(57)【要約】【課題】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である。【解決手段】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。【選択図】図３
2020014739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項６】
前記第１導出部は、
前記治療計画において、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２１１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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。
【図２】第１の実施形態における治療装置１０の外観図。
【図３】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。
【図４】キャリブレーション処理部１２２の構成の一例を示す図。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】表示部１０６に表示させる画面の一例を示す図。
【図１０】治療計画データ１３４の一例を示す図。
【図１１】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。
【図１２】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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。なお、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。
【００１１】
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。また、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。
【００１２】
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 Interface Card）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。
【００１３】
医用画像処理装置１００は、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。
【００１４】
また、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。なお、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。
【００１９】
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。なお、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。
【００２０】
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。なお、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。また、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。
【００２３】
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。また、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。また、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。
【００２６】
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。また、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。また、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。また、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、患者が域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や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭などを示す領域が医者などの入力操作によって設定されており、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。なお、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。
【００３６】
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。また、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。なお、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。
【００３７】
画像処理部１１６は、被検体ＯＢの位置決めを行う。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、予め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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、互いの位置関係とは、予め既知であるものとする。
【００４９】
なお、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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。また、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
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）。
【００５５】
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。また、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。
【００５６】
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）。なお、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。また、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。
【００５９】
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。
【００６０】
【数１】
2020014739.tif 000003
【００６１】
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。
【００６２】
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（→）＝（ｃｘｊ，ｃｙｊ，ｃｚｊ）ｔと、放射線源１２の三次元位置Ｔｊ（→）＝（ｌｘｊ，ｌｙｊ，ｌｚｊ）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。
【００６３】
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。
【００６４】
【数２】
2020014739.tif 000004
【００６５】
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。
【００６６】
【数３】
2020014739.tif 000005
【００６７】
【数４】
2020014739.tif 000006
【００６８】
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。
【００６９】
【数５】
2020014739.tif 000007
【００７０】
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、粒子に探索空間位置と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。なお、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。なお、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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つ以上のマーカが埋め込まれたファントムを設置する（ステップＳ２００）。
【００７４】
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）。
【００７５】
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）。
【００７６】
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）。
【００７７】
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）。
【００７８】
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）。
【００７９】
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）。
【００８０】
なお、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。
【００８１】
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）。
【００８２】
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。
【００８３】
また、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。
【００８４】
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）。
【００８５】
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。また、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。
【００８６】
また、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。
【００８７】
また、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。
【００８８】
なお、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。
【００８９】
また、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。
【００９０】
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。
【００９１】
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の位置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が、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、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。
【００９２】
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。また、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。
【００９３】
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。
【００９４】
なお、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。
【００９５】
（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。なお、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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の回転軸回りに角度において、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
１…治療システム、１０…治療装置、１１…寝台、１１ａ…アーム部、１２…放射線源、１３…検出器、１４…照射門、１５…センサ、１６…治療装置側制御部、２０…端末装置、１００…医用画像処理装置、１０２…通信部、１０４…入力部、１０６…表示部、１１０…医用画像処理装置側制御部、１１２…第１取得部、１１４…第２取得部、１１６…画像処理部、１１８…治療ビーム照射制御部、１２０…情報出力制御部、１２２…キャリブレーション処理部、１２２ａ…第１導出部、１２２ｂ…第２導出部、１２２ｃ…較正部、１３０…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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