(57)【要約】【課題】治療中の超音波画像からであっても高精度に目標位置を測定することができる位置測定装置、およびこれを備えた治療システム、ならびに位置測定方法を提供する。【解決手段】超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から第１画像を構成し、事前に取得した３次元画像と第１画像とをセンサ位置計測部１０５により取得したセンサ位置情報に基づき照合して患者１００の体内組織ごとの音速を算出し、算出した患者１００の体内組織ごとの音速を用いて超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から第２画像を構成し、第２画像から目標の組織の位置を算出する。【選択図】  図１
2020036758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波によって患者の体内組織の位置を測定する位置測定装置であって、
超音波センサと、
前記超音波センサの位置を計測するセンサ位置計測部と、
前記超音波センサによって取得した超音波波形から超音波画像を構成する位置算出装置と、を備え、
前記位置算出装置は、
前記超音波センサによって取得した超音波波形から第１画像を構成し、事前に取得した３次元画像と前記第１画像とを前記センサ位置計測部により取得したセンサ位置情報に基づき照合して前記患者の体内組織ごとの音速を算出し、
算出した前記患者の体内組織ごとの音速を用いて前記超音波センサによって取得した超音波波形から第２画像を構成し、前記第２画像から目標の組織の位置を算出する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置は、
複数の呼吸位相において取得した３次元画像に基づき呼吸移動モデルを作成して、
前記センサ位置計測部で計測した前記超音波センサの位置情報を用いて呼吸位相を算出して、算出した呼吸位相に基づいて前記第１画像と照合する前記３次元画像を前記呼吸移動モデルから選択する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置は、前記第２画像中の体内組織の位置情報を取得し、取得した位置情報から前記第２画像に対して音速情報を割当てて再構成画像を構成するとともに、前記再構成画像と前記第２画像との差分が所定値以下となるまで前記再構成画像を構成して、前記差分が所定値以下となった時の前記再構成画像を前記第２画像として目標の組織の位置を算出する
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置は、
前記患者の体内組織ごとの音速を算出する際には、求めた音速から第１画像を再度構成し、事前に取得した３次元画像と再度構成した第１画像との差分が所定値以下となるまで前記再構成画像を構成して、前記差分が所定値以下となった時の前記音速を前記患者の体内組織ごとの音速とする
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置は、前記第１画像、あるいは前記３次元画像の画像化領域、画素サイズ、輝度を調整して、前記３次元画像と前記第１画像との画像の解像度を一致させる
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項６】
請求項４に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置は、前記第１画像、および前記３次元画像の中の特徴点を用いて解像度を一致させる
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の位置測定装置において、
前記位置算出装置によって算出した前記患者の体内組織ごとの音速を記憶する音速データベースを更に備えた
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項８】
対象とする体内組織位置を特定して、特定した体内組織位置に基づいて治療を行う治療システムであって、
請求項１に記載の位置測定装置と、
放射線を標的に対して照射する放射線照射装置と、
前記位置測定装置を用いて測定した体内組織位置に基づいて前記放射線照射装置における放射線照射位置を制御する放射線制御部と、を備えた
ことを特徴とする治療システム。
【請求項９】
対象とする体内組織位置を特定して、特定した体内組織位置に基づいて治療を行う治療システムであって、
請求項１に記載の位置測定装置と、
超音波を標的に対して照射する超音波照射装置と、
前記位置測定装置を用いて測定した体内組織位置に基づいて前記超音波照射装置における超音波照射位置を制御する超音波制御部と、を備えた
ことを特徴とする治療システム。
【請求項１０】
超音波によって患者の体内組織の位置を測定する位置測定方法であって、
患者の３次元情報を取得するステップと、
前記患者の体内に向けて超音波を送信するとともに前記患者の体内から戻る超音波を受信するステップと、
前記超音波を送受信する超音波センサの位置を計測するステップと、
前記超音波センサの位置情報と受信した超音波波形とから第１画像を構成するステップと、
前記超音波センサの位置情報に基づいて前記３次元情報から前記第１画像に対応する２次元断面像を取得するステップと、
前記第１画像と前記２次元断面像との体内組織の位置、形状、境界のうち少なくともいずれかを照合して前記患者の体内組織ごとの音速を算出するステップと、
算出した音速を用いて第２画像を構成するステップと、
前記第２画像から目標の組織の位置を算出するステップと、を有する
ことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の位置測定方法において、
複数の呼吸位相において前記３次元情報を取得するステップと、
前記３次元情報に基づき呼吸移動モデルを作成するステップと、
前記超音波センサの位置情報を用いて呼吸位相を算出するステップと、を更に有し、
前記２次元断面像を取得するステップでは、算出した呼吸位相に基づいて前記第１画像と照合する３次元情報を呼吸移動モデルから選択することで対応する前記２次元断面像を取得する
ことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の位置測定方法において、
算出した音速を用いて構成した前記第２画像中の体内組織の位置情報を取得するステップと、
取得した位置情報から前記第２画像に対して音速情報を割当てて再構成画像を構成するステップと、を更に有し、
前記第２画像を構成するステップでは、前記再構成画像と前記第２画像との差分が所定値以下となるまで前記再構成画像を構成して、前記差分が所定値以下となった時の前記再構成画像を前記第２画像とする
ことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の位置測定方法において、
前記患者の体内組織ごとの音速を算出するステップでは、求めた音速から第１画像を再度構成し、事前に取得した３次元画像と再度構成した第１画像との差分が所定値以下となるまで前記再構成画像を構成して、前記差分が所定値以下となった時の前記音速を前記患者の体内組織ごとの音速とする
ことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の位置測定方法において、
前記患者の体内組織ごとの音速を算出するステップでは、前記第１画像、あるいは前記３次元画像の画像化領域、画素サイズ、輝度を調整して、前記３次元画像と前記第１画像との画像の解像度を一致させる
ことを特徴とする位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波で患者体内の特定の目標の３次元位置を測定するための位置測定装置およびこれを備えた治療システム、ならびに位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置自体の大型化や過度の複雑化を特に招来することなく、患者の呼吸や拍動もしくは体動などに起因する治療対象部位の挙動を検知して精度の高い放射線照射を行うことができる非侵襲性で且つ安全性の高い放射線治療システム並びに該装置を作動させる際に用いられるプログラム及び該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例として、特許文献１には、治療計画用ＣТ画像の撮像時に治療計画用の超音波画像を同時撮像しておき、治療時には、リアルタイムに撮像した治療用超音波画像と治療計画用超音波画像とを比較して両超音波画像の相関値が所定値以上であるか否かを判定し、この相関値が所定値以上のときにのみ、治療対象部位に対する放射線照射が行われるように、放射線照射手段を制御することが記載されている。
【０００３】
また、超音波画像と、超音波診断装置とは異なる種類の医用画像診断装置により撮影された医用画像との位置合わせを精度良く行なうことを目的として、特許文献２には、超音波診断装置が有する画像処理部は、擬似超音波画像生成部と、指標算出部と、位置合わせ部とを備え、擬似超音波画像生成部は、超音波画像の位置合わせ対象となる３次元医用画像内に描出された各組織の物理的特性と、音源情報とに基づいて、３次元医用画像を擬似的に超音波画像に変換した擬似超音波画像を生成して、指標算出部は、擬似超音波画像と超音波画像との類似性を表す指標を算出し、位置合わせ部は、擬似超音波画像生成処理及び指標算出処理を、音源情報を変更することで繰り返して実行させ、指標が最適となった擬似超音波画像の３次元医用画像における位置に基づいて、位置合わせを行なうことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１７０１０号公報
【特許文献２】特開２０１２−７５７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
がんの放射線療法では、治療を効率的に実施するためには、放射線が集中して照射される領域と治療対象であるがん腫瘍の存在する領域とが精度良く一致していることが重要である。
【０００６】
体内の腫瘍位置を測定する方法の一つが、特許文献１や特許文献２に記載されているような超音波を用いる方法である。
【０００７】
従来の放射線治療システムでは、事前に取得したＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）像の情報から治療対象部位である体内組織の位置を特定し、それに基づいて治療計画を立てる。これとともに、患者を放射線治療システムの治療台に固定し、照射方向、強度等の放射線の特性を制御することで患者の治療対象部位である体内組織に放射線を照射して治療している。
【０００８】
しかし、放射線照射中に患者自身の呼吸に起因して、患者の治療対象部位が事前に計画した放射線照射位置から動くことが知られており、精度良く治療することの課題となっていた。
【０００９】
この課題に対して、あらかじめ患者の体内に金等から構成されたマーカーを埋め込んでおき、このマーカーをＸ線透過像で撮像して追跡することにより治療対象部位の動きを検知し、事前の治療計画や照射時の放射線制御に利用することで、精度良く治療する方法が確立されている。
【００１０】
一方、治療中のＸ線照射による被ばく量を抑え、かつ軟部組織を精度よく描出し、呼吸による患者の動きに対応できるような体内の位置測定装置の実現が望まれている。これを実現する方法として、超音波画像を用いる方法がある。
【００１１】
特許文献１では、マーカーとＸ線に代わり、事前に取得したＣＴ像と同時に取得した超音波画像と治療中に取得した超音波画像との相関値が高いタイミングで放射線を照射することが記載されている。
【００１２】
ここで、体内を伝搬する超音波の音速は、組織により異なる。例えば、脂肪中の音速は約１４５０ｍ／ｓ、血液・筋肉・臓器中の音速は約１５３０〜１６３０ｍ／ｓ、骨中の音速は約２７００〜４１００ｍ／ｓであることが知られている。また、音速の異なる媒質を伝搬する超音波は、スネルの法則に従う屈折現象が生じる。
【００１３】
また、患者ごとに体内組織の状態が異なるため、同じ組織であっても患者が違うと音速が異なる。
【００１４】
このため、上述した特許文献１のように人体の組織を均一であるとして超音波像を構成する方法では、組織間の音速差やスネルの法則による屈折により超音波像が歪む。このため、ＣＴ像との相関値が低下し、算出した照射タイミングにおける腫瘍の想定位置と、実際の腫瘍の位置に誤差が生じる可能性がある。
【００１５】
特許文献２に記載の画像処理装置は、ＣＴ像やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）像などの３次元医用画像上に仮想的な音源を設定し、３次元医用画像に対応する疑似超音波像を生成して、３次元医用画像と疑似超音波像とを照合して音速を算出する方法である。
【００１６】
しかしながら、特許文献２に記載の方法は実測の超音波波形データに基づく音速の算出ではない。このため、実際の腫瘍の位置と算出位置に誤差が生じる可能性がある、との課題がある。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、治療中の超音波画像からであっても高精度に目標位置を測定することができる位置測定装置、およびこれを備えた治療システム、ならびに位置測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、超音波によって患者の体内組織の位置を測定する位置測定装置であって、超音波センサと、前記超音波センサの位置を計測するセンサ位置計測部と、前記超音波センサによって取得した超音波波形から超音波画像を構成する位置算出装置と、を備え、前記位置算出装置は、前記超音波センサによって取得した超音波波形から第１画像を構成し、事前に取得した３次元画像と前記第１画像とを前記センサ位置計測部により取得したセンサ位置情報に基づき照合して前記患者の体内組織ごとの音速を算出し、算出した前記患者の体内組織ごとの音速を用いて前記超音波センサによって取得した超音波波形から第２画像を構成し、前記第２画像から目標の組織の位置を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、治療中の超音波画像からであっても高精度に目標位置を測定することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の位置測定装置の機能ブロック図の一例である。
【図２Ａ】超音波による体内の画像化の概念図である。
【図２Ｂ】図２Ａの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに示す系によって得られた超音波像の一例を示す図である。
【図３Ａ】実施例１の位置測定装置によって得られる３次元医用画像の概念図である。
【図３Ｂ】実施例１の位置測定装置によって得られる超音波画像の概念図である。
【図４】実施例１の位置測定装置による超音波画像の補正方法の概念図である。
【図５Ａ】比較のための音速データベースの概念図である。
【図５Ｂ】実施例１の位置測定装置による音速データベースの概念図である。
【図６】実施例１の位置測定装置による画像照合処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施例１の位置測定装置による音速演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施例１の位置測定装置による超音波画像構成処理の一例をフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２の位置測定装置を備える放射線治療システムの概念図である。
【図１０】本発明の実施例３の位置測定装置を備える超音波治療システムの概念図である。
【図１１】本発明の実施例４の位置測定装置の概念図である。
【図１２】本発明の実施例５の位置測定装置の概念図である。
【図１３】実施例５の位置測定装置による超音波画像の再構成法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の位置測定装置、およびこれを備えた治療システム、ならびに位置測定方法の実施例を、図面を用いて説明する。
【００２２】
＜実施例１＞  
本発明の位置測定装置、および位置測定方法の実施例１について図１乃至図８を用いて説明する。図１乃至図８で共通する部分については同一の符号を付している。
【００２３】
図１は本実施例による位置測定装置の概念図、図２Ａ乃至図２Ｃは患者体内とそれを画像化した超音波像の模式図、図３Ａおよび図３Ｂは患者の３次元情報の断面図と超音波像の比較による音速演算方法を示す概念図、図４は音速演算方法における超音波受信データの時間領域データを示す概念図、図５Ｂは本実施例により算出される音速情報を保有するデータベースの概念図、図６は本実施例による３次元情報と超音波像の画像照合処理を示すフローチャート、図７は本実施例による音速演算処理を示すフローチャート、図８は本実施例における音速データベースの音速データを参照して超音波像を構成する処理を示すフローチャートである。
【００２４】
まず、図１乃至図５Ｂを用いて本実施例による位置測定装置の構成と役割を説明する。
【００２５】
図１に示す位置測定装置は、寝台に固定して寝かされた患者１００の体内組織の３次元目標位置を超音波によって測定する装置である。
【００２６】
この位置測定装置は、図１に示すように、３次元情報取得部１０１、３次元情報データベース１０２、目標位置算出装置１０３、超音波計測装置１０４、センサ位置計測部１０５、表示部１０６を備えている。
【００２７】
位置測定装置では、患者１００は、ロボットアーム等の固定治具（図示省略）によりその位置が固定された超音波センサ１０４Ｃがその体表に押し付けられるように設置された状態で寝台９９に固定される。
【００２８】
超音波計測装置１０４は、超音波計測データベース１０４Ａ、超音波送受信部１０４Ｂ、超音波センサ１０４Ｃから構成される。
【００２９】
超音波センサ１０４Ｃは超音波送受信部１０４Ｂから電気信号を受け取って、超音波を励振し、患者１００の体内に送信する。また、患者１００の体内から反射、散乱によって戻ってくる超音波を受信して電気信号に変換し、超音波送受信部１０４Ｂに送信する。
【００３０】
超音波送受信部１０４Ｂは超音波センサ１０４Ｃから受け取った電気信号を増幅処理し、超音波計測データベース１０４Ａへ送る。超音波計測データベース１０４Ａは、受け取った超音波受信信号を記憶する。
【００３１】
超音波センサ１０４Ｃの内部には電気信号と超音波を相互に変換する素子が配置されており、それぞれの素子の励振タイミングを超音波送受信部１０４Ｂで制御することで、超音波のフォーカス位置が走査可能となっている。
【００３２】
超音波計測データベース１０４Ａに保有された反射、散乱による超音波受信信号は目標位置算出装置１０３に送られ、第１画像構成部１０３Ａや第２画像構成部１０３Ｅにて合成することで、超音波操作範囲の超音波像を取得することができる。
【００３３】
図２Ａ乃至図２Ｃに超音波で患者体内を画像化する様子の概念図を示す。
【００３４】
図２Ａに示すような、患者１００の人体内のある領域２０２を患者の足側から見た方向（画像確認方向２０３）から見える断面図が図２Ｂに示すような像である。図２Ｂに示すように、患者１００の断面には、例えば体表２０４、臓器２０５、腫瘍２０６、骨２０７などが存在する。
【００３５】
この断面のうち、体表２０４に設置した超音波センサ１０４Ｃが画像化する体内の領域の一例が領域２０９であり、超音波信号から構成された超音波像が図２Ｃに示すようなものである。
【００３６】
ここで、ある患者１００の体内組織は、各々に異なる音速を有している。また、同一の組織であっても患者１００が異なれば異なる速度となっている。
【００３７】
さらに、体内の組織間で音響インピーダンスが異なる場合を考える。この場合、スネルの法則に従い、境界を通過するたびに屈折が生じて、例えば図２Ｂに示すような経路で伝搬する。したがって、超音波センサの各素子で受信される信号は、屈折を考慮しない場合と比べて伝搬時間ｔにずれが生じる。そのため、例えば、図２Ｃに示す超音波像において、超音波像上で確認される体内組織の境界２０５Ｂや目標位置２０６Ｂと、実際の境界の位置２０５Ａや目標位置２０６Ａとはそれぞれにずれが生じる。
【００３８】
そこで、本発明では、予め患者１００の体内組織や目標の３次元移動情報を取得、保存する。また、保存した３次元情報と超音波像とを照合して、患者１００毎に、また体内組織毎に音速を算出して、音速データベース１０３Ｄに保存する。
【００３９】
その上で、実際に目標の位置を測定する際の超音波の画像構成において、予め音速データベース１０３Ｄに保存しておいた患者１００の体内組織ごとの音速を反映することで超音波像中の目標の実在位置のずれを補正して高精度な目標位置の測定を行う。
【００４０】
図１において、３次元情報取得部１０１は、例えば、呼吸に同期したタイミングで、少なくとも位置算出の対象とする目標を含むＣＴ像やＭＲＩ像等の３次元画像を撮像する。
【００４１】
この時、超音波センサ１０４Ｃが３次元画像のアーチファクトを作ることがある。このような場合は、３次元情報取得に際して超音波センサ１０４Ｃの替わりに、超音波センサ１０４Ｃによる体表の押し付けを模擬したアーチファクトが少ないダミーセンサを用いることが望ましい。
【００４２】
取得した情報は３次元情報データベース１０２に送られ、そこで保存される。
【００４３】
センサ位置計測部１０５は、例えば光学センサ、磁気センサ、超音波センサなどであり、超音波信号の収集と同期して、超音波の発信中や受信中における実際の超音波センサ１０４Ｃを設置する位置を計測する機器である。
【００４４】
センサ位置計測部１０５としては、光学センサ等以外にも他の様々な方式を採用することができ、したがって、ここで示した例は、本発明の実施例を限定するものではない。
【００４５】
また、超音波センサ１０４Ｃによるセンサ範囲の情報、すなわち実際の超音波像と３次元情報データベース１０２に保存された３次元情報から得られる２次元断面像との比較領域の範囲の情報は超音波計測データベース１０４Ａに保存される。
【００４６】
目標位置算出装置１０３は超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から超音波画像を構成して、患者１００内における目的の体内組織の３次元位置を求める処理装置である。
【００４７】
この目標位置算出装置１０３は、第１画像構成部１０３Ａ、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂ、音速演算部１０３Ｃ、患者毎の体内組織の音速データベース１０３Ｄ、第２画像構成部１０３Ｅ、目標位置演算部１０３Ｆ、目標位置出力部１０３Ｇ、を有している。
【００４８】
第１画像構成部１０３Ａは、超音波計測データベース１０４Ａに保存された超音波受信信号から超音波像（第１画像）を構成する。構成した超音波像を３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂに出力する。
【００４９】
３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、センサ位置計測部１０５で計測されたセンサ位置情報を超音波計測データベース１０４Ａから取得して、３次元情報データベース１０２に保存された３次元情報のうちどの断面の像（２次元断面像）を得るべきかを決定する。その後、超音波計測データベース１０４Ａに保存された３次元情報との比較領域の範囲情報を参照して、決定した２次元断面像と第１画像構成部１０３Ａから出力された超音波像との両画像を照合する。
【００５０】
この照合の前には、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、第１画像構成部１０３Ａから出力された超音波像、あるいは決定した２次元断面像の画像化領域、画素サイズ、輝度を調整して、両画像の解像度を一致させることが望ましい。
【００５１】
例えば、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、最初に３次元情報データベース１０２に保存した３次元情報画像と実超音波画像の解像度を比較し、３次元情報画像と実超音波画像のどちらか一方の画像に関して画素データを内挿することで両者の画像の解像度を一致させておく。
【００５２】
画素の内挿の方法は、最近傍補間、双一次補間、双三次補間などが一般に知られており、目標とする位置算出精度に応じて適切な方法を選択することができる。内挿処理を行う画像はどちらの画像でも良いが、解像度の低い方の画像を解像度の高い画像に合わせることが望ましい。
【００５３】
また、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、両画像の解像度を一致させる場合は、両画像中の特徴点を用いて一致させることが望ましい。
【００５４】
音速演算部１０３Ｃは、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂで照合した、決定した３次元情報に基づいた２次元断面像と、第１画像構成部１０３Ａから出力された超音波像とから患者１００の体内組織ごとの音速を算出する。算出した体内組織ごとの音速の情報は音速データベース１０３Ｄに出力する。
【００５５】
図３Ａおよび図３Ｂを用いて超音波像と３次元情報との照合による体内組織の音の算出方法の一例について説明する。
【００５６】
３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、図３Ａに示すような３次元情報の特定の断面における２次元断面像３０１Ａから、図３Ｂに示すような第１画像構成部１０３Ａにより構成された超音波像２０９に対応する領域を、センサ位置計測部１０５の超音波センサの例えば座標、傾斜角度の情報に基づき特定する。このとき、超音波像は、予め設定した、文献などで報告されている体内中の超音波の音速ｖ０を用いて構成する。
【００５７】
特定した２次元断面像３０１Ｂと超音波像の比較の一例を図３Ｂに示す。音速演算部１０３Ｃでは、３次元情報から特定した断面上に描出された体内組織の境界面３０３の位置Ｒｉと超音波像上に描出された体内組織の境界面３０２の位置ｒｉ、とを比較することで、両者の位置誤差ｄｉを算出する。また、音速演算部１０３Ｃでは、３次元情報から特定した断面上に描出された標的３０４Ａの境界面の位置と超音波像上に描出された標的３０４Ｂの境界面の位置等を用いることが可能である。
【００５８】
体内組織の正確な音速ｖは、音速補正項ｖｃを用いるとｖ＝ｖ０＋ｖｃｉで表され、ｖｃｉ＝ｖ０（ｄｉ／ｒｉ）と表せる。音速演算部１０３Ｃは、この音速演算を両画像中の１つ以上の指標で補正することで、各体内組織の音速を算出する。
【００５９】
また、音速演算部１０３Ｃは、求めた音速から第１画像を再度構成して、事前に取得した３次元画像と再度構成した第１画像との差分が所定値以下となるまで音速を求め、再構成画像を構成し続けることが望ましい。音速演算部１０３Ｃは、差分が所定値以下となった時の音速を患者の体内組織ごとの音速として音速データベース１０３Ｄに保存する。
【００６０】
照合する指標は、例えば体内組織の重心、複数の組織間の相対距離などであり、両画像からの位置情報を比較できる値を用いることが望ましい。
【００６１】
上記により算出した音速で、超音波受信信号の時間領域データを補正する方法について図４を用いて説明する。図４中、Φｎｍはそれぞれ超音波センサ１０４Ｃ上のｍ番目の素子から送信された信号をｎ番目の素子が受信した信号強度である。
【００６２】
図４に示すように、各組織の音速を算出する前の受信信号４０１Ａと、音速を算出した後の受信信号４０１Ｂとでは、それぞれ同一の受信信号ΦｎｍにおいてΔｔｎｍの伝搬時間差がある。
【００６３】
そこで、各組織の音速を算出した後にも超音波画像を再構成することで、すべての超音波の受信信号Φｎｍにおいてこの時間差Δｔｎｍが補正され、より実際の体内組織の状態に近い画像を得ることができる。
【００６４】
音速データベース１０３Ｄは、目標位置算出装置１０３によって算出した患者１００の体内組織ごとの音速を記憶する。
【００６５】
図５Ｂに、音速データベース１０３Ｄに記憶される算出された音速データの一例を示す。
【００６６】
従来の超音波検査では、体内組織の音速を、例えば患者毎に各組織に均一な音速データで画像を構成していた。これに対し、本実施例では、図５Ｂに示すように、算出した各体内組織毎、患者毎の音速データが音速データベース１０３Ｄに保有される。
【００６７】
目標位置算出装置１０３では、実際に目標の体内組織の３次元位置を求める。以下、算出した患者１００の体内組織ごとの音速を用いて超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から第２画像を構成し、第２画像から目標の組織の位置を算出する構成とその詳細について以下説明する。
【００６８】
第２画像構成部１０３Ｅでは、音速データベース１０３Ｄに保有された音速データを読み出す。また、実際に目標の体内組織の３次元位置を求める際に超音波センサ１０４Ｃで受信して、超音波計測データベース１０４Ａに記録された超音波受信信号と、センサ位置計測部１０５で計測した超音波センサ１０４Ｃの位置情報と、音速データとに基づき、超音波像（第２画像）を構成する。
【００６９】
目標の位置座標を目標位置演算部１０３Ｆでは、第２画像構成部１０３Ｅで構成された超音波像から目標の体内組織の３次元位置を演算し、目標位置出力部１０３Ｇに出力する。
【００７０】
目標位置出力部１０３Ｇは入力された３次元位置を表示信号に変換し、表示部１０６に出力して表示させる。
【００７１】
出力方法は、例えば、モニタ上に基準座標からの相対位置を数値で表示する、取得した３次元情報に対応する位置をモニタ上に表示する、あるいは、適当にエンコードされた電気信号として有線あるいは無線で送信する方法がある。この他、出力方法は、算出した体内組織位置の利用目的に応じて様々な方式を採用することができ、したがって、ここで示した例は、本発明の実施例を限定するものではない。
【００７２】
なお、目標位置算出装置１０３内の第１画像構成部１０３Ａや、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂ、音速演算部１０３Ｃ、第２画像構成部１０３Ｅ、目標位置演算部１０３Ｆ、目標位置出力部１０３Ｇ、超音波計測装置１０４の超音波送受信部１０４Ｂは、ＣＰＵやメモリ、インターフェース等を備えたコンピュータやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）にプログラムを読み込ませて計算を実行させることで実現できる。これらのプログラムは各構成内の内部記録媒体や外部記録媒体（図示省略）に格納されており、ＣＰＵによって読み出され、実行される。
【００７３】
なお、動作の制御処理は、１つのプログラムにまとめられていても、それぞれが複数のプログラムに別れていてもよく、それらの組み合わせでもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェアで実現してもよく、モジュール化されていても良い。更には、各種プログラムは、プログラム配布サーバや内部記憶媒体や外部記録媒体から各装置にインストールされてもよい。
【００７４】
また、各々は独立している必要はなく、２つ以上を一体化，共通化して、処理のみを分担してもよい。また、少なくとも一部の構成が有線もしくは無線のネットワークを介して接続されているものとすることができる。後述する各実施例においても同様である。
【００７５】
３次元情報データベース１０２や超音波計測データベース１０４Ａ、音速データベース１０３Ｄは、メモリやハードディスク、外部記憶装置などを用いて構成することができる。
【００７６】
次に、本実施例に係る超音波によって患者１００の体内組織の位置を測定する位置測定方法について図６乃至図８を参照して説明する。
【００７７】
最初に、本実施例の位置測定方法における画像照合方法について図６を用いて説明する。これらの処理は、超音波計測装置１０４やセンサ位置計測部１０５、目標位置算出装置１０３の第１画像構成部１０３Ａ、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂにおいて好適に実施される。
【００７８】
まず、処理を開始する（ステップＳ６０１）。ここでは、患者１００は寝台に固定され、超音波センサ１０４Ｃがその体表面に準備されているとする。また、既に患者１００の３次元画像等の３次元情報は取得されているものとする。
【００７９】
次いで、超音波センサ１０４Ｃから患者１００の体内に向けて超音波信号を発信するとともに、超音波センサ１０４Ｃによって患者１００の体内から戻る超音波の受信信号を収集する（ステップＳ６０２）。また、上記した超音波信号の収集と同期して、超音波センサ１０４Ｃの３次元位置をセンサ位置計測部１０５で計測する（ステップＳ６０３）。
【００８０】
その後、第１画像構成部１０３Ａにおいて、ステップＳ６０２で収集した超音波信号とステップＳ６０３で計測した超音波センサ位置情報とから超音波像（第１画像）を構成する（ステップＳ６０６）。
【００８１】
このステップＳ６０６と並行して、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、患者１００毎、時系列ごとに保有された３次元情報データベース１０２から３次元画像等の３次元情報を取得する（ステップＳ６０４）。その後、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、計測された超音波センサ位置情報に基づき、ステップＳ６０６において構成される超音波像に対応する３次元情報上の２次元断面像を取得する（ステップＳ６０５）。
【００８２】
ステップＳ６０５およびステップＳ６０６の処理後は、ステップＳ６０５で取得した２次元断面像とステップＳ６０６で構成した超音波像との両画像を表示部１０６等において並べて表示する（ステップＳ６０７）。
【００８３】
その後、処理を終了し、図７に示すような音速演算処理に進める（ステップＳ６０８）。
【００８４】
続いて、図７を用いて本実施例の位置測定装置における音速演算方法について説明する。これらの処理は、目標位置算出装置１０３の音速演算部１０３Ｃにおいて好適に実施される。
【００８５】
まず、処理を開始する（ステップＳ７０１）。ここでは、上記の画像照合のステップＳ６０７までが完了しているとする。
【００８６】
次いで、音速演算部１０３Ｃは、構成された超音波像中の体内組織の境界を抽出する（ステップＳ７０２）。また、音速演算部１０３Ｃは、３次元情報から照合した２次元断面像中の体内組織の境界を抽出する（ステップＳ７０３）。この際、ステップＳ６０６において構成される超音波像、あるいは２次元断面像の画像化領域、画素サイズ、輝度を調整して、両画像の解像度を一致させることが望ましい。解像度を一致させる手法は、上述の通りである。
【００８７】
その後、音速演算部１０３Ｃは、ステップＳ７０２で抽出した超音波像中の境界面とステップＳ７０３で抽出した２次元断面像中の体内組織の境界面との位置誤差を計算する（ステップＳ７０４）。
【００８８】
次いで、音速演算部１０３Ｃは、上述のステップＳ７０４で求めた位置誤差から体内組織ごとの音速を算出する（ステップＳ７０５）。
【００８９】
その後、音速演算部１０３Ｃは、ステップＳ７０５で算出した体内組織ごとの音速を用いて、超音波画像を構成する（ステップＳ７０６）。
【００９０】
更に、音速演算部１０３Ｃは、ステップＳ７０６で画像化した超音波像中の体内組織の境界を抽出する（ステップＳ７０７）。
【００９１】
その後、音速演算部１０３Ｃは、ステップＳ７０７で画像化した体内組織の境界の位置とステップＳ７０３で抽出した３次元情報とに基づき抽出した体内組織の境界の位置の誤差を計算する（ステップＳ７０８）。
【００９２】
次いで、音速演算部１０３Ｃは、ステップＳ７０８で計算した誤差が予め設定した閾値以下か否かを判定する（ステップＳ７０９）。計算した誤差が予め設定した閾値以下と判定されたときは、ステップＳ７０５で算出した音速が所望の精度を満たしているとして、処理を進めて上記で算出した音速を体内組織ごとに音速データベース１０３Ｄに保存し（ステップＳ７１０）、処理を終了する（ステップＳ７１１）。
【００９３】
これに対し、ステップＳ７０９において誤差が予め設定した閾値より大きいと判定されたときは、処理をステップＳ７０４に戻して、体内組織ごとの音速が所定水準よりも高精度になるまで音速算出処理を繰り返す。
【００９４】
これらステップＳ７０１からステップＳ７１１が、第１画像と２次元断面像との体内組織の位置、形状、境界のうち少なくともいずれかを照合して患者１００の体内組織ごとの音速を算出するステップに相当する。
【００９５】
続いて、図８を用いて本実施例の位置測定装置における音速を参照して画像構成する第２画像構成方法について説明する。これらの処理は、目標位置算出装置１０３の第２画像構成部１０３Ｅ、目標位置演算部１０３Ｆ、目標位置出力部１０３Ｇにおいて好適に実施される。
【００９６】
まず、処理を開始する（ステップＳ８０１）。ここでは、上記の音速演算が完了し、患者毎の各体内組織の音速が音速データベース１０３Ｄに保存されているとする。
【００９７】
次いで、第２画像構成部１０３Ｅは、第２画像構成部１０３Ｅは、音速データベース１０３Ｄから対象の患者１００に固有の体内組織毎の音速データを読み出す（ステップＳ８０２）。
【００９８】
これと並行して、あるいは予め、超音波センサ１０４Ｃから患者１００の体内に向けて超音波信号を発信するとともに、超音波センサ１０４Ｃによって患者１００の体内から戻る超音波の受信信号を収集する（ステップＳ８０３）。また、上記超音波信号の収集と同期して、超音波センサ１０４Ｃの３次元位置をセンサ位置計測部１０５で計測する（ステップＳ８０４）。
【００９９】
その後、第２画像構成部１０３Ｅは、ステップＳ８０２で読み出した音速を用いてステップＳ８０３で収集した超音波信号とステップＳ８０４で計測した超音波センサ位置から超音波像（第２画像）を構成する（ステップＳ８０５）。
【０１００】
次いで、第２画像構成部１０３Ｅは、ステップＳ８０５で構成した超音波像を目標位置演算部１０３Ｆに対して出力する（ステップＳ８０６）。
【０１０１】
その後、目標位置演算部１０３Ｆは、出力された超音波像を用いて標的の３次元位置を算出し、目標位置出力部１０３Ｇを介して表示部１０６に求めた３次元位置情報を出力する（ステップＳ８０７）。
【０１０２】
最後に、処理を終了する（ステップＳ８０８）。
【０１０３】
次に、本実施例の効果について説明する。
【０１０４】
上述した本発明の実施例１の超音波によって患者１００の体内組織の位置を測定する位置測定装置は、超音波センサ１０４Ｃと、超音波センサ１０４Ｃの位置を計測するセンサ位置計測部１０５と、超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から超音波画像を構成する目標位置算出装置１０３と、を備え、目標位置算出装置１０３は、超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から第１画像を構成し、事前に取得した３次元画像と第１画像とをセンサ位置計測部１０５により取得したセンサ位置情報に基づき照合して患者１００の体内組織ごとの音速を算出し、算出した患者１００の体内組織ごとの音速を用いて超音波センサ１０４Ｃによって取得した超音波波形から第２画像を構成し、第２画像から目標の組織の位置を算出する。
【０１０５】
このような構成によって、患者毎、および組織ごとの音速を予め求めることができる。このため、治療中等に実際の患者体内の状態を従来に比べてより正確に反映した超音波画像を構成することができるようになる。従って、侵襲性が低く、軟部組織を精度よく描画できる超音波画像を用いて高精度に患者体内の目標位置を算出することができるようになり、体内組織の目標物の位置を従来技術に比べて高い精度で測定することができる。
【０１０６】
また、目標位置算出装置１０３の３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、第１画像、あるいは３次元画像の画像化領域、画素サイズ、輝度を調整して、３次元画像と第１画像との画像の解像度を一致させることにより、３次元情報画像と実超音波画像との照合の精度を向上させることができる。このため、２つの画像のずれ量をより正確に算出できるようになり、求める音速の精度をより向上させることができる。
【０１０７】
更に、目標位置算出装置１０３の３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂは、第１画像と、３次元画像の中の特徴点を用いて解像度を一致させることで、速やかに、かつ簡易に３次元情報画像と実超音波画像との解像度を一致させることができる。
【０１０８】
また、音速演算部１０３Ｃは、求めた音速から第１画像を再度構成して、事前に取得した３次元画像と再度構成した第１画像との差分が所定値以下となるまで再構成画像を構成し続けることにより、患者毎、体内組織ごとの音速の精度を高めることができ、より高精度な超音波画像を描写することができるようになる。
【０１０９】
更に、目標位置算出装置１０３によって算出した患者１００の体内組織ごとの音速を記憶する音速データベース１０３Ｄを更に備えたことにより、治療中などに患者毎、および体内組織ごとの音速を求める必要がなく、治療時に速やかに実際の患者体内の状態を反映した超音波画像をより容易に構成することができる。
【０１１０】
なお、本発明では、高精度に患者体内の目標位置を算出するためには、侵襲性が低く、軟部組織を精度よく描画できる超音波画像を得ることが最も重要であり、そのためには事前に取得した３次元画像と第１画像とをセンサ位置計測部により取得したセンサ位置情報に基づき照合して患者１００の体内組織ごとの音速を算出し、望ましくはデータベースに記憶しておくことが最も効果的である。
【０１１１】
すなわち、第１画像構成部１０３Ａ、３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂ、音速演算部１０３Ｃ、および音速データベース１０３Ｄを備えていることが最も効果的である。
【０１１２】
従って、これら第１画像構成部１０３Ａ乃至音速演算部１０３Ｃに相当する構成を既存の超音波検査装置などに組み込むことによって、既存の装置においても実際の患者１００内の状態をより正確に反映した超音波像を得ることができるようになる。更には、音速データベース１０３Ｄに相当する構成を組み込むことがより望ましい。
【０１１３】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の位置測定装置を備えた治療システムについて図９を用いて説明する。なお、実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。
【０１１４】
図９は、本実施例２の位置測定装置を備える放射線治療システムの概念図である。
【０１１５】
図９に示す本実施例の治療システムは、対象とする体内組織位置を特定して、特定した体内組織位置に基づいて治療対象部位（標的）に対して治療用放射線を照射するシステムであって、実施例１で説明した位置測定装置と、放射線を標的に対して照射する放射線照射装置９０１と、位置測定装置を用いて測定した体内組織位置に基づいて放射線照射装置９０１における放射線照射位置を制御する照射制御部９０３と、を備えている。
【０１１６】
用いる治療用放射線は、陽子線や、炭素やヘリウム等の重粒子線、Ｘ線、中性子線などがあり、その種類は特に限定されることはない。
【０１１７】
照射制御部９０３は目標位置算出装置９１３によって算出された目標位置を目標位置算出装置９１３内の目標位置出力部１０３Ｇから信号として受け取り、放射線照射装置９０１を制御することにより患者１００に照射されるＸ線や粒子線の放射線９０２の照射位置を制御する。これにより、放射線照射位置を治療計画で計画した治療対象部位の領域に集中して放射線を照射するようになっている。
【０１１８】
位置測定装置のうち、目標位置算出装置９１３は、実施例１で説明した目標位置算出装置１０３と同じ構成である。
【０１１９】
本実施例では、放射線の照射の際、患者１００の呼吸状態をモニタリングすることで、治療対象部位が目的の座標領域を通過する適切なタイミングを特定して、放射線の照射を開始したり停止したりすることもできる。
【０１２０】
また、適切なフレームレートで目標位置算出を繰り返し実行することで、治療対象部位の動きに応じた放射線９０２の制御が可能となる。
【０１２１】
そこで、本実施例では、位置測定装置のうち超音波計測装置９１４は、実施例１で説明した超音波計測装置１０４に加えて、操作部１０４Ｄ、制御部１０４Ｅ、信号同期部１０４Ｆを有している。
【０１２２】
信号同期部１０４Ｆは、センサ位置計測部１０５で計測した超音波センサ１０４Ｃの位置情報を用いて呼吸位相を算出する部分であり、患者の呼吸状態をモニタリングする部分である。
【０１２３】
制御部１０４Ｅは、信号同期部１０４Ｆによってモニタリングされた患者の呼吸状態に基づいて治療対象部位が目的の座標領域を通過する適切なタイミングを特定して、目標位置算出装置９１３を介して特定結果を照射制御部９０３に出力する。照射制御部９０３は、特定結果に応じて放射線の照射を開始したり停止したりする制御を実行することができる。
【０１２４】
また、制御部１０４Ｅは、信号同期部１０４Ｆによってモニタリングされた患者の呼吸状態に基づいて治療対象部位の動きに応じた適切なフレームレートを算出することができる。制御部１０４Ｅは、超音波送受信部１０４Ｂを介して算出したフレームレートを超音波センサ１０４Ｃに出力し、適切なフレームレートごとに超音波を送受信させる。
【０１２５】
操作部１０４Ｄは、超音波送受信用のフレームレートなどをオペレータが入力するための部分であり、制御部１０４Ｅは操作部１０４Ｄで入力された項目が存在する場合はその情報を用いて超音波の送受信を実行させる。
【０１２６】
位置測定装置のその他の構成・動作は前述した実施例１の位置測定装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１２７】
本発明の実施例２の治療システムでは、前述した実施例１の位置測定装置を備えているため、低侵襲にかつ精度よく体内の目標位置を従来技術に比べて高い精度で測定することができる。このため、放射線照射位置を正確に制御して患者の治療対象部位に放射線を高精度に照射することができる。
【０１２８】
＜実施例３＞  
本発明の実施例３の位置測定装置を備えた治療システムについて図１０を用いて説明する。
【０１２９】
図１０は、本実施例３の位置測定装置を備える超音波治療システムの概念図である。
【０１３０】
図９に示す本実施例の治療システムは、対象とする体内組織位置を特定して、特定した体内組織位置に基づいて治療対象部位（標的）に対して治療用超音波を照射するシステムであって、実施例１で説明した位置測定装置と、超音波を標的に対して照射する超音波照射装置１００１と、位置測定装置を用いて測定した体内組織位置に基づいて超音波照射装置１００１における超音波照射位置を制御する照射超音波制御部１００２と、を備えている。
【０１３１】
照射超音波制御部１００２は目標位置算出装置１０３によって算出された目標位置を目標位置算出装置１０１３内の目標位置出力部１０３Ｇから信号として受け取り、超音波照射装置１００１を制御することにより患者１００に超音波の照射位置を制御する。これにより、超音波照射位置を治療計画で計画した治療対象部位の領域に集中して超音波を照射するようになっている。
【０１３２】
本実施例の位置測定装置は、目標位置算出装置１０１３は、実施例１で説明した目標位置算出装置１０３や実施例２で説明した目標位置算出装置９１３と同じ構成である。また、超音波計測装置１０１４は、実施例２で説明した超音波計測装置９１４と同じ構成である。
【０１３３】
位置測定装置のその他の構成・動作は前述した実施例１の位置測定装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１３４】
本発明の実施例３の治療システムでは、前述した実施例１の位置測定装置を備えているため、低侵襲にかつ精度よく体内の目標位置を従来技術に比べて高い精度で測定することができる。このため、超音波照射位置を正確に制御して患者の治療対象部位に超音波を高精度に照射することができる。
【０１３５】
＜実施例４＞  
本発明の実施例４の位置測定装置、および位置測定方法について図１１を用いて説明する。
【０１３６】
図１１は、本実施例４の位置測定装置の概念図である。
【０１３７】
図１１に示す本実施例の位置測定装置は、患者の呼吸位相を検知し、呼吸位相を照合して体内の目標位置を算出するものである。
【０１３８】
図１１に示すように、位置測定装置のうち目標位置算出装置１１１３は、実施例１で説明した目標位置算出装置１０３に加えて、呼吸移動モデル作成部１１０１、呼吸移動モデルデータベース１１０２、呼吸位相算出部１１０３、呼吸位相照合部１１０４を更に備えている。
【０１３９】
呼吸移動モデル作成部１１０１は、３次元情報データベース１０２に記憶された、複数の呼吸位相において取得した３次元画像から患者１００の呼吸移動モデルを作成し、呼吸移動モデルデータベース１１０２に保存する。呼吸移動モデルは、例えば、患者１００の１回の呼吸にあわせた時系列データである。
【０１４０】
呼吸位相算出部１１０３は、センサ位置計測部１０５で計測した超音波センサ１０４Ｃの位置情報から、患者の呼吸位相を算出する。
【０１４１】
呼吸位相照合部１１０４は、呼吸位相算出部１１０３で算出された患者の呼吸位相に基づき、呼吸移動モデル中の時系列に分割した呼吸の位相と対応する呼吸位相情報を呼吸移動モデルデータベース１１０２に送る。
【０１４２】
３次元情報超音波画像照合部１０３Ｂ１は、呼吸移動モデルデータベース１１０２に保存された呼吸移動モデルから該当する呼吸位相を示す患者の位置情報を選択し、取得した超音波画像（第１画像）と照合する断面像を作成する。
【０１４３】
超音波計測装置１１１４は、実施例２で説明した超音波計測装置９１４や実施例３で説明した超音波計測装置１０１４と同じ構成であるが、実施例１で説明した超音波計測装置１０４と同じ構成とすることが可能である。
【０１４４】
その他の構成・動作は前述した実施例１の位置測定装置、および位置測定方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１４５】
本発明の実施例４の位置測定装置、および位置測定方法においても、前述した実施例１の位置測定装置、および位置測定方法とほぼ同様な効果が得られる。
【０１４６】
また、目標位置算出装置１０３は、複数の呼吸位相において取得した３次元画像に基づき呼吸移動モデルを作成して、センサ位置計測部１０５で計測した超音波センサ１０４Ｃの位置情報を用いて呼吸位相を算出して、算出した呼吸位相に基づいて第１画像と照合する３次元画像を呼吸移動モデルから選択することにより、より高い精度で、かつより高速に３次元情報画像と実超音波画像とを照合することができる。従って、高精度な位置の測定に要する時間をより短くすることができる。
【０１４７】
なお、本実施例の超音波位置測定装置を、図９や図１０に示したような治療システムに対して適用することができる。
【０１４８】
＜実施例５＞  
本発明の実施例５の位置測定装置、および位置測定方法について図１２および図１３を用いて説明する。
【０１４９】
図１２は、本実施例５の位置測定装置の概念図である。図１３は、本実施例５の位置測定装置による超音波画像の再構成法の一例を示すフローチャートである。
【０１５０】
図１２に示す本実施例の位置測定装置は、実施例１で説明した位置測定装置における目標位置算出装置１０３の替わりに目標位置算出装置１２１３を備えている。
【０１５１】
目標位置算出装置１２１３は、実施例１で説明した目標位置算出装置１０３の構成のうち、第２画像構成部１０３Ｅの代わりに第２画像構成部１０３Ｅ１を有している。また、画像処理部１２０１および音速割り当て領域計算部１２０２を有している。
【０１５２】
目標位置算出装置１２１３のうち、画像処理部１２０１は、第２画像構成部１０３Ｅで構成した第２画像中の体内組織の位置情報を取得する。例えば、第２画像中から体内組織の境界を抽出する。
【０１５３】
音速割り当て領域計算部１２０２は、画像処理部１２０１において取得した位置情報から第２画像に対して音速データベース１０３Ｄに保存された音速情報を割り当てる体内組織の領域を演算し、先に演算した領域に各音速データを付与する。第２画像構成部１０３Ｅは付与された新たな音速データを用いて超音波像を再度構成する。
【０１５４】
また、目標位置算出装置１２１３では、再構成した超音波像と第２画像との差分が所定値以下となるまで再構成画像を構成し続ける。そして、差分が所定値以下となった時の再構成画像を第２画像として目標位置演算部１０３Ｆに出力する。目標位置演算部１０３Ｆは、出力された再構成画像から目標の組織の位置を算出する。
【０１５５】
次に、本実施例に係る超音波によって患者１００の体内組織の位置を測定する位置測定方法について図１３を参照して説明する。
【０１５６】
画像照合方法は図６と略同じであり、照射前に予め実施する音速演算方法は図７と略同じであるため、詳細は省略する。
【０１５７】
以下、図１３を用いて本実施例の位置測定装置における音速を参照して画像構成する第２画像構成方法について説明する。これらの処理は、目標位置算出装置１２１３の第２画像構成部１０３Ｅ１、画像処理部１２０１、音速割り当て領域計算部１２０２、目標位置演算部１０３Ｆ、目標位置出力部１０３Ｇにおいて好適に実施される。
【０１５８】
まず、処理を開始する（ステップＳ１３０１）。ここでは、患者１００毎の各体内組織毎の音速が音速データベース１０３Ｄに保存されており、また患者１００に設置した超音波センサ１０４Ｃから超音波信号が取得されているとする。
【０１５９】
次いで、音速割り当て領域計算部１２０２は、画像処理により、超音波像中の体内組織の形状、サイズ、位置などの複数のパラメータを抽出する（ステップＳ１３０２）。
【０１６０】
その後、音速割り当て領域計算部１２０２は、先に抽出されたパラメータに基づき、超音波画像中の体内組織の領域を分割する（ステップＳ１３０３）。
【０１６１】
次いで、音速割り当て領域計算部１２０２は、ステップＳ１３０３で分割した領域ごとに音速データベース１０３Ｄに保存された音速データを割りあて、超音波像を再構成する（ステップＳ１３０４）。
【０１６２】
次いで、音速割り当て領域計算部１２０２は、ステップＳ１３０４までで構成した超音波像中の体内組織の境界を抽出する（ステップＳ１３０５）。
【０１６３】
その後、音速割り当て領域計算部１２０２は、ステップＳ１３０４で再構成した超音波像と再構成前の超音波像とでの体内組織の境界位置の誤差を演算する（ステップＳ１３０６）。
【０１６４】
そして、音速割り当て領域計算部１２０２は、ステップ１３０６で求めた誤差が適当に定めた閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３０７）。閾値以下であると判定されたときは処理をステップＳ１３０８に進める。これに対し、閾値より大きいと判定された場合には、処理をステップＳ１３０２に戻して、再度誤差を計算して音速割当領域を補正して、誤差が閾値以下になるまで画像の再構成を繰り返し実施する。
【０１６５】
ステップＳ１３０７において誤差が閾値以下であると判定された場合には、音速割り当て領域計算部１２０２は、更新された体内組織ごとの音速データを音速データベース１０３Ｄに更新保存する（ステップＳ１３０８）。
【０１６６】
次いで、画像処理部１２０１は補正された超音波画像を目標位置演算部１０３Ｆに対して出力する（ステップＳ１３０９）。
【０１６７】
その後、目標位置演算部１０３Ｆ、目標位置出力部１０３Ｇは、ステップＳ１３０９で出力された超音波画像を用いて位置算出を行う（ステップＳ１３１０）。本ステップの詳細は図８に示したステップＳ８０７と同じである。
【０１６８】
超音波計測装置１２１４は、実施例２で説明した超音波計測装置９１４や実施例３で説明した超音波計測装置１０１４、実施例４で説明した超音波計測装置１１１４と同じ構成であるが、実施例１で説明した超音波計測装置１０４と同じ構成とすることが可能である。
【０１６９】
その他の構成・動作は前述した実施例１の位置測定装置、および位置測定方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１７０】
本発明の実施例５の位置測定装置、および位置測定方法においても、前述した実施例１の位置測定装置、および位置測定方法とほぼ同様な効果が得られる。
【０１７１】
また、目標位置算出装置１０３は、第２画像中の体内組織の位置情報を取得し、取得した位置情報から第２画像に対して音速情報を割当てて再構成画像を構成するとともに、再構成画像と第２画像との差分が所定値以下となるまで再構成画像を構成して、差分が所定値以下となった時の再構成画像を第２画像として目標の組織の位置を算出することにより、実際に位置を測定するタイミングにおける体内組織の音速を反映した超音波画像をより高い精度で構成することができる。従って、更に高い精度で体内組織の位置を測定することができる。
【０１７２】
なお、本実施例では、実施例４のように患者の呼吸位相を検知し、呼吸位相を照合して体内の目標位置を算出することができる。また、本実施例の超音波位置測定装置を、図９や図１０に示したような治療システムに対して適用することができる。
【０１７３】
＜その他＞  
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１７４】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【０１７５】
１０１…３次元情報取得部
１０２…３次元情報データベース
１０３，９１３，１０１３，１１１３，１２１３…目標位置算出装置
１０３Ａ…第１画像構成部
１０３Ｂ，１０３Ｂ１…３次元情報超音波画像照合部
１０３Ｃ…音速演算部
１０３Ｄ…音速データベース
１０３Ｅ，１０３Ｅ１…第２画像構成部
１０３Ｆ…目標位置演算部
１０３Ｇ…目標位置出力部
１０４，９１４，１０１４，１１１４，１２１４…超音波計測装置
１０４Ａ…超音波計測データベース
１０４Ｂ…超音波送受信部
１０４Ｃ…超音波センサ
１０４Ｄ…操作部
１０４Ｅ…制御部
１０４Ｆ…信号同期部
１０５…センサ位置計測部
１０６…表示部
９０１…放射線照射装置
９０２…放射線
９０３…照射制御部
１００１…超音波照射装置
１００２…照射超音波制御部
１１０１…呼吸移動モデル作成部
１１０２…呼吸移動モデルデータベース
１１０３…呼吸位相算出部
１１０４…呼吸位相照合部
１２０１…画像処理部
１２０２…音速割り当て領域計算部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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