(57)【要約】【課題】計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように患者の位置を合わせることができる医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の医用画像処理装置は、第１画像取得部と、第２画像取得部と、経路取得部と、探索部とを持つ。第１画像取得部は、被検体の３次元の第１画像を取得する。第２画像取得部は、第１画像とは異なる時刻に撮像された被検体の３次元の第２画像を取得する。経路取得部は、第１画像に設定した放射線経路を取得する。探索部は、第１画像に含まれ放射線経路が通過する３次元の第１画素の画素値を積分した第１積分値と、第２画像内の放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素の画素値を積分した第２積分値とに基づいて、第２画像に写された被検体の位置を第１画像に写された被検体の位置に合わせるための第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する。【選択図】図１
2018042831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置によって撮像された被検体の３次元の第１画像を取得する第１画像取得部と、
前記第１画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の３次元の第２画像を取得する第２画像取得部と、
前記第１画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、
前記第１画像に含まれ前記放射線経路が通過する３次元の第１画素の画素値を積分した第１積分値と、前記第２画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素の画素値を積分した第２積分値とに基づいて、前記第２画像に写された前記被検体の位置を前記第１画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、
を備える医用画像処理装置。
【請求項２】
前記探索部は、
前記第１積分値を算出し、算出した前記第１積分値を放射線を照射する照射範囲内に表した第１積分画像と、前記第２積分値を算出し、算出した前記第２積分値を前記照射範囲内に表した第２積分画像とを生成する積分画像算出部と、
前記第１積分画像に含まれる前記第１積分値と、前記第２積分画像に含まれる前記第１積分値に対応する前記第２積分値とをそれぞれ比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて前記第１積分画像と前記第２積分画像とに表された前記放射線経路のずれを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて前記移動量を決定し、決定した移動量を表す前記移動量信号を出力する移動部と、
を備える、
請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記探索部は、
前記第１画像に含まれる前記第１画素の画素値と、前記第２画像に含まれる前記第２画素の画素値との差分に基づいて、前記第１画像と前記第２画像とのずれを判定し、判定した結果に基づいて決定した仮移動量に基づいて、前記第２画像に写された前記被検体の位置を前記第１画像に写された前記被検体の位置に事前に合わせた仮移動第２画像を出力する仮位置決め部をさらに備え、
前記積分画像算出部は、
前記第１画像に対応する前記第１積分画像と、前記仮移動第２画像に対応する前記第２積分画像とを生成する、
請求項２に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記判定部が判定した結果を少なくとも表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部をさらに備える、
請求項２または請求項３に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記ユーザーインターフェース部は、
少なくとも前記比較部が前記第１積分値と前記第２積分値とを比較する前記照射範囲内の比較領域を設定する入力装置をさらに備え、
前記比較部は、
前記入力装置によって設定された前記比較領域内の前記第１積分値と前記第２積分値とを比較する、
請求項４に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記積分画像算出部は、
前記放射線経路上に位置する前記第１画素の画素値と前記放射線経路に対応する経路上に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを、予め定めた非線形換算によって換算した後に積分して、前記第１積分値と前記第２積分値とのそれぞれを算出する、
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記積分画像算出部は、
前記非線形換算によって、前記放射線経路上に位置する前記第１画素の画素値と前記放射線経路に対応する経路上に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを、前記放射線が通過する際のエネルギー損失量を表す値に換算する、
請求項６に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記積分画像算出部は、
前記放射線が照射対象の領域に到達するまでの間に位置する前記放射線経路上の前記第１画素の画素値と、前記放射線経路に対応する経路上で前記照射対象の領域に到達するまでの間に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを換算した前記エネルギー損失量の値を積分して、前記第１積分値と前記第２積分値とのそれぞれを算出する、
請求項７に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記移動量信号は、
治療装置を制御する治療台制御部へ送信される、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
放射線の照射対象の領域は、
前記被検体内に存在する腫瘍の領域であり、
前記放射線経路は、
前記腫瘍の領域を含む、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記放射線経路に対応する経路は、
前記探索部が探索した移動量で前記第２画像が移動された場合、放射線の照射を避ける領域を含む、
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の医用画像処理装置と、
前記被検体に放射線を照射する照射部と、前記第１画像および前記第２画像を撮影する前記撮像装置と、前記移動量信号に応じて前記被検体を乗せて固定した治療台の移動を制御する治療台制御部とを具備した治療装置と、
を備える治療システム。
【請求項１３】
前記探索部によって前記第２画像の移動量を探索する際の情報を表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部をさらに備える、
請求項１２に記載の治療システム。
【請求項１４】
前記ユーザーインターフェース部は、
前記探索部によって前記第２画像の移動量を探索する探索領域を設定する入力装置をさらに備え、
前記探索部は、
前記入力装置によって設定された前記探索領域に対応する前記第１積分値と前記第２積分値とに基づいて、前記第２画像の移動量を探索する、
請求項１３に記載の治療システム。
【請求項１５】
コンピュータを、
撮像装置によって撮像された被検体の３次元の第１画像を取得する第１画像取得部と、
前記第１画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の３次元の第２画像を取得する第２画像取得部と、
前記第１画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、
前記第１画像に含まれ前記放射線経路が通過する３次元の第１画素の画素値を積分した第１積分値と、前記第２画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素の画素値を積分した第２積分値とに基づいて、前記第２画像に写された前記被検体の位置を前記第１画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、
を備える医用画像処理装置として機能させるための医用画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療は、放射線を患者の体内にある病巣に対して照射することによって、その病巣を破壊する治療方法である。放射線治療では、放射線を、病巣の位置に正確に照射する必要がある。これは、患者の体内の正常な組織に放射線を照射してしまうと、その正常な組織に対してもダメージを与えることになるからである。そのため、放射線治療を行う際には、まず、治療計画の段階において、予めコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）を行って患者の体内にある病巣の位置を３次元的に把握する。そして、把握した病巣の位置に基づいて、正常な組織への照射を少なくするように、放射線を照射する際の方向や照射する放射線の強度を計画する。その後、治療の段階において、治療計画の段階の患者の位置に合うように患者を配置し、治療計画の段階で計画した照射方向や照射強度に従って放射線を病巣に照射する。
【０００３】
治療段階における患者の位置合わせでは、治療を開始する直前に患者を寝台に寝かせた状態で撮影した患者の体内の透視画像と、治療計画のときに撮影した３次元のＣＴ画像から仮想的に透視画像を再構成したデジタル再構成Ｘ線写真（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ  Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ：ＤＲＲ）画像との画像照合を行って、それぞれの画像の間での患者の位置のずれを求める。そして、求めたずれに基づいて寝台を移動させることによって、患者の体内の病巣や骨などの位置を治療計画のときのそれらと合わせる。
【０００４】
患者の位置のずれは、透視画像と最も類似するＤＲＲ画像が再構成されるように、ＣＴ画像中の位置を探索することによって求める。患者の位置の探索をコンピュータによって自動化する方法は多数提案されている。自動で探索した結果を利用者（医師など）が透視画像とＤＲＲ画像とを見比べることによって確認する。
【０００５】
このとき、透視画像に写された病巣の位置を目視によって確認することが難しい場合があった。これは、病巣は、骨などに比べてＸ線の透過性が高いため、透視画像に病巣がはっきり写らないためである。そこで、治療を行う際に、透視画像の代わりにＣＴ画像を撮影して病巣の位置を確認することも行われている。この場合、患者の位置のずれは、治療計画のときに撮影したＣＴ画像と、治療段階において撮影したＣＴ画像とを画像照合する、つまり、ＣＴ画像同士の画像照合によって求める。
【０００６】
ＣＴ画像同士の画像照合では、一方のＣＴ画像の位置をずらしながら、他方のＣＴ画像と最も類似する位置を求める。ＣＴ画像同士の画像照合を行う方法の一例として、例えば、特許文献１に開示されている方法がある。特許文献１に開示されている方法では、治療計画のときに撮影したＣＴ画像に含まれる病巣周辺の画像をテンプレートとして用意する。そして、特許文献１に開示されている方法では、治療段階において撮影したＣＴ画像に対してテンプレートマッチングを行うことによって、最も類似した画像の位置を病巣の位置として探索する。そして、探索した位置に基づいて、患者の位置のずれを求め、上記と同様にずれに応じて寝台を移動させて、治療計画のときと同じ体位に患者の位置を合わせる。
【０００７】
ところで、放射線治療において用いる放射線は、物質を通過する際にエネルギーを失う。このため、治療計画では、撮影したＣＴ画像に基づいて、照射する放射線のエネルギー損失量を仮想的に算出することによって放射線の照射方法を定める。そして、治療段階において患者の位置を合わせる際には、照射する放射線が通過する経路にある患者の体内の組織も一致していることが重要になる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、テンプレートとして用意した病巣周辺のＣＴ画像に、注目する病巣周辺の位置を合わせることを重視している。このため、特許文献１に開示されている方法では、病巣の周辺以外においても患者の体内組織の位置が正確に合うとは限らない。つまり、特許文献１に開示されている方法で患者の位置を合わせた場合には、照射した放射線が病巣に届いたとしても、放射線が通過する経路にある患者の体内の組織によっては、計画した放射線のエネルギーを病巣に与えることができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５６９３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように患者の位置を合わせることができる医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の医用画像処理装置は、第１画像取得部と、第２画像取得部と、経路取得部と、探索部とを持つ。第１画像取得部は、撮像装置によって撮像された被検体の３次元の第１画像を取得する。第２画像取得部は、前記第１画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の３次元の第２画像を取得する。経路取得部は、前記第１画像に設定した放射線経路を取得する。探索部は、前記第１画像に含まれ前記放射線経路が通過する３次元の第１画素の画素値を積分した第１積分値と、前記第２画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素の画素値を積分した第２積分値とに基づいて、前記第２画像に写された前記被検体の位置を前記第１画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの概略構成を示したブロック図。
【図２】第１の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。
【図３】第１の実施形態の医用画像処理装置における探索処理の流れを示したフローチャート。
【図４】第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムにおける放射線の出射と放射線の照射対象との関係の一例を説明する図。
【図５】第２の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。
【図６】第３の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態の医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラムを、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの概略構成を示したブロック図である。図１に示した治療システム１は、医用画像処理装置１００と、治療装置１０とを備える。
【００１５】
まず、治療システム１を構成する治療装置１０について説明する。治療装置１０は、治療台１１と、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）装置１２（以下、「ＣＴ撮像装置１２」という）と、治療ビーム照射門１３とを備える。
【００１６】
治療台１１は、放射線による治療を受ける被検体（患者）Ｐを、例えば、固定具などによって寝かせた状態で固定する寝台である。治療台１１は、患者Ｐを固定した状態で開口部を有する円環状のＣＴ撮像装置１２の中に移動することができる。なお、図１においては、治療台１１の移動を制御する治療台制御部の図示を省略している。
【００１７】
ＣＴ撮像装置１２は、３次元のコンピュータ断層撮影を行うための撮像装置である。ＣＴ撮像装置１２は、円環状の開口部の内側に複数の放射線源が配置され、それぞれの放射線源から、患者Ｐの体内を透視するための放射線を照射する。つまり、ＣＴ撮像装置１２は、患者Ｐの周囲から放射線を照射する。ＣＴ撮像装置１２においてそれぞれの放射線源から照射する放射線は、例えば、Ｘ線である。また、ＣＴ撮像装置１２は、円環状の開口部の内側に複数配置された放射線検出器によって、放射線源から照射されて患者Ｐの体内を通過して到達した放射線を検出し、検出した放射線のエネルギーの大きさに基づいて患者Ｐの体内のＣＴ画像を生成する。ＣＴ撮像装置１２によって生成される患者ＰのＣＴ画像は、放射線のエネルギーの大きさをデジタル値で表した３次元のデジタル画像である。ＣＴ撮像装置１２は、生成したＣＴ画像を医用画像処理装置１００に出力する。なお、図１においては、ＣＴ撮像装置１２に備えたそれぞれの放射線源からの放射線の照射や、それぞれの放射線検出器が検出した放射線に基づいたＣＴ画像の生成、つまり、患者Ｐの体内を３次元撮影するための制御部の図示を省略している。
【００１８】
治療ビーム照射門１３は、患者Ｐの体内の照射対象（患者Ｐの体内に存在する病巣）を破壊するための放射線を治療ビームＢとして照射する。治療ビームＢは、例えば、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などである。なお、図１においては、治療ビーム照射門１３による治療ビームＢの照射を制御する制御部の図示を省略している。
【００１９】
なお、図１においては、１つの治療ビーム照射門１３を備える治療装置１０の構成を示した。しかし、治療装置１０は、治療ビーム照射門１３を１つのみ備えた構成に限定されるのではなく、複数の治療ビーム照射門を備える構成であってもよい。例えば、図１では、患者Ｐに垂直方向から治療ビームＢを照射する治療ビーム照射門１３を備えている治療装置１０の構成を示したが、患者Ｐに水平方向から治療ビームを照射する治療ビーム照射門をさらに備えている治療装置を含んで治療システム１を構成してもよい。
【００２０】
医用画像処理装置１００は、ＣＴ撮像装置１２から出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際の患者Ｐの位置を合わせるための処理を行う。より具体的には、医用画像処理装置１００は、放射線治療において治療を行う患者Ｐの体内の病巣や組織の位置を合わせるための情報を出力する。医用画像処理装置１００における病巣や組織の位置合わせの処理は、治療計画の段階など、放射線治療を行う前に撮影した患者ＰのＣＴ画像と、ＣＴ撮像装置１２から出力された現在の患者ＰのＣＴ画像とに基づいて行われる。
【００２１】
このとき、医用画像処理装置１００は、患者Ｐの体内の病巣や組織の位置を仮想的に移動させた後、治療ビームＢが病巣に到達するまでの経路上にある組織を判定する。つまり、医用画像処理装置１００は、治療ビームＢが通過する経路（放射線経路）にある患者Ｐの体内の組織が一致しているか否かを判定する。これは、照射した治療ビームＢが患者Ｐの体内の組織を通過する際に失うエネルギーの量（エネルギー損失量）が、治療計画の段階において算出したエネルギー損失量に対して許容範囲内であるか否かを通知するためである。言い換えれば、照射した治療ビームＢのブラッグ曲線における極大部分（ブラッグピーク）の位置が治療する対象の病巣の位置から外れていないことを通知するためである。医用画像処理装置１００における治療ビームＢが通過する経路上の組織の判定は、放射線治療を行う前に撮影した患者ＰのＣＴ画像に含まれる病巣までの間の組織と、現在の患者ＰのＣＴ画像に含まれる病巣までの間の組織とを比較することによって行われる。医用画像処理装置１００は、治療ビームＢが通過する経路上の組織を比較した結果を表す情報を出力する。
【００２２】
なお、医用画像処理装置１００と治療装置１０に備えたＣＴ撮像装置１２とは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）によって接続されてもよい。
【００２３】
以下、治療システム１を構成する医用画像処理装置１００の構成について説明する。図２は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の概略構成を示したブロック図である。図２に示した医用画像処理装置１００は、第１画像取得部１０１と、第２画像取得部１０２と、経路取得部１１０と、探索部１２０とを備える。また、探索部１２０は、積分画像算出部１２１と、比較部１２２と、判定部１２３と、移動部１２４とを備える。
【００２４】
第１画像取得部１０１は、治療前の患者Ｐに関する第１画像を取得する。第１画像取得部１０１は、取得した第１画像を探索部１２０に出力する。ここで、第１画像は、放射線治療を行う際の治療計画の段階において照射する治療ビームＢの方向（傾きや距離などを含む経路）や強さを決定するために用いたＣＴ画像である。第１画像は、治療台１１に固定することによって患者Ｐの体位を一定に維持した状態で撮影される。治療計画の段階では、患者Ｐの体内の正常な組織への治療ビームＢの照射を少なくするように、治療ビームＢを照射する方向や強度が計画される。なお、第１画像取得部１０１は、治療装置１０に備えたＣＴ撮像装置１２と接続するためのインターフェースを含んでもよい。
【００２５】
第２画像取得部１０２は、治療を開始する直前の患者Ｐに関する第２画像を取得する。第２画像取得部１０２は、取得した第２画像を探索部１２０に出力する。ここで、第２画像は、患者Ｐの位置を合わせるために、治療を開始する直前に撮影した患者Ｐの体内のＣＴ画像である。つまり、第２画像は、治療ビーム照射門１３が治療ビームＢを照射していない状態でＣＴ撮像装置１２が撮影して生成したＣＴ画像である。第２画像は、第１画像を撮影したときの体位と同様の体位に近づけた状態で撮影される。なお、第２画像取得部１０２は、治療装置１０に備えたＣＴ撮像装置１２と接続するためのインターフェースを含んでもよい。
【００２６】
経路取得部１１０は、治療計画の段階において決定した治療ビームＢを照射する経路の情報を取得する。なお、治療ビームＢを照射する経路の情報は、例えば、治療システム１が設置された治療室において予め設定された基準位置の３次元の座標を基準にして表された情報である。また、治療ビームＢは、１本の放射線ビーム（以下、「治療ビームｂ」という）を走査（ラスタスキャン）したり、複数の治療ビームｂを照射したりすることによって、患者Ｐの体内に存在する病巣の領域（範囲）に照射される。つまり、治療ビームＢを照射する経路は、患者Ｐの体内の病巣に実際に照射する治療ビームｂごとに複数存在する。経路取得部１１０は、患者Ｐの体内の病巣に照射する治療ビームＢを表す治療ビームｂのそれぞれの経路の情報を取得する。経路取得部１１０は、取得した治療ビームｂのそれぞれの経路の情報を探索部１２０に出力する。さらに、経路取得部１１０は、治療計画の段階において計画されたそれぞれの治療ビームｂの強度の情報を取得してもよい。
【００２７】
探索部１２０は、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報と、第１画像取得部１０１から出力された第１画像と、第２画像取得部１０２から出力された第２画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部１２０は、照射する治療ビームＢが患者Ｐの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Ｐの位置を合わせるための移動量を探索する。
【００２８】
積分画像算出部１２１は、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報に基づいて、治療ビームＢの照射範囲を表す積分画像を生成する。積分画像算出部１２１は、第１画像取得部１０１から出力された第１画像に対応した積分画像（以下、「第１積分画像」という）と、第２画像取得部１０２から出力された第２画像に対応した積分画像（以下、「第２積分画像」という）とのそれぞれを生成する。積分画像算出部１２１は、生成したそれぞれの積分画像を、比較部１２２に出力する。
【００２９】
ここで、積分画像算出部１２１が積分画像を生成する概略の方法について、第１画像に対応した第１積分画像を生成する場合を例として説明する。積分画像算出部１２１により第１積分画像の生成では、まず、第１画像取得部１０１から出力された第１画像に含まれる３次元の画素（ボクセル）の中から、治療ビームｂが通過する経路上に位置するボクセルを抽出する。ここで、ボクセルの画素値は、患者Ｐを構成する肉や骨などの組織（物質）によって異なる値である。なお、患者Ｐの体内に空気が入っていた場合、ボクセルの画素値は、肉や骨などの組織（物質）と異なる値となる。積分画像算出部１２１は、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報に基づいて、経路上に位置するボクセルを、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに抽出する。そして、積分画像算出部１２１は、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに、抽出したボクセルの画素値（以下、「ＣＴ値」という）を積分（線積分）する。なお、積分画像算出部１２１は、治療計画の段階において計画したそれぞれの治療ビームｂの強度に応じたブラッグピークの位置までボクセルのＣＴ値を積分（線積分）してもよい。そして、積分画像算出部１２１は、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに積分したＣＴ値を、治療ビームＢの照射範囲内の対応する位置に配置する（並べる）ことによって、第１積分画像を生成する。このようにして、積分画像算出部１２１は、積分画像を構成するそれぞれの画素の画素値が、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに積分（線積分）されたＣＴ値の積分（線積分）値（以下、「ボクセルデータ」という）である、治療ビームＢの照射範囲の第１積分画像を生成する。同様にして、積分画像算出部１２１は、第２画像から抽出した治療ビームｂのそれぞれの経路上のボクセルのＣＴ値を積分（線積分）したボクセルデータを治療ビームＢの照射範囲に並べた第２積分画像を生成する。このように、積分画像算出部１２１は、治療計画の段階で計画した強度で治療ビームＢを照射した場合に治療ビームｂのそれぞれが通過するボクセルのみのＣＴ値を積分（線積分）したボクセルデータを含むそれぞれの積分画像を生成する。
【００３０】
なお、積分画像算出部１２１がそれぞれの積分画像を生成する際に、いずれかの治療ビームｂの経路がボクセルの境界を通る場合も考えられる。この場合、積分画像算出部１２１は、例えば、治療ビームｂの経路において隣接するいずれか１つのボクセルのＣＴ値を、治療ビームｂの経路上のボクセルのＣＴ値として積分画像を生成する際のＣＴ値の積分（線積分）、つまり、ボクセルデータの算出に用いてもよい。また、積分画像算出部１２１は、例えば、治療ビームｂの経路において隣接する２つのボクセルのＣＴ値を加算平均したＣＴ値を、治療ビームｂの経路上のボクセルのＣＴ値として、積分画像を生成する際のボクセルデータの算出に用いてもよい。
【００３１】
なお、積分画像算出部１２１は、ボクセルデータを治療ビームＢの照射範囲に並べることによって積分画像を生成して出力する構成を説明したが、積分画像算出部１２１は、画像の形式でボクセルデータを出力する構成に限定されるものではない。例えば、積分画像算出部１２１は、それぞれのボクセルデータ自体、つまり、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとにＣＴ値を積分（線積分）した積分値を出力する構成であってもよい。
【００３２】
なお、それぞれの積分画像を生成する際、積分画像算出部１２１は、治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を、放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚を用いて、それぞれの積分画像を生成する。上述したように、治療ビームｂ（治療ビームＢ）は、物質（組織）を通過する際にエネルギーを失う。このとき、治療ビームｂのそれぞれが失うエネルギー量は、治療ビームｂが通過するボクセルのＣＴ値に応じたエネルギー量であり、治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに異なる。つまり、治療ビームＢにおけるエネルギー損失量は均一ではなく、治療ビームｂの経路ごとに異なる量のエネルギーを失う。水等価厚は、組織（物質）ごとに異なる放射線のエネルギー損失量を、同じ物質である水の厚みとして表した値であり、ボクセルのＣＴ値に基づいて換算することができる。例えば、ＣＴ値が骨を表す値である場合には、放射線が骨を通過する際のエネルギー損失量は多いため、水等価厚は大きな値となる。また、例えば、ＣＴ値が空気を表す値である場合には、放射線が空気を通過する際のエネルギー損失量は少ないため、水等価厚は小さな値となる。積分画像算出部１２１が積分画像を生成する際に、ボクセルのＣＴ値を水等価厚に換算することによって、治療ビームＢにおいて治療ビームｂのそれぞれが通過する経路ごとのエネルギー損失量を、同じ基準で表すことができる。
【００３３】
また、積分画像算出部１２１は、治療ビームｂの経路上に位置するボクセルのＣＴ値をそれぞれの経路ごとに水等価厚に換算した後に、水等価厚を積分（線積分）することによってそれぞれのボクセルデータを算出して積分画像を生成する。水等価厚は、積分（線積分）することによって、水の深さ（水換算深さ）を表すことができる。積分画像において水換算深さは、患者Ｐの体表面から病巣までの距離を表す。つまり、積分画像算出部１２１は、第１画像から抽出した治療ビームｂのそれぞれの経路上のボクセルのＣＴ値を水等価厚に換算した後に積分（線積分）することによって、治療計画の段階において確認した患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）を、第１積分画像で表すことができる。また、積分画像算出部１２１は、第２画像から抽出した治療ビームｂのそれぞれの経路上のボクセルのＣＴ値を水等価厚に換算した後に積分（線積分）することによって、治療段階、つまり、現在の患者Ｐの位置において確認した患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）を、第２積分画像で表すことができる。
【００３４】
この第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれによって表された患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）を比較することによって、治療ビームＢの照射範囲内に照射されるそれぞれの治療ビームｂが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Ｐの体内の病巣に与えることができるか否かを判定することができる。そして、いずれかの治療ビームｂが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Ｐの体内の病巣に与えることができない場合には、その治療ビームｂの経路を変更するなどの適切な施策を講じることができる。例えば、治療計画の段階では存在していなかった空気が、いずれかの治療ビームｂの経路に現在は存在している場合、上述したように、放射線が空気を通過する際のエネルギー損失量は少ないため、水等価厚は小さな値となり、これに伴って、水換算深さの値が小さな値となる。この場合、その治療ビームｂの経路における第２積分画像のボクセルデータは、対応する第１積分画像のボクセルデータよりも小さな値となる。つまり、その治療ビームｂの経路におけるブラッグピークの位置は、治療計画の段階よりも深い位置となる。治療ビームｂの経路におけるブラッグピークの位置が治療計画の段階よりも深い位置となると、患者Ｐの体内において病巣よりも深部に位置する、危険臓器と呼ばれる放射線によって破壊したくない重要な臓器にまで治療ビームｂが到達してしまうことが考えられる。このような場合、治療ビームｂが危険臓器に到達しないように、適切な施策を講じる必要がある。医用画像処理装置１００では、このような場合に、経路を迂回して治療ビームｂを照射させる、つまり、治療計画の段階では存在していなかった空気が存在している経路を避けて治療ビームｂを照射させるなど、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Ｐの体内の病巣に与えることができるようにするための適切な施策を講じることができる。医用画像処理装置１００では、第１積分画像と第２積分画像との比較が、比較部１２２によって行われる。また、医用画像処理装置１００では、治療ビームＢの照射範囲内に照射されるそれぞれの治療ビームｂが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Ｐの体内の病巣に与えることができるか否かを判定が、判定部１２３によって行われる。また、医用画像処理装置１００では、治療ビームｂの経路を変更する際の変更量が、移動部１２４によって決定される。
【００３５】
積分画像算出部１２１は、治療ビームｂが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表したボクセルデータによって構成される第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを、比較部１２２に出力する。つまり、積分画像算出部１２１は、第１画像から算出した患者Ｐの体表面から病巣までの距離の情報を治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに表した治療ビームＢの照射範囲の第１積分画像と、第２画像から算出した患者Ｐの体表面から病巣までの距離の情報を治療ビームｂのそれぞれの経路ごとに表した治療ビームＢの照射範囲の第２積分画像とのそれぞれを、比較部１２２に出力する。
【００３６】
なお、水換算深さに、照射する治療ビームｂの強度に対応したブラッグ曲線から求められる治療ビームｂの到達距離である飛程のデータを適用することによって、それぞれの経路ごとに治療ビームｂの照射量、つまり、病巣への治療ビームｂの照射量を算出することもできる。このため、積分画像算出部１２１は、治療ビームＢの照射範囲における治療ビームｂの照射量をボクセルデータとした第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを、比較部１２２に出力する構成であってもよい。
【００３７】
比較部１２２は、積分画像算出部１２１から出力された第１積分画像と第２積分画像とを比較し、比較した結果を表す情報を、判定部１２３に出力する。ここで、比較部１２２は、第１積分画像と第２積分画像とにおいて同じ位置のボクセルデータ同士、つまり、同じ治療ビームｂの経路における患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）同士を比較した比較結果を表す情報を、判定部１２３に出力する。より具体的には、比較部１２２は、第１積分画像に含まれるある治療ビームｂの経路のボクセルデータ（水換算深さの値）と、第２積分画像に含まれる対応する同じ治療ビームｂの経路のボクセルデータ（水換算深さの値）との差を算出する。比較部１２２は、それぞれの治療ビームｂの経路において算出したボクセルデータの差分（水換算深さの差分）を、比較結果として判定部１２３に出力する。言い換えれば、比較部１２２は、第１画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量と、第２画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量とを比較した比較結果を、判定部１２３に出力する。
【００３８】
判定部１２３は、比較部１２２から出力された比較結果の情報に基づいて、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定する。ここで、判定部１２３における第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定は、第１積分画像と第２積分画像とにおけるそれぞれの治療ビームｂの経路ごとに行われる。より具体的には、判定部１２３は、比較部１２２から出力された比較結果が表すボクセルデータの差分ごとに、予め定めた許容範囲内の差であるか否かを確認する。つまり、判定部１２３は、比較部１２２から出力された比較結果が表す水換算深さの差分が、予め定めた許容範囲内の差であるか否かを治療ビームｂの経路ごとに判定する。言い換えれば、判定部１２３は、第２画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量が、第１画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量に対して予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、判定部１２３は、治療ビームＢの照射範囲内のボクセルデータの差分の全てが、予め定めた許容範囲内の差である場合に、第１積分画像と第２積分画像とはずれていない、つまり、現在の患者Ｐの位置は治療計画の段階の位置に合っていると判定する。一方、判定部１２３は、治療ビームＢの照射範囲内のボクセルデータの差分のいずれかが予め定めた許容範囲内の差でない場合に、第１積分画像と第２積分画像とはずれている、つまり、現在の患者Ｐの位置は治療計画の段階の位置に合っていないと判定する。そして、判定部１２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。なお、判定信号は、例えば、判定結果を提示する不図示の結果提示装置に出力されて、治療システム１の利用者（医師など）に提示される。また、判定部１２３は、治療ビームｂの経路ごとの判定結果の情報を移動部１２４に出力する。
【００３９】
移動部１２４は、判定部１２３から出力された治療ビームｂの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、現在の患者Ｐの位置を移動させる移動量を決定する。より具体的には、移動部１２４は、判定部１２３から出力されたそれぞれの治療ビームｂの経路の判定結果に表された水換算深さの差に基づいて、水換算深さの差がより小さい方向に移動させるように、現在の患者Ｐの位置（つまり、第２画像）を所定の３次元空間において移動させる方向（傾き）を含む移動量を決定する。そして、移動部１２４は、決定した移動量を表す情報を、積分画像算出部１２１に出力する。言い換えれば、移動部１２４は、予め定めた許容範囲内のエネルギー損失量で治療ビームｂ（治療ビームＢ）が病巣に到達するための患者Ｐの位置や方向を算出し、算出した位置や方向に患者Ｐの位置を合わせる（移動させる）ための移動量の情報を、積分画像算出部１２１に出力する。これにより、積分画像算出部１２１は、移動部１２４から出力された移動量の情報に基づいて第２画像を仮想的に移動させ、この状態での第２積分画像を生成して比較部１２２に出力する。
【００４０】
探索部１２０では、現在の患者Ｐの位置が治療計画の段階の位置に合っていると判定されるまで、上述したような積分画像算出部１２１による第２積分画像の生成、比較部１２２および判定部１２３による第２積分画像と第１積分画像とのずれの判定、および移動部１２４による患者Ｐの位置を移動させる移動量の決定を繰り返す。そして、探索部１２０では、判定部１２３が現在の患者Ｐの位置が治療計画の段階の位置に合っていると判定したときに、移動部１２４が決定した最終的な移動量（傾きや距離などを含む）を表す移動量信号を出力し、患者Ｐを実際に移動させて、患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせる。つまり、探索部１２０は、第２画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量が、第１画像から算出した治療ビームＢにおける治療ビームｂの経路ごとのエネルギー損失量に対して予め定めた許容範囲内である場合に、最終的にその位置に患者Ｐの位置を合わせる情報を出力する。なお、移動量信号は、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部に出力され、不図示の治療台制御部が移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。
【００４１】
このような構成によって、医用画像処理装置１００は、治療計画の段階などに撮影された患者Ｐの第１画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Ｐの第２画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定する。医用画像処理装置１００は、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。また、そして、医用画像処理装置１００は、ずれを判定した結果に基づいて、患者Ｐの位置を移動させる移動量を決定し、現在の患者Ｐの位置を仮想的に移動させる。医用画像処理装置１００は、最終的に治療計画の段階と合っていると判定した位置に現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量信号を出力する。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、放射線治療を行うことができる。
【００４２】
なお、上述した医用画像処理装置１００に備えた機能部のうち一部は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部であってもよい。ここで、記憶装置は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリなどによって実現されてもよい。なお、ＣＰＵやＧＰＵなどのプロセッサが実行するプログラムは、予め医用画像処理装置１００の記憶装置に格納されていてもよいし、他のコンピュータ装置からネットワークを介してダウンロードされてもよい。また、可搬型記憶装置に格納されたプログラムが医用画像処理装置１００にインストールされてもよい。また、上述した医用画像処理装置１００に備えた機能部のうち一部または全部は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）やＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などによるハードウェア機能部であってもよい。
【００４３】
以下、治療システム１を構成する医用画像処理装置１００において、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるために移動させる移動量を決定する処理（探索処理）の流れについて説明する。医用画像処理装置１００における探索処理は、第１積分画像と第２積分画像とを生成してずれを判定することによって、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを病巣することができる患者Ｐの位置を探索する処理である。図３は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００における探索処理の流れを示したフローチャートの一例である。なお、医用画像処理装置１００が探索処理を行う前、つまり、放射線治療を行う前（例えば１週間程度前）には、撮影した第１画像に基づいて治療計画が立てられる。また、医用画像処理装置１００が探索処理を行う直前、つまり、放射線治療を開始する直前には、第２画像が撮影される。以下の説明においては、治療システム１において第２画像の撮影がすでに完了し、第１画像取得部１０１が第１画像を、第２画像取得部１０２が第２画像を取得しているものとして説明する。また、経路取得部１１０が、治療計画の段階において決定した治療ビームｂ（治療ビームＢ）を照射する経路を取得しているものとして説明する。
【００４４】
なお、放射線治療においては、同じ患者Ｐを治療するために、治療ビームＢの照射を複数回（同日でない場合も含む）に渡って行うことがある。このため、同じ患者Ｐに対する放射線治療が２回目以降である場合には、前回の治療の際に患者Ｐの位置を合わせた第２画像を第１画像として利用し、前回の治療における治療ビームｂ（治療ビームＢ）の経路を、今回の治療における治療ビームｂ（治療ビームＢ）の経路として利用してもよい。
【００４５】
まず、医用画像処理装置１００が探索処理を開始すると、探索部１２０に備えた積分画像算出部１２１は、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報を取得する（ステップＳ１００）。
【００４６】
次に、積分画像算出部１２１は、経路取得部１１０から取得した治療ビームｂのそれぞれの経路の情報を第１画像に適用し、治療ビームＢの照射範囲を表す第１積分画像を生成する（ステップＳ２００）。ここで、積分画像算出部１２１は、第１画像において治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を換算した水等価厚を用いて、治療ビームｂが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表した第１積分画像を生成する。なお、積分画像算出部１２１がＣＴ値を換算した水等価厚を用いて第１積分画像を生成する方法に関する詳細な説明は、後述する。積分画像算出部１２１は、生成した第１積分画像を比較部１２２に出力する。
【００４７】
次に、積分画像算出部１２１は、経路取得部１１０から取得した治療ビームｂのそれぞれの経路を第２画像に設定する（ステップＳ３００）。このとき積分画像算出部１２１は、まず、第２画像を仮想的に移動させず、例えば、治療システム１が設置された治療室において予め設定された基準位置の３次元座標を基準として、それぞれの治療ビームｂの経路が表す３次元の方向を、第２画像に設定する。つまり、現在の患者Ｐの状態（位置や方向などを含む体位）に対してそれぞれの治療ビームｂの経路を設定する。
【００４８】
次に、積分画像算出部１２１は、設定した治療ビームｂのそれぞれの経路に基づいて、治療ビームＢの照射範囲を表す第２積分画像を生成する（ステップＳ４００）。ここで、積分画像算出部１２１は、第２画像に設定したそれぞれの治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を換算した水等価厚を用いて、設定した治療ビームｂが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表した第２積分画像を生成する。なお、第２画像では、それぞれの治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値が異なることが考えられるが、積分画像算出部１２１が第２積分画像を生成する方法は、積分画像算出部１２１が第１積分画像を生成する方法と同様である。従って、積分画像算出部１２１が第２積分画像を生成する方法に関する詳細な説明は、第１積分画像を生成する方法と共に後述する。積分画像算出部１２１は、生成した第２積分画像を比較部１２２に出力する。
【００４９】
次に、比較部１２２は、積分画像算出部１２１から出力された第１積分画像と第２積分画像とを比較し、比較した結果を表す情報を、判定部１２３に出力する（ステップＳ５００）。ここで、比較部１２２は、第１積分画像と第２積分画像とにおける同じ位置の治療ビームｂに対応した水換算深さの値を比較した比較結果（水換算深さの差分）を、それぞれの治療ビームｂに対応した比較結果として判定部１２３に出力する。
【００５０】
次に、判定部１２３は、比較部１２２から出力されたそれぞれの治療ビームｂごとの比較結果に基づいて、第１積分画像と第２積分画像とのずれが、予め定めた許容範囲内であるか否かを、それぞれの治療ビームｂごとに判定する（ステップＳ６００）。
【００５１】
ステップＳ６００における判定の結果、第１積分画像と第２積分画像とのずれがあると判定した場合（ステップＳ６００の“ＮＯ”）、判定部１２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれがある、すなわち、現在の患者Ｐの位置は治療計画の段階の位置に合っていないことを表す判定信号を出力する。また、判定部１２３は、治療ビームｂの経路ごとの判定結果の情報（水換算深さの差分を含む）を移動部１２４に出力する。
【００５２】
次に、移動部１２４は、判定部１２３から出力された治療ビームｂの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、第２画像の移動量を決定する（ステップＳ６１０）。より具体的には、上述したように、判定部１２３から出力されたそれぞれの治療ビームｂの経路ごとの判定結果に含まれる水換算深さの差分に基づいて、それぞれの治療ビームｂの経路における水換算深さの差分がより小さくなるように、第２画像の移動量（回転量を含む）つまり、現在の患者Ｐの位置を移動させる移動量を決定する。移動部１２４は、決定した第２画像の移動量を、積分画像算出部１２１に出力する。なお、第２画像を中心にした場合、つまり、第２画像を固定の位置とした場合、ステップＳ６１０において移動部１２４が決定する第２画像の移動量は、それぞれの治療ビームｂを照射する方向（傾きなど）や強さ（距離など）を含む経路の変更量に相当する。
【００５３】
次に、積分画像算出部１２１は、移動部１２４から出力された第２画像の移動量に基づいて第２画像を仮想的に移動させた後、ステップＳ３００と同様に、経路取得部１１０から取得した治療ビームｂのそれぞれの経路を移動後の第２画像に設定する（ステップＳ６２０）。なお、移動部１２４からそれぞれの治療ビームｂの経路の変更量が出力された場合には、治療ビームｂを照射する経路を仮想的に変更した、つまり、現在の患者Ｐの状態（位置や方向などを含む体位）に対して変更した後の治療ビームｂの経路のそれぞれを、第２画像に設定する。
【００５４】
その後、医用画像処理装置１００の探索処理は、ステップＳ４００に戻って、ステップＳ４００〜ステップＳ６００の処理を繰り返す。つまり、医用画像処理装置１００の探索処理では、移動後の第２画像に対応する新たな第２積分画像の生成、第１積分画像と新たな第２積分画像との比較およびずれの判定を繰り返す。
【００５５】
一方、ステップＳ６００における判定の結果、第１積分画像と第２積分画像（または新たな第２積分画像）とのずれがないと判定した場合（ステップＳ６００の“ＹＥＳ”）、判定部１２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれがない、すなわち、現在の患者Ｐの位置は治療計画の段階の位置に合っていることを表す判定信号を出力する。また、判定部１２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれがないことを表す判定結果の情報を、移動部１２４に出力する。
【００５６】
次に、移動部１２４は、最終的な第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する（ステップＳ７００）。ここで、移動部１２４が出力する移動量信号は、移動部１２４がステップＳ６１０の処理を行っていない場合には、第２画像取得部１０２が取得した第２画像を移動させていないため、撮影した第２画像を移動させないことを表す情報が含まれた信号である。一方、移動部１２４がステップＳ６１０の処理を行った場合、移動部１２４が出力する移動量信号は、最後に行ったステップＳ６１０の処理において決定した第２画像の移動量を表す情報が含まれた信号である。なお、移動部１２４におけるステップＳ６１０の処理において、常に、予め設定された基準位置の３次元座標を基準として第２画像の移動量を決定する場合には、最後に行ったステップＳ６１０の処理において決定した第２画像の移動量の情報が、移動量信号が表す情報となる。しかし、移動部１２４におけるステップＳ６１０の処理において、例えば、前回のステップＳ６１０の処理において決定した第２画像の移動量を基準としてさらに第２画像の移動量を決定する場合には、過去の第２画像の移動量を積算した総和の第２画像の移動量の情報が、移動量信号が表す情報となる。
【００５７】
その後、治療システム１では、不図示の治療台制御部が、医用画像処理装置１００（より具体的には、探索部１２０に備えた移動部１２４）から出力された移動量信号に基づいて治療台１１を移動させ、患者Ｐの位置が実際に移動される。
【００５８】
ここで、治療システム１を構成する医用画像処理装置１００の探索処理において、医用画像処理装置１００に備えた構成要素が行う処理（処理方法）の一例について説明する。
【００５９】
まず、医用画像処理装置１００において探索処理を行う前に行われる治療計画について説明する。治療計画では、患者Ｐに照射する治療ビームＢ（放射線）のエネルギー、照射方向、照射範囲の形状、複数回に分けて治療ビームＢを照射する場合における線量の配分などを定める。より具体的には、まず、治療計画の立案者（医師など）が、治療計画の段階において撮影したＣＴ画像（第１画像）に対して、腫瘍（病巣）の領域と正常な組織の領域との境界、腫瘍とその周辺にある重要な臓器との境界などを指定する。そして、治療計画では、指定された腫瘍に関する情報から算出した、患者Ｐの体表面からの腫瘍の位置までの深さや、腫瘍の大きさに基づいて、照射する治療ビームＢの方向（経路）や強度などを決定する。
【００６０】
上述した腫瘍の領域と正常な組織の領域との境界の指定は、腫瘍の位置および体積を指定することに相当する。この腫瘍の体積は、肉眼的腫瘍体積（Ｇｒｏｓｓ  Ｔｕｍｏｒ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＧＴＶ）、臨床的標的体積（Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＣＴＶ）、内的標的体積（Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＩＴＶ）、計画標的体積（Ｐｌａｎｎｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＰＴＶ）などと呼ばれている。ＧＴＶは、画像から肉眼で確認することができる腫瘍の体積であり、放射線治療においては、十分な線量の治療ビームＢを照射する必要がある体積である。ＣＴＶは、ＧＴＶと治療すべき潜在性の腫瘍とを含む体積である。ＩＴＶは、予測される生理的な患者Ｐの動きなどによってＣＴＶが移動することを考慮し、ＣＴＶに予め定めた余裕（マージン）を付加した体積である。ＰＴＶは、治療を行う際に行う患者Ｐの位置合わせにおける誤差を考慮して、ＩＴＶにマージンを付加した体積である。これらの体積には、下式（１）の関係が成り立っている。
【００６１】
【数１】
2018042831.tif 000003
【００６２】
一方で、放射線の感受性が高く、照射された放射線の線量の影響が強く表れる腫瘍の周辺に位置する重要な臓器の体積は、危険臓器（Ｏｒｇａｎ  Ａｔ  Ｒｉｓｋ：ＯＡＲ）と呼ばれている。このＯＡＲに予め定めた余裕（マージン）を付加した体積として計画危険臓器体積（Ｐｌａｎｎｉｎｇ  Ｏｒｇａｎ  Ａｔ  Ｒｉｓｋ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＰＲＶ）が指定される。これらの体積には、下式（２）の関係がある。
【００６３】
【数２】
2018042831.tif 000004
【００６４】
治療計画の段階においては、実際の治療において生じる可能性がある誤差を考慮したマージンに基づいて、患者Ｐに照射する治療ビームＢ（放射線）の方向（経路）や強さを決定する。
【００６５】
そして、医用画像処理装置１００において探索処理を行う際、まず、第１画像取得部１０１は、第１画像を取得して探索部１２０に備えた積分画像算出部１２１に出力する。また、第２画像取得部１０２は、治療を開始する直前の患者Ｐに関する第２画像を取得して探索部１２０に備えた積分画像算出部１２１に出力する。上述したように、第１画像と第２画像とは、共にＣＴ画像である。そして、第２画像を撮影する際には、患者Ｐの体位を、第１画像を撮影したときと同様の体位に近づけた状態にしている。しかしながら、第２画像は、第１画像を撮影したときと完全に同一の体位で撮影することは困難である。つまり、患者Ｐの体内の状態に変化を抑えることや、固定具を用いても同一の体位に固定することは困難である。このため、第１画像と第２画像とのそれぞれを所定の３次元空間内に仮想的に同一に配置したとしても、わずかながら（例えば、数ｍｍ）のずれが生じてしまい、第２画像を撮影するのみでは、第１画像を撮影したときの患者Ｐの体位を再現することは困難である。そこで、医用画像処理装置１００では、探索部１２０が、水等価厚を用いて、第１画像と第２画像との位置を合わせる（画像間の差異を少なくする）、つまり、現在の患者Ｐの体位を第１画像を撮影したときの体位に合わせるための移動量を探索する。なお、所定の３次元空間とは、治療ビーム照射門１３や治療台１１など、治療室において予め設定された基準位置となる３次元の座標を基準にした空間のことである。
【００６６】
また、医用画像処理装置１００において探索処理を行う際には、経路取得部１１０が、治療計画の段階において第１画像に基づいて決定した治療ビームＢ（放射線）を照射する経路の情報を取得して探索部１２０に備えた積分画像算出部１２１に出力する。なお、治療ビームＢを照射する方向は、治療ビーム照射門１３の出射口から患者Ｐの体内の腫瘍（病巣）に向けた３次元空間内の方向である。このため、所定の３次元空間内における治療ビーム照射門１３の出射口の位置がわかれば、この出射口の位置を起点として、第１画像および第２画像内のそれぞれのボクセルを通過する治療ビームＢの経路を求めることができる。治療ビームＢの経路は、３次元の座標によって表すことができる。なお、治療ビームＢの経路は、出射口の位置を３次元の座標の起点とした３次元ベクトルによって表してもよい。
【００６７】
ここで、治療システム１において治療ビーム照射門１３から照射する治療ビームＢについて説明する。なお、以下の説明においては、治療ビームＢの経路を、３次元ベクトルで表すものとして説明する。
【００６８】
上述したように、治療ビームＢは、１本の治療ビームｂを走査したり、複数の治療ビームｂを照射したりすることによって、患者Ｐの体内に存在する病巣の領域（範囲）の全体に照射される。図４は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１における放射線（治療ビームＢ）の出射と放射線（治療ビームＢ）の照射対象（患者Ｐの体内に存在する病巣）との関係の一例を説明する図である。図４には、治療ビーム照射門１３から照射した治療ビームＢが照射対象の病巣に到達するまでの経路の一例を示している。なお、図４の（ａ）には、治療ビーム照射門１３が複数の治療ビームｂを出射する構成である場合の治療ビームＢの一例を示し、図４の（ｂ）には、治療ビーム照射門１３が１本の治療ビームｂを出射して走査する構成である場合の治療ビームＢの一例を示している。
【００６９】
治療システム１において治療ビーム照射門１３が複数の治療ビームｂを出射する構成である場合、治療ビーム照射門１３は、図４の（ａ）に示したように、平面状の出射口を持っている。そして、治療ビーム照射門１３から出射されたそれぞれの治療ビームｂは、コリメータ１３−１を経由して照射対象の病巣に到達する。つまり、治療ビーム照射門１３から同時に出射された複数の治療ビームｂの内、コリメータ１３−１を通過した治療ビームｂのみが、照射対象の病巣に到達する。ここで、コリメータ１３−１は、不要な治療ビームｂを遮断するための金属製の器具である。なお、コリメータとしては、金属製の器具以外にも、不要な治療ビームｂを遮断する領域を機械的に変化させることができるマルチリーフコリメータなどがある。治療システム１において治療ビーム照射門１３から照射する治療ビームＢの照射範囲は、いずれの治療ビームｂも患者Ｐの体内に存在する病巣以外の領域に照射されないようにするため、例えば、照射対象の病巣の形状に合わせて治療ビームｂが通過する領域が、コリメータ１３−１によって調整される。図４の（ａ）には、治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮの治療ビームｂがコリメータ１３−１を通過して第１画像内の照射対象の病巣に照射される場合の一例を模式的に示している。この場合、治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮのそれぞれの経路における起点は、治療ビーム照射門１３の平面状の出射口の範囲内に位置するそれぞれの治療ビームｂの出射点の位置である。なお、この構成の治療ビーム照射門１３の３次元の位置は、例えば、出射口の平面の中心の位置（座標）である。
【００７０】
経路取得部１１０は、治療ビームｂの出射点の位置を起点として、治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮのそれぞれが第１画像内の照射対象の病巣まで到達する経路の情報を、所定の３次元空間内に照射される治療ビームＢにおけるそれぞれの治療ビームｂの経路の情報として取得する。この場合の治療ビームＢにおけるそれぞれの治療ビームｂの経路は、３次元ベクトルの集合によって、下式（３）のように、離散的に表すことができる。
【００７１】
【数３】
2018042831.tif 000005
【００７２】
一方、治療システム１において治療ビーム照射門１３が１本の治療ビームｂを出射して走査する構成である場合、治療ビーム照射門１３は、図４の（ｂ）に示したように、コリメータ１３−１を備えず、１つの出射口を持っている。そして、治療ビーム照射門１３の１つの出射口から出射された１本の治療ビームｂは、例えば、磁石などによって方向が曲げられて、照射対象の病巣の全体の領域を塗りつぶす（スキャンする）ように走査されて照射される。図４の（ｂ）には、１本の治療ビームｂが治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮとなるように曲げられて第１画像内の照射対象の病巣に照射される場合の一例を模式的に示している。この場合、治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮのそれぞれの経路における起点は、治療ビーム照射門１３の出射口の位置である。なお、この構成の治療ビーム照射門１３の３次元の位置は、１つの出射口の位置（座標）である。
【００７３】
経路取得部１１０は、治療ビーム照射門１３の出射口の位置を起点として、起点の位置から曲げられて第１画像内の照射対象の病巣まで到達する治療ビームｂ１〜治療ビームｂＮのそれぞれの経路の情報を、所定の３次元空間内に照射される治療ビームＢにおけるそれぞれの治療ビームｂの経路の情報として取得する。この場合の治療ビームＢにおけるそれぞれの治療ビームｂの経路も、３次元ベクトルの集合によって、上式（３）のように、離散的に表すことができる。
【００７４】
（積分画像の生成方法）
次に、医用画像処理装置１００における探索処理において積分画像算出部１２１が第１積分画像および第２積分画像を生成する方法について説明する。まず、積分画像算出部１２１における積分画像の生成方法について説明する。
【００７５】
なお、以下の説明においては、所定の３次元空間のある１点を点ｘと表す。そして、所定の３次元空間内に仮想的に配置した第１画像に含まれる点ｘに対応する３次元の画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）をＩ１（ｘ，θ）と表す。また、同様に、所定の３次元空間内に仮想的に配置した第２画像に含まれる点ｘに対応する３次元の画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）をＩ２（ｘ，θ）と表す。なお、第１画像または第２画像内に点ｘに対応するボクセルがない場合のＣＴ値は“０”とする。ここで、θは、３次元空間内における第１画像または第２画像の位置姿勢を表すパラメータである。治療ビームＢにおける治療ビーム照射門１３の出射口の位置、すなわち、起点＝０から点ｘまでのベクトルは下式（４）で表すことができる。
【００７６】
【数４】
2018042831.tif 000006
【００７７】
この場合、第１画像において点ｘまでの治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を積算した第１積分画像の画素の画素値（ボクセルデータ）ｓ１（ｘ，θ）は、下式（５）によって算出することができる。
【００７８】
【数５】
2018042831.tif 000007
【００７９】
上式（５）において、ｔは、媒介変数である。
【００８０】
同様に、第２画像において点ｘまでの治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を積算した第２積分画像の画素の画素値（ボクセルデータ）ｓ２（ｘ，θ）は、下式（６）によって算出することができる。
【００８１】
【数６】
2018042831.tif 000008
【００８２】
いま、ある治療ビームｂｉに対応する第１画像の積分画像をＳ１，ｉ（θ）すると、この積分画像Ｓ１，ｉ（θ）は、下式（７）で表される。
【００８３】
【数７】
2018042831.tif 000009
【００８４】
ここで、下式（８）は、治療ビームｂｉが通過する三次元空間内における座標位置の集合である。
【００８５】
【数８】
2018042831.tif 000010
【００８６】
このように積分画像Ｓ１，ｉ（θ）を、Ｍｉ個の積分画素値を並べたベクトルとして表現する。そして、第１積分画像Ｓ１（θ）は、Ｎ個の治療ビームｂｉに対応する第１画像の積分画像Ｓ１，ｉ（θ）をまとめて、下式（９）で表すことができる。
【００８７】
【数９】
2018042831.tif 000011
【００８８】
同様に、第２積分画像Ｓ２（θ）は、下式（１０）で表すことができる。
【００８９】
【数１０】
2018042831.tif 000012
【００９０】
ここで、集合Ｘｉは、例えば、ＰＴＶに対応する画素の位置の集合である。なお、集合Ｘｉは、例えば、ＰＲＶなどの治療計画の段階において指定された体積に含まれる予め定めた余裕（マージン）の範囲を含めてもよい。また、集合Ｘｉは、治療ビームｂｉが患者Ｐの体内を通過する位置をすべて含めてもよい。また、集合Ｘｉは、治療ビームｂｉが第１画像および第２画像内の照射対象の病巣に到達するまでにしてもよい。
【００９１】
このような積分画像の生成方法によって積分画像算出部１２１は、上式（９）と上式（１０）とで表される第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを、比較部１２２に出力する。
【００９２】
なお、積分画像算出部１２１がそれぞれの積分画像を生成する際には、上述したように、第１画像または第２画像において治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を、放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚を用いて、第１積分画像および第２積分画像を生成する。ここで、積分画像算出部１２１は、第１画像および第２画像に含まれるそれぞれのボクセルのＣＴ値の水等価厚への換算方式として、例えば、下記の参考文献１に示されているような、実験的に求めた非線形の換算データに基づいた回帰式を用いる。なお、積分画像算出部１２１は、その他の方法として、例えば、変換テーブルを用意し、この変換テーブルを用いてＣＴ値を水等価厚に変換してもよい。また、上述したように、水等価厚は、積分（線積分）することによって、水の深さ（水換算深さ）、つまり、患者Ｐの体表面から腫瘍（病巣）までの距離を求めることができる。参考文献１には、水媒体を重粒子線が通過したときの深さ（＝水厚）と付与線量との関係を実験的に求めることも示されている。積分画像算出部１２１は、参考文献１に示された水厚と付与線量との関係を利用して、積分画像におけるそれぞれのボクセルデータを、それぞれの画素の位置における付与線量に変換してもよい。
【００９３】
［参考文献１］Ｏ．  Ｊａｋｅｌ，  ｅｔ  ａｌ．，“Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｉｏｎ  ｒａｎｇｅｓ  ａｎｄ  ｘ−ｒａｙ  ＣＴ  ｎｕｍｂｅｒｓ”，  Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．  ２８（４），  ７０１−７０３，  ２００１
【００９４】
積分画像算出部１２１は、第１画像および第２画像に含まれる治療ビームｂの経路上に位置するそれぞれのボクセルのＣＴ値を水等価厚に換算して積分した水換算深さで表された積分画像、または積分画像におけるそれぞれのボクセルデータを付与線量に変換した積分画像を、比較部１２２に出力する。
【００９５】
次に、医用画像処理装置１００における探索処理において比較部１２２が第１積分画像と第２積分画像とを比較する方法について説明する。
【００９６】
比較部１２２は、第１積分画像と第２積分画像とを比較するために、下式（１１）に示すようなコスト関数を用いる。
【００９７】
【数１１】
2018042831.tif 000013
【００９８】
比較部１２２は、上式（１１）によって、積分画像の画素値（ボクセルデータ）の二乗誤差を最小化するΔθを求める。そして、比較部１２２は、勾配法や、ニュートン法、Ｌｕｃａｓ−Ｋａｎａｄｅ法（ＬＫ法）などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。比較部１２２は、第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報として、最小化したコスト関数値ＥとΔθとを、判定部１２３に出力する。
【００９９】
また、比較部１２２が第１積分画像と第２積分画像とを比較するために用いるコスト関数は、下式（１２）に示すようなコスト関数であってもよい。
【０１００】
【数１２】
2018042831.tif 000014
【０１０１】
上式（１２）において、ＥＰＴＶは、ＰＴＶに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表し、ＥＰＲＶは、ＰＲＶに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表している。また、上式（１２）において、λは、パラメータであり、ＰＴＶにおける位置合わせを重視して比較を行う場合には、例えば、λ＝０．５以上の値にする。上式（１２）に示すようなコスト関数を用いて比較した場合も、比較部１２２は、コスト関数値ＥとΔθとを、第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報として判定部１２３に出力する。
【０１０２】
このような比較方法によって比較部１２２は、第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部１２３に出力する。
【０１０３】
次に、医用画像処理装置１００における探索処理において判定部１２３が第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定する方法について説明する。
【０１０４】
判定部１２３は、比較部１２２から出力された比較結果が予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。判定部１２３には、以下のような判定条件が設定されている。
【０１０５】
（判定条件１）：比較部１２２から出力された比較結果に含まれるΔθが、予め定めた閾値以下である。
（判定条件２）：比較部１２２から出力された比較結果に含まれるコスト関数値Ｅが、予め定めた閾値以下である。
【０１０６】
また、判定部１２３には、以下のような判定条件が設定されている。
【０１０７】
（判定条件３）：比較部１２２から出力された比較結果に対する判定回数が、予め定めた回数以上である。
【０１０８】
判定部１２３は、上述した判定条件１〜判定条件３に基づいて判定を行い、少なくとも１つ以上の判定条件に合致する場合には、第１積分画像と第２積分画像とのずれがないと判定する。また、判定部１２３は、上述した判定条件１〜判定条件３の全ての判定条件に合致しない場合には、第１積分画像と第２積分画像とのずれがあると判定する。そして、判定部１２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。
【０１０９】
また、判定部１２３は、上述した判定条件１および判定条件２における閾値と、比較部１２２から出力された比較結果との差、つまり、ずれ量を算出し、算出したずれ量の情報を移動部１２４に出力する。
【０１１０】
これにより、移動部１２４は、判定部１２３から出力されたずれ量の情報に基づいて、ずれ量がより大きい方向に現在の患者Ｐの位置を移動させるように、第２画像を３次元空間内において移動させる移動量（回転量を含む）を決定する。そして、移動部１２４は、決定した第２画像の移動量を表す情報を、積分画像算出部１２１に出力する。これにより、積分画像算出部１２１は、上述した積分画像の生成方法によって、新たな第２積分画像を生成する。
【０１１１】
このような処理によって、医用画像処理装置１００の探索処理では、第１画像から生成した第１積分画像と、第２画像から生成した第２積分画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれを判定する。つまり、医用画像処理装置１００の探索処理では、第１積分画像と第２積分画像とに基づいて、治療ビームＢを照射する経路のすれを判定する。そして、医用画像処理装置１００の探索処理では、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Ｐの体位が治療計画の段階の患者Ｐの体位に近づくように、患者Ｐの体位を移動させる移動量を決定する。言い換えれば、医用画像処理装置１００の探索処理では、治療計画の段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができるように、患者Ｐの位置を合わせるための移動量を決定する。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、医用画像処理装置１００の探索処理によって決定した移動量に応じて実際に患者Ｐを移動させて、治療計画において決定したエネルギー量の治療ビームＢを病巣に照射することができ、計画通りに放射線治療を行うことができる。
【０１１２】
上述したように、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、第１画像取得部１０１が治療前に撮影された患者Ｐの第１画像を取得し、第２画像取得部１０２が治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２画像を取得する。また、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、経路取得部１１０が第１画像に基づいて治療計画の段階において決定された治療ビームＢを照射する経路の情報を取得する。そして、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、探索部１２０（積分画像算出部１２１）が、治療ビームＢの経路の情報に基づいて、第１画像に対応する第１積分画像と、第２画像に対応する第２積分画像とを生成する。そして、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、探索部１２０（比較部１２２および判定部１２３）が、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。また、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、探索部１２０（移動部１２４）が、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Ｐの体位を治療計画の段階の患者Ｐの体位に近づけるための移動量を決定し、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときに、最終的な患者Ｐの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、治療計画の段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。
【０１１３】
上記説明したように、医用画像処理装置１００は、ＣＴ撮像装置１２によって撮像された患者Ｐの３次元の第１画像を取得する第１画像取得部１０１と、第１画像とは異なる時刻にＣＴ撮像装置１２によって撮像された患者Ｐの３次元の第２画像を取得する第２画像取得部１０２と、第１画像に設定した放射線経路（照射した治療ビームＢ（治療ビームｂ）が通過する経路）を取得する経路取得部１１０と、第１画像に含まれ放射線経路が通過する３次元の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分値（第１積分画像）と、第２画像内の放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第２積分値（第２積分画像）とに基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に合わせるための第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部１２０と、を備える。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像取得部１０１が取得した第１画像と、第２画像取得部１０２が取得した第２画像と、経路取得部１１０が取得した治療ビームＢ（治療ビームｂ）を照射する経路（放射線経路）とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を、第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を探索することができる。
【０１１４】
また、上記説明したように、探索部１２０は、第１積分値を算出し、算出した第１積分値を治療ビームＢ（治療ビームｂ）を照射する照射範囲内に表した第１積分画像と、第２積分値を算出し、算出した第２積分値を照射範囲内に表した第２積分画像とを生成する積分画像算出部１２１と、第１積分画像に含まれる第１積分値（ボクセルデータ）と、第２積分画像に含まれる第１積分値（ボクセルデータ）に対応する第２積分値（ボクセルデータ）とをそれぞれ比較する比較部１２２と、比較部１２２の比較結果に基づいて第１積分画像と第２積分画像とに表された放射線経路のずれを判定する判定部１２３と、判定部１２３の判定結果に基づいて移動量を決定し、決定した移動量を表す移動量信号を出力する移動部１２４と、を備えてもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値を積分した第１積分値と第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を積分した第２積分値との比較結果に基づいて、仮想的に移動させた現在の患者Ｐの位置と第１画像を撮影したときの患者Ｐの位置とのずれを判定し、最終的に患者Ｐを移動させるための移動量を決定することができる。
【０１１５】
また、上記説明したように、積分画像算出部１２１は、放射線経路上に位置する第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と放射線経路に対応する経路上に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを、予め定めた非線形換算（実験的に求めた非線形の換算データ）によって換算した後に積分して、第１積分値と第２積分値とのそれぞれを算出してもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値および第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を、例えば、上記の参考文献１に示されているような実験的に求めた非線形の換算データに基づいた回帰式によって換算した後に積分した第１積分画像と第２積分画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量を決定することができる。
【０１１６】
また、上記説明したように、積分画像算出部１２１は、非線形換算（実験的に求めた非線形の換算データ）によって、放射線経路上に位置する第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と放射線経路に対応する経路上に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを、放射線が通過する際のエネルギー損失量を表す値（例えば、水等価厚）に換算してもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値および第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を、例えば、水等価厚に換算した後に積分した第１積分画像と第２積分画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量を決定することができる。
【０１１７】
また、上記説明したように、積分画像算出部１２１は、治療ビームＢ（治療ビームｂ）が照射対象の領域（病巣）に到達するまでの間に位置する放射線経路上の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と、放射線経路に対応する経路上で照射対象の領域に到達するまでの間に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを換算したエネルギー損失量の値（水等価厚）を積分して、第１積分値と第２積分値とのそれぞれを算出してもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、第１積分画像と第２積分画像とを生成する際の処理量（演算量）を、少なくすることができる。
【０１１８】
また、上記説明したように、移動量信号は、治療装置１０に備えた治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部へ送信されてもよい。これによって、医用画像処理装置１００が出力した移動量信号に基づいて、不図示の治療台制御部が治療台１１の移動を制御し、患者Ｐの位置を実際に移動させることができる。
【０１１９】
また、上記説明したように、放射線の照射対象の領域（病巣）は、患者Ｐの体内に存在する腫瘍（病巣）の領域であり、放射線経路は、腫瘍（病巣）の領域を含んでもよい。
【０１２０】
また、上記説明したように、放射線経路に対応する経路は、探索部１２０が探索した移動量で第２画像が移動された場合、治療ビームＢ（治療ビームｂ）の照射を避ける領域（例えば、治療計画の段階では存在していなかった空気の領域）を含んでもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、治療ビームＢ（治療ビームｂ）のブラッグピークの位置が異なることによって、照射した治療ビームＢ（治療ビームｂ）が、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Ｐの体内の病巣に与えることができないことや、治療ビームＢ（治療ビームｂ）を照射したくない危険臓器（ＯＡＲ）に照射されてしまう可能性に対して適切な施策を講じることができる。
【０１２１】
また、上記説明したように、治療システム１は、医用画像処理装置１００と、患者Ｐに治療ビームＢ（治療ビームｂ）を照射する照射部（治療ビーム照射門１３）と、第１画像および第２画像を撮影するＣＴ撮像装置１２と、移動量信号に応じて患者Ｐを乗せて固定した治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部とを具備した治療装置１０と、を備えてもよい。これによって、治療システム１は、治療計画の段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢ（治療ビームｂ）を患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。
【０１２２】
また、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、記憶装置は、プロセッサを、ＣＴ撮像装置１２によって撮像された患者Ｐの３次元の第１画像を取得する第１画像取得部１０１と、第１画像とは異なる時刻にＣＴ撮像装置１２によって撮像された患者Ｐの３次元の第２画像を取得する第２画像取得部１０２と、第１画像に設定した放射線経路（照射した治療ビームＢ（治療ビームｂ）が通過する経路）を取得する経路取得部１１０と、第１画像に含まれ放射線経路が通過する３次元の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分値（第１積分画像）と、第２画像内の放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第２積分値（第２積分画像）とに基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に合わせるための第２画像の移動量を探索した結果を表す移動量信号を出力する探索部１２０として機能させるためのプログラムが記憶された装置であってもよい。
【０１２３】
また、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、探索部１２０は、第１積分値を算出し、算出した第１積分値を放射線を照射する照射範囲内に表した第１積分画像と、第２積分値を算出し、算出した第２積分値を照射範囲内に表した第２積分画像とを生成する積分画像算出部１２１と、第１積分画像に含まれる第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）の積分（線積分）値である第１積分値（ボクセルデータ）と、第２積分画像に含まれる第１積分値（ボクセルデータ）に対応する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）の積分（線積分）値である第２積分値（ボクセルデータ）とをそれぞれ比較する比較部１２２と、比較部１２２の比較結果に基づいて第１積分画像と第２積分画像とに表された放射線経路のずれを判定する判定部１２３と、判定部１２３の判定結果に基づいて移動量を決定し、決定した移動量を表す移動量信号を出力する移動部１２４として機能させるためのプログラムが記憶された装置であってもよい。
【０１２４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成は、図１に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成において、医用画像処理装置１００が第２の実施形態の医用画像処理装置（以下、「医用画像処理装置２００」という）に代わった構成である。以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システムを、「治療システム２」という。
【０１２５】
なお、以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と異なる構成要素である医用画像処理装置２００の構成、動作、および処理についてのみを説明する。
【０１２６】
医用画像処理装置２００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、ＣＴ撮像装置１２から出力されたＣＴ画像に基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。また、医用画像処理装置２００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、患者Ｐの体位のずれを判定した結果に基づいて、放射線治療を行う際の患者Ｐの状態（位置や方向などを含む体位）を、治療計画の段階の患者Ｐの体位に近づくように移動させる移動量を表す移動量信号を出力する。ただし、医用画像処理装置２００は、患者Ｐの体位を治療計画の段階に近づくように移動させる移動量を探索する探索処理を、第１の実施形態の医用画像処理装置１００よりも高速化する。
【０１２７】
以下、治療システム２を構成する医用画像処理装置２００の構成について説明する。図５は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００の概略構成を示したブロック図である。図５に示した医用画像処理装置２００は、第１画像取得部１０１と、第２画像取得部１０２と、経路取得部１１０と、探索部２２０とを備える。また、探索部２２０は、仮位置決め部２２５と、積分画像算出部１２１と、比較部１２２と、判定部１２３と、移動部２２４とを備える。
【０１２８】
医用画像処理装置２００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０が探索部２２０に代わった構成である。探索部２２０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０に仮位置決め部２２５が追加された構成である。これに伴って、医用画像処理装置２００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０内の移動部１２４が移動部２２４に代わっている。なお、医用画像処理装置２００に備えたその他の構成要素は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、医用画像処理装置２００の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と異なる構成要素についてのみを説明する。
【０１２９】
探索部２２０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０と同様に、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報と、第１画像取得部１０１から出力された第１画像と、第２画像取得部１０２から出力された第２画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部２２０も、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０と同様に、照射する治療ビームＢが患者Ｐの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Ｐの位置を合わせるための移動量を探索する。
【０１３０】
ただし、医用画像処理装置２００では、上述したように、患者Ｐの位置を合わせるための移動量を探索するための探索処理を、第１の実施形態の医用画像処理装置１００よりも高速化する。これは、第１の実施形態の医用画像処理装置１００においても探索部１２０が、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索していた。しかし、第１の実施形態の医用画像処理装置１００では、第１画像と第２画像とのずれ、つまり、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれが大きい場合には、探索部１２０における探索処理に時間を要することが考えられるためである。より具体的には、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における探索処理のフローチャートにおいて、最終的な第２画像の移動量を探索するためのステップＳ４００〜ステップＳ６００の処理の繰り返し回数が多くなることが考えられるためである。そこで、探索部２２０は、仮位置決め部２２５を備えている。そして、医用画像処理装置２００では、仮位置決め部２２５が、第１画像と第２画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように、第２画像の移動量を仮に決定し、この状態から現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索することによって、探索処理に時間を要する時間の短縮を図る。つまり、医用画像処理装置２００では、仮に決定した移動量に基づいて第２画像を事前に仮想的に移動させておくことによって、探索処理において第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定する範囲を、治療ビームＢ（放射線）を照射する照射対象（患者Ｐの体内に存在する病巣）の周辺に予め絞り込んで、探索処理の高速化を図る。
【０１３１】
仮位置決め部２２５は、第１画像取得部１０１から出力された第１画像と、第２画像取得部１０２から出力された第２画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を仮に決定する。より具体的には、仮位置決め部２２５は、第１画像と第２画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように、第２画像を所定の３次元空間において移動させる方向（傾き）を含む移動量を仮に決定する。そして、仮位置決め部２２５は、仮に決定した移動量に基づいて移動した後の第２画像を、積分画像算出部１２１に出力する。また、仮位置決め部２２５は、仮に決定した移動量を表す情報を、移動部２２４に出力する。
【０１３２】
積分画像算出部１２１は、第２画像取得部１０２から出力された第２画像に対応した第２積分画像の代わりに、仮位置決め部２２５から出力された、仮に移動した後の第２画像（以下、「仮移動第２画像」という）に対応した第２積分画像を生成して比較部１２２に出力する。
【０１３３】
移動部２２４は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０内の移動部１２４と同様に、判定部１２３から出力された治療ビームｂの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、仮移動第２画像を所定の３次元空間において移動させる移動量を決定し、決定した移動量を表す情報を、積分画像算出部１２１に出力する。ただし、移動部２２４は、最終的に治療計画の段階と合っていると判定した位置に現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量信号を出力する際に、仮位置決め部２２５から出力された移動量を合わせて出力する。つまり、移動部２２４は、積分画像算出部１２１が第２積分画像を生成する仮移動第２画像にすでに適用されている移動量を合わせた移動量を、最終的な第２画像の移動量とした移動量信号を出力する。
【０１３４】
ここで、医用画像処理装置２００において探索部２２０に備えた仮位置決め部２２５が第２画像の移動量を仮に決定する方法について説明する。なお、以下の説明においても、所定の３次元空間のある１点を点ｘと表す。
【０１３５】
仮位置決め部２２５は、第１積分画像と第２積分画像とを比較するために、下式（１３）に示すようなコスト関数を用いる。
【０１３６】
【数１３】
2018042831.tif 000015
【０１３７】
上式（１３）において、Ｉ１（ｘ，θ）は、所定の３次元空間内に仮想的に配置した第１画像に含まれる点ｘに対応する３次元のボクセルのＣＴ値、Ｉ２（ｘ，θ）は、所定の３次元空間内に仮想的に配置した第２画像に含まれる点ｘに対応する３次元のボクセルのＣＴ値を表している。また、上式（１３）において、Ｘは、画素の位置の集合である。上式（１３）において、集合Ｘは、第１画像と第２画像とに含まれる全ての画素の位置におけるＣＴ値を含む。なお、集合Ｘは、積分画像算出部１２１が第１積分画像および第２積分画像を生成する場合と同様に、例えば、ＰＴＶやＰＲＶに対応する画素の位置に限定してもよい。
【０１３８】
仮位置決め部２２５は、上式（１３）によって、第１画像と第２画像とのそれぞれに含まれるボクセルの画素値（ＣＴ値）の差の二乗誤差を最小化するためのΔθを求める。  仮位置決め部２２５は、勾配法や、ニュートン法、ＬＫ法などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。仮位置決め部２２５は、第１画像と第２画像とを比較して最小化したコスト関数値ＥｋとΔθとに基づいて、第２画像を移動するための仮移動量ρを決定する。
【０１３９】
また、仮位置決め部２２５が第１積分画像と第２積分画像とを比較するために用いるコスト関数は、下式（１４）に示すようなコスト関数であってもよい。
【０１４０】
【数１４】
2018042831.tif 000016
【０１４１】
上式（１４）において、Ｘ１は、例えば、ＰＴＶに含まれる画素の集合、Ｘ２は、例えば、ＰＲＶに含まれる画素の集合を表している。また、上式（１４）において、λは、パラメータであり、ＰＴＶにおける位置合わせを重視して比較を行う場合には、例えば、λ＝０．５以上の値にする。上式（１４）に示すようなコスト関数を用いて第１画像と第２画像とを比較した場合も、仮位置決め部２２５は、コスト関数値ＥｋとΔθとに基づいて、第２画像を移動するための仮移動量ρを決定する。
【０１４２】
仮位置決め部２２５は、決定した仮移動量ρに基づいて移動させた第２画像を、仮移動第２画像として積分画像算出部１２１に出力する。仮位置決め部２２５が積分画像算出部１２１に出力する仮移動第２画像は、下式（１５）で表される。
【０１４３】
【数１５】
2018042831.tif 000017
【０１４４】
このような比較方法によって仮位置決め部２２５は、第１画像と第２画像とを比較し、仮に決定した仮移動量ρに基づいて第２画像を移動させた仮移動第２画像を、積分画像算出部１２１に出力する。その後、探索部２２０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０と同様に、探索処理を行い、最終的な患者Ｐの移動量を表す移動量信号を出力する。
【０１４５】
このような構成および動作によって、医用画像処理装置２００は、治療計画の段階などに撮影された患者Ｐの第１画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Ｐの第２画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。また、医用画像処理装置２００は、ずれを判定した結果に基づいて最終的に決定した位置に現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量信号を出力する。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態（位置）に実際の患者Ｐの状態（位置）を合わせて、計画通りに放射線治療を行うことができる。
【０１４６】
しかも、医用画像処理装置２００では、探索部２２０に備えた仮位置決め部２２５が、第１画像と第２画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように仮に決定した仮移動量で第２画像を移動させることによって、探索処理を行う範囲を、治療ビームＢを照射する患者Ｐの体内の病巣の周辺に予め絞り込んだ状態から探索処理を行うことができる。これにより、医用画像処理装置２００では、患者Ｐの状態（位置）を治療計画の段階に近づくように移動させるための移動量を探索する探索処理を、第１の実施形態の医用画像処理装置１００よりも高速化することができる。
【０１４７】
なお、医用画像処理装置２００における探索処理は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における探索処理において、仮位置決め部２２５による処理を追加することによって容易に考えることができる。より具体的には、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００の探索処理において、ステップＳ１００の前、またはステップＳ２００とステップＳ３００との間に、仮位置決め部２２５が第２画像の移動量を仮に決定して移動させる処理を追加することによって容易に考えることができる。従って、医用画像処理装置２００における探索処理の流れに関する詳細な説明は省略する。
【０１４８】
上述したように、第２の実施形態の医用画像処理装置２００では、第１画像取得部１０１が治療前に撮影された患者Ｐの第１画像を取得し、第２画像取得部１０２が治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２画像を取得する。また、第２の実施形態の医用画像処理装置２００では、経路取得部１１０が第１画像に基づいて治療計画の段階において決定された治療ビームＢを照射する経路の情報を取得する。そして、第２の実施形態の医用画像処理装置２００では、探索部２２０（仮位置決め部２２５）が、第１画像と第２画像とのずれが少なくなるように第２画像を仮に移動させた後に、探索部２２０（積分画像算出部１２１）が、治療ビームＢの経路の情報に基づいて、第１画像に対応する第１積分画像と、第２画像に対応する第２積分画像とを生成する。そして、第２の実施形態の医用画像処理装置２００では、探索部２２０（比較部１２２および判定部１２３）が、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。また、第２の実施形態の医用画像処理装置２００では、探索部２２０（移動部２２４）が、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Ｐの体位を治療計画の段階の患者Ｐの体位に近づけるための移動量を決定し、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときに、すでに適用されている移動量を合わせた最終的な患者Ｐの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、治療計画の段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。しかも、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１よりも早く患者Ｐの位置を合わせて、放射線治療を行うことができる。
【０１４９】
上記説明したように、医用画像処理装置２００において、探索部２２０は、第１画像に含まれる第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と、第２画像に含まれる第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）との差分に基づいて、第１画像と第２画像とのずれを判定し、判定した結果に基づいて決定した仮移動量（仮に決定した移動量）に基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に事前に合わせた仮移動第２画像を出力する仮位置決め部２２５をさらに備え、積分画像算出部１２１は、第１画像に対応する第１積分画像と、仮移動第２画像に対応する第２積分画像とを生成する。これによって、医用画像処理装置２００は、仮位置決め部２２５が事前に患者Ｐの位置を仮想的に移動させた状態から、現在の患者Ｐの位置を、第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を探索することができ、探索処理に時間を要する時間を短縮することができる。
【０１５０】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成は、図１に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成において、医用画像処理装置１００が第３の実施形態の医用画像処理装置（以下、「医用画像処理装置３００」という）に代わった構成である。以下の説明においては、医用画像処理装置３００を備えた治療システムを、「治療システム３」という。
【０１５１】
なお、以下の説明においては、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と異なる構成要素である医用画像処理装置３００の構成、動作、および処理についてのみを説明する。
【０１５２】
医用画像処理装置３００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、ＣＴ撮像装置１２から出力されたＣＴ画像に基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。また、医用画像処理装置３００は、患者Ｐの体位のずれを判定した結果を、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に提示する。また、医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）による設定に応じた患者Ｐの体位のずれの判定が行われる。また、医用画像処理装置３００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、患者Ｐの体位のずれを判定した結果に基づいて、放射線治療を行う際の患者Ｐの状態（位置や方向などを含む体位）を、治療計画の段階の患者Ｐの体位に近づくように移動させる移動量を表す移動量信号を出力する。
【０１５３】
以下、治療システム３を構成する医用画像処理装置３００の構成について説明する。図６は、第３の実施形態の医用画像処理装置３００の概略構成を示したブロック図である。図６に示した医用画像処理装置３００は、第１画像取得部１０１と、第２画像取得部１０２と、経路取得部１１０と、探索部３２０と、ユーザーインターフェース部３３０とを備える。また、探索部３２０は、積分画像算出部３２１と、比較部３２２と、判定部３２３と、移動部１２４とを備える。
【０１５４】
医用画像処理装置３００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００にユーザーインターフェース部３３０が追加された構成である。これに伴って、医用画像処理装置３００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０が探索部３２０に代わっている。また、探索部３２０では、探索部１２０に備えた積分画像算出部１２１が積分画像算出部３２１に、比較部１２２が比較部３２２に、判定部１２３が判定部３２３にそれぞれ代わっている。なお、医用画像処理装置３００に備えたその他の構成要素は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、医用画像処理装置３００の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と異なる構成要素についてのみを説明する。
【０１５５】
探索部３２０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０と同様に、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報と、第１画像取得部１０１から出力された第１画像と、第２画像取得部１０２から出力された第２画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部３２０も、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０と同様に、照射する治療ビームＢが患者Ｐの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Ｐの位置を合わせるための移動量を探索する。
【０１５６】
ただし、医用画像処理装置３００では、上述したように、患者Ｐの体位のずれを判定した結果を、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に提示する。また、医用画像処理装置３００では、上述したように、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）による設定に応じた患者Ｐの体位のずれの判定が行われる。
【０１５７】
積分画像算出部３２１は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０内の積分画像算出部１２１と同様に、経路取得部１１０から出力された治療ビームｂのそれぞれの経路の情報に基づいて、第１画像に対応した第１積分画像と、第２画像に対応した第２積分画像とのそれぞれを生成して比較部３２２に出力する。さらに、積分画像算出部３２１は、生成した第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを、ユーザーインターフェース部３３０に出力する。なお、積分画像算出部３２１は、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを生成する際に、所定の３次元空間内に仮想的に配置した第１画像と第２画像とのそれぞれを、ユーザーインターフェース部３３０に出力してもよい。
【０１５８】
比較部３２２は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０内の比較部１２２と同様に、積分画像算出部３２１から出力された第１積分画像と第２積分画像とを比較する。このとき、比較部３２２は、ユーザーインターフェース部３３０から出力された設定に基づいて、第１積分画像と第２積分画像とを比較する。より具体的には、比較部３２２は、利用者による部分画像領域を設定する操作に応じてユーザーインターフェース部３３０から出力された関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：ＲＯＩ）に対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像との比較を行う。また、比較部３２２は、利用者によるコスト関数のパラメータを設定する操作に応じてユーザーインターフェース部３３０から出力されたパラメータを、例えば、上式（１１）や上式（１２）に示したコスト関数に適用して、第１積分画像と第２積分画像との比較を行う。比較部３２２は、第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部３２３に出力する。
【０１５９】
判定部３２３は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備えた探索部１２０内の判定部１２３と同様に、比較部３２２から出力された比較結果の情報に基づいて、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。このとき、判定部３２３は、出力した判定信号が表す第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定結果の情報を、ユーザーインターフェース部３３０に出力する。また、判定部３２３は、利用者による操作に応じてユーザーインターフェース部３３０から出力されたユーザ判定信号が表す指示に応じて、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定する。つまり、判定部３２３は、利用者によるユーザーインターフェース部３３０の操作に応じたタイミングで、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定する。例えば、判定部３２３は、ユーザーインターフェース部３３０から出力されたユーザ判定信号が、次の判定処理の実行を指示することを表している場合に、判定結果の情報を移動部１２４に出力して第２画像の移動量を決定させ、第１積分画像と積分画像算出部３２１が生成した新たな第２積分画像とのずれを判定する処理を実行する。また、例えば、判定部３２３は、ユーザーインターフェース部３３０から出力されたユーザ判定信号が、判定処理の終了を指示することを表している場合には、新たに第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定を行わない、または現在行っている第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定を中止して、ユーザーインターフェース部３３０に前回出力した判定結果を維持する。なお、利用者が、以前の判定結果を採用することも考えられるため、判定部３２３は、第１積分画像と第２積分画像とのずれを判定した判定結果の情報の履歴を記憶しておき、移動部１２４が決定した第２画像の移動量を元に戻すことができる構成にしてもよい。なお、移動部１２４に、決定した第２画像の移動量の履歴を記憶しておき、利用者が、採用した判定結果を得られる第２画像の移動量を再現することができる構成にしてもよい。
【０１６０】
ユーザーインターフェース部３３０は、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に患者Ｐの体位のずれを判定した結果を提示する表示装置と、利用者による様々な操作の入力を受け付ける入力装置とを備えている。ユーザーインターフェース部を構成する表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などである。ユーザーインターフェース部３３０は、積分画像算出部３２１から出力された第１積分画像および第２積分画像、判定部３２３から出力された第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定結果の情報を提示するための画像を表示装置に表示する。なお、積分画像算出部３２１から第１画像と第２画像とのそれぞれが出力されている場合には、第１画像と第２画像とのそれぞれに、対応する第１積分画像または第２積分画像を重畳した画像を表示装置に表示してもよい。
【０１６１】
また、ユーザーインターフェース部を構成する入力装置は、キーボードなどの入力デバイス、マウスやペン型のスタイラスなどのポインティングデバイス、ボタンやスイッチ類などの操作デバイスである。ユーザーインターフェース部３３０は、ユーザによる入力装置の操作、より具体的には、関心領域ＲＯＩの設定やコスト関数のパラメータの設定、ユーザ判定信号によって表す指示を受け付け、受け付けた操作が表す情報を、対応する比較部３２２や判定部３２３に出力する。なお、ユーザーインターフェース部３３０は、入力装置として押圧センサを備え、表示装置と組み合わせたタッチパネルとして構成されてもよい。この場合、ユーザーインターフェース部３３０は、表示装置に表示している第１積分画像や第２積分画像の上で行った利用者の各種のタッチ（タップやフリックなど）操作を押圧センサが検出して受け付け、受け付けた利用者の入力操作が表す情報を、対応する比較部３２２や判定部３２３に出力する。
【０１６２】
ここで、ユーザーインターフェース部３３０におけるそれぞれの情報の表示およびそれぞれの設定や指示の入力方法について説明する。第１積分画像および第２積分画像は、３次元の画像であるため、２次元の表示を行う表示装置には直接表示させることができない。そこで、ユーザーインターフェース部３３０は、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれに対応する１ないし複数の断面画像を生成して表示装置に表示させる。このとき、ユーザーインターフェース部３３０は、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれの比較を目視にて行いやすくするために、それぞれの断面像の差分画像を表示する。また、ユーザーインターフェース部３３０は、それぞれの断面像の差分値の大小に応じて色分けをしたカラーマップ表示を行ってもよい。また、ユーザーインターフェース部３３０は、ＰＴＶやＰＲＶなどの輪郭を重畳して表示させてもよい。また、ユーザーインターフェース部３３０は、ＰＴＶやＰＲＶごとのコスト関数の値を情報として表示させてもよい。これにより、利用者は、表示装置に表示した第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれの断面画像を確認し、第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定、つまり、患者Ｐの位置を合わせるための判定を終了するか否かを判断することができる。利用者が入力装置を操作して判断した結果を入力すると、ユーザーインターフェース部３３０は、入力装置によって入力された情報を表すユーザ判定信号を、判定部３２３に出力する。また、利用者は、表示装置に表示した第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれの断面画像の上で、関心領域ＲＯＩの設定やコスト関数のパラメータの設定を行うことができる。利用者が入力装置を操作して関心領域ＲＯＩの設定やコスト関数のパラメータの設定を入力すると、ユーザーインターフェース部３３０は、入力装置によって入力された関心領域ＲＯＩの設定やコスト関数のパラメータの設定の情報を、比較部３２２に出力する。
【０１６３】
ここで、医用画像処理装置３００における探索処理において比較部３２２が、関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較する方法について説明する。なお、以下の説明においては、ユーザーインターフェース部３３０から出力された関心領域ＲＯＩに含まれる所定の３次元空間の画素（ボクセル）の位置Ｙの集合をＹＲＯＩとする。この場合、上式（１１）に示したコスト関数は、Ｙ＝ＹＲＯＩとして、下式（１６）のように表される。
【０１６４】
【数１６】
2018042831.tif 000018
【０１６５】
上式（１６）において、ＥＲＯＩは、集合ＹＲＯＩに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表している。
【０１６６】
比較部３２２は、上式（１６）によって、関心領域ＲＯＩに対応する領域内の積分画像の画素値（ボクセルデータ）の差の二乗誤差を最小化するためのΔθを求める。そして、比較部３２２は、勾配法や、ニュートン法、ＬＫ法などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。比較部３２２は、関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報として、最小化したコスト関数値ＥとΔθとを、判定部３２３に出力する。
【０１６７】
また、比較部３２２が関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較する場合、３次元空間の画素（ボクセル）の位置Ｙを、下式（１７）のようにしてもよい。
【０１６８】
【数１７】
2018042831.tif 000019
【０１６９】
上式（１７）において、集合Ｘは、例えば、ＰＴＶに対応する画素の位置の集合である。位置Ｙを上式（１７）のようにして関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較した場合も、比較部３２２は、コスト関数値ＥとΔθとを、関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報として、判定部３２３に出力する。
【０１７０】
このような比較方法によって比較部３２２は、関心領域ＲＯＩに対応する領域内の第１積分画像と第２積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部３２３に出力する。
【０１７１】
このような構成および動作によって、医用画像処理装置３００は、治療計画の段階などに撮影された患者Ｐの第１画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Ｐの第２画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。しかも、医用画像処理装置３００は、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定した結果を、ユーザーインターフェース部３３０を構成する表示装置に表示することによって、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に提示する。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者は、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれの判定を終了するか否かを判断することができる。
【０１７２】
また、医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）が、ユーザーインターフェース部３３０を構成する入力装置を操作して、表示装置に表示した第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれの断面画像の上で、関心領域ＲＯＩの設定やコスト関数のパラメータの設定を行うことができる。これにより、医用画像処理装置３００は、利用者が設定した方法で、第１積分画像と第２積分画像との比較、つまり、治療計画の段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを判定することができる。
【０１７３】
また、医用画像処理装置３００は、ずれを判定した結果に基づいて最終的に決定した位置に現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量信号を出力する。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、利用者の判断や指示に従った位置に、現在の患者Ｐの位置を移動させることができる。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、利用者の判断や指示に従った患者Ｐの状態（位置）で、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射する放射線治療を行うことができる。
【０１７４】
なお、医用画像処理装置３００における探索処理は、ユーザーインターフェース部３３０における表示や入力があることが異なる以外は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における探索処理と同様である。より具体的には、積分画像算出部３２１がそれぞれの積分画像を、判定部３２３が判定信号が表す判定結果の情報をユーザーインターフェース部３３０に出力することによって利用者に提示すること。また、比較部３２２における比較処理が、ユーザーインターフェース部３３０によって利用者から設定された方法で行われること。また。判定部３２３における判定処理が、ユーザーインターフェース部３３０に入力された利用者の判断結果に従って実行および終了が制御されること。これらのことが、医用画像処理装置３００における探索処理において行われる以外は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における探索処理と同様である。従って、医用画像処理装置３００における探索処理の流れに関する詳細な説明は省略する。
【０１７５】
上述したように、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、探索部３２０（積分画像算出部３２１）が、治療ビームＢの経路の情報に基づいて、第１画像に対応する第１積分画像と、第２画像に対応する第２積分画像とを生成する。このとき、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、生成した第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれをユーザーインターフェース部３３０に出力することによって、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に提示する。そして、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、探索部３２０（比較部３２２および判定部３２３）が、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。このとき、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、ユーザーインターフェース部３３０に入力された利用者からの設定に従った判定が行われる。また、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、判定結果を表す情報をユーザーインターフェース部３３０に出力することによって、利用者に提示する。そして、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、ユーザーインターフェース部３３０に入力された利用者からの指示に従って、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれの判定を実行または終了する。そして、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、ずれの判定を終了したときの判定結果に基づいて移動部１２４が決定した移動量を表す移動量信号を、最終的に決定した位置に現在の患者Ｐの位置を移動させるための移動量信号として出力する。これにより、第３の実施形態の医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、例えば、治療台１１の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台１１を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、第３の実施形態の医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、利用者が所望する位置に現在の患者Ｐの位置を移動させることができ、利用者が所望する患者Ｐの状態（位置）で、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射する放射線治療を行うことができる。
【０１７６】
なお、ユーザーインターフェース部３３０は、第３の実施形態の医用画像処理装置３００に備える構成に限定されるものではなく、第３の実施形態の医用画像処理装置３００を備えた治療システム３に備える構成であってもよい。また、ユーザーインターフェース部３３０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００、または第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１に追加される構成に限定されるものではなく、第２の実施形態の医用画像処理装置２００や第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２に追加される構成であってもよい。
【０１７７】
なお、第３の実施形態の医用画像処理装置３００では、図６に示した医用画像処理装置３００の構成において、ユーザーインターフェース部３３０が、医用画像処理装置３００に備えた探索部３２０内の構成要素から出力された情報に応じた画像を生成して表示装置に表示（重畳）させる構成である場合について説明した。しかし、ユーザーインターフェース部３３０を構成する表示装置に表示（重畳）させる画像は、ユーザーインターフェース部３３０内で生成する構成に限定されるものではなく、情報を出力するそれぞれの構成要素が生成する構成であってもよい。例えば、医用画像処理装置３００において、探索部３２０内の積分画像算出部３２１が、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれに対応する断面画像を生成し、生成した断面画像のそれぞれを第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれとしてユーザーインターフェース部３３０に出力する構成であってもよい。この場合、ユーザーインターフェース部３３０は、積分画像算出部３２１から出力されたそれぞれの断面画像をそのまま表示する構成となる。また、例えば、医用画像処理装置３００において、探索部３２０内の判定部３２３が、判定信号が表す第１積分画像と第２積分画像とのずれの判定結果の情報を表示するための１枚の情報表示画像を生成し、生成した情報表示画像を判定信号が表す判定結果の情報としてユーザーインターフェース部３３０に出力する構成であってもよい。この場合、ユーザーインターフェース部３３０は、判定部３２３から出力された１枚の情報表示画像を、そのまま断面画像に重畳する構成となる。
【０１７８】
上記説明したように、医用画像処理装置３００は、判定部３２３が判定した結果を少なくとも表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部３３０をさらに備える。これによって、医用画像処理装置３００は、仮想的に移動させた現在の患者Ｐの位置と第１画像を撮影したときの患者Ｐの位置とのずれを判定している状態を、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）に提示することができる。
【０１７９】
また、上記説明したように、医用画像処理装置３００において、ユーザーインターフェース部３３０は、少なくとも比較部３２２が第１積分値と第２積分値とを比較する照射範囲内の比較領域（関心領域ＲＯＩ、コスト関数のパラメータであってもよい）を設定する入力装置をさらに備え、比較部３２２は、入力装置によって設定された関心領域ＲＯＩに対応する比較領域内の第１積分値と第２積分値とを比較してもよい。これによって、医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の利用者（医師など）によって設定された方法で、現在の患者Ｐの位置を第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を探索する探索処理を行うことができる。
【０１８０】
また、上記説明したように、治療システム３は、探索部３２０によって第２画像の移動量を探索する際の情報を表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部３３０をさらに備えてもよい。これによって、治療システム１は、仮想的に移動させた現在の患者Ｐの位置と第１画像を撮影したときの患者Ｐの位置とのずれを判定している医用画像処理装置３００の処理の状態を、治療システム３の利用者（医師など）に提示することができる。
【０１８１】
また、上記説明したように、治療システム３において、ユーザーインターフェース部３３０は、探索部３２０によって第２画像の移動量を探索する探索領域（関心領域ＲＯＩ、コスト関数のパラメータであってもよい）を設定する入力装置をさらに備え、探索部３２０は、入力装置によって設定された関心領域ＲＯＩに対応する第１積分値と第２積分値とに基づいて、第２画像の移動量を探索してもよい。これによって、治療システム１は、利用者（医師など）によって設定された方法で、医用画像処理装置３００による現在の患者Ｐの位置を第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を探索する探索処理を行うことができる。
【０１８２】
上記に述べたとおり、各実施形態の医用画像処理装置では、治療前に撮影された患者Ｐの３次元のＣＴ画像である第１画像と、現在撮影された患者Ｐの３次元のＣＴ画像である第２画像とのそれぞれと、第１画像に基づいて決定した治療ビームＢを照射する経路の情報とを取得する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第１画像と第２画像とにおいて、治療ビームＢの経路上に位置する３次元の画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚に換算した後に積分（線積分）した、第１画像に対応する第１積分画像と、第２画像に対応する第２積分画像とを生成する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれを判定することによって、現在の患者Ｐの状態（位置や方向などを含む体位）を治療計画の段階の状態に合わせるための移動量を探索する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームＢの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときのずれ量に応じた第２画像の移動量を、現在の患者Ｐの状態を治療計画の段階の患者Ｐの状態に合わせるための最終的な患者Ｐの移動量として決定する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、決定した最終的な患者Ｐの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、例えば、治療台の移動を制御する治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台を移動させることによって、患者Ｐの状態を実際に移動させる。これにより、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、治療計画の段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Ｐの状態を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。
【０１８３】
なお、第２の実施形態および第３の実施形態では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００にそれぞれの実施形態において特徴となる構成要素を追加した構成を説明した。しかし、それぞれの実施形態において特徴となる構成要素は、医用画像処理装置において排他的に備える構成に限定されるものではない。つまり、それぞれの実施形態において特徴となる構成要素は、医用画像処理装置において同時に備えてもよい。例えば、第２の実施形態の医用画像処理装置２００において備えた仮位置決め部２２５と、第３の実施形態の医用画像処理装置３００において備えたユーザーインターフェース部３３０とを同時に備えた医用画像処理装置を構成してもよい。この場合、医用画像処理装置に備えるその他の構成要素は、適宜変更することによって、それぞれの構成要素に対応する機能を実現する。
【０１８４】
また、各実施形態では、医用画像処理装置と治療装置１０とのそれぞれが別体の装置である構成を説明した。しかし、医用画像処理装置と治療装置１０とは、別体の装置である構成に限定されるものではなく、医用画像処理装置と治療装置１０とが一体になった構成であってもよい。
【０１８５】
なお、各実施形態では、比較部および判定部が第１積分画像と第２積分画像とにおける治療ビームｂの経路上の画素値のずれを判定した結果、治療ビームｂの経路上の体組織が大きくずれている場合には、体組織が一致するように現在の患者Ｐを移動するための適切な施策を講じる場合について説明した。しかし、治療ビームｂの経路上の画素値が大きくずれている場合における施策は、各実施形態において説明した方法に限定されるものではない。例えば、治療段階において照射する治療ビームｂの強度を変更することができる場合には、現在の患者Ｐを移動させる代わりに、治療ビームｂの強度を変更する施策を講じてもよい。より具体的には、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれによって表された患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）を比較した結果、いずれかの治療ビームｂの経路におけるブラッグピークの位置が、治療計画の段階よりも深い方向にずれている場合には、治療ビームｂの強度を弱くする施策を講じてもよい。一方、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれによって表された患者Ｐの体表面から病巣までの距離（水換算深さ）を比較した結果、いずれかの治療ビームｂの経路におけるブラッグピークの位置が、治療計画の段階よりも浅い方向にずれている場合には、治療ビームｂの強度を強くする施策を講じてもよい。この場合、医用画像処理装置における治療ビームｂの強度の変更は、移動部に相当する構成要素が決定する構成が考えられる。
【０１８６】
上記実施形態で説明した治療システムにおいて用いられる医用画像処理プログラムは、コンピュータを、撮像装置によって撮像された被検体の３次元の第１画像を取得する第１画像取得部と、第１画像とは異なる時刻に撮像装置によって撮像された被検体の３次元の第２画像を取得する第２画像取得部と、第１画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、第１画像に含まれ放射線経路が通過する３次元の第１画素の画素値を積分した第１積分値と、第２画像内の放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素の画素値を積分した第２積分値とに基づいて、第２画像に写された被検体の位置を第１画像に写された被検体の位置に合わせるための第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、を備える医用画像処理装置として機能させるための医用画像処理プログラムである。
【０１８７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、撮像装置（ＣＴ撮像装置１２）によって撮像された被検体（患者Ｐ）の３次元の第１画像を取得する第１画像取得部（１０１）と、第１画像とは異なる時刻に撮像装置（ＣＴ撮像装置１２）によって撮像された被検体（患者Ｐ）の３次元の第２画像を取得する第２画像取得部（１０２）と、第１画像に設定した放射線経路（照射した治療ビームＢ（治療ビームｂ）が通過する経路）を取得する経路取得部（１１０）と、第１画像に含まれ放射線経路が通過する３次元の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分値と、第２画像内の放射線経路に対応する経路が通過する３次元の第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第２積分値とに基づいて、第２画像に写された被検体（患者Ｐ）の位置を第１画像に写された被検体（患者Ｐ）の位置に合わせるための第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部（１２０）とを持つことにより、計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように患者の位置を合わせることができる。
【０１８８】
なお、例えば、図２において示した探索部１２０や、探索部１２０を構成する積分画像算出部１２１、比較部１２２、判定部１２３、移動部１２４など、医用画像処理装置を構成する各構成要素による機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の治療システムに係る上述した種々の機能を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【０１８９】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１９０】
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】
【０１９１】
１、２、３・・・治療システム、１０・・・治療装置、１１・・・治療台、１２・・・ＣＴ撮像装置、１３・・・治療ビーム照射門、１３−１・・・コリメータ、１００、２００、３００・・・医用画像処理装置、１０１・・・第１画像取得部、１０２・・・第２画像取得部、１１０・・・経路取得部、１２０、２２０、３２０・・・探索部、１２１、３２１・・・積分画像算出部、１２２、３２２・・・比較部、１２３、３２３・・・判定部、１２４、２２４・・・移動部、２２５・・・仮位置決め部、３３０・・・ユーザーインターフェース部
【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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