JP2020039893A - 校正の方法及びシステム - Google Patents
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ここで、符号rsbが上述のように点s(X線源51)から点b(それぞれの基準物112)までのベクトルを表す。校正ツール110の中心点oに対して基準物112の位置が知られると仮定する。定位座標系における座標と回転された座標系の座標すなわち画像化装置の座標系との間の関係が、空間におけるベクトル回転に対するアルゴリズム、たとえばロドリゲス回転公式(Rodrigues rotation formula)を用いることで決定され、軸^k及び回転角度αとする。
回転軸が単位ベクトルなので、2つのパラメータθ及びφで次式に表される。
ガントリ回転が検討される。図4に定義されるように基準の静止フレームを仮定し、これが、^k=^z及びα=βである式(2)をrso(β=0)及びrsd(β=0)に適用することで為される。
ベクトルrsd=(xd,yd,zd)が画像たとえば質量算定の中心によって計算され得る。基準物112の各写像が画素よりも大きい検出器面(すなわち画像における)の領域を占める。本発明の実施例によれば、検出器面の中の1つの点又は画素が投影を正確に表す各基準物に対して選択される。検出器面の選択された点dx及びdyに基づいて、ベクトルrsd(xd,yd,zd)が決定され得る。基準物112が背景に対し高いコントラストを有し、よって閾値が投影を特定するか決定する効果的な方法である。校正ツール110及び基準物112が好ましくは、画像において異なる投影間で水平方向又は鉛直方向に何れも重ならないように設計される。好適な実施例によれば、関心の領域が各投影に対し決定され、正確に投影を表すように決定される点がたとえば質量算定の中心を用いて関心の領域から選択される。
ここで、λがスカラである。このスカラの値が余弦公式を図5に示される三角に適用することで表され、次式を得る。
式(7)を式(6)に結合し、スカラ積として長さを表して、次式を得る。
式(8)及び式(9)に基づき、式(1)が次式に表される。
自由度が、校正ツールのθ、φ、α、及びソース−軸距離(SAD)で決定される並進roo’=(x0,y0,z0)及び回転である。式(10)が各画像における各基準物に対し解かれる。好適な実施例で、3つの基準物が用いられ、300画像が画像化セッションの間に撮影される。さらに、式(10)が、好適な実施例によれば、少なくとも数的に最小二乗法で解かれる。
ここで、ベクトル・コンポーネント及び基準物の両方への適当なインデキシングが分かる。RSADがソースすなわちX線源51から校正ツール110の原点oを経由する軸までの距離、すなわち校正ツール110の位置である。次に、残りのviが式(10)を解く際に検討される。
これにガウス・ニュートン・アルゴリズムが二乗和を最小にするのを目指す。初期のガウスx0で開始し、アルゴリズムが反復して次に従い解を更新する。
ここで、Δが次の正規方程式を解いて決定される小さなステップである。
今度は、Jがxに対するFのヤコビアンであり、すなわち、次式である。
正規方程式がJのコレスキー分解又はQR因数分解を用いて1ステップで解かれてもよい。大きなシステムでは、共役傾斜法などの反復手法がさらに効率的な場合がある。そして、J(x)の解析式が計算され得る。
v(x)=rso(RSAD,β)+roo’(x0,y0,z0)+ro’b(θ、φ、α)であるため、次が適用される。
ここで、次式を参照する。
最後に次が適用される。
これが、コンポーネント形式で次に変換される。
したがって、式(21)が次のように書き換えられる。
ここで、λがスカラである。このスカラの値が余弦公式を図5に示される三角に適用することで表され、次式を得る。
式(7)を式(6)に結合し、スカラ積として長さを表して、次式を得る。
式(8)及び式(9)に基づき、式(1)が次式に表される。
自由度が、校正ツールのθ、φ、α、及びソース−軸距離(SAD)で決定される並進roo’=(x0,y0,z0)及び回転である。式(10)が各画像における各基準物に対し解かれる。好適な実施例で、3つの基準物が用いられ、300画像が画像化セッションの間に撮影される。さらに、式(10)が、好適な実施例によれば、少なくとも数的に最小二乗法で解かれる。
Claims (18)
- 放射線治療システム(1)に対し、患者の画像を撮影する画像化装置(50)を校正する方法であって、前記放射線治療システムが、固定放射線焦点を有する放射線治療ユニット(10)、及び前記放射線治療ユニット(10)における前記固定焦点に対し患者を位置決めする位置決め装置(20)を備え、前記方法が、
前記画像化装置(50)の放射線ユニット(51)を用いて、画像走査手順中に、少なくとも1つの基準物を備える校正ツール(110)に電離放射線を照射するステップであって、前記校正ツール(110)及び前記少なくとも1つの基準物(112)が、定位座標系において知られる位置を有する、ステップと、
前記画像走査手順中に、前記画像化装置(50)の検出器(52)を用いて、前記校正ツール(110)の基準物(112)の断面写像を含む少なくとも1つの2次元画像を撮影するステップと、
前記撮影された画像において、各基準物(112)の前記写像の画像座標(dxy)を決定するステップと、
前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の原点(o)の位置(rso)を取得するステップと、
前記定位座標系における前記校正ツール(110)の位置と画像化装置座標系における前記校正ツール(110)の位置との間の変換を計算するステップと
を含み、
前記計算が、前記基準物画像座標(dxy)、前記校正ツール(110)の原点(o)に対する前記定位座標系における前記基準物(112)の位置(rob)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の前記原点(o)の前記位置(rso)に基づいている、方法。 - 前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の原点(o)の位置(rso)を取得するステップは、前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の前記原点(o)の前記位置(rso)を計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物(112)の位置(rsd)を、前記基準物画像座標(dxy)及び前記画像化ユニット(51)に対する前記検出器(52)の位置(rsd)に基づいて決定するステップと、
前記変換を、前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物の位置(rsd)、前記画像化座標系における前記基準物の位置(ro’b)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの位置(rso)に基づいて計算するステップと
をさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。 - 前記変換の計算が、前記画像化ユニット(51)と前記検出器(52)との間の距離(SDD)、及び前記定位座標系における前記検出器の位置と前記画像化ユニット座標系における前記検出器の位置との間の検出器の回転にさらに基づいている、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の位置との間のベクトル(rsb)を、前記それぞれの基準物画像座標(dxy)、及び、前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の前記位置との間の前記ベクトル(rsb)が各基準物(112)に対し前記基準物画像座標(dxy)と前記画像化ユニット(51)の位置との間のベクトル(rsd)に平行であるとの前提に基づいて決定するステップと、
前記変換を計算する際に、前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の前記位置との間の前記ベクトル(rsd)と、前記基準物画像座標(dxy)と前記画像化ユニット(51)の位置との間の前記ベクトル(rsb)との間の関係を用いるステップと、
をさらに含む、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。 - 前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物画像座標(dxy)への前記ベクトル(rsd)と、前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物位置の前記ベクトル(rsb)との間の関係をスカラとして定義するステップと、
前記スカラの値を、前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物の位置(rsd)、前記画像化座標系における前記基準物の位置(ro’b)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの位置(rso)に基づいて決定するステップと
をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記画像化装置座標系における前記校正ツール(110)の原点(o)に対する前記基準物(112)の位置(ro’b’)を、前記定位座標系における前記校正ツール(110)の前記原点(o)に対する前記基準物の前記位置(rob)に基づいて計算するステップと、
前記変換を、前記基準物画像座標(dxy)、前記画像化座標系における前記基準物の座標(ro’b’)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの座標(rso)に基づき計算するステップと、
をさらに含む、請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法。 - 前記定位座標系における基準物の位置と前記画像化座標系におけるその基準物の位置との間の各関係が、ベクトル回転方法を用いて、並進及び回転の変換を定義するベクトルとして計算される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置決め装置が、前記位置決め装置(20)に対して少なくとも患者の一部分を固定する為の定位固定ユニットに脱着可能で確実に係合する固定装置(28)を含む、請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
- 放射線治療システム(1)に対し、患者の画像を撮影する為の画像化装置(50)を校正する装置であって、前記放射線治療システムが、固定放射線焦点を有する放射線治療ユニット(10)、及び前記放射線治療ユニット(10)における前記固定焦点に対し患者を位置決めする位置決め装置(20)を備え、
前記画像化装置(50)が、画像走査手順中に、放射線ユニット(51)を用いて少なくとも1つの基準物を備える校正ツール(110)に電離放射線を照射するように構成され、前記校正ツール(110)及び前記少なくとも1つの基準物(112)が定位座標系において知られる位置を有し、
前記画像化装置(50)が、前記画像走査手順中に、検出器(52)を用いて前記校正ツール(110)の基準物(112)の断面写像を含む少なくとも1つの2次元画像を撮影するように構成され、
処理ユニット(120)が、
前記撮影された画像において、各基準物(112)の前記写像の画像座標(dxy)を決定し、
前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の原点(o)の位置(rso)を取得し、
前記定位座標系における前記校正ツール(110)の位置と画像化装置座標系における前記校正ツール(110)の位置との間の変換を計算し、前記計算が、前記基準物画像座標(dxy)、前記校正ツール(110)の原点(o)に対する前記定位座標系における前記基準物(112)の位置(rob)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の前記原点(o)の位置(rso)に基づく、
装置。 - 前記処理ユニット(120)が、前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツール(110)の前記原点(o)の前記位置(rso)を計算するようにさらに構成されている、請求項10に記載の装置。
- 前記処理ユニット(120)が、
前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物(112)の位置(rsd)を、前記基準物画像座標(dxy)及び前記画像化ユニット(51)に対する前記検出器(52)の位置(rsd)に基づいて決定し、
前記変換を、前記画像化ユニットに(51)対する前記基準物の位置(rsd)、前記画像化座標系における前記基準物の位置(ro’b)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの位置(rso)に基づいて計算する
ようにさらに構成されている、請求項10又は11に記載の装置。 - 前記処理ユニット(120)が、前記画像化ユニット(51)と前記検出器(52)との間の距離(SDD)、及び前記定位座標系における前記検出器の位置と前記画像化ユニット座標系における前記検出器の位置との間の検出器の回転に基づいて、前記変換を計算するようにさらに構成されている、請求項10から12までのいずれか一項に記載の装置。
- 前記処理ユニット(120)が、
前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の位置との間のベクトル(rsb)を、前記それぞれの基準物画像座標(dxy)、及び、前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の前記位置との間の前記ベクトル(rsb)が各基準物(112)に対し前記基準物画像座標(dxy)と前記画像化ユニット(51)の位置との間のベクトル(rsd)に平行であるとの前提に基づいて決定し、
前記変換を計算する際に、前記基準物位置と前記画像化ユニット(51)の前記位置との間の前記ベクトル(rsd)と、前記基準物画像座標(dxy)と前記画像化ユニット(51)の位置との間の前記ベクトル(rsb)との間の関係を用いる
ようにさらに構成されている、請求項10から13までのいずれか一項に記載の装置。 - 前記処理ユニット(120)が、
前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物画像座標(dxy)への前記ベクトル(rsd)と、前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物の位置の前記ベクトル(rsb)との間の関係をスカラとして定義し、
前記スカラの値を、前記画像化ユニット(51)に対する前記基準物の位置(rsd)、前記画像化座標系における前記基準物の位置(ro’b)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの位置(rso)に基づいて決定する
ようにさらに構成されている、請求項14に記載の装置。 - 前記処理ユニット(120)が、
前記画像化装置座標系における前記校正ツール(110)の原点(o)に対する前記基準物(112)の位置(ro’b’)を、前記定位座標系における前記校正ツール(110)の前記原点(o)に対する前記基準物の前記位置(rob)に基づいて計算し、
前記変換を、前記基準物画像座標(dxy)、前記画像化座標系における前記基準物の座標(ro’b’)、及び前記画像化ユニット(51)に対する前記校正ツールの座標(rso)に基づいて計算する
ようにさらに構成されている、請求項10から15までのいずれか一項に記載の装置。 - 前記定位座標系における基準物の位置と前記画像化座標系におけるその基準物の位置との間の各関係が、ベクトル回転方法を用いて、並進及び回転の変換を定義するベクトルとして計算される、請求項10から16までのいずれか一項に記載の装置。
- 前記位置決め装置が、前記位置決め装置(20)に対して少なくとも患者の一部分を固定する為の定位固定ユニットに脱着可能で確実に係合する固定装置(28)を含む、請求項10から17までのいずれか一項に記載の装置。
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