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公開番号2025071334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2025029461,2020138180
出願日2025-02-26,2020-08-18
発明の名称医用画像生成装置、治療計画作成装置、治療システム、医用画像生成方法、治療計画作成方法、医用画像生成プログラム及び治療計画作成プログラム
出願人国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類A61B 5/00 20060101AFI20250424BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】本発明の課題は、観察個体(患者)に対し、測定に係る負担を減らし、かつ精度の高い観察個体に関する4次元画像データを簡便に生成するための医用画像生成装置、医用画像生成方法及び医用画像生成プログラムの提供、並びに、治療計画作成装置、治療システム、治療計画作成方法及び治療計画作成プログラムの提供である。
【解決手段】上記課題を解決するために、観察個体に関する画像データを取得する一方、観察個体とは別の対照個体に関する4次元画像に関するデータを学習し、学習したデータを基に、取得した画像データを変形し、観察個体に関する4次元画像データとして推計して出力する医用画像生成装置、並びに、装置に係る方法及びプログラムを提供し、併せてこの医用画像生成装置を用いた治療計画作成装置、治療システム、治療計画作成方法及び治療計画作成プログラムを提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
観察個体の特定領域に係る４次元画像データを生成する医用画像生成装置において、
前記観察個体の特定領域に係る２次元又は３次元の画像データを取得する画像取得部と、
前記観察個体とは別の対照個体の特定領域に係る４次元画像に関する複数のデータを学習する学習部と、
前記学習部のデータを基に、前記画像取得部で取得した画像データを変形し、前記観察個体の特定領域に係る４次元画像データとして推計して出力する画像変形処理部と、を備えることを特徴とする、医用画像生成装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記画像取得部は、３次元画像データを取得することを特徴とする、請求項１に記載の医用画像生成装置。
【請求項３】
前記対照個体の特定領域に係る４次元画像について、基準位相となる２次元又は３次元画像データを１つ設定し、基準位相に対する他の位相における２次元又は３次元画像データの変形量を算出する変形量算出部を備え、
前記学習部は、前記変形量算出部で算出した変形量及び基準位相の画像データを学習することを特徴とする、請求項１又は２に記載の医用画像生成装置。
【請求項４】
前記学習部は、前記変形量算出部で算出した変形量及び基準位相の画像データから、位相ごとの変形量群を導出するモデルを作成し、
前記画像変形処理部は、前記モデルを用い、前記画像取得部で取得した画像データにおける位相ごとの画像データを算出し、前記観察個体の特定領域に係る４次元画像データとして出力することを特徴とする、請求項３に記載の医用画像生成装置。
【請求項５】
前記対照個体の特定領域に係る４次元画像について、基準位相となる２次元又は３次元画像データを１つ設定するとともに、前記画像取得部で取得した画像データと、前記基準位相の画像データとを比較する比較演算部を備え、
前記画像変形処理部は、前記画像取得部で取得した画像データと類似性の高い基準位相の画像データを含む前記対照個体の特定領域に係る４次元画像に関するデータを、前記観察個体の特定領域に係る４次元画像データとして出力することを特徴とする、請求項１又は２に記載の医用画像生成装置。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の医用画像生成装置と、
前記医用画像生成装置で生成された観察個体の特定領域に係る４次元画像データを用い、観察個体に対する治療計画を立案する治療計画立案部と、を備えることを特徴とする、治療計画作成装置。
【請求項７】
請求項１～５のいずれか一項に記載の医用画像生成装置と、
前記医用画像生成装置で生成された観察個体の特定領域に係る４次元画像データを用い、観察個体の治療対象部位に対する処置を行う処置部と、を備えることを特徴とする、治療システム。
【請求項８】
観察個体の特定領域に係る４次元画像データを生成する医用画像生成方法において、
観察個体の特定領域に係る２次元又は３次元の画像データを取得する画像取得ステップと、
前記観察個体とは別の対照個体の特定領域に係る４次元画像に関する複数のデータを学習する学習ステップと、
前記学習ステップにより学習したデータを基に、前記画像取得手段で取得した画像データを変形し、前記観察個体の特定領域に係る４次元画像データとして推計して出力する画像変形処理ステップと、を備えることを特徴とする、医用画像生成方法。
【請求項９】
前記画像取得ステップは、３次元画像データを取得することを特徴とする、請求項８に記載の医用画像生成方法。
【請求項１０】
前記対照個体の特定領域に係る４次元画像について、基準位相となる２次元又は３次元画像データを１つ設定し、基準位相に対する他の位相における２次元又は３次元画像データの変形量を算出する変形量算出ステップを備え、
前記学習ステップは、前記変形量算出ステップで算出した変形量及び基準位相の画像データを学習することを特徴とする、請求項８又は９に記載の医用画像生成方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療あるいは診断に用いる画像を生成するための医用画像生成装置、医用画像生成方法及び医用画像生成プログラムに関する。また、本発明は、医用画像生成装置で生成された画像を用いる治療計画作成装置、治療システム、治療計画作成方法及び治療計画作成プログラムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、患者の治療あるいは診断において患部に係る画像を取得し、活用することが行われている。特に、患部に放射線を照射する放射線治療においては、患部の位置を正確に把握し、放射線を照射する必要がある。そのため、あらかじめ患者の患部に係る画像を３次元データとして取得し、この画像に基づく治療計画の作成や、患部の治療が行われている。
【０００３】
一方、患者の患部が、呼吸や心拍動による臓器移動が生じる箇所（胸腹部等）にある場合、通常の３次元画像では、患部の正確な位置を把握することが困難である。そのため、患者の呼吸による患部の移動を考慮した画像取得が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、患者の呼吸サイクル、心周期、動脈拍動ごとに撮影された３次元画像の集まりからなる４次元コンピュータ断層撮影による画像（以下、「４次元ＣＴ画像」と呼ぶ）を用いた治療計画作成装置及び方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８－８０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるように、患者の４次元ＣＴ画像を取得し、その画像を用いて治療計画を立てることは知られている。
しかし、特許文献１に記載された４次元ＣＴ画像を取得するには、通常の３次元ＣＴ画像の取得よりも撮影時間が長く、特にＸ線を用いた撮影の場合、患者の被ばく線量が大きくなるため、患者の負担が大きいという問題がある。また、患者の呼吸の乱れが発生すると、４次元ＣＴ画像の精度が大きく低下するという技術的な問題も生じる。
さらに、患者の４次元画像データを取得するための測定装置は既に公知であるが、装置自体のコストや取り扱うデータ量の多さといった点などから、患者の４次元画像データを常に取得することができる環境を整備することは困難である。
【０００７】
一方、患者の治療や診断において４次元画像データは大変有用である。したがって、上述した問題を解消するために、測定に係る患者の負担を減らし、かつ精度の高い４次元画像データを簡便に得ることが求められている。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、観察個体（患者）に対し、測定に係る負担を減らし、かつ精度の高い観察個体の特定領域に係る４次元画像データを簡便に生成するための医用画像生成装置、医用画像生成方法及び医用画像生成プログラムを提供することである。
また、本発明の課題は、上記医用画像生成装置で作成された画像を用い、観察個体に係る負担を減らし、かつ精度の高い治療計画の作成又は治療対象部位への処置が可能な治療計画作成装置、治療システム、治療計画作成方法、治療方法及び治療計画作成プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、観察個体とは別の対照個体の特定領域に係る４次元画像データを用い、観察個体の特定領域に係る２次元あるいは３次元画像データを変形することによって、観察個体の負担を軽減し、精度の高い４次元画像データを簡便に得ることができるという知見に至り、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の医用画像生成装置、治療計画作成装置、治療システム、医用画像生成方法、治療計画作成方法、治療方法、医用画像生成プログラム及び治療計画作成プログラムである。
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の医用画像生成装置は、観察個体の特定領域に係る４次元画像データを生成する医用画像生成装置において、観察個体の特定領域に係る２次元又は３次元の画像データを取得する画像取得部と、観察個体とは別の対照個体の特定領域に係る４次元画像に関する複数のデータを学習する学習部と、学習部のデータを基に、画像取得部で取得した画像データを変形し、観察個体の特定領域に係る４次元画像データとして推計して出力する画像変形処理部と、を備えることを特徴とするものである。
この特徴によれば、観察個体の特定領域に係る２次元又は３次元の画像データを取得する一方、既に測定済みである対照個体の特定領域に係る４次元画像データを用いた画像変形を行うことで、観察個体の特定領域に係る４次元画像データを推計することが可能となる。これにより、観察個体自体は測定に係る負荷が軽減される。また、対照個体で測定された結果を用いた画像変形を行うことで、観察個体の呼吸の乱れなどに影響されず、精度の高い観察個体の特定領域に係る４次元画像データを簡便に生成することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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