(57)【要約】本開示の実施形態は、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取り、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の外側部分の表面画像を受け取るように構成された画像処理システムに関する。その画像処理は、また、第２の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取り、第１の時刻に撮影された医用画像と第１の時刻に撮影された表面画像と第２に時刻に撮影された医用画像とを登録するように構成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像を登録するステップと
を実行するように構成されている
ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記医用画像を登録するステップは、非剛体レジストレーションを用いるステップを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻は、前記第１の時刻より前である
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像である
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第１の時刻の撮影された医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記システムは、更に、前記第１の時刻の前記医用画像を取得し、前記第１の時刻の前記表面画像を取得するステップを実行するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とは、同時に登録される
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記登録するステップは、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像とを登録して結合画像を形成するステップと、
前記結合画像を前記第２の時刻に撮影された前記医用画像と共に登録するステップとを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、前記被験者の身体の前記領域の外側の少なくとも一部を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の第１の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第１の表面画像を受け取るステップと、
前記第１の医用画像と前記第１の表面画像を登録して第１の結合画像を形成するステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の第２の医用画像を受け取るステップと、
前記第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第２の表面画像を受け取るステップと、
前記第２の医用画像と前記第２の表面画像を登録して第２の結合画像を形成するステップと、
前記第１の結合画像と前記第２の結合画像を登録するステップと
を有することを特徴とするコンピュータ実装された画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の医用画像と前記第２の医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の表面画像と前記第２の表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、または立体画像である
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の時刻と前記第２の時刻の両方が、ひとつの放射線治療処置のフラクション中に生ずる
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサが、画像処理の方法を実行するような命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
第１の時刻に撮影された被験者の身体の内部領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記内部領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とを、非剛体レジストレーションを用いて登録するステップとを有する
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像であり、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、
前記計画的コンピュータ断層撮影画像は、前記被験者の身体の前記内部領域の外側部分の少なくともいくつかも含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５記載の方法において、
前記第２の時刻は、計画段階の間に発生し、前記第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生する
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１５記載の方法において、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とが同時に登録される
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
［００１］
本国際出願は、２０１８年１月１８日に出願された米国出願第１５／８７４，５１１号の優先権の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
［００２］
本開示の態様は、一般に、放射線治療システムに関連し、具体的には、表面領域の画像と体内の内部領域の画像とをマージするための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
［００３］
放射線治療（radiation therapy）（放射線治療（radiotherapy）とも呼ばれる）は、癌や他の病態の治療に用いられる。放射線治療は、所定量の放射線を患者の標的部位、例えば、腫瘍または他の癌組織に送達することを含む。標的領域は、放射線治療の投与の前に撮像されることができ、治療計画は、例えば、標的および周囲の構造物の大きさ、位置、および／または向きなどに基づいて策定することができる。次に、線形加速器（ライナック（linac））または他の適切な放射線送達装置は、患者の標的領域に放射線を送達するために使用することができる。ライナックは、光子（例えば、Ｘ線）、電子、または他の素粒子を腫瘍のような標的に向ける。
【０００４】
［００４］
標的の初期画像が取得された後、標的領域の位置および／または向きが変化することがある。例えば、患者は、治療室への移動中、治療室内での移動中（例えば、コーチ、ベッド、またはテーブル上のポジショニング中）、または放射線治療の投与中にシフトすることがある。例えば、患者は、例えば、呼吸、嚥下、瞬き、痙攣、蠕動、消化、心臓の拍動、咳、ガスの通過、または他の動作を含む、規則的な生物学的プロセスに起因する自発的または不随意的な動きをすることがある。
【０００５】
［００５］
さらに、異なる放射線治療セッション（フラクションと呼ばれる）にわたって解剖学的構造を追跡することは、各フラクションの間に患者の体重が減少または増加したり、標的領域（例えば、腫瘍）の大きさが変化したり（例えば、縮小または増大したり）、標的領域の周囲の解剖学的構造が標的領域の位置に影響を及ぼす可能性があったり（例えば、患者の膀胱の体積がフラクションの間で変化し、周囲の構造の位置に影響を及ぼす可能性があったり）するので、複雑になり得る。
【０００６】
［００６］
標的領域の位置および／または向きの変化は、放射線治療の有効性を低下させる。例えば、標的領域の実際の向きまたは位置が、その前の撮像および／またはその前の撮像との不正確な位置合わせに基づいて想定された向きまたは位置と異なる場合には、正しい線量の放射線が意図された標的領域に送達されない可能性がある。さらに、周囲の健康な構造物は、意図された標的領域の代わりに、またはそれに加えて放射線を受ける可能性がある。誤った領域を放射線にさらすと、最終的には周囲の健康な細胞を傷つけたり、殺したりすることがある。さらに、フラクションにわたって撮影された患者の解剖学的構造の画像、および／または患者を撮影したオリジナルのＣＴ画像と、線量送達の位置および患者に送達された全体的な線量を追跡するために一致させることが望ましい。
【０００７】
［００７］
正確な画像アライメントおよび追跡技術は、治療の過程（例えば、プラニング、フラクションをまたいでの準備）において、およびフラクション中に患者に放射線が送達される際に、解剖学的な動き（例えば、腫瘍の動きまたは周囲の健康な構造の動き）および解剖学的な変化（例えば、腫瘍の大きさまたは体重の増減の変化）を考慮する放射線治療にとって望ましい。また、投与量の送達位置および送達された全体の投与量を追跡することも望ましい。したがって、異なる時点で撮影された患者の画像を整列させ、比較する能力を向上させるシステムおよび方法が必要である。
【発明の概要】
【０００８】
［００８］
本開示の実施形態は、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取るステップと、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の外部部分の表面画像を受け取るステップとを実行するように構成された画像処理システムに関する。また、その画像処理は、第２の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取るステップと、第１の時刻に撮影された医用画像と、第１の時刻に撮影された表面画像と、第２の時刻に撮影された医用画像とを登録するステップとを実行するように構成されている。
【０００９】
［００９］
本システムの様々な実施形態は、次に示す特徴、すなわち：医用画像を登録するステップは、非剛体レジストレーションを用いるステップを含むこと；第２の時刻は、第１の時刻より前であること；第２の時刻に撮影された医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像であること；第１の時刻の撮影された医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかであること；システムは、更に、第１の時刻の医用画像を取得し、第１の時刻の表面画像を取得するステップを実行するように構成されていること；表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかであること；第１の時刻に撮影された医用画像と、第１の時刻に撮影された表面画像と、第２の時刻に撮影された医用画像とは、同時に登録されること；登録するステップは、第１の時刻に撮影された医用画像と、第１の時刻に撮影された表面画像とを登録して結合画像を形成するステップと、結合画像を第２の時刻に撮影された医用画像と共に登録するステップとを含むこと；第２の時刻に撮影された医用画像は、被験者の身体の領域の外側の少なくとも一部を含むこと：のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。
【００１０】
［０１０］
本開示の実施形態はまたコンピュータ実装された画像処理方法に関する。その方法は、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の第１の医用画像を受け取るステップと、第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の外側の部分の第１の表面画像を受け取るステップと、非剛体レジストレーション又は撮像システムキャリブレーションを用いて第１の医用画像と第１の表面画像を登録して第１の結合画像を形成するステップとを有する。その方法は、また、第２の時刻に撮影された被験者の身体の領域の第２の医用画像を受け取るステップと、第２の時刻に撮影された被験者の身体の領域の外側の部分の第２の表面画像を受け取るステップと、非剛体レジストレーション又は撮像システムキャリブレーションを用いて第２の医用画像と第２の表面画像を登録して第２の結合画像を形成するステップとを有する。その方法は、また、第１の結合画像と第２の結合画像を登録するステップを有する。
【００１１】
［０１１］
本方法の様々な実施形態は、次に示す特徴、すなわち：第１の医用画像と第２の医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかであること；第１の表面画像と第２の表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、または立体画像であること；第１の時刻と第２の時刻の両方が、ひとつの放射線治療処置のフラクション中に生ずること：のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。
【００１２】
［０１２］
本開示の実施形態は、また、プロセッサにより実行されたときに、プロセッサが、画像処理の方法を実行するような命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に関する。その方法は、第１の時刻に撮影された被験者の身体の内部領域の医用画像を受け取るステップと、第１の時刻に撮影された被験者の身体の内部領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップと、第２の時刻に撮影された被験者の身体の医用画像を受け取るステップとを有する。その方法は、更に、第１の時刻に撮影された医用画像と、第１の時刻に撮影された表面画像と、第２の時刻に撮影された医用画像とを、非剛体レジストレーションを用いて登録するステップを有する。
【００１３】
［０１３］
本方法の様々な実施形態は、次に示す特徴、すなわち：表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかであること；第２の時刻に撮影された医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像であり、第１の時刻に撮影された医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかであること；計画的コンピュータ断層撮影画像は、被験者の身体の内部領域の外側部分の少なくともいくつかも含むこと；第２の時刻は、計画段階の間に発生し、第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生すること；第１の時刻に撮影された医用画像と、第１の時刻に撮影された表面画像と、第２の時刻に撮影された医用画像とが同時に登録されること：のうちの１つ又はそれ以上を含むことができる。
【００１４】
［０１４］
本実施形態の追加の目的および利点は、以下の説明の一部に記載され、部分的には本明細書から自明であるか、または本実施形態の実施により知ることができるであろう。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、いずれも例示的で説明的なものであり、特許請求の範囲を制限するものではないことが理解されよう。
【００１５】
［０１５］
本明細書で使用されるように、「有する（comprises）」、「有する（comprising）」、またはその他の変形の用語は、要素のリストを構成するプロセス、方法、物品、または装置がそれらの要素のみを含むのではなく、明示的にリストされていない、またはそのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含むことができるように、非排他的な包含をカバーすることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
［０１６］
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、開示された実施形態を図示しており、説明とともに、開示された実施形態の原理を説明するのに有用である。
【００１７】
［０１７］
【図１】図１は、コンピュータ断層撮影画像とコーンビームコンピュータ断層撮影画像の比較を示す。
【００１８】
［０１８］
【図２】図２は、本開示の実施形態による例示的な放射線治療システムを示す。
【００１９】
［０１９］
【図３】図３は、放射線治療ビームを送出するように構成された放射線治療出力を含む、例示的な放射線治療システムを示す。
【００２０】
［０２０］
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の様々な実施形態による例示的な撮像方法を示すフローチャートである。
【００２１】
［０２１］
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示の様々な実施形態による例示的な撮像方法を示すフローチャートである。
【００２２】
［０２２］
【図５】図５は、本開示の様々な実施形態による例示的な撮像方法を示すフローチャートである。
【００２３】
［０２３］
【図６】図６は、放射線治療システムと画像処理システムの組み合わされたシステムを示す。
【００２４】
［０２４］
【図７】図７は、放射線治療システムと画像処理システムの組み合わされたシステムの部分的切り欠き図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［０２５］
次に、以下で説明され、添付の図面に示される本開示の例示的な実施形態を詳細に参照する。可能な限り、図面において同じまたは類似の部品を参照するために同じ参照番号を使用する。「例示的（exemplary）」という用語は、「理想的（ideal）」ではなく「実施例（example）」の意味で使用される。
【００２６】
［０２６］
上述したように、放射線治療中および／または放射線治療の治療フラクションにわたって患者の解剖学的位置を追跡するにより、正確な放射線送達が促進される。しかし、患者がフラクション間で体重が減少または増加したり、標的領域（例えば、腫瘍）のサイズが変化したり（例えば、縮小または増大したり）、標的領域の周囲の解剖学的構造が標的領域の位置に影響を及ぼす可能性があるため、フラクション間での解剖学的構造の追跡は複雑となる（例えば、患者の膀胱の体積がフラクション間で変化し、周囲の構造の位置に影響を及ぼす可能性がある）。しかし、線量送達の位置および送達された全体の線量を追跡するために、フラクションにわたって撮影された患者の解剖学的構造の画像および／または患者を撮影したオリジナルのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像と一致させることが望ましいと思われる。例えば、コーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）画像は、治療中および／または患者の位置決め中に撮影されてもよく、これらのＣＢＣＴ画像は、患者のオリジナルのＣＴ画像と照合されてもよい。画像中に検出された解剖学的変化に対応するために、放射線治療の送達を適応させることがさらに望ましいと思われる。
【００２７】
［０２７］
放射線治療、例えば適応型放射線治療の場合、患者の撮像は、単一の治療セッション（フラクション）または複数のフラクションを含む治療の過程において、患者の解剖学的または機能的変化を追跡するために頻繁に実行される。例えば、ＣＢＣＴ画像またはＭＲ撮像は、放射線治療中に放射線が意図された標的領域に送達されるように、放射線送達装置に対して患者を相対的に位置決めするために使用される。多くのリニアアクセラレータ（ライナック（linac））は、治療前および／または治療中の各治療フラクションで患者の３次元ＣＢＣＴ画像を生成する能力を有している。別の実施例として、磁気共鳴画像リニアック（ＭＲＩＬ）装置は、治療の投与中に患者のリアルタイムＭＲ画像を取得することができる。
【００２８】
［０２８］
本開示の実施形態では、医用画像に加えて表面画像を使用することにより、改善されたアライメントおよび／またはトラッキングのために、同一の被写体の異なる画像および／または異なる画像タイプを登録することを可能にする。例示的な実施形態では、表面画像は、他の医用画像との改善された位置合わせおよび比較を可能にするために、キャプチャされた医用画像（例えば、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波、Ｘ線、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、または任意の他の適切なタイプの医用撮像）に（例えば、非剛体画像レジストレーションを使用して、または撮像システムキャリブレーションを介して）登録または整列される。本明細書で用いられるように、「登録（register）」および「整列（align）」は、２つの異なる画像からのデータを結合するために互換的に使用され得る。
【００２９】
［０２９］
例えば、ＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像の登録は、放射線治療の過程における解剖学的変化を決定するため、および／または患者に送達された累積放射線量を評価するために実行され得る。ＣＢＣＴ画像および／またはＭＲ画像は、放射線治療前および／または放射線治療中に患者の解剖学的位置を整列させ、および／または追跡するために、放射線治療前、例えば、治療計画中に撮影されたオリジナルのＣＴ画像と比較されてもよい。登録されるＣＢＣＴ画像および／またはＭＲ画像は、治療当日に撮影されてもよく、以前の治療日またはそれ以前の同様の治療日に撮影された１つ以上の類似画像（例えば、被験者の類似領域の画像）と組み合わせてもよく、または、ＣＢＣＴ画像および／またはＭＲ画像は、例えば、治療計画中に撮影された基準ＣＴまたはＭＲ画像と共に登録されてもよく、または、それらの組み合わせでもよい。本開示の実施形態では、これらの画像は、以下でさらに説明するように、患者の解剖学的構造をより正確に追跡するために、患者の身体の表面の画像と共に登録されてもよい。
【００３０】
［０３０］
時間の制約および／または他の制限のために、治療フラクションの間、ＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像（一般に「オンライン」ＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像と呼ばれる）は、診断または治療計画に使用される典型的なＣＴまたはＭＲ画像と比較して、患者の身体の視野がより限定されている場合がある。オンラインＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像には、患者の身体の内部部分のみが含まれていることが多い。例えば、患者の肺に位置する関心領域のＣＢＣＴ画像は、患者の肺のみを示していることがあり、患者の皮膚に関する情報が全くないか、または患者の皮膚に関する情報が不完全であることがある。患者の身体の表面（例えば、皮膚の表面）のような、画像から欠落した解剖学的構造のために、ＣＢＣＴ画像および／またはＭＲ画像を、基準画像または１つまたはそれ以上の類似した（例えば、類似の身体領域から撮影された）以前に取得した画像に正確に整列させることが困難になることがある。例えば、皮膚の表面は、患者の身体の外縁を規定する。皮膚表面の可視化ができないと、患者さんの身体の末端がどこにあるのかがわからず、画像の位置合わせや放射線治療の経路の決定、投与量の決定などが困難になることがある。
【００３１】
［０３１］
ＣＢＣＴ画像およびＭＲ画像は、関心領域の大部分または内部の解剖学的構造のみを示している場合があるが、患者に投与される放射線治療の線量を計算するために全身画像が必要な場合がある。例えば、患者が体重を落とすと、皮膚の位置が変化することがあり、皮膚の表面は、患者の身体の外部範囲を規定する。皮膚表面の位置を知らなければ、患者の身体の位置および／または位置、または身体を通る送達された放射線の完全な経路を知ることができない。別の実施例として、患者の膀胱が第１の治療フラクションの間に満タンであり、別の治療フラクションの間に満タンではない場合、膀胱の周囲の臓器または構造物は、２つの異なるフラクションからの撮像において、わずかに異なる場所に配置される。繰り返しになるが、患者の皮膚表面の位置を把握していないと、２つの医用画像を適切に揃えることは難しい。
【００３２】
［０３２］
一部のＣＢＣＴ画像は、明確な皮膚表面境界を提供するが、多くのＣＢＣＴ画像は、患者の身体の領域が切り取られたり削除されたりして、キャプチャされたＣＢＣＴ画像から患者の身体の一部が失われることがある。これは、例えば、患者の大きさに起因して発生することがあり（例えば、患者の解剖学が大きすぎて、画像フィールド内に完全に捕捉することができない場合がある）、または、画像の視野が、散乱を減少させ、および／または画像の質を向上させるために、医療提供者によって意図的に減少されている場合がある。例えば、図１では、右にＣＴ画像２、左にＣＢＣＴ画像１が示されている。ＣＴ画像は、患者の画定された表面（例えば、皮膚）を示しているが、ＣＢＣＴ画像の患者の表面の一部は、切り取られているか、または不明瞭である。
【００３３】
［０３３］
しかし、患者の身体の外面（例えば、患者の皮膚）の画像を、ＣＢＣＴを使用して撮影された内部解剖学の画像と組み合わせること（例えば、非剛体レジストレーションまたはシステムキャリブレーションを利用すること）は、患者の位置および／または動きに関するより完全な画像情報を可能にし、従って、皮膚を追跡することを可能にすることによって、より優れた器官追跡を可能にする。内部解剖学的構造のＣＢＣＴ画像と患者の身体の外面の画像とを結合するために、２つの画像は、システムキャリブレーションを介して互いにアライメント（整列）されてもよいし、互いにレジストレーション（登録）されてもよい。患者の身体の表面の画像により、後続の画像との非剛体レジストレーションのプロセスを行ってもよいし、表面画像と内部器官画像とのアライメント（整列）またはレジストレーション（登録）は、ＣＢＣＴ画像から外部表面が全体または部分的に欠落している場合に用いられてもよい。欠落したＣＢＣＴ画像情報が表面画像とのレジストレーションコードを介して提供された状態で、結合された画像は、次に、同じ患者の第２の医用画像、例えば、計画的ＣＴ画像に登録される。
【００３４】
［０３４］
ＭＲ画像において、患者の皮膚の表面は、ＣＴ画像、例えば、治療計画からのＣＴ画像において撮影された患者の皮膚の表面と比較して、幾何学的な歪みの不正確さを含み得る。ＭＲ画像は、画定された表面境界を提供しない場合があり、ＭＲ画像のエッジがぼやけて、エッジが曖昧になり、したがって、皮膚の外表面境界を画定することが困難になる場合がある。しかし、３Ｄカメラを使用して撮影された患者の体の外面の１つまたはそれ以上の画像とＭＲ画像を組み合わせることにより、ＭＲの歪みが減少するか、または除去される場合がある。歪みを除去することは、画像レジストレーションを行うための制約として皮膚表面を利用することにより、他の画像（例えば、ＣＴまたは超音波の画像）に対するＭＲ画像のレジストレーションを向上させることができる。さらに、ＣＢＣＴ画像と同様に、ＭＲ画像には体の外面に関する情報が欠落している場合がある。ＭＲ画像、ＣＢＣＴ画像ともに情報が不足している可能性がある。
【００３５】
［０３５］
このような皮膚表面情報の欠落および／または不正確さの結果として、ＭＲ画像またはＣＢＣＴ画像とＣＴ画像とのレジストレーションが不正確になることがあり、これらの不正確さを説明するために数学的補間が必要になる。しかしながら、本開示の実施形態は、代替的な解決策を提供する。表面撮像システムを用いて患者の表面画像を撮像することにより、ＭＲ画像および／またはＣＢＣＴ画像からの欠落情報を説明することができ、より正確な画像レジストレーションが可能になる。医用画像（例えば、ＣＢＣＴ／ＭＲ画像）データと組み合わせた身体表面画像データは、計画されたＣＴ画像またはＭＲ画像、または同日または以前の治療日に取得された類似の画像に対する患者の解剖学的構造のより正確なアライメントをもたらす。身体表面画像を、ＣＢＣＴ画像および／またはＭＲ画像の補完データとして使用してもよく、結合されたデータを、（ＣＢＣＴ／ＭＲの場合には）それ自身の表面画像データと共に、（ＣＴの場合には）それ自身の表面画像データ無しで、ＣＢＣＴまたはＭＲの画像登録を別の３次元データのセットに導くために使用してもよい。
【００３６】
［０３６］
本開示の実施形態では、表面撮像は、第１の医用画像と結合され、その結合されたデータは、それ自身の表面撮像データの有無にかかわらず、第１の医用画像の第２の医用画像への画像レジストレーションをガイドするために用いられる。皮膚の表面追跡画像は、患者の外部に配置された３次元（３Ｄ）および／または２次元（２Ｄ）カメラを使用して取得され、これにより、患者の皮膚の表面を撮像および／または追跡することができる。１つまたはそれ以上のカメラのような表面撮像技術の助けを借りて、内部領域の医用画像（例えば、ＣＢＣＴ、ＣＴ、および／またはＭＲ画像）が取得されている間に、患者の身体の外部表面の１つまたはそれ以上のリアルタイム画像を取得することができる。ＣＢＣＴ画像、ＣＴ画像および／またはＭＲ画像と同様に表面画像を同時に取得することにより、患者の身体の外側境界の位置は、医用画像が撮影された時点で知ることができ、表面画像は、１つまたはそれ以上のＣＢＣＴ画像、ＣＴ画像および／またはＭＲ画像の登録をガイドするための制約を提供することができる。ＣＢＣＴ画像をＣＴ画像に整列させようとするのではなく、例えば、画像を整列させるための既知の表面境界を提供することによって、レジストレーションをガイドするために、表面画像を追加で使用することができる。ＣＢＣＴ撮像、ＣＴ撮像およびＭＲ撮像は、上記の実施例で示されているが、本開示の実施形態が、例えば、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波、Ｘ線、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、または任意の他のタイプの任意の適切なタイプの１つまたはそれ以上の医用画像を整列させるために、患者の表面撮像を使用することが企図される。
【００３７】
［０３７］
任意の好適なタイプのカメラ、またはカメラの組み合わせが、患者の外面の画像を取得するために使用することができる。例えば、光学カメラ、赤外線カメラ、立体視カメラ（例えば、赤、緑、青（ＲＧＢ）立体視カメラ）、赤外線カメラ、光時間カメラ、および／または構造光カメラを使用することができる。いくつかの実施形態では、カラービデオグラフィックスアレイ（例えば、ＲＧＢ）カメラおよび深度センサ（赤外線プロジェクタを含む）を含むキネクト（Ｋｉｎｅｃｔ）技術を用いることができる。プロジェクタは、部屋にパターンを投影することができ、投影されたパターンを読み取ることができるカメラ（例えば、深度センサ）が、動き、位置、および／または深度を決定するために使用することができる。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上の静止カメラを使用することができ、他の実施形態では、１つまたはそれ以上のビデオカメラを使用することができ、またはそれらの組み合わせを使用することができる。実際、任意の適切な画像取得率の１つまたはそれ以上のカメラを使用することができる。
【００３８】
［０３８］
いくつかの実施形態では、２つまたは以上の外部カメラが、放射線治療の前、治療中、および／または治療後の患者の画像を取得することができる。いくつかの実施形態では、３台のカメラを使用することができ、４台以上のカメラを使用することができる。表面撮像カメラは、放射線治療送達装置、例えばリニアックまたはＭＲＩＬと同じ座標系で配向されていてもよい。例えば、カメラを、表面画像データがＣＢＣＴまたはＭＲデータに自動的に整列するように放射線治療送達装置に取り付けることができ、これにより、画像情報の受信者が撮影された画像の中心点の位置を知ることができる。いくつかの実施形態では、１つまたはそれ以上のカメラを、放射線治療送達システムの他の部分、例えば、患者が配置される表面に取り付けることができ、および／または１つまたはそれ以上のカメラを、治療領域内、例えば、部屋の天井、床、および／または壁に取り付けることができる。互いに相対的な、放射線治療送達装置に対して相対的な、および／または患者に対して相対的な、１つまたはそれ以上のカメラの特定の配置は、少なくとも部分的には、利用される表面撮像システムのタイプに依存する。
【００３９】
［０３９］
表面撮像と医用撮像（例えば、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波など）を組み合わせるために、皮膚の表面の画像を患者内部の解剖学的構造の医用画像と共に登録することができる。表面カメラシステム（例えば、１つまたはそれ以上の２次元カメラまたは３次元カメラ）は、医用画像を取得している間に、患者の身体の表面（例えば、患者の皮膚）のリアルタイム画像を取得するために使用することができる。表面画像は、医用画像と同時に撮影されるので、表面画像は、医用画像が撮影されている間に、患者の身体の境界の位置をより正確に画定することができる。表面画像は、その時点で撮影された医用画像と結合して、内部医用画像では欠落していたり、不完全であったり、不正確であったりする患者の境界（例えば、皮膚表面）に関する情報を提供することができる。正確な表面画像情報を医用画像に提供することにより、結合された医用画像は、その後、部分的または完全な患者表面情報を含む計画的ＣＴ、ＭＲ画像、または他の医用画像とより正確にアライメントすることができる。したがって、同時に撮影された表面画像と医用画像とを結合することにより、計画的ＣＴ、ＭＲ画像、または別の時間（例えば、同じ治療日のより早い時間または別の治療日）に取得された他の画像に対する患者の解剖学構造のより正確なアライメントを達成することができる。医用画像の撮影時に患者の境界の位置（例えば、患者の身体の表面の位置）を知ることにより、患者の境界を医用画像にわたって揃える（例えば、皮膚の表面の位置を揃える）ことで、患者の内部構造の医用画像をより容易にアライメントすることができる。
【００４０】
［０４０］
例えば、システムキャリブレーションを介した非剛体レジストレーションまたはアライメントを、欠落した情報を再作成するために、および／または医用画像からの情報を修正するために、表面画像を医用画像と結合するために使用することができる。患者の身体の表面の画像を、より完全な画像情報を提供し、患者の内部解剖学の改善された追跡を提供するために、内部領域（例えば、臓器、腫瘍、または他の解剖学的構造）の１つまたはそれ以上の医用画像と共にレジストレーション（登録）またはアライメント（整列）することができる。なお、表面画像を、医用画像の全部または一部に表面情報が欠落している場合には、内部医用画像と共に登録してもよい。例えば、散乱を低減して画質を向上させるために視野を小さくした場合、皮膚表面が切り取られたり、患者の身体の全てが視野に収まらなくなったりすることがある。結合された表面画像と医用画像は、本明細書では結合画像と呼ばれ、この結合画像は、患者の表面および／または内部領域の１つまたはそれ以上のデータポイントおよび／またはフル画像から構成することができる。表面画像は、画像セグメンテーション法を用いて抽出可能な表面情報を有することができる計画的ＣＴのような１つまたはそれ以上の他の医用画像への後続の非剛体レジストレーションを行うための制約として使用され得る。
【００４１】
［０４１］
１つまたはそれ以上の画像のレジストレーション（登録）は、画像変換のための最適化方程式を決定することを含む。一つの変換は、一対の画像をアライメント（整列）させる。２つの画像間の点を関連付けるために、変換の写像関数（mapping function）を見つける。数学的には、画像レジストレーション（登録）の目標は、２つの画像（例えば、画像Ｉと画像Ｊ）の点間の最適な写像（optimal mapping）Ｔ：Ｒ３→Ｒ３（ここで、Ｔは変換を表し、Ｔは線形または非線形であり得る）を見つけること、例えば、画像Ｉの点ｘが与えられたとして、画像Ｊの対応する点をｙ＝Ｔ（ｘ）で定義するようなことである。任意の与えられた２つの画像Ｉ、画像Ｊに対する最適なＴを見つけることは、例えば、次式に示すように、一般的に最適化問題として定式化される。
【００４２】
【数１】
2021506529.tif 000003
【００４３】
ここで、Ｃ（Ｔ；Ｉ，Ｊ）は、変換Ｔの下での２つの画像間のミスアライメント（すなわち、「非類似度」）を測定し、Ｒ（Ｔ）は、変換Ｔの不規則性を測定し、ｗ１は、２つの項の相対的な重要度を制御する重み付け係数を示す。Ｃ（Ｔ；Ｉ，Ｊ）のいくつかの例は、二乗差和（ＳＳＤ）、相互情報（ＭＩ）、相互相関、または他の適切なイメージングメトリクスを取ることを含む。医用画像内に存在する造影剤の量は、少なくとも部分的には、使用される画像の種類（例えば、ＭＲＩ、ＣＴ、ＣＢＣＴなど）に依存する。使用する画像の種類によっては、異なる画像メトリクスが適している。例えば、いくつかの実施形態では、交差相関がＣＢＣＴ画像に使用され、いくつかの実施形態では、ＭＲ画像にＭＩが使用される。画像メトリクスは、登録されている２つの画像を、異なる画像のマッチングを支援するために、互いにより類似して見えるようにするために使用することができる。Ｒ（Ｔ）の例としては、曲げエネルギー、弾性エネルギー、Ｔの勾配大きさ、Ｔの曲率などが挙げられる。上記の例は、一般に、２つの画像の強度に基づく比較に関するものであるが、画像は、特徴抽出（例えば、患者の皮膚上に配置された点またはフィデューシャルの使用を介する特徴抽出）、または他の適切な方法によって登録されるものであるとも考えられる。
【００４４】
［０４２］
前述したように、画像Ｉまたは画像ＪのいずれかがＣＢＣＴ画像またはオンラインＭＲ画像である場合には、患者の身体の部分的な（内部の）領域しか含まれていない可能性がある。その結果、限定された領域に対してのみ最適な変換Ｔが見出される可能性がある。患者の表面（例えば、皮膚）上の点については、対応するものが見つからない可能性がある。しかしながら、表面撮像システムを使用する本開示の実施形態では、患者の表面データを取得することが可能である。表面データが利用可能であれば、次式に示すような画像と表面の登録を同時に行うことで、２つの異なる時点での患者の解剖学的構造間の変換のより正確で完全な推定を得ることが可能になる。
【００４５】
【数２】
2021506529.tif 000004
【００４６】
［０４３］
項目Ｄ（Ｔ；ＳＩ，ＳＪ）は、２つの画像のそれぞれに１つずつ、２つの表面のミスアライメントを測定する。例えば、項目Ｄ（Ｔ；ＳＩ，ＳＪ）は、２つの面の対応する点間の平均距離として定義することができる。変数ｗ１とｗ２は２つの重み付け要素である。本開示の実施形態では、表面（ＳＩおよび／またはＳＪ）が患者の皮膚表面に対応していると仮定することができる。画像Ｉ（または画像Ｊ）が、既に患者の身体の皮膚表面を含む計画的ＣＴ画像またはＭＲ画像である場合には、画像のセグメンテーション方法（自動セグメンテーションまたは手動セグメンテーションのいずれか）により、画像から直接ＳＩ（またはＳＪ）を抽出することができる。画像Ｉ（または画像Ｊ）が、患者の身体の皮膚表面を含まないＣＢＣＴ画像またはオンラインＭＲ画像である場合には、ＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像と同時に撮影された表面画像データから、適当な画像処理手段を用いてＳＩ（またはＳＪ）を取得して抽出することができる。
【００４７】
［０４４］
本開示のいくつかの実施形態は、オンラインＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像と表面画像とを結合させて、結合画像を計画的ＣＴに整列させることに関するが、例えば、本開示のいくつかの実施形態は、適応型放射線治療のために使用されることができる。このように、オンラインＣＢＣＴ画像またはＭＲ撮像と表面撮像とを計画的ＣＴに整列させる代わりに、オンライン適応または追跡のための一連のＣＢＣＴまたはＭＲＩと表面撮像とのペアを整列させることが可能である。例えば、治療中に（同日中または複数日に渡って）、複数の医用画像（例えば、複数のＣＢＣＴ画像または複数のＭＲＩ画像）が患者を撮影することができる。同時に、患者の皮膚表面の複数の表面画像を撮影することができる。同時に撮影されたＣＢＣＴ画像と表面画像のペア、または同時に撮影されたＭＲＩ画像と表面画像のペアは、次に、異なる時点で撮影された他のＣＢＣＴ／表面またはＭＲＩ／表面のペアと比較することができる。画像のペア（医用画像と表面画像を同時に撮影したペア）には表面データが含まれているため、互いをアライメントしやすい。したがって、ＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像のうちの１つまたはそれ以上の画像が、患者の表面に関する欠落した情報または不正確な情報を含んでいても、医用画像と同時に撮影された表面画像がその欠落した情報を提供する可能性があるので、問題とならない可能性がある。このようにして、画像のペアは、治療中の患者の動きを間欠的にまたは連続的に追跡するために使用することができる。いくつかの実施形態では、あまりにも多くの動きが検出された場合には、治療を停止および／または変更することがある。
【００４８】
［０４５］
いくつかの実施形態では、結合された表面および画像のレジストレーション（登録）の問題を解決する代わりに、表面および画像のアライメント（整列）の問題を別個に解決することができる。例えば、第１の時刻の医用画像と表面画像とを、例えば、システムキャリブレーションを介して整列する、または登録することができ、次に、合された画像を第２の時刻の第２の医用画像に登録することができる。最終的な変換は、２つの結果を組み合わせることによって得ることができる。しかし、いくつかの態様では、画像と表面の登録を同時に最適化することは、より安定でより正確な結果をもたらすことができる。
【００４９】
［０４６］
患者の解剖学的構造のより正確なアライメント（整列）を提供することに加えて、本開示の実施形態では、表面画像データを使用して、ＭＲ画像の歪みを補正するのに役立つことができる。例えば、ＭＲ画像は、身体の外部領域の情報を含み得るものであり、ＭＲ画像自体から皮膚表面の情報が抽出され得るものである。しかし、ＭＲ画像は幾何学的な歪みを受けることがあり、ＭＲ画像から抽出された表面は、患者の真の物理的な表面と正確に一致しないことがある。本開示にしたがって表面画像を使用することは、次式に示す表面対表面マッチング問題に対して最適な（非線形な）変換Ｔを見出すことによって、ＭＲの歪みを推定し、修正する能力を提供することができる。
【００５０】
【数３】
2021506529.tif 000005
【００５１】
ここで、ＳＩはＭＲ画像から直接抽出された歪んだ皮膚表面であると仮定され、ＳＪは表面イメージャから抽出された正しい皮膚表面であると仮定される。
【００５２】
［００１］
図２は、本開示の実施形態が使用されおよび／または実行され得る、患者に放射線治療を提供するための例示的な放射線治療システム１０を示す。放射線治療システム１０は、画像処理装置１２を含む。画像処理装置１２は、ネットワーク２０に接続され得る。ネットワーク２０は、インターネット２２に接続され得る。ネットワーク２０は、画像処理装置１２を、データベース２４、病院データベース２６、腫瘍情報システム（ＯＩＳ）２８、放射線治療装置３０、画像取得装置３２、表示装置３４、および／または、ユーザインターフェース３６のうちの１つまたはそれ以上と接続することができる。画像処理装置１２は、放射線治療装置３０によって使用される１つまたはそれ以上の放射線治療計画４２を生成するように構成することができる。
【００５３】
［００２］
画像処理装置１２は、メモリ１６、画像プロセッサ１４、および／または通信インターフェース１８を含むことができる。メモリ１６は、オペレーティングシステム４３、１つまたはそれ以上の放射線治療計画４２（例えば、オリジナルの治療計画、および／または適応された治療計画）、ソフトウェアプログラム４４（例えば、人工知能、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、および／または放射線治療計画ソフトウェア）、および／または画像プロセッサ１４によって実行される他の任意のコンピュータ実行可能な命令などを記憶することができる。いくつかの実施形態では、ソフトウェアプログラム４４は、擬似ＣＴ画像のような合成画像を生成することにより、あるフォーマット（例えば、ＭＲＩ）の医用画像を別のフォーマット（例えば、ＣＴ）に変換することができる。例えば、ソフトウェアプログラム４４は、あるモダリティ（例えば、ＭＲＩ画像）の医用画像４６を別のモダリティ（例えば、擬似ＣＴ画像）の合成画像に変換するための予測モデルを訓練するための画像処理プログラムを含むことができ、代替的に、訓練された予測モデルは、ＣＴ画像をＭＲＩ画像に変換することができる。いくつかの実施形態では、ソフトウェアプログラム４４は、本明細書の実施形態で議論されるように、１つまたはそれ以上の医用画像および１つまたはそれ以上の表面画像を登録することができる。メモリ１６は、医用画像４６、表面画像、患者データ４５、および／または、放射線治療計画４２の作成および／または実施に必要な他のデータを含むデータを記憶することができる。
【００５４】
［００３］
ソフトウェアプログラム４４を格納するメモリ１６に加えて、またはその代わりに、ソフトウェアプログラム４４は、ハードドライブ、コンピュータディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＨＤ、ブルーレイＤＶＤ、ＵＳＢフラッシュドライブ、ＳＤカード、メモリスティック、または他の任意の適切な媒体などのリムーバブルコンピュータ媒体に格納することができると考えられる。ソフトウェアプログラム４４は、画像プロセッサ１４にダウンロードされると、画像プロセッサ１４によって実行することができる。
【００５５】
［００４］
画像プロセッサ１４は、メモリ１６に通信的に結合することができ、画像プロセッサ１４は、そこに記憶されたコンピュータ実行可能な命令を実行するように構成することができる。画像プロセッサ１４は、医用画像４６または表面画像をメモリ１６に送信または受信することができる。例えば、画像プロセッサ１４は、通信インターフェース１８およびネットワーク１８を介して、画像取得装置３２または別の画像取得装置から、メモリ１６に記憶されるように、医用画像４６または表面画像を受信することができる。画像プロセッサ１４は、また、通信インターフェース１８を介してメモリ１６に記憶された医用画像４６または表面画像を、データベース２４および／または病院データベース２６に記憶されたネットワーク２０に送信することができる。
【００５６】
［００５］
さらに、画像プロセッサ１４は、放射線治療計画４２を作成および／または修正するために、医用画像４６、表面画像、および／または患者データ４５とともにソフトウェアプログラム４４（例えば、治療計画ソフトウェア）を利用することができる。医用画像４６は、患者の解剖学的構造領域、臓器、または関心のあるセグメンテーションデータのボリュームに関連付けられた画像データなどの情報を含むことができる。患者データ４５は、（１）機能的器官モデルデータ（例えば、直列対並列器官、適切な線量応答モデルなど）；（２）放射線量データ（例えば、線量−体積ヒストグラム（ＤＶＨ）情報）；および／または（３）患者および治療経過に関する他の臨床情報（例えば、他の手術、化学療法、以前の放射線療法など）などの情報を含むことができる。表面画像は、患者の外部表面（例えば、関心領域を取り囲む患者の皮膚）に関する情報を捕捉する任意の適切な撮像タイプを含むことができる。
【００５７】
［００６］
さらに、画像プロセッサ１４は、例えばニューラルネットワークモデルによって使用されるための更新されたパラメータなどの中間データを生成するためのソフトウェアプログラムを利用することができ、中間２Ｄまたは３Ｄ画像を生成するためのソフトウェアプログラムを利用することができ、これらのデータは、その後メモリ１６に格納することができる。画像プロセッサ１４は、次に、実行可能な放射線治療計画４２を通信インターフェース１８を介してネットワーク２０に送信して、放射線治療装置３０に送信することができ、放射線治療装置３０は、患者を放射線で治療するために放射線治療計画４２を実行することができる。さらに、画像プロセッサ１４は、例えば、画像変換、画像セグメンテーション、ディープラーニング、ニューラルネットワーク、および／または人工知能などの機能を実装するためのソフトウェアプログラム４４を実行することができる。例えば、画像プロセッサ１４は、医用画像を訓練する、および／または輪郭を描くソフトウェアプログラム４４を実行することができる。そのようなソフトウェアプログラム４４は、実行されると、境界検出器を訓練し、および／または形状辞書を利用することができる。
【００５８】
［００７］
画像プロセッサ１４は、例えば、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、および／または加速処理装置（ＡＰＵ）などの１つまたはそれ以上の汎用処理装置を含む処理装置であってもよい。より詳細には、いくつかの実施形態では、画像プロセッサ１４は、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令ワード（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。また、画像プロセッサ１４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、システムオンチップ（ＳｏＣ）、または他の好適なプロセッサなどの１つまたはそれ以上の特別目的処理装置によって実装されることができる。当業者に理解されるように、いくつかの実施形態では、画像プロセッサ１４は、汎用プロセッサではなく、特殊用途プロセッサであってもよい。画像プロセッサ１４は、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｃｏｒｅ（登録商標）、Ｘｅｏｎ（登録商標）、またはＩｔａｎｉｕｍ（登録商標）ファミリー、ＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＴｕｒｉｏｎ（登録商標）、Ａｔｈｌｏｎ（登録商標）、Ｓｅｍｐｒｏｎ（登録商標）、Ｏｐｔｅｒｏｎ（登録商標）、ＦＸ（登録商標）、Ｐｈｅｎｏｎ（登録商標）ファミリー、Ｓｕｎ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓによって製造された様々なプロセッサのいずれか、または他の適切なプロセッサのような、１つまたはそれ以上の既知の処理装置を含み得る。画像プロセッサ１４は、また、Ｎｖｉｄｉａ（登録商標）によって製造されたＧｅＦｏｒｃｅ（登録商標）、Ｑｕａｄｒｏ（登録商標）、Ｔｅｓｌａ（登録商標）ファミリー、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＧＭＡ、Ｉｒｉｓ（登録商標）ファミリー、またはＡＭＤ（登録商標）によって製造されたＲａｄｅｏｎ（登録商標）ファミリーのような、グラフィック処理ユニットを含み得る。画像プロセッサ１４は、また、Ｉｎｔｅｌ（登録商標）によって製造されたＸｅｏｎ  Ｐｈｉ（登録商標）ファミリーのような、加速処理装置を含み得る。開示された実施形態は、いかなるタイプのプロセッサに限定されるものではなく、大量の撮像データを識別、分析、維持、生成、および／または提供するというコンピューティング命令を満たすように構成されている。
【００５９】
［００８］
さらに、「プロセッサ（処理装置）」という用語は、複数のプロセッサ、例えば、マルチコア設計を有するプロセッサ、または複数のプロセッサのそれぞれがマルチコア設計を有するプロセッサを含むことができる。画像プロセッサ１４は、本開示の例示的な実施形態に従って様々な操作、プロセス、および方法を実行するために、例えば、メモリ１６に記憶されたコンピュータプログラム命令のシーケンスを実行するように構成され得る。
【００６０】
［００９］
メモリ１６は、医用画像４６および／または表面画像を格納することができる。いくつかの実施形態では、医用画像４６は、例えば、１つまたはそれ以上のＭＲ画像（例えば、２ＤＭＲＩ、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、４ＤボリューメトリックＭＲＩ、４ＤシネＭＲＩなど）、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩ、拡散ＭＲＩ）、ＣＴ画像（例えば、２ＤＣＴ、ＣＢＣＴ、３ＤＣＴ、４ＤＣＴ）、超音波画像（例えば、２Ｄ超音波、３Ｄ超音波、４Ｄ超音波）、ＰＥＴ画像、Ｘ線画像、透視画像、放射線治療ポータル画像、ＳＰＥＣＴ画像、および／またはコンピュータで生成された合成画像（例えば、疑似ＣＴ画像など）を含むことができる。さらに、医用画像４６は、医用画像データ、例えば、トレーニング画像、およびグラウンドトゥルース画像、等高線画像、および線量画像を含むことができる。メモリ１６に記憶された画像は、登録された画像および／または未登録の画像を含んでもよく、画像は、前処理された画像であってもよいし、未処理の生の画像であってもよい。いくつかの実施形態では、医用画像４６は、画像取得装置３２から受け取ることができる。したがって、画像取得装置３２は、ＭＲＩ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波撮像装置、蛍光透視装置、ＳＰＥＣＴ撮像装置、統合線形加速器およびＭＲＩ撮像装置、または、患者の医用画像を取得するための他の医療撮像装置を含み得る。医用画像４６は、画像処理装置１２が、開示された実施形態による動作を実行するために使用することができる任意のタイプのデータまたは任意のタイプのフォーマットで受け取られ、格納され得る。
【００６１】
［０１０］
メモリ１６は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、相変化ランダムアクセスメモリ（ＰＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）のようなダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、スタティックメモリ（例えば、フラッシュメモリ、フラッシュディスク、スタティックランダムアクセスメモリ）、および、キャッシュ、レジスタ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはその他の光学式ストレージ、カセットテープ、その他の磁気記憶装置のようなその他のタイプのランダムアクセスメモリ、のような非一時的なコンピュータ可読媒体、または、画像、データ、または、画像プロセッサ１４、または任意の他のタイプのコンピュータ装置によりアクセスすることができる（例えば、任意のフォーマットで格納される）コンピュータ実行可能命令を含む情報を格納するために使用できる他の任意の非一時的媒体であり得る。コンピュータプログラム命令は、画像プロセッサ１４によってアクセスされ、ＲＯＭまたは他の任意の適切なメモリ位置から読み取られ、画像プロセッサ１４による実行のためにＲＡＭにロードされ得る。例えば、メモリ１６は、１つまたはそれ以上のソフトウェアアプリケーションを格納することができる。メモリ１６に記憶されたソフトウェアアプリケーションは、例えば、一般的なコンピュータシステム用のオペレーティングシステム４３や、ソフトウェア制御されたデバイス用のオペレーティングシステムを含み得る。さらに、メモリ１６は、画像プロセッサ１４によって実行可能なソフトウェアアプリケーション全体を格納してもよいし、ソフトウェアアプリケーションの一部のみを格納してもよい。例えば、メモリ１６は、１つ以上の放射線治療計画４２を格納することができる。
【００６２】
［０１１］
画像処理装置１２は、通信インターフェース１８を介してネットワーク２０と通信することができ、この通信インターフェース１８は、画像プロセッサ１４およびメモリ１６と通信的に結合することができる。通信インターフェース１８は、画像処理装置１２と放射線治療システム１０の構成要素との間の通信接続を提供する（例えば、外部装置とのデータ交換を可能にする）ことができる。例えば、通信インターフェース１８は、いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース３６に接続するための適切なインターフェース回路を有することができ、これは、例えば、ユーザが放射線治療システム１０に情報を入力するための、ハードウェアキーボード、キーパッド、および／またはタッチスクリーンであってもよい。
【００６３】
［０１２］
通信インターフェース１８は、例えば、ネットワークアダプタ、ケーブルコネクタ、シリアルコネクタ、ＵＳＢコネクタ、パラレルコネクタ、高速データ伝送アダプタ（例えば、ファイバ、ＵＳＢ３．０、サンダーボルト）、無線ネットワークアダプタ（例えば、ＷｉＦｉアダプタ）、通信アダプタ（例えば、３Ｇ、４Ｇ／ＬＴＥ）、または他の好適なインターフェースのうちの１つまたはそれ以上を含み得る。通信インターフェース１８は、画像処理装置１２がネットワーク２０を介して、遠隔地に配置された構成要素などの他の機械および装置と通信することを可能にする、１つまたはそれ以上のデジタルおよび／またはアナログ通信装置を含み得る。
【００６４】
［０１３］
ネットワーク２０は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ネットワーク、クラウドコンピューティング環境（例えば、サービスとしてのソフトウェア、サービスとしてのプラットフォーム、サービスとしてのインフラストラクチャなど）、クライアントサーバー、またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）の機能を提供することができる。例えば、ネットワーク２０は、他のシステムＳ１（３８）、Ｓ２（４０）、Ｓ３（４１）を含むＬＡＮまたはＷＡＮとすることができる。システムＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、画像処理装置１２と同一のシステムであってもよいし、異なるシステムであってもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク２０内の１つまたはそれ以上のシステムは、本明細書に記載された実施形態を協調的に実行することができる分散コンピューティング／シミュレーション環境を形成することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のシステムＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、ＣＴ画像（例えば、医用画像４６）を取得するＣＴスキャナを含むことができる。また、ネットワーク２０は、インターネット２２に接続され、インターネット上に遠隔地に存在するサーバーやクライアントと通信するができる。
【００６５】
［０１４］
したがって、ネットワーク２０は、画像処理装置１２と、ＯＩＳ２８、放射線治療装置３０、および／または画像取得装置３２などの多数の他の様々なシステムおよび装置との間のデータ伝送を可能にすることができる。さらに、ＯＩＳ２８および／または画像取得装置３２によって生成されたデータは、メモリ１６、データベース２４、および／または病院データベース２６に格納することができる。また、必要に応じて、画像プロセッサ１４がアクセスできるように、通信インターフェース１８を介して、ネットワーク２０を介してデータを送信／受信することができる。
【００６６】
［０１５］
画像処理装置１２は、ネットワーク２０を介してデータベース２４と通信し、データベース２４に記憶されている複数の各種データを送信／受信することができる。例えば、データベース２４は、放射線治療装置３０、画像取得装置３２、および／または放射線治療に関連する他の機械および／または装置に関連する情報からなる機械データを含むことができる。機械データ情報は、放射線ビームサイズ、アーク配置、ビームのオンオフ時間持続時間、制御点、セグメント、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）構成、ガントリ速度、ＭＲＩパルスシーケンス、および／または他の適切な情報を含むことができる。データベース２４は、記憶装置であり得る。当業者は、データベース２４が、中央または分散された方法のいずれかに配置された複数のデバイスを含む得ることを理解するであろう。
【００６７】
［０１６］
いくつかの実施形態では、データベース２４は、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体（図示せず）を含み得る。いくつかの実施形態におけるプロセッサ読み取り可能な記憶媒体は単一の媒体であってもよいが、「プロセッサ読み取り可能な記憶媒体」という用語は、コンピュータ実行可能な命令またはデータの１つ以上のセットを記憶する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型または分散型のデータベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバー）を含むものと解釈されるべきである。「プロセッサ読み取り可能な記憶媒体」という用語は、また、プロセッサによって実行されるための一連の命令を格納および／または符号化することが可能であり、プロセッサが本開示の方法論のうちの任意の１つ以上の方法論を実行する原因となる任意の媒体を含むと解釈されるものとする。従って、「プロセッサ読み取り可能な記憶媒体」という用語は、ソリッドステートメモリ、光学媒体、および磁気媒体を含むが、これらに限定されない。例えば、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体は、１つまたはそれ以上の揮発性の、非可搬性の、または非揮発性の有形コンピュータ読み取り可能な媒体であり得る。
【００６８】
［０１７］
画像プロセッサ１４は、データベース２４と通信して、メモリ１６に画像を読み込んでもよいし、メモリ１６からデータベース２４に画像を格納してもよい。例えば、データベース２４は、データベース２４が画像取得装置３２から受信した複数の画像（例えば、３ＤＭＲＩ、４ＤＭＲＩ、２ＤＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２Ｄ透視画像、Ｘ線画像、ＭＲスキャンまたはＣＴスキャンからの生データ、医学におけるデジタル画像および通信（ＤＩＭＣＯＭ）データ等）を格納するように構成されている。データベース２４は、ソフトウェアプログラム４４を実行するとき、および／または放射線治療計画４２を作成するときに、画像プロセッサ１４によって使用されるデータを格納することができる。画像処理装置１２は、データベース２４、放射線治療装置３０（例えば、ＭＲＩリニアック）、及び／又は画像取得装置３２のいずれかから医用画像４６（例えば、２次元ＭＲＩスライス画像、ＣＴ画像、２次元透視画像、Ｘ線画像、３ＤＭＲ画像、４次元ＭＲ画像等）を受け取り、治療計画４２を生成することができる。
【００６９】
［０１８］
例示的な実施形態では、放射線治療システム１００は、患者の医用画像（例えば、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）画像、３ＤＭＲＩ、２ＤストリーミングＭＲＩ、４Ｄ容積測定ＭＲＩ、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像、コーンビームＣＴ、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）画像、機能的ＭＲＩ画像（例えば、ｆＭＲＩ、ＤＣＥ−ＭＲＩおよび拡散ＭＲＩ）、Ｘ線画像、透視画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、シングルフォトエミッションコンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）画像など）を取得するように構成された画像取得装置３２を含むことができる。画像取得装置３２は、例えば、ＭＲ撮像装置、ＣＴ撮像装置、ＰＥＴ撮像装置、超音波装置、透視装置、ＳＰＥＣＴイメージング装置、または患者の１つまたはそれ以上の医用画像を取得するための他の好適な医用画像取得装置であり得る。なお、画像取得装置３２によって取得された画像は、撮像データ及び／又は検査データのいずれかとしてデータベース２４内に格納され得る。一例として、画像取得装置３２で取得された画像は、画像処理装置１２で医用画像データ４６としてメモリ１６に格納することができる。
【００７０】
［０１９］
放射線治療システム１００は、また、上述したように、画像取得装置３２とは別個に、または画像取得装置３２内に組み込まれた１つまたはそれ以上の表面撮像装置を含み得る。表面撮像装置により取得された画像は、撮像データおよび／または検査データのいずれかとしてデータベース２４内に格納され得る。また、一実施例として、表面撮像装置で取得された画像は、画像処理装置１２で表面撮像データとしてメモリ１６に格納され得る。
【００７１】
［０２０］
いくつかの実施形態では、例えば、画像取得装置３２は、単一装置として放射線治療装置１３０と一体化してもよい（例えば、「ＭＲＩ−Ｌｉｎａｃ」とも呼ばれる線形加速器と組み合わせたＭＲＩ装置）。このようなＭＲＩ−Ｌｉｎａｃを使用して、例えば、放射線治療計画４２に従って放射線治療を正確に所定の標的に向けるように、患者の標的器官または標的腫瘍の位置を決定することができる。
【００７２】
［０２１］
画像取得装置３２は、関心のある領域（例えば、標的臓器、標的腫瘍、またはその両方）における患者の解剖学の１つ以上の画像を取得するように構成され得る。各画像、典型的には２Ｄ画像またはスライスは、１つまたはそれ以上のパラメータ（例えば、２Ｄスライスの厚さ、向き、位置など）を含み得る。いくつかの実施形態では、画像取得装置３２は、任意の方向の２次元スライスを取得し得る。例えば、２次元スライスの配向は、サジタル配向、冠状配向、または軸方向配向を含み得る。画像プロセッサ１４は、標的臓器および／または標的腫瘍を含むように、２次元スライスの厚さおよび／または向きなどの１つ以上のパラメータを調整し得る。例示的な実施形態では、２Ｄスライスは、３ＤＭＲＩボリュームなどの情報から決定される。このような２次元スライスは、例えば放射線治療装置３０を使用して患者が放射線治療を受けている間に、画像取得装置３２によって「リアルタイム」で取得され得る。「リアルタイム」とは、ミリ秒（例えば、５００ミリ秒または３００ミリ秒）以内でデータを取得することを意味する。
【００７３】
［０２２］
画像処理装置１２は、１人またはそれ以上の患者のための放射線治療計画４２を生成及び保存することができる。放射線治療計画４２は、各患者に適用される特定の放射線量に関する情報を提供することができる。放射線治療計画４２は、また、他の放射線治療情報、例えば、ビーム角度、線量−ヒストグラム−ボリューム情報、治療中に使用される放射線ビームの数、ビーム当たりの線量、または他の適切な情報、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【００７４】
［０２３］
画像プロセッサ１４は、スウェーデンのストックホルムにあるエレクタＡＢ社によって製造されたＭｏｎａｃｏ（登録商標）のような治療計画ソフトウェアのようなソフトウェアプログラム４４を使用することにより、放射線治療計画４２を生成することができる。放射線治療計画４２を生成するために、画像プロセッサ１４は、画像取得装置３２（例えば、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、ＰＥＴ装置、Ｘ線装置、超音波装置など）と通信して、患者の画像にアクセスし、腫瘍などの標的を画定することができる。いくつかの実施形態では、腫瘍を取り囲む健康な組織または腫瘍に近接している健康な組織のような、１つまたはそれ以上のリスク臓器（ＯＡＲ）の境界線が必要とされる場合がある。したがって、ＯＡＲが標的腫瘍に近い場合には、ＯＡＲのセグメンテーションが行われる。さらに、標的腫瘍がＯＡＲ（例えば、膀胱および直腸に近い前立腺）に近い場合には、ＯＡＲを腫瘍からセグメンテーションすることにより、治療計画装置１１０は、標的内だけでなくＯＡＲ内の線量分布を調べることができる。
【００７５】
［０２４］
ＯＡＲと区別して標的臓器または標的腫瘍の輪郭を描くためには、放射線治療を受けている患者のＭＲＩ画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像、ｆＭＲＩ画像、Ｘ線画像、超音波画像、放射線治療ポータル画像、ＳＰＥＣＴ画像などの医用画像が、画像取得装置３２によって取得され、身体の部分の内部構造を明らかにすることができる。医用画像からの情報に基づいて、該当する解剖学的部分の３次元構造を取得することができる。さらに、治療計画プロセス中に、標的腫瘍の効率的な治療（例えば、標的腫瘍が効果的な治療のために十分な放射線量を受けるという）とＯＡＲへの低線量（例えば、ＯＡＲが可能な限り低い放射線量を受けるという）との間のバランスを達成するために、多くのパラメータが考慮される。考慮され得る他のパラメータには、標的臓器および標的腫瘍の位置、ＯＡＲの位置、ＯＡＲに対する標的の動きが含まれる。例えば、三次元構造は、ＭＲＩ又はＣＴ画像の各二次元レイヤまたはスライス内の標的の輪郭を描くまたはＯＡＲの輪郭を描くこと、および各二次元レイヤまたはスライスの輪郭を結合することにより取得することができる。輪郭は、手動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたＭＯＮＡＣＯ（登録商標）のようなプログラムを用いて医師、線量測定士、または医療従事者によって）または自動で（例えば、スウェーデンのストックホルムのエレクタＡＢ社によって製造されたアトラスベースの自動セグメンテーションソフトウェアであるＡＢＡＳ（登録商標）を用いて）生成することができる。特定の実施形態では、標的腫瘍またはＯＡＲの３Ｄ構造は、治療計画ソフトウェアによって自動的に生成される。
【００７６】
［０２５］
標的腫瘍とＯＡＲの位置を特定して輪郭を描いた後、線量測定士、医師、または医療従事者は、標的腫瘍に照射される放射線の線量と共に、腫瘍に近接したＯＡＲ（例えば、左右の耳下腺、視神経、目、水晶体、内耳、脊髄、脳幹、または他の解剖学的構造）が受ける可能性のある最大線量とを決定することができる。関連する解剖学的構造（例、標的腫瘍、ＯＡＲ）の放射線量を決定した後、逆計画法（inverse planning）として知られるプロセスを実行して、望ましい放射線量分布を達成する１つまたはそれ以上の治療計画パラメータを決定することができる。治療計画パラメータの例には、（例えば、標的ボリュームの輪郭を定める、機密構造の輪郭を描く、などの）ボリューム描写パラメータ、標的腫瘍およびＯＡＲの周囲のマージン、ビーム角選択、コリメータ設定、および／またはビームオン時間が含まれる。逆計画プロセス中、医師は、ＯＡＲが受ける可能性のある放射線量の境界を設定する線量制約パラメータを定めること（例えば、腫瘍標的への全線量と任意のＯＡＲへのゼロ線量を定めること；脊髄、脳幹、および視覚構造が、それぞれ、４５Ｇｙ以下の線量、５５Ｇｙ以下の線量、および５４Ｇｙより低い線量を受けると定めること）ができる。逆計画の結果は、メモリ１６またはデータベース２４に記憶されている放射線治療計画４２を構成することができる。これらの治療パラメータのいくつかは相関している可能性がある。例えば、治療計画を変更しようとして１つのパラメータ（例えば、標的腫瘍への線量を増やすなどのさまざまな目的の重み）を調整すると、少なくとも１つの他のパラメータに影響を与え、その結果、異なる治療計画が開発される可能性がある。したがって、画像処理装置１２は、放射線治療装置３０が患者に放射線治療を提供するために、これらのパラメータを有するオーダーメイドの放射線治療計画４２を生成する。
【００７７】
［０２６］
さらに、放射線治療システム１０は、表示装置３４およびユーザインターフェース３６を含むことができる。表示装置３４は、医用画像、インターフェース情報、治療計画パラメータ（例えば、輪郭、線量、ビーム角など）治療計画、目標、目標の定位および／または目標の追跡、または任意の適切な情報をユーザに表示するように構成された１つまたは複数の表示画面を含むことができる。ユーザインターフェース３６は、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、またはユーザが放射線治療システム１０に情報を入力する任意のタイプの装置であり得る。または、表示装置１３４およびユーザインターフェース１３６は、タブレットコンピュータ、例えば、アップル社製のｉＰａｄ（登録商標）、Ｌｅｎｏｖｏ社製のＴｈｉｎｋｐａｄ（登録商標）、サムソン社製のＧａｌａｘｙ（登録商標）のようなデバイスに組み込むことができる。
【００７８】
［０２７］
さらに、放射線治療システム１０の任意およびすべての構成要素は、仮想マシン（例えば、ＶＭＷａｒｅ、Ｈｙｐｅｒ−Ｖなど）として実装することができる。例えば、仮想マシンは、ハードウェアとして機能するソフトウェアであってもよい。したがって、仮想マシンは、少なくとも１つまたはそれ以上の仮想プロセッサ、１つまたはそれ以上の仮想メモリ、および／または、ハードウェアとして一緒に機能する１つまたはそれ以上の仮想通信インターフェースを含むことができる。例えば、画像処理装置１２、ＯＩＳ２８、および／または画像取得装置３２は、仮想マシンとして実装されてもよい。利用可能な処理能力、メモリ、および計算能力が与えられるならば、放射線治療システム１０全体が仮想マシンとして実装することができる。
【００７９】
［０２８］
図３は、例示的な放射線治療装置１０２を図示しており、この装置は、Ｘ線源またはリニアックなどの放射線源、マルチリーフコリメータ（図示せず）、カウチ１１６、撮像検出器１１４、および放射線治療出力１０４を含むことができる。放射線治療装置１０２は、患者に治療を提供するために放射線ビーム１０８を放出するように構成することができる。放射線治療出力１０４は、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）などの１つ以上のアッテネータまたはコリメータを含むことができる。
【００８０】
［０２９］
図３に戻って、患者は、テーブルすなわちカウチ１１６を使用して、放射線治療計画に従って放射線治療線量を受けるために、領域１１２内に配置される。放射線治療出力１０４は、ガントリ１０６または他の機械的支持体に載せられまたは取り付けられることができる。１つまたはそれ以上のシャーシモータ（図示せず）は、カウチ１１６が治療領域内に挿入されたときに、ガントリ１０６および放射線治療出力１０４をカウチ１１６の周りで回転させることができる。一実施形態では、ガントリ１０６は、カウチ１１６が処置領域内に挿入されたときに、カウチ１１６の周りで連続的に回転可能とすることができる。別の実施形態では、ガントリ１０６は、カウチ１１６が処置領域内に挿入されたときに、所定の位置まで回転することができる。例えば、ガントリ１０６は、軸（「Ａ」）の周りで放射線治療出力１０４を回転させるように構成することができる。カウチ１１６および放射線治療出力１０４の両方は、横方向（「Ｔ」）に移動可能、横方向（「Ｌ」）に移動可能、または、横軸（「Ｒ」と表示）を中心とした回転のように１つまたは複数の周りの回転のように、患者の周りの他の位置に独立して移動可能である。放射線治療装置１０２の１つまたはそれ以上の構成要素に通信的に接続されたコントローラ（図示せず）は、放射線治療計画に従って患者を放射線ビーム１０８内または放射線ビーム１０８外に適切に位置決めするために、カウチ１１６の動きおよび／または回転を制御することができる。カウチ１１６およびガントリ１０６の両方が互いに独立して複数の自由度で移動可能である場合、これにより、放射線ビーム１０８が腫瘍を正確に標的にすることができるように患者を位置決めすることができる。
【００８１】
［０３０］
図３に示す座標系（軸Ａ、Ｔ、Ｌを含む）は、アイソセンタ１１０に位置する原点を有する。アイソセンタ１１０は、患者上または患者内の位置に所定の放射線量を送達するように、放射線治療ビーム１０８が座標軸の原点と交差する位置として定義することができる。例えば、アイソセンタ１１０は、ガントリ１０６によって軸Ａの周りに配置された放射線治療出力１０４の様々な回転位置から放射線治療ビーム１０８が患者に交差する位置として定義することができる。
【００８２】
［０３１］
また、ガントリ１０６は、取り付けられた撮像検出器１１４を有し得る。撮像検出器１１４は、放射線源１０４とは反対側に配置することができ、いくつかの実施形態では、撮像検出器１１４は、治療ビーム１０８のフィールド内に配置することができる。
【００８３】
［０３２］
撮像検出器１１４は、放射線治療ビーム１０８とのアライメントを維持するように、放射線治療出力１０４に対向するガントリ１０６に取り付けられる。撮像検出器１１４は、ガントリ１０６の回転に伴って回転軸を中心に回転する。いくつかの実施形態では、撮像検出器１１４は、フラットパネル検出器（例えば、直接検出器またはシンチレータ検出器）とすることができる。このようにして、撮像検出器１１４は、放射線治療ビーム１０８を監視するために使用することができ、および／または撮像検出器１１４は、ポータルイメージングを介してのような患者の解剖学的な撮像のために使用することができる。放射線治療装置１０２の制御回路は、システム１０内に統合されていてもよいし、システム１０とは別個であってもよい。
【００８４】
［０３３］
図示された実施形態では、カウチ１１６、放射線治療出力１０４、および／またはガントリ１０６のうちの１つまたはそれ以上が自動的に配置することができ、放射線治療出力１０４は、特定の治療送達インスタンスの指定線量に従って放射線治療ビーム１０８を確立することができる。ガントリ１０６、カウチ１１６、および／または治療出力１０４の１つまたはそれ以上の異なる向きまたは位置を使用するなど、放射線治療計画に応じて、治療送達のシーケンスを指定することができる。治療の提供は、順次行われてもよいが、アイソセンタ１１０のような患者の上または患者の内部の所望の治療部位で交差することができる。それにより、処方された累積線量の放射線療法を、治療部位の近くの組織への損傷が低減または回避しながら、治療部位に送達することができる。
【００８５】
［０３４］
本開示の例示的な方法は、図４Ａに示された方法で実行することができる。まず、ステップ５０に示すように、第１の時刻の被検体の医用画像を取得する。医用画像は、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波、Ｘ線、ＰＥＴ、またはＳＰＥＣＴ画像のうちの１つまたはそれ以上、または他の好適なタイプの医用画像を含み得る。医用画像は、放射線送達装置に組み込まれた画像取得システムによって撮影されてもよいし、放射線送達装置とは別体の画像取得システムによって撮影されてもよい。医用画像は、例えば、２次元画像であってもよいし、３次元画像であってもよい。第１の時刻は、放射線治療の治療フラクションの前、フラクション中、またはフラクションの後であってもよいし、以前のフラクション中、または治療計画または患者準備中であってもよい。また、第１の時刻で、例えば、１つまたはそれ以上のカメラを含む表面撮像カメラシステムを用いて、被写体の表面画像を取得する（ステップ５１）。表面画像は、例えば、２次元画像であってもよいし、３次元画像であってもよい。表面画像カメラシステムは、放射線送達装置とは別個に設けられてもよいし、放射線送達装置に組み込まれていてもよい。
【００８６】
［０３５］
医用画像および表面画像が得られると、医用画像および表面画像は、例えば、システムレジストレーション（登録）を介して互いに整列され、または、互いにレジストレーション（登録）され、結合画像を形成する（ステップ５２）。いくつかの実施形態では、非剛体レジストレーションは、表面画像および医用画像を登録するために使用される。結合画像は、結合画像中の表面画像および／または医用画像の位置を示すための１つまたはそれ以上のデータポイントまたは他の非画像情報を含み得る。レジストレーション（登録）は、任意の適切な画像処理技術を用いて実行することができ、これは、以下にさらに説明するように、任意の適切なプロセッサにアップロードおよび／または保存することができる。次に、結合画像を、例えば、非剛体レジストレーションを用いて、第２の時刻の被験者の第２の医用画像と共に登録する（ステップ５３）。第２の時刻は、第１の時刻とは異なる。いくつかの実施形態では、第１の時刻は、治療フラクション中の放射線治療の送達の前、送達中、または送達の後であってもよく、第２の時刻は、以前の治療フラクション、後の治療フラクション、または治療計画または患者準備段階であってもよい。第２の時刻は、同じ治療フラクション中の別の時刻である可能性もある。第１の時刻が第２の時刻より時間的に前である必要はなく、実際に、第２の時刻が時間的に前であることもあり得ることにも注意されたい。「第１」「第２」という言葉は、単に２つの別々の時刻を表している。
【００８７】
［０３６］
いくつかの実施形態では、第１の時刻で得られた医用画像は、治療フラクション中、例えば、そのフラクション中の放射線治療の送達の前、送達中、または送達の後に得られるＣＢＣＴ画像またはＭＲ画像であり得る。表面画像は、３Ｄ画像または２Ｄ画像であり得るし、光学式、赤外線式、立体視式（例えば、ＲＧＢ立体視式）、ＴＯＦ（time-of-flight）式、または構造化照明（structured-light）式の表面画像撮影システムを用いて撮影することができ、または、上述したようにキネクト技術（Kinect technology）を用いて撮影することができる。第２の医用画像は、例えば、計画または治療の準備段階で撮影されたＣＴ画像またはＭＲ画像であってもよい。
【００８８】
［０３７］
図４Ｂの方法では、第１の時刻の医用画像および表面画像のアライメント（整列）またはレジストレーション（登録）が、第２の時刻の第２の医用画像のレジストレーション（登録）と同時に行われることを除いて、図４Ｂは、図４Ａを参照して説明したのと同様の方法を示している。従って、第１の時刻の被験者の医用画像を取得し（ステップ５５）、第１の時刻の被験者の表面画像を取得し（ステップ５６）、医用画像と表面画像とを、第２の時刻の被験者の第２の医用画像と共に登録する（ステップ５７）。
【００８９】
［０３８］
図５は、本開示の別の例示的な方法を示す。図５の実施形態では、第１の時刻で被験者の医用画像が取得される（ステップ６０）。医用画像は、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波、Ｘ線、ＰＥＴ、またはＳＰＥＣＴ画像のうちの１つまたはそれ以上、または他の好適なタイプの医用画像を含み得る。医用画像は、放射線送達装置に組み込まれた画像取得システムによって撮影されてもよいし、放射線送達装置とは別体の画像取得システムによって撮影されてもよい。医用画像は、例えば、２次元画像であってもよいし、３次元画像であってもよい。第１の時刻は、放射線治療の治療フラクションの前、フラクション中、またはフラクションの後であってもよいし、以前のフラクション中、または治療計画または患者準備中であってもよい。第１の時刻は、また、以前のフラクション中に、または治療計画または患者の準備中であってもよい。また、第１の時刻に、例えば、１つまたはそれ以上のカメラを含む表面撮像カメラシステムを用いて、被写体の表面画像を取得する（ステップ６１）。表面画像は、例えば、２次元画像であってもよいし、３次元画像であってもよい。表面画像カメラシステムは、放射線送達装置とは別体であってもよいし、放射線送達装置に組み込まれていてもよい。
【００９０】
［０３９］
医用画像と表面画像を取得したら、第１の時刻の医用画像と表面画像とを互いに位置合わせまたは登録して、第１の結合画像を形成する（ステップ６２）。結合画像は、結合画像中の表面画像および／または医用画像の位置を示すための１つまたはそれ以上のデータポイントまたは他の非画像情報を含み得る。いくつかの実施形態では、非剛体レジストレーションは、表面画像および医用画像を登録するために使用される。レジストレーション（登録）は、任意の適切な画像処理技術を用いて実行されてもよく、これは、以下にさらに説明するように、任意の適切なプロセッサにアップロードおよび／または保存することができる。
【００９１】
［０４０］
第２の時刻の被験体の医用画像を取得し（ステップ６３）、第２の時刻の被験体の表面画像を取得する（ステップ６４）。第２の時刻は、第１に時刻とは異なる。いくつかの実施形態では、第２の時刻は、同じ処理フラクション中の異なる時刻であり得る。いくつかの実施形態では、第１の時刻は、治療フラクション中の放射線治療の送達の前、送達中、または送達の後であってもよく、第２の時刻は、同じ治療フラクション、以前の治療フラクション、後の治療フラクション、または治療計画または患者準備段階中の放射線治療の送達の前、送達中、または送達の後であってもよい。また、第１の時刻は第２の時刻より時間的に前である必要はなく、実際には第２の時刻が時間的に前であることもあり得ることにも注意されたい。「第１」「第２」という言葉は、単に２つの別々の時刻を表している。
【００９２】
［０４１］
第２の時刻の医用画像と表面画像を登録して、第２の時刻の結合画像を形成する（ステップ６５）。第１の結合画像は、第２の結合画像と共に登録される（ステップ６６）。いくつかの実施形態では、非剛体レジストレーションは、表面画像と医用画像とを登録するため、および／または第１の結合画像と第２の結合画像とを登録するために使用される。レジストレーション（登録）は、任意の適切な画像処理技術を用いて実行されてもよく、これは、以下にさらに説明するように、任意の適切なプロセッサにアップロードおよび／または保存されてもよい。
【００９３】
［０４２］
いくつかの実施形態では、図５の方法は、患者追跡および／または適応追跡のために使用することができ、例えば、フラクション中またはフラクションをまたいで、放射線治療の投与前、投与中、および／または投与後の患者および／または関心領域の動きを追跡するために使用することができる。例えば、医用画像は、放射線治療の前、治療中、および／または治療後に撮影されたＭＲまたはＣＢＣＴ画像であり得る。各ＭＲ画像またはＣＢＣＴ画像は、ＭＲ画像またはＣＢＣＴ画像と同時に撮影された表面画像と対になって登録することができる。同時に撮影された結合された医用画像と表面画像は、他の表面画像／医用画像のペアと比較して、患者および／または対象領域の動きを評価するために使用することができる。いくつかの実施形態では、閾値レベルを超える動きが検出された場合、放射線治療は変更され、および／または停止され得る。
【００９４】
［０４３］
本実施形態の例示的な方法に関し、医用画像は、第１の時刻に撮影されたものであっても第２の時刻に撮影されたものであっても、例えば、ＣＴ、ＣＢＣＴ、ＭＲ、超音波、Ｘ線、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ画像のうちの１つまたはそれ以上の画像、または任意の他の適切なタイプの医用画像を含み得る。表面画像は、第１の時刻に撮影されたものであっても、第２の時刻に撮影されたものであっても、光学式、赤外線式、熱式、立体視式（例えば、ＲＧＢ立体視式）、ＴＯＦ（time-of-flight）式、または構造化照明（structured-light）式の表面画像撮影システムを用いて撮影することができ、または、上述したようにキネクト技術（Kinect technology）を用いて撮影することができる。医用画像や表面画像は、３次元であってもよいし、２次元であってもよい。
【００９５】
［０４４］
本明細書に記載された図４Ａ、図４Ｂ、および図５では、医用画像および／または表面画像を「取得する（obtaining）」ことを指しているが、動詞「取得する（obtaining）」を、画像を「受け取る（receiving）」に置き換えことができると考えられる。例えば、放射線治療システムは、リストされた各ステップを実行して、画像を取得して登録することの両方を行ってもよいし、画像処理装置は、別個の医療および／または表面撮像システム（それらの撮像システムが別個であるか、互いに統合されていても）により取得された画像をただ受け取り、そして受け取った画像を登録してもよい。したがって、第１の時刻に撮影された画像および／または第２の時刻に撮影された画像が、登録のために画像処理装置によって受け取られ、その方法は画像を能動的に取得することを含まないことがある。
【００９６】
［０４５］
本明細書で議論されるように、本開示の実施形態は、任意の好適な装置を用いて実施することができる。したがって、表面撮像システム（例えば、光学式、赤外線式、熱式、立体視式（例えば、ＲＧＢ立体視式）、ＴＯＦ（time-of-flight）式、または構造化照明（structured-light）式、キネクト技術（Kinect technology）式、または他の撮像システムを含む）は、任意の適切な医用画像化システムと組み合わせて使用されてもよく、または任意の適切な医用画像化システムに組み込まれてもよく、開示された方法を実行するために使用されてもよい。表面撮像システムが使用され得るいくつかの例示的な医用撮像システムが、図２、図３、図６、図７を参照して説明される。
【００９７】
［０４６］
図６は、ライナック（linac）と撮像システムとを組み合わせた例示的な放射線治療装置２０２を示す。例えば、図６の装置は、ＣＴ撮像システムを含み得る。ＣＴ撮像システムは、キロ電子ボルト（ｋｅＶ）エネルギー範囲のＸ線エネルギーを提供する撮像Ｘ線源２１８を含み得る。撮像Ｘ線源２１８は、フラットパネル検出器のような撮像検出器２２２に向けられた扇形および／または円錐形のビーム２２０を提供することができる。放射線治療装置２０２は、図３に関連して説明した放射線治療装置１０２に類似していてもよく、例えば、放射線治療出力２０４、ガントリ２０６、プラットフォーム２１６、およびフラットパネル検出器２１４を含み得る。Ｘ線源２１８は、撮像用の比較的低エネルギーのＸ線診断ビームを提供することができる。
【００９８】
［０４７］
図６の例示的な実施形態では、放射線治療出力２０４およびＸ線源２１８は、互いに９０度回転方向に分離された同じ回転ガントリ２０６に取り付けられる。別の実施例では、２つまたはそれ以上のＸ線源がガントリ２０６の円周に沿って取り付けることができ、例えば、それぞれが、同時に複数の角度の診断画像を提供するための検出器配置とすることができる。同様に、複数の放射線治療出力２０４を提供することができる。
【００９９】
［０４８］
本明細書に提示された放射線治療装置の図示は、本開示に関して限定されるものではない。放射線治療装置と核磁気共鳴撮像システムのような撮像システムとを組み合わせた装置のような他の公知の装置（例えば、ＭＲ-Ｌｉｎａｃとして当技術分野で知られている）は、開示された実施形態と一致する。このような装置、例えば、磁気共鳴画像リニアック（ＭＲＩＬ）装置は、治療の投与中に患者のリアルタイムＭＲ画像を取得することができる。
【０１００】
［０４９］
図７は、開示された実施形態と一致する、放射線治療装置と核磁気共鳴撮像システムのような撮像システムとを組み合わせた例示的な放射線治療システム３００（例えば、ＭＲ-Ｌｉｎａｃとして当技術分野で知られている）を示す。図示されているように、システム３００は、カウチ３１０、画像取得装置３２０、および放射線送達装置３３０を含み得る。システム３００は、例えば、放射線治療計画に従って、患者に放射線治療を送達するように構成されている。いくつかの実施形態では、画像取得装置３２０は、第１のモダリティ（例えば、ＭＲ画像）の原画像または第２のモダリティ（例えば、ＣＴ画像）の宛先画像を取得することができる、図２の画像取得装置３２に対応している。カウチ３１０は、治療セッション中に患者（図示せず）を支持する。いくつかの実施形態では、カウチ３１０は、カウチ３１０上の患者をシステム３００内および／またはシステム３００外に移動させるように、水平な並進軸（「Ｉ」とラベル付けされている）に沿って移動させることができる。カウチ３１０は、また、並進軸に対して横方向の中心垂直軸を中心に回転してもよい。このような移動または回転を可能にするために、カウチ３１０は、カウチ３１０が様々な方向に移動し、様々な軸に沿って回転することを可能にするモータ（図示せず）を有し得る。コントローラ（図示せず）は、治療計画に従って患者を適切に位置決めするために、これらの動きまたは回転を制御することができる。
【０１０１】
［０５０］
いくつかの実施形態では、画像取得装置３２０は、治療セッションの前、治療セッション中、および／または治療セッションの後に患者の２Ｄ画像または３ＤＭＲ画像を取得するために使用されるＭＲＩ装置を含み得る。画像取得装置３２０は、磁気共鳴イメージングのための一次磁場を発生させるための磁石３２１を含み得る。磁石３２１の動作により発生する磁力線は、中心並進軸Ｉに対して実質的に平行に走っている。磁石３２１は、並進軸Ｉに平行に走る軸を有する１つまたはそれ以上のコイルを含み得る。いくつかの実施形態では、磁石３２１の１つまたはそれ以上のコイルは、磁石３２１の中央窓３２３がコイルから離れるように間隔を置いて配置される。他の実施形態では、磁石３２１のコイルは、放射線治療装置３３０によって生成された波長の放射線に対して実質的に透明であるように、十分に薄いか、または密度が低減されている。画像取得装置３２０は、また、磁石３２１の外側に磁場を発生させて、磁石３２１の外側の任意の磁場を打ち消すか、または減少させるために、ほぼ等しい大きさと反対の極性の磁場を発生させる１つまたはそれ以上の遮蔽コイルを含み得る。後述するように、放射線治療装置３３０の放射線源３３１は、磁場がキャンセルされる領域、少なくとも１次の磁場がキャンセルされる領域、または低減される領域に配置される。
【０１０２】
［０５１］
画像取得装置３２０は、また、一次磁場に重畳する勾配磁場を生成する２つの勾配コイル３２５、３２６を含み得る。コイル３２５、３２６は、プロトンの位置が決定されるように、プロトンの空間的なエンコーディングを可能にする磁場の勾配を生成することができる。勾配コイル３２５、３２６は、磁石３２１と共通の中心軸の周りに配置されてもよく、その中心軸に沿って変位してもよい。この変位により、コイル３２５とコイル３２６の間に隙間、すなわち窓が形成され得る。磁石３２１がコイル間の中央窓３２３も含む実施形態では、２つの窓は互いに整列することができる。
【０１０３】
［０５２］
放射線治療装置３３０は、Ｘ線源またはライナック（linac）のような放射線源３３１と、マルチリーフコリメータ（ＭＬＣ）３３３とを含み得る。放射線治療装置３３０は、シャーシ３３５に取り付けることができる。１つまたはそれ以上のシャーシモータ（図示せず）は、カウチ３１０が処置領域内に挿入されたときに、カウチ３１０の周りでシャーシ３３５を回転させる。一実施形態では、シャーシ３３５は、カウチ３１０が処置領域内に挿入されたときに、カウチ３１０の周りで連続的に回転可能である。シャーシ３３５は、また、例えば、放射線源３３１に対向して配置され、シャーシ３３５の回転軸が放射線源３３１と検出器との間に配置された、装着された放射線検出器（図示せず）を有し得る。さらに、放射線治療装置３３０は、例えば、カウチ３１０、画像取得装置３２０、および／または放射線治療装置３３０の１つまたはそれ以上を制御するために使用される制御回路（図示せず）を含み得る。
【０１０４】
［０５３］
図３、図６、図７は、一般に、患者に放射線治療を提供するように構成された放射線治療装置の例を示しており、これには、放射線治療出力が中心軸（例えば、軸「Ａ」）の周りで回転され得る構成が含まれ得る。また、他の放射線治療出力構成を使用することができる。例えば、放射線治療出力は、複数の自由度を有するロボットアームまたはマニピュレータに取り付けられてもよい。さらに別の例では、放射線治療出力は、例えば、患者から横方向に分離された領域に固定されてもよく、患者を支持するプラットフォームは、放射線治療アイソセンタを患者内の所定の標的軌跡に整列させるために使用されてもよい。
【０１０５】
［０５４］
本開示の多くの特徴および利点は、詳細な明細書から明らかであり、したがって、本開示の真の精神および範囲に該当する本開示のそのような特徴および利点をすべて網羅することが、添付の特許請求の範囲によって意図されている。さらに、多数の修正および変形が当業者には容易に起こり得るので、本開示を図示および記載された正確な構造および動作に限定することは望まれず、それに応じて、すべての適切な修正および等価物が、本開示の範囲内となるようになっている。
【０１０６】
［０５５］
さらに、当業者は、本開示の概念が、本開示のいくつかの目的を実施するための他の構造、方法、およびシステムを設計するための基礎として容易に使用され得ることを理解するであろう。したがって、特許請求の範囲は、前述の記載によって限定されるとは考えられない。
【図１】
2021506529.tif 000006
【図２】
2021506529.tif 000007
【図３】
2021506529.tif 000008
【図４Ａ】
2021506529.tif 000009
【図４Ｂ】
2021506529.tif 000010
【図５】
2021506529.tif 000011
【図６】
2021506529.tif 000012
【図７】
2021506529.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月24日(2020.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像を登録するステップと
を実行するように構成されている
ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記医用画像を登録するステップは、非剛体レジストレーションを用いるステップを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻は、前記第１の時刻より前である
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像である
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第１の時刻の撮影された医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記システムは、更に、前記第１の時刻の前記医用画像を取得し、前記第１の時刻の前記表面画像を取得するステップを実行するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とは、同時に登録される
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記登録するステップは、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像とを登録して結合画像を形成するステップと、
前記結合画像を前記第２の時刻に撮影された前記医用画像と共に登録するステップとを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、前記被験者の身体の前記領域の外側の少なくとも一部を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の第１の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第１の表面画像を受け取るステップと、
前記第１の医用画像と前記第１の表面画像を登録して第１の結合画像を形成するステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の第２の医用画像を受け取るステップと、
前記第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第２の表面画像を受け取るステップと、
前記第２の医用画像と前記第２の表面画像を登録して第２の結合画像を形成するステップと、
前記第１の結合画像と前記第２の結合画像を登録するステップと
を有することを特徴とするコンピュータ実装された画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の医用画像と前記第２の医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の表面画像と前記第２の表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、または立体画像である
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の時刻と前記第２の時刻の両方が、ひとつの放射線治療処置のフラクション中に生ずる
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサが、画像処理の方法を実行するような命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
第１の時刻に撮影された被験者の身体の内部領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記内部領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とを、非剛体レジストレーションを用いて登録するステップとを有する
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
請求項１５記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
請求項１５記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像であり、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
請求項１７記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記計画的コンピュータ断層撮影画像は、前記被験者の身体の前記内部領域の外側部分の少なくともいくつかも含む
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
請求項１５記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記第２の時刻は、計画段階の間に発生し、前記第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生する
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
請求項１５記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像と、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像と、前記第２の時刻に撮影された前記医用画像とが同時に登録される
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
［００４］
画像プロセッサ１４は、メモリ１６に通信的に結合することができ、画像プロセッサ１４は、そこに記憶されたコンピュータ実行可能な命令を実行するように構成することができる。画像プロセッサ１４は、医用画像４６または表面画像をメモリ１６に送信または受信することができる。例えば、画像プロセッサ１４は、通信インターフェース１８およびネットワーク２０を介して、画像取得装置３２または別の画像取得装置から、メモリ１６に記憶されるように、医用画像４６または表面画像を受信することができる。画像プロセッサ１４は、また、通信インターフェース１８を介してメモリ１６に記憶された医用画像４６または表面画像を、データベース２４および／または病院データベース２６に記憶されたネットワーク２０に送信することができる。
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月23日(2020.9.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップであって、前記第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生するステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の医用画像を受け取るステップであって、前記第２の時刻は計画段階の間に発生するステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像及び前記第１の時刻に撮影された前記表面画像を登録して結合画像を形成し、次に、前記結合画像を前記第２の時刻に撮影された前記医用画像と共に登録して結合登録画像を形成するステップであって、前記結合登録画像は、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像及び前記第１の時刻に撮影された前記医用画像の位置を示すための１つまたはそれ以上のデータポイントまたは他の非画像情報を含むステップと
を実行するように構成されている画像処理回路を有する
ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記医用画像を登録するステップは、非剛体レジストレーションを用いるステップを含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻は、前記第１の時刻より前である
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像である
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第１の時刻の撮影された医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記システムは、更に、前記第１の時刻の前記医用画像を取得し、前記第１の時刻の前記表面画像を取得するステップを実行するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、前記被験者の身体の前記領域の外側の少なくとも一部を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
第１の時刻に撮影された被験者の身体の領域の第１の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第１の表面画像を受け取るステップであって、前記第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生するステップと、
前記第１の医用画像と前記第１の表面画像を登録して第１の結合画像を形成するステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の第２の医用画像を受け取るステップと、
前記第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記領域の外側の部分の第２の表面画像を受け取るステップであって、前記第２の時刻は計画段階の間に発生するステップと、
前記第２の医用画像と前記第２の表面画像を登録して第２の結合画像を形成するステップと、
前記第１の結合画像と前記第２の結合画像を登録して結合登録画像を形成するステップであって、前記結合登録画像は、前記第１の時刻に撮影された前記第１の表面画像及び前記第１の時刻に撮影された前記第１の医用画像の位置を示すための１つまたはそれ以上のデータポイントまたは他の非画像情報を含むステップと
を有することを特徴とするコンピュータ実装された画像処理方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
前記第１の医用画像と前記第２の医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法において、
前記第１の表面画像と前記第２の表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、または立体画像である
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
プロセッサにより実行されたときに、前記プロセッサが、画像処理の方法を実行するような命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記方法は、
第１の時刻に撮影された被験者の身体の内部領域の医用画像を受け取るステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記被験者の身体の前記内部領域の外側の部分の表面画像を受け取るステップであって、前記第１の時刻は放射線治療処理のフラクションの間に発生するステップと、
第２の時刻に撮影された前記被験者の身体の医用画像を受け取るステップであって、前記第２の時刻は計画段階の間に発生するステップと、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像及び前記第１の時刻に撮影された前記表面画像を登録して結合画像を形成し、次に、前記結合画像を前記第２の時刻に撮影された前記医用画像と共に非剛体レジストレーションを用いて登録して結合登録画像を形成するステップであって、前記結合登録画像は、前記第１の時刻に撮影された前記表面画像及び前記第１の時刻に撮影された前記医用画像の位置を示すための１つまたはそれ以上のデータポイントまたは他の非画像情報を含むステップとを有する
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
請求項１２記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記表面画像は、光学画像、赤外線画像、熱画像、立体画像のいずれかである
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
請求項１２記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記第２の時刻に撮影された前記医用画像は、計画的コンピュータ断層撮影画像であり、
前記第１の時刻に撮影された前記医用画像は、磁気共鳴画像またはコーンビームコンピュータ断層撮影画像のいずれかである
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
請求項１４記載の非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記計画的コンピュータ断層撮影画像は、前記被験者の身体の前記内部領域の外側部分の少なくともいくつかも含む
ことを特徴とする非一時的コンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
2021506529.tif 000014
2021506529.tif 000015