圖像處理裝置、圖像處理程序、圖像處理方法以及治療系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種圖像處理裝置、圖像處理程序、圖像處理方法以及治 療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] CT (Computed Tomography :計(jì)算機(jī)斷層攝影）使用放射線等透過(guò)物體的粒子射線 對(duì)物體進(jìn)行掃描以構(gòu)成物體內(nèi)部的圖像。由CT獲取的3維體積數(shù)據(jù)能用于掌握物體內(nèi)部 的形狀、結(jié)構(gòu)，因此CT被廣泛應(yīng)用于物體的非破壞檢查、醫(yī)療用途等。例如，通過(guò)從3維體 積數(shù)據(jù)對(duì)物體的任意剖面圖像、從任意視點(diǎn)看到的物體的透視投影圖像進(jìn)行重建，從而對(duì) 物體內(nèi)部的狀態(tài)進(jìn)行可視化。
[0003] 放射線治療中，對(duì)從CT所獲取的3維體積數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的DRR (Digital Reconstructed Radiograph :數(shù)字重建圖像）、與就在治療前拍攝患者所得到的X射線圖像 進(jìn)行圖像對(duì)照，并基于圖像對(duì)照的結(jié)果進(jìn)行病灶與放射線照射區(qū)域之間的位置對(duì)準(zhǔn)。放射 線治療是通過(guò)對(duì)患者的病灶照射放射線以破壞病灶組織的治療方法。因此，在病灶與放射 線照射區(qū)域之間的位置對(duì)準(zhǔn)發(fā)生偏移的情況下，病灶組織會(huì)殘留。為了準(zhǔn)確地進(jìn)行病灶與 放射線照射區(qū)域的位置對(duì)準(zhǔn)，在治療前利用CT獲取患者的3維體積數(shù)據(jù)，對(duì)病灶的位置進(jìn) 行3維的掌握。此外，基于3維地掌握的病灶的位置，制定治療計(jì)劃以確定對(duì)病灶高效地照 射放射線的方向、放射強(qiáng)度。
[0004] 此外，在治療中，為了按照治療計(jì)劃照射放射線，需要對(duì)制定治療計(jì)劃時(shí)的患者位 置與實(shí)施治療時(shí)的患者位置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。因此，對(duì)就在治療前通過(guò)X射線拍攝得到的X射線 圖像與從用于治療計(jì)劃的3維體積數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的多個(gè)DRR進(jìn)行圖像對(duì)照，搜尋與X射線 圖像最類似的DRR。此外，根據(jù)與X射線圖像最類似的DRR的生成條件，計(jì)算出制定治療計(jì) 劃時(shí)的患者位置與就在治療前的患者位置之間的偏移，基于計(jì)算出的偏移，使載放患者的 床鋪移動(dòng)。由于此位置對(duì)準(zhǔn)在3維空間中進(jìn)行，因此對(duì)從多個(gè)方向拍攝到的各個(gè)X射線圖 像與DRR進(jìn)行圖像對(duì)照。
[0005] 由于拍攝X射線圖像的時(shí)刻、與獲取作為DRR數(shù)據(jù)源的3維體積數(shù)據(jù)的時(shí)刻不同， 因此有時(shí)患者姿勢(shì)等會(huì)發(fā)生偏移。例如，有時(shí)患者顎部張開(kāi)程度會(huì)不同等，會(huì)在關(guān)節(jié)處發(fā)生 偏移。此外，由于體內(nèi)的軟組織等易于發(fā)生變形，因此有時(shí)會(huì)發(fā)生偏移。關(guān)節(jié)以及形狀的偏 移可能會(huì)成為對(duì)于圖像對(duì)照產(chǎn)生不良影響的主要原因。因此，通過(guò)由用戶設(shè)定用于圖像對(duì) 照的圖像上的區(qū)域或不用于圖像對(duì)照的圖像上的區(qū)域、或者這兩者，從而會(huì)提高位置對(duì)準(zhǔn) 的精度。以下，本說(shuō)明書(shū)中將用戶設(shè)定的區(qū)域稱為R〇I (Region of Interest:感興趣區(qū)域）。
[0006] R0I不是在位置對(duì)準(zhǔn)時(shí)多個(gè)重建的DRR上由用戶設(shè)定的，而是在X射線圖像上由用 戶設(shè)定的。但是，若在X射線圖像上設(shè)定R0I，則必須在多次進(jìn)行的放射線治療中，在每次治 療時(shí)都設(shè)定R0I。另一方面，若對(duì)3維體積數(shù)據(jù)設(shè)定R0I，則可以省去在每次治療時(shí)都設(shè)定 R0I，因此優(yōu)選對(duì)3維體積數(shù)據(jù)設(shè)定R0I。此外，由CT獲取的3維體積數(shù)據(jù)表示患者的內(nèi)部 構(gòu)造，因此可以將病灶、患部直接設(shè)定為R0I。
[0007] 為了對(duì)3維體積數(shù)據(jù)設(shè)定R0I，可通過(guò)在剖面圖像上指定R0I從而對(duì)3維體積數(shù)據(jù) 設(shè)定R0I，但由于將3維區(qū)域設(shè)定為R0I時(shí)需要在多個(gè)剖面圖像上指定R0I，因此有時(shí)會(huì)很 麻煩。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第5416845號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠容易地在3維體積數(shù)據(jù)中設(shè)定R0I的 圖像處理裝置、圖像處理程序、圖像處理方法以及治療系統(tǒng)。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0010] 實(shí)施方式的圖像處理裝置具有圖像生成部、區(qū)域獲取部以及標(biāo)簽附加部。圖像生 成部基于對(duì)象的3維體積數(shù)據(jù)來(lái)生成第1透視圖像。區(qū)域獲取部在第1透視圖像上獲取指 定的區(qū)域。標(biāo)簽附加部對(duì)如下區(qū)域附加標(biāo)簽，該區(qū)域是基于由區(qū)域獲取部獲取的第1透視 圖像上的區(qū)域以及生成該第1透視圖像時(shí)的視點(diǎn)所確定的錐體、與3維體積數(shù)據(jù)重疊的區(qū) 域。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是表示第1實(shí)施方式的治療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2是表示生成DRR時(shí)的處理的圖。 圖3是表示第1實(shí)施方式中圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖4是表示第1實(shí)施方式中標(biāo)簽附加部進(jìn)行的動(dòng)作的概要的圖。 圖5是表示第1實(shí)施方式中標(biāo)簽附加部進(jìn)行的不同動(dòng)作的概要的圖。 圖6是表示第1實(shí)施方式中圖像處理裝置進(jìn)行的標(biāo)簽附加處理的流程圖。 圖7是表示第2實(shí)施方式中圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖8是表示從不同的2個(gè)方向拍攝對(duì)象A的拍攝裝置中第1射線源部以及第2射線源 部與第1拍攝部以及第2拍攝部的位置關(guān)系的圖。 圖9是表示第3實(shí)施方式中圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖10是表示圖像處理裝置進(jìn)行的處理的概要的圖。 圖11是表示第4實(shí)施方式中圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖12是表示圖像處理裝置中的圖像的顯示例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面，參照附圖對(duì)實(shí)施方式的圖像處理裝置、圖像處理程序、圖像處理方法以及治 療系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。此外，以下的實(shí)施方式中，標(biāo)有同一參照標(biāo)號(hào)的部分進(jìn)行同樣的動(dòng)作，并 適當(dāng)省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0013] (第1實(shí)施方式） 圖1是表示第1實(shí)施方式中治療系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)的框圖。治療系統(tǒng)10包括圖像處理裝 置100、控制裝置200、計(jì)劃裝置300以及拍攝裝置400。治療系統(tǒng)10還可包括治療裝置500 以及床鋪裝置600。治療系統(tǒng)10中，基于使用計(jì)劃裝置300制定的治療計(jì)劃，由技師、醫(yī)生 等用戶對(duì)圖像處理裝置100、控制裝置200、拍攝裝置400、治療裝置500以及床鋪裝置600 進(jìn)行操作以對(duì)患者A進(jìn)行治療。以下，將患者A稱為對(duì)象。
[0014] 計(jì)劃裝置300是針對(duì)對(duì)象A制定治療計(jì)劃的裝置，對(duì)該對(duì)象A實(shí)施放射線治療、質(zhì) 子治療或者粒子射線治療等。計(jì)劃裝置300基于拍攝對(duì)象A的內(nèi)部構(gòu)造的圖像等信息、以 及由用戶進(jìn)行的操作輸入，制定治療計(jì)劃。計(jì)劃裝置300中所使用的圖像是通過(guò)能透視對(duì) 象A的內(nèi)部進(jìn)行拍攝的拍攝裝置所拍攝的圖像。作為這樣的拍攝裝置，例如有X射線裝置、 CT 裝置、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging :MRI)裝置、PET (Positron Emission Tomography:正電子發(fā)射斷層成像）裝置、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography :單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像）裝置等。此外，計(jì)劃裝置300所使用的圖像可以 是2維圖像和3維圖像中的任意一種。本實(shí)施方式中，針對(duì)基于由X射線CT裝置所收集到 的3維體積數(shù)據(jù)的圖像在制定治療計(jì)劃時(shí)使用的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0015] 計(jì)劃裝置300包括數(shù)據(jù)庫(kù)部310、顯示部320、操作部330以及控制部340。數(shù)據(jù)部 310存儲(chǔ)拍攝對(duì)象A所得到的3維體積數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)部310中存儲(chǔ)的3維體積數(shù)據(jù)既可以 是拍攝對(duì)象A所得到的體素?cái)?shù)據(jù)本身，也可以是對(duì)拍攝得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換、偏移校 正、靈敏度校正、射束硬化校正、散射線校正等校正處理后的數(shù)據(jù)所構(gòu)成的體素?cái)?shù)據(jù)。此外， 數(shù)據(jù)庫(kù)部310中除了體素?cái)?shù)據(jù)，也可存儲(chǔ)從體素?cái)?shù)據(jù)重建后的2維圖像。本實(shí)施方式中，針 對(duì)體素?cái)?shù)據(jù)的集合作為3維體積數(shù)據(jù)（體積數(shù)據(jù)）存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)部310的情況進(jìn)行說(shuō)明。
[0016] 顯示部320基于控制部340的控制顯示重建圖像。重建圖像通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)部310 中存儲(chǔ)的體素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行重建而得到。本實(shí)施方式中，針對(duì)將對(duì)從預(yù)定方向透視對(duì)象A時(shí)所 得到的圖像進(jìn)行模擬后的圖像（DRR:Digital Reconstructed Radiograph)用作為重建圖 像的情況進(jìn)行說(shuō)明。顯示部320顯示的重建圖像優(yōu)選為與拍攝裝置400拍攝的圖像的種類 相對(duì)應(yīng)。例如在拍攝裝置400是X射線裝置時(shí)，顯示裝置320所顯示的重建圖像優(yōu)選為是 對(duì)X射線裝置所拍攝的圖像進(jìn)行模擬后的DRR圖像。
[0017] 操作部330接受用戶的操作輸入，將與接受的操作輸入相對(duì)應(yīng)的信息發(fā)送至控制 部340。控制部340基于從操作部330接受的信息，對(duì)計(jì)劃裝置300具有的各部的動(dòng)作進(jìn)行 控制?？刂撇?40例如是具有中央處理裝置（CPU :Central Processing Unit)的信息處理 裝置，基于所存儲(chǔ)的程序進(jìn)行控制動(dòng)作?？刂撇?40基于與重建圖像、操作輸入相對(duì)應(yīng)的信 息，將表示實(shí)施治療的對(duì)象A的部位的信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)部310。
[0018] 拍攝裝置400是X射線裝置等，是在治療時(shí)透視對(duì)象A的內(nèi)部進(jìn)行拍攝的裝置。本 實(shí)施方式中，對(duì)于拍攝裝置400是X射線裝置的情況進(jìn)行說(shuō)明。拍攝裝置400包括控制部 410、第1射線源部420、第2射線源部430、第1拍攝部440以及第2拍攝部450。
[0019] 第1拍攝部440基于從第1射線源部420所射出的X射線即透過(guò)對(duì)象A的X 射線，生成透視對(duì)象A的透視圖像。第1拍攝部440具有平板探測(cè)器（FPD:Flat Panel Detector)。FH)接收透過(guò)對(duì)象A的X射線并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。第1拍攝部440基于由FPD 得到的數(shù)字信號(hào)，生成透視圖像。
[0020] 第2拍攝部450與第1拍攝部440同樣地，基于從第2射線源部430所射出的X 射線即透過(guò)對(duì)象A的X射線，生成透視對(duì)象A的透視圖像。第2拍