JP2020521553A - 放射線に基づく治療ビームの位置較正及び検証 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年5月26日に出願された米国特許出願第15/607217号の合衆国法典第35編第119条(e)に基づく利益を主張するものであり、この文献の内容は全体が引用により本明細書に組み入れられる。
Claims (34)
- X線発光材料を含むファントムに入射する、放射線源によって放出された放射線ビームの画像を、カメラを使用して取得するステップと、
前記画像に基づいてビームポインティングオフセットを決定するステップと、
前記ビームポインティングオフセットに基づいて前記放射線源の位置を較正するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記カメラを含む1又は2以上のカメラを使用して、前記ファントムが照射されていない間に前記ファントムの第1の画像セットを取得するステップと、
前記1又は2以上のカメラを使用して、前記ファントムに入射する前記放射線ビームの前記画像を含む第2の画像セットを取得するステップと、
を含み、前記ビームポインティングオフセットを決定する前記ステップは、前記第1の画像セット及び前記第2の画像セットにさらに基づく、
請求項1に記載の方法。 - 前記第2の画像セットの各々は、前記ファントムの入射面に入射する前記放射線ビームのものであり、
前記1又は2以上のカメラの各々は、前記放射線源のヘッドに結合され、
前記放射線源の投影アイソセンタが、前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づき、
前記ファントムに入射する前記放射線ビームの第3の重心が、前記第2の画像セットに基づき、
前記ビームポインティングオフセットは、前記投影アイソセンタと前記第3の重心とを比較することに基づき、
前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップは、前記ビームポインティングオフセットを機械的ビーム位置決め装置に適用して前記放射線源の前記位置を調整するステップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記第2の画像セットの各々は、前記ファントムの入射面及び出射面に入射する前記放射線ビームのものであり、
前記1又は2以上のカメラは、前記放射線源のヘッドに結合され、
前記放射線源の投影アイソセンタが、前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づき、
前記入射面に入射する前記放射線ビームの第1の重心と、前記出射面に入射する前記放射線ビームの第2の重心との間の中間点が、前記第2の画像セットに基づき、
前記ビームポインティングオフセットは、前記投影アイソセンタと前記中間点との間の距離に基づき、
前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップは、前記ビームポインティングオフセットを機械的ビーム位置決め装置に適用して前記放射線源の前記位置を調整するステップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記第2の画像セットは、前記ファントムの入射面に入射する前記放射線ビームのものであり、
前記1又は2以上のカメラは、静止位置に配置された複数のカメラであり、
前記ファントムに入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した中心が、前記第2の画像セットに基づき、
前記ビームポインティングオフセットは、3Dで三角測量した前記中心と、前記放射線ビームの放射線源の位置とに基づき、
前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップは、前記ビームポインティングオフセットを機械的ビーム位置決め装置に適用して前記放射線源の前記位置を調整するステップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記第2の画像セットを使用して、前記ファントムの入射面及び出射面に入射する前記放射線ビームの重ね合わせを生成し、
前記1又は2以上のカメラは、静止位置に配置された複数のカメラであり、
前記放射線源の投影アイソセンタが、前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づき、
前記入射面に入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した第1の中心と、前記出射面に入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した第2の中心とが、前記第2の画像セットに基づき、
前記ビームポインティングオフセットは、3Dで三角測量した前記第1の中心と、3Dで三角測量した前記第2の中心と、前記投影アイソセンタとに基づき、
前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップは、前記ビームポインティングオフセットを機械的ビーム位置決め装置に適用して前記放射線源の前記位置を調整するステップを含む、
請求項2に記載の方法。 - 前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップの後に、前記カメラを使用して、前記ファントムに入射する前記放射線ビームの第2の画像セットを取得するステップと、
前記第2の画像と前記画像とに基づいてビームポインティング誤差を計算するステップと、
前記ビームポインティング誤差を出力するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記1又は2以上のカメラは、前記放射線ビームのビーム軸と一致する、
請求項2に記載の方法。 - 前記1又は2以上のカメラは、前記放射線ビームのビーム軸と一致せず、前記方法は、
前記1又は2以上のカメラを使用して、前記ファントムが照射されていない間に前記X線発光材料に重なり合ったパターンの第3の画像セットを取得して、前記放射線ビームの前記ビーム軸に対する前記1又は2以上のカメラの相対的位置を決定するステップと、
前記1又は2以上のカメラを使用して、前記パターンに1又は2以上の線源回転軸間距離(SAD)で入射する前記放射線ビームの第4の画像セットを取得して、前記パターンに対する前記ビーム軸の位置を決定するステップと、
前記ビーム軸に対する前記1又は2以上のカメラの前記相対的位置に基づいて、前記ファントムの第1の重心と前記パターンに入射する前記放射線ビームの第2の重心との間の関係を決定するステップと、
をさらに含み、前記放射線源の前記位置を較正する前記ステップは、前記関係にさらに基づく、
請求項2に記載の方法。 - 前記パターンに前記1又は2以上のSADで入射する前記放射線ビームの前記第4の画像セットを取得する前記ステップは、
ステージを介して前記ファントムを動かすステップ、
前記ファントムをカウチ上に配置し、該カウチを介して前記ファントムを動かすステップ、又は、
前記ファントムを床又は壁に配置し、マニピュレータを使用して距離を変化させるステップ、
のうちの1つ又は2つ以上を含む、請求項9に記載の方法。 - X線発光材料を含むファントムと、
前記ファントムに入射する、放射線源によって放出された放射線ビームの画像を取得するカメラシステムと、
前記カメラに動作可能に結合された処理装置と、
を備え、前記処理装置は、
前記画像に基づいてビームポインティングオフセットを決定し、
前記ビームポインティングオフセットに基づいて前記放射線源の位置を較正する、
ことを特徴とする較正システム。 - 前記カメラシステムは1又は2以上のカメラを含み、該1又は2以上のカメラは、
前記ファントムが照射されていない間に前記ファントムの第1の画像セットを取得し、
前記ファントムに入射する前記放射線ビームの前記画像を含む第2の画像セットを取得し、前記ビームポインティングオフセットを決定することは、前記第1の画像セット及び前記第2の画像セットにさらに基づく、
請求項11に記載の較正システム。 - 前記第2の画像セットの各々は、前記ファントムの入射面に入射する前記放射線ビームのものであり、
前記1又は2以上のカメラの各々は、前記放射線源のヘッドに結合され、
前記処理装置は、さらに、
前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づいて、前記放射線源の投影アイソセンタを決定し、
前記第2の画像セットに基づいて、前記ファントムに入射する前記放射線ビームの第3の重心を決定し、前記ビームポインティングオフセットは、前記投影アイソセンタと前記第3の重心とを比較することに基づく、
請求項12に記載の較正システム。 - 前記第2の画像セットの各々は、前記ファントムの入射面及び出射面に入射する前記放射線ビームの重ね合わせであり、
前記1又は2以上のカメラは、前記放射線源のヘッドに結合され、
前記処理装置は、さらに、
前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づいて、前記放射線源の投影アイソセンタを決定し、
前記第2の画像セットに基づいて、前記入射面に入射する前記放射線ビームの第1の重心と、前記出射面に入射する前記放射線ビームの第2の重心との間の中間点を決定し、前記ビームポインティングオフセットは、前記投影アイソセンタと前記中間点との間の距離に基づく、
請求項12に記載の較正システム。 - 前記第2の画像セットは、前記ファントムの入射面に入射する前記放射線ビームのものであり、
前記1又は2以上のカメラは、静止位置に配置された複数のカメラであり、
前記処理装置は、さらに、
前記第2の画像セットに基づいて、前記ファントムに入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した中心を決定し、前記ビームポインティングオフセットは、3Dで三角測量した前記中心と、前記放射線ビームの放射線源の位置とに基づく、
請求項12に記載の較正システム。 - 前記第2の画像セットを使用して、前記ファントムの入射面及び出射面に入射する前記放射線ビームの重ね合わせを生成し、
前記1又は2以上のカメラは、静止位置に配置された複数のカメラであり、
前記処理装置は、さらに、
前記第1の画像セット、前記ファントムの幾何学的形状、及び前記ファントムの位置に基づいて、前記放射線源の投影アイソセンタを決定し、
前記第2の画像セットに基づいて、前記入射面に入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した第1の中心と、前記出射面に入射する前記放射線ビームの3Dで三角測量した第2の中心とを決定し、前記ビームポインティングオフセットは、3Dで三角測量した前記第1の中心と、3Dで三角測量した前記第2の中心と、前記投影アイソセンタとに基づく、
請求項12に記載の較正システム。 - 前記カメラは、前記放射線源の前記位置を前記較正した後に、前記ファントムに入射する前記放射線ビームの第2の画像セットを取得し、
前記処理装置は、さらに、
前記第3の画像と前記画像とに基づいてビームポインティング誤差を計算し、
前記ビームポインティング誤差を出力する、
請求項11に記載の較正システム。 - 前記1又は2以上のカメラは、センサ歪み及びレンズ歪みを有し、
前記処理装置は、前記センサ歪み又は前記レンズ歪みの少なくとも一方の補正を前記第1の画像セット及び前記第2の画像セットに適用する、
請求項12に記載の較正システム。 - 球形ファントム本体と、X線発光材料とを含むファントムであって、前記X線発光材料の少なくとも一部が前記ファントムの表面上に存在する、
ことを特徴とするファントム。 - 前記X線発光材料は、表面ビルドアップ材料を含むX線シンチレーション材料である、
請求項19に記載のファントム。 - 前記X線発光材料は、前記ファントムに入射する放射線ビームに応答してチェレンコフ光信号を生成するように蛍光化合物でドープされた水又はプラスチックを含む誘電材料である、
請求項19に記載のファントム。 - 前記ファントムは、空洞を有する構造を含み、
前記ファントムは、1つの位置で1つのカメラを使用して、前記ファントムに入射する放射線ビームの入射特徴及び前記ファントムから出射する前記放射線ビームの出射特徴の像を取得することを可能にする透明度を有する、
請求項19に記載のファントム。 - 前記球形ファントム本体は不透明な基材を含み、
前記ファントムの不透明性は、1つの位置で1つのカメラを使用して、前記ファントムに入射する放射線ビームの入射特徴及び前記ファントムから出射する前記放射線ビームの出射特徴の像を取得することを不可能にする、
請求項19に記載のファントム。 - 前記ファントムの前記表面は均一であり、
前記ファントムの前記表面にわたって、吸収源に対する光信号の関係が一定であり、
前記光信号は、前記表面に入射する放射線ビームの測定値であり、
前記吸収源は、前記ファントムにおける前記放射線ビームの吸収の測定値である、
請求項19に記載のファントム。 - 前記ファントムの前記表面に、相対的位置において視覚的に識別可能な特徴のパターンが重なり合う、
請求項19に記載のファントム。 - 前記パターンは、チェッカーボードパターンである、
請求項25に記載のファントム。 - 円柱形ファントム本体と、X線発光材料とを含むファントムであって、前記X線発光材料の少なくとも一部が前記ファントムの表面上に存在する、
ことを特徴とするファントム。 - 前記X線発光材料は、表面ビルドアップ材料を含むX線シンチレーション材料である、
請求項27に記載のファントム。 - 前記X線発光材料は、前記ファントムに入射する放射線ビームに応答してチェレンコフ光信号を生成するように蛍光化合物でドープされた水又はプラスチックを含む誘電材料である、
請求項27に記載のファントム。 - 前記ファントムは、空洞を有する構造を含み、
前記ファントムは、1つの位置で1つのカメラを使用して、前記ファントムに入射する放射線ビームの入射特徴及び前記ファントムから出射する前記放射線ビームの出射特徴の像を取得することを可能にする透明度を有する、
請求項27に記載のファントム。 - 前記円柱形ファントム本体は不透明な基材を含み、
前記ファントムの不透明性は、1つの位置で1つのカメラを使用して、前記ファントムに入射する放射線ビームの入射特徴及び前記ファントムから出射する前記放射線ビームの出射特徴の像を取得することを不可能にする、
請求項27に記載のファントム。 - 前記ファントムの表面は均一であり、
前記ファントムの前記表面にわたって、吸収源に対する光信号の関係が一定であり、
前記光信号は、前記表面に入射する放射線ビームの測定値であり、
前記吸収源は、前記ファントムにおける前記放射線ビームの吸収の測定値である、
請求項27に記載のファントム。 - 前記ファントムの前記表面に、相対的位置において視覚的に識別可能な特徴のパターンが重なり合う、
請求項27に記載のファントム。 - 前記パターンは、チェッカーボードパターンである、
請求項33に記載のファントム。
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