JP2013521032A - 医療用検査および／または治療装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、画像取得手段および/または治療手段と、患者台とを備え、検査または治療領域において、画像取得、および/または放射もしくは器具に基づいた治療を実施する医療用検査および/または治療装置であって、患者台(3)上に配置された患者(4)の位置を特定する検出手段(7)が設けられ、この検出手段は、患者(4)の少なくとも1つの部位に照射し、テラヘルツ放射(9)を発する放射エミッタ(8)と、反射したテラヘルツ放射(12)を検出する少なくとも1つの放射受光部(10)と、放射受光部(10)によって供給される受光部信号を処理する処理手段(13)とを備え、この処理手段(13)は、受光部信号に基づいて、患者の照射部位の表面を示す画像を生成することができ、かつ検査または治療領域(5)に対する患者の部位の位置を、前記画像に基づいて特定することができる、医療用検査および/または治療装置に関する。

Description

本発明は、撮像手段および/または治療手段、ならびに患者台を備え、検査または治療領域において、撮像、および/または放射もしくは器具に基づいた治療を実施する医療用検査および/または治療装置に関する。
医学的適応のある検査または治療を実施する目的として、撮像は、X線装置、超音波装置、PET装置など、または例えばロボット制御を用いた低侵襲治療など、多種多様なモダリティを用いて行われることが多い。この目的で、検査または治療、すなわち例えば撮像または低侵襲手術が、人体の適正な部位で確実に実際に実施されるようにする、すなわち患者を撮像手段または治療手段に対して確実に適正に配置する必要がある。この目的で、患者は、とりわけ検査または治療が長引く場合、しばしば固定されるが、こうした固定は患者にとって特に不快なものである。
したがって、本発明の目的は、患者の位置監視を改善された形で行うことができる医療用検査および/または治療装置を提供することである。
この目的を達成するために、序文で述べた種類の医療用検査および/または治療装置において、本発明によれば、患者台に横になった患者の位置を特定する検出手段であって、テラヘルツ放射を発し、患者の少なくとも1つの部位に照射する放射エミッタと、反射したテラヘルツ放射を検出する少なくとも1つの放射受光部と、放射受光部によって伝送される受光部信号を処理する処理手段とを備え、患者の照射部位の表面を示す表示が、処理手段により、受光部信号を用いて生成可能であり、かつ検査または治療領域に対する患者の部位の位置が、その表示から特定可能である、検出手段が設けられる。
本発明による検査および/または治療装置では、特に有利には、エミッタ−受光部に基づいて動作する位置検出手段を使用することができる。エミッタは、テラヘルツ放射を発し、この放射は患者によって反射し、受光部は、反射したテラヘルツ放射を検出し、対応する受光部信号を伝達し、この信号は処理手段においてさらに処理される。約150GHz〜10THzの周波数範囲にわたるテラヘルツ放射は、特に有利には、患者を透過しないか、またはほんの僅かだけ透過し、したがって表面または表面付近から反射する。反射した信号は、その周波数または振幅が反射のため変動し、したがって患者の照射表面が撮像される。したがって、処理手段は、受光部信号からテラヘルツ画像を生成することができ、任意選択で、処理手段は、表面画像から正確な患者の部位のジオメトリ(geometry)を自動的に特定するために、この画像を用いて、(エッジベースの、または領域ベースのアルゴリズムなど、適切なアルゴリズムを用いて)1つまたは複数のセグメント化、パターン識別方法などの画像処理段階をさらに実施する。上記から、位置が既知の検査または治療領域に対する、患者の位置または配置に関する情報を得ることができる。処理手段は、表面表示を用いて、患者の部位がどのように見えるか、または患者の部位がどこであるかを特定し、その部位がユーザによって画定された、検査または治療すべき部位であるか確認する。その部位がどこであるかを知ることによって、患者の位置が正しいか否かを確定することが可能となる。患者の部位の表面は、患者の非常に正確な画像を伝達するので、位置特定に非常に適している。特に、テラヘルツ放射を使用すると、例えば、X線記録を実施する場合には、位置特定のためにX線画像を予め撮っておくなどのいかなる放射照射量も伴わない。別の利点は、テラヘルツ画像は、当然ながら連続して記録することができ、したがって連続した位置監視が可能であることである。さらに、患者が着用している衣服は、テラヘルツ放射では透過され、したがって外乱が生じることがなく、したがって本発明によれば、便宜的な表面画像をその都度記録することができる点がさらに有利である。
さらに、患者のいかなる動きまたは位置変更も、連続して記録された表面画像の単純な比較によって検出することができ、必要に応じて対処することができる。
特定された患者の位置(処理手段で直接特定される場合)、または生成された表面画像、または患者のジオメトリに関して表面画像から引き出されたいかなる情報も、その都度装置の制御ユニットに伝達され、それによって撮像手段および/または治療手段の動作を制御する。位置の比較によって、患者が検査および/または治療領域に対して適正に配置されていることが判明した場合、検査または治療を開始することができ、または連続監視の場合には、監視を続けることができる。配置が適正でないことが判明した場合は、処理がまだ開始していない場合、対応する対策を講じて位置を補正することができ、または治療が既に進行中の場合、再配置の対策を実施することができ、または必要であれば、検査および/または治療の一時中断を実施することができる。
本発明の特に便宜的な改良形態によれば、異なる位置に配置された2つ以上の放射受光部を使用し、患者の部位の3D表示が、処理手段により、異なる受光部信号を用いて生成可能であり、かつ検査領域または治療領域に対する患者の部位の位置が、その3D表示から特定可能である。1つの放射エミッタと、1つの放射受光部とを使用する場合、2つの3D表面画像を生成することができるが、1つの放射エミッタと、異なる位置に配置された少なくとも2つの放射受光部とを使用すると、患者の部位の3D表面表示を生成、または再現することが可能となる。したがって、立体画像処理技術を用いることによって、3D表面表示を生成するために、放射受光部の立体配置が提案される。3次元表示によって、さらに良好なジオメトリの特定および位置取得が可能となる。
この場合、放射エミッタと、1つまたは複数の放射受光部とは、装置自体に配置することができるが、エミッタと受光部とを装置に隣接して配置することもやはり、考えられる。当然ながら、例えば、放射エミッタを装置に配置し、受光部を装置の外部に配置すること、またはその逆も考えられる。良好な領域照射、および反射したテラヘルツ放射の良好な受光が可能である限り、いかなる配置も可能である。
患者台の絶対位置を特定するために、通常、例えば、台の変位長さを記録する機械カウンタによって、または電気的な位置測定手段によって、台の動きを特定する。そこで、検査および/または治療装置の座標系における絶対座標の形で、患者の位置を同様に直接求めることができるように、本発明の便宜的な改良形態によれば、放射エミッタによる照射中、テラヘルツ放射を少なくとも部分的に吸収または反射する少なくとも1つのマークが、患者台中に、または患者台上に設けられ、装置の座標系における、生成された表示に示されるマークの位置と、そのマークに対する患者の部位の位置とが、処理手段によって特定可能であり、かつ検査または治療領域に対する患者の部位の位置が、これら2つの位置情報アイテムから特定可能である。本発明によれば、定義済みのジオメトリ構造を有し、かつテラヘルツ放射を吸収または反射する少なくとも1つのマークが、患者台に埋め込まれる。テラヘルツ放射受光部によって記録された画像は、患者の部位と、吸収性または反射性マークを備えた患者台とを少なくとも局所的に示す。マークは、画像中で非常に正確に、かつ定義済みのコントラストで撮像され、適切な画像処理手段(セグメント化、パターン識別など)によって特定することができる。次いで、適切なさらなる画像処理の実施可能策によって、マークに対する患者の部位の相対位置をさらに特定することができる。検査および/または治療装置の座標系における患者台の位置が既知であるので、次いで基準点を構成するマークに対する患者の部位の相対位置の追加の知識と、空間におけるマーク自体の位置とから、検査および/または治療装置の座標系における患者の位置を計算することが可能である。台は通常動かないため、マークの位置は、検査または治療の間、変動しないので、したがってマークは、検査および/または治療装置の座標系における基準点を構成し、この基準点は工程の間、変動することがなく、この基準点に対して、患者の位置特定を実施することができる。
複数のマークを患者台中に、または患者台上に分散配置すると目的にかなっており、これらのマークは、好ましくは、やはり照射され、その結果画像中に撮像することができるように、エッジに設けられる。マークは、好ましくは、定義済みの3Dジオメトリを有し、したがっていかなる台の調整、すなわち傾斜または回転もやはり、画像に示されるマークのジオメトリを用いて検出することができる。
テラヘルツ放射を記録する際に信号を伝達するいかなる所望の受光部も、放射受光部として使用することができるが、この周波数範囲において高感度の適切なカメラもやはり、使用することができる。
医療用検査および/または治療装置自体に加えて、本発明はさらに、身体検査および/または治療装置の撮像手段および/または治療手段の、検査および/または治療領域に対する患者の位置を特定する方法に関する。この方法は、患者のある部位が、テラヘルツ放射を発する放射エミッタによって照射され、反射したテラヘルツ放射が、放射受光部によって検出されること、および患者の照射部位の表面を示す表示が、処理手段により、受光部によって伝達される受光部信号を用いて生成され、かつ検査および/または治療領域に対する患者の部位の位置が、その表示から特定されることを特徴とする。
異なる位置に配置され、別個の受光部信号を伝達する2つ以上の放射受光部が、本発明による方法の範囲内で使用される場合、この立体的な受光部の配置では、それぞれの受光部の位置に関連して表面表示が異なるため、適切な立体処理法によって、患者の部位の3D表示を生成することができ、その3D表示を用いて、患者の部位の位置特定を実施する。
放射エミッタによる照射中、テラヘルツ放射を少なくとも部分的に吸収または反射する少なくとも1つのマークがその中に、またはその上に設けられた、患者台の少なくとも一部がやはり、放射エミッタによって照射される場合、装置の座標系における、生成された表示に示されるマークの位置と、そのマークに対する患者の部位の位置とを、処理手段によって特定することが可能であり、かつ検査および/または治療領域に対する患者の部位の位置を、これら2つの位置情報アイテムから特定することが可能である。上記は、ただ1つの放射受光部だけを使用する場合、および立体的な配置で分散配置された複数の放射受光部を使用する場合のどちらでも可能である。
本発明の他の利点、特徴、および詳細が、以下で説明する例示的な実施形態から、かつ図面を参照すると判明するであろう。
本発明の第1の実施形態による医療用検査および/または治療装置の概略図である。 本発明の第2の実施形態による医療用検査および/または治療装置を示す図である。
図1は、本発明の医療用検査および/または治療装置を単に概略的な形で示す。図示の例の検査および/または治療装置1は、例として、例えば本明細書で示すX線源と、本明細書では詳細には示さないX線検出器とを備えるX線撮像手段2を有する。このX線撮像装置によって、患者台3に横になった患者4のX線画像を記録することが可能である。
次に、患者の空間位置、したがって本明細書では、例えばX線撮像装置2の円錐状ビーム6によって画定される検査または治療領域5に対する患者の位置を特定するために、患者4の表面画像を記録し、評価することによって正確な位置特定を可能とする検出手段7が設けられる。図示の例では、検出手段は、患者4に対する扇状ビームよって表わされるテラヘルツ放射9を発する放射エミッタ8を備える。図示の例では、2つの放射受光部10がさらに設けられ、互いにずらして配置されている。放射エミッタ8によって印加されたテラヘルツ放射は、患者4の表面11によって反射し、すなわち波長に依存して患者を透過しないか、またはほんの僅かだけ透過する。反射したテラヘルツ放射12は、それぞれの放射受光部10によって記録される。したがって、各放射受光部10は、対応する受光部信号を、検出手段7の一部である処理手段13に伝達し、受光部信号を処理し、そこから表面画像を特定し、この表面画像は、発せられたテラ放射9に曝露されていた患者の表面11を極めて正確に撮像している。2つの放射受光部10が相互にずらした配置で設けられているので、すなわちその配置は立体配置であるので、2つの放射受光部10によって、異なる画像が容易に検出、または生成される。同時に記録された2つの画像の僅かな画像相違を用いて、次いで照射表面の3次元表示を生成、すなわち再現することができる。
次いで、処理手段13は、セグメント化アルゴリズム、パターン識別アルゴリズムなどの適切な画像処理アルゴリズムによって、表面の正確なジオメトリを特定する。記録された患者台に関するジオメトリ情報から、検査および/または治療装置の動作、すなわち本明細書では、例えばX線撮像装置2の動作を制御する制御ユニット14は、次いで検査および/または治療領域5に対する患者の位置を特定することができ、したがって表面情報またはジオメトリ情報から、検査または処理すべき予め定義済みの所望の部位が、検査および/または治療領域5に実際に位置しているか、または治療すべき部位に属する部位のジオメトリと一致しない、異なるジオメトリを有する、さらに別の部位であるかを識別することができる。表面表示からのジオメトリ情報を評価することによって、適正な患者の部位が、位置が既知の検査領域5にあることが判明した場合、検査または治療を開始することができる。配置がなおも適正でないことが判明した場合は、患者4を適正に配置するように、患者台3をそれに対応して動かすことができる。
ここで、位置特定は、連続して行うことができ、すなわち検査または治療の間、位置監視を連続して実施し続けることができることを指摘しておきたい。患者の動きによって、検査領域5に対する、実際に検査または治療すべき患者の部位の変位が生じるとすぐに、制御ユニット14は、直ちに対応策を取ることができ、例えば、台の補正を実行するか、または検査もしくは治療工程に介入する。
図2は、本発明による検査および/または治療装置1の第2の実施形態を示し、同じ構成要素には同じ参照番号が使用されている。ここでも、患者4がその上に横になる患者台3が設けられ、テラヘルツ放射を発する放射エミッタ8と、図示の例では、反射したテラヘルツ放射12を受光するただ1つの放射受光部10とを備える検出手段7がやはり設けられている。次いで、処理手段13は、患者の照射領域のジオメトリに関して評価された表面画像を生成し、対応するジオメトリ情報が制御ユニット14に伝達され、制御ユニット14は、その情報から位置を特定する。この例では、ジオメトリの特定は、2D画像を用いて実施されるため、ただ1つの放射受光部10だけが設けられている。当然ながら、この場合もやはり、立体視的に配置された2つの放射受光部10を設けることが考えられ、同様に、当然ながら、図1による例示的な実施形態において、ただ1つの放射受光部10だけを設けることも可能である。
この構成では、複数のマーク15が患者台3中に、または患者台3上に設けられ、これらのマーク15は、対応する円錐状ビーム形状がある場合にマーク15に当たるテラヘルツ放射9を吸収または反射する。反射したテラヘルツ放射12は、放射受光部10によって記録され、したがって1つまたは複数のマーク15の照射領域も撮像され、すなわち処理手段13で生成される表面画像表示もやはり、マークを示す。これらのマークは、吸収または反射作用を有するので、これらのマークは、非常に正確に、かつ顕著なコントラストで検出することができる。
台3は、モータ駆動であるので、検査および/または治療装置1の座標系におけるマーク15の絶対位置を容易に特定することができる。すなわち、マーク15の絶対位置座標は、処理手段13によって既知である。次いで、処理手段13は、一方で、適切な画像処理アルゴリズム、例えば適切なエッジ検出アルゴリズム、または領域ベースのアルゴリズムなどによって、画像内のマークを正確に検出することができる。さらに、患者のジオメトリ、ならびに患者の部位の相対位置、すなわち表面表示に示される1つまたは複数のマーク15に対するジオメトリが特定される。全ての情報は、制御ユニット14に伝達される。
台は定位置に固定されたままであるが、台上の患者4の位置がその後、検査または治療の最中に変動する場合、画像に同様に示されるマーク15に対する、患者の部位、すなわち記録されるジオメトリの相対位置にも必然的に変動が生じることになる。これによって、位置が固定されたマークに対するジオメトリの相対位置を連続して特定することができ、いかなる位置変動も直ちに検出し、制御ユニット14によって処理することができ、任意選択で補正措置を実施することができる。
検査および/または治療装置1の座標系におけるマーク15の位置座標が既知であることによってまた、検査および/または治療装置の座標系における、患者の部位の明確なジオメトリ、すなわち患者自身の端部の正確な位置座標を特定することが可能となる。このことは、患者の正確な空間位置、または走査した患者の部位の正確な空間位置もやはり、検査および/または治療装置の座標系の絶対座標において既知となることを意味する。その後動きが生じた場合、その範囲の画像表示から、その動きを直ちに検出することが可能であるので、そうした動きは、対応する座標の変更に正確に変換することができ、そこから例えば対応する制御信号を制御ユニット14によって患者台に送信することができ、次いで、それに応じて、治療すべき患者の部位を再配置するなどのために、患者台を動かすことができる。
1 医療用検査および/または治療装置
2 X線撮像手段
3 患者台
4 患者
5 検査または治療領域
6 円錐状ビーム
7 検出手段
8 放射エミッタ
9 テラヘルツ放射
10 放射受光部
11 表面
12 テラヘルツ放射
13 処理手段
14 制御ユニット
15 マーク

Claims (9)

  1. 撮像手段および/または治療手段、ならびに患者台を備え、検査または治療領域における、撮像、および/または放射もしくは器具に基づいた治療を実施する医療用検査および/または治療装置において、前記患者台(3)に横になった患者(4)の位置を特定するための検出手段(7)であって、テラヘルツ放射(9)を発し、前記患者(4)の少なくとも1つの部位に照射する放射エミッタ(8)と、反射したテラヘルツ放射(12)を検出する少なくとも1つの放射受光部(10)と、前記放射受光部(10)によって伝達される受光部信号を処理する処理手段(13)とを備え、前記患者の照射部位の表面を示す表示が、前記処理手段(13)により、前記受光部信号を用いて生成可能であり、かつ前記検査または治療領域(5)に対する前記患者の部位の位置が、前記表示から特定可能である、検出手段(7)が設けられることを特徴とする、医療用検査および/または治療装置。
  2. 異なる位置に配置された2つ以上の放射受光部(10)が設けられ、前記患者の3D表示が、前記処理手段(13)により、前記異なる受光部信号を用いて生成可能であり、かつ前記検査または治療領域(5)に対する前記患者の部位の位置が、前記3D表示から特定可能であることを特徴とする、請求項1に記載の医療用検査および/または治療装置。
  3. 前記放射エミッタ(8)と、前記放射受光部(10)とが、前記装置(1)自体に配置されるか、または前記装置(1)に隣接して配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載の医療用検査および/または治療装置。
  4. 前記放射エミッタ(8)による照射中、前記テラヘルツ放射(9)を少なくとも部分的に吸収または反射する少なくとも1つのマーク(15)が、前記患者台(3)中に、または前記患者台(3)上に設けられ、前記装置(1)の座標系における、前記生成された表示に示される前記マーク(15)の位置と、前記マーク(15)に対する前記患者の部位の位置とが、前記処理手段(13)によって特定可能であり、かつ前記検査または治療領域に対する前記患者の部位の位置が、前記2つの位置情報アイテムから特定可能であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の医療用検査および/または治療装置。
  5. 複数のマーク(15)が、前記患者台(3)中に、または前記患者台(3)上に分散配置されることを特徴とする、請求項4に記載の医療用検査および/または治療装置。
  6. マーク(15)が、定義済みの3Dジオメトリを有することを特徴とする、請求項4または5に記載の医療用検査および/または治療装置。
  7. 医療用検査および/または治療装置の撮像手段および/または治療手段の、検査および/または治療領域に対する患者の位置を特定する方法であって、患者(4)のある部位が、テラヘルツ放射(9)を発する放射エミッタ(8)によって照射され、反射したテラヘルツ放射(12)が、少なくとも1つの放射受光部(10)によって検出され、および前記患者の照射部位の表面を示す表示が、処理手段(13)により、前記放射受光部(10)によって伝達される受光部信号を用いて生成され、かつ前記検査および/または治療領域(5)に対する前記患者の部位の位置が、前記表示から特定されることを特徴とする、方法。
  8. 異なる位置に配置された2つ以上の放射受光部(10)からの別個の受光部信号が、前記処理手段(13)に伝達され、前記患者の部位の3D表示が、前記処理手段により、前記異なる受光部信号を用いて生成され、かつ前記検査および/または治療領域(5)に対する前記患者の部位の位置が、前記3D表示から特定されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
  9. 前記放射エミッタ(8)による照射中、前記テラヘルツ放射(9)を少なくとも部分的に吸収または反射する少なくとも1つのマーク(15)がその中に、またはその上に設けられた、前記患者(4)を担持する患者台(3)の少なくとも一部も、前記放射エミッタ(8)によって照射され、前記装置(1)の座標系における、前記生成された表示に示される前記マーク(15)の位置と、前記マーク(15)に対する前記患者の部位の位置とが、前記処理手段(13)によって特定され、かつ前記検査および/または治療領域(5)に対する前記患者の部位の位置が、前記2つの位置情報アイテムから特定されることを特徴とする、請求項7または8に記載の方法。
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