用于处理医学图像的装置、方法和程序以及放射治疗装置的制造方法
【专利说明】用于处理医学图像的装置、方法和程序以及放射治疗装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2014年11月19日提交的、来自日本专利申请号2014-234672的优先权，通过引用将其中的每个的全部内容并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于处理患者的身体的内部的射线照片的医学图像处理技术以及使用所述医学图像处理技术的放射治疗装置。
【背景技术】
[0004]在通过向患者的患处发出辐射作为处置而执行的放射治疗中，在一些情况中，患处可以随时间与呼吸、心跳、肠道和内部气体的运动等一起改变。在这样的情况中，跟踪患处的运动以确定辐射发出的适当时间安排，或者在跟踪患处的同时发出辐射。
[0005]为了跟踪这样的可改变的患处，已知基于示出患处外周的X射线射线照片来跟踪患处的跟踪方案。
[0006]该方案具有以下问题:S卩，在放射照片中反射的骨降低了跟踪目标的探测准确度。为对付该问题，医学图像处理技术被认为是有用的。医学图像处理技术根据X射线射线照片生成仅示出骨的射线照片和/或将骨移除的射线照片。例如，在专利文献I (美国专利号7545965)中，放射摄影用于生成仅示出骨的射线照片。从原始射线照片中减去仅示出骨的射线照片以生成不具有骨的射线照片。
[0007]然而，专利文献I的方案需要使用一对射线照片作为教导图像的在先学习，该对射线照片是射线照片和仅示出骨的射线照片，利用双能X射线成像装置提前采集所述射线照片和所述仅示出骨的射线照片。
[0008]关注的是，在教导图像与处理目标图像之间的射线摄影条件不同的情况中，使用教导图像的方案可以引起医学图像处理的性能的劣化。此外，存在作为教导图像的对象的人被放射性所污染的问题。
[0009]应当指出，射线照片包括放射摄影图像、荧光透视图像以及数字重建的射线照片(DRR)的意义。
【发明内容】
[0010]在考虑这样的境况时，本发明的实施例的目的是提供一种医学图像处理技术，所述医学图像处理技术能够提供将诸如骨的部位以高准确度移除的射线照片或将除诸如骨的部位以外的部位以高准确度移除的射线照片，而不管放射摄影条件如何并且无需教导图像。
[0011]该实施例的另一目的是提供一种使用所述医学图像处理技术的放射治疗装置，所述装置能够精确地辨识出通过呼吸和其他因素而可移动的患处的位置，并且仅向患处发出医学辐射以便使对健康细胞的影响最小化。这里，所述医学辐射包括X射线、T射线、电子射束、质子射束、中子射束，以及重粒子射束。在后文中，所述医学辐射也被称为射束。
[0012]根据本发明的实施例的医学图像处理装置包括:第一采集单元;第二采集单元；以及部位移除图像生成单元，其中，所述第一采集单元适于采集第一射线照片，所述第一射线照片是被生成为使被包括在指示患者的身体的内部的三维结构的体积数据中的部位之中的指定部位或预定部位得到加强的虚拟射线照片;所述第二采集单元适于采集所述患者的所述身体的所述内部的第二射线照片;并且所述部位移除图像生成单元适于通过参考所述第一射线照片从所述第二射线照片移除所述指定部位或所述预定部位或者移除除所述指定部位或所述预定部位以外的部位来生成部位移除图像。
[0013]根据本发明的实施例的放射治疗装置包括:射线照片成像单元;移动量计算单元；处置台移动单元;识别单元；以及射束发出单元，其中，所述射线照片成像单元适于对由所述第二采集单元采集的第二射线照片进行成像;所述移动量计算单元适于基于经成像的第二射线照片来计算具有被安放在处置台上的患者的所述处置台的移动量;所述处置台移动单元适于根据所述移动量来移动所述处置台；所述识别单元适于基于从医学图像处理装置的外部输出单元连续输出的部位移除图像来识别跟踪目标;并且所述射束发出单元适于以当在多幅连续的部位移除图像中改变的跟踪目标与所述射束的辐照点相匹配时的时间安排向所述患者的患处发出为诸如X射线和重粒子射束的医学辐射的射束，或者所述射束发出单元适于在跟踪所述跟踪目标的同时向所述跟踪目标发出所述射束。
[0014]本发明的实施例提供了一种医学图像处理技术，所述医学图像处理技术能够提供将诸如骨的部位以高准确度移除的射线照片或将除诸如骨的部位以外的部位以高准确度移除的射线照片，而不管放射摄影条件如何并且无需教导图像。
[0015]此外，本发明的实施例提供了一种使用所述医学图像处理技术的放射治疗装置，所述装置能够精确地辨识出通过呼吸和其他因素而可移动的患处的位置，并且仅向患处发出射束以便使对健康细胞的影响最小化。
【附图说明】
[0016]图1是图示根据本发明的实施例的医学图像处理装置和使用所述医学图像处理装置的放射治疗装置的方框图；
[0017]图2图示了第一射线照片，所述第一射线照片为具有被包括在患者的胸部的体积数据中的、得到加强的骨的区的DRR ；
[0018]图3图示了患者的胸部的第二射线照片；
[0019]图4是图示根据实施例的医学图像处理装置中的部位移除图像生成单元的内部配置的方框图；
[0020]图5A、图5B和图5C是图示部位移除图像生成单元中的图像处理的过程的说明图；
[0021]图6D、图6E和图6F是图示部位移除图像生成单元中的图像处理的过程的说明图；
[0022]图7是图示构成部位移除图像生成单元的平滑单元的范例的说明图；
[0023]图8是图示构成部位移除图像生成单元的平滑单元的另一范例的说明图；
[0024]图9是图示部位移除图像P3的一个范例的示意图；
[0025]图10是图示构成部位移除图像生成单元的图像修复单元的范例的说明图；
[0026]图11是图示根据实施例的用于处理医学图像的方法和程序中的操作以及使用所述方法和所述程序的放射治疗装置的流程图；并且
[0027]图12是图示根据本发明另一实施例的医学图像处理装置和使用所述医学图像处理装置的放射治疗装置的方框图。
具体实施例
[0028]在下文中将参考附图来描述本发明的实施例。
[0029]如图1中所图示的，医学图像处理装置10包括:体积数据采集单元11，其适于采集指示患者的身体的内部的三维结构的体积数据B ；部位加强单元14，其适于生成使指定部位(例如，骨)的区得到加强的体积数据B’；第一射线照片生成单元16，其适于生成第一射线照片M作为虚拟射线照片，所述虚拟射线照片是基于体积数据B’的数字重建射线照片(DRR);第二射线照片采集单元12，其适于采集从规定方向示出患者42的身体的内部的第二射线照片N;以及部位移除图像生成单元20，其适于从第二射线照片N移除指定部位(例如，骨)以生成部位移除图像P2，或者适于从第二射线照片N移除除指定部位以外的部位以生成部位移除图像P3。
[0030]在图1的医学图像处理装置10中，省略了被定位在部位移除图像生成单元20的上游侧上并适于采集第一射线照片M(M’)的第一采集单元51(参见图12)。
[0031]在医学图像处理装置10中，第二射线照片采集单元12连续地采集第二射线照片N。医学图像处理装置10还包括:可变形配准单元17，其适于运行可变形配准，以用于基于所采集的第二射线照片N将第一射线照片M变形为第一射线照片M’；以及外部输出单元19，其适于将对应于所采集的第二射线照片N的部位移除图像P2连续地输出至外部。
[0032]放射治疗装置30包括:射线照片成像单元31，其适于对由医学图像处理装置10的第二射线照片采集单元12采集的第二射线照片N进行成像;处置台移动单元33，其适于移动具有被安放在处置台43上的患者42的处置台43使得设定的目标被对准;跟踪目标识别单元34，其适于基于从医学图像处理装置10的外部输出单元19连续输出的部位移除图像P2来识别跟踪目标;确定单元35，其适于确定多幅连续的部位移除图像P2中的可改变的跟踪目标是否与射束41的辐照点相匹配；以及射束发出单元36，其适于以在确定跟踪目标与辐照点相匹配时的时间安排来发出射束。
[0033]由体积数据采集单元11采集的体积数据B是利用例如X射线CT扫描器进行成像的患者的身体的内部的三维图像。另外，体积数据B也可以是利用MRI装置进行成像的图像。体积数据B可以是指示患者的身体的内部的三维结构的任何图像。
[0034]在使用该体积数据B时，基于各自的体素的值，诸如骨和各个器官的身体内部的部位能够是可分析的。
[0035]在部位设定单元13中，在信息表中列出了各个部位的名称。在用户希望移除或留下某个部位时，用户能够指定该部位的名称，使得该部位能够被移除或不被移除而留下。
[0036]更具体地，在部位设定单元13中，用户指定第二射线照片N(图3)中最终被移除或留下的部位。尽管在该实施例中指定为骨，但是要被指定的部位不是特定限制的。在要被移除的部位是预定的时，并非用户指定的部位而是预定的部位可以被设定。在该情况中，部位设定单元13可以被省略。在后文中，部位设定单元13中设定的部位被称为设定部位。
[0037]部位加强单元14基于体素的值来自动确定对应于体积数据B中的设定部位的区。部位加强单元14通过重写对应于第一射线照片生成单元16中生成的第一射线照片M中的设定部位的区的体素值来生成体积数据B，，使得设定部位被加强。
[0038]例如，在体积数据B是CT数据时，通过将