(57)【要約】【課題】信頼性をより高く感じることができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の医用装置は、取得部と、特定部と、制御部と、表示制御部とを持つ。前記取得部は、被検体の透視画像および前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得する。前記特定部は、前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定する。前記制御部は、前記ターゲット位置に基づいて第１照射許可信号を出力し、前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて第２照射許可信号を出力するタイミングを判定する。前記表示制御部は、前記制御部により判定された前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとを比較可能に表示部に表示させる。【選択図】図１
2019107388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の透視画像を取得するとともに、前記被検体に取り付けられたセンサから前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得する取得部と、
前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定する特定部と、
前記特定部により特定されたターゲット位置に基づいて、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に第１照射許可信号を出力し、前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて前記治療装置に第２照射許可信号を出力するタイミングを判定する制御部と、
前記制御部により判定された前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとを比較可能に表示部に表示させる表示制御部と、
を備える医用装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記呼吸波形と１つ以上の閾値との比較に基づき前記第２照射許可信号を出力するタイミングを判定する、
請求項１に記載の医用装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとが異なる場合に、前記第２照射許可信号の出力タイミングを前記第１照射許可信号の出力タイミングに近付けるように、前記１つ以上の閾値に含まれる少なくとも１つの閾値を調整する、
請求項２に記載の医用装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１照射許可信号の出力タイミングの位相と前記第２照射許可信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがある場合に、前記位相ずれが小さくなるように前記第２照射許可信号の出力タイミングを調整する、
請求項２または請求項３に記載の医用装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記第１照射許可信号が出力されている時間に基づいて得られる第１照射時間率と、前記第２ゲートオン信号が出力されている時間に基づいて得られる第２照射時間率とを比較可能に表示させる、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項６】
前記表示制御部は、前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとの一致率と、前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとの不一致率とうち少なくとも一方を表示させる、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記第１照射許可信号の出力タイミングでの前記ターゲット位置と、前記第２照射許可信号の出力タイミングでの前記ターゲット位置との誤差であるターゲット位置誤差を表示させる、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとの違いと、前記第１照射許可信号の出力タイミングでの前記ターゲット位置と前記第２照射許可信号の出力タイミングでの前記ターゲット位置との誤差とのうち少なくとも一方が閾値以下の場合に、前記治療装置に前記第２照射許可信号を出力する照射モードへの切り替えを許可する、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の医用装置。
【請求項９】
被検体の透視画像を取得するとともに、前記被検体に取り付けられたセンサから前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得する取得部と、
前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定する特定部と、
前記特定部により特定されたターゲット位置と照射可能範囲とが所定の関係を満たす場合に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に第１照射許可信号を出力し、前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて前記治療装置に第２照射許可信号を出力するタイミングを判定する制御部と、
前記ターゲット位置および前記照射可能範囲を前記透視画像に重畳した画像を表示部に表示させるとともに、前記制御部により判定された前記第２照射許可信号を出力するタイミングで前記画像の一部を変化させる表示制御部と、
を備える医用装置。
【請求項１０】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記制御部により判定された前記第２照射許可信号を照射するタイミングで、前記照射可能範囲の枠線の色を変更させる、
請求項９に記載の医用装置。
【請求項１１】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記制御部により判定された前記第２照射許可信号を照射するタイミングで、前記照射許可範囲の内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更させる、
請求項９または請求項１０に記載の医用装置。
【請求項１２】
医用装置が、
被検体の透視画像を取得し、
前記被検体に取り付けられたセンサから前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得し、
前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定し、
前記特定されたターゲット位置に基づき、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に第１照射許可信号を出力し、
前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて前記治療装置に第２照射許可信号を出力するタイミングを判定し、
前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとを比較可能に表示部に表示させる、
医用装置の制御方法。
【請求項１３】
医用装置の制御コンピュータに、
被検体の透視画像を取得させ、
前記被検体に取り付けられたセンサから前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得させ、
前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定させ、
前記特定させたターゲット位置に基づき、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に第１照射許可信号を出力させ、
前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて前記治療装置に第２照射許可信号を出力するタイミングを判定させ、
前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとを比較可能に表示部に表示させる、
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、医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
重粒子線などの治療ビームを患者（被検体）に照射する治療装置が知られている。被検体の患部、すなわち治療ビームが照射される箇所は、呼吸や心拍、腸の動きなどによって移動する場合がある。これに対応する治療法として、ゲーテッド照射法や追尾照射法が知られている。
【０００３】
呼吸によって移動する患部に治療ビームを照射する場合、被検体の呼吸位相と同期させて照射を行う必要がある。呼吸位相同期の手法として、被検体の身体に取り付けたセンサの出力値を利用して呼吸位相を把握する手法（外部呼吸同期）と、被検体の透視画像に基づいて呼吸位相を把握する手法（内部呼吸同期）とがある。呼吸位相同期のための処理は、治療装置に制御信号を出力する医用装置によって行われる。医用装置は、例えば治療装置と有線または無線で通信することで、治療装置を制御する。
【０００４】
ところで、外部呼吸同期により治療ビームを照射する場合、外部呼吸同期に基づく治療ビームの照射タイミングの確度を十分に確認することが困難な場合がある。このため、外部呼吸同期を利用する場合に装置の信頼性を高く感じることができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１４４０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、信頼性をより高く感じることができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の医用装置は、取得部と、特定部と、制御部と、表示制御部とを持つ。前記取得部は、被検体の透視画像を取得するとともに、前記被検体に取り付けられたセンサから前記被検体の呼吸波形を示す情報を取得する。前記特定部は、前記透視画像に基づき前記被検体のターゲット位置を特定する。前記制御部は、前記特定部により特定されたターゲット位置に基づいて、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に第１照射許可信号を出力し、前記呼吸波形に基づいて前記治療ビームを照射すると仮定した場合に、前記呼吸波形に基づいて前記治療装置に第２照射許可信号を出力するタイミングを判定する。前記表示制御部は、前記制御部により判定された前記第１照射許可信号の出力タイミングと前記第２照射許可信号の出力タイミングとを比較可能に表示部に表示させる。
【発明の効果】
【０００８】
本実施形態によれば、信頼性をより高く感じることができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の医用装置１００を含む治療システム１の構成図。
【図２】出力制御部１５０の構成図。
【図３】医用装置１００の入力・表示部１２０により表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図。
【図４】領域Ａ１−１、１−２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが一致する場合）の一例を示す図。
【図５】領域Ａ１−１、１−２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが異なる場合）の一例を示す図。
【図６】医用装置１００の入力・表示部１２０により表示されるインターフェース画像ＩＭの別の一例を示す図。
【図７】領域Ａ２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが一致する場合）の一例を示す図。
【図８】領域Ａ２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが異なる場合）の一例を示す図。
【図９】領域Ａ２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが異なる場合）の別の例を示す図。
【図１０】領域Ａ２に表示される画像（第１および第２のゲートオン信号の出力タイミングが異なる場合）の別の例を示す図。
【図１１】内部呼吸同期から外部呼吸同期へ切り替える場合に行われる医用装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【００１１】
（実施形態）
＜構成＞
図１は、実施形態の医用装置１００を含む治療システム１の構成図である。治療システム１は、例えば、治療装置１０と、医用装置１００とを備える。
【００１２】
治療装置１０は、例えば、寝台１１と、放射線源１２−１、１２−２と、検出器１３−１、１３−２と、照射門１４と、センサ１５と、治療装置側制御部２０とを備える。以下、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字は、いずれの放射線源および検出器の組による透視用の放射線、或いは透視画像であるかを示すものとする。また、適宜、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字を省略して説明を行う。
【００１３】
寝台１１には、治療を受ける被検体Ｐが固定される。放射線源１２−１は、被検体Ｐに対して放射線ｒ−１を照射する。放射線源１２−２は、放射線源１２−１とは異なる角度から、被検体Ｐに対して放射線ｒ−２を照射する。放射線ｒ−１およびｒ−２は、電磁波の一例であり、例えばＸ線である。以下、これを前提とする。
【００１４】
放射線ｒ−１は、検出器１３−１によって検出される。放射線ｒ−２は、検出器１３−２によって検出される。検出器１３−１および１３−２は、例えばフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）、イメージインテンシファイア、カラーイメージインテンシファイアなどである。検出器１３−１は、放射線ｒ−１のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−１として医用装置１００に出力する。検出器１３−２は、放射線ｒ−２のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ−２として医用装置１００に出力する。図１では、２組の放射線源および検出器を示したが、治療装置１０は、３組以上の放射線源および検出器を備えてもよい。なお、以下では、放射線源１２−１、１２−２および検出器１３−１、１３−２を、撮影部３０と総称する。
【００１５】
照射門１４は、治療段階において、被検体Ｐに対して治療ビームＢを照射する。治療ビームＢには、例えば、重粒子線、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線などのいずれか１つ以上が含まれる。図１では、１つの照射門１４のみを示したが、治療装置１０は複数の照射門を備えてもよい。
【００１６】
センサ１５は、被検体Ｐの外部呼吸位相を認識するためのセンサであり、被検体Ｐの身体に取り付けられる。センサ１５は、被検体Ｐの呼吸波形を示す情報を医用装置１００に出力する。センサ１５は、例えば、圧力センサである。
【００１７】
治療装置側制御部２０は、医用装置１００からの制御信号に応じて、放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２、および照射門１４を動作させる。
【００１８】
医用装置１００は、例えば、統括制御部１１０と、入力・表示部１２０と、入力操作取得部１２２と、表示制御部１２４と、取得部１３０と、参照画像作成部１３２と、画像処理部１３６と、ターゲット位置特定部１４０と、出力制御部１５０と、記憶部１６０とを備える。統括制御部１１０、入力操作取得部１２２、表示制御部１２４、取得部１３０、参照画像作成部１３２、画像処理部１３６、ターゲット位置特定部１４０、および出力制御部１５０は、例えば、少なくとも一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェアプロセッサが記憶部１６０に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００１９】
以下、医用装置１００の各部の機能について説明する。医用装置１００の説明において、透視画像ＴＩに対する処理として説明されたものは、特に注記が無い限り、透視画像ＴＩ−１、ＴＩ−２の双方に対して並行して実行されるものとする。統括制御部１１０は、医用装置１００の機能を統括的に制御する。
【００２０】
入力・表示部１２０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイなどの表示装置と、操作者による入力操作を受け付ける入力装置とを含む。入力・表示部１２０は、表示装置と入力装置が一体に形成されたタッチパネルであってもよいし、マウスやキーボードなどの入力デバイスを備えてもよい。入力・表示部１２０は、「表示部」の一例である。
【００２１】
入力操作取得部１２２は、入力・表示部１２０に対してなされた操作（タッチ、フリック、スワイプ、クリック、ドラッグ、キー入力など）の内容を認識し、認識した操作の内容を統括制御部１１０に出力する。表示制御部１２４は、統括制御部１１０からの指示に応じて、入力・表示部１２０に画像を表示させる。
【００２２】
表示制御部１２４は、例えば、後述する治療の各段階の開始指示を受け付けるためのインターフェース画面を入力・表示部１２０に表示させる。さらに、表示制御部１２４は、治療ビームＢの照射前の確認段階（治療前の確認段階）、および治療ビームＢの照射段階において、被検体Ｐや治療装置１、医用装置１００の状態を示す画面を入力・表示部１２０に表示させる。また、表示制御部１２４は、治療ビームＢの照射前の確認段階（治療前の確認段階）、治療ビームＢの照射段階（例えば内部呼吸同期による治療ビームＢの照射中）、または内部呼吸同期による治療ビームＢの照射スケジュールがひと区切り付いた時点で、内部呼吸同期から外部呼吸同期への切り替えを支援する画面を入力・表示部１２０に表示させることができる。この内容については、詳しく後述する。ここで、画像を表示させることには、演算結果に基づいて画像の要素を生成することと、予め作成された画像の要素を表示画面に割り当てることとが含まれる。
【００２３】
取得部１３０は、撮影部３０から透視画像ＴＩを取得する。また、取得部１３０は、センサ１５の検出値、すなわち被検体Ｐの呼吸波形を示す情報を取得する。さらに、取得部１３０は、医用検査装置（不図示）から被検体Ｐの三次元ボリュームデータを取得する。三次元ボリュームデータの一例は、三次元ＣＴ（Computed Tomography）画像である。本実施形態では、時系列の三次元ＣＴ画像を「４ＤＣＴ画像」と称する。
【００２４】
参照画像作成部１３２は、取得部１３０により取得された透視画像ＴＩに基づいて、マーカレス追跡に使用される参照画像を生成する。本実施形態では、参照画像作成部１３２は、透視画像ＴＩに基づいて、テンプレートマッチングに用いられるテンプレートを生成する。テンプレートは、「マーカレス追跡に使用される参照画像」の一例である。例えば、参照画像作成部１３２は、取得部１３０により取得された透視画像ＴＩの一部を切り取ることで、テンプレートを生成する。ただし、「マーカレス追跡に使用される参照画像」は、テンプレートマッチングに用いられるテンプレートに限定されない。例えば、テンプレートマッチングではなく、機械学習によるマーカレス追跡が行われる場合は、機械学習の学習済みモデルに入力情報として入力される画像が「マーカレス追跡に使用される参照画像」の一例に該当する。
【００２５】
画像処理部１３６は、デフォーマブルレジストレーション、ＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）画像生成などの画像処理を行う。デフォーマブルレジストレーションとは、時系列の三次元ボリュームデータに対して、ある時点の三次元ボリュームデータについて指定された位置情報を、他の時点の三次元ボリュームデータに展開する処理である。ＤＲＲ画像とは、３次元ボリュームデータに対して上記の仮想的な放射線源から放射線が照射されたと仮定した場合に、この放射線源に対応して三次元ボリュームデータから生成される仮想的な透視画像である。
【００２６】
ターゲット位置特定部１４０は、取得部１３０により取得された透視画像ＴＩに基づきターゲット位置を特定する。「ターゲット」とは、被検体Ｐの患部、すなわち治療ビームＢが照射される部位であってもよいし、マーカあるいは被検体Ｐの特徴箇所であってもよい。特徴箇所とは、横隔膜や心臓、骨など、透視画像ＴＩにおいて周囲の箇所との差異が比較的鮮明に現れるため、透視画像ＴＩをコンピュータが解析することで位置を特定しやすい箇所である。「ターゲット位置」とは、ターゲットの位置である。すなわち、ターゲット位置は、被検体Ｐの患部の位置でもよいし、マーカあるいは被検体Ｐの特徴箇所の位置であってもよい。ターゲット位置は、一点であってもよいし、二次元または三次元の広がりを持つ領域であってもよい。例えば、ターゲット位置特定部１４０は、取得部１３０により取得された透視画像ＴＩに対して、参照画像作成部１３２が作成したテンプレートを用いたテンプレートマッチングを行うことで、透視画像ＴＩにおけるターゲット位置を特定する。ただし、ターゲット位置特定部１４０によるターゲット位置の特定は、テンプレートマッチングに限定されない。ターゲット位置特定部１４０によるターゲット位置の特定は、機械学習などの手法によってもよい。
【００２７】
出力制御部１５０は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置に基づいて、治療装置１０に照射許可信号を出力する。例えば、ゲーテッド照射法の場合、出力制御部１５０は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まる場合に、治療装置１０にゲートオン信号を出力する。ゲーティングウインドウとは、二次元平面または三次元空間において設定される領域である。ゲーティングウインドウとは、このゲーティングウインドウ内にターゲット位置が収まる場合に治療ビームＢが照射されても良いことを示す領域であり、「照射可能範囲」の一例である。ゲートオン信号とは、治療装置１０が被検体Ｐに治療ビームＢを照射することを指示する信号である。ゲートオン信号は、「照射許可信号」の一例である。治療装置１０は、ゲートオン信号が入力されている場合、治療ビームＢを照射し、ゲートオン信号が入力されていない場合、治療ビームＢを照射しない。なお、照射可能範囲は、固定的に設定されるものに限らず、患部の移動に追従して移動するものであってもよい。
【００２８】
記憶部１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどにより実現される。記憶部１６０には、前述したプログラムの他、時系列の三次元ボリュームデータ、透視画像ＴＩ、センサ１５の出力値などが格納される。
【００２９】
次に、内部呼吸同期から外部呼吸同期への切り替えを支援する機能について説明する。ここで、例えば被検体Ｐの被ばく量を少しでも減らした場合、外部呼吸同期による治療が好まれる場合がある。また、内部呼吸同期による治療の準備を進めていた段階、または内部呼吸同期による治療を行っていた段階で、何らかの理由で内部呼吸同期から外部呼吸同期へ切り替えたほうが好ましい場合があり得る。このため、医用装置１００は、内部呼吸同期から外部呼吸同期への切り替えを支援するいくつかの機能部を有する。以下、これら機能部について詳しく説明する。
【００３０】
＜出力制御部１５０＞
図２は、出力制御部１５０の構成図である。出力制御部１５０は、第１判定部１５０ａ、第２判定部１５０ｂ、閾値調整部１５０ｃ、位相検出部１５０ｄ、位相調整部１５０ｅ、および切替許可部１５０ｆを有する。
【００３１】
第１判定部１５０ａは、内部呼吸同期に基づき治療ビームＢの照射タイミングを判定する。例えば、第１判定部１５０ａは、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置に基づき、治療装置１０に対する第１ゲートオン信号（内部呼吸同期に基づくゲートオン信号）の出力の可否を判定する。例えば、第１判定部１５０ａは、前記ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まる場合に、第１ゲートオン信号を出力すると判定し、前記ターゲット位置の少なくとも一部がゲーティングウインドウ内から外れる場合に、第１ゲートオン信号を出力しないと判定する。
【００３２】
第２判定部１５０ｂは、例えば外部呼吸同期により治療ビームＢを照射すると仮定した場合に、外部呼吸同期に基づき治療ビームＢの照射タイミングを判定する。例えば、第２判定部１５０ｂは、取得部１３０により取得された被検体Ｐの呼吸波形を示す情報に基づき、治療装置１０に対する第２ゲートオン信号（外部呼吸同期に基づくゲートオン信号）の出力の可否を判定する。例えば、第２判定部１５０ｂは、呼吸波形の呼吸位相を示す検出値（出力値）と１つ以上の閾値（例えば１つまたは２つの閾値）とを比較する。そして、第２判定部１５０ｂは、上記１つ以上の閾値に対して上記検出値が所定の条件を満たす場合に、第２ゲートオン信号を出力すると判定し、上記１つ以上の閾値に対して上記検出値が所定の条件を満たさない場合に、第２ゲートオン信号を出力しないと判定する。上記１つ以上の閾値は、例えば記憶部１６０に記憶されている。閾値は、予め設定されていてもよいし、入力操作取得部１２２に対する操作者の操作により指定されてもよい。「所定の条件を満たす」とは、１つの閾値が用いられる場合、上記検出値が上記閾値以下となる（または上記検出値が上記閾値以上となる）ことである。また、「所定の条件を満たす」とは、２つの閾値が用いられる場合、上記検出値が２つの閾値の間の範囲に含まれることである。
【００３３】
閾値調整部１５０ｃは、第１判定部１５０ａにより判定された第１ゲートオン信号の出力タイミングと、第２判定部１５０ｂにより判定された第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合に、第２ゲートオン信号の出力タイミングを第１ゲートオン信号の出力タイミングに近付けるように、前記１つ以上の閾値に含まれる少なくとも１つの閾値を自動調整する（後述する図８参照）。また、閾値調整部１５０ｃは、位相検出部１５０ｄにより後述する位相ずれが検出された場合に、第１ゲートオン信号の出力タイミングに第２ゲートオン信号の出力タイミングを近付けるように、例えば第２ゲートオン信号の出力時間が短くなる方向に、前記１つ以上の閾値に含まれる少なくとも１つの閾値を自動調整する（後述する図１０参照）。「閾値を自動調整する」とは、操作者による医用装置１００の操作を必要とせずに、閾値の値を変更することを意味する。ただし、閾値調整部１５０ｃは、入力操作取得部１２２に対する操作者の操作に基づいて上記閾値を変更してもよい。
【００３４】
位相検出部１５０ｄは、第１判定部１５０ａにより判定された第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と、第２判定部１５０ｂにより判定された第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相とを検出する。そして、位相検出部１５０ｄは、第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と、第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがあるか否かを検出する。位相検出部１５０ｄは、上記位相ずれがある場合には、その位相ずれの大きさを検出する。
【００３５】
位相調整部１５０ｅは、位相検出部１５０ｄにより上記位相ずれが検出された場合に、上記位相ずれの大きさに基づき、上記位相ずれが小さくなるように第２ゲートオン信号の出力タイミングを自動調整する。「出力タイミングを自動調整する」とは、操作者による医用装置１００の操作を必要とせずに、第２ゲートオン信号の出力タイミングを変更することを意味する。位相調整部１５０ｅによる「出力タイミングの変更」とは、例えば、治療ビームＢの照射１回当たりのゲートオン信号の出力時間（出力期間）は変更せずに、ゲートオン信号の出力開始および出力終了のタイミングを早めるまたは遅らせることである（後述する図９参照）。ただし、位相調整部１５０ｅは、入力操作取得部１２２に対する操作者の操作に基づいて第２ゲートオン信号の出力タイミングを変更してもよい。
【００３６】
切替許可部１５０ｆは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値以下であるか否かを判定する。「第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違い」とは、例えば、治療ビームＢの照射１回当たりゲートオン信号の出力に関する、出力時間（出力期間）、出力開始のタイミング、および出力終了のタイミングのうち少なくとも１つにおける違いを意味する。切替許可部１５０ｆは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値よりも大きい場合に、内部呼吸同期により治療ビームＢが照射される照射モード（治療装置１０に第１ゲートオン信号を出力し、第１ゲートオン信号に基づき治療ビームＢが照射される照射モード、以下「第１照射モード」と称する）から、外部呼吸同期により治療ビームＢが照射される照射モード（第２ゲートオン信号を治療装置１０に出力し、第２ゲートオン信号に基づき治療ビームＢが照射される照射モード、以下「第２照射モード」と称する）への切り替えを制限する（すなわち切り替えを許可しない）。一方で、切替許可部１５０ｆは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値以下である場合に、第１照射モードから第２照射モードへの切り替えを許可する。切替許可部１５０ｆにより第１照射モードから第２照射モードへの切り替えが許可された場合、出力制御部１５０は、例えば、入力操作取得部１２２に対する操作者の操作であって、第２照射モードへの切り替えを示す操作が入力されたことに基づいて、第１照射モードから第２照射モードへ医用装置１００の動作モードを切り替える。なお、出力制御部１５０は、切替許可部１５０ｆにより第２照射モードへの切り替えが許可された場合、第１照射モードから第２照射モードへ医用装置１００の動作モードを自動的に切り替えてもよい。なお以下では、切替許可部１５０ｆの判定に用いられる閾値を、第２判定部１５０ｂにより第２ゲートオン信号の出力タイミングを判定するために用いられる閾値と区別するために、「閾値（許容範囲）」と称する場合がある。なお、切替許可部１５０ｆは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値以下の場合に限らず、後述するターゲット位置誤差（第１ゲートオン信号の出力タイミングでのターゲット位置ＰＴと、第２ゲートオン信号の出力タイミングでのターゲット位置ＰＴとの誤差）が閾値以下である場合に、第１照射モードから第２照射モードへの切り替えを許可してもよい。
【００３７】
＜表示制御部１２４＞
図３は、表示制御部１２４によって入力・表示部１２０の画面に表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図である。インターフェース画像ＩＭは、例えば、領域Ａ１−１、Ａ１−２、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７を含む。
【００３８】
領域Ａ１−１では、透視画像ＴＩ−１に対してゲーティングウインドウＧＷやターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ１−２では、透視画像ＴＩ−２に対してゲーティングウインドウＧＷやターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ２には、各種グラフなどが表示される。
【００３９】
領域Ａ３には、モードなどの選択を受け付けるセレクトウインドウＳＷ、透視画像ＴＩの撮影開始または撮影停止を指示するための第１ボタンＢ１、透視画像ＴＩの撮影の一時停止を指示するための第２ボタンＢ２、治療セッションの終了を指示するための第３ボタンＢ３、時系列の透視画像ＴＩを遡って確認するためのスライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡなどが設定される。インターフェース画像ＩＭの各部に対する操作は、例えば、タッチ操作、マウスによるクリック、あるいはキーボード操作などにより行われる。
【００４０】
領域Ａ４には、モードに応じた治療段階が、次のステップに進むことを指示するためのボタンが設定される。領域Ａ５には、センサ１５の出力値に基づく外部呼吸波形のグラフなどが表示される。領域Ａ６には、被検体Ｐの状態などを示すテキスト情報が表示される。領域Ａ７では、被検体ＰのＣＴ画像の断面に対し、Ｘ線の照射方向、および治療ビームＢの照射方向が重畳表示される。
【００４１】
本実施形態では、表示制御部１２４は、内部呼吸同期から外部呼吸同期への切り替えを支援するための画像を入力・表示部１２０に表示させることができる。表示制御部１２４は、例えば、第１判定部１５０ａにより判定された第１ゲートオン信号の出力タイミングと、第２判定部１５０ｂにより判定された第２ゲートオン信号の出力タイミングとを比較可能に表示させる。「比較可能に表示させる」とは、例えば、２つの表示対象を入力・表示部１２０の表示画面に同時に表示させる、または、２つの表示対象のそれぞれを表示する複数の画像を互いに切り替え可能に表示することを意味する。ただし、第１ゲートオン信号の出力タイミングおよび第２ゲートオン信号の出力タイミングの表示は、ゲートオン信号の出力タイミングを直接的に示す表示に限らず、ターゲット位置ＰＴとゲーティングウインドウＧＷとの位置関係による間接的な表示などでもよい。
【００４２】
図４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが比較可能に表示された画面の一例を示す図である。この図４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが一致する場合の例を示す。
【００４３】
表示制御部１２４は、例えば、入力・表示部１２０の領域Ａ１−１、Ａ１−２に、透視画像ＴＩ−１および透視画像ＴＩ−２を表示させることに代えて、第１ゲートオン信号の出力タイミングに関する画像Ｍ１と、第２ゲートオン信号の出力タイミングに関する画像Ｍ２とをそれぞれ表示させる。
【００４４】
画像Ｍ１は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置ＰＴと、ゲーティングウインドウＧＷとが透視画像ＴＩ−１に重畳表示された画像である。表示制御部１２４は、画像Ｍ１において、第１判定部１５０ａにより判定された第１ゲートオン信号が出力されるタイミング（ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まるタイミング）で、入力・表示部１２０にゲーティングウインドウＧＷの色（例えば、ゲーティングウインドウＧＷの外形を示す枠線の色）を変更させる。例えば、図中の（ａ）および（ｂ）のタイミングでは、ゲーティングウインドウＧＷの色が変更されておらず、第１ゲートオン信号が出力されていないことが分かる。一方で、図中の（ｃ）のタイミングでは、ゲーティングウインドウＧＷの色が変更されており、第１ゲートオン信号が出力されていることが分かる。これにより、医師などは、内部呼吸同期により治療ビームＢが照射されるタイミング（第１ゲートオン信号に基づいて治療ビームＢが照射されるタイミング）を確認することができる。
【００４５】
画像Ｍ２は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置ＰＴと、ゲーティングウインドウＧＷとが透視画像ＴＩ−１に重畳表示された画像である。表示制御部１２４は、画像Ｍ２において、第２判定部１５０ｂにより判定された第２ゲートオン信号が出力されるタイミング（ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まっているか否かに関わらない）で、入力・表示部１２０にゲーティングウインドウＧＷの色を変更させる。例えば、図中の（ａ）および（ｂ）のタイミングでは、ゲーティングウインドウＧＷの色が変更されておらず、第２ゲートオン信号が出力されていないことが分かる。一方で、図中の（ｃ）のタイミングでは、ゲーティングウインドウＧＷの色（例えば、ゲーティングウインドウＧＷの外形を示す枠線の色）が変更されており、第２ゲートオン信号が出力されていることが分かる。これにより、医師などは、外部呼吸同期により治療ビームＢが照射されると仮定した場合における治療ビームＢが照射されるタイミング（第２ゲートオン信号に基づいて治療ビームＢが照射されるタイミング）を確認することができる。
【００４６】
図５は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが比較可能に表示された画面の一例であって、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合の例を示す。この例は、第２ゲートオン信号の出力タイミングが第１ゲートオン信号の出力タイミングよりも早い場合の例である。この場合、表示制御部１２４は、画像Ｍ２において、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まる前のタイミング（図中の（ｂ）のタイミング）でも、第２判定部１５０ｂの判定結果に基づきゲーティングウインドウＧＷの色を変更させる。これにより、医師などは、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まる前に第２ゲートオン信号の出力が開始されることを知ることができる。一方で、図５中の画像Ｍ１は、図４に示す画像Ｍ１と同様である。すなわち、表示制御部１２４は、図５中の（ｂ）のタイミングでは、ゲーティングウインドウＧＷの色を変更させない。これにより、医師などは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なることを知ることができる。
【００４７】
なお、表示制御部１２４により領域Ａ１−１、Ａ１−２に表示される画像は、上記例に限定されない。表示制御部１２４は、透視画像ＴＩ−１および透視画像ＴＩ−２のそれぞれに対して、第１ゲートオン信号の出力タイミングに関する画像Ｍ１と、第２ゲートオン信号の出力タイミングに関する画像Ｍ２とを表示してもよい。
【００４８】
例えば、図６は、入力・表示部１２０のインターフェース画像ＩＭの別の一例を示す図である。インターフェース画像ＩＭは、領域Ａ１−１、領域Ａ１−２に加え、領域Ａ１−３、領域Ａ１−４を有してもよい。表示制御部１２４は、例えば、領域Ａ１−１に、透視画像ＴＩ−１と第１ゲートオン信号の出力タイミングとを示す画像Ｍ１を表示し、領域Ａ１−２に、透視画像ＴＩ−２と第１ゲートオン信号の出力タイミングとを示す画像Ｍ１を表示し、領域Ａ１−３に、透視画像ＴＩ−１と第２ゲートオン信号の出力タイミングとを示す画像Ｍ２を表示し、領域Ａ１−４に、透視画像ＴＩ−２と第２ゲートオン信号の出力タイミングとを示す画像Ｍ２を表示してもよい。
【００４９】
なお、ゲートオン信号が出力されることを示す表示は、ゲーティングウインドウＧＷの色を変更させることに限定されない。表示制御部１２４は、ゲートオン信号が出力される場合に、他の方法で画像の一部を変化させてもよい。例えば、表示制御部１２４は、ゲートオン信号が出力される場合に、ゲーティングウインドウＧＷの色を変更させることに代えて、または加えて、ゲーティングウインドウＧＷの内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更させてもよい。
【００５０】
図７は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが比較可能に表示された画面の別の一例を示す図である。図７は、領域Ａ２に表示される画像の一例を示す。この図７は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが一致する例を示す。表示制御部１２４は、例えば、第１ゲートオン信号の出力タイミングを時系列で表示した第１表示Ｓ１と、第２ゲートオン信号の出力タイミングを時系列で表示した第２表示Ｓ２とを表示する。第１表示Ｓ１および第２表示Ｓ２において、縦軸の「Ｈ」は、第１ゲートオン信号または第２ゲートオン信号が出力されている状態を示す。一方で、縦軸の「Ｌ」は、第１ゲートオン信号または第２ゲートオン信号が出力されていない状態を示す。第１表示Ｓ１および第２表示Ｓ２において、横軸は、時間の経過を示す。例えば、図中の破線矢印Ａは、第１ゲートオン信号の出力タイミングを示す波形および第２ゲートオン信号の出力タイミングを示す波形が時間の経過とともに進む方向を示す。
【００５１】
さらに、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号が出力中であることを示す表示Ｔ１と、第２ゲートオン信号が出力中であることを示す表示Ｔ２とを表示させてもよい。表示Ｔ１は、例えば、第１ゲートオン信号が出力されている間のみ表示される、または明るくなる。表示Ｔ２は、例えば、第２ゲートオン信号が出力されている間のみ表示される、または明るくなる。
【００５２】
さらに、表示制御部１２４は、センサ１５により検出された呼吸波形Ｗと、第２ゲートオン信号の出力タイミングの判定に用いられる閾値ＴＨとを示す表示Ｓ３を表示させてもよい。図７は、１つの閾値ＴＨが用いられ、呼吸波形Ｗの呼吸位相を示す検出値が閾値ＴＨ以下になった場合に、第２ゲートオン信号が出力される例を示す。
【００５３】
さらに、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号のゲートオン比率（第１ゲートオン比率）と、第２ゲートオン信号のゲートオン比率（第２ゲートオン比率）とをそれぞれ算出し、それらを比較可能に表示させてもよい。「ゲートオン比率」とは、ゲートオン信号が出力されている時間を、ゲートオン信号が出力されている時間とゲートオン信号が出力されていない時間との合計で除算した値である。すなわち、「ゲートオン比率」とは、治療ビームＢの照射を伴う治療が開始された後の経過時間のなかで、治療ビームＢが照射されている時間である。「ゲートオン比率」は、「照射時間率」の一例である。さらに、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの一致率と、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの不一致率とのうち少なくとも一方を算出し、それらを表示させてもよい。「第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの一致率」とは、例えば、第１ゲートオン信号の出力タイミングに対して第２ゲートオン信号の出力タイミングが重なる時間を、第１ゲートオン信号が出力されている時間で除算した値であるが、別の定義が用いられてもよい。また、「第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの不一致率」とは、例えば、第１ゲートオン信号の出力タイミングに対して第２ゲートオン信号の出力タイミングが重ならない時間を、第１ゲートオン信号が出力されている時間で除算した値であるが、別の定義が用いられてもよい。
【００５４】
また、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングでのターゲット位置ＰＴと、第２ゲートオン出力タイミングでのターゲット位置ＰＴとの誤差であるターゲット位置誤差を表示してもよい。ターゲット位置誤差は、数値で表示されてもよいし、グラフに表示されてもよい。また、ターゲット位置誤差は、最大値のみ表示されてもよい。
【００５５】
また、表示制御部１２４は、第２ゲートオン信号の出力タイミングに対応する範囲（第２ゲートオン信号が出力されている期間にターゲット位置ＰＴが存在する範囲）を透視画像ＴＩ上に表示してもよい。表示制御部１２４は、例えば、複数呼吸の第２ゲートオン信号の出力タイミングに対応する範囲のＡＮＤ領域またはＯＲ領域を表示してもよい。表示制御部１２４は、第２ゲートオン信号の出力タイミングに対応する範囲と、第１ゲートオン信号を出力するためのゲーティングウインドウＧＷとを比較可能に入力・表示部１２０に表示してもよい。これにより、医師などは、第２ゲートオン信号の出力タイミングに対応する範囲と、第１ゲートオン信号を出力するためのゲーティングウインドウＧＷと容易に比較することができる。
【００５６】
図８、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合の一例を示す図である。この例では、例えば、閾値ＴＨが最適な値に対して高く設定されているため、第２ゲートオン信号が出力される時間（期間）が、第１ゲートオン信号が出力される時間に比べて長くなっている。このような場合、本実施形態では、閾値調整部１５０ｃにより閾値ＴＨが自動調整され、第２ゲートオン信号の出力タイミングが第１ゲートオン信号の出力タイミングに近付けられる（図中の白矢印を参照）。
【００５７】
図９は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合の別の例を示す図である。図９は、位相調整部１５０ｅにより上記位相ずれが低減される例を示す。この例では、例えば、第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と、第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがあるため、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる。このような場合、本実施形態では、位相検出部１５０ｄにより上記位相ずれが検出される。そして、位相調整部１５０ｅにより第２ゲートオン信号の出力タイミングが自動調整され、上記位相ずれが低減される（例えば位相ずれが無くなる）（図中の白矢印を参照）。
【００５８】
なお、図９のような出力タイミングの調整は、出力タイミング自体を直接調整（ずらす）ことに代えて、閾値調整部１５０ｃにより閾値を調整することで行うこともできる。例えば、閾値調整部１５０ｃは、１つの閾値ＴＨを、２つの閾値（出力開始用閾値ＴＨｓおよび出力終了用閾値ＴＨｅ）に変更してもよい。出力開始用閾値ＴＨｓは、第２ゲートオン信号の出力開始のタイミングを決めるための閾値である。出力終了用閾値ＴＨｅは、第２ゲートオン信号の出力終了のタイミングを決めるための閾値である。本変形例では、出力開始用閾値ＴＨｓと出力終了用閾値ＴＨｅとは、別々の値に設定される。図９に示す例では、第２判定部１５０ｂは、呼吸波形の位相の検出値が出力開始用閾値ＴＨｓを下回る場合に、第２ゲートオン信号を出力すると判定する。一方で、第２判定部１５０ｂは、呼吸波形の位相の検出値が出力終了用閾値ＴＨｅを上回る場合に、第２ゲートオン信号を終了すると判定する。図９では、説明の便宜上、呼吸波形Ｗのなかで第２ゲートオン信号が出力される期間に含まれる部分を太線で示す。なお、出力開始用閾値ＴＨｓおよび出力終了用閾値ＴＨｅの各々は、元の閾値ＴＨよりも大きな値でもよく、小さな値でもよい。
【００５９】
図１０は、図９のように第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの間に位相ずれがある場合において、閾値調整部１５０ｃにより上記位相ずれが低減される例を示す。このような場合、例えば、閾値調整部１５０ｃにより閾値ＴＨが自動調整され、上記位相ずれが低減される（例えば位相ずれが無くなる）（図中の白矢印を参照）。なお、図９のような位相調整部１５０ｅによる位相ずれの低減と、図１０のような閾値調整部１５０ｃによる位相ずれの低減は、いずれか一方のみが行われてもよく、互いに組み合わせて行われてもよい。
【００６０】
以上説明した内部呼吸同期から外部呼吸同期への切り替えを支援するための出力制御部１５０および表示制御部１２４の制御は、治療前の確認段階で行われてもよいし、治療中、すなわち内部呼吸同期により被検体Ｐに治療ビームＢが照射されている状態で行われてもよいし、内部呼吸同期による治療ビームＢの照射スケジュールがひと区切り付いた時点（一日の治療の途中で治療装置１０を停止させた状態）で行われてもよい。治療中に上記制御が行われる場合は、治療に用いられている透視画像ＴＩ、ターゲット位置ＰＴ、および呼吸波形などの情報に基づき、出力制御部１５０および表示制御部１２４の上記制御が行われてもよい。治療前の確認段階や、治療装置１０を停止させた状態で上記制御が行われる場合は、透視画像ＴＩ、ターゲット位置ＰＴ、および呼吸波形などの情報は、確認段階やそれまでの治療中に取得されて記憶部１６０に記憶されている情報が用いられる。
【００６１】
＜治療の流れ＞
以下、治療システム１における治療の流れについて説明する。治療システム１は、例えば、計画段階、位置決め段階、準備段階、確認段階、治療段階の複数の段階に分けて行われる。また、治療システム１は、例えば、内部呼吸同期であるマーカレス追跡およびマーカ追跡、外部呼吸同期の３つのモードを切り替えて治療を行うことができる。マーカレス追跡には、テンプレートマッチング法や、機械学習を用いた手法などがある。以下では、テンプレートマッチング法を用いたマーカレス追跡について説明し、照射方法としてゲーテッド照射法を採用するものとして説明する。医用装置１００は、テンプレートマッチング法と、機械学習を用いた手法とを切り替え可能であってもよい。
【００６２】
［計画段階］
計画段階において、まず、被検体ＰのＣＴ撮影が行われる。ＣＴ撮影では、様々な呼吸位相毎に、様々な方向から被検体Ｐが撮影される。次に、ＣＴ撮影の結果に基づいて４ＤＣＴ画像が生成される。４ＤＣＴ画像は、三次元のＣＴ画像（前述した三次元ボリュームデータの一例）を時系列にｎ個並べたものである。このｎ個および時系列画像の時間間隔を乗算して求められる期間は、例えば、呼吸位相が１周期分変化する期間をカバーするように設定される。４ＤＣＴ画像は、記憶部１６０に格納される。
【００６３】
次に、医師や放射線技師などが、ｎ個のＣＴ画像のうち、例えば１つのＣＴ画像に対して、輪郭を入力する。この輪郭は、患部である腫瘍の輪郭や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭などである。次に、例えば画像処理部１３６が、デフォーマブルレジストレーションによって、ｎ個のＣＴ画像のそれぞれについて輪郭を設定する。この場合、画像処理部１３６は、例えば、各ＣＴ画像に含まれる２つ以上の特徴的な要素の位置がｎ個のＣＴ画像においてどのように変化するかに基づき、ｎ個のＣＴ画像における患部や臓器の移動を推定し、ｎ個のＣＴ画像において推定された患部や臓器の移動を反映した位置に患部や臓器の輪郭を展開する。
【００６４】
次に、治療計画が決定される。治療計画とは、設定された輪郭情報に基づいて、患部がどの位置にあるときに、どこに、どの方向から、どれだけの治療ビームＢを照射するかを規定するものであり、ゲーテッド照射法や追尾照射法などの治療法に応じて決定される。なお、計画段階の処理の一部または全部は、外部装置によって実行されてもよい。例えば、４ＤＣＴ画像を生成する処理は、ＣＴ装置によって実行されてもよい。
【００６５】
ここで、腫瘍の輪郭で区画される領域や、その領域の重心、或いは被検体Ｐの特徴箇所の位置などがターゲット位置ＰＴとなる。更に、治療計画において、ターゲット位置ＰＴがどの位置にあれば治療ビームＢを照射してよいかが決定される。デフォーマブルレジストレーションによって輪郭が設定された際に、ターゲット位置ＰＴに対してマージンが自動的に、または手動で設定され、マージンを反映させてゲーティングウインドウが設定される。このマージンは、装置や位置決めの誤差などを吸収するためのものである。
【００６６】
［位置決め段階］
位置決め段階においては、寝台位置の調整が行われる。被検体Ｐは寝台１１に寝かされ、シェルなどで固定される。まず、寝台位置の粗い調整が行われる。この段階において、作業者が、被検体Ｐの位置と姿勢を目視で確認し、照射門１４からの治療ビームＢが当たりそうな位置へ寝台１１を動かす。これにより、寝台１１の位置が粗く調整される。次に、寝台位置を細かく調整するために利用する透視画像ＴＩが撮影される。例えば、３Ｄ−２Ｄレジストレーションが行われる場合は透視画像ＴＩが撮影される。透視画像ＴＩは、例えば被検体Ｐが息を吐き切ったタイミングで撮影される。寝台１１の位置は粗く調整済みであるため、透視画像ＴＩには、被検体Ｐの患部付近が写っている。
【００６７】
３Ｄ−２Ｄレジストレーションが行われる場合、この段階において、放射線源１２−１、１２−２、検出器１３−１、１３−２、および被検体Ｐの治療計画情報を使用して三次元ボリュームデータからＤＲＲ画像が生成される。ＤＲＲ画像と透視画像ＴＩに基づいて寝台移動量が算出され、寝台１１が移動させられる。透視画像ＴＩの撮影、補正部１３１による補正、寝台移動量算出、寝台１１の移動を繰り返すことで、寝台１１の位置が細かく調整される。
【００６８】
［準備段階］
位置決め段階が終了すると、準備段階に移行する。まず４ＤＣＴ画像から各位相のＤＲＲ画像が作成される。ＤＲＲ画像の作成は４ＤＣＴ画像撮影以降であればいつ実施してもよい。このとき、治療計画において設定されたゲーティングウインドウＧＷを射影した位置がＤＲＲ画像上のゲーティングウインドウＧＷとして設定される。準備段階では、まず参照画像を作成するための透視画像ＴＩの撮影が行われる。透視画像ＴＩは、例えば、被検体Ｐの２呼吸分をカバーするように撮影される。また、被検体Ｐが深呼吸を行う間、被検体Ｐの外部呼吸波形が、透視画像ＴＩと同期してセンサ１５により取得される。取得された外部呼吸波形は、表示制御部１２４により入力・表示部１２０に表示される。撮影された透視画像ＴＩには、外部呼吸波形から求められる被検体Ｐの呼吸位相に基づく追跡値が対応付けられる。
【００６９】
また、この段階において、ＤＲＲ画像とＤＲＲ画像上のターゲット位置ＰＴの情報から、透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴとの関係が学習され、さらに、医師によるターゲット位置ＰＴの修正が受け付けられる。そして、ターゲット位置ＰＴが学習された透視画像ＴＩの中から、追跡値に基づいて、一つ以上のテンプレートＴ（参照画像）が選択される。例えば、テンプレートＴは、透視画像Ｔ１の一部を切り出すことで得られる。テンプレートＴは、透視画像ＴＩの特徴的な一部を切り出したものであってよい。また、テンプレートＴは、透視画像ＴＩから切り出された画像に対して、濃淡を強くするなど所定の処理が行われることで得られてもよい。ターゲット位置ＰＴの学習は、計画段階から治療段階までの間の、いずれのタイミングで実施されてもよい。例えば、被検体Ｐの２呼吸分の透視画像ＴＩうち、前半の１呼吸分の透視画像ＴＩからテンプレートを作成した場合、そのテンプレートを使用して、後半の１呼吸分の透視画像ＴＩでターゲットの追跡ができるか確認してもよい。その際、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示してもよい。
【００７０】
［確認段階］
そして、再度、透視画像ＴＩの撮影が開始される。ターゲット位置特定部１４０は、時系列で入力される透視画像ＴＩに対してテンプレートＴとのマッチングを行い、透視画像ＴＩに対してターゲット位置ＰＴを割り付ける。表示制御部１２４は、透視画像ＴＩを動画として入力・表示部１２０に表示させながら、ターゲット位置ＰＴが割り付けられた透視画像ＴＩのフレームにターゲット位置ＰＴを重畳表示させる。この結果、医師などによりターゲット位置ＰＴの追跡結果が確認される。
【００７１】
この際に、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示する。出力制御部１５０は、透視画像ＴＩ−１、ＴＩ−２の双方に関して、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウ内に収まっているか否かを判定する。治療段階では、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号が治療装置１０に出力されるのであるが、準備段階では、ゲートオン信号の出力の有無が統括制御部１１０を介して表示制御部１２４に伝えられる。表示制御部１２４は、動画の表示に併せてゲートオン信号の出力の有無を入力・表示部１２０に表示させる。この結果、医師などによりゲートオン信号の出力タイミングが確認される。
【００７２】
［治療段階］
治療段階では、出力制御部１５０が、透視画像ＴＩ−１、ＴＩ−２の双方に関して、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まっている場合にゲートオン信号（第１ゲートオン信号）を治療装置１０に出力する。これによって、治療ビームＢが被検体Ｐの患部に照射され、治療が行われる。なお、ターゲット位置ＰＴが患部の位置である場合には、追跡したターゲット位置がゲーティングウィンドウ内に収まっている場合に治療ビームＢが照射され、ターゲット位置ＰＴが被検体Ｐの特徴箇所の位置である場合には、予め学習されたターゲット位置ＰＴと患部の位置との関係に基づいて、ターゲット位置ＰＴから導出された患部の位置がゲーティングウィンドウ内に収まっている場合に治療ビームＢが照射される。なお、これらの複合手法によって患部の位置に治療ビームＢが照射されてもよい。すなわち、ターゲット位置ＰＴとして患部の位置と、特徴箇所の位置とをそれぞれ設定しておき、患部が第１ゲーティングウインドウに収まり、特徴箇所が第２ゲーティングウインドウに収まる場合に治療ビームＢを照射するようにしてもよい。なお、「ターゲット位置ＰＴが患部の位置である場合において、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウ内に収まっている場合」と、「ターゲット位置ＰＴが被検体Ｐの特徴箇所の位置である場合において、ターゲット位置ＰＴから導出された患部の位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合」の各々は、「所定の対象が照射可能範囲に収まっている場合」の一例であり、「ターゲット位置と照射可能範囲とが所定の関係を満たす場合」の一例である。本実施形態では、「ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウ内に収まる場合」を例として説明しているが、各所におけるこの記載は、「所定の対象がゲーティングウインドウに収まっている場合」と読み替えられてもよい。
【００７３】
次に、内部呼吸同期から外部呼吸同期へ切り替える場合に行われる医用装置１００の処理の流れについて説明する。図９は、内部呼吸同期から外部呼吸同期へ切り替える場合に行われる医用装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここでは、内部呼吸同期による治療中（第１ゲートオン信号に基づいて治療ビームＢが照射されている状態）において内部呼吸同期から外部呼吸同期へ切り替える場合を説明する。
【００７４】
まず、第１判定部１５０ａがターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置ＰＴに基づき第１ゲートオン信号の出力タイミングを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、第１判定部１５０ａは、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まる場合に、第１ゲートオン信号を出力すると判定する。出力制御部１５０は、第１判定部１５０ａの判定結果に基づき、治療装置１０に第１ゲートオン信号を出力する。これにより、被検体Ｐに治療ビームＢが照射される。
【００７５】
このＳ１０２と略同時に、第２判定部１５０ｂは、被検体Ｐの呼吸波形に基づいて治療ビームＢを照射すると仮定した場合に、呼吸波形に基づいて治療装置１０に第２ゲートオン信号を出力するタイミングを判定する（ステップＳ１０４）。そして、表示制御部１２４は、第１判定部１５０ａにより判定された第１ゲートオン信号の出力タイミングと、第２判定部１５０ｂにより判定された第２ゲートオン信号の出力タイミングとを、入力・表示部１２０の表示画面に比較可能に表示させる（ステップＳ１０６）。これにより、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが一致しているか否かが医師などによって確認可能になる。
【００７６】
切替許可部１５０ｆは、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値（許容範囲）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値（許容範囲）よりも大きい場合、位相検出部１５０ｄは、第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがあるか否を判定する（ステップＳ１１０）。
【００７７】
位相検出部１５０ｄにより第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがある（またはある閾値よりも大きい）と判定された場合、位相調整部１５０ｅは、上記位相ずれを小さくするように（例えば位相ずれを無くすように）、第２ゲートオン信号の出力タイミングに関する位相と閾値とのうちいずれか一方または両方を補正する（ステップＳ１１２）。この場合、本フローは、Ｓ１０６の前に戻り、再びＳ１０６の処理が行われる。これにより、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと、位相ずれ調整後の第２ゲートオン信号の出力タイミングとを、入力・表示部１２０の表示画面に比較可能に表示させる。これにより、第１ゲートオン信号の出力タイミングと、位相ずれ調整後の第２ゲートオン信号の出力タイミングとが一致するか否かが医師などによって確認可能になる。そして、再びＳ１０８の判定処理が行われる。
【００７８】
一方で、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値（許容範囲）よりも大きく、且つ、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２のゲートオン信号の出力タイミングとの間に位相ずれが無い（またはある閾値よりも小さい）場合、閾値調整値１５０ｃは、第２ゲートオン信号の出力タイミングを第１ゲートオンの出力タイミングに近付けるように閾値ＴＨを補正する（ステップＳ１１４）。この場合、本フローは、Ｓ１０６の前に戻り、再びＳ１０６の処理が行われる。これにより、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと、閾値ＴＨが調整された後の第２ゲートオン信号の出力タイミングとを、入力・表示部１２０の表示画面に比較可能に表示する。これにより、第１ゲートオン信号の出力タイミングと、閾値ＴＨ調整後の第２ゲートオン信号の出力タイミングとが一致するか否かが医師などによって確認可能になる。そして、再びＳ１０８の判定処理が行われる。
【００７９】
第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値（許容範囲）以下の場合、切替許可部１５０ｆは、内部呼吸同期に基づき治療ビームＢが照射される第１照射モードから、外部呼吸同期に基づき治療ビームＢが照射される第２照射モードへの切り替えを許可する（ステップＳ１２２）。これにより、入力操作取得部１２２は、第１照射モードから第２照射モードへの切り替えを示す操作者の切り替え操作を受け付ける（ステップＳ１２４）。
【００８０】
出力制御部１５０は、入力操作取得部１２２に対する操作者の上記切り替え操作の有無を判定する（ステップＳ１２６）。出力制御部１５０は、入力操作取得部１２２に対する操作者の上記切り替え操作が無い場合、入力操作取得部１２２に対する切り替え操作の入力を継続的に監視する。一方で、出力制御部１５０は、入力操作取得部１２２に対する操作者の上記切り替え操作があった場合、治療装置１０に第１ゲートオン信号を出力することに代えて、治療装置１０に第２ゲートオン信号を出力する。これにより、第１照射モードから第２照射モードへの切り替えが行われる（ステップＳ１２８）。なお、本実施形態では、操作者による切り替え操作が行われるものとして記載したが、第１照射モードから第２照射モードへの切り替えは、Ｓ１２２の許可に基づいて出力制御部１５０により自動的に行われてもよい。
【００８１】
表示制御部１２４は、確認画像および治療画像において、ゲートオン信号を出力する際（確認段階では出力する条件が成立した際）に、ゲーティングウインドウＧＷの色（例えば、ゲーティングウインドウＧＷの外形を示す枠線の色）を変更するようにしてもよい。例えば、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まっていない場合に第１の色、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれか一方のみにおいてターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に第２の色、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２の双方においてターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に（すなわちゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に）第３の色でゲーティングウインドウＧＷの枠線を表示してよい。また、透視画像ＴＩ−１とＴＩ−２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まっていない場合には、エラーアイコンを表示してもよい。
【００８２】
また、表示制御部１２４は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、ゲーティングウインドウＧＷの内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更してもよい。更に、医用装置１００は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、音または振動で通知する通知部１２６を備えてもよい。
【００８３】
以上のような構成によれば、信頼性をより高く感じる医用装置１００を提供することができる。すなわち、本実施形態では、出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まる場合に治療装置１０に第１ゲートオン信号を出力し、被検体Ｐの呼吸波形に基づいて治療ビームＢを照射すると仮定した場合に、被検体Ｐの呼吸波形に基づいて治療装置１０に第２ゲートオン信号を出力するタイミングを判定する。表示制御部１２４は、出力制御部１５０により判定された第１ゲートオン信号と第２ゲートオン信号との出力タイミングを比較可能に表示する。このような構成によれば、医師などは、内部呼吸同期による場合のゲートオン信号の出力タイミングと、外部呼吸同期による場合のゲートオン信号の出力タイミングとを容易に比較して確認することができる。これにより、医師などは、より高い安心感を持って、内部呼吸同期による照射モードから外部呼吸同期による照射モードに治療装置１０の動作モードを切り替えることができる。
【００８４】
本実施形態では、出力制御部１５０は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合、第２ゲートオン信号の出力タイミングを第１ゲートオン信号の出力タイミングに近付けるように、第２ゲートオン信号の出力タイミングの判定に用いられる少なくとも１つの閾値を自動、または操作者の手動操作により調整する。このような構成によれば、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとが異なる場合に、内部呼吸同期による第１ゲートオン信号の出力タイミングに基づき、第２ゲートオン信号の出力タイミングを補正することができる。これにより、外部呼吸同期により治療を行う場合でも、内部呼吸同期と同レベルの高精度の治療を続けることができる。
【００８５】
本実施形態では、出力制御部１５０は、第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがある場合に、上記位相ずれを小さくするように第２ゲートオン信号の出力タイミングを自動、または操作者の手動操作により調整する。このような構成によれば、第１ゲートオン信号の出力タイミングの位相と第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相との間に位相ずれがある場合に、内部呼吸同期による第１ゲートオン信号の出力タイミングに基づき、第２ゲートオン信号の出力タイミングの位相を補正することができる。これにより、外部呼吸同期により治療を行う場合でも、内部呼吸同期と同レベルの高精度の治療を続けることができる。
【００８６】
本実施形態では、表示制御部１２４は、第１ゲートオン信号が出力されている時間に基づいて得られる第１ゲートオン比率と、第２ゲートオン信号が出力されている時間に基づいて得られる第２ゲートオン比率とを比較可能に表示する。このような構成によれば、第１ゲートオン比率と第２ゲートオン比率との比較にも基づき、ゲートオン比率も考慮して内部呼吸同期による治療から外部呼吸同期による治療への切り替えを検討することができる。これにより、医用装置１００の利便性を高めることができる。
【００８７】
本実施形態では、出力制御部１５０は、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが閾値以下の場合に、第２ゲートオン信号を治療装置１０に出力する照射モードへの切り替えを許可する。このような構成によれば、第１ゲートオン信号の出力タイミングと第２ゲートオン信号の出力タイミングとの違いが許容範囲から外れている場合に、外部呼吸同期への切り替えを制限することができる。これにより、医用装置１００の信頼性をより高く訴求することができる。
【００８８】
本実施形態では、出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まる場合に治療装置１０に第１ゲートオン信号を出力し、被検体Ｐの呼吸波形に基づいて治療ビームＢを照射すると仮定した場合に、被検体Ｐの呼吸波形に基づいて治療装置１０に第２ゲートオン信号を出力するタイミングを判定する。表示制御部１２４は、ターゲット位置ＰＴおよびゲーティングウインドウＧＷを被検体Ｐの透視画像ＴＩに重畳した画像Ｍ２を入力・表示部１２０に表示するとともに、出力制御部１５０により判定された第２ゲートオン信号を出力するタイミングで画像Ｍ２の一部を変化させる。このような構成によれば、医師などが、内部呼吸同期により導出されたターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷ内に収まるタイミングと、外部呼吸同期による場合のゲートオン信号の出力タイミングとを容易に比較して確認することができる。これにより、医師などは、より高い安心感を持って、内部呼吸同期による照射モードから外部呼吸同期による照射モードに治療装置１０の動作モードを切り替えることができる。
【００８９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、表示制御部は、内部呼吸同期により導出された第１ゲートオン信号と、外部呼吸同期により導出された第２ゲートオン信号との出力タイミングを比較可能に表示する。このような構成によれば、医用装置１００の信頼性をより高く訴求することができる。
【００９０】
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】
【００９１】
１０…治療装置、１５…センサ、１００…医用装置、１２４…表示制御部、１３０…取得部、１４０…ターゲット位置特定部、１５０…出力制御部、Ｐ…被検体、ＴＩ、ＴＩ−１、ＴＩ−２…透視画像、ＰＴ…ターゲット位置、ＧＷ…ゲーティングウインドウ
【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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