JP7849669B2 - 医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、プログラム、および記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、プログラム、および記憶媒体に関する。

放射線治療は、放射線を患者の体内にある腫瘍（病巣）に対して照射することによって、その腫瘍を破壊する治療方法である。放射線は、患者の体内の正常な組織に照射してしまうと正常な組織にまで影響を与える場合があるため、放射線治療では、腫瘍の位置に正確に放射線を照射する必要がある。このため、放射線治療を行う際には、まず、治療計画の段階において、例えば、予めコンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）が行われ、患者の体内にある腫瘍の位置が三次元的に把握される。そして、把握した腫瘍の位置に基づいて、放射線を照射する方向や照射する放射線の強度が計画される。その後、治療の段階において、患者の位置を治療計画の段階の患者の位置に合わせて、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が腫瘍に照射される。

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三次元の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、患者の体内の腫瘍や骨などの位置を治療計画のときのそれらと合わせる。

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。従来から、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。しかしながら、従来の方法では、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していた。例えば、従来の方法では、透視画像とＤＲＲ画像とのそれぞれを半透明にして重ね合わせることによって、骨のエッジ部分の輪郭が一致している様子を利用者が目視で確認するというようなことが行われていた。しかしながら、このような確認方法は、患者の位置の一致度合いなどを定量化して表した方法ではない。このため、利用者が目視で確認する方法では、確認を行う利用者の力量などの影響によって、実施した治療の効果に差が出てしまう可能性があった。

ところで、透視画像に写された腫瘍の位置を目視によって確認することは難しい場合があった。これは、腫瘍は、骨などに比べてＸ線の透過性が高いため、透視画像には鮮明に写らないためである。そこで、近年では、治療を行う際に、透視画像の代わりにＣＴ画像を撮影して腫瘍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。

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では、例えば、二つのＣＴ画像の画素値同士を比較し、その差が最も小さい位置を探索する方法などが考えられる。さらに、ＣＴ画像同士の画像照合を行う別の方法の一例として、例えば、ＣＴ画像を用いて、放射線が人体（ＣＴデータ）内を通過したときのエネルギー損失量を計算し、これが一致する位置を求める方法がある。この場合におけるエネルギー損失量の一致度合いは、定量的なものであるため、利用者の判断に委ねる必要がなく、患者の位置合わせが成功しているか否かを機械的に判定することができる可能性がある。

一方、治療を行う際にＣＴ画像を撮影することができるようになると、治療が進むにつれて経時変化する患者の状態の変化（体勢の変化など）に対応できるように、治療計画を再計画するということも行うことができるようになる。例えば、二つのＣＴ画像を比較して差異がある部分に基づいて、治療計画を変更することが可能となる。この場合には、二つのＣＴ画像に差異がある部分を利用者に提示することが必要となる。例えば、位置合わせによって一致している患者の位置の変化量を、利用者に提示する。しかしながら、治療段階における患者の位置合わせにおいては、患者を寝かせた状態の寝台を物理的に移動させることによって患者の位置を調整するため、例えば、寝台の移動誤差など、ＣＴ画像同士の画像照合のような画像データに基づく計算上の位置合わせには現れてこない誤差が生じている可能性があった。

米国特許出願公開第２０１１／００５８７５０号明細書 特開２０２０－１２７７２３号公報 特開２０２１－１３７３２３号公報

本発明が解決しようとする課題は、透視画像の画像照合によって行った患者の位置合わせ結果の定量的な確認を行うことができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、プログラム、および記憶媒体を提供することである。

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、治療誤差取得部と、差分計算部と、差分統計量計算部とを持つ。第１画像取得部は、患者の体内を撮影した第１透視画像を取得する。第２画像取得部は、前記第１透視画像とは異なる時刻に撮影された前記患者の体内の第２透視画像を取得する。治療誤差取得部は、前記第１透視画像と前記第２透視画像とに基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置を前記第１透視画像に写された前記患者の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療において発生する治療誤差を取得する。差分計算部は、前記治療誤差に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して仮想的なずれを与え、前記ずれを与えた前記第２透視画像と前記第１透視画像との間の差分画像を計算する。差分統計量計算部は、前記差分画像に基づいて、前記第１透視画像と前記ずれを与えた前記第２透視画像との間の差分の統計量を計算する。

本発明によれば、治療計画のときと治療段階とにおいて撮影されたＣＴ画像同士の画像照合による患者の位置合わせ結果を定量的に確認することができる医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、プログラム、および記憶媒体を提供することができる。

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すブロック図。 医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 医用画像処理装置において差分統計量を出力する処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 医用画像処理装置において患者の位置の調整要否を判定する処理の流れを示すフローチャート。 第３の実施形態の医用画像処理装置の概略構成を示すブロック図。 医用画像処理装置が備える提示データ処理部が生成する提示データの一例を示す図。 医用画像処理装置が備える提示データ処理部が表示装置に提示データを表示させた表示画面の一例を示す図。 医用画像処理装置が備える提示データ処理部が表示装置に提示データを表示させた別の表示画面の一例を示す図。

以下、実施形態の医用画像処理装置、治療システム、医用画像処理方法、プログラム、および記憶媒体を、図面を参照して説明する。

（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すブロック図である。治療システム１は、例えば、治療装置１０と、医用画像処理装置１００と、を備える。治療装置１０は、例えば、寝台１２と、コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）装置１４（以下、「ＣＴ撮影装置１４」という）と、治療ビーム照射門１６と、を備える。

寝台１２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可動式の治療台である。寝台１２は、医用画像処理装置１００からの制御に従って、開口部を有する円環状のＣＴ撮影装置１４の中に、患者Ｐを固定した状態で移動する。医用画像処理装置１００は、寝台１２に固定された患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を変えるために、寝台１２に設けられた並進機構および回転機構を制御するための移動制御信号を出力する。並進機構は三軸方向に寝台１２を駆動することができ、回転機構は三軸回りに寝台１２を駆動することができる。このため、医用画像処理装置１００は、例えば、寝台１２の並進機構および回転機構を制御して寝台１２を六自由度で移動させる。医用画像処理装置１００が寝台１２を制御する自由度は、六自由度でなくてもよく、六自由度よりも少ない自由度（例えば、四自由度など）や、六自由度よりも多い自由度（例えば、八自由度など）であってもよい。

ＣＴ撮影装置１４は、三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撮影装置１４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撮影装置１４は、患者Ｐの周囲の複数の位置から放射線を照射する。ＣＴ撮影装置１４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。ＣＴ撮影装置１４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、対応する放射線源から照射され、患者Ｐの体内を通過して到達した放射線を検出する。ＣＴ撮影装置１４は、それぞれの放射線検出器が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の体内を撮影したＣＴ画像を生成する。ＣＴ撮影装置１４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三次元のデジタル画像である。ＣＴ撮影装置１４は、生成したＣＴ画像を医用画像処理装置１００に出力する。ＣＴ撮影装置１４における患者Ｐの体内の三次元での撮影、つまり、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画像の生成は、例えば、撮影制御部（不図示）によって制御される。ＣＴ撮影装置１４は、「撮像装置」の一例である。

治療ビーム照射門１６は、患者Ｐの体内に存在する治療対象の部位である腫瘍（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。治療ビームＢは、治療ビーム照射門１６から直線的に患者Ｐ（より具体的には、患者Ｐの体内の腫瘍）に照射される。治療ビーム照射門１６における治療ビームＢの照射は、例えば、治療ビーム照射制御部（不図示）によって制御される。治療ビーム照射門１６は、「照射部」の一例である。

治療システム１が設置された治療室では、図１に示したような基準位置の三次元の座標が予め設定されている。そして、患者Ｐに治療ビームＢを照射する治療室では、予め設定された基準位置の三次元の座標に従って、治療ビーム照射門１６の設置位置や、治療ビームＢを照射する方向（照射方向）、寝台１２の設置位置、ＣＴ撮影装置１４の設置位置、患者Ｐの体内を撮影したＣＴ画像の撮影位置などが把握されている。以下の説明においては、治療室において予め設定されている基準位置の三次元の座標系を、「部屋座標系」と定義する。そして、以下の説明において、「位置」とは、部屋座標系に従って表される、寝台１２が備える並進機構による三軸方向（三次元）の座標のことであり、「姿勢」とは、部屋座標系に従って表される、寝台１２が備える回転機構による三軸回りの回転角度のことであるものとする。例えば、寝台１２の位置とは、寝台１２に含まれる所定の点の位置を三次元の座標で表したものであり、寝台１２の姿勢とは、寝台１２の回転角度をヨー、ロール、ピッチで表したものである。

放射線治療においては、治療室を模擬した状況において治療計画が立てられる。つまり、放射線治療では、治療室において患者Ｐが寝台１２に乗せられた状態を模擬して、治療ビームＢを患者Ｐに照射する際の照射方向や強度などが計画される。このため、治療計画の段階（治療計画段階）のＣＴ画像には、治療室内における寝台１２の位置および姿勢を表すパラメータなどの情報が付与されている。これは、放射線治療を行う直前に撮影されたＣＴ画像や、以前の放射線治療の際に撮影されたＣＴ画像においても同様である。つまり、ＣＴ撮影装置１４によって患者Ｐの体内を撮影したＣＴ画像には、撮影したときの寝台１２の位置および姿勢を表すパラメータが付与されている。

図１では、ＣＴ撮影装置１４と、固定された１つの治療ビーム照射門１６とを備える治療装置１０の構成を示したが、治療装置１０の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、治療装置１０は、ＣＴ撮影装置１４に代えて、１組の放射線源と放射線検出器とが円環状の開口部の内側を回転する構成のＣＴ撮影装置や、コーンビーム（Cone-Beam：ＣＢ）ＣＴ装置、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置、超音波診断装置など、患者Ｐの体内を三次元で撮影した画像を生成する撮影装置を備える構成であってもよい。例えば、治療装置１０は、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るなど、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、治療装置１０は、図１に示した１つの治療ビーム照射門１６が、図１に示した水平方向Ｘの回転軸に対して３６０度回転するなど、患者Ｐの周辺を回転することによって様々な方向から治療ビームを患者Ｐに照射する構成であってもよい。例えば、治療装置１０は、ＣＴ撮影装置１４に代えて、放射線源と放射線検出器との組で構成される撮像装置を一つあるいは複数備え、この撮像装置が、図１に示した水平方向Ｘの回転軸に対して３６０度回転することによって、患者Ｐの体内を様々な方向から撮影する構成であってもよい。このような構成は、回転ガントリ型治療装置と呼ばれる。この場合、例えば、図１に示した１つの治療ビーム照射門１６が、撮像装置と同じ回転軸で同時に回転する構成であってもよい。

医用画像処理装置１００は、ＣＴ撮影装置１４により出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際に患者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、例えば、治療計画段階など、放射線治療を行う前に撮影した患者ＰのＣＴ画像と、放射線治療を行う治療の段階（治療段階）においてＣＴ撮影装置１４によって撮影された現在の患者ＰのＣＴ画像とに基づいて、患者Ｐの体内に存在する腫瘍や組織の位置を合わせるための処理を行う。そして、医用画像処理装置１００は、移動制御信号を出力して、治療ビーム照射門１６から照射される治療ビームＢの照射方向を治療計画段階において設定した方向に合わせるために寝台１２を移動させる。つまり、医用画像処理装置１００は、移動制御信号によって、放射線治療において治療を行う腫瘍や組織に治療ビームＢが適切に照射させる方向に患者Ｐを移動させる。

医用画像処理装置１００と、治療装置１０が備えるＣＴ撮影装置１４とは、有線によって接続されていてもよいし、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）などの無線によって接続されていてもよい。

さらに、医用画像処理装置１００は、患者Ｐの位置を合わせるための処理（以下、「位置合わせ処理」という）の結果（処理途中であってもよい）を表す情報を、医師などの放射線治療の実施者、つまり、治療システム１の利用者に提示する。図１では、医用画像処理装置１００が、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）や、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ、マイクロＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）ディスプレイなどである表示装置Ｄに画像や情報を表示させることによって、位置合わせ処理の結果を利用者（以下、「ユーザー」という）に提示する構成を示している。表示装置Ｄは、例えば、パーソナルコンピュータ（Personal Computer：ＰＣ）に接続された表示装置（いわゆる、ＰＣモニター）や、タブレット端末、スマートフォンなどの端末装置（デジタル機器）に備え付けられている表示装置であってもよい。これにより、ユーザーは、表示装置Ｄに表示された位置合わせ処理の結果を確認し、位置合わせ処理を終了する、つまり、放射線治療を開始するか、位置合わせ処理を再度行うかを判断することができる。医用画像処理装置１００は、位置合わせ処理の結果を表す情報に加えて、例えば、治療計画段階のＣＴ画像や治療段階のＣＴ画像を表示装置Ｄに表示させることによって、ユーザーに提示してもよい。ただし、ＣＴ画像は、三次元の画像であるため、二次元の表示を行う表示装置Ｄには直接表示させることができない。このため、医用画像処理装置１００は、治療計画段階のＣＴ画像と治療段階のＣＴ画像とのそれぞれに対応する１つないし複数の断面画像を生成して表示装置Ｄに表示させる。このとき、医用画像処理装置１００は、ユーザーがそれぞれのＣＴ画像の比較を目視にて行いやすくするために、それぞれの断面画像の差分をとった差分画像を表示させてもよいし、それぞれの断面画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させてもよい。

以下、第１の実施形態の医用画像処理装置１００について説明する。図２は、医用画像処理装置１００の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置１００は、例えば、第１画像取得部１１０と、第２画像取得部１２０と、治療誤差取得部１３０と、差分計算部１４０と、差分統計量計算部１５０と、を備える。

医用画像処理装置１００が備える構成要素のうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。これらの構成要素の機能のうち一部または全部は、専用のＬＳＩによって実現されてもよい。プログラムは、予め医用画像処理装置１００が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体が医用画像処理装置１００が備えるドライブ装置に装着されることで医用画像処理装置１００が備えるＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。プログラムは、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、医用画像処理装置１００が備えるＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

第１画像取得部１１０は、治療前の患者Ｐに関する第１透視画像と、その第１透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。第１透視画像は、放射線治療を行う際の治療計画段階において、例えば、ＣＴ撮影装置１４によって撮影された、患者Ｐの体内の立体形状を表す三次元のＣＴ画像である。第１透視画像は、放射線治療において患者Ｐに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られる。第１透視画像には、決定された治療ビームＢの方向（照射方向）や強さが設定される。第１透視画像は、寝台１２に固定することによって患者Ｐの位置および姿勢（以下、「体位」という）を一定に維持した状態で撮影される。第１透視画像を撮影したときの患者Ｐの体位を表すパラメータは、第１透視画像を撮影したときのＣＴ撮影装置１４の位置や姿勢（撮影方向や撮影倍率）であってもよいし、例えば、第１透視画像を撮影したときの寝台１２の位置および姿勢、つまり、患者Ｐの体位を一定に維持するために寝台１２に設けられた並進機構および回転機構に設定した設定値であってもよい。第１画像取得部１１０は、取得した第１透視画像およびパラメータを差分計算部１４０に出力する。第１透視画像は、放射線治療を行う前に撮影された画像であれば、例えば、治療室において治療を行う直前に撮影された画像や、以前の放射線治療の際に撮影された画像であってもよい。第１画像取得部１１０は、治療装置１０が備えるＣＴ撮影装置１４と接続するためのインターフェースを備えていてもよい。

第２画像取得部１２０は、放射線治療を開始する直前の患者Ｐに関する第２透視画像と、その第２透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。第２透視画像は、放射線治療において治療ビームＢを照射する際の患者Ｐの体位を合わせるために、例えば、ＣＴ撮影装置１４によって撮影された患者Ｐの体内の立体形状を表す三次元のＣＴ画像である。つまり、第２透視画像は、治療ビーム照射門１６から治療ビームＢを照射していない状態でＣＴ撮影装置１４によって撮影された画像である。言い換えれば、第２透視画像は、第１透視画像を撮影した時刻と異なる時刻に撮影されたＣＴ画像である。この場合、第１透視画像と第２透視画像とは、撮影された時刻が異なるが、それぞれの画像の撮影方法は同様である。このため、第２透視画像は、第１透視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。第２透視画像を撮影したときの患者Ｐの体位を表すパラメータは、第２透視画像を撮影したときのＣＴ撮影装置１４の位置や姿勢（撮影方向や撮影倍率）であってもよいし、例えば、第２透視画像を撮影したときの寝台１２の位置および姿勢、つまり、患者Ｐの体位を第１透視画像を撮影したときの体位と同様の体位に近づけるために寝台１２に設けられた並進機構および回転機構に設定した設定値であってもよい。第２画像取得部１２０は、取得した第２透視画像およびパラメータを差分計算部１４０に出力する。第２画像取得部１２０は、治療装置１０が備えるＣＴ撮影装置１４と接続するためのインターフェースを備えていてもよい。このインターフェースは、第１画像取得部１１０が備えるインターフェースと共通のものであってもよい。

第１透視画像および第２透視画像は、ＣＴ撮影装置１４によって撮影されたＣＴ画像に限定されるものではなく、例えば、ＣＢＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置など、ＣＴ撮影装置１４とは異なる撮像装置で撮影された三次元の画像であってもよい。例えば、第１透視画像がＣＴ画像であり、第２透視画像がＭＲＩ装置で撮影された三次元の画像であってもよい。逆に、第１透視画像がＭＲＩ装置で撮影された三次元の画像であり、第２透視画像がＣＴ画像であってもよい。第１透視画像および第２透視画像は、三次元の画像に限定されるものではなく、例えば、動画で撮影したＣＴ画像など、四次元の画像であってもよい。第１透視画像および第２透視画像は、一方向あるいは複数の方向から撮影された二次元のＸ線撮影画像であってもよい。

上述したように、第１透視画像と第２透視画像とは共に、異なる時刻に撮影された三次元のＣＴ画像である。そして、第２透視画像を撮影する際には、患者Ｐの体位を、第１透視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透視画像は、患者Ｐの体位を、第１透視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透視画像に写された患者Ｐの体位と第２透視画像に写された患者Ｐの体位とには、それぞれを所定の三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透視画像を撮影するのみでは、第１透視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。所定の三次元空間とは、治療室において予め設定された部屋座標系の空間のことである。そこで、医用画像処理装置１００では、位置合わせ処理によって、第１透視画像の近似画像を計算し、さらに、第１透視画像と第２透視画像との位置および姿勢のずれ量を計算して、第１透視画像に写された患者Ｐの体位と第２透視画像に写された患者Ｐの体位との位置を合わせるための寝台１２の移動量を決定する。つまり、医用画像処理装置１００は、位置合わせ処理によって、第１透視画像を撮影したときの患者Ｐの体位を再現するための寝台１２の移動量を決定する。このとき、医用画像処理装置１００は、第１透視画像と第２透視画像とのうち、画素数が少ない方のいずれか一方の透視画像を基準として位置合わせ処理を行いようにしてもよい。この場合、位置合わせ処理に要する時間を短縮することができる。

ここで、医用画像処理装置１００における位置合わせ処理の一例について説明する。

まず、医用画像処理装置１００において位置合わせ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、治療計画段階において撮影した第１透視画像（例えば、ＣＴ撮影装置１４により撮影したＣＴ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、治療計画の立案者（医師など）が指定し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、治療ビームＢを照射する方向（治療ビームＢが通過する経路）や強度などを決定する。

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。

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。ＰＲＶは、放射線によって破壊したくないＯＡＲを避けて放射線を照射させる体積（領域）をマージンとして付加して指定される。これらの体積には、下式（２）の関係がある。

治療計画段階においては、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。

その後、放射線治療の治療段階において、医用画像処理装置１００が位置合わせ処理を行う際、まず、第１画像取得部１１０は、第１透視画像とその第１透視画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。第２画像取得部１２０は、治療を開始する直前の患者Ｐの第２透視画像とその第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。医用画像処理装置１００は、治療室内における方向に関する情報（以下、「方向情報」という）して位置合わせ処理を行う。方向情報は、予め設定された部屋座標系で表された情報である。方向情報には、例えば、治療ビームＢの照射方向を表す情報と、寝台１２の移動方向を表す情報とが含まれる。

治療ビームＢの照射方向を表す情報は、治療室内において治療ビーム照射門１６が患者Ｐに治療ビームＢを照射する方向を表す情報である。治療装置１０は、図１に示したように、治療ビーム照射門１６が固定されている構成である場合もあるが、上述したように、例えば、垂直方向と水平方向とから治療ビームＢを照射することができる構成や、治療ビーム照射門１６が撮像装置と同じ回転軸で同時に回転して様々な方向から治療ビームＢを照射することができる構成である場合も考えられる。さらに、治療ビームＢは、放射線のビームを走査（ラスタスキャン）したり、所定の大きさの平面状の範囲内に照射したりすることによって、患者Ｐの体内に存在する腫瘍の領域（範囲）に照射される場合もある。つまり、治療ビームＢの照射方向は、患者Ｐの体内の腫瘍に実際に照射されるときの経路が複数存在する場合もある。これらの場合、医用画像処理装置１００は、治療室内において治療ビームＢを照射することができる全ての照射方向（複数の経路を含む）を、治療ビームＢの照射方向を表す情報として取得する。

寝台１２の移動方向を表す情報は、治療室に設置された寝台１２によって治療ビームＢを照射する際に固定された患者Ｐを移動させることができる方向を表す情報である。寝台１２の移動方向を表す情報には、寝台１２によって患者Ｐの体位を変えることができる角度を表す情報も含む。例えば、寝台１２は、上述したように、並進機構および回転機構により六自由度で位置および姿勢を移動させることができる。このため、寝台１２の移動方向を表す情報は、寝台１２における六自由度の方向の情報であってもよい。寝台１２の移動方向を表す情報は、並進機構および回転機構に設定することができる設定値の範囲を表す情報であってもよい。前述したように、寝台１２が六自由度よりも少ない自由度（例えば、四自由度など）で移動する場合、医用画像処理装置１００は、寝台１２が移動する自由度に応じた情報を取得する。寝台１２の移動は、治療室において予め設定された部屋座標系とは異なる独自の座標系に従っている場合も考えられる。この場合、医用画像処理装置１００は、寝台１２が従っている独自の座標系での移動方向の情報を、寝台１２の移動方向を表す情報として取得してもよい。

医用画像処理装置１００は、取得した治療ビームＢの照射方向を表す情報と、寝台１２の移動方向を表す情報とのそれぞれの情報を用いて、位置合わせ処理を行う。医用画像処理装置１００は、位置合わせ処理の結果に応じた移動制御信号を、治療装置１０に出力する。これにより、治療装置１０は、医用画像処理装置１００により出力された移動制御信号に応じて、現在の患者Ｐの体位が治療計画段階における患者Ｐの体位に近くなるように寝台１２を移動させる。

治療誤差取得部１３０は、治療計画段階では現れなかった放射線治療における誤差（以下、「治療誤差」という）を取得する。治療誤差取得部１３０は、取得した治療誤差を、差分計算部１４０に出力する。治療誤差は、放射線治療を実施する際に生じることが考えられる誤差である。

治療誤差は、例えば、寝台１２の位置および姿勢を移動制御信号に応じて移動させた際に生じることが想定（推定）される、寝台１２の移動誤差である。移動誤差は、例えば、寝台１２に設けられた並進機構および回転機構が寝台１２を移動させる際に生じる可能性がある機械制御の微少な誤差である。例えば、寝台１２が腕（アーム）の先端部に取り付けられたロボットアーム型の寝台装置である場合、移動制御信号によってロボットアームの関節の角度や付け根の位置を移動させることで、治療室内の部屋座標系で任意の座標の位置に寝台１２を移動させることができるが、この場合もロボットアームの制御は機械制御でるため、同様に機械制御の微少な誤差が生じてしまう可能性がある。このような寝台１２の移動誤差は、例えば、治療室内に固定された高精度な計測が可能な距離センサを利用して寝台１２の座標を計測することによって、移動制御信号によって指示された座標との差を求め、この差を寝台１２の移動誤差として計測することができる。ただし、放射線治療を行う都度、距離センサによる高精度な計測を行うことが時間的な制約によって難しい場合、例えば、治療システム１の定期点検を行うときなどに計測した移動誤差の分布に基づいて、今回の放射線治療を行うときの移動誤差を定めてもよい。この移動誤差の分布は、例えば、寝台１２の並進方向の三軸と、回転方向の三軸とのそれぞれ、つまり、六軸に対して別々に用意しておいてもよい。

治療誤差は、例えば、治療計画段階で計画した治療ビームＢの照射と、治療段階の治療ビームＢの照射とにおいて想定（推定）される、ずれである。治療ビームＢを照射する際に生じるずれとは、例えば、患者Ｐに照射する治療ビームＢの方向を含む照射位置（つまり、照射する治療ビームＢの傾きや距離などを含む経路）や、強さのずれ（誤差）である。このような治療ビームＢを照射する際に生じるずれの要因としては、例えば、気温や、気圧、季節などの気象条件、時間帯など経時的な変動など、治療ビームＢの照射系に影響を与える種々の要因が考えられる。この治療ビームＢの照射位置のずれ（誤差）の計測も、放射線治療を行う都度行うことが難しい場合には、例えば、治療システム１のユーザー（医師など）の経験値に基づいて誤差の大きさを定めておいてもよい。

治療誤差は、例えば、治療計画段階と治療段階とで異なってしまうことが想定（推定）される、患者Ｐを寝台１２に固定する際に用いる固定具の設置誤差である。設置誤差は、例えば、患者Ｐの体重の増減に応じて体形が変化するなどの要因によって、患者Ｐと固定具との間の隙間が治療計画段階と治療段階とで異なってしまうことによって生じる可能性がある誤差である。設置誤差は、例えば、患者Ｐの体重や、胸囲、腹囲など、患者Ｐの体表面の値に応じて、予め誤差の大きさを定めておいてもよい。

治療誤差は、例えば、患者Ｐの体内の経時変化によって生じてしまうことが想定（推定）される、患者Ｐの体内の状態に関する誤差である。患者Ｐの体内の状態に関する誤差の要因としては、例えば、腸内ガスの位置や、脈動、呼吸、むくみ、血流量など、生理的な活動に起因するものが考えられる。この患者Ｐの体内の状態に関する誤差については、例えば、放射線治療中の患者Ｐに対して計測したこれらの数値に基づいて誤差の大きさを定めておいてもよい。

このような治療誤差は、例えば、ユーザー（医師など）が想定（推定）し、医用画像処理装置１００が備えるユーザーインターフェース部（不図示）などの入力装置を操作することによって入力してもよい。ユーザーインターフェース部（入力装置）は、例えば、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は、入力装置として押圧センサを備え、表示装置Ｄ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、ユーザーは、表示装置Ｄに表示している画像の上で各種のタッチ（タップやフリックなど）操作をすることによって、治療誤差を入力する。ユーザーは、例えば、放射線治療を行う患者Ｐの部位や、治療ビームＢを照射する箇所の近隣に治療ビームＢを照射してはならない箇所が存在するか否か、治療ビームＢを照射する深さなど、種々の条件を考慮した上で、許容範囲の治療誤差の情報を入力する。治療誤差取得部１３０は、ユーザーによって入力された治療誤差を取得し、取得した治療誤差を差分計算部１４０に出力する。

差分計算部１４０は、第１画像取得部１１０により出力された第１透視画像およびパラメータと、第２画像取得部１２０により出力された第２透視画像およびパラメータと、治療誤差取得部１３０により出力された治療誤差とに基づいて、第２透視画像のパラメータ（第２透視画像を撮影したときの位置および姿勢）を、放射線治療における治療誤差に応じて仮想的に変更しながら、第１透視画像と第２透視画像との差分画像を計算（生成）する。つまり、差分計算部１４０は、治療計画段階では現れなかった放射線治療における治療誤差を考慮して、仮想的に患者Ｐの体位をずらした差分画像を計算する。より具体的には、差分計算部１４０は、治療誤差に基づいて、位置合わせ処理が行われた後の第２透視画像に写された患者Ｐの体位に仮想的な摂動を与えて、つまり、患者Ｐの体位を仮想的にずらして、第１透視画像と、患者Ｐの体位に仮想的な摂動を与えた第２透視画像（以下、摂動を与える前の第２透視画像と区別するため、摂動を与えた第２透視画像を「第２Ｐ透視画像」という）との差分をとって差分画像を計算する。差分計算部１４０が計算する差分画像の大きさ（画素数）は、第１透視画像や位置合わせ処理後の第２透視画像の大きさ（画素数）と同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、差分計算部１４０は、後述する差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲に対応する大きさ（画素数）の差分画像を計算してもよい。

差分計算部１４０は、治療誤差に基づいて、位置合わせ処理が行われた後の第２透視画像に写された患者Ｐの体位に与える仮想的な摂動を順次異なる摂動に変更しながら、つまり、患者Ｐの体位を異なるずれ量で順次ずらしながら、都度、第１透視画像との差分をとった差分画像を計算してもよい。つまり、差分計算部１４０は、位置合わせ処理後の第２透視画像に写された患者Ｐの体位に複数の摂動を与え、摂動を与えた回数と同じ数の差分画像を計算してもよい。差分計算部１４０が差分画像を計算する回数、つまり、患者Ｐの体位に対して仮想的な摂動を与える回数は、例えば、差分計算部１４０あるいは医用画像処理装置１００の処理能力に応じた所定の回数であってもよいし、ユーザーによって指定された（例えば、ユーザーがユーザーインターフェース部（不図示）を操作することによって指定した）回数であってもよい。

差分計算部１４０における差分画像の計算は、例えば、第１透視画像と位置合わせ処理後に仮想的な摂動を与えた第２Ｐ透視画像とにおける同じ位置の画素（ボクセル）同士で画素値（ＣＴ値）の差を求めることによって行う。ところで、例えば、第１透視画像が三次元のＣＴ画像であり、第２透視画像が二次元のＸ線撮影画像である場合のように、差分画像を計算する二つの透視画像の次元が異なることも考えられる。この場合、差分計算部１４０は、三次元のＣＴ画像をＤＲＲ画像に変換することによって、第１透視画像と位置合わせ処理後の第２透視画像との次元を合わせてから仮想的な摂動を与えて、差分画像を計算する。この場合の差分計算部１４０における差分画像の計算は、例えば、第１透視画像と第２Ｐ透視画像とにおける同じ位置の画素（ピクセル）同士で画素値の差を求めることによって行う。差分計算部１４０は、第１透視画像と位置合わせ処理後の第２透視画像とのそれぞれの透視画像に対して、例えば、ノイズを抑えるための平滑化処理や、エッジ強調処理などの変換処理、画素値の勾配の方向に変換する処理などの種々の画像処理を施した後に仮想的な摂動を与えて、それぞれの透視画像の画素値の差を求めることによって差分画像を計算してもよい。

差分画像は、治療計画段階で定めた治療ビームＢの線量を、患者Ｐの体内に存在する腫瘍や組織に照射することに注目して計算した（生成した）画像である。例えば、第２透視画像がＣＴ画像である場合、差分計算部１４０は、治療計画段階と同様にして照射する治療ビームＢの線量を計算し、第２Ｐ透視画像と第１透視画像との線量の差を画素ごとに計算することによって、差分画像を生成する。差分計算部１４０は、治療ビームＢの線量の代わりに、第１透視画像と第２Ｐ透視画像とのそれぞれを、腫瘍における治療ビームＢのエネルギー減衰量に変換して、その差を計算することによって、差分画像を生成してもよい。治療ビームＢのエネルギー減衰量は、例えば、照射した治療ビームＢが通過する経路上に位置する画素（ボクセル）の画素値（ＣＴ値）を積分することによって求めることができる。治療ビームＢのエネルギー減衰量は、例えば、水等価厚に変換してもよい。水等価厚は、組織（物質）ごとに異なる治療ビームＢのエネルギー減衰量を、同じ物質である水の厚みとして表した値であり、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、治療ビームＢが骨を通過する際のエネルギー減衰量は多いため、水等価厚は大きな値となる。例えば、ＣＴ値が脂肪を表す値である場合には、治療ビームＢが脂肪を通過する際のエネルギー減衰量は少ないため、水等価厚は小さな値となる。例えば、ＣＴ値が空気を表す値である場合には、治療ビームＢが空気を通過する際のエネルギー減衰量はないため、水等価厚は“０”となる。ＣＴ画像に含まれるそれぞれのＣＴ値を水等価厚に変換することによって、治療ビームＢの経路上に位置するそれぞれの画素によるエネルギー減衰量を、同じ基準で表すことができる。ＣＴ値を水等価厚に変換する変換式としては、例えば、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てもよい。実験的に求めた非線形の換算データに関しては、種々の文献が発表されている。

差分計算部１４０は、計算した差分画像、あるいは差分画像が表す第１透視画像と第２Ｐ透視画像との差分（ずれ量）を表す情報（以下、これらを含めて「差分画像」という）を、差分統計量計算部１５０に出力する。

差分統計量計算部１５０は、差分計算部１４０により出力された差分画像が表す第１透視画像と第２Ｐ透視画像との差分（ずれ量）の統計量（以下、「差分統計量」という）を計算する。差分統計量とは、例えば、差分画像の画素値の絶対値の平均や、標準偏差、中間値、最大値などの数値（データ）である。差分統計量とは、例えば、差分画像の画素値の分布、またはヒストグラムなどのグラフを生成するための値（データ）のことでもある。差分統計量は、例えば、誤差の累積分布、または累積ヒストグラムなどのグラフを生成するやめの値（データ）であってもよい。差分統計量は、「統計量」の一例である。

差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲は、例えば、差分画像の全体の領域である。差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲は、例えば、差分画像に含まれる患者Ｐの腫瘍やその他臓器、治療計画段階で定められたＰＴＶなどの指定領域などの領域に絞った範囲であってもよい。差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲は、例えば、ＰＴＶ内においても、特にその境界部分だけに領域を絞ってもよい。差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲を絞る場合、差分計算部１４０も、差分画像を計算する範囲を、差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲に対応する範囲にしてもよい。この場合、差分計算部１４０が差分画像を計算するために要する計算量を削減することができる。差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲は、例えば、治療ビームＢの照射方向や照射範囲に応じて変えてもよい。例えば、差分統計量計算部１５０は、治療ビーム照射門１６から患者Ｐの体内の腫瘍までの距離に応じて、腫瘍の手前側（治療ビーム照射門１６に近い側）の領域と、腫瘍の奥側（治療ビーム照射門１６から遠い側）の領域とに絞って、差分統計量を計算するようにしてもよい。言い換えれば、差分統計量計算部１５０は、治療ビームＢの照射方向と、治療ビームＢを照射する治療ビーム照射門１６と腫瘍との空間的な位置関係に基づいて、差分統計量を計算するようにしてもよい。これにより、差分統計量計算部１５０は、腫瘍の奥側に治療ビームＢが照射されずに腫瘍が残ってしまったり、腫瘍の奥側の正常な組織の領域に治療ビームＢが照射されてしまったりすることがないように、治療計画段階において、腫瘍の手前側では緩く、腫瘍の奥側では厳しく設定される、治療ビームＢの線量の誤差の条件を反映した差分統計量を計算することができる。差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算する範囲は、例えば、治療システム１において放射線治療の際に行われる画像処理によるセグメンテーションによって分割された領域ごとしてもよい。例えば、差分統計量計算部１５０は、解剖学的な組織ごとにセグメンテーションした領域に分割して、差分統計量を計算してもよい。差分統計量計算部１５０が計算する差分統計量は、上記を組み合わせたベクトル値としてもよい。

差分統計量計算部１５０は、計算した差分統計量を表すデータ（以下、単に「差分統計量」という）を出力する。差分統計量計算部１５０が出力した差分統計量は、医用画像処理装置１００によって、例えば、ユーザーに提示され、医用画像処理装置１００による位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判断する際に参照される。このときの医用画像処理装置１００における差分統計量のユーザーへの提示方法は、差分統計量を表す画像および／または数値を、例えば、表示装置Ｄに表示させる方法であってもよいし、医用画像処理装置１００が備える液晶ディスプレイ（不図示）などに表示させる方法であってもよい。

以下、医用画像処理装置１００において、差分統計量を出力する処理（以下、「差分統計量計算処理」という）の流れについて説明する。図３は、医用画像処理装置１００において差分統計量を出力する処理の流れを示すフローチャートである。医用画像処理装置１００が差分統計量計算処理を行う前、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透視画像に基づいて治療計画が立てられる。さらに、医用画像処理装置１００が差分統計量計算処理を行う直前、つまり、放射線治療を開始する直前には、第２透視画像が撮影される。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透視画像を第１透視画像として利用して、さらに別の治療計画が立てられてもよい。そして、医用画像処理装置１００が差分統計量計算処理を行う際には、位置合わせ処理が行われる。

医用画像処理装置１００は、主に、ユーザーが、治療システム１において放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせる位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判断する際に参照される差分統計量の計算を行うことに着目したものであるため、第１透視画像と第２透視画像とのそれぞれの画像（ここでは、ＣＴ画像）を撮影する際の処理や、位置合わせ処理に関するさらに詳細な説明については省略する。以下の説明においては、第１透視画像に基づいた治療計画が完了し、治療システム１において第２透視画像の撮影が行われ、少なくとも一回は位置合わせ処理がすでに完了しているものとする。従って、以下の説明においては、第２透視画像は、位置合わせ処理後の第２透視画像であるものとする。

まず、医用画像処理装置１００が差分統計量計算処理を開始すると、第１画像取得部１１０が第１透視画像とその第１透視画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１２０が第２透視画像とその第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、治療誤差取得部１３０が、治療誤差を取得する（ステップＳ１００）。第１画像取得部１１０は、取得した第１透視画像とその第１透視画像のパラメータとを差分計算部１４０に出力する。第２画像取得部１２０は、取得した第２透視画像とその第２透視画像のパラメータとを差分計算部１４０に出力する。治療誤差取得部１３０は、取得した治療誤差を差分計算部１４０に出力する。

次に、差分計算部１４０は、位置合わせ処理後の第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを、治療誤差取得部１３０により治療誤差に基づいて変更する（ステップＳ１０１）。つまり、差分計算部１４０は、位置合わせ処理後の第２透視画像に写された患者Ｐの体位に仮想的な摂動を与える。

次に、差分計算部１４０は、第１透視画像と、患者Ｐの体位に仮想的な摂動を与えた第２透視画像（第２Ｐ透視画像）との差分をとった差分画像を計算する（ステップＳ１０２）。差分計算部１４０は、計算した差分画像を、差分統計量計算部１５０に出力する。

次に、差分統計量計算部１５０は、差分計算部１４０により出力された差分画像から得られる差分統計量を計算する（ステップＳ１０３）。差分統計量計算部１５０は、計算した差分統計量を出力する。そして、医用画像処理装置１００は、差分統計量計算部１５０が出力した差分統計量を、ユーザーに提示する。

このような処理によって、医用画像処理装置１００の差分統計量計算処理では、差分計算部１４０が、治療誤差に基づいて位置合わせ処理後の第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを変更して（仮想的な摂動を与えて）差分画像を計算し、差分統計量計算部１５０が、差分画像に基づいて差分統計量を計算する。医用画像処理装置１００では、上述した差分統計量計算処理を繰り返して（仮想的に摂動を与えた回数と同じ回数分繰り返して）、複数の差分画像を計算し、それぞれの差分画像に基づいた差分統計量を計算する。そして、医用画像処理装置１００は、計算したそれぞれの差分統計量をユーザーに提示する。これにより、ユーザーは、提示された差分統計量を参照して、医用画像処理装置１００による今回の位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判断することができる。仮に、医用画像処理装置１００による今回の位置合わせ処理が正しく行われていないと判断した場合、ユーザーは、医用画像処理装置１００に、位置合わせ処理を再度行わせるように指示することができる。

ここで、医用画像処理装置１００により提示される差分統計量は、例えば、従来の治療システムが備える医用画像処理装置においても提示する、第１透視画像と位置合わせ処理後の第２透視画像とのそれぞれを半透明にして重ね合わせることによって、放射線治療の対象部位が治療計画のときの位置に一致しているか否かを目視で確認するための画像に加えて、または代えて提示するものである。しかも、医用画像処理装置１００により提示される差分統計量は、第１透視画像と位置合わせ処理後の第２透視画像とのずれ（誤差）、言い換えれば、患者Ｐの位置の一致度合いなどを定量的に表したデータである。このため、理想的には、従来の治療システムにおいても、位置合わせ処理後の患者Ｐの位置は一致しているが、ユーザーにとっては、第１透視画像と位置合わせ処理後の第２透視画像との二つの透視画像の重なり具合からでは判断が難しい、医用画像処理装置１００による位置合わせ処理が正しく行われているか否かの判断を、より容易に、そして正確にすることができる。このことにより、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、医用画像処理装置１００による位置合わせ処理が正しく行われているか否かをユーザーが目視で確認する従来の治療システムのように、確認を行うユーザーの力量などの影響によって効果に差が出ない放射線治療を実施することができる。

さらに、医用画像処理装置１００により提示される差分統計量は、治療計画段階では現れなかった放射線治療における治療誤差を考慮し、仮に放射線治療中に患者Ｐの体位がずれた場合でも今回の放射線治療を継続することができるか否かを判断することができるものである。このため、ユーザーは、医用画像処理装置１００による位置合わせ処理の結果が、例えば、放射線治療が進むにつれて経時変化することが想定（推定）される患者の状態の変化（体勢の変化など）や、寝台１２の移動誤差などがあった場合でも対応できるものであるか否かの判断もすることができる。

上述したように、医用画像処理装置１００では、第１画像取得部１１０が、治療前に撮影された患者Ｐの第１透視画像と、その第１透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１２０が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２透視画像と、その第２透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。さらに、医用画像処理装置１００では、治療誤差取得部１３０が、治療計画段階では現れなかった放射線治療における治療誤差を取得する。そして、医用画像処理装置１００では、差分計算部１４０が、治療誤差に基づいて位置合わせ処理後の第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを変更して（仮想的な摂動を与えて）、差分画像を計算する。その後、医用画像処理装置１００では、差分統計量計算部１５０が、差分画像に基づいて差分統計量を計算する。そして、医用画像処理装置１００は、計算した差分統計量をユーザーに提示する。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、ユーザーが、提示された差分統計量を参照して、医用画像処理装置１００による今回の位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判断することができる。

上記説明したように、医用画像処理装置１００は、患者Ｐの体内を撮影した第１透視画像を取得する第１画像取得部１１０と、第１透視画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の第２透視画像を取得する第２画像取得部１２０と、第１透視画像と第２透視画像とに基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置を第１透視画像に写された患者Ｐの位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは放射線治療において発生する治療誤差を取得する治療誤差取得部１３０と、治療誤差に基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置に仮想的な摂動を与え、摂動を与えた第２透視画像と第１透視画像との間の差分画像を計算する差分計算部１４０と、差分画像に基づいて、第１透視画像と摂動を与えた第２透視画像との間の差分の差分統計量を計算する差分統計量計算部１５０と、を備える。これによって、医用画像処理装置１００は、差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量をユーザーに提示することができる。

上記説明したように、差分計算部１４０は、第２透視画像に写された患者Ｐの位置に複数段階の摂動を与え、与えたそれぞれの摂動ごとの差分画像を計算し、差分統計量計算部１５０は、それぞれの差分画像に基づいて、摂動のそれぞれに対応する差分統計量を計算してもよい。これによって、医用画像処理装置１００は、複数段階に仮想的な摂動を与えて計算したそれぞれの差分統計量をユーザーに提示することができる。

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を照射する治療ビーム照射門１６と、第１透視画像および第２透視画像を撮影するＣＴ撮影装置１４と、患者Ｐを乗せて固定する寝台１２と、を具備した治療装置１０と、を備える。これによって、治療システム１では、医用画像処理装置１００によって提示された差分統計量を参照してユーザーが判断した患者Ｐの位置で、ユーザーによる放射線治療を行うことができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量をユーザーに提示する構成について説明した。つまり、医用画像処理装置１００による位置合わせ処理が正しく行われているか否かの判断をユーザーが行う構成について説明した。第２の実施形態では、ユーザーによる判断の支援として、位置合わせ処理後の患者Ｐの位置を調整する必要があるか否かを自動で判定することができる構成および方法について説明する。

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２００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。

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、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同一の符号を付与して再度の詳細な説明は省略する。

医用画像処理装置２００は、医用画像処理装置１００と同様に、差分統計量計算処理によって差分統計量を計算し、差分統計量をユーザーに提示する。さらに、医用画像処理装置２００は、計算した差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定し、判定結果をユーザーに提示する。

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４は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置２００は、例えば、第１画像取得部１１０と、第２画像取得部１２０と、治療誤差取得部１３０と、差分計算部１４０と、差分統計量計算部１５０と、判定部２６０と、を備える。医用画像処理装置２００は、医用画像処理装置１００に、判定部２６０が追加された構成である。

判定部２６０は、差分統計量計算部１５０により出力された差分統計量に基づいて、医用画像処理装置２００における位置合わせ処理において患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定する。判定部２６０における患者Ｐの位置調整の要否の判定は、例えば、差分統計量と所定の閾値との大小関係を比較することによって行う。判定部２６０における患者Ｐの位置調整の要否の判定は、例えば、複数の差分統計量の重み付き和などのモデル式の出力値と、所定の閾値との大小関係を比較することによって行ってもよい。判定部２６０における患者Ｐの位置調整の要否の判定は、例えば、差分画像の画素値の分布に対して、所定の差分値以上の画素値の割合を計算し、この計算値と所定の閾値との大小関係を比較することによって行ってもよい。所定の閾値は、例えば、ユーザーがユーザーインターフェース部（不図示）を操作して、医用画像処理装置２００、あるいは判定部２６０に入力する。

判定部２６０は、患者Ｐの位置調整の要否を判定した結果（判定結果）を出力する。判定部２６０が出力した判定結果は、医用画像処理装置２００によって、例えば、ユーザーに提示され、ユーザーが位置合わせ処理を再度行うかを判断する際に参照される。このときの医用画像処理装置２００における判定結果のユーザーへの提示方法は、判定結果を表す画像を、例えば、表示装置Ｄに表示させる方法であってもよいし、医用画像処理装置２００が備える液晶ディスプレイ（不図示）などに表示させる方法であってもよいし、医用画像処理装置２００が備えるＬＥＤやランプの点灯／消灯や色の変化などによって判定結果を表す方法であってもよい。

以下、医用画像処理装置２００において、患者Ｐの位置調整の要否を判定する処理（以下、「調整判定処理」という）の流れについて説明する。図５は、医用画像処理装置２００において患者Ｐの位置の調整要否を判定する処理の流れを示すフローチャートである。医用画像処理装置２００における調整判定処理において、差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算するまでの処理は、医用画像処理装置１００における差分統計量計算処理と同様であるため、再度の詳細な説明は省略する。

ステップＳ１０３において差分統計量計算部１５０が差分統計量を計算すると、差分統計量計算部１５０は、計算した差分統計量を判定部２６０に出力する。判定部２６０は、差分統計量計算部１５０により出力された差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置調整が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。衝撃判定部２０６は、判定した判定結果を出力する。そして、医用画像処理装置２００は、判定部２６０が出力した判定結果をユーザーに提示する。

このような構成、動作、および処理によって、医用画像処理装置２００は、調整判定処理において、医用画像処理装置１００と同様に差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定する。そして、医用画像処理装置２００は、計算した差分統計量と、患者Ｐの位置調整の要否を判定した判定結果とを、ユーザーに提示する。これにより、ユーザーは、医用画像処理装置２００においても、医用画像処理装置１００と同様に、患者Ｐの位置の一致度合いなどを定量的に判断することができるとともに、位置合わせ処理後の患者Ｐの位置を調整する必要があるか否かの判断の支援を受けることができる。仮に、医用画像処理装置２００による今回の位置合わせ処理が正しく行われていないと判断した場合や、患者Ｐの位置を調整する必要があると判断した場合、ユーザーは、医用画像処理装置２００に、位置合わせ処理を再度行わせたり、患者Ｐの位置を調整させたりするように指示することができる。このことにより、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２でも、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、より有効な放射線治療を実施することができる。

上述したように、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、第１画像取得部１１０が、治療前に撮影された患者Ｐの第１透視画像と、その第１透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１２０が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２透視画像と、その第２透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。さらに、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、治療誤差取得部１３０が、治療計画段階では現れなかった放射線治療における治療誤差を取得する。そして、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、差分計算部１４０が、治療誤差に基づいて位置合わせ処理後の第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを変更して（仮想的な摂動を与えて）差分画像を計算する。その後、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、差分統計量計算部１５０が、差分画像に基づいて差分統計量を計算する。そして、医用画像処理装置２００でも、医用画像処理装置１００と同様に、計算した差分統計量を、ユーザーに提示する。さらに、医用画像処理装置２００では、判定部２６０が、差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定する。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でも、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１と同様に、ユーザーが、提示された差分統計量を参照して、医用画像処理装置２００による今回の位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判定することができる。さらに、医用画像処理装置２００を備えた治療システム２では、ユーザーが、判定部２６０による判定結果を参照して、患者Ｐの位置の調整をするか否かを判断することができる。

しかも、医用画像処理装置２００では、判定部２６０が、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを定量的に自動で判定するため、ユーザーが判断して指示するよりも早く、患者Ｐの位置の調整を自動で開始する治療システムを実現することもできるようになる。言い換えれば、自動で位置合わせ処理を行って、放射線治療に好適な位置に患者Ｐを位置合わせする治療システムを実現することもできるようになる。

上記説明したように、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に対して、差分統計量に基づいて位置合わせ処理の結果を判定する判定部２６０、をさらに備える。これによって、医用画像処理装置２００は、判定部２６０が患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定した判定結果をユーザーに提示することができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態および第２の実施形態では、少なくとも一回は位置合わせ処理がすでに完了しているものとして、医用画像処理装置１００または医用画像処理装置２００の構成、動作、および処理について説明した。第３の実施形態では、位置合わせ処理を行う構成も含めた医用画像処理装置について説明する。

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３００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。

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、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１、あるいは第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の構成要素と同様の構成要素に同一の符号を付与して再度の詳細な説明は省略する。

医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、ＣＴ撮影装置１４により出力されたＣＴ画像に基づいて、放射線治療を行う際に患者Ｐの位置を合わせるための位置合わせ処理を行い、治療ビーム照射門１６から照射する治療ビームＢの照射方向を治療計画段階において設定した方向に合わせるために寝台１２を移動させる移動制御信号を出力する。そして、医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、差分統計量計算処理によって差分統計量を計算し、差分統計量をユーザーに提示する。さらに、医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置２００と同様に、計算した差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定し、判定結果をユーザーに提示する。

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の概略構成を示すブロック図である。医用画像処理装置３００は、第１画像取得部１１０と、第２画像取得部１２０と、治療誤差取得部１３０と、差分計算部１４０と、差分統計量計算部１５０と、判定部２６０と、位置誤差計算部３７０と、寝台制御部３８０と、提示データ処理部３９０と、を備える。医用画像処理装置３００は、医用画像処理装置２００に、位置誤差計算部３７０、寝台制御部３８０、および提示データ処理部３９０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が備える差分計算部１４０が、差分計算部１４０ａに代わっている。

位置誤差計算部３７０は、第１画像取得部１１０により出力された第１透視画像およびパラメータと、第２画像取得部１２０により出力された第２透視画像およびパラメータとに基づいて、位置合わせ処理を行う。より具体的には、位置誤差計算部３７０は、第１透視画像とその第１透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを取得し、第２透視画像とその第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。そして、位置誤差計算部３７０は、取得した第１透視画像が撮影されたときの患者位置に対して、第２透視画像に撮影されたときの患者位置が合うように、第２透視画像の位置および姿勢の移動量を計算する。

ここで、第１透視画像が撮影されたときの患者位置に対して第２透視画像に撮影されたときの患者位置を合わせるとは、第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを様々に変えながら、第１透視画像と第２透視画像との類似度を計算し、類似度が最も高くなるパラメータを求める問題を解くことである。このため、位置誤差計算部３７０における位置合わせ処理では、類似度の選択と、パラメータの探索との効率化が、患者Ｐの位置合わせの精度と、計算時間（処理時間）に大きく影響することになる。類似度は、例えば、差分計算部１４０と同様に、第２透視画像のパラメータを変えながら差分画像を計算し、計算した差分画像が表す第１透視画像とパラメータを変えた第２透視画像との差分（ずれ量）を求めたスカラー値である。パラメータの探索方法としては、勾配法や、ニュートン法、Ｌｕｃａｓ－Ｋａｎａｄｅ法（ＬＫ法）などの最適化方法を利用する。

位置誤差計算部３７０は、計算した第２透視画像の位置および姿勢の移動量を、位置合わせ処理の結果として、差分計算部１４０ａおよび寝台制御部３８０に出力する。

これにより、差分計算部１４０ａは、位置誤差計算部３７０により出力された処理の結果が表す移動量に基づいて第２透視画像のパラメータを移動させ、この第２透視画像を位置合わせ処理後の第２透視画像として仮想的な摂動を与えて、差分計算部１４０と同様に差分画像を計算する。

寝台制御部３８０は、位置誤差計算部３７０により出力された処理の結果が表す移動量と、判定部２６０により出力された患者Ｐの位置調整の要否の判定結果とに基づいて、寝台１２に設けられた並進機構および回転機構を制御するための移動制御信号を生成する。寝台制御部３８０は、生成した移動制御信号を治療装置１０に出力する。これにより、治療装置１０は、寝台制御部３８０により出力された移動制御信号に応じて並進機構および回転機構を制御して、寝台１２に固定された現在の患者Ｐの体位が治療計画段階における患者Ｐの体位に近くなるように寝台１２を移動させる。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、治療ビーム照射門１６から患者Ｐに照射される治療ビームＢの照射方向が、治療計画段階において設定した方向に合わされ、放射線治療を行うことができる。

提示データ処理部３９０は、医用画像処理装置３００において計算した結果や情報をユーザーに提示するための提示データを生成する。提示データは、例えば、第１画像取得部１１０により出力された第１透視画像およびパラメータや、第２画像取得部１２０により出力された第２透視画像およびパラメータ、治療誤差取得部１３０により出力された治療誤差、差分計算部１４０により出力された差分画像（差分画像が表す第１透視画像と第２Ｐ透視画像との差分（ずれ量）を表す情報を含む）、差分統計量計算部１５０により出力された差分統計量、判定部２６０により出力された判定結果である。提示データ処理部３９０は、これらの情報を表す画像を提示データとして生成し、この提示データを表示装置Ｄに表示させることによって、ユーザーに情報を提示する。

ここで、提示データ処理部３９０が生成して表示装置Ｄに表示させる提示データの一例について説明する。提示データ処理部３９０は、上述したように、第１透視画像、第２透視画像、治療誤差、差分画像、差分統計量、判定結果などの情報を表示装置Ｄに表示させる。以下、これらの情報を代表して、提示データ処理部３９０が、差分統計量をユーザーに提示する場合の一例について説明する。

図７は、医用画像処理装置３００が備える提示データ処理部３９０が生成する提示データの一例を示す図である。図７には、差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量をグラフで表した提示データの一例を示している。図７においては、説明のために、寝台１２の移動誤差（治療誤差）を誇張した一例を示している。より具体的には、図７の（ａ）～（ｃ）には、差分計算部１４０ａが、並進機構の三軸方向のそれぞれに対して、±０．５ｍｍ、および±１．０ｍｍの治療誤差（寝台１２の移動誤差）を仮想的な摂動として与えて差分画像を計算し、差分統計量計算部１５０が、差分画像のそれぞれの画素における水等価厚（Water Equivalent Path Length：ＷＥＬ）の誤差を計算した差分統計量を、誤差の分布を表すヒストグラムとした場合の一例を示している。図７の（ｄ）～（ｆ）には、図７の（ａ）～（ｃ）と同じ差分統計量を、誤差の累積分布を表す累積ヒストグラムとした場合の一例を示している。図７の（ａ）および（ｄ）はＸ軸方向（図１参照）に仮想的な摂動を与え、図７の（ｂ）および（ｅ）はＹ軸方向（図１参照）に仮想的な摂動を与え、図７の（ｃ）および（ｆ）はＺ軸方向（図１参照）に仮想的な摂動を与えた場合の一例である。図７の（ａ）～（ｃ）のそれぞれにおいて、横軸は水等価厚の差分値（絶対値）であり、縦軸は同じ差分値の画素数である。図７の（ｄ）～（ｆ）のそれぞれにおいて、横軸は水等価厚の差分値（絶対値）であり、縦軸は同じ差分値の画素の割合である。図７の（ａ）～（ｆ）には、位置合わせ処理が完了した状態、つまり、摂動が０．０ｍｍである場合の差分統計量も併せて表している。

例えば、図７の（ｄ）～（ｆ）に示した累積ヒストグラムから、位置合わせ処理が完了した状態では、水等価厚の差分値は、並進機構の三軸方向の全てで約１．０ｍｍ以内に収まっており、その約９０％が約０．５ｍｍ以内であることがわかる。そして、図７の（ａ）～（ｃ）に示したヒストグラムや、図７の（ｄ）～（ｆ）に示した累積ヒストグラムから、並進機構のいずれかの軸の方向に治療誤差が生じた場合に、水等価厚の差分値が大きくなるのかがわかる。より具体的には、並進機構のＸ軸方向に治療誤差が生じた場合、Ｙ軸方向やＺ軸方向に治療誤差が生じた場合よりも水等価厚の差分値が大きくなることがわかる。一方、並進機構のＺ軸方向に治療誤差が生じた場合では、治療誤差による水等価厚の差分値の変化は少ないことがわかる。

図７の（ａ）～（ｆ）には、並進機構の三軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）のそれぞれに対応するグラフの一例を示したが、治療装置１０は、並進機構および回転機構によって寝台１２を六自由度で移動させることができる。つまり、治療装置１０は、並進機構の三軸方向に加えて、回転機構の三軸回りのそれぞれの回転角度（ヨー、ロール、およびピッチ）で移動させることができる。従って、提示データ処理部３９０は、回転機構の三軸回りのそれぞれの回転角度に対応するグラフを、図７の（ａ）～（ｆ）と同様に生成してもよい。図７の（ａ）～（ｆ）に示したそれぞれのグラフでは、位置合わせ処理が完了した状態（摂動が０．０ｍｍ）の差分統計量と、仮想的な摂動を与えた場合の差分統計量とを合わせて表している。つまり、図７の（ａ）～（ｆ）に示したそれぞれのグラフでは、複数の差分統計量を同時に示している。しかし、図７の（ａ）～（ｆ）に示したそれぞれのグラフは、いずれか一つの差分統計量を示すものであってもよい。

提示データ処理部３９０は、このような情報を表す画像（表示画像）を生成して、表示装置Ｄに表示させる。図８は、医用画像処理装置３００が備える提示データ処理部３９０が表示装置Ｄに提示データを表示させた表示画面の一例を示す図である。図８には、提示データ処理部３９０が提示データの画像を表示させた表示装置Ｄの表示画面ＤＳ１の一例を示している。

図８に示した「ｃｏｒｏｎａｌ」、「ｓａｇｉｔｔａｌ」、「ａｘｉａｌ」は、患者Ｐの断面像を表している。より具体的には、「ｃｏｒｏｎａｌ」は、患者Ｐを前側（胸側）と後ろ側（背中側）との二つに左右方向に分ける冠状断面（前額断面）、言い換えれば、患者Ｐを真正面あるいは真後ろから見た断面（図１に示した部屋座標系ではＸ－Ｙ断面）を表している。「ｓａｇｉｔｔａｌ」は、患者Ｐを左右の二つに前後方向に分ける矢状断面、言い換えれば、患者Ｐを真横から見た断面（図１に示した部屋座標系ではＸ－Ｚ断面）を表している。「ａｘｉａｌ」は、患者Ｐを上側（頭側）と下側（足側）との二つに左右方向に分ける水平断面（軸位断面）、言い換えれば、患者Ｐを頭側から見下ろす、あるいは、患者Ｐを足側から見上げるように見た断面（図１に示した部屋座標系ではＹ－Ｚ断面）を表している。提示データ処理部３９０は、表示画面ＤＳ１に配置した冠状断面画像ＩＭ－Ｃ、矢状断面画像ＩＭ－Ｓ、および水平断面画像ＩＭ－Ａにおいて、「ｃｏｒｏｎａｌ」、「ｓａｇｉｔｔａｌ」、または「ａｘｉａｌ」と表示した中央の領域に、対応する断面像（対応する断面の差分画像であってもよい）を配置してもよい。

冠状断面画像ＩＭ－Ｃ、矢状断面画像ＩＭ－Ｓ、および水平断面画像ＩＭ－Ａにおいて、「Ｘ＋」、「Ｘ－」、「Ｙ＋」、「Ｙ－」、「Ｚ＋」、および「Ｚ－」として配置した累積ヒストグラムは、例えば、図７に示した差分統計量の累積ヒストグラムと同様の累積ヒストグラムである。ただし、冠状断面画像ＩＭ－Ｃ、矢状断面画像ＩＭ－Ｓ、および水平断面画像ＩＭ－Ａに配置した累積ヒストグラムは、並進機構の三軸方向のそれぞれに対して与えている仮想的な摂動を、＋方向と－方向とに分けているため、図７に示した累積ヒストグラムとは異なり、横軸の水等価厚の差分値は絶対値ではなく、対応する方向の値である。つまり、冠状断面画像ＩＭ－Ｃ、矢状断面画像ＩＭ－Ｓ、および水平断面画像ＩＭ－Ａに配置したそれぞれの累積ヒストグラムは、差分計算部１４０ａが、治療誤差（寝台１２の移動誤差）を仮想的な摂動として、並進機構の三軸のそれぞれに対して＋方向と－方向とに別々に与えて差分画像を計算し、差分統計量計算部１５０が、差分画像のそれぞれの画素における水等価厚の誤差を計算した差分統計量の累積ヒストグラムである。

提示データ処理部３９０は、図８に示したように、それぞれの断面像と、その断面像のそれぞれの方向（軸方向）に対応する累積ヒストグラムとを、ユーザーが直感的に確認しやすい位置関係で示す断面画像ＩＭを配置した画像を生成して、表示装置Ｄに表示させる。これにより、ユーザーは、表示画面ＤＳ１に配置されたそれぞれの画像ＩＭから、位置合わせ処理が完了した実際の寝台１２の位置に、仮に移動誤差によるずれが生じた場合における水等価厚の誤差の変化量を定量的に確認することができる。そして、ユーザーは、確認した変化量に基づいて、放射線治療を開始するか否かを判断することができる。より具体的には、ユーザーは、冠状断面画像ＩＭ－Ｃ、矢状断面画像ＩＭ－Ｓ、および水平断面画像ＩＭ－Ａに示されたそれぞれの方向における水等価厚の差分値の最大値が許容範囲内である場合には、現在の寝台１２の位置で放射線治療を開始し、許容範囲外である場合には、例えば、寝台１２の位置を微調整してから放射線治療を開始するなどの判断をすることができる。寝台１２の位置の微調整は、例えば、ユーザーがユーザーインターフェース部（不図示）を操作することによって行う。

図９は、医用画像処理装置３００が備える提示データ処理部３９０が表示装置Ｄに提示データを表示させた別の表示画面の一例を示す図である。図９には、例えば、ユーザーによるユーザーインターフェース部ＩＦの操作に応じて表示画面ＤＳ２を切り替える場合の一例を示している。より具体的には、ユーザーによるユーザーインターフェース部ＩＦ（図９では、十字キー）の操作に応じて、表示画面ＤＳ２－１と、表示画面ＤＳ２－２とを切り替える場合の一例を示している。

表示画面ＤＳ２－１は、ＣＴ画像を水等価厚に変換し、治療ビームＢの照射方向（ここでは、上方向）を考慮した線積分によって、腫瘍付近（ＰＴＶ）までの水等価厚を計算したときの第１透視画像と第２透視画像の差分画像である断面画像ＩＭ－Ｗを配置した表示画面ＤＳ２である。提示データ処理部３９０は、断面画像ＩＭ－Ｗに、例えば、腫瘍（ＧＴＶ）の輪郭線などの治療計画段階の情報を重畳させてもよい。表示画面ＤＳ２－２は、差分統計量計算部１５０が断面画像ＩＭ－Ｗに対して計算した差分統計量の一つである誤差の分布のグラフ（ここでは、図７に示したヒストグラムおよび累積ヒストグラムと同様のグラフ）を表すグラフ画像ＩＭ－Ｇを配置した表示画面ＤＳ２である。提示データ処理部３９０は、例えば、ユーザーによってユーザーインターフェース部ＩＦの上側の操作ボタンが押下された場合、表示装置Ｄに表示させる表示画面ＤＳ２を表示画面ＤＳ２－１に切り替え、ユーザーインターフェース部ＩＦの下側の操作ボタンが押下された場合、表示装置Ｄに表示させる表示画面ＤＳ２を表示画面ＤＳ２－２に切り替える。これにより、ユーザーは、表示画面ＤＳ２に配置されたそれぞれの画像ＩＭから、患者Ｐの現在の位置合わせの状態や、この状態から仮に移動誤差によるずれが生じた場合における水等価厚の誤差の変化量を定量的に確認することができる。そして、ユーザーは、確認した状態に基づいて、放射線治療を開始するか否かを判断することができる。

図８および図９を示すことによって、提示データ処理部３９０がユーザーに情報を提示する際の表示画面ＤＳの一例を示したが、ユーザーに情報を提示する表示画面ＤＳは、図８や図９に示したような表示画面ＤＳに限定されるものではない。つまり、提示データ処理部３９０は、ユーザーに提供する情報に基づいて種々の表示画面ＤＳを生成して、表示装置Ｄに表示させることができる。

例えば、提示データ処理部３９０は、図９に示したような表示画面ＤＳ２－２を表示装置Ｄに表示させている状態において、ユーザーによってユーザーインターフェース部ＩＦの右側あるいは左側の操作ボタンが押下された場合、グラフ画像ＩＭ－Ｇに配置するグラフを変更するようにしてもよい。より具体的には、例えば、ユーザーインターフェース部ＩＦの右側あるいは左側の操作ボタンが押下された場合、提示データ処理部３９０は、現在のグラフ画像ＩＭ－Ｇに配置している並進機構の三軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向）のそれぞれのグラフを、回転機構の三軸回りのそれぞれの回転角度（ヨー、ロール、およびピッチ）のグラフに変更する（全てのグラフを切り替える、あるいはグラフを一つずつ順次スクロールさせる）ようにしてもよい。

例えば、提示データ処理部３９０は、図９に示したような表示画面ＤＳ２－１を表示装置Ｄに表示させている状態において、ユーザーによってユーザーインターフェース部ＩＦのいずれかの操作ボタンが押下されて場合、断面画像ＩＭ－Ｗ内の腫瘍の位置を拡大させるようにしてもよい。例えば、提示データ処理部３９０は、拡大させた断面画像ＩＭ－Ｗ上にさらにカーソル（不図示）を表示させ、ユーザーが操作ボタンによって移動させたカーソルの位置に対応する画素の画素値の平均や、標準偏差、中間値、最大値などの数値（データ）を表すポップアップ画像を現在の表示に重畳させるようにしてもよい。例えば、提示データ処理部３９０は、図９に示したような表示画面ＤＳ２－２を表示装置Ｄに表示させている状態において、カーソル（不図示）を表示させ、ユーザーが操作ボタンによって移動させたグラフ上のカーソルの位置に対応する差分画像の画素値の絶対値の平均や、標準偏差、中間値、最大値などの数値（データ）を表すポップアップ画像を現在の表示に重畳させるようにしてもよい。

例えば、提示データ処理部３９０は、図９に示したような表示画面ＤＳ２－２のように、三つの軸に対応するグラフを表示させる場合、表示させるグラフをユーザーが選択することができるようにしてもよいし、誤差が大きい方から三つの軸に対応するグラフを表示させるようにしてもよい。例えば、提示データ処理部３９０は、図９に示したような表示画面ＤＳ２－２に配置したグラフ画像ＩＭ－Ｇにおいて、上段のグラフ（ヒストグラム）の代わりに、回転機構の三軸回りのそれぞれの回転角度のグラフを同時に表示させるようにしてもよい。つまり、例えば、提示データ処理部３９０は、寝台１２を移動させることができる六自由度の全ての軸に対応する累積ヒストグラムを同時に表示させるようにしてもよい。

例えば、提示データ処理部３９０は、図８や図９に示したグラフ（ヒストグラムや累積ヒストグラム）に加えて、または代えて、差分画像の画素値の絶対値の平均や、標準偏差、中間値、最大値などの数値（データ）を表示させるようにしてもよい。

このような構成、動作、および処理によって、医用画像処理装置３００は、位置誤差計算部３７０が位置合わせ処理を行い、寝台制御部３８０が移動制御信号を生成して、治療装置１０に寝台１２を移動させる。さらに、医用画像処理装置３００では、提示データ処理部３９０が、ユーザーに提示するための提示データ（例えば、図８や図９に示したような表示画面ＤＳ）を生成して表示装置Ｄに表示させる。これにより、ユーザーは、医用画像処理装置３００においても、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、患者Ｐの位置の一致度合いなどを定量的に判断することができるとともに、位置合わせ処理後の患者Ｐの位置を調整する必要があるか否かの判断の支援を受けることができる。仮に、医用画像処理装置３００による今回の位置合わせ処理が正しく行われていないと判断した場合や、患者Ｐの位置を調整する必要があると判断した場合、ユーザーは、医用画像処理装置３００に、位置合わせ処理を再度行わせたり、患者Ｐの位置を調整させたりするように指示することができる。このことにより、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１や医用画像処理装置２００を備えた治療システム２と同様に、より有効な放射線治療を実施することができる。

上述したように、医用画像処理装置３００でも、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、第１画像取得部１１０が、治療前に撮影された患者Ｐの第１透視画像と、その第１透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得し、第２画像取得部１２０が、治療を開始する直前に撮影された患者Ｐの第２透視画像と、その第２透視画像を撮影したときの位置および姿勢を表すパラメータとを取得する。さらに、医用画像処理装置３００でも、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、治療誤差取得部１３０が、治療計画段階では現れなかった放射線治療における治療誤差を取得する。そして、医用画像処理装置３００でも、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、差分計算部１４０が、治療誤差に基づいて位置合わせ処理後の第２透視画像の位置および姿勢を表すパラメータを変更して（仮想的な摂動を与えて）差分画像を計算する。その後、医用画像処理装置３００でも、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、差分統計量計算部１５０が、差分画像に基づいて差分統計量を計算する。そして、医用画像処理装置３００でも、医用画像処理装置２００と同様に、判定部２６０が、差分統計量計算部１５０が計算した差分統計量に基づいて、患者Ｐの位置の調整をする必要があるか否かを判定する。そして、医用画像処理装置３００では、寝台制御部３８０が、位置誤差計算部３７０が行った位置合わせ処理の結果に応じた移動制御信号を生成して、治療装置１０に、寝台１２を移動させる。そして、医用画像処理装置３００では、提示データ処理部３９０が、医用画像処理装置１００や医用画像処理装置２００と同様に、計算した差分統計量などの情報をユーザーに提示するための提示データ（表示画面ＤＳ）を生成して表示装置Ｄに表示させる。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でも、医用画像処理装置１００を備えた治療システム１や医用画像処理装置２００を備えた治療システム２と同様に、ユーザーが、表示装置Ｄに表示された提示データ（表示画面ＤＳ）を参照して、医用画像処理装置２００による今回の位置合わせ処理が正しく行われているか否かを判定することができる。さらに、医用画像処理装置３００を備えた治療システム３でも、ユーザーが、提示データとして提示された判定部２６０による判定結果を参照して、患者Ｐの位置の調整をするか否かを判断することができる。

上記説明したように、医用画像処理装置３００は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００に対して、位置合わせ処理を行う位置誤差計算部３７０と、位置合わせ処理の結果に基づいて、放射線治療を行う治療装置１０が備える寝台１２の移動を制御する移動制御信号を生成して、寝台１２を移動させる寝台制御部３８０と、をさらに備え、差分計算部１４０ａは、位置合わせ処理の結果に基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置に摂動を与えた差分画像を計算する。これによって、医用画像処理装置３００は、位置誤差計算部３７０が位置合わせ処理した結果が表す移動量に基づいて、寝台制御部３８０が治療装置１０に寝台１２を移動させることができる。

上記説明したように、医用画像処理装置３００は、第１透視画像、第２透視画像、および／または差分統計量に基づいたグラフあるいは数値を提示するための提示データを生成する提示データ処理部３９０、をさらに備える。これによって、医用画像処理装置３００は、提示データ処理部３９０が生成した提示データをユーザーに提示することができる。

第２の実施形態では、第１の実施形態の医用画像処理装置１００に対して第２の実施形態において特徴となる構成要素（判定部２６０）を追加し、第３の実施形態では、第２の実施形態の医用画像処理装置２００に対して第３の実施形態において特徴となる構成要素（位置誤差計算部３７０、寝台制御部３８０、および提示データ処理部３９０）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追加した構成要素は、必ずしも追加される必要がある構成要素でなくてもよい。例えば、第３の実施形態の医用画像処理装置３００は、第２の実施形態の医用画像処理装置２００で追加した判定部２６０が省略された構成であってもよい。この場合には、医用画像処理装置が備えるそれぞれの構成要素の機能を実現する医用画像処理装置となる。

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。

上記説明したように、例えば、医用画像処理装置１００が実行する医用画像処理方法は、コンピュータ（プロセッサなど）が、患者Ｐの体内を撮影した第１透視画像を取得し、第１透視画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の第２透視画像を取得し、第１透視画像と第２透視画像とに基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置を第１透視画像に写された患者Ｐの位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは放射線治療において発生する治療誤差を取得し、治療誤差に基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置に仮想的な摂動を与え、摂動を与えた第２透視画像と第１透視画像との間の差分画像を計算し、差分画像に基づいて、第１透視画像と摂動を与えた第２透視画像との間の差分の差分統計量を計算する、医用画像処理方法である。

上記説明したように、例えば、医用画像処理装置１００が実行するプログラムは、コンピュータ（プロセッサなど）に、患者Ｐの体内を撮影した第１透視画像を取得させ、第１透視画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の第２透視画像を取得させ、第１透視画像と第２透視画像とに基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置を第１透視画像に写された患者Ｐの位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは放射線治療において発生する治療誤差を取得させ、治療誤差に基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置に仮想的な摂動を与え、摂動を与えた第２透視画像と第１透視画像との間の差分画像を計算させ、差分画像に基づいて、第１透視画像と摂動を与えた第２透視画像との間の差分の差分統計量を計算させる、プログラムである。

上記説明したように、例えば、医用画像処理装置１００が実行するプログラムを記憶した記憶媒体は、コンピュータ（プロセッサなど）に、患者Ｐの体内を撮影した第１透視画像を取得させ、第１透視画像とは異なる時刻に撮影された患者Ｐの体内の第２透視画像を取得させ、第１透視画像と第２透視画像とに基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置を第１透視画像に写された患者Ｐの位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは放射線治療において発生する治療誤差を取得させ、治療誤差に基づいて第２透視画像に写された患者Ｐの位置に仮想的な摂動を与え、摂動を与えた第２透視画像と第１透視画像との間の差分画像を計算させ、差分画像に基づいて、第１透視画像と摂動を与えた第２透視画像との間の差分の差分統計量を計算させる、プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、患者（Ｐ）の体内を撮影した第１透視画像を取得する第１画像取得部（１１０）と、第１透視画像とは異なる時刻に撮影された患者（Ｐ）の体内の第２透視画像を取得する第２画像取得部（１２０）と、第１透視画像と第２透視画像とに基づいて第２透視画像に写された患者（Ｐ）の位置を第１透視画像に写された患者（Ｐ）の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療（放射線治療）において発生する治療誤差を取得する治療誤差取得部（１３０）と、治療誤差に基づいて第２透視画像に写された患者（Ｐ）の位置に仮想的な摂動を与え、摂動を与えた第２透視画像（第２Ｐ透視画像）と第１透視画像との間の差分画像を計算する差分計算部（１４０）と、差分画像に基づいて、第１透視画像と摂動を与えた第２透視画像（第２Ｐ透視画像）との間の差分の統計量（差分統計量）を計算する差分統計量計算部（１５０）と、を持つことにより、医師などの放射線治療の実施者（ユーザー）が、治療計画のときと治療段階とにおいて撮影されたＣＴ画像（第１透視画像および第２透視画像）同士の画像照合による患者（Ｐ）の位置合わせ結果を定量的に確認することができる。

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。

１，２，３・・・治療システム、１０・・・治療装置、１２・・・寝台、１４・・・ＣＴ撮影装置、１６・・・治療ビーム照射門、１００，２００，３００・・・医用画像処理装置、１１０・・・第１画像取得部、１２０・・・第２画像取得部、１３０・・・治療誤差取得部、１４０・・・差分計算部、１５０・・・差分統計量計算部、２６０・・・判定部、３７０・・・位置誤差計算部、３８０・・・寝台制御部、３９０・・・提示データ処理部、Ｄ・・・表示装置

Claims (12)

1. 患者の体内を撮影した第１透視画像を取得する第１画像取得部と、
   前記第１透視画像とは異なる時刻に撮影された前記患者の体内の第２透視画像を取得する第２画像取得部と、
   前記第１透視画像と前記第２透視画像とに基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置を前記第１透視画像に写された前記患者の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療において発生する治療誤差を取得する治療誤差取得部と、
   前記治療誤差に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して仮想的なずれを与え、前記ずれを与えた前記第２透視画像と前記第１透視画像との間の差分画像を計算する差分計算部と、
   前記差分画像に基づいて、前記第１透視画像と前記ずれを与えた前記第２透視画像との間の差分の統計量を計算する差分統計量計算部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記差分計算部は、前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して複数段階の前記ずれを与え、与えたそれぞれの前記ずれごとの前記差分画像を計算し、
   前記差分統計量計算部は、それぞれの前記差分画像に基づいて、前記ずれのそれぞれに対応する前記統計量を計算する、
   請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記統計量に基づいて前記位置合わせ処理の結果を判定する判定部、をさらに備える、
   請求項１または請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記位置合わせ処理を行う位置誤差計算部と、
   前記位置合わせ処理の結果に基づいて、治療を行う治療装置が備える寝台の移動を制御する移動制御信号を生成して、前記寝台を移動させる寝台制御部と、
   をさらに備え、
   前記差分計算部は、前記位置合わせ処理の結果に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して前記ずれを与えた前記差分画像を計算する、
   請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記第１透視画像、前記第２透視画像、および／または前記統計量に基づいたグラフあるいは数値を提示するための提示データを生成する提示データ処理部、をさらに備える、
   請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
6. 前記差分画像は、治療において前記患者に照射する放射線の経路を示す画像である、
   請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
7. 前記治療誤差は、治療装置が備える寝台を治療のために移動させた際に生じることが想定される移動誤差である、
   請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
8. 前記統計量は、治療において前記患者に照射する放射線の照射方向、および前記放射線を照射する照射部と前記患者の体内に存在する腫瘍の領域との空間的な位置関係に基づく範囲の前記差分画像に基づいて計算される、
   請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
9. 請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の医用画像処理装置と、
   前記患者に放射線を照射する照射部と、前記第１透視画像および前記第２透視画像を撮影する撮像装置と、前記患者を乗せて固定する寝台と、を具備した治療装置と、
   を備える治療システム。
10. コンピュータが、
    患者の体内を撮影した第１透視画像を取得し、
    前記第１透視画像とは異なる時刻に撮影された前記患者の体内の第２透視画像を取得し、
    前記第１透視画像と前記第２透視画像とに基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置を前記第１透視画像に写された前記患者の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療において発生する治療誤差を取得し、
    前記治療誤差に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して仮想的なずれを与え、前記ずれを与えた前記第２透視画像と前記第１透視画像との間の差分画像を計算し、
    前記差分画像に基づいて、前記第１透視画像と前記ずれを与えた前記第２透視画像との間の差分の統計量を計算する、
    医用画像処理方法。
11. コンピュータに、
    患者の体内を撮影した第１透視画像を取得させ、
    前記第１透視画像とは異なる時刻に撮影された前記患者の体内の第２透視画像を取得させ、
    前記第１透視画像と前記第２透視画像とに基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置を前記第１透視画像に写された前記患者の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療において発生する治療誤差を取得させ、
    前記治療誤差に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して仮想的なずれを与え、前記ずれを与えた前記第２透視画像と前記第１透視画像との間の差分画像を計算させ、
    前記差分画像に基づいて、前記第１透視画像と前記ずれを与えた前記第２透視画像との間の差分の統計量を計算させる、
    プログラム。
12. コンピュータに、
    患者の体内を撮影した第１透視画像を取得させ、
    前記第１透視画像とは異なる時刻に撮影された前記患者の体内の第２透視画像を取得させ、
    前記第１透視画像と前記第２透視画像とに基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置を前記第１透視画像に写された前記患者の位置に合わせる位置合わせ処理を実施する際に発生する、あるいは治療において発生する治療誤差を取得させ、
    前記治療誤差に基づいて前記第２透視画像に写された前記患者の位置および姿勢を表すパラメータを変更して仮想的なずれを与え、前記ずれを与えた前記第２透視画像と前記第１透視画像との間の差分画像を計算させ、
    前記差分画像に基づいて、前記第１透視画像と前記ずれを与えた前記第２透視画像との間の差分の統計量を計算させる、
    プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体。