特許 7152470 患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度を測定する方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度を測定する方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20221004BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 M

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020506314

(86)(22)【出願日】2018-08-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-11-12

(86)【国際出願番号】 GB2018052248

(87)【国際公開番号】W WO2019030512

(87)【国際公開日】2019-02-14

【審査請求日】2021-07-20

(31)【優先権主張番号】1712721.8

(32)【優先日】2017-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】511180259

【氏名又は名称】ビジョン アールティ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】メイア，アイヴァン ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】バレット，エイドリアン ロジャー ウィリアム

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３１２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１７３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３０９３８２４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】Matthew Berger et al.，A Benchmark for Surface Reconstruction，ACM Transactions On Graphics，ACM，2013年04月30日，vol.32, no.2，pp.1-17

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｎ５／００－５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

患者の表面上に投影された光のパターンの画像に基づき患者のモデルを生成するよう動作する患者モデリングシステムによって生成された患者のモデルの精度を測定する方法であって、
ターゲットモデル記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することと、
前記患者の表面のモデルを生成するように前記シミュレーション画像を処理することと、
前記患者の表面の生成された前記モデルを、前記ターゲットモデルと比較することと
を有する方法。

【請求項2】

ターゲットモデル記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、前記ターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、前記光のパターンが投影される前記患者の表面の複数のシミュレーション画像を生成することを有する、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

複数の異なる視点から前記ターゲットモデルの複数のシミュレーション画像を生成することと、
前記複数のシミュレーション画像に現れる前記患者のシミュレーションされた表面の対応する部分を特定するように前記複数のシミュレーション画像を処理することと
を有する請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記投影される光のパターンは、斑紋パターンの光を有し、
ターゲットモデル記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、前記斑紋パターンの光を前記ターゲットモデルに投影することをシミュレーションすることを有する、
請求項２又は３に記載の方法。

【請求項5】

構造化された光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することと、
前記シミュレーション画像に現れる前記投影された構造化された光のパターンの変形を決定するように前記シミュレーション画像を処理することと
を有する請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記構造化された光のパターンは、格子パターン又は直線のレーザ光を有する、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

ターゲットモデル記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、ポジショニング指示に従って位置付けられた治療装置のモデルを生成することを更に有し、
光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、前記光のパターンが投影されるポジショニング指示に従って位置付けられた前記治療装置及び前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することを有する、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記患者の表面の生成された前記モデルを、前記ターゲットモデルと比較することは、前記モデルと前記ターゲットモデルとの間の相対的な距離を示すオフセット値を決定することを有する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

ターゲット記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、
画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正を示すように前記シミュレーション画像を操作することと、
前記患者の表面のモデルを生成するために、操作された前記シミュレーション画像を利用することと
を更に有する、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

生成された前記モデルのより正確な部分に対応する前記シミュレーション画像の部分を特定することと、
前記患者のポジショニングをモニタするために前記部分を利用することと
を更に有する請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

患者のポジショニングをモニタする方法であって、
請求項１に記載の方法を実行して、前記ターゲットモデルと、前記シミュレーション画像を処理することによって生成された前記モデルとの間の第１オフセットを決定することと、
光のパターンが投影される前記患者の表面の画像を取得することと、
前記患者の表面の第２モデルを生成するように前記取得された画像を処理することと、
前記ターゲットモデルと、前記取得された画像を処理することによって生成された前記第２モデルとを比較することによって、前記ターゲットモデルと前記第２モデルとの間の第２オフセットを決定することと、
前記第１オフセットと前記第２オフセットとを比較することと
を有する方法。

【請求項12】

患者の表面上に投影された光のパターンの画像に基づき患者のモデルを生成するよう動作する患者モデリングシステムによって生成された患者のモデルの精度を測定する装置であって、
患者の表面についてのターゲットモデルを記憶するよう動作するターゲットモデル記憶部と、
前記ターゲットモデル記憶部に記憶されている前記ターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成するよう動作する画像生成モジュールと、
前記画像生成モジュールによって生成された前記シミュレーション画像を処理して、前記シミュレーション画像に現れる前記患者の表面の第１モデルを生成するよう動作するモデル生成モジュールと、
前記モデル生成モジュールによって生成された前記第１モデルを、前記ターゲットモデル記憶部に記憶されている前記ターゲットモデルと比較するよう動作する比較モジュールと
を有し、
前記モデル生成モジュールは、光のパターンが投影される前記患者の表面の取得された画像を処理して、前記取得された画像に現れる前記患者の表面の第２モデルを生成するよう更に動作し、
前記比較モジュールは、前記第２モデルを前記ターゲットモデルと比較して前記第２モデルと前記ターゲットモデルとの間の第２オフセットを決定し、前記第１モデルと前記ターゲットモデルとの比較の結果として決定された第１オフセットを、前記第２オフセットと比較するよう更に構成される、装置。

【請求項13】

前記画像生成モジュールは、前記ターゲットモデル記憶部に記憶されている前記ターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、前記光のパターンが投影されるポジショニング指示に従って位置付けられた治療装置及び前記患者の表面のシミュレーション画像を生成するよう動作する、
請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記画像生成モジュールは、生成された前記シミュレーション画像を操作して画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正を示すことによって前記患者の表面のシミュレーション画像を生成するよう動作する、
請求項１２又は１３に記載の装置。

【請求項15】

プログラム可能なコンピュータによって解釈される場合に、該プログラム可能なコンピュータに、
ターゲットモデル記憶部に記憶されている、患者の表面についてのターゲットモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される前記患者の表面のシミュレーション画像を生成することと、
前記患者の表面のモデルを生成するように前記シミュレーション画像を処理することと、
前記患者の表面の生成された前記モデルを、前記ターゲットモデルと比較することと
を実行させる命令を記憶している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、患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度を測定する方法及び装置に関係がある。より具体的に、本発明の実施形態は、光のパターンが投影されている患者の捕捉された画像に基づき患者の表面のモデルを生成する患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度を測定することに関係がある。本発明は、患者の精度の高いポジショニング及び動き検出が治療成功のために重要である放射線治療等の間に患者ポジショニングをモニタするモニタリングシステムとともに使用することに特定に適している。

【背景技術】

【0002】

放射線治療は、患者の身体の所定部位に存在する腫瘍を破壊又は除去するためにその所定部位の上に放射線ビームを投影することをから成る。そのような治療は、通常は、定期的に繰り返し行われる。医療介入ごとに、放射線源は、放射線ビームが有害となりうる隣接組織に放射することを回避するように、選択された部位を最大限の正確さで照射するために患者に対して位置付けられるべきである。この理由のために、放射線治療中に患者のポジショニングを支援する多数のモニタリングシステムが提案されている。例えば、米国特許第７８８９９０６号、第７３４８９７４号、第８１３５２０１号、第９０２８４２２号、並びに米国特許出願第２０１５／２５６８５２号及び第２０１６／１２９２８３号におけるＶｉｓｉｏｎＲＴ社の先行特許及び特許出願で記載されているものがある。なお、これらの特許文献は全て、参照により本願に援用される。

【0003】

ＶｉｓｉｏｎＲＴ社のモニタリングシステムでは、異なる視点から捕捉された患者の表面の対応する部分の識別を容易にするように、斑紋パターン（speckled pattern）の光が患者の表面に投影される。患者の表面上の点に対応する多数の点の３Ｄポジションを特定するように、画像を捕捉するカメラの相対位置を特定するデータとともに、患者の画像が取得及び処理される。そのようなデータは、前の機会に生成されたデータと比較され、一貫した方法で患者を位置付けるために又は患者がポジションから外れる場合に警告を発するために使用され得る。典型的に、そのような比較は、ライブ画像に基づき生成されたデータによって特定された患者の表面上の点と、前の機会に生成されたデータによって特定された患者の表面上の点との間のポジションの差を最小限にする変換を決定するように、プロクラステス分析（Procrustes analysis）を行うことを伴う。他の放射線治療用患者モニタリングシステムは、構造化された光（例えば、レーザ光）を直線若しくは格子パターン又は他の所定パターンの形で患者の表面に投影し、捕捉された画像内の投影パターンの外観に基づき、モニタされている患者の表面のモデルを生成することによって、放射線治療を受けている患者のポジションをモニタする。

【0004】

患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度は、様々な要因に左右される。多くのシステムで、モデルの精度は、患者が見られている角度に依存する。患者の部分が斜角で見られている場合に、生成されたモデルの精度は、しばしば、それほど斜めでない角度で見られた患者の部分についてよりも低い。多くのモニタリングシステムは、複数の角度から患者の画像を捕捉することによって、この問題を解消しようと試みている。複数台のカメラが利用される場合に、放射線治療装置が治療の最中に動くので、任意の特定のカメラの視野が遮られる可能性がより高くなる。特定のカメラの視野が遮られる場合に、他のカメラからの画像データを用いて患者の表面の部分をモデル化することが可能であり得る。しかし、これが起こるときに、生成されたモデルは、以前に生成されたモデルと厳密には対応しない可能性があり、これは、患者が治療中に動いたことを示すと誤って受け取られる場合がある。このことは、患者が位置付けし直され得るまでオペレータに治療を中断させる可能性がある。

【0005】

治療の過程でそのような誤った動き検出が起こり得る場合を特定することが可能であることが有益である。

【0006】

より一般的には、患者の表面の生成されたモデルの信頼性及び精度と、治療プランの最中にその精度が如何にして変化するかとを特定することが可能であることが有益である。

【発明の概要】

【0007】

本発明の一態様に従って、患者の表面上に投影された光のパターンの画像に基づき患者のモデルを生成するよう動作する患者モデリングシステムによって生成された患者のモデルの精度を測定する方法が提供される。

【0008】

そのようなシステムにおいて、患者の表面のモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像が生成される。次いで、シミュレーション画像は、患者の表面のモデルを生成するように処理され、次いで、生成されたモデルは、シミュレーション画像を生成するために利用されたモデルと比較される。生成されたモデルと、シミュレーション画像を生成するために利用されたモデルとが相違する範囲は、治療中に患者をモニタするためにモデリングシステムを用いて患者の表面をモデル化するときに生じるエラーを示す。

【0009】

いくつかの実施形態で、患者の表面のモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、患者の表面のモデルをテクスチャレンダリングすることによって、光のパターンが投影される患者の表面の複数のシミュレーション画像を生成することを有してよい。複数の画像は、光のパターンが投影された患者の表面の、複数の異なる視点から見られるシミュレーション画像を有してよく、患者の表面のモデルを生成するようにシミュレーション画像を処理することは、光のパターンが投影される患者のシミュレーションされた表面の、シミュレーション画像に現れる対応する部分を特定するように、シミュレーション画像を処理することを有してよい。

【0010】

いくつかの実施形態で、光のシミュレーションされるパターンは、斑紋パターンの光を有してよい。他の実施形態では、光のシミュレーションされるパターンは、格子パターン若しくは直線のレーザ光又は他の所定パターンの光のような、構造化された光のパターンを有してもよい。いくつかの実施形態で、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、ポジショニング指示に従って位置付けられた治療装置のモデルを生成することを更に有してよく、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像を生成することは、光のパターンが投影されるポジショニング指示に従って位置付けられた治療装置及び患者の表面のシミュレーション画像を生成することを有する。

【0011】

いくつかの実施形態で、生成されたモデルを、シミュレーション画像を生成するために利用されたモデルと比較することは、生成されたモデルとシミュレーション画像を生成するために利用されたモデルとの間の暗黙の距離を示すオフセット値を決定することを有してよい。

【0012】

いくつかの実施形態で、患者の表面のモデルを生成することは、患者の表面のモデルを生成するために処理されるべき１以上のシミュレーション画像の部分を選択することを有してよい。

【0013】

いくつかの実施形態で、患者の表面のモデルを生成するようにシミュレーション画像を処理することは、画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正を示すようにシミュレーション画像を操作することを有してよい。

【0014】

いくつかの実施形態で、生成されたモデルとシミュレーション画像を生成するために利用されたモデルとの間の比較は、治療セッションの最中の治療装置の動き及び／又は患者の再ポジショニングに基づき、モデルの精度が如何にして変化するかを特定するために利用されてよい。

【0015】

いくつかの実施形態で、生成されたモデルとシミュレーション画像を生成するために利用されたモデルとの間の比較は、治療中に患者の動きについて患者をモニタするために使用される画像の部分を選択するために利用されてもよい。

【0016】

本発明の更なる態様は、患者モニタリングシステムによって生成されたモデルの精度を測定するよう動作するシミュレーション装置と、プログラム可能なコンピュータに、上述された、患者モニタリングシステムによって生成された患者のモデルの精度を測定する方法を実行させるよう動作するコンピュータ可読媒体とを提供する。

【0017】

これより、本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、より詳細に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】治療装置及び患者モニタの概略斜視図である。

【図2】図１の患者モニタのカメラポッドの正面斜視図である。

【図3】図１の患者モニタのコンピュータシステムの概略ブロック図である。

【図4】本発明の実施形態に従うシミュレーション装置の概略ブロック図である。

【図5】図４のシミュレーション装置によって行われる処理のフロー図である。

【図6】患者のモデル化された表面及び治療装置のシミュレーション画像の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

患者モデリングシステムによって生成された患者のモデルの精度を測定する方法について記載する前に、画像がシミュレーションされる患者モニタリングシステム及び放射線治療装置の例が最初に図１～３を参照して記載される。

【0020】

図１は、多数のカメラポッド１０内に取り付けられた多数のカメラを有するカメラシステムを備える患者モニタリングシステムの例の概略斜視図である。図１には、配線（図示せず。）によってコンピュータ１４へ接続されているカメラポッド１０のうちの１台が示されている。コンピュータ１４は、放射線治療を適用する線形加速器のような治療装置１６へも接続されている。機械カウチ１８が治療装置の部分として設けられており、治療中に患者２０はその上に横たわる。治療装置１６及び機械カウチ１８は、コンピュータ１４の制御下で、機械カウチ１８及び治療装置１６の相対ポジションが、カウチに隣接する矢印によって図中に示されているように、横方向に、垂直に、縦方向に、及び回転方向に変化し得るように、配置される。いくつかの実施形態で、機械カウチ１８は更に、患者２０のピッチ、ヨー及びロールも調整することが可能であってよい。

【0021】

治療装置１６は本体２２を有し、それからガントリ２４が延在する。コリメータ２６は、治療装置１６の本体２２から離れてガントリ２４の端部に設けられている。放射線が患者２０を照射する角度を変えるべく、ガントリ２４は、コンピュータ１４の制御下で、図に示されるように、治療装置１６の本体２２の中心を通る軸の周りを回転するように配置される。更に、治療装置により照射の方向も、やはり図に矢印で示されるように、ガントリ２４の端部でコリメータ２６を回転させることによって、変えられ得る。

【0022】

患者モニタリングシステムにおいて適当な視野を得るべく、患者２０をモニタするカメラを収容しているカメラポッド１０は、通常、一定の距離（例えば、モニタされる患者から１～２メートル）から患者２０を見る。図１の例となる図では、図１に示されるカメラポッド１０の視野は、カメラポッド１０から広がっている破線によって示される。

【0023】

図１に示されるように、通常、そのようなカメラポッド１０は、治療室の天井からつり下げられ、ガントリ２４から離されている。それにより、カメラポッド１０は、ガントリ２４の回転と干渉しない。いくつかのシステムでは、単一のカメラポッド１０しか含まないカメラシステムが利用される。しかし、他のシステムでは、ガントリ２４の回転が患者２０のビューを全体的に、又はガントリ２４若しくは機械カウチ１８が特定の向きにあるときには部分的に遮ることがあるので、複数台のカメラポッド１０を含むことがカメラシステムにとって好ましい。複数台のカメラポッド１０を設けることはまた、複数の方向から患者を撮影してシステムの精度を高めることを促す。

【0024】

図２は、例となるカメラポッド１０の正面斜視図である。

【0025】

この例のカメラポッド１０は、ヒンジ４４を介してブラケット４２へ接続されている筐体４１を有する。ブラケット４２は、カメラポッド１０が治療室の天井に固定位置で取り付けられることを可能にし、一方、ヒンジ４４は、カメラポッド１０の向きがブラケット４２に対して合わせられることを可能にする。それにより、カメラポッド１０は、機械カウチ１８の上の患者２０を見るよう配置され得る。一対のレンズ４６が、筐体４１の正面４８の両側に取り付けられている。これらのレンズ４６は、筐体４１の中に収容されているＣＭＯＳ能動ピクセルセンサ又は電荷結合デバイス（図示せず。）のような画像捕捉デバイス／カメラの正面に位置付けられている。カメラ／画像検出器は、レンズ４６を介して患者２０の画像を捕捉するように、レンズ４６の後に配置されている。

【0026】

この例では、スペックルプロジェクタ５２が、図２に示されるカメラポッド１０において２つのレンズ４６の間にあるように筐体４１の正面４８の真ん中に設けられている。この例のスペックルプロジェクタ５２は、赤色光の非反復斑紋パターンで患者２０を照らすよう配置される。それにより、患者２０の画像がカメラポッド１０内に取り付けられた２つの画像検出器によって捕捉される場合に、捕捉された画像の対応する部分が、より容易に区別され得る。そのために、スペックルプロジェクタ５２は、ＬＥＤのような光源と、フィルムとを有し、フィルム上には、ランダムなスペックルパターンが印刷されている。使用中に、光源からの光がフィルムを介して投影され、結果として、明領域及び暗領域から成るパターンが患者２０の表面に投影される。いくつかのモニタリングシステムでは、スペックルプロジェクタ５２は、構造化された光（例えば、レーザ光）を直線又は格子パターンの形で患者２０の表面に投影するよう構成されたプロジェクトと置き換えられてもよい。

【0027】

図３は、図１の患者モニタのコンピュータ１４の概略ブロック図である。コンピュータ１４がカメラポッド１０から受け取られた画像を処理するために、コンピュータ１４は、ディスク５４で提供されるソフトウェアによって、又は通信ネットワークを介して電気信号５５を受信することによって、多数の機能モジュール５６～６４へと構成される。この例において、機能モジュール５６～６４は、立体視カメラシステム１０から受け取られた画像を処理する３Ｄポジション決定モジュール５６と、３Ｄポジション決定モジュール５６によって生成されたデータを処理し、データを、撮像されたコンピュータ表面の３Ｄワイヤメッシュモデルに変換するモデル生成モジュール５８と、撮像された表面の３Ｄワイヤメッシュモデルを記憶する生成モデル記憶部６０と、前に生成された３Ｄワイヤメッシュモデルを記憶するターゲットモデル記憶部６２と、生成されたモデルをターゲットモデルと整合させるのに必要とされる回転及び平行移動を決定する整合モジュール６４とを有する。

【0028】

使用中に、カメラポッド１０の画像捕捉デバイス／カメラによって画像が捕捉されると、これらの画像は３Ｄポジション決定モジュール５６によって処理される。この処理は、３Ｄポジション決定モジュール５６が患者２０の表面上で画像の組内の対応する点の３Ｄポジションを特定することを可能にする。例となるシステムでは、これは、３Ｄポジション決定モジュール５６が、カメラポッド１０によって取得された画像の組において対応する点を特定し、次いで、それらの点の３Ｄポジションを、カメラポッド１０の画像捕捉デバイス／カメラの夫々の記憶されたカメラパラメータと、取得された画像の組における対応する点の相対ポジションとに基づき決定することによって、達成される。

【0029】

次いで、３Ｄポジション決定モジュール５６によって生成されたポジションデータは、モデル生成モジュール５８へ送られる。モデル生成モジュール５８は、立体視カメラ１０によって撮像された患者２０の表面の３Ｄワイヤメッシュモデルを生成するようにポジションデータを処理する。３Ｄモデルは、モデルの頂点が３Ｄポジション決定モジュール５６によって決定された３Ｄポジションに対応する三角化ワイヤメッシュモデルを有する。そのようなモデルが決定されると、それは生成モデル記憶部６０に記憶される。

【0030】

患者の表面上への構造化された光の投影に基づくもののような他のシステムでは、患者の表面上で画像の組内の対応する点を特定するように画像の組を処理するのではなく、構造化された光のパターンが画像において現れる様態に基づき、患者の表面のモデルが生成される。

【0031】

患者２０の表面のワイヤメッシュモデルが記憶されると、次いで、整合モジュール６４が呼び出されて、立体視カメラ１０によって取得されている現在の画像に基づく生成されたモデルと、ターゲットモデル記憶部６２に記憶されている患者の以前に生成されたモデル表面との間の整合する平行移動及び回転を決定する。決定された平行移動及び回転は、次いで、指示として機械カウチ１８へ送られ、カウチ１８に、治療装置１６に対して、患者２０が前に治療されたときに患者２０があったのと同じポジションに患者２０を位置付けさせることができる。

【0032】

その後に、カメラポッド１０の画像捕捉デバイス／カメラは、引き続き患者２０をモニタすることができ、ポジションの如何なる変動も、更なるモデル表面を生成し、それら生成された表面を、ターゲットモデル記憶部６２に記憶されているターゲットモデルと比較することによって、特定され得る。患者２０が所定のポジションから外れたと決定される場合に、治療装置１６は一時停止可能であり、あるいは、警告がトリガ可能であり、そして、患者２０は位置付けし直されて、患者２０の誤った部分を照射することが回避される。

【0033】

図４は、本発明の実施形態に従うシミュレーション装置７０の概略ブロック図である。患者モニタのコンピュータ１４と同様に、シミュレーション装置７０は、ディスク６６で提供されるソフトウェアによって、又は通信ネットワークを介して電気信号６８を受信することによって多数の機能モジュール５６～６２、７２～７８へと構成されたコンピュータを有する。この実施形態において、機能モジュール５６～６２、７２～７８は、カメラデータ記憶部７２、ポジション指示記憶部７４、画像生成モジュール７６、及びモデル比較モジュール７８とともに、患者モニタのコンピュータ１４におけるそれらと同じ３Ｄポジション決定モジュール５６、モデル生成モジュール５８、生成モデル記憶部６０、及びターゲットモデル記憶部６２を有する。

【0034】

この実施形態において、カメラデータ記憶部７２は、モニタリングシステムのカメラの位置を特定するデータを記憶し、ポジション指示記憶部７４は、治療装置１６及びカウチ１８が治療中に採用するように指示される位置付けを特定するデータを記憶し、画像生成モジュール７６は、ターゲットモデル記憶部６２、カメラデータ記憶部７２及びポジション指示記憶部７４内のデータを処理して、光のパターンが投影される患者の表面のシミュレーション画像を生成するよう構成されたモジュールであり、モデル比較モジュール７８は、モデル生成モジュール５８によって生成されたモデル表面を、ターゲットモデル記憶部６２に記憶されているターゲットモデルと比較するよう動作する。

【0035】

シミュレーション装置７０によって行われる処理は、図５に示されるフロー図で説明される。

【0036】

最初のステップ１００として、画像生成モジュール７６は、ポジション指示記憶部７４及びターゲットモデル記憶部６２内の命令に基づき位置付けられた患者表面及び治療装置のワイヤメッシュモデルを生成する。治療装置１６のモデルの場合に、これは、患者２０を位置付け治療するために使用される治療装置１６及びカウチ１８の予め定義された表現であり、モデル化された治療装置１６及びカウチ１８のポジション及び姿勢は、ポジション及び姿勢がモデル化されるためのポジション指示によって特定されるポジション及び姿勢に対応する。患者の表面をモデル化する場合に、ターゲットモデル記憶部６２に記憶されている患者のモデルが利用され、モデルは、ポジション及び姿勢がモデル化されるためのポジション指示によって特定される機械カウチ１８の位置付けによって特定される様態で治療室アイソセンタに関して回転される。

【0037】

特定の位置付けでの治療装置１６及びカウチ１８並びに患者２０の表面のこのワイヤメッシュメモリが生成されると、次いで、画像生成モジュール７６は、１０２に進んで、カメラデータ記憶部７２内のデータによって特定されるカメラポジションに対応する視点からワイヤメッシュモデルの多数のテクスチャレンダリングされた画像を生成する。

【0038】

そのようなシミュレーション画像の生成は、テクスチャレンダリングソフトウェアを用いて従来方法で達成される。画像において、この実施形態では、カメラポッドのスペックルプロジェクタ５２によって投影されたスペックルパターンに対応するスペックルパターンが、生成されたワイヤメッシュモデルをテクスチャレンダリングするために使用される。

【0039】

患者及び治療装置のモデル化された表面のシミュレーション画像の概略図が、図６に示されている。

【0040】

表されている例において、治療装置２００のモデルは、コリメータ２０２が治療室のアイソセンタに対してある角度で位置付けられるように装置がその軸の周りを回転されたポジションで示されている。また、図６には、患者の表面の部分のターゲットモデル２０４及び機械カウチ２０６のモデルも示されている、図６に表されているように、モデルの表面、特に、ターゲットモデル表面２０４と、治療装置２００及び機械カウチ２０６の隣接する部分は、カメラデータ記憶部７２内のデータによって特定される点から投影される所定のスペックルパターンの投影であるスペックルパターンでテクスチャレンダリングされているものとして示されている。

【0041】

定義されたコンピュータモデルの表面上の光の投影パターンをテクスチャレンダリングすることは、極めて迅速に行われ得るから、このプロセスは、ポジション指示記憶部７４内のポジション指示によって表されるように、患者表面２０、治療装置１６、及び機械カウチ１８の複数のモデルについて繰り返され得る。

【0042】

いくつかの実施形態で、特定のポジションに合わせられた治療装置及び患者のモデルへの光パターンの表現の投影に基づき画像を生成することに加えて、シミュレーション装置７０は、そのような画像を生成し、次いで、画像を処理して、モニタリングシステムに存在し得る画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正をシミュレーションするよう構成されてもよい。

【0043】

カメラデータ記憶部７２内のデータによって特定されるカメラポジションに対応する視点から見られるように、テクスチャレンダリングされたモデルの画像の組が生成されると、次いで、シミュレーション装置７０は、３Ｄポジション決定モジュール５６及びモデル生成モジュール５８を呼び出して、シミュレーション画像に現れる患者２０４の表面のモデル表現を生成するようにシミュレーション画像を処理する（１０４）。

【0044】

より具体的には、患者をモニタしているときに画像が処理される場合に、３Ｄポジション決定モジュール５６は、取得された画像の組内のカメラのポジションに対応する視点からモデルのシミュレーション画像の組内の対応する点を特定するように画像を処理する。３Ｄポジション決定モジュール５６によって生成されたポジションデータは、次いでモデル生成モジュール５８へ送られる。モデル生成モジュール５８は、ポジションデータを処理して、シミュレーション画像に現れる患者２０４の表面の３Ｄワイヤメッシュモデルを生成する。そのようなモデルが決定されると、それは生成モデル記憶部６０に記憶される。

【0045】

シミュレーション画像に基づき生成されたモデルが生成モデル記憶部６０に記憶されると、次いで、モデル比較モジュール７８は、生成されたモデル表面を、ターゲットモデル記憶部６２に記憶されているターゲットモデルと比較して、２つがどのように異なるかを決定すること（１０６）に進む。

【0046】

シミュレーション装置７０によって生成されたシミュレーション画像は、既知の定義されたターゲットモデルに基づき生成されているということで、ターゲットモデル表面といずれかの生成されたモデルとの間の如何なる差も、治療中の患者及び治療装置のポジション及び位置の変化により、例えば、個々のカメラポッドから患者のビューを覆い隠すガントリ及びコリメータの動き、及び／又は画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正により起こるエラー及び不確実性を表す。

【0047】

従って、生成されたモデルと元のターゲットモデルとの比較は、患者２０のポジションをモニタする手段としてそれほど信頼できないモデルの部分を明らかにすることができ、あるいは、代替的に、患者２０及び治療装置１６が異なるポジションにある画像をモデリングソフトウェアが処理する場合に起こる可能性があるポジションの予測される変動を明らかにすることができる。

【0048】

そのような測定は、モニタされるべき患者２０の表面上の最良の関心領域の識別を支援するために、あるいは、たとえ患者２０が機械カウチ１８の上で全く動かないままであるとしても起こる許容可能な被検出動作の限界に境界を設定することを支援するために使用され得る。

【0049】

よって、例えば、シミュレーション画像の特定の組について生成されるワイヤメッシュモデルは、生成され、そして、シミュレーション画像を生成するために使用された元のワイヤメッシュモデルと比較されてよい。その場合に、生成されたモデルの各部分について、表面のその部分と、シミュレーション画像を生成するために使用された元のモデルとの間の距離を示す距離測定が、決定されてよい。生成されたモデル表面と、ターゲットモデル記憶部に記憶されている元のターゲットモデルとの間の距離が、閾量よりも大きい場合に、生成されたモデルのそれらの部分は信頼できないと見なされる。次いで、モデルのそれらの部分をもたらしたシミュレーション画像の部分は、患者２０のポジションをモニタするためにモデルを生成する際に無視され得る。

【0050】

患者モデルの信頼できない部分の生成をもたらす画像の部分を特定することに加えて、モデル比較モジュール７８によって行われる比較はまた、患者をモニタするために利用されるカメラの較正に対するモデルの感度を特定するためにも利用されてよい。

【0051】

よって、例えば、特定の視点から特定のポジションで患者の表面の単一のシミュレーション画像を単に生成するのではなく、画像生成モジュール７６は、個々のシミュレーション画像から画像の組を生成するよう構成されてよい。画像の組は、様々な画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正を示すようにゆがめられた元のシミュレーション画像の変形バージョンを有する。その場合に、モデル表面は、生成された画像の組を用いて生成されてよく、生成されたモデル表面の変動が次いで特定され、それによって、様々な画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正により生じる歪みに対するモニタリングシステムの感度が示される。

【0052】

画像及び／又はレンズの歪み、及び／又はカメラ誤較正に対するモニタリングシステムの感度を特定するためにシミュレーション装置７０を利用し、信頼できない表面モデルの生成をもたらす画像の部分を特定することを支援することに加えて、シミュレーション装置７０は、複数の位置付けでの患者２０の表面及び治療装置１６の画像を生成するためにも利用されてよい。生成された画像は、その場合に、特定の治療プランに従うポジショニング指示に従って位置付けられた治療装置１６及び患者表面を有する患者２０のモデル表面を生成するように処理され得る。そのような生成されたモデルと、ポジショニング指示に従って方向付けられたターゲット表面との間の差は、次いで、例えば、特定の視点から見られる表面の部分が治療装置によって覆い隠されることにより、治療の最中に患者の表面のモデリングの精度がどのように変化するかを特定するために利用されてよい。そのようなモデルを生成することは、モデルの信頼できない側面を特定するとともに、患者及びモニタリング装置が異なるポジションにある状態でモデル表面が構築される場合に起こり得る如何なる予想される仮現運動（apparent motion）も特定するために、利用されてよい。

【0053】

よって、例えば、治療の最中に、患者２０及び治療装置１６が異なるポジションに合わせられる場合に、これは、治療装置１６の動きによって患者２０の特定の部分が覆い隠されるときに、異なるカメラポッド１０からのデータを利用して表面の特定の部分を生成させる可能性がある。異なる位置付けでの患者表面及び治療装置のシミュレーション画像を用いてシミュレーションモデルを生成することは、モデルが時間にわたってどのように変化すると期待されるかをシミュレーションすることができる。生成されたモデル及びターゲットモデル表面の相対的なポジション及び姿勢が計算され得る。これは、それほど信頼できない生成されたモデルの部分を特定することができる。その上、モニタリングシステムの整合モジュール６４によってオフセットが決定されるのと同じ方法で、ターゲットモデル表面を生成されたモデル表面と比較することによって、オフセット測定が決定され得る。よって、このようにして、特定の位置付けでの患者及び治療装置により起こることが期待され得る予想オフセットが決定され得る。その後に、治療中に患者をモニタする場合に、患者２０の予想される仮現運動が、患者が実際にポジションから外れた否かを判定しようとするときに考慮され得る。

【0054】

上記の実施形態では、患者の表面上へのスペックルパターンの投影のシミュレーション画像の対応する部分の特定に基づきモデルが生成されるシミュレーション装置７０が記載されてきたが、上記の発明は、他の形態の患者モニタリングシステムで起こるエラーの決定に適用されてもよいことが理解されるだろう。

【0055】

よって、例えば、上記の通り、いくつかの患者モニタリングシステムでは、スペックルパターンが投影される患者の表面上の点を整合させるのではなく、患者２０のポジションは、患者２０の表面に投影される直線若しくは格子パターン又は他のパターンの構造化された光のような構造化された光のパターンの変形を測定することによって、決定される。そのようなシステムでの潜在的なモデリングエラーは、ターゲットモデル表面へのそのような構造化された光のパターンの投影のシミュレーション画像を生成し、シミュレーション画像内の投影パターンの外観に基づき表面をモデル化し、生成されたモデルを、シミュレーション画像を生成するために利用されたターゲットモデルと比較することによって、上記のアプローチを適応させることで特定され得る。

【0056】

図面を参照して記載された本発明の実施形態は、コンピュータ装置及びコンピュータ装置で実行されるプロセスを有するが、本発明はまた、本発明を実施するために適応されたコンピュータプログラム、特に、担体上又は担体内のコンピュータプログラムにも及ぶ。プログラムは、ソース若しくはオブジェクトコードの形、又は本発明に従うプロセスの実装での使用に適した如何なる他の形もとり得る。担体は、プログラムを運ぶことが可能な如何なるエンティティ又はデバイスであることもできる。

【0057】

例えば、担体は、ＲＯＭ、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭ、又は磁気記録媒体、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク若しくはハードディスクのような記憶媒体を有してもよい。更には、担体は、電気若しくは光ケーブルを介して又は電波若しくは他の手段によって運ばれ得る電気又は光信号のような伝送可能な搬送波であってもよい。ケーブル又は他のデバイス若しくは手段によって直接運ばれ得る信号においてプログラムが具現される場合に、担体は、そのようなケーブル又は他のデバイス若しくは手段によって構成されてよい。代替的に、担体は、プログラムが具現される集積回路であってもよく、集積回路は、関連するプロセスを実行するように、又はその実行で使用されるように適応される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】