特開 2024-15348 情報処理装置、情報処理システム、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024015348

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理システム、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240125BHJP

   A61B 34/20 20160101ALN20240125BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

A61B34/20

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023208836

(22)【出願日】2023-12-11

(62)【分割の表示】P 2021165054の分割

【原出願日】2017-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平井 隆介

(72)【発明者】

【氏名】田口 安則

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 航

(57)【要約】

【課題】被検体内のオブジェクトの追跡精度の向上を図ることができる情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムを提供することである。
【解決手段】実施形態の情報処理装置は、テンプレート選択部と、追跡部と、を持つ。前記テンプレート選択部は、複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを選択する。前記追跡部は、前記テンプレート選択部により選択された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて、被検体の画像内のオブジェクトを追跡する。さらに前記追跡部は、前記複数のテンプレートに含まれる１つ以上のテンプレートのうち、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを示す情報を用いて、前記被検体の画像内のオブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換える。
【選択図】図１９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを前記複数のテンプレートの中から選択するテンプレート選択部と、
前記テンプレート選択部により選択された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて、被検体の画像内のオブジェクトを追跡する追跡部と、
を備え、
前記追跡部は、
前記複数のテンプレートに含まれる１つ以上のテンプレートのうち、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを示す情報を用いて、前記被検体の画像内のオブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換える、
情報処理装置。

【請求項2】

前記追跡部は、
前記少なくとも１つのテンプレートと、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たして類似する類似テンプレートとを用いて前記オブジェクトを追跡する、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項3】

前記追跡部は、
前記少なくとも１つのテンプレートと、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たして類似する類似テンプレートとのなかで、前記オブジェクトの形状に前記類似テンプレートが前記少なくとも１つのテンプレートよりも類似する場合に、前記類似する類似テンプレートを用いて前記オブジェクトを追跡する、
請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。

【請求項4】

ユーザーの入力操作として、表示部に表示された前記画像内の１点または前記画像の部分領域を指定する指定操作を受け付ける入力受付部と、
少なくとも前記複数のテンプレートに含まれる第１テンプレートおよび第２テンプレートを前記表示部に表示させる表示処理部と、
をさらに備え、
前記表示処理部は、
前記テンプレート選択部が前記第２テンプレートを特定せずに前記第１テンプレートを特定する場合に、前記表示処理部は前記複数のテンプレートの中から前記第２テンプレートよりも前記第１テンプレートに類似する第３テンプレートおよび第４テンプレートを前記表示部に表示する、
請求項２または請求項３に記載の情報処理装置。

【請求項5】

前記被検体の画像内のオブジェクトは、前記被検体内に留置されたオブジェクトの形状を示し、
前記テンプレート選択部は、
前記複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを、画像取得部により取得された被検体の画像に基づいて選択することとユーザーの入力操作に基づいて特定する、
請求項１から４のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項6】

ユーザーの入力操作として、表示部に表示された前記画像内の１点または前記画像の部分領域を指定する指定操作を受け付ける入力受付部をさらに備え、
前記テンプレート選択部は、前記入力受付部により受け付けられた前記ユーザーの指定操作に基づいて前記少なくとも１つのテンプレートを特定する、
請求項１から３のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項7】

前記テンプレート選択部は、前記画像内の１点を含む前記画像の領域または前記画像の部分領域との類似度に基づき、前記少なくとも１つのテンプレートを選択する、
請求項６に記載の情報処理装置。

【請求項8】

前記テンプレート選択部は、前記類似度の閾値に基づき、前記少なくとも１つのテンプレートを選択する、
請求項７に記載の情報処理装置。

【請求項9】

前記テンプレート選択部により特定された前記少なくとも１つのテンプレートに類似する類似テンプレートを示す情報を出力するテンプレート取得部をさらに備え、
前記追跡部は、前記テンプレート選択部により特定された前記少なくとも１つのテンプレートと、前記テンプレート取得部により出力された情報を用いて前記オブジェクトを追跡する、
請求項３から請求項８のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項10】

前記追跡部により追跡された前記オブジェクトの位置を、画像取得部により取得された前記被検体の画像に重ね合わせて表示部に表示させる表示処理部をさらに備えた、
請求項３から請求項９のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項11】

前記テンプレート選択部により特定された前記少なくとも１つのテンプレートに類似する類似テンプレートを示す情報を出力するテンプレート取得部をさらに備え、
前記追跡部は、前記テンプレート選択部により特定された前記少なくとも１つのテンプレートよりも、前記類似テンプレートの方が前記被検体の画像内のオブジェクトに類似する場合に前記類似テンプレートを用いて前記オブジェクトを追跡する、
請求項３から請求項８のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項12】

前記被検体内に留置されたオブジェクトは、金属製のマーカーであり、
前記被検体の画像内のオブジェクトは、前記被検体内に留置されたオブジェクトの形状を示し、
前記テンプレート選択部は、
前記複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを、前記被検体の画像内のオブジェクトの形状に基づいて選択する、
請求項１から請求項１１のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項13】

前記被検体内に留置されたオブジェクトの３次元形状に基づき前記複数のテンプレートを生成するテンプレート取得部をさらに備えた、
請求項１から請求項１２のうち何れか１項に記載の情報処理装置。

【請求項14】

前記テンプレート選択部により選択されたテンプレートの内容に基づき、前記少なくとも１つの類似テンプレートを取得するテンプレート取得部
を備え、
前記テンプレート選択部は、
複数のテンプレートの中から前記複数のテンプレートの数よりも少ない、少なくとも１つのテンプレートを、画像取得部により取得された被検体の画像に基づいて選択することとユーザーの入力操作に基づいて特定することとの少なくとも一方を行い、
前記追跡部は、
前記テンプレート選択部により選択または特定された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて前記被検体の画像内のオブジェクトを追跡し、
前記追跡部は、前記複数のテンプレートに含まれる２つ以上のテンプレートのうち、画像内の前記オブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを特定し、
前記追跡部は、前記テンプレート取得部により出力された情報に基づき、前記オブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換える、
請求項１に記載の情報処理装置。

【請求項15】

複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを前記複数のテンプレートの中から選択するテンプレート選択部と、
前記テンプレート選択部により選択された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて、被検体の画像内のオブジェクトを追跡する追跡部と、
を備え、
前記追跡部は、
前記複数のテンプレートに含まれる１つ以上のテンプレートのうち、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを示す情報を用いて、前記被検体の画像内のオブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換える、
を備えた情報処理システム。

【請求項16】

コンピュータに、
複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを前記複数のテンプレートの中から選択させ、
前記選択された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて、被検体の画像内のオブジェクトを追跡させ、
前記複数のテンプレートに含まれる１つ以上のテンプレートのうち、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを示す情報を用いて、前記被検体の画像内のオブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換えさせる、
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、情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

被検体内のオブジェクトが撮影された画像を用いて、テンプレートマッチングの手法により前記オブジェクトの位置を検出する情報処理装置が知られている。このような手法の場合、テンプレートの数が多くなると、計算負荷が高くなり、オブジェクトの追跡精度のさらなる向上を図ることが難しくなる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１３１７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、被検体内のオブジェクトの追跡精度の向上を図ることができる情報処理装置、情報処理システム、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】

【0005】

実施形態の情報処理装置は、テンプレート選択部と、追跡部と、を持つ。前記テンプレート選択部は、複数のテンプレートの中の少なくとも１つのテンプレートを選択する。前記追跡部は、前記テンプレート選択部により選択された前記少なくとも１つのテンプレートを用いて、被検体の画像内のオブジェクトを追跡する。さらに前記追跡部は、前記複数のテンプレートに含まれる１つ以上のテンプレートのうち、前記被検体の画像内のオブジェクトとの類似度が所定の条件を満たすテンプレートを示す情報を用いて、前記被検体の画像内のオブジェクトの追跡に用いる１つ以上のテンプレートを切り換える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態の治療システム１の構成例を示す図。

【図2】第１の実施形態の情報処理装置１００のハードウェア構成例を示す図。

【図3】第１の実施形態のマーカーＭＫの２次元平面での姿勢が考慮されたテンプレート２１０の一例を示す図。

【図4】第１の実施形態のマーカーＭＫの３次元空間での姿勢が考慮されたテンプレート２１０を説明するための図。

【図5】第１の実施形態の表示部１０３２に表示される操作画面Ｚ１１０の一例を示す図。

【図6】第１の実施形態のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図。

【図7】第１の実施形態のマーカーＭＫの位置の追跡処理を説明するための図。

【図8】第１の実施形態の分離度の計算処理について説明するための図。

【図9】第１の実施形態のテンプレート情報ＤＢ１０７ａの内容の一例を示す図。

【図10】第１の実施形態の選択テンプレート２３０を選択する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図11】第１の実施形態の類似テンプレート２５０を示す図。

【図12】第１の実施形態の治療段階での処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図13】第１の実施形態の第１変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図。

【図14】第１の実施形態の第２変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図。

【図15】第１の実施形態の第３変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図。

【図16】第１の実施形態の第３変形例のテンプレート情報ＤＢ１０７ａの内容の一例を示す図。

【図17】第１の実施形態の第４変形例の操作画面Ｚ１１０の内容の一例を示す図。

【図18】第１の実施形態の第４変形例の操作画面Ｚ１１０の内容の一例を示す図。

【図19】第２の実施形態の治療システム１の構成例を示す図。

【図20】第２の実施形態の治療段階での処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図21】第３の実施形態の表示処理部１０６Ａにより表示される画像ＩＭの一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムを、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムが、放射線治療に関する装置およびシステムに適用される例を取り上げて説明する。ただし、情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムは、上記例に限定されず、治療とは異なる他の用途に適用される情報処理装置、情報処理システム、およびプログラムであってもよい。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

【0008】

また、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。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の情報処理装置１００を含む治療システム１の構成例を示す図である。治療システム１は、例えば、放射線照射型の治療に用いられる治療システムである。ここで言う「放射線」とは、Ｘ線やγ線などの電磁波、および陽子線や重粒子線などの粒子線を含む。治療システム１は、「情報処理システム」の一例である。

【0010】

図１に示すように、治療システム１は、例えば、放射線照射装置１０と、情報処理装置１００とを備える。なおここでは、説明の便宜上、放射線照射装置１０と、情報処理装置１００とを分けて説明するが、情報処理装置１００は、放射線照射装置１０の一部として設けられてもよい。治療システム１は、放射線照射装置１０および情報処理装置１００に関連して、治療計画を管理する計画管理装置２０をさらに備えてもよい。ここでは先に放射線照射装置１０および計画管理装置２０について説明し、その後、情報処理装置１００について説明する。

【0011】

またここで、「被検体」および「オブジェクト」について定義する。「被検体」とは、情報処理装置１００による情報処理の対象体を広く意味する。例えば、「被検体」とは、情報処理装置１００によるオブジェクトの検出処理が行われる対象体を意味する。「被検体」は、情報処理装置１００が治療システム１で用いられる場合、例えば患者である。「オブジェクト」とは、被検体の組織における腫瘍（病巣）などであってもよく、経皮的な処置により被検体内に留置されたマーカーなどであってもよい。本実施形態では、マーカーは、金属製である。マーカーは、例えば非球状であり、棒型や楔型などであるが、これら以外の形状でもよい。以下では、オブジェクトとして、被検体内に留置された金属製のマーカーが該当する例を示す。言い換えると、以下の説明における「マーカー」は、全て「オブジェクト」と読み替えられてもよい。

【0012】

［放射線照射装置］
放射線照射装置１０は、被検体Ｐに向けて放射線を照射する装置である。放射線照射装置１０は、例えば、寝台１１と、放射線源（透視用放射線照射部）１２－１、１２－２と、放射線検出器１３－１、１３－２と、照射門１４（治療ビーム照射部）と、制御部１５と、入力表示部１６とを備える。

【0013】

寝台１１には、図示しない固定具により被検体Ｐが固定される。被検体Ｐは、固定具によって被検体Ｐの体位が変化しないように支持される。

【0014】

放射線源１２－１は、被検体Ｐに対して透視用の放射線ｒ－１を照射する。放射線源１２－２は、放射線源１２－１とは異なる位置（異なる角度）から被検体Ｐに対して透視用の放射線ｒ－２を照射する。透視用の放射線ｒ－１およびｒ－２は、例えばＸ線である。

【0015】

放射線検出器１３－１は、被検体Ｐを間に挟んで放射線源１２－１に向かい合う。放射線検出器１３－１は、アレイ状に配置された検出素子を含み、放射線源１２－１から照射された透視用の放射線ｒ－１を検出する。放射線検出器１３－１は、放射線ｒ－１のエネルギーを検出し、前記エネルギーをデジタル変換し、第１画像（第１透視画像）を生成する。放射線検出器１３－１は、生成した第１画像を、情報処理装置１００の画像取得部１０２に出力する。ただし、第１画像の生成は、放射線検出器１３－１の検出結果を受け取る画像取得部１０２で行われてもよい。

【0016】

放射線検出器１３－２は、被検体Ｐを間に挟んで放射線源１２－２に向かい合う。放射線検出器１３－２は、アレイ状に配置された検出素子を含み、放射線源１２－２から照射された透視用の放射線ｒ－２を検出する。放射線検出器１３－２は、放射線ｒ－２のエネルギーを検出し、前記エネルギーをデジタル変換し、第２画像（第２透視画像）を生成する。放射線検出器１３－２は、生成した第２画像を、情報処理装置１００の画像取得部１０２に出力する。ただし、第２画像の生成は、放射線検出器１３－２の検出結果を受け取る画像取得部１０２で行われてもよい。

【0017】

放射線検出器１３－１および１３－２は、フラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）や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。図１では、２組の放射線源および放射線検出器を示したが、これに限定されない。放射線照射装置１０は、３組以上の放射線源および放射線検出器を備えてもよい。なお、以下では説明の便宜上、第１画像および第２画像は、第１画像と第２画像とを分けて説明する場合を除いて、画像ＩＭとして説明する。

【0018】

照射門１４は、治療段階において、被検体Ｐに向けて治療ビームＢを照射する。治療ビームＢには、例えば、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などが含まれる。治療ビームＢは、「エネルギー」の一例である。照射門１４は、「照射部」の一例である。図１では、１つの照射門１４のみ示す。ただし、放射線照射装置１０は、複数の照射門１４を備えてもよい。また、照射門１４の位置は、図１に示す位置に限定されず、被検体Ｐと略水平方向で並ぶ位置などでもよい。

【0019】

制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、制御部１５は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）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。制御部１５は、例えば、図２を参照して後述する情報処理装置１００のハードウェア構成と略同じ構成を有してもよい。

【0020】

制御部１５は、後述する治療計画に基づき、所定の間隔（所定の周期）で透視用の放射線ｒ－１およびｒ－２の照射を行うように放射線源１２－１および１２－２を制御する。また、制御部１５は、治療計画に基づいて治療ビームＢの照射を行うように照射門１４を制御する。例えば、制御部１５は、後述する情報処理装置１００の追跡部１０５により追跡されたマーカーＭＫの位置に基づき、照射門１４を制御する。

【0021】

入力表示部１６は、例えば、タッチパネル、汎用キーボード、マウス、専用キー、ダイヤル、またはマイクなどの入力デバイスと、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）ディスプレイなどの表示デバイスとを含む。入力表示部１６は、情報処理装置１００から出力される画像などを表示する。なお、入力表示部１６は、後述する情報処理装置１００の入力表示部１０３と一体でもよい。

【0022】

［計画管理装置］
計画管理装置２０は、放射線治療における治療計画を記憶する計画データ記憶部２５を有する。計画データ記憶部２５は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）などである。ここで、「治療計画」について説明する。治療計画は、被検体Ｐに照射する放射線（例えば治療用ビームＢ）のエネルギー、照射方向、照射範囲の形状、複数回に分けて照射する線量の配分などを含む。治療計画の作成では、治療計画作成時に撮影されたＣＴ（Computed Tomography）画像に対して、腫瘍と正常領域との境界、腫瘍周辺の重要臓器との境界が指定され、腫瘍の位置の体表面からの深さや腫瘍の大きさに基づいて、照射する治療ビームＢの方向や強度が決定される。このとき、被検体Ｐ内に留置されたマーカーＭＫの位置も治療計画に登録される。

【0023】

腫瘍と正常領域との境界を指定することは、腫瘍の位置および体積を指定することになる。この体積は、ＧＴＶ（Gross Target Volume）、ＣＴＶ（Clinical Target Volume）、ＩＴＶ（Internal Target Volume）、ＰＴＶ（Planning Target Volume）などと呼ばれる。ＧＴＶは、画像から肉眼で確認できる腫瘍の体積であり、根治治療においては十分な線量が照射されなければならない部位である。ＣＴＶは、ＧＴＶと治療すべき潜在性の腫瘍とを含む体積である。ＩＴＶは、予測される生理的な動きなどによりＣＴＶが移動することを考慮してＣＴＶにマージンを付加した体積である。ＰＴＶは、治療時の位置合わせの誤差を考慮して、ＩＴＶにマージンを付加した体積である。したがって、これら体積には、ＧＴＶ∈ＣＴＶ∈ＩＴＶ∈ＰＴＶの関係がある。このように、治療計画において設定された実際の治療時に生じる可能性のある誤差を考慮したマージンが加えられ、治療ビームＢの照射野が決定される。この誤差としては、例えば被検体Ｐの位置決めにおける被検体Ｐの位置のずれなどがある。

【0024】

［情報処理装置］
被検体Ｐの腫瘍およびマーカーＭＫが肺や肝臓などの呼吸や心拍の動きによって移動してしまう場合、寝台１１の位置が調整されても、照射対象である腫瘍の位置が移動する。このような場合には、照射対象の腫瘍の位置を特定して治療ビームＢを照射する方法が利用される。このような照射方法には、腫瘍（またはマーカーＭＫ）を追尾して移動中の腫瘍に対して治療ビームＢを照射する追尾照射や、腫瘍（またはマーカーＭＫ）が治療計画で設定された位置に来たときに治療ビームＢを照射する待ち伏せ照射などがある。これらの照射方法は、呼吸同期照射方法などと呼ばれている。

【0025】

本実施形態の情報処理装置１００は、例えば上記のような呼吸同期照射方法で利用される装置であり、放射線照射装置１０から取得された画像ＩＭに基づき、被検体Ｐ内のマーカーＭＫを追跡する装置である。情報処理装置１００は、例えば、テンプレート取得部１０１と、画像取得部１０２と、入力表示部１０３と、テンプレート選択部１０４と、追跡部１０５と、表示処理部１０６と、記憶部１０７とを備える。

【0026】

これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵなどのハードウェアプロセッサがプログラム（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やＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ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。記憶部１０７は、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＯＭなどである。

【0027】

図２は、情報処理装置１００のハードウェア構成例を示す図である。情報処理装置１００は、例えば、ＣＰＵ１００Ａと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００Ｂと、不揮発性記憶装置１００Ｃと、可搬型記憶媒体ドライブ装置１００Ｄと、入出力装置１００Ｅと、通信インターフェース１００Ｆとを備える。情報処理装置１００は、ＣＰＵ１００Ａに代えて、ＧＰＵなどの任意のプロセッサを備えてもよい。また、図２に示した各構成要素のうち一部は、省略されてもよい。

【0028】

ＣＰＵ１００Ａは、不揮発性記憶装置１００Ｃに格納されたプログラム、または可搬型記憶媒体ドライブ装置１００Ｄに装着された可搬型記憶媒体に格納されたプログラムをＲＡＭ１００Ｂに展開して実行することで、以下に説明する種々の処理を行う。ＲＡＭ１００Ｂは、ＣＰＵ１００Ａによってワーキングエリアとして使用される。不揮発性記憶装置１００Ｃは、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリ、ＲＯＭなどである。可搬型記憶媒体ドライブ装置１００Ｄには、ＤＶＤやＣＤ（Compact Disc）、ＳＤ（登録商標）カードなどの可搬型記憶媒体が装着される。入出力装置１００Ｅは、例えば、キーボードやマウス、タッチパネル、表示デバイスなどを含む。通信インターフェース１００Ｆは、情報処理装置１００が他装置と通信を行う場合のインターフェースとして機能する。

【0029】

図１に戻り説明すると、テンプレート取得部１０１は、被検体Ｐ内のマーカーＭＫ（オブジェクト）に関する複数のテンプレート２１０を取得する。「テンプレート」とは、ある要素（本実施形態では被検体Ｐ内のマーカーＭＫ）の典型的な形状を示すデータを意味する。本実施形態では、「テンプレート」とは、画像取得部１０２により取得される画像ＩＭ内に写り込むマーカーＭＫの像（以下、「マーカー像ＭＫＩ」と称する）の外形形状を示すデータを意味する。「マーカー像ＭＫＩ」とは、ある位置（例えば、放射線源１２－１または１２－２の位置）から見た、マーカーＭＫの投影像である。また、「テンプレートを取得する」とは、テンプレート取得部１０１がテンプレート２１０を生成する場合と、他の装置で生成されたテンプレート２１０を、テンプレート取得部１０１が受け取ることで取得する場合のいずれの場合も含む。テンプレート取得部１０１は、取得した複数のテンプレート２１０を、テンプレート選択部１０４、追跡部１０５、および表示処理部１０６に直接に出力してもよいし、記憶部１０７のテンプレート情報ＤＢ１０７ａに格納してもよい。テンプレート情報ＤＢ１０７ａに格納された複数のテンプレート２１０は、テンプレート選択部１０４、追跡部１０５、および表示処理部１０６が読み出し可能である。また本願では「テンプレートを取得する」とは、テンプレート情報ＤＢ１０７ａに一度格納された情報をテンプレート情報ＤＢ１０７ａから読み出す行為も該当する。

【0030】

上記のようなテンプレート２１０の種類としては、例えば、マーカーＭＫの２次元平面での姿勢が考慮されたテンプレート２１０と、マーカーＭＫの３次元空間での姿勢が考慮されたテンプレート２１０とがある。なお本実施形態では、マーカーＭＫが棒型のマーカーである例を取り上げて説明する。

【0031】

図３は、マーカーＭＫの２次元平面の姿勢が考慮されたテンプレート２１０の一例を示す図である。テンプレート２１０は、マーカー像ＭＫＩの外形形状（外形ライン）に対応する長方形ＭＭを含む。すなわち、長方形ＭＭの内側は、テンプレート２１０においてマーカー像ＭＫＩに対応する領域（第１領域Ｚ１、マーカー対応領域）である。一方で、長方形ＭＭの外側は、テンプレート２１０においてマーカー像ＭＫＩから外れた位置に対応する領域（第２領域Ｚ２）である。図３中のＬは、長方形ＭＭの長辺の長さを示す。Ｌは、マーカー像ＭＫＩの長手方向の長さに対応する。図３中のＴは、長方形ＭＭの短辺の長さを示す。Ｔは、マーカー像ＭＫＩの太さに対応する。図３中のθは、基準線ＲＥＦに対する長方形ＭＭの傾きを示す。基準線ＲＥＦは、テンプレート２１０に対して予め定められた特定の方向に延びた線分である。すなわち、θは、二次元平面におけるマーカーＭＫの向きを示す。四角形ＦＷは、基準線ＲＥＦに平行な四角形であって長方形ＭＭに外接する四角形を示す。図３中のＭは、四角形ＦＷに対するマージンを示す。Ｍは、テンプレート２１０の大きさを定める量である。すなわち、四角形ＦＷの各辺の長さに２Ｍを加えた長さがテンプレート２１０の大きさになり、テンプレート２１０の外形ＴＰＺが定まる。テンプレート取得部１０１は、例えば、上記θを様々に変えた複数のテンプレート２１０を生成することで、マーカーＭＫの様々な向きに対応した複数のテンプレート２１０を取得する。

【0032】

図４は、マーカーＭＫの３次元空間での姿勢が考慮されたテンプレート２１０を説明するための図である。図４は、図１に示した放射線照射装置１０から、放射線源１２－１、放射線検出器１３－１および放射線ｒ－１のみを抜粋して示し、さらに棒型のマーカーＭＫが３次元空間内に仮想的に配置された様子を示す。図４に示すように、テンプレート取得部１０１は、互いに直交する３つの軸Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３周りの回転量であるθ、φ、ηを様々に変えた複数のテンプレート２１０を生成することで、マーカーＭＫの様々な向き（３次元空間での様々な姿勢）に対応した複数のテンプレート２１０を取得する。軸Ｃ１は、例えば、放射線ｒ－１の経路方向に沿う軸である。テンプレート取得部１０１は、マーカーＭＫの３次元形状に基づき、複数のテンプレート２１０を生成する。なお、上述した長方形ＭＭ、第１領域Ｚ１、第２領域Ｚ２、長さＬ、幅Ｔ、大きさＭなどの要素は、３次元空間での姿勢が考慮されたテンプレート２１０でも、上述した定義と同様の定義が用いられてよい。

【0033】

なお、上記２次元平面での姿勢が考慮されたテンプレート２１０と、上記３次元空間での姿勢が考慮されたテンプレート２１０とのいずれの場合であっても、複数の放射線源、放射線検出器がある場合には、複数の放射線検出器で構成された１組の放射線検出器で検出されたマーカー像ＭＫＩの組に対応するテンプレート２１０の組が用意されてもよい。

【0034】

また、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４によって選択または特定されたテンプレート２１０の内容に基づき、そのテンプレート２１０を規定する１つ以上のパラメータ（例えば、姿勢パラメータ（θ、φ、η））を微小に変更した１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する。テンプレート取得部１０１は、取得した１つ以上の類似テンプレート２５０を示す情報を追跡部１０５に出力する。なお、この内容については詳しく後述する。

【0035】

図１に戻り説明すると、画像取得部１０２は、放射線検出器１３－１、１３－２から被検体Ｐの画像ＩＭを受け取ることで、被検体Ｐの画像ＩＭを取得する。被検体Ｐの画像ＩＭとは、被検体Ｐの体内を示す画像であり、例えば被検体Ｐの透視画像である。被検体Ｐの画像ＩＭには、マーカー像ＭＫＩが写り込む。ここで、マーカーＭＫは、金属製である。画像ＩＭを撮影する際に用いられるＸ線は、金属に吸収されやすい。このため、被検体Ｐの画像ＩＭにおいて、マーカー像ＭＫＩに対応する部分は、周囲に比べて暗く表示される。画像取得部１０２は、取得した被検体Ｐの画像ＩＭを、追跡部１０５と表示処理部１０６とに出力する。

【0036】

入力表示部１０３は、例えば、入力受付部１０３１と、表示部１０３２とを備える。入力受付部１０３１は、例えば、タッチパネル、汎用キーボード、マウス、専用キー、ダイヤル、マイクなどの入力デバイスである。入力受付部１０３１は、ユーザーの入力操作を受け付ける。「ユーザーの入力操作」は、タッチパネルやキーボードを操作する操作に限らず、マイクに対する音声入力でもよい。本実施形態では、入力受付部１０３１は、複数のテンプレート２１０に含まれる１つ以上のテンプレート２１０を選択する（指定する）ユーザーの選択操作を受け付ける。本実施形態では、入力受付部１０３１は、表示部１０３２に表示された２つ以上のテンプレート２１０の中から１つ以上のテンプレート２１０を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。

【0037】

表示部１０３２は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスである。表示部１０３２は、ユーザーが入力受付部１０３１に対する入力操作中に見ることができる表示画面を有する。なお、情報処理装置１００には、ノート型パーソナルコンピュータやタブレット端末装置のようなユーザー端末装置が有線または無線によって通信可能に接続されてもよい。この場合、入力表示部１０３は、入力デバイスおよび表示デバイスを有しなくてもよい。この場合、入力受付部１０３１は、ユーザー端末装置に入力されたユーザーの入力操作の内容を、ユーザー端末装置から受信することで前記ユーザーの入力操作を受け付ける受信部である。

【0038】

テンプレート選択部１０４は、テンプレート取得部１０１により取得された複数のテンプレート２１０の中から、前記複数のテンプレート２１０の数よりも少ない、少なくとも１つのテンプレート２１０（以下、「選択テンプレート２３０」と称する）を選択または特定する。選択テンプレート２３０は、追跡部１０５によるマーカーＭＫの追跡に用いられるテンプレートである。例えば、テンプレート選択部１０４は、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに基づいて、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択する。なお、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに基づいて選択テンプレート２３０が選択される例は、本実施形態の変形例の中で詳しく説明する。本実施形態では、テンプレート選択部１０４は、入力受付部１０３１により受け付けられたユーザーの入力操作に基づき、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を特定する。例えば、テンプレート選択部１０４は、入力受付部１０３１により受け付けられた、１つ以上の選択テンプレート２３０を選択するユーザーの選択操作に基づき、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を特定する。例えば、テンプレート選択部１０４は、入力受付部１０３１により受け付けられた１つ以上の選択テンプレート２３０を識別するための識別情報（例えば、各テンプレート２１０に対応して登録された識別ＩＤ）を入力受付部１０３１から取得し、複数のテンプレート２１０の中から前記識別情報に対応するテンプレート２１０を照合することで、ユーザーにより選択された選択テンプレート２３０を特定する。

【0039】

図５は、表示部１０３２に表示される操作画面Ｚ１１０の一例を示す図である。図５に示すように、操作画面Ｚ１１０は、テンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１と、画像表示領域Ｚ１１２とを含む。少なくとも、テンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１と、画像表示領域Ｚ１１２は、操作画面Ｚ１１０において並べて配置されている。テンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１には、表示処理部１０６による制御に基づき、テンプレート選択画面Ｓが表示される。テンプレート選択画面Ｓに、テンプレート取得部１０１によって取得された複数のテンプレート２１０（以下、「候補テンプレート２２０」と称する）に含まれる２つ以上の候補テンプレート２２０が表示される。一方で、画像表示領域Ｚ１１２には、表示処理部１０６による制御に基づき、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭが表示される。画像取得部１０２により取得された画像ＩＭは、被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む。

【0040】

なお、操作画面Ｚ１１０のレイアウトは、上記例に限定されない。例えば、テンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１と画像表示領域Ｚ１１２の配置位置は、上記例に限定されない。また、上記の情報以外の情報が操作画面Ｚ１１０内に表示されてもよい。例えば、ＣＴ画像、ＤＲＲ、被検体Ｐに関する諸情報などが表示されてもよい。情報処理装置１００は、テンプレート選択画面Ｓと画像ＩＭとを操作画面Ｚ１１０内に纏めて表示することに代えて、テンプレート選択画面Ｓと画像ＩＭとが別々のウィンドウに表示されてもよい。また、表示部１０３２は、テンプレート選択画面Ｓを表示する第１モニタと、画像ＩＭを表示する第２モニタとを別々に備えてもよい。

【0041】

図６は、テンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図である。図６に示すように、テンプレート選択画面Ｓには、視覚的に互いに異なる複数の候補テンプレート２２０が表示される。例えば、複数の候補テンプレート２２０は、マーカー対応領域を示す長方形ＭＭの長手方向の向きが互いに異なる。

【0042】

図６に示される複数の候補テンプレート２２０は、テンプレートの外形ＴＰＺ内の長方形ＭＭの向きを順に変化させた複数のテンプレートである。例えば、各候補テンプレート２２０は、マーカーＭＫの姿勢を表すパラメータ（θ、φ、η）のうち少なくとも１つを所定の規則に従って変えて生成されたテンプレートである。パラメータ（θ、φ、η）の各々は、テンプレート２１０を規定するパラメータの一例である。候補テンプレート２２０の表示順序は、上記の所定の規則に従いパラメータ（θ、φ、η）を変化させた方向に従って並べてもよい。パラメータ（θ、φ、η）の変化は、略連続的でもよく、１５度間隔など所定の間隔でもよい。

【0043】

本実施形態では、表示処理部１０６は、さらに、画像取得部１０２により取得された被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭを画像表示領域Ｚ１１２に表示させる。そして、入力受付部１０３１は、表示処理部１０６により被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭが画像表示領域Ｚ１１２に表示された状態で、テンプレート選択画面Ｓに表示された２つ以上の候補テンプレート２２０の中から１つ以上の選択テンプレート２３０を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。すなわち、ユーザーは、画像ＩＭ内のマーカー像ＭＫＩを観察しながら、テンプレート選択画面Ｓ内に表示される候補テンプレート２２０の中で、マーカー像ＭＫＩに対する類似度が高い選択テンプレート２３０を選択する。その選択操作の方法は、ユーザーがマウスなどを用いて操作画面Ｚ１１０上に表示されたボタンを押下して選択するようにしてもよい。あるいは、その選択操作の方法は、テンプレート選択画面Ｓに重なるタッチパネルが設けられる場合は、テンプレート選択画面Ｓの中で選択テンプレート２３０が表示された特定部分がタッチされることで、選択テンプレート２３０が選択されてもよい。

【0044】

これにより、テンプレート選択部１０４は、ユーザーの選択操作に基づき選択テンプレート２３０を特定する。テンプレート選択部１０４は、特定した選択テンプレート２３０を示す情報を、追跡部１０５に出力する。なお、「テンプレートを示す情報」とは、テンプレートそのものの画像データでもよいし、テンプレートを識別するための識別情報でもよい。

【0045】

追跡部１０５は、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭと、テンプレート選択部１０４によって選択または特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０とを用いて、マーカーＭＫ（例えばマーカーＭＫの位置）を追跡する。本実施形態では、追跡部１０５は、選択テンプレート２３０を用いて、テンプレートマッチングの手法によって、画像ＩＭ内のマーカーＭＫの位置を追跡する。

【0046】

図７は、マーカーＭＫの位置の追跡処理を説明するための図である。追跡部１０５は、所定の間隔で画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに対して選択テンプレート２３０を重ねて（すなわち合成し）、所定の範囲（計算領域）に対して選択テンプレート２３０を走査させる。前記所定の範囲は、画像ＩＭ全域でもよく、画像ＩＭの一部領域であってもよい。例えば、追跡部１０５は、過去の治療において求めたマーカーＭＫの位置に基づいて、マーカーＭＫの軌跡の近くを含むように前記所定の範囲を限定してもよい。

【0047】

上記計算領域は、画像ＩＭにおいて選択テンプレート２３０と重なる領域と、選択テンプレート２３０との類似度を計算する範囲を意味する。例えば、追跡部１０５は、計算領域において画像ＩＭと選択テンプレート２３０との類似度を計算して、類似度が閾値以上であり、且つ、類似度が最大となる位置を、画像ＩＭにおけるマーカーＭＫの位置として特定する。追跡部１０５による類似度の計算方法は、画像ＩＭと選択テンプレート２３０との画素ごとに相関を求めた正規化相互相関や相互情報量などに基づいてもよい。なお本実施形態では、追跡部１０５は、類似度の指標として以下に示す分離度を用いる。

【0048】

図８は、分離度の計算処理について説明するための図である。図８中の（ａ）は、選択テンプレート２３０の一例を示す。選択テンプレート２３０の外形ＴＰＺの内側領域は、長方形ＭＭで囲まれた第１領域Ｚ１とそれ以外の第２領域Ｚ２とに分かれる。第１領域Ｚ１は、マーカー像ＭＫＩに対応する領域である。第２領域Ｚ２は、マーカー像ＭＫＩに対応しない領域である。

【0049】

図８中の（ｂ）は、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに対して、第１位置Ｔ１に配置された選択テンプレート２３０と、第２位置Ｔ２に配置された選択テンプレート２３０とを示す。第１位置Ｔ１は、選択テンプレート２３０とマーカー像ＭＫＩとが重ならない位置である。第２位置Ｔ２は、選択テンプレート２３０とマーカー像ＭＫＩとが重なる位置である。

【0050】

図８中の（ｃ）は、第１位置Ｔ１に選択テンプレート２３０が配置された場合における、画像ＩＭと選択テンプレート２３０とを合成した合成画像ＩＭＺ１０の輝度分布（画素値）を示す。図８中の（ｃ）に示すように、第１位置Ｔ１に選択テンプレート２３０が配置された場合、第１位置Ｔ１における第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２それぞれの画素値のヒストグラムは、互いに同じ傾向を示す。すなわち、第１領域Ｚ１の画素値のヒストグラムＨＧ１１と第２領域２の画素値のヒストグラムＨＧ１２との差（例えば、頻度の最大値を示す画素値の大きさの差）は、予め設定された閾値未満である。

【0051】

図８中の（ｄ）は、第２位置Ｔ２に選択テンプレート２３０が配置された場合における、画像ＩＭと選択テンプレート２３０とを合成した合成画像ＩＭＺ２０の輝度分布（画素値）を示す。図８中の（ｄ）に示すように、第２位置Ｔ２に選択テンプレート２３０が配置された場合、第２位置Ｔ２における第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２それぞれの画素値のヒストグラムは、互いに異なる傾向を示す。すなわち、２つのヒストグラムが分離される。つまり、第１領域Ｚ１の画素値のヒストグラムＨＧ２１と第２領域Ｚ２の画素値のヒストグラムＨＧ２２との差（例えば、頻度の最大値を示す画素値の大きさの差）は、前記閾値以上となる。

【0052】

これは、第１領域Ｚ１とマーカー像ＭＫＩとが重なった場合のヒストグラムＨＧ２１では、第１領域Ｚ１では、第２領域Ｚ２に比べて暗い画素の頻度が高くなるためである。一方で、第２領域Ｚ２は、明るい画素の頻度が比較的高くなり、第１領域Ｚ１に対する分離の傾向がより顕著になる。これに対し、第１領域Ｚ１とマーカー像ＭＫＩとが重ならない場合のヒストグラムでは、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２の頻度の分布の傾向に大きな違いは現れてない。このように、選択テンプレート２３０内の２つの領域Ｚ１とＺ２とについて、解析単位（画素）ごとの明るさの分布について解析することで選択テンプレート２３０の位置がマーカーＭＫの位置に対応した位置にあるか否かを判定することができる。

【0053】

例えば、追跡部１０５は、フィッシャーの判別基準の手法を用いて、ヒストグラムの分離性を数値化する。追跡部１０５による処理では、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２のそれぞれの領域内の画素値（輝度）の分散の平均（クラス内分散）と、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２との間の画素値（輝度）の分散（クラス間分散）との比を算出する。この比を分離度とする。

【0054】

以上の構成により、追跡部１０５は、選択テンプレート２３０を用いてマーカーＭＫの位置を検出し、マーカーＭＫの位置を追跡する。追跡部１０５は、追跡したマーカーＭＫの位置を示す情報を表示処理部１０６に出力する。

【0055】

表示処理部１０６は、表示部１０３２の表示を制御する制御部である。表示処理部１０６は、表示部１０３２に表示させる所望の内容を示す情報を生成し、生成した情報を表示部１０３２に出力することで前記所望の内容を表示部１０３２に表示させる。

【0056】

表示処理部１０６は、テンプレート２１０の選択段階において、被検体Ｐ内のマーカーＭＫに関する複数の候補テンプレート２２０に含まれる１つ以上の候補テンプレート２２０を表示部１０３２に表示させる。また、表示処理部１０６は、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭを表示部１０３２に表示させる。

【0057】

表示処理部１０６は、追跡部１０５によるマーカーＭＫの追跡段階において、追跡部１０５により追跡されたマーカーＭＫの位置を示す情報を表示部１０３２に表示させる。例えば、表示処理部１０６は、追跡部１０５により追跡されたマーカーＭＫの位置を、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭと関連付けて表示部１０３２に表示させる。「関連付けて表示」とは、例えば、追跡部１０５により追跡されたマーカーＭＫの位置を示す表示が画像ＩＭと重ね合わされて表示されることを意味する。また、表示処理部１０６は、追跡部１０５によりマーカーＭＫの追跡中に、追跡に用いられているテンプレート２１０を表示してもよい。この場合、テンプレート２１０の位置は、画像ＩＭに重ね合わせた位置でもよく、画像ＩＭに並ぶように配置した位置であってもよい。

【0058】

記憶部１０７は、テンプレート情報ＤＢ１０７ａを記憶する。図９は、テンプレート情報ＤＢ１０７ａの内容の一例を示す図である。テンプレート情報ＤＢ１０７ａには、テンプレート識別情報、テンプレート画像情報、特徴量、類似度、選択中であることを示す情報などのデータが格納される。テンプレート識別情報には、テンプレート２１０を一意に識別するための識別情報が格納される。テンプレート画像情報には、テンプレート２１０の画像データが格納される。特徴量には、テンプレート２１０の特徴を示すデータが格納される。特徴量には、例えば、長さＬ、幅Ｔ、角度θ、角度φ、角度η、大きさＭなどのデータを含んでもよい。角度θと角度φと角度ηは、マーカーＭＫの姿勢を表す姿勢パラメータである。長さＬ、幅Ｔ、大きさＭは、マーカーＭＫの姿勢以外の特徴を示すデータである。類似度は、例えば、そのテンプレート２１０と、少なくとも１つの別のテンプレート２１０との間の類似度を示すデータが格納される。選択中であることを示す情報には、そのテンプレート２１０が選択された状態にあることを示すデータが格納される。

【0059】

テンプレート識別情報の欄に示されるＩＤ＿ｉ、ＩＤ＿ｊ、ＩＤ＿ｋ、ＩＤ＿ｌなどの各テンプレート２１０は、例えば、角度θを変化させたテンプレートの一例である。前述の図７は、上記の各テンプレート２１０が表示された場合の一例である。

【0060】

次に、本実施形態の治療システム１を用いた治療の流れの一例を説明する。この治療の流れは、治療計画作成段階、テンプレート選択段階、および治療段階に大きく分かれる。

【0061】

［治療計画作成段階］
治療計画は、治療が行われる日に対して前もって（例えば１週間程度前）に作成される。治療計画の作成では、ＣＴ撮影を行って被検体Ｐ内の腫瘍の位置や形状、大きさを含む被検体Ｐの体内の３次元情報が取得される。そして、前記３次元情報に基づき、被検体Ｐに対する治療ビームＢの照射条件（照射位置や照射タイミングなど）が設定される。

【0062】

［テンプレート選択段階］
選択テンプレート２３０の選択は、例えば、治療ビームＢを用いた治療の直前であって、放射線照射装置１０に対する被検体Ｐの位置決め（被検体Ｐが横たわる寝台１１の位置決め）が行われた後に行われる。ここで、被検体Ｐの位置決めは、例えば次の流れで行われる。まず、被検体Ｐを寝台１１に寝かせた状態で放射線源１２－１、１２－２および放射線検出器１３－１、１３－２を用いて被検体Ｐの透視画像が取得される。そして、この透視画像に含まれる被検体Ｐ内の腫瘍や骨の位置を治療計画における被検体Ｐ内の腫瘍や骨の位置と合わせるために、前記透視画像と、治療計画作成段階で撮影された３次元のＣＴ画像から仮想的に透視画像が再構成されたＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）とが画像照合される。これにより、現時点での被検体Ｐの位置と、治療計画における被検体Ｐの位置との間のずれを求める。被検体Ｐの位置ずれは、前記透視画像に対して最も類似するＤＲＲが再構成されるＣＴ画像の位置が探索されることで求まる。そして、被検体Ｐの位置ずれを無くすように寝台１１を移動させる。寝台１１を移動させた後に、放射線源１２－１、１２－２および放射線検出器１３－１、１３－２を用いて被検体Ｐの透視画像が再取得される。そして、再取得された透視画像と、ＤＲＲとの画像照合を行い、被検体Ｐの位置ずれが閾値以内であれば、被検体Ｐの位置決めが完了する。

【0063】

本実施形態では、複数の候補テンプレート２２０から選択テンプレート２３０が選択される処理は、上記被検体Ｐの位置決めの後に行われる。すなわち、選択テンプレート２３０が選択される処理は、画像取得部１０２により取得される画像ＩＭに基づく被検体Ｐの位置決めが行われた後に行われる。本実施形態では、選択テンプレート２３０が選択される処理は、画像取得部１０２により取得される画像ＩＭに被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩが含まれる位置に被検体Ｐが位置合わせされた後に行われる。別の観点でみると、画像取得部１０２により取得される画像ＩＭに含まれるマーカー像ＭＫＩと、テンプレート２１０に含まれるマーカー対応領域（第１領域Ｚ１）とが比較可能な位置に被検体Ｐが位置決めされた後に、選択テンプレート２３０が選択される処理が行われると言える。

【0064】

図１０は、選択テンプレート２３０を選択するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、テンプレート取得部１０１は、複数の候補テンプレート２２０を取得する（Ｓ１０１）。このＳ１０１の処理は、被検体Ｐの位置決めや治療計画の作成の前に行われてもよい。テンプレート取得部１０１は、取得した複数の候補テンプレート２２０を、テンプレート選択部１０４や表示処理部１０６に直接に出力してもよく、記憶部１０７のテンプレート情報ＤＢ１０７ａに格納してもよい。

【0065】

次に、表示処理部１０６は、テンプレート取得部１０１により取得された複数の候補テンプレート２２０に含まれる２つ以上の候補テンプレート２２０を、表示部１０３２のテンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１に表示させる（Ｓ１０２）。また、表示処理部１０６は、画像取得部１０２により取得された被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭを、表示部１０３２の画像表示領域Ｚ１１２に表示させる（Ｓ１０３）。これにより、ユーザーは、被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭを見ながら、２つ以上の候補テンプレート２２０の中から選択する選択テンプレート２３０を検討することができる。なお、Ｓ１０３で表示部１０３２に表示されるマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭは、被検体Ｐの位置決め用に取得された画像ＩＭ（例えば、被検体Ｐの位置決めの最後の段階で、被検体Ｐの位置ずれが閾値以内であることを確認するために再取得された透視画像）でもよいし、被検体Ｐの位置決めが完了した後に改めて画像取得部１０２により取得された画像ＩＭでもよいし、過去の治療時に撮影された画像ＩＭでもよい。また、Ｓ１０２の処理とＳ１０３の処理は、同時に行われてもよく、どちらが先に行われてもよい。

【0066】

次に、入力受付部１０３１は、２つ以上の候補テンプレート２２０およびマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭが表示部１０３２に表示された状態で、１つ以上の選択テンプレート２３０を選択するユーザーの選択操作を受け付ける（Ｓ１０４）。次に、テンプレート選択部１０４は、ユーザーの選択操作に基づき、１つ以上の選択テンプレート２３０を特定する（Ｓ１０５）。テンプレート選択部１０４は、特定した選択テンプレート２３０を示す情報を、追跡部１０５およびテンプレート取得部１０１に出力する（Ｓ１０６）。

【0067】

次に、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４によって特定された選択テンプレート２３０の内容（例えば、選択テンプレート２３０を規定するパラメータ（例えば、姿勢パラメータ（θ、φ、η））に基づき、１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する（Ｓ１０７）。

【0068】

図１１は、類似テンプレート２５０を示す図である。図１１に示すように、例えば、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４によって特定された選択テンプレート２３０を基準テンプレート２４０として、基準テンプレート２４０を規定する１つ以上のパラメータ（例えば姿勢パラメータ（θ、φ、η））を微小に変更することで、１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する。「パラメータを微小に変更」とは、例えば、類似テンプレート２５０が、表示部１０３２に表示された２つ以上の候補テンプレート２２０の中で選択されなかった候補テンプレート２２０と比べて、選択された選択テンプレート２３０に類似する範囲でのパラメータの変更である。「パラメータを微小に変更」とは、例えば、被検体Ｐの生理現象や被検体Ｐの位置決め誤差によるマーカー像ＩＭＫの大きさや向きの誤差を吸収するための変更である。例えば、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４によって選択された選択テンプレート２３０を基準として、パラメータθを微小に変更した１つ以上の類似テンプレート２５０、パラメータφを微小に変更した１つ以上の類似テンプレート２５０、およびパラメータηを微小に変更した１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する。なお、類似テンプレート２５０は、テンプレート取得部１０１により当初に取得される複数の候補テンプレート２２０に含まれるテンプレートでもよい。すなわち、類似テンプレート２５０は、選択テンプレート２３０が選択された後に生成されるテンプレートでなくてもよい。テンプレート取得部１０１は、これら類似テンプレート２５０を示す情報を、追跡部１０５に出力する（Ｓ１０８）。

【0069】

その後、追跡部１０５によりマーカーＭＫを追跡可能か否かの確認が行われる。すなわち、画像取得部１０２により所定の間隔で取得される画像ＩＭと、選択テンプレート２３０および類似テンプレート２５０とを用いて、追跡部１０５がマーカーＭＫを追跡可能か否かが確認される。この確認は、例えば、被検体Ｐの数回の呼吸の時間長さに亘って行われる。追跡部１０５によりマーカーＭＫが追跡可能であることが確認された場合、テンプレート２１０の選択に関する一連の処理が終了する。

【0070】

［治療段階］
図１２は、治療段階での処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、画像取得部１０２は、所定の間隔で、被検体Ｐ内のマーカーＭＫを含む画像ＩＭを取得する（Ｓ２０１）。画像取得部１０２は、取得した画像ＩＭを、追跡部１０５および表示処理部１０６に出力する。

【0071】

追跡部１０５は、テンプレート選択部１０４により特定された選択テンプレート２３０と、テンプレート取得部１０１により取得された類似テンプレート２５０とを用いて、被検体Ｐ内のマーカーＭＫの位置を追跡する（Ｓ２０２）。すなわち、追跡部１０５は、選択テンプレート２３０および類似テンプレート２５０を用いて画像ＩＭを走査することで、被検体Ｐ内のマーカーＭＫの位置を追跡する。追跡部１０５は、追跡した被検体Ｐ内のマーカーＭＫの位置を、放射線照射装置１０と、表示処理部１０６とに出力する。

【0072】

放射線照射装置１０の制御部１５は、追跡部１０５により追跡された被検体Ｐ内のマーカーＭＫの位置に基づき、治療ビームＢを照射するように照射門１４を制御する。制御部１５は、例えば、追跡部１０５により追跡された被検体Ｐ内のマーカーＭＫが所定領域に入った場合に、照射門１４を制御することで（例えば照射門１４に制御信号を送ることで）、治療ビームＢを照射する（Ｓ２０３）。前記所定領域は、治療計画で求められた腫瘍の位置とマーカーＭＫの位置との関係およびＰＴＶなどに基づいて定められている。例えば、ＣＴ画像上のマーカーＭＫの位置を中心としてマージンを付加した３次元領域が前記所定領域に該当する。また、この領域を画像ＩＭ上に射影させた領域を前記所定領域としてもよい。その他に、治療直前の被検体Ｐの状態を考慮して、そのときに付加されたマージンに従って前記所定領域が定められてもよい。

【0073】

表示処理部１０６は、画像取得部１０２により所定の周期で取得される画像ＩＭと、追跡部１０５により追跡されるマーカーＭＫの位置とを関連付ける情報を生成し、生成した情報を表示部１０３２に表示させる（Ｓ２０４）。なお、Ｓ２０３の処理とＳ２０４の処理は、同時に行われてもよく、どちらが先に行われてもよい。以上説明したＳ２０１からＳ２０４の処理は、治療が終了するまで繰り返し続けられる。

【0074】

以上のような実施形態によれば、情報処理装置１００は、画像取得部１０２と、テンプレート選択部１０４と、追跡部１０５とを持つ。テンプレート選択部１０４は、マーカーＭＫに関する複数の候補テンプレート２２０の中から複数の候補テンプレート２２０の数よりも少ない、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を、ユーザーの入力操作に基づいて特定する。追跡部１０５は、テンプレート選択部１０４によって特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０を用いて、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに含まれるマーカーＭＫを追跡する。

【0075】

このような構成によれば、ユーザーの入力操作に基づき、複数の候補テンプレート２２０の中から絞り込まれた選択テンプレート２３０を用いてマーカーＭＫを追跡することができる。このため、全ての候補テンプレート２２０を用いてマーカーＭＫを走査する場合に比べて、情報処理装置１００の計算負荷を低減することができる。これにより、マーカーＭＫの追跡のリアルタイム性をさらに高めることができる。このため、マーカーＭＫの追跡精度の向上を図ることができる。また別の観点で見ると、複数の候補テンプレート２２０の中から絞り込まれた選択テンプレート２３０を用いてマーカーＭＫを追跡することで、マーカー以外の部分と類似度が高いテンプレートが追跡に用いられることを避けることができる。このため、追跡における誤検出の可能性を下げることができる。このような観点でもマーカーＭＫの追跡精度の向上を図ることができる。

【0076】

本実施形態では、入力受付部１０３１は、ユーザーの入力操作として、その複数の候補テンプレート２２０に含まれる少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択する（指定する）ユーザーの選択操作（指定操作）を受け付ける。テンプレート選択部１０４は、入力受付部１０３１により受け付けられたユーザーの選択操作に基づいて少なくとも１つの選択テンプレート２３０を特定する。このような構成によれば、マーカー像ＭＫＩに対して類似度が高い選択テンプレート２３０を、ユーザーによって直接に指定してもらうことができる。これにより、マーカー像ＭＫＩに対してより類似した選択テンプレート２３０を用いて走査を行うことができ、マーカーＭＫの追跡精度のさらなる向上を図ることができる。

【0077】

本実施形態では、情報処理装置１００は、複数の候補テンプレート２２０に含まれる２つ以上の候補テンプレート２２０を表示部１０３２に表示させる表示処理部１０６をさらに有する。入力受付部１０３１は、表示部１０３２に表示された２つ以上の候補テンプレート２２０の中から１つ以上の選択テンプレート２３０を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。このような構成によれば、ユーザーは、表示部１０３２に表示された被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを参考にして、選択テンプレート２３０を選択することができる。これにより、マーカー像ＭＫＩに対してより類似した選択テンプレート２３０を、ユーザーによって選んでもらうことができる。これにより、マーカーＭＫの追跡精度のさらなる向上を図ることができる。

【0078】

本実施形態では、入力受付部１０３１は、表示処理部１０６により被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを含む画像ＩＭが表示部１０３２に表示された状態で、ユーザーの選択操作を受け付ける。このような構成によれば、ユーザーは、表示部１０３２に表示された被検体Ｐ内のマーカー像ＭＫＩを観察しながら、選択テンプレート２３０を選択することができる。これにより、マーカー像ＭＫＩに対してより類似した選択テンプレート２３０を、ユーザーによって選んでもらうことができる。

【0079】

本実施形態では、入力受付部１０３１は、ユーザーの入力操作を受け付ける。テンプレート選択部１０４は、被検体内のマーカーＭＫの形状に関する複数のテンプレート２１０の中から少なくとも１つの選択テンプレート２３０を、入力受付部１０３１により受け付けられたユーザーの入力操作に基づいて特定する。追跡部１０５は、特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０を用いて、マーカーＭＫを含む画像内でマーカーＭＫを追跡する。これにより、マーカーＭＫの追跡精度のさらなる向上を図ることができる。

【0080】

ただし、実施形態は、上記例に限定されない。例えば、追跡部１０５によるマーカーＭＫの追跡方法は、上記例に限定されない。例えば、追跡部１０５は、テンプレート取得部１０１により取得された類似テンプレート２５０を用いずに、テンプレート選択部１０４により特定された選択テンプレート２３０のみを用いてマーカーＭＫを追跡してもよい。

【0081】

また、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４により特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０に類似する類似テンプレート２５０を示す情報を出力する。例えば、テンプレート取得部１０１は、テンプレート選択部１０４により特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０の内容に基づき、少なくとも１つの選択テンプレートを規定する１つ以上のパラメータが変更された１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する。この場合、テンプレート選択部１０４により特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０よりも、類似テンプレート２５０の方が画像ＩＭ内のマーカーＭＫに類似する場合に類似テンプレート２５０を用いてマーカーＭＫを追跡する。その際、追跡部１０５は、テンプレート選択部１０４により特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０と、テンプレート取得部１０１により取得された１つ以上の類似テンプレート２５０とを用いてマーカーＭＫを追跡してもよい。このような構成によれば、体内の呼吸性移動や心拍の変動などに応じてマーカー像ＭＫＩの形状が変化する場合であっても、類似テンプレート２５０によりマーカーＭＫを精度良く追跡することができる。

【0082】

次に、第１の実施形態のいくつかの変形例を説明する。なお、各変形例の構成において、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。

【0083】

（第１変形例）
図１３は、第１変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す図である。図１３に示すように、本変形例の表示処理部１０６は、２つ以上の候補テンプレート２２０（図１３では１つの候補テンプレート２２０のみを示す。）を、表示部１０３２に表示させる。例えば、表示処理部１０６は、１つ又は２つ以上の候補テンプレート２２０を、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに重ね合わせた状態で、表示部１０３２のテンプレート選択画面Ｓに表示させる。この場合、表示処理部１０６は、画像取得部１０２により取得された治療前の画像ＩＭの任意の位置を切り出した画像と２値化された候補テンプレート２２０の画像とをαブレンドなどの画像合成処理によって合成し、合成された画像をテンプレート選択画面Ｓに表示してもよい。αブレンドは、２つの画像を重ね合わせる画像合成処理の一手法であり、これにより背景にする画像の特定の位置に他の画像を重ねることができる。なお、表示処理部１０６は、２つ以上の候補テンプレート２２０のそれぞれを、画像ＩＭに重ね合わせた状態で表示部１０３２に表示させてもよい。

【0084】

このような構成によれば、ユーザーは、画像取得部１０２により取得される実際の被検体Ｐの画像ＩＭに含まれるマーカー像ＭＫＩと比較しやすい状態で、候補テンプレート２２０を見ることができる。これにより、マーカー像ＭＫＩに対してより類似した選択テンプレート２３０を、ユーザーによって選んでもらうことができる。これにより、マーカーＭＫの追跡精度のさらなる向上を図ることができる。

【0085】

（第２変形例）
図１４は、第２変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す。図１４中の（ａ）に示すように、本変形例では、表示処理部１０６は、少なくとも複数の候補テンプレート２２０に含まれる（第１テンプレート（ＩＤ＿ｉ）および第２テンプレート（ＩＤ＿ｊ）を表示部１０３２に表示させる。例えば、テンプレート選択画面Ｓには、テンプレート２１０内の長方形ＭＭの向きが互いに異なる２つの候補テンプレート２２０（第１テンプレート（ＩＤ＿ｉ）、第２テンプレート（ＩＤ＿ｊ））が並べて表示される。２つの候補テンプレート２２０は、テンプレート取得部１０１により取得された複数の候補テンプレート２２０に含まれるテンプレートである。そして、入力受付部１０３１は、テンプレート選択画面Ｓに表示された２つの候補テンプレート２２０からいずれか一方を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。

【0086】

ユーザーが第１テンプレート（ＩＤ＿ｉ）を選択し、それに対する選択操作を入力受付部１０３１が検出した場合には、テンプレート選択部１０４は、テンプレート（ＩＤ＿ｊ）を特定せずにテンプレート（ＩＤ＿ｉ）を特定する。この場合、テンプレート選択部１０４は、テンプレート選択画面Ｓに次に表示させる候補テンプレート２２０として、複数の候補テンプレート２２０の中から選択されなかったテンプレート（ＩＤ＿ｊ）よりも選択されたテンプレート（ＩＤ＿ｉ）に類似する他の候補テンプレート２２０（第３テンプレート（ＩＤ＿（ｉ－１））、第４テンプレート（ＩＤ＿（ｉ＋１））を選択する。ここれにより、表示処理部１０６は、複数の候補テンプレート２２０の中からテンプレート（ＩＤ＿ｊ）よりもテンプレート（ＩＤ＿ｉ）に類似する他の候補テンプレート２２０（テンプレート（ＩＤ＿（ｉ－１））、テンプレート（ＩＤ＿（ｉ＋１））を表示部１０３２に表示することができる。なお、テンプレート（ＩＤ＿（ｉ－１））は、「第３テンプレート」の一例であり、テンプレート（ＩＤ＿（ｉ＋１））は、「第４テンプレート」の一例である。

【0087】

図１４中の（ｂ）に示すように、次に、表示処理部１０６は、テンプレート選択画面Ｓを次の画面（遷移画面１）に遷移させる。この遷移画面１では、１つ前の選択動作で選択されなかったテンプレート（ＩＤ＿ｊ）よりも選択されたテンプレート（ＩＤ＿ｉ）に類似する２つの候補テンプレート２２０（テンプレート（ＩＤ＿（ｉ－１））、テンプレート（ＩＤ＿（ｉ＋１））が表示される。そして、入力受付部１０３１は、遷移画面１において表示された２つの候補テンプレート２２０の中からいずれか一方を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。また、入力受付部１０３１は、新たな候補テンプレート２２０を選択するか、１つ前の選択で選択した候補テンプレート２２０を選択するかの選択を示すユーザーの選択操作を受け付ける。

【0088】

なお上記の説明は、ユーザーが第１テンプレート（ＩＤ＿ｉ）を選択した例を示すが、ユーザーが第２テンプレート（ＩＤ＿ｊ）を選択した場合も同様である。この場合は、表示処理部１０６は、図４中の（ｃ）に示すように、テンプレート選択画面Ｓを遷移画面１とは異なる遷移画面２に遷移させる。この遷移画面２では、１つ前の選択動作で選択されなかったテンプレート（ＩＤ＿ｉ）よりも選択された選択されたテンプレート（ＩＤ＿ｊ）に類似する２つの候補テンプレート２２０（テンプレート（ＩＤ＿（ｊ－１））、テンプレート（ＩＤ＿（ｊ＋１））が表示される。そして、入力受付部１０３１は、遷移画面２において表示された２つの候補テンプレート２２０の中からいずれか一方を選択するユーザーの選択操作を受け付ける。また、入力受付部１０３１は、新たな候補テンプレート２２０を選択するか、１つ前の選択で選択した候補テンプレート２２０を選択するかを示すユーザーの選択操作を受け付ける。

【0089】

情報処理装置１００は、上記のような選択を受け付ける処理を繰り返し、新たな候補テンプレート２２０の選択が不要とされた段階で、追跡に用いる選択テンプレート２３０を特定する。なお、上記の説明は二項対立型の２択方式に関するものであるが、一度に表示する候補テンプレート２２０の枚数を３枚以上に増やして、より多くの候補から１つの選択テンプレート２３０を指定する方式（多数択一方式）が実施されてもよい。

【0090】

このような構成によれば、テンプレート選択画面Ｓに一度に表示される候補テンプレート２２０の数が限定的であるため、ユーザーは、どの候補テンプレート２２０がマーカー像ＭＫＩに類似するか比較的容易に判断することができる。このため、ユーザーは、マーカー像ＭＫＩに対してより類似度が高い選択テンプレート２３０を容易に選択することができる。これにより、マーカーＭＫの追跡精度のさらなる向上を図ることができる。

【0091】

（第３変形例）
図１５は、第３変形例のテンプレート選択画面Ｓの内容の一例を示す。図１５に示すように、本変形例では、テンプレート選択画面Ｓには、視覚的に互いに異なる複数の候補テンプレート２２０が表示される。この図１５に示す複数の候補テンプレート２２０は、ユーザーが選択するための候補テンプレートである。図６に示した図との差異は、２組の放射線源と放射線検出器、つまり放射線源１２－１と放射線検出器１３－１、および放射線源１２－２と放射線検出器１３－２がある場合に、それぞれの検出器で作成されたマーカー像ＭＫＩの組にそれぞれ対応する候補テンプレート２２０の複数の組が表示されることである。

【0092】

例えば、ＩＤ＿Ｇｉ、ＩＤ＿Ｇｊ、ＩＤ＿Ｇｊ＊、ＩＤ＿Ｇｋ、ＩＤ＿Ｇｋ＊などは、
１組にした候補テンプレート２２０（テンプレート組）の識別情報（テンプレート組識別情報）である。ＩＤ＿Ｇｉにより識別されるテンプレート組には、ＩＤ＿ｉ１とＩＤ＿ｉ２の２つの候補テンプレート２２０が含まれる。他の組についても同様である。

【0093】

上記のように１組にした候補テンプレート２２０は、例えば、図１６に示すテンプレート情報ＤＢ１０７ａを用いて管理される。図１６は、本変形例のテンプレート情報ＤＢ１０７ａを示す図である。この図１６に示されるテンプレート情報ＤＢ１０７ａには、テンプレート組識別情報、テンプレート識別情報、テンプレート画像情報、特徴量、類似度、選択中などのデータが格納される。テンプレート組識別情報には、複数のテンプレート識別情報により識別されるテンプレート組に関する情報が関連付けられている。

【0094】

本変形例によれば、撮影方向が互いに異なる複数の画像ＩＭを組にして扱うことにより、３次元空間におけるマーカーＭＫの姿勢に類似する候補テンプレート２２０を容易に見つけることができる。

【0095】

（第４変形例）
図１７および図１８は、第４変形例の操作画面Ｚ１１０の内容の一例を示す図である。図１７および図１８に示すように、本変形例では、入力表示部１０３の操作画面Ｚ１１０に、画像表示領域Ｚ１１２が割り付けられ、テンプレート選択画像表示領域Ｚ１１１は割り付けられていない。操作画面Ｚ１１０の表示は、画像ＩＭのみが表示されてもよい。つまり、表示処理部１０６は、入力表示部１０３の操作画面Ｚ１１０に、画像ＩＭのみを表示し、候補テンプレート２２０を表示しなくてもよい。

【0096】

例えば、ユーザーは、選択テンプレート２３０を選択することに代えて、入力表示部１０３の操作画面Ｚ１１０に表示された画像ＩＭ上のマーカー像ＭＫＩの近傍を触れることにより、画像ＩＭ上のマーカー像ＭＫＩの位置を指定する。例えば、図１７に示すように、ユーザーは、画像ＩＭ上のマーカー像ＭＫＩに重なるまたはその近傍の１点を指定する。

【0097】

このように１点が指定された場合には、テンプレート選択部１０４は、その１点を含む所定の大きさの部分領域Ｚ１１３を抽出する。所定の大きさは、たとえば被検体Ｐ内に留置されているマーカーＭＫの大きさに基づいて予め決定されてもよい。テンプレート選択部１０４は、このマーカー像ＭＫＩを含む部分領域Ｚ１１３内の画像ＩＭに対して、マーカー像ＭＫＩに最も類似する候補テンプレート２２０を、選択テンプレート２３０として複数の候補テンプレート２２０の中から選択する。画像ＩＭに対する候補テンプレート２２０の類似度は、正規化相互相関や相互情報量、上述した分離度を用いる。

【0098】

なお、１点が指定される代わりに、画像ＩＭの部分領域Ｚ１１３の範囲が指定されてもよい。この場合には、例えば、図１８に示すように、ユーザーは、マーカー像ＭＫＩを内部に含む領域の縁をなぞり、画像ＩＭの部分領域Ｚ１１３を範囲として指定する。テンプレート選択部１０４は、その範囲を所定の大きさの部分領域Ｚ１１３に対応付ける。そして、テンプレート選択部１０４は、前記部分領域Ｚ１１３内の画像ＩＭに対して、マーカー像ＭＫＩに最も類似する候補テンプレート２２０を、選択テンプレート２３０として複数の候補テンプレート２２０の中から選択する。

【0099】

具体的には、テンプレート選択部１０４は、下記の処理を実施してもよい。例えば、テンプレート選択部１０４は、画像ＩＭ内の１点を含む部分領域Ｚ１１３、または範囲を指定された場合の画像ＩＭの部分領域Ｚ１１３に対する複数のテンプレート２１０に含まれる１つ以上の候補テンプレート２２０の類似度に基づき、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択する。

【0100】

例えば、テンプレート選択部１０４は、上記類似度の閾値に基づき、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択してもよい。すなわち、テンプレート選択部１０４は、上記類似度が閾値以上の候補テンプレート２２０を選択テンプレート２３０として選択してもよい。これにより、テンプレート選択部１０４は、マーカー像ＭＫＩに対する類似度が高い選択テンプレート２３０を選択することができる。

【0101】

また、上記に代えて、テンプレート選択部１０４は、画像ＩＭ内の１点を含む部分領域Ｚ１１３、または範囲を指定された場合の画像ＩＭの部分領域Ｚ１１３に対する２つ以上の候補テンプレート２２０それぞれの類似度を導出する。さらに、テンプレート選択部１０４は、その類似度が高い順に２つ以上の候補テンプレート２２０の中から少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択してもよい。これにより、テンプレート選択部１０４は、マーカー像ＭＫＩに対する類似度が高い選択テンプレート２３０を選択することができる。

【0102】

つまり、本変形例では、表示処理部１０６は、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭを表示部１０３２に表示させる。入力受付部１０３１は、ユーザーの入力操作として、表示部１０３２に表示された画像ＩＭ内の１点または画像ＩＭの部分領域を指定する指定操作を受け付ける。テンプレート選択部１０４は、入力受付部１０３１により受け付けられたユーザーの指定操作に基づき、少なくとも１つの選択テンプレート２３０を選択する。これにより、ユーザーは、複数の候補テンプレート２２０の中から選択テンプレート２３０を選択する選択操作を行うことなく、情報処理装置１００に選択テンプレート２３０を選択させることができる。これにより、ユーザーの利便性が向上する。

【0103】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態の情報処理装置１００は、選択された選択テンプレート２３０のみを使用するのではなく、追跡時にテンプレート２１０を動的に切り替える点で第１の実施形態とは異なる。これにより、被検体Ｐ内に留置されたマーカーＭＫが、体内の呼吸性移動や心拍の変動などによりその姿勢が大きく変化する場合でも、マーカーＭＫの追跡を高い精度で可能にするものである。なお以下に説明する以外の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

【0104】

図１９を参照して、実施形態の情報処理装置１００の機能構成について説明する。図１９は、実施形態の治療システム１の構成例を示す図である。情報処理装置１００は、テンプレート取得部１０１Ａと、画像取得部１０２と、入力表示部１０３と、テンプレート選択部１０４と、追跡部１０５Ａと、表示処理部１０６とを備える。前述した図１の情報処理装置１００との違いは、テンプレート取得部１０１Ａ、追跡部１０５Ａであり、ここではそれらを中心に説明する。

【0105】

追跡部１０５Ａは、まず、テンプレート選択部１０４により選択または特定された選択テンプレート２３０および１つ以上の類似テンプレート２５０を用いて、第１の実施形態の追跡部１０５と同様にマーカーＭＫを追跡する。そして、本変形例では、追跡部１０５Ａは、追跡動作中にマーカー像ＭＫＩに対する選択テンプレート２３０および１つ以上の類似テンプレート２５０の類似度をそれぞれ評価する。そして、追跡部１０５Ａは、選択テンプレート２３０および１つ以上の類似テンプレート２５０の中で、マーカー像ＭＫＩに対する類似度が所定の条件を満たす（例えば類似度が最大）となった選択テンプレート２３０または類似テンプレート２５０を特定テンプレートとして特定する。なお、選択テンプレート２３０および１つ以上の類似テンプレート２５０は、複数のテンプレートに含まれる２つ以上のテンプレートの一例である。そして、追跡部１０５Ａは、特定テンプレートを規定するパラメータ（例えば姿勢パラメータ（θ、φ、η））をテンプレート取得部１０１Ａに出力する。なおこれに代えて、追跡部１０５Ａは、特定テンプレートを示す情報（例えば、特定テンプレートの識別情報）をテンプレート取得部１０１に出力してもよいし、選択テンプレート２３０および１つ以上の類似テンプレート２５０のそれぞれの上記類似度を示す情報をテンプレート取得部１０１Ａに出力してもよい。

【0106】

テンプレート取得部１０１Ａは、追跡部１０５ＡにおいてマーカーＭＫの追跡に使用されたテンプレート２１０の中で、マーカー像ＭＫＩに対する類似度が所定の条件を満たす（例えば類似度が最大）となったテンプレート（すなわち、上記特定テンプレート）を、新しい基準テンプレート２４０に設定し直す。そして、テンプレート取得部１０１Ａは、新しい基準テンプレート２４０を規定する１つ以上のパラメータ（例えば姿勢パラメータ（θ、φ、η））を微小に変更することで、新しい１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する。テンプレート取得部１０１Ａは、新しい基準テンプレート２４０および取得した新しい１つ以上の類似テンプレート２５０を示す情報を追跡部１０５Ａに出力する。

【0107】

そして、追跡部１０５Ａは、テンプレート取得部１０１Ａにより出力された情報に基づき、マーカーＭＫの追跡に用いる１つ以上のテンプレート２１０を切り換える。例えば、追跡部１０５Ａは、テンプレート取得部１０１Ａにより特定された新しい基準テンプレート２４０および取得された新しい１つ以上の類似テンプレート２５０に基づき、マーカーＭＫを追跡する。以降、上記処理を繰り返すことで、追跡部１０５Ａは、テンプレート２１０を順次切り替えながら（更新しながら）、マーカーＭＫを追跡する。なお、類似テンプレート２５０は、テンプレート取得部１０１により当初に取得される複数の候補テンプレート２２０に含まれるテンプレートでもよい。すなわち、類似テンプレート２５０は、基準テンプレート２４０が新しく設定された後に生成されるテンプレートでなくてもよい。

【0108】

図２０は、本実施形態の治療段階での処理の流れを示すフローチャートである。なお、図２０中のＳ２０１からＳ２０４の処理は、第１の実施形態のＳ２０１からＳ２０４の処理と同様である。

【0109】

本実施形態では、追跡部１０５Ａは、既に実施した追跡の結果として、例えば、追跡部１０５Ａにより追跡に使用されたテンプレート２１０の中でマーカー像ＭＫＩに対する類似度が所定の条件を満たす特定テンプレートを規定するパラメータに関する情報、または特定テンプレートそのものを示す情報などを出力する（Ｓ２０５）。例えば、追跡部１０５Ａから出力される情報には、特定テンプレートを規定するパラメータ（例えば姿勢パラメータ（θ、φ、η））が含まれている。

【0110】

そして、テンプレート取得部１０１Ａは、上記特定テンプレートを新しい基準テンプレート２４０に設定し直す（Ｓ２０６）。そして、テンプレート取得部１０１Ａは、新しい基準テンプレート２４０の内容に基づき、新しい１つ以上の類似テンプレート２５０を取得する（Ｓ２０７）。追跡部１０５Ａは、テンプレート取得部１０１Ａにより特定された新しい基準テンプレート２４０および取得した新しい１つ以上の類似テンプレート２５０に基づき、マーカーＭＫの追跡に用いるテンプレート２１０を切り換える（Ｓ２０８）。

【0111】

本実施形態によれば、当初に選択または特定されたテンプレート２１０のみが使用されるのではなく、追跡時にテンプレート２１０を動的に切り替えることが可能になる。これにより、被検体Ｐ内に留置されたマーカーＭＫが、体内の呼吸性移動や心拍の変動などによりその姿勢が大きく変化する場合でも、マーカーＭＫの位置を追跡することが可能になる。

【0112】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態の情報処理装置１００は、マーカーＭＫの位置および腫瘍の位置をユーザーが確認できるように、画像ＩＭ上に追跡しているマーカーＭＫの位置およびマーカーＭＫの位置から推測した腫瘍の位置が表示される。

【0113】

前述の図１を参照して、実施形態の情報処理装置１００の機能構成について説明する。情報処理装置１００は、テンプレート取得部１０１と、画像取得部１０２と、入力表示部１０３と、テンプレート選択部１０４と、追跡部１０５と、表示処理部１０６Ａと、記憶部１０７とを備える。前述した第１の実施形態との違いは、表示処理部１０６Ａであり、ここでは表示処理部１０６Ａを中心に説明する。

【0114】

表示処理部１０６Ａは、画像取得部１０２から画像ＩＭを取得し、追跡部１０５からマーカーＭＫの位置を取得する。表示処理部１０６Ａは、画像ＩＭ上にマーカーＭＫの位置を示す表示Ｈ１を表示する。

【0115】

図２１は、表示処理部１０６Ａにより表示される画像ＩＭの一例を示す図である。図２１に示すように、例えば、表示処理部１０６Ａは、画像ＩＭ上にマーカーＭＫの位置を示すテンプレート２１０の長方形ＭＭを表示Ｈ１として表示する。このとき、表示処理部１０６Ａは、マーカーＭＫを追跡するのに使用しているテンプレート２１０を示す情報を表示してもよい。

【0116】

本実施形態では、表示処理部１０６Ａは、表示部１０３２に表示される画像ＩＭマーカーＭＫの位置から推測した腫瘍の位置を表示する。マーカーＭＫの位置から腫瘍の位置を推定する方法について述べる。マーカーＭＫの位置ｘｍから腫瘍位置ｙを、線形関係にあることを示す式（１）を用いて算出する。

【0117】

ｙ＝Ａｘｍ＋Ｔ ・・・（１）

【0118】

上記の式（１）におけるｘｍ，ｙは、それぞれの位置を示すベクトルである。Ａは、２ｘ２行列である。Ｔは１ｘ２のベクトルである。ＡおよびＴは、治療前に得られた１つ以上のマーカーＭＫの位置と腫瘍の位置とから、線形回帰によって決定される。

【0119】

マーカーＭＫの位置と腫瘍の位置は、例えば、治療計画作成時に撮影されたＣＴ画像に写り込んだ腫瘍の位置とマーカーＭＫの位置とが利用可能である。すなわち、１呼吸分の間に撮影される複数枚のＣＴ画像（３次元画像）に基づいて、線形回帰によって上記式（１）のＡとＴを求めることによって、腫瘍の位置とマーカーＭＫの位置との関係を求めておくことができる。例えば、ＣＴ画像をＤＲＲ化したときに射影した腫瘍領域の重心と、マーカーＭＫに対応する領域の重心とから線形回帰によって、腫瘍の位置とマーカーの位置との関係を求めておく。

【0120】

表示処理部１０６Ａは、追跡部１０５により追跡されたマーカーＭＫの位置と、上記式（１）とに基づき、腫瘍の位置を算出する。そして、表示処理部１０６Ａは、画像ＩＭ上に、算出した腫瘍の位置を表示Ｈ２で表示する。

【0121】

本実施形態によれば、画像ＩＭ上にマーカーＭＫの位置から推測した腫瘍の位置が表示される。これにより、ユーザーは、腫瘍の位置を容易に確認しながら治療を続けることができる。

【0122】

以上、いくつかの実施形態および変形例について説明したが、実施形態は、上記例に限定されない。例えば、説明したが実施形態および変形例では、被検体Ｐ内に留置した棒型のマーカーＭＫを追跡する例について説明した。ただし、追跡対象のマーカーＭＫは、楔型やその他の形状でもよい。例えば、楔型のマーカーＭＫを追跡する場合は、テンプレート２１０のＭＭの形状が楔型になる。また、「オブジェクト」は、腫瘍やマーカーＭＫに限定されず、カテーテル手術におけるカテーテルでもよい。この場合、カテーテルの形状に対応するテンプレート２１０を用いることにより、術中に撮影される被検体Ｐの画像ＩＭに写るカテーテル像を追跡することが可能になる。

【0123】

なお、追跡部１０５は、治療中に用いるテンプレート２１０を１つに固定してもよく、複数のテンプレート２１０を、被検体Ｐの状態に応じて切替えるようにしてもよい。例えば、被検体Ｐに内包されたマーカーＭＫの３次元空間中の姿勢が、被検体Ｐの呼吸により変化する。追跡部１０５は、呼吸による被検体Ｐの動き、又は、マーカーＭＫの姿勢の変化を、呼吸の１周期に対応させてモデル化した呼吸モデルで近似して、呼吸モデルの周期に基づいた位相に対応するテンプレート２１０を選択して、マーカーＭＫの追跡処理を実施してもよい。

【0124】

また上述したように、情報処理装置１００は、複数の候補テンプレート２２０を表示部１０３２に表示してユーザーの選択操作を受け付ける場合に代えて、画像取得部１０２により取得された画像ＩＭの１点または部分を指定するユーザーの指定操作を受け付け、その指定操作に基づき選択テンプレート２３０を選択してもよい。なおこれに代えて、テンプレート選択部１０４は、被検体Ｐの治療計画に関する情報を取得し、治療計画に含まれるマーカーＭＫのおおよその位置に基づいて画像取得部１０２により取得された画像ＩＭに所定領域を設定し、その所定領域に対して全ての候補テンプレート２２０それぞれの類似度を求め、前記類似度が所定の条件を満たす（例えば類似度が最大となる）候補テンプレート２２０を、選択テンプレート２３０として選択してもよい。この場合は、ユーザーによる上記指定操作も不要になる。

【0125】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、情報処理装置１００は、入力受付部と、テンプレート選択部と、追跡部とを持つ。入力受付部１０３１は、ユーザーの入力操作を受け付ける。テンプレート選択部１０４は、被検体内のマーカーＭＫの形状に関する複数のテンプレート２１０の中から少なくとも１つの選択テンプレート２３０を、入力受付部１０３１により受け付けられたユーザーの入力操作に基づいて特定する。追跡部１０５は、特定された少なくとも１つの選択テンプレート２３０を用いて、マーカーＭＫを含む画像内でマーカーＭＫを追跡する。このような構成によれば、被検体内のオブジェクトの追跡精度の向上を図ることができる。

【0126】

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】

【0127】

１…治療システム（情報処理システム）、１４…照射門（照射部）、１５…制御部、１００…情報処理装置、１０１…テンプレート取得部、１０２…画像取得部、１０３１…入力受付部、１０３２…表示部、１０４…テンプレート選択部、１０５…追跡部、１０６…表示処理部、２１０…テンプレート、２２０…候補テンプレート、２３０…選択テンプレート、２４０…基準テンプレート（特定テンプレート）、２５０…類似テンプレート、ＩＭ…画像（第１画像、第２画像）、Ｐ…被検体、ＭＫ…マーカー（オブジェクト）、ＭＫＩ…マーカー像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】