JP5954734B2 - Moving body tracking device and radiation therapy system - Google Patents

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Description

本発明は、標的の位置を認識して追跡するための動体追跡装置およびこの動体追跡措置を備えた放射線治療システムに関する。   The present invention relates to a moving body tracking device for recognizing and tracking the position of a target, and a radiation therapy system including the moving body tracking measure.

動体追跡照射装置において、腫瘍に治療ビームを照射するライナックと、腫瘍近傍に埋め込まれた腫瘍マーカと、前記腫瘍マーカを第１の方向から撮像する第１のＸ線透視装置と、前記腫瘍マーカを第２の方向から前記第１のＸ線透視装置と同時に撮像する第２のＸ線透視装置と、前記第１および第２のＸ線透視装置から出力される第１および第２の透視映像をデジタイズする第１および第２の画像入力部と、前記第１および第２の画像入力部によってデジタイズされた画像情報にあらかじめ登録された腫瘍マーカのテンプレート画像を作用させた濃淡正規化相互相関法によるテンプレートマッチングを所定フレームレートの実時間レベルで実行し、前記腫瘍マーカの第１および第２の２次元座標を求める第１および第２の認識処理部と、前記第１および第２の認識処理部で算出された第１および第２の２次元座標より前記腫瘍マーカの三次元座標を計算する中央演算処理部と、前記求めた腫瘍マーカの三次元座標により前記ライナックの治療ビーム照射を制御する照射制御部とを備えたものがある（特許文献１参照）。   In the moving body tracking irradiation apparatus, a linac that irradiates a tumor with a therapeutic beam, a tumor marker embedded in the vicinity of the tumor, a first X-ray fluoroscopic apparatus that images the tumor marker from a first direction, and the tumor marker A second X-ray fluoroscopic device that captures images from the second direction simultaneously with the first X-ray fluoroscopic device, and first and second fluoroscopic images output from the first and second X-ray fluoroscopic devices. By first and second image input units to be digitized, and a density normalized cross-correlation method in which a template image of a tumor marker registered in advance is applied to the image information digitized by the first and second image input units First and second recognition processing units for performing template matching at a real time level of a predetermined frame rate to obtain first and second two-dimensional coordinates of the tumor marker; A central processing unit that calculates the three-dimensional coordinates of the tumor marker from the first and second two-dimensional coordinates calculated by the first and second recognition processing units, and the three-dimensional coordinates of the tumor marker obtained as described above. There is an apparatus including an irradiation control unit that controls irradiation beam of the linac (see Patent Document 1).

特許３０５３３８９号公報Japanese Patent No. 3053389

上述した標的を認識するテンプレートマッチングを用いる方策においては、認識処理の高速化、及び標的と類似した対象と標的とを区別して探索することを目的として、Ｘ線画像中に探索領域を設定し、制限された領域内で標的を探索する方法を用いる。認識の初めにオペレータが画像中の標的を含む探索領域を指定し、指定された領域内で初期の認識を行う。その後は、ある時点で撮られたＸ線画像での認識結果をもとに、次の時点でのＸ線画像で認識された位置を含む領域を探索領域として設定することで、標的の移動に追随して探索領域が移動し、認識を継続することが可能となる。   In the strategy using template matching for recognizing the target, the search region is set in the X-ray image for the purpose of speeding up the recognition process and distinguishing and searching the target similar to the target, A method of searching for a target within a limited area is used. At the beginning of recognition, the operator designates a search area including the target in the image and performs initial recognition within the designated area. After that, based on the recognition result in the X-ray image taken at a certain point in time, the region including the position recognized in the X-ray image at the next point in time is set as a search region, thereby moving the target. Following this, the search area moves and recognition can be continued.

この方策において標的を誤認識すると、次の時点の画像における探索領域が誤認識した結果に基づいて設定されるため、探索領域が標的から逸脱する場合がある。この結果、標的を含まない領域で探索を続けることとなり、探索は失敗となる。動体追跡治療を再開するためには、オペレータが治療放射線の照射及び標的の追跡を中止し、再度、手動で探索領域を設定する必要があり、結果として治療時間が増大する問題がある。   If the target is misrecognized in this measure, the search area in the image at the next time point is set based on the result of misrecognition, so the search area may deviate from the target. As a result, the search is continued in the area not including the target, and the search fails. In order to resume the moving body tracking treatment, it is necessary for the operator to stop the irradiation of the treatment radiation and the tracking of the target and manually set the search area again, resulting in a problem that the treatment time increases.

上記標的の誤認識を起こす典型的な例として、骨などの高いコントラストで投影される構造物の境界線と標的が重なる場合がある。標的の写った領域にテンプレート画像には含まれていない境界線が重なることで、標的とテンプレート画像の類似度が低下する。標的位置での類似度が低下し、周辺の標的以外の領域の類似度が相対的に高くなると、標的以外の領域を標的位置として誤認識することがある。   As a typical example of causing erroneous recognition of the target, there is a case where a target overlaps with a boundary line of a structure projected with high contrast such as a bone. Since the boundary line that is not included in the template image overlaps the region in which the target is shown, the similarity between the target and the template image decreases. If the similarity at the target position decreases and the similarity of the surrounding area other than the target becomes relatively high, the area other than the target may be erroneously recognized as the target position.

しかしながら、上記従来技術では、例えば標的と構造物の重なり方が異なるいくつかのテンプレートを用意しておくと、各テンプレートをマッチングに用いることによって、いずれかのテンプレートと同様の重なりが生じた際には正確な追跡が期待できる一方、予めテンプレートを用意していない重なり方が生じた場合には、標的の追跡ができない可能性があった。   However, in the above-described prior art, for example, if several templates with different target and structure overlaps are prepared, when each template is used for matching, the same overlap as any template occurs. While accurate tracking can be expected, there is a possibility that the target cannot be tracked when there is an overlapping method without preparing a template in advance.

本発明は、標的と構造物との重なり方が変化することによって、標的の認識が困難になった場合でも、標的の運動に追随して探索領域を適切な位置に設定することで標的の追跡を継続することができる動体追跡装置およびこの動体追跡装置を備えた放射線治療システムを提供することにある。   The present invention enables tracking of a target by setting a search area at an appropriate position following the movement of the target even when the target is difficult to recognize due to a change in the overlapping method of the target and the structure. It is an object of the present invention to provide a moving body tracking device capable of continuing the operation and a radiation therapy system including the moving body tracking device.

上記目的を達成するために、本発明は、主追跡対象と、少なくとも１つ以上の副追跡対象とを間欠的にＸ線撮影するＸ線撮影装置と、このＸ線撮影装置で撮影された画像に前記主追跡対象の探索領域と前記副追跡対象の探索領域とを設定する探索領域設定部と、この探索領域設定部において設定された前記探索領域から前記主追跡対象と前記副追跡対象との二次元位置をテンプレートマッチングにより演算する二次元位置演算部とを有した追跡対象認識装置とを備え、前記追跡対象認識装置における前記探索領域設定部は、前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象と前記副追跡対象のいずれか一方のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、前記Ｘ線撮影装置における次のタイミングで撮影される次フレームのＸ線撮影画像での前記探索領域を、テンプレートとの類似度が所定の閾値を上回ったもう一方の前記二次元位置を用いて設定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an X-ray imaging apparatus that intermittently X-ray images a main tracking target and at least one sub-tracking target, and an image captured by the X-ray imaging apparatus. A search area setting unit for setting the search area for the main tracking object and the search area for the sub tracking object, and from the search area set in the search area setting unit, the main tracking object and the sub tracking object A tracking target recognition device having a two-dimensional position calculation unit that calculates a two-dimensional position by template matching, and the search region setting unit in the tracking target recognition device is a template matching in the two-dimensional position calculation unit, When the similarity between the main tracking target and the one of the sub-tracking targets falls below a predetermined threshold, the next timing in the X-ray imaging apparatus The search area in the X-ray image of the next frame to be photographed, and sets with the other of said two-dimensional position similarity exceeds a predetermined threshold value with the template.

本発明によれば、標的の誤認識による探索領域の逸脱を防ぎ、追跡中断を抑制することができる。よって体内の標的と構造物との重なり方が変化した場合でも標的の追跡を継続することができ、追跡再開の手間を省くことができる。従って、放射線治療システムなどでは治療時間の増大を軽減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the departure of the search area | region by the misrecognition of a target can be prevented, and tracking interruption can be suppressed. Therefore, even when the way in which the target in the body overlaps with the structure is changed, the tracking of the target can be continued, and the trouble of resuming the tracking can be saved. Therefore, an increase in treatment time can be reduced in a radiation treatment system or the like.

本発明の動体追跡装置の一実施形態の構成を表す概略図である。It is the schematic showing the structure of one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態の機能的構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the functional structure of one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態における探索領域設定画面の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the search area | region setting screen in one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態の制御処理内容を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the control processing content of one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの一実施形態の構成を表す概略図である。It is the schematic showing the structure of one Embodiment of the radiotherapy system provided with one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの一実施形態の制御処理内容を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the control processing content of one Embodiment of the radiotherapy system provided with one Embodiment of the moving body tracking device of this invention. 本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの他の実施形態の構成を表す概略図である。It is the schematic showing the structure of other embodiment of the radiotherapy system provided with one Embodiment of the moving body tracking device of this invention.

以下に本発明の動体追跡装置および放射線治療システムの実施形態を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of a moving body tracking device and a radiation therapy system of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
本発明の動体追跡装置の第１の実施形態を、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の動体追跡装置の一実施形態の構成を表す概略図、図２は、本発明の動体追跡装置の一実施形態の機能的構成を表すブロック図、図４は、本発明の動体追跡装置の一実施形態の制御処理内容を表すフローチャート、図３は、本発明の動体追跡装置の一実施形態における探索領域設定画面の一例を表す図、である。 <First Embodiment>
A first embodiment of the moving body tracking apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the moving body tracking device of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of an embodiment of the moving body tracking device of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a search area setting screen in one embodiment of the moving body tracking device of the present invention.

図１において、動体追跡装置１００は、ベッド１上の被検体２内の主追跡対象３および副追跡対象４を複数の方向からＸ線撮影するＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂと、これらＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂで撮影された画像から主追跡対象３および副追跡対象４の位置をリアルタイムに認識する追跡対象認識装置６と、認識結果出力装置７と、手動探索領域設定装置１６とを備えている。
なお、主追跡対象３は、被検体２内の標的（患者の腫瘍等）自体であり、副追跡対象４は、主追跡対象３の近傍に設置された代替マーカである。 In FIG. 1, a moving body tracking apparatus 100 includes X-ray imaging apparatuses 5A and 5B that X-ray images a main tracking object 3 and a sub-tracking object 4 in a subject 2 on a bed 1 from a plurality of directions, and these X-ray imaging. A tracking object recognition device 6 that recognizes the positions of the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 in real time from images captured by the devices 5A and 5B, a recognition result output device 7, and a manual search area setting device 16 are provided. Yes.
The main tracking target 3 is a target (a patient's tumor or the like) in the subject 2 itself, and the sub-tracking target 4 is an alternative marker installed in the vicinity of the main tracking target 3.

Ｘ線撮影装置５Ａは、第１方向から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ａと、このＸ線管８Ａから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ａと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ａは、二次元的に配置された複数の検出素子（詳細には、例えば放射線を電荷に変換する半導体素子等）を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。図示しない信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ａからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、追跡対象認識装置６へ送信する。
Ｘ線撮影装置５Ａの撮影は、主追跡対象３および副追跡対象４の動きを捉えるのに十分な頻度（例えば３０Ｈｚ程度）で行う。 The X-ray imaging apparatus 5A detects an X-ray tube 8A that irradiates the subject 2 with X-rays from the first direction, and a two-dimensional dose distribution of the X-rays that are irradiated from the X-ray tube 8A and transmitted through the subject 2 X-ray detector 9A and a signal processing circuit (not shown). The X-ray detector 9A has a plurality of detection elements (in detail, for example, a semiconductor element that converts radiation into electric charges) arranged two-dimensionally, and outputs an analog signal from these detection elements. A signal processing circuit (not shown) processes the analog signal from the X-ray detector 9 </ b> A to generate X-ray fluoroscopic image data, and transmits it to the tracking target recognition device 6.
The X-ray imaging apparatus 5A performs imaging at a frequency (for example, about 30 Hz) sufficient to capture the movements of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4.

Ｘ線撮影装置５Ｂは、第２方向（第１方向に対して直交する方向）から被検体２にＸ線を照射するＸ線管８Ｂと、このＸ線管８Ｂから照射されて被検体２を透過したＸ線の二次元線量分布を検出するＸ線検出器９Ｂと、図示しない信号処理回路とを備えている。Ｘ線検出器９Ｂは、二次元的に配置された複数の検出素子を有し、それら検出素子からのアナログ信号を出力する。図示しない信号処理回路は、Ｘ線検出器９Ｂからのアナログ信号を処理してＸ線透視画像のデータを生成し、追跡対象認識装置６へ送信する。
このＸ線撮影装置５Ｂの撮影は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影と同期して行う。 The X-ray imaging apparatus 5B includes an X-ray tube 8B that irradiates the subject 2 with X-rays from a second direction (a direction orthogonal to the first direction), and the subject 2 irradiated with the X-ray tube 8B. An X-ray detector 9B that detects a two-dimensional dose distribution of transmitted X-rays and a signal processing circuit (not shown) are provided. The X-ray detector 9B has a plurality of detection elements arranged two-dimensionally and outputs an analog signal from these detection elements. A signal processing circuit (not shown) processes the analog signal from the X-ray detector 9 </ b> B to generate X-ray fluoroscopic image data, and transmits it to the tracking target recognition device 6.
The radiographing of the X-ray imaging apparatus 5B is performed in synchronization with the imaging of the X-ray imaging apparatus 5A.

図２において、追跡対象認識装置６は、通信部１０と、記憶部１１と、表示部１２と、二次元位置演算部１３と、三次元位置演算部１４と、探索領域設定部１５と、マッチング結果判定部１７とを有している。   In FIG. 2, the tracking target recognition device 6 includes a communication unit 10, a storage unit 11, a display unit 12, a two-dimensional position calculation unit 13, a three-dimensional position calculation unit 14, a search region setting unit 15, a matching And a result determination unit 17.

通信部１０は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂや認識結果出力装置７、手動探索領域設定装置１６等との間で信号の入出力を行うことで通信を行う。   The communication unit 10 performs communication by inputting and outputting signals with the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B, the recognition result output apparatus 7, the manual search area setting apparatus 16, and the like.

記憶部１１は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂより受信した撮影画像や後述する探索領域の位置情報と演算結果等を保存する。また、あらかじめ用意された第１主追跡対象テンプレート画像としてのＸ線撮影装置５Ａの撮影方向における主追跡対象３の投影像や、第２主追跡対象テンプレート画像としてのＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向における主追跡対象３の投影像とが記憶されている。更に、記憶部１１には、あらかじめ用意された第１副追跡対象テンプレート画像としてのＸ線撮影装置５Ａの撮影方向における副追跡対象４の投影像と、第２副追跡対象テンプレート画像としてのＸ線撮影装置５Ｂの撮影方向における副追跡対象４の投影像とが記憶されている。   The storage unit 11 stores captured images received from the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B, position information of search areas described later, calculation results, and the like. The projection image of the main tracking target 3 in the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5A as the first main tracking target template image prepared in advance and the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5B as the second main tracking target template image are prepared. And the projected image of the main tracking object 3 in FIG. Furthermore, in the storage unit 11, a projection image of the sub-tracking target 4 in the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5A as a first sub-tracking target template image prepared in advance and an X-ray as a second sub-tracking target template image are prepared. The projection image of the sub-tracking target 4 in the photographing direction of the photographing device 5B is stored.

表示部１２は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像や、後述する三次元位置演算部１４で演算された主追跡対象３の三次元位置、後述するマッチング結果判定部１７で判定されたマッチングの判定結果等を表示する。これにより、オペレータは主追跡対象３の位置をリアルタイムに確認可能となっている。   The display unit 12 displays the captured images of the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B, the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 described later, and the matching determined by the matching result determination unit 17 described later. The judgment result etc. is displayed. Thereby, the operator can confirm the position of the main tracking target 3 in real time.

二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た主追跡対象３の二次元位置を、先にＸ線撮影装置５Ａによって撮影したＸ線撮影画像と記憶部１１に記憶された第１主追跡対象テンプレート画像とのテンプレートマッチングを行うことにより演算する。また、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た主追跡対象３の二次元位置を、先にＸ線撮影装置５Ｂによって撮影したＸ線撮影画像と記憶部１１に記憶された第２主追跡対象テンプレート画像とのテンプレートマッチングを行うことにより演算する。更に、二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た副追跡対象４の二次元位置を、先にＸ線撮影装置５Ａによって撮影したＸ線撮影画像と記憶部１１に記憶された第１副追跡対象テンプレート画像とのテンプレートマッチングを行うことにより演算するとともに、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た副追跡対象４の二次元位置を、先にＸ線撮影装置５Ｂによって撮影したＸ線撮影画像と記憶部１１に記憶された第２副追跡対象テンプレート画像とのテンプレートマッチングを行うことにより演算する。
更に、この二次元位置演算部１３は、主追跡対象３および副追跡対象４の二次元位置の演算結果をもとにして、あらかじめ準備しておいた上記各々のテンプレートとＸ線撮影画像との類似度を演算する。この類似度は高い値である程テンプレートとの一致度が高くなるように定義された指標であり、例えば正規化相関係数が用いられる。 The two-dimensional position calculation unit 13 stores the two-dimensional position of the main tracking target 3 viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5A in the X-ray imaging image previously captured by the X-ray imaging apparatus 5A and the storage unit 11. The calculation is performed by performing template matching with the first main tracking target template image. In addition, the two-dimensional position of the main tracking target 3 viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5B, the X-ray imaging image previously captured by the X-ray imaging apparatus 5B, and the second main tracking target stored in the storage unit 11 are used. Calculation is performed by performing template matching with the template image. Further, the two-dimensional position calculation unit 13 stores the two-dimensional position of the sub-tracking target 4 viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5A in the X-ray imaging image and the storage unit 11 previously acquired by the X-ray imaging apparatus 5A. The calculation is performed by performing template matching with the stored first sub-tracking target template image, and the two-dimensional position of the sub-tracking target 4 viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5B is first converted into the X-ray imaging apparatus 5B. Calculation is performed by performing template matching between the X-ray image captured by the above and the second sub-tracking target template image stored in the storage unit 11.
Further, the two-dimensional position calculation unit 13 uses the two-dimensional position calculation results of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 to calculate the previously prepared templates and X-ray images. Calculate the similarity. This similarity is an index defined such that the higher the similarity is, the higher the degree of coincidence with the template is. For example, a normalized correlation coefficient is used.

マッチング結果判定部１７は、二次元位置演算部１３での主追跡対象３および副追跡対象４の二次元位置の演算の際のテンプレートマッチングにおいて演算した類似度が、あらかじめ定めた所定の閾値を下回っているかどうかを判定する。
なおこの閾値は、撮影したＸ線撮影画像と準備したテンプレート画像とが、どの程度類似しているべきかに応じて適宜設定する値であり、例えば類似度として正規化相関係数が用いられた場合に０．８とするが、これに限定されない。閾値は、別途オペレータによって設定入力することも可能である。 In the matching result determination unit 17, the similarity calculated in the template matching when the two-dimensional position of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 is calculated by the two-dimensional position calculation unit 13 is less than a predetermined threshold value. Determine whether or not.
This threshold is a value that is appropriately set according to how similar the captured X-ray image and the prepared template image should be. For example, a normalized correlation coefficient is used as the similarity. In this case, 0.8 is used, but the present invention is not limited to this. The threshold value can be set and input separately by an operator.

三次元位置演算部１４は、二次元位置演算部１３で演算された主追跡対象３の二次元位置に基づき、主追跡対象３の三次元位置を演算する。   The three-dimensional position calculation unit 14 calculates the three-dimensional position of the main tracking target 3 based on the two-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the two-dimensional position calculation unit 13.

探索領域設定部１５は、二次元位置演算部１３の演算結果（主追跡対象３や副追跡対象４の二次元位置）およびマッチング結果反転部１７で判定されたマッチング結果判定の結果を基にして、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂで撮影される次フレームのＸ線撮影画像に、主追跡対象３の探索領域２３０と副追跡対象４の探索領域２４０とを設定する。   The search area setting unit 15 is based on the calculation result of the two-dimensional position calculation unit 13 (two-dimensional positions of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4) and the matching result determination result determined by the matching result inversion unit 17. The search area 230 of the main tracking target 3 and the search area 240 of the sub-tracking target 4 are set in the X-ray imaging images of the next frame imaged by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B.

認識結果出力装置７は、追跡対象認識装置６の三次元位置演算部１４で演算された主追跡対象３の三次元位置や、マッチング結果判定部１７で判定されたマッチング結果判定の結果を、動体追跡装置１００の外部の装置、例えば後述する照射制御装置３００に対して出力する。   The recognition result output device 7 uses the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 of the tracking target recognition device 6 and the matching result determination result determined by the matching result determination unit 17 as a moving object. The data is output to a device external to the tracking device 100, for example, an irradiation control device 300 described later.

探索領域手動設定装置１６は、追跡対象認識装置６と通信して記憶部１１に保存されたＸ線撮影画像を取得して、後述する手動入力部２３で入力された手動認識位置領域設定結果を追跡対象認識装置６に送信する通信部１９と、通信部１９を介して取得したＸ線撮影画像を保存する記憶部２０と、記憶部２０に記憶されたＸ線撮影画像を表示する表示部２２と、オペレータが表示部２２に表示されたＸ線撮影画像上で探索領域を手動で設定する際に用いる手動入力部２３とを有している。
この手動探索領域決定装置１６は、手動入力部２３において、オペレータの操作によってＸ線撮影装置５Ａ，５ＢのＸ線撮影画像の各々に対して主追跡対象３および副追跡対象４の探索領域を設定する。例えば、二次元位置演算部１３で用いられる探索領域の位置情報の初期値を設定し、この設定した初期値を通信部１９を介して追跡対象認識装置６の記憶部１１に出力する。 The search region manual setting device 16 communicates with the tracking target recognition device 6 to acquire an X-ray image stored in the storage unit 11 and uses the manual recognition position region setting result input by the manual input unit 23 described later. A communication unit 19 that transmits to the tracking target recognition device 6, a storage unit 20 that stores an X-ray image acquired via the communication unit 19, and a display unit 22 that displays the X-ray image stored in the storage unit 20. And a manual input unit 23 used when the operator manually sets a search area on the X-ray image displayed on the display unit 22.
This manual search area determination device 16 sets the search areas of the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 for each of the X-ray images of the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B by the operator's operation in the manual input unit 23. To do. For example, the initial value of the position information of the search area used in the two-dimensional position calculation unit 13 is set, and the set initial value is output to the storage unit 11 of the tracking target recognition device 6 via the communication unit 19.

認識結果出力装置７は、追跡対象認識装置６の記憶部１１に記憶された主追跡対象３の三次元位置およびマッチングの判定結果を、動体追跡装置１００の外部の装置、例えば後述する放射線照射システムの照射制御装置３００等に出力する。   The recognition result output device 7 uses the three-dimensional position and matching determination result of the main tracking target 3 stored in the storage unit 11 of the tracking target recognition device 6 as an external device of the moving body tracking device 100, for example, a radiation irradiation system described later. To the irradiation control device 300 and the like.

次に、本発明の動体追跡装置の実施形態における動作を説明する。   Next, the operation in the embodiment of the moving body tracking device of the present invention will be described.

追跡対象認識装置６の二次元位置演算部１３は、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影画像と第１主追跡対象テンプレート画像とを記憶部１１から読み取り、これらの画像をマッチングさせることによって、Ｘ線撮影装置５Ａの撮影方向から見た主追跡対象３の二次元位置を演算する。同様に、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影画像と第２主追跡対象テンプレート画像とを記憶部１１から読み取り、これらの画像をマッチングさせることによって、Ｘ線撮影装置５Ｂの撮影方向から見た主追跡対象３の二次元位置を演算する。具体的には、Ｘ線撮影画像とテンプレート画像とを動かしながら比較して、類似度（例えば正規化相関係数）を演算し、その類似度が最も高い位置（マッチング位置）を主追跡対象３の二次元位置とする。演算された主追跡対象３の二次元位置および類似度を、対応するＸ線撮影画像と関連付けて、記憶部１１に保存する。
また、副追跡対象４に対しても、同様に、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢでのＸ線撮影画像と第１副追跡対象テンプレート画像および第２副追跡対象テンプレート画像とを記憶部１１から読み取り、これらの画像をマッチングさせることによって副追跡対象４の各画像における二次元位置および類似度を演算する。 The two-dimensional position calculation unit 13 of the tracking target recognition apparatus 6 reads the captured image of the X-ray imaging apparatus 5A and the first main tracking target template image from the storage unit 11, and matches these images to perform X-ray imaging. The two-dimensional position of the main tracking target 3 viewed from the photographing direction of the device 5A is calculated. Similarly, the main tracking target viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatus 5B is obtained by reading the captured image of the X-ray imaging apparatus 5B and the second main tracking target template image from the storage unit 11 and matching these images. 3 two-dimensional positions are calculated. Specifically, the X-ray image and the template image are moved and compared to calculate the similarity (for example, normalized correlation coefficient), and the position (matching position) with the highest similarity is the main tracking target 3. The two-dimensional position of The calculated two-dimensional position and similarity of the main tracking target 3 are stored in the storage unit 11 in association with the corresponding X-ray image.
Similarly, for the sub-tracking target 4, the X-ray imaging image, the first sub-tracking target template image, and the second sub-tracking target template image in the X-ray imaging apparatuses 5 </ b> A and 5 </ b> B are read from the storage unit 11. The two-dimensional position and the similarity in each image of the sub-tracking target 4 are calculated by matching these images.

追跡対象認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から見た主追跡対象３の二次元位置（投影位置）を記憶部１１から読み取り、２つの二次元位置を逆投影することで主追跡対象３の三次元位置（投影位置）を演算し、記憶部１１および表示部１２に出力する。
具体的には、Ｘ線撮影装置５Ａ上の投影位置とＸ線源８Ａを通る直線、およびＸ線撮影装置５Ｂ上の投影位置とＸ線源８Ｂとを通る直線を求める。この２つの直線は、理想的には両直線が１点で交差し、交点が主追跡対象３の位置と一致する。しかし、実際には計算の誤差等で両直線は交わらない。そこで、両直線が最も近接する点同士を結ぶ線分を求め、前記線分の中点を主追跡対象３の位置として求める。なお、この線分の長さは主追跡対象位置の計測誤差の大きさを表すため、あらかじめ設定された閾値以上となった場合には主追跡対象３の三次元位置の認識を失敗したと判断し、エラー信号を出力することが望ましい。 The three-dimensional position calculation unit 14 of the tracking target recognition apparatus 6 reads the two-dimensional position (projection position) of the main tracking target 3 viewed from the imaging direction of the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B from the storage unit 11, and provides two two-dimensional positions. The three-dimensional position (projection position) of the main tracking target 3 is calculated by back projecting the position, and is output to the storage unit 11 and the display unit 12.
Specifically, a straight line passing through the projection position on the X-ray imaging apparatus 5A and the X-ray source 8A and a straight line passing through the projection position on the X-ray imaging apparatus 5B and the X-ray source 8B are obtained. These two straight lines ideally intersect with each other at one point, and the intersection coincides with the position of the main tracking target 3. However, in reality, both straight lines do not intersect due to calculation errors. Therefore, a line segment connecting the points where the two straight lines are closest to each other is obtained, and the midpoint of the line segment is obtained as the position of the main tracking target 3. Since the length of this line segment indicates the magnitude of the measurement error of the main tracking target position, it is determined that the recognition of the three-dimensional position of the main tracking target 3 has failed when the length exceeds a preset threshold value. It is desirable to output an error signal.

追跡対象認識装置６のマッチング結果判定部１７は、二次元位置演算部１４で演算された主追跡対象３および副追跡対象４のマッチングにおける類似度を記憶部１１より読み出し、あらかじめ設定された所定の閾値と比較する。類似度が所定の閾値以上の場合には認識十分の判定をし、類似度が閾値を下回った場合は認識不十分の判定をする。この判定結果を記憶部１１に保存する。   The matching result determination unit 17 of the tracking target recognition device 6 reads the similarity in matching between the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 calculated by the two-dimensional position calculation unit 14 from the storage unit 11, and sets a predetermined predetermined value. Compare with threshold. If the degree of similarity is equal to or greater than a predetermined threshold value, sufficient recognition is determined, and if the degree of similarity is lower than the threshold value, insufficient recognition is determined. The determination result is stored in the storage unit 11.

また、マッチング結果判定部１７は、主追跡対象３のテンプレートとの類似度と副追跡対象４のテンプレートとの類似度とのいずれかの類似度が所定の閾値を下回る状態があらかじめ定めた所定のフレーム数を超える場合は、マッチング継続不可と判定する。例えば、主追跡対象３または副追跡対象４のマッチングでの類似度が、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの少なくとも一方が閾値を下回り続けた状態になったときは、追跡対象認識装置６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を中止して動体追跡を中断する。その後、警告信号を表示部１２に出力する。   Further, the matching result determination unit 17 has a predetermined state in which the degree of similarity between the similarity between the template of the main tracking target 3 and the similarity of the template of the sub-tracking target 4 falls below a predetermined threshold. When the number of frames is exceeded, it is determined that matching cannot be continued. For example, when the similarity in matching of the main tracking object 3 or the sub-tracking object 4 is in a state where at least one of the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B continues to be below the threshold value, the tracking object recognition apparatus 6 The X-ray imaging by the X-ray imaging devices 5A and 5B is stopped and the moving body tracking is interrupted. Thereafter, a warning signal is output to the display unit 12.

更に、マッチング結果判定部１７は、主追跡対象探索領域２３０における主追跡対象３のテンプレートとの類似度と副追跡対象探索領域２４０における副追跡対象４のテンプレートとの類似度が同一フレームのＸ線撮影画像中で所定の閾値を下回った場合は、マッチング継続不可と判定する。継続不可の判定は、例えば、主追跡対象３と副追跡対象４のマッチングが、Ｘ線撮影装置５Ａでの画像での同一フレームで類似度が閾値を下回った場合としてもよいし、主追跡対象３はＸ線撮影装置５Ａでの画像で、副追跡対象４はＸ線撮影装置５Ｂでの画像の同一フレーム（逆でもよい）で下回った場合としてもよい。判定後、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を中止して動体追跡を中断する。その後、警告信号を表示部１２に出力する。   Furthermore, the matching result determination unit 17 uses the X-rays in which the similarity between the template of the main tracking target 3 in the main tracking target search region 230 and the similarity of the template of the sub tracking target 4 in the sub tracking target search region 240 are the same frame. If it falls below a predetermined threshold in the captured image, it is determined that matching cannot be continued. The determination that the continuation is impossible may be, for example, when the matching between the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 is less than a threshold value in the same frame in the image of the X-ray imaging apparatus 5A. Reference numeral 3 denotes an image obtained by the X-ray imaging apparatus 5A, and the sub-tracking target 4 may be lower than the same frame (or reverse) of the image obtained by the X-ray imaging apparatus 5B. After the determination, the X-ray imaging by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B is stopped and the moving body tracking is interrupted. Thereafter, a warning signal is output to the display unit 12.

追跡対象認識装置６の探索領域設定部１５は、主追跡対象３または副追跡対象４の各Ｘ線撮影画像のマッチング結果がマッチング十分である場合には、マッチング演算により得られた各々の主追跡対象二次元位置を中心とし、あらかじめ設定された形状および大きさの領域を上記次画像の探索領域２３０，２４０として設定する。一方、探索領域設定部１５は、主追跡対象３または副追跡対象４のマッチング結果の中でマッチング不十分な結果がある場合は、同じＸ線撮影画像上の他の対象のマッチング結果を用いて次画像の探索領域２３０，２４０を設定する。   The search area setting unit 15 of the tracking target recognition device 6 determines each main tracking obtained by the matching calculation when the matching result of each X-ray image of the main tracking target 3 or the sub tracking target 4 is sufficient. A region having a shape and size set in advance with the target two-dimensional position as the center is set as the search regions 230 and 240 for the next image. On the other hand, when there is an insufficient matching result among the matching results of the main tracking target 3 or the sub-tracking target 4, the search area setting unit 15 uses the matching results of other targets on the same X-ray image. Next image search areas 230 and 240 are set.

追跡対象認識装置６の探索領域設定部１５の作動の詳細について、二次元位置演算部１３の作動と絡めて、図３を用いてより具体的に説明する。   Details of the operation of the search region setting unit 15 of the tracking target recognition device 6 will be described more specifically with reference to FIG. 3 in conjunction with the operation of the two-dimensional position calculation unit 13.

図３において、Ｘ線撮影画像２００上に主追跡対象３の投影像２１０および副追跡対象４の投影像２２０が含まれている。主追跡対象３に対しては主追跡対象探索領域２３０が設定されている。また、主追跡対象３に対し、主追跡対象テンプレート画像２５０が準備されている。また、副追跡対象４に対し、副追跡対象探索領域２４０が設定されており、副追跡対象テンプレート画像２６０が準備されている。   In FIG. 3, a projection image 210 of the main tracking target 3 and a projection image 220 of the sub-tracking target 4 are included on the X-ray image 200. A main tracking target search area 230 is set for the main tracking target 3. A main tracking target template image 250 is prepared for the main tracking target 3. A sub-tracking target search area 240 is set for the sub-tracking target 4, and a sub-tracking target template image 260 is prepared.

上述のように、まず、二次元位置演算部１３は、主追跡対象３に対して、主追跡対象探索領域２３０内で主追跡対象テンプレート画像２５０と類似した領域をマッチング演算で探索する。また、副追跡対象４に対して、副追跡対象探索領域２４０内で副追跡対象テンプレート画像２６０と類似した領域をマッチング演算で探索する。   As described above, first, the two-dimensional position calculation unit 13 searches the main tracking target 3 for a region similar to the main tracking target template image 250 in the main tracking target search region 230 by matching calculation. Further, for the sub-tracking target 4, a region similar to the sub-tracking target template image 260 in the sub-tracking target search region 240 is searched by a matching operation.

ここで、図３に示すように、骨などの高コントラストで投影された構造物２８０の境界線と主追跡対象投影像２１０が重なると、撮影画像２００と主追跡対象テンプレート画像２５０との類似度が低下し、所定の閾値を下回る。その場合、マッチング結果判定部１７により主追跡対象３のマッチングはマッチング不十分と判定される。   Here, as shown in FIG. 3, when the boundary line of the structure 280 projected with high contrast, such as a bone, and the main tracking target projection image 210 overlap, the degree of similarity between the captured image 200 and the main tracking target template image 250. Decreases and falls below a predetermined threshold. In this case, the matching result determination unit 17 determines that matching of the main tracking target 3 is insufficient.

この結果を受け、探索領域設定部１５は、次画像上の主追跡対象探索領域２３０の設定において、主追跡対象３のマッチング結果を用いずに、副追跡対象４のマッチング結果を用いる。
具体的には、探索領域設定部１５は、副追跡対象４の二次元位置を中心にして副追跡対象探索領域２４０を設定する。これとともに、主追跡対象３と副追跡対象４の位置関係が大きく変更していないとして、現時点の画像における副追跡対象探索領域２４０と主追跡対象探索領域２３０の位置関係を維持した状態で、新たな副追跡対象探索領域２４０の位置に現時点の副追跡対象探索領域２４０を重ねあわせたときの現時点の主追跡対象探索領域２３０の位置を新たな主追跡対象探索領域２３０として設定して、主追跡対象３および副追跡対象４の追跡を継続する。 In response to this result, the search area setting unit 15 uses the matching result of the sub-tracking target 4 instead of using the matching result of the main tracking target 3 in setting the main tracking target search area 230 on the next image.
Specifically, the search area setting unit 15 sets the sub-tracking target search area 240 around the two-dimensional position of the sub-tracking target 4. At the same time, assuming that the positional relationship between the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 has not changed significantly, a new relationship is maintained while maintaining the positional relationship between the sub-tracking target search area 240 and the main tracking target search area 230 in the current image. The position of the current main tracking target search area 230 when the current sub tracking target search area 240 is superimposed on the position of the current sub tracking target search area 240 is set as a new main tracking target search area 230, and the main tracking is performed. The tracking of the object 3 and the sub-tracking object 4 is continued.

次画像においても、主追跡対象探索領域２３０のマッチングが不十分の場合、探索領域設定部１５は、さらに次の画像に対しても主追跡対象探索領域２３０と副追跡対象探索領域２４０の位置関係を維持するよう主追跡対象探索領域２３０の設定を行う。   Also in the next image, when the matching of the main tracking target search area 230 is insufficient, the search area setting unit 15 further determines the positional relationship between the main tracking target search area 230 and the sub tracking target search area 240 with respect to the next image. The main tracking target search area 230 is set so as to maintain the above.

次に、動体追跡装置１００の制御手順について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。   Next, the control procedure of the moving body tracking apparatus 100 will be described using the flowchart shown in FIG.

まず、オペレータによってＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂが操作されると、Ｘ線撮影装置５Ａ、５Ｂは、ベッド１上の被検体２内の主追跡対象３および副追跡対象４のＸ線撮影を開始する。また、追跡対象認識装置６は、撮影された画像を受信して、追跡対象認識装置６の表示部１２および手動探索領域設定装置１６の表示部２２上の画面に表示させる（ステップＳ９９）。   First, when the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B are operated by the operator, the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B start X-ray imaging of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 in the subject 2 on the bed 1. To do. Further, the tracking target recognition device 6 receives the captured image and displays it on the screens on the display unit 12 of the tracking target recognition device 6 and the display unit 22 of the manual search area setting device 16 (step S99).

次に、手動探索領域設定装置１６は、オペレータによる手動入力部２３の操作によってステップＳ９９で表示部２２に表示されたＸ線撮影画像内に手動で主追跡対象探索領域２３０が設定入力されたことを認識すると、追跡対象認識装置６に対して主追跡対象３の探索領域の設定結果を送信する。追跡対象認識装置６は、手動探索領域設定装置１６から受信したこの主追跡対象探索領域２３０の情報を記憶部１１で記憶する（ステップＳ１００）。   Next, the manual search region setting device 16 has manually set and input the main tracking target search region 230 in the X-ray image displayed on the display unit 22 in step S99 by the operation of the manual input unit 23 by the operator. Is detected, the setting result of the search area of the main tracking target 3 is transmitted to the tracking target recognition device 6. The tracking target recognition device 6 stores the information of the main tracking target search region 230 received from the manual search region setting device 16 in the storage unit 11 (step S100).

次に、手動探索領域設定装置１６は、オペレータによる手動入力部２３の操作によってステップＳ９９で表示部２２に表示されたＸ線撮影画像内に手動で副追跡対象探索領域２４０が設定入力されたことを認識すると、追跡対象認識装置６に対して副追跡対象４の探索領域の設定結果を送信する。追跡対象認識装置６は、手動探索領域設定装置１６から受信したこの副追跡対象探索領域２４０の情報を記憶部１１で記憶する（ステップＳ１０１）。   Next, the manual search region setting device 16 has manually set and input the sub-tracking target search region 240 in the X-ray image displayed on the display unit 22 in step S99 by the operation of the manual input unit 23 by the operator. Is detected, the setting result of the search area of the sub-tracking target 4 is transmitted to the tracking target recognition device 6. The tracking target recognition device 6 stores the information on the sub-tracking target search region 240 received from the manual search region setting device 16 in the storage unit 11 (step S101).

その後、追跡対象認識装置６は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂから新たなＸ線撮影画像を通信部１０を介して受信し、記憶部１１に記憶する（ステップＳ１０５）。   Thereafter, the tracking target recognition device 6 receives new X-ray images from the X-ray imaging devices 5A and 5B via the communication unit 10 and stores them in the storage unit 11 (step S105).

その後、追跡対象認識装置６の二次元位置演算部１３は、主追跡対象３および副追跡対象４の各々に対し、記憶部１１に保存されたＸ線撮影画像上の探索領域と同じく記憶部１１に記憶されたテンプレート画像とのマッチングを行い、主追跡対象３と副追跡対象４の二次元位置およびＸ線撮影画像のテンプレート画像との類似度を演算する。その後、二次元位置演算部１３は、演算した主追跡対象３および副追跡対象４二次元位置およびマッチングにおけるテンプレート画像との類似度を記憶部１１に保存する（ステップＳ１１０）。   Thereafter, the two-dimensional position calculation unit 13 of the tracking target recognition apparatus 6 stores the storage unit 11 for each of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 in the same manner as the search area on the X-ray image stored in the storage unit 11. And the similarity between the two-dimensional positions of the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 and the template image of the X-ray image is calculated. Thereafter, the two-dimensional position calculation unit 13 stores the calculated main tracking target 3 and sub-tracking target 4 two-dimensional positions and the similarity with the template image in matching in the storage unit 11 (step S110).

その後、追跡対象認識装置６のマッチング結果判定部１７は、主追跡対象３および副追跡対象４の各々のマッチングにおける類似度を記憶部１１より読み出し、あらかじめ設定された所定の閾値と比較し、類似度が閾値以上の場合には認識十分の判定をし、類似度が閾値を下回った場合は認識不十分の判定をする。マッチング結果判定部１７は、判定結果を記憶部１１に保存する（ステップＳ１２０）。   Thereafter, the matching result determination unit 17 of the tracking target recognition device 6 reads the similarity in the matching of each of the main tracking target 3 and the sub tracking target 4 from the storage unit 11 and compares it with a predetermined threshold set in advance. If the degree is greater than or equal to the threshold, it is determined that the recognition is sufficient, and if the degree of similarity is less than the threshold, it is determined that the recognition is insufficient. The matching result determination unit 17 stores the determination result in the storage unit 11 (step S120).

その後、追跡対象認識装置６の三次元位置演算部１４は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影方向から撮影された主追跡対象３の各々の二次元位置演算結果を記憶部１１から読み込み、主追跡対象３の三次元位置を演算する（ステップＳ１３０）。   Thereafter, the three-dimensional position calculation unit 14 of the tracking target recognition device 6 reads the two-dimensional position calculation result of each main tracking target 3 imaged from the imaging direction of the X-ray imaging devices 5A and 5B from the storage unit 11, and The three-dimensional position of the tracking target 3 is calculated (step S130).

その後、通信部１０は、主追跡対象３の三次元位置およびマッチング結果判定の結果を認識結果出力装置７に送信する（ステップＳ１３５）。   Thereafter, the communication unit 10 transmits the three-dimensional position of the main tracking target 3 and the result of the matching result determination to the recognition result output device 7 (step S135).

その後、追跡対象認識装置６の探索領域設定部１５は、主追跡対象３および副追跡対象４のマッチング結果（ステップＳ１１０における主追跡対象３と副追跡対象４の二次元位置およびステップＳ１２０でのマッチング結果判定の結果）をもとにして、次に撮影されるＸ線撮影画像における探索領域を設定する（ステップＳ１４０）。   Thereafter, the search area setting unit 15 of the tracking target recognition device 6 matches the matching result between the main tracking target 3 and the sub tracking target 4 (two-dimensional positions of the main tracking target 3 and the sub tracking target 4 in step S110 and the matching in step S120). Based on the result of determination, a search area in the next X-ray image to be imaged is set (step S140).

その後、追跡対象認識装置６は、オペレータの操作による動体追跡終了の指示があるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。
終了指示がある場合にはＸ線撮影を停止し、動体追跡を終了する。指示がない場合は、ステップＳ１６０に処理を進める。 Thereafter, the tracking target recognition device 6 determines whether or not there is an instruction to end moving object tracking by the operation of the operator (step S150).
When there is an end instruction, X-ray imaging is stopped and moving body tracking is ended. If there is no instruction, the process proceeds to step S160.

その後、追跡対象認識装置６のマッチング結果判定部１７は、主追跡対象３と副追跡対象４において、同じＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂで撮影した同じフレームで類似度が閾値以上であるか、かつ、主追跡対象３と副追跡対象４のいずれかの追跡対象で類似度が閾値を連続で下回ったフレーム数が指定値以下となっているか、を判定する（ステップＳ１６０）。
両条件を満たす場合はステップＳ１０５に処理を戻し、動体追跡を継続する。この際、ステップＳ１１０において、主追跡対象３および副追跡対象４の各々に対し、追跡対象認識装置６の記憶部１１に保存されたＸ線撮影画像上の探索領域に対してテンプレート画像とマッチングを行い、二次元位置および類似度を演算する際に、ステップＳ１４０において設定した主追跡対象探索領域２３０および副追跡対象探索領域２４０を用いるように制御する。
これに対し、いずれか一方の条件を満たさない場合は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を停止し、動体追跡を終了する。 Thereafter, the matching result determination unit 17 of the tracking target recognition device 6 determines whether the similarity is equal to or higher than the threshold value in the same frame captured by the same X-ray imaging devices 5A and 5B in the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4. Then, it is determined whether the number of frames in which the similarity is continuously below the threshold value in any of the tracking target 3 and the tracking target 4 is equal to or less than the specified value (step S160).
If both conditions are satisfied, the process returns to step S105 to continue tracking the moving object. At this time, in step S110, for each of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4, the template image is matched with the search region on the X-ray image stored in the storage unit 11 of the tracking target recognition device 6. When the two-dimensional position and the similarity are calculated, the main tracking target search area 230 and the sub tracking target search area 240 set in step S140 are controlled to be used.
On the other hand, when any one of the conditions is not satisfied, the X-ray imaging by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B is stopped, and the moving body tracking is ended.

上述した本発明の動体追跡装置の一実施形態では、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂの撮影画像から主追跡対象３および副追跡対象４の二次元位置をテンプレートマッチングにより演算する。さらに、このマッチングの結果に基づいて探索領域を設定するときに、主追跡対象３および副追跡対象４のいずれかのマッチング結果が不十分と判定された場合には、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂにおける次のタイミングで撮影される次フレームのＸ線撮影画像２００での探索領域２３０，２４０を、もう一方の二次元位置を用いて設定し、次フレームでの主追跡対象３および副追跡対象４の探索に用いる。
よって、骨などの高いコントラストで投影される構造の境界線と追跡対象が重なって追跡対象の写った領域にテンプレート画像には含まれていない境界線が重なることでテンプレート画像との類似度が低下したとしても、主追跡対象３と副追跡対象４のうちの類似度が低下していない側の追跡対象の二次元位置を基準にして次のＸ線撮影画像における探索領域２３０，２４０が設定されるため、追跡対象とは別の対象を追跡対象として誤認識可能性を低くでき、主追跡対象３や副追跡対象４の移動に追随して探索領域２３０，２４０が移動し、動体追跡を継続することが可能となる。そのため、次の時点の画像における探索領域２３０，２４０が、誤認識した結果に基づいて設定されることが抑制され、探索領域２３０，２４０が主追跡対象３や副追跡対象４から逸脱し、探索が失敗となる状態が生じることを高精度で抑制することができる。従って、オペレータが治療放射線の照射および標的の追跡を中止することや、手動で探索領域２３０，２４０を再度設定する必要が無く、治療時間が増大することを防ぐことができる、との効果が得られる。 In one embodiment of the moving object tracking device of the present invention described above, the two-dimensional positions of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 are calculated from the captured images of the X-ray imaging devices 5A and 5B by template matching. Further, when the search area is set based on the matching result, if it is determined that the matching result of either the main tracking target 3 or the sub-tracking target 4 is insufficient, the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B are used. The search areas 230 and 240 in the X-ray image 200 of the next frame imaged at the next timing are set using the other two-dimensional position, and the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 in the next frame are set. Used for searching.
Therefore, the boundary of the structure projected with high contrast, such as bone, overlaps with the tracking target, and the boundary that is not included in the template image overlaps with the area where the tracking target is reflected, thereby reducing the similarity with the template image Even in this case, the search areas 230 and 240 in the next X-ray image are set based on the two-dimensional position of the tracking target on the side where the similarity between the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 is not lowered. Therefore, it is possible to reduce the possibility of misrecognition using a target other than the tracking target as a tracking target, and the search areas 230 and 240 move following the movement of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4, and the moving object tracking is continued. It becomes possible to do. Therefore, it is suppressed that the search areas 230 and 240 in the image at the next time point are set based on the result of misrecognition, and the search areas 230 and 240 deviate from the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 and search Can be prevented with high accuracy. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent the treatment time from being increased without the operator having to stop the irradiation of the therapeutic radiation and the tracking of the target, or to manually set the search areas 230 and 240 again. It is done.

また、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂによって、ベッド１上の被検体２内の主追跡対象３および副追跡対象４を異なる２方向からＸ線撮影して、其々のＸ線撮影画像で主追跡対象３の二次元位置を演算し、三次元位置演算部１４においてこれらの二次元位置から主追跡対象３の三次元位置を演算する。よって、放射線治療における被検体内の標的の位置をリアルタイムに認識する動体追跡装置、特に呼吸性移動臓器など、治療中に移動する臓器に対して正確な照射を行う際に、標的を追跡し続けるのに好適な動体追跡装置が提供される。   Further, the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 in the subject 2 on the bed 1 are X-rayed from two different directions by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B, and the main tracking is performed with the respective X-ray imaging images. The two-dimensional position of the target 3 is calculated, and the three-dimensional position calculation unit 14 calculates the three-dimensional position of the main tracking target 3 from these two-dimensional positions. Therefore, a moving body tracking device that recognizes the position of a target in a subject in radiotherapy in real time, especially when performing accurate irradiation on an organ that moves during treatment, such as a respiratory moving organ, keeps tracking the target A moving body tracking apparatus suitable for the above is provided.

更に、主追跡対象３のＸ線撮影画像のテンプレートとの類似度と副追跡対象４のＸ線撮影画像とテンプレートとの類似度とのいずれかの類似度が所定の閾値を下回る状態があらかじめ定めた所定のフレーム数を超える場合は、動体追跡に何かしらの不都合が生じている可能性があるため、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を中止して動体追跡を中断する。よって、主追跡対象３や副追跡対象４を誤認識したまま、追跡対象でない何かを追跡し続けることをより正確に抑制し、探索が失敗となる状態が生じることをより高精度に防止することができる。このため、治療に要する時間の増大をより確実に抑制する、との効果が得られる。
また、このような類似度が閾値を下回る状態が指定フレーム数以上となるまで動体追跡を中断しない制御によれば、指定フレーム数未満に閾値以上となった場合には、探索領域設定部１５による主追跡対象探索領域２３０または副追跡対象探索領域２４０の設定に基づいた動体追跡が再開される。このため、主追跡対象探索領域２３０と副追跡対象探索領域２４０との位置関係を固定して動体追跡を行うよりも高い精度での動体追跡が再開される。よって探索失敗の危険性をより小さくすることができる。 Furthermore, a state in which the similarity between the similarity between the X-ray image of the main tracking object 3 and the template and the similarity between the X-ray image of the sub-tracking object 4 and the template is lower than a predetermined threshold is determined in advance. When the predetermined number of frames is exceeded, there is a possibility that some inconvenience has occurred in the moving body tracking, so the X-ray imaging by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B is stopped and the moving body tracking is interrupted. Therefore, it is possible to more accurately suppress the tracking of something that is not the tracking target while misrecognizing the main tracking target 3 and the sub tracking target 4, and to prevent the occurrence of a search failure state with higher accuracy. be able to. For this reason, the effect that the increase in the time which a treatment requires is suppressed more reliably is acquired.
Further, according to the control that does not interrupt the tracking of the moving object until the state where the degree of similarity is below the threshold becomes equal to or greater than the specified number of frames, the search area setting unit 15 determines that the threshold is equal to or less than the specified number of frames. The moving body tracking based on the setting of the main tracking target search area 230 or the sub tracking target search area 240 is resumed. For this reason, moving body tracking with higher accuracy is resumed than when moving body tracking is performed with the positional relationship between the main tracking target search area 230 and the sub-tracking target search area 240 fixed. Therefore, the risk of search failure can be further reduced.

また、主追跡対象３のＸ線撮影画像のテンプレートとの類似度と副追跡対象４のＸ線撮影画像のテンプレートとの類似度が同一フレーム内で所定の閾値を下回った場合は、動体追跡に何かしらの不具合が生じている可能性がある。このような場合は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を中止して動体追跡を中断することにより、再度探索領域を設定し直すなどの対応を取ることによって早期に対応を取ることが可能となり、正常な動体追跡を再開することに寄与することができる。   When the similarity between the template of the X-ray image of the main tracking object 3 and the template of the X-ray image of the sub-tracking object 4 falls below a predetermined threshold within the same frame, moving object tracking is performed. There may be some problem. In such a case, the X-ray imaging by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B is stopped and the tracking of the moving object is interrupted, so that it is possible to take early countermeasures by taking measures such as resetting the search area again. It becomes possible, and it can contribute to resuming normal moving body tracking.

なお、主追跡対象３のマッチング結果がマッチング不十分な場合を説明したが、逆に副追跡対象４のマッチング結果がマッチング不十分な場合もある。この場合は、副追跡対象探索領域２４０と主追跡対象探索領域２３０との位置関係を維持した状態で、主追跡対象探索領域２３０の位置を基にして副追跡対象探索領域２４０の設定を行うことで、主追跡対象３および副追跡対象４の追跡を継続する。   In addition, although the case where the matching result of the main tracking target 3 is insufficiently matched has been described, the matching result of the sub-tracking target 4 may be insufficiently matched. In this case, the sub-tracking target search area 240 is set based on the position of the main tracking target search area 230 while maintaining the positional relationship between the sub-tracking target search area 240 and the main tracking target search area 230. The tracking of the main tracking object 3 and the secondary tracking object 4 is continued.

また、主追跡対象３が標的自体で、副追跡対象４は、主に標的の近傍に設置された代替マーカや特徴的な骨などのうち、最も標的に近いものである場合について説明したが、主追跡対象３や副追跡対象４はこれに限定されない。例えば、主追跡対象３および副追跡対象４が双方とも代替マーカの場合は、最も標的との相対位置関係の変化が小さい代替マーカ、すなわち通常最も近くに設置された代替マーカを主追跡対象３と設定し、この主追跡対象３とした代替マーカの次に標的に近い代替マーカを副追跡対象４として選択する。
この代替マーカには、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の人体に無害、かつＸ線に対して不透明な物質からなるものとすることが望ましい。これにより、臓器や骨などによる複雑な透視映像の中でも高い識別性を得ることができる。
更に、代替マーカの形状は、直径１〜２ｍｍの球状とすることが望ましく、体内にどのように置かれても、どの方向から透視を行っても、透視映像上に球状に記録される効果がある。また、透視可能な限りで直径を小さくすることで、治療放射線の擾乱を最小限に抑えることができる。 In addition, the case where the main tracking target 3 is the target itself and the secondary tracking target 4 is the closest to the target among the alternative markers and characteristic bones mainly installed near the target has been described. The main tracking target 3 and the secondary tracking target 4 are not limited to this. For example, when both the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 are alternative markers, the alternative marker having the smallest change in the relative positional relationship with the target, that is, the alternative marker that is normally installed closest to the main tracking target 3 The alternative marker closest to the target next to the alternative marker set as the main tracking target 3 is selected as the sub-tracking target 4.
This alternative marker is preferably made of a material that is harmless to the human body, such as Au, Pt, and Ir, and is opaque to X-rays. Thereby, high discrimination can be obtained even in complex fluoroscopic images of organs, bones, and the like.
Furthermore, the shape of the alternative marker is preferably a spherical shape having a diameter of 1 to 2 mm, and the effect of being recorded in a spherical shape on the fluoroscopic image, regardless of how it is placed in the body or from which direction is seen. is there. Further, by reducing the diameter as long as it can be seen through, the disturbance of therapeutic radiation can be minimized.

副追跡対象４については、一つの場合を例示したが、複数の副追跡対象４を指定することができる。このように副追跡対象４を複数設定している場合には、探索領域設定部１５では、主追跡対象３と最も近く、かつマッチングが十分な副追跡対象４の副追跡対象探索領域２４０との位置関係を維持するように主追跡対象探索領域２３０を設定することが望ましい。
また、副追跡対象４が複数設定されている場合には、二次元位置演算部１３は、各々について上記の副追跡対象テンプレート画像を用意し、マッチング処理を行うことが可能である。 As for the sub-tracking target 4, one case has been illustrated, but a plurality of sub-tracking targets 4 can be designated. When a plurality of sub-tracking targets 4 are set as described above, the search area setting unit 15 determines whether the sub-tracking target search area 240 of the sub-tracking target 4 that is closest to the main tracking target 3 and has sufficient matching. It is desirable to set the main tracking target search area 230 so as to maintain the positional relationship.
When a plurality of sub-tracking targets 4 are set, the two-dimensional position calculation unit 13 can prepare the sub-tracking target template image for each and perform matching processing.

更に、マッチング結果判定部１７において利用する予め定められた所定の閾値は、主追跡対象３および副追跡対象４の各々に対して別々に設定することができる。また、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂのそれぞれの画像に対して、別々に判定の閾値を設定することも可能である。   Further, a predetermined threshold value used in the matching result determination unit 17 can be set separately for each of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4. It is also possible to set a threshold value for determination separately for each image of the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B.

＜放射線治療システムの実施形態＞
本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの一実施形態を図５および図６を用いて説明する。なお、図５および図６においては、放射線治療システムとして治療Ｘ線照射装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
図５は、本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの一実施形態の構成を表す概略図、図６は、本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの一実施形態の制御処理内容を表すフローチャート、である。 <Embodiment of radiation therapy system>
An embodiment of a radiation therapy system including an embodiment of the moving body tracking device of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In FIGS. 5 and 6, a case where the present invention is applied to a therapeutic X-ray irradiation apparatus as a radiation therapy system will be described as an example.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of a radiation therapy system including an embodiment of the moving body tracking apparatus of the present invention. FIG. 6 is a radiation therapy including an embodiment of the moving body tracking apparatus of the present invention. It is a flowchart showing the control processing content of one Embodiment of a system.

図５に示すように、放射線治療システムは、動体追跡装置１００と、照射装置３１０と、照射制御装置３００とを概略備えている。   As shown in FIG. 5, the radiotherapy system generally includes a moving body tracking device 100, an irradiation device 310, and an irradiation control device 300.

動体追跡装置１００は、構成は上述した動体追跡装置の一実施形態と略同じであり、詳細は省略する。   The configuration of the moving body tracking apparatus 100 is substantially the same as that of the embodiment of the moving body tracking apparatus described above, and details thereof are omitted.

照射装置３１０は、治療用のＸ線を発生させ、ベッド１上の被検体２に対して出射する装置である。   The irradiation device 310 is a device that generates X-rays for treatment and emits them to the subject 2 on the bed 1.

照射制御装置３００は、動体追跡装置１００の追跡対象認識装置６内の三次元位置演算部１４において演算された主追跡対象３の三次元位置を入力し、この主追跡対象３の三次元位置から求めた標的の三次元位置に照射するのに適した条件の治療Ｘ線を所定線量出射するよう、照射装置３１０を制御する。   The irradiation control device 300 inputs the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 in the tracking target recognition device 6 of the moving object tracking device 100, and from the three-dimensional position of the main tracking target 3. The irradiation apparatus 310 is controlled so as to emit a predetermined dose of therapeutic X-rays under conditions suitable for irradiating the obtained target three-dimensional position.

上述のような放射線治療システムでは、動体追跡装置１００の認識結果出力装置７と、治療Ｘ線の照射を制御する照射制御装置３００とが接続されている。また、照射制御装置３００と照射装置３１０とが接続されている。   In the radiotherapy system as described above, the recognition result output device 7 of the moving body tracking device 100 and the irradiation control device 300 that controls the irradiation of the therapeutic X-ray are connected. Moreover, the irradiation control apparatus 300 and the irradiation apparatus 310 are connected.

次に、本発明の放射線治療システムの一実施形態における動作を説明する。なお、動体追跡装置１００の動作は上述した本発明の動体追跡装置の動作と略同じであるため、詳細は省略する。   Next, the operation | movement in one Embodiment of the radiotherapy system of this invention is demonstrated. The operation of the moving object tracking device 100 is substantially the same as the operation of the moving object tracking device of the present invention described above, and the details are omitted.

照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より、追跡対象認識装置６内の三次元位置演算部１４で演算された主追跡対象３の三次元位置およびマッチング結果判定部１７でのマッチング結果判定の結果を受信する。   The irradiation control device 300 receives the matching result determination result from the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 in the tracking target recognition device 6 and the matching result determination unit 17 from the moving object tracking device 100. Receive.

照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より受信したマッチング結果判定の結果および主追跡対象３の三次元位置情報に基づいて、主追跡対象３に対する迎撃照射（主追跡対象３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行う照射）、あるいは追尾照射（主追跡対象３の位置に合わせてＸ線照射位置を変更する照射）を行うよう、制御信号を照射装置３１０に対して出力する。   The irradiation control device 300 performs interception irradiation on the main tracking target 3 based on the matching result determination result received from the moving body tracking device 100 and the three-dimensional position information of the main tracking target 3 (depending on the position of the main tracking target 3 and the treatment plan). A control signal to perform irradiation (irradiation performed at a timing when the radiation irradiation position matches within a predetermined allowable range) or tracking irradiation (irradiation that changes the X-ray irradiation position according to the position of the main tracking target 3). Output to the irradiation device 310.

照射装置３１０は、照射制御装置３００からの制御信号に基づき、所定のエネルギーのＸ線を標的に対して所定線量出射する。   The irradiation device 310 emits a predetermined dose of X-rays with predetermined energy to the target based on a control signal from the irradiation control device 300.

ここで、照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より受信したマッチング結果判定の結果において、二次元位置演算部１３におけるテンプレートマッチングで主追跡対象３のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回るマッチング不十分と判定されたことを認識した場合は、標的の三次元位置が正確に演算されていない状態のため、治療Ｘ線の出射を中止するよう照射装置３１０に制御信号を出力する。
また、オペレータに対しては、警告信号を動体追跡装置１００の追跡対象認識装置６内の表示部１２に出力し、表示部１２で表示させる。
特に、動体追跡装置１００において２方向から主追跡対象３を追跡している場合は、２方向とも類似度が閾値以上となった場合のみ治療Ｘ線を照射し、一方向でも下回った場合は治療Ｘ線の照射を中断する。 Here, the irradiation control device 300 performs matching in which the similarity with the template of the main tracking target 3 is lower than a predetermined threshold in the template matching in the two-dimensional position calculation unit 13 in the result of the matching result determination received from the moving body tracking device 100. When it is recognized that the target is insufficient, the control signal is output to the irradiation device 310 so as to stop the extraction of the therapeutic X-ray because the three-dimensional position of the target is not accurately calculated.
For the operator, a warning signal is output to the display unit 12 in the tracking target recognition device 6 of the moving object tracking device 100 and displayed on the display unit 12.
In particular, when the main tracking target 3 is tracked from two directions in the moving body tracking apparatus 100, treatment X-rays are irradiated only when the similarity in both directions is equal to or greater than a threshold value, and treatment is performed when the degree of similarity falls below one direction. X-ray irradiation is interrupted.

また、照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より受信したマッチング結果判定の結果において、主追跡対象３および副追跡対象４のテンプレートとの類似度が同一フレームで所定の閾値を下回ったと判定されたことを認識した場合は、動体追跡が精度良く実施できない状態のため、治療Ｘ線の出射を中止するよう照射装置３１０に信号を出力する。
また、オペレータに対しては、警告信号を動体追跡装置１００の追跡対象認識装置６内の表示部１２に出力し、表示部１２で表示させる。 In addition, the irradiation control apparatus 300 determines that the similarity between the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 is less than a predetermined threshold in the same frame in the matching result determination received from the moving body tracking apparatus 100. If this is recognized, a signal is output to the irradiation apparatus 310 so as to stop the emission of the therapeutic X-ray because the moving body tracking cannot be performed with high accuracy.
For the operator, a warning signal is output to the display unit 12 in the tracking target recognition device 6 of the moving object tracking device 100 and displayed on the display unit 12.

更に、照射制御装置３００は、主追跡対象３の三次元位置が照射範囲内に存在しない場合は、治療ビームをＯＦＦにして、照射装置３１０に治療Ｘ線を出射させない。   Furthermore, when the three-dimensional position of the main tracking target 3 does not exist within the irradiation range, the irradiation control device 300 turns off the treatment beam and does not cause the irradiation device 310 to emit treatment X-rays.

次に、本実施形態の放射線治療システムの制御手順を、図６を用いて説明する。   Next, the control procedure of the radiation therapy system of this embodiment is demonstrated using FIG.

まず、オペレータによって照射制御装置３００に対する治療システム起動の操作がなされると、照射制御装置３００は、照射装置３１０および動体追跡装置１００を認識結果待ち受け状態となるよう作動する（ステップＳ５００）。   First, when an operation of starting the treatment system is performed on the irradiation control apparatus 300 by the operator, the irradiation control apparatus 300 operates so that the irradiation apparatus 310 and the moving body tracking apparatus 100 are in a recognition result standby state (step S500).

次に、オペレータによって動体追跡装置１００に対するＸ線撮影開始の操作がなされると、動体追跡装置内１００は、Ｘ線撮影装置５Ａ、５Ｂによってベッド１上の被検体２内の主追跡対象３および副追跡対象４のＸ線撮影を開始し、撮影された画像を手動探索領域設定装置１６の表示部２２の画面に表示させる（ステップＳ５１０）。   Next, when an X-ray imaging start operation is performed on the moving body tracking device 100 by the operator, the moving body tracking device 100 is moved to the main tracking target 3 in the subject 2 on the bed 1 by the X-ray imaging devices 5A and 5B. X-ray imaging of the sub-tracking target 4 is started, and the captured image is displayed on the screen of the display unit 22 of the manual search area setting device 16 (step S510).

次に、オペレータによって、手動探索領域設定装置１６の表示部２２の画面に表示された主追跡対象３および副追跡対象４のＸ線撮影の画像に、手動探索領域設定装置１６の手動入力部２３を用いて主追跡対象探索領域２３０および副追跡対象探索領域２４０が設定されたことを認識すると、動体追跡装置１００は、追跡対象認識装置６の記憶部１１でこの主追跡対象探索領域２３０および副追跡対象探索領域２４０を記憶する（ステップＳ５２０）。   Next, the manual input unit 23 of the manual search region setting device 16 is displayed on the X-ray image of the main tracking object 3 and the sub-tracking target 4 displayed on the screen of the display unit 22 of the manual search region setting device 16 by the operator. If the main tracking target search area 230 and the sub tracking target search area 240 are recognized using the moving object tracking device 100, the moving body tracking device 100 stores the main tracking target search region 230 and the sub tracking target search region 230 in the storage unit 11 of the tracking target recognition device 6. The tracking target search area 240 is stored (step S520).

次に、オペレータによって照射制御装置３００に対する治療開始の操作がなされると、照射制御装置３００は、認識結果出力装置７より主追跡対象３の三次元位置およびマッチング結果の判定結果を受信し、これらの情報に基づき照射装置３１０に対して所定エネルギーの治療Ｘ線を所定線量照射するよう制御信号を出力する。この制御信号の入力を受けたら、照射装置３１０は治療Ｘ線の出射を開始する（ステップＳ５３０）。   Next, when an operation for starting the treatment is performed on the irradiation control device 300 by the operator, the irradiation control device 300 receives the determination result of the three-dimensional position of the main tracking target 3 and the matching result from the recognition result output device 7, and these A control signal is output so as to irradiate the irradiation apparatus 310 with a predetermined dose of therapeutic X-rays having a predetermined energy based on the information. Upon receiving this control signal input, the irradiation apparatus 310 starts emitting therapeutic X-rays (step S530).

次に、動体追跡装置１００は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂによって主追跡対象３および副追跡対象４の各々のＸ線撮影画像を撮影する。その後、動体追跡装置１００は、追跡対象認識装置６の二次元位置演算部１３によって、探索領域設定部１５において先のステップＳ５２０または後述するステップＳ５５６で指定されたＸ線撮影画像上の主追跡対象探索領域２３０および副追跡対象探索領域２４０に基づいて主追跡対象３および副追跡対象４を認識し、テンプレート画像とのマッチングを行い、二次元位置および類似度を演算する（ステップＳ５４０）。   Next, the moving body tracking device 100 captures X-ray images of the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 with the X-ray imaging devices 5A and 5B. Thereafter, the moving body tracking device 100 uses the two-dimensional position calculation unit 13 of the tracking target recognition device 6 to perform the main tracking target on the X-ray image specified in the previous step S520 or step S556 described later in the search region setting unit 15. Based on the search area 230 and the sub-tracking object search area 240, the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 are recognized, matched with the template image, and the two-dimensional position and the similarity are calculated (step S540).

次に、動体追跡装置１００は、追跡対象認識装置６内の三次元位置演算部１４において主追跡対象３の三次元位置を演算する（ステップＳ５５０）。   Next, the moving body tracking device 100 calculates the three-dimensional position of the main tracking target 3 in the three-dimensional position calculation unit 14 in the tracking target recognition device 6 (step S550).

次に、動体追跡装置１００は、認識結果出力装置７を通じて、照射制御装置３００に対して、ステップＳ５４０で判定した各探索領域の探索結果と類似度の判定結果およびステップＳ５５０で演算した主追跡対象３の三次元位置を出力する（ステップＳ５５５）。   Next, the moving body tracking device 100 uses the recognition result output device 7 to the irradiation control device 300 to determine the search result and similarity of each search region determined in step S540 and the main tracking target calculated in step S550. 3 is output (step S555).

次に、動体追跡装置１００は、探索領域設定部１５によって、ステップＳ５４０での主追跡対象３および副追跡対象４の演算及び判定結果を基にして、次に撮影されるＸ線撮影画像における探索領域を設定し、記憶部１１で記憶する（ステップＳ５５６）。   Next, the moving body tracking device 100 uses the search region setting unit 15 to search for the next radiographed image based on the calculation and determination results of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 in step S540. An area is set and stored in the storage unit 11 (step S556).

次に、照射制御装置３００は、ステップＳ５４０で演算されたＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂによる２方向からのＸ線撮影画像で主追跡対象３の類似度が閾値以上かどうか、認識結果出力装置７より送られた類似度の判定結果を用いて判定する（ステップＳ５６０）。２方向とも類似度が閾値以上の場合、ステップＳ５７０に進む。片方でも閾値を下回った場合は、ステップＳ５９０に進み、照射制御装置３００は治療ビームをＯＦＦにして（ステップＳ５９０）、ステップＳ６１０に処理を進める。   Next, the irradiation control apparatus 300 determines whether the similarity of the main tracking target 3 is equal to or higher than a threshold in the X-ray imaging images from two directions by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B calculated in step S540. It is determined using the determination result of the similarity sent from (step S560). If the similarity is greater than or equal to the threshold value in both directions, the process proceeds to step S570. If even one of them falls below the threshold value, the process proceeds to step S590, the irradiation control apparatus 300 turns off the treatment beam (step S590), and the process proceeds to step S610.

次に、照射制御装置３００は、ステップＳ５５０で演算された情報のうち、主追跡対象３の三次元位置が、照射範囲内に存在するかどうかの判定を行う（ステップＳ５７０）。あらかじめ指定された範囲内に主追跡対象３が存在する場合は、ステップＳ５８０に進み、照射制御装置３００は治療ビームをＯＮにした後（ステップＳ５８０）、照射装置３１０は治療Ｘ線を出射する（ステップＳ６００）。指定された範囲内に主追跡対象３が存在しない場合、ステップＳ５９０に進み、照射制御装置３００は治療ビームをＯＦＦにして（ステップＳ５９０）、ステップＳ６１０に処理を進める。   Next, the irradiation control device 300 determines whether or not the three-dimensional position of the main tracking target 3 is within the irradiation range among the information calculated in Step S550 (Step S570). When the main tracking target 3 exists within the range specified in advance, the process proceeds to step S580, and after the irradiation control device 300 turns on the treatment beam (step S580), the irradiation device 310 emits treatment X-rays (step S580). Step S600). When the main tracking target 3 does not exist within the designated range, the process proceeds to step S590, the irradiation control apparatus 300 turns off the treatment beam (step S590), and the process proceeds to step S610.

次に、照射制御装置３００は、終了指示（オペレータの特別の指示、あるいは放射線治療システムが指定の線量の照射を終えたことによる放射線照射終了に伴う動体追跡終了の指示、等）があるか判定する（ステップＳ６１０）。終了指示がある場合は、Ｘ線撮影および治療ビームの照射を停止し、放射線治療を終了する。これに対し、終了指示が無い場合はステップＳ５４０に処理を戻し、放射線治療を継続する。   Next, the irradiation control apparatus 300 determines whether or not there is an end instruction (a special instruction from the operator or an instruction to end moving object tracking upon completion of irradiation due to the radiation therapy system completing irradiation of a specified dose). (Step S610). When there is an end instruction, the X-ray imaging and treatment beam irradiation are stopped, and the radiation treatment is ended. On the other hand, if there is no end instruction, the process returns to step S540 to continue radiation therapy.

本発明の放射線治療システムの一実施形態では、前述した動体追跡装置の一実施形態の場合と同様に、動体追跡装置１００により、主追跡対象３および副追跡対象４のいずれかのマッチング結果が不十分と判定された場合に、Ｘ線撮影装置５Ａ，５Ｂにおける次のタイミングで撮影される次フレームのＸ線撮影画像２００での探索領域２３０，２４０をもう一方の二次元位置を用いて設定する。よって、前述した動体追跡装置の一実施形態と同様に、追跡対象とは別の対象を追跡対象として誤認識することが抑制され、主追跡対象３や副追跡対象４の移動に追随して探索領域２３０，２４０が移動し、動体追跡を正確に継続することができる。従って、移動する標的の位置を正確に把握することができ、標的に対する高精度な治療Ｘ線照射を実施することができる。加えて、オペレータが治療Ｘ線の照射および標的の追跡を中止することや、再度手動で探索領域２３０，２４０を設定する必要が無く、治療時間が増大することを防ぐことができる、との効果も奏する。   In one embodiment of the radiotherapy system of the present invention, the matching result of either the main tracking object 3 or the sub-tracking object 4 is not detected by the moving object tracking device 100, as in the case of the one embodiment of the moving object tracking device described above. When it is determined to be sufficient, the search areas 230 and 240 in the X-ray image 200 of the next frame imaged at the next timing in the X-ray imaging devices 5A and 5B are set using the other two-dimensional position. . Therefore, similarly to the embodiment of the moving object tracking device described above, erroneous recognition of a target other than the tracking target as the tracking target is suppressed, and the search is performed following the movement of the main tracking target 3 and the sub tracking target 4. The areas 230 and 240 move, and the moving body tracking can be continued accurately. Therefore, the position of the moving target can be accurately grasped, and high-precision therapeutic X-ray irradiation can be performed on the target. In addition, there is no need for the operator to stop the treatment X-ray irradiation and target tracking or to manually set the search areas 230 and 240 again, thereby preventing an increase in treatment time. Also play.

また、動体追跡装置１００によって、主追跡対象３のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回るマッチング不十分な場合は、治療Ｘ線の照射を継続せずに中断するよう制御されるため、主追跡対象３の三次元位置が正確に演算できない状態で治療Ｘ線の照射が実施されることを防止して、予期しない個所に治療Ｘ線を照射するとの問題が発生することを抑制し、標的に対してのみ治療Ｘ線を集中して照射することが可能である。   In addition, when the matching with the template of the main tracking target 3 is less than a predetermined threshold by the moving body tracking device 100, control is performed so that the treatment X-ray irradiation is interrupted without being continued. By preventing the treatment X-ray irradiation from being performed in a state where the three-dimensional position of the tracking target 3 cannot be accurately calculated, it is possible to suppress the occurrence of the problem of the irradiation of the treatment X-ray at an unexpected location, It is possible to concentrate and irradiate therapeutic X-rays only with respect to.

更に、動体追跡装置１００によって、主追跡対象３および副追跡対象４のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、Ｘ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影を中止して、治療Ｘ線の出射を中止するよう制御されるため、予期しない個所に治療Ｘ線を照射するとの問題が発生することを抑制し、標的に対してのみ治療Ｘ線を集中して照射することが可能である。   Further, when the moving object tracking device 100 causes the similarity between the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 to fall below a predetermined threshold, the X-ray imaging by the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B is stopped and the treatment is performed. Because it is controlled to stop the emission of X-rays, it is possible to suppress the problem of irradiating therapeutic X-rays to unexpected places and to concentrate the therapeutic X-rays only on the target. It is.

なお、主追跡対象３のテンプレートとの類似度と副追跡対象４のテンプレートとの類似度とのいずれかの類似度が所定の閾値を下回る状態があらかじめ定めた所定のフレーム数を超える場合も、照射制御装置３００は、治療Ｘ線の照射を中断するように照射装置３００を制御することができる。   Even when the similarity between the similarity between the template of the main tracking target 3 and the similarity of the template of the secondary tracking target 4 is lower than a predetermined threshold value exceeds a predetermined number of frames, The irradiation control apparatus 300 can control the irradiation apparatus 300 so as to interrupt the irradiation of the therapeutic X-ray.

＜放射線治療システムの他の実施形態＞
本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの他の実施形態を図７を用いて説明する。なお、図７においては、放射線治療システムとして粒子線照射システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
図７は、本発明の動体追跡装置の一実施形態を備えた放射線治療システムの他の実施形態の構成を表す概略図である。 <Another embodiment of radiation therapy system>
Another embodiment of the radiation therapy system including one embodiment of the moving body tracking device of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, a case where the present invention is applied to a particle beam irradiation system as a radiation therapy system will be described as an example.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of another embodiment of a radiation therapy system including an embodiment of the moving body tracking device of the present invention.

図７に示すように、放射線治療システムは、動体追跡装置１００と、粒子線出射システム４００と、照射制御装置３００とを概略備えている。   As shown in FIG. 7, the radiotherapy system generally includes a moving body tracking device 100, a particle beam extraction system 400, and an irradiation control device 300.

動体追跡装置１００は、構成は動体追跡装置の一実施形態と略同じであり、詳細は省略する。   The configuration of the moving body tracking device 100 is substantially the same as that of the embodiment of the moving body tracking device, and details thereof are omitted.

粒子線出射システム４００は、粒子線加速器４１０と、粒子線輸送系４２０と、粒子線照射ノズル４３０とを略備えている。この粒子線出射システム４００は、治療用の粒子線（陽子や炭素イオン等の荷電粒子ビーム）を発生させ、ベッド１上の被検体２に対して出射する。   The particle beam extraction system 400 substantially includes a particle beam accelerator 410, a particle beam transport system 420, and a particle beam irradiation nozzle 430. The particle beam emission system 400 generates a particle beam for treatment (a charged particle beam such as protons or carbon ions) and emits it to the subject 2 on the bed 1.

照射制御装置３００は、動体追跡装置１００の追跡対象認識装置６内の三次元位置演算部１４において演算された主追跡対象３の三次元位置を入力し、この主追跡対象３の三次元位置から求めた標的が存在する三次元位置に照射するのに適した条件の治療粒子線を出射するよう、粒子線出射システム４００における粒子線加速器４１０と粒子線輸送系４２０と粒子線照射ノズル４３０とを制御する。   The irradiation control device 300 inputs the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 in the tracking target recognition device 6 of the moving object tracking device 100, and from the three-dimensional position of the main tracking target 3. The particle beam accelerator 410, the particle beam transport system 420, and the particle beam irradiation nozzle 430 in the particle beam extraction system 400 are emitted so as to emit a therapeutic particle beam having a condition suitable for irradiation to the three-dimensional position where the obtained target exists. Control.

上述のような放射線治療システムでは、動体追跡装置１００の認識結果出力装置７と、治療粒子線の照射を制御する照射制御装置３００とが接続されている。また、照射制御装置３００と粒子線加速器４１０と粒子線輸送系４２０と粒子線照射ノズル４３０とがそれぞれ接続されている。   In the radiotherapy system as described above, the recognition result output device 7 of the moving body tracking device 100 and the irradiation control device 300 that controls irradiation of the therapeutic particle beam are connected. Further, the irradiation controller 300, the particle beam accelerator 410, the particle beam transport system 420, and the particle beam irradiation nozzle 430 are connected to each other.

次に、本発明の放射線治療システムの他の実施形態における動作を説明する。なお、動体追跡装置１００の動作は上述した本発明の動体追跡装置の動作と略同じであるため、詳細は省略する。   Next, the operation | movement in other embodiment of the radiotherapy system of this invention is demonstrated. The operation of the moving object tracking device 100 is substantially the same as the operation of the moving object tracking device of the present invention described above, and the details are omitted.

照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より受信したマッチング結果判定の結果および主追跡対象３の三次元位置に基づいて、主追跡対象３に対する迎撃照射（主追跡対象３の位置と治療計画による放射線照射位置とが所定の許容範囲内で一致するタイミングで照射を行うもの）、あるいは追尾照射（主追跡対象３の位置に合わせて粒子線照射位置を変更するもの）を行うよう、制御信号を粒子線加速器４１０、粒子線輸送系４２０および粒子線照射ノズル４３０に対して出力する。
具体的には、照射制御装置３００は、動体追跡装置１００より、追跡対象認識装置６内の三次元位置演算部１４で演算された主追跡対象３の三次元位置およびマッチング結果判定部１７でのマッチング結果判定の結果を受信する。そのうえで、照射制御装置３００は、主追跡対象３の三次元位置より演算された標的の三次元位置に対して照射するための荷電粒子を粒子線加速器４１０により加速する。この加速された荷電粒子を粒子線輸送系４２０によって粒子線照射ノズル４３０に輸送するよう制御する。照射制御装置３００は、粒子線照射ノズル４３０において被検体２の体内で適切な線量分布を形成するように、輸送された荷電粒子を偏向・散乱し、被検体２に照射するよう制御する。 Based on the result of the matching result determination received from the moving body tracking device 100 and the three-dimensional position of the main tracking target 3, the irradiation control device 300 intercepts the main tracking target 3 (radiation based on the position of the main tracking target 3 and the treatment plan). The control signal is used so that the irradiation position coincides with the irradiation position within a predetermined allowable range) or the tracking signal (the particle beam irradiation position is changed in accordance with the position of the main tracking target 3). Output to the line accelerator 410, the particle beam transport system 420, and the particle beam irradiation nozzle 430.
Specifically, the irradiation control device 300 receives the three-dimensional position of the main tracking target 3 calculated by the three-dimensional position calculation unit 14 in the tracking target recognition device 6 from the moving object tracking device 100 and the matching result determination unit 17. The result of matching result determination is received. In addition, the irradiation control apparatus 300 accelerates charged particles for irradiating the target three-dimensional position calculated from the three-dimensional position of the main tracking target 3 by the particle beam accelerator 410. The accelerated charged particles are controlled to be transported to the particle beam irradiation nozzle 430 by the particle beam transport system 420. The irradiation control device 300 controls the charged particles that are transported to be deflected / scattered and irradiated to the subject 2 so that an appropriate dose distribution is formed in the subject 2 in the particle beam irradiation nozzle 430.

ここで、照射制御装置３００は、動体追跡装置１００の二次元位置演算部１３におけるテンプレートマッチングにおいて、主追跡対象３のテンプレートとの類似度が同一フレームで所定の閾値を下回るマッチング不十分と判定されたことを認識した場合は、標的の三次元位置が正確に演算されていない状態のため、治療粒子線の出射を中止するよう粒子線加速器４１０、粒子線輸送系４２０および粒子線照射ノズル４３０に対して信号を出力する。
また、オペレータに対しては、警告信号を動体追跡装置１００の追跡対象認識装置６内の表示部１２に出力し、表示部１２で表示させる。 Here, in the template matching in the two-dimensional position calculation unit 13 of the moving object tracking device 100, the irradiation control device 300 determines that the similarity with the template of the main tracking target 3 is less than a predetermined threshold in the same frame. If it is recognized that the three-dimensional position of the target is not accurately calculated, the particle beam accelerator 410, the particle beam transport system 420, and the particle beam irradiation nozzle 430 are stopped so as to stop the extraction of the therapeutic particle beam. In response, a signal is output.
For the operator, a warning signal is output to the display unit 12 in the tracking target recognition device 6 of the moving object tracking device 100 and displayed on the display unit 12.

また、照射制御装置３００は、動体追跡装置１００は、第二次元位置演算部１３におけるテンプレートマッチングにおいて、主追跡対象３および副追跡対象４のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回ったと判定されたことを認識した場合は、標的の位置が正確に演算できていない状態のため、治療粒子線の出射を中止するよう粒子線加速器４１０、粒子線輸送系４２０および粒子線照射ノズル４３０に信号を出力する。
また、オペレータに対しては、警告信号を表示部１２に表示する。 Further, the irradiation control device 300 determines that the moving object tracking device 100 has the similarity between the template of the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4 below a predetermined threshold in the template matching in the second dimension position calculation unit 13. If the target position is not accurately calculated, a signal is sent to the particle beam accelerator 410, the particle beam transport system 420, and the particle beam irradiation nozzle 430 to stop the emission of the therapeutic particle beam. Output.
Further, a warning signal is displayed on the display unit 12 for the operator.

本発明の放射線治療システムの他の実施形態においても、放射線治療システムの一実施形態と同様に、標的に対する高精度な治療粒子線照射を実施することができるとともに、オペレータが治療粒子線の照射および標的の追跡を中止することや、手動で探索領域２３０，２４０を再度設定する必要が無く、治療時間が増大することもない、との効果が得られる。   In another embodiment of the radiotherapy system of the present invention, as in the case of one embodiment of the radiotherapy system, it is possible to perform high-accuracy therapeutic particle beam irradiation on the target, and the operator can perform irradiation of the therapeutic particle beam and There is an effect that it is not necessary to stop the tracking of the target or manually set the search areas 230 and 240 again, and the treatment time does not increase.

また、放射線治療システムの一実施形態と同様に、主追跡対象３のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回るマッチング不十分な場合には治療粒子線の照射を中断するため、主追跡対象３の三次元位置が正確に演算できない状態で治療粒子線の照射が継続されることを防止して、標的に対して所定の線量の粒子線を照射できないとの問題や、予期しない個所に治療粒子線を照射することになるとの問題が発生することを抑制することができる。   Similarly to the embodiment of the radiotherapy system, the irradiation with the therapeutic particle beam is interrupted when the degree of similarity with the template of the main tracking target 3 falls below a predetermined threshold, and thus the main tracking target 3 is interrupted. The problem that the target particle beam cannot be irradiated to the target by preventing the irradiation of the therapeutic particle beam from continuing while the three-dimensional position of the target cannot be accurately calculated, or the therapeutic particle at an unexpected location Generation | occurrence | production of the problem that it will irradiate a line | wire can be suppressed.

更に、上述の放射線治療システムの一実施形態と同様に、主追跡対象３および副追跡対象４のテンプレートとの類似度が所定の閾値を同一フレームで下回った場合にはＸ線撮影装置５Ａ，５ＢによるＸ線撮影および治療粒子線の出射を中止することにより、標的に対して所定の線量の粒子線を照射できないとの問題や、予期しない個所に治療粒子線を照射することになるとの問題が発生することを抑制することができる。   Further, as in the above-described embodiment of the radiotherapy system, the X-ray imaging apparatuses 5A and 5B are used when the similarity between the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 is below a predetermined threshold in the same frame. By stopping X-ray photography and treatment particle beam extraction by the method, there is a problem that a target dose of a particle beam cannot be irradiated to the target, or a problem that a therapeutic particle beam is irradiated to an unexpected place Generation | occurrence | production can be suppressed.

＜その他＞
なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。 <Others>
In addition, this invention is not restricted to said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.

例えば、上述の実施形態では、主追跡対象３と副追跡対象４とを少なくとも２方向から撮影する２機のＸ線撮影装置５Ａ，５Ｂを備えた場合について説明したが、Ｘ線撮影装置は１機であっても構わない。
Ｘ線撮影装置が１機の場合、主追跡対象３の三次元位置を演算することはできないが、主追跡対象３の２次元位置を演算することは可能である。このため、標的の２次元位置を特定できればよい場合は、動体追跡装置にＸ線撮影装置を複数台設ける必要がなく、動体追跡装置の設備導入および運用を簡略化することができ、大きなメリットを有する。
更には、Ｘ線撮影装置は、少なくとも１機以上設けられていてもよく、３機であっても、４機であっても、それ以上であってもよい。これらの場合でも、本発明の動体追跡装置の一実施形態と同様に、追跡対象が存在しない領域を追跡対象が存在する領域として誤認識することがなく、追跡対象の移動に追随して探索領域が移動し、動体追跡を継続することが可能となる。そのため、次の時点の画像における探索領域が、誤認識した結果に基づいて設定されることが抑制され、探索領域が主追跡対象３や副追跡対象４から逸脱し、探索が失敗となる状態が生じることを抑制することができる、との効果が得られる。 For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which two X-ray imaging apparatuses 5A and 5B that image the main tracking object 3 and the sub-tracking object 4 from at least two directions are provided. It may be a machine.
When there is one X-ray imaging apparatus, the three-dimensional position of the main tracking target 3 cannot be calculated, but the two-dimensional position of the main tracking target 3 can be calculated. For this reason, when it is only necessary to identify the two-dimensional position of the target, it is not necessary to provide a plurality of X-ray imaging apparatuses in the moving body tracking apparatus, and the equipment introduction and operation of the moving body tracking apparatus can be simplified, which has a great advantage. Have.
Further, at least one or more X-ray imaging apparatuses may be provided, or three, four, or more X-ray imaging apparatuses may be provided. Even in these cases, as in the embodiment of the moving object tracking device of the present invention, the search area does not misrecognize the area where the tracking target does not exist as the area where the tracking target exists, and follows the movement of the tracking target. Moves, and moving object tracking can be continued. Therefore, it is suppressed that the search area in the image at the next time point is set based on the misrecognized result, the search area deviates from the main tracking target 3 and the sub-tracking target 4, and the search fails. The effect that generation | occurrence | production can be suppressed is acquired.

１…ベッド、
２…被検体、
３…主追跡対象、
４…副追跡対象、
５Ａ，５Ｂ…Ｘ線撮影装置、
６…追跡対象認識装置、
７…認識結果出力装置、
８Ａ，８Ｂ…Ｘ線管、
９Ａ，９Ｂ…Ｘ線検出器、
１０，１９…通信部、
１１，２０…記憶部、
１２，２２…表示部、
１３…二次元位置演算部、
１４…三次元位置演算部、
１５…探索領域設定部、
１６…手動探索領域設定装置、
１７…マッチング結果判定部、
２３…手動入力部、
１００…動体追跡装置、
２００…Ｘ線撮影画像、
２１０…主追跡対象投影像、
２２０…副追跡対象投影像、
２３０…主追跡対象探索領域、
２４０…副追跡対象探索領域、
２５０…主追跡対象テンプレート画像、
２６０…副追跡対象テンプレート画像、
２８０…体内構造物投影像、
３００…照射制御装置、
３１０…治療Ｘ線照射装置、
４００…粒子線出射システム、
４１０…粒子線加速器、
４２０…粒子線輸送系、
４３０…粒子線照射ノズル。 1 ... bed,
2 ... subject,
3 ... Main tracking target,
4 ... Sub-tracking target
5A, 5B ... X-ray imaging apparatus,
6 ... Tracking target recognition device,
7 ... Recognition result output device,
8A, 8B ... X-ray tube,
9A, 9B ... X-ray detector,
10, 19 ... communication section,
11, 20 ... storage unit,
12, 22 ... display part,
13: Two-dimensional position calculation unit,
14 ... 3D position calculation unit,
15 ... Search area setting unit,
16 ... Manual search area setting device,
17 ... matching result determination part,
23 ... Manual input section,
100 ... moving object tracking device,
200 ... X-ray image,
210 ... main projection target projection image,
220 ... Sub-tracking target projection image,
230 ... main tracking target search area,
240 ... sub-tracking target search area,
250 ... main tracking target template image,
260 ... Sub-tracking target template image,
280 ... Internal structure projection image,
300 ... irradiation control device,
310 ... therapeutic X-ray irradiation device,
400 ... Particle beam extraction system,
410 ... Particle beam accelerator,
420 ... Particle beam transport system,
430 ... Particle beam irradiation nozzle.

Claims (7)

主追跡対象と、少なくとも１つ以上の副追跡対象とを間欠的にＸ線撮影するＸ線撮影装置と、
このＸ線撮影装置で撮影された画像に前記主追跡対象の探索領域と前記副追跡対象の探索領域とを設定する探索領域設定部と、この探索領域設定部において設定された前記探索領域から前記主追跡対象と前記副追跡対象との二次元位置をテンプレートマッチングにより演算する二次元位置演算部とを有した追跡対象認識装置とを備え、
前記追跡対象認識装置における前記探索領域設定部は、前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象と前記副追跡対象のいずれか一方のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、前記Ｘ線撮影装置における次のタイミングで撮影される次フレームのＸ線撮影画像での前記探索領域を、テンプレートとの類似度が所定の閾値を上回ったもう一方の前記二次元位置を用いて設定する
ことを特徴とする動体追跡装置。 An X-ray imaging apparatus for intermittent X-ray imaging of a main tracking target and at least one or more sub-tracking targets;
A search area setting unit for setting the search area for the main tracking target and the search area for the sub-tracking target in an image captured by the X-ray imaging apparatus, and the search area set in the search area setting unit from the search area A tracking object recognition device having a two-dimensional position calculation unit that calculates a two-dimensional position of a main tracking object and the sub-tracking object by template matching;
The search region setting unit in the tracking target recognition device has a similarity between the main tracking target and the sub-tracking target template lower than a predetermined threshold in template matching in the two-dimensional position calculation unit. In this case, the other two-dimensional position in which the similarity with the template exceeds a predetermined threshold in the X-ray imaging image of the next frame imaged at the next timing in the X-ray imaging apparatus. A moving object tracking device characterized by using and setting. 請求項１に記載の動体追跡装置において、
前記主追跡対象と前記副追跡対象とを少なくとも２方向から間欠的に撮影する少なくとも２以上の前記Ｘ線撮影装置と、
前記二次元位置演算部で演算された前記主追跡対象の二次元位置に基づいて前記主追跡対象の三次元位置を演算する三次元位置演算部を更に有した前記追跡対象認識装置とを備えた
ことを特徴とする動体追跡装置。 The moving body tracking device according to claim 1,
At least two or more X-ray imaging apparatuses that intermittently image the main tracking object and the sub-tracking object from at least two directions;
The tracking object recognition apparatus further includes a three-dimensional position calculation unit that calculates a three-dimensional position of the main tracking target based on the two-dimensional position of the main tracking target calculated by the two-dimensional position calculation unit. A moving body tracking device characterized by that. 請求項１に記載の動体追跡装置において、
前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象のテンプレートとの類似度と前記副追跡対象のテンプレートとの類似度とのいずれかの類似度が所定の閾値を下回り、この前記類似度が前記閾値を下回り続ける状態があらかじめ定めた所定のフレーム数を超える場合は、前記Ｘ線撮影装置によるＸ線撮影を停止するよう制御する前記追跡対象認識装置を更に備えた
ことを特徴とする動体追跡装置。 The moving body tracking device according to claim 1,
In the template matching in the two-dimensional position calculation unit, the similarity between the similarity with the main tracking target template and the similarity with the sub tracking target template is below a predetermined threshold, and the similarity Further comprising the tracking object recognition device that controls to stop the X-ray imaging by the X-ray imaging device when the state of being kept below the threshold exceeds a predetermined number of frames. Tracking device. 請求項１に記載の動体追跡装置において、
前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象および前記副追跡対象のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、前記Ｘ線撮影装置によるＸ線撮影を中止するよう制御する前記追跡対象認識装置を更に備えた
ことを特徴とする動体追跡装置。 The moving body tracking device according to claim 1,
In template matching in the two-dimensional position calculation unit, control is performed to stop X-ray imaging by the X-ray imaging apparatus when the similarity between the main tracking target and the sub-tracking target template falls below a predetermined threshold. The moving object tracking device further comprising the tracking object recognition device. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動体追跡装置と、
治療用の放射線を出射する照射装置と、
前記動体追跡装置により演算された主追跡対象の位置を基準にして標的に対して前記治療用放射線を出射するよう前記照射装置を制御する照射制御装置とを備えた
ことを特徴とする放射線治療システム。 The moving body tracking device according to any one of claims 1 to 4,
An irradiation device for emitting therapeutic radiation;
A radiation therapy system comprising: an irradiation control device that controls the irradiation device to emit the therapeutic radiation to a target with reference to a position of a main tracking target calculated by the moving body tracking device. . 請求項５に記載の放射線治療システムにおいて、
前記動体追跡装置の前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、前記治療用放射線の出射を中止するよう前記照射装置を制御する前記照射制御装置を備えた
ことを特徴とする放射線治療システム。 The radiation therapy system according to claim 5, wherein
In template matching in the two-dimensional position calculation unit of the moving object tracking device, the irradiation device is configured to stop emitting the therapeutic radiation when the similarity with the template to be tracked is below a predetermined threshold. A radiation therapy system comprising the irradiation control device for controlling. 請求項５に記載の放射線治療システムにおいて、
前記動体追跡装置の前記二次元位置演算部におけるテンプレートマッチングにおいて、前記主追跡対象および前記副追跡対象のテンプレートとの類似度が所定の閾値を下回った場合は、前記治療用放射線の出射を中止するよう前記照射装置を制御する前記照射制御装置を備えた
ことを特徴とする放射線治療システム。 The radiation therapy system according to claim 5, wherein
In template matching in the two-dimensional position calculation unit of the moving object tracking device, if the similarity between the template of the main tracking target and the sub tracking target is below a predetermined threshold, the emission of the therapeutic radiation is stopped. A radiation therapy system comprising the irradiation control device for controlling the irradiation device.
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