JP2005287524A - Method and apparatus for determining functional parameter of radiographic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線画像イメージング処理及びその処理装置の改善に関する。具体的には、本発明の実施形態及び同等物は、フルオロスコピー・イメージング装置及び血管造影手術室で行われる処置動作の展開を監視する方法である。 The present invention relates to a radiation image imaging process and an improvement of the processing apparatus. Specifically, embodiments and equivalents of the present invention are methods for monitoring the development of treatment operations performed in fluoroscopy imaging devices and angiographic operating rooms.
血管又は血管造影手術室が治療用途で使用されることが増加している。これらは、特に手術上の神経放射線学領域で、直面し取り扱うべき血管病理についての解剖学的情報や、さらに機能情報を必要とするものがある。これらの用途には、脳血管障害に関する血管内治療、頚動脈の血管形成、頚動脈ステント及び頭蓋内ステントの配置が含まれる。機能情報に関する知識は、これら全ての用途に対して、外科処置を行う前に適正な治療決定をするため、また処置の間は該処置中の治療の効果をリアルタイムで評価できるようにするため、さらに必要であれば処置を中止するか続けるかを決定することができるようするために非常に有益である。 Increasingly, blood vessels or angiographic operating rooms are used in therapeutic applications. Some of these require anatomical information about the vascular pathology to be confronted and handled, as well as further functional information, especially in the field of surgical neuroradiology. These applications include endovascular treatment for cerebrovascular disorders, carotid artery angioplasty, carotid and intracranial stent placement. Knowledge of functional information is necessary to make appropriate therapeutic decisions before performing a surgical procedure for all these applications, and to be able to evaluate the effectiveness of the treatment during the procedure in real time during the procedure. It is also very useful to be able to decide whether to stop or continue the treatment if necessary.
現在、必要とされる機能情報は、磁気共鳴又は断層撮影装置を使用して得られ、X線血管造影又はフルオロスコピー装置は使用していないが、処置自体にはX線血管造影装置が使用されて行われ、磁気共鳴又は計算式断層撮影システムを用いて行うことはできない。 Currently, the required functional information is obtained using magnetic resonance or tomography equipment, not using X-ray angiography or fluoroscopy equipment, but X-ray angiography equipment is used for the procedure itself. And cannot be done using magnetic resonance or computed tomography systems.
処理手段を用いて、患者など被検体の関心領域の3次元モデルを推定することができるが、これは既知の方法で収集された一連の2次元画像から開始される。一般に外科医などの医療従事者が処置中に使用することができるのは、処置の開始時に収集された一連の2D画像に対応する単一の3Dモデルが全てである。
従って、処置が施されている被検体の解剖に関する器具の動作(或いは、治療されている組織に行われている治療動作の効果)を3Dモデル上で監視することは不可能である。従って、医療従事者はこの方法からしか解剖学的情報を得ることができない。その結果、被検体はまず、磁気共鳴法又は断層撮影法のいずれかによって検査され、検査及び診断を実行するのに必要な機能情報を全て収集するようにする。次に被検体は、治療自体のため血管手術室に運ばれる。この外科処置スキームは、医療従事者が処置中に必要とする十分な機能情報を提供しない。現在のところ、この問題はX線システムと、例えば磁気共鳴システム又は断層撮影システムとを組み合わせる最新技術により解決されているが、これは、2つのシステム間に共用の被検体手術台を備えた、磁気共鳴又は計算式断層撮影装置と共に血管手術室を組み合わせることになる。このようなX線システムと例えば磁気共鳴システムとが組み合わされたタイプでは、外科手術がX線部で行われている間に、機能情報は磁気共鳴部で利用可能である。しかしながら、このようなシステムは非常に複雑で、非常に高価であり、多くの空間を占める(手術室の約2つ分と同等)。その結果、実際にはこれらを行うことはごく少数の場所に限られる。 Therefore, it is impossible to monitor on the 3D model the operation of the instrument relating to the anatomy of the subject being treated (or the effect of the therapeutic operation being performed on the tissue being treated). Thus, medical personnel can only obtain anatomical information from this method. As a result, the subject is first examined by either magnetic resonance or tomography to collect all the functional information necessary to perform the examination and diagnosis. The subject is then taken to the vascular operating room for treatment itself. This surgical procedure scheme does not provide sufficient functional information that medical personnel need during the procedure. At present, this problem has been solved by state-of-the-art technology combining an X-ray system with, for example, a magnetic resonance system or a tomography system, which comprises a common subject operating table between the two systems. A vascular operating room will be combined with a magnetic resonance or computed tomography device. In the type in which such an X-ray system is combined with, for example, a magnetic resonance system, functional information is available in the magnetic resonance unit while a surgical operation is performed in the X-ray unit. However, such a system is very complex, very expensive and occupies a lot of space (equivalent to about two operating rooms). As a result, in practice these are limited to a few places.
本発明の一実施形態は、例えばフルオロスコピーのような放射線画像イメージング方法及び装置であり、X線源などの放射線源を供給する手段と、画像形成可能な放射線を検出する手段とを備え、被検体支持手段に対して動くことが可能な移動支持体に取り付けることができる装置を含む装置が使用される。移動支持体は、被検体支持手段に対する所定移動に沿って駆動される。被検体領域の一連の画像は、該領域の3Dモデルを再構成するため、テーブルに対する支持体の移動を検出する手段によって、処理され収集される。移動支持体は、反復的な移動を実行するよう駆動され、被検体の定期的にリフレッシュされた3Dモデルを形成するし、このモデルが使用者に提示される。 One embodiment of the present invention is a radiographic imaging method and apparatus such as fluoroscopy, for example, comprising means for supplying a radiation source such as an x-ray source and means for detecting imageable radiation, An apparatus is used that includes an apparatus that can be attached to a moving support that is movable relative to the analyte support means. The moving support is driven along a predetermined movement with respect to the object supporting means. A series of images of the subject area is processed and collected by means for detecting the movement of the support relative to the table to reconstruct a 3D model of the area. The moving support is driven to perform repetitive movements to form a regularly refreshed 3D model of the subject that is presented to the user.
本発明の一実施形態は、例えばフルオロスコピーのような放射線画像イメージング装置であり、X線源などの放射線源を供給する手段と、画像形成が可能な放射線を検出する手段とを備え、これらは、テーブルのような被検体を支持する手段に対して動くことが可能な移動支持体に取り付けることができる。制御装置などの、支持手段に対する移動において移動支持体を駆動するため又は可能にする手段を備える。支持手段に対する移動支持体の所定の移動中に放射線を検出する手段によって被検体の撮像領域が収集された一連の画像から開始して、使用者に対して該領域の3Dモデルを再構成し示す処理手段又はこれを可能にする手段を備える。制御装置は、移動支持体の移動を駆動制御して、該移動支持体が反復的な移動を行うようにプログラムされており、処理手段が周期的にリフレッシュされた3Dモデルを使用者に示すようになっている。 One embodiment of the present invention is a radiographic imaging apparatus, such as fluoroscopy, for example, comprising means for supplying a radiation source such as an X-ray source and means for detecting radiation capable of being imaged, which are It can be attached to a movable support that can move relative to the means for supporting the subject such as a table. Means are provided for driving or enabling the moving support in movement relative to the supporting means, such as a control device. Starting from a series of images in which the imaging area of the subject is collected by means for detecting radiation during a predetermined movement of the moving support relative to the support means, a 3D model of the area is reconstructed and shown to the user It comprises processing means or means enabling it. The control device is programmed to drive and control the movement of the moving support so that the moving support performs repetitive movement so that the processing means presents the user with a periodically refreshed 3D model. It has become.
本発明の一実施形態は、X線装置などの放射線撮影装置のための方法であり、外科手術前及び、特に手術中に解剖学的情報及び機能情報を決定する簡単な方法を提供するものである。本発明の一実施形態において、該方法は、X線源と、該線源に面する記録手段とを備え、線源と記録手段との間にX線照射される関心領域を有する被検体が載置されることになるテーブルが配置され、前記線源と前記記録手段とが移動支持体上に取り付けられ、該テーブルに対して移動可能であるタイプのフルオロスコピー放射線撮影装置を使用する一連の機能パラメータを決定する。該方法は、a)テーブルに対する所定の移動に従って、所定時間反復的に支持体を動かし、b)テーブルに対する支持体の移動中に関心領域の一連の画像を記録手段によって収集し、c)収集された一連の画像から開始して、関心領域の一連の3次元モデルを再構成し、d)一連の3次元モデルから開始して、関心領域に関する全ての機能パラメータを決定することを含む。 One embodiment of the present invention is a method for a radiographic apparatus, such as an X-ray apparatus, which provides a simple method for determining anatomical and functional information prior to surgery and particularly during surgery. is there. In one embodiment of the present invention, the method includes an X-ray source and a recording unit facing the source, and a subject having a region of interest irradiated with X-rays between the source and the recording unit. A series of using a fluoroscopic radiographic apparatus of the type in which a table to be mounted is arranged, the radiation source and the recording means are mounted on a movable support and movable relative to the table Determine functional parameters. The method includes: a) moving the support repeatedly for a predetermined time according to a predetermined movement relative to the table, b) collecting a series of images of the region of interest by the recording means during the movement of the support relative to the table, c) being collected Starting from a series of images and reconstructing a series of three-dimensional models of the region of interest, d) starting from a series of three-dimensional models and determining all functional parameters for the region of interest.
本発明の一実施形態は、フルオロスコピー放射線撮影装置であり、X線源と、該X線源に面する記録手段とを備え、線源と記録手段との間に撮像対象の関心領域を有する被検体が位置付けられることになるテーブルが配置され、前記線源と前記記録手段とが移動支持体上に取り付けられ、制御装置がテーブルに対して適用された移動に従って支持体を動かすため又は可能にする手段を備え、処理手段が、テーブルに対して適用される移動中に、記録手段によって収集された関心領域の一連の2次元画像から開始して、関心領域の3次元モデルを再構成し、該制御装置と処理手段が上述のような方法を実行することが可能である。 One embodiment of the present invention is a fluoroscopic radiography apparatus, comprising an X-ray source and a recording unit facing the X-ray source, and having a region of interest to be imaged between the source and the recording unit. A table on which the subject is to be positioned is arranged, the source and the recording means are mounted on a moving support, and the control device can or is allowed to move the support according to the movement applied to the table Reconstructing a three-dimensional model of the region of interest starting from a series of two-dimensional images of the region of interest collected by the recording means during the movement applied to the table, The control device and the processing means can execute the method as described above.
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施形態及びその変形形態の以下の説明から明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention and variations thereof.
図1を参照すると、フルオロスコピー・イメージング装置は、X線源のような放射線源供給手段1(放射線管とコリメータ)と、検出器のような放射線検出手段2(カメラ、センサ・マトリックス又は他の同等手段)とを備え、照射によって形成された画像を検出する。放射線源1及び検出器2は、テーブルなどの支持手段4の各側部に互いに向き合って配置され、該支持手段上に、撮像されるべき又はX線照射される関心領域を有する患者などの被検体が載ることになる。放射線源1及び検出器2は、C型アームなどの移動支持体3上に配置され、患者の身体軸にほぼ一致する回転主軸周りに回転可能である(図1の二重矢印5)。この軸の周りの総回転移動は通常±120度である。一般に、C型アーム3はまた、患者の軸に垂直な水平軸の周りで傾斜可能に連接されている(図1の二重矢印6)。この総回転移動は通常±60度である。
Referring to FIG. 1, a fluoroscopic imaging apparatus comprises a radiation source supply means 1 (radiation tube and collimator) such as an X-ray source and a radiation detection means 2 (camera, sensor matrix or other device) such as a detector. And an image formed by irradiation is detected. The
制御装置7は、C型アーム3の駆動手段を制御しかつ提供し、該C型アームを患者の軸の周りに回転させ(従って、線源1及び検出器2も回転させ)、このようにして患者軸周りの様々な観測方向に対応する一連の2次元画像を収集する。
The
このタイプの装置は、3Dモデル画像をリアルタイムで収集、再構成、及び表示することができる利点がある。また、解剖学的領域の断層撮影部分をリアルタイムでリフレッシュすることが可能である。例えば、定期的に3Dモデルをリフレッシュすることにより、外科医などの医療従事者が、手術中にリアルタイムで血管用ツールの進行状況を監視し、患者の骨の中に置かれてあった又は置かれたセメントの伝播を監視し、又は無線周波数アブレーションなどアブレーションツールの効果を監視することが可能になる。 This type of device has the advantage that 3D model images can be collected, reconstructed and displayed in real time. It is also possible to refresh the tomographic part of the anatomical region in real time. For example, by periodically refreshing the 3D model, a healthcare professional such as a surgeon monitors the progress of the vascular tool in real time during the surgery and has been or has been placed in the patient's bone. It is possible to monitor the propagation of cement, or to monitor the effectiveness of ablation tools such as radio frequency ablation.
図2は、後述する本発明の一実施形態による機能パラメータセットを決定する方法を使用することができる装置の第1の実施形態を説明するものである。図2に示された実施形態において、収集装置は図1に示された装置と全体的に同じ手段を備える。図1に示された実施形態とは異なり、制御装置は、一方向と他方向とを交互にほぼ180度を超えて一連の半回転をしながら、反復する前後移動に沿って患者及びテーブル4の周りでC型アームを駆動制御するようにプログラムされている。 FIG. 2 illustrates a first embodiment of an apparatus that can use a method for determining a functional parameter set according to an embodiment of the invention described below. In the embodiment shown in FIG. 2, the collection device comprises generally the same means as the device shown in FIG. Unlike the embodiment shown in FIG. 1, the controller and patient 4 can move along a reciprocating back and forth movement while making a series of half rotations in more than 180 degrees alternately in one direction and the other. Is programmed to drive and control the C-arm around.
各半回転移動により、完全な一連の2次元画像を収集することができ、従って装置8が新たな3次元モデルを定期的に再構成することが可能となる。こうして、C型アームが患者及びテーブル4の周りを一連の半回転を行う一定期間の間、装置8は一連の3次元モデルを各半回転につき1つ再構成することになり、これに始まり最初に外科医が見る表示手段上に3次元モデルの少なくとも1つを表示することによって解剖学的パラメータが決定され、同様に診断の準備(手術前に行われる場合)又は、実施中である場合に手術の進行状況の評価に必要な一連の機能パラメータが決定される。
Each half-rotation movement allows a complete series of two-dimensional images to be collected, thus allowing the
しかしながら、この変形実施形態には一連の加速及び減速移動を必要とする可能性があり、ボリュームを再構成するのに必要な半回転の間、収集装置及び収集される全投射に対して比較的高い機械的荷重が加わる恐れがある。 However, this alternative embodiment may require a series of acceleration and deceleration movements and is relatively relative to the collection device and the entire projection collected during the half rotation required to reconstruct the volume. High mechanical load may be applied.
図3に示された別の可能な変形実施形態は、線源1及び検出器2の間の軸がコーン回転を連続的に及び反復して描きながら回転する移動に従って放射線源1及び検出器2が移動するように制御装置7をプログラムすることを含む。この型の収集移動は、「円錐型」(又は円形断層撮影)と呼ばれ、二重矢印5に対応する主軸周りの回転と、アーム3が連接された他の軸周りの前後移動(二重矢印6)が組み合わされている。処理手段8は、米国特許第4,577,222号に記述されているように、線源1/検出器2軸の回転中に収集される一連の2次元画像から開始される3次元モデルを再構成するようプログラムされている。この軸は、途切れの無い円錐回転移動で連続して駆動され、処理手段8によって計算された3次元モデルは規則的にリフレッシュされる(外科医が作業する方向に対応する画像の2次元部分の場合も同じである)。
Another possible variant embodiment shown in FIG. 3 is that the
これにより、このようにして収集されて計算された3次元モデルの中の様々な3次元モデルが、所定時間の間に待ち時間無く次々に続くことが可能となる。さらに、2次元画像の収集を開始させることができ、従って線源1/検出器2組立部の移動サイクル中にいつでも3次元モデル化が可能となる。
Accordingly, various three-dimensional models among the three-dimensional models collected and calculated in this way can be continued one after another without waiting time for a predetermined time. Furthermore, the acquisition of a two-dimensional image can be started, so that a three-dimensional modeling is possible at any time during the movement cycle of the
別の可能な変形実施形態が図4に示されている。この実施形態において、C型アーム3は、主軸の周りを連続して反復する回転移動(矢印15)に従って駆動される。これはテーブル4及び患者の周りに一連の完全な回転(常に同方向の回転)を途切れること無く行う。このタイプの連続した回転移動を可能にするために、アーム3への電力が(支持体の残りの前記アーム3の回転接合部で)、アームの回転距離を制限することになるワイヤ要素を用いる必要が無い整流子/ブラシタイプ手段9(或いは回転型接点)を通じて供給される。
Another possible variant embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the C-
制御装置7及び処理手段8は、制御データ又は収集データ(特に検出器2により収集した2次元画像)を線源1及び検出器2と交換するため、回転型接点(ブラシ/整流子)、光学リンク、無線リンクなどの手段10を使用する。例えば、このタイプの装置では、1ヘルツ程度の周波数で、3次元モデル又は部分画像の完全なリフレッシュが可能である。先の実施形態に関しては、このようにして収集され計算された一連の3次元モデル中において、1秒程度の時間に待ち時間無く次々に3次元モデルが通過可能であり、この一連の3次元モデルから計算された機能パラメータを後でより良く定義することが可能である。
The
処理装置8手段は、3次元モデルの再構成に必要な多くの2次元画像に対応するスライディング・ウィンドウ上で一連の2次元画像を連続して記憶する。3次元再構成処理は、このスライディング・ウィンドウで連続して実行されるが、これにより個々の投射の収集速度に等しいとすることができる速度で、該モデルの連続的なリフレッシュが可能になる。これは外科手術中に決定されるべき機能パラメータを最適に決定するための一連の3次元モデルを獲得する手段である。この変形実施形態に必要とされる回転軸は1つだけである。
The
この様式の1つの変形実施形態における別の可能性は、C型アームの別の回転軸周りの回転移動を使用すること、例えば、線源の焦点と検出器の中心とを通る軸を平面内で移動させることである。 Another possibility in one variant of this mode is to use a rotational movement around another rotational axis of the C-arm, for example in the plane passing through the focal point of the source and the center of the detector in the plane. It is to move with.
図4に示された実施形態はまた、C型アームの加速/減速が回避されると電力消費の省力化が可能になり、具体的には機械構造の振動及び変形を最小限に抑え、これは最適な再構成品質と、その結果機能パラメータ決定を向上させることを保障する。 The embodiment shown in FIG. 4 also enables power savings when acceleration / deceleration of the C-arm is avoided, specifically minimizing vibration and deformation of the mechanical structure, Ensures that the optimal reconstruction quality and consequently the function parameter determination is improved.
ここで、まず上述のような装置を制御する方法を説明し、次に一連の機能パラメータを決定する方法を説明する。図5を参照すると、この方法はまず、上述の装置のテーブル4に載せられた患者の関心領域の一連の3次元モデルを所定時間に決定する。第2ステップでは、灌流値、血流、血液量、平均通過時間すなわち最大までの時間、及び浸透性などの機能パラメータを示すパラメータマップの形でこの一連のモデルから機能パラメータを計算する。 Here, a method for controlling the apparatus as described above will be described first, and then a method for determining a series of function parameters will be described. Referring to FIG. 5, the method first determines, at a predetermined time, a series of three-dimensional models of the patient's region of interest placed on the table 4 of the apparatus described above. In a second step, functional parameters are calculated from this series of models in the form of a parameter map showing functional parameters such as perfusion values, blood flow, blood volume, average transit time or time to maximum, and permeability.
所定時間に一連の3次元モデルを決定する第1ステップは、上述のような装置を制御することによって行われる。3次元モデルは一連の2次元画像から始めて計算される。この3次元モデルの決定は、このタイプの収集から始めて、機能情報を決定するために確実に最適化される比較的高い頻度で行われた。通常、この最適化は毎秒1つの3次元モデルの程度である。この頻度はC型アーム3の回転速度によって決まる。例えば、上述のような図4に使用される装置では、3次元モデルを再構成するのに必要な一連の2次元画像を収集するのに1回の180度回転が必要である。すなわち、C型アーム3の回転速度が毎秒x度であれば、理論的には180°/x秒ごとに1つの3次元モデルが可能である。例えば、回転速度が毎秒90°又は60°であれば、それぞれ2秒又は3秒ごとに3次元モデルを生成することができる。
The first step of determining a series of three-dimensional models at a predetermined time is performed by controlling the apparatus as described above. A 3D model is calculated starting from a series of 2D images. This three-dimensional model determination was made relatively frequently, starting with this type of collection and being reliably optimized to determine functional information. This optimization is usually on the order of one three-dimensional model per second. This frequency is determined by the rotational speed of the C-
さらに、2次元画像を収集する総所要時間は45秒程度であり、これは注入された造影剤のボーラスを「洗浄する」のに必要な時間に相当する。この45秒間の間に決定された一連の3次元モデルは通常、15から45の3次元モデルを含む。図5で示されているように、造影剤が注入された瞬間がタイムスケールに示され、本方法はここから46秒の持続時間の間X線装置を制御し、C型アームを毎秒90°の速度で回転させて、2秒ごとに3次元モデルを決定する。収集開始後、2秒以内に最初の3次元モデルが収集される。新たな3次元モデルnが、2秒ごとに決定され、最後の3次元モデルの23番目が収集されるまで続く。一般に、これ以上画像を収集することは有益では無く、これは、第1に、注入された造影剤のボーラスは考慮される関心領域から既に完全に排除されており、第2に、患者をさらに照射することは有益ではないためである。 Furthermore, the total time required to collect a two-dimensional image is on the order of 45 seconds, which corresponds to the time required to “wash” the injected contrast bolus. The series of 3D models determined during the 45 seconds typically includes 15 to 45 3D models. As shown in FIG. 5, the instant at which the contrast agent was injected is shown on the time scale, from which the method controls the X-ray apparatus for a duration of 46 seconds from which the C-arm is moved 90 ° per second. And a three-dimensional model is determined every 2 seconds. The first three-dimensional model is collected within 2 seconds after the start of collection. A new 3D model n is determined every 2 seconds and so on until the 23rd of the last 3D model is collected. In general, it is not useful to collect any more images, firstly the injected bolus of contrast agent is already completely excluded from the region of interest considered, and secondly the patient This is because irradiating is not beneficial.
連続して収集する場合は、図4による装置で可能なように、この方法の1つの変形実施形態では、検出手段2によって収集された一連の2次元画像のスライディング・ウィンドウを使用することにより、収集頻度を人為的に増加させることができる。例えば、C型アーム3の回転nにより、時間nにおける3次元モデルnを決定することができる。同様に、回転n+1は、時間n+1に対応する3次元モデルn+1を決定できるが、時間n+1/2に対応する中間3次元モデルは、回転nの一連の2次元画像の後半と回転n+1の一連の2次元画像の前半との組み合わせを用いて計算することができる。
In the case of continuous collection, as is possible with the apparatus according to FIG. 4, in a variant embodiment of the method, by using a sliding window of a series of two-dimensional images collected by the detection means 2, The collection frequency can be artificially increased. For example, the three-dimensional model n at time n can be determined by the rotation n of the C-
次に、コリメーションシステムを用いて患者及び医療チームに照射されるX線量を低減することができる。純粋に適用の観点から見ると、通常は立方ボリュームを完全に収集する必要はなく、水平コリメーションストリップを用いて比較的少数の軸部分又は2次元画像にまで収集を低減することができる。 The collimation system can then be used to reduce the X-ray dose delivered to the patient and medical team. From a purely application point of view, it is usually not necessary to collect the cubic volume completely, and horizontal collimation strips can be used to reduce the collection to a relatively small number of axial sections or two-dimensional images.
本方法の第2ステップでは、これまで計算された一連の3次元モデルを分析して多数の機能パラメータを決定する。このステップの基となる理論は、一定の3次元モデルの所定のボクセルのグレイ値は、空間内の対応する点において対応する収集時間にX線が透過する物質的密度を表すということである。造影剤のボーラスが人体の血管網又は任意の組織に注入されると(静脈注射或いは動脈内手段により)、グレイ値の過渡的な上昇に比例しては、造影剤の量、及びその結果として対応する領域における血液量が増大することを示す。 In the second step of the method, a series of three-dimensional models calculated so far are analyzed to determine a number of functional parameters. The theory underlying this step is that the gray value of a given voxel of a given three-dimensional model represents the material density at which X-rays are transmitted at the corresponding acquisition time at the corresponding point in space. When a bolus of contrast agent is injected into the vascular network of the human body or any tissue (via intravenous injection or intraarterial means), the amount of contrast agent, and consequently, proportional to the transient increase in gray value It shows that the blood volume in the corresponding area increases.
実際には、この方法の第2ステップを開始するためにオペレーターが行う作業は、例えば、これまでに決定された3次元モデルの1つにおいて、考慮される関心領域に入力動脈での関心領域(ROI)を定める手段である。本発明の実施形態に基づく方法は、このようにして動脈血入力関数(AIF)を定める。これまでに収集され決定されたデータの各ボクセルにおいて、信号の時間強度がAIFを使用して逆畳込みされ、そのとき得られた残留関数は、インパルス残留関数(IRF)と呼ばれる。時間に伴うIRFの変動分布から始まり、血流はこのようにして得られた(IRFを表す)曲線の高さとして定義され、血液量は曲線の下の領域で定義され、平均経過時間は曲線の最初の平坦部分の長さで定義される。組織内で血液関門が破損した場合には、浸透性はIRFの指数減弱の分析によって定量化される。 In practice, the work performed by the operator to initiate the second step of the method is, for example, in one of the three-dimensional models determined so far, the region of interest in the input artery ( ROI). The method according to an embodiment of the invention thus defines an arterial blood input function (AIF). In each voxel of data collected and determined so far, the time strength of the signal is deconvolved using AIF, and the resulting residual function is called the impulse residual function (IRF). Starting from the fluctuation distribution of IRF over time, blood flow is defined as the height of the curve thus obtained (representing IRF), blood volume is defined in the area under the curve, and the average elapsed time is the curve Defined by the length of the first flat part of. If the blood barrier breaks within the tissue, the permeability is quantified by analysis of the IRF exponential decay.
多くの執筆者が、前述の説明に基づく様々な機能パラメータの値を決定するアルゴリズムを開発した。例えば、Ting−yim Leeの「Functional CT:physiological models」 Trends in biotechnology、Vol.20、No.8増補、2002年の論文を参照すると、このタイプのアルゴリズムに関する詳細情報が得られる。
Many authors have developed algorithms for determining the values of various functional parameters based on the above description. For example, Ting-yim Lee's “Functional CT: physical models” Trends in biotechnology, Vol. 20, no. Reference to the
図6もまた、IRF曲線の実施例を示しており、動脈(A)、静脈(V)、及び実質増加(P)を表す。 FIG. 6 also shows an example of an IRF curve, representing arteries (A), veins (V), and substantial increase (P).
上述の方法及び装置を使用するには、磁気共鳴法及び計算式断層撮影法で使用されるスキャナー型装置よりもずっと大きな回転速度が必要であるが、観測領域が非常に広いという点で大きな利点がある。スキャナーはその平面における区分を形成するだけである。臨床上、上述のような本発明の実施形態による方法及び装置が脳血管障害に適用される。本発明の実施形態による方法及び装置を使用することにより、この種の障害に対する診断及び処置手順を迅速にする手段が提供される。脳血管障害が発生した時点から取り返しのつかない結果となる時点までの手術時間枠は、2、3時間程度である。この症例に施される治療には、血栓溶解剤と脳血管障害位置に最も近い部位に挿入されるクランプ付カテーテルとが使用され、上述のような方法及び装置を使用することにより、診断のために脳血管障害位置を分類又はマーキングする手術前手段が提供され、従来のフルオロスコピーX線撮影システムと磁気共鳴法又は断層撮影法のスキャナーシステムとの間で患者を移動する必要が無い非常に簡単な方法で、手術前に可能な限り綿密に障害処置を観察することができる。 The use of the method and apparatus described above requires a much higher rotational speed than the scanner-type apparatus used in magnetic resonance and computed tomography, but it is a great advantage in that the observation area is very wide There is. The scanner only forms a section in that plane. Clinically, methods and devices according to embodiments of the invention as described above are applied to cerebrovascular disorders. By using the method and apparatus according to embodiments of the present invention, a means is provided to expedite diagnosis and treatment procedures for this type of disorder. The operation time frame from the time of occurrence of cerebrovascular disorder to the time of irreversible results is about 2 to 3 hours. For the treatment given to this case, a thrombolytic agent and a catheter with a clamp inserted into the site closest to the cerebrovascular disorder position are used. For the diagnosis, the above method and apparatus are used. Provides a pre-operative means of classifying or marking the location of cerebrovascular disorders, and without the need to move the patient between a conventional fluoroscopic x-ray system and a magnetic resonance or tomographic scanner system In this way, the disability treatment can be observed as closely as possible before surgery.
有利には、随意的ではあるが、該方法は以下の特徴の少なくとも1つを有する:支持体は、テーブルの周りで一方向と他方向を交互に回転する一連の半回転に沿って駆動される;支持体は、線源の焦点と記録手段の中心を通る軸に対して反復する円錐回転移動を適用するように駆動される;支持体は、テーブルの周りの連続する反復回転移動に従って駆動される;一連の2次元画像は、スライディング・ウィンドウ上で、3次元モデルの再構成に必要な多くの画像に対応して、画像記憶手段に連続的に記憶又は格納され、処理は、このスライディング・ウィンドウ上で3次元モデルの連続的な再構成に適用される。該方法の間、以下のサブステップを含む:3次元モデルの1つの血管における関心領域を選択する;選択した関心領域で動脈血入力関数を決定する;一連の3次元モデルに共通する各ボクセル上で、動脈血入力関数を使用して、時間に伴って変化する強度を有する信号を逆畳込みする;残留インパルス関数を決定して機能パラメータを計算する。 Advantageously, but optionally, the method has at least one of the following features: the support is driven along a series of half rotations that rotate alternately in one direction and the other around the table. The support is driven to apply a repetitive conical rotational movement about an axis passing through the focal point of the source and the center of the recording means; the support is driven according to a continuous repetitive rotational movement around the table A series of two-dimensional images are continuously stored or stored in the image storage means on the sliding window, corresponding to the many images required for reconstruction of the three-dimensional model, and the processing is performed in this sliding -Applies to continuous reconstruction of 3D models on windows. During the method, the following sub-steps are included: selecting a region of interest in one vessel of the three-dimensional model; determining an arterial blood input function in the selected region of interest; on each voxel common to a series of three-dimensional models Using an arterial blood input function, deconvolve a signal with an intensity that varies with time; determine a residual impulse function and calculate functional parameters.
有利には、随意的ではあるが、該装置は以下の特徴の少なくとも1つを有する:制御装置は、テーブルの周りで一方向と他方向を交互に回転する一連の半回転に沿って駆動するようプログラムされている;制御装置は、線源の焦点と記録手段の中心を通る軸に対して反復円錐回転移動を適用して支持体が運転されるようプログラムされている;制御装置は、テーブルの周りの連続する反復回転移動に沿って支持体を駆動するようプログラムされている;支持体は、整流子/ブラシ型手段を有する電力供給器を備える;装置は、制御装置及び/又は処理手段が、線源及び/又は記録手段とデータの交換をする光接続手段を備える;装置は、制御装置及び/又は処理手段が、線源及び/又は記録手段とデータの交換をする無線リンク形成手段を備える;制御装置及び/又は処理手段は、線源及び/又は記録手段と、ブラシ/整流子手段を通じてデータの交換をする;処理手段は、スライディング・ウィンドウ上で、3次元モデルの再構成に必要な多くの画像に対応する一連の2次元画像を連続して記憶又は格納する手段を備え、さらにこのスライディング・ウィンドウ上で3次元モデルの再構成を連続して実行する手段を備える。 Advantageously, but optionally, the device has at least one of the following characteristics: the controller drives along a series of half rotations that rotate alternately in one direction and the other around the table The controller is programmed to apply the repetitive conical rotational movement to an axis passing through the focal point of the source and the center of the recording means; the controller is programmed to operate the table Programmed to drive the support along successive repetitive rotational movements around the support; the support comprises a power supply with commutator / brush-type means; the apparatus is a controller and / or processing means Comprises optical connection means for exchanging data with the radiation source and / or recording means; the apparatus comprises a radio link forming means for the control device and / or processing means to exchange data with the radiation source and / or recording means Be equipped The controller and / or processing means exchange data with the source and / or recording means and the brush / commutator means; the processing means is necessary for reconstructing the three-dimensional model on the sliding window Means for continuously storing or storing a series of two-dimensional images corresponding to many images, and means for continuously executing reconstruction of the three-dimensional model on the sliding window.
構成及び/又は機能及び/又はステップにおける様々な変更、或いは機能及び/又は方法及び/又は結果における等価物は、当業者により、本発明の範囲及び限度を逸脱することなく、開示された実施形態又はその等価物に対して実施し提案される。 Various changes in configuration and / or function and / or steps, or equivalents in function and / or method and / or result, are disclosed by those skilled in the art without departing from the scope and limitations of the invention. Or it is implemented and proposed for its equivalent.
Claims (21)
前記被検体支持手段(4)に対する所定の移動に沿って前記移動支持体(3)を駆動し、
前記被検体支持手段(4)に対して前記移動支持体(3)の移動中に前記検出手段(2)によって収集された前記被検体領域の一連の画像を処理して、前記領域の3Dモデルを再構成し、
前記移動が反復的に行われるように前記移動支持体(3)を駆動して、前記被検体の周期的にリフレッシュされた3Dモデルを形成する、
ことを含む放射線画像イメージング方法。 In a radiographic imaging method using an apparatus comprising a radiation source supply means (1) and a radiation detection means (2) attached to a movable support (3) movable relative to a subject support means (4) There,
Driving the movable support (3) along a predetermined movement relative to the subject support means (4);
A series of images of the subject area collected by the detection means (2) during the movement of the moving support (3) relative to the subject support means (4) is processed to produce a 3D model of the area Reconfigure and
Driving the moving support (3) so that the movement is performed repeatedly to form a periodically refreshed 3D model of the subject;
A radiographic imaging method comprising:
被検体を載置することができる被検体支持手段(4)に対して移動可能な移動支持体(3)上に、前記放射線供給手段と共に配置された前記放射線を検出する手段(2)と、
前記被検体支持手段(4)に対する移動において前記移動支持体(3)を駆動可能な制御手段(7)と、
前記被検体支持手段(4)に対する前記移動支持体(3)の所定の移動中に前記検出手段(2)によって前記被検体の撮像領域が収集された一連の画像から開始して、前記領域の3Dモデルを再構成して示すことが可能な処理手段(8)と、
を備え、
前記制御手段(7)は、前記移動支持体(3)の移動を制御して該移動支持体が反復的な移動を行うようにプログラムされており、前記処理手段(8)が周期的にリフレッシュされた3Dモデルを形成することを特徴とする放射線画像イメージング装置。 Means (1) for supplying a radiation source;
Means (2) for detecting the radiation arranged together with the radiation supply means on a movable support (3) movable relative to the subject support means (4) on which the subject can be placed;
Control means (7) capable of driving the movable support (3) in movement relative to the subject support means (4);
Starting from a series of images in which the imaging area of the subject was collected by the detection means (2) during a predetermined movement of the moving support (3) relative to the subject support means (4), Processing means (8) capable of reconstructing and showing the 3D model;
With
The control means (7) is programmed to control the movement of the moving support (3) so that the moving support moves repeatedly, and the processing means (8) is periodically refreshed. A radiographic imaging apparatus, characterized by forming a 3D model.
スライディング・ウィンドウ上で3Dモデルの再構成に必要な多くの画像に対応する一連の2D画像を連続して記憶又は格納する手段と、
このスライディング・ウィンドウ上で3Dモデルの再構成手段を連続して実行する手段と、
を備えることを特徴とする請求項9又は13のいずれか1項に記載の装置。 The processing means is
Means for sequentially storing or storing a series of 2D images corresponding to a number of images required for reconstruction of the 3D model on a sliding window;
Means for continuously executing 3D model reconstruction means on the sliding window;
The apparatus according to claim 9, comprising:
a)前記支持手段(4)に対する所定の移動に従って、所定時間繰り返し前記支持体(3)を動かし、
b)前記支持手段(4)に対する前記移動支持体(3)の移動中に前記関心領域の一連の画像を記録手段によって収集し、
c)収集された一連の画像から開始して、前記関心領域の一連の3次元モデルを再構成し、
d)前記一連の3次元モデルから開始して、前記関心領域に関する全ての機能パラメータを決定する、
ことを含む方法。 A radiation source supply means (1) and a recording means (2) facing the radiation source (1) are provided, and an object having a region of interest to be imaged is placed between the radiation source and the recording means. A subject support means (4) to be operated is arranged, and the radiation source and the recording means are mounted on a movable support (3) movable relative to the subject support means (4). A method of determining a series of functional parameters using a type of radiography apparatus, the method comprising:
a) moving the support (3) repeatedly for a predetermined time according to a predetermined movement relative to the support means (4);
b) collecting a series of images of the region of interest by the recording means during movement of the moving support (3) relative to the support means (4);
c) reconstructing a series of 3D models of the region of interest starting from a series of collected images;
d) starting from the series of 3D models, determining all functional parameters for the region of interest;
A method involving that.
d1)前記3次元モデルの1つの血管において関心領域を選択し、
d2)前記選択された関心領域で動脈血入力関数を決定し、
d3)一連の3次元モデルに共通する各ボクセル上で、動脈血入力関数を使用して、時間に伴って変化する強度を有する信号を逆畳込みし、
d4)残留インパルス関数を決定して機能パラメータを計算する、
ことを含む請求項15に記載の方法。 Said step d) selects d1) a region of interest in one blood vessel of said three-dimensional model;
d2) determining an arterial blood input function in the selected region of interest;
d3) On each voxel common to a series of three-dimensional models, use an arterial blood input function to deconvolve a signal with intensity that varies over time;
d4) determine the residual impulse function and calculate the functional parameters;
The method of claim 15 comprising:
前記線源(1)に面する記録手段(2)と、
を備える放射線撮影装置であって、
前記線源と前記記録手段との間に、撮像対象の関心領域を有する被検体が位置付けられることになる被検体支持手段(4)が配置され、前記線源と前記記録手段とが、該被検体支持手段(4)に対して移動可能な移動支持体(3)上に取り付けられており、
前記放射線撮影装置が、
前記支持手段(4)に対して適用された移動に従って前記移動支持体(3)を動かすことが可能な手段を含む制御手段(7)と、
処理手段(8)と、
を有するように構成されており、
前記制御手段と前記処理手段とが、請求項15から20のいずれか1項に記載の方法を実行可能であることを特徴とする放射線撮影装置。 Radiation source supply means (1);
Recording means (2) facing the radiation source (1);
A radiography apparatus comprising:
A subject support means (4) on which a subject having a region of interest to be imaged is positioned is disposed between the radiation source and the recording means, and the radiation source and the recording means are connected to the subject. Mounted on a movable support (3) movable relative to the specimen support means (4);
The radiation imaging apparatus is
Control means (7) including means capable of moving the movable support (3) according to the movement applied to the support means (4);
Processing means (8);
Is configured to have
21. A radiation imaging apparatus, wherein the control unit and the processing unit are capable of executing the method according to any one of claims 15 to 20.
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