JP2019037795A - Image processing device, radiotherapeutic apparatus, and program - Google Patents

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Abstract

To provide an image processing device capable of improving image quality and of image acquisition that suppresses influence of an area caused to appear by an object other than a subject in a short time.SOLUTION: A pixel group extending along an arrangement in an image matrix array is made to be a processing unit, and weight multiplied in common to all pixel values as an object belonging to the processing unit every processing unit is calculated and determined so that, for example, standard deviation of the whole image becomes minimum. Calculation determination processing is repeatedly performed for each processing unit of the image matrix array in succession while changing positions of the processing unit, and weight every processing unit is determined. The weight every processing unit is stored in a correction table in association with information about a position of each corresponding processing unit, and a corrected image is obtained by applying the weight stored in the correction table to an image to be corrected. The weight stored in the correction table is applied to an image newly acquired each time at a prescribed frame rate with respect to a subject 1 as a correction multiplied coefficient.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、被検体をX線撮影して得られる画像の画質を向上させる画像処理技術に関するものである。   The present invention relates to an image processing technique for improving the image quality of an image obtained by X-ray imaging of a subject.

X線撮影装置によって被検体(治療、診断等の対象)を撮影して得られる画像を医用画像として治療や診断等に用いる場合、画質によりその治療、診断等の精度等が影響される。このため、より高精度が求められる用途ほど、画質改善のための画像処理の必要性は大きく、しかも、その処理に要する時間などの面でも、有利に画質改善を達成しうる画質改善アルゴリズムによって、その画像処理が実現されることが望ましい。   When an image obtained by imaging a subject (target for treatment, diagnosis, etc.) with an X-ray imaging apparatus is used as a medical image for treatment, diagnosis, etc., the accuracy of the treatment, diagnosis, etc. is affected by the image quality. For this reason, the need for image processing for image quality improvement is greater for applications that require higher accuracy, and the image quality improvement algorithm that can advantageously achieve image quality improvement in terms of time required for the processing, It is desirable to realize the image processing.

例えば、近年、粒子線治療その他の放射線治療の高精度化のために、線量計算や照射精度の高精度化が行われ、従前に比し、より高度化が進展してきた。それに伴い、X線画像装置やX線CTから患者(被検体)体内情報を取得し、治療に反映させる「画像誘導放射線治療(Image-guided radiotherapy:IGRT)」(以下、単に「IGRT」とも称する)が臨床現場に導入されつつある。   For example, in recent years, in order to increase the accuracy of particle beam therapy and other radiation therapy, dose calculation and irradiation accuracy have been improved, and the sophistication has progressed more than before. Along with this, “image-guided radiotherapy (IGRT)” (hereinafter, also simply referred to as “IGRT”), in which patient (subject) in-vivo information is acquired from an X-ray imaging apparatus or X-ray CT and reflected in treatment. ) Is being introduced to clinical settings.

医用分野での用途としては、後記でも触れるように、例えば、治療前の患者をX線撮影し、このX線画像と治療計画時に使用したCT画像(これが基準位置となる)から、治療前の患者位置誤差を低減するプロセス(患者位置決め)を行う技術もある。
また、治療ビーム照射中にX線透視画像を用いて患者体内を直接観察し、適切な位置に腫瘍が来たときに、治療ビーム照射を行い、それ以外の腫瘍位置では治療ビームを照射しない技術(X線透視式呼吸同期)もある。
なお、ここでは、X線静止画像と、動きを観察することができるX線透視画像の両方とをX線画像と総称する(以下でも、X線画像を、この意味で使用することがある)ものとする。
As an application in the medical field, as described later, for example, an X-ray image of a patient before treatment is taken, and from this X-ray image and a CT image used at the time of treatment planning (this is a reference position), There is also a technique for performing a process (patient positioning) for reducing patient position error.
A technique that directly observes the inside of a patient using a fluoroscopic image during treatment beam irradiation, performs treatment beam irradiation when the tumor comes to an appropriate position, and does not irradiate the treatment beam at other tumor positions. (X-ray fluoroscopic respiratory synchronization) is also available.
Here, both the X-ray still image and the X-ray fluoroscopic image capable of observing the movement are collectively referred to as an X-ray image (hereinafter, the X-ray image may be used in this sense). Shall.

冒頭でも述べたとおり、言うまでもなく、画質により位置精度等が大きく影響されることから、上述したIGRT等は、適用する医用画像の画質に大きく影響される。
画質改善に関しては、医用画像の分野その他において、従来、様々な画質改善方法が提案されている。
Needless to say, since the position accuracy and the like are greatly influenced by the image quality, as described at the beginning, the above-described IGRT and the like are greatly influenced by the image quality of the medical image to be applied.
Regarding image quality improvement, various image quality improvement methods have been proposed in the field of medical images and the like.

一般的には、例えば、X線画像の情報量は14〜16ビット階調であるが、人が観察するディスプレイでは8ビット階調まで落としている。観察部位により8ビット階調の範囲を選択することで、その観察のしやすさを調整している。そのため、X線画像に含まれる高階調度内のピクセル値の分布(ヒストグラム)を考慮し、選択的にピクセル値分布の正規化を行う手法がある(例えば、特許文献1、特許文献2等)。   In general, for example, the amount of information of an X-ray image is 14 to 16 bit gradation, but it is reduced to 8 bit gradation in a display observed by a person. The ease of observation is adjusted by selecting an 8-bit gradation range according to the observation site. For this reason, there is a method of selectively normalizing the pixel value distribution in consideration of the distribution (histogram) of pixel values within a high gradation level included in the X-ray image (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, etc.).

また、医用画像処理において、コントラスト正規化についての技術を開示する画像の処理方法や、画像中の縞状ノイズ成分(モアレ)の減弱を目的する表示方法が提案されている例もある(例えば、特許文献3、特許文献4、特許文献5等)。
なお、例示した文献については、後述する本発明に従う画像処理技術との対比説明においても、必要に応じて、後記で参照される。
In medical image processing, there are also examples in which an image processing method that discloses a technique for contrast normalization and a display method that aims to reduce stripe noise components (moire) in an image have been proposed (for example, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, etc.).
Note that the exemplified documents are referred to later in the description of the comparison with the image processing technique according to the present invention, which will be described later.

国際公開WO2010/035519号公報International Publication WO2010 / 035519 国際公開WO2010/074179号公報International Publication No. WO2010 / 074179 特許第4913606号公報([0137]〜[0140])Japanese Patent No. 4913606 ([0137] to [0140]) 特許第4919408号公報([0101]〜[0104])Japanese Patent No. 4919408 ([0101] to [0104]) 特開2007−202916号公報JP 2007-202916 A

ところで、これも冒頭で既に触れたように、医用画像に対する画像改善に際しては、単に画質向上が図れるということのみならず、その画質改善のための処理に要する処理時間(計算時間)などの面においても、これを有利に実現し得て、短時間で効果的な画質改善が可能であることが望ましい。   By the way, as already mentioned at the beginning, when improving the image for a medical image, not only can the image quality be improved, but also in terms of processing time (calculation time) required for the process for improving the image quality. However, it is desirable that this can be advantageously realized and effective image quality improvement can be achieved in a short time.

例えば、放射線治療装置の場合、治療成績向上のためには画質改善を行う必要があるが、更に、X線透視画像を用いて腫瘍位置をリアルタイムに取得する(X線式呼吸同期)放射線治療装置では、1秒間に15〜30枚程度の画像を取得し、腫瘍位置を算出し、治療ビーム照射を判断する必要がある。
そのため、このような放射線治療装置において用いられるX線画像に対して画像改善を行おうとする場合には、上記のような要求にも同時に応えうるよう、画質改善のための処理に要する時間として、短時間に画質改善の画像処理を行うことが求められる。
For example, in the case of a radiotherapy apparatus, it is necessary to improve the image quality in order to improve treatment results, but further, a radiotherapy apparatus that acquires a tumor position in real time using an X-ray fluoroscopic image (X-ray respiratory synchronization) Then, it is necessary to acquire about 15 to 30 images per second, calculate a tumor position, and determine treatment beam irradiation.
Therefore, when trying to improve an image for an X-ray image used in such a radiotherapy apparatus, the time required for the process for improving the image quality so as to meet the above-mentioned request simultaneously, It is required to perform image processing for improving image quality in a short time.

一方また、X線画像は、患者の治療、画像診断などに使用される場合、患者ならびに患者天板、固定具など、患者以外の物体もX線画像上に撮像(画像化)され、時には、患者(像)と重なってしまい、このため、放射線治療等に必要な患者体内情報・患者形態情報が十分に取得できない場合がある。特に、治療天板はX線高減弱物質を含む部位があるため、この領域は、X線画像上に大きく目立って観察される。   On the other hand, when an X-ray image is used for treatment of a patient, image diagnosis, etc., an object other than the patient, such as a patient and a patient top plate, a fixture, is imaged (imaging) on the X-ray image. The patient (image) overlaps with the patient (image). For this reason, patient internal information and patient form information necessary for radiation therapy or the like may not be sufficiently obtained. In particular, since the treatment top has a portion containing an X-ray highly attenuated substance, this region is observed conspicuously on the X-ray image.

これについて、図14を参照して更に説明すると、同図(a)は、後述する本発明に従う実施形態の説明においても参照される図であって、天板上に横たわった肺腫瘍患者の胸部X線画像である。同図(a)に示すように、画像中、画像右側部分に太い縦線(同図(a)中、参照符号Aaを付した矢印で示されている、線状領域部分)があるが、これが治療天板のX線高減弱物質によるものであり、大きく目立って観察される。
更に、当該領域部分に着目すると、治療ビームの照射対象(標的、ターゲット)としての腫瘍の位置(腫瘍位置については、同図(a)中、白矢印で囲んで示されている)は、画像上、中ほどにあるが、図示例のように、治療天板(像)と重なり腫瘍の端が不明瞭となっている。結果、このようなX線画像の場合は、上記のように画像に基づき腫瘍位置を算出して治療ビーム照射を判断するとき、腫瘍位置検出精度の低下、ひいては治療ビーム照射タイミングの精度の低下要因ともなる。
This will be further described with reference to FIG. 14. FIG. 14 (a) is a diagram which is also referred to in the description of the embodiment according to the present invention described later, and is a chest of a lung tumor patient lying on a top plate. X-ray image. As shown in the figure (a), in the image, there is a thick vertical line (a linear region part indicated by an arrow with a reference symbol Aa in the figure (a)) on the right side of the image, This is due to the X-ray highly attenuated substance on the treatment top plate, and is observed conspicuously.
Further, when focusing on the region, the position of the tumor as the treatment beam irradiation target (target, target) (the tumor position is indicated by being surrounded by white arrows in FIG. Although it is in the middle, as shown in the example, it overlaps with the treatment top plate (image) and the end of the tumor is unclear. As a result, in the case of such an X-ray image, when the tumor position is calculated based on the image as described above and the treatment beam irradiation is determined, the tumor position detection accuracy is lowered, and hence the treatment beam irradiation timing accuracy is reduced. It also becomes.

したがって、上記画像例に見るように、患者以外の天板等の物体に起因して生ずる領域の存在により、治療、診断等に必要な患者体内情報、患者形態情報等が十分に取得できない場合があることから、患者以外の物体領域についても、画像処理による画像改善に際し、当該領域を、削除、低減乃至軽減することもでき、しかも、当該領域の影響を抑えた画像取得が短時間に実現できることが望ましい。   Therefore, as shown in the above image example, there may be a case where patient internal information necessary for treatment, diagnosis, etc., patient form information, etc. cannot be sufficiently acquired due to the presence of an area caused by an object such as a top board other than the patient. For this reason, it is possible to delete, reduce, or reduce the area of an object area other than the patient when the image is improved by image processing, and it is possible to achieve image acquisition in a short time while suppressing the influence of the area. Is desirable.

従来、先に説明した画像ヒストグラムを用いる手法(特許文献1、特許文献2)によっては、対象画像の画質改善は実施できても、被検体を撮影して得た画像中に、上記した図14(a)の画像例の如く、目的とする被検体(患者)以外の物体領域が存在するような医用画像の場合を対象としたとき、その被検体以外の物体(像領域)を低減することができない。したがってまた、上記手法は、既述の腫瘍位置をリアルタイムに取得するようなリアルタイム処理が求められる用途、例えばX線透視式呼吸同期の場合、呼吸性移動による腫瘍位置のリアルタイム把握を目的としたX線画像における画質改善につき、これに容易に応え得て高速の画像処理を可能としつつ被検体以外の物体領域の影響を抑えた画像取得を短時間に実現しようとする観点からも、これに対応できない。
このような点は、特許文献3、特許文献4の場合も、同様である。
Conventionally, depending on the method using the image histogram described above (Patent Document 1 and Patent Document 2), the image quality of the target image can be improved, but the image shown in FIG. When a medical image in which an object region other than the target subject (patient) exists as in the image example of (a) is targeted, the object (image region) other than the subject is reduced. I can't. Therefore, the above-mentioned method is used for real-time processing such as acquiring the above-described tumor position in real time, for example, in the case of X-ray fluoroscopic respiration synchronization, for the purpose of real-time understanding of the tumor position by respiratory movement. Corresponding to the improvement of image quality in line images, it is possible to easily respond to this, enabling high-speed image processing and achieving image acquisition in a short time while suppressing the influence of object areas other than the subject. Can not.
This is the same in the case of Patent Document 3 and Patent Document 4.

特許文献5は、縞状ノイズ成分(モアレ)の減弱を課題に、一定周期の細い縞模様による問題に対応しようとする。しかして、同文献は、上述したような考察に基づく着眼までの明記はない。しかも、同文献の場合、その計算方法ではリアルタイム処理は難しい(したがって、リアルタイム処理が求められる場合においてこれに容易に応え得て高速の画像処理を可能としうるようなリアルタイム性の実現は難しい)。   Patent Document 5 tries to deal with the problem caused by a thin striped pattern having a constant period, with the problem of attenuation of the striped noise component (moire). Therefore, this document does not specify the focus on the above consideration. Moreover, in the case of this document, real-time processing is difficult with the calculation method (thus, when real-time processing is required, it is difficult to realize real-time processing that can easily respond to this and enable high-speed image processing).

なお、患者以外の物体としての天板を対象とし、その像領域を選択的に(例えば、パターンとして像を抽出して)削除する手法は既知である。
しかし、かかる従来手法は、その計算工数の大きさから計算時間が長くなる。また、患者ごと、そして治療ごとに、天板位置が異なるため、結果、そうした場合、患者ごと、治療ごと等、その都度、上記計算をする必要があり、予め天板位置を確定し、削除することが難しい。このため、例えばリアルタイムに取得するX線透視画像に対して短時間で画像処理を実施することが難しいのはもとより、本質的に、高速な画質向上の手法としては、不向きなものである。
Note that a technique of selectively deleting an image region (for example, extracting an image as a pattern) for a top plate as an object other than a patient is known.
However, this conventional method requires a long calculation time due to the large number of calculation steps. In addition, since the top plate position is different for each patient and for each treatment, as a result, in such a case, it is necessary to perform the above calculation every time, for each patient, for each treatment, etc., and the top plate position is determined and deleted in advance. It is difficult. For this reason, for example, it is difficult to perform image processing in a short time on an X-ray fluoroscopic image acquired in real time, and it is essentially unsuitable as a high-speed image quality improvement method.

上記してきたところから検討すれば、従来の画像処理技術は、効果的な画質改善を高速で実現するための画像処理を行おうとする上で更に改良を加えるべき課題が存在する。
したがって、望ましいのは、被検体をX線撮影して得られる画像の画質の向上を実現することができるとともに、その画質向上に際し、目的とする被検体自体以外の、物体に起因して生ずる物体領域の影響を抑えた画像取得が短時間に実現することができることである。
Considering the above, the conventional image processing technique has a problem to be further improved when attempting to perform image processing for realizing effective image quality improvement at high speed.
Therefore, it is desirable to improve the image quality of an image obtained by X-ray imaging of the subject, and to improve the image quality, an object caused by an object other than the target subject itself is desirable. Image acquisition that suppresses the influence of the area can be realized in a short time.

より望ましいのは、画像全体の画質向上のための処理に要する処理時間(計算時間)においても、これを有利に実現し得て、短時間で効果的な画質向上が可能で、リアルタイム処理が求められる用途の場合にも、これに容易に応え得て高速の画像処理を可能とすることができることである。   More desirable is the processing time (calculation time) required to improve the image quality of the entire image, which can be realized advantageously, and can improve the image quality effectively in a short time, and real-time processing is required. Even in the case of applications, it is possible to easily respond to this and to enable high-speed image processing.

本発明は、上記のような考察に基づき、また後述する考察にも基づき、これらの点から改良を加えることのできる画像処理技術を提供しようとするものである。   The present invention aims to provide an image processing technique that can be improved from these points based on the above considerations and also based on the considerations described later.

本発明によって、以下の画像処理技術が提供される。
すなわち、
被検体をX線撮影して得られる画像の画質向上の補正機能を有する画像処理のための装置であって、
前記被検体及び、前記被検体が横たわる治療台、前記被検体に治療ビームを照射する照射装置のカバー、または前記治療台が配設されたガントリ治療室の回転床のいずれか一または二以上である被検体以外の物体をX線撮影して得られる画像を連続して取得する手段と、
該手段により得られる前記画像に基づき、画像マトリクス配列における配列に沿って延在するピクセル群を処理の単位とし、当該処理単位ごとに、その処理単位に属する対象とする全ピクセル値に共通して乗ずるウェイトを算出して決定する手段であって、当該ウェイトを決定する指標として、画像全体の標準偏差の最小化、または分散、平均値、エントロピー、二乗平均平方根のいずれかを使用して、当該ウェイトを算出して決定し、斯く算出決定処理を、画像マトリクス配列の各処理単位に対して、順次に、その処理単位の位置を変えながら繰り返し実行して当該処理単位ごとのウェイトを決定する手段と、
該手段により決定される処理単位ごとのウェイトを、対応する各処理単位の位置の情報に関連付けて補正テーブルに格納する手段と、
該手段により補正テーブルに格納されるウェイトを、補正対象とする前記画像に適用することにより補正後画像を得る手段と
を有し、
前記補正後画像を得る手段は、前記ウェイトが補正テーブルに格納された後、前記被検体について所定フレームレートで逐次新しく取得した画像に対して、前記ウェイトを補正乗算係数として適用することを特徴とする画像処理装置である。
The present invention provides the following image processing techniques.
That is,
An apparatus for image processing having a correction function for improving the image quality of an image obtained by X-ray imaging of a subject,
One or more of the subject, a treatment table on which the subject lies, a cover of an irradiation device that irradiates the subject with a treatment beam, or a rotating bed of a gantry treatment room in which the treatment table is disposed Means for continuously acquiring images obtained by X-ray imaging of an object other than a subject;
Based on the image obtained by the means, a group of pixels extending along the arrangement in the image matrix array is used as a unit of processing, and for each processing unit, common to all pixel values to be a target belonging to the processing unit. A means for calculating and determining a weight to be multiplied, and as an index for determining the weight, the standard deviation of the entire image is minimized, or any one of variance, average value, entropy, and root mean square is used. Means for calculating and determining weights, and repeatedly executing the calculation determination processing for each processing unit of the image matrix array sequentially while changing the position of the processing unit. When,
Means for storing a weight for each processing unit determined by the means in a correction table in association with information on a position of each corresponding processing unit;
Means for obtaining a corrected image by applying the weight stored in the correction table by the means to the image to be corrected;
The means for obtaining the corrected image applies the weight as a correction multiplication coefficient to an image sequentially newly acquired at a predetermined frame rate for the subject after the weight is stored in a correction table. An image processing apparatus.

ここで、前記補正後画像を得る手段による画像補正において、前記画像を取得する手段による画像再取得が必要か否かをチェックし、必要と判断した場合には、画像再取得を行わせ、当該再取得画像に基づくウェイト算出決定処理以降を新たに行わせる手段を、更に有することができる。   Here, in the image correction by the means for obtaining the corrected image, it is checked whether or not image reacquisition by the means for obtaining the image is necessary. It is possible to further include means for newly performing the weight calculation determination processing based on the reacquired image.

又、前記治療台が移動した場合、または該治療台上の被検体の位置が予め設定された状態を超えてずれた場合に、前記画像再取得を行わせることができる。   Further, the image reacquisition can be performed when the treatment table moves or when the position of the subject on the treatment table deviates beyond a preset state.

又、前記被検体のX線撮影の結果、被検体以外の物体に起因して画像化された領域が、画像マトリクス配列における配列に沿う方向に向いていない場合、当該領域が画像マトリクス配列の配列方向に沿うよう、方向性に関する調整をする手段を、更に有することができる。   Further, as a result of X-ray imaging of the subject, if the region imaged due to an object other than the subject is not oriented in the direction along the array in the image matrix array, the region is arranged in the image matrix array. Means for adjusting the directionality may be further provided along the direction.

又、前記方向性に関する調整をする手段は、補正前画像を回転させることによって、または前記物体に対する座標を定義することによって、前記方向性に関する調整をすることができる。   The means for adjusting the directionality can adjust the directionality by rotating the pre-correction image or defining coordinates for the object.

又、前記ウェイトを決定する手段は、前記処理単位ごとに、当該処理単位ごとのウェイトを算出して決定していく算出決定処理において、当該処理の開始位置を、画像端から、または任意の処理単位の位置から開始して、連続的に、隣接する処理単位へと位置を変えるようにして当該ウェイト算出決定処理を実行することができる。   In the calculation determination process in which the weight is determined for each processing unit by calculating and determining the weight for each processing unit, the start position of the processing is determined from the end of the image or an arbitrary process. Starting from the position of the unit, the weight calculation determination process can be executed in such a manner that the position is continuously changed to an adjacent processing unit.

又、前記ウェイトを決定する手段において、前記処理単位となす配列の方向を、被検体の体軸方向とすることができる。   Further, in the means for determining the weight, the direction of the array as the processing unit can be the body axis direction of the subject.

本発明は、又、前記画像処理装置と、
被検体である放射線治療の対象としての患者に対して、放射線治療ビームを照射する放射線治療ビーム照射手段と、
該放射線治療ビーム照射による治療の開始決定のための手段と、
当該開始決定を条件に、前記画像処理装置における画像処理と前記放射線治療ビーム照射手段における放射線治療ビーム照射制御とを実行し、放射線治療中における所定フレームレートにより、被検体をX線撮影して得られる連続X線透視撮影をもとに前記画像処理装置により補正対象とする画像を逐次取得し、該画像処理装置で補正テーブルを参照し、該連続X線透視撮影により逐次取得した前記画像に対してウェイトを適用する画像補正をリアルタイムで行う一方、該画像処理装置による画像処理に基づく補正後X線透視画像を用いて、前記放射線治療ビーム照射手段でX線透視式呼吸同期照射による放射線治療制御を行うよう前記画像処理装置及び前記放射線治療ビーム照射手段を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線治療装置である。
The present invention also provides the image processing apparatus,
Radiotherapy beam irradiation means for irradiating a patient as a subject of radiotherapy with a radiotherapy beam,
Means for determining the start of treatment by irradiation with the radiation treatment beam;
On the condition of the start determination, image processing in the image processing apparatus and radiotherapy beam irradiation control in the radiotherapy beam irradiation means are executed, and the subject is obtained by X-ray imaging at a predetermined frame rate during radiotherapy. The image processing apparatus sequentially acquires images to be corrected based on the continuous X-ray fluoroscopy, the correction table is referred to by the image processing apparatus, and the images acquired sequentially by the continuous X-ray fluoroscopy Radiotherapy control by X-ray fluoroscopic respiration synchronized irradiation using the radiotherapy beam irradiation means using a corrected X-ray fluoroscopic image based on image processing by the image processing apparatus in real time Means for controlling the image processing device and the radiation therapy beam irradiation means to perform:
A radiotherapy apparatus comprising:

本発明は、又、前記画像処理装置、又は、前記放射線治療装置を、コンピュータに実現させるためのプログラムである。   The present invention is also a program for causing a computer to realize the image processing apparatus or the radiotherapy apparatus.

本発明によれば、画質の向上を実現することができるとともに、その画質向上に際し、被検体以外の物体に起因して生ずる領域の影響を抑えた画像取得が短時間に実現できる。したがって、リアルタイム処理が求められる用途の場合にも、これに容易に応え得て高速の画像処理を可能ならしめる。   According to the present invention, an improvement in image quality can be realized, and at the time of improving the image quality, an image acquisition can be realized in a short time while suppressing the influence of a region caused by an object other than the subject. Therefore, even in applications where real-time processing is required, it is possible to easily respond to this and enable high-speed image processing.

本発明の実施形態に係る画像処理装置の説明に供する図で、適用できる放射線治療システム(放射線治療装置)の一例の全体を模式的に示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention and schematically showing an example of an applicable radiotherapy system (radiotherapy apparatus). 適用できるX線撮影装置の一例を示すとともに、適用できる照射室(治療室)の一例の室内部の様子を示す外観図。The external view which shows an example of the inside of an example of an applicable irradiation room (treatment room) while showing an example of applicable X-ray imaging apparatus. 適用できる制御装置の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a structure of the control apparatus which can be applied. 実施形態の説明に供する、X線画像処理の一例を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an example of X-ray image processing for explaining the embodiment. 同じく、画像処理の内容の一例を示すフローチャート。Similarly, the flowchart which shows an example of the content of image processing. 同じく、補正テーブル作成の内容の一例を示すフローチャート(補正テーブル作成フロー)。Similarly, the flowchart (correction table creation flow) which shows an example of the content of correction table creation. 同じく、補正適用の内容の一例を示すフローチャート(画像処理適応フロー)。Similarly, the flowchart (image processing adaptation flow) which shows an example of the content of correction application. 同じく、画像マトリクス配列の一例の説明に供する模式的な図。Similarly, a schematic diagram used for explaining an example of an image matrix arrangement. FIG. 同じく、画像マトリクス配列おけるピクセル等の説明図。Similarly, explanatory diagrams of pixels and the like in an image matrix array. 同じく、ウェイトを算出決定する過程等の一例の説明に供する図。Similarly, a diagram for explaining an example of a process of calculating and determining weights. 同じく、ウェイトを算出決定する過程等の他の一例の説明に供する図。Similarly, the figure which uses for description of other examples, such as the process of calculating and determining a weight. 同じく、補正テーブルの構成の一例を示す図。Similarly, the figure which shows an example of a structure of a correction table. 同じく、全列に対してウェイトを適用した状態等の説明に供する図。Similarly, the figure which uses for description of the state etc. which applied the weight with respect to all the rows. 同じく、画像処理適用の説明に供するX線画像図。Similarly, the X-ray image figure used for description of image processing application. 同じく、画像処理適用の説明に供する他のX線画像図。Similarly, another X-ray image diagram for explanation of application of image processing. ウェイトの算出決定における他の例の説明に供する図。The figure where it uses for description of the other example in calculation calculation of a weight. 本発明の他の実施形態の説明に供する、X線画像処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of an X-ray image process for description of other embodiment of this invention. 同じく、X線画像処理の他の例の説明に供する図。Similarly, a diagram for explaining another example of X-ray image processing. 本発明の更に他の実施形態の説明に供する、画像処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of an image process with which it uses for description of other embodiment of this invention. 同じく、同実施形態の説明に供する図。Similarly, the figure used for description of the embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る画像処理装置(方法)を適用できる、医用システムや医用装置などの一例としての、放射線(粒子線)による治療システム(治療装置)を模式的に示す概要図である。
図1において、参照符号100を付して全体を示すシステムは、本例では、加速された荷電粒子のビームを、治療用の治療ビームとして、患者1(被照射体)の照射対象に照射し治療を施す放射線治療装置(粒子線治療装置)を有して構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows a radiation (particle beam) treatment system (treatment apparatus) as an example of a medical system or medical apparatus to which an image processing apparatus (method) according to an embodiment of the present invention can be applied. FIG.
In FIG. 1, a system generally indicated by reference numeral 100 irradiates an irradiation target of a patient 1 (irradiated body) with an accelerated charged particle beam as a therapeutic treatment beam in this example. A radiotherapy apparatus (particle beam therapy apparatus) for performing treatment is provided.

本システム100は、荷電粒子のビームBを加速して出射する加速器10、該加速器10から出射された荷電粒子のビームBを輸送するビーム輸送系20、該ビーム輸送系20により輸送される荷電粒子のビームB(治療ビーム)を患者1の被照射部としての照射対象(標的、ターゲット、腫瘍部)1aに照射する照射装置30、及び制御装置40を備える。   The system 100 includes an accelerator 10 that accelerates and emits a beam B of charged particles, a beam transport system 20 that transports the beam B of charged particles emitted from the accelerator 10, and charged particles that are transported by the beam transport system 20. The irradiation apparatus 30 which irradiates the irradiation object (target, target, tumor part) 1a as a to-be-irradiated part of the patient 1 and the control apparatus 40 are provided.

本システム100は、更に、治療台制御装置60とX線撮影装置(X線撮影システム)70とを備える。
上記治療台制御装置60による制御の対象となる治療台62は、患者1が横たわる天板61(治療天板)、該天板61を移動可能に支持する治療台本体部等を有して構成されており、X線撮影装置70とともに、図1中、参照符号80を付して模式的に示した、照射室(治療室、照射治療室)に設置される(X線撮影装置70や天板61などを含めた、照射室における、機器類の設置等に関する好適な実際的構成については、後記にその具体例が示される)。
The system 100 further includes a treatment table control device 60 and an X-ray imaging apparatus (X-ray imaging system) 70.
The treatment table 62 to be controlled by the treatment table control device 60 includes a top plate 61 (treatment table) on which the patient 1 lies, a treatment table main body that movably supports the top plate 61, and the like. In addition to the X-ray imaging apparatus 70, it is installed in an irradiation room (treatment room, irradiation treatment room) schematically indicated by reference numeral 80 in FIG. Specific examples of suitable practical configurations relating to the installation of devices and the like in the irradiation chamber including the plate 61 will be described later in detail).

上記X線撮影装置70は、X線を発生する手段であって撮影用X線源としてのX線管(X-ray tube)Xrt、該X線管XrtからのX線(図1中、模式的に示す破線矢印A:患者透過後のX線強度)を検出する手段であって画像を生成するX線平面検出器としての動的フラットパネル検出器(dynamic Flat Panel Detector)DFPDを有する構成とすることができる。
上記X線管Xrtとフラットパネル検出器DFPDとは、照射室80において治療台62(天板61)上に横たわる患者1を介して対向するよう配置され、撮影時には、当該患者1(X線撮影との関係では、その体内情報・体内形態情報(腫瘍位置、患者位置情報等を含む)を得る対象である被検体としての患者)を撮影して得られる医用画像としての2次元X線画像(デジタル画像)の取得の用に供される。
The X-ray imaging apparatus 70 is an X-ray tube Xrt as an X-ray source for generating X-rays, and X-rays from the X-ray tube Xrt (schematic in FIG. 1). And a configuration having a dynamic flat panel detector DFPD as an X-ray flat panel detector for generating an image, which is a means for detecting a broken line arrow A: X-ray intensity after transmission through a patient) can do.
The X-ray tube Xrt and the flat panel detector DFPD are arranged to face each other through the patient 1 lying on the treatment table 62 (top plate 61) in the irradiation chamber 80, and at the time of imaging, the patient 1 (X-ray imaging) The two-dimensional X-ray image as a medical image obtained by photographing the in-vivo information and the in-vivo morphological information (including the patient as a subject for which the tumor position and patient position information are included). For digital image acquisition.

図2は、適用できるX線撮影装置70の具体的な一例を示すとともに、適用できる照射室(治療室、照射治療室)80の具体的な一例の室内部の様子を示す外観図である。
本例では、X線撮影装置70の構成要素部分のほか、照射装置30の構成要素部分や、治療台62構成要素部分などの機器類の設置等の具体的な様子の一例も示されている。
治療ビーム照射のための照射装置30は、本例においては、室80内上方から垂架して設けられるとともに、室80内において照射装置構造部等が直接に露出しないよう、これを覆ってカバーするための照射装置カバー31を備える構成を有する。
治療台62は、多軸制御可能な構成によるものすることができる。そして、これは、患者寝台(カウチ:couch)となる天板61に対する治療台制御装置60による制御のもとに、患者1(照射対象1a)に関するX線画像を用いた所要の位置決めがなされるよう、制御することができる。
FIG. 2 is an external view showing a specific example of the applicable X-ray imaging apparatus 70 and the interior of a specific example of an applicable irradiation room (treatment room, irradiation treatment room) 80.
In this example, in addition to the component part of the X-ray imaging apparatus 70, an example of a specific state such as installation of components such as the component part of the irradiation apparatus 30 and the treatment table 62 component part is also shown. .
In this example, the irradiation device 30 for treatment beam irradiation is provided so as to be suspended from above the inside of the chamber 80 and covers and covers the irradiation device structure and the like in the chamber 80 so as not to be directly exposed. It has the structure provided with the irradiation apparatus cover 31 for doing.
The treatment table 62 can be configured to be capable of multi-axis control. Then, the required positioning using the X-ray image relating to the patient 1 (irradiation target 1a) is performed under the control of the treatment table control device 60 with respect to the couch top 61 serving as a patient couch. Can be controlled.

X線撮影装置70については、図2図示の例では、以下の構成を有する。
本例では、2方向X線撮影のため、X線管Xrt1及びフラットパネル検出器DFPD1による組と、X線管Xrt2及びフラットパネル検出器DFPD2による組との2組のX線撮影系(X線撮影システム、X線透視システム)が用いられる構成を有する。そして、それら各X線撮影方向がアイソセンタ(Isocenter)部分で交差するよう、それぞれの組のX線管Xrt1,Xrt2とフラットパネル検出器DFPD1,DFPD2とが、対向して設けられる。
X線管Xrt1,Xrt2は室80下部に設けられ、フラットパネル検出器DFPD1,DFPD2は、室80内上部に設けられる。具体的には照射装置30近傍に、好適には図2に示す如くに、上方から垂架される照射装置カバー31部分において、その吊り下げ部分の下縁部に一体的構造をもって取り付け設置される構成のものとすることができる。なお、図示の構成は一例であって、適用可能なX線撮影系の構成要素部分は、任意の位置に設置も可能であり、本発明はそのようにして実施することを妨げない。
The X-ray imaging apparatus 70 has the following configuration in the example shown in FIG.
In this example, for two-way X-ray imaging, there are two sets of X-ray imaging systems (X-rays), a set of X-ray tube Xrt1 and flat panel detector DFPD1 and a set of X-ray tube Xrt2 and flat panel detector DFPD2. An imaging system and a fluoroscopic system) are used. The X-ray tubes Xrt1 and Xrt2 and the flat panel detectors DFPD1 and DFPD2 are provided so as to face each other so that these X-ray imaging directions intersect at an isocenter portion.
The X-ray tubes Xrt1 and Xrt2 are provided in the lower part of the chamber 80, and the flat panel detectors DFPD1 and DFPD2 are provided in the upper part of the chamber 80. Specifically, in the vicinity of the irradiation device 30, preferably as shown in FIG. 2, in the irradiation device cover 31 portion suspended from above, it is attached and installed with an integral structure on the lower edge of the suspended portion. It can be of a configuration. Note that the illustrated configuration is an example, and the applicable X-ray imaging system component portion can be installed at any position, and the present invention does not preclude such implementation.

本例による撮影系では、X線撮影により患者1を透過したX線を利用し、これを検出し画像化して患者1のX線画像を得る場合において、治療前には、その治療前の患者1をX線撮影して治療台制御による患者位置決めに供する画像を取得しようとするときに、そして、照射装置30の治療ビーム照射制御中には、例えば毎秒15〜30枚程度の画像フレームレートで照射対象(腫瘍部)1a位置を算出し治療ビーム照射(治療ビーム照射タイミング)を判断するべく、X線(透視)式呼吸同期制御に使用するフレーム画像を取得しようとするときに、それぞれの画像取得時、上記2組の撮影系により、2方向のX線画像が同時に取得可能である。   In the imaging system according to this example, when X-rays transmitted through the patient 1 by X-ray imaging are used, and this is detected and imaged to obtain an X-ray image of the patient 1, the patient before the treatment is treated before the treatment. When X-rays are taken to acquire an image to be used for patient positioning by treatment table control, and during treatment beam irradiation control of the irradiation device 30, for example, at an image frame rate of about 15 to 30 images per second When calculating the position of the irradiation target (tumor part) 1a and determining the treatment beam irradiation (treatment beam irradiation timing), when acquiring a frame image used for X-ray (fluoroscopic) type respiratory synchronization control, each image is acquired. At the time of acquisition, X-ray images in two directions can be acquired simultaneously by the two sets of imaging systems.

X線撮影方向は2方向乃至2方向以上で画像取得をすると、腫瘍位置ならびに患者位置が、並進3軸、回転3軸で算出ができる。   When images are acquired in two or more X-ray imaging directions, the tumor position and patient position can be calculated with three translational axes and three rotational axes.

なお、1方向X線撮影でも、本発明に従う画像処理は適応できる。この場合、1方向のX線撮影から1枚乃至1枚以上のX線画像を取得すれば良い。   Note that the image processing according to the present invention can also be applied to one-way X-ray imaging. In this case, one or more X-ray images may be acquired from X-ray imaging in one direction.

図1に戻り、制御装置40は、加速器10及びビーム輸送系20に対する制御のほか、上記した照射装置30、治療台制御装置60及びX線撮影装置70に対する制御をも含む、システム100全体を制御するものとして例示してある。
上記制御装置40としては、図中、一の制御系として図示したが、本システム100において実行される加速器制御、ビーム照射制御、及び画像処置制御その他の制御(治療台制御等含む)を分散処理によって実行させる場合、複数のコンピュータを有して構成されるものであって良い。ここに、コンピュータ(計算機)は、既知の如く、データの計算・加工等の演算やプログラム実行などを司るものとしての主制御手段である中央処理装置(CPU等)、データやプログラムを記憶する記憶装置としてのメモリ、及び入出力装置等から構成される。
Returning to FIG. 1, the control device 40 controls the entire system 100 including the control for the accelerator 10 and the beam transport system 20 as well as the control for the irradiation device 30, the treatment table control device 60 and the X-ray imaging device 70 described above. It is illustrated as an example.
Although the control device 40 is illustrated as one control system in the figure, distributed processing includes accelerator control, beam irradiation control, image treatment control, and other controls (including treatment table control) executed in the system 100. In the case of executing by the above, it may be configured to have a plurality of computers. Here, as is known, a computer (computer), as is known, a central processing unit (CPU or the like) which is a main control means for controlling operations such as calculation and processing of data and program execution, a memory for storing data and programs It comprises a memory as a device, an input / output device, and the like.

図3は、上記制御装置40の構成の一例を機能ブロック(機能部)として示す図である。
図示例では、制御装置40は、演算処理部41と、後記にプログラムフローチャート等とともにその内容の詳細を示すX線画像処理制御のための画像処理制御部42と、治療ビーム照射制御のためのビーム照射制御部43と、加速器10及びビーム輸送系20を制御する加速器制御部44と、入力部45と、出力部46と、記憶部47とからなる各機能部を有する構成とすることができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the control device 40 as a functional block (functional unit).
In the illustrated example, the control device 40 includes an arithmetic processing unit 41, an image processing control unit 42 for X-ray image processing control showing details of the contents together with a program flowchart and the like described later, and a beam for treatment beam irradiation control. The irradiation control unit 43, the accelerator control unit 44 that controls the accelerator 10 and the beam transport system 20, an input unit 45, an output unit 46, and a storage unit 47 may be included.

なお、制御装置40は、図示はしないが、治療計画システムにおいて治療計画時に取得された情報等が格納されているデータベースやその他外部システム等とのデータ授受、通信などがなされるものとし、この場合、画像処理との関係では、例えば、上記治療台制御装置60より行われる位置決め制御に用いられる、治療計画時に使用したCT画像データ等も入力されることとなる。
入力部45や出力部46は、同様に画像処理との関係では、入力部45にあっては、例えばX線撮影装置70のX線管Xrt(Xrt1,Xrt2)に関するX線撮影指示その他指令などの入力等に用いられる。出力部46にあっては、画像データ(上記X線画像処理制御により補正のための画像処理が実施された補正後画像によるものを含む)の画面表示のためのディスプレイへの表示機能や、画像データを利用する他系統等へのデータ送出などに用いられて良い。
In addition, although not shown in figure, the control apparatus 40 shall perform data transmission / reception, communication, etc. with the database which stored the information etc. which were acquired at the time of a treatment plan in a treatment plan system, and other external systems. In relation to image processing, for example, CT image data used at the time of treatment planning, which is used for positioning control performed by the treatment table control device 60, is also input.
Similarly, in relation to image processing, the input unit 45 and the output unit 46 include, for example, an X-ray imaging instruction and other commands related to the X-ray tube Xrt (Xrt1, Xrt2) of the X-ray imaging apparatus 70. Used for input of In the output unit 46, a display function for displaying a screen of image data (including a corrected image subjected to image processing for correction by the X-ray image processing control) on the screen, It may be used for data transmission to other systems using data.

本システム例ではまた、照射装置30のためのビーム照射制御部43は、同様に画像処理との関係では、X線撮影装置70のフラットパネル検出器DFPD(DFPD1,DFPD2)からのX線画像を用いたIGTRによる治療が行えるよう、入力情報として供給される画像データを使用して治療ビーム照射制御を実行するものとする。   In the present system example, the beam irradiation control unit 43 for the irradiation apparatus 30 similarly receives an X-ray image from the flat panel detector DFPD (DFPD1, DFPD2) of the X-ray imaging apparatus 70 in relation to image processing. It is assumed that treatment beam irradiation control is executed using image data supplied as input information so that treatment by the used IGTR can be performed.

なお、放射線治療におけるリアルタイム性という点から、治療ビーム照射装置(30)より被照射部位(1a)に治療ビーム(B)を照射して治療を実施する場合を例に、IGRT「画像誘導放射線治療」について言及すると、該IGRTは、X線画像やX線CT画像を用いて患者体内の経時変化(例えば、呼吸、心拍、嚥下などの生理現象を含む、経時変化)を確認しながら治療を行う場合、治療成績の向上に役立つ。
ここに、特に体幹部治療では、呼吸性移動により、腫瘍(被照射部位、標的)と臓器が経時的に位置変動する。このため、そうした状況に対応し得ないと、被照射部位として標的となる腫瘍位置が治療ビーム照射野内から外れてしまう可能性がある。かかる位置変動への対応照射制御等を可能とする目的のためには、患者体内の腫瘍位置をリアルタイムに把握する必要があり、X線画像を用いたIGRT装置も臨床現場に導入し使用することによって、その効果を発揮させることができる。
From the viewpoint of real-time properties in radiotherapy, IGRT “image-guided radiotherapy” is used as an example in which treatment is performed by irradiating a treatment beam (B) from the treatment beam irradiation device (30) to the irradiated site (1a). ”, The IGRT performs treatment while confirming time-dependent changes in the patient's body (eg, time-dependent changes including physiological phenomena such as breathing, heartbeat, and swallowing) using X-ray images and X-ray CT images. If so, it can help improve treatment outcomes.
Here, particularly in the treatment of the trunk, the position of the tumor (irradiated site, target) and organ changes over time due to respiratory movement. For this reason, if it is not possible to cope with such a situation, the target tumor position as the irradiated site may be out of the treatment beam irradiation field. For the purpose of enabling irradiation control corresponding to such position fluctuations, it is necessary to grasp the tumor position in the patient in real time, and an IGRT device using an X-ray image should also be introduced and used in the clinical field. The effect can be exhibited.

したがって、こうした観点から、本システム100においては、患者1の体幹部治療を対象とする場合は、上記照射装置30による治療ビームBの照射制御中にX線透視画像を用いて患者1体内を直接観察し、適切な位置に腫瘍(1a)が来たときに、治療ビームB照射を行うよう制御を行い、それ以外の腫瘍位置では治療ビームBを照射しないよう制御を行う、照射制御(X線(透視)式呼吸同期)を基本として、こうした制御を、ビーム照射制御部43をして実行させることとする。これにより、患者1の正常組織への被ばくを低減させ、腫瘍(1a)にのみ治療ビームBを集中的に照射することが可能となり、治療高精度化へとつながるようになす。   Therefore, from this point of view, in the present system 100, when the treatment of the trunk of the patient 1 is targeted, the inside of the patient 1 is directly used using the X-ray fluoroscopic image during the irradiation control of the treatment beam B by the irradiation device 30. Irradiation control (X-rays), which is controlled so that the treatment beam B is irradiated when the tumor (1a) comes to an appropriate position, and the treatment beam B is not irradiated at other tumor positions. Such control is executed by the beam irradiation control unit 43 based on (perspective) type respiratory synchronization). As a result, exposure of the patient 1 to normal tissue can be reduced, and the treatment beam B can be intensively irradiated only to the tumor (1a), leading to higher treatment accuracy.

更に、こうした治療ビーム照射制御と並行して、本システム100は、上記画像処理制御部42により、X線撮影装置70の画質改善を高速に行うことでIGRTの治療精度向上に役立つアルゴリズム(X線撮影装置の画質改善アルゴリズム)による制御を可能ならしめるよう、画像処理を行わせる。   Further, in parallel with the treatment beam irradiation control, the system 100 uses the image processing control unit 42 to improve the image quality of the X-ray imaging apparatus 70 at a high speed, thereby improving the algorithm (X-rays) useful for improving the treatment accuracy of IGRT. Image processing is performed so that control by the image quality improvement algorithm of the photographing apparatus becomes possible.

具体的には、画像処理制御部42は、制御装置40(演算処理部41)の統括制御下、X線撮影装置70に対して、X線撮影、フラットパネル検出器DFPD(DFPD1,DFPD2)データ読み込み、及び計算機への転送処理(X線画像データ転送処理)等を行うものとし、IGRTによる治療中のX線透視の連続画像撮影の場合は、好ましくは、その連続撮影に適用する所定フレームレート(例えば、毎秒15〜30枚程度の画像取得による画像収集フレームレート)に対応し得て、上記制御を遂行できるよう、画像処理制御系として必要な制御を実行するものとする。   Specifically, the image processing control unit 42 performs X-ray imaging and flat panel detector DFPD (DFPD1, DFPD2) data on the X-ray imaging device 70 under the overall control of the control device 40 (arithmetic processing unit 41). In the case of continuous imaging of X-ray fluoroscopy during treatment by IGRT, a predetermined frame rate applied to the continuous imaging is assumed to be read and transferred to a computer (X-ray image data transfer process). It is assumed that the control necessary for the image processing control system is executed so that the above control can be performed in response to (for example, an image collection frame rate obtained by acquiring about 15 to 30 images per second).

更に、好適には、本システム100では、制御装置40の記憶部(メモリ)47には、各種プログラムとともに、リアルタイムに画像処理をX線画像に適応することにより、高速に画質向上を実現させるとともに、患者1以外の物体(像)が画像に及ぼす影響を低減させるよう画像補正処理を行うためのX線画像処理プログラムが予め記憶格納されており、画像処理制御部42は、該プログラムに従い、取得X線画像情報等を基に、画像処理を実行する。
なお、記憶部47には、当該プログラムにおいて作成され、かつ、補正対象画像に対し適用されることとなる補正テーブル47A(図12参照)が記憶格納されるとともに、画像処理中において使用される制御変数、関数などのデータ等の記憶の用にも供される。ここに、変数としては、後述する画像の画質向上のための補正に用いられ、当該補正テーブルに記憶格納されるウェイト(w)(重み付け係数)等が含まれる。
Further, preferably, in the present system 100, the storage unit (memory) 47 of the control device 40 realizes image quality improvement at high speed by adapting image processing to X-ray images in real time together with various programs. An X-ray image processing program for performing an image correction process so as to reduce the influence of an object (image) other than the patient 1 on the image is stored in advance, and the image processing control unit 42 acquires in accordance with the program. Image processing is executed based on the X-ray image information and the like.
The storage unit 47 stores and stores a correction table 47A (see FIG. 12) that is created in the program and applied to the correction target image, and controls that are used during image processing. It is also used for storing data such as variables and functions. Here, the variable includes a weight (w) (weighting coefficient) used for correction for improving the image quality of an image, which will be described later, and stored in the correction table.

図4以降も参照して、更に、本実施形態に係る画像処理について説明する。
なお、図4〜図7は、本実施形態に係る画質向上の補正処理の説明の用に供する手順等の例を示す図、図8は同じく説明の用に供する、2次元x−y平面の画像マトリクス配列の一例を模式的に示す図、図9は同じく説明の用に供する、同マトリクス配列における、画像を構成する各ピクセル位置(x,y)のピクセルを表す図である。図10〜図11及び図13はそれぞれ画像処理でのウェイト(w)算出決定過程の一例及び補正後(画質改善処理後)画像の一例の説明に供する図、そして、図12は上記した補正テーブル47Aの一例を示す図である。
The image processing according to the present embodiment will be further described with reference to FIG.
4 to 7 are diagrams showing examples of procedures and the like provided for explaining the image quality improvement correction processing according to the present embodiment, and FIG. 8 is a two-dimensional xy plane also used for explanation. FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of an image matrix array, and FIG. 9 is a diagram illustrating pixels at each pixel position (x, y) constituting the image in the matrix array, which is also provided for explanation. 10 to 11 and 13 are diagrams for explaining an example of a weight (w) calculation determination process in image processing and an example of an image after correction (after image quality improvement processing), and FIG. 12 is a correction table as described above. It is a figure which shows an example of 47A.

図4を見るに、同図は、X線画像処理プログラムの一例によるフローチャートを示し、本プログラム例では、X線撮影(ステップS10)、画像処理(ステップS20)、出力(ステップS30)のそれぞれからなる基本的な工程処理を示してある。   FIG. 4 shows a flowchart according to an example of an X-ray image processing program. In this program example, X-ray imaging (step S10), image processing (step S20), and output (step S30) are respectively performed. The following basic process is shown.

ステップS10では、治療台62(天板61)に横たわる患者1をX線撮影装置70によりX線撮影し、画像処理制御部42により、フラットパネル検出器DFPD(DFPD1,DFPD2)で取り込まれるX線画像を得る。   In step S10, the patient 1 lying on the treatment table 62 (top plate 61) is X-rayed by the X-ray imaging apparatus 70, and the X-ray captured by the image processing control unit 42 by the flat panel detector DFPD (DFPD1, DFPD2). Get an image.

ステップS20は、画像処理制御部42によって、以下のような処理により画像処理済みの補正後画像を取得する。本例では、ステップS20は、ウェイト(w)を決定し、補正テーブル47Aに格納する処理と、画像補正処理とを含む。   In step S20, the image processing control unit 42 acquires a corrected image that has been subjected to image processing by the following processing. In this example, step S20 includes a process for determining the weight (w) and storing it in the correction table 47A, and an image correction process.

ウェイト決定処理は、取得される画像を元画像とし、これに基づき、画像マトリクス配列(図8、図9等)における配列に沿って延在するピクセル群を処理の単位として、その処理単位ごとに、その処理単位中における対象とする全ピクセル値(Im(k,1),Im(k,2),・・・,Im(k,m-1),Im(k,m))に、共通して乗ずるウェイト(w)を算出して決定する。この場合、ウェイト(w)の決定にあたっては、本例では画像全体の標準偏差が最小となるように、ウェイト(w)を算出して決定し、また、こうした算出決定処理につき、当該処理を、画像マトリクス配列の各処理単位に対して、順次に、処理単位の位置を変えながら繰り返し実行して処理単位ごとのウェイト(w)を決定する。
そして、上記で決定される処理単位ごとのウェイト(w)は、これを、図12に例示するデータ構成のように、w(1),w(2),・・・,w(m-1),w(m)として、対応する各処理単位の位置の情報に関連付けて(対応させて)記憶格納し、これによって補正テーブル47Aを作成する。
画像補正処理は、補正対象画像に対して、このようにして決定し格納される補正テーブル47Aのウェイト(w)を図13に例示する如くに適用することにより補正後画像を得る。
In the weight determination process, an acquired image is used as an original image, and based on this, a pixel group extending along the array in the image matrix array (FIG. 8, FIG. 9, etc.) is used as a processing unit. , Common to all target pixel values (Im (k, 1), Im (k, 2),..., Im (k, m-1), Im (k, m)) in the processing unit The weight (w) to be multiplied is calculated and determined. In this case, in determining the weight (w), in this example, the weight (w) is calculated and determined so that the standard deviation of the entire image is minimized. For each processing unit in the image matrix array, the processing unit is repeatedly executed while changing the position of the processing unit to determine the weight (w) for each processing unit.
The weight (w) for each processing unit determined as described above is expressed as w (1), w (2),..., W (m−1) as in the data configuration illustrated in FIG. ) And w (m) are stored in association with (corresponding to) the corresponding position information of each processing unit, thereby creating the correction table 47A.
In the image correction process, a corrected image is obtained by applying the weight (w) of the correction table 47A determined and stored in this way to the correction target image as illustrated in FIG.

かくして、画像全体の画質向上を実現するとともに、患者1以外の物体領域(例えば、天板等の領域Az(図9〜図11等)の影響を抑えた画像取得を短時間に実現することを可能ならしめるものであり、その具体的な手順の一例や、詳細なプログラム例は、以下に示される。   Thus, it is possible to improve the image quality of the entire image and to achieve image acquisition in a short time while suppressing the influence of an object area other than the patient 1 (for example, the area Az (FIGS. 9 to 11 etc.) such as the top board). An example of a specific procedure and a detailed program example are shown below.

なお、ステップS30においては、上記のようにして画質改善がなされた補正後画像について、例えば、治療、診断等のためディスプレイによる画面表示の用に供するようになすほか、画像データを利用する他の制御系等としてのX線(透視)式呼吸同期照射による放射線治療制御のためのビーム照射制御部43へ送出する等の処理を実行することができる。   Note that in step S30, the corrected image whose image quality has been improved as described above is used for screen display on a display for, for example, treatment or diagnosis, and other image data is used. Processing such as sending to the beam irradiation control unit 43 for radiotherapy control by X-ray (fluoroscopic) respiratory synchronized irradiation as a control system or the like can be executed.

図5は、上記X線画像処理フローチャート(図4)における画像処理(ステップS20)の内容の一例の画像処理プログラムを示すフローチャートであり、本プログラム例では、補正テーブル作成(第1処理)(ステップS21)と、補正適用(第2処理)(ステップS22)とからなる。   FIG. 5 is a flowchart showing an image processing program as an example of the contents of the image processing (step S20) in the X-ray image processing flowchart (FIG. 4). In this program example, correction table creation (first processing) (step S21) and correction application (second process) (step S22).

上記ステップS21及びステップS22に関する内容の一例は、以下に(手順:1−1)〜(手順:1−5)として説明するが、その具体的な内容をフローチャートの例として表したものが、図6及び図7に示すフローである。
ここに、図6は、画像処理フローチャート(図5)における、ステップS21に相当する補正テーブル作成(第1処理)の内容の具体例を示す補正テーブル作成プログラムのフローチャート(補正テーブル作成フロー)、図7は、同じく画像処理フローチャート(図5)における、ステップS22に相当する補正適用(第2処理)の内容の具体例を示すフローチャート(画像処理適応フロー)である。
An example of the contents related to step S21 and step S22 will be described below as (procedure: 1-1) to (procedure: 1-5). The specific contents are shown as an example of a flowchart. 6 and the flow shown in FIG.
FIG. 6 is a flowchart (correction table creation flow) of a correction table creation program showing a specific example of the contents of the correction table creation (first processing) corresponding to step S21 in the image processing flowchart (FIG. 5). 7 is a flowchart (image processing adaptation flow) showing a specific example of the contents of correction application (second processing) corresponding to step S22 in the image processing flowchart (FIG. 5).

図6のプログラム例の場合は、次のステップS211〜S219からなる。   In the case of the example program shown in FIG. 6, the program includes the following steps S211 to S219.

<ステップS211>
フラットパネル検出器DFPD画像(Im)の読み込み:
“Import DFPD image (Im)”
<Step S211>
Reading flat panel detector DFPD image (Im):
“Import DFPD image (Im)”

<ステップS212>
ウェイト(重み付け係数)(w(x)=1,x=1,・・・,列番号)の初期化:
“Initialize weighting factor (w(x)=1,x=1,・・・,column number)”
<Step S212>
Initialization of weight (weighting coefficient) (w (x) = 1, x = 1,..., Column number):
“Initialize weighting factor (w (x) = 1, x = 1,..., Column number)”

<ステップS213>
k番目の列のウェイト(w(k))を変更:
“Change weighting factor at kth column (w(k))”
<Step S213>
Change the weight (w (k)) of the kth column:
“Change weighting factor at kth column (w (k))”

<ステップS214>
(画像)Imにウェイトw(k)を適用 (Im’=Im×w(k)):
“Apply the weighting factor to Im (Im’=Im×w(k))”
<Step S214>
(Image) Apply weight w (k) to Im (Im ′ = Im × w (k)):
“Apply the weighting factor to Im (Im ′ = Im × w (k))”

<ステップS215>
n回の反復後、(Im×w(k)画像)Im’中の標準偏差を計算 SD(n):
“Calculate standard deviation within Im’after nth iteration SD(n)”
<Step S215>
After n iterations, calculate the standard deviation in (Im × w (k) image) Im ′ SD (n):
“Calculate standard deviation within Im'after nth iteration SD (n)”

<ステップS216>
標準偏差SD(n)は最小か:
“SD(n) is lowest?”
<Step S216>
Is the standard deviation SD (n) the minimum:
“SD (n) is lowest?”

<ステップS217>
全ての列が終了か:
“All column are complete?”
<Step S217>
Whether all columns end:
“All column are complete?”

<ステップS218>
次の列にシフト (k=k+1)(列に関し、kを値1だけインクリメント):
“Shift next column (k=k+1)”
<Step S218>
Shift to next column (k = k + 1) (for column, increment k by the value 1):
“Shift next column (k = k + 1)”

<ステップS219>
処理終了:
“Complete”
<Step S219>
Processing Exit:
“Complete”

図7のプログラム例の場合は、次のステップS221〜S223を有する。   In the case of the program example of FIG. 7, the following steps S221 to S223 are included.

<ステップS211>
フラットパネル検出器DFPD画像(Im)の読み込み:
“Import DFPD image (Im)”
<Step S211>
Reading flat panel detector DFPD image (Im):
“Import DFPD image (Im)”

<ステップS222>
画像(Im)にウェイト適用:
“Apply the weighting factor to (Im)”
<Step S222>
Apply weight to image (Im):
“Apply the weighting factor to (Im)”

<ステップS223>
処理終了:
“Complete”
<Step S223>
Processing Exit:
“Complete”

図5、及び図6、図7をも参照して、ステップS21(第1処理)及びステップS22(第2処理)に関する手順を(手順:1−1)〜(手順:1−5)として、その内容を以下に説明する。   Referring also to FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7, the procedures relating to step S21 (first process) and step S22 (second process) are defined as (procedure: 1-1) to (procedure: 1-5). The contents will be described below.

(手順:1−1)
患者1のX線画像を取得する。
既述したように、X線撮影装置(X線撮影システム)によるX線撮影方向は2方向以上取得する場合でも、1方向X線撮影の場合であっても良い。
このX線画像は、計算機へ転送され、(手順:1−2)以降の画像処理が行われる。
(Procedure: 1-1)
An X-ray image of patient 1 is acquired.
As described above, the X-ray imaging directions by the X-ray imaging apparatus (X-ray imaging system) may be two or more directions or may be one-way X-ray imaging.
This X-ray image is transferred to the computer, and image processing after (Procedure: 1-2) is performed.

(手順:1−2)
次に、ウェイト(w)の初期化を行う。当該初期化処理は、図6ではステップS212に相当する(w(x)=1)。
図8は、補正テーブル作成等による画像処理の説明に供する図で、ピクセルがx−y平面に「m行×m列」のマトリクス状に配列された画像マトリクス配列の一例を模式的に示し、図9は、画像処理開始前における、各ピクセル位置での画像ピクセル値等の説明に供する図である。
これらの図の如く、画像ピクセル位置(x,y) のピクセル(ピクセル値)をIm(x,y)と示す(同各図)。y方向は、患者頭尾方向である。
(Procedure: 1-2)
Next, the weight (w) is initialized. The initialization process corresponds to step S212 in FIG. 6 (w (x) = 1).
FIG. 8 is a diagram for explaining image processing by creating a correction table and the like, schematically showing an example of an image matrix arrangement in which pixels are arranged in a matrix of “m rows × m columns” on the xy plane. FIG. 9 is a diagram for explaining image pixel values and the like at each pixel position before the start of image processing.
As shown in these figures, the pixel (pixel value) at the image pixel position (x, y) is indicated as Im (x, y) (the same figures). The y direction is the patient's head-to-tail direction.

ここで、ウェイトw(x)は、以下の算出結果として得られることとなる、その最終的な値を、ステップS22の補正適用に用いる補正テーブル47Aに記憶格納するものであって、画像y方向の、それぞれの列ごとに、その各列における全ピクセル値に掛ける(乗ずる)変数である。画像処理開始時は、上記の初期化の結果、全てのピクセル(画像マトリクス配列における配列y方向に沿って延在する複数ピクセルからなる一群の各列ピクセル「(Im(1,1)〜Im(1,m)),・・・,(Im(k,1)〜Im(k,m)),・・・,(Im(m,1)〜Im(m,m))」に対して当該変数は値1となる(w(x)=1)。
つまり、初期状態では、初期値として値1なるw(x)を掛けた場合に得られることとなる画像と元画像(読み込み元画像)とは同じとなる。
Here, the weight w (x) is obtained and stored as a final value in the correction table 47A used for correction application in step S22. , For each column, a variable to multiply (multiply) all pixel values in each column. At the start of image processing, as a result of the initialization described above, all the pixels (a group of column pixels “(Im (1,1) to Im (1) consisting of a plurality of pixels extending in the array y direction in the image matrix array) 1, m)), ..., (Im (k, 1) to Im (k, m)), ..., (Im (m, 1) to Im (m, m)) " The variable has the value 1 (w (x) = 1).
That is, in the initial state, the image that is obtained by multiplying w (x) of 1 as the initial value is the same as the original image (read original image).

また、図9中、参照符号Azを付して示す部分(図中、破線で囲って示す画像y方向に沿った一群の複数ピクセル部分)は、画質向上にあたり、患者1以外の物体であって削除、軽減乃至低減対象となる天板等の領域(X線高減弱物質等に起因する領域)を表わしており、したがって、同図は、画像(補正対象元画像)に、低減等すべき対象となる天板等の領域Azも画像化されて含まれている状態の一例をも示している。
なお、図9では、図示簡略化の点から、画像マトリクス配列上、単に縦1列分の列ピクセル群だけを該領域Az部分として表示してあるが、例えば、先に触れた図14(a)のX線画像例における矢印Aaを付して示す像部分(太い縦線部分)のように、実際は、こうした領域Az部分は、連続する(隣接する)複数列分(x方向上、複数ピクセル幅分)に亘る、例えば、単一様の(1本の)線状領域のものとして出現することがある。
また、これら図示簡略化等の点は図10以下においても同様の表現形態としてある。
Further, in FIG. 9, a portion indicated by reference symbol Az (a group of a plurality of pixel portions along the image y direction surrounded by a broken line in the drawing) is an object other than the patient 1 in improving the image quality. Represents a region such as a top plate that is to be deleted, reduced or reduced (region caused by X-ray highly attenuated substance). Therefore, this figure shows an object to be reduced in the image (original image to be corrected). An example of a state in which a region Az such as a top plate is also imaged and included is also shown.
In FIG. 9, from the point of view of simplification, only the column pixel group for one vertical column is displayed as the region Az portion on the image matrix arrangement. For example, FIG. In fact, such an area Az portion includes a plurality of continuous (adjacent) columns (in the x direction, a plurality of pixels), like an image portion (thick vertical line portion) indicated by an arrow Aa in the X-ray image example of FIG. For example, it may appear as a single-like (single) linear region.
Further, these points of simplification of illustration and the like are also expressed in the same manner in FIG.

(手順:1−3)
次に、上記のような列ピクセルを処理単位とし、例えばX線画像端(x=1)(図9中、x座標左端)から、(ウェイト計算を開始する位置(列位置)を当該X線画像端として)順次、求めるべきウェイトw(x)を計算し決定する。
まず、画像y方向の1列目におけるウェイト(w(1))を、上記初期値(=値1)から変化させ、その都度、画像全体の標準偏差を計算する。そして、標準偏差値が最も小さくなるまでウェイト(w(1))を変化させる。なお、このときのウェイトを効率よく求めるために、例えば最適化計算を用いることで、短時間に最終的な値w(1)を求めることができる。
このようにして、画像y方向1番目(x=1)の列のウェイトw(1)を決定する。
上記処理は、図6ではステップS213−S214−S215−S216−S213のループに相当する。
(Procedure: 1-3)
Next, using the column pixel as a processing unit as described above, for example, from the X-ray image end (x = 1) (the left end of the x coordinate in FIG. 9), the position (column position) where weight calculation starts is the X-ray. The weight w (x) to be obtained is sequentially calculated and determined (as the image edge).
First, the weight (w (1)) in the first column in the image y direction is changed from the initial value (= value 1), and the standard deviation of the entire image is calculated each time. Then, the weight (w (1)) is changed until the standard deviation value becomes the smallest. In order to efficiently obtain the weight at this time, the final value w (1) can be obtained in a short time by using, for example, optimization calculation.
In this way, the weight w (1) of the first column (x = 1) in the image y direction is determined.
The above processing corresponds to a loop of steps S213-S214-S215-S216-S213 in FIG.

(手順:1−4)
次に、画像y方向1番目(x=1)の列ピクセルIm(1,y)にw(1)最終値を掛けた画像を用いて、画像y方向2番目(x=2)の列のウェイト(w(2))の決定を行う。
なお、図10は、画像y方向の列、図示例では1列目に関するウェイト(w(1))を計算・決定する過程の様子を例として示すもので、列ピクセルIm(1,y)に、w(1)最終値を、共通した乗算係数として乗じた場合のデータの例を、「Im(1,1)×w(1),Im(1,2)×w(1),・・・,Im(1,m-1) ×w(1),Im(1,m) ×w(1)」として、図中に、該当する各ピクセル位置に対応させて現すためのものでもある。
上記の手順で画像y方向x番目の列の位置を変えながら、(手順:1−3)から(手順:1−4)を繰り返す。
(Procedure: 1-4)
Next, using the image obtained by multiplying the first pixel value Im (1, y) in the image y direction (x = 1) by the final value of w (1), the second column (x = 2) in the image y direction is used. The weight (w (2)) is determined.
FIG. 10 shows an example of the process of calculating and determining the weight (w (1)) relating to the column in the image y direction, in the illustrated example, the first column. In the column pixel Im (1, y), FIG. , W (1) The example of data when the final value is multiplied as a common multiplication coefficient is “Im (1,1) × w (1), Im (1,2) × w (1),. .., Im (1, m-1) .times.w (1), Im (1, m) .times.w (1) "is also shown for corresponding to each pixel position in the drawing.
(Procedure: 1-3) to (Procedure: 1-4) are repeated while changing the position of the x-th column in the image y direction by the above procedure.

図11は、かかる繰り返しの実行過程における、画像y方向の列、図示例では2列目に関するウェイト(w(2))を計算・決定する過程の様子を例として示すもので、列ピクセルIm(2,y)に、w(2)最終値を、共通した乗算係数として乗じた場合のデータの例を「Im(2,1)×w(2),Im(2,2)×w(2),・・・,Im(2,m-1) ×w(2),Im(2,m) ×w(2)」として、図中に、該当する各ピクセル位置に対応させて現すためのものでもある。
このようにして、画像y方向の全列に関し、順に、ウェイト計算・決定処理を実行し、全ての列に対して上述の処理を行うことで、補正テーブル47Aを作成する。
上記処理は、図6では、上記したステップS213−S214−S215−S216−S213のループ、及び該ループを含んだ、ステップS213−S214−S215−S216−S217−S218−S213のループに相当する。
具体的には、図6のステップS217では、本ステップ実行ごと、全列に対してウェイト算出決定処理が実行されたか否かをチェックし、全ての列に対するウェイト算出決定の処理が実行された場合、補正テーブル作成を完了することとなる。
FIG. 11 shows an example of the process of calculating and determining the weight (w (2)) relating to the column in the image y direction, in the illustrated example, the second column in such an iterative execution process. 2, y) is multiplied by w (2) final value as a common multiplication coefficient. Examples of data are “Im (2,1) × w (2), Im (2,2) × w (2 ),..., Im (2, m-1) .times.w (2), Im (2, m) .times.w (2) "in order to show the corresponding pixel positions in the drawing. It is also a thing.
In this way, the weight calculation / determination process is sequentially executed for all the columns in the image y direction, and the correction table 47A is created by performing the above-described processing for all the columns.
In FIG. 6, the process corresponds to the loop of steps S213-S214-S215-S216-S213 described above and the loop of steps S213-S214-S215-S216-S217-S218-S213 including the loop.
Specifically, in step S217 of FIG. 6, every time this step is executed, it is checked whether or not weight calculation determination processing has been executed for all columns, and weight calculation determination processing has been executed for all columns. Then, the correction table creation is completed.

なお、上記ウェイト計算・決定において、画像全体の標準偏差の最小化を使用する場合の処理内容を式で表すと、次のように表せる。
Im(x,y)×w(x), w(x)= min(std(Im(x,y)×w(x))) ・・・(式1)
上記std()は、「Im(x,y)×w(x)」について、標準偏差を算出する関数を意味し、min()は、当該関数「std()」について、最小値を算出する関数を意味する。
In the weight calculation / determination, the processing contents when the standard deviation minimization of the entire image is used can be expressed as follows.
Im (x, y) × w (x), w (x) = min (std (Im (x, y) × w (x))) (Equation 1)
The above std () means a function for calculating a standard deviation for “Im (x, y) × w (x)”, and min () calculates a minimum value for the function “std ()”. Means a function.

図5のステップS21の補正テーブル作成(第1処理)では、上記のような手順で、画像処理制御部42(制御装置40)において処理が実行されるが、ここまでの処理は、例えば、数秒かかるため、照射装置30(制御装置40、ビーム照射制御部43)による、
治療ビーム照射前に、作成をしておく。
かくして、画像y方向の列ごとのウェイトw(1),w(2),・・・,w(m-1),w(m)が決定され、決定される列ごとのウェイトw(x)は、図12に示す如く、列を示す情報(列位置のx座標データ(1,2,・・・,k,・・・,m-1,m))に関連付けて(対応付けて)、記憶部47(制御装置40)の補正テーブル47Aに記憶格納される。
In the correction table creation (first process) in step S21 in FIG. 5, the process is executed in the image processing control unit 42 (control device 40) according to the above-described procedure. Therefore, by the irradiation device 30 (the control device 40, the beam irradiation control unit 43),
Prepare before treatment beam irradiation.
Thus, the weights w (1), w (2),..., W (m−1), w (m) for each column in the image y direction are determined, and the weight w (x) for each column to be determined. Is associated with (associated with) information indicating a column (x coordinate data (1, 2,..., K,..., M−1, m) of a column position) as shown in FIG. The data is stored in the correction table 47A of the storage unit 47 (control device 40).

(手順:1−5)
補正テーブル47Aに格納されたウェイトw(x)は、これを補正対象となる画像に適用することにより、補正後画像を得るのに好適に使用することが可能である。
すなわち、図5のステップS22の補正適用(第2処理)では、画像処理制御部42(制御装置40)において上記補正テーブル47Aを参照して、ウェイトw(x)を補正対象画像(例えば、所定フレームレートで取得した画像)に適用する。
かかる補正適用処理は、図7では、ステップS221〜S222に相当する。
(Procedure: 1-5)
The weight w (x) stored in the correction table 47A can be suitably used to obtain a corrected image by applying it to the image to be corrected.
That is, in the correction application (second process) in step S22 of FIG. 5, the image processing control unit 42 (control device 40) refers to the correction table 47A and sets the weight w (x) to the correction target image (for example, a predetermined image). Applies to images acquired at frame rate.
Such correction application processing corresponds to steps S221 to S222 in FIG.

具体的には、照射装置30(制御装置40、ビーム照射制御部43)による治療時に逐次新しく取得した1方向または2方向X線画像が、数ミリ秒以内に計算機にデータが転送される。2方向のX線画像を取得する時、1方向ずつまたは同時2方向の画像取得が可能であるが、X線画像が計算機に転送されると、即座に、計算済みのウェイト(w(x))を入力画像に掛けることで、画質向上を数ミリ秒で実施することができ、リアルタイム性を可能とする(図7)。
画像処理制御部42は、この場合、新たに、上記(手順:1−3)〜(手順:1−4)等の再計算(演算)処理をしないで済み、記憶部47に格納させたせた上記補正テーブル47A中から読み出された計算済みのウェイト(w(x))データを用い、これを適用することだけで画像処理を実行し得て、上記を可能とする。
Specifically, one-way or two-way X-ray images newly acquired sequentially at the time of treatment by the irradiation device 30 (the control device 40, the beam irradiation control unit 43) are transferred to the computer within a few milliseconds. When acquiring X-ray images in two directions, it is possible to acquire images in two directions one by one or simultaneously. However, when the X-ray image is transferred to the computer, the calculated weight (w (x)) ) On the input image, the image quality can be improved in a few milliseconds, and real-time performance is possible (FIG. 7).
In this case, the image processing control unit 42 does not need to newly perform recalculation (calculation) processing such as the above (procedure: 1-3) to (procedure: 1-4), and stores it in the storage unit 47. Using the calculated weight (w (x)) data read from the correction table 47A and applying this data, image processing can be executed, and the above is made possible.

図13は、該当する入力画像に対し、上記計算済みウェイトw(1),w(2) ,w(3),・・・,w(k)・・・w(m-1),w(m)を、その画像におけるマトリクス配列における対応する全列の各列ピクセルを対象として適用した(乗じた)結果の状態の補正後画像を示してある。
同図に見るとおり、画像y方向1番目(x=1)の列ピクセル、同y方向2番目(x=2)の列ピクセル、同y方向3番目(x=3)の列ピクセル、・・・、同y方向k番目(x=k)の列ピクセル、・・・、同y方向m−1番目(x=m−1)の列ピクセル、同y方向m番目(x=m)の列ピクセルのそれぞれに対し、列単位で、対応する共通した上記計算済みウェイトw(1),w(2) ,w(3),・・・,w(k)・・・w(m-1),w(m)がそれぞれ乗算補正係数として適用される様子が表されており、その結果また、画像全体の画面全体としても、「m×m」個の全ピクセルに対して、それぞれ該当する補正係数(ウェイト)が適用されて、画質向上がなされることが表されている。
図13はまた、天板等の領域Azにつき、上記画質向上の結果として、前記図9〜図11と対比して、その低減・軽減等がなされた様子(図13中、一点鎖線の状態で示してある)をも表す。更に、図13は、画像中、領域Azが単一様の(1本の)線状領域のものであっても、補正後画像ではそれが低減等された状態を示すものでもある。
FIG. 13 shows the calculated weights w (1), w (2), w (3),..., W (k)... W (m-1), w ( A corrected image of the result of applying (multiplying) m) to each column pixel of all corresponding columns in the matrix arrangement in the image is shown.
As shown in the figure, the first column pixel in the image y direction (x = 1), the second column pixel in the y direction (x = 2), the third column pixel in the y direction (x = 3),. The k-th (x = k) column pixel in the y direction,..., The m−1th (x = m−1) column pixel in the y direction, and the mth (x = m) column in the y direction. For each pixel, the corresponding calculated weights w (1), w (2), w (3),..., W (k). , W (m) are respectively applied as multiplication correction coefficients, and as a result, the corresponding correction is applied to all “m × m” pixels in the entire image. It is shown that the image quality is improved by applying a coefficient (weight).
FIG. 13 also shows that the area Az of the top plate or the like has been reduced or reduced as a result of the above-described improvement in image quality as compared with FIGS. 9 to 11 (in the state of the one-dot chain line in FIG. 13). Also shown). Further, FIG. 13 shows a state in which even if the region Az is a single linear region (one) in the image, it is reduced in the corrected image.

以上の方法により、リアルタイムに上記画像処理をX線画像に適応することで、高速に画質向上が実現できるとともに、患者1以外の物体(像領域Az)が画像に及ぼす影響を低減できる。
したがってまた、例えば、呼吸性移動による腫瘍位置のリアルタイム把握を目的としたX線画像(X線透視画像)における画質改善用途に適用して、好適なものとなる。
By applying the above image processing to the X-ray image in real time by the above method, the image quality can be improved at high speed, and the influence of an object (image region Az) other than the patient 1 on the image can be reduced.
Therefore, for example, the present invention is suitable for use in improving image quality in an X-ray image (X-ray fluoroscopic image) for the purpose of grasping a tumor position in real time by respiratory movement.

図14は、既に冒頭での考察において触れたものである。再びこれを参照すると、同図は、上記画像処理適用(補正適用)の結果の説明に供する、天板(治療天板)61上に横たわった患者1の胸部X線画像であって、同図(a)は比較画像(上記画像処理実施前の画像)の一例として示す図であり、同図(b)は、これと対比して示す、上記画像処理を実施して得られる処理後の画像の一例の図である。
同図(a)の画像処理前の画像と、同図(b)の画像処理後の画像とを比べると、同図(b)の処理後の画像では、画像全体の画質が向上している。
FIG. 14 has already been mentioned in the discussion at the beginning. Referring to this again, this figure is a chest X-ray image of the patient 1 lying on the top board (treatment top board) 61 for explaining the result of the above image processing application (correction application), (A) is a figure shown as an example of a comparative image (image before the said image processing implementation), The figure (b) is the image after the process obtained by implementing the said image processing shown in contrast with this (b). It is a figure of an example.
Comparing the image before image processing in FIG. 6A with the image after image processing in FIG. 4B, the image quality of the entire image is improved in the image after processing in FIG. .

また、同図(a)の画像中、画像右側部分に太い縦線(同図(a)中、参照符号Aaを付した矢印で示されている、領域部分)が治療天板61のX線高減弱物質によるもので、X線画像中、大きく目立って観察されることは既に述べたが、これについても、同図(b)の処理後の画像では、改善されている。
更に、本X線画像例は肺腫瘍患者の例であり、同図(a)の上記画像処理実施前の画像では、腫瘍位置(同図(a)中、画像、中ほどにある、白矢印で囲んで示した領域部分)が、治療天板61(像)と重なり腫瘍の端が不明瞭となっていることも既に述べたが、これに対しても、同図(b)の処理後の画像では、処理後は、治療天板領域が軽減されているため、腫瘍の端が簡易に認識できるようになっている。
したがって、このような補正後画像が取得できる結果、既述のようにX線画像に基づき腫瘍位置を算出して治療ビーム照射を判断するときでも、腫瘍位置検出精度の低下が避けられ、治療ビーム照射タイミングの精度の向上を図ることもできる。
Further, in the image of FIG. 6A, the X-ray of the treatment top 61 is a thick vertical line on the right side of the image (the region indicated by the arrow with the reference symbol Aa in FIG. 4A). Although it has already been described that it is due to a highly attenuated substance and can be observed largely and conspicuously in an X-ray image, this is also improved in the image after processing in FIG.
Furthermore, this X-ray image example is an example of a lung tumor patient, and in the image before the above image processing in FIG. (A), the white arrow at the tumor position (image, middle in the figure (a)) It has already been described that the region surrounded by () is overlapped with the treatment top plate 61 (image) and the end of the tumor is unclear, but also after this processing in FIG. In this image, since the treatment top plate area is reduced after processing, the end of the tumor can be easily recognized.
Therefore, as a result of obtaining such a corrected image, as described above, even when the tumor position is calculated based on the X-ray image and the treatment beam irradiation is determined, a decrease in the tumor position detection accuracy is avoided, and the treatment beam is avoided. It is also possible to improve the accuracy of irradiation timing.

図14はまた、患者1以外の物体よるもの(図13に示す像領域Az)として、例えば、図2に例を示したような照射装置30のカバー31に起因し、X線画像上に撮影され画像化されたものが(治療天板領域部分と同時に)現れている画像例をも、示すものである。
既述したように、上記照射装置カバー31部分に対し、これと一体的なものとして、X線撮影装置70におけるフラットパネル検出器DFPD(DFPD1,DFPD2)を設置することができると、室80内上部(空間)にフラットパネル検出器を配置設計しようとするとき、該フラットパネル検出器を支持するための専用の支持構造部等を用いないでも良いなどの点で、その分、効果的な構成となる一方で、そのような配置構成のフラットパネル検出器によるX線画像中に、照射装置カバー31に起因するものが画像化される場合がある。
図14(a)の画像中、治療天板(像)部分の、その右側に参照符号Abを付した矢印で示す、若干細い白い縦線は、このような照射装置カバー31の陰影の例であり、治療天板(像)とは別個に、線状領域のものとして、同図(a)の処理前の画像上には現れているが、これについても、同図(b)の処理後の画像では、改善されている。
FIG. 14 is also taken on an X-ray image as a result of an object other than the patient 1 (image region Az shown in FIG. 13), for example, due to the cover 31 of the irradiation apparatus 30 as shown in FIG. An example of an image in which the imaged image appears (at the same time as the treatment top plate region) is also shown.
As described above, if the flat panel detector DFPD (DFPD1, DFPD2) in the X-ray imaging apparatus 70 can be installed as an integral part of the irradiation apparatus cover 31 portion, When trying to design and arrange a flat panel detector in the upper part (space), it is effective because it is not necessary to use a dedicated support structure for supporting the flat panel detector. On the other hand, in the X-ray image by the flat panel detector having such an arrangement, an image caused by the irradiation device cover 31 may be imaged.
In the image of FIG. 14A, a slightly thin white vertical line indicated by an arrow with a reference symbol Ab on the right side of the treatment top plate (image) portion is an example of such a shadow of the irradiation device cover 31. Yes, it appears on the image before the processing in FIG. 11A as a linear region, separately from the treatment top plate (image), but this also after the processing in FIG. The image has been improved.

図15は、同じく上記画像処理(補正適用)を適用した場合の結果の説明に供する、他の例を示すX線画像図であり、ガントリ治療室における回転床がX線画像上に投影されることとなる場合の、当該X線画像に対する本実施形態に従う画像処理の適応例である。
以下に述べるように、ガントリ治療室の場合、上記図14の画像例で見たようなケースの同様の場合、X線撮影の対象となる患者以外の物体によるもの(図13に示す像領域Az)として、回転床のX線高吸収部分によるものが、患者(像)と重なる場合が生ずることがあり、そうした状況は、X線画像に基づき腫瘍位置を算出して治療ビーム照射を判断するとき、治療天板(寝台)領域等と同様、腫瘍位置検出精度の低下要因となる可能性がある。
FIG. 15 is an X-ray image diagram showing another example for explaining the result when the image processing (correction application) is applied, and the rotating bed in the gantry treatment room is projected on the X-ray image. This is an application example of image processing according to the present embodiment with respect to the X-ray image.
As described below, in the case of a gantry treatment room, in the same case as seen in the image example of FIG. 14, the object is an object other than the patient to be X-rayed (image area Az shown in FIG. 13). ) As a result of the X-ray superabsorbent part of the rotating bed sometimes overlapping the patient (image). In such a situation, the tumor position is calculated based on the X-ray image to determine the treatment beam irradiation. Similar to the treatment top plate (bed) region and the like, there is a possibility that the tumor position detection accuracy may be reduced.

ガントリ治療室は、照射装置が患者の周りを回転し様々な方向から治療ビーム照射を可能とする。しかし、X線撮影装置の設置レイアウトによっては、回転床領域がX線画像上に投影され患者と重なり画像化されることで、腫瘍位置検出精度の低下をもたらす可能性がある。なお、治療ビーム照射角度は、患者ごとに異なるため、予め補正パラメータを用意することができない。   In the gantry treatment room, the irradiation apparatus rotates around the patient to enable treatment beam irradiation from various directions. However, depending on the installation layout of the X-ray imaging apparatus, the rotating floor region is projected on the X-ray image and overlapped with the patient to form an image, which may cause a decrease in tumor position detection accuracy. In addition, since a treatment beam irradiation angle changes for every patient, a correction parameter cannot be prepared beforehand.

このような考察結果のもと、ガントリ治療室における回転床がX線画像上に投影されている画像(患者胸部X線画像)を補正対象として、上記画像処理(補正適用)を適用したものの例を示したのが、図15である。
なお、同図は、上記のような治療天板(寝台)の領域部分等も、同時に現れている画像例をも示すものである。
Based on such consideration results, an example of applying the above image processing (correction application) to a correction target image (patient chest X-ray image) in which a rotating bed in a gantry treatment room is projected on an X-ray image This is shown in FIG.
In addition, the same figure also shows the example of an image which the area | region part of the above treatment top boards (beds), etc. have appeared simultaneously.

図15(a)は画像処理前の画像、同図(b)は、これと対比して示す画像処理後の画像であり、同図(a)の画像中、参照符号Acを付した矢印で示す領域部分が回転床のX線高吸収部分(回転床X線高吸収領域)である。
これに対し、本実施形態に従う上記画像処理を適応すると、同図(b)の処理後の画像の如く、そうした回転床を含む、患者以外の物体領域が低減されることが分かる。同図(b)に示す如く、回転床領域も低減されおり(符号Acを付した矢印部分参照)、かつまた、治療天板(寝台)領域部分等についても、低減されている。
したがって、このような補正後画像が取得できる結果、上記したのと同様、腫瘍位置検出精度の低下が避けられ、ひいては治療ビーム照射タイミングの精度の向上を図ることもできる。
本実施形態に従う上記画像処理は、このような場合にも適用して、効果を発揮させることができる。
FIG. 15A is an image before image processing, and FIG. 15B is an image after image processing shown in contrast thereto. In the image of FIG. 15A, an arrow with reference symbol Ac is shown. The area | region part to show is a X-ray high absorption part (rotary bed X-ray high absorption area | region) of a rotation bed.
On the other hand, when the image processing according to the present embodiment is applied, it can be seen that the object region other than the patient including such a rotating bed is reduced as in the image after the processing in FIG. As shown in FIG. 5B, the rotating bed area is also reduced (see the arrow portion with the symbol Ac), and the treatment couch (bed) area portion is also reduced.
Therefore, as a result of obtaining such a corrected image, a decrease in tumor position detection accuracy can be avoided as described above, and as a result, the accuracy of treatment beam irradiation timing can be improved.
The image processing according to the present embodiment can be applied to such a case to exhibit the effect.

なお、先行技術文献として例示した特許文献5について、ここで、更に言及しておくと、冒頭でも触れたとおり、同文献5は、縞状ノイズ成分(モアレ)の減弱を課題としている。
具体的には、散乱X線を除去するグリッドを使用する場合を対象としており、一般に、散乱線グリッドは、鉛などの金属を用いた1〜2mm厚のものを、その厚さ間隔で平行に、または格子状に並べたモノである。よって、目をこらさないと、グリッドを認識することが難しいことからも、その減弱対象とした「縞状ノイズ成分」は、かなり細い成分からなるものとなる。
また、モアレは干渉縞であり、上記で記載したような、幅の狭い、また周期(繰り返し周波数)の高い模様であって、しかも、モアレが発生するには、これら縞の周波数のズレが発生する必要がある。つまり、ある程度大きな縞模様が必要となる。言い換えると、1本の縞ではモアレは発生しない。したがって、これらのことからも、同文献5の場合、一定周期の細い縞模様による問題にのみ対応しようとするものであり、グリッドを用いたX線画像のモアレ減弱方法を開示するに留まるといえる。
In addition, if it mentions further about patent document 5 illustrated as a prior art document here, as also mentioned at the beginning, the document 5 makes the subject the attenuation | damping of a striped noise component (moire).
Specifically, it is intended for the case of using a grid for removing scattered X-rays. Generally, a scattered radiation grid is a parallel one with a thickness interval of 1-2 mm using a metal such as lead. Or things arranged in a grid. Therefore, since it is difficult to recognize the grid unless the eyes are focused, the “striped noise component” as the attenuation target is composed of a fairly thin component.
Moire is interference fringes, and has a narrow pattern with a high period (repetition frequency) as described above. In addition, in order to generate moire, the fringe frequency shifts. There is a need to. That is, a certain large stripe pattern is required. In other words, no moire occurs with a single stripe. Therefore, from these facts, in the case of the document 5, it is intended to deal only with the problem due to the thin stripe pattern having a fixed period, and it can be said that only a method for reducing the moire of an X-ray image using a grid is disclosed. .

これに対して、本実施形態に従う上記画像処理によると、図9〜図13等に関連して既に述べたように、患者1以外の物体に起因して画像化される領域Az部分として、それが画面上、独立した、単独の1本の線状領域のものとして現れているものであったとしても、その低減等の補正のための効果的な画像処理が可能である。
更に、上記図14及び図15に見るとおり、低減、軽減等の対象とした患者1以外の物体として着目したものは、具体的には例示したような治療天板(寝台)領域、照射装置カバー領域、回転床領域は、それぞれ、個々に、独立して、かつまた、様々な形態(例えば、X線高減弱物質等の性状による、その線状領域幅の大小(太い、あるいは若干細いなど)や、それぞれ同時に画像化された場合におけるそれぞれの領域の間隔など位置関係等が区々の状態等)で画像中に画像化される可能性があるなどの、特殊性を有するものであり、こうした場合であっても、本実施形態に従う上記画像処理では、上述のように、高速に画質向上が実現できる上、そのような患者1以外の種々の物体によるものが画像に及ぼす影響を効果的に低減できるものであり、したがって、同文献5によるものとは、この点でも着眼点を別異にする。
On the other hand, according to the image processing according to the present embodiment, as already described in connection with FIGS. 9 to 13 and the like, as the region Az portion imaged due to an object other than the patient 1, Even if the image appears as an independent single linear region on the screen, effective image processing for correction such as reduction is possible.
Furthermore, as shown in FIGS. 14 and 15 above, what is focused on as an object other than the patient 1 targeted for reduction, reduction, etc., is specifically the treatment top plate (bed) region and irradiation device cover as illustrated. Each of the area and the rotating bed area is individually and independently in various forms (for example, the width of the linear area depending on the properties of the X-ray highly attenuated substance, etc. (thick or slightly thin). In addition, there are special characteristics such as the possibility of being imaged in the image in the state where the positional relationship such as the interval of each region when the images are simultaneously imaged, etc. Even in this case, in the image processing according to the present embodiment, as described above, the image quality can be improved at high speed, and the influence of various objects other than the patient 1 on the image can be effectively achieved. What can be reduced There, therefore, are to be due to the document 5, another having different Viewpoints in this regard.

また、更に付言すると、同文献5では、フィルタ処理により縞状ノイズ低減を行うが、本実施形態に従う上記画像処理はそれではなく、また、同文献5には、上述した呼吸性移動による腫瘍位置のリアルタイム把握を目的としたX線画像における画質改善用途に触れるところはなく、しかも、その計算方法ではリアルタイム処理は難しいことについては既に述べたとおりである。   Furthermore, in addition, in the same document 5, the stripe noise reduction is performed by the filter processing, but the image processing according to the present embodiment is not, and the same document 5 describes the tumor position due to the respiratory movement described above. As described above, there is no place for touching image quality improvement in X-ray images for the purpose of grasping in real time, and that real-time processing is difficult with the calculation method.

なお、短時間での画像処理を実施すること等の困難性に鑑み、間引き(例えば特許文献3等)を利用しようとすることも考えうる。すなわち、リアルタイムに取得するX線透視画像に対して短時間で画像処理を実施することが難しいことから、それ故、例えば取得X線透視画像を間引いて画像処理を適応することが考えられるが、より一層、高精度に治療ビーム照射判定するためには、取得X線透視画像全てに対して、画像処理を実施するのが好ましい。
本実施形態に従う上記画像処理によると、そのよう場合であっても、上述のようにリアルタイム性を可能ならしめることから、容易に取得X線透視画像全てに対して、画像処理を実施することができ、このような点からも、本実施形態に従う上記画像処理は好適なものである。
In view of the difficulty of performing image processing in a short time, it may be possible to use thinning (for example, Patent Document 3). That is, since it is difficult to perform image processing in a short time on an X-ray fluoroscopic image acquired in real time, therefore, it is conceivable to adapt the image processing by thinning out the acquired X-ray fluoroscopic image, for example. In order to determine treatment beam irradiation with higher accuracy, it is preferable to perform image processing on all acquired X-ray fluoroscopic images.
According to the image processing according to the present embodiment, even in such a case, since real-time property is possible as described above, it is possible to easily perform image processing on all acquired X-ray fluoroscopic images. In view of this, the image processing according to the present embodiment is suitable.

以下では、本実施形態に従う上記画像処理について、更にその変形例等を述べる。   Below, the modification etc. are further described about the said image processing according to this embodiment.

(本実施形態の第1の応用変形形態)
上記実施形態では、(手順1−3)等で述べたように、X線画像端(x=1)(図9中、x座標左端)から、順次、各列のウェイトを計算していく態様について説明したが、これは、任意の位置(任意の列位置)から開始しても良い。
もっとも、その場合も、連続的に(例えば、列を1列ごとシフト(図6のS218等参照)させるように)ウェイトを計算する必要があり、そのようにすることが好適なものとなる。仮に、飛び飛びの位置(飛び飛びの列の位置)のウェイトを計算していくと、期待した結果(前記図13〜図15に見たような、画像全体の画質向上を実現することができるとともに、患者1以外の物体に起因して生ずる領域を低減し得てその影響を抑えた画像取得を短時間に実現する補正処理機能を有する画像処理結果)が得られないことがある。
このため、このような点からは、かかる補正機能と同等のものとして、それが常に得られるよう確保するようになす上で、ウェイト算出決定処理においては、処理単位について、連続的に位置を変えるようにしてウェイトを計算することが好ましい。
本実施形態は、このようにして実施しても良い。
(First applied variation of this embodiment)
In the above embodiment, as described in (Procedure 1-3), the weight of each column is calculated sequentially from the X-ray image end (x = 1) (the left end of the x coordinate in FIG. 9). However, this may be started from an arbitrary position (an arbitrary column position).
In this case, however, it is necessary to calculate the weight continuously (for example, so as to shift the columns one column at a time (see S218 in FIG. 6)), and it is preferable to do so. If the weight of the jump position (the position of the jump row) is calculated, the expected result (as shown in FIGS. 13 to 15 can improve the image quality of the entire image, and An image processing result having a correction processing function that can reduce an area caused by an object other than the patient 1 and suppress an influence thereof in a short time may not be obtained.
For this reason, from this point of view, it is assumed that the correction function is equivalent to the correction function, and in order to ensure that it is always obtained, in the weight calculation determination process, the position is continuously changed with respect to the processing unit. Thus, it is preferable to calculate the weight.
This embodiment may be implemented in this way.

(本実施形態の第2の応用変形形態)
上記実施形態では、(手順:1−3)に先立つ(手順:1−2)等において、ウェイトの初期化にあたり、当該時点((手順:1−2)、図6のS212)で、一律、初期値として値1を設定するような態様について説明したが、更なる、計算時間短縮を図るべく、図16に例をもって示すような、以下のような処理内容としても良い。
(Second applied variation of this embodiment)
In the above embodiment, in (Procedure: 1-2) or the like prior to (Procedure: 1-3), weight initialization is performed uniformly at that time point ((Procedure: 1-2), S212 in FIG. 6). Although the mode in which the value 1 is set as the initial value has been described, in order to further reduce the calculation time, the following processing contents as shown in an example in FIG. 16 may be used.

図16は、ウェイト算出決定処理における、他の例の説明に供する図で、ウェイトの初期値設定に関する変形例をも示すものである。
同図に示す如く、例えば、X線画像端(x=1)(図9中、x座標左端)側から、画像y方向1番目(x=1)の列、同画像y方向2番目(x=2)の列、同画像y方向3番目(x=3)の列、・・・、同画像y方向k−1番目(x=k−1)の列のこの順で、次々と、ウェイト算出決定がなされてきて、今、画像y方向のk列目におけるウェイトw(k)について、上述したような繰り返し手順((手順:1−3)、図6のS213−S214−S215−S216−S213のループ)により当該ウェイトw(k)を計算(算出)して決定するようなケースであるとする。
一律、ウェイト初期値として値1を設定する上記態様の場合は、ウェイトw(k)についても、初期値1から、変数としてのウェイト値を変化させて、都度、既述の補正機能を得るべく、画像全体の標準偏差を最小化するようにして、求めるべきウェイトw(k)最終値を決定していくこととなる。
これに対して、更なる改良を加えるべく、計算時間短縮化のためには、これから計算しようとする(今回、ウェイト算出決定処理のための繰り返し手順による処理ループで計算しようとしている)処理単位に関し、その一つ前の処理単位(隣接する位置の列)に対する処理で既に決定されているウェイト値(計算済みの該当隣接処理単位に関するウェイト決定値)は、これを有効に活用することができる。
本応用変形形態は、このような着想に基づくものである。
FIG. 16 is a diagram for explaining another example in the weight calculation determination process, and also shows a modification example regarding the initial value setting of the weight.
As shown in the figure, for example, from the X-ray image end (x = 1) (x coordinate left end in FIG. 9) side, the first row in the image y direction (x = 1), the second in the image y direction (x = 2), the third column in the image y direction (x = 3),..., The weight in the order of the k−1th column (x = k−1) in the image y direction. The calculation decision has been made, and now, for the weight w (k) in the k-th column in the image y direction, iterative procedure as described above ((procedure: 1-3), S213-S214-S215-S216 in FIG. It is assumed that the weight w (k) is calculated (calculated) and determined by the loop (S213).
In the case of the above aspect in which the value 1 is uniformly set as the weight initial value, the weight w (k) is also changed from the initial value 1 to the weight value as a variable to obtain the correction function described above. Thus, the final value of the weight w (k) to be obtained is determined so as to minimize the standard deviation of the entire image.
On the other hand, in order to further improve the calculation time, in order to shorten the calculation time, the processing unit to be calculated (currently, it is to be calculated in a processing loop based on an iterative procedure for weight calculation determination processing) The weight value already determined in the processing for the previous processing unit (adjacent position column) (the weight determination value regarding the corresponding adjacent processing unit that has been calculated) can be used effectively.
This applied variation is based on such an idea.

計算時間短縮化のために、現在計算しようとするウェイト((w(k))の一つ前の位置(列の位置)で決定したウェイト(w(k−1)、またはw(k+1))の値を、今回算出決定処理対象のウェイトw(k)ための初期値(=値w(k−1))として、計算(ウェイト算出決定)を実施すると、計算処理が短縮される。   In order to shorten the calculation time, the weight (w (k-1) or w (k + 1)) determined at the position (column position) immediately before (w (k)) to be calculated. When the calculation (weight calculation determination) is performed with the value of as the initial value (= value w (k−1)) for the weight w (k) to be calculated and determined this time, the calculation process is shortened.

かくして、ウェイトの初期値を値1に設定した状態から、上記(手順:1−3)に従い、ウェイト値を変化させて、求めるべきウェイトを計算し最終値を決定するような場合に比べて、常に固定値たる値1から変化させ始めなければならない、というような一律的な処理をしないで済む分、そして、画像におけるピクセル値上も、近い位置関係にある隣接処理単位に関して、既に、計算済みのウェイト値を、順次に、処理単位の位置も変えつつ(手順:1−4)、効果的に活用いくことができる分、更なる計算時間短縮化を図ることができ、この点でも、画像処理に要する時間に関する短時間化に寄与するものとなり、効果的である。
本実施形態は、このようにして実施しても良い。
Thus, compared with the case where the initial value of the weight is set to the value 1, the weight value is changed according to the above (procedure: 1-3), the weight to be obtained is calculated, and the final value is determined. Already calculated for adjacent processing units that are close to each other in terms of pixel values in the image, as long as there is no need to perform uniform processing such as always having to start changing from a fixed value of 1. Since the weight value of each can be used effectively while changing the position of the processing unit sequentially (procedure: 1-4), the calculation time can be further shortened. This contributes to shortening the time required for processing and is effective.
This embodiment may be implemented in this way.

(本実施形態の第3の応用変形形態)
また、上記実施形態では、(手順:1−3)、(手順:1−4)等において例示したように、ウェイト算出決定処理では、画像全体の標準偏差値が最も小さくなるまでウェイトを変化させ、最終的な値を決定するようにしている。
(Third applied variation of this embodiment)
In the above embodiment, as exemplified in (Procedure: 1-3), (Procedure: 1-4), etc., in the weight calculation determination process, the weight is changed until the standard deviation value of the entire image is minimized. Trying to determine the final value.

ここでは、ウェイトを決定する1つの指標として、画像全体の標準偏差の最小化を使用したが、患者以外の物体領域が低減するウェイトを算出できれば、どのような指標でもかまわない。例えば、分散、平均値、エントロピー、二乗平均平方根を用いることができる。   Here, the minimization of the standard deviation of the entire image is used as one index for determining the weight. However, any index may be used as long as the weight that reduces the object area other than the patient can be calculated. For example, variance, average value, entropy, and root mean square can be used.

なお、上記各応用変形形態は、それぞれ、単独で、または二以上を組み合わせるような形態で実施することができる。   In addition, each said application deformation | transformation form can be implemented in the form which is respectively independent, or combines 2 or more.

次に、本発明の他の実施形態(第2実施形態)に係る画像処理装置(方法)について図17を参照して説明する。
図17は、本実施形態における画像処理装置(方法)を示すもので、所定条件のもと、画像再取得、及びこれに基づくウェイト(w(x))計算(補正テーブル(47A)再作成処理)を実行するよう、前記実施形態(第1実施形態)に対して、更に、所要の処理を付加した場合のX線画像処理の内容の一例を示すプログラムフローチャートである。
なお、本実施形態は、前記第1実施形態及びその各応用変形形態の変形例等でもある。したがって、前記第1実施形態おけるのと同一乃至同様の構成部分等については、詳細な説明を省略する。
Next, an image processing apparatus (method) according to another embodiment (second embodiment) of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 17 shows an image processing apparatus (method) in the present embodiment. Under predetermined conditions, image reacquisition and weight (w (x)) calculation based on this (correction table (47A) recreation processing) ) Is a program flowchart showing an example of the contents of X-ray image processing when necessary processing is further added to the embodiment (first embodiment).
In addition, this embodiment is also a modification of the first embodiment and each application modification thereof. Therefore, detailed description of the same or similar components as in the first embodiment will be omitted.

本実施形態の要部について、以下に(手順:2−1)〜(手順:2−2)として、またその処理内容を図17に示すフローチャート例をも参照して説明する。   The main part of the present embodiment will be described below as (procedure: 2-1) to (procedure: 2-2), and the processing content will be described with reference to the flowchart example shown in FIG.

図17のプログラム例の場合は、ステップS410〜S450からなる。
同図において、ステップS410(X線撮影:治療台62(天板61)に横たわる患者のX線画像を取得)は、第1実施形態における図4のステップS10であって良く、また、ステップS420(ウェイト(w(x))計算、(補正テーブル(47A)作成))は、第1実施形態における図5のステップS21相当(図6のフロー相当)であって良い。
また、ステップS430(補正テーブル(47A)参照(画像補正))は、第1実施形態における図5のステップS22相当、図7のフロー相当であって良い。
In the case of the program example of FIG. 17, the process includes steps S410 to S450.
In FIG. 4, step S410 (X-ray imaging: obtaining an X-ray image of a patient lying on the treatment table 62 (top plate 61)) may be step S10 of FIG. 4 in the first embodiment, and step S420. The (weight (w (x)) calculation, (correction table (47A) creation)) may be equivalent to step S21 in FIG. 5 (corresponding to the flow in FIG. 6) in the first embodiment.
Step S430 (refer to correction table (47A) (image correction)) may correspond to step S22 in FIG. 5 and the flow in FIG. 7 in the first embodiment.

更に、本プログラム例では、治療台62(天板61)の移動制御等があるか否かを判断するステップS440と、終了判定するステップS450とを有し、これらの処理が前記第1実施形態に付加されている。
追加された上記ステップS440は、例えば、ステップS420からステップS430へと処理が進められた後、ステップS430−ステップS440−ステップS450−ステップS430のループ処理の実行中、当該ステップS440実行の度に、画像再取得(ステップS410)、及びこれに基づく、新たなウェイト計算等(ステップS420)が必要であるどうかをチェック(モニタ、監視)することを可能にするものであり、このようなステップS440を設けることにより、その判断結果が肯定(Yes)であった場合には、処理を上記ステップS410へと戻すべく切り換えることができるよう、本X線画像処理制御を実行させることができる。
Furthermore, this program example includes step S440 for determining whether or not there is movement control of the treatment table 62 (top plate 61), and step S450 for determining the end, and these processes are described in the first embodiment. Has been added.
The added step S440, for example, after the process has been advanced from step S420 to step S430, during the execution of the loop process of step S430-step S440-step S450-step S430, every time the step S440 is executed. It is possible to check (monitor, monitor) whether or not image re-acquisition (step S410) and new weight calculation based on this (step S420) is necessary. By providing, if the determination result is affirmative (Yes), the X-ray image processing control can be executed so that the process can be switched to return to step S410.

また、追加された上記ステップS450は、上記ステップS440での判断結果が否定(No)の場合に、上記ループ処理実行中、当該ステップS450実行の度に、本プログラムを終了させるか否かを判断するためのものである。
本プログラム例では、このようなステップS450を設けることにより、当該判断結果が否定(No)の場合、上記ステップS430(補正テーブル参照:画像補正)での処理を、その後に逐次得られるX線画像(動きを観察することができる連続撮影画像)に対しても繰り返して実行させるべく、処理をステップS430に戻す制御を行うことができる一方、当該ステップS450での判断結果が肯定(Yes)になったときに、治療台62(天板61)に横たわった当該患者1に対する治療ビーム照射による治療が終了したとみて、本X線画像処理制御も終了させることができる。
Further, the added step S450 determines whether or not to terminate the program each time the step S450 is executed during the execution of the loop process when the determination result in the step S440 is negative (No). Is to do.
In this program example, by providing such step S450, when the determination result is negative (No), the processing in step S430 (refer to the correction table: image correction) is sequentially obtained thereafter. While it is possible to perform control to return the process to step S430 so as to be repeatedly performed on (a continuously shot image in which movement can be observed), the determination result in step S450 is affirmative (Yes). At this time, the X-ray image processing control can also be ended by assuming that the treatment by irradiation of the treatment beam for the patient 1 lying on the treatment table 62 (top plate 61) is finished.

以下、図17をも参照して、本実施形態におけるX線画像処理に関する手順を(手順:2−1)〜(手順:2−2)として、その内容を説明する。   Hereinafter, the procedure regarding the X-ray image processing in the present embodiment will be described as (procedure: 2-1) to (procedure: 2-2) with reference to FIG.

(手順:2−1)
画像取得(また、該当する場合の、画像再取得)として、次の(手順:2−1.1)〜(手順:2−1.2)の内容からなる。
(Procedure: 2-1)
The image acquisition (and image reacquisition when applicable) includes the following (procedure: 2-1.1) to (procedure: 2-1.2).

(手順:2−1.1)
治療台62(天板61)に横たわる患者1のX線画像を取得する(図17のステップS410参照)。
かかる(手順:2−1.1)は、具体的には、前記第1実施形態において説明した、(手順:1−1)と同様であって良い。
(Procedure: 2-1.1)
An X-ray image of the patient 1 lying on the treatment table 62 (top plate 61) is acquired (see step S410 in FIG. 17).
Specifically, (Procedure: 2-1.1) may be the same as (Procedure: 1-1) described in the first embodiment.

(手順:2−1.2)
ウェイト(w(x))を計算する(図17のステップS420参照)。
この(手順:2−1.2)についても、具体的には、前記第1実施形態において説明した、(手順:1−2)〜(手順:1−4)の内容と同様であって良い。
なお、画像再取得時には、かかるウェイト(w(x))計算についても、再取得画像に基づき、ウェイト算出決定についての再処理がなされることとなる。
(Procedure: 2-1.2)
The weight (w (x)) is calculated (see step S420 in FIG. 17).
This (procedure: 2-1.2) may also be specifically the same as the contents of (procedure: 1-2) to (procedure: 1-4) described in the first embodiment. .
At the time of image reacquisition, the weight (w (x)) calculation is also reprocessed for determining the weight calculation based on the reacquired image.

(手順:2−2)
ここに、画像処理適応として、本実施形態の画像処理では、次の(手順:2−2.1)、(手順:2−2.2)を有する。
(Procedure: 2-2)
Here, as image processing adaptation, the image processing of this embodiment includes the following (procedure: 2-2.1) and (procedure: 2-2.2).

(手順:2−2.1)
上記(手順:2−1.1)(図17のステップS420)により作成された補正テーブル(47A)を参照して、既述したような補正機能による画像補正を実行する。
かかる(手順:2−2.1)は、基本的に、前記第1実施形態において説明した(手順:1−5)の内容と同様である。
本実施形態の画像処理では、上記(手順:2−1.1)(図17のステップS410)で取得したX線画像または、その後に取得したX線画像に対して、(手順:2−1.2)(図17のステップS420)で得られたウェイト(w(x))を掛ける。
(Procedure: 2-2.1)
With reference to the correction table (47A) created by the above (procedure: 2-1.1) (step S420 in FIG. 17), the image correction by the correction function as described above is executed.
This (procedure: 2-2.1) is basically the same as the content of (procedure: 1-5) described in the first embodiment.
In the image processing of the present embodiment, for the X-ray image acquired in (Procedure: 2-1.1) (Step S410 in FIG. 17) or the X-ray image acquired thereafter, (Procedure: 2-1). .2) Multiply by the weight (w (x)) obtained in step S420 in FIG.

(手順:2−2.2)
治療台62(天板61)の移動等があるかについて判断する(図17のステップS440参照)。
これにより、治療台62(天板61)が移動したときは、画像再取得すべきときに該当するかどうかを判断することができる。また、ここでの判断の対象となるケースとしては、当該治療台62(天板61)に横たわる患者1が、例えば故意に動き患者位置が予め設定された状態を超えてずれたような場合も対象とすることができる。
既に述べた如く、X線画像を用いて患者1体内の経時変化、例えば、呼吸、心拍、嚥下などの生理現象を含む、経時変化を確認しながら体幹部治療を行うとき、こうした呼吸、心拍、嚥下などの以外に、上記のように故意に患者1が動き患者位置が大きくずれるような場合、その程度如何によっては、既述のような画像処理による補正機能による、患者1以外の物体に起因する領域Az等に対する低減等(図13〜図15等)が効果的に実行されない場合がある。これは、治療台制御装置60による治療台62(天板61)の移動制御の場合も、その移動によって、画像中(画面上)の天板等の像領域Az等の向き(マトリクス配列の配列方向に対する方向性)が傾くなどして、同様の状況が生じうる。
したがって、このような場合に該当するときは、その治療台62(天板61)の移動等の後の状態に合わせて、的確な画像処理結果が得られるよう、本実施形態のX線画像処理では、呼吸、心拍、嚥下など以外に、故意に患者が動き患者位置が大きくずれ、患者以外の物体像がうまく低減されない場合、または、治療台が移動したときなど、画像再取得以下の処理がなされるよう、上記(手順:2−1)の画像取得のフローに戻ることができるようにしたものである。
(Procedure: 2-2.2)
It is determined whether or not there is a movement of the treatment table 62 (top plate 61) (see step S440 in FIG. 17).
Thereby, when the treatment table 62 (top plate 61) moves, it can be determined whether it corresponds when the image should be reacquired. Further, as a case to be determined here, there is a case where the patient 1 lying on the treatment table 62 (top plate 61) moves intentionally, for example, and the patient position deviates beyond a preset state. Can be targeted.
As already described, when performing trunk treatment while confirming temporal changes, including physiological changes such as breathing, heartbeat, swallowing, etc. in the patient 1 using X-ray images, such breathing, heartbeat, In addition to swallowing, when the patient 1 moves intentionally as described above and the patient position is greatly displaced, depending on the degree, it is caused by an object other than the patient 1 due to the correction function based on the image processing as described above. In some cases, reduction (such as FIGS. 13 to 15) or the like for the area Az to be performed is not effectively executed. This is also true in the case of movement control of the treatment table 62 (top plate 61) by the treatment table control device 60, due to the movement, the orientation of the image area Az or the like of the top plate in the image (on the screen) (arrangement of matrix arrangement) A similar situation can occur, for example, when the directionality with respect to the direction is inclined.
Therefore, in such a case, the X-ray image processing of this embodiment is performed so that an accurate image processing result can be obtained in accordance with the subsequent state of the treatment table 62 (top plate 61). Then, in addition to breathing, heart rate, swallowing, etc., if the patient moves intentionally and the patient's position is greatly displaced and the object image other than the patient is not reduced well, or the treatment table moves, etc. As described above, it is possible to return to the image acquisition flow in the above (procedure: 2-1).

本発明に従う画像処理は、このような第2実施形態によっても実施することもできる。なお、以下に、本実施形態に従う上記X線画像処理について、その変形例等を述べる。   The image processing according to the present invention can also be performed according to the second embodiment. In the following, variations of the X-ray image processing according to the present embodiment will be described.

(本実施形態(第2実施形態)の応用変形形態)
図18は、本実施形態の応用変形形態を示すもので、IGRTに適用した場合における、X線画像処理及び治療ビーム照射制御の内容等の一例を示すフローチャートである。
なお、本フローチャートに示す部分以外は、前記図17における対応するステップ部分と同様であり、したがって、図18では、その一部を示してある。
(Application modification of this embodiment (second embodiment))
FIG. 18 shows an applied modification of this embodiment, and is a flowchart showing an example of the contents of X-ray image processing and treatment beam irradiation control when applied to IGRT.
The portions other than the portions shown in the flowchart are the same as the corresponding step portions in FIG. 17, and therefore, a part of them is shown in FIG.

図18図示のように、本プログラム例では、図17のステップS430に代えて、ステップS430B(画像誘導放射線治療(IGRT))の処理が設けられ、また、その前段に、治療ビーム照射による治療の開始(決定)のための処理としてステップS430Aが設けられており、当該ステップS430Aでの開始決定を条件に、ステップS430B(画像誘導放射線治療(IGRT))の処理の実行が可能となるよう制御されるものとしてある。
これにより、既述した如く、照射装置30による治療ビーム照射前に、ウェイト(w(x))計算、及び補正テーブル(47A)作成処理がなされた後にのみ、以下の内容の並列処理からなるIGRTが開始されるよう制御することが確保され、効果的なものとなる。
As shown in FIG. 18, in this program example, in place of step S430 in FIG. 17, a process of step S430B (image-guided radiation therapy (IGRT)) is provided, and in the preceding stage, treatment by treatment beam irradiation is performed. Step S430A is provided as a process for start (determination), and is controlled so that the process of step S430B (image-guided radiation therapy (IGRT)) can be executed on condition that the start is determined in step S430A. It is as a thing.
Thereby, as described above, only after the weight (w (x)) calculation and the correction table (47A) creation processing are performed before the treatment beam irradiation by the irradiation apparatus 30, the IGRT including the parallel processing of the following contents is performed. It is ensured that the control is started so as to be effective.

ステップS430Bは、X線画像処理制御(ステップS430B1)、及び治療ビーム照射制御実行(ステップS430B2)からなる並列制御であり、治療中における所定フレームレートによる連続X線(透視)撮影をもとに、ステップS430B1では、補正テーブル参照し、逐次取得するX線画像に対してウェイト(w(x))を掛ける画像補正がリアルタイムでなされる。他方、ステップS430B2では、かかるX線画像処理制御に基づく補正後画像(X線透視画像)を用いて、X線(透視)式呼吸同期照射による放射線治療制御がなされるよう、制御されることとなる。   Step S430B is parallel control consisting of X-ray image processing control (Step S430B1) and treatment beam irradiation control execution (Step S430B2), and based on continuous X-ray (fluoroscopic) imaging at a predetermined frame rate during treatment. In step S430B1, referring to the correction table, image correction is performed in real time by multiplying a sequentially acquired X-ray image by a weight (w (x)). On the other hand, in step S430B2, using the corrected image (X-ray fluoroscopic image) based on the X-ray image processing control, control is performed so that radiotherapy control by X-ray (fluoroscopic) type respiratory synchronized irradiation is performed. Become.

したがって、当該応用変形形態は、画像誘導放射線治療(IGRT)を実施する放射治療装置(粒子線治療装置)に、本実施形態に従う画像処理装置(方法)を搭載した例でもある(IGRT装置への適用の例でもある)。
本実施形態は、このように実施しても良い。
なお、本実施形態(第2実施形態)についても、上記の応用変形形態を含めて、前記第1実施形態の各応用変形形態における、一または二以上を、組み合わせるような形態で実施することもできる。
Therefore, the applied modification is also an example in which the image processing apparatus (method) according to the present embodiment is mounted on a radiation therapy apparatus (particle beam therapy apparatus) that performs image-guided radiotherapy (IGRT) (to the IGRT apparatus). It is also an example of application).
This embodiment may be implemented in this way.
In addition, also about this embodiment (2nd Embodiment) including the said application deformation | transformation form, it is also possible to implement in a form that combines one or more of each application modification form of the first embodiment. it can.

次に、本発明の更に他の実施形態(第3実施形態)に係る画像処理装置(方法)について図19及び図20を参照して説明する。
図19は、患者1以外の物体の領域が、X線画像に対して水平・垂直の方向の向きになく、傾くなどしているとき、その方向性に関する調整のため処理を付加した場合の一例を示すフローチャートであり、図20は、その説明に供するものであって、例えば、天板領域Az等の方向について、方向性の調整が必要となる場合の例を示す。
具体的には、図20は、当該方向性に関する調整のため処理が必要とされる場合の様子の一例の説明に供する図で、天板等の領域Azの方向が、画像y方向(列方向)(また、同時に、に画像x方向(行方向))と平行でない状態の一例を示している。
Next, an image processing apparatus (method) according to still another embodiment (third embodiment) of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 and 20.
FIG. 19 shows an example in which processing is added to adjust the directionality when an object area other than the patient 1 is not oriented in the horizontal and vertical directions with respect to the X-ray image but is tilted. FIG. 20 is provided for explanation thereof, and shows an example in which the directionality adjustment is necessary for the direction of the top plate area Az or the like, for example.
Specifically, FIG. 20 is a diagram for explaining an example of a state where processing is necessary for adjustment related to the directionality, and the direction of the area Az such as the top plate is the image y direction (column direction). ) (Also at the same time, the image x direction (row direction)) is not parallel.

前記各実施形態(各応用変形形態を含む)に従う補正機能を有する画像処理を適用しようとする場合、患者1以外の物体が、必ずしもX線画像に対して水平方向または垂直方向の配列の沿った状態のものにあるとは限らず、場合によっては、これらの物体それぞれが、別々の方向にある場合も考えられる。この場合には、それぞれの物体の方向に対する座標を定義するか画像自体を回転させるようにし、かかる状態にした上で、上記画像処理を行うことによって、前記各実施形態(各応用変形形態を含む)に従う、補正機能を有する画像処理を効果的に実行させることが可能である。
本実施形態は、このような着想に基づくものである。
When applying image processing having a correction function according to each of the above-described embodiments (including each applied modification), an object other than the patient 1 is not necessarily aligned horizontally or vertically with respect to the X-ray image. It may not be in the state, but in some cases, each of these objects may be in different directions. In this case, by defining the coordinates with respect to the direction of each object or rotating the image itself, the image processing is performed after such a state is performed, whereby each of the above embodiments (including each applied modification) is performed. It is possible to effectively execute image processing having a correction function according to (1).
The present embodiment is based on such an idea.

このため、本実施形態では、図19に示すプログラム例の如く、前記図5の画像処理プログラム例の場合に対して、更に、ステップS20aとして、方向性に関する調整のための処理が追加されている。
したがって、この場合、本ステップS20aとステップS21(補正テーブル作成(第1処理))とからなる部分は、前記図4のステップS20(画像処理)の変形例にも相当する。
なお、図19において、ステップS22(補正適用(第2処理))は、前記図4ステップS22と同様のものであって良い。
For this reason, in the present embodiment, as in the example of the program shown in FIG. 19, in addition to the case of the example of the image processing program of FIG. .
Therefore, in this case, the portion composed of step S20a and step S21 (correction table creation (first processing)) corresponds to a modification of step S20 (image processing) in FIG.
In FIG. 19, step S22 (correction application (second process)) may be the same as step S22 in FIG.

本プログラム例においては、上記のようにステップS20aを設けたことから、例えば、図20に示すように、天板等の領域Azの方向が、画像y方向の列方向と平行でない状態で、方向性に若干傾きがあるような場合、画像自体を回転させる、という態様をもって、上記の傾いた天板等の領域Azの方向性を、列方向のy方向と平行になるよう適切に調整することができ、かくして、前記図5に示した状態のようにすれば、それ以降は、前記第1実施例と同様の画像処理が可能である。
したがって、本実施形態によれば、患者1以外の物体に起因して画像化されることとなる天板等の領域Azの向きが、画像マトリクスの様々な方向を向いていても、上記の補正機能を有する画像処理を好適に実施することを可能ならしめ、同様にして、画像全体の画質の向上を実現することができるとともに、患者1以外の物体に起因して生ずる領域の影響を抑えた画像取得が短時間に実現できる。
In this program example, since step S20a is provided as described above, for example, as shown in FIG. 20, the direction of the area Az such as the top plate is not parallel to the column direction of the image y direction. If the image has a slight inclination, the direction of the region Az such as the inclined top plate is appropriately adjusted so as to be parallel to the y direction in the column direction by rotating the image itself. Thus, if the state shown in FIG. 5 is used, thereafter, the same image processing as in the first embodiment can be performed.
Therefore, according to the present embodiment, even if the orientation of the area Az such as the top board to be imaged due to an object other than the patient 1 is in various directions of the image matrix, the above correction is performed. It is possible to suitably perform image processing having a function, and in the same way, the image quality of the entire image can be improved, and the influence of the region caused by an object other than the patient 1 is suppressed. Image acquisition can be realized in a short time.

本発明に従う画像処理は、このようして実施しても良い。
なお、本実施形態(第3実施形態)についても、前記第1実施形態の各応用変形形態、並びに第2実施形態、及びその応用変形形態における、それぞれの、一または二以上を、組み合わせるような形態で実施することができる。
なお、以下に、更に、その他の応用例等について述べる。
The image processing according to the present invention may be performed in this way.
In this embodiment (third embodiment), one or two or more of the applied variations of the first embodiment, the second embodiment, and the applied variations of the first embodiment are combined. It can be implemented in the form.
In addition, other application examples will be described below.

(その他の応用例等:1)
冒頭でも触れ、また前記図1等に関連しても述べたとおり、X線画像の用途として患者位置決めプロセスがある。
これについて、付言すると、例えば、図1に示すシステム100において、治療計画で指示された腫瘍位置(1a)へ照射装置30により治療ビームBを照射する場合、治療計画時と照射時の患者位置を同じにする必要がある。もし、患者位置に誤差を含んでいる場合、腫瘍位置(1a)に正しく治療ビームB照射ができないこととなる。このため、治療前の患者1をX線撮影装置70によりX線撮影し、これにより得られるX線画像と既述の如くの治療計画時に使用したCT画像(これが基準位置となる)から治療前の患者位置誤差を低減するプロセス(患者位置決め)を行う。
(Other applications: 1)
As mentioned at the beginning and as described in connection with FIG. 1 and the like, there is a patient positioning process as an application of the X-ray image.
In addition, for example, in the system 100 shown in FIG. 1, when the treatment beam B is irradiated by the irradiation device 30 to the tumor position (1a) instructed by the treatment plan, the patient position at the time of the treatment plan and the irradiation time is determined. Must be the same. If the patient position contains an error, the treatment beam B cannot be correctly irradiated to the tumor position (1a). For this reason, the patient 1 before the treatment is X-rayed by the X-ray imaging apparatus 70, and the X-ray image obtained thereby and the CT image used at the time of the treatment planning as described above (this is the reference position) are pre-treatment. A process (patient positioning) for reducing patient position error is performed.

この場合において、そうした治療ビーム照射前に実施される患者位置決めプロセスにも、本発明に従う画像処理技術は応用することができ、その結果、既述のように治療ビーム照射タイミングの精度向上だけでなく、患者位置決め精度向上が図られ、治療成績向上の可能性をより広く拡大すること等に効果的なものとなり、この点で、放射線治療の面において、より実効性を発揮できるものにすることができる。   In this case, the image processing technique according to the present invention can also be applied to the patient positioning process performed before the treatment beam irradiation. As a result, not only the accuracy of the treatment beam irradiation timing is improved as described above. The patient positioning accuracy will be improved, and it will be effective to broaden the possibility of improving treatment results, etc., and in this respect, it will be possible to demonstrate more effectiveness in terms of radiation therapy it can.

(その他の応用例等:2)
本発明に従う画像処理技術は、既述もしてきたとおり、例えばX線透視画像をリアルタイムに画質改善するアルゴリズムに基づいており、X線透視画像を用いる放射線治療装置に搭載することで、治療精度を向上することを可能ならしめるものである。
しかして、ここでは、かように放射線治療を中心に述べてきたが、これに限らず、例えば、様々な角度からX線画像取得を行う血管造影などの診断領域にも適応することで、診断能の向上が可能となるものでもある。
(Other application examples: 2)
As described above, the image processing technique according to the present invention is based on, for example, an algorithm for improving the image quality of a fluoroscopic image in real time, and is mounted on a radiotherapy apparatus using the fluoroscopic image, thereby improving the treatment accuracy. It is what makes it possible to improve.
Thus, the radiotherapy has been mainly described as described above. However, the present invention is not limited to this, and for example, diagnosis can be performed by adapting to a diagnostic region such as angiography that performs X-ray image acquisition from various angles. It is also possible to improve performance.

1…患者(被検体、被照射体)
40…制御装置
42…画像処理制御部
47…記憶部
47A…補正テーブル
70…X線撮影装置(X線撮影システム)
1 ... Patient (subject, subject to be irradiated)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Control apparatus 42 ... Image processing control part 47 ... Memory | storage part 47A ... Correction table 70 ... X-ray imaging apparatus (X-ray imaging system)

Claims (9)

被検体をX線撮影して得られる画像の画質向上の補正機能を有する画像処理のための装置であって、
前記被検体及び、前記被検体が横たわる治療台、前記被検体に治療ビームを照射する照射装置のカバー、または前記治療台が配設されたガントリ治療室の回転床のいずれか一または二以上である被検体以外の物体をX線撮影して得られる画像を連続して取得する手段と、
該手段により得られる前記画像に基づき、画像マトリクス配列における配列に沿って延在するピクセル群を処理の単位とし、当該処理単位ごとに、その処理単位に属する対象とする全ピクセル値に共通して乗ずるウェイトを算出して決定する手段であって、当該ウェイトを決定する指標として、画像全体の標準偏差の最小化、または分散、平均値、エントロピー、二乗平均平方根のいずれかを使用して、当該ウェイトを算出して決定し、斯く算出決定処理を、画像マトリクス配列の各処理単位に対して、順次に、その処理単位の位置を変えながら繰り返し実行して当該処理単位ごとのウェイトを決定する手段と、
該手段により決定される処理単位ごとのウェイトを、対応する各処理単位の位置の情報に関連付けて補正テーブルに格納する手段と、
該手段により補正テーブルに格納されるウェイトを、補正対象とする前記画像に適用することにより補正後画像を得る手段と
を有し、
前記補正後画像を得る手段は、前記ウェイトが補正テーブルに格納された後、前記被検体について所定フレームレートで逐次新しく取得した画像に対して、前記ウェイトを補正乗算係数として適用することを特徴とする画像処理装置。
An apparatus for image processing having a correction function for improving the image quality of an image obtained by X-ray imaging of a subject,
One or more of the subject, a treatment table on which the subject lies, a cover of an irradiation device that irradiates the subject with a treatment beam, or a rotating bed of a gantry treatment room in which the treatment table is disposed Means for continuously acquiring images obtained by X-ray imaging of an object other than a subject;
Based on the image obtained by the means, a group of pixels extending along the arrangement in the image matrix array is used as a unit of processing, and for each processing unit, common to all pixel values to be a target belonging to the processing unit. A means for calculating and determining a weight to be multiplied, and as an index for determining the weight, the standard deviation of the entire image is minimized, or any one of variance, average value, entropy, and root mean square is used. Means for calculating and determining weights, and repeatedly executing the calculation determination processing for each processing unit of the image matrix array sequentially while changing the position of the processing unit. When,
Means for storing a weight for each processing unit determined by the means in a correction table in association with information on a position of each corresponding processing unit;
Means for obtaining a corrected image by applying the weight stored in the correction table by the means to the image to be corrected;
The means for obtaining the corrected image applies the weight as a correction multiplication coefficient to an image sequentially newly acquired at a predetermined frame rate for the subject after the weight is stored in a correction table. An image processing apparatus.
前記補正後画像を得る手段による画像補正において、前記画像を取得する手段による画像再取得が必要か否かをチェックし、必要と判断した場合には、画像再取得を行わせ、当該再取得画像に基づくウェイト算出決定処理以降を新たに行わせる手段を、更に有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   In the image correction by the means for obtaining the corrected image, it is checked whether or not the image reacquisition by the means for obtaining the image is necessary, and if it is determined to be necessary, the image is reacquired and the reacquired image is obtained. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising means for newly performing a weight calculation determination process based on the process. 前記治療台が移動した場合、または該治療台上の被検体の位置が予め設定された状態を超えてずれた場合に、前記画像再取得を行わせることを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。   The image reacquisition is performed when the treatment table moves or when the position of the subject on the treatment table deviates beyond a preset state. Image processing device. 前記被検体のX線撮影の結果、被検体以外の物体に起因して画像化された領域が、画像マトリクス配列における配列に沿う方向に向いていない場合、当該領域が画像マトリクス配列の配列方向に沿うよう、方向性に関する調整をする手段を、更に有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の画像処理装置。   As a result of X-ray imaging of the subject, if the region imaged due to an object other than the subject is not oriented in the direction along the array in the image matrix array, the region is aligned in the array direction of the image matrix array. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a unit that adjusts the directionality along the direction. 前記方向性に関する調整をする手段は、補正前画像を回転させることによって、または前記物体に対する座標を定義することによって、前記方向性に関する調整をすることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。   5. The image processing according to claim 4, wherein the means for adjusting the directionality adjusts the directionality by rotating a pre-correction image or defining coordinates for the object. apparatus. 前記ウェイトを決定する手段は、前記処理単位ごとに、当該処理単位ごとのウェイトを算出して決定していく算出決定処理において、当該処理の開始位置を、画像端から、または任意の処理単位の位置から開始して、連続的に、隣接する処理単位へと位置を変えるようにして当該ウェイト算出決定処理を実行することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像処理装置。   In the calculation determination process in which the weight is determined by calculating and determining a weight for each processing unit for each processing unit, the start position of the processing is determined from an image end or an arbitrary processing unit. 6. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the weight calculation determination process is executed starting from the position and continuously changing the position to adjacent processing units. 前記ウェイトを決定する手段において、前記処理単位となす配列の方向は、被検体の体軸方向であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein in the means for determining the weight, the direction of the array to be the processing unit is a body axis direction of the subject. 請求項1乃至7のいずれかに記載の画像処理装置と、
被検体である放射線治療の対象としての患者に対して、放射線治療ビームを照射する放射線治療ビーム照射手段と、
該放射線治療ビーム照射による治療の開始決定のための手段と、
当該開始決定を条件に、前記画像処理装置における画像処理と前記放射線治療ビーム照射手段における放射線治療ビーム照射制御とを実行し、放射線治療中における所定フレームレートにより、被検体をX線撮影して得られる連続X線透視撮影をもとに前記画像処理装置により補正対象とする画像を逐次取得し、該画像処理装置で補正テーブルを参照し、該連続X線透視撮影により逐次取得した前記画像に対してウェイトを適用する画像補正をリアルタイムで行う一方、該画像処理装置による画像処理に基づく補正後X線透視画像を用いて、前記放射線治療ビーム照射手段でX線透視式呼吸同期照射による放射線治療制御を行うよう前記画像処理装置及び前記放射線治療ビーム照射手段を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線治療装置。
An image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7,
Radiotherapy beam irradiation means for irradiating a patient as a subject of radiotherapy with a radiotherapy beam,
Means for determining the start of treatment by irradiation with the radiation treatment beam;
On the condition of the start determination, image processing in the image processing apparatus and radiotherapy beam irradiation control in the radiotherapy beam irradiation means are executed, and the subject is obtained by X-ray imaging at a predetermined frame rate during radiotherapy. The image processing apparatus sequentially acquires images to be corrected based on the continuous X-ray fluoroscopy, the correction table is referred to by the image processing apparatus, and the images acquired sequentially by the continuous X-ray fluoroscopy Radiotherapy control by X-ray fluoroscopic respiration synchronized irradiation using the radiotherapy beam irradiation means using a corrected X-ray fluoroscopic image based on image processing by the image processing apparatus in real time Means for controlling the image processing device and the radiation therapy beam irradiation means to perform:
A radiotherapy apparatus comprising:
請求項1乃至7のいずれかに記載の画像処理装置、又は、請求項8に記載の放射線治療装置を、コンピュータに実現させるためのプログラム。   A program for causing a computer to implement the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 7 or the radiotherapy apparatus according to claim 8.
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