JP4159227B2 - Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device - Google Patents

Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device Download PDF

Info

Publication number
JP4159227B2
JP4159227B2 JP2000078374A JP2000078374A JP4159227B2 JP 4159227 B2 JP4159227 B2 JP 4159227B2 JP 2000078374 A JP2000078374 A JP 2000078374A JP 2000078374 A JP2000078374 A JP 2000078374A JP 4159227 B2 JP4159227 B2 JP 4159227B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
patient
positioning
optical flow
measuring
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000078374A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001259060A (en
Inventor
直昭 谷崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000078374A priority Critical patent/JP4159227B2/en
Publication of JP2001259060A publication Critical patent/JP2001259060A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4159227B2 publication Critical patent/JP4159227B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • A61N5/10X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、患者位置ずれ計測装置、及び、これを用いた患者位置決め装置、並びに放射線治療装置に係り、特に、外部照射による放射線治療の患者位置決めに用いるのに好適な、患者位置の目標位置からのずれ量を計測するための患者位置ずれ計測装置、及び、これを用いた患者位置決め装置、並びに放射線治療装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、外部照射による放射線治療、特に、線量局在性に優れた放射線治療を行う際には、放射線を照射ターゲットである病巣に正確に照射するために、正確に患者を位置決めする必要がある。
【0003】
図1に、放射線治療で一般的に行われている患者位置決めの様子を示す。
【0004】
患者位置決めに際しては、図2に示す如く、まずステップ100で、放射線の照射門数、方向、強度等の照射計画(治療計画と称する)を決定するために、X線CT撮影装置12で、患者10のX線CT画像を撮影する。
【0005】
次いでステップ110に進み、治療計画装置30で、前記X線CT画像を用いて、照射する患部の位置や大きさを把握し、照射方向や厚さ等の条件(いわゆる照射パラメータ)を決定する治療計画を行う。具体的には、撮影したX線CT画像を用い、患者の体輪郭や腫瘍領域の設定、更に放射線を照射してはいけない重要臓器の入力設定を行い、これらの3次元モデルを作成する。この3次元モデル及び画像を用いて治療計画を行い、照射方向や、照射線量を、計算機シミュレーションにより決定する。照射の際、計画に使用したX線CTと治療台上の患者の位置や姿勢がずれていると、正確な照射ができないため、照射治療の際の患者位置決めは、治療の成否を決める非常に重要な作業となる。
【0006】
治療計画終了後、ステップ120で、患者位置決めのための疑似X線画像を計算機シミュレーションにより作成する。該疑似X線画像は、例えば患者上方及び側方からの2方向を作成し、記録装置に記録保存する。
【0007】
ここまでが、照射治療のための事前準備となる。
【0008】
次いで、患者位置決めのための作業を行う。これには、事前位置決め段階130と、照射時位置決め段階140の2つの作業があり、事前位置決め130は、照射治療前に1回だけ行う。放射線の外部照射治療の場合、通常20〜30回の分割照射が行われるが、照射時位置決め140は、照射毎に毎回行われる。従って、この位置決め作業を簡略化できれば、技師と患者の双方の負担を減らすことができる。
【0009】
前記事前位置決め段階130では、例えば患者の体表(又は患者固定具表面)へのマーキングと、照射時位置決めのためのX線画像撮影を行う。
【0010】
具体的には、図1に示すように、ステップ132で、治療用の回転ガントリ14内の治療台16上における患者10の位置を大まかに推定し、これに合わせて治療台16を目視による手動操作で移動する(荒位置決めと称する)。
【0011】
次いでステップ134に進み、患者10の例えば上方と側方と2方向から、例えばX線発生装置22A、22B及びX線撮像装置24A、24Bをそれぞれ含むX線透過撮影装置20A、20Bを用いてX線透過撮影を行い、ステップ120で作成した疑似X線画像と一致するように、治療台16を動かす。治療台16を動かしたら、再度X線画像を撮影し、結果を確認する。必要に応じ、この作業が繰り返される(詳細位置決めと称する)。
【0012】
両者が一致したら、ステップ136に進み、2つのX線透過画像を記録装置に記録保存する。
【0013】
次いでステップ138で、例えば照射装置系に固定された投光器により、患者体表に投影されたマーカーを、例えばインキ等で体表や固定具に転写する。
【0014】
最後に、実際の照射治療の度に、照射時位置決め140を行う。具体的には、ステップ142で、体表のマーカーと照射装置系に固定された投光器による投影マーカーを一致させるよう、目視による手動操作で治療台16を動かす(荒位置決めと称する)。
【0015】
次いでステップ144で、X線透過撮影を行い、ステップ136で保存した位置決め用X線透過画像と一致するように、治療台16を動かす。治療台16を動かしたら、再度X線透過画像を撮影し、結果を確認する。必要に応じて、この作業が繰り返される(詳細位置決めと称する)。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
放射線は、前記治療計画で決定された照射パラメータに基づいて照射されるが、X線CT撮影装置12と治療装置(回転ガントリ14)は異なる装置であるため、治療台16上の患者10の座標系と、治療計画時に用いたX線CT画像の座標系との間には、若干のずれが生じることになる。従って、治療計画どおりに正確に患部に照射するためには、この座標系のずれを補正する必要がある。ずれ量を正確に測定できれば、例えば6自由度の治療台16により、患者位置の補正が可能である。
【0017】
前記ステップ134及び144の詳細位置決めでは、X線透過画像を用いて患者位置の計測を行っている。X線透過画像では、骨等の密度の高い物質は比較的視認し易いが、筋肉やその他の軟部組織は判別が難しい。従って、通常は近傍にある骨等の特徴ある形状をランドマークとして位置決めを行うが、胸部や腹部のような体幹部では、コントラストが低く、正確な位置決めが困難であるという問題点を有していた。
【0018】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、判別が難しい軟部組織中の照射ターゲットの位置を直接計測することにより、位置決め精度を向上させることを第1の課題とする。
【0019】
本発明は、又、放射線の照射精度を向上させて、病院側スタッフ及び患者の負担を軽減することを第2の課題とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、患者位置の目標位置からのずれ量を計測するための患者位置ずれ計測装置において、予め計算した患者位置ずれ量の予想範囲内における、画像上の画素の動きをベクトルで表したオプティカルフローを全て保存する保存手段と、実際のオプティカルフローを計測する計測手段と、前記保存手段に保存された保存オプティカルフローと実際に計測された計測オプティカルフローを比較して、患者の位置ずれ量を求めるマッチング手段と、を備えることにより、前記第1の課題を解決したものである。
【0023】
又、予め計算した各オプティカルフローで合成ベクトルのノルムを計算し、該ノルムが最大となる基準ノルムを求める手段を備え、該基準ノルム近傍で前記実際のオプティカルフローを計測するようにして、照射ターゲットの検出を容易としたものである。
【0025】
本発明は、又、患者位置決め装置において、前記の患者位置ずれ計測装置と、該患者位置ずれ計測装置により求められた位置ずれ量に応じて、患者の位置決めを行う患者位置決め制御装置とを備えることにより、同じく前記第1の課題を解決したものである。
【0026】
本発明は、又、放射線治療装置において、前記の患者位置決め装置と、該患者位置決め装置により位置決めされた患者に放射線を照射する放射線照射装置とを備えることにより、前記第2の課題を解決したものである。
【0027】
前記オプティカルフローとは、画像上の画素の流れ(動き)をベクトルで表わしたものを言い、通常は動画像のフレーム間での各画素の動きをベクトルで求めることで、移動方向を検出するのに用いられている。その特徴は、瞬間瞬間の微小変化を扱い、変化が連続的であれば、各画素の動きが流れるように変化するところであると判断する。移動ベクトルを検出できれば、移動物体の把握や追跡や可能であり、交通量調査や人間のジェスチャの認識等に用いることが検討されている。
【0028】
本発明では、このオプティカルフローを利用して、照射ターゲットの3次元位置決めを行う。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0030】
本発明に係る放射線治療装置の実施形態は、図3に示す如く、図1に示したX線CT撮影装置12で撮影された、放射線治療に必要なX線CT画像を保存する画像データベース(DB)32と、該画像DB32からX線CT画像を取出し、照射ターゲットの3次元位置・形状入力や、線量分布シミュレーションを行って、放射線治療の照射パラメータを決定する、従来と同様の治療計画装置30と、該治療計画装置30で設定された照射ターゲット付近のオプティカルフロー情報、及び、患者10の回りに回動可能な照射ノズル18から放射線を照射して治療を行うための回転ガントリ14の回転情報を計算し、後出3次元(3D)位置決め制御装置36に送信する、本発明に係る3次元(3D)位置決め計画装置34と、まず、該3D位置決め計画装置34で計算されたガントリ回転情報に基づきX線透過撮影を行って、その画像を収集し、次に、この画像からオプティカルフローを計算して、照射ターゲット付近のオプティカルフロー情報とのずれを計算し、これを治療台16の回転・移動情報に変換する、本発明に係る3次元(3D)位置決め制御装置36とを含んで構成されており、これらが、治療システムのネットワークに接続されている。
【0031】
前記3D位置決め計画装置34では、図4に示す如く、まずステップ200で、治療直前の患者位置決めで行われているX線透過撮影の画像を、1回転分(ガントリ角度0〜360°)、設定された各回転角度ステップ(例えば2°)でシミュレーションして、図5に示す如く、多ガントリ方向からのX線透過シミュレーション画像XI(n)、XI(n+1)・・・を作成する。ステップ角度は任意に設定できるが、例えば2°に設定すると、180枚のX線透過シミュレーション画像が作成される。
【0032】
次いで、ステップ210で、前記治療計画装置30で設定された照射ターゲット付近のオプティカルフローを、各シミュレーション画像間で計算する。具体的には、図6に示す如く、2つの隣接するX線透過シミュレーション画像X(n)、X(n+1)において、同じ場所に設定した、ある微小領域内の等輝度画素は、同じ物が移動したと仮定して、2つの画素間の移動ベクトルを算出することにより、オプティカルフローを計算して、図6の右側に示すようなオプティカルフロー画像Oを得る。画像中の矢印が、X(n)とX(n+1)との間での移動量と方向を示す。筋肉やその他の、コントラストが低い、軟部組織であっても、動きの判別は可能である。
【0033】
次いでステップ220に進み、図7に示す如く、それぞれのオプティカルフロー画像で、画像中心付近のオプティカルフローベクトルof(i)及びそのノルム(絶対値)を計算し、その中から最大のノルム値を検索して、基準ノルムXN(n)とする。又、このときのオプティカルフローを基準オプティカルフローとし、この基準オプティカルフローを計算した回転角度情報と合わせて、計3つの情報を保存する。基準ノルム近傍では、オプティカルフローベクトルが大きく、照射ターゲット付近での画像の見え方に大きな変化があると考えられるため、この回転角度情報を用いて、X線透過撮影を行えば、照射ターゲットを検出し易くなる。
【0034】
前記3D位置決め計画装置34は、次いで、図8のステップ230に進み、この回転角度近傍で患者セットアップ誤差(例えば±30%)の範囲で、X線CT画像を回転・移動させて、ステップ240で、図9に示す如く、ベッド角度やチルト角度も入れて基準角度周辺微小領域のX線透過シミュレーション画像を再作成し、回転・移動量(n)と、そのときのオプティカルフロー(n)(ステップ250)、合成ベクトルのノルム(n)(ステップ260)を計算して、テーブルに保存する。この保存情報は、前記3D位置決め制御装置36に転送される。
【0035】
前記3D位置決め制御装置36は、図10に示す如く、ステップ310で前記3D位置決め計画装置34から出力された回転角度情報と回転角度ステップ情報を用いて、回転ガントリ及びX線透過撮影装置を制御し、X線透過撮影を行い、ステップ320で、計測されたオプティカルフローを計測オプティカルフローとして計算し、保存する。更に、ステップ330で、合成ベクトルのノルムも計算し、計測ノルムとして保存する。
【0036】
次いで図11のステップ340に進み、この計測オプティカルフローOfm(i)と、テーブルとして保存したオプティカルフローOfm(i)とのパターンマッチングを、図12に示す如く、例えば対応する画素毎のベクトルの内積の総和PMをとることによって行い、マッチングの値が最小(PMは最大)になった回転・移動量を、回転・移動のずれ量として出力する。
【0037】
本実施形態においては、照射ターゲット近傍での画像の見え方に大きな変化があると考えられる基準ノルム近傍での回転角度情報を用いて、X線透過撮影を行っているので、照射ターゲットを容易に精度良く検出できる。なお、基準ノルム近傍でなくても十分な精度が得られる時には、他の回転角度で位置ずれを検出することも可能である。
【0038】
更に、高速計算が可能になれば、リアルタイムでのシミュレーションも可能である。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、骨等の密度の高い物質を代わりに用いるのではなく、照射ターゲットそのものを計測するので、位置決めの精度が向上する。従って、放射線の照射精度が向上して、病院側スタッフと患者双方の負担を軽減させることができる。
【0040】
又、実際のX線透過撮影は、1回で済み、患者の被爆量が低減される。
【0041】
特に、全自動で位置決めを行うようにした場合には、オペレータ毎のばらつきを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】放射線治療で一般的に行われている患者位置決めの様子を示す線図
【図2】前記患者位置決め作業の手順を示す流れ図
【図3】本発明が採用された放射線治療装置の全体構成を示すブロック図
【図4】前記実施形態で用いられている3次元位置決め計画装置の動作の前半を示す流れ図
【図5】前記3次元位置決め計画装置において、多ガントリ角度方向からシミュレーション画像を作成している様子を示す斜視図
【図6】同じくオプティカルフローを計算している様子を示す線図
【図7】同じくオプティカルフローの特徴量を計算している様子を示す線図
【図8】前記3D位置決め計画装置の動作の後半を示す流れ図
【図9】前記3D位置決め計画装置において、基準角度周辺微小領域でのシミュレーション画像を作成している様子を示す斜視図
【図10】前記実施形態で用いられている3D位置決め制御装置の動作の前半を示す流れ図
【図11】同じく後半を示す流れ図
【図12】前記3D位置決め制御装置において、オプティカルフローのパターンマッチングを行っている様子を示す線図
【符号の説明】
10…患者
12…X線CT撮影装置
14…回転ガントリ
16…治療台(患者ベッド)
20A、20B…X線透過撮影装置
22A、22B…X線発生装置
24A、24B…X線撮像装置
30…治療計画装置
32…画像データベース(DB)
34…3次元(3D)位置決め計画装置
36…3次元(3D)位置決め制御装置
O…オプティカルフロー画像
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, patient position displacement meter HakaSo location and patient Positioning equipment using the same, and relates to a radiotherapy apparatus, in particular, suitable for use in patient positioning of radiotherapy by external irradiation, the patient patients positional displacement meter HakaSo location for measuring the amount of deviation from the target position of the position, and the patient positioning equipment using the same, and to a radiation therapy device.
[0002]
[Prior art]
In general, when performing radiotherapy by external irradiation, particularly radiotherapy with excellent dose localization, it is necessary to accurately position a patient in order to accurately irradiate a lesion that is an irradiation target.
[0003]
FIG. 1 shows a state of patient positioning generally performed in radiation therapy.
[0004]
When positioning a patient, as shown in FIG. 2, first, in step 100, in order to determine an irradiation plan (referred to as a treatment plan) such as the number, direction, and intensity of radiation irradiation, Ten X-ray CT images are taken.
[0005]
Next, in step 110, the treatment planning apparatus 30 uses the X-ray CT image to grasp the position and size of the affected area to be irradiated, and determines conditions (so-called irradiation parameters) such as the irradiation direction and thickness. Make a plan. Specifically, using the acquired X-ray CT image, the setting of the patient's body contour and tumor region, and the input setting of important organs that should not be irradiated with radiation are performed, and these three-dimensional models are created. A treatment plan is performed using this three-dimensional model and image, and the irradiation direction and irradiation dose are determined by computer simulation. When X-ray CT used for planning and the position and posture of the patient on the treatment table are misaligned, accurate irradiation cannot be performed. Therefore, patient positioning during irradiation treatment determines the success or failure of treatment. This is an important task.
[0006]
After the treatment plan is completed, in step 120, a pseudo X-ray image for patient positioning is created by computer simulation. The pseudo X-ray image is created, for example, in two directions from above and from the side of the patient, and is recorded and stored in a recording device.
[0007]
The steps up to here are preparations for irradiation treatment.
[0008]
Next, an operation for patient positioning is performed. This includes two operations, a pre-positioning stage 130 and an on-irradiation positioning stage 140. The pre-positioning 130 is performed only once before irradiation treatment. In the case of external irradiation treatment of radiation, 20 to 30 divided irradiations are usually performed, but the irradiation positioning 140 is performed every time irradiation is performed. Therefore, if this positioning operation can be simplified, the burden on both the technician and the patient can be reduced.
[0009]
In the pre-positioning step 130, for example, marking on the patient's body surface (or the surface of the patient fixture) and X-ray imaging for positioning during irradiation are performed.
[0010]
Specifically, as shown in FIG. 1, in step 132, the position of the patient 10 on the treatment table 16 in the rotating gantry 14 for treatment is roughly estimated, and the treatment table 16 is manually visually adjusted accordingly. Move by operation (referred to as rough positioning).
[0011]
Next, the routine proceeds to step 134 where X-ray transmission imaging apparatuses 20A and 20B including X-ray generation apparatuses 22A and 22B and X-ray imaging apparatuses 24A and 24B, respectively, are used from two directions of the patient 10, for example, from above and from the side. Radiographic imaging is performed, and the treatment table 16 is moved so as to coincide with the pseudo X-ray image created in step 120. After moving the treatment table 16, an X-ray image is taken again and the result is confirmed. This operation is repeated as necessary (referred to as detailed positioning).
[0012]
If they match, the process proceeds to step 136, and two X-ray transmission images are recorded and stored in the recording apparatus.
[0013]
Next, in step 138, the marker projected onto the patient's body surface is transferred to the body surface or fixture using, for example, ink, by a projector fixed to the irradiation apparatus system, for example.
[0014]
Finally, positioning 140 at the time of irradiation is performed for each actual irradiation treatment. Specifically, in step 142, the treatment table 16 is moved by visual manual operation so as to match the marker on the body surface with the projection marker by the projector fixed to the irradiation apparatus system (referred to as rough positioning).
[0015]
Next, in step 144, X-ray transmission imaging is performed, and the treatment table 16 is moved so as to coincide with the positioning X-ray transmission image stored in step 136. When the treatment table 16 is moved, an X-ray transmission image is taken again and the result is confirmed. This operation is repeated as necessary (referred to as detailed positioning).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Although radiation is irradiated based on the irradiation parameters determined in the treatment plan, since the X-ray CT imaging apparatus 12 and the treatment apparatus (rotating gantry 14) are different apparatuses, the coordinates of the patient 10 on the treatment table 16 are used. There will be a slight shift between the system and the coordinate system of the X-ray CT image used during treatment planning. Therefore, in order to irradiate the affected area accurately according to the treatment plan, it is necessary to correct the deviation of the coordinate system. If the amount of deviation can be measured accurately, the patient position can be corrected by the treatment table 16 having six degrees of freedom, for example.
[0017]
In the detailed positioning in steps 134 and 144, the patient position is measured using an X-ray transmission image. In an X-ray transmission image, a substance with high density such as bone is relatively easy to visually recognize, but it is difficult to distinguish muscles and other soft tissues. Accordingly, positioning is usually performed using landmarks such as bones nearby as landmarks, but the trunk, such as the chest and abdomen, has a problem that contrast is low and accurate positioning is difficult. It was.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and a first problem is to improve positioning accuracy by directly measuring the position of an irradiation target in a soft tissue that is difficult to discriminate.
[0019]
The second object of the present invention is to improve the radiation accuracy and reduce the burden on the hospital staff and patient.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a patient position deviation measuring apparatus for measuring a deviation amount of a patient position from a target position , and an optical representation of the motion of pixels on an image within a predicted range of a patient position deviation amount calculated in advance as a vector. The storage means for storing all the flows, the measuring means for measuring the actual optical flow, the stored optical flow stored in the storing means and the actually measured optical flow are compared, and the amount of positional deviation of the patient is calculated. The first problem is solved by providing a matching means to be obtained.
[0023]
The irradiation target is also provided with means for calculating a norm of a composite vector with each optical flow calculated in advance, and obtaining a reference norm that maximizes the norm, and measuring the actual optical flow in the vicinity of the reference norm. Is easy to detect.
[0025]
In the patient positioning apparatus, the present invention further includes the above-described patient misalignment measuring apparatus and a patient positioning control apparatus that positions the patient according to the misalignment amount obtained by the patient misalignment measuring apparatus. Thus, the first problem is solved.
[0026]
The present invention also solves the second problem by providing the patient positioning device and a radiation irradiation device for irradiating the patient positioned by the patient positioning device in a radiation therapy apparatus. It is.
[0027]
The optical flow is a vector representing the flow (motion) of pixels on an image. Usually, the movement direction is detected by obtaining the motion of each pixel between frames of a moving image as a vector. It is used for. The feature is that a minute change at the moment is handled, and if the change is continuous, it is determined that the movement of each pixel changes. If the movement vector can be detected, it is possible to grasp and track the moving object, and it has been studied to use it for traffic volume surveys and human gesture recognition.
[0028]
In the present invention, the irradiation target is three-dimensionally positioned using this optical flow.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
As shown in FIG. 3, an embodiment of the radiotherapy apparatus according to the present invention is an image database (DB) for storing X-ray CT images necessary for radiotherapy, which are imaged by the X-ray CT imaging apparatus 12 shown in FIG. ) 32, and an X-ray CT image is taken out from the image DB 32, the irradiation target for radiation treatment is determined by inputting a three-dimensional position / shape of the irradiation target and performing a dose distribution simulation, and the same treatment planning apparatus 30 as in the prior art. And optical flow information in the vicinity of the irradiation target set by the treatment planning apparatus 30 and rotation information of the rotating gantry 14 for performing treatment by irradiating radiation from an irradiation nozzle 18 that can rotate around the patient 10. Is calculated and transmitted to the later-described three-dimensional (3D) positioning control device 36. First, the three-dimensional (3D) positioning planning device 34 according to the present invention, and the 3D position X-ray transmission imaging is performed based on the gantry rotation information calculated by the planner 34, and the image is collected. Next, the optical flow is calculated from this image, and the deviation from the optical flow information in the vicinity of the irradiation target And a three-dimensional (3D) positioning control device 36 according to the present invention, which converts this into rotation / movement information of the treatment table 16, and these are connected to the network of the treatment system. ing.
[0031]
In the 3D positioning planning apparatus 34, as shown in FIG. 4, first, in step 200, an X-ray transmission image performed at the patient positioning immediately before treatment is set for one rotation (gantry angle 0 to 360 °). The simulation is performed at each rotation angle step (for example, 2 °), and X-ray transmission simulation images XI (n), XI (n + 1),... Although the step angle can be set arbitrarily, for example, when it is set to 2 °, 180 X-ray transmission simulation images are created.
[0032]
Next, in step 210, an optical flow near the irradiation target set by the treatment planning apparatus 30 is calculated between the simulation images. Specifically, as shown in FIG. 6, in the two adjacent X-ray transmission simulation images X (n) and X (n + 1), the same luminance pixels in a certain small area set at the same place are the same. The optical flow is calculated by calculating a movement vector between two pixels on the assumption that the movement has occurred, and an optical flow image O as shown on the right side of FIG. 6 is obtained. Arrows in the image indicate the amount and direction of movement between X (n) and X (n + 1). It is possible to discriminate movement even in muscles and other soft tissues with low contrast.
[0033]
Next, the process proceeds to step 220, and as shown in FIG. 7, the optical flow vector of (i) and its norm (absolute value) near the center of the image are calculated in each optical flow image, and the maximum norm value is searched from among them. The reference norm XN (n) is used. Further, the optical flow at this time is set as a reference optical flow, and a total of three pieces of information are stored together with the calculated rotation angle information. In the vicinity of the reference norm, the optical flow vector is large, and it is thought that there is a large change in the appearance of the image near the irradiation target. Therefore, if the X-ray transmission imaging is performed using this rotation angle information, the irradiation target is detected. It becomes easy to do.
[0034]
Next, the 3D positioning planner 34 proceeds to step 230 in FIG. 8, and rotates and moves the X-ray CT image within the range of the patient setup error (for example, ± 30%) in the vicinity of this rotation angle. 9, the X-ray transmission simulation image of the micro area around the reference angle is recreated with the bed angle and tilt angle included, and the rotation / movement amount (n) and the optical flow (n) at that time (step) 250), the norm (n) (step 260) of the composite vector is calculated and stored in the table. This stored information is transferred to the 3D positioning control device 36.
[0035]
As shown in FIG. 10, the 3D positioning control device 36 controls the rotating gantry and the X-ray transmission imaging device using the rotation angle information and the rotation angle step information output from the 3D positioning planning device 34 in step 310. X-ray transmission imaging is performed, and in step 320, the measured optical flow is calculated and stored as a measured optical flow. Further, in step 330, the norm of the composite vector is also calculated and stored as a measurement norm.
[0036]
Next, the process proceeds to step 340 in FIG. 11, and pattern matching between this measured optical flow Ofm (i) and the optical flow Ofm (i) stored as a table is performed, for example, as shown in FIG. The rotation / movement amount at which the matching value is minimized (PM is the maximum) is output as the rotation / movement displacement amount.
[0037]
In this embodiment, X-ray transmission imaging is performed using rotation angle information in the vicinity of the reference norm, which is considered to have a large change in the appearance of the image in the vicinity of the irradiation target. It can be detected with high accuracy. When sufficient accuracy is obtained even if it is not in the vicinity of the reference norm, it is also possible to detect misalignment at other rotation angles.
[0038]
Furthermore, if high-speed calculation becomes possible, real-time simulation is also possible.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the irradiation target itself is measured instead of using a high-density substance such as bone, the positioning accuracy is improved. Therefore, the radiation irradiation accuracy is improved, and the burden on both the hospital staff and the patient can be reduced.
[0040]
In addition, the actual X-ray transmission imaging may be performed only once, and the amount of exposure of the patient is reduced.
[0041]
In particular, when positioning is performed fully automatically, variations among operators can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a state of patient positioning generally performed in radiotherapy. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of the patient positioning operation. FIG. 3 is an overall view of a radiotherapy apparatus adopting the present invention. FIG. 4 is a flowchart showing the first half of the operation of the three-dimensional positioning planner used in the embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram of creating a simulation image from multiple gantry angle directions in the three-dimensional positioning planner. FIG. 6 is a diagram showing a state in which an optical flow is being calculated. FIG. 7 is a diagram showing a state in which a feature quantity of the optical flow is being calculated. FIG. 9 is a flowchart showing the second half of the operation of the 3D positioning planning apparatus. FIG. 10 is a flowchart showing the first half of the operation of the 3D positioning control device used in the embodiment. FIG. 11 is a flowchart showing the second half. FIG. 12 is an optical flow pattern in the 3D positioning control device. Diagram showing how matching is performed [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Patient 12 ... X-ray CT imaging device 14 ... Rotating gantry 16 ... Treatment table (patient bed)
20A, 20B ... X-ray transmission imaging devices 22A, 22B ... X-ray generators 24A, 24B ... X-ray imaging device 30 ... Treatment planning device 32 ... Image database (DB)
34 ... 3D (3D) positioning planning device 36 ... 3D (3D) positioning control device O ... Optical flow image

Claims (4)

患者位置の目標位置からのずれ量を計測するための患者位置ずれ計測装置において、
予め計算した患者位置ずれ量の予想範囲内における、画像上の画素の動きをベクトルで表したオプティカルフローを全て保存する保存手段と、
実際のオプティカルフローを計測する計測手段と、
前記保存手段に保存された保存オプティカルフローと実際に計測された計測オプティカルフローを比較して、患者の位置ずれ量を求めるマッチング手段と、
を備えたことを特徴とする患者位置ずれ計測装置。
In the patient position deviation measuring device for measuring the amount of deviation of the patient position from the target position,
Storage means for storing all optical flows in which the motion of the pixels on the image is represented by a vector within the expected range of the amount of patient position deviation calculated in advance;
A measuring means for measuring the actual optical flow;
A matching means for comparing a stored optical flow stored in the storage means and a measured optical flow actually measured to determine the amount of positional deviation of the patient;
A patient positional deviation measuring apparatus comprising:
予め計算した各オプティカルフローで合成ベクトルのノルムを計算し、該ノルムが最大となる基準ノルムを求める手段を備え、
該基準ノルム近傍で前記実際のオプティカルフローを計測することを特徴とする請求項に記載の患者位置ずれ計測装置。
Means for calculating a norm of a composite vector in each optical flow calculated in advance, and obtaining a reference norm that maximizes the norm;
Patients positional deviation measuring device according to claim 1, characterized in that measuring the actual optical flow in the reference norm vicinity.
請求項1又は2に記載の患者位置ずれ計測装置と、
該患者位置ずれ計測装置により求められた位置ずれ量に応じて、患者の位置決めを行う患者位置決め制御装置と、
を備えたことを特徴とする患者位置決め装置。
The patient positional deviation measuring device according to claim 1 or 2,
A patient positioning control device for positioning a patient in accordance with the amount of positional deviation obtained by the patient positional deviation measuring device;
A patient positioning device comprising:
請求項に記載の患者位置決め装置と、
該患者位置決め装置により位置決めされた患者に放射線を照射する放射線照射装置と、
を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
A patient positioning device according to claim 3 ;
A radiation irradiation device for irradiating the patient positioned by the patient positioning device with radiation;
A radiotherapy apparatus comprising:
JP2000078374A 2000-03-21 2000-03-21 Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device Expired - Fee Related JP4159227B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000078374A JP4159227B2 (en) 2000-03-21 2000-03-21 Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000078374A JP4159227B2 (en) 2000-03-21 2000-03-21 Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001259060A JP2001259060A (en) 2001-09-25
JP4159227B2 true JP4159227B2 (en) 2008-10-01

Family

ID=18595795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000078374A Expired - Fee Related JP4159227B2 (en) 2000-03-21 2000-03-21 Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4159227B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2003018131A1 (en) * 2001-08-24 2004-12-09 三菱重工業株式会社 Radiotherapy equipment
JP3790481B2 (en) * 2002-01-30 2006-06-28 三菱重工業株式会社 Radiation therapy equipment
EP1480716A4 (en) * 2002-03-06 2006-02-08 Tomotherapy Inc Method for modification of radiotherapy treatment delivery
JP4331923B2 (en) * 2002-07-29 2009-09-16 株式会社日立メディコ 3D X-ray measurement device
MXPA06001581A (en) * 2003-08-12 2006-05-19 Univ Loma Linda Med Patient positioning system for radiation therapy system.
CN1960780B (en) 2003-08-12 2010-11-17 洛马林达大学医学中心 Modular patient support system
ATE408198T1 (en) * 2003-09-29 2008-09-15 Koninkl Philips Electronics Nv METHOD AND DEVICE FOR PLANNING RADIATION THERAPY
JP2006021046A (en) * 2005-07-05 2006-01-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Radiotherapy apparatus
JP4310319B2 (en) 2006-03-10 2009-08-05 三菱重工業株式会社 Radiotherapy apparatus control apparatus and radiation irradiation method
DE102006044139B4 (en) 2006-09-15 2008-10-02 Siemens Ag Radiotherapy system and method for adapting an irradiation field for an irradiation process of a target volume of a patient to be irradiated
US20100266188A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Riverain Medical Group, Llc Chest x-ray registration, subtraction and display
US8471222B2 (en) 2009-11-18 2013-06-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radiotherapy apparatus control method and radiotherapy apparatus control apparatus
JP5642444B2 (en) * 2010-07-15 2014-12-17 三菱重工業株式会社 Radiotherapy apparatus operating method and radiotherapy apparatus control apparatus
EP2962309B1 (en) 2013-02-26 2022-02-16 Accuray, Inc. Electromagnetically actuated multi-leaf collimator
KR102085178B1 (en) 2013-06-26 2020-03-05 삼성전자주식회사 The method and apparatus for providing location related information of a target object on a medical device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001259060A (en) 2001-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bert et al. Clinical experience with a 3D surface patient setup system for alignment of partial-breast irradiation patients
EP2285279B1 (en) Automatic patient positioning system
EP2239010B1 (en) Patient representation in medical machines
US9616249B2 (en) Radiotherapy control apparatus and radiotherapy control program
US7438685B2 (en) Apparatus and method for registration, guidance and targeting of external beam radiation therapy
US8189738B2 (en) Methods and systems for guiding clinical radiotherapy setups
US6898456B2 (en) Method for determining a current lung filling extent and method for assisting radiation therapy during respiratory shifting of the radiation target
EP2175931B1 (en) Systems for compensating for changes in anatomy of radiotherapy patients
CN111870825B (en) Radiation therapy accurate field-by-field positioning method based on virtual intelligent medical platform
US20230044983A1 (en) Sequential monoscopic tracking
JP4159227B2 (en) Patient position deviation measuring device, patient positioning device using the same, and radiotherapy device
JPH0332649A (en) Radiation therapy system
US9486645B2 (en) Radiation therapy device for ocular melanoma
JP6895757B2 (en) Radiation therapy system and patient positioning system
CN110381838A (en) Use disposition target Sport Administration between the gradation of the view without view of volume imagery
JP5298265B2 (en) Patient positioning device
WO2002061680A2 (en) Surface imaging
JP2019072393A (en) Radiation therapy equipment
JP5401240B2 (en) Radiation therapy system
JP4614957B2 (en) Use of magnetic resonance imaging to locate anatomical targets
JP2019514516A (en) Image guidance treatment offer
Straßmann et al. Navigation system for interstitial brachytherapy
JP2017225487A (en) Radiotherapy support system, image generation method, and image generation program
CN107007944A (en) The method for putting position is calibrated by human projection in a kind of radiotherapy operation
Rimmer et al. Practical issues in the implementation of image-guided radiotherapy for the treatment of prostate cancer within a UK department

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080708

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080715

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees