JP2014523295A - 介入性撮像 - Google Patents

Abstract

複数の放出部分を含むアレイ発光体を使用して、発光体アレイのすべての部分から放射を発動または放出するのではなく、Ｘ線放射などの選択されたエネルギーを発光体レイから個々に放出することができる。したがって、発光体アレイ内に複数のセルを設け、個々のセルからＸ線を選択的に放出することで、選択された画像データを獲得するためにどのセルからＸ線を放出するかに関する選択を可能にすることができる。自動で選択することを含めて、どの部分に電力供給してエネルギーを放出するかを選択するプロセスが開示される。
【選択図】図３Ａ

Description

[0001]本開示は介入性処置に関し、詳細には、対象を撮像するシステムに関する。

[0002]本項は、必ずしも従来技術ではない、本開示に関係する背景情報を提供するものである。
[0003]人間の解剖学的構造または他の動物の解剖学的構造などの様々な対象および構造上で、処置を実行することができる。しかし、これらの処置には通常、開放性処置、または非開放性処置もしくはより侵襲性の低い処置がある。開放性処置では、対象の解剖学的構造は、外科医が観察できるように開かれる。しかし、より侵襲性の低い処置では、対象の内部部分へのアクセスまたは観察を減らし、または最小にすることを選択することができる。したがって、撮像を使用してより侵襲性の低い処置の実行を支援することを選択することができる。

[0004]対象の画像を使用して、対象の内部構造を図示することによって、処置の実行を支援することができる。様々な追跡およびナビゲーションシステムを使用して、画像に対してアイコンを表示することによって、構造に対する器具の場所の特定および図示を支援することができる。たとえば、器具を表すアイコンを対象の構造の画像上に重畳して、対象に対する器具の場所を図示することができる。

[0005]対象に対して様々な入口の場所、角度、および深さで、対象に器具を通すことができる。対象の画像を取得して、対象内の器具の選択された場所の確認を支援することができる。したがって、処置の実行前および処置中に、対象の画像データを獲得することができる。

[0006]本項は、本開示の全体的な概要を提供するものであり、完全な範囲またはすべての特徴の包括的な開示ではない。
[0007]選択された処置中、対象の画像を獲得することができる。対象の画像は、外科処置中に獲得された患者の画像を含むことができる。一例として、外科処置中、患者の血管系にカテーテルを通すことができ、画像を獲得して、患者内のカテーテルの場所を観察または示すことができる。これらの画像は、ＭＲＩ、コンピュータ断層撮影法、または蛍光板透視法などの適当な撮像様式を含むことができる。

[0008]蛍光板透視法などの様々な撮像技法を使用して、患者内のカテーテルの場所を取得または判定することは、患者に対して撮像デバイスを動かすことを含むことができる。別法として、発光体部分のすべてを患者に照射する必要があることもある。しかし、様々な実施形態によれば、アレイ発光体は、発光体アレイのすべてのセルから放射を発動または放出するのではなく、発光体レイからＸ線放射を個々に放出するために使用できる複数の放出部分またはセルを含むことができる。したがって、発光体アレイ内に複数のセルを提供し、個々のセルからＸ線を選択的に放出することで、選択された画像データを獲得するためにどのセルからＸ線を放出するかに関する選択を可能にすることができる。

[0009]処置は、患者にカテーテルを通すことを含むことができる。したがって、カテーテルの一部分は、患者に対して動くことができ、または少なくとも順次動くことができる。たとえば、カテーテルが患者の血管構造の一部分を通過した後、カテーテルは通常、患者の血管構造内に留まり、カテーテルの先端部または最前端部のみが、時間とともに患者に対する位置を変化させる。したがって、カテーテルの前端部などの時間とともに変化する領域、または前の画像の獲得後にカテーテルの前端部が動くことが選択された領域のみを、撮像することを選択することができる。追加として、コントラストを使用して、血管の一部分を撮像することができる。したがって、患者のうち、造影剤がまだ通っていない部分または入っていない部分のみを撮像することを選択することができる。

[0010]さらなる適用可能領域は、本明細書に提供する説明から明らかになるであろう。本項の説明および特有の例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

[0011]本明細書に記載する図面は、すべての可能な実装形態ではなく、選択された実施形態の例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

[0012]計画アルゴリズムおよび処置の概要図である。 [0013]様々な実施形態による発光体アレイおよび検出器アレイの概略図である。 [0014]第１の時間における画像データの獲得の概略図である。 [0015]第２の時間における器具の画像データの概略図である。 [0016]第１の時間における造影剤を用いた対象の画像データの獲得の概略図である。 [0017]第２の時間における造影剤を用いた対象の画像データの獲得の概略図である。 [0018]追加の画像獲得領域を判定する方法を示す流れ図である。

[0019]いくつかの図面全体にわたって、対応する参照番号は対応する部分を示す。
[0020]例示的な実施形態について、添付の図面を参照してより詳細に次に説明する。
[0021]本開示は一般に、対象上で処置を実行することに関し、対象は、人間の対象を含むことができる。しかし、対象は、対象の外部から対象の内部へ器具を動かすように処置を計画または実行できる任意の適当な対象を含むことができることが理解されるであろう。対象は、様々な生物または無生物を含むことができる。たとえば、内部部分に到達するためにシステムの大部分を除去することなく、器具を外部から自動車または電子システムのシェルまたはケーシングへ動かすことを選択することができる。選択された対象システムの画像を獲得することができ、対象の外部から内部へ器具を動かして、無生物の選択された構成要素の修理または除去などの機能を実行するように、軌道を計画することができる。したがって、本開示は、人間の解剖学的構造上で処置を実行することに限定されるものではなく、本開示は一般に、任意の適当な対象の処置および／または撮像に関することが理解されるであろう。

[0022]図１は、様々な処置に使用できるナビゲーションシステム１０の概要を示す図である。ナビゲーションシステム１０を使用して、患者２２などの対象に対するインプラントまたは器具などの品目および少なくとも１つの撮像システム２０の場所を追跡することができる。外科医または臨床医２３などの使用者は、処置を実行することができ、または処置の実行を支援することができる。ナビゲーションシステム１０は、ガイドワイア、関節鏡システム、切除器具、ステントの配置、整形外科インプラント、脊椎インプラント、深部脳刺激（ＤＢＳ）プローブなどを含む任意のタイプの器具、インプラント、または送達システムをナビゲートするために使用することができることに留意されたい。人間以外または外科以外の処置でも、ナビゲーションシステム１０を使用して、器具または撮像デバイスの外科以外または人間以外の介入を追跡することができる。さらに、これらの器具を使用して、身体の任意の領域をナビゲートまたはマッピングすることができる。ナビゲーションシステム１０および様々な追跡される品目は、通常は最小侵襲性または開放性処置などの任意の適当な処置で使用することができる。

[0023]ナビゲーションシステム１０は、患者２２の術前、術中、もしくは術後、またはリアルタイムの画像データを獲得するために使用される撮像システム２０とインターフェースすることができ、または撮像システム２０を一体として含むことができる。しかし、任意の適当な対象を撮像することができ、任意の適当な処置を対象に対して実行することができることが理解されるであろう。ナビゲーションシステム１０を使用して、本明細書に論じるように、様々な追跡デバイスを追跡し、患者２２の場所を判定することができる。患者２２の追跡された場所を使用して、ナビゲーションシステム１０で使用するための表示用画像を判定または選択することができる。

[0024]撮像システム２０は、米国コロラド州ルイビルに営業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＯ−ａｒｍ（登録商標）の撮像デバイスを備えることができる。撮像デバイス２０は、画像捕捉部分２６を囲む概ね環状のガントリ筐体２４などの撮像部分を含む。画像捕捉部分２６は、１つまたは複数のＸ線放出源２００を有するＸ線源または発光アレイ部分と、Ｘ線受取りまたは受像アレイ部分２０２とを含むことができる。図２に、発光部分２００および受像部分２０２を概略的に示す。発光部分２００および受像部分２０２は、全体として、互いから約１８０度隔置され、かつ／または画像捕捉部分２６のトラック２８に対して回転子（図示せず）上に取り付けられる。画像捕捉部分２６は、画像獲得中に３６０度回転するように動作可能とすることができる。画像捕捉部分２６は、中心点または軸の周りを回転することができ、それによって、複数の方向から、または複数の平面内で、患者２４の画像データを獲得することができる。様々な実施形態では、発光部分２００および受像部分２０２はそれぞれ、中心または軸の周りで約１８０度に形成することができる。

[0025]撮像システム２０は、すべて参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第７，１８８，９９８号、第７，１０８，４２１号、第７，１０６，８２５号、第７，００１，０４５号、および第６，９４０，９４１号に開示されている撮像システムを含むことができる。しかし、撮像システム２０は一般に、対象２２に関する画像データを捕捉するように動作可能な任意の撮像システムに関する。撮像システム２０は、たとえば、患者２２の３次元図を生成するために使用することもできるＣアーム蛍光板透視撮像システムおよびコンピュータ断層撮影イメージャを含むことができる。

[0026]患者２２を手術台３０上に固定することができるが、台３０に固定する必要はない。台３０は、複数の帯３２を含むことができる。帯３２を患者２２の周りに留めて、患者２２を台３０に固定することができる。様々な装置を使用して、患者３０を手術台３０上で静止位置に位置決めすることができる。そのような患者位置決めデバイスの例は、参照により本明細書に組み込まれている、２００３年４月１日に「Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称で出願され、２００４年１０月７日に米国特許出願公開第２００４−０１９９０７２号として公開された、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１０／４０５，０６８号に記載されている。他の知られている装置は、Ｍａｙｆｉｅｌｄ（登録商標）クランプを含むことができる。

[0027]ナビゲーションシステム１０は、少なくとも１つの追跡システムを含む。追跡システムは、少なくとも１つのローカライザを含むことができる。一例では、追跡システムは、ＥＭローカライザ３８を含むことができる。追跡システムを使用して、患者２２に対して、またはナビゲーション空間内で、器具を追跡することができる。ナビゲーションシステム１０は、本明細書に論じるように、撮像システム２０からの画像データおよび追跡システムからの情報を使用して、追跡される器具の場所を図示することができる。追跡システムはまた、ＥＭローカライザ３８に加えて、かつ／またはＥＭローカライザ３８の代わりに、光学ローカライザ４０を含む複数のタイプの追跡システムを含むことができる。ＥＭローカライザ３８が使用されるとき、ＥＭローカライザ３８は、ＥＭコントローラ４４と通信することができ、またはＥＭコントローラ４４を通じて通信することができる。ＥＭコントローラ４４との通信は、有線または無線で行うことができる。

[0028]光学追跡ローカライザ４０およびＥＭローカライザ３８をともに使用して複数の器具を追跡することができ、またはともに使用して同じ器具を冗長に追跡することができる。本明細書にさらに論じる追跡デバイスを含む様々な追跡デバイスを追跡することができ、その情報をナビゲーションシステム１０が使用することで、出力システムが品目の位置を出力すること、たとえば表示デバイスが品目の位置を表示することを可能にすることができる。簡単に言うと、追跡デバイスは、患者または基準追跡デバイス（患者２２を追跡する動的基準枠（ＤＲＦ）とも呼ばれる）４８と、撮像デバイス追跡デバイス５０（撮像デバイス２０を追跡する）と、器具追跡デバイス５２（器具６０を追跡する）とを含むことができ、光学ローカライザ４０および／またはＥＭローカライザ３８を含む適当な追跡システムを用いて、手術室の選択された部分を互いに対して追跡することを可能にする。基準追跡デバイス４８は、患者２２内もしくは表面上に位置決めすることができ、あるいは胸部付近などで骨もしくは皮膚に接続することができ、または患者２２の心臓６２の組織に接続することができる。

[0029]追跡デバイス４８、５０、５２のいずれかは、それぞれの追跡デバイスを追跡するために使用される追跡ローカライザに応じて、光学もしくはＥＭ追跡デバイスとすることができ、または両方とすることができることが理解されるであろう。ナビゲーションシステム１０では、任意の適当な追跡システムを使用できることがさらに理解されるであろう。代替の追跡システムは、レーダ追跡システム、音響追跡システム、超音波追跡システムなどを含むことができる。異なる追跡システムはそれぞれ、それぞれの追跡様式で動作可能なそれぞれの異なる追跡デバイスおよびローカライザとすることができる。また、互いに干渉（たとえば、不透明な部材が光学ローカライザ４０のカメラの視野を妨げる）しない限り、異なる追跡様式を同時に使用することもできる。

[0030]例示的なＥＭ追跡システムは、コロラド州ルイビルに営業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＳＴＥＡＬＴＨＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）ＡＸＩＥＭ（商標）Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを含むことができる。例示的な追跡システムはまた、すべて参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年７月６日発行の「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ」という名称の米国特許第７，７５１，８６５号、１９９９年６月２２日発行の「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第５，９１３，８２０号、および１９９７年１月１４日発行の「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ ａ Ｃａｔｈｅｔｅｒ Ｐｒｏｂｅ」という名称の米国特許第５，５９２，９３９号に開示されている。

[0031]さらに、ＥＭ追跡システムの場合、ＥＭローカライザ３８によって生成されるＥＭ界を遮蔽し、またはＥＭ界内の歪みを補償するために、遮蔽または歪み補償システムを提供する必要があることがある。例示的な遮蔽システムは、２０１０年９月１４日発行の米国特許第７，７９７，０３２号および２００４年６月８日発行の米国特許第６，７４７，５３９号に記載されている遮蔽システムを含み、歪み補償システムは、米国特許出願公開第２００４／０１１６８０３号として公開された、２００４年１月９日出願の米国特許出願第１０／６４９，２１４号に開示されている歪み補償システムを含むことができ、上記の文献はすべて参照により本明細書に組み込まれている。

[0032]ローカライザ３８および様々な追跡デバイスは、ＥＭコントローラ４４を用いて、ＥＭ追跡システムと通信することができる。ＥＭコントローラ４４は、様々な増幅器、フィルタ、電気的分離、および他のシステムを含むことができる。ＥＭコントローラ４４はまた、追跡するためのＥＭ界を放出し、または受け取るように、ローカライザ４０のコイルを制御することができる。しかし、ＥＭコントローラ４４に直接結合するのではなく、参照により本明細書に組み込まれている、２００２年１１月５日発行の「Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許第６，４７４，３４１号に開示されている無線通信チャネルなどの無線通信チャネルを使用することもできる。

[0033]追跡システムはまた、コロラド州ルイビルに営業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されている、光学ローカライザ４０に類似の光学ローカライザを有するＳＴＥＡＬＴＨＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）ＴＲＩＡ（登録商標）、ＴＲＥＯＮ（登録商標）、および／またはＳ７（商標）Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍを含む、任意の適当な追跡システムとすることができ、またはそのような追跡システムを含むことができることが理解されるであろう。さらなる代替の追跡システムは、参照により本明細書に組み込まれている、１９９９年１１月９日発行のＷｉｔｔｋａｍｐｆらの「Ｃａｔｈｅｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，９８３，１２６号に開示されている。他の追跡システムには、音響、放射、レーダなどの追跡またはナビゲーションシステムが含まれる。

[0034]撮像システム２０は、別個の画像処理ユニット７２を収容できる支持筐体またはカート７０をさらに含むことができる。カート７０は、ガントリ２４に接続することができる。ナビゲーションシステム１０は、ナビゲーション処理システムまたはユニット７４を含むことができ、ナビゲーション処理ユニット７４は、ナビゲーションメモリを通信し、またはナビゲーションメモリを含むことができ、このナビゲーションメモリから、画像データ、命令、手術計画（軌道を含む）、および他の情報を呼び出すことができる。ナビゲーション処理ユニット７４は、追跡デバイスからの信号に基づいて追跡デバイスの場所を判定する命令を実行するプロセッサ（たとえば、コンピュータプロセッサ）を含むことができる。ナビゲーション処理ユニット７４は、撮像システム２０からの画像データを含む情報、ならびにそれぞれの追跡デバイスおよび／またはローカライザ３８、４４を含む追跡システムからの追跡情報を受け取ることができる。ワークステーションまたは他のコンピュータシステム８０（たとえば、命令を実行することによってナビゲーション処理ユニット７４として働く中央処理装置を有することができるラップトップ、デスクトップ、タブレットコンピュータ）の表示デバイス７８上に、画像７６として画像データを表示することができる。コンピュータシステム８０はまた、ナビゲーションメモリシステムを含むことができる。ワークステーション８０は、キーボード８２などの適当な入力デバイスを含むことができる。別個または組み合わせて使用できるマウス、フットペダルなどの他の適当な入力デバイスを含むこともできることが理解されるであろう。また、開示されている処理ユニットまたはシステムはすべて、異なるタスクを実行する異なる命令を実行できる単一のプロセッサ（たとえば、単一の中央処理チップ）とすることができる。

[0035]画像処理ユニット７２は、撮像システム２０からの画像データを処理することができる。次いで、画像プロセッサからの画像データは、ナビゲーションプロセッサ７４へ伝送することができる。しかし、撮像システムはいかなる画像処理も実行する必要はなく、画像データをナビゲーション処理ユニット７４へ直接伝送することができることが理解されるであろう。したがって、ナビゲーションシステム１０は、システム設計に基づいて単一または複数のメモリシステムにアクセスできる単一または複数の処理センタまたはユニットを含むことができ、またはそのような処理ユニットとともに動作することができる。

[0036]様々な実施形態では、撮像システム２０に対する患者２２の位置は、位置合わせを支援するために患者追跡デバイス４８および撮像システム追跡デバイス５０を有するナビゲーションシステム１０によって判定することができる。したがって、撮像システム２０に対する患者２２の位置を判定することができる。表示デバイス７８上に表示された画像７６によって画定された空間を撮像するように、患者２２に対して画定された物理的空間を位置合わせする、当技術分野で一般に知られている位置合わせ技法を含めて、他の位置合わせ技法を使用することもできる。

[0037]手動または自動の位置合わせは、画像データ内の基準点と患者２２上の基準点とを整合させることによって行うことができる。画像空間と患者空間との位置合わせにより、患者空間と画像空間との間の変換マップを生成することが可能になる。様々な実施形態によれば、位置合わせは、画像空間および患者空間内で実質上同一の点を判定することによって行うことができる。同一の点は、解剖学的基準点または移植された基準点を含むことができる。例示的な位置合わせ技法は、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許出願公開第２０１０／０２２８１１７号として現在公開されている、２００９年３月９日出願の米国特許出願第１２／４００，２７３号に開示されている。

[0038]計画システム８４を含むことができる分離処理システムは、ナビゲーションシステムを備えることができ、またはナビゲーションシステムと通信するように動作可能とすることができる。計画システム８４は、処置の計画を支援することに基づく命令を実行するコンピュータプロセッサ（たとえば、中央処理装置）を含むことができる。本明細書で論じるように、処置は、神経、血管、または整形外科の処置を含むことができる。処置を実行するための器具の軌道などの少なくとも一部分を計画するために、処置時間より前に、計画プロセッサ８４を使用することができる。同様に、またはこれに加えて、計画プロセッサは、本明細書に論じる画像獲得アルゴリズムを含むことができる。したがって、計画プロセッサ８４は、処置中、撮像プロセッサ７２およびナビゲーションプロセッサシステム７４に加えて、処理アルゴリズムまたは情報を支援することができる。しかし、様々なプロセッサはすべて、単一の物理的プロセッサとして含むことができ、または提供することができ、各プロセッサシステムは、同じプロセッサシステムによって実行される異なる命令セットを含むことが理解されるであろう。

[0039]図１を引き続き参照し、図２をさらに参照して、撮像デバイス２０についてより詳細に論じる。上記で論じた撮像デバイス２０は、任意の適当な撮像デバイスに従って提供することができる。Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ，Ｉｎｃ．によって現在販売されているＯ−ａｒｍ（登録商標）撮像デバイスに加えて、画像デバイスは、Ｘｉｎｔｅｋ，Ｉｎｃ．および／またはＸｉｎｒａｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＬＬＣ．によって開発および販売されている画像デバイスを含むことができる。追加として、Ｏ−ａｒｍ（登録商標）撮像システムまたは他の適当な撮像システムは、どちらも参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第７，３５９，４８４号および２００２年７月１８日公開の米国特許出願公開第２００２／００９４０６４号に開示されているアレイパネルに類似のＸ線源または発光体アレイ２００およびＸ線検出器アレイまたはパネル２０２を含むことができ、これについて図２に概略的に例示し、以下に論じる。

[0040]通常、Ｘ線は、いずれか１つまたは複数のＸ線セルまたは部分２０４に対して放出することができる。セル２０４の数は、適当な数とすることができ、アレイまたは撮像システムの寸法に基づいて異なるものとすることができる。したがって、セル２０４ｎは、一連のセルのいずれか、または「最後」もしくは「最も大きい数」のセルを指すことができる。しかし、本明細書では、具体的に記載する特有の名称を特有のセルに与えることができることが理解されるであろう。発光体アレイ２００の各セル２０４は、カーボンチューブ（たとえば、カーボンナノチューブ）によって画定することができる。アレイ２００は線形のアレイである（たとえば、実質上１次元であり、セル２０４の単一の列２０６を有する）ことを理解することができるが、複数の列２０６ｎを含む平面のアレイとすることもできる（たとえば、実質上２次元であり、セル２０４の複数の列と行の両方を有する）。この場合も、列２０６の特有の数は必要ではなく、２０６ｎは、任意の数の列、または一連の列内の「最後」もしくは最も大きい数の列を指すことができることが理解される。各列２０６は、複数のセル２０４を含むことができ、平面のアレイの各行（列２０６および２０６ｎ間で画定されるような行内のセル２０４によって画定されることが見られる）は、複数のセル２０４を含むことができる。各セルは、患者または対象２２を通るようにＸ線を選択的に放出するように提供することができる。したがって、Ｘ線アレイ発光体２００は、少なくとも第１の列２０６〜任意の数の列２０６ｎを含むことができる。簡単にすることだけを目的として、制限された数の列ではなく、制限された数の完全な列のみを示す。

[0041]それとは関係なく、Ｘ線発光体アレイ２００のセルまたは部分２０４のいずれか単一の１つは、患者２２を通るようにＸ線を放出することができ、このＸ線は、Ｘ線検出器部分２０２によって検出される。Ｘ線検出器部分はまた、検出器部分の２つ以上の行または列および検出器部分の２つ以上の列によって画定される表面積を含むことができ、またはそのような表面積を有することができることが理解されるであろう。Ｘ線検出器部分２０２は、１つもしくは複数の行２０３ａおよび／または１つもしくは複数の列２０３ｂ内に位置決めすることができる複数の検出器セル２０２ｎを含むことができる。この場合も、簡単にするために、制限された数の完全な列２０３ｂおよび２０３ｂ’のみを例示する。

[0042]少なくとも図２に例示的に示すように、Ｘ線発光体アレイ２００は、たとえばセル２０４ｄなどの選択されたセルからＸ線を放出するように選択または起動することができる。Ｘ線は通常、選択されたまたは固有の円錐角αを含む、セル２０４ｄから円錐として放出される。通常、円錐角αにより、Ｘ線は患者２２を通過して、Ｘ線検出器２０２の選択された部分またはすべてを励起することが可能になる。しかし、図示のように、Ｘ線検出器２０２の一部分のみに、選択されたＸ線発光体２０４ｄからのＸ線エネルギーを照射することができ、また、患者のうち、円錐２０４ｄ’内に位置する部分のみに照射することができる。したがって、第１のセル２０４ｄに電力供給してＸ線放射を放出するとき、円錐の同じ角度αを有する場合でも、２０４ｎなどの異なるセル２０４を通電または選択して、Ｘ線を放出することで、患者２２の異なる部分に照射することができる。また、異なるセル２０４のそれぞれにおいて、異なる投影図（すなわち、患者２２を通るＸ線の入射角）が実現される。言い換えれば、Ｘ線の円錐の中心を画定する光線は、患者２２に対して、それぞれのセル２０４とは異なるものとすることができる。

[0043]Ｘ線発光体２００が選択された数のセル２０４からＸ線を放出して患者２２に選択的に照射することができるという理解を使用して、以下の議論は、自動で、または使用者２３の介入によって、患者２２に照射して異なる時間で画像データを生成するために、Ｘ線発光体アレイ２０２のどの選択された部分に電力供給するかを選択的に判定することを対象とする。撮像デバイス２０で生成される画像データは、複数の２次元画像データ（画像データは、その画像に関する１組の画像データ情報を含む）に基づいて、体積測定による３次元復元図を含む３次元復元図を生成することを含めて、患者の復元など、様々な目的で使用することができる。３次元復元図は、撮像デバイスによって２次元画像しか獲得されない場合でも、患者２２を３次元で復元することができる。異なる場所における患者２２の図を獲得することによって、表示デバイス上で観察するための患者２２または患者２２の一部の復元を３次元復元図で行うことができる。例示的な適当な３次元復元技法は、すべて参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年１０月２０日出願の米国特許出願第１２／９０８，１８９号、２０１０年１０月２０日出願の米国特許出願第１２／９０８，１９５号、および２０１１年１月２８日出願の米国特許出願第１３／０１６，７１８号に開示されている。復元は、使用者２３が表示デバイス７８上で観察するために患者の一部分を実質上３次元で復元する様々な技法に基づいて行うことができる。

[0044]セル２０４のうちの異なるセルに電力供給して画像データの異なる投影図を生成することによって、異なる時間に画像データを獲得することができる。異なる投影図を使用して、器具６０の動きなどによる患者２２内の動きまたは変化を観察することができる。しかし、この復元図は、上記で論じたように３次元復元図とすることができる。３次元復元図は、撮像デバイス２０を用いて獲得された２次元の複数の画像投影図に基づくことができる。復元システムおよび方法は、上記に組み込まれているものを含む。本明細書に論じるように、復元図は、追加のデータを使用することができ、追加のデータは、自動で、または使用者の介入によって、撮像システムを用いて獲得され、前の復元図と比較されたものである。また、更新された復元図は、重み行列に基づくことができ、復元図内の画素または体素は、前の画像データに基づいて一種のモデルが復元された後の、後で獲得された投影図の獲得からのデータの重み量を含む。

[0045]図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、様々な実施形態によれば、器具６０は、患者２２内の切開部または開口２５０を通るなど、選択された方法で、患者２２内に入れることができる。セル２０４ａｉおよび２０４ａｉｉなどの異なるセル２０４を異なる時間に使用して、Ｘ線を放出することができる。カテーテル６０は、患者２２に治療を送達するものなど、任意の適当なカテーテルとすることができる。たとえば、カテーテルは、切除カテーテル、薬物送達カテーテル、または他の適当なカテーテルとすることができ、切除または薬物治療などの治療を送達するために、患者２２の心臓６２に対して、または心臓６２内など、患者内に位置決めすることができる。したがって、カテーテル６０は、切除システム（たとえば、ＲＦ切除システム）または薬物送達システム（たとえば、薬物送達リザーバもしくはポンプ）を含むことができる治療送達デバイス２５２に相互接続または接続することができる。したがって、カテーテル６０は、患者２２の選択された部分へＲＦエネルギーを伝送もしくは送達できるものを含む適当なカテーテルとすることができ、または薬物治療を患者２２へ送達するための様々なカニューレを含むことができる。

[0046]カテーテル６０はまた、器具追跡デバイス５２を含むことができ、器具追跡デバイス５２は、電磁界を感知または放出できる電磁追跡デバイスなどの適当な追跡デバイスを含むことができる。電磁追跡デバイスは、上記で論じたＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＡｘｉｅｍ（登録商標）Ｓｔｅａｌｔｈ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍに付随する電磁追跡デバイス、またはその中で使用されている電磁追跡デバイスを含むことができる。他の追跡システムをカテーテル６０とともに使用することもできる。たとえば、形状検出または判定システムは、光ファイバ形状判定システムを含むことができる。適当な光ファイバ形状判定システムは、参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年８月１０日発行の米国特許第７，７７２，５４１号に開示されている形状判定システムを含む。追加として、追跡システムは、参照により組み込まれている、２００９年４月９日に出願され、米国特許出願公開第２００９／０２６４７２７号として公開された、米国特許出願第１２／４２１，３３２号に開示されているような電位追跡システムを含むことができる。また、追跡デバイスにかかわらず、カテーテル６０を器具インターフェース４４に相互接続することができる。器具インターフェース４４は、上記で具体的に論じたように、電磁システムとインターフェースすることができ、または追跡情報を判定し、もしくはそれをナビゲーションシステム１０のナビゲーションプロセッサシステム７４へ伝送できる、適当な伝送もしくは情報システム内でインターフェースすることができることが、理解されるであろう。器具インターフェース４４からナビゲーションシステムプロセッサ７４への情報の伝送は、場所情報を伝送するために選択されたとおり、有線または無線で行うことができることが理解されるであろう。

[0047]それとは関係なく、本明細書に論じる追跡デバイス５２は、任意の適当な追跡システムに関連することができ、ＥＭ追跡デバイスの議論は単なる例示である。それにもかかわらず、追跡デバイス５２を使用して、遠位または先端部６１など、カテーテル６０の少なくとも一部分の位置を判定することができる。カテーテル６０の前端部６１は通常、図１に示すように、患者２２の心臓６２内または心臓６２付近などの患者の血管構造２５４内を、選択された場所の方へ動く。また、カテーテルの先端部６１の場所は、先端部６１の形状および向きの分析に基づいて特定することができる。たとえば、先端部６１の特定の動きまたは向きを使用して、患者２２の心臓内の先端部の場所を判定することができる。

[0048]前端部６１は通常、患者に対して動き、その間、カテーテルの後縁部分は、外に出しておくことができ、またはカテーテル供給源２５６から患者２２内へ押し込むことができる。カテーテル供給源２５６は、単にまだ患者２２内に位置決めされていないカテーテルの一部分とすることができ、または任意の適当な送達もしくは供給源とすることができる。それとは関係なく、カテーテル６０が患者２２の血管構造２５４内に配置され、または送り込まれると、カテーテル６０が患者２２内を動かされるにつれて、通常は患者２２のうちカテーテル６１の前端部付近の部分のみが、時間とともに変化する。

[0049]図３Ａに具体的に示すように、カテーテル６０が患者内に導入され、患者の血管構造２５４内を選択された距離だけ動かされている。図示のように、前端部６１は、患者２２内の点または位置２６０にある。点２６０は、患者２２によって画定することができ、患者２２に対して任意の幾何学的な関係を含むことができる。それにもかかわらず、セル２０４ａｉから放出されるＸ線の円錐は、患者２２の点２６０を包含しまたは含むＸ線の円錐２６２を生成することができる。セル２０４ａｉから放出されるＸ線は、撮像システム２０のＸ線検出器２０２によって検出することができる。これを使用して、最初の時間または第１の時間ｔ_０に、画像データを生成することができる。また、追跡デバイス５２の場所を追跡することによって、カテーテル６０の場所を判定することができ、この場所は、ナビゲーション処理システム７４を用いて判定または分析することができる。本明細書に論じるように、カテーテル６６、患者２２、および撮像デバイス２０の判定された場所を使用して、Ｘ線を放出するためにどのセル２０４に電力供給するかを判定することができる。

[0050]図３Ｂをさらに参照すると、選択された期間にわたって、またはカテーテル６０、特に前端部６１が選択された場所へ動くまで、カテーテル６０を患者２２内へ引き続き送り込むことができる。したがって、時間Δなどの選択された時間後、カテーテルの前端部６１は、図３Ａに示す最初または第１の位置（時間０またはｔ_０とも呼ばれる）から、位置２７０にある第２または後の場所へ動くことができる。この場合も、位置２７０は、患者に対する幾何学的な場所として画定することができ、患者２２に対して位置２６０とは異なる物理的な場所とすることができる。

[0051]図３Ｂに示すように、カテーテル６０は、前端部６１が位置２６０から位置２７０へ動くまで患者内に入っている。しかし、撮像の目的で、患者のうち、前端部６１が位置２６０にあったときにカテーテルが患者２２内にすでに配置されていた部分は、実質上変化しないままである。したがって、たとえばセル２０４ａｉとは異なるセルからＸ線を放出して、第２のＸ線の円錐２７２を放出することを選択することができ、第２のＸ線の円錐２７２はＸ線検出器２０２によって検出される。カテーテル６０に対する前端部６０の第１の位置２６０と第２の位置２７０との間の領域、距離、または位置変化２７４の全体に及ぶＸ線を放出するなど、Ｘ線を放出するために、発光体アレイ２００の任意の適当な数のセルを通電または電力供給することができることが理解されるであろう。本明細書では、この例示を簡単にするために、第２の時間ｔ_Δまたはｔ_ｎに第２のセル２０４ａｉｉからＸ線を放出することのみを示す。

[0052]セル２０４ａｉｉなど、どのセル２０４に電力供給するかに関する選択を支援するために、カテーテル６０に付随する追跡デバイス５２を用いて、カテーテルの前端部６１の場所を判定することができる。本明細書にさらに論じるように、患者２２のうち、カテーテル６０の位置が変化した位置または部分を選択的に撮像するために、追跡デバイス５２の判定または追跡された位置を使用して、発光体２００のどのセルを通電または使用してＸ線を放出できるかに関する判定を支援することができる。上記で論じたように、撮像デバイス追跡デバイス５０を使用して撮像デバイス２０の位置を追跡することができ、選択された場合、患者基準追跡デバイス４８を使用して患者４８の場所を追跡することができる。

[0053]患者２２のうち、患者内のカテーテル６０の動きのために潜在的にまたは実質上変化する領域を含む部分を選択的に撮像するために、撮像デバイス追跡デバイス５０およびカテーテル追跡デバイス５２を使用して追跡された撮像デバイス２０の位置を使用して、発光体レイ２００のどのセルを通電できるかを識別または選択的に識別することができる。上記で論じたように、前の獲得中の場合とは異なり、カテーテル６０の動きまたはこの領域内の動きのため、通常は距離または変化２７４によって画定された領域のみが、時間ｔ_０に獲得される画像に対して実質上変化する。

[0054]追加として、撮像デバイス２０を用いて獲得された画像データを使用して、どのセル２０４に電力供給するかを判定することができる。たとえば、選択された数のセル２０４に個々に電力供給することによって、複数のサンプル投影図を獲得することができる。次いで、このサンプル投影図を、前の投影図および／または前の投影図に基づいて前に復元されたモデルと比較することができる。この比較は、撮像システム２０のプロセッサ７２などのプロセッサを用いて行うことができ、どの画素が新しいまたは変化した画像データを含むか（たとえば、カテーテル６０の存在のためにコントラストを含む画素）を判定することができる。どの画素が新しいまたは変化した画像データを含むかに関する判定が行われた後、新しい画像データの獲得によって患者２２のモデルを更新するのに必要な画像データ、または更新するように選択された画像データを獲得するために、どのセル２０４に電力供給できるかに関して、判定を行うことができる。どの追加の投影図かに関する判定は、プロセッサの実行または使用者の介入によって行うことができる。

[0055]この場合も、撮像デバイスを用いて獲得された画像データを使用して、患者２２のモデルを生成することができる。カテーテル６０が動くと、復元されたモデルを更新するために撮像デバイス２０を用いて追加の投影図を獲得することによって、カテーテル６０の場所（位置および向きを含む）の現在またはほぼ現在の図により、復元されたモデルを更新することができる。画像投影図を直接観察して、カテーテル６０の位置の変化を観察することができることも理解される。

[0056]さらなる例として、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、患者２２内に造影剤を注入することができる。造影剤は、時間ｔ_０に第１の画像データが獲得されたときなどの第１の期間（図４Ａに示すように）から、図４Ｂの第２の時間（たとえば、時間ｔ_ｎまたはｔ_Δ）まで、患者２２内を動くことができる。本明細書に論じるように、造影剤は、Ｘ線放射によって撮像可能な患者２２の血管構造２８４を通って動くことができる。

[0057]図４Ａを最初に参照すると、造影剤源２８０を使用して、造影剤を患者２２内へ注入することができる。造影剤は、送達管または部分２８２を通じて患者の血管構造２８４内へ注入することができる。図４Ａに例示的に示すように、血管構造２８４内へ送達される造影剤は、患者２２の血管構造を通る血液の流れを介して、血管構造を通って進み始めることができる。例示的に示すように、造影剤は、送達デバイス２９０の入口にある第１の点または位置から、第２の端部または前端点２９２まで進んでいる。発光体アレイ２００のすべてのセルを用いて患者２２を撮像するか、それとも３つのＸ線の円錐３００、３０２、および３０４を生成できる選択された数のセル２０４ｉ’、２０４ｉｉ’、２０４ｉｉｉ’を用いて患者２２を撮像するかを選択することができる。３つの円錐３００〜３０４は、集光器２０２に係合し、または当たって、撮像デバイス２０による画像データの生成を可能にすることができる。この画像データを使用して、造影剤が中にある状態で患者２２および血管構造の画像を生成することができる。通常、始点２９０と終点２９２との間で造影剤のある領域を使用して、中にある血管構造または何らかの障害物の構成を観察または判定することができる。追加として、参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年１月２８日出願の米国特許出願第１３／０１６，７１８号に開示されているように、複数の電源または電力タイプを使用して、異なるエネルギーでＸ線発光体２００に電力供給し、患者２２のうち、造影剤のある領域と造影剤のない領域とのコントラストの強調を支援することができる。

[0058]図４Ｂをさらに参照すると、当技術分野で一般に理解されるように、造影剤を患者２２へ引き続き送達することができ、または患者２２内へ引き続き流すことができる。上記で論じたように、造影剤が患者２２に入った最初の点２９０、および第１の画像データの獲得中または獲得時の時間ｔ_０における第１の点２９２は、患者２２内の造影剤の位置または患者２２内の造影剤で覆われた領域全体とは異なる可能性がある。

[0059]図４Ｂに示すように、時間ｔ_ｎにおいて、造影剤は、別の領域を通過して患者２２内の第３の点３１０まで進むことができる。したがって、最初の時間ｔ_０には造影剤で充填されていなかった追加の領域３１２が造影剤で充填されており、または造影剤を含むことができる。したがって、第２の時間または異なる時間ｔ_ｎに画像データを獲得するとき、異なるセルを用いて、または前のセル２０４のうちの少なくとも一部のみを用いて、Ｘ線を生成することを選択することができる。たとえば、図４Ｂに示すように、セル２０４ｉｉｉ’、２０４ｉｖ’、および２０４ｖ’を使用して、３つの円錐３２０、３２２、および３２４内にＸ線を放出することができる。

[0060]したがって、最初の時間と第２の時間ｔ_ｎの両方で、１つのセル２０４ｉｉｉ’を使用してＸ線を放出することができる。したがって、これらのＸ線の放出を使用して、図４Ａに示すように時間ｔ_０に獲得された前のデータと、図４Ｂに示すように時間ｔ_ｎに獲得された画像データとの間で、画像データ内に重複を提供することができる。経時的な患者２２内の造影剤の動きの図示を可能にする追加の画像データを獲得するために、追加のセルを使用することもできる。第２の時間ｔ_ｎにセル２０４ｉｉｉ、２０４ｉｖ、および２０４ｖのそれぞれを使用して画像データを生成することができるが、一度にすべてではなく、各セルを順に使用してＸ線を生成することができることがさらに理解されるであろう。したがって、第２の時間ｔ_ｎにおける画像データは、複数の迅速に獲得された画像フレーム（たとえば、セル２０４のうちの単一のセルのみから放出されたＸ線が検出される）を含むことができる。一般に理解されるように、次いでこの画像データを使用して、画像データの重複を含む画像データ分析を使用し、患者２２のうち、造影剤が存在する場所または部分を判定することによって、患者２２内の造影剤の位置を判定することができる。

[0061]図４Ａおよび４Ｂに示すように、造影剤は、付随する追跡デバイスを含まない。造影剤は通常、患者内で流動できる材料であり、追跡デバイスを接続できる固体ではない。したがって、撮像デバイス２０を用いて獲得された画像データの分析を使用して、患者２２内の造影剤の場所を識別することができる。通常、コントラスト分析（たとえば、画像データ内で周辺の画素に対して高いコントラストを有する画素または体素を識別する）を使用して、患者２２のうち、造影剤を含む領域に関連しうる画像データ領域を識別することができる。

[0062]また、画像分析を使用して、患者２２のうち、造影剤が次に進むはずの部分を識別することもできることが理解される。図４Ａおよび４Ｂに示すように、発光体アレイ２０２のセル２０４は、患者２２の血管２８４を通る造影剤の進路に沿ってＸ線を放出するように通電される。したがって、画像処理ユニット７２または適当な処理ユニットは、患者２２の画像データを獲得し、第１の時間と第１の時間の後に起こりうる第２の時間との間の可能な変化領域を判定することができる。次いで、撮像プロセッサ７２を使用して、Ｘ線放出アレイ２００のうち、患者２２の追加の撮像データを獲得して可能な変化領域を撮像するためにＸ線を放出するのに使用するべき部分を識別することができる。たとえば、図４Ａに示すように時間ｔ_０における最初の画像の獲得後、２０４ｉのすぐ側に位置するセルおよび２０４ｉｉｉ’の反対側に位置するセルなどの両極端に位置するセルを通電して、患者２２内の造影剤の位置または方向の変化を判定することができる。また、電力供給する追加のセルまたは異なるセルの選択は、カテーテル６０に関連して論じたように、前の投影図と比較した投影図および／または復元図に基づいて行うことができる。したがって、追加の投影図は、個々に、または復元されたモデル内で、前の画像データと比較した画像データを分析するために自動で判定することができ、またはそのような分析に使用するために判定することができる。造影剤の位置の変化の判定を行った後、選択されたプロセッサを使用して、患者２２の適当な画像データを獲得するためにどの追加のセル２０４を通電するべきかを判定することができる。

[0063]この場合も、上記で論じたように、患者２２のうち、時間ｔ_０と時間ｔ_ｎとの間に実質上変化しないままの部分を、繰返し撮像する必要はない。たとえば、ｔ_０に獲得された画像内の最初の点２９０と第２の点２９２との間の血管２８４の撮像データがすでに必要とされている場合、患者２２のうち、実質上変化しないままの部分の追加の画像データを、繰返し獲得する必要はない。したがって、患者２２の完全な画像データまたは選択的に完全な画像データを取得するのに、撮像の実質的な重複は必須ではない。

[0064]発光体アレイ２００のセルに選択的に電力供給して患者２２を選択的に異なる形で撮像する例示的な実施形態について、上記で論じた。発光体２００のうち、追加のＸ線を放出するために使用される部分を判定するプロセスについて、図５に示す流れ図４００を含めて、本明細書でさらに論じる。このプロセスを使用して、患者２２の血管構造にカテーテルを通して動かすこと、造影剤を患者に入れ、かつ／もしくは患者に通して移動させること、または患者２２の少なくとも一部分の復元図を実行することなど、実行されている任意の適当な処置に従って、患者のどの部分がさらなる画像獲得を必要とするかを識別することができることが理解されるであろう。追加として、椎弓根スクリューの位置決め、整形外科インプラントの位置決め、または他の適当な処置を含む他の処置を実行することができることが理解されるであろう。したがって、患者２２の血管構造を通る造影剤または器具の動きに関する本明細書の議論は、実行できる処置の一例にすぎないものとする。

[0065]図５を引き続き参照すると、流れ図４００を使用して、さらなる研究および／または復元のためのさらなる画像獲得のために患者２２の画像データを獲得するには、特定のセル２０４を選択するなど、Ｘ線発光体アレイ２００のどの部分に電力供給するべきかを判定することができる。特定の例では、この流れ図またはシステムは、開始ブロック４０２から開始する。ブロック４０４で、時間ｔ_０の画像データ、または時間ｔ_０に獲得された画像データにアクセスすることができる。時間ｔ_０からアクセスした画像データは、最初の時間または選択された時間に獲得された（たとえば、画像データのアクセスに対する要求が行われたときに獲得された）メモリ画像データからのアクセスまたは呼出しを含むことができる。本明細書にさらに論じるように、第２の時間または後の時間ｔ_ｎに、画像データを獲得することができる。時間ｔ_ｎに獲得された画像データは、何らかの前の画像データ獲得後に獲得された画像データを含むことができ、時間ｔ_０における画像データ獲得は単に、時間ｔ_ｎにおける画像データ獲得の直前など、その前の時間における画像獲得とすることができる。

[0066]ブロック４０４で時間ｔ_０に対する画像データを獲得し、またはそれにアクセスした後、ブロック４０６で、分析のための領域の選択を行うことができる。ブロック４０６で選択される分析領域は、任意の適当な領域とすることができ、自動または手動で選択することができる。たとえば、外科医２３などの使用者は、ディスプレイ７８上、または計画プロセッサ９４もしくは撮像デバイス２０に付随のディスプレイ上で画像データを観察して、さらなる分析のための領域を選択することができる。これに対する別法または追加として、器具の追跡された場所（たとえば、追跡デバイス５２を用いて追跡される）に基づいて、または画像分析に基づいて、領域を選択することができる。たとえば、上記で論じたように、患者２２内へ造影剤を注入することができ、様々な時間に画像データを獲得することができる。この画像データを分析して、時間ｔ_０の画像データにおいて、患者２２内の造影剤の場所を判定することができる。参照により本明細書に組み込まれている、２０１１年１月２９日出願の米国特許出願第１３／０１６，７１８号に開示されているデュアル電源発光体を使用するなど、様々な技法を使用して、造影剤の場所の判定を支援することができる。

[0067]選択手順にかかわらず、領域を選択した後、ブロック４０８で、選択された領域における品質分析の実行を実行することができる。ブロック４０８で選択された領域内の品質分析を実行することは任意選択とすることができ、必須ではないことが理解される。様々な実施形態によれば、患者２２の獲得された画像データを使用して、患者２２の少なくとも一部分の３次元復元図を実行または作成することができる。したがって、ブロック４０８で選択された領域の品質分析の実行を使用して、時間ｔ_０に獲得された画像データが復元図を実行するのに適当かどうかを判定することができる。この分析を使用して、時間ｔ_０に獲得された画像データに実質上よく似ている画像データの追加の重複または再獲得を行うべきかどうかに関する判定を支援することができる。それにもかかわらず、たとえば、画像データ（たとえば、実質的な重複）の量が適当であるためブロック４０８で品質分析を必要としないと判定された場合、品質分析は必要とされないことがある。

[0068]ブロック４０６で、分析のために選択された領域が実行または選択され、ブロック４０８で、任意選択の品質分析が行われた後、ブロック４１０で、器具６０が使用されているかどうかに関する判定を行うことができる。この判定は、器具が使用されているかどうかを示すために、使用者２３による手動入力を含むことができる。手動入力に対する追加または別法として、ナビゲーションシステム１０は、追跡デバイス５２（または他の追跡デバイスもしくはシステム）が使用されているかどうかを判定することによって、追跡される器具が追跡されているかどうかを判定することができる。ブロック４１０でデバイスが使用されていると判定された場合、「はい」の経路４１２をたどって、ブロック４１４でデバイスの場所を判定することができる。

[0069]ブロック４１４で、デバイスの場所の判定は、様々な情報に基づいて行うことができる。たとえば、画像データの分析を実行して、デバイスの場所を判定することができる。図３Ａおよび３Ｂに示すように、患者２２内に位置決めされた器具６０が放射線を透過しないとき、器具６０は、画像データ内で観察可能または特定可能である。したがって、この画像データを分析して、画像データ内の器具６０の場所を判定することができる。次いで、ナビゲーションシステム１０は、撮像デバイス２０および患者２２に対する器具の場所を判定することができる。撮像デバイス追跡デバイス５０を使用して、撮像デバイスの場所を判定し、患者追跡デバイス４８を使用して、撮像デバイス２０に対する患者２２の場所を判定することができる。また、患者２２を撮像デバイス２０に対して固定することができる。画像データ内でデバイス６０が識別された後、撮像デバイス２０および患者２２の相対的な位置を使用して、デバイス６０の位置を判定することができる。

[0070]画像分析に対する別法または追加として、ＥＭローカライザ３８などの追跡システムを用いて追跡デバイス５２を追跡し、患者２２内の器具６０の場所を判定することができる。撮像デバイス追跡デバイス５０をさらに使用して、Ｘ線発光体アレイ２００を含む撮像デバイス２０に対する器具６０の場所を判定することができる。しかし、追跡デバイスはまた、上記で論じたように、電位追跡デバイス、光ファイバ形状追跡デバイス、または他の適当な追跡デバイスなどの任意の適当な追跡デバイスを含むことができることが理解されるであろう。

[0071]この方法にかかわらず、器具６０の前端部６１の位置を含み、またはそれに限定される、器具６０の位置の判定を行うことができる。器具６０をカテーテルとして示すが、患者２２の任意の適当な部分内に位置決めされた任意の適当な器具とすることができる。器具６０は、椎弓根スクリュー挿入器、深部脳刺激プローブおよび／もしくは挿入器、または他の適当な器具を含むことができる。

[0072]器具または器具の適当な部分の場所を特定したのち、ブロック４２０で、露出調整アルゴリズムへのデバイス場所の入力を行うことができる。デバイス場所の入力は、入力デバイス８２を使用するなど、使用者２３によるデバイス場所の手動入力とすることができ、またはナビゲーションシステム１０の追跡システムによって判定された場所情報の自動伝達とすることができる。次いで、ブロック４２２で、露出調整アルゴリズムは、器具またはデバイス６０の場所を使用して、画像獲得中に時間ｔ_ｎで電力供給すべき発光体アレイ２００のセルを判定または選択することができる。時間ｔ_ｎにおける画像獲得は、時間ｔ_０におけるデータの獲得の実質上直後の獲得を含むことができる。しかし、時間ｔ_ｎにおける画像データの獲得を前の獲得後の任意の適当な時間に行うことができることがさらに理解されるであろう。たとえば、露出調整アルゴリズムを使用して、任意の適当な数の時間差露出を計画することができる。

[0073]露出調整アルゴリズムは、患者２２の追加の画像データを獲得するために発光体アレイ２００のどのセルに電力供給するかに関する判定を支援できる任意の適当なアルゴリズムとすることができる。上記で論じたように、セル２０４はそれぞれ、患者２２に対してＸ線の円錐を放出することができ、このＸ線の円錐がＸ線検出器２０２によって検出される。しかし、通常、異なるセル２０４のそれぞれからのＸ線の円錐は、検出器２０２に対するセル２０４の異なる場所および患者２２を通過するＸ線の円錐の中心を画定する光線に基づいて、患者２２の様々な位置に対して異なる角度を有する。したがって、それぞれのセル２０４を使用して、患者２２を通る画像データの異なる投影図を生成することができる。言い換えれば、それぞれのセル２０４を使用して、患者２２に対して異なる角度で画像データを生成することができる。したがって、露出調整アルゴリズムは、器具がどこを通りうるかに関する追加の画像データを生成するために、後の時間に追加のＸ線を生成するのにどのセル２０４に電力供給するかを判定することができる。これは、画像獲得のたびに発光体アレイ２００のすべてのセル２０４に電力供給しないように、またはすべてのセルにまったく電力供給する必要がないように、行うことができる。セル２０４の一部分のみに電力供給することによって、別個の特異な患者２２の投影図が獲得される。したがって、発光体アレイ２００を物理的に動かすことなく、異なる投影図を獲得することができる。また、電力供給されるセル２０４の数を制限することで、患者２２および他の人員のＸ線放射露出を減らしながら、それでもなお患者２２に対して適当な場所における画像データの獲得を確実に行うことができる。

[0074]したがって、露出調整アルゴリズムは、後の画像獲得のためにどのセル２０４に電力供給すべきかを判定するために、ブロック４０８の画像分析からの入力およびブロック４１４のデバイスの位置の判定を含むことができる。たとえば、さらなる入力は、患者２２内のデバイス６０の知られている移動距離を含むことができる。

[0075]デバイスの位置の移動距離に対する別法または追加として、重み行列を用いて、追加の画像データを獲得するには発光体アレイ２００のどのセル２０４に電力供給するべきかを判定するために、異なるセルに関連する画像データ内の画素または検出器アレイ２０２の画素に重みを付けることができる。たとえば、復元図を得る際、復元プログラムは、複数の２次元画像獲得または画像に基づいて、患者の一部分の３次元復元図を生成または描写することができる。復元は、患者２２の構造に対して異なる位置または投影図で適当な数の画像が獲得された場合に行うことができる。したがって、時間ｔ_０に獲得された画像データの重み行列を生成することによって、どの追加の投影図または患者２２のどの部分が時間とともに変化しうるかに関する判定を行うことができ、これには、適切な復元図のために患者２２の追加の画像データの獲得が必要とされるはずである。したがって、次いで、この重み行列を使用して、電力供給するための発光体アレイ２００のセルを選択することができる。

[0076]追加として、どのセルに電力供給するかに関する判定に使用される重み行列を含むことができる重み行列を、復元図内で使用することもできる。重み行列は、最近の画像獲得および前の画像データに基づいて、画像復元図内の画素に重みを付けることができる。したがって、復元図は、古い画像データを後に獲得された投影図データに単に置き換えるのではなく、画素に対する古い画像データとより最近の投影図から獲得された画像データとを混ぜ合わせたものを含むことができる。

[0077]ブロック４２２でセルが選択された後、ブロック４２６で、セル２０４に個々に順次電力供給することができる。通常、検出器アレイ２０２で獲得される画像データが異なるように、単一のセル２０４が電力供給される。これにより、ブロック４２８で、時間ｔ_ｎに画像データを獲得することができる。時間ｔ_ｎにおける画像データの獲得後、ブロック４３０で、判定ブロックが、さらなる画像データが選択されるかどうか、または必要とされるかどうかを判定することができる。上記で論じたように、患者２２の一部分の３次元復元図を得ることができ、この復元図を形成するのに適当な量の画像データが獲得されたかどうかに関する判定を行うことができる。追加または別法として、ブロック４３０で、追加の画像データが必要とされるかどうかに関する判定は、切除部位に対する器具６０の位置などのｔ_ｎ時間における画像内のデバイス６０の場所、またはデバイス６０が切除部位に位置するかどうかに基づくことができる。デバイス６０が切除デバイスであり、時間ｔ_ｎに切除部位に位置決めされている場合、ブロック４３０でさらなる画像データを選択することはできない。したがって、さらなる画像データが獲得されない場合、「いいえ」の経路４３２をたどることができる。

[0078]復元図を形成することが選択された場合、ブロック４３４で、復元図を得ることができる。これに対する別法または追加として、ブロック４３４で、時間ｔ_ｎなどの任意の適当な時間からの獲得された画像データのディスプレイを、単に表示することができる。画像データのディスプレイは、たとえばディスプレイ７８上に画像７６として示すように、任意の適当なディスプレイ上で行うことができる。次いで、ブロック４３６で、画像獲得処置を「終了する」ことができる。しかし、外科処置は、患者２２の一部分の切除などを継続することができる。次いで、後の時間で、さらなる分析、復元のために、または外科処置の追加の部分を観察する（たとえば、切除もしくはインプラントの配置を確認する）ために、流れ図４００を再び開始して患者２２の画像データを獲得することを判定することができる。

[0079]ブロック４３０でさらなる画像データを獲得または選択することになる場合、「はい」の経路４５０をたどって、ブロック４０６で、時間ｔ_０における画像分析の領域を選択することができることも理解されるであろう。「はい」の経路４５０をたどったとき、方法４００によって前のループ内で時間ｔ_ｎに獲得された画像データは、時間ｔ_０における画像データになりうることが理解される。したがって、方法またはプロセス４００は、適当な量の画像データを獲得するために、必要に応じて、または選択されたときに、使用者２３などによって画像データを獲得して画像データを分析することができるループアルゴリズムまたは処置であると理解することができる。

[0080]上記で論じたように、ブロック４１０で、器具が使用されているかどうかに関する判定を行うことができる。上記の議論は、器具が使用されているかどうかに関連し、「はい」の経路４１２がたどられる。しかし、器具が使用されていない場合、「いいえ」の経路４６０をたどることができる。「いいえ」の経路４６０は、ブロック４６２で可能な変化領域を検出することにつながることができ、次いでブロック４６４で、露出調整アルゴリズム内へ変化領域を入力につながることができる。

[0081]ブロック４６２で、変化領域の検出は、たとえば、図４Ａおよび４Ｂに記載のように、造影剤の波の前縁部とすることができる。図４Ａおよび４Ｂに示すように、前縁部は、前の時間に獲得された画像データに対する変化領域とすることができる。通常、患者２２のうち、造影剤を前に含んでいた領域の画像データが獲得された場合、前に造影剤が含まれていた領域の構成は時間とともに実質上変化しないため、その領域に関する追加の画像データは必要でない。変化領域の検出は、使用者２２による手動入力、造影剤の前端の位置の自動判定（たとえば、コントラストデータ分析に基づく画像分析などによる）、または他の適当な変化領域検出に基づくことができる。また、変化領域は、獲得された対象の最近または後の投影図と、画像データを使用して復元された前の種類のモデルとの比較、または前の画像投影図との直接の比較に基づくことができる。現在の画像データは、選択された制限された数のセル２０４を用いて獲得された画像投影図のサンプルを含むことができる。したがって、この比較では、現在の画像と過去の画像との間の画像データを比較して、対象内のどこで変化が生じるか、または生じる可能性が最も高いかを判定することができる。これらの変化領域を使用して、さらなる画像投影図の獲得のためにどのセルに電力供給するかを判定することができる。

[0082]次いで、ブロック４２２で、ブロック４６２における露出調整アルゴリズムへの変化領域の入力を使用して、Ｘ線発光体アレイ２００のうち、電力供給するためにセル２０４を選択することができる。この場合も、露出調整アルゴリズムは、追加の画像データを獲得するには発光体アレイ２００のどの追加のセルに動力を供給すべきかを判定するために、重み行列アルゴリズムなどの適当なアルゴリズムを含むことができる。たとえば、この選択を使用して、選択された場合、適当な復元図を形成するために追加の画像データを獲得するには患者２２のどの部分を撮像するべきかを判定することができる。追加として、発光体アレイ２００内で電力供給すべきセルの選択は、発光体アレイ２００のうち、患者２２に対してＸ線を生成するはずのセル２０４を選択することに基づくことができ、これらのセル２０４は、実質上、単に患者２２に対する造影剤の動きのために変化が生じた領域内で患者２２に照射するはずである。

[0083]ブロック４２２でセルの選択を行った後、上記で論じたように、セルの電力供給および方法４００の他のステップをたどることができる。したがって、ブロック４１０におけるデバイスが使用されているかどうかに関する判定を使用して、デバイスの現在のもしくは通された位置または造影剤の現在の位置など、現在の画像データのどの部分が繰返し撮像する必要のない情報を含むかを判定する２つの別個の処置として、方法４００を見ることができる。どの追加の画像データが実質上類似しうるかに関する判定は、画像データまたは患者２２のうち、復元図のための適当な画像データを獲得するのにさらに撮像するべき部分を判定または分析すること、処置を実行することなどを含む。

[0084]したがって、発光体アレイ２００および検出器アレイ２０２を含む撮像デバイス２０を使用して、患者２２の画像データを獲得することができる。発光体アレイ２００および検出器アレイ２０２を患者２２に対して動かすことができるが、複数の発光体アレイセル２０４がずらされるため、患者２２に対して複数の画像投影図を獲得するのに、発光体アレイ２００および検出器アレイ２０２を動かすことは必ずしも必要でない。セル２０４の複数の位置により、患者２２の画像データの異なる斜視図および投影図の迅速かつ連続した獲得を可能にすることができる。したがって、流れ図４００の方法を使用して、処置の実行、３次元の復元、または他の適当な処置などの様々な目的で、追加の画像データまたは選択された画像データを獲得するために、選択された時間にＸ線を放出するにはどの発光体アレイセル２０４を使用するべきかを実質上自動で判定することができる。

[0085]実施形態の上記の説明は、例示および説明を目的として提供されるものである。上記の説明は、網羅的なものでも、本開示を限定しようとするものではない。全体として、特定の実施形態の個々の要素または特徴は、その特定の実施形態に限定されるものではなく、適用可能である場合は交換可能であり、具体的に図示または説明しない場合でも、選択された実施形態内で使用することができる。同じものを、多くの形で変更することもできる。そのような変形は、本開示からの逸脱と見なされるべきではなく、そのような修正はすべて、本開示の範囲内に含まれるものとする。

Claims (35)

1. 対象の画像を描写するために検出器によって検出されるＸ線を放出するように個々で動作可能な複数のＸ線放出領域の発光体アレイを動作させる方法であって、
   第１の時間に獲得された第１の画像データにアクセスするステップと、
   前記第１の画像データ内の少なくとも可能な変化領域を判定するステップと、
   前記判定された可能な変化領域において前記第１の画像データを分析するステップと、
   前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、第２の時間に電力供給すべき部分複数個を選択するステップと、
   前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個に基づいて、前記第２の時間に獲得された第２の画像データにアクセスするステップとを含む方法。
2. 前記対象の少なくとも一部分の選択された復元図を生成するために選択された複数の投影図を判定するステップをさらに含み、
   前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記第２の時間に電力供給すべき前記部分複数個を選択するステップが、前記複数のＸ線放出領域のうち、どの選択された部分複数個が、前記選択された復元図を生成するために前記選択されて判定された複数の投影図の少なくとも１つを取得するように動作可能であるかを判定することに基づく、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の画像データ内の少なくとも前記可能な変化領域を判定するステップが、前記対象に対する器具の場所を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記器具の前記場所を判定するステップが、
   前記器具に関する追跡情報を受け取るステップと、
   前記対象または前記複数のＸ線放出領域の少なくとも１つに対する前記器具の少なくとも前縁部の場所を判定するステップとを含み、
   前記器具の前記前縁部が、前記器具のうち、選択された期間にわたって動く可能性が最も高い部分である、請求項３に記載の方法。
5. 前記器具に関する追跡情報を受け取るステップが、電磁追跡デバイスの３次元空間座標を受け取るステップ、湾曲センサ追跡デバイスの３次元空間座標を受け取るステップ、または電位追跡デバイスの３次元空間座標を受け取るステップの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の画像データ内の少なくとも前記可能な変化領域を判定するステップが、前記対象内の造影剤の前端の場所を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記獲得された第１の画像データ内で画定された画像ユニットコントラスト領域を含むコントラスト領域を識別するステップと、
   前記コントラスト領域を前記可能な変化領域として識別するステップと
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも２つのエネルギーレベルで前記第１の画像データを獲得し、前記領域内の材料組成に基づいて前記対象の領域を区別するステップ
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 選択されたディスプレイを生成するために複数の投影図を判定するステップをさらに含み、
   前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、第２の時間に電力供給すべき部分複数個を選択するステップが、前記複数のＸ線放出領域のうちの少なくとも第１の部分複数個を選択し、前記第１の画像データの少なくとも１つの投影図とは異なる少なくとも第２の投影図を獲得して、前記選択されたディスプレイを生成するステップを含む、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記選択されたディスプレイが、前記判定された複数の投影図に基づいて生成された前記対象の少なくとも一部分の２次元の時間変化を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の画像データの画像部分に重みを付ける行列を生成するステップをさらに含み、
    前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、第２の時間に電力供給すべき前記部分複数個を選択するステップが、前記対象のうち前記第２の時間中に撮像すべき部分を選択する前記重み行列に基づいて行われる、
    請求項１に記載の方法。
12. 対象の画像を描写するために検出器によって検出されるＸ線を放出するように個々で動作可能な複数のＸ線放出領域の発光体アレイを動作させる方法であって、
    前記対象に対して位置決めされた器具の場所を判定するステップと、
    前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべき部分複数個を選択するステップとを含む方法。
13. 前記対象のうち、前記器具が位置すると判定された部分に実質上照射するように、前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個に前記選択を制限するステップをさらに含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記器具の前記判定された場所が、実質上前記器具の前端部のみである前端部の場所である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個のみで獲得された画像データに基づいて画像を観察するステップ
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 第１の時間に獲得された第１の画像データにアクセスするステップであって、前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個のみで獲得された前記画像データが、前記第１の時間より後の第２の時間に獲得された第２の画像データである、アクセスするステップと、
    前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方に基づいて画像を観察するステップとをさらに含み、
    前記第２の画像データが、前記第１の時間から前記第２の時間への前記対象の変化領域の画像データを含む、
    請求項１３に記載の方法。
17. 前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方に基づいて観察するステップが、前記第１の画像データまたは前記第２の画像データの少なくとも１つに基づいて前記対象の３次元復元図を観察するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記３次元復元図が、少なくとも前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方を含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべき前記部分複数個を選択するステップが、第１の画像データの画素の重み行列を形成するステップと、さらなる画像データ獲得のための領域を識別するステップとを含む、請求項１３に記載の方法。
20. 前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべき前記部分複数個を選択するステップが、前記対象の選択されたＸ線範囲を判定するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
21. 対象の画像を描写するために検出器によって検出されるＸ線を放出するように個々で動作可能な複数のＸ線放出領域の発光体アレイを動作させる方法であって、
    第１の時間に獲得された第１の画像データにアクセスするステップと、
    前記第１の画像データを分析することによって、コントラスト領域の縁部の場所を判定するステップと、
    前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記コントラスト領域の前記縁部の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべき部分複数個を選択するステップとを含む方法。
22. 前記対象のうち、前記コントラスト領域の前記縁部が位置すると判定された部分に実質上照射するように、前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個に前記選択を制限するステップをさらに含む、
    請求項２１に記載の方法。
23. 前記コントラスト領域の前記判定された縁部が、実質上前記コントラスト領域の前縁部のみである前縁部の場所であり、前記対象に対して位置決めされた動くことができる材料のために、前記コントラスト領域が位置する、請求項２２に記載の方法。
24. 前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個のみで獲得された画像データに基づいて画像を観察するステップ
    をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記第１の時間より後の第２の時間において、前記複数のＸ線放出領域のうちの前記選択された部分複数個のみで第２の画像データを生成するステップと、
    前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方に基づいて画像を観察するステップとをさらに含み、
    前記第２の画像データが、前記第１の時間から前記第２の時間への前記対象の変化領域の画像データを含む、
    請求項２３に記載の方法。
26. 前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方に基づいて観察するステップが、前記第１の画像データまたは前記第２の画像データの少なくとも１つに基づいて前記対象の３次元復元図を観察するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記３次元復元図が、少なくとも前記第１の画像データと前記第２の画像データとの両方を含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記放出アレイ内の前記複数のＸ線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべき前記部分複数個を選択するステップが、第１の画像データの画素の重み行列を形成するステップと、さらなる画像データ獲得のための領域を識別するステップとを含む、請求項２１に記載の方法。
29. 第１の画像データの生成後に第２の画像データの場所を判定するシステムであって、
    プロセッサを有する露出調整システムを備え、前記プロセッサが、
    対象内の可能な変化領域の判定された場所に基づいて、Ｘ線放出アレイ内のＸ線放出領域のうち、前記対象を通るようにＸ線を放出するための部分複数個を選択する命令を実行するように動作可能である、システム。
30. 器具の少なくとも前端部の場所を判定するように動作可能なナビゲーションシステムをさらに備え、
    前記対象内の前記可能な変化領域の前記判定された場所が、前記器具の少なくとも前記前端部の前記場所であり、
    前記器具の少なくとも前記前端部の前記判定された場所が、Ｘ線放出アレイ内のＸ線放出領域のうちの前記部分複数個の前記選択のために前記プロセッサへ伝送される、
    請求項２９に記載のシステム。
31. 前記ナビゲーションシステムが、
    前記器具に付随する電磁追跡デバイスと、
    前記電磁追跡デバイスからの電磁界を放出または感知するように動作可能な電磁ローカライザアレイとを含み、
    前記放出または感知された電磁界が、器具の少なくとも前端部の前記場所の前記判定を行うように動作可能である、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記第１の画像データを分析して前記第１の画像データ内で造影媒体の前縁部の領域を識別する命令を実行するように動作可能な画像分析システムをさらに備え、
    前記第１の画像データ内の造影媒体の前記前縁部が、前記対象内の可能な変化領域の前記判定された場所である、
    請求項２９に記載のシステム。
33. 前記露出調整システムの前記プロセッサが、前記前縁部の前記判定された場所を重み行列内へ受け取り、Ｘ線放出アレイ内のＸ線放出領域のうち、対象の画像の復元を支援するために前記第２の画像データを生成するための前記部分複数個を選択する、請求項３２に記載のシステム。
34. 前記復元された画像が、体積測定による３次元画像である、請求項３０に記載のシステム。
35. 前記プロセッサが、第２の画像データの重み行列に基づいて前記体積測定による３次元画像を更新し、前の画像データおよび前記第２の画像データからの画像データを含む更新された体積測定による３次元画像を判定するように構成される、請求項３４に記載のシステム。

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