放射線治療用運動物體跟蹤裝置、放射線治療用照射區(qū)域決定裝置以及放射線治療裝置的制造方法
【專利摘要】患者中的腫瘤的位置根據(jù)患者的呼吸而變動。在多個不同的呼吸相位下進(jìn)行包含腫瘤的區(qū)域的X射線攝影。裝置的X射線圖像變形量計算部(14)通過執(zhí)行基準(zhǔn)呼吸相位下的圖像和其它呼吸相位下的圖像之間的非線性配準(zhǔn)，來計算其它圖像相對于基準(zhǔn)圖像的變形矢量。位置計算部(15)通過對表示基準(zhǔn)呼吸相位下的腫瘤的位置的數(shù)據(jù)應(yīng)用變形矢量，來計算表示各呼吸相位下的腫瘤的位置的數(shù)據(jù)。另一方面，模板匹配部(16)在各呼吸相位下的圖像(82)中識別與包括腫瘤的圖像(M)在內(nèi)的模板圖像(81a?81n)一致的區(qū)域(83)。模板匹配部(16)由此計算表示各呼吸相位下的腫瘤的位置的數(shù)據(jù)。求出模板匹配部(16)的輸出相對于位置計算部(15)的輸出的誤差。優(yōu)化用于模板匹配的參數(shù)使得誤差小。
【專利說明】
放射線治療用運動物體跟蹤裝置、放射線治療用照射區(qū)域決定裝置以及放射線治療裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過向患者照射治療射束來進(jìn)行治療的放射線治療的放射線治療用運動物體跟蹤裝置、放射線治療用照射區(qū)域決定裝置以及放射線治療裝置。在此，運動物體跟蹤裝置是指通過跟蹤(tracking)作為伴隨著患者的呼吸等而移動的運動物體的、目標(biāo)的目標(biāo)跟蹤來跟蹤運動物體的位置的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在向腫瘤等患部照射X射線、電子線等放射線的放射線治療中，需要準(zhǔn)確地向患部照射放射線。但是，有時伴隨著患者呼吸而患部移動。例如，肺附近的腫瘤由于呼吸而大幅移動。因此，提出了具有以下的結(jié)構(gòu)的放射線治療裝置:在腫瘤附近配置金屬制的標(biāo)志物，通過X射線透視裝置檢測該標(biāo)志物的位置，來控制治療放射線的照射(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]在此，近年來還提出了無標(biāo)志物跟蹤，S卩，通過對腫瘤等特定部位的位置進(jìn)行圖像識別，而使用它代替標(biāo)志物，從而能夠省略向患者的體內(nèi)插入標(biāo)志物的操作。
[0004]另外，還提出了使用作為在不同的時間點拍攝到的三維圖像的集合的、四維CT圖像數(shù)據(jù)制作放射線治療計劃的方法(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0005]專利文獻(xiàn)I:日本專利第3053389號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-80131號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]無論是在使用配置在患者的體內(nèi)的金屬制的標(biāo)志物作為目標(biāo)的標(biāo)志物跟蹤的情況下，還是在利用患者的特定部位作為目標(biāo)的無標(biāo)志物跟蹤的情況下，為了執(zhí)行這些目標(biāo)跟蹤，需要通過圖像處理識別目標(biāo)的位置。而且，目標(biāo)跟蹤的精度被執(zhí)行目標(biāo)跟蹤時的參數(shù)的設(shè)定所左右。根據(jù)患者個人的不同而該參數(shù)的適當(dāng)值也不同，因此適當(dāng)?shù)卦O(shè)定參數(shù)是極其困難的，需要豐富的經(jīng)驗。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，第一目的在于提供一種能夠容易地設(shè)定執(zhí)行目標(biāo)跟蹤時的參數(shù)的放射線治療用運動物體跟蹤裝置和放射線治療裝置。
[0010]另外，為了確定治療對象部位的位置、形狀，需要伴隨著由患者的呼吸造成的體動來校正預(yù)先獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療特定部位的位置、形狀的信息。在手動地執(zhí)行該作業(yè)的情況下，不光需要龐大的作業(yè)時間，還會產(chǎn)生誤差。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，第二目的在于提供一種能夠容易地確定與患者的體動相伴的治療對象部位的位置、形狀的放射線治療用照射區(qū)域決定裝置和放射線治療裝置。
[0012]用于解決問題的方案
[0013]第一發(fā)明是用于通過向患者照射治療射束來進(jìn)行治療的放射線治療的運動物體跟蹤裝置，其特征在于，具備:X射線圖像信息獲取部，其從存儲部獲取三維X射線圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置，該三維X射線圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的二維X射線圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成;X射線圖像變形量計算部，其通過對從所述存儲部獲取的三維X射線圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的二維X射線圖像的變形量;位置計算部，其根據(jù)從所述存儲部獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置和由所述X射線圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的二維X射線圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的位置;模板匹配部，其在連續(xù)的多個呼吸相位下針對包含治療對象部位的區(qū)域獲取X射線圖像，并且以變更用于模板匹配的參數(shù)的方式多次執(zhí)行以下的動作:設(shè)定所述參數(shù)來制作執(zhí)行跟蹤時的模板，通過對連續(xù)獲取到的X射線圖像執(zhí)行模板匹配來確定各呼吸相位下的治療對象部位的位置；以及比較部，其通過將由所述位置計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由所述模板匹配部確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置進(jìn)行比較，來確定每個參數(shù)的由所述位置計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由所述模板匹配部確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置的誤差值。
[0014]第二發(fā)明是:所述參數(shù)是在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或模板匹配中使用的閾值。
[0015]第三發(fā)明是:還具備圖像處理部，該圖像處理部用于使顯示部圖形顯示所述誤差值與改變了在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或模板匹配中使用的閾值時的、該在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或該模板匹配中使用的閾值之間的關(guān)系。
[0016]第四發(fā)明是:所述圖像處理部使所述顯示部圖形顯示二維彩色圖表，在該二維彩色圖表中，以在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和模板匹配中使用的閾值為縱軸和橫軸，用不同的顏色表現(xiàn)所述誤差值。
[0017]第五發(fā)明是:還具備:治療計劃存儲部，其存儲四維CT圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀，該四維CT圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成;CT圖像變形量計算部，其通過對從所述治療計劃存儲部獲取到的四維CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量;形狀計算部，其根據(jù)所述治療計劃存儲部中存儲的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀和由所述CT圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的形狀；照射區(qū)域決定部，其根據(jù)由所述形狀計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的形狀，來決定治療射束的照射區(qū)域;治療射束照射部，其利用由所述照射區(qū)域決定部決定的治療射束的照射區(qū)域、和在所述模板匹配部中使用根據(jù)由所述比較部確定的誤差值進(jìn)行了校正后的參數(shù)執(zhí)行模板匹配所得到的治療對象部位的位置，來照射治療射束。
[0018]第六發(fā)明是具備第一發(fā)明?第五發(fā)明所涉及的運動物體跟蹤裝置的放射線治療
目.0
[0019]第七發(fā)明是一種用于放射線治療裝置的治療射束的照射區(qū)域決定裝置，該放射線治療裝置通過向患者照射治療射束來進(jìn)行治療，該照射區(qū)域決定裝置的特征在于，具備:治療計劃獲取部，其從存儲部獲取四維CT圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀，該四維CT圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成;CT圖像變形量計算部，其通過對從所述存儲部獲取到的四維CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量;形狀計算部，其根據(jù)從所述存儲部獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀和由所述CT圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的形狀；以及照射區(qū)域決定部，其根據(jù)由所述形狀計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的形狀，來決定治療射束的照射區(qū)域。
[0020]第八發(fā)明是具備第七發(fā)明所涉及的放射線治療用照射區(qū)域決定裝置的放射線治療裝置。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)第一發(fā)明、第二發(fā)明、第三發(fā)明、第六發(fā)明，能夠容易且高精度地設(shè)定執(zhí)行目標(biāo)跟蹤時的參數(shù)。
[0023]根據(jù)第四發(fā)明，能夠通過圖形顯示來容易地識別由位置計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由模板匹配部確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置的誤差值、同作為參數(shù)的在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)及模板匹配中使用的閾值之間的關(guān)系。
[0024]根據(jù)第五發(fā)明、第七發(fā)明、第八發(fā)明，通過利用圖像配準(zhǔn)，能夠容易地確定與患者的體動相伴的治療對象部位的位置、形狀。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明所涉及的放射線治療裝置的概要圖。
[0026]圖2是本發(fā)明所涉及的放射線治療裝置的框圖。
[0027]圖3是表示放射線治療的基本步驟的流程圖。
[0028]圖4是表示目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)備步驟的流程圖。
[0029]圖5是表示與呼吸同步的照射區(qū)域的說明圖。
[0030]圖6是表示模板匹配動作的說明圖。
[0031 ]圖7是圖形顯示在顯示部34的二維彩色圖表的示意圖。
[0032]圖8是圖形顯示在顯示部34的二維彩色圖表的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，根據(jù)【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。圖1是本發(fā)明所涉及的放射線治療裝置的概要圖，圖2是表示其主要的控制系統(tǒng)的框圖。此外，構(gòu)成為該放射線治療裝置的放射線照射部35、X射線攝影部36是各自獨立的裝置，各自具備控制部，但是在圖2中，用框圖表示出放射線治療裝置整體的功能結(jié)構(gòu)。另外，圖2中的放射線治療裝置中的除了存儲部30、放射線照射部35、CT攝影裝置37以及治療計劃裝置38等以外的結(jié)構(gòu)構(gòu)成本發(fā)明所涉及的放射線治療用運動物體跟蹤裝置或放射線治療用照射區(qū)域決定裝置。
[0034]該放射線治療裝置具備用于載置患者57的治療臺27。該治療臺27能夠沿六個軸向移動和旋轉(zhuǎn)。另外，該放射線治療裝置具備放射線照射部35，該放射線照射部35具備水平照射端口 21和垂直照射端口 22，該水平照射端口 21和垂直照射端口 22各自射出X射線、電子線等放射線。另外，該放射線治療裝置具備X射線攝影部36，該X射線攝影部36具備一對X射線管25、26、以及用于測定從這些X射線管25、26照射并穿過了患者57的X射線的一對X射線檢測器23、24。此外，作為X射線檢測器23、24，例如使用圖像增強器(1.1.)、平板檢測器(FPD)。
[0035]并且，該放射線治療裝置具備:CT攝影裝置37，其對患者57進(jìn)行CT攝影;治療計劃裝置38，其制作針對患者57的治療計劃;存儲部30，其經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)等連接，存儲與患者57有關(guān)的各種數(shù)據(jù);輸入部33，其包括鍵盤、鼠標(biāo)；以及顯示部34，其包括液晶顯示面板等。而且，該放射線治療裝置整體被控制部10控制。
[0036]水平照射端口21和垂直照射端口 22被固定在檢查室內(nèi)。而且，X射線檢測器24能夠在隔著患者57與X射線管26相對的水平照射端口 21的前面的攝影位置和離開水平照射端口21的退避位置之間進(jìn)行移動，X射線檢測器23能夠在隔著患者57與X射線管25相對的垂直照射端口 22的前面的攝影位置和離開垂直照射端口 22的退避位置之間進(jìn)行移動。
[0037]CT攝影裝置37用于在進(jìn)行放射線治療之前，進(jìn)行患者57的三維CT攝影來得到患者57的包含患部的CT圖像。由CT攝影裝置37拍攝到的CT圖像被送至治療計劃裝置38，在治療計劃裝置38中，根據(jù)從存儲部30讀出的患者數(shù)據(jù)和由CT攝影裝置37拍攝到的三維CT圖像，制作治療計劃。此外，患者57的三維CT攝影至少在患者57的呼吸的一個周期期間執(zhí)行。然后，四維CT圖像數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀一起作為治療計劃的一部分而被存儲到存儲部30中的治療計劃存儲部31，該四維CT圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成。
[0038]另外，在治療計劃時，執(zhí)行由X射線攝影部36針對患者57進(jìn)行的X射線圖像的獲取(能夠采用X射線攝影或X射線透視，但以下以X射線透視來進(jìn)行說明)。針對該患者57的X射線透視至少在患者57的呼吸的一個周期期間執(zhí)行。然后，三維X射線圖像數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置一起被存儲到存儲部30中的X射線圖像信息存儲部32，該三維X射線圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的二維X射線圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成。
[0039]上述控制部10具備:CT圖像變形量計算部11，其計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量;形狀計算部12，其計算各呼吸相位下的治療對象部位的形狀;照射區(qū)域決定部13，其決定治療射束的照射區(qū)域;X射線圖像變形量計算部14，其計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的二維X射線圖像的變形量;位置計算部15，其計算各呼吸相位下的治療對象部位的位置;模板匹配部16，其通過模板匹配來確定各呼吸相位下的治療對象部位的位置;比較部17，其將由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置進(jìn)行比較，確定它們的誤差值;校正部18，其根據(jù)誤差值校正參數(shù)；以及圖像處理部19，其使顯示部34圖形顯示用不同的顏色表現(xiàn)誤差值的二維彩色圖表。
[0040]另外，控制部10具備:治療計劃獲取部41，其從治療計劃存儲部31獲取四維CT數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀;X射線圖像信息獲取部42，其從X射線圖像信息存儲部32獲取三維X射線圖像數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置；以及放射線照射控制部43，其通過控制放射線照射部35來照射作為治療射束的放射線。
[0041]接著，說明通過上述放射線治療裝置進(jìn)行放射線治療的放射線治療步驟。首先，說明放射線治療的基本步驟。圖3是表示放射線治療的基本步驟的流程圖。
[0042]在進(jìn)行放射線治療的情況下，在患者57進(jìn)入后(步驟SI)，進(jìn)行患者57的定位(步驟S2)。如果將患者57定位到適合于治療的位置，則進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的準(zhǔn)備(步驟S3)。之后，放射線照射部35接收到來自放射線照射控制部43的指令，照射作為治療射束的放射線(步驟S4)。然后，如果必要的治療結(jié)束，則患者57退出(步驟S5)。
[0043]接著，說明上述的目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)備步驟(步驟S3)。圖4是表示目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)備步驟的流程圖。此外，在以下的說明中，對于治療對象部位是患者57的腫瘤的情況進(jìn)行說明。
[0044]在進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的準(zhǔn)備的情況下，最初設(shè)定治療射束的照射區(qū)域。這時，控制部10中的治療計劃獲取部41從存儲部30中的治療計劃存儲部31獲取治療計劃信息(步驟S31)。將該治療計劃信息記錄在RT_DICOM(Digital Imagingand Communicat1n in Medicine:醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信)。然后，從該治療計劃信息獲取要進(jìn)行治療的腫瘤的形狀以及四維CT圖像數(shù)據(jù)。在此，四維CT圖像數(shù)據(jù)是由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含腫瘤的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成的數(shù)據(jù)。
[0045]另外，這時，也可以一并獲取包含腫瘤的臟器形狀的數(shù)據(jù)，并且在基準(zhǔn)呼吸相位的CT數(shù)據(jù)上重疊顯示腫瘤形狀等，操作者對其進(jìn)行確認(rèn)。
[0046]接著，CT圖像變形量計算部11通過對從治療計劃存儲部31獲取到的四維CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含腫瘤的三維CT圖像的變形量(步驟S32)。更具體地說，通過對各呼吸相位下的CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行非線性配準(zhǔn)，來計算各呼吸相位之間的CT圖像數(shù)據(jù)的變形量(3D-Vector)。
[0047]接著，形狀計算部12根據(jù)在存儲部30中的治療計劃存儲部31中存儲的基準(zhǔn)呼吸相位下的腫瘤的形狀、以及由CT圖像變形量計算部11計算出的不同的呼吸相位之間的包含腫瘤的三維CT圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的腫瘤的形狀(步驟S33)。
[0048]然后，在各呼吸相位下的三維CT圖像上重疊顯示所計算出的腫瘤的形狀，由操作者確認(rèn)每個呼吸相位下的形狀，根據(jù)需要進(jìn)行該形狀的校正(步驟S34)。
[0049]之后，照射區(qū)域決定部13制作各呼吸相位下的治療對象部位的形狀以及添加了與呼吸性移動相伴的邊沿而得到的區(qū)域，決定由放射線照射部35產(chǎn)生的治療射束的與呼吸同步的照射區(qū)域(步驟S35)。在該照射區(qū)域內(nèi)執(zhí)行利用了后述模板匹配的治療射束的照射。
[0050]圖5是表示與呼吸同步的照射區(qū)域的說明圖。
[0051]先計算出各呼吸相位下的腫瘤的形狀。將對各呼吸相位下的腫瘤的位置102中的、要照射治療射束的區(qū)域即選通窗口(Gating WindowHOO添加了與呼吸性移動相伴的邊沿區(qū)域101而得到的區(qū)域決定為與呼吸同步的照射區(qū)域。
[0052]接著，進(jìn)行用于制作目標(biāo)跟蹤中利用的模板的參數(shù)的優(yōu)化，來制作模板。這時，控制部10中的X射線圖像信息獲取部42從存儲部30中的X射線圖像信息存儲部32獲取X射線圖像信息(步驟S36)。然后，從該X射線圖像信息獲取要進(jìn)行治療的腫瘤的位置以及三維X射線圖像數(shù)據(jù)。在此，三維X射線圖像數(shù)據(jù)是由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含腫瘤的區(qū)域的二維X射線圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成的數(shù)據(jù)。
[0053]接著，X射線圖像變形量計算部14對從X射線圖像信息存儲部32獲取到的三維X射線圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，由此計算不同的呼吸相位之間的包含腫瘤的二維X射線圖像的變形量(步驟S37)。更具體地說，對各呼吸相位下的X射線圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行非線性配準(zhǔn)，由此計算各呼吸相位之間的X射線圖像數(shù)據(jù)的變形量(2D-Vector)。
[0054]接著，位置計算部15根據(jù)在X射線圖像信息存儲部32中存儲的基準(zhǔn)呼吸相位下的腫瘤的位置、以及由X射線圖像變形量計算部14計算出的不同的呼吸相位之間的包含腫瘤的二維X射線圖像的變形量，計算各呼吸相位下的腫瘤的位置(步驟S38)。
[0055]接著，模板匹配部16設(shè)定用于模板匹配的參數(shù)的初始值(步驟S39)。作為該參數(shù)，在本實施方式中，采用在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)以及模板匹配中使用的閾值。
[0056]S卩，作為第一參數(shù)，采用在患者57的呼吸的一個周期期間制作幾張模板這樣的參數(shù)。作為該模板，在進(jìn)行標(biāo)志物跟蹤的情況下，利用包含金屬制的標(biāo)志物的圖像，在進(jìn)行無標(biāo)志物跟蹤的情況下，利用包含代替標(biāo)志物而使用的特定部位(腫瘤)的圖像。通過利用所制作的多張模板進(jìn)行模板匹配，來執(zhí)行目標(biāo)跟蹤。
[0057]另外，作為第二參數(shù)，采用模板匹配中使用的閾值。該閾值是指在進(jìn)行模板匹配時在模板與作為標(biāo)志物或特定部位的目標(biāo)的一致程度是何種程度時將其識別為目標(biāo)這樣的、在模板匹配中使用的可靠度。
[0058]然后，模板匹配部16通過在所設(shè)定的參數(shù)下獲取(沒有特別限定，但在本例中為X射線透視)包含作為治療對象部位的腫瘤的區(qū)域的X射線圖像來制作執(zhí)行跟蹤時的模板，并且在連續(xù)的多個呼吸相位下對包含腫瘤的區(qū)域獲取(沒有特別限定，但在本例中為X射線透視)x射線圖像(步驟S40)，利用所制作的模板對連續(xù)獲取到的X射線圖像執(zhí)行模板匹配，由此確定各呼吸相位下的治療對象部位的位置(步驟S41)。
[0059]圖6是表示該模板匹配動作的說明圖。在圖6中，用附圖標(biāo)記M表示模板匹配中使用的圖像。此外，在利用腫瘤等特定部位進(jìn)行無標(biāo)志物跟蹤的情況下，使用腫瘤等特定部位的圖像作為圖像M。另外，在使用標(biāo)志物進(jìn)行標(biāo)志物跟蹤的情況下，使用金屬制的標(biāo)志物的圖像作為圖像M。
[0060]在制作包含圖像M的模板的情況下，連續(xù)地透視患者57的圖像，由此獲取包含圖像M的圖像80a、80b、80c、……80η。這時，在患者57的一個呼吸量以上的期間，例如以30fps(Frames Per Second:幀每秒)左右的幀速率進(jìn)行透視，由此得到包含圖像M的圖像80a、80b、80c、……80η。然后，從這些包含圖像M的圖像80a、80b、80c、……80η提取圖像M部分，得到模板圖像81a、81b、81c、……81η。這時，伴隨著患者57的呼吸而獲取圖像M的區(qū)域正在移動的圖像。因此，獲取到的圖像M如圖6所示那樣依次變形。
[0061 ]這時的在一個呼吸量的期間制作的模板圖像81 a、81 b、81 c、……8 In的數(shù)量為上述參數(shù)中的一個。
[0062]接著，以30fps左右的幀速率針對包含圖像M的區(qū)域進(jìn)行透視。然后，利用多個模板圖像8 Ia、8 Ib、81 c、……8 In對每隔固定時間獲取的圖像82中的包含圖像M的區(qū)域83進(jìn)行模板匹配。即，使多個模板圖像81a、81b、81c、……81η的全部模板圖像依次與每隔固定時間獲取的圖像82中的包含圖像M的區(qū)域83匹配。
[0063]然后，在多個模板圖像81a、81b、81c、……81η中的任意一個模板圖像超過了預(yù)先設(shè)定的用于匹配的閾值的情況下，判斷為匹配成功。此外，在多個模板圖像81a、81b、81c、……81η中的若干個模板圖像超過了閾值的情況下，將它們中的匹配度最高的模板圖像識別為相匹配的模板圖像。
[0064]這時的模板匹配中使用的閾值為上述參數(shù)中的一個。
[0065]再次參照圖4，通過比較部17對由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的腫瘤的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置進(jìn)行比較，來計算誤差值(步驟S42)。到預(yù)先設(shè)定的全部參數(shù)的組合條件完成為止(步驟S43)，在由校正部18變更了上述兩個參數(shù)后(步驟S44)，重復(fù)進(jìn)行步驟S41?步驟S43。即，通過以變更參數(shù)的方式多次重復(fù)進(jìn)行以下的動作來計算每個參數(shù)的誤差值:變更作為參數(shù)的在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和模板匹配中使用的閾值來制作模板，利用該模板對之前通過透視而連續(xù)獲取到的X射線圖像執(zhí)行模板匹配。
[0066]另一方面，如果按照全部的參數(shù)的組合條件完成了由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的腫瘤的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置之間的誤差值計算(步驟S43)，則圖像處理部19使顯示部34圖形顯示用不同的顏色表現(xiàn)誤差值的二維彩色圖表(步驟S45)。
[0067]圖7和圖8是圖形顯示在顯示部34的二維彩色圖表的示意圖。此外，圖7和圖8示出相互正交的方向(與圖1中的X射線檢測器23的檢測方向和X射線檢測器24的檢測方向相當(dāng)?shù)姆较?的二維彩色圖表。
[0068]在這些圖中，通過影線示意性地表現(xiàn)出顏色的差異。此外，在這些圖中，縱軸表示在患者57的呼吸的一個周期期間制作的模板個數(shù)，橫軸表示模板匹配中使用的閾值。另外，在這些圖中的彩色條紋B中，示出表示越往上邊則誤差越大的區(qū)域。另外，在這些圖中，二維彩色圖表所示的相互正交的直線表示其交點部分是誤差最小的區(qū)域。根據(jù)比較部17的運算結(jié)果來顯示這兩條直線。此外，也可以由操作者指定這兩條直線。
[0069]通過在顯示部34圖形顯示這樣的二維彩色圖表，能夠容易地識別作為參數(shù)的在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)及模板匹配中使用的閾值、同由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置的誤差值之間的關(guān)系。
[0070]通過以上的步驟，包括治療射束的照射區(qū)域的設(shè)定、參數(shù)的優(yōu)化以及模板的制作在內(nèi)的目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)備步驟(步驟S3)結(jié)束。利用在該目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)備步驟中得到的治療射束的照射區(qū)域和基于優(yōu)化后的參數(shù)的模板，來執(zhí)行上述治療射束的照射(步驟S4)。
[0071]此外，并不限定于上述實施例，也能夠如以下那樣進(jìn)行變形。即，在校正部18變更了上述兩個參數(shù)后，重復(fù)進(jìn)行S41?S43，直到由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的腫瘤的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置之間的誤差值在允許范圍內(nèi)為止。如果由位置計算部15計算出的各呼吸相位下的腫瘤的位置與由模板匹配部16確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置之間的誤差值在允許范圍內(nèi)，則自動地決定為該參數(shù)。
[0072]附圖標(biāo)記說明
[0073]10:控制部；11: CT圖像變形量計算部；12:形狀計算部；13:照射區(qū)域決定部；14: X射線圖像變形量計算部；15:位置計算部；16:模板匹配部；17:比較部；18:校正部；19:圖像處理部;21:水平照射端口； 22:垂直照射端口； 23: X射線檢測器;24: X射線檢測器;25: X射線管；26:X射線管；27:治療臺；31:治療計劃存儲部；32: X射線圖像信息存儲部；34:顯示部；35:放射線照射部;36: X射線攝影部;37: CT攝影裝置;38:治療計劃裝置;41:治療計劃獲取部;42:X射線圖像信息獲取部;43:放射線照射控制部;57:患者;80a?80η:通過透視獲取到的圖像;81a?81η:模板圖像;82:通過透視獲取到的圖像;83:包含圖像M的區(qū)域；100:選通窗口； 101:與呼吸性移動相伴的邊沿區(qū)域;102:各呼吸相位的腫瘤的位置。
【主權(quán)項】
1.一種放射線治療用運動物體跟蹤裝置，是用于通過向患者照射治療射束來進(jìn)行治療的放射線治療的運動物體跟蹤裝置，該放射線治療用運動物體跟蹤裝置的特征在于，具備: X射線圖像信息獲取部，其從存儲部獲取三維X射線圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置，該三維X射線圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的二維X射線圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成； X射線圖像變形量計算部，其通過對從所述存儲部獲取的三維X射線圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的二維X射線圖像的變形量； 位置計算部，其根據(jù)從所述存儲部獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的位置和由所述X射線圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的二維X射線圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的位置； 模板匹配部，其在連續(xù)的多個呼吸相位下針對包含治療對象部位的區(qū)域獲取X射線圖像，并且以變更用于模板匹配的參數(shù)的方式多次執(zhí)行以下的動作:設(shè)定所述參數(shù)來制作執(zhí)行跟蹤時的模板，通過對連續(xù)獲取到的X射線圖像執(zhí)行模板匹配來確定各呼吸相位下的治療對象部位的位置;以及 比較部，其通過將由所述位置計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由所述模板匹配部確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置進(jìn)行比較，來確定每個參數(shù)的由所述位置計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的位置與由所述模板匹配部確定的各呼吸相位下的治療對象部位的位置的誤差值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線治療用運動物體跟蹤裝置，其特征在于， 所述參數(shù)是在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或模板匹配中使用的閾值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放射線治療用運動物體跟蹤裝置，其特征在于， 還具備圖像處理部，該圖像處理部用于使顯示部圖形顯示所述誤差值與改變了在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或模板匹配中使用的閾值時的、該在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和/或該模板匹配中使用的閾值之間的關(guān)系。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放射線治療用運動物體跟蹤裝置，其特征在于， 所述圖像處理部使所述顯示部圖形顯示二維彩色圖表，在該二維彩色圖表中，以在呼吸的一個周期期間獲取的模板的個數(shù)和模板匹配中使用的閾值為縱軸和橫軸，用不同的顏色表現(xiàn)所述誤差值。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線治療用運動物體跟蹤裝置，其特征在于，還具備: 治療計劃獲取部，其從存儲部獲取四維CT圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀，該四維CT圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成； CT圖像變形量計算部，其通過對從所述存儲部獲取到的四維CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量； 形狀計算部，其根據(jù)從所述存儲部獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀和由所述CT圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的形狀； 照射區(qū)域決定部，其根據(jù)由所述形狀計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的形狀，來決定治療射束的照射區(qū)域;以及 治療射束照射控制部，其利用由所述照射區(qū)域決定部決定的治療射束的照射區(qū)域、和在所述模板匹配部中使用根據(jù)由所述比較部確定的誤差值進(jìn)行了校正后的參數(shù)執(zhí)行模板匹配所得到的治療對象部位的位置，使治療射束照射部照射治療射束。6.—種放射線治療裝置，其特征在于，具備根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任意一項所述的放射線治療用運動物體跟蹤裝置。7.—種放射線治療用照射區(qū)域決定裝置，是用于放射線治療裝置的治療射束的照射區(qū)域決定裝置，該放射線治療裝置通過向患者照射治療射束來進(jìn)行治療，該放射線治療用照射區(qū)域決定裝置的特征在于，具備: 治療計劃獲取部，其從存儲部獲取四維CT圖像數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀，該四維CT圖像數(shù)據(jù)由連續(xù)的多個呼吸相位下的包含治療對象部位的區(qū)域的三維CT圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)成； CT圖像變形量計算部，其通過對從所述存儲部獲取到的四維CT圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行圖像配準(zhǔn)，來計算不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量； 形狀計算部，其根據(jù)從所述存儲部獲取到的基準(zhǔn)呼吸相位下的治療對象部位的形狀和由所述CT圖像變形量計算部計算出的不同的呼吸相位之間的包含治療對象部位的三維CT圖像的變形量，來計算各呼吸相位下的治療對象部位的形狀;以及 照射區(qū)域決定部，其根據(jù)由所述形狀計算部計算出的各呼吸相位下的治療對象部位的形狀，來決定治療射束的照射區(qū)域。8.—種放射線治療裝置，具備根據(jù)權(quán)利要求7所述的放射線治療用照射區(qū)域決定裝置。
【文檔編號】A61N5/10GK106029171SQ201580010263
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】森慎郎, 森慎一郎, 山岸義行, 鳥越唯
【申請人】國立研究開發(fā)法人量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu), 株式會社島津制作所