JP2007007411A - 医用ｘ線画像の連続撮影方法またはｘ線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患者のＸ線画像の連続撮影の全域にわたって、患者の動きにもかかわらず、低コストで誤りなく互いに関連付けすることができるＸ線画像を保証する。
【解決手段】Ｘ線放射器およびＸ線検出器を使用し、連続撮影中に動くことがある患者の評価時に互いに関連付けすべき２次元医用Ｘ線画像（１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ）の連続撮影を行なう方法において、連続撮影の最初のＸ線画像（１）を作成するステップ、少なくとも１つの新たなＸ線画像（ｍ）を作成するステップ、新たなＸ線画像（ｍ）とその前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるステップ、偏差に依存して患者の動きを補償するように、一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置を調整するステップが実行される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にパスファインダー技術による連続撮影への適用における、連続撮影中に動くことがある患者の評価時に互いに関連付け可能な２次元医用Ｘ線画像の連続撮影を行うための方法またはＸ線装置に関する。

幾つかのＸ線検査方法では、評価時に互いに関連付けされる患者の２次元Ｘ線画像の連続撮影が行われる。この場合に、誤りの少ない評価はできる限り完全一致のＸ線画像を前提とする。連続撮影の実施過程におけるあり得る患者の動きによって、Ｘ線画像の完全一致性が損ねられ、従ってＸ線画像の正しい評価が阻害され、あるいはそれどころか完全に妨害されるので、時間および造影剤の付加的な費用ならびに患者の付加的なＸ線被曝につながる連続撮影が部分的または全体的に繰り返されなければならない。

連続撮影のＸ線画像は、評価時に、例えば医師による連続撮影画像評価時に、医師がＸ線画像を交互にまたは同時に観察することによって互いに関連付けされる。Ｘ線画像は、例えば２つのＸ線画像がコンピュータにより新たなＸ線画像、例えば差画像に処理されることによって、コンピュータ支援画像処理によっても互いに関連付けされる。

上述のＸ線検査方法の例はロードマッピングとも呼ばれるいわゆるパスファインダー技術である。この技術は、特に、患者血管系を通して操作されるＸ線吸収カテーテルの現在位置を操作中に連続作成されて直接表示される２次元Ｘ線画像に基づいて視覚的に追跡するために使用される。このような即座の表示をともなうＸ線画像の連続作成はＸ線透視法とも呼ばれ、それに応じてＸ線画像はＸ線透視画像と呼ばれる。血管系に対する相対的なカテーテル位置をより良好に認識することができるようにするために、血管系へのカテーテル挿入前に血管系へ先ず造影剤が注入され、血管系の最初のＸ線画像はいわゆるマスク画像として作成される。このマスク画像は血管系をナビゲーション用のいわゆるロードマップとして表示する。ナビゲーションの過程で作成される血管系のＸ線画像はマスク画像から減算されるので、カテーテルはその都度作成される差画像において暗く現れる血管系において明るい像として認識可能であり、他方、マスク画像もしくはＸ線透視画像のナビゲーションにとって重要でない画像背景は消去される。この例においては、Ｘ線透視画像およびマスク画像が減算によって互いに関係付けされる。造影剤を有する血管系の最初のＸ線画像と造影剤なしの血管系の他のＸ線画像との減算の基礎的技術は、ディジタルサブトラクション血管撮影法（ＤＳＡ）と呼ばれる。Ｘ線透視画像の作成間における患者の動きにより、Ｘ線透視画像はもはやマスク画像との完全一致性がないので、その都度の差画像には障害となるモーションアーチファクトが発生する。

連続撮影の進行中に有り得る患者の動きによってひき起こされる問題の解決のために、３つの異なる方法が知られている。

後での画像処理のためのレジストレーションと呼ばれる方法によって、２つのＸ線画像、例えばマスク画像およびＸ線透視画像がそれらの作成後に一致させられる。２つのＸ線画像のレジストレーションの際に、それらの相対的位置が、例えば、特にいわゆるランドマークの形の特徴的画素に基づいて、あるいは、特にグレー値分布に基づく２つのＸ線画像の類似性尺度に基づいて決定される。２つのＸ線画像は変換によって、例えば相対的な回転および／または相対的な並進を含むいわゆる剛体変換によって一致させられる。このようなレジストレーション方法は公知である（例えば、非特許文献１参照）。レジストレーションによって、Ｘ線画像の作成にその都度使用されるＸ線放射器からＸ線検出器に向けた軸線に対して垂直な方向への患者の動きのような特定の患者の動きのみを後で補償することができる。上記軸線に対して垂直に向けられた軸線の周りにおける患者の回転はレジストレーションによる投影ジオメトリに基づいては全く補償できないか、またはできたとしても極めて不完全にしか補償できない。

第２の方法によれば、連続撮影のＸ線画像の、特に周期的な患者の動きによって惹き起こされた望ましくない偏差は、患者の動きのその都度の周期に同調されたＸ線画像作成の時間制御によって回避される。患者のこのような周期的な動きは、例えば患者の呼吸または心拍動によってひき起こされる。呼吸の形での周期的運動の場合に呼吸同期法として知られているこの解決策の欠点は、それが周期的な患者の動きにしか適用できないことにある。

第３の方法によれば患者の動き自体が回避される。これは、例えば、連続撮影中に患者が呼吸を止めることによって行なわれる。他の可能性は連続撮影中に患者を固定することにある。しかしながら、この解決策の上記両方法は患者の動きを、特に長く続く連続撮影の場合に、部分的にしか防止することができない。
Ｊ．Ｂ．Ａｎｔｏｉｎｅ Ｍａｉｎｔｚ，Ｍａｘ Ａ．Ｖｉｅｒｇｅｖｅｒ，"Ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｍｅｄｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ"，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ，１９９８，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．１，ｐｐ．１−３６

本発明の課題は、患者のＸ線画像の連続撮影の全域にわたって、患者のあり得る動きにもかかわらず、費用少なくしかも誤りなく相互に関連付けすることができるＸ線画像を保証することにある。

この課題は、本発明によれば、Ｘ線放射器およびＸ線検出器を使用し、連続撮影中に動くことがある患者の評価時に互いに関連付けすべき２次元医用Ｘ線画像の連続撮影を行なう方法において、
ａ）連続撮影の最初のＸ線画像を作成するステップ、
ｂ）少なくとも１つの新たなＸ線画像を作成するステップ、
ｃ）新たなＸ線画像とその前に作成されたＸ線画像のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるステップ、
ｄ）偏差に依存して患者の動きを補償するように、一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置を調整するステップ
を含む医用Ｘ線画像の連続撮影方法によって解決される。

医用Ｘ線画像の連続撮影方法に関する本発明の実施態様は次の通りである。
偏差を求めるために、連続撮影の最初のＸ線画像が、前に作成されたＸ線画像のうちの１つとして利用される（請求項２）。
ステップｂ）〜ｄ）が偏差低減に関する最適プロセスとして反復的に繰り返される（請求項３）。ステップｂ）〜ｄ）が、新たなＸ線画像として少なくとも１つの試験的に、特に少ないＸ線線量で、作成されたＸ線画像を有する反復式の中間ステップとして付加的に実行される（請求項４）。
相対位置を調整するためのパラメータが、調整前に計画的に直接に偏差を低減するように、その都度定量的に求められた偏差に依存して算出される（請求項５）。
偏差が、前に作成されたＸ線画像のうちの１つに対する新たなＸ線画像の相対的な回転もしくは相対的な並進を定量化した形で求められる（請求項６）。
偏差が、解剖学的構造のランドマークの形での特徴的画素のそれぞれの位置の比較によって求められる（請求項７）。
偏差が、前に作成されたＸ線画像のうちの１つとの比較において新たなＸ線画像の類似性尺度に基づいて求められる（請求項８）。
相対位置の調整が使用者入力によって一時的に停止可能である（請求項９）。
相対位置の調整は、Ｘ線放射器および／またはＸ線検出器の移動によって行なわれる（請求項１０）。移動は、患者に対する、Ｘ線放射器およびＸ線検出器が固定された装置、特にＣアームの相対的な並進および／または回転によって行なわれる（請求項１１）。その装置は、６つの自由度で制御可能なロボットによって移動される（請求項１２）。
一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置の調整は、患者を有する患者テーブルの並進および／または回転によって行なわれる（請求項１３）。
連続撮影の全てのＸ線画像の作成後に、Ｘ線画像のレジストレーションが行なわれる（請求項１４）。

上記課題は、本発明によれば、連続撮影中に動くことがある患者の後での評価時に互いに関連付け可能な２次元医用Ｘ線画像の連続撮影を行なうためのＸ線装置において、
最初のＸ線画像および新たなＸ線画像を作成するためのＸ線放射器およびＸ線検出器と、
新たなＸ線画像とその前に作成されたＸ線画像のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるための計算手段と、
偏差に依存して患者の動きを補償するように、一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置を調整するための制御手段と
を有するＸ線装置によっても解決される。

連続撮影のその都度の新たなＸ線画像とその前に作成されたＸ線画像のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされ事前に求められた偏差に基づいて、患者のその都度の動きが補償されるように、Ｘ線画像の作成に使用された一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置を調整することによって、患者のその都度の動きに依存して誤りなく互いに関連付け可能なＸ線画像が得られる。その際に、特殊な呼吸技術を教え込むこと、あるいは患者を固定することによって患者にとって不快に患者を制限することはしない。一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置の調整は、Ｘ線画像の作成中に、投影ジオメトリに基づいて制限されている２次元Ｘ線画像の引続いたレジストレーションよりも柔軟に患者のその都度の動きに合った補償を可能にする。好ましいことに、本発明によって、連続撮影の作成に引き続いて行なわれていたＸ線画像の高コストの後処理を避けることができる。

本発明による１つの構成によれば、その都度の新たなＸ線画像と連続撮影の最初のＸ線画像との間で偏差が求められる。前に作成されたＸ線画像の１つとして最初のＸ線画像に繰り返し戻ることによって方法が簡略化される。パスファインダー技術による連続撮影の場合には、その都度の新たなＸ線画像はその都度の現在のＸ線透視画像に相当し、最初のＸ線画像からの現在のＸ線透視画像の偏差はマスク画像の形で求められる。偏差を求める際、Ｘ線透視画像はマスク画像とは患者の動きによってのみならず、造影剤もしくはカテーテル撮像によっても相違することを考慮すべきである。

その都度の新たなＸ線画像を作成するステップ、前に作成されたＸ線画像に対する偏差を検出するステップ、および一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置を調整するステップを、偏差低減に関する最適化プロセスとして反復的に繰り返すことによって、患者の動きの十分に完全な補償への段階的接近が可能である。

本発明の他の構成は、最適化プロセスにとって重要なステップを、その都度の新たなＸ線画像として少なくとも１つの試験的に、特に少ないＸ線線量で作成されたＸ線画像を有する反復式の中間ステップとして付加的に実行することにある。これは、患者の完全に補償された動きに基づいて特に評価に好適であるＸ線画像の選択を最適化プロセスの制限なしに可能にする。少ないＸ線線量で作成されたＸ線画像は、患者が多数回の反復ステップによって高いＸ線被曝にさらされることなく最適化プロセスを進行させるのに適している。少ないＸ線線量で作成されたＸ線画像が十分な診断上の画質を持たない場合には、それらのＸ線画像は評価に利用されない。最適化プロセスは、インターベンション治療中にも、このインターベンション治療が少ないＸ線線量を持った頻繁でかつ長時間の放射分解能を必要とするかぎり行なうことができる（例えば、カテーテル位置決め中のＸ線透視）。この場合に、患者の付加的な被曝は最適化プロセスのために回避可能である。

相対位置を調整するためのパラメータが、調整前に計画的に直接に偏差を低減するように、その都度定量的に求められた偏差に依存して算出されることによって、患者の動きの補償が少ないＸ線線量に関係して特に高速で可能である。それによって、偏差の反復低減の際に、それに必要な反復ステップの回数を減らすことができる。

偏差は、前に作成されたＸ線画像のうちの１つに対する新たなＸ線画像の相対的な回転もしくは相対的な並進を定量化した形で特に簡単に求めることができる。この形で定量化された偏差に基づいて、偏差の直接低減もしくは反復低減が特に高速で達成される。この定量化された偏差に基づいて、Ｘ線放射器およびＸ線検出器を通る軸線に対して垂直な一平面における患者の動きを、回転角度及び並進ベクトルによって定量的に記述することができる。

以下において、本発明ならびに本発明の有利な実施態様を、図面に概略的に示された実施例に基づいて更に詳しく説明する。ただし、それによって本発明がこの実施例に限定されることはない。
図１は本発明による方法の時間的経過を連続撮影のＸ線画像の順序に基づいて示し、
図２は３つの軸線の周りを回転可能であるＣアームと３つの方向に移動可能な患者テーブルとを有するＸ線装置を斜視図で示し、
図３は６つの回転軸線を有する固定要素付きロボットを斜視図で示し、
図４はＸ線放射器およびＸ線検出器を有するＣアームが配置された固定要素を有する図３のロボットを示し、
図５は患者テーブル上で動く患者ならびに患者の動きを補償するために患者に対する相対位置を調整されるＣアームを側面図で示し、
図６は患者の動きを補償するために患者を有する患者テーブルがＣアームに対する相対位置を調整される図５による患者およびＣアームを示す。

図１は、本発明による方法の時間的経過を、ｎ個の２次元の医用Ｘ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ（１＜ｍ＜ｎ）の順序に基づいて示す。これらのＸ線画像は、経過していく時間ｔの方向を指し示す時間軸６に沿って、それぞれの作成時点に従って配置されている。患者の動きを補償するために重要な２つの別のステップ４，５が、具体例に即して、その都度の新たなＸ線画像ｍ、その前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３、およびすぐ次のＸ線画像ｍ＋１に基づいて示されている。以下の説明は、その都度の新たなＸ線画像ｍが作成される時点に関する。従って、その都度の新たなＸ線画像ｍは現在のＸ線画像と呼ぶことができる。

連続撮影経過中に場合によっては動くかもしれない患者のＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの連続撮影を行うための本発明による方法によれば、最初のＸ線画像１の後に続くその都度の新たなＸ線画像ｍの作成後に、かつ新たなＸ線画像ｍのすぐ次のＸ線画像ｍ＋１の作成前に、
ステップ４において、一方ではその都度の新たなＸ線画像ｍと、他方ではその前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３との間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差が自動的に求められ、
ステップ５において、Ｘ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎを作成するためにその都度使用されたＸ線放射器および／またはＸ線検出器の患者に対するその都度の相対位置が、患者の動きを補償するように、その都度の偏差に依存して自動的に調整される。

この方法により、患者の動きをその発生後にその都度の新たなＸ線画像ｍに基づいて求め、すぐ次のＸ線画像ｍ＋１において補償することが可能になる。それによって、一方では、患者の動きによって惹き起こされた誤りがＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの連続撮影の過程で累積することが防止され、他方では、患者のその都度の動きの一時的な減衰後に、患者のこの動きの完全な補償がそれぞれの後続のＸ線画像において達成されることが保証される。

特に、最初のＸ線画像１に続くＸ線画像２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎが評価のために最初のＸ線画像１に関連付けられる連続撮影において、最初のＸ線画像１は前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３として偏差を求めるために使用されると望ましい。それに応じて、パスファインダー技術によるカテーテルナビゲーションへの本方法の適用時に、連続撮影の最初の画像１が、前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３として利用される。本方法によって、血管系内に挿入されたカテーテルが、その都度の新たなＸ線画像ｍとマスク画像１とからなる差画像において、患者の動きに起因して誤った個所に、特に差画像に表示された血管系の外部に現れることが回避される。特に患者が突然に動くと、あるいは連続撮影の２つの相前後するＸ線画像間の時間間隔が特に大きいときに患者が動くと、一時的に誤りのある表示となるが、しかし本方法によって引続いて取除かれるので、ナビゲーションを問題なく進行させることができる。

偏差低減に関する最適化プロセスという考え方に則してその都度の新たなＸ線画像ｍの作成と上述のステップ４，５との反復によって、患者の動きに対する補償がますます大きく可能にされる。この場合に、上述のステップは、その都度の新たなＸ線画像ｍとして少なくとも１つの試験的に特に少ないＸ線線量で作成されたＸ線画像を有する反復式の中間ステップとして実施されるとよい。これによって、その他のＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの少なくとも１つに誤りなく関連付け可能であるその都度の新たなＸ線画像ｍだけを評価時に利用することができる。本方法の適用にもかかわらず過大な偏差を有するＸ線画像は評価に利用されない。

偏差が、前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３に対するその都度の新たなＸ線画像ｍの相対的な回転もしくは相対的な並進を定量化した形で求められる場合、このようにして定量化された偏差が上述のステップ４，５の１度だけの実行によって直接的に低減される。この場合に相対位置の相応の調整量を算出するための反復式最適化プロセスがコンピュータ支援により予め行なわれる。

最適化プロセスのために使用されるアルゴリズムは、例えば３次元Ｘ線画像に関連した２次元Ｘ線画像のいわゆる２Ｄ−３Ｄレジストレーションのためのアルゴリズムに相当する。このようなアルゴリズムは、Ｇ．Ｐ．Ｐｅｎｎｙの学位論文「“Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｍｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｘ−ｒａｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｓ Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ”（１９９２年１２月、Ｋｉｎｇ‘ｓ Ｃｏｌｌｇｅ Ｌｏｎｄｏｎ）」の第３章から公知である。２Ｄ−３Ｄレジストレーションにおいて、３次元Ｘ線画像から２次元Ｘ線画像をディジタル的に再構成するのに用いられる投影は、実際の２次元Ｘ線画像とディジタル的に再構成されたＸ線画像との間の偏差が低減されるように反復法により改善される。その際に、投影に関係するアルゴリズムを前述の方法による位置調整に応用することができる。

その都度の新たなＸ線画像ｍにおける特徴的画素、特に解剖学的構造のランドマークの形での特徴的画素の位置と、前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像における同じ特徴的画素の相応の位置との比較によって、特に正確に偏差が求められる。これらの特徴的画素は簡単に自動的に認識し、２つ異なる画像において比較することができる。

前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３と比較すれば、その都度の新たなＸ線画像ｍの類似性尺度に基づいて偏差を同様に特に正確に求めることができる。偏差の低減は類似性尺度の上昇に相当する。例えばＸ線画像におけるピクセル強度もしくはグレー値分布に基づくこのような類似性尺度の例は、前記のＧ．Ｐ．Ｐｅｎｎｙの学位論文 “Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｍｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｅ ｔｏ Ｘ−ｒａｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｉｍａｇｅ Ｇｕｉｄｅｓ Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ”により公知である。

偏差を特に正確に求めるための前述の両方法は、先に挙げた非特許文献１（特に、“Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ”の章参照）から公知の固有レジストレーション方法にほぼ相当する。同様なレジストレーション方法は独国特許出願公開第１０２１０６４６号明細者からも公知である。これらのテキストに述べられたレジストレーション方法と違って、該当のＸ線画像３，ｍのコンピュータ支援による位置合わせの代わりに、患者に対するＸ線放射器および／またはＸ線検出器の相対的な位置の調整が行なわれている。

方法の実行を監視する使用者は、望ましいことに、明らかに患者動きがない場合、その都度の新たなＸ線画像ｍの作成時に方法の適用を一時的に停止させることができるので、場合によっては患者にとって付加的なＸ線被曝につながる反復式最適化ステップの不要動作を回避することができる。相応の使用者入力の際には、その都度の新たなＸ線画像ｍの作成時における偏差検出もしくは相対位置の調整は行なわれない。

連続撮影の全てのＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの作成後におけるＸ線画像の付加的なレジストレーションによって、相対位置の前述の調整にもかかわらず、完全には一致していないＸ線画像を互いに位置合わせし、このようにして後から患者の動きの補償に寄与することができる。レジストレーション方法は前に既に引用したテキストから公知である。後からのレジストレーションは、特に、患者に対するＸ線放射器および／またはＸ線検出器の相対位置を決定するあらゆる独立な自由度がＸ線装置により調整可能でない場合、あるいは相対位置が患者の動きに十分に速やかに追従することができない場合に適用すると望ましい。

図２は、Ｘ線放射器１０およびＸ線検出器１２を支持するための内側Ｃアーム９と、図面には示されていない検査すべき患者のための患者用テーブル１２とを備えたＸ線装置７を斜視図で示す。内側Ｃアーム９は、軌道軸線１７および傾斜軸線１８を中心とする内側アーム９の回転を可能にする軌道リフト１４を介して外側Ｃアーム１３に接続されている。外側Ｃアーム１３は回転継ぎ手１６を介して天井支持部１５に接続されている。回転継ぎ手１６は垂直軸線１９を中心とする外側Ｃアーム１３および内側Ｃアーム９の回転を可能にする。できるだけ見通しを良くするために図示されていない支持装置を有する患者テーブル１２が、両水平方向２０，２１への並進移動と垂直方向２２への並進移動とによって調整される。前述の回転および並進によって、一方でのＸ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１を有する内側Ｃアーム９と他方での患者との間の相対位置が、あり得る全部で６つの自由度で調整可能である。

その都度の新たなＸ線画像ｍとその前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つのＸ線画像３との間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるために計算手段３８が設けられており、一方でのＸ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１と他方での患者との間の相対位置を調整するために制御手段３９が設けられている。

Ｘ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１の移動によって相対位置の調整を特に簡単に行なうことができる。なぜならば、それらの移動に関与する全ての構成部分の機械的特性が既知であるか、もしくはこれらの機械的特性を予備運転で検出することができるからである。更に、Ｘ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１の移動のために、低コストで、前述の回転のためのＣアーム支え９，１３〜１６の如き公知の手段を用いることができる。

並進および／または回転によるＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１の移動が、低コストで、Ｘ線放射器１０およびＸ線検出器１１を備え互いに固定された装置、この例では内側Ｃアーム９において行なわれることによって、患者の動きの補償のための可能性を制限することなしに、Ｘ線放射器１０およびＸ線検出器１１の個別の移動制御が回避される。

しかし、一方でのＸ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１と他方での患者との間の相対位置は、図２に示されているような並進および／または患者の回転によって行なうことも望ましいことである。この実施例においては、連続撮影を行なうのために患者テーブル１２上に横たわる患者は、患者テーブル１２の並進によって３つの方向２０〜２２に移動可能である。方法を実施するために使用されたＸ線装置に応じて、相対位置が、この実施例におけるように、一方でのＸ線放射器１０および／またはＸ線検出器１１の移動と他方での患者もしくは患者テーブル１２の移動との組み合わせによって調整可能であり、場合によっては６つよりも少ない自由度も考慮される。

図１に関して、偏差が、前に作成されたＸ線画像１，２，…，ｍ−１のうちの１つに対するその都度の新たなＸ線画像ｍの相対的な回転もしくは相対的な並進を定量化した形で求められる場合を説明する。この偏差は、Ｘ線放射器１０およびＸ線検出器１１を通る（この実施例において垂直軸線１９と一致する）軸線に対して垂直な一平面における患者の動きに相当する。このような患者の動きは、この図面における垂直軸線を中心とする内側Ｃアーム９の回転、もしくは方向２０，２１によって定められた一水平面における患者テーブル１２の並進によって補償することができる。

図３は、６つの回転軸線２４〜２９を有するロボット２３を斜視図で示す。このようなロボット２３は従来技術に基づいて一般的に知られている。基部３０には第１の回転軸線２４を中心に回転可能に回転台３１が収容され、回転台３１には揺動腕３２が第２の回転軸線２５を中心に揺動可能に取付けられている。揺動腕３２には第３の回転軸線２６を中心に回転可能にアーム３３が固定されている。アーム３３の端部にはハンド３４が第４の回転軸線２７を中心に回転可能に取付けられている。ハンド３４は、第５の回転軸線２８を中心に回転可能でありかつこれに対して垂直に延びる第６の回転軸線２９を中心に揺動可能である固定要素３５を有する。

図４は図３によるロボット２３を示し、このロボットの固定要素３５に既に図２に示されたＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１を備えたＣアーム９が配置されている。図示されていない患者に対するＣアーム９の相対位置が、ロボット２３により、６つの基本的に可能な自由度に関して調整される。

この実施例において、一方でのＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１と他方での患者との間の相対位置は好ましくは専らＣアーム９に配置されたＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１の移動によって調整されるので、患者の動き時に発生する加速度により場合によっては制御されない追加的な患者の動きを起こさせる患者の動きが回避される。

Ｃアーム９の移動のために、この実施例では６つの自由度で制御可能なロボット２３を使用することによって、患者に対するＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１の相対位置を特に高速で調整することができるので、このようにして、患者の動きを特に遅れなく補償することができる。その場合に、低コストで、図３に示されたロボット２３の種類による既存のロボットを用いることができる。

患者は、連続撮影中、図２に類似して、患者テーブル１２上に存在する。代替として、高速移動可能なロボット２３を用いる場合には、患者のＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの連続撮影を直立の身体支持装置で作成することもできる。それによって、患者を自然の負荷状態で検査することができる。

Ｘ線放射器１０およびＸ線検出器１１をそれぞれ１つのロボット２３に配置して別々に移動させることも考えられ得る。

図５は、図２によるＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１を備えたＣアーム９および患者テーブル１２を非常に簡略化した側面図で示す。患者テーブル１２上に動く患者が横たわっており、患者の頭部３７からＸ線画像１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎの連続撮影が行なわれる。

患者３６は頭部３７を鎖線輪郭によって示された出発位置から実線輪郭によって示された最終位置へ垂直に上に向けて動かす。最終位置における頭部３７のＸ線画像ｍと前に作成されたＸ線画像３との間の、この患者の動きによって惹き起こされた偏差が求められ、引続いて、一方でのＸ線放射器１０およびＸ線検出器１１を備えたＣアーム９と他方での患者３６の頭部３７との間の相対位置が、求められた偏差に依存して、この実施例では、鎖線輪郭によって示された出発位置から実線輪郭によって示された最終位置への時計回りのＣアームの回転によって調整されるので、患者の動きは次に作成されるＸ線画像ｍ＋１に対しては補償されている。

図６は、図５に類似して、同様に、患者テーブル１２、Ｃアーム９、患者テーブル１２上に横たわる患者３６を示す。図５と違って、患者の動きは、Ｃアーム９の回転によって補償されるのではなく、鎖線輪郭によって示された出発位置から実線輪郭によって示された最終位置への患者テーブル１２の時計回りの回転によって補償される。

一般的には、患者３６全体の動きのみならず、図５および図６において説明した実施例のように、患者３６の身体部分の動きまたは患者３６の内部器官の動きも、患者の動きであると理解すべきである。

本発明は、基本的には次のように要約することができる。本発明は、評価時に互いに関連付けすべき患者の２次元医用Ｘ線画像の連続撮影を行う方法もしくはＸ線装置に関し、先ず、最初のＸ線画像が作成され、引続いてその都度の新たなＸ線画像が作成され、その後、その都度の新たなＸ線画像とその前に作成されたＸ線画像のうちの１つとの間の、患者のその都度の動きによって惹き起こされた偏差が求められ、結局、その都度、Ｘ線画像の作成に使用された一方でのＸ線放射器および／またはＸ線検出器と他方での患者との間の相対位置が、その都度の偏差に依存して、患者の動きが補償されるように調整される。従って、連続撮影の全域にわたって、患者の動きにもかかわらず、低コストで誤りなく互いに関連付けすることができるＸ線画像を保証することができる。

本発明方法の時間的経過を連続撮影のＸ線画像の順序に基づいて示す流れ図 ３つの軸線の周りを回転可能であるＣアームと３つの方向に移動可能な患者テーブルとを有するＸ線装置の斜視図 ６つの回転軸線を有する固定要素付きロボットを示す斜視図 Ｘ線放射器およびＸ線検出器を有するＣアームが配置された図３の固定要素付きロボットを示す斜視図 患者テーブル上で動く患者ならびに患者の動きを補償するために患者に対する相対位置を調整されるＣアームを示す側面図 患者の動きを補償するために患者を有する患者テーブルがＣアームに対する相対位置を調整される図５による患者およびＣアームを示す側面図

符号の説明

１〜ｎ 連続撮影のＸ線画像
１ 連続撮影の最初のＸ線画像、
１〜ｍ−１ 前に作成されたＸ線画像
３ 前に作成されたＸ線画像のうちの１つのＸ線画像３Ｘ線画
ｍ その都度の新たなＸ線画像
ｍ＋１ すぐ次のＸ線画像
４ ステップ
５ ステップ
６ 時間軸
７ Ｘ線装置
９ 内側Ｃアーム
１０ Ｘ線放射器
１１ Ｘ線検出器
１２ 患者テーブル
１３ 外側Ｃアーム
１４ 軌道リフト
１５ 天井ホルダ
１６ 回転継ぎ手
１７ 軌道軸線
１８ 傾斜軸線
１９ 垂直軸線
２０ 水平方向
２１ 水平方向
２２ 垂直方向
２３ ロボット
２４〜２９ 回転軸線
３０ 基部
３１ 回転台
３２ 揺動腕
３３ アーム
３４ 回転継ぎ手
３５ 固定要素
３６ 患者
３７ 頭部
３８ 計算手段
３９ 制御手段

Claims (16)

1. Ｘ線放射器（１０）およびＸ線検出器（１１）を使用し、連続撮影中に動くことがある患者（３６）の評価時に互いに関連付けすべき２次元医用Ｘ線画像（１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ）の連続撮影を行なう方法において、
   ａ）連続撮影の最初のＸ線画像（１）を作成するステップ、
   ｂ）少なくとも１つの新たなＸ線画像（ｍ）を作成するステップ、
   ｃ）新たなＸ線画像（ｍ）とその前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるステップ、
   ｄ）偏差に依存して患者の動きを補償するように、一方でのＸ線放射器（１０）および／またはＸ線検出器（１１）と他方での患者（３６）との間の相対位置を調整するステップ
   を含むことを特徴とする医用Ｘ線画像の連続撮影方法。
2. 偏差を求めるために、連続撮影の最初のＸ線画像（１）が、前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つとして利用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ステップｂ）〜ｄ）が偏差低減に関する最適プロセスとして反復的に繰り返されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. ステップｂ）〜ｄ）が、新たなＸ線画像（ｍ）として少なくとも１つの試験的に作成されたＸ線画像を有する反復式の中間ステップとして付加的に実行されることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 相対位置を調整するためのパラメータが、調整前に計画的に直接に偏差を低減するように、定量的に求められた偏差に依存して算出されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. 偏差が、前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つに対する新たなＸ線画像（ｍ）の相対的な回転もしくは相対的な並進を定量化した形で求められることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. 偏差が、解剖学的構造のランドマークの形での特徴的画素のそれぞれの位置の比較によって求められることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 偏差が、前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つとの比較において新たなＸ線画像（ｍ）の類似性尺度に基づいて求められることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 相対位置の調整が使用者入力によって一時的に停止可能であることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
10. 相対位置の調整は、Ｘ線放射器（１０）および／またはＸ線検出器（１１）の移動によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 移動は、患者（３６）に対する、Ｘ線放射器（１０）およびＸ線検出器（１１）が固定された装置の相対的な並進および／または回転によって行なわれることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 装置は、６つの自由度で制御可能なロボット（２３）によって移動されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 一方でのＸ線放射器（１０）および／またはＸ線検出器（１１）と他方での患者（３６）との間の相対位置の調整は、患者（３６）を有する患者テーブル（１２）の並進および／または回転によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の方法。
14. 連続撮影の全てのＸ線画像（１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ）の作成後に、Ｘ線画像（１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ）のレジストレーションが行なわれることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の方法。
15. 連続撮影中に動くことがある患者（３６）の後での評価時に互いに関連付け可能な２次元医用Ｘ線画像（１，２，…，ｍ−１，ｍ，ｍ＋１，…，ｎ）の連続撮影を行なうためのＸ線装置において、
    最初のＸ線画像（１）および新たなＸ線画像（ｍ）を作成するためのＸ線放射器（１０）およびＸ線検出器（１１）と、
    新たなＸ線画像（ｍ）とその前に作成されたＸ線画像（１，２，…，ｍ−１）のうちの１つとの間の、患者の動きによって惹き起こされた偏差を求めるための計算手段（３８）と、
    偏差に依存して患者の動きを補償するように、一方でのＸ線放射器（１０）および／またはＸ線検出器（１１）と他方での患者（３６）との間の相対位置を調整するための制御手段（３９）と
    を有することを特徴とするＸ線装置。
16. 請求項１乃至１４の１つに記載の方法を実施するための請求項１５記載のＸ線装置。

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