WO2020209568A1 - System and method for evaluating motion of radiation diagnosis and treatment device - Google Patents

System and method for evaluating motion of radiation diagnosis and treatment device Download PDF

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WO2020209568A1
WO2020209568A1 PCT/KR2020/004659 KR2020004659W WO2020209568A1 WO 2020209568 A1 WO2020209568 A1 WO 2020209568A1 KR 2020004659 W KR2020004659 W KR 2020004659W WO 2020209568 A1 WO2020209568 A1 WO 2020209568A1
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WO
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coordinates
marker
gantry
isocentric
coordinate
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/004659
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
한영이
조광현
천원중
Original Assignee
사회복지법인 삼성생명공익재단
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/08Auxiliary means for directing the radiation beam to a particular spot, e.g. using light beams

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a system and method for motion evaluation of a radiation diagnosis and treatment apparatus, and more particularly, to evaluate the precision of the rotational motion of the gantry, and to align the rotational center of the gantry to a target position of the radiation target. It relates to a system and method for motion evaluation of a radiological diagnosis and treatment device.
  • the position of the patient relative to the radiation diagnosis and treatment device needs to be precisely controlled.
  • a graphic paper, a laser, a goniometer, and the like have been used to evaluate the drive of a gantry irradiating radiation or to evaluate the positional accuracy of a bed to transport a patient.
  • these methods rely only on human visual judgment, it is difficult to objectively evaluate the precision of the motion of each gantry and bed, and the positional relationship between the gantry and bed.
  • the present invention is to solve various problems, including the above problems, of a radiation diagnosis and treatment apparatus capable of evaluating the precision of the rotational motion of the gantry and aligning the rotational center of the gantry with the target position of the radiation target. It is an object to provide a motion evaluation system and method.
  • these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
  • a gantry having a cylindrical opening in the center and rotatable in the circumferential direction of the opening, a marker unit installed on the gantry and including at least one marker, for photographing the at least one marker
  • a camera unit including a plurality of cameras, a coordinate calculation unit that calculates a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the at least one marker based on the marker images captured by the plurality of cameras when the gantry is rotated, and the calculated
  • a motion evaluation system for a radiation diagnosis and treatment apparatus including an inspection unit for inspecting a positional accuracy of a first isocenter of the gantry using a plurality of coordinates.
  • the first isocenter may be a rotation center of the gantry.
  • the inspection unit receives coordinate values of the plurality of coordinates and extracts a plurality of representative coordinates from among the plurality of coordinates, and selects a predetermined number of arbitrary coordinates from among the plurality of extracted representative coordinates.
  • An operation unit that calculates the isocentric coordinates of a virtual circle passing through arbitrary coordinates, and obtains a plurality of isocentric coordinates by calculating the isocentric coordinates of the virtual circle multiple times, and the obtained plurality of isocentric coordinates 1 It may be provided with an output unit for outputting the distance between the estimated coordinates of the center of gravity.
  • the plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit.
  • the predetermined number may be at least three.
  • the first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a material point.
  • the output unit may output a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or numerical value.
  • the inspection unit may further include a determination unit, and the determination unit may determine whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value.
  • the at least one marker may be disposed outside the opening on one surface extending in a direction transverse to the center of the opening of the gantry.
  • Each of the plurality of cameras may be arranged to face different positions of the gantry.
  • the at least one marker may include an infrared marker, and the plurality of cameras may include an infrared camera.
  • a correction marker unit including a plurality of correction markers positioned to be spaced apart from each other may be further provided.
  • a first coordinate system defining the real coordinates and the image coordinates are defined using real coordinates of the plurality of correction markers and image coordinates calculated from an image photographed of the plurality of correction markers by the plurality of cameras.
  • a coordinate conversion unit for deriving a conversion relationship between the second coordinate systems may be further provided.
  • a laser oscillation unit may be further provided to irradiate a laser beam to the center of the first surface to display a second isocenter, which is a reference point of the first coordinate system.
  • the inspection unit may further include a determination unit, and the determination unit may determine whether the second isocenter of the correction marker unit is aligned with the first isocenter of the gantry.
  • the second surface may face the gantry.
  • a method for evaluating a motion of a radiation diagnosis and treatment apparatus comprising the step of examining the positional precision of the first isocenter of the gantry using coordinates.
  • the checking of the positional precision may include receiving coordinate values of the plurality of coordinates and extracting a plurality of representative coordinates among the plurality of coordinates, and a predetermined number of arbitrary coordinates among the extracted plurality of representative coordinates. Selecting and calculating the isocentric coordinates of the virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates, calculating the isocentric coordinates of the virtual circle a plurality of times to obtain a plurality of isocentric coordinates, and the obtained plurality It may include the step of outputting the distance between the isocenter coordinates and the first isocentric estimated coordinates.
  • the plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit.
  • the predetermined number may be at least three.
  • the first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a mass point.
  • the outputting of the distance may be a step of outputting a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or numerical value.
  • the checking of the positional accuracy may include determining whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value.
  • the step of checking the positional accuracy may include determining whether a second isocenter of the correction marker unit disposed on the bed part insertable into the opening is aligned with the first isocenter of the gantry. I can.
  • the correction marker unit includes a body portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of correction markers spaced apart from each other on the first surface of the body portion, and the first The second isocenter can be displayed by irradiating a laser beam on the center of the surface.
  • the second surface may face the gantry.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view schematically showing the correction marker of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a plurality of coordinates on a rotation trajectory of a gantry marker are calculated by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a plurality of coordinates for estimating isocentric coordinates of a gantry are calculated by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a histogram showing the number of distributions of points O2 according to the distance d of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a flowchart sequentially illustrating a motion evaluation method of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis used in the present specification are not limited to three axes on a Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a correction marker unit of FIG. 1.
  • a motion evaluation system 10 of a radiation diagnosis and treatment apparatus includes a gantry 110, a marker unit 120, a camera 130, and a coordinate calculation unit ( 140) and an inspection unit 150.
  • the motion evaluation system 10 of the radiation diagnosis and treatment apparatus may further include a correction marker unit 124, a laser oscillation unit 125, a bed unit 126 and.
  • the gantry 110 has a cylindrical opening 105 at the center and can rotate in the circumferential direction of the opening 105.
  • the gantry 110 may be supported by the housing 101 surrounding the outer circumferential surface of the gantry 110, and a radiation source (not shown) for generating radiation is provided on the inner surface of the opening 105.
  • a radiation target body (not shown) is introduced into the opening 105 of the gantry 100
  • the gantry 110 radiates the radiation to the target body while rotating around the target body at a constant speed.
  • the radiation irradiated to the irradiated object may include X-rays, gamma rays, high-energy electrons, high-energy protons, or other high-energy particle rays.
  • a marker unit 120 is installed on the gantry 110.
  • the marker unit 120 is installed on one surface extending in a direction transverse to the center of the opening 105 of the gantry 110, as shown in FIG. 1, to be disposed outside the opening 105 I can.
  • the marker unit 120 may be disposed on the inner surface of the opening 105, specifically, the marker unit 120 may be disposed at the center of the inner surface of the cylindrical opening 105.
  • the marker unit 120 is located at an intermediate point of the cylindrical wall of the opening 105, so that the precision of the rotational motion of the gantry 110 at the central portion of the bed unit 126 can be evaluated. At this time, the affected part of the patient may be approximately located in the central part of the bed part 126.
  • the marker unit 120 is disposed outside the opening 105 will be described in detail.
  • the marker unit 120 may include at least one marker 121.
  • the marker unit 120 is shown to include one marker 121, but the marker unit 120 may include a plurality of markers, and the plurality of markers may be disposed to be spaced apart from each other. .
  • the plurality of markers may be arranged adjacent to each other to form a shape such as a triangle or a square by connecting to each other, or may be arranged to be spaced apart from each other along the perimeter of the opening 105.
  • the marker unit 120 includes one marker 121 will be described in detail.
  • the marker 121 rotates together with the gantry 110. Accordingly, the marker 121 is rotated to form a rotational trajectory R having a shape similar to the opening 105, and the rotation of the marker 121 is photographed by a plurality of cameras 130 to be described later, and the gantry ( 110) can be used as data to evaluate the precision of rotational motion.
  • the camera unit includes a plurality of cameras 130 for photographing the marker 121.
  • the number of cameras 130 may be at least three or more.
  • Each of the plurality of cameras 130 may be disposed to face different positions of the gantry 110. That is, each lens of the plurality of cameras 130 may be arranged to focus on different positions of the gantry 110.
  • the plurality of cameras 130 recognize the marker 121, for example, a passive marker that tracks the position of the marker by reflecting light such as infrared light to the marker by adding additional equipment other than the camera ( passive maker) method and active marker method in which the camera tracks the marker position by emitting light directly from the marker.
  • the marker 121 may be a passive marker that reflects infrared rays emitted from a separate infrared generating device (not shown) as an infrared marker
  • the camera 130 is an infrared camera that recognizes the reflected infrared rays. I can.
  • the camera 130 may recognize the marker 121.
  • the camera 130 photographs the marker 121 when infrared rays irradiated from various directions are reflected by the marker 121, and a circle fitting method is performed by detecting brightly shining pixels in the acquired image. After finding a suitable circle through, there may be a method of recognizing the center coordinates of the suitable circle as the location of the marker 121.
  • the marker 121 is photographed by the camera 130, and the brightest pixel among the acquired images is detected. The coordinates of the pixels may be recognized as the location of the marker 121.
  • the coordinate calculation unit 140 includes the marker 121 ) To calculate a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions on the rotational orbit R.
  • the coordinate calculation unit 140 calculates the three-dimensional coordinates of the marker 121 based on the CCD information of the plurality of cameras 130, and the algorithm used at this time is a motion capture algorithm such as DLT (direct linear transformation) and NDLT ( non-linear direct transformation), etc.
  • DLT direct linear transformation
  • NDLT non-linear direct transformation
  • a plurality of three-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit 140 are input to the inspection unit 150 and are used to check the precision of the rotational movement of the gantry 110. At this time, the precision of the rotational motion of the gantry 110 is checked by checking the positional accuracy of the first isocenter corresponding to the driving center or rotation center of the gantry 110.
  • the inspection unit 150 may include a coordinate input unit, an operation unit, an output unit, and a determination unit, which will be described later with reference to FIG. 3 and the like.
  • the bed portion 126 may be disposed to face the gantry 110.
  • the bed portion 126 may be positioned at a height corresponding to the center of the opening 105 so that the top portion of the bed portion 126 may be inserted into the opening 105.
  • the patient can lie down, and the bed part 126 may move in the left and right directions and/or in the up and down directions so that radiation can be irradiated to the affected part of the patient, You can also rotate it.
  • a correction marker part 124 may be disposed on the bed part 126.
  • the correction marker unit 124 may include a plurality of correction markers 122 and a body portion 123.
  • the body part 123 has a first surface S1 and a second surface S2 that is opposite to the first surface S1, and the first surface S1 and the second surface S2 are substantially parallel to each other. I can.
  • the second surface S2 is a surface facing the gantry 110 and may be disposed to be substantially parallel to a surface on which the marker unit 120 of the gantry 110 is disposed.
  • the body part 123 may have a shape such as a regular cube or a rectangular parallelepiped.
  • the length of each edge of the body portion 123 is known information, and the body portion 123 may be formed of a hard material such that the length of each edge is not easily changed by an external force.
  • a plurality of correction markers 122 may be disposed on the first surface S1 of the body part 123.
  • the plurality of correction markers 122 may be disposed to be spaced apart from each other.
  • the plurality of correction markers 122 may be disposed adjacent to each vertex of the body part 123. 1 illustrates that four correction markers 122 are disposed on the first surface S1, but the present invention is not limited thereto, and three or more correction markers 122 are sufficient.
  • the distances between the plurality of correction markers 122 correspond to known information.
  • the distances between the first surface S1 and the second surface S2 are used as the distances respectively corresponding to the horizontal and vertical of the first surface S1 and the edge length of the body 123
  • 3D reality coordinates of the plurality of correction markers 122 may be calculated.
  • the real coordinates mean actual coordinates of the plurality of correction markers 122 in a treatment room in which the gantry 110, the bed unit 126, and the like are disposed.
  • the center (C0) of the first surface (S1) of the correction marker unit 124 is a reference point, for example, (0, 0, 0), which is the origin of the three-dimensional coordinates.
  • These plurality of correction markers 122 are photographed by a plurality of cameras 130 to generate a correction marker image, and the three-dimensional image coordinates of the plurality of correction markers 122 are calculated based on the correction marker image.
  • the method of calculating the 3D image coordinates is the same as or similar to the method of calculating the 3D coordinates based on the image of the marker 121 described above.
  • the image coordinates may be composed of eight coordinates corresponding to the real coordinates, whereby a transformation relationship between the image coordinates and the real coordinates can be easily derived.
  • the coordinates of the center of the first surface S1 are (0, 0, 0)
  • the separation distance of the correction markers 122 in the x-axis direction and the separation in the y-axis direction When the distances are respectively d1 and d2, and the distance between the first and second surfaces S1 and S2 of the body 123 is w, the coordinate values of the eight coordinates are d1, d2 and w
  • the first coordinate (A1) is (-d1/2, -d2/2, 0)
  • the second coordinate (A2) is (-d1/2, d2/2, 0)
  • the third coordinate (A3) is (d1/2, d2/2, 0)
  • the fourth coordinate (A4) is (d1/2, -d2/2, 0)
  • the fifth coordinate (A5) is (-d1/2, -d2/2)
  • the real coordinates and the image coordinates are input to a coordinate conversion unit 160, and the coordinate conversion unit 160 uses the input coordinates to define a first coordinate system for defining the real coordinates and a first coordinate system for defining the image coordinates.
  • the transformation relationship between the two coordinate systems is derived.
  • the center C0 of the first surface S1 becomes a reference point of the first coordinate system.
  • the first coordinate system and the second coordinate system may be expressed as a matrix as shown in Equation 1 below.
  • V [V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 ]
  • R [R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 ]
  • R means a first matrix representing the first coordinate system
  • V means a second matrix representing the second coordinate system
  • the first matrix, the second matrix, and T which is a third matrix representing the transformation relationship, satisfy Equation 2 below.
  • Equation 3 Equation 3
  • the laser beam LB may be irradiated to the center of the first surface S1 of the correction marker unit 124.
  • the laser oscillation unit 125 may be disposed to face the first surface S1.
  • the laser beam LB is irradiated to the center C0 of the first surface S1 of the correction marker unit 124 in order to display the reference point of the first coordinate system that defines the real coordinates of the treatment room space.
  • the reference point of the first coordinate system corresponds to the second isocenter, which is the location of the affected part of the patient disposed on the bed part 126.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an isocentric coordinate of a gantry by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a histogram showing the number of distributions of points O2 according to the distance d of FIG. 5.
  • the inspection unit 150 for checking the positional accuracy of the first isocenter corresponding to the driving center or rotation center of the gantry 110 is a coordinate input unit. 151, an operation unit 152, an output unit 153, and a determination unit 154 may be provided.
  • the coordinate calculation unit 140 corresponds to a plurality of positions on the rotation trajectory R of the marker 121.
  • the calculated 3D coordinate values of the plurality of coordinates are input to the coordinate input unit 151.
  • the coordinate input unit 151 extracts a plurality of representative coordinates from among the plurality of input coordinates.
  • the plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced apart from each other by a predetermined angle along the circumferential direction of the opening 105 on the rotation orbit R. Accordingly, when the gantry 110 rotates, position information of the marker 122 per predetermined time interval can be obtained, so that the precision of the constant velocity rotational motion of the gantry 110 can be effectively evaluated. In addition, since coordinates that may be imaginary numbers are filtered, reliability of motion evaluation of the gantry 110 may be improved.
  • the plurality of representative coordinates P may be 36. That is, the plurality of representative coordinates (P) may be coordinates of a position separated by a certain angle ( ⁇ ) on the rotation trajectory (R) of the marker 121, at this time, the angle ⁇ separated from the neighboring coordinates is 10 degrees. do. Meanwhile, the rotation center coordinate O1 of the rotation trajectory R of the marker 121 may be different from the geometric center of the opening 105.
  • the rotation trajectory of the marker 121 does not geometrically become a true circle, and may become a circle that is partially distorted due to deflection and vibration of the gantry 110, and thus the gantry
  • the rotation center coordinate O1 which is the first equicenter of 110, may be different from the geometric center of the rotation orbit R.
  • the calculation unit 152 calculates a plurality of candidate coordinates of the first isocenter.
  • a certain number of arbitrary coordinates is selected from among a plurality of representative coordinates (P), and isocentric coordinates of a virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates are calculated.
  • the process of selecting arbitrary coordinates as described above is repeated a plurality of times to calculate the isocentric coordinates of a plurality of virtual circles, and each of the calculated isocentric coordinates of the plurality of virtual circles is immediately a candidate of the first isocenter. It becomes the coordinates.
  • the isocentric coordinate of the virtual circle means the geometric center of the virtual circle.
  • three coordinates are randomly selected from among a plurality of representative coordinates P.
  • the reason why three coordinates are selected here is because the minimum number of coordinates necessary to obtain a circle is three. Therefore, the number of selected coordinates among the plurality of representative coordinates (P) may be greater than three, but for convenience of explanation below, three arbitrary coordinates (P1, P2, P3) among the plurality of representative coordinates (P) It will be described in detail focusing on the case of selecting ).
  • the isocentric coordinates of the virtual circle (V) passing through the coordinates (P1, P2, P3) are calculated.
  • the isocentric coordinate of the virtual circle V means the coordinate O2 of the geometric center of the virtual circle V.
  • the process of selecting three arbitrary coordinates is repeated as described above.
  • the isocentric coordinates of the virtual circle corresponding to the number of cases can be calculated.
  • the number of all cases of selecting three arbitrary coordinates is 14,280, which is a value obtained by calculating 36C3, which is a combination formula, a total of 14,280 isocentric coordinates of the virtual circle that can be obtained by repeating the above-described process.
  • a distribution diagram in which each of the isocenter coordinates of the virtual circle acquired together is indicated by a red circle is shown.
  • the first isocentric coordinates are calculated by using the plurality of isocentric coordinates calculated by the calculation unit 152, and then the output unit 153 calculates the calculated plurality of isocentric coordinates and the first isocenter estimation Print the distance between coordinates.
  • the first isocenter estimation coordinate means a coordinate estimated as the rotation center coordinate O1 of the rotation orbit R, where the rotation orbit R is the deflection and vibration of the gantry 110 as described above. It may have a circular shape that is partially distorted due to the like.
  • the first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using a plurality of isocenter coordinates calculated by the calculation unit 152 as a material point.
  • the center of gravity coordinate O1 ′ calculated by using red circles representing each of 14,280 isocenter coordinates as a mass point may be the first isocenter estimation coordinate.
  • the distance (d) between the center of gravity coordinate (O1') and the arbitrary isocentric coordinate (O2) indicated by a red circle is calculated, and the calculated value is output in the form of a graph or numerical value by the output unit 153. do.
  • the graph output by the output unit 153 may be in the form of a histogram as shown in FIG. 6. That is, when the center of gravity coordinate (O1') shown in FIG. 5 is the first isocentric estimated coordinate, the distance (d) between the center of gravity coordinate (O1') and an arbitrary isocentric coordinate (O2) is displayed on the horizontal axis. And, it is possible to output a graph in the form of dividing the distance d into intervals of a certain size and displaying the number of isocentric coordinates O2 corresponding to each interval on the vertical axis.
  • the output unit 153 may output the distance d in the form of a numerical value other than a graph.
  • the maximum value, the minimum value, the average value, etc. of the distance d may be output as a numerical value, or the distance ( You can also output the range value of d).
  • the determination unit 154 may determine whether the distance between the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value. have. For example, when determining based on the graph shown in FIG. 6, it can be seen that the distance d of all the isocentric coordinates O2 shown in FIG. 5 with the center of gravity coordinates O1' corresponds to a preset value of 1 mm or less. have. From these results, it can be evaluated that when the gantry 110 rotates, the first isocenter, which is the rotation center of the gantry 110, does not significantly deviate from the geometric center of the rotation orbit R. Accordingly, it can be concluded that the precision of the rotational movement of the gantry 110 is good.
  • the determination unit 154 may determine whether the second isocenter displayed in the center of the first surface S1 of the correction marker unit 124 is aligned with the first isocenter of the gantry 110.
  • the first isocenter of the gantry is the rotational center of the gantry 110, and may be the first isocenter estimated coordinate O1' derived through the above-described process, or may be the geometric center of the rotational trajectory R.
  • the second dorsal center corresponds to the location of the patient's affected part on the bed part 126, and is indicated by irradiating the laser beam LB at the center of the first surface S1 as shown in FIG. 1.
  • the laser beam LB serves to guide the first isocenter of the gantry 110 so that the second isocenter on the bed part 126 can be easily overlapped.
  • the laser beam LB serves to display the reference point of the first coordinate system that defines the real coordinates of the treatment room on the center C0 of the first surface S1, and the first isocenter and the second isocenter are It can also serve as a guide to overlap.
  • FIG. 7 is a flowchart sequentially illustrating a motion evaluation method of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the marker unit includes at least one marker, and for convenience of explanation, a case where the marker unit includes one marker will be described below.
  • the gantry has a cylindrical opening in the center.
  • a radiation target may be inserted into the opening, and when the gantry rotates in the circumferential direction of the opening at a constant speed, the radiation may be irradiated to the irradiated body inserted inside the opening.
  • the camera unit may include a plurality of cameras, and each of the plurality of cameras may be disposed to face different positions of the gantry.
  • the plurality of cameras generate a marker image by photographing the marker moving on a rotational trajectory when the gantry rotates.
  • a step (S3) of calculating a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the marker is performed based on the marker image.
  • the three-dimensional coordinates of the marker are calculated based on the CCD information of the plurality of cameras.
  • various types of motion capture algorithms may be used.
  • a step (S4) of extracting a plurality of representative coordinates among the plurality of coordinates calculated in the previous step (S3) is performed.
  • this step (S4) coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit may be extracted as the plurality of representative coordinates.
  • the plurality of representative coordinates extracted may be, for example, 36, whereby the predetermined angle may be 10 degrees.
  • a step (S5) of selecting a predetermined number of arbitrary coordinates among the plurality of representative coordinates extracted in the previous step (S4) is performed. At this time, at least three coordinates among the plurality of representative coordinates may be selected.
  • the isocenter coordinates of the virtual circle passing through the selected at least three arbitrary coordinates are calculated.
  • the isocenter coordinate of the virtual circle means the geometric center of the virtual circle.
  • the previous step (S5) is performed a plurality of (n) times to obtain a plurality of isocentric coordinates (S6).
  • the isocentric coordinates of the virtual circle corresponding to the number of all cases are calculated in order to obtain as many isocentric coordinates as possible.
  • the isocentric coordinates of the virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates may be a total of 14,280, which is a value obtained by calculating 36C3, a combination formula.
  • step (S6) all the isocentric coordinates of the virtual circle that can be obtained may be displayed on a single coordinate system.
  • the first isocenter estimation coordinate means a coordinate estimated as the rotation center of the rotation orbit, and in this case, the rotation orbit may have a circular shape that is partially distorted due to deflection and vibration of the gantry.
  • the first isocenter estimated coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a mass point.
  • the distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate may be output in the form of a graph or numerical value.
  • a distance between each of the plurality of isocentric coordinates output in a graph or numerical form and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value of 1 mm.
  • the distances in each of the plurality of isocentric coordinates are all 1 mm or less, it can be evaluated that the first isocenter, which is the rotation center of the gantry, does not significantly deviate from the geometric center of the rotation orbit when the gantry rotates.
  • the first isocenter of the gantry may be a position of the estimated coordinate of the first isocenter derived through the above-described process, or may be a geometric center of the rotation orbit.
  • the correction marker part is disposed on a bed part that can be inserted into the opening of the gantry, and a body part having a first surface and a second surface and a plurality of correction markers spaced apart from each other on the first surface of the body part Have them.
  • the second isocenter is indicated by irradiating a laser beam to the center of the first surface where the plurality of correction markers are located.
  • the laser beam serves to guide so that the second isocenter corresponding to the patient's affected area on the bed can be easily superimposed on the first isocenter, which is the rotation center of the gantry.

Abstract

The present invention provides a system for evaluating motion of a radiation diagnosis and treatment device, comprising: a gantry having a cylindrical opening in the center thereof and rotatable in the circumferential direction of the opening; a marker unit installed on the gantry and including at least one marker; a camera unit including a plurality of cameras for photographing the at least one marker; a coordinate calculator for calculating a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the at least one marker on the basis of marker images captured by the plurality of cameras when the gantry rotates; and an inspection unit for inspecting the positional accuracy of a first isocenter of the gantry by using the calculated coordinates.

Description

방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템 및 방법Motion evaluation system and method of radiation diagnosis and treatment device
본 발명의 실시예들은 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 갠트리의 회전운동의 정밀도를 평가하고, 갠트리의 회전 중심을 방사선 피조사체의 목표 위치에 정렬할 수 있는 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a system and method for motion evaluation of a radiation diagnosis and treatment apparatus, and more particularly, to evaluate the precision of the rotational motion of the gantry, and to align the rotational center of the gantry to a target position of the radiation target. It relates to a system and method for motion evaluation of a radiological diagnosis and treatment device.
의료 기술이 발전함에 따라 진단 및 치료 행위를 보조하는 의료용 기기는 점점 고도화되고 있다. 예컨대, 암 치료에 있어서도 종래에는 수술, 투약 및/또는 전자파, 코발트, 라듐 등의 방사선에 의한 치료가 주류였으나, 최근 양자선이나 탄소선으로 대표되는 특수 방사선인 입자선을 조사해 치료하는 입자선 치료 장치가 개발되었다. 입자선 치료 장치에 의한 치료는 비침습인 것이 특징이며 치료 후 환자의 빠른 회복이 가능하다는 장점이 있다. As medical technology develops, medical devices that assist in diagnosis and treatment are becoming increasingly sophisticated. For example, in cancer treatment, conventionally, surgery, medication and/or treatment by radiation such as electromagnetic waves, cobalt, and radium was the mainstream, but recently, a particle ray treatment device that irradiates and treats particle rays, which are special radiations represented by quantum rays or carbon rays. Was developed. Treatment by the particle ray therapy device is characterized by being non-invasive, and has the advantage of enabling rapid recovery of the patient after treatment.
방사선 치료 및 이를 위한 진단용 방사선 촬영 장치에 있어서 베드 또는 카우치(couch) 상의 환자가 목표 지점에 정확하게 위치하지 않으면, 방사선 감수성이 높은 주변조직의 경우 계획되지 않은 방사선량으로 인해 장기의 손상을 가져올 수도 있다. 따라서 방사선 진단 및 치료 장치에 대한 환자의 위치는 정밀하게 제어될 필요가 있다.If the patient on the bed or couch is not accurately positioned at the target point in the radiation treatment and diagnostic radiography apparatus for the same, in the case of surrounding tissues with high radiation sensitivity, organ damage may be caused due to unplanned radiation dose. . Therefore, the position of the patient relative to the radiation diagnosis and treatment device needs to be precisely controlled.
한편 종래에는, 방사선을 조사하는 갠트리의 구동 평가나, 환자를 이송하는 베드의 위치 정밀도 평가를 위해 모눈종이(graphic paper), 레이저(laser), 각도계(goniometer) 등이 사용되었다. 그러나 이러한 방법들은 사람의 시각적 판단에만 의존하므로, 갠트리 및 베드 각각의 모션, 갠트리 및 베드 간 위치 관계 등의 정밀도를 객관적으로 평가하기 어려운 문제가 있었다.Meanwhile, in the related art, a graphic paper, a laser, a goniometer, and the like have been used to evaluate the drive of a gantry irradiating radiation or to evaluate the positional accuracy of a bed to transport a patient. However, since these methods rely only on human visual judgment, it is difficult to objectively evaluate the precision of the motion of each gantry and bed, and the positional relationship between the gantry and bed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 갠트리의 회전운동의 정밀도를 평가하고, 갠트리의 회전 중심을 방사선 피조사체의 목표 위치에 정렬 할 수 있는 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve various problems, including the above problems, of a radiation diagnosis and treatment apparatus capable of evaluating the precision of the rotational motion of the gantry and aligning the rotational center of the gantry with the target position of the radiation target. It is an object to provide a motion evaluation system and method. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중심에 원통형의 개구부를 갖고, 상기 개구부의 원주방향으로 회전 가능한 갠트리, 상기 갠트리에 설치되며, 적어도 하나의 마커를 포함하는 마커부, 상기 적어도 하나의 마커를 촬영하는 복수개의 카메라들을 포함하는 카메라부, 상기 갠트리의 회전 시 상기 복수개의 카메라에 의해 촬영된 마커 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 마커의 회전 궤도 상의 복수개의 좌표들을 산출하는 좌표 산출부 및 상기 산출된 복수개의 좌표들을 이용하여 상기 갠트리의 제1 등중심(isocenter)의 위치 정밀도를 검사하는 검사부를 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a gantry having a cylindrical opening in the center and rotatable in the circumferential direction of the opening, a marker unit installed on the gantry and including at least one marker, for photographing the at least one marker A camera unit including a plurality of cameras, a coordinate calculation unit that calculates a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the at least one marker based on the marker images captured by the plurality of cameras when the gantry is rotated, and the calculated A motion evaluation system for a radiation diagnosis and treatment apparatus is provided, including an inspection unit for inspecting a positional accuracy of a first isocenter of the gantry using a plurality of coordinates.
상기 제1 등중심은 상기 갠트리의 회전 중심일 수 있다.The first isocenter may be a rotation center of the gantry.
상기 검사부는, 상기 복수개의 좌표들의 좌표값들을 입력 받아 상기 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출하는 좌표 입력부, 상기 추출된 복수개의 대표 좌표들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하여 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출하되, 상기 가상원의 등중심 좌표의 산출을 복수 회 수행하여 복수개의 등중심 좌표들을 획득하는 연산부 및 상기 획득된 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력하는 출력부를 구비할 수 있다.The inspection unit receives coordinate values of the plurality of coordinates and extracts a plurality of representative coordinates from among the plurality of coordinates, and selects a predetermined number of arbitrary coordinates from among the plurality of extracted representative coordinates. An operation unit that calculates the isocentric coordinates of a virtual circle passing through arbitrary coordinates, and obtains a plurality of isocentric coordinates by calculating the isocentric coordinates of the virtual circle multiple times, and the obtained plurality of isocentric coordinates 1 It may be provided with an output unit for outputting the distance between the estimated coordinates of the center of gravity.
상기 복수개의 대표 좌표들은, 상기 회전 궤도 상에서 상기 개구부의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 포함할 수 있다.The plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit.
상기 일정 개수는 적어도 3개일 수 있다.The predetermined number may be at least three.
상기 제1 등중심 추정 좌표는 상기 복수개의 등중심 좌표들을 질점(material point)으로 하여 산출한 무게중심 좌표일 수 있다.The first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a material point.
상기 출력부는 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 그래프 또는 수치의 형태로 출력할 수 있다.The output unit may output a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or numerical value.
상기 검사부는 판단부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전설정된 값 이하인지 여부를 판단할 수 있다.The inspection unit may further include a determination unit, and the determination unit may determine whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value.
상기 적어도 하나의 마커는 상기 갠트리의 상기 개구부의 중심을 가로지르는 방향으로 연장된 일면에서 상기 개구부의 외측에 배치될 수 있다.The at least one marker may be disposed outside the opening on one surface extending in a direction transverse to the center of the opening of the gantry.
상기 복수개의 카메라들 각각은, 상기 갠트리의 서로 다른 위치를 향하도록 배치될 수 있다.Each of the plurality of cameras may be arranged to face different positions of the gantry.
상기 적어도 하나의 마커는 적외선 마커를 포함하고, 상기 복수개의 카메라들은 적외선 카메라를 포함할 수 있다.The at least one marker may include an infrared marker, and the plurality of cameras may include an infrared camera.
상기 개구부의 내부에 삽입 가능하도록 배치된 베드부 및 상기 베드부 상에 배치되고, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 상기 제1 면 상에 서로 이격되도록 위치하는 복수개의 보정 마커들을 구비하는 보정 마커부를 더 구비할 수 있다.A body portion disposed on the bed portion and a bed portion disposed to be inserted into the opening, and having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and on the first surface of the body portion A correction marker unit including a plurality of correction markers positioned to be spaced apart from each other may be further provided.
상기 복수개의 보정 마커들의 현실 좌표들과 상기 복수개의 카메라들에 의해 상기 복수개의 보정 마커들을 촬영한 영상으로부터 산출된 영상 좌표들을 이용하여, 상기 현실 좌표들을 정의하는 제1 좌표계와 상기 영상 좌표들을 정의하는 제2 좌표계 사이의 변환관계를 도출하는 좌표 변환부를 더 구비할 수 있다.A first coordinate system defining the real coordinates and the image coordinates are defined using real coordinates of the plurality of correction markers and image coordinates calculated from an image photographed of the plurality of correction markers by the plurality of cameras. A coordinate conversion unit for deriving a conversion relationship between the second coordinate systems may be further provided.
상기 제1 면의 중심에 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 좌표계의 기준점인 제2 등중심을 표시하는 레이저 발진부를 더 구비할 수 있다.A laser oscillation unit may be further provided to irradiate a laser beam to the center of the first surface to display a second isocenter, which is a reference point of the first coordinate system.
상기 검사부는 판단부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 보정 마커부의 상기 제2 등중심이 상기 갠트리의 상기 제1 등중심에 정렬되는지 여부를 판단할 수 있다.The inspection unit may further include a determination unit, and the determination unit may determine whether the second isocenter of the correction marker unit is aligned with the first isocenter of the gantry.
상기 제2 면은 상기 갠트리에 대향할 수 있다.The second surface may face the gantry.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 중심에 원통형의 개구부를 갖고, 상기 개구부의 원주방향으로 회전 가능한 갠트리에 적어도 하나의 마커를 포함하는 마커부를 설치하는 단계, 복수개의 카메라들을 포함하는 카메라부에 의해 상기 적어도 하나의 마커를 촬영하는 단계, 상기 갠트리의 회전 시 상기 복수개의 카메라에 의해 촬영된 마커 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 마커의 회전 궤도 상의 복수개의 좌표들을 산출하는 단계 및 상기 산출된 복수개의 좌표들을 이용하여 상기 갠트리의 제1 등중심의 위치 정밀도를 검사하는 단계를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the step of installing a marker unit including at least one marker on a gantry having a cylindrical opening in the center and rotatable in a circumferential direction of the opening, the camera unit including a plurality of cameras Taking at least one marker, calculating a plurality of coordinates on the rotation trajectory of the at least one marker based on the marker images captured by the plurality of cameras when the gantry rotates, and the calculated plurality of A method for evaluating a motion of a radiation diagnosis and treatment apparatus is provided, comprising the step of examining the positional precision of the first isocenter of the gantry using coordinates.
상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, 상기 복수개의 좌표들의 좌표값들을 입력 받아 상기 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출하는 단계, 상기 추출된 복수개의 대표 좌표들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하여 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출하는 단계, 상기 가상원의 등중심 좌표를 산출하는 단계를 복수 회 수행하여 복수개의 등중심 좌표들을 획득하는 단계 및 상기 획득된 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.The checking of the positional precision may include receiving coordinate values of the plurality of coordinates and extracting a plurality of representative coordinates among the plurality of coordinates, and a predetermined number of arbitrary coordinates among the extracted plurality of representative coordinates. Selecting and calculating the isocentric coordinates of the virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates, calculating the isocentric coordinates of the virtual circle a plurality of times to obtain a plurality of isocentric coordinates, and the obtained plurality It may include the step of outputting the distance between the isocenter coordinates and the first isocentric estimated coordinates.
상기 복수개의 대표 좌표들은, 상기 회전 궤도 상에서 상기 개구부의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 포함할 수 있다.The plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit.
상기 일정 개수는 적어도 3개일 수 있다.The predetermined number may be at least three.
상기 제1 등중심 추정 좌표는 상기 복수개의 등중심 좌표들을 질점으로 하여 산출한 무게중심 좌표일 수 있다.The first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a mass point.
상기 거리를 출력하는 단계는, 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 그래프 또는 수치의 형태로 출력하는 단계일 수 있다.The outputting of the distance may be a step of outputting a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or numerical value.
상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전 설정된 값 이하인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The checking of the positional accuracy may include determining whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value.
상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, 상기 개구부의 내부에 삽입 가능한 베드부 상에 배치된 보정 마커부의 제2 등중심이, 상기 갠트리의 상기 제1 등중심에 정렬되는지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The step of checking the positional accuracy may include determining whether a second isocenter of the correction marker unit disposed on the bed part insertable into the opening is aligned with the first isocenter of the gantry. I can.
상기 보정 마커부는, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 상기 제1 면 상에 서로 이격되도록 위치하는 복수개의 보정 마커들을 구비하고, 상기 제1 면의 중심에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 등중심을 표시할 수 있다.The correction marker unit includes a body portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of correction markers spaced apart from each other on the first surface of the body portion, and the first The second isocenter can be displayed by irradiating a laser beam on the center of the surface.
상기 제2 면은 상기 갠트리에 대향할 수 있다.The second surface may face the gantry.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 갠트리의 회전운동 정밀도를 객관적으로 평가할 수 있다.According to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to objectively evaluate the precision of the rotational motion of the gantry.
또한, 갠트리의 회전 중심이 환자의 환부 등에 정렬되는지 여부를 미리 평가할 수 있어 환자가 계획되지 않은 방사선에 노출되지 않도록 적절한 조치를 취할 수 있다.In addition, it is possible to evaluate in advance whether the center of rotation of the gantry is aligned with the patient's affected area, etc., so that appropriate measures can be taken to prevent the patient from being exposed to unplanned radiation.
물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 보정 마커부를 개략적으로 도시한 확대도이다.2 is an enlarged view schematically showing the correction marker of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템에 의해 갠트리 마커의 회전 궤도상의 복수개의 좌표들이 산출된 예를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an example in which a plurality of coordinates on a rotation trajectory of a gantry marker are calculated by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템에 의해 갠트리의 등중심 좌표를 추정하기 위한 복수개의 좌표들이 산출된 예를 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating an example in which a plurality of coordinates for estimating isocentric coordinates of a gantry are calculated by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 거리 d에 따른 점 O2들의 분포 개수를 도시한 히스토그램이다. 6 is a histogram showing the number of distributions of points O2 according to the distance d of FIG. 5.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart sequentially illustrating a motion evaluation method of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings, and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second used in the present specification may be used to describe various components, but the components should not be limited by terms. The terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.The x-axis, y-axis, and z-axis used in the present specification are not limited to three axes on a Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and in the description with reference to the drawings, substantially identical or corresponding components are given the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. do. In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly express various layers and regions. In addition, in the drawings, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 보정 마커부를 개략적으로 도시한 확대도이다. 1 is a perspective view schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view schematically showing a correction marker unit of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템(10)은 갠트리(110), 마커부(120), 카메라(130), 좌표 산출부(140) 및 검사부(150)를 구비한다. 또한 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템(10)은 보정 마커부(124), 레이저 발진부(125), 베드부(126) 및 를 더 구비할 수 있다. 1 and 2, a motion evaluation system 10 of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a gantry 110, a marker unit 120, a camera 130, and a coordinate calculation unit ( 140) and an inspection unit 150. In addition, the motion evaluation system 10 of the radiation diagnosis and treatment apparatus may further include a correction marker unit 124, a laser oscillation unit 125, a bed unit 126 and.
먼저 갠트리(110)는 중심에 원통형의 개구부(105)를 갖고, 개구부(105)의 원주방향으로 회전할 수 있다. 갠트리(110)는 갠트리(110)의 외주면을 둘러싸는 하우징(101)에 의해 지지될 수 있고, 개구부(105)의 내측면에는 방사선을 발생시키는 방사선 소스(미도시)가 구비된다. 이로써 갠트리(100)의 개구부(105) 내부로 방사선 피조사체(미도시)가 투입될 시, 갠트리(110)는 상기 피조사체의 주위를 일정 속도로 회전하면서 상기 피조사체에 방사선을 조사하게 된다. 이때 상기 피조사체에 조사되는 방사선은 엑스선, 감마선, 고에너지 전자, 고에너지 양성자 또는 그 밖의 고에너지 입자선을 포함할 수 있다. First, the gantry 110 has a cylindrical opening 105 at the center and can rotate in the circumferential direction of the opening 105. The gantry 110 may be supported by the housing 101 surrounding the outer circumferential surface of the gantry 110, and a radiation source (not shown) for generating radiation is provided on the inner surface of the opening 105. Accordingly, when a radiation target body (not shown) is introduced into the opening 105 of the gantry 100, the gantry 110 radiates the radiation to the target body while rotating around the target body at a constant speed. In this case, the radiation irradiated to the irradiated object may include X-rays, gamma rays, high-energy electrons, high-energy protons, or other high-energy particle rays.
갠트리(110)에는 마커부(120)가 설치된다. 일 실시예로, 마커부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 갠트리(110)의 개구부(105)의 중심을 가로지르는 방향으로 연장된 일면에 설치되되, 개구부(105)의 외측에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 마커부(120)는 개구부(105)의 내측면에 배치될 수도 있는데, 구체적으로 마커부(120)는 원통형인 개구부(105) 내측면의 중앙부에 배치될 수도 있다. 이 경우 마커부(120)는 개구부(105)의 원통 벽면의 중간 지점에 위치하게 되어, 베드부(126) 중앙부에서의 갠트리(110) 회전운동의 정밀도를 평가할 수 있게 된다. 이때 상기 베드부(126) 중앙부에는 대략적으로 환자의 환부가 위치할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 마커부(120)가 개구부(105) 외측에 배치되는 경우를 중심으로 구체적으로 설명한다. A marker unit 120 is installed on the gantry 110. In one embodiment, the marker unit 120 is installed on one surface extending in a direction transverse to the center of the opening 105 of the gantry 110, as shown in FIG. 1, to be disposed outside the opening 105 I can. In another embodiment, the marker unit 120 may be disposed on the inner surface of the opening 105, specifically, the marker unit 120 may be disposed at the center of the inner surface of the cylindrical opening 105. In this case, the marker unit 120 is located at an intermediate point of the cylindrical wall of the opening 105, so that the precision of the rotational motion of the gantry 110 at the central portion of the bed unit 126 can be evaluated. At this time, the affected part of the patient may be approximately located in the central part of the bed part 126. Hereinafter, for convenience of description, the case where the marker unit 120 is disposed outside the opening 105 will be described in detail.
마커부(120)는 적어도 하나의 마커(121)(marker)를 포함할 수 있다. 도 1에는 마커부(120)가 한 개의 마커(121)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 마커부(120)는 복수개의 마커들을 포함할 수 있고, 상기 복수개의 마커들은 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이 경우 상기 복수개의 마커들은 서로 연결하여 삼각형, 사각형 등의 형상을 이루도록 서로 인접하게 배치되거나, 개구부(105)의 둘레를 따라 서로 이격되도록 배치될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 마커부(120)가 하나의 마커(121)를 포함하는 경우를 중심으로 구체적으로 설명한다.The marker unit 120 may include at least one marker 121. In FIG. 1, the marker unit 120 is shown to include one marker 121, but the marker unit 120 may include a plurality of markers, and the plurality of markers may be disposed to be spaced apart from each other. . In this case, the plurality of markers may be arranged adjacent to each other to form a shape such as a triangle or a square by connecting to each other, or may be arranged to be spaced apart from each other along the perimeter of the opening 105. Hereinafter, for convenience of description, the case where the marker unit 120 includes one marker 121 will be described in detail.
마커(121)는 갠트리(110)가 회전함에 따라 갠트리(110)와 함께 회전하게 된다. 이에 따라 마커(121)는 개구부(105)와 유사한 형상의 회전 궤도(R)를 이루며 회전하게 되는데, 이러한 마커(121)의 회전 모습은 후술하는 복수개의 카메라(130)들에 의해 촬영되어 갠트리(110)의 회전운동의 정밀도를 평가하는 자료로 이용될 수 있다. As the gantry 110 rotates, the marker 121 rotates together with the gantry 110. Accordingly, the marker 121 is rotated to form a rotational trajectory R having a shape similar to the opening 105, and the rotation of the marker 121 is photographed by a plurality of cameras 130 to be described later, and the gantry ( 110) can be used as data to evaluate the precision of rotational motion.
카메라부는 마커(121)를 촬영하는 복수개의 카메라(130)들을 포함한다. 이때 카메라(130)의 개수는 적어도 3개 이상일 수 있다. 복수개의 카메라(130)들 각각은 갠트리(110)의 서로 다른 위치를 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 복수개의 카메라(130)들 각각의 렌즈가 갠트리(110)의 서로 다른 위치에 초점을 맞추도록 배치될 수 있다. The camera unit includes a plurality of cameras 130 for photographing the marker 121. In this case, the number of cameras 130 may be at least three or more. Each of the plurality of cameras 130 may be disposed to face different positions of the gantry 110. That is, each lens of the plurality of cameras 130 may be arranged to focus on different positions of the gantry 110.
복수개의 카메라(130)들이 마커(121)를 인식하는 방식에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 예컨대 카메라 외에 별도의 장비가 추가되어 마커에 적외선 등의 빛을 반사시켜 마커의 위치를 추적하는 패시브 마커(passive maker) 방식과, 마커에서 직접 빛을 발산하여 카메라가 마커의 위치를 추적하는 액티브 마커(active marker) 방식 등이 있다. 본 실시예의 경우, 마커(121)는 적외선 마커로서 별도의 적외선 생성 장치(미도시)로부터 방출된 적외선을 반사하는 패시브 마커일 수 있고, 카메라(130)는 상기 반사된 적외선을 인식하는 적외선 카메라일 수 있다. There may be various ways in which the plurality of cameras 130 recognize the marker 121, for example, a passive marker that tracks the position of the marker by reflecting light such as infrared light to the marker by adding additional equipment other than the camera ( passive maker) method and active marker method in which the camera tracks the marker position by emitting light directly from the marker. In the present embodiment, the marker 121 may be a passive marker that reflects infrared rays emitted from a separate infrared generating device (not shown) as an infrared marker, and the camera 130 is an infrared camera that recognizes the reflected infrared rays. I can.
마커(121)가 적외선 마커인 경우, 카메라(130)가 마커(121)를 인식하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 그 중 하나로, 여러 방향에서 조사된 적외선이 마커(121)에 반사될 때 카메라(130)가 마커(121)를 촬영하고, 이에 따라 획득한 영상 중에서 밝게 빛나는 픽셀들을 검출하여 원적합법(circle fitting)을 통해 적합원을 찾은 후, 상기 적합원의 중심 좌표를 마커(121)의 위치로 인식하는 방법이 있을 수 있다. 또 다른 방법으로, 여러 방향에서 조사된 적외선이 마커(121)에서 반사될 때 카메라(130)에 의해 마커(121)를 촬영하고, 이에 따라 획득한 영상 중에서 가장 밝게 빛나는 픽셀을 검출한 후, 상기 픽셀의 좌표를 마커(121)의 위치로 인식할 수도 있다. When the marker 121 is an infrared marker, there may be various methods for the camera 130 to recognize the marker 121. As one of them, the camera 130 photographs the marker 121 when infrared rays irradiated from various directions are reflected by the marker 121, and a circle fitting method is performed by detecting brightly shining pixels in the acquired image. After finding a suitable circle through, there may be a method of recognizing the center coordinates of the suitable circle as the location of the marker 121. As another method, when infrared rays irradiated from various directions are reflected by the marker 121, the marker 121 is photographed by the camera 130, and the brightest pixel among the acquired images is detected. The coordinates of the pixels may be recognized as the location of the marker 121.
상술한 방법들을 이용하여, 복수개의 카메라(130)들이 회전 궤도(R) 상을 움직이는 마커(121)를 촬영하여 생성된 마커(121) 영상을 기초로, 좌표 산출부(140)는 마커(121)의 회전 궤도(R) 상의 복수개의 위치들에 대응하는 복수개의 좌표들을 산출하게 된다. Using the above-described methods, based on the marker 121 image generated by the plurality of cameras 130 photographing the marker 121 moving on the rotational trajectory R, the coordinate calculation unit 140 includes the marker 121 ) To calculate a plurality of coordinates corresponding to a plurality of positions on the rotational orbit R.
좌표 산출부(140)는 복수개의 카메라(130)의 CCD 정보를 토대로 마커(121)의 3차원 좌표를 계산하게 되는데, 이때 이용되는 알고리즘은 모션 캡처용 알고리즘인 DLT(direct linear transformation), NDLT(non-linear direct transformation) 등일 수 있다.The coordinate calculation unit 140 calculates the three-dimensional coordinates of the marker 121 based on the CCD information of the plurality of cameras 130, and the algorithm used at this time is a motion capture algorithm such as DLT (direct linear transformation) and NDLT ( non-linear direct transformation), etc.
좌표 산출부(140)에 의해 산출된 복수개의 3차원 좌표들은 검사부(150)로 입력되어 갠트리(110)의 회전운동의 정밀도를 검사하는 데에 이용된다. 이때 갠트리(110)의 구동 중심 또는 회전 중심에 해당하는 제1 등중심(isocenter)의 위치 정밀도를 검사함으로써 갠트리(110)의 회전운동의 정밀도를 검사하게 된다. 이러한 검사부(150)는 좌표 입력부, 연산부, 출력부 및 판단부를 구비할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 내용은 도 3 등을 참조하여 후술한다.A plurality of three-dimensional coordinates calculated by the coordinate calculation unit 140 are input to the inspection unit 150 and are used to check the precision of the rotational movement of the gantry 110. At this time, the precision of the rotational motion of the gantry 110 is checked by checking the positional accuracy of the first isocenter corresponding to the driving center or rotation center of the gantry 110. The inspection unit 150 may include a coordinate input unit, an operation unit, an output unit, and a determination unit, which will be described later with reference to FIG. 3 and the like.
한편 갠트리(110)에 대향하도록 베드부(126)가 배치될 수 있다. 베드부(126)는 개구부(105)의 내부로 삽입될 수 있도록 베드부(126)의 최상부가 개구부(105) 중심에 대응하는 높이에 위치할 수 있다. Meanwhile, the bed portion 126 may be disposed to face the gantry 110. The bed portion 126 may be positioned at a height corresponding to the center of the opening 105 so that the top portion of the bed portion 126 may be inserted into the opening 105.
베드부(126)의 최상부에는 환자가 누울 수 있고, 상기 환자의 환부에 방사선이 조사될 수 있도록 베드부(126)는 좌우 방향 및/또는 상하 방향으로 이동할 수 있고, 좌우 방향 및/또는 상하 방향으로 회전할 수도 있다. On the top of the bed part 126, the patient can lie down, and the bed part 126 may move in the left and right directions and/or in the up and down directions so that radiation can be irradiated to the affected part of the patient, You can also rotate it.
베드부(126) 상에는 보정 마커부(124)가 배치될 수 있다. 보정 마커부(124)는 복수개의 보정 마커(122)들 및 바디부(123)를 구비할 수 있다. 바디부(123)는 제1 면(S1) 및 제1 면(S1)의 반대면인 제2 면(S2)을 가지며, 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)은 대략 서로 평행할 수 있다. 제2 면(S2)은 갠트리(110)에 대향하는 면으로서, 갠트리(110)의 마커부(120)가 배치된 일면에 대략 평행하도록 배치될 수 있다. A correction marker part 124 may be disposed on the bed part 126. The correction marker unit 124 may include a plurality of correction markers 122 and a body portion 123. The body part 123 has a first surface S1 and a second surface S2 that is opposite to the first surface S1, and the first surface S1 and the second surface S2 are substantially parallel to each other. I can. The second surface S2 is a surface facing the gantry 110 and may be disposed to be substantially parallel to a surface on which the marker unit 120 of the gantry 110 is disposed.
예컨대, 바디부(123)는 정육면체, 직육면체 등의 형상을 가질 수 있다. 이러한 바디부(123)의 각 모서리의 길이는 이미 알고 있는 정보로서, 바디부(123)는 각 모서리의 길이가 외력에 의해 쉽게 변하지 않도록 단단한 재질로 형성될 수 있다. For example, the body part 123 may have a shape such as a regular cube or a rectangular parallelepiped. The length of each edge of the body portion 123 is known information, and the body portion 123 may be formed of a hard material such that the length of each edge is not easily changed by an external force.
바디부(123)의 제1 면(S1) 상에는 복수개의 보정 마커(122)들이 배치될 수 있다. 복수개의 보정 마커(122)들은 서로 이격되도록 배치될 수 있는데, 예컨대 복수개의 보정 마커(122)들은 바디부(123)의 각 꼭지점에 인접하도록 배치될 수 있다. 도 1에는 제1 면(S1) 상에 4개의 보정 마커(122)들이 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 보정 마커(122)는 3개 이상이면 충분하다. A plurality of correction markers 122 may be disposed on the first surface S1 of the body part 123. The plurality of correction markers 122 may be disposed to be spaced apart from each other. For example, the plurality of correction markers 122 may be disposed adjacent to each vertex of the body part 123. 1 illustrates that four correction markers 122 are disposed on the first surface S1, but the present invention is not limited thereto, and three or more correction markers 122 are sufficient.
전술한 바디부(123)의 모서리 길이와 마찬가지로, 복수개의 보정 마커(122)들의 상호 간 이격거리들은 이미 알고 있는 정보에 해당한다. 상기 이격거리들 중에서 제1 면(S1)의 가로 및 세로에 각각 대응하는 거리들과, 바디부(123)의 모서리 길이로서 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 사이의 거리를 이용하여 복수개의 보정 마커(122)들의 3차원 현실 좌표들을 산출할 수 있다. 여기서 현실 좌표라 함은, 갠트리(110), 베드부(126) 등이 배치된 치료실에서의 복수개의 보정 마커(122)들의 실제 좌표를 의미한다. 이때 복수개의 보정 마커(122)들의 현실 좌표를 산출하기 위해 보정 마커부(124)의 제1 면(S1)의 중심(C0)을 기준점, 가령 3차원 좌표의 원점인 (0, 0, 0)으로 설정할 수 있다. 이로써 제1 면(S1)에 위치하는 복수개의 보정 마커(122)들의 4개의 좌표와, 상기 4개의 좌표에 대응하도록 상기 제2 면(S2)에 위치하는 다른 4개의 좌표, 도합 8개의 현실 좌표들을 산출할 수 있다. Similar to the length of the edge of the body part 123 described above, the distances between the plurality of correction markers 122 correspond to known information. Among the separation distances, the distances between the first surface S1 and the second surface S2 are used as the distances respectively corresponding to the horizontal and vertical of the first surface S1 and the edge length of the body 123 Thus, 3D reality coordinates of the plurality of correction markers 122 may be calculated. Here, the real coordinates mean actual coordinates of the plurality of correction markers 122 in a treatment room in which the gantry 110, the bed unit 126, and the like are disposed. At this time, in order to calculate the real coordinates of the plurality of correction markers 122, the center (C0) of the first surface (S1) of the correction marker unit 124 is a reference point, for example, (0, 0, 0), which is the origin of the three-dimensional coordinates. Can be set to Thereby, 4 coordinates of the plurality of correction markers 122 located on the first surface S1, the other 4 coordinates located on the second surface S2 to correspond to the 4 coordinates, and a total of 8 real coordinates Can be calculated.
이러한 복수개의 보정 마커(122)들은 복수개의 카메라(130)들에 의해 촬영되어 보정 마커 영상을 생성하고, 상기의 보정 마커 영상을 기초로 복수개의 보정 마커(122)들의 3차원 영상 좌표들이 산출된다. 이때 상기 3차원 영상 좌표를 산출하는 방식은 전술한 마커(121)의 영상을 기초로 3차원 좌표를 산출하는 방식과 동일 또는 유사하다. These plurality of correction markers 122 are photographed by a plurality of cameras 130 to generate a correction marker image, and the three-dimensional image coordinates of the plurality of correction markers 122 are calculated based on the correction marker image. . In this case, the method of calculating the 3D image coordinates is the same as or similar to the method of calculating the 3D coordinates based on the image of the marker 121 described above.
한편 상기 영상 좌표들은 상기 현실 좌표들에 대응하는 8개의 좌표들로 구성될 수 있는데, 이로써 상기 영상 좌표들과 상기 현실 좌표들 사이의 변환관계를 용이하게 도출할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 면(S1)의 중심의 좌표를 (0, 0, 0)이라 하고, 보정 마커(122)들의 x축 방향으로의 이격거리 및 y축 방향으로의 이격거리를 각각 d1, d2라 하며, 바디부(123)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 사이의 거리를 w라 할 때, 상기 8개의 좌표들의 좌표값은 d1, d2 및 w로 나타낼 수 있다. 즉, 제1 좌표(A1)는 (-d1/2, -d2/2, 0), 제2 좌표(A2)는 (-d1/2, d2/2, 0), 제3 좌표(A3)는 (d1/2, d2/2, 0), 제4 좌표(A4)는 (d1/2, -d2/2, 0), 제5 좌표(A5)는 (-d1/2, -d2/2, -w), 제6 좌표(A6)는 (-d1/2, d2/2, -w), 제7 좌표(A7)는 (d1/2, d2/2, -w), 제8 좌표(A8)는 (d1/2, -d2/2, -w)로 각각 나타낼 수 있다. Meanwhile, the image coordinates may be composed of eight coordinates corresponding to the real coordinates, whereby a transformation relationship between the image coordinates and the real coordinates can be easily derived. For example, as shown in FIG. 2, the coordinates of the center of the first surface S1 are (0, 0, 0), and the separation distance of the correction markers 122 in the x-axis direction and the separation in the y-axis direction When the distances are respectively d1 and d2, and the distance between the first and second surfaces S1 and S2 of the body 123 is w, the coordinate values of the eight coordinates are d1, d2 and w It can be expressed as That is, the first coordinate (A1) is (-d1/2, -d2/2, 0), the second coordinate (A2) is (-d1/2, d2/2, 0), and the third coordinate (A3) is (d1/2, d2/2, 0), the fourth coordinate (A4) is (d1/2, -d2/2, 0), the fifth coordinate (A5) is (-d1/2, -d2/2, -w), the sixth coordinate (A6) is (-d1/2, d2/2, -w), the seventh coordinate (A7) is (d1/2, d2/2, -w), the eighth coordinate (A8 ) Can be represented as (d1/2, -d2/2, -w), respectively.
상기 현실 좌표들 및 상기 영상 좌표들은 좌표 변환부(160)로 입력되고, 좌표 변환부(160)는 상기 입력된 좌표들을 이용하여 상기 현실 좌표들을 정의하는 제1 좌표계와 상기 영상 좌표들을 정의하는 제2 좌표계 사이의 변환관계를 도출하게 된다. 이때 제1 면(S1)의 중심(C0)은 상기 제1 좌표계의 기준점이 된다. The real coordinates and the image coordinates are input to a coordinate conversion unit 160, and the coordinate conversion unit 160 uses the input coordinates to define a first coordinate system for defining the real coordinates and a first coordinate system for defining the image coordinates. The transformation relationship between the two coordinate systems is derived. At this time, the center C0 of the first surface S1 becomes a reference point of the first coordinate system.
일 실시예로, 상기 제1 좌표계 및 상기 제2 좌표계는 다음의 수학식 1과 같이 행렬로 표현될 수 있다.In an embodiment, the first coordinate system and the second coordinate system may be expressed as a matrix as shown in Equation 1 below.
[수학식 1] [Equation 1]
V = [V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8] V = [V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 ]
R = [R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8] R = [R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 ]
여기서 R은 상기 제1 좌표계를 대변하는 제1 행렬을 의미하고, V는 상기 제2 좌표계를 대변하는 제2 행렬을 의미한다.Here, R means a first matrix representing the first coordinate system, and V means a second matrix representing the second coordinate system.
상기 제1 행렬, 상기 제2 행렬 및 상기 변환관계를 대변하는 제3 행렬인 T는 다음의 수학식 2를 만족하게 된다.The first matrix, the second matrix, and T, which is a third matrix representing the transformation relationship, satisfy Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
R=TVR=TV
따라서 다음의 수학식 3을 이용하여 상기 제3 행렬인 T를 도출할 수 있다. Therefore, the third matrix T can be derived using Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
T=RV-1 T=RV -1
상술한 바와 같이 상기 제1 행렬에 상기 제2 행렬의 역행렬을 곱하여 도출한 상기 제3 행렬을 이용함으로써, 베드부(126) 상에 배치되는 피조사체의 영상 좌표로부터 피조사체의 현실 좌표를 산출해 낼 수 있다. 이로써 상기 피조사체의 영상 좌표들을 분석하여 얻은 정보를 통해 치료실이라는 공간에서의 상기 피조사체의 현실 움직임을 객관적으로 평가할 수 있게 된다. As described above, by using the third matrix derived by multiplying the first matrix by the inverse matrix of the second matrix, real coordinates of the irradiated object are calculated from the image coordinates of the irradiated object disposed on the bed part 126 I can do it. Accordingly, it is possible to objectively evaluate the actual movement of the irradiated object in a space called a treatment room through information obtained by analyzing the image coordinates of the irradiated object.
보정 마커부(124)의 제1 면(S1)의 중심에는 레이저 빔(LB)이 조사될 수 있다. 이를 위해 제1 면(S1)에 대향하도록 레이저 발진부(125)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 치료실 공간의 현실 좌표를 정의하는 제1 좌표계의 기준점을 표시하기 위해 보정 마커부(124)의 제1 면(S1)의 중심(C0)에 레이저 빔(LB)을 조사하게 된다. 여기서 상기 제1 좌표계의 기준점은, 베드부(126) 상에 배치되는 환자의 환부 위치인 제2 등중심에 해당한다.The laser beam LB may be irradiated to the center of the first surface S1 of the correction marker unit 124. To this end, the laser oscillation unit 125 may be disposed to face the first surface S1. Specifically, the laser beam LB is irradiated to the center C0 of the first surface S1 of the correction marker unit 124 in order to display the reference point of the first coordinate system that defines the real coordinates of the treatment room space. Here, the reference point of the first coordinate system corresponds to the second isocenter, which is the location of the affected part of the patient disposed on the bed part 126.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템에 의해 갠트리 마커의 회전 궤도상의 복수개의 좌표들이 산출된 예를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템에 의해 갠트리의 등중심 좌표를 추정하기 위한 복수개의 좌표들이 산출된 예를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 거리 d에 따른 점 O2들의 분포 개수를 도시한 히스토그램이다.3 is a block diagram schematically showing a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. A diagram showing an example in which a plurality of coordinates on the rotation trajectory of the gantry marker are calculated, and FIG. 5 is a diagram illustrating an isocentric coordinate of a gantry by a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. A diagram showing an example in which a plurality of coordinates are calculated, and FIG. 6 is a histogram showing the number of distributions of points O2 according to the distance d of FIG. 5.
도 3 내지 도 6과, 전술한 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 갠트리(110)의 구동 중심 또는 회전 중심에 해당하는 제1 등중심의 위치 정밀도를 검사하기 위한 검사부(150)는 좌표 입력부(151), 연산부(152), 출력부(153) 및 판단부(154)를 구비할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 6 and the above-described FIGS. 1 and 2 together, the inspection unit 150 for checking the positional accuracy of the first isocenter corresponding to the driving center or rotation center of the gantry 110 is a coordinate input unit. 151, an operation unit 152, an output unit 153, and a determination unit 154 may be provided.
전술한 바와 같이, 복수개의 카메라(130)들이 촬영한 마커(121)의 영상을 기초로 좌표 산출부(140)가 마커(121)의 회전 궤도(R) 상의 복수개의 위치들에 대응하는 복수개의 좌표들을 산출하면, 상기 산출된 복수개의 좌표들의 3차원 좌표값들이 좌표 입력부(151)에 입력된다. As described above, on the basis of the image of the marker 121 captured by the plurality of cameras 130, the coordinate calculation unit 140 corresponds to a plurality of positions on the rotation trajectory R of the marker 121. When the coordinates are calculated, the calculated 3D coordinate values of the plurality of coordinates are input to the coordinate input unit 151.
좌표 입력부(151)는 입력 받은 상기 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출한다. 일 실시예로, 복수개의 대표 좌표들은, 상기 회전 궤도(R) 상에서 개구부(105)의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 포함할 수 있다. 이로써 갠트리(110)의 회전 시 일정 시간 간격당 마커(122)의 위치 정보를 획득할 수 있어 갠트리(110)의 등속 회전운동의 정밀도를 효과적으로 평가할 수 있다. 또한 허수가 될 수 있는 좌표들을 필터링하게 되므로, 갠트리(110)의 모션 평가의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The coordinate input unit 151 extracts a plurality of representative coordinates from among the plurality of input coordinates. In one embodiment, the plurality of representative coordinates may include coordinates of positions spaced apart from each other by a predetermined angle along the circumferential direction of the opening 105 on the rotation orbit R. Accordingly, when the gantry 110 rotates, position information of the marker 122 per predetermined time interval can be obtained, so that the precision of the constant velocity rotational motion of the gantry 110 can be effectively evaluated. In addition, since coordinates that may be imaginary numbers are filtered, reliability of motion evaluation of the gantry 110 may be improved.
이해를 돕기 위해 도 4에 도시된 예를 참조하면, 복수개의 대표 좌표(P)들은 36개일 수 있다. 즉, 복수개의 대표 좌표(P)들은 마커(121)의 회전 궤도(R) 상에서 일정 각도(α)로 이격된 위치의 좌표들일 수 있는데, 이때 이웃하는 좌표들을 이격시킨 각도(α)는 10도가 된다. 한편 마커(121)의 회전 궤도(R)의 회전 중심 좌표(O1)는 개구부(105)의 기하학적 중심과는 차이가 있을 수 있다. 즉, 갠트리(110)의 회전 시 마커(121)의 회전 궤도는 기하학적으로 진원(眞圓)이 되지 못하고, 갠트리(110)의 처짐, 진동 등으로 인해 일정 부분 찌그러진 원이 될 수 있으며, 따라서 갠트리(110)의 제1 등중심인 회전 중심 좌표(O1)는 회전 궤도(R)의 기하학적 중심과는 상이할 수 있다. Referring to the example shown in FIG. 4 for better understanding, the plurality of representative coordinates P may be 36. That is, the plurality of representative coordinates (P) may be coordinates of a position separated by a certain angle (α) on the rotation trajectory (R) of the marker 121, at this time, the angle α separated from the neighboring coordinates is 10 degrees. do. Meanwhile, the rotation center coordinate O1 of the rotation trajectory R of the marker 121 may be different from the geometric center of the opening 105. That is, when the gantry 110 rotates, the rotation trajectory of the marker 121 does not geometrically become a true circle, and may become a circle that is partially distorted due to deflection and vibration of the gantry 110, and thus the gantry The rotation center coordinate O1, which is the first equicenter of 110, may be different from the geometric center of the rotation orbit R.
좌표 입력부(151)에 의해 추출된 복수개의 대표 좌표(P)들을 이용하여, 연산부(152)는 제1 등중심의 후보 좌표를 복수개 산출한다. 일 실시예로, 먼저 복수개의 대표 좌표(P)들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하여 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출한다. 이후 상기와 같이 임의의 좌표들을 선택하는 과정을 복수 회 반복함으로써 복수개의 가상원들의 등중심 좌표들을 산출하게 되고, 상기 산출된 복수개의 가상원들의 등중심 좌표들 각각이 바로 제1 등중심의 후보 좌표가 된다. 여기서 가상원의 등중심 좌표라 함은, 가상원의 기하학적 중심을 의미한다. Using the plurality of representative coordinates P extracted by the coordinate input unit 151, the calculation unit 152 calculates a plurality of candidate coordinates of the first isocenter. In an embodiment, first, a certain number of arbitrary coordinates is selected from among a plurality of representative coordinates (P), and isocentric coordinates of a virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates are calculated. Thereafter, the process of selecting arbitrary coordinates as described above is repeated a plurality of times to calculate the isocentric coordinates of a plurality of virtual circles, and each of the calculated isocentric coordinates of the plurality of virtual circles is immediately a candidate of the first isocenter. It becomes the coordinates. Here, the isocentric coordinate of the virtual circle means the geometric center of the virtual circle.
다시 도 4에 도시된 예를 참조하면, 먼저 36개의 복수개의 대표 좌표(P)들 중 3개의 좌표들을 임의로 선택한다. 여기서 3개의 좌표들을 선택하는 것은, 하나의 원을 구하기 위해 필요한 좌표들의 최소 개수가 3개이기 때문이다. 따라서 복수개의 대표 좌표(P)들 중 선택되는 좌표들의 개수가 3개보다 클 수도 있으나, 이하 설명의 편의를 위해 복수개의 대표 좌표(P)들 중 3개의 임의의 좌표들(P1, P2, P3)을 선택하는 경우를 중심으로 구체적으로 설명한다.Referring back to the example shown in FIG. 4, first, three coordinates are randomly selected from among a plurality of representative coordinates P. The reason why three coordinates are selected here is because the minimum number of coordinates necessary to obtain a circle is three. Therefore, the number of selected coordinates among the plurality of representative coordinates (P) may be greater than three, but for convenience of explanation below, three arbitrary coordinates (P1, P2, P3) among the plurality of representative coordinates (P) It will be described in detail focusing on the case of selecting ).
이와 같이 3개의 임의의 좌표들(P1, P2, P3)을 선택한 후, 상기 좌표들(P1, P2, P3)을 지나는 가상원(V)의 등중심 좌표를 산출한다. 여기서 가상원(V)의 등중심 좌표라 함은, 가상원(V)의 기하학적 중심의 좌표(O2)를 의미한다.After selecting three arbitrary coordinates (P1, P2, P3) in this way, the isocentric coordinates of the virtual circle (V) passing through the coordinates (P1, P2, P3) are calculated. Here, the isocentric coordinate of the virtual circle V means the coordinate O2 of the geometric center of the virtual circle V.
이후 상기와 같이 3개의 임의의 좌표들을 선택하는 과정을 반복하게 되는데, 가상원의 등중심 좌표를 최대한 많이 획득하기 위해 모든 경우의 수에 대응하는 가상원의 등중심 좌표들을 산출할 수 있다. 이때 3개의 임의의 좌표들을 선택하는 모든 경우의 수는 조합 공식인 36C3을 계산한 값인 14,280이므로, 상술한 과정을 반복함으로써 얻을 수 있는 가상원의 등중심 좌표들은 총 14,280개가 되며, 도 5에는 이와 같이 획득한 가상원의 등중심 좌표들 각각을 붉은 원으로 표시한 분포도가 도시되어 있다. Thereafter, the process of selecting three arbitrary coordinates is repeated as described above. In order to obtain as many isocentric coordinates of the virtual circle as possible, the isocentric coordinates of the virtual circle corresponding to the number of cases can be calculated. At this time, since the number of all cases of selecting three arbitrary coordinates is 14,280, which is a value obtained by calculating 36C3, which is a combination formula, a total of 14,280 isocentric coordinates of the virtual circle that can be obtained by repeating the above-described process. A distribution diagram in which each of the isocenter coordinates of the virtual circle acquired together is indicated by a red circle is shown.
연산부(152)에 의해 산출된 복수개의 등중심 좌표들을 이용하여 제1 등중심 추정 좌표를 산출하게 되고, 이후 출력부(153)가 상기 산출된 복수개의 등중심 좌표들과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력한다. 여기서 제1 등중심 추정 좌표라 함은, 회전 궤도(R)의 회전 중심 좌표(O1)로 추정되는 좌표를 의미하고, 이때 회전 궤도(R)는 전술한 바와 같이 갠트리(110)의 처짐, 진동 등으로 인해 일정 부분 찌그러진 원 형상을 가질 수도 있다. The first isocentric coordinates are calculated by using the plurality of isocentric coordinates calculated by the calculation unit 152, and then the output unit 153 calculates the calculated plurality of isocentric coordinates and the first isocenter estimation Print the distance between coordinates. Here, the first isocenter estimation coordinate means a coordinate estimated as the rotation center coordinate O1 of the rotation orbit R, where the rotation orbit R is the deflection and vibration of the gantry 110 as described above. It may have a circular shape that is partially distorted due to the like.
일 실시예로, 상기 제1 등중심 추정 좌표는 연산부(152)에 의해 산출된 복수개의 등중심 좌표들을 질점(material point)으로 하여 산출한 무게중심 좌표일 수 있다. 도 5에 도시된 예를 참조하면, 14,280개의 등중심 좌표들 각각을 표시하는 붉은 원들을 질점으로 하여 산출한 무게중심 좌표(O1')가 제1 등중심 추정 좌표가 될 수 있다. In an embodiment, the first isocenter estimation coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using a plurality of isocenter coordinates calculated by the calculation unit 152 as a material point. Referring to the example shown in FIG. 5, the center of gravity coordinate O1 ′ calculated by using red circles representing each of 14,280 isocenter coordinates as a mass point may be the first isocenter estimation coordinate.
이후 무게중심 좌표(O1')와 붉은 원으로 표시된 임의의 등중심 좌표(O2) 사이의 거리(d)를 계산하고, 그 계산값을 출력부(153)에 의해 그래프 또는 수치의 형태로 출력하게 된다. After that, the distance (d) between the center of gravity coordinate (O1') and the arbitrary isocentric coordinate (O2) indicated by a red circle is calculated, and the calculated value is output in the form of a graph or numerical value by the output unit 153. do.
일 실시예로, 출력부(153)에 의해 출력되는 그래프는 도 6에 도시된 바와 같은 히스토그램의 형태일 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 무게중심 좌표(O1')가 제1 등중심 추정 좌표인 경우, 무게중심 좌표(O1')와 임의의 등중심 좌표(O2) 사이의 거리(d)를 가로축에 표시하고, 거리(d)를 일정한 크기의 급간으로 나누어 각 급간에 해당하는 등중심 좌표(O2)의 개수를 세로축에 표시하는 형태로 그래프를 출력할 수 있다. In an embodiment, the graph output by the output unit 153 may be in the form of a histogram as shown in FIG. 6. That is, when the center of gravity coordinate (O1') shown in FIG. 5 is the first isocentric estimated coordinate, the distance (d) between the center of gravity coordinate (O1') and an arbitrary isocentric coordinate (O2) is displayed on the horizontal axis. And, it is possible to output a graph in the form of dividing the distance d into intervals of a certain size and displaying the number of isocentric coordinates O2 corresponding to each interval on the vertical axis.
다른 실시예로, 출력부(153)는 그래프가 아닌 수치의 형태로 거리(d)를 출력할 수도 있는데, 이 경우 수치로 거리(d)의 최대값, 최소값, 평균값 등을 출력하거나, 거리(d)의 범위값을 출력할 수도 있다. In another embodiment, the output unit 153 may output the distance d in the form of a numerical value other than a graph. In this case, the maximum value, the minimum value, the average value, etc. of the distance d may be output as a numerical value, or the distance ( You can also output the range value of d).
출력부(153)에 의해 그래프 또는 수치로 출력된 결과를 토대로, 판단부(154)는 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전설정된 값 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 그래프를 토대로 판단하는 경우, 도 5에 도시된 모든 등중심 좌표(O2)들의 무게중심 좌표(O1')와의 거리(d)가 사전설정된 값인 1mm 이하에 해당함을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 갠트리(110)의 회전 시 갠트리(110)의 회전 중심인 제1 등중심이 회전 궤도(R)의 기하학적 중심을 크게 벗어나지 않는다고 평가할 수 있다. 이에 따라 갠트리(110) 회전운동의 정밀도가 양호하다는 결론에 이를 수 있다. Based on the result output as a graph or numerical value by the output unit 153, the determination unit 154 may determine whether the distance between the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value. have. For example, when determining based on the graph shown in FIG. 6, it can be seen that the distance d of all the isocentric coordinates O2 shown in FIG. 5 with the center of gravity coordinates O1' corresponds to a preset value of 1 mm or less. have. From these results, it can be evaluated that when the gantry 110 rotates, the first isocenter, which is the rotation center of the gantry 110, does not significantly deviate from the geometric center of the rotation orbit R. Accordingly, it can be concluded that the precision of the rotational movement of the gantry 110 is good.
아울러 판단부(154)는, 보정 마커부(124)의 제1면(S1) 중심에 표시되는 제2 등중심이 갠트리(110)의 제1 등중심에 정렬되는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서 갠트리의 제1 등중심은 갠트리(110)의 회전 중심으로서, 상술한 과정을 통해 도출한 제1 등중심 추정 좌표(O1')일 수도 있고, 회전 궤도(R)의 기하학적 중심일 수도 있다. In addition, the determination unit 154 may determine whether the second isocenter displayed in the center of the first surface S1 of the correction marker unit 124 is aligned with the first isocenter of the gantry 110. Here, the first isocenter of the gantry is the rotational center of the gantry 110, and may be the first isocenter estimated coordinate O1' derived through the above-described process, or may be the geometric center of the rotational trajectory R.
한편, 상기 제2 등중심은 베드부(126) 상의 환자의 환부 위치에 해당하며, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 면(S1)의 중심에 레이저 빔(LB)을 조사함으로써 표시된다. 이때 레이저 빔(LB)은 갠트리(110)의 제1 등중심에 베드부(126) 상의 제2 등중심을 용이하게 중첩시킬 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 이로써 레이저 빔(LB)은 치료실의 현실 좌표를 정의하는 제1 좌표계의 기준점을 제1 면(S1)의 중심(C0)에 표시하는 역할과 더불어, 상기 제1 등중심과 상기 제2 등중심이 중첩되도록 안내하는 역할을 겸할 수 있다. Meanwhile, the second dorsal center corresponds to the location of the patient's affected part on the bed part 126, and is indicated by irradiating the laser beam LB at the center of the first surface S1 as shown in FIG. 1. At this time, the laser beam LB serves to guide the first isocenter of the gantry 110 so that the second isocenter on the bed part 126 can be easily overlapped. Accordingly, the laser beam LB serves to display the reference point of the first coordinate system that defines the real coordinates of the treatment room on the center C0 of the first surface S1, and the first isocenter and the second isocenter are It can also serve as a guide to overlap.
이하 도 7을 참조하여, 상술한 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템(10)을 이용하여 수행하는 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법에 대해 순차적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for evaluating a motion of a radiation diagnosis and treatment apparatus performed using the motion evaluation system 10 of the radiation diagnosis and treatment apparatus described above will be sequentially described with reference to FIG. 7.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart sequentially illustrating a motion evaluation method of a radiation diagnosis and treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 먼저 갠트리에 마커부를 설치하는 단계(S1)를 거친다. 상기 마커부는 적어도 하나의 마커를 포함하는데, 이하 설명의 편의를 위해 상기 마커부가 하나의 마커를 포함하는 경우를 중심으로 설명한다. Referring to FIG. 7, first, a step (S1) of installing a marker unit on the gantry is performed. The marker unit includes at least one marker, and for convenience of explanation, a case where the marker unit includes one marker will be described below.
상기 갠트리는 중심에 원통형의 개구부를 갖는다. 상기 개구부의 내부에는 방사선 피조사체가 삽입될 수 있으며, 상기 갠트리가 일정 속도로 상기 개구부의 원주방향으로 회전할 시 상기 개구부 내부에 삽입된 상기 피조사체에 방사선이 조사될 수 있다. The gantry has a cylindrical opening in the center. A radiation target may be inserted into the opening, and when the gantry rotates in the circumferential direction of the opening at a constant speed, the radiation may be irradiated to the irradiated body inserted inside the opening.
이후 카메라부에 의해 상기 마커를 촬영하는 단계(S2)를 거친다. 상기 카메라부는 복수개의 카메라들을 포함하고, 상기 복수개의 카메라들 각각은 상기 갠트리의 서로 다른 위치를 향하도록 배치될 수 있다.Thereafter, a step (S2) of photographing the marker is performed by the camera unit. The camera unit may include a plurality of cameras, and each of the plurality of cameras may be disposed to face different positions of the gantry.
이 단계(S2)에서 상기 복수개의 카메라들은 갠트리의 회전 시 회전 궤도 상을 움직이는 상기 마커를 촬영하여 마커 영상을 생성한다. In this step (S2), the plurality of cameras generate a marker image by photographing the marker moving on a rotational trajectory when the gantry rotates.
이후 상기 마커 영상을 기초로 상기 마커의 회전 궤도 상의 복수개의 좌표들을 산출하는 단계(S3)를 거친다. 이 단계(S3)에서는 상기 복수개의 카메라의 CCD 정보를 토대로 상기 마커의 3차원 좌표를 계산하게 되고, 이때 다양한 형태의 모션 캡처용 알고리즘이 이용될 수 있다.Thereafter, a step (S3) of calculating a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the marker is performed based on the marker image. In this step (S3), the three-dimensional coordinates of the marker are calculated based on the CCD information of the plurality of cameras. At this time, various types of motion capture algorithms may be used.
이후 이전 단계(S3)에서 산출된 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출하는 단계(S4)를 거친다. 이 단계(S4)에서는 상기 회전 궤도 상에서 상기 개구부의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 상기 복수개의 대표 좌표들로 추출할 수 있다. 이때 추출되는 복수개의 대표 좌표들은, 예컨대 36개일 수 있고, 이로써 상기 일정 각도는 10도일 수 있다.Thereafter, a step (S4) of extracting a plurality of representative coordinates among the plurality of coordinates calculated in the previous step (S3) is performed. In this step (S4), coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotation orbit may be extracted as the plurality of representative coordinates. At this time, the plurality of representative coordinates extracted may be, for example, 36, whereby the predetermined angle may be 10 degrees.
이후 이전 단계(S4)에서 추출된 복수개의 대표 좌표들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하는 단계(S5)를 거친다. 이때 상기 복수개의 대표 좌표들 중 적어도 3개의 좌표들을 선택할 수 있다. Thereafter, a step (S5) of selecting a predetermined number of arbitrary coordinates among the plurality of representative coordinates extracted in the previous step (S4) is performed. At this time, at least three coordinates among the plurality of representative coordinates may be selected.
이 단계(S5)에서는 상기 선택된 적어도 3개의 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출하게 된다. 여기서 가상원의 등중심 좌표라 함은, 상기 가상원의 기하학적 중심을 의미한다. In this step (S5), the isocenter coordinates of the virtual circle passing through the selected at least three arbitrary coordinates are calculated. Here, the isocenter coordinate of the virtual circle means the geometric center of the virtual circle.
이후 이전 단계(S5)를 복수(n) 회 수행하여 복수개의 등중심 좌표들을 획득하는 단계(S6)를 거친다. 이 단계(S6)에서는 최대한 많은 등중심 좌표들을 획득하기 위해 모든 경우의 수에 대응하는 가상원의 등중심 좌표들을 산출한다. Thereafter, the previous step (S5) is performed a plurality of (n) times to obtain a plurality of isocentric coordinates (S6). In this step (S6), the isocentric coordinates of the virtual circle corresponding to the number of all cases are calculated in order to obtain as many isocentric coordinates as possible.
예컨대, 36개의 복수개의 대표 좌표들 중 3개의 임의의 좌표들을 선택하는 경우, 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표들은 조합 공식인 36C3을 계산한 값인 총 14,280개일 수 있다. For example, when three arbitrary coordinates are selected among 36 representative coordinates, the isocentric coordinates of the virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates may be a total of 14,280, which is a value obtained by calculating 36C3, a combination formula.
또한 이 단계(S6)에서는 획득 가능한 상기 가상원의 등중심 좌표들을 모두 단일 좌표계 상에 표시할 수 있다. In addition, in this step (S6), all the isocentric coordinates of the virtual circle that can be obtained may be displayed on a single coordinate system.
이후 이전 단계(S6)에서 획득된 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력하는 단계(S7)를 거친다. 여기서 제1 등중심 추정 좌표라 함은, 상기 회전 궤도의 회전 중심으로 추정되는 좌표를 의미하고, 이때 상기 회전 궤도는 상기 갠트리의 처짐, 진동 등으로 인해 일정 부분 찌그러진 원 형상을 가질 수도 있다. Thereafter, a step (S7) of outputting a distance between the plurality of isocentric coordinates obtained in the previous step (S6) and the first isocentric estimated coordinate is performed. Here, the first isocenter estimation coordinate means a coordinate estimated as the rotation center of the rotation orbit, and in this case, the rotation orbit may have a circular shape that is partially distorted due to deflection and vibration of the gantry.
예컨대, 상기 제1 등중심 추정 좌표는 상기 복수개의 등중심 좌표들을 질점으로 하여 산출한 무게중심 좌표일 수 있다.For example, the first isocenter estimated coordinate may be a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a mass point.
이 단계(S7)에서는 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 그래프 또는 수치의 형태로 출력할 수 있다. In this step (S7), the distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate may be output in the form of a graph or numerical value.
이후 그래프 또는 수치 형태로 출력된 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전설정된 값인 1mm 이하인지 여부를 판단한다. 이때 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각에 있어서 상기 거리가 모두 1mm 이하인 경우, 상기 갠트리의 회전 시 상기 갠트리의 회전 중심인 제1 등중심이 상기 회전 궤도의 기하학적 중심을 크게 벗어나지 않는다고 평가할 수 있다. Thereafter, it is determined whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates output in a graph or numerical form and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value of 1 mm. In this case, when the distances in each of the plurality of isocentric coordinates are all 1 mm or less, it can be evaluated that the first isocenter, which is the rotation center of the gantry, does not significantly deviate from the geometric center of the rotation orbit when the gantry rotates.
이후 상기 갠트리의 제1 등중심에 보정 마커부의 제 2 등중심이 정렬되는지 여부를 판단하는 단계(S8)를 거친다. 여기서 갠트리의 제1 등중심은 상술한 과정을 통해 도출한 상기 제1 등중심 추정 좌표의 위치일 수도 있고, 상기 회전 궤도의 기하학적 중심일 수도 있다.Thereafter, a step (S8) of determining whether the second isocenter of the correction marker unit is aligned with the first isocenter of the gantry is performed. Here, the first isocenter of the gantry may be a position of the estimated coordinate of the first isocenter derived through the above-described process, or may be a geometric center of the rotation orbit.
상기 보정 마커부는 상기 갠트리의 개구부 내부에 삽입 가능한 베드부 상에 배치되는 것으로, 제1 면 및 제2 면을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 상기 제1면 상에 서로 이격되도록 위치하는 복수개의 보정 마커들을 구비한다. The correction marker part is disposed on a bed part that can be inserted into the opening of the gantry, and a body part having a first surface and a second surface and a plurality of correction markers spaced apart from each other on the first surface of the body part Have them.
한편, 상기 제2 등중심은 상기 복수개의 보정 마커들이 위치한 상기 제1 면의 중심에 레이저 빔을 조사함으로써 표시된다. 이 단계(S8)에서 상기 레이저 빔은 상기 갠트리의 회전 중심인 제1 등중심에, 베드부 상의 환자의 환부 위치에 해당하는 제2 등중심을 용이하게 중첩시킬 수 있도록 안내하는 역할을 하게 된다. Meanwhile, the second isocenter is indicated by irradiating a laser beam to the center of the first surface where the plurality of correction markers are located. In this step (S8), the laser beam serves to guide so that the second isocenter corresponding to the patient's affected area on the bed can be easily superimposed on the first isocenter, which is the rotation center of the gantry.
이로써 갠트리의 회전 중심이 환자의 환부에 정렬되는지 여부를 미리 평가함으로써 환자가 방사선에 불필요하게 노출되지 않도록 적절한 조치를 취할 수 있다. This makes it possible to pre-evaluate whether the center of rotation of the gantry is aligned with the patient's affected area, so that appropriate measures can be taken to prevent the patient from unnecessarily exposed to radiation.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is only illustrative, and it will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and variations of the embodiment are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (26)

  1. 중심에 원통형의 개구부를 갖고, 상기 개구부의 원주방향으로 회전 가능한 갠트리;A gantry having a cylindrical opening in the center and rotatable in the circumferential direction of the opening;
    상기 갠트리에 설치되며, 적어도 하나의 마커를 포함하는 마커부;A marker unit installed on the gantry and including at least one marker;
    상기 적어도 하나의 마커를 촬영하는 복수개의 카메라들을 포함하는 카메라부; A camera unit including a plurality of cameras for photographing the at least one marker;
    상기 갠트리의 회전 시 상기 복수개의 카메라에 의해 촬영된 마커 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 마커의 회전 궤도 상의 복수개의 좌표들을 산출하는 좌표 산출부; 및A coordinate calculator configured to calculate a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the at least one marker based on the marker images captured by the plurality of cameras when the gantry rotates; And
    상기 산출된 복수개의 좌표들을 이용하여 상기 갠트리의 제1 등중심(isocenter)의 위치 정밀도를 검사하는 검사부;를 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.A motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus comprising; an inspection unit for inspecting the positional accuracy of the first isocenter of the gantry using the calculated plurality of coordinates.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 등중심은 상기 갠트리의 회전 중심인 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The first isocenter is a rotational center of the gantry, a motion evaluation system for a radiation diagnosis and treatment device.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 검사부는,The inspection unit,
    상기 복수개의 좌표들의 좌표값들을 입력 받아 상기 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출하는 좌표 입력부;A coordinate input unit that receives coordinate values of the plurality of coordinates and extracts a plurality of representative coordinates from among the plurality of coordinates;
    상기 추출된 복수개의 대표 좌표들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하여 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출하되, 상기 가상원의 등중심 좌표의 산출을 복수 회 수행하여 복수개의 등중심 좌표들을 획득하는 연산부; 및Selecting a certain number of arbitrary coordinates among the extracted plurality of representative coordinates to calculate the isocentric coordinates of the virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates, and calculating the isocentric coordinates of the virtual circle multiple times An operation unit that obtains the isocentric coordinates of the dogs; And
    상기 획득된 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력하는 출력부;를 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.An output unit for outputting a distance between the obtained plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinates; comprising, a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 복수개의 대표 좌표들은, 상기 회전 궤도 상에서 상기 개구부의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The plurality of representative coordinates include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotational trajectory.
  5. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 일정 개수는 적어도 3개인 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The predetermined number is at least three, the motion evaluation system of the radiation diagnosis and treatment device.
  6. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 제1 등중심 추정 좌표는 상기 복수개의 등중심 좌표들을 질점(material point)으로 하여 산출한 무게중심 좌표인, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The first isocenter estimation coordinate is a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a material point. A motion evaluation system for a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  7. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 출력부는 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 그래프 또는 수치의 형태로 출력하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The output unit outputs a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or a numerical value, a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  8. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3,
    상기 검사부는 판단부를 더 포함하고,The inspection unit further includes a determination unit,
    상기 판단부는 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전설정된 값 이하인지 여부를 판단하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템. The determination unit determines whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value, a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 마커는 상기 갠트리의 상기 개구부의 중심을 가로지르는 방향으로 연장된 일면에서 상기 개구부의 외측에 배치되는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.The at least one marker is disposed outside the opening on a surface extending in a direction transverse to the center of the opening of the gantry.
  10. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 복수개의 카메라들 각각은, 상기 갠트리의 서로 다른 위치를 향하도록 배치되는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.Each of the plurality of cameras is arranged to face a different position of the gantry, a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  11. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 적어도 하나의 마커는 적외선 마커를 포함하고,The at least one marker comprises an infrared marker,
    상기 복수개의 카메라들은 적외선 카메라를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템. The plurality of cameras comprises an infrared camera, the motion evaluation system of the radiation diagnosis and treatment apparatus.
  12. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 개구부의 내부에 삽입 가능하도록 배치된 베드부; 및A bed portion disposed to be inserted into the opening; And
    상기 베드부 상에 배치되고, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 상기 제1 면 상에 서로 이격되도록 위치하는 복수개의 보정 마커들을 구비하는 보정 마커부;를 더 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템. Correction comprising a body portion disposed on the bed portion and having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of correction markers spaced apart from each other on the first surface of the body portion A motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus further comprising a marker unit.
  13. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 복수개의 보정 마커들의 현실 좌표들과 상기 복수개의 카메라들에 의해 상기 복수개의 보정 마커들을 촬영한 영상으로부터 산출된 영상 좌표들을 이용하여, 상기 현실 좌표들을 정의하는 제1 좌표계와 상기 영상 좌표들을 정의하는 제2 좌표계 사이의 변환관계를 도출하는 좌표 변환부;를 더 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.A first coordinate system defining the real coordinates and the image coordinates are defined using real coordinates of the plurality of correction markers and image coordinates calculated from an image photographed of the plurality of correction markers by the plurality of cameras. Coordinate conversion unit for deriving a conversion relationship between the second coordinate system; further comprising, a motion evaluation system of the radiation diagnosis and treatment apparatus.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 제1 면의 중심에 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 좌표계의 기준점인 제2 등중심을 표시하는 레이저 발진부;를 더 구비하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.A laser oscillation unit that irradiates a laser beam to the center of the first surface to display a second isocenter, which is a reference point of the first coordinate system, further comprising a motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  15. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 검사부는 판단부를 더 포함하고,The inspection unit further includes a determination unit,
    상기 판단부는 상기 보정 마커부의 상기 제2 등중심이 상기 갠트리의 상기 제1 등중심에 정렬되는지 여부를 판단하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템. The determination unit determines whether the second isocenter of the correction marker unit is aligned with the first isocenter of the gantry. A motion evaluation system for a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  16. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제2 면은 상기 갠트리에 대향하는 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 시스템.A motion evaluation system of a radiation diagnosis and treatment device, wherein the second surface faces the gantry.
  17. 중심에 원통형의 개구부를 갖고, 상기 개구부의 원주방향으로 회전 가능한 갠트리에 적어도 하나의 마커를 포함하는 마커부를 설치하는 단계;Installing a marker unit including at least one marker on a gantry having a cylindrical opening at the center and rotatable in a circumferential direction of the opening;
    복수개의 카메라들을 포함하는 카메라부에 의해 상기 적어도 하나의 마커를 촬영하는 단계;Photographing the at least one marker by a camera unit including a plurality of cameras;
    상기 갠트리의 회전 시 상기 복수개의 카메라에 의해 촬영된 마커 영상을 기초로, 상기 적어도 하나의 마커의 회전 궤도 상의 복수개의 좌표들을 산출하는 단계; 및Calculating a plurality of coordinates on a rotation trajectory of the at least one marker based on the marker images captured by the plurality of cameras when the gantry rotates; And
    상기 산출된 복수개의 좌표들을 이용하여 상기 갠트리의 제1 등중심의 위치 정밀도를 검사하는 단계;를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.Including, a method for evaluating a motion of a radiation diagnosis and treatment apparatus comprising the step of examining the positional precision of the first isocenter of the gantry using the calculated plurality of coordinates.
  18. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, The step of checking the positional precision,
    상기 복수개의 좌표들의 좌표값들을 입력 받아 상기 복수개의 좌표들 중 복수개의 대표 좌표들을 추출하는 단계;Receiving coordinate values of the plurality of coordinates and extracting a plurality of representative coordinates among the plurality of coordinates;
    상기 추출된 복수개의 대표 좌표들 중 일정 개수의 임의의 좌표들을 선택하여 상기 선택된 임의의 좌표들을 지나는 가상원의 등중심 좌표를 산출하는 단계;Selecting a predetermined number of arbitrary coordinates from among the extracted plurality of representative coordinates and calculating isocentric coordinates of a virtual circle passing through the selected arbitrary coordinates;
    상기 가상원의 등중심 좌표를 산출하는 단계를 복수 회 수행하여 복수개의 등중심 좌표들을 획득하는 단계; 및Obtaining a plurality of isocentric coordinates by performing the step of calculating the isocentric coordinates of the virtual circle a plurality of times; And
    상기 획득된 복수개의 등중심 좌표들과 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 출력하는 단계;를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.Outputting a distance between the obtained plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate; comprising, a motion evaluation method of a radiation diagnosis and treatment apparatus.
  19. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 복수개의 대표 좌표들은, 상기 회전 궤도 상에서 상기 개구부의 원주방향을 따라 일정 각도로 이격된 위치의 좌표들을 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The plurality of representative coordinates include coordinates of positions spaced at a predetermined angle along the circumferential direction of the opening on the rotational trajectory.
  20. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 일정 개수는 적어도 3개인 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The predetermined number is at least three, the motion evaluation method of the radiation diagnosis and treatment device.
  21. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 제1 등중심 추정 좌표는 상기 복수개의 등중심 좌표들을 질점으로 하여 산출한 무게중심 좌표인, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The first isocenter estimation coordinate is a center of gravity coordinate calculated by using the plurality of isocenter coordinates as a mass point.
  22. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 거리를 출력하는 단계는, 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리를 그래프 또는 수치의 형태로 출력하는 단계인, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The outputting of the distance comprises outputting a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate in the form of a graph or a numerical value.
  23. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, 상기 복수개의 등중심 좌표들 각각과 상기 제1 등중심 추정 좌표 사이의 거리가 사전설정된 값 이하인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The step of checking the positional accuracy comprises determining whether a distance between each of the plurality of isocentric coordinates and the first isocentric estimated coordinate is less than or equal to a preset value, the motion of the radiation diagnosis and treatment apparatus Assessment Methods.
  24. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 위치 정밀도를 검사하는 단계는, 상기 개구부의 내부에 삽입 가능한 베드부 상에 배치된 보정 마커부의 제2 등중심이, 상기 갠트리의 상기 제1 등중심에 정렬되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The step of checking the positional accuracy includes determining whether a second isocenter of the correction marker unit disposed on the bed part insertable into the inside of the opening is aligned with the first isocenter of the gantry. , Radiation diagnosis and motion evaluation method of treatment device.
  25. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 보정 마커부는, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 상기 제1 면 상에 서로 이격되도록 위치하는 복수개의 보정 마커들을 구비하고, The correction marker portion includes a body portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a plurality of correction markers positioned to be spaced apart from each other on the first surface of the body portion,
    상기 제1 면의 중심에 레이저 빔을 조사하여 상기 제2 등중심을 표시하는, 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.A method for evaluating motion of a radiation diagnosis and treatment apparatus, wherein the second isocenter is displayed by irradiating a laser beam to the center of the first surface.
  26. 제 25 항에 있어서,The method of claim 25,
    상기 제2 면은 상기 갠트리에 대향하는 방사선 진단 및 치료 장치의 모션 평가 방법.The second surface is a method for evaluating motion of a radiation diagnosis and treatment device facing the gantry.
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