特許 7513980 医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、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】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240703BHJP

   A61B 6/03 20060101ALI20240703BHJP

   A61B 6/46 20240101ALI20240703BHJP

   A61B 5/055 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 P

A61B6/03 560B

A61B6/03 560G

A61B6/03 571

A61B6/03 577

A61B6/46 506Z

A61B5/055 380

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2020132537

(22)【出願日】2020-08-04

(65)【公開番号】P2022029277

(43)【公開日】2022-02-17

【審査請求日】2023-02-27

(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

(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

(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】坂田 幸辰

(72)【発明者】

【氏名】谷沢 昭行

(72)【発明者】

【氏名】森 慎一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡屋 慶子

【審査官】北村 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１８９４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８２８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３５３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５００８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１４５０１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ ５／１０

Ａ６１Ｂ ６／０３

Ａ６１Ｂ ５／０５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者に対する放射線治療の治療計画の段階で、前記患者の体内に存在する少なくとも治療対象の部位を撮影した三次元の第１画像を取得する第１画像取得部と、
前記放射線治療を開始する直前に、前記患者の体内に存在する少なくとも前記治療対象の部位が撮影された三次元の第２画像を取得する第２画像取得部と、
治療室において治療用放射線を前記患者に照射することができる照射方向を含む方向情報を取得する方向取得部と、
前記第１画像に設定された、前記放射線治療において前記患者に照射する前記治療用放射線が前記治療対象の部位を通過する第１経路と、前記方向情報とに基づいて、前記治療室において前記照射方向から前記患者に照射され、前記第２画像に写された前記治療対象の部位を通過する前記治療用放射線の第２経路が、前記第１経路となるように、前記第２画像に写された前記患者の位置を前記第１画像に写された前記患者の位置に合わせるために移動させる前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する移動量計算部と、
を備える医用画像処理装置。

【請求項2】

前記方向情報は、前記治療室において前記患者の体位が変化するよう前記患者の位置をそれぞれ異なる向きに移動させるための複数の移動方向の情報を含み、
前記移動量計算部は、
前記第１経路と前記方向情報とに基づいて、前記第１画像を、前記治療室において前記患者の体位を変化させることができるそれぞれの前記移動方向ごとに所定幅ずらして生成される近似画像を計算する近似画像計算部と、
前記近似画像を用いて前記第１画像と前記第２画像とのずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて前記移動量を決定し、決定した前記移動量を表す前記移動量信号を出力するレジストレーション部と、
を備える、
請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項3】

前記方向情報は、前記治療室において前記患者の体位が変化するよう前記患者の位置をそれぞれ異なる向きに移動させるための複数の移動方向の情報を含み、
前記移動量計算部は、
前記第１経路と前記方向情報とに基づいて、三次元の前記第１画像を二次元の平面に写像した二次元の近似画像を計算する近似画像計算部と、
前記近似画像を用いて前記第１画像と前記第２画像とのずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて前記移動量を決定し、決定した前記移動量を表す前記移動量信号を出力するレジストレーション部と、
を備える、
請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項4】

前記移動量計算部は、
前記第１画像に含まれ、前記第１経路で前記治療用放射線が通過する三次元の第１画素の画素値を積分した第１積分画像と、前記第２画像に含まれ、前記第２経路で前記治療用放射線が通過する三次元の第２画素の画素値を積分した第２積分画像とを計算する積分画像計算部、をさらに備え、
前記近似画像計算部は、前記第１積分画像に基づいて前記近似画像を計算し、
前記レジストレーション部は、前記第２積分画像と前記近似画像とのずれ量に基づいた前記移動量信号を出力する、
請求項２または請求項３に記載の医用画像処理装置。

【請求項5】

前記積分画像計算部は、
前記第１経路上に位置する前記第１画素の画素値と前記第２経路上に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを、所定の非線形変換によって変換した後に積分して、前記第１積分画像と前記第２積分画像とのそれぞれを計算する、
請求項４に記載の医用画像処理装置。

【請求項6】

前記積分画像計算部は、
前記非線形変換によって、前記第１経路上に位置する前記第１画素の画素値と前記第２経路上に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを、前記治療用放射線がそれぞれの画素に到達する到達エネルギーを表す値に変換する、
請求項５に記載の医用画像処理装置。

【請求項7】

前記積分画像計算部は、
前記治療用放射線が照射対象の領域に到達するまでの間に位置する前記第１経路上の前記第１画素の画素値と、前記治療用放射線が前記第２経路上で前記照射対象の領域に到達するまでの間に位置する前記第２画素の画素値とのそれぞれを変換したエネルギー損失量の値を積分して、前記第１積分画像と前記第２積分画像とのそれぞれを計算する、
請求項６に記載の医用画像処理装置。

【請求項8】

前記患者に対する前記治療計画の情報に基づいて、前記患者の体内の腫瘍の領域に関する領域情報を取得する領域取得部、をさらに備え、
前記移動量計算部は、
前記第１画像、前記第２画像、および前記領域情報に基づいて、前記腫瘍の動きを推定する動き推定部、をさらに備え、
前記レジストレーション部は、前記動き推定部が推定した前記腫瘍の動きを含めた前記ずれ量に基づいた前記移動量信号を出力する、
請求項２から請求項７のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項9】

前記領域情報は、少なくとも前記腫瘍の領域と、前記腫瘍の周辺に位置する危険臓器の領域とを含む、
請求項８に記載の医用画像処理装置。

【請求項10】

前記レジストレーション部が計算したずれ量を確認するための画像を少なくとも表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部、をさらに備える、
請求項２から請求項９のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項11】

前記ユーザーインターフェース部は、前記表示装置に表示された画像に基づいて設定される前記移動量を調整するための調整値を入力する入力装置、をさらに備え、
前記レジストレーション部は、前記入力装置に入力された前記調整値で前記移動量を調整した前記移動量信号を出力する、
請求項１０に記載の医用画像処理装置。

【請求項12】

前記移動量信号は、
治療装置が具備する寝台を制御する寝台制御部に出力される、
請求項１から請求項１１のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項13】

前記治療用放射線の照射対象の領域は、
前記患者の体内に存在する腫瘍の領域であり、
前記第１経路は、
前記腫瘍の領域を含む、
請求項１から請求項１２のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項14】

前記第２経路は、
前記移動量計算部が出力した移動量信号が表す移動量で前記第２画像が移動された場合に、前記治療用放射線の照射を避ける領域を含む、
請求項１から請求項１３のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。

【請求項15】

請求項１から請求項１４のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置と、
前記患者に治療用放射線を照射する照射部と、前記第１画像および前記第２画像を撮影する撮像装置と、前記患者を乗せて固定する寝台と、前記移動量信号に応じて前記寝台の移動を制御する寝台制御部と、を具備した治療装置と、
を備える治療システム。

【請求項16】

コンピュータが、
患者に対する放射線治療の治療計画の段階で、前記患者の体内に存在する少なくとも治療対象の部位を撮影した三次元の第１画像を取得し、
前記放射線治療を開始する直前に、前記患者の体内に存在する少なくとも前記治療対象の部位が撮影された三次元の第２画像を取得し、
治療室において治療用放射線を前記患者に照射することができる照射方向を含む方向情報を取得し、
前記第１画像に設定された、前記放射線治療において前記患者に照射する前記治療用放射線が前記治療対象の部位を通過する第１経路と、前記方向情報とに基づいて、前記治療室において前記照射方向から前記患者に照射され、前記第２画像に写された前記治療対象の部位を通過する前記治療用放射線の第２経路が、前記第１経路となるように、前記第２画像に写された前記患者の位置を前記第１画像に写された前記患者の位置に合わせるために移動させる前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する、
医用画像処理方法。

【請求項17】

コンピュータに、
患者に対する放射線治療の治療計画の段階で、前記患者の体内に存在する少なくとも治療対象の部位を撮影した三次元の第１画像を取得させ、
前記放射線治療を開始する直前に、前記患者の体内に存在する少なくとも前記治療対象の部位が撮影された三次元の第２画像を取得させ、
治療室において治療用放射線を前記患者に照射することができる照射方向を含む方向情報を取得させ、
前記第１画像に設定された、前記放射線治療において前記患者に照射する前記治療用放射線が前記治療対象の部位を通過する第１経路と、前記方向情報とに基づいて、前記治療室において前記照射方向から前記患者に照射され、前記第２画像に写された前記治療対象の部位を通過する前記治療用放射線の第２経路が、前記第１経路となるように、前記第２画像に写された前記患者の位置を前記第１画像に写された前記患者の位置に合わせるために移動させる前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力させる、
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、医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

放射線治療は、放射線を患者の体内にある腫瘍（病巣）に対して照射することによって、その腫瘍を破壊する治療方法である。放射線は、患者の体内の正常な組織に照射してしまうと正常な組織にまで影響を与える場合があるため、放射線治療では、腫瘍の位置に正確に放射線を照射する必要がある。このため、放射線治療を行う際には、まず、治療計画の段階において、例えば、予めコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）が行われ、患者の体内にある腫瘍の位置が三次元的に把握される。そして、把握した腫瘍の位置に基づいて、放射線を照射する方向や照射する放射線の強度が計画される。その後、治療の段階において、患者の位置を治療計画の段階の患者の位置に合わせて、治療計画の段階で計画した照射方向や照射強度に従って放射線が腫瘍に照射される。

【0003】

治療段階における患者の位置合わせでは、治療を開始する直前に患者を寝台に寝かせた状態で撮影した患者の体内の透視画像と、治療計画のときに撮影した三次元のＣＴ画像から仮想的に透視画像を再構成したデジタル再構成Ｘ線写真（Digitally Reconstructed Radiograph：ＤＲＲ）画像との画像照合を行って、それぞれの画像の間での患者の位置のずれを求める。そして、求めたずれに基づいて寝台を移動させることによって、患者の体内の腫瘍や骨などの位置を治療計画のときのそれらと合わせる。

【0004】

患者の位置のずれは、透視画像と最も類似するＤＲＲ画像が再構成されるように、ＣＴ画像中の位置を探索することによって求める。従来から、患者の位置の探索をコンピュータによって自動化する方法は多数提案されている。しかしながら、従来では、自動で探索した結果は、利用者（医師など）が透視画像とＤＲＲ画像とを見比べることによって確認していた。

【0005】

このとき、透視画像に写された腫瘍の位置を目視によって確認することが難しい場合があった。これは、腫瘍は、骨などに比べてＸ線の透過性が高いため、透視画像に腫瘍がはっきり写らないためである。そこで、治療を行う際に、透視画像の代わりにＣＴ画像を撮影して腫瘍の位置を確認することも行われている。この場合、患者の位置のずれは、治療計画のときに撮影したＣＴ画像と、治療段階において撮影したＣＴ画像とを画像照合する、つまり、ＣＴ画像同士の画像照合によって求める。

【0006】

ＣＴ画像同士の画像照合では、一方のＣＴ画像の位置をずらしながら、他方のＣＴ画像と最も類似する位置を求める。ＣＴ画像同士の画像照合を行う方法の一例として、例えば、特許文献１に開示されている方法がある。特許文献１に開示されている方法では、治療計画のときに撮影したＣＴ画像に含まれる腫瘍周辺の画像をテンプレートとして用意し、治療段階において撮影したＣＴ画像に対してテンプレートマッチングを行うことによって、最も類似した画像の位置を腫瘍の位置として探索する。そして、探索した位置に基づいて、患者の位置のずれを求め、上記と同様にずれに応じて寝台を移動させて、治療計画のときと同じ体位に患者の位置を合わせる。特許文献１に開示されている方法には、用意したテンプレートを三次元的に走査するだけでなく、テンプレートを傾けるなどして姿勢を変えて走査する探索方法についても言及されている。

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、テンプレートとして用意した腫瘍周辺のＣＴ画像に、注目する腫瘍周辺の位置を合わせることを重視している。このため、特許文献１に開示されている方法では、腫瘍の周辺以外においても患者の体内組織の位置が正確に合うとは限らない。つまり、特許文献１に開示されている方法で患者の位置を合わせた場合には、照射した放射線が腫瘍に届いたとしても、放射線が通過する経路にある患者の体内の組織によっては、計画した放射線のエネルギーを腫瘍に与えることができない場合があった。

【0008】

ところで、放射線治療において用いる放射線は、物質を通過する際にエネルギーを失う。このため、従来の治療計画では、撮影したＣＴ画像に基づいて、照射する放射線のエネルギー損失量を仮想的に算出することによって放射線の照射方法を定めていた。このことを考えると、治療段階において患者の位置を合わせる際には、照射する放射線が通過する経路にある患者の体内の組織も一致していることが重要になる。

【0009】

この点に着目したＣＴ画像同士の画像照合を行う方法の一例として、例えば、特許文献２に開示されている方法がある。特許文献２に開示されている方法では、画素ごとに放射線の到達エネルギーを計算して変換したＣＴ画像を用いて、ＣＴ画像の画像照合を行っている。しかしながら、特許文献２に開示されている方法でも、画像照合を行う際には、変換したＣＴ画像から再構成したＤＲＲ画像で画像照合を行っている。つまり、特許文献２に開示されている方法でも、画像照合に用いる画像は、ＣＴ画像が持っている立体的な画像の情報を失った状態である。

【0010】

さらに、特許文献２に開示されている方法に特許文献１に開示されている方法を組み合わせ、変換したＣＴ画像を用いてテンプレートマッチングにより患者の位置合わせをする方法が考えられる。しかしながら、到達エネルギーの計算方法は、放射線を照射する方向によって変化するため、テンプレートマッチングで用いるテンプレートの姿勢を変えると、都度、到達エネルギーを再計算することが必要になる。このため、特許文献２に開示されている方法に特許文献１に開示されている方法を組み合わせた場合でも、姿勢に応じて多数のテンプレートを用意しておく必要があることや、腫瘍周辺に注目して位置を合わせることを考えると、放射線が通過する経路にある患者の体内組織も含めた位置合わせは、容易に行うことができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特許第５６９３３８８号公報

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００５８７５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、三次元の画像照合を好適に行って患者の位置を合わせることができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、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】

【0013】

実施形態の医用画像処理装置は、第１画像取得部と、第２画像取得部と、方向取得部と、移動量計算部とを持つ。第１画像取得部は、患者に対する放射線治療の治療計画の段階で、前記患者の体内に存在する少なくとも治療対象の部位を撮影した三次元の第１画像を取得する。第２画像取得部は、前記放射線治療を開始する直前に、前記患者の体内に存在する少なくとも前記治療対象の部位が撮影された三次元の第２画像を取得する。方向取得部は、治療室において治療用放射線を前記患者に照射することができる照射方向を含む方向情報を取得する。移動量計算部は、前記第１画像に設定された、前記放射線治療において前記患者に照射する前記治療用放射線が前記治療対象の部位を通過する第１経路と、前記方向情報とに基づいて、前記治療室において前記照射方向から前記患者に照射され、前記第２画像に写された前記治療対象の部位を通過する前記治療用放射線の第２経路が、前記第１経路となるように、前記第２画像に写された前記患者の位置を前記第１画像に写された前記患者の位置に合わせるために移動させる前記第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、治療計画のときと治療段階とにおいて撮影されたＣＴ画像同士の画像照合を高速・高精度に行って患者の位置を合わせることができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、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】

【0015】

【図1】第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの概略構成を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。

【図3】第１の実施形態の医用画像処理装置において寝台の移動量を計算する処理の流れを示すフローチャート。

【図4】第２の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。

【図5】第２の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムにおける放射線の出射と放射線の照射対象との関係の一例を説明する図。

【図6】第２の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムにおける放射線の出射と放射線の照射対象との関係の別の一例を説明する図。

【図7】第３の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。

【図8】第４の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。

【図9】第４の実施形態の医用画像処理装置が備えるユーザーインターフェース部が表示装置に表示させる表示画面の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、実施形態の医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。

【0017】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの概略構成を示すブロック図である。治療システム１は、例えば、治療装置１０と、医用画像処理装置１００と、を備える。治療装置１０は、例えば、寝台１２と、寝台制御部１４と、コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）装置１６（以下、「ＣＴ撮影装置１６」という）と、治療ビーム照射門１８と、を備える。

【0018】

寝台１２は、放射線による治療を受ける被検体（患者）Ｐを、例えば、固定具などによって寝かせた状態で固定する可動式の治療台である。寝台１２は、寝台制御部１４からの制御に従って、開口部を有する円環状のＣＴ撮影装置１６の中に、患者Ｐを固定した状態で移動する。寝台制御部１４は、医用画像処理装置１００により出力された移動量信号に従って、寝台１２に固定された患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を変えるために、寝台１２に設けられた並進機構および回転機構を制御する。並進機構は三軸方向に寝台１２を駆動することができ、回転機構は三軸回りに寝台１２を駆動することができる。このため、寝台制御部１４は、例えば、寝台１２の並進機構および回転機構を制御して寝台１２を六自由度で移動させる。寝台制御部１４が寝台１２を制御する自由度は、六自由度でなくてもよく、六自由度よりも少ない自由度（例えば、四自由度など）や、六自由度よりも多い自由度（例えば、八自由度など）であってもよい。

【0019】

ＣＴ撮影装置１６は、三次元のコンピュータ断層撮影を行うための撮像装置である。ＣＴ撮影装置１６は、円環状の開口部の内側に複数の放射線源が配置され、それぞれの放射線源から、患者Ｐの体内を透視するための放射線を照射する。つまり、ＣＴ撮影装置１６は、患者Ｐの周囲の複数の位置から放射線を照射する。ＣＴ撮影装置１６においてそれぞれの放射線源から照射する放射線は、例えば、Ｘ線である。ＣＴ撮影装置１６は、円環状の開口部の内側に複数配置された放射線検出器によって、対応する放射線源から照射され、患者Ｐの体内を通過して到達した放射線を検出する。ＣＴ撮影装置１６は、それぞれの放射線検出器が検出した放射線のエネルギーの大きさに基づいて、患者Ｐの体内を撮影したＣＴ画像を生成する。ＣＴ撮影装置１６によって生成される患者ＰのＣＴ画像は、放射線のエネルギーの大きさをデジタル値で表した三次元のデジタル画像である。ＣＴ撮影装置１６は、生成したＣＴ画像を医用画像処理装置１００に出力する。ＣＴ撮影装置１６における患者Ｐの体内の三次元での撮影、つまり、それぞれの放射線源からの放射線の照射や、それぞれの放射線検出器が検出した放射線に基づいたＣＴ画像の生成は、例えば、撮影制御部（不図示）によって制御される。

【0020】

治療ビーム照射門１８は、患者Ｐの体内に存在する治療対象の部位である腫瘍（病巣）を破壊するための放射線を治療ビームＢとして照射する。治療ビームＢは、例えば、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、重粒子線などである。治療ビームＢは、治療ビーム照射門１８から直線的に患者Ｐ（より具体的には、患者Ｐの体内の腫瘍）に照射される。治療ビーム照射門１８における治療ビームＢの照射は、例えば、治療ビーム照射制御部（不図示）によって制御される。治療システム１では、治療ビーム照射門１８が、特許請求の範囲における「照射部」の一例である。

【0021】

治療システム１が設置された治療室では、図１に示したような基準位置の三次元の座標が予め設定されている。そして、患者Ｐに治療ビームＢを照射する治療室では、予め設定された基準位置の三次元の座標に従って、治療ビーム照射門１８の設置位置や、治療ビームＢを照射する方向（照射方向）、寝台１２の設置位置、ＣＴ撮影装置１６の設置位置、患者Ｐの体内を撮影したＣＴ画像の撮影位置などが把握されている。以下の説明においては、治療室において予め設定されている基準位置の三次元の座標系を、「部屋座標系」と定義する。そして、以下の説明において、「位置」とは、部屋座標系に従って表される、寝台１２が備える並進機構による三軸方向（三次元）の座標のことであり、「姿勢」とは、部屋座標系に従って表される、寝台１２が備える回転機構による三軸回りの回転角度のことであるものとする。例えば、寝台１２の位置とは、寝台１２に含まれる所定の点の位置を三次元の座標で表したものであり、寝台１２の姿勢とは、寝台１２の回転角度をヨー、ロール、ピッチで表したものである。

【0022】

放射線治療においては、治療室を模擬した状況において治療計画が立てられる。つまり、放射線治療では、治療室において患者Ｐが寝台１２に乗せられた状態を模擬して、治療ビームＢを患者Ｐに照射する際の照射方向や強度などが計画される。このため、治療計画の段階（治療計画段階）のＣＴ画像には、治療室内における寝台１２の位置および姿勢を表すパラメータなどの情報が付与されている。これは、放射線治療を行う直前に撮影されたＣＴ画像や、以前の放射線治療の際に撮影されたＣＴ画像においても同様である。つまり、ＣＴ撮影装置１６によって患者Ｐの体内を撮影したＣＴ画像には、撮影したときの寝台１２の位置および姿勢を表すパラメータが付与されている。

【0023】

図１では、ＣＴ撮影装置１６と、固定された１つの治療ビーム照射門１８とを備える治療装置１０の構成を示したが、治療装置１０の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、治療装置１０は、ＣＴ撮影装置１６に代えて、１組の放射線源と放射線検出器とが円環状の開口部の内側を回転する構成のＣＴ撮影装置や、コーンビーム（Cone-Beam：ＣＢ）ＣＴ装置、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置、超音波診断装置など、患者Ｐの体内を三次元で撮影した画像を生成する撮影装置を備える構成であってもよい。例えば、治療装置１０は、患者Ｐに水平方向から治療ビームを照射する治療ビーム照射門をさらに備えるなど、複数の治療ビーム照射門を備える構成であってもよい。例えば、治療装置１０は、図１に示した１つの治療ビーム照射門１８が、図１に示した水平方向Ｘの回転軸に対して３６０度回転するなど、患者Ｐの周辺を回転することによって様々な方向から治療ビームを患者Ｐに照射する構成であってもよい。例えば、治療装置１０は、ＣＴ撮影装置１６に代えて、放射線源と放射線検出器との組で構成される撮像装置を一つあるいは複数備え、この撮像装置が、図１に示した水平方向Ｘの回転軸に対して３６０度回転することによって、患者Ｐの体内を様々な方向から撮影する構成であってもよい。このような構成は、回転ガントリ型治療装置と呼ばれる。この場合、例えば、図１に示した１つの治療ビーム照射門１８が、撮像装置と同じ回転軸で同時に回転する構成であってもよい。

【0024】

医用画像処理装置１００は、ＣＴ撮影装置１６により出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせるための処理を行う。より具体的には、医用画像処理装置１００は、例えば、治療計画段階など、放射線治療を行う前に撮影した患者ＰのＣＴ画像と、放射線治療を行う治療の段階（治療段階）においてＣＴ撮影装置１６によって撮影された現在の患者ＰのＣＴ画像とに基づいて、患者Ｐの体内に存在する腫瘍や組織の位置を合わせるための処理を行う。そして、医用画像処理装置１００は、治療ビーム照射門１８から照射される治療ビームＢの照射方向を治療計画段階において設定した方向に合わせるために寝台１２を移動させる移動量信号を、寝台制御部１４に出力する。つまり、医用画像処理装置１００は、放射線治療において治療を行う腫瘍や組織に治療ビームＢが適切に照射させる方向に患者Ｐを移動させるための移動量信号を、寝台制御部１４に出力する。

【0025】

医用画像処理装置１００と、治療装置１０が備える寝台制御部１４やＣＴ撮影装置１６とは、有線によって接続されていてもよいし、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）などの無線によって接続されていてもよい。

【0026】

以下、第１の実施形態の医用画像処理装置１００について説明する。図２は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、例えば、第１画像取得部１０２と、第２画像取得部１０４と、方向取得部１０６と、移動量計算部１２０と、を備える。移動量計算部１２０は、例えば、近似画像計算部１２２と、レジストレーション部１２４と、を備える。

【0027】

医用画像処理装置１００が備える構成要素のうち一部または全部は、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。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）、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。これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め医用画像処理装置１００が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が医用画像処理装置１００が備えるドライブ装置に装着されることで医用画像処理装置１００が備えるＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。プログラムは、他のコンピュータ装置からネットワークを介してダウンロードされて、医用画像処理装置１００が備えるＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

【0028】

第１画像取得部１０２は、治療前の患者Ｐに関する第１画像と、その第１画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。第１画像は、放射線治療を行う際の治療計画段階において、例えば、ＣＴ撮影装置１６によって撮影される、患者Ｐの体内の立体形状を表す三次元のＣＴ画像である。第１画像は、放射線治療において患者Ｐに照射する治療ビームＢの方向（傾きや距離などを含む経路）や強さを決定するために用いられる。第１画像には、決定された治療ビームＢの方向（照射方向）や強さが設定される。第１画像は、寝台１２に固定することによって患者Ｐの位置および姿勢（以下、「体位」という）を一定に維持した状態で撮影される。第１画像を撮影したときの患者Ｐの体位を表すパラメータは、第１画像を撮影したときのＣＴ撮影装置１６の位置や姿勢（撮影方向や撮影倍率）であってもよいし、例えば、第１画像を撮影したときの寝台１２の位置および姿勢、つまり、患者Ｐの体位を一定に維持するために寝台１２に設けられた並進機構および回転機構に設定した設定値であってもよい。第１画像取得部１０２は、取得した第１画像とパラメータとを移動量計算部１２０に出力する。第１画像は、放射線治療を行う前に撮影された画像であれば、例えば、治療室において治療を行う直前に撮影された画像や、以前の放射線治療の際に撮影された画像であってもよい。第１画像取得部１０２は、治療装置１０が備えるＣＴ撮影装置１６と接続するためのインターフェースを備えていてもよい。

【0029】

第２画像取得部１０４は、放射線治療を開始する直前の患者Ｐに関する第２画像と、その第２画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。第２画像は、放射線治療において治療ビームＢを照射する際の患者Ｐの体位を合わせるために、例えば、ＣＴ撮影装置１６によって撮影された患者Ｐの体内の立体形状を表す三次元のＣＴ画像である。つまり、第２画像は、治療ビーム照射門１８から治療ビームＢを照射していない状態でＣＴ撮影装置１６によって撮影された画像である。言い換えれば、第２画像は、第１画像を撮影した時刻と異なる時刻に撮影されたＣＴ画像である。この場合、第１画像と第２画像とは、撮影された時刻が異なるが、それぞれの画像の撮影方法は同様である。このため、第２画像は、第１画像を撮影したときの体位と同様の体位に近づけた状態で撮影される。第２画像を撮影したときの患者Ｐの体位を表すパラメータは、第２画像を撮影したときのＣＴ撮影装置１６の位置や姿勢（撮影方向や撮影倍率）であってもよいし、例えば、第２画像を撮影したときの寝台１２の位置および姿勢、つまり、患者Ｐの体位を第１画像を撮影したときの体位と同様の体位に近づけるために寝台１２に設けられた並進機構および回転機構に設定した設定値であってもよい。第２画像取得部１０４は、取得した第２画像とパラメータとを移動量計算部１２０に出力する。第２画像取得部１０４は、治療装置１０が備えるＣＴ撮影装置１６と接続するためのインターフェースを備えていてもよい。このインターフェースは、第１画像取得部１０２が備えるインターフェースと共通のものであってもよい。

【0030】

第２画像は、ＣＴ撮影装置１６によって撮影されたＣＴ画像に限定されるものではなく、例えば、ＣＢＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置など、ＣＴ撮影装置１６とは異なる撮像装置で撮影された三次元の画像であってもよい。例えば、第１画像がＣＴ画像であり、第２画像がＭＲＩ装置で撮影された三次元の画像であってもよい。逆に、第１画像がＭＲＩ装置で撮影された三次元の画像であり、第２画像がＣＴ画像であってもよい。

【0031】

方向取得部１０６は、治療室内における方向に関する情報（以下、「方向情報」という）を取得する。方向情報は、予め設定された部屋座標系で表された情報である。方向情報には、例えば、治療ビームＢの照射方向を表す情報と、寝台１２の移動方向を表す情報とが含まれる。

【0032】

治療ビームＢの照射方向を表す情報は、治療室内において治療ビーム照射門１８が患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を表す情報である。治療装置１０は、図１に示したように、治療ビーム照射門１８が固定されている構成である場合もあるが、上述したように、例えば、垂直方向と水平方向とから治療ビームＢを照射することができる構成や、治療ビーム照射門１８が撮像装置と同じ回転軸で同時に回転して様々な方向から治療ビームＢを照射することができる構成である場合も考えられる。さらに、治療ビームＢは、放射線のビームを走査（ラスタスキャン）したり、所定の大きさの平面状の範囲内に照射したりすることによって、患者Ｐの体内に存在する腫瘍の領域（範囲）に照射される場合もある。つまり、治療ビームＢの照射方向は、患者Ｐの体内の腫瘍に実際に照射されるときの経路が複数存在する場合もある。これらの場合、方向取得部１０６は、治療室内において治療ビームＢを照射することができる全ての照射方向（複数の経路を含む）を、治療ビームＢの照射方向を表す情報として取得する。

【0033】

寝台１２の移動方向を表す情報は、治療室に設置された寝台１２によって治療ビームＢを照射する際に固定された患者Ｐを移動させることができる方向を表す情報である。寝台１２の移動方向を表す情報には、寝台１２によって患者Ｐの体位を変えることができる角度を表す情報も含む。例えば、寝台１２は、上述したように、並進機構および回転機構により六自由度で位置および姿勢を移動させることができる。このため、寝台１２の移動方向を表す情報は、寝台１２における六自由度の方向の情報であってもよい。寝台１２の移動方向を表す情報は、並進機構および回転機構に設定することができる設定値の範囲を表す情報であってもよい。前述したように、寝台１２が六自由度よりも少ない自由度（例えば、四自由度など）で移動する場合、方向取得部１０６は、寝台１２が移動する自由度に応じた情報を取得する。寝台１２の移動は、治療室において予め設定された部屋座標系とは異なる独自の座標系に従っている場合も考えられる。この場合、方向取得部１０６は、寝台１２が従っている独自の座標系での移動方向の情報を、寝台１２の移動方向を表す情報として取得してもよい。

【0034】

方向取得部１０６は、取得した治療ビームＢの照射方向を表す情報と、寝台１２の移動方向を表す情報とのそれぞれの情報を、方向情報として移動量計算部１２０に出力する。

【0035】

移動量計算部１２０は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像と、方向取得部１０６により出力された方向情報とに基づいて、第２画像取得部１０４により出力された第２画像に写された患者Ｐの体位を第１画像に写された患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定する。これにより、移動量計算部１２０は、照射する治療ビームＢによって患者Ｐの体内の腫瘍に与えるエネルギーが、治療計画段階において計画したエネルギーに近くなるように、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定する。移動量計算部１２０は、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を治療装置１０が備える寝台制御部１４に出力する。これにより、寝台制御部１４は、移動量計算部１２０により出力された移動量信号に応じて、現在の患者Ｐの体位が治療計画段階における患者Ｐの体位に近くなるように寝台１２を移動させる。

【0036】

近似画像計算部１２２は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像と、第１画像の位置および姿勢を表すパラメータと、方向取得部１０６により出力された方向情報とに基づいて、第１画像を微小に移動させた近似画像を計算する。より具体的には、近似画像計算部１２２は、まず、方向情報が表す一つないし複数の座標軸それぞれに対して独立に、部屋座標空間において第１画像を微小に移動した画像を計算する。例えば、寝台の六自由度の移動方向それぞれに、所定幅だけずらした六枚の画像を計算する。次に、これら六枚の画像と、移動前の画像との六枚の差分画像を計算し、さらにそれぞれの差分画像に対して所定幅の逆数を乗じた近似画像を計算する。近似画像計算部１２２は、計算した近似画像をレジストレーション部１２４に出力する。近似画像計算部１２２は、レジストレーション部１２４により出力された移動量によって移動した第１画像と、第２画像との間にずれがあることを表す情報（第１画像と第２画像とのずれ量の情報であってもよい）に基づいて、移動後の第１画像に対して同様の手順によって近似画像を計算し、計算した近似画像を再びレジストレーション部１２４に出力する。

【0037】

レジストレーション部１２４は、近似画像計算部１２２により出力された近似画像と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像と、第２画像の位置および姿勢を表すパラメータとに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算する。近似画像計算部１２２が第１画像に写された患者Ｐの体位が変化する方向（自由度）ごとに所定幅だけずらして生成される近似画像を計算した場合、レジストレーション部１２４は、それぞれの方向ごとに第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算する。レジストレーション部１２４は、計算したずれ量に基づいて、第２画像に写された現在の患者Ｐの体位を第１画像に写された治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。

【0038】

移動量計算部１２０では、現在の患者Ｐの体位が治療計画段階の患者Ｐの体位に合っていると判定されるまで、近似画像計算部１２２による近似画像の計算と、レジストレーション部１２４によるずれ量の計算および寝台１２の移動量の決定とを繰り返す。この判定は、レジストレーション部１２４が行う。この判定は、移動量計算部１２０が備える不図示の判定部が行ってもよい。移動量計算部１２０では、レジストレーション部１２４が現在の患者Ｐの体位が治療計画段階の患者Ｐの体位に合っていると判定したときに、決定した最終的な寝台１２の移動量（傾きや距離などを含む）を表す移動量信号を、寝台制御部１４に出力する。これにより、寝台制御部１４は、移動量計算部１２０により出力された移動量信号に応じて並進機構および回転機構を制御して寝台１２を移動させ、寝台１２に固定された患者Ｐの体位が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、治療計画段階において計画したエネルギーの治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができる状態に現在の患者Ｐの体位を合わせて、放射線治療を行うことができる。

【0039】

以下、医用画像処理装置１００において、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるために寝台１２を移動させる移動量を決定する処理（移動量計算処理）の流れについて説明する。図３は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００において寝台１２の移動量を計算する処理の流れを示すフローチャートである。医用画像処理装置１００が移動量計算処理を行う前、つまり、放射線治療を行う前（例えば１週間程度前）には、撮影した第１画像に基づいて治療計画が立てられる。さらに、医用画像処理装置１００が移動量計算処理を行う直前、つまり、放射線治療を開始する直前には、第２画像が撮影される。放射線治療においては、同じ患者Ｐを治療するために、治療ビームＢの照射を複数回（同日でない場合も含む）に渡って行うことがある。このため、同じ患者Ｐに対する放射線治療が２回目以降である場合には、前回の治療の際に患者Ｐの位置を合わせた第２画像を第１画像として利用して、さらに別の治療計画が立てられてもよい。

【0040】

本発明は、主に治療システム１において放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせる処理に着目したものであるため、第１画像と第２画像とのそれぞれの画像（ここでは、ＣＴ画像）を撮影する際の処理に関するさらに詳細な説明については省略する。そして、以下の説明においては、第１画像に基づいた治療計画が完了し、治療システム１において第２画像の撮影がすでに完了しているものとして説明する。

【0041】

まず、医用画像処理装置１００が移動量計算処理を開始すると、第１画像取得部１０２が第１画像とその第１画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１０４が第２画像とその第２画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得する（ステップＳ１００）。第１画像取得部１０２は、取得した第１画像とその第１画像のパラメータとを移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２に出力する。第２画像取得部１０４は、取得した第２画像とその第２画像のパラメータとをレジストレーション部１２４に出力する。

【0042】

次に、方向取得部１０６は、治療室内の方向情報を取得する（ステップＳ１０２）。方向取得部１０６は、取得した方向情報を移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２に出力する。

【0043】

次に、近似画像計算部１２２は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像とその第１画像の位置および姿勢を表すパラメータと、方向取得部１０６により出力された方向情報とに基づいて、第１画像の近似画像を計算する（ステップＳ１０４）。近似画像計算部１２２は、計算した近似画像をレジストレーション部１２４に出力する。

【0044】

次に、レジストレーション部１２４は、近似画像計算部１２２により出力された近似画像と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像とその第２画像のパラメータとに基づいて、第１画像と第２画像との間の位置および姿勢のずれ量を計算する（ステップＳ１０６）。

【0045】

次に、レジストレーション部１２４は、計算した第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量が、第１画像と第２画像とのずれがないと判定することができるずれ量以内であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。言い換えれば、レジストレーション部１２４は、現在の患者Ｐの体位が治療計画段階の患者Ｐの体位に合っているか否かを判定する。現在の患者Ｐの体位が治療計画段階の患者Ｐの体位に合っているとは、例えば、計算した第１画像と第２画像との間のずれ量が、予め定めたずれ量の許容範囲を表す閾値以内であることである。

【0046】

ステップＳ１０８における判定の結果、第１画像と第２画像とのずれがあると判定した場合、レジストレーション部１２４は、計算した第１画像と第２画像とにずれがあることを表す情報を、近似画像計算部１２２に出力する。これにより、医用画像処理装置１００における移動量計算処理は、ステップＳ１０４に戻って、ステップＳ１０４～ステップＳ１０８の処理を繰り返す。つまり、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像計算部１２２による第１画像の近似画像の計算と、レジストレーション部１２４による第１画像と第２画像との間のずれ量の計算、および計算したずれ量の判定と、を繰り返す。

【0047】

一方、ステップＳ１０８における判定の結果、第１画像と第２画像との間にずれがないと判定した場合、レジストレーション部１２４は、計算した第１画像と第２画像とのずれ量に基づいて寝台１２の移動量を決定する。そして、レジストレーション部１２４は、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する（ステップＳ１１０）。

【0048】

これにより、治療システム１では、寝台制御部１４が、医用画像処理装置１００（より具体的には、移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４）により出力された移動量信号に基づいて寝台１２を移動させ、患者Ｐの位置が実際に移動される。

【0049】

次に、医用画像処理装置１００の移動量計算処理において、医用画像処理装置１００が備える構成要素が行う処理（処理方法）の一例について説明する。

【0050】

まず、医用画像処理装置１００において移動量計算処理を行う前に行われる治療計画について説明する。治療計画では、患者Ｐに照射する治療ビームＢ（放射線）のエネルギー、照射方向、照射範囲の形状、複数回に分けて治療ビームＢを照射する場合における線量の配分などを定める。より具体的には、まず、治療計画の立案者（医師など）が、治療計画段階において撮影した第１画像（例えば、ＣＴ撮影装置１６により撮影したＣＴ画像）に対して、腫瘍（病巣）の領域と正常な組織の領域との境界、腫瘍とその周辺にある重要な臓器との境界などを指定する。そして、治療計画では、治療計画の立案者（医師など）が指定した腫瘍に関する情報から算出した、患者Ｐの体表面からの腫瘍の位置までの深さや、腫瘍の大きさに基づいて、治療ビームＢを照射する方向（治療ビームＢが通過する経路）や強度などを決定する。

【0051】

腫瘍の領域と正常な組織の領域との境界の指定は、腫瘍の位置および体積を指定することに相当する。この腫瘍の体積は、肉眼的腫瘍体積（Gross Tumor Volume：ＧＴＶ）、臨床的標的体積（Clinical Target Volume：ＣＴＶ）、内的標的体積（Internal Target Volume：ＩＴＶ）、計画標的体積（Planning Target Volume：ＰＴＶ）などと呼ばれている。ＧＴＶは、画像から肉眼で確認することができる腫瘍の体積であり、放射線治療においては、十分な線量の治療ビームＢを照射する必要がある体積である。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患者Ｐの動きなどによってＣＴＶが移動することを考慮し、ＣＴＶに予め定めた余裕（マージン）を付加した体積である。ＰＴＶは、治療を行う際に行う患者Ｐの位置合わせにおける誤差を考慮して、ＩＴＶにマージンを付加した体積である。これらの体積には、下式（１）の関係が成り立っている。

【0052】

【数1】

【0053】

一方で、放射線の感受性が高く、照射された放射線の線量の影響が強く表れる腫瘍の周辺に位置する重要な臓器の体積は、危険臓器（Organ At Risk：ＯＡＲ）と呼ばれている。このＯＡＲに予め定めた余裕（マージン）を付加した体積として計画危険臓器体積（Planning Organ At Risk Volume：ＰＲＶ）が指定される。ＰＲＶは、放射線によって破壊したくないＯＡＲを避けて放射線を照射させる体積（領域）をマージンとして付加して指定される。これらの体積には、下式（２）の関係がある。

【0054】

【数2】

【0055】

治療計画段階においては、実際の治療において生じる可能性がある誤差を考慮したマージンに基づいて、患者Ｐに照射する治療ビームＢ（放射線）の方向（経路）や強さを決定する。

【0056】

その後、放射線治療の治療段階において、医用画像処理装置１００が移動量計算処理を行う際、まず、第１画像取得部１０２は、第１画像とその第１画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得して移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２に出力する。第２画像取得部１０４は、治療を開始する直前の患者Ｐの第２画像とその第２画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得して移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４に出力する。方向取得部１０６は、治療室内における方向情報を取得して移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２に出力する。

【0057】

上述したように、第１画像と第２画像とは、共に三次元のＣＴ画像である。そして、第２画像を撮影する際には、患者Ｐの体位を、第１画像を撮影したときと同様の体位に近づけた状態にしている。しかしながら、第２画像は、患者Ｐの体位を、第１画像を撮影したときと完全に同一の体位で撮影することは困難である。つまり、患者Ｐの体内の状態に変化を抑えることや、固定具を用いても同一の体位に固定することは困難である。このため、第１画像と第２画像とのそれぞれを所定の三次元空間内に仮想的に同一に配置したとしても、わずかながら（例えば、数ｍｍ）のずれが生じてしまい、第２画像を撮影するのみでは、第１画像を撮影したときの患者Ｐの体位を再現することは困難である。そこで、医用画像処理装置１００では、移動量計算処理において、移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２が第１画像の近似画像を計算し、レジストレーション部１２４が、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算して、第１画像に写された患者Ｐの体位と第２画像に写された患者Ｐの体位との位置を合わせるための寝台１２の移動量を決定する。つまり、医用画像処理装置１００は、移動量計算処理によって、第１画像を撮影したときの患者Ｐの体位を再現するための寝台１２の移動量を決定する。所定の三次元空間とは、治療室において予め設定された部屋座標系の空間のことである。

【0058】

（移動量の計算方法）
次に、医用画像処理装置１００における移動量計算処理において移動量計算部１２０が寝台１２を移動させる移動量を計算する計算方法について説明する。まず、移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２における近似画像の計算方法について説明する。

【0059】

以下の説明においては、部屋座標系に従う所定の三次元空間内に仮想的に配置した第１画像が含む画素（ボクセル）をＩ_ｉ（Ｖ）とする。画素Ｉ_ｉ（Ｖ）において、数式（３）は部屋座標系内での三次元の位置を表し、Ｖは第１画像を所定の三次元空間内に配置したときの位置および姿勢のベクトルを表す。ベクトルＶは、方向取得部１０６から出力された方向情報が示す軸の数と同じ次元であり、例えば、上記六自由度の場合には六次元のベクトルである。

【0060】

【数3】

【0061】

ベクトルＶは、上述したように、寝台１２の移動を制御する際の自由度の方向に応じた少ない次元数であってもよい。例えば、寝台１２の移動を制御する自由度の方向が四自由度方向である場合、ベクトルＶは、四次元のベクトルであってもよい。一方、ベクトルＶは、方向取得部１０６により出力された方向情報に基づいて、寝台１２の移動方向に治療ビームＢの照射方向を加えることにより、次元数を多くしてもよい。例えば、方向情報に含まれる治療ビームＢの照射方向が、垂直方向と水平方向との二方向であり、寝台１２の移動方向が六自由度の方向である場合、ベクトルＶは、合計で八次元のベクトルであってもよい。

【0062】

近似画像計算部１２２は、第１画像を微少な移動量ΔＶだけ移動（並進および回転）させた近似画像を計算する。ここで、移動量ΔＶは、パラメータとして予め設定された微少な移動量である。近似画像計算部１２２は、第１画像が含むそれぞれの画素Ｉ_ｉ（Ｖ）に対応する近似画像が含むそれぞれの画素Ｉ_ｉ（Ｖ＋ΔＶ）を、下式（４）とテイラー展開とによって計算（近似）する。

【0063】

【数4】

【0064】

上式（４）において、右辺の第３項のεは、画素Ｉ_ｉ（Ｖ＋ΔＶ）における２次以降をまとめて表記した項である。∇_ｉ（Ｖ）は、ベクトルＶの張る三次元空間の自由度ごとに変化するベクトルの変化量を表す一次微分の値である。∇_ｉ（Ｖ）は、移動前（近似前）の第１画像と微少に移動させた近似画像とにおいて部屋座標系内で同じ位置ｉにある、対応する画素の画素値（例えば、ＣＴ値）の変化量を表すベクトルＶと同じ次元数のベクトルで表される。例えば、寝台１２の移動方向が六自由度の方向である場合、第１画像において部屋座標系の中心の位置ｉにある画素Ｉ_ｉ（Ｖ）に対応する六次元のベクトル∇_ｉ（Ｖ）は、下式（５）で表される。

【0065】

【数5】

【0066】

上式（５）において、Δθ_ｘ、Δθ_ｙ、およびΔθ_ｚは、部屋座標系における三軸をｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸とした場合におけるそれぞれの軸を中心とした回転角度を表し、Δｔ_ｘ、Δｔ_ｙ、およびΔｔ_ｚは、それぞれの軸に並進する移動量を表す。上式（５）における右辺のそれぞれの要素は、第１画像の部屋座標系の位置ｉにおける画素値を表す。例えば、上式（５）における右辺の第１の要素「数式（６）」は、第１画像の部屋座標系の位置ｉにある画素Ｉ_ｉ（Ｖ）を、ｘ軸回りで回転角度Δθ_ｘだけ回転させたときの画素値である。この場合の数式（７）は、下式（８）で表される。上式（５）の右辺におけるその他の要素も同様に表すことができるが、それぞれの要素に関する詳細な説明は省略する。

【0067】

【数6】

【0068】

【数7】

【0069】

【数8】

【0070】

近似画像計算部１２２は、上述したように第１画像を微少な移動量ΔＶだけ移動（並進および回転）させる計算を行った近似画像を、レジストレーション部１２４に出力する。近似画像計算部１２２は、レジストレーション部１２４により第１画像と第２画像とにずれがあることを表す情報が出力された場合、さらに微少な移動量ΔＶだけ第１画像を移動（並進および回転）させた新たな近似画像を同様に計算し、計算を行った新たな近似画像をレジストレーション部１２４に出力する。

【0071】

次に、医用画像処理装置１００における移動量計算処理において、移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４が第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算する計算方法について説明する。

【0072】

ここで、レジストレーション部１２４が求めたい第１画像と第２画像との間の位置および姿勢のずれ量が、移動量ΔＶであるとすると、このずれ量は、下式（９）を用いて求めることができる。下式（９）は、Ｌｕｃａｓ－Ｋａｎａｄｅ法（ＬＫ法）の最適化方法の考え方（アルゴリズム）に基づいてずれ量（移動量ΔＶ）を求める式の一例である。

【0073】

【数9】

【0074】

上式（９）において、Ωは、部屋座標系において第１画像と第２画像とが重なっている領域に含まれる画素Ｉ_ｉ（Ｖ）の位置ｉを全て含む集合である。集合Ωは、治療計画において立案者（医師など）が指定したＰＴＶや、ＧＴＶ、ＯＡＲなど、腫瘍の領域に治療ビームＢを照射する際に臨床的に意味のある空間的な領域を表す位置の集合であってもよい。また、集合Ωは、部屋座標系のビーム照射位置を中心とした所定の大きさの空間（球体、立方体、直方体）領域を表す位置の集合であってもよい。所定の大きさとは、患者Ｐの大きさ、または平均的な人体の大きさに基づいて設定する。集合Ωは、または、ＰＴＶやＧＴＶを所定のスケールで広げた範囲としてもよい。

【0075】

レジストレーション部１２４は、上式（９）の右辺のコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いて、第１画像と第２画像とを比較する。コスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）は、下式（１０）で表される。

【0076】

【数10】

【0077】

上式（１０）において、Ｔ_ｉ（Ｖ）は、部屋座標系の位置ｉにある、ベクトルＶの第２画像が含むそれぞれの画素の画素値（例えば、ＣＴ値）を表す。

【0078】

レジストレーション部１２４が第１画像と第２画像とを比較するために用いるコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）は、下式（１１）で表されるような、連結していない２つの空間で設定されるコスト関数であってもよい。

【0079】

【数11】

【0080】

レジストレーション部１２４が第１画像と第２画像とを比較するために用いるコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）は、部屋座標系の位置ｉに応じた重みを指定する関数数式（１２）を使用して下式（１３）のように表されるコスト関数であってもよい。

【0081】

【数12】

【0082】

【数13】

【0083】

関数数式（１２）において、ｗ（ｉ）は、位置ｉと照射した治療ビームＢの経路とに応じた値を戻り値として返す関数である。関数ｗ（ｉ）は、例えば、位置ｉが治療ビームＢが通過する経路上の位置である場合には“１”、治療ビームＢが通過する経路上の位置ではない場合には“０”というような２値を返す関数である。関数ｗ（ｉ）は、例えば、位置ｉと治療ビームＢが通過する経路との間の距離が近いほど戻り値が高くなる関数であってもよい。

【0084】

関数ｗ（ｉ）は、例えば、位置ｉと、治療計画において立案者（医師など）が指定したＰＴＶや、ＧＴＶ、ＯＡＲなど、腫瘍の領域に治療ビームＢを照射する際に臨床的に意味のある空間的な領域を表す位置の集合とに応じた値を戻り値として返す関数であってもよい。関数ｗ（ｉ）は、例えば、位置ｉが空間的な領域を表す位置の集合である場合には“１”、位置ｉが空間的な領域を表す位置の集合ではない場合には“０”というような２値を返す関数であってもよい。関数ｗ（ｉ）は、例えば、位置ｉと空間的な領域との間の距離が近いほど戻り値が高くなる関数であってもよい。

【0085】

近似画像計算部１２２により出力された近似画像に基づいて上式（９）は、下式（１４）のように書き換えることができる。

【0086】

【数14】

【0087】

上式（１４）においては、近似画像計算部１２２により出力された近似画像の画素Ｉ_ｉ（Ｖ＋ΔＶ）を表す上式（４）における右辺の第３項のεを無視している。これは、上式（４）において２次以降をまとめて表記したεは、極小の値であるため、無視しても以降の処理に大きな影響を与えないためである。

【0088】

上式（１４）の右辺に対して、移動量ΔＶの極小値を求めるために、右辺を移動量ΔＶで微分して０とおくと、移動量ΔＶは、下式（１５）で表される。

【0089】

【数15】

【0090】

ここで、上式（１５）における右辺のＨは、下式（１６）である。

【0091】

【数16】

【0092】

レジストレーション部１２４は、上式（１５）により求めた移動量ΔＶを用いて、第１画像の位置および姿勢のベクトルＶを、下式（１７）のように更新する。

【0093】

【数17】

【0094】

上式（１７）においては、更新後の第１画像の位置および姿勢のベクトルＶを、ベクトルＶ_１としている。

【0095】

レジストレーション部１２４は、更新後の第１画像のベクトルＶ_１の変化が少なくなるまで、上式（１５）による移動量ΔＶの計算を繰り返す。ベクトルＶ_１の変化が少なくなるまでとは、移動量ΔＶのノルム、すなわち、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量が、所定の閾値以下になることである。言い換えれば、第２画像に写された患者Ｐの体位が、第１画像に写された治療計画段階の患者Ｐの体位に合っている判定されることである。移動量ΔＶのノルムとは、ベクトルのノルムであればよく、例えば、ｌ０ノルム、ｌ１ノルム、あるいはｌ２ノルムのいずれかを用いる。

【0096】

集合Ωが上述のようにＰＴＶやＧＴＶの領域の場合、第１画像の位置および姿勢が更新されると、集合Ωの要素も更新する必要がある。つまり、集合Ωは、部屋座標系における座標位置の集合であり、第１画像の部屋座標系での移動に伴って位置が変わるからである。このような更新を不要にするために、位置および姿勢が更新される第１画像には、集合Ωを規定する領域が含まれないことが望ましい。例えば、治療直前に撮影されたＣＴ画像（これまでの第２画像）を第１画像とし、治療計画情報を含むＣＴ画像（これまでの第１画像）を第２画像と入れ替えてもよい。

【0097】

レジストレーション部１２４における移動量ΔＶの計算の繰り返しは、予め設定された繰り返し計算回数を超えるまでとしてもよい。この場合、レジストレーション部１２４が移動量ΔＶの計算に要する時間を短くすることができる。しかしながら、この場合には、予め設定された繰り返し計算回数を超えた時点でレジストレーション部１２４は移動量ΔＶの計算を終了するものの、移動量ΔＶのノルムが所定の閾値以下になるとは限らない。言い換えれば、患者Ｐの位置合わせの計算に失敗している可能性が高いことも考えられる。この場合、レジストレーション部１２４は、予め設定された繰り返し計算回数を超えたことにより移動量ΔＶの計算を終了したことを表す警告信号を、例えば、医用画像処理装置１００または治療システム１が備える不図示の警告部に出力するようにしてもよい。これにより、不図示の警告部が、患者Ｐの位置合わせの計算に失敗している可能性があることを、医師などの放射線治療の実施者、つまり、治療システム１の利用者に通知することができる。

【0098】

レジストレーション部１２４は、上述したように計算した移動量ΔＶ、つまり、第１画像と第２画像との間の位置および姿勢のずれ量を、上式（５）におけるそれぞれの自由度ごとに計算する。そして、レジストレーション部１２４は、計算したそれぞれの自由度ごとのずれ量に基づいて、寝台１２の移動量（並進量および回転量）を決定する。このとき、レジストレーション部１２４は、例えば、第１画像から近似画像を計算する際に移動した移動量ΔＶをそれぞれの自由度ごとに合計する。そして、レジストレーション部１２４は、現在の患者Ｐの位置を、合計した移動量だけ移動させるような寝台１２の移動量を、それぞれの自由度ごとに決定する。そして、レジストレーション部１２４は、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。

【0099】

このような処理によって、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像計算部１２２が、第１画像から近似画像を計算し、レジストレーション部１２４が、近似画像と第２画像とに基づいて、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量を計算する。つまり、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像と第２画像とに基づいて、治療ビームＢの照射方向（経路）のずれを判定する。医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像の計算とずれ量の計算とを繰り返す。そして、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像と第２画像との計算したずれ量が所定の閾値以下になると、これまで計算したずれ量の総和に基づいて、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるために寝台１２を移動させる移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。言い換えれば、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、治療計画段階において計画したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができるように、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定して移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、医用画像処理装置１００の移動量計算処理によって決定された寝台１２の移動量に応じて実際に患者Ｐを移動させて、治療計画において計画したエネルギー量の治療ビームＢを腫瘍に照射することができ、計画通りに放射線治療を行うことができる。

【0100】

上述したように、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像計算部１２２が、寝台制御部１４が寝台１２の移動方向を制御することができる自由度に対応したベクトル（上式（５）参照）に基づいて、第１画像を微少な移動量ΔＶだけ移動（並進および回転）させた近似画像を計算する。そして、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、レジストレーション部１２４が、近似画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算する。このため、医用画像処理装置１００では、従来のように第１画像と第２画像とをそのまま用いて患者Ｐの位置合わせを行うよりも、三次元のＣＴ画像同士の画像照合による患者Ｐの位置合わせを、より高速に行うことができる。しかも、医用画像処理装置１００において照合に用いる近似画像は、第１画像を微少な移動量ΔＶだけ移動させたものであり、患者Ｐの位置合わせの精度は、移動量ΔＶに応じた高い精度となる。

【0101】

医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像の計算とずれ量の計算とを繰り返す際に、第１画像を移動（並進および回転）させた新たな近似画像を計算する。言い換えれば、医用画像処理装置１００の移動量計算処理では、近似画像とずれ量の計算との繰り返しにおいて、近似画像を作り直す。このため、医用画像処理装置１００または医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、近似画像を計算する元の画像（ここでは、第１画像）の画像サイズを、ずれ量を計算する基準の画像（ここでは、第２画像）よりも小さくした方が、繰り返し行う近似画像の計算の負荷を少なくする、つまり、近似画像の計算時間を短縮することができる。

【0102】

上述したように、医用画像処理装置１００では、第１画像取得部１０２が、治療前に撮影された患者Ｐの第１画像と、その第１画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１０４が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２画像と、その第２画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。医用画像処理装置１００では、方向取得部１０６が、治療室内における方向に関する情報を取得する。そして、医用画像処理装置１００では、移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２が、第１画像と、第１画像の位置および姿勢を表すパラメータと、方向情報とに基づいて、第１画像を変換（近似）した近似画像を計算する。さらに、医用画像処理装置１００では、移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４が、近似画像と、第２画像と、第２画像の位置および姿勢を表すパラメータとに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算する。そして、医用画像処理装置１００では、レジストレーション部１２４が、計算したずれ量が第２画像に写された現在の患者Ｐの体位と、第１画像に写された治療計画段階の患者Ｐの体位に合っている判定した場合に、計算したずれ量に基づいて寝台１２の移動量、つまり、最終的な患者Ｐの移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、寝台制御部１４が、移動量信号に基づいて寝台１２を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１では、治療計画段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。

【0103】

上記説明したように、医用画像処理装置１００は、患者Ｐの体内を撮影した三次元の第１画像を取得する第１画像取得部１０２と、第１画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の三次元の第２画像を取得する第２画像取得部１０４と、治療室における患者Ｐへの治療ビームＢの照射方向に関する方向情報を取得する方向取得部１０６と、第１画像に設定された治療ビームＢの経路と照射方向に関する方向情報とに基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に合わせるために移動させる第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する移動量計算部１２０と、を備える。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像取得部１０２が取得した第１画像と、第２画像取得部１０４が取得した第２画像と、方向取得部１０６が取得した方向情報とに基づいて、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量を計算し、現在の患者Ｐの位置を治療計画段階において第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を決定することができる。

【0104】

上記説明したように、移動量計算部１２０は、治療ビームＢの経路と照射方向に関する方向情報とに基づいて、第１画像を患者Ｐの体位が変化する自由度ごとに所定幅（例えば、微少な移動量）ずらして生成（変換（近似））される近似画像を計算する近似画像計算部１２２と、近似画像を用いて第１画像と第２画像とのずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて移動量を決定し、決定した移動量を表す移動量信号を出力するレジストレーション部１２４と、を備えてもよい。上記説明したように、移動量計算部１２０は、治療ビームＢの経路と照射方向に関する方向情報とに基づいて、第１画像を平面に写像した二次元の近似画像を計算する近似画像計算部１２２と、近似画像を用いて第１画像と第２画像とのずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて移動量を決定し、決定した移動量を表す移動量信号を出力するレジストレーション部１２４と、を備えてもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、第１画像を近似した近似画像を計算し、近似画像（言い換えれば、第１画像）と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて、第２画像に写された現在の患者Ｐの体位を第１画像に写された治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定して、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を出力することができる。

【0105】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、所定の三次元空間（部屋座標系）内に第１画像と第２画像とのそれぞれを仮想的に配置し、第１画像と第２画像とのそれぞれにおいて空間的に同じ位置ｉでの画素値の差分が小さくなるように寝台１２の移動量を計算する計算方法について説明した。しかしながら、この計算方法では、第１画像と第２画像とのそれぞれにおける画素値の差分は小さくなるものの、必ずしも、放射線治療において重要な治療計画において立案者（医師など）が指定した腫瘍に対する治療ビームＢの線量分布まで一致するように計算されるとは限らない。放射線（ここでは、治療ビームＢ）は、物質を通過する際にエネルギーを失うため、治療計画ではＣＴ画像を用いて仮想的に照射した放射線のエネルギー損失量を計算することによって、放射線の照射方法を定めることが行われる。このことを考えると、治療段階において患者Ｐの位置を合わせる際には、照射する治療ビームＢが通過する経路上に存在する患者Ｐの体内の組織も一致していることが重要になる。そこで、第２の実施形態では、照射する治療ビームＢによって患者Ｐの体内の腫瘍に与えるエネルギーが治療計画段階において計画したエネルギーにより近くなるように、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定するための構成および計算方法を提案する。

【0106】

第２の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成は、図１に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成において、医用画像処理装置１００が第２の実施形態の医用画像処理装置２００に代わった構成である。以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システムを、「治療システム２」という。

【0107】

以下の説明においては、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0108】

医用画像処理装置２００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、ＣＴ撮影装置１６により出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせるための処理を行い、治療ビーム照射門１８から照射する治療ビームＢの照射方向を治療計画段階において設定した方向に合わせるために寝台１２を移動させる移動量信号を寝台制御部１４に出力する。医用画像処理装置２００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００よりも、照射する治療ビームＢによって患者Ｐの体内の腫瘍に与えるエネルギーが治療計画段階において計画したエネルギーに近くなるような寝台１２の移動量を決定することができる。

【0109】

以下、治療システム２を構成する医用画像処理装置２００の構成について説明する。図４は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置２００は、例えば、第１画像取得部１０２と、第２画像取得部１０４と、方向取得部１０６と、移動量計算部２２０と、を備える。移動量計算部２２０は、例えば、積分画像計算部２２１と、近似画像計算部２２２と、レジストレーション部１２４と、を備える。積分画像計算部２２１は、例えば、第１積分画像計算部２２１－１と、第２積分画像計算部２２１－２と、を備える。

【0110】

積分画像計算部２２１は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像に対応する積分画像（以下、「第１積分画像」という）と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像に対応する積分画像（以下、「第２積分画像」という）とのそれぞれを計算する。積分画像計算部２２１は、第１積分画像を近似画像計算部２２２に、第２積分画像をレジストレーション部１２４に、それぞれ出力する。積分画像は、画像内において治療ビームＢの照射経路に沿って、画素値を積分した画像である。

【0111】

第１積分画像計算部２２１－１は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像と、第１画像の位置および姿勢を表すパラメータと、方向取得部１０６により出力された方向情報とに基づいて、第１画像内を治療ビームＢが通過する経路上に存在する画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分画像を計算する。第１積分画像計算部２２１－１は、計算した第１積分画像を近似画像計算部２２２に出力する。このとき、第１積分画像計算部２２１－１は、第１画像の位置および姿勢を表すパラメータも、第１積分画像とともに近似画像計算部２２２に出力してもよい。

【0112】

第２積分画像計算部２２１－２は、第２画像取得部１０４により出力された第２画像と、第２画像の位置および姿勢を表すパラメータと、方向取得部１０６により出力された方向情報とに基づいて、第２画像内を治療ビームＢが通過する経路上に存在する画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第２積分画像を計算する。第２積分画像計算部２２１－２は、計算した第２積分画像をレジストレーション部１２４に出力する。このとき、第２積分画像計算部２２１－２は、第２画像の位置および姿勢を表すパラメータも、第２積分画像とともにレジストレーション部１２４に出力してもよい。

【0113】

近似画像計算部２２２は、積分画像計算部２２１が備える第１積分画像計算部２２１－１により出力された第１積分画像に基づいて、第１画像を変換（近似）した近似画像を計算する。近似画像計算部２２２は、計算した近似画像をレジストレーション部１２４に出力する。近似画像計算部２２２における近似画像の計算方法は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００内の移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２における近似画像の計算方法と同様に考えることができる。

【0114】

ここで、積分画像計算部２２１による積分画像の計算方法の概略について、第１画像に対応する第１積分画像を計算する第１積分画像計算部２２１－１を例として説明する。第１積分画像計算部２２１－１による第１積分画像の計算では、まず、第１画像取得部１０２により出力された第１画像に含まれる画素の中から、治療ビームＢが通過する経路上に位置する画素を抽出する。治療ビームＢが通過する経路は、方向取得部１０６により出力された方向情報に含まれる治療ビームＢの照射方向に基づいて、治療ビーム照射門１８から照射された治療ビームＢが患者Ｐを通過する経路を、部屋座標系の三次元の座標として得ることができる。治療ビームＢが通過する経路は、部屋座標系の三次元の座標で表される治療ビーム照射門１８の位置を起点とした三次元のベクトルとして得てもよい。

【0115】

以下、治療ビーム照射門１８から照射する治療ビームＢの照射方向について説明する。以下の説明においては、治療ビームＢの経路が三次元のベクトルであるものとする。図５は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２における放射線（治療ビームＢ）の出射と放射線（治療ビームＢ）の照射対象（患者Ｐの体内に存在する腫瘍）との関係の一例を説明する図である。図５には、治療ビーム照射門１８から照射した治療ビームＢが照射対象である患者Ｐの体内に存在する腫瘍の領域（範囲）に到達するまでの経路の一例を示している。図５は、治療ビーム照射門１８から治療ビームＢを出射する構成である場合の一例である。

【0116】

治療ビーム照射門１８が治療ビームＢを出射する構成である場合、治療ビーム照射門１８は、図５に示したように、平面状の出射口を持っている。治療ビーム照射門１８から出射された治療ビームＢは、コリメータ１８－１を経由して照射対象の腫瘍に到達する。つまり、治療ビーム照射門１８から出射された治療ビームＢの内、コリメータ１８－１を通過した治療ビームＢ’のみが、照射対象の腫瘍に到達する。コリメータ１８－１は、不要な治療ビームＢ”を遮断するための金属製の器具である。コリメータ１８－１は、治療ビームＢが患者Ｐの体内に存在する腫瘍以外の領域に照射されないようにするため、例えば、照射対象の腫瘍の形状に合わせて治療ビームＢが通過する領域が調整される。コリメータ１８－１は、例えば、不要な治療ビームＢ”を遮断する領域を機械的に変化させることができるマルチリーフコリメータなどであってもよい。図５には、治療ビームＢの内、コリメータ１８－１を通過した治療ビームＢ’が、第１画像内の照射対象の腫瘍に照射される場合の一例を模式的に示している。この場合、治療ビームＢ’の経路における起点は、治療ビーム照射門１８の平面状の出射口の範囲内に位置する治療ビームＢ’の出射点の位置である。治療ビーム照射門１８の三次元の位置は、例えば、出射口の平面の中心の位置（座標）である。

【0117】

方向取得部１０６は、治療ビームＢ’の照射方向を治療ビームＢの照射方向を表す情報として含む方向情報を、第１積分画像計算部２２１－１に出力する。第１積分画像計算部２２１－１は、治療ビームＢ’が第１画像内の照射対象の腫瘍まで到達する経路を、所定の三次元空間内に照射される治療ビームＢ’の経路とする。ここで、照射対象の腫瘍位置を部屋座標系での位置ｉによって表し、その位置に到達する治療ビームＢ’の経路ｂ（ｉ）は、三次元ベクトルの集合によって、下式（１８）のように、離散的に表すことができる。

【0118】

【数18】

【0119】

それぞれの経路の起点、つまり、三次元のベクトルｂ（ｉ）の起点は、それぞれの経路ｂ（ｉ）で照射対象の腫瘍まで到達する治療ビームＢ’の出射点の位置である。この起点の三次元位置をＳで表す。また、Ωは第１の実施形態における上式（９）の定義と同様に、照射対象の腫瘍位置、つまり、ＰＴＶやＧＴＶの部屋座標系での位置の集合である。

【0120】

図６は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を備えた治療システム２における放射線（治療ビームＢ）の出射と放射線（治療ビームＢ）の照射対象（患者Ｐの体内に存在する腫瘍）との関係の別の一例を説明する図である。図６にも、治療ビーム照射門１８から照射した治療ビームＢが照射対象である患者Ｐの体内に存在する腫瘍の領域（範囲）に到達するまでの経路の一例を示している。図６は、治療ビーム照射門１８が、出射した治療ビームＢを走査する構成である場合の一例である。この構成の場合、治療ビーム照射門１８は、図６に示したように、コリメータ１８－１を備えず、１つの出射口を持っている。治療ビーム照射門１８の１つの出射口から出射された治療ビームＢは、例えば、磁石などによって方向が曲げられることにより、照射対象の腫瘍の全体の領域を塗りつぶす（スキャンする）ように走査されて、照射対象の腫瘍に照射される。図６には、治療ビームＢの照射方向が走査されて、第１画像内の照射対象の腫瘍に照射される場合の一例を模式的に示している。この場合、走査された治療ビームＢのそれぞれの経路における起点は、治療ビーム照射門１８の出射口の位置である。治療ビーム照射門１８の三次元の位置は、１つの出射口の位置（座標）である。この場合の部屋座標系のある位置ｉに到達する治療ビームＢの経路ｂ（ｉ）は、上式（１８）と同様に、離散的に表すことができる。

【0121】

方向取得部１０６は、治療ビームＢが走査される照射方向を治療ビームＢの照射方向を表す情報として含む方向情報を、第１積分画像計算部２２１－１に出力する。第１積分画像計算部２２１－１は、走査された治療ビームＢが第１画像内の照射対象の腫瘍の位置を表す部屋座標系の座標ｉまで到達する経路ｂ（ｉ）を、所定の三次元空間内に照射される治療ビームＢの経路とする。この場合の治療ビームＢの経路も、三次元ベクトルの集合によって、上式（１８）のように、離散的に表すことができる。それぞれの経路の起点、つまり、三次元のベクトルｂ（ｉ）の起点は、治療ビーム照射門１８の出射口の位置である。

【0122】

（積分画像の生成方法）
次に、積分画像計算部２２１がそれぞれの積分画像を計算する方法について説明する。以下の説明においては、所定の三次元空間（部屋座標系）のある１点の位置ｉを点ｉと表す。そして、所定の三次元空間内に仮想的に配置した第１画像に含まれる点ｉに対応する三次元の画素の画素値をＩ_ｉ（Ｖ）と表す。同様に、所定の三次元空間内に仮想的に配置した第２画像に含まれる点ｉに対応する三次元の画素の画素値をＴ_ｉ（Ｖ）と表す。第１画像または第２画像内に点ｉに対応する画素がない場合の画素値は“０”とする。Ｖは、所定の三次元空間内における第１画像または第２画像の位置および姿勢を表すベクトルＶのパラメータである。

【0123】

治療ビームＢにおける治療ビーム照射門１８の出射口の位置、すなわち、起点Ｓの三次元ベクトル０から点ｉまでのベクトルは下式（１９）で表すことができる。

【0124】

【数19】

【0125】

この場合、第１積分画像計算部２２１－１が第１画像において点ｉまでの治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれの画素の画素値を積算した第１積分画像に含まれる画素の画素値（以下、「積分画素値」という）数式（２０）は、下式（２１）によって計算することができる。

【0126】

【数20】

【0127】

【数21】

【0128】

同様に、第２積分画像計算部２２１－２が第２画像において点ｉまでの治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれの画素の画素値を積算した第２積分画像に含まれる画素の積分画素値数式（２２）は、下式（２３）によって計算することができる。

【0129】

【数22】

【0130】

【数23】

【0131】

上式（２１）および上式（２３）において、ｔは媒介変数であり、ｆ（ｘ）はＣＴ画像の画素値（ＣＴ値）を変換する関数である。関数ｆ（ｘ）は、例えば、放射線のエネルギー損失量を水等価厚に変換する変換テーブルに従った関数である。上述したように、放射線は、物質を通過する際にエネルギーを失う。このとき、放射線が失うエネルギー量は、ＣＴ画像のＣＴ値に応じたエネルギー量である。つまり、放射線のエネルギー損失量は均一ではなく、例えば、骨や脂肪など、患者Ｐの体内の組織によって異なる。水等価厚は、組織（物質）ごとに異なる放射線のエネルギー損失量を、同じ物質である水の厚みとして表した値であり、ＣＴ値に基づいて換算することができる。例えば、ＣＴ値が骨を表す値である場合には、放射線が骨を通過する際のエネルギー損失量は多いため、水等価厚は大きな値となる。例えば、ＣＴ値が脂肪を表す値である場合には、放射線が脂肪を通過する際のエネルギー損失量は少ないため、水等価厚は小さな値となる。例えば、ＣＴ値が空気を表す値である場合には、放射線が空気を通過する際のエネルギー損失量はないため、水等価厚は“０”となる。ＣＴ画像に含まれるそれぞれのＣＴ値を水等価厚に変換することによって、治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれの画素によるエネルギー損失量を、同じ基準で表すことができる。ＣＴ値を水等価厚に変換する変換式としては、例えば、実験的に求めた非線形の換算データに基づいた回帰式を用いる。実験的に求めた非線形の換算データに関しては、種々の文献が発表されている。関数ｆ（ｘ）は、例えば、恒等写像をするための関数であってもよい。

【0132】

第１積分画像計算部２２１－１は、第１画像に対応する積分画素値数式（２０）の第１積分画像を、レジストレーション部１２４に出力する。第２積分画像計算部２２１－２は、第２画像に対応する積分画素値数式（２２）の第２積分画像を、レジストレーション部１２４に出力する。

【0133】

これにより、レジストレーション部１２４は、第１の実施形態において示した上式（１０）と同様の考え方に基づいた下式（２４）で表されるコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いて、第１画像と第２画像との間の位置および姿勢のずれ量である移動量ΔＶを計算する。

【0134】

【数24】

【0135】

そして、レジストレーション部１２４は、上式（２４）のコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いて計算した移動量ΔＶに基づいて、寝台１２の移動量（並進量および回転量）を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。

【0136】

医用画像処理装置２００における移動量計算処理は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における移動量計算処理において、積分画像計算部２２１による処理を追加すればよい。より具体的には、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００の移動量計算処理において、ステップＳ１０４の前に、積分画像計算部２２１においてそれぞれの積分画像を計算する処理を追加すればよい。従って、医用画像処理装置２００における移動量計算処理の流れに関する詳細な説明は省略する。

【0137】

このような構成および動作によって、医用画像処理装置２００は、移動量計算処理において、第１画像から第１積分画像を、第２画像から第２積分画像をそれぞれ計算する。そして、医用画像処理装置２００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、近似画像計算部２２２が、第１積分画像から近似画像を計算し、レジストレーション部１２４が、近似画像と第２積分画像とに基づいて、治療ビームＢの照射方向（経路）のずれ、つまり、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量の計算をする。医用画像処理装置２００の移動量計算処理でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の移動量計算処理と同様に、近似画像の計算とずれ量の計算とを繰り返し、近似画像と第２積分画像とのずれ量が所定の閾値以下になったときのずれ量に基づいて寝台１２を移動させる移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、医用画像処理装置２００の移動量計算処理によって決定された寝台１２の移動量に応じて実際に患者Ｐを移動させて、治療計画において計画したエネルギー量の治療ビームＢを腫瘍に照射することができ、計画通りに放射線治療を行うことができる。

【0138】

しかも、医用画像処理装置２００では、積分画像計算部２２１が、予め定めた非線形変換（実験的に求めた非線形の換算データ）によって第１画像に対応する第１積分画像と、第２画像に対応する第２積分画像とを計算する。これにより、医用画像処理装置２００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００において懸念される腫瘍に対する治療ビームＢの線量分布まで一致させて、寝台１２の移動量を決定することができる。つまり、医用画像処理装置２００では、放射線治療において重要となる、腫瘍に照射する治療ビームＢが通過する経路上に存在する患者Ｐの体内の組織も一致している状態で、寝台１２の移動量を決定することができる。

【0139】

ただし、医用画像処理装置２００では、移動量計算処理においてずれ量の計算をする近似画像は、第１積分画像に基づくものである。このため、レジストレーション部１２４が近似画像とずれ量の計算（つまり、移動量ΔＶの計算）をして第１積分画像のベクトルＶ_１を更新した際には、新たな近似画像を計算する（作り直す）のに伴って、第１積分画像計算部２２１－１も新たな第１積分画像を計算する（作り直す）必要がある。つまり、第１積分画像計算部２２１－１は、第１画像内を治療ビームＢが通過する新たな経路上に存在する画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分画像を再度計算する必要がある。例えば、寝台１２の移動方向が六自由度の方向である場合、第１積分画像計算部２２１－１は、上式（５）で表される六次元のベクトル∇_ｉ（Ｖ）におけるそれぞれの自由度に対応する六つの経路の第１積分画像を新たに計算する必要がある。つまり、第１積分画像計算部２２１－１は、第１積分画像の計算を再度６回行う。第１積分画像計算部２２１－１における第１積分画像の再計算は、計算時間が増大してしまう要因となってしまうと考えられる。このため、医用画像処理装置２００では、第１の実施形態において上式（１０）、上式（１１）、または上式（１３）に示したコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いてずれ量の計算を行って患者Ｐの位置合わせを行った後、さらに、上式（２４）に示したコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いてずれ量の計算を行って患者Ｐの位置合わせを行うようにしてもよい。これにより、医用画像処理装置２００では、移動量計算処理において近似画像の計算とずれ量の計算とを繰り返す際に、第１積分画像を再度計算することが必要となる回数を削減し、移動量計算処理に要する全体の計算時間を短縮することができる。

【0140】

上述したように、医用画像処理装置２００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、第１画像取得部１０２が、治療前に撮影された患者Ｐの第１画像と、その第１画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１０４が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２画像と、その第２画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。さらに、医用画像処理装置２００でも、方向取得部１０６が、治療室内における方向に関する情報を取得する。そして、医用画像処理装置２００では、移動量計算部２２０が備える積分画像計算部２２１が、第１画像と第２画像とのそれぞれに対応する積分画像を計算し、近似画像計算部２２２が、第１積分画像に基づいて、第１画像を変換（近似）した近似画像を計算する。その後、医用画像処理装置２００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、レジストレーション部１２４が、近似画像と第２画像に対応する第２積分画像とに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を計算し、計算したずれ量に基づいて寝台１２の移動量、つまり、最終的な患者Ｐの移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、寝台制御部１４が、移動量信号に基づいて寝台１２を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、治療計画段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。しかも、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、腫瘍に照射する治療ビームＢが通過する経路上に存在する患者Ｐの体内の組織も一致している状態で、寝台１２の移動量を決定することができるため、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１よりも、治療計画段階において決定したエネルギーにより近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射して、放射線治療を行うことができる。

【0141】

上記説明したように、医用画像処理装置２００において、移動量計算部２２０は、第１画像に含まれ、治療ビームＢの経路で治療ビームＢが通過する三次元の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第１積分画像と、第２画像に含まれ、照射方向から照射された治療ビームＢが通過する三次元の第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分した第２積分画像とを計算する積分画像計算部２２１、をさらに備え、近似画像計算部２２２は、第１積分画像に基づいて近似画像を計算し、レジストレーション部１２４は、第２積分画像と近似画像とのずれ量に基づいた移動量信号を出力する。これによって、医用画像処理装置２００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値を積分した第１積分画像と、第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を積分した第１積分画像とに基づいて、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量を計算し、現在の患者Ｐの位置を治療計画段階において第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を決定することができる。

【0142】

上記説明したように、積分画像計算部２２１は、治療ビームＢの経路上に位置する第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と、照射方向から照射された治療ビームＢが通過する経路上に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを、所定の非線形変換（実験的に求めた非線形の換算データ）によって変換した後に積分して、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを計算してもよい。これによって、医用画像処理装置２００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値および第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を、実験的に求めた非線形の換算データに基づいた回帰式によって変換した後に積分した第１積分画像と第２積分画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画段階において第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を決定することができる。

【0143】

上記説明したように、積分画像計算部２２１は、非線形変換（実験的に求めた非線形の換算データ）によって、治療ビームＢの経路上に位置する第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と照射方向から照射された治療ビームＢが通過する経路上に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを、治療ビームＢがそれぞれの画素（ボクセル）に到達する到達エネルギーを表す値（例えば、水等価厚）に変換してもよい。これによって、医用画像処理装置２００は、第１画像に含まれるボクセルのＣＴ値および第２画像に含まれるボクセルのＣＴ値を、例えば、水等価厚に換算した後に積分した第１積分画像と第２積分画像とに基づいて、現在の患者Ｐの位置を治療計画段階において第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を決定することができる。

【0144】

上記説明したように、積分画像計算部２２１は、治療ビームＢが照射対象の領域（腫瘍）に到達するまでの間に位置する治療ビームＢの経路上の第１画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）と、照射方向から照射された治療ビームＢが通過する経路上で照射対象の領域（腫瘍）に到達するまでの間に位置する第２画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）とのそれぞれを変換したエネルギー損失量の値（水等価厚）を積分して、第１積分画像と第２積分画像とのそれぞれを計算してもよい。これによって、医用画像処理装置２００は、第１積分画像と第２積分画像とを生成する際の処理量（演算量）を、少なくすることができる。

【0145】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。放射線治療における治療計画では、上述したように、治療計画の立案者（医師など）が、治療計画段階において撮影した第１画像（例えば、ＣＴ撮影装置１６により撮影したＣＴ画像）に対して、腫瘍（病巣）の領域と正常な組織の領域との境界、腫瘍とその周辺にある重要な臓器との境界などを指定する。つまり、治療計画では、患者Ｐごとに、照射する治療ビームＢの方向や強度などを決定するための腫瘍の位置やＯＡＲなどの情報を指定する。この治療計画における腫瘍の位置やＯＡＲなどの情報の指定には、ある程度の時間を要する。従って、治療を開始する直前の患者Ｐの第２画像に対しては、一般的に、治療計画段階のような腫瘍の位置やＯＡＲなどの情報を入力することは行われない。このため、従来の放射線治療では、治療を開始する直前の患者Ｐの体内に存在する腫瘍の位置は、治療計画のときと同じ位置であると仮定して、治療を行っていた。このため、従来の放射線治療では、治療中に起こり得る可能性が高い腫瘍の位置の経時変化への対応は容易ではなかった。そこで、第３の実施形態では、治療計画において第１画像に対して指定した腫瘍の画像パターンと類似する箇所を、治療を開始する直前の患者Ｐの第２画像に対して同定することにより、腫瘍が存在する局所の部分に注目し、現在の患者Ｐの体位を治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量の決定を、腫瘍の位置の経時変化に対応させるための構成および計算方法を提案する。

【0146】

第３の実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムの構成は、図１に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成において、医用画像処理装置１００が第３の実施形態の医用画像処理装置３００に代わった構成である。以下の説明においては、医用画像処理装置３００を備えた治療システムを、「治療システム３」という。

【0147】

以下の説明においては、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３の構成要素において、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0148】

医用画像処理装置３００は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、ＣＴ撮影装置１６により出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせるための処理を行い、治療ビーム照射門１８から照射する治療ビームＢの照射方向を治療計画段階において設定した方向に合わせるために寝台１２を移動させる移動量信号を寝台制御部１４に出力する。医用画像処理装置３００では、患者Ｐの体内の腫瘍が存在する局所の部分に注目して、照射する治療ビームＢによって患者Ｐの体内の腫瘍に与えるエネルギーが治療計画段階において計画したエネルギーに近くなるような寝台１２の移動量を決定することができる。

【0149】

以下、治療システム３を構成する医用画像処理装置３００の構成について説明する。図７は、第３の実施形態の医用画像処理装置３００の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置３００は、第１画像取得部１０２と、第２画像取得部１０４と、方向取得部１０６と、領域取得部３０８と、移動量計算部３２０と、を備える。移動量計算部３２０は、近似画像計算部１２２と、動き推定部３２３と、レジストレーション部３２４と、を備える。

【0150】

領域取得部３０８は、治療計画段階において患者Ｐの第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域の情報を取得する。領域取得部３０８は、例えば、腫瘍の位置や、ＰＴＶ、ＯＡＲなどの領域の情報を、腫瘍に関する領域の情報（以下、「領域情報」という）として取得する。領域取得部３０８が領域情報を取得する画像は、第１画像に限らず、治療計画段階において腫瘍に関する領域が指定された画像であれば、例えば、第２画像や、以前の放射線治療の際に撮影された画像において推定された腫瘍に関する領域が含まれる画像であってもよい。領域取得部３０８は、取得した領域情報を移動量計算部３２０、より具体的には、動き推定部３２３に出力する。

【0151】

動き推定部３２３は、第１画像取得部１０２により出力された第１画像と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像と、領域取得部３０８により出力された領域情報とに基づいて、第１画像に含まれる腫瘍や、ＰＴＶ、ＯＡＲなどの領域を第２画像にコピーする。動き推定部３２３は、第２画像にコピーした腫瘍などの領域に基づいて、第２画像内での腫瘍の位置などの変化（動き）を推定した動きモデルを生成する。動き推定部３２３は、生成した動きモデルをレジストレーション部３２４に出力する。

【0152】

レジストレーション部３２４は、近似画像計算部１２２により出力された第１画像の近似画像と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像と、動き推定部３２３により出力された動きモデルとに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を腫瘍の動きを含めて計算する。レジストレーション部３２４は、計算したずれ量に基づいて、第２画像に写された現在の患者Ｐの体位を第１画像に写された治療計画段階の患者Ｐの体位に合わせるための寝台１２の移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。

【0153】

（動きモデルの推定方法）
次に、動き推定部３２３が動きモデルを推定する方法について説明する。以下の説明においては、領域取得部３０８により出力された領域情報が表す第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域に基づいて、第２画像内に存在する腫瘍の位置などの動きを特定するための動きモデルを推定する推定方法について説明する。

【0154】

動き推定部３２３における動きモデルの推定では、第１画像に対して指定された腫瘍の領域内の画像と類似している第２画像内の領域の動きを求める。その方法として動き推定部３２３は、例えば、テンプレートマッチングの技術を用いる。より具体的には、動き推定部３２３は、第１画像に対して指定された腫瘍の領域を表す画像をテンプレートとし、第２画像に対してテンプレートマッチングを行うことによって、最も類似した画像の位置を第２画像内の腫瘍の位置として探索する。そして、動き推定部３２３は、探索した第２画像内の腫瘍の位置の動きベクトルを求め、求めた全ての動きベクトルを動きモデルとする。動き推定部３２３は、テンプレートとした腫瘍の領域を複数の小さな領域（以下、「小領域」という）に分割し、分割したそれぞれの小領域を表す画像をそれぞれのテンプレートとしてもよい。この場合、動き推定部３２３は、それぞれの小領域のテンプレートごとにテンプレートマッチングを行って、最も類似した第２画像内の腫瘍の位置を、それぞれの小領域ごとに探索する。そして、動き推定部３２３は、探索したそれぞれの小領域ごとに対応する第２画像内の腫瘍の位置の動きベクトルを求め、それぞれ求めた全ての動きベクトルを動きモデルとする。動き推定部３２３は、求めた動きベクトルの平均ベクトルや、メディアンベクトルなどを、動きモデルとしてもよい。

【0155】

動き推定部３２３は、第１画像に対して指定された腫瘍の領域内の画素値の分布と類似している第２画像内の領域の動きを求めてもよい。その方法として動き推定部３２３は、例えば、画素値のヒストグラムが類似する位置を、ミーンシフト（Mean Shift）やメドイドシフト（Medoid Shift）などで探索して物体を追跡する技術を利用してもよい。このとき、動き推定部３２３は、第１画像に対して指定された腫瘍の領域内の全ての画素値を用いて求めた画素値のヒストグラムの分布を利用して、動きモデルを生成する。動き推定部３２３は、第１画像に対して指定された腫瘍の領域を複数の小領域に分割し、分割したそれぞれの小領域ごとに、領域内の画素値を用いて求めた画素値のヒストグラムの分布を利用して、それぞれの小領域に対応する動きモデルを生成してもよい。この場合、動き推定部３２３は、それぞれの小領域に対応する複数の動きモデルをまとめて動きモデル群としてもよいし、動きモデル群の平均ベクトルや、メディアンベクトルなどを、動きモデルとしてもよい。

【0156】

動き推定部３２３は、このようにして生成した動きモデルを、レジストレーション部３２４に出力する。

【0157】

これにより、レジストレーション部３２４は、上述したように第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を腫瘍の動きを含めて計算する。このとき、レジストレーション部３２４は、下式（２５）で表されるコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いて、第１画像と第２画像との間の位置および姿勢のずれ量である移動量ΔＶを、腫瘍の動きを含めて計算する。

【0158】

【数25】

【0159】

上式（２５）において、Ωは、領域取得部３０８が取得した、第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域内の位置の集合である。数式（２６）は、第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域を動きモデルによって変換した位置の関数である。動きモデルが、例えば、第２画像内の腫瘍の位置の全ての動きベクトルの平均ベクトルの一つをモデル化した動きモデルである場合、関数数式（２６）は、腫瘍の位置が平行移動していることを表す。

【0160】

【数26】

【0161】

そして、レジストレーション部３２４は、上式（２５）のコスト関数Ｅ（ΔＶ，Ω）を用いて計算した移動量ΔＶに基づいて、寝台１２の移動量（並進量および回転量）を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。

【0162】

医用画像処理装置３００における移動量計算処理は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における移動量計算処理において、領域取得部３０８による処理と、動き推定部３２３による処理とを追加すればよい。より具体的には、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００の移動量計算処理において、例えば、ステップＳ１０２の後に、領域取得部３０８において第１画像に対して指定された腫瘍の領域情報を取得する処理を追加し、ステップＳ１０６の前に、動き推定部３２３において第２画像内での腫瘍の位置などの動きを推定して動きモデルを生成する処理を追加すればよい。従って、医用画像処理装置３００における移動量計算処理の流れに関する詳細な説明は省略する。

【0163】

このような構成および動作によって、医用画像処理装置３００は、移動量計算処理において、第１画像に対して指定された腫瘍の領域情報を取得し、取得した領域情報に基づいて腫瘍の領域を第２画像にコピーして、第２画像内での腫瘍の位置などの変化（動き）を推定した動きモデルを生成する。そして、医用画像処理装置３００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、近似画像計算部１２２が、第１画像から近似画像を計算する。その後、レジストレーション部３２４が、近似画像と、第２画像と、動きモデルに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量、つまり、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量を、腫瘍の動きを含めて計算する。医用画像処理装置３００の移動量計算処理でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の移動量計算処理と同様に、近似画像の計算とずれ量の計算とを繰り返し、近似画像と第２画像とのずれ量が所定の閾値以下になったときのずれ量に基づいて寝台１２を移動させる移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、医用画像処理装置３００の移動量計算処理によって決定された寝台１２の移動量に応じて実際に患者Ｐを移動させて、治療計画において計画したエネルギー量の治療ビームＢを腫瘍に照射することができ、計画通りに放射線治療を行うことができる。

【0164】

しかも、医用画像処理装置３００では、領域取得部３０８と、動き推定部３２３と、レジストレーション部３２４との構成によって、治療計画段階において患者Ｐの第１画像に対して指定された腫瘍が存在する局所の部分に注目して、患者Ｐの現在の体位と治療計画段階の患者Ｐの体位とのずれ量を、腫瘍の動きを含めて計算する。これにより、医用画像処理装置３００では、放射線治療の治療中に起こり得る可能性が高い腫瘍の位置の経時変化に対応した患者Ｐの位置合わせを行うことができる。

【0165】

上述したように、医用画像処理装置３００でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００と同様に、第１画像取得部１０２が、治療前に撮影された患者Ｐの第１画像と、その第１画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１０４が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２画像と、その第２画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。さらに、医用画像処理装置３００でも、方向取得部１０６が、治療室内における方向に関する情報を取得する。そして、医用画像処理装置３００でも、移動量計算部３２０が備える近似画像計算部１２２が、第１画像を変換（近似）した近似画像を計算する。さらに、医用画像処理装置３００では、領域取得部３０８が、治療計画段階において患者Ｐの第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域の領域情報を取得し、移動量計算部３２０が備える動き推定部３２３が、第２画像内での腫瘍の位置などの変化（動き）を推定した動きモデルを生成する。その後、医用画像処理装置３００では、移動量計算部３２０が備えるレジストレーション部３２４が、近似画像と、第２画像と、動きモデルとに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を腫瘍の動きを含めて計算し、計算したずれ量に基づいて寝台１２の移動量、つまり、最終的な患者Ｐの移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、寝台制御部１４が、移動量信号に基づいて寝台１２を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、治療計画段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。しかも、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、患者Ｐの体内の腫瘍の動きを含めて、寝台１２の移動量を決定することができるため、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１よりも、治療計画段階において決定したエネルギーにより近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射して、放射線治療を行うことができる。

【0166】

医用画像処理装置３００では、図２に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００の構成に、腫瘍の動きの推定に関連する構成要素を追加または取り替えた構成を示した。より具体的には、医用画像処理装置３００では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に領域取得部３０８を追加し、医用画像処理装置１００が備える移動量計算部１２０に動き推定部３２３を追加し、レジストレーション部１２４をレジストレーション部３２４に取り替えた構成を示した。この腫瘍の動きの推定に関連する構成要素の変更は、図４に示した第２の実施形態の医用画像処理装置２００の構成に対しても同様に行うことができる。この場合の構成、動作、処理、および計算方法は、上述した医用画像処理装置３００の構成、動作、処理、および計算方法と等価なものになるように構成すればよい。従って、第２の実施形態の医用画像処理装置２００を腫瘍の動きを推定する構成にした場合の構成、動作、処理、および計算方法に関する詳細な説明は省略する。

【0167】

上述したように、医用画像処理装置３００では、領域取得部３０８が、治療計画段階において患者Ｐの第１画像に対して指定された腫瘍に関する領域の領域情報を取得し、移動量計算部３２０が備える動き推定部３２３が、第２画像内での腫瘍の位置などの変化（動き）を推定した動きモデルを生成する。その後、医用画像処理装置３００では、移動量計算部３２０が備えるレジストレーション部３２４が、近似画像と、第２画像と、動きモデルとに基づいて、第１画像と第２画像との位置および姿勢のずれ量を腫瘍の動きを含めて計算し、計算したずれ量に基づいて寝台１２の移動量、つまり、最終的な患者Ｐの移動量を決定し、決定した寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、寝台制御部１４が、移動量信号に基づいて寝台１２を移動させることによって、患者Ｐの位置が実際に移動される。これにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、治療計画段階において決定したエネルギーに近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射することができる状態に現在の患者Ｐの位置を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。しかも、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３では、患者Ｐの体内の腫瘍の動きを含めて、寝台１２の移動量を決定することができるため、第１の実施形態の医用画像処理装置１００を備えた治療システム１よりも、治療計画段階において決定したエネルギーにより近いエネルギー量の治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射して、放射線治療を行うことができる。

【0168】

上記説明したように、医用画像処理装置３００において、患者Ｐに対する治療計画の情報に基づいて、患者Ｐの体内の腫瘍の領域に関する領域情報を取得する領域取得部３０８、をさらに備え、移動量計算部３２０は、第１画像、第２画像、および領域情報に基づいて、腫瘍の動きを推定する動き推定部３２３、をさらに備え、レジストレーション部３２４は、動き推定部３２３が推定した腫瘍の動きを含めたずれ量に基づいた移動量信号を出力する。これによって、医用画像処理装置３００は、第１画像と、第２画像と、方向情報と、領域情報とに基づいて、治療計画段階の患者Ｐの体位と現在の患者Ｐの体位とのずれ量を腫瘍の変化（動き）を含めて計算し、現在の患者Ｐの位置を治療計画段階において第１画像を撮影したときの位置に合わせるための移動量を決定することができる。

【0169】

上記説明したように、領域情報は、少なくとも腫瘍（病巣）の領域と、腫瘍（病巣）の周辺に位置する危険臓器（ＯＡＲ）の領域とを含んでもよい。

【0170】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第１～第３の実施形態の医用画像処理装置によって患者Ｐの位置合わせを行った後、放射線治療の実施者、つまり、治療システムの利用者である医師などは、位置合わせの結果を確認して、さらに患者Ｐの位置や姿勢を微調整することも考えられる。そこで、第４の実施形態では、医用画像処理装置によって患者Ｐの位置合わせを行った結果の確認、および患者Ｐの位置や姿勢を微調整するための構成について説明する。以下の説明においては、図２に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００を代表例として、患者Ｐの位置合わせの結果確認および微調整をする構成について説明する。以下の説明においては、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａを、「医用画像処理装置１００ａ」といい、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システムを、「治療システム１ａ」という。

【0171】

図８は、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａの概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置１００ａは、例えば、第１画像取得部１０２と、第２画像取得部１０４と、方向取得部１０６と、移動量計算部１２０と、ユーザーインターフェース部１３０と、を備える。移動量計算部１２０は、例えば、近似画像計算部１２２と、レジストレーション部１２４と、を備える。医用画像処理装置１００ａは、第１の実施形態の医用画像処理装置１００ａにユーザーインターフェース部１３０が追加された構成である。

【0172】

第２画像取得部１０４は、取得した第２画像をユーザーインターフェース部１３０にも出力する。移動量計算部１２０が備える近似画像計算部１２２は、計算した近似画像をユーザーインターフェース部１３０にも出力する。これに代えて、または加えて、第１画像取得部１０２は、取得した第１画像をユーザーインターフェース部１３０にも出力してもよい。

【0173】

ユーザーインターフェース部１３０は、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａの利用者（医師など）に患者Ｐの位置合わせを行った結果を提示する表示装置と、利用者（以下、「ユーザー」という）による様々な操作の入力を受け付ける入力装置とを備えている。ユーザーインターフェース部１３０が備える表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などである。ユーザーインターフェース部１３０は、例えば、近似画像計算部１２２により出力された近似画像（第１画像取得部１０２により出力された第１画像であってもよい）と、第２画像取得部１０４により出力された第２画像とを重畳した画像を生成し、生成した画像を患者Ｐの位置合わせを行った結果として表示装置に表示させる。

【0174】

ユーザーインターフェース部１３０が備える入力装置は、キーボードなどの入力デバイス、マウスやペン型のスタイラスなどのポインティングデバイス、ボタンやスイッチ類などの操作デバイスである。ユーザーインターフェース部１３０は、ユーザーによる入力装置の操作、より具体的には、患者Ｐの位置や姿勢の微調整の操作を受け付け、受け付けた操作が表す情報を移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４に出力する。ユーザーインターフェース部１３０が受け付ける操作は、例えば、三次元空間内の領域を指定するパラメータの設定や、コスト関数におけるパラメータの設定であってもよい。ユーザーインターフェース部１３０が受け付ける操作は、例えば、方向取得部１０６が取得する治療室内の方向を設定する操作であってもよい。この場合、ユーザーインターフェース部１３０は、受け付けた操作が表す情報を方向取得部１０６に出力する。

【0175】

ユーザーインターフェース部１３０は、入力装置として押圧センサを備え、表示装置と組み合わせたタッチパネルとして構成されてもよい。この場合、ユーザーインターフェース部１３０は、表示装置に表示している画像の上で行ったユーザーの各種のタッチ（タップやフリックなど）操作を押圧センサが検出して受け付け、受け付けたユーザーの入力操作が表す情報をレジストレーション部１２４（あるいは方向取得部１０６）に出力する。

【0176】

ここで、ユーザーインターフェース部１３０における画像の表示および操作の入力について説明する。近似画像（第１画像であってもよい）および第２画像は、三次元の画像であるため、二次元の表示を行う表示装置には直接表示させることができない。そこで、ユーザーインターフェース部１３０は、近似画像と第２画像とのそれぞれに対応する１ないし複数の断面画像を生成して表示装置に表示させる。このとき、ユーザーインターフェース部１３０は、近似画像と第２画像とのそれぞれの比較を目視にて行いやすくするために、それぞれの断面画像の差分画像を表示させる。ユーザーインターフェース部１３０は、それぞれの断面画像の差分値の大小に応じて色分けをしたカラーマップ表示をさせてもよい。ユーザーインターフェース部１３０は、ＰＴＶやＰＲＶなどの輪郭を重畳して表示させてもよい。ユーザーインターフェース部１３０は、ＰＴＶやＰＲＶごとのコスト関数の値を情報として表示させてもよい。これにより、ユーザーは、表示装置に表示された近似画像と第２画像とのそれぞれの断面画像を確認し、近似画像と第２画像とのずれの判定、つまり、患者Ｐの位置や姿勢を微調整するか否かを判断することができる。ユーザーが入力装置を操作して患者Ｐの位置や姿勢を微調整すると、ユーザーインターフェース部１３０は、入力装置によって入力された微調整の調整値を表す情報を、レジストレーション部１２４に出力する。これにより、レジストレーション部１２４は、ユーザーインターフェース部１３０により入力された調整値を反映した移動量信号を寝台制御部１４に出力する。寝台制御部１４は、移動量計算部１２０が備えるレジストレーション部１２４により出力された移動量信号に応じて、現在の患者Ｐの体位がユーザーにより微調整された体位になるように寝台１２を移動させる。

【0177】

ユーザーインターフェース部１３０が表示装置に表示させる画像の一例について説明する。図９は、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａが備えるユーザーインターフェース部１３０が表示装置に表示させる表示画面の一例を示す図である。図９には、ユーザーインターフェース部１３０が画像を表示させた表示装置の画面ＩＭの一例を示している。図９では、画面ＩＭの左右に、異なる方向（例えば、患者Ｐの左右）から見た場合の画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとを表示させている。画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれは、近似画像の断面画像ＰＩ１と第２画像の断面画像ＰＩ２とのそれぞれの断面画像を重畳した画像である。画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれには、対応する方向から見たときの腫瘍Ｆも重畳して表示させている。さらに、画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれには、断面画像ＰＩ１と断面画像ＰＩ２とがずれている箇所（つまり、患者Ｐの体表面や体内の組織の輪郭部分がずれている箇所）を色づけすることによって、患者Ｐの現在の体位と治療計画段階の患者Ｐの体位とのずれを強調している（目立たせている）。

【0178】

ユーザーは、画面ＩＭ内の画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれを見ることによって、患者Ｐの現在の体位と治療計画段階の患者Ｐの体位とのずれを容易に確認することができる。そして、ユーザーは、画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれによって、患者Ｐの現在の体位と治療計画段階の患者Ｐの体位とのずれを目視で確認しながら、入力装置に対して患者Ｐの位置や姿勢を微調整する操作をすることができる。このとき、ユーザーインターフェース部１３０は、ユーザーにより操作された微調整を仮想的に画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれに反映させた新たな画像を生成して、現在表示させている画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれを逐次更新させてもよい。つまり、ユーザーインターフェース部１３０は、ユーザーによる微調整の結果を逐次提示してもよい。これにより、ユーザーは、画像ＩＭＬと画像ＩＭＲとのそれぞれにおいて強調された（目立たせた）断面画像ＰＩ１と断面画像ＰＩ２とがずれている箇所が微調整によって解消されていく様子を逐次確認しながら、微調整の操作をすることができる。そして、ユーザーは、断面画像ＰＩ１と断面画像ＰＩ２とがずれている箇所がなくなる、あるいは許容範囲となったときに、治療ビームＢを患者Ｐの体内の腫瘍に照射して、放射線治療を行うことができる。

【0179】

医用画像処理装置１００ａにおける移動量計算処理は、ユーザーインターフェース部１３０における表示や入力があることが異なる以外は、図３に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００における移動量計算処理と同様である。従って、医用画像処理装置１００ａにおける移動量計算処理の流れに関する詳細な説明は省略する。

【0180】

このような構成および動作によって、医用画像処理装置１００ａは、治療計画段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置との位置合わせを行った結果を、ユーザーインターフェース部１３０が備える表示装置に表示させることによって、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａのユーザー（医師など）に提示する。これにより、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａのユーザーは、治療計画段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置とのずれを目視で確認し、現在のＰの体位を微調整するか否かを判断することができる。そして、ユーザーは、患者Ｐの体位を微調整すると判断した場合、表示装置に表示された患者Ｐの体位のずれを目視で確認しながら、ユーザーインターフェース部１３０を構成する入力装置を操作して、表示装置に表示された近似画像と第２画像とのそれぞれの断面画像の上で、患者Ｐの位置や姿勢を微調整する操作をすることができる。そして、医用画像処理装置１００ａは、ユーザーにより微調整された調整値を反映した最終的な移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、寝台制御部１４は、医用画像処理装置１００ａにより出力された移動量信号に応じて、現在の患者Ｐの体位がユーザーにより微調整された体位になるように寝台１２を移動させる。つまり、これにより、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａでは、患者Ｐの体位が放射線治療を行うのに適した体位となったときに、治療計画において計画したエネルギー量の治療ビームＢを腫瘍に照射することができ、計画通りに放射線治療を行うことができる。

【0181】

上述したように、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａでは、第１の実施形態の医用画像処理装置１００ａと同様に、寝台１２の移動量を表す移動量信号を寝台制御部１４に出力する。さらに、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａでは、ユーザーへの患者Ｐの位置合わせを行った結果の提示し、ユーザーによる患者Ｐの位置の微調整を受け付ける。そして、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａでは、ユーザーにより入力された微調整を反映した移動量信号を寝台制御部１４に出力する。これにより、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａでは、寝台制御部１４が、移動量信号に基づいて寝台１２を移動させることによって、患者Ｐの位置がユーザーによる微調整が反映された位置に実際に移動される。これにより、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａでは、放射線治療を行うのに適したユーザーが所望する位置に現在の患者Ｐの位置を実際に移動させて、治療計画において計画したエネルギー量の治療ビームＢを腫瘍に照射し、計画通りの放射線治療を行うことができる。

【0182】

医用画像処理装置１００ａでは、図２に示した第１の実施形態の医用画像処理装置１００の構成に、ユーザーインターフェース部１３０を備える構成を示した。しかし、ユーザーインターフェース部１３０は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に備える構成に限定されるものではなく、第２の実施形態の医用画像処理装置２００や、第３の実施形態の医用画像処理装置３００に備える構成であってもよい。さらに、ユーザーインターフェース部１３０は、医用画像処理装置の構成要素として備える構成に限定されるものではなく、治療システムが備える構成、つまり、医用画像処理装置の外部に備える構成であってもよい。このような場合の構成、動作、処理、および計算方法は、上述した医用画像処理装置１００ａの構成、動作、処理、および計算方法と等価なものになるように構成すればよい。従って、ユーザーインターフェース部１３０を備える他の医用画像処理装置、あるいは医用画像処理装置を備えた治療システムの構成、動作、処理、および計算方法に関する詳細な説明は省略する。

【0183】

上記説明したように、医用画像処理装置１００ａは、レジストレーション部１２４が計算したずれ量を確認するための画像を少なくとも表示する表示装置を備えたユーザーインターフェース部１３０、をさらに備える。これによって、医用画像処理装置１００ａは、治療計画段階の患者Ｐの位置と現在の患者Ｐの位置との位置合わせを行った結果を、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａのユーザー（医師など）に提示することができる。

【0184】

上記説明したように、医用画像処理装置１００ａにおいて、ユーザーインターフェース部１３０は、表示装置に表示された画像に基づいて設定される移動量を調整するための調整値を入力する入力装置、をさらに備え、レジストレーション部１２４は、入力装置に入力された調整値で移動量を調整した移動量信号を出力してもよい。これによって、医用画像処理装置１００ａは、医用画像処理装置１００ａを備えた治療システム１ａのユーザー（医師など）によって入力された調整値を反映した移動量信号を出力することができる。

【0185】

第２の実施形態、第３の実施形態、および第４の実施形態では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００にそれぞれの実施形態において特徴となる構成要素を追加した構成を説明した。しかし、それぞれの実施形態において特徴となる構成要素は排他的なものではなく、併存可能である。例えば、第２の実施形態の医用画像処理装置２００が備える積分画像計算部２２１と、第３の実施形態の医用画像処理装置３００が備える領域取得部３０８および動き推定部３２３と、第４の実施形態の医用画像処理装置１００ａが備えるユーザーインターフェース部１３０とは、一つの医用画像処理装置に備えられてもよい。この場合、医用画像処理装置が備えるその他の構成要素は、適宜変更することによって、それぞれの構成要素に対応する機能を実現する。

【0186】

各実施形態では、近似画像計算部１２２（あるいは、近似画像計算部２２２）が、近似画像を計算する元の画像が第１画像（あるいは、第１画像に対応する第１積分画像）である場合について説明した。言い換えれば、レジストレーション部１２４（あるいは、レジストレーション部３２４）がずれ量を計算する基準の画像が第２画像（あるいは、第２画像に対応する第２積分画像）である場合について説明した。しかし、近似画像を計算する元の画像と、ずれ量を計算する基準の画像とは、互いに入れ替えられてもよい。つまり、近似画像計算部１２２（あるいは、近似画像計算部２２２）が、第２画像（あるいは、第２画像に対応する第２積分画像）を移動（並進および回転）させた近似画像を計算し、レジストレーション部１２４（あるいは、レジストレーション部３２４）が、第１画像（あるいは、第１画像に対応する第１積分画像）を基準としてずれ量を計算してもよい。この場合の各実施形態の医用画像処理装置の構成、動作、処理、および計算方法は、上述した各実施形態の医用画像処理装置１００の構成、動作、処理、および計算方法と等価なものになるように構成すればよい。

【0187】

各実施形態では、医用画像処理装置と治療装置１０とのそれぞれが別体の装置である構成を説明した。しかし、医用画像処理装置と治療装置１０とは、別体の装置である構成に限定されるものではなく、医用画像処理装置と治療装置１０とが一体になった構成であってもよい。

【0188】

上記説明したように、例えば、医用画像処理装置１００が実行する医用画像処理方法は、コンピュータ（プロセッサなど）が、患者Ｐの体内を撮影した三次元の第１画像（例えば、ＣＴ画像）を取得し、第１画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の三次元の第２画像（例えば、ＣＴ画像）を取得し、治療室における患者Ｐへの治療ビームＢの照射方向に関する方向情報を取得し、第１画像に設定された治療ビームＢの経路と照射方向に関する方向情報とに基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に合わせるために移動させる第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する、医用画像処理方法である。

【0189】

上記説明したように、例えば、医用画像処理装置１００が実行するプログラムは、コンピュータ（プロセッサなど）に、患者Ｐの体内を撮影した三次元の第１画像（例えば、ＣＴ画像）を取得させ、第１画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の三次元の第２画像（例えば、ＣＴ画像）を取得させ、治療室における患者Ｐへの治療ビームＢの照射方向に関する方向情報を取得させ、第１画像に設定された治療ビームＢの経路と照射方向に関する方向情報とに基づいて、第２画像に写された患者Ｐの位置を第１画像に写された患者Ｐの位置に合わせるために移動させる第２画像の移動量を表す移動量信号を出力させる、プログラムである。

【0190】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、患者（Ｐ）の体内を撮影した三次元の第１画像を取得する第１画像取得部（１０２）と、第１画像とは異なる時刻に撮影された患者（Ｐ）の体内の三次元の第２画像を取得する第２画像取得部（１０４）と、治療室における患者（Ｐ）への放射線（治療ビームＢ）の照射方向に関する情報（方向情報）を取得する方向取得部（１０６）と、第１画像に設定された放射線（治療ビームＢ）の経路と照射方向に関する情報（方向情報）とに基づいて、第２画像に写された患者（Ｐ）の位置を第１画像に写された患者（Ｐ）の位置に合わせるために移動させる第２画像の移動量を表す移動量信号を出力する移動量計算部（１２０）と、を持つことにより、治療計画において計画したエネルギー量の放射線（治療ビームＢ）を腫瘍（病巣）に照射することができるように、寝台（１２）に固定された患者（Ｐ）を移動させることができる。

【0191】

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】

【0192】

１，１ａ，２，３・・・治療システム、１０・・・治療装置、１２・・・寝台、１４・・・寝台制御部、１６・・・ＣＴ撮影装置、１８・・・治療ビーム照射門、１８－１・・・コリメータ、１００，１００ａ，２００，３００・・・医用画像処理装置、１０２・・・第１画像取得部、１０４・・・第２画像取得部、１０６・・・方向取得部、１２０，２２０，３２０・・・移動量計算部、１２２，２２２・・・近似画像計算部、１２４，３２４・・・レジストレーション部、１３０・・・ユーザーインターフェース部、２２１・・・積分画像計算部、２２１－１・・・第１積分画像計算部、２２１－２・・・第２積分画像計算部、３０８・・・領域取得部、３２３・・・動き推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】