(57)【要約】  マーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを撮影から、マーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを得る。被検者５７に対する治療を開始するきには、マーカＭを含む領域に対して透視を行う。そして、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎの全てを順次マッチングさせる。
2014155556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、
前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、
一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、
を備えるＸ線透視装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線透視装置において、
前記体内構造物は骨部であるＸ線透視装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶するＸ線透視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することによりマーカの位置を特定するためのＸ線透視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射する放射線治療においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている（特許文献１参照）。【０００３】
この放射線治療装置においては、第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器から成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器から成る第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを撮影し、第１Ｘ線透視機構による二次元の透視画像と第２Ｘ線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。そして、連続してＸ線透視を行うことによって、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することで、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出することができ、このマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。このマーカの位置情報を得るときには、テンプレート画像を利用したテンプレートマッチングが実行される。【０００４】
図９は、従来のテンプレートマッチング動作を示す説明図である。【０００５】
テンプレートマッチングのためには、最初に、マーカＭに対応するテンプレート７１を準備する。この場合においては、マーカＭを含む被検者の画像７０を撮影する。そして、この画像７０からマーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像７１を得る。透視時においては、一定のフレームレートで撮影した被検者の画像７２におけるマーカＭが存在する領域７３に対して、テンプレート画像７１を利用してテンプレートマッチングを行い、マーカＭの位置を特定する。【０００６】
このような放射線治療装置において使用されるマーカＭは、従来、その形状が球状のものが使用されている。すなわち、一定のフレームレートで撮影された被検者の画像７２に対して、テンプレート画像７１を利用してテンプレートマッチングを実行するときには、球状のマーカＭを使用することにより、マーカＭをどの方向から撮影しても円形の画像となることから、テンプレート画像として円形のものだけを準備すればよく、テンプレートマッチングを効率的に実行することができるためである。【０００７】
一方、球状のマーカＭは、被検者の体内に留置しにくいという問題がある。すなわち、球状のマーカＭを使用した場合においては、その形状から、内蔵に対して滑りやすく引っ掛かりにくい特性を有することから、一旦、体内に留置しても留置箇所から脱落しやすい。このため、脱落が生じることを予想して、予め多数個のマーカＭを体内に留置し、脱落しなかったマーカＭを利用することも行われている。しかしながら、この場合には、多数のマーカＭを留置するために無駄な費用が発生し、また、留置のための施術時間が長くなることから、被検者に負担をかけるという問題も生ずる。【０００８】
このため、近年、コイル状など、非球形のマーカも提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の装置においては、マーカを含む画像を利用してテンプレートマッチングを実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０５３３８９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載されたように、例えば、コイル状のマーカを使用した場合には、このマーカを被検者の体内に安定して留置することが可能となる。しかしながら、コイル状等の非球形のマーカを使用した場合には、マーカの撮影角度により認識される形状が異なることから、マーカを撮影した画像を利用してテンプレートを作成しても、これをテンプレートマッチングに利用できないという問題が生ずる。このため、特許文献２に記載されたマーカは、撮影位置の位置決め目的には使用可能であるが、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を得ることは困難であるという問題がある。【００１１】
また、上述した問題点とは別に、球形のマーカあるいは非球形のマーカのいずれを使用する場合であっても、マーカを含む画像を利用してテンプレート画像を作成する場合においては、被検者の体内構造物である骨部がマーカとともに撮影されたときに、テンプレートマッチングが正確に実行し得ないという問題が生ずる。すなわち、マーカとともに骨部が撮影された場合には、連続して撮影される画像毎にマーカのコントラスト等が異なることになり、単一のマーカを使用してテンプレートマッチングを実行しても、マッチングが行えない場合が生ずる。【００１２】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが骨部等の体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能なＸ線透視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明では、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、を備える。【００１４】
第２の発明では、前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成される。【００１５】
第３の発明では、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成される。【００１６】
第４の発明では、前記体内構造物は骨部である。【００１７】
第５の発明では、前記プレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。【００１８】
第６の発明では、前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶する。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。【００２０】
第２の発明によれば、非球形のマーカに対する撮影角度位置が変化した場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。【００２１】
第３、第４の発明によれば、マーカと体内構造物とが同時に撮影される場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。【００２２】
第５の発明によれば、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用することにより、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。【００２３】
第６の発明によれば、被検者の呼吸に伴うマーカの移動を正確に特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。
【図２】放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。
【図３】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図４】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図５】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図６】この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【図７】この発明のＸ線透視装置による第１実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【図８】この発明のＸ線透視装置による第２実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【図９】従来のテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。また、図２は、放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。
【００２６】
この放射線治療装置は、撮影台５６上で横たわった被検者５７の患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うためのものであり、治療室の床面５１上に設置されたガントリー５３と、このガントリー５３に対して水平方向を向く軸を中心として揺動するヘッド支持部５４と、このヘッド支持部５４に支持され、被検者５７に向けて放射線を照射するためのヘッド５５とを備える。ヘッド支持部５４の揺動動作により、ヘッド５５は、被検者５７の患部に対して、様々な角度から放射線を照射することが可能となる。
【００２７】
放射線治療時においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。このため、患部付近には、マーカが設置される。そして、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構により得た二次元の透視画像からマーカの三次元の位置情報を演算することで、マーカを高精度で検出する構成となっている。
【００２８】
このような透視を実行するためのこの発明に係るＸ線透視装置は、第１Ｘ線管１ａと第１Ｘ線検出器２ａとから成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管１ｂと第２Ｘ線検出器２ｂとから成る第２Ｘ線透視機構と、これらの第１Ｘ線管１ａと第１Ｘ線検出器２ａとを互いに対向配置される後述する第１透視位置および第２透視位置に移動させるとともに、第２Ｘ線管１ｂと第２Ｘ線検出器２ｂとを互いに対向配置される第１透視位置および第２透視位置に移動させる移動機構とを備える。なお、第１、第２Ｘ線検出器２ａ、２ｂとしては、例えば、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）やフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が使用される。
【００２９】
第１Ｘ線管１ａは、Ｘ線管用第１台座３ａに支持されている。また、第２Ｘ線管１ｂは、Ｘ線管用第２台座３ｂに支持されている。撮影室の床面５１に形成された凹部の底面５２には、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第１レール２１と、このＸ線管用の第１レール２１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第２レール２２とが配設されている。これらのＸ線管用の第１レール２１およびＸ線管用の第２レール２２は、互いに平行に配置されている。そして、Ｘ線管用第１台座３ａおよびＸ線管用第２台座３ｂは、これらのＸ線管用の第１、第２レール２１、２２により案内されて、後述する第１透視位置および第２透視位置に移動する。
【００３０】
同様に、第１Ｘ線検出器２ａは、Ｘ線検出器用第１台座４ａに支持されている。また、第２Ｘ線検出器２ｂは、Ｘ線検出器用第２台座４ｂに支持されている。撮影室の天井からは、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線検出器用の第１レール１１と、このＸ線検出器用の第１レール１１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線検出器用の第２レール１２とが吊下されている。これらのＸ線検出器用の第１レール１１およびＸ線検出器用の第２レール１２は、互いに平行に配置されている。そして、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂは、これらのＸ線検出器用の第１、第２レール１１、１２により案内されて、後述する第１透視位置および第２透視位置に移動する。
【００３１】
図３、図４および図５は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【００３２】
このＸ線透視装置は、予め設定された三つのポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する構成を有する。図３は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第１のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図４は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第２のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図５は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第３のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示している。
【００３３】
このように、このＸ線透視装置は、三つのポジションにおいて被検者５７を互いに異なる二方向から透視する構成であることから、図２に示すように、放射線治療装置におけるヘッド５５が、被検者５７に対して様々な角度から放射線を照射する場合においても、ヘッド５５の移動に支障を来すことなくＸ線透視を実行することが可能となる。そして、このような三つのポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａと第２Ｘ線管１ｂ、また、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂは、予め設定された第１透視位置または第２透視位置のいずれかの一方の位置に配置されることになる。
【００３４】
なお、図３に示す第１のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第１透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第１透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第１透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第１透視位置に、各々、配置される。図４に示す第２のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第２透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第１透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第２透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第１透視位置に、各々、配置される。図５に示す第３のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第２透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第２透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第２透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第２透視位置に、各々、配置される。
【００３５】
Ｘ線管用第１台座３ａおよびＸ線管用第２台座３ｂが、Ｘ線管用の第１、第２レール２１、２２により構成される移動経路２０に沿って移動することにより、第１Ｘ線管１ａおよび第２Ｘ線管１ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置される。また、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂが、Ｘ線検出器用の第１、第２レール１１、１２により構成される移動経路１０に沿って移動することにより、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置される。
【００３６】
図６は、この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【００３７】
このＸ線透視装置は、装置全体を制御する制御部６１を有する。この制御部６１は、後述するように、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像に対して、複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像におけるマーカの位置をリアルタイムで特定するテンプレートマッチング部６２を備える。この制御部６１は、透視画像を表示するための液晶表示パネル等からなる表示部６５と接続されている。また、この制御部６１は、記憶部６３とも接続されている。この記憶部６３は、複数のテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶部６４を含む。
【００３８】
制御部６１は、上述した第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂと接続されている。また、この制御部６１は、上述したＸ線管用第１台座３ａ、Ｘ線管用第２台座３ｂ、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂを駆動するための図示しない駆動部と接続されている。さらに、この制御部６１は、図１に示す放射線治療装置とも接続されている。
【００３９】
次に、この発明の特徴部分であるテンプレートマッチング動作について説明する。 図７は、この発明のＸ線透視装置による第１実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカＭとして非球形のものを使用している。
【００４０】
テンプレートマッチングを行うためには、最初に、マーカＭに対応するテンプレートを作成する。この場合においては、図３、図４、図５に示すいずれかのポジションに第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂを配置して、被検者５７の画像を連続して撮影することにより、マーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを撮影する。このときには、被検者５７における１呼吸分以上の期間、例えば、３０ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅｓ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを得る。そして、これらのマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎから、マーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを得る。このときには、被検者５７の呼吸に伴って、マーカＭが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカＭの画像は、図７に示すように、順次、変形することになる。
【００４１】
なお、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間でマーカＭの画像の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを取得し、数フレームおきのマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎから、テンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを作成すればよい。このテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎは、図６に示すテンプレート画像記憶部６４に記憶される。
【００４２】
以上の準備が完了すれば、被検者５７に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るＸ線透視装置によりマーカＭの位置を検出し、このマーカＭの位置に基づいて、被検者５７の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。
【００４３】
このときには、３０ｆｐｓ程度のフレームレートでマーカＭを含む領域に対して透視を行う。そして、図６に示すテンプレートマッチング部６２により、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、テンプレート画像記憶部６４に記憶された複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎの全てを順次マッチングさせる。
【００４４】
そして、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
【００４５】
このように、この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置によれば、マーカＭの移動中に撮影された複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを利用してパターンマッチングを実行することから、非球形のマーカＭを使用することにより被検者５７の体動に伴って透視されたマーカＭの形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカＭを適確に認識することが可能となる。このため、マーカＭの位置を正確に特定することが可能となる。
【００４６】
このとき、被検者５７における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を使用することから、被検者５７の呼吸に伴うマーカＭの移動を正確に特定することが可能となる。そして、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合に、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、マーカＭの位置を特定することから、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカＭの位置をより正確に特定することが可能となる。
【００４７】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図８は、この発明のＸ線透視装置による第２実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカＭとして球形のものを使用している。ただし、第１実施形態と同様、非球形のマーカＭを使用してもよい。
【００４８】
この第２実施形態においては、マーカＭに対応するテンプレートを作成するときに、マーカＭと、被検者５７における体内構造物である骨部Ｂとを同時に撮影する。この場合においても、上述した第１実施形態と同様、図３、図４、図５に示すいずれかのポジションに第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂを配置して、被検者５７の画像を連続して撮影することにより、マーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを撮影する。このときにも、被検者５７における１呼吸分以上の期間、例えば、３０ｆｐｓ程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカＭと骨部Ｂとを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを得る。そして、これらのマーカＭと骨部Ｂとを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎから、マーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを得る。このときには、被検者５７の呼吸に伴って、マーカＭが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカＭの画像においては、図８に示すように、骨部Ｂの占める領域が、順次、異なる状態となる。
【００４９】
なお、この第２実施形態においても、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間で骨部Ｂの占める領域の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを取得し、数フレームおきのマーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎから、テンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを作成すればよい。このテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎは、図６に示すテンプレート画像記憶部６４に記憶される。
【００５０】
以上の準備が完了すれば、被検者５７に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るＸ線透視装置によりマーカＭの位置を検出し、このマーカＭの位置に基づいて、被検者５７の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。
【００５１】
このときには、３０ｆｐｓ程度のフレームレートでマーカＭを含む領域に対して透視を行う。そして、図６に示すテンプレートマッチング部６２により、一定時間毎に撮影される画像９２におけるマーカＭが含まれる領域９３対して、テンプレート画像記憶部６４に記憶された複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像９２におけるマーカＭが含まれる領域９３に対して、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎの全てを順次マッチングさせる。
【００５２】
そして、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
【００５３】
このように、この発明の第２実施形態に係るＸ線透視装置によれば、マーカＭの移動中に骨部Ｂとともに撮影された複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを利用してパターンマッチングを実行することから、被検者５７の体動に伴ってテンプレート画像中に占める骨部Ｂの割合が変化して、透視されたマーカＭを含む領域のコントラストが形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカＭを適確に認識することが可能となる。このため、マーカＭの位置を正確に特定することが可能となる。
【００５４】
なお、この第２実施形態においては、骨部ＢをマーカＭとともに撮影する場合について説明したが、骨部Ｂのかわりに、横隔膜等の他の体内構造物をマーカＭとともに撮影してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ      第１Ｘ線管
１ｂ      第２Ｘ線管
２ａ      第１Ｘ線検出器
２ｂ      第２Ｘ線検出器
３ａ      Ｘ線管用第１台座
３ｂ      Ｘ線管用第２台座
４ａ      Ｘ線検出器用第１台座
４ｂ      Ｘ線検出器用第２台座
１０      移動経路
１１      第１レール
１２      第２レール
２０      移動経路
２１      第１レール
２２      第２レール
５３      ガントリー
５４      ヘッド支持部
５５      ヘッド
５６      撮影台
５７      被検者
６１      制御部
６２      テンプレートマッチング部
６３      記憶部
６４      テンプレート画像記憶部
６５      表示部
８０      画像
８１      テンプレート画像
８２      画像
８３      領域
９０      画像
９１      テンプレート画像
９２      画像
９３      領域
Ｂ        骨部
Ｍ        マーカ
【図１】
2014155556.tif 000003
【図２】
2014155556.tif 000004
【図３】
2014155556.tif 000005
【図４】
2014155556.tif 000006
【図５】
2014155556.tif 000007
【図６】
2014155556.tif 000008
【図７】
2014155556.tif 000009
【図８】
2014155556.tif 000010
【図９】
2014155556.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月21日(2015.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、
前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、
一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、
を備え、
前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレートマッチング部は、記憶されている全テンプレート画像に対して順次テンプレートマッチングを行い、その中で最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線透視装置において、
前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線透視装置において、
前記体内構造物は骨部であるＸ線透視装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶するＸ線透視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することによりマーカの位置を特定するためのＸ線透視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
癌などの患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射する放射線治療においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。しかしながら、被検者が体を動かしてしまう場合があるばかりではなく、患部自体に動きが生ずる場合がある。例えば、肺の近くの腫瘍は呼吸に基づき大きく移動する。このため、腫瘍のそばに金製のマーカを配置し、このマーカの位置をＸ線透視装置により検出して、治療放射線の照射を制御する構成を有する放射線治療装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この放射線治療装置においては、第１Ｘ線管と第１Ｘ線検出器から成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管と第２Ｘ線検出器から成る第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを撮影し、第１Ｘ線透視機構による二次元の透視画像と第２Ｘ線透視機構による二次元の透視画像を利用して三次元の位置情報を得る。そして、連続してＸ線透視を行うことによって、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を演算することで、移動を伴う部位のマーカを高精度で検出することができ、このマーカの位置情報に基づいて治療放射線の照射を制御することで、腫瘍の動きに応じた高精度の放射線照射を実行することが可能となる。このマーカの位置情報を得るときには、テンプレート画像を利用したテンプレートマッチングが実行される。
【０００４】
図９は、従来のテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【０００５】
テンプレートマッチングのためには、最初に、マーカＭに対応するテンプレート７１を準備する。この場合においては、マーカＭを含む被検者の画像７０を撮影する。そして、この画像７０からマーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像７１を得る。透視時においては、一定のフレームレートで撮影した被検者の画像７２におけるマーカＭが存在する領域７３に対して、テンプレート画像７１を利用してテンプレートマッチングを行い、マーカＭの位置を特定する。
【０００６】
このような放射線治療装置において使用されるマーカＭは、従来、その形状が球状のものが使用されている。すなわち、一定のフレームレートで撮影された被検者の画像７２に対して、テンプレート画像７１を利用してテンプレートマッチングを実行するときには、球状のマーカＭを使用することにより、マーカＭをどの方向から撮影しても円形の画像となることから、テンプレート画像として円形のものだけを準備すればよく、テンプレートマッチングを効率的に実行することができるためである。
【０００７】
一方、球状のマーカＭは、被検者の体内に留置しにくいという問題がある。すなわち、球状のマーカＭを使用した場合においては、その形状から、内蔵に対して滑りやすく引っ掛かりにくい特性を有することから、一旦、体内に留置しても留置箇所から脱落しやすい。このため、脱落が生じることを予想して、予め多数個のマーカＭを体内に留置し、脱落しなかったマーカＭを利用することも行われている。しかしながら、この場合には、多数のマーカＭを留置するために無駄な費用が発生し、また、留置のための施術時間が長くなることから、被検者に負担をかけるという問題も生ずる。
【０００８】
このため、近年、コイル状など、非球形のマーカも提案されている（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の装置においては、マーカを含む画像を利用してテンプレートマッチングを実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０５３３８９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載されたように、例えば、コイル状のマーカを使用した場合には、このマーカを被検者の体内に安定して留置することが可能となる。しかしながら、コイル状等の非球形のマーカを使用した場合には、マーカの撮影角度により認識される形状が異なることから、マーカを撮影した画像を利用してテンプレートを作成しても、これをテンプレートマッチングに利用できないという問題が生ずる。このため、特許文献２に記載されたマーカは、撮影位置の位置決め目的には使用可能であるが、リアルタイムでマーカの三次元の位置情報を得ることは困難であるという問題がある。
【００１１】
また、上述した問題点とは別に、球形のマーカあるいは非球形のマーカのいずれを使用する場合であっても、マーカを含む画像を利用してテンプレート画像を作成する場合においては、被検者の体内構造物である骨部がマーカとともに撮影されたときに、テンプレートマッチングが正確に実行し得ないという問題が生ずる。すなわち、マーカとともに骨部が撮影された場合には、連続して撮影される画像毎にマーカのコントラスト等が異なることになり、単一のマーカを使用してテンプレートマッチングを実行しても、マッチングが行えない場合が生ずる。
【００１２】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが骨部等の体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能なＸ線透視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明では、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、を備え、前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。
【００１４】
第２の発明では、前記テンプレートマッチング部は、記憶されている全テンプレート画像に対して順次テンプレートマッチングを行い、その中で最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。
【００１５】
第３の発明では、前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成される。
【００１６】
第４の発明では、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成される。
【００１７】
第５の発明では、前記体内構造物は骨部である。
【００１８】
第６の発明では、前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶する。
【発明の効果】
【００１９】
第１および第２の発明によれば、非球形のマーカを使用した場合や、マーカが体内構造物と一緒に撮影される場合であっても、テンプレートマッチングによりマーカを適確に認識することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。また、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用することにより、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカの位置を正確に特定することが可能となる。
【００２０】
第３の発明によれば、非球形のマーカに対する撮影角度位置が変化した場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。
【００２１】
第４、第５の発明によれば、マーカと体内構造物とが同時に撮影される場合においても、このマーカをテンプレートマッチングにより認識することが可能となる。
【００２２】
第６の発明によれば、被検者の呼吸に伴うマーカの移動を正確に特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。
【図２】放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。
【図３】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図４】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図５】第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【図６】この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【図７】この発明のＸ線透視装置による第１実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【図８】この発明のＸ線透視装置による第２実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【図９】従来のテンプレートマッチング動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視装置を適用した放射線治療装置の斜視図である。また、図２は、放射線治療装置におけるヘッド５５およびヘッド支持部５４の揺動動作を示す説明図である。
【００２５】
この放射線治療装置は、撮影台５６上で横たわった被検者５７の患部に対してＸ線や電子線等の放射線を照射して放射線治療を行うためのものであり、治療室の床面５１上に設置されたガントリー５３と、このガントリー５３に対して水平方向を向く軸を中心として揺動するヘッド支持部５４と、このヘッド支持部５４に支持され、被検者５７に向けて放射線を照射するためのヘッド５５とを備える。ヘッド支持部５４の揺動動作により、ヘッド５５は、被検者５７の患部に対して、様々な角度から放射線を照射することが可能となる。
【００２６】
放射線治療時においては、放射線を患部に正確に照射する必要がある。このため、患部付近には、マーカが設置される。そして、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構とを使用して体内に埋め込まれたマーカを連続的に透視して、第１Ｘ線透視機構と第２Ｘ線透視機構により得た二次元の透視画像からマーカの三次元の位置情報を演算することで、マーカを高精度で検出する構成となっている。
【００２７】
このような透視を実行するためのこの発明に係るＸ線透視装置は、第１Ｘ線管１ａと第１Ｘ線検出器２ａとから成る第１Ｘ線透視機構と、第２Ｘ線管１ｂと第２Ｘ線検出器２ｂとから成る第２Ｘ線透視機構と、これらの第１Ｘ線管１ａと第１Ｘ線検出器２ａとを互いに対向配置される後述する第１透視位置および第２透視位置に移動させるとともに、第２Ｘ線管１ｂと第２Ｘ線検出器２ｂとを互いに対向配置される第１透視位置および第２透視位置に移動させる移動機構とを備える。なお、第１、第２Ｘ線検出器２ａ、２ｂとしては、例えば、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）やフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）が使用される。
【００２８】
第１Ｘ線管１ａは、Ｘ線管用第１台座３ａに支持されている。また、第２Ｘ線管１ｂは、Ｘ線管用第２台座３ｂに支持されている。撮影室の床面５１に形成された凹部の底面５２には、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第１レール２１と、このＸ線管用の第１レール２１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線管用の第２レール２２とが配設されている。これらのＸ線管用の第１レール２１およびＸ線管用の第２レール２２は、互いに平行に配置されている。そして、Ｘ線管用第１台座３ａおよびＸ線管用第２台座３ｂは、これらのＸ線管用の第１、第２レール２１、２２により案内されて、後述する第１透視位置および第２透視位置に移動する。
【００２９】
同様に、第１Ｘ線検出器２ａは、Ｘ線検出器用第１台座４ａに支持されている。また、第２Ｘ線検出器２ｂは、Ｘ線検出器用第２台座４ｂに支持されている。撮影室の天井からは、二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線検出器用の第１レール１１と、このＸ線検出器用の第１レール１１と同様二つの直線部を円弧部を含む連結部により接続した略Ｕ字状のＸ線検出器用の第２レール１２とが吊下されている。これらのＸ線検出器用の第１レール１１およびＸ線検出器用の第２レール１２は、互いに平行に配置されている。そして、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂは、これらのＸ線検出器用の第１、第２レール１１、１２により案内されて、後述する第１透視位置および第２透視位置に移動する。
【００３０】
図３、図４および図５は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置された状態を示す説明図である。
【００３１】
このＸ線透視装置は、予め設定された三つのポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する構成を有する。図３は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第１のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図４は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第２のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示し、図５は、第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂが、第３のポジションにおいて、被検者５７を互いに異なる二方向から透視する状態を示している。
【００３２】
このように、このＸ線透視装置は、三つのポジションにおいて被検者５７を互いに異なる二方向から透視する構成であることから、図２に示すように、放射線治療装置におけるヘッド５５が、被検者５７に対して様々な角度から放射線を照射する場合においても、ヘッド５５の移動に支障を来すことなくＸ線透視を実行することが可能となる。そして、このような三つのポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａと第２Ｘ線管１ｂ、また、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂは、予め設定された第１透視位置または第２透視位置のいずれかの一方の位置に配置されることになる。
【００３３】
なお、図３に示す第１のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第１透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第１透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第１透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第１透視位置に、各々、配置される。図４に示す第２のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第２透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第１透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第２透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第１透視位置に、各々、配置される。図５に示す第３のポジションにおいては、第１Ｘ線管１ａは第２透視位置に、第２Ｘ線管１ｂは第２透視位置に、第１Ｘ線検出器２ａは第２透視位置に、第２Ｘ線検出器２ｂは第２透視位置に、各々、配置される。
【００３４】
Ｘ線管用第１台座３ａおよびＸ線管用第２台座３ｂが、Ｘ線管用の第１、第２レール２１、２２により構成される移動経路２０に沿って移動することにより、第１Ｘ線管１ａおよび第２Ｘ線管１ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置される。また、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂが、Ｘ線検出器用の第１、第２レール１１、１２により構成される移動経路１０に沿って移動することにより、第１Ｘ線検出器２ａおよび第２Ｘ線検出器２ｂが、各々、第１透視位置および第２透視位置に配置される。
【００３５】
図６は、この発明に係るＸ線透視装置の主要な制御系を示すブロック図である。
【００３６】
このＸ線透視装置は、装置全体を制御する制御部６１を有する。この制御部６１は、後述するように、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像に対して、複数のテンプレート画像を利用してテンプレートマッチングを行うことにより、一定時間毎に撮影される被検者５７の画像におけるマーカの位置をリアルタイムで特定するテンプレートマッチング部６２を備える。この制御部６１は、透視画像を表示するための液晶表示パネル等からなる表示部６５と接続されている。また、この制御部６１は、記憶部６３とも接続されている。この記憶部６３は、複数のテンプレート画像を記憶するテンプレート画像記憶部６４を含む。
【００３７】
制御部６１は、上述した第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂと接続されている。また、この制御部６１は、上述したＸ線管用第１台座３ａ、Ｘ線管用第２台座３ｂ、Ｘ線検出器用第１台座４ａおよびＸ線検出器用第２台座４ｂを駆動するための図示しない駆動部と接続されている。さらに、この制御部６１は、図１に示す放射線治療装置とも接続されている。
【００３８】
次に、この発明の特徴部分であるテンプレートマッチング動作について説明する。 図７は、この発明のＸ線透視装置による第１実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカＭとして非球形のものを使用している。
【００３９】
テンプレートマッチングを行うためには、最初に、マーカＭに対応するテンプレートを作成する。この場合においては、図３、図４、図５に示すいずれかのポジションに第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂを配置して、被検者５７の画像を連続して撮影することにより、マーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを撮影する。このときには、被検者５７における１呼吸分以上の期間、例えば、３０ｆｐｓ（Ｆｒａｍｅｓ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを得る。そして、これらのマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎから、マーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを得る。このときには、被検者５７の呼吸に伴って、マーカＭが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカＭの画像は、図７に示すように、順次、変形することになる。
【００４０】
なお、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間でマーカＭの画像の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎを取得し、数フレームおきのマーカＭを含む画像８０ａ、８０ｂ、８０ｃ・・・８０ｎから、テンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを作成すればよい。このテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎは、図６に示すテンプレート画像記憶部６４に記憶される。
【００４１】
以上の準備が完了すれば、被検者５７に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るＸ線透視装置によりマーカＭの位置を検出し、このマーカＭの位置に基づいて、被検者５７の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。
【００４２】
このときには、３０ｆｐｓ程度のフレームレートでマーカＭを含む領域に対して透視を行う。そして、図６に示すテンプレートマッチング部６２により、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、テンプレート画像記憶部６４に記憶された複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像８２におけるマーカＭが含まれる領域８３対して、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎの全てを順次マッチングさせる。
【００４３】
そして、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
【００４４】
このように、この発明の第１実施形態に係るＸ線透視装置によれば、マーカＭの移動中に撮影された複数のテンプレート画像８１ａ、８１ｂ、８１ｃ・・・８１ｎを利用してパターンマッチングを実行することから、非球形のマーカＭを使用することにより被検者５７の体動に伴って透視されたマーカＭの形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカＭを適確に認識することが可能となる。このため、マーカＭの位置を正確に特定することが可能となる。
【００４５】
このとき、被検者５７における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を使用することから、被検者５７の呼吸に伴うマーカＭの移動を正確に特定することが可能となる。そして、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合に、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、マーカＭの位置を特定することから、テンプレートマッチングをより正確に実行することができ、マーカＭの位置をより正確に特定することが可能となる。
【００４６】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図８は、この発明のＸ線透視装置による第２実施形態に係るテンプレートマッチング動作を示す説明図である。なお、この実施形態においては、マーカＭとして球形のものを使用している。ただし、第１実施形態と同様、非球形のマーカＭを使用してもよい。
【００４７】
この第２実施形態においては、マーカＭに対応するテンプレートを作成するときに、マーカＭと、被検者５７における体内構造物である骨部Ｂとを同時に撮影する。この場合においても、上述した第１実施形態と同様、図３、図４、図５に示すいずれかのポジションに第１Ｘ線管１ａ、第２Ｘ線管１ｂ、第１Ｘ線検出器２ａ、第２Ｘ線検出器２ｂを配置して、被検者５７の画像を連続して撮影することにより、マーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを撮影する。このときにも、被検者５７における１呼吸分以上の期間、例えば、３０ｆｐｓ程度のフレームレートで撮影を行うことにより、マーカＭと骨部Ｂとを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを得る。そして、これらのマーカＭと骨部Ｂとを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎから、マーカＭ部分を抽出して、テンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを得る。このときには、被検者５７の呼吸に伴って、マーカＭが移動中の画像が撮影される。このため、撮影されたマーカＭの画像においては、図８に示すように、骨部Ｂの占める領域が、順次、異なる状態となる。
【００４８】
なお、この第２実施形態においても、上述したフレームレートで撮影を行った場合に、隣り合うフレーム間で骨部Ｂの占める領域の変形度が小さい場合には、数フレームおきにマーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎを取得し、数フレームおきのマーカＭを含む画像９０ａ、９０ｂ、９０ｃ・・・９０ｎから、テンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを作成すればよい。このテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎは、図６に示すテンプレート画像記憶部６４に記憶される。
【００４９】
以上の準備が完了すれば、被検者５７に対する治療を開始する。このときには、この発明に係るＸ線透視装置によりマーカＭの位置を検出し、このマーカＭの位置に基づいて、被検者５７の患部に対して照射する放射線の位置を調整する。
【００５０】
このときには、３０ｆｐｓ程度のフレームレートでマーカＭを含む領域に対して透視を行う。そして、図６に示すテンプレートマッチング部６２により、一定時間毎に撮影される画像９２におけるマーカＭが含まれる領域９３対して、テンプレート画像記憶部６４に記憶された複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを利用してテンプレートマッチングを行う。すなわち、一定時間毎に撮影される画像９２におけるマーカＭが含まれる領域９３に対して、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎの全てを順次マッチングさせる。
【００５１】
そして、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎのうちのいずれかが、予め設定したマッチングのための閾値を越えた場合に、マッチングが成功したと判断する。なお、複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎのうち、いくつかのテンプレート画像が閾値を越えた場合には、それらのうちの最もマッチング度が高いテンプレート画像を、マッチングしたテンプレート画像と認識する。一方、閾値を越えるテンプレート画像がなかった場合には、マッチングに失敗したものと判断する。
【００５２】
このように、この発明の第２実施形態に係るＸ線透視装置によれば、マーカＭの移動中に骨部Ｂとともに撮影された複数のテンプレート画像９１ａ、９１ｂ、９１ｃ・・・９１ｎを利用してパターンマッチングを実行することから、被検者５７の体動に伴ってテンプレート画像中に占める骨部Ｂの割合が変化して、透視されたマーカＭを含む領域のコントラストが形状が変化した場合においても、テンプレートマッチングによりこのマーカＭを適確に認識することが可能となる。このため、マーカＭの位置を正確に特定することが可能となる。
【００５３】
なお、この第２実施形態においては、骨部ＢをマーカＭとともに撮影する場合について説明したが、骨部Ｂのかわりに、横隔膜等の他の体内構造物をマーカＭとともに撮影してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ      第１Ｘ線管
１ｂ      第２Ｘ線管
２ａ      第１Ｘ線検出器
２ｂ      第２Ｘ線検出器
３ａ      Ｘ線管用第１台座
３ｂ      Ｘ線管用第２台座
４ａ      Ｘ線検出器用第１台座
４ｂ      Ｘ線検出器用第２台座
１０      移動経路
１１      第１レール
１２      第２レール
２０      移動経路
２１      第１レール
２２      第２レール
５３      ガントリー
５４      ヘッド支持部
５５      ヘッド
５６      撮影台
５７      被検者
６１      制御部
６２      テンプレートマッチング部
６３      記憶部
６４      テンプレート画像記憶部
６５      表示部
８０      画像
８１      テンプレート画像
８２      画像
８３      領域
９０      画像
９１      テンプレート画像
９２      画像
９３      領域
Ｂ        骨部
Ｍ        マーカ
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、
前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、
一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、
を備え、
前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレートマッチング部は、記憶されている全テンプレート画像に対して順次テンプレートマッチングを行い、その中で最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線透視装置において、
前記マーカは非球形の形状を有し、前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記複数のテンプレート画像は、前記マーカを移動させながら、前記マーカを前記被検者における体内構造物とともに撮影した画像に基づいて作成されるＸ線透視装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線透視装置において、
前記体内構造物は骨部であるＸ線透視装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のＸ線透視装置において、
前記テンプレート画像記憶部は、前記被検者における１呼吸分以上の期間に対応するテンプレート画像を記憶するＸ線透視装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第１の発明では、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に留置されたマーカを含む画像を撮影することにより、前記マーカの位置を特定するＸ線透視装置であって、前記マーカを含む画像を、テンプレート画像として、複数記憶するテンプレート画像記憶部と、一定時間毎に撮影される画像に対して、前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うことにより、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定するテンプレートマッチング部と、を備え、前記テンプレートマッチング部は、前記一定時間毎に撮影される画像に対して前記テンプレート画像記憶部に記憶された複数のテンプレート画像を順次マッチングさせるテンプレートマッチングを行うときに、最もマッチング度が高いテンプレート画像を利用して、前記一定時間毎に撮影される画像における前記マーカの位置を特定する。
【国際調査報告】
2014155556.tif 000012
2014155556.tif 000013
2014155556.tif 000014