JP2007007400A - コンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インターベンション位置の位置正確なマーキングを、簡単な手段により大きな数値的費用なしに、コンピュータ断層撮影装置の動作中にも、すなわち回転枠の回転運動中にも可能にする。
【解決手段】検査すべき対象（１１）上にレーザ光（１０）によりインターベンション位置を位置正確にマーキングするためのマーキング手段（２）と、撮影平面（１３）に配置された撮影システム（２９）を保持するための回転枠（１２）とを備えたコンピュータ断層撮影装置において、マーキング手段（２）が、回転枠（１２）に付設され、かつ直接に撮影システム（２９）の撮影平面（１３）内に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、検査対象上にレーザ光によりインターベンション位置を位置正確にマーキングするためのマーキング手段を備えたコンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置のための方法に関する。

手術の際に、インターベンションの前段階において、手術によって治療領域にある器官が傷つけられないようにするために、患者の解剖学的構造および施術医師に依存して正確なインターベンション位置を決定してマーキングを行なうと有利である。

このために、検査対象への侵入点および／または侵入角にレーザ照準器のレーザ光によって印を付けるマーキング方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。レーザ照準器はＸ線装置のＣアームに付設され、Ｃアームによって定められた平面内で移動可能である。侵入点に印を付けるために、治療の前段階において、治療すべき領域のプランニング走査が実施される。引続いて、プランニング走査時に作成されたボリューム画像内でインターベンション位置に印が付けられ、それに基づいてレーザ照準器は、ボリューム画像内に印を付けられたインターベンション位置がレーザ照準器のレーザ光によって印を付けられた位置とできるだけよく一致するように位置調整される。

このために必要なレーザ照準器の調整位置計算は、多大の数値的費用のもとでのみ、かつ撮影システムもしくは作成されたボリューム画像に対するレーザ照準器位置の正確な知識のもとでのみ可能である。
独国特許出願公開第１００５７０２７号明細書

本発明の課題は、簡単な手段によりインターベンション位置の位置正確なマーキングを可能にするコンピュータ断層撮影装置もしくはコンピュータ断層撮影装置のための方法を提供することにある。

この課題は、独立請求項１の特徴によるマーキング手段を備えたコンピュータ断層撮影装置によって解決され、かつ独立請求項７の特徴によるマーキング手段を備えたコンピュータ断層撮影装置のための方法によって解決される。コンピュータ断層撮影装置の有利な実施態様はそれぞれ従属請求項２乃至６に記載され、またコンピュータ断層撮影装置のための方法の有利な実施態様はそれぞれ従属請求項８乃至１２に記載されている。

本発明者は、マーキング手段がコンピュータ断層撮影装置の回転枠に付設されかつ直接に撮影システムの撮影平面内に配置されている場合、コンピュータ断層撮影装置においてマーキング手段によりインターベンション位置のマーキングが高精度にて簡単な手段で正確に可能であることを認識した。その配置によって、マーキング手段の位置と、プランニング走査時に作成された画像内に手術のために操作者によって印を付けられた位置とが、それぞれ同じ座標系で指定可能である。したがって、対象上にインターベンション位置をマーキングするために必要なマーキング手段の調整位置を算出する際に、作成された画像とマーキング手段との異なる座標系の間における費用のかかる実行すべき変換をなくすことができる。

すなわち、本発明によれば、コンピュータ断層撮影装置は、検査すべき対象上にレーザ光によりインターベンション位置を位置正確にマーキングするためのマーキング手段と、撮影平面に配置された撮影システムを保持するための回転枠とを含み、マーキング手段が、回転枠に付設され、かつ直接に撮影システムの撮影平面内に配置されている。

レーザ光は、インターベンション位置のためのマーキングに付加して、同時に同様に、実施すべきインターベンションの方向にインターベンション角度を角度正確にマーキングするために照射するとよい。これは、長く伸びたインターベンション器具を、手術のために精密に位置正確に位置決めすることができるだけでなく、引続いて、３次元で対象もしくは患者に合わせることができる利点を提供する。この３次元の調整は、インターベンション器具の長手軸線をレーザ光のビーム進路中に案内することによって直観的に行なわれる。器具がビーム進路中に存在するや否や、器具の端部がレーザ光によって照らされるので、操作者は器具の正しい向きの監視のための簡単な光学的フィードバックを使用できる。

本発明の有利な実施態様において、マーキング手段は、撮影平面に対して垂直に向けられている第１の調整軸を中心に位置調整可能であるので、マーキング手段から発生されたレーザ光は撮影平面内で非常に柔軟に位置調整することができる。

更に、有利な実施態様において、マーキング手段は、撮影平面内にありかつマーキング手段と回転枠の回転中心との間の仮想接続線に対して垂直に向けられている第２の調整軸を中心に位置調整可能である。したがって、回転枠の周囲に対する接線方向に調整軸を配置することによって、好ましいことに、撮影平面外にあるインターベンション位置も表示することができる。

マーキング手段は、回転枠の回転方向において回転枠の周囲に配置された複数のレーザダイオードを含むとよい。インターベンション位置および／またはインターベンション角度のマーキングは、回転枠の回転による位置調整なしに、求められた調整位置に存在するレーザダイオードの活性化だけによって行なうことができる。

この種のマーキング手段の特に有利な利点は、コンピュータ断層撮影装置の動作中にも、すなわち回転枠の回転運動中にも、インターベンション位置またはインターベンション角度を表示できることにある。このために、マーキング手段は、制御装置により、レーザ光が少なくともインターベンション位置を固定照射するために回転運動に同期して活性化されるように制御可能であると好ましい。これは、最も簡単な場合、複数のレーザダイオードにより、レーザダイオードが、回転枠が取る回転角位置に依存して時間的にインターベンション位置および／またはインターベンション角度によって定められた角度位置で活性化されることによって達成される。

一般に、検査すべき対象上にレーザ光によりインターベンション位置を位置正確にマーキングするための方法は、次のステップを有する。
ａ）対象の少なくとも１つの部分領域の投影を検出するステップ、
ｂ）部分領域の画像を再構成するステップ、
ｃ）画像内に位置をマーキングするステップ、
ｄ）マーキングされた位置に基づいて対象上のインターベンション位置に印を付けるためにマーキング手段を位置調整するステップ。
対象上にマーキングされたインターベンション位置は、画像内に印を付けされた位置と少なくともほぼ一致する。

本発明の実施例および本発明の他の有利な構成が次の概略図に示されている。

図１は、インターベンション位置および／またはインターベンション角度を位置正確にマーキングするためのマーキング手段を備えた本発明によるコンピュータ断層撮影装置を斜視図で示す。

図２は、インターベンション位置をマーキングするためのコンピュータ断層撮影装置のための本発明による方法をブロック図の形で示す。

図３は、第１変形例のマーキング手段を有する断層撮影装置の回転枠を正面図で示す。

図４は、撮影平面に対して垂直に向けられている第１の位置調整軸を有する第２変形例のマーキング手段を有する図３の回転枠を正面図で示す。

図５は、撮影平面内にありかつマーキング手段と回転枠の回転中心との間の仮想接続線に対して垂直に向けられている第２の位置調整軸を有する第３変形例のマーキング手段を有する図３の回転枠を側面図で示す。

図６は、マーキング手段がｚ軸方向への位置調整のためにレール上に支持されている図５のマーキング手段を示す。

図７は、マーキング手段が複数のレーザダイオードから構成され、第４変形例のマーキング手段が固定されている回転枠を正面図で示す

図１には、検査すべき対象１１上にレーザ光１０によりインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５を位置正確にマーキングするための本発明によるコンピュータ断層撮影装置が斜視図で示されている。コンピュータ断層撮影装置は、撮影平面１３に配置された撮影システム２９を含む。撮影平面１３は、図１に示された直交座標系のｘ軸およびｙ軸により形成される平面に対して平行に向けられている。ここではＸ線管の形のＸ線源２３および検出器２４は、撮影システムの一部分であり、コンピュータ断層撮影装置の動作時にＸ線源２３の焦点から出射し縁部Ｘ線によって区切られたＸ線ビームが検出器２４に入射するように、回転枠１２に互いに対向して取付けられている。

回転枠１２は、図示されていない駆動装置により、回転軸線２５の周りに図示のφ方向に回転される。回転軸線２５は座標系のｚ軸に対して平行に延びている。測定テーブル１４上に存在する対象１１、例えば患者のために、このようにして撮影平面１３において異なる投影方向からの投影が検出され、引続いて計算により画像１９、例えばボリューム画像に作成される

更に、コンピュータ断層撮影装置は、インターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５をマーキングするのに適したマーキング手段５を、例えばレーザダイオードの形で有する。マーキング手段５は直接に撮影平面１３内においてコンピュータ断層撮影装置の回転枠１２上に配置されている。マーキング手段５の位置は、この配置により、対象１１の走査によって作成された画像１９の画素も記述される座標系において指定可能である。それゆえ、インターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５を照射するためのマーキング手段５の調整位置を求める際の異なる座標系間の費用のかかる換算は、作成された画像１９内に印を付けられた位置２０および／または角度２１に基づいて必要でない。

更に、コンピュータ断層撮影装置は、撮影システム２９によって検出された投影を計算により画像１９に作成するための計算手段２６を有する。更に、計算手段２６により、表示ユニット２７に表示された画像１９内でインターベンションの位置２０および／または角度２１に印を付けることができる計算プログラムも実行可能である。更に、計算手段２６はマーキング手段５の調整位置を求めるのに使用される。このマーキング手段５の調整位置からインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５が照射される。更に、計算手段２６は、マーキング手段５を求められた調整位置へ移動させ得るようにセットされている。

検査すべき対象１１上にレーザ光１０によりインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５を位置正確にマーキングするための本発明による方法は、典型的には、図２に示されている次のステップを含む。

第１のステップＡでは、対象１１の少なくとも１つの部分領域の異なる投影方向からの投影が検出される。引続いて、図示されていないデータ収集ユニットによって収集された投影が計算ユニット２６に伝達され、そこにおいてステップＢで部分領域の画像１９に再構成される。これに続いて画像１９が表示ユニット２７に表示されるので、ステップＣでは、入力ユニット２８、例えばキーボードまたはマウスにより、画像１９内でインターベンションに用いられる位置２０に印を付けることができる。しかし、位置２０のほかに、入力装置２８によりインターベンション角度１５も、例えばベクトルの形で印を付けることができる。次に、画像１９において印を付けられた位置２０および／または角度２１に基づいて、マーキング手段１（図３参照）の調整位置が算出され、その調整位置からインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５が照射される。対象１１上にインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５をマーキングするためのマーキング手段５の位置調整は最後のステップＤにおいて行なわれる。インターベンションに依存してマーキングのために場合によっては、マーキング手段５のみならず、測定テーブル１４の位置つまり対象１１の位置もｘ軸の方向に移動されなければならないことが必要である。

インターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５のマーキングが、動作中に、したがって回転枠１２の回転運動中に行なわれることも考えられ得る。このために、コンピュータ断層撮影装置は制御装置２２を有する。マーキング手段５は、この制御装置２２により、レーザ光１０が少なくともインターベンション位置６を固定照射するために回転運動に同期して活性化可能であるように制御される。したがって、マーキング手段５のレーザ光１０は、回転枠１２の１回転ごとに１度だけほんの一瞬の間、活性化される。新しい世代の現代のコンピュータ断層撮影装置の場合には高い回転速度が得られるので、秒当たりインターベンション位置６が何度も照射される。

図３には第１変形例のマーキング手段１を有するコンピュータ断層撮影装置の回転枠１２が正面図で示されている。マーキング手段１は、回転枠１２によって行なわれた回転運動の回転中心１８の方向に光を放出する。異なるインターベンション位置７，８，９は、マーキング手段１を回転枠１２の回転によって異なる回転角位置に位置調整することによって照射することができる。図４は第２変形例のマーキング手段２を示し、この変形例においてはマーキング手段２が付加的に第１の調整軸１６を中心に位置調整可能であり、この調整軸１６は撮影平面１３に対して垂直に延びている。位置調整のこの付加的な自由度により、マーキング手段２から、撮影平面１３において行なわれる手術の全てのインターベンション角度が照射される。

図５は、第２の調整軸１７を有する第３変形例のマーキング手段３を備えた図３に示された回転枠１２を側面図で示す。第２の調整軸１７は撮影平面１３内にあり、マーキング手段３と回転枠１２の回転中心１８との間の仮想接続線に対して垂直に向けられている。第３変形例のマーキング手段３は、特に撮影平面１３の外側にあるインターベンション位置６を照射するのに適している。マーキング手段３によるインターベンション位置６および／またはインターベンション角度１５のマーキングに関する特に高い柔軟性は、図６に示す如く、マーキング手段３がｚ軸方向に異なる位置も取れるように、マーキング手段３が付加的にレール３０上に支持されている場合に与えられる。

図７は、多数のレーザダイオード３１から構成された第４変形例のマーキング手段４を備えた回転枠１２を正面図で示す。多数のレーザダイオード３１のうち１つのみに符号が付され、レーザダイオード３１は回転枠１２の回転方向φにおいて回転枠１２の周囲に配置されている。インターベンション位置および／またはインターベンション角度は、この場合、回転枠１２の回転による位置調整なしに、求められた調整位置に存在する個々のレーザダイオード３１の活性化のみによって行なうことができる。

更に、コンピュータ断層撮影装置の動作中にも、すなわち回転枠１２の回転運動中にも、インターベンション位置および／またはインターベンション角度を簡単に示すことができる。このために、レーザダイオード３１は、制御装置２２により、インターベンション位置および／またはインターベンション角度を固定照射するために回転運動に同期して活性化される。単一のレーザと違って、相応のインターベンション位置および／またはインターベンション角度は、１回転当たりに１回のみならず、レーザダイオード３１の個数ｎに応じてｎ回照射される。

１つのレーザの形または複数のレーザダイオードの形でこれらの実施例において使用されたマーキング手段は典型的な特性を有するだけである。マーキング手段は、ガントリの回転部分に付設されかつレーザによってインターベンション位置および／またはインターベンション角度をマーキングするために相応に照射されるミラーまたはミラーシステムから構成されていてもよい。レーザがコンピュータ断層撮影装置の撮影平面内に配置されているかまたはガントリの回転部分に配置されているかどうかは重要ではない。マーキングのために必要なことは、レーザから出射するレーザ光がインターベンション位置および／またはインターベンション角度のマーキングを生じるように、各ミラーが制御ユニットにより調整可能であることだけである。

本発明の本質は次のように要約される。すなわち、本発明は、検査すべき対象１１上にレーザ光１０によりインターベンション位置６；７；８；９を位置正確にマーキングするためのマーキング手段１；２；３；４；５を備えたコンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置のための方法において、マーキング手段１；２；３；４；５が、コンピュータ断層撮影装置の回転枠１２に付設され、かつ直接に撮影システム２９の撮影平面１３に配置されているコンピュータ断層撮影装置およびコンピュータ断層撮影装置のための方法に関する。本発明によれば、インターベンション位置６；７；８；９の位置正確なマーキングが、簡単な手段により大きな数値的費用なしに、コンピュータ断層撮影装置の動作中にも、すなわち回転枠１２の回転運動中にも可能である。

本発明によるコンピュータ断層撮影装置の概略構成を示す斜視図 コンピュータ断層撮影装置のための本発明による方法を示すブロック図 第１変形例のマーキング手段を有する断層撮影装置の回転枠の正面図 第２変形例のマーキング手段を有する断層撮影装置の回転枠の正面図 第３変形例のマーキング手段を有する断層撮影装置の回転枠の側面図 図５のマーキング手段の変形を示す側面図 第４変形例のマーキング手段を有する断層撮影装置の回転枠の正面図

符号の説明

１ マーキング手段
２ マーキング手段
３ マーキング手段
４ マーキング手段
５ マーキング手段
６ インターベンション位置
７ インターベンション位置
８ インターベンション位置
９ インターベンション位置
１０ レーザ光
１１ 検査すべき対象
１２ 回転枠
１３ 撮影平面
１４ 測定テーブル
１５ インターベンション角度
１６ 第１の調整軸
１７ 第２の調整軸
１８ 回転中心
１９ 画像
２０ 位置
２１ 角度
２２ 制御装置
２３ Ｘ線源
２４ 検出器
２５ 回転軸線
２６ 計算手段
２７ 表示ユニット
２８ 入力ユニット
２９ 撮影システム
３０ レール
３１ レーザダイオード

Claims (12)

1. 検査すべき対象（１１）上にレーザ光（１０）によりインターベンション位置（６；７；８；９）を位置正確にマーキングするためのマーキング手段（１；２；３；４；５）と、撮影平面（１３）に配置された撮影システム（２９）を保持するための回転枠（１２）とを備えたコンピュータ断層撮影装置において、マーキング手段（１；２；３；４；５）が、回転枠（１２）に付設され、かつ直接に撮影システム（２９）の撮影平面（１３）内に配置されていることを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
2. レーザ光（１０）が、インターベンション角度（１５）を角度正確にマーキングするために、実施すべきインターベンションの方向でインターベンション位置（６；７；８；９）を照射することを特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影装置。
3. マーキング手段（２）は、撮影平面（１３）に対して垂直に向けられている第１の調整軸（１６）を中心に位置調整可能であることを特徴とする請求項１又は２記載のコンピュータ断層撮影装置。
4. マーキング手段（３）は、撮影平面（１３）内にありかつマーキング手段（３）と回転枠（１２）の回転中心（１８）との間の仮想接続線に対して垂直に向けられている第２の調整軸（１７）を中心に位置調整可能であることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のコンピュータ断層撮影装置。
5. マーキング手段（４）は、回転枠（１２）の回転方向において回転枠（１２）の周囲に配置された複数のレーザダイオードを含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のコンピュータ断層撮影装置。
6. マーキング手段（１；２；３；４；５）は、回転枠（１２）の回転運動時に制御装置（２２）により、レーザ光（１０）が少なくともインターベンション位置（６；７；８；９）を固定照射するために回転運動に同期して活性化可能であるように制御されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載のコンピュータ断層撮影装置。
7. 検査すべき対象（１１）上にレーザ光（１０）によりインターベンション位置（６；７；８；９）を位置正確にマーキングするためのマーキング手段（１；２；３；４；５）と、撮影平面（１３）に配置された撮影システム（２９）を保持するための回転枠（１２）とを備え、マーキング手段（１；２；３；４；５）が回転枠（１２）に付設され、かつ直接に撮影システム（２９）の撮影平面（１３）内に配置されているコンピュータ断層撮影装置のための方法において、
   ａ）対象（１１）の少なくとも１つの部分領域の投影を検出するステップ、
   ｂ）部分領域の画像（１９）を再構成するステップ、
   ｃ）画像（１９）内に位置（２０）をマーキングするステップ、
   ｄ）マーキングされた位置（２０）に基づいて対象（１１）上のインターベンション位置（６；７；８；９）に印を付けるためにマーキング手段（１；２；３；４；５）を位置調整するステップ
   を有し、対象（１１）上のインターベンション位置（６；７；８；９）が、画像（１９）内に印を付けられた位置（２０）と少なくともほぼ一致することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置のための方法。
8. 位置（２０）のほかに角度（２１）も画像（１９）内にマーキングされ、マーキング手段（１；２；３；４；５）は、マーキングされた角度（２１）に基づいてインターベンション角度（１５）に印を付けるために、インターベンション角度（１５）が画像（１９）内に印を付けられた角度（２１）と少なくともほぼ一致するように位置調整されることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. マーキング手段（２）は、撮影平面（１３）に対して垂直に向けられている第１の調整軸を中心に位置調整されることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
10. マーキング手段（３）は、撮影平面（１３）内にありかつマーキング手段（３）と回転枠（１２）の回転中心（１８）との間の仮想接続線に対して垂直に向けられている第２の調整軸（１７）を中心に位置調整されることを特徴とする請求項７乃至９の１つに記載の方法。
11. マーキング手段（４）は、回転枠（１２）の回転方向において回転枠（１２）の周囲に配置された複数のレーザダイオードを含み、レーザ光（１０）が少なくとも１つのレーザダイオードから発生されることを特徴とする請求項７乃至１０の１つに記載の方法。
12. マーキング手段（１；２；３；４；５）は、回転枠（１２）の回転運動時に制御装置（２２）により、レーザ光（１０）が少なくともインターベンション位置（６；７；８；９）を固定照射するために回転運動に同期して活性化可能であるように制御されることを特徴とする請求項７乃至１１の１つに記載の方法。

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