(57)【要約】【課題】マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に関するユーザの手間を省力化することができる医用画像処理技術を提供する。【解決手段】マーカが設けられた被検体を医用検査装置２で検査することで生成された被検体の３次元ボリューム画像を取得する第１取得部１５と、被検体の透視画像４０の撮影に用いる撮影装置７のジオメトリ情報を取得する第２取得部１７と、３次元ボリューム画像およびジオメトリ情報に基づいて、マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成部２２とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーカが設けられた被検体を医用検査装置で検査することで生成された前記被検体の３次元ボリューム画像を取得する第１取得部と、
前記被検体の透視画像の撮影に用いる撮影装置のジオメトリ情報を取得する第２取得部と、
前記３次元ボリューム画像および前記ジオメトリ情報に基づいて、前記マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成部と、
を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記特定設定情報は、前記３次元ボリューム画像に基づいて生成したデジタル再構成画像と、前記透視画像と、の少なくともいずれか一方の画像に、前記マーカが写る範囲を示す特定範囲を設定する情報を含む請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記３次元ボリューム画像および前記ジオメトリ情報に基づいて、前記デジタル再構成画像を生成する画像生成部と、
前記特定範囲を示す範囲表示を前記デジタル再構成画像に重ねて表示する再構成画像表示部と、
を備える請求項２に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記特定範囲を示す範囲表示を前記透視画像に重ねて表示する透視画像表示部を備える請求項２または請求項３に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記特定範囲を修正する指示を受け付ける範囲受付部と、
前記範囲受付部で受け付けた指示に基づいて、前記特定設定情報を変更する範囲変更部と、
を備える請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記特定設定情報は、前記被検体の呼吸を監視する呼吸監視装置を用いて取得される前記被検体の呼吸の状態に応じて異なる請求項１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】
前記特定設定情報は、前記被検体に設けられた複数個の前記マーカのうちの少なくとも１個のマーカを画像処理の対象として設定する情報を含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記被検体に設けられた複数個の前記マーカのうちの少なくとも１個のマーカを画像処理の対象として選択する指示を受け付ける選択受付部と、
前記選択受付部で受け付けた指示に基づいて、前記特定設定情報を設定するマーカ設定部と、
を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記３次元ボリューム画像に基づいて、前記マーカの位置情報を取得する第３取得部を備え、
前記特定生成部は、前記位置情報を用いて前記特定設定情報を生成する請求項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】
前記特定設定情報は、放射線照射装置が前記被検体に放射線を照射する条件を定める特定位置を設定する情報を含み、
前記条件は、前記マーカが前記特定位置に存在するときに前記放射線照射装置が前記放射線を照射することである請求項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】
マーカが設けられた被検体を医用検査装置で検査することで生成された前記被検体の３次元ボリューム画像を取得する第１取得ステップと、
前記被検体の透視画像の撮影に用いる撮影装置のジオメトリ情報を取得する第２取得ステップと、
前記３次元ボリューム画像および前記ジオメトリ情報に基づいて、前記マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成ステップと、
を含むことを特徴とする医用画像処理方法。
【請求項１２】
マーカが設けられた被検体を医用検査装置で検査することで生成された前記被検体の３次元ボリューム画像を取得する第１取得ステップと、
前記被検体の透視画像の撮影に用いる撮影装置のジオメトリ情報を取得する第２取得ステップと、
前記３次元ボリューム画像および前記ジオメトリ情報に基づいて、前記マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする医用画像処理プログラム。
【請求項１３】
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から前記特定設定情報を取得する設定情報取得部と、
前記透視画像を取得する画像取得部と、
前記マーカが前記被検体における放射線照射の対象となるターゲット部の近傍に設けられ、前記撮影装置を用いて連続して撮影される複数の前記透視画像に写る前記マーカの位置を、前記特定設定情報を用いて追跡する画像処理を行う追跡部と、
を備えることを特徴とする動体追跡装置。
【請求項１４】
前記マーカの追跡が失敗した可能性がある場合に警告信号を出力する警告出力部を備える請求項１３に記載の動体追跡装置。
【請求項１５】
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と、
前記被検体の前記透視画像を撮影する前記撮影装置と、
前記撮影装置を用いて連続して撮影される複数の前記透視画像に写る前記マーカの位置を追跡する画像処理を行う追跡部を備える動体追跡装置と、
前記動体追跡装置を用いて追跡される前記マーカが特定位置に存在するときに前記被検体における放射線照射の対象となるターゲット部に放射線を照射する放射線照射装置と、
を備え、
前記医用画像処理装置が生成した前記特定設定情報を用いて、前記撮影装置と前記動体追跡装置のうちの少なくとも一方を制御することを特徴とする放射線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線治療システムに用いる医用画像を処理する医用画像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、患部に放射線を照射する治療を行う際に、呼吸や心拍や腸などの動きによって患者の患部が動いてしまう場合がある。そこで、待ち伏せ照射法や追跡照射法を用いて患部に放射線を照射するようにしている。例えば、治療中に患者をＸ線で撮影することで、患部近傍に留置したマーカが写る透視画像を得る。そして、透視画像をテンプレートとマッチングすることで、マーカの動きを追跡して適切なタイミングで放射線を照射するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の技術にあっては、治療計画時に予めＸ線撮影した患者の透視画像を参照しながら、医師や放射線技師などのユーザがテンプレートの設定を行わなければならず、その手間がかかる。さらに、治療中に透視画像の画像処理を行ってマーカの位置を追跡する場合に、透視画像の全範囲をリアルタイムで処理しようとすると、ＣＰＵの処理負荷が生じてしまう。そこで、画像処理の負荷を低減するために、透視画像中のマーカが写る範囲をユーザが予め設定しなければならず、その手間がかかるという課題がある。
【０００５】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に関するユーザの手間を省力化することができる医用画像処理技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、マーカが設けられた被検体を医用検査装置で検査することで生成された前記被検体の３次元ボリューム画像を取得する第１取得部と、前記被検体の透視画像の撮影に用いる撮影装置のジオメトリ情報を取得する第２取得部と、前記３次元ボリューム画像および前記ジオメトリ情報に基づいて、前記マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に関するユーザの手間を省力化することができる医用画像処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の放射線治療システムを示すシステム構成図。
【図２】第１実施形態の医用画像処理装置を示すブロック図。
【図３】第１実施形態の動体追跡装置を示すブロック図。
【図４】Ｘ線照射部とＸ線検出部と被検体との関係を示す概略図。
【図５】マーカの追跡に用いるＸ線画像（ＤＲＲ画像）を示す画像図。
【図６】マーカの選択に用いるＸ線画像（ＤＲＲ画像）を示す画像図。
【図７】範囲表示が変更されるときのＸ線画像（ＤＲＲ画像）を示す画像図。
【図８】範囲表示が変更されるときのＸ線画像（ＤＲＲ画像）を示す画像図。
【図９】医用画像処理装置の特定設定情報生成処理を示すフローチャート。
【図１０】医用画像処理装置の特定設定情報生成処理を示すフローチャート。
【図１１】第１実施形態の動体追跡装置のマーカ追跡処理を示すフローチャート。
【図１２】第１実施形態の動体追跡装置のマーカ追跡処理を示すフローチャート。
【図１３】第２実施形態の動体追跡装置を示すブロック図。
【図１４】動体追跡装置のインターロック処理を示すフローチャート。
【図１５】動体追跡装置のインターロック処理を示すフローチャート。
【図１６】第３実施形態の動体追跡装置を示すブロック図。
【図１７】マーカ画像と非マーカ画像を示す画像図。
【図１８】第３実施形態の動体追跡装置のマーカ追跡処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の医用画像処理装置について図１から図１２を用いて説明する。図１の符号１は、患者Ｐの体内に発生した腫瘍などの患部Ｔに放射線Ｒを照射して治療を行うために用いる放射線治療システムである。なお、治療に用いる放射線Ｒには、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などが用いられる。
【００１０】
なお、放射線治療を行うときには、充分な出力の放射線Ｒを患者Ｐ（被検体）の患部Ｔ（ターゲット部）の位置に正確に照射しなければならない。さらに、患部Ｔの近傍の正常な組織（非ターゲット部）の被ばく量を抑える必要がある。ここで、肺がんや肝臓がんや膵臓がんなどの治療において、患部Ｔは、呼吸や心拍や腸などの動きと一緒に常に動いている。複数ある照射法のうち、ゲーティング照射法では、放射線Ｒの照射位置や照射範囲は、予め固定される。そのため、患部Ｔの動きを把握し、患部Ｔが特定の位置になったときに放射線Ｒを照射する必要がある。追尾照射法では、患部Ｔの位置を追尾し、その位置に放射線Ｒを照射する。以降はゲーティング照射法の場合を例にとって説明するが、本発明は追尾照射法にも適用できる。患部Ｔの位置の特定には、例えば、Ｘ線画像が利用される。しかし、患部ＴがＸ線画像に明瞭に写るとは限らない。
【００１１】
そこで、本実施形態では、患部Ｔの近傍にマーカＭ（図４参照）を留置する。このマーカＭは、患部Ｔより明瞭に写る。このマーカＭが患部Ｔの動きに同調して動くので、マーカＭの動きをＸ線で撮影して監視することで、患部Ｔの動きを把握する。そして、所定の照射条件を満たすタイミングで放射線Ｒを照射する。例えば、患者Ｐが息を吐き切ったときでかつ、マーカＭが特定の位置にきたときを照射条件とし、患者Ｐの呼吸に同期させて繰り返し放射線Ｒを患部Ｔに照射する。なお、以下の説明では、呼吸に同期させて放射線Ｒを照射することを例示するが、心拍や腸の動きなどに同期させて放射線Ｒを照射しても良い。
【００１２】
本実施形態のマーカＭは、例えば、直径が１〜２ｍｍ程度の微小な金属球で構成される。なお、マーカＭの材質には、体内に留置しても害が少ないものが用いられ、具体的には例えば金である。また、金属は、人体を構成する組織よりもＸ線を透過させ難いため、Ｘ線画像４０（図５から図８参照）に比較的明瞭に写る。また、マーカＭは、イントロデューサ（ニードルガイド）などの専用の穿刺器具を用いて体内に挿入される。例えば、複数個のマーカＭ１〜Ｍ３が体内の患部Ｔ近傍に留置される（図４参照）。
【００１３】
図１に示すように、放射線治療システム１を用いた治療計画を立てる際に、まず、マーカＭを留置した患者Ｐ（被検体）のコンピュータ断層撮影を行う。本実施形態では、コンピュータ断層撮影により患者Ｐの各種検査を行うための医用検査装置２が設けられている。この医用検査装置２は、Ｘ線ＣＴ装置で構成される。そして、医用検査装置２を用いて患者Ｐの３次元ボリューム画像を生成する。なお、３次元ボリューム画像は例えば、ボクセルデータからなる。
【００１４】
なお、本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置を例示しているが、この医用検査装置２（診断装置）は、患者Ｐの３次元ボリューム画像を取得できるものであれば他の装置であっても良い。例えば、ＭＲＩ装置（Magnetic Resonance Imaging）であっても良いし、超音波画像診断装置であっても良い。
【００１５】
本実施形態の放射線治療システム１は、マーカＭが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する医用画像処理装置３と、患者Ｐの患部ＴおよびマーカＭが写るＸ線画像４０（透視画像）を撮影するＸ線撮影装置７（透視装置）と、患者Ｐの呼吸を監視するための呼吸監視装置８と、特定設定情報とＸ線画像４０を用いて時々刻々と動くマーカＭの位置を追跡する動体追跡装置４と、動体追跡装置４を用いて追跡されるマーカＭが特定位置４１（ゲーティングウインドウ）に存在するときに患部Ｔに放射線を照射する放射線照射装置５と、患者Ｐが配置されるベッド６と、を備える。
【００１６】
なお、医用画像処理装置３および動体追跡装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウエア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウエアによる情報処理がハードウエア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、後述の医用画像処理方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
【００１７】
また、動体追跡装置４には、Ｘ線撮影装置７と呼吸監視装置８とが接続される。なお、Ｘ線画像４０には、マーカＭの像が写る。さらに、動体追跡装置４は、放射線治療中にＸ線撮影装置７を用いて撮影したＸ線画像４０のマーカＭの位置を追跡し、かつ呼吸監視装置８を用いて患者Ｐの呼吸の状態（例えば、呼吸波形）を監視する。そして、動体追跡装置４は、放射線Ｒの照射タイミングを特定し、照射タイミング信号を出力する。
【００１８】
また、Ｘ線撮影装置７は、Ｘ線を患者Ｐに照射するＸ線照射部９と、患者Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１０とを備える。なお、Ｘ線検出部１０は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）やイメージインテンシファイアなどで構成される。
【００１９】
本実施形態では、１のＸ線照射部９および１のＸ線検出部１０で１組の機器が合計２組設けられている。２組のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０で異なる２方向から同時にＸ線撮影を行うことで、マーカＭの３次元位置を取得することができる。また、２方向から同時に撮影したそれぞれのＸ線画像４０に写る同一のマーカＭは、画像処理により互いに対応付けることができる。
【００２０】
なお、実際のＸ線撮影では、２組のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０を用いて、２方向（例えば、患者Ｐの右手側および左手側の２方向）から撮影した一対のＸ線画像４０（医用画像）が得られる。さらに、後述のＤＲＲ画像４６（Digitally Reconstructed Radiograph、デジタル再構成画像、医用画像）についても、一対の画像が得られる。しかしながら以下の説明では、理解を助けるために、１方向から撮影したＸ線画像４０およびＤＲＲ画像４６を例示して説明する（図５から図８参照）。
【００２１】
図５に示すように、Ｘ線画像４０には、患部Ｔや複数個のマーカＭが写る。患部ＴやマーカＭの写り方は、Ｘ線照射部９およびＸ線検出部１０の配置や向きなどにより決定される。なお、Ｘ線画像４０は、時系列に沿って連続して撮影されるので、この複数のＸ線画像４０（フレーム）により動画像を生成することができる。そして、Ｘ線画像４０を画像処理することによりマーカＭの動き、つまり、患部Ｔの動きを把握することができる。
【００２２】
例えば、複数のＸ線画像４０のそれぞれのマーカＭの位置を繋ぐことで、マーカＭの移動の軌跡４２を取得することができる。このマーカＭの軌跡４２において、息を吐いたときの終点位置４３と息を吸ったときの終点位置４４とが明確になる。そして、息を吐いたときの終点位置４３を特定位置４１とし、この特定位置４１にマーカＭが在るときに放射線Ｒを患部Ｔに照射する。このようにすれば、マーカＭの追跡に基づいて、正確性の高い呼吸同期照射を実現できる。なお、特定位置４１は、図５に示すように、Ｘ線画像４０に含まれる特定の領域（例えば、矩形状の領域）となっている。
【００２３】
なお、Ｘ線画像４０の全範囲をリアルタイムで処理しようとすると、ＣＰＵの処理負荷が高くなってしまう。そこで、画像処理の負荷を低減するために、Ｘ線画像４０のマーカＭが写る可能性がある特定範囲４５（探索範囲）が設定され、この特定範囲４５のみを探索する画像処理が行われる。また、Ｘ線画像４０（ＤＲＲ画像４６）として、２方向から撮影した一対の画像を取得し、この一対の画像について特定範囲４５や特定位置４１を特定することで、マーカＭの位置やその軌跡４２の３次元的な位置を取得することができる。
【００２４】
図１に示すように、呼吸監視装置８は、患者Ｐに取り付けられた呼吸センサ１１に接続されている。この呼吸センサ１１を用いて患者Ｐの呼吸の状態を監視する。そして、呼吸監視装置８は、患者Ｐの呼吸の状態を示す呼吸情報を動体追跡装置４に出力する。なお、本実施形態では、呼吸監視装置８が取得した患者Ｐの呼吸状態が息を吐いたことを表しているとき、かつ、前述の特定位置４１にマーカＭが在るときの両方の条件が揃ったときに、放射線Ｒを患部Ｔに照射するようにしている。なお、患者Ｐの呼吸状態に関わらず、前述の特定位置４１にマーカＭが在るときに放射線Ｒを患部Ｔに照射しても良い。
【００２５】
また、放射線照射装置５は、照射制御部１２に接続されている。この照射制御部１２より放射線Ｒの照射タイミングが制御される。さらに、この照射制御部１２が動体追跡装置４に接続されている。なお、照射制御部１２は、動体追跡装置４から出力される照射タイミング信号を受信したときに、放射線照射装置５から放射線Ｒを照射するよう放射線照射装置５を制御する。
【００２６】
図２に示すように、医用検査装置２は、患者Ｐのコンピュータ断層撮影を行う装置であり、患者Ｐの複数の方向からの投影データを撮影する投影データ撮影部１３と、この投影データ撮影部１３により得られる２次元の複数の投影データに基づいて患者Ｐの立体的な３次元ボリューム画像を生成する３次元ボリューム画像生成部１４とを備える。３次元ボリューム画像は、例えば、複数のボクセルの情報を含む。そして、３次元ボリューム画像生成部１４は、３次元ボリューム画像を医用画像処理装置３に向けて出力する。なお、コンピュータ断層撮影を時系列に沿って連続して行うことで、患者Ｐの立体的な動画像を生成することができる。これにより患部ＴやマーカＭの３次元的な動きを取得することができる。
【００２７】
また、医用画像処理装置３は、患者Ｐの３次元ボリューム画像を医用検査装置２から取得する第１取得部１５と、第１取得部１５により取得した３次元ボリューム画像を記憶する３次元ボリューム画像記憶部１６と、患者ＰのＸ線画像４０の撮影に用いるＸ線撮影装置７のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０のジオメトリ情報を取得する第２取得部１７と、第２取得部１７により取得したジオメトリ情報を記憶するジオメトリ情報記憶部１８と、３次元ボリューム画像記憶部１６に記憶された３次元ボリューム画像に基づいて、マーカＭの位置情報（座標）を取得する位置情報取得部１９（第３取得部）と、を備える。
【００２８】
なお、ジオメトリ情報には、Ｘ線照射部９の位置、Ｘ線検出部１０の位置、およびＸ線検出部１０においてＸ線を検出する面の向きを表すパラメータが含まれる。このジオメトリ情報は、Ｘ線撮影装置７の設計図データ（ＣＡＤデータ）などに基づいて予め構成される。さらに、ジオメトリ情報を外部機器から取得するのみならず、第２取得部１７がジオメトリ情報を予め記憶していても良い。Ｘ線撮影装置７が可動式であれば、第２取得部１７は、各状態でのジオメトリ情報を外部から取得したり、記憶しておいたりする。
【００２９】
また、患者Ｐの３次元ボリューム画像には、マーカＭを構成する金属（例えば金）のＣＴ値が含まれる。そして、位置情報取得部１９は、その金属のＣＴ値を特定することで、患者Ｐの体内に留置されたマーカＭの３次元的な位置情報を取得することができる。なお、医用検査装置２では、時系列に沿って連続してコンピュータ断層撮影が行われる。そして、各撮影のタイミングに対応（同期）して患者Ｐの呼吸の状態も監視される。この呼吸の状態を表す呼吸情報は、医用検査装置２から得られる３次元ボリューム画像と対応付けられて３次元ボリューム画像記憶部１６に記憶されている。
【００３０】
また、患者Ｐの３次元ボリューム画像には、患部Ｔの位置情報が含まれる。なお、３次元ボリューム画像における患部Ｔの位置情報は、治療計画時にユーザ（例えば医師）により入力される。ユーザを補助するために、自動的に特定されても良い。なお、特定の時刻の患部Ｔの位置情報がユーザにより入力される場合に、他の時刻の患部ＴおよびマーカＭの位置情報は、イメージレジストレーションによって計算可能であるので、自動的に取得することができる。３次元ボリューム画像におけるマーカＭの位置情報は、前述の通り、ＣＴ値から自動的に取得できる。
【００３１】
さらに、医用画像処理装置３は、患者Ｐの３次元ボリューム画像とＸ線撮影装置７のジオメトリ情報とに基づいて、ＤＲＲ画像４６を生成するＤＲＲ画像生成部２０と、このＤＲＲ画像４６を表示するＤＲＲ画像表示部２１（再構成画像表示部）とを備える。なお、ＤＲＲ画像４６は、Ｘ線撮影装置７を用いて３次元ボリューム画像を仮想的に撮影した仮想的なＸ線画像４０である。なお、Ｘ線画像４０およびＤＲＲ画像４６は、ほぼ同じ構図の画像となるので、図５から図８に例示する画像図を、Ｘ線画像４０およびＤＲＲ画像４６であるとして以下に説明する。
【００３２】
図２に示すように、医用画像処理装置３は、患者Ｐの３次元ボリューム画像とＸ線撮影装置７のジオメトリ情報とマーカＭの位置情報とＤＲＲ画像４６とに基づいて、マーカＭが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成部２２と、この特定設定情報を記憶する特定設定情報記憶部２３とを備える。なお、マーカＭが写る画像とは、Ｘ線撮影装置７が撮影したＸ線画像４０およびＤＲＲ画像生成部２０が生成したＤＲＲ画像４６のことである。
【００３３】
本実施形態の特定設定情報（追跡条件）は、Ｘ線撮影装置７でＸ線画像４０を撮影するとき、および動体追跡装置４でマーカＭの動きを追跡するときに用いる設定に関する。例えば、特定設定情報は、マーカＭの軌跡４２を予測してＸ線画像４０における特定範囲４５および特定位置４１を設定するための情報を含む（図５参照）。また、特定設定情報は、患者Ｐに設けられた複数個のマーカＭのうちのいずれかを画像処理の対象として設定するかについての情報を含む。
【００３４】
このように、特定設定情報を生成することで、動体追跡装置４の画像処理に用いる特定範囲４５および特定位置４１の設定を自動化することができる。そのため、医師または放射線技師などのユーザの手間を省力化することができる。さらに、マーカＭの位置情報を用いて特定設定情報を生成することで、マーカＭの位置に応じて、マーカＭが写る画像の撮影または画像処理を行うことができる。
【００３５】
なお、Ｘ線画像４０を撮影する前に予め特定設定情報を生成できる。マーカＭの追跡に関して手動で設定するために、事前にＸ線画像４０を撮影する場合と比較して、短時間で設定を完了することができる。また、事前の撮影がないので、患者の被曝量が少なくて済む。
【００３６】
また、特定設定情報が特定範囲４５を設定する情報を含むことで、マーカＭが写る特定範囲４５を主な対象として、画像処理を行うことができるので、処理負荷を低減することができる。さらに、特定設定情報が特定位置４１（ゲーティングウインドウ）を設定する情報を含むことで、特定設定情報を用いて放射線照射装置５の放射線照射のタイミングを設定することができる。なお、特定位置４１は、ピンポイントであっても良いし、所定のマージンを有する領域であっても良い。
【００３７】
なお、特定設定情報は、マーカＭが存在する可能性が高い範囲に照射されるＸ線の出力を向上させるための設定に用いても良い。このように、マーカＭが存在する可能性が高い範囲に限定してＸ線の照射出力を向上させることで、マーカＭ以外の組織の被ばく量を低減させつつ、マーカＭをＸ線画像４０に明瞭に撮影できる。そして、Ｘ線画像４０に写るマーカＭを特定する画像処理を行い易くなる。
【００３８】
図４に示すように、患者Ｐの体内の骨４７および内臓４８、或いはベッド６の金属部材などのＸ線を通過させ難い部分がある。このような部分の像４９にマーカＭの像が重なると（図６参照）、画像処理でマーカＭの位置を特定し難くなる。そこで、特定生成部２２は、患者Ｐの体内に留置された複数個のマーカＭのうち、Ｘ線画像４０に明瞭に写るマーカＭを特定するために用いられる特定設定情報を生成することが好ましい。
【００３９】
例えば、３個のマーカＭ１〜Ｍ３が体内に留置される。この場合に特定生成部２２は、患者Ｐの体内に留置された３個のマーカＭ１〜Ｍ３のうち、それぞれのマーカＭ１〜Ｍ３の位置を通過する直線Ｌ１〜Ｌ３を特定する。これらの直線Ｌ１〜Ｌ３はそれぞれ、Ｘ線照射部９からマーカＭ１〜Ｍ３を通ってＸ線検出部１０まで延びる直線である。
【００４０】
さらに、特定生成部２２は、Ｘ線照射部９とＸ線検出部１０の間に仮想的に３次元ボリューム画像を配置する。なお、３次元ボリューム画像がＣＴ画像であれば、ＣＴ画像を構成する各ボクセルには、Ｘ線の通過し難さを示すＣＴ値が付与される。そして、骨４７などのＸ線を通過させ難い部分のボクセルに付与されたＣＴ値は、他のボクセルのＣＴ値と比較して大きな値になっている。そこで、直線Ｌ１〜Ｌ３の中から、Ｘ線照射部９からＸ線検出部１０までの間に存在する３次元ボリューム画像中のボクセルのＣＴ値の合計が最も小さい直線を特定する。図４では、直線Ｌ１に特定する。そして、特定した直線Ｌ１に対応するマーカＭ１を画像処理の対象として設定する。このようにすれば、画像処理に適切なマーカＭ１を複数個のマーカＭ１〜Ｍ３から選択することができる。
【００４１】
３次元ボリューム画像がＣＴ画像であれば、本発明の特定生成部２２は、マーカＭ１〜Ｍ３の位置を通過する直線Ｌ１〜Ｌ３のうち、Ｘ線撮影装置７のＸ線照射部９からＸ線検出部１０までの直線上に存在する全てのボクセルのＣＴ値の総和が最も小さい直線Ｌ１に対応するマーカＭ１を画像処理の対象として設定する。このようにすれば、患者ＰのＸ線画像４０を撮影したときに、最も明瞭にＸ線画像４０に写るマーカＭ１を複数個のマーカＭ１〜Ｍ３から選択することができる。なお、複数個のマーカＭ１〜Ｍ３のうちのいずれか１個のマーカＭ１を画像処理の対象としても良いし、２個以上のマーカＭ１〜Ｍ３を画像処理の対象としても良い。２個以上のマーカを対象とする場合、ボクセル値の合計が小さい順に２本の直線を特定し、それに対応するマーカを対象とすれば良い。
【００４２】
なお、このマーカＭの特定は、前述の通りに３次元ボリューム画像のボクセルの値に基づいて行っても良いし、ＤＲＲ画像４６のコントラストの評価に基づいて行っても良い。さらに、これらの評価を組み合わせて用いても良い。
【００４３】
特定生成部２２がＤＲＲ画像４６のコントラストの評価を行う場合は、ＤＲＲ画像４６に写るマーカＭ１〜Ｍ３の像のうち、周囲とのコントラストが最も高いものを特定する。周囲とのコントラストさえ評価できれば良いので、ＤＲＲ画像４６の全体を生成する必要はない。マーカＭ１〜Ｍ３の周辺の部分画像のみを生成すれば、周囲とのコントラストを計算できる。
【００４４】
また、特定設定情報は、患者Ｐの呼吸を監視する呼吸監視装置８を用いて取得される患者Ｐの呼吸の状態に応じて特定範囲４５を変更する情報を含むようにしても良い。例えば、図７に示すように、患者Ｐが横隔膜を下げることで肺の容積を広げて息を吸ったときには、マーカＭがＸ線画像４０の下方側に移動し、患者Ｐが横隔膜を上げることで肺の容積を狭めて息を吐いたときには、マーカＭがＸ線画像４０の上方側に移動する。この場合、息を吐くときの後半期間から息を吸うときの前半期間までは、マーカＭの軌跡４２の上部側のみを特定範囲４５ａとし、息を吸うときの後半期間から息を吐くときの前半期間までは、マーカＭの軌跡４２の下部側のみを特定範囲４５ｂとなるよう、特定範囲４５を変更しても良い。
【００４５】
このようにすれば、患者Ｐの呼吸の状態に応じて特定範囲４５ａ，４５ｂを設定し、マーカＭが写るＸ線画像４０の撮影を適切に行うことができる。また、必要最小限度の面積の特定範囲４５ａ，４５ｂにすることができるので、特定範囲４５ａ，４５ｂを狭めて画像処理の負荷を低減させることができる。さらに、呼吸監視装置８の呼吸情報に応じた特定範囲４５ａ，４５ｂを利用した方が、ノイズをマーカＭとして誤って追跡するリスクを軽減できる。なお、患者Ｐの呼吸の状態に応じて特定範囲を２つ設定する例を説明したが、３以上設定しても構わない。その方が追跡画像処理の負荷が小さく済む。
【００４６】
また、Ｘ線画像４０を用いて複数個のマーカＭ１〜Ｍ３を複合的に追跡しても良い。例えば、図８に示すように、複数個のマーカＭ１〜Ｍ３の各軌跡４２の一部が、骨４７などの像４９に隠れてしまう場合がある。このような場合は、息を吐くときの後半期間から息を吸うときの前半期間までは、所定のマーカＭ１の軌跡４２の上部側のみを特定範囲４５ｃとし、息を吸うときの後半期間から息を吐くときの前半期間までは、他のマーカＭ２の軌跡４２の下部側のみを特定範囲４５ｄとする。なお、マーカＭ２における息を吐いたときの終点位置４３を特定位置４１ａとする。このようにすれば、呼吸周期のいずれの時点でも、いずれかのマーカＭを追跡することができる。
【００４７】
なお、医師または放射線技師などのユーザは、ＤＲＲ画像４６または治療前のリハーサル時にＸ線撮影装置７を用いて撮影した患者ＰのＸ線画像４０を参照しながら、特定設定情報の変更を行うことができる。例えば、ユーザは、動体追跡装置４において追跡の対象となるマーカＭの選択、特定範囲４５ｃ，４５ｄの変更、または特定位置４１ａの変更を行うことができる。
【００４８】
図２に示すように、医用画像処理装置３は、ユーザによるマーカＭの選択指示を受け付ける選択受付部２４と、選択指示を受け付けたマーカＭを追跡対象として設定するマーカ設定部２５と、ユーザによる特定範囲４５または特定位置４１の変更指示を受け付ける範囲受付部２６と、変更指示を受け付けた特定範囲４５または特定位置４１に基づいて特定設定情報を変更する範囲変更部２７と、治療前のリハーサル時にＸ線撮影装置７（動体追跡装置４）を用いて撮影した患者ＰのＸ線画像４０を取得するリハーサル画像取得部２８（透視画像取得部）と、このＸ線画像４０を表示するリハーサル画像表示部２９（透視画像表示部）と、を備える。
【００４９】
なお、前述のＤＲＲ画像表示部２１またはリハーサル画像表示部２９は、一体的なモニタとして構成され、ＤＲＲ画像４６またはＸ線画像４０を切り換えて表示するものであっても良いし、ＤＲＲ画像４６とＸ線画像４０を上下、左右などに並べて表示するものであっても良い。また、それぞれが別体のモニタとして構成されても良い。
【００５０】
さらに、ＤＲＲ画像表示部２１またはリハーサル画像表示部２９は、特定設定情報記憶部２３に記憶された特定設定情報に基づいて、ＤＲＲ画像４６またはＸ線画像４０に特定範囲４５を設定する。そして、ＤＲＲ画像表示部２１またはリハーサル画像表示部２９は、ＤＲＲ画像４６またはＸ線画像４０を表示するときに、特定範囲４５を示す範囲表示５２を画像に重ねて表示する（図５から図８参照）。
【００５１】
この範囲表示５２は、例えば、画像中のマーカＭの軌跡４２を囲むように表示される。このようにすれば、ＤＲＲ画像４６またはＸ線画像４０にマーカＭが写る範囲を範囲表示５２によってユーザが把握することができる。また、特定範囲４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄなどを範囲表示５２によってユーザが把握するようにしても良い。
【００５２】
そして、ユーザによるマーカＭの選択指示を選択受付部２４が受け付ける。また、マーカ設定部２５は、受け付けた選択指示を特定生成部２２に送り、特定設定情報の生成に反映させる。さらに、ユーザによる特定範囲４５または特定位置４１の変更指示を範囲受付部２６が受け付ける。また、範囲変更部２７は、受け付けた変更指示に基づいて、特定設定情報記憶部２３の特定設定情報を変更する。なお、選択受付部２４および範囲受付部２６は、キーボードやマウスやタッチパネルなどのユーザが操作可能なユーザインターフェース（入力部）を備える。なお、範囲受付部２６は、ユーザからの修正指示を受け付けるものでなくても良く、例えば、特定範囲４５が正しいか否かを判断する外部プログラムにより修正指示が入力されるものであっても良い。
【００５３】
さらに、マーカ設定部２５は、ＤＲＲ画像生成部２０が生成したＤＲＲ画像４６に基づいて、複数個のマーカＭから自動的に適切なマーカＭを選択しても良い。例えば、患部Ｔに最も近い位置にあるマーカＭを選択しても良いし、周囲とのコントラストが高いマーカＭを選択しても良い。ここで、マーカ設定部２５は、特定設定情報記憶部２３に記憶された特定設定情報に基づいて、適切なマーカＭを選択しても良いし、新規に適切なマーカＭを選択し、その情報を特定生成部２２に送るようにしても良い。
【００５４】
なお、マーカ設定部２５が自動的に選択したマーカＭをユーザが変更するものでも良い。例えば、複数個のマーカＭがある場合に、マーカ設定部２５が候補となるマーカＭを範囲表示５２で囲み（図６参照）、これらの範囲表示５２のうちからユーザが適切と判断した範囲表示５２を選択するようにしても良い。
【００５５】
このようにすれば、ユーザの判断でマーカＭが写る特定範囲４５を適宜修正することができる。さらに、リハーサル時にＸ線撮影装置７を用いて撮影した実際のＸ線画像４０をユーザが見ながら、Ｘ線画像４０の撮影または画像処理に適切なマーカＭを複数個のマーカＭから選択することができる。
【００５６】
図３に示すように、第１実施形態の動体追跡装置４は、医用画像処理装置３から特定設定情報を取得する設定情報取得部３０と、患者ＰのＸ線画像４０を撮影するＸ線撮影装置７と、Ｘ線撮影装置７で撮影したＸ線画像４０を取得するＸ線画像取得部３１と、特定設置情報に基づいてＸ線画像４０にマーカＭが写る範囲を示す特定範囲４５を設定する範囲設定部３２と、Ｘ線画像４０を表示するＸ線画像表示部３３とを備える。
【００５７】
ここで、設定情報取得部３０が取得した特定設定情報がＸ線撮影装置７に入力される。このＸ線撮影装置７は、特定設定情報を用いてマーカＭが写るＸ線画像４０を撮影する。例えば、Ｘ線撮影装置７は、特定設定情報に基づいて、Ｘ線照射部９およびＸ線検出部１０の配置などを設定する。この設定に応じて、Ｘ線照射部９およびＸ線検出部１０が動作する。そして、リハーサル時の撮影および治療時のＸ線撮影を行う。さらに、Ｘ線撮影装置７は、特定設定情報に基づいて、マーカＭが存在する可能性が高い範囲に照射されるＸ線の出力を増加させても良い。あるいは、マーカＭが存在しない可能性が高い範囲に照射されるＸ線の出力を低下させても良い。
【００５８】
なお、治療前のリハーサル時にＸ線撮影装置７が撮影したＸ線画像４０は、医用画像処理装置３に出力される。また、治療中にＸ線撮影装置７が撮影したＸ線画像４０は、Ｘ線画像表示部３３（モニタ）に表示される。このＸ線画像表示部３３は、Ｘ線画像４０を表示するときに、特定範囲４５を示す範囲表示５２を画像に重ねて表示する（図５から図８参照）。
【００５９】
さらに、動体追跡装置４は、Ｘ線画像４０に写るマーカの位置を、特定設定情報を用いて追跡する画像処理を行う追跡部３５と、マーカＭの位置に基づいて放射線Ｒの照射タイミングであるか否かを判定する照射判定部３６と、照射タイミングであると判定された場合に照射タイミング信号を出力する照射信号出力部３７とを備える。
【００６０】
ここで、動体追跡装置４は、追跡部３５を用いてＸ線画像４０に写るマーカＭを追跡する。そして、このマーカＭが特定位置４１に存在するとき、つまり、放射線Ｒの照射タイミングであると照射判定部３６が判定したときに、照射信号出力部３７が照射タイミング信号を照射制御部１２に出力する。そして、照射制御部１２は、動体追跡装置４から出力される照射タイミング信号を受信したときに、放射線照射装置５から放射線Ｒを照射する。
【００６１】
さらに、動体追跡装置４は、Ｘ線画像４０において位置を検出したマーカＭの濃淡値と予め定められた閾値との大小関係を評価する評価部３８と、追跡部３５を用いたマーカＭの検出が失敗した可能性がある場合に警告信号を出力する警告出力部３９とを備える。
【００６２】
なお、追跡部３５は、Ｘ線画像４０の特定範囲４５の画像処理を行うことで、マーカＭを検出する。この画像処理には、様々な技術が適用可能である。本実施形態では、画像処理の一部において、Ｘ線画像４０に写るマーカＭを特定範囲４５の各画素の濃淡値に基づいて検出する処理を行っている。例えば、特定範囲４５において円形の像があり、その像が周囲より暗い部分には、球状のマーカＭが写っていると推定される。
【００６３】
なお、本実施形態では、マーカＭなどのＸ線を透過し難い部分がＸ線画像４０上で暗く写るものとして説明する。さらに、Ｘ線画像において、明るい部分の画素の濃淡値が大きく、暗い部分の画素の濃淡値が小さくなる。また、Ｘ線画像４０は、白黒反転させることが可能である。白黒反転した場合には、Ｘ線を透過し難い部分がＸ線画像４０上で明るく写る場合もあり、以下の説明で述べる「明るい」と「暗い」の文言、および濃淡値の大小は、Ｘ線画像４０の白黒反転に応じて任意に変更可能である。
【００６４】
また、Ｘ線画像４０には、患者Ｐの内臓などの様々な像が写るのでマーカＭを誤検出してしまう場合がある。このような追跡の失敗が発生した状態で、放射線照射を行ってしまうと、患者Ｐの適切な位置に放射線照射を行うことができないおそれがある。
【００６５】
そこで、本実施形態の評価部３８は、特定範囲４５の各画素の濃淡値の評価を、予め設定された閾値に基づいて行う。マーカＭは、体組織よりもＸ線を通し難いので、マーカＭの像の濃淡値は、周辺の生体組織の像またはノイズにより生じる像と比較して大きく異なる値となる。そこで閾値としては、例えば、マーカＭとしてあり得る濃淡値の中で比較的明るいことを表す値が事前に設定される。そして、評価部３８は、Ｘ線画像４０においてマーカＭとして検出した位置の濃淡値が閾値に対して大きいか小さいかを評価する。閾値に対して大きかった場合は、マーカＭとしては明る過ぎるため、マーカＭが写っていない位置を誤ってマーカＭとして検出した可能性が高い。
【００６６】
そして、評価部３８が評価した大小関係に応じて、警告出力部３９が、警告信号を照射制御部１２に出力する。警告信号は、検出位置の濃淡値が閾値に対して大きかった場合にのみ出力すれば良い。なお、動体追跡装置４は、警告信号の出力とともに、表示または音声により警告の報知を行っても良い。報知を行うことで、ユーザがその危険に気づき、治療を素早く中断できるようになる。さらに、警告の履歴を記憶しても良い。
【００６７】
このようにすれば、マーカＭの検出が失敗した可能性がある場合、つまり、患者Ｐの適切な位置に放射線照射を行うことができない可能性がある場合に、その警告を行うことができる。なお、照射制御部１２は、前述の照射タイミング信号が入力されたときに、警告信号が入力されると、放射線照射装置５を用いた放射線Ｒの照射を行わないように制御する。
【００６８】
つまり、本発明の動体追跡装置４は、Ｘ線画像４０にマーカＭが写る範囲を示す特定範囲４５を、特定設定情報を用いて設定する範囲設定部３２と、特定範囲４５においてマーカＭとして検出された位置の濃淡値が予め定められた閾値に対する大小関係を評価する評価部３８と、を備え、警告出力部３９は、閾値に対して検出位置の濃淡値が大きい場合に警告信号を出力する。このようにすれば、マーカＭの検出が失敗した可能性の有無を予め定められた閾値に基づいて定量的に評価することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、警告信号を照射制御部１２に出力するが、この警告信号を動体追跡装置４の外部に出力しなくても良い。例えば、警告信号が照射信号出力部３７に入力されるようにしても良い。そして、警告信号の入力がある場合は、照射信号出力部３７から照射タイミング信号を出力しないようにしても良い。
【００７０】
本実施形態の放射線照射装置５は、動体追跡装置４を用いて追跡されるマーカＭが特定位置４１に存在するときに患部Ｔに放射線Ｒを照射する。このようにマーカＭを追跡することで、患部Ｔの動きを把握することができ、患部Ｔが適切な位置にあるときに放射線Ｒを照射することができる。
【００７１】
次に、医用画像処理装置３が実行する特定設定情報生成処理（医用画像処理方法）について図９から図１０を用いて説明する。なお、フローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップＳ１１」と記載する箇所を「Ｓ１１」と略記する。また、以下に説明する画像処理は、動画の処理を含むが、理解を助けるために、静止画の処理を例示して説明する。
【００７２】
まず、治療計画を立てる際に、マーカＭが留置された患者Ｐを医用検査装置２で検査することで３次元ボリューム画像が生成される。そして、医用画像処理装置３において、第１取得部１５は、医用検査装置２から３次元ボリューム画像を取得する（Ｓ１１：第１取得ステップ）。次に、第２取得部１７は、Ｘ線撮影装置７のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０のジオメトリ情報を取得する（Ｓ１２：第２取得ステップ）。
【００７３】
次に、位置情報取得部１９は、３次元ボリューム画像を構成する各ボクセルの値に基づいて、患者Ｐの体内に留置されたマーカＭの３次元的な位置情報を取得する（Ｓ１３）。次に、ＤＲＲ画像生成部２０は、患者Ｐの３次元ボリューム画像とＸ線撮影装置７のジオメトリ情報とに基づいて、ＤＲＲ画像４６を生成する（Ｓ１４）。
【００７４】
次に、特定生成部２２は、３次元ボリューム画像を構成する各ボクセルの値、および／または、ＤＲＲ画像４６のマーカＭの像のコントラストの評価を行う（Ｓ１５）。
【００７５】
次に、特定生成部２２は、その評価結果に応じて、マーカＭ１〜Ｍ３のうち、Ｘ線画像４０において高いコントラストで写るものを動体追跡装置４で行われる画像処理の対象として設定する（Ｓ１６）。次に、特定生成部２２は、Ｘ線画像４０およびＤＲＲ画像４６の特定範囲４５（図５参照）の設定を行う（Ｓ１７）。次に、特定生成部２２は、患者Ｐの呼吸に応じて特定範囲４５が変更される場合（図７および図８参照）に、その特定範囲４５の変更の設定を行う（Ｓ１８）。
【００７６】
次に、特定生成部２２は、Ｘ線画像４０およびＤＲＲ画像４６の特定位置４１の設定を行う（Ｓ１９）。次に、特定生成部２２は、各種設定を含む特定設定情報を生成する（Ｓ２０：特定生成ステップ）。次に、ＤＲＲ画像表示部２１は、ＤＲＲ画像４６と特定範囲４５の範囲表示５２とを表示する（Ｓ２１）。なお、追跡の対象となるマーカＭの候補が複数個ある場合は、それぞれのマーカＭに対応する範囲表示５２を表示する。
【００７７】
次に、選択受付部２４は、治療計画時に、ユーザによるマーカＭの選択指示を受け付ける（Ｓ２２）。次に、範囲受付部２６は、ユーザによる特定範囲４５または特定位置４１の変更指示を受け付ける（Ｓ２３）。次に、マーカ設定部２５は、受け付けた選択指示を特定生成部２２に送り、特定設定情報の生成に反映させる。さらに、範囲変更部２７は、受け付けた変更指示に基づいて、特定設定情報記憶部２３の特定設定情報を変更する（Ｓ２４）。
【００７８】
次に、リハーサル画像取得部２８は、治療前のリハーサル時にＸ線撮影装置７（動体追跡装置４）を用いて撮影した患者ＰのＸ線画像４０を取得する（Ｓ２５）。次に、リハーサル画像表示部２９は、Ｘ線画像４０と特定範囲４５の範囲表示５２とを表示する（Ｓ２６）。なお、追跡の対象となるマーカＭの候補が複数個ある場合は、それぞれのマーカＭに対応する範囲表示５２を表示する。
【００７９】
次に、選択受付部２４は、治療前のリハーサル時に、ユーザによるマーカＭの選択指示を受け付ける（Ｓ２７）。次に、範囲受付部２６は、ユーザによる特定範囲４５または特定位置４１の変更指示を受け付ける（Ｓ２８）。次に、マーカ設定部２５は、受け付けた選択指示を特定生成部２２に送り、特定設定情報の生成に反映させる。さらに、範囲変更部２７は、受け付けた変更指示に基づいて、特定設定情報記憶部２３の特定設定情報を変更する（Ｓ２９）。
【００８０】
次に、医用画像処理装置３は、生成した特定設定情報を動体追跡装置４に出力する（Ｓ３０）。なお、特定設定情報の出力は、ネットワークを介して動体追跡装置４に出力するものでも良いし、特定設定情報を記憶媒体に出力した後に、動体追跡装置４に入力するものでも良い。医用画像処理装置３と動体追跡装置４が一体となって同一のパソコンなどで構成されていることもあり得る。そして、医用画像処理装置３は、特定設定情報生成処理を終了する。
【００８１】
次に、動体追跡装置４が実行するマーカ追跡処理（医用画像処理方法）について図１１から図１２を用いて説明する。
【００８２】
まず、動体追跡装置４において、設定情報取得部３０は、特定設定情報を医用画像処理装置３から取得する（Ｓ３１）。次に、放射線治療が開始され、Ｘ線撮影装置７は、患者ＰのＸ線画像４０を撮影する。そして、Ｘ線画像取得部３１がＸ線撮影装置７からＸ線画像４０を取得する（Ｓ３２）。次に、追跡部３５および範囲設定部３２は、患者ＰのＸ線画像４０の撮影時刻に対応する呼吸情報を呼吸監視装置８から取得する（Ｓ３３）。
【００８３】
次に、範囲設定部３２は、特定設定情報に基づいて、Ｘ線画像４０における特定範囲４５の設定を行う。ここで、患者Ｐの呼吸に応じて特定範囲４５が変更される場合（図７および図８参照）に、呼吸監視装置８から入力される呼吸情報に基づいて、患者Ｐの呼吸に対応する特定範囲４５を設定する（Ｓ３４）。
【００８４】
次に、Ｘ線画像表示部３３は、Ｘ線画像４０と特定範囲４５の範囲表示５２とを表示する（Ｓ３５）。次に、追跡部３５は、Ｘ線画像４０内の特定範囲４５の中から、マーカＭの位置を検出する（Ｓ３６）。次に、評価部３８は、マーカＭが検出された位置の濃淡値と閾値との大小関係を評価する処理を開始する（Ｓ３７）。つまり、評価部３８は、特定範囲４５の各画素の濃淡値を検出する処理を開始する。
【００８５】
次に、評価部３８は、マーカＭが検出された位置の濃淡値が閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ３８）。ここで、マーカＭが検出された位置の濃淡値が閾値より大きい場合（マーカＭが検出された位置が明るかった場合）、警告出力部３９が、警告信号を照射制御部１２に出力し（Ｓ３９）、Ｓ４０に進む。一方、マーカＭが検出された位置の濃淡値が閾値より小さい場合（マーカＭが検出された位置が暗かった場合）、警告信号を出力せずに、Ｓ４０に進む。
【００８６】
Ｓ４０にて照射判定部３６は、マーカＭが検出された位置が特定位置４１（図５参照）に含まれるか否かを判定する。ここで、マーカＭが検出された位置が特定位置４１に含まれる場合、照射信号出力部３７が、照射タイミング信号を照射制御部１２に出力し（Ｓ４１）、Ｓ４２に進む。一方、マーカＭが検出された位置が特定位置４１に含まれない場合、照射タイミング信号を出力せずに、Ｓ４２に進む。
【００８７】
Ｓ４２にて照射制御部１２は、照射タイミング信号が入力され、かつ、警告信号が入力されていない場合、放射線照射装置５を用いた放射線Ｒの照射を行うように制御する。それ以外の場合、放射線Ｒの照射を行わないように制御する。その後、Ｓ４３に進む。
【００８８】
Ｓ４３にて動体追跡装置４は、放射線治療が終了したか否かを判定する。なお、放射線治療の終了条件は、治療計画で予め決められている。ここで、放射線治療が終了していない場合は、前述のＳ３２に戻る。一方、放射線治療が終了した場合は、マーカ追跡処理を終了する。
【００８９】
なお、本発明のマーカが写る画像の撮影または画像処理の設定には、透視画像の撮影の設定と、デジタル再構成画像の生成（仮想空間内における撮影）の設定と、透視画像の画像処理の設定と、デジタル再構成画像の画像処理の設定とが含まれる。
【００９０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の動体追跡装置（医用画像処理装置）について図１３から図１５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、第２実施形態では、動体追跡装置と医用画像処理装置とが一体的に構成されている。
【００９１】
図１３に示すように、第２実施形態の動体追跡装置４Ａは、特定設定情報を生成する特定設定情報生成装置５３と、インターロック装置５４とを備える。本実施形態におけるインターロックとは、正常状態を特定し、それ以外の異常状態での放射線照射を禁止することである。なお、第２実施形態では、特定設定情報生成装置５３で生成された特定設定情報に基づいて、Ｘ線画像４０（図５参照）の撮影およびマーカＭの追跡が行われる。また、その他の構成は、第１実施形態の動体追跡装置４（図３参照）とほぼ同一構成である。なお、図１３では、評価部３８および警告出力部３９を省略して図示しているが、これらの構成が設けられていても良い。さらに、第２実施形態における特定設定情報生成装置５３の構成は、第１実施形態における医用画像処理装置３と同様の構成とすることができる。
【００９２】
第２実施形態の動体追跡装置４Ａが備えるインターロック装置５４は、状態が正常でないときに、放射線照射装置５が放射線Ｒの照射を行ってしまうことを防止するための安全装置である。
【００９３】
例えば、放射線照射に適したタイミングが、患者Ｐが息を吐き切ったタイミングであるとする。この場合に状態が正常でないとは、例えば、患者が咳またはくしゃみなどしている正常でない状態、すなわち、異常な状態がある。あるいは、マーカＭの追跡に失敗した正常でない状態（異常状態）である。このような異常状態で放射線照射をしてしまうと、放射線Ｒが患部Ｔから外れた位置に当たってしまうおそれがある。
【００９４】
そこで、インターロック装置５４は、Ｘ線画像４０を用いて正常な状態かを判定する。そして、正常だと判断した場合には、放射線の照射を禁止しない。正常でないと判定した場合には、放射線照射を禁止する制御を行う。なお、判定には、Ｘ線画像４０の全体を利用しても良いし、特定位置４１（図５参照）の部分画像、その周辺の部分画像、患部Ｔの近傍の部分画像などを利用しても良い。
【００９５】
このインターロック装置５４は、治療前のリハーサル時に撮影された患者Ｐ（被検体）のＸ線画像４０（透視画像）である第１画像を取得する第１画像取得部５５と、リハーサル時に呼吸監視装置８を用いて取得された患者Ｐの呼吸情報（動作情報）を取得する動作情報取得部５６と、放射線照射に適したタイミングを呼吸情報に基づいて特定し、この特定されたタイミング（時刻）に撮影された第１画像を取得する特定部５７と、この第１画像の特徴量を取得し、正常な状態を表す特徴量の範囲である正常範囲を計算する特徴量取得部５８と、計算された正常範囲を表すパラメータを記憶する正常範囲記憶部５９と、第１画像取得時とは別の時刻（例えば放射線治療中）に撮影される患者ＰのＸ線画像４０である第２画像を取得する第２画像取得部６０と、第２画像から特徴量を取得して、その特徴量が正常範囲に含まれるか否かを正常範囲記憶部５９から読み出したパラメータが表す正常範囲を用いて判定する画像判定部６１と、判定の結果から、正常な状態であるか否かを表す判定信号を出力する判定信号出力部６２とを備える。
【００９６】
ここで、正常範囲を表すパラメータは、例えば、識別器のパラメータである。識別器としては、例えば、１クラスサポートベクターマシーン、２クラスサポートベクターマシーン、ニューラルネットワーク、ディープニューラルネットワーク、決定木などを利用できる。他の識別器を利用しても構わない。判定は識別器でなされる。識別器のパラメータは、正常な状態を表す特徴量を用いて、機械学習によって学習できる。
【００９７】
なお、リハーサル時に時系列に沿って連続して撮影された複数のＸ線画像４０（第１画像）は、時系列に沿って連続して撮影されるので、この複数のＸ線画像４０により動画像を生成することができる。また、動作情報取得部５６が取得する呼吸情報（動作情報）は、放射線照射の対象となる患部Ｔ（ターゲット部）の動きと相関のある情報となっている。さらに、呼吸情報は、Ｘ線画像４０の撮影時刻に対応付けて取得される。
【００９８】
本実施形態では、呼吸監視装置８が取得した患者Ｐの呼吸状態が息を吐いたことを表しているとき、前述の特定位置４１にマーカＭが在るとき、および、インターロック装置５４の画像判定部６１が、Ｘ線画像４０が正常な状態のものだと判定したとき、の全てを満たす場合に、放射線Ｒを照射するようにしている。
【００９９】
また、インターロック装置５４の特徴量取得部５８は、治療前のリハーサル時に撮影されたＸ線画像４０（第１画像）の特徴量を取得する。特徴量としては、例えば画素値を並べたベクトルが利用される。なお、学習に用いられるＸ線画像４０は、例えば、数呼吸分の画像である。患者が咳またはくしゃみをしていない状態を正常な状態と定義しているため、これらの画像のうちから患者Ｐが咳またはくしゃみをしていないときの画像を選択して学習に用いる。正常な状態の画像を正常画像（特定画像）と呼ぶ。さらに、Ｘ線画像４０は、１方向から撮影した画像であっても、複数方向から撮影した画像であっても良い。特徴量は、複数方向のＸ線画像４０（第１画像）の画素値を並べたベクトルであっても良い。なお、画像の選択は、ユーザが行っても良いし、インターロック装置５４が呼吸情報に応じて自動的に行うものであっても良い。
【０１００】
なお、正常な状態の定義を変更する場合、学習に用いる正常画像も変える。例えば、特定位置４１にマーカＭが写っている状態を正常と定義する場合、その状態のＸ線画像４０（第１画像）を学習に用いる正常画像とすれば良い。この正常状態の定義において、インターロック装置５４に動作情報取得部５６は必要ない。正常範囲は、例えば、特徴空間において正常状態の特徴量を包含する超球である。超球のサイズが大きいほど、異常状態の検知感度が下がる。正常状態の特徴量であるベクトルをすべて含むという条件の下に、できるだけ半径を小さくする最適化方法として１クラスサポートベクターマシーンが知られている。この１クラスサポートベクターマシーンを用いて超球を自動で設定できる。ベクトルの次元は、主成分分析で圧縮しても良い。Ｘ線画像４０（第１画像）のうち、正常でない状態のものを異常画像（非特定画像）とし、正常画像と異常画像から、任意の教師付き学習で識別器を学習しても良い。教師付き学習の識別器としては、例えば、２クラスサポートベクターマシーン、ニューラルネットワーク、ディープニューラルネットワーク、決定木などを利用できる。
【０１０１】
そして、インターロック装置５４は、放射線治療中に撮影されるＸ線画像４０（第２画像）から、正常な状態か否かを判定する。具体的には、Ｘ線画像４０（第２画像）から特徴量を取得して、その特徴量が正常範囲に含まれるか否かを正常範囲記憶部５９から読み出したパラメータが表す識別器を用いて判定する。
【０１０２】
動体追跡装置４Ａ（インターロック装置５４）は、機械学習に基づく人工知能を含む。なお、正常画像のみから設定した正常範囲と、正常画像と異常画像の組から設定した正常範囲のＡＮＤ領域を正常範囲として設定しても良い。
【０１０３】
次に、第２実施形態の動体追跡装置４Ａが実行するインターロック処理（医用画像処理方法）について図１４から図１５を用いて説明する。このインターロック処理は、前述の第１実施形態のマーカ追跡処理（図１１および図１２参照）と並列に実行される。
【０１０４】
まず、動体追跡装置４ＡのＸ線撮影装置７を用いて患者ＰのＸ線撮影のリハーサルを開始する（Ｓ５１）。次に、第１画像取得部５５は、Ｘ線画像４０である第１画像を取得する（Ｓ５２：第１画像取得ステップ）。次に、動作情報取得部５６は、患者Ｐの呼吸情報（動作情報）を取得する（Ｓ５３：動作情報取得ステップ）。次に、特定部５７は、第１画像の撮影タイミング（時刻）であって、放射線照射に適したタイミングを呼吸情報に基づいて特定する（Ｓ５４：特定ステップ）。
【０１０５】
次に、特定部５７は、特定されたタイミングに撮影された第１画像に含まれる特定位置４１（図５参照）の画像に基づいて、正常画像（特定画像）を決定する（Ｓ５５）。次に、特徴量取得部５８は、正常画像の特徴量を取得し、正常な状態を表す特徴量の範囲である正常範囲を表すパラメータを計算する（Ｓ５６：特徴量取得ステップ）。次に、正常範囲記憶部５９は、計算された正常範囲を表すパラメータを記憶する（Ｓ５７）。ここで、リハーサルを終了する。
【０１０６】
次に、放射線照射装置５を用いた放射線治療を開始する（Ｓ５８）。次に、第２画像取得部６０は、Ｘ線画像４０である第２画像を取得する（Ｓ５９：第２画像取得ステップ）。次に、画像判定部６１は、正常範囲記憶部５９に記憶されたパラメータが表す正常範囲に基づいて、第２画像の判定を行う（Ｓ６０）。この判定では、第２画像から特徴量を取得して、正常範囲記憶部５９から読み出したパラメータが表す正常範囲に特徴量が含まれるか否かが判定される（Ｓ６１：画像判定ステップ）。
【０１０７】
ここで、第２画像の特徴量が正常範囲に含まれた場合（正常だと判定された場合）には、判定信号出力部６２が照射非禁止信号（判定信号）を照射制御部１２に出力する（Ｓ６２：信号出力ステップ）。一方、第２画像の特徴量が正常範囲に含まれなかった場合（正常でないと判定された場合）には、判定信号出力部６２が照射禁止信号（判定信号）を照射制御部１２に出力する（Ｓ６３：信号出力ステップ）。
【０１０８】
なお、照射制御部１２は、照射タイミング信号と照射非禁止信号との両方が入力されたことを条件として、放射線照射装置５を用いた放射線Ｒの照射を行う。また、照射制御部１２は、照射タイミング信号が入力されても、照射禁止信号が入力された場合は、放射線照射装置５を用いた放射線Ｒの照射を行わないように制御する。
【０１０９】
次に、動体追跡装置４Ａは、放射線治療が終了したか否かを判定する（Ｓ６４）。ここで、放射線治療が終了していない場合は、前述のＳ５９に戻る。一方、放射線治療が終了した場合は、インターロック処理を終了する。
【０１１０】
なお、第２実施形態では、照射非禁止信号および照射禁止信号を照射制御部１２に出力する場合を例として説明したが、照射非禁止信号および照射禁止信号を動体追跡装置４Ａの外部に出力しなくても良い。例えば、照射非禁止信号および照射禁止信号が照射信号出力部３７に入力されるようにしても良い。そして、照射非禁止信号の入力がある場合（照射禁止信号の入力信号がない場合）は、照射信号出力部３７から照射タイミング信号を出力し、照射禁止信号の入力がある場合（照射非禁止信号の入力がない場合）は、照射信号出力部３７から照射タイミング信号を出力しないようにしても良い。このように、動体追跡装置４Ａとして照射非禁止信号および照射禁止信号を照射信号出力部３７に入力する形態のものを採用する場合、照射制御部１２は、照射信号出力部３７から照射タイミング信号が入力されたことを条件として、放射線照射装置５を用いた放射線Ｒの照射を行う。
【０１１１】
なお、第２実施形態では、インターロック装置５４が動体追跡装置４Ａと一体的に構成されているが、インターロック装置５４と動体追跡装置４Ａとが個別に設けられても良い。
【０１１２】
以上、第２実施形態の動体追跡装置（医用画像処理装置）では、撮影装置を用いて撮影された被検体の透視画像である第１画像を取得する第１画像取得部と、前記被検体における放射線照射の対象となるターゲット部の動きと相関のある動作情報を取得する動作情報取得部と、前記放射線照射に適したタイミングを前記動作情報に基づいて特定する特定部と、前記特定されたタイミングに撮影された前記第１画像の特徴量を取得して前記特徴量から前記放射線照射を禁止しない正常な状態の前記特徴量の範囲を表す正常範囲を計算する特徴量取得部と、前記撮影装置を用いて撮影された前記被検体の透視画像であって判定対象の第２画像を取得する第２画像取得部と、前記第２画像の前記特徴量が前記正常範囲に含まれるか否かを判定する画像判定部と、前記判定の結果を識別可能な判定信号を出力する信号出力部と、を備えることを特徴とする。
【０１１３】
また、第２実施形態の動体追跡方法（医用画像処理方法）では、撮影装置を用いて撮影された被検体の透視画像である第１画像を取得する第１画像取得ステップと、前記被検体における放射線照射の対象となるターゲット部の動きと相関のある動作情報を取得する動作情報取得ステップと、前記放射線照射に適したタイミングを前記動作情報に基づいて特定する特定ステップと、前記特定されたタイミングに撮影された前記第１画像の特徴量を取得して前記特徴量から前記放射線照射を禁止しない正常な状態の前記特徴量の範囲を表す正常範囲を計算する特徴量取得ステップと、前記撮影装置を用いて撮影された前記被検体の透視画像であって判定対象の第２画像を取得する第２画像取得ステップと、前記第２画像の前記特徴量が前記正常範囲に含まれるか否かを判定する画像判定ステップと、前記判定の結果を識別可能な判定信号を出力する信号出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【０１１４】
このようにすれば、放射線治療中に撮影装置で撮影される第２画像に含まれる特定領域に対応する領域の画像を、特徴量を用いて判定することで、正常でない状態（異常状態）での放射線照射を回避できる。また、治療計画時に撮影装置で撮影された第１画像の特徴量を機械学習させることで、治療計画時の正常範囲の設定の手間を省力化することができる。
【０１１５】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の動体追跡装置（医用画像処理装置）について図１６から図１８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、第３実施形態では、動体追跡装置と医用画像処理装置とが一体的に構成されている。
【０１１６】
図１６に示すように、第３実施形態の動体追跡装置４Ｂは、特定設定情報を生成する特定設定情報生成装置５３と、マーカ学習装置６３とを備える。なお、第３実施形態では、特定設定情報生成装置５３で生成された特定設定情報に基づいて、Ｘ線画像４０（図５参照）の撮影およびマーカＭの追跡が行われる。また、その他の構成は、第１実施形態の動体追跡装置４（図３参照）とほぼ同一構成である。
【０１１７】
なお、前述の実施形態では、球状のマーカＭを例示しているが、実際の治療では、留置される体内の部位に応じて様々な形状のマーカＭが用いられる。また、サイズも様々なものがある。例えば、直径０．５ｍｍ、長さ５ｍｍの棒形状（コイル形状）のマーカＭ、クリップ形状のマーカＭ、または楔形状のマーカＭなどがある。
【０１１８】
そして、これらの形状のマーカＭをＸ線撮影すると、マーカＭの向きまたは患者Ｐの姿勢などに応じてＸ線画像４０に写るマーカＭの像が異なる（図１７参照）。例えば、棒状のマーカＭは、画像面に対する法線方向に平行になるように留置された場合に円形の像となり、その位置から傾くに連れて徐々に長い棒状となる。このように、追跡部３５でＸ線画像４０に写るマーカＭの位置を検出するためには、予めマーカＭの像を学習させておくと良い。
【０１１９】
マーカ学習装置６３は、マーカＭ（学習対象物）が写っているマーカ画像６４（対象物画像、図１７（Ａ）参照）を取得するマーカ画像取得部６６（対象物画像取得部）と、マーカＭの像が写っていない非マーカ画像６５（非対象物画像、図１７（Ｂ）参照）を取得する非マーカ画像取得部６７（非対象物画像取得部）と、画像においてマーカＭが写っている位置を特定するために利用する識別器のパラメータを機械学習に基づいて算出するパラメータ算出部６８と、算出したパラメータを記憶するパラメータ記憶部６９とを備える。  
【０１２０】
なお、動体追跡装置４Ｂでは、放射線治療中にＸ線撮影装置７を用いて撮影した患者Ｐ（被検体）のＸ線画像４０（透視画像）を、Ｘ線画像取得部３１（透視画像取得部）が取得する。そして、このＸ線画像４０に写るマーカＭの位置を、追跡部３５（位置検出部）がパラメータ記憶部６９に記憶されたパラメータが表す識別器を用いて検出する。
【０１２１】
図１７に示すように、機械学習を行うために多量のマーカ画像６４および非マーカ画像６５を予め用意する。ここで、マーカ画像６４には、様々な向きのマーカＭと、生体組織７０が写っている。一方、非マーカ画像６５には、マーカＭが写っておらず、生体組織７０のみが写っている。マーカ学習装置６３は、これらのマーカ画像６４と非マーカ画像６５から、両者を識別する識別器を機械学習で生成する。識別器は、画像中にマーカＭが写っているか否かを表す０と１の２値の尤度を出力するものでも、０から１の尤度を出力するものでも良い。
【０１２２】
なお、マーカ画像６４は、実際に患者ＰのＸ線撮影を行って取得した画像であっても良い。また、マーカ画像６４は、マーカＭの仮想像をＣＧ（Computer Graphics）により作成した画像であっても良い。さらに、マーカ画像６４は、マーカＭが留置された患者Ｐの３次元ボリューム画像とＸ線撮影装置７のジオメトリ情報に基づいて生成したＤＲＲ画像４６であっても良い。また、マーカ画像６４は、治療前のリハーサル時に撮影した患者ＰのＸ線画像４０であっても良いし、それ以外に撮影された第３者のＸ線画像４０であっても良い。第３者の３次元ボリューム画像から生成したＤＲＲ画像４６であっても良い。
【０１２３】
また、パラメータ算出部６８は、機械学習によってマーカ画像６４と非マーカ画像６５とを識別する識別器を作成する。そして、作成した識別器を表すパラメータ群をマーカ検出用のパラメータとしてパラメータ記憶部６９に記憶させる。
【０１２４】
ここで、識別器は、任意の教師付き学習の識別器を利用できる。例えば、識別器として、サポートベクターマシーン、ニューラルネットワーク、決定木などを利用できる。ニューラルネットワークとしては、ディープニューラルネットワークを利用しても良い。ディープニューラルネットワークとしては、畳み込みニューラルネットワークを利用しても良い。つまり、動体追跡装置４Ｂは、機械学習に基づく人工知能を含む。
【０１２５】
なお、追跡部３５は、パラメータ記憶部６９に記憶されたパラメータを取得し、かつＸ線画像取得部３１からＸ線画像４０を取得する。そして、パラメータよって定まる識別器にＸ線画像４０を入力し、識別器から得られる尤度に基づいて、Ｘ線画像４０に写るマーカＭの位置を特定する。
【０１２６】
次に、第３実施形態の動体追跡装置４Ｂが実行するマーカ追跡処理（医用画像処理方法）について図１８を用いて説明する。なお、第１実施形態のマーカ追跡処理と重複するステップを一部省略する。
【０１２７】
まず、放射線治療開始前において、マーカ画像取得部６６は、マーカＭの像が写っているマーカ画像６４（図１７（Ａ）参照）を取得する（Ｓ７１：マーカ画像取得ステップ）。次に、非マーカ画像取得部６７は、マーカＭの像が写っていない非マーカ画像６５（図１７（Ｂ）参照）を取得する（Ｓ７２：非マーカ画像取得ステップ）。
【０１２８】
次に、パラメータ算出部６８は、画像におけるマーカＭの位置を特定するのに利用する識別器のパラメータを機械学習で算出する（Ｓ７３：パラメータ算出ステップ）。次に、パラメータ記憶部６９は、算出されたパラメータを記憶する（Ｓ７４）。
【０１２９】
次に、放射線照射装置５を用いた放射線治療を開始する（Ｓ７５）。次に、Ｘ線撮影装置７は、患者ＰのＸ線画像４０を撮影する。そして、Ｘ線画像取得部３１がＸ線撮影装置７からＸ線画像４０を取得する（Ｓ７６：透視画像取得ステップ）。次に、追跡部３５は、Ｘ線画像４０に写るマーカＭの位置をパラメータ記憶部６９に記憶されたパラメータから定まる識別器を用いて検出する（Ｓ７７：位置検出ステップ）。
【０１３０】
次に、追跡部３５は、検出されたマーカＭが特定位置４１（図５参照）にあるか否かを判定する（Ｓ７８）。ここで、マーカＭが特定位置４１にない場合は、後述のＳ８０に進む。一方、マーカＭが特定位置４１にある場合は、照射信号出力部３７が照射タイミング信号を照射制御部１２に出力し（Ｓ７９）、その後、Ｓ８０に進む。
【０１３１】
Ｓ８０にて動体追跡装置４Ｂは、放射線治療が終了したか否かを判定する。ここで、放射線治療が終了していない場合は、前述のＳ７６に戻る。一方、放射線治療が終了した場合は、マーカ追跡処理を終了する。
【０１３２】
なお、第３実施形態では、マーカ学習装置６３が動体追跡装置４Ｂと一体的に構成されているが、マーカ学習装置６３と動体追跡装置４Ｂとが個別に設けられても良い。第３実施形態では、画像中にマーカＭが写っているか否かを表す尤度を出力する識別器を学習するために、マーカＭが写っている画像（マーカ画像６４）と写っていない画像（非マーカ画像６５）を学習時の教師データとして利用する例を示したが、識別器で何を識別するかに応じて教師データを変更して構わない。例えば、画像の中心付近にマーカＭが写っているか否かを表す尤度を出力する識別器を生成する場合、マーカＭが画像の中心付近に写っている画像をマーカ画像６４として準備し、それ以外の画像を非マーカ画像６５として準備しても良い。この場合の非マーカ画像６５には、マーカＭが写っていないものもあれば、マーカＭが画像の端に写っているものもある。
【０１３３】
なお、第３実施形態では、放射線治療向けのマーカＭ（学習対象物）を追跡するために、マーカＭが写っている画像を学習するようにしているが、その他の実施態様に適用しても良い。例えば、カテーテル治療におけるガイドワイヤ（学習対象物）を追跡するために、ガイドワイヤが写っている画像を学習することにも応用できる。
【０１３４】
なお、カテーテルは、医療用に用いられる器具で、中空の管である。また、カテーテル治療では、カテーテルを患者の体内（血管内、臓器内など）に挿入し、体液を排出したり、血管拡張用のステントバルーンを送り込んだりする。また、カテーテルの操作では、ガイドワイヤが利用される。
【０１３５】
例えば、ガイドワイヤを先行して体内に挿入し、このガイドワイヤに導かれてカテーテルが進行される。ここで、患者のＸ線画像を撮影し、そのガイドワイヤの位置を医師が確認しながら、カテーテルを進行させる。なお、ガイドワイヤは、金属で構成されるので、第３実施形態のマーカＭと同様に、Ｘ線画像において体組織よりも明瞭に写る。そして、ワイヤ形状であるため、その先端部分の像は、棒形状のマーカＭの像と類似する。そのため、第３実施形態と同様に、ガイドワイヤの像を識別器に機械学習させることで、Ｘ線画像中のガイドワイヤの先端の位置を自動で追跡できる。
【０１３６】
以上、第３実施形態の動体追跡装置（医用画像処理装置）では、対象物の像または仮想像が写っている対象物画像を取得する対象物画像取得部と、前記対象物画像を用いて、画像に前記対象物が写っている位置を特定するために利用するパラメータを機械学習に基づいて算出するパラメータ算出部と、前記対象物が設けられた被検体を撮影装置で撮影した透視画像を取得する透視画像取得部と、前記透視画像に写る前記対象物の位置を前記パラメータに基づいて検出する位置検出部と、を備えることを特徴とする。
【０１３７】
また、第３実施形態の動体追跡方法（医用画像処理方法）では、対象物の像または仮想像が写っている対象物画像を取得する対象物画像取得ステップと、前記対象物画像を用いて、画像に前記対象物が写っている位置を特定するために利用するパラメータを機械学習に基づいて算出するパラメータ算出ステップと、前記対象物が設けられた被検体を撮影装置で撮影した透視画像を取得する透視画像取得ステップと、前記透視画像に写る前記対象物の位置を前記パラメータに基づいて検出する位置検出ステップと、を含むことを特徴とする。
【０１３８】
例えば、従来技術の医用画像処理装置にあっては、マーカを様々な角度から見たときのテンプレート画像を大量に登録しておき、これらのテンプレート画像と放射線治療中に撮影される透視画像とを比較しなければならず、その画像処理の負荷が増大してしまうという課題があるが、第３実施形態ではこのような課題を解決することができる。また、機械学習を利用することで、放射線治療前の設定の手間を省力化される。
【０１３９】
本実施形態に係る医用画像処理装置を第１実施形態から第３実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。例えば、第２実施形態のインターロック処理または第３実施形態のマーカ追跡処理の少なくとも一部を、第１実施形態の医用画像処理装置または動体追跡装置で実行しても良い。
【０１４０】
なお、医用画像処理装置３および動体追跡装置４は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウエア構成で実現できる。
【０１４１】
なお、医用画像処理装置３および動体追跡装置４で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
【０１４２】
また、医用画像処理装置３および動体追跡装置４で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、医用画像処理装置３および動体追跡装置４は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
【０１４３】
なお、本実施形態では、被検体として人間である患者Ｐを例示しているが、犬、猫などの動物を被検体とし、これらの動物に放射線治療を行う際に、医用画像処理装置３を用いても良い。
【０１４４】
なお、本実施形態では、呼吸センサ１１を用いて患者Ｐの呼吸を監視しているが、その他の態様で患者Ｐの呼吸を監視しても良い。例えば、患者Ｐの体表面に赤外線を反射する反射マーカを取り付け、この反射マーカに赤外線レーザを照射し、その反射波を取得することにより、患者Ｐの呼吸を監視しても良い。
【０１４５】
なお、本実施形態では、リハーサル時に撮影した患者ＰのＸ線画像４０を医用画像処理装置３で表示し、マーカＭの選択、特定範囲４５の変更、または特定位置４１の変更をユーザが行うようにしているが、リハーサル時に動体追跡装置４において、マーカＭの選択、特定範囲４５の変更、または特定位置４１の変更をユーザが行うようにしても良い。
【０１４６】
なお、本実施形態では、複数個のマーカＭを患者Ｐの体内に留置し、これらのマーカＭをＸ線撮影により追跡しているが、１個のマーカＭを患者Ｐの体内に留置し、このマーカＭをＸ線撮影により追跡するものでも良い。
【０１４７】
なお、本実施形態では、２組のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０が設けられているが、１組のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０によりマーカＭを追跡しても良い。さらに、３組以上のＸ線照射部９およびＸ線検出部１０を用いて３方向以上からＸ線画像を取得し、この画像を用いてマーカＭを追跡しても良い。
【０１４８】
なお、本実施形態では、ＤＲＲ画像４６を生成してマーカＭが写る位置を特定することで、特定設定情報を生成しているが、ＤＲＲ画像４６を生成せずに特定設定情報を生成しても良い。特定設定情報の生成に必要な情報は、マーカＭの位置であるので、３次元ボリューム画像とジオメトリ情報とが取得できれば、特定設定情報を生成することができる。
【０１４９】
なお、本実施形態の医用画像処理装置３または動体追跡装置４では、Ｘ線画像４０またはＤＲＲ画像４６などを表示する表示部（モニタ）を備えているが、表示部の構成を省略しても良く、特定設定情報を生成してその出力を行う医用画像処理装置３として構成しても良い。
【０１５０】
なお、本実施形態の各フローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなくても良い。例えば、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【０１５１】
以上説明した実施形態によれば、３次元ボリューム画像およびジオメトリ情報に基づいて、マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に用いる特定設定情報を生成する特定生成部を備えることにより、マーカが写る画像の撮影または画像処理の設定に関するユーザの手間を省力化することができる。
【０１５２】
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、組み合わせ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】
【０１５３】
１…放射線治療システム、２…医用検査装置、３…医用画像処理装置、４（４Ａ，４Ｂ）…動体追跡装置、５…放射線照射装置、６…ベッド、７…Ｘ線撮影装置、８…呼吸監視装置、９…Ｘ線照射部、１０…Ｘ線検出部、１１…呼吸センサ、１２…照射制御部、１３…投影データ撮影部、１４…３次元ボリューム画像生成部、１５…第１取得部、１６…３次元ボリューム画像記憶部、１７…第２取得部、１８…ジオメトリ情報記憶部、１９…位置情報取得部、２０…ＤＲＲ画像生成部、２１…ＤＲＲ画像表示部、２２…特定生成部、２３…特定設定情報記憶部、２４…選択受付部、２５…マーカ設定部、２６…範囲受付部、２７…範囲変更部、２８…リハーサル画像取得部、２９…リハーサル画像表示部、３０…設定情報取得部、３１…Ｘ線画像取得部、３２…範囲設定部、３３…Ｘ線画像表示部、３５…追跡部、３６…照射判定部、３７…照射信号出力部、３８…評価部、３９…警告出力部、４０…Ｘ線画像、４１…特定位置、４２…軌跡、４３…息を吐いたときの終点位置、４４…息を吸ったときの終点位置、４５…特定範囲、４６…ＤＲＲ画像、４７…骨、４８…内臓、４９…像、５２…範囲表示、５３…特定設定情報生成装置、５４…インターロック装置、５５…第１画像取得部、５６…動作情報取得部、５７…特定部、５８…特徴量取得部、５９…正常範囲記憶部、６０…第２画像取得部、６１…画像判定部、６２…判定信号出力部、６３…マーカ学習装置、６４…マーカ画像、６５…非マーカ画像、６６…マーカ画像取得部、６７…非マーカ画像取得部、６８…パラメータ算出部、６９…パラメータ記憶部、７０…生体組織。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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