JP2002058751A - 異物の生体内配置のための最小侵襲性療法の手順計画 - Google Patents
異物の生体内配置のための最小侵襲性療法の手順計画Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 画像誘導手術のための対話型手順計画の分野
に関する。患者の体内に異物を生体内配置する最小侵襲
性療法を手順計画して実行する方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 患者の解剖学的構造、患者体内の単一標
的点１８２、患者の身体を通って選択した標的点に至る
軌道１８４の対応するセットを示す視覚化情報を用い
て、非侵襲性術前仮想シード配置及び線量分布手順計画
を可能にする。多重平面再フォーマット画像１６６、１
６８は、Ｘ線断層撮影画像データセットから導かれ、疑
似軸線方向画像及びその対を成す９０度回転したスライ
スに仮想針１３０の平面が含まれるように、方向転換さ
れる。患者のデータセットに空間的基準を持つ定位アー
ムは、針の案内を果たし、仮想シード沈着点を包含する
予め手順計画された画像平面を位置決めするのに用いら
れる。
に関する。患者の体内に異物を生体内配置する最小侵襲
性療法を手順計画して実行する方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 患者の解剖学的構造、患者体内の単一標
的点１８２、患者の身体を通って選択した標的点に至る
軌道１８４の対応するセットを示す視覚化情報を用い
て、非侵襲性術前仮想シード配置及び線量分布手順計画
を可能にする。多重平面再フォーマット画像１６６、１
６８は、Ｘ線断層撮影画像データセットから導かれ、疑
似軸線方向画像及びその対を成す９０度回転したスライ
スに仮想針１３０の平面が含まれるように、方向転換さ
れる。患者のデータセットに空間的基準を持つ定位アー
ムは、針の案内を果たし、仮想シード沈着点を包含する
予め手順計画された画像平面を位置決めするのに用いら
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像誘導手術のた
めの対話型手順計画の分野に関する。本発明は、患者の
体内に異物を手順計画して配置するための近接照射療法
用の針、又はその同種のものなどの手術器具を一定方向
に向ける位置決め装置を用い、Ｘ線断層撮影画像システ
ムで実施される最小侵襲性定位手術療法の手順計画及び
実行段階に関連して特に適用されるものであり、特にそ
れに関連して以下に説明される。しかし、本発明は、例
えば超音波及び磁気共鳴画像装置などの広範な画像機器
及び技術、及び、介入放射線学療法などの患者体内の正
確な位置に異物を置くための多くの手術形式を含む、広
範な最小侵襲性手術療法にも適用できることが理解され
るであろう。
めの対話型手順計画の分野に関する。本発明は、患者の
体内に異物を手順計画して配置するための近接照射療法
用の針、又はその同種のものなどの手術器具を一定方向
に向ける位置決め装置を用い、Ｘ線断層撮影画像システ
ムで実施される最小侵襲性定位手術療法の手順計画及び
実行段階に関連して特に適用されるものであり、特にそ
れに関連して以下に説明される。しかし、本発明は、例
えば超音波及び磁気共鳴画像装置などの広範な画像機器
及び技術、及び、介入放射線学療法などの患者体内の正
確な位置に異物を置くための多くの手術形式を含む、広
範な最小侵襲性手術療法にも適用できることが理解され
るであろう。
【０００２】
【従来の技術】特定の手術療法において、患者体内の正
確な位置に、１つ又はそれ以上の異物を置く必要があ
る。このような療法の例には、歯科インプラントや他の
整形外科的支持具又は構造物を患者の体内に置く技術が
含まれる。患者体内に異物を配置することを必要とする
１つの広い療法分野は、介入放射線学的技術である。そ
のような放射線療法の１つの形は、癌組織内に放射性シ
ードを挿入することにより癌細胞を攻撃する近接照射療
法である。近接照射療法において、他の形の放射線療法
のように、シードが選択された線量分布計画に従って特
定のパターンで悪性組織内に分配されることが望まし
い。シードは、ホットスポット（例えば、放射線過
多）、及びコールドスポット（例えば、放射線過少）を
避けるために、均等に分配されることが一般に望まし
い。更に、シードは、標的領域外に置かれてはならな
い。
確な位置に、１つ又はそれ以上の異物を置く必要があ
る。このような療法の例には、歯科インプラントや他の
整形外科的支持具又は構造物を患者の体内に置く技術が
含まれる。患者体内に異物を配置することを必要とする
１つの広い療法分野は、介入放射線学的技術である。そ
のような放射線療法の１つの形は、癌組織内に放射性シ
ードを挿入することにより癌細胞を攻撃する近接照射療
法である。近接照射療法において、他の形の放射線療法
のように、シードが選択された線量分布計画に従って特
定のパターンで悪性組織内に分配されることが望まし
い。シードは、ホットスポット（例えば、放射線過
多）、及びコールドスポット（例えば、放射線過少）を
避けるために、均等に分配されることが一般に望まし
い。更に、シードは、標的領域外に置かれてはならな
い。
【０００３】前立腺近接照射療法の場合に、シードを挿
入する１つの方法は、経直腸超音波画像案内を必要とす
る。しかし、この方法の１つの欠点は、術前の手順計画
及び視覚化情報が限定されていることである。また、こ
の方法は、患者にとって快適なものにおいてない。上記
の欠点、特に視覚化情報の欠如を克服するために、放射
線療法において、ある特定な線量手順計画、術前手順計
画、及び、術後確認技術が提案されている。１つの例に
おいて、患者をまず走査し、体積画像データセットを生
成する。その後、収集した患者の画像データセットをオ
フライン線量手順計画システムに転送する。遠隔コンピ
ュータ上で、画像データセットから得た患者の軸線方向
影像図に仮想「シード」を置き、仮想処方累積シード分
布をもたらす。患者の画像データセットのｘ、ｙ、ｚ座
標で仮想シードの位置は記憶され、数日後、患者が走査
装置に再び置かれる時、オフライン手順計画の段階で
「置かれた」仮想シードにより形成されたｘ、ｙ、ｚ座
標に相当する実際のｘ、ｙ、ｚ座標において、患者体内
に実際の放射性シードを挿入することができる。
入する１つの方法は、経直腸超音波画像案内を必要とす
る。しかし、この方法の１つの欠点は、術前の手順計画
及び視覚化情報が限定されていることである。また、こ
の方法は、患者にとって快適なものにおいてない。上記
の欠点、特に視覚化情報の欠如を克服するために、放射
線療法において、ある特定な線量手順計画、術前手順計
画、及び、術後確認技術が提案されている。１つの例に
おいて、患者をまず走査し、体積画像データセットを生
成する。その後、収集した患者の画像データセットをオ
フライン線量手順計画システムに転送する。遠隔コンピ
ュータ上で、画像データセットから得た患者の軸線方向
影像図に仮想「シード」を置き、仮想処方累積シード分
布をもたらす。患者の画像データセットのｘ、ｙ、ｚ座
標で仮想シードの位置は記憶され、数日後、患者が走査
装置に再び置かれる時、オフライン手順計画の段階で
「置かれた」仮想シードにより形成されたｘ、ｙ、ｚ座
標に相当する実際のｘ、ｙ、ｚ座標において、患者体内
に実際の放射性シードを挿入することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記アプロー
チの欠点の１つは、標的部位（複数の場合あり）に向か
って移動するように患者の皮膚を通してシードを挿入す
る挿入経路（複数の場合あり）を形成する軌道が、手順
計画の段階において考慮されないことである。従って、
単一の軌道に沿って多数のシードの沈着を計画すること
は極めて困難であるため、計画実行段階で必要な針挿入
の回数が増え、従って随伴罹患率が増加する。また、軌
道が視覚化できないため、皮膚と標的点との間にある
骨、臓器、血管などの重要な解剖学的構造を危険にさら
す。上記に加え、実行の段階において、患者は、一般に
数日後に画像装置で再走査されなければならない。手順
計画する際にシードのｘ、ｙ、ｚ標的位置を作り出すた
めにに患者が走査された正確に同じ画像装置上の位置に
は再び置かれないということが起こりがちであり、その
場合には、最初の線量手順計画には信頼が置けなくな
り、もはや有効においてない。患者体内の腫瘍又は他の
標的臓器が術前計画走査と実行段階との間に移動する場
合にも、同様な欠点が得られる。いずれの場合も、近接
照射療法士には、新しい手順計画を適用する手段も、そ
うではない本来の手順計画を調節する手段も、与えられ
ない。
チの欠点の１つは、標的部位（複数の場合あり）に向か
って移動するように患者の皮膚を通してシードを挿入す
る挿入経路（複数の場合あり）を形成する軌道が、手順
計画の段階において考慮されないことである。従って、
単一の軌道に沿って多数のシードの沈着を計画すること
は極めて困難であるため、計画実行段階で必要な針挿入
の回数が増え、従って随伴罹患率が増加する。また、軌
道が視覚化できないため、皮膚と標的点との間にある
骨、臓器、血管などの重要な解剖学的構造を危険にさら
す。上記に加え、実行の段階において、患者は、一般に
数日後に画像装置で再走査されなければならない。手順
計画する際にシードのｘ、ｙ、ｚ標的位置を作り出すた
めにに患者が走査された正確に同じ画像装置上の位置に
は再び置かれないということが起こりがちであり、その
場合には、最初の線量手順計画には信頼が置けなくな
り、もはや有効においてない。患者体内の腫瘍又は他の
標的臓器が術前計画走査と実行段階との間に移動する場
合にも、同様な欠点が得られる。いずれの場合も、近接
照射療法士には、新しい手順計画を適用する手段も、そ
うではない本来の手順計画を調節する手段も、与えられ
ない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、患者の
中に異物を生体内配置するための最小侵襲性療法を手順
計画する方法及び装置が提供される。患者体内に異物を
配置することを手順計画する方法には、画像装置で患者
を走査し、患者の体積画像データセットを生成する段階
が含まれる。その後、体積画像データセットから得られ
た患者の画像は、人間が読取可能な表示装置に表示され
る。患者画像の中で仮想座標の第１のセットを識別する
ことにより、患者画像内に仮想標的点を選択する。選択
された仮想標的点から患者の体外へ延長する仮想経路を
識別することにより、異物を患者の中に挿入する仮想軌
道が選択される。最後に、仮想軌道が人間が読取可能な
表示装置に、患者画像と共に表示される。患者画像は、
多重平面の再フォーマットされた画像であって、表示装
置で軌道全体が見えるように、仮想軌道に一致している
ことが好ましい。
中に異物を生体内配置するための最小侵襲性療法を手順
計画する方法及び装置が提供される。患者体内に異物を
配置することを手順計画する方法には、画像装置で患者
を走査し、患者の体積画像データセットを生成する段階
が含まれる。その後、体積画像データセットから得られ
た患者の画像は、人間が読取可能な表示装置に表示され
る。患者画像の中で仮想座標の第１のセットを識別する
ことにより、患者画像内に仮想標的点を選択する。選択
された仮想標的点から患者の体外へ延長する仮想経路を
識別することにより、異物を患者の中に挿入する仮想軌
道が選択される。最後に、仮想軌道が人間が読取可能な
表示装置に、患者画像と共に表示される。患者画像は、
多重平面の再フォーマットされた画像であって、表示装
置で軌道全体が見えるように、仮想軌道に一致している
ことが好ましい。
【０００６】患者の体内に異物を配置することを手順計
画するための装置には、患者を走査して患者の体積画像
データセットを生成する画像装置が含まれる。人間が読
取可能な表示装置に、体積画像データセットから得られ
た患者画像を表示する。患者画像に仮想標的点を選択
し、異物を患者内に挿入する仮想軌道を選択するため
に、制御卓と共に処理手段が準備される。仮想標的点
は、患者画像の中に第１の仮想座標のセットを選択する
ことにより表示上に識別される。仮想軌道は、選択され
た仮想標的点から延長し、患者画像体から外に向かって
延長する仮想経路を識別することにより選択される。最
後に、人間が読取可能な表示装置に、患者画像と共に仮
想軌道を表示するための表示手段が準備される。多重平
面再フォーマット化患者画像が生成され、仮想軌道と患
者の平面画像とが一致していることが好ましい。
画するための装置には、患者を走査して患者の体積画像
データセットを生成する画像装置が含まれる。人間が読
取可能な表示装置に、体積画像データセットから得られ
た患者画像を表示する。患者画像に仮想標的点を選択
し、異物を患者内に挿入する仮想軌道を選択するため
に、制御卓と共に処理手段が準備される。仮想標的点
は、患者画像の中に第１の仮想座標のセットを選択する
ことにより表示上に識別される。仮想軌道は、選択され
た仮想標的点から延長し、患者画像体から外に向かって
延長する仮想経路を識別することにより選択される。最
後に、人間が読取可能な表示装置に、患者画像と共に仮
想軌道を表示するための表示手段が準備される。多重平
面再フォーマット化患者画像が生成され、仮想軌道と患
者の平面画像とが一致していることが好ましい。
【０００７】そのような方法及び装置は、異物を生体内
に配置するための最小侵襲性療法を手順計画及び実行す
ること準備し、患者の解剖学的構造のほか、患者体内の
１つの単一標的点セット、及び患者の皮膚と体とを通っ
て標的点に至る対応する軌道セット示す視覚化情報を用
いて、非侵襲性術前仮想シード配置、及び線量配分手順
計画を可能にする。更に、介入放射線療法を手順計画す
る方法及び装置により、線量分布の視覚化情報が得ら
れ、手順計画介入療法士は、患者の術前体積画像データ
セットから判断される患者の病理学的予後に釣り合った
線量計画戦略を迅速かつ容易に作ることができる。視覚
化情報は、種々の選択された角度及び方向で患者の画像
体積データセットを通して取られたスライスにより視覚
化するために、各仮想シードを囲む複数の等線量レベル
線を形成する累積線量分布容量を含むことが好ましい。
線量手順計画は、処方線量プロフィール図のほか、仮想
シードを囲む低線量プロフィール図を示す視覚化情報を
含むことが好ましい。
に配置するための最小侵襲性療法を手順計画及び実行す
ること準備し、患者の解剖学的構造のほか、患者体内の
１つの単一標的点セット、及び患者の皮膚と体とを通っ
て標的点に至る対応する軌道セット示す視覚化情報を用
いて、非侵襲性術前仮想シード配置、及び線量配分手順
計画を可能にする。更に、介入放射線療法を手順計画す
る方法及び装置により、線量分布の視覚化情報が得ら
れ、手順計画介入療法士は、患者の術前体積画像データ
セットから判断される患者の病理学的予後に釣り合った
線量計画戦略を迅速かつ容易に作ることができる。視覚
化情報は、種々の選択された角度及び方向で患者の画像
体積データセットを通して取られたスライスにより視覚
化するために、各仮想シードを囲む複数の等線量レベル
線を形成する累積線量分布容量を含むことが好ましい。
線量手順計画は、処方線量プロフィール図のほか、仮想
シードを囲む低線量プロフィール図を示す視覚化情報を
含むことが好ましい。
【０００８】該方法及び装置は、１つ又はそれ以上の計
画軌道の各々に沿って介入器具を正確に位置合わせする
手段を設けることにより、線量手順計画を実行するため
の位置決め装置を更に含むことが好ましく、その結果、
予め立てた手順計画に従って、各標的点に各計画軌道に
沿って順に放射性シードを挿入することができる。該方
法及び装置は、仮想針挿入点及び標的点を示す少なくと
も２つの軸線方向の画像スライスのほか、仮想針の軌道
に沿う患者の画像データセットの、各々が患者の線量分
布体積データセットに重なるように組み合わされた１対
の多重平面再フォーマット（ＭＰＲ）画像の形で視覚化
情報を与えることが好ましい。これにより、介入療法士
は、位置決め装置に支持された介入器具を、手順計画段
階で作成した仮想軌道に位置合わせすることができる。
介入療法士は、表示に映っている実際の器具の多重影像
が、手順計画段階で作成された、表示に映っている仮想
軌道に位置合わせされるまで、患者に対応する各位置の
範囲内に、位置決め装置及び介入器具を移動させる。一
旦位置合わせされたら、位置決め装置が患者に対応する
位置に選択的に固定されるため、介入シード運搬器具
は、放射性シード又は他の選択された異物を患者体内に
正確に配置するために、計画軌道に沿って目標とする深
さに移送されることが可能である。本発明を実施する方
法は、これより以下、添付図面を参照して例示的に相当
詳細に説明される。
画軌道の各々に沿って介入器具を正確に位置合わせする
手段を設けることにより、線量手順計画を実行するため
の位置決め装置を更に含むことが好ましく、その結果、
予め立てた手順計画に従って、各標的点に各計画軌道に
沿って順に放射性シードを挿入することができる。該方
法及び装置は、仮想針挿入点及び標的点を示す少なくと
も２つの軸線方向の画像スライスのほか、仮想針の軌道
に沿う患者の画像データセットの、各々が患者の線量分
布体積データセットに重なるように組み合わされた１対
の多重平面再フォーマット（ＭＰＲ）画像の形で視覚化
情報を与えることが好ましい。これにより、介入療法士
は、位置決め装置に支持された介入器具を、手順計画段
階で作成した仮想軌道に位置合わせすることができる。
介入療法士は、表示に映っている実際の器具の多重影像
が、手順計画段階で作成された、表示に映っている仮想
軌道に位置合わせされるまで、患者に対応する各位置の
範囲内に、位置決め装置及び介入器具を移動させる。一
旦位置合わせされたら、位置決め装置が患者に対応する
位置に選択的に固定されるため、介入シード運搬器具
は、放射性シード又は他の選択された異物を患者体内に
正確に配置するために、計画軌道に沿って目標とする深
さに移送されることが可能である。本発明を実施する方
法は、これより以下、添付図面を参照して例示的に相当
詳細に説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】ここで図面を参照し、まず図１に
関して、異物を生体内に配置する最小侵襲性手術療法を
手順計画及び実行するシステム１は、土台部分１４に対
して縦方向に動くように装着され、患者を支持する表面
１２を形成する、患者台つまり支持体１０を含む。土台
部分１４は、患者支持表面１２を上げ下げし、患者支持
表面を縦方向に移動させるモータを含む。患者支持体の
高さ及び縦方向位置を示す電気信号を発生させるため
に、位置エンコーダもまた設けられる。患者支持体は、
所定の定位置に配置された較正及び確認区域１６を含
む。
関して、異物を生体内に配置する最小侵襲性手術療法を
手順計画及び実行するシステム１は、土台部分１４に対
して縦方向に動くように装着され、患者を支持する表面
１２を形成する、患者台つまり支持体１０を含む。土台
部分１４は、患者支持表面１２を上げ下げし、患者支持
表面を縦方向に移動させるモータを含む。患者支持体の
高さ及び縦方向位置を示す電気信号を発生させるため
に、位置エンコーダもまた設けられる。患者支持体は、
所定の定位置に配置された較正及び確認区域１６を含
む。
【００１０】手順計画装置、好ましくは体積診断画像装
置２０は、患者支持表面１２上の患者又は被験者が体積
画像装置の中腔２２の中へ、そして通って移動できるよ
うに、患者台と軸線方向に位置合わせして配置される。
図示した実施形態において、体積画像装置は、予め選択
された平面に関して回転するように装着されたＸ線管を
含むＸ線断層撮影スキャナである。該Ｘ線管は、放射線
透過材料でできた環２４を通して放射線の扇形ビームを
放射し、該放射線は、患者支持体１２、そして被験者の
関連領域を通過してＸ線管の反対側に配置された放射線
検出器の環又は弧に至る。Ｘ線管が平面内で回転する
と、一連のデータ線が生成され、データ線は、制御卓３
０に含まれる再構成処理装置により、少なくとも１つの
スライス像に再構成される。好ましい実施形態に関して
更に詳細には、患者支持体１２は、Ｘ線管が被験者の周
りを回転する時に縦方向に移動するため、患者の選択さ
れた体積が螺旋経路又は一連のスライスに沿って走査さ
れる。Ｘ線管の位置は、回転位置エンコーダにより監視
され、患者支持体の縦方向の位置は、寝台１０内の縦方
向位置エンコーダにより監視される。再構成処理器は、
生成されたデータ線から体積画像表示を再構成する。制
御卓３０は、１つ又はそれ以上のモニタ３２、及び、例
えばキーボード、トラックボール、マウスなどのオペレ
ータ入力装置３４を一般に含む。介入療法士用制御及び
表示卓３６は、Ｘ線断層撮影スキャナ頂部の軌道上で頭
上から支持されている。
置２０は、患者支持表面１２上の患者又は被験者が体積
画像装置の中腔２２の中へ、そして通って移動できるよ
うに、患者台と軸線方向に位置合わせして配置される。
図示した実施形態において、体積画像装置は、予め選択
された平面に関して回転するように装着されたＸ線管を
含むＸ線断層撮影スキャナである。該Ｘ線管は、放射線
透過材料でできた環２４を通して放射線の扇形ビームを
放射し、該放射線は、患者支持体１２、そして被験者の
関連領域を通過してＸ線管の反対側に配置された放射線
検出器の環又は弧に至る。Ｘ線管が平面内で回転する
と、一連のデータ線が生成され、データ線は、制御卓３
０に含まれる再構成処理装置により、少なくとも１つの
スライス像に再構成される。好ましい実施形態に関して
更に詳細には、患者支持体１２は、Ｘ線管が被験者の周
りを回転する時に縦方向に移動するため、患者の選択さ
れた体積が螺旋経路又は一連のスライスに沿って走査さ
れる。Ｘ線管の位置は、回転位置エンコーダにより監視
され、患者支持体の縦方向の位置は、寝台１０内の縦方
向位置エンコーダにより監視される。再構成処理器は、
生成されたデータ線から体積画像表示を再構成する。制
御卓３０は、１つ又はそれ以上のモニタ３２、及び、例
えばキーボード、トラックボール、マウスなどのオペレ
ータ入力装置３４を一般に含む。介入療法士用制御及び
表示卓３６は、Ｘ線断層撮影スキャナ頂部の軌道上で頭
上から支持されている。
【００１１】機械アーム組立体４０は、概略で示される
ように、体積診断画像装置２０の頂部に固定された軌道
システム４４上を移動可能なキャリッジ４２により頭上
から支持されている。キャリッジは、楕円軌道上の１つ
又はそれ以上の所定の定位置に固定できることが好まし
く、その結果、本発明に従って手術療法を準備及び遂行
する介入療法士は、互換性手術器具案内装置５２上に支
持された最小侵襲性手術器具５０を監視された位置及び
方向に置くことができる。図示した実施形態の手術器具
は、案内装置５２に係合し、それに沿って摺動して放射
性シード又はペレットを針の先端で患者の体内に運び、
そして、シードを所定位置に正確に沈着するようになっ
ている手動案内式近接照射療法針５４（例えば、ＭＩＣ
Ｋ適用）を含む。しかし、他の多くの器具及び案内装置
が考えられることは理解されるであろう。
ように、体積診断画像装置２０の頂部に固定された軌道
システム４４上を移動可能なキャリッジ４２により頭上
から支持されている。キャリッジは、楕円軌道上の１つ
又はそれ以上の所定の定位置に固定できることが好まし
く、その結果、本発明に従って手術療法を準備及び遂行
する介入療法士は、互換性手術器具案内装置５２上に支
持された最小侵襲性手術器具５０を監視された位置及び
方向に置くことができる。図示した実施形態の手術器具
は、案内装置５２に係合し、それに沿って摺動して放射
性シード又はペレットを針の先端で患者の体内に運び、
そして、シードを所定位置に正確に沈着するようになっ
ている手動案内式近接照射療法針５４（例えば、ＭＩＣ
Ｋ適用）を含む。しかし、他の多くの器具及び案内装置
が考えられることは理解されるであろう。
【００１２】全般的に、案内装置５２に支持される手術
器具５０の位置及び方向は、機械アーム組立体４０によ
り定められる。そのために、機械アーム組立体は、枢軸
部材により相互結合された複数のアーム・セグメントを
含む。各関節においてエンコーダ又は位置リゾルバは、
アーム・セグメントの互いに対する相対的な結合及び回
転を監視する。また、位置エンコーダ又はリゾルバは、
アームの画像装置２０との機械的相互接続部に沿って設
けられる。このようにして、リゾルバ及びエンコーダで
測定される機械的相互接続は、画像装置２０に対する案
内装置５２及びその上に支持される手術器具５０の位置
及び方向に関して正確な表示をもたらす。
器具５０の位置及び方向は、機械アーム組立体４０によ
り定められる。そのために、機械アーム組立体は、枢軸
部材により相互結合された複数のアーム・セグメントを
含む。各関節においてエンコーダ又は位置リゾルバは、
アーム・セグメントの互いに対する相対的な結合及び回
転を監視する。また、位置エンコーダ又はリゾルバは、
アームの画像装置２０との機械的相互接続部に沿って設
けられる。このようにして、リゾルバ及びエンコーダで
測定される機械的相互接続は、画像装置２０に対する案
内装置５２及びその上に支持される手術器具５０の位置
及び方向に関して正確な表示をもたらす。
【００１３】患者支持体に対する案内装置５２の方向及
び位置を確認するために、案内装置の先端又は先端上に
支持される指針は、較正及び確認区域１６に接触し、患
者支持位置及び手術器具位置を示す電子信号が、実際に
その両方を空間の同じ位置に配置しているかどうかの評
価が行われる。同様に、画像装置上の、Ｘ線ビームの回
転平面に対して固定された所定位置の１つ又はそれ以上
のマーカ５６は、案内装置の先端又は指針に接触され、
体積スキャナ２０及び案内装置５２の座標系が正確に相
関していることを確認するために電子位置信号が比較さ
れる。
び位置を確認するために、案内装置の先端又は先端上に
支持される指針は、較正及び確認区域１６に接触し、患
者支持位置及び手術器具位置を示す電子信号が、実際に
その両方を空間の同じ位置に配置しているかどうかの評
価が行われる。同様に、画像装置上の、Ｘ線ビームの回
転平面に対して固定された所定位置の１つ又はそれ以上
のマーカ５６は、案内装置の先端又は指針に接触され、
体積スキャナ２０及び案内装置５２の座標系が正確に相
関していることを確認するために電子位置信号が比較さ
れる。
【００１４】アーム組立体４０及びそれに支持される互
換性手術器具案内装置５２以外の機構が、手術器具５０
の位置を監視するために考えられることに注意された
い。例えば、発光ダイオード６０のような複数の送信機
は、案内装置５２又は位置決め装置（図示しない）上
に、手術器具に対して固定された所定の関係を持って装
着される。受信機６２のアレーは、画像装置２０に対し
て固定された関係を持って、室内の天井に固定されて装
着されることが好ましい。エミッタが作動し、受信機が
放出信号を受信するたびに、位置決め装置、従ってそれ
に支持された手術器具の位置及び方向は、幾何学的三角
測量技術により正確かつ迅速に計算される。画像装置２
０の座標系に対して所定の固定された関係を持って配置
された複数のマーカ５６上に位置決め装置を置くことに
より、手術器具５０及び画像装置２０の座標系は、容易
に相関されることが可能である。類似的に、患者台１０
上に形成された較正及び確認区域１６に位置決め装置を
置くことにより、手術器具５０及び患者台１０の座標系
は、容易に統合されることが可能である。
換性手術器具案内装置５２以外の機構が、手術器具５０
の位置を監視するために考えられることに注意された
い。例えば、発光ダイオード６０のような複数の送信機
は、案内装置５２又は位置決め装置（図示しない）上
に、手術器具に対して固定された所定の関係を持って装
着される。受信機６２のアレーは、画像装置２０に対し
て固定された関係を持って、室内の天井に固定されて装
着されることが好ましい。エミッタが作動し、受信機が
放出信号を受信するたびに、位置決め装置、従ってそれ
に支持された手術器具の位置及び方向は、幾何学的三角
測量技術により正確かつ迅速に計算される。画像装置２
０の座標系に対して所定の固定された関係を持って配置
された複数のマーカ５６上に位置決め装置を置くことに
より、手術器具５０及び画像装置２０の座標系は、容易
に相関されることが可能である。類似的に、患者台１０
上に形成された較正及び確認区域１６に位置決め装置を
置くことにより、手術器具５０及び患者台１０の座標系
は、容易に統合されることが可能である。
【００１５】図２を参照すると、器具座標回路１００
は、器具空間において、特に器具の座標系において案内
装置５２に支持された手術器具５０の位置及び軌道を測
定する。器具座標回路は、機械アームの実施形態におい
ては機械アーム組立体４０上のリゾルバに、及び、エミ
ッタの実施形態においては器具空間の器具の位置及び方
向の変化を示す信号を受信する受信機６２に接続されて
いる。器具手順計画スキャナ相関処理装置１０２は、低
侵襲性手術器具５０及び体積スキャナ２０の座標系間の
相関又は変換を判断する。相関又は変換は、通常、オフ
セット（特に患者支持体の軸線に沿うオフセット）、角
度オフセット又は回転、及び、スケーリングにを使って
表される。実施形態の１つにおいて、器具５０は、体積
スキャナ座標系に対して所定の関係を持つ３つ又はそれ
以上のマーカ５６に接触する。
は、器具空間において、特に器具の座標系において案内
装置５２に支持された手術器具５０の位置及び軌道を測
定する。器具座標回路は、機械アームの実施形態におい
ては機械アーム組立体４０上のリゾルバに、及び、エミ
ッタの実施形態においては器具空間の器具の位置及び方
向の変化を示す信号を受信する受信機６２に接続されて
いる。器具手順計画スキャナ相関処理装置１０２は、低
侵襲性手術器具５０及び体積スキャナ２０の座標系間の
相関又は変換を判断する。相関又は変換は、通常、オフ
セット（特に患者支持体の軸線に沿うオフセット）、角
度オフセット又は回転、及び、スケーリングにを使って
表される。実施形態の１つにおいて、器具５０は、体積
スキャナ座標系に対して所定の関係を持つ３つ又はそれ
以上のマーカ５６に接触する。
【００１６】器具が各マーカに接触している間に器具座
標系における器具の座標を測定することにより、２つの
座標系における３つ又はそれ以上の共通な座標点が決め
られる。共通座標点の共通重心、重心、又は他の固有点
を決めることにより、２つの座標系のオフセットが決め
られる。固有点から各座標系の各座標点までの放射線の
角度の間の相違を測定することにより、角度のオフセッ
トが決められる。固有点と各座標系の対応する点との間
の実際の変位の差を測定することにより、スケーリング
係数が決められる。器具及び体積スキャナが機械的に連
結されている図示された実施形態のようなシステムにお
いては、当然、体積スキャナ及び器具の座標系の間の変
換又は関係は、設置時に機械システムの較正をする時に
決められる。マーカの接触は省いてもよく、または、た
だ単に器具及びＸ線断層撮影スキャナの座標の位置がま
だずれていないことを確認するために用いることができ
る。
標系における器具の座標を測定することにより、２つの
座標系における３つ又はそれ以上の共通な座標点が決め
られる。共通座標点の共通重心、重心、又は他の固有点
を決めることにより、２つの座標系のオフセットが決め
られる。固有点から各座標系の各座標点までの放射線の
角度の間の相違を測定することにより、角度のオフセッ
トが決められる。固有点と各座標系の対応する点との間
の実際の変位の差を測定することにより、スケーリング
係数が決められる。器具及び体積スキャナが機械的に連
結されている図示された実施形態のようなシステムにお
いては、当然、体積スキャナ及び器具の座標系の間の変
換又は関係は、設置時に機械システムの較正をする時に
決められる。マーカの接触は省いてもよく、または、た
だ単に器具及びＸ線断層撮影スキャナの座標の位置がま
だずれていないことを確認するために用いることができ
る。
【００１７】器具から患者台の相関処理装置１０４は、
類似の計算を行うか、類似の所定の物理的関係を用い
て、患者台と手術器具との相関又は変換を測定する。多
数のマーカを持つファントムを台上の所定位置に配置
し、相関処理のために両座標系に更に多くの対応点を準
備することが好ましい。ファントム画像を用いて、患者
台空間と手順計画又は実時間の画像座標系との間の変換
を導くことができる。患者台に位置する台リゾルバ１１
０は、台を上げ下げする時や患者支持体１２を軸線方向
に移動する時、器具と患者台との相関に対する垂直及び
縦方向のオフセットの一因になる。器具から患者の相関
処理装置１１２は、器具座標系と患者座標系との相関を
測定する。ここでも、患者の３つ又はそれ以上の所定の
基準点上に器具を配置して行われることが好ましい。こ
のような点には、鼻の先端、骨の特徴的な場所、体積画
像処理中に映される基準マーカ、又はそれに類似のもの
など、容易に識別できる解剖学的構造が含まれてもよ
い。
類似の計算を行うか、類似の所定の物理的関係を用い
て、患者台と手術器具との相関又は変換を測定する。多
数のマーカを持つファントムを台上の所定位置に配置
し、相関処理のために両座標系に更に多くの対応点を準
備することが好ましい。ファントム画像を用いて、患者
台空間と手順計画又は実時間の画像座標系との間の変換
を導くことができる。患者台に位置する台リゾルバ１１
０は、台を上げ下げする時や患者支持体１２を軸線方向
に移動する時、器具と患者台との相関に対する垂直及び
縦方向のオフセットの一因になる。器具から患者の相関
処理装置１１２は、器具座標系と患者座標系との相関を
測定する。ここでも、患者の３つ又はそれ以上の所定の
基準点上に器具を配置して行われることが好ましい。こ
のような点には、鼻の先端、骨の特徴的な場所、体積画
像処理中に映される基準マーカ、又はそれに類似のもの
など、容易に識別できる解剖学的構造が含まれてもよ
い。
【００１８】器具から体積画像の座標変換処理装置１２
０は、器具から手順計画スキャナの相関処理装置１０２
から相関又は変換を受信する。器具から体積画像の処理
装置は、画像空間での入力の位置及び方向座標に対して
演算し、それらを体積画像データ空間に変換し、またそ
の逆を行う。体積又は手順計画データ空間における手術
器具の位置を知ることは、器具の位置及び方向を体積手
順計画画像データ上に重ね合わせることを可能にする。
医学療法の際には、患者は画像装置に置かれ、体積画像
データセットが生成される。体積画像データセットは、
体積又は手順計画データメモリ１２２に記憶される。手
順計画データを生成する際、特に台が動いて螺旋形又は
スライスのデータを生成する際は、患者の位置は、体積
手順計画データと共に記憶され、データは、患者台座標
系との相関関係を計算される。オペレータ制御３０は、
体積手順計画画像データメモリ又はビデオ処理装置１２
４を制御し、選択されたスライス、投影画像、表面描
写、又は他の従来のデータ表示が生成されて、手順計画
画像表示装置１２６上に表示される。手順計画画像表示
装置は、１つ又はそれ以上の選択された共通交差点を通
る、対応する矢状、冠状、及び、横軸線方向のスライス
を含むことが好ましい。
０は、器具から手順計画スキャナの相関処理装置１０２
から相関又は変換を受信する。器具から体積画像の処理
装置は、画像空間での入力の位置及び方向座標に対して
演算し、それらを体積画像データ空間に変換し、またそ
の逆を行う。体積又は手順計画データ空間における手術
器具の位置を知ることは、器具の位置及び方向を体積手
順計画画像データ上に重ね合わせることを可能にする。
医学療法の際には、患者は画像装置に置かれ、体積画像
データセットが生成される。体積画像データセットは、
体積又は手順計画データメモリ１２２に記憶される。手
順計画データを生成する際、特に台が動いて螺旋形又は
スライスのデータを生成する際は、患者の位置は、体積
手順計画データと共に記憶され、データは、患者台座標
系との相関関係を計算される。オペレータ制御３０は、
体積手順計画画像データメモリ又はビデオ処理装置１２
４を制御し、選択されたスライス、投影画像、表面描
写、又は他の従来のデータ表示が生成されて、手順計画
画像表示装置１２６上に表示される。手順計画画像表示
装置は、１つ又はそれ以上の選択された共通交差点を通
る、対応する矢状、冠状、及び、横軸線方向のスライス
を含むことが好ましい。
【００１９】図３及び図４を参照すると、本発明によれ
ば、介入手術療法の実施前の手順計画段階において、仮
想手術器具１３０の動きは制御され、介入療法士の制御
卓３０に手順計画画像として表示される。図３は、介入
療法士が制御卓３０におけるオペレータ入力装置として
利用可能な、制御１３２の好ましいセットの概略図であ
る。そこに示されるように、介入療法士は、制御卓に組
み込まれたトラックボール１３４を利用することがで
き、制御卓の手順計画画像表示装置１２６に表示される
手順計画画像に関して仮想手術器具１３０を変換するこ
とができる。仮想手術器具の回転は、シータ・リング１
３６で可能になる。仮想手術器具の長さ又は「深度」
は、第１の深度入力キー１３８を用いると増加し、第２
の深度入力キー１４０を用いると減少する。「表示域ト
グル」入力キー１４２は、表示装置で見るために利用で
きる表示域のセットから、作動表示域として表示域を選
択するの用いられ、これは、図４に関して以下に記載さ
れている。「以前の針」入力キー１４４及び「次の針」
入力キー１４６は、制御卓に配置されており、患者内へ
の２つ又はそれ以上の放射性シード又は他の異物の配置
に係わる療法において、制御卓の手順計画画像表示装置
に表示されている複数の仮想手術器具の中から作動仮想
器具を選択する。選択された作動仮想針は、強調表示さ
れ、介入療法士が、利用可能であるが非選択の仮想針の
セットから作動仮想針を視覚的に識別できるようにする
ことが好ましい。
ば、介入手術療法の実施前の手順計画段階において、仮
想手術器具１３０の動きは制御され、介入療法士の制御
卓３０に手順計画画像として表示される。図３は、介入
療法士が制御卓３０におけるオペレータ入力装置として
利用可能な、制御１３２の好ましいセットの概略図であ
る。そこに示されるように、介入療法士は、制御卓に組
み込まれたトラックボール１３４を利用することがで
き、制御卓の手順計画画像表示装置１２６に表示される
手順計画画像に関して仮想手術器具１３０を変換するこ
とができる。仮想手術器具の回転は、シータ・リング１
３６で可能になる。仮想手術器具の長さ又は「深度」
は、第１の深度入力キー１３８を用いると増加し、第２
の深度入力キー１４０を用いると減少する。「表示域ト
グル」入力キー１４２は、表示装置で見るために利用で
きる表示域のセットから、作動表示域として表示域を選
択するの用いられ、これは、図４に関して以下に記載さ
れている。「以前の針」入力キー１４４及び「次の針」
入力キー１４６は、制御卓に配置されており、患者内へ
の２つ又はそれ以上の放射性シード又は他の異物の配置
に係わる療法において、制御卓の手順計画画像表示装置
に表示されている複数の仮想手術器具の中から作動仮想
器具を選択する。選択された作動仮想針は、強調表示さ
れ、介入療法士が、利用可能であるが非選択の仮想針の
セットから作動仮想針を視覚的に識別できるようにする
ことが好ましい。
【００２０】「針記憶」入力キー１４８は、表示された
患者画像の目標とする位置に作動仮想針を移動した後、
介入療法士が作動仮想針の先端に相当するシステムの
ｘ、ｙ、ｚ座標の１組を記憶することができるように準
備される。「針削除」入力キー１５０は、選択された針
の座標を非作動にする。更に、制御卓３０に設けられた
オペレータ制御に連結してキーボード部分１５２が設け
られ、必要であればオペレータが、コメント、注記、又
は説明などをデータセット内に入力することを可能にす
る。最後に、「ロボットに送信」入力キー１５４が設け
られ、オペレータが、患者内の適切な位置に放射性シー
ドを自動ロボット挿入するために、作動可能に結合した
ロボットシステム（図示しない）に対して、多数の標的
点及びそれらに付随する軌道に関する１組の選択された
ｘ、ｙ、ｚ座標の転送を開始することを可能にする。制
御卓３０が画像装置２０に一体化されていることを理解
されたい。
患者画像の目標とする位置に作動仮想針を移動した後、
介入療法士が作動仮想針の先端に相当するシステムの
ｘ、ｙ、ｚ座標の１組を記憶することができるように準
備される。「針削除」入力キー１５０は、選択された針
の座標を非作動にする。更に、制御卓３０に設けられた
オペレータ制御に連結してキーボード部分１５２が設け
られ、必要であればオペレータが、コメント、注記、又
は説明などをデータセット内に入力することを可能にす
る。最後に、「ロボットに送信」入力キー１５４が設け
られ、オペレータが、患者内の適切な位置に放射性シー
ドを自動ロボット挿入するために、作動可能に結合した
ロボットシステム（図示しない）に対して、多数の標的
点及びそれらに付随する軌道に関する１組の選択された
ｘ、ｙ、ｚ座標の転送を開始することを可能にする。制
御卓３０が画像装置２０に一体化されていることを理解
されたい。
【００２１】次に図４を参照すると、代表的な患者手順
計画画像体積表示１６０は、左上の第１の横軸線方向の
表示域１６２、右上の第２の横軸線方向の表示域１６
４、左下の冠状表示域に代用の横軸線方向表示域１６
６、及び最後に、右下の矢状表示域に代用の横軸線方向
表示域を含む４つの象限すなわち表示域に分割されてい
る。上側の２つの表示域１６２及び１６４は、下側の２
つの表示域１６６及び１６８に統合されていることが好
ましい。より詳細には、上側２つの表示域１６２及び１
６４は、患者の画像体積データセットを通って患者体内
への仮想針１３０の入口すなわち挿入点１８０、及び、
患者内の選択された標的点での仮想針１３０の末端すな
わち先端点１８２で、各々取られた軸線方向のスライス
画像１７２及び１７４である。また、下側２つの表示域
１６６及び１６８は、仮想手術器具１３０の仮想針軌道
１８４と同一平面上の多重平面再フォーマット（ＭＰ
Ｒ）画像１７６及び１７８であることが好ましく、介入
療法士に対して、器具軌道の長さに沿う患者画像データ
セットの多くの軸線方向スライスを通じて視覚化情報を
もたらす。
計画画像体積表示１６０は、左上の第１の横軸線方向の
表示域１６２、右上の第２の横軸線方向の表示域１６
４、左下の冠状表示域に代用の横軸線方向表示域１６
６、及び最後に、右下の矢状表示域に代用の横軸線方向
表示域を含む４つの象限すなわち表示域に分割されてい
る。上側の２つの表示域１６２及び１６４は、下側の２
つの表示域１６６及び１６８に統合されていることが好
ましい。より詳細には、上側２つの表示域１６２及び１
６４は、患者の画像体積データセットを通って患者体内
への仮想針１３０の入口すなわち挿入点１８０、及び、
患者内の選択された標的点での仮想針１３０の末端すな
わち先端点１８２で、各々取られた軸線方向のスライス
画像１７２及び１７４である。また、下側２つの表示域
１６６及び１６８は、仮想手術器具１３０の仮想針軌道
１８４と同一平面上の多重平面再フォーマット（ＭＰ
Ｒ）画像１７６及び１７８であることが好ましく、介入
療法士に対して、器具軌道の長さに沿う患者画像データ
セットの多くの軸線方向スライスを通じて視覚化情報を
もたらす。
【００２２】上記のように、仮想手術器具の動きは、介
入療法士の制御卓３０において制御１３２の最良の組を
用いて制御され、１つ又はそれ以上の選択された標的点
が患者の画像体積データセット内のｘ、ｙ、ｚ座標で識
別される。より詳細には、左下の表示域１６６は、仮想
針１３０から患者の皮膚の挿入点１８０と患者内に位置
する先端すなわち標的点１８２との間に延長する仮想針
軌道１８４を持つ、患者の冠状影像に代用の横軸線影像
を示す患者のＭＰＲ画像１７６である。患者の冠状ＭＰ
Ｒ画像に代用の横軸線影像１７６で形成される平面は、
仮想針軌道１８４で形成される線と交差する。このよう
に仮想針軌道１８４は、表示画像と同一平面にあり、軌
道経路全体を視覚化することができる。上記と同様に、
右下の表示域１６８は、挿入点１８０と先端すなわち標
的点１８２との間に仮想針１３０から延長する仮想針軌
道１８４を持つ、患者の矢状影像に代用の横軸線影像を
示す患者のＭＰＲ画像１７８である。患者の矢状ＭＰＲ
画像に代用の横軸線画像１７８で形成される平面は、仮
想針軌道で形成される線と交差する。このように、仮想
針軌道１８４は、表示画像と同一平面にあり、軌道経路
全体を視覚化することができる。
入療法士の制御卓３０において制御１３２の最良の組を
用いて制御され、１つ又はそれ以上の選択された標的点
が患者の画像体積データセット内のｘ、ｙ、ｚ座標で識
別される。より詳細には、左下の表示域１６６は、仮想
針１３０から患者の皮膚の挿入点１８０と患者内に位置
する先端すなわち標的点１８２との間に延長する仮想針
軌道１８４を持つ、患者の冠状影像に代用の横軸線影像
を示す患者のＭＰＲ画像１７６である。患者の冠状ＭＰ
Ｒ画像に代用の横軸線影像１７６で形成される平面は、
仮想針軌道１８４で形成される線と交差する。このよう
に仮想針軌道１８４は、表示画像と同一平面にあり、軌
道経路全体を視覚化することができる。上記と同様に、
右下の表示域１６８は、挿入点１８０と先端すなわち標
的点１８２との間に仮想針１３０から延長する仮想針軌
道１８４を持つ、患者の矢状影像に代用の横軸線影像を
示す患者のＭＰＲ画像１７８である。患者の矢状ＭＰＲ
画像に代用の横軸線画像１７８で形成される平面は、仮
想針軌道で形成される線と交差する。このように、仮想
針軌道１８４は、表示画像と同一平面にあり、軌道経路
全体を視覚化することができる。
【００２３】手順計画の段階において、挿入点１８０及
び標的点１８２、及び、仮想軌道１８４が、挿入経路に
沿って周囲の組織に損傷を与えずに適切な組織に放射性
シードを配置するのに適合すると判断されれば、介入療
法士は、「針記憶」入力キー１４８を押して仮想針の先
端に一致するシステムのｘ、ｙ、ｚ座標の１組を記憶
し、アーム組立体４０に支持される実際の手術器具５０
の角度及び座標を識別して実際の器具で仮想針軌道の経
路を正確に再現する。しかし、仮想軌道１８４又は挿入
点１８０又は先端点１８２が不適切であるか、十分に知
らされていない場合には、次にオペレータは、トラック
ボール１３４、及び／又は、シータ・リング１３６を用
いて仮想針１３０を適切な位置及び方向内に移動させ、
より適切な挿入経路及び標的点を定める。
び標的点１８２、及び、仮想軌道１８４が、挿入経路に
沿って周囲の組織に損傷を与えずに適切な組織に放射性
シードを配置するのに適合すると判断されれば、介入療
法士は、「針記憶」入力キー１４８を押して仮想針の先
端に一致するシステムのｘ、ｙ、ｚ座標の１組を記憶
し、アーム組立体４０に支持される実際の手術器具５０
の角度及び座標を識別して実際の器具で仮想針軌道の経
路を正確に再現する。しかし、仮想軌道１８４又は挿入
点１８０又は先端点１８２が不適切であるか、十分に知
らされていない場合には、次にオペレータは、トラック
ボール１３４、及び／又は、シータ・リング１３６を用
いて仮想針１３０を適切な位置及び方向内に移動させ、
より適切な挿入経路及び標的点を定める。
【００２４】介入療法士が移動及び回転キーを起動する
と、対応する表示域１６２から１６８に表示されている
各画像１７２から１７８が実質的に実時間で同時に更新
され、介入療法士は、患者画像体積データセットを通し
て１組の断面スライスを得ることができ、適切に手順計
画を判断できることを理解されたい。本発明の極めて有
利な点の１つは、主要臓器、血管、及び、他の構造が手
順計画の段階で視覚化されているため、実際に異物を配
置する過程で、そうした識別された組織を確実に避ける
ように１つ又はそれ以上の異物の配置軌道を選択できる
ことである。表示１６０は、介入療法士が主要臓器等を
回避する軌道を選択するのに用いられる。冠状に代用の
横軸線方向表示域１６６は、仮想針が移動すると更新さ
れるため、表示画像は、仮想針軌道１８４と同一平面に
とどまる。同様に、矢状表示域に代用の横軸線方向表示
域１６８が更新されるため、表示画像は、仮想針と同一
平面にある。更に、軸線方向の各表示域１６２及び１６
４も同じく更新される。そのためには、第１の横軸線方
向表示域１６２が更新され、仮想挿入点１８０に一致す
る患者の軸線方向のスライス画像を表示し、第２の横軸
線方向表示域１６４も更新され、仮想針の先端又は標的
点１８２と一致する軸線方向スライス画像を表示する。
と、対応する表示域１６２から１６８に表示されている
各画像１７２から１７８が実質的に実時間で同時に更新
され、介入療法士は、患者画像体積データセットを通し
て１組の断面スライスを得ることができ、適切に手順計
画を判断できることを理解されたい。本発明の極めて有
利な点の１つは、主要臓器、血管、及び、他の構造が手
順計画の段階で視覚化されているため、実際に異物を配
置する過程で、そうした識別された組織を確実に避ける
ように１つ又はそれ以上の異物の配置軌道を選択できる
ことである。表示１６０は、介入療法士が主要臓器等を
回避する軌道を選択するのに用いられる。冠状に代用の
横軸線方向表示域１６６は、仮想針が移動すると更新さ
れるため、表示画像は、仮想針軌道１８４と同一平面に
とどまる。同様に、矢状表示域に代用の横軸線方向表示
域１６８が更新されるため、表示画像は、仮想針と同一
平面にある。更に、軸線方向の各表示域１６２及び１６
４も同じく更新される。そのためには、第１の横軸線方
向表示域１６２が更新され、仮想挿入点１８０に一致す
る患者の軸線方向のスライス画像を表示し、第２の横軸
線方向表示域１６４も更新され、仮想針の先端又は標的
点１８２と一致する軸線方向スライス画像を表示する。
【００２５】引き続き図４を参照して、ここで線量分配
手順計画の最良の方法を説明する。介入療法士が「針記
憶」キー１４８を起動すると、仮想放射性シード１９０
が、その時の作動仮想手術器具１３０の先端点１８２で
組織に「沈着」し、図示のように表示される。それと実
質的に同時に、仮想放射性シードのｘ、ｙ、ｚ座標がシ
ステムに記憶され、概略で示すように、高い又は「処
方」線量プロフィール１９２が仮想放射性シード１９０
の周りに表示される。更に、低い線量プロフィール１９
４が処方線量プロフィール１９２の周りに表示される。
３次元的に見れば、高低の線量プロフィールは、仮想放
射性シード１９０のｘ、ｙ、ｚ座標を中心とする同心状
に配置された球に一致することが好ましい。図４に示す
画像は、患者の体積画像データセットを通って取られた
平面スライス画像であり、このため、高低の線量プロフ
ィール１９２及び１９４が同心円に見えることを理解さ
れたい。高低の線量プロフィールは、Ｂ．ピアクイン及
びＧ．マリネットによる「近接照射療法の実用的方法」
に記載されているような周知の方法に従って計算され
る。本明細書に用いられているように、高い又は処方線
量という表現は、腫瘍塊などに照射する目的の線量強度
レベルを意味するように意図されている。低い線量プロ
フィールという表現は、癌又は腫瘍の成長部分の周りの
２次組織に影響を及ぼす目的の線量強度を含む。
手順計画の最良の方法を説明する。介入療法士が「針記
憶」キー１４８を起動すると、仮想放射性シード１９０
が、その時の作動仮想手術器具１３０の先端点１８２で
組織に「沈着」し、図示のように表示される。それと実
質的に同時に、仮想放射性シードのｘ、ｙ、ｚ座標がシ
ステムに記憶され、概略で示すように、高い又は「処
方」線量プロフィール１９２が仮想放射性シード１９０
の周りに表示される。更に、低い線量プロフィール１９
４が処方線量プロフィール１９２の周りに表示される。
３次元的に見れば、高低の線量プロフィールは、仮想放
射性シード１９０のｘ、ｙ、ｚ座標を中心とする同心状
に配置された球に一致することが好ましい。図４に示す
画像は、患者の体積画像データセットを通って取られた
平面スライス画像であり、このため、高低の線量プロフ
ィール１９２及び１９４が同心円に見えることを理解さ
れたい。高低の線量プロフィールは、Ｂ．ピアクイン及
びＧ．マリネットによる「近接照射療法の実用的方法」
に記載されているような周知の方法に従って計算され
る。本明細書に用いられているように、高い又は処方線
量という表現は、腫瘍塊などに照射する目的の線量強度
レベルを意味するように意図されている。低い線量プロ
フィールという表現は、癌又は腫瘍の成長部分の周りの
２次組織に影響を及ぼす目的の線量強度を含む。
【００２６】更に続けて図４を参照すると、左下ＭＰＲ
画像１７６は、一対の第１及び第２の仮想放射性シード
２００及び２０２が、手順計画の段階で互いに近接して
仮想的に配置される場合を示している。図のように、仮
想放射線シード２００及び２０２の間の小さい相対的分
離のため、第１の放射性シード２００の高い処方線量プ
ロフィール２０４は、第２の放射性シード２０２の高い
又は処方線量プロフィール２０６から極めてわずかな間
隔を置いて配置されている。シードを囲む低い線量プロ
フィール・リングは、第１及び第２の仮想放射性シード
２００及び２０２が互いに近接して配置される位置に重
なり、従って平面画像１７４及び１７６において、一対
の高い線量プロフィール２０４及び２０６を囲むアグロ
メレーション２０８として表される。
画像１７６は、一対の第１及び第２の仮想放射性シード
２００及び２０２が、手順計画の段階で互いに近接して
仮想的に配置される場合を示している。図のように、仮
想放射線シード２００及び２０２の間の小さい相対的分
離のため、第１の放射性シード２００の高い処方線量プ
ロフィール２０４は、第２の放射性シード２０２の高い
又は処方線量プロフィール２０６から極めてわずかな間
隔を置いて配置されている。シードを囲む低い線量プロ
フィール・リングは、第１及び第２の仮想放射性シード
２００及び２０２が互いに近接して配置される位置に重
なり、従って平面画像１７４及び１７６において、一対
の高い線量プロフィール２０４及び２０６を囲むアグロ
メレーション２０８として表される。
【００２７】本発明による線量曲線生成システム２１０
の概略図が図５に示される。ここで図を参照すると、線
量参照表２１２が設けられ、線源から所定範囲の距離で
の放射性シードの線量寄与値が記憶される。線量参照表
２１２は、当業技術において周知の放射性シード線量分
布計算から導かれることが好ましい。術前の手順計画段
階において、画像１７２から１７８に配置された各仮想
放射性シード１９０に対して、加算回路２１４が線量参
照表２１２にアクセスし、累積線量体積２１６に加算す
る。本質的に、累積線量体積は、患者の体積画像データ
セットに一致するＸ線断層撮影画像体積２１８に相当す
る体積空間の全ピクセルにおいて、現在の線量レベルを
記憶する。そのために、Ｘ線断層撮影画像体積２１８の
ピクセルと累積線量体積２１６のピクセルとの間に、一
対一対応があることが好ましい。
の概略図が図５に示される。ここで図を参照すると、線
量参照表２１２が設けられ、線源から所定範囲の距離で
の放射性シードの線量寄与値が記憶される。線量参照表
２１２は、当業技術において周知の放射性シード線量分
布計算から導かれることが好ましい。術前の手順計画段
階において、画像１７２から１７８に配置された各仮想
放射性シード１９０に対して、加算回路２１４が線量参
照表２１２にアクセスし、累積線量体積２１６に加算す
る。本質的に、累積線量体積は、患者の体積画像データ
セットに一致するＸ線断層撮影画像体積２１８に相当す
る体積空間の全ピクセルにおいて、現在の線量レベルを
記憶する。そのために、Ｘ線断層撮影画像体積２１８の
ピクセルと累積線量体積２１６のピクセルとの間に、一
対一対応があることが好ましい。
【００２８】トラックボール１３４、及び／又は、シー
タ・リング１３６が動くと、上記の方法により仮想針１
３０が動き始め、患者手順計画画像体積表示１６０に示
される種々の表示域１６２から１６８上の画像１７２か
ら１７８を更新する。本発明の最良の実施形態によれ
ば、第１のＭＰＲ生成装置２２０は、仮想針１３０の位
置及び方向に基づき、Ｘ線断層撮影画像体積２１８から
第１のＭＰＲスライス２２２を生成する。同時に、そし
て実質的にそれと平行して、第２のＭＰＲ生成装置２２
４は、累積線量体積２１６から第２のＭＰＲスライス２
２６を生成する。第１及び第２のＭＰＲスライス２２２
及び２２６は、それらの各画像体積セット２１６及び２
１８に対して互いに鏡像であることが好ましい。本質的
には、第１及び第２のＭＰＲスライスは、共通登録され
る。
タ・リング１３６が動くと、上記の方法により仮想針１
３０が動き始め、患者手順計画画像体積表示１６０に示
される種々の表示域１６２から１６８上の画像１７２か
ら１７８を更新する。本発明の最良の実施形態によれ
ば、第１のＭＰＲ生成装置２２０は、仮想針１３０の位
置及び方向に基づき、Ｘ線断層撮影画像体積２１８から
第１のＭＰＲスライス２２２を生成する。同時に、そし
て実質的にそれと平行して、第２のＭＰＲ生成装置２２
４は、累積線量体積２１６から第２のＭＰＲスライス２
２６を生成する。第１及び第２のＭＰＲスライス２２２
及び２２６は、それらの各画像体積セット２１６及び２
１８に対して互いに鏡像であることが好ましい。本質的
には、第１及び第２のＭＰＲスライスは、共通登録され
る。
【００２９】累積線量体積２１６を通る軸線方向のスラ
イスは、軸線方向のスライス体積生成装置２２８を用い
て計算される。線量分布プロフィールの視覚化に関し
て、仮想針の先端点１８２に一致する横方向スライスに
おいて、累積線量体積２１６を通る単一の軸線方向スラ
イスのみが必要であることを理解されたい。いかなる仮
想放射性シード１９０も挿入点（皮膚の表面）に配置さ
れることは考えられないので、挿入点１８０での累積線
量体積２１６の軸線方向スライスを計算する必要はな
い。第１及び第２の線量表示曲線２３０及び２３２は、
それぞれ第１及び第２の２値等線量線生成装置２３４及
び２３６により生成される。第１及び第２の線量表示曲
線２３０及び２３２は、その後ＭＰＲ画像表示２３７上
に複合表示２３８として加えられる。従って、複合表示
２３８は、Ｘ線断層撮影画像体積２１８を通して取られ
たスライスと、２値等線量線を加えられた累積線量体積
２１６を通して取られた対応するスライスとの複合表示
であることが好ましい。
イスは、軸線方向のスライス体積生成装置２２８を用い
て計算される。線量分布プロフィールの視覚化に関し
て、仮想針の先端点１８２に一致する横方向スライスに
おいて、累積線量体積２１６を通る単一の軸線方向スラ
イスのみが必要であることを理解されたい。いかなる仮
想放射性シード１９０も挿入点（皮膚の表面）に配置さ
れることは考えられないので、挿入点１８０での累積線
量体積２１６の軸線方向スライスを計算する必要はな
い。第１及び第２の線量表示曲線２３０及び２３２は、
それぞれ第１及び第２の２値等線量線生成装置２３４及
び２３６により生成される。第１及び第２の線量表示曲
線２３０及び２３２は、その後ＭＰＲ画像表示２３７上
に複合表示２３８として加えられる。従って、複合表示
２３８は、Ｘ線断層撮影画像体積２１８を通して取られ
たスライスと、２値等線量線を加えられた累積線量体積
２１６を通して取られた対応するスライスとの複合表示
であることが好ましい。
【００３０】図６は、本発明の実行段階に用いるため
の、患者画像体積データセットを通って延長する平面画
像の最良のセットを示す。画像セットは、画像装置２０
の介入療法士の制御及び表示卓３６（図１）の頭上から
支持される実行画像表示装置１２８に表示されることが
好ましい。実行段階は、上記の仮想手順計画及び視覚化
段階で立てた戦略通りに、実際の放射性シード又は他の
異物を患者内に埋め込む過程である。本発明によれば、
実行段階は、実質的に手順計画の段階の直後で、患者台
１０から患者を移動することなく開始することが好まし
い。図は、種々の軸線及びＭＰＲ画像２７２から２７８
の線量分布手順計画の例を表示する１組の表示域２６２
から２６８を示す。この点に関して、例示的に示す線量
分布手順計画は、患者画像体積データセットを通って対
応する仮想シード配置点２９２から２９６のセットに向
って延長する、３つの仮想針軌道２８２から２８６の第
１のセット２８０を含む。図４の表示１６０に示される
シード配置点及び軌道は、上記の方法で手順計画した段
階で決められたものであり、本発明の実施段階を説明す
る目的のものである。表示２６０は、左上の第１の横軸
線方向表示域２６２、右上の第２の横軸線方向表示域２
６４、左下の冠状表示域に代用の横軸線方向表示域１６
６、及び最後に、右下の矢状表示域に代用の横軸線方向
表示域２６８を含む、４つの象限又は表示域に分割され
ている。
の、患者画像体積データセットを通って延長する平面画
像の最良のセットを示す。画像セットは、画像装置２０
の介入療法士の制御及び表示卓３６（図１）の頭上から
支持される実行画像表示装置１２８に表示されることが
好ましい。実行段階は、上記の仮想手順計画及び視覚化
段階で立てた戦略通りに、実際の放射性シード又は他の
異物を患者内に埋め込む過程である。本発明によれば、
実行段階は、実質的に手順計画の段階の直後で、患者台
１０から患者を移動することなく開始することが好まし
い。図は、種々の軸線及びＭＰＲ画像２７２から２７８
の線量分布手順計画の例を表示する１組の表示域２６２
から２６８を示す。この点に関して、例示的に示す線量
分布手順計画は、患者画像体積データセットを通って対
応する仮想シード配置点２９２から２９６のセットに向
って延長する、３つの仮想針軌道２８２から２８６の第
１のセット２８０を含む。図４の表示１６０に示される
シード配置点及び軌道は、上記の方法で手順計画した段
階で決められたものであり、本発明の実施段階を説明す
る目的のものである。表示２６０は、左上の第１の横軸
線方向表示域２６２、右上の第２の横軸線方向表示域２
６４、左下の冠状表示域に代用の横軸線方向表示域１６
６、及び最後に、右下の矢状表示域に代用の横軸線方向
表示域２６８を含む、４つの象限又は表示域に分割され
ている。
【００３１】また、実行画像表示装置１２８に映される
種々の画像２７２から２７８に示されるのは、患者台１
０に支持される患者の解剖学的構造に対する、案内装置
５２に支持される実際の手術器具５０の関係を示す仮想
手術器具３００の画像である。表示に示される仮想手術
器具３００の位置及び方向は、介入療法士がアーム組立
体４０に支持される案内装置５２を患者の体に対してさ
まざまな位置に移動させると、図２に関連して記載した
通り本発明に従って継続的に更新される。表示される仮
想手術器具３００は、本質的に案内装置５２に支持され
る実際の最小侵襲性手術器具５０の動きを「追尾」す
る。仮想手術器具は、強調された部分で表示され、介入
療法士が、以前に識別した軌道を含む背景画像から仮想
器具を視覚的に識別できるようにすることが好ましい。
埋込時に、手術器具は、患者画像データセットを空間的
に基準にし、仮想異物を含む１つ又はそれ以上の予め手
順計画された画像表面を標的点に置く針の案内の役割を
果たす。一旦針軌道が位置決めされれば、実際の針、好
ましくはミック針を、仮想軌道経路に沿って末端目標座
標まで前進させる。スキャナ１に取り付けられた図１に
示すデジタルフルオロ装置を用いて、予定した間隔で針
軌道に沿ってシードが投下されるのを視覚化する。針を
引き抜き、器具案内装置で予め手順計画した軌道に次に
アクセスする。
種々の画像２７２から２７８に示されるのは、患者台１
０に支持される患者の解剖学的構造に対する、案内装置
５２に支持される実際の手術器具５０の関係を示す仮想
手術器具３００の画像である。表示に示される仮想手術
器具３００の位置及び方向は、介入療法士がアーム組立
体４０に支持される案内装置５２を患者の体に対してさ
まざまな位置に移動させると、図２に関連して記載した
通り本発明に従って継続的に更新される。表示される仮
想手術器具３００は、本質的に案内装置５２に支持され
る実際の最小侵襲性手術器具５０の動きを「追尾」す
る。仮想手術器具は、強調された部分で表示され、介入
療法士が、以前に識別した軌道を含む背景画像から仮想
器具を視覚的に識別できるようにすることが好ましい。
埋込時に、手術器具は、患者画像データセットを空間的
に基準にし、仮想異物を含む１つ又はそれ以上の予め手
順計画された画像表面を標的点に置く針の案内の役割を
果たす。一旦針軌道が位置決めされれば、実際の針、好
ましくはミック針を、仮想軌道経路に沿って末端目標座
標まで前進させる。スキャナ１に取り付けられた図１に
示すデジタルフルオロ装置を用いて、予定した間隔で針
軌道に沿ってシードが投下されるのを視覚化する。針を
引き抜き、器具案内装置で予め手順計画した軌道に次に
アクセスする。
【００３２】従って、実行段階の初期において、介入療
法士のタスクは、機械アーム組立体及び案内装置を移動
させ、表示上の仮想手術器具装置３００が表示に示され
る仮想針軌道２８０の第１のセットの１つと位置合わせ
するような位置及び方向で、患者の体に隣接して実際の
手術器具５０を置くことである。機械アーム組立体４０
は、広い範囲の位置に動くことができ、更に、目標とす
る所定の方向に選択的に固定できることが好ましい。こ
のようにして、アーム組立体４０に支持される案内装置
５２は、介入療法士が案内装置を通るか又はそれに沿っ
て実際の手術器具５０を前進させ、放射性シードのよう
な１つ又はそれ以上の異物を患者体内に挿入する時に、
オフセット力に抵抗することができる。
法士のタスクは、機械アーム組立体及び案内装置を移動
させ、表示上の仮想手術器具装置３００が表示に示され
る仮想針軌道２８０の第１のセットの１つと位置合わせ
するような位置及び方向で、患者の体に隣接して実際の
手術器具５０を置くことである。機械アーム組立体４０
は、広い範囲の位置に動くことができ、更に、目標とす
る所定の方向に選択的に固定できることが好ましい。こ
のようにして、アーム組立体４０に支持される案内装置
５２は、介入療法士が案内装置を通るか又はそれに沿っ
て実際の手術器具５０を前進させ、放射性シードのよう
な１つ又はそれ以上の異物を患者体内に挿入する時に、
オフセット力に抵抗することができる。
【００３３】図６に示す実行画像において、介入療法士
はまず、機械アーム組立体４０に支持される案内装置５
２を操作することにより、第１の手順計画軌道２８２に
仮想針表示３００を位置合わせして置く。図６に示すよ
うに、仮想針は、できれば異なる色などを使用すること
により、手順計画軌道２８０のセットから視覚的に容易
に識別できる形式で表示されることが好ましい。このよ
うにすると、介入療法士は、仮想針３００が第１の手順
計画軌道２８２と何時位置合わせするかを容易に判断す
ることができる。仮想針軌道の真の３次元表示のため
に、画像データセットは、ＭＰＲ（多重平面再フォーマ
ット画像）に再設定される。このような画像は、患者画
像データセットから導かれ、右下の表示域２６８に対し
て９０度回転した対を成す（疑似矢状）スライスであ
る、左下の表示域２６６の疑似軸線画像上に常に仮想針
の平面を含むように角度をつけて表示される。
はまず、機械アーム組立体４０に支持される案内装置５
２を操作することにより、第１の手順計画軌道２８２に
仮想針表示３００を位置合わせして置く。図６に示すよ
うに、仮想針は、できれば異なる色などを使用すること
により、手順計画軌道２８０のセットから視覚的に容易
に識別できる形式で表示されることが好ましい。このよ
うにすると、介入療法士は、仮想針３００が第１の手順
計画軌道２８２と何時位置合わせするかを容易に判断す
ることができる。仮想針軌道の真の３次元表示のため
に、画像データセットは、ＭＰＲ（多重平面再フォーマ
ット画像）に再設定される。このような画像は、患者画
像データセットから導かれ、右下の表示域２６８に対し
て９０度回転した対を成す（疑似矢状）スライスであ
る、左下の表示域２６６の疑似軸線画像上に常に仮想針
の平面を含むように角度をつけて表示される。
【００３４】仮想針３００が第１の手順計画経路２８２
に位置合わせされると、案内装置５２で形成される実際
軌道は、患者画像体積データセットの多くの影像図から
判断された予め手順計画された軌道に沿って、患者内に
放射線療法装置、好ましくは近接照射針を挿入すること
を可能にする。仮想部位２９２に対応する患者体内の実
際部位に第１の近接照射シードを置くと、介入療法士は
次に、第２の手順計画軌道２８４に仮想針３００を位置
合わせし、表示２６６に示される仮想標的点２９４に対
応する患者体内の部位に実際の近接照射シードを挿入す
る。その後、仮想標的点２９６に対応する実際部位にお
いて患者体内に放射性シードを位置決めできるように、
まず仮想表示２６６の影像に従って適切な位置及び方向
内に案内装置５２を置くことにより、第３の近接照射シ
ードを患者内に挿入することができる。
に位置合わせされると、案内装置５２で形成される実際
軌道は、患者画像体積データセットの多くの影像図から
判断された予め手順計画された軌道に沿って、患者内に
放射線療法装置、好ましくは近接照射針を挿入すること
を可能にする。仮想部位２９２に対応する患者体内の実
際部位に第１の近接照射シードを置くと、介入療法士は
次に、第２の手順計画軌道２８４に仮想針３００を位置
合わせし、表示２６６に示される仮想標的点２９４に対
応する患者体内の部位に実際の近接照射シードを挿入す
る。その後、仮想標的点２９６に対応する実際部位にお
いて患者体内に放射性シードを位置決めできるように、
まず仮想表示２６６の影像に従って適切な位置及び方向
内に案内装置５２を置くことにより、第３の近接照射シ
ードを患者内に挿入することができる。
【００３５】次に図７を参照して、患者体内に単一放射
性シードの配置を手順計画及び実行するための最良の方
法３１０を説明する。最初に上記の通り、第１段階３１
２として患者を画像化する。患者の体積画像データのセ
ットは、画像装置２０を用いて得られ、得られた画像
は、上記で実質的に説明し、図４に示された形式で制御
卓３０に表示される。手順計画段階の段階３１４におい
て、表示１６０に示される１つ又はそれ以上のスライス
画像１６２から１６８に関して手順計画する介入療法士
は、単一の仮想シード１９０の位置を選択する。段階３
１６において、画面に表示されている高い又は処方線量
プロフィール１９２を低い線量プロフィールと共に観察
する。手順計画段階のこの時点で、観察される線量分布
が目標とする手順計画と一致していない場合には、介入
療法士には、手順計画を修正する機会がある。上記の通
り、「針削除」キー１５０は、選択された仮想シード配
置を消去するのに使用される。「針記憶」キー１４８
は、データセットに置かれた１つ又はそれ以上の仮想シ
ードにより線量分布曲線１９２、１９４、及び、２０４
から２０６を同時に計算して表示する患者の体積画像デ
ータ内に、仮想シード標的点１９０、２００、及び、２
０２を選択するのに使用される。従って、「針記憶」キ
ー１４８を起動すると、仮想手順計画矢印１３０、仮想
手順計画軌道１８４、仮想シード配置位置１９０、高い
線量分布表示１９２、及び最後に、低い線量分布表示１
９４が表示されることになる。
性シードの配置を手順計画及び実行するための最良の方
法３１０を説明する。最初に上記の通り、第１段階３１
２として患者を画像化する。患者の体積画像データのセ
ットは、画像装置２０を用いて得られ、得られた画像
は、上記で実質的に説明し、図４に示された形式で制御
卓３０に表示される。手順計画段階の段階３１４におい
て、表示１６０に示される１つ又はそれ以上のスライス
画像１６２から１６８に関して手順計画する介入療法士
は、単一の仮想シード１９０の位置を選択する。段階３
１６において、画面に表示されている高い又は処方線量
プロフィール１９２を低い線量プロフィールと共に観察
する。手順計画段階のこの時点で、観察される線量分布
が目標とする手順計画と一致していない場合には、介入
療法士には、手順計画を修正する機会がある。上記の通
り、「針削除」キー１５０は、選択された仮想シード配
置を消去するのに使用される。「針記憶」キー１４８
は、データセットに置かれた１つ又はそれ以上の仮想シ
ードにより線量分布曲線１９２、１９４、及び、２０４
から２０６を同時に計算して表示する患者の体積画像デ
ータ内に、仮想シード標的点１９０、２００、及び、２
０２を選択するのに使用される。従って、「針記憶」キ
ー１４８を起動すると、仮想手順計画矢印１３０、仮想
手順計画軌道１８４、仮想シード配置位置１９０、高い
線量分布表示１９２、及び最後に、低い線量分布表示１
９４が表示されることになる。
【００３６】高低の線量プロフィールを伴う仮想シード
の配置に介入療法士が満足できる場合には、段階３１８
においてシード配置実行段階を開始する。これには、介
入療法士は、上記の方法で実行画像表示装置１２８に示
される仮想手術器具３００の画像を用い、患者の身体に
関して実際の手術器具５０を位置決めし、表示に示され
る仮想手術器具３００を仮想手順計画矢印１３０に位置
合わせされるようにする。上記の通り、機械アーム組立
体４０は、さまざまな位置で選択的に固定することがで
き、介入療法士は、容易にアームを移動させて仮想手順
計画針１３０を実際の針の画像３００に位置合わせして
アームを固定し、目標とする軌道に沿って患者体内に近
接照射針を案内するのに用いることができる。
の配置に介入療法士が満足できる場合には、段階３１８
においてシード配置実行段階を開始する。これには、介
入療法士は、上記の方法で実行画像表示装置１２８に示
される仮想手術器具３００の画像を用い、患者の身体に
関して実際の手術器具５０を位置決めし、表示に示され
る仮想手術器具３００を仮想手順計画矢印１３０に位置
合わせされるようにする。上記の通り、機械アーム組立
体４０は、さまざまな位置で選択的に固定することがで
き、介入療法士は、容易にアームを移動させて仮想手順
計画針１３０を実際の針の画像３００に位置合わせして
アームを固定し、目標とする軌道に沿って患者体内に近
接照射針を案内するのに用いることができる。
【００３７】実際の放射性シードが患者体内に配置され
ると、患者は、再度段階３２０として、画像装置２０又
は駆動装置に取り付けられた付属のデジタルフルオロ装
置を用いて画像化される。当然、実際の放射性シード
は、オペレータの卓３０に映される得られた画像１６０
で明らかになることになる。患者体内の目標とする位置
に実際のシードが正確に配置されていることを確認する
ために、介入療法士は単に、段階３２２において、実際
シードの画像の「上」に仮想シードを置けばよい。より
詳細には、介入療法士は、卓３０に設けられた制御１３
２のセットを用いて仮想針１３０を移動させ、実際シー
ドの画像に一致する患者の画像体積データセットのｘ、
ｙ、ｚ座標位置に仮想シードを沈着させる。仮想針を置
くと、介入療法士は、高い又は処方線量プロフィール１
９２が低い線量プロフィール１９４と共に示されている
制御の「針記憶」キー１４８を起動する。仮想シードの
位置が実際シードの画像と一致するため、当然、線量分
布プロフィール１９２及び１９４は、予め配置されてい
るシードの実際の物理的線量分布プロフィールを正確に
反映している。段階３２４において、介入療法士は、本
来の線量分布手順計画に対する物理的なシードの位置に
より生じる実際の線量分布を観察して確認する。
ると、患者は、再度段階３２０として、画像装置２０又
は駆動装置に取り付けられた付属のデジタルフルオロ装
置を用いて画像化される。当然、実際の放射性シード
は、オペレータの卓３０に映される得られた画像１６０
で明らかになることになる。患者体内の目標とする位置
に実際のシードが正確に配置されていることを確認する
ために、介入療法士は単に、段階３２２において、実際
シードの画像の「上」に仮想シードを置けばよい。より
詳細には、介入療法士は、卓３０に設けられた制御１３
２のセットを用いて仮想針１３０を移動させ、実際シー
ドの画像に一致する患者の画像体積データセットのｘ、
ｙ、ｚ座標位置に仮想シードを沈着させる。仮想針を置
くと、介入療法士は、高い又は処方線量プロフィール１
９２が低い線量プロフィール１９４と共に示されている
制御の「針記憶」キー１４８を起動する。仮想シードの
位置が実際シードの画像と一致するため、当然、線量分
布プロフィール１９２及び１９４は、予め配置されてい
るシードの実際の物理的線量分布プロフィールを正確に
反映している。段階３２４において、介入療法士は、本
来の線量分布手順計画に対する物理的なシードの位置に
より生じる実際の線量分布を観察して確認する。
【００３８】図８は、複数の異物を患者体内に配置する
ことを手順計画及び実行する最良の方法を示す流れ図で
ある。以下に記載するように、患者体内に複数の異物を
配置することの手順計画及び実行が、個々に選択的に実
行可能であることが本発明の極めて有利な点である。よ
り詳細には、以下で明らかになるように、本発明の最良
の方法により、介入療法士は、手順計画段階と実行段階
との間を選択的にトグルすることができるため、放射性
シードを小さなグループ、例えば２つ又はそれ以上のシ
ードのグループにして患者体内に個々に配置することが
でき、シードがグループで配置されるため、処理が進む
につれ、実際の線量分布プロフィールを観察して確認で
きる（又は誤配置を発見できる）。誤配置シードにより
生じた線量分布は、以後の追加シードの戦略的配置によ
り訂正することができる。
ことを手順計画及び実行する最良の方法を示す流れ図で
ある。以下に記載するように、患者体内に複数の異物を
配置することの手順計画及び実行が、個々に選択的に実
行可能であることが本発明の極めて有利な点である。よ
り詳細には、以下で明らかになるように、本発明の最良
の方法により、介入療法士は、手順計画段階と実行段階
との間を選択的にトグルすることができるため、放射性
シードを小さなグループ、例えば２つ又はそれ以上のシ
ードのグループにして患者体内に個々に配置することが
でき、シードがグループで配置されるため、処理が進む
につれ、実際の線量分布プロフィールを観察して確認で
きる（又は誤配置を発見できる）。誤配置シードにより
生じた線量分布は、以後の追加シードの戦略的配置によ
り訂正することができる。
【００３９】次に、特に図８を参照すると、患者は、段
階３５０において画像化される。次に段階３５２におい
て、卓３０の制御１３２を用い、上記の方法で複数の仮
想シードを配置する位置が選択される。介入療法士は、
例えば図６に示される影像図２６６に示されるように、
仮想シード配置の複数の位置を観察可能である。シード
配置２９２から２９６の位置のほか、線量分布手順計画
２９８も段階３５４で観察される。次に、介入療法士が
患者画像内に仮想シードが正しく配置されていることの
ほか、線量分布手順計画が適切に成されたことを確認す
ると、シード配置実行段階が段階３５６で開始される。
より詳細には、本発明に従って線量分布手順計画の第１
フェーズは、位置決め器及び仮想針表示を用い、第１グ
ループの実際シードを患者体内に配置する段階３５６に
より実行される。例として、介入療法士は、仮想シード
２９２から２９６に一致させて、第１グループの実際シ
ードを配置する。
階３５０において画像化される。次に段階３５２におい
て、卓３０の制御１３２を用い、上記の方法で複数の仮
想シードを配置する位置が選択される。介入療法士は、
例えば図６に示される影像図２６６に示されるように、
仮想シード配置の複数の位置を観察可能である。シード
配置２９２から２９６の位置のほか、線量分布手順計画
２９８も段階３５４で観察される。次に、介入療法士が
患者画像内に仮想シードが正しく配置されていることの
ほか、線量分布手順計画が適切に成されたことを確認す
ると、シード配置実行段階が段階３５６で開始される。
より詳細には、本発明に従って線量分布手順計画の第１
フェーズは、位置決め器及び仮想針表示を用い、第１グ
ループの実際シードを患者体内に配置する段階３５６に
より実行される。例として、介入療法士は、仮想シード
２９２から２９６に一致させて、第１グループの実際シ
ードを配置する。
【００４０】上記の方法で患者体内にシードを配置する
と、画像装置２０又は装置２０に操作可能に接続された
デジタルフルオロ装置を用いることにより、患者は再度
画像化される。次に段階３６０において、介入療法士
は、患者体内に配置された第１セットの実際シードの画
像の「上」に、第１セットの仮想シードを置く。上記の
方法で、高低の線量プロフィール１９２及び１９４は、
介入療法士の卓３０に表示される影像図に自動的に生成
される。段階３６２において、介入療法士は、患者体内
の第１セットの実際シードにより生じる実際の線量分布
曲線を、本来の線量分布手順計画と比較観察して確認す
る。第１グループの放射性シードの物理的配置により実
現した実際の線量分布が本来の線量分布手順計画に一致
すると、介入療法士は、実行フェーズの段階３６６に進
み、図８に示す方法に従って第２、第３などのグループ
の放射性シードを配置できることが本発明の有利な点で
ある。一方、実際の線量分布が手順計画線量分布に一致
しない場合は、介入療法士は、段階３６４において選択
的に手順計画フェーズに再度入り、追加の仮想シード配
置の位置を選択し、本来の線量分布手順計画が忠実に実
行できるようにする。
と、画像装置２０又は装置２０に操作可能に接続された
デジタルフルオロ装置を用いることにより、患者は再度
画像化される。次に段階３６０において、介入療法士
は、患者体内に配置された第１セットの実際シードの画
像の「上」に、第１セットの仮想シードを置く。上記の
方法で、高低の線量プロフィール１９２及び１９４は、
介入療法士の卓３０に表示される影像図に自動的に生成
される。段階３６２において、介入療法士は、患者体内
の第１セットの実際シードにより生じる実際の線量分布
曲線を、本来の線量分布手順計画と比較観察して確認す
る。第１グループの放射性シードの物理的配置により実
現した実際の線量分布が本来の線量分布手順計画に一致
すると、介入療法士は、実行フェーズの段階３６６に進
み、図８に示す方法に従って第２、第３などのグループ
の放射性シードを配置できることが本発明の有利な点で
ある。一方、実際の線量分布が手順計画線量分布に一致
しない場合は、介入療法士は、段階３６４において選択
的に手順計画フェーズに再度入り、追加の仮想シード配
置の位置を選択し、本来の線量分布手順計画が忠実に実
行できるようにする。
【００４１】上記の例として、図９は、患者体内で誤っ
た位置にあるシード・グループを表すＭＰＲ画像の例を
示す。そこに示すように、第２のシード２９４’は、図
６に示す影像図２６６に示される本来の手順計画された
位置２９４に対して患者内で不注意に誤配置されてい
る。そこに見られるように、得られる線量分布２９８’
は、図６の影像図２６６に示される本来の線量分布手順
計画２９８と大幅に異なっている。本質的に、第１及び
第３のシード配置の位置２９２’及び２９６’の間に、
「コールドスポット」２９７が形成される。この例にお
いて、本発明に従って介入療法士は、段階３６４におい
て、第２のシード２９４の本来のｘ、ｙ、ｚ座標位置と
実質的に一致する位置に、追加仮想シードの配置を手順
計画する機会を準備されている。そこに追加のシードを
配置することにより、「コールドスポット」が除かれ、
図６に示される本来の線量分布手順計画を実際に実行す
ることが可能となる。
た位置にあるシード・グループを表すＭＰＲ画像の例を
示す。そこに示すように、第２のシード２９４’は、図
６に示す影像図２６６に示される本来の手順計画された
位置２９４に対して患者内で不注意に誤配置されてい
る。そこに見られるように、得られる線量分布２９８’
は、図６の影像図２６６に示される本来の線量分布手順
計画２９８と大幅に異なっている。本質的に、第１及び
第３のシード配置の位置２９２’及び２９６’の間に、
「コールドスポット」２９７が形成される。この例にお
いて、本発明に従って介入療法士は、段階３６４におい
て、第２のシード２９４の本来のｘ、ｙ、ｚ座標位置と
実質的に一致する位置に、追加仮想シードの配置を手順
計画する機会を準備されている。そこに追加のシードを
配置することにより、「コールドスポット」が除かれ、
図６に示される本来の線量分布手順計画を実際に実行す
ることが可能となる。
【図１】本発明の好ましい実施形態による、患者体内に
異物を生体内配置する計画及び実行手順のためのＸ線断
層撮影スキャナ及び最小侵襲性アーム組立体の概略図で
ある。
異物を生体内配置する計画及び実行手順のためのＸ線断
層撮影スキャナ及び最小侵襲性アーム組立体の概略図で
ある。
【図２】図１に示す装置を用いて本発明により実施され
る手順計画及び実行画像処理を表す概略図である。
る手順計画及び実行画像処理を表す概略図である。
【図３】術前手順計画に用いる介入療法士の制御の好ま
しいセットを表す概略図である。
しいセットを表す概略図である。
【図４】本発明の術前手順計画段階で用いる、患者画像
体積データセットを通って延長する平面画像の好ましい
セットを表す図である。
体積データセットを通って延長する平面画像の好ましい
セットを表す図である。
【図５】本発明による線量曲線生成システムの概略図で
ある。
ある。
【図６】本発明の実施段階で用いる、患者画像体積デー
タセットを通って延長する平面画像の好ましいセットを
表す図である。
タセットを通って延長する平面画像の好ましいセットを
表す図である。
【図７】患者体内に１つの異物を配置することを手順計
画及び実行する好ましい方法を示す流れ図である。
画及び実行する好ましい方法を示す流れ図である。
【図８】患者体内に複数の異物を配置することを手順計
画及び実行する好ましい方法を示す流れ図である。
画及び実行する好ましい方法を示す流れ図である。
【図９】患者体内に第１の異物セットを配置する実施段
階を実行した後に得られる、実際の線量分布を表す影像
図である。
階を実行した後に得られる、実際の線量分布を表す影像
図である。
１３０ 仮想針（仮想手術器具） １６０ 患者手順計画画像体積表示 １６２ 第１の横軸線方向の表示域 １６４ 第２の横軸線方向の表示域 １６６ 冠状表示域に代用の横軸線方向表示域 １６８ 矢状表示域に代用の横軸線方向表示域 １８０ 挿入点 １８４ 仮想軌道 １９０ 仮想放射性シード １９２ 高い又は処方線量プロフィール １９４ 低い線量プロフィール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｂ 19/00 ５０２ Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０Ａ Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０ Ａ６１Ｂ 5/05 ３９０ (72)発明者 アンディ イヴァン アメリカ合衆国 オハイオ州 44202 オ ーロラ ピラッツ トレイル 10010 (72)発明者 ディヴ ホフメイヤー アメリカ合衆国 オハイオ州 44077 コ ンコード ウォーターフォール ウェイ 7270 Ｆターム(参考） 4C082 AA05 AE05 AJ08 AN01 AN02 4C093 AA25 CA50 FF11 FG04 4C096 AA20 AB50 AD14 AD15 DC14 DD08 4C301 EE20 FF26 FF30 JC20 5B057 AA08 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB13 CB16 CD04 CE08 DA07
Claims (12)
- 【請求項１】 最小侵襲性療法により患者の体内への異
物の配置を手順計画する方法であって、 前記患者の体積画像データセットを生成するために画像
装置（２０）で前記患者を走査する段階と、 前記体積画像データセットから導かれる前記患者の画像
（１６２、１６４、１６６、１６８）を、人間が読取り
可能な装置（３２、３６、１２８）に表示する段階と、 前記患者の前記画像に第１のセットの仮想座標を同定す
ることにより、前記患者の前記画像に仮想標的点（１８
２）を選択する段階と、 前記選択した仮想標的点（１８２）から延長して前記患
者の体外へ出る仮想経路を同定することにより、前記患
者内に異物を挿入するための仮想軌道（１８４）を選択
する段階と、 前記選択した仮想標的点から前記患者の体外に出る前記
仮想軌道（１８４）を、前記患者の前記画像と共に、前
記人間が読取り可能な表示装置（３２、３６、１２８）
に表示する段階と、を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記仮想軌道（１８４）を表示する前記
段階は、 前記患者の多重平面再フォーマット画像を生成する段階
と、 前記仮想軌道（１８４）に一致する前記患者の平面画像
を表示する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項３】 前記患者の前記画像における前記選択し
た仮想標的点（１８２）を囲む仮想処方線量プロフィー
ル（１９２）を表示する段階を更に含むことを特徴とす
る請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項４】 前記患者の前記画像における前記選択し
た仮想標的点に相当する前記第１のセットの仮想座標を
前記画像装置のメモリに記憶する段階と、 前記選択した仮想軌道に相当する情報を前記メモリに記
憶する段階と、 を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項３のい
ずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記患者の前記画像に複数のセットの仮
想座標を同定することにより、前記患者の前記画像に複
数の仮想標的点を選択する段階と、前記複数の仮想標的
点から延長して前記患者の体外に出る、対応する複数の
仮想経路を同定することにより、前記患者内に異物を挿
入する複数の仮想軌道を選択する段階と、を更に含むこ
とを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記患者の前記画像における前記複数の
選択した仮想標的点を囲む複数の仮想処方線量プロフィ
ールを表示する段階を更に含むことを特徴とする請求項
５に記載の方法。 - 【請求項７】 最小侵襲性療法により前記患者の体内へ
の異物の配置を手順計画する装置であって、 前記患者の体積画像データセットを生成するために前記
患者を走査する画像装置（２０）と、 前記体積画像データセットから導かれた前記患者の画像
（１６２）を表示する人間が読取り可能な装置（３２、
３６、１２８）と、 前記患者の前記画像において第１のセットの仮想座標を
同定することにより、前記患者の前記画像に仮想標的点
（１８２）を選択する手段（１３２から１５４）と、 前記選択した仮想標的点（１８２）から前記患者の体外
に出るまで延長する仮想経路を同定することにより、前
記患者内に異物を挿入するための仮想軌道（１８４）を
選択する手段（１３２から１５４）と、 前記選択した仮想標的点から前記患者の体外に出る前記
仮想軌道（１８４）を、前記患者の前記画像（１６２）
と共に、前記人間が読取り可能な表示装置（３２、３
６、１２８）に表示する表示手段（１６４、１６６、１
６８）と、を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項８】 前記仮想軌道（１８４）を表示する前記
表示手段は、 前記患者の多重平面再フォーマット画像（１６６、１６
８）を生成する手段と、 前記仮想軌道（１８４）に一致する前記患者の平面画像
を表示する手段と、を含むことを特徴とする請求項７に
記載の装置。 - 【請求項９】 前記患者の前記画像における前記選択し
た仮想標的点（１８２）を囲む仮想処方線量プロフィー
ル（１９２）を表示する手段（２１０）を更に含むこと
を特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか１項に記
載の装置。 - 【請求項１０】 前記患者の前記画像における前記選択
した仮想標的点に相当する前記第１のセットの仮想座
標、及び、前記選択した仮想軌道に相当する情報を記憶
するメモリを更に含むことを特徴とする請求項７から請
求項９のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記患者の前記画像において複数のセ
ットの仮想座標を同定することにより、前記患者の前記
画像に複数の仮想標的点を選択する手段と、 前記複数の仮想標的点から前記患者の体外に出るまで延
長する、対応する複数の仮想経路を同定することによ
り、前記患者内に異物を挿入するための複数の仮想軌道
を選択する手段と、を更に含むことを特徴とする請求項
１０に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記患者の前記画像における前記複数
の選択した仮想標的点を囲む複数の仮想処方線量プロフ
ィールを表示する手段を更に含むことを特徴とする請求
項１１に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16240799P | 1999-10-29 | 1999-10-29 | |
| US60/162407 | 1999-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002058751A true JP2002058751A (ja) | 2002-02-26 |
| JP4627872B2 JP4627872B2 (ja) | 2011-02-09 |
Family
ID=22585483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000370748A Expired - Fee Related JP4627872B2 (ja) | 1999-10-29 | 2000-10-30 | 異物の生体内配置のための最小侵襲性療法の手順計画 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6505065B1 (ja) |
| EP (1) | EP1095628A3 (ja) |
| JP (1) | JP4627872B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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