图像处理装置、图像处理程序、图像处理方法以及治疗系统的制作方法_2

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摄部450与第1拍摄部 440同样地具有FPD。第2拍摄部450基于由FH)得到的数字信号,生成透视图像。
[0021] 此外,第1拍摄部440透视对象A的方向与第2拍摄部450透视对象A的方向不 同。例如,将第1射线源部420、第2射线源部430、第1拍摄部440以及第2拍摄部450配 置成,以使得第1拍摄部440的FPD的拍摄面与第2拍摄部450的FPD的拍摄面正交。此 外,第1拍摄部440以及第2拍摄部450也可具有图像增强器(I. I. :Image Intensifier) 以取代FH)。
[0022] 控制部410控制拍摄装置400具有的各部。控制部410例如是具有中央处理装置 (CPU)的信息处理装置,基于存储的程序进行控制动作。控制部410将第1拍摄部440以及 第2拍摄部450生成的对象A的一对透视图像提供至控制装置200。以下,将从拍摄装置 400提供至控制装置200的一对透视图像称为第2透视图像。
[0023] 图像处理装置100读取计划装置300的数据部310中存储的3维体积数据,并将 3维体积数据中的区域设定为R0I。图像处理装置100将基于所设定的R0I附加了标签的 3维体积数据提供至控制装置200。
[0024] 控制装置200基于从图像处理装置100所获取的3维体积数据以及从拍摄装置 400所获取的第2透视图像,对获取3维体积数据时的对象A的位置与拍摄第2透视图像 时的对象A的位置之间的偏移进行计算。控制装置200基于计算出的偏移来控制床铺装置 600 〇
[0025] 控制装置200包括显示部210、操作部220以及位移差计算部230。显示部210对 包含从3维体积数据进行重建的DRR和第2透视图像的图像进行显示。以下,将从3维体 积数据进行重建的DRR称为第1透视图像。操作部220接受用户的操作输入,将与接受的 操作输入相对应的信息发送至位移差计算部230。操作部220例如是键盘、鼠标。在显示部 210是触摸屏的情况下,显示部210与操作部220也可以构成为一体。
[0026] 位移差计算部230从3维体积数据生成视点不同的多个第1透视图像,并对多个 第1透视图像与一对第2透视图像进行图像对照。位移差计算部230基于图像对照的结果, 检测出分别与一对第2透视图像最类似的第1透视图像。位移差计算部230根据生成所检 测出的第1透视图像时的生成条件,计算出获取3维体积数据时的对象A的位置与拍摄第 2透视图像时的对象A的位置之间的偏移。位移差计算部230基于计算出的偏移来控制床 铺装置600。此外,由位移差计算部230对偏移的计算也可使用公知的技术来进行。
[0027] 治疗装置500是对于对象A进行放射线治疗、质子治疗或者粒子射线治疗的装置。 治疗装置500包括控制部510以及多个射线源部520。控制部510控制治疗装置500具有 的各部。控制部510例如是具有中央处理装置(CPU)的信息处理装置,基于所存储的程序 进行控制动作。控制部510在检测出床铺装置600使对象A进行移动之后,使射线源部520 成为可工作状态。多个射线源部520分别成为可工作状态后,基于用户的控制向对象A照 射放射线、质子线或者粒子射线。多个射线源部520配置成以使得从各射线源部520照射 的放射线、质子线或者粒子射线相交于一点(等中心点)。
[0028] 床铺装置600具有载放对象A的可移动台。床铺装置600基于控制装置200所计 算出的偏移,使载放对象A的可移动台进行移动。由此,计划治疗时确定的对象A的病灶与 等中心点的位置相一致,通过从治疗装置500照射治疗线从而对病灶的组织进行破坏。此 外,可移动台使用具有睡铺、椅子等形状的部件。
[0029] 此处,对于治疗系统10所使用的DRR生成方法进行说明。DRR由于是为了模拟X 射线图像而生成的图像,因此首先对于X射线图像的拍摄模型进行说明,随后对于DRR的生 成方法进行说明。
[0030] 对于X射线图像的拍摄模型进行说明。X射线图像的拍摄中,将从X射线源向被 摄体照射的X射线通过被摄体而到达FH)时的X射线的能量大小转换为像素值并进行图像 化。在Fro的2维平面上配置有X射线检测器,各X射线检测器检测到的X射线的能量被 转换成像素值。由于X射线通过被摄体而到达Fro时的X射线的能量与被摄体内的组织相 对应地发生衰减,因此X射线图像成为透视被摄体内的X射线图像。到达在X射线图像中 各像素的位置(i e R2)所配置的X射线检测器的X射线的能量?1可以由式(1)进行表示。
[0031] [数学式1]
[0032] 式(1)中,P。是射入被摄体时的X射线的能量。μ (1,p)是位置1处的物体的线 性衰减系数(linear attenuation coefficient)。线性衰减系数是与通过物质的X射线的 能量P相对应地发生变化的值。对从射线源到达配置于像素位置i处的X射线检测器为止 的X射线的路径上的物质的线性衰弱系数进行线积分而得到的值,就是到达X射线检测器 的X射线的能量。由于X射线检测器的检测特性被设计为与Pi的对数成线性关系,因此通 过将X射线检测器输出的信号线性变换成像素值来得到X射线图像。即,X射线图像的各 像素的像素值!\可以用式(2)进行表示。此外,l 〇g(Pj是常数。
[0033] [数学式2] Ti (P〇) = log (Pi) =Log(P〇)- ^ μ (1, p)dl. . . (2)
[0034] 如上所述,由X射线拍摄所得到的X射线图像的各像素对应于从射线源照射的X 射线到达FPD的X射线检测器的路径上的对象A的线性衰落系数的积和进行像素化。
[0035] 对于DRR的生成方法进行说明。DRR是例如在将由3维体积数据表示的对象A假 想地设置于床铺装置600上时从任意的方向进行透视投影来生成的。图2是表示生成DRR 时的处理的图。以等中心点为原点的3维空间坐标系中的坐标设为(X,y,z),重建图像中 的2维坐标设为(u,v)。重建图像的坐标(u,v)中的像素的像素值I (u,v)通过式⑶进 行计算。
[0036] [数学式3] I (u, v) = / ff (V) V (x, y, z) dl. . . (3)
[0037] 式(3)中,V(x,y,z)是在床铺装置600上假想地配置的对象A的坐标(x,y,z) 的3维体积数据的值。式(3)示出了像素值I (u,v)通过光线L上的3维体积数据的值的 积分而得到。W(V)是对3维体积数据的值施加的权重系数。通过控制权重系数W(V),从而 能够生成强调了特定3维体积数据值的DRR。权重系数W(V)的控制可强调对DRR与X射线 图像进行对照时关注的组织,或者可强调用户关注的组织以提高辨认性。
[0038] 数据值V(x,y,z)是基于位于位置(x,y,z)的物质的线性衰弱系数的值。因此, 在使用光线L的路径上的物质的线性衰弱系数的和来生成DRR时,由于X射线图像也如式 (2)所示那样由光线上的线性衰弱系数的和来决定像素值,因此DRR与X射线图像类似。
[0039] 为了生成DRR,需要确定光线的路径L与对象A的3维体积数据的位置。在治疗系 统10中对于对象A进行定位时,基于治疗时拍摄对象A的透视图像时的拍摄装置400中的 X射线到达FPD的路径,来决定用于生成DRR的光线的路径L与对象A的位置。
[0040] 作为DRR以外的重建图像有MIP (Maximum Intensity Projection :最大强度投 影)图像。 MIP图像也被称为最大值投影图像,与DRR同样地是从3维体积数据进行重建的图像。 MIP图像的各像素值与DRR同样地,从光线的路径上的数据值V(x,y,z)求得。与DRR不同 的是,不是将光线的路径上的数据值的积分值作为像素值,而是将光线的路径上的数据值 的最大值作为像素值。
[0041] 如前所述,DRR、MIP图像等的重建图像中,若确定了决定光线路径的视点以及投影 面,则能得到从多个视点方向看到的透视图像。
[0042] 图3是表示第1实施方式中图像处理装置100的结构的框图。 如该图所示,图像处理装置100包括存储部101、图像生成部102、显示部103、操作部 104、区域获取部105以及标签附加部106。存储部101预先存储图像生成部102从3维体 积数据生成第1透视图像时使用的参数。存储部101中存储的参数是包含确定对于3维体 积数据的视点以及投影面的坐标在内的信息。此参数也可以例如使用基于拍摄装置400的 第1射线源部420与第1拍摄部440的位置关系、以及第2射线源部430与第2拍摄部450 的位置关系而确定的参数。
[0043] 图像生成部102从计划装置300的数据库部310中读取对象A的3维体积数据。 图像生成部102基于3维体积数据和数据库部310中存储的参数,通过上述方法生成第1 透视图像。图像生成部102将生成的第1透视图像输出至显示部103。 显示部103显示由图像生成部102生成的第1透视图像。显示部103例如包含 LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示屏)而构成,显示第1透视图像以使得用户可辨 认。
[0044] 操作部104接受用户的操作输入,将与接受的操作输入相对应的信息发送至区域 获取部105。操作部104例如为键盘、鼠标或者触摸笔等定点设备。用户通过操作部104在 显示于显示部103的第1
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