(57)【要約】【課題】放射線治療における患者の被曝を軽減する情報処理装置、及び、放射線治療システムを提供する。【解決手段】本実施形態の情報処理装置は、被検体のボリュームデータと、ボリュームデータにおけるオブジェクトの第１位置と、放射線画像を撮像する放射線撮像装置の位置及び姿勢を示すジオメトリ情報とを取得し、前記ボリュームデータと、前記第１位置と、前記ジオメトリ情報とを用いて、前記放射線撮像装置が照射する撮像用放射線の撮像条件を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体のボリュームデータと、ボリュームデータにおけるオブジェクトの第１位置と、放射線画像を撮像する放射線撮像装置の位置及び姿勢を示すジオメトリ情報とを取得する取得部と、
前記ボリュームデータと、前記第１位置と、前記ジオメトリ情報とを用いて、前記放射線撮像装置が照射する撮像用放射線の撮像条件を決定する決定部と、
を備える情報処理装置。
【請求項２】
前記撮像条件は、前記撮像用放射線の照射範囲を含む、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記決定部は、前記ジオメトリ情報を用いて前記ボリュームデータにおける前記第１位置を前記放射線撮像装置が撮像する画像平面に射影した第２位置を計算し、前記第２位置を用いて前記撮像条件を決定する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記取得部は、呼吸センサからのセンサ情報をさらに取得し、
前記決定部は、前記センサ情報と前記撮像条件の対応関係と前記センサ情報から前記撮像条件を決定する
請求項２〜３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記照射範囲は、前記第２位置を包含する
請求項３〜４のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記取得部は、複数のボリュームデータを取得し、
前記決定部は、複数の前記第２位置を包含する範囲を前記照射範囲とする
請求項３〜５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記撮像条件は、前記撮像用放射線の照射強度、前記撮像用放射線の照射エネルギー、放射線源に印加する管電流、または、前記放射線源に印加する管電圧のうち、少なくとも１つを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記決定部は、前記オブジェクトやその周辺を通る前記撮像用放射線の減衰率が大きいほど、前記撮像用放射線の照射強度、前記撮像用放射線の照射エネルギー、放射線源に印加する管電流、または、前記放射線源に印加する管電圧の少なくとも１つが大きくなる様に決定する
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記ボリュームデータ、または、前記ボリュームデータのＤＲＲを表示画像として表示するディスプレイと、
前記表示画像に写った前記オブジェクトの前記第２位置を包含する前記照射範囲に関する操作者からの指示を入力するための入力装置と、
をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記取得部は、前記第１位置として前記ボリュームデータにおける前記オブジェクトの輪郭と、前記放射線撮像装置によって撮像された前記放射線画像とを取得し、
前記決定部は、前記放射線画像における前記被検体の前記オブジェクトの位置と、前記オブジェクトの輪郭と、前記ジオメトリ情報から、前記放射線画像毎の撮像条件を決定する決定部と、
を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の情報処理装置と、
前記撮像条件に従って前記撮像用放射線を照射する第１照射部と、前記被検体を透過した前記撮像用放射線を検出する検出部と、を備える前記放射線撮像装置と、
治療用放射線を照射する第２照射部と、
を備える放射線治療システム。
【請求項１２】
前記情報処理装置は、
前記放射線撮像装置が撮像する前記放射線画像内の前記オブジェクトを検出する検出部を備え、
前記検出部が検出した前記オブジェクトの位置が特定の条件を満たすとき、前記治療用放射線を照射するよう前記第２照射部を制御する照射制御部と、
をさらに備える、請求項１１に記載の放射線治療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、情報処理装置、及び、放射線治療システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸、心拍、及び腸の動きなどによって患者の患部が移動する場合の放射線治療法として、待ち伏せ照射法や追尾照射法が知られている。
【０００３】
これらの照射法では、患者の体内を透過する撮像用放射線放射線を照射し、患者の患部や当該患部付近に留置したマーカの像を含む放射線画像を定期的に生成する。その放射線画像から、患部やマーカの位置を追跡し、治療用放射線を患部に照射する。放射線画像が２以上の方向から撮影されれば、患部やマーカの３次元位置が特定できる。しかし、撮像用放射線による患者の被曝が無視できない量になる。
【０００４】
従来技術は、放射線画像から検出したマーカ位置の履歴から、その撮像用放射線の照射範囲を求めている。撮像用放射線の照射範囲を狭い範囲に限定できるものの、その照射範囲を決定するために、照射範囲を限定しない放射線画像を少なくとも１回は撮影する必要がある。その撮影の際の患者の被曝は避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３-７８４７９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、放射線治療における患者の不要な被曝を軽減する情報処理装置、及び、放射線治療システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の情報処理装置は、被検体のボリュームデータと、ボリュームデータにおけるオブジェクトの第１位置と、放射線画像を撮像する放射線撮像装置の位置及び姿勢を示すジオメトリ情報とを取得する取得部と、  前記ボリュームデータと、前記第１位置と、前記ジオメトリ情報とを用いて、前記放射線撮像装置が照射する撮像用放射線の撮像条件を決定する決定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る放射線治療システムを示す。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る放射線治療システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、Ｘ線検出器の放射線画像に対応するＤＲＲの一例を示す。
【図４】図４は、Ｘ線検出器の放射線画像に対応するＤＲＲの一例を示す。
【図５】図５は、ＤＲＲ２００上の照射範囲の一例を示す。
【図６】図６は、ＤＲＲ３００上の照射範囲の一例を示す。
【図７】図７は、３次元ボリュームデータが動画の場合に撮像条件を決める方法を説明する図である。
【図８】図８は、３次元ボリュームデータが動画の場合に撮像条件を決める方法を説明する図である。
【図９】図９は、ＤＲＲ上の追跡対象のオブジェクトが１つの場合の照射範囲の一例である。
【図１０】図１０は、ＤＲＲ上の追跡対象のオブジェクトが１つの場合の照射範囲の一例である。
【図１１】図１１は、ディスプレイに表示される画像インターフェースを例示する。
【図１２】図１２は、輪郭情報の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の放射線治療システム１０の一例を示す図である。放射線治療システム１０は、被検体Ｐを治療用放射線１２１で治療するためのシステムである。以下の実施形態では、撮像用の放射線としてＸ線を用い、治療用の放射線として重粒子線を用いる例について説明する。なお、放射線は、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などであってもよい。動きを見るための撮像は透視と呼ばれることもあるが、以下の記載では区別なく撮像と表記する。
【００１１】
放射線治療システム１０は、情報処理装置２０、入力装置６０、ディスプレイ７０、撮像装置３０、照射ポート１２０を備える。
【００１２】
情報処理装置２０は、放射線撮像装置３０ が撮像した放射線画像を用いた種々の画像処理を行い、また、照射ポートから照射される治療用放射線１２１の照射を制御する。情報処理装置２０は、例えば、専用又は汎用コンピュータである。情報処理装置２０は、例えば、ネットワークを介して放射線撮像装置３０ 及び照射ポート１２０と接続されＰＣ（ワークステーション）、あるいは、医用画像を保存・管理するサーバに含まれる情報処理装置であってもよい。医用画像は、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置、放射線撮像装置等、種々の画像診断装置で撮像された画像を含む。
【００１３】
情報処理装置２０は、処理回路１００、記憶回路５０、通信部４０、各部を接続するバス８０を備える。
【００１４】
処理回路１００は、取得機能１００ａ、決定機能１００ｂ、検出機能１００ｃ、照射制御機能１００ｄ、撮像制御機能１００ｅを備える。これらの各処理機能は、後述する。情報処理装置２０にて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路５０へ記憶されている。処理回路１００はプログラムを記憶回路５０から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。各プログラムを読みだした状態の処理回路１００は、図１の処理回路１００内に示された各機能を有することになる。なお、図１においては単一の処理回路１００にて、検出機能１５０ａ、取得機能１５０ｂ、第１推定機能１５０ｃ、第２推定機能１５０ｄ、設定機能１５０ｆ、及び受付機能１５０ｇにて行われる処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１００を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。各処理機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路が各プログラムを実行する場合であってもよいし、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。
【００１５】
なお、処理回路１００の有する取得機能１００ａ、決定機能１００ｂは、それぞれ取得部、決定部の一例である。
【００１６】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））の回路を意味する。プロセッサは記憶回路５０に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路５０にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。
【００１７】
記憶回路５０は、処理回路１００が行う各処理機能に伴うデータ等を必要に応じて記憶する。本実施形態の記憶回路５０は、プログラムと、計画時に撮像された被検体Ｐの３次元ボリュームデータとを記憶する。例えば、記憶回路５０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。また、処理回路１５０内の記憶回路１３２が行う処理は、情報処理装置２０の外部の記憶装置で代替されてもよい。記憶回路５０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体であってもよい。また、記憶媒体は１つに限られず、複数の媒体から、上述した実施形態における処理が実行される場合も、実施形態における記憶媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
【００１８】
通信部４０は、有線または無線で接続された外部装置と情報の入出力を行うインターフェースである。通信部４０は、ネットワークに接続して通信を行ってもよい。
【００１９】
入力装置６０は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力装置６０は、例えば、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。操作者は、たとえば医師や技師であるが、これに限定されない。
【００２０】
ディスプレイ７０は、画像データ等の各種の情報を表示する。ディスプレイ７０は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。
【００２１】
本実施形態の入力装置６０、ディスプレイ７０は、有線または無線で情報処理装置２０に接続している。入力装置６０、ディスプレイ７０はネットワークを介して情報処理装置２０と接続してもよい。
【００２２】
照射ポート１２０は、治療用放射線１２１を被検体Ｐに向けて照射する。
【００２３】
放射線撮像装置３０ は、Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂ、コリメータ１１８ａ，１１８ｂ、Ｘ線検出器１１６ａ，１１６ｂ、寝台１１１、撮像制御回路１１３を備える。
【００２４】
Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂはそれぞれ、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂを照射する。
【００２５】
Ｘ線検出器１１６ａ、１１６ｂは、被検体Ｐを透過したＸ線１１４ａ、１１４ｂを検出する。Ｘ線検出器１１６ａ、１１６ｂは、例えば、フラットパネルディテクタやイメージインテンシファイアである。Ｘ線検出器１１６ａ、１１６ｂは、検出されたＸ線１１４ａ、１１４ｂからそれぞれ放射線画像を得る。
【００２６】
コリメータ１１８ａ、１１８ｂは、Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂと一体に設けられている。コリメータ１１８ａ，１１８ｂは、Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂに対してＸ線検出器１１６ａ、１１６ｂ側に配される。コリメータ１１８ａ、１１８ｂは、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射範囲を制御する。
【００２７】
撮像制御回路１１３は、Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂ、コリメータ１１８ａ，１１８ｂ、Ｘ線検出器１１６ａ，１１６ｂの被検体Ｐに対する位置を制御する。これらの位置は、後述のオブジェクトが画角内に入り、明瞭に写り、かつ、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂが互いに異なる方向になる位置に制御される。
【００２８】
寝台１１１は、被検体Ｐが載置される天板１１１ａと、後述する寝台制御回路１１１ｂを備える。寝台制御回路１１１ｂは、治療計画で想定した位置に被検体Ｐが配置されるように、天板１１１ｂを制御する。被検体Ｐが患者の場合、これは患者位置決めと呼ばれる。寝台制御回路１１１ｂによる制御のもと、天板１１１ａを、被検体Ｐが載置された状態で天板１１１ａを長手方向および上下方向へ移動する。天板１１１ａの移動方向は前述した方向に限られない。３次元空間における並進は３パラメータで、回転は３パラメータで表現されるため、任意の移動が６パラメータで表現される。
【００２９】
図２は、第１の実施形態に係る処理回路１００が実行する処理のフローを説明する図である。図２を参照しながら、処理回路１００の各処理機能の説明をする。
【００３０】
処理回路１００の取得機能１００ａは、被検体Ｐの３次元ボリュームデータを記憶回路５０から取得し、その３次元ボリュームデータに基づいて治療計画で定めた位置に被検体Ｐが配置される（ステップＳ２０）。３次元ボリュームデータは、例えば、治療計画に利用される被検体ＰのＣＴ画像やＭＲＩ画像である。なお、処理回路１００の取得機能１００ａは、放射線治療システム１０の外部から通信部４０を介して３次元ボリュームデータを取得してもいい。３次元ボリュームデータは、３次元的な画像情報であればよく、上記したものに限られない。
【００３１】
処理回路１００の取得機能１００ａは、３次元ボリュームデータ内のオブジェクトの位置を記憶回路５０から取得する（ステップＳ２１）。オブジェクトは、被検体Ｐの患部または被検体Ｐの体内に留置されたマーカである。たとえば、オブジェクトの位置とは、オブジェクトの重心や輪郭の位置である。処理回路１００の取得機能１００ａは、治療計画時に操作者が入力したオブジェクトの位置の情報を取得する。オブジェクトが患部であってもマーカであっても、その輪郭の位置が治療計画時に操作者によって入力されている場合が多い。既知の輪郭の位置から、重心を求めてもよい。または、あらかじめ操作者が入力したオブジェクトの中心的な位置を重心としてもよい。なお、処理回路１００の取得機能１００ａは、放射線治療システム１０の外部から通信部４０を介してオブジェクトの位置を取得してもいい。または、処理回路１００の取得機能１００ａが、３次元ボリュームデータ内のオブジェクトの位置を求めてもよい。例えば、３次元ボリュームデータがＣＴ画像であり、放射線画像における追跡対象のオブジェクトがマーカである場合、マーカの素材に対応するＣＴ値をボクセルの値に持つ位置をマーカの位置の位置として求めてもよい。また、種々の画像処理技術によって患部またはマーカの位置を特定してもよい。
【００３２】
処理回路１００の取得機能１００ａは、治療室における放射線撮像装置３０のＸ線源１１２ａ，１１２ｂ、Ｘ線検出器１１６ａ，１１６ｂの移動後の位置や姿勢を表すジオメトリ情報と治療計画データを取得する（ステップＳ２２）。例えば処理回路１００の取得機能１００ａは、撮像制御回路１１３からそのジオメトリ情報を取得し、記憶回路５０から治療計画データを取得する。なお、処理回路１００の取得機能１００ａが、すでに求められているジオメトリ情報を記憶回路５０または放射線治療システム１０の外部から通信部４０を介して取得してもよい。
【００３３】
処理回路１００の決定機能１００ｂは、ジオメトリ情報と、３次元ボリュームデータを用いて放射線撮像装置３０の撮像条件を決定する（ステップＳ２３）。撮像条件の決定方法の詳細は、後述する。
【００３４】
処理回路１００の撮像制御機能１００ｅは、決定機能１００ｂが決定した撮像条件に応じて放射線画像を撮像するよう、放射線撮像装置３０を制御する（ステップＳ２４）。撮像条件は、例えば、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射範囲、照射強度、照射エネルギー、Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂの管電流、管電圧のうちの少なくともひとつである。Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射範囲は、コリメータ１１８ａ、１１８ｂによって制御される。つまり、撮像条件は、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射の条件に相当する。
【００３５】
処理回路１００の検出機能１００ｃは、放射線撮像装置３０が撮像した被検体Ｐの放射線画像内のオブジェクトの位置を検出する（ステップＳ２５）。検出の方法として種々の画像処理技術が利用できる。例えば、放射線撮像装置３０が撮像する放射線画像に対応するＤｉｇｉｔａｌ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ（ＤＲＲ）を３次元ボリュームデータから生成する。３次元ボリュームデータが治療室内のアイソセンターを基準とする所定の位置に、治療計画データに含まれる被検体Ｐの姿勢に合わせて仮想的に配置され、ジオメトリ情報が利用されることで、ＤＲＲが生成される。ここで、アイソセンターとは、治療用放射線１２１の基準として利用される３次元実世界における点である。被検体Ｐが人間である場合、治療計画で定められた被検体Ｐの姿勢とは、例えば、仰向けかうつ伏せか等である。ステップＳ２０において治療計画で定めた位置に被検体Ｐが配置されているため、生成したＤＲＲの画角は放射線画像と同じになる。取得した３次元ボリュームデータ内のオブジェクトの位置を、ジオメトリ情報を用いて放射線画像に射影することで、生成したＤＲＲにおけるオブジェクトの位置を計算し、生成したＤＲＲにおけるオブジェクトの画像パターンを求め、類似したパターンを有する放射線画像内の位置をオブジェクトの位置として検出してもよい。射影は、次の式で表される。
(x,y,1)T = P(X,Y,Z,1)T
【００３６】
ここで、(x,y)は、２次元画像におけるオブジェクト位置の座標値を表す。Pは、ジオメトリ情報から定まる射影行列を表す。(X,Y,Z)は、３次元実世界におけるオブジェクト位置の座標値を表す。
【００３７】
検出された放射線画像内のオブジェクトの位置があらかじめ定められた範囲内の場合（ステップＳ２６，ＹＥＳ）、処理回路１００の照射制御機能１００ｄは、照射ポート１２０が治療用放射線１２１を被検体Ｐに向けて照射するよう制御する（ステップＳ２８）。治療用放射線１２１を照射する条件は上述のものに限られない。
【００３８】
検出された放射線画像内のオブジェクトの位置があらかじめ定められた範囲内でない場合（ステップＳ２６，ＮＯ）、ステップＳ２９に進む。
【００３９】
終了指示が無ければ（Ｓ２９，ＹＥＳ）、ステップＳ２４に戻る。終了指示は、操作者からの指示であっても、治療用放射線１２１の照射の治療計画で定めた量に関する条件を満たしたことによる指示であってもよい。
終了指示があれば（Ｓ２９，ＮＯ）、処理を終了する。
【００４０】
図２のフローチャートにおいて、例えばステップＳ２０〜ステップＳ２９は、必ずしもこの順番に行われることを要しない。
【００４１】
次に、図３〜１０を参照し、処理回路１００の決定機能１００ｂが撮像条件を決定する方法について詳細に説明する。まず、撮像条件として、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射範囲を決定する方法について説明する。また、オブジェクトがマーカの例について説明するが、オブジェクトが患部の場合も同様の手法で撮像条件が決定される。
【００４２】
決定機能１００ｂは、３次元ボリュームデータにおけるオブジェクトの位置を、ジオメトリ情報を用いて放射線画像に射影することで、放射線撮像装置３０が撮像する放射線画像におけるオブジェクトの位置を計算する。この計算は、前述の数式(x,y,1)T = P(X,Y,Z,1)Tで表される。
【００４３】
図３は、Ｘ線検出器１１６ａの放射線画像に対応するＤＲＲ２００の一例である。
【００４４】
図４は、Ｘ線検出器１１６ｂの放射線画像に対応するＤＲＲ３００の一例である。
【００４５】
この例では、被検体Ｐにマーカが３つ留置されている。ＤＲＲ２００には、マーカの像２０１、２０２、２０３が写る。ＤＲＲ３００には、マーカの像３０１、３０２、３０３が写る。この例では、マーカの像２０１と３０１が対応している。マーカの像２０２と３０２が対応している。マーカの像２０３と３０３が対応している。ディスプレイ７０上にＤＲＲ２００，３００を生成して表示すると、操作者がオブジェクトの位置を確認しやすい。ただし、ＤＲＲ２００、３００の生成は必須ではない。
【００４６】
図５は、ＤＲＲ２００上の照射範囲の一例である。
【００４７】
図６は、ＤＲＲ３００上の照射範囲の一例である。
【００４８】
放射線画像におけるオブジェクトの位置を包含する領域がＸ線１１４ａ、１１４ｂの照射範囲としてそれぞれ計算さる。例えば、図３、４の例で追跡対象のオブジェクトが３つのマーカすべてである場合、ＤＲＲ２００においてマーカの像２０１、２０２、２０３のすべてが包含される図５の領域４００と、ＤＲＲ３００においてマーカの像３０１、３０２、３０３のすべてが包含される図６の領域５００とが照射範囲として計算される。図５、６をディスプレイ７０上に表示すると、操作者が照射範囲である領域４００、５００を確認しやすい。オブジェクトが患部の場合も同様に、ＤＲＲを生成して表示すると、操作者が照射範囲を確認しやすい。ただし、操作者による照射範囲の事前確認は必須でないため、ＤＲＲ２００、３００の生成は必須ではない。事前の確認がなくても、放射線画像を表示すれば、どの範囲にＸ線１１４ａ、１１４ｂが照射されたかがわかる。
【００４９】
図９は、ＤＲＲ２００上の追跡対象のオブジェクトが１つの場合の照射範囲の一例である。
【００５０】
図１０は、ＤＲＲ３００上の追跡対象のオブジェクトが１つの場合の照射範囲の一例である。
【００５１】
追跡対象のオブジェクトは複数とは限らない。例えば、図３、４のマーカの像２０１、３０１に対応するマーカが追跡対象である場合、その位置を包含する領域が照射範囲として求められる。図９、１０の領域８００、９００を照射範囲として決定しても良い。
【００５２】
図９、１０を表示すると、操作者が照射範囲である領域８００、９００を確認しやすい。オブジェクトが患部の場合も同様に、ＤＲＲを生成して表示すると、操作者が照射範囲を確認しやすい。ただし、操作者による照射範囲の事前確認は必須でないため、ＤＲＲ２００、３００の生成は必須ではない。事前の確認がなくても、放射線画像を表示すれば、どの範囲にＸ線１１４ａ、１１４ｂが照射されたかがわかる。
【００５３】
本実施形態の情報処理装置及び治療システムでは、照射範囲を決定するための放射線画像の事前撮影が必要ない。そのため、照射範囲を決定するための患者被曝が少ない。
【００５４】
（変形例１）
３次元ボリュームデータは、動画であっても良い。例えば、３次元ボリュームデータは、４Ｄ−ＣＴ画像である。４Ｄ−ＣＴ画像には、複数のＣＴ画像が含まれる。
【００５５】
図７は、３次元ボリュームデータが動画の場合に、照射範囲を決める方法を説明する図である。３次元ボリュームデータが１０個のＣＴ画像を含み、被検体Ｐにマーカが３つ留置されている場合を例示する。図７は、ＣＴ画像から生成されたＤＲＲ２００の動画における各マーカの軌跡６０１、６０２、６０３を示す。図７の黒点は夫々が検出されたマーカの重心の位置を示す。
【００５６】
図８は、図７と同じ条件での、ＤＲＲ３００の動画における対応する各マーカの軌跡７０１、７０２、７０３を示す。
【００５７】
照射範囲としては、ＤＲＲ２００の動画における軌跡６０１、６０２、６０３を包含する領域６００と、ＤＲＲ３００の動画における軌跡７０１、７０２、７０３を包含する領域７００が決定される。オブジェクトがマーカである例について述べたが、患部であってもよい。
【００５８】
また、図７、８の様にＤＲＲ２００，ＤＲＲ３００上にオブジェクトの軌跡６０１、６０２、６０３、７０１、７０２、７０３と、照射範囲である領域６００、７００を重畳した画像をディスプレイ７０に表示すると、操作者が確認しやすい。たとえば、図２のステップＳ２３とＳ２４の間に表示される。ただし、操作者による照射範囲の事前確認は必須でないため、ＤＲＲ２００、３００による照射範囲の表示も必須ではない。事前の確認がなくても、放射線画像を表示すれば、どの範囲にＸ線１１４ａ、１１４ｂが照射されたかを認識することが可能である。
【００５９】
（変形例２）
決定機能１００ｂが決定する撮像条件は、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射強度、照射エネルギー、Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂの管電圧、管電流のうちの少なくともひとつであってもよい。
【００６０】
上述の通り、３次元ボリュームデータにおけるオブジェクトの位置が特定される。ジオメトリ情報を用いて、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの経路が計算する。また、求められたＸ線１１４ａ、１１４ｂの経路を用いて、ＤＲＲ２００、３００を求める。ＤＲＲ２００、３００の画質は、仮想的に設定するＸ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧、管電流で決まる。言い換えると、Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧、管電流を仮想的に様々な値に設定することで、様々な画質のＤＲＲ２００、３００を生成できる。Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧を変化させると、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの強度とエネルギーが変化するため、放射線画像のコントラストとノイズ量が変化する。Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂの管電流を変化させると、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの強度が変化するため、放射線画像のノイズ量が変化する。Ｘ線源１１２ａと１１２ｂとで、管電流や管電圧をそれぞれ設定することもできる。
【００６１】
ＤＲＲ２００、３００におけるオブジェクトの位置を、ジオメトリ情報を用いて計算し、オブジェクトとその周囲で輝度コントラストが大きく、ノイズ量が少ないＸ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧や管電流を計算し、それらのうちの少なくともひとつが撮像条件として決定されても良い。例えば、照射強度あるいはＸ線源１１２ａ、１１２ｂの管電流は、放射線画像におけるオブジェクト周辺でのノイズ量が小さくなるように、オブジェクトやその周辺を通るＸ線１１４ａ、１１４ｂの減衰率が大きいほど大きく決定される。ただし、照射強度あるいはＸ線源１１２ａ、１１２ｂの管電流を大きくすると、患者被曝量が増えるため、制限なく大きくしてはならない。
【００６２】
３次元ボリュームデータがＣＴ画像である場合、減衰率は、３次元ボリュームデータにおけるＸ線１１４ａ、１１４ｂのＣＴ値の積算値から計算できる。あるいは、Ｘ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧や管電流から、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの強度やエネルギーを計算し、それらのうちの少なくともひとつが撮像条件として決定されても良い。
【００６３】
撮像条件は、第１の実施形態で説明した撮像範囲、Ｘ線１１４ａ、１１４ｂの照射強度、照射エネルギー、Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂの管電圧、管電流のうちのいずれか複数の組み合わせであってよい。本変形例によれば、適切な撮像条件を決定できる。
【００６４】
（変形例３）
被検体Ｐに呼吸センサ（図示せず）を設置し、そこからのセンサ情報を利用しても良い。センサは、被検体Ｐの呼吸位相を表す。呼吸位相には、呼気位相、吸気位相、あるいは、その間の位相がある。センサ情報と撮像条件の対応関係を事前に設定することで、決定機能１００ｂは、その対応関係とセンサ情報から撮像条件を決定する。
【００６５】
撮像条件が照射範囲である場合、例えば、事前に４Ｄ−ＣＴ画像を撮影する際に、被検体Ｐに呼吸センサを設置しておき、センサ情報とオブジェクトの位置の対応関係を事前に生成する。オブジェクトの位置、ジオメトリ情報、センサ情報から、照射範囲を決定する。これにより、各呼吸位相に適した照射範囲が決定される。
【００６６】
撮像条件がＸ線１１４ａ、１１４ｂの照射強度、照射エネルギー、Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂの管電圧、管電流のうちの少なくともひとつの場合、例えば、４Ｄ-ＣＴ画像を撮影する際に、被検体Ｐに呼吸センサを設置しておき、センサ情報とオブジェクトの位置の対応関係が生成される。センサ情報が示す各呼吸位相での、ＤＲＲ２００、３００においてオブジェクトとその周囲で輝度コントラストが最大になるＸ線源１１２ａ、１１２ｂの管電圧、管電流が計算される。それらのうちの少なくともひとつずつが撮像条件として決定される。本変形例によれば、各呼吸位相に適した撮像条件を計算できる。
【００６７】
（変形例４）
図１１は、ディスプレイ７０に表示される画面１０００を例示する。
【００６８】
画面１０００は、３次元ボリュームデータ１０３、ＤＲＲ２００、３００を含む。入力装置６０を介して、操作者による照射範囲の修正指示を受理しても良い。ＤＲＲ２００、３００は、Ｘ線検出器１１６ａ、１１６ｂで画像化される放射線画像を３次元ボリュームデータから仮想的に生成したものである。この例では、Ｘ線検出器１１６ａ、１１６ｂ上にＤＲＲ２００、３００が表示される。３次元ボリュームデータにおけるオブジェクト１００１の像１００２、１００３を包含する領域１００５、１００６が照射範囲を表す。３次元的な領域１００４は、領域１００５、１００６に対応する。操作者は、この画面１０００を眺めながら、領域１００４、１００５、１００６を入力装置６０によって画面１０００上に表示されるカーソルを符号が記されていない矢印のように操作することで、各領域の幅や高さ、奥行き等の変更を指示する。決定機能１００ｂは、操作者の指示を受理し、各領域を変形し、変形後の各領域をディスプレイ７０に表示する。領域１００４、１００５、１００６相互に関係性を有するため、操作者が各領域のいずれかのサイズを変更する指示を出したときに、決定機能１００ｂは対応する各領域のサイズも同時に変更すると良い。操作者が指示を出すためのインターフェースは、マウスでなくても構わない。例えば、表示部をタッチパネルにすれば、操作者が指で操作できる。領域１００４、１００５、１００６の幅や高さや奥行き等の数値を画面１０００に表示し、操作者がキーボードを使って、その値を変更できるようにしても良い。
【００６９】
これにより、操作者が照射範囲を確認しやすくなる。また、決定機能１００ｂによって自動で決定された領域１００４、１００５、１００６に問題がある場合に操作者がそれら領域を簡単に修正できるようになる。
【００７０】
３次元ボリュームデータが動画の場合、各呼吸位相の画像を、操作者の操作でコマ送りできるようにすると良い。各呼吸位相の画像が表示されている状態で、操作者による各領域の修正指示を決定機能１００ｂが受理することで、変形例３と本変形例を組み合わせることもできる。
【００７１】
（第２の実施形態）
本実施形態の放射線治療システムは、図１の構成と同様であるが、処理回路１００の各処理機能が一部異なる。第１の実施形態との差異点について以下詳述する。
【００７２】
処理回路１００の取得機能１００ａは、被検体Ｐの３次元ボリュームデータにおけるオブジェクトの位置として輪郭情報を取得する。なお、処理回路１００の取得機能１００ａは、記憶回路５０から、または放射線治療システム１０の外部からオブジェクトの位置を取得してもいい。または、処理回路１００の取得機能１００ａが、３次元ボリュームデータ内のオブジェクトの輪郭を求めてもよい。
【００７３】
処理回路１００の決定機能１００ｂは、輪郭情報、放射線画像から、放射線撮像装置３０の撮像条件１１０８、１１０９を時々刻々と求め、撮像制御機能１００ｅに送る。
【００７４】
処理回路１００の撮像制御機能１００ｅは、放射線撮像装置３０が被検体Ｐの放射線画像を時々刻々と撮像する様に制御する。夫々の放射線画像は、撮像条件に従って撮像される。
【００７５】
つまり、図２で示したフローチャート図のステップＳ２９がＮＯの場合の戻る先がステップＳ２３となる点が異なる。また、ステップＳ２３で撮像条件を求める際にステップＳ２４で撮像された放射線画像を用いる点も異なる。
【００７６】
図１２（Ａ）は、３次元ボリュームデータ内の輪郭情報の一例を示す。図１２（Ｂ）は、ａｘｉａｌ断面１２００上での輪郭情報の一例を示す。
【００７７】
輪郭情報は、例えば、３次元ボリュームデータの各ａｘｉａｌ断面１２００でのオブジェクト１００１の輪郭１２０１の集合である。各ａｘｉａｌ断面１２００でのオブジェクト１００１の輪郭１２０１、すなわち、輪郭情報は、例えば治療計画時に操作者によって入力される。
【００７８】
決定機能１００ｂは、各時刻の撮像条件を、例えば、次の手順で決定する。まず、放射線画像から、オブジェクトの重心の位置を種々の画像処理技術を用いて検出する。次に、その重心位置と輪郭情報から、オブジェクトの３次元的な輪郭を求める。次に、オブジェクトの３次元的な輪郭と、ジオメトリ情報とから、放射線画像におけるオブジェクトの輪郭を計算する。最後に、放射線画像においてその輪郭を包含する領域を設定し、その領域を、照射範囲を表す撮像条件として決定する。
【００７９】
放射線画像の各フレームで照射範囲を求めるため、第１の実施形態で例示した軌跡を包含する照射範囲より狭い範囲を求めることが可能となる。したがって、本実施形態の情報処理装置及び治療システムによれば、患者被曝を低減できる。
【００８０】
なお、実施形態におけるコンピュータ又は組み込みシステムは、記憶媒体に記憶されたプログラムに基づき、上述した実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。
【００８１】
また、実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【００８２】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の放射線治療システムまたは情報処理装置によれば、患者被曝を抑えつつ適切な治療用放射線の照射が可能となる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
放射線治療システム１０
情報処理装置２０
処理回路１００
記憶回路５０
取得機能１００ａ、決定機能１００ｂ、検出機能１００ｃ
照射制御機能１００ｄ、撮像制御機能１００ｅ
通信部４０
バス８０
入力装置６０
ディスプレイ７０
照射ポート１２０
放射線撮像装置３０
Ｘ線源１１２ａ，１１２ｂ
コリメータ１１８ａ，１１８ｂ
Ｘ線検出器１１６ａ，１１６ｂ
寝台１１１
天板１１１ａ
寝台制御回路１１１ｂ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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