特許 7385213 非剛体画像レジストレーション調整支援装置、非剛体画像レジストレーション調整支援方法及びプログラム

(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】2023-11-14

(45)【発行日】2023-11-22

(54)【発明の名称】非剛体画像レジストレーション調整支援装置、非剛体画像レジストレーション調整支援方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20231115BHJP

   A61B 5/055 20060101ALI20231115BHJP

【ＦＩ】

A61B6/03 F

A61B5/055 380

A61B5/055 390

A61B6/03 360Q

A61B6/03 360D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019209949

(22)【出願日】2019-11-20

(65)【公開番号】P2021078899

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-08-12

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(72)【発明者】

【氏名】角谷 倫之

(72)【発明者】

【氏名】根本 光

(72)【発明者】

【氏名】阿部 幸太

(72)【発明者】

【氏名】田中 祥平

(72)【発明者】

【氏名】細谷 祐里

(72)【発明者】

【氏名】神宮 啓一

(72)【発明者】

【氏名】中村 光宏

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２９４１４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０９１３１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５、 ６／００ － ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人体の一部又は全部を模した物理ファントムである第１物理ファントムの撮影結果である第１画像に対する非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）を実行するＤＩＲ実行部と、
前記第１物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である第１物理ファントム情報と、前記第１物理ファントムとは一部の形状が異なる物理ファントムである第２物理ファントム上の形状及び大きさを示す情報である第２物理ファントム情報と、前記第１画像が示す像の前記第１物理ファントム上の位置を示す情報である第１ファントム上画像位置情報と、前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像が示す像の前記第２物理ファントム上の位置を示す情報である第２ファントム上画像位置情報と、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位を撮影した画像の多角形の形と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位を撮影した画像の多角形の形との関係を示す情報である幾何学情報と、に基づいて、前記ＤＩＲ実行部によるＤＩＲの実行結果と前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像との一致の度合を示す情報であるＤＩＲ一致度を取得する一致度取得部と、
前記ＤＩＲ一致度が所定の閾値を超えるのか否かによって合格基準を満たすか否かを判定する繰り返し制御部と、
を備え、
前記ＤＩＲの実行によって、前記第１画像内の各位置と、ＤＩＲを実行して生成する被変形の前記第１画像内の各位置との対応関係をＤＩＲ座標対応関係情報とし、
前記第１画像中の像の各位置と前記第２画像中の像の各位置との間の対応関係を原画像間対応情報とし、
前記原画像間対応情報と前記ＤＩＲ座標対応関係情報とに基づき、被変形の前記第１画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置と第２画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置との間の対応関係を非同一部位対応関係情報とするとき、
前記ＤＩＲ一致度は、前記原画像間対応情報が示す変形ベクトルと、前記非同一部位対応関係情報が示す変形ベクトルとの差であり、
前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる前記多角形の頂点の数と、前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる前記多角形の頂点の数とは、同一である、
非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項2】

前記幾何学情報は、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位にかかる第１像（Ｆ１）と、前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位にかかる第２像（Ｆ２）と、が像の各位置における前記変形ベクトルの集合である変形ベクトル場を用いて前記第１像がＤＩＲによって前記第２像の形状に近づくように変形される相似形の関係にあることを示す、
請求項１に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項3】

前記幾何学情報は、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位にかかる第１像（Ｆ１）と、前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位にかかる第２像（Ｆ２）と、が像の各位置における前記変形ベクトルの集合である変形ベクトル場を用いて前記第１像の高さを拡大又は縮小して前記第２像の形状に近づくように変形される関係にあることを示す、
請求項１に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項4】

前記一致度取得部が取得した前記度合に基づいて、前記ＤＩＲを更新するＤＩＲ更新部、
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項5】

前記物理ファントムは、抜き差し可能な１又は複数の部位を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項6】

前記抜き差し可能な部位の一部又は全部は、ＤＩＲへの影響が所定の影響よりも小さい形状、大きさ、数及び位置の立体を有する、
請求項５に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項7】

前記物理ファントムは、人体の腰を模した物理ファントムである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項8】

前記第２物理ファントムは、被撮影図形の大きさが所定の大きさよりも小さい立体の部位であるドット体を複数有する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置。

【請求項9】

人体の一部又は全部を模した物理ファントムである第１物理ファントムの撮影結果である第１画像に対する非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）を実行するＤＩＲ実行ステップと、
前記第１物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である第１物理ファントム情報と、前記第１物理ファントムとは一部の形状が異なる物理ファントムである第２物理ファントム上の形状及び大きさを示す情報である第２物理ファントム情報と、前記第１画像が示す像の前記第１物理ファントム上の位置を示す情報である第１ファントム上画像位置情報と、前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像が示す像の前記第２物理ファントム上の位置を示す情報である第２ファントム上画像位置情報と、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位を撮影した画像の多角形の形と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位を撮影した画像の多角形の形との関係を示す情報である幾何学情報と、に基づいて、前記ＤＩＲ実行ステップにおけるＤＩＲの実行結果と前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像との一致の度合を示す情報であるＤＩＲ一致度を取得する一致度取得ステップと、
前記ＤＩＲ一致度が所定の閾値を超えるのか否かによって合格基準を満たすか否かを判定する繰り返し制御ステップと、
を有し、
前記ＤＩＲの実行によって、前記第１画像内の各位置と、ＤＩＲを実行して生成する被変形の前記第１画像内の各位置との対応関係をＤＩＲ座標対応関係情報とし、
前記第１画像中の像の各位置と前記第２画像中の像の各位置との間の対応関係を原画像間対応情報とし、
前記原画像間対応情報と前記ＤＩＲ座標対応関係情報とに基づき、被変形の前記第１画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置と第２画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置との間の対応関係を非同一部位対応関係情報とするとき、
前記ＤＩＲ一致度は、前記原画像間対応情報が示す変形ベクトルと、前記非同一部位対応関係情報が示す変形ベクトルとの差であり、
前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる前記多角形の頂点の数と、前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる前記多角形の頂点の数とは、同一である、
非剛体画像レジストレーション調整支援方法。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか一項に記載の非剛体画像レジストレーション調整支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非剛体画像レジストレーション調整支援装置、非剛体画像レジストレーション調整支援方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、医療現場では治療計画を建てることに際し、非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）（非特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３参照）の技術を利用したソフトウェアが使われている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】Richard Castillo et al.,“A framework for evaluation of deformable image registration spatial accuracy using large landmark point sets”, Phys. Med. Biol. 54 (2009) 1849-1870

【文献】Martha M. Coselmon et al., “Mutual information based CT registration of the lung at exhale and inhale breathing states using thin-plate splines”, Med. Phys. 31(11), November 2004, 2942-2948

【文献】David Sarrut et al., “Simulation of four-dimensional CT images from deformable registration between inhale and exhale breath-hold CT scans”, Med. Phys. 33(3), March 2006, 605-617

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、このような医療現場で使用されるＤＩＲの技術は、予め患者の臓器の画像を用いてＤＩＲの性能の評価を行い、評価結果に基づいてＤＩＲのパラメータが好適に調整される場合がある。ＤＩＲの性能は、ＤＩＲによる変形後の画像と撮像によって得られた画像との違いの小ささで評価される。ＤＩＲに限らず一般に、２つの画像間の違いを評価するためには、２つの画像間に共通する事柄を見出し、共通の事柄に基づいて、共通ではない事柄がどれくらい違うかを評価する。例えば、剛体レジストレーションでは、変形対象の画像によらず、変形後の画像における撮影対象の輪郭や輪郭の内部の領域の各位置等の撮影対象の各位置の相対的な位置関係は変形前と変わらない。すなわち、剛体レジストレーションでは、変形対象の画像によらず撮影対象の各位置の相対的な位置関係が保存される。そのため、剛体レジストレーションでは、相対的な位置関係に基づいて、変形後の画像と撮影された画像との違いを評価する。

【0005】

しかしながら、ＤＩＲによる変形は非剛体な変形であるため、画像に写る像の頂点間の距離や頂点の角度等の画像の各位置の相対的な位置関係が必ずしも保存されない。そのため、ＤＩＲでは、ＤＩＲの性能を評価するための共通の事柄の候補が変形対象の画像に応じて異なる場合があり、ＤＩＲの性能の評価結果は信頼度が低い場合があった。

【0006】

このような問題を解決する手段として、調整者が２つの画像を見比べて目視で見出した画像上の多くの共通の位置を調整者が指定する方法がある。調整者とは、ＤＩＲの性能を評価し評価結果に基づいて調整するひとである。しかしながら、このような場合、多くの共通の位置を調整者が判断し指示する必要があるため調整者に対する負担が大きいという問題があった。

【0007】

上記事情に鑑み、本発明は、非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）を調整する調整者の労力を軽減することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、人体の一部又は全部を模した物理ファントムである第１物理ファントムの撮影結果である第１画像に対する非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）を実行するＤＩＲ実行部と、前記第１物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である第１物理ファントム情報と、前記第１物理ファントムとは一部の形状が異なる物理ファントムである第２物理ファントム上の形状及び大きさを示す情報である第２物理ファントム情報と、前記第１画像が示す像の前記第１物理ファントム上の位置を示す情報である第１ファントム上画像位置情報と、前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像が示す像の前記第２物理ファントム上の位置を示す情報である第２ファントム上画像位置情報と、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位との間の座標を用いない幾何学で表される関係を示す情報である幾何学情報と、に基づいて、前記ＤＩＲ実行部によるＤＩＲの実行結果と前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像との一致の度合を示す情報を取得する一致度取得部と、を備える非剛体画像レジストレーション調整支援装置である。

【0009】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記幾何学情報は、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位とが相似の関係にあることを示す。

【0010】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記幾何学情報は、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位とが拡大又は縮小の関係にあることを示す。

【0011】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記第１画像には、前記第１物理ファントムの形状及び大きさを示すための座標系である第１物理ファントム座標系の原点の位置を示す像が写っておらず、前記第２画像には、前記第２物理ファントムの形状及び大きさを示すための座標系である第２物理ファントム座標系の原点の位置を示す像が写っていない。

【0012】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記一致度取得部が取得した前記度合に基づいて、前記ＤＩＲを更新するＤＩＲ更新部、をさらに備える。

【0013】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記物理ファントムは、抜き差し可能な１又は複数の部位を有する。

【0014】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記抜き差し可能な部位の一部又は全部は、ＤＩＲへの影響が所定の影響よりも小さい形状、大きさ、数及び位置の立体を有する。

【0015】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置であって、前記物理ファントムは、人体の腰を模した物理ファントムである。

【0016】

本発明の一態様は、人体の一部又は全部を模した物理ファントムである第１物理ファントムの撮影結果である第１画像に対する非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）を実行するＤＩＲ実行ステップと、前記第１物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である第１物理ファントム情報と、前記第１物理ファントムとは一部の形状が異なる物理ファントムである第２物理ファントム上の形状及び大きさを示す情報である第２物理ファントム情報と、前記第１画像が示す像の前記第１物理ファントム上の位置を示す情報である第１ファントム上画像位置情報と、前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像が示す像の前記第２物理ファントム上の位置を示す情報である第２ファントム上画像位置情報と、前記第１物理ファントムの一部であって前記第２物理ファントムと形状が異なる部位と前記第２物理ファントムの一部であって前記第１物理ファントムと形状が異なる部位との間の座標を用いない幾何学で表される関係を示す情報である幾何学情報と、に基づいて、前記ＤＩＲ実行ステップにおけるＤＩＲの実行結果と前記第２物理ファントムの撮影結果である第２画像との一致の度合を示す情報を取得する一致度取得ステップと、を有する非剛体画像レジストレーション調整支援方法である。

【0017】

本発明の一態様は、上記の非剛体画像レジストレーション調整支援装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0018】

本発明により、ＤＩＲを調整する調整者の労力を軽減する技術を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００の機能構成の一例を示す図。

【図2】実施形態における制御部２１の機能構成の一例を示す図。

【図3】実施形態における原画像間対応情報取得部２１２が原画像間対応情報を取得する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図4】実施形態における変形ベクトル場を説明する説明図。

【図5】実施形態における一致度取得部２１４がＤＩＲ一致度を取得する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図6】実施形態のＤＩＲ調整支援装置２が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図7】実施形態の物理ファントム３の一例を示す第１の斜視図。

【図8】図７に示す実施形態の物理ファントム３の部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３及び部位Ｐ５が模す骨盤の部位を示す図。

【図9】実施形態の物理ファントム３の一例を示す第２の斜視図。

【図10】実施形態の物理ファントム３の断面の一例を示す図。

【図11】実施形態の物理ファントム３の奥行方向の形状の一例を示す図。

【図12】非ユークリッド幾何学の公理系を満たす形状であって、ユークリッド幾何学の公理系を満たさない形状の一例を示す図。

【図13】変形例の拡大又は縮小の関係にある第１ファントム画像に写る像の一例と第２ファントム画像に写る像の一例とを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（実施形態）
図１は、実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００の機能構成の一例を示す図である。
＜ＤＩＲ調整支援システム１００の概要＞
まずＤＩＲ調整支援システム１００の概要を説明する。
ＤＩＲ調整支援システム１００は、第１の物理ファントム（以下「第１物理ファントム」という。）と、第１物理ファントムとは一部の形状が異なる第２の物理ファントム（以下「第２物理ファントム」という。）とを撮影する。撮影対象の物理ファントムは、人体の一部又は全部を模した物理ファントムである。

【0021】

以下、第１物理ファントムの画像を第１ファントム画像という。以下、第２物理ファントムの画像を第２ファントム画像という。以下、第１物理ファントムと第２物理ファントムとで形状及び大きさが同一の部位を解剖学的一致部位という。

【0022】

ＤＩＲ調整支援システム１００は、第１ファントム画像と第２ファントム画像とを用いて、評価対象であり調整対象の非剛体画像レジストレーションの性能を評価し、さらに、非剛体画像レジストレーションのパラメータを調整する。より具体的には、ＤＩＲ調整支援システム１００は、まず調整対象の非剛体画像レジストレーション（ＤＩＲ：Deformable Image Registration）の性能を評価する。以下、ＤＩＲの性能を評価する処理をＤＩＲ評価処理という。

【0023】

ＤＩＲ調整支援システム１００は、次に、評価結果が所定の基準（以下「合格基準」という。）を満たさない場合、調整対象のＤＩＲのパラメータを更新する。以下、調整対象のＤＩＲのパラメータを更新する処理をＤＩＲ更新処理という。ＤＩＲのパラメータは、例えば、ＤＩＲする範囲や、ＤＩＲのグリッドサイズや、スムージング係数である。

【0024】

ＤＩＲ調整支援システム１００は、ＤＩＲ評価処理とＤＩＲ更新処理とを合格基準が満たされるまで繰り返すことで、調整対象のＤＩＲの性能を向上させる。以下、ＤＩＲ評価処理とＤＩＲ更新処理とを合格基準が満たされるまで繰り返す処理を、ＤＩＲ調整処理という。
ここまででＤＩＲ調整支援システム１００の概要の説明を終了する。

【0025】

＜ＤＩＲ調整支援システム１００の詳細＞
ＤＩＲ調整支援システム１００は、第１ファントム画像及び第２ファントム画像を取得する撮像部１と、第１ファントム画像及び第２ファントム画像に基づいてＤＩＲの性能を向上させるＤＩＲ調整支援装置２とを備える。

【0026】

撮像部１は、レーザー光源１１及び撮像装置１２を備える。
レーザー光源１１は、レーザーを出射する。図１において、レーザーはレーザーＬである。レーザー光源１１が出射するレーザーは、物理ファントム３上の一か所に照射される。図１においては、例えば、物理ファントム３上の位置Ｓに照射される。図１の物理ファントム３は、第１物理ファントム又は第２物理ファントムである。

【0027】

撮像装置１２は、撮影範囲内に位置する物体の像を撮影する。撮像装置１２は、撮影範囲内に位置する物体の像を撮影可能であればどのようなものであってもよい。撮像装置１２は、例えば、ＣＴ（Computed Tomography）であってもよいし、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）によって画像を生成する装置であってもよい。撮影範囲内に位置する物体は、具体的には、第１物理ファントム及び第２物理ファントムである。

【0028】

ここで、第１物理ファントムと第２物理ファントムが設置される位置の詳細を説明する。ＤＩＲ調整支援システム１００において、第１物理ファントムは、撮影範囲内の位置であり第１物理ファントム上の予め定められた所定の位置にレーザーが照射されるという条件を満たす位置（以下「第１設置位置」という。）に設置される。以下、レーザーが照射される第１物理ファントム上の所定の位置を第１照射位置という。

【0029】

ＤＩＲ調整支援システム１００において、第２物理ファントムは、撮影範囲内の位置であって第２物理ファントム上の予め定められた所定の位置にレーザーが照射される位置（以下「第２設置位置」という。）に設置される。以下、レーザーが照射される第２物理ファントム上の所定の位置を第２照射位置という。

【0030】

第１照射位置は、第１物理ファントム座標系の原点の位置である。第１物理ファントム座標系は、ＤＩＲ調整支援システム１００が非剛体画像レジストレーションの性能を評価する際に用いる座標系であり、原点と第１物理ファントム上の各位置との位置関係を示すための座標系である。そのため、第１物理ファントム座標系は、第１物理ファントムの形状及び大きさを示すために用いられる座標系である。第２照射位置は、第２物理ファントム座標系の原点の位置である。第２物理ファントム座標系は、ＤＩＲ調整支援システム１００が非剛体画像レジストレーションの性能を評価する際に用いる座標系であり、原点と第２物理ファントム上の各位置との位置関係を示すための座標系である。そのため、第２物理ファントム座標系は、第２物理ファントムの形状及び大きさを示すために用いられる座標系である。

【0031】

第１照射位置は、第１物理ファントムの解剖学的一致部位である。第２照射位置は、第２物理ファントム座標系の原点である。第２照射位置は、第２物理ファントムの解剖学的一致部位である。第１照射位置と第１物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係と、第２照射位置と第２物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係とは同一である。第１照射位置及び第２照射位置は、撮影範囲外に位置する。
ここまでで第１物理ファントムと第２物理ファントムが設置される位置の詳細の説明を終了する。

【0032】

撮像装置１２は第１設置位置に設置された第１物理ファントムを撮影することで、第１ファントム画像を生成する。撮像装置１２は、第２設置位置に設置された第２物理ファントムを撮影することで第２ファントム画像を生成する。

【0033】

撮像装置１２が生成した第１ファントム画像の画像データ（以下「第１ファントム画像データ」という。）は、ＤＩＲ調整支援装置２に送信される。撮像装置１２が生成した第２ファントム画像の画像データ（以下「第２ファントム画像データ」という。）は、ＤＩＲ調整支援装置２に送信される。

【0034】

ＤＩＲ調整支援装置２は、取得した第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データに基づき、評価対象であり調整対象の非剛体画像レジストレーションの性能を評価する。また、ＤＩＲ調整支援装置２は、取得した第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データに基づき、非剛体画像レジストレーションのパラメータを調整する。

【0035】

ＤＩＲ調整支援装置２は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９１とメモリ９２とを備える制御部２１を備え、プログラムを実行する。ＤＩＲ調整支援装置２は、プログラムの実行によって制御部２１、通信部２２、記憶部２３、入力部２４及び出力部２５を備える装置として機能する。

【0036】

なお、ＤＩＲ調整支援装置２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0037】

制御部２１は、自装置（ＤＩＲ調整支援装置２）が備える各機能部の動作を制御する。また、制御部２１は、ＤＩＲ調整処理を実行する。

【0038】

通信部２２は、自装置を撮像部１に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部２２は、無線又は有線を介して、撮像部１と通信する。通信部２２は、例えば、撮像部１との通信によって撮像装置１２が生成した第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データを受信する。

【0039】

記憶部２３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部２３は、例えば、調整対象のＤＩＲのプログラムを記憶する。記憶部２３は、例えば、ＤＩＲによる変換後の画像の画像データを記憶する。記憶部２３は、例えば、受信した第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データを記憶する。

【0040】

記憶部２３は、予め第１物理ファントム情報を記憶する。第１物理ファントム情報は、第１物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である。第１物理ファントム情報は、具体的には、第１物理ファントム座標系によって表される情報である。第１物理ファントム情報は、例えば、第１物理ファントムの各位置の第１物理ファントム座標系における座標値である。

【0041】

記憶部２３は、予め第２物理ファントム情報を記憶する。第２物理ファントム情報は、第２物理ファントムの形状及び大きさを示す情報である。第２物理ファントム情報は、具体的には、第２物理ファントム座標系によって表される情報である。第２物理ファントム情報は、例えば、第２物理ファントムの各位置の第２物理ファントム座標系における座標値である。

【0042】

記憶部２３は、第１ファントム画像が示す像の第１物理ファントム上の位置を示す情報（以下「第１ファントム上画像位置情報」という。）を記憶する。第１ファントム画像が示す像の第１物理ファントム上の位置を示す情報は、例えば、第１設置位置と、レーザー光源１１の位置と、撮像装置１２の位置と、撮像装置１２の画角を示す情報と、レーザー光源１１によるレーザーの出射方向を示す情報とを含む情報によって示される。

【0043】

記憶部２３は、第２ファントム画像が示す像の第２物理ファントム上の位置を示す情報（以下「第２ファントム上画像位置情報」という。）を記憶する。第２ファントム画像が示す像の第２物理ファントム上の位置を示す情報は、例えば、第２設置位置と、レーザー光源１１の位置と、撮像装置１２の位置と、撮像装置１２の画角を示す情報と、レーザー光源１１によるレーザーの出射方向を示す情報とを含む情報によって示される。

【0044】

記憶部２３は、第１照射位置と第１物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係と、第２照射位置と第２物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係とは同一であることを示す情報（以下「照射位置対応関係情報」という。）を記憶する。

【0045】

記憶部２３は、第１ファントムにおける非同一部位の形状と第２ファントムにおける非同一部位の形状との間の座標を用いない幾何学で表される関係を示す情報（以下「幾何学情報」という。）を記憶する。非同一部位は、第１物理ファントムと第２物理ファントムとで異なる部位である。幾何学情報は、例えば、第１ファントムにおける非同一部位の形状と第２ファントムにおける非同一部位の形状とは相似の関係にある、という情報である。以下、説明の簡単のため、幾何学情報が、第１ファントムにおける非同一部位の形状と第２ファントムにおける非同一部位の形状とは相似の関係にある、という情報である場合を例にＤＩＲ調整支援装置２を説明する。

【0046】

入力部２４は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部２４は、これらの入力装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部２４は、例えば、調整対象のＤＩＲのプログラムの入力を受け付ける。入力部２４は、入力された調整対象のＤＩＲのプログラム（以下「対象ＤＩＲプログラム」という。）を記憶部２３に出力する。入力部２４は、例えば、対象ＤＩＲプログラムの調整の開始の指示を受け付ける。

【0047】

出力部２５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部２５は、これらの表示装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部２５は、制御部２１から出力される情報を表示する。なお、出力部２５は、必ずしも表示装置を含んで構成される必要はなく、情報を出力可能であればどのような装置を含んで構成されてもよい。例えば、出力部２５は、出力すべき情報を示す音を出力するスピーカー等の音の出力装置であってもよい。

【0048】

図２は、実施形態における制御部２１の機能構成の一例を示す図である。より具体的には、図２は、制御部２１が実行する、ＤＩＲ調整処理に係る機能構成の一例を示す。
制御部２１は、ファントム画像取得部２１１、原画像間対応情報取得部２１２、ＤＩＲ実行部２１３、一致度取得部２１４、繰り返し制御部２１５及びＤＩＲ出力制御部２１６を備える。

【0049】

ファントム画像取得部２１１は、通信部２２を介して第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データを取得する。

【0050】

原画像間対応情報取得部２１２は、第１ファントム画像中の像の各位置と第２ファントム画像中の像の各位置との間の対応関係を示す情報（以下「原画像間対応情報」という。）を取得する。

【0051】

図３は、実施形態における原画像間対応情報取得部２１２が原画像間対応情報を取得する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
原画像間対応情報取得部２１２は、第１物理ファントム情報及び第１ファントム上画像位置情報に基づき、第１画像位置情報を取得する（ステップＳ１０１）。第１画像位置情報は、第１ファントム画像中の像の各位置と第１物理ファントム座標系の原点との位置関係を示す情報である。ステップＳ１０１の次に、原画像間対応情報取得部２１２は、第２物理ファントム情報及び第２ファントム上画像位置情報に基づき、第２画像位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。第２画像位置情報は、第２ファントム画像中の像の各位置と第２物理ファントム座標系の原点との位置関係を示す情報である。ステップＳ１０２の次に、原画像間対応情報取得部２１２は、幾何学情報、照射位置対応関係情報、第１画像位置情報及び第２画像位置情報に基づいて、原画像間対応情報を取得する（ステップＳ１０３）。

【0052】

図３に示す処理によって原画像間対応情報取得部２１２が原画像間対応情報を取得可能なのは、照射位置対応関係情報があるからである。照射位置対応関係情報が無い場合、第１画像位置情報が示す第１画像内の像の各位置と第２画像位置情報が示す第２画像内の像の各位置との位置関係は不明確になってしまう。また、幾何学情報が無い場合、非同一部位については、第１ファントム画像中に写る非同一部位の画像の各位置が第２ファントム画像中に写る非同一部位の画像のどの位置に対応するか、が不明確である。幾何学情報があるからこそ、原画像間対応情報取得部２１２は、第１ファントム画像中に写る非同一部位の画像の各位置が第２ファントム画像中に写る非同一部位の画像のどの位置に対応するかを示す精度の高い情報を取得することができる。

【0053】

ＤＩＲ実行部２１３は、第１ファントム画像に対して対象ＤＩＲプログラムによるＤＩＲを実行することで、被変形第１ファントム画像を生成する。被変形第１ファントム画像は、対象ＤＩＲプログラムのＤＩＲによって変形した第１ファントム画像である。すなわち、被変形第１ファントム画像は、第１ファントム画像に対する調整対象のＤＩＲの実行結果である。

【0054】

また、ＤＩＲ実行部２１３は、ＤＩＲの実行によって、第１画像内の各位置と被変形第１ファントム画像内の各位置との対応関係（以下「ＤＩＲ座標対応関係」という。）を示す情報（以下「ＤＩＲ座標対応関係情報」という。）を取得する。ＤＩＲの実行は第１画像中の各位置を被変形第１ファントム画像中の各位置に移動させる処理であるため、ＤＩＲ実行部２１３は、ＤＩＲ座標対応関係情報を取得することができる。ＤＩＲ座標対応関係情報は、例えば、変形ベクトル場の情報である。

【0055】

図４は、実施形態における変形ベクトル場を説明する説明図である。
図４において像Ｆ１は第１ファントム画像に写る像の一例である。図４において像Ｆ２は第２ファントム画像に写る像の一例である。図４は、像Ｆ１と像Ｆ２とが相似形であり、像Ｆ１は、ＤＩＲによって像Ｆ２の形状に近づくように変形されることを示す。図４は、像Ｆ１がＤＩＲによって変形される場合の変形ベクトル場を示す。変形ベクトル場は像の各位置における変形ベクトルの集合である。

【0056】

ＤＩＲ座標対応関係は、例えば、第１座標系から被変形第１座標系への写像を表す表現行列又はその逆行列である。

【0057】

一致度取得部２１４は、原画像間対応情報及びＤＩＲ座標対応関係情報に基づき、ＤＩＲ一致度を取得する。ＤＩＲ一致度は、被変形第１ファントム画像と第２ファントム画像との一致の度合である。

【0058】

図５は、実施形態における一致度取得部２１４がＤＩＲ一致度を取得する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
一致度取得部２１４は、原画像間対応情報とＤＩＲ座標対応関係情報とに基づき、被変形第１ファントム画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置と第２ファントム画像に写る非同一部位の輪郭上の各点の位置との間の対応関係を示す情報（以下「非同一部位対応関係情報」という。）を取得する（ステップＳ２０１）。非同一部位対応関係情報は、例えば、被変形第１ファントム画像に写る非同一部位の輪郭の点と、その点に対応する第２ファントム画像に写る非同一部位の輪郭上の点とを結ぶ変形ベクトルの集合である。

【0059】

次に、一致度取得部２１４は、取得した非同一部位対応関係情報に基づき、ＤＩＲ一致度を取得する（ステップＳ２０２）。例えば、非同一部位対応関係情報が変形ベクトルの集合である場合、ＤＩＲ一致度は、原画像間対応情報が示す変形ベクトルと非同一部位対応関係情報が示す変形ベクトルとの差である。ＤＩＲ一致度は、例えば、ターゲットレジストレーションエラーであってもよい。

【0060】

ＤＩＲの性能は、ＤＩＲ一致度の高さが高いほどいい性能である。そのため、原画像間対応情報取得部２１２が原画像対応情報を取得し、ＤＩＲ実行部２１３がＤＩＲを実行し、ＤＩＲの実行結果に基づいて一致度取得部２１４がＤＩＲ一致度を取得する処理が、ＤＩＲ評価処理である。

【0061】

繰り返し制御部２１５は、一致度取得部２１４が取得したＤＩＲ一致度が合格基準を満たすか否かを判定する。合格基準は、例えば、ＤＩＲ一致度が所定の閾値を超えることである。合格基準が満たされない場合、繰り返し制御部２１５は、ＤＩＲのパラメータを所定の更新の規則（以下「更新規則」という。）にしたがって更新する。更新規則は、例えば、ＤＩＲのグリッドのサイズを小さくする処理である。繰り返し制御部２１５が、ＤＩＲのパラメータを更新規則にしたがって更新する処理は、ＤＩＲ更新処理である。

【0062】

繰り返し制御部２１５は、ＤＩＲ更新処理の実行後、ＤＩＲ実行部２１３にパラメータの更新後のＤＩＲに対するＤＩＲを実行させ、次に、一致度取得部２１４にパラメータの更新後のＤＩＲの性能を評価させる。このようにして、合格基準が満たされるまで、ＤＩＲ実行部２１３、一致度取得部２１４及び繰り返し制御部２１５によって、ＤＩＲ性能評価処理とＤＩＲ更新処理とが繰り返される処理が、ＤＩＲ調整処理である。

【0063】

繰り返し制御部２１５は、ＤＩＲ一致度が合格基準を満たす場合、ＤＩＲ調整処理を終了する。

【0064】

ＤＩＲ出力制御部２１６は、出力部２５の動作を制御する。ＤＩＲ出力制御部２１６は、出力部２５の動作を制御して、合格基準を満たすＤＩＲのプログラムを出力部２５に出力させる。また、ＤＩＲ出力制御部２１６は、出力部２５の動作を制御して、一致度取得部２１４が取得したＤＩＲ一致度を出力部２５に出力させる。

【0065】

図６は、実施形態のＤＩＲ調整支援装置２が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ファントム画像取得部２１１が、撮像部１によって生成された第１ファントム画像データ及び第２ファントム画像データを取得する（ステップＳ３０１）。次に、原画像間対応情報取得部２１２が、原画像間対応情報を取得する（ステップＳ３０２）。次に、ＤＩＲ実行部２１３が、第１ファントム画像に対してＤＩＲを実行し、被変形第１ファントム画像を生成する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３の処理では、例えば、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３の処理が実行される。ステップＳ３０３次に、一致度取得部２１４が、原画像間対応情報とＤＩＲ座標対応関係情報とに基づき、ＤＩＲ一致度を取得する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の処理では、例えば、ステップＳ２０１～ステップＳ２０２の処理が実行される。

【0066】

ステップＳ３０４の処理の次に、繰り返し制御部２１５が、直前の処理で取得されたＤＩＲ一致度が合格基準を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０５）。合格基準が満たされない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、繰り返し制御部２１５は更新規則にしたがってＤＩＲのパラメータを更新する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６の次に、ステップＳ３０３の処理が実行される。

【0067】

一方、合格基準が満たされる場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ＤＩＲ調整処理が終了し、ＤＩＲ出力制御部２１６が出力部２５に、ＤＩＲ調整処理によって調整済みのＤＩＲを出力させる（ステップＳ３０７）。ＤＩＲ調整処理によって調整済みのＤＩＲとは、ステップＳ３０５によって合格基準を満たすと判定されたＤＩＲである。なお、ＤＩＲ出力制御部２１６は、ステップＳ３０７においてＤＩＲ一致度の履歴を出力部２５に出力させてもよい。

【0068】

なお、図６に示すフローチャートにおいてＤＩＲ評価処理は、ステップＳ３０１からステップＳ３０４までの処理である。ＤＩＲ出力制御部２１６は、ステップＳ３０４の処理が実行されるたびに、ＤＩＲ一致度を出力部２５に出力させてもよい。

【0069】

このように構成された実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００は、第１物理ファントムと、第１物理ファントムとは一部の形状が異なる第２物理ファントムとを用いて、評価対象であり調整対象であるＤＩＲの性能を評価する。このため、ＤＩＲ調整支援システム１００を用いるユーザーである調整者は、ＤＩＲの性能を評価するために使用される２枚の画像間に共通する位置を調整者が判断し指示する労力が軽減される。そのため、ＤＩＲ調整支援システム１００は、ＤＩＲを調整する調整者の労力を軽減することができる。

【0070】

また、このように構成された実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００は、評価対象であり調整対象であるＤＩＲの性能の評価結果に基づいてＤＩＲのパラメータを更新する。そのため、ＤＩＲ調整支援システム１００は、ＤＩＲを調整する調整者の労力を軽減することができる。

【0071】

＜第１照射位置及び第２照射位置が撮影範囲外に位置することの効果について＞
もし第１照射位置及び第２照射位置が撮影範囲内に位置する場合、第１ファントム画像には第１ファントム座標系の原点（以下「第１原点」という。）の位置を示す像が写っている。そのため、第１ファントム画像に対してＤＩＲが実行された場合、第１ファントム画像に対しては第１原点の位置を示す像に依存した変形が行われる。しかしながら、第１原点の位置を示す像は人体の組織を模した像ではない。そのため、第１ファントム画像に第１原点がある方法で評価されたＤＩＲの性能は、第１原点が写らない画像を用いて患部を調べる実際の医療現場で使用される際のＤＩＲの性能と略同一ではない性能になってしまう。

【0072】

一方、実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００では、第１ファントム画像に第１原点の位置を示す像が写っていない。そのため、実施形態のＤＩＲ調整支援システム１００において評価されたＤＩＲの性能は、実際の医療現場で使用される際のＤＩＲの性能に略同一の性能である。

【0073】

＜物理ファントムについて＞
物理ファントム３の詳細を説明する。
図７は、実施形態の物理ファントム３の一例を示す第１の斜視図である。
図７に示す物理ファントム３は、直方体に略同一の形状である。図７に示す物理ファントム３は、第１物理ファントムの一例である。図７の部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３、部位Ｐ４、部位Ｐ５及び部位Ｐ６は、奥行き方向（図７のＹ軸方向）に長さを有する直方体である。部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３、部位Ｐ４、部位Ｐ５及び部位Ｐ６は、抜き差し可能である。部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３、部位Ｐ４、部位Ｐ５及び部位Ｐ６は、人体の一部を模した立体である。

【0074】

図７の物理ファントム３は、人体の部位を模した物理ファントムとしてＤＩＲの性能の評価に用いられる。図７の物理ファントム３は、例えば、人体の腰を模した物理ファントムとしてＤＩＲの性能評価に用いられる。図７の物理ファントム３が人体の腰を模す場合、図７においてＹ軸（奥行方向）に平行な方向が足から頭に向かう方向であって、ＸＺ面が腰の断面に平行な面である。

【0075】

図８は、図７に示す実施形態の物理ファントム３の部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３及び部位Ｐ５が模す骨盤の部位を示す図である。
図８に示すように、部位Ｐ１は、骨盤の右大腿骨頭を表す。部位Ｐ２は、骨盤の前立腺を表す。部位Ｐ３は、骨盤の左大腿骨頭を表す。部位Ｐ５は、骨盤の直腸を表す。部位Ｐ４及び部位Ｐ６は、図８において軟部組織の位置である。

【0076】

図７の説明に戻る。図７の物理ファントム３は、腰以外の部位を模した物理ファントムとしてＤＩＲの性能評価に用いられてもよい。例えば、物理ファントム３は頭頚部を模した物理ファントムとしてＤＩＲの性能評価に用いられてもよい。このような場合、部位Ｐ１は、下顎骨表す。このような場合、部位Ｐ２は、腫瘍(舌)を表す。このような場合、部位Ｐ３は、下顎骨を表す。このような場合、部位Ｐ５は、脊髄を表す。このような場合、部位Ｐ４及びＰ６は、耳下腺を表す。

【0077】

例えば、物理ファントム３は腹部を模した物理ファントムとしてＤＩＲの性能評価に用いられてもよい。このような場合、部位Ｐ１は、肝臓を表す。このような場合、部位Ｐ２は、腫瘍（膵臓）を表す。このような場合、部位Ｐ３は、胃を表す。このような場合、部位Ｐ５は、脊髄を表す。このような場合、部位Ｐ４及びＰ６は、腎臓を表す。
このように部位４及び部位６は、物理ファントム３が模す人体の構造のなかで、耳下腺や腎臓等の左右１対になっている臓器を模す部位である。

【0078】

図９は、実施形態の物理ファントム３の一例を示す第２の斜視図である。より具体的には、図９は、図７の物理ファントム３の一部が抜き取られた物理ファントムである。図９において、抜き取られた一部は、図７の部位Ｐ１、部位Ｐ２、部位Ｐ３、部位Ｐ４、部位Ｐ５及び部位Ｐ６である。

【0079】

ユーザーは、抜き取った後の空間に、抜き取った部位とは一部が異なる部位を挿入可能である。例えば、ユーザーは、部位Ｐ１が抜き取られた後の空間には、部位Ｐ１と一部が異なる立体を挿入可能である。部位Ｐ１の代わりに挿入される立体は、部位Ｐ１が表す人体の一部が呼吸等の動作や病気等の要因によって変形した後の形状を表す立体である。このような、第１物理ファントムから抜き差し可能な部位の全て又は一部を抜き取った後の空間に、抜き取った部位とは一部が異なる部位が挿入された物理ファントム３は、第２物理ファントムの一例である。

【0080】

図１０は、実施形態の物理ファントム３の断面の一例を示す図である。より具体的には、図１０は、図７に示す物理ファントム３の断面Ａ－Ａ´の図である。物理ファントム３の部位Ｐ１及び部位Ｐ３にはＸＺ面の形状が手裏剣状の立体が埋め込まれている。ＸＺ面（すなわち断面）の形状が手裏剣状の立体は、例えば、人体の骨を模した立体である。物理ファントム３の部位Ｐ２のＸＺ面の中央部にはＸＺ面の形状が三角形状の立体Ｔ１が埋め込まれている。ＸＺ面の形状が三角形状の立体Ｔ１は、例えば、人体の前立腺を模した立体である。立体Ｔ１の材質は、例えば、アクリルである。

【0081】

物理ファントム３の部位Ｐ２は、三角形状の立体Ｔ１の周囲に、複数のドット体を有する。ドット体は、ＸＺ面における大きさが所定の大きさよりも小さい立体である。以下、ドット体の断面（すなわちＸＺ面）の輪郭を表す図形をドットという。例えば、図１０では、三角形状の立体Ｔ１の左右それぞれに、４つのドット体が長方形の頂点の位置に配置されている。合計８つのドット体は、図１０において、ドット体Ｄ１、ドット体Ｄ２、ドット体Ｄ３、ドット体Ｄ４、ドット体Ｄ５、ドット体Ｄ６、ドット体Ｄ７及びドット体Ｄ８である。三角形状の立体Ｔ１の左右とは、三角形状の立体Ｔ１のＸＺ面における重心の位置を中心にして、Ｘ軸方向の正方向の位置と負方向の位置とを意味する。ドットの形状、大きさ、数及び位置は、ＤＩＲによる変換に与える影響が所定の影響よりも小さい形状、大きさ、数及び位置である。ドットは、大きさ、数及び位置が、ＤＩＲによる変換に与える影響が所定の影響よりも小さい大きさ、数及び位置であれば、どのような形状であってもよい。例えば、ドットの形状は、円であってもよいし、楕円であってもよいし、星形であってもよい。

【0082】

＜ドット体が奏する効果について＞
ＤＩＲの変換前後で三角形状の立体Ｔ１だけを所定の精度以上の精度で合わせようとするＤＩＲでは、立体Ｔ１の周囲が他の部位に比べて大きく変形してしまうことが知られている。図１０に示す物理ファントム３は立体Ｔ１の周囲にドット体Ｄ１～Ｄ８を有するため、図１０に示す物理ファントム３を用いてＤＩＲの性能を評価する場合に、ドット体Ｄ１～Ｄ８のＤＩＲによる変形の変形量にも基づいてＤＩＲの性能が評価される。そのため、立体Ｔ１の周囲に断面がドットである立体を複数備える物理ファントム３を用いたＤＩＲの性能評価の結果は、立体Ｔ１だけを用いたＤＩＲ性能評価の結果よりも信頼性が高い結果である。

【0083】

図１０は、部位Ｐ５がＸＺ面の形状が台形である空間Ｖ１を有することを示す。図１０において空間Ｖ１は中が真空又は空気である。空間Ｖ１内部には、例えば、線量計が設置されてもよい。このような場合、ユーザーは、物理ファントム３によって評価対象のＤＩＲによる線量分布の変化も知ることができる。

【0084】

部位Ｐ２が挿入されている位置に、ユーザーは、三角形状の立体Ｔ１の形状又は大きさが図１０の形状又は大きさと異なる他の立体を挿入可能である。そのため、このような他の立体が挿入された物理ファントム３は、図１０の物理ファントム３とは三角形状の立体Ｔ１の部位だけが異なる物理ファントムである。このような場合、図１０に示す立体Ｔ１は変化部位の一例であり、図１０に示す物理ファントム３の各部位のうち立体Ｔ１以外の部位は被変化部位の一例である。

【0085】

図１１は、実施形態の物理ファントム３の奥行方向の形状の一例を示す図である。より具体的には、図１１は、図７に示す物理ファントム３の断面Ｂ－Ｂ´の図である。図１１は、抜き差し可能な部位に埋め込まれた立体の形状は、必ずしも奥行方向に均一でなくてもよいことを示す。例えば、図１１は、部位Ｐ５は直方体の形状であり、部位Ｐ５が有する空間Ｖ１は、Ｙ軸方向（すなわち奥行方向）に均一な形状ではない。抜き差し可能な部位に埋め込まれた立体の形状は奥行方向に均一な形状であってもよい。

【0086】

なお、図７の物理ファントム３が備える抜き差し可能な部位は、必ずしも複数でなくてもよく、１つであってもよい。

【0087】

（変形例）
なお、第１ファントム上画像位置情報及び第２ファントム上画像位置情報は、予め記憶部２３に記憶されている必要は無い。第１ファントム上画像位置情報及び第２ファントム上画像位置情報は、例えば、ユーザーが入力部２４を介して入力してもよい。ユーザーは、例えば、第１ファントム画像を見て、目視で第１ファントム画像が示す像の第１物理ファントム上の位置を判断し、判断結果をＤＩＲ調整支援装置２に入力してもよい。ユーザーは、例えば、第２ファントム画像を見て、目視で第２ファントム画像が示す像の第２物理ファントム上の位置を判断し、判断結果をＤＩＲ調整支援装置２に入力してもよい。

【0088】

このようなユーザーが目視で第１ファントム画像が示す像の第１物理ファントム上の位置と第１ファントム画像が示す像の第１物理ファントム上の位置とを判断する場合には、必ずしもレーザー光源１１は必要ない。そして、このような場合、照射位置対応関係情報は必ずしも、第１照射位置と第１物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係と、第２照射位置と第２物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係とが同一であることを示す情報でなくてもよい。

【0089】

上述したように第１照射位置は、第１物理ファントム座標系の原点の位置である。そのためレーザー光源１１を備えない場合、第１物理ファントム座標系の原点に対応する物理ファントム上の位置は、例えば、入力部２４を介してＤＩＲ調整支援装置２にユーザーが指示してもよい。以下、第１物理ファントム座標系の原点に対応する物理ファントム上の位置を示す情報を、第１原点位置情報という。また、そのためレーザー光源１１を備えない場合、第１物理ファントム座標系の原点に対応する物理ファントム上の位置は、例えば、入力部２４を介してＤＩＲ調整支援装置２にユーザーが指示してもよい。以下、第２物理ファントム座標系の原点に対応する物理ファントム上の位置を示す情報を、第２原点位置情報という。

【0090】

この場合、照射位置対応関係情報は、第１原点位置情報が示す位置と第１物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係と、第２原点位置情報が示す位置と第２物理ファントムの他の解剖学的一致部位との位置関係とが同一であることを示す情報を記憶する。

【0091】

なお、ＤＩＲ調整支援システム１００は、必ずしも、繰り返し制御部２１５を備える必要は無く、繰り返し制御部２１５を備えなくてもよい。このような場合、ＤＩＲ調整支援システム１００は、評価対象のＤＩＲの性能の評価を行うものの、評価結果に基づいてＤＩＲのパラメータを調整することは行わない。すなわち、このようなＤＩＲ調整支援システム１００は、ＤＩＲ評価処理は実行するもののＤＩＲ更新処理は実行しない。

【0092】

このようなＤＩＲ更新処理を行わないＤＩＲ調整支援システム１００は、パラメータの調整まで行う場合ほどに調整者の労力の軽減を行うことはできない。しかしながら、このようなＤＩＲ更新処理を行わないＤＩＲ調整支援システム１００であっても、非第１物理ファントムと、第１物理ファントムとは一部の形状が異なる第２物理ファントムとを用いて、評価対象であり調整対象であるＤＩＲの性能を評価する。そのため、ＤＩＲ調整支援システム１００を用いるユーザーである調整者は、ＤＩＲの性能を評価するために使用される２枚の画像間に共通する位置を調整者が判断し指示する労力が軽減される。このように、ＤＩＲ更新処理を行わないＤＩＲ調整支援システム１００であっても、ＤＩＲを調整する調整者の労力を軽減することができる。

【0093】

なお、ＤＩＲ調整支援システム１００がＤＩＲ一致度を取得する際に用いる第１物理ファントム像の輪郭と第２ファントム画像に写る第２物理ファントム像の輪郭とは、必ずしも、図４に示すような相似の形状である必要は無い。すなわち、幾何学情報は、必ずしも、第１ファントムにおける非同一部位の形状と第２ファントムにおける非同一部位の形状とが相似の関係にある、という情報である必要はない。第１物理ファントム像は、第１ファントム画像に写る第１物理ファントムである。第２物理ファントム像は、第２ファントム画像に写る第２物理ファントムである。例えば、第１物理ファントム像の形状は、ユークリッド幾何学の公理系を満たす形状であり、第２物理ファントム像の形状は、非ユークリッド幾何学の公理系を満たす形状であって、ユークリッド幾何学の公理系を満たさない形状であってもよい。例えば、ＤＩＲ一致度を取得する際に用いられる第１物理ファントム像が図４に示す三角形であって、ＤＩＲ一致度を取得する際に用いられる第２物理ファントム像の輪郭が以下に示す形状Ｆ３であってもよい。このような場合、幾何学情報は、例えば、三角形と形状Ｆ３との間の幾何学的な関係を示す情報であってもよい。

【0094】

図１２は、非ユークリッド幾何学の公理系を満たす形状であって、ユークリッド幾何学の公理系を満たさない形状の一例を示す図である。図１２の形状Ｆ３は、非ユークリッド幾何学の公理系を満たす形状であって、ユークリッド幾何学の公理系を満たさない。形状Ｆ３は頂点Ｃ１、頂点Ｃ２及び頂点Ｃ３を有し、頂点Ｃ１における角度θ１と、頂点Ｃ２における角度θ２と頂点Ｃ３における角度θ３との和が１８０°を超える。

【0095】

なお、幾何学情報は、例えば、第１ファントムにおける非同一部位の形状と第２ファントムにおける非同一部位の形状とが拡大又は縮小の関係にある、という情報であってもよい。

【0096】

図１３は、変形例の拡大又は縮小の関係にある第１ファントム画像に写る像の一例と第２ファントム画像に写る像の一例とを示す図である。
図１３における像Ｆ１は第１ファントム画像に写る像である。図１３において像Ｆ１は三角形である。図１３において像Ｆ２は第２ファントム画像に写る像である。図１３において像Ｆ２は三角形である。図１３において、像Ｆ１と像Ｆ２とは、拡大又は縮小の関係にある。より具体的には、図１３において像Ｆ１の三角形の高さを縮小した図が像Ｆ２の三角形である。

【0097】

なお、第２物理ファントムは第１物理ファントムの抜き差し可能な立体が他の立体に変更されたものである必要はなく、全てが第１物理ファントムと異なる物質によって形成されたものであってもよい。

【0098】

なお、ＤＩＲ一致度は、ＤＩＲの実行結果と第２画像との一致の度合を示す情報の一例である。第１ファントム画像は第１画像の一例である。第２ファントム画像は第２画像の一例である。ＤＩＲ調整支援装置２は、非剛体画像レジストレーション調整支援装置の一例である。繰り返し制御部２１５は、ＤＩＲ更新部の一例である。第１ファントム画像と第２ファントム画像とは、撮影結果の一例である。

【0099】

ＤＩＲ調整支援装置２は、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、ＤＩＲ調整支援装置２が備える各機能部は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。例えば、繰り返し制御部２１５は制御部２１が備える他の機能部とは異なる情報処理装置に実装されてもよい。

【0100】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0101】

１００…ＤＩＲ調整支援システム、 １…撮像部、 １１…レーザー光源、 １２…撮像装置、 ２…ＤＩＲ調整支援装置、 ２１…制御部、 ２２…通信部、 ２３…記憶部、 ２４…入力部、 ２５…出力部、 ２１１…ファントム画像取得部、 ２１２…原画像間対応情報取得部、 ２１３…ＤＩＲ実行部、 ２１４…一致度取得部、 ２１５…繰り返し制御部、 ２１６…ＤＩＲ出力制御部、 ３…物理ファントム

【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】