JP7816632B2

JP7816632B2 - 検出器に対するｘ線管支持体の自動位置決め

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Publication number: JP7816632B2
Application number: JP2025504170A
Authority: JP
Inventors: サンジャイバラディワジプリヤラ; シロシュミュラン; ハルシャドマハジャン
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2022-08-01
Filing date: 2023-06-09
Publication date: 2026-02-18
Anticipated expiration: 2043-06-09
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Description

本発明は一般に医用撮像に関し、特に、X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための位置決めシステム及び方法、X線撮像システムコンピュータプログラム要素に関する。

完全電動式X線装置は、診断用X線撮像装置のクラスに該当する。これらの機械は診断に到達することを支援するために、様々な解剖学的構造のX線画像を取得するために使用される。システムはX線管をサポートするX線管サポートジオメトリを有し、検査室において必要に応じてそれ自体を位置決めすることを可能にする。X線検出器は可読画像を提供するために吸収されたX線を量子化し、自由であるか、又は検出器サポートジオメトリ上に搭載され得る。X線管及び検出器支持体(存在する場合)の両方は、X線検出器に対するX線管の適切なアラインメントを確実にするための機構を必要とする場合がある。一般に、アライメントには、中心及び位置、角度アライメント、及び両方の間の垂直ソース対画像距離の点で、X線検出器に対するX線管を含む3つのタイプがある。しかしながら、検出器サポートの幾何学的形状がない場合には、アライメントを手動で行う必要があり、これは極めて困難である。

したがって、例えば、検出器支持体の幾何学的形状が存在しない場合、X線検出器に対するX線管の位置合わせを容易にする必要があり得る。

本発明の目的は独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に説明する態様は、X線管をX線検出器、X線撮像システム、及びコンピュータプログラム要素と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための位置決めシステム及び方法にも適用されることに留意されたい。

本発明の第1の態様によれば、X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための位置決めシステムが提供される。位置決めシステムは、無線周波数(RF)ベースの位置特定システム、光学カメラ、及びコントローラを備える。RFベースの位置特定システムは、X線検出器に取り付け可能な第1のRF装置と、X線管に対して既知の幾何学的関係に配置され、X線検出器の第1の位置情報を提供するように第1のRF装置を位置特定するためにRE信号使用するように構成された複数の第2のRF装置とを備える。コントローラは、X線検出器の第1の位置情報に基づいて、X線管を移動させてX線検出器に対するX線管の第1の位置合わせを実行するようにX線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するように構成される。第1の位置合わせの後、コントローラは、X線検出器の第2の位置情報を提供するようにX線検出器を位置合わせするために画像を取得するように光学カメラをトリガするように構成され、X線検出器の第2の位置情報に基づいて、X線管を移動させてX線検出器に対するX線管の第2の位置合わせを実行するようにX線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するように構成される。

本発明の発明者らは、光学カメラを使用する既存の自動位置合わせ方法が事前条件としてランドマークoの直視を有する必要があることを見出した。光学カメラが直接ビューを有さない場合、位置合わせは手動で行われなければならないことがある。

自動アライメント手順を容易にするために、本明細書に記載の位置決めシステム、方法、医用撮像システム、及びコンピュータプログラム要素は、2ステップアライメント手順を実行する。第1の位置合わせは、ブルートゥースベースの位置特定システム、RFIDベースの位置特定システム、及び超広帯域(UWB)ベースの位置特定システムのようなRFベースの位置特定システムを使用して、X線検出器又は検出器ドッキングステーションのおおよその位置及び／又は向きを識別することである。第1の位置合わせはRF信号に基づくので、X線検出器の直視及び検出器ドッキングステーション上のランドマークは必要とされない。

第2の位置合わせは、カメラベースの位置特定システムを使用してX線検出器又は検出器ドッキングステーションの正確な位置及び／又は向きを特定することである。ソースがほぼX線検出器に位置合わせされた後、この位置では、光学カメラが検出器上又は検出器ドッキングステーション上のランドマークのビューを有する。この位置から、光学カメラを用いて、X線検出器に対してX線管を正確に位置決めすることができる。例えば、光学カメラは、視野画像からの画像処理を使用して、数ミリメートルまでの精度を改善するために使用され得る。

このようにして、X線管支持システムを支持するX線管がX線検出器から離れて配置されていても、自動位置合わせ手順を達成することができる。したがって、手動の動きもはや必要とされない。さらに、位置合わせがリアルタイムで自動的に実行されるので、フィールド内の各ジオメトリに対して調整を実行する必要がない。さらに、自動位置決めは、管支持体を手動で移動させ、管支持体をX線検出器に位置合わせする必要がなく、それによって、X線画像を取得するためのワークフローのかなりの部分に寄与するので、ワークフローに重大な影響を及ぼし得る。

位置決めシステムは以下に、特に図2及び図4に示される例に関して詳細に説明される。

本開示の一実施形態によれば、位置決めシステムは、三次元角度測定のためにX線検出器に取り付け可能な三次元角度センサをさらに備える。

いくつかの例では、3次元角度センサが第1のRF装置の一部であり得る。

いくつかの例では、三次元角度センサ及び第1のRF装置が2つの別個の装置であり得る。

例えば、ジャイロセンサは、3次元角度測定のために使用されてもよい。

本開示の一実施形態によれば、第1のRF装置は、
X線検出器又はX線検出器の外部ハンドルに取り外し可能に取り付け可能なRF装置、
X線検出器の一体化された部分であるRF装置、又は
X線検出器の外部ハンドルの一体化された部分であるRF装置
を有する。
いくつかの例では、第1のRF装置がX線検出器によって給電され得る。
いくつかの例では、第1のRF装置が電池式であり得る。

これは、以下に、特に図3A及び3Bに示される実施例に関して詳細に説明される。

本開示の一実施形態によれば、複数の第2のRF装置は、X線管支持システム上に配置される。

複数の第2のRF装置の位置はX線管支持システムに対して予め構成されてもよく、室内レイアウトに対するX線管支持システムの位置のみが、設置中に較正されなければならない。

いくつかの例では、第2のRF装置がX線管支持システムに取り外し可能に取り付けられてもよい。

いくつかの例では、第2のRF装置がX線管支持システムと一体化され得る。

いくつかの例では、第2のRF装置がX線管支持システムによって給電され得る。

いくつかの例では、第2のRF装置が電池式であり得る。

これは、以下で、特に図2に示される例に関して詳細に説明される。

本発明の一実施形態によれば、複数の第2のRF装置のうちの少なくとも1つは、X線管支持システムと通信プロトコルでインターフェース接続されるように構成される。

例えば、複数の第2のRF装置のうちの少なくとも1つは、収集されたセンサデータを例えばシステムコントローラに送信するために、X線管支持システムとインターフェースされてもよい。
これは、以下で、特に図2に示される例に関して詳細に説明される。

本開示の一実施形態によれば、RFベースの位置特定システムは、複数の超広帯域(UWB)装置を備える。

UWB装置は、3次元空間内の検出器位置を特定するために使用される。これは、X線検出器上に配置された1つのUWB送信器と、X線管支持システム上に配置された3つ以上の他のUWB受信器とを使用することによって達成され得る。いくつかの他の例では、1つのUWB受信器がX線検出器上に配置され得、3つ以上の他のUWB受信器がX線管支持システム上に配置され得る。

X線検出器の位置を推定するために、様々な幾何学的方法を使用することができる。幾何学的方法の例としては三辺測量、三角測量、及び多辺測量が挙げられるが、これらに限定されない。

本開示の一実施形態によれば、第1のRF装置は、UWB送信器を備える。

本開示の一実施形態によれば、複数の第2のRF装置は、少なくとも3つのUWB受信器を備える。

本発明の一実施形態によれば、X線検出器が提供される。X線検出器は、位置追跡のためのRF装置を備える。

RF装置はX線検出器の一部であってもよいし、X線検出器の外部ハンドル上にあってもよい。X線検出器の例を図3Aに示す。X線検出器の外部ハンドルの例を図3Bに示す。

本開示の一実施形態によれば、RF装置は、UWB装置である。

本開示の一実施形態によれば、X線検出器は携帯型X線検出器である。

本発明の第2の態様によれば、X線撮像システムが提供される。X線撮像システムは、X線ビームを放出するように構成されたX線管と、X線管を支持するように構成されたX線管支持システムとを備える。X線撮像システムは、第1の態様による位置決めシステムと、X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための任意の関連する例とをさらに備える。

いくつかの例では、X線管支持システムが天井支持システムであってもよい。

いくつかの例では、X線管支持システムが床から天井までの支持システムであってもよい。

いくつかの例では、X線管支持システムがモバイルデジタルラジオグラフィシステムであってもよい。

これは、以下に、特に図2及び図4に示される例に関して詳細に説明される。
本発明の第4の態様によれば、X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御する方法であって、前記方法は、
高周波ベースの位置特定システムを利用して前記X線検出器の第1の位置情報を取得するステップであって、前記高周波ベースの位置特定システムは、前記X線検出器に取り付け可能な第1の高周波装置と、前記X線管に既知の幾何学的関係で配置され、高周波信号を使用して前記第1の高周波装置を位置特定するように構成される複数の第2の高周波装置とを備える、ステップと、
前記X線検出器の第1の位置情報に基づいてコントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第1の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するステップと、
前記第1の位置合わせの後、前記コントローラによって、前記光学カメラをトリガして、前記X線検出器の第2の位置情報を提供するように、前記X線検出器を位置特定するために画像を取得するステップと、
前記X線検出器の第2の位置情報に基づいて、前記コントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第2の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するステップと
を有する、方法が提供される。

これは、以下で、特に図5に示される例に関して詳細に説明される。

本発明のさらなる態様によれば、第1の態様の位置決めシステム及び任意の関連する例に、第4の態様の方法のステップを実行させる命令を含むコンピュータプログラム製品が提供される。

以下でより詳細に論じられる前述の概念及び追加の概念のすべての組合せ(そのような概念が相互に矛盾しないことを条件として)は、本明細書で開示される発明の主題の一部であると企図されることを諒解されたい。特に、本開示の末尾にあるクレームの対象は、本明細書に開示される発明対象の一部であることが意図される。

本発明のこれら及び他の態様は以下に記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

図面において、文献のように、同様の参照符号は概して異なる図面を通じて同一の部分を指す。また、図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。

例示的な医用撮像システムを示す。例示的な位置決めシステムを示す。例示的な携帯型X線検出器を示す。例示的な携帯型X線検出器ハンドルを示す。位置決めシステムと、X線管支持システムのいくつかの構成要素との関係を示している。 X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御する方法を説明するフローチャートを示す。

本発明は図面及び以下の説明において詳細に図示及び説明されているが、そのような図示及び説明は例示的又は例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本発明は開示された実施形態に限定されない。

例えば、本出願はX線を使用して画像が生成される医用画像アプリケーションにおいて本発明を説明するが、本発明は任意の適切なタイプの透過放射線、又は任意の他の粒子、波、もしくは場の現象を使用して画像が取得される用途においても有利に使用され得ることが理解されよう。例えば、本出願は本発明のアプローチの実施のための天井に取り付けられたデジタルX線システムを例として説明するが、説明された位置決めシステムは床から天井までの支持システム、モバイルデジタル放射線撮影システムなどの他のタイプのX線管支持システムにも適用可能であることが理解されよう。

図1は、本アプローチの実施に適し得る医用撮像システム100を概略的に示す。図示の例では、医用撮像システム100が天井に取り付けられたデジタルX線システムである。

図示の例では、医用撮像システム100がX線管支持システム120によって天井(図示せず)から支持されるX線管ヘッド110と、撮像中に可搬型X線検出器134が配置され得る、画定されたドッキング区画132を有する患者(図示せず)を支持するための床取り付け検査テーブル130と、撮像中に可搬型X線検出器134が配置され得る、画定されたドッキング区画142を有する垂直スタンド140とを備える。図示されていないが、携帯型X線検出器134は例えば、床に取り付けられた検査テーブル130の患者支持面136上で、無料検査のために使用されてもよいことが理解されよう。可搬型X線検出器134の一例を図3Aに示す。

X線管支持システム120はX線管ヘッド110を支持し、矢印Aで示す長手方向(X)、矢印Bで示す横方向(Y)、及び矢印Cで示す垂直方向(Z)へのX線管ヘッド110の並進運動を提供する。

2つの離間した平行な支持レール122A及び122Bは、天井(図示せず)に沿って長手方向に延在し得、複数の締結手段(図示せず)によってそれに取り付けられる。ブリッジ124は支持レール122A及び122Bによって支持され、これはまた、ブリッジ124及びそれが支持するすべてのもの長手方向移動を、矢印Aによって示されるように可能にする。ブリッジ124は横方向キャリッジ126を支持することができ、かつ、矢印Bによって示されるように、ブリッジの横方向移動を可能にする。横方向キャリッジ126は、垂直に配向された線形軸受として効果的に機能する伸縮管アセンブリ128の手段によって、X線管ヘッド110を支持する。入れ子式チューブアセンブリ128は、それらの間の長手方向の摺動可能な移動を可能にする軸受を有する複数の入れ子式管状構造部材から形成され得る。したがって、横方向キャリッジ126及び伸縮管アセンブリ128は矢印Cによって示されるように、X線管ヘッド110の垂直移動を可能にする。

方向A及びCに沿った動きは、それぞれ、長手方向駆動部152(図4に示す)及び垂直方向駆動部154(図G．4に示す)によって電力供給され得る。縦駆動部152及び縦駆動部154は、横キャリッジ126内に収容され得るシステムコントローラ150によって制御され得る。方向A、B、及びCに沿った動きはまた、オペレータによって手動で実行されてもよい。

図示の例では、X線管ヘッド110がX線管アセンブリ112と、X線コリメータ114と、制御パネル116と、X線管ヘッド110の位置を選択する際にオペレータが使用するための制御ハンドル118とを備えることができる。制御パネル116から取得された情報は、システムコントローラ150に通信されてもよく、システムコントローラはX線管ヘッド110を所望の方向に移動させるために、長手方向及び長手方向駆動への制御信号を生成する。X線管ヘッド110は矢印Dによって示されるように、横軸121を中心とした回転のために、伸縮式管アセンブリ128上に取り付けられる。これは、X線管ヘッド回転駆動部156(図4に示される)によって動力供給され得る。

X線管ヘッド110の回転は、X線ビームがテーブル130に向かって、又は垂直スタンド140に向かってなど、様々な所望の角度に向けられることを可能にする。X線管ヘッド回転駆動部156は、システムコントローラ150によって制御されてもよい。

したがって、X線管支持システム110、その関連する長手方向及び垂直方向駆動部152及び154、ならびにX線管ヘッド回転駆動部156は協働して、システムコントローラ150がX線管ヘッド110を基準平面上の任意の位置に向けることを可能にし、X―Z平面に平行であり、基準平面に沿って任意の角度で放射されたX線ビームを指し示すことを可能にする。システムコントローラ150の制御下で、焦点の位置及び放出されたX線ビームの角度方向に3つの自由度を提供することは、様々な望ましい放射線撮影、蛍光透視、及び断層撮影撮像モードを使用して検査を実行するのに十分であると考えられる。しかしながら、当業者は、この実施形態が追加の撮像モードが所望される場合、追加の自由度を組み込むように容易に変更され得ることを理解するのであろう。

一般に、中心／位置、3軸角度、及び線源画像間距離に関して、検出器に対する管のために必要とされる3つのタイプの位置合わせがある。現在の設計ソリューションは検出器からのジャイロセンサフィードバックを使用して角度アライメントを達成し、これは、自由で検出器サポートを有する検出器の場合に適用可能である。中心／位置及び距離のアライメントの両方は検出器サポートジオメトリを有する場合にのみ、現場でのシステム設置中の調整によってのみ可能である。自由検出器の場合、X線撮影者は、彼／彼女の判断に従って、これらのアライメントの両方を行う必要がある。

ワークフローを改善するための自動位置合わせ手順を容易にするために、X線管支持システム120を制御してX線管112をX線検出器134と位置合わせするための位置決めシステム160が提供される。この位置決めシステムによれば、X線管支持システムに支持されたX線管がX線検出器から離れて配置されていても、自動位置合わせ手順を達成することができる。したがって、手動の動きもはや必要とされない。さらに、アライメントがリアルタイムで自動的に実行されるので、フィールド内の各ジオメトリに対して調整を実行する必要がない。さらに、自動位置決めは、管支持体を手動で移動させ、管支持体をX線検出器に位置合わせする必要がなく、それによって、X線画像を取得するためのワークフローのかなりの部分に寄与するので、ワークフローに重大な影響を及ぼし得る。

図2は、例示的な位置決めシステム160を示す。例示的な位置決めシステムは、RFベースの位置特定システム170と、光学カメラ180と、コントローラ190とを備える。

RFベースの位置特定システム170は、X線検出器134に取り付け可能な第1のRF装置172を備える。X線検出器134の一例を図3Aに示す。いくつかの例では図3Aに示されるように、第1のRF装置172は可搬型X線検出器134に取り外し可能に取り付けられ、又は一体化され得る。いくつかの他の例では図3Bに示されるように、第1のRF装置172は可搬型X線検出器の外部検出器ハンドル135に取り外し可能に取り付けられるか、又は一体化され得る。

RFベースの位置特定システム170は、X線管に対して既知の幾何学的関係に配置された複数の第2のRF装置をさらに備える。例えば、図2に示されるように、複数の第2のRF装置は3つのRF装置、すなわち、RF装置174、RF装置176、及びRF装置178を備え得る。いくつかの他の例(図示せず)では、複数の第2のRF装置が4つ、5つ、6つ、又はそれを上回るRF装置を備え得る。図2に示されるRF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置は、X線管支持システム120に取り外し可能に取り付けられ得るか、又は一体化され得る。3つのRF装置172、174、及び178のロケーションは柔軟であるが、一般に、3つのRF装置172、174、及び178の各々のロケーションのより良好な精度は別のものに対して可能な限り遠くにあるべきである。これらのRF装置の位置はX線管支持システム120に対して予め構成されてもよく、設置中に、部屋レイアウトに対するX線管支持システム120の位置のみが較正されなければならない。例えば、図2に示されるように、RF装置174は、ブリッジ124上に取り外し可能に取り付けられ、又は一体化されてもよい。RF装置176は、支持レール122B上に取り外し可能に取り付けられるか、又は一体化され得る。RF装置178は、X線管ヘッド110上に取り外し可能に取り付けられ、又は一体化されてもよい。天井サスペンションの動き中に、RF装置174、176、及び178のうちのいくつかはそれらの初期位置から動きされ得るが、その変化はX線管支持システム120の各軸における内部位置センサフィードバックを使用することによって正確に推定され得る。最後に、第2のRF装置174、176、及び178のうちの1つは、X線検出器上の第1のRF装置172の位置を決定するために他のRF装置からデータを収集するマスタとして働くことができる。このマスタRF装置は、センサデータをコントローラ190に提供するために必要な通信プロトコルでX線管支持システム120にインターフェースされ得る。

RF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置はX線検出器112の第1の位置情報を提供するように、RE信号使用して第1のRF装置172の位置を特定するように構成される。いくつかの例では、X線検出器上の第1のRF装置172はRF送信器であり得、X線管支持システム120上のRF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置はRF受信器であり得る。いくつかの他の例では、X線検出器上の第1のRF装置172はRF受信器であり得、X線管支持システム120上のRF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置はRF送信器であり得る。

様々な幾何学的方法が、第1のRF装置120の位置の推定のために使用され得る。幾何学的方法の例としては三辺測量、三角測量、及び多辺測量が挙げられるが、これらに限定されない。三辺測量法は第1のRF装置(たとえば、RF装置172)の未知の位置から、既知の座標を有する他のアンカーポイント(たとえば、RF装置174、176、及び178)までの範囲測定値に基づく。距離(範囲とも呼ばれる)は、受信電力又は無線信号伝搬時間、すなわち飛行時間などの異なるRFパラメータを測定することによって推定され得る。位置決め方法の三角測量方法は三辺測量方法と同様である。第1のRF装置(たとえば、RF装置172)の未知の位置はアンカーポイント(たとえば、RF装置174、176及び178)と未知の位置を有するポイント(たとえば、RF装置172)との間の角度を測定することによって推定される。マルチラテレーションは第1のRF装置(たとえば、RF装置172)の未知の位置からアンカーノード(たとえば、RF装置174、176、及び178)までの距離の差の情報のみが測定され得るシステムにおいて使用され得る。未知の位置に存在するノード(例えば、RF装置172)はアンカーノード(例えば、RF装置174、176、及び178)からの信号の到着間の時間差を測定する。

RFベースの位置特定システム160は、ブルートゥース低エネルギー(BLE)ベースの位置特定システム、Wi―Fiベースの位置特定システム、RFIDベースの位置特定システム、UWBベースの位置特定システム、又はそれらの任意の組合せであり得る。例えば、UWBベースの位置特定システムを考えると、図2に示されるような第1のRF装置172はUWB送信器であってもよく、図2に示されるようなRF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置はUWB受信器であってもよい。UWBベースの位置特定システムは、合理的に配置されたRF装置を用いて数センチメートル以内の精度を達成することができる。UWBセンサでは精度が数センチメートル以内であるので、検出器は光学カメラ120の視野内にある。

いくつかの例では、位置決めシステムが三次元角度測定のためにX線検出器に取り付け可能な三次元角度センサ173(図4参照)を備えてもよい。いくつかの例では、3次元角度センサが第1のRF装置の一部であり得る。いくつかの例では、三次元角度センサ及び第1のRF装置が2つの別個の装置であり得る。例えば、第1のRF装置172と一体化されたジャイロ慣性測定装置(IMU)センサは、X線検出器に対するX線管の角度アライメントを達成するために必要な情報を提供することができる。

光学カメラ120は例えば、視野画像からの画像処理を使用して、数ミリメートルまでの位置合わせの精度を改善するために使用される。光学カメラ120はX線検出器のビュー又はX線検出器を含む領域(例えば、テーブル表面)のために、コリメータ114内又はX線管ヘッド110上の任意の他の適切な位置に配置されてもよい。本明細書で使用される「画像」又は「画像データ」という用語は本事例では広く理解されるべきであり、光学カメラ120によって取得又は生成され得る任意のデータ又は電磁放射画像を含む。一例として単一の光学カメラ120のみが図2に示されているが、複数の光学カメラ又は複数の画像センサが配備されてもよいことが理解され方法。画像データは、可視スペクトル範囲及び二次元に限定されない。光学カメラによって取得される画像の例としてはグレースケール画像、近赤外(NIR)画像、RGB画像、マルチスペクトル画像、及びハイパースペクトル画像が挙げられるが、これらに限定されない。カメラのフレームレートは0． 3Hz乃至48Hzの範囲であってもよいが、これに限定されるものではない。光学カメラは、パターン又は一意の識別子を使用してX線検出器及びその中心位置を認識するように事前に構成され得る。この光学カメラは、X線管をX線検出器に対して調整及び位置合わせするために必要な画像処理プロセスを実行するためのシステムコントローラ150を備えるX線管支持システム120に統合されてもよい。

コントローラ190は情報を通信及び操作するための様々な物理的構成要素及び／又は論理的構成要素を備えることができ、それらは、所与のセットの設計パラメータ又は性能制約に対して所望されるように、ハードウェア構成要素(たとえば、コンピューティング装置、プロセッサ、論理デバイス)、様々なハードウェア構成要素によって実行される実行可能コンピュータプログラム命令(たとえば、ファームウェア、ソフトウェア)、又はそれらの任意の組合せとして実装され得る。いくつかの実装形態では、コントローラ190が適切なソフトウェアを実行する1つ又は複数のマイクロプロセッサ又はコンピュータプロセッサを備え得る。ソフトウェアは対応するメモリ、例えば、RAMなどの揮発性メモリ、又はフラッシュなどの不揮発性メモリにダウンロード及び／又は記憶されていてもよい。ソフトウェアは、本明細書で説明する機能を実行するように1つ又は複数のプロセッサを構成する命令を備え得る。コントローラ190はプロセッサを使用して、又は使用せずに実装され得、また、いくつかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ(たとえば、1つ又は複数のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路)との組合せとして実装され得ることに留意されたい。例えば、コントローラ190はプログラマブルロジックの形成で、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)として、デバイス又は装置に実装され得る。図2の例では、コントローラ190がシステムコントローラ150において具現化される。いくつかの他の例(図示せず)では、コントローラ190が他のデバイス、例えば、ワークステーションとして、又は他のデバイス内に具現化され得る。

コントローラ190は、図4及び図5に示される例に関して詳細に説明される、本明細書で説明される方法を実行するための命令を実行し得る。

図4は、位置決めシステム160と、X線管支持システムのいくつかの構成要素との関係とを概略的に示す。図示の例では、コントローラ190が本手法によれば、X線管112に対する検出器の位置及び／又は向きの決定を容易にするために、位置決めシステム160のRFベースの位置特定システム170、光学カメラ180、及び任意選択の3次元角度センサ173から入力を受信することができる。加えて、本明細書で論じるように、線源と検出器との相対位置に基づいて、コントローラ190は、X線検出器、例えば検出器134に対するX線管112の位置合わせを制御又は調整することができる。例えば、方向A及びCに沿ったX線管の動きは、それぞれ、長手方向駆動部152及び垂直方向駆動部154によって駆動されてもよい。X線管ヘッドの回転は、ヘッド回転駆動部156によって駆動されてもよい。

図5は、X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御する方法200を説明するフローチャートを示す。方法200は、図2及び図4に示されるシステムに関連して説明される。

ブロック210において、RFベースの位置特定システム160はX線検出器、例えば、携帯型X線検出器134の第1の位置情報を取得する。第1の位置情報はRF位置特定技術に応じて、例えば、1乃至2センチメートルを超える精度で、十分に正確でない可能性がある近似位置情報を含む。RFベースの位置特定システム160は第1のRF装置、例えば、図に示されるRF装置172を備える。図3A及び図3Bを参照すると、X線検出器134又はX線検出器ハンドル135に取り付け可能である。第1のRF装置172はX線検出器自体の一部であってもよいし、X線検出器の外部ハンドル上にあってもよい。あるいは、第1のRF装置172がX線検出器又はX線検出器の外部ハンドルに取り外し可能に取り付けられてもよい。RFベースの位置特定システム160は図2に示されるようなRF装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置をさらに備え、これらのRF装置はX線管に対して既知の幾何学的関係に配置され、RE信号使用して第1のRF装置を位置特定するように構成される。

いくつかの例では、第1のRF装置はRF送信器であり得、第2のRF装置はRF受信器であり得る。いくつかの例では、RF受信器と送信器との組合せはその逆であり得る。言い換えれば、X線管支持システムがRF受信器を有する場合にのみ、検出器は送信器を有するべきであり、検出器がRF受信器を有する場合には、管支持体はRF送信器を有するべきである。

RFベースの位置特定システムは、Bluetooth／BLE、Wi―Fi、RF識別(RFID)、UWBベースの位置特定システム、又はそれらの任意の組合せであり得る。例えば、UWBベースの位置特定システムを考えると、図2に示されるような第1のRF装置172はUWB送信器であってもよく、図2に示されるような装置174、176、及び178などの複数の第2のRF装置はUWB受信器であってもよい。X線管支持システム上に配置された3つのUWB受信器174、176、及び178はX線検出器からUWB送信器172から信号を受信することができ、到着時の時間差(TDOA)アプローチを利用して、各受信器174、176、及び178間の信号の到着時間の差を調べて、送信器位置を位置特定することができる。

ブロック220において、X線検出器の第1の位置情報に基づいて、コントローラ190は、X線管を移動させてX線検出器に対するX線管の第1の位置合わせを実行するようにX線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成する。例えば、方向A及びCに沿ったX線管の動きは、それぞれ、長手方向駆動部152及び垂直方向駆動部154によって駆動されてもよい。X線管ヘッドの回転は、ヘッド回転駆動部156によって駆動されてもよい。RFベースの位置特定システムは数センチメートル以内の精度を有することができるので、X線検出器は第1の位置合わせの後、光学カメラ180の視野内にある。

ブロック230において、第1の位置合わせの後、コントローラ190は、X線検出器の第2の位置情報を提供するためにX線検出器の位置を特定するための画像を取得するように光学カメラ180をトリガする。第2の位置情報は微細な位置情報、すなわち、正確な位置情報を含む。可搬型X線検出器134は、無料検査のために使用されるか、又は床に取り付けられた検査テーブル130又は垂直スタンド140の画定されたドッキングコンパートメントに挿入され得る。いくつかの例では可搬型X線検出器134が床に取り付けられた検査テーブル130の画定されたドッキングコンパートメントに挿入される場合、コントローラ190は床に取り付けられた検査テーブル130の患者支持面136上に提供された1つ又は複数のランドマークの画像を分析して、X線検出器の位置を特定することができる。いくつかの例では可搬型X線検出器134が垂直スタンド140内の画定されたドッキング区画内に挿入される場合、コントローラ134は表面146上のマーキング又はパターンを分析して、X線検出器の位置を特定することができる。いくつかの例では携帯型X線検出器134が例えば、床に取り付けられた検査テーブル130の患者支持面136上に配置された自由検査に使用される場合、コントローラ190はX線検出器の画像を分析して、X線検出器の位置を特定することができる。このようにして、X線検出器をミリメートル範囲又はミリメートル範囲未満の範囲に位置する精度を向上させることができる。

ブロック240において、X線検出器の第1の位置情報に基づいて、コントローラ190は、X線管を移動させてX線検出器に対してX線管の第2の位置合わせを実行するようにX線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成する。

本発明の別の例示的な実施形態では、前述の実施形態のうちの1つによる方法の方法ステップを適切なシステム上で実行するように適合されることを特徴とする、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに記憶されてもよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップの実行を実行又は誘発するように適合され得る。さらに、それは、上述の装置の構成要素を動作させるように適合され得る。計算ユニットは自動的に動作するように、及び／又はユーザの順序を実行するように適合され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされ得る。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように装備されてもよい。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方を包含する。

さらに、コンピュータプログラム要素は、上述のプロシージャの例示的な実施形態の手順を満たすために必要なすべてのステップを提供することができる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、CD―ROMなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体はその上に記憶されたコンピュータプログラム要素を有し、そのコンピュータプログラム要素は、前のセクションによって説明される。

コンピュータプログラムは他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は配布され得るが、インターネット又は他の有線もしくは無線通信システムを介してなど、他の形態で配布されてもよい。

しかしながら、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされてもよい。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ダウンロードのためにコンピュータプログラム要素を利用可能にするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの1つによる方法を実行するように構成される。

開示された実施形態に対する他の変形は図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、達成され得る。請求項において、単語「有する(comprising)」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
以下、本願発明の実施形態を付記する。
（付記１）
X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための位置決めシステムであって、
高周波ベースの位置特定システムと、
光学カメラと、
コントローラと
を有し、
前記高周波ベースの位置特定システムは、
前記X線検出器に取り付け可能な第1の高周波装置と、
前記X線管に対して既知の幾何学的関係で配置され、前記X線検出器の第1の位置情報を提供するように、高周波信号を使用して前記第1の高周波装置を位置特定するように構成される複数の第2の高周波装置と
を有し、
前記X線検出器の第1の位置情報に基づいて、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第1の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するように構成され、
前記第1の位置合わせの後、前記コントローラは、前記光学カメラをトリガして、前記X線検出器の第2の位置情報を提供するように、前記X線検出器を位置特定するために画像を取得するように構成され、前記X線検出器の第2の位置情報に基づいて、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第2の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するように構成される、
位置決めシステム。
（付記２）
三次元角度測定のために前記X線検出器に取り付け可能な三次元角度センサ
を有する、付記1に記載の位置決めシステム。
（付記３）
前記第1の高周波装置は、
前記X線検出器又は前記X線検出器の外部ハンドルに取り外し可能に取り付け可能な高周波装置、
前記X線検出器の一体化された部分である高周波装置、又は
前記X線検出器の外部ハンドルの一体化された部分である高周波装置
の少なくとも一つを有する、
付記1又は2に記載の位置決めシステム。
（付記４）
前記複数の第2の高周波装置は、前記X線管支持システム上に配置される、付記１乃至３の何れか一に記載の位置決めシステム。
（付記５）
前記複数の第2の高周波装置のうちの少なくとも1つは、通信プロトコルを用いて前記X線管支持システムとインターフェース接続されるように構成される、付記4に記載の位置決めシステム。
（付記６）
前記高周波ベースの位置特定システムは、複数の超広帯域装置を備える、付記１乃至５の何れか一に記載の位置決めシステム。
（付記７）
前記第1の高周波装置は超広帯域送信器を備える、付記6に記載の位置決めシステム。
（付記８）
前記超広帯域送信器は前記三次元角度センサを備える、付記7に記載の位置決めシステム。
（付記９）
前記複数の第2の高周波装置は、少なくとも3つの超広帯域受信器を備える、付記5乃至8の何れか一に記載の位置決めシステム。
（付記１０）
X線撮像システムであって、
X線ビームを放出するように構成されるX線管と、
前記X線管を支持するように構成されるX線管支持システムと、
前記X線管をX線検出器と位置合わせするように前記X線管支持システムを制御するための、付記1乃至9の何れか一に記載の位置決めシステムと
を有する、X線撮像システム。
（付記１１）
前記X線検出器は、位置追跡のための高周波装置を有する、付記10に記載のX線撮像システム。
（付記１２）
前記高周波装置は超広帯域装置である、付記11に記載のX線撮像システム。
（付記１３）
前記X線検出器は携帯型X線検出器である、付記11又は12に記載のX線撮像システム。
（付記１４）
X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御する方法であって、前記方法は、
高周波ベースの位置特定システムを利用して前記X線検出器の第1の位置情報を取得するステップであって、前記高周波ベースの位置特定システムは、前記X線検出器に取り付け可能な第1の高周波装置と、前記X線管に既知の幾何学的関係で配置され、高周波信号を使用して前記第1の高周波装置を位置特定するように構成される複数の第2の高周波装置とを備える、ステップと、
前記X線検出器の第1の位置情報に基づいてコントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第1の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するステップと、
前記第1の位置合わせの後、前記コントローラによって、前記光学カメラをトリガして、前記X線検出器の第2の位置情報を提供するように、前記X線検出器を位置特定するために画像を取得するステップと、
前記X線検出器の第2の位置情報に基づいて、前記コントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第2の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するステップと
を有する、方法。
（付記１５）
付記1乃至9の何れか一に記載の位置決めシステムに、付記14に記載の方法のステップを実行させる命令を有する、コンピュータプログラムプロダクト。

Claims

X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御するための位置決めシステムであって、
高周波ベースの位置特定システムと、
光学カメラと、
コントローラと
を有し、
前記高周波ベースの位置特定システムは、
前記X線検出器に取り付け可能な第1の高周波装置と、
前記X線管に対して既知の幾何学的関係で配置され、前記X線検出器の第1の位置情報を提供するように、高周波信号を使用して前記第1の高周波装置を位置特定するように構成される複数の第2の高周波装置と
を有し、
前記X線検出器の第1の位置情報に基づいて、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第1の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するように構成され、
前記第1の位置合わせの後、前記コントローラは、前記光学カメラをトリガして、前記X線検出器の第2の位置情報を提供するように、前記X線検出器を位置特定するために画像を取得するように構成され、前記X線検出器の第2の位置情報に基づいて、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第2の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するように構成される、
位置決めシステム。
三次元角度測定のために前記X線検出器に取り付け可能な三次元角度センサ
を有する、請求項1に記載の位置決めシステム。
前記第1の高周波装置は、
前記X線検出器又は前記X線検出器の外部ハンドルに取り外し可能に取り付け可能な高周波装置、
前記X線検出器に一体化された高周波装置、又は
前記X線検出器の外部ハンドルに一体化された高周波装置
の少なくとも一つを有する、
請求項1又は2に記載の位置決めシステム。
前記複数の第2の高周波装置は、前記X線管支持システム上に配置される、請求項１又は２に記載の位置決めシステム。
前記複数の第2の高周波装置のうちの少なくとも1つは、通信プロトコルを用いて前記X線管支持システムとインターフェース接続されるように構成される、請求項4に記載の位置決めシステム。
前記高周波ベースの位置特定システムは、複数の超広帯域装置を備える、請求項１又は２に記載の位置決めシステム。
前記第1の高周波装置は超広帯域送信器を備える、請求項6に記載の位置決めシステム。
前記超広帯域送信器は前記三次元角度センサを備える、請求項2を間接的に引用する請求項7に記載の位置決めシステム。
前記複数の第2の高周波装置は、少なくとも3つの超広帯域受信器を備える、請求項5に記載の位置決めシステム。
X線撮像システムであって、
X線ビームを放出するように構成されるX線管と、
前記X線管を支持するように構成されるX線管支持システムと、
前記X線管をX線検出器と位置合わせするように前記X線管支持システムを制御するための、請求項1又は2に記載の位置決めシステムと
を有する、X線撮像システム。
前記X線検出器は、位置追跡のための高周波装置を有する、請求項10に記載のX線撮像システム。
前記高周波装置は超広帯域装置である、請求項11に記載のX線撮像システム。
前記X線検出器は携帯型X線検出器である、請求項11に記載のX線撮像システム。
X線管をX線検出器と位置合わせするようにX線管支持システムを制御する方法であって、前記方法は、
高周波ベースの位置特定システムを利用して前記X線検出器の第1の位置情報を取得するステップであって、前記高周波ベースの位置特定システムは、前記X線検出器に取り付け可能な第1の高周波装置と、前記X線管に既知の幾何学的関係で配置され、高周波信号を使用して前記第1の高周波装置を位置特定するように構成される複数の第2の高周波装置とを備える、ステップと、
前記X線検出器の第1の位置情報に基づいてコントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第1の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第1の制御信号を生成するステップと、
前記第1の位置合わせの後、前記コントローラによって、光学カメラをトリガして、前記X線検出器の第2の位置情報を提供するように、前記X線検出器を位置特定するために画像を取得するステップと、
前記X線検出器の第2の位置情報に基づいて、前記コントローラによって、前記X線管を動かして前記X線検出器に対する前記X線管の第2の位置合わせを実行するように前記X線管支持システムを制御するために使用可能な第2の制御信号を生成するステップと
を有する、方法。
請求項1又は2に記載の位置決めシステムに、請求項14に記載の方法のステップを実行させる命令を有する、コンピュータプログラム。