(57)【要約】  機械的画像取得システム（医療用Ｃアームなど）は、しばしば幾何学的誤差を蓄積し、較正ファントムを使用してこれを較正する必要がある。システム較正方式が頻度の高いものである場合、臨床的適用のためのＣアームの利用頻度は少なくなる。本願は、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムから取得された投影フレームシーケンス間の共通のバイアスを特定し、これを機械的画像取得システムの予想較正データと比較することでフレーム偏差指標を生成することを提案する。第１および第２のフレーム偏差指標シーケンス間の類似性が得られた場合、１つまたは複数の較正アクションが実行される（例えば、較正を提供する必要があることをユーザに警告する、および／またはジオメトリ偏差を自動的に補正する等）。
2021520911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置であって、前記装置は、
入力ユニットと、
処理ユニットとを備え、
前記入力ユニットは、異なる時間において、同じ前記機械的画像取得システムを使用して、前記機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得し、前記入力ユニットはさらに、前記機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得し、
前記処理ユニットは、少なくとも前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用し、補償された前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを前記予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンス取得中に生じた、前記予想される較正されたジオメトリからの前記機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成し、前記第１のフレーム偏差指標シーケンスと前記第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定し、前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部の間の類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行する、
装置。
【請求項２】
前記処理ユニットはさらに、
前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスのそれぞれの第１および第２の初期３Ｄ再構成を生成し、
前記第１の初期３Ｄ再構成を前記第１の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第１のフレームオフセットベクトルを生成し、
前記第２の初期３Ｄ再構成を前記第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第２のフレームオフセットベクトルを生成することによって、
少なくとも前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用する、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理ユニットはさらに、
前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスのそれぞれの連続する再構成において第１および第２の画質統計を最適化することによって、前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを繰り返し生成することで、少なくとも前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用する、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記入力ユニットはさらに、
前記取得システムの偏差閾値データを受け取り、
前記処理ユニットはさらに、
前記予想される較正されたジオメトリと、類似性が決定された前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの前記少なくとも一部の間の差に基づいて、前記予想される較正されたジオメトリからの前記機械的画像取得システムの第１の測定偏差を特定し、
前記第１の測定偏差が前記偏差閾値データ内の閾値を上回る場合、ユーザにメンテナンスプロンプトを表示することによって前記較正アクションを実行し、かつ／またはデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバにメンテナンスリクエストを送信する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記入力ユニットはさらに、
前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに後続する時間において、第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得し、
前記処理ユニットはさらに、
前記予想される較正されたジオメトリからの前記第３の２Ｄ投影フレームシーケンスの対応する第３のフレーム偏差指標シーケンスを決定し、
前記第１および／または第２のフレーム偏差指標シーケンスと、前記第３のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を特定し、
特定された前記類似性に基づいて、前記第１および／または第２のフレーム偏差指標シーケンスと、前記第３のフレーム偏差指標シーケンスとの間の前記予想される較正されたジオメトリからの前記機械的画像取得システムの第２の測定偏差を特定し、
前記第１の測定偏差と前記第２の測定偏差との間の差の変化率を使用して、将来のメンテナンス期間のスケジューリング時間を予測し、
前記較正アクションは、前記将来のメンテナンス期間の前記スケジューリング時間をデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバに送信すること、および／または前記スケジューリング時間をユーザに表示することを含む、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記処理ユニットはさらに、
前記第１のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、前記第１の２Ｄ投影フレームシーケンスの取得中に前記機械的画像取得システムの第１の補正された軌道を推定し、前記第２のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、前記第２の機械的画像取得システム投影シーケンスの取得中に前記機械的画像取得システムの第２の補正された軌道を推定する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記処理ユニットはさらに、
互いに有意な類似性を有する前記第１および第２の補正された軌道の選択された部分を特定し、
前記選択された部分と予想ジオメトリデータとの間の較正差データを計算し、
前記処理ユニットはさらに、
第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得し、前記較正差データを適用して補正された第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを生成することによって前記較正アクションを実行する、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記入力ユニットはさらに、
前記機械的画像取得システムの履歴ジオメトリ偏差の軌道データ例を含む軌道特性データベースを取得し、
前記処理ユニットはさらに、前記較正アクションとして、
前記第１および第２の補正された軌道の前記選択された部分のうちの少なくとも１つを、前記軌道特性データベース内の前記軌道データ例と比較することと、
前記第１および第２の補正された軌道の前記選択された部分のうちの前記少なくとも１つが、前記機械的画像取得システムの、ある履歴ジオメトリ偏差に類似することを確認することとを実行する、
請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記入力ユニットはさらに、
前記第１および／または第２の２Ｄ投影フレームシーケンスの取得中に使用される前記機械的画像取得シーケンスの取得プロトコルまたは撮像対象物体を受け取る、および／または自動的に特定し、
前記処理ユニットはさらに、前記較正アクションとして、
前記取得プロトコルに基づいて、前記第１のフレーム偏差指標シーケンスに信頼度を割り当てる、
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスは、理想的に較正されたケースからのそれぞれの第１および第２のオフセットベクトルの大きさを表す第１および第２の大きさシーケンスを含む、
請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記機械的画像取得システムはＣアームである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
機械的画像取得システムを較正するための誤差トラッキング方法であって、前記方法は、
ａ）異なる時間において、同じ前記機械的画像取得システムを使用して、前記機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するステップと、
ｂ）前記機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するステップと、
ｃ）少なくとも前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用し、補償された前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを前記予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、前記第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスの取得中に生じた、前記予想される較正されたジオメトリからの前記機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成するステップと、
ｄ）前記第１のフレーム偏差指標シーケンスと前記第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定するステップと、
ｅ）前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部の間に類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行するステップとを含む、
方法。
【請求項１３】
Ｘ線源と、
Ｘ線検出器と、
請求項１から１１のいずれか一項に記載の機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置とを備える、
Ｘ線撮像システムであって、
前記Ｘ線源は、第１の複数の取得角度から、Ｘ線放射によって関心領域を順次照射し、
前記Ｘ線検出器は、それぞれ第１の取得時間および第２の取得時間において取得された患者の関心領域の少なくとも第１の２Ｄ  Ｘ線投影データおよび第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを含む入力投影画像シーケンスを形成するために、第２の複数の取得角度から前記関心領域を介して伝播した前記Ｘ線放射を受け取り、
前記機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための前記装置は、前記Ｘ線検出器から前記第１および第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを受け取り、また、前記装置は、前記Ｘ線撮像システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを前記Ｘ線撮像システムから受け取る、
Ｘ線撮像システム。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置又は請求項１３に記載のＸ線撮像システムを制御するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記装置および／または前記Ｘ線撮像システムによって実行されると、請求項１２に記載の方法を実行する、コンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムが記憶された、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、Ｘ線システムの誤差トラッキングおよび較正、ならびにこれに関連する方法、Ｘ線撮像システム、コンピュータプログラム要素、およびコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＸ線取得システムは、関心領域の高品質な立体的再構成を使用場所において直接取得することを可能にする。Ｘ線取得システムの典型的な用途は、Ｃアーム撮像システムの一部としての使用である。Ｃアームが様々な位置に移動されると、機械的な偏差によってＣアームのジオメトリが変化する。
【０００３】
したがって、予測可能なジオメトリを有する専用の較正ファントムを使用して、専用較正取得においてＣアームを較正する必要がある。Ｃアーム撮像システムの様々な軌道を使用して取得された較正ファントムの取得画像を、同じ軌道での較正ファントムの予想画像と比較することで、Ｃアーム撮像システムの較正係数を計算して適用することができる。しかし、較正ファントムを提供し、それを使用して定期的に較正手順を実行する必要があるのは面倒である。ＵＳ２０１７／０２３１５９６Ａ１は、Ｘ線システムの較正パラメータを確かめるために較正ファントムの画像を評価するＸ線システム較正システムについて論じている。しかし、そのようなシステムはさらに改善され得る。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、Ｘ線システムの誤差トラッキングおよび較正のための改良された技術を提供することは有益であろう。
【０００５】
第１の側面によれば、機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置が提供される。装置は、
−  入力ユニットと、
−  処理ユニットとを備える。
【０００６】
入力ユニットは、異なる時間において機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するように構成され、ここで、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムが使用され、入力ユニットはさらに、機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するように構成される。
【０００７】
第１の側面によれば、機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置が提供される。装置は、
−  入力ユニットと、
−  処理ユニットとを備える。
【０００８】
入力ユニットは、異なる時間において検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するように構成され、ここで、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムが使用され、入力ユニットはさらに、機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するように構成される。
【０００９】
処理ユニットは、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用し、補償された第１および第２の２Ｄ投影シーケンスを予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、第１および第２の取得中に生じた、予想される較正されたジオメトリからの機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成し、第１のフレーム偏差指標シーケンスと第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定し、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも１つの対応する部分の間の類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行する。
【００１０】
したがって、Ｘ線撮像システムの通常の使用で取得された２つの投影シーケンスおよび予想される較正されたジオメトリを使用して、Ｘ線撮像システムの予想較正からのＸ線撮像システムの較正の逸脱を特定することができる。したがって、Ｘ線撮像システムをＸ線較正ファントムと合わせて使用して専用の較正プロセスを実行する必要性が低減される。例えば、これは、定期的な間隔でではなく、予想較正に対する投影シーケンスの逸脱が特定された場合にのみ実行すればよい可能性がある。したがって、Ｘ線撮像システムの可用性が高くなる。
【００１１】
任意選択的に、処理ユニットはさらに、第１および第２の２Ｄ投影シーケンスのそれぞれの第１および第２の初期３Ｄ再構成を生成し、第１の初期３Ｄ再構成を第１の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第１のフレームオフセットベクトルを生成し、第２の初期３Ｄ再構成を第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第２のフレームオフセットベクトルを生成することによって、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用する。
【００１２】
重ねること（レジストレーション）により、各自の予想される向きからの第１および第２の初期３Ｄ再構成の逸脱を特定することができ、よって、Ｘ線撮像システムの較正誤差を示すことができる。
【００１３】
任意選択的に、処理ユニットはさらに、第１および第２の２Ｄ投影シーケンスのそれぞれの連続する再構成において第１および第２の画質統計を最適化することによって、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを繰り返し生成することで、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用する。
【００１４】
第１および第２の２Ｄ投影シーケンスの複数の３Ｄ再構成を生成することにより、画質統計、例えば特徴のシャープネス、「リングアーチファクト」の広範さ、および様々な他の画質統計を使用して、第１および第２の２Ｄ投影シーケンスの剛性動き補償を繰り返し最適化することができまる。したがって、システムの較正状態をより正確に評価することができる。
【００１５】
任意選択的に、入力ユニットはさらに、取得システムの偏差閾値データを受け取る。処理ユニットはさらに、予想較正ジオメトリと、類似性が決定された第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも１つのマッチまたは対応する部分の間の差に基づいて、予想較正ジオメトリからの機械的画像取得システムの第１の測定偏差を特定し、第１の測定偏差が偏差閾値データ内の閾値を上回る場合、ユーザにメンテナンスプロンプトを表示することによって較正アクションを実行し、かつ／またはデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバにメンテナンスリクエストを送信する。
【００１６】
したがって、偏差が所定の閾値を超えると、メンテナンスリクエストが表示されたり、またはメンテナンスが自動的にスケジュールされ得る。
【００１７】
Ｘ線撮像システムの較正されたジオメトリからのＸ線撮像システムのジオメトリの所与の偏差は、偏差が特定のレベルを超えた場合にしか画質に悪影響を与えない可能性がある。この実施形態は、較正されたジオメトリからのＸ線システムの偏差の許容可能なレベルを表す閾値量に対してＸ線撮像システムのジオメトリの偏差を追跡する。
【００１８】
任意選択的に、入力ユニットはさらに、第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに後続する時間において、第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得する。
【００１９】
処理ユニットはさらに、予想される較正されたジオメトリからの第３の２Ｄ投影フレームシーケンスの対応する第３のフレーム偏差指標シーケンスを決定し、第１および／または第２のフレーム偏差指標シーケンスと、第３のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を特定し、第２のフレーム偏差指標シーケンスと第３のフレーム偏差指標シーケンスの部分間の類似性に基づいて、第１および／または第２のフレーム偏差指標シーケンスと、第３のフレーム偏差指標シーケンスとの間の予想較正ジオメトリからの機械的画像取得システムの第２の測定偏差を特定し、第１の測定偏差と前記第２の測定偏差との間の差の変化率を使用して、将来のメンテナンス期間のスケジューリング時間を予測する。較正アクションは、将来のメンテナンス期間のスケジューリング時間をデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバに送信すること、および／またはスケジューリング時間をユーザに表示することを含む。
【００２０】
したがって、Ｘ線撮像システムのメンテナンス期間はより正確にスケジュールされ、その結果、許容可能なシステム精度でのＸ線撮像システムの使用時間の量が最適化される。
【００２１】
一例では、スケジューリング精度をさらに高めるために、同様にしてさらなる２Ｄ投影フレームシーケンスが取得および処理され得る。
【００２２】
より広いタイムフレームにかけてＸ線撮像システムの複数の偏差を特定することで、較正誤差を追跡し、例えば較正誤差が直線的にまたは幾何学的に増加しているか否かについて評価することができる。少なくとも２つの測定された偏差と、それらの間の時間の知識があれば、いつ較正誤差が許容不可になり、較正が必要になるかを定める予測を計算することができる。
【００２３】
任意選択的に、処理ユニットはさらに、第１のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、第１の２Ｄ投影シーケンスの取得中に機械的画像取得システムの第１の補正された軌道を推定し、第２のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、第２の機械的画像取得システム投影シーケンスの取得中に機械的画像取得システムの第２の補正された軌道を推定する。
【００２４】
補正された軌道を特定することにより、処理ユニットは、Ｘ線撮像システムのドライブシステムに更新を「フィードバック」することができ、これにより、機械的較正誤差を考慮に入れることができる。結局はＸ線撮像システムの機械的再較正が依然として必要になるが、補正された軌道を使用して、Ｘ線撮像システムに特定の時点で特定の位置に動くよう指令する電子コマンドにバイアスをかけることにより、Ｘ線撮像システムの有用な動作時間の量を長くすることができる（すなわち、メンテナンス間の時間を長くすることができる）。
【００２５】
任意選択的に、処理ユニットはさらに、互いに有意な類似性を有する第１および第２の補正された軌道の選択された部分を特定し、選択された部分と、予想される較正された軌道との間の較正差データを計算する。処理ユニットはさらに、第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得し、較正差データを適用して補正された第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを生成することによって較正アクションを実行する。
【００２６】
任意選択的に、入力ユニットはさらに、機械的画像取得システムの履歴ジオメトリ偏差の軌道データ例を含む軌道特性データベースを取得する。処理ユニットはさらに、較正アクションとして、第１および第２の補正された軌道の選択された部分のうちの少なくとも１つを、軌道特性データベース内の軌道データ例と比較することと、第１および第２の補正された軌道の選択された部分のうちの少なくとも１つが、機械的画像取得システムの、ある履歴ジオメトリ偏差に類似することを確認することとを実行する。
【００２７】
設置誤差、または医療機関の特定の使用特性に起因して、同じＸ線撮像システムが繰り返される較正誤差を被る可能性がある。例えば、医療機関は歯科検診に焦点を当て、Ｘ線撮像システムの軌道のうちの小さなサブセットのみを使用する結果、軌道の小さなサブセットの提供に関与する部品がより摩耗する可能性がある。したがって、機械的画像取得システムの履歴幾何学的偏差を記録することにより、例えば、Ｘ線撮像システムにおける特定の現在の幾何学的偏差の原因を診断することができる。
【００２８】
任意選択的に、入力ユニットはさらに、第１および／または第２の２Ｄ投影フレーム取得シーケンスの取得中に使用される機械的画像取得シーケンスの取得プロトコルを受け取り、かつ／または自動的に特定する。処理ユニットはさらに、較正アクションとして、取得プロトコルに基づいて、第１のフレーム偏差指標シーケンスに信頼度を割り当てる。
【００２９】
Ｘ線撮像システムは、特定の軌道に従う患者の取得前に、電子コマンドのシーケンスを受け取る。システムの軌道の特定のポイントにおけるジオメトリ偏差を特定することにより、取得されたシーケンスの特定の時間での精度評価を提供することができる。
【００３０】
任意選択的に、入力ユニットはさらに、第１および／または第２の２Ｄ投影フレーム取得シーケンスの取得中に機械的画像取得システムによって撮像される物体の種類または患者の部分の種類を受け取り、かつ／または自動的に特定する。処理ユニットはさらに、較正アクションとして、撮像対象の物体、または人体の部分に基づいて、第１のフレーム偏差指標シーケンスに信頼度を割り当てる。
【００３１】
任意選択的に、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスは、理想的に較正されたケースからのそれぞれの第１および第２のオフセットベクトルの大きさを表す第１および第２の大きさシーケンスを含む。
【００３２】
任意選択的に、機械的画像取得システムはＣアームである。
【００３３】
第２の側面によれば、機械的画像取得システムを較正するための誤差トラッキング方法が提供され、方法は、
ａ）異なる時間において前記機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するステップであって、第１および第２の取得において同じ前記機械的画像取得システムが使用される、ステップと、
ｂ）前記機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するステップと、
ｃ）少なくとも前記第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに対して別々に剛性動き補償を適用し、前記補償された第１および第２の２Ｄ投影シーケンスを前記予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、前記第１および第２の取得中に生じた、前記予想される較正されたジオメトリからの前記機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成するステップと、
ｄ）前記第１のフレーム偏差指標シーケンスと前記第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定するステップと、
前記第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部の間に類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行するステップとを含む。
【００３４】
第３の側面によれば、Ｘ線撮像システムが提供され、システムは、
−  Ｘ線源と、
−  Ｘ線検出器と、
−  第１の側面またはその実施形態に係る機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置とを備える。
【００３５】
Ｘ線源は、第１の複数の取得角度から、Ｘ線放射によって関心領域を順次照射する。
【００３６】
Ｘ線検出器は、それぞれ第１の取得時間および第２の取得時間において取得された患者の関心領域の少なくとも第１の２Ｄ  Ｘ線投影データおよび第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを含む入力投影画像シーケンスを形成するために、第２の複数の取得角度から関心領域を介して伝播したＸ線放射を受け取るように構成される。
【００３７】
機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置は、Ｘ線検出器から第１および第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを受け取るように構成され、また、装置は、Ｘ線撮像システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データをＸ線撮像システムから受け取るように構成される。
【００３８】
第４の側面によれば、第１および／または第３の側面に係る処理ユニットおよび／またはシステムを制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、前記コンピュータプログラム要素は、プロセッサおよび／またはシステムによって実行されると、第２の側面の方法を実行する。
【００３９】
第５の側面によれば第４の側面のコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
【００４０】
以下において、「２Ｄ投影フレームシーケンス」は、例えば、発散する２次元Ｘ線ビームが患者の関心領域を通って２次元Ｘ線検出器に向かう、「コーンビームＣＴ」等の取得アプローチを使用して取得される。
【００４１】
以下において、「２Ｄ投影フレームシーケンス」は、Ｘ線検出器から受け取られるピクセル値（Ｘ線強度および／またはエネルギーをトラッキングする）を表す複数の「２Ｄ  Ｘ線投影データ」を含み、これらのピクセル値は、取得システムのジオメトリ、線源、検出器および／またはアイソセンターの位置と向き、患者および／またはテーブルの位置と向き、画像取得の時間、または画像取得の任意の関連パラメータの影響を受ける。
【００４２】
以下において、「機械的画像取得システム」という用語は、典型的には「Ｃアーム」Ｘ線撮像システムを指す。ただし、この用語は、経時的な機械的偏差が不正確さをもたらす可能性がある任意の他の形態の機械的画像取得手段、例えばＣＴスキャナ、マンモグラフィ用の断層撮影Ｘ線スキャナ、ＭＲＩスキャナ、蛍光透視スキャナ等にも関連し得る。
【００４３】
以下において、「機械的画像取得システムの検査領域」という用語は、機械的画像取得システムが対象物の画像および／またはフレームシーケンスを取得できるように、対象物が配置され得る空間を意味する。例えば、「検査領域」は、取得中にＣアームの軌道が周囲を動き得る、対象物を含む３Ｄ空間を指し得る。異なる時間において、異なる対象物（第１または第２の患者）が検査領域内に存在してもよく、あるいは、同じ対象物（患者）が２つの別々の時点において撮像されてもよいことが理解されよう。
【００４４】
以下において、「異なる時間」という用語は、第１および第２のフレームシーケンスの取得が、機械的画像取得システムを用いた異なる第１および第２の医療検査のものであることを意味する。例えば、第１のフレームシーケンスは第１の患者のものであり、第２のフレームシーケンスは２番目の患者のものである。
【００４５】
以下において、「機械的撮像システムのジオメトリ」という用語は、例えば、Ｘ線検出器およびＸ線源、ならびにそれらの支持要素の間の空間的関係を指す。機械的Ｃアームの場合、Ｘ線源およびＸ線検出器はＣ字型の支持ブラケット上に配置される。この場合、機械的撮像システムのジオメトリは、少なくとも、Ｘ線源とＸ線検出器との間の線形分離、およびＸ線検出器の平面に対するＸ線源の平面の２次元での角度によって定められる。したがって、Ｃアームの場合での「予想較正ジオメトリ」とは、例えば少なくとも、Ｃアームの構造的寸法の結果としての、Ｘ線源とＸ線検出器との間の線形分離の予想値、およびＸ線検出器の平面に対するＸ線源の平面の関係を指す。Ｃアームが例として提供されているが、予想較正ジオメトリの概念は、様々なより複雑なシステムに拡張され得ることが理解されよう。したがって、「予想較正データ」は、例えば、特定のＣアームにおけるＸ線源とＸ線検出器の関係、例えば両者の間の空間的関係に関するデータを含むコンピュータデータ構造である。較正ルーチン中に、Ｘ線源とＸ線検出器との間のわずかな変位が特定された場合、将来の測定で補正ができるよう、これが予想較正データ内に記録されてもよいし、または、この特定された変位はさらなるデータ処理、例えば断層撮影再構成中に使用されてもよい。
【００４６】
以下において、「機械的画像取得システムの幾何学的偏差」という用語は、使用中にまたは時間の経過とともに、機械的画像取得システムが予想較正ジオメトリと比較して予期しない幾何学的構成に入ることを指す。Ｃアーム撮像システムの場合の例として、Ｘ線源と検出器のペアを支持するＣブラケットは理想的には剛性であると想定されるが、実際には、Ｃアームが軌道の周囲を動くのに伴いある程度の非理想的なたわみを経験する。例えば、Ｃアームが、Ｃアームを支える床に対して垂直な関係でＸ線源をＸ線検出器の上方に保持しており、その後、Ｘ線源が弧を描きながら床に向かって下方に移動し、Ｘ線検出器が弧を描きながら床から離れて上方に移動するよう、Ｃアームがベアリングにおいて時計回りに４５°回転させられると、Ｘ線源の重量がＣアームブラケットを重力方向にねじろうとしようすることで、ブラケットは小さいながらも検出可能な程度に曲がる。機械的画像取得システムのこのたわみは、予想較正データにおいて考慮されない可能性があるため、Ｃアームが軌道の周囲を移動するにつれて取得される２Ｄ投影フレームは、非理想的なジオメトリで取得される。
【００４７】
当業者は、より複雑な機械的画像取得システムは多くの軸（例えば、６軸、または９軸）を含み、かつ複雑な軌道を描き得ることを理解するであろう。多数の軸を提供する個々の機械要素のたわみの合計はさらなる幾何学的偏差をもたらすが、以下の記載によればこれも補償可能である。
【００４８】
以下において、「剛性動き補償」という用語は、２Ｄ投影セット内の構造物が骨等の剛体であると仮定して、初期３Ｄ再構成または他の態様で取得された参照データを２Ｄ投影セットに対して位置合わせするための画像処理技術である。これは、２Ｄ画像データおよび参照データ（例えば、初期３Ｄ再構成）に基づき、撮像対象物と画像システムの構成要素との間の空間的または時間的に補正された関係を提供する。
【００４９】
以下において、「較正アクション」という用語は、メッセージが外部コンピュータシステムに送信されること、または、システムを再較正する必要があることを機械的画像取得システムのユーザに警告するよう、メッセージがディスプレイ上でユーザに送られることを意味する。また、任意選択的に、「較正アクション」という用語は、較正偏差の特定後に予想較正データを自動補正することを意味し得る。言い換えれば、「較正アクション」という用語は、較正偏差の特定後に、単独でまたは組み合わせて、多様な適切なプロセスが生じ得るということを幅広く網羅し得る。
【００５０】
以下において、２つの変数に対して「類似性」という用語が適用される場合、これは、変数を提供する機械的画像取得システムの繰り返し生じる機械的欠陥（幾何学的欠陥、または較正誤差）に起因して生じた変数間の関係を意味する。本願では、（任意選択的に異なる患者について）異なる時間に取得された少なくとも２つの撮像シーケンスの２つの剛性動き補償の結果、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスが得られる。少なくとも２つの撮像シーケンス間の共通する機械的問題（例えば、撮像システムの方位角ジョイントにおける較正エンコーダのスリップ）は、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの一部に現れる。現れたものが類似していることを特定できるという事実は、類似性の決定につながる。そのような類似性を特定するために、様々な信号処理手法が少なくとも２つの変数に適用され得る。例えば、変数が機械的画像取得システムのアームの「たるみ」に起因する空間偏差を表す場合、類似性を特定するための１つの手法として、少なくとも２つの変数の部分にウィンドウを適用し、少なくとも２つの変数の勾配が、例えば０．１％、１％、２％、５％、１０％、または２０％以内だった部分を特定することが考えられる。他の様々な信号比較手法が適用され得る。例えば、２つの変数（フレーム偏差指標）に相互相関を適用し、変数間の相互相関が特定の閾値を超える場合に類似性が存在すると決定されてもよい。
【００５１】
したがって、本願の基本的なアイデアは、機械的画像取得システムの幾何学的精度の経時的変化を検出するために、少なくとも２つの２Ｄ投影フレームシーケンスが複数の患者から取得され得るというものである。予想されるシステム較正からの幾何学的偏差に基づいて、機械的画像取得システムの較正が調整または反復され得る。予想されるシステム較正からの逸脱は、予想されるシステム較正からの逸脱を示唆する少なくとも２つの２Ｄ投影フレームシーケンス内の類似性を特定することによって特定される。
【００５２】
言い換えれば、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムから取得された投影フレームシーケンス間の共通のバイアスを特定し、これを機械的画像取得システムの予想較正データと比較することでフレーム偏差指標を生成することが提案される。第１および第２のフレーム偏差指標シーケンス間の類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションが実行される（例えば、較正を提供する必要があることをユーザに警告する、および／またはジオメトリ偏差を自動的に補正する等）。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
例示的な実施形態を以下の図面を参照しながら説明する。
【００５４】
【図１】図１は、機械的画像取得システムを含むＸ線撮像システムを概略的に示す。
【図２】図２は第２の側面に係る方法を概略的に示す。
【図３】図３は、３人の患者の臨床データセットのフレーム番号にわたってプロットされた幾何学的変換パラメータを示す。
【図４】図４は、動き補正された軌道について、フレーム番号に対してプロットされた１０人の患者からの平均幾何学的変換パラメータを示す。
【図５】図５は、機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図１は、Ｃアーム取得スイート１０（Ｘ線撮像システム）を示す。「コーンビームコンピュータ断層撮影」技術（ＣＢＣＴ）を適用するＣアーム取得システムは一般的な３Ｄ画像取得技術であるが、画像取得技術はこの取得技術に限定されないことに留意されたい。
【００５６】
Ｃアーム取得スイート１０は、Ｃアーム取得スイートのシーリング１４に取り付けられたＣアーム１２を含む。Ｃアーム１２は、回転可能な方位角接続部１２ａによってシーリング１４に取り付けられ、回転可能なベアリング１２ｂが傾斜方向における自由度を提供する。Ｘ線源１２ｃは、Ｘ線検出器１２ｄ（任意選択的にＤＦＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ）検出器である）に面するＣアーム１２の第１の端部に配置される。検査領域１６はＸ線源１２ｃとＸ線フラットパネル検出器１２ｄとの間に設けられる。検査領域１６内の物体（例えば、患者の頭部）に対するＸ線源１２ｃおよびＸ線検出器１２ｄの角度に応じて、Ｃアーム１２が検査領域１６の周りの軌道内で動かされるに連れて２Ｄ  Ｘ線投影画像のシーケンスが取得され得る。２Ｄ  Ｘ線投影画像のシーケンスは、２Ｄ  Ｘ線投影画像シーケンスに対して断層撮影再構成アルゴリズムを適用するように構成された、したがって、検査領域１６内の患者の関心領域の３Ｄ画像を提供するように、かつ任意選択的に表示するように構成された装置１８に提供される。典型的には、装置１８は、ＦＢＰ（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）アルゴリズムまたはＩＲ（ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）アルゴリズムを適用して、患者の関心領域の３Ｄ画像を取得する（ただし、他の多くのそのような断層撮影再構成アルゴリズムも適用され得る）。
【００５７】
図１にはＣアーム機械的画像取得システムが示されているが、以下の記載は、撮像検出器を支持する可動機械的要素を備えるあらゆる画像取得システム（例えば、Ｘ線源とＸ線検出器とのペア）に適用される。
【００５８】
例えば、図１に示されるＣアーム１２において、方位角接続部１２ａおよび回転可能なベアリング１２ｂは、回転の不正確さを導入する。Ｘ線源１２ｄおよびＸ線検出器１２ｄを支持するＣブラケットは、Ｃブラケットが検査領域１６の周囲の経路を囲うようにスライドすることを可能にする機能を有するリニアモータによって、回転可能なベアリング１２ｂに取り付けられる。このようなリニアモータは、並進の不正確さを導入し得る。Ｃアームの指示された位置に対する回転および並進誤差の独立した事例の出現は既に問題である。しかも、例えば、方位角接続部１２ａ、回転可能なベアリング１２ｂ、およびＣブラケットを回転可能なベアリング１２Ｂに接続するリニアモータにわたって誤差が相乗的に増えることを考慮すると、結果として生じる誤差は増幅する。
【００５９】
言い換えれば、Ｃアーム１２が制御装置１８によって検査領域１６の周りの一般的な軌道を実行するように指示された場合、幾何学的偏差に起因して、Ｃアーム１２が実際に実行する軌道は、制御装置１８がＣアーム１２に実行するように指示する軌道とは異なる。Ｃアームシステムの機械的不正確さによって引き起こされる幾何学的偏差に対応するための補正がない場合、取得された２Ｄ投影フレームシーケンスの３Ｄ再構成は高レベルの再構成誤差を有する。
【００６０】
当業者は、上記で概説した問題が、任意のデータ（例えば、検査領域１６）に関して任意の座標系（デカルト、極、パラメトリック）において出現することを理解するであろうし、よって、本願では、好ましいジオメトリからの誤差および幾何学的偏差の議論は、任意の座標系およびデータのケースに関連することが理解されよう。
【００６１】
上記で概説した問題の解決策は、検査領域１６において、既知の３Ｄ構造を有する検査ファントムを提供することである。その場合、Ｃアームシステムは、一連の事前に定められた軌道経路で検査領域１６の周りを操作される。予想ジオメトリからのＣアームシステムの逸脱によって引き起こされる、そのようにして取得された検査ファントムの２Ｄ投影フレームシーケンスの再構成における誤差は、例えば、Ｃアームシステムの予想較正データを更新するために使用され得る。しかし、これは予想較正データの唯一のソースではなく、例えば、Ｃアームシステムの整備（ｓｅｒｖｉｃｉｎｇ）からも生じ得る。しかし、検査ファントムを使用して予想較正データを頻繁に更新することは望ましくない。なぜなら、較正中にはＣアームシステムを医療インターベンションのために使用することができないからである。
【００６２】
第２の側面によれば、機械的画像取得システムを較正するための誤差トラッキング方法が提供され、方法は、
ａ）異なる時間において機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するステップであって、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムが使用される、ステップと、
ｂ）機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するステップと、
ｃ）少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに別々に剛性動き補償を適用し、補償された第１および第２の２Ｄ投影シーケンスを予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、第１および第２の取得中に生じた、予想される較正されたジオメトリからの機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成するステップと、
ｄ）第１のフレーム偏差指標シーケンスと第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定するステップと、
ｅ）第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部の間に類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行するステップとを含む。
【００６３】
図２は第２の側面に係る方法を概略的に示す。
【００６４】
ステップａ）において、機械的画像取得システムを使用して、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスが取得される（ただし、任意の複数のシーケンスが取得され得る）。各シーケンスは異なる時間において取得される。各シーケンスは同じ物体（患者）のものであってもよいし、異なる物体（患者）のものであってもよい。言い換えれば、第１の２Ｄ投影フレームシーケンスにおいて、機械的画像取得システムの予想される較正された状態からの第１の幾何学的偏差が得られる。第２の２Ｄ投影フレームシーケンスにおいて、機械的画像取得システムの予想される較正された状態からの第２の幾何学的偏差が得られる。
【００６５】
２Ｄ投影フレームシーケンスの各フレームは、任意選択的に、Ｘ線検出器１２ｄによって取得された検査領域１６の断面を通る２次元強度マップである。しかし、他の撮像モダリティは、例えば、検査領域１６を通る一次元スライスを取得し得る。任意選択的に、機械的画像取得システムによって適用される画像技術は、「コーンビームコンピュータ断層撮影」（ＣＢＣＴ）である。
【００６６】
ステップｂ）において、機械的画像取得システムの制御回路によって予想較正データが受け取られる。予想較正データは、例えば、較正ファントムを使用して較正誤差を以前に測定した機械的画像取得システムのプロセッサ上で実行されるソフトウェアモジュールから提供され得る。任意選択的に、予想較正データは、サービスラップトップパーソナルコンピュータからダウンロードされてもよく、またはインターネット等の広域ネットワークを介して提供されてもよく、または機械的画像取得システムのベンダーサーバから受け取られてもよい。
【００６７】
予想較正データは、機械的画像取得システムの較正において、以前に特定された誤差を考慮に入れる。したがって、所与の画像取得プロトコルに関して、後のデータ処理中に、以前に特定された誤差が機械的に補正されたり、または以前に特定された誤差の存在が考慮に入れられ得る。予想較正データは様々なフォーマットを有し得る。任意選択的に、機械的画像取得システムの各自由度についての寸法を有するルックアップテーブルが提供される。したがって、機械的画像取得システムが各自由度における一連のポジション値によって定められる位置につくように取得プロトコルによって命じられると、取得プロトコルコマンドへの補正をルックアップテーブルから直接読み出すことができる。任意選択的に、予想較正データは、パラメータ化可能な数学的モデル、または以前に経験された較正挙動のデータベースによって提供または補足され得る。このようにすることで、予想較正データは、以前に測定された機械的画像取得システムの予想較正投影ジオメトリを定めることができる。
【００６８】
当業者は、方法のここまでの工程において、機械的画像取得システムが、以前に特定された較正誤差を補正する能力を備えているものの、新たな較正誤差を特定する能力は備えていないことを理解するであろう。
【００６９】
ステップｃ）において、第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに対して少なくとも２つの剛性動き補償が実行される。言い換えれば、第１の取得中に得られた検査領域１６内の物体の向きと、第２の取得中に得られた向きが別々に計算される。
【００７０】
任意選択的に、剛性動き補償は、同じ軌道を使用して取得された第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに対して実行される。任意選択的に、剛性動き補償は、同じ軌道を使用して取得された第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスの部分に対して実行される。任意選択的に、第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスが同じ軌道を使用したという条件は、それぞれ第１および第２の入力軌道命令を使用して特定され得る。任意選択的に、第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスが同じ軌道を使用したという条件は、第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに適用される剛性動き補償から特定され得る。
【００７１】
各２Ｄ投影シーケンスの複数のフレームについて、機械的画像取得システムのフレーム偏差指標が（フレーム番号ごとに）提供され、この指標は、特定のフレーム番号における予想される較正された投影ジオメトリからの、少なくとも１つの自由度における機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す。フレーム偏差指標は、任意選択的に、剛性動き補償の結果を、予想較正投影ジオメトリと比較することによって計算される。結果は、各２Ｄ投影フレームシーケンスについて、フレーム番号ごとのＣアームシステムの回転および／または並進偏差を追跡するフレーム偏差指標シーケンスである。
【００７２】
図３は、異なる患者の３つの臨床データセット（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）のための機械的画像取得システムの動きの幾何学的変換パラメータをフレーム番号に関してプロットしたグラフである。この例では、６つの自由度を有する機械的画像取得システムが考慮されているが、当業者は、より多くのまたはより少ない数の自由度を追跡できることを認識するであろう。左側の列（Ｔ）の各グラフの３本の線は、患者ごとに、フレーム番号に対して３つの並進自由度を追跡する。左側の列のグラフのｙ軸は、理想的なケースと測定されたケースとの間の取得で使用される機械的画像取得システムの偏差の性能指数である並進パラメータ値（単位はｍｍ）を定める。右側の列のグラフのＹ軸は、理想的なケースと測定されたケースとの間の取得で使用される機械的画像取得システムの偏差の性能指数である回転パラメータ値（単位はラジアン）を定める。右側の列（Ｒ）の各グラフの３本の線は、患者ごとに、フレーム番号に対する３つの回転自由度を追跡する。
【００７３】
取得期間中、３人の患者全てでパラメータが異なることがわかる。
【００７４】
ステップｄ）において、第１および第２のフレーム偏差指標の部分間の類似性が、例えば、第１のシーケンスの複数のフレーム偏差指標を第２のシーケンスの複数のフレーム偏差指標と比較することによって、決定される。実際には、この比較は任意選択的に、例えば、第１のフレーム偏差指標と第２のフレーム偏差指標との間の相互相関を使用して、任意選択的に、スライディングウィンドウを使用して、実行される。しかし、当業者は、類似性を特定するために第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを比較する方法が多数存在することを理解するであろう。他の選択肢は、パターンマッチング法、カルマンフィルタ、平均化、ローカルもしくはグローバル類似性指標、特徴検出、機械学習、人工知能、またはニューラルネットワークの使用を含み得る。
【００７５】
例えば、不正確に較正されたロータリエンコーダを備える方位角ジョイントを問題として抱えるＣアームでは、理想的なケースからの方位角偏差に関するフレーム偏差指標の第１および第２のシーケンスの両方が、不正確に較正されたロータリエンコーダに起因する同じ不正確さが含む。したがって、この場合、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの両方が方位角ジョイントが回転されたときに同じ角度オフセットを有するので、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンス間の相関は検出可能である。
【００７６】
当業者は、前段落の例は、機械的画像取得システムの機械的構成の他の側面、例えば、撮像アームが軌道のために撮像アームの支持体から伸ばされる際の撮像アームのカンチレバー型変形等に適用可能であることを許容するであろう。
【００７７】
ステップｅ）において、例えば、第１および第２のフレーム偏差指標の相互相関が所与の閾値を超える場合に、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの類似性が特定され得る。ステップｄ）の説明に列挙されている他の比較技術についても同様の閾値が提供され得る。
【００７８】
図４は、動き補正された軌道について、フレーム番号に対してプロットされた１０人の患者からの平均幾何学的変換パラメータを示す。図４ａ）は、フレーム番号に対して３つの並進自由度２２、２４、２６をｍｍ単位（ｙ軸上）で測定する。図４ｂ）は、フレーム番号に対して３つの回転自由度２８、３０、３２をラジアン単位（ｙ軸上）で追跡する。少なくとも図４ａ）のグラフの２０で示される部分において、平均並進自由度２６がＣアームジオメトリの再調整の必要性を示している。なぜなら、同様なフレーム番号範囲にかけて、同じ並進自由度において同じ逸脱が繰り返され、全１０人の患者にわたる平均が増加しているからである。なお、並進自由度２４も、同様のフレーム番号範囲にわたって同じ傾向を示している。
【００７９】
ステップｄ）で第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの間の類似性が特定された場合、ステップｅ）において、１つまたは複数の較正アクションが実行される。定義の節で上述したように、「較正アクション」という用語は、データネットワークを介するデータメッセージの送信によって、外部ユーザまたはメンテナンスサービスに機械的画像取得システムが較正を必要とすることを知らせることを意味し得る。任意センタ的に、較正アクションという用語は、機械的画像取得システム自体が自動的に較正ルーチンを実行することを意味し得る。
【００８０】
任意選択的に、第１のフレーム偏差指標シーケンスと第２のフレーム偏差指標シーケンスとの間の類似性を決定するステップｄ）はさらに、
ｄ１）選択された数の第１のフレーム偏差指標シーケンスを、選択された数の第２のフレーム偏差指標シーケンス比較するステップと、
ｄ２）第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも第１のマッチ部分を特定するステップとを含む。
【００８１】
例えば、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンス間のマッチ部分は、所与の数のフレームインデックスにわたって、両フレーム偏差指標シーケンスが同じ勾配を辿る部分であり得る。ただし、当業者は、様々なパターンやマッチが特定され得ることを理解するであろう。
【００８２】
任意選択的に、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに別々に剛性動き補償を適用するステップは、さらに、
ｃ１）第１および第２の２Ｄ投影シーケンスのそれぞれの第１および第２の初期３Ｄ再構成を生成するステップと、
ｃ２）第１の初期３Ｄ再構成を第１の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第１のフレームオフセットベクトルを生成するステップと、
ｃ３）第２の初期３Ｄ再構成を第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに重ねることによって第２のフレームオフセットベクトルを生成するステップとを含む。
【００８３】
任意選択的に、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに別々に剛性動き補償を適用するステップは、さらに、
ｃ４）第１および第２の２Ｄ投影シーケンスのそれぞれの連続する再構成において第１および第２の画質統計を最適化することによって、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを繰り返し生成するステップを含む。
【００８４】
任意選択的に、画質統計は、不適切な較正による機械的画像取得システムのミスアラインメントに起因するぼやけ、および／または「リングアーチファクト」の存在であり得る。ただし、当業者は他の画質統計を特定してもよい。
【００８５】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ａ１）取得システムの偏差閾値データを受け取るステップと、
ｅ１）第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスの部分と、類似性が決定された閾値データとの間の差に基づいて、予想較正ジオメトリからの機械的画像取得システムの第１の測定偏差を特定するステップと、
ｅ２）第１の測定偏差が偏差閾値データ内の閾値を上回る場合、ユーザにメンテナンスプロンプトを表示することによって、および／またはデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバにメンテナンスリクエストを送信することによって、較正アクションを実行するステップとを含む。
【００８６】
したがって、検出された共通パターンが事前に定められた閾値を上回る場合、メンテナンスリクエストが表示されたり、またはメンテナンスが自動的にスケジュールされたりする。閾値基準のために使用されるメトリックは、機械的画像取得システムの全軌道にわたる平均として計算される、または各フレームについて個別に計算される、予想されたＸ線源（またはＸ線検出器もしくは両方の組み合わせ）位置と求められたＸ線源位置のデカルト３Ｄ距離であり得る。他の多くの適切なメトリックが使用されてもよい。
【００８７】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ａ２）第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスに後続する時間において、第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するステップと、
ｄ３）対応する、予想される較正されたジオメトリからの第３の２Ｄ投影フレームシーケンスの第３のフレーム偏差指標シーケンスを決定するステップと、
ｅ１）第２および第３のフレーム偏差指標シーケンスの部分間の類似性を特定するステップと、
ｅ２）第２および第３のフレーム偏差指標シーケンスの部分間の類似性に基づいて、第２および第３のフレーム偏差指標シーケンス間の予想される較正ジオメトリからの機械的画像取得システムの第２の測定偏差を特定するステップと、
ｅ３）第１の測定偏差と第２の測定偏差との間の差の変化率を使用して、将来のメンテナンス期間のスケジューリング時間を予測するステップと、
ｅ３）較正アクションとして、将来のメンテナンス期間のスケジューリング時間をデータ通信ネットワークを介して外部メンテナンスサーバに送信し、かつ／またはスケジューリング時間をユーザに表示するステップとを含む。
【００８８】
したがって、第２の側面に従ってテストを複数の時間間隔にかけて実行することにより、閾値基準をいつ超過するかを予測するために、時間経過に伴う共通パターンの変化を使用することができる。これは、予知保全をスケジュールするために使用され得る。
【００８９】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ｄ４）第１のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、第１の２Ｄ投影シーケンスの取得中に機械的画像取得システムの第１の補正された軌道を推定し、第２のフレーム偏差指標シーケンスに基づいて、第２の機械的画像ＣＴ投影シーケンスの取得中に機械的画像取得システムの第２の補正された軌道を推定するステップを含む。
【００９０】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ｄ５）互いに有意な類似性を有する第１および第２の補正された軌道の選択された部分を特定するステップと、
ｄ６）選択された部分間の較正差データを計算するステップとを含み、
較正アクションを実行するステップは、
ｅ５）第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得し、較正差データを適用して補正された第３の２Ｄ投影フレームシーケンスを生成するステップを含む。
【００９１】
「有意な類似性」という用語は、第１および第２の補正された軌道の選択された部分を比較するために使用される特定の方法に依存するが、例えば、相互相関の閾値であり得る。
【００９２】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ａ３）機械的画像取得システムの履歴ジオメトリ偏差の軌道データ例を含む軌道特性データベースを取得するステップを含み、
較正アクションは、
ｅ６）第１および第２の補正された軌道の選択された部分のうちの少なくとも１つを、軌道特性データベース内の軌道データ例と比較するステップと、
ｅ７）第１および第２の補正された軌道の選択された部分のうちの少なくとも１つが、機械的画像取得システムの履歴ジオメトリ偏差に類似していることを確認するステップとを含む。
【００９３】
したがって、見つけられた共通パターンをデータベースと、または訓練された分類器と比較することで、経時的に生じる典型的幾何学的変化である偏差が特定される。他の特定されたパターンは、再較正を必要としない偽の特定であり得る。
【００９４】
任意選択的に、第２の側面の方法はさらに、
ａ４）第１および／または第２の２Ｄ投影フレーム取得シーケンスの取得中に使用される機械的画像取得シーケンスの取得プロトコルを受け取る、および／または自動的に特定するステップを含み、
較正アクションは、
ｅ８）取得プロトコルに基づいて、第１のフレーム偏差指標シーケンスに信頼度を割り当てるステップを含む。
【００９５】
例えば、取得された第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスとともに追加の患者データが記憶され得る。例えば、取得中に患者が鎮静剤を投与されていたか否かに関する情報が考えられる。そのような情報は、患者が取得中に動かなかったケースを特定するために使用され、よって、当該データは比較ステップおよび特定ステップにおいてより高い重要性を与えられ得る。
【００９６】
任意選択的に、第２の側面に係る方法への適用にあたり、特定のタイプの取得が他のタイプの取得よりも適している可能性がある。例えば、頭部Ｃアームスキャンは、強固な骨のフィーチャにより、より正確な剛性動き補償が可能になるという利点を有する。したがって、方法は、これらのタイプの取得のみに焦点を当ててもよく、または、発見された事項が決定的でなかったり、もしくは利用可能なデータが不十分である場合、これらのタイプの取得により高い重要性が与えられ得る。また、患者の強い動きが生じた場合、または、再構成の品質や他の関連するアルゴリズムに影響を与えるその他の固有の相違（例えば、インプラント）がある場合は、一部の個別の取得が分析から除外され得る。
【００９７】
任意選択的に、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスは、理想的に較正されたケースからのそれぞれの第１および第２のオフセットベクトルの大きさを表す第１および第２の大きさシーケンスを含む。
【００９８】
任意選択的に、機械的画像取得システムはＣアームである。
【００９９】
言い換えれば、第２の側面は、（例えば）各ＣＴ取得後に２Ｄ／３Ｄレジストレーション方法を、または別の剛性動き補償方法を（任意選択的にバックグラウンドで）適用することについて論じる。複数の患者からの動き補正された軌道が経時的に比較される。複数の患者について一貫している予想機械的画像取得システムの軌道からの逸脱は、機械的取得システムにおける不正確さとして特定される。このようにして、複数のデータセットを比較することにより、機械的画像取得システムによって一貫して引き起こされる偏差に焦点を当てることができる。患者の動き、または（機械的画像取得システムとは独立した固有の変動を引き起こす）その他の偏差が平均化される。
【０１００】
第１の任意選択的な実施形態は、発見された偏差が所定の閾値を上回る場合、機械的画像取得システムの外部または内部ディスプレイ上にメンテナンスリクエストを表示するか、または、メンテナンスを自動的にスケジュールする。別の実施形態では、Ｃアームシステムのジオメトリ較正は、認められた偏差に基づいて自動的に補正される。
【０１０１】
提供される手順の概要は以下の通りである。
１）同じ軌道で記録された複数の画像取得について剛性動き補償を実行する。言い換えれば、全ての回転取得２Ｄ投影に初期３Ｄ再構成が重ねられる。代替的に、またはこれと組み合わせて、再構成された３Ｄ画像におけるアーチファクト指標またはシャープネス指標が最適化され得る。
２）対応する動き補正された軌道が各スキャンについて計算される。
３）最近の時間間隔からの動き補正された軌道のセットが選択される。
４）選択された動き補正された軌道が互いに比較され、例えば平均化、ローカルおよびグローバル類似性指標、特徴検出、機械学習、またはニューラルネットワークを使用して、共通パターンが抽出される。
５）１つまたは複数の較正アクション、例えばメンテナンスリクエストをトリガーすること、または機械的画像取得システムのジオメトリを自動較正すること等が生成される。
【０１０２】
任意選択的に、装置は、動き補償された３Ｄ再構成をユーザに表示するための出力ユニット５６を備える。例えば、出力ユニット５６はコンピュータディスプレイであってもよい。当然ながら、出力ユニットは、動き補償された３Ｄ再構成を別のコンピュータまたは表示ユニットに送信するように構成されたデータ通信手段であり得る。任意選択的に、動き補償された３Ｄ再構成は、ハンドヘルドディスプレイに安全に送信されてもよく、あるいはＰＡＣＳサーバ等の安全なデータストレージ手段に提供されてもよい。
【０１０３】
図５は、第１の側面およびその任意選択的な実施形態に係る装置４０を示す。
【０１０４】
第１の側面によれば、機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置４０が提供される。装置は、
−  入力ユニット４２と、
−  処理ユニット４４とを備える。
【０１０５】
入力ユニット４２は、異なる時間において機械的画像取得システムの検査領域の少なくとも第１および第２の２Ｄ投影フレームシーケンスを取得するように構成され、ここで、第１および第２の取得において同じ機械的画像取得システムが使用され、入力ユニットはさらに、機械的画像取得システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データを取得するように構成される。
【０１０６】
処理ユニット４４は、少なくとも第１および第２の２Ｄ投影シーケンスに別々に剛性動き補償を適用し、補償された第１および第２の２Ｄ投影シーケンスを予想される較正されたジオメトリと別々に比較することで、第１および第２の取得中に生じた、予想される較正されたジオメトリからの機械的画像取得システムの幾何学的偏差を表す第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスを生成し、第１のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部と第２のフレーム偏差指標シーケンスの少なくとも一部の間の類似性を決定し、第１および第２のフレーム偏差指標シーケンスのそれぞれの部分の間に類似性が決定された場合、１つまたは複数の較正アクションを実行するように構成される。
【０１０７】
任意選択的に、装置は、コンピュータ（任意選択的に、グラフィックス処理ユニットとともに構成される）として、または例えばＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）もしくはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）において修正された特定機能ハードウェアとして提供される。あるいは、装置は、例えば、ＰＡＣＳシステム内の集中サーバ上に提供され得る。入力ユニット４２は、入力投影画像シーケンス、ならびに第１の３Ｄ剛体データおよび第２の３Ｄ剛体データを受け取るように構成される。しかし、当業者は、そのようなデータを受け取るように機能可能な広範囲のデバイスを理解するであろう。例えば、入力ユニットは、Ｘ線断層撮影またはＣアーム取得システムへの接続を含み得る。任意選択的に、入力ユニットは、モデム、ＬＡＮもしくはＷＡＮ接続、または別のデータ通信手段を含み得る。
【０１０８】
処理ユニット４４は、入力ユニット４２から入力情報を受け取り、上記の第２の側面で説明した方法に従って入力情報を処理する。任意選択的に、装置４０は出力ユニット４６を備え得る。出力ユニットは、例えば、コンピュータモニタ上に３Ｄ再構成データおよび／またはメンテナンスメッセージおよび／または較正データを表示することを可能にするグラフィックディスプレイカードであり得る。任意選択的に、出力ユニットは、例えば、動き補償された３Ｄ再構成データを安全なＬＡＮ、ＷＡＮを介して通信したり、またはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢドライブ、ポータブルハードドライブ、もしくはポータブルテープドライブ等に書き込むことを可能にするデータ通信手段を含む。
【０１０９】
任意選択的に、装置は、「発明の概要」の章で説明された第１の側面の実施形態を少なくとも含み得る。
【０１１０】
第３の側面によれば、Ｘ線撮像システム１２であって、
−  Ｘ線源１２ｃと、
−  Ｘ線検出器１２ｄと、
−  第１の側面またはその実施形態に係る機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置１８とを備えるシステムが提供される。
【０１１１】
Ｘ線源１２ｃは、第１の複数の取得角度から、Ｘ線放射によって関心領域を順次照射するように構成される。
【０１１２】
Ｘ線検出器１２ｄは、それぞれ第１の取得時間および第２の取得時間において取得された患者の関心領域の少なくとも第１の２Ｄ  Ｘ線投影データおよび第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを含む入力投影画像シーケンスを形成するために、第２の複数の取得角度から関心領域を介して伝播したＸ線放射を受け取るように構成される。
【０１１３】
機械的画像取得システムの誤差トラッキングおよび較正を実行するための装置１８は、Ｘ線検出器から第１および第２の２Ｄ  Ｘ線投影データを受け取るように構成され、また、装置は、Ｘ線撮像システムの予想される較正されたジオメトリを定める予想較正データをＸ線撮像システムから受け取るように構成される。
【０１１４】
第４の側面によれば、第１および／または第３の側面に係る処理ユニットおよび／またはシステムを制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、前記コンピュータプログラム要素は、プロセッサおよび／またはシステムによって実行されると、第２の側面の方法を実行する。
【０１１５】
第５の側面によれば第４の側面のコンピュータプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。
【０１１６】
したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の実施形態であり得るコンピュータユニットに保存されてもよい。このコンピューティングユニットは、上記方法のステップを実行するよう、またはその実行を誘導するよう構成され得る。
【０１１７】
さらに、上記装置の構成要素を操作するよう構成されてもよい。
【０１１８】
コンピューティングユニットは、自動的に動作するようにかつ／またはユーザの指示を実行するように構成され得る。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てもよい。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構成されてもよい。
【０１１９】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を備えるコンピュータプログラム、および、更新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更するコンピュータプログラムの両方をカバーする。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共にまたは他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体またはソリッドステート媒体等の適切な媒体上で記憶および／または分配されてもよいし、インターネットまたは他の有線もしくは無線テレコミュニケーションシステムを介して等の他の形態で分配されてもよい。
【０１２０】
しかし、コンピュータプログラムは、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供され、かかる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。本発明の他の例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にするための媒体が提供され、コンピュータプログラム要素は、本発明の上記実施形態の１つによる方法を実行するように構成される。
【０１２１】
本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されていることに留意されたい。特に、一部の実施形態は方法タイプのクレームを参照して記載される一方、他の実施形態は装置タイプのクレームを参照して記載される。しかし、当業者は上記および下記の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴の他の組み合わせが本願に開示されていると解されることを理解するであろう。
【０１２２】
特徴の単純な相加以上の相乗効果を提供するよう全ての特徴が組み合わせ可能である。
【０１２３】
本発明は、図面及び上記において詳細に図示及び記載されているが、かかる図示および記載は説明的または例示的であり、非限定的であると考えられるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されない。
【０１２４】
開示の実施形態の他の変形例が、図面、開示、および従属請求項から、クレームされる発明に係る当業者によって理解および実施され得る。
【０１２５】
特許請求の範囲において、「含む」という用語は他の要素またはステップを排除するものではなく、単数形は複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たし得る。複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、これらの手段の組み合わせが好適に使用することができないとは限らない。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ）】
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【図４ｂ）】
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【図５】
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【国際調査報告】
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