JP2013099431A - 放射線治療における患者自動位置決め装置及び方法並びに患者自動位置決め用プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】治療計画時に取得した3次元CT画像データと位置決め時に取得する2次元のX線透視像のレジストレーションを行う際に、3次元CT画像データと2次元X線透視像の位置合わせを行うために、コンピュータ上にX線撮影のジオメトリを再現し、CT画像データに対して仮想的に透視投影を行うことで、2次元DRRを得て、該DRRとX線透視像の一致度を評価する評価関数が最大となるように、CT画像データの回転・平行移動に関する透視投影パラメータを最適化し、患者の現在位置と治療計画時位置とのずれ量を算出するようにした放射線治療における患者自動位置決めに際して、前記透視投影パラメータの最適化を、画像の変化が大きい1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行う。
【選択図】図10
Description
身体部位毎に、骨が多い領域や臓器が多い領域があるため、1つの評価関数ですべての部位の自動位置決め計算を行うと、部位により計算誤差が大きくなる場合がある。そこで、このため、評価関数のパラメータを調整するなどの方法もあるが、それだけでは、高精度なずれ量を計算することが難しい。そこで、複数の評価関数を使用することで、ずれ量誤差を軽減する。複数の評価関数で位置ずれ量を算出した場合、これらは独立に計算される。そのため、それぞれの評価関数による位置ずれ量が異なる値を示す場合もある。それぞれの評価関数ごとの結果に、重み付け処理を行い最終的な、位置ずれ量補正値を算出する(ずれ量補正計算)。
本発明の「自動位置決め法」は、参照CT画像からDRR画像を作成し、X線画像とのずれ量を算出する方法である。一般に、患者位置決めに使用する参照画像は、一般には治療計画で使用したCTデータを元に作成した2次元画像(Digital Reconstructed Radiography: DRR)が一般的である。この場合、参照DRR画像は、元を正せばCT画像であるため、この状況で自動位置決め計算結果のずれ量分、治療台を移動することで、参照DRRとX線画像の位置関係がほぼ一致する。
自動位置決め計算を行う際、数百から数千回のDRR画像作成を行う。また、このDRR画像計算は、計算量が多いため、画像1枚作成のための計算時間もかかる。また、複数の評価関数を実行させる場合、評価関数の計算量も増加する。そこで、高速計算させるために、以下の方法を用いた。
・最適化法(勾配法、凸最適化など)の最適化アルゴリズム
・Graphics Processing Unit(GPU)の使用によるマルチスレッド計算
4次元CT撮影による時系列の参照CT画像、並びに透視装置による時系列の撮影画像を扱う場合が想定される。
相互情報量の評価関数は、規格化相互情報量を用いた。
1/(1+x)の微分値でエッジを強調させる。同様な物としてsobelフィルタ、robertsフィルタなどがある。
移動量(X軸:0.0mm, Y軸:0.0mm, Z軸:0.0mm)、回転量(X軸:0.0度, Y軸:0.0度, Z軸:0.0度)の誤差を含む。
12…患者ベッド
20、22…照射ポート
30、32…X線管
34、36…2次元検出器
50…CT撮像装置
52…治療計画装置
54…患者データベース
56…患者ファイルサーバ
60…位置決め計算機
62…機器制御用計算機
Claims (10)
- 治療計画時に取得した3次元CT画像データと位置決め時に取得する2次元のX線透視像のレジストレーションを行う際に、3次元CT画像データと2次元X線透視像の位置合わせを行うために、コンピュータ上にX線撮影のジオメトリを再現し、CT画像データに対して仮想的に透視投影を行うことで、2次元DRRを得る手段と、
該DRRとX線透視像の一致度を評価する評価関数が最大となるように、CT画像データの回転・平行移動に関する透視投影パラメータを最適化し、患者の現在位置と治療計画時位置とのずれ量を算出する手段とを備えた放射線治療における患者自動位置決め装置において、
前記透視投影パラメータの最適化を、画像の変化が大きい1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行う手段を備えたことを特徴とする放射線治療における患者自動位置決め装置。 - 投影軸に沿った方向に対する平行移動量パラメータの最適化を、これに直交する1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行うことを特徴とする請求項1に記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 投影軸周りの回転移動量パラメータを、1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行うことを特徴とする請求項1に記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 前記位置決めに際して、複数の位置決めアルゴリズムと評価関数を使用し、それぞれの算出結果を統合して、最終的な位置ずれ量を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 参照画像取得後の自動位置決め実行時に、ユーザが手動で画像位置調整を行う場合、照射時の自動位置決め計算結果に、参照画像とCT画像のずれ量を加える手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 前記位置決めに際して、静止画像の場合と同じプロセスに、位相パラメータを加えて、順次位相を変えながら、評価関数による計算を行うことにより、時間軸に拡張することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 前処理としてダウンサンプリングを行う際に、段階的にダウンサンプリングレベルを変える手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 前記位置決めに際して、既に取得した位置決め結果データを、現在行っている位置決め結果へ複製する手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の放射線治療における患者自動位置決め装置。
- 治療計画時に取得した3次元CT画像データと位置決め時に取得する2次元のX線透視像のレジストレーションを行う際に、3次元CT画像データと2次元X線透視像の位置合わせを行うために、コンピュータ上にX線撮影のジオメトリを再現し、CT画像データに対して仮想的に透視投影を行うことで、2次元DRRを得て、該DRRとX線透視像の一致度を評価する評価関数が最大となるように、CT画像データの回転・平行移動に関する透視投影パラメータを最適化し、患者の現在位置と治療計画時位置とのずれ量を算出するようにした放射線治療における患者自動位置決め方法において、
前記透視投影パラメータの最適化を、画像の変化が大きい1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行うことを特徴とする放射線治療における患者自動位置決め方法。 - 治療計画時に取得した3次元CT画像データと位置決め時に取得する2次元のX線透視像のレジストレーションを行う際に、3次元CT画像データと2次元X線透視像の位置合わせを行うために、コンピュータ上にX線撮影のジオメトリを再現し、CT画像データに対して仮想的に透視投影を行うことで、2次元DRRを得て、該DRRとX線透視像の一致度を評価する評価関数が最大となるように、CT画像データの回転・平行移動に関する透視投影パラメータを最適化し、患者の現在位置と治療計画時位置とのずれ量を算出するようにした放射線治療における患者自動位置決め方法をコンピュータに行なわせるための患者自動位置決め用プログラムであって、
コンピュータに、前記透視投影パラメータの最適化を、画像の変化が大きい1方向でのみDRRと実透視像の一致度の評価値を算出して行わせるステップを備えたことを特徴とする放射線治療における患者自動位置決め用プログラム。
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