放射线治疗用运动物体跟踪装置、放射线治疗用照射区域决定装置以及放射线治疗装置制造方法及图纸

患者中的肿瘤的位置根据患者的呼吸而变动。在多个不同的呼吸相位下进行包含肿瘤的区域的X射线摄影。装置的X射线图像变形量计算部(14)通过执行基准呼吸相位下的图像和其它呼吸相位下的图像之间的非线性配准，来计算其它图像相对于基准图像的变形矢量。位置计算部(15)通过对表示基准呼吸相位下的肿瘤的位置的数据应用变形矢量，来计算表示各呼吸相位下的肿瘤的位置的数据。另一方面，模板匹配部(16)在各呼吸相位下的图像(82)中识别与包括肿瘤的图像(M)在内的模板图像(81a‑81n)一致的区域(83)。模板匹配部(16)由此计算表示各呼吸相位下的肿瘤的位置的数据。求出模板匹配部(16)的输出相对于位置计算部(15)的输出的误差。优化用于模板匹配的参数使得误差小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过向患者照射治疗射束来进行治疗的放射线治疗的放射线治疗用运动物体跟踪装置、放射线治疗用照射区域决定装置以及放射线治疗装置。在此，运动物体跟踪装置是指通过跟踪(tracking)作为伴随着患者的呼吸等而移动的运动物体的、目标的目标跟踪来跟踪运动物体的位置的装置。
技术介绍
在向肿瘤等患部照射X射线、电子线等放射线的放射线治疗中，需要准确地向患部照射放射线。但是，有时伴随着患者呼吸而患部移动。例如，肺附近的肿瘤由于呼吸而大幅移动。因此，提出了具有以下的结构的放射线治疗装置：在肿瘤附近配置金属制的标志物，通过X射线透视装置检测该标志物的位置，来控制治疗放射线的照射(参照专利文献1)。在此，近年来还提出了无标志物跟踪，即，通过对肿瘤等特定部位的位置进行图像识别，而使用它代替标志物，从而能够省略向患者的体内插入标志物的操作。另外，还提出了使用作为在不同的时间点拍摄到的三维图像的集合的、四维CT图像数据制作放射线治疗计划的方法(参照专利文献2)。专利文献1：日本专利第3053389号公报专利文献2：日本特开2008-80131号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题无论是在使用配置在患者的体内的金属制的标志物作为目标的标志物
跟踪的情况下，还是在利用患者的特定部位作为目标的无标志物跟踪的情况下，为了执行这些目标跟踪，需要通过图像处理识别目标的位置。而且，目标跟踪的精度被执行目标跟踪时的参数的设定所左右。根据患者个人的不同而该参数的适当值也不同，因此适当地设定参数是极其困难的，需要丰富的经验。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，第一目的在于提供一种能够容易地设定执行目标跟踪时的参数的放射线治疗用运动物体跟踪装置和放射线治疗装置。另外，为了确定治疗对象部位的位置、形状，需要伴随着由患者的呼吸造成的体动来校正预先获取到的基准呼吸相位下的治疗特定部位的位置、形状的信息。在手动地执行该作业的情况下，不光需要庞大的作业时间，还会产生误差。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，第二目的在于提供一种能够容易地确定与患者的体动相伴的治疗对象部位的位置、形状的放射线治疗用照射区域决定装置和放射线治疗装置。用于解决问题的方案第一专利技术是用于通过向患者照射治疗射束来进行治疗的放射线治疗的运动物体跟踪装置，其特征在于，具备：X射线图像信息获取部，其从存储部获取三维X射线图像数据和基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置，该三维X射线图像数据由连续的多个呼吸相位下的包含治疗对象部位的区域的二维X射线图像数据集构成；X射线图像变形量计算部，其通过对从所述存储部获取的三维X射线图像数据执行图像配准，来计算不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量；位置计算部，其根据从所述存储部获取到的基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置和由所述X射线图像变形量计算部计算出的不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量，来计算各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；模板匹配部，其在连续的多个呼吸相位下针对包含治疗对象部位的区域获取X射线图像，
并且以变更用于模板匹配的参数的方式多次执行以下的动作：设定所述参数来制作执行跟踪时的模板，通过对连续获取到的X射线图像执行模板匹配来确定各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；以及比较部，其通过将由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置进行比较，来确定每个参数的由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置的误差值。第二专利技术是：所述参数是在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或模板匹配中使用的阈值。第三专利技术是：还具备图像处理部，该图像处理部用于使显示部图形显示所述误差值与改变了在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或模板匹配中使用的阈值时的、该在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或该模板匹配中使用的阈值之间的关系。第四专利技术是：所述图像处理部使所述显示部图形显示二维彩色图表，在该二维彩色图表中，以在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和模板匹配中使用的阈值为纵轴和横轴，用不同的颜色表现所述误差值。第五专利技术是：还具备：治疗计划存储部，其存储四维CT图像数据和基准呼吸相位下的治疗对象部位的形状，该四维CT图像数据由连续的多个呼吸相位下的包含治疗对象部位的区域的三维CT图像数据集构成；CT图像变形量计算部，其通过对从所述治疗计划存储部获取到的四维CT图像数据执行图像配准，来计算不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的三维CT图像的变形量；形状计算部，其根据所述治疗计划存储部中存储的基准呼吸相位下的治疗对象部位的形状和由所述CT图像变形量计算部计算出的不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的三维CT图像的变形量，来计算各呼吸相位下的治疗对象部位的形状；照射区域决定部，其根据由所述形状计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的形状，来决定治疗射束的照射区域；治疗射束照射部，其利用由所述照射区域决定部决定的治疗射束的照射区域、和在
所述模板匹配部中使用根据由所述比较部确定的误差值进行了校正后的参数执行模板匹配所得到的治疗对象部位的位置，来照射治疗射束。第六专利技术是具备第一专利技术～第五专利技术所涉及的运动物体跟踪装置的放射线治疗装置。第七专利技术是一种用于放射线治疗装置的治疗射束的照射区域决定装置，该放射线治疗装置通过向患者照射治疗射束来进行治疗，该照射区域决定装置的特征在于，具备：治疗计划获取部，其从存储部获取四维CT图像数据和基准呼吸相位下的治疗对象部位的形状，该四维CT图像数据由连续的多个呼吸相位下的包含治疗对象部位的区域的三维CT图像数据集构成；CT图像变形量计算部，其通过对从所述存储部获取到的四维CT图像数据执行图像配准，来计算不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的三维CT图像的变形量；形状计算部，其根据从所述存储部获取到的基准呼吸相位下的治疗对象部位的形状和由所述CT图像变形量计算部计算出的不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的三维CT图像的变形量，来计算各呼吸相位下的治疗对象部位的形状；以及照射区域决定部，其根据由所述形状计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的形状，来决定治疗射束的照射区域。第八专利技术是具备第七专利技术所涉及的放射线治疗用照射区域决定装置的放射线治疗装置。专利技术的效果根据第一专利技术、第二专利技术、第三专利技术、第六专利技术，能够容易且高精度地设定执行目标跟踪时的参数。根据第四专利技术，能够通过图形显示来容易地识别由位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置的误差值、同作为参数的在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数及模板匹配中使用的阈值之间的关系。根据第五专利技术、第七专利技术、第八专利技术，通过利用图像配准，能够容易地确定与患者的体动相伴的治疗对象部位的位置、形状。附图说明图1是本专利技术所涉及的放射线治疗装置的概要图。图2是本专利技术所涉及的放射线治疗装置的框图。图3是表示放射线治疗的基本步骤的流程图。图4是表示目标跟踪准备步骤的流程图。图5是表示与呼吸同步的照射区域的说明图。图6是表示模板匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射线治疗用运动物体跟踪装置，是用于通过向患者照射治疗射束来进行治疗的放射线治疗的运动物体跟踪装置，该放射线治疗用运动物体跟踪装置的特征在于，具备：X射线图像信息获取部，其从存储部获取三维X射线图像数据和基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置，该三维X射线图像数据由连续的多个呼吸相位下的包含治疗对象部位的区域的二维X射线图像数据集构成；X射线图像变形量计算部，其通过对从所述存储部获取的三维X射线图像数据执行图像配准，来计算不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量；位置计算部，其根据从所述存储部获取到的基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置和由所述X射线图像变形量计算部计算出的不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量，来计算各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；模板匹配部，其在连续的多个呼吸相位下针对包含治疗对象部位的区域获取X射线图像，并且以变更用于模板匹配的参数的方式多次执行以下的动作：设定所述参数来制作执行跟踪时的模板，通过对连续获取到的X射线图像执行模板匹配来确定各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；以及比较部，其通过将由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置进行比较，来确定每个参数的由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置的误差值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 JP 2014-0328881.一种放射线治疗用运动物体跟踪装置，是用于通过向患者照射治疗射束来进行治疗的放射线治疗的运动物体跟踪装置，该放射线治疗用运动物体跟踪装置的特征在于，具备：X射线图像信息获取部，其从存储部获取三维X射线图像数据和基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置，该三维X射线图像数据由连续的多个呼吸相位下的包含治疗对象部位的区域的二维X射线图像数据集构成；X射线图像变形量计算部，其通过对从所述存储部获取的三维X射线图像数据执行图像配准，来计算不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量；位置计算部，其根据从所述存储部获取到的基准呼吸相位下的治疗对象部位的位置和由所述X射线图像变形量计算部计算出的不同的呼吸相位之间的包含治疗对象部位的二维X射线图像的变形量，来计算各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；模板匹配部，其在连续的多个呼吸相位下针对包含治疗对象部位的区域获取X射线图像，并且以变更用于模板匹配的参数的方式多次执行以下的动作：设定所述参数来制作执行跟踪时的模板，通过对连续获取到的X射线图像执行模板匹配来确定各呼吸相位下的治疗对象部位的位置；以及比较部，其通过将由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置进行比较，来确定每个参数的由所述位置计算部计算出的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置与由所述模板匹配部确定的各呼吸相位下的治疗对象部位的位置的误差值。2.根据权利要求1所述的放射线治疗用运动物体跟踪装置，其特征在于，所述参数是在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或模板匹配中使用的阈值。3.根据权利要求2所述的放射线治疗用运动物体跟踪装置，其特征在于，还具备图像处理部，该图像处理部用于使显示部图形显示所述误差值与
\t改变了在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或模板匹配中使用的阈值时的、该在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和/或该模板匹配中使用的阈值之间的关系。4.根据权利要求3所述的放射线治疗用运动物体跟踪装置，其特征在于，所述图像处理部使所述显示部图形显示二维彩色图表，在该二维彩色图表中，以在呼吸的一个周期期间获取的模板的个数和模板匹配中使用的阈值为纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：森慎一郎，山岸義行，鸟越唯，
申请(专利权)人：国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构，株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP