放射线治疗装置、系统以及方法制造方法及图纸

进行在放射线治疗中使用的图像对位时，使在图像内描绘出的治疗中的关心区域的变形量、移动量可视化，由此使对位高精度化。在定位系统(104)中，图像处理部(201)针对治疗计划CT图像和为床定位用而拍摄的三维断层图像，针对通过治疗计划装置(101)设定的关心区域，计算基于非刚体对位法的变形参数，另外，根据通过区域提取法提取的区域计算区域的移动量参数。图像处理部(201)根据计算出的变形参数和移动量参数计算表示床的移动量的定位参数，将各参数与对位图像一起显示，由此能够确认变形量和移动量。

【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放射线治疗装置、系统以及定位方法，尤其涉及在向患部照射以X射线、质子线为代表的粒子线等各种放射线进行治疗的放射线治疗中，使在图像内描绘的对象对位的放射线治疗装置、系统以及定位方法。
技术介绍
近年来，通过照射各种放射线而使肿瘤细胞坏死的放射线治疗正在被广泛使用。作为此处使用的放射线，不只是被广泛利用的X射线，还有以质子线为代表的粒子线等，还正在推进使用了这些X射线、粒子线等的治疗。主要以诊断、治疗计划、治疗、经过观察这4个步骤实施放射线治疗。在各步骤中使用图像或图像处理技术，以更高精度的治疗为目的而实施图像引导放射线治疗(ImageGuidedRadiationTherapy：IGRT)。例如，在诊断步骤中，随着诊断装置的种类的增加、高性能化，除了以前在治疗计划中使用的X射线CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)图像以外，还在治疗计划中的治疗区域决定中利用MR(MagneticResonance，磁共振)图像的形态图像、PET(PositronEmissionTomography，正电子成像)图像这种功能图像。另外，在治疗的重要的过程之一有床定位。这是在治疗之前的患者设置时使当前的床位置与治疗计划位置一致。一般，放射线治疗将放射线分为多次(根据治疗部位，例如数十次)向患部照射放射线，因此在每次进行该照射时实施床定位。具体地，是如下的过程：由技师或医生比较从治疗计划装置输出的DRR(DigitalReconstructedRadiograph，数字重构放射线影像)图像和在照射放射线之前使用X射线装置以使患者躺在治疗用床(以下简称为床)上的状态下拍摄的X射线图像(DR(DigitalRadiograph，数字放射线)图像)，由此计算或判断在治疗计划中决定的照射目标的位置和当前的床上的照射目标的位置之间的偏差，求出床的移动量使得2种图像一致，使床移动。这样，在放射线治疗的治疗计划、治疗、床的定位中，作为使多个图像的对应位置一致的方法，有登记技术。以前，假定图像内的拍摄对象不变形而求出其移动量的刚体登记是主流。但是，在放射线治疗中，拍摄对象是人，进行非刚体的变形，因此在治疗计划用CT图像中开始利用与它们对应的非刚体登记。作为该技术之一，在专利文献1中提出了使在治疗计划中设定的关心区域变形而识别目标的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-200542号公报
技术实现思路
解决问题的方案如上述那样，广泛普及了放射线治疗的床定位方法。其中，在使用DR图像和DRR图像的床定位(以下称为DR-DRR床定位)中，能够高精度地检测平行移动的3个自由度和以拍摄方向为轴的旋转(平面内旋转)的2个自由度。但是，已知通常难以自动地检测与X射线的射线方向执行的绕轴的旋转(平面外旋转)，设想了难以通过该方法实现更高精度的床定位。作为能够在与现有的DR-DRR床定位相同的设备中自动地检测6个自由度的定位方法，已知在床定位系统中使用CT图像和DR图像的方法(以下，称为CT-DR床定位)。在DR-DRR床定位中，相对于对只在治疗计划位置生成的DRR图像和通过X射线拍摄装置拍摄的DT图像的像素值进行比较来计算移动量，在CT-DR床定位中，根据治疗计划CT图像以各种角度生成DRR图像，比较DR图像和像素值，计算移动量。能够根据治疗计划CT图像生成全方位的DRR图像，因此能够检测6个自由度。在此，X射线图像(DR图像)、DRR图像是所谓的投影图像，主要反映X射线吸收率高的骨等构造物，因此在脏器等软组织中存在肿瘤区域的情况下，有时难以从图像直接观察肿瘤位置，有时脏器自身的轮廓、区域也不清楚。作为其理由，可以列举：X射线图像是将人体的三维构造投影到二维面所得的数据，另外，软组织的X射线吸收系数比骨低，另外每个脏器的系数值的差小，因此如果在拍摄方向上多个软组织重叠，则有时难以判别其边界等。因此，以前在使用X射线图像的床定位中，设想肿瘤区域(软组织)和骨之间的位置关系没有很大变化并实施定位。但是，实际上体内的脏器的位置每天稍微变化。因此，治疗计划时的CT图像中的脏器位置和治疗时的床上的脏器位置有时也不一致。治疗计划CT图像原来是三维图像，因此近年来通过使用附属于放射线治疗系统的台架的X射线管和平板检测器，通过旋转地拍摄患者周围的锥形束CT装置，取得治疗前的患者三维图像，开始进行使用它们的床定位(以下，称为CT-CT床定位)。锥形束CT图像与治疗计划CT图像相比画质差，但能够拍摄三维断层像。由此，能够解决上述的DR-DRR床定位的问题即自由度的精度不足、CT-DR床定位的拍摄图像导致的问题。并且，代替附属于放射线治疗系统的锥形束CT装置，在治疗室内设置CT装置，还进行在共同的卧台上拍摄患者的室内CT拍摄，以与治疗计划CT图像同等的画质进行床定位。这样，床定位从现有的使用了二维拍摄图像的DR-DRR床定位、CT-DRR床定位，变为使用了三维图像的CT-CT床定位为主流。这是因为由于从二维投影图像之间的对位变为三维断层图像之间的对位，包含在图像中的信息量增加，还能够识别以前比较难以识别的目标、危险脏器这样的软组织。但是，虽然能够识别，但目标、危险脏器这样的软组织如上述那样，每天变化，因此它们的变化显著。例如，在放射线治疗中治疗前列腺的情况下，位于其近旁的膀胱由于尿量而其形状变化，另外，同样在位于其近旁的直肠中，其形状由于内部的气体量而变化，因此即使前列腺的大小实际上不与之伴随地变化，形状也有时变化。另外，在头颈部癌中，由于放射线治疗的效果等，癌自身的大小变化，因此在治疗计划时的CT上描绘出的癌和为了对位用而拍摄的三维图像上的癌有时也有很大地不同。在实际治疗中，三维图像之间的对位有：搭载了图像对位功能的系统的自动对位和操作者一边看着图形象一边手动地进行对位的手动对位。一般，按照如下步骤进行：首先，执行自动对位后，通过手动对位修正其结果。自动对位根据在系统中安装的评价函数，决定床对位的6个自由度。但是，在以前利用的评价函数中，对位的判断基准是固定的，但使图像整体的位置一致，有时难以进行与目标、危险脏器的每次治疗的形状变化、移动对应的对位。另一方面，在手动对位中，能够进行以操作者的关心区域为基准的对位。但是，该基准依存于操作者，因此对位结果产生偏差，另外怎样程度地考虑目标、危险脏器的每次治疗时的形状变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射线治疗装置，其特征在于，具备：图像处理部和显示部，上述图像处理部进行如下动作：输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于照射放射线的定位用定位图像，进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示床的位置移动量和旋转量的定位参数，在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个或多个，为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.25 JP 2013-2222991.一种放射线治疗装置，其特征在于，
具备：图像处理部和显示部，
上述图像处理部进行如下动作：
输入通过治疗计划装置生成的作为断层图像预先拍摄的治疗计划图像、包
含目标和/或危险脏器的关心区域的信息，输入通过断层拍摄装置拍摄的用于
照射放射线的定位用定位图像，
进行上述治疗计划图像和上述定位图像的对位，
计算出分别表示对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像之间的整体
图像的变形和部分图像的变形的第一变形参数和第二变形参数，计算出表示上
述治疗计划图像的关心区域和上述定位图像的关心区域的移动的移动量参数，
根据上述第一变形参数、第二变形参数以及上述移动量参数，计算出表示
床的位置移动量和旋转量的定位参数，
在上述显示部中显示表示上述第一变形参数的图像、表示上述第二变形参
数的图像、表示上述移动量参数的图像、表示上述定位参数的图像中的某一个
或多个，
为了使床移动以及旋转输出上述定位参数。
2.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部进行如下动作：
针对对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像，根据上述定位图像的图
像整体相对于上述治疗计划图像变形了如何程度来计算出上述第一变形参数，
在上述治疗计划图像上提取关心区域内的第一区域，在上述定位图像上提
取关心区域内的第二区域，
根据上述第一区域和上述第二区域的变形程度，计算出上述第二变形参
数。
3.根据权利要求2所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部进行如下动作：
针对对位后的上述治疗计划图像和上述定位图像，根据上述定位图像的图

\t像整体相对于上述治疗计划图像变形了何种程度来计算出第三变形参数，或将
上述第一变形参数用作第三变形参数，
在上述治疗计划图像上将上述第三变形参数应用于关心区域，计算出变形
后的关心区域，
计算出第一特征区域和第二特征区域，其中，第一特征区域是上述治疗计
划图像上的关心区域所对应的区域和上述治疗计划图像上的关心区域内的特
征性区域中共同的区域，第二特征区域是上述治疗计划图像上的变形后的关心
区域所对应的区域和上述定位图像上的关心区域内的特征性区域中共同的区
域，
计算出表示与上述第一特征区域和上述第二特征区域有关的移动的上述
移动量参数。
4.根据权利要求3所述的放射线治疗装置，其特征在于，
将针对上述第一特征区域和上述第二特征区域的各重心的移动向量作为
上述移动量参数，或将通过轮廓线的比较求出的移动向量作为上述移动量参
数。
5.根据权利要求3所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部通过逻辑或或逻辑与计算出上述第一特征区域和第二特
征区域作为共同的区域。
6.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部使用根据上述第一变形参数求出的变形量、根据上述第二
变形参数求出的变形量、根据上述移动量参数求出的移动量，根据预先确定的
加权和计算式，计算出表示6个自由度的床的位置移动量和旋转量的上述定位
参数。
7.根据权利要求1所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部具备：
变形参数数据库，其保存上述第一变形参数和上述第二变形参数；
移动量参数数据库，其保存上述移动量参数；以及
定位参数数据库，其保存上述定位参数。
8.根据权利要求7所述的放射线治疗装置，其特征在于，
上述图像处理部使用积蓄在上述变形参数数据库、上述移动量参数数据
库、和/或上述定位参数数据库中的数据，求出针对关心区域的变形量、关心
区域的移动量、床的位置移动量和旋转量中的某一个或多个的平均或方差或其
他倾向或时间性...

【专利技术属性】
技术研发人员：松崎和喜，梅川彻，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP