JP2001503176A

JP2001503176A - Ｘ線画像と基準画像の照合装置

Info

Publication number: JP2001503176A
Application number: JP10520700A
Authority: JP
Inventors: カレンド，アンドレ，エム; グリーンバーガー，ジョエル; シモガ，カラン，ビー; アザナシオウ，キャラランボス，エヌ; カナデ，タケオ
Original assignee: University of Pittsburgh
Current assignee: University of Pittsburgh
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 2001-03-06
Also published as: WO1998019272A1; AU5002997A; US5784431A; CA2270357A1; CN1235684A; EP0934573A1; KR20000052875A

Abstract

(57)【要約】放射線治療ポータル画像のようなＸ線画像（５３）とシミュレーション画像（４５）を、これらの画像をデジタル化し、デジタル化信号を自動的に処理して照合済みデジタル信号を発生させ、これらを比較表示する装置（２７）により照合させる。デジタル化された画像を、２つの画像から対話形式で選択したシード点（１１０）から得た変換を用いるか、或いは患者の上のＸ線を透過しない基準点を検出・識別（１２０）することによって、まず粗整列させる（３３）。次に微細整列（３５）を実行するが、まず２つの画像の交差領域を選択し（１５０）、これらの領域を強調（１５４）した後、これらの領域における頑健な運動の流れを利用して次々に増加する解像度レベルで更新済み変換を発生させる（１６０）。次いで、比較表示のために更新済み変換により画像を整列させる（１６７）。この更新済み変換は放射線治療装置の制御にも利用できる（１４０）。

Description

【発明の詳細な説明】Ｘ線画像と基準画像の照合装置発明の背景発明の分野本発明は同様なＸ線画像の照合に関し、放射線治療時に治療装置上で発生させるポータル画像を治療前にシミュレーション装置上で発生させたシミュレーション画像とオンラインで自動的に照合させることにより、所望の目標が実際に照射を受けているか否かを判定して、評価を行い、また治療装置を制御するコンピュータ制御放射線治療装置に特に利用される。背景情報Ｘ線画像の照合を必要とする医学的な用途が存在する。例えば、コンピュータ制御による放射線治療では、腫瘍が最大限に照射されるように、また腫瘍の周りの健康な組織への照射が最小限に抑えられるように、高エネルギー放射線の治療ビームを多数の方向から腫瘍に向ける。かかる放射線治療は通常、２つの明確な局面、即ちシミュレーションステップと実際の治療ステップとがある。シミュレーションステップでは、治療装置と同様な装置の上に患者を配置するが、高エネルギー放射線ビームは発生させない。治療を行う腫瘍の専門家により予め設定された治療ビームの逐次的照射をシミュレーションするために、シミュレーション装置を次々に位置決めする。これにより、装置と患者が衝突しないように、或いは装置の可動部分同志が衝突しないようにして、必要な治療ビームを次々に放射するように装置を位置決めすることが可能となる。この間、シミュレーション画像と呼ばれる低照射量のＸ線画像が得られる。使用するＸ線ビームのエネルギーが低い（キロ電子ボルトの範囲）ため通常、良好なコントラストが得られ、細部が表示されるシミュレーション画像の助けにより、腫瘍専門家は腫瘍の位置を突き止め、治療ビームを次々に照射するための装置成分の位置を確立することができる。実際の治療ステップの間、その前のシミュレーションステップの時と正確に同じ装置上の位置に患者を配置し、通常はメガ電子ボルト範囲の正規照射量のＸ線を照射して患者を治療する。このステップの間、ポータル画像(portal image)と呼ばれる別のＸ線画像が得られる。治療が終了すると、専門家がシミュレーション画像とポータル画像を比較して、シミュレーション画像により同定した腫瘍が放射線により適切に治療されたか否かをポータル画像により判定する。照射範囲が不完全であれば、後で修正治療を行うための日程を組む。現在受け入れられているのは、ポータル画像とシミュレーション画像を装置を使用せずに比較する方法である。通常、これら２つのＸ線画像が異なる装置により且つ異なる放射線照射レベルで撮影されるという事実を考慮すると、装置を使用せずに正確な比較を行うのは、容易なことではない。この後者の事実は、通常、腫瘍の領域をポータルＸ線画像では視認できないため、ポータル画像とシミュレーション画像の照合を行うにあたり、はっきりと視認できない解剖学的境界部を基に装置にたよらずに寸法を予想する必要があることを意味する。従来、ポータル画像は現像の必要なＸ線フィルムを用いて発生させる。このことは、使用する治療ビームの数が１本または数本であるに過ぎない場合は重大な短所ではない。しかしながら、多数の治療ビームを使用するコンピュータ制御放射線治療では、このＸ線フィルムは重大な制約を与える。デジタル化画像を発生させ、それを電子的ディスプレイ装置上に表示できる電子的ポータル画像発生装置が開発されている。しかしながら、電子的に発生させるポータル画像にもコントラスト及び鮮明度の点で同様な問題が存在する。ポータル画像とシミュレーション画像の照合問題は、これらの画像に、ゆがみにより生ずる方向の差、スケールの差、回転、並進移動及び遠近及び曲率の差が存在するためさらに複雑となる。立体放射線治療において、コンピュータによるデジタル化断層Ｘ線画像及び磁気共鳴画像（ＭＲＩ）は、両方の画像に現れる鋼製フレームの既知の一定寸法から抽出したスケールを利用して、自動的に照合させる。既知の寸法のかかる一定の境界部は、従来の放射線治療画像では得られない。従って、Ｘ線画像を自動的に照合する、特に放射線治療におけるポータル画像とシミュレーション画像を照合させる装置が必要である。多数の治療ビームにつきポータル画像とシミュレーション画像をオンラインで照合させるかかる装置が必要である。コントラストと鮮明度が大きく異なり、ゆがみ、回転、スケーリング、遠近または曲率による差が存在するポータル画像とシミュレーション画像を照合できるかかる装置が必要である。コンピュータ制御による放射線治療時患者を配列し、その状態を維持するための、またその配列状態が受け入れられないほど狂った場合に放射線ビームを停止させるための装置が必要である。発明の概要上記及び他の必要性は、Ｘ線画像を基準画像と自動的に照合させるための装置、特に、ポータル画像をシミュレーション画像と照合させて放射線治療が適切に行われたか否かを判定し、または放射線治療装置の動作を制御するための装置に関する本発明により充足される。画像の照合に当たり、デジタル化手段は、ポータル画像のようなＸ線画像をデジタル化して第１組のデジタルポータル画像信号、ポータル画像の場合デジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）を発生させる。デジタル化手段はまた、シミュレーション画像のような基準画像をデジタル化して第２のデジタル画像信号またはデジタルシミュレーション信号（ＤＳＩＳ）を発生させる。処理手段は、これらのデジタル画像信号を処理して照合済みデジタル画像信号を発生させる。処理は、画像の任意の特徴部分の物理的寸法を前もって知ることなく行われる。出力手段は、例えば照合済みデジタル画像信号から表示を発生させそして／または治療／診断装置を制御する。処理手段は、最初にデジタルポータル画像信号とデジタルシミュレーション画像信号を粗整列(coarse alignment)させる粗整列手段を含む。粗整列は、ＤＰＩＳにより表わされるポータル画像及びＤＳＩＳにより表わされるシミュレーション画像内でシード点(seed points)を選択することにより開始する。シード点の選択は、マウスのようなポインタを用いて対話形式で２つの画像の表示上で対応する点と見える点を選択するか或いは患者の上に配置したＸ線を透過しない基準点を用いて自動的に行うことができる。いずれの場合も、シード点を用いて２つの画像の間の変換を計算により求める。その後、この変換を１つの組のデジタル画像信号に適用してその画像の点をもう一方の画像の座標に変換することにより粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる。粗整列の後、微細整列(fine alignment)を行う。微細整列を実行するにあたり粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを最初に調整するが、この調整は相交わるまたはオーバーラップする画像領域につき、好ましくは、画像の相交わる領域内の矩形のような正規形状の領域につき、選択済みＤＰＩＳ及び選択済みＤＳＩＳを選択することにより行う。これらの領域に対するデジタル画像信号をその後強調することにより、同様の動的レンジ及びピクセル強度を有する調整済み画像を発生させる。微細整列手段は、調整済みＤＰＩＳ及び調整済みＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段と、更新済み変換を粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳまたは調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳのいずれかに適用して照合されるＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段を含む。更新済み変換を発生させる手段は、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから運動流れ成分を発生させる手段と、この運動流れ成分から更新済み変換を求める計算手段とよりなる。運動流れ成分を発生させる手段は、好ましくは、運動流れ勾配成分を発生し、計算手段は頑健な最適化(robust optimization)を用いて更新済み変換を計算により求める手段よりなる。更新済み変換を発生させる手段は、解像度レベルが次々に増加する調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを用いて更新済み変換を発生させる。追跡モードでは、更新済み変換を用いてデジタルポータル画像信号の逐次組間の運動を追跡する。この追跡により、患者の動きが特定の限界を越えた場合に放射線照射を停止するか或いは放射線ビームが治療すべき領域と正しい整列関係に維持されるように患者位置決め装置を作動することができる。本発明はまた、Ｘ線画像を別のＸ線画像または別の種類の画像でもよい他の基準画像と照合させるために利用できる。図面の簡単な説明本発明は、好ましい実施例についての以下の説明を添付図面を参照して読むと完全に理解されるであろう。図１は、本発明による装置の略図である。図２ａは、本発明を適用するシミュレーション画像を単純化した図である。図２ｂは、本発明を適用できるポータル画像の単純化した図である。図２ｃは、本発明により図２ａ及び２ｂのシミュレーション画像及びポータル画像を重畳表示するディスプレイの単純化した図である。図３−１１は、図１の装置において本発明を実現するために用いるソフトウェアのフローチャートである。好ましい実施例の説明本発明はＸ線画像を基準画像と照合させる方法に関し、コンピュータ制御放射線治療において発生させたポータル画像をシミュレーション画像と照合させる用途につき説明する。しかしながら、本発明は例えば、診断に用いるような他のＸ線画像の照合にも広い用途を有する。本発明はまた、患者の位置決めまたは放射線ビームのゲート作動を制御するような、逐次ポータル画像の動きの追跡にも利用できる。図１を参照して、シミュレーションの装置構成１は、治療すべき患者３の体内の腫瘍のような領域の位置を突き止めたり、治療ビームを時系列的に発生させるために用いられる。この装置は、装置の支持台１９により支持された水平枢軸７を中心として回転可能に取付けたガントリー５を含む。キロ電子ボルト範囲の低エネルギーＸ線ビーム１１を、ガントリー５に取付けたコリメータ１３により枢軸７の延長部を横断方向に延びる光路に沿って発射させる。患者３は、寝台１７を支持台１９上にその支持台に関して三次元並進運動が可能なように取付けた患者位置決め装置１５上に配置されている。この支持台１９は回転台２１に取付けられている。寝台１７の並進運動により、また、回転台２１の回転及び枢軸７を中心とするガントリー５の回転運動により、複数の治療ビームをシミュレーションすることが可能となる。シミュレーション装置１を逐次的にビームを発生させるに必要な位置を時系列的に占めるようにすると、必要とされるビーム全部を発射できるか否か、また装置と患者の間または装置の構成要素間で衝突が起こらないようにビーム照射間における装置の動きの変化を調整する必要があるか否かを判定できる。低エネルギーＸ線ビームを用い、患者３のコリメータ１３とは反対側にこのＸ線ビーム１１と一直線にＸ線フィルム２３を配置することによって、シミュレーション画像を発生させる。このシミュレーション画像により、腫瘍のような患者の治療領域を、ビーム１１と枢軸７の延長部との交差点である装置のアイソセンターに位置決めする。シミュレーションが完了した後、患者３を治療装置１’へ移送する。図示のように、この治療装置１’は、Ｘ線ビーム１１’がメガ電子ボルトの範囲である点を除きシミュレーション装置１と同じである。ポータル画像をこの治療装置１’ により発生させる。このポータル画像はシミュレーション装置のようにＸ線フィルムに写すこともできるが、電子的ポータル画像発生装置２５を用いるのが好ましい。もし利用できれば、電子的画像発生装置をシミュレーション装置１のＸ線フィルム２３の代わりに使用する。叙上のように、シミュレーション画像とポータル画像とはかなり異なるものである場合がある。その主な理由の１つは、ビーム１１と１１’のエネルギーが異なるためである。本発明は、治療に必要な放射線照射量が適正な治療領域へ送られたか否かを判定するために、シミュレーション画像とポータル画像とを照合させる。本発明はまた、治療中の患者の動きを検知して、その動きが適当な限界値を越えるとＸ線ビーム１１’の発生を停止するか或いは装置を調整して適正な配列関係が維持するように利用できる。イメージ照合装置２７は、Ｘ線フィルム２３上に現れるようなシミュレーション画像と、電子的ポータル画像発生装置２５により発生されるようなポータル画像とをデジタル化するデジタイザ２９を含む。この照合装置２７は、もっと一般的には、ポータル画像のようなＸ線画像をシミュレーション画像のような基準画像と照合させる。イメージ照合装置２７はさらに、粗整列モジュール３３の後に微細整列モジュール３５がくるプロセッサ３１を含む。プロセッサの出力は照合済みのポータル（Ｘ線）画像とシミュレーション（基準）画像であり、これらはディスプレイ装置３７上に表示される。このディスプレイ装置３７に付随するインターフェイス装置３９は、キーボード４１とマウスまたはトラックボードのようなポインタ４８を含む場合がある。図２ａ−２ｃは、本発明を利用してポータルＸ線画像をシミュレーション基準画像と照合させる態様を示す。図２ａは、シミュレーション装置１により発生させたシミュレーション画像４５を表わす。この画像に用いる低エネルギーＸ線は、良好なコントラストを有し細部が表示された画像を発生させるため、患者の輪郭４７と骨質構造４９が腫瘍５１とともに図示する。図２ｂは、高エネルギー治療ビームにより撮影したポータル画像に均一な暗いスポットとしてこの治療済み領域５５が現れる態様を示す。治療済み領域５５のぎざぎざの端縁は、ビーム１１’をほぼ腫瘍の形に合致させようとしてコリメータ１３に使用する薄片により発生する。ポータル画像５５の残部には細部はほとんど現れず、骨質の位置も示さない。これら２つの画像４５と５３を、互いに並進させるか、異なるスケールにするか、傾けるか、或いは回転（例えば９０°）することが可能である。これら２つの画像は、その遠近も曲率も異なる場合がある。粗整列モジュール３３はこれら２つの画像をほぼ整列させ、その後微細整列モジュール３５が頑健な運動の流れを利用して画像の照合を迅速且つ正確に完了させる。ディスプレイ装置３７は、照合済み画像を種々の態様で表示できる。１つの実施例では、ディスプレイ装置３７は２つの画像を約６乃至２０Ｈｚ、しかしながら、通常は約１２Ｈｚの速度で交互に表示するため、観察者は図２ｃに示すようにこれらの画像が重畳した複合画像５９として見ることができる。この例から明らかなように、照合済みポータル画像の治療済み領域５５’は照合済みシミュレーション画像の腫瘍５１’に重なっている。別のタイプの表示法（図示せず）として、ポータル画像の治療済み領域の輪郭を処理済みシミュレーション画像上に投射して、目標の腫瘍が実際に治療されたか否かを確認することができる。粗整列ステップを実行するにあたり、粗変換をデジタル化したＸ線またはポータル画像信号（ＤＰＩＳ）に適用して、デジタル化基準またはシミュレーション画像信号（ＤＳＩＳ）の座標系に変換する。この変換を発生させるに要する情報は、オペレータがポインター４３を用いて対話形式で２つの画像の対応点と見えるものを選択するか、またはシミュレーション装置と治療装置（図１に示す）において患者の上に配置したＸ線が透過しない基準点６１を用いて自動的に発生することができることが分かる。いずれの場合においても、上述したように発生させた点をシード点と呼ぶ。ポータル画像の座標からシミュレーション画像の座標への粗変換Ｈは、下記の通りである。（ｘｙ）ベクトルは、対応するポータル画像とシミュレーション画像におけるそれぞれのシード点の中心の欄及び列の座標を示す。このマトリックスの４つの RotSkewScale成分は、画像を粗整列させるに要する完全アフィン変換を表わす。この段階における、基準点の配置またはシード点の対話形式による選択は、次の段階が合理的に小さい偏差を吸収できるため、それ程正確である必要はない。粗整列の結果を用いて、ポータル画像をシミュレーション画像の方へたぐりよせる。その後、２つの画像のオーバーラップ領域をコンピュータにより強調して、対応する強度レベルが同じになるようにする。最後に、運動の流れ、または微細スケール変換を、ポータル画像がシミュレーション画像の方へ徐々に近付くように計算する。この段階で、より総括的な変換モデルを用いるが、このモデルは入力位置ベクトルが下記のように表わされる。そして、変換マトリックスは下記のように表わされる。そのため、結果は下記の通りである。上式において、△ポータル(x;Q)=u(x;Q)，そしてポータル(x)=X(x)である。パラメータα₀乃至α₅は粗整列の場合のようにアフィン変換を含むが、パラメータｐ₀ ｐ₁は遠近変換を含み、ｃは呼吸動作により生じることがある変形をカバーする。ベクトルＱのパラメータを復元するため、２つの画像間の運動の流れまたは距離の結果としての画像の非類似性を公式化した。 ∀ｘ ε ｆ，この式においてｆは、変換を計算した画像領域である。式５において、I(x)はポイントｘにおける強度関数であり、ｔ＋１における画像がポータル画像、ｔにおける画像がシミュレーション画像である。種々の導出法を用いることにより、下記に示すように、勾配（または非類似性勾配）を用いて運動の流れを公式化する。 ∀ｘ ε ｆこの段階において、条件のない最適化法によりＱの要素を計算するために、頑健な回帰法(robust regression method)を用いる。この方法により、粗整列段階からの合理的に小さい偏差だけでなく、２つの画像間の任意の残りの非類似性に対処することが可能となる。頑健な手法を用いると、雑音及び残余エラーにより影響を受ける危険にさらされることなく主な変換だけを確実に復元することができる。図３−１１は、本発明を実現するソフトウエアのフローチャートである。図３は主ルーチン１００を示し、このルーチンは粗整列を、ブロック１１０で対話形式で行うか、或いはブロック１２０で自動的に行うかのステップを含む。いずれの場合でも、式１を用いてポータル画像とシミュレーション画像の間の変換のラフな近似値を算定する。その後、１３０において、ユーザーは、このラフな近似値が画像を満足に整列させているか否かの判定を行うオプションを有する。もし満足に整列されておれば、この手順は完了する。もしそうでなければ、微細整列を行う。前述したように、本発明は患者の動きを追跡するためにも利用可能であるが、その場合、１４０において、２つの画像間の変換を用いて基準点の更新済み位置を概算する。画像の照合または追跡時にユーザーからの求めがあれば、１５０において、画像を微細整列のために調整する。その後、１６０において、改善済み画像変換を計算により求め、画像照合モードが選択されていることを１７０において確認すると、その変換を実行して、１８０において、上述したような態様で画像を表示させる。１９０において、追跡モードが選択されておれば、ルーチンは次の位置を発生させるための１４０に戻る。ユーザーは、２００において、イメージ照合が満足なものであるか否かの最終的な判定を行う。もしそうでなければ、ルーチンは１１０へ戻り、概算を再開する。図３のブロック１１０において要求される、変換のラフな近似値を対話形式で求める手順の詳細を図４に示す。１１１に示すように、ユーザーは、例えばマウス４３を用いてポータル画像とシミュレーション画像における対応するシード点または領域を選択する。その後、１１２に示すように、手順Ａを呼び出すことにより、選択領域または点を用いてポータル画像とシミュレーション画像の間のラフな変換を計算する。その後、１１３に示すように、手順Ｂを呼び出すことにより、このラフな変換を用いてポータル画像の座標をシミュレーション画像の座標に変換する。その後、１１４に示すように、モニタ３７上に画像を表示させる。ラフな変換の計算に使用する手順Ａの詳細を図５に示す。ユーザーが領域を指定したことがＡ１で判明すると、Ａ２で示すように、システムが領域の内側からランダムな点を対応する点として自動的に選択する。その後、また、もしユーザーが領域でなくて点を選択した場合は、Ａ３に示すように、対応する点の対を用いて最小二乗（ＬＳＱ）法により変換パラメータを計算する。ポータル座標をシミュレーション座標に変換する手順Ｂの詳細を図６に示す。先ず、Ｂ１において、得られた変換済みポータル画像の列と欄の限界を式１の逆である変換マトリックスＨを用いて求める。その後、Ｂ２において、得られたポータル画像をラスタースキャンし、各ピクセルにつきその変換を用いてその位置を求める。次に、元のポータル画像の周りのピクセル位置間を線形補間することにより各ピクセルの強度値を算定する。患者の上の基準点を用いて粗整列を自動的に行うルーチン１２０を、図７に示す。１２１において、Ｘ線を透過しない基準点６１をポータル画像とシミュレーション画像の両方において検出し、１２２において、対応する標識を同定する。その後、１２３において、図５の手順Ａを利用し各標識の中心をシード点として用いて画像変換を計算により求める。その後、１２４において、計算により求めた変換と図６の手順Ｂを用いて、ポータル画像をシミュレーション座標に変換する。１２５において、照合モードにあることが判明すると、１２６において、図２ａ−ｃに関連して述べた態様で画像を表示させる。粗整列済みデジタル画像を微細整列のために調整するルーチン１５０を、図８に示す。先ず、１５１において、シミュレーション画像とポータル画像の間の交差またはオーバーラップ領域を、式１の変換を用いて計算する。次に、１５２において、交差領域内にフィットする最大の矩形領域を計算により求める。矩形の代わりに正方形等の他の正規の幾何学的形状を用いることも可能である。１５３において、ポータル画像とシミュレーション画像の矩形の交差領域を表わす新しい画像を形成させる。その後、１５４において、得られたこれらの画像を強調して調整済みデジタル画像信号を発生させる。同じような動的レンジとピクセル強度をもつ調整済み画像を発生させるため、ヒストグラム等化、ガウスのラプラシアン、ハイパスフィルタリングおよび他の方法のような種々の強調方式を使用する。図９は、更新済み変換を微細整列のために計算するルーチン１６０を示す。このプロセスは、本例では約８分の１解像度である最も低い解像度から初めて、デジタル画像信号のいくつかの解像度レベルで実行する。このようにすると、１６１において、画像が調整済みポータル画像及びシミュレーション画像のための最も低い解像度で形成される。１６２において、これらの画像を最も最近の更新済み変換パラメータ、即ち前の解像度レベルで計算した変換パラメータを用いて更新する。本発明の重要な部分は、頑健な運動の流れを用いて微細整列を実行することである。特に、１６３において、運動の流れ勾配成分を発生させる。勾配成分を用いる運動の流れの適用については、M．J．Black及びP．Anandanの論文"A Framework For The Robust Estimation Of Optical Flow"，Proc．4th Intl．Co nf．on Computer Vision(ICCV 93)，Berlin，Germany，May 1993に記載がある。１方の画像上のピクセルをもう一方の画像の対応ピクセルと整列するように流動させるに必要な動きに対してこの運動の流れを適用する。異なる動きを示す他のピクセルも存在するであろうが、ほとんどのピクセルが同じように動いたその運動に対して頑健な運動を適用する。その後、１６４において、更新済み画像変換パラメータを頑健な最適化法により計算する。１６５において、解像度の上限に到達していないことが判明した場合、１６６において、解像度を累増し、新しい解像度レベルで更新済み変換パラメータを再計算する。１６５において、最も高い解像度レベルに到達したことが判明すると、１６７において、最終的な変換マトリックスＱが発生させる。図１０は、図９のブロック１６４の頑健な最適化を用いて更新済み画像変換パラメータを計算するルーチンの詳細を示す。上述したBlack及びAnandanの論文に記載されるように、頑健な運動はインライアー(inlier)と呼ぶデータ点で表される。他の動きを示すデータ点はアウトライアー(outlier)として示す。本発明では、データ点はピクセル値である。ピクセルを、一貫した運動の流れベクトルへの貢献度に応じて、次々にインライアーとアウトライアーに分ける。インライアー組のピクセルを用いて主な運動の流れを計算し、それに対する貢献度は頑健な最適化時に計算により求めるそれらの重み係数に依存する。図１０を参照して、１６４．１においてループに入り、そこで各インライアー点に個々の重み係数を用いてマーク付けする。最初に、全てのピクセルがインライアーとなるようにピクセルの重み係数を全て１にセットする。１６４．２において、アウトライアーに対するその手順の感度を決定する最適化パラメータをセットする。重み係数はこのパラメータαに依存する。このパラメータαの値が小さければ小さいほど、より多くの点がインライアーとして除去され、インライアーが運動の流れベクトルの現在の予測にますます近くなる。従って、全ての点が含まれるように最初は大きなパラメータαを用いる。新しいループに入るたびに、このパラメータαを小さくして、より多くのアウトライアーを除去する。パラメータαのこの減少を「αスケジューリング」と呼ぶ。このαスケジューリングは注意深く行う必要がある。αの減少を早くし過ぎると、解を見逃すかもしれない一方、αの減少が遅くし過ぎると処理時間が増加する。本発明では、運動の流れパラメータの最大誤差に応じてαを減少させる。その後、１６４．３において別のループに入り、１６４．４において、各インライアーデータ点を用いてＱ行列の変換パラメータの更新済み値を計算する。１６４．４において用いる式は好ましくは共役勾配(conjugate gradient)を用いて導出するが、勾配の下降部分を用いることも可能である。さらに、変換パラメータを求めるための式を導出するにあたり、運動の流れ及び頑健な統計を用いる。１６４．５において、パラメータαだけでなく、最後の計算値からの変化である変換パラメータの誤差を用いて、ピクセルの重み係数を調節する。１６４．３において、全てのインライアーデータ点／ピクセルを用いたことを確かめると、１６４．６において解が所望の程度まで収束したか否かのチェックを行う。もしそうでなければ、ルーチンは１６４．１へ戻り、更新済み重み係数を用いてインライアーデータ点を再マークする。図１１は追跡ルーチン１４０を示す。１４１に示すように、増分した更新済み変換Ｈ及び／またはＱを、変換が常に元のシミュレーションまたは基準画像に関連するように結合する。追跡ルーチンへの最初のパスにおいて、その時のポータル画像をシミュレーション画像（使用されておれば）に置き換え、１４３において、その後で新しいポータル画像を得る。追跡を引続き行うにつれて、ポータル画像を次々にその前のポータル画像と照合させることにより更新済み変換を発生させる。１４４において、逐次的なポータル画像からの基準点の逐次的位置または基準点パターンの変化を用いて、ビームのオン／オフまたは患者位置決め装置の駆動のような放射線治療装置を制御するための追跡信号を発生させる。本発明の特定の実施例を詳細に説明したが、当業者にとっては種々の変形例及び設計変更が本願の開示全体に照らして想到されるであろう。従って、図示説明した特定の構成は例示的なものに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでなく、この範囲は後記の請求の範囲及びその均等物の全幅を与えられるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年９月２５日（１９９８．９．２５）【補正内容】請求の範囲１．Ｘ線画像（５３）を基準画像（４５）と自動的に照合させる装置（２７）であって、Ｘ線画像（５３）及び基準画像（４５）をデジタル化してそれぞれ第１及び第２のデジタル画像信号を発生させる手段（２９）と、画像内の任意の特徴点の物理的寸法に関する入力なしに第１及び第２のデジタル信号を処理して照合済みデジタル画像信号を発生させる処理手段（３１）と、照合済みデジタル画像信号から出力を発生させる出力手段（３７）とよりなる装置（２７）。２．前記処理手段（３１）は、前記第１及び第２のデジタル画像信号から粗整列済みデジタル画像を発生させる粗整列手段（３３）と、頑健な運動の流れを用いて前記Ｘ線画像と基準画像のオーバーラップ領域につき粗整列済みデジタル画像信号間の変換を発生させる微細整列手段（３５，１６０）と、前記変換を一方の粗整列済みデジタル画像信号に適用して照合済みデジタル画像信号を発生させる手段（１６７）とよりなる請求項１の装置（２７）。３．前記微細整列手段（３５）は、粗整列済みデジタル画像信号を強調して同様な動的レンジと強度を有する調整済み且つ粗整列済み画像信号を発生させる手段（１５４）と、調整済み且つ粗整列済みデジタル画像信号間の前記変換を頑健な運動の流れを用いて発生させる手段（１６０）とよりなる請求項２の装置（２７）。４．前記Ｘ線画像（５３）はポータル画像であり、前記基準画像（４５）はシミュレーション画像であり、前記ポータル画像及びシミュレーション画像をデジタル化する手段（２９）はそれぞれ第１及び第２のデジタル画像信号をデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）及びデジタルシミュレーション画像信号（ＤＳＩＳ）としてを発生させ、前記処理手段（３１）は前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる粗整列手段（３３）と、前記シミュレーション画像とポータル画像のオーバーラップ領域につき前記粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから前記照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる微細整列手段（３５）とよりなる請求項１の装置（２７）。５．前記粗整列手段（３３）は、前記ＤＰＩＳにより表されるポータル画像（５３）と前記ＤＳＩＳにより表されるシミュレーション画像（４５）における対応シード点を選択する手段（１１１，１２１，１２２）と、対応シード点からポータル画像（５３）とシミュレーション画像（４５）の間の変換を計算する手段（１１２，１２３）と、前記変換を前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳのもう一方と共に前記粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１１３，１２４）とよりなる請求項４の装置（２７）。６．対応シード点を選択する前記手段（１１１）は、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから発生されるディスプレイ上の対応シード点を選択する対話手段（４３）よりなる請求項５の装置（２７）。７．対応シード点を選択する前記手段（１２１，１２２）は、Ｘ線が透過しない基準点を検出する手段（１２１）と、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳ内の対応の基準点を前記対応のシード点として同定する手段（１２２）とよりなる請求項５の装置（２７）。８．前記微細整列手段（３３）は、粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１５０）と、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段（１６１−１６５）と、更新済み変換を前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１６７）とよりなる請求項５の装置（２７）。９．前記微細整列手段（３３）は、粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１５０）と、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段（１６１−１６５）と、更新済み変換を前記粗整列済み及び調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１６７）とよりなる請求項４の装置（２７）。１０．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる前記手段（１５０）は、交差する前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳにより表わされる画像領域について選択済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを選択する手段（１５１，１５２）よりなる請求項９の装置（２７）。１１．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる前記手段（１５０）はさらに、前記選択済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを強調する手段（１５４）を含む請求項１０の装置（２７）。１２．選択済み信号を選択する前記手段（１５１，１５２）は、所定の正規形状を有する、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳにより表わされる画像領域の一部内においてＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを選択する手段（１５２）を含む請求項１１の装置（２７）。１３．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから運動の流れ成分を発生させる手段（１６３）と、運動の流れ成分から更新済み変換を計算する計算手段（１６４）とよりなる請求項９の装置（２７）。１４．運動の流れ成分を発生させる前記手段（１６３）は運動の流れ勾配成分を発生させ、前記計算手段（１６４）は頑健な最適化を適用して更新済み変換を計算する手段よりなる請求項１３の装置（２７）。１５．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、運動の流れ勾配成分を発生させる前記手段（１６３）と、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルを繰り返し用いる前記計算手段（１６４）とを利用する手段（１６１，１６２，１６６）よりなる請求項１４の装置（２７）。１６．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルを用いて更新済み変換を発生させる手段（１６１，１６２，１６６）よるなる請求項９の装置（２７）。１７．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳに頑健な運動の流れを適用する手段（１６４）よりなる請求項９の装置（２７）。１８．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳに頑健な運動の流れを適用する前記手段（１６４）は、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルに頑健な運動の流れを適用する請求項１７の装置（２７）。１９．前記出力手段（３７，１４０）は、照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから表示（５９）を発生させるディスプレイ手段よりなる請求項１乃至１８の装置（２７）。２０．前記Ｘ線画像（５３）と基準画像（４５）は次々に発生するポータル画像であり、次々に発生するポータル画像をデジタル化する前記手段（２９）は第１及び第２のデジタル画像信号を逐次組のデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）として発生させ、前記処理手段（３１）は逐次組のＤＰＩＳの間の動きを追跡する追跡手段（１４０，１５０，１６０）よりなる請求項１の装置（２７）。２１．前記追跡手段（１４０，１５０，１６０）は、逐次組のＤＰＩＳに頑健な運動の流れを適用して次々に発生するポータル画像間の更新済み変換を発生させる手段（１６０）と、更新済み変換を用いて逐次組のＤＰＩＳ間の動きを追跡する手段（１４０）とよりなる請求項２０の装置（２７）。２２．更新済み変換を発生させる前記手段（１６０）は、前記逐次組のＤＰＩＳから運動の流れ成分を発生させる手段（１６３）と、運動の流れ成分から次々に発生するポータル画像間の更新済み変換を計算する計算手段（１６４）とよりなる請求項２１の装置（２７）。２３．運動の流れ成分を発生させる前記手段（１６３）は運動の流れ勾配成分を発生させ、前記計算手段（１６４）は頑健な最適化を適用して更新済み変換を計算する手段よりなる請求項２２の装置（２７）。２４．更新済み変換を発生させる前記手段（１６０）は、運動の流れ勾配成分を発生させる前記手段（１６３）と、前記逐次組のＤＰＩＳの次々に増加する解像度レベルを繰り返し用いる前記計算手段（１６４）とを利用する手段（１６６）よりなる請求項２３の装置（２７）。２５．前記出力手段（３７，１４０）はさらに、ポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）に関し患者を位置決めする位置決め手段（１５’ ）と、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答して位置決め手段（１５ ’）を制御する手段とを含む請求項２０乃至２５の装置（２７）。２６．前記出力手段（３７，１４０）は、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答してポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）の発生を制御する（９’）を含む請求項２０乃至２４の装置（２７）。【手続補正書】【提出日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）【補正内容】特許請求の範囲１．Ｘ線画像（５３）を基準画像（４５）と自動的に照合させる装置（２７）であって、Ｘ線画像（５３）及び基準画像（４５）をデジタル化してそれぞれ第１および第２のデジタル画像信号を発生させる手段（２９）と、前記画像内の任意の特徴部分の任意の物理的寸法の入力なしに第１および第２のデジタル画像信号を処理して照合済みデジタル画像信号を発生させる処理手段（３１）と、照合済みデジタル画像信号から出力を発生させる出力手段（３７）とよりなる装置。２．Ｘ線画像（５３）はポータル画像、基準画像（４５）はシミュレーション画像であり、ポータル画像及びシミュレーション画像をデジタル化する前記手段（２９）は、第１および第２のデジタル画像信号をそれぞれデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）及びデジタルシミュレーション画像信号（ＤＳＩＳ）として発生させ、前記処理手段（３１）は、ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる粗整列手段（３３）と、シミュレーション画像とポータル画像のオーバーラップ領域につき粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる微細整列手段（３５）とよりなる請求項１の装置（２７）。３．前記微細整列手段（３３）は、粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１５０）と、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段（１６１−１６５）と、更新済み変換を粗整列及び調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１６７）とよりなる請求項２の装置（２７）。４．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから運動の流れ成分を発生させる手段（１６３）と、頑健な最適化を適用して運動の流れ成分から更新済み変換を計算する計算手段（１６４）とよりなる請求項３の装置（２７）。５．Ｘ線画像（５３）及び基準画像（４５）は次々に発生するポータル画像であり、次々に発生するポータル画像をデジタル化する前記手段（２９）は第１及び第２のデジタル画像信号を逐次組のデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）として発生させ、前記処理手段（３１）は逐次組のＤＰＩＳ間の動きを追跡する追跡手段（１４０，１５０，１６０）よりなる請求項１の装置（２７）。６．前記追跡手段（１４０，１５０，１６０）は、逐次組のＤＰＩＳに頑健な運動の流れを適用して次々に発生するポータル画像間の更新済み変換を発生させる手段（１６０）と、更新済み変換を用いて逐次組のＤＰＩＳ間の動きを追跡する手段（１４０）とよりなる請求項５の装置（２７）。７．前記出力手段（３７，１４０）は、ポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）に関し患者を位置決めする位置決め手段（１５’）と、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答して位置決め手段（１５’）を制御する手段とを含む請求項５または６の装置（２７）。８．前記出力手段（３７，１４０）は、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答してポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）の発生を制御する手段（９’）を含む請求項５または６の装置（２７）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者グリーンバーガー，ジョエルアメリカ合衆国，ペンシルベニア州 15143 スウィックレイ，チェスナット・ストリート 749 (72)発明者シモガ，カラン，ビーアメリカ合衆国，ペンシルベニア州 15213 ピッツバーグ，センター・アヴェニュウ 5030 アパートメントナンバー 560 (72)発明者アザナシオウ，キャラランボス，エヌギリシャ国，アテネジーアール―10434 デリグニー８，ケヤ―オブアイアザナシオウ (72)発明者カナデ，タケオアメリカ合衆国，ペンシルベニア州 15208 ピッツバーグ，ペンローズ・ドライブ 130

Claims

【特許請求の範囲】１．ポータル画像（５３）をシミュレーション画像（４５）と自動的に照合させる装置（２７）であって、前記ポータル画像（５３）及びシミュレーション画像（４５）をデジタル化してそれぞれデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）及びデジタルシミュレーション画像信号（ＤＳＩＳ）を発生させる手段（２９）と、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを処理して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる処理手段（３１）と、照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから出力を発生させる出力手段（３７，１４０）とよりなる装置。２．前記処理手段（３１）は、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる粗整列手段（３３）と、シミュレーション画像とポータル画像の領域をオーバーラップさせるために粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる微細整列手段（３５）とよりなる請求項１の装置（２７）。３．前記粗整列手段（３３）は、前記ＤＰＩＳにより表されるポータル画像（５３）と前記ＤＳＩＳにより表されるシミュレーション画像（４５）における対応シード点を選択する手段（１１１，１２１，１２２）と、対応シード点からポータル画像（５３）とシミュレーション画像（４５）の間の変換を計算する手段（１１２，１２３）と、前記変換を前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳのもう一方と共に前記粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１１３，１２４）とよりなる請求項２の装置（２７）。４．対応シード点を選択する前記手段（１１１）は、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから発生されるディスプレイ上の対応シード点を選択する対話手段（４３）よりなる請求項３の装置（２７）。５．対応シード点を選択する前記手段（１２１，１２２）は、Ｘ線が透過しない基準点を検出する手段（１２１）と、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳ内の対応の基準点を前記対応のシード点として同定する手段（１２２）とよりなる請求項３の装置（２７）。６．前記微細整列手段（３３）は、粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１５０）と、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段（１６１−１６５）と、更新済み変換を前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１６７）とよりなる請求項３の装置（２７）。７．前記微細整列手段（３３）は、粗整列済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１５０）と、調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから更新済み変換を発生させる手段（１６１−１６５）と、更新済み変換を前記粗整列済み及び調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの一方に適用して照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる手段（１６７）とよりなる請求項３の装置（２７）。８．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる前記手段（１５０）は、交差する前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳにより表わされる画像領域について選択済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを選択する手段（１５１，１５２）よりなる請求項７の装置（２７）。９．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを発生させる前記手段（１５０）はさらに、前記選択済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを強調する手段（１５４）を含む請求項８の装置（２７）。１０．選択済み信号を選択する前記手段（１５１，１５２）は、所定の正規形状を有する、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳにより表わされる画像領域の一部内においてＤＰＩＳ及びＤＳＩＳを選択する手段（１５２）を含む請求項９の装置（２７）。１１．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから運動の流れ成分を発生させる手段（１６３）と、運動の流れ成分から更新済み変換を計算する計算手段（１６４）とよりなる請求項７の装置（２７）。１２．運動の流れ成分を発生させる前記手段（１６３）は運動の流れ勾配成分を発生させ、前記計算手段（１６４）は頑健な最適化を適用して更新済み変換を計算する手段よりなる請求項１１の装置（２７）。１３．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、運動の流れ勾配成分を発生させる前記手段（１６３）と、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルを繰り返し用いる前記計算手段（１６４）とを利用する手段（１６１，１６２，１６６）よりなる請求項１２の装置（２７）。１４．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルを用いて更新済み変換を発生させる手段（１６１，１６２，１６６）よるなる請求項７の装置（２７）。１５．更新済み変換を発生させる前記手段（１６１−１６５）は、前記調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳに頑健な運動の流れを適用する手段（１６４）よりなる請求項７の装置（２７）。１６．調整済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳに頑健な運動の流れを適用する前記手段（１６４）は、前記ＤＰＩＳ及びＤＳＩＳの次々に増加する解像度レベルに頑健な運動の流れを適用する請求項１５の装置（２７）。１７．前記出力手段（３７，１４０）は、照合済みＤＰＩＳ及びＤＳＩＳから表示（５９）を発生させるディスプレイ手段よりなる請求項１の装置（２７）。１８．前記出力手段（３７，１４０）は、前記ＤＰＩＳにより表される画像の動きを追跡する追跡手段（１４０）よりなる請求項１の装置（２７）。１９．前記出力手段（３７，１４０）はさらに、ポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）に関し患者を位置決めする位置決め手段（１５’ ）と、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答して位置決め手段（１５ ’）を制御する手段とを含む請求項１８の装置（２７）。２０．前記出力手段（３７，１４０）は、追跡手段（１４０）により追跡される動きに応答してポータル画像（５３）を発生させる放射線ビーム（１１）の発生を制御する（９’）を含む請求項１８の装置（２７）。２１．ポータル画像（５３）を照合して放射線治療／診断装置を制御する装置（２７）であって、次々に発生するポータル画像をデジタル化して逐次組のデジタルポータル画像信号（ＤＰＩＳ）を発生させる手段（２９）と、逐次組のＤＰＩＳの間の動きを追跡する追跡手段（１４０，１５０，１６０）とよりなる装置（２７）。２２．前記追跡手段（１４０，１５０，１６０）は、逐次組のＤＰＩＳに頑健な運動の流れを適用して次々に発生するポータル画像間の更新済み変換を発生させる手段（１６０）と、更新済み変換を用いて逐次組のＤＰＩＳ間の動きを追跡する手段（１４０）とよりなる請求項２１の装置（２７）。２３．更新済み変換を発生させる前記手段（１６０）は、前記逐次組のＤＰＩＳから運動の流れ成分を発生させる手段（１６３）と、運動の流れ成分から次々に発生するポータル画像間の更新済み変換を計算する計算手段（１６４）とよりなる請求項２２の装置（２７）。２４．運動の流れ成分を発生させる前記手段（１６３）は運動の流れ勾配成分を発生させ、前記計算手段（１６４）は頑健な最適化を適用して更新済み変換を計算する手段よりなる請求項２３の装置（２７）。２５．更新済み変換を発生させる前記手段（１６０）は、運動の流れ勾配成分を発生させる前記手段（１６３）と、前記逐次組のＤＰＩＳの次々に増加する解像度レベルを繰り返し用いる前記計算手段（１６４）とを利用する手段（１６６）よりなる請求項２４の装置（２７）。２６．Ｘ線画像（５３）を基準画像（４５）と自動的に照合させる装置（２７）であって、Ｘ線画像（５３）及び基準画像（４５）をデジタル化してそれぞれ第１及び第２のデジタル画像信号を発生させる手段（２９）と、画像内の任意の特徴点の物理的寸法に関する入力なしに第１及び第２のデジタル信号を処理して照合済みデジタル画像信号を発生させる処理手段（３１）と、照合済みデジタル画像信号から表示（５９）を発生させるディスプレイ手段（３７）とよりなる装置（２７）。２７．前記処理手段（３１）は、前記第１及び第２のデジタル画像信号から粗整列済みデジタル画像を発生させる粗整列手段（３３）と、頑健な運動の流れを用いて前記Ｘ線画像と基準画像のオーバーラップ領域につき粗整列済みデジタル画像信号間の変換を発生させる微細整列手段（３５，１６０）と、前記変換を一方の粗整列済みデジタル画像信号に適用して照合済みデジタル画像信号を発生させる手段（１６７）とよりなる請求項２６の装置（２７）。２８．前記微細整列手段（３５）は、粗整列済みデジタル画像信号を強調して同様な動的レンジと強度を有する調整済み画像信号を発生させる手段（１５４）と、調整済み粗整列デジタル画像信号間の前記変換を頑健な運動の流れを用いて発生させる手段（１６０）とよりなる請求項２７の装置（２７）。