JP6482827B2 - Irradiation position detector - Google Patents

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本発明は、放射線の照射位置を検出する照射位置検出装置に関する。   The present invention relates to an irradiation position detection apparatus that detects an irradiation position of radiation.

放射線治療に用いられるビームの照射装置は、例えば回転機能を持つガントリーに搭載され、カウチに横たわった患者に対して相対的に移動しつつ(ガントリー角を変えつつ)ビームの照射を行うことが可能になっている。また、カウチも、照射装置の移動軌跡の作る面の法線に対して角度(カウチ角度)を設定可能になっている。また、ロボットアームの先端にビーム照射装置を設置したものもあり、放射線治療装置は4π方向からのビーム照射が可能な仕様となっている。   The beam irradiation device used for radiation therapy is mounted on, for example, a gantry with a rotation function, and can perform beam irradiation while moving relative to the patient lying on the couch (changing the gantry angle). It has become. The couch can also set an angle (couch angle) with respect to the normal of the surface formed by the movement locus of the irradiation apparatus. In addition, there is a robot arm with a beam irradiation device installed at the tip of the robot arm, and the radiation therapy device has specifications that allow beam irradiation from the 4π direction.

そしてこれにより、ターゲットとなるがん細胞等に対して的確にビームを当てながら、その近隣にある正常細胞にビームが当たらないようにビームの照射位置が制御される。また近年ではターゲットとなる細胞にビームを、より集中させる技術が開発されており、照射位置の再現精度をより高めること、またその質の保証及び管理(Quality Assurance/Quality control;QA/QC)を行うことが重要視されるようになっている。   As a result, the irradiation position of the beam is controlled so that the beam is not applied to normal cells in the vicinity thereof while accurately irradiating the target cancer cell or the like with the beam. In recent years, technology has been developed to focus the beam more closely on the target cells, improving the reproducibility of the irradiation position and guaranteeing and managing the quality (Quality Assurance / Quality control; QA / QC). It is becoming important to do.

臨床の現場では、壁面レーザあるいは画像誘導装置等によりビームの照射位置(アイソセンタ)が設定される。そして当該ビームの照射位置が治療者の所望の位置となっているかを評価するときには、従来、次の作業を行っている。   At the clinical site, the irradiation position (isocenter) of the beam is set by a wall surface laser or an image guidance device. When evaluating whether the irradiation position of the beam is a desired position of the therapist, the following operations are conventionally performed.

すなわち評価者は、ビームの照射位置の移動方向に垂直(照射装置の移動軌跡の作る面に平行)、かつアイソセンタ(ビームの照射予定点)を通る面内に、放射線用フィルムを配する。そして評価者は、ビームの照射装置を制御して照射位置を上記移動方向に沿って変更しながら(例えば上記軸に対して30度ずつ角度を変えながら)、当該放射線用フィルムに対してビームを照射する。   That is, the evaluator places the radiation film in a plane that is perpendicular to the moving direction of the beam irradiation position (parallel to the surface formed by the movement locus of the irradiation apparatus) and passes through the isocenter (scheduled irradiation point of the beam). Then, the evaluator controls the beam irradiation device to change the irradiation position along the moving direction (for example, changing the angle by 30 degrees with respect to the axis), and the beam is applied to the radiation film. Irradiate.

この照射の結果、放射線用フィルムを現像して得られるパターンは、複数の方向へ放射状にビームが通過した跡を示したものとなる。評価者は、各ビームの通過軌跡の中心に沿って直線を引き、各ビームの通過軌跡の交点が、アイソセンタに相当する点から所定の半径(例えば半径1mm)以内にあるか否かを調べる。   As a result of this irradiation, the pattern obtained by developing the radiation film shows a trace of the beam passing radially in a plurality of directions. The evaluator draws a straight line along the center of the trajectory of each beam and checks whether or not the intersection of the trajectories of each beam is within a predetermined radius (for example, a radius of 1 mm) from the point corresponding to the isocenter.

ここで所定の半径内にあれば十分な精度にてビームを照射可能であると判断し、所定の範囲内になければ、ビームの照射装置の調整が必要であると判断する(いわゆるスターショット法やWinston-Lutzテスト)。   Here, if it is within a predetermined radius, it is determined that the beam can be irradiated with sufficient accuracy. If it is not within the predetermined range, it is determined that adjustment of the beam irradiation apparatus is necessary (so-called star shot method). And Winston-Lutz test).

inet:谷 正司、“EPIDとImageJによるWinston-Lutzテスト”、[online]、 [平成26年10月8日検索]、インターネット<URL: http://katarou-kai.kenkyuukai.jp/images/sys%5Cinformation%5C20140319104309-7D462E3CA60F6A6126A93682A37FAC7E15A65F3151A6392254C260781778DC6E.pdf>inet: Masashi Tani, “Winston-Lutz test with EPID and ImageJ”, [online], [October 8, 2014 search], Internet <URL: http://katarou-kai.kenkyuukai.jp/images/sys % 5Cinformation% 5C20140319104309-7D462E3CA60F6A6126A93682A37FAC7E15A65F3151A6392254C260781778DC6E.pdf>

しかしながら、上記従来の方法では、フィルムを現像する時間を要し、精度の判定に時間がかかっていた。また上記の方法ではフィルムの面内方向の精度しか検証できないが、近年では上記のフィルムの面(つまり患者の横断面)に対して斜めに照射することができる照射装置もあり、用途が限られていた。さらに医療の現場でもデジタル化が進んでおり、現像タイプのフィルムが使用しにくくなっているという問題もある。フィルムを使わずに放射線治療装置に設置された検出器(Electric Portal Imaging Device:EPIDなど)を利用する手法もあるが、検出器が放射線治療装置と一緒に回転することにより、照射位置ごとに検出器も動いてしまい、検出器の設置精度に問題があった。また、アイソセンタ位置でのビーム位置を直接観ることはできず、アイソセンタ上に設置した金属球をアイソセンタ位置から数十cm程度離れた位置でしか見ることができないという問題もある。   However, the conventional method requires time for developing the film, and it takes time to determine accuracy. In addition, the above method can only verify the accuracy in the in-plane direction of the film. However, in recent years, there is an irradiation apparatus that can irradiate the film surface (that is, the cross section of the patient) obliquely, and its application is limited. It was. Furthermore, digitalization is also progressing in the medical field, and there is a problem that development type films are difficult to use. There is also a method that uses a detector (Electric Portal Imaging Device: EPID, etc.) installed in the radiation therapy device without using a film, but detection is performed at each irradiation position by rotating the detector together with the radiation therapy device. The detector also moved, and there was a problem with the installation accuracy of the detector. In addition, the beam position at the isocenter position cannot be directly observed, and there is a problem that the metal sphere installed on the isocenter can be viewed only at a position about several tens of centimeters away from the isocenter position.

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、簡便かつ迅速にビームの照射装置の照射位置を検出可能な照射位置検出装置を提供することを、その目的の一つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an irradiation position detection apparatus capable of detecting the irradiation position of a beam irradiation apparatus simply and quickly.

なお、非特許文献1には、ビーム強度を可視化するEPIDと、タングステン球を用いたテストツールとを用い、ビーム照射時のタングステン球の影を検出してWinston-Lutzテストを行う技術が開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a technique for performing a Winston-Lutz test by detecting a shadow of a tungsten sphere at the time of beam irradiation using an EPID for visualizing the beam intensity and a test tool using a tungsten sphere. ing.

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、カウチ上の照射対象に対して、互いに異なる複数の照射角度からビームを照射可能な照射装置によるビームの照射位置を検出する検出装置であって、所定の中心軸に対して回転対称の形状をなし、光透過性を有するシンチレータであって、前記カウチ上に配されて、前記照射装置が照射するビームを、側面から受けるシンチレータと、前記シンチレータの平面側または底面側から、少なくとも前記シンチレータをその画角内に含む画像を撮像する撮像手段と、前記照射装置がビームを照射したときに前記撮像手段にて撮像した画像を取得し、当該取得した画像から前記シンチレータ内のビーム通過経路を検出し、当該検出したビーム通過経路に基づき、ビームの照射位置を検出する検出手段と、を含むこととしたものである。   The present invention for solving the problems of the conventional example described above is a detection device that detects the irradiation position of a beam by an irradiation device that can irradiate the irradiation object on the couch from a plurality of different irradiation angles. A scintillator having a rotationally symmetric shape with respect to a predetermined central axis and having light transmittance, the scintillator being arranged on the couch and receiving a beam irradiated by the irradiation device from a side surface; and An image capturing unit that captures an image including at least the scintillator within an angle of view of the scintillator from the plane side or the bottom surface side, and an image captured by the image capturing unit when the irradiation device emits a beam, Detection means for detecting a beam passage path in the scintillator from the acquired image and detecting a beam irradiation position based on the detected beam passage path; In which it was decided to include the.

本発明によると、シンチレーション光の画像データを利用することで、簡便かつ迅速に照射装置のビーム照射位置を検出できる。   According to the present invention, the beam irradiation position of the irradiation apparatus can be detected easily and quickly by using the image data of the scintillation light.

本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置の構成例を表す概略図である。It is the schematic showing the structural example of the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置の例を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the example of the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置が得る画像データの例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the image data which the irradiation position detection apparatus concerning embodiment of this invention obtains. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置の検出体の一例を表す概略図である。It is the schematic showing an example of the detection body of the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置のハット部材の一例を表す側面、底面、及び断面図である。It is the side surface, bottom face, and sectional drawing showing an example of the hat member of the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置の検出体の作用の一例を表す概略図である。It is the schematic showing an example of an effect | action of the detection body of the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置により得られる画像データの例とその処理例とを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the image data obtained by the irradiation position detection apparatus which concerns on embodiment of this invention, and its processing example. 本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置により得られるもう一つの画像データの例とその処理例とを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of another image data obtained by the irradiation position detection apparatus concerning embodiment of this invention, and its processing example. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置により得られる画像データの例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of the image data obtained by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置による画像処理例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the image processing example by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置により得られるもう一つの画像データの例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of another image data obtained by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置により得られる画像データを比較した例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example which compared the image data obtained by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置により得られるさらにもう一つの画像データの例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the example of another image data obtained by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る照射位置検出装置によるもう一つの画像処理例を表す説明図である。It is explanatory drawing showing another example of image processing by the irradiation position detection apparatus which concerns on one Example of this invention.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る照射位置検出装置1は、カウチ上の照射対象に対して、互いに異なる複数の照射角度からビームを照射可能な照射装置によるビームの照射位置を検出するものである。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The irradiation position detection apparatus 1 according to the embodiment of the present invention detects an irradiation position of a beam by an irradiation apparatus that can irradiate a beam on a couch from a plurality of different irradiation angles.

[基本構成]
具体的にこの照射位置検出装置1は、図1に例示するように、検出体10と、画像処理装置20とを含んで構成される。ここで検出体10は、所定の中心軸Cに対して回転対称の形状をなし、光透過性を有するシンチレータ11を含む。また画像処理装置20は、撮像部21と、画像処理制御部22とを含んで構成される。この画像処理制御部22は一般的なコンピュータにより実現でき、制御部25,記憶部26,操作部27,表示部28,及びインタフェース部29を含んで構成される。なお、本実施の形態で用いる図面に示されるシンチレータ11や撮像部21等の大きさや配置位置等は、実態の大きさや配置の状況を示したものではなく、その縮尺は図示の都合または内容の説明のために変更されている。
[Basic configuration]
Specifically, the irradiation position detection apparatus 1 includes a detection body 10 and an image processing apparatus 20 as illustrated in FIG. Here, the detection body 10 has a rotationally symmetric shape with respect to a predetermined central axis C, and includes a scintillator 11 having optical transparency. The image processing apparatus 20 includes an imaging unit 21 and an image processing control unit 22. The image processing control unit 22 can be realized by a general computer, and includes a control unit 25, a storage unit 26, an operation unit 27, a display unit 28, and an interface unit 29. Note that the sizes and arrangement positions of the scintillator 11 and the imaging unit 21 shown in the drawings used in the present embodiment do not indicate actual sizes or arrangement conditions, and their scales are not shown in the drawing or for convenience. It has been changed for explanation.

検出体10のシンチレータ11は、図1に例示したように、光透過性を有し、円柱形状をなすプラスチックシンチレータである。このシンチレータ11は必ずしも円柱形状でなくとも、正多角柱形状、あるいは円筒形状や正多角形の筒状といった中空の形状等、所定の中心軸Cに対して回転対称の形状をなし、当該中心軸Cを法線とする平面111と底面112と(筒状体の場合はこれら平面111及び底面112は仮想的なものでよい)を備える形状であればよい。照射装置の評価者は、この中心軸Cをアイソセンタに一致させた状態で、検出体10のシンチレータ11をカウチ上に固定しておく。シンチレータ11を固定するため、例えばシンチレータ11が転がらないように保持する保持体を用いてもよいが、このような保持体は適宜選択できるので、その詳細な説明(及び図示)を省略する。   As illustrated in FIG. 1, the scintillator 11 of the detection body 10 is a plastic scintillator having optical transparency and a cylindrical shape. The scintillator 11 does not necessarily have a cylindrical shape, but has a shape that is rotationally symmetric with respect to a predetermined central axis C, such as a regular polygonal column shape, or a hollow shape such as a cylindrical shape or a cylindrical shape of a regular polygon. Any shape having a plane 111 and a bottom surface 112 with C as a normal line (in the case of a cylindrical body, these planes 111 and bottom surface 112 may be virtual) may be used. The evaluator of the irradiation apparatus fixes the scintillator 11 of the detection body 10 on the couch in a state where the central axis C is matched with the isocenter. In order to fix the scintillator 11, for example, a holding body that holds the scintillator 11 so as not to roll may be used. However, since such a holding body can be appropriately selected, detailed description (and illustration) thereof is omitted.

以下の説明では、カウチの長手方向(ビーム照射装置の回転軌跡がつくる面に垂直の方向)をZ軸とし、鉛直上方をY軸、これらの軸に直交する、カウチの幅方向の軸をX軸とする。シンチレータ11は、先に述べた中心軸CがZ軸方向に一致するよう配されている。   In the following description, the longitudinal direction of the couch (the direction perpendicular to the plane formed by the rotation trajectory of the beam irradiation device) is taken as the Z axis, the vertical upper direction is the Y axis, and the couch width direction axis orthogonal to these axes is X Axis. The scintillator 11 is arranged so that the center axis C described above coincides with the Z-axis direction.

画像処理装置20の撮像部21は、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS等の撮像素子を備えたカメラ等であり、撮像指示を受けて、設定された撮像方向の画像を撮像した画像データを生成して出力するものである。本実施の形態では、この撮像部21は、検出体10のシンチレータ11の平面側または底面側に配され、またその光軸が中心軸Cに一致するよう配される。つまり、この撮像部21の撮像方向はシンチレータ11の平面または底面の法線方向(Z軸方向)となる。またこの撮像部21が撮像する範囲(画角)内には、少なくともシンチレータ11が含まれるようにしておく。   The imaging unit 21 of the image processing apparatus 20 is a camera or the like having an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS, for example, and receives image data to obtain image data obtained by imaging an image in a set imaging direction. Generate and output. In the present embodiment, the imaging unit 21 is disposed on the plane side or the bottom surface side of the scintillator 11 of the detection body 10 and the optical axis thereof is aligned with the central axis C. That is, the imaging direction of the imaging unit 21 is the normal direction (Z-axis direction) of the plane or bottom surface of the scintillator 11. Further, at least the scintillator 11 is included in the range (view angle) captured by the imaging unit 21.

画像処理制御部22の制御部25は、CPU等のプログラム制御デバイスであり、記憶部26に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態ではこの制御部25は、照射装置がビームを照射したときに撮像部21が撮像して得た画像データを取得し、当該取得した画像データからシンチレータ11内のビーム通過経路を検出する。そしてこの制御部25は、当該検出したビーム通過経路に基づき、ビームの照射位置を検出する処理を行う。この制御部25の詳しい処理の内容は後述する。   The control unit 25 of the image processing control unit 22 is a program control device such as a CPU, and operates according to a program stored in the storage unit 26. In the present embodiment, the control unit 25 acquires image data obtained by the imaging unit 21 when the irradiation device irradiates a beam, and detects a beam passage path in the scintillator 11 from the acquired image data. To do. And this control part 25 performs the process which detects the irradiation position of a beam based on the said detected beam passage path | route. Details of the processing of the control unit 25 will be described later.

記憶部26は、メモリデバイス等であり、制御部25によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読かつ非一時的(Non-transitory)な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部26に複写されたものであってもよい。またこの記憶部26は、制御部25のワークメモリとしても動作し、画像データ等を記憶する。   The storage unit 26 is a memory device or the like, and holds a program executed by the control unit 25. The program may be provided by being stored in a computer-readable non-transitory recording medium and copied in the storage unit 26. The storage unit 26 also operates as a work memory of the control unit 25 and stores image data and the like.

操作部27は、キーボードやマウス等であり、利用者の指示操作を受け入れて、当該受け入れた指示操作の内容を表す情報を制御部25に出力する。表示部28は、ディスプレイ等であり、制御部25から入力される指示に従って画像を表示出力する。   The operation unit 27 is a keyboard, a mouse, or the like, and accepts a user's instruction operation and outputs information representing the contents of the accepted instruction operation to the control unit 25. The display unit 28 is a display or the like, and displays and outputs an image in accordance with an instruction input from the control unit 25.

インタフェース部29は、USB(Universal Serial Bus)インタフェース等であり、撮像部21に接続されて、撮像部21が出力する画像データを制御部25に対して出力する。またこのインタフェース部29は制御部25が出力する指示を、撮像部21に対して出力する。   The interface unit 29 is a USB (Universal Serial Bus) interface or the like, is connected to the imaging unit 21, and outputs image data output by the imaging unit 21 to the control unit 25. Further, the interface unit 29 outputs an instruction output by the control unit 25 to the imaging unit 21.

ここで制御部25による処理の内容について説明する。この制御部25は、記憶部26に格納されたプログラムを実行することにより、機能的には、図2に例示するように、画像データ受入部31と、シンチレーション光検出部32と、ビーム通過経路検出部33と、検出結果生成部34と、出力部35とを含んで構成される。   Here, the contents of the processing by the control unit 25 will be described. The control unit 25 functionally executes a program stored in the storage unit 26 to functionally include an image data receiving unit 31, a scintillation light detection unit 32, and a beam passage path as illustrated in FIG. A detection unit 33, a detection result generation unit 34, and an output unit 35 are included.

画像データ受入部31は、インタフェース部29を介して撮像部21が出力する画像データを受け入れる。シンチレーション光検出部32は、画像データ受入部31が受け入れた画像データからシンチレーション光を検出する。具体的に本実施の形態では、撮像の際に室内灯を消灯するなど環境光が撮像部21に入射しないようにしておくことにより、主な光源をシンチレーション光とする画像データが得られる。   The image data receiving unit 31 receives image data output from the imaging unit 21 via the interface unit 29. The scintillation light detection unit 32 detects scintillation light from the image data received by the image data receiving unit 31. Specifically, in the present embodiment, image data having a main light source as scintillation light can be obtained by preventing ambient light from entering the imaging unit 21 such as turning off the indoor lamp during imaging.

シンチレーション光検出部32は、この画像データから、輝度が所定の閾値より高い画素を抽出することでシンチレーション光の軌跡上にある直線状の画素群と、シンチレーション光で照明されたシンチレータ11の外形線を表す画素群とを抽出して、それぞれ画素群P,Qとしてラベリングする(図3(a))。ここでシンチレーション光検出部32は、画像データのうち、直線状に配列されている画素群を、ビームの通過経路上の画素群Pとする。またシンチレーション光検出部32は、シンチレータ11の平面または底面形状(ここでの例では、回転軸を対称軸とした回転体形状としているので円形状)に配列される画素群を、画素群Qとする。これらの画素群の検出は、例えばハフ変換等の公知の処理により行う。   The scintillation light detection unit 32 extracts a pixel group having a luminance higher than a predetermined threshold from the image data to thereby form a linear pixel group on the scintillation light trajectory, and an outline of the scintillator 11 illuminated with the scintillation light. Are extracted and labeled as pixel groups P and Q, respectively (FIG. 3A). Here, the scintillation light detection unit 32 sets a pixel group arranged in a straight line in the image data as a pixel group P on the beam passage path. In addition, the scintillation light detection unit 32 defines pixel groups arranged in a plane or bottom surface shape of the scintillator 11 (in this example, a circular shape because the rotation axis is a rotational body having a rotational axis as a symmetry axis) as a pixel group Q. To do. These pixel groups are detected by a known process such as Hough transform.

ビーム通過経路検出部33は、シンチレーション光検出部32が画像データから検出してシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pとしてラベリングした画素に基づき、シンチレータ11内でのビームの通過経路を検出する。具体的にシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pとしてラベリングされる画素は一般に、図3(a)に例示したように、幅wの直線上に配列される。そこでビーム通過経路検出部33は、この幅wの直線の幅方向中心を通過する仮想線分Lを特定する情報を、ビーム通過経路を表す情報として生成する。一例としてこの仮想線分Lを特定する情報は、画像データの画素配列を表す(ξ,η)座標系における直線の式として表すことができる。   The beam passage path detector 33 detects a beam passage path in the scintillator 11 based on the pixels detected as the pixel group P on the scintillation light locus by the scintillation light detector 32 from the image data. Specifically, the pixels labeled as the pixel group P on the locus of the scintillation light are generally arranged on a straight line having a width w as illustrated in FIG. Therefore, the beam passage path detection unit 33 generates information specifying the virtual line segment L passing through the center in the width direction of the straight line having the width w as information representing the beam passage path. As an example, the information specifying the virtual line segment L can be expressed as a straight line expression in the (ξ, η) coordinate system representing the pixel arrangement of the image data.

また、このビーム通過経路検出部33は、画像データから抽出したシンチレーション光で照明されたシンチレータ11の外形線を表す画素群Qから、シンチレータ11の中心(中心軸C)cを見出す。この中心cの検出は、例えば当該画素群Qに外接する矩形の対角線の交点を求める方法など、広く知られた処理を利用できるので、ここでの詳しい説明を省略する。   Further, the beam passage path detection unit 33 finds the center (center axis C) c of the scintillator 11 from the pixel group Q representing the outline of the scintillator 11 illuminated with the scintillation light extracted from the image data. For the detection of the center c, for example, a widely known process such as a method of obtaining an intersection of a rectangular diagonal line circumscribing the pixel group Q can be used, and detailed description thereof is omitted here.

検出結果生成部34は、ビーム通過経路検出部33が検出したシンチレーション光の軌跡を表す仮想線分Lが、シンチレータ11の中心cを通過しているか否かを検出する。具体的にこの検出結果生成部34は、検出されているシンチレータ11の中心cから仮想線分Lまでの距離(中心cから仮想線分Lへ下ろした垂線の足をFとしたときの垂線の長さcF)を求めて出力する。この演算は広く知られているのでここでの詳しい説明は省略する。出力部35は、検出結果生成部34が生成した情報を表示部28に対して出力する。   The detection result generation unit 34 detects whether or not the virtual line segment L representing the trajectory of the scintillation light detected by the beam passage path detection unit 33 passes through the center c of the scintillator 11. Specifically, the detection result generation unit 34 determines the distance from the center c of the detected scintillator 11 to the imaginary line segment L (the perpendicular line when F is the foot of the perpendicular line from the center c to the imaginary line segment L). The length cF) is obtained and output. Since this calculation is widely known, a detailed description thereof is omitted here. The output unit 35 outputs the information generated by the detection result generation unit 34 to the display unit 28.

本実施の形態の一例に係る照射位置検出装置1は、以上の構成を備えてなり、次のように動作する。本実施の形態の一例では、壁面レーザあるいは画像誘導装置等によりビームの照射位置(アイソセンタ)が設定され、検出体10のシンチレータ11の中心軸Cを、このアイソセンタに一致させた状態でカウチ上に固定する。   The irradiation position detection apparatus 1 according to an example of the present embodiment has the above-described configuration and operates as follows. In an example of the present embodiment, a beam irradiation position (isocenter) is set by a wall surface laser or an image guidance device, and the central axis C of the scintillator 11 of the detection body 10 is placed on the couch in a state where the center axis C coincides with this isocenter. Fix it.

また画像処理装置20の撮像部21をシンチレータ11の底面側に配し、その光軸をシンチレータ11の中心軸Cに一致させる。またこの撮像部21の撮像範囲(画角)に、シンチレータ11が含まれるようにその位置やズームを設定しておく。   Further, the imaging unit 21 of the image processing device 20 is arranged on the bottom surface side of the scintillator 11, and the optical axis thereof is made to coincide with the central axis C of the scintillator 11. The position and zoom are set so that the scintillator 11 is included in the imaging range (view angle) of the imaging unit 21.

評価者は、ビームの照射装置を制御して照射位置を上記移動方向に沿って変更しながら(例えば上記軸に対して30度ずつ角度を変えながら)、検出体10にビームを照射する。画像処理装置20の撮像部21は、ビームが照射されたときに撮像して得た画像データを、制御部25に出力する。   The evaluator irradiates the detection body 10 with the beam while controlling the beam irradiation device and changing the irradiation position along the moving direction (for example, changing the angle by 30 degrees with respect to the axis). The imaging unit 21 of the image processing apparatus 20 outputs image data obtained by imaging when the beam is irradiated to the control unit 25.

画像処理装置20の制御部25は、当該画像データを受け入れる。そして制御部25は受け入れた画像データから、輝度が所定の閾値より高い画素を抽出することでシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pと、シンチレーション光で照明されたシンチレータ11の外形線を表す画素群Qとを抽出する。さらに制御部25は、ここで抽出した幅wの線分上に配列される画素群Pから、その幅方向中心を通る線分として、ビーム通過経路を表す仮想線分Lを特定する情報(画像データの画素配列を表す(ξ,η)座標系における直線の式)を演算により得る。   The control unit 25 of the image processing apparatus 20 receives the image data. And the control part 25 extracts the pixel which represents the outline of the scintillator 11 illuminated with the scintillation light by the pixel group P on the locus of the scintillation light by extracting pixels whose luminance is higher than a predetermined threshold from the received image data. Group Q is extracted. Further, the control unit 25 specifies information (image) that specifies a virtual line segment L representing the beam passage path as a line segment passing through the center in the width direction from the pixel group P arranged on the line segment of the width w extracted here. A straight line expression in the (ξ, η) coordinate system representing the pixel arrangement of data is obtained by calculation.

具体的に、画素群Pの幅方向中心が、互いに異なる位置にある画素(ξ1,η1)と(ξ2,η2)とを含むとき、仮想線分Lの式は、η=(η2−η1)×(ξ−ξ1)/(ξ2−ξ1)+η1で表される。画像処理装置20は、また、シンチレータ11の外形線を表す画素群Qから、その群に外接する矩形の対角線の交点を求める方法など、広く知られた処理を用いてシンチレータ11の中心c(中心軸Cを軸の方向から見た点)を見出す。   Specifically, when the center in the width direction of the pixel group P includes pixels (ξ1, η1) and (ξ2, η2) at different positions, the formula of the virtual line segment L is η = (η2−η1) X (ξ−ξ1) / (ξ2−ξ1) + η1 The image processing apparatus 20 also uses the center c (center of the scintillator 11 using a widely known process such as a method of obtaining an intersection of rectangular diagonal lines circumscribing the group from the pixel group Q representing the outline of the scintillator 11. Find the point when viewing the axis C from the direction of the axis).

画像処理装置20は、そして、当該見出したシンチレータ11の中心c(アイソセンタに相当する位置)から仮想線分Lまでの距離r(中心cから仮想線分Lへ下ろした垂線の足をFとしたときの垂線の長さcF)を求めて出力する。   The image processing apparatus 20 then sets the distance r from the center c (position corresponding to the isocenter) of the found scintillator 11 to the imaginary line segment L (the leg of the perpendicular line from the center c to the imaginary line segment L as F). The length of the perpendicular to the time cF) and output it.

こうして、本実施の形態の照射位置検出装置1では、評価者が、ビームの照射装置を制御して照射位置を上記移動方向に沿って変更しながら、検出体10であるシンチレータ11にビームを照射するごとに、照射時に撮像して得られた画像データを解析して、シンチレータ11の中心c(アイソセンタに設定される)からのビームの通過経路のずれ量rを出力する。評価者は、ずれ量rが所定の範囲(例えば1mm)以内にあるか否かを調べることで、ビームの照射装置の調整が必要であるか否かを判断する。   Thus, in the irradiation position detection apparatus 1 of the present embodiment, the evaluator irradiates the scintillator 11 that is the detection body 10 while controlling the beam irradiation apparatus and changing the irradiation position along the moving direction. Every time, the image data obtained by imaging at the time of irradiation is analyzed, and the deviation amount r of the beam passage path from the center c (set to the isocenter) of the scintillator 11 is output. The evaluator determines whether or not the beam irradiation apparatus needs to be adjusted by checking whether or not the deviation amount r is within a predetermined range (for example, 1 mm).

[反射鏡の利用]
本実施の形態の上記基本構成では、ビームの通過経路がXY面内(画素配列を表す(ξ,η)座標系内)でずれている場合に、そのずれ量rを検出することが可能となる。しかしながら、シンチレータ11が円柱形状である場合はZ軸方向のずれ量については検出が困難である。同様に、Z軸に鉛直にビームが入射するべきところ、この所望の角度に対してビームの通過経路が傾いているものの、中心軸Cに交差している場合にはその検出が困難である。そこで、本発明の実施の形態の別の例では、これらの検出を容易にするため、図4に例示するように、検出体10を、シンチレータ11と、ハット部材12とを含んで構成する。ここでシンチレータ11は、所定の中心軸Cに対して回転対称の形状(一例としては円柱形状)をなし、光透過性を有するものとする。図4では、現実にはハット部材12を通じて可視光では視認できなくてもよいシンチレータ11の概略外形線を一点鎖線にて示している。
[Use of reflectors]
In the basic configuration of the present embodiment, when the beam passage path is deviated within the XY plane (within the (ξ, η) coordinate system representing the pixel arrangement), the deviation amount r can be detected. Become. However, when the scintillator 11 has a cylindrical shape, it is difficult to detect the shift amount in the Z-axis direction. Similarly, although the beam should enter the Z axis vertically, the beam passage path is inclined with respect to the desired angle, but it is difficult to detect when the beam intersects the central axis C. Therefore, in another example of the embodiment of the present invention, the detection body 10 includes a scintillator 11 and a hat member 12 as illustrated in FIG. Here, the scintillator 11 has a rotationally symmetric shape (a cylindrical shape as an example) with respect to a predetermined center axis C, and has light transmittance. In FIG. 4, the outline of the scintillator 11 that may not actually be visible with visible light through the hat member 12 is indicated by a one-dot chain line.

ここでハット部材12は、所定の中心軸γに対して回転対称な形状を有し、当該中心軸γがシンチレータ11の平面の中心と底面の中心とを通過する軸(中心軸C)に一致するよう位置合わせされる。また、このハット部材12は、一方側(以下、底面側とする)に向って(中心軸γに沿ってその方向に向うほど)その径が大きくなるよう形成された筒状の部材であり、さらにそのシンチレータ11に向く内面が、シンチレータ11が発するシンチレーション光を反射するよう鏡面加工されてなる。   Here, the hat member 12 has a rotationally symmetric shape with respect to a predetermined center axis γ, and the center axis γ coincides with an axis (center axis C) passing through the center of the plane of the scintillator 11 and the center of the bottom surface. To be aligned. The hat member 12 is a cylindrical member formed so that its diameter increases toward one side (hereinafter referred to as the bottom surface side) (as it goes in the direction along the central axis γ), Further, the inner surface facing the scintillator 11 is mirror-finished so as to reflect the scintillation light emitted by the scintillator 11.

具体的にハット部材12は、図5(a)から(c)にその側面図、底面図(径の大きい側から見た図)、及び断面図をそれぞれ例示するように、切頭直円錐形をなす筒状体である本体120と、本体120内面側に配される鏡面加工層121と、シンチレータ保持体122とを含んで構成される。ここで鏡面加工層121は、本体120内面にアルミニウムを真空蒸着する等して形成される。また本実施の形態のある例では、この本体120の径の小さい側の端部は当該径を有する円筒状に延伸され(図5(a)の120p)、その内側にシンチレータ保持体122としてのクランプ(一般的なパイプクランプのようなもので構わない)を備える。   Specifically, as shown in FIGS. 5A to 5C, the hat member 12 has a truncated conical shape as illustrated in a side view, a bottom view (viewed from the larger diameter side), and a cross-sectional view, respectively. The main body 120 that is a cylindrical body, a mirror-finished layer 121 disposed on the inner surface side of the main body 120, and a scintillator holding body 122 are configured. Here, the mirror-finished layer 121 is formed by vacuum-depositing aluminum on the inner surface of the main body 120. Further, in an example of the present embodiment, the end portion of the main body 120 on the smaller diameter side is extended into a cylindrical shape having the diameter (120p in FIG. 5A), and the scintillator holding body 122 is formed inside thereof. A clamp (which may be a general pipe clamp) is provided.

本実施の形態のこの例においては、ハット部材12のシンチレータ保持体122としてのクランプに、シンチレータ11を挟んで固定する。このとき、シンチレータ11の中心軸Cと、ハット部材12の中心軸γとを一致させて固定する。なお、シンチレータ保持体122はここで述べたものに限られず、シンチレータ11を、その中心軸Cと、ハット部材12の中心軸γとを一致させつつハット部材12に固定できるものであれば、その形状などを問うものではなく、どのようなものであってもよい。またこのハット部材12は、例えばアクリル樹脂など、照射されるビームを透過させるもので形成する。   In this example of the present embodiment, the scintillator 11 is sandwiched and fixed to a clamp as the scintillator holding body 122 of the hat member 12. At this time, the center axis C of the scintillator 11 and the center axis γ of the hat member 12 are aligned and fixed. The scintillator holding body 122 is not limited to the one described here, and the scintillator 11 can be fixed to the hat member 12 with its central axis C and the central axis γ of the hat member 12 being matched. It does not ask about the shape or the like, and may be anything. The hat member 12 is formed of a material that transmits an irradiated beam, such as acrylic resin.

本実施の形態のこの例では、画像処理装置20の撮像部21が、検出体10のハット部材12の底面側(径の大きい側)に配され、その光軸が中心軸C(中心軸γ)に一致するよう配される。従ってその撮像方向はハット部材12の底面の法線方向となる。またこの撮像部21が撮像する範囲(画角)内には、少なくともシンチレータ11及びハット部材12の内面(鏡面加工された部分)が含まれるようにしておく。また、この例でも検出体10をカウチ上に固定するため、転がらないように保持する保持体を用いてもよいが、このような保持体も適宜選択できるので、その詳細な説明(及び図示)を省略する。   In this example of the present embodiment, the imaging unit 21 of the image processing device 20 is disposed on the bottom surface side (the larger diameter side) of the hat member 12 of the detection body 10, and the optical axis thereof is the central axis C (the central axis γ). ) To match. Therefore, the imaging direction is the normal direction of the bottom surface of the hat member 12. In addition, the range (field angle) captured by the imaging unit 21 includes at least the inner surfaces (mirror-finished portions) of the scintillator 11 and the hat member 12. Also in this example, since the detection body 10 is fixed on the couch, a holding body that holds the detection body 10 so as not to roll may be used. However, since such a holding body can be selected as appropriate, a detailed description (and illustration) thereof is possible. Is omitted.

本実施の形態のこの例では、画像処理装置20の制御部25は図2に例示したのと同様の機能的構成を備えるが、ビーム通過経路検出部33と、検出結果生成部34との動作が少々異なる。そこで以下では、ビーム通過経路検出部及び検出結果生成部については区別のため符号を違えて、ビーム通過経路検出部33′,検出結果生成部34′として示す。すなわち、本実施の形態のこの例では、制御部25の画像データ受入部31は、インタフェース部29を介して撮像部21が出力する画像データを受け入れる。またシンチレーション光検出部32は、画像データ受入部31が受け入れた画像データからシンチレーション光を検出する。具体的に本実施の形態では、撮像の際に室内灯を消灯するなど環境光が撮像部21に入射しないようにしておくことにより、主な光源をシンチレーション光とする画像データが得られる。   In this example of the present embodiment, the control unit 25 of the image processing apparatus 20 has the same functional configuration as illustrated in FIG. 2, but the operations of the beam passage path detection unit 33 and the detection result generation unit 34. Is a little different. Therefore, in the following description, the beam passage path detection unit and the detection result generation unit are indicated as a beam passage path detection unit 33 ′ and a detection result generation unit 34 ′ with different signs for distinction. That is, in this example of the present embodiment, the image data receiving unit 31 of the control unit 25 receives the image data output from the imaging unit 21 via the interface unit 29. The scintillation light detection unit 32 detects scintillation light from the image data received by the image data receiving unit 31. Specifically, in the present embodiment, image data having a main light source as scintillation light can be obtained by preventing ambient light from entering the imaging unit 21 such as turning off the indoor lamp during imaging.

本実施の形態では、ハット部材12の鏡面加工された内面で反射されたシンチレーション光による画素群Rは、シンチレータ11内部の直線経路上の各部で発光するシンチレーション光を円錐形の鏡面で反射した像を表すものとなる。具体的に先の例と同様、カウチの長手方向(ビーム照射装置の回転軌跡がつくる面に垂直の方向)をZ軸とし、鉛直上方をY軸、これらの軸に直交する、カウチの幅方向の軸をX軸として、シンチレータ11を、先に述べた中心軸CがZ軸方向に一致するよう配する。なお、以下の例ではハット部材12がなす円錐形の頂点の位置(ここではハット部材12が切頭直円錐形としているので現実には頂点はないが、側面を延長した場合に頂点となるべき位置)を原点(0,0,0)とする。   In the present embodiment, the pixel group R by the scintillation light reflected by the mirror-finished inner surface of the hat member 12 is an image in which the scintillation light emitted from each part on the linear path inside the scintillator 11 is reflected by the conical mirror surface. It represents. Specifically, as in the previous example, the longitudinal direction of the couch (the direction perpendicular to the plane formed by the rotation trajectory of the beam irradiation device) is the Z axis, the upper vertical direction is the Y axis, and the couch width direction is orthogonal to these axes. The scintillator 11 is arranged so that the center axis C described above coincides with the Z-axis direction. In the following example, the position of the apex of the conical shape formed by the hat member 12 (here, since the hat member 12 is a truncated conical shape, there is no actual apex, but it should be the apex when the side surface is extended) Position) is the origin (0, 0, 0).

ここで、図6に概要を示すように、シンチレータ11にビームが入射した位置での発光点をpi(pix,piy,piz)、シンチレータ11からビームが出射する位置での発光点をpo(pox,poy,poz)、シンチレータ11の底面の半径をrscとし、ハット部材12を中心軸γを含む面で破断したとき、その円錐形状の一対の母線同士がつくる角が90度であるとする。   Here, as schematically shown in FIG. 6, the light emission point at the position where the beam is incident on the scintillator 11 is pi (pix, piy, piz), and the light emission point at the position where the beam is emitted from the scintillator 11 is po (pox). , Poy, poz), the radius of the bottom surface of the scintillator 11 is rsc, and when the hat member 12 is broken at a plane including the central axis γ, the angle formed by the pair of conical buses is 90 degrees.

このとき撮像部21には、上記発光点piから中心軸Cに下ろした垂線の延長線上であって、ハット部材12の内面と交差する二点Ri_1(pix×piz/rsc,piy×piz/rsc,piz),Ri_2(−pix×(2rsc+piz)/rsc,−piy×(2rsc+piz)/rsc,piz)をそれぞれ起点とし、発光点poから中心軸Cに下ろした垂線の延長線上であって、ハット部材12の内面と交差する二点Ro_1(pox×poz/rsc,poy×poz/rsc,poz),Ro_2(−pox×(2rsc+poz)/rsc,−poy×(2rsc+poz)/rsc,poz)をそれぞれ終点とする一対の半円弧状の反射光が到来する。撮像部21の撮像面はXY平面であるので、撮像部21が撮像して出力する画像データには、(pix×piz/rsc,piy×piz/rsc)に相当する座標を起点として、(pox×poz/rsc,poy×poz/rsc)に相当する座標を終点とする半円弧状の、周囲よりも輝度の高い画素群R1と、(−pix×(2rsc+piz)/rsc,−piy×(2rsc+piz)/rsc)に相当する座標を起点として、(−pox×(2rsc+poz)/rsc,−poy×(2rsc+poz)/rsc)に相当する座標を終点とする半円弧状の、周囲よりも輝度の高い画素群R2とが含まれる(図3(b))。なお、画素群R1,R2は、ビームの通過経路によっては、互いの端部が重なり合って、一つの円環状の、周辺よりも輝度が高い画素群Rとして画像データに含まれることもある。また、画素群R1,R2の両端部(始点及び終点に対応する画素)は、画素群R1またはR2に含まれる画素のうちでもその輝度が比較的高いものとなっている。   At this time, the image pickup unit 21 has two points Ri_1 (pix × piz / rsc, pix × piz / rsc) which are on the extension of the perpendicular line extending from the light emitting point pi to the central axis C and intersect the inner surface of the hat member 12. , Piz), Ri_2 (−pix × (2rsc + piz) / rsc, −piy × (2rsc + piz) / rsc, pix), each of which is an extension of a perpendicular line extending from the light emitting point po to the central axis C. Two points Ro_1 (pox × poz / rsc, poy × poz / rsc, poz), Ro_2 (−pox × (2rsc + poz) / rsc, −poy × (2rsc + poz) / rsc, poz) intersecting the inner surface of the member 12 are respectively obtained. A pair of semicircular arc-shaped reflected lights as end points arrive. Since the image pickup surface of the image pickup unit 21 is an XY plane, the image data picked up and output by the image pickup unit 21 starts from the coordinates corresponding to (pix × piz / rsc, piy × piz / rsc) (pox). A pixel group R1 having a semicircular arc shape whose end point is a coordinate corresponding to × poz / rsc, poy × poz / rsc) and higher brightness than the surroundings, and (−pix × (2rsc + piz) / rsc, −piy × (2rsc + piz) ) / Rsc), starting from the coordinates corresponding to (−pox × (2rsc + poz) / rsc, −poy × (2rsc + poz) / rsc), and having a luminance higher than the surroundings. The pixel group R2 is included (FIG. 3B). Note that the pixel groups R1 and R2 may be included in the image data as one annular pixel group R having higher luminance than the periphery, with their ends overlapping depending on the beam passage path. In addition, both ends (pixels corresponding to the start point and the end point) of the pixel groups R1 and R2 have relatively high luminance among the pixels included in the pixel group R1 or R2.

シンチレーション光検出部32は、従って、受け入れた画像データから、輝度が所定の閾値より高い画素を抽出することで、シンチレータ11内部を通過するビームによるシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pを抽出する(図3(b))。ここで画素群Pの抽出方法は既に述べたのと同様にできるので繰り返しての説明を省略する。シンチレーション光検出部32は、この画素群に含まれる画素群Pをラベリングしておく。   Accordingly, the scintillation light detection unit 32 extracts a pixel group P on the trajectory of the scintillation light by the beam passing through the inside of the scintillator 11 by extracting pixels whose luminance is higher than a predetermined threshold value from the received image data. (FIG. 3B). Here, the extraction method of the pixel group P can be performed in the same manner as already described, and thus the repeated description is omitted. The scintillation light detection unit 32 labels the pixel group P included in this pixel group.

ビーム通過経路検出部33′は、シンチレーション光検出部32が画像データから検出してシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pに含まれる画素としてラベリングした画素に基づき、シンチレータ11内でのビームの通過経路を検出する。具体的にシンチレーション光の軌跡上にある画素群Pとしてラベリングされる画素は一般に、図3(a)に例示したものと同様に、幅wの直線上に配列される。そこでビーム通過経路検出部33′は、この幅wの直線の幅方向中心を通過する仮想線分Lを特定する情報を、ビーム通過経路を表す情報として生成する。ここでの例においても、仮想線分Lを特定する情報は、画像データの画素配列を表す座標系における直線の式として表すことができる。ビーム通過経路検出部33′は、この仮想線分Lの両端の座標をそれぞれ(ξi,ηi),(ξo,ηo)として取得しておく。   The beam passage path detector 33 'passes the beam in the scintillator 11 based on the pixels detected by the scintillation light detector 32 from the image data and labeled as pixels included in the pixel group P on the locus of the scintillation light. Detect the route. Specifically, the pixels labeled as the pixel group P on the locus of the scintillation light are generally arranged on a straight line having a width w as in the case illustrated in FIG. Therefore, the beam passage path detection unit 33 ′ generates information specifying the virtual line segment L passing through the center in the width direction of the straight line having the width w as information representing the beam passage path. Also in this example, the information specifying the virtual line segment L can be expressed as a straight line expression in the coordinate system representing the pixel arrangement of the image data. The beam passage path detector 33 ′ acquires the coordinates of both ends of the virtual line segment L as (ξi, ηi) and (ξo, ηo), respectively.

ビーム通過経路検出部33′は、また撮像部21から受け入れた画像データから、画素群Pを取除いた修正画像データを生成する。そしてビーム通過経路検出部33′は、輝度閾値Lminを予め定めた初期値に設定し、この修正画像データに含まれる画素のうち、当該輝度閾値Lminを超えるものを抽出する(有意画素の抽出処理)。ビーム通過経路検出部33′は、抽出された画素を有意画素とし、ラベリングされていない有意画素の一つを注目画素として選択し、当該画素に固有なラベルを発行してラベリングする。ビーム通過経路検出部33′は、当該選択した注目画素の近傍8画素のいずれかに有意画素があれば当該有意画素のそれぞれにも、注目画素と同じラベルでラベリングを行う。以下、この有意画素のそれぞれを順次注目画素として選択しつつ、その近傍8画素に有意画素が含まれるか否かの判断を行い、ラベリングの処理を行う。   The beam passage path detection unit 33 ′ also generates corrected image data obtained by removing the pixel group P from the image data received from the imaging unit 21. Then, the beam passage path detection unit 33 ′ sets the luminance threshold Lmin to a predetermined initial value, and extracts pixels that exceed the luminance threshold Lmin among the pixels included in the corrected image data (significant pixel extraction processing). ). The beam passage path detection unit 33 ′ selects the extracted pixel as a significant pixel, selects one of the unlabeled significant pixels as a target pixel, issues a label unique to the pixel, and performs labeling. If there are significant pixels in any of the eight neighboring pixels of the selected target pixel, the beam passage path detection unit 33 ′ performs labeling on each of the significant pixels with the same label as the target pixel. Hereinafter, while each of the significant pixels is sequentially selected as a target pixel, it is determined whether or not a significant pixel is included in the eight neighboring pixels, and a labeling process is performed.

こうしてビーム通過経路検出部33′は、有意画素が連続している領域(以下、高輝度連続領域と呼ぶ)ごとに、当該領域内の画素について当該領域固有のラベリングを施していく(連続領域検出処理)。ビーム通過経路検出部33′は、互いに異なるラベリングを施された画素ごと(つまり高輝度連続領域ごと)にその外接矩形を求める。ビーム通過経路検出部33′は求められた外接矩形のうち、予め定めた面積を下回る面積の外接矩形を除き、求められた外接矩形(検出した高輝度連続領域)の数を調べる。ここで求められた外接矩形の数が、2または4でなければ、ビーム通過経路検出部33′は輝度閾値Lminを予め定めた増分値だけ増分させて、有意画素の抽出処理に戻って処理を続ける。   In this way, the beam passage path detection unit 33 ′ performs labeling specific to the region in the region where the significant pixels are continuous (hereinafter referred to as a high-luminance continuous region) (continuous region detection). processing). The beam passage path detection unit 33 ′ obtains a circumscribed rectangle for each pixel (that is, for each high-luminance continuous region) that has been labeled differently. The beam passage path detection unit 33 ′ excludes circumscribed rectangles having an area smaller than a predetermined area from the obtained circumscribed rectangles, and checks the number of obtained circumscribed rectangles (detected high luminance continuous regions). If the number of circumscribed rectangles obtained here is not 2 or 4, the beam passage path detection unit 33 ′ increments the luminance threshold Lmin by a predetermined increment value, and returns to the significant pixel extraction process to perform the process. to continue.

また求められた外接矩形の数が2または4であれば、ビーム通過経路検出部33′は、当該外接矩形の中心座標を求める。以下では、この中心座標の値を、(ξ1,η1),(ξ2,η2)…とする。   If the number of circumscribed rectangles obtained is 2 or 4, the beam passage path detection unit 33 ′ obtains the center coordinates of the circumscribed rectangle. In the following, the values of the central coordinates are (ξ1, η1), (ξ2, η2).

ビーム通過経路検出部33′は、ここで求めた中心座標が4つである場合、そのうちの一つ、例えば(ξ1,η1)を含む、一対の中心座標の組、つまり、(ξ1,η1)と(ξ2,η2)、(ξ1,η1)と(ξ3,η3)、(ξ1,η1)と(ξ4,η4)を得て、これらの組のそれぞれに含まれる2つの中心座標を通過する線分L1,L2,L3の式を求める。そしてビーム通過経路検出部33′は、求められた各線分L1,L2,L3と、仮想線分Lの一方端側座標(ξi,ηi)までの距離と、他方端の座標(ξo,ηo)までの距離(L1について距離d1_1,d1_2、L2について距離d2_1,d2_2…)とを求める。そして求められた各距離d1_1,d1_2,… ,d3_2のうち、もっとも短い距離となっているものを選択する。ここでは例えば、線分L1((ξ1,η1)と(ξ2,η2)とを結ぶ線分)と仮想線分Lの一方端側座標(ξi,ηi)までの距離d1_1が最も短かったとする(この仮定をおいても一般性は失われない)。ビーム通過経路検出部33′は、この線分L1を、同じシンチレータ光の反射光どうしを連結する連結線とする。   When there are four central coordinates obtained here, the beam passage path detection unit 33 ′ includes a pair of central coordinates including one of them, for example, (ξ1, η1), that is, (ξ1, η1). And (ξ2, η2), (ξ1, η1) and (ξ3, η3), (ξ1, η1) and (ξ4, η4), and a line passing through the two central coordinates contained in each of these sets Formulas for the minutes L1, L2, and L3 are obtained. The beam passage path detection unit 33 ′ then determines the distances to the obtained line segments L1, L2, and L3, the one end side coordinates (ξi, ηi) of the virtual line segment L, and the other end coordinates (ξo, ηo). (Distances d1_1, d1_2 for L1, distances d2_1, d2_2, etc. for L2). Then, of the obtained distances d1_1, d1_2,..., D3_2, the one having the shortest distance is selected. Here, for example, it is assumed that the distance d1_1 from the line segment L1 (the line segment connecting (ξ1, η1) and (ξ2, η2)) to the one end side coordinate (ξi, ηi) of the virtual line segment L is the shortest ( Even with this assumption, generality is not lost. The beam passage path detection unit 33 ′ uses the line segment L1 as a connecting line that connects reflected light of the same scintillator light.

ビーム通過経路検出部33′は、この連結線L1が通過しない一対の中心座標(ξ3,η3)と(ξ4,η4)とを通過するもう一つの連結線である線分L1′の式を求め、さらにこれらの線分L1,L1′の交点座標(ξc,ηc)を求める。そしてビーム通過経路検出部33′は、この交点座標(ξc,ηc)を、シンチレータ11の中心軸C上の点(中心点c)に相当する位置とする(図7)。なお、ビーム通過経路検出部33′は、線分L1′と仮想線分Lの他方端側座標(ξo,ηo)との距離が予め定めたしきい値より大きい場合にエラー(検出体10の配置等が間違っている可能性がある)を報知してもよい。   The beam passage path detection unit 33 ′ obtains an expression of a line segment L1 ′ that is another connection line that passes through the pair of central coordinates (ξ3, η3) and (ξ4, η4) through which the connection line L1 does not pass. Further, intersection coordinates (ξc, ηc) of these line segments L1 and L1 ′ are obtained. Then, the beam passage path detection unit 33 ′ sets the intersection coordinates (ξc, ηc) as a position corresponding to a point (center point c) on the center axis C of the scintillator 11 (FIG. 7). Note that the beam passage path detection unit 33 ′ generates an error (of the detection body 10) when the distance between the line segment L 1 ′ and the other end side coordinates (ξo, ηo) of the virtual line segment L is larger than a predetermined threshold value. There is a possibility that the arrangement etc. may be wrong).

この例では、ビーム通過経路検出部33′は、ビームがシンチレータ11に入射したときに、中心軸Cに対し、ビーム入射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像(上記の中心座標(ξ1,η1)にある画素に相当する)と、当該位置に対して中心軸Cに対して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像(上記の中心座標(ξ2,η2)にある画素に相当する)と、シンチレータ11の側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像(仮想線分Lの一方端側座標(ξi,ηi)にある画素に相当する)との組、及び、ビームがシンチレータから出たときに、中心軸Cに対し、当該ビーム出射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像(例えば上記の中心座標(ξ3,η3)にある画素に相当する)と、当該位置に対して中心軸Cに対して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像(例えば上記の中心座標(ξ4,η4)にある画素に相当する)と、シンチレータ11の側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像(仮想線分Lの一方端側座標(ξo,ηo)にある画素に相当する)との組、のうち少なくとも一方の組に含まれる各像に基づいて、中心軸Cを検出している。   In this example, the beam passage path detection unit 33 ′ is a reflected image of the scintillation light that appears at a position on the beam incident side with respect to the central axis C when the beam enters the scintillator 11 (the above-described central coordinates (ξ1, η1 ) And a reflected image of scintillation light appearing at a point-symmetrical position with respect to the central axis C with respect to the position (corresponding to the pixel at the above-mentioned central coordinates (ξ2, η2)) , A pair of scintillation light images (corresponding to pixels at one end side coordinates (ξi, ηi) of the virtual line segment L) appearing on the side surface of the scintillator 11 and the beam emitted from the scintillator Sometimes, with respect to the central axis C, a reflected image of scintillation light appearing at the position on the beam emission side (e.g., corresponding to the pixel at the above-mentioned central coordinates (ξ3, η3)), and the central axis C with respect to the position And a scintillation light reflection image (e.g., corresponding to the pixel at the above-mentioned central coordinates (ξ4, η4)) and a scintillation light image when the beam appears on the side surface of the scintillator 11 ( The central axis C is detected on the basis of each image included in at least one of the sets of the pair of the virtual line segment L (corresponding to a pixel at one end side coordinate (ξo, ηo)).

検出結果生成部34′は、このビーム通過経路検出部33′が検出したシンチレーション光の軌跡を表す仮想線分Lが、シンチレータ11の中心点cの座標(ξc,ηc)を通過しているか否かを検出する。具体的にこの検出結果生成部34′は、検出されているシンチレータ11の中心点cから仮想線分Lまでの距離(中心cから仮想線分Lへ下ろした垂線の足をFとしたときの垂線の長さCF)Δxyを求めて出力する。この演算は広く知られているので、ここでの詳しい説明は省略する。   The detection result generation unit 34 ′ determines whether or not the virtual line segment L representing the trajectory of the scintillation light detected by the beam passage path detection unit 33 ′ passes the coordinates (ξc, ηc) of the center point c of the scintillator 11. To detect. Specifically, the detection result generation unit 34 ′ is a distance from the center point c of the detected scintillator 11 to the virtual line segment L (when F is a foot of a perpendicular line dropped from the center c to the virtual line segment L). The perpendicular length CF) Δxy is obtained and output. Since this calculation is widely known, a detailed description thereof is omitted here.

検出結果生成部34′は、ビーム通過経路検出部33′が2つの連結線L1,L1′を求めている場合は、連結線L1,L1′のそれぞれについて、シンチレータ11の中心点cの座標(ξc,ηc)を中心とし、それぞれの連結線が通過する中心座標を通る円の半径r1,r2を求める。   When the beam passage path detection unit 33 ′ obtains two connection lines L1 and L1 ′, the detection result generation unit 34 ′ determines the coordinates of the center point c of the scintillator 11 (for each of the connection lines L1 and L1 ′). The radii r1 and r2 of the circle passing through the center coordinates through which each connecting line passes are obtained with ξc, ηc) as the center.

またこの検出結果生成部34′は、ビーム通過経路検出部33′が2つの連結線L1,L1′を求めていない場合(高輝度連続領域が2つ見出されている場合)は、各高輝度連続領域の外接矩形の中心座標(ξ1,η1)と(ξ2,η2)との中点をシンチレータ11の中心点cの座標(ξc,ηc)とする。そして検出結果生成部34′は、図8に例示するように、これら中心座標(ξ1,η1)と(ξ2,η2)とを結ぶ線分と、高輝度連続領域の外接矩形とが交差する位置(一方の高輝度連続領域についてP1,P2の2つある)のそれぞれと、中心点cとの距離をそれぞれ、r1,r2とする。このとき、Δxy=0とする。   In addition, the detection result generation unit 34 ′ is configured so that when the beam passage path detection unit 33 ′ does not obtain two connection lines L 1 and L 1 ′ (when two high-luminance continuous regions are found), each detection result generation unit 34 ′ The midpoint of the center coordinates (ξ1, η1) and (ξ2, η2) of the circumscribed rectangle of the luminance continuous area is set as the coordinates (ξc, ηc) of the center point c of the scintillator 11. Then, as illustrated in FIG. 8, the detection result generation unit 34 ′ is a position where the line segment connecting these central coordinates (ξ1, η1) and (ξ2, η2) intersects the circumscribed rectangle of the high luminance continuous region. The distances between each of the two high-luminance continuous areas P1 and P2 and the center point c are r1 and r2, respectively. At this time, Δxy = 0.

そして検出結果生成部34′は、Z軸に鉛直な方向に対するビームのずれ角ΔθZを、

Figure 0006482827
として求める。ここで|*|は、*の絶対値を表す。また、rscは、シンチレータ11の半径である。 Then, the detection result generation unit 34 ′ calculates the beam shift angle ΔθZ with respect to the direction perpendicular to the Z axis,
Figure 0006482827
Asking. Here, | * | represents the absolute value of *. Rsc is the radius of the scintillator 11.

検出結果生成部34′は、上記r1,r2の平均(算術平均)ravと、ΔθZと、Δxyとを、出力する。出力部35は、検出結果生成部34′が出力するこれらの情報を表示部28に対して表示出力する。   The detection result generation unit 34 ′ outputs the average (arithmetic average) rav, ΔθZ, and Δxy of the r1 and r2. The output unit 35 displays and outputs the information output from the detection result generation unit 34 ′ on the display unit 28.

これにより本実施の形態のこの例に係る照射位置検出装置1は次のように動作する。ここでは、シンチレータ11が円柱形状である場合で、ハット部材12をその中心軸γを含む面で破断したとき、その円錐形状の一対の母線同士がつくる角が90度であるとする。また壁面レーザあるいは画像誘導装置等によりビームの照射位置(アイソセンタ)が設定され、検出体10のシンチレータ11の中心軸C上の点(Z軸の値がzであるような点)を、このアイソセンタに一致させた状態でカウチ上に固定する。   Thereby, the irradiation position detection apparatus 1 according to this example of the present embodiment operates as follows. Here, it is assumed that the scintillator 11 has a cylindrical shape, and when the hat member 12 is broken along a plane including the central axis γ, the angle formed by the pair of conical buses is 90 degrees. Further, the irradiation position (isocenter) of the beam is set by a wall surface laser or an image guiding device, and a point on the central axis C of the scintillator 11 of the detection body 10 (a point where the value of the Z axis is z) is defined as this isocenter. Fix it on the couch in a state that matches.

また画像処理装置20の撮像部21をシンチレータ11の底面側に配し、その光軸をシンチレータ11の中心軸Cに一致させる。またこの撮像部21の撮像範囲(画角)に、シンチレータ11とハット部材12内側の鏡面加工された部分が含まれるように、その位置やズームを設定しておく。   Further, the imaging unit 21 of the image processing device 20 is arranged on the bottom surface side of the scintillator 11, and the optical axis thereof is made to coincide with the central axis C of the scintillator 11. Further, the position and zoom are set so that the imaging range (view angle) of the imaging unit 21 includes the mirror-finished portions inside the scintillator 11 and the hat member 12.

評価者は、ビームの照射装置を制御して照射位置を上記移動方向に沿って変更しながら(例えば上記軸に対して30度ずつ角度を変えながら)、検出体10にビームを照射する。画像処理装置20の撮像部21は、ビームが照射されたときに撮像して得た画像データを、制御部25に出力する。   The evaluator irradiates the detection body 10 with the beam while controlling the beam irradiation device and changing the irradiation position along the moving direction (for example, changing the angle by 30 degrees with respect to the axis). The imaging unit 21 of the image processing apparatus 20 outputs image data obtained by imaging when the beam is irradiated to the control unit 25.

制御部25は、この画像データから、輝度が所定の閾値より高く、かつ直線状に配列されている画素を抽出することでシンチレーション光の軌跡上にある画素(P)を見出す。さらに制御部25は、ビーム通過経路を表す仮想線分Lを特定する情報(画像データの画素配列を表す座標系における直線の式)を演算により得る。   The control unit 25 finds a pixel (P) on the locus of the scintillation light by extracting pixels having a luminance higher than a predetermined threshold value and arranged in a straight line from the image data. Further, the control unit 25 obtains information (linear equation in the coordinate system representing the pixel arrangement of the image data) for specifying the virtual line segment L representing the beam passage path by calculation.

またこの制御部25は、この画素(P)以外の画素について、有意画素が連続する領域(高輝度連続領域)が2つ、または4つとなるまで輝度の閾値を高めていく。そして連続する領域が4つとなったときに、これらのうち一対の対応する領域(同じシンチレーション光を原因とする高輝度部分同士)を結ぶ2つの線分の交点を中心点cとして、この中心点cと仮想線分Lとの距離Δxyと、中心点cと上記2つの線分のそれぞれが通過する高輝度連続領域までの距離r1,r2とを求めてその平均ravを演算し、さらに(1)式によりΔθZを求めて、これらの値を出力する。   In addition, the control unit 25 increases the luminance threshold for pixels other than the pixel (P) until there are two or four regions in which significant pixels are continuous (high luminance continuous region). Then, when there are four continuous regions, the center point c is an intersection of two line segments connecting a pair of corresponding regions (high brightness portions caused by the same scintillation light). The distance Δxy between c and the virtual line segment L, and the distances r1 and r2 to the high brightness continuous region through which the center point c and the two line segments pass, are calculated, and the average rav is calculated. ) ΔΔZ is obtained from the equation (1), and these values are output.

評価者は、これらの値により、シンチレータ11の中心c(アイソセンタに設定される)からのビームの通過経路のずれ量を調べる。すなわち、ビームの通過経路がアイソセンタに対してXY面内にずれている場合は、その量Δxy(ずれていない場合はΔxy=0となる)を参照すればよい。またZ軸方向にXY面に平行にずれている場合には、その分だけravの値が既定の値(アイソセンタのZ軸座標値)からずれることとなるため、この値ravを参照すればよい。   The evaluator examines the deviation amount of the beam passage path from the center c (set to the isocenter) of the scintillator 11 based on these values. That is, when the beam passage path is deviated in the XY plane with respect to the isocenter, the amount Δxy (Δxy = 0 when there is no deviation) may be referred to. Further, if the Z-axis direction is deviated in parallel to the XY plane, the value of rav deviates from the predetermined value (iso-center Z-axis coordinate value), so this value rav may be referred to. .

また、Z軸に鉛直な方向に対してビームの通過経路が傾いている場合は、中心軸Cに交差しているか否かに関わらず、ビームのシンチレータ11への入射点のZ座標と、出射点のZ座標とが相違するため、r1,r2とに有意な差が現れて、その傾きの量ΔθZが得られることとなる。つまり評価者はこのΔθZによりZ軸に鉛直な方向に対するビームの通過経路の傾きを調べることができる。   Further, when the beam passage path is inclined with respect to the direction perpendicular to the Z axis, the Z coordinate of the incident point of the beam on the scintillator 11 and the emission regardless of whether or not it intersects the central axis C. Since the Z coordinate of the point is different, a significant difference appears between r1 and r2, and the amount of inclination ΔθZ is obtained. That is, the evaluator can examine the inclination of the beam passage path with respect to the direction perpendicular to the Z axis by this ΔθZ.

評価者は、ずれ量Δxy及びZ軸方向のずれ量が所定の範囲(例えば1mm)以内にあるか否か、またΔθZが所望の角度となっているかを調べることで、ビームの照射装置の調整が必要であるか否かを判断する。   The evaluator adjusts the beam irradiation apparatus by checking whether the deviation amount Δxy and the deviation amount in the Z-axis direction are within a predetermined range (for example, 1 mm) and whether ΔθZ is a desired angle. It is determined whether or not is necessary.

[高輝度部分とシンチレーション光の軌跡の端点とを用いる例]
ここでは画像処理装置20は、中心軸Cに対し、ビーム入射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像の座標と、当該位置に対して中心軸Cに対して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像の座標との双方を用いていたが本実施の形態はこれに限られない。
[Example using high-intensity part and end point of scintillation light trajectory]
Here, the image processing apparatus 20 has the coordinates of the reflected image of the scintillation light appearing at the beam incident side position with respect to the central axis C, and the scintillation light appearing at a point-symmetrical position with respect to the central axis C with respect to the position. Although both the coordinates of the reflected image are used, the present embodiment is not limited to this.

すなわち、画像処理装置20は、高輝度連続領域が4つ得られた場合に、いずれかの中心座標を順次注目中心座標とし、注目中心座標と仮想線分Lの各端点座標との距離(画素配列の(ξ,η)座標系上のユークリッド距離でよい)を演算する。ここでは中心座標(ξ1,η1)について仮想線分Lの一方端側座標(ξi,ηi)までの距離をd1_i、仮想線分Lの他方端側座標(ξo,ηo)までの距離をd1_oとすると、各中心座標について、dj_i,dj_o(j=1,2,3,4)が得られる。   That is, when four high-luminance continuous regions are obtained, the image processing apparatus 20 sequentially sets any one of the center coordinates as the attention center coordinates, and the distance (pixel) between the attention center coordinates and each end point coordinate of the virtual line segment L. The Euclidean distance on the (ξ, η) coordinate system of the array may be calculated. Here, with respect to the center coordinates (ξ1, η1), the distance to the one end side coordinates (ξi, ηi) of the virtual line segment L is d1_i, and the distance to the other end side coordinates (ξo, ηo) of the virtual line segment L is d1_o. Then, dj_i and dj_o (j = 1, 2, 3, 4) are obtained for each center coordinate.

画像処理装置20は、これらdj_i,dj_o(j=1,2,3,4)から最も短いものを選択し、当該選択した距離に係る中心座標を選択する。ここでは一般性を失わずに中心座標(ξ1,η1)が選択されたものとする。この中心座標と同じシンチレーション光を原因とする反射像は、上記dj_i,dj_o(j=1,2,3,4)のうち2番目に短いものに係る中心座標となる(ここでは一般性を失わずに中心座標(ξ2,η2)が選択されたものとする)が、画像処理装置20は、この2番目に短い距離に係る中心座標は用いずに、最も短い距離に係る中心座標と仮想線分Lの端点の座標とを結ぶ線分L1の式を求める。   The image processing apparatus 20 selects the shortest of these dj_i and dj_o (j = 1, 2, 3, 4), and selects the center coordinates related to the selected distance. Here, it is assumed that the central coordinates (ξ1, η1) are selected without losing generality. The reflection image caused by the same scintillation light as the central coordinate is the central coordinate related to the second shortest of the above dj_i, dj_o (j = 1, 2, 3, 4) (here, generality is lost). The center coordinates (ξ2, η2) are selected), the image processing apparatus 20 does not use the center coordinates related to the second shortest distance, and the center coordinates and virtual lines related to the shortest distance. The expression of the line segment L1 connecting the coordinates of the end points of the minute L is obtained.

また、画像処理装置20は、これらdj_i,dj_o(j=1,2,3,4)から3番目に短いものを選択し、当該選択した距離に係る中心座標と仮想線分Lの端点の座標とを結ぶ線分L1′の式を求める。画像処理装置20は、これら線分L1,L1′の交点から中心点cを求める。   Further, the image processing apparatus 20 selects the third shortest from these dj_i, dj_o (j = 1, 2, 3, 4), and the center coordinates and the coordinates of the end points of the virtual line segment L related to the selected distance. The equation of the line segment L1 ′ connecting is obtained. The image processing apparatus 20 obtains the center point c from the intersection of these line segments L1 and L1 ′.

この処理は、ビームがシンチレータ11に入射したときに中心軸に対してビーム入射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像と、当該位置に対して中心軸Cに対して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像とのうち、シンチレータ11の側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像に近い側の反射像と、シンチレータ11の側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像との組、及び、ビームがシンチレータ11から出たときに、中心軸Cに対してビーム出射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像と、当該位置に対して中心軸Cに対して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像とのうち、シンチレータ11の側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像に近い側の反射像と、シンチレータの側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像との組を用いることに相当する。   This process includes a reflected image of scintillation light that appears at a position on the beam incident side with respect to the central axis when the beam enters the scintillator 11, and a scintillation that appears at a point-symmetrical position with respect to the central axis C with respect to the position. Among the reflected light images, a set of a reflected image on the side close to the image of the scintillation light at the time of beam incidence appearing on the side surface of the scintillator 11 and an image of the scintillation light at the time of beam incidence appearing on the side surface of the scintillator 11; Further, when the beam exits from the scintillator 11, the reflected image of the scintillation light that appears at the position on the beam exit side with respect to the central axis C, and the scintillation that appears at a point-symmetrical position with respect to the central axis C with respect to the position. Of the reflected image of light, a reflected image on the side close to the image of the scintillation light at the time of beam emission appearing on the side surface of the scintillator Corresponding to the use of set of the image of the scintillation light upon beam emission appearing on the sides of the scintillator.

以下画像処理装置20は、先の例と同じ処理により、ビームの通過経路がアイソセンタに対してXY面内にずれている場合のずれ量Δxy、rav、Z軸に鉛直な方向に対するビームのずれ角ΔθZを求めて表示出力する。   Hereinafter, the image processing apparatus 20 performs the same processing as the previous example, and the amount of deviation Δxy, rav, and the deviation angle of the beam with respect to the direction perpendicular to the Z axis when the beam passage path is displaced in the XY plane with respect to the isocenter. Obtain ΔθZ and display it.

[画像認識による例]
また、ここでは画像処理装置20は、輝度閾値を変化させることで、ビームがシンチレータ11に入射またはシンチレータ11から出射したときに、シンチレータ11の中心軸Cに対して当該ビーム入射側または出射側の位置に現れるシンチレーション光の反射像と、当該位置に対して中心軸Cに関して点対称の位置に現れるシンチレーション光の反射像とを見出していた。しかしながら本実施の形態はこれに限られない。
[Example by image recognition]
In addition, here, the image processing apparatus 20 changes the brightness threshold so that when the beam enters or exits the scintillator 11, the image processing apparatus 20 is on the beam incident side or the exit side with respect to the central axis C of the scintillator 11. A reflection image of scintillation light that appears at a position and a reflection image of scintillation light that appears at a point-symmetrical position with respect to the central axis C with respect to the position have been found. However, the present embodiment is not limited to this.

本実施の形態の一例では、画像処理装置20は、撮像部21から受け入れた画像データから、一対の半円弧状(実際には渦巻形状の一部であるが半円に近似して求めることができる)または、一つの円弧状の高輝度部分(周辺よりも輝度の比較的高い部分)を画像認識により求め、これら半円弧状部分の各端点(合計4点)を見出し、それぞれの位置(ξ1,η1),(ξ2,η2)…を用いて上記直線L1,L1′を求め、それらの交点から中心点cを求めてもよい。   In an example of the present embodiment, the image processing apparatus 20 obtains a pair of semicircular arcs (actually part of a spiral shape but approximates a semicircle from image data received from the imaging unit 21. Or a single arc-shaped high-intensity part (a part having a relatively higher luminance than the surrounding area) is obtained by image recognition, and each end point (four points in total) of these semi-arc-shaped parts is found, and each position (ξ1 , Η1), (ξ2, η2)... May be used to determine the straight lines L1, L1 ′, and the center point c may be determined from their intersection.

また円弧状の高輝度部分が見出されたときには、画像処理装置20は、当該高輝度部分のうちでもより高輝度となっている当該円弧の直径上の2点を見出して(ξ1,η1),(ξ2,η2)とし、その2点の位置の平均から中心点cを求めてもよい。   When an arc-shaped high-luminance portion is found, the image processing apparatus 20 finds two points on the diameter of the arc that have higher luminance among the high-luminance portions (ξ1, η1). , (Ξ2, η2), and the center point c may be obtained from the average of the positions of the two points.

以下画像処理装置20は、輝度閾値を変化させた場合と同じ処理により、ビームの通過経路がアイソセンタに対してXY面内にずれている場合のずれ量Δxy、rav、Z軸に鉛直な方向に対するビームのずれ角ΔθZを求めて表示出力する。   Hereinafter, the image processing apparatus 20 performs the same processing as when the luminance threshold value is changed, and the deviation amounts Δxy, rav, and the direction perpendicular to the Z axis when the beam passage path is deviated in the XY plane with respect to the isocenter. The beam shift angle ΔθZ is obtained and displayed.

[撮像部の冷却]
なお、ここまでの例において、撮像部21では、撮像素子を冷却するなどして画像データに含まれ得るノイズを低減するようにしてもよい。
[Cooling the imaging unit]
In the examples so far, the imaging unit 21 may reduce noise that may be included in the image data by cooling the imaging element.

本発明の実施例に係る照射位置検出装置1の動作例について説明する。図9は、アイソセンタを通過するビームを、Z軸に鉛直な方向(ここではY軸に平行とした)から角度を5度ずつ変えながら照射したときに得られる画像データの例を示したものである。   An operation example of the irradiation position detection apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows an example of image data obtained when a beam passing through the isocenter is irradiated while changing the angle by 5 degrees from a direction perpendicular to the Z axis (here, parallel to the Y axis). is there.

図9に例示するように、この例では、Y軸に対する角度が大きくなるほど高輝度な画素の範囲が広がっていくこととなる。そこでこの高輝度な画素の範囲に内接する円の半径r1と、外接する円の半径r2とを用いた(1)式により、Z軸に鉛直な方向に対するビームのずれ角ΔθZを評価できることが理解される。   As illustrated in FIG. 9, in this example, as the angle with respect to the Y-axis increases, the range of high-brightness pixels increases. Therefore, it is understood that the deviation angle ΔθZ of the beam with respect to the direction perpendicular to the Z axis can be evaluated by the equation (1) using the radius r1 of the circle inscribed in the high luminance pixel range and the radius r2 of the circumscribed circle. Is done.

またこの図9に示した像のうちY軸に対する角度が0度のものと、35度のものとについて、所定の輝度閾値より高い輝度となっている画素を抽出した像を図10(a),(b)に示す。図10(a),(b)の双方とも(仮想線分Lに相当する画素群Pを除いて)高輝度画素領域は2つだけ検出されている。従って、当該高輝度な画素の領域中心を結ぶ線分は、中心点cを通過すると判断される。つまりXY面内のずれ量Δxyは「0」(アイソセンタを通過している)と評価されている。   Further, in the image shown in FIG. 9, the image obtained by extracting the pixels having the brightness higher than the predetermined brightness threshold for those having an angle with respect to the Y axis of 0 degree and 35 degrees is shown in FIG. , (B). In both FIGS. 10A and 10B, only two high-luminance pixel regions are detected (except for the pixel group P corresponding to the virtual line segment L). Therefore, it is determined that the line segment connecting the center of the region of the high-brightness pixel passes through the center point c. That is, the shift amount Δxy in the XY plane is evaluated as “0” (passing through the isocenter).

図11は、アイソセンタからZ軸方向に5ミリだけずれた位置を通過するビームを、Z軸に鉛直な方向(ここではY軸に平行とした)から角度を5度ずつ変えながら照射したときに得られる画像データの例を示したものである。   FIG. 11 shows a case where a beam passing through a position shifted by 5 mm in the Z-axis direction from the isocenter is irradiated while changing the angle by 5 degrees from a direction perpendicular to the Z-axis (here, parallel to the Y-axis). An example of the obtained image data is shown.

このアイソセンタからZ軸の負の方向(撮像位置に近い側)に5ミリだけずれた位置を通過するビームを照射した場合に得られた画像データと、図9に例示したアイソセンタを通過するビームを照射した場合に得られた画像データとを、Y軸に対する角度が0度である場合について重ね合わせて比較したものを図12に示す。   The image data obtained when the beam passing through a position shifted by 5 mm in the negative direction of the Z-axis from the isocenter (side closer to the imaging position) and the beam passing through the isocenter illustrated in FIG. FIG. 12 shows a comparison of image data obtained in the case of irradiation with a comparison of the case where the angle with respect to the Y axis is 0 degrees.

図12に例示するように、アイソセンタからZ軸の負の方向(撮像位置に近い側)に5ミリだけずれた位置を通過するビームを照射した場合に得られた画像データにおける高輝度画素領域の中心位置(輝度を反転して高輝度ほど黒く示す)が、アイソセンタを通過するビームを照射した場合に得られる画像データにおける高輝度画素領域の中心位置(高輝度ほど白く示される)よりも、中心点cからより遠い位置となっている(つまり、ravが大きくなっている)。そこで評価者は、このravの大きさを評価することにより、Z軸方向のずれ量を評価できることとなる。   As illustrated in FIG. 12, the high-luminance pixel region in the image data obtained when the beam passing through a position shifted by 5 mm in the negative direction of the Z-axis from the isocenter (side closer to the imaging position) is irradiated. The center position (inverted brightness is shown as black with higher brightness) is centered than the center position of the high brightness pixel area (shown as white with higher brightness) in the image data obtained when the beam passing through the isocenter is irradiated. The position is farther from the point c (that is, rav is larger). Therefore, the evaluator can evaluate the amount of deviation in the Z-axis direction by evaluating the size of rav.

図13は、アイソセンタからX軸方向に5ミリだけずれた位置を通過するビームを、Z軸に鉛直な方向(ここではY軸に平行とした)から角度を5度ずつ変えながら照射したときに得られる画像データの例を示したものである。また図13に示した像のうちY軸に対する角度が35度のものについて、所定の輝度閾値より高い輝度となっている画素を抽出した像を図14に示す。   FIG. 13 shows a case where a beam passing through a position displaced by 5 mm in the X-axis direction from the isocenter is irradiated while changing the angle by 5 degrees from a direction perpendicular to the Z-axis (here, parallel to the Y-axis). An example of the obtained image data is shown. FIG. 14 shows an image obtained by extracting pixels having a luminance higher than a predetermined luminance threshold for the image shown in FIG. 13 having an angle with respect to the Y axis of 35 degrees.

図13,14から理解されるように、この例では(仮想線分Lに相当する画素を除いて)高輝度画素領域が4つ検出される。そしてビームのY軸に対する角度が大きくなるほど、高輝度画素領域の内接円の半径r1と、外接円の半径r2との差が大きくなる。これより(1)式により、Z軸に鉛直な方向に対するビームのずれ角ΔθZを評価できることが理解される。   As understood from FIGS. 13 and 14, four high-luminance pixel regions are detected in this example (except for pixels corresponding to the virtual line segment L). As the angle of the beam with respect to the Y axis increases, the difference between the radius r1 of the inscribed circle and the radius r2 of the circumscribed circle in the high-luminance pixel region increases. From this, it is understood that the deviation angle ΔθZ of the beam with respect to the direction perpendicular to the Z axis can be evaluated by the equation (1).

また、共通するシンチレーション光に対応する高輝度画素領域同士を結ぶ線分の交点から求められる中心点cと、仮想線分Lとの距離Δxy(図14を参照)により、XY面内のビームのずれ量を評価できる。   Also, the distance Δxy (see FIG. 14) between the center point c obtained from the intersection of the line segments connecting the high brightness pixel areas corresponding to the common scintillation light and the virtual line segment L (see FIG. 14), the beam in the XY plane The amount of deviation can be evaluated.

1 照射位置検出装置、10 検出体、11 シンチレータ、12 ハット部材、20 画像処理装置、21 撮像部、22 画像処理制御部、25 制御部、26 記憶部、27 操作部、28 表示部、29 インタフェース部、31 画像データ受入部、32 シンチレーション光検出部、33,33′ ビーム通過経路検出部、34,34′ 検出結果生成部、35 出力部、111 平面、112 底面、120 本体、121 鏡面加工層、122 シンチレータ保持体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Irradiation position detection apparatus, 10 detection body, 11 scintillator, 12 hat member, 20 image processing apparatus, 21 imaging part, 22 image processing control part, 25 control part, 26 memory | storage part, 27 operation part, 28 display part, 29 interface Unit, 31 image data receiving unit, 32 scintillation light detection unit, 33, 33 ′ beam passage path detection unit, 34, 34 ′ detection result generation unit, 35 output unit, 111 plane, 112 bottom surface, 120 main body, 121 mirror finish layer 122 A scintillator holder.

Claims (4)

カウチ上の照射対象に対して、互いに異なる複数の照射角度からビームを照射可能な照射装置によるビームの照射位置を検出する検出装置であって、
所定の中心軸に対して回転対称の形状をなし、光透過性を有するシンチレータであって、前記カウチ上に配されて、前記照射装置が照射するビームを、側面から受けるシンチレータと、
前記シンチレータの平面側または底面側から、少なくとも前記シンチレータをその画角内に含む画像を撮像する撮像手段と、
前記照射装置がビームを照射したときに前記撮像手段にて撮像した画像を取得し、当該取得した画像から前記シンチレータ内のビーム通過経路を検出し、当該検出したビーム通過経路に基づき、ビームの照射位置を検出する検出手段と、
を含み、
所定の中心軸に対して回転対称な形状を有し、当該中心軸が前記シンチレータの平面の中心と底面の中心とを通過する軸に一致するよう位置合わせされ、前記撮像手段により撮像される側に向って、その径が大きくなる筒状の部材であって、前記シンチレータ側に向く内面がシンチレーション光を反射する鏡面加工されたハット部材をさらに有し、
当該ハット部材が前記シンチレータとともに前記カウチ上に配され、
前記撮像手段は、前記シンチレータと、前記ハット部材の内面とをその画角に含む画像を撮像し、
前記検出手段は、前記照射装置がビームを照射したときに前記撮像手段にて撮像した画像を取得し、当該取得した画像から前記シンチレータ内のビーム通過経路を検出し、当該検出したビーム通過経路に基づき、ビームの照射位置を検出する照射位置検出装置。
A detection device that detects an irradiation position of a beam by an irradiation device that can irradiate a beam from a plurality of different irradiation angles with respect to an irradiation target on the couch,
A scintillator having a rotationally symmetric shape with respect to a predetermined central axis and having light transmittance, the scintillator disposed on the couch and receiving a beam irradiated by the irradiation device from a side surface;
Imaging means for capturing an image including at least the scintillator within the angle of view from the plane side or the bottom surface side of the scintillator;
An image captured by the imaging unit is acquired when the irradiation device irradiates a beam, a beam passage path in the scintillator is detected from the acquired image, and beam irradiation is performed based on the detected beam passage path. Detecting means for detecting the position;
Only including,
A side that has a rotationally symmetric shape with respect to a predetermined center axis, and that the center axis is aligned with an axis passing through the center of the plane of the scintillator and the center of the bottom surface, and is imaged by the imaging means A cylindrical member whose diameter increases, and further has a mirror-finished hat member whose inner surface facing the scintillator side reflects scintillation light,
The hat member is arranged on the couch together with the scintillator,
The imaging means captures an image including the scintillator and the inner surface of the hat member at an angle of view;
The detection unit acquires an image captured by the imaging unit when the irradiation device irradiates a beam, detects a beam passage path in the scintillator from the acquired image, and detects the detected beam passage path. An irradiation position detection device for detecting the irradiation position of a beam based on the above.
請求項に記載の照射位置検出装置であって、
前記検出手段は、前記ハット部材の内面の反射像であって、
前記ビームが前記シンチレータに入射したときにビーム入射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像の少なくとも一方と、前記シンチレータの側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像との組、及び、
前記ビームが前記シンチレータから出たときにビーム出射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像の少なくとも一方と、前記シンチレータの側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像との組、
に含まれる像に基づいて、前記中心軸を検出し、当該中心軸を通る経路と、前記ビーム通過経路とのずれをさらに検出する照射位置検出装置。
The irradiation position detection device according to claim 1 ,
The detection means is a reflected image of the inner surface of the hat member,
At least one of a reflected image of scintillation light that appears at a position on the beam incident side when the beam is incident on the scintillator, a point symmetric with respect to the central axis with respect to the position, and a side surface of the scintillator A pair with the image of the scintillation light at the time of beam incidence appearing in
At least one of the reflected image of the scintillation light that appears at a position on the beam emission side when the beam exits from the scintillator, a point-symmetrical position with respect to the central axis with respect to the position, and on a side surface of the scintillator A pair with the image of the scintillation light when the beam appears in
The irradiation position detection apparatus which detects the said center axis based on the image contained in and further detects the shift | offset | difference of the path | route which passes along the said center axis | shaft, and the said beam passage path | route.
請求項に記載の照射位置検出装置であって、
前記検出手段は、前記ハット部材の内面の反射像であって、
前記ビームが前記シンチレータに入射したときにビーム入射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像と、
前記ビームが前記シンチレータから出たときにビーム出射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像と、
に基づいて、前記中心軸を検出し、当該中心軸を通る経路と、前記ビーム通過経路とのずれをさらに検出する照射位置検出装置。
The irradiation position detection device according to claim 1 ,
The detection means is a reflected image of the inner surface of the hat member,
A reflected image of scintillation light that appears at a position on the beam incident side when the beam is incident on the scintillator, and a point-symmetrical position with respect to the central axis with respect to the position;
A reflected image of scintillation light that appears at a position on the beam exit side when the beam exits from the scintillator and a point-symmetric position with respect to the central axis with respect to the position;
The irradiation position detection apparatus which detects the said center axis based on this, and further detects the shift | offset | difference of the path | route which passes along the said center axis | shaft, and the said beam passage path | route.
請求項に記載の照射位置検出装置であって、
前記検出手段は、前記ハット部材の内面の反射像であって、
前記ビームが前記シンチレータに入射したときにビーム入射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像のうち、前記シンチレータの側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像に近い側の反射像と、前記シンチレータの側面上に現れるビーム入射時のシンチレーション光の像との組、及び、
前記ビームが前記シンチレータから出たときにビーム出射側の位置と、当該位置に対して前記中心軸に対して点対称の位置とに現れるシンチレーション光の反射像のうち、前記シンチレータの側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像に近い側の反射像と、前記シンチレータの側面上に現れるビーム出射時のシンチレーション光の像との組、
の少なくとも一方の組に含まれる像に基づいて、前記中心軸を検出し、当該中心軸を通る経路と、前記ビーム通過経路とのずれをさらに検出する照射位置検出装置。
The irradiation position detection device according to claim 1 ,
The detection means is a reflected image of the inner surface of the hat member,
Appears on the side surface of the scintillator among the reflected images of the scintillation light that appears at the position on the beam incident side when the beam is incident on the scintillator and a position that is point-symmetric with respect to the central axis with respect to the position. A set of a reflected image on the side close to the image of the scintillation light at the time of beam incidence and an image of the scintillation light at the time of beam incidence appearing on the side surface of the scintillator, and
Of the reflected image of the scintillation light that appears at a position on the beam exit side when the beam exits from the scintillator and a position symmetric with respect to the central axis with respect to the position, the beam appears on the side surface of the scintillator. A set of a reflected image on the side close to the image of the scintillation light at the time of beam emission and an image of the scintillation light at the time of beam emission that appears on the side surface of the scintillator,
An irradiation position detection device that detects the central axis based on an image included in at least one of the sets and further detects a deviation between a path passing through the central axis and the beam passage path.
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