JP6065103B2 - X-ray fluoroscope - Google Patents
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Description
この発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することによりマーカの位置を特定するためのX線透視装置に関する。 The present invention relates to an X-ray fluoroscopic apparatus for specifying the position of a marker by taking an image including the marker placed in the body of a subject.
癌などの患部に対してX線や電子線等の放射線を照射する放射線治療においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をX線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている(特許文献1参照)。 In radiation therapy in which radiation such as X-rays or electron beams is applied to an affected area such as cancer, it is necessary to accurately irradiate the affected area with radiation. However, not only the subject may move the body, but the affected part itself may move. For example, a tumor near the lung moves greatly based on respiration. For this reason, a radiotherapy apparatus having a configuration in which a gold marker is arranged near a tumor, the position of the marker is detected by an X-ray fluoroscope, and irradiation of therapeutic radiation is controlled (Patent Document). 1).
この放射線治療装置においては、第1X線管と第1X線検出器から成る第1X線透視機構と、第2X線管と第2X線検出器から成る第2X線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを撮影し、第1X線透視機構による二次元の透視画像と第2X線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。そして、連続してX線透視を行うことによって、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することで、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出することができ、このマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。このマーカの位置情報を得るときには、テンプレート画像を利用したテンプレートマッチングが実行される。 In this radiotherapy apparatus, a first X-ray fluoroscopic mechanism composed of a first X-ray tube and a first X-ray detector and a second X-ray fluoroscopic mechanism composed of a second X-ray tube and a second X-ray detector are used in the body. The embedded marker is photographed, and three-dimensional position information is obtained using a two-dimensional fluoroscopic image by the first X-ray fluoroscopic mechanism and a two-dimensional fluoroscopic image by the second X-ray fluoroscopic mechanism. And by performing X-ray fluoroscopy continuously, it is possible to detect the marker of the part with movement with high accuracy by calculating the three-dimensional position information of the marker in real time. By controlling the irradiation of the therapeutic radiation based on this, it becomes possible to execute the radiation irradiation with high accuracy according to the movement of the tumor. When obtaining the position information of this marker, template matching using a template image is executed.
図9は、従来のテンプレートマッチング動作を示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional template matching operation.
テンプレートマッチングのためには、最初に、マーカMに対応するテンプレート71を準備する。この場合においては、マーカMを含む被検者の画像70を撮影する。そして、この画像70からマーカM部分を抽出して、テンプレート画像71を得る。透視時においては、一定のフレームレートで撮影した被検者の画像72におけるマーカMが存在する領域73に対して、テンプレート画像71を利用してテンプレートマッチングを行い、マーカMの位置を特定する。
For template matching, first, a
このような放射線治療装置において使用されるマーカMは、従来、その形状が球状のものが使用されている。すなわち、一定のフレームレートで撮影された被検者の画像72に対して、テンプレート画像71を利用してテンプレートマッチングを実行するときには、球状のマーカMを使用することにより、マーカMをどの方向から撮影しても円形の画像となることから、テンプレート画像として円形のものだけを準備すればよく、テンプレートマッチングを効率的に実行することができるためである。
Conventionally, the marker M used in such a radiotherapy apparatus has a spherical shape. That is, when template matching is performed using the
一方、球状のマーカMは、被検者の体内に留置しにくいという問題がある。すなわち、球状のマーカMを使用した場合においては、その形状から、内蔵に対して滑りやすく引っ掛かりにくい特性を有することから、一旦、体内に留置しても留置箇所から脱落しやすい。このため、脱落が生じることを予想して、予め多数個のマーカMを体内に留置し、脱落しなかったマーカMを利用することも行われている。しかしながら、この場合には、多数のマーカMを留置するために無駄な費用が発生し、また、留置のための施術時間が長くなることから、被検者に負担をかけるという問題も生ずる。 On the other hand, the spherical marker M has a problem that it is difficult to be placed in the body of the subject. That is, when the spherical marker M is used, it has a characteristic that it is slippery and not easily caught due to its shape, so that even if it is placed in the body, it easily falls off from the place of placement. For this reason, in anticipation of dropout, a large number of markers M are placed in the body in advance, and the markers M that have not dropped off are used. However, in this case, there is a wasteful cost for placing a large number of markers M, and the treatment time for placement becomes long, which causes a problem of placing a burden on the subject.
このため、近年、コイル状など、非球形のマーカも提案されている(特許文献2参照)。この特許文献2に記載の装置においては、マーカを含む画像を利用してテンプレートマッチングを実行している。
For this reason, in recent years, a non-spherical marker such as a coil shape has also been proposed (see Patent Document 2). In the apparatus described in
特許文献2に記載されたように、例えば、コイル状のマーカを使用した場合には、このマーカを被検者の体内に安定して留置することが可能となる。しかしながら、コイル状等の非球形のマーカを使用した場合には、マーカの撮影角度により認識される形状が異なることから、マーカを撮影した画像を利用してテンプレートを作成しても、これをテンプレートマッチングに利用できないという問題が生ずる。このため、特許文献2に記載されたマーカは、撮影位置の位置決め目的には使用可能であるが、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を得ることは困難であるという問題がある。
As described in
また、上述した問題点とは別に、球形のマーカあるいは非球形のマーカのいずれを使用する場合であっても、マーカを含む画像を利用してテンプレート画像を作成する場合においては、被検者の体内構造物である骨部がマーカとともに撮影されたときに、テンプレートマッチングが正確に実行し得ないという問題が生ずる。すなわち、マーカとともに骨部が撮影された場合には、連続して撮影される画像毎にマーカのコントラスト等が異なることになり、単一のマーカを使用してテンプレートマッチングを実行しても、マッチングが行えない場合が生ずる。 In addition to the above-described problems, even when using either a spherical marker or a non-spherical marker, when creating a template image using an image including a marker, the subject's There is a problem that template matching cannot be performed accurately when a bone part, which is an internal structure, is photographed together with a marker. That is, when a bone is photographed together with a marker, the contrast of the marker is different for each continuously photographed image, and even if template matching is performed using a single marker, matching is performed. There is a case that cannot be performed.
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが骨部等の体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能なX線透視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a non-spherical marker is used or when the marker is photographed together with an internal structure such as a bone, the template matching is used. An object of the present invention is to provide an X-ray fluoroscopy device capable of accurately recognizing a marker and accurately specifying the position of the marker.
第1の発明では、X線管と、前記X線管から照射され被検者を通過したX線を検出するX線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するX線透視装置であって、前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、を備え、前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。 In 1st invention, the X-ray tube and the X-ray detector which detects the X-ray irradiated from the said X-ray tube and passed through the subject are included, The marker indwelled in the said subject's body is included. An X-ray fluoroscopic apparatus that identifies the position of the marker by capturing an image, and a template image storage unit that stores a plurality of images including the marker as template images, and an image captured at regular intervals On the other hand, by performing template matching that sequentially matches a plurality of template images stored in the template image storage unit, a template matching unit that specifies the position of the marker in the image photographed every predetermined time; The template matching unit includes a plurality of images stored in the template image storage unit with respect to images taken at regular intervals. When performing template matching of sequentially matching a template image, the most matching degree by using a high template image, identifies the location of the marker in the image to be captured for each of the predetermined time.
第2の発明では、前記テンプレートマッチング部は、記憶されている全テンプレート画像に対して順次テンプレートマッチングを行い、その中で最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。In the second invention, the template matching unit sequentially performs template matching on all stored template images, and uses the template image having the highest matching degree among them, and is photographed at the predetermined time intervals. The position of the marker in the image is specified.
第3の発明では、前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成される。 In a third invention, the marker has an aspherical shape, and the plurality of template images are created based on images taken while moving the marker.
第4の発明では、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成される。 In the fourth invention, the plurality of template images are created based on images obtained by photographing the marker together with the in-vivo structure of the subject while moving the marker.
第5の発明では、前記体内構造物は骨部である。 In a fifth invention, the internal structure is a bone.
第6の発明では、前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における1呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶する。 In a sixth invention, the template image storage unit stores a template image corresponding to a period of one breath or more in the subject.
第1および第2の発明によれば、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。また、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用することにより、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。 According to the first and second inventions, even when a non-spherical marker is used or when the marker is photographed together with the internal structure, the marker can be accurately recognized by template matching. It is possible to accurately specify the position of the marker. Further, by using a template image with the highest matching degree, template matching can be executed more accurately and the position of the marker can be specified accurately.
第3の発明によれば、非球形のマーカに対する撮影角度位置が変化した場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。 According to the third invention, even when the photographing angle position with respect to the non-spherical marker changes, this marker can be recognized by template matching.
第4、第5の発明によれば、マーカと体内構造物とが同時に撮影される場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。 According to the fourth and fifth aspects, even when the marker and the in-vivo structure are photographed at the same time, the marker can be recognized by template matching.
第6の発明によれば、被検者の呼吸に伴うマーカの移動を正確に特定することが可能となる。 According to the sixth aspect, it is possible to accurately specify the movement of the marker accompanying the breathing of the subject.
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係るX線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。また、図2は、放射線治療装置におけるヘッド55およびヘッド支持部54の揺動動作を示す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a radiotherapy apparatus to which an X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention is applied. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the swinging operation of the
この放射線治療装置は、撮影台56上で横たわった被検者57の患部に対してX線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うためのものであり、治療室の床面51上に設置されたガントリー53と、このガントリー53に対して水平方向を向く軸を中心として揺動するヘッド支持部54と、このヘッド支持部54に支持され、被検者57に向けて放射線を照射するためのヘッド55とを備える。ヘッド支持部54の揺動動作により、ヘッド55は、被検者57の患部に対して、様々な角度から放射線を照射することが可能となる。
This radiotherapy apparatus is for performing radiotherapy by irradiating an affected part of a
放射線治療時においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。このため、患部付近には、マーカが設置される。そして、第1X線透視機構と第2X線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、第1X線透視機構と第2X線透視機構により得た二次元の透視画像からマーカの三次元の位置情報を演算することで、マーカを高精度で検出する構成となっている。 During radiotherapy, it is necessary to accurately irradiate the affected area with radiation. For this reason, a marker is installed near the affected area. Then, the two-dimensional fluoroscopy obtained by the first X-ray fluoroscopy mechanism and the second X-ray fluoroscopy mechanism is obtained by continuously fluoroscopying the marker embedded in the body using the first X-ray fluoroscopy mechanism and the second X-ray fluoroscopy mechanism. The marker is detected with high accuracy by calculating the three-dimensional position information of the marker from the image.
このような透視を実行するためのこの発明に係るX線透視装置は、第1X線管1aと第1X線検出器2aとから成る第1X線透視機構と、第2X線管1bと第2X線検出器2bとから成る第2X線透視機構と、これらの第1X線管1aと第1X線検出器2aとを互いに対向配置される後述する第1透視位置および第2透視位置に移動させるとともに、第2X線管1bと第2X線検出器2bとを互いに対向配置される第1透視位置および第2透視位置に移動させる移動機構とを備える。なお、第1、第2X線検出器2a、2bとしては、例えば、イメージインテンシファイア(I.I.)やフラットパネルディテクタ(FPD)が使用される。
An X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention for performing such fluoroscopy includes a first X-ray fluoroscopic mechanism including a first X-ray tube 1a and a
第1X線管1aは、X線管用第1台座3aに支持されている。また、第2X線管1bは、X線管用第2台座3bに支持されている。撮影室の床面51に形成された凹部の底面52には、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略U字状のX線管用の第1レール21と、このX線管用の第1レール21と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略U字状のX線管用の第2レール22とが配設されている。これらのX線管用の第1レール21およびX線管用の第2レール22は、互いに平行に配置されている。そして、X線管用第1台座3aおよびX線管用第2台座3bは、これらのX線管用の第1、第2レール21、22により案内されて、後述する第1透視位置および第2透視位置に移動する。
The 1st X-ray tube 1a is supported by the
同様に、第1X線検出器2aは、X線検出器用第1台座4aに支持されている。また、第2X線検出器2bは、X線検出器用第2台座4bに支持されている。撮影室の天井からは、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略U字状のX線検出器用の第1レール11と、このX線検出器用の第1レール11と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略U字状のX線検出器用の第2レール12とが吊下されている。これらのX線検出器用の第1レール11およびX線検出器用の第2レール12は、互いに平行に配置されている。そして、X線検出器用第1台座4aおよびX線検出器用第2台座4bは、これらのX線検出器用の第1、第2レール11、12により案内されて、後述する第1透視位置および第2透視位置に移動する。
Similarly, the
図3、図4および図5は、第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bが、各々、第1透視位置および第2透視位置に配置された状態を示す説明図である。
3, 4, and 5, the first X-ray tube 1 a, the
このX線透視装置は、予め設定された三つのポジションにおいて、被検者57を互いに異なる二方向から透視する構成を有する。図3は、第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bが、第1のポジションにおいて、被検者57を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図4は、第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bが、第2のポジションにおいて、被検者57を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図5は、第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bが、第3のポジションにおいて、被検者57を互いに異なる二方向から透視する状態を示している。
This X-ray fluoroscopic apparatus has a configuration in which a subject 57 is seen through from two different directions at three preset positions. FIG. 3 shows a state in which the first X-ray tube 1a, the
このように、このX線透視装置は、三つのポジションにおいて被検者57を互いに異なる二方向から透視する構成であることから、図2に示すように、放射線治療装置におけるヘッド55が、被検者57に対して様々な角度から放射線を照射する場合においても、ヘッド55の移動に支障を来すことなくX線透視を実行することが可能となる。そして、このような三つのポジションにおいては、第1X線管1aと第2X線管1b、また、第1X線検出器2aおよび第2X線検出器2bは、予め設定された第1透視位置または第2透視位置のいずれかの一方の位置に配置されることになる。
As described above, the X-ray fluoroscopic apparatus has a configuration in which the subject 57 is seen through from two different directions at three positions, and therefore, as shown in FIG. Even when the
なお、図3に示す第1のポジションにおいては、第1X線管1aは第1透視位置に、第2X線管1bは第1透視位置に、第1X線検出器2aは第1透視位置に、第2X線検出器2bは第1透視位置に、各々、配置される。図4に示す第2のポジションにおいては、第1X線管1aは第2透視位置に、第2X線管1bは第1透視位置に、第1X線検出器2aは第2透視位置に、第2X線検出器2bは第1透視位置に、各々、配置される。図5に示す第3のポジションにおいては、第1X線管1aは第2透視位置に、第2X線管1bは第2透視位置に、第1X線検出器2aは第2透視位置に、第2X線検出器2bは第2透視位置に、各々、配置される。
In the first position shown in FIG. 3, the first X-ray tube 1a is at the first fluoroscopic position, the
X線管用第1台座3aおよびX線管用第2台座3bが、X線管用の第1、第2レール21、22により構成される移動経路20に沿って移動することにより、第1X線管1aおよび第2X線管1bが、各々、第1透視位置および第2透視位置に配置される。また、X線検出器用第1台座4aおよびX線検出器用第2台座4bが、X線検出器用の第1、第2レール11、12により構成される移動経路10に沿って移動することにより、第1X線検出器2aおよび第2X線検出器2bが、各々、第1透視位置および第2透視位置に配置される。
The first X-ray tube 1a is moved by the X-ray tube
図6は、この発明に係るX線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing the main control system of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention.
このX線透視装置は、装置全体を制御する制御部61を有する。この制御部61は、後述するように、一定時間毎に撮影される被検者57の画像に対して、複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、一定時間毎に撮影される被検者57の画像におけるマーカの位置をリアルタイムで特定するテンプレートマッチング部62を備える。この制御部61は、透視画像を表示するための液晶表示パネル等からなる表示部65と接続されている。また、この制御部61は、記憶部63とも接続されている。この記憶部63は、複数のテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶部64を含む。
The X-ray fluoroscopic apparatus has a
制御部61は、上述した第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bと接続されている。また、この制御部61は、上述したX線管用第1台座3a、X線管用第2台座3b、X線検出器用第1台座4aおよびX線検出器用第2台座4bを駆動するための図示しない駆動部と接続されている。さらに、この制御部61は、図1に示す放射線治療装置とも接続されている。
The
次に、この発明の特徴部分であるテンプレートマッチング動作について説明する。 図7は、この発明のX線透視装置による第1実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカMとして非球形のものを使用している。 Next, a template matching operation that is a characteristic part of the present invention will be described. FIG. 7 is an explanatory view showing a template matching operation according to the first embodiment by the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention. In this embodiment, a non-spherical marker M is used as the marker M.
テンプレートマッチングを行うためには、最初に、マーカMに対応するテンプレートを作成する。この場合においては、図3、図4、図5に示すいずれかのポジションに第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bを配置して、被検者57の画像を連続して撮影することにより、マーカMを含む画像80a、80b、80c・・・80nを撮影する。このときには、被検者57における1呼吸分以上の期間、例えば、30fps(Frames Per Second)程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカMを含む画像80a、80b、80c・・・80nを得る。そして、これらのマーカMを含む画像80a、80b、80c・・・80nから、マーカM部分を抽出して、テンプレート画像81a、81b、81c・・・81nを得る。このときには、被検者57の呼吸に伴って、マーカMが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカMの画像は、図7に示すように、順次、変形することになる。
In order to perform template matching, first, a template corresponding to the marker M is created. In this case, the first X-ray tube 1a, the
なお、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間でマーカMの画像の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカMを含む画像80a、80b、80c・・・80nを取得し、数フレームおきのマーカMを含む画像80a、80b、80c・・・80nから、テンプレート画像81a、81b、81c・・・81nを作成すればよい。このテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nは、図6に示すテンプレート画像記憶部64に記憶される。
When the image is taken at the above-described frame rate and the degree of deformation of the image of the marker M is small between adjacent frames, the
以上の準備が完了すれば、被検者57に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るX線透視装置によりマーカMの位置を検出し、このマーカMの位置に基づいて、被検者57の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。 When the above preparation is completed, treatment for the subject 57 is started. At this time, the position of the marker M is detected by the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, and the position of the radiation irradiated to the affected part of the subject 57 is adjusted based on the position of the marker M.
このときには、30fps程度のフレームレートでマーカMを含む領域に対して透視を行う。そして、図6に示すテンプレートマッチング部62により、一定時間毎に撮影される画像82におけるマーカMが含まれる領域83対して、テンプレート画像記憶部64に記憶された複数のテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像82におけるマーカMが含まれる領域83対して、複数のテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nの全てを順次マッチングさせる。
At this time, the region including the marker M is seen through at a frame rate of about 30 fps. Then, a plurality of
そして、複数のテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
Then, when any of the plurality of
このように、この発明の第1実施形態に係るX線透視装置によれば、マーカMの移動中に撮影された複数のテンプレート画像81a、81b、81c・・・81nを利用してパターンマッチングを実行することから、非球形のマーカMを使用することにより被検者57の体動に伴って透視されたマーカMの形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカMを適確に認識することが可能となる。このため、マーカMの位置を正確に特定することが可能となる。
As described above, according to the X-ray fluoroscopic apparatus according to the first embodiment of the present invention, pattern matching is performed using the plurality of
このとき、被検者57における1呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を使用することから、被検者57の呼吸に伴うマーカMの移動を正確に特定することが可能となる。そして、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合に、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、マーカMの位置を特定することから、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカMの位置をより正確に特定することが可能となる。 At this time, since the template image corresponding to the period of one breath or more in the subject 57 is used, the movement of the marker M accompanying the breathing of the subject 57 can be accurately specified. Then, when some template images exceed the threshold, the template image having the highest matching degree among them is used to identify the position of the marker M, so that template matching is executed more accurately. And the position of the marker M can be specified more accurately.
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図8は、この発明のX線透視装置による第2実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカMとして球形のものを使用している。ただし、第1実施形態と同様、非球形のマーカMを使用してもよい。 Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a template matching operation according to the second embodiment by the X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention. In this embodiment, a spherical marker is used as the marker M. However, as in the first embodiment, a non-spherical marker M may be used.
この第2実施形態においては、マーカMに対応するテンプレートを作成するときに、マーカMと、被検者57における体内構造物である骨部Bとを同時に撮影する。この場合においても、上述した第1実施形態と同様、図3、図4、図5に示すいずれかのポジションに第1X線管1a、第2X線管1b、第1X線検出器2a、第2X線検出器2bを配置して、被検者57の画像を連続して撮影することにより、マーカMを含む画像90a、90b、90c・・・90nを撮影する。このときにも、被検者57における1呼吸分以上の期間、例えば、30fps程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカMと骨部Bとを含む画像90a、90b、90c・・・90nを得る。そして、これらのマーカMと骨部Bとを含む画像90a、90b、90c・・・90nから、マーカM部分を抽出して、テンプレート画像91a、91b、91c・・・91nを得る。このときには、被検者57の呼吸に伴って、マーカMが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカMの画像においては、図8に示すように、骨部Bの占める領域が、順次、異なる状態となる。
In the second embodiment, when a template corresponding to the marker M is created, the marker M and the bone part B, which is an internal structure in the subject 57, are simultaneously photographed. Also in this case, as in the first embodiment described above, the first X-ray tube 1a, the
なお、この第2実施形態においても、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間で骨部Bの占める領域の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカMを含む画像90a、90b、90c・・・90nを取得し、数フレームおきのマーカMを含む画像90a、90b、90c・・・90nから、テンプレート画像91a、91b、91c・・・91nを作成すればよい。このテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nは、図6に示すテンプレート画像記憶部64に記憶される。
Even in the second embodiment, when shooting is performed at the above-described frame rate, the marker M is included every several frames if the degree of deformation of the region occupied by the bone B is small between adjacent frames. The
以上の準備が完了すれば、被検者57に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るX線透視装置によりマーカMの位置を検出し、このマーカMの位置に基づいて、被検者57の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。 When the above preparation is completed, treatment for the subject 57 is started. At this time, the position of the marker M is detected by the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, and the position of the radiation irradiated to the affected part of the subject 57 is adjusted based on the position of the marker M.
このときには、30fps程度のフレームレートでマーカMを含む領域に対して透視を行う。そして、図6に示すテンプレートマッチング部62により、一定時間毎に撮影される画像92におけるマーカMが含まれる領域93対して、テンプレート画像記憶部64に記憶された複数のテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像92におけるマーカMが含まれる領域93に対して、複数のテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nの全てを順次マッチングさせる。
At this time, the region including the marker M is seen through at a frame rate of about 30 fps. Then, a plurality of
そして、複数のテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
Then, when any of the plurality of
このように、この発明の第2実施形態に係るX線透視装置によれば、マーカMの移動中に骨部Bとともに撮影された複数のテンプレート画像91a、91b、91c・・・91nを利用してパターンマッチングを実行することから、被検者57の体動に伴ってテンプレート画像中に占める骨部Bの割合が変化して、透視されたマーカMを含む領域のコントラストが形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカMを適確に認識することが可能となる。このため、マーカMの位置を正確に特定することが可能となる。
As described above, according to the X-ray fluoroscopic apparatus according to the second embodiment of the present invention, a plurality of
なお、この第2実施形態においては、骨部BをマーカMとともに撮影する場合について説明したが、骨部Bのかわりに、横隔膜等の他の体内構造物をマーカMとともに撮影してもよい。 In the second embodiment, the case where the bone part B is imaged together with the marker M has been described. However, instead of the bone part B, other internal structures such as the diaphragm may be imaged together with the marker M.
1a 第1X線管
1b 第2X線管
2a 第1X線検出器
2b 第2X線検出器
3a X線管用第1台座
3b X線管用第2台座
4a X線検出器用第1台座
4b X線検出器用第2台座
10 移動経路
11 第1レール
12 第2レール
20 移動経路
21 第1レール
22 第2レール
53 ガントリー
54 ヘッド支持部
55 ヘッド
56 撮影台
57 被検者
61 制御部
62 テンプレートマッチング部
63 記憶部
64 テンプレート画像記憶部
65 表示部
80 画像
81 テンプレート画像
82 画像
83 領域
90 画像
91 テンプレート画像
92 画像
93 領域
B 骨部
M マーカ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a
Claims (6)
前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、
一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、
を備え、
前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するX線透視装置。 An X-ray tube, and an X-ray detector that detects X-rays emitted from the X-ray tube and passed through the subject, and by taking an image including a marker placed in the body of the subject An X-ray fluoroscopy device that identifies the position of the marker,
A template image storage unit for storing a plurality of images including the markers as template images;
The position of the marker in the image photographed every fixed time by performing template matching for sequentially matching a plurality of template images stored in the template image storage unit with respect to the image photographed every fixed time A template matching section for identifying
With
The template matching unit, when performing template matching for sequentially matching a plurality of template images stored in the template image storage unit with respect to images taken at regular intervals, the template image having the highest matching degree is selected. An X-ray fluoroscopy device that uses and identifies the position of the marker in an image captured at regular intervals.
前記テンプレートマッチング部は、記憶されている全テンプレート画像に対して順次テンプレートマッチングを行い、その中で最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するX線透視装置。 The X-ray fluoroscopy device according to claim 1,
The template matching unit sequentially performs template matching on all stored template images, and uses the template image having the highest matching degree among them, and uses the template image of the marker in the images taken at regular intervals. X-ray fluoroscopy device that identifies the position.
前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成されるX線透視装置。 The X-ray fluoroscopy device according to claim 1 or 2,
The marker has an aspherical shape, and the plurality of template images are created based on images taken while moving the marker.
前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成されるX線透視装置。 In the X-ray fluoroscopy device in any one of Claims 1-3,
The plurality of template images are X-ray fluoroscopic apparatuses created based on images obtained by photographing the marker together with the internal structure of the subject while moving the marker.
前記体内構造物は骨部であるX線透視装置。 The X-ray fluoroscope according to claim 4,
The X-ray fluoroscopic apparatus, wherein the internal structure is a bone.
前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における1呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶するX線透視装置。 In the X-ray fluoroscope according to any one of claims 1 to 5,
The template image storage unit is an X-ray fluoroscopy device that stores a template image corresponding to a period of one breath or more in the subject.
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