(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線ビーム照射対象位置に放射線ビームを照射する照射計画立案時の前回の前記放射線ビーム照射対象位置と、実際に放射線ビームを前記放射線ビーム照射対象に照射する今回の前記放射線ビーム照射対象の位置との位置ずれを明らかにし、放射線照射時の前記放射線ビーム照射対象の位置決めを行うための放射線ビーム照射対象位置決め装置であって、
前記前回の前記放射線ビーム照射対象を第１方向から撮影した前回の第１投影画像と当該第１方向とは異なる第２方向から前記前回の放射線ビーム照射対象を撮影した前回の第２投影画像とを表示装置で表示し、かつ、前記今回の前記放射線ビーム照射対象を第３方向から撮影した今回の第１投影画像と当該第３方向とは異なる第４方向から前記今回の放射線ビーム照射対象を撮影した今回の第２投影画像とを表示装置で表示する第１表示部と、
前記前回の第１投影画像でユーザにより前記放射線ビーム照射対象の特徴点として指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記前回の第２投影画像での前回の直線を求め、かつ、前記今回の第１投影画像でユーザにより前記特徴点として指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記今回の第２投影画像での今回の直線を求めるか、或いは、
前記今回の第１投影画像でユーザにより前記放射線ビーム照射対象の特徴点として指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記今回の第２投影画像での今回の直線を求め、かつ、前記前回の第１投影画像でユーザにより前記特徴点として指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記前回の第２投影画像での前回の直線を求める第１演算部と、
前記前回の直線を前記前回の第２投影画像に表示装置で表示し、かつ、前記今回の直線を前記今回の第２投影画像に表示装置で表示する第２表示部と、
前記前回の第２投影画像に表示された前記前回の直線上に前記特徴点としてユーザにより指示される前回の第２指示点と、前記前回の第１指示点とから、前記前回の特徴点の位置を演算し、かつ、前記今回の第２投影画像に表示された前記今回の直線上に前記特徴点としてユーザにより指示される今回の第２指示点と、前記今回の第１指示点とから、前記今回の特徴点の位置を演算する第２演算部と、
前記前回の特徴点と前記今回の特徴点との間の位置ずれ量を演算し、当該位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の前記前回の位置と前記今回の位置との位置ずれ量を演算する第３演算部と、
該演算した前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を出力する出力部とを
備えることを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置。
【請求項２】
請求項１記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置において、
前記第１表示部と前記第１演算部と前記第２表示部と前記第２演算部とを用いて、少なくとも３つの前記前回の特徴点の位置とこれに対応するそれぞれ少なくとも３つの前記今回の特徴点の位置とを求め、
前記第３演算部は、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点との間のそれぞれの位置ズレ量を演算し、当該各位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を演算する
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置。
【請求項３】
請求項２記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置において、
前記第３演算部は、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点との間のそれぞれの少なくとも３つの各位置ずれ量で、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点のうちの何れか一方をそれぞれ移動させた場合の位置とこれに対応するそれぞれの他方の位置との間の各位置ずれ量の２乗の和が最小になるように、前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を決定する
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置において、
前記前回の特徴点とこれに対応する前記今回の特徴点とは、それぞれ６つ以上求める
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置において、
前記前回の特徴点とこれに対応する前記今回の特徴点とは、それぞれ前記放射線ビーム照射対象における内側の点より外側の点が多い
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置。
【請求項６】
放射線ビーム照射対象位置に放射線ビームを照射する照射計画立案時の前回の前記放射線ビーム照射対象位置と、実際に放射線ビームを前記放射線ビーム照射対象に照射する今回の前記放射線ビーム照射対象の位置との位置ずれを明らかにし、放射線照射時の前記放射線ビーム照射対象の位置決めを行うための放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法であって、
前記放射線ビーム照射対象位置決め装置は、第１．１表示部と、第１．１演算部と、第１．２表示部と、第２．１表示部と、第２．１演算部と、第１．３表示部と、第１．２演算部と、第１．４表示部と、第２．２表示部と、第２．２演算部と、第３演算部と、出力部とを備え、
前記第１．１表示部が、前記前回の放射線ビーム照射対象の第１方向の前回の第１投影画像を表示装置で表示する前回第１投影画像表示過程と、
前記第１．１演算部が、前記前回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第１方向と異なる第２方向の前記前回の放射線ビーム照射対象の前回の第２投影画像での前回の直線を求める前回直線演算過程と、
前記第１．２表示部が、前記前回の第２投影画像を表示装置で表示する前回第２投影画像表示過程と、
前記第２．１表示部が、前記前回の第２投影画像に、前記前回の直線を表示装置で表示する前回直線表示過程と、
前記第２．１演算部が、前記前回の直線上で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される前回の第２指示点と、前記前回の第１指示点とから、前記前回の特徴点の位置を演算する前回特徴点位置演算過程と、
前記第１．３表示部が、前記今回の放射線ビーム照射対象の第３方向の今回の第１投影画像を表示装置で表示する今回第１投影画像表示過程と、
前記第１．２演算部が、前記今回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第３方向と異なる第４方向の前記今回の放射線ビーム照射対象の今回の第２投影画像での今回の直線を求める今回直線演算過程と、
前記第１．４表示部が、前記今回の第２投影画像を表示装置で表示する今回第２投影画像表示過程と、
前記第２．２表示部が、前記今回の第２投影画像に、前記今回の直線を表示装置で表示する今回直線表示過程と、
前記第２．２演算部が、前記今回の直線上で前記特徴点としてユーザにより指示される今回の第２指示点と、前記今回の第１指示点とから、前記今回の特徴点の位置を演算する今回特徴点位置演算過程と、
前記第３演算部が、前記前回の特徴点と前記今回の特徴点との間の位置ずれ量を演算し、当該位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の前記前回の位置と前記今回の位置との位置ずれ量を演算する照射対象位置ずれ量演算過程と、
出力部が、該演算された前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を出力する出力過程とを
含んで成る放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【請求項７】
放射線ビーム照射対象位置に放射線ビームを照射する照射計画立案時の前回の前記放射線ビーム照射対象位置と、実際に放射線ビームを前記放射線ビーム照射対象に照射する今回の前記放射線ビーム照射対象の位置との位置ずれを明らかにし、放射線照射時の前記放射線ビーム照射対象の位置決めを行うための放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法であって、
前記放射線ビーム照射対象位置決め装置は、第１．１表示部と、第１．１演算部と、第１．２表示部と、第２．１表示部と、第２．１演算部と、第１．３表示部と、第１．２演算部と、第１．４表示部と、第２．２表示部と、第２．２演算部と、第３演算部と、出力部とを備え、
前記第１．１表示部が、前記今回の放射線ビーム照射対象の第１方向の今回の第１投影画像を表示装置で表示する今回第１投影画像表示過程と、
前記第１．１演算部が、前記今回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第１方向と異なる第２方向の前記今回の放射線ビーム照射対象の今回の第２投影画像での今回の直線を求める今回直線演算過程と、
前記第１．２表示部が、前記今回の第２投影画像を表示装置で表示する今回第２投影画像表示過程と、
前記第２．１表示部が、前記今回の第２投影画像に、前記今回の直線を表示装置で表示する今回直線表示過程と、
前記第２．１演算部が、前記今回の直線上で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される今回の第２指示点と、前記今回の第１指示点とから、前記今回の特徴点の位置を演算する今回特徴点位置演算過程と、
前記第１．３表示部が、前記前回の放射線ビーム照射対象の第３方向の前回の第１投影画像を表示装置で表示する前回第１投影画像表示過程と、
前記第１．２演算部が、前記前回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第３方向と異なる第４方向の前記前回の放射線ビーム照射対象の前回の第２投影画像での前回の直線を求める前回直線演算過程と、
前記第１．４表示部が、前記前回の第２投影画像を表示装置で表示する前回第２投影画像表示過程と、
前記第２．２表示部が、前記前回の第２投影画像に、前記前回の直線を表示装置で表示する前回直線表示過程と、
前記第２．２演算部が、前記前回の直線上で前記特徴点としてユーザにより指示される前回の第２指示点と、前記前回の第１指示点とから、前記前回の特徴点の位置を演算する前回特徴点位置演算過程と、
前記第３演算部が、前記前回の特徴点と前記今回の特徴点との間の位置ずれ量を演算し、当該位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の前記前回の位置と前記今回の位置との位置ずれ量を演算する照射対象位置ずれ量演算過程と、
前記出力部が、該演算された前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を出力する出力過程とを
含んで成る放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法において、
少なくとも３つの前記前回の特徴点の位置とこれに対応するそれぞれ少なくとも３つの前記今回の特徴点の位置とが求められ、
前記照射対象位置ずれ量演算過程において、前記第３演算部が、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点との間のそれぞれの位置ズレ量を演算し、当該各位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を演算する
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【請求項９】
請求項８記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法において、
前記照射対象位置ずれ量演算過程において、前記第３演算部が、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点との間のそれぞれの少なくとも３つの各位置ずれ量で、前記少なくとも３つの前回の特徴点とこれに対応する前記少なくとも３つの今回の特徴点のうちの何れか一方をそれぞれ移動させた場合の位置とそれぞれの他方の位置との間の各位置ずれ量の２乗の和が最小になるように、前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を決定する
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法において、
前記前回の特徴点とこれに対応する前記今回の特徴点とは、それぞれ６つ以上求められる
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【請求項１１】
請求項６から請求項１０の何れか一項記載の放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法において、
前記前回の特徴点とこれに対応する前記今回の特徴点とは、それぞれ前記放射線ビーム照射対象における内側の点より外側の点が多い
ことを特徴とする放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線照射において、照射計画を立てる際の照射対象のＸ線参照画像の位置と実際に照射対象に放射線を照射する際の照射対象の位置とを合致させるための放射線ビーム照射対象位置決め装置およびその位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線治療において、患者入室から治療ビーム照射までのフローを図９に示す。
まず、患者は、放射線照射室に入室し(図９のＳ１０１)、治療台に患者が横たわる(Ｓ１０２)。
図９のＳ１０３におけるX線画像を用いた患者位置決めは、（放射線）治療ビーム照射前に必ず行われるプロセスである。
放射線治療における患者位置決めでは、位置確認のためにほぼ正面と側方からの２方向でＸ線撮影を行う。前回の治療計画立案時に撮影したＸ線画像と今回の実際の照射(治療)時に撮影したＸ線画像とを、技師が比較して位置決定を行い、算出したずれ量分、治療台を移動させる(Ｓ１０４)。
【０００３】
続いて、ずれ量が許容値になったか否か、技師が判断する(Ｓ１０５)。ずれ量が許容値内でない場合(Ｓ１０５でＮｏ)、Ｓ１０３に移行する。
一方、ずれ量が許容値内である場合(Ｓ１０５でＹes)、治療計画に従って（放射線）治療ビームが患者に照射される(Ｓ１０６)。照射が終了すると、患者は放射線照射室から退室する(Ｓ１０７)。
図１０に、図９のＳ１０３〜１０５の患者の位置決めの詳細を示す。
【０００４】
従来の患者位置決め法では、例えば、あらかじめ正面(Ａ方向)と側面(Ｂ方向)の２方向から患者をＸ線撮影し取得したＸ線参照画像を読み込む(Ｓ２０１Ａ、Ｓ２０１Ｂ)。
実際の放射線の照射(治療)時に正面(Ａ方向)と側面(Ｂ方向)の２方向から患者のＸ線画像(Ｘ線撮影画像)を取得し(Ｓ２０２Ａ、Ｓ２０２Ｂ)、あらかじめ撮影されていたＸ線参照画像と治療時に取得したＸ線撮影画像とで、解剖学的に同一であると思われる特徴点を技師が視覚判断で指示する(Ｓ２０３Ａ、Ｓ２０３Ｂ)。これら特徴点は複数個必要であり、Ｘ線参照画像とＸ線撮影画像とで指示した同一点と考えられる特徴点から画像ズレ量を算出する(Ｓ２０４Ａ、Ｓ２０４Ｂ)。
【０００５】
すなわち、Ａ方向指示点の座標ズレ量Ｙ(Ａ方向から見た平面内の上下方向)、Ｚ(Ａ方向から見た平面内の左右方向)、ψ(Ａ方向から見た画像投影面の平面内の回転方向))を算出し(Ｓ２０４Ａ)、Ｂ方向指示点の座標ズレ量Ｘ(Ｂ方向から見た平面内の左右方向)、Ｙ(Ｂ方向から見た平面内の上下方向)、θ(Ｂ方向から見た平面内の回転方向))を算出する(Ｓ２０４Ｂ)。
実際の治療時のＸ線撮影画像とＸ線参照画像にて技師の視覚判断でズレ量が基準の許容値以下となったか判定する(Ｓ２０５)。
ズレ量が基準の許容値以下となった場合(Ｓ２０５でＹes）、終了する。
【０００６】
一方、ズレ量が許容値内でない場合（Ｓ２０５でＮｏ）、算出したズレ量分(Ｘ、Ｙ、Ｚ、ψ、θ)、患者の位置を移動し(Ｓ２０６)、Ｓ２０２Ａ、Ｓ２０２Ｂに移行する。そして、Ｓ２０５において、治療計画立案時と実際の放射線照射時のズレ量が基準の許容値以下となるまで、患者のＸ線撮影が行われる上記のＳ２０２Ａ〜Ｓ２０５のプロセスを繰り返す。
上述の如く、現状の手動位置決めソフトウェアでは、１平面において算出するズレ量は、平面内の回転、平面内の上下、左右方向の３軸である。例えば、Ａ方向においては、Ａ方向に交わる画像投影面の平面内の回転(ψ)、Ａ方向に交わる平面内の上下(Ｙ)、Ａ方向に交わる平面内の左右方向(Ｚ)である。Ｂ方向においては、Ｂ方向に交わる画像投影面の平面内の回転(θ)、Ｂ方向に交わる平面内の上下(Ｙ)、Ｂ方向に交わる平面内の左右方向(Ｘ)である。
なお、２つの平面が共有する移動１軸(Ｙ方向)は、技師の判断でお互いのズレ量の平均またはどちらかの値を選択する
本願に係る先行技術文献としては、次の特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許公報ＵＳ２００８／０００９７１６Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来、２方向の患者の画像上で、解剖学的に同一な特徴点を指示するように努める技師(ユーザ)もいるが、複雑な形状をしめす患者のＸ線画像で、その判断を行うことは、ある程度の誤差を含むことは避けられない。特に、画像方向に重なり合った解剖学的部位の前後位置関係(見る画像に対して奥行き方向)の判断は難しい。従来法の正側面画像(Ａ方向から見た画像、Ｂ方向から見た画像)上の特徴点は、それぞれの方向で独立に指示されるため、３次元空間中の同一点を指示していない。つまり、特徴点は、Ａ方向またはＢ方向から見た画像の独立に指示される点であり、Ａ方向から見た画像で指示した特徴点とＢ方向から見た画像で指示した特徴点とは空間の位置としては、関連がなく独立したものである。
【０００９】
その結果、例えば正側面(Ａ方向から見た画像平面、Ｂ方向から見た画像平面)の片面内から算出できるズレ量、Ａ方向から見た画像平面でのズレ量(Ｙ、Ｚ、ψ)とＢ方向から見た画像平面でのズレ量(Ｘ、Ｙ、θ)とはそれぞれ独立したもので、かつ、(Ｘ、Ｙ、Ｚ、ψ、θ)の各方向の５軸（次元)であるので、空間における物体のズレ量を表す６軸（移動３軸、回転３軸）を正確に求めることが難しい。
そのため、Ｘ線撮影(図１０のＳ２０２Ａ、Ｓ２０２Ｂ)と特徴点指示(図１０のＳ２０３Ａ、Ｓ２０３Ｂ)を含むズレ量算出(図１０のＳ２０４Ａ、Ｓ２０４Ｂ)の繰り返し回数が増加し、結果として位置決め時間が長くなる。
【００１０】
例えば正面画像と側面画像とから算出したズレ量がお互いに反対方向を指示している場合は、位置決め作業を繰り返してもズレ量は収束しない。特に、デジタルカメラのような光学系画像とは異なり、Ｘ線画像の場合は透視投影となるため、Ｘ線管または２次元検出器と患者の位置関係により取得できる画像が異なり、単純な画像変換では対応が難しい。
すなわち、従来の装置では、２方向でＸ線撮影を行っているため，理論的には３次元位置の算出が可能であるが、そのためには２方向のＸ線画像で対応関係が必要となる。
【００１１】
しかし、患者のＸ線画像(Ｘ線透視像)上から２方向の対応をとることが困難であるため、現状では３次元位置(例えば、３次元空間におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向、Ｘ軸廻りの回転角、Ｙ軸廻りの回転角、Ｚ軸廻りの回転角の６次元座標)の算出は行わずに、各方向のＸ線画像からそれぞれＡ方向から見た平面とＢ方向から見た平面とで平面的に位置補正を繰り返し行うカットアンドトライ的な方法で、患者の位置補正を行っている．
このため、患者の位置の決定までに時間がかかるという問題がある。また、この従来の方法では、正確な位置ズレ量を把握するには６軸の位置ズレ量が必要なところ、５軸しか位置が求まらずカットアンドトライ的な面があり、位置確認のためＸ線撮影も繰り返し行われる。そのため、患者のＸ線の被曝量も多くなってしまうという問題もある．
【００１２】
本発明は上記実状に鑑み、位置決めのずれ量算出数が６軸となるために精度向上が可能であり、放射線照射時に照射対象の位置の決定までに時間かからず、かつＸ線の被曝量が少ない放射線ビーム照射対象位置決め装置およびその位置決め方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる放射線ビーム照射対象位置決め装置は、放射線ビーム照射対象位置に放射線ビームを照射する照射計画立案時の前回の前記放射線ビーム照射対象位置と、実際に放射線ビームを前記放射線ビーム照射対象に照射する今回の前記放射線ビーム照射対象の位置との位置ずれを明らかにし、放射線照射時の前記放射線ビーム照射対象の位置決めを行うための放射線ビーム照射対象位置決め装置であって、前記前回の前記放射線ビーム照射対象を第１方向から撮影した前回の第１投影画像と当該第１方向とは異なる第２方向から前記前回の放射線ビーム照射対象を撮影した前回の第２投影画像とを表示装置で表示し、かつ、前記今回の前記放射線ビーム照射対象を第３方向から撮影した今回の第１投影画像と当該第３方向とは異なる第４方向から前記今回の放射線ビーム照射対象を撮影した今回の第２投影画像とを表示装置で表示する第１表示部と、前記前回の第１投影画像でユーザにより前記放射線ビーム照射対象の特徴点として指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記前回の第２投影画像での前回の直線を求め、かつ、前記今回の第１投影画像でユーザにより前記特徴点として指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記今回の第２投影画像での今回の直線を求めるか、或いは、前記今回の第１投影画像でユーザにより前記放射線ビーム照射対象の特徴点として指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記今回の第２投影画像での今回の直線を求め、かつ、前記前回の第１投影画像でユーザにより前記特徴点として指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記前回の第２投影画像での前回の直線を求める第１演算部と、前記前回の直線を前記前回の第２投影画像に表示装置で表示し、かつ、前記今回の直線を前記今回の第２投影画像に表示装置で表示する第２表示部と、前記前回の第２投影画像に表示された前記前回の直線上に前記特徴点としてユーザにより指示される前回の第２指示点と、前記前回の第１指示点とから、前記前回の特徴点の位置を演算し、かつ、前記今回の第２投影画像に表示された前記今回の直線上に前記特徴点としてユーザにより指示される今回の第２指示点と、前記今回の第１指示点とから、前記今回の特徴点の位置を演算する第２演算部と、前記前回の特徴点と前記今回の特徴点との間の位置ずれ量を演算し、当該位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の前記前回の位置と前記今回の位置との位置ずれ量を演算する第３演算部と、該演算した前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を出力する出力部とを備えている。
【００１４】
第２の本発明に関わる放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法は、放射線ビーム照射対象位置に放射線ビームを照射する照射計画立案時の前回の前記放射線ビーム照射対象位置と、実際に放射線ビームを前記放射線ビーム照射対象に照射する今回の前記放射線ビーム照射対象の位置との位置ずれを明らかにし、放射線照射時の前記放射線ビーム照射対象の位置決めを行うための放射線ビーム照射対象位置決め装置の位置決め方法であって、前記放射線ビーム照射対象位置決め装置は、第１．１表示部と、第１．１演算部と、第１．２表示部と、第２．１表示部と、第２．１演算部と、第１．３表示部と、第１．２演算部と、第１．４表示部と、第２．２表示部と、第２．２演算部と、第３演算部と、出力部とを備え、前記第１．１表示部が、前記前回の放射線ビーム照射対象の第１方向の前回の第１投影画像を表示装置で表示する前回第１投影画像表示過程と、前記第１．１演算部が、前記前回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される前回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第１方向と異なる第２方向の前記前回の放射線ビーム照射対象の前回の第２投影画像での前回の直線を求める前回直線演算過程と、前記第１．２表示部が、前記前回の第２投影画像を表示装置で表示する前回第２投影画像表示過程と、前記第２．１表示部が、前記前回の第２投影画像に、前記前回の直線を表示装置で表示する前回直線表示過程と、前記第２．１演算部が、前記前回の直線上で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される前回の第２指示点と、前記前回の第１指示点とから、前記前回の特徴点の位置を演算する前回特徴点位置演算過程と、前記第１．３表示部が、前記今回の放射線ビーム照射対象の第３方向の今回の第１投影画像を表示装置で表示する今回第１投影画像表示過程と、前記第１．２演算部が、前記今回の第１投影画像で前記放射線ビーム照射対象の特徴点としてユーザにより指示される今回の第１指示点のエピポーラ拘束によって、前記第３方向と異なる第４方向の前記今回の放射線ビーム照射対象の今回の第２投影画像での今回の直線を求める今回直線演算過程と、前記第１．４表示部が、前記今回の第２投影画像を表示装置で表示する今回第２投影画像表示過程と、前記第２．２表示部が、前記今回の第２投影画像に、前記今回の直線を表示装置で表示する今回直線表示過程と、前記第２．２演算部が、前記今回の直線上で前記特徴点としてユーザにより指示される今回の第２指示点と、前記今回の第１指示点とから、前記今回の特徴点の位置を演算する今回特徴点位置演算過程と、前記第３演算部が、前記前回の特徴点と前記今回の特徴点との間の位置ずれ量を演算し、当該位置ずれ量を基に、前記放射線ビーム照射対象の前記前回の位置と前記今回の位置との位置ずれ量を演算する照射対象位置ずれ量演算過程と、前記出力部が、該演算された前記放射線ビーム照射対象の位置ずれ量を出力する出力過程とを含んで成る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、位置決めのずれ量算出数が６軸となるために精度向上が可能であり、放射線照射時に照射対象の位置の決定までに時間かからず、かつＸ線の被曝量が少ない放射線ビーム照射対象位置決め装置およびその位置決め方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に関わる実施形態の放射線照射位置決め装置においてエピポーラ幾何を用いてガイドラインの表示を行う流れを示す図である。
【図２】放射線照射位置決め装置で行われる３次元位置算出までの流れを示す図である。
【図３】実際の放射線照射時の患者の位置を治療計画立案時の患者の位置に合わせるように治療台を移動する制御の流れを示すフロー図である。
【図４】放射線照射位置決め装置でのガイドラインの表示法を示す図である。
【図５】放射線照射位置決め装置でのガイドラインの表示とユーザが選択した特徴点の３次元位置を特定する過程を示す図である。
【図６】(ａ)は、注目点(特徴点)の選択を検討するために位置決め対象物体内のアイソセンタに対して外側にとった点を示す図であり、(ｂ)は、注目点(特徴点)の選択を検討するために位置決め対象物体内のアイソセンタに対して内側にとった点を示す図である。
【図７】図６で示した点を注目点(特徴点)として、注目点(特徴点)の数による図３に示す方法で求めた位置ズレの精度を表す図である。
【図８】図６に示す点を６点に固定して、選択範囲の違いによる精度の違いを示す図である。
【図９】従来の放射線治療において患者入室から治療ビーム照射までのフローを示す図である。
【図１０】図９のＳ１０３〜１０５の患者の位置決めの詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜実施形態の放射線照射位置決め装置２による患者(照射対象)の位置決めの概要＞＞
図１は、実施形態の放射線照射位置決め装置２においてエピポーラ幾何を用いてガイドラインｇ１の表示を行う流れを示す図である。
放射線治療(放射線ビームの照射)において、治療(照射)計画立案時に患者(放射線ビーム照射対象)をＸ線撮影したＸ線画像(以下、Ｘ線参照画像と称す)での患者の位置と、実際に放射線を照射する際の患者の位置との６軸(６次元)のズレ量(例えば、空間における垂直の３軸のＸ軸方向のズレ量Ｘ、Ｙ軸方向のズレ量Ｙ、Ｚ軸方向のズレ量ＺおよびＸ軸廻りのズレ回転角φ、Ｙ軸廻りのズレ回転角ψ、Ｚ軸廻りのズレ回転角θ)を算出するには、Ｘ線参照画像と実際に放射線を照射する際に撮影したＸ線画像(以下、Ｘ線撮影画像と称す)のそれぞれで、空間上の複数点(剛体の位置が定まる少なくとも３点)を指示する必要がある。
【００１８】
実施形態の放射線照射位置決め装置２では、２方向(図１のＡ方向、Ｂ方向)から患者を撮影したＸ線画像から、エピポーラ拘束を用いて空間的に同一の点(特徴点ｈ７(図２参照))を指示し、患者の治療(照射)計画立案時と実際の照射の際との患者の位置ズレを把握するために必要な６軸(次元)のズレ量(例えば、空間におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の移動量およびＸ軸廻りの回転角、Ｙ軸廻りの回転角、Ｚ軸廻りの回転角)を算出する。
【００１９】
＜放射線照射位置決め装置２＞
放射線照射位置決め装置２は、位置決めのために患者をＸ線撮影したＸ線画像(Ｘ線透視像)等を表示装置２ｈに表示する表示部と、技師(ユーザ)がマウス等を用いて入力する入力データを受け付ける入力部と、治療計画立案時の患者の位置と実際に放射線を照射する際の患者の位置との６軸のズレ量を演算する演算部と、出力データを表示部や患者が横たわる治療台Ｃ(図４参照)の駆動装置等に出力する出力部とを備えている。
【００２０】
詳細には、放射線照射位置決め装置２の表示部は、治療(照射)計画立案時に照射対象の患者をＸ線撮影したＸ線参照画像や実際に放射線を照射する際に患者を位置決めするために患者をＸ線撮影したＸ線撮影画像等を表示装置２ｈに表示する。入力部は、表示装置２ｈに表示した患者のＸ線画像(Ｘ線参照画像、Ｘ線撮影画像)において技師(ユーザ)がマウス等を用いて入力する特徴点等の入力データを受け付ける。
【００２１】
演算部は、治療計画立案時に患者をＸ線撮影したＸ線参照画像の患者の位置と実際に放射線を照射する際にＸ線撮影されたＸ線撮影画像の患者の位置との６軸のズレ量を、指示された特徴点のズレ量を基に、演算する。出力部は、演算部での演算結果等を表示部や患者が横たわる治療台Ｃ(図４参照)の駆動装置等に出力する。
放射線照射位置決め装置２の表示部、入力部、演算部、出力部は、コンピュータ、回路等で構成されるが、各機能が実現できれば、限定されない。
【００２２】
＜患者のＸ線画像(Ｘ線透視像)において特徴点を指示し算出する方法＞
放射線照射位置決め装置２において、表示装置２ｈに表示された患者のＸ線画像(Ｘ線参照画像、Ｘ線撮影画像)で技師(ユーザ)が特徴点を指示し、特徴点の位置を算出するための方法の概要について説明する。なお、本制御は、放射線照射位置決め装置２の表示部、入力部、演算部、出力部等で行われる。
【００２３】
＜ガイドライン表示＞
まず、図１に示すように、位置決め対象物体(患者)１に対して、Ｘ線源ａ１とＸ線源ｂ１との２方向(Ａ、Ｂ方向)からＸ線撮影を行い、Ｘ線画像(Ｘ線参照画像、Ｘ線撮影画像)を取得する。ここで、Ｘ線源ａ１からＸ線撮影した１方向(Ａ方向)目の撮影面を投影面Ａ１とし、Ｘ線源ｂ１からＸ線撮影した２方向(Ｂ方向)目の撮影面を投影面Ｂ１とする。Ｘ線画像の画像データは、放射線照射位置決め装置２に入力される。
【００２４】
放射線照射位置決め装置２の表示装置ｈ１に表示された投影面Ａ１のＸ線画像から、技師(ユーザ)が、特徴点をマウス等で１点(図１のｈ１)選択し入力し、これを初期注目点とする。続いて、放射線照射位置決め装置２の演算部において、選択された初期注目点(図１のｈ１)とＸ線源ａ１を直線で結び(図１のｈ２)、直線上から位置決め対象物体１が存在する範囲を候補点群として算出する(図１のｈ３)。こうして、放射線照射位置決め装置２に直線として候補点群が得られる。最後に、放射線照射位置決め装置２の演算部で、候補点群を投影面Ｂ１に投影することで投影面Ｂ１のＸ線画像上に、初期注目点(図１のｈ１)と同様の点を表す候補点群が、出力部、表示部によって、表示装置２ｈにガイドラインｇ１として表示される．
【００２５】
＜３次元位置算出＞
次に、投影面Ｂ１に表示されるガイドラインｇ１を用いて、特徴点の３次元位置を算出するまでの過程について、図２を用いて説明する。図２に、放射線照射位置決め装置２で行われる３次元位置算出までの流れを示す。
（１）まず、投影面Ｂ１に表示されたガイドラインｇ１上から初期注目点に相当する点を、技師(ユーザ)がマウス等で選択し入力する(図２のｈ５)。
（２）演算部は、技師(ユーザ)が選択した点とＸ線源ｂ１の空間位置とを直線で結ぶ(図２のｈ６)。
（３）演算部は、得られた直線と、ガイドラインｇ１の表示の際に得られた初期注目点(図１０のｈ１)とＸ線源ａ１の空間位置とを結ぶ直線との交点(図２のｈ７)を算出し、これを注目点(特徴点)の３次元位置と決定する。
【００２６】
＜治療計画立案時に対する患者の位置のズレ量の補正＞
次に、上述のＸ線画像(Ｘ線参照画像、Ｘ線撮影画像)において特徴点を指示し算出する方法を用いて、治療計画立案時の患者の位置と、実際の放射線照射時の患者の位置とのズレ量を算出し、患者の位置を治療計画立案時の患者の位置に合わせるように治療台Ｃ(図４参照)を移動する制御の流れについて、図３に従って説明する。
図３は、放射線照射の治療計画立案時の患者の位置と、実際の放射線照射時の患者の位置とのズレ量を算出し、患者の位置を治療計画立案時の患者の位置に合わせるように治療台Ｃ(図４参照)を移動する制御の流れを示すフロー図である。図４は、放射線照射位置決め装置２でのガイドラインｇ１の表示法を示す図である。図５は、放射線照射位置決め装置２でのガイドラインｇ２の表示と、技師が選択した特徴点の３次元位置を特定する過程を示す図である。
【００２７】
前記したように、図３のフローにおいて、Ｘ線画像(Ｘ線参照画像、Ｘ線撮影画像)の表示、技師(ユーザ)の特徴点の指示から患者の位置ズレ量の算出およびその出力まで、放射線照射位置決め装置２で行われる。
まず、図３のＳ０１において、実際の放射線照射時の患者Ｋの位置とのズレ量を算出するための交点Ｐ、Ｐ´の算出回数ｉに０を設定する。
治療計画立案時にあらかじめ取得しておいた治療台Ｃ(図４参照)に横たわる患者Ｋを、Ｘ線管位置ＸＡ、ＸＢのＸ線管でそれぞれＡ方向とＢ方向から撮影したＸ線参照画像を放射線照射位置決め装置２の入力部でそれぞれ読み込む(図３のＳ０２Ａ、図３のＳ０２Ｂ)。
【００２８】
続いて、実際の放射線照射に際して、治療台Ｃに横たわる患者ＫのＸ線管位置ＸＡ´(図２のａ１の位置)、Ｘ線管位置ＸＢ´(図２のｂ１の位置)のＸ線管でそれぞれＡ´方向とＢ´方向との２方向から撮影したＸ線撮影画像のＸ線撮影画像データが放射線照射位置決め装置２の入力部に入力される(Ｓ０３Ａ、Ｓ０３Ｂ)。
なお、図３のＳ０２Ａ、Ｓ０２ＢのＸ線参照画像の取得と図３のＳ０３Ａ、Ｓ０３ＢのＸ線撮影画像の取得との順番は問わない。
続いて、技師(ユーザ)は、放射線照射位置決め装置２の表示装置２ｈに、図５(ａ)に示すように、Ａ方向参照画像ＦＰＤＡを表示し、表示されたＡ方向参照画像ＦＰＤＡ上の特徴点ＰＡ(図４参照)をマウス等で指示する(Ｓ０４)。
【００２９】
続いて、図４に示すように、Ａ方向のＸ線管位置ＸＡと特徴点ＰＡを通る空間上の直線のガイドラインｇ０１を演算部で演算し、Ｂ方向参照画像ＦＰＤＢ上に特徴点ＰＡに対応するガイドラインｇ０１を投影したガイドラインｇ２を演算部で演算し、表示部により表示装置２ｈで、Ｂ方向参照画像ＦＰＤＢ上に特徴点ＰＡに対応するガイドラインｇ２を表示する(Ｓ０５)。
続いて、技師(ユーザ)は、図５(ｂ)に示すように、表示されたＢ方向参照画像ＦＰＤＢ上に示される直線のガイドラインｇ２上から、解剖学的に特徴点ＰＡと同一部位と考えられる位置の特徴点ＰＢ(図４参照)をマウス等で指示し入力する（Ｓ０６）。すると、演算部は、図４に示すように、Ｘ線管位置ＸＡと特徴点ＰＡを通る直線(ガイドラインｇ０１)と、Ｘ線管位置ＸＢと特徴点ＰＢを通る直線(ガイドラインｇ０２)とから、放射線による治療計画立案時のＡ・Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢによる交点Ｐ(ガイドラインｇ０１、ｇ０２の交点)の座標を算出する（Ｓ０７）。
【００３０】
続いて、以下のＳ０８〜Ｓ１１において、Ｓ０４〜Ｓ０７で求めた治療計画立案時のＡ・Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢによる交点Ｐ(特徴点)の同一点に相当する実際の治療に際してのＡ´・Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´における交点Ｐ´(特徴点)を求める。すなわち、交点Ｐと交点Ｐ´とは、技師(ユーザ)が患者Ｋの同一の特徴点(同一点)と考え、Ａ・Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢおよびＡ´・Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´でそれぞれ指示する点である。
図３のＳ０８において、技師(ユーザ)は、放射線照射位置決め装置２の表示装置２ｈに、図５(ｃ)に示すように、実際の放射線の照射時に患者ＫをＸ線撮影したＡ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´(図４参照)を表示し、表示されたＡ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´上の図３のＳ０４で指示した特徴点ＰＡと同一位置と考えられる特徴点ＰＡ´(図４参照)をマウス等で指示する。
【００３１】
すると、図４に示すように、Ａ´方向のＸ線管位置ＸＡ´と特徴点ＰＡ´を通る空間上の直線のガイドラインｇ０１´を演算部で演算し、実際の放射線の照射時に患者ＫをＸ線撮影したＢ´方向撮影画像ＦＰＤＢ´上に特徴点ＰＡ´に対応するガイドラインｇ０１´を投影したガイドラインｇ２´を演算部で演算し、表示部によって表示装置２ｈで、Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＢ´上に特徴点ＰＡ´に対応するガイドラインｇ２´を表示する(Ｓ０９)。
続いて、技師(ユーザ)は、表示されたＢ´方向撮影画像ＦＰＤＢ´上に示される直線のガイドラインｇ２´上から、解剖学的に特徴点ＰＡ´と同一部位と考えられる位置の特徴点ＰＢ´をマウス等で指示し入力する（Ｓ１０）。すると、演算部は、図４に示すように、Ｘ線管位置ＸＡ´と特徴点ＰＡ´を通る直線(ガイドラインｇ０１´)と、Ｘ線管位置ＸＢ´と特徴点ＰＢ´を通る直線(ガイドラインｇ０２´)とから、Ａ´・Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´における交点Ｐ´(ガイドラインｇ０１´、ｇ０２´の交点)の座標を算出する（Ｓ１１）。
なお、図３のＳ０４〜Ｓ０７と、図３のＳ０８〜Ｓ１１との順番は入れ替えてもよく、順番は問わない。
【００３２】
続いて、図３のＳ１２で、ｉ＝ｉ＋１の演算で、治療計画立案時の患者の位置と、実際の放射線を照射するに際しての患者Ｋの位置とのズレ量を算出するための交点Ｐ、Ｐ´の算出回数ｉを数える。すなわち、交点Ｐ、Ｐ´を１回求める毎にｉに１が加算される。そして、交点Ｐ、Ｐ´の数が所定数ｎに達した(ｎ≦ｉ？)か否か判定する。なお、剛体内の３点が求まれば、剛体のズレ量が求まることから、ｎは３以上とする。
交点Ｐ、Ｐ´の数が所定数ｎに達してない場合（Ｓ１２でＮｏ）、Ｓ０４に移行し、Ｓ０４からＳ１１をｉが所定数ｎになるまで繰り返し、所定数ｎの交点Ｐと交点Ｐ’を取得する。
【００３３】
一方、交点Ｐ、Ｐ´の数が所定数ｎに達した場合（Ｓ１２でＹes）、治療計画立案時の患者Ｋ(図４参照)の位置と実際の放射線を照射するに際しての患者Ｋの位置とのズレ量を、下記に示す変換マトリクスを用いて、交点Ｐを交点Ｐ´に変換する式より、変換マトリクスのパラメータ(Ｘ軸方向のズレ量Ｘ、Ｙ軸方向のズレ量Ｙ、Ｚ軸方向のズレ量ＺおよびＸ軸廻りのズレ回転角φ、Ｙ軸廻りのズレ回転角ψ、Ｚ軸廻りのズレ回転角θ)の誤差が最小になるように算出する（Ｓ１３）。図３のＳ１３のズレ量の計算は、次のように行われる。
患者Ｋの位置ズレ量を算出するには、Ｘ線撮影画像とＸ線参照画像とでそれぞれ求めた空間上の患者Ｋの同一点と考えられる点(交点Ｐ、Ｐ´(特徴点))の座標値のズレ量から、６軸のズレ量を算出する。すなわち、今回の位置決め時(実際に放射線を照射するＸ線撮影画像の撮影時)と前回の位置決め時(治療計画立案時のＸ線参照画像の撮影時)の３次元的な位置関係から患者ずれ量を算出する。
【００３４】
今回位置決め時のＸ線撮影画像と前回位置決め時のＸ線参照画像から算出されたｉ番目の注目点の３次元位置とは、それぞれ
Ｐｉselect＝［ｘ、ｙ、ｚ、１］ｔ、Ｐｉcorrect＝［ｘ、ｙ、ｚ、１］ｔ
と表せる。ｎ点に対して３次元位置推定を行って得られる点の集合をＰselect ＝［ｐ１select, …,ｐｎselect]，Ｐcorrect＝［ｐ１correct,……,ｐncorrect]とする。図４に示すように、Ｘ線参照画像取得時の患者Ｋの体位の再現性を保つように、患者Ｋは治療台Ｃに横たわる。そのため、Ｘ線撮影画像取得時も患者Ｋに変形がない理想型である場合、今回位置を前回位置に一致するように位置決めを行う際、Ｘ線参照画像の特徴点ＰとＸ線撮影画像の特徴点Ｐ’の間には、以下の式が成り立つ。
【００３５】
Ｐcorrect＝  ＴＰselect              （１）
ここで、Ｔは座標変換のための剛体変換マトリクスで，各軸平行(Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の直線移動３軸)、回転移動量（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転３軸）の６つのパラメータで構成される。理想的に点の選択が行えた場合には、上記のマトリクス演算によって変換マトリクスが求められる。
しかし、先にも述べたように、患者位置決めは技師(ユーザ)の視覚判断による手動で患者Ｋの特徴点の指示が行われる。つまり、技師(ユーザ)がマニュアルで点選択を行うため、指示点がＸ線参照画像の点とＸ線撮影画像の点とで同一であると限らず、Ｘ線撮影画像の指示点とＸ線参照画像の指示点との間に誤差が含まれる。
【００３６】
それ故、ＰとＰ’とが完全に剛体変換に対応するとは限らない。そこで、ＰとＴＰ’とが最も近くなるＴoptを求めることで、最適な６軸(移動３軸、回転３軸)パラメータを求めることができる。
以下の評価式（２）を用いて最適な変換マトリクスＴoptの算出を行う。
【数１】
0005489037.tif 000002
ただし、Ｆ＝Ｐcorrect−ＴＰselect  とした場合、
【数２】
0005489037.tif 000003
は行列Ｆの各要素の２乗和を意味するものとする。
【００３７】
なお、最適化には公知のPowell-Brent法を用いるが、その他の方法を用いてもよい。
上記方法により、誤差が可及的に少ない患者の今回位置と前回位置とのずれ量を表す６つのパラメータ(直線移動３軸、回転３軸)が求められる。
なお、図３のＳ１２で設定したｎは、前記したように、３以上であればよいが、ｎの値(Ｓ０４〜Ｓ１１の繰り返し数)が大きいほど誤差が少なくなる傾向をもつ。すなわち、繰り返し精度を高める際、技師(ユーザ)が好ましいと判断する方向から見た画像を表示させ、その画面上で追加指示することを繰り返すことで精度を上げていく。
【００３８】
続いて、Ｓ１４において、放射線照射の治療計画立案時の患者Ｋの位置と、実際の放射線照射時の患者Ｋの位置とのズレ量が許容値内であるか判定する。この判定は、放射線照射位置決め装置２の表示装置２ｈにズレ量を表示させて、技師(ユーザ)が判断してもよいし、または、あらかじめ放射線照射位置決め装置２に入力しておいたデータにより、放射線照射位置決め装置２が行うこととしてもよい。
ズレ量が許容値内である場合（Ｓ１４でＹes）、終了する。
【００３９】
一方、ズレ量が許容値内でない場合（Ｓ１４でＮｏ）、放射線照射位置決め装置２から、ズレ量Ｘ、Ｙ、Ｚ、ズレ回転角φ、ψ、θの情報を治療台Ｃの駆動装置(図示せず)に送信し、治療台Ｃの駆動装置により、患者Ｋが横たわる治療台Ｃを、ズレ量Ｘ、Ｙ、Ｚ、ズレ回転角φ、ψ、θ(照射対象の位置ずれ量)移動させた（Ｓ１５）後、Ｓ０３Ａ、Ｓ０３Ｂに移行する。
以上が図３に示す患者の位置のズレ量を補正するためのフローである。
【００４０】
ここで、図３のフローにおいて、図３のＳ０４〜Ｓ０７と、図３のＳ０８〜Ｓ１１との順番を入れ替えてもよいので、図３のＳ０４〜Ｓ０７と、図３のＳ０８〜Ｓ１１との順番を入れ替えた概略のフローを以下記載する。
放射線を照射する際の患者Ｋの位置決めには、今回(実際に放射線を照射する際の)位置決めのために撮影したＸ線画像(Ａ´、Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´)と、前回(治療計画立案に際しての)位置決め時に撮影したＸ線画像(Ａ、Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢ)を用いる(図３のＳ０２Ａ、Ｓ０２Ｂ、Ｓ０３Ａ、Ｓ０３Ｂ)。
【００４１】
そして、図３のＳ０４〜Ｓ０７で、今回取得したＸ線画像(Ａ´、Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´)に対して、Ａ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´での注目点(特徴点ＰＡ´)の指示、該注目点(特徴点ＰＡ´)に対応するＢ´方向撮影画像ＦＰＤＢ´でのガイドラインｇ２´の表示、上記注目点(特徴点ＰＡ´)と同一のＢ方向撮影画像ＦＰＤＢ´でのガイドラインｇ２´上の注目点(特徴点ＰＢ´)の指示、および３次元位置算出の手法を適用し、注目点(交点Ｐ´(図４参照))の３次元位置を算出し取得する。
【００４２】
これに対して、図３のＳ０８〜Ｓ１１で、前回位置決め時のＸ線参照画像(Ａ、Ｂ方向撮影画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢ)から、今回選択した注目点と解剖学的に一致すると思われる点(交点Ｐ(図４参照))を選択し、同様に３次元位置を算出し取得する。
これにより、注目点(交点Ｐ´、Ｐ)に関して、今回位置決め時と前回位置決め時の３次元的位置関係が得られる。同様の処理を複数点に対して行う(図３のＳ０４〜Ｓ１１)。
【００４３】
その後、今回(照射する際の)撮影したＸ線画像(Ａ、Ｂ方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´)で指示された特徴点(交点Ｐ´)と前回(治療計画立案に際しての)位置決め時に撮影したＸ線画像(Ａ、Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢ)で指示された特徴点(交点Ｐ)との指示誤差を少なくするように、患者Ｋの位置ズレ量を算出し(図３のＳ１３)、患者Ｋの位置ズレ量が許容値内のズレ量か判定し(図３のＳ１４)、位置ズレ量が許容値内でない場合、患者Ｋが横たわる治療台Ｃを移動させる(図３のＳ１５)。
【００４４】
なお、図３に示す方法は、理論的には、患者Ｋの位置ズレ量が、前回のＡ方向とＢ方向のＸ線撮影と今回Ａ´方向とＢ´方向のＸ線撮影との各１回のＸ線撮影のＸ線参照画像、Ｘ線撮影画像で算出した位置ズレ量で、患者Ｋが横たわる治療台Ｃを移動させることで、患者Ｋの位置ズレ量が許容値内に入るため、図３のＳ１４のステップをなくし、図３のＳ１５の治療台Ｃの移動後、患者Ｋの位置決めを終了してもよい。
また、Ａ方向とＡ´方向とは同じ方向でもよいし、異なる方向でもよい。同様に、Ｂ方向とＢ´方向とは同じ方向でもよいし、異なる方向でもよい。しかしながら、Ａ方向とＡ´方向およびＢ方向とＢ´方向は、同じ方向とした方が、Ｘ線参照画像とＸ線撮影画像で患者Ｋの同一の注目点(特徴点)を指示し易いのでより望ましい。
【００４５】
＜Ｘ線画像における注目点(特徴点)の選択法＞
次に、Ｘ線画像(Ａ´・Ｂ´方向撮影画像ＦＰＤＡ´、ＦＰＤＢ´、Ａ・Ｂ方向参照画像ＦＰＤＡ、ＦＰＤＢ)における注目点(特徴点)の選択の仕方について説明する。
注目点(特徴点)の選択の仕方の検証は、図６に示す位置決め対象物体１(ファントム)を用いて、図３に示す方法で、３次元の対応点を算出し、最適化手法を適用した。
図６(ａ)は、注目点(特徴点)の選択を検討するために位置決め対象物体１内のアイソセンタに対して外側にとった点を示す図であり、図６(ｂ)は、注目点(特徴点)の選択を検討するために位置決め対象物体１内のアイソセンタに対して内側にとった点を示す図である。
【００４６】
位置決め対象物体１に、図６(ａ)に示す外側の８点(マル１、２、３、４、５、６、７、８の点)(外側の点)および図６(ｂ)に示す内側の８点(マル９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６の点)(内側の点)の計１６点を選択する注目点(特徴点)とする。
図６(ａ)に示すマル１、２、３、４は、位置決め対象物体１内において、アイソセンタに対して外側に位置し、アイソセンタに対して手前の点であり、マル５、６、７、８は、位置決め対象物体１内において、アイソセンタに対して外側に位置し、アイソセンタに対して奥の点である。
【００４７】
図６(ｂ)に示すマル９、１０、１１、１２は、位置決め対象物体１内において、アイソセンタに対して内側に位置し、アイソセンタに対して手前の点であり、マル１３、１４、１５、１６は、位置決め対象物体１内において、アイソセンタに対して内側に位置し、アイソセンタに対して奥の点である。
例えば、Ｐselect(今回位置：移動量０)とＰcorrect(前回位置：移動量２．０)とのパラメータ算出を行った場合、理想的には＋２．０deg、＋２．０mmの移動量のパラメータが算出される。
【００４８】
検証には、移動量のパラメータ(ｓｘ、ｓｙ、ｓｚ、ｒｘ、ｒｙ、ｒｚ)に対して、ｓｘ、ｓｙ、ｓｚに各＋１０mm、ｒｘ、ｒｙ、ｒｚに各＋１０degの初期値を与えて、最適化を行う。
第１の検証として、精度を保証する最適な注目点(特徴点)の数を決定するための検証を行い、第２の検証として、注目点(特徴点)の位置の範囲を変化させた場合の精度を検証する。以下、第１の検証と第２の検証について詳述する。
【００４９】
第１の検証として、精度を保証する最適な注目点(特徴点)の数を決定するため、注目点(特徴点)の点数を変化させた場合の精度の変化を検証した。
本検証は、図６に示す４点(内側２点、外側２点)、６点、８点、１０点、１２点、１４点、１６点を用いて、パラメータの算出を行った。
図７は、図６で示した点を注目点(特徴点)として、注目点(特徴点)の数による図３に示す方法で求めた位置ズレの精度を表す図であり、横軸には選択した注目点の数を示し、縦軸に選択した注目点で求めた位置ズレ量が含む精度を示している。図７において、直線のグラフは実際のデータを示したものであり、棒グラフは各点のデータの平均値を示している。
【００５０】
図７に示すように、図６に示す点を４点(内側２点、外側２点)用いた場合に精度が低く、６点以上用いた場合には位置ズレ量の精度が高く安定する。従って、患者Ｋにおける注目点(特徴点)を選択する場合、６点以上選択することが望ましい。
また、４点の場合、図６(ｂ)に示す内側２点、図６(ａ)に示す外側２点を用いた場合は精度が悪いことが判明した。従って、患者Ｋ(位置決め対象物体１)における注目点(特徴点)を４点選択する場合、内側２点、外側２点の選択は避ける方が好ましい。
【００５１】
第２の検証として、注目点(特徴点)の位置を変化させた場合の精度を検証し、好ましい注目点(特徴点)の位置の選択を明らかにした。
注目点(特徴点)の数を６点に固定して、内側と外側に位置する点の組み合わせを変えて、精度の違いを検証する。
図８は、図６に示す点を６点に固定して、選択範囲の違いによる精度の違いを示す図である。横軸に図６で示した選択した注目点(特徴点)を示し、縦軸に横軸に示す注目点(特徴点)での位置ズレ量の精度を示す。
【００５２】
外側の注目点(特徴点)が多い場合、標準偏差を含めて、０．５mm以内の精度であり、精度が高い。一方、内側の注目点(特徴点)が多い場合、０．５mmを超える精度であり、精度が低い。従って、内側の点の数より外側の点の数が多い方が、精度が高いことが判明した。何故なら、外側の点の数が多い方が、選択する点(注目点(特徴点))の間の距離が長くなるので、位置誤差、回転誤差を、内側の点より含みにくくなるからと考えられる。
従って、患者Ｋにおける注目点(特徴点)を選択する場合には、外側の点を多く選択することが望ましい。
【００５３】
＜＜作用効果＞＞
従来の患者位置決め装置の場合、Ａ方向の投影面とＢ方向の投影面とで対応する点を選択する場合には、各投影面での選択点の関連がないため、画像全体から点の探索を行う必要がある。
これに対して、本構成では、ガイドライン表示を行う場合には、Ａ(Ａ´)方向の投影面で特徴点を選択すると、これに対応すると考えられる点が、Ｂ(Ｂ´)方向の投影面にガイドラインｇ２(ｇ２´)(図４参照)として表示される。そのため、技師(ユーザ)はＢ方向の投影面でガイドラインｇ２(ｇ２´)上からのみ対応点の探索を行うことができ、従来の各投影面での選択点の間の関連がない従来法と比較して非常に精度高くかつ簡便に、Ａ方向とＢ方向との対応点(注目点(特徴点))を選択可能となる。
【００５４】
また、従来法では、２方向の対応をとることが困難であったため、３次元位置の算出が不可能であり、各方向のＸ線画像から平面的な患者位置補正を行うことしかできない。そのため、従来、平面的な位置補正を繰り返すことで患者位置を決定していくため、カットアンドトライの面があり、位置決定までに多大な時間を必要とする。
しかし、本構成では、各投影面で選択する点の２方向(Ａ(Ａ´)方向とＢ(Ｂ´)方向)の対応がとれるため、３次元位置の推定が可能となり、立体的な患者Ｋのずれ量(６軸のずれ量)の算出を行うことができる。また、患者Ｋの位置ズレの算出までにかかる時間についても、本構成では、少なくとも３つの注目点(特徴点)を選択すれば、患者Ｋの位置ズレは明らかになる。そのため、従来より、短時間で患者Ｋのより正確な位置ズレを求められ、位置ズレの算出までにかかる時間が短縮できる。
【００５５】
また、従来法では、平面的な位置補正を繰り返すことで患者の位置を決定していくため、Ｘ線撮影も繰り返して行う。そのため、患者のＸ線被曝についても少ないとは言い難い。これに対して、本構成では、１回のＸ線撮影で３次元的な患者Ｋの位置ずれ量の算出が可能であるため、短時間での患者Ｋの位置決定が可能であり、患者ＫのＸ線被曝量も少なく、患者の負担が少なく済む。
上述したように、従来、２方向独立のＸ線撮影画像とＸ線参照画像全体とから、特徴点を指示する必要があったが、本発明のガイドラインｇ２、ｇ２´の表示の方法により、特徴点（注目点）の探索範囲がガイドラインｇ２、ｇ２´上に限定される。これにより、２方向の画像を対応させつつ、技師(ユーザ)がより効率的に正確に空間上の同一点を指定できる。
【００５６】
その結果、従来法では不得意であった回転方向の位置ズレ(Ａ方向の投影面内の回転以外の回転位置ズレおよびＢ方向の投影面内の回転以外の回転位置ズレ)にも対応した６軸(３軸直線移動量、３軸廻りの回転角)のズレ量を算出することが可能となる。そのため、患者Ｋの位置決め精度の向上が見込める。
上述した如く、本発明では、患者Ｋの同一部位を異なる方向から映す画面の各々から目視でターゲット位置(注目点(特徴点))を指示することで幾何学的にターゲット位置を求める過程において、最初の画面で指示した注目点の投影像の支持線を次画面で表示することで、次画面でのターゲット部位(注目点(特徴点))の指示の補助とし、最初の画面と次画面とのそれぞれの二つの指示を幾何学的に解析して位置を求める方法を用いている。
【００５７】
これにより、放射線治療での位置決めにおいて、短時間で患者の位置決めが容易に行え、かつ、患者のＸ線撮影の被曝量が少ない精度が高い照射対象位置決め装置および照射対象位置決め方法を実現できる。
なお、前記実施形態では、照射対象位置決め装置として、放射線照射位置決め装置２を例示して説明したが、放射線照射位置決め装置２の入力部、演算部、出力部、表示部等の各部は、それぞれ複数の装置に分割して構成することも可能であり、所定の機能が実現できれば、その実施形態は適宜選択可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２      放射線照射位置決め装置(照射対象位置決め装置、第１表示部、第１．１表示部、第１．２表示部、第１．３表示部、第１．４表示部、第２表示部、第２．１表示部、第２．２表示部、第１演算部、第１．１演算部、第１．２演算部、第２演算部、第２．１演算部、第２．２演算部、第３演算部、出力部)
２ｈ  表示装置
ＦＰＤＡ  Ａ方向参照画像(前回の第１投影画像)
ＦＰＤＢ  Ｂ方向参照画像(前回の第２投影画像)
ＦＰＤＡ´  Ａ´方向撮影画像(今回の第１投影画像)
ＦＰＤＢ´  Ｂ´方向撮影画像(今回の第２投影画像)
ｇ２    ガイドライン(前回の直線)
ｇ２´  ガイドライン(今回の直線)
Ｋ      患者(照射対象)
ＰＡ    特徴点(前回の第１指示点)
ＰＡ´  特徴点(今回の第１指示点)
ＰＢ    特徴点(前回の第２指示点)
ＰＢ´  特徴点(今回の第２指示点)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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