JP2005199062A - フルオロスコピー・トモシンセシス・システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フルオロスコピー投影画像から３次元画像を生成する。
【解決手段】 本技法は、関心領域に対して様々な透視点でのフルオロスコピー画像の収集が可能とする。次いで、１つ又はそれ以上の３次元画像をフルオロスコピー投影画像から再構成することができる。次に、フルオロスコピー応用のための解剖学的コンテキストを提供するよう３次元画像を表示することができる。最新のフルオロスコピー画像などのフルオロスコピー投影画像は、必要であれば、３次元画像上に重畳することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、医用イメージングの分野に関し、より具体的には、Ｘ線フルオロスコピー法の分野に関する。詳細には、本発明は、フルオロスコピー画像シーケンスからの３次元データの生成に関する。

医用イメージングの分野において、フルオロスコピー法はリアルタイムＸ線の低線量画像シーケンスを生成する技法である。このリアルタイムの態様のため、フルオロスコピー法は時間の経過と共に展開する運動又はプロセスを視覚化するのに有用である。例えば、フルオロスコピー法は、手術中、すなわちカテーテルもしくは他のデバイスの挿入又は移動を促進するため、或いは骨修復を促進するためなどの外科的介入又は侵襲的処置中に使用することができる。加えて、フルオロスコピー法は、血管造影法、胃腸管イメージング、及び尿路造影法に用いられることができ、造影剤増強された体内流体の流れパターンをリアルタイムにイメージングする。画像シーケンスのフレーム・レートは、用途に応じて毎秒２、３フレーム（ｆｐｓ）から６０ｆｐｓ又はこれより大きい範囲とすることができる。例えば、生体組織が通常は急激に運動している心血管造影法では、一般的には高速フレーム・レートで実行されることになる。

しかしながら、フルオロスコピー・イメージングは、幾つかの点において制限がある。例えば、Ｘ線投影イメージングの他の形式と同様に、フルオロスコピー画像は、３次元の解剖学的領域の２次元表現である。従って、生体組織の重なりにより、画像の判読がより困難になる場合がある。更に、フルオロスコピー画像の解剖学的コンテキストは、３次元参照せずに確認することは困難となる可能性がある。更に、フルオロスコピー・イメージングに関連して通常は低線量であることから、比較的ノイズが多い画像となる可能性がある。本技法の態様は上述の問題の１つ又はそれ以上を解決することができる。

本技法はフルオロスコピー・イメージングに対する新規の方法を提供する。具体的には、本技法は、関心領域に対する様々な透視点でのフルオロスコピー投影画像の収集に関して提供される。種々の透視点で収集された投影画像を用いて、表示された時に関心領域の３次元解剖学的コンテキストをもたらす領域の３次元画像を再構成することができる。３次元画像は、新規に収集されたフルオロスコピー投影画像を取り込むよう連続して更新又は再生成することができる。現在のフルオロスコピー画像は、必要であれば表示のために３次元画像上に重畳することができ、これによりオペレータが３次元解剖学的コンテキストにおいて最新のフルオロスコピー画像を観察することが可能となる。

本技法の１つの態様によれば、３次元画像を生成する方法が提供される。この態様に従って、２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像が、関心領域に対して様々なビュー角度で収集される。少なくとも１つの３次元画像を２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像から再構成することができる。これらの態様により定義される形式の機能を提供するシステム及びコンピュータ・プログラムもまた本技法によって提供される。

本発明の上述並びに他の利点及び特徴は、以下の詳細な説明を読み図面を参照すると明らかになるであろう。

医用イメージングの分野において、様々なイメージング診断装置は、様々な身体的特性を用いて患者の内部構造を非侵襲的に検査及び／又は診断するのに利用することができる。かかる診断装置の１つはフルオロスコピー・イメージングであり、これは時間経過と共に発生する動き及び／又は事象を観察するのに有用なリアルタイムの低線量画像シーケンスを収集する。しかしながら、フルオロスコピー画像は、他のＸ線投影イメージング法に共通する欠点を有する場合がある。本技法は、これらの問題の１つ又はそれ以上に対処する。具体的には、本技法により、とりわけフルオロスコピー画像シーケンスからフルオロスコピー画像の３次元コンテキストの生成が可能である。

本技法によりフルオロスコピー画像データの収集及び／又は処理が可能なＸ線イメージング・システム１０の実施例が、図１に概略的に示されている。図示のように、イメージング・システム１０は、Ｘ線管及び関連する支持体などのＸ線源１２とフィルタ処理構成要素とを含む。Ｘ線源１２は、Ｃ型アーム、フルオロスコピースタンド、又は検査テーブルなどの支持体に取り付けることができ、該支持体は制限領域内でＸ線源１２を移動させることができる。当業者には理解されるように、制限領域は支持体の特性に応じて、弓形、或いは３次元とすることができる。しかしながら、本明細書では簡単にするために、制限領域は、内部において線源１２が２次元で移動することができる平面１４として図示され検討される。また、コリメータも存在し、Ｘ線源１２から出てくるＸ線ビーム１６の大きさ及び形状を定める。

放射線流１６は線源１２によって照射され、人間の患者１８などの被検体が位置付けられる領域内を透過する。放射線の一部２０は、被検体又は該被検体の周囲を透過して、一般に参照符号２２で表される検出器に衝突する。実際、検出器２２は、患者１８から発生するＸ線フォトンの空間パターンを光学像に変換する画像増強装置とすることができる。リアルタイム観察において、この光学像はビデオ・カメラ又は電荷結合素子（ＣＣＤ）によって収集することができる。或いは、検出器２２は、高検出器量子効率（ＤＱＥ）、低ノイズ、及び／又は高速読み取り時間を有する標準フラットパネル検出器などの検出器アレイを含むことができる。かかる実施形態において、検出器２２は、一般にピクセルに対応する複数の検出器素子によって形成することができ、この素子が入射Ｘ線の強度を表す電気信号を生成する。これらの信号が収集及び処理されて、被検体内の特徴の画像をリアルタイム又はほぼリアルタイムで再構成する。放射線流１６、２０のために開口が備えられたＸ線吸収シールドは、臨床医の方向などへの散乱を低減するように位置決めすることができる。Ｘ線シールドは、放射線流１６と臨床医との間の任意の場所に位置決めすることができ、Ｘ線画像チェーンを容易に位置決めすることが可能になるように可変側方範囲を有することができる。

線源１２は、患者１８及び検出器２２に対する線源１２の位置決めを含む、フルオロスコピー検査シーケンスのための電力及び制御信号の双方を供給するシステム制御装置２４により制御される。更に、検出器２２は、システム制御装置２４に結合され、該システム制御装置は検出器２２内で発生した信号の収集を命令する。システム制御装置２４はまた、ダイナミック・レンジの初期調整、デジタル画像データのインターリーブなどにおける様々な信号処理及びフィルタ処理機能を実行することができる。一般に、システム制御装置２４は、イメージング・システム１０の動作を命令し、検査プロトコルを実行して、結果として得られるデータを収集する。

例示的なイメージング・システム１０において、システム制御装置２４は、平面１４内の線源１２の移動をモータ制御装置２６を介して命令し、該モータ制御装置は患者１８及び検出器２２に対して線源１２を移動させる。別の実施形態において、モータ制御装置２６は、線源１２の代わり又はこれに加えて、検出器２２、又は更に患者１８を移動させることができる。更に、システム制御装置２４は、Ｘ線制御装置２８を含むことができ、Ｘ線源１２のコリメートを含む起動及び動作を制御する。具体的には、Ｘ線制御装置２８は、Ｘ線源１２に電力及びタイミング信号を供給するように構成することができる。モータ制御装置２６及びＸ線制御装置２８を用いることによって、システム制御装置２４は、患者１８を通る様々な角度での放射線投影の収集を促進することができる。

システム制御装置２４はまた、検出器２２と通信するデータ収集システム３０も含むことができる。データ収集システム３０は通常、サンプリングされたアナログ信号など検出器２２により収集されたデータを受信する。データ収集システム３０は、データをコンピュータ３６などのプロセッサベースのシステムが処理するのに適したデジタル信号に変換することができる。

コンピュータ３６は通常、システム制御装置２４に結合される。データ収集システム３０によって収集されるデータは、後続の処理及び再構成のためコンピュータ３６に送信することができる。例えば、検出器２２から収集されたデータは、データ収集システム３０及び／又はコンピュータ３６で前処理及び較正され、スキャンされた被検体の減弱係数の線積分を表すようデータを調整することができる。一般に投影と呼ばれる処理データは、次いで逆投影してスキャン領域の画像を形成することができる。再構成されると、図１のシステムによって生成される画像は、患者１８の関心領域を明らかにし、診断、評価などに用いることができる。

コンピュータ３６は、コンピュータ３６で処理されたデータ又はコンピュータ３６により処理されるべきデータを格納することができる記憶回路を含み、又はこれと通信することができる。所望の量のデータ及び／又はコードを格納することができる任意のタイプのコンピュータ・アクセス可能記憶装置は、かかる例示的なシステム１０によって使用することができる点を理解されたい。更に、記憶回路は、磁気又は光学装置などの同様の又は異なるタイプの１つ又はそれ以上の記憶装置を含むことができ、該記憶回路はシステム１０とローカル接続及び／又は遠隔接続とすることができる。記憶回路は、データ、処理パラメータ、及び／又は本明細書に説明された処理を実行する１つ又はそれ以上のルーチンを含むコンピュータ・プログラムを格納することができる。

また、システム制御装置２４によって有効にされる機能、すなわちスキャン動作及びデータ収集を制御するようにコンピュータ３６を適合させることができる。更に、コンピュータ３６は、キーボード及び／又は他の入力装置を備えることができるオペレータ・ワークステーション４０を介してオペレータからのコマンド及びスキャン・パラメータを受け取るように構成することができる。オペレータは、これによって、オペレータ・ワークステーション４０を介してシステム１０を制御することができる。従って、オペレータはコンピュータ３６からの再構成画像及びシステムに関する他のデータを観察すること、及びイメージングを開始すること、などを行うことができる。

オペレータ・ワークステーション４０に結合された表示装置４２を用いて、再構成画像を観察してイメージングを制御することができる。更に画像はまた、プリンタ４４によって印刷することもでき、該プリンタはオペレータ・ワークステーション４０に結合することができる。表示装置４２及びプリンタ４４はまた、コンピュータ３６に直接もしくはオペレータ・ワークステーション４０を介して接続することができる。更に、オペレータ・ワークステーション４０はまた、医用画像保管管理システム（ＰＡＣＳ）４６に結合することができる。ＰＡＣＳ４６は、遠隔システム４８、放射線部門情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、或いは内部又は外部ネットワークに結合することができ、これにより別の場所の他者が画像及び画像データにアクセスすることができるようになる点に留意されたい。

更に、コンピュータ３６及びワークステーション４０は、汎用又は専用コンピュータ・モニタ及び関連する処理回路を含むことができる他の出力装置に結合することができる点を留意されたい。１つ又はそれ以上のオペレータ・ワークステーション４０は更に、システム・パラメータの出力、検査要求、画像の観察などのためにシステム内でリンクさせることができる。一般に、表示装置、プリンタ、ワークステーション、及びシステム内に備えられている同様の装置は、データ収集構成要素に構内接続することができ、或いは、インターネット、仮想私設ネットワークなどの１つ又はそれ以上の構成可能なネットワークを介して画像収集システムにリンクされた研究所又は病院内の別の場所或いは全く別の場所などのこれらの構成要素と遠隔に接続してもよい。

再構成されて組み合わされると、図１のシステムにより生成された画像データは、患者１８の内部特徴を明らかにする。具体的には、結果として得られた低線量の画像シーケンスをリアルタイムで観察して、生体組織又は介入に関する運動又は時間依存の情報を明らかにすることができる。しかしながら前述のように、従来のＸ線投影法を用いて収集された他の画像と同様に、フルオロスコピー画像は、観察者に有用とすることができる３次元コンテキストを得ることができない可能性がある。

本技法は、検査又は処置の全体又は一部のような、ある期間にわたって収集されたフルオロスコピー画像を用いて、関心のある生体組織の３次元画像をリアルタイムで再構成することにより、このような問題に対処する。フルオロスコピー画像データは、ほぼリアルタイムに収集することができるので、３次元画像は連続的に更新することができる。次いで、３次元画像を用いて、最新のフルオロスコピーフレームに対して解剖学的コンテキストをもたらすことができる。

例えば、３次元画像は、ボリューム・レンダリング法により表示することができる。必要であれば、最新のフルオロスコピーフレームを重畳されたレンダリングボリュームに重畳することができる。更に、フルオロスコピー画像シーケンス単独で、すなわち下層の３次元コンテキストなしで第２のモニタ上に表示して、高分解能の観察を確実にし、今日の臨床診療との整合性を保証することができる。このような方法でＸ線投影の重なり合う構造部分を除去するように３次元イメージングを用いることで、生体組織の良好な視覚化を行うことができ、あるコンテキストにおける空気及びバリウム注入などの二重の造影処置を行う必要性を低減することができる。

Ｉ．画像収集
１．線源並びに検出器構成及び軌道
フルオロスコピー画像データの収集中、関心領域の画像は、スキャン軌道に沿って収集することができ、該スキャン軌道は、ある時間期間にわたって患者１８に対する様々な透視点又は向きで線源１２及び／又は検出器２２を位置決めする。スキャン軌道は、線源の移動として最も容易に概念化され4るが、一般的には線源１２、患者１８、及び検出器２２の互いに対する移動によって定義される。一般に、スキャン軌道は、様々なビュー角度でのフルオロスコピー画像データの収集を可能にし、これにより３次元画像の生成が可能になる。

例えば、Ｘ線源１２及び／又は検出器は、関心のある解剖学的領域の近傍を円形軌道又は他の回転軌道で移動することができる。更に軌道は、１次元、２次元、又は３次元の運動を含み、又は任意の平面に焦点を合わせて保持することができる。同様に、二重平面スキャン・モードを２つのイメージングチェーンに用いて、広範な観察方向を可能にすることができる。実際、入力画像シーケンスの収集中に任意の汎用化された１つ又は複数のスキャン軌道を用いることができる。軌道に沿って線源１２は、所望の画像データの位置又は角度に対応する様々な収集点で作動することができる。軌道及び用途に応じて、均一又は不均一に収集点をサンプリングすることができる。更に収集点は、好ましい１つ又は複数の方向に基づいてクラスター化又は分散することができ、或いは、スピン、ボーラス追跡などといった通常の臨床処置に関連する収集点とすることができる。

スキャン軌道によって説明される相対運動を達成するために、線源１２が移動可能であり、又は検出器２２が移動可能であり、或いは、線源１２及び検出器２２の両方がＣ型アーム支持体などによって機械的に連結されている場合に成し得るような、線源１２及び検出器２２が同期して移動することができる。更に患者１８は、線源１２及び検出器２２に加えて又はこれらの代わりに移動することができる。

線源１２及び検出器２２が機械的に連結される構成に関しては、様々な実施形態が可能である。かかる構成において、Ｘ線源１２は、Ｃ型アーム支持体を用いて行うことができるような運動に従うよう手動で検出器２２と位置決めすることができる。かかるＣ型アーム構成又は他の機械的結合によって、任意の回転、平行移動、又は可変ＳＩＤ構成に沿った収集を可能とすることができる。例えば、Ｃ型アーム構成を用いると、線源１２及び検出器２２は、身体の周りで身体の主軸に沿って回転することができ、より高画質の３次元画像用に組み合わすことができる投影を収集する。

或いは、線源１２に連結されてない検出器２２は、固定検出器２２の代わりに又はこれに加えて使用することができる。かかる独立の検出器２２は、位置決めに多大な柔軟性及び多様性をもたらす。例えば独立の検出器２２は、画像再構成に必要な位置決め情報を提供することができるテザーを介してイメージング・システム１０に接続することができる。

トモシンセシス・システムもまた、フルオロスコピー画像データを収集するために使用することができる。例えば、トモシンセシス・システムは、患者に対して任意のスキャン軌道に沿って移動しながら、Ｘ線源１２から低線量のフルオロスコピーレベルのＸ線を照射して、毎秒所望のフレーム数を達成するよう構成することができる。フラットパネル検出器などの固定検出器２２を用いることができる。或いは上述のように、トモシンセシス検出器は、撮像される患者に対して任意のスキャン軌道に沿ってＸ線源１２と連動するが本質的には反対に移動するように構成することができる。

当業者には理解されるように、スキャン軌道に沿った線源１２及び検出器２２に関する正確な位置決め情報は、様々なビーム方向からの投影の位置合わせを容易にする。所望の精度、並びに線源１２及び検出器２２の相対運動独立性に応じて、位置決めセンサを線源１２及び検出器２２の一方又は両方で使用することができる。例えば、位置決め情報は、ＲＦタグ、或いは線源１２又は検出器２２に装着することができる他の標識又はセンサなどの電磁位置決め機構によって取得することができる。更に、収集画像データ中の基準マーカを用いて、投影の位置合わせを容易にすることができ、機械的な位置決め装置及び／又はセンサの精度を緩和することが可能となる。同様に収集画像データ内の解剖学的構造を用いて、位置合わせを促進することができる。

２．フレーム・タイミング及び位置決め
連続するフルオロスコピー画像のタイミングすなわちフレーム・レート及び位置の選択は、様々な要因によって決定することができる。最も単純な場合、位置及びタイミングは、実行される処置の標準的な臨床診療に従ったものとすることができる。しかしながら、他の利用可能な情報もまた考慮することができる。

例えば、連続する画像収集のタイミング及び位置決めは、既存の３次元データに基づいて修正することができる。この実施例において、線源１２の位置決めは、３次元画像の画質によって決定することができる。例えば、深さ分解能、重なり組織の抑制強化、アーチファクト低減、信号対ノイズ改善、収集幾何形状、撮像される生体組織の幾何形状及び方向、及び他のパラメータを評価して、次の投影のための線源１２の最適な配置を決定することができる。更に、臨床医の方向における散乱放射線の量を考慮することができる。更に、心電図信号との同期化、すなわち予測ゲーティング、自動造影剤注入装置、カテーテル位置、最後のＸ線画像収集からの経過時間、又は画像内の局所的情報コンテンツなどの他の臨床的関連情報を、連続する画像収集の時間及び位置の決定において用いることができる。例えば、３次元画像再構成又は分析から、或いは電磁位置決めセンサからのフィードバックは、カテーテルの先端を追跡するなどのような照射関心領域を適応させて更新するのに用いることができる。

同様に、タイミング及び位置情報は、照射パラメータを自動的に設定するように用いられるプレショットに基づいて求めることができる。かかるプレショットは、利用可能な情報が他にない場合に初期画像の向きを確定するのに特に有用とすることができる。更に、ビデオ・カメラ又は他の視覚センサによって得られるようなビデオ画像は、患者、カテーテルなどの位置及び方向を提供することができ、これらを用いて連続するフルオロスコピー画像のタイミング及び位置を求めることができる。考慮されるべき要因及びオペレータによって維持されるべき制御の程度に基づいて、フルオロスコピー画像収集の位置及び時間の選択は、自動的、又はコンピュータにより生成及び表示されるプロンプトを用いるなどの半自動的に実行することができ、オペレータによるプリセット又は対話入力を使用してもよい。

更に上述のように、画像システム１０は、ＲＦマーカなどの電磁位置決め信号を用いるように構成することができる。かかる信号の１つの可能な用途は、上述のようにカテーテルなどの侵襲性のツール及び／又は器具を追跡することである。例えば、フルオロスコピー投影画像のセットを最初に収集して、該投影画像から１つ又はそれ以上の好適な３次元画像を再構成することができる。フルオロスコピー及び３次元画像は、１つの位置でカテーテルなどの装置に関連する電磁信号に相関付けることができる。処置に関連するＸ線量を低減するために、カテーテル移動中にフルオロスコピー・イメージングを一時停止することができる。しかしながら、カテーテルの位置決めは、電磁信号に基づく３次元画像上で更新することができる。フルオロスコピー画像は、位置決め情報の確認が求められる時に収集することができる。

３．画像分解能
解剖学的関心領域が比較的小さい場合、又は十分に強力なコンピュータ及びプロセッサ出力が利用可能である場合、検出器２２の最大分解能が画像収集のために用いることができる。最大よりも小さい検出器分解能を利用可能又は所望される別の場合には、観察領域、画像データ量、及び／又は３次元再構成及び観察に必要な時間を様々な手段によって低減することができる。

例えば、最大分解能投影画像は、低分解能にまで低減又は変換された結果として得られる収集画像データと共に検出器２２によって収集し、後続のより高速な処理を促進することができる。１つの実施例において、収集投影画像は、後続の再構成及び観察ルーチンによってより高速に処理することができる低分解能画像を取得するよう平均化又はデシメットすることができる。同様に多重分解能分解、ウェーブレット分解、及び当業者に公知の他の技法を用いて、検出器２２の最大分解能より低い分解能で投影画像を生成することができる。この方法では、より高速な収集は実行されないが、再構成及び観察などの後続の処理はより高速に実行することができる。

或いはまた、関心領域に対応する検出器２２の該当する部分だけを読み出すことができるが、これは最大分解能で読み出される。イメージング・リソースはこれにより、この関心領域に集中される。この方法により、より高速な投影画像収集、並びにより高速な再構成及びレンダリングが可能になる。しかしながら、再構成画像において解剖学的コンテキストを形成するのに有用とすることができる幾つかの隣接画像データは収集されない場合がある。この方法において、及び検出器２２の一部が区別して読み出される他の場合においては、放射線流１６を関心領域に対して区別してコリメートすることができ、これによりＸ線量が制限され、放射線流１６の散乱が低減される。

同様に検出器２２全体を読み出すことができるが、関心領域に対応する検出器２２の該当部分は検出器２２が最大分解能で読み出すことができ、検出器の残りの部分は低分解能で読み出される。こうした方法は、関心領域の可能な最高画質を維持することができると共に、低分解能ではあるが生体組織に隣接するコンテキストを尚も提供することができる。この方法により、投影画像収集、再構成、及びレンダリング時間は、検出器全体にわたる最大分解能収集に対して幾分改善することができる。後続の再構成及びレンダリング処理は、投影画像の収集分解能に対応するように構成することができる。或いは、収集された投影画像のサイズを更に低減して、上述のように、より高速な再構成処理及びレンダリング処理が可能となる。更に上述のように、放射線流１６は区別してコリメートすることができ、これにより関心領域の投影画像の収集レートは、周囲の領域よりも高速とすることができる。

収集分解能、フレームのタイミング及び位置決め、並びにスキャン軌道に対する前出の各方法は、所望の投影画像データの増強のために他の公知のＸ線イメージング及びフルオロスコピー収集方法と組み合わせることができる点に留意されたい。例えば、本技法は、二重又は多重エネルギー方法と共に用いて、造影剤のイメージング、造影剤に直近の組織、及び軟組織画像における骨構造体の除去を増強することができる。更に、投影画像データの増強に有用とすることができる画像フィルタ補正及びセグメント化手法もまた、本技法と共に用いることができる。

４．オプションの事前スキャン
上述のようにフルオロスコピー画像データの主収集の前に関心領域の事前スキャンを行うことができる。かかる事前スキャンは、その後に生成される３次元画像の画質の改善を助けることができる。更に、事前スキャンは、結果として得られた３次元画像における重なり組織の影響を更に低減することができる。当業者には理解されるように、所望であれば、フルオロスコピー又は記録モードを事前スキャンのために用いることができる。次に、結果として得られた３次元画像は、以下でより詳細に説明されるように、臨床応用（例えばカテーテル挿入、骨修復など）に用いられることができ、その後追加の３次元画像を収集して、処置の成功を確実にすることができる。

ＩＩ．ボリューム再構成
収集されたフルオロスコピー画像データから３次元画像又はボリュームへの再構成は、様々なプロセスによって達成することができる。例えば再構成は、逆投影、フィルタ補正逆投影、代数的再構成法（ＡＲＴ）、或いは当該技術分野で公知の任意の他の再構成法によって達成することができる。投影画像は、利用可能であれば標準マーカから、又は画像内に存在する解剖学的マーカから位置合わせすることができる（又は各フレームの収集幾何形状が求められる）。再構成法の実施は、用途及び／又はオペレータの選択に応じて変えることができる。

例えば、画像データの再構成は漸増式とすることができ、すなわち既存の３次元再構成データ集合は、より最新の収集投影Ｘ線写真の１つ又はそれ以上からの情報で更新することができる。或いは、再構成は、前回の３次元再構成からの情報を使用又は更新せずに、指定された投影画像セットに基づくものとすることができる。更に、再構成又は再構成の更新に用いられた投影画像は、対応する心電図信号すなわち遡及的ゲーティング、収集幾何形状、タイミング、又は再構成の最新のＮ個の投影画像を用いるなどの他の基準といった外的要因に基づいて選択することができる。

更に再構成処理は、再構成処理に用いられる１つ又はそれ以上の投影画像を区別して重み付けすることができる。例えば、収集投影画像の収集幾何形状に基づいて区別した重み付けを適用することができる。同様に投影画像データは、収集投影画像の各タイミング、画像が収集されてからの時間遅延、対応する心電図信号などに基づいて重み付けすることができる。

再構成処理は他の点で区別することができる。例えば、再構成処理は時間及び／又は空間において多重分解能とすることができる。例えば、関心領域は、高分解能で再構成することができ、周囲のボリュームは解剖学的コンテキストを得るのに十分な程度の低分解能で再構成することができる。同様に関心領域の再構成は、周囲のボリュームの再構成よりもより頻繁に計算又は更新することができる。

あるコンテキストにおいて、関心領域は画像内の情報に基づき適応して更新又は修正することができ、或いは１つ又はそれ以上の位置決めセンサから取得することができる。具体的には、手術時コンテキストにおいて、介入装置の全て又は一部により関心領域を確定することができる。例えば関心領域は、カテーテル先端の位置によって確定することができ、該カテーテル先端は画像内で又はカテーテルに関連する位置決めセンサによって追跡することができる。

同様に、移動追跡又は時間の経過にわたるある処理の展開に関係する用途のコンテキストにおいて、再構成処理は、撮像されるボリュームにおける変化を強調する技法を含むことができる。例えば、再構成処理は、投影画像が同じ相対線源位置で収集される種々の画像から再構成することができる。或いは、再構成処理は、現在のシステム幾何形状に従って再構成ボリュームを再投影し、且つ現在のシステム幾何形状で取得された別の画像に従って再構成ボリュームを更新することができる。

前述の検討は１つのデータ集合又はボリュームの再構成に焦点を当てたが、１つより多い再構成データ集合又はボリュームが同時に存在する可能性がある。実際、必要であれば、幾つかの再構成データ集合を共存させることができる。例えば、撮像された生体組織の異なる「状態」に対応する再構成ボリュームを同時に維持することができる。これが望ましいとすることができる場合は心血管造影法であり、これは心電図信号から決定されるような、異なる心筋状態又は相に対して再構成ボリュームを維持することが望ましい場合がある。

ＩＩＩ．ボリューム表示
再構成された３次元画像は、ボリューム・レンダリング法によって表示装置４２上に表示することができ、関心のある任意の方向から観察することができる。更に３次元画像は、最大分解能又は低い分解能で表示することができる。前述のように、３次元画像は、現在のフルオロスコピーフレームを重畳した状態又は重畳しない状態で観察することができる。フルオロスコピー画像が３次元画像上に重畳される場合、通常、３次元画像と同じ分解能で表示され、２つの画像の位置合わせが容易となる。表示装置４２は、多色表示装置又はグレイスケール表示装置とすることができ、これにより色又はグレイスケール強度のそれぞれを使用して骨と軟組織、又は造影剤と軟組織、或いはボリューム・レンダリングから最新のフルオロスコピー画像を区別することが可能となる。更に、フルオロスコピー画像シーケンスは、最大分解能で第２の表示装置４２上に、必要であれば３次元構造体を重畳せずに表示することができ、これにより現今の臨床診療との一貫性が確実になる。

奥行き及び／又は運動の認知を容易にするために、ボリューム・レンダリングは、最新のフルオロスコピー画像によって定められた観察方向の周囲を比較的小さな角度で回転又は「転がす」ことができる。このようにして、フルオロスコピー画像視点すなわち透視点は３次元レンダリング用の観察角度を定める。

或いは、３次元レンダリングは任意の向きで表すことができる。この実施形態において、最新のフルオロスコピー画像の視点は、視覚マーカ又は軸などによって３次元レンダリング上に示すことができる。具体的には、フルオロスコピー画像又はフルオロスコピー画像に対する検出器平面のいずれかは、３次元ボリュームに対するフルオロスコピー画像の向きを示すように表示することができる。最新のフルオロスコピー画像は、ボリュームの中心に対応する奥行き、関心特徴の奥行き、又は関心のある他の任意の奥行きで３次元画像上に重畳することができる。

３次元画像は任意の透視点から観察することができるので、現在の用途に最良のビューを提供するようにボリューム・レンダリングを回転させることが有用となる場合がある。例えば、カテーテル挿入中に、分岐点でいずれの血管を通るかについての選択は、分岐点に直交する３次元画像を観察することにより簡略化することができる。所望の透視点で３次元画像の観察を容易にするためには、オペレータは、レンダリングの向きの追跡及び画像チェーンの再位置決めを行って、生体組織及び／又は関心ツールの観察を容易にすることができる。

再構成され表示された３次元画像は、フルオロスコピー画像のみを含むイメージング・シーケンスに比べて、様々な利点をもたらすことができる。例えば、３次元画像は、関心のある生体組織に対する透視点の範囲にわたって収集された投影から再構成されるので、画像の明瞭さに及ぼす重なり組織の影響が有意に低減される。加えて、３次元画像は、各フルオロスコピービューの解剖学的コンテキストをもたらす。更に、画像再構成処理に特有の平均化は、画像に関連するノイズを低減することができ、３次元画像再構成を具備しない標準フルオロスコピー・イメージングに比べて線量を低減することが可能となる。

本技法は、放射線撮影及びフルオロスコピー（ｒ＆ｆ）システム、並びに血管、外科、及び整形外科イメージング・システムなどの様々な応用に用いられるフルオロスコピーシステムに適用することができる。本発明は種々の変更及び代替を受け入れる余地を有することができるが、図面において特定の実施形態を実施例として示し、本明細書で詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、開示された特定の形式に限定されることを意図するものではない点を理解されたい。むしろ本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての変更、均等物、及び代替物を包含するものとする。

本技法の態様によりフルオロスコピー画像を収集するのに適した例示的なイメージング・システムの概略図。

符号の説明

１０ イメージング・システム
１２ Ｘ線源
１４ 平面
１６ Ｘ線ビーム
１８ 患者
２０ 放射線の一部
２２ 検出器
２４ システム制御装置
２６ モータ制御装置
２８ Ｘ線制御装置
３０ データ収集システム
３６ コンピュータ
４０ オペレータ・ワークステーション
４２ 表示装置
４４ プリンタ
４６ ＰＡＣＳ（医用画像保管管理システム）
４８ 遠隔クライアント

Claims (10)

1. ３次元画像を生成する方法であって、
   関心領域に対して異なるビュー角度で２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像を収集する段階と、
   前記２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像から少なくとも１つの３次元画像を再構成する段階と、
   を含む方法。
2. 前記２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像を収集する段階が、
   心電図信号、自動造影剤注入、画像収集経過時間、表示された３次元画像に基づくフィードバック、侵襲的デバイスに関連する位置決めセンサ、照射パラメータを設定するためのプレショット、及びビデオ画像の少なくとも１つに基づいてフルオロスコピー投影画像収集の時間及び位置決めの内の少なくとも１つを確定する段階を含む請求項１に記載の方法。
3. フルオロスコピー投影画像及び３次元画像の内の少なくとも１つを侵襲的デバイスに関連する電磁位置決め信号と相関付ける段階を含む請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの３次元画像を再構成する段階が、
   少なくとも１つの最新のフルオロスコピー投影画像を用いて既存の３次元画像を更新する段階を含む請求項１に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの３次元画像を再構成する段階が、
   心電図信号、収集幾何形状、及び３次元画像への再構成に用いられる投影の構成数の内の少なくとも１つに基づいて再構成のために２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像を選択する段階を含む請求項１に記載の方法。
6. フルオロスコピー・イメージング・システム（１０）であって、
   関心領域に対して異なる位置から関心ボリュームを透過して放射線流（１６、２０）を放出するように構成されたＸ線源（１２）と、
   複数の検出器素子を含む検出器（２２）であって、各検出器素子が前記それぞれの放射線流（１６、２０）に応答して１つ又はそれ以上の信号を発生することができる検出器（２２）と、
   Ｘ線源（１２）を制御し、前記複数の検出器素子からの１つ又はそれ以上の信号を収集するように構成されたシステム制御装置（２４）と、
   前記１つ又はそれ以上の信号からの異なる透視点で関心領域の２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像を生成して、前記２つ又はそれ以上のフルオロスコピー投影画像から少なくとも１つの３次元画像を再構成するように構成されたコンピュータ・システム（３６）と、
   少なくとも１つの３次元画像を表示するように構成されたオペレータ・ワークステーション（４０）と、
   を備えるシステム。
7. 前記Ｘ線源（１２）が、１次元空間軌道、２次元空間軌道、又は３次元空間軌道の少なくとも１つで移動するように構成された請求項６に記載のフルオロスコピーイメージング・システム（１０）。
8. 前記システム制御装置（２４）が前記検出器（２２）の一部分だけを読み出すように構成され、前記一部分が関心領域に対応することを特徴とする請求項６に記載のフルオロスコピーイメージング・システム（１０）。
9. 前記システム制御装置（２４）が、前記関心領域に関連する前記検出器（２２）の第１の部分を第１の分解能で読み出し、前記関心領域に関連しない前記検出器（２２）の第２の部分を第２の分解能で読み出すように構成され、該第２の分解能が前記第１の分解能より低いことを特徴とする請求項６に記載のフルオロスコピーイメージング・システム（１０）。
10. 前記オペレータ・ワークステーション（４０）が、現在のフルオロスコピー投影画像をレンダリングされた３次元画像上に重畳するように構成された請求項６に記載のフルオロスコピーイメージング・システム（１０）。

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