JP2000157537A - 患者の身体内に位置する医学器具の先端を表示するための方法 - Google Patents

患者の身体内に位置する医学器具の先端を表示するための方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像方法によって医学的侵襲の際に患者の身
体内に位置する医学器具の先端を表示するための方法
を、器具が撮像方法により表示されない危険を減少また
は排除するように構成する。 【解決手段】 侵襲の間に繰り返して患者の多くの平ら
な層に関するデータを取得し、これらのデータが、どの
層の中に器具の先端が位置するかに関して解析し、そし
てその層を標示する信号を発生する過程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像方法によって
医学的侵襲の際に患者の身体内に位置する医学器具の先
端を表示するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】医学的侵襲の際に器具、例えば針、腹腔
鏡などが皮膚を通して、または小さい孔を通して患者の
身体内に挿入される。その際に器具は“感触”に従っ
て、もしくは撮像診断装置、好ましくは断層撮像装置ま
たは超音波装置の助けをかりて案内される。
【０００３】冒頭に記載されている種類の方法では、患
者の身体のそれぞれ再構築された像の中に表示される層
の位置が、例えばその患者に対して相対的な位置および
その患者の長手方向軸線に対して相対的な傾斜により標
示される。これらのパラメータは図１に相応して、器
具、例えば穿刺針１が患者の身体の、例えば断層像の中
に表示される層２の中で、それぞれ穿刺針１により到達
すべき対象物３、例えば患者の臓器に導かれるように選
ばなければならない。図２に示されている相応の断層像
４の中で、次いでどのように穿刺針１またはその像１′
が対象物３またはその像３′に導かれるかが観察され
る。しかし複数の場合に、器具は計画されたように断層
像の中に表示されている層２の中を動かされずに、この
層２を離れ、その後は断層像４の中にもはや完全に表示
されない。このことは図３および図４中に示されてい
る。
【０００４】断層撮像装置としてＸ線ＣＴ装置が応用さ
れるときに、相応に設定された絞りにより、隣の層の重
畳または相応の再構築アルゴリズムの使用により実現さ
れる相応に広い層を選択することにより、器具が断層像
の中に撮像された層を離れる確率が減ぜられる。しか
し、このような措置により断層像の分解能が減少し、ま
たそれによって敏感な身体構造の周りにおける器具の案
内が困難になり、または全く阻害される。勿論代替的
に、狭い層を撮像し、そしてその層を器具が離れる場合
には断層像の中に撮像される層の位置を、器具が再び発
見できるように、手作業で補正することも可能である。
しかしこの過程は侵襲を実行する医師の作業の流れを中
断し、また侵襲の継続時間の明らかな延長および患者に
対するより高いリスクを引き起こす。このことは他の撮
像方法にも当てはまる。
【０００５】ヨーロッパ特許第0 485 999号明細書か
ら、Ｘ線影像（スキャノグラム）の中でカーソルによ
り、次いで断層像（トモグラフ像）を再構築すべき断層
平面をマークする方法は公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載されている種類の方法を、器具が撮像方法により
表示されない危険が減少または排除されるように発展さ
せることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の解決原理によれ
ば、この課題は本発明によれば、撮像方法により医学的
侵襲の際に患者の身体内に位置する医学器具の先端を表
示するための方法において、侵襲の間に繰り返して患者
の複数の平らな層に関するデータを取得し、これらのデ
ータを、どの層の中に器具の先端が位置するかに関して
解析し、そしてその層を標示する信号を発生する過程を
含んでいることにより解決される。
【０００８】本発明による方法の場合には、複数の平坦
な層が撮像され、またそれぞれ器具の先端が位置してい
る層が同定されるので、平坦な層が患者の身体の十分に
大きい範囲を捕捉するかぎり、器具が走査される範囲を
離れる危険は実際上最小となる。その際には、平坦な層
に関するデータの取得および場合によっては起こる像の
再構築は問題なく、そのつどの侵襲に対して必要な像分
解能が達成されるように行われる。
【０００９】本発明の好ましい変形例では、器具の先端
により惹起される信号に基づいて同定される層が、撮像
方法により正確に再構築されかつ表示装置の上に表示さ
れる。こうして、侵襲の実行のために最初に必要な情報
が医師に提供される。
【００１０】本発明の変形例によれば、器具の先端によ
り惹起される信号に基づいて同定される層が、撮像方法
により、器具の先端が侵襲の開始の際に中央の層の中に
位置するように撮影される。この方法で、器具の先端が
計画された接近経路を離れる場合に、両方の向きにほぼ
等しい大きさの“遊び空間”が存在することが保証され
る。奇数の層を撮影する際には、両方の中央の層がその
位置および傾斜角度に関して、器具の計画された接近経
路に相応して向きを決められる。偶数の層を撮影する際
には、両方の中央の層の１つが相応に向きを決められそ
して位置決めされる。
【００１１】器具の先端が中央の層を離れる場合には、
実施例によれば、データ取得の条件が、器具の先端が現
在再び中央の層の中に位置するように適合させられる。
即ち撮影される層の向きおよび位置決めが、器具の先端
の経路に自動的に適合させられる。
【００１２】しかし本発明の他の実施例によれば、器具
の先端が元の層、即ち現在表示されている層を離れると
きに、例えば表示装置の上に表示される可視的な情報ま
たは音響的情報が発生されるように構成されていてよ
い。この場合には、次いで医師が器具の案内またはデー
タ取得の条件をそのつどの実情に適合させる。
【００１３】第２の解決原理によれば、この課題は本発
明に従い、医学的侵襲の際に患者の身体内に位置する医
学器具の先端を撮像方法により表示する方法において、
侵襲の間に繰り返して患者の身体の層方向のみならず厚
み方向に関するデータを取得し、これらのデータを三次
元に再構築し、またその結果として生ずる三次元のデー
タセットを表示装置に三次元のデータセットとしておよ
び／または三次元のデータセットのセクションとして、
即ち平坦なデータセットとして表示する。三次元のデー
タセットおよび／または結果として生ずる平坦なデータ
セットを、どこに器具の先端が位置しているかに関して
解析し、それに基づいて相応の信号を発生する過程を含
むことにより解決される。
【００１４】器具の先端が現在位置している平坦な層の
断層像が、それぞれ単に再構築されるだけでなく、患者
の身体の撮像された層ならびに厚み方向の三次元のデー
タセットが発生される。これにより患者の身体中で、器
具の先端が位置する範囲の表示の多面的な可能性に対す
る前提が達成される。
【００１５】変形例によれば、侵襲を実行するためにそ
れぞれ必要な像情報が、例えば三次元のデータセットか
らの適当な断層面の選択により医師に与えられるよう
に、三次元データセットの、器具の先端が位置する部分
が、表示装置の上に好ましくは三次元のデータセットと
しておよび／または三次元のデータセットのセクション
として表示される。
【００１６】本発明の別の変形例によれば、三次元のデ
ータセットの、器具の先端が位置する部分が、複数の平
坦な層により、即ち複数の平行な二次元の、必ずしも平
らではない層により表示される。複数の平坦な層の表示
は、すべての状況のもとに、本発明の特に好ましい実施
例により、表示される層の方位を器具の先端の運動方向
に一致させるための前提である。複数の平坦な層により
定められる方向は、図８中に示されているように、三次
元のデータセットからのセクションを選択するための役
割をする。
【００１７】第２の解決原理の場合にも、三次元のデー
タセットの、器具の先端が位置する部分を標示する信号
が、三次元のデータセットの現在表示されている部分と
異なる部分を標示するときに、好ましくは可視的に表示
装置の上に表示される情報または音響的な情報が発生さ
れるように構成されていてよい。
【００１８】さらに第２の解決原理の場合にも、器具の
先端が三次元のデータセットの、表示されている部分を
離れる場合に、三次元データセットの中の、器具の先端
が現在位置している部分を表示するように構成してもよ
い。
【００１９】本発明の特に好ましい実施例では、身体の
複数の層または層ならびに厚み方向の、侵襲の間に繰り
返して行われる撮像の際に、繰り返しごとにすべての平
坦な層またはすべての撮像された層ならびに厚み方向の
データが、それぞれ単に時点を表すように、相応のデー
タが同時に取得される。同時のデータ取得は、本発明の
好ましい実施例によれば、二次元配置の検出器要素を有
するＸ線ＣＴ装置により行われる。しかしデータは磁気
共鳴（ＭＲ）装置、超音波装置または他の方法によって
も取得可能である。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例を添付の概要図面に示す。
【００２１】検出器要素の二次元配置、例えば多行検出
器またはアレイ検出器を有するＸ線ＣＴ装置により、患
者の穿刺針により穿刺されるべき臓器が位置している身
体範囲の複数の少なくとも近似的に平行な層が同時に撮
像される。これは、好ましくはＸ線ＣＴ装置により、従
来の撮影にくらべて少ないＸ線線量により動作するＸ線
ＣＴ装置の作動形式で行われる。
【００２２】Ｘ線ＣＴ装置が螺旋ＣＴ装置である場合に
は、ガントリと寝台との間の相対運動は阻止される。
【００２３】Ｘ線ＣＴ装置は、複数の平坦な層の同時の
撮像がすべての侵襲の間に繰り返されて、少なくとも１
つの層から毎秒複数の断層像が再構築されそして表示さ
れるような方法で行われるように作動させられる。これ
は医師に、発生された断層像の観察のもとにコントロー
ルされて、患者の身体の中に穿刺針を挿入することを可
能とする。
【００２４】侵襲を実行するためには、先ずＸ線ＣＴ装
置のガントリの傾斜角度およびＸ線ＣＴ装置の寝台の位
置が、穿刺針の先端の計画された経路がＸ線ＣＴ装置に
より走査される層の中央の層の中に位置するように設定
される。走査される層の層厚は、所望の分解能に応じそ
れ自体は公知の方法で、絞りの相応の設定および／また
は検出器の隣接して配置された複数の検出器要素により
得られるデータの統合によって設定される。
【００２５】図５中に示されているように、少なくとも
本質的に互いに平行に配置されており、また好ましくは
図示されているように互いに隣接している複数の平坦な
層、例えば５つの層５1ないし５5が撮像される。穿刺す
べき範囲への穿刺針１の図５中に破線で示されている近
接経路は中央の層５3の中に位置している。
【００２６】層５3の断層像は前記の反復レートにより
撮像され、再構築され、そして表示装置の上に表示され
る。参照符号７を付されているこれらの断層像の１つが
図６に示されており、その際に１′は穿刺針の像そして
６′は穿刺すべき範囲の像である。
【００２７】医師が穿刺針１を患者の身体の中に挿入す
る間に、Ｘ線ＣＴ装置は連続的に層５1、５2ならびに５
4、５5に相応するデータおよび／またはこれらの層の再
構築された像を、層５1ないし５5のどれの中に穿刺針１
の先端が位置しているかに関して解析し、またこの層を
標示する信号を発生する。相応の層（侵襲の開始時には
これは中央の層５3でなければならない）の断層像が再
構築され、また表示される。現在表示されている層と異
なる層を信号が標示するときは、穿刺針１の先端は中央
の層５3から離れて他の層５1、５2、５4または５5の中
に位置しており、層５3の代わりに対応する層が再構築
され、そしてこの層が層５3の断層像の代わりに表示さ
れる。こうして医師は、穿刺針１の挿入を、常に穿刺針
１の先端が現在位置している層の断層像によりコントロ
ールできる。
【００２８】他の作動形式では、穿刺針１の先端が位置
している層を標示する信号に基づいてデータ取得の条件
が、穿刺針１の先端が再び中央の層の中に位置し、それ
が再構築され、そして表示装置の上に表示されるように
変更される。そのために必要なデータ取得の条件の適合
は、例えばガントリおよび患者寝台を適当な方法で互い
に相対的に移動することによって、または他の検出器要
素の出力信号を断層の撮像のために利用することによっ
て行われる。データ取得条件の適合は、全自動的または
半自動的に行われる。その際後者の場合には、医師に対
し、穿刺針１の先端を撮像される層５1ないし５5の中央
の層の中に再び位置させるため、Ｘ線ＣＴ装置にどのよ
うな設定を医師が行うべきかが表示される。
【００２９】本発明の別の作動形式によれば、穿刺針１
の先端が位置している層を標示する信号は、穿刺針１の
先端が現在表示されている層５3から離れるときに、相
応の可視的な情報をＸ線ＣＴ装置の表示装置の上に表示
させおよび／または音響的な情報を発生させる。医師
は、穿刺針１の挿入方法の変更またはデータ取得の条件
の適合であってよい適当な措置により、再び穿刺針１の
先端が表示されている層の中に位置し、またこうして表
示されている断層像７の中で見えるようになるように操
作する。
【００３０】本発明の追加的な作動形式によれば、Ｘ線
ＣＴ装置は穿刺針１の先端の運動を追跡し、そしてその
以後の運動方向を推定し、それを表示装置に、例えばカ
ラーでマークされた線として表示する。推定された経路
が、例えば像情報の予め設定されたしきい値によりおよ
び／または予め定める形態により特徴付けられている敏
感な構造を通ると、相応の信号が表示装置における可視
的な形態および／または音響的な形態で発生される。さ
らに、Ｘ線ＣＴ装置により穿刺針の先端を検出するため
に行うべき計算過程は、推定される経路およびその近傍
に限ることにより顕著に加速される。
【００３１】代替的にＸ線ＣＴ装置は、侵襲の間に繰り
返して患者の身体の層ならびに厚み方向に関するデータ
が取得され、これらのデータが三次元に再構築され、そ
してその結果として得られた三次元のデータセットが、
表示装置に三次元のデータセットとしておよび／または
三次元のデータセットのセクション、即ち平坦なデータ
セットとして表示されるようにも作動させられる。その
際、後で説明する実施例の場合には、複数の部分像、例
えば４つの部分像８ないし１１（図７）または４つの部
分像８および１７ないし１９（図８）の中の１つの上で
表示が行われる。
【００３２】その場合に可能な第１の作動形式では、図
７のように部分像８の中に穿刺針１の像１′と、穿刺す
べき範囲６の平面１２ないし１５を示す像６′とが三次
元の形態で、即ち斜視的に表示される。部分像９は追加
的に、穿刺針１の先端の位置により制御される、穿刺す
べき範囲６の断層像を、“上からの”視線方向で表示す
る。その際には、穿刺すべき範囲６の像６′の平面１２
および１４が見える。部分像１０および１１は、穿刺す
べき範囲６の像６′の平面１３および１４を有する、
“前からの”視線方向での断層像または穿刺すべき範囲
６の像６′の平面１４および１５を有する、“右から
の”視線方向での断層像を表示する。
【００３３】別の作動形式によれば、図８のように、部
分像８の中に再び穿刺針１の像１′および穿刺すべき範
囲６の像６′、穿刺すべき範囲６の像６′の平面１２な
いし１５を示すために、三次元の形態で表示される。追
加的に部分像８の中に、穿刺針１の運動方向に沿う三次
元のデータセット中の仮想的な層１６2と、この例では
それぞれ隣接する層１６1ないし１６3とが定義される。
これらの層は、使用されるＸ線ＣＴ装置により撮像され
る層に対し必ずしも平行に延びていなくてよく、複数の
平坦な層である。部分像１７は穿刺針１の運動方向に見
た三次元の対象物を通る穿刺針１の先端により制御され
る断層像を表示する。その際に穿刺すべき範囲６の像
６′の平面１２、１４および１５が見える。部分像１８
および１９は、図８に示されている実施例の場合、穿刺
針１の運動方向に対して垂直な断層を表示し、その際に
穿刺すべき範囲６の像６′の平面１２および１３または
平面１２および１５が示される。
【００３４】以上本発明による方法を、データ取得がＸ
線ＣＴ装置により行われる場合について説明した。しか
しデータ取得は、本発明の範囲内で他の装置、特に磁気
共鳴（ＭＲ）装置、超音波装置または他の撮像方法を用
いても行うことができる。
【００３５】上述の実施例の場合、患者の身体の中に挿
入すべき器具は穿刺針である。しかしながら本発明によ
る方法は、他の医学器具との関連においても実施可能で
ある。
【００３６】上記の実施例の場合、存在し走査される層
の数ならびに断層像の中に表示される層のジオメトリは
単なる例示として理解されるべきである。本発明の範囲
内で他の数および他のジオメトリも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来通常の方法による侵襲を示す斜視図。
【図２】図１による方法を実施する際に撮像される断層
像。
【図３】医学器具の先端が予め設定された層平面から離
れている場合について同じく従来通常の方法を示す図１
および２と類似の図。
【図４】医学器具の先端が予め設定された層平面から離
れている場合について同じく従来通常の他の方法を示す
図１および２と類似の図。
【図５】複数の平行な層がデータ取得、再構築および評
価の際に考慮に入れられる場合について本発明による方
法を示す図１および２と類似の図。
【図６】複数の平行な層がデータ取得、再構築および評
価の際に考慮に入れられる場合について本発明による他
の方法を示す図１および２と類似の図。
【図７】層および厚み方向がデータ取得、再構築および
評価の際に考慮に入れられ、また表示が三次元のデータ
セットとして、また三次元のデータセットの部分として
行われる場合について同じく本発明による方法を示す
図。
【図８】層および厚み方向がデータ取得、再構築および
評価の際に考慮に入れられ、また表示が三次元のデータ
セットとして、また三次元のデータセットの部分として
医学器具の運動の方向およびそれに対して垂直な方向に
行われる場合について別の本発明による方法を示す図。
【符号の説明】
１、１′ 穿刺針 ２ 層 ３ 対象物 ４ 断層像 ５1ないし５5層 ６、６′ 範囲 ７ 断層像 ８ないし１１ 部分像 １２ないし１５ 平面 １６1ないし１６3 マルチプレーナー層 １７ないし１９ 部分像

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像方法により、医学的侵襲の際に患者
    の身体内に位置する医学器具の先端を表示するための方
    法において、侵襲の間に繰り返して患者の複数の平らな
    層に関するデータを取得し、これらのデータが、どの層
    の中に器具の先端が位置するかに関して解析し、そして
    その層を標示する信号を発生する過程を含んでいること
    を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 信号により標示される層の断面層を再構
    築し、そして表示装置の上に表示することを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 信号を考慮に入れてデータを、器具の先
    端が侵襲の開始の際に中央の層に位置するように取得す
    ることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 器具の先端が中央の層を離れる場合に
    は、信号を考慮に入れてデータ取得の条件を、器具の先
    端が現在再び中央の層に位置するように、適合させるこ
    とを特徴とする請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 現在画像表示されている層と異なる層を
    信号が標示するとき、好ましくは表示装置の上に可視的
    に表示される情報または音響的な情報を発生することを
    特徴とする請求項２ないし４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 器具先端のそれ以前の運動に基づいて、
    それ以後の経路を推定しそして表示装置に表示すること
    を特徴とする請求項２ないし５の１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 推定された経路と像情報および／または
    像の中の予め定義された形態の予め設定可能なしきい値
    とに基づいて起こる可能性のある衝突を表示装置により
    および／または音響的な形態で警報することを特徴とす
    る請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 推定された経路およびその近傍について
    の情報を、どの層の中に器具の先端が位置するかを解析
    するために使用することを特徴とする請求項６または７
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 断層撮像装置による医学的侵襲の際に、
    患者の身体内に位置する医学器具の先端を表示するため
    の方法において、侵襲の間に繰り返して患者の身体の層
    および厚み方向に関するデータを取得し、その層および
    厚み方向に関する断層像を再構築し、断層像を三次元の
    データセットに変換計算し、そしてそれに基づいてどこ
    に器具の先端が位置しているかを解析し、それに基づい
    て相応の信号を発生する過程を含んでいることを特徴と
    する方法。
  10. 【請求項１０】 信号を考慮に入れて三次元のデータセ
    ットの、器具の先端を含んでいる部分を表示装置の上に
    表示することを特徴とする請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 三次元のデータセットの、器具の先端
    を含んでいる部分として、器具の先端を含んでいる層を
    表示することを特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 層として多数の平坦な層を表示するこ
    とを特徴とする請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 多数の層が平らでないことを特徴とす
    る請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 表示する層の向きが器具の先端の運動
    方向と一致していることを特徴とする請求項１０ないし
    １３の１つに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 三次元のデータセットの、器具の先端
    を含んでいる部分を標示する信号が、三次元のデータセ
    ットの現在表示されている部分と異なる部分を標示する
    ときに、好ましくは可視的に表示装置の上に表示する情
    報または音響的な情報を発生することを特徴とする請求
    項１０ないし１４の１つに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 器具の先端が三次元のデータセット
    の、現在表示されている部分を離れる場合に、三次元の
    データセットの、器具の先端が現在位置している部分を
    表示することを特徴とする請求項１０ないし１４の１つ
    に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 三次元のデータセットの中で、必ずし
    も直角でない断層平面を定義し、かつ指示することを特
    徴とする請求項１０ないし１６の１つに記載の方法。
  18. 【請求項１８】 器具の先端の位置を断層平面の位置を
    定義するために利用することを特徴とする請求項１７記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 器具先端のそれ以前の運動に基づい
    て、それ以後の経路を推定し、表示装置における三次元
    のデータセットの中に表示することを特徴とする請求項
    １０ないし１７の１つに記載の方法。
  20. 【請求項２０】 推定された経路と、像情報および／ま
    たは像の中の予め定義された形態の予め設定可能なしき
    い値とに基づいて起こる可能性のある衝突を表示装置に
    よりおよび／または音響的な形態で警報することを特徴
    とする請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 三次元のデータセットの部分を、器具
    先端のたどる可能性のある経路の上で表示装置に表示す
    ることを特徴とする請求項１９ないし２０の１つに記載
    の方法。
  22. 【請求項２２】 三次元のデータセットの中で、器具先
    端のたどる可能性のある経路の上に位置する必ずしも直
    角でない断層平面を、定義しかつ表示することを特徴と
    する請求項１９ないし２０の１つに記載の方法。
  23. 【請求項２３】 推定された経路およびその近傍につい
    ての情報を、どの層の中に器具の先端が位置するかを解
    析するために使用することを特徴とする請求項１９ない
    し２２の１つに記載の方法。
  24. 【請求項２４】 データを同時に取得することを特徴と
    する請求項１ないし２３の１つに記載の方法。
  25. 【請求項２５】 データを、検出器要素の二次元配置を
    有するＸ線ＣＴ装置により取得することを特徴とする請
    求項１ないし２３の１つに記載の方法。
  26. 【請求項２６】 データを、磁気共鳴（ＭＲ）装置によ
    り取得することを特徴とする請求項１ないし２３の１つ
    に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 データを超音波装置により取得するこ
    とを特徴とする請求項１ないし２３の１つに記載の方
    法。
  28. 【請求項２８】 データをＸ線装置により取得すること
    を特徴とする請求項１ないし２３の１つに記載の方法。
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