JP2007029734A - コンピュータ断層撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】患者におけるインターベンションの位置とコンピュータ断層撮影システムの走査範囲との間の調整を改善する。
【解決手段】患者７の周りを移動させられるＸ線ビームを発生するＸ線管２と、Ｘ線ビーム１２が患者７の走査範囲を走査して患者７を透過した後における放射強度を測定するための複数の検出素子を有する検出器３と、Ｘ線管−検出器システム２，３に対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置６と、システムを制御するためおよび検出器３の測定データから断層撮影画像を再構成するためのコンピュータプログラムを有する計算および制御ユニットとを備え、インターベンションに使用された器具の少なくとも一部を検出する第１のプログラムＰｒｇ₁またはプログラムモジュールが実行のために記憶され、走査範囲を現在の設定に応じて器具に自動的に合わせる第２のプログラムＰｒｇ₂が実行のために記憶されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、患者において器具を用いてインターベンション処置を制御されながら実施するために、患者の周りを移動させられるＸ線ビームを発生する少なくとも１つのＸ線管と、Ｘ線ビームが患者の走査範囲を走査して患者を透過した後における放射強度を測定するための複数の検出素子を有する検出器と、Ｘ線管−検出器システムに対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置と、システムを制御するためおよび検出器の測定データから断層撮影画像を再構成するためのコンピュータプログラムを有する計算および制御ユニットとを少なくとも備えたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに関する。

この種のコンピュータ断層撮影システムは公知であり、しばしば患者へのインターベンション処置を同時制御のもとで行なうために使用される。このようなインターベンション処置は例えば組織の採取または場合によって病変組織の治療である。しかしながら、曲がりやすい器具を使用することもあり、操作者は、インターベンション実施時に、できるだけ器官または敏感な組織を巻き添えにしないように、あるいは経路中に骨がないように注意を払わなければならない。

現在これは、コンピュータ断層撮影システムの走査範囲が本来のインターベンション範囲にあるように手動にて調整されることによって行なわれ、このために一般に患者テーブルが直接に手動またはテーブルの制御された往復搬送によって移動される。ＣＴの公知の患者テーブルでは、患者テーブルのこの制御がかなり不快に実行され、操作者にとって、特に殺菌した手を使う場合には比較的大きな問題を生じる。付加的に、器具が解剖学的理由から患者の体に斜めに挿入されなければならない場合には、特別な問題が存在する。この場合には、走査範囲をインターベンションの本来の範囲に調整することが特に困難である。

本発明の課題は、患者において器具を用いてインターベンション処置を制御されながら実施するために、患者におけるインターベンションの位置とコンピュータ断層撮影システムの走査範囲との間の調整を改善するコンピュータ断層撮影システムを提供することにある。

この課題は、本発明によれば、患者において器具を用いてインターベンション処置を実施するために、
患者の周りを移動させられるＸ線ビームを発生するＸ線管と、Ｘ線ビームが患者の走査範囲を走査して患者を透過した後における放射強度を測定するための複数の検出素子を有する検出器と、
Ｘ線管−検出器システムに対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置と、
システムを制御するためおよび検出器の測定データから断層撮影画像を再構成するためのコンピュータプログラムを有する計算および制御ユニットと
を少なくとも備えたコンピュータ断層撮影システムにおいて、
インターベンションに使用された器具の少なくとも一部を検出する第１のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶され、
走査範囲を現在の設定に応じて器具に自動的に合わせる第２のプログラムが実行のために記憶されていることによって解決される。
本発明の有利な実施態様は次の通り列記される。
器具の少なくとも一部の位置をコンピュータ断層撮影画像により検出する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２）。
器具の少なくとも一部の位置を検出器出力データにより検出する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項３）。
患者テーブルとＸ線管−検出器システムとを、走査範囲が設定に応じて器具の存在する範囲に部分的に重なるように、相互に相対的に位置決めする他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項４）。
Ｘ線管−検出器システムにおけるコリメータの移動によってコンピュータ断層撮影システムの走査範囲を器具の位置に合わせる他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項５）。
器具の少なくとも一部の位置を検出する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項６）。走査範囲の位置が設定に応じて器具の位置に合わせられるように患者テーブルの位置を変化させる他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項７）。患者に対する走査範囲の相対的な位置が設定に応じて器具の位置に合わせられるようにＸ線管−検出器システムの傾斜角を変化させる他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項８）。再構成された断層の位置が設定に応じて器具の位置に合わせられるように再構成される断層の傾斜角を変化させる他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項９）。
再構成されたコンピュータ断層撮影画像を少なくとも部分的に傾斜させて表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１０）。
コンピュータ断層撮影画像を走査方向にも患者の縦軸に対して垂直方向にも表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１１）。
患者の少なくとも１つの概観表示内に、指示されたおよび／または指示可能であるコンピュータ断層撮影画像の断面を表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１２）。
コンピュータ断層撮影画像の表示において器具を強調する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１３）。強調を器具の特別のカラー表示によって行なう他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１４）。
組織内での器具の予測移動経路を、検出された位置に基づいて算出する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１５）。コンピュータ断層撮影画像の表示内に算出された予測移動経路を表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１６）。自動的な組織認識、取り囲むべき組織および／または通り抜けできない組織の考慮のもとに組織内での器具の有利な移動経路を算出して表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１７）。移動経路の算出時に器具の起こり得る曲がり変化を考慮する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１８）。前もって定められた組織からの予め定められた安全距離へ到達したら音響的および／または視覚的警報を出力する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項１９）。目標領域を定めることができ、かつ通り抜けてもよい組織を通過する最適な経路を表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２０）。
表示内に操作者に対して、目標領域へのインターベンションのための最適な角度を表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２１）。表示内に操作者に対して、予め定められた目標領域への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具の位置変化の方向を表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２２）。予め定められた目標領域への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具の位置変化の表示を少なくとも１つのピクトグラムにより指示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２３）。
目標領域を定めることができ、かつ器具の予め定められた部分の定められた距離内にあり到達された全ての領域を光学的にマーキングして表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２４）。
現在の走査範囲と前もって再構成されたボリュームデータにより再構成されたコンピュータ断層撮影画像との組み合わせを表示する他のプログラムまたはプログラムモジュールが実行のために記憶されている（請求項２５）。
コンピュータ断層撮影システムがＣアーム装置である（請求項２６）。
コンピュータ断層撮影システムがシステム軸線の周りを３６０°回転するＸ線管を有するガントリである（請求項２７）。

本発明者は、コンピュータ断層撮影において、コンピュータが、自動的に特定の物質からなる対象または既知の形状を有する対象を検出し、かつインターベンションのために使用された器具の位置知識に基づいて走査範囲を患者に対して相対的に次のように、すなわち走査範囲が前もって行なわれた設定に応じて相応なプログラムによって自動的に器具の位置に最適に合わせられるように、移動させることによって対象の自動検出を利用することが可能であることを認識した。

本発明によって、操作者が今や実際に本来のインターベンションに専心することができ、走査範囲の自動調整に応じて本来のインターベンションの領域についての良好な概観をそのまま保持することができることができるので、インターベンションに使用された器具の誤りのないガイドが簡単になることが達成される。これによって、患者の呼吸または能動的な反応による患者の有り得る動きも、操作者の能動的な介入を要することなしに補償される。

この基本的な考えに従って、本発明者は、患者において器具を用いてインターベンション処置を制御されながら実施するために、患者の周りを移動させられるＸ線ビームを発生するＸ線管と、Ｘ線ビームが患者の走査範囲を走査して患者を透過した後における放射強度を測定するための複数の検出素子を有する検出器とを有するコンピュータ断層撮影システムを提案する。更に、このコンピュータ断層撮影システムは、Ｘ線管−検出器システムに対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置と、システムを制御するためおよび検出器の測定データから断層撮影画像を再構成するためのコンピュータプログラムを有する計算および制御ユニットとを少なくとも有する。コンピュータ断層撮影システムの改善点は、インターベンションに使用された器具の少なくとも一部を検出するプログラムにあり、そして更に、走査範囲を現在の設定に応じて、検出された器具に自動的に合わせるプログラムも存在する。

Ｘ線管−検出器システムに対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置は種々に構成することができる。Ｘ線管−検出器システムに対して相対的に患者をシステム軸線の方向へ移動させるために、移動可能な患者テーブルまたは移動可能なガントリを使用することができる。患者の縦軸の方位に関しては、患者テーブルがシステム軸線に対して斜めに傾斜可能に、場合によってはシステム軸線の周りにおける傾斜軸線の付加的な回転移動をともなって傾斜可能に構成されているとよい。他方では、対応する相対移動はＸ線管−検出器システムによっても実施可能である。

有利な実施態様では、付加的な特別な位置認識装置は必要でなく、器具の少なくとも一部の位置はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像によりまたは検出器出力データの変更によって直接に検出することができる。しかしながら、これの代替として、例えば電波によってまたは直接の光学的な検出によって位置を決定されるように器具に相応の位置センサを備えさせることができる。

本発明の基本思想に従って、患者テーブルとＸ線管−検出器システムとは、走査範囲が前もって入力された設定に応じて器具の存在する範囲に部分的に重なるように, 相互に相対的に位置決め可能である。この場合に、例えば走査範囲の大部分が器具の目標領域内にあり、これに対して器具によって既に通り抜けられた範囲は顧慮されなくてもよい。

コンピュータ断層撮影システムに多数の検出器列を有する非常に幅広い検出器が使用される場合に、患者テーブルとＸ線管−検出器システムとの相対的な移動が必ずしも必要でなければ、ＣＴシステムの走査範囲はＸ線管−検出器システムにおけるコリメータの移動によっても器具の位置に合わせることができる。これは、患者および／またはＣＴの視覚可能なシステム部分において何ら移動が行なわれず、これによって操作者が悩まされない限り、有利である。更に、走査範囲の縮小化および場合によっては走査範囲の移動は、幅広い検出器の最大可能な走査範囲による撮影に比べて線量低減をもたらす。

位置決定に加えて、器具の少なくとも一部の位置を検出することができ、それによって現在の状況および操作者の要望へ走査範囲を合わせることが改善される。例えば、走査範囲の位置が設定に応じて器具の位置に合わせるように患者テーブル位置が変えられる。従って、患者テーブルの位置変化に対する代替または追加として、Ｘ線管−検出器システムの傾斜を変えること、または相応に幅広い検出器の場合にはその都度再構成される断層の傾斜を調整することが可能である。

さらに、再構成されたＣＴ画像を少なくとも部分的に傾斜させて表示するとよく、それによって操作者は空間的状況を容易に認識することができる。同様に、ＣＴ画像の表示において器具を強調して表示すると好ましく、強調は器具の特別なカラー表示によって行なうと特に好ましい。

操作者の概観見通しを改善するために、ＣＴ画像は走査方向にも患者縦軸に対して垂直方向（アキシャル方向）にも表示されるとよい。更に、患者の少なくとも１つの概観表示内に、指示されたおよび／または指示可能であるＣＴ画像の断面が表示されるとよい。これによって、位置決定が著しく単純化される。

本発明によるコンピュータ断層撮影システムの他の有利な実施態様において、本発明者は、組織内での器具の予測移動経路が器具の前もって検出された位置に基づいて算出され、場合によってＣＴ 表示内にも表示されることを提案する。組織内での器具の有利な移動経路は、自動的な組織認識、取り囲むべき組織および／または通り抜けできない組織の考慮のもとに算出されて表示されるとよい。器具を更にどのくらい押し込むことができるかという提案を操作者に提示するために、例えば骨または特定器官のような組織の典型的な吸収値を使用するとよい。この提案の際に、コンピュータ断層撮影システムにとって既知である器具の起こり得る曲がり変化が考慮されるとよい。

更に、コンピュータ断層撮影システムは、前もって定められた組織からの予め定められた安全距離へ到達したら好ましくは音響的および／または視覚的警報を出力するプログラムを持つとよく、それによって、例えば押し込み経路の範囲内にある器官または大きな神経索の損傷が起こる前に操作者に警告することができる。

コンピュータ断層撮影システムの他の有利な実施態様において、目標領域も定めることができ、コンピュータ断層撮影システムは、経路算出プログラムにより、通り抜けてもよい組織を通過する最適な経路を表示し、操作者はこの最適な経路を器具により追跡すべきである。この場合にも器具の起こり得る曲がりまたは器具の起こり得るその他の変形が考慮されるとよい。

更に、ＣＴシステムは、表示内に操作者に対して目標領域へのインターベンションのための最適な角度を表示し、しかも表示内に操作者に対して予め定められた目標領域への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具の位置変化の方向を表示することができるように構成されているとよい。更に、予め定められた目標領域への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具の位置変化の表示が少なくとも１つのピクトグラムにより指示されるとよい。これによって、操作者の特別な位置決定や、表示画像の実際状況への伝達を行なう必要がなく、むしろ簡単に画面上での方向指示に従えばよい。この種の指示を、車両ナビゲーションシステムのように音響的に出力することも可能である。それによって、操作者はさもなければ必要なディスプレイへの一瞥によって気をそらされない。

インターベンション器具が例えば腫瘍治療に使用される場合には、目標領域を定めることができ、かつ操作者に既に治療された領域の持続的な概観が光学的に表示されるように、器具の予め定められた部分の定められた距離内にあり到達された全ての領域が光学的なマーキングされて表示されるとよい。

付加的に、走査範囲の全ての表示において、操作者のための簡単な位置決定が可能であるように、現在の走査範囲を、前もって再構成されたボリュームデータまたは現在の走査範囲の外側におけるＣＴ画像によって補足することもできる。

本発明において、ＣＴシステムにおける上述の方法特徴は、制御および計算ユニットのデータおよび進行メモリ内に格納され、必要時に呼び出されてプロセスユニットによって実行されるプログラムまたはプログラムモジュールによって描出される。

付加的に指摘しておくに、上述のＣＴシステムおよびそれにおいて使用されるソフトウェアは、Ｃアームであっても、３６０°回転するガントリを有する通常のＣＴ装置であってもよい。

以下において図を参照しながら有利な実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図には本発明の理解のために必要な特徴だけが示されている。
図１はコンピュータ断層撮影システムを示し、
図２は傾斜させられたＸ線管−検出器システムを有するＣＴシステムの縦断面図を示し、
図３は図２の状態の模範的ディスプレイ表示を示し、
図４は斜めに操作されたＸ線管−検出器システムおよびインターベンション開始時に非対称的に調整されたコリメータによる患者走査の縦断面図を示し、
図５は小さくされた走査範囲を有するインターベンション終了時における図４の表示を示し、
図６はインターベンションの目標領域とインターベンションの回避すべき領域とを有する縦断面での患者概観表示を示し、
図７はインターベンション方向の指示を有する種々のスライスのディスプレイ表示を示し、
図８はＣＴ支援インターベンションを実施するためのフローチャートを示す。

図においては次の符号が使用されている。１：ＣＴシステム、２：Ｘ線管、２．１：焦点、３：検出器、３．１〜３．ｎ：検出素子、４：システム軸線、５：ガントリハウジング、６：移動可能な患者用寝台、７：患者、８：ガントリハウジングにおける開口、９：計算および制御ユニット、１０：データおよび制御線、１１：器具、１２：コーンビーム、１３．１〜１３．ｎ：再構成平面、１４．１〜１４．ｎ：アキシャル表示平面、１５，１６，１７：部分画像、１５．１，１６．１，１７．１：概観表示、１５．２，１６．２，１７．２：断層の詳細表示、１８：コリメータ、１９．１〜１９．３：インターベンション軸線、２０．１〜２０．２：禁止領域、２１：ピクトグラム、２２：目標領域、２３：部分画像、１００〜１１５：フローチャートにおけるステップ、１００：トポグラム撮影、１０１：走査計画、１０２：開始点／目標点のマーキング、１０３：経路分析、１０４：判定点、１０５：最適化経路の可視化、１０６：開始点適合化、１０７：計画へのテーブル位置、ガントリ傾斜、コリメーションおよび再構成の適合化、１０８：インターベンション走査、１０９：インターベンション軸線検出、１１０：経路分析、１１１：判定点、１１２：警報／修正提案、１１３：計画へのテーブル位置、ガントリ傾斜、コリメーションおよび再構成の適合化、１１４：判定点、１１５：目標点、Ｐｒｇ₁〜Ｐｒｇ_n：プログラム、ｘ：ｘ軸／ガントリ傾斜軸線、α：ガントリ傾斜角、ｚ：検出器およびＸ線管の回転軸線。

図１は、ガントリハウジング５を有する本発明によるＣＴシステム１を３次元表示で示す。ガントリハウジング５内には詳しくは図示されていないガントリが存在する。ガントリにはシステム軸線４の周りを回転するＸ線管２およびこのＸ線管２に対向する検出器３が固定されている。患者は、システム軸線方向４に移動可能な患者用寝台６上に横たわり、ガントリの開口８を通して走査のためにＸ線経路内に送り込まれ、そこで本来のインターベンションが行なわれる。付加的に、システム軸線ｚに対して垂直に配置された傾斜軸線ｘが示されている。傾斜軸線ｘを中心にガントリが傾斜可能であるので、本発明によって要求されるような斜めのビーム経路が可能にされる。この関連で指摘しておくに、十分に幅広い、従って多列の検出器において、専ら斜めのビームが走査に使用されるように、コリメータ絞りだけが移動される場合も本発明の範囲内にある。

再構成の制御、データ収集およびデータ評価は計算および制御ユニット９によって行なわれる。計算および制御ユニット９はデータおよび制御線１０を介してガントリおよび移動可能な患者用寝台６に接続されている。この計算および制御ユニット９には、動作時に本発明による方法を実行するプログラムＰｒｇ₁〜Ｐｒｇ_nが記憶されている。

ここに示された３６０°回転のガントリの代わりに、いわゆるＣアーム装置も、ＣＴシステムとして使用することができる。Ｃアーム装置は、患者への接近が遥かに改善され、それによりインターベンションの実施が容易になるという利点を有する。

図２は、検出素子３．１〜３．ｎを有する検出器３に向けてＸ線ビーム１２を放射するＸ線管の焦点２．１と共に走査範囲内の略示された患者７の縦断面図を示す。ここに示された事例では、ガントリはｘ軸の周りに角度αだけ傾斜させられているので、システム軸線４とガントリの回転軸線ｚとはもはや一致しない。これから、同様に垂線に対して角度αだけ傾斜している再構成平面１３．１〜１３．ｎが生じる。図示の例では、再構成平面１３．１〜１３．ｎは、患者に対して、患者内に挿入されている器具１１と同じ交差角を有する。操作者のための改善された表示および位置決定のために、再構成平面に付加して、ここに１４．１〜１４．ｎにて示されているように、リフォーマットされた断面が示されている。通常、この種の断面は、ここではシステム軸線に相当する患者の縦軸に対して垂直な断面（アキシャル面）である。

断面のこのような表示が、図３にディスプレイの再現により示されている。このディスプレイの再現は２つの表示１５，１６を示し、表示１５は概観表示１５．１を有する。概観表示１５．１には、患者７が概観的に示され、かつ付加的にアキシャル方向にリフォーマットされた断層画像１４．１〜１４．３が、付加的に示されたインターベンション器具１１と一緒に縦断面で示される。

画像部分１５．２には、患者７の部分断面および器具１１の切断部分を示すリフォーマットされた断層１４．３が表示されている。

右隣において、画像部分１６にもう一度、患者７の縦断面を有する概観表示１６．１が示されている。この概観表示では、患者７に対する相対的な位置に、３つの再構成断面１３．１〜１３．３および器具１１が見える。その下に表示されている画像部分１６．２には、操作者の設定に従って、中央の走査の断面における本来の再構成画像である中央の再構成断層１３．２が示され、ここでもこの走査時に中央に存在する器具１１が表示される。もちろん、図示された表示はコンピュータ断層撮影による横断面の極めて単純化された描写であるが、実際には遥かに豊かな詳細性を有する。

本発明によれば、相応のプログラム制御と検出器データおよび再構成データの事前の評価とによって、走査範囲の位置およびその幅は、その都度行なわれるインターベンションの範囲における最適な眺めを操作者が使用できるように制御される。このために、患者に対する相対的なガントリの最適な必要傾斜角αの自動的な算出が、手元にある画像データから引き出され、この角度および必要なビーム幅の常に現在の設定が行なわれるので、一方では患者に照射される線量が最小化され、他方では操作者にとって最適な眺めと最善の位置決定が可能になる。

同時に斜めに設定された走査範囲のもとでの絞りの適応制御の可能性が図４および図５に示されている。

図４はインターベンション開始時の走査を示す。付加的に目標領域２２が操作者によってまたは事前に実施された画像認識に基づいて定められた。インターベンション開始のために、コリメータ１８は、患者７のインターベンションが行なわれる領域が最適に照射されるように調整されている。本例においては、４つの再構成平面１３．１〜１３．４が表示されている。患者７のこの現在再構成された部分に応じて３つのリフォーマットされた画像平面１４．１〜１４．３が算出された。中央の画像平面１４．２は器具１１の長手軸線を通り、目標領域２２と交差する。

インターベンションの進行にともない、すなわちインターベンション器具１１が患者内に深く入り込んでゆき目標領域２２に接近するにともない、既に通り抜けた領域を更に走査することはもはや必要でないので、ビーム１２は、コリメータ１８の場合によっては非対称の制御によって、インターベンション器具１１および目標領域２２の臨界的範囲を正確に表示するように制限される。

図５には、コーンビーム１２を非常に狭めた状態が示されている。ここでは、このコーンビーム内にある平面１３．１，１３．２だけが再構成され、従って、この再構成ボリュームの縮小された画像部分が、僅かだけアキシャル方向にリフォーマットされた断面表示１４．１〜１４．３によって示される。

ここでなおも、図示された変形に加えて、システム軸線に沿ったＸ線管−検出器システムに対する患者の相対的な移動も可能であるので、検出器の縁ビームの利用によって付加的にシステム軸線に対する個別ビームの更に大きい傾斜角が生じることがわかる。

図６は、患者におけるインターベンション経路の本発明による自動最適化を概略図で示す。例えば前述の完全な患者走査によって作成され得るような患者の縦断面画像が示されている。しかも患者７内に一方では目標領域２２が示され、インターベンションの際に決して傷つけてはならない領域２０．１，２０．２も示されている。これは、例えば、器官、大きな血管、骨または大きな神経索である。表示された画像は実際の問題性に比べて著しく簡単化して示されている。目標領域および禁止領域の表示に加えて、原則的には有り得るインターベンション軸線１９．１〜１９．３が示されている。インターベンション１９．１はアキシャル軸線であり、患者表面から目標領域２２への最も直接的な接続であるが、ただし禁止領域２０．１に接し、この理由から使用可能なインターベンション軸線としては考慮の対象外である。右方に強く傾斜させられたインターベンション軸線１９．３は同様に、患者７の表面から目標領域までの経路上において禁止領域２０．２に接し、従ってインターベンションにとって禁止経路となる。最適なインターベンション経路はインターベンション軸線１９．２で示されている。このインターベンション経路は、一方では患者７の表面から目標領域２２までの最も短いインターベンション経路であり、経路上において禁止領域に接しない。このような評価は、従来技術に存在する手段により問題なく患者のボリューム表示に基づいて求めることができる。相応の画像表示によって、操作者に対して空間的想像能力に過大な要求をすることなく経路の最適化を画像で表示することができる。

ここに２次元表示されたこの例は必ずしも２次元に限定されなければならないというわけではなく、相応の付加的な指示および第２の平面における付加的な表示によって操作者には最終的に最適なインターベンション通路またはインターベンション軸線が３次元空間に表示されてもよい。

図７は、インターベンションを実施するための自動ナビゲーション用ディスプレイの模範的構成を示す。ディスプレイは、ここでは模範的に４つの部分に分割されている。部分画像１５，１６，１７は、概観表示と角度０°，２０°，３５°からの個々の断層画像とを表示するのに対して、部分画像２３においては器具の自動ガイドがピクトグラムによって明確にされる。

表示はインターベンション開始時の状態を示す。患者からは既に概観走査が存在し、インターベンションの目標領域２２が空間的にマーキングされている。インターベンションの開始は器具１１の位置によって決定される。部分画像１５には０°の傾斜角を有するアキシャル表示が示されており、この表示では器具１１が中央の再構成平面１３．２において切断される。更に再構成平面１３．２はなおも目標領域２２を切断する。部分画像１６は概観画像において２０°の角度を有する模擬再構成断面およびインターベンション軸線を示し、これに対して部分画像１７には３５°の角度を有する再構成断面およびインターベンション軸線が表示されている。これらの表示から明らかのように、２０°だけ傾斜したインターベンション軸線が最適であるよう見える。なぜならば、概観画像に加えて表示された断面画像から分かるように、この場合には禁止領域がインターベンションによって傷つけられることがないからである。

これに従って、アキシャル方向の現在のインターベンション軸線１９．１が表示されている部分画像２３に、最適なインターベンション軸線１９．２が示され、そして最適なインターベンション軸線１９．２が得られるように、ピクトグラム２１によって器具１１の移動のための所望の修正方向が示される。

この表示によって、空間的想像能力に過大な要求を必要とすることなく、最適なインターベンション区間を見つけ出すことが操作者に可能にされる。

付言するに、表示されたピクトグラム２１は、模範的に音響通報によってもまたは相応の音声通報によっても補足または置換することができる。

図８にはコンピュータ断層撮影システムの支援によりインターベンションを本発明によって実施するためのフローチャートがステップ１００〜１１５にて示されている。第１のステップ１００においてトポグラムが取得され、続いてステップ１０１において患者の概観走査を行なう走査計画が実行される。この概観走査においては、ステップ１０２においてインターベンションの開始点および目標点がマーキングされ、ステップ１０３では経路分析が行なわれる。判定点１０４においては、経路が最適には及ばない状態にしか調整されていない場合に、経路の最適化がステップ１０５において示され、ステップ１０６において開始点が相応に合わせられる。この新しい開始点によってステップ１０２が続行される。インターベンション経路が経路分析１０３によれば最適であり、判定点１０４において本来のインターベンションが導入される。ステップ１０７により、テーブル位置、ガントリ傾斜、コリメーションおよび再構成経路が計画に合わせられる。その後ステップ１０８にてインターベンション走査が行なわれ、インターベンション走査ではステップ１０９にてインターベンション軸線が検出され、そしてステップ１１０にて対応経路が分析される。判定点１１１において、経路が最適には及ばない状態にあることが判明した場合には、ステップ１１２において警報が出力され、もしくは修正提案が指示される。それに基づいてもう一度、ステップ１１３にてテーブル位置、ガントリ傾斜、再構成平面の周りへのコリメーションがインターベンション軸線に対して調整され、ステップ１０８へ戻される。判定点１１１において経路が承認（ｏｋ）されると、すなわち経路範囲に禁止領域が存在しない場合には、ステップ１１４において目標点が到達されたかどうかが検出される。目標点が到達されていない場合にはステップ１１３への分岐が行なわれ、他の場合には目標点が到達されたとして、インターベンション終了がステップ１１５により指示される。

本発明の上述の特徴は、本発明の枠を逸脱することなく、その都度述べた組み合わせのみならず、他の組み合わせまたは単独にても適用可能である。

コンピュータ断層撮影システムを示す概略図 傾斜させられたＸ線管−検出器システムを有するＣＴシステムの縦断面図 図２からの状態の模範的なディスプレイ表示画面を示す概略図 斜めに操作されたＸ線管−検出器システムおよびインターベンション開始時に非対称的に調整されたコリメータによる患者走査の縦断面図 小さくされた走査範囲を有するインターベンション終了時における図４の表示を示す患者走査の縦断面図 インターベンションの目標領域とインターベンションの回避すべき領域とを有する患者概観表示を示す縦断面図 インターベンション方向の指示を有する種々の断面のディスプレイ表示画面を示す概略図 ＣＴ支援インターベンションの実施のためのフローチャート

符号の説明

１ ＣＴシステム
２ Ｘ線管
２．１ 焦点
３ 検出器
３．１〜３．ｎ 検出素子
４ システム軸線
５ ガントリハウジング
６ 移動可能な患者用寝台
７ 患者
８ ガントリハウジングにおける開口
９ 計算および制御ユニット
１０ データおよび制御線
１１ 器具
１２ コーンビーム
１３．１〜１３．ｎ 再構成平面
１４．１〜１４．ｎ アキシャル表示平面
１５，１６，１７ 部分画像
１５．１ 概観表示
１６．１ 概観表示
１７．１ 概観表示
１５．２ 断面の詳細表示
１６．２ 断面の詳細表示
１７．２ 断面の詳細表示
１８ コリメータ
１９．１〜１９．３ インターベンション軸線
２０．１〜２０．２ 禁止領域
２１ ピクトグラム
２２ 目標領域
２３ 部分画像
Ｐｒｇ₁〜Ｐｒｇ_n プログラム
ｘ ｘ軸／ガントリ傾斜軸線
α ガントリ傾斜角
ｚ 検出器およびＸ線管の回転軸線

Claims (27)

1. 患者（７）において器具（１１）を用いてインターベンション処置を実施するために、
   患者（７）の周りを移動させられるＸ線ビーム(１２)を発生するＸ線管（２）と、Ｘ線ビーム(１２)が患者（７）の走査範囲を走査して患者（７）を透過した後における放射強度を測定するための複数の検出素子（３．ｘ）を有する検出器（３）と、
   Ｘ線管−検出器システム（２，３）に対して相対的に患者を可変に横たわらせて位置決めするための装置（６）と、
   システムを制御するためおよび検出器（３）の測定データから断層撮影画像を再構成するためのコンピュータプログラム（Ｐｒｇ_x）を有する計算および制御ユニットと
   を少なくとも備えたコンピュータ断層撮影システムにおいて、
   インターベンションに使用された器具（１１）の少なくとも一部を検出する第１のプログラム（Ｐｒｇ₁）またはプログラムモジュールが実行のために記憶され、
   走査範囲を現在の設定に応じて器具（１１）に自動的に合わせる第２のプログラム（Ｐｒｇ₂）が実行のために記憶されている
   ことを特徴とするコンピュータ断層撮影システム。
2. 器具（１１）の少なくとも一部の位置をコンピュータ断層撮影画像により検出する他のプログラム（Ｐｒｇ₃）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されてい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システム。
3. 器具（１１）の少なくとも一部の位置を検出器出力データにより検出する他のプログラム（Ｐｒｇ₄）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されてい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システム。
4. 患者テーブル（６）とＸ線管−検出器システム（２，３）とを、走査範囲が設定に応じて器具（１１）の存在する範囲に部分的に重なるように、相互に相対的に位置決めする他のプログラム（Ｐｒｇ₅）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項２又は３記載のコンピュータ断層撮影システム。
5. Ｘ線管−検出器システム（２，３）におけるコリメータの移動によってコンピュータ断層撮影システム（１）の走査範囲を器具（１１）の位置に合わせる他のプログラム（Ｐｒｇ₆）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項２乃至４の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
6. 器具（１１）の少なくとも一部の位置を検出する他のプログラム（Ｐｒｇ₇）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されてい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システム。
7. 走査範囲の位置が設定に応じて器具（１１）の位置に合わせられるように患者テーブル（６）の位置を変化させる他のプログラム（Ｐｒｇ₈）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項６記載のコンピュータ断層撮影システム。
8. 患者（７）に対する走査範囲の相対的な位置が設定に応じて器具（１１）の位置に合わせられるようにＸ線管−検出器システム（２，３）の傾斜角（α）を変化させる他のプログラム（Ｐｒｇ₉）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項６乃至７の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
9. 再構成された断層（１３．ｘ）の位置が設定に応じて器具（１１）の位置に合わせられるように再構成される断層（１３．ｘ）の傾斜角（α）を変化させる他のプログラム（Ｐｒｇ₁₀）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項６乃至８の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
10. 再構成されたコンピュータ断層撮影画像を少なくとも部分的に傾斜させて表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₁）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
11. コンピュータ断層撮影画像を走査方向にも患者の縦軸に対して垂直方向にも表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₂）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
12. 患者（７）の少なくとも１つの概観表示（１５．１，１６．１，１７．１）内に、指示されたおよび／または指示可能であるコンピュータ断層撮影画像の断面（１３．ｘ，１４．ｘ）を表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₃）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
13. コンピュータ断層撮影画像の表示において器具（１１）を強調する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₄）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
14. 強調を器具（１１）の特別のカラー表示によって行なう他のプログラム（Ｐｒｇ₁₅）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１３記載のコンピュータ断層撮影システム。
15. 組織内での器具（１１）の予測移動経路を、検出された位置に基づいて算出する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₆）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
16. コンピュータ断層撮影画像の表示内に算出された予測移動経路を表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₇）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータ断層撮影システム。
17. 自動的な組織認識、取り囲むべき組織および／または通り抜けできない組織の考慮のもとに組織内での器具（１１）の有利な移動経路を算出して表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₈）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５乃至１６の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
18. 移動経路の算出時に器具（１１）の起こり得る曲がり変化を考慮する他のプログラム（Ｐｒｇ₁₉）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５乃至１７の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
19. 前もって定められた組織からの予め定められた安全距離へ到達したら音響的および／または視覚的警報を出力する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₀）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５乃至１８の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
20. 目標領域を定めることができ、かつ通り抜けてもよい組織を通過する最適な経路を表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₁）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５乃至１９の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
21. 表示内に操作者に対して、目標領域（２２）へのインターベンションのための最適な角度を表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₂）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至２０の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
22. 表示内に操作者に対して、予め定められた目標領域（２２）への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具（１１）の位置変化の方向を表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₃）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項２１記載のコンピュータ断層撮影システム。
23. 予め定められた目標領域（２２）への最適なインターベンション経路を達成するために必要な器具（１１）の位置変化の表示を少なくとも１つのピクトグラム（２１）により指示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₄）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項２２記載のコンピュータ断層撮影システム。
24. 目標領域を定めることができ、かつ器具（１１）の予め定められた部分の定められた距離内にあり到達された全ての領域を光学的にマーキングして表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₅）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１５乃至２３の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
25. 現在の走査範囲と前もって再構成されたボリュームデータにより再構成されたコンピュータ断層撮影画像との組み合わせを表示する他のプログラム（Ｐｒｇ₂₆）またはプログラムモジュールが実行のために記憶されていることを特徴とする請求項１乃至２４の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
26. コンピュータ断層撮影システムがＣアーム装置であることを特徴とする請求項１乃至２５の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。
27. コンピュータ断層撮影システムがシステム軸線の周りを３６０°回転するＸ線管を有するガントリであることを特徴とする請求項１乃至２５の１つに記載のコンピュータ断層撮影システム。

Images