(57)【要約】【課題】放射線治療における透視画像を用いたベッド位置決めにおいて、治療時における被検体の変形に対応することができる放射線治療装置を提供する。【解決手段】被検体１３０をＸ線により撮像して透視画像を生成するＸ線撮像装置と、治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像上に位置決め基準領域５２０を設定する設定部４２１と、治療計画ＣＴ画像の基準領域５２０以外を変形させた変形ＣＴ画像を生成する変形部４２２と、変形ＣＴ画像をＸ線撮像装置の体系を模擬して投影して投影画像を生成する投影部４２３と、投影画像とＸ線撮像装置によって撮像したＸ線透視画像との一致度を評価する評価部４２４と、を備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的領域に対して放射線を照射する放射線治療装置であって、
前記標的領域を有する被検体の位置決め動作が可能な、前記被検体をのせるベッドと、
前記被検体をＸ線により撮像して透視画像を生成する透視部と、
治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像上に位置決め基準領域を設定し、前記治療計画ＣＴ画像の前記基準領域以外を変形させた変形画像を生成し、前記変形画像を前記透視部の体系を模擬して投影して投影画像を生成し、前記投影画像と前記透視部によって撮像したＸ線透視画像との一致度を評価する演算装置と、を備える
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線治療装置において、
前記演算装置は、前記位置決め基準領域を設定する設定部、前記変形画像を生成する変形部、前記投影画像を生成する投影部、前記投影画像と前記Ｘ線透視画像との一致度を評価する評価部、を有する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記演算装置は、適切な投影画像と前記透視画像とを基に前記ベッドの位置決め計算を行う位置決め部を更に有する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項４】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記投影画像と、その投影画像の変形度合いを表示する表示部を更に備える
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項５】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記演算装置は、複数の前記治療計画ＣＴ画像と前記投影画像との組を読み込み、変形のパターンを学習データとして機械学習する機械学習部を更に有し、
前記変形部は、前記機械学習部によって学習した変形のパターンに基づいて前記治療計画ＣＴ画像の前記基準領域以外を変形させて変形画像を生成する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項６】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記変形部による前記治療計画ＣＴ画像の変形のさせ方を指定する指定部を更に備える
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項７】
請求項４に記載の放射線治療装置において、
前記表示部は、前記変形度合いが予め指定された閾値よりも大きい場合は、警告を表示する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項８】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記位置決め基準領域を指定する入力部を更に備える
ことを特徴とする放射線治療装置。
【請求項９】
請求項２に記載の放射線治療装置において、
前記透視部は、前記被検体を少なくとも２方向以上から撮像し、
前記投影部は、前記透視部の体系を模擬して少なくとも２方向以上から投影する
ことを特徴とする放射線治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子やＸ線などの放射線を腫瘍等の患部に照射して治療する放射線治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「画像処理部と、表示部とを備え、画像処理部は、治療計画装置で生成された、断層画像として予め撮像された治療計画画像と、標的及び／又は危険臓器を含む関心領域の情報とを入力し、断層撮像装置にて撮像された、放射線を照射するための位置決め用の位置決め画像を入力し、治療計画画像と位置決め画像との位置合せを行い、位置合わせされた治療計画画像と位置決め画像との間の全体画像の変形及び部分画像の変形をそれぞれ表す第１及び第２の変形パラメータを計算し、治療計画画像の関心領域と位置決め画像の関心領域との移動を表す移動量パラメータを計算し、第１及び第２変形パラメータおよび移動量パラメータに基づき、ベッドの位置移動量及び回転量を表す位置決めパラメータを算出し、第１の変形パラメータを表す画像、第２の変形パラメータを表す画像、移動量パラメータを表す画像、位置決めパラメータを表す画像のいずれかひとつ又は複数を表示部に表示し、ベッドを移動及び回転させるために位置決めパラメータを出力する」放射線治療装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線治療においては、治療時にベッド上の被検体をＸ線透視撮像し、撮像された画像と治療計画の基準画像との比較により、被検体位置が計画と一致するようベッドを位置決めしている。
【０００５】
粒子線治療やＸ線ＩＭＲＴ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒａｐｙ）などでは、標的に集中した線量分布が実現可能であることから、位置決めにおいても標的位置を計画と高精度で一致させる必要がある。
【０００６】
このように標的位置を高精度に位置決めするためには、被検体の平行移動３自由度、回転３自由度の計６自由度について計画と治療時のずれを算出することが求められる。また、治療時間短縮のために、計算時間が短い算出方法が求められている。
【０００７】
ここで、治療計画は治療前に予め撮像された３次元画像に対して行われる。この３次元画像には典型的には複数のスライスで構成されるＸ線ＣＴ画像が用いられており、治療計画では３次元画像に写った被検体と放射線照射装置に対する位置関係が計画される。
【０００８】
治療時における被検体位置と放射線照射装置の位置関係は、放射線照射装置と位置関係が既知のＸ線撮像装置によって撮像した被検体のＸ線透視画像により確認されている。Ｘ線透視画像を用いるのは、被検体の内部構造を基準として位置決めするためである。Ｘ線透視画像は、直交する２方向から別々の撮像装置で撮像される。
【０００９】
治療計画３次元画像に写った被検体とＸ線透視画像に写った被検体との位置関係を画像から決定することで、治療時の放射線照射装置と被検体の位置関係の計画からのずれ量を検出することが可能となる。
【００１０】
治療計画３次元画像とＸ線透視画像との比較では、治療計画３次元画像から計画された放射線治療装置との位置関係を元にＸ線透視画像を数値的にシミュレーションによって生成するＤＲＲ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒａｃｔｅｄ  Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）を生成し、治療時のＸ線透視画像とを比較している。
【００１１】
比較の際に被検体が完全に治療計画時と同一の形状をしていれば、ベッドの位置を調整する事でＤＲＲとＸ線透視画像とが完全に一致する状態が得られる。しかしながら、被検体は通常は変形し得るため、画像全体が一致する事はまれであり、非常に困難である。
【００１２】
ベッド位置決めにおいて、被検体の変形が有っても位置合わせ計算を可能とする方法として、上述した特許文献１に記載のような技術がある。この技術により、断層画像を用いた被検体の変形に対応したベッド位置決めが可能となる。
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術は断層撮像装置にて撮像された３次元画像と治療計画画像とを比較するものである。ここで、治療直前や放射線照射中（治療中）等の治療時に３次元画像を取得すると撮影に時間を要する事から、治療時間を短縮するために特許文献１に記載の技術の替わりに治療時の変形に対応する技術が求められる。
【００１４】
本発明は、放射線治療における透視画像を用いたベッド位置決めにおいて、治療時における被検体の変形に対応することができる放射線治療装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、標的領域に対して放射線を照射する放射線治療装置であって、前記標的領域を有する被検体の位置決め動作が可能な、前記被検体をのせるベッドと、前記被検体をＸ線により撮像して透視画像を生成する透視部と、治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像上に位置決め基準領域を設定し、前記治療計画ＣＴ画像の前記基準領域以外を変形させた変形画像を生成し、前記変形画像を前記透視部の体系を模擬して投影して投影画像を生成し、前記投影画像と前記透視部によって撮像したＸ線透視画像との一致度を評価する演算装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放射線治療における透視画像を用いたベッド位置決めにおいて、治療時における被検体の変形にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の放射線治療装置のシステム概要を示す図である。
【図２】実施例１の放射線治療装置の表示装置における表示画面の一例を示す図である。
【図３】実施例１の放射線治療装置におけるベッド移動量の算出処理フローを示す図である。
【図４】実施例１の放射線治療装置における画像変形の概要を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２の放射線治療装置における画像変形のパターンの一例を説明する図である。
【図６】本発明の実施例３の放射線治療装置における画像変形を指定する画面の一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施例４の放射線治療装置における変形パターンの機械学習の様子を示す図である。
【図７Ｂ】実施例４の放射線治療装置における学習結果を利用した変形パターンの選択の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施例５の放射線治療装置における警告画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の放射線治療装置の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１９】
＜実施例１＞  
本発明の放射線治療装置の実施例１について図１乃至図４を用いて説明する。最初に、放射線治療装置の全体構成の概要について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例１の放射線治療装置のシステム概要を示す図である。図２は表示装置における表示画面の一例を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、放射線治療装置１は、ベッド１２０上の被検体１３０内の標的領域に対して治療放射線照射装置１００から治療放射線を照射する装置である。
【００２１】
治療放射線照射装置１００は、例えば、陽子を標的領域に照射する陽子線照射装置であり、図１に示すように、陽子線発生装置１０１、陽子ビームを輸送するビーム輸送系１０２、照射ノズル１０３、等を備える。
【００２２】
なお、治療放射線照射装置１００が陽子線照射装置を例に説明したが、本発明の治療放射線照射装置１００は、炭素線などの陽子線以外の粒子線、Ｘ線、電子線などを照射する照射装置とすることができる。例えば、Ｘ線を用いる場合、放射線照射装置はＸ線発生装置、ビーム輸送系、照射ノズルから構成される。
【００２３】
全体制御装置１０は、治療放射線照射装置１００、Ｘ線撮像装置、ベッド１２０、画像サーバ３１０、表示装置５００等に接続されており、治療放射線照射装置１００、Ｘ線撮像装置、ベッド１２０等の放射線治療装置１内の各機器の動作を制御する。全体制御装置１０は、位置決め計算装置４００、Ｘ線透視画像撮像制御装置２４０、治療制御装置９００等を有している。
【００２４】
標的領域を有する被検体１３０を載せるベッド１２０は全体制御装置１０内の治療制御装置９００からの指示に基づき、直交する３軸の方向へ移動することができ、さらにそれぞれの軸を中心として回転することができる。これらの移動と回転により、被検体１３０の位置を所望の位置に移動することができる。
【００２５】
３次元画像撮像装置３００は、治療計画時に被検体１３０のＣＴ画像を撮像する。撮像された画像は画像サーバ３１０に保存される。
【００２６】
治療時における被検体１３０をＸ線により撮像して透視画像を生成するＸ線撮像装置は、被検体１３０を２方向から撮像するよう構成されている。
【００２７】
具体的には、Ｘ線撮像装置は、被検体１３０内の標的領域のＸ線透視画像を取得するＸ線管２００と検出器２１０からなる第１撮像装置、第１撮像装置とは異なる方向から被検体１３０内の標的領域のＸ線透視画像を取得するＸ線管２２０と検出器２３０からなる第２撮像装置、およびこれら各装置の動作を制御するＸ線透視画像撮像制御装置２４０とを備えている。
【００２８】
第１撮像装置と第２撮像装置は、それぞれのＸ線の経路が交差するように設置されている。なお、第１撮像装置と第２撮像装置は、互いに直交する方向に設置されることが好ましいが、直交していなくてもよい。
【００２９】
なお、Ｘ線撮像装置は、被検体１３０内の標的領域のＸ線透視画像を取得するＸ線管と検出器からなる撮像装置を回転させて逐次的にＸ線透視画像を撮像する装置とすることができる。更に、複数台、または複数方向からＸ線透視画像を取得する場合に限られず、１台の撮像装置によって１方向からの撮像とすることも可能である。
【００３０】
位置決め計算装置４００は、通信部４１０、演算器４２０、メモリ４３０を備えており、治療計画の作成時に撮像した３次元の治療計画ＣＴ画像と、治療時に撮像した２次元の透視画像との中に描出された標的領域の位置合せ演算処理を実行する装置である。
【００３１】
通信部４１０は、画像サーバ３１０やＸ線透視画像撮像制御装置２４０、治療制御装置９００などとのデータの送受信を管理する。
【００３２】
メモリ４３０は、通信部４１０によって送受信されるデータを記憶する。例えば、治療計画ＣＴ画像や、被検体１３０の体内構造の配置を確認するために治療時に２方向のＸ線撮像装置で取得された透視画像、後述する演算器４２０で算出する各種画像などのデータを記憶する。
【００３３】
演算器４２０は、設定部４２１、変形部４２２、投影部４２３、評価部４２４、位置決め部４２５を有している。
【００３４】
設定部４２１は、治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像上に位置決め基準領域５２０を設定する。この位置決め基準領域５２０は、変形が通常生じない骨等の領域とすることが望ましい。
【００３５】
また、基準領域５２０の設定は後述するように入力装置６００を用いて操作者が入力する場合に限られず、設定部４２１において治療計画ＣＴ画像を解析し、自動で設定することも可能である。
【００３６】
変形部４２２は、基準領域５２０が設定されると、指定された基準領域５２０を固定したまま、治療計画ＣＴ画像中の基準領域５２０以外の画像を変形させた変形ＣＴ画像を生成する。
【００３７】
投影部４２３は、先に生成した変形ＣＴ画像に対して第１撮像装置の体系を模擬したＸ線撮像体系において取得されるＸ線透視画像を数値的にシミュレーションによって生成するＤＲＲ（以下、投影画像と記載）を生成する。また、先に生成した変形ＣＴ画像に対して第２撮像装置の体系を模擬したＸ線撮像体系において取得される投影画像を生成する。生成した投影画像はメモリ４３０に保存する。この際、変形ＣＴ画像を生成する際の変形量もメモリ４３０に保存することが望ましい。
【００３８】
評価部４２４は、メモリ４３０に保存された、複数の投影画像と、Ｘ線撮像装置によって取得したＸ線透視画像とを表示装置５００の表示画面５１０に比較表示させる（図４等）。更に、これらの画像の一致度を比較するための指標として規格化相関係数等の画像類似度を演算し、表示させる。操作者は、この表示画面を参照することで複数の投影画像とＸ線透視画像との一致度を比較することが可能となる。
【００３９】
位置決め部４２５は、操作者によって適切な投影画像が選択された場合に、選択された適切な投影画像と透視画像との差分からベッド１２０の位置決め計算として、ベッド１２０の移動量を算出する。
【００４０】
表示装置５００は、治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像や、変形ＣＴ画像、投影画像などの各種画像を図２に示すような表示画面５１０として表示する装置であり、例えは液晶ディスプレイ等から構成される。
【００４１】
操作者は、表示画面５１０に表示されたＣＴ画像５１５に対し、入力装置６００を用いて位置決めの基準となる基準領域５２０を指定すると、演算器４２０の設定部４２１は、ＣＴ画像５１５に基準領域５２０を設定する。
【００４２】
入力装置６００は、位置決め計算装置４００の設定部４２１において設定する位置決め基準領域５２０を指定する装置である。
【００４３】
以下、本実施例の放射線治療装置１におけるベッド１２０の位置決めの処理の流れについて図３および図４を用いて説明する。図３はベッド移動量の算出処理フローを示す図である。図４は画像変形の概要を説明する図である。
【００４４】
位置決め計算装置４００は、操作者の指示により、予め３次元画像撮像装置３００で撮像され画像サーバ３１０に保存された被検体１３０の治療計画ＣＴ画像のデータを、通信部４１０を通して取得し、メモリ４３０に保存する（ステップＳ１００）。
【００４５】
次いで、治療時に、ベッド１２０に乗せられた被検体１３０のＸ線透視画像を撮像する（ステップＳＳ１５０）。Ｘ線透視画像は、第１撮像装置及び第２撮像装置の２つの装置によって撮像される。撮像された画像はＸ線画像撮像制御装置から位置決め計算装置４００に送られ、位置決め計算装置４００は通信部４１０で受信し、演算器４２０を介してメモリ４３０に保存する。
【００４６】
次に操作者が表示装置５００の表示画面５１０上に表示されたＣＴ画像５１５に対して、入力装置６００を操作して、基準領域５２０を設定する（ステップＳ２００）。通常、ＣＴ画像の複数のスライス面上に２次元の領域を入力する事で、それらを連結した３次元領域を指定する。
【００４７】
次に、操作者が表示画面５１０上の計算開始ボタン５３０を押下する事で、位置決め計算装置４００の演算器４２０は計算を開始する（ステップＳ３００）。
【００４８】
次に、位置決め計算装置４００上のメモリ４３０に保存されている治療計画ＣＴ画像を演算器４２０によって変形させ、変形ＣＴ画像を生成する（ステップＳ４００）。ＣＴ画像の変形では、基準領域５２０を固定し、その外側の領域を変形させる。
【００４９】
本ステップＳ４００における変形は、基本的には、図４に示すように、３次元的に制御点５４０を３次元格子状に設定し、その制御点５４０を元の位置から変移させる事で変形を制御する。制御点５４０の内部領域の各画素は周囲の制御点５４０の移動量を補間して求めた変移量に基づいて変移させる。制御点５４０の移動のパターンは予め定められた複数のパターンで変形させても良いし、操作者がパターンを選択しても良い。
【００５０】
変移パターンは、ステップＳ２００において設定された基準領域５２０を元に変化させる。まず、格子の頂点を構成する制御点５４０が基準領域５２０の内部に含まれる場合には、その格子状の制御点５４０は変移させない。これにより、基準領域５２０が変形せずに基の状態が保持される。
【００５１】
変移パターンのうち、回転やゆがみ等の変形については、回転中心やゆがみの原点を基準領域５２０に設定する事で、基準領域５２０周辺は回転・歪みが小さく、遠くになるにつれて回転ゆがみが大きくなるようにする。ここでは、変形の具体的処理を詳細に述べたが、これ以外の方法で画像を歪ませても良い。
【００５２】
次に、Ｘ線撮像装置を模擬した体系で、数値的に変形された変形ＣＴ画像を投影する（ステップＳ５００）。撮像装置が複数有る場合には複数の向きで画像を投影する。または、Ｘ線撮像装置を回転させて複数回にわたり撮像する場合には、撮像予定角度毎に変形ＣＴ画像を投影する。投影画像は、被検体１３０内の臓器が重なった状態で投影されており、設定された変形パターンで各臓器が変移したものであるが、基準領域５２０内の構造は歪み無く投影される。
【００５３】
次に、ステップＳ５００で生成された投影画像とＸ線透視画像とを位置合わせする（ステップＳ５５０）。画面上に重ねて表示された投影画像とＸ線透視画像とのうち片方を操作者が移動させ、目視により一致する場所を探索する。この際、評価部４２４で求めた各画像の一致度を併せて表示する。
【００５４】
本ステップＳ５５０は、操作者の操作，選択による場合に限られず、評価部４２４において、アルゴリズムで自動的に位置合わせすることが可能である。このアルゴリズムの方法としては、最適化アルゴリズムにより画像を移動させ、規格化相関係数等の画像類似度を最大化する位置を探索する方法などが挙げられる。
【００５５】
位置決め計算装置４００は、上記ステップＳ４００からステップＳ５５０までを、定められた全パターンについて実行する（ステップＳ６００）。
【００５６】
次に、計算された全パターンの中から、画像全体が最も一致するパターンを選択する（ステップＳ７００）。これは操作者が表示仮面を参照して目視で選択しても良いし、ステップＳ５５０で計算された画像類似度が最大になるものを評価部４２４において自動で選んでも良い。
【００５７】
最後に、ステップＳ７００で選ばれたパターンにおいて、ステップＳ５５０の画像位置合わせにおける移動量から、それを補正するベッド１２０の移動量を位置決め部４２５において算出し、表示画面に表示する（ステップＳ８００）。
【００５８】
以上の操作フローによりベッド１２０の移動量が算出されることから、治療制御装置９００はこの算出された移動量に基づいてベッド１２０を移動させ、その後放射線治療を実施する。
【００５９】
次に、本実施例の効果について説明する。
【００６０】
上述した本発明の実施例１の標的領域に対して放射線を照射する放射線治療装置１は、標的領域を有する被検体１３０の位置決め動作が可能な、被検体１３０をのせるベッド１２０と、被検体１３０をＸ線により撮像して透視画像を生成するＸ線撮像装置と、治療計画の作成時に撮像した治療計画ＣＴ画像上に位置決め基準領域５２０を設定する設定部４２１と、治療計画ＣＴ画像の基準領域５２０以外を変形させた変形画像を生成する変形部４２２と、変形画像をＸ線撮像装置の体系を模擬して投影して投影画像を生成する投影部４２３と、投影画像とＸ線撮像装置によって撮像したＸ線透視画像との一致度を求める評価部４２４と、を備える。
【００６１】
これによって、治療時における被検体１３０の変形に対応したテンプレート画像を作成することができるようになり、位置決めの基準となる領域の画像が一致する確率や、一致度を従来に比べて大きく向上させることができる。従って、周辺の体内構造が治療計画時から変形した状態であっても、計画時の位置と一致する患者位置決め計算が可能となる。
【００６２】
また、選択された適切な投影画像と透視画像とを基にベッド１２０の位置決め計算を行う位置決め部４２５を更に備えるため、透視画像を用いたベッド位置決めで患者変形がある場合でも、変形を考慮した上で被検体１３０内の基準領域を計画通りの位置に配置する事ができ、従来に比べて短時間でベッドの位置決めが可能となり、治療時間を短縮することができる。
【００６３】
更に、Ｘ線撮像装置は、被検体１３０を少なくとも２方向以上から撮像し、投影部４２３は、Ｘ線撮像装置の体系を模擬して少なくとも２方向以上から投影することで、位置決め精度をより向上させることができる。
【００６４】
また、基準領域５２０を指定する入力装置６００を更に備えることにより、変形のさせ方の基準となる基準領域５２０を操作者が高精度に指定することができ、テンプレート画像となる変形画像をより高い精度で生成することができる。
【００６５】
なお、ステップＳ４００における変形では、計算された変移量を画面に表示する事が可能である。これにより、被検体１３０の変形を定量的に把握する事が可能になり、治療の続行・中断の判断がより容易になり、被検体１３０の状態を修正する場合の修正の仕方がより明確になる。
【００６６】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の放射線治療装置について図５を用いて説明する。図５は本実施例の放射線治療装置における画像変形のパターンの一例を説明する図である。
【００６７】
本実施例では実施例１と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。
【００６８】
本実施例の放射線治療装置は、実施例１の放射線治療装置１の表示装置５００が、投影画像とその投影画像の変形度合いを表示するものである。
【００６９】
本実施例の放射線治療装置では、図３に示すステップＳ７００において、選ばれた変形パターンを表示装置５００の表示画面５１０に表示する事で被検体１３０の変形を定量的に把握することができるようにしている。
【００７０】
変形パターンの表示画面５１０は、基本的には図５に示す様に、３次元ＣＴ画像上に変形格子５５０として表示する。この格子の求め方について以下解説する。
【００７１】
変形は、３次元ＣＴ画像上に３次元的に配置された制御点５４０の位置で表現される。
【００７２】
変形の無い場合には制御点５４０は正方格子に並んでおり、制御点５４０を頂点とする立方体が並んでいる状態となる。ここで、３次元ＣＴ画像を表示する場合には、３次元のある断面、例えば体を輪切りにする断面を選んで表示し、表示する断面を移動させて３次元の形状を把握する。この表示断面では、上記の立方体群は正方形の格子として表示される。これが変形の無いときの変形格子５５０の求め方である。
【００７３】
これに対し、変形が有る場合には、制御点５４０が正方格子から変移するため、上記立方体は６面体の集合になる。これを表示断面で切ると、正方形から変形した変形格子となる。これが図５に示すような変形格子５５０である。
【００７４】
その他の構成・動作は前述した実施例１の放射線治療装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【００７５】
本発明の実施例２の放射線治療装置においても、前述した実施例１の放射線治療装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００７６】
また投影画像と、その投影画像の変形度合いを表示する表示装置５００を更に備えることにより、被検体１３０中の場所ごとの変形量を定量的に把握する事が可能となる。このため、治療の続行・中断の判断をより容易に行うことができるようになるとともに、被検体１３０の状態を修正する場合には修正の仕方がより明確になり、より短時間で治療を終了させることができる。
【００７７】
＜実施例３＞  
本発明の実施例３の放射線治療装置について図６を用いて説明する。図６は本実施例の放射線治療装置における画像変形を指定する画面の一例を示す図である。
【００７８】
本実施例の放射線治療装置は、実施例１の放射線治療装置１に加えて、変形部による治療計画ＣＴ画像の変形のさせ方を指定する変形指定領域５６０を更に備え、変形を操作者が設定することができるようにした装置である。
【００７９】
本実施例の放射線治療装置では、図６に示すような変形指定領域５６０を備えた表示画面から変形を指定する。
【００８０】
変形指定領域５６０では、３次元ＣＴ画像上に上記実施例１，２で示したような変形量が表示されている。変形量は、入力装置６００を操作することで画面上に表示された制御点５４０を移動させることで直接変形させる。または、変形指定領域５６０において、数値で指定することができる。
【００８１】
変形指定領域５６０では、変形パターンが予め複数用意されており、それらに対して変形量が指定されることで、画像を変形させることができる。変形パターンは例えば関数で指定される。
【００８２】
変形量が指定されると、変形部４２２は、基準領域５２０、または画像の中心を基準として制御点５４０を関数に従って移動させる。ただし、基準領域５２０を囲む制御点５４０は移動させず、基準領域５２０は変形させないことは実施例１と同じである。これらにより３次元的に自由に画像を変形させる事ができる。
【００８３】
または、別の画像、例えば過去の治療日の画像に対して適用した変形パターンを選択することができる。
【００８４】
その他の構成・動作は前述した実施例１の放射線治療装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【００８５】
本発明の実施例３の放射線治療装置においても、前述した実施例１の放射線治療装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００８６】
また、変形部による治療計画ＣＴ画像の変形のさせ方を指定する変形指定領域５６０を更に備えることにより、変形パターンを操作者が指定することができるため、より実際の変形に近い変形パターンのみ探索する事ができ、計算量が軽減されることから、より短時間での治療が可能となる。
【００８７】
＜実施例４＞  
本発明の実施例４の放射線治療装置について図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは本実施例の放射線治療装置における変形パターンの機械学習の様子を示す図、図７Ｂは学習結果を利用した変形パターンの選択の様子を示す図である。
【００８８】
図７Ａに示すように、本実施例の放射線治療装置は、実施例１の放射線治療装置１が、複数の治療計画ＣＴ画像と投影画像との組を読み込んで、変形のパターンを学習データとして機械学習する機械学習装置７００を更に備えている。また位置決め計算装置４００の変形部は、機械学習装置７００によって学習した変形のパターンに基づいて治療計画ＣＴ画像の基準領域５２０以外を変形させて変形画像を生成する。
【００８９】
本実施例の放射線治療装置では、位置決め時以外の任意のタイミングにおいて、機械学習装置７００は、治療計画ＣＴ画像と投影画像とを読み込む。機械学習装置７００では深層学習等のアルゴリズムを用いてＣＴ画像と変形パターンの相関を学習する。この学習は治療部位毎に分けて実施することが可能である。
【００９０】
その上で、治療時には、図７Ｂに示すように、治療対象のＣＴ画像を機械学習装置７００に入力し、変形パターン候補を推定する。ここで、相関の高い変形パターンを複数推定し、位置決め計算装置４００で位置決め計算で評価する。
【００９１】
また、推定された変形パターンを基準として、それを変形させたパターンを探索することができる。
【００９２】
ここで、変形パターンを実施例３で指定した関数で示している場合、変形量を増減させたパターンが容易に作成でき、計算量が軽減される。
【００９３】
その他の構成・動作は前述した実施例１の放射線治療装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【００９４】
本発明の実施例４の放射線治療装置においても、前述した実施例１の放射線治療装置とほぼ同様な効果が得られる。
【００９５】
また、複数の治療計画ＣＴ画像と投影画像との組を読み込み、変形のパターンを学習データとして機械学習する機械学習装置７００を更に備え、変形部は、機械学習装置７００によって学習した変形のパターンに基づいて治療計画ＣＴ画像の基準領域５２０以外を変形させて変形画像を生成する。この場合、機械学習装置７００によって、別のデータから有り得る変形のパターンを学習できるため、治療時に推定される変形パターンも、実際の被検体１３０の変形に近いものが出力されるため、位置決め計算装置４００での評価の計算が軽減される。すなわち、治療計画時のＣＴ画像から有り得る変形パターンのみを探索する事ができ、より少ない計算量で変形パターンを決定する事ができ、更に短時間での位置決めが可能となる。
【００９６】
＜実施例５＞  
本発明の実施例５の放射線治療装置について図８を用いて説明する。図８は本実施例の放射線治療装置における警告画面の一例を示した図である。
【００９７】
本実施例の放射線治療装置は、実施例１の放射線治療装置１の表示装置５００において、変形度合いが予め指定された閾値よりも大きい場合に警告を表示するものである。
【００９８】
本実施例の放射線治療装置では、予め、図８に示すような、警告移動量設定画面の警告移動量設定領域８００に警告を出すべき移動量を設定する。
【００９９】
そのうえで、位置決め計算装置４００では、評価部４２４において、計算で求められた変形パターンの各制御点５４０に対し、元の正方格子の位置からの移動量を計算する。そして、その移動量が警告移動量設定領域８００で指定された値よりも大きいと判断される場合は、警告表示制御点８１０として表示画面５１０上に表示される。
【０１００】
その他の構成・動作は前述した実施例１の放射線治療装置と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１０１】
本発明の実施例５の放射線治療装置においても、前述した実施例１の放射線治療装置とほぼ同様な効果が得られる。
【０１０２】
また、表示装置５００は、変形度合いが予め指定された閾値よりも大きい場合は、警告を表示することにより、操作者は被検体１３０のどの領域が大きく変形しているかを容易に把握することができ、変形が治療に与える影響を素早く判断する事が出来る。このため、適切な変形をより速やかに選択することができ、より短時間での治療が可能となる。
【０１０３】
＜その他＞  
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【０１０４】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【０１０５】
例えば、標的領域を直接検出する場合について説明したが、検出対象は標的領域に限られず、標的領域の周囲に１つ以上埋め込まれたマーカーや被検体１３０内の高密度領域、例えば基準となりうる肋骨等の骨などを検出対象とすることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００…治療放射線照射装置
１２０…ベッド
１３０…被検体
２００…Ｘ線管（透視部）
２１０…検出器（透視部）
２２０…Ｘ線管（透視部）
２３０…検出器（透視部）
２４０…Ｘ線透視画像撮像制御装置（透視部）
３００…３次元画像撮像装置
３１０…画像サーバ
４００…位置決め計算装置（演算装置）
４１０…通信部
４２０…演算器
４２１…設定部
４２２…変形部
４２３…投影部
４２４…評価部
４２５…位置決め部
４３０…メモリ
５１０…表示画面（表示部）
５１５…ＣＴ画像
５２０…基準領域
５３０…計算開始ボタン
５４０…制御点
５５０…変形格子
５６０…変形指定領域（指定部）
６００…入力装置（入力部）
７００…機械学習装置（機械学習部）
８００…警告移動量設定領域
８１０…警告表示制御点
９００…治療制御装置
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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