特許 7178009 医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20221117BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

A61N5/10 E

A61N5/10 F

A61N5/10 H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2017244071

(22)【出願日】2017-12-20

(65)【公開番号】P2019107395

(43)【公開日】2019-07-04

【審査請求日】2020-11-24

(73)【特許権者】

【識別番号】301032942

【氏名又は名称】国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

(73)【特許権者】

【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】森 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡屋 慶子

(72)【発明者】

【氏名】平井 隆介

(72)【発明者】

【氏名】柳川 幸喜

(72)【発明者】

【氏名】丸山 富美

(72)【発明者】

【氏名】井関 康

【審査官】菊地 康彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０３５３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０９２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１６６５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マーカ追跡とマーカレス追跡の双方の機能を有する医用装置であって、
被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得する取得部と、
前記マーカ追跡を行う場合は前記透視画像におけるマーカの位置に基づいてターゲット位置を特定し、前記マーカレス追跡を行う場合は前記透視画像における前記被検体の患部または特徴箇所の位置に基づいてターゲット位置を特定する特定部と、
前記特定部により特定されたターゲット位置が照射許可範囲内に収まる場合に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力する出力制御部と、
治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画像を表示部に表示させる表示制御部と、
前記インターフェース画像において利用者によって行われた入力操作の内容を取得する入力操作取得部と、
を備え、
前記入力操作取得部は、前記治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とにおいて、マーカ追跡とマーカレス追跡の切り替え操作を取得し、
前記特定部は、前記取得された切り替え操作に応じて前記マーカ追跡と前記マーカレス追跡のいずれかを実行する、
医用装置。

【請求項2】

前記特定部は、前記マーカレス追跡を行う場合、前記透視画像とテンプレートとのマッチングを行って前記ターゲット位置を特定し、
前記テンプレートは、前記被検体が一回以上呼吸する間に複数回撮影された前記透視画像について、ターゲット位置が既知の画像からレジストレーションによって導出されたターゲット位置を対応付けたものである、
請求項１記載の医用装置。

【請求項3】

前記特定部は、前記マーカ追跡を行う場合、前記被検体の体内にある複数のマーカから選択されたマーカの位置に基づいて前記ターゲット位置を特定し、
前記照射許可範囲は、ある呼吸位相で選択されたマーカの位置を他の呼吸位相に展開して得られる前記マーカの軌跡に基づいて設定される、
請求項１または２記載の医用装置。

【請求項4】

前記出力制御部は、前記入力操作取得部により取得された入力操作の内容に応じて、前記撮影部への動作指示を出力する、
請求項１から３のうちいずれか１項記載の医用装置。

【請求項5】

前記入力操作取得部により取得された一単位の入力操作に応じて、前記出力制御部が前記撮影部への動作指示を出力すると共に、前記医用装置の特定の機能が起動する、
請求項１から４のうちいずれか１項記載の医用装置。

【請求項6】

前記出力制御部は、前記インターフェース画像において、所定の入力操作の後に、デフォルト状態を解除状態にする入力操作が前記入力操作取得部により受け付けられたことを条件に、前記治療装置に照射許可信号を出力する、
請求項１から５のうちいずれか１項記載の医用装置。

【請求項7】

前記治療の準備段階は、前記特定部が前記ターゲット位置を特定するための追跡条件の設定、または参照画像の作成が行われる段階であり、
前記準備段階の終了操作を要求することなく、前記入力操作取得部が前記治療ビームの照射段階への開始指示を受け付ける、
請求項１から６のうちいずれか１項記載の医用装置。

【請求項8】

複数回に分けて治療が行われる際に、前記特定部が前記ターゲット位置を特定するのに用いられる情報であって、学習または利用者によって指定された情報が引き継がれる、
請求項１から７のうちいずれか１項記載の医用装置。

【請求項9】

前記引き継がれる情報は、三次元ボリュームデータにおいて指定された患部の位置を含む、
請求項８記載の医用装置。

【請求項10】

前記引き継がれる情報は、選択された前記マーカの位置を含む、
請求項８または９記載の医用装置。

【請求項11】

前記表示制御部は、前記表示部に、前記照射許可範囲を前記透視画像に重畳表示させ、前記照射許可信号を出力する際に前記照射許可範囲の色を変更させる、
請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の医用装置。

【請求項12】

前記表示制御部は、前記表示部に、前記照射許可範囲を前記透視画像に重畳表示させ、前記照射許可信号を出力する際に、前記照射許可範囲の内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更させる、
請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の医用装置。

【請求項13】

前記照射許可信号を出力する際に、音または振動で通知する通知部を更に備える
請求項１から１２のうちいずれか１項に記載の医用装置。

【請求項14】

マーカ追跡とマーカレス追跡の双方の機能を有する医用装置が、
被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得し、
前記マーカ追跡を行う場合は前記透視画像におけるマーカの位置に基づいてターゲット位置を特定し、前記マーカレス追跡を行う場合は前記透視画像における前記被検体の患部または特徴箇所の位置に基づいてターゲット位置を特定し、
前記特定されたターゲット位置が照射許可範囲内に収まる場合に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力し、
治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画像を表示部に表示させ、
前記インターフェース画像において利用者によって行われた入力操作の内容を取得し、
前記入力操作の内容を取得する際に、前記治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とにおいて、マーカ追跡とマーカレス追跡の切り替え操作を取得し、
前記特定する際に、前記取得された切り替え操作に応じて前記マーカ追跡と前記マーカレス追跡のいずれかを実行する、
医用装置の制御方法。

【請求項15】

マーカ追跡とマーカレス追跡の双方の機能を有する 医用装置の制御コンピュータに、
被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得させ、
前記マーカ追跡を行う場合は前記透視画像におけるマーカの位置に基づいてターゲット位置を特定させ、前記マーカレス追跡を行う場合は 前記透視画像における前記被検体の患部または特徴箇所の位置に基づいてターゲット位置を特定させ、
前記特定されたターゲット位置が照射許可範囲内に収まる場合に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力させ、
治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画像を表示部に表示させ、
前記インターフェース画像において利用者によって行われた入力操作の内容を取得させ、
前記入力操作の内容を取得する際に、前記治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とにおいて、マーカ追跡とマーカレス追跡の切り替え操作を取得させ、
前記特定する際に、前記取得された切り替え操作に応じて前記マーカ追跡と前記マーカレス追跡のいずれかを実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

重粒子線や放射線などの治療ビームを患者（被検体）に照射する治療装置が知られている。被検体の患部、すなわち治療ビームを照射する箇所は、呼吸や心拍、腸の動きなどによって移動する場合がある。これに対応する治療法として、ゲーテッド照射法や追尾照射法が知られている。

【0003】

呼吸によって移動する患部に治療ビームを照射する場合、被検体の呼吸位相と同期させて照射を行う必要がある。呼吸位相同期の手法として、被検体の身体に取り付けた各種センサの出力値を利用して呼吸位相を把握する手法（外部呼吸同期）と、被検体の透視画像に基づいて呼吸位相を把握する手法（内部呼吸同期）がある。呼吸位相同期のための処理は、治療装置に制御信号を出力する医用装置によって行われる。医用装置は、例えば治療装置と有線または無線で通信することで、治療装置を制御する。

【0004】

また、この種の治療は、例えば、計画段階、準備段階、治療段階といった複数の段階に分けて行われる。ここで、医用装置による各種段階の処理のサポートが十分でないと、医師や看護士の作業負担が増大したり、被検体に身体的な負担が生じたりする。しかしながら、従来の技術では、内部呼吸同期による治療を包括的にサポートすることができない場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－１４４０００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、内部呼吸同期による治療を包括的にサポートすることができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の医用装置は、取得部と、特定部と、出力制御部と、表示制御部と、入力操作取得部とを持つ。取得部は、被検体に電磁波を照射して撮影することで透視画像を生成する撮影部から、前記被検体の透視画像を取得する。特定部は、前記透視画像における前記被検体のターゲット位置を特定する。出力制御部は、前記特定部により特定されたターゲット位置が照射許可範囲内に収まる場合に、前記被検体に治療ビームを照射する治療装置に照射許可信号を出力する。表示制御部は、治療の準備段階と、前記治療ビームの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画像を前記表示部に表示させる。入力操作取得部は、前記インターフェース画像において利用者によって行われた入力操作の内容を取得する。

【発明の効果】

【0008】

本実施形態によれば、内部呼吸同期による治療を包括的にサポートすることができる医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】医用装置１００を含む治療システム１の構成図。

【図2】医用装置１００の入力・表示部１２０により表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図。

【図3】医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）。

【図4】第１ボタンＢ１、第２ボタンＢ２、および第３ボタンＢ３の表示態様の変化を示す図。

【図5】モード１における第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図。

【図6】医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）。

【図7】マーカ選択時の画面の一例を示す図である。

【図8】医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その３）。

【図9】モード２における第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図。

【図10】医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その４）。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態の医用装置、医用装置の制御方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。なお、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。

【0011】

＜構成＞
図１は、医用装置１００を含む治療システム１の構成図である。治療システム１は、例えば、治療装置１０と、医用装置１００とを備える。

【0012】

治療装置１０は、例えば、寝台１１と、放射線源１２－１、１２－２と、検出器１３－１、１３－２と、照射門１４と、センサ１５と、治療装置側制御部２０とを備える。以下、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字は、いずれの放射線源および検出器の組による透視用の放射線、或いは透視画像であるかを示すものとする。また、適宜、符号におけるハイフンおよびこれに続く数字を省略して説明を行う。

【0013】

寝台１１には、治療を受ける被検体Ｐが固定される。放射線源１２－１は、被検体Ｐに対して放射線ｒ－１を照射する。放射線源１２－２は、放射線源１２－１とは異なる角度から、被検体Ｐに対して放射線ｒ－２を照射する。放射線ｒ－１およびｒ－２は、電磁波の一例であり、例えばＸ線である。以下、これを前提とする。

【0014】

放射線ｒ－１は検出器１３－１によって検出され、放射線ｒ－２は検出器１３－２によって検出される。検出器１３－１および１３－２は、例えばフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ；Flat Panel Detector）、イメージインテンシファイア、カラーイメージインテンシファイアなどである。検出器１３－１は、放射線ｒ－１のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ－１として医用装置１００に出力する。検出器１３－２は、放射線ｒ－２のエネルギーを検出してデジタル変換し、透視画像ＴＩ－２として医用装置１００に出力する。図１では、２組の放射線源および検出器を示したが、治療装置１０は、３組以上の放射線源および検出器を備えてもよい。

【0015】

照射門１４は、治療段階において、被検体Ｐに対して治療ビームＢを照射する。治療ビームＢには、例えば、重粒子線、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線などが含まれる。図１では、１つの照射門１４のみ示したが、治療装置１０は複数の照射門を備えてもよい。

【0016】

センサ１５は、被検体Ｐの外部呼吸位相を認識するためのものであり、被検体Ｐの身体に取り付けられる。センサ１５は、例えば、圧力センサである。

【0017】

治療装置側制御部２０は、医用装置１００からの制御信号に応じて、放射線源１２－１、１２－２、検出器１３－１、１３－２、および照射門１４を動作させる。

【0018】

医用装置１００は、例えば、統括制御部１１０と、入力・表示部１２０と、入力操作取得部１２２と、表示制御部１２４と、取得部１３０と、参照画像作成部１３２と、画像処理部１３６と、ターゲット位置特定部１４０と、出力制御部１５０と、記憶部１６０とを備える。統括制御部１１０、入力操作取得部１２２、表示制御部１２４、取得部１３０、参照画像作成部１３２、画像処理部１３６、ターゲット位置特定部１４０、および出力制御部１５０は、例えば、少なくとも一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェアプロセッサが記憶部１６０に格納されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

【0019】

以下、医用装置１００の各部の機能について説明する。医用装置１００の説明において、透視画像ＴＩに対する処理として説明されたものは、特に注記が無い限り、透視画像ＴＩ－１、ＴＩ－２の双方に対して並行して実行されるものとする。統括制御部１１０は、医用装置１００の機能を統括的に制御する。

【0020】

入力・表示部１２０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイなどの表示装置と、操作者による入力操作を受け付ける入力装置とを含む。入力・表示部１２０は、表示装置と入力装置が一体に形成されたタッチパネルであってもよいし、マウスやキーボードなどの入力デバイスを備えてもよい。

【0021】

入力操作取得部１２２は、入力・表示部１２０に対してなされた操作（タッチ、フリック、スワイプ、クリック、ドラッグ、キー入力など）の内容を認識し、認識した操作の内容を統括制御部１１０に出力する。表示制御部１２４は、統括制御部１１０からの指示に応じて、入力・表示部１２０に画像を表示させる。表示制御部１２４は、治療の準備段階と、前記治療ビームＢの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画面を入力・表示部１２０に表示させる。なお、画像を表示させることには、演算結果に基づいて画像の要素を生成することと、予め作成された画像の要素を表示画面に割り当てることとが含まれる。

【0022】

取得部１３０は、治療装置１０から透視画像ＴＩを取得する。また、取得部１３０は、センサ１５の検出値を取得する。また、取得部１３０は、医用検査装置（不図示）から患者Ｐの三次元ボリュームデータを取得する。ターゲットの位置特定に透視画像ＴＩを参照画像として使用する場合、参照画像作成部１３２は、取得部１３０により取得された透視画像ＴＩに基づいて、ターゲット位置特定に使用される参照画像を生成する。これらについては後に詳述する。

【0023】

画像処理部１３６は、デフォーマブルレジストレーションや、ＤＲＲ（Digitally Reconstructed Radiograph）画像生成などの画像処理を行う。デフォーマブルレジストレーションとは、時系列の三次元ボリュームデータに対して、ある時点の三次元ボリュームデータについて指定された位置情報を、他の時点の三次元ボリュームデータに展開する処理である。ＤＲＲ画像とは、三次元ボリュームデータに対して、仮想的な放射線源から放射線を当てることで生成される仮想的な透視画像である。

【0024】

ターゲット位置特定部１４０は、透視画像ＴＩにおけるターゲット位置を特定する。ターゲット位置とは、被検体Ｐの患部、すなわち治療ビームＢを照射する位置であってもよいし、マーカあるいは被検体Ｐの特徴箇所の位置であってもよい。特徴箇所とは、横隔膜や心臓、骨など、透視画像ＴＩにおいて周囲の箇所との差異が比較的鮮明に現れるため、透視画像ＴＩをコンピュータが解析することで位置を特定しやすい箇所である。ターゲット位置は、一点であってもよいし、二次元または三次元の広がりを持つ領域であってもよい。

【0025】

出力制御部１５０は、ターゲット位置特定部１４０により特定されたターゲット位置に基づいて、治療装置１０に照射許可信号を出力する。例えば、ゲーテッド照射法では、出力制御部１５０は、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まる場合に、治療装置１０にゲートオン信号を出力する。ゲーティングウインドウとは、二次元平面または三次元空間において設定される領域であり、照射許可範囲の一例である。ゲートオン信号とは、被検体Ｐに治療ビームＢを照射することを指示する信号であり、照射許可信号の一例である。以下、これらを前提として説明する。治療装置１０は、ゲートオン信号が入力されている場合、治療ビームＢを照射し、ゲートオン信号が入力されていない場合、治療ビームＢを照射しない。なお、照射許可範囲は、固定的に設定されるものに限らず、患部の移動に追従して移動するものであってもよい。

【0026】

記憶部１６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどにより実現される。記憶部１６０には、前述したプログラムの他、時系列の三次元ＣＴ画像（以下、４ＤＣＴ画像）、透視画像ＴＩ、センサ１５の出力値などが格納される。

【0027】

＜治療の流れ（モード１）＞
以下、治療システム１における治療の流れについて説明する。治療システム１は、例えば、内部呼吸同期であるマーカレス追跡およびマーカ追跡、外部呼吸同期の３つのモードを切り替えて治療を行うことができる。以下、マーカレス追跡をモード１、マーカ追跡をモード２、外部呼吸同期をモード３と称する。ここでは、モード１について説明する。なお、マーカレス追跡にはテンプレートマッチング法や機械学習を用いた手法等がある。以下では、テンプレートマッチング法を用いたマーカレス追跡について説明し、照射方法としてゲーテッド照射法を採用するものとして説明する。医用装置１００は、テンプレートマッチング法と、機械学習を用いた手法とを切り替え可能であってもよい。

【0028】

［計画段階］
モード１の計画段階において、まず、被検体ＰのＣＴ撮影が行われる。ＣＴ撮影では、様々な呼吸位相毎に、様々な方向から被検体Ｐが撮影される。次に、ＣＴ撮影の結果に基づいて４ＤＣＴ画像が生成される。４ＤＣＴ画像は、三次元のＣＴ画像（前述した三次元ボリュームデータの一例）を時系列にｎ個並べたものである。このｎ個および時系列画像の時間間隔を乗算して求められる期間は、例えば、呼吸位相が１周期分変化する期間をカバーするように設定される。４ＤＣＴ画像は、記憶部１６０に格納される。

【0029】

次に、医師や放射線技師などが、ｎ個のＣＴ画像のうち、例えば１つのＣＴ画像に対して、輪郭を入力する。この輪郭は、患部である腫瘍の輪郭や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭等である。次に、例えば画像処理部１３６が、デフォーマブルレジストレーションによって、ｎ個のＣＴ画像のそれぞれについて輪郭を設定する。次に、治療計画が決定される。治療計画とは、設定された輪郭情報に基づいて、患部がどの位置にあるときに、どこに、どの方向から、どれだけの治療ビームＢを照射するかを規定するものであり、ゲーテッド照射法や追尾照射法などの治療法に応じて決定される。なお、計画段階の処理の一部または全部は、外部装置によって実行されてもよい。例えば、４ＤＣＴ画像を生成する処理は、ＣＴ装置によって実行されてもよい。

【0030】

ここで、腫瘍の輪郭で区画される領域や、その領域の重心、或いは被検体Ｐの特徴箇所の位置などがターゲット位置となる。更に、治療計画において、ターゲット位置がどの位置にあれば治療ビームＢを照射してよいのかが決定される。デフォーマブルレジストレーションによって輪郭が設定された際に、ターゲット位置に対してマージンが自動的に、または手動で設定され、マージンを反映させてゲーティングウインドウが設定される。このマージンは、装置や位置決めの誤差などを吸収するためのものである。

【0031】

［位置決め段階］
位置決め段階においては、寝台位置の調整が行われる。被検体Ｐは寝台１１に寝かされ、シェル等で固定される。まず、寝台位置の粗い調整が行われる。この段階において、作業者が、被検体Ｐの位置と姿勢を目視で確認し、照射門１４からの治療ビームＢが当たりそうな位置へ寝台１１を動かす。これにより、寝台１１の位置が粗く調整される。次に、寝台位置を細かく調整するために利用する画像が撮影される。例えば、３Ｄ－２Ｄレジストレーションが行われる場合は透視画像ＴＩが撮影される。透視画像ＴＩは、例えば被検体Ｐが息を吐き切ったタイミングで撮影される。寝台１１の位置は粗く調整済みであるため、透視画像ＴＩには、被検体Ｐの患部付近が写っている。

【0032】

３Ｄ－２Ｄレジストレーションが行われる場合、この段階において、放射線源１２－１、１２－２、検出器１３－１、１３－２、および被検体Ｐの治療計画情報を使用して三次元ボリュームデータからＤＲＲ画像が生成される。ＤＲＲ画像と透視画像ＴＩに基づいて寝台移動量が算出され、寝台１１が移動させられる。透視画像ＴＩの撮影、寝台移動量算出、寝台１１の移動を繰り返すことで、寝台１１の位置が細かく調整される。

【0033】

［準備段階（その１）］
位置決め段階が終了すると、準備段階に移行する。まず４ＤＣＴ画像から各位相のＤＲＲ画像が作成される。ＤＲＲ画像の作成は４ＤＣＴ画像撮影以降であればいつ実施してもよい。このとき、治療計画において設定されたゲーティングウインドウを射影した位置がＤＲＲ画像上のゲーティングウインドウとして設定される。準備段階では、まず参照画像を作成するための透視画像ＴＩの撮影が行われる。透視画像ＴＩは、例えば、被検体Ｐの２呼吸分をカバーするように撮影される。また、被検体Ｐが深呼吸を行う間、被検体Ｐの外部呼吸波形が、透視画像ＴＩと同期して取得される。取得された外部呼吸波形は、表示制御部１２４により入力・表示部１２０に表示される。撮影された透視画像ＴＩには、外部呼吸波形から求められる被検体Ｐの呼吸位相に基づく追跡値が対応付けられる。

【0034】

また、この段階において、ＤＲＲ画像とＤＲＲ画像上のターゲット位置の情報から、透視画像ＴＩとターゲット位置との関係が学習され、更に、医師によるターゲット位置の修正が受け付けられる。そして、ターゲット位置が学習された透視画像ＴＩの中から、追跡値に基づいて、一つ以上のテンプレート（参照画像）が選択される。テンプレートは、透視画像ＴＩの特徴的な一部を切り出したものであってよい。ターゲット位置の学習は、計画段階から治療段階までの間の、いずれのタイミングで実施されてもよい。例えば、被検体Ｐの２呼吸分の透視画像ＴＩうち、前半の１呼吸分の透視画像ＴＩからテンプレートを作成した場合、そのテンプレートを使用して、後半の１呼吸分の透視画像ＴＩでターゲットの追跡ができるか確認してもよい。その際、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示してもよい。

【0035】

［準備段階（その２）］
そして、再度、透視画像ＴＩの撮影が開始される。ターゲット位置特定部１４０は、時系列で入力される透視画像ＴＩに対してテンプレートとのマッチングを行い、透視画像ＴＩに対してターゲット位置を割り付ける。表示制御部１２４は、透視画像ＴＩを動画として入力・表示部１２０に表示させながら、ターゲット位置が割り付けられた透視画像ＴＩのフレームにターゲット位置を重畳表示させる。この結果、医師等によりターゲット位置の追跡結果が確認される。

【0036】

この際に、表示制御部１２４はＤＲＲ画像上に設定されたゲーティングウインドウを透視画像ＴＩ上に表示する。出力制御部１５０は、透視画像ＴＩ－１、ＴＩ－２の双方に関して、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっているか否かを判定する。治療段階では、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号が治療装置１０に出力されるのであるが、準備段階では、ゲートオン信号の出力の有無が統括制御部１１０を介して表示制御部１２４に伝えられる。表示制御部１２４は、動画の表示に併せてゲートオン信号の出力の有無を入力・表示部１２０に表示させる。この結果、医師等によりゲートオン信号の出力タイミングが確認される。

【0037】

［治療段階］
治療段階では、出力制御部１５０が、透視画像ＴＩ－１、ＴＩ－２の双方に関して、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号を治療装置１０に出力する。これによって、治療ビームＢが被検体Ｐの患部に照射され、治療が行われる。なお、ターゲット位置が患部の位置である場合には、追跡したターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合に治療ビームＢが照射され、ターゲット位置が被検体Ｐの特徴箇所の位置である場合には、予め学習されたターゲット位置と患部の位置との関係に基づいて、ターゲット位置から導出された患部の位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合に治療ビームＢが照射される。なお、これらの複合手法によって患部の位置に治療ビームＢが照射されてもよい。すなわち、ターゲット位置として患部の位置と、特徴箇所の位置とをそれぞれ設定しておき、患部が第１ゲーティングウインドウに収まり、特徴箇所が第２ゲーティングウインドウに収まる場合に治療ビームＢを照射するようにしてもよい。

【0038】

＜表示画像、フローチャート（モード１）＞
以下、上記説明した治療の流れをサポートするための、医用装置１００の処理について説明する。

【0039】

図２は、医用装置１００の入力・表示部１２０により表示されるインターフェース画像ＩＭの一例を示す図である。インターフェース画像ＩＭは、例えば、領域Ａ１－１、Ａ１－２、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、およびＡ７を含む。

【0040】

領域Ａ１－１では、透視画像ＴＩ－１に対してゲーティングウインドウＧＷやターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ１－２では、透視画像ＴＩ－２に対してゲーティングウインドウＧＷやターゲット位置ＰＴが重畳表示される。領域Ａ２には、各種グラフなどが表示される。

【0041】

領域Ａ３には、モードなどの選択を受け付けるセレクトウインドウＳＷ、透視画像ＴＩの撮影開始または撮影停止を指示するための第１ボタンＢ１、透視画像ＴＩの撮影の一時停止を指示するための第２ボタンＢ２、治療セッションの終了を指示するための第３ボタンＢ３、時系列のＤＲＲ画像や透視画像ＴＩを遡って確認するためのスライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡ、準備段階が完了したことを確認するためのチェックボックスＣＢなどが設定される。インターフェース画像ＩＭの各部に対する操作は、例えば、タッチ操作、マウスによるクリック、あるいはキーボード操作などにより行われる。例えば、第１ボタンＢ１は、タッチ操作またはマウスによるクリックによって操作される。

【0042】

領域Ａ４には、モードに応じた治療段階が、次のステップに進むことを指示するための第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６が設定される。領域Ａ５には、センサ１５の出力値に基づく外部呼吸波形のグラフなどが表示される。領域Ａ６には、被検体Ｐの治療計画情報などを示す画像やテキスト情報が表示される。領域Ａ７では、被検体ＰのＣＴ画像の断面に対し、Ｘ線の照射方向、照射野、および治療ビームＢの照射方向、ターゲットの輪郭やマーカＲＯＩ等が重畳表示される。

【0043】

以下、インターフェース画像ＩＭの各種機能について、フローチャートを参照しながら説明する。図３は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その１）である。まず、統括制御部１１０が、入力操作取得部１２２から入力される情報を参照し、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカレス追跡が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。マーカレス追跡の選択は、医師等の操作によって行われてもよいし、治療装置１０からの信号によって自動的に行われてもよいし、医用装置１００が治療計画の内容に基づいて自動的に行ってもよい。マーカレス追跡以外のモードが選択された場合については、後に説明する。なお、以降の説明において、医用装置１００に対する操作がなされたことを検知する際には、統括制御部１１０が入力操作取得部１２２から入力される情報を参照して判断するものとし、都度の説明を省略する。

【0044】

セレクトウインドウＳＷにおいてマーカレス追跡が選択された場合、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。図４は、第１ボタンＢ１、第２ボタンＢ２、および第３ボタンＢ３の表示態様の変化を示す図である。図示するように、第１ボタンＢ１は、初期状態で、撮影が「ＯＦＦ」すなわち停止している状態を示すと共に、「撮影開始」の指示を受け付ける態様となっている。第１ボタンＢ１が操作されると、撮影が「ＯＮ」すなわち実行されている状態を示すと共に、「撮影停止」の指示を受け付ける態様に変化する。第１ボタンＢ１は、これらの二つの態様の間で状態遷移する。

【0045】

なお、第２ボタンＢ２は、初期状態で、操作されると撮影の「一時停止」の指示を受け付ける態様となっている。第２ボタンＢ２は、操作されると、「撮影再開」の指示を受け付ける態様に変化する。また、第３ボタンＢ３は、初期状態で、インターフェース画像ＩＭを「閉じる」指示を受け付ける態様となっており、操作されるとインターフェース画像ＩＭの表示が停止され、一連の処理が終了する。

【0046】

第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、テンプレートとなる透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する（ステップＳ１０４）。出力制御部１５０は、例えば、ｋ回の呼吸分の透視画像ＴＩを撮影するように治療装置１０に指示する。なお、出力制御部１５０は、第１ボタンＢ１が再度操作されたときに撮影を終了する指示を治療装置１０に出力してもよい。このように、出力制御部１５０は、入力操作取得部１２２により取得された入力操作の内容に応じて、治療装置１０の撮影部（放射線源１２－１、１２－２、検出器１３－１、１３－２）への動作指示を出力する。これによって、医用装置１００によって治療装置１０を含めた治療システム１の動作を一元的に管理することができ、利便性が向上する。

【0047】

次に、統括制御部１１０は、第４ボタンＢ４の操作によってレジストレーションが指示されたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。図５は、モード１における第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図である。モード１において、第４ボタンＢ４は、レジストレーション（透視画像ＴＩにおけるターゲット位置ＰＴの学習）の指示を受け付け、第５ボタンＢ５は、参照画像の作成指示を受け付け、第６ボタンＢ６はゲートオン信号の確認指示を受け付ける。

【0048】

第４ボタンＢ４の操作によってレジストレーションが指示されると、統括制御部１１０は、画像処理部１３６に指示してＤＲＲ画像におけるターゲット位置ＰＴから透視画像ＴＩにおけるターゲット位置を求め、得られたターゲット位置ＰＴを透視画像ＴＩに重畳させて入力・表示部１２０に表示させるように表示制御部１２４に指示する（ステップＳ１０８）。前述したように、画像処理部１３６は、計画段階で撮影されたＣＴ画像から作成したＤＲＲ画像や、計画段階以降に撮影された透視画像ＴＩに基づいて、ターゲット位置ＰＴが既知であるＤＲＲ画像と、透視画像ＴＩとの間で画像の特徴部位をマッチングする処理などを行って、透視画像ＴＩにおけるターゲット位置ＰＴを導出する。透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴの関係は、参照画像作成部１３２に提供される。また、透視画像ＴＩにターゲット位置ＰＴが重畳した画像は、例えば、インターフェース画像ＩＭの領域Ａ１－１、Ａ１－２に表示される。この状態で、統括制御部１１０は、ターゲット位置ＰＴの調整を受け付ける（ステップＳ１１０）。ターゲット位置ＰＴの調整は、例えば領域Ａ１－１、Ａ１－２に対するドラッグ／ドロップ操作によって行われる。ターゲット位置ＰＴの調整が行われると、統括制御部１１０は、調整された透視画像ＴＩとターゲット位置ＰＴの関係を参照画像作成部１３２に提供する。

【0049】

次に、統括制御部１１０は、第５ボタンＢ５の操作によって参照画像の作成が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１１２）。第５ボタンＢ５が操作されると、統括制御部１１０は、参照画像作成部１３２に指示し、参照画像として用いる透視画像ＴＩを選択し、リサイズなどの処理を行って、参照画像を作成する（ステップＳ１１４）。参照画像作成部１３２は、ターゲット位置ＰＴが対応づけられた参照画像（テンプレート）を作成し、記憶部１６０に記憶させる。

【0050】

次に、統括制御部１１０は、第６ボタンＢ６の操作によってゲートオン信号の確認が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１１６）。ゲートオン信号の確認が指示されると、統括制御部１１０は、表示制御部１２４に指示し、チェックボックスＣＢに「レ」（チェック）を入れた状態に変更させ、ゲートオン信号の出力タイミングを表示部１２０に表示させる（ステップＳ１１８）。チェックボックスＣＢに「レ」が入った状態では、ゲートオン信号の出力タイミングは計算されて表示されるが、実際にゲートオン信号は治療装置１０に出力されない。

【0051】

次に、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示すると共に、表示制御部１２４に指示し、撮影された透視画像ＴＩを用いた確認画像を入力・表示部１２０に表示させる（ステップＳ１２２）。

【0052】

確認画像は、領域ＡＩ－１、ＡＩ－２に表示される。確認画像は、動画として再生される透視画像ＴＩに対して、ターゲット位置ＰＴやゲーティングウインドウＧＷが重畳された画像である（図２参照）。また、出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に、ゲートオン信号を表示制御部１２４に出力し、領域Ａ２に表示させる。医師等は、この確認画像を視認することで、被検体Ｐの患部などのターゲット位置ＰＴが正しい位置として認識されているかどうか、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まるタイミングは適切かどうか、ゲートオン信号の出力効率等を確認することができる。確認画像は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで表示される（ステップＳ１２４）。撮影停止が選択された後も、スライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡを操作することで、確認画像を遡って確認することができる。

【0053】

第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されると、統括制御部１１０は、チェックボックスＣＢの「レ」が外されているか否かを判定する（ステップＳ１２６）。チェックボックスＣＢの「レ」が外されていない場合、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ１２８）。撮影開始が選択された場合は、ステップＳ１２２に処理が戻され、撮影開始が選択されていない場合はステップＳ１２６に処理が戻される。チェックボックスＣＢの「レ」が外されている場合、統括制御部１１０は、治療装置１０から開始信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。この開始信号は、治療装置１０のスイッチ（不図示）が操作されることで治療装置１０が治療開始可能になったときに出力される信号である。治療装置１０から開始信号を受信すると、統括制御部１１０は、治療を開始するように、表示制御部１２４、ターゲット位置特定部１４０および出力制御部１５０に指示し、出力制御部１５０は透視画像ＴＩの撮影を治療装置に指示する（ステップＳ１３２）。また、ステップ１２６でチェックボックスが外されている場合、治療装置１０から開始信号を受信していなくても、統括制御部１１０が第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始されたかどうかを判定し、ターゲット位置特定部１４０が特定したターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウに収まっていれば、治療装置１０へゲートオン信号を出力してもよい（不図示）。この場合、治療装置からビームＢが出力されることはない。また、ステップ１２６でチェックボックスが外されていないが、撮影開始が選択された後にチェックボックスを外された場合、撮影途中からゲートオン信号を出力してもよい（不図示）。このように、出力制御部１５０は、インターフェース画像ＩＭにおいて、デフォルト状態を解除状態にする入力操作が入力操作取得部１２２により取得されたことを条件に、治療装置１０にゲートオン信号を出力する。これによって、意図せず治療ビームＢが被検体Ｐに照射されるのを抑制し、治療の信頼性を高めることができる。また、テンプレートの作成が完了すると、準備段階の終了操作を要求することなく、入力操作取得部１２２が治療ビームＢの照射段階への開始指示を受け付ける。これによって、医用装置１００の操作性を向上させることができる。

【0054】

ターゲット位置特定部１４０は、透視画像ＴＩとテンプレートとのマッチングを行い、ターゲット位置ＰＴを特定する。出力制御部１５０は、ターゲット位置がゲーティングウインドウに収まっている場合にゲートオン信号を治療装置１０に出力する。表示制御部１２４は、透視画像ＴＩにターゲット位置やゲーティングウインドウＧＷを重畳させた治療画像を、入力・表示部１２０に表示させる。治療画像は、領域Ａ１－１、Ａ１－２に表示される。治療は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで継続する（ステップＳ１３４）。なお、医用装置１００は、治療装置１０から照射完了の信号を受信した場合、或いは、治療装置１０において照射終了操作がなされたことを示す信号を治療装置１０から受信した場合も、治療を終了してよい。このように、入力操作取得部１２２により取得された一単位の入力操作（第１ボタンＢ１の操作）に応じて、出力制御部１５０が治療装置１０の撮影部（放射線源１２－１、１２－２、検出器１３－１、１３－２）への動作指示を出力すると共に、医用装置１００の特定の機能（ターゲット位置特定部１４０など）が起動する。これによって、医用装置１００によって治療装置１０を含めた治療システム１の動作を一元的に管理することができ、利便性が向上する。

【0055】

表示制御部１２４は、確認画像および治療画像において、ゲートオン信号を出力する際（準備段階では出力する条件が成立した際）に、ゲーティングウインドウの色を変更するようにしてもよい。例えば、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっていない場合に第１の色、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれか一方のみにおいてターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に第２の色、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２の双方においてターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に（すなわちゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に）第３の色でゲーティングウインドウＧＷの枠線を表示してよい。また、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっていない場合には、エラーアイコンを表示してもよい。

【0056】

また、表示制御部１２４は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、ゲーティングウインドウＧＷの内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更してもよい。更に、医用装置１００は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、音または振動で通知する通知部を備えてもよい。

【0057】

また、マーカレス追跡、マーカ追跡、外部呼吸同期などのモードの切り替えは、上記のフローチャートにおけるステップＳ１００の処理でのみ受け付けられるのではなく、準備段階から治療段階にかけての任意のタイミングで受け付けられてよい。また、適宜、処理のやり直しが受け付けられる。例えば、確認画像を表示している場面において、テンプレート画像の撮影からやり直すための操作が受け付けられる。これによって、煩雑な操作を要求することが無くなり、利便性を向上させることができる。なお、透視画像ＴＩの撮影後にモード切り替えが行われた場合、既に撮影された透視画像ＴＩをテンプレートに採用してもよい。

【0058】

また、複数回に分けて治療が行われる場合、前回以前に作成されたテンプレートを引き継いで治療が行われてもよい。図６は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その２）である。図示するように、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカレス追跡が選択された後、統括制御部１１０は、いずれかの領域において「前回のテンプレートを使用する」ことが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。「前回のテンプレートを使用する」ことが選択された場合、ステップＳ１０２～Ｓ１１４の処理がスキップされ、ステップＳ１１６に処理が進められる。これによって、利便性を向上させると共に、治療の信頼性を向上させることができる。

【0059】

また、医用装置１００では、複数回に分けて治療が行われる場合、計画段階以降に作成されたＤＲＲ画像を繰り返し使用可能であってよい。更に、医用装置１００は、モードが切り替えられた場合にも、既に作成されたＤＲＲ画像を繰り返し使用可能であってよい。

【0060】

また、図３のフローチャートの処理は、テンプレートマッチングを前提としているが、機械学習によってターゲット位置を特定する場合、ステップＳ１１２およびＳ１１４の処理は、参照画像を入力した場合にターゲット位置を導出する分類器を学習する処理に置換される。

【0061】

また、参照画像は治療前に作成されるものとしたが、更に、治療中に撮影された透視画像ＴＩを並行して参照画像に加えてもよい。また、機械学習を行う場合、治療中に透視画像ＴＩを利用してリアルタイムに機械学習を行ってもよい。

【0062】

＜治療の流れ（モード２）＞
以下、モード２について説明する。モード２では、マーカを使用して患部の位置を特定する。マーカは、患部の近傍に埋め込まれ、計画段階においてマーカと患部との位置関係が学習される。マーカはターゲット位置として扱われ、マーカがデーティングウインドウに収まる場合に治療ビームＢが照射される。

【0063】

［計画段階］
モード２の計画段階において、まず、被検体ＰのＣＴ撮影が行われ、ｎ個のＣＴ画像を含む４ＤＣＴ画像が記憶部１６０に格納される。次に、医師や放射線技師などが、ｎ個のＣＴ画像のうち、例えば１つのＣＴ画像に対して、輪郭を入力する。次に、例えば画像処理部１３６が、デフォーマブルレジストレーションによって、ｎ個のＣＴ画像のそれぞれについて輪郭を設定する。そして、モード１と同様に、治療計画が決定される。

【0064】

［位置決め段階］
位置決め段階においては、寝台位置の調整が行われる。これについてはモード１と同様である。また、ＣＴ撮影前に、被検体Ｐの身体における患部の近傍に、一以上のマーカが埋め込まれる。マーカは、Ｘ線を透過させづらい材質（例えば、金やプラチナ）で形成されている。このため、マーカは、透視画像ＴＩにおいて黒く映る。また、マーカは、例えば、直径２［ｍｍ］程度の球や円筒などの形状を有する。

【0065】

［準備段階］
準備段階では、ある呼吸位相のＣＴ画像上、ＤＲＲ画像上、または透視画像ＴＩ上で医師等によって追跡に使用するマーカが選択される。準備段階より前、例えば計画段階でマーカが選択されてもよい。この際に、ＣＴ画像における画像処理部１３６によって認識されたマーカの位置が、例えば領域Ａ７に表示される。図７は、マーカ選択時の画面の一例を示す図である。図示する画面では、領域Ａ１－１、Ａ１－２にＤＲＲ画像が、領域Ａ７にＣＴ画像の断面が表示されている。ＤＲＲ画像に代えて透視画像ＴＩが表示されてもよい。医用装置１００は、以下の三通りの方法でマーカＭＫの指定を受け付ける。図では、マーカＭＫは各領域に一つのみ表示されているが、実際には複数のマーカＭＫが選択可能に表示される。

【0066】

（１）医師等は、領域Ａ７においてマーカＭＫを指定する。これに応じて、透視画像ＴＩ上にエピポーラ線ＥＬが表示される。そして、エピポーラ線ＥＬ上にあるマーカＭＫが指定可能となる。エピポーラ線ＥＬ上にあるマーカＭＫが指定されると、マーカＭＫの指定が完了する。

【0067】

（２）医師等は、ＤＲＲ画像上でマーカＭＫを指定することもできる。この場合、一方のＤＲＲ画像（例えば領域Ａ１－１の画像）上でマーカＭＫが指定されると、もう一方のＤＲＲ画像（例えば領域Ａ１－２の画像）上にエピポーラ線ＥＬが表示される。そして、もう一方のＤＲＲ画像上のエピポーラ線ＥＬ上にあるマーカＭＫが指定可能となる。エピポーラ線ＥＬ上にあるマーカＭＫが指定されると、マーカＭＫの指定が完了する。このとき、ＣＴ画像上に、指定されたマーカＭＫの位置が表示される。

【0068】

（３）医師等は、計画段階においてマーカ位置をマーカＲＯＩとして登録することもできる。この場合、領域Ａ－１、Ａ１－２のＤＲＲ画像上、領域Ａ７のＣＴ画像上にマーカ位置を表示し、追跡に使用するマーカＭＫを指定してもよい。

【0069】

また、準備段階では、マーカが選択されたＣＴ画像上の位置を、他の呼吸位相のＣＴ画像に展開する処理が行われる（各位相マーカ位置計算）。ゲーティングウインドウＧＷに設定する位相とマージンが指定されると、例えば出力制御部１５０が、各位相のマーカＭＫの位置にマージンを付加した領域を、ゲーティングウインドウＧＷに設定する。ゲーティングウインドウＧＷやマーカＭＫの軌跡は、ＤＲＲ画像上に表示されてもよい。なお、ゲーティングウインドウの設定は、治療計画立案時から治療までの期間のどのタイミングで実施されてもよい。

【0070】

次に、被検体Ｐの１呼吸分以上の透視画像ＴＩが撮影される。このとき、マーカ検知が指示されると、ターゲット位置特定部１４０は、透視画像ＴＩ上のマーカＭＫの位置を検知し、表示制御部１２４に指示して検知した位置を示す画像を入力・表示部１２０に表示させる。医師等は、入力・表示部１２０に表示されたマーカＭＫの位置が、検知した位置を示す画像と一致していることを確認する。

【0071】

この際に、出力制御部１５０は、透視画像ＴＩ－１、ＴＩ－２の双方に関して、ターゲット位置（マーカの位置プラス補正量）がゲーティングウインドウ内に収まっているか否かを判定する。治療段階では、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号が治療装置１０に出力されるのであるが、準備段階では、ゲートオン信号の出力の有無が統括制御部１１０を介して表示制御部１２４に伝えられる。表示制御部１２４は、動画の表示に併せてゲートオン信号の出力の有無を入力・表示部１２０に表示させる。この結果、医師等によりゲートオン信号の出力タイミングが確認される。

【0072】

［治療段階］
治療段階では、出力制御部１５０が、透視画像ＴＩ－１、ＴＩ－２の双方に関して、ターゲット位置がゲーティングウインドウ内に収まっている場合にゲートオン信号を治療装置１０に出力する。これによって、治療ビームＢが被検体Ｐの患部に照射され、治療が行われる。

【0073】

＜表示画像、フローチャート（モード２）＞
以下、上記説明した治療の流れをサポートするための、医用装置１００の処理について説明する。

【0074】

以下、インターフェース画像ＩＭの各種機能について、フローチャートを参照しながら説明する。図８は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その３）である。まず、統括制御部１１０が、入力操作取得部１２２から入力される情報を参照し、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカ追跡が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２００）。マーカ追跡以外のモードが選択された場合は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１００に処理が戻される。

【0075】

セレクトウインドウＳＷにおいてマーカ追跡が選択された場合、統括制御部１１０は、マーカの位置の選択および調整を受け付ける（ステップＳ２０２）。なお、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理は、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカ追跡が選択される前に行われてもよく、この場合、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理は、手動操作により、または自動的にスキップされてもよい。次に、統括制御部１１０は、第４ボタンＢ４の操作によって各位相マーカ位置計算が指示されたか否かを判定する（ステップＳ２０４）。図９は、モード２における第４ボタンＢ４、第５ボタンＢ５、および第６ボタンＢ６の内容を示す図である。モード２において、第４ボタンＢ４は、各位相マーカ位置計算の指示を受け付け、第５ボタンＢ５は、マーカ検知の指示を受け付け、第６ボタンＢ６はゲートオン信号の確認指示を受け付ける。第４ボタンＢ４において、マーカの形状を指定することができる。

【0076】

第４ボタンＢ４の操作によって各位相マーカ位置計算が指示されると、統括制御部１１０は、画像処理部１３６に指示して、ある呼吸位相のＣＴ画像におけるマーカの位置を、他の呼吸位相に展開させる（ステップＳ２０６）。このとき、表示制御部１２４は、入力・表示部１２０に、ＣＴ画像においてマーカの位置を示すマーカＲＯＩ（Region Of Interest）を領域Ａ７などに表示させる。

【0077】

次に、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。

【0078】

第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、第１確認画像となる透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示する（ステップＳ２１０）。出力制御部１５０は、例えば、ｋ回の呼吸分の透視画像ＴＩを撮影するように治療装置１０に指示する。なお、出力制御部１５０は、第１ボタンＢ１が再度操作されたときに撮影を終了する指示を治療装置１０に出力してもよい。

【0079】

次に、統括制御部１１０は、第５ボタンＢ５の操作によってマーカ検知が指示されたか否かを判定する（ステップＳ２１２）。第５ボタンＢ５のマーカ検知が指示されると、統制御部１１０は、マーカ検知部１３４に指示し、ステップＳ２０４で撮影された第１確認画像のそれぞれにおいてマーカの位置を検知させる（ステップＳ２１４）。マーカ検知部１３４により検知されたマーカの位置は、例えば、領域Ａ１－１、Ａ１－２において動画として再生される第１確認画像に重畳表示される。

【0080】

次に、統括制御部１１０は、第６ボタンＢ６の操作によってゲートオン信号の確認が指示されたか否かを判定する（ステップＳ２１６）。ゲートオン信号の確認が指示されると、統括制御部１１０は、表示制御部１２４に指示し、チェックボックスＣＢに「レ」（チェック）を入れた状態に変更させ、ゲートオン信号の出力タイミングを表示部１２０に表示させる（ステップＳ２１８）。チェックボックスＣＢに「レ」が入った状態では、ゲートオン信号の出力タイミングは計算されて表示されるが、実際にゲートオン信号は治療装置１０に出力されない。

【0081】

次に、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２２０）。第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されると、統括制御部１１０は、出力制御部１５０に指示し、透視画像ＴＩの撮影を治療装置１０に指示すると共に、表示制御部１２４に指示し、撮影された透視画像ＴＩを用いた第２確認画像を入力・表示部１２０に表示させる（ステップＳ２２２）。

【0082】

第２確認画像は、領域ＡＩ－１、ＡＩ－２に表示される。確認画像は、動画として再生される透視画像ＴＩに対して、ターゲット位置ＰＴやゲーティングウインドウＧＷが重畳された画像である（図２参照）。また、出力制御部１５０は、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に、ゲートオン信号を表示制御部１２４に出力し、領域Ａ２に表示させる。医師等は、この第２確認画像を視認することで、被検体Ｐの患部などのターゲット位置ＰＴが正しい位置として認識されているかどうか、ターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＧＷに収まるタイミングは適切かどうか、ゲートオン信号の出力効率等を確認することができる。第２確認画像は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで表示される（ステップＳ２２４）。撮影停止が選択された後も、スライドバーやコマ送りスイッチなどが設定されたコントロールエリアＣＡを操作することで、確認画像を遡って確認することができる。

【0083】

第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されると、統括制御部１１０は、チェックボックスＣＢの「レ」が外されているか否かを判定する（ステップＳ２２６）。チェックボックスＣＢの「レ」が外されていない場合、統括制御部１１０は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２２８）。撮影開始が選択された場合は、ステップＳ２２２に処理が戻され、撮影開始が選択されていない場合はステップＳ２２６に処理が戻される。チェックボックスＣＢの「レ」が外されている場合、統括制御部１１０は、治療装置１０から開始信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２３０）。この開始信号は、治療装置１０のスイッチ（不図示）が操作されることで治療装置１０が治療開始可能になったときに出力される信号である。治療装置１０から開始信号を受信すると、統括制御部１１０は、治療を開始するように、表示制御部１２４、マーカ検知部１３４、ターゲット位置特定部１４０および出力制御部１５０に指示し、出力制御部１５０は透視画像ＴＩの撮影を治療装置に指示する（ステップＳ２３２）。また、ステップ２２６でチェックボックスが外されている場合、治療装置１０から開始信号を受信していなくても、統括制御部１１０が第１ボタンＢ１の操作によって撮影開始されたかどうかを判定し、ターゲット位置特定部１４０が特定したターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウに収まっていれば、治療装置１０へゲートオン信号を出力しても良い（不図示）。この場合、治療装置からビームＢが出力されることはない。また、ステップ２２６でチェックボックスが外されていないが、撮影開始が選択された後にチェックボックスを外された場合、撮影途中からゲートオン信号を出力してもよい（不図示）。ターゲット位置特定部１４０は、マーカ検知部１３４により検知されたマーカの位置に基づいてターゲット位置ＰＴを特定する。出力制御部１５０は、ターゲット位置がゲーティングウインドウに収まっている場合にゲートオン信号を治療装置１０に出力する。表示制御部１２４は、透視画像ＴＩにターゲット位置やゲーティングウインドウＧＷを重畳させた治療画像を、入力・表示部１２０に表示させる。治療画像は、領域Ａ１－１、Ａ１－２に表示される。治療は、第１ボタンＢ１の操作によって撮影停止が選択されるまで継続する（ステップＳ２３４）。なお、医用装置１００は、治療装置１０から照射完了の信号を受信した場合、或いは、治療装置１０において照射終了操作がなされたことを示す信号を治療装置１０から受信した場合も、治療を終了してよい。

【0084】

表示制御部１２４は、第２確認画像および治療画像において、ゲートオン信号を出力する際（準備段階では出力する条件が成立した際）に、ゲーティングウインドウの色を変更するようにしてもよい。例えば、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっていない場合に第１の色、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれか一方のみにおいてターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に第２の色、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２の双方においてターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっている場合に（すなわちゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に）第３の色でゲーティングウインドウＧＷの枠線を表示してよい。また、透視画像ＴＩ－１とＴＩ－２のいずれにおいてもターゲット位置ＰＩがゲーティングウインドウＧＷに収まっていない場合には、エラーアイコンを表示してもよい。

【0085】

また、表示制御部１２４は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、ゲーティングウインドウＧＷの内側領域と外側領域のいずれかの色彩または輝度を変更してもよい。更に、医用装置１００は、ゲートオン信号を出力する条件が成立した場合に、音または振動で通知する通知部を備えてもよい。

【0086】

また、マーカレス追跡、マーカ追跡、外部呼吸同期などのモードの切り替えは、上記のフローチャートにおけるステップＳ２００の処理でのみ受け付けられるのではなく、準備段階から治療段階にかけての任意のタイミングで受け付けられてよい。また、適宜、処理のやり直しが受け付けられる。例えば、確認画像を表示している場面において、テンプレート画像の撮影からやり直すための操作が受け付けられる。

【0087】

また、複数回に分けて治療が行われる場合、前回以前に選択・位置調整されたマーカの位置を引き継いで治療が行われてもよい。図１０は、医用装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャート（その４）である。図示するように、セレクトウインドウＳＷにおいてマーカ追跡が選択された後、統括制御部１１０は、いずれかの領域において「前回のマーカ位置を使用する」ことが選択されたか否かを判定する（ステップＳ３００）。「前回のマーカ位置を使用する」ことが選択された場合、ステップＳ２００～Ｓ２１４の処理がスキップされ、ステップＳ２１６に処理が進められる。

【0088】

＜モード３＞
以下、モード３について簡単に説明する。
［計画段階］
モード３の計画段階において、まず、被検体ＰのＣＴ撮影が行われる。ＣＴ撮影では、様々な呼吸位相毎に、様々な方向から被検体Ｐが撮影される。次に、ＣＴ撮影の結果に基づいて４ＤＣＴ画像が生成される。４ＤＣＴ画像は、３次元のＣＴ画像を時系列にｎ個並べたものである。このｎ個および時系列画像の時間間隔を乗算して求められる期間は、例えば、呼吸位相が１周期分変化する期間をカバーするように設定される。４ＤＣＴ画像は、記憶部１６０に格納される。

【0089】

次に、医師や放射線技師などが、ｎ個のＣＴ画像のうち、例えば１つのＣＴ画像に対して、輪郭を入力する。この輪郭は、患部である腫瘍の輪郭や治療ビームＢを照射したくない臓器の輪郭等である。次に、例えば画像処理部１３６が、デフォーマブルレジストレーションによって、ｎ個のＣＴ画像のそれぞれについて輪郭を設定する。次に、治療計画が決定される。治療計画とは、設定された輪郭情報に基づいて、患部がどの位置にあるときに、どこに、どの方向から、どれだけの治療ビームＢを照射するかを規定するものであり、ゲーテッド照射法や追尾照射法などの治療法に応じて決定される。なお、計画段階の処理の一部または全部は、外部装置によって実行されてもよい。例えば、４ＤＣＴ画像を生成する処理は、ＣＴ装置によって実行されてもよい。そして、治療計画において決定した方向から治療ビームＢを照射した場合に、患部に治療ビームＢが当たる呼吸位相が求められる。

【0090】

［位置決め段階］
位置決め段階においては、寝台位置の調整が行われる。これについてはモード１と同様である。

【0091】

［治療段階］
治療段階では、出力制御部１５０が、センサ１５の出力値に基づいて把握される呼吸波形（外部呼吸位相）が、設定された照射範囲内に入った場合に、治療ビームＢが照射される。

【0092】

＜その他＞
上記実施形態の医用装置１００は、常時起動しているデーモンプログラムを備えてもよい。医用装置１００は、前述した治療計画の結果を他装置から受信する。デーモンプログラムは、治療計画の結果が受信されるのに応じて、治療計画が内部呼吸同期または外部呼吸同期の計画であれば、医用装置１００の各部の機能を自動的に起動させるようにしてもよい。この場合において、デーモンプログラムは、内部呼吸同期の計画である場合はデフォーマブルレジストレーションなどのターゲット位置追跡のための準備処理を開始し、外部呼吸同期の計画である場合は、インターフェース画像ＩＭの表示のみ行ってよい。

【0093】

また、図３、６、８、１０などで例示したフローチャートの各処理は、位置決め承認通知を受けないと進行しないようにインターロックが掛けられてもよい。位置決め承認通知は、入力・表示部１２０に対してなされた入力操作によって行われてもよいし、他装置から受信してもよい。また、図３、６、８、１０などで例示したフローチャートの各処理は、位置決め承認キャンセル通知を受けた場合に、位置決め承認通知を受けた時点まで戻るように制御されてもよい。

【0094】

また、複数回に亘り治療が行われる場合、統括制御部１１０は、前回以前の治療時の各種データ（テンプレート、追跡結果、位置決め承認履歴）など記憶部１６０に保持しておき、表示制御部１２４は、当日の治療状況との比較を入力・表示部１２０に表示させてもよい。

【0095】

また、医用装置１００は、ＤＲＲ画像のみによる学習結果、ＤＲＲ画像と１日目の治療時に撮影された透視画像ＴＩによる学習結果、ＤＲＲ画像と２日目の治療時に撮影された透視画像ＴＩによる学習結果などをそれぞれ保持しておき、治療当日に、保持した学習結果のうち一つを自動的に、或いは手動で選択してターゲット位置の特定に用いてもよい。

【0096】

また、医用装置１００は、１日目の治療に使用したテンプレート、２日目の治療に使用したテンプレートなどをそれぞれ保持しておき、治療当日に、保持したテンプレートのうち一つを自動的に、或いは手動で選択してターゲット位置の特定に用いてもよい。

【0097】

また、医用装置１００は、上記した学習結果、またはテンプレートを自動的に選択する場合、治療当日の追跡値の軌跡と最も近い軌跡を示した日の情報を選択するようにしてもよい。

【0098】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被検体Ｐに電磁波を照射して撮影することで透視画像ＴＩを生成する撮影部（１２－１、１２－２、１３－１、１３－２）から、被検体Ｐの透視画像を取得する取得部（１３０）と、透視画像ＴＩにおける被検体Ｐのターゲット位置ＰＴを特定する特定部（１４０）と、特定部により特定されたターゲット位置ＰＴがゲーティングウインドウＷＧ内に収まる場合に、被検体Ｐに治療ビームＢを照射する治療装置（１０）にゲートオン信号を出力する出力制御部（１５０）と、治療の準備段階と、治療ビームＢの照射段階とのそれぞれの開始指示を受け付けるためのインターフェース画像ＩＭを表示部（１２０）に表示させる表示制御部（１２４）と、インターフェース画像ＩＭにおいて利用者によって行われた入力操作を受け付ける入力操作取得部（１２２）と、を備えることにより、内部呼吸同期による治療を包括的にサポートすることができる。

【0099】

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】

【0100】

１０…治療装置、１２…放射線源、１３…検出器、１４…照射門、１５…センサ、２０…治療装置側制御部、１００…医用装置、１１０…統括制御部、１２０…入力・表示部、１２２…入力操作取得部、１２４…表示制御部、１３０…取得部、１３２…参照画像作成部、１３４…マーカ検知部、１３６…画像処理部、１４０…ターゲット位置特定部、１５０…出力制御部、１６０…記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】