(57)【要約】【課題】本発明は、放射線治療前に取得された患者のＣＴ画像に対する患者の位置姿勢のずれ量を、迅速かつ正確に求めることを目的とする。【解決手段】放射線治療システム１００は、患者のＸ線透視画像を基準面上で取得するＸ線撮影装置５Ａおよび５Ｂと、位置決め装置１０とを備えている。位置決め装置１０は、放射線治療前に取得された基準透視画像を入力データとし、基準透視画像に対して放射線治療前に取得された基準ＲＯＩ画像を教師データとして、領域推定モデルのパラメータを算出する。放射線治療時に位置決め装置１０は、パラメータおよびＸ線透視画像に基づいて、Ｘ線透視画像およびＤＲＲ画像に対する関心領域を推定し、ＣＴ画像と基準面との相対的な位置姿勢関係を仮想的に変化させながらＸ線透視画像およびＤＲＲ画像の一致度を関心領域について求め、一致度が所定条件を満たすときの位置姿勢関係に基づいて、患者とＣＴ画像との位置姿勢のずれ量を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者のＸ線透視画像を基準面上で取得するＸ線撮影装置と、演算装置と、を備え、
前記演算装置は、
領域推定モデルのパラメータ、および、前記Ｘ線透視画像若しくはＤＲＲ画像であって、放射線治療前に取得された前記患者の３次元画像を前記基準面に仮想的に投影して生成されるＤＲＲ画像に基づいて、前記Ｘ線透視画像および前記ＤＲＲ画像に対する関心領域を推定し、
前記３次元画像、前記Ｘ線透視画像および前記関心領域に基づいて、前記患者と前記３次元画像との位置姿勢のずれ量を求め、
前記領域推定モデルのパラメータは、
放射線治療前に取得された基準透視画像を入力データとし、前記基準透視画像に対して放射線治療前に取得された基準ＲＯＩ画像を教師データとして算出されたパラメータであることを特徴とする患者位置決めシステム。  
【請求項２】
請求項１に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記ずれ量に基づいて、前記患者が横たわる治療台の位置姿勢を設定する治療台駆動装置を備えることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記演算装置によって推定された前記関心領域を示す初期ＲＯＩ画像と、前記Ｘ線透視画像若しくは前記ＤＲＲ画像とを表示する表示装置を備え、
前記演算装置は、
前記初期ＲＯＩ画像、および、前記Ｘ線透視画像若しくは前記ＤＲＲ画像が表示されると共に、ユーザによる前記関心領域の修正操作に応じて、前記演算装置によって推定された前記関心領域を修正し、
前記ずれ量を修正後の前記関心領域について求めることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項４】
請求項１に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記関心領域を示すＲＯＩ画像と、前記Ｘ線透視画像と、前記ＤＲＲ画像と、前記ずれ量とを表示する表示装置を備え、
前記演算装置は、
前記ＲＯＩ画像、前記Ｘ線透視画像、前記ＤＲＲ画像、および前記ずれ量が表示されると共に、ユーザによる前記関心領域の修正操作に応じて前記関心領域を修正し、前記ずれ量を修正後の前記関心領域について求めることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記表示装置は、
修正後の前記関心領域を示す修正後ＲＯＩ画像と、前記Ｘ線透視画像と、前記ＤＲＲ画像と、修正後の前記関心領域に基づいて求められた前記ずれ量とを表示し、
前記演算装置は、
前記修正後ＲＯＩ画像、前記Ｘ線透視画像、前記ＤＲＲ画像、および修正後の前記関心領域に基づいて求められた前記ずれ量が表示されると共に、ユーザによる前記関心領域の修正操作に応じて前記関心領域をさらに修正し、前記ずれ量を修正後の前記関心領域について求めることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記基準透視画像と、前記基準ＲＯＩ画像とを対応付けたデータセットが記憶される記憶デバイスを備え、
前記演算装置は、
前記データセットを前記記憶デバイスに記憶させる記憶処理を実行するか否かを、前記関心領域に対して修正操作が行われた回数に応じて判断し、当該判断に応じて前記記憶処理を実行し、
前記記憶処理は、
前記Ｘ線透視画像若しくは前記ＤＲＲ画像と、前記ずれ量を求める元となった前記関心領域を示す画像とを、それぞれ、前記基準透視画像と前記基準ＲＯＩ画像として対応付けて前記データセットとする処理を含むことを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項７】
請求項１に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記基準透視画像と、前記基準ＲＯＩ画像とを対応付けたデータセットが記憶される記憶デバイスを備え、
前記演算装置は、
前記Ｘ線透視画像若しくは前記ＤＲＲ画像と、前記関心領域を示す画像とを、それぞれ、前記基準透視画像と前記基準ＲＯＩ画像として対応付け、前記データセットとして前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記演算装置は、
前記基準透視画像および前記基準ＲＯＩ画像に、前記ずれ量が適切に求められたか否かを示す成否情報であって、ユーザの操作に応じた成否情報をさらに対応付け、前記データセットとして前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項９】
請求項７に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記演算装置は、
前記基準透視画像および前記基準ＲＯＩ画像に、治療部位を示す治療部位情報であって、ユーザの操作によって入力された治療部位情報をさらに対応付け、前記データセットとして前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の患者位置決めシステムにおいて、
前記関心領域を示す画像と、前記Ｘ線透視画像と、前記ＤＲＲ画像と、前記ずれ量とを表示する表示装置を備え、
前記演算装置は、
前記表示装置によって表示されると共に行われたユーザの操作に応じて、前記データセットを前記記憶デバイスに記憶させることを特徴とする患者位置決めシステム。
【請求項１１】
Ｘ線撮影装置によって患者のＸ線透視画像を基準面上で取得し、
領域推定モデルのパラメータ、および、前記Ｘ線透視画像若しくはＤＲＲ画像であって、放射線治療前に取得された前記患者の３次元画像を前記基準面に仮想的に投影して生成されるＤＲＲ画像に基づいて、前記Ｘ線透視画像および前記ＤＲＲ画像に対する関心領域を推定し、
前記３次元画像、前記Ｘ線透視画像および前記関心領域に基づいて、前記患者と前記３次元画像との位置姿勢のずれ量を求め、
前記領域推定モデルのパラメータは、
放射線治療前に取得された基準透視画像を入力データとし、前記基準透視画像に対して放射線治療前に取得された前記基準ＲＯＩ画像を教師データとして算出されたパラメータであることを特徴とする患者位置決め方法。
【請求項１２】
位置決めシステムに読み込まれる患者位置決めプログラムにおいて、
前記位置決めシステムは、
患者のＸ線透視画像を基準面上で取得するＸ線撮影装置と、
演算装置と、を備え、
前記位置決めプログラムは、
領域推定モデルのパラメータ、および、前記Ｘ線透視画像若しくはＤＲＲ画像であって、放射線治療前に取得された前記患者の３次元画像を前記基準面に仮想的に投影して生成されるＤＲＲ画像に基づいて、前記Ｘ線透視画像および前記ＤＲＲ画像に対する関心領域を推定し、
前記３次元画像、前記Ｘ線透視画像および前記関心領域に基づいて、前記患者と前記３次元画像との位置姿勢のずれ量を求める処理を、前記演算装置に実行させ、
前記領域推定モデルのパラメータは、
放射線治療前に取得された基準透視画像を入力データとし、前記基準透視画像に対して放射線治療前に取得された基準ＲＯＩ画像を教師データとして算出されたパラメータであることを特徴とする患者位置決めプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者位置決めシステム、方法およびプログラムに関し、特に、放射線治療がされる患者の位置姿勢のずれ量を求める技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線または陽子線をはじめとする粒子線等の各種放射線を患部に照射する放射線治療が広く行われている。放射線治療における治療計画の策定では、患者のＣＴ画像が事前に取得され、ＣＴ画像に基づいて放射線の照射位置や照射方向等が患者に対して決定される。一般に、治療における放射線の照射は治療計画の策定とは異なるタイミングで実施される。したがって、ＣＴ画像の取得時と治療時とで患者の位置および姿勢を一致させるためには、患者の位置決めが必要となる。
【０００３】
位置決めに際しては、患者が治療台に横たえられた状態で、放射線治療システム上に定められた基準面でＸ線透視画像が取得される。また、ＣＴ画像を基準面に投影させたＤＲＲ画像（Digital Reconstructed Radiography）が、ＣＴ画像と基準面との位置および姿勢の相対的な関係（位置姿勢関係）を変化させながら取得される。そして、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像とが近似または一致するような位置姿勢関係に基づいて、治療台の位置および姿勢についてのずれ量が求められる。このような位置決め計算によって求められた位置姿勢ずれ量に基づいて、治療台の位置および姿勢、すなわち、患者の位置および姿勢が設定される。
【０００４】
以下の特許文献１および２には、Ｘ線透視画像に対して関心領域を設定し、関心領域についてＸ線透視画像とＤＲＲ画像との一致度を求めることで、治療台の位置姿勢ずれ量を求める技術が記載されている。すなわち、ＤＲＲ画像の元となるＣＴ画像が取得された空間とＸ線透視画像が取得された基準面との位置姿勢関係を変化させながら一致度が所定値を超えるような位置姿勢関係を求めることで、治療台の位置姿勢ずれ量を求める技術が記載されている。
【０００５】
Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との一致度を求める際に関心領域が設定され、関心領域について一致度を求めることで、患者の呼吸や心臓の拍動により位置が変化しない領域（背骨や骨盤等）に着目した位置決めが可能となる。図１２には、患部が胸部にある場合に取得されるＸ線透視画像とＲＯＩ画像の一例が示されている。ここで、ＲＯＩは、関心領域を意味するRegion Of Interest を省略したものである。
【０００６】
図１２には患者の正面から撮像されたＸ線透視画像１２０１と、Ｘ線透視画像１２０１に合わせて設定されたＲＯＩ画像１２０３と、それらを重ね合わせた重畳画像１２０２が示されている。ＲＯＩ画像１２０３は、２つの領域ＡおよびＢに分けられている。領域Ａは関心領域として設定された領域を示し、領域Ｂは関心領域として設定されなかった領域を示す。胸部のＸ線透視画像において、背骨は呼吸や心臓の拍動により位置が変化しない。そのため、図１２に示されているように、関心領域を背骨に設定することで高精度に患者の位置姿勢ずれ量が求められ、高精度な位置決めが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２８２８７７号公報
【特許文献２】特開２０１３−９９４３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Long, Jonathan, Evan Shelhamer, And Trevor Darrell. "Fully Convolutional networks for semantic segmentation." Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の従来技術には次のような課題がある。すなわち、関心領域をユーザが設定する必要があり、ユーザの技量によってはＸ線透視画像の撮影後に速やかに患者の位置決め計算を実行することが困難である。また、ユーザの熟練度が低い等の理由から関心領域が適切に設定されない場合、正しい位置姿勢ずれ量を算出できないことがある。
【００１０】
本発明の目的は、放射線治療前に取得された患者のＣＴ画像に対する患者の位置姿勢のずれ量を、迅速かつ正確に求めることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、患者のＸ線透視画像を基準面上で取得するＸ線撮影装置と、演算装置と、を備え、前記演算装置は、領域推定モデルのパラメータ、および、前記Ｘ線透視画像若しくはＤＲＲ画像であって、放射線治療前に取得された前記患者の３次元画像を前記基準面に仮想的に投影して生成されるＤＲＲ画像に基づいて、前記Ｘ線透視画像および前記ＤＲＲ画像に対する関心領域を推定し、前記３次元画像、前記Ｘ線透視画像および前記関心領域に基づいて、前記患者と前記３次元画像との位置姿勢のずれ量を求め、前記領域推定モデルのパラメータは、放射線治療前に取得された基準透視画像を入力データとし、前記基準透視画像に対して放射線治療前に取得された基準ＲＯＩ画像を教師データとして算出されたパラメータであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射線治療前に取得された患者のＣＴ画像と、患者との位置姿勢のずれ量を迅速かつ正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】患者位置決めシステムの全体概略構成を示す図である。
【図２】データベースの構成を概念的に示す図である。
【図３】領域分割処理の一例を説明する図である。
【図４】第１の実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートである。
【図６】関心領域の修正過程を概念的に示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートである。
【図８】データベースの構成を概念的に示す図である。
【図９】パラメータ算出部による学習データの作成方法を概念的に示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートである。
【図１１】データベースの構成を概念的に示す図である。
【図１２】Ｘ線透視画像およびＲＯＩ画像の１つの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の各実施形態に係る放射線治療システムが、各図面を参照しながら以下に説明される。複数の図面に示された同一の事項については同一の符号が付されており、説明の重複が避けられている。本願明細書における「画像」の用語は、原則として演算の対象となる画像データを意味する。ただし、撮影や表示の対象となる場合の「画像」の用語は、実際にあるいは概念的に２次元平面に表現し得る画像を意味する。
【００１５】
図１には、本発明の第１の実施形態に係る放射線治療システム１００の全体概略構成が示されている。放射線治療システム１００は、治療台１に乗った患者２内の患部に対して放射線を照射するためのシステムである。各実施形態については、放射線が、炭素やヘリウム等の重粒子線や陽子線による粒子線である例が示されるが、放射線は、粒子線に限定されることなく、Ｘ線やγ線等の光子線であってもよい。放射線治療システム１００は、粒子線を照射するための構成要素として、加速器１０１、ビーム輸送装置１０２、および加速器１０１から供給された粒子線を患者２内の患部に照射する粒子線照射装置６を備えている。
【００１６】
放射線治療システム１００は、治療計画の策定に関わる構成要素として、治療計画装置３０、ＣＴ撮影装置４０、および患者データベース（ＤＢ）５０を備えている。ＣＴ撮影装置４０は、治療計画の策定のために予め患者２のＣＴ画像を撮影する。治療計画装置３０は、ＣＴ撮影装置４０の撮像結果に基づいて治療計画を策定する。ＤＢ５０は、患者２に関する情報を記憶する。なお、各実施形態については、ＣＴ撮影装置４０で撮影されたＣＴ画像を用いた例が示されるが、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮影装置で撮影されたＭＲＩ画像や、超音波撮影装置で撮影された超音波画像等、他の撮影装置で撮影された他の３次元画像が用いられてもよい。
【００１７】
放射線治療システム１００は、患者２の位置決め計算に関わる構成要素として、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂ、位置決め装置１０、および表示装置２１を備えている。Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂは、患者２のＸ線透視画像を撮影する。位置決め装置１０は、治療台１の位置姿勢ずれ量を計算し患者２の位置決め計算を行う。表示装置２１は、位置決め装置１０から出力された情報に応じた画像を表示する。
【００１８】
放射線治療システム１００は、患者２の位置および姿勢を設定するための構成要素として治療台１、および治療台１を駆動する治療台駆動装置２０を備えている。その他、放射線治療システム１００は、各種装置を相互に通信接続するネットワーク６０を備えている。
【００１９】
患者２に照射される粒子線は、加速器１０１にて必要なエネルギーまで加速された後、ビーム輸送装置１０２により粒子線照射装置６まで導かれる。加速器１０１は、シンクロトロン型加速器やサイクロトロン型加速器、あるいは、その他の加速器であってよい。
【００２０】
なお、治療に粒子線ではなくＸ線を用いる場合には、加速器１０１およびビーム輸送装置１０２の代わりに治療用Ｘ線を発生させる治療用Ｘ線照射装置が設けられる。γ線を用いる場合は、加速器１０１およびビーム輸送装置１０２の代わりに治療用γ線を発生させるγ線照射装置が設けられる。
【００２１】
Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂは、患者２に向けてＸ線を発生させるＸ線発生装置４Ａおよび４Ｂと、Ｘ線発生装置４Ａおよび４Ｂから発生して患者２を透過したＸ線の２次元線量分布を検出する２次元Ｘ線検出器３Ａおよび３Ｂと、信号処理回路（図示せず）とを備えている。
【００２２】
２次元Ｘ線検出器３Ａおよび３Ｂは、２次元的に配置された検出素子からアナログ信号を出力する。信号処理回路は、２次元Ｘ線検出器３Ａおよび３Ｂから出力されたアナログ信号を処理してＸ線透視画像を生成し、位置決め装置１０へ出力する。
【００２３】
２次元Ｘ線検出器３Ａおよび３Ｂには、例えばフラットパネル検出器（FPD:Flat Panel Detector）やイメージ・インテンシファイヤ（I.I.）が用いられる。２次元Ｘ線検出器３Ａおよび３Ｂは、２次元画像を取得するものであればよく、ＦＰＤやＩ．Ｉ．以外の２次元検出器であってもよい。
【００２４】
なお、本実施形態では、Ｘ線撮影装置の台数は２台であるが、これに限定されない。Ｘ線撮影装置の台数は、１台以上であれば何台であってもよい。ＣＴ画像撮像時と治療時の患者２の位置姿勢のずれ量を平行移動３軸、回転３軸に対して算出する場合、２台以上のＸ線撮影装置が用いられてよい。
【００２５】
放射線治療システム１００には、位置決めのための仮想的な基準面が定められている。基準面は、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５ＢによってＸ線透視画像が撮影される平面であってよい。
【００２６】
位置決め装置１０は、ＤＲＲ作成部１１、位置決め算出部１２、記憶デバイス１３、領域推定部１４、パラメータ算出部１５、データセット作成部１６、入力部１７、ＲＯＩ修正部１８、および表示処理部１９を備えている。ＤＲＲ作成部１１は、ＣＴ画像を仮想的に、すなわち計算の上で基準面に投影することでＤＲＲ画像を作成する。位置決め算出部１２は、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂによって撮影されたＸ線透視画像と、ＤＲＲ画像と、ＲＯＩ画像に基づいて評価関数を算出する。また、位置決め算出部１２は、評価関数を用いて、ＣＴ画像撮像時に対する治療時の患者２の位置姿勢のずれ量を算出する。
【００２７】
記憶デバイス１３は、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像を組としたデータセットを記憶する。領域推定部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂによって撮影されたＸ線透視画像に対して設定される関心領域を推定する。パラメータ算出部１５は、領域推定部１４で用いられる領域推定モデルのパラメータを、記憶デバイス１３に記憶されたデータセットを用いて算出する。
【００２８】
データセット作成部１６は、過去に治療された患者の位置決め時に取得された画像に基づいてデータセットを作成する。入力部１７は、マウス、キーボード、スイッチ等のインターフェースを備えており、ユーザの操作に応じて位置決め装置１０に情報を入力する。ＲＯＩ修正部１８は、領域推定部１４によって推定された関心領域をユーザの操作に応じて修正する。表示処理部１９は、Ｘ線透視画像やＤＲＲ画像等を表示装置２１に表示する。
【００２９】
位置決め装置１０の各構成要素が実行する処理が以下に具体的に説明される。ＤＲＲ作成部１１は、治療計画の策定時にＣＴ撮影装置４０によって撮像されたＣＴ画像を患者ＤＢ５０から読み出すと共に、ＣＴ画像を仮想的に基準面に投影することでＤＲＲ画像を作成する。すなわち、仮想的なＸ線パスに沿ってＣＴ画像の各ボクセル値を積算することによりＤＲＲ画像を作成する。
【００３０】
位置決め算出部１２は、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂによって撮影されたＸ線透視画像とＤＲＲ画像との一致度に基づいて、ＣＴ画像と患者２との位置姿勢のずれ量を算出する位置決め計算を行う。すなわち、ＤＲＲ作成部１１は、ＣＴ画像の平行移動および回転のうちの少なくとも一方（以下、平行移動・回転という）に関する幾何学量を仮想的に変化させたときのＤＲＲ画像として評価用ＤＲＲ画像を作成する。位置決め算出部１２は、評価用ＤＲＲ画像とＸ線透視画像との一致度を表す評価関数を算出する。
【００３１】
位置決め算出部１２は、評価関数が所定条件を満たすときにおける、ＣＴ画像と患者２との相対的な位置姿勢関係に基づいて、ＣＴ画像と患者２の位置姿勢のずれ量を算出する。すなわち、位置決め算出部１２は、評価関数が最大となるか、あるいは所定の閾値を超えるよう平行移動・回転に関する幾何学量を決定することで、ＣＴ画像と治療時の患者２の位置姿勢のずれ量を算出する。
【００３２】
評価関数は、両画像のピクセル値の差分の絶対値、相互情報量、相互相関係数等であってよい。また、平行移動・回転に関する幾何学量の決定には勾配法等の最適化アルゴリズムが用いられてよい。位置決め算出部１２は、評価関数を算出する際、Ｘ線透視画像に対して関心領域を設定し、関心領域に含まれる範囲で評価関数を算出する。これによって、呼吸や心臓の拍動によって位置が変化しない領域に着目して、患者２の位置姿勢のずれ量が算出される。このように、位置決め算出部１２は、ＣＴ画像およびＸ線透視画像に基づく位置決め計算を関心領域について実行し、ＣＴ画像、Ｘ線透視画像および関心領域に基づいて、ＣＴ画像と患者２との位置姿勢のずれ量を算出する。
【００３３】
記憶デバイス１３は、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像の組をデータセットとして記憶し、１つまたは複数のデータセットを含むデータベースを構築する。ここでは、記憶デバイス１３は、例えば過去に治療した不特定の患者を位置決めした際に取得したＸ線透視画像と、そのＸ線透視画像に対して設定された関心領域を表すＲＯＩ画像を、それぞれ、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像として記憶する。
【００３４】
図２には、記憶デバイス１３に記憶されるデータベースの構成が概念的に示されている。記憶デバイス１３には、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像が１組となったデータセット２００Ａ、２００Ｂおよび２００Ｃが記憶されている。ここでデータセット２００Ａの基準透視画像と基準ＲＯＩ画像は、例えば過去に治療した患者Ａを位置決めした際に取得されたＸ線透視画像２０１ＡとＲＯＩ画像２０２Ａを含む。同様に、データセット２００Ｂおよび２００Ｃは、それぞれ、例えば過去に治療された患者ＢおよびＣを位置決めした際に取得されたＸ線透視画像２０１Ｂおよび２０１Ｃと、ＲＯＩ画像２０２Ｂおよび２０２Ｃを含む。なお、図２には説明の簡略化のため３つのデータセットが示されているが、実際はより多くのデータセットが記憶デバイス１３に記憶されてもよい。
【００３５】
領域推定部１４は、予め設定された領域推定モデルとパラメータ算出部１５で算出されたパラメータを用いて患者２のＸ線透視画像に対して領域分割処理を実施し、初期の関心領域を推定する。領域推定モデルとしては非特許文献１に示されるような畳み込みニューラルネットワーク（Convolutional Neural Network、以下ＣＮＮ）モデルが用いられてよい。
【００３６】
図３には、領域分割処理の一例を説明する図が示されている。例えば患部が胸部にある場合、領域推定部１４は、胸部のＸ線透視画像３０１を入力データとして領域分割処理を実施し、初期ＲＯＩ画像３０２を出力データとして出力する。初期ＲＯＩ画像３０２は、２つの領域ＡおよびＢに分かれており、領域Ａが関心領域として設定された領域を示し、領域Ｂが関心領域として設定されなかった領域を示す。
【００３７】
領域推定モデルは、ＣＮＮを用いるモデルに限られない。領域推定モデルは、基準透視画像を入力データとし、基準ＲＯＩ画像を教師データとしてモデルのパラメータを学習するものであってよい。例えば領域推定モデルとして、サポートベクターマシーンやランダムフォレスト等のＣＮＮ以外の機械学習モデルが用いられてよい。
【００３８】
また、例えば図３に示されたＸ線透視画像３０１は、３つ以上の領域Ａ、ＢおよびＣに分割されてもよい。この場合初期ＲＯＩ画像３０２は、関心領域として設定される領域Ａ、関心領域として設定されない領域Ｂ、分割が困難な領域Ｃ等に設定される。
【００３９】
パラメータ算出部１５は、記憶デバイス１３に記憶されたデータセットを用いて領域推定部１４で用いる領域分割モデルのパラメータを学習（算出）する。領域分割モデルとしてＣＮＮモデルを用いる場合、Ｘ線透視画像を入力した際に出力される初期ＲＯＩ画像が、理想的なＲＯＩ画像に近づくほど値が小さくなる誤差関数が求められる。そして、誤差関数を最小化するか、あるいは所定の閾値より小さくするようなパラメータが算出される。誤差関数には、例えば平均２乗誤差および平均絶対値誤差等が用いられてよい。
【００４０】
入力部１７は、マウスやキーボード等のインターフェースを通じて、ユーザの操作に基づく操作情報を受け付ける。ＲＯＩ修正部１８は、入力部１７に入力された操作情報に基づいて、ＲＯＩ画像の修正、すなわち関心領域の修正を実行する。表示処理部１９は、Ｘ線透視画像、ＤＲＲ画像、ＲＯＩ画像、位置決め計算結果としての位置姿勢ずれ等を表示装置２１に表示する。
【００４１】
位置決め装置１０や治療計画装置３０等は、演算装置にプログラムを実行させることで実現されてよい。この演算装置は、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）等のプログラム可能な演算デバイスであってよい。演算装置に読み込まれるプログラムは、内部記録媒体や外部記録媒体（図示せず）に記憶されており、演算装置によって読み出される。
【００４２】
また、位置決め装置１０や治療計画装置３０等に対する動作指令は、１つのプログラムにまとめられていても、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総ては専用のハードウェアで実現されてもよく、モジュール化されていてもよい。さらには、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。また、位置決め装置１０や治療計画装置３０等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。
【００４３】
位置決め装置１０が備える複数の構成要素のうちの一部は、外部のコンピュータによって構成されてもよい。外部のコンピュータは、位置決め装置１０に直接接続されたものでもよいし、インターネット等の通信回線に接続されたものでもよい。位置決め装置１０が備える複数の構成要素のうちの一部または全部は、ハードウエアとしての電子回路によって個別に構成されてもよい。
【００４４】
位置決め装置１０が備える記憶デバイス１３には、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等が用いられてよい。記憶デバイス１３は、インターネット等の通信回線上にあるストレージであってもよい。位置決め装置１０が備える１つの構成要素は、分散処理を実行する複数のコンピュータによって構成されてもよい。
【００４５】
本実施形態に係る放射線治療システム１００が実行する処理についての詳細が、以下に示される。図４には、本実施形態に係る放射線治療システム１００を用いた位置決め手順を示すフローチャートが示されている。このフローチャートは、治療外に実行される治療外フローＦ４００と、治療時に実行される治療時フローＦ４５０に分かれている。
【００４６】
治療外フローＦ４００において、データセット作成部１６は、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像が組となったデータセットを作成し、記憶デバイス１３に記憶する（Ｓ４０１）。ここで用意される基準透視画像と基準ＲＯＩ画像は、例えば過去に治療された患者の位置決め時に取得されたＸ線透視画像とＲＯＩ画像であってよい。過去に治療された患者は、現在の治療対象の患者２を含む不特定の患者であってよい。次に、パラメータ算出部１５は、記憶デバイス１３に記憶されたデータセットを読み出して、領域推定モデルのパラメータを算出する（Ｓ４０２）。その後、パラメータ算出部１５は、算出したパラメータを記憶デバイス１３に記憶する（Ｓ４０３）。
【００４７】
続いて治療時フローＦ４５０において、治療台１の上に患者２が横たえられる。放射線治療システム１００に備えられたレーザー墨出し器（図示せず）は、施術者としてのユーザの操作に応じて、粗位置決め用のレーザ光を患者２に照射する（Ｓ４５１）。ユーザは、レーザ光の照射スポットと患者２に記されたマークによって粗位置決めを実施する。Ｘ線撮影装置５Ａおよび５ＢはＸ線透視画像を撮影する（Ｓ４５２）。続いて、記憶デバイス１３に記憶されたパラメータを領域推定部１４が読み出し（Ｓ４５３）、Ｓ４５２の処理で取得されたＸ線透視画像から初期ＲＯＩ画像を推定する（Ｓ４５４）。表示処理部１９は、表示装置２１にＸ線透視画像および初期ＲＯＩ画像を表示する（Ｓ４５５）。
【００４８】
ユーザは、表示装置２１に示されたＸ線透視画像およびＲＯＩ画像を参照し、ＲＯＩ画像の修正が必要か否かを判断する。記憶デバイス１３に記憶されたデータセットの数が不十分である等の理由からＲＯＩ画像の推定精度が低く、修正が必要とユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対してＲＯＩ画像の修正操作を行う。一方、ＲＯＩ画像の修正が必要でないとユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対して位置決め操作を行う。位置決め操作は、位置決め算出部１２に位置決め計算を実行させる操作である。
【００４９】
ＲＯＩ修正部１８は、入力部１７において修正操作がされたか、位置決め操作がされたかを判定する（Ｓ４５６）。ＲＯＩ修正部１８は、修正操作がされた場合には、その修正操作に応じてＲＯＩ画像を修正し、修正後のＲＯＩ画像（修正後ＲＯＩ画像）を生成する（Ｓ４５７）。ＲＯＩ修正部１８が、位置決め操作がされたと判定した場合、または、Ｓ４５７の処理においてＲＯＩ画像の修正が完了した場合、位置決め算出部１２は、位置決め計算を実行する（Ｓ４５８）。
【００５０】
位置決め計算によって位置姿勢ずれ量が計算された後、表示処理部１９は、Ｘ線透視画像、ＤＲＲ画像、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量を表示装置２１に表示する（Ｓ４５９）。位置決め装置１０は、これらの画像が表示されると共に、以下のような処理によって、ユーザによる関心領域の修正操作に応じて関心領域を修正し、位置姿勢ずれ量を修正後の関心領域について求める。
【００５１】
ユーザは、表示装置２１に表示されたＸ線透視画像、ＤＲＲ画像、ＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量を確認し、位置姿勢ずれ量が適切に求められたか否かを判断する。
【００５２】
位置姿勢ずれ量が適切に求められておらず、ＲＯＩ画像の修正が必要とユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対してＲＯＩ画像の修正操作を行う。一方、ＲＯＩ画像の修正が必要でないとユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対して駆動操作を行う。駆動操作は、治療台駆動装置２０に治療台１を駆動させるための操作である。
【００５３】
ＲＯＩ修正部１８は、入力部１７において修正操作がされたか、治療台１の駆動操作がされたかを判定する（Ｓ４６０）。ＲＯＩ修正部１８は、修正操作がされた場合には、Ｓ４５７の処理に戻り、修正操作に応じてＲＯＩ画像を修正する（Ｓ４５７）。ＲＯＩ修正部１８が、Ｓ４５８において駆動操作がされたと判定した場合、治療台駆動装置２０は、位置決め計算によって算出された位置姿勢ずれ量（平行移動・回転に関する幾何学量）に基づき治療台１を駆動する（Ｓ４６１）。これによって、患者２の位置および姿勢が、放射線治療のための位置および姿勢に設定される。
【００５４】
従来技術では、Ｘ線撮影装置がＸ線透視画像を取得した後、ユーザの操作によって関心領域が設定される。これに対し、本実施形態では予め設定した領域推定モデルによりＲＯＩ画像が生成され、このＲＯＩ画像に基づいて関心領域が設定される。これによって、関心領域の設定に費やされる時間が短くなり、ひいては患者の位置決めに費やされる時間が短くなる。
【００５５】
また、従来技術では、関心領域の位置や範囲は任意性が高く、ユーザの熟練度によっては関心領域を適切に設定することが困難な場合があった。これに対し、本実施形態ではデータセットから学習した領域推定モデルのパラメータからＲＯＩ画像が生成される。そのため、ユーザの熟練度に依らずに関心領域が設定され、ひいては患者の位置決めに費やされる時間が短くなる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、領域推定モデルのパラメータから生成されたＲＯＩ画像が表示され、ユーザによってＲＯＩ画像が修正され得る。そして、位置決め計算が実行された後、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像が表示され、ユーザによってＲＯＩ画像が修正され得る。これによって、演算処理によって求められた修正ＲＯＩ画像が不適切であっても、ユーザの知識や経験に基づいてＲＯＩ画像が修正され、位置決め計算が高精度で行われる。
【００５７】
本発明の第２の実施形態が、図５および図６を参照して説明される。図５には、本実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートが示されている。図６には、本実施形態に係る関心領域の修正過程が概念的に示されている。
【００５８】
本実施形態では、患者の位置決めを実施するたびに、位置決め時に取得されたＸ線透視画像とＲＯＩ画像が、それぞれ新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。そして、新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像がデータセットとして記憶デバイス１３に追加して記憶され、領域推定モデルのパラメータが更新される。
【００５９】
図５に示されているように、患者位置決めの処理フローは、治療外に実行される治療外フローＦ７００と、治療時に実行される治療時フローＦ７５０に分かれている。
【００６０】
治療外フローＦ７００では、新たなデータセットを追加したデータベースがＳ５０２の処理において用いられる点が、図４に示された治療時フローＦ４００と異なる。治療時フローＦ５５０におけるＳ５５１〜Ｓ５５９の処理は、図４に示されたＳ４５１〜Ｓ４５９の処理と同様である。
【００６１】
Ｓ５５９の処理の後、ユーザは、表示装置２１に示されたＸ線透視画像、ＤＲＲ画像、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量を参照し、ＲＯＩ画像の修正が必要か否かを判断する。ＲＯＩ画像の修正が必要とユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対してＲＯＩ画像の修正操作を行う。一方、ＲＯＩ画像の修正が必要でないとユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対して記憶操作を行う。記憶操作は、データセット作成部１６に新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶させる操作である。
【００６２】
ＲＯＩ修正部１８は、入力部１７において修正操作がされたか、記憶操作がされたかを判定する（Ｓ５６０）。ＲＯＩ修正部１８は、修正操作がされた場合には、Ｓ５５７の処理に戻り、修正操作に応じてＲＯＩ画像を修正する（Ｓ５５７）。
【００６３】
ＲＯＩ修正部１８が、Ｓ５６０において記憶操作がされたと判定した場合、データセット作成部１６は、新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶させる。すなわち、データセット作成部１６は、Ｘ線透視画像および最終的に生成されたＲＯＩ画像を、それぞれ、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とした新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶する（ＳＡ）。Ｓ５０２の処理において、パラメータ算出部１５は、先に記憶されたデータセットの他、新たに記憶されたデータセットを読み出して、領域推定モデルのパラメータを算出する（Ｓ５０２）。
【００６４】
ＳＡの処理が実行された後、治療台駆動装置２０は、位置決め計算により算出された位置姿勢ずれ量に基づき治療台１を駆動する（Ｓ５６１）。
【００６５】
このように、本実施形態では、治療時フローＦ５５０が実行されるたびに、新たなデータセットが記憶デバイス１３に記憶され、領域推定モデルのパラメータが更新される。図６は、ＲＯＩ修正部１８がＲＯＩ画像を修正し、データセット作成部１６が新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶する過程を説明する図である。この図には、患部が胸部にある場合に、ＲＯＩ画像が修正されていく過程が概念的に示されている。
【００６６】
まず初期画像グループ６１０としてＸ線透視画像６００と、初期ＲＯＩ画像６１３と、両画像を重ね合わせた重畳画像６１２が示されている。これらの図には、記憶デバイス１３に記憶されたデータセットの数が不十分である等の理由から、初期の関心領域が、背骨領域だけでなく心臓領域や横隔膜領域も含んでしまっている状態が示されている。したがって、初期ＲＯＩ画像６１３を用いて位置決め計算が実施された場合、計算が適切に行われない可能性がある。この場合、Ｓ５５６、Ｓ５６０およびＳ５５７の処理に従ってユーザはＲＯＩ画像を修正する。
【００６７】
図６には、修正ｉ回目の画像グループ６２０として、修正後のＲＯＩ画像６２３とＸ線透視画像６００とを重ね合わせた重畳画像６２２が示されている。これらの図には、関心領域が横隔膜領域を含んでしまっている状態が示されている。この場合、位置決め計算に失敗する可能性がある。また、図６には、修正ｎ回目の画像グループ６３０として、修正後のＲＯＩ画像６３３とＸ線透視画像６００とを重ね合わせた重畳画像６３２が示されている。これらの図には、背骨に対してのみ関心領域が設定された状態が示されている。この場合、位置決め計算が成功する可能性がある。
【００６８】
上述した例において、ＲＯＩ画像６３３は、領域推定モデルによって推定されることが好ましいＲＯＩ画像である。一方で、領域推定モデルによって実際に算出されたのは初期ＲＯＩ画像６１３であった。本実施形態では、ＲＯＩ画像の修正の後、Ｘ線透視画像６００と位置決めが成功したときのＲＯＩ画像６３３を、それぞれ、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とした新たなデータセットが記憶デバイス１３に記憶される。これによって、Ｘ線透視画像６００に対してＲＯＩ画像６３３が推定される可能性がある領域推定モデルのパラメータが求められる。
【００６９】
本実施形態によれば、領域推定モデルによるＲＯＩ画像の推定精度が向上する。また、治療した患者数が増加し、データベースに含まれるデータセットの数が増加すると共に、領域推定モデルの汎化性能が向上し、新規の患者のＸ線透視画像に対してＲＯＩ画像を推定する際の精度が向上する。その結果、ユーザが初期ＲＯＩ画像を修正する手間が省かれる頻度が高くなり、患者の位置決めに必要な時間がより短くなる可能性がある。
【００７０】
本発明の第３の実施形態が図７から図９を用いて説明される。図７には本実施形態に係る位置決め手順を示すフローチャートが示されている。図８には本実施形態に係るデータセットの構成が概念的に示されている。図９には本実施形態に係るパラメータ算出部１５による学習データの作成方法が概念的に示されている。
【００７１】
本実施形態では、位置決め時に取得されたＸ線透視画像とＲＯＩ画像が、それぞれ基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。さらに、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像と位置決め成否情報を１組とするデータセットが記憶デバイス１３に追加して記憶され、領域推定モデルのパラメータが更新される。位置決め成否情報は、後述するように位置決め計算が成功であったか失敗であったかを示す情報である。
【００７２】
図７に示されるフローチャートは治療外に実行される治療外フローＦ７００と、治療時に実行される治療時フローＦ７５０に分かれている。治療外フローＦ７００は、新たなデータセットを追加したデータベースがＳ７０２において用いられる点が、図４に示された治療時フローＦ４００と異なる。
【００７３】
治療時フローＦ７５０におけるＳ７５１〜Ｓ７６１の処理は、図４に示されたＳ４５１〜Ｓ４６１の処理と同様である。治療時フローＦ７５０は、Ｓ７５９の処理とＳ７６０の処理との間に、位置決め成否情報を含む新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶させる処理が挿入された点が、図４に示された治療時フローＳ４５０と異なる。
【００７４】
Ｓ７５９の処理の後、ユーザは、表示装置２１に示されたＸ線透視画像、ＤＲＲ画像、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量を参照し、位置決め計算が成功したか否かを判断する。
【００７５】
位置決め計算が失敗したとユーザが判断した場合、ユーザは、入力部１７に対して失敗時記憶操作を行い、続いてＲＯＩ画像の修正操作を行う。
【００７６】
失敗時記憶操作は、新たなデータセットを記憶する処理をデータセット作成部１６に実行させる操作である。新たなデータセットは位置決め計算が失敗であった旨を示す位置決め成否情報（位置決め失敗情報）を含む。この操作によって、表示対象となったＸ線透視画像およびＲＯＩ画像がそれぞれ、新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。そして、これらの基準透視画像および基準ＲＯＩ画像に加えて、位置決め失敗情報を含むデータセットが記憶デバイス１３に記憶される。
【００７７】
位置決め計算が成功したとユーザが判断した場合、ユーザは、入力部１７に対して成功時記憶操作を行い、続いて駆動操作を行う。
【００７８】
成功時記憶操作は、新たなデータセットを記憶する処理をデータセット作成部１６に実行させる操作である。新たなデータセットは位置決め計算が成功であった旨を示す位置決め成否情報（位置決め成功情報）を含む。この操作によって、表示対象となったＸ線透視画像およびＲＯＩ画像がそれぞれ、新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。そして、これらの基準透視画像および基準ＲＯＩ画像に加えて、位置決め成功情報を含むデータセットが記憶デバイス１３に記憶される。
【００７９】
データセット作成部１６は、Ｓ７５９の処理の後にユーザによって行われた失敗時記憶操作または成功時記憶操作に応じて、位置決め成否情報を含む新たなデータセットを記憶する処理を実行する（ＳＢ）。Ｓ７６０の処理は、失敗時記憶操作または成功時記憶操作に続いて行われた修正操作または駆動操作に応じて実行される。修正操作または駆動操作に応じて実行されるＳ７６０の処理は、Ｓ４６０の処理と同様である。
【００８０】
データセット作成部１６が、ＳＢの処理によってデータセットを記憶デバイス１３に記憶した場合、パラメータ算出部１５は、先に記憶されていたデータセットに加えて新たに記憶されたデータセットに基づいて領域推定モデルのパラメータを算出する（Ｓ７０２）。この場合、パラメータ算出部１５は、基準透視画像を入力データとし、基準ＲＯＩ画像のみならず位置決め成否情報をも教師データとして、領域推定モデルのパラメータを算出する。すなわち、パラメータ算出部１５は、基準関心領域画像が位置決め計算の成功をもたらしたものであるのか、失敗をもたらしたものであるのかが反映されたアルゴリズムによってパラメータを算出する。これによって、領域推定モデルのパラメータを算出する精度が向上する。パラメータ算出部１５は、算出されたパラメータを記憶デバイス１３に記憶する（Ｓ７０３）。
【００８１】
図８には、本実施形態に係る記憶デバイス１３に記憶されるデータベースが概念的に示されている。記憶デバイス１３には、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像と位置決め成否情報が１組となったデータセット８００Ａ、８００ａおよび８００Ｂが記憶されている。
【００８２】
ここでデータセット８００Ａは、例えば過去に治療された患者Ａに対して１回目の位置決め計算が行われ、位置決め計算が失敗した際に用いられたＸ線透視画像８０１ＡとＲＯＩ画像８０２Ａと位置決め失敗情報８０３Ａから構成されている。データセット８００ａは、データセット８００Ａと同じ患者Ａに対して２回目の位置決め計算が行われ、位置決め計算が成功した際に用いられたＸ線透視画像８０１ＡとＲＯＩ画像８０２ａと位置決め成功情報８０３ａから構成されている。同様に、データセット８００Ｂは、例えば過去に治療した患者Ｂに対して１回目の位置決め計算が行われ、位置決め計算が成功した際に用いたＸ線透視画像８０１ＢとＲＯＩ画像８０２Ｂと位置決め成功情報８０３Ｂから構成されている。
【００８３】
位置決め成否情報（位置決め成功情報および位置決め失敗情報）は、位置決め計算に成功したか失敗したかを示す形態であればどのような形態でもよい。例えば成功であれば数字の１が、失敗であれば数字の０が割り当てられてもよい。また、文字を表すコードによるテキストデータとして、「成功」と「失敗」が割り当てられてもよい。なお、図８では説明の簡略化のため３つのデータが示されているが、実際はより多くのデータが記憶デバイス１３に記憶されてもよい。
【００８４】
このように、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像に併せて位置決め成否情報が記憶された場合、以下のような表示処理によって位置決め計算に成功するための情報がユーザに提供される。
【００８５】
例えば図８における位置決め計算に失敗したＲＯＩ画像８０２Ａと、位置決め計算に成功したＲＯＩ画像８０２ａを用いてパラメータを学習する際、図９に示されているようにＲＯＩ画像８０２ＡとＲＯＩ画像８０２ａからＲＯＩ修正過程画像９００が作成される。ＲＯＩ修正過程画像は３つの領域Ａ、ＢおよびＣを含む。領域Ａは位置決め計算が成功した際に関心領域として設定されたＲＯＩ領域を表す。領域Ｂは位置決め計算が失敗した際に領域Ａに加えて関心領域として設定されていた領域を表す。領域Ｃは関心領域として設定されなかった領域を表す。
【００８６】
この場合、領域Ｂを関心領域とすることで位置決め精度が低下することが推測される。そのため、Ｘ線透視画像とＲＯＩ修正過程画像を用いてパラメータを学習することで、関心領域として設定される領域Ａと、関心領域として設定されない領域Ｃに加え、関心領域として設定されると位置決め精度が低下する領域Ｂが推定される。位置決め時は、表示処理部１９が領域Ｂを表示装置２１に表示してよい。これによって、ユーザに領域Ｂを関心領域としないよう勧告がされ、位置決め計算に成功する可能性が高まる。
【００８７】
また、ユーザの熟練度が低い場合に、関心領域として設定すると位置決め精度が低下する領域が表示装置２１に表示されてもよい。これによって、関心領域として設定すべき領域をユーザが視覚的に認識し易くなり、ユーザの熟練度が速やかに向上する。
【００８８】
本発明の第４の実施形態が図１０および図１１を用いて説明される。図１０には本実施形態に係る処理手順を示すフローチャートが示されている。図１１には本実施形態に係るデータベースが概念的に示されている。
【００８９】
本実施形態では、位置決め時に取得されたＸ線透視画像およびＲＯＩ画像が、それぞれ新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。さらに、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像の他、治療部位情報を加えたものを１組とするデータセットが記憶デバイス１３に追加して記憶され、領域推定モデルのパラメータが更新される。治療部位情報は、治療対象の部位を示す情報である。治療部位情報は、治療対象の部位に予め割り当てられた数値等であってよい。
【００９０】
図１０に示されるフローチャートは治療外に実行される治療外フローＦ１００と、治療時に実行される治療時フローＦ１５０に分かれている。
【００９１】
治療外フローＦ１００におけるＳ１０１の処理は、図５に示されたＳ５０１の処理と同様である。Ｓ１０２およびＳ１０３の処理は、後述するように治療部位情報によって示される治療部位に対して実行される点が、図５に示されたＳ５０２およびＳ５０３の処理と異なる。治療外フローＦ１５０におけるＳ１５１〜Ｓ１５９の処理は、それぞれ、図５に示された治療外フローＳ５５１〜Ｓ５５９の処理と同様である。
【００９２】
Ｓ１５９の処理の後、ユーザは、表示装置２１に示されたＸ線透視画像、ＤＲＲ画像、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量を参照し、ＲＯＩ画像の修正が必要か否かを判断する。ＲＯＩ画像の修正が必要とユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対してＲＯＩ画像の修正操作を行う。一方、ＲＯＩ画像の修正が必要でないとユーザが判断した場合、ユーザは入力部１７に対して記憶操作を行う。記憶操作は、データセット作成部１６に治療部位情報を入力すると共に、データセット作成部１６に新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶させる操作である。
【００９３】
ＲＯＩ修正部１８は、入力部１７において修正操作がされたか、記憶操作がされたかを判定する（Ｓ１６０）。ＲＯＩ修正部１８は、修正操作がされた場合にはＳ１５７の処理に戻り、修正操作に応じてＲＯＩ画像を修正する（Ｓ１５７）。ＲＯＩ修正部１８が、Ｓ１６０の処理において記憶操作がされたと判定した場合、データセット作成部１６は、治療部位情報を読み込むと共に、新たなデータセットを生成して記憶デバイス１３に記憶させる（ＳＣ）。
【００９４】
新たなデータセットは治療部位情報を含む。データセット作成部１６が実行する処理によって、表示対象となったＸ線透視画像およびＲＯＩ画像がそれぞれ、新たな基準透視画像および基準ＲＯＩ画像とされる。そして、これらの基準透視画像および基準ＲＯＩ画像に加えて、治療部位情報を含むデータセットが記憶デバイス１３に記憶される。
【００９５】
ＳＣの処理が実行された後、治療台駆動装置２０は、位置決め計算により算出された位置姿勢ずれ量に基づき治療台１を駆動する（Ｓ１６１）。
【００９６】
データセット作成部１６が、ＳＣの処理によってデータセットを記憶デバイス１３に記憶した場合、パラメータ算出部１５は、データセットに含まれる治療部位情報で示される治療部位について領域推定モデルのパラメータを算出する（Ｓ１０２）。パラメータ算出部１５は、パラメータを治療部位情報に対応付けて記憶デバイス１３に記憶する（Ｓ１０３）。
【００９７】
治療計画においては治療部位情報が特定されてよい。この場合、Ｓ１５３の処理においては、治療計画に示された治療部位情報に対応するパラメータを領域推定部１４が読み出す。
【００９８】
図１１に記憶デバイス１３に記憶されるデータベースが概念的に示されている。記憶デバイス１３には、基準透視画像と基準ＲＯＩ画像と治療部位情報が１組となったデータセット１１００Ａ、１１００Ｂおよび１１００Ｃが記憶されている。ここでデータセット１１００Ａは、例えば過去に治療した患者Ａに対して位置決めした際のＸ線透視画像１１０１ＡとＲＯＩ画像１１０２Ａと治療部位情報１１０３Ａから構成される。同様にデータセット１１００Ｂおよび１１００Ｃは、患者ＢおよびＣに対して位置決めした際に用いられたＸ線透視画像１１０１Ｂおよび１１０１Ｃと、ＲＯＩ画像１１０２Ｂおよび１１０２Ｃと、治療部位情報１１０３Ｂおよび１１０３Ｃから構成される。
【００９９】
ここで、治療部位情報は、患部の場所がわかるような形態であればどのような形でもよい。例えば患部が胸部であれば数字の０、前立腺であれば数字の１、頭頚部であれば数字の２等が割り当てられてもよい。治療部位情報は、「胸部」、「前立腺」、「頭頚部」等、治療部位を表すテキストデータであってもよい。なお、図１１では説明の簡略化のため３つのデータセットが示されているが、実際はより多くのデータセットが記憶デバイス１３に記憶されてもよい。
【０１００】
一般に、Ｘ線透視画像から設定される関心領域は治療部位によって異なる。そのため、記憶デバイス１３に記憶される複数のデータセットを治療部位に基づいて分類することで、治療部位に応じて必要なデータセットを読み出す処理が容易になる。本実施形態では、基準透視画像および基準ＲＯＩ画像に加えて、治療部位情報が記憶デバイス１３に記憶される。これによって、治療部位に対応するデータセットを読み出す処理が容易となり、治療部位に応じた領域推定モデルのパラメータが迅速に算出される。
【０１０１】
なお、図５、図７および図１０に示されたＳＡ、ＳＢおよびＳＣの処理、すなわち、データセットを記憶デバイス１３に記憶させる処理は、ユーザの操作によって選択された画像のみについて行われてもよい。すなわち、ユーザは、Ｓ５５９、Ｓ７５９またはＳ１５９の処理によって表示装置２１に表示された情報を参照し、Ｘ線透視画像および位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像を、新たなデータセットして記憶するか否かを判断する。
【０１０２】
ユーザは、これらの画像を新たなデータセットとして記憶させてよいと判断したときは、Ｓ５５９、Ｓ７５９またはＳ１５９の処理を実行させる記憶操作を入力部１７に対して行う。ユーザは、これらの画像を新たなデータセットとして記憶させるべきでないと判断したときは、Ｓ５５９、Ｓ７５９またはＳ１５９の処理をスキップさせるスキップ操作を入力部１７に対して行う。
【０１０３】
位置決め装置１０は、Ｘ線透視画像、ＤＲＲ画像、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像および位置姿勢ずれ量が表示装置２１によって表示されると共に行われたユーザの操作に応じて、データセットを前記記憶デバイス１３に記憶させる。すなわち、データセット作成部１６は、入力部１７に対して記憶操作が行われたことに応じてＳＡ、ＳＢまたはＳＣの処理を実行する。位置決め装置１０は、入力部１７に対してスキップ操作が行われたことに応じて、新たなデータセットを記憶する処理（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ）を行わず、次の処理（Ｓ５６１，Ｓ７６０，Ｓ１６１）を実行する。
【０１０４】
このような処理によれば、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像が適切であることがユーザの知識や経験に基づき確認された上で、位置姿勢ずれ量を求める元となったＲＯＩ画像がデータベースに反映される。これによって、演算処理では判断することが困難なＲＯＩ画像の適切性がユーザによって判断され、領域推定モデルのパラメータが高精度で求められる。
【０１０５】
また、データセット作成部１６は、ＲＯＩ画像を修正する処理（Ｓ５５７，Ｓ７５７，Ｓ１５７）が実行された回数に応じて、新たなデータセットを記憶させるか否かを判定してもよい。例えば、データセット作成部１６は、ＲＯＩ画像を修正する処理が実行されなかった場合に限り、新たなデータセットを記憶させる処理を実行してもよい。また、データセット作成部１６は、ＲＯＩ画像を修正する処理が実行された回数が予め定められた回数以下である場合に限り、新たなデータセットを記憶させる処理を実行してもよい。
【０１０６】
データセット作成部１６は、新たなデータセットを記憶させると判定したときは、ユーザによる記憶操作に応じて新たなデータセットを記憶デバイス１３に記憶させる。一方、データセット作成部１６は、新たなデータセットを記憶させないと判定したときは、ユーザによる記憶操作がされたとしても、新たなデータセットを記憶する処理（ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ）を行わない。そして、位置決め装置１０は、次の処理（Ｓ５６１，Ｓ７６０，Ｓ１６１）を実行する。
【０１０７】
ＲＯＩ画像を求める過程では、ＲＯＩ画像に対する修正の回数が少ないほど、最終的に求められるＲＯＩ画像が適切なことがある。このような場合、修正回数が所定条件を満たす場合に限って新たなデータセットが記憶されることで、適切なＲＯＩ画像がデータベースに反映される。
【０１０８】
上記では、Ｘ線透視画像に関心領域が設定される実施形態が示された。関心領域はＤＲＲ画像に設定されてもよい。この場合、基準となるＸ線透視画像に代えて基準となるＤＲＲ画像が基準透視画像とされる。記憶デバイス１３には、過去に取得されたＤＲＲ画像を基準透視画像としたデータセットが記憶される。
【０１０９】
図４のＳ４５２の処理では、Ｘ線撮影装置５Ａおよび５ＢによってＸ線透視画像を撮影する処理に代えて、ＤＲＲ作成部１１によってＤＲＲ画像を作成する処理が実行される。Ｓ４５４の処理では、領域推定モデルのパラメータを用いてＸ線透視画像から初期ＲＯＩ画像を推定する処理に代えて、領域推定モデルのパラメータを用いてＤＲＲ画像から初期ＲＯＩ画像を推定する処理が実行される。Ｓ４５５の処理では、Ｘ線透視画像および初期ＲＯＩ画像が表示装置２１に表示される代わりに、ＤＲＲ画像および初期ＲＯＩ画像が表示装置２１に表示される。
【０１１０】
図５におけるＳ５５２、Ｓ５５４およびＳ５５５の処理、図７におけるＳ７５２、Ｓ７５４およびＳ７５５の処理、ならびに図１０におけるＳ１５２、Ｓ１５４およびＳ１５５の処理についても同様の置き換えがなされる。
【０１１１】
各実施形態における放射線治療システム１００は、次の（ｉ）〜（ｖｉ）の事項を含む方法を用いている。位置決め装置１０は、以下の（ｉｖ）〜（ｖｉ）の事項を実行するプログラムを実行してよい。
【０１１２】
（ｉ）患者２の基準透視画像を放射線治療前に取得すること。（ｉｉ）基準透視画像に対する基準ＲＯＩ画像を放射線治療前に取得すること。（ｉｉｉ）基準透視画像を入力データとし、基準ＲＯＩ画像を教師データとして、領域推定モデルのパラメータを算出すること。（ｉｖ）Ｘ線撮影装置５Ａおよび５Ｂによって患者２のＸ線透視画像を基準面上で取得すること。（ｖ）上記のパラメータ、および、Ｘ線透視画像若しくはＤＲＲ画像に基づいて、Ｘ線透視画像およびＤＲＲ画像に対する関心領域を推定すること。（ｖｉ）３次元画像、Ｘ線透視画像および関心領域に基づいて、患者２と３次元画像との位置姿勢のずれ量を求めること。（ｖｉｉ）治療台駆動装置２０が、位置姿勢ずれ量に基づいて、患者２が横たわる治療台１の位置姿勢を設定すること。
【０１１３】
上記（ｖｉ）に示される位置決め計算は、次の事項に基づき実行されてよい。（ｖｉ−１）３次元画像と基準面との相対的な位置姿勢関係を仮想的に変化させたときにおけるＤＲＲ画像として評価用ＤＲＲ画像を求め、Ｘ線透視画像および評価用ＤＲＲ画像の一致度を関心領域について求めること。（ｖｉ−２）一致度が所定条件を満たすときの位置姿勢関係に基づいて、患者２と３次元画像との位置姿勢のずれ量を求めること。
【符号の説明】
【０１１４】
１  治療台、２  患者、３Ａ，３Ｂ  ２次元Ｘ線検出器、４Ａ，４Ｂ  Ｘ線発生装置、５Ａ，５Ｂ  Ｘ線撮影装置、６  粒子線照射装置、１０  位置決め装置、１１  ＤＲＲ作成部、１２  位置決め算出部、１３  記憶デバイス、１４  領域推定部、１５  パラメータ算出部、１６  データセット作成部、１７  入力部、１８  ＲＯＩ修正部、１９  表示処理部、２０  治療台駆動装置、２１  表示装置、３０  治療計画装置、４０  ＣＴ撮影装置、５０  患者ＤＢ、６０  ネットワーク、１００  放射線治療システム、１０１  加速器、１０２  ビーム輸送装置、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，８００Ａ，８００Ｂ，８００Ｃ，１１００Ａ，１１００Ｂ，１１００Ｃ  データセット、２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，３０１，６００，８０１Ａ，８０１ａ，８０１Ｂ，１１０１Ａ，１１０１Ｂ，１１０１Ｃ，１２０１  Ｘ線透視画像、３０２  初期ＲＯＩ画像、６１０  初期画像グループ、６１２，６２２，６３２，１２０２  重畳画像、６１３  初期ＲＯＩ画像、６２０  修正ｉ回目の画像グループ、２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ、６２３，６３３，８０２Ａ，８０２ａ，８０２Ｂ，１１０２Ａ，１１０２Ｂ，１１０２Ｃ，１２０３  ＲＯＩ画像、６３０  修正ｎ回目の画像グループ、６３３  修正Ｎ回目のＲＯＩ画像、８０３Ａ  位置決め失敗情報、８０３ａ，８０３Ｂ  位置決め成功情報、９００  ＲＯＩ修正過程画像、１１０３Ａ，１１０３Ｂ，１１０３Ｃ  治療部位情報。
【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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