CN108883299A - 移动体跟踪装置以及放射线照射系统 - Google Patents

移动体跟踪装置以及放射线照射系统 Download PDF

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Abstract

移动体跟踪控制装置(41)对拍摄图像(A61、B62)实施谐调处理，使用该谐调处理实施后的拍摄图像(A61、B62)测量标记(29)的位置，根据该标记(29)的位置生成控制放射线的照射的信号。由此，能够提供在移动体跟踪中，即使与跟踪对象类似的结构位于跟踪对象的近旁，也能够不误检测地对跟踪对象进行跟踪的移动体跟踪装置以及放射线照射系统。

Description

移动体跟踪装置以及放射线照射系统
技术领域
本发明涉及一种向肿瘤等患部照射带电粒子、X射线等放射线来进行治疗的放射线照射系统以及适用于这样的放射线照射系统的移动体跟踪装置。
背景技术
作为能够实时且自动地计算在躯干内移动的肿瘤的位置，且不依赖于机构系统的绝对精度地确保实质必要的精度的移动体跟踪照射装置的一例，在专利文献1中记载移动体跟踪照射装置，其具备：拍摄装置，其同时从第一和第二方向拍摄埋入肿瘤近旁的肿瘤标记而获得第一和第二拍摄影像；图像输入识别处理部，其以预定帧率的实时水平，实施使预先登记的肿瘤标记的模板图像作用于数字化的第一和第二拍摄影像的基于浓淡标准化相互相关法的模板匹配，根据第一和第二拍摄变换矩阵计算所述肿瘤标记的第一和第二二维坐标；中央运算处理部，其根据所述计算出的第一和第二二维坐标来计算所述肿瘤标记的三维坐标；照射控制部，其根据所述计算出的肿瘤标记的三维坐标，控制直线加速器的治疗射束的照射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3053389号公报
发明内容
发明要解决的课题
已知向癌等的患者照射带电粒子、X射线等放射线的方法。带电粒子包括质子束、碳离子束等。用于该照射的放射线照射系统在固定于被称为检查床的患者用床上的患者的体内形成与肿瘤等目标的形状对应的剂量分布。
然而，当肿瘤等目标因呼吸等移动时，难以进行准确的照射。因此，近年来实现了仅在目标位于预先决定的范围(闸门(gate)范围)时进行照射的闸门照射。
在上述的专利文献1中记载了根据埋在患部附近的标记的位置实施闸门照射的称为移动体跟踪照射的方法。
在专利文献1所记载的闸门照射中使用的标记，例如是直径2mm左右的金属制的球体等。
在移动体跟踪照射中，根据埋在患部附近的标记、目标自身等跟踪对象的位置实施闸门照射。使用基于交叉的2个方向的X射线的拍摄图像来测量标记等跟踪对象的位置。通过称为模板匹配的方法来检测拍摄于拍摄图像的跟踪对象的位置。
该模板匹配是指将称为模板图像的预先准备的跟踪对象的图像与拍摄图像进行比较，检测在拍摄图像中最接近模板图像的图案的方法。连接拍摄了跟踪对象的X射线测定器上的位置与拍摄用X射线产生装置的2条线最接近的位置被视为跟踪对象所在的位置。在进行该模板匹配时，比较拍摄图像与模板图像，评价标准化相互相关等的类似度作为匹配评分。
在此，在上述的专利文献1所记载的技术中使用的模板匹配中，通过本发明人的探讨明确了如下问题：若在跟踪对象的近旁出现与跟踪对象相似的结构(非跟踪对象)时，即使该非跟踪对象的像素值的范围不同于真正的跟踪对象的像素值的范围的情况下，该非跟踪对象的场所的匹配评分也较高，有可能将不是跟踪对象的物体误检测为跟踪对象。
本发明提供一种移动体跟踪装置以及放射线照射系统，其在移动体跟踪中，即使在与跟踪对象相似的结构位于跟踪对象近旁的情况下，也能够跟踪跟踪对象而不发生误检测。
用于解决课题的手段
本发明包括多个解决上述课题的手段，举其中一例，则为一种移动体跟踪装置，其特征在于，该移动体跟踪装置具备：X射线拍摄装置，其拍摄跟踪对象的拍摄图像；以及移动体跟踪控制装置，其根据由所述X射线拍摄装置拍摄到的拍摄图像，求出所述跟踪对象的位置，其中，所述移动体跟踪控制装置对所述拍摄图像进行谐调处理(gradationprocessing)，使用所述谐调处理后的拍摄图像来求出所述跟踪对象的位置。
发明效果
根据本发明，能够降低跟踪对象的误检测的频度。
附图说明
图1是放射线照射系统的整体结构图。
图2是移动体跟踪装置取得拍摄图像的概念图。
图3是移动体跟踪装置根据拍摄图像计算标记的位置的概念图。
图4A是表示用于比较的一般方法中的标记位置判定方法的概念图。
图4B是表示用于比较的一般方法中的图4A的虚线上的像素值的分布的图。
图5是表示本发明的第1实施例中的设定谐调处理的窗口的方法的概念图。
图6A是表示第1实施例中的标记位置判定方法的概念图。
图6B是表示第1实施例中的图6A的虚线上的像素值的分布的图。
图7是表示第1实施例中的控制台的画面的概念图。
图8A是表示第3实施例中的修正谐调处理的窗口的方法的概念图。
图8B是表示第3实施例中的修正谐调处理的窗口的方法的概念图。
图8C是表示第3实施例中的修正谐调处理的窗口的方法的概念图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的移动体跟踪装置以及放射线照射系统的实施例进行说明。
＜实施例1＞
使用图1至图7，对本发明的移动体跟踪装置以及放射线照射系统的实施例1进行说明。
本发明的移动体跟踪装置能够应用于X射线照射系统、质子束照射系统，例如向目标照射碳等重粒子的重粒子束照射系统等放射线照射系统。在本实施例中，以图1所示那样的作为要照射的放射线而使用质子的质子束照射系统为例进行说明。
在图1中，作为本发明的实施例之一的质子束照射系统具备质子束产生装置10、射束输送系统20、照射喷嘴22、移动体跟踪装置38、检查床27、控制装置40等。其中，放射线照射装置由质子束产生装置10、射束输送系统20、照射喷嘴22构成。
质子束产生装置10具有离子源12、直线加速器13、同步加速器11。同步加速器11具备偏转电磁铁14、四极电磁铁(省略图示)、高频加速装置18、高频出射装置19、出射用偏转器17等。离子源12与直线加速器13连接，直线加速器13与同步加速器11连接。在质子束产生装置10中，由离子源12产生的质子束被直线加速器13前级加速并入射到同步加速器11。通过同步加速器11被进一步加速的质子束出射到射束输送系统20。
射束输送系统20具备多个偏转电磁铁21和四极电磁铁(省略图示)，与同步加速器11和照射喷嘴22连接。此外，射束输送系统20的一部分和照射喷嘴22被设置在筒状的机架25上，能够与机架25一起旋转。从同步加速器11出射的质子束在射束输送系统20内通过的同时，通过四极电磁铁收敛，通过偏转电磁铁21改变方向后入射到照射喷嘴22。
照射喷嘴22具备两对扫描电磁铁、剂量监视器和位置监视器(均省略图示)。两对扫描电磁铁被设置在彼此正交的方向上，能够使质子束发生偏转以便在目标的位置使质子束到达与射束轴垂直的面内的所希望的位置。剂量监视器测量照射的质子束的量。位置监视器能够检测出质子束通过的位置。通过了照射喷嘴22的质子束到达照射对象26内的目标。另外，在治疗癌等的患者的情况下，照射对象26表示患者，目标表示肿瘤等。
将载置照射对象26的床称为检查床27。检查床27根据来自控制装置40的指示，能够向正交的三轴方向移动，并且能够以各个轴为中心进行旋转。通过这些移动和旋转，能够将照射对象26的位置移动至所希望的位置。
控制装置40与质子束产生装置10、射束输送系统20、照射喷嘴22、移动体跟踪控制装置41、检查床27、存储装置42、控制台43等连接，并控制这些设备。
移动体跟踪装置38具备两对X射线拍摄装置和移动体跟踪控制装置41，其中，该两对X射线拍摄装置由拍摄标记29的拍摄图像A61的拍摄用X射线产生装置23A和X射线测定器24A以及拍摄标记29的拍摄图像B62的拍摄用X射线产生装置23B和X射线测定器24B构成。
拍摄用X射线产生装置23A和X射线测定器24A以及拍摄用X射线产生装置23B和X射线测定器24B这两组被设置成各自的X射线的路径交叉。另外，优选两对拍摄用X射线产生装置23A、23B以及X射线测定器24A、24B被设置在相互正交的方向上，但也可以不正交。此外，拍摄用X射线产生装置23A、23B以及X射线测定器24A、24B并不一定必须配置在机架25的内部，也可以配置在天花板、地板等固定的场所。
移动体跟踪控制装置41根据从X射线拍摄装置输入的信号运算标记29的位置，在此基础上，根据标记29的位置判定是否许可质子束的出射，并将质子束的照射许可与否的信号发送给控制装置40。
更具体地，如图2所示，移动体跟踪控制装置41将从拍摄用X射线产生装置23A产生的X射线照射至标记29，通过X射线测定器24A测定通过了标记29的X射线的二维剂量分布来拍摄标记29，并且将从拍摄用X射线产生装置23B产生的X射线照射至标记29，通过X射线测定器24B测定通过了标记29的X射线的二维剂量分布来拍摄标记29。移动体跟踪控制装置41根据取得的两个拍摄图像运算埋在照射对象26内的标记29的三维位置，并根据其结果根据标记29的位置来判定是否许可质子束的出射。例如，移动体跟踪控制装置41判定根据标记29的位置求出的目标的位置是否在预先指定的闸门范围(照射许可范围)内，判断为目标的位置在闸门范围内的情况下，将闸门打开信号发送给控制装置40并许可出射。与此相对，判定为目标的位置未在闸门范围内的情况下，发送闸门关闭信号，不允许出射。
例如，以30Hz的固定间隔实施基于X射线拍摄装置的拍摄图像的取得。取得的拍摄图像中拍摄有埋在体内的标记29，通过与预先准备的标记29的模板图像的模板匹配来确定标记29在照射对象26内的位置。搜索拍摄图像的整个范围时，搜索需要时间，因此仅在以前一个拍摄图像中的标记29的位置为中心而预先决定的大小的范围内搜索标记29的位置。
图3示出了连接通过模板匹配检测出的标记29在X射线测定器24A上的位置和拍摄用X射线产生装置23A的线28A以及连接标记29在X射线测定器24B上的位置和拍摄用X射线产生装置23B的线28B。该两条线理想的是在一点相交，其交点为标记29所在的位置。
然而，实际上，因模板匹配的精度、X射线拍摄装置的设置误差等的影响，通常两条线不相交而是成为扭转关系。在成为该扭转关系的两条线最接近的位置可引出共同的垂线。将该共同的垂线称为共同垂线30。在模板匹配中，将该共同垂线30的中点设为标记29的位置。
在此，至少在一方的拍摄图像上未正确检测出标记29的情况下，共同垂线变长。利用这一点，在共同垂线30的长度超过了预先设定的阈值的情况下，设为无法准确检测出标记29的可能性高，移动体跟踪控制装置41即使在标记29的位置在闸门范围内的情况下也将闸门关闭信号发送至控制装置40，使质子束的照射停止。
本实施例的移动体跟踪控制装置41的特征在于检测该标记29的方法。在模板匹配中，比较预先准备的标记29的模板图像与拍摄图像来计算称为匹配评分的与模板图像的类似度。匹配评分中使用标准化相互相关等的类似度。该匹配评分越高，表示搜索中的拍摄图像与模板图像越一致。
在一般的方法中，从拍摄图像的搜索范围内检测出匹配评分最高的位置作为标记29的位置。
在此，标准化相互相关等的匹配评分，只要像素值的相对分布形状与模板图像类似，即使像素值的绝对值不同，类似度也变高。因此，在搜索区域内存在与标记29相似的结构39的部分时，其位置的匹配评分变高，因此显然有可能将该部位误检测为标记29。
使用图4A以及图4B对一般的方法进行具体说明。图4A表示标记29的附近存在与标记29相似的结构39时的拍摄图像，图4B表示图4A所示的拍摄图像的虚线上的像素值的分布。实际的模板图像为二维图像，但图4A中简单地示出了一维的像素值分布的模板图像。
如图4A以及图4B所示，在模板匹配中，评价了拍摄图像的像素值的分布与模板图像的类似度。但是，使用标准化相互相关这样的结果不受像素值的绝对值的影响的匹配评分的情况下，如图4B所示，与图4A所示那样的标记29相似的结构39的部分的像素值的变化也与模板类似。因此，匹配评分变高。在这样的情况下，有可能将与标记29相似的结构39的部分误检测为标记29。
因此，在本实施例的移动体跟踪控制装置41中，为了防止像素值的绝对值不同的与标记29类似的结构39的误检测，对拍摄图像实施谐调处理后判定标记29的位置。本实施例中的谐调处理是指设定特定的像素值的范围(窗口)，将比窗口上限的像素值大的像素变换为上限的像素值，将比窗口下限的像素值小的像素变换为下限的像素值的图像处理。
操作员设定图5所示那样的谐调处理的窗口。窗口的设定既可以由操作员操作控制台43来实施，也可以预先按照射质子束的照射对象26的照射范围将设定值存储于存储装置42并应用所存储的设定值。在本实施例中说明了操作员通过控制台43的操作来设定窗口的方法。其详细内容在后面叙述。
图6A表示对图4A所示的拍摄图像进行谐调处理后的拍摄图像，图6B表示图6A所示的谐调处理后的拍摄图像在虚线上的像素值的分布。如图6A所示，与标记29相似的结构39的像素值位于谐调处理的窗口的外侧，因此在谐调处理后的拍摄图像中看不到与标记29相似的结构39。因此，如图6B所示，谐调处理的窗口的外侧的区域为均匀的像素值，基于图案匹配的匹配评分变小。因此，能够降低将与标记29相似的结构39误检测为标记29的可能性。
上述的本实施例的质子束照射系统采用了称为点扫描法的照射方法。点扫描法是排列细质子束形成的剂量分布来形成与目标形状对应的剂量分布的方法。质子束具有在体内一边损耗能量一边前进，停止前能量损耗达到最大的特征。基于该能量损耗的剂量分布的形状被称为布拉格曲线，在射程末端具有峰值。可通过变更质子束的能量来调整质子束形成峰值的深度。此外，与质子束形成的射束轴垂直的方向的剂量分布形状大致为正态分布。可通过扫描电磁铁扫描质子束来调整形成与射束轴垂直的方向的剂量分布的位置。通过将能量变更和基于扫描电磁铁的扫描进行组合，可以形成在目标整体中均匀的剂量分布。
返回到图1，存储装置42中保存通过治疗计划装置等制作的用于照射的参数，控制装置40在照射前从存储装置42接收必要的信息。
控制台43与控制装置40、移动体跟踪控制装置41连接，根据从控制装置40和移动体跟踪控制装置41取得的信号，在画面上显示信息。此外，控制台43接受来自操作质子束照射系统的操作员的输入，向控制装置40和移动体跟踪控制装置41发送各种控制信号。例如，控制台43显示通过X射线拍摄装置获得的拍摄图像、标记29的跟踪状况。此外，可从控制台43设定标记29的跟踪所需要的参数。
图7表示显示于控制台43的与移动体跟踪控制装置41有关的移动体跟踪用画面。如图7所示，在显示于控制台43的画面上，显示从X射线测定器24A获得的拍摄图像A61以及从X射线测定器24B获得的拍摄图像B62。并且，在画面上显示用于输入实施针对拍摄图像A61的谐调处理的像素值范围的窗口设定部63以及用于输入实施针对拍摄图像B62的谐调处理的像素值范围的窗口设定部64。移动体跟踪控制装置41根据使用显示于控制台43的窗口设定部63、64输入的像素值范围来实施谐调处理。
另外，在图7中作为指定实施谐调处理的像素值范围的窗口设定方法，示出了设定窗平以及窗宽的滑动条，但也可以采用其他的设定方法。作为其他的设定方法，例如考虑设定窗口的最大像素值以及最小像素值的滑动条、将它们作为数值直接输入的功能。根据操作员变更窗口设定，变更拍摄图像A61、拍摄图像B62的显示。操作员一边看着画面上的拍摄图像A61以及拍摄图像B62，一边调整谐调处理的窗口以便容易观察标记29。
接着，对照射质子束的情况的顺序进行说明。
最初，将照射对象26固定在检查床27上。之后，移动检查床27而将照射对象26移动到预先计划的位置。此时，使用X射线拍摄装置对拍摄图像进行拍摄，由此确认照射对象26移动到了预先计划的位置。
当操作员按下控制台43上的照射准备按钮时，控制装置40从存储装置42读入机架角度、能量和点信息。操作员从控制台43按下机架旋转按钮使机架25与读入的机架角度对应地旋转。
机架25旋转后，操作员从控制台43按下拍摄开始按钮50，使移动体跟踪控制装置41开始X射线拍摄。操作员看着与两个X射线拍摄装置对应的两个拍摄图像，调整谐调处理的窗口以便容易观察标记29。通过操作员操作显示于控制台43的窗口设定部63、64来实施窗口的设定。
谐调处理完成后，操作员在画面上选择想要跟踪的标记29，由此在各个拍摄图像上开始标记29的跟踪。在标记29的跟踪中使用模板匹配。模板匹配中，在拍摄图像上搜索与预先作为模板图像登记的标记29图像的图案最匹配的位置。在各个拍摄图像上检测并跟踪匹配评分最大的位置作为标记29。
在与两个X射线拍摄装置对应的两个拍摄图像上确认跟踪的开始后，设定闸门范围，按下闸门开始按钮51。通过按下闸门开始按钮51，在标记29的位置在闸门范围内时，从移动体跟踪控制装置41向控制装置40发送闸门打开信号。另外，操作员在控制台43的画面上进行确认，判断为未跟踪想要的标记29的情况下，操作员也可以进行修正。
在操作员按下控制台43上的照射开始按钮时，控制装置40根据从存储装置42读入的能量和点信息，将质子束加速到最初照射的能量。
具体地，控制装置40控制离子源12和直线加速器13，将由离子源12产生的质子束通过直线加速器13进行前级加速，向同步加速器11入射。
接着，控制装置40控制同步加速器11，将入射的质子束加速至最初照射的能量。在同步加速器11中旋转的质子束通过来自高频加速装置18的高频被加速。控制装置40控制射束输送系统20的偏转电磁铁21和四极电磁铁的励磁量，以便最初照射的能量的质子束能够从同步加速器11到达照射喷嘴22。此外，设定照射喷嘴22内的2台扫描电磁铁的励磁量，以使质子束到达来自存储装置42的点信息中的最初照射的点位置。
完成这些设定后，若控制装置40从移动体跟踪控制装置41接收闸门打开信号，则开始质子束的照射。此外，若接收到闸门关闭信号，则待机至接收闸门打开信号为止。
接收到闸门打开信号后，控制装置40向高频出射装置19施加高频来开始质子束的出射。若向高频出射装置19施加高频，则在同步加速器11内旋转的质子束的一部分通过出射用偏转器17后通过射束输送系统20并到达照射喷嘴22。到达了照射喷嘴22的质子束通过2台扫描电磁铁被扫描，通过剂量监视器和位置监视器后到达照射对象26的目标并形成剂量分布。每个点的照射量登记在来自存储装置42的点信息中，当剂量监视器测定的照射量到达登记于点信息的值时，控制装置40控制出射用高频来停止质子束的出射。质子束出射后，控制装置40根据位置监视器测定的质子束的位置信息计算目标位置处的质子束的到达位置，确认与登记于点信息的位置一致。
控制装置40为了照射下一个点，以质子束到达登记于点信息的位置的方式设定扫描电磁铁的励磁量。设定完成后，若继续接收闸门打开信号，则控制装置40控制出射用高频来开始质子束的出射。若接收闸门关闭信号，则待机至接收闸门打开信号为止。在某点的照射途中接收到闸门关闭信号的情况下，继续质子束的出射，直到照射中的点的照射完成为止。
反复进行点的照射，以最初的能量照射的点的照射全部完成时，控制装置40控制同步加速器11使质子束减速，开始下一个能量的质子束的照射准备。与最初的能量的情况同样地，控制装置40控制离子源12和直线加速器13使质子束入射到同步加速器11，控制同步加速器11将质子束加速至第二个能量为止。控制装置40控制射束输送系统20和扫描电磁铁来使点的照射继续。
反复进行以上的动作，照射从存储装置42读入的全部的点。照射完成时，从控制装置40向移动体跟踪控制装置41发送照射完成信号。接收到照射完成信号的移动体跟踪控制装置41控制拍摄用X射线产生装置23A、23B来停止X射线的拍摄。
从多个方向照射目标的情况下，变更机架25的角度和检查床27的位置后，操作员按下照射准备按钮来同样地反复进行质子束的照射。
接着，对本实施例的效果进行说明。
在上述的本发明的移动体跟踪装置以及放射线照射系统的实施例1中，移动体跟踪控制装置41对拍摄图像A61、拍摄图像B62实施谐调处理，使用该谐调处理实施后的拍摄图像A61、拍摄图像B62来测量标记29的位置，根据该标记29的位置生成控制放射线的照射的信号。
根据以上那样的结构，即使在标记29附近存在与标记29相似的结构39的情况下，移动体跟踪装置38也能够继续跟踪标记29而不会跟丢。这样，通过降低跟丢标记29的频度，可以省略在跟丢了标记29的情况下操作员使移动体跟踪装置38再次检测标记29的工作，因此能够缩短照射时间。此外，通过缩短照射时间，能够削减X射线的拍摄次数，能够实现照射对象26的辐射剂量的降低。并且，即使在拍摄图像的品质降低情况下也能够跟踪标记29，因此即便使X射线拍摄装置中的X射线的强度降低，也能够进行标记29的跟踪，同样地能够实现照射对象26的辐射剂量的降低。
此外，还具备用于输入实施谐调处理的像素值范围的窗口设定部63、64，移动体跟踪控制装置41根据通过窗口设定部63、64输入的像素值范围实施谐调处理，因此操作员能够一边确认显示于控制台43的拍摄图像一边决定实施谐调处理的像素值范围，能够实施高精度的谐调处理。因此，能够进一步降低跟丢标记29的频度。
并且，由2个拍摄用X射线产生装置23A、23B和2个X射线测定器24A、24B构成的X射线拍摄装置从不同的2个方向拍摄标记29的拍摄图像A61、拍摄图像B62，由此能够高精度地求出照射对象26内的标记29的三维位置。
此外，作为谐调处理，设定特定的像素值的范围，将比像素值的范围大的像素变换为范围的上限的像素值，将比像素值的范围小的像素变换为范围的下限的像素值，由此能够进一步降低将与标记29相似的结构39误检测为标记29的可能性。
此外，移动体跟踪装置38在标记29的位置位于预先指定的范围内时对控制装置40输出许可放射线的出射的信号，由此能够提高针对照射对象26内的目标的放射线的照射精度。
＜实施例2＞
对本发明的移动体跟踪装置以及放射线照射系统的实施例2进行说明。对于与图1至图7相同的结构赋予相同的符号，并省略说明。对于以下的实施例也相同。
本发明的第二实施例的移动体跟踪装置以及放射线照射系统与第一实施例的不同点在于，对拍摄图像实施的谐调处理的窗口的设定方法。
通常，在放射线治疗中，为了对一名患者进行治疗，多日反复进行同一照射。在此，患者的体型在治疗日的多日间发生较大变化的情况少。因此，即使治疗日不同，若是相同的照射角度，则为了跟踪标记29而取得的拍摄图像的像素值不会发生较大变化。因此，在本实施例中，移动体跟踪控制装置41使用到前一天为止的治疗时所设定的谐调处理的窗口来设定谐调处理中的像素值范围，并使用该设定实施要照射的当天的谐调处理。以下，具体进行说明。
首先，第一天的治疗时通过与第一实施例同样的方法等，操作员设定谐调处理的窗口。此时，将对每个照射区域设定的窗口的信息存储于存储装置42。
在第二天的治疗中，在操作员从控制台43按下拍摄开始按钮50使移动体跟踪控制装置41开始X射线拍摄的时间点，在画面上显示根据存储于存储装置42的信息设定了前一天的谐调处理的窗口的拍摄图像。此时，操作员确认拍摄图像，并根据需要调整窗口。将第二天的窗口信息也存储于存储装置42。与第一实施例同样地实施谐调处理完成后的治疗。
第三天以后也同样地，根据存储于存储装置42的信息设定前一天的窗口并对拍摄图像实施谐调处理。
另外，上述以外的结构与实施例1的移动体跟踪装置、放射线照射系统的结构大致相同，此外，根据标记29的位置生成闸门信号，控制分布形成用放射线的照射/停止的方法与实施例1相同，因此省略详细说明。
在本实施例的移动体跟踪装置以及放射线照射系统中，也获得与上述的实施例1的移动体跟踪装置以及放射线照射系统同样的效果。
此外，移动体跟踪控制装置41将以前对拍摄标记29而得的拍摄图像A61、拍摄图像B62进行的谐调处理的参数存储于存储装置42，并根据存储装置42的信息决定谐调处理中的像素值范围，由此能够迅速开始照射条件几乎不变化的第二天以后的照射，能够实现照射时间的进一步缩短。
另外，在上述的说明中说明了在第二天以后的谐调处理时，直接使用前一天的窗口设定的情况，但例如既可以设定第一天到前一天为止的平均值，也可以设定之前数日间的移动平均。
＜实施例3＞
使用图8A至图8C说明本发明的移动体跟踪装置以及放射线照射系统的
实施例3。
本发明的第三实施例的移动体跟踪装置以及放射线照射系统与第一实施例、第二实施例的不同点在于，对拍摄图像实施的谐调处理的窗口的设定方法。
如上所述，使用于移动体跟踪的标记29也与目标同样地因患者的呼吸、心跳等影响而在体内移动。在这样的移动的期间，从拍摄用X射线的照射方向观察时，标记29移动至骨头等水等价厚度较大的部分的后侧的情况下，有时拍摄X射线的透射量减少。在这样的情况下，标记29的像素值降低。相反，移动至水等价厚度较小的部分的情况下，拍摄X射线的透射量增加，由此标记29的像素值增大。
这样，标记29的像素值根据标记29的移动而变化。但是，在谐调处理的窗口被固定的情况下，因标记29的移动，有可能导致标记29的像素值超出到谐调处理的窗口的范围外。在标记29的像素值超出到谐调处理的窗口外的情况下，匹配评分降低，因此有可能导致标记29的三维位置的误检测。
因此，在本实施例中，根据作为要评价的对象的拍摄图像A61、拍摄图像B62前拍摄标记29而得的拍摄图像A61、拍摄图像B62调整谐调处理的窗口。使用图8A至图8C进行具体说明。图8A是表示标记29跟踪开始时的图像的图，图8B是表示从标记29跟踪开始起第二帧的图像的图，图8C是表示从标记29跟踪开始起第三帧的图像的图。
首先，为了开始标记29的跟踪，操作员从控制台43按下拍摄开始按钮50使移动体跟踪控制装置41开始X射线拍摄。操作员观察与两个X射线拍摄装置对应的两个拍摄图像来操作显示于控制台43的窗口设定部63、64来调整谐调处理的窗口，以便容易观察标记29。
谐调处理完成后，操作员在画面上选择想要跟踪的标记29，由此在各个谐调处理后的拍摄图像上开始标记29的跟踪。在操作员选择了标记29的时间点，移动体跟踪控制装置41存储图8A所示那样的谐调处理的窗口上限的像素值Wt1、窗口下限的像素值Wb1、标记29的峰值位置的像素值M1。以后，在标记29跟踪开始起的第n帧的拍摄图像中，将谐调处理的窗口的上限和下限分别设为Wtn、Wbn，将标记29的峰值位置的像素值设为Mn。
例如，对于如图8B所示那样的从标记29的跟踪开始起第2帧的拍摄图像，谐调处理的窗口与第1帧的拍摄图像相等。也就是说，Wt2＝Wt1、Wb2＝Wb1。
如图8C所示，对于从标记29的跟踪开始起第3帧以后的拍摄图像，对窗口的上下限的像素值进行修正，以使峰值与窗口的像素值间隔维持第1帧的状态。也就是说，对于第3帧的拍摄图像，设Wt3＝M2+(Wt1－M1)、Wb3＝M2－(M1－Wb1)。即，对于第n帧的拍摄图像，在设定为Wtn＝Mn－1+(Wt1－M1)、Wbn＝Mn－1－(M1－Wb1)的状态下实施谐调处理。
另外，在本实施例中，上述以外的结构也与实施例1的移动体跟踪装置、放射线照射系统大致相同，此外，根据标记29的位置生成闸门信号，控制分布形成用放射线的照射/停止的方法与实施例1相同，因此省略详细说明。
在本实施例的移动体跟踪装置以及放射线照射系统中，也能够获得与上述移动体跟踪装置以及放射线照射系统的第1实施例同样的效果。
此外，移动体跟踪控制装置41根据在进行谐调处理的对象的拍摄图像A61、拍摄图像B62前拍摄标记29而得的拍摄图像A61、拍摄图像B6的信息决定谐调处理中的像素值范围，由此，即使因标记29的移动而导致标记29部分的像素值的变动的情况下，谐调处理的窗口也能够跟踪该变动而被修正，因此能够进一步降低标记29的像素值超出到谐调处理的窗口的范围外的可能性，即跟丢标记29的可能性。
另外，在上述的说明中，说明了操作员实施第1帧的谐调处理的窗口设定的情况，但即使如第二实施例那样根据到前一天为止的治疗时的信息自动进行设定的情况下，本实施例所示的窗口的修正也有效。
此外，在上述的说明中，说明了以使峰值与窗口的像素值间隔保持固定的方式修正窗口的上下限的情况，但并不需要必须使峰值和窗口的上下限保持固定。例如，也可以固定窗口的下限，使窗口的上限与峰值的像素值范围保持固定。此外，也可以固定窗口的上限，使窗口的下限与峰值的像素值范围保持固定。
此外，在上述的说明中说明了以使峰值的上限与下限的像素值间隔Wtn－Wbn保持固定的方式对窗口的上下限进行修正的情况，但并不需要必须使Wtn－Wbn保持固定，也可以与标记29的移动对应地进行修正。
＜其他＞
另外，本发明并不限定于上述的实施例，还可以包括各种变形例。上述实施例为了便于理解本发明而进行了详细说明，并不限于必须具备说明的所有结构。此外，也可以将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构,另外,也可以对某实施例的结构增加其他实施例的结构。此外，也可以对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
例如，在上述的实施例中，以使用2台X射线拍摄装置来拍摄目标的情况为例进行了说明，但X射线拍摄装置并不一定必须是2台。例如，也可以通过使1台X射线拍摄装置移动，从不同的2个方向拍摄跟踪对象的拍摄图像。
在上述的实施例中，以根据球形的标记29的位置实施闸门照射的情况为例进行了说明，但标记29的形状也可以是线圈状。此外，说明了将跟踪对象设为标记29的情况，但跟踪对象并不限定于标记29，也可以不使用标记29而直接检测目标。或者，可以将跟踪对象设为照射对象26内的高密度区域，例如筋骨等骨头等。
此外，照射方法也可以是根据标记29等的位置追随照射位置的追随照射，来代替闸门照射。例如，在X射线的追随照射中，与目标的移动配合地变更分布形成用X射线产生装置的方向，与目标的移动配合地变更X射线的照射位置。粒子束的情况下，也可以将扫描电磁铁的励磁量与目标的位置配合地进行调整来进行追随照射。
拍摄用X射线也是放射线的一种，但不是以形成剂量分布为目的而使用，因此在本说明书中，使用分布形成用放射线作为拍摄用X射线以外的放射线的统称。
并且，在上述的实施例中，以质子束照射系统为例进行了说明，但本发明的放射线照射系统也同样能够应用于照射碳离子束等质子束以外的粒子束、X射线、电子束等的系统。例如，使用X射线的情况下，放射线照射装置由X射线产生装置、射束输送系统、照射喷嘴构成。
此外，粒子束照射装置的情况下，除了上述实施例中说明的点扫描法外，也能够同样适用于不停止粒子束而照射细粒子束的光栅扫描法、线扫描法。此外，除了扫描法外，本发明也可以适用于摇摆法、双散射体法等扩大粒子束的分布后使用准直器、弹丸(bolus)形成与目标形状对应的剂量分布的照射方法。
此外，粒子束照射系统的情况下，在粒子束产生装置中，除了在上述的实施例中说明的同步加速器11外，还可以具有回旋加速器。
符号说明
10：质子束产生装置；
11：同步加速器；
12：离子源；
13：直线加速器；
14：偏转电磁铁；
17：出射用偏转器；
18：高频加速装置；
19：高频出射装置；
20：射束输送系统；
21：偏转电磁铁；
22：照射喷嘴；
23A、23B：拍摄用X射线产生装置；
24A、24B：X射线测定器；
25：机架；
26：照射对象；
27：检查床；
29：标记；
30：共同垂线；
38：移动体跟踪装置；
39：与标记相似的结构；
40：控制装置；
41：移动体跟踪控制装置；
42：存储装置；
43：控制台；
50：拍摄开始按钮；
51：闸门开始按钮；
61：拍摄图像A；
62：拍摄图像B；
63：窗口设定部；
64：窗口设定部。

Claims (11)

1.一种移动体跟踪装置，具备：X射线拍摄装置，其拍摄跟踪对象的拍摄图像；以及移动体跟踪控制装置，其根据由所述X射线拍摄装置拍摄到的拍摄图像，求出所述跟踪对象的位置，其特征在于，
所述移动体跟踪控制装置对所述拍摄图像进行谐调处理，使用所述谐调处理后的拍摄图像来求出所述跟踪对象的位置。
2.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述移动体跟踪控制装置根据跟踪对象的移动，改变谐调处理的像素值范围。
3.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述移动体跟踪装置具备用于输入进行所述谐调处理的像素值范围的窗口设定部，
所述移动体跟踪控制装置根据使用所述窗口设定部输入的像素值范围来进行所述谐调处理。
4.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述移动体跟踪控制装置使用存储在存储装置中的所述跟踪对象的谐调处理的参数来决定所述谐调处理中的像素值范围。
5.根据权利要求2所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
根据在进行所述谐调处理的对象的拍摄图像之前拍摄所述跟踪对象而得的拍摄图像的所述像素值范围的上限的像素值、所述像素值范围的下限的像素值以及跟踪对象的峰值位置的像素值，来决定所述像素值范围。
6.根据权利要求2所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
当所述像素值范围被设定时，所述移动体跟踪控制装置将大于所述像素值范围的上限的像素变换为所述像素值范围的上限的像素值，将小于所述像素值范围的下限的像素变换为所述像素值范围的下限的像素值。
7.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述移动体跟踪控制装置根据求出的所述跟踪对象的位置生成控制放射线的照射的信号。
8.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述X射线拍摄装置从不同的两个方向拍摄所述跟踪对象的拍摄图像。
9.根据权利要求1所述的移动体跟踪装置，其特征在于，
所述跟踪对象为用于识别目标的标记、所述目标、高密度区域中的某一个。
10.一种放射线照射系统，其特征在于，
具备：
用于对目标照射放射线的放射线照射装置；
控制该放射线照射装置的照射控制装置；以及
权利要求1所记载的移动体跟踪装置，
所述照射控制装置根据所述移动体跟踪装置生成的信号来控制治疗用放射线。
11.根据权利要求10所述的放射线照射系统，其特征在于，
在所述跟踪对象的位置位于预先指定的范围内时，所述移动体跟踪装置对所述照射控制装置输出许可放射线的出射的信号。
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