “imaging device”. is there.
  • the irradiation gate 14 is an example of a “particle beam source”.
  • the subject OB is fixed to the bed 11.
  • the arm portion 11a has one end fixed to the treatment room floor or the like, the other end fixed to the couch 11, and the bed 11 separated from the treatment room floor or the like from the outside to the inside of the rotating gantry G or from the inside. Move outward.
  • the plurality of radiation sources 12 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotating gantry G, for example.
  • Each radiation source 12 irradiates, for example, X-rays on the inner peripheral side of the rotating gantry G.
  • a radiation generator (not shown) for generating X-rays may be installed outside the treatment room.
  • the detectors 13-1 and 13-2 detect, for example, X-rays emitted by the radiation source 12.
  • the detectors 13-1 and 13-2 include rectangular detectors such as a flat panel detector (FPD; Flat Panel Detector), an image intensifier, and a color image intensifier.
  • the detectors 13-1 and 13-2 for example, convert an analog signal based on the detected X-ray into a digital signal, and output the digital signal to the medical image processing apparatus 100 as a fluoroscopic image TI.
  • the fluoroscopic image TI is a two-dimensional image and is one tomographic image of the subject OB.
  • the number of detectors installed in the rotating gantry G is not limited to two, but may be three or more.
  • the irradiation gate 14 is arranged at a certain position in the circumferential direction of the rotating gantry G.
  • the irradiation gate 14 irradiates the treatment beam B to the inner peripheral side of the rotating gantry G.
  • FIG. 1 shows that one irradiation gate 14 is installed in the rotating gantry G, it is not limited to this.
  • a plurality of irradiation gates may be installed in the rotating gantry G.
  • a radiation generator (not shown) for generating the treatment beam B may be installed outside the treatment room.
  • the sensor 15 is a sensor that detects, as a phase, the movement of the affected part due to respiration of the patient.
  • the sensor 15 is a pressure sensor.
  • the sensor 15 may be attached to the patient's body.
  • the sensor 15 outputs to the medical image processing apparatus 100 information indicating the detected respiratory phase of the patient as a waveform.
  • the treatment apparatus-side control unit 16 includes, for example, a program in which a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit) is stored in a storage device (not shown) such as a ROM (Read Only Memory). Software).
  • the treatment device-side control unit 16 may be realized by hardware (circuitry) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or software. And hardware may cooperate.
  • the treatment device-side control unit 16 operates the plurality of radiation sources 12, the detectors 13-1 and 13-2, and the irradiation gate 14 under the control of the medical image processing device 100.
  • the treatment apparatus-side control section 16 rotates the rotating gantry G under the control of the medical image processing apparatus 100.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the medical image processing device 100 according to the first embodiment includes, for example, a communication unit 102, an input unit 104, a display unit 106, a medical image processing device-side control unit 110, and a storage unit 130.
  • the communication unit 102 includes a communication interface such as an NIC, for example.
  • the communication unit 102 communicates with the treatment device 10 and the terminal device 20 via the network NW and receives various information.
  • the communication unit 102 outputs the received information to the medical image processing device side control unit 110.
  • the communication unit 102 may transmit information to the treatment device 10 or the terminal device 20 connected via the network NW under the control of the medical image processing device-side control unit 110.
  • the communication unit 102 is an example of an “output unit”.
  • the input unit 104 receives an input operation from a user such as a doctor or a nurse, for example, and outputs a signal based on the received input operation to the medical image processing apparatus side control unit 110.
  • the input unit 104 is realized by a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touch panel, and the like.
  • the input unit 104 may be realized by, for example, a user interface that receives a voice input such as a microphone.
  • a display unit 106 described later may be formed integrally with the input unit 104.
  • the display unit 106 displays various information.
  • the display unit 106 displays an image generated by the medical image processing apparatus-side control unit 110, or displays a GUI (Graphical User Interface) for receiving an input operation from the operator.
  • the display unit 106 is an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Electroluminescence) display, or the like.
  • the display unit 106 is another example of the “output unit”.
  • the medical image processing apparatus-side control unit 110 includes, for example, a first acquisition unit 112, a second acquisition unit 114, an image processing unit 116, a treatment beam irradiation control unit 118, an information output control unit 120, a calibration process And a unit 122.
  • the treatment device-side control unit 16 and the treatment beam irradiation control unit 118 are examples of an “irradiation control unit”.
  • a hardware processor such as a CPU or a GPU executes a program (software) stored in the storage unit 130.
  • Some or all of these components may be realized by hardware (circuitry) such as an LSI, an ASIC, or an FPGA, or may be realized by cooperation of software and hardware.
  • the above-described program may be stored in the storage unit 130 in advance, or may be stored in a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM, and the storage medium may be mounted on a drive device of the medical image processing apparatus 100. Thus, the program may be installed in the storage unit 130 from a storage medium.
  • the storage unit 130 is realized by a storage device such as a ROM, a flash memory, a random access memory (RAM), a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), and a register. Flash memories, HDDs, SSDs, and the like are non-transitory storage media. These non-transitory storage media may be realized by another storage device connected via a network NW such as a NAS (Network Attached Storage) or an external storage server device.
  • NW Network Attached Storage
  • the storage unit 130 stores, for example, four-dimensional tomographic image data 132, treatment plan data 134, and the like. These will be described later.
  • the four-dimensional tomographic image data 132 is, for example, data in which three n-dimensional tomographic images (CT images), which are three-dimensional volume data, are arranged in time series.
  • CT images n-dimensional tomographic images
  • the three-dimensional tomographic image is captured, for example, at the stage of treatment planning.
  • the period obtained by multiplying the time interval between the n images and the time-series images is set so as to cover, for example, a period in which the respiratory phase changes by one cycle.
  • At least one of the n three-dimensional tomographic images includes, within the image region, a region indicating the outline of a tumor, which is an affected part, or a region indicating the outline of an organ not desired to be irradiated with the treatment beam B. It is set by input operation such as.
  • the same region as the contour region set by the doctor or the like by an input operation is automatically set by deformable registration.
  • Deformable registration refers to time-series three-dimensional volume data, which is obtained by adding position information (such as an outline of an organ in the above case) specified at a certain time to three-dimensional volume data at another time. This is the process of expanding to.
  • Treatment plan data 134 is data indicating a treatment plan drafted (planned) at the stage of treatment planning.
  • the treatment plan refers to, for example, for each patient who is the subject OB, the irradiation direction of the treatment beam B and the irradiation direction of the treatment beam B from which position the patient is at when the patient is located. This is a plan in which the intensity of the treatment beam B and the like are determined.
  • Such a treatment plan may be planned based on a treatment method such as a gated irradiation method or a tracking irradiation method.
  • the first acquisition unit 112 acquires a fluoroscopic image TI from the detectors 13-1 and 13-2 via the communication unit 102, for example. For example, at the time of treatment, since the fluoroscopic images TI are generated in real time by the detectors 13-1 and 13-2, the first acquisition unit 112 obtains fluoroscopic images TI that are continuous in time series.
  • the second acquisition unit 114 acquires position information indicating the position or orientation of one or more imaging devices (the position or orientation in the three-dimensional space of the treatment room) among the plurality of imaging devices installed in the rotating gantry G. .
  • the three-dimensional position or orientation of the imaging device is measured by a laser tracker.
  • the position of the laser tracker is determined as a relative position with respect to a target (for example, the rotation axis of the rotating gantry G) as the origin in the three-dimensional space of the treatment room.
  • an imaging device whose position or direction is measured by a laser tracker will be described as detectors 13-1 and 13-2.
  • the imaging device whose position or direction is measured by the laser tracker may be the radiation source 12.
  • medical personnel such as doctors and nurses use laser light at three or more locations on the detection surfaces of the detectors 13-1 and 13-2.
  • a probe e.g., a reflection plate
  • the relative positions of the plurality of probes are obtained by measuring the probe with a laser tracker.
  • the medical worker derives the positions and orientations of the detectors 13-1 and 13-2 based on the relative positions of the plurality of probes.
  • An imaging device whose position or direction is measured by the laser tracker is an example of a “first imaging device”.
  • the second obtaining unit 114 obtains position information indicating the three-dimensional position of the imaging device from the laser tracker via the communication unit 102.
  • the second obtaining unit 114 may obtain the information input to the input unit 104 as position information indicating a three-dimensional position of the imaging device.
  • the position or orientation of the imaging device is not limited to that measured by the laser tracker, and may be measured using, for example, a stereo camera or a contact-type sensor.
  • the image processing unit 116 determines the position of the subject OB. For example, the image processing unit 116 generates a DRR (Digitally Reconstructed Radiograph) based on a three-dimensional tomographic image of each respiratory phase included in the four-dimensional tomographic image data 132 of each subject OB stored in the storage unit 130. .
  • DRR refers to a virtual image generated from three-dimensional volume data corresponding to a three-dimensional tomographic image (three-dimensional volume data) when it is assumed that radiation is emitted from a virtual radiation source. It is a typical perspective image.
  • the image processing unit 116 includes the three-dimensional tomographic image of each respiratory phase included in the four-dimensional tomographic image data 132, the fluoroscopic image TI on the detector 13-1 side acquired by the first acquiring unit 112, and the detector 13 Based on the ⁇ 2 side perspective image TI, a three-dimensional tomographic image was viewed from a viewpoint from the same direction as the irradiation direction of the X-rays currently irradiating the subject OB by a method called 3D-2D registration. Generate the DRR of the time.
  • the image processing unit 116 may generate a DRR that is a two-dimensional virtual tomographic image by rendering a three-dimensional tomographic image using a ray casting method.
  • the image processing unit 116 integrates each element value of the three-dimensional tomographic image, and may use the integrated value as the element value of each element of the DRR, or sets the maximum value of each element value of the three-dimensional tomographic image to DRR. May be the element value of each element.
  • the image processing unit 116 selects a DRR corresponding to the three-dimensional tomographic image of the expiratory phase as a template image from the DRRs corresponding to the three-dimensional tomographic image of each respiratory phase.
  • the expiration phase is a tomographic image captured in a state where the patient who is the subject OB has completely exhaled.
  • the image processing unit 116 compares the DRR selected as the template image with the perspective images TI sequentially acquired by the first acquiring unit 112, and performs matching of the position of the target (such as an organ).
  • the image processing unit 116 matches the respiratory phase (expiratory phase) of the three-dimensional tomographic image from which the DRR is based with the current respiratory phase of the patient.
  • the image processing unit 116 may further permit the irradiation of the treatment beam B when the position of the target is within a predetermined irradiation area.
  • the irradiation area may be arbitrarily determined by a medical worker, for example.
  • the treatment beam irradiation control unit 118 irradiates the irradiation gate 14 with the treatment beam B to the subject OB whose position is determined by the image processing unit 116. Let it.
  • the treatment beam irradiation control unit 118 extracts information such as the irradiation angle of the treatment beam B and the intensity of the treatment beam B from the treatment plan indicated by the treatment plan data 134, and outputs the extracted various information to the treatment device-side control unit 16 Output to In response to this, the treatment apparatus-side control unit 16 rotates the rotating gantry G or irradiates the irradiation gate 14 with the treatment beam B.
  • the information output control unit 120 causes the display unit 106 to display an image or causes the communication unit 102 to transmit information according to, for example, whether or not the irradiation of the treatment beam B is permitted.
  • the calibration processing unit 122 performs calibration of the rotating gantry G.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the calibration processing unit 122.
  • the calibration processing unit 122 includes, for example, a first derivation unit 122a, a second derivation unit 122b, and a calibration unit 122c.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the calibration process.
  • the process of this flowchart may be repeatedly performed in the first cycle, for example.
  • the first cycle is, for example, a period of about one month or several months.
  • a medical worker or the like derives the positions and orientations of the detectors 13-1 and 13-2 using a laser tracker or the like (step S100).
  • the second acquisition unit 114 acquires position information indicating the positions and orientations of the detectors 13-1 and 13-2 in the three-dimensional space (Step S102).
  • the positions and orientations of the detectors 13-1 and 13-2 in the three-dimensional space are treated as known information.
  • the medical worker or the like sets a phantom in which four or more markers are embedded inside the rotating gantry G so as to be reflected in the fluoroscopic image TI (step S104).
  • the phantom is, for example, a cube-shaped acrylic case.
  • the marker may be any object that attenuates X-rays, such as an iron ball or wire. At least one or more of the four or more markers are located in a different plane (two-dimensional space) in the three-dimensional space of the phantom from the plane in which each of the other three or more markers is located. Embedded in the phantom. Thereby, a space formed when each of the markers embedded in the phantom is set as a vertex becomes a three-dimensional space. It is assumed that the positions of these markers and the positional relationship between the markers are known in advance.
  • a medical worker or the like may place an object attached to the treatment apparatus 10 such as the bed 11 or the arm 11a inside the rotating gantry G.
  • the medical staff or the like inputs to the input unit 104 that the installation of the phantom has been completed.
  • the treatment device-side control unit 16 of the treatment device 10 selects two radiation sources 12 from the plurality of radiation sources 12 and gives the selected two radiation sources 12 from a plurality of different directions. X-rays are irradiated (step S106).
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a state in which radiation is irradiated from two radiation sources 12.
  • 12-1 represents one of the two selected radiation sources 12, and 12-2 represents the other of the two selected radiation sources 12.
  • a broken line r-1 represents an X-ray emitted from the radiation source 12-1, and a broken line r-2 represents an X-ray emitted from the radiation source 12-2.
  • PH represents a phantom, and MK represents a marker.
  • Reference numeral 14a denotes an irradiation port (heavy particle source) of the treatment beam B irradiated from the irradiation gate 14.
  • the treatment apparatus-side control unit 16 rotates the rotating gantry G so that the angle around the rotation axis of the rotating gantry G becomes a certain angle ⁇ 1, and applies X to each of the radiation sources 12-1 and 12-2. Irradiate the line.
  • the treatment apparatus-side control unit 16 rotates the rotating gantry G so that the angle around the rotation axis of the rotating gantry G is shifted by a predetermined angle (for example, 15 degrees) from the angle ⁇ 1 to ⁇ 2.
  • a predetermined angle for example, 15 degrees
  • Each of 12-1 and 12-2 is irradiated with X-rays.
  • the position of the phantom PH (marker MK) imaged using X-rays remains unchanged.
  • the treatment apparatus-side control section 16 repeats irradiating each of the radiation sources 12-1 and 12-2 with X-rays while rotating the rotating gantry G for each predetermined angle width, thereby performing detection.
  • Each of the devices 13-1 and 13-2 generates a fluoroscopic image TI obtained by imaging the phantom PH from a plurality of directions (step S108).
  • the detectors 13-1 and 13-2 emit light.
  • Each of them generates 24 perspective images TI (total of 48 images including the two detector images).
  • the first acquisition unit 112 acquires a plurality of perspective images TI from the detectors 13-1 and 13-2 via the communication unit 102 (step S110).
  • the first deriving unit 122a derives the position of the marker MK for each of the plurality of perspective images TI acquired by the first acquiring unit 112 (Step S112).
  • the first deriving unit 122a derives the position of the marker MK by performing template matching between a template image prepared in advance and a perspective image TI.
  • a template image an image of the marker MK captured in advance, an image generated by simulation, or the like may be used.
  • the first deriving unit 122a scans the perspective image TI with a shape filter for extracting the shape of the marker MK by raster scanning or the like, and determines the degree of coincidence with the shape filter. A large position may be derived as the position of the marker MK.
  • the second derivation unit 122b determines the radiation sources 12-1 and 12
  • the respective three-dimensional positions of -2 are derived (step S114).
  • the imaging device whose position or direction is measured by a laser tracker or the like is the radiation source 12
  • the second deriving unit 122b may derive the positions and directions of the detectors 13-1 and 13-2, which are unknown parameters.
  • the imaging device from which the three-dimensional position is derived by the second deriving unit 122b is an example of a “second imaging device”.
  • the second deriving unit 122b applies a technique of deriving the three-dimensional position and the parameters of the imaging system based on the feature points corresponding to each other between the multi-view images, such as bundle adjustment, to apply the radiation source 12-1 and the radiation source 12-1.
  • the respective positions of 12-2 may be derived.
  • a method called bundle adjustment is such that when the marker MK is re-projected on the image with the estimated imaging system parameters, the position of the re-projected marker MK matches the position of the marker detected from the image as much as possible. This is a method for adjusting all unknown parameters.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of deriving the three-dimensional position of the radiation source 12 using the bundle adjustment technique.
  • I represents any natural number from 1 to N
  • t represents transposition
  • ( ⁇ ) represents a vector.
  • “J” represents an arbitrary natural number from 1 to M.
  • the i-th marker MK is located on the j-th perspective image TI.
  • x ij ( ⁇ ) ( ⁇ ) (x ij ( ⁇ ), y ij ( ⁇ )) t .
  • (-) Indicates a tilde symbol.
  • the second deriving unit 122b solves Expression (1) to obtain the position (two-dimensional position on the image) x ij ( ⁇ ) of the i-th marker MK projected on the j-th perspective image TI. ( ⁇ ) is derived.
  • the second deriving unit 122b calculates a difference (shift) between the position x ij (() ( ⁇ ) of each marker MK to be projected and the derived position x ij ( ⁇ ) of each marker MK.
  • reprojection error Various parameters that minimize the sum of the sum of squares
  • the center position C j ( ⁇ ) of the detection surface of the detector 13 is ((w ⁇ 1) / 2, (h ⁇ 1) / 2) when the width of the fluoroscopic image TI is w and the height is h. It is a three-dimensional position.
  • the second deriving unit 122b derives the projection matrix P j ( ⁇ ) using the above-described parameters based on Expression (2).
  • the f in equation (2) from the three-dimensional position of the radiation source 12, represents the distance to the three-dimensional position of the detector 13, s u and s v, each axis of the fluoroscopic image TI (u, v) represents a pixel pitch, x c and y c are optical axes w represents the intersection position on the image when the intersection of the detection surface of the detector 13.
  • the distance f can be expressed as in Equation (3)
  • the intersection position (x c , y c ) can be expressed as in Equation (4).
  • the second deriving unit 122b derives a reprojection error based on Expression (5).
  • the parameters to be optimized are the three-dimensional position T j ( ⁇ ) of the radiation source 12, and the marker MK. Is the three-dimensional position X i ( ⁇ ).
  • the second derivation unit 122b refers to optimization of two types of parameters of the three-dimensional position T j ( ⁇ ) of the radiation source 12 and the three-dimensional position X i ( ⁇ ) of the marker MK as particle swarm optimization.
  • This may be performed using an optimization technique.
  • Particle swarm optimization is an optimization method that imitates the behavior of a large swarm of insects.By giving information on the position and speed of the search space to particles, it updates its own position and speed while communicating between particles. This is a method of searching for the optimal position while searching.
  • the position and the orientation of the detector 13 are known.
  • the second deriving unit 122b assigns the parameters of the detector 13
  • the center position of the detection surface (the center position of the perspective image TI) C j ( ⁇ ), the base vector R j ( ⁇ ), and the three-dimensional position X i ( ⁇ ) of the marker MK may be adopted.
  • the known parameter is either the position of the detector 13 or the radiation source 12
  • the position of each imaging device installed on the rotating gantry G can be estimated.
  • the parameter to be known may be any one of the position and orientation of the detector 13 and the position of the radiation source 12, or may be a combination of these.
  • the second deriving unit 122b sets the derived three-dimensional position T j ( ⁇ ) of the radiation source 12 (12-1, 12-2) as a reference position of the radiation source 12 to be referred to in the subsequent processing. It is stored in the storage unit 130 (step S116).
  • the reference position of the radiation source 12 is, for example, a parameter that is referred to during calibration performed in a second cycle shorter than the first cycle.
  • the second cycle is, for example, a period of one day or several days.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating another example of the calibration process. The processing of this flowchart is repeatedly performed, for example, in the second cycle.
  • a medical worker or the like installs a phantom in which four or more markers MK are embedded inside the rotating gantry G so as to be reflected in the fluoroscopic image TI (step S200).
  • the medical staff or the like inputs to the input unit 104 that the installation of the phantom has been completed.
  • the treatment device-side control unit 16 of the treatment device 10 selects two radiation sources 12 from the plurality of radiation sources 12 and gives the selected two radiation sources 12 from a plurality of different directions. X-rays are irradiated (step S202).
  • the detectors 13-1 and 13-2 generate a fluoroscopic image TI obtained by imaging the phantom PH from a plurality of directions (step S204).
  • the first acquisition unit 112 acquires a plurality of perspective images TI from the detectors 13-1 and 13-2 via the communication unit 102 (step S206).
  • the first deriving unit 122a derives the position of the marker MK for each of the plurality of perspective images TI acquired by the first acquiring unit 112 (Step S208).
  • the second derivation unit 122b determines the radiation sources 12-1 and 12 The respective three-dimensional positions of -2 are derived (step S210).
  • the calibration unit 122c calculates the respective three-dimensional positions of the radiation sources 12-1 and 12-2 derived by the second derivation unit 122b and the radiation sources 12-1 and 12- stored in the storage unit 130. Then, a difference from each of the reference positions is derived, and it is determined whether or not the difference is equal to or larger than a threshold (step S212).
  • the storage unit 130 stores the detectors 13-1 and 13-2 derived in the first cycle of calibration.
  • the respective three-dimensional positions are stored as reference positions, and the three-dimensional directions are stored as reference directions.
  • the calibration unit 122c determines whether the detectors 13-1 and 13-2 derived by the second derivation unit 122b have the same parameters.
  • the difference between the respective three-dimensional position and the reference position and the difference between the respective three-dimensional direction and the reference direction of the detectors 13-1 and 13-2 derived by the second deriving unit 122b are derived. Alternatively, it may be determined whether each difference is equal to or greater than a threshold.
  • the information output control unit 120 outputs an alarm indicating that maintenance is required to a medical staff or the like who uses the treatment apparatus 10 ( Step S214).
  • the information output control unit 120 causes the display unit 106 to display an image as illustrated in FIG. 9 as an alarm.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a screen displayed on the display unit 106. As in the illustrated example, characters or images indicating that maintenance is required may be displayed on the screen of the display unit 106.
  • the information output control unit 120 may output a mail or a push notification requesting maintenance to the terminal device 20 via the communication unit 102 as an alarm.
  • the calibration unit 122c performs calibration based on the difference from the reference position (or the reference direction) (Step S216).
  • the calibration unit 122c may perform the conversion of the DRR geometrically such as the affine transformation based on the difference from the reference position (or the reference direction) as a correction amount, based on the correction amount.
  • the calibration unit 122c uses the difference from the reference position (or reference direction) as a correction amount, and performs, instead of or in addition to the affine transformation of the DRR based on the correction amount, affine transformation of the perspective image TI as calibration. May go.
  • the calibration unit 122c may use the difference from the reference position (or the reference direction) as the correction amount as the calibration, and correct the parameter referred to when the DRR is generated based on the correction amount.
  • These parameters include, for example, the position and orientation of each imaging device installed in the rotating gantry G. More specifically, the parameters include the position and / or orientation of detectors 13-1 and 13-2 and the position of radiation source 12.
  • the calibration unit 122c may control the adjustment mechanism to adjust the position and orientation of each imaging device. By such calibration, a highly accurate DRR can be generated.
  • the treatment device 10 is a treatment device employing the rotating gantry G, but is not limited to this.
  • the treatment apparatus 10 may be a treatment apparatus in which the position of an imaging device such as the radiation source 12 is fixed (fixed port type).
  • the calibration processing unit 122 may perform calibration based on the fluoroscopic image TI captured from the direction in which the reprojection error decreases. .
  • one or more radiation sources 12 that irradiate a certain object with radiation from a plurality of different directions, and the radiation radiated by the radiation source 12 are placed at different positions.
  • a rotating gantry G including a plurality of detectors 13 to be detected as imaging devices, a first acquisition unit 112 for acquiring a plurality of fluoroscopic images TI based on radiation detected by each of the plurality of detectors 13, and a radiation source
  • a second deriving unit 122b that derives, based on the three-dimensional position of the radiation source 12 or the three-dimensional position and the three-dimensional orientation of the detector 13, the three-dimensional position of the imaging device whose position information has not been acquired, A calibration unit 122c for calibrating the rotating gantry G based on the result of the derivation by the second derivation unit 122b, when the three-dimensional position of the marker MK is not known, or Even when the position contains an error, the imaging system of the treatment apparatus 10 can be calibrated with high accuracy. As a result, at the time of treatment, the position of the subject can be determined with high accuracy, and the object can be tracked with high accuracy.
  • the patient is positioned by comparing the image of the patient acquired during the treatment planning with the image of the patient captured during the irradiation of radiation, and for the affected part moved by breathing, the affected part is tracked from the X-ray fluoroscopic image TI after positioning. Then, radiation is applied.
  • the imaging system needs to be calibrated in order to position the patient and track the affected part with high accuracy.
  • the position of the subject cannot be determined with high accuracy, or the target object cannot be determined. It may not be possible to track with high accuracy.
  • an L-shaped pedestal may be installed at a position away from the position where the radiation sources 12 are spread.
  • the L-shaped pedestal is installed on the floor such that one of the L-shaped ends is grounded to the floor and the other is suspended in the air.
  • the phantom PH is placed on the end of the L-shaped gantry that floats in the air.
  • a minute distortion may be generated by the moment of force such that the end that floats in the air flexes vertically downward. In such a case, the error in the position of the phantom PH tends to be larger than the originally assumed error.
  • the dimensional error of the arm portion 11a connected from the floor to the bed is integrated, and the position of the phantom PH is integrated.
  • the error tends to be larger than the originally assumed error.
  • an error easily occurs in the position of the phantom PH. If an error occurs in the position of the phantom PH, the three-dimensional position and the three-dimensional direction of the detector 13 and the three-dimensional position of the radiation source 12 also include an error, so that the accuracy of calibration is likely to decrease.
  • the position of the marker MK is not known by measuring the three-dimensional position of one of the imaging devices provided in the rotating gantry G in advance using a laser tracker or the like. In both cases, the three-dimensional position of the unknown imaging device can be derived. As a result, the imaging system of the treatment apparatus 10 can be calibrated with high accuracy, the position of the subject can be determined with high accuracy, and the object can be tracked with high accuracy.
  • the above-described medical image processing apparatus 100 includes a processor such as a CPU and a GPU, and a storage device such as a ROM, a RAM, an HDD, and a flash memory.
  • a rotating gantry G including, as imaging devices, one or more radiation sources 12 for irradiating radiation from the directions, and a plurality of detectors 13 for detecting the radiation radiated by the radiation sources 12 at different positions, and a plurality of detections.
  • Acquisition unit 112 for acquiring a plurality of fluoroscopic images TI based on radiation detected by each of the detectors 13, a second acquisition unit 114 for acquiring position information of the radiation source 12 or the detector 13, and a first acquisition unit First deriving unit 122 that derives the position of marker MK in phantom PH in each of the plurality of perspective images TI acquired by unit 112
  • the three-dimensional position of the radiation source 12 or the three-dimensional position of the detector 13 indicated by the position of the marker MK on the fluoroscopic image TI derived by the first deriving unit 122a and the position information acquired by the second acquiring unit 114
  • a second deriving unit 122b for deriving the three-dimensional position of the imaging device for which the position information has not been acquired based on the position and the three-dimensional orientation, and a rotating gantry based on the derivation result by the second deriving unit 122b. It may be realized by a general-purpose device that stores a program for functioning as the calibration unit
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a fluoroscopic image TI as a position derivation target is selected at the time of calibration based on a treatment plan of a patient.
  • differences from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be omitted.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and described.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the treatment plan data 134.
  • the treatment plan data 134 is information in which a treatment plan such as a treatment date and time and an irradiation angle ⁇ of the treatment beam B irradiated at the time of treatment are associated with each patient.
  • the first deriving unit 122a in the second embodiment selects a perspective image TI from which the position of the marker MK is to be derived, from among the plurality of perspective images TI acquired by the first acquiring unit 112, and selects the selected perspective image. In the image TI, the position of the marker MK is derived.
  • the first deriving unit 122a determines that the treatment is scheduled after the calibration from a plurality of patients scheduled to be treated in the treatment plan. Selected patient. For example, when the treatment plan is illustrated in FIG. 10 and the execution timing of the calibration in the second cycle is “early morning on June 1, 2020”, the first derivation unit 122a determines that the treatment is performed on that day. Select scheduled patients A, B, C.
  • the first deriving unit 122a selects the fluoroscopic image TI from which the position of the marker MK is to be derived based on the irradiation angle ⁇ of the treatment beam B associated with each of the selected patients A, B, and C.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams for explaining a method of selecting a fluoroscopic image TI based on a treatment plan.
  • the first deriving unit 122a selects the fluoroscopic image TI generated based on the X-rays emitted by each of the radiation sources 12-1 and 12-2 when the rotating gantry G is rotated to the angle ⁇ . I do.
  • the first deriving unit 122a arranges the phantom PH including the marker MK inside the rotating gantry G as shown in FIG.
  • the marker MK was imaged by the X-rays irradiated by each of the radiation sources 12-1 and 12-2. Select the perspective image TI. Thereby, calibration can be omitted for the irradiation direction of the treatment beam B not used in the treatment on the day.
  • a fluoroscopic image TI to be a position derivation target is selected at the time of calibration, as compared with the case of performing calibration in all directions of 360 degrees.
  • the time required for calibration can be reduced.
  • one or more radiation sources 12 that irradiate a certain object with radiation from a plurality of different directions, and the radiation radiated by the radiation source 12 are placed at different positions.
  • a rotating gantry G including a plurality of detectors 13 to be detected as imaging devices, a first acquisition unit 112 for acquiring a plurality of fluoroscopic images TI based on radiation detected by each of the plurality of detectors 13, and a radiation source
  • a first derivation for deriving the position of the marker MK in the phantom PH in each of the second acquisition unit 114 that acquires the position information of the detector 12 or the detector 13 and the plurality of perspective images TI acquired by the first acquisition unit 112 Unit 122a, the position of the marker MK on the perspective image TI derived by the first derivation unit 122a, and the position acquired by the second acquisition unit 114.
  • a second deriving unit that derives, based on the three-dimensional position of the radiation source 12 indicated by the information or the three-dimensional position and the three-dimensional orientation of the detector 13, the three-dimensional position of the imaging device for which the position information has not been acquired, or the like; 122b and a calibrating unit 122c for calibrating the rotating gantry G based on the result of derivation by the second deriving unit 122b, so that the three-dimensional position of the marker MK is not known, or the known marker MK Even if an error is included in the three-dimensional position, the imaging system of the treatment apparatus 10 can be calibrated with high accuracy. As a result, at the time of treatment, the position of the subject can be determined with high accuracy, and the object can be tracked with high accuracy.

Abstract

実施形態の治療システムは、一以上の放射線源と複数の検出部とを含む撮像系と、第１取得部と、第２取得部と、第１導出部と、第２導出部と、較正部とを持つ。放射線源は、物体に対して互いに異なる複数の方向から放射線を照射する。複数の検出部は、放射線を互いに異なる位置で検出する。第１取得部は、放射線に基づく画像を取得する。第２取得部は、三次元空間における第１撮像機器の位置情報を取得する。第１導出部は、画像において前記物体の位置を導出する。第２導出部は、前記画像上での前記物体の位置と、前記第１撮像機器の位置等とに基づいて、第２撮像機器の前記三次元空間における位置等を導出する。較正部は、前記第２導出部の導出結果に基づき、前記撮像系のキャリブレーションを行う。

Description

治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム
　本発明の実施形態は、治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラムに関する。
　放射線を用いた治療では、高精度な患者の位置決めや腫瘍追跡を実現するため、治療前にＦＰＤ（Flat Panel Detector）やＸ線管といった撮像系のキャリブレーションを行う必要がある。これに関連し、治療室の３次元空間内で位置が既知のマーカを埋め込んだファントムを治療室内の所定の位置に設置し、設置したファントムを放射線によって撮像し、撮像した画像からマーカの位置を導出し、画像から導出したマーカの位置と、３次元空間において既知であるマーカの位置とに基づいて、撮像系をキャリブレーションする技術が知られている。
　しかしながら、従来の技術では、マーカの三次元位置が既知でない場合、或いは、既知としたマーカの三次元位置に誤差が含まれる場合、精度良くキャリブレーションを行うことができない場合があった。この結果、患者などの被検体の位置を高精度に決定したり、腫瘍などの対象物を精度良く追跡したりすることができない場合があった。
特開２０１６－２２１１５６号公報
　本発明が解決しようとする課題は、被検体の位置を高精度に決定することができると共に、対象物を精度良く追跡することができる治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラムを提供することである。
　実施形態の治療システムは、一以上の放射線源と複数の検出部とのそれぞれを撮像機器として含む撮像系と、第１取得部と、第２取得部と、第１導出部と、第２導出部と、較正部とを持つ。放射線源は、ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する。複数の検出部は、前記放射線源により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する。第１取得部は、前記複数の検出部の其々により検出された放射線に基づく複数の画像を取得する。第２取得部は、前記撮像系が置かれた三次元空間における、前記撮像系に含まれる第１撮像機器の位置または向きの少なくとも一方を示す位置情報を取得する。第１導出部は、前記第１取得部により取得された前記複数の画像のそれぞれにおいて、前記物体の位置を導出する。第２導出部は、前記第１導出部により導出された前記画像上での前記物体の位置と、前記第２取得部により取得された前記位置情報が示す前記第１撮像機器の位置または向きとに基づいて、前記撮像系に含まれる第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きの少なくとも一方を導出する。較正部は、前記第２導出部による導出結果に基づいて、前記撮像系のキャリブレーションを行う。
　本実施形態によれば、被検体の位置を高精度に決定することができると共に、対象物を精度良く追跡することができる治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラムを提供することができる。
第１の実施形態における治療システムの一例を示す図。 第１の実施形態における治療装置の外観図。 第１の実施形態における医用画像処理装置の構成の一例を示す図。 キャリブレーション処理部の構成の一例を示す図。 キャリブレーションの処理の一例を示すフローチャート。 ２つの放射線源から放射線を照射させる様子を模式的に示す図。 バンドル調整手法により放射線源の三次元位置を導出する方法を説明するための図。 キャリブレーションの処理の他の例を示すフローチャート。 表示部に表示させる画面の一例を示す図。 治療計画データの一例を示す図。 治療計画に基づく透視画像の選択方法を説明するための図。 治療計画に基づく透視画像の選択方法を説明するための図。
　以下、実施形態の治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態における治療システム１の一例を示す図である。例えば、治療システム１は、治療装置１０と、端末装置２０と、医用画像処理装置１００とを備える。これらの装置は、ネットワークＮＷを介して接続される。ネットワークＮＷは、例えば、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、プロバイダ端末、無線通信網、無線基地局、専用回線などを含む。図１に示す各装置の全ての組み合わせが相互に通信可能である必要はなく、ネットワークＮＷの一部には、ローカルなネットワークが含まれてもよい。
　治療装置１０は、被検体ＯＢを中心とした周囲３６０度の任意の方向から、第１の放射線をビーム（以下、治療ビームＢを称する）として被検体ＯＢに照射する装置である。被検体ＯＢは、例えば、治療ビームＢによる治療を受ける患者である。第１の放射線は、例えば、重粒子線、電子線、陽子線、中性子線といった粒子放射線や、Ｘ線、γ線といった電磁放射線を含む。治療装置１０は、被検体ＯＢの位置を確認するために、第２の放射線を照射して、被検体ＯＢの断層画像を生成する。第２の放射線は、例えば、Ｘ線などの電磁放射線を含む。以下、一例として、第１の放射線（治療ビームＢ）が「重粒子線」であり、第２の放射線が「Ｘ線」であるものとして説明する。
　端末装置２０は、例えば、治療装置１０の整備や維持、保守、点検、手入れといったメンテナンスを行うユーザ（以下、メンテナンス作業者Ｕと称する）によって利用される。例えば、端末装置２０は、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット端末、各種パーソナルコンピュータなどの、入力装置、表示装置、通信装置、記憶装置、および演算装置を備える端末装置であってよい。端末装置２０の通信装置は、ＮＩＣ（Network InterfaceCard）などのネットワークカード、無線通信モジュールなどを含む。
　医用画像処理装置１００は、被検体ＯＢである患者の呼吸や心拍の動きによって移動するターゲットを追跡し、適切なタイミングで治療装置１０に、追跡したターゲットに対して治療ビームＢを照射させる。ターゲットは、例えば、肺や肝臓などの器官である。このターゲットの追跡は、治療段階よりも前の段階に、Ｘ線などで撮像した被検体ＯＢの断層画像と、治療段階時に被検体ＯＢを撮像した透視画像とに基づいて行われる。
　医用画像処理装置１００は、治療段階時における被検体ＯＢの位置と、治療計画を計画した時の被検体ＯＢの位置との位置ずれを導出し、その導出した位置ずれに関する情報を、治療システム１を利用する放射線治療の実施者（医師など）に提供してよい。
　図２は、第１の実施形態における治療装置１０の外観図である。第１の実施形態における治療装置１０は、例えば、寝台１１と、アーム部１１ａと、複数の放射線源（放射線照射口）１２と、２つの検出器１３－１および１３－２と、照射門１４と、センサ１５と、治療装置側制御部１６とを備える。２つの検出器１３－１および１３－２は、「検出部」の一例である。
　複数の放射線源１２と、２つの検出器１３－１および１３－２と、照射門１４とは、回転ガントリーＧと呼ばれる、リング形状（トーラス形状）の筐体に設置される。例えば、治療装置１０が設置された部屋（以下、治療室と称する）を表す３次元空間の鉛直方向をＺｆ、水平方向のうち一方をＸｆ、他方をＹｆとして表した場合、回転ガントリーＧは、Ｙｆ方向を回転軸とし、その回転軸周りに３６０度回転可能に設置される。回転ガントリーＧは、「撮像系」の一例であり、回転ガントリーＧに設置された複数の放射線源１２と、２つの検出器１３－１および１３－２とのそれぞれは「撮像機器」の一例である。照射門１４は、「粒子線源」の一例である。
　寝台１１には、被検体ＯＢが固定される。アーム部１１ａは、一端が治療室の床などに固定され、他端が寝台１１に固定され、寝台１１を治療室の床などから離した状態で回転ガントリーＧの外側から内側に、または内側から外側に移動させる。
　複数の放射線源１２は、例えば、回転ガントリーＧの周方向に所定間隔で配置される。各放射線源１２は、例えば、回転ガントリーＧの内周側にＸ線を照射する。これにより、例えば、回転ガントリーＧの内側に寝台１１が移動すると、寝台１１に固定された被検体ＯＢに対して、３６０度の互いに異なる複数の方向からＸ線が照射される。Ｘ線を発生させる放射線発生装置（不図示）は、治療室の外に設置されてよい。
　検出器１３－１および１３－２は、例えば、放射線源１２によって照射されたＸ線を検出する。例えば、検出器１３－１および１３－２は、フラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）、イメージインテンシファイア、カラーイメージインテンシファイアなどの矩形形状の検出器を含む。検出器１３－１および１３－２は、例えば、検出したＸ線に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を透視画像ＴＩとして医用画像処理装置１００に出力する。透視画像ＴＩは、二次元の画像であり、被検体ＯＢの一つの断層画像である。回転ガントリーＧに設置される検出器は２つに限られず、３つ以上であってもよい。
　照射門１４は、回転ガントリーＧの周方向の、ある位置に配置される。照射門１４は、回転ガントリーＧの内周側に治療ビームＢを照射する。図１の例では、回転ガントリーＧに１つの照射門１４が設置されていることを示しているがこれに限られない。例えば。回転ガントリーＧには、複数の照射門が設置されてもよい。治療ビームＢを発生させる放射線発生装置（不図示）は、治療室の外に設置されてよい。
　センサ１５は、被検体ＯＢが患者である場合、その患者の呼吸による患部の動きを位相として検出するセンサである。例えば、センサ１５は、圧力センサである。この場合、センサ１５は、患者の身体に取り付けられてよい。センサ１５は、検出した患者の呼吸の位相を波形として示した情報を医用画像処理装置１００に出力する。
　治療装置側制御部１６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェアプロセッサが、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置（不図示）に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。治療装置側制御部１６は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェア（回路部：circuitry）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
　治療装置側制御部１６は、医用画像処理装置１００による制御を受けて、複数の放射線源１２、検出器１３－１および１３－２、および照射門１４を動作させる。治療装置側制御部１６は、医用画像処理装置１００による制御を受けて、回転ガントリーＧを回転させる。
　図３は、第１の実施形態における医用画像処理装置１００の構成の一例を示す図である。第１の実施形態における医用画像処理装置１００は、例えば、通信部１０２と、入力部１０４と、表示部１０６と、医用画像処理装置側制御部１１０と、記憶部１３０とを備える。
　通信部１０２は、例えば、ＮＩＣなどの通信インターフェースを含む。通信部１０２は、ネットワークＮＷを介して治療装置１０や端末装置２０と通信し、各種情報を受信する。通信部１０２は、受信した情報を医用画像処理装置側制御部１１０に出力する。通信部１０２は、医用画像処理装置側制御部１１０による制御を受けて、ネットワークＮＷを介して接続された治療装置１０や端末装置２０に情報を送信してよい。通信部１０２は、「出力部」の一例である。
　入力部１０４は、例えば、医者や看護師などのユーザから入力操作を受け付け、受け付けた入力操作に基づく信号を医用画像処理装置側制御部１１０に出力する。例えば、入力部１０４は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパネルなどにより実現される。入力部１０４は、例えば、マイクなどの音声入力を受け付けるユーザインターフェースによって実現されてもよい。入力部１０４がタッチパネルである場合、後述する表示部１０６は入力部１０４と一体として形成されてよい。
　表示部１０６は、各種の情報を表示する。例えば、表示部１０６は、医用画像処理装置側制御部１１０によって生成された画像を表示したり、操作者からの入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）などを表示したりする。例えば、表示部１０６は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイなどである。表示部１０６は、「出力部」の他の例である。
　医用画像処理装置側制御部１１０は、例えば、第１取得部１１２と、第２取得部１１４と、画像処理部１１６と、治療ビーム照射制御部１１８と、情報出力制御部１２０と、キャリブレーション処理部１２２とを備える。治療装置側制御部１６および治療ビーム照射制御部１１８は、「照射制御部」の一例である。
　これらの構成要素は、ＣＰＵやＧＰＵ等のハードウェアプロセッサが、記憶部１３０に記憶されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの複数の構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のハードウェア（回路部：circuitry）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。上記のプログラムは、予め記憶部１３０に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体が医用画像処理装置１００のドライブ装置に装着されることで記憶媒体から記憶部１３０にインストールされてもよい。
　記憶部１３０は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、レジスタ等の記憶装置によって実現される。フラッシュメモリやＨＤＤ、ＳＳＤなどは、非一過性の記憶媒体である。これらの非一過性の記憶媒体は、ＮＡＳ（Network Attached Storage）や外部ストレージサーバ装置等のネットワークＮＷを介して接続される他の記憶装置によって実現されてもよい。記憶部１３０には、例えば、四次元断層画像データ１３２や、治療計画データ１３４などが格納される。これらについては後述する。
　四次元断層画像データ１３２は、例えば、三次元のボリュームデータである三次元断層画像（ＣＴ画像）を時系列にｎ個並べたものである。三次元断層画像は、例えば、治療計画の段階で撮像される。ｎ個および時系列画像の時間間隔を乗算して求められる期間は、例えば、呼吸位相が１周期分変化する期間をカバーするように設定される。呼吸位相は、患者が息を吐き切ってから息を吸い込み、再度息を吐き切るまでを一周期とした位相である。例えば、ｎ＝１０である。例えば、ｎ個の三次元断層画像のうち少なくとも１つには、その画像領域内に、患部である腫瘍の輪郭を示す領域や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭を示す領域などが医者などの入力操作によって設定されている。その他の三次元断層画像には、医者などが入力操作で設定した輪郭の領域と同じ領域がデフォーマブルレジストレーションによって自動的に設定されている。デフォーマブルレジストレーションとは、時系列の三次元ボリュームデータに対して、ある時点の三次元ボリュームデータについて指定された位置情報（上記の場合臓器の輪郭など）を、他の時点の三次元ボリュームデータに展開する処理である。
　治療計画データ１３４は、治療計画の段階において立案（計画）された治療計画を示すデータである。治療計画とは、例えば、被検体ＯＢである患者ごとに、その患者がどの位置にいるときに、どの方向から治療ビームＢを照射するのかという治療ビームＢの照射方向や、治療ビームＢを照射する際の治療ビームＢの強さなどが決められた計画である。このような治療計画は、ゲーテッド照射法や追尾照射法などの治療法に基づいて計画されてよい。
　第１取得部１１２は、例えば、通信部１０２を介して検出器１３－１および１３－２から透視画像ＴＩを取得する。例えば、治療時には、検出器１３－１および１３－２によりリアルタイムで透視画像ＴＩが生成されるため、第１取得部１１２は、時系列に連続した透視画像ＴＩを取得する。
　第２取得部１１４は、回転ガントリーＧに設置された複数の撮像機器のうち、一つ以上の撮像機器の位置または向き（治療室の三次元空間における位置または向き）を示す位置情報を取得する。例えば、撮像機器の三次元の位置または向きは、レーザトラッカによって計測される。この際、レーザトラッカの位置は、治療室の三次元空間において原点とする物標（例えば回転ガントリーＧの回転軸など）を基準とした相対位置として決められるものとする。
　本実施形態では、一例として、レーザトラッカによって位置または向きが計測される撮像機器を検出器１３－１および１３－２として説明する。レーザトラッカによって位置または向きが計測される撮像機器は、放射線源１２であってもよい。例えば、検出器１３－１および１３－２の位置および向きを計測する場合、医師や看護師などの医療従事者は、検出器１３－１および１３－２の検出面の３箇所以上に、レーザ光を反射しやすいプローブ（例えば反射板など）を設け、そのプローブをレーザトラッカによって計測することで、複数のプローブの相対位置を求める。そして、医療従事者は、複数のプローブの相対位置に基づいて検出器１３－１および１３－２の位置および向きを導出する。レーザトラッカによって位置または向きが計測される撮像機器は、「第１撮像機器」の一例である。
　第２取得部１１４は、レーザトラッカによって撮像機器の三次元位置が計測された場合、通信部１０２を介してレーザトラッカから撮像機器の三次元位置を示す位置情報を取得する。医師などが入力部１０４に位置情報を入力した場合、第２取得部１１４は、入力部１０４に入力された情報を、撮像機器の三次元位置を示す位置情報として取得してよい。撮像機器の位置または向きは、レーザトラッカによって計測されるものに限られず、例えば、ステレオカメラや接触型のセンサを利用して計測されてもよい。
　画像処理部１１６は、被検体ＯＢを位置を決定する。例えば、画像処理部１１６は、記憶部１３０に記憶された各被検体ＯＢの四次元断層画像データ１３２に含まれる各呼吸位相の三次元断層画像に基づいて、ＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）を生成する。ＤＲＲとは、三次元断層画像（三次元ボリュームデータ）に対して、仮想的な放射線源から放射線が照射されたと仮定した場合に、この放射線源に対応して三次元ボリュームデータから生成される仮想的な透視画像である。
　例えば、画像処理部１１６は、四次元断層画像データ１３２に含まれる各呼吸位相の三次元断層画像と、第１取得部１１２により取得された検出器１３－１側の透視画像ＴＩおよび検出器１３－２側の透視画像ＴＩとに基づいて、３Ｄ－２Ｄレジストレーションと呼ばれる手法により、現在被検体ＯＢに照射されているＸ線の照射方向と同方向からの視点で三次元断層画像を見た時のＤＲＲを生成する。画像処理部１１６は、ＤＲＲを生成する際、レイキャスティング法を利用して三次元断層画像をレンダリングすることで、二次元の仮想的な断層画像であるＤＲＲを生成してよい。この際、画像処理部１１６は、三次元断層画像の各要素値を積分し、その積分値をＤＲＲの各要素の要素値としてもよいし、三次元断層画像の各要素値の最大値をＤＲＲの各要素の要素値としてもよい。
　例えば、画像処理部１１６は、各呼吸位相の三次元断層画像に対応したＤＲＲの中から、呼気位相の三次元断層画像に対応したＤＲＲをテンプレート画像として選択する。呼気位相とは、被検体ＯＢである患者が息を吐き切った状態で撮像された断層画像である。
　画像処理部１１６は、テンプレート画像として選択したＤＲＲと、第１取得部１１２により逐次取得された透視画像ＴＩと比較し、ターゲット（臓器など）の位置のマッチングを行う。画像処理部１１６は、ＤＲＲと透視画像ＴＩとにおいて互いにターゲットの位置がマッチングする場合、ＤＲＲの元となった三次元断層画像の呼吸位相（呼気位相）と、現在の患者の呼吸位相とが合致すると判定し、治療ビームＢの照射を許可する。この際、画像処理部１１６は、更に、ターゲットの位置が予め決められた照射領域内である場合に、治療ビームＢの照射を許可してもよい。照射領域は、例えば、医療従事者が任意に決定してよい。
　治療ビーム照射制御部１１８は、画像処理部１１６によって治療ビームＢの照射が許可されると、画像処理部１１６によって位置が決められた被検体ＯＢに対して、照射門１４に治療ビームＢを照射させる。例えば、治療ビーム照射制御部１１８は、治療計画データ１３４が示す治療計画から治療ビームＢの照射角度や治療ビームＢの強さなどの情報を抽出し、抽出した各種情報を治療装置側制御部１６に出力する。これを受けて、治療装置側制御部１６は、回転ガントリーＧを回転させたり、照射門１４に治療ビームＢを照射させたりする。
　情報出力制御部１２０は、例えば、治療ビームＢの照射許可の有無などに応じて、表示部１０６に画像を表示させたり、通信部１０２に情報を送信させたりする。
　キャリブレーション処理部１２２は、回転ガントリーＧのキャリブレーションを行う。図４は、キャリブレーション処理部１２２の構成の一例を示す図である。キャリブレーション処理部１２２は、例えば、第１導出部１２２ａと、第２導出部１２２ｂと、較正部１２２ｃとを備える。
　以下、キャリブレーション処理部１２２の各構成要素の処理についてフローチャートを用いて説明する。図５は、キャリブレーションの処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、第１周期で繰り返し行われてよい。第１周期は、例えば、１ヶ月、或いは数か月程度の期間である。
　まず、医療従事者などは、レーザトラッカなどを利用して検出器１３－１および１３－２の位置および向きを導出する（ステップＳ１００）。
　次に、第２取得部１１４は、検出器１３－１および１３－２の三次元空間における位置および向きを示す位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。これによって、キャリブレーション時には、三次元空間における検出器１３－１および１３－２の位置および向きが既知の情報として扱われる。
　次に、医療従事者などは、透視画像ＴＩに映り込むように、回転ガントリーＧの内側に、４つ以上のマーカが埋め込まれたファントムを設置する（ステップＳ１０４）。ファントムは、例えば、キューブ形状のアクリル製のケースである。
　マーカは、例えば、鉄球やワイヤといったＸ線を減衰させる何らかの物体であってよい。４つ以上のマーカのうち少なくとも１つ以上のマーカは、ファントムの中の３次元空間において、他の３つ以上のマーカの其々が存在する平面（２次元空間）と異なる平面に存在するようにファントムに埋め込まれる。これによって、ファントムに埋め込まれたマーカの其々を頂点としたときに形成される空間が３次元空間となる。これらのマーカの位置と、マーカ同士の互いの位置関係とは、予め既知であるものとする。
　医療従事者などは、ファントムを設置する代わりに、寝台１１やアーム部１１ａなどの治療装置１０に付随する物体を、回転ガントリーＧの内側に配置してもよい。
　次に、医療従事者などは、ファントムの設置が完了したことを入力部１０４に対して入力する。これを受けて、治療装置１０の治療装置側制御部１６は、複数の放射線源１２の中から２つの放射線源１２を選択し、その選択した２つの放射線源１２に、互いに異なる複数の方向からＸ線を照射させる（ステップＳ１０６）。
　図６は、２つの放射線源１２から放射線を照射させる様子を模式的に示す図である。図中の１２－１は、選択された２つの放射線源１２のうち一方の放射線源を表し、１２－２は、選択された２つの放射線源１２のうち他方の放射線源を表している。破線ｒ－１は、放射線源１２－１から照射されたＸ線を表し、破線ｒ－２は、放射線源１２－２から照射されたＸ線を表している。ＰＨは、ファントムを表し、ＭＫは、マーカを表している。１４ａは、照射門１４から照射される治療ビームＢの照射口（重粒子源）を表している。
　例えば、治療装置側制御部１６は、回転ガントリーＧの回転軸回りの角度が、ある角度θ１となるように回転ガントリーＧを回動させ、放射線源１２－１および１２－２の其々にＸ線を照射させる。次に、治療装置側制御部１６は、回転ガントリーＧの回転軸回りの角度を、角度θ１から所定角（例えば１５度）ずらした角度θ２となるように回転ガントリーＧを回動させ、放射線源１２－１および１２－２の其々にＸ線を照射させる。回転ガントリーＧを回動させる際、Ｘ線を利用して撮像されるファントムＰＨ（マーカＭＫ）の位置は不変とする。このように、治療装置側制御部１６は、所定角度幅ごとに回転ガントリーＧを回転させながら、放射線源１２－１および１２－２の其々にＸ線を照射させることを繰り返すことで、検出器１３－１および１３－２の其々に、複数の方向からファントムＰＨを撮像した透視画像ＴＩを生成させる（ステップＳ１０８）。例えば、３６０度の全方向のなかで、１５度ずつ角度を変更しながら放射線源１２－１および１２－２の其々によってＸ線が照射された場合、検出器１３－１および１３－２の其々は、２４枚（２つの検出器の画像を合せて合計４８枚）の透視画像ＴＩを生成する。
　次に、第１取得部１１２は、通信部１０２を介して検出器１３－１および１３－２から複数の透視画像ＴＩを取得する（ステップＳ１１０）。
　次に、第１導出部１２２ａは、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩのそれぞれについて、マーカＭＫの位置を導出する（ステップＳ１１２）。
　例えば、第１導出部１２２ａは、予め用意されたテンプレート画像と、透視画像ＴＩとをテンプレートマッチングさせることで、マーカＭＫの位置を導出する。テンプレート画像には、事前にマーカＭＫを撮影した画像や、シミュレーションで生成した画像などが用いられてよい。第１導出部１２２ａは、マーカＭＫの形状が既知である場合、透視画像ＴＩに対して、マーカＭＫの形状を抽出するための形状フィルタをラスタスキャンなどによって走査し、形状フィルタとの一致度合が大きい位置をマーカＭＫの位置として導出してもよい。
　次に、第２導出部１２２ｂは、透視画像ＴＩから導出されたマーカＭＫの位置と、第２取得部１１４により取得された位置情報とに基づいて、未知パラメータである放射線源１２－１および１２－２の其々の三次元位置を導出する（ステップＳ１１４）。レーザトラッカなどによって位置または向きが計測される撮像機器が放射線源１２である場合、第２導出部１２２ｂは、未知パラメータである検出器１３－１および１３－２の位置および向きを導出してよい。第２導出部１２２ｂによって三次元位置が導出される撮像機器は、「第２撮像機器」の一例である。
　例えば、回転ガントリーＧを回転させながら、多方向からマーカＭＫを撮像する際には、撮像対象であるマーカＭＫの三次元位置は未知であるものの、その位置は不変である。そのため、透視画像ＴＩ間で各物体の三次元位置を共通のパラメータで表現することができる。例えば、第２導出部１２２ｂは、バンドル調整といった、多視点画像間で互いに対応する特徴点に基づいて三次元位置と撮像系のパラメータとを導出する手法を適用して、放射線源１２－１および１２－２の其々の位置を導出してよい。バンドル調整と呼ばれる手法は、推定した撮像系のパラメータでマーカＭＫを画像上に再投影したときに、その再投影したマーカＭＫの位置が、画像から検出されたマーカの位置となるべく一致するように全ての未知パラメータを調整する手法である。
　図７は、バンドル調整手法により放射線源１２の三次元位置を導出する方法を説明するための図である。例えば、ファントムＰＨに埋め込まれるマーカＭＫの数をＮ個とした場合、図示の例のように、各マーカＭＫの三次元位置は、Ｘｉ（→）＝（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）ｔと表現される。「ｉ」は、１～Ｎの中の任意の自然数を表し、ｔは、転置を表し、（→）は、ベクトルであることを表している。Ｍ種類の角度で撮像することで得られたＭ組の透視画像ＴＩから導出された各マーカＭＫの位置は、ｘｉｊ（→）＝（ｘｉｊ，ｙｉｊ）ｔと表現される。「ｊ」は、１～Ｍの中の任意の自然数を表している。
　各マーカＭＫの三次元位置Ｘｉ（→）を、ｊ番目の透視画像ＴＩの平面に射影する射影行列をＰｊ（→）とした場合、ｉ番目のマーカＭＫがｊ番目の透視画像ＴＩ上に投影されるべき位置は、ｘｉｊ（～）（→）＝（ｘｉｊ（～），ｙｉｊ（～））ｔと表現される。（～）は、チルダ記号を表している。例えば、第２導出部１２２ｂは、数式（１）を解くことで、ｊ番目の透視画像ＴＩ上に投影されるｉ番目のマーカＭＫの位置（画像上での二次元位置）ｘｉｊ（～）（→）を導出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　例えば、第２導出部１２２ｂは、バンドル調整として、各マーカＭＫの投影されるべき位置ｘｉｊ（～）（→）と、導出した各マーカＭＫの位置ｘｉｊ（→）との差分（ずれ）の二乗和の総和（以下、再投影誤差と称する）が最小となるような各種パラメータを探索する。
　例えば、第２導出部１２２ｂは、ｊ番目の透視画像ＴＩを撮像したときの検出器１３の基底ベクトルＲｊ（→）＝（ｕｊ，ｖｊ，ｗｊ）と、検出器１３の検出面の中心位置（透視画像ＴＩの中心位置）Ｃｊ（→）＝（ｃｘ ｊ，ｃｙ ｊ，ｃｚ ｊ）ｔと、放射線源１２の三次元位置Ｔｊ（→）＝（ｌｘ ｊ，ｌｙ ｊ，ｌｚ ｊ）ｔとに基づいて、射影行列Ｐｊ（→）を導出する。検出器１３の検出面の中心位置Ｃｊ（→）は、透視画像ＴＩの幅をｗ、高さをｈとしたときの（（ｗ－１）／２，（ｈ－１）／２）の三次元位置である。
　例えば、第２導出部１２２ｂは、数式（２）に基づいて、上述したパラメータを用いて射影行列Ｐｊ（→）を導出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　数式（２）におけるｆは、放射線源１２の三次元位置から、検出器１３の三次元位置までの距離を表し、ｓｕおよびｓｖは、透視画像ＴＩのそれぞれの軸（ｕ，ｖ）の画素ピッチを表しており、ｘｃおよびｙｃは、光軸ｗが検出器１３の検出面との交差したときの画像上での交点位置を表している。距離ｆは、数式（３）のように表現することができ、交点位置（ｘｃ，ｙｃ）は、数式（４）のように表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　第２導出部１２２ｂは、数式（５）に基づいて、再投影誤差を導出する。上述したように、三次元空間における検出器１３－１および１３－２の位置および向きが既知であるため、最適化するパラメータは、放射線源１２の三次元位置Ｔｊ（→）、およびマーカＭＫの三次元位置Ｘｉ（→）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　例えば、第２導出部１２２ｂは、放射線源１２の三次元位置Ｔｊ（→）、およびマーカＭＫの三次元位置Ｘｉ（→）の２種類のパラメータの最適化を、粒子群最適化と呼ばれる最適化手法を用いて行ってよい。粒子群最適化とは、昆虫の大群の振る舞いに倣った最適化手法であり、粒子に探索空間の位置および速度の情報を持たせることで、粒子間で通信しながら自身の位置・速度を更新しながら最適な位置を探す手法である。本実施形態では、検出器１３の位置および向きを既知としたが、例えば、放射線源１２の三次元位置を既知とした場合、第２導出部１２２ｂは、最適化するパラメータに、検出器１３の検出面の中心位置（透視画像ＴＩの中心位置）Ｃｊ（→）と、基底ベクトルＲｊ（→）と、マーカＭＫの三次元位置Ｘｉ（→）とを採用してよい。このように、既知のパラメータが、検出器１３の位置または放射線源１２のいずれかであっても、回転ガントリーＧに設置された各撮像機器の位置を推定することができる。既知とするパラメータは、検出器１３の位置および向きと、放射線源１２の位置とのいずれかであってもよいし、これらを組み合わせたパラメータであってもよい。
　次に、第２導出部１２２ｂは、導出した放射線源１２（１２－１、１２－２）の三次元位置Ｔｊ（→）を、次回以降の処理において参照される放射線源１２の基準位置として記憶部１３０に記憶させる（ステップＳ１１６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。放射線源１２の基準位置は、例えば、第１周期よりも短い第２周期で行われるキャリブレーション時に参照されるパラメータである。第２周期は、例えば、１日、或いは数日程度の期間である。
　以下、第２周期で行うキャリブレーションについてフローチャートを用いて説明する。図８は、キャリブレーションの処理の他の例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、第２周期で繰り返し行われる。
　まず、医療従事者などは、透視画像ＴＩに映り込むように、回転ガントリーＧの内側に、４つ以上のマーカＭＫが埋め込まれたファントムを設置する（ステップＳ２００）。
　次に、医療従事者などは、ファントムの設置が完了したことを入力部１０４に対して入力する。これを受けて、治療装置１０の治療装置側制御部１６は、複数の放射線源１２の中から２つの放射線源１２を選択し、その選択した２つの放射線源１２に、互いに異なる複数の方向からＸ線を照射させる（ステップＳ２０２）。
　次に、検出器１３－１および１３－２は、複数の方向からファントムＰＨを撮像した透視画像ＴＩを生成する（ステップＳ２０４）。
　次に、第１取得部１１２は、通信部１０２を介して検出器１３－１および１３－２から複数の透視画像ＴＩを取得する（ステップＳ２０６）。
　次に、第１導出部１２２ａは、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩのそれぞれについて、マーカＭＫの位置を導出する（ステップＳ２０８）。
　次に、第２導出部１２２ｂは、透視画像ＴＩから導出されたマーカＭＫの位置と、第２取得部１１４により取得された位置情報とに基づいて、未知パラメータである放射線源１２－１および１２－２の其々の三次元位置を導出する（ステップＳ２１０）。
　次に、較正部１２２ｃは、第２導出部１２２ｂにより導出された放射線源１２－１および１２－２の其々の三次元位置と、記憶部１３０に記憶された放射線源１２－１および１２－２の其々の基準位置との差分を導出し、その差分が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。
　既知のパラメータが放射線源１２－１および１２－２の其々の三次元位置である場合、記憶部１３０には、第１周期のキャリブレーションで導出された検出器１３－１および１３－２の其々の三次元位置が基準位置、三次元向きが基準向きとして記憶される。この場合、Ｓ２１０の処理として、第２導出部１２２ｂにより、未知パラメータである検出器１３－１および１３－２の其々の三次元位置および三次元向きが導出されることになる。従って、較正部１２２ｃは、既知のパラメータが放射線源１２－１および１２－２の其々の三次元位置である場合、第２導出部１２２ｂにより導出された検出器１３－１および１３－２の其々の三次元位置と基準位置との差分と、第２導出部１２２ｂにより導出された検出器１３－１および１３－２の其々の三次元向きと基準向きとの差分とをそれぞれ導出し、各差分が閾値以上であるか否かを判定してよい。
　情報出力制御部１２０は、較正部１２２ｃによって差分が閾値以上であると判定された場合、治療装置１０を利用する医療従事者などに向けて、メンテナンスが必要であることを表すアラームを出力する（ステップＳ２１４）。
　例えば、情報出力制御部１２０は、表示部１０６に、図９に例示するような画像をアラームとして表示させる。図９は、表示部１０６に表示させる画面の一例を示す図である。図示の例のように、表示部１０６の画面には、メンテナンスが必要であることを示す文字や画像が表示されてよい。
　情報出力制御部１２０は、アラームとして、通信部１０２を介して端末装置２０にメンテナンスを依頼するメールやプッシュ通知を出力してもよい。
　一方、較正部１２２ｃは、差分が閾値未満であると判定した場合、基準位置（または基準向き）との差分に基づいて、キャリブレーションを行う（ステップＳ２１６）。
　例えば、較正部１２２ｃは、基準位置（または基準向き）との差分を補正量とし、その補正量を基に、ＤＲＲをアフィン変換などの幾何学的に変換することをキャリブレーションとして行ってよい。較正部１２２ｃは、基準位置（または基準向き）との差分を補正量とし、その補正量を基にＤＲＲをアフィン変換する代わりに、或いは加えて、透視画像ＴＩをアフィン変換することをキャリブレーションとして行ってもよい。
　較正部１２２ｃは、キャリブレーションとして、基準位置（または基準向き）との差分を補正量とし、その補正量を基に、ＤＲＲが生成される際に参照されるパラメータを補正してもよい。このパラメータには、例えば、回転ガントリーＧに設置された各撮像機器の位置や向きが含まれる。より具体的には、上記パラメータには、検出器１３－１および１３－２の位置および／または向きと、放射線源１２の位置とが含まれる。
　較正部１２２ｃは、治療装置１０が放射線源１２や検出器１３の位置を自動調節する調整機構を備える場合、その調整機構を制御して、各撮像機器の位置や向きを調整してもよい。このようなキャリブレーションによって、精度のよいＤＲＲを生成することができる。
　上述した説明では、治療装置１０が回転ガントリーＧを採用した治療装置であるものとしたがこれに限られない。例えば、治療装置１０は、放射線源１２などの撮像機器の位置が固定式（固定ポート式）の治療装置であってもよい。
　再投影誤差がある方向では小さく、ある方向では大きいような統計がある場合、キャリブレーション処理部１２２は、再投影誤差が小さくなる方向から撮像された透視画像ＴＩを基にキャリブレーションを行ってよい。
　以上説明した第１の実施形態によれば、ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源１２と、放射線源１２により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出器１３とを撮像機器として含む回転ガントリーＧと、複数の検出器１３の其々により検出された放射線に基づく複数の透視画像ＴＩを取得する第１取得部１１２と、放射線源１２または検出器１３の位置情報を取得する第２取得部１１４と、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩのそれぞれにおいて、ファントムＰＨ内のマーカＭＫの位置を導出する第１導出部１２２ａと、第１導出部１２２ａにより導出された透視画像ＴＩ上でのマーカＭＫの位置と、第２取得部１１４により取得された位置情報が示す放射線源１２の三次元位置または検出器１３の三次元位置および三次元向きとに基づいて、位置情報が取得されていない方の撮像機器の三次元位置などを導出する第２導出部１２２ｂと、第２導出部１２２ｂによる導出結果に基づいて、回転ガントリーＧのキャリブレーションを行う較正部１２２ｃとを備えることによって、マーカＭＫの三次元位置が既知でない場合、或いは、既知としたマーカＭＫの三次元位置に誤差が含まれる場合であっても、治療装置１０の撮像系を高精度にキャリブレーションすることができる。この結果、治療時に、被検体の位置を高精度に決定することができると共に、対象物を精度良く追跡することができる。
　一般的に、放射線治療を行うときには、充分な出力の放射線を患者の患部に正確に照射しなければならない。そのために、治療計画時に取得した患者の画像と、放射線照射時に撮影した患者の画像との照合によって患者を位置決めし、呼吸で動く患部に対しては位置決め後にＸ線による透視画像ＴＩから患部を追跡して、放射線を照射する。この患者を位置決めや患部追跡を高精度に行うために撮像系がキャリブレーションされている必要がある。しかしながら、マーカＭＫの三次元位置が既知でない場合、或いは、既知としたマーカＭＫの三次元位置に誤差が含まれる場合、被検体の位置を高精度に決定することができなかったり、対象物を精度良く追跡することができなかったりする場合がある。
　特に、キャリブレーションを行う際に、ファントムＰＨを架台に設定して撮像することから、既知としたマーカＭＫの三次元位置に想定よりも大きい誤差が生じやすい。例えば、回転ガントリーＧを採用せず、放射線源１２などの撮像機器の位置が固定式の治療装置の場合、治療室の床に直方体形状の架台を設置し、その架台の上にファントムＰＨを載置することが考えられ得る。しかしながら、本実施形態のように、回転ガントリーＧを採用した治療装置１０の場合、放射線源１２が治療室の床に敷き詰めているため、直方体形状の架台を床に設置することが難しい場合がある。そのため、例えば、放射線源１２が敷き詰められた位置から離れた位置に、Ｌ字形状の架台を設置する場合がある。この際、Ｌ字形状の架台は、Ｌ字の端部のうち一方が床に接地され、他方が宙に浮いた状態となるように床に設置される。例えば、ファントムＰＨは、Ｌ字形状の架台の端部のうち宙に浮いた方の端部に載置される。Ｌ字形状の架台には、力のモーメントによって、宙に浮いた方の端部が鉛直方向下向きにたわむような微小な歪みが生じ得る。このような場合、ファントムＰＨの位置の誤差は、本来想定した誤差よりも大きいものとなりやすい。一方、架台を用意せずに、寝台１１などにファントムＰＨを載置した場合であっても、床から寝台までに繋がるアーム部１１ａの寸法誤差などが積分されることで、ファントムＰＨの位置の誤差は、本来想定した誤差よりも大きいものとなりやすい。このように治療室にファントムＰＨを設置する場合には、ファントムＰＨの位置に誤差が生じやすい。ファントムＰＨの位置に誤差が生じると、検出器１３の三次元位置および三次元向きと、放射線源１２の三次元位置にも誤差が含まれることになるため、キャリブレーションの精度が低下しやすい。
　これに対して、本実施形態では、レーザトラッカなどを利用して予め回転ガントリーＧに設けられたいずれかの撮像機器の三次元位置を計測しておくことによって、マーカＭＫの位置を既知とせずとも、未知の撮像機器の三次元位置を導出することができる。この結果、治療装置１０の撮像系を高精度にキャリブレーションすることができ、被検体の位置を高精度に決定することができると共に、対象物を精度良く追跡することができる。
　上述した医用画像処理装置１００は、ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリなどの記憶装置とを備え、記憶装置には、プロセッサを、ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源１２と、放射線源１２により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出器１３とを撮像機器として含む回転ガントリーＧと、複数の検出器１３の其々により検出された放射線に基づく複数の透視画像ＴＩを取得する第１取得部１１２と、放射線源１２または検出器１３の位置情報を取得する第２取得部１１４と、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩのそれぞれにおいて、ファントムＰＨ内のマーカＭＫの位置を導出する第１導出部１２２ａと、第１導出部１２２ａにより導出された透視画像ＴＩ上でのマーカＭＫの位置と、第２取得部１１４により取得された位置情報が示す放射線源１２の三次元位置または検出器１３の三次元位置および三次元向きとに基づいて、位置情報が取得されていない方の撮像機器の三次元位置などを導出する第２導出部１２２ｂと、第２導出部１２２ｂによる導出結果に基づいて、回転ガントリーＧのキャリブレーションを行う較正部１２２ｃとして機能させるためのプログラムが記憶された汎用的な装置によって実現されてもよい。
　（第２の実施形態）
　以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、患者の治療計画に基づいて、キャリブレーション時に位置の導出対象とする透視画像ＴＩを選別する点で上述した第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、第１の実施形態と共通する点については説明を省略する。第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。
　図１０は、治療計画データ１３４の一例を示す図である。例えば、治療計画データ１３４は、患者ごとに、治療日時と、治療時に照射する治療ビームＢの照射角度θといった治療計画が対応付けられた情報である。
　第２の実施形態における第１導出部１２２ａは、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩの中から、マーカＭＫの位置の導出対象とする透視画像ＴＩを選択し、選択した透視画像ＴＩにおいて、マーカＭＫの位置を導出する。
　例えば、第２周期のキャリブレーションの実施タイミングを各日の早朝とした場合、第１導出部１２２ａは、治療計画において治療が予定された複数の患者の中から、キャリブレーションの後に治療が予定された患者を選択する。例えば、治療計画が図１０に例示したものであり、第２周期のキャリブレーションの実施タイミングが「２０２０年６月１日の早朝」であった場合、第１導出部１２２ａは、その日に治療が予定された患者Ａ、Ｂ、Ｃを選択する。そして、第１導出部１２２ａは、選択した患者Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対応付けられた治療ビームＢの照射角度θを基にマーカＭＫの位置の導出対象とする透視画像ＴＩを選択する。
　図１１および図１２は、治療計画に基づく透視画像ＴＩの選択方法を説明するための図である。例えば、回転ガントリーＧの回転軸回りの角度において、回転軸心を通る水平方向Ｘｆから、照射門１４の治療ビームＢの照射方向までの角度を、治療ビームＢの照射角度θとした場合、第１導出部１２２ａは、その角度θに回転ガントリーＧを回動させたときに放射線源１２－１および１２－２の其々によって照射されたＸ線を基に生成された透視画像ＴＩを選択する。例えば、患者Ａの場合、治療ビームＢの照射角度θが９０度であるため、第１導出部１２２ａは、図１２に示すように、マーカＭＫを含むファントムＰＨが回転ガントリーＧの内側に配置され、真上から患者Ａに治療ビームＢを照射する角度に回転ガントリーＧを回動させたときに放射線源１２－１および１２－２の其々によって照射されたＸ線によりマーカＭＫが撮像された透視画像ＴＩを選択する。これによって、その日の治療で使用されない治療ビームＢの照射方向についてはキャリブレーションを省略することができる。
　以上説明した第２の実施形態によれば、患者の治療計画に基づいて、キャリブレーション時に位置の導出対象とする透視画像ＴＩを選別するため、３６０度の全方向でキャリブレーションする場合と比べて、キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源１２と、放射線源１２により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出器１３とを撮像機器として含む回転ガントリーＧと、複数の検出器１３の其々により検出された放射線に基づく複数の透視画像ＴＩを取得する第１取得部１１２と、放射線源１２または検出器１３の位置情報を取得する第２取得部１１４と、第１取得部１１２により取得された複数の透視画像ＴＩのそれぞれにおいて、ファントムＰＨ内のマーカＭＫの位置を導出する第１導出部１２２ａと、第１導出部１２２ａにより導出された透視画像ＴＩ上でのマーカＭＫの位置と、第２取得部１１４により取得された位置情報が示す放射線源１２の三次元位置または検出器１３の三次元位置および三次元向きとに基づいて、位置情報が取得されていない方の撮像機器の三次元位置などを導出する第２導出部１２２ｂと、第２導出部１２２ｂによる導出結果に基づいて、回転ガントリーＧのキャリブレーションを行う較正部１２２ｃとを備えることによって、マーカＭＫの三次元位置が既知でない場合、或いは、既知としたマーカＭＫの三次元位置に誤差が含まれる場合であっても、治療装置１０の撮像系を高精度にキャリブレーションすることができる。この結果、治療時に、被検体の位置を高精度に決定することができると共に、対象物を精度良く追跡することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (13)

  1. 　ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源と、前記放射線源により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出部とのそれぞれを撮像機器として含む撮像系と、
    　前記複数の検出部の其々により検出された放射線に基づく複数の画像を取得する第１取得部と、
    　前記撮像系が置かれた三次元空間における、前記撮像系に含まれる第１撮像機器の位置または向きの少なくとも一方を示す位置情報を取得する第２取得部と、
    　前記第１取得部により取得された前記複数の画像のそれぞれにおいて、前記物体の位置を導出する第１導出部と、
    　前記第１導出部により導出された前記画像上での前記物体の位置と、前記第２取得部により取得された前記位置情報が示す前記第１撮像機器の位置または向きとに基づいて、前記撮像系に含まれる第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きの少なくとも一方を導出する第２導出部と、
    　前記第２導出部による導出結果に基づいて、前記撮像系のキャリブレーションを行う較正部と、
    　を備える治療システム。
  2. 　前記撮像系は、回転ガントリーに設置され、
    　前記回転ガントリーを回動させ、前記物体に対する前記放射線源の位置を変えながら、前記放射線源に前記放射線を照射させる照射制御部を更に備える、
    　請求項１に記載の治療システム。
  3. 　前記物体は、４つ以上のマーカを含み、
    　前記４つ以上のマーカのうち少なくとも１つ以上のマーカは、前記物体の中の前記三次元空間において、他の３つ以上のマーカの其々が存在する第１平面と異なる第２平面に存在する、
    　請求項１または２に記載の治療システム。
  4. 　前記第２導出部は、更に、前記第１導出部により導出された前記画像上での前記物体の位置と、前記第２取得部により取得された前記位置情報が示す前記第１撮像機器の位置または向きとに基づいて、前記物体の前記三次元空間における位置を導出する、
    　請求項１から３のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  5. 　前記放射線源により照射される放射線と異なる粒子線を、被検体に照射する粒子線源を更に備え、
    　前記第１導出部は、
    　　前記被検体ごとに、前記粒子線源により照射させる前記粒子線の照射方向が対応付けられた治療計画に基づいて、前記第１取得部により取得された前記複数の画像の中から、前記物体の位置の導出対象とする画像を選択し、
    　　前記選択した画像において、前記物体の位置を導出する、
    　請求項１から４のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  6. 　前記第１導出部は、
    　　前記治療計画において前記粒子線を照射することが予定された複数の被検体の中から、前記撮像系のキャリブレーションの後に、前記粒子線を照射することが予定された前記被検体を選択し、
    　　前記第１取得部により取得された前記複数の画像の中から、前記選択した被検体に対応付けられた前記粒子線の照射方向と同じ方向から照射された前記放射線に基づく画像を、前記物体の位置の導出対象とする画像として選択する、
    　請求項５に記載の治療システム。
  7. 　前記検出部により検出された放射線に基づく画像を前記放射線の照射方向に並べた三次元の画像に基づいて、ある視点から見たときの仮想的な二次元画像を生成する画像処理部を更に備え、
    　前記較正部は、前記第２導出部による導出結果に基づいて、前記画像処理部により生成された前記二次元画像を幾何学的に変換することを、前記キャリブレーションとして行う、
    　請求項１から６のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  8. 　前記較正部は、前記第２導出部による導出結果に基づいて、前記第１取得部により取得された前記画像を幾何学的に変換することを、前記キャリブレーションとして行う、
    　請求項１から６のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  9. 　前記検出部により検出された放射線に基づく画像を前記放射線の照射方向に並べた三次元の画像に基づいて、ある視点から見たときの仮想的な二次元画像を生成する画像処理部を更に備え、
    　前記較正部は、前記第２導出部による導出結果に基づいて、前記画像処理部により前記二次元画像が生成される際に参照されるパラメータを補正することを、前記キャリブレーションとして行う、
    　請求項１から６のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  10. 　情報を出力する出力部と、
    　前記第２導出部により導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における位置と基準位置との第１差分、または前記第２導出部により導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における向きと基準向きとの第２差分が閾値以上の場合、前記出力部を制御して、前記撮像系のメンテナンスを行うユーザの端末装置に、前記撮像系の位置または向きの調整を依頼する情報を出力する出力制御部と、を更に備える、
    　請求項１から６のうちいずれか１項に記載の治療システム。
  11. 　前記第２導出部は、前記第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きの少なくとも一方を導出することを、第１周期と、前記第１周期よりも短い第２周期とのそれぞれで繰り返し、
    　前記基準位置は、前記第２導出部により前記第１周期で導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における位置であり、
    　前記基準向きは、前記第２導出部により前記第１周期で導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における向きであり、
    　前記第１差分は、前記第２導出部により前記第２周期で導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における位置と前記基準位置との差分であり、
    　前記第２差分は、前記第２導出部により前記第２周期で導出された前記第２撮像機器の前記三次元空間における向きと前記基準向きとの差分である、
    　請求項１０に記載の治療システム。
  12. 　ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源と、前記放射線源により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出部とのそれぞれを撮像機器として含む撮像系を制御するコンピュータが、
    　前記複数の検出部の其々により検出された放射線に基づく複数の画像を取得し、
    　前記撮像系が置かれた三次元空間における、前記撮像系に含まれる第１撮像機器の位置または向きの少なくとも一方を示す位置情報を取得し、
    　前記取得した前記複数の画像のそれぞれにおいて、前記物体の位置を導出し、
    　前記導出した前記画像上での前記物体の位置と、前記取得した前記位置情報が示す前記第１撮像機器の位置または向きとに基づいて、前記撮像系に含まれる第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きの少なくとも一方を導出し、
    　前記導出した第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きに基づいて、前記撮像系のキャリブレーションを行う、
    　キャリブレーション方法。
  13. 　ある物体に対して、互いに異なる複数の方向から放射線を照射する一以上の放射線源と、前記放射線源により照射された放射線を、互いに異なる位置で検出する複数の検出部とのそれぞれを撮像機器として含む撮像系を制御するコンピュータに、
    　前記複数の検出部の其々により検出された放射線に基づく複数の画像を取得する処理と、
    　前記撮像系が置かれた三次元空間における、前記撮像系に含まれる第１撮像機器の位置または向きの少なくとも一方を示す位置情報を取得する処理と、
    　前記取得した前記複数の画像のそれぞれにおいて、前記物体の位置を導出する処理と、
    　前記導出した前記画像上での前記物体の位置と、前記取得した前記位置情報が示す前記第１撮像機器の位置または向きとに基づいて、前記撮像系に含まれる第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きの少なくとも一方を導出する処理と、
    　前記導出した第２撮像機器の前記三次元空間における位置または向きに基づいて、前記撮像系のキャリブレーションを行う処理と、
    　を実行させるためのプログラム。
PCT/JP2019/029176 2018-07-26 2019-07-25 治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム WO2020022420A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980048985.6A CN112566693B (zh) 2018-07-26 2019-07-25 治疗系统、校准方法及存储介质
RU2021101252A RU2766050C1 (ru) 2018-07-26 2019-07-25 Система для лечения, способ калибровки и носитель информации
KR1020217001879A KR102479266B1 (ko) 2018-07-26 2019-07-25 치료 시스템, 캘리브레이션 방법, 및 프로그램
EP19839935.4A EP3827879B1 (en) 2018-07-26 2019-07-25 Treatment system, calibration method, and program
US17/152,989 US11844642B2 (en) 2018-07-26 2021-01-20 Treatment system, calibration method, and storage medium

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-140736 2018-07-26
JP2018140736A JP7078955B2 (ja) 2018-07-26 2018-07-26 治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/152,989 Continuation US11844642B2 (en) 2018-07-26 2021-01-20 Treatment system, calibration method, and storage medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020022420A1 true WO2020022420A1 (ja) 2020-01-30

Family

ID=69182306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/029176 WO2020022420A1 (ja) 2018-07-26 2019-07-25 治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11844642B2 (ja)
EP (1) EP3827879B1 (ja)
JP (1) JP7078955B2 (ja)
KR (1) KR102479266B1 (ja)
CN (1) CN112566693B (ja)
RU (1) RU2766050C1 (ja)
WO (1) WO2020022420A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7093075B2 (ja) * 2018-04-09 2022-06-29 東芝エネルギーシステムズ株式会社 医用画像処理装置、医用画像処理方法、およびプログラム
JP7451265B2 (ja) * 2020-04-01 2024-03-18 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 治療支援装置、治療支援プログラムおよび治療計画装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167072A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Mitsubishi Electric Corp 動体追跡照射装置
JP2003117009A (ja) * 2001-10-11 2003-04-22 Mitsubishi Electric Corp 放射線治療装置
JP2016221156A (ja) 2015-06-03 2016-12-28 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 放射線治療装置較正用ファントムおよびこれを用いた放射線治療装置の位置合わせ方法
JP2017035314A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 株式会社東芝 放射線治療装置、方法及びプログラム

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4305692B2 (ja) * 1999-04-09 2009-07-29 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 Ｃｔ装置
DE10051370A1 (de) * 2000-10-17 2002-05-02 Brainlab Ag Verfahren und Vorrichtung zur exakten Patientenpositionierung in der Strahlentherapie und Radiochirurgie
JP4408720B2 (ja) * 2003-03-03 2010-02-03 富士フイルム株式会社 放射線撮影システムの検査方法及びそれを用いた医用画像処理装置
WO2005015125A1 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 University Health Network Method and system for calibrating a source and detector instrument
DE502004004956D1 (de) * 2004-08-06 2007-10-25 Brainlab Ag Volumetrische Bildgebung an einem Strahlentherapiegerät
US8007173B2 (en) * 2009-10-14 2011-08-30 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Calibration of imaging geometry parameters
JP5528052B2 (ja) * 2009-10-17 2014-06-25 株式会社テレシステムズ 放射線撮像装置及び同装置に用いるファントム装置
EP2635190B1 (en) * 2010-11-05 2017-01-11 Koninklijke Philips N.V. Imaging apparatus for imaging an object
WO2012080948A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Radiation therapy planning and follow-up system with large bore nuclear and magnetic resonance imaging or large bore ct and magnetic resonance imaging
US20130229495A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-05 Ali-Reza Bani-Hashemi Method for calibrating an imaging system
GB2516282B (en) * 2013-07-17 2017-07-26 Vision Rt Ltd Method of calibration of a stereoscopic camera system for use with a radio therapy treatment apparatus
JP6181459B2 (ja) * 2013-08-05 2017-08-16 株式会社日立製作所 放射線治療システム
JP6165591B2 (ja) * 2013-10-31 2017-07-19 株式会社東芝 画像処理装置、治療システム、及び画像処理方法
JP6437286B2 (ja) * 2014-11-26 2018-12-12 株式会社東芝 画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法及び治療システム
JP6732340B2 (ja) * 2014-12-10 2020-07-29 エレクタ、インク.Elekta, Inc. ４次元画像情報を構成するための磁気共鳴投影
WO2017000988A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Brainlab Ag Medical image fusion with reduced search space
KR101749324B1 (ko) * 2015-12-17 2017-06-21 고려대학교 산학협력단 3차원 산란 방사선 영상장치 및 이를 갖는 방사선 의료장비
JP2017189526A (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 株式会社東芝 情報処理装置、及び、放射線治療システム
JP6996711B2 (ja) * 2018-03-20 2022-01-17 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167072A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Mitsubishi Electric Corp 動体追跡照射装置
JP2003117009A (ja) * 2001-10-11 2003-04-22 Mitsubishi Electric Corp 放射線治療装置
JP2016221156A (ja) 2015-06-03 2016-12-28 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 放射線治療装置較正用ファントムおよびこれを用いた放射線治療装置の位置合わせ方法
JP2017035314A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 株式会社東芝 放射線治療装置、方法及びプログラム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3827879A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020014739A (ja) 2020-01-30
CN112566693B (zh) 2023-02-28
RU2766050C1 (ru) 2022-02-07
EP3827879B1 (en) 2023-05-31
US11844642B2 (en) 2023-12-19
EP3827879A1 (en) 2021-06-02
KR102479266B1 (ko) 2022-12-20
JP7078955B2 (ja) 2022-06-01
US20210137485A1 (en) 2021-05-13
EP3827879A4 (en) 2022-04-27
KR20210024044A (ko) 2021-03-04
CN112566693A (zh) 2021-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11273326B2 (en) Radiotherapy system and treatment support apparatus
JP7098485B2 (ja) 撮像で使用する仮想位置合わせ画像
CN112512632B (zh) 一种放射治疗出射束监测方法和系统
US7715606B2 (en) Marker system and method of using the same
CN110139607A (zh) 用于患者扫描设置的方法和系统
JP5209979B2 (ja) 無較正の幾何学的構成における三次元撮像の方法及びシステム
US8471222B2 (en) Radiotherapy apparatus control method and radiotherapy apparatus control apparatus
US20230342992A1 (en) Determination of Dynamic DRRs
JP4651591B2 (ja) 位置決め装置
CN105473181A (zh) 用于与放射疗法治疗装置一起使用的立体摄像系统的校准方法
JP6895757B2 (ja) 放射線治療システム及び患者位置確認システム
Dang et al. Robust methods for automatic image‐to‐world registration in cone‐beam CT interventional guidance
JP2019080908A (ja) 空間的に位置合わせされるコンパートメント内で検出器をドッキングする移動式ｘ線撮像
WO2020022420A1 (ja) 治療システム、キャリブレーション方法、およびプログラム
US20220054862A1 (en) Medical image processing device, storage medium, medical device, and treatment system
US20210052919A1 (en) Techniques for skin illumination of radiation therapy treatment region using non-coaxial digital projector
JP7451265B2 (ja) 治療支援装置、治療支援プログラムおよび治療計画装置
JP7375182B2 (ja) 追跡の不正確性の補償
US20230347180A1 (en) Medical image processing device, medical image processing method, medical image processing program, and radiation therapy device
Zhang et al. A Windows GUI application for real-time image guidance during motion-managed proton beam therapy
CN117897100A (zh) X射线成像中的对象可视化
CN116709991A (zh) 放射线治疗装置、医用图像处理装置、放射线治疗方法以及程序
CN117853703A (zh) 介入物识别方法、成像系统及非暂态计算机可读介质

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19839935

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217001879

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019839935

Country of ref document: EP

Ref document number: 2021101252

Country of ref document: RU