(57)【要約】【課題】  被検者の特定部位の視認性が低い場合においても特定部位の位置をマーカレスで追跡することができ、また、テンプレート作成等の事前の作業を省略することが可能な放射線治療用追跡装置を提供する。【解決手段】  制御部３０は、ＤＲＲ画像作成部３１と、位相毎位置算出部３２と、Ｘ線透視画像取得部３３と、位相対応部３４と、フレーム毎位置算出部３５と、ゲーティング部３６と、記憶部３７とを備える。フレーム毎位置算出部３５は、位相対応部３４においてＸ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、位相毎位置算出部３２により算出された当該ＤＲＲ画像上における特定部位の位置とに基づいて、複数フレームのＸ線透視画像上での被検者の特定部位の位置を、フレーム毎に算出する。【選択図】        図２
2019037350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の呼吸位相を検出し、前記被検者の特定部位の動きを追跡する放射線治療用追跡装置であって、
治療計画時に作成された前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データに対して、Ｘ線管とＸ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含む複数のＤＲＲ画像を、前記被検者の全呼吸位相に対して作成するＤＲＲ画像作成部と、
治療計画時に作成された前記被検者の４次元ＣＴ画像データ上において登録された前記特定部位の位置に基づいて、前記被検者の呼吸位相毎に、複数のＤＲＲ画像上における前記特定部位の位置を算出する位相毎位置算出部と、
前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出して得たＸ線透視画像を連続して収集することにより、前記被検者の特定部位を含む複数フレームのＸ線透視画像を、前記被検者の全呼吸位相に対して取得するＸ線透視画像取得部と、
前記Ｘ線透視画像取得部により取得された複数フレームのＸ線透視画像に対して、前記ＤＲＲ画像作成部により前記被検者の呼吸位相毎に作成された複数のＤＲＲ画像を、前記被検者の呼吸位相に応じて対応付ける位相対応部と、
前記位相対応部において前記Ｘ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、前記位相毎位置算出部により算出された当該ＤＲＲ画像上における前記特定部位の位置とに基づいて、前記複数フレームのＸ線透視画像上での前記被検者の特定部位の位置を、フレーム毎に算出するフレーム毎位置算出部と、
を備えることを特徴とする放射線治療用追跡装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記位相対応部は、前記複数のＤＲＲ画像と前記複数フレームのＸ線透視画像とを、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像との類似度に基づいて対応付ける放射線治療用追跡装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記位相対応部は、前記複数のＤＲＲ画像上の複数の特徴点を抽出するとともに、前記複数フレームのＸ線透視画像上の複数の特徴点を抽出し、前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点の位置と、前記Ｘ線透視画像上における前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点と対応する複数の特徴点の位置との差が最も小さいＤＲＲ画像とＸ線透視画像とが、前記被検者の呼吸位相が対応するものであると認識して対応付ける放射線治療用追跡装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線治療用追跡装置において、
前記位相対応部は、前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点の位置と、前記Ｘ線透視画像上における前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点と対応する複数の特徴点の位置との差の二乗和が最小となるＤＲＲ画像とＸ線透視画像とが、前記被検者の呼吸位相が対応するものであると認識して対応付ける放射線治療用追跡装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線治療用追跡装置において、
前記複数のＤＲＲ画像の枚数は、前記複数フレームのＸ線透視画像の枚数より少なく、
前記位相対応部は、ＤＲＲ画像上の特定部位の位置を、互いに隣り合う位相のＤＲＲ画像を利用して補間した上で、前記複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付ける放射線治療用追跡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検者の呼吸位相を検出し、被検者の特定部位の動きを追跡する放射線治療用追跡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
腫瘍などの患部に対してＸ線や陽子線等の放射線を治療ビームとして照射する放射線治療においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍の近傍に球形状を有する金製のマーカを留置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療ビームの照射のタイミングを制御する構成を有するマーカトラッキング方式の放射線照射装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような放射線照射装置においては、第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器から成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器から成る第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に留置されたマーカを撮影し、第１Ｘ線透視機構による二次元の透視画像と第２Ｘ線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。そして、連続してＸ線透視を行い、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することで、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出する。そして、検出されたマーカの位置情報に基づいて治療ビームの照射タイミングを制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。このマーカの位置情報を得るときには、テンプレートを利用したテンプレートマッチングが実行される。
【０００４】
ところで、上述したようにマーカを利用して腫瘍の動きを検出するためには、被検者の体内に、予めマーカを留置する必要がある。一方、近年、患者の腫瘍の領域などの特定部位をマーカのかわりに使用することで、マーカの留置を省略するマーカレストラッキングと呼称される方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０５３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
テンプレートマッチングを利用したマーカトラッキングにおいては、視認性の高いマーカ部分を選択してテンプレートを作成する。これに対し、マーカレストラッキングを採用する場合においては、特定部位の位置を選択してテンプレートを作成する。ここで、透視画像中における特定部位は視認性が低い場合が多い。例えば、肝臓や膵臓においては、腫瘍等の特定部位を視認することは困難である。一方、このような臓器は、肺ほどではないが、被検者の呼吸に伴って移動することから、特定部位の位置を追跡する必要があることに変わりはない。このため、肝臓や膵臓においては、特定部位の正確な位置を追跡することが困難となり、テンプレートマッチングの精度が低下する。一方で、肝臓や膵臓等の部位においては、マーカを留置することが困難であり、そもそも、マーカトラッキングを行うことができないという問題がある。
【０００７】
また、テンプレートマッチングを行うためには、治療の直前にテンプレートを作成する必要があるが、その間、被検者は検診台上において固定具で固定されたまま待たされることになり、被検者にとって苦痛があるばかりではなく、放射線治療のスループットが低下するという問題も生じている。
【０００８】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、被検者の特定部位の視認性が低い場合においても特定部位の位置をマーカレスで追跡することができ、また、テンプレート作成等の事前の作業を省略することが可能な放射線治療用追跡装置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】
【０００９】
第１の発明は、被検者の呼吸位相を検出し、前記被検者の特定部位の動きを追跡する放射線治療用追跡装置であって、治療計画時に作成された前記被検者の連続する複数の呼吸位相における前記特定部位を含む領域の３次元のＣＴ画像データ群からなる４次元ＣＴ画像データに対して、Ｘ線管とＸ線検出器との幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、前記特定部位を含む複数のＤＲＲ画像を、前記被検者の全呼吸位相に対して作成するＤＲＲ画像作成部と、治療計画時に作成された前記被検者の４次元ＣＴ画像データ上において登録された前記特定部位の位置に基づいて、前記被検者の呼吸位相毎に、複数のＤＲＲ画像上における前記特定部位の位置を算出する位相毎位置算出部と、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出して得たＸ線透視画像を連続して収集することにより、前記被検者の特定部位を含む複数フレームのＸ線透視画像を、前記被検者の全呼吸位相に対して取得するＸ線透視画像取得部と、前記Ｘ線透視画像取得部により取得された複数フレームのＸ線透視画像に対して、前記ＤＲＲ画像作成部により前記被検者の呼吸位相毎に作成された複数のＤＲＲ画像を、前記被検者の呼吸位相に応じて対応付ける位相対応部と、前記位相対応部において前記Ｘ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、前記位相毎位置算出部により算出された当該ＤＲＲ画像上における前記特定部位の位置とに基づいて、前記複数フレームのＸ線透視画像上での前記被検者の特定部位の位置を、フレーム毎に算出するフレーム毎位置算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、前記位相対応部は、前記複数のＤＲＲ画像と前記複数フレームのＸ線透視画像とを、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像との類似度に基づいて対応付ける。
【００１１】
第３の発明は、前記位相対応部は、前記複数のＤＲＲ画像上の複数の特徴点を抽出するとともに、前記複数フレームのＸ線透視画像上の複数の特徴点を抽出し、前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点の位置と、前記Ｘ線透視画像上における前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点と対応する複数の特徴点の位置との差が最も小さいＤＲＲ画像とＸ線透視画像とが、前記被検者の呼吸位相が対応するものであると認識して対応付ける。
【００１２】
第４の発明は、前記位相対応部は、前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点の位置と、前記Ｘ線透視画像上における前記ＤＲＲ画像上の複数の特徴点と対応する複数の特徴点の位置との差の二乗和が最小となるＤＲＲ画像とＸ線透視画像とが、前記被検者の呼吸位相が対応するものであると認識して対応付ける。
【００１３】
第５の発明は、前記複数のＤＲＲ画像の枚数は、前記複数フレームのＸ線透視画像の枚数より少なく、前記位相対応部は、ＤＲＲ画像上の特定部位の位置を、互いに隣り合う位相のＤＲＲ画像を利用して補間した上で、前記複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付ける。
【発明の効果】
【００１４】
第１および第２の発明によれば、被検者の特定部位の視認性が低い場合においても、特定部位の位置を、マーカレスで精度よく追跡することが可能となる。また、テンプレート作成等の事前の作業を省略することができ、放射線治療のスループットを向上させることが可能となる。
【００１５】
第３および第４の発明によれば、ＤＲＲ画像上の複数の特徴点の位置とＸ線透視画像上の複数の特徴点の位置とを利用して、容易かつ高精度に、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像とを対応付けることが可能となる。
【００１６】
第５の発明によれば、複数のＤＲＲ画像の枚数が複数フレームのＸ線透視画像の枚数より少ない場合においても、補間により、特定部位の位置を複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係る放射線治療用追跡装置を、放射線照射装置９０とともに示す斜視図である。
【図２】この発明に係る放射線治療用追跡装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明に係る放射線治療用追跡装置による動体追跡動作を示すフローチャートである。
【図４】ＤＲＲ画像から特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４を選択して記憶する様子を示す模式図である。
【図５】補間を実行するときに使用可能な周期関数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る放射線治療用追跡装置を、放射線照射装置９０とともに示す斜視図である。これらの放射線治療用追跡装置と放射線照射装置９０とにより、放射線照射装置が構成される。
【００１９】
放射線照射装置９０は、カウチとも呼称される検診台２９上の被検者に対して放射線照射を行うものであり、治療室の床面に設置された基台９１に対して揺動可能に設置されたガントリー９２と、このガントリー９２に配設された治療ビームを出射するヘッド９３とを備える。この放射線照射装置９０によれば、ガントリー９２が基台９１に対して揺動することにより、ヘッド９３から照射される治療ビームの照射方向を変更することができる。このため、被検者における腫瘍等の患部に対して様々な方向から治療ビームを照射することが可能となる。
【００２０】
この放射線照射装置９０とともに使用される放射線治療用追跡装置は、被検者の患部の位置を特定する動体追跡を行うためのＸ線透視を実行するものである。すなわち、上述した放射線照射装置９０を使用した放射線治療時においては、放射線を被検者の体動に伴って移動する患部に正確に照射する必要がある。このため、被検者における腫瘍等の特定の形状を有する部位を特定部位として予め登録し、この特定部位を連続的にＸ線透視して、特定部位の三次元の位置情報を演算することで、特定部位を高精度で検出する、所謂、動体追跡を行う構成となっている。このように、従来の被検者における患部付近にマーカを留置する代わりに、被検者における腫瘍等の特定部位の画像をマーカとして使用する動体追跡の手法は、マーカレストラッキングと呼称されている。
【００２１】
この放射線治療用追跡装置は、第１Ｘ線管１１ａおよび第２Ｘ線管１１ｂと、第１フラットパネルディテクタ２１ａおよび第２フラットパネルディテクタ２１ｂとを備える。第１Ｘ線管１１ａから照射されたＸ線は、検診台２９上の被検者を透過した後、第１フラットパネルディテクタ２１ａにより検出される。第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとは、第１Ｘ線撮影系を構成する。第２Ｘ線管１１ｂから照射されたＸ線は、検診台２９上の被検者を透過した後、第２フラットパネルディテクタ２１ｂにより検出される。第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとは、第２Ｘ線撮影系を構成する。
【００２２】
図２は、この発明に係る放射線治療用追跡装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【００２３】
この放射線治療用追跡装置は、論理演算を実行するプロセッサーとしてのＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、上述した第１Ｘ線管１１ａ、第２Ｘ線管１１ｂと、第１フラットパネルディテクタ２１ａ、第２フラットパネルディテクタ２１ｂとに接続されている。また、この制御部３０は、液晶表示パネル等から構成される表示部３８と接続されている。
【００２４】
この制御部３０は、機能的構成として、ＤＲＲ画像作成部３１と、位相毎位置算出部３２と、Ｘ線透視画像取得部３３と、位相対応部３４と、フレーム毎位置算出部３５と、ゲーティング部３６と、記憶部３７とを備える。
【００２５】
ＤＲＲ画像作成部３１は、治療計画時に作成された被検者特定部位を含む領域の４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系および第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系の幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、特定部位を含む複数のＤＲＲ画像を被検者の全呼吸位相に対して作成する。ここで、４次元ＣＴ画像データとは、治療計画時に作成された被検者の連続する複数の呼吸位相における３次元のＣＴ画像データ群からなるＣＴ画像データである。このＤＲＲ画像は、記憶部３７に記憶される。
【００２６】
位相毎位置算出部３２は、治療計画時に作成された被検者の４次元ＣＴ画像データ上において登録された特定部位の位置に基づいて、被検者の呼吸位相毎に、複数のＤＲＲ画像上における特定部位の位置を算出する。すなわち、治療計画を作成するときには、技師によりＣＴ画像データに対して腫瘍の位置のデータが付加される。この位置のデータを利用して、上述した幾何学的透視条件に基づいて、各位相のＤＲＲ画像上における特定部位の位置を算出しておく。この特定部位の位置は、記憶部３７に記憶される。
【００２７】
Ｘ線透視画像取得部３３は、上述した第１Ｘ線撮影系および第２Ｘ線撮影系により撮影したＸ線透視画像を連続して収集することにより、被検者の特定部位を含む複数フレームのＸ線透視画像を被検者の全呼吸位相に対して取得する。このＸ線透視画像は、記憶部３７に記憶される。
【００２８】
位相対応部３４は、Ｘ線透視画像取得部３３により取得された複数フレームのＸ線透視画像に対して、ＤＲＲ画像作成部３１により被検者の呼吸位相毎に作成された複数のＤＲＲ画像を被検者の呼吸位相に応じて対応付ける。
【００２９】
フレーム毎位置算出部３５は、位相対応部３４においてＸ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、位相毎位置算出部３２により算出されて対応付けられたＤＲＲ画像上における特定部位の位置とに基づいて、複数フレームのＸ線透視画像上での被検者の特定部位の位置を、フレーム毎に算出する。
【００３０】
ゲーティング部３６は、フレーム毎位置算出部３５により算出された複数フレームのＸ線画像上での被検者の特定部位の位置が、予め治療計画時に設定された治療ビームの照射領域内に配置されたときに、放射線照射装置９０に対して治療ビームの照射信号を送信する。
【００３１】
次に、上述した構成を有する放射線治療用追跡装置により被検者の特定部位の位置を追跡する動体追跡動作について説明する。図３は、この発明に係る放射線治療用追跡装置による動体追跡動作を示すフローチャートである。
【００３２】
なお、以下の動作は、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系と第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系との両方で実行される。
【００３３】
被検者の特定部位の位置を追跡する動体追跡を実行するときには、準備段階として、最初に、ＤＲＲ画像を作成する（ステップＳ１）。上述したように、ＤＲＲ画像作成部３１が、治療計画時に治療計画装置９９において作成された被検者特定部位を含む領域の４次元ＣＴ画像データに対して、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系および第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系の幾何学的透視条件を模擬した仮想的透視投影を行うことにより、特定部位を含む複数のＤＲＲ画像を被検者の全呼吸位相に対して作成する。このＤＲＲ画像は、記憶部３７に記憶される。
【００３４】
次に、複数のＤＲＲ画像上における特定部位の位置を算出する(ステップＳ２)。治療計画時には、技師により、被検者の４次元ＣＴ画像データ上において特定部位の位置が予め登録されている。位相毎位置算出部３２は、治療計画時に作成された被検者の４次元ＣＴ画像データ上において登録されている特定部位の位置に基づいて、被検者の呼吸位相毎に、上述した幾何学的透視条件に基づいて、複数のＤＲＲ画像上における特定部位の位置を算出する。この特定部位の位置は、記憶部３７に記憶される。
【００３５】
次に、ＤＲＲ画像作成部３１により作成され、記憶部３７に記憶されたＤＲＲ画像から、特徴点を抽出する(ステップＳ３)。
【００３６】
図４は、ＤＲＲ画像から特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４を抽出して記憶する様子を示す模式図である。
【００３７】
図４においては、ＤＲＲ画像作成部３１により作成された被検者の呼吸位相毎のＤＲＲ画像から、４個の特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４を抽出する様子を示している。実際には、より多数の特徴点が抽出される。これらの特徴点は、被検者の特定部位だけではなく、ＤＲＲ画像全体から抽出する。これにより、被検者の特定部位がＤＲＲ画像上で認識しにくい場合においても、他の部位を利用して特徴点の抽出が可能となる。これらの特徴点は、ＤＲＲ画像に対して画像処理を実行することにより抽出される。そして、図４に示すように、抽出された特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４の座標と、特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４の周辺のパターンとが、記憶部３７に記憶される。
【００３８】
この特徴点としては、例えば、骨の突起部や、気管支の特徴的な走行パターンなど、特徴となり得る構造を特徴点として抽出する。ここで、この特徴点は、被検者の呼吸により移動する部位から選択される。被検者の腹部のように、呼吸位相とは関係しないぜん動運動を伴う部位からは特徴点は抽出しない。この呼吸性移動を行う部位の選択は、装置により自動的に選択しておいてもよく、オペレータが手動により選択してもよい。
【００３９】
なお、このＤＲＲ画像からの特徴点の抽出は、上述したように、ＤＲＲ画像の作成時に事前に実行してもよいが、後述するＸ線透視画像との位相の対応付けを実行するときに、これと同時にリアルタイムで実行してもよい。
【００４０】
以上の工程が終了すれば、被検者を検診台２９上に載置した後、治療計画時に作成された４次元ＣＴ画像データを利用して、被検者を治療ビームの照射時の位置に位置決めする（ステップＳ４）。
【００４１】
そして、第１Ｘ線管１１ａと第１フラットパネルディテクタ２１ａとからなる第１Ｘ線撮影系および第２Ｘ線管１１ｂと第２フラットパネルディテクタ２１ｂとからなる第２Ｘ線撮影系を使用して、被検者に対して互いに異なる二方向からＸ線透視を実行する（ステップＳ５）。このときには、例えば、３０ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅｓ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）程度のフレームレートでＸ線透視画像が連続して取得される。このＸ線透視画像は、記憶部３７に記憶される。
【００４２】
次に、記憶部３７に記憶されたＸ線透視画像から、特徴点を抽出する(ステップＳ６)。このときには、ＤＲＲ画像上で抽出された特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４の周辺のパターンを利用して、Ｘ線透視画像に対してパターンマッチングを行うことにより、ＤＲＲ画像上において抽出された特徴点Ｐｏｉｎｔ１〜Ｐｏｉｎｔ４と同じ部位に対応するＸ線透視画像上の特徴点を抽出する。このときには、ＤＲＲ画像上で抽出された特徴点として、互いに近接していないものを利用するとともに、座標が近い点どうしのパターンマッチングを実行することにより、対応する特徴点を容易に抽出することができる。なお、このときのパターンマッチングの手法としては、例えば、画素値の正規化相互相関を使用することができる。
【００４３】
そして、Ｘ線透視を実行している間、Ｘ線透視画像上において抽出された特徴点を追跡することにより、複数フレームにわたるＸ線透視画像上において、被検者の同じ部位に対応する特徴点を互いに対応付ける。この追跡には、特徴点の移動速度や加速度の情報を使用することができる。なお、特徴点を追跡するかわりに、フレーム毎にパターンマッチングを実行してもよい。
【００４４】
このＸ線透視画像の取得と特徴点の抽出との実行中に、Ｘ線透視画像取得部３３により取得された複数フレームのＸ線透視画像に対して、ＤＲＲ画像作成部３１により被検者の呼吸位相毎に作成された複数のＤＲＲ画像を、被検者の呼吸位相に応じて対応付ける（ステップＳ７）。すなわち、一つのフレームのＸ線透視画像を取得する毎に、Ｘ線透視画像とＤＲＲ画像との対応付けを実行する。これにより、被検者の全呼吸位相に対応するフレームのＸ線透視画像が作成されていない場合においても、位相の対応付けを実行することが可能となる。
【００４５】
このときには、複数のＤＲＲ画像と複数フレームのＸ線透視画像とを、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像との類似度に基づいて対応付ける。より具体的には、このＸ線透視画像とＤＲＲ画像との対応付け時においては、各Ｘ線透視画像における特徴点と各ＤＲＲ画像作成部３１におけるこれに対応付けられた特徴点との距離の二乗和を演算し、この二乗和が最小となるＸ線透視画像とＤＲＲ画像とが、呼吸位相が対応するものであると認識する。
【００４６】
より具体的には、Ａｉ  をＸ線透視画像における特徴点の座標とし、ａｋ、i  をＤＲＲ画像における特徴点の座標とし、ｉを特徴点の番号とし、Ｎを特徴点数とし、ｋをＤＲＲ画像の呼吸位相（時相）としたときに、下記の式で表される値が最小となるＤＲＲ画像が位相Ｘ線透視画像と位相が対応するものであると認識する。
【００４７】
【数１】
2019037350.tif 000003
【００４８】
このときには、特徴点の座標は相対座標を使用する。例えば、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像の各々について、全ての特徴点の重心を原点とした相対座標を使用する。これにより、ＤＲＲ画像とＸ線透視画像間で画像全体が平行移動したような場合においても、距離の二乗和が大きくなってしまうことを防ぐことができ、位相の対応付けを正確に実行することが可能となる。
【００４９】
次に、被検者の特定部位の位置を算出する（ステップＳ８）。このときには、フレーム毎位置算出部３５が、位相対応部３４においてＸ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、位相毎位置算出部３２により算出された当該ＤＲＲ画像上における特定部位の位置とに基づいて、複数フレームのＸ線透視画像上での被検者の特定部位の位置を、フレーム毎に算出する。すなわち、各Ｘ線透視画像上の特定部位の位置は、それに対応するＤＲＲ画像における対応部位の位置と一致すると判断する。
【００５０】
Ｘ線透視を実行している間に、被検者の特定部位の位置の算出を継続して実行することにより、特定部位の位置を追跡できれば、放射線治療を開始する（ステップＳ９）。このときには、ゲーティング部３６が、フレーム毎位置算出部３５により算出された複数フレームのＸ線画像上での被検者の特定部位の位置が、予め治療計画時に設定された治療ビームの照射領域内に配置されたときに、放射線照射装置９０に対して治療ビームの照射信号を送信する。
【００５１】
以上のように、この発明に係る放射線治療用追跡装置によれば、Ｘ線透視画像に対応付けられたＤＲＲ画像と、このＤＲＲ画像上における特定部位の位置とに基づいて、前記複数フレームのＸ線透視画像上での前記被検者の特定部位の位置をフレーム毎に算出することから、被検者の特定部位の視認性が低い場合においても、特定部位の位置を、マーカレスで精度よく追跡することが可能となる。また、テンプレート作成等の事前の作業を省略することができることから、被検者の苦痛を軽減することができ、また、放射線治療のスループットを向上させることが可能となる。
【００５２】
なお、一般的に、被検者の１呼吸位相において作成されるＤＲＲ画像の枚数は、被検者の１呼吸位相において作成されるＸ線透視画像の枚数より少ないことが一般的である。すなわち、例えば、被検者の１呼吸位相に対しては、例えば、１０枚程度のＤＲＲ画像が作成される。これに対して、Ｘ線透視のフレームレートが３０ｆｐｓであった場合には、被検者が１呼吸する間の時間を４秒としたときには、１２０フレームのＸ線透視画像が作成されることになる。従って、ＤＲＲ画像の位相とＸ線透視画像の位相とは、一対一には対応しないことになる。このため、位相対応部３４は、ＤＲＲ画像上の特定部位の位置を、互いに隣り合う位相のＤＲＲ画像において補間した上で、複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付ける構成を採用している。
【００５３】
図５は、このような補間を実行するときに使用可能な周期関数を示すグラフである。
【００５４】
このグラフは、被検者の呼吸の１サイクルの間に、一定時間毎に１０フレームのＤＲＲ画像が作成された場合を想定したものである。このグラフにおいては、縦軸は被検者の呼吸位相が最大呼気相となったときの特定部位の位置を基準（０ｃｍ）としたＤＲＲ画像上での特定部位のＹ方向の位置（ｃｍ）を示し、横軸は呼吸位相（４次元ＣＴ画像データに基づいて作成されたＤＲＲ画像のフレーム番号）を示している。ここで、Ｙ方向とは、特定部位の主要な移動方向である。特定部位は、ＤＲＲ画像上でＸ、Ｙ方向に移動するが、図５においては、各ＤＲＲ画像におけるＹ方向の位置を示している。Ｘ方向の位置についても、これと同様である。
【００５５】
被検者の呼吸位相毎のＤＲＲ画像上の特定部位の位置は、図５に示すような呼吸位相に関する周期関数を利用して高精度に補間することができる。そして、Ｘ線透視画像に対してＤＲＲ画像を対応付けるときには、上述した二乗和が最小となるＤＲＲ画像と二乗和が二番目に小さくなるＤＲＲ画像とを利用して二乗和に基づいて重みづけを行うことにより、正確な呼吸位相を算出することができ、この正確な呼吸位相を使用して、回帰関数から特定部位の位置を高精度に算出することが可能となる。
【００５６】
このような構成を採用した場合においては、複数のＤＲＲ画像の枚数が複数フレームのＸ線透視画像の枚数より少ない場合においても、補間により、特定部位の位置を複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付けることが可能となる。
【００５７】
なお、上述した実施形態のように、Ｘ線画像上での被検者の特定部位の位置が治療ビームの照射領域内に配置されたときに治療ビームの照射信号を送信する構成を採用するとともに、互いに隣り合う位相のＤＲＲ画像において補間した上で、複数フレームのＸ線透視画像に対して対応付ける構成を採用した場合には、特定部位の位置を高精度に追跡することが可能となる。しかしながら、放射線照射装置９０に対する治療ビームの照射信号の送信を、呼吸位相に基づいて実行してもよい。
【００５８】
すなわち、特定部位の位置を具体的に算出することなく、特定部位の位置が所定の範囲に含まれる呼吸位相を認識し、被検者がこの呼吸位相となったときに放射線照射装置９０に対する治療ビームの照射信号を送信してもよい。治療計画時においては、治療ビーム照射を行う呼吸位相を規定していることから、その呼吸位相の範囲内となったときに治療ビームを照射するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１１ａ      第１Ｘ線管
１１ｂ      第２Ｘ線管
２１ａ      第１フラットパネルディテクタ
２１ｂ      第２フラットパネルディテクタ
２９        検診台
３０        制御部
３１        ＤＲＲ画像作成部
３２        位相毎位置算出部
３３        Ｘ線透視画像取得部
３４        位相対応部
３５        フレーム毎位置算出部
３６        ゲーティング部
３７        記憶部
３８        表示部
９０        放射線照射装置
９９        治療計画装置
【図１】
2019037350.tif 000004
【図２】
2019037350.tif 000005
【図３】
2019037350.tif 000006
【図４】
2019037350.tif 000007
【図５】
2019037350.tif 000008