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JP2018042831A - Medical image processing apparatus, treatment system, and medical image processing program - Google Patents

Medical image processing apparatus, treatment system, and medical image processing program Download PDF

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JP2018042831A
JP2018042831A JP2016180916A JP2016180916A JP2018042831A JP 2018042831 A JP2018042831 A JP 2018042831A JP 2016180916 A JP2016180916 A JP 2016180916A JP 2016180916 A JP2016180916 A JP 2016180916A JP 2018042831 A JP2018042831 A JP 2018042831A
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image
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processing apparatus
treatment
image processing
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JP2016180916A
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隆介 平井
Ryusuke Hirai
隆介 平井
安則 田口
Yasunori Taguchi
安則 田口
幸辰 坂田
Koshin Sakata
幸辰 坂田
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

【課題】計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように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、および医用画像処理プログラムを提供することである。【解決手段】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、経路取得部と、探索部とを持つ。第1画像取得部は、被検体の3次元の第1画像を取得する。第2画像取得部は、第1画像とは異なる時刻に撮像された被検体の3次元の第2画像を取得する。経路取得部は、第1画像に設定した放射線経路を取得する。探索部は、第1画像に含まれ放射線経路が通過する3次元の第1画素の画素値を積分した第1積分値と、第2画像内の放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素の画素値を積分した第2積分値とに基づいて、第2画像に写された被検体の位置を第1画像に写された被検体の位置に合わせるための第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する。【選択図】図1A medical image processing apparatus, a medical treatment system, and a medical image processing program capable of adjusting the position of a patient so that planned energy of radiation is given to a lesion. According to one embodiment, a medical image processing apparatus includes a first image acquisition unit, a second image acquisition unit, a route acquisition unit, and a search unit. The first image acquisition unit acquires a three-dimensional first image of the subject. The second image acquisition unit acquires a three-dimensional second image of the subject captured at a different time from the first image. The path acquisition unit acquires the radiation path set for the first image. The search unit is configured to integrate a first integrated value obtained by integrating a pixel value of a three-dimensional first pixel included in the first image and passing through the radiation path, and a three-dimensional pixel passing through a path corresponding to the radiation path in the second image. Movement of the second image for adjusting the position of the subject shown in the second image to the position of the subject shown in the first image based on the second integrated value obtained by integrating the pixel value of the second pixel. A movement amount signal representing the amount is output. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a medical image processing apparatus, a treatment system, and a medical image processing program.

放射線治療は、放射線を患者の体内にある病巣に対して照射することによって、その病巣を破壊する治療方法である。放射線治療では、放射線を、病巣の位置に正確に照射する必要がある。これは、患者の体内の正常な組織に放射線を照射してしまうと、その正常な組織に対してもダメージを与えることになるからである。そのため、放射線治療を行う際には、まず、治療計画の段階において、予めコンピュータ断層撮影(Computed Tomography:CT)を行って患者の体内にある病巣の位置を3次元的に把握する。そして、把握した病巣の位置に基づいて、正常な組織への照射を少なくするように、放射線を照射する際の方向や照射する放射線の強度を計画する。その後、治療の段階において、治療計画の段階の患者の位置に合うように患者を配置し、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を病巣に照射する。   Radiotherapy is a treatment method that destroys a lesion by irradiating the lesion in the body of the patient. In radiation therapy, it is necessary to accurately irradiate radiation at the position of a lesion. This is because if normal tissue in the patient's body is irradiated with radiation, the normal tissue will be damaged. Therefore, when performing radiotherapy, first, in the stage of treatment planning, computer tomography (CT) is performed in advance to grasp the position of the lesion in the patient's body three-dimensionally. Then, based on the grasped position of the lesion, the direction when irradiating the radiation and the intensity of the irradiating radiation are planned so as to reduce the irradiation to the normal tissue. Thereafter, in the treatment stage, the patient is arranged so as to match the position of the patient in the treatment planning stage, and the lesion is irradiated with radiation according to the irradiation direction and irradiation intensity planned in the treatment planning stage.

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3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、患者の体内の病巣や骨などの位置を治療計画のときのそれらと合わせる。   In the patient alignment in the treatment stage, the patient is virtually seen through a fluoroscopic image of the patient's body taken while the patient is lying on the bed immediately before the start of treatment and a three-dimensional CT image taken at the time of treatment planning. Image matching with a digitally reconstructed radiograph (DRR) image obtained by reconstructing the image is performed, and a shift in the position of the patient between the images is obtained. Then, by moving the bed based on the obtained deviation, the position of the lesion, bone, etc. in the patient's body is matched with those in the treatment plan.

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。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。自動で探索した結果を利用者(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する。   The patient position shift is obtained by searching for a position in the CT image so that a DRR image most similar to the fluoroscopic image is reconstructed. A number of methods have been proposed for automating the search for a patient's location by a computer. The result of the automatic search is confirmed by a user (such as a doctor) comparing the fluoroscopic image and the DRR image.

このとき、透視画像に写された病巣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、病巣は、骨などに比べてX線の透過性が高いため、透視画像に病巣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画像を撮影して病巣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。   At this time, it may be difficult to visually confirm the position of the lesion imaged in the fluoroscopic image. This is because the lesion has a higher X-ray permeability than bones and the like, and the lesion is not clearly visible in the fluoroscopic image. Therefore, when performing treatment, a CT image is taken instead of a fluoroscopic image to confirm the position of a lesion. In this case, the position shift of the patient is obtained by performing image matching between the CT image taken at the time of the treatment plan and the CT image taken at the treatment stage, that is, by image matching between the CT images.

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画像に含まれる病巣周辺の画像をテンプレートとして用意する。そして、特許文献1に開示されている方法では、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病巣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。   In image collation between CT images, a position most similar to the other CT image is obtained while shifting the position of one CT image. As an example of a method for performing image matching between CT images, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. In the method disclosed in Patent Document 1, an image around a lesion included in a CT image taken at the time of treatment planning is prepared as a template. In the method disclosed in Patent Document 1, the position of the most similar image is searched as the position of the lesion by performing template matching on the CT image captured in the treatment stage. Then, based on the searched position, a shift in the position of the patient is obtained, and the bed is moved in accordance with the shift in the same manner as described above, and the position of the patient is adjusted to the same position as in the treatment plan.

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、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る。そして、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。   By the way, radiation used in radiotherapy loses energy when passing through a substance. Therefore, in the treatment plan, a radiation irradiation method is determined by virtually calculating the amount of energy loss of radiation to be irradiated based on the captured CT image. And when aligning a patient's position in a treatment stage, it is important that the tissues in the patient's body in the path through which the radiation to be irradiated also match.

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病巣周辺のCT画像に、注目する病巣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、病巣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、照射した放射線が病巣に届いたとしても、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病巣に与えることができない場合があった。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, it is important to align the position around the focus of interest with the CT image around the focus prepared as a template. For this reason, in the method disclosed in Patent Document 1, the position of the patient's body tissue does not always match even outside the vicinity of the lesion. In other words, when the position of the patient is aligned by the method disclosed in Patent Document 1, even if the irradiated radiation reaches the lesion, it is planned depending on the tissue in the patient's body in the path through which the radiation passes. In some cases, the energy of radiation could not be given to the lesion.

特許第5693388号公報Japanese Patent No. 5669388

本発明が解決しようとする課題は、計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように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、および医用画像処理プログラムを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a medical image processing apparatus, a treatment system, and a medical image processing program capable of aligning a patient so that planned radiation energy can be applied to a lesion.

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、経路取得部と、探索部とを持つ。第1画像取得部は、撮像装置によって撮像された被検体の3次元の第1画像を取得する。第2画像取得部は、前記第1画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の3次元の第2画像を取得する。経路取得部は、前記第1画像に設定した放射線経路を取得する。探索部は、前記第1画像に含まれ前記放射線経路が通過する3次元の第1画素の画素値を積分した第1積分値と、前記第2画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素の画素値を積分した第2積分値とに基づいて、前記第2画像に写された前記被検体の位置を前記第1画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する。   The medical image processing apparatus according to the embodiment includes a first image acquisition unit, a second image acquisition unit, a route acquisition unit, and a search unit. The first image acquisition unit acquires a three-dimensional first image of the subject imaged by the imaging device. The second image acquisition unit acquires a three-dimensional second image of the subject imaged by the imaging device at a time different from the first image. The path acquisition unit acquires a radiation path set in the first image. The search unit includes a first integration value obtained by integrating pixel values of a three-dimensional first pixel included in the first image and passing through the radiation path, and a path corresponding to the radiation path in the second image. Based on the second integrated value obtained by integrating the pixel values of the three-dimensional second pixels, the position of the subject imaged in the second image is changed to the position of the object imaged in the first image. A movement amount signal representing the movement amount of the second image for matching is output.

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したブロック図。The block diagram which showed schematic structure of the treatment system provided with the medical image processing device of 1st Embodiment. 第1の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a medical image processing apparatus according to a first embodiment. 第1の実施形態の医用画像処理装置における探索処理の流れを示したフローチャート。3 is a flowchart showing a flow of search processing in the medical image processing apparatus according to the first embodiment. 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。The figure explaining an example of the relationship between radiation | emission emission and the irradiation target in the treatment system provided with the medical image processing apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。The block diagram which showed schematic structure of the medical image processing apparatus of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示したブロック図。The block diagram which showed schematic structure of the medical image processing apparatus of 3rd Embodiment.

以下、実施形態の医用画像処理装置、治療システム、および医用画像処理プログラムを、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a medical image processing apparatus, a treatment system, and a medical image processing program according to embodiments will be described with reference to the drawings.

(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したブロック図である。図1に示した治療システム1は、医用画像処理装置100と、治療装置10とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a treatment system including the medical image processing apparatus according to the first embodiment. The treatment system 1 illustrated in FIG. 1 includes a medical image processing apparatus 100 and a treatment apparatus 10.

まず、治療システム1を構成する治療装置10について説明する。治療装置10は、治療台11と、コンピュータ断層撮影(Computed Tomography:CT)装置12(以下、「CT撮像装置12」という)と、治療ビーム照射門13とを備える。   First, the treatment apparatus 10 constituting the treatment system 1 will be described. The treatment apparatus 10 includes a treatment table 11, a computed tomography (CT) apparatus 12 (hereinafter referred to as “CT imaging apparatus 12”), and a treatment beam irradiation gate 13.

治療台11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寝台である。治療台11は、患者Pを固定した状態で開口部を有する円環状のCT撮像装置12の中に移動することができる。なお、図1においては、治療台11の移動を制御する治療台制御部の図示を省略している。   The treatment table 11 is a bed on which a subject (patient) P to be treated with radiation is fixed in a state in which it is laid with a fixing tool or the like. The treatment table 11 can move into an annular CT imaging device 12 having an opening with the patient P fixed. In FIG. 1, illustration of a treatment table control unit that controls movement of the treatment table 11 is omitted.

CT撮像装置12は、3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撮像装置12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撮像装置12は、患者Pの周囲から放射線を照射する。CT撮像装置12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。また、CT撮像装置12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、放射線源から照射されて患者Pの体内を通過して到達した放射線を検出し、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の体内のCT画像を生成する。CT撮像装置12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3次元のデジタル画像である。CT撮像装置12は、生成したCT画像を医用画像処理装置100に出力する。なお、図1においては、CT撮像装置12に備えた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、つまり、患者Pの体内を3次元撮影するための制御部の図示を省略している。   The CT imaging device 12 is an imaging device for performing three-dimensional computer tomography. The CT imaging device 12 has a plurality of radiation sources arranged inside an annular opening, and emits radiation for seeing through the body of the patient P from each radiation source. That is, the CT imaging device 12 emits radiation from around the patient P. The radiation irradiated from each radiation source in the CT imaging device 12 is, for example, X-rays. The CT imaging device 12 detects radiation that has been irradiated from a radiation source and reached through the body of the patient P by a plurality of radiation detectors arranged inside the annular opening, and the detected radiation A CT image in the body of the patient P is generated based on the magnitude of energy. The CT image of the patient P generated by the CT imaging device 12 is a three-dimensional digital image in which the magnitude of radiation energy is represented by a digital value. The CT imaging device 12 outputs the generated CT image to the medical image processing device 100. In FIG. 1, radiation from each radiation source provided in the CT imaging device 12 and generation of a CT image based on the radiation detected by each radiation detector, that is, 3 inside the patient P Illustration of a control unit for three-dimensional imaging is omitted.

治療ビーム照射門13は、患者Pの体内の照射対象(患者Pの体内に存在する病巣)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。なお、図1においては、治療ビーム照射門13による治療ビームBの照射を制御する制御部の図示を省略している。   The treatment beam irradiation gate 13 emits radiation for destroying an irradiation target (a lesion present in the patient P) inside the patient P as the treatment beam B. The treatment beam B is, for example, an X-ray, γ-ray, electron beam, proton beam, neutron beam, heavy particle beam, or the like. In FIG. 1, illustration of a control unit that controls irradiation of the treatment beam B by the treatment beam irradiation gate 13 is omitted.

なお、図1においては、1つの治療ビーム照射門13を備える治療装置10の構成を示した。しかし、治療装置10は、治療ビーム照射門13を1つのみ備えた構成に限定されるのではなく、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、図1では、患者Pに垂直方向から治療ビームBを照射する治療ビーム照射門13を備えている治療装置10の構成を示したが、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ている治療装置を含んで治療システム1を構成してもよい。   In addition, in FIG. 1, the structure of the treatment apparatus 10 provided with one treatment beam irradiation gate 13 was shown. However, the treatment apparatus 10 is not limited to a configuration including only one treatment beam irradiation gate 13 and may be configured to include a plurality of treatment beam irradiation gates. For example, FIG. 1 shows the configuration of the treatment apparatus 10 including the treatment beam irradiation gate 13 that irradiates the patient P with the treatment beam B from the vertical direction, but the treatment beam that irradiates the patient P with the treatment beam from the horizontal direction. You may comprise the treatment system 1 including the treatment apparatus further provided with the irradiation gate.

医用画像処理装置100は、CT撮像装置12から出力されたCT画像に基づいて、放射線治療を行う際の患者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、放射線治療において治療を行う患者Pの体内の病巣や組織の位置を合わせるための情報を出力する。医用画像処理装置100における病巣や組織の位置合わせの処理は、治療計画の段階など、放射線治療を行う前に撮影した患者PのCT画像と、CT撮像装置12から出力された現在の患者PのCT画像とに基づいて行われる。   The medical image processing apparatus 100 performs processing for aligning the position of the patient P when performing radiotherapy based on the CT image output from the CT imaging apparatus 12. More specifically, the medical image processing apparatus 100 outputs information for aligning the position of a lesion or tissue in the body of the patient P who is treated in radiation therapy. In the medical image processing apparatus 100, the lesion and tissue alignment processing is performed on the CT image of the patient P taken before the radiotherapy, such as the stage of treatment planning, and the current patient P output from the CT imaging apparatus 12. Based on the CT image.

このとき、医用画像処理装置100は、患者Pの体内の病巣や組織の位置を仮想的に移動させた後、治療ビームBが病巣に到達するまでの経路上にある組織を判定する。つまり、医用画像処理装置100は、治療ビームBが通過する経路(放射線経路)にある患者Pの体内の組織が一致しているか否かを判定する。これは、照射した治療ビームBが患者Pの体内の組織を通過する際に失うエネルギーの量(エネルギー損失量)が、治療計画の段階において算出したエネルギー損失量に対して許容範囲内であるか否かを通知するためである。言い換えれば、照射した治療ビームBのブラッグ曲線における極大部分(ブラッグピーク)の位置が治療する対象の病巣の位置から外れていないことを通知するためである。医用画像処理装置100における治療ビームBが通過する経路上の組織の判定は、放射線治療を行う前に撮影した患者PのCT画像に含まれる病巣までの間の組織と、現在の患者PのCT画像に含まれる病巣までの間の組織とを比較することによって行われる。医用画像処理装置100は、治療ビームBが通過する経路上の組織を比較した結果を表す情報を出力する。   At this time, the medical image processing apparatus 100 virtually moves the position of the lesion or tissue in the body of the patient P, and then determines the tissue on the path until the treatment beam B reaches the lesion. That is, the medical image processing apparatus 100 determines whether or not the tissues inside the patient P in the path (radiation path) through which the treatment beam B passes are matched. This is because the amount of energy lost when the irradiated treatment beam B passes through the tissue in the patient P (energy loss amount) is within an allowable range with respect to the energy loss amount calculated at the stage of treatment planning. This is to notify whether or not. In other words, this is to notify that the position of the maximum portion (Bragg peak) in the Bragg curve of the irradiated treatment beam B is not deviated from the position of the lesion to be treated. In the medical image processing apparatus 100, the tissue on the path through which the treatment beam B passes is determined by comparing the tissue up to the lesion included in the CT image of the patient P imaged before the radiotherapy and the CT of the current patient P. This is done by comparing the tissue up to the lesion included in the image. The medical image processing apparatus 100 outputs information representing the result of comparing the tissues on the path through which the treatment beam B passes.

なお、医用画像処理装置100と治療装置10に備えたCT撮像装置12とは、LAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)によって接続されてもよい。   The medical image processing apparatus 100 and the CT imaging apparatus 12 included in the treatment apparatus 10 may be connected via a LAN (Local Area Network) or a WAN (Wide Area Network).

以下、治療システム1を構成する医用画像処理装置100の構成について説明する。図2は、第1の実施形態の医用画像処理装置100の概略構成を示したブロック図である。図2に示した医用画像処理装置100は、第1画像取得部101と、第2画像取得部102と、経路取得部110と、探索部120とを備える。また、探索部120は、積分画像算出部121と、比較部122と、判定部123と、移動部124とを備える。   Hereinafter, the configuration of the medical image processing apparatus 100 configuring the treatment system 1 will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. The medical image processing apparatus 100 illustrated in FIG. 2 includes a first image acquisition unit 101, a second image acquisition unit 102, a route acquisition unit 110, and a search unit 120. In addition, the search unit 120 includes an integrated image calculation unit 121, a comparison unit 122, a determination unit 123, and a movement unit 124.

第1画像取得部101は、治療前の患者Pに関する第1画像を取得する。第1画像取得部101は、取得した第1画像を探索部120に出力する。ここで、第1画像は、放射線治療を行う際の治療計画の段階において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たCT画像である。第1画像は、治療台11に固定することによって患者Pの体位を一定に維持した状態で撮影される。治療計画の段階では、患者Pの体内の正常な組織への治療ビームBの照射を少なくするように、治療ビームBを照射する方向や強度が計画される。なお、第1画像取得部101は、治療装置10に備えたCT撮像装置12と接続するためのインターフェースを含んでもよい。   The first image acquisition unit 101 acquires a first image related to the patient P before treatment. The first image acquisition unit 101 outputs the acquired first image to the search unit 120. Here, the first image is a CT image used to determine the direction (path including tilt, distance, etc.) and intensity of the treatment beam B to be irradiated at the stage of the treatment plan when performing radiotherapy. The first image is taken in a state where the posture of the patient P is kept constant by being fixed to the treatment table 11. In the treatment planning stage, the direction and intensity of irradiation of the treatment beam B are planned so as to reduce the irradiation of the treatment beam B to normal tissues in the body of the patient P. Note that the first image acquisition unit 101 may include an interface for connecting to the CT imaging device 12 included in the treatment device 10.

第2画像取得部102は、治療を開始する直前の患者Pに関する第2画像を取得する。第2画像取得部102は、取得した第2画像を探索部120に出力する。ここで、第2画像は、患者Pの位置を合わせるために、治療を開始する直前に撮影した患者Pの体内のCT画像である。つまり、第2画像は、治療ビーム照射門13が治療ビームBを照射していない状態でCT撮像装置12が撮影して生成したCT画像である。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。なお、第2画像取得部102は、治療装置10に備えたCT撮像装置12と接続するためのインターフェースを含んでもよい。   The 2nd image acquisition part 102 acquires the 2nd image regarding the patient P just before starting a treatment. The second image acquisition unit 102 outputs the acquired second image to the search unit 120. Here, the second image is a CT image in the body of the patient P taken immediately before the treatment is started in order to align the position of the patient P. That is, the second image is a CT image generated by the CT imaging device 12 in a state where the treatment beam irradiation gate 13 is not irradiating the treatment beam B. The second image is taken in a state in which the second image is close to the same posture as when the first image was taken. Note that the second image acquisition unit 102 may include an interface for connecting to the CT imaging device 12 included in the treatment device 10.

経路取得部110は、治療計画の段階において決定した治療ビームBを照射する経路の情報を取得する。なお、治療ビームBを照射する経路の情報は、例えば、治療システム1が設置された治療室において予め設定された基準位置の3次元の座標を基準にして表された情報である。また、治療ビームBは、1本の放射線ビーム(以下、「治療ビームb」という)を走査(ラスタスキャン)したり、複数の治療ビームbを照射したりすることによって、患者Pの体内に存在する病巣の領域(範囲)に照射される。つまり、治療ビームBを照射する経路は、患者Pの体内の病巣に実際に照射する治療ビームbごとに複数存在する。経路取得部110は、患者Pの体内の病巣に照射する治療ビームBを表す治療ビームbのそれぞれの経路の情報を取得する。経路取得部110は、取得した治療ビームbのそれぞれの経路の情報を探索部120に出力する。さらに、経路取得部110は、治療計画の段階において計画されたそれぞれの治療ビームbの強度の情報を取得してもよい。   The route acquisition unit 110 acquires information on a route for irradiating the treatment beam B determined in the treatment planning stage. In addition, the information of the path | route which irradiates the treatment beam B is the information represented on the basis of the three-dimensional coordinate of the reference position preset in the treatment room where the treatment system 1 is installed, for example. The treatment beam B exists in the body of the patient P by scanning (raster scan) one radiation beam (hereinafter referred to as “treatment beam b”) or irradiating a plurality of treatment beams b. Irradiated to the area (range) of the lesion. In other words, there are a plurality of paths for irradiating the treatment beam B for each treatment beam b that actually irradiates the lesion in the body of the patient P. The route acquisition unit 110 acquires information on each route of the treatment beam b representing the treatment beam B irradiated to the lesion in the body of the patient P. The route acquisition unit 110 outputs the acquired route information of the treatment beam b to the search unit 120. Further, the route acquisition unit 110 may acquire information on the intensity of each treatment beam b planned in the treatment planning stage.

探索部120は、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報と、第1画像取得部101から出力された第1画像と、第2画像取得部102から出力された第2画像とに基づいて、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部120は、照射する治療ビームBが患者Pの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Pの位置を合わせるための移動量を探索する。   The search unit 120 includes information on each path of the treatment beam b output from the path acquisition unit 110, the first image output from the first image acquisition unit 101, and the first image output from the second image acquisition unit 102. Based on the two images, a movement amount for matching the current position of the patient P with the position of the stage of the treatment plan is searched. The search unit 120 searches for a movement amount for aligning the position of the patient P so that the energy given to the lesion in the body of the patient P by the irradiated treatment beam B approaches the energy planned in the treatment planning stage.

積分画像算出部121は、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報に基づいて、治療ビームBの照射範囲を表す積分画像を生成する。積分画像算出部121は、第1画像取得部101から出力された第1画像に対応した積分画像(以下、「第1積分画像」という)と、第2画像取得部102から出力された第2画像に対応した積分画像(以下、「第2積分画像」という)とのそれぞれを生成する。積分画像算出部121は、生成したそれぞれの積分画像を、比較部122に出力する。   The integrated image calculation unit 121 generates an integrated image representing the irradiation range of the treatment beam B based on the information on each route of the treatment beam b output from the route acquisition unit 110. The integral image calculation unit 121 includes an integral image corresponding to the first image output from the first image acquisition unit 101 (hereinafter referred to as “first integral image”) and a second image output from the second image acquisition unit 102. Each of the integrated images corresponding to the images (hereinafter referred to as “second integrated image”) is generated. The integral image calculation unit 121 outputs each generated integral image to the comparison unit 122.

ここで、積分画像算出部121が積分画像を生成する概略の方法について、第1画像に対応した第1積分画像を生成する場合を例として説明する。積分画像算出部121により第1積分画像の生成では、まず、第1画像取得部101から出力された第1画像に含まれる3次元の画素(ボクセル)の中から、治療ビームbが通過する経路上に位置するボクセルを抽出する。ここで、ボクセルの画素値は、患者Pを構成する肉や骨などの組織(物質)によって異なる値である。なお、患者Pの体内に空気が入っていた場合、ボクセルの画素値は、肉や骨などの組織(物質)と異なる値となる。積分画像算出部121は、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報に基づいて、経路上に位置するボクセルを、治療ビームbのそれぞれの経路ごとに抽出する。そして、積分画像算出部121は、治療ビームbのそれぞれの経路ごとに、抽出したボクセルの画素値(以下、「CT値」という)を積分(線積分)する。なお、積分画像算出部121は、治療計画の段階において計画したそれぞれの治療ビームbの強度に応じたブラッグピークの位置までボクセルのCT値を積分(線積分)してもよい。そして、積分画像算出部121は、治療ビームbのそれぞれの経路ごとに積分したCT値を、治療ビームBの照射範囲内の対応する位置に配置する(並べる)ことによって、第1積分画像を生成する。このようにして、積分画像算出部121は、積分画像を構成するそれぞれの画素の画素値が、治療ビームbのそれぞれの経路ごとに積分(線積分)されたCT値の積分(線積分)値(以下、「ボクセルデータ」という)である、治療ビームBの照射範囲の第1積分画像を生成する。同様にして、積分画像算出部121は、第2画像から抽出した治療ビームbのそれぞれの経路上のボクセルのCT値を積分(線積分)したボクセルデータを治療ビームBの照射範囲に並べた第2積分画像を生成する。このように、積分画像算出部121は、治療計画の段階で計画した強度で治療ビームBを照射した場合に治療ビームbのそれぞれが通過するボクセルのみのCT値を積分(線積分)したボクセルデータを含むそれぞれの積分画像を生成する。   Here, an outline method in which the integral image calculation unit 121 generates an integral image will be described by taking as an example a case where a first integral image corresponding to the first image is generated. In the generation of the first integral image by the integral image calculation unit 121, first, a path through which the treatment beam b passes from among the three-dimensional pixels (voxels) included in the first image output from the first image acquisition unit 101. The upper voxel is extracted. Here, the pixel value of the voxel is a value that varies depending on tissues (substances) such as meat and bone constituting the patient P. When air is contained in the body of the patient P, the pixel value of the voxel is different from a tissue (substance) such as meat or bone. The integrated image calculation unit 121 extracts the voxels located on the route for each route of the treatment beam b based on the information on the route of the treatment beam b output from the route acquisition unit 110. Then, the integral image calculation unit 121 integrates (line integrals) the extracted voxel pixel values (hereinafter referred to as “CT values”) for each path of the treatment beam b. The integrated image calculation unit 121 may integrate (line integration) the CT value of the voxel up to the position of the Bragg peak according to the intensity of each treatment beam b planned in the treatment planning stage. Then, the integrated image calculation unit 121 generates a first integrated image by arranging (arranging) the CT values integrated for each path of the treatment beam b at corresponding positions within the irradiation range of the treatment beam B. To do. In this manner, the integral image calculation unit 121 integrates (line integral) values of CT values obtained by integrating (line integral) the pixel values of the pixels constituting the integral image for each path of the treatment beam b. A first integrated image of the irradiation range of the treatment beam B is generated (hereinafter referred to as “voxel data”). Similarly, the integral image calculation unit 121 arranges the voxel data obtained by integrating (line integration) the CT values of the voxels on the respective paths of the treatment beam b extracted from the second image in the irradiation range of the treatment beam B. Two integral images are generated. In this way, the integral image calculation unit 121 integrates (line integral) the voxel data of only the voxels through which each of the treatment beams b passes when the treatment beam B is irradiated with the intensity planned in the treatment planning stage. Each integral image including is generated.

なお、積分画像算出部121がそれぞれの積分画像を生成する際に、いずれかの治療ビームbの経路がボクセルの境界を通る場合も考えられる。この場合、積分画像算出部121は、例えば、治療ビームbの経路において隣接するいずれか1つのボクセルのCT値を、治療ビームbの経路上のボクセルのCT値として積分画像を生成する際のCT値の積分(線積分)、つまり、ボクセルデータの算出に用いてもよい。また、積分画像算出部121は、例えば、治療ビームbの経路において隣接する2つのボクセルのCT値を加算平均したCT値を、治療ビームbの経路上のボクセルのCT値として、積分画像を生成する際のボクセルデータの算出に用いてもよい。   In addition, when the integral image calculation part 121 produces | generates each integral image, the case where the path | route of any treatment beam b passes the boundary of a voxel is also considered. In this case, for example, the integral image calculation unit 121 uses the CT value of any one voxel adjacent in the path of the treatment beam b as the CT value of the voxel on the path of the treatment beam b to generate the CT when the integral image is generated. Value integration (line integration), that is, calculation of voxel data may be used. In addition, the integral image calculation unit 121 generates an integral image using, for example, a CT value obtained by averaging the CT values of two adjacent voxels in the treatment beam b path as a CT value of the voxel on the treatment beam b path. You may use for calculation of the voxel data at the time of doing.

なお、積分画像算出部121は、ボクセルデータを治療ビームBの照射範囲に並べることによって積分画像を生成して出力する構成を説明したが、積分画像算出部121は、画像の形式でボクセルデータを出力する構成に限定されるものではない。例えば、積分画像算出部121は、それぞれのボクセルデータ自体、つまり、治療ビームbのそれぞれの経路ごとにCT値を積分(線積分)した積分値を出力する構成であってもよい。   In addition, although the integral image calculation part 121 demonstrated the structure which produces | generates and outputs an integral image by arranging voxel data in the irradiation range of the treatment beam B, the integral image calculation part 121 converts the voxel data in the form of an image. It is not limited to the structure to output. For example, the integral image calculation unit 121 may output each voxel data itself, that is, an integrated value obtained by integrating (line integrating) the CT value for each path of the treatment beam b.

なお、それぞれの積分画像を生成する際、積分画像算出部121は、治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を、放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚を用いて、それぞれの積分画像を生成する。上述したように、治療ビームb(治療ビームB)は、物質(組織)を通過する際にエネルギーを失う。このとき、治療ビームbのそれぞれが失うエネルギー量は、治療ビームbが通過するボクセルのCT値に応じたエネルギー量であり、治療ビームbのそれぞれの経路ごとに異なる。つまり、治療ビームBにおけるエネルギー損失量は均一ではなく、治療ビームbの経路ごとに異なる量のエネルギーを失う。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、ボクセルの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。また、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少ないため、水等価厚は小さな値となる。積分画像算出部121が積分画像を生成する際に、ボクセルのCT値を水等価厚に換算することによって、治療ビームBにおいて治療ビームbのそれぞれが通過する経路ごとのエネルギー損失量を、同じ基準で表すことができる。   When generating each integral image, the integral image calculation unit 121 uses the CT value of each voxel located on the path of the treatment beam b as the water equivalent thickness obtained by converting the amount of radiation energy loss into the water thickness. Is used to generate each integral image. As described above, the treatment beam b (treatment beam B) loses energy when passing through the substance (tissue). At this time, the amount of energy lost by each of the treatment beams b is an amount of energy corresponding to the CT value of the voxel through which the treatment beam b passes, and is different for each path of the treatment beam b. That is, the amount of energy loss in the treatment beam B is not uniform, and a different amount of energy is lost for each treatment beam b path. The water equivalent thickness is a value representing the amount of radiation energy loss that differs for each tissue (substance) as the thickness of water that is the same substance, and can be converted based on the CT value of the voxel. For example, when the CT value is a value representing bone, the amount of energy loss when radiation passes through the bone is large, so the water equivalent thickness is a large value. For example, when the CT value is a value representing air, the amount of energy loss when the radiation passes through the air is small, so the water equivalent thickness is a small value. When the integral image calculation unit 121 generates the integral image, the CT value of the voxel is converted into a water equivalent thickness, whereby the energy loss amount for each path through which each of the treatment beams b passes in the treatment beam B is set to the same reference. Can be expressed as

また、積分画像算出部121は、治療ビームbの経路上に位置するボクセルのCT値をそれぞれの経路ごとに水等価厚に換算した後に、水等価厚を積分(線積分)することによってそれぞれのボクセルデータを算出して積分画像を生成する。水等価厚は、積分(線積分)することによって、水の深さ(水換算深さ)を表すことができる。積分画像において水換算深さは、患者Pの体表面から病巣までの距離を表す。つまり、積分画像算出部121は、第1画像から抽出した治療ビームbのそれぞれの経路上のボクセルのCT値を水等価厚に換算した後に積分(線積分)することによって、治療計画の段階において確認した患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)を、第1積分画像で表すことができる。また、積分画像算出部121は、第2画像から抽出した治療ビームbのそれぞれの経路上のボクセルのCT値を水等価厚に換算した後に積分(線積分)することによって、治療段階、つまり、現在の患者Pの位置において確認した患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)を、第2積分画像で表すことができる。   Further, the integral image calculation unit 121 converts the CT value of the voxel located on the path of the treatment beam b into a water equivalent thickness for each path, and then integrates (equivalents) the water equivalent thickness to each of them. Voxel data is calculated to generate an integral image. The water equivalent thickness can express the depth of water (water conversion depth) by integration (line integration). In the integrated image, the water equivalent depth represents the distance from the body surface of the patient P to the lesion. In other words, the integral image calculation unit 121 converts the CT value of the voxel on each path of the treatment beam b extracted from the first image into a water equivalent thickness, and then integrates (line integration), thereby at the treatment planning stage. The confirmed distance (water conversion depth) from the body surface of the patient P to the lesion can be represented by the first integral image. Further, the integral image calculation unit 121 converts the CT value of the voxel on each path of the treatment beam b extracted from the second image into a water equivalent thickness, and then integrates (line integration), thereby obtaining a treatment stage, that is, The distance (water conversion depth) from the body surface of the patient P confirmed at the current position of the patient P to the lesion can be represented by the second integrated image.

この第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれによって表された患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)を比較することによって、治療ビームBの照射範囲内に照射されるそれぞれの治療ビームbが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Pの体内の病巣に与えることができるか否かを判定することができる。そして、いずれかの治療ビームbが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Pの体内の病巣に与えることができない場合には、その治療ビームbの経路を変更するなどの適切な施策を講じることができる。例えば、治療計画の段階では存在していなかった空気が、いずれかの治療ビームbの経路に現在は存在している場合、上述したように、放射線が空気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り、これに伴って、水換算深さの値が小さな値となる。この場合、その治療ビームbの経路における第2積分画像のボクセルデータは、対応する第1積分画像のボクセルデータよりも小さな値となる。つまり、その治療ビームbの経路におけるブラッグピークの位置は、治療計画の段階よりも深い位置となる。治療ビームbの経路におけるブラッグピークの位置が治療計画の段階よりも深い位置となると、患者Pの体内において病巣よりも深部に位置する、危険臓器と呼ばれる放射線によって破壊したくない重要な臓器にまで治療ビームbが到達してしまうことが考えられる。このような場合、治療ビームbが危険臓器に到達しないように、適切な施策を講じる必要がある。医用画像処理装置100では、このような場合に、経路を迂回して治療ビームbを照射させる、つまり、治療計画の段階では存在していなかった空気が存在している経路を避けて治療ビームbを照射させるなど、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Pの体内の病巣に与えることができるようにするための適切な施策を講じることができる。医用画像処理装置100では、第1積分画像と第2積分画像との比較が、比較部122によって行われる。また、医用画像処理装置100では、治療ビームBの照射範囲内に照射されるそれぞれの治療ビームbが、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Pの体内の病巣に与えることができるか否かを判定が、判定部123によって行われる。また、医用画像処理装置100では、治療ビームbの経路を変更する際の変更量が、移動部124によって決定される。   By comparing the distance (water equivalent depth) from the body surface of the patient P to the lesion represented by each of the first integrated image and the second integrated image, the irradiation is performed within the irradiation range of the treatment beam B. It can be determined whether each treatment beam b can give the planned energy to the lesion in the body of the patient P in the treatment planning stage. If any of the treatment beams b cannot give the energy planned in the treatment planning stage to the lesion in the patient P, appropriate measures such as changing the path of the treatment beam b are taken. be able to. For example, if air that was not present at the stage of the treatment plan is currently present in the path of any treatment beam b, the amount of energy lost when radiation passes through the air is small as described above. For this reason, the water equivalent thickness becomes a small value, and accordingly, the value of the water equivalent depth becomes a small value. In this case, the voxel data of the second integral image in the path of the treatment beam b is smaller than the corresponding voxel data of the first integral image. That is, the position of the Bragg peak in the path of the treatment beam b is deeper than the stage of the treatment plan. When the position of the Bragg peak in the path of the treatment beam b is deeper than the stage of the treatment plan, it is an important organ that is located deeper than the lesion in the body of the patient P and is not desired to be destroyed by radiation called a dangerous organ. It is conceivable that the treatment beam b arrives. In such a case, it is necessary to take appropriate measures so that the treatment beam b does not reach the dangerous organ. In such a case, the medical image processing apparatus 100 irradiates the treatment beam b by bypassing the path. In other words, the medical beam b avoids the path where air that did not exist at the stage of the treatment plan exists. Thus, it is possible to take appropriate measures for allowing the energy planned in the treatment planning stage to be given to the lesion in the body of the patient P. In the medical image processing apparatus 100, the comparison unit 122 compares the first integrated image and the second integrated image. Further, in the medical image processing apparatus 100, whether or not each of the treatment beams b irradiated within the irradiation range of the treatment beam B can give the energy planned in the treatment planning stage to the lesion in the body of the patient P. Is determined by the determination unit 123. Further, in the medical image processing apparatus 100, the amount of change when changing the path of the treatment beam b is determined by the moving unit 124.

積分画像算出部121は、治療ビームbが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表したボクセルデータによって構成される第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれを、比較部122に出力する。つまり、積分画像算出部121は、第1画像から算出した患者Pの体表面から病巣までの距離の情報を治療ビームbのそれぞれの経路ごとに表した治療ビームBの照射範囲の第1積分画像と、第2画像から算出した患者Pの体表面から病巣までの距離の情報を治療ビームbのそれぞれの経路ごとに表した治療ビームBの照射範囲の第2積分画像とのそれぞれを、比較部122に出力する。   The integral image calculation unit 121 compares each of the first integral image and the second integral image configured by voxel data representing the value of the water equivalent depth for each path through which the treatment beam b passes through the comparison unit 122. Output to. In other words, the integral image calculation unit 121 is a first integral image of the irradiation range of the treatment beam B that represents information on the distance from the body surface of the patient P to the lesion calculated from the first image for each path of the treatment beam b. And a second integrated image of the irradiation range of the treatment beam B in which the information on the distance from the body surface of the patient P calculated from the second image to the lesion is represented for each path of the treatment beam b. It outputs to 122.

なお、水換算深さに、照射する治療ビームbの強度に対応したブラッグ曲線から求められる治療ビームbの到達距離である飛程のデータを適用することによって、それぞれの経路ごとに治療ビームbの照射量、つまり、病巣への治療ビームbの照射量を算出することもできる。このため、積分画像算出部121は、治療ビームBの照射範囲における治療ビームbの照射量をボクセルデータとした第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれを、比較部122に出力する構成であってもよい。   In addition, by applying the range data, which is the reach distance of the treatment beam b obtained from the Bragg curve corresponding to the intensity of the treatment beam b to be irradiated, to the water equivalent depth, the treatment beam b of each path is obtained. The irradiation amount, that is, the irradiation amount of the treatment beam b on the lesion can also be calculated. For this reason, the integral image calculation unit 121 is configured to output each of the first integral image and the second integral image in which the irradiation amount of the treatment beam b in the irradiation range of the treatment beam B is voxel data to the comparison unit 122. There may be.

比較部122は、積分画像算出部121から出力された第1積分画像と第2積分画像とを比較し、比較した結果を表す情報を、判定部123に出力する。ここで、比較部122は、第1積分画像と第2積分画像とにおいて同じ位置のボクセルデータ同士、つまり、同じ治療ビームbの経路における患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)同士を比較した比較結果を表す情報を、判定部123に出力する。より具体的には、比較部122は、第1積分画像に含まれるある治療ビームbの経路のボクセルデータ(水換算深さの値)と、第2積分画像に含まれる対応する同じ治療ビームbの経路のボクセルデータ(水換算深さの値)との差を算出する。比較部122は、それぞれの治療ビームbの経路において算出したボクセルデータの差分(水換算深さの差分)を、比較結果として判定部123に出力する。言い換えれば、比較部122は、第1画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量と、第2画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量とを比較した比較結果を、判定部123に出力する。   The comparison unit 122 compares the first integral image and the second integral image output from the integral image calculation unit 121 and outputs information representing the comparison result to the determination unit 123. Here, the comparison unit 122 compares the voxel data at the same position in the first integrated image and the second integrated image, that is, the distance from the body surface of the patient P to the lesion in the path of the same treatment beam b (water equivalent depth). ) Information representing a comparison result obtained by comparing each other is output to the determination unit 123. More specifically, the comparison unit 122 performs voxel data (water conversion depth value) of a path of a certain treatment beam b included in the first integral image and the same corresponding treatment beam b included in the second integral image. The difference from the voxel data (value of water equivalent depth) of the path of is calculated. The comparison unit 122 outputs the difference in the voxel data calculated in the path of each treatment beam b (the difference in water equivalent depth) to the determination unit 123 as a comparison result. In other words, the comparison unit 122 calculates the energy loss amount for each treatment beam b path in the treatment beam B calculated from the first image and the energy loss amount for each treatment beam b route in the treatment beam B calculated from the second image. The comparison result obtained by comparing is output to the determination unit 123.

判定部123は、比較部122から出力された比較結果の情報に基づいて、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定する。ここで、判定部123における第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定は、第1積分画像と第2積分画像とにおけるそれぞれの治療ビームbの経路ごとに行われる。より具体的には、判定部123は、比較部122から出力された比較結果が表すボクセルデータの差分ごとに、予め定めた許容範囲内の差であるか否かを確認する。つまり、判定部123は、比較部122から出力された比較結果が表す水換算深さの差分が、予め定めた許容範囲内の差であるか否かを治療ビームbの経路ごとに判定する。言い換えれば、判定部123は、第2画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量が、第1画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量に対して予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、判定部123は、治療ビームBの照射範囲内のボクセルデータの差分の全てが、予め定めた許容範囲内の差である場合に、第1積分画像と第2積分画像とはずれていない、つまり、現在の患者Pの位置は治療計画の段階の位置に合っていると判定する。一方、判定部123は、治療ビームBの照射範囲内のボクセルデータの差分のいずれかが予め定めた許容範囲内の差でない場合に、第1積分画像と第2積分画像とはずれている、つまり、現在の患者Pの位置は治療計画の段階の位置に合っていないと判定する。そして、判定部123は、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。なお、判定信号は、例えば、判定結果を提示する不図示の結果提示装置に出力されて、治療システム1の利用者(医師など)に提示される。また、判定部123は、治療ビームbの経路ごとの判定結果の情報を移動部124に出力する。   The determination unit 123 determines a shift between the first integrated image and the second integrated image based on the information on the comparison result output from the comparison unit 122. Here, the determination of the shift between the first integrated image and the second integrated image in the determination unit 123 is performed for each path of the treatment beam b in the first integrated image and the second integrated image. More specifically, the determination unit 123 checks whether or not the difference in the voxel data represented by the comparison result output from the comparison unit 122 is within a predetermined allowable range. That is, the determination unit 123 determines, for each path of the treatment beam b, whether or not the difference in water conversion depth represented by the comparison result output from the comparison unit 122 is a difference within a predetermined allowable range. In other words, the determination unit 123 determines that the energy loss amount for each treatment beam b path in the treatment beam B calculated from the second image is the energy loss amount for each treatment beam b route in the treatment beam B calculated from the first image. It is determined whether or not it is within a predetermined allowable range. Here, the determination unit 123 does not deviate from the first integral image and the second integral image when all the differences in the voxel data within the irradiation range of the treatment beam B are within a predetermined allowable range. That is, it is determined that the current position of the patient P matches the position of the stage of the treatment plan. On the other hand, if any of the voxel data differences within the irradiation range of the treatment beam B is not within a predetermined allowable range, the determination unit 123 deviates from the first integral image, that is, the second integral image. It is determined that the current position of the patient P does not match the position of the stage of the treatment plan. And the determination part 123 outputs the determination signal showing the result of having determined the shift | offset | difference of a 1st integral image and a 2nd integral image. The determination signal is output, for example, to a result presentation device (not shown) that presents the determination result, and presented to a user (such as a doctor) of the treatment system 1. Further, the determination unit 123 outputs information on the determination result for each path of the treatment beam b to the moving unit 124.

移動部124は、判定部123から出力された治療ビームbの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、現在の患者Pの位置を移動させる移動量を決定する。より具体的には、移動部124は、判定部123から出力されたそれぞれの治療ビームbの経路の判定結果に表された水換算深さの差に基づいて、水換算深さの差がより小さい方向に移動させるように、現在の患者Pの位置(つまり、第2画像)を所定の3次元空間において移動させる方向(傾き)を含む移動量を決定する。そして、移動部124は、決定した移動量を表す情報を、積分画像算出部121に出力する。言い換えれば、移動部124は、予め定めた許容範囲内のエネルギー損失量で治療ビームb(治療ビームB)が病巣に到達するための患者Pの位置や方向を算出し、算出した位置や方向に患者Pの位置を合わせる(移動させる)ための移動量の情報を、積分画像算出部121に出力する。これにより、積分画像算出部121は、移動部124から出力された移動量の情報に基づいて第2画像を仮想的に移動させ、この状態での第2積分画像を生成して比較部122に出力する。   The moving unit 124 determines the amount of movement for moving the current position of the patient P based on the determination result information for each path of the treatment beam b output from the determining unit 123. More specifically, the moving unit 124 has a difference in water equivalent depth based on the difference in water equivalent depth expressed in the determination result of the path of each treatment beam b output from the determining unit 123. A movement amount including a direction (inclination) for moving the current position of the patient P (that is, the second image) in a predetermined three-dimensional space is determined so as to be moved in a small direction. Then, the moving unit 124 outputs information representing the determined moving amount to the integrated image calculating unit 121. In other words, the moving unit 124 calculates the position and direction of the patient P for the treatment beam b (treatment beam B) to reach the lesion with an energy loss amount within a predetermined allowable range, and moves the calculated position and direction to the calculated position and direction. Information on the amount of movement for aligning (moving) the position of the patient P is output to the integral image calculation unit 121. Accordingly, the integral image calculation unit 121 virtually moves the second image based on the movement amount information output from the movement unit 124, generates a second integral image in this state, and sends the second integral image to the comparison unit 122. Output.

探索部120では、現在の患者Pの位置が治療計画の段階の位置に合っていると判定されるまで、上述したような積分画像算出部121による第2積分画像の生成、比較部122および判定部123による第2積分画像と第1積分画像とのずれの判定、および移動部124による患者Pの位置を移動させる移動量の決定を繰り返す。そして、探索部120では、判定部123が現在の患者Pの位置が治療計画の段階の位置に合っていると判定したときに、移動部124が決定した最終的な移動量(傾きや距離などを含む)を表す移動量信号を出力し、患者Pを実際に移動させて、患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせる。つまり、探索部120は、第2画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量が、第1画像から算出した治療ビームBにおける治療ビームbの経路ごとのエネルギー損失量に対して予め定めた許容範囲内である場合に、最終的にその位置に患者Pの位置を合わせる情報を出力する。なお、移動量信号は、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部に出力され、不図示の治療台制御部が移動量信号に基づいて治療台11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。   The search unit 120 generates the second integrated image by the integrated image calculation unit 121 as described above, the comparison unit 122, and the determination until it is determined that the current position of the patient P matches the position of the stage of the treatment plan. The determination of the difference between the second integrated image and the first integrated image by the unit 123 and the determination of the moving amount by which the moving unit 124 moves the position of the patient P are repeated. Then, in the search unit 120, when the determination unit 123 determines that the current position of the patient P matches the position of the stage of the treatment plan, the final movement amount (tilt, distance, etc.) determined by the movement unit 124 is determined. The movement amount signal indicating the position of the patient is actually moved, and the position of the patient P is adjusted to the position of the stage of the treatment plan. That is, the search unit 120 sets the energy loss amount for each treatment beam b path in the treatment beam B calculated from the second image to the energy loss amount for each treatment beam b path in the treatment beam B calculated from the first image. On the other hand, when it is within a predetermined allowable range, information for finally adjusting the position of the patient P to the position is output. The movement amount signal is output to, for example, a treatment table control unit (not shown) that controls the movement of the treatment table 11, and the treatment table control unit (not shown) moves the treatment table 11 based on the movement amount signal. The position of the patient P is actually moved.

このような構成によって、医用画像処理装置100は、治療計画の段階などに撮影された患者Pの第1画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Pの第2画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定する。医用画像処理装置100は、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。また、そして、医用画像処理装置100は、ずれを判定した結果に基づいて、患者Pの位置を移動させる移動量を決定し、現在の患者Pの位置を仮想的に移動させる。医用画像処理装置100は、最終的に治療計画の段階と合っていると判定した位置に現在の患者Pの位置を移動させるための移動量信号を出力する。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、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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、治療計画の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の体内の病巣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、放射線治療を行うことができる。   With such a configuration, the medical image processing apparatus 100 converts the first image of the patient P taken at the stage of treatment planning and the second image of the patient P taken before performing radiation therapy at the treatment stage. Based on this, the difference between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P is determined. The medical image processing apparatus 100 outputs a result of determining the difference between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P as a determination signal. Further, the medical image processing apparatus 100 determines a moving amount for moving the position of the patient P based on the result of determining the deviation, and virtually moves the current position of the patient P. The medical image processing apparatus 100 outputs a movement amount signal for moving the current position of the patient P to a position that is finally determined to match the stage of the treatment plan. Thereby, in the treatment system 1 provided with the medical image processing apparatus 100, for example, a treatment table control unit (not shown) that controls the movement of the treatment table 11 moves the treatment table 11 based on the movement amount signal. The position of the patient P is actually moved. Thereby, in the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100, the current position of the patient P is set in a state where the treatment beam B of the energy planned in the treatment planning stage can be irradiated to the lesion in the body of the patient P. In combination, radiation therapy can be performed.

なお、上述した医用画像処理装置100に備えた機能部のうち一部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などのプロセッサが記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部であってもよい。ここで、記憶装置は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリなどによって実現されてもよい。なお、CPUやGPUなどのプロセッサが実行するプログラムは、予め医用画像処理装置100の記憶装置に格納されていてもよいし、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もよい。また、可搬型記憶装置に格納されたプログラムが医用画像処理装置100にインストールされてもよい。また、上述した医用画像処理装置100に備えた機能部のうち一部または全部は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やLSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)などによるハードウェア機能部であってもよい。   Some of the functional units included in the medical image processing apparatus 100 described above execute a program stored in a storage device by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit). It may be a software function unit that functions according to the above. Here, the storage device may be realized by a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, or the like. Note that a program executed by a processor such as a CPU or GPU may be stored in advance in a storage device of the medical image processing apparatus 100, or may be downloaded from another computer apparatus via a network. A program stored in the portable storage device may be installed in the medical image processing apparatus 100. In addition, a part or all of the functional units included in the medical image processing apparatus 100 described above is a hardware unit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array), an LSI (Large Scale Integration), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). It may be.

以下、治療システム1を構成する医用画像処理装置100において、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるために移動させる移動量を決定する処理(探索処理)の流れについて説明する。医用画像処理装置100における探索処理は、第1積分画像と第2積分画像とを生成してずれを判定することによって、治療計画の段階において計画したエネルギーの治療ビームBを病巣することができる患者Pの位置を探索する処理である。図3は、第1の実施形態の医用画像処理装置100における探索処理の流れを示したフローチャートの一例である。なお、医用画像処理装置100が探索処理を行う前、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。また、医用画像処理装置100が探索処理を行う直前、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。以下の説明においては、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、第1画像取得部101が第1画像を、第2画像取得部102が第2画像を取得しているものとして説明する。また、経路取得部110が、治療計画の段階において決定した治療ビームb(治療ビームB)を照射する経路を取得しているものとして説明する。   Hereinafter, a flow of processing (search processing) for determining the amount of movement to be performed in order to match the current position of the patient P with the position of the stage of the treatment plan in the medical image processing apparatus 100 configuring the treatment system 1 will be described. The search processing in the medical image processing apparatus 100 is a patient who can focus on the treatment beam B of energy planned in the treatment planning stage by generating a first integrated image and a second integrated image and determining a deviation. This is a process of searching for the position of P. FIG. 3 is an example of a flowchart illustrating a flow of search processing in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. Note that before the medical image processing apparatus 100 performs the search process, that is, before the radiation therapy is performed (for example, about one week before), a treatment plan is made based on the captured first image. Further, the second image is taken immediately before the medical image processing apparatus 100 performs the search process, that is, immediately before the start of radiation therapy. In the following description, it is assumed that the second image is already captured in the treatment system 1, the first image acquisition unit 101 acquires the first image, and the second image acquisition unit 102 acquires the second image. To do. Further, description will be made assuming that the route acquisition unit 110 acquires a route for irradiating the treatment beam b (treatment beam B) determined at the stage of the treatment plan.

なお、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、前回の治療における治療ビームb(治療ビームB)の経路を、今回の治療における治療ビームb(治療ビームB)の経路として利用してもよい。   In the radiation therapy, in order to treat the same patient P, the treatment beam B may be irradiated a plurality of times (including when not on the same day). For this reason, when the radiation treatment for the same patient P is performed for the second time or later, the second image obtained by aligning the position of the patient P in the previous treatment is used as the first image, and the treatment beam b in the previous treatment is used. The path of (treatment beam B) may be used as the path of treatment beam b (treatment beam B) in the current treatment.

まず、医用画像処理装置100が探索処理を開始すると、探索部120に備えた積分画像算出部121は、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報を取得する(ステップS100)。   First, when the medical image processing apparatus 100 starts a search process, the integral image calculation unit 121 included in the search unit 120 acquires information on each path of the treatment beam b output from the path acquisition unit 110 (step S100). ).

次に、積分画像算出部121は、経路取得部110から取得した治療ビームbのそれぞれの経路の情報を第1画像に適用し、治療ビームBの照射範囲を表す第1積分画像を生成する(ステップS200)。ここで、積分画像算出部121は、第1画像において治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を換算した水等価厚を用いて、治療ビームbが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表した第1積分画像を生成する。なお、積分画像算出部121がCT値を換算した水等価厚を用いて第1積分画像を生成する方法に関する詳細な説明は、後述する。積分画像算出部121は、生成した第1積分画像を比較部122に出力する。   Next, the integrated image calculation unit 121 applies the information of each path of the treatment beam b acquired from the path acquisition unit 110 to the first image, and generates a first integrated image representing the irradiation range of the treatment beam B ( Step S200). Here, the integral image calculation unit 121 uses the water equivalent thickness obtained by converting the CT value of each voxel located on the treatment beam b path in the first image for each path through which the treatment beam b passes. A first integrated image representing the value of the water equivalent depth is generated. In addition, the detailed description regarding the method in which the integral image calculation part 121 produces | generates a 1st integral image using the water equivalent thickness which converted CT value is mentioned later. The integral image calculation unit 121 outputs the generated first integral image to the comparison unit 122.

次に、積分画像算出部121は、経路取得部110から取得した治療ビームbのそれぞれの経路を第2画像に設定する(ステップS300)。このとき積分画像算出部121は、まず、第2画像を仮想的に移動させず、例えば、治療システム1が設置された治療室において予め設定された基準位置の3次元座標を基準として、それぞれの治療ビームbの経路が表す3次元の方向を、第2画像に設定する。つまり、現在の患者Pの状態(位置や方向などを含む体位)に対してそれぞれの治療ビームbの経路を設定する。   Next, the integral image calculation unit 121 sets each path of the treatment beam b acquired from the path acquisition unit 110 as a second image (step S300). At this time, the integral image calculation unit 121 does not first move the second image virtually, for example, with reference to the three-dimensional coordinates of the reference position set in advance in the treatment room in which the treatment system 1 is installed. A three-dimensional direction represented by the path of the treatment beam b is set in the second image. That is, the path of each treatment beam b is set for the current state of the patient P (the body position including the position and direction).

次に、積分画像算出部121は、設定した治療ビームbのそれぞれの経路に基づいて、治療ビームBの照射範囲を表す第2積分画像を生成する(ステップS400)。ここで、積分画像算出部121は、第2画像に設定したそれぞれの治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を換算した水等価厚を用いて、設定した治療ビームbが通過するそれぞれの経路ごとに水換算深さの値を表した第2積分画像を生成する。なお、第2画像では、それぞれの治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値が異なることが考えられるが、積分画像算出部121が第2積分画像を生成する方法は、積分画像算出部121が第1積分画像を生成する方法と同様である。従って、積分画像算出部121が第2積分画像を生成する方法に関する詳細な説明は、第1積分画像を生成する方法と共に後述する。積分画像算出部121は、生成した第2積分画像を比較部122に出力する。   Next, the integral image calculation unit 121 generates a second integral image representing the irradiation range of the treatment beam B based on each set path of the treatment beam b (step S400). Here, the integrated image calculation unit 121 uses the water equivalent thickness obtained by converting the CT value of each voxel located on the path of each treatment beam b set in the second image, and the set treatment beam b passes therethrough. A second integral image representing the value of the water equivalent depth is generated for each route. In the second image, it is conceivable that the CT values of the respective voxels located on the path of each treatment beam b are different. However, the method of generating the second integrated image by the integrated image calculating unit 121 is the integrated image. The calculation unit 121 is similar to the method for generating the first integral image. Therefore, the detailed description regarding the method for the integrated image calculation unit 121 to generate the second integrated image will be described later together with the method for generating the first integrated image. The integral image calculation unit 121 outputs the generated second integral image to the comparison unit 122.

次に、比較部122は、積分画像算出部121から出力された第1積分画像と第2積分画像とを比較し、比較した結果を表す情報を、判定部123に出力する(ステップS500)。ここで、比較部122は、第1積分画像と第2積分画像とにおける同じ位置の治療ビームbに対応した水換算深さの値を比較した比較結果(水換算深さの差分)を、それぞれの治療ビームbに対応した比較結果として判定部123に出力する。   Next, the comparison unit 122 compares the first integral image and the second integral image output from the integral image calculation unit 121, and outputs information representing the comparison result to the determination unit 123 (step S500). Here, the comparison part 122 compares the comparison result (the difference of water conversion depth) which compared the value of the water conversion depth corresponding to the treatment beam b of the same position in a 1st integral image and a 2nd integral image, respectively. Is output to the determination unit 123 as a comparison result corresponding to the treatment beam b.

次に、判定部123は、比較部122から出力されたそれぞれの治療ビームbごとの比較結果に基づいて、第1積分画像と第2積分画像とのずれが、予め定めた許容範囲内であるか否かを、それぞれの治療ビームbごとに判定する(ステップS600)。   Next, based on the comparison result for each treatment beam b output from the comparison unit 122, the determination unit 123 has a deviation between the first integral image and the second integral image within a predetermined allowable range. Is determined for each treatment beam b (step S600).

ステップS600における判定の結果、第1積分画像と第2積分画像とのずれがあると判定した場合(ステップS600の“NO”)、判定部123は、第1積分画像と第2積分画像とのずれがある、すなわち、現在の患者Pの位置は治療計画の段階の位置に合っていないことを表す判定信号を出力する。また、判定部123は、治療ビームbの経路ごとの判定結果の情報(水換算深さの差分を含む)を移動部124に出力する。   As a result of the determination in step S600, when it is determined that there is a shift between the first integral image and the second integral image (“NO” in step S600), the determination unit 123 determines whether the first integral image and the second integral image are the same. A determination signal indicating that there is a deviation, that is, the current position of the patient P does not match the position of the stage of the treatment plan is output. In addition, the determination unit 123 outputs information on the determination result for each path of the treatment beam b (including the difference in water conversion depth) to the moving unit 124.

次に、移動部124は、判定部123から出力された治療ビームbの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、第2画像の移動量を決定する(ステップS610)。より具体的には、上述したように、判定部123から出力されたそれぞれの治療ビームbの経路ごとの判定結果に含まれる水換算深さの差分に基づいて、それぞれの治療ビームbの経路における水換算深さの差分がより小さくなるように、第2画像の移動量(回転量を含む)つまり、現在の患者Pの位置を移動させる移動量を決定する。移動部124は、決定した第2画像の移動量を、積分画像算出部121に出力する。なお、第2画像を中心にした場合、つまり、第2画像を固定の位置とした場合、ステップS610において移動部124が決定する第2画像の移動量は、それぞれの治療ビームbを照射する方向(傾きなど)や強さ(距離など)を含む経路の変更量に相当する。   Next, the moving unit 124 determines the moving amount of the second image based on the determination result information for each path of the treatment beam b output from the determining unit 123 (step S610). More specifically, as described above, based on the difference in water equivalent depth included in the determination result for each path of each treatment beam b output from the determination unit 123, the path of each treatment beam b The amount of movement of the second image (including the amount of rotation), that is, the amount of movement for moving the current position of the patient P is determined so that the difference in water conversion depth becomes smaller. The moving unit 124 outputs the determined movement amount of the second image to the integrated image calculating unit 121. When the second image is centered, that is, when the second image is a fixed position, the movement amount of the second image determined by the moving unit 124 in step S610 is the direction in which each treatment beam b is irradiated. This corresponds to the amount of change of the route including (tilt etc.) and strength (distance etc.).

次に、積分画像算出部121は、移動部124から出力された第2画像の移動量に基づいて第2画像を仮想的に移動させた後、ステップS300と同様に、経路取得部110から取得した治療ビームbのそれぞれの経路を移動後の第2画像に設定する(ステップS620)。なお、移動部124からそれぞれの治療ビームbの経路の変更量が出力された場合には、治療ビームbを照射する経路を仮想的に変更した、つまり、現在の患者Pの状態(位置や方向などを含む体位)に対して変更した後の治療ビームbの経路のそれぞれを、第2画像に設定する。   Next, the integrated image calculation unit 121 virtually moves the second image based on the movement amount of the second image output from the movement unit 124, and then obtains it from the route acquisition unit 110 in the same manner as in step S300. Each path of the treated beam b is set in the second image after movement (step S620). In addition, when the change amount of the path | route of each treatment beam b is output from the moving part 124, the path | route which irradiates the treatment beam b was virtually changed, ie, the state (position and direction) of the present patient P Each of the paths of the treatment beam b after being changed with respect to the body position including, etc. is set in the second image.

その後、医用画像処理装置100の探索処理は、ステップS400に戻って、ステップS400〜ステップS600の処理を繰り返す。つまり、医用画像処理装置100の探索処理では、移動後の第2画像に対応する新たな第2積分画像の生成、第1積分画像と新たな第2積分画像との比較およびずれの判定を繰り返す。   Thereafter, the search processing of the medical image processing apparatus 100 returns to step S400 and repeats the processing from step S400 to step S600. That is, in the search process of the medical image processing apparatus 100, generation of a new second integral image corresponding to the second image after movement, comparison between the first integral image and the new second integral image, and determination of deviation are repeated. .

一方、ステップS600における判定の結果、第1積分画像と第2積分画像(または新たな第2積分画像)とのずれがないと判定した場合(ステップS600の“YES”)、判定部123は、第1積分画像と第2積分画像とのずれがない、すなわち、現在の患者Pの位置は治療計画の段階の位置に合っていることを表す判定信号を出力する。また、判定部123は、第1積分画像と第2積分画像とのずれがないことを表す判定結果の情報を、移動部124に出力する。   On the other hand, when it is determined that there is no deviation between the first integrated image and the second integrated image (or a new second integrated image) as a result of the determination in step S600 (“YES” in step S600), the determination unit 123 A determination signal is output indicating that there is no deviation between the first integrated image and the second integrated image, that is, the current position of the patient P matches the position of the stage of the treatment plan. Further, the determination unit 123 outputs information on a determination result indicating that there is no deviation between the first integrated image and the second integrated image to the moving unit 124.

次に、移動部124は、最終的な第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する(ステップS700)。ここで、移動部124が出力する移動量信号は、移動部124がステップS610の処理を行っていない場合には、第2画像取得部102が取得した第2画像を移動させていないため、撮影した第2画像を移動させないことを表す情報が含まれた信号である。一方、移動部124がステップS610の処理を行った場合、移動部124が出力する移動量信号は、最後に行ったステップS610の処理において決定した第2画像の移動量を表す情報が含まれた信号である。なお、移動部124におけるステップS610の処理において、常に、予め設定された基準位置の3次元座標を基準として第2画像の移動量を決定する場合には、最後に行ったステップS610の処理において決定した第2画像の移動量の情報が、移動量信号が表す情報となる。しかし、移動部124におけるステップS610の処理において、例えば、前回のステップS610の処理において決定した第2画像の移動量を基準としてさらに第2画像の移動量を決定する場合には、過去の第2画像の移動量を積算した総和の第2画像の移動量の情報が、移動量信号が表す情報となる。   Next, the moving unit 124 outputs a movement amount signal representing the final movement amount of the second image (step S700). Here, since the movement amount signal output by the moving unit 124 does not move the second image acquired by the second image acquiring unit 102 when the moving unit 124 has not performed the process of step S610, the shooting is performed. It is a signal including information indicating that the second image is not moved. On the other hand, when the movement unit 124 performs the process of step S610, the movement amount signal output from the movement unit 124 includes information indicating the movement amount of the second image determined in the last process of step S610. Signal. In the process of step S610 in the moving unit 124, when the movement amount of the second image is always determined based on the preset three-dimensional coordinates of the reference position, the determination is performed in the last process of step S610. The information on the movement amount of the second image is information represented by the movement amount signal. However, in the process of step S610 in the moving unit 124, for example, when the movement amount of the second image is further determined based on the movement amount of the second image determined in the previous process of step S610, Information on the movement amount of the second image, which is the sum of the movement amounts of the images, is information represented by the movement amount signal.

その後、治療システム1では、不図示の治療台制御部が、医用画像処理装置100(より具体的には、探索部120に備えた移動部124)から出力された移動量信号に基づいて治療台11を移動させ、患者Pの位置が実際に移動される。   Thereafter, in the treatment system 1, a treatment table control unit (not shown) treats the treatment table based on the movement amount signal output from the medical image processing apparatus 100 (more specifically, the movement unit 124 included in the search unit 120). 11 is moved, and the position of the patient P is actually moved.

ここで、治療システム1を構成する医用画像処理装置100の探索処理において、医用画像処理装置100に備えた構成要素が行う処理(処理方法)の一例について説明する。   Here, an example of processing (processing method) performed by the components included in the medical image processing apparatus 100 in the search processing of the medical image processing apparatus 100 configuring the treatment system 1 will be described.

まず、医用画像処理装置100において探索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、治療計画の段階において撮影したCT画像(第1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、指定され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、照射する治療ビームBの方向(経路)や強度などを決定する。   First, a treatment plan performed before the search process is performed in the medical image processing apparatus 100 will be described. In the treatment plan, the energy of the treatment beam B (radiation) irradiated to the patient P, the irradiation direction, the shape of the irradiation range, the distribution of the dose when the treatment beam B is irradiated in multiple times, and the like are determined. More specifically, first, a treatment planner (such as a doctor) performs a tumor (lesion) region and a normal tissue region on a CT image (first image) taken at the stage of the treatment plan. Specify the boundary of the tumor, the boundary between the tumor and important organs around it. In the treatment plan, the direction (path) of the treatment beam B to be irradiated, based on the depth from the body surface of the patient P to the position of the tumor, the size of the tumor, calculated from information on the designated tumor, Determine the strength.

上述した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。   The designation of the boundary between the tumor area and the normal tissue area described above corresponds to designation of the tumor position and volume. The volume of this tumor is the gross tumor volume (GTV), clinical target volume (CTV), internal target volume (ITV), planning target volume (Planning Target Volume: PTV). GTV is a volume of a tumor that can be confirmed with the naked eye from an image. In radiotherapy, GTV is a volume that needs to be irradiated with a therapeutic beam B having a sufficient dose. CTV is the volume containing GTV and the potential tumor to be treated. The ITV is a volume obtained by adding a predetermined margin to the CTV in consideration of the movement of the CTV due to the predicted movement of the physiological patient P or the like. The PTV is a volume obtained by adding a margin to the ITV in consideration of an error in the alignment of the patient P performed when performing the treatment. The relationship of the following formula (1) is established in these volumes.

Figure 2018042831
Figure 2018042831

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。これらの体積には、下式(2)の関係がある。   On the other hand, the volume of an important organ located around a tumor that is highly sensitive to radiation and strongly influenced by the dose of irradiated radiation is called a dangerous organ (Organ At Risk: OAR). As a volume obtained by adding a predetermined margin (margin) to this OAR, a planning dangerous organ volume (PRV) is designated. These volumes have the relationship of the following formula (2).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

治療計画の段階においては、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。   At the stage of treatment planning, the direction (path) and intensity of the treatment beam B (radiation) irradiated to the patient P are determined based on a margin that takes into account errors that may occur in actual treatment.

そして、医用画像処理装置100において探索処理を行う際、まず、第1画像取得部101は、第1画像を取得して探索部120に備えた積分画像算出部121に出力する。また、第2画像取得部102は、治療を開始する直前の患者Pに関する第2画像を取得して探索部120に備えた積分画像算出部121に出力する。上述したように、第1画像と第2画像とは、共に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、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3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、探索部120が、水等価厚を用いて、第1画像と第2画像との位置を合わせる(画像間の差異を少なくする)、つまり、現在の患者Pの体位を第1画像を撮影したときの体位に合わせるための移動量を探索する。なお、所定の3次元空間とは、治療ビーム照射門13や治療台11など、治療室において予め設定された基準位置となる3次元の座標を基準にした空間のことである。   Then, when performing a search process in the medical image processing apparatus 100, the first image acquisition unit 101 first acquires the first image and outputs it to the integrated image calculation unit 121 provided in the search unit 120. In addition, the second image acquisition unit 102 acquires a second image related to the patient P immediately before starting the treatment, and outputs the second image to the integrated image calculation unit 121 included in the search unit 120. As described above, the first image and the second image are both CT images. When the second image is captured, the posture of the patient P is brought close to the same posture as when the first image is captured. However, it is difficult to capture the second image in the same posture as when the first image was captured. That is, it is difficult to suppress a change in the state of the body of the patient P or to fix the same position even if a fixture is used. For this reason, even if each of the first image and the second image is virtually arranged in the predetermined three-dimensional space, a slight shift (for example, several mm) occurs, and the second image is It is difficult to reproduce the posture of the patient P when the first image is photographed only by photographing. Therefore, in the medical image processing apparatus 100, the search unit 120 uses the water equivalent thickness to align the positions of the first image and the second image (to reduce the difference between the images), that is, for the current patient P. The movement amount for matching the posture to the posture when the first image is taken is searched. The predetermined three-dimensional space is a space based on the three-dimensional coordinates serving as a reference position preset in the treatment room, such as the treatment beam irradiation gate 13 and the treatment table 11.

また、医用画像処理装置100において探索処理を行う際には、経路取得部110が、治療計画の段階において第1画像に基づいて決定した治療ビームB(放射線)を照射する経路の情報を取得して探索部120に備えた積分画像算出部121に出力する。なお、治療ビームBを照射する方向は、治療ビーム照射門13の出射口から患者Pの体内の腫瘍(病巣)に向けた3次元空間内の方向である。このため、所定の3次元空間内における治療ビーム照射門13の出射口の位置がわかれば、この出射口の位置を起点として、第1画像および第2画像内のそれぞれのボクセルを通過する治療ビームBの経路を求めることができる。治療ビームBの経路は、3次元の座標によって表すことができる。なお、治療ビームBの経路は、出射口の位置を3次元の座標の起点とした3次元ベクトルによって表してもよい。   Further, when performing a search process in the medical image processing apparatus 100, the route acquisition unit 110 acquires information on a route for irradiating the treatment beam B (radiation) determined based on the first image in the treatment planning stage. Output to the integrated image calculation unit 121 included in the search unit 120. The direction in which the treatment beam B is irradiated is a direction in a three-dimensional space from the exit of the treatment beam irradiation gate 13 toward the tumor (lesion) in the body of the patient P. Therefore, if the position of the exit of the treatment beam irradiation gate 13 in a predetermined three-dimensional space is known, the treatment beam that passes through the respective voxels in the first image and the second image with the position of the exit as a starting point. The route of B can be obtained. The path of the treatment beam B can be represented by three-dimensional coordinates. Note that the path of the treatment beam B may be represented by a three-dimensional vector with the position of the exit port as the starting point of three-dimensional coordinates.

ここで、治療システム1において治療ビーム照射門13から照射する治療ビームBについて説明する。なお、以下の説明においては、治療ビームBの経路を、3次元ベクトルで表すものとして説明する。   Here, the treatment beam B irradiated from the treatment beam irradiation gate 13 in the treatment system 1 will be described. In the following description, it is assumed that the path of the treatment beam B is represented by a three-dimensional vector.

上述したように、治療ビームBは、1本の治療ビームbを走査したり、複数の治療ビームbを照射したりすることによって、患者Pの体内に存在する病巣の領域(範囲)の全体に照射される。図4は、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の体内に存在する病巣)との関係の一例を説明する図である。図4には、治療ビーム照射門13から照射した治療ビームBが照射対象の病巣に到達するまでの経路の一例を示している。なお、図4の(a)には、治療ビーム照射門13が複数の治療ビームbを出射する構成である場合の治療ビームBの一例を示し、図4の(b)には、治療ビーム照射門13が1本の治療ビームbを出射して走査する構成である場合の治療ビームBの一例を示している。   As described above, the treatment beam B scans a single treatment beam b or irradiates a plurality of treatment beams b, so that the entire region (range) of the lesion existing in the body of the patient P is obtained. Irradiated. FIG. 4 shows radiation (treatment beam B) emission and radiation (treatment beam B) irradiation targets (lesions existing in the body of the patient P) in the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. It is a figure explaining an example of the relationship. FIG. 4 shows an example of a route through which the treatment beam B irradiated from the treatment beam irradiation gate 13 reaches the irradiation target lesion. 4A shows an example of the treatment beam B in the case where the treatment beam irradiation gate 13 is configured to emit a plurality of treatment beams b, and FIG. 4B shows the treatment beam irradiation. An example of the treatment beam B in the case where the gate 13 is configured to emit and scan one treatment beam b is shown.

治療システム1において治療ビーム照射門13が複数の治療ビームbを出射する構成である場合、治療ビーム照射門13は、図4の(a)に示したように、平面状の出射口を持っている。そして、治療ビーム照射門13から出射されたそれぞれの治療ビームbは、コリメータ13−1を経由して照射対象の病巣に到達する。つまり、治療ビーム照射門13から同時に出射された複数の治療ビームbの内、コリメータ13−1を通過した治療ビームbのみが、照射対象の病巣に到達する。ここで、コリメータ13−1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。なお、コリメータとしては、金属製の器具以外にも、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がある。治療システム1において治療ビーム照射門13から照射する治療ビームBの照射範囲は、いずれの治療ビームbも患者Pの体内に存在する病巣以外の領域に照射されないようにするため、例えば、照射対象の病巣の形状に合わせて治療ビームbが通過する領域が、コリメータ13−1によって調整される。図4の(a)には、治療ビームb〜治療ビームbの治療ビームbがコリメータ13−1を通過して第1画像内の照射対象の病巣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〜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13の平面状の出射口の範囲内に位置するそれぞれの治療ビームbの出射点の位置である。なお、この構成の治療ビーム照射門13の3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。 When the treatment beam irradiation gate 13 emits a plurality of treatment beams b in the treatment system 1, the treatment beam irradiation gate 13 has a planar emission port as shown in FIG. Yes. Each treatment beam b emitted from the treatment beam irradiation gate 13 reaches the irradiation target lesion via the collimator 13-1. That is, only the treatment beam b that has passed through the collimator 13-1 among the plurality of treatment beams b simultaneously emitted from the treatment beam irradiation gate 13 reaches the irradiation target lesion. Here, the collimator 13-1 is a metal instrument for blocking the unnecessary treatment beam b. As the collimator, there is a multi-leaf collimator that can mechanically change an area where the unnecessary treatment beam b is blocked, in addition to a metal instrument. The irradiation range of the treatment beam B irradiated from the treatment beam irradiation gate 13 in the treatment system 1 is set such that, for example, any treatment beam b is not irradiated to a region other than the lesion existing in the body of the patient P. The region through which the treatment beam b passes in accordance with the shape of the lesion is adjusted by the collimator 13-1. FIG. 4A schematically illustrates an example in which the treatment beam b of the treatment beam b 1 to the treatment beam b N passes through the collimator 13-1 and is irradiated to the lesion to be irradiated in the first image. It shows. In this case, the starting point in each path of the treatment beam b 1 to the treatment beam b N is the position of the exit point of each treatment beam b located within the range of the planar exit of the treatment beam irradiation gate 13. Note that the three-dimensional position of the treatment beam irradiation gate 13 having this configuration is, for example, the position (coordinates) of the center of the plane of the emission port.

経路取得部110は、治療ビームbの出射点の位置を起点として、治療ビームb〜治療ビームbのそれぞれが第1画像内の照射対象の病巣まで到達する経路の情報を、所定の3次元空間内に照射される治療ビームBにおけるそれぞれの治療ビームbの経路の情報として取得する。この場合の治療ビームBにおけるそれぞれの治療ビームbの経路は、3次元ベクトルの集合によって、下式(3)のように、離散的に表すことができる。 The path acquisition unit 110 uses, as a starting point, the position of the exit point of the treatment beam b to obtain information about the path through which each of the treatment beams b 1 to b N reaches the irradiation target lesion in the first image for a predetermined 3 It is acquired as information on the path of each treatment beam b in the treatment beam B irradiated in the dimensional space. In this case, the path of each treatment beam b in the treatment beam B can be discretely expressed by a set of three-dimensional vectors as shown in the following equation (3).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

一方、治療システム1において治療ビーム照射門13が1本の治療ビームbを出射して走査する構成である場合、治療ビーム照射門13は、図4の(b)に示したように、コリメータ13−1を備えず、1つの出射口を持っている。そして、治療ビーム照射門13の1つの出射口から出射された1本の治療ビームbは、例えば、磁石などによって方向が曲げられて、照射対象の病巣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される。図4の(b)には、1本の治療ビームbが治療ビームb〜治療ビームbとなるように曲げられて第1画像内の照射対象の病巣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〜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13の出射口の位置である。なお、この構成の治療ビーム照射門13の3次元の位置は、1つの出射口の位置(座標)である。 On the other hand, in the treatment system 1, when the treatment beam irradiation gate 13 is configured to emit and scan one treatment beam b, the treatment beam irradiation gate 13 includes the collimator 13 as shown in FIG. -1 is not provided, and one exit port is provided. Then, the direction of one treatment beam b emitted from one exit of the treatment beam irradiation gate 13 is bent by, for example, a magnet so as to fill (scan) the entire region of the lesion to be irradiated. Are scanned and irradiated. FIG. 4B schematically illustrates an example of a case where one treatment beam b is bent so as to be the treatment beam b 1 to the treatment beam b N and irradiated to the irradiation target lesion in the first image. Is shown. In this case, the starting point in each path of the treatment beam b 1 to the treatment beam b N is the position of the exit of the treatment beam irradiation gate 13. Note that the three-dimensional position of the treatment beam irradiation gate 13 having this configuration is the position (coordinates) of one exit port.

経路取得部110は、治療ビーム照射門13の出射口の位置を起点として、起点の位置から曲げられて第1画像内の照射対象の病巣まで到達する治療ビームb〜治療ビームbのそれぞれの経路の情報を、所定の3次元空間内に照射される治療ビームBにおけるそれぞれの治療ビームbの経路の情報として取得する。この場合の治療ビームBにおけるそれぞれの治療ビームbの経路も、3次元ベクトルの集合によって、上式(3)のように、離散的に表すことができる。 The path acquisition unit 110 starts from the position of the exit of the treatment beam irradiation gate 13 and starts from each of the treatment beams b 1 to b N that are bent from the start position and reach the lesion to be irradiated in the first image. Is obtained as information on the path of each treatment beam b in the treatment beam B irradiated in a predetermined three-dimensional space. In this case, the path of each treatment beam b in the treatment beam B can also be discretely expressed by a set of three-dimensional vectors as shown in the above equation (3).

(積分画像の生成方法)
次に、医用画像処理装置100における探索処理において積分画像算出部121が第1積分画像および第2積分画像を生成する方法について説明する。まず、積分画像算出部121における積分画像の生成方法について説明する。
(Integration image generation method)
Next, a method in which the integral image calculation unit 121 generates the first integral image and the second integral image in the search process in the medical image processing apparatus 100 will be described. First, an integrated image generation method in the integrated image calculation unit 121 will be described.

なお、以下の説明においては、所定の3次元空間のある1点を点xと表す。そして、所定の3次元空間内に仮想的に配置した第1画像に含まれる点xに対応する3次元の画素(ボクセル)の画素値(CT値)をI(x,θ)と表す。また、同様に、所定の3次元空間内に仮想的に配置した第2画像に含まれる点xに対応する3次元の画素(ボクセル)の画素値(CT値)をI(x,θ)と表す。なお、第1画像または第2画像内に点xに対応するボクセルがない場合のCT値は“0”とする。ここで、θは、3次元空間内における第1画像または第2画像の位置姿勢を表すパラメータである。治療ビームBにおける治療ビーム照射門13の出射口の位置、すなわち、起点=0から点xまでのベクトルは下式(4)で表すことができる。 In the following description, one point in the predetermined three-dimensional space is represented as a point x. A pixel value (CT value) of a three-dimensional pixel (voxel) corresponding to the point x included in the first image virtually arranged in a predetermined three-dimensional space is represented as I 1 (x, θ). Similarly, the pixel value (CT value) of the three-dimensional pixel (voxel) corresponding to the point x included in the second image virtually arranged in the predetermined three-dimensional space is represented by I 2 (x, θ). It expresses. Note that the CT value is “0” when there is no voxel corresponding to the point x in the first image or the second image. Here, θ is a parameter representing the position and orientation of the first image or the second image in the three-dimensional space. The position of the exit of the treatment beam irradiation gate 13 in the treatment beam B, that is, the vector from the starting point = 0 to the point x can be expressed by the following equation (4).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

この場合、第1画像において点xまでの治療ビームBの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を積算した第1積分画像の画素の画素値(ボクセルデータ)s(x,θ)は、下式(5)によって算出することができる。 In this case, the pixel value (voxel data) s 1 (x, θ) of the pixel of the first integrated image obtained by integrating the CT values of the respective voxels located on the treatment beam B path up to the point x in the first image is And can be calculated by the following equation (5).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(5)において、tは、媒介変数である。   In the above equation (5), t is a parameter.

同様に、第2画像において点xまでの治療ビームBの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を積算した第2積分画像の画素の画素値(ボクセルデータ)s(x,θ)は、下式(6)によって算出することができる。 Similarly, the pixel value (voxel data) s 2 (x, θ) of the pixel of the second integrated image obtained by integrating the CT values of the respective voxels located on the path of the treatment beam B up to the point x in the second image is And can be calculated by the following equation (6).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

いま、ある治療ビームbに対応する第1画像の積分画像をS1,i(θ)すると、この積分画像S1,i(θ)は、下式(7)で表される。 Now, if the integrated image of the first image corresponding to a certain treatment beam b i is S 1, i (θ), this integrated image S 1, i (θ) is expressed by the following equation (7).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

ここで、下式(8)は、治療ビームbが通過する三次元空間内における座標位置の集合である。 Here, the following equation (8) is a set of coordinate positions in the three-dimensional space through which the treatment beam b i passes.

Figure 2018042831
Figure 2018042831

このように積分画像S1,i(θ)を、M個の積分画素値を並べたベクトルとして表現する。そして、第1積分画像S(θ)は、N個の治療ビームbに対応する第1画像の積分画像S1,i(θ)をまとめて、下式(9)で表すことができる。 In this way, the integrated image S 1, i (θ) is expressed as a vector in which M i integrated pixel values are arranged. The first integrated image S 1 (θ) can be expressed by the following equation (9) by integrating the integrated images S 1, i (θ) of the first image corresponding to the N treatment beams b i. .

Figure 2018042831
Figure 2018042831

同様に、第2積分画像S(θ)は、下式(10)で表すことができる。 Similarly, the second integral image S 2 (θ) can be expressed by the following equation (10).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

ここで、集合Xは、例えば、PTVに対応する画素の位置の集合である。なお、集合Xは、例えば、PRVなどの治療計画の段階において指定された体積に含まれる予め定めた余裕(マージン)の範囲を含めてもよい。また、集合Xは、治療ビームbが患者Pの体内を通過する位置をすべて含めてもよい。また、集合Xは、治療ビームbが第1画像および第2画像内の照射対象の病巣に到達するまでにしてもよい。 Here, the set X i is a set of pixel positions corresponding to the PTV, for example. Note that the set X i may include a range of a predetermined margin (margin) included in the volume designated at the stage of the treatment plan such as PRV, for example. The set X i may include all positions where the treatment beam b i passes through the body of the patient P. The set X i may be until the treatment beam b i reaches the irradiation target lesion in the first image and the second image.

このような積分画像の生成方法によって積分画像算出部121は、上式(9)と上式(10)とで表される第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれを、比較部122に出力する。   With such an integral image generation method, the integral image calculation unit 121 sends the first integral image and the second integral image represented by the above equations (9) and (10) to the comparison unit 122. Output.

なお、積分画像算出部121がそれぞれの積分画像を生成する際には、上述したように、第1画像または第2画像において治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を、放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚を用いて、第1積分画像および第2積分画像を生成する。ここで、積分画像算出部121は、第1画像および第2画像に含まれるそれぞれのボクセルのCT値の水等価厚への換算方式として、例えば、下記の参考文献1に示されているような、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。なお、積分画像算出部121は、その他の方法として、例えば、変換テーブルを用意し、この変換テーブルを用いてCT値を水等価厚に変換してもよい。また、上述したように、水等価厚は、積分(線積分)することによって、水の深さ(水換算深さ)、つまり、患者Pの体表面から腫瘍(病巣)までの距離を求めることができる。参考文献1には、水媒体を重粒子線が通過したときの深さ(=水厚)と付与線量との関係を実験的に求めることも示されている。積分画像算出部121は、参考文献1に示された水厚と付与線量との関係を利用して、積分画像におけるそれぞれのボクセルデータを、それぞれの画素の位置における付与線量に変換してもよい。   In addition, when the integral image calculation unit 121 generates each integral image, as described above, the CT value of each voxel positioned on the treatment beam b path in the first image or the second image is used as the radiation. A first integral image and a second integral image are generated using a water equivalent thickness obtained by converting the amount of energy loss of water into a water thickness. Here, as an example of the conversion method for converting the CT value of each voxel included in the first image and the second image into a water equivalent thickness, the integral image calculation unit 121 is as shown in Reference Document 1 below. A regression equation based on non-linear conversion data obtained experimentally is used. As another method, the integral image calculation unit 121 may prepare a conversion table, for example, and convert the CT value into a water equivalent thickness using the conversion table. In addition, as described above, the water equivalent thickness is obtained by integrating (line integration) to obtain the depth of water (water equivalent depth), that is, the distance from the body surface of the patient P to the tumor (lesion). Can do. Reference 1 also shows that the relationship between the depth (= water thickness) when a heavy particle beam passes through an aqueous medium and the applied dose is experimentally obtained. The integrated image calculation unit 121 may convert each voxel data in the integrated image into an applied dose at each pixel position using the relationship between the water thickness and the applied dose shown in Reference Document 1. .

[参考文献1]O. Jakel, et al.,“Relation between carbon ion ranges and x−ray CT numbers”, Med. Phys. 28(4), 701−703, 2001 [Reference 1] O.D. Jakel, et al. "Relation between carbon ion ranges and x-ray CT numbers", Med. Phys. 28 (4), 701-703, 2001

積分画像算出部121は、第1画像および第2画像に含まれる治療ビームbの経路上に位置するそれぞれのボクセルのCT値を水等価厚に換算して積分した水換算深さで表された積分画像、または積分画像におけるそれぞれのボクセルデータを付与線量に変換した積分画像を、比較部122に出力する。   The integrated image calculation unit 121 is represented by a water conversion depth obtained by converting the CT value of each voxel located on the treatment beam b path included in the first image and the second image into a water equivalent thickness and integrating. The integrated image or an integrated image obtained by converting each voxel data in the integrated image into a given dose is output to the comparison unit 122.

次に、医用画像処理装置100における探索処理において比較部122が第1積分画像と第2積分画像とを比較する方法について説明する。   Next, a method in which the comparison unit 122 compares the first integral image and the second integral image in the search process in the medical image processing apparatus 100 will be described.

比較部122は、第1積分画像と第2積分画像とを比較するために、下式(11)に示すようなコスト関数を用いる。   The comparison unit 122 uses a cost function as shown in the following equation (11) in order to compare the first integral image and the second integral image.

Figure 2018042831
Figure 2018042831

比較部122は、上式(11)によって、積分画像の画素値(ボクセルデータ)の二乗誤差を最小化するΔθを求める。そして、比較部122は、勾配法や、ニュートン法、Lucas−Kanade法(LK法)などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。比較部122は、第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報として、最小化したコスト関数値EとΔθとを、判定部123に出力する。   The comparison unit 122 obtains Δθ that minimizes the square error of the pixel value (voxel data) of the integral image by the above equation (11). Then, the comparison unit 122 minimizes the cost function using an optimization method such as a gradient method, a Newton method, or a Lucas-Kanade method (LK method). The comparison unit 122 outputs the minimized cost function value E and Δθ to the determination unit 123 as information of a comparison result obtained by comparing the first integral image and the second integral image.

また、比較部122が第1積分画像と第2積分画像とを比較するために用いるコスト関数は、下式(12)に示すようなコスト関数であってもよい。   Further, the cost function used for the comparison unit 122 to compare the first integral image and the second integral image may be a cost function as shown in the following equation (12).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(12)において、EPTVは、PTVに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表し、EPRVは、PRVに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表している。また、上式(12)において、λは、パラメータであり、PTVにおける位置合わせを重視して比較を行う場合には、例えば、λ=0.5以上の値にする。上式(12)に示すようなコスト関数を用いて比較した場合も、比較部122は、コスト関数値EとΔθとを、第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報として判定部123に出力する。 In the above equation (12), E PTV represents the square error of the integral image consisting only of the pixel positions included in the PTV, and E PRV represents the square error of the integral image consisting only of the pixel positions included in the PRV. . In the above equation (12), λ is a parameter, and when comparison is made with emphasis on alignment in PTV, for example, λ = 0.5 or more. Even when the comparison is performed using the cost function as shown in the above equation (12), the comparison unit 122 compares the cost function value E and Δθ with information on the comparison result comparing the first integral image and the second integral image. To the determination unit 123.

このような比較方法によって比較部122は、第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部123に出力する。   By such a comparison method, the comparison unit 122 outputs information of a comparison result obtained by comparing the first integral image and the second integral image to the determination unit 123.

次に、医用画像処理装置100における探索処理において判定部123が第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定する方法について説明する。   Next, a method in which the determination unit 123 determines the difference between the first integrated image and the second integrated image in the search process in the medical image processing apparatus 100 will be described.

判定部123は、比較部122から出力された比較結果が予め定めた許容範囲内であるか否かを判定する。判定部123には、以下のような判定条件が設定されている。   The determination unit 123 determines whether the comparison result output from the comparison unit 122 is within a predetermined allowable range. In the determination unit 123, the following determination conditions are set.

(判定条件1):比較部122から出力された比較結果に含まれるΔθが、予め定めた閾値以下である。
(判定条件2):比較部122から出力された比較結果に含まれるコスト関数値Eが、予め定めた閾値以下である。
(Determination condition 1): Δθ included in the comparison result output from the comparison unit 122 is equal to or less than a predetermined threshold value.
(Determination condition 2): The cost function value E included in the comparison result output from the comparison unit 122 is equal to or less than a predetermined threshold.

また、判定部123には、以下のような判定条件が設定されている。   In addition, the following determination conditions are set in the determination unit 123.

(判定条件3):比較部122から出力された比較結果に対する判定回数が、予め定めた回数以上である。 (Determination condition 3): The number of determinations for the comparison result output from the comparison unit 122 is equal to or greater than a predetermined number.

判定部123は、上述した判定条件1〜判定条件3に基づいて判定を行い、少なくとも1つ以上の判定条件に合致する場合には、第1積分画像と第2積分画像とのずれがないと判定する。また、判定部123は、上述した判定条件1〜判定条件3の全ての判定条件に合致しない場合には、第1積分画像と第2積分画像とのずれがあると判定する。そして、判定部123は、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。   The determination unit 123 performs determination based on the above-described determination conditions 1 to 3, and if there is at least one determination condition, there is no deviation between the first integrated image and the second integrated image. judge. Moreover, the determination part 123 determines with there being a shift | offset | difference of a 1st integral image and a 2nd integral image, when not meeting all the determination conditions of the determination conditions 1-determination conditions 3 mentioned above. And the determination part 123 outputs the determination signal showing the result of having determined the shift | offset | difference of a 1st integral image and a 2nd integral image.

また、判定部123は、上述した判定条件1および判定条件2における閾値と、比較部122から出力された比較結果との差、つまり、ずれ量を算出し、算出したずれ量の情報を移動部124に出力する。   In addition, the determination unit 123 calculates a difference between the threshold values in the above-described determination condition 1 and determination condition 2 and the comparison result output from the comparison unit 122, that is, a shift amount. It outputs to 124.

これにより、移動部124は、判定部123から出力されたずれ量の情報に基づいて、ずれ量がより大きい方向に現在の患者Pの位置を移動させるように、第2画像を3次元空間内において移動させる移動量(回転量を含む)を決定する。そして、移動部124は、決定した第2画像の移動量を表す情報を、積分画像算出部121に出力する。これにより、積分画像算出部121は、上述した積分画像の生成方法によって、新たな第2積分画像を生成する。   Accordingly, the moving unit 124 moves the second image in the three-dimensional space so as to move the current position of the patient P in the direction in which the shift amount is larger based on the shift amount information output from the determination unit 123. The amount of movement (including the amount of rotation) to be moved is determined. Then, the moving unit 124 outputs information indicating the determined amount of movement of the second image to the integrated image calculating unit 121. Thereby, the integral image calculation part 121 produces | generates a new 2nd integral image with the production | generation method of the integral image mentioned above.

このような処理によって、医用画像処理装置100の探索処理では、第1画像から生成した第1積分画像と、第2画像から生成した第2積分画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Pの体位と現在の患者Pの体位とのずれを判定する。つまり、医用画像処理装置100の探索処理では、第1積分画像と第2積分画像とに基づいて、治療ビームBを照射する経路のすれを判定する。そして、医用画像処理装置100の探索処理では、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Pの体位が治療計画の段階の患者Pの体位に近づくように、患者Pの体位を移動させる移動量を決定する。言い換えれば、医用画像処理装置100の探索処理では、治療計画の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の体内の病巣に照射することができるように、患者Pの位置を合わせるための移動量を決定する。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の探索処理によって決定した移動量に応じて実際に患者Pを移動させて、治療計画において決定したエネルギー量の治療ビームBを病巣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。   By such processing, in the search processing of the medical image processing apparatus 100, the patient P at the stage of treatment planning is based on the first integrated image generated from the first image and the second integrated image generated from the second image. And the current position of the patient P are determined. That is, in the search process of the medical image processing apparatus 100, the path of the treatment beam B is determined based on the first integrated image and the second integrated image. In the search process of the medical image processing apparatus 100, based on the determined shift amount, a movement amount for moving the posture of the patient P so that the current posture of the patient P approaches the posture of the patient P at the stage of the treatment plan. To decide. In other words, in the search process of the medical image processing apparatus 100, the position of the patient P is set so that the treatment beam B having an energy amount close to the energy determined in the stage of the treatment plan can be irradiated to the lesion in the patient P. Determine the amount of movement to match. Thereby, in the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100, the patient P is actually moved according to the movement amount determined by the search process of the medical image processing apparatus 100, and the treatment of the energy amount determined in the treatment plan is performed. The lesion can be irradiated with the beam B, and radiation treatment can be performed as planned.

上述したように、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、第1画像取得部101が治療前に撮影された患者Pの第1画像を取得し、第2画像取得部102が治療を開始する直前に撮影された患者Pの第2画像を取得する。また、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、経路取得部110が第1画像に基づいて治療計画の段階において決定された治療ビームBを照射する経路の情報を取得する。そして、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、探索部120(積分画像算出部121)が、治療ビームBの経路の情報に基づいて、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積分画像とを生成する。そして、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、探索部120(比較部122および判定部123)が、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。また、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、探索部120(移動部124)が、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Pの体位を治療計画の段階の患者Pの体位に近づけるための移動量を決定し、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときに、最終的な患者Pの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、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では、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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、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では、治療計画の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の体内の病巣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。   As described above, in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the first image acquisition unit 101 acquires the first image of the patient P imaged before the treatment, and the second image acquisition unit 102 performs the treatment. A second image of the patient P taken immediately before starting is acquired. In the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the route acquisition unit 110 acquires information on a route for irradiating the treatment beam B determined in the treatment plan stage based on the first image. In the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the search unit 120 (integrated image calculation unit 121) includes a first integrated image corresponding to the first image based on information on the path of the treatment beam B, and A second integrated image corresponding to the second image is generated. In the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the search unit 120 (the comparison unit 122 and the determination unit 123) determines a shift in the path of the treatment beam B between the first integrated image and the second integrated image. The determination signal representing the determination result is output. In the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the search unit 120 (the moving unit 124) changes the posture of the current patient P to the posture of the patient P at the stage of the treatment plan based on the determined shift amount. The movement amount for approaching is determined, and when the deviation of the path of the treatment beam B in the first integral image and the second integral image is within a predetermined allowable range, the final movement amount of the patient P is expressed. Output travel distance signal. Thereby, in the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, for example, a treatment table control unit (not illustrated) that controls movement of the treatment table 11 performs treatment table 11 based on the movement amount signal. The position of the patient P is actually moved. Thereby, in the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the lesion in the body of the patient P can be irradiated with the treatment beam B having an energy amount close to the energy determined in the treatment planning stage. By aligning the current position of the patient P with the ready state, radiation therapy can be performed as planned.

上記説明したように、医用画像処理装置100は、CT撮像装置12によって撮像された患者Pの3次元の第1画像を取得する第1画像取得部101と、第1画像とは異なる時刻にCT撮像装置12によって撮像された患者Pの3次元の第2画像を取得する第2画像取得部102と、第1画像に設定した放射線経路(照射した治療ビームB(治療ビームb)が通過する経路)を取得する経路取得部110と、第1画像に含まれ放射線経路が通過する3次元の第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第1積分値(第1積分画像)と、第2画像内の放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第2積分値(第2積分画像)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の第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部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101が取得した第1画像と、第2画像取得部102が取得した第2画像と、経路取得部110が取得した治療ビームB(治療ビームb)を照射する経路(放射線経路)とに基づいて、現在の患者Pの位置を、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探索することができる。   As described above, the medical image processing apparatus 100 includes the first image acquisition unit 101 that acquires the three-dimensional first image of the patient P imaged by the CT imaging apparatus 12 and the CT image at a time different from the first image. A second image acquisition unit 102 that acquires a three-dimensional second image of the patient P imaged by the imaging device 12, and a radiation path set in the first image (a path through which the irradiated treatment beam B (treatment beam b) passes) ) And a first integrated value (first integrated image) obtained by integrating pixel values (CT values) of three-dimensional first pixels (voxels) included in the first image and passing through the radiation path. And a second integrated value (second integrated image) obtained by integrating pixel values (CT values) of three-dimensional second pixels (voxels) through which a path corresponding to the radiation path in the second image passes, The position of the patient P shown in the second image is the first Includes a search unit 120 for outputting a shift amount signal indicating an amount of movement of the second image to match the position of the patient P which is photographed in the image, the. Accordingly, the medical image processing apparatus 100 includes the first image acquired by the first image acquisition unit 101, the second image acquired by the second image acquisition unit 102, and the treatment beam B (treatment by the path acquisition unit 110). Based on the path (radiation path) for irradiating the beam b), it is possible to search for a movement amount for adjusting the current position of the patient P to the position when the first image is taken.

また、上記説明したように、探索部120は、第1積分値を算出し、算出した第1積分値を治療ビームB(治療ビームb)を照射する照射範囲内に表した第1積分画像と、第2積分値を算出し、算出した第2積分値を照射範囲内に表した第2積分画像とを生成する積分画像算出部121と、第1積分画像に含まれる第1積分値(ボクセルデータ)と、第2積分画像に含まれる第1積分値(ボクセルデータ)に対応する第2積分値(ボクセルデータ)とをそれぞれ比較する比較部122と、比較部122の比較結果に基づいて第1積分画像と第2積分画像とに表された放射線経路のずれを判定する判定部123と、判定部123の判定結果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移動部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画像に含まれるボクセルのCT値を積分した第1積分値と第2画像に含まれるボクセルのCT値を積分した第2積分値との比較結果に基づいて、仮想的に移動させた現在の患者Pの位置と第1画像を撮影したときの患者Pの位置とのずれを判定し、最終的に患者Pを移動させるための移動量を決定することができる。   In addition, as described above, the search unit 120 calculates the first integral value, and displays the calculated first integral value in the irradiation range in which the treatment beam B (treatment beam b) is irradiated, , An integrated image calculation unit 121 that calculates a second integrated value and generates a second integrated image representing the calculated second integrated value within the irradiation range; and a first integrated value (voxel) included in the first integrated image Data) and a second integral value (voxel data) corresponding to the first integral value (voxel data) included in the second integral image, respectively, and a comparison result of the comparison unit 122 A determination unit 123 that determines the deviation of the radiation path represented in the first integral image and the second integral image, a movement amount is determined based on the determination result of the determination unit 123, and a movement amount signal that represents the determined movement amount is obtained. And a moving part 124 for outputting. . As a result, the medical image processing apparatus 100 obtains a comparison result between the first integrated value obtained by integrating the CT value of the voxel included in the first image and the second integrated value obtained by integrating the CT value of the voxel included in the second image. Based on this, the deviation between the virtually moved position of the current patient P and the position of the patient P when the first image is taken is determined, and finally the amount of movement for moving the patient P is determined. be able to.

また、上記説明したように、積分画像算出部121は、放射線経路上に位置する第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)と放射線経路に対応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、予め定めた非線形換算(実験的に求めた非線形の換算データ)によって換算した後に積分して、第1積分値と第2積分値とのそれぞれを算出してもよい。これによって、医用画像処理装置100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、上記の参考文献1に示されているような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の位置を移動させるための移動量を決定することができる。   In addition, as described above, the integral image calculation unit 121 includes the pixel value (CT value) of the first pixel (voxel) located on the radiation path and the second pixel (voxel) located on the path corresponding to the radiation path. ) And the pixel value (CT value) are converted by a predetermined nonlinear conversion (an experimentally obtained nonlinear conversion data) and then integrated, and the first integrated value and the second integrated value are respectively integrated. It may be calculated. As a result, the medical image processing apparatus 100 experimentally calculates the CT value of the voxel included in the first image and the CT value of the voxel included in the second image, for example, as shown in Reference Document 1 above. The amount of movement for moving the current position of the patient P can be determined based on the first integrated image and the second integrated image that are integrated after conversion by a regression equation based on the obtained nonlinear conversion data. .

また、上記説明したように、積分画像算出部121は、非線形換算(実験的に求めた非線形の換算データ)によって、放射線経路上に位置する第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)と放射線経路に対応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、放射線が通過する際のエネルギー損失量を表す値(例えば、水等価厚)に換算してもよい。これによって、医用画像処理装置100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の位置を移動させるための移動量を決定することができる。   Further, as described above, the integral image calculation unit 121 calculates the pixel value (CT value) of the first pixel (voxel) located on the radiation path by nonlinear conversion (nonlinear conversion data obtained experimentally). Each pixel value (CT value) of the second pixel (voxel) located on the path corresponding to the radiation path is converted into a value (for example, water equivalent thickness) representing the amount of energy loss when the radiation passes. May be. As a result, the medical image processing apparatus 100 integrates the CT value of the voxel included in the first image and the CT value of the voxel included in the second image after, for example, conversion into a water equivalent thickness and the first integrated image. Based on the two integrated images, a moving amount for moving the current position of the patient P can be determined.

また、上記説明したように、積分画像算出部121は、治療ビームB(治療ビームb)が照射対象の領域(病巣)に到達するまでの間に位置する放射線経路上の第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)と、放射線経路に対応する経路上で照射対象の領域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)とのそれぞれを換算したエネルギー損失量の値(水等価厚)を積分して、第1積分値と第2積分値とのそれぞれを算出してもよい。これによって、医用画像処理装置100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。   In addition, as described above, the integral image calculation unit 121 includes the first pixel (voxel) on the radiation path that is located before the treatment beam B (treatment beam b) reaches the irradiation target region (lesion). Energy converted from the pixel value (CT value) of the second pixel (voxel) located before reaching the irradiation target region on the path corresponding to the radiation path The first integral value and the second integral value may be calculated by integrating the loss amount value (water equivalent thickness). Accordingly, the medical image processing apparatus 100 can reduce the processing amount (calculation amount) when generating the first integrated image and the second integrated image.

また、上記説明したように、移動量信号は、治療装置10に備えた治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部へ送信されてもよい。これによって、医用画像処理装置100が出力した移動量信号に基づいて、不図示の治療台制御部が治療台11の移動を制御し、患者Pの位置を実際に移動させることができる。   Further, as described above, the movement amount signal may be transmitted to a treatment table control unit (not shown) that controls the movement of the treatment table 11 provided in the treatment apparatus 10. Thereby, based on the movement amount signal output from the medical image processing apparatus 100, the treatment table control unit (not shown) can control the movement of the treatment table 11, and the position of the patient P can be actually moved.

また、上記説明したように、放射線の照射対象の領域(病巣)は、患者Pの体内に存在する腫瘍(病巣)の領域であり、放射線経路は、腫瘍(病巣)の領域を含んでもよい。   Moreover, as described above, the region (lesion) to be irradiated with radiation is a region of a tumor (lesion) existing in the body of the patient P, and the radiation path may include a region of the tumor (lesion).

また、上記説明したように、放射線経路に対応する経路は、探索部120が探索した移動量で第2画像が移動された場合、治療ビームB(治療ビームb)の照射を避ける領域(例えば、治療計画の段階では存在していなかった空気の領域)を含んでもよい。これによって、医用画像処理装置100は、治療ビームB(治療ビームb)のブラッグピークの位置が異なることによって、照射した治療ビームB(治療ビームb)が、治療計画の段階において計画したエネルギーを患者Pの体内の病巣に与えることができないことや、治療ビームB(治療ビームb)を照射したくない危険臓器(OAR)に照射されてしまう可能性に対して適切な施策を講じることができる。   Further, as described above, the route corresponding to the radiation route is a region that avoids irradiation of the treatment beam B (treatment beam b) when the second image is moved by the amount of movement searched by the search unit 120 (for example, May include areas of air that were not present at the stage of treatment planning. As a result, the medical image processing apparatus 100 changes the position of the Bragg peak of the treatment beam B (treatment beam b), so that the irradiated treatment beam B (treatment beam b) uses the energy planned in the treatment planning stage. Appropriate measures can be taken against the possibility that P cannot be given to the lesion in the body of P, or that a dangerous organ (OAR) that does not want to be irradiated with treatment beam B (treatment beam b) may be irradiated.

また、上記説明したように、治療システム1は、医用画像処理装置100と、患者Pに治療ビームB(治療ビームb)を照射する照射部(治療ビーム照射門13)と、第1画像および第2画像を撮影するCT撮像装置12と、移動量信号に応じて患者Pを乗せて固定した治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部とを具備した治療装置10と、を備えてもよい。これによって、治療システム1は、治療計画の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(治療ビームb)を患者Pの体内の病巣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。   Further, as described above, the treatment system 1 includes the medical image processing apparatus 100, the irradiation unit (treatment beam irradiation gate 13) that irradiates the patient P with the treatment beam B (treatment beam b), the first image, and the first image. A treatment apparatus 10 including a CT imaging device 12 that captures two images and a treatment table control unit (not shown) that controls movement of the treatment table 11 on which the patient P is fixed in accordance with a movement amount signal; May be. Thereby, the treatment system 1 is able to irradiate the lesion in the body of the patient P with the treatment beam B (treatment beam b) having an energy amount close to the energy determined in the treatment planning stage. In combination, the radiation therapy can be performed as planned.

また、医用画像処理装置100は、CPUやGPUなどのプロセッサと、ROMやRAM、HDD、フラッシュメモリなどの記憶装置とを備え、記憶装置は、プロセッサを、CT撮像装置12によって撮像された患者Pの3次元の第1画像を取得する第1画像取得部101と、第1画像とは異なる時刻にCT撮像装置12によって撮像された患者Pの3次元の第2画像を取得する第2画像取得部102と、第1画像に設定した放射線経路(照射した治療ビームB(治療ビームb)が通過する経路)を取得する経路取得部110と、第1画像に含まれ放射線経路が通過する3次元の第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第1積分値(第1積分画像)と、第2画像内の放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第2積分値(第2積分画像)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の第2画像の移動量を探索した結果を表す移動量信号を出力する探索部120として機能させるためのプログラムが記憶された装置であってもよい。   The medical image processing apparatus 100 includes a processor such as a CPU and a GPU and a storage device such as a ROM, a RAM, an HDD, and a flash memory. The storage device captures the processor P by the CT imaging device 12. A first image acquisition unit 101 for acquiring a three-dimensional first image of the first and a second image acquisition for acquiring a three-dimensional second image of the patient P imaged by the CT imaging device 12 at a time different from the first image Unit 102, a path acquisition unit 110 that acquires a radiation path set in the first image (a path through which the irradiated treatment beam B (treatment beam b) passes), and a three-dimensional path that is included in the first image and through which the radiation path passes. A first integrated value (first integrated image) obtained by integrating the pixel value (CT value) of the first pixel (voxel) of the first pixel (voxel), and a three-dimensional second pixel (pass through a path corresponding to the radiation path in the second image). I The position of the patient P imaged in the second image based on the second integrated value (second integrated image) obtained by integrating the pixel value (CT value) of It may be an apparatus that stores a program for causing it to function as the search unit 120 that outputs a movement amount signal representing a result of searching for the movement amount of the second image for matching with the second image.

また、医用画像処理装置100は、CPUやGPUなどのプロセッサと、ROMやRAM、HDD、フラッシュメモリなどの記憶装置とを備え、記憶装置には、プロセッサを、探索部120は、第1積分値を算出し、算出した第1積分値を放射線を照射する照射範囲内に表した第1積分画像と、第2積分値を算出し、算出した第2積分値を照射範囲内に表した第2積分画像とを生成する積分画像算出部121と、第1積分画像に含まれる第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)の積分(線積分)値である第1積分値(ボクセルデータ)と、第2積分画像に含まれる第1積分値(ボクセルデータ)に対応する第2画素(ボクセル)の画素値(CT値)の積分(線積分)値である第2積分値(ボクセルデータ)とをそれぞれ比較する比較部122と、比較部122の比較結果に基づいて第1積分画像と第2積分画像とに表された放射線経路のずれを判定する判定部123と、判定部123の判定結果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移動部124として機能させるためのプログラムが記憶された装置であってもよい。   The medical image processing apparatus 100 includes a processor such as a CPU or GPU and a storage device such as a ROM, RAM, HDD, or flash memory. The storage device includes a processor, and the search unit 120 includes a first integral value. , A first integrated image in which the calculated first integral value is represented within the irradiation range in which radiation is irradiated, a second integral value is calculated, and a second second value in which the calculated second integral value is represented in the irradiation range is calculated. An integrated image calculation unit 121 that generates an integrated image, and a first integrated value (voxel data) that is an integrated (line integrated) value of a pixel value (CT value) of a first pixel (voxel) included in the first integrated image. And a second integral value (voxel data) that is an integral (line integral) value of the pixel value (CT value) of the second pixel (voxel) corresponding to the first integral value (voxel data) included in the second integral image. And a comparison unit 12 for comparing And a determination unit 123 that determines the deviation of the radiation path represented in the first integral image and the second integral image based on the comparison result of the comparison unit 122, and the movement amount is determined based on the determination result of the determination unit 123. In addition, it may be a device that stores a program for functioning as the moving unit 124 that outputs a movement amount signal representing the determined movement amount.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について説明する。なお、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(以下、「医用画像処理装置200」という)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。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described. The configuration of the treatment system including the medical image processing apparatus according to the second embodiment is the same as that of the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIG. The apparatus 100 is configured to replace the medical image processing apparatus of the second embodiment (hereinafter referred to as “medical image processing apparatus 200”). In the following description, the treatment system including the medical image processing apparatus 200 is referred to as “treatment system 2”.

なお、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する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の医用画像処理装置100と異なる構成要素である医用画像処理装置200の構成、動作、および処理についてのみを説明する。   In the following description, the components of the treatment system 2 including the medical image processing apparatus 200 are the same as the components of the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Are given the same reference numerals, and detailed description of each component is omitted. In the following description, only the configuration, operation, and processing of the medical image processing apparatus 200 that is a different component from the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment will be described.

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撮像装置12から出力されたCT画像に基づいて、治療計画の段階の患者Pの体位と現在の患者Pの体位とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。また、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、患者Pの体位のずれを判定した結果に基づいて、放射線治療を行う際の患者Pの状態(位置や方向などを含む体位)を、治療計画の段階の患者Pの体位に近づくように移動させる移動量を表す移動量信号を出力する。ただし、医用画像処理装置200は、患者Pの体位を治療計画の段階に近づくように移動させる移動量を探索する探索処理を、第1の実施形態の医用画像処理装置100よりも高速化する。   Similarly to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the medical image processing apparatus 200 is based on the CT image output from the CT imaging apparatus 12 and the posture of the patient P at the stage of the treatment plan and the current patient P A determination signal representing the result of determining the deviation from the body position is output. Similarly to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the medical image processing apparatus 200 determines the state (position) of the patient P when performing radiation therapy based on the result of determining the shift of the patient P's body position. And a movement amount signal representing a movement amount for moving the posture so as to approach the posture of the patient P at the stage of the treatment plan. However, the medical image processing apparatus 200 speeds up the search process for searching for the amount of movement for moving the posture of the patient P so as to approach the stage of the treatment plan as compared with the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment.

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5は、第2の実施形態の医用画像処理装置200の概略構成を示したブロック図である。図5に示した医用画像処理装置200は、第1画像取得部101と、第2画像取得部102と、経路取得部110と、探索部220とを備える。また、探索部220は、仮位置決め部225と、積分画像算出部121と、比較部122と、判定部123と、移動部224とを備える。   Hereinafter, the configuration of the medical image processing apparatus 200 constituting the treatment system 2 will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment. The medical image processing apparatus 200 illustrated in FIG. 5 includes a first image acquisition unit 101, a second image acquisition unit 102, a route acquisition unit 110, and a search unit 220. The search unit 220 includes a temporary positioning unit 225, an integrated image calculation unit 121, a comparison unit 122, a determination unit 123, and a movement unit 224.

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に備えた探索部120が探索部220に代わった構成である。探索部220は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120に仮位置決め部225が追加された構成である。これに伴って、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に備えた探索部120内の移動部124が移動部224に代わっている。なお、医用画像処理装置200に備えたその他の構成要素は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、医用画像処理装置200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に備えた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する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の医用画像処理装置100と異なる構成要素についてのみを説明する。   The medical image processing apparatus 200 has a configuration in which the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment is replaced with a search unit 220. The search unit 220 has a configuration in which a temporary positioning unit 225 is added to the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Accordingly, in the medical image processing apparatus 200, the moving unit 124 in the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment is replaced with the moving unit 224. The other components provided in the medical image processing apparatus 200 are the same as the components provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Therefore, in the following description, in the constituent elements of the medical image processing apparatus 200, the same constituent elements as those included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment are given the same reference numerals, A detailed description of the components will be omitted. In the following description, only components that are different from the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment will be described.

探索部220は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120と同様に、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報と、第1画像取得部101から出力された第1画像と、第2画像取得部102から出力された第2画像とに基づいて、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部220も、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120と同様に、照射する治療ビームBが患者Pの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Pの位置を合わせるための移動量を探索する。   Similar to the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the search unit 220 includes information on each path of the treatment beam b output from the path acquisition unit 110 and the first image acquisition unit. Based on the first image output from 101 and the second image output from the second image acquisition unit 102, a movement amount for matching the current position of the patient P to the position of the stage of the treatment plan is searched. . Similarly to the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the search unit 220 plans the energy that the treatment beam B to be irradiated gives to the lesion in the body of the patient P at the stage of the treatment plan. A movement amount for adjusting the position of the patient P is searched so as to approach the energy.

ただし、医用画像処理装置200では、上述したように、患者Pの位置を合わせるための移動量を探索するための探索処理を、第1の実施形態の医用画像処理装置100よりも高速化する。これは、第1の実施形態の医用画像処理装置100においても探索部120が、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索していた。しかし、第1の実施形態の医用画像処理装置100では、第1画像と第2画像とのずれ、つまり、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれが大きい場合には、探索部120における探索処理に時間を要することが考えられるためである。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における探索処理のフローチャートにおいて、最終的な第2画像の移動量を探索するためのステップS400〜ステップS600の処理の繰り返し回数が多くなることが考えられるためである。そこで、探索部220は、仮位置決め部225を備えている。そして、医用画像処理装置200では、仮位置決め部225が、第1画像と第2画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように、第2画像の移動量を仮に決定し、この状態から現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索することによって、探索処理に時間を要する時間の短縮を図る。つまり、医用画像処理装置200では、仮に決定した移動量に基づいて第2画像を事前に仮想的に移動させておくことによって、探索処理において第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定する範囲を、治療ビームB(放射線)を照射する照射対象(患者Pの体内に存在する病巣)の周辺に予め絞り込んで、探索処理の高速化を図る。   However, in the medical image processing apparatus 200, as described above, the search process for searching for the movement amount for aligning the position of the patient P is performed faster than the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. In the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the search unit 120 searches for a movement amount for adjusting the current position of the patient P to the position of the stage of the treatment plan. However, in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the shift between the first image and the second image, that is, the shift between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P is large. This is because the search process in the search unit 120 may take time. More specifically, in the flowchart of the search process in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. 3, the processes in steps S400 to S600 for searching for the final movement amount of the second image. This is because it is considered that the number of repetitions of increases. Therefore, the search unit 220 includes a temporary positioning unit 225. In the medical image processing apparatus 200, the temporary positioning unit 225 temporarily determines the movement amount of the second image so that the shift between the first image and the second image is reduced to a predetermined shift amount. By searching for the movement amount for adjusting the current position of the patient P to the position of the stage of the treatment plan from the state, the time required for the search process is shortened. In other words, the medical image processing apparatus 200 determines a deviation between the first integrated image and the second integrated image in the search process by virtually moving the second image in advance based on the temporarily determined movement amount. The search range is narrowed down in advance around the irradiation target (the lesion existing in the body of the patient P) to be irradiated with the treatment beam B (radiation), thereby speeding up the search process.

仮位置決め部225は、第1画像取得部101から出力された第1画像と、第2画像取得部102から出力された第2画像とに基づいて、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を仮に決定する。より具体的には、仮位置決め部225は、第1画像と第2画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように、第2画像を所定の3次元空間において移動させる方向(傾き)を含む移動量を仮に決定する。そして、仮位置決め部225は、仮に決定した移動量に基づいて移動した後の第2画像を、積分画像算出部121に出力する。また、仮位置決め部225は、仮に決定した移動量を表す情報を、移動部224に出力する。   The temporary positioning unit 225 determines the current position of the patient P based on the first image output from the first image acquisition unit 101 and the second image output from the second image acquisition unit 102 at the stage of the treatment plan. The amount of movement for adjusting to the position of is temporarily determined. More specifically, the temporary positioning unit 225 moves the second image in a predetermined three-dimensional space (inclination so that the deviation between the first image and the second image is reduced to a predetermined deviation amount. ) Is temporarily determined. Then, the temporary positioning unit 225 outputs the second image after moving based on the temporarily determined movement amount to the integrated image calculating unit 121. In addition, the temporary positioning unit 225 outputs information representing the temporarily determined movement amount to the moving unit 224.

積分画像算出部121は、第2画像取得部102から出力された第2画像に対応した第2積分画像の代わりに、仮位置決め部225から出力された、仮に移動した後の第2画像(以下、「仮移動第2画像」という)に対応した第2積分画像を生成して比較部122に出力する。   The integrated image calculation unit 121 outputs the second image after the temporary movement (hereinafter referred to as the second image) output from the temporary positioning unit 225 instead of the second integrated image corresponding to the second image output from the second image acquisition unit 102. , “Second provisional image”), and outputs the second integrated image to the comparison unit 122.

移動部224は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120内の移動部124と同様に、判定部123から出力された治療ビームbの経路ごとの判定結果の情報に基づいて、仮移動第2画像を所定の3次元空間において移動させる移動量を決定し、決定した移動量を表す情報を、積分画像算出部121に出力する。ただし、移動部224は、最終的に治療計画の段階と合っていると判定した位置に現在の患者Pの位置を移動させるための移動量信号を出力する際に、仮位置決め部225から出力された移動量を合わせて出力する。つまり、移動部224は、積分画像算出部121が第2積分画像を生成する仮移動第2画像にすでに適用されている移動量を合わせた移動量を、最終的な第2画像の移動量とした移動量信号を出力する。   Similar to the moving unit 124 in the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the moving unit 224 uses the determination result information for each path of the treatment beam b output from the determining unit 123. Based on this, a moving amount for moving the temporary moving second image in a predetermined three-dimensional space is determined, and information representing the determined moving amount is output to the integral image calculating unit 121. However, the moving unit 224 is output from the temporary positioning unit 225 when outputting a movement amount signal for moving the current position of the patient P to a position that is finally determined to match the stage of the treatment plan. Along with the amount of movement that was recorded. That is, the moving unit 224 uses the movement amount that has already been applied to the temporary moving second image for which the integrated image calculating unit 121 generates the second integrated image as the final moving amount of the second image. The movement amount signal is output.

ここで、医用画像処理装置200において探索部220に備えた仮位置決め部225が第2画像の移動量を仮に決定する方法について説明する。なお、以下の説明においても、所定の3次元空間のある1点を点xと表す。   Here, a method in which the temporary positioning unit 225 provided in the search unit 220 in the medical image processing apparatus 200 temporarily determines the movement amount of the second image will be described. In the following description, one point in the predetermined three-dimensional space is represented as a point x.

仮位置決め部225は、第1積分画像と第2積分画像とを比較するために、下式(13)に示すようなコスト関数を用いる。   The temporary positioning unit 225 uses a cost function as shown in the following equation (13) in order to compare the first integrated image and the second integrated image.

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(13)において、I(x,θ)は、所定の3次元空間内に仮想的に配置した第1画像に含まれる点xに対応する3次元のボクセルのCT値、I(x,θ)は、所定の3次元空間内に仮想的に配置した第2画像に含まれる点xに対応する3次元のボクセルのCT値を表している。また、上式(13)において、Xは、画素の位置の集合である。上式(13)において、集合Xは、第1画像と第2画像とに含まれる全ての画素の位置におけるCT値を含む。なお、集合Xは、積分画像算出部121が第1積分画像および第2積分画像を生成する場合と同様に、例えば、PTVやPRVに対応する画素の位置に限定してもよい。 In the above equation (13), I 1 (x, θ) is a CT value of a three-dimensional voxel corresponding to a point x included in the first image virtually arranged in a predetermined three-dimensional space, I 2 ( x, θ) represents the CT value of the three-dimensional voxel corresponding to the point x included in the second image virtually arranged in the predetermined three-dimensional space. In the above equation (13), X is a set of pixel positions. In the above equation (13), the set X includes CT values at the positions of all the pixels included in the first image and the second image. Note that the set X may be limited to pixel positions corresponding to, for example, PTV and PRV, as in the case where the integral image calculation unit 121 generates the first integral image and the second integral image.

仮位置決め部225は、上式(13)によって、第1画像と第2画像とのそれぞれに含まれるボクセルの画素値(CT値)の差の二乗誤差を最小化するためのΔθを求める。 仮位置決め部225は、勾配法や、ニュートン法、LK法などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。仮位置決め部225は、第1画像と第2画像とを比較して最小化したコスト関数値EとΔθとに基づいて、第2画像を移動するための仮移動量ρを決定する。 The temporary positioning unit 225 obtains Δθ for minimizing the square error of the difference between the pixel values (CT values) of the voxels included in each of the first image and the second image by the above equation (13). The temporary positioning unit 225 minimizes the cost function using an optimization method such as a gradient method, a Newton method, or an LK method. The temporary positioning unit 225 determines a temporary movement amount ρ for moving the second image based on the cost function value E k and Δθ minimized by comparing the first image and the second image.

また、仮位置決め部225が第1積分画像と第2積分画像とを比較するために用いるコスト関数は、下式(14)に示すようなコスト関数であってもよい。   The cost function used by the temporary positioning unit 225 for comparing the first integrated image and the second integrated image may be a cost function as shown in the following equation (14).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(14)において、Xは、例えば、PTVに含まれる画素の集合、Xは、例えば、PRVに含まれる画素の集合を表している。また、上式(14)において、λは、パラメータであり、PTVにおける位置合わせを重視して比較を行う場合には、例えば、λ=0.5以上の値にする。上式(14)に示すようなコスト関数を用いて第1画像と第2画像とを比較した場合も、仮位置決め部225は、コスト関数値EとΔθとに基づいて、第2画像を移動するための仮移動量ρを決定する。 In the above equation (14), X 1 is, for example, the set of pixels included in the PTV, X 2, for example, represent the set of pixels included in the PRV. Further, in the above equation (14), λ is a parameter, and when comparison is made with emphasis on alignment in PTV, for example, a value of λ = 0.5 or more is set. Even when the first image and the second image are compared using the cost function as shown in the above equation (14), the temporary positioning unit 225 determines the second image based on the cost function value E k and Δθ. A temporary movement amount ρ for movement is determined.

仮位置決め部225は、決定した仮移動量ρに基づいて移動させた第2画像を、仮移動第2画像として積分画像算出部121に出力する。仮位置決め部225が積分画像算出部121に出力する仮移動第2画像は、下式(15)で表される。   The temporary positioning unit 225 outputs the second image moved based on the determined temporary movement amount ρ to the integrated image calculation unit 121 as the temporary movement second image. The temporary movement second image output from the temporary positioning unit 225 to the integrated image calculation unit 121 is represented by the following expression (15).

Figure 2018042831
Figure 2018042831

このような比較方法によって仮位置決め部225は、第1画像と第2画像とを比較し、仮に決定した仮移動量ρに基づいて第2画像を移動させた仮移動第2画像を、積分画像算出部121に出力する。その後、探索部220は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120と同様に、探索処理を行い、最終的な患者Pの移動量を表す移動量信号を出力する。   By such a comparison method, the temporary positioning unit 225 compares the first image and the second image, and the temporary movement second image obtained by moving the second image based on the provisionally determined temporary movement amount ρ is obtained as an integral image. Output to the calculation unit 121. Thereafter, the search unit 220 performs a search process in the same manner as the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, and outputs a movement amount signal representing the final movement amount of the patient P.

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、治療計画の段階などに撮影された患者Pの第1画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Pの第2画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。また、医用画像処理装置200は、ずれを判定した結果に基づいて最終的に決定した位置に現在の患者Pの位置を移動させるための移動量信号を出力する。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では、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、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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では、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、治療計画の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の体内の病巣に照射することができる状態(位置)に実際の患者Pの状態(位置)を合わせて、計画通りに放射線治療を行うことができる。   With such a configuration and operation, the medical image processing apparatus 200 causes the first image of the patient P captured at the stage of treatment planning and the second image of the patient P captured before performing radiation therapy at the treatment stage. Based on the above, the result of determining the difference between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P is output as a determination signal. Further, the medical image processing apparatus 200 outputs a movement amount signal for moving the current position of the patient P to a position finally determined based on the result of determining the deviation. Thereby, in the treatment system 2 provided with the medical image processing apparatus 200, for example, as in the treatment system 1 provided with the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, for example, the movement of the treatment table 11 is controlled (not illustrated). The treatment table control unit moves the treatment table 11 based on the movement amount signal, so that the position of the patient P is actually moved. Thereby, in the treatment system 2 provided with the medical image processing apparatus 200, the treatment beam B of the energy planned in the stage of the treatment plan is provided as in the treatment system 1 provided with the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Radiation therapy can be performed as planned by matching the actual state (position) of the patient P with the state (position) where the lesion in the body of the patient P can be irradiated.

しかも、医用画像処理装置200では、探索部220に備えた仮位置決め部225が、第1画像と第2画像とのずれが予め定めたずれ量にまで少なくなるように仮に決定した仮移動量で第2画像を移動させることによって、探索処理を行う範囲を、治療ビームBを照射する患者Pの体内の病巣の周辺に予め絞り込んだ状態から探索処理を行うことができる。これにより、医用画像処理装置200では、患者Pの状態(位置)を治療計画の段階に近づくように移動させるための移動量を探索する探索処理を、第1の実施形態の医用画像処理装置100よりも高速化することができる。   In addition, in the medical image processing apparatus 200, the temporary positioning unit 225 included in the search unit 220 has a temporary movement amount that is temporarily determined so that the shift between the first image and the second image is reduced to a predetermined shift amount. By moving the second image, it is possible to perform the search process from a state in which the range in which the search process is performed is narrowed down in advance around the lesion in the body of the patient P to which the treatment beam B is irradiated. Thereby, in the medical image processing apparatus 200, a search process for searching for a movement amount for moving the state (position) of the patient P so as to approach the stage of the treatment plan is performed. It can be faster than.

なお、医用画像処理装置200における探索処理は、図3に示した第1の実施形態の医用画像処理装置100における探索処理において、仮位置決め部225による処理を追加することによって容易に考えることができる。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の探索処理において、ステップS100の前、またはステップS200とステップS300との間に、仮位置決め部225が第2画像の移動量を仮に決定して移動させる処理を追加することによって容易に考えることができる。従って、医用画像処理装置200における探索処理の流れに関する詳細な説明は省略する。   The search process in the medical image processing apparatus 200 can be easily considered by adding a process by the temporary positioning unit 225 to the search process in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. . More specifically, in the search process of the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. 3, the temporary positioning unit 225 is the second before the step S100 or between the steps S200 and S300. This can be easily considered by adding a process of determining and moving the image movement amount. Therefore, detailed description regarding the flow of search processing in the medical image processing apparatus 200 is omitted.

上述したように、第2の実施形態の医用画像処理装置200では、第1画像取得部101が治療前に撮影された患者Pの第1画像を取得し、第2画像取得部102が治療を開始する直前に撮影された患者Pの第2画像を取得する。また、第2の実施形態の医用画像処理装置200では、経路取得部110が第1画像に基づいて治療計画の段階において決定された治療ビームBを照射する経路の情報を取得する。そして、第2の実施形態の医用画像処理装置200では、探索部220(仮位置決め部225)が、第1画像と第2画像とのずれが少なくなるように第2画像を仮に移動させた後に、探索部220(積分画像算出部121)が、治療ビームBの経路の情報に基づいて、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積分画像とを生成する。そして、第2の実施形態の医用画像処理装置200では、探索部220(比較部122および判定部123)が、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。また、第2の実施形態の医用画像処理装置200では、探索部220(移動部224)が、判定したずれ量に基づいて、現在の患者Pの体位を治療計画の段階の患者Pの体位に近づけるための移動量を決定し、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときに、すでに適用されている移動量を合わせた最終的な患者Pの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、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では、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、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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、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では、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、治療計画の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の体内の病巣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、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では、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よりも早く患者Pの位置を合わせて、放射線治療を行うことができる。   As described above, in the medical image processing apparatus 200 of the second embodiment, the first image acquisition unit 101 acquires the first image of the patient P taken before the treatment, and the second image acquisition unit 102 performs the treatment. A second image of the patient P taken immediately before starting is acquired. Further, in the medical image processing apparatus 200 of the second embodiment, the route acquisition unit 110 acquires information on a route for irradiating the treatment beam B determined in the treatment plan stage based on the first image. In the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment, after the search unit 220 (temporary positioning unit 225) temporarily moves the second image so as to reduce the deviation between the first image and the second image. The search unit 220 (integrated image calculation unit 121) generates a first integrated image corresponding to the first image and a second integrated image corresponding to the second image based on the information on the path of the treatment beam B. . In the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment, the search unit 220 (the comparison unit 122 and the determination unit 123) determines a shift in the path of the treatment beam B between the first integrated image and the second integrated image. The determination signal representing the determination result is output. Further, in the medical image processing apparatus 200 of the second embodiment, the search unit 220 (moving unit 224) changes the current posture of the patient P to the posture of the patient P at the stage of the treatment plan based on the determined shift amount. The amount of movement to be approached is determined, and the amount of movement already applied is adjusted when the deviation of the path of the treatment beam B in the first integral image and the second integral image is within a predetermined allowable range. A movement amount signal representing the final movement amount of the patient P is output. Accordingly, in the treatment system 2 including the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment, for example, the movement of the treatment table 11 is performed in the same manner as the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. A treatment table controller (not shown) that controls the movement of the treatment table 11 based on the movement amount signal actually moves the position of the patient P. Thereby, in the treatment system 2 provided with the medical image processing apparatus 200 of the second embodiment, it is determined at the stage of the treatment plan, similarly to the treatment system 1 provided with the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. The current position of the patient P can be adjusted to a state in which the treatment beam B having an energy amount close to the energy can be irradiated on the lesion in the body of the patient P, and the radiation therapy can be performed as planned. In addition, in the treatment system 2 including the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment, the radiation of the patient P is adjusted earlier than the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. Can be treated.

上記説明したように、医用画像処理装置200において、探索部220は、第1画像に含まれる第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)と、第2画像に含まれる第2画素(ボクセル)の画素値(CT値)との差分に基づいて、第1画像と第2画像とのずれを判定し、判定した結果に基づいて決定した仮移動量(仮に決定した移動量)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の位置に事前に合わせた仮移動第2画像を出力する仮位置決め部225をさらに備え、積分画像算出部121は、第1画像に対応する第1積分画像と、仮移動第2画像に対応する第2積分画像とを生成する。これによって、医用画像処理装置200は、仮位置決め部225が事前に患者Pの位置を仮想的に移動させた状態から、現在の患者Pの位置を、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探索することができ、探索処理に時間を要する時間を短縮することができる。   As described above, in the medical image processing apparatus 200, the search unit 220 includes the pixel value (CT value) of the first pixel (voxel) included in the first image and the second pixel (voxel) included in the second image. ) Based on the difference between the pixel value (CT value) and the first image and the second image, and based on the temporary movement amount (temporarily determined movement amount) determined based on the determined result. The integrated image calculating unit 121 further includes a temporary positioning unit 225 that outputs a temporary moving second image in which the position of the patient P imaged in the second image is matched with the position of the patient P imaged in the first image in advance. Generates a first integrated image corresponding to the first image and a second integrated image corresponding to the provisional movement second image. Accordingly, the medical image processing apparatus 200 adjusts the current position of the patient P to the position when the first image is captured from the state in which the temporary positioning unit 225 virtually moves the position of the patient P in advance. Therefore, it is possible to search for the movement amount for the search, and to shorten the time required for the search process.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について説明する。なお、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(以下、「医用画像処理装置300」という)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。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described. The configuration of the treatment system including the medical image processing apparatus according to the third embodiment is the same as that of the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment illustrated in FIG. The apparatus 100 is configured to replace the medical image processing apparatus of the third embodiment (hereinafter referred to as “medical image processing apparatus 300”). In the following description, the treatment system including the medical image processing apparatus 300 is referred to as “treatment system 3”.

なお、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する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の医用画像処理装置100と異なる構成要素である医用画像処理装置300の構成、動作、および処理についてのみを説明する。   In the following description, the components of the treatment system 3 including the medical image processing device 300 are the same as the components of the treatment system 1 including the medical image processing device 100 of the first embodiment. Are given the same reference numerals, and detailed description of each component is omitted. In the following description, only the configuration, operation, and processing of the medical image processing apparatus 300 that is a different component from the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment will be described.

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撮像装置12から出力されたCT画像に基づいて、治療計画の段階の患者Pの体位と現在の患者Pの体位とのずれを判定した結果を表す判定信号を出力する。また、医用画像処理装置300は、患者Pの体位のずれを判定した結果を、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に提示する。また、医用画像処理装置300は、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)による設定に応じた患者Pの体位のずれの判定が行われる。また、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、患者Pの体位のずれを判定した結果に基づいて、放射線治療を行う際の患者Pの状態(位置や方向などを含む体位)を、治療計画の段階の患者Pの体位に近づくように移動させる移動量を表す移動量信号を出力する。   Similarly to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the medical image processing apparatus 300 is based on the CT image output from the CT imaging apparatus 12 and the posture of the patient P at the stage of the treatment plan and the current patient P. A determination signal representing the result of determining the deviation from the body position is output. In addition, the medical image processing apparatus 300 presents the result of determining the position shift of the patient P to a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300. In addition, the medical image processing apparatus 300 determines the position shift of the patient P according to the setting by the user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300. Similarly to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the medical image processing apparatus 300 is based on the result of determining the position shift of the patient P, and the state (position) of the patient P when performing radiation therapy. And a movement amount signal representing a movement amount for moving the posture so as to approach the posture of the patient P at the stage of the treatment plan.

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6は、第3の実施形態の医用画像処理装置300の概略構成を示したブロック図である。図6に示した医用画像処理装置300は、第1画像取得部101と、第2画像取得部102と、経路取得部110と、探索部320と、ユーザーインターフェース部330とを備える。また、探索部320は、積分画像算出部321と、比較部322と、判定部323と、移動部124とを備える。   Hereinafter, the configuration of the medical image processing apparatus 300 constituting the treatment system 3 will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment. The medical image processing apparatus 300 illustrated in FIG. 6 includes a first image acquisition unit 101, a second image acquisition unit 102, a route acquisition unit 110, a search unit 320, and a user interface unit 330. In addition, the search unit 320 includes an integrated image calculation unit 321, a comparison unit 322, a determination unit 323, and a moving unit 124.

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にユーザーインターフェース部330が追加された構成である。これに伴って、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に備えた探索部120が探索部320に代わっている。また、探索部320では、探索部120に備えた積分画像算出部121が積分画像算出部321に、比較部122が比較部322に、判定部123が判定部323にそれぞれ代わっている。なお、医用画像処理装置300に備えたその他の構成要素は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、医用画像処理装置300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に備えた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する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の医用画像処理装置100と異なる構成要素についてのみを説明する。   The medical image processing apparatus 300 has a configuration in which a user interface unit 330 is added to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Accordingly, in the medical image processing apparatus 300, the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment replaces the search unit 320. In the search unit 320, the integrated image calculation unit 121 provided in the search unit 120 is replaced with the integrated image calculation unit 321, the comparison unit 122 is replaced with the comparison unit 322, and the determination unit 123 is replaced with the determination unit 323. The other components provided in the medical image processing apparatus 300 are the same as the components provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. Therefore, in the following description, in the constituent elements of the medical image processing apparatus 300, the same constituent elements as those included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment are given the same reference numerals, A detailed description of the components will be omitted. In the following description, only components that are different from the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment will be described.

探索部320は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120と同様に、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報と、第1画像取得部101から出力された第1画像と、第2画像取得部102から出力された第2画像とに基づいて、現在の患者Pの位置を治療計画の段階の位置に合わせるための移動量を探索する。探索部320も、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120と同様に、照射する治療ビームBが患者Pの体内の病巣に与えるエネルギーを、治療計画の段階において計画したエネルギーに近づけるように、患者Pの位置を合わせるための移動量を探索する。   Similar to the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the search unit 320 includes information on each path of the treatment beam b output from the path acquisition unit 110 and the first image acquisition unit. Based on the first image output from 101 and the second image output from the second image acquisition unit 102, a movement amount for matching the current position of the patient P to the position of the stage of the treatment plan is searched. . Similarly to the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the search unit 320 also plans the energy that the treatment beam B to be irradiated gives to the lesion in the body of the patient P at the stage of the treatment plan. A movement amount for adjusting the position of the patient P is searched so as to approach the energy.

ただし、医用画像処理装置300では、上述したように、患者Pの体位のずれを判定した結果を、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に提示する。また、医用画像処理装置300では、上述したように、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)による設定に応じた患者Pの体位のずれの判定が行われる。   However, as described above, the medical image processing apparatus 300 presents the result of determining the position shift of the patient P to a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300. Further, in the medical image processing apparatus 300, as described above, determination of the position shift of the patient P according to the setting by the user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 is performed.

積分画像算出部321は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120内の積分画像算出部121と同様に、経路取得部110から出力された治療ビームbのそれぞれの経路の情報に基づいて、第1画像に対応した第1積分画像と、第2画像に対応した第2積分画像とのそれぞれを生成して比較部322に出力する。さらに、積分画像算出部321は、生成した第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれを、ユーザーインターフェース部330に出力する。なお、積分画像算出部321は、第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれを生成する際に、所定の3次元空間内に仮想的に配置した第1画像と第2画像とのそれぞれを、ユーザーインターフェース部330に出力してもよい。   Similarly to the integrated image calculation unit 121 in the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the integral image calculation unit 321 includes each path of the treatment beam b output from the path acquisition unit 110. Based on the information, a first integrated image corresponding to the first image and a second integrated image corresponding to the second image are generated and output to the comparison unit 322. Furthermore, the integral image calculation unit 321 outputs each of the generated first integral image and second integral image to the user interface unit 330. Note that the integral image calculation unit 321 generates each of the first image and the second image virtually arranged in a predetermined three-dimensional space when generating each of the first integral image and the second integral image. , It may be output to the user interface unit 330.

比較部322は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120内の比較部122と同様に、積分画像算出部321から出力された第1積分画像と第2積分画像とを比較する。このとき、比較部322は、ユーザーインターフェース部330から出力された設定に基づいて、第1積分画像と第2積分画像とを比較する。より具体的には、比較部322は、利用者による部分画像領域を設定する操作に応じてユーザーインターフェース部330から出力された関心領域(Region Of Interest:ROI)に対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像との比較を行う。また、比較部322は、利用者によるコスト関数のパラメータを設定する操作に応じてユーザーインターフェース部330から出力されたパラメータを、例えば、上式(11)や上式(12)に示したコスト関数に適用して、第1積分画像と第2積分画像との比較を行う。比較部322は、第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部323に出力する。   Similar to the comparison unit 122 in the search unit 120 provided in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment, the comparison unit 322 includes the first integrated image and the second integrated image output from the integrated image calculation unit 321. Compare At this time, the comparison unit 322 compares the first integral image and the second integral image based on the setting output from the user interface unit 330. More specifically, the comparison unit 322 includes a first integration in a region corresponding to a region of interest (ROI) output from the user interface unit 330 in response to an operation for setting a partial image region by the user. The image is compared with the second integral image. In addition, the comparison unit 322 uses the parameters output from the user interface unit 330 in response to an operation for setting the parameters of the cost function by the user, for example, the cost function shown in the above equation (11) or the above equation (12). The first integrated image and the second integrated image are compared with each other. The comparison unit 322 outputs information of a comparison result obtained by comparing the first integral image and the second integral image to the determination unit 323.

判定部323は、第1の実施形態の医用画像処理装置100に備えた探索部120内の判定部123と同様に、比較部322から出力された比較結果の情報に基づいて、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。このとき、判定部323は、出力した判定信号が表す第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定結果の情報を、ユーザーインターフェース部330に出力する。また、判定部323は、利用者による操作に応じてユーザーインターフェース部330から出力されたユーザ判定信号が表す指示に応じて、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定する。つまり、判定部323は、利用者によるユーザーインターフェース部330の操作に応じたタイミングで、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定する。例えば、判定部323は、ユーザーインターフェース部330から出力されたユーザ判定信号が、次の判定処理の実行を指示することを表している場合に、判定結果の情報を移動部124に出力して第2画像の移動量を決定させ、第1積分画像と積分画像算出部321が生成した新たな第2積分画像とのずれを判定する処理を実行する。また、例えば、判定部323は、ユーザーインターフェース部330から出力されたユーザ判定信号が、判定処理の終了を指示することを表している場合には、新たに第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定を行わない、または現在行っている第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定を中止して、ユーザーインターフェース部330に前回出力した判定結果を維持する。なお、利用者が、以前の判定結果を採用することも考えられるため、判定部323は、第1積分画像と第2積分画像とのずれを判定した判定結果の情報の履歴を記憶しておき、移動部124が決定した第2画像の移動量を元に戻すことができる構成にしてもよい。なお、移動部124に、決定した第2画像の移動量の履歴を記憶しておき、利用者が、採用した判定結果を得られる第2画像の移動量を再現することができる構成にしてもよい。   Similar to the determination unit 123 in the search unit 120 included in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment, the determination unit 323 determines the first integrated image based on the comparison result information output from the comparison unit 322. And a second integrated image are determined, and a determination signal representing the determined result is output. At this time, the determination unit 323 outputs information on the determination result of the deviation between the first integrated image and the second integrated image represented by the output determination signal to the user interface unit 330. In addition, the determination unit 323 determines a shift between the first integrated image and the second integrated image according to an instruction represented by a user determination signal output from the user interface unit 330 in response to an operation by the user. That is, the determination unit 323 determines a shift between the first integrated image and the second integrated image at a timing according to the operation of the user interface unit 330 by the user. For example, when the user determination signal output from the user interface unit 330 indicates that the next determination process is instructed, the determination unit 323 outputs information of the determination result to the moving unit 124 to output the determination result. The amount of movement of the two images is determined, and a process of determining a shift between the first integrated image and the new second integrated image generated by the integrated image calculation unit 321 is executed. Further, for example, when the user determination signal output from the user interface unit 330 indicates that the determination process is to be terminated, the determination unit 323 newly adds a first integrated image, a second integrated image, and the like. The determination of the shift between the first integrated image and the second integrated image currently being performed is not performed, and the determination result output last time to the user interface unit 330 is maintained. Since the user may adopt the previous determination result, the determination unit 323 stores a history of information on the determination result obtained by determining the deviation between the first integrated image and the second integrated image. The moving amount of the second image determined by the moving unit 124 may be restored. The moving unit 124 stores a history of the determined movement amount of the second image so that the user can reproduce the movement amount of the second image from which the adopted determination result can be obtained. Good.

ユーザーインターフェース部330は、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に患者Pの体位のずれを判定した結果を提示する表示装置と、利用者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を構成する表示装置は、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330は、積分画像算出部321から出力された第1積分画像および第2積分画像、判定部323から出力された第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定結果の情報を提示するための画像を表示装置に表示する。なお、積分画像算出部321から第1画像と第2画像とのそれぞれが出力されている場合には、第1画像と第2画像とのそれぞれに、対応する第1積分画像または第2積分画像を重畳した画像を表示装置に表示してもよい。   The user interface unit 330 displays a result of determining the displacement of the patient P's posture to a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300, and inputs various operations by the user. And an input device for receiving. A display device constituting the user interface unit is, for example, a liquid crystal display (LCD). The user interface unit 330 includes information on a determination result of a shift between the first integrated image and the second integrated image output from the integrated image calculation unit 321 and a shift between the first integrated image and the second integrated image output from the determination unit 323. An image for presentation is displayed on a display device. In addition, when each of the first image and the second image is output from the integral image calculation unit 321, the first integral image or the second integral image corresponding to each of the first image and the second image. You may display the image which superimposed on the display apparatus.

また、ユーザーインターフェース部を構成する入力装置は、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330は、ユーザによる入力装置の操作、より具体的には、関心領域ROIの設定やコスト関数のパラメータの設定、ユーザ判定信号によって表す指示を受け付け、受け付けた操作が表す情報を、対応する比較部322や判定部323に出力する。なお、ユーザーインターフェース部330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330は、表示装置に表示している第1積分画像や第2積分画像の上で行った利用者の各種のタッチ(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、受け付けた利用者の入力操作が表す情報を、対応する比較部322や判定部323に出力する。   The input device constituting the user interface unit is an input device such as a keyboard, a pointing device such as a mouse and a pen-type stylus, and an operation device such as buttons and switches. The user interface unit 330 accepts the operation of the input device by the user, more specifically, the setting of the region of interest ROI, the setting of the parameter of the cost function, the instruction represented by the user determination signal, and the information represented by the accepted operation To the comparison unit 322 and the determination unit 323. Note that the user interface unit 330 may include a pressure sensor as an input device, and may be configured as a touch panel combined with a display device. In this case, the user interface unit 330 detects various touch operations (such as taps and flicks) performed by the user on the first integral image and the second integral image displayed on the display device by the press sensor. Information received and received by the input operation of the received user is output to the corresponding comparison unit 322 and determination unit 323.

ここで、ユーザーインターフェース部330におけるそれぞれの情報の表示およびそれぞれの設定や指示の入力方法について説明する。第1積分画像および第2積分画像は、3次元の画像であるため、2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330は、第1積分画像と第2積分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330は、第1積分画像と第2積分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、それぞれの断面像の差分画像を表示する。また、ユーザーインターフェース部330は、それぞれの断面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行ってもよい。また、ユーザーインターフェース部330は、PTVやPRVなどの輪郭を重畳して表示させてもよい。また、ユーザーインターフェース部330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、利用者は、表示装置に表示した第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれの断面画像を確認し、第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定、つまり、患者Pの位置を合わせるための判定を終了するか否かを判断することができる。利用者が入力装置を操作して判断した結果を入力すると、ユーザーインターフェース部330は、入力装置によって入力された情報を表すユーザ判定信号を、判定部323に出力する。また、利用者は、表示装置に表示した第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれの断面画像の上で、関心領域ROIの設定やコスト関数のパラメータの設定を行うことができる。利用者が入力装置を操作して関心領域ROIの設定やコスト関数のパラメータの設定を入力すると、ユーザーインターフェース部330は、入力装置によって入力された関心領域ROIの設定やコスト関数のパラメータの設定の情報を、比較部322に出力する。   Here, the display of each information in the user interface unit 330 and the input method of each setting and instruction will be described. Since the first integral image and the second integral image are three-dimensional images, they cannot be directly displayed on a display device that performs two-dimensional display. Therefore, the user interface unit 330 generates one or a plurality of cross-sectional images corresponding to the first integrated image and the second integrated image, and displays them on the display device. At this time, the user interface unit 330 displays a difference image of each cross-sectional image in order to facilitate visual comparison between the first integral image and the second integral image. Further, the user interface unit 330 may perform a color map display in which colors are classified according to the difference values of the respective cross-sectional images. In addition, the user interface unit 330 may display an outline such as PTV or PRV in a superimposed manner. Further, the user interface unit 330 may display the value of the cost function for each PTV or PRV as information. Thereby, the user confirms the cross-sectional images of the first integrated image and the second integrated image displayed on the display device, and determines the deviation between the first integrated image and the second integrated image, that is, the patient P It is possible to determine whether or not to end the determination for aligning the positions. When the user inputs a result determined by operating the input device, the user interface unit 330 outputs a user determination signal representing information input by the input device to the determination unit 323. Further, the user can set the region of interest ROI and the cost function parameters on the cross-sectional images of the first integrated image and the second integrated image displayed on the display device. When the user operates the input device to input the region of interest ROI setting or the cost function parameter setting, the user interface unit 330 sets the region of interest ROI or the cost function parameter input by the input device. The information is output to the comparison unit 322.

ここで、医用画像処理装置300における探索処理において比較部322が、関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較する方法について説明する。なお、以下の説明においては、ユーザーインターフェース部330から出力された関心領域ROIに含まれる所定の3次元空間の画素(ボクセル)の位置Yの集合をYROIとする。この場合、上式(11)に示したコスト関数は、Y=YROIとして、下式(16)のように表される。 Here, a method in which the comparison unit 322 compares the first integrated image and the second integrated image in the region corresponding to the region of interest ROI in the search processing in the medical image processing apparatus 300 will be described. In the following description, a set of positions Y of pixels (voxels) in a predetermined three-dimensional space included in the region of interest ROI output from the user interface unit 330 is referred to as Y ROI . In this case, the cost function shown in the above equation (11) is expressed as the following equation (16), where Y = Y ROI .

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(16)において、EROIは、集合YROIに含まれる画素位置のみからなる積分画像の二乗誤差を表している。 In the above equation (16), E ROI represents the square error of the integral image consisting only of pixel positions included in the set Y ROI .

比較部322は、上式(16)によって、関心領域ROIに対応する領域内の積分画像の画素値(ボクセルデータ)の差の二乗誤差を最小化するためのΔθを求める。そして、比較部322は、勾配法や、ニュートン法、LK法などの最適化方法を使用して、コスト関数を最小化する。比較部322は、関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報として、最小化したコスト関数値EとΔθとを、判定部323に出力する。   The comparison unit 322 obtains Δθ for minimizing the square error of the difference between the pixel values (voxel data) of the integral image in the region corresponding to the region of interest ROI by the above equation (16). Then, the comparison unit 322 minimizes the cost function using an optimization method such as a gradient method, a Newton method, or an LK method. The comparison unit 322 outputs the minimized cost function value E and Δθ to the determination unit 323 as information of a comparison result obtained by comparing the first integrated image and the second integrated image in the region corresponding to the region of interest ROI. To do.

また、比較部322が関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較する場合、3次元空間の画素(ボクセル)の位置Yを、下式(17)のようにしてもよい。   Further, when the comparison unit 322 compares the first integral image and the second integral image in the region corresponding to the region of interest ROI, the position Y of the pixel (voxel) in the three-dimensional space is expressed by the following equation (17). It may be.

Figure 2018042831
Figure 2018042831

上式(17)において、集合Xは、例えば、PTVに対応する画素の位置の集合である。位置Yを上式(17)のようにして関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較した場合も、比較部322は、コスト関数値EとΔθとを、関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報として、判定部323に出力する。   In the above equation (17), the set X is, for example, a set of pixel positions corresponding to the PTV. When the position Y is compared with the first integrated image and the second integrated image in the region corresponding to the region of interest ROI as shown in the above equation (17), the comparison unit 322 also calculates the cost function value E and Δθ. The information is output to the determination unit 323 as information of a comparison result obtained by comparing the first integrated image and the second integrated image in the region corresponding to the region of interest ROI.

このような比較方法によって比較部322は、関心領域ROIに対応する領域内の第1積分画像と第2積分画像とを比較した比較結果の情報を、判定部323に出力する。   By such a comparison method, the comparison unit 322 outputs information on a comparison result obtained by comparing the first integrated image and the second integrated image in the region corresponding to the region of interest ROI to the determination unit 323.

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、治療計画の段階などに撮影された患者Pの第1画像と、治療段階において放射線治療を行う前に撮影された患者Pの第2画像とに基づいて、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定した結果を、判定信号として出力する。しかも、医用画像処理装置300は、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定した結果を、ユーザーインターフェース部330を構成する表示装置に表示することによって、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に提示する。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の利用者は、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれの判定を終了するか否かを判断することができる。   With such a configuration and operation, the medical image processing apparatus 300 causes the first image of the patient P captured at the stage of treatment planning and the second image of the patient P captured before performing radiation therapy at the stage of treatment. Based on the above, the result of determining the difference between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P is output as a determination signal. Moreover, the medical image processing apparatus 300 displays the result of determining the difference between the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P on the display device constituting the user interface unit 330, thereby The information is presented to a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the image processing apparatus 300. Thereby, the user of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 determines whether or not to end the determination of the deviation between the position of the patient P and the current position of the patient P at the stage of the treatment plan. Can do.

また、医用画像処理装置300は、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)が、ユーザーインターフェース部330を構成する入力装置を操作して、表示装置に表示した第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれの断面画像の上で、関心領域ROIの設定やコスト関数のパラメータの設定を行うことができる。これにより、医用画像処理装置300は、利用者が設定した方法で、第1積分画像と第2積分画像との比較、つまり、治療計画の段階の患者Pの位置と現在の患者Pの位置とのずれを判定することができる。   In addition, the medical image processing apparatus 300 is a first image displayed on a display device by a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 operating an input device constituting the user interface unit 330. The region of interest ROI and the cost function parameters can be set on the cross-sectional images of the integral image and the second integral image. Thereby, the medical image processing apparatus 300 compares the first integrated image and the second integrated image in a method set by the user, that is, the position of the patient P at the stage of the treatment plan and the current position of the patient P. Can be determined.

また、医用画像処理装置300は、ずれを判定した結果に基づいて最終的に決定した位置に現在の患者Pの位置を移動させるための移動量信号を出力する。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では、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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では、利用者の判断や指示に従った位置に、現在の患者Pの位置を移動させることができる。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では、利用者の判断や指示に従った患者Pの状態(位置)で、治療計画の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の体内の病巣に照射する放射線治療を行うことができる。   In addition, the medical image processing apparatus 300 outputs a movement amount signal for moving the current position of the patient P to a position finally determined based on the result of determining the deviation. Thereby, in the treatment system 3 provided with the medical image processing apparatus 300, for example, a treatment table control unit (not shown) that controls the movement of the treatment table 11 moves the treatment table 11 based on the movement amount signal. The position of the patient P is actually moved. Thereby, in the treatment system 3 provided with the medical image processing apparatus 300, the current position of the patient P can be moved to a position according to the user's judgment and instruction. Thereby, in the treatment system 3 provided with the medical image processing apparatus 300, the treatment beam B of the energy planned in the treatment plan stage is supplied to the patient P in the state (position) of the patient P according to the judgment and instruction of the user. Radiation therapy can be performed to irradiate lesions in the body.

なお、医用画像処理装置300における探索処理は、ユーザーインターフェース部330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における探索処理と同様である。より具体的には、積分画像算出部321がそれぞれの積分画像を、判定部323が判定信号が表す判定結果の情報をユーザーインターフェース部330に出力することによって利用者に提示すること。また、比較部322における比較処理が、ユーザーインターフェース部330によって利用者から設定された方法で行われること。また。判定部323における判定処理が、ユーザーインターフェース部330に入力された利用者の判断結果に従って実行および終了が制御されること。これらのことが、医用画像処理装置300における探索処理において行われる以外は、図3に示した第1の実施形態の医用画像処理装置100における探索処理と同様である。従って、医用画像処理装置300における探索処理の流れに関する詳細な説明は省略する。   The search process in the medical image processing apparatus 300 is the same as the search process in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. 3 except that the display and input in the user interface unit 330 are different. is there. More specifically, the integrated image calculation unit 321 presents each integrated image, and the determination unit 323 outputs information of the determination result represented by the determination signal to the user interface unit 330 to present to the user. Further, the comparison process in the comparison unit 322 is performed by a method set by the user by the user interface unit 330. Also. Execution and termination of the determination process in the determination unit 323 are controlled according to the determination result of the user input to the user interface unit 330. These are the same as the search processing in the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. 3 except that these are performed in the search processing in the medical image processing apparatus 300. Therefore, detailed description regarding the flow of search processing in the medical image processing apparatus 300 is omitted.

上述したように、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、第1の実施形態の医用画像処理装置100と同様に、探索部320(積分画像算出部321)が、治療ビームBの経路の情報に基づいて、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積分画像とを生成する。このとき、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、生成した第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれをユーザーインターフェース部330に出力することによって、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に提示する。そして、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、第1の実施形態の医用画像処理装置100と同様に、探索部320(比較部322および判定部323)が、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれを判定し、判定した結果を表す判定信号を出力する。このとき、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、ユーザーインターフェース部330に入力された利用者からの設定に従った判定が行われる。また、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、判定結果を表す情報をユーザーインターフェース部330に出力することによって、利用者に提示する。そして、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、ユーザーインターフェース部330に入力された利用者からの指示に従って、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれの判定を実行または終了する。そして、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、ずれの判定を終了したときの判定結果に基づいて移動部124が決定した移動量を表す移動量信号を、最終的に決定した位置に現在の患者Pの位置を移動させるための移動量信号として出力する。これにより、第3の実施形態の医用画像処理装置300を備えた治療システム3では、例えば、治療台11の移動を制御する不図示の治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台11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、第3の実施形態の医用画像処理装置300を備えた治療システム3では、利用者が所望する位置に現在の患者Pの位置を移動させることができ、利用者が所望する患者Pの状態(位置)で、治療計画の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の体内の病巣に照射する放射線治療を行うことができる。   As described above, in the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, the search unit 320 (integrated image calculation unit 321) uses the path of the treatment beam B as in the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. Based on this information, a first integrated image corresponding to the first image and a second integrated image corresponding to the second image are generated. At this time, in the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, each of the generated first integrated image and second integrated image is output to the user interface unit 330, so that the treatment including the medical image processing apparatus 300 is performed. Presented to system 3 users (such as doctors). In the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, the search unit 320 (the comparison unit 322 and the determination unit 323) performs the first integral image and the first integration image similarly to the medical image processing apparatus 100 according to the first embodiment. The deviation of the path of the treatment beam B in the two integrated images is determined, and a determination signal representing the determined result is output. At this time, in the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, the determination is performed according to the setting from the user input to the user interface unit 330. In the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, information indicating the determination result is output to the user interface unit 330 and presented to the user. In the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, in accordance with an instruction from the user input to the user interface unit 330, determination of a shift in the path of the treatment beam B between the first integrated image and the second integrated image. Execute or exit. In the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, the movement amount signal indicating the movement amount determined by the moving unit 124 based on the determination result when the determination of the deviation is finished is placed at the finally determined position. This is output as a movement amount signal for moving the current position of the patient P. Accordingly, in the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, for example, a treatment table control unit (not illustrated) that controls movement of the treatment table 11 performs treatment table 11 based on the movement amount signal. The position of the patient P is actually moved. Thereby, in the treatment system 3 provided with the medical image processing apparatus 300 of the third embodiment, the current position of the patient P can be moved to a position desired by the user, and the patient P desired by the user can be moved. In the state (position), it is possible to perform radiotherapy that irradiates the lesion in the body of the patient P with the treatment beam B of the energy planned in the treatment planning stage.

なお、ユーザーインターフェース部330は、第3の実施形態の医用画像処理装置300に備える構成に限定されるものではなく、第3の実施形態の医用画像処理装置300を備えた治療システム3に備える構成であってもよい。また、ユーザーインターフェース部330は、第1の実施形態の医用画像処理装置100、または第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に追加され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に追加される構成であってもよい。   The user interface unit 330 is not limited to the configuration provided in the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, and the configuration provided in the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment. It may be. Further, the user interface unit 330 is not limited to the configuration added to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment or the treatment system 1 including the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment. The medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment and the treatment system 2 including the medical image processing apparatus 200 according to the second embodiment may be added.

なお、第3の実施形態の医用画像処理装置300では、図6に示した医用画像処理装置300の構成において、ユーザーインターフェース部330が、医用画像処理装置300に備えた探索部320内の構成要素から出力された情報に応じた画像を生成して表示装置に表示(重畳)させる構成である場合について説明した。しかし、ユーザーインターフェース部330を構成する表示装置に表示(重畳)させる画像は、ユーザーインターフェース部330内で生成する構成に限定されるものではなく、情報を出力するそれぞれの構成要素が生成する構成であってもよい。例えば、医用画像処理装置300において、探索部320内の積分画像算出部321が、第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれに対応する断面画像を生成し、生成した断面画像のそれぞれを第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれとしてユーザーインターフェース部330に出力する構成であってもよい。この場合、ユーザーインターフェース部330は、積分画像算出部321から出力されたそれぞれの断面画像をそのまま表示する構成となる。また、例えば、医用画像処理装置300において、探索部320内の判定部323が、判定信号が表す第1積分画像と第2積分画像とのずれの判定結果の情報を表示するための1枚の情報表示画像を生成し、生成した情報表示画像を判定信号が表す判定結果の情報としてユーザーインターフェース部330に出力する構成であってもよい。この場合、ユーザーインターフェース部330は、判定部323から出力された1枚の情報表示画像を、そのまま断面画像に重畳する構成となる。   In the medical image processing apparatus 300 according to the third embodiment, in the configuration of the medical image processing apparatus 300 illustrated in FIG. 6, the user interface unit 330 is a component in the search unit 320 included in the medical image processing apparatus 300. The case has been described where the image is generated according to the information output from the image and displayed (superimposed) on the display device. However, the image to be displayed (superimposed) on the display device that constitutes the user interface unit 330 is not limited to the configuration generated in the user interface unit 330, but is configured to be generated by each component that outputs information. There may be. For example, in the medical image processing apparatus 300, the integrated image calculation unit 321 in the search unit 320 generates cross-sectional images corresponding to the first integrated image and the second integrated image, and each of the generated cross-sectional images is converted to the first one. The configuration may be such that the first integrated image and the second integrated image are output to the user interface unit 330, respectively. In this case, the user interface unit 330 is configured to display each cross-sectional image output from the integral image calculation unit 321 as it is. Further, for example, in the medical image processing apparatus 300, the determination unit 323 in the search unit 320 displays a piece of information for displaying information on the determination result of the deviation between the first integrated image and the second integrated image represented by the determination signal. The information display image may be generated, and the generated information display image may be output to the user interface unit 330 as determination result information represented by the determination signal. In this case, the user interface unit 330 is configured to superimpose the single information display image output from the determination unit 323 directly on the cross-sectional image.

上記説明したように、医用画像処理装置300は、判定部323が判定した結果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330をさらに備える。これによって、医用画像処理装置300は、仮想的に移動させた現在の患者Pの位置と第1画像を撮影したときの患者Pの位置とのずれを判定している状態を、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)に提示することができる。   As described above, the medical image processing apparatus 300 further includes the user interface unit 330 including a display device that displays at least the result determined by the determination unit 323. As a result, the medical image processing apparatus 300 determines that the deviation between the current position of the patient P virtually moved and the position of the patient P when the first image is taken is determined. It can be presented to a user (such as a doctor) of the treatment system 3 having 300.

また、上記説明したように、医用画像処理装置300において、ユーザーインターフェース部330は、少なくとも比較部322が第1積分値と第2積分値とを比較する照射範囲内の比較領域(関心領域ROI、コスト関数のパラメータであってもよい)を設定する入力装置をさらに備え、比較部322は、入力装置によって設定された関心領域ROIに対応する比較領域内の第1積分値と第2積分値とを比較してもよい。これによって、医用画像処理装置300は、医用画像処理装置300を備えた治療システム3の利用者(医師など)によって設定された方法で、現在の患者Pの位置を第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探索する探索処理を行うことができる。   Further, as described above, in the medical image processing apparatus 300, the user interface unit 330 includes at least a comparison region (region of interest ROI, region of interest) within the irradiation range in which the comparison unit 322 compares the first integral value and the second integral value. The comparison unit 322 includes a first integration value and a second integration value in the comparison region corresponding to the region of interest ROI set by the input device. May be compared. Thereby, the medical image processing apparatus 300 is a method set by a user (such as a doctor) of the treatment system 3 including the medical image processing apparatus 300 when the first image of the current position of the patient P is captured. A search process for searching for a movement amount to match the position can be performed.

また、上記説明したように、治療システム3は、探索部320によって第2画像の移動量を探索する際の情報を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330をさらに備えてもよい。これによって、治療システム1は、仮想的に移動させた現在の患者Pの位置と第1画像を撮影したときの患者Pの位置とのずれを判定している医用画像処理装置300の処理の状態を、治療システム3の利用者(医師など)に提示することができる。   Further, as described above, the treatment system 3 may further include the user interface unit 330 including a display device that displays information when the search unit 320 searches for the movement amount of the second image. Thereby, the treatment system 1 determines the shift between the current position of the patient P virtually moved and the position of the patient P when the first image is taken, and the processing state of the medical image processing apparatus 300 Can be presented to a user (such as a doctor) of the treatment system 3.

また、上記説明したように、治療システム3において、ユーザーインターフェース部330は、探索部320によって第2画像の移動量を探索する探索領域(関心領域ROI、コスト関数のパラメータであってもよい)を設定する入力装置をさらに備え、探索部320は、入力装置によって設定された関心領域ROIに対応する第1積分値と第2積分値とに基づいて、第2画像の移動量を探索してもよい。これによって、治療システム1は、利用者(医師など)によって設定された方法で、医用画像処理装置300による現在の患者Pの位置を第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探索する探索処理を行うことができる。   As described above, in the treatment system 3, the user interface unit 330 searches for a search region (a region of interest ROI or a cost function parameter) in which the search unit 320 searches for the movement amount of the second image. The search unit 320 further includes an input device to be set, and the search unit 320 searches for the movement amount of the second image based on the first integral value and the second integral value corresponding to the region of interest ROI set by the input device. Good. Thereby, the treatment system 1 uses the method set by the user (such as a doctor) to adjust the movement amount for adjusting the current position of the patient P by the medical image processing apparatus 300 to the position when the first image is captured. Search processing for searching can be performed.

上記に述べたとおり、各実施形態の医用画像処理装置では、治療前に撮影された患者Pの3次元のCT画像である第1画像と、現在撮影された患者Pの3次元のCT画像である第2画像とのそれぞれと、第1画像に基づいて決定した治療ビームBを照射する経路の情報とを取得する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第1画像と第2画像とにおいて、治療ビームBの経路上に位置する3次元の画素(ボクセル)の画素値(CT値)を放射線のエネルギー損失量を水の厚みに換算した水等価厚に換算した後に積分(線積分)した、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積分画像とを生成する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれを判定することによって、現在の患者Pの状態(位置や方向などを含む体位)を治療計画の段階の状態に合わせるための移動量を探索する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームBの経路のずれが予め定めた許容範囲内となったときのずれ量に応じた第2画像の移動量を、現在の患者Pの状態を治療計画の段階の患者Pの状態に合わせるための最終的な患者Pの移動量として決定する。そして、各実施形態の医用画像処理装置では、決定した最終的な患者Pの移動量を表す移動量信号を出力する。これにより、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、例えば、治療台の移動を制御する治療台制御部が、移動量信号に基づいて治療台を移動させることによって、患者Pの状態を実際に移動させる。これにより、各実施形態の医用画像処理装置を備えた治療システムでは、治療計画の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の体内の病巣に照射することができる状態に現在の患者Pの状態を合わせて、計画通りの放射線治療を行うことができる。   As described above, in the medical image processing apparatus of each embodiment, the first image that is a three-dimensional CT image of the patient P imaged before treatment and the three-dimensional CT image of the patient P that is currently imaged. Each of the certain second image and information on the path for irradiating the treatment beam B determined based on the first image are acquired. In the medical image processing apparatus according to each embodiment, in the first image and the second image, the pixel value (CT value) of a three-dimensional pixel (voxel) located on the path of the treatment beam B is used as the energy loss of radiation. A first integrated image corresponding to the first image and a second integrated image corresponding to the second image, which are integrated (line integration) after the amount is converted into the water equivalent thickness converted into the water thickness, are generated. In the medical image processing apparatus according to each embodiment, the current state of the patient P (the position including the position, the direction, and the like) is determined by determining the deviation of the path of the treatment beam B between the first integrated image and the second integrated image. ) Is searched for the amount of movement to match the state of the treatment plan. And in the medical image processing apparatus of each embodiment, the 2nd image according to the deviation | shift amount when the deviation | shift of the path | route of the treatment beam B in a 1st integral image and a 2nd integral image becomes in the predetermined tolerance. Is determined as the final movement amount of the patient P for adjusting the current state of the patient P to the state of the patient P in the stage of the treatment plan. In the medical image processing apparatus of each embodiment, a movement amount signal representing the determined final movement amount of the patient P is output. Thereby, in the treatment system provided with the medical image processing apparatus of each embodiment, for example, the treatment table control unit that controls the movement of the treatment table moves the treatment table based on the movement amount signal, thereby Actually move the state. Thereby, in the treatment system provided with the medical image processing apparatus of each embodiment, the treatment beam B having an energy amount close to the energy determined in the treatment planning stage can be irradiated to the lesion in the patient P at present. In accordance with the condition of the patient P, radiation therapy can be performed as planned.

なお、第2の実施形態および第3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、医用画像処理装置において排他的に備える構成に限定されるものではない。つまり、それぞれの実施形態において特徴となる構成要素は、医用画像処理装置において同時に備えてもよい。例えば、第2の実施形態の医用画像処理装置200において備えた仮位置決め部225と、第3の実施形態の医用画像処理装置300において備えたユーザーインターフェース部330とを同時に備えた医用画像処理装置を構成してもよい。この場合、医用画像処理装置に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。   In the second embodiment and the third embodiment, the configuration in which the constituent elements that are characteristic in each embodiment are added to the medical image processing apparatus 100 of the first embodiment has been described. However, the constituent elements that are characteristic in each embodiment are not limited to the configurations that are exclusively provided in the medical image processing apparatus. That is, the constituent elements that are characteristic in each embodiment may be provided simultaneously in the medical image processing apparatus. For example, a medical image processing apparatus provided with the temporary positioning unit 225 provided in the medical image processing apparatus 200 of the second embodiment and the user interface unit 330 provided in the medical image processing apparatus 300 of the third embodiment at the same time. It may be configured. In this case, other components included in the medical image processing apparatus are changed as appropriate to realize functions corresponding to the respective components.

また、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。   In each embodiment, the configuration in which each of the medical image processing apparatus and the treatment apparatus 10 is a separate apparatus has been described. However, the medical image processing apparatus and the treatment apparatus 10 are not limited to configurations that are separate apparatuses, and may be configured such that the medical image processing apparatus and the treatment apparatus 10 are integrated.

なお、各実施形態では、比較部および判定部が第1積分画像と第2積分画像とにおける治療ビームbの経路上の画素値のずれを判定した結果、治療ビームbの経路上の体組織が大きくずれている場合には、体組織が一致するように現在の患者Pを移動するための適切な施策を講じる場合について説明した。しかし、治療ビームbの経路上の画素値が大きくずれている場合における施策は、各実施形態において説明した方法に限定されるものではない。例えば、治療段階において照射する治療ビームbの強度を変更することができる場合には、現在の患者Pを移動させる代わりに、治療ビームbの強度を変更する施策を講じてもよい。より具体的には、第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれによって表された患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)を比較した結果、いずれかの治療ビームbの経路におけるブラッグピークの位置が、治療計画の段階よりも深い方向にずれている場合には、治療ビームbの強度を弱くする施策を講じてもよい。一方、第1積分画像と第2積分画像とのそれぞれによって表された患者Pの体表面から病巣までの距離(水換算深さ)を比較した結果、いずれかの治療ビームbの経路におけるブラッグピークの位置が、治療計画の段階よりも浅い方向にずれている場合には、治療ビームbの強度を強くする施策を講じてもよい。この場合、医用画像処理装置における治療ビームbの強度の変更は、移動部に相当する構成要素が決定する構成が考えられる。   In each embodiment, the comparison unit and the determination unit determine the displacement of the pixel value on the treatment beam b path between the first integral image and the second integral image, and as a result, the body tissue on the treatment beam b path is In the case where there is a large deviation, a case has been described in which appropriate measures are taken to move the current patient P so that the body tissues match. However, measures when the pixel values on the path of the treatment beam b are greatly deviated are not limited to the methods described in the embodiments. For example, when the intensity of the treatment beam b irradiated in the treatment stage can be changed, instead of moving the current patient P, a measure for changing the intensity of the treatment beam b may be taken. More specifically, as a result of comparing the distance (water equivalent depth) from the body surface of the patient P to the lesion represented by each of the first integral image and the second integral image, When the position of the Bragg peak in the path is shifted in a direction deeper than the stage of the treatment plan, a measure for reducing the intensity of the treatment beam b may be taken. On the other hand, as a result of comparing the distance (water equivalent depth) from the body surface of the patient P to the lesion represented by each of the first integral image and the second integral image, the Bragg peak in the path of any treatment beam b If the position is shifted in a direction shallower than the stage of the treatment plan, a measure for increasing the intensity of the treatment beam b may be taken. In this case, the intensity of the treatment beam b in the medical image processing apparatus may be changed by a component corresponding to the moving unit.

上記実施形態で説明した治療システムにおいて用いられる医用画像処理プログラムは、コンピュータを、撮像装置によって撮像された被検体の3次元の第1画像を取得する第1画像取得部と、第1画像とは異なる時刻に撮像装置によって撮像された被検体の3次元の第2画像を取得する第2画像取得部と、第1画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、第1画像に含まれ放射線経路が通過する3次元の第1画素の画素値を積分した第1積分値と、第2画像内の放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素の画素値を積分した第2積分値とに基づいて、第2画像に写された被検体の位置を第1画像に写された被検体の位置に合わせるための第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、を備える医用画像処理装置として機能させるための医用画像処理プログラムである。   The medical image processing program used in the treatment system described in the above embodiment includes a computer, a first image acquisition unit that acquires a first three-dimensional image of a subject imaged by an imaging device, and a first image Included in the first image is a second image acquisition unit that acquires a three-dimensional second image of the subject imaged by the imaging device at different times, a path acquisition unit that acquires a radiation path set in the first image, and A first integrated value obtained by integrating the pixel values of the three-dimensional first pixel through which the radiation path passes and a pixel value of the three-dimensional second pixel through which the path corresponding to the radiation path in the second image passes are integrated. A search for outputting a movement amount signal representing a movement amount of the second image for matching the position of the subject imaged in the second image with the position of the object imaged in the first image based on the two integral values. A medical image processing apparatus comprising: A medical image processing program for functioning as a.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、撮像装置(CT撮像装置12)によって撮像された被検体(患者P)の3次元の第1画像を取得する第1画像取得部(101)と、第1画像とは異なる時刻に撮像装置(CT撮像装置12)によって撮像された被検体(患者P)の3次元の第2画像を取得する第2画像取得部(102)と、第1画像に設定した放射線経路(照射した治療ビームB(治療ビームb)が通過する経路)を取得する経路取得部(110)と、第1画像に含まれ放射線経路が通過する3次元の第1画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第1積分値と、第2画像内の放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素(ボクセル)の画素値(CT値)を積分した第2積分値とに基づいて、第2画像に写された被検体(患者P)の位置を第1画像に写された被検体(患者P)の位置に合わせるための第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部(120)とを持つことにより、計画した放射線のエネルギーを病巣に与えられるように患者の位置を合わせることができる。   According to at least one embodiment described above, a first image acquisition unit (101) that acquires a three-dimensional first image of a subject (patient P) imaged by an imaging device (CT imaging device 12); A second image acquisition unit (102) that acquires a three-dimensional second image of the subject (patient P) imaged by the imaging device (CT imaging device 12) at a time different from the first image; A path acquisition unit (110) that acquires a set radiation path (a path through which the irradiated treatment beam B (treatment beam b) passes), and a three-dimensional first pixel (voxel) that is included in the first image and passes through the radiation path ) And the pixel value (CT value) of the three-dimensional second pixel (voxel) through which the path corresponding to the radiation path in the second image passes is integrated. Based on the second integral value, the second image A search unit (120) for outputting a movement amount signal representing a movement amount of the second image for adjusting the position of the subject (patient P) to the position of the subject (patient P) imaged in the first image; The patient can be positioned so that the planned radiation energy can be applied to the lesion.

なお、例えば、図2において示した探索部120や、探索部120を構成する積分画像算出部121、比較部122、判定部123、移動部124など、医用画像処理装置を構成する各構成要素による機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の治療システムに係る上述した種々の機能を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、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のことをいう。   Note that, for example, the search unit 120 illustrated in FIG. 2, the integrated image calculation unit 121 that configures the search unit 120, the comparison unit 122, the determination unit 123, the moving unit 124, and the like The program for realizing the functions is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system and executed, thereby executing the above-described treatment system according to the present embodiment. Various functions may be realized. Here, the “computer system” may include an OS and hardware such as peripheral devices. Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used. The “computer-readable recording medium” means a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a writable nonvolatile memory such as a flash memory, a portable medium such as a CD-ROM, a hard disk built in a computer system, etc. This is a storage device.

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。   Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what implement | achieves the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

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。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、2、3・・・治療システム、10・・・治療装置、11・・・治療台、12・・・CT撮像装置、13・・・治療ビーム照射門、13−1・・・コリメータ、100、200、300・・・医用画像処理装置、101・・・第1画像取得部、102・・・第2画像取得部、110・・・経路取得部、120、220、320・・・探索部、121、321・・・積分画像算出部、122、322・・・比較部、123、323・・・判定部、124、224・・・移動部、225・・・仮位置決め部、330・・・ユーザーインターフェース部 1, 2, 3 ... treatment system, 10 ... treatment device, 11 ... treatment table, 12 ... CT imaging device, 13 ... treatment beam irradiation gate, 13-1 ... collimator, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200, 300 ... Medical image processing apparatus, 101 ... 1st image acquisition part, 102 ... 2nd image acquisition part, 110 ... Path | route acquisition part, 120, 220, 320 ... Search , 121, 321... Integral image calculation unit, 122, 322... Comparison unit, 123, 323... Determination unit, 124, 224. ..User interface part

Claims (15)

撮像装置によって撮像された被検体の3次元の第1画像を取得する第1画像取得部と、
前記第1画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の3次元の第2画像を取得する第2画像取得部と、
前記第1画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、
前記第1画像に含まれ前記放射線経路が通過する3次元の第1画素の画素値を積分した第1積分値と、前記第2画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素の画素値を積分した第2積分値とに基づいて、前記第2画像に写された前記被検体の位置を前記第1画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、
を備える医用画像処理装置。
A first image acquisition unit for acquiring a three-dimensional first image of the subject imaged by the imaging device;
A second image acquisition unit that acquires a three-dimensional second image of the subject imaged by the imaging device at a time different from the first image;
A route acquisition unit for acquiring a radiation route set in the first image;
A first integrated value obtained by integrating pixel values of three-dimensional first pixels included in the first image and passing through the radiation path; and a three-dimensional path through which a path corresponding to the radiation path in the second image passes. Based on the second integrated value obtained by integrating the pixel value of the second pixel, the position of the subject imaged in the second image is matched with the position of the object imaged in the first image. A search unit for outputting a movement amount signal representing the movement amount of the second image;
A medical image processing apparatus comprising:
前記探索部は、
前記第1積分値を算出し、算出した前記第1積分値を放射線を照射する照射範囲内に表した第1積分画像と、前記第2積分値を算出し、算出した前記第2積分値を前記照射範囲内に表した第2積分画像とを生成する積分画像算出部と、
前記第1積分画像に含まれる前記第1積分値と、前記第2積分画像に含まれる前記第1積分値に対応する前記第2積分値とをそれぞれ比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて前記第1積分画像と前記第2積分画像とに表された前記放射線経路のずれを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて前記移動量を決定し、決定した移動量を表す前記移動量信号を出力する移動部と、
を備える、
請求項1に記載の医用画像処理装置。
The search unit
The first integral value is calculated, the calculated first integral value is represented within an irradiation range in which radiation is irradiated, the second integral value is calculated, and the calculated second integral value is calculated. An integrated image calculation unit for generating a second integrated image represented in the irradiation range;
A comparison unit that compares the first integral value included in the first integral image with the second integral value corresponding to the first integral value included in the second integral image;
A determination unit for determining a shift of the radiation path represented in the first integral image and the second integral image based on a comparison result of the comparison unit;
A movement unit that determines the movement amount based on a determination result of the determination unit, and outputs the movement amount signal representing the determined movement amount;
Comprising
The medical image processing apparatus according to claim 1.
前記探索部は、
前記第1画像に含まれる前記第1画素の画素値と、前記第2画像に含まれる前記第2画素の画素値との差分に基づいて、前記第1画像と前記第2画像とのずれを判定し、判定した結果に基づいて決定した仮移動量に基づいて、前記第2画像に写された前記被検体の位置を前記第1画像に写された前記被検体の位置に事前に合わせた仮移動第2画像を出力する仮位置決め部をさらに備え、
前記積分画像算出部は、
前記第1画像に対応する前記第1積分画像と、前記仮移動第2画像に対応する前記第2積分画像とを生成する、
請求項2に記載の医用画像処理装置。
The search unit
Based on a difference between a pixel value of the first pixel included in the first image and a pixel value of the second pixel included in the second image, a shift between the first image and the second image is determined. Based on the provisional movement amount determined based on the determination result, the position of the subject imaged in the second image is adjusted in advance to the position of the object imaged in the first image A temporary positioning unit that outputs the temporary movement second image;
The integral image calculation unit includes:
Generating the first integrated image corresponding to the first image and the second integrated image corresponding to the temporary moving second image;
The medical image processing apparatus according to claim 2.
前記判定部が判定した結果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または請求項3に記載の医用画像処理装置。
A user interface unit including a display device that displays at least the determination result of the determination unit;
The medical image processing apparatus according to claim 2 or 3.
前記ユーザーインターフェース部は、
少なくとも前記比較部が前記第1積分値と前記第2積分値とを比較する前記照射範囲内の比較領域を設定する入力装置をさらに備え、
前記比較部は、
前記入力装置によって設定された前記比較領域内の前記第1積分値と前記第2積分値とを比較する、
請求項4に記載の医用画像処理装置。
The user interface unit includes:
An input device for setting a comparison region within the irradiation range in which at least the comparison unit compares the first integral value and the second integral value;
The comparison unit includes:
Comparing the first integral value and the second integral value in the comparison region set by the input device;
The medical image processing apparatus according to claim 4.
前記積分画像算出部は、
前記放射線経路上に位置する前記第1画素の画素値と前記放射線経路に対応する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、予め定めた非線形換算によって換算した後に積分して、前記第1積分値と前記第2積分値とのそれぞれを算出する、
請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の医用画像処理装置。
The integral image calculation unit includes:
The pixel value of the first pixel located on the radiation path and the pixel value of the second pixel located on the path corresponding to the radiation path are integrated after being converted by a predetermined nonlinear conversion. Calculating each of the first integral value and the second integral value;
The medical image processing apparatus according to any one of claims 2 to 5.
前記積分画像算出部は、
前記非線形換算によって、前記放射線経路上に位置する前記第1画素の画素値と前記放射線経路に対応する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、前記放射線が通過する際のエネルギー損失量を表す値に換算する、
請求項6に記載の医用画像処理装置。
The integral image calculation unit includes:
When the radiation passes through the pixel value of the first pixel located on the radiation path and the pixel value of the second pixel located on the path corresponding to the radiation path by the nonlinear conversion. Convert to a value that represents the amount of energy loss,
The medical image processing apparatus according to claim 6.
前記積分画像算出部は、
前記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放射線経路上の前記第1画素の画素値と、前記放射線経路に対応する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換算した前記エネルギー損失量の値を積分して、前記第1積分値と前記第2積分値とのそれぞれを算出する、
請求項7に記載の医用画像処理装置。
The integral image calculation unit includes:
The pixel value of the first pixel on the radiation path located before the radiation reaches the irradiation target area and the time until the irradiation target area is reached on the path corresponding to the radiation path Integrating the value of the energy loss amount obtained by converting each of the pixel values of the second pixels located at a position, and calculating each of the first integral value and the second integral value;
The medical image processing apparatus according to claim 7.
前記移動量信号は、
治療装置を制御する治療台制御部へ送信される、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の医用画像処理装置。
The movement amount signal is:
Transmitted to the treatment table controller that controls the treatment device,
The medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
放射線の照射対象の領域は、
前記被検体内に存在する腫瘍の領域であり、
前記放射線経路は、
前記腫瘍の領域を含む、
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の医用画像処理装置。
The target area of radiation is
A region of a tumor present in the subject,
The radiation path is
Including the area of the tumor,
The medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
前記放射線経路に対応する経路は、
前記探索部が探索した移動量で前記第2画像が移動された場合、放射線の照射を避ける領域を含む、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の医用画像処理装置。
The path corresponding to the radiation path is
When the second image is moved by the movement amount searched by the search unit, including a region that avoids radiation irradiation,
The medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 10.
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の医用画像処理装置と、
前記被検体に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画像を撮影する前記撮像装置と、前記移動量信号に応じて前記被検体を乗せて固定した治療台の移動を制御する治療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。
The medical image processing apparatus according to any one of claims 1 to 11,
Control of movement of an irradiation unit that irradiates the subject with radiation, the imaging device that captures the first image and the second image, and a treatment table on which the subject is mounted and fixed according to the movement amount signal A treatment device comprising a treatment table controller that
A treatment system comprising:
前記探索部によって前記第2画像の移動量を探索する際の情報を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12に記載の治療システム。
A user interface unit including a display device that displays information when the search unit searches for a movement amount of the second image;
The treatment system according to claim 12.
前記ユーザーインターフェース部は、
前記探索部によって前記第2画像の移動量を探索する探索領域を設定する入力装置をさらに備え、
前記探索部は、
前記入力装置によって設定された前記探索領域に対応する前記第1積分値と前記第2積分値とに基づいて、前記第2画像の移動量を探索する、
請求項13に記載の治療システム。
The user interface unit includes:
An input device for setting a search area for searching for a movement amount of the second image by the search unit;
The search unit
Searching the moving amount of the second image based on the first integral value and the second integral value corresponding to the search area set by the input device;
The treatment system according to claim 13.
コンピュータを、
撮像装置によって撮像された被検体の3次元の第1画像を取得する第1画像取得部と、
前記第1画像とは異なる時刻に前記撮像装置によって撮像された前記被検体の3次元の第2画像を取得する第2画像取得部と、
前記第1画像に設定した放射線経路を取得する経路取得部と、
前記第1画像に含まれ前記放射線経路が通過する3次元の第1画素の画素値を積分した第1積分値と、前記第2画像内の前記放射線経路に対応する経路が通過する3次元の第2画素の画素値を積分した第2積分値とに基づいて、前記第2画像に写された前記被検体の位置を前記第1画像に写された前記被検体の位置に合わせるための前記第2画像の移動量を表す移動量信号を出力する探索部と、
を備える医用画像処理装置として機能させるための医用画像処理プログラム。
Computer
A first image acquisition unit for acquiring a three-dimensional first image of the subject imaged by the imaging device;
A second image acquisition unit that acquires a three-dimensional second image of the subject imaged by the imaging device at a time different from the first image;
A route acquisition unit for acquiring a radiation route set in the first image;
A first integrated value obtained by integrating pixel values of three-dimensional first pixels included in the first image and passing through the radiation path; and a three-dimensional path through which a path corresponding to the radiation path in the second image passes. Based on the second integrated value obtained by integrating the pixel value of the second pixel, the position of the subject imaged in the second image is matched with the position of the object imaged in the first image. A search unit for outputting a movement amount signal representing the movement amount of the second image;
A medical image processing program for causing a medical image processing apparatus to function.
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