JP2018079011A - Radioscopic method and radioscopic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、X線管から照射され被検者を通過したX線をX線検出器により検出し、被検者の特定部位を含む画像を収集することにより、特定部位の位置を検出し、特定部位の動きを追跡するX線透視方法およびX線透視装置に関する。 This invention detects the X-rays irradiated from the X-ray tube and passed through the subject with an X-ray detector, and collects images including the specific part of the subject to detect the position of the specific part, The present invention relates to an X-ray fluoroscopy method and an X-ray fluoroscopy device for tracking the movement of a specific part.
腫瘍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、腫瘍のそばに球形状を有する金製のマーカを留置し、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 a tumor, 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 having a spherical shape is placed near a tumor, the position of the marker is detected by an X-ray fluoroscope, and irradiation of therapeutic radiation is controlled has been proposed. (See Patent Document 1).
このような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留置さ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線透視を行い、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。そして、検出された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 such a 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. A marker placed in the body 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. Then, X-ray fluoroscopy is continuously performed, and the three-dimensional position information of the marker is calculated in real time, thereby detecting the marker of the part accompanying movement with high accuracy. Then, by controlling the irradiation of the therapeutic radiation based on the detected marker position information, it is 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.
ところで、上述したようにマーカを利用して腫瘍の動きを検出するためには、被検者の体内に、予めマーカを留置する必要がある。このため、近年、患者の腫瘍の領域などの特定部位をマーカのかわりに使用することで、マーカの留置を省略する方法も提案されている。 By the way, in order to detect the movement of the tumor using the marker as described above, it is necessary to place the marker in advance in the body of the subject. For this reason, in recent years, a method of omitting the placement of the marker by using a specific part such as a tumor region of the patient instead of the marker has been proposed.
このような放射線治療装置に使用される従来のX線透視装置においては、被検者が通常の呼吸を行っている状態において、マーカまたは特定部位を含む画像を所定のフレームレートで取得し、これに基づいてテンプレートを作成している。しかしながら、実際に被検者に対する治療を実行しているときには、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となる場合がある。このような場合においては、テンプレートマッチング時にマーカまたは特定部位の位置を見失ってしまうという問題が生ずる。 In a conventional X-ray fluoroscopic apparatus used in such a radiotherapy apparatus, an image including a marker or a specific part is acquired at a predetermined frame rate in a state where the subject is performing normal breathing. Create a template based on. However, when treatment is actually being performed on the subject, the respiratory state may deviate from the normal respiratory state. In such a case, there arises a problem that the position of the marker or the specific part is lost at the time of template matching.
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、被検者の呼吸状態が、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合においても、マーカまたは特定部位の位置を検出することが可能なX線透視方法および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 problem, and detects the position of a marker or a specific part even when a subject's breathing state changes from a normal breathing state to a breathing state. It is an object of the present invention to provide an X-ray fluoroscopy method and an X-ray fluoroscopy device capable of performing the above-mentioned.
第1の発明は、X線管から照射され被検者を通過したX線をX線検出器により検出し、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像または前記被検者の特定部位を含む画像を収集することにより、前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡するX線透視方法であって、被検者が深呼吸をしている状態において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する画像収集工程と、前記画像収集工程において収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像に基づいて、前記マーカまたは前記特定部位を示す基本画像を作成して記憶する基本画像記憶工程と、前記X線管から照射され前記被検者を通過したX線を前記X線検出器により検出し、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する透視工程と、前記透視工程で得た画像と前記基本画像記憶工程において記憶された基本画像とを使用して、前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する位置検出工程と、を含むことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, an X-ray detector that detects X-rays irradiated from an X-ray tube and passed through a subject, and an image including a marker placed in the body of the subject or identification of the subject An X-ray fluoroscopy method for detecting the position of the marker or the specific part by collecting an image including the part and tracking the movement of the specific part, where the subject is taking a deep breath, An image collecting process for collecting an image including the marker or the specific part, and a basic image showing the marker or the specific part is created based on the image including the marker or the specific part collected in the image collecting step. A basic image storing step for storing the X-ray, and X-rays emitted from the X-ray tube and passing through the subject are detected by the X-ray detector, and an image including the marker or the specific part is collected. And a position detecting step of detecting a position of the marker or the specific part using the image obtained in the fluoroscopic step and the basic image stored in the basic image storing step. To do.
第2の発明は、前記基本画像はテンプレートであり、前記位置検出工程においてはテンプレートマッチングにより前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する。 In the second invention, the basic image is a template, and the position of the marker or the specific part is detected by template matching in the position detection step.
第3の発明は、前記基本画像は機械学習に使用される正解画像であり、前記位置検出工程においては機械学習を利用して前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する。 In the third invention, the basic image is a correct image used for machine learning, and the position detection step detects the position of the marker or the specific part using machine learning.
第4の発明は、前記画像収集工程においては、前記被検者の吸気工程または前記被検者の呼気工程のいずれか一方において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集する。 In a fourth aspect of the present invention, in the image collection step, an image including the marker or the specific part is collected at a predetermined frame rate in either the subject inhalation step or the subject exhalation step. To do.
第5の発明は、前記画像収集工程においては、前記被検者の吸気工程および前記被検者の呼気工程の両方において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集する。 In a fifth aspect of the present invention, in the image collection step, images including the marker or the specific part are collected at a predetermined frame rate in both the inhalation step of the subject and the exhalation step of the subject.
第6の発明は、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、前記被検者の特定部位を含む画像を収集することにより、前記特定部位の位置を検出し、前記特定部位の動きを追跡するX線透視装置であって、被検者が深呼吸をした状態において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する画像収集部と、前記画像収集部により収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像に基づいて、前記マーカまたは前記特定部位を示す基本画像を作成して記憶する基本画像記憶部と、前記X線管と前記X線検出器とにより収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像と前記基本画像記憶部に記憶された複数の基本画像とを使用して、前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、を備えたことを特徴とする。 A sixth invention includes an X-ray tube and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and passed through the subject, and collects an image including a specific part of the subject. Thus, the X-ray fluoroscopic apparatus detects the position of the specific part and tracks the movement of the specific part, and collects an image including the marker or the specific part in a state where the subject takes a deep breath. An image collection unit; a basic image storage unit that creates and stores a basic image indicating the marker or the specific part based on an image including the marker or the specific part collected by the image collection unit; and the X Using the image including the marker or the specific part collected by the X-ray tube and the X-ray detector and a plurality of basic images stored in the basic image storage unit, the position of the marker or the specific part Detect Characterized by comprising a 置検 out portion.
第1および第6の発明によれば、被検者の呼吸状態が、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合においても、マーカまたは特定部位の位置を検出することが可能となる。 According to the first and sixth inventions, the position of the marker or the specific part can be detected even when the respiratory state of the subject becomes a respiratory state deviating from the normal respiratory state.
第2の発明によれば、テンプレートマッチングにより正確にマーカまたは特定部位の位置を検出することが可能となる。 According to the second invention, it is possible to accurately detect the position of the marker or the specific part by template matching.
第3の発明によれば、機械学習により効率的にマーカまたは特定部位の位置を検出することが可能となる。 According to the third invention, it is possible to efficiently detect the position of the marker or the specific part by machine learning.
第4の発明によれば、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合のマーカまたは特定部位の画像を、治療ビームを照射する呼吸位相に対応させて収集することが可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to collect a marker or an image of a specific part when the respiratory state deviates from the normal respiratory state in correspondence with the respiratory phase to which the treatment beam is irradiated.
第5の発明によれば、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合のマーカまたは特定部位の画像を、呼吸位相の全領域において収集することが可能となる。 According to the fifth aspect, it is possible to collect a marker or an image of a specific part when the respiratory state deviates from the normal respiratory state over the entire region of the respiratory phase.
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、放射線照射装置90とともに示す斜視図である。これらのX線透視装置と放射線照射装置90とにより、放射線治療装置が構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention together with a
放射線照射装置90は、カウチとも呼称される検診台29上の被検者に対して放射線照射を行うものであり、治療室の床面に設置された基台91に対して揺動可能に設置されたガントリー92と、このガントリー92に配設された治療ビームを出射するヘッド93とを備える。この放射線照射装置90によれば、ガントリー92が基台91に対して揺動することにより、ヘッド93から照射される治療ビームの照射方向を変更することができる。このため、被検者における腫瘍等の患部に対して様々な方向から治療ビームを照射することが可能となる。
The
この放射線照射装置90とともに使用されるX線透視装置は、被検者の患部の位置を特定する動体追跡を行うためのX線透視を実行するものである。すなわち、上述した放射線照射装置90を使用した放射線治療時においては、放射線を被検者の体動に伴って移動する患部に正確に照射する必要がある。このため、腫瘍のそばに留置された球形状等の形状を有する金製のマーカを予め登録し、このマーカを含む領域を連続的にX線透視して、この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、所謂、動体追跡を行う構成となっている。
The X-ray fluoroscope used together with the
なお、マーカに変えて被検者における腫瘍等の特定の形状を有する部位を特定部位として予め登録し、この特定部位の三次元の位置情報を演算することで、特定部位を高精度で検出する手法も提案されている。このように、従来の被検者における患部付近にマーカを設置する代わりに、被検者における腫瘍等の特定部位の画像をマーカとして使用する動体追跡の手法は、マーカレストラッキングと呼称されている。 In addition, instead of the marker, a part having a specific shape such as a tumor in the subject is registered in advance as a specific part, and the specific part is detected with high accuracy by calculating the three-dimensional position information of the specific part. Techniques have also been proposed. Thus, instead of placing a marker in the vicinity of an affected area in a conventional subject, a moving body tracking method that uses an image of a specific site such as a tumor in the subject as a marker is called markerless tracking. .
このX線透視装置は、第1X線管11aおよび第2X線管11bと、第1フラットパネルディテクタ21aおよび第2フラットパネルディテクタ21bとを備える。第1X線管11aから照射されたX線は、検診台29上の被検者を透過した後、第1フラットパネルディテクタ21aにより検出される。また、第2X線管11bから照射されたX線は、検診台29上の被検者を透過した後、第2フラットパネルディテクタ21bにより検出される。
The X-ray fluoroscopic apparatus includes a
図2は、この発明の第1実施形態に係るX線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。なお、この第1実施形態に係るX線透視装置は、テンプレートマッチングを利用して動体追跡を実行するものである。 FIG. 2 is a block diagram showing a main control system of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the first embodiment of the present invention. Note that the X-ray fluoroscopic apparatus according to the first embodiment performs tracking of moving objects using template matching.
このX線透視装置は、論理演算を実行するCPU、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたROM、制御時にデータ等が一時的にストアされるRAM等を備え、装置全体を制御する制御部30を備える。この制御部30は、上述した第1X線管11aおよび第2X線管11bと、第1フラットパネルディテクタ21aおよび第2フラットパネルディテクタ21bとに接続されている。
This X-ray fluoroscopic apparatus is equipped with a CPU that performs logical operations, a ROM that stores operation programs necessary for controlling the apparatus, a RAM that temporarily stores data during control, and the like, and controls the entire apparatus. The
この制御部30は、画像収集部31とテンプレートマッチング部32とを備える。画像収集部31は、被検者が深呼吸をした状態において、被検者の体内に留置されたマーカまたは被検者の特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集する。また、テンプレートマッチング部32は、画像収集部31により収集されたマーカまたは特定部位を含む画像に基づいて、マーカまたは特定部位を示す複数のテンプレートを作成するテンプレート作成部33と、これらのテンプレートを記憶するテンプレート記憶部34と、透視工程で収集されたマーカまたは特定部位を含む画像に対してテンプレート記憶部34に記憶された複数のテンプレートを適用するマルチテンプレートマッチングによりマーカまたは特定部位の位置を検出するマッチング部35とを備える。
The
次に、以上のような構成を有するX線透視装置を使用することにより、被検者の体動に伴って移動する特定部位の位置を検出する動体追跡を実行する動作について説明する。図3は、この発明の第1実施形態に係るX線透視装置を使用した動体追跡動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、第1X線管11aと第1フラットパネルディテクタ21aとからなるX線撮影系と第2X線管11bと第2フラットパネルディテクタ21bとからなるX線撮影系の両方を使用して実行されるが、以下においては、それらのうちの一方についてのみ説明を行う。以下の動作は、2つのX線撮影系に対して同様に実行される。
Next, an operation for performing moving body tracking for detecting the position of a specific part that moves with the body movement of the subject by using the X-ray fluoroscope having the above-described configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a moving body tracking operation using the X-ray fluoroscopic apparatus according to the first embodiment of the present invention. The following operation uses both an X-ray imaging system composed of the
この発明に係るX線透視装置により動体追跡を実行するときには、最初に、図2に示す画像収集部31により、画像収集工程を実行する(ステップS11)。この画像収集工程においては、被検者を検診台29上に載置し、被検者が深呼吸をした状態において、被検者のマーカまたは特定部位を含む画像を所定のフレームレートで撮影することにより、複数の画像を収集する。
When moving body tracking is performed by the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, first, an image collecting process is performed by the
図4は、被検者の呼吸状態と、X線透視および治療ビームの照射状態との関係を示す模式図である。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the breathing state of the subject and the irradiation state of fluoroscopy and treatment beams.
この発明に係るX線透視装置における上述した画像収集工程においては、図4において丸印を付して示すように、被検者が深呼吸をした状態において、所定のフレームレートでマーカまたは特定部位を含む画像を収集する。この被検者による深呼吸時には、被検者の通常呼吸時より広い範囲でマーカまたは特定部位が移動する。このマーカまたは特定部位の移動は、全ストロークにおいて撮影され、その画像が収集される。 In the above-described image collection process in the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, as shown with a circle in FIG. 4, in a state where the subject takes a deep breath, a marker or a specific part is set at a predetermined frame rate. Collect including images. During deep breathing by the subject, the marker or specific part moves in a wider range than during normal breathing of the subject. This movement of the marker or specific part is photographed in all strokes, and the image is collected.
なお、この画像収集工程は、被検者の吸気工程または呼気工程のうち、後述する治療ビームを照射する呼吸位相を含むいずれか一方の工程でのみ実行される。これにより、被検者の呼吸状態が、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合のマーカまたは特定部位の画像を、治療ビームを照射する呼吸位相に対応させて収集することが可能となる。このため、収集する画像の数をより少ないものとしながら、治療ビームの照射時においてはマーカまたは特定部位の位置を正確に検出することが可能となる。 This image collection process is executed only in any one of the inhalation process and the exhalation process of the subject including the respiratory phase for irradiating the treatment beam described later. As a result, it is possible to collect a marker or an image of a specific part when the respiratory state of the subject becomes a respiratory state deviating from the normal respiratory state, corresponding to the respiratory phase to which the treatment beam is irradiated. Become. For this reason, it is possible to accurately detect the position of the marker or the specific part at the time of irradiation of the treatment beam while reducing the number of images to be collected.
なお、他の実施形態として、画像の収集工程を、被検者の吸気工程および呼気工程の両方において実行するようにしてもよい。このような構成を採用した場合においては、被検者の呼吸状態が、通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合に、常に、マーカまたは特定部位の位置を正確に検出することが可能となる。 As another embodiment, the image collection process may be executed in both the inhalation process and the exhalation process of the subject. When such a configuration is adopted, it is always possible to accurately detect the position of the marker or a specific part when the respiratory state of the subject becomes a respiratory state deviating from the normal respiratory state. It becomes.
次に、この画像収集工程により得た複数のX線画像に基づいて、テンプレートマッチング用の複数のテンプレートを作成する(ステップS12)。作成されたテンプレートマッチング用の複数のテンプレートは、この発明における基本画像に相当するものであり、図2に示すテンプレート記憶部34に記憶される(ステップS13)。このテンプレートは、被検者が深呼吸をすることによりマーカまたは特定部位が移動した全工程にわたるものである。
Next, a plurality of templates for template matching are created based on a plurality of X-ray images obtained by this image collection process (step S12). The created templates for template matching correspond to the basic image in the present invention, and are stored in the
以上の準備工程が終了すれば、被検者を、再度、検診台29上に載置し、この発明に係るX線透視装置によりX線透視による動体追跡を行うとともに、放射線照射装置90から放射線を照射して放射線治療を開始する。 When the above preparation process is completed, the subject is placed on the examination table 29 again, and the moving body is tracked by fluoroscopy with the X-ray fluoroscopy device according to the present invention. To start radiotherapy.
放射線治療を開始するときには、最初に、X線透視を行う(ステップS14)。このX線透視は、例えば30fps(frame per second)程度の、所定のフレームレートで実行される。これにより、マーカまたは特定部位を含む画像が所定のフレームレートで取得される。 When starting radiotherapy, first, fluoroscopy is performed (step S14). This X-ray fluoroscopy is performed at a predetermined frame rate, for example, about 30 fps (frame per second). Thereby, an image including a marker or a specific part is acquired at a predetermined frame rate.
そして、X線透視工程で得た複数の画像に対して、各々、図2に示すマッチング部35によりマルチテンプレートマッチングを実行することにより、マーカまたは特定部位の位置を検出する(ステップS15)。すなわち、所定のフレームレートで取得された各画像に対して、テンプレート記憶部34に記憶した複数のテンプレートを適用することにより、各画像毎にマーカまたは特定部位の位置を特定する。
And the position of a marker or a specific site | part is detected by performing multi template matching with respect to each of the several image obtained at the X-ray fluoroscopy process by the matching
このときには、上述したように、テンプレート記憶部34に記憶された複数のテンプレートは、被検者が深呼吸をした吸気工程または呼気工程あるいは全工程に対応して、マーカまたは特定部位の移動の全ストロークにおいて作成されている。このため、放射線治療を開始した後に被検者の呼吸が乱れ、被検者の呼吸状態が通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合においても、マーカまたは特定部位の位置を検出することが可能となる。
At this time, as described above, the plurality of templates stored in the
そして、テンプレートマッチングによりマーカまたは特定部位の位置の追跡を継続した状態で、図4に示すように、被検者の呼吸位相が予め設定した位相となったときに、被検者の患部に対して治療ビームが照射される。このマーカまたは特定部位の位置の追跡は、治療が終了するまで継続される(ステップS16)。 Then, with the tracking of the position of the marker or specific part being continued by template matching, as shown in FIG. 4, when the subject's respiratory phase becomes a preset phase, The treatment beam is irradiated. The tracking of the position of this marker or specific part is continued until the treatment is completed (step S16).
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図5は、この発明の第2実施形態に係るX線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。なお、この第2実施形態に係るX線透視装置は、機械学習を利用して動体追跡を実行するものである。 Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a main control system of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the second embodiment of the present invention. Note that the X-ray fluoroscopic apparatus according to the second embodiment performs moving body tracking using machine learning.
この第2実施形態に係るX線透視装置の制御部30は、画像収集部31と機械学習部42とを備える。画像収集部31は、上述した第1実施形態と同様、被検者が深呼吸をした状態において、被検者の体内に留置されたマーカまたは被検者の特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集する。また、機械学習部42は、画像収集部31により収集されたマーカまたは特定部位を含む画像に基づいて、マーカまたは特定部位を示す複数の正解画像を作成する正解画像作成部43と、これらの正解画像を不正解画像とともに記憶する正解画像記憶部44と、正解画像記憶部44に記憶された正解画像および不正解画像に基づいて機械学習により一つの識別器を作成する学習部45と、透視工程で収集されたマーカまたは特定部位を含む画像に対して学習工程で作成された識別器を利用した機械学習によりマーカまたは特定部位の位置を検出する検出部46とを備える。
The
図6は、この発明の第2実施形態に係るX線透視装置を使用した動体追跡動作を示すフローチャートである。なお、第1実施形態の場合と同様、以下の動作は、第1X線管11aと第1フラットパネルディテクタ21aとからなるX線撮影系と第2X線管11bと第2フラットパネルディテクタ21bとからなるX線撮影系の両方を使用して実行されるが、以下においては、それらのうちの一方についてのみ説明を行う。以下の動作は、2つのX線撮影系に対して同様に実行される。
FIG. 6 is a flowchart showing a moving body tracking operation using the X-ray fluoroscopic apparatus according to the second embodiment of the present invention. As in the case of the first embodiment, the following operations are performed from the X-ray imaging system including the
動体追跡を実行するときには、最初に、図5に示す画像収集部31により、画像収集工程を実行する(ステップS21)。この画像収集工程においては、被検者を検診台29上に載置し、被検者が深呼吸をした状態において、被検者のマーカまたは特定部位を含む画像を所定のフレームレートで撮影することにより、複数の画像を収集する。
When performing moving body tracking, first, an image collecting process is executed by the
そして、この画像収集工程により得た複数のX線画像に基づいて、機械学習用の複数の正解画像を作成する(ステップS22)。作成された機械学習用の複数の正解画像は、図5に示す正解画像記憶部44に不正解画像とともにに記憶される(ステップS23)。この正解画像は、被検者が深呼吸をすることによりマーカまたは特定部位が移動した全工程にわたるものである。なおこの正解画像はこの発明の基本画像に相当するものである。
Then, a plurality of correct images for machine learning are created based on the plurality of X-ray images obtained by the image collecting step (step S22). The created correct images for machine learning are stored together with the incorrect images in the correct
次に、図5に示す学習部45により、正解画像記憶部44に記憶された正解画像および不正解画像に基づいて機械学習により識別器を作成する(ステップS24)。この機械学習工程においては、正解画像記憶部44に記憶された複数の正解画像を利用して学習を実行することにより、機械学習のための一つの識別器を作成する。この学習工程には、一定の時間が必要である。しかしながら、予め被検者におけるマーカまたは特定部位を含む画像の撮影が完了した後、実際に放射線治療を実行するまでの間の時間に、この学習工程を実行することにより、被検者に負担をかける必要はない。
Next, the
なお、この実施形態において使用される機械学習としては、例えば、SVM(Support Vector Machine/サポートベクターマシン)を利用することができる。このSVMは、パターン認識を実行するときに、多くの手法の中でも最も迅速性に優れ、かつ、認識性能の高い学習モデルの一つである。また、迅速性に優れた機械学習として、SVMにかえて、Haar‐like特徴量などによるAdaBoost(エイダブースト)や、Deep Learning(深層学習)などのニューラルネットワークを利用してもよい。 As machine learning used in this embodiment, for example, SVM (Support Vector Machine / support vector machine) can be used. This SVM is one of the learning models with the most rapid recognition performance and high recognition performance among many methods when performing pattern recognition. Further, as machine learning with excellent speed, a neural network such as AdaBoost (AdaBoost) based on Haar-like feature amount or Deep Learning (deep learning) may be used instead of SVM.
以上の準備工程が終了すれば、被検者を、再度、検診台29上に載置し、この発明に係るX線透視装置によりX線透視による動体追跡を行うとともに、放射線照射装置90から放射線を照射して放射線治療を開始する。 When the above preparation process is completed, the subject is placed on the examination table 29 again, and the moving body is tracked by fluoroscopy with the X-ray fluoroscopy device according to the present invention. To start radiotherapy.
放射線治療を開始するときには、最初に、X線透視を行う(ステップS25)。このX線透視は、上述した第1実施形態と同様、例えば30fps程度の、所定のフレームレートで実行される。これにより、マーカまたは特定部位を含む画像が所定のフレームレートで取得される。 When starting radiotherapy, first, fluoroscopy is performed (step S25). This fluoroscopy is executed at a predetermined frame rate of, for example, about 30 fps, as in the first embodiment described above. Thereby, an image including a marker or a specific part is acquired at a predetermined frame rate.
そして、X線透視工程で得た複数の画像に対して、各々、図5に示す検出部46により機械学習を利用して、マーカまたは特定部位の位置を検出する(ステップS26)。すなわち、所定のフレームレートで取得された各画像に対して、学習工程で作成された識別器を利用した機械学習によりマーカまたは特定部位の位置を特定する。
Then, for each of the plurality of images obtained in the X-ray fluoroscopy process, the position of the marker or specific part is detected by using machine learning by the
このときには、上述したように、正解画像記憶部34に記憶された複数の正解画像は、被検者が深呼吸をした全工程に対応して作成されている。このため、放射線治療を開始した後に被検者の呼吸が乱れ、被検者の呼吸状態が通常の呼吸状態から逸脱した呼吸状態となった場合においても、マーカまたは特定部位の位置を検出することが可能となる。
At this time, as described above, the plurality of correct images stored in the correct
そして、機械学習によりマーカまたは特定部位の位置の追跡を継続した状態で、図4に示すように、被検者の呼吸位相が予め設定した位相となったときに、被検者の患部に対して治療ビームが照射される。このマーカまたは特定部位の位置の追跡は、治療が終了するまで継続される(ステップS27)。 Then, with the tracking of the position of the marker or specific part being continued by machine learning, as shown in FIG. 4, when the subject's respiratory phase becomes a preset phase, The treatment beam is irradiated. The tracking of the position of this marker or specific part is continued until the treatment is completed (step S27).
11a 第1X線管
11b 第2X線管
21a 第1フラットパネルディテクタ
21b 第2フラットパネルディテクタ
29 検診台
30 制御部
31 画像収集部
32 テンプレートマッチング部
33 テンプレート作成部
34 テンプレート記憶部
35 マッチング部
42 機械学習部
43 正解画像作成部
44 正解画像記憶部
45 学習部
46 検出部
11a
Claims (6)
被検者が深呼吸をしている状態において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する画像収集工程と、
前記画像収集工程において収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像に基づいて、前記マーカまたは前記特定部位を示す基本画像を作成して記憶する基本画像記憶工程と、
前記X線管から照射され前記被検者を通過したX線を前記X線検出器により検出し、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する透視工程と、
前記透視工程で得た画像と前記基本画像記憶工程において記憶された基本画像とを使用して、前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する位置検出工程と、
を含むことを特徴とするX線透視方法。 X-rays irradiated from the X-ray tube and passed through the subject are detected by an X-ray detector, and an image including a marker placed in the subject's body or an image including a specific portion of the subject is collected. An X-ray fluoroscopy method for detecting the position of the marker or the specific part by tracking the movement of the specific part,
An image collecting step for collecting an image including the marker or the specific part in a state where the subject is taking a deep breath; and
A basic image storage step of creating and storing a basic image indicating the marker or the specific part based on the image including the marker or the specific part collected in the image collecting step;
A fluoroscopy step of detecting X-rays irradiated from the X-ray tube and passing through the subject with the X-ray detector, and collecting an image including the marker or the specific part;
A position detecting step for detecting the position of the marker or the specific part using the image obtained in the fluoroscopic step and the basic image stored in the basic image storing step;
X-ray fluoroscopy method characterized by including.
前記基本画像はテンプレートであり、前記位置検出工程においてはテンプレートマッチングにより前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出するX線透視方法。 The X-ray fluoroscopy method according to claim 1,
The X-ray fluoroscopy method, wherein the basic image is a template, and the position of the marker or the specific part is detected by template matching in the position detection step.
前記基本画像は機械学習に使用される正解画像であり、前記位置検出工程においては機械学習を利用して前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出するX線透視方法。 The X-ray fluoroscopy method according to claim 1,
The X-ray fluoroscopy method in which the basic image is a correct image used for machine learning, and the position detection step detects the position of the marker or the specific part using machine learning.
前記画像収集工程においては、前記被検者の吸気工程または前記被検者の呼気工程のいずれか一方において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集するX線透視装置。 In the X-ray fluoroscopy method in any one of Claims 1-3,
In the image collection step, an X-ray fluoroscopic apparatus that collects an image including the marker or the specific part at a predetermined frame rate in either the subject inhalation step or the subject exhalation step.
前記画像収集工程においては、前記被検者の吸気工程および前記被検者の呼気工程の両方において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を所定のフレームレートで収集するX線透視装置。 In the X-ray fluoroscopy method in any one of Claims 1-3,
An X-ray fluoroscopic apparatus that collects an image including the marker or the specific part at a predetermined frame rate in both the subject inhalation step and the subject exhalation step in the image collection step.
被検者が深呼吸をした状態において、前記マーカまたは前記特定部位を含む画像を収集する画像収集部と、
前記画像収集部により収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像に基づいて、前記マーカまたは前記特定部位を示す基本画像を作成して記憶する基本画像記憶部と、
前記X線管と前記X線検出器とにより収集された前記マーカまたは前記特定部位を含む画像と前記基本画像記憶部に記憶された複数の基本画像とを使用して、前記マーカまたは前記特定部位の位置を検出する位置検出部と、
を備えたことを特徴とするX線透視装置。 An X-ray tube; and an X-ray detector that detects X-rays irradiated from the X-ray tube and passed through the subject, and collecting the image including the specific site of the subject, thereby acquiring the specific site An X-ray fluoroscopy device that detects the position of and tracks the movement of the specific part,
In a state where the subject takes a deep breath, an image collecting unit that collects an image including the marker or the specific part;
A basic image storage unit that creates and stores a basic image indicating the marker or the specific part based on the image including the marker or the specific part collected by the image collecting unit;
Using the image including the marker or the specific part collected by the X-ray tube and the X-ray detector and the plurality of basic images stored in the basic image storage unit, the marker or the specific part A position detector for detecting the position of
An X-ray fluoroscopic apparatus comprising:
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