JP6732489B2 - Ｘ線撮影機器のアライメント調整支援装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線撮影機器を構成するＸ線源及びＸ線検出器のアライメント調整支援技術に関する。

放射線治療を実施する場合、治療空間のアイソセンタと患部とが一致するように患者が位置決めされる必要がある。この患者の位置決め精度の妥当性は、治療計画時にＸ線ＣＴ等で撮影した立体像から再構成した画像（ＤＲＲ: Digitally Reconstructed Radiograph）と治療ビームの照射直前にＸ線撮影機器で撮影したＸ線透視画像とを照合することにより評価される。
この位置決め精度の妥当性評価は、Ｘ線撮影機器を構成するＸ線源とＸ線検出器とが、治療空間に設計通りに設置されていることが前提となる。
このため、現実の設置位置が設計位置からずれている場合は、このずれを解消するために、Ｘ線源及びＸ線検出器の設置位置を調整するアライメント調整が行われる。

このようなアライメント調整を実施する公知技術として、回転機構（Ｃアーム）を有するＸ線撮影機器にあっては、回転位置を変化させて撮影した複数のＸ線透視画像から、Ｘ線源やＸ線検出器の設置位置を算出する方法がある。
また、そのような回転機構をもたないＸ線撮影機器にあっては、Ｘ線源とＸ線検出器を結ぶＸ線の照射軸上に、レーザーマーカーと鏡を設置し、反射光を確認しながらアライメント調整を行う方法がある。

特開２００９−１０６６４４号公報 国際公開番号ＷＯ２０１３／０６１６０９

上述した公知のアライメント調整技術では、Ｘ線源及びＸ線検出器の回転機構が必須の構成要素になったり調整の成果が作業者の技能に大きく依存したりする課題があった。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、作業者の技能への依存度を低減することができる、Ｘ線撮影機器のアライメント調整支援技術を提供することを目的とする。

実施形態に係るＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置において、Ｘ線源及びＸ線検出器が設置された空間の座標系に位置決めされた少なくとも６個の基準点に対し、一方向より、前記Ｘ線源から出力したＸ線を放射させ、前記Ｘ線検出器上に射影させた透視画像を入力する透視画像入力部と、前記透視画像の座標系において、認識された前記６個の基準点の領域から、各々の領域を代表する６つの射影座標を決定する決定部と、前記空間の座標系における前記６個の基準点の空間座標を、前記一方向より射影させた前記透視画像の座標系において対応する前記６つの射影座標に、座標変換する射影行列を導出する導出部と、前記射影行列に基づき、前記空間の座標系における前記Ｘ線源の位置情報、並びに前記Ｘ線検出器の位置情報及び姿勢情報を演算する第１演算部と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態により、作業者の技能への依存度を低減することができる、Ｘ線撮影機器のアライメント調整支援技術が提供される。

本発明の実施形態に適用されるＸ線撮影機器のアライメント調整の説明図。 治療空間にセットさせた患者及びＸ線撮影機器を示す外観図。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置を示すブロック図。 実施形態で実行される演算式の説明図。 リファレンス体のＸ線透視画像、及び射影座標の修正を反映させる演算式の説明図。 Ｘ線透視画像に射影された基準点の領域を手動設定する説明図。 本発明の実施形態に係るＸ線撮影機器のアライメント調整支援方法の手順、及びアライメント調整支援プログラムのアルゴリズムを説明するフローチャート。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図３に示すように、Ｘ線撮影機器１０のアライメント調整支援装置３０は、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２が設置された空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に位置決めされた少なくとも６個の基準点２０（２０₁〜２０₆）にＸ線源１１から出力したＸ線を放射させＸ線検出器１２上に射影させた透視画像１３ａを入力する透視画像入力部３１と、この透視画像の座標系（ｕ，ｖ）において認識された６個の基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）から各々の領域を代表する６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６を決定する決定部３２と、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）における６個の基準点２０（２０₁〜２０₆）の空間座標（Ｘ_n,Ｙ_n,Ｚ_n）；ｎ＝１〜６を対応する６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６に座標変換する射影行列Ｐを導出する導出部３３と、この射影行列Ｐに基づき空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）並びにＸ線検出器１２の位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）及び姿勢情報（ｕ_ｘ, ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）を演算する第１演算部４１と、を備えている。

さらにアライメント調整支援装置３０は、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の設計情報４５とその位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）とに基づいて、Ｘ線源１１の調整量を演算する第２演算部４２と、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線検出器１２の設計情報４５とその位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）及び姿勢情報（ｕ_ｘ,ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）とに基づいてＸ線検出器１２の調整量を演算する第３演算部４３と、を備えている。

さらにアライメント調整支援装置３０は、透視画像１３を表示するとともに認識された基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）を透視画像１３に重ね書き表示させる表示部３４を備えている。
さらにアライメント調整支援装置３０は、基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）の認識を手動設定により行う手動設定部３５を備えている。

図２に示すように放射線治療は、ベッド１６に固定した患者１５に対し、照射ポート（図示略）から治療ビーム（図示略）を照射することにより実行される。
ここで、治療ビームとは、ガン等の患部組織に照射して細胞を死滅させる放射線であり、そのような放射線として、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、中性子線、及び、重粒子線などが挙げられる。

そして、この治療ビームの照射に先立って、この治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）とは別の場所で治療計画が実施される。
この治療計画で患者は、治療空間でベッド１６に固定され治療ビームの照射を受ける姿勢と同じ姿勢をとり、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）等により、患部を含む体内の立体像（ボクセルデータ）を撮像する。
そして、このボクセルデータで特定した患部の領域に基づいて、治療ビームの照射位置、照射角度、照射範囲、放射線量、回数などの条件が決定される。

さらに、Ｘ線源１１の位置に対応する仮想視点から、Ｘ線検出器１２の位置及び姿勢に対応する仮想平面上に、このボクセルデータを射影した再構成画像（ＤＲＲ：Digitally Reconstructed Radiograph）を生成する。
なおこの再構成画像（ＤＲＲ）を生成するのに必要な仮想視点の位置と仮想平面の位置及び姿勢は、それぞれＸ線源１１及びＸ線検出器１２の設計情報４５に基づいている。
ここで設計情報４５とは、Ｘ線撮影機器１０を構成するＸ線源１１及びＸ線検出器１２の治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）における機械的な位置や角度等を示す設計情報である。

そして、ボクセルデータ上に設定された患部の位置が、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）に設定されたアイソセンタに一致するように、患者１５を固定するベッド１６の治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）における位置情報が決定される。
ここでアイソセンタとは、治療ビームの照射中心が位置するように設定された、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）における基準位置である。

そして、患者１５を固定したベッド１６を、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）の決定位置に移動させ、Ｘ線撮影機器１０で撮影しＸ線透視画像１３ｂを得る。
この治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）で患者１５を撮影しｕ，ｖ座標系に射影したＸ線透視画像１３ｂと治療計画の段階でボクセルデータから仮想的にｕ，ｖ座標系に再構成したＤＲＲ画像との一致がとれれば、患者１５の患部の位置が、アイソセンタに一致していることの確認がとれたことになる。
しかし、この確認の妥当性は、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）において、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２が、設計情報４５のとおりに設置されていることを前提にしている。

図３に示すアライメント調整支援装置３０は、Ｘ線撮影機器１０を構成するＸ線源１１及びＸ線検出器１２の、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）における現実の取り付け位置及び姿勢を認識するものである。そして、この現実の取り付け位置及び姿勢と設計情報とのずれ量を求め、このずれ量を解消するＸ線源１１及びＸ線検出器１２のアライメント調整を支援するものである。

図１に示すように、アライメント調整は、少なくとも６個の基準点２０（２０₁〜２０₆）を埋め込んだリファレンス体２１を、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）の所定位置に配置することにより、定期的に実施される。
リファレンス体２１の配置は、例えば、治療空間を取り囲む床面の基準ポイントに、着脱自在に設置した治具等を介して行われる。
このように、リファレンス体２１が配置されることで、６個の基準点２０（２０₁〜２０₆）のそれぞれは、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）の所望した位置に、正確に位置決めされることになる。

この座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）における６個の基準点の空間座標（Ｘ_n,Ｙ_n,Ｚ_n）；ｎ＝１〜６は、アライメント調整支援装置３０の記憶部３７ａ（図３）に保存されている。
Ｘ線撮影機器１０は、このように配置されたリファレンス体２１に対し、Ｘ線源１１から出力したＸ線を放射させ、Ｘ線検出器１２上に射影させた透視画像１３ａを撮像する。
ここでＸ線検出器１２は、Ｘ線の検出素子が２次元アレイ状に配置され、Ｘ線源１１から放出され患者１５又はリファレンス体２１を透過してそれぞれの検出素子に到達したＸ線のエネルギーの減衰量に応じ、Ｘ線透視画像１３ａ，１３ｂを形成する。
Ｘ線源１１は、電子を高速で金属ターゲットに衝突させてＸ線を発生させるＸ線管が採用されるが、人体組織を減衰しながら通過することができるＸ線電磁波を出力するものであれば適宜採用される。

図３に示すアライメント調整支援装置３０において、透視画像入力部３１は、Ｘ線撮影装置、画像サーバ、メディア、ネットワークストレージ等に一時保存されている透視画像１３を入力し、表示部３４に表示させる。
そして決定部３２は、この透視画像１３を入力し、図１に示す透視画像の座標系（ｕ，ｖ）において６個の基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）を認識する。さらに決定部３２は、認識された各々の領域２３（２３₁〜２３₆）の各々から、代表する６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６を決定し記憶部３７ａに保存する。
なおこの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）は、それぞれの領域２３の重心位置を代表として決定することが考えられるが、代表位置の決定方法について特に限定されない。

これら認識された基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）及び決定された射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６は、表示部３４において、透視画像１３に重ね書き表示することができる。このように表示部３４に重ね書き表示することにより、決定部３２により決定された射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６の妥当性を、ユーザが目視により評価することができる。また表示部３４に表示される情報として、決定位置と射影位置の基準点の輪郭、重心や射影位置の画像を作成して画像と差分表示した画像等が挙げられる。
なお、表示部３４は必須の構成要件ではなく、ユーザによる目視評価が不要であれば、省略することもできる。

導出部３３は、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）における６個の基準点の空間座標（Ｘ_n,Ｙ_n,Ｚ_n）；ｎ＝１〜６を、対応する６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６に座標変換する射影行列Ｐを導出する。

図４に基づいて、射影行列Ｐについて説明する。
治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）と、透視画像（Ｘ線検出器１２）の座標系（ｕ，ｖ）との関係は、式（１）で表すことができる。ここで、λは任意の実数で、Ｐは３×４の射影行列である。
この射影行列Ｐを求めることができれば、座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の並進方向の位置と、Ｘ線検出器１２の並進方向の位置及び回転方向の姿勢とを算出することができる。

ここで、Ｘ線源１１の位置を原点として、Ｘ線検出器１２のｕ軸及びｖ軸のそれぞれに向きを合わせたｘ軸及びｙ軸と、このｘ×ｙの外積の向きに合わせたｚ軸とから規定される、カメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する。
ここでカメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）と、透視画像（Ｘ線検出器１２）の座標系（ｕ，ｖ）との関係は、式（２）で表すことができる。ここで、λは任意の実数で、ｓ_u，ｓ_vはそれぞれＸ線検出器１２のｕ軸及びｖ軸方向の画素ピッチ、fはＸ線源１１からＸ線検出器１２までの距離を表す。

さらに、カメラ座標系（ｘ，ｙ，ｚ）と、治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）との関係は、式（３）で表すことができる。ここで、（ｕ_x,ｕ_y,ｕ_z）はカメラ座標系のｘ軸の基底ベクトルを表し、（ｖ_x,ｖ_y,ｖ_z）はカメラ座標系のｙ軸の基底ベクトルを表し、（ｗ_x,ｗ_y,ｗ_z）はカメラ座標系のｚ軸の基底ベクトルを表し、（ｌ_x,ｌ_y,ｌ_z）は治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の位置を表している。
式（２）と式（３）との関係から、治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）とＸ線検出器の座標系（ｕ，ｖ）との関係は式（４）で表される。

この式（４）のうち式（１）の射影行列Ｐに対応する部分を計算すると、カメラ座標系のｘ軸，ｙ軸（Ｘ線検出器のｕ軸，ｖ軸）の基底ベクトル（ｕ_x,ｕ_y,ｕ_z）（ｖ_x,ｖ_y,ｖ_z）及びｚ軸の基底ベクトル（ｗ_x,ｗ_y,ｗ_z）とＸ線源の位置（ｌ_x,ｌ_y,ｌ_z）が算出される。
さらに、Ｘ線検出器の位置（ｃ_x,ｃ_y,ｃ_z）を式（５）から算出することができる。ここで、ｗは、Ｘ線検出器のｕ軸の画素数を表し、ｈはｖ軸の画素数を表している。
このように、射影行列Ｐを求めれば、座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の並進方向の位置と、Ｘ線検出器１２の並進方向の位置及び回転方向の姿勢とを算出することができる。

ここで、射影行列Ｐの未知数は、治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）において既知である６個の基準点の空間座標（Ｘ_n,Ｙ_n,Ｚ_n）；ｎ＝１〜６と、それらが射影されたＸ線検出器１２上の６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６と、から求めることができる。
式（１）により定義された射影行列Ｐは、さらに式（６）のように定義することができ、さらに式（７）の関係が成立する。この式（７）から射影行列Ｐが求められる。
なお、上述において治療空間等の座標系を直交座標系として説明するが、これら座標系は直交座標系に限定されるものではない。

第１演算部４１は、Ｘ線源位置演算部４１ａと、Ｘ線検出器位置演算部４１ｂと、Ｘ線検出器姿勢演算部４１ｃとから構成されている。
Ｘ線源位置演算部４１ａは、この射影行列Ｐに基づき空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）を演算し記憶部３７ｂに保存する。
Ｘ線検出器位置演算部４１ｂは、射影行列Ｐに基づき空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線検出器１２の位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）を演算し記憶部３７ｂに保存する。
Ｘ線検出器姿勢演算部４１ｃは、姿勢情報（ｕ_ｘ, ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）を演算し記憶部３７ｂに保存する。

第２演算部４２は、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線源１１の設計情報４５とその位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）とに基づいて、Ｘ線源１１の調整量（ずれ量）を演算する。
そして第２演算部４２で演算された調整量に基づいてＸ線源１１のアライメント調整が行われる。
第３演算部４３は、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）におけるＸ線検出器１２の設計情報４５とその位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）及び姿勢情報（ｕ_ｘ,ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）とに基づいてＸ線検出器１２の調整量（ずれ量）を演算する。
そして第３演算部４３で演算された調整量に基づいてＸ線検出器１２のアライメント調整が行われる。

図６は、表示部３４に重ね書き表示される、Ｘ線透視画像１３ａと、決定部３２において自動的に認識された６個の基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）と、を示している。
このように、自動機能では、基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）の認識範囲の修正が必要となる場合がある。
手動設定部３５は、基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）の認識を、入力手段３６を介して手動により設定するものである。そして手動設定した領域２３（２３₁〜２３₆）から、６つの射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６が算出される。

手動で修正した基準点の射影座標（ｕ_n，ｖ_n）を使用して、式（７）から射影行列Ｐを求めることも可能だが、修正した基準点の座標と射影行列から算出される射影座標がずれてしまう可能性がある。
例えば修正した基準点の射影座標（ｕ₁，ｖ₁）の位置を正とした場合、式（８）が成立する。さらに式（７）のｐ₁₄、ｐ₂₄以外の射影行列のパラメータｐを式（９）で求める。この式（９）で求めたパラメータｐを使用し、式（８）からｐ₁₄、ｐ₂₄を算出する。
これにより、基準点の射影座標を修正して、正確なＸ線源１１の位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）及びＸ線検出器１２の位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）及び姿勢情報（ｕ_ｘ,ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）を求めることができる。
上記は修正した１つの基準点を正とした場合であるが、複数の基準点でも可能である。

なお、アライメント調整支援装置３０において表示部３４及び手動設定部３５は、必須の構成要素ではなく、基準点の射影座標（ｕ₁，ｖ₁）の決定精度が十分に保証されるものであれば、省略することができる。
また、本実施形態は、一対のＸ線撮影機器１０が、空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）に固定されたものを例示しているが、複数対のＸ線撮影機器１０が設置される場合であったり、アイソセンタが中心となるように回転したりする場合も適用することができる。

次に図７のフローチャートに基づいて、放射線治療の一連のプロセス並びに、このプロセスに含まれるアライメント調整支援方法の手順及びアライメント調整支援プログラムのアルゴリズムについて説明する。
なお、このフローチャートにおいて、説明の便宜上、治療計画の段階（Ｓ１１〜Ｓ１３）、アライメント調整の段階（Ｓ１４〜Ｓ２０）及びビーム照射治療の段階（Ｓ２２〜Ｓ２６）を連続的に示しているが、それぞれの段階は独立した作業工程である。
アライメント調整の作業が定期的に行われる場合、患者治療の一連の工程において、アライメント調整の段階は、治療計画の段階に先立って実施される場合や、省略される場合もありうる。

まず、治療計画の段階において、ベッド１６に固定した患者１５を、Ｘ線ＣＴ装置等にかけて、患部が包含された体内の立体像（ボクセルデータ）を撮像する（Ｓ１１）。
そして、このボクセルデータから特定した患部の領域に基づいて、治療ビームの照射位置、照射角度、照射範囲、放射線量、回数などの条件を決定する（Ｓ１２）。

そして、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２の設計情報４５から設定された仮想視点及び仮想平面に基づき、患者１５の立体像（ボクセルデータ）を、平面上に再構成したＤＲＲ画像を生成する（Ｓ１３）。

次に、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２のアライメント調整の段階において、リファレンス体２１を、治療空間（Ｘ,Ｙ,Ｚ座標系）の所定位置に配置して、基準点２０（２０₁〜２０₆）の位置決めを行う（Ｓ１４）。
Ｘ線源１１から出力したＸ線を、基準点２０（２０₁〜２０₆）に放射し、Ｘ線検出器１２上に射影し、リファレンス体２１のＸ線透視画像１３ａを撮影する（Ｓ１５）。
そして、この透視画像１３ａから認識された基準点の領域２３（２３₁〜２３₆）の各々から、射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６を決定する（Ｓ１６）。

さらに空間の座標系における基準点の空間座標（Ｘ_n,Ｙ_n,Ｚ_n）；ｎ＝１〜６を、対応する射影座標（ｕ_n，ｖ_n）；ｎ＝１〜６に、座標変換する射影行列Ｐを導出する（Ｓ１７）。
そして、この射影行列Ｐに基づき、空間の座標系におけるＸ線源１１の位置情報（ｌ_ｘ,ｌ_ｙ,ｌ_ｚ）、Ｘ線検出器１２の位置情報（ｃ_ｘ,ｃ_ｙ,ｃ_ｚ）及び姿勢情報（ｕ_ｘ, ｕ_ｙ,ｕ_ｚ）（ｖ_ｘ,ｖ_ｙ,ｖ_ｚ）（ｗ_ｘ,ｗ_ｙ,ｗ_ｚ）を演算する（Ｓ１８）。

Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２の位置情報等を、設計情報４５と対比して、それぞれの差分を計算する（Ｓ１９）。そして、この差分が許容範囲を外れていれば（Ｓ２０ Ｎｏ）、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２のアライメント調整を行い（Ｓ２１）、その後に再度、リファレンス体２１の透視画像１３を撮影する（Ｓ１５〜Ｓ１９）。

そして、差分が許容範囲内であれば（Ｓ２０Ｙｅｓ）、ビーム照射治療の段階に移る。
患者１５を固定したベッド１６を治療空間の座標系（Ｘ,Ｙ,Ｚ）の決定位置に移動し、患者１５の患部の位置をアイソセンタに合わせる（Ｓ２２）。

Ｘ線撮影機器１０で患者１５のＸ線透視画像１３ｂを１枚撮影し（Ｓ２３）、このＸ線透視画像１３ｂとＤＲＲ画像とを対比する（Ｓ２４）。
そして、両者が許容範囲内で一致していなければ（Ｓ２５ Ｎｏ）、ベッド１６の移動を再調整する（Ｓ２１〜Ｓ２２）。
そして、両者が許容範囲内で一致していれば（Ｓ２５ Ｙｅｓ）、治療ビームを患部に照射する（Ｓ２６ ＥＮＤ）。

以上述べた少なくともひとつの実施形態のＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置によれば、６つの基準点を含むリファレンス体のＸ線透視画像を１枚撮影するだけで、Ｘ線源の位置、Ｘ線検出器の位置及び姿勢に関する情報を演算することができる。これにより、機械的な機構を特別に設ける必要が無く、また作用者が特殊な技能を習得する必要もなく、Ｘ線撮影機器を構成するＸ線源及びＸ線検出器のアライメント調整をすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以上説明したアライメント調整支援装置は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

またアライメント調整支援装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。

また、本実施形態に係るＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置で実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。
また、このアライメント調整支援装置は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

１０…Ｘ線撮影機器、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３ａ，１３ｂ…Ｘ線透視画像、１５…患者、１６…ベッド、２０（２０₁〜２０₆）…基準点、２１…リファレンス体、２３（２３₁〜２３₆）…基準点の領域、３０…アライメント調整支援装置、３１…透視画像入力部、３２…基準点射影座標決定部、３３…射影行列導出部、３４…表示部、３５…手動設定部、３６…入力手段、３７ａ，３７ｂ…記憶部、４１…第１演算部、４１ａ…Ｘ線源位置演算部、４１ｂ…Ｘ線検出器位置演算部、４１ｃ…Ｘ線検出器姿勢演算部、４２…第２演算部、４３…第３演算部、４５…設計情報、Ｐ…射影行列。

Claims (6)

1. Ｘ線源及びＸ線検出器が設置された空間の座標系に位置決めされた少なくとも６個の基準点に対し、一方向より、前記Ｘ線源から出力したＸ線を放射させ、前記Ｘ線検出器上に射影させた透視画像を入力する透視画像入力部と、
   前記透視画像の座標系において、認識された前記６個の基準点の領域から、各々の領域を代表する６つの射影座標を決定する決定部と、
   前記空間の座標系における前記６個の基準点の空間座標を、前記一方向より射影させた前記透視画像の座標系において対応する前記６つの射影座標に、座標変換する射影行列を導出する導出部と、
   前記射影行列に基づき、前記空間の座標系における前記Ｘ線源の位置情報、並びに前記Ｘ線検出器の位置情報及び姿勢情報を演算する第１演算部と、を備えることを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置において、
   前記空間の座標系における前記Ｘ線源の設計情報とその前記位置情報とに基づいて、前記Ｘ線源の調整量を演算する第２演算部と、
   前記空間の座標系における前記Ｘ線検出器の設計情報とその前記位置情報及び前記姿勢情報とに基づいて、前記Ｘ線検出器の調整量を演算する第３演算部と、を備えることを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置において、
   前記透視画像を表示するとともに認識された前記基準点の領域を前記透視画像に重ね書き表示させる表示部を備えることを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置。
4. 請求項３に記載のＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置において、
   前記基準点の領域の認識を手動設定により行う手動設定部を備えることを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援装置。
5. Ｘ線源及びＸ線検出器が設置された空間の座標系に少なくとも６個の基準点を位置決めするステップと、
   前記Ｘ線源から出力したＸ線を、一方向より、６個の基準点に対し放射するステップと、
   前記Ｘ線検出器上に射影させた透視画像を入力するステップと、
   前記透視画像の座標系において、認識された前記６個の基準点の領域から、各々の領域を代表する６つの射影座標を決定するステップと、
   前記空間の座標系における前記６個の基準点の空間座標を、前記一方向より射影させた前記透視画像の座標系において対応する前記６つの射影座標に、座標変換する射影行列を導出するステップと、
   前記射影行列に基づき、前記空間の座標系における前記Ｘ線源の位置情報、並びに前記Ｘ線検出器の位置情報及び姿勢情報を演算するステップと、を含むことを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援方法。
6. コンピュータに、
   Ｘ線源及びＸ線検出器が設置された空間の座標系に位置決めされた少なくとも６個の基準点に対し、一方向より、前記Ｘ線源から出力したＸ線を放射させ、前記Ｘ線検出器上に射影させた透視画像を入力するステップ、
   前記透視画像の座標系において、認識された前記６個の基準点の領域から、各々の領域を代表する６つの射影座標を決定するステップ、
   前記空間の座標系における前記６個の基準点の空間座標を、前記一方向より射影させた前記透視画像の座標系において対応する前記６つの射影座標に、座標変換する射影行列を導出するステップ、
   前記射影行列に基づき、前記空間の座標系における前記Ｘ線源の位置情報、並びに前記Ｘ線検出器の位置情報及び姿勢情報を演算するステップ、を実行させることを特徴とするＸ線撮影機器のアライメント調整支援プログラム。

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