JP2015501174A - 外科的および介入性医学技法に用いられるイメージング・システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

内部解剖の画像を表示することに関しシステムおよび方法は、プロシージャの間、低い解像度走査から外科的フィールドの高解像度画像を提供するように構成された画像処理装置を包含する。ベースライン画像のムーブメントの置換に基づいて多くの代表的な画像を生産するために、画像処理装置は、前に得られた高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作する。プロシージャの間、代表的な画像は、新しい低解像度画像に相関の受け入れられる程度を有して選択される。選択された代表的な画像および新しい画像は、外科的フィールドのより高い解像度画像を提供するためにマージされる。画像処理装置は、画像形成装置のムーブメントに基づいて表示された画像の双方向ムーブメントを提供し、表示された画像上の注記の配置が放射線医学技術者と外科医の間のコミュニケーションを容易にすることができるようにも構成される。

Description

関連出願に対するクロスリファレンス
［００１］ この出願は、２０１１年１０月５日に出願された、米国のユーティリティ特許出願番号１３／２５３，８３８に基づく優先権を主張し、ここに全ての開示を組み込む。

［００２］ 患者画像が、例えばＸ線によって、見られ、得られる方法を変えることに関し、現在の本発明は、システムおよび方法を企図する。より詳しくは、患者が外科的手技の間、露出するが、得られた画像の質または解像度を著しく犠牲にせずにいる全体の放射線を減少させることに関し、発明のシステムおよび方法は、手段を提供する。

［００３］ 多くの外科的手技は、患者の内部構体（例えば器官および骨）の画像を得ることを必要とする。いくつかのプロシージャにおいて、手術は、手術部位の周期的画像の助けを借りて達成される。手術は、医療関係者（例えば外科医、介入放射線医、心臓専門医、痛み管理医師、など）により実行されるいかなる観血的なテストまたは介入も概して意味できる。シリアル・イメージング（画像が案内したので、それに、我々は関連する）によって、実質的に導かれる手術および介入において、頻繁な忍耐強い画像が外科用器具の医師の適当な設置に関し必要であること、それらが、カテーテル、針、機器またはインプラントまたは特定の医学技法のパフォーマンスである。透視法またはフルオロは、術中Ｘ線の１つの様態で、フルオロ・ユニット（別名Ｃアーム）によって、撮られる。Ｃアームは、患者によるＸ線ビームを送って、その領域（例えば骨格および脈管構造）の解剖の画像を撮る。それは、画像のようであり、３次元（３Ｄ）空間の二次元の（２Ｄ）画像である。しかしながら、カメラで撮られるいかなる画像の様にも、鍵となる３Ｄ情報は、何かが何かの前にあり、大きい１つのものがもう一方と関連してある２Ｄ画像に存在してもよい。

［００４］ ＤＲは、患者のＣＴスキャンを撮り、異なる角度および距離からＸ線を撮ることをシミュレーションするステップによって、なされるＸ線のデジタル表現である。
その結果、その患者に関し撮られることが可能である可能なＸ線は、シミュレーションされることができ、ユニークおよび患者の解剖学的特徴が互いと関連して見られ特有である。
「シーン」が制御されるので、すなわち、互いと関連して患者および角度にＣアームの仮想位置を制御することによって、通信室（ＯＲ）において、撮られるいかなるＸ線のようにも見えなければならない画像を、生成できる。

［００５］ 小線量において、あるが、多くのイメージング・アプローチ（例えばフルオロ画像を撮ること）は患者を放射線にさらすことを含む。
しかしながら、これらの画像ガイド・プロシージャで、患者にだけでなく外科的手技に参加している外科医または放射線科医および他の人にも総放射露光が問題を含むことができるように、小線量の数は増す。画像が撮られるときに、患者／外科医に関し放射露光の量を減少させるさまざまな周知の方法がある、しかし、これらのアプローチは得られている画像の解像度を減少させることを犠牲にしている。例えば、特定のアプローチは標準イメージングと対照的にパルス化されたイメージングを用いる。その一方で、他のアプローチは露出時間または強度を手動で変えることを含む。観測視野を狭くすることは、放射露光およびその量（ならびに、輻射量「散在」を変える）の領域を潜在的に減少させることもできるが、しかし、健康診断に決定をするときに外科医が利用できる情報を少なくすることを再び犠牲にしている。更に、しばしば、介入を実行するために用いる外来のＯＲ装置または実際の機器／インプラントによって、外科的介入の間、撮られる時間画像は、ブロックされる。それらの対象の後で通常の解剖のブロッキングを制限することは、医学界に有形の利点を有する。

［００６］ 必要性があるイメージング・システム（標準医学技法に関連して用いられることが可能である）、Ｘ線像の精度および解像度のいかなる犠牲なしでも、それは放射露光を患者および医療関係者に低減させる。機器に関し説明するイメージング・システムに関し必要性およびさもなければ手術部位の外形図を被覆するかもしれないハードウェアもある（例えばインプラント）。

［００７］ １つの態様によれば、システムおよび方法は、前に獲得した高解像度ベースライン画像および新しく獲得した低解像度画像に基づいて外科的であるか介入性医学技法用に患者の内部解剖学的構造のディスプレイを生成することに関し提供する。高解像度画像は、プロシージャまたはプレプロシージャ画像（例えばＤＲ）の間、得られた画像でもよい。低い解像度画像は、パルスおよび／または低い線量照射設定を用いて得られることが可能である。システムは、４Ｄまたは６Ｄ空間のベースライン画像のムーブメントの複数の置換でベースライン画像の代表的な画像を包含しているベースライン像集合を生じるためにデジタル的に高解像度ベースライン画像を操作するように構成される画像処理装置を企図する。新しい画像を有する相関の受け入れられる程度を有している代表的な画像を選択するために、新しい低解像度画像は、ベースライン像集合と比較される。比較（例えば主成分分析または他の統計的検定）を実行するために、画像処理装置は、アルゴリズムを実装できる。表示されるマージされた画像を生成するために新しい低解像度画像を有する選択された代表的な高解像度画像をマージするように、画像処理装置は、更に構成される。選択された高解像度画像と新しい低解像度画像の間を交互に切り換えることを可能にするか、または２つの画像が表示された画像において、マージされる量を調整するために、マージされた画像は、更に処理されることができる。

［００８］ 現在の開示の他の特徴において、イメージング・システムは、画像形成装置が患者と関連して移動するにつれて、ファインダとして作用する画像処理装置を含むことができる。この特徴に従って、外科的フィールドの画像は、第１の方位の画像形成装置で得られる。画像形成装置、患者または患者テーブルが第１の方位から移動すると共に、その獲得した画像は連続的に表示される。このムーブメントは、追跡される画像処理装置を用いる追跡されたムーブメントに関する表示された画像を移動する。この特徴については、画像形成装置によって、その時捕えられる場合、新しい画像が現れるだろうかについて予測するファインダとして、ディスプレイは作用する。この特徴は、患者の解剖学的構造の次のライブ画像がどこで撮られるかについて決定するためにかくして用いることができ、または、様態に一緒に外科的フィールドのより大きい全景をステッチしている複像面で助けるために用いることができる。画像処理システムは、予測された画像を最適化して、非整列を最小化するのに適しているソフトウェアを実装できるかまたは離れてディスプレイの外観を曲げることができる。別の態様においては、画像処理システムによって、表示された画像の注記が解剖学特徴または望ましい画像軌道またはアライメントを識別できる。

［００９］ 開示された実施形態の更なる特徴において、外科的フィールドの中の解剖のベースライン画像はベースライン方位において、得られ、ベースライン画像のムーブメントの複数の置換でベースライン画像の代表的な画像を包含しているベースライン像集合を生じるために、そのベースライン画像はデジタル的に操作される。解剖の部分が対象によって、ブロックされる外科的フィールドの新しい画像。新しい画像を有する相関の受け入れられる程度を有している代表的な画像を選択するために、この新しい画像は、ベースライン像集合と比較される。対象が最小化したブロッキングを有する外科的フィールドを示しているか、または除去される表示された画像を、画像処理システムは、生成する。システムは更に、ディスプレイにブロックされた対象をフェージングさせる。

［０１０］ 図１は、イメージング・システムおよび画像処理装置並びにトラッキング装置を包含しているイメージガイド外科的セットの絵画図である。 ［０１１］ 図２ａは、イメージング・システムの放射線の完全な線量を使用して得られる外科的な分野の画像である。 ［０１２］ 図２ｂは、画像が放射線の低い線量を使用して得られた図２ａに示される外科的な分野の画像である。 ［０１３］ 図２ｃは、現在の開示の一態様に従ってマージされた図２ａ―ｂに示される２つの画像を有する外科的な分野の合併された画像である。 ［０１４］ 図３は、図１に示される画像処理装置により行われる図形処理ステップの流れ図である。 ［０１５］ 図４ａは、一部の解剖を妨害しているオブジェクトを包含している外科的な分野の画像である。 ［０１６］ 図４ｂは、エッジ強調を有する図４ａに示される外科的な分野の画像である。 ［０１７］ 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 概観の解剖学および非解剖学的特徴を決定するために加えられる異なるファンクションを有する図４ｂの外科的な分野を示している画像である。 ［０１８］ 閾値および表引きを用いて生成されるマスクの画像である。 閾値および表引きを用いて生成されるマスクの画像である。 ［０１９］ 拡大およびエロージョンの後の図４ｋ―４ｌに、それぞれ示されるマスクの画像である。 拡大およびエロージョンの後の図４ｋ―４ｌに、それぞれ示されるマスクの画像である。 ［０２０］ 画像から非解剖学的特徴を除去するために図４ｂのフィルタ画像に図４ｍ―４ｎのマスクを、それぞれ、加えることにより準備される画像である。 画像から非解剖学的特徴を除去するために図４ｂのフィルタ画像に図４ｍ―４ｎのマスクを、それぞれ、加えることにより準備される画像である。 ［０２１］ 図５ａは、一部の解剖を妨害しているオブジェクトを包含している外科的な分野の画像である。 図５ｂは、妨害された解剖を示すために基本的な画像によって、部分的にマージされる図５ａの画像を有する図５ａに示される外科的な分野の画像である。 ［０２３］ ブロッキング・オブジェクトを包含している外科的な分野の基本的なおよびマージされた画像である。 ブロッキング・オブジェクトを包含している外科的な分野の基本的なおよびマージされた画像である。 ［０２４］ 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像を得ることに関し画像形成装置の境界において、境界線の外に出た位置のインジケータを提供している外科的な分野のディスプレイである。 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像を得ることに関し画像形成装置の境界において、境界線の外に出た位置のインジケータを提供している外科的な分野のディスプレイである。 ［０２５］ 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像が前に獲得した画像にステッチされることができる時の指標を提供している外科的フィールドのディスプレイである。 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像が前に獲得した画像にステッチされることができる時の指標を提供している外科的フィールドのディスプレイである。 ［０２６］ 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像を得ることに関し所望の軌道を有する画像形成装置のアライメントのインジケータを提供している外科的フィールドの表示である。 画像形成装置またはＣアームのムーブメントに関し調整されて、新しい画像を得ることに関し所望の軌道を有する画像形成装置のアライメントのインジケータを提供している外科的フィールドの表示である。 ［０２７］ 図１０は、表示の描写および図１に示される画像処理装置に関するユーザ・インタフェースである。 ［０２８］ 図１１は、現在の開示によるイメージの位置合せプロセスのグラフ表示である。

［０２９］ 本発明の原理の理解を促進するために、図面に図示され、以下の書き込まれた明細書に記載される実施形態を参照する。本発明の範囲への制限がこのことにより意図されないものと理解される。現在の本発明が例示の実施形態にいかなる変更および修正も包含し、本発明が関係する当業者に通常発生する本発明の原理の更なる適用を包含すると更に理解される。

［０３０］ 典型的イメージング・システム１００は、図１に示される。イメージング・システムは、Ｃアーム画像形成装置１０３をサポートしている基本単位１０２を包含する。Ｃアームは、以下を包含する：患者Ｐの下に配置され、上方へレシーバ１０５に放射線ビームを向ける放射線源１０４。患者から、より近くまたは離れてソースを動かすことによって、露出のフィールドが変化できるように、ソース１０４から発される放射線ビームが円錐であることが知られている。Ｃアーム１０３は、手術部位の異なる観測角度に関し、矢印１０８の方向に患者Ｐについて回転できる。ある場合には、インプラントまたは計測器Ｔは手術部位に位置していることができ、サイトの妨害されていない概観に関し観測角度の変化を必要とする。このように、患者と関連し、詳細には興味がある手術部位と関連するレシーバの位置は、外科医または放射線科医によって、必要に応じて手順の間、変化できる。従って、レシーバ１０５は、以下を含むことができる：トラッキング装置１３０を用いてＣアームの位置のトラッキングを許容してその上に取り付けられたトラッキング・ターゲット１０６。例えば、トラッキング・ターゲット１０６はターゲット周辺で間隔を置かれるいくつかの赤外線エミッタを含むことができ、その一方で、エレメントにより発される赤外線信号からレシーバ１０５の位置を三角にするように、トラッキング装置は構成される。基本単位１０２は、以下を包含する：放射線医学技術者がＣアーム（放射露光と同様に）の位置を制御できるコントロールパネル１１０。外科医の方向で手術部位の中で「写真をとり」、放射線量を制御して、放射パルス画像を開始することができ、典型的コントロールパネル１１０によって、技術者がこのようにできる。

［０３１］ Ｃアーム１０３のレシーバ１０５は、画像データを画像処理装置１２２に発信する。画像処理装置は、以下を含むことができる：それとともに関連するデジタルメモリおよびデジタルおよびソフトウェア命令を実行することに関しプロセッサ。画像処理装置は、表示装置１２６上の表示１２３、１２４としてプロジェクションに関しデジタル画像を作成するために、フレームグラバ技術を使用するフレームグラバを組み込むこともできる。表示は、手順の間、外科医によって、双方向ビューイングに関し配置される。２つの表示は、示すために用いてもよい２つの概観（例えばＹおよびＡＰ）から画像、または、本願明細書において、記載されるように、基本的な走査および手術部位または現在の走査がスキャンすし、従来の基本的な走査に基づいて「マージされた」走査および低い放射線電流がスキャンすることを示すことができる。入力デバイス１２５（例えばキーボードまたはタッチスクリーン）によって、外科医がスクリーン上の画像を選択して、操作できる。入力デバイスが画像処理装置１２２により実装されるさまざまなタスクおよび特徴に対応するキーまたはタッチスクリーン・アイコンの配列を組み込むことができるものと理解される。画像処理装置は、以下を包含する：デジタルフォーマットにレシーバ１０５から得られる画像データを変換するプロセッサ。いくつかのケースにおいて、Ｃアームは、映画の露出モードで作動していることができて、各秒で多くの画像を生成していることができる。これらの場合、運動アーチファクトおよびノイズを低減させるために、複像は、単一画像に短期間にわたって一緒に平均値になることができる。

［０３２］ 本発明の一態様において、放射線の低い線量を使用して得られた下の詳細画像から得られた表示１２３、１２４上の高品質リアルタイム画像を提供するように、画像処理装置１２２は、構成される。例えば、図２ａは「完全な線量」（ＦＤ）Ｘ線像である。その一方で、図２ｂは同じ解剖の低い線量またはパルス化された（ＬＤ）画像である。
ＬＤ画像があまりに「ノイズが多くて」、正確な画像導かれた手術に関しローカル解剖に関する十分な情報を提供しないことは、明らかである。ＦＤ画像が手術部位のパリッとした概観を提供すると共に、より高い放射線量は複数のＦＤをとる非常に問題の手順の間、画像をする。本願明細書において、記載されるステップを用いて、約９０％によるいくつかのケースにおいて、ＬＤ画像のノイズを著しく低減させる図２ｃに示される現在像によって、外科医は提供される。その結果、外科医はパルス化されたまたは低用量放射線設定を使用して鮮明なリアルタイム画像により提供される。イメージングの間の劇的により少ない放射露光が手順の間、計測器およびインプラントの位置を検査するのを、この能力は許容する。

［０３３］ 図３のフローチャートは、本発明による方法の一実施形態を表す。第一段階２００において、基本的な高解像力ＦＤ画像は、手術部位の中で得られて、画像処理装置と関連したメモリーに記憶される。Ｃアームが手順の間、移動するいくつかのケースにおいて、複数の高解像度画像は、手術部位の異なる位置で得られることが可能である、そして、コンポジット・ベース画像（後述するように）を形成するために「つぎ合わせられる」これらの複像。Ｃアームおよび詳細にはこれらのムーブメントの間、獲得した画像を「追跡する」ムーブメントは、本願明細書において、更に詳細に記載される他のステップで、占められる。現在の論議に関して、イメージング・システムが修正されて相関的であると仮定される。そして、Ｃアームおよび／または患者の非常に限られたムーブメントだけが考察されることを意味する。そして、例えば、それは硬膜外痛み手順、脊髄Ｋ―ワイヤ配置または石の抽出において、起こるかもしれない。手術部位が画像の範囲内で適切に中央に置かれる検証に関し表示１２３上のステップ２０２には、基本的な画像が突設されている。場合によっては、適切な基本的な画像が得られるまで、新しいＦＤ画像は得られることが可能である。Ｃアームが移動する手順において、後述するように、新しい基本的な画像は、画像形成装置の新しい位置で得られる。表示されたイメージが基本的な画像として受け入れられる場合、例えば表示装置１２６またはインタフェース１２５に、ボタンはユーザ・インタフェースで押されることができる。生理的プロセス（例えば呼吸）による動作の相当量が予想される解剖学的領域に実行される処置において、複数の基本的な画像は、サイクルの複数の位相にわたる同じ領域に関し得られることが可能である。これらの画像は、他の医療機器（例えばＥＣＧまたはパルス・オキシメータ）から、一時的データに付け加えられることが可能である。

［０３４］ 一旦基本的な画像が得られると、元の基本的な画像がデジタル的に回転して、翻訳されて、元の基本的な画像の何千もの置換をつくるためにサイズ変更されるステップ２０４において、ベースライン像集合は生成される。例えば、１２８ｘ１２８画素の典型的二次元の（２Ｄ）画像は１ピクセルの間隔のｘおよびｙ方向の変換された±１５画素でもよく、３［度］インターバルで＋―９［度］を回転させ、２．５％インターバルで（４つの自由度、４Ｄ）で９２．５％から１０７．５％までスケールされ、ベースライン像集合の４７，０８９画像を得た。（３次元（３Ｄ）画像は、ｘおよびｙ軸に直交さらに２回転の追加のため、６Ｄ解空間を意味する。オリジナルＣＴ画像モデムは、同じように何千ものＤＲＲを形成するために用いることができる。）かくして、このステップで、あたかもオリジナル基本的な画像が異なるムーブメント置換の各々で得られるかのように、オリジナル基本的な画像は何千もの新規な画像表現を生む。この「解空間」は、例えば画像処理装置１２２のグラフィック処理装置（ＧＰＵ）において、ステップ２０６のグラフィックス・カード・メモリーに記憶されることができる、またはそれからＧＰＵに送信される新しい画像として形成されることができる。そして、解空間の画像およびＧＰＵがそれらの画像を生産できる速度の数による。電流はパワーを計算して、ＧＰＵのマルチプロセッサが画像を同時に各々処理できるので、フリースタンディング（医療グレード・コンピュータ）に、ほぼ８５０，０００の画像を有するベースライン像集合の生成はＧＰＵの１秒より小さい時間で起こることがありえる。

［０３５］ 手順の間、新しいＬＤ画像は、ステップ２０８において、得られて、画像処理装置と関連したメモリーに記憶されて、表示１２３に投影された。新しい画像が放射線の低い線量で得られるので、それは非常にノイズが多い。より有用な情報を伝達する第2の表示１２４上のより鮮明な画像を生産するベースライン像集合から外科医まで画像を有する新しい画像を「マージする」ことに関し、現在の本発明は、ステップをこのように提供する。画像認識新しい画像が統計学的に意味があるマッチを見つけるためにベースライン像集合の画像と比較されるまたは登録ステップ２１０を、本発明は、このように企図する。オリジナルの新しい画像の概観に隣接して表示１２４に表示されることができるステップ２１２において、新しい「マージされた」画像は、生成される。手順の全体にわたっていろいろな時で、ステップ２０４の新規なベースライン像集合を生成するために用いるステップ２１６において、新しい基本的な画像は、得られることが可能である。

［０３６］ ステップ２１０は、現在の新しい画像をベースライン像集合の画像と比較することを企図する。このステップが外科的手技の間、発生するので、時間および精度は決定的である。好ましくは、画像がＣアームによって、とられるときに、そして、マージされた画像がデバイス１２６に表示されるときに、ステップは、そのようにそこのそれが意味がある遅延でない１秒より短い画像表示を得ることができる。さまざまなアルゴリズムは、さまざまな要因（例えばベースライン像集合の画像の数、サイズおよびアルゴリズム算出を実行しているコンピュータプロセッサまたは図形プロセッサの速度、計算を実行するために割り当てられる時間および比較されている（例えば、１２８ｘ１２８画素、１０２４ｘ１０２４画素、など）画像のサイズ）に、依存していてもよく採用されてもよい。１つのアプローチにおいて、比較は、４次元空間の全体にわたって予め定められた位置の画素の間に、格子図形の記載された上記をされる。他のヒューリスティック・アプローチにおいて、関連したマッチのより大きな可能性を提供すると考えられている画像の領域に、画素比較は、集中できる。これらの領域は、グリッドまたはＰＣＡ検索（下記に定義）からの知識、追跡システム（例えば光学外科ナビゲーション装置）からのデータまたはＤＩＣＯＭファイルまたは等価物からの位置データに基づいて「プレシード（pre-seeded）される」ことができる。別の実施形態として、解剖学的特徴が手順に関連すると考慮した基本的な画像上の採点によって、ユーザは、比較に関し画像の一つ以上の領域を特定できる。この入力については、新しい画像が基本的な画像と比較される画像相似関数に対する画素の貢献を、拡大・縮小し、領域の各画素は、０と１の間に関連スコアを割り当てられることが可能である。関連スコアは、集中される領域または無視される領域を識別するために調整されることができる。

［０３７］ 他のアプローチにおいて、主成分分析（ＰＣＡ）は実行される。そして、フル解像度グリッド・アプローチにより許されるより大きい割り当てられた時間のより大きな画像の数に、それは比較を許すことができる。ＰＣＡアプローチにおいて、判定が、像集合の各画素がどのように互いに共変するかについてなされる。共分散行列は、総解の集合 ― たとえば、ベースライン像集合のランダムに選択された１０％ ― の小さい部分を使用してだけ生成されることができる。ベースライン像集合からの各画像は、縦ベクトルに変換される。ある例では、７０ｘ４０ピクセルイメージは、２８００ｘ１ベクトルになる。これらの縦ベクトルは、０および１の分散の平均に正規化されて、より大きいマトリックスに結合される。共分散行列はこのより大きいマトリックスから決定される。そして、最大の固有ベクトルは選択される。この特例に関して、３０のＰＣＡベクトルがそれぞれの像の分散の約８０％を説明できることが分かっている。このように、各２８００ｘ１画像ベクトルは、１ｘ３０ベクトルを得るために、２８００ｘ３０ ＰＣＡベクトルにより乗算されることができる。同じステップは新しい画像に加えられ−新しい画像は２８００ｘ１画像ベクトルに変換される。そして、２８００ｘ３０ ＰＣＡベクトルを有する掛算は新しい画像に対応する１ｘ３０ベクトルを延長する。解の集合（基本的な画像）ベクトルおよび新規な画像ベクトルは正規化され、解空間の各ベクトルに対する新規な画像ベクトルのドット積は算出される。最大のドット積（すなわち、１に最も近い）を生じる解空間基線画像ベクトルは、新しい画像に最も近い画像であると決定される。現在の例が分析に関し異なるイメージサイズおよび／または使用する異なる主成分によって、変えることができるものと理解される。例えば、固有ベクトル、特異値の決定、二乗平均誤差、平均誤差およびエッジ検出を利用できる他の周知の技術が実装されることができると更に理解される。さまざまな画像認識アプローチが画像の選択領域に加えられることが可能であることが、または、さまざまな統計的な測定値がマッチが適切な信頼入り口に入っているのを発見するために加えられることが可能であることが、更に企図される。新しい画像と選択された基本的な画像間の相関の程度を定量化する信頼または相関値は割り当てられることが可能である、または、ベースライン像集合およびこの確実性値の選択されたものは外科医の再調査に関し表示されることができる。外科医は、確実性値が特定のディスプレイに関し受け入れられるかどうか、そして、他の画像が得られなければならないかどうか決めることができる。

［０３８］ 導かれる画像において、外科的手技、ツール、インプラントおよび計測器は、画面フィールドに必然的に現れる。これらのオブジェクトは、典型的に放射線不透過性で、従って概観から関連した患者の解剖を妨害する。ステップ２１０において、得られた新しい画像は、かくして、以下を含む：ベースライン像集合のいずれにも相関しないツールＴのアーチファクト。上で記載される比較技法が新しい画像とベースライン像集合のいずれもの間に高度な登録を生じないことを、画像のツールの存在は、かくして確実にする。にもかかわらず、上記手順の各々の結果が相関（それは統計学的に関連して、または、それは一定のしきい値を超える）の最高度を捜すことになっている場合、画像表示は全ての新しい画像、ツール・アーチファクトおよび全てにより導通されることができる。

［０３９］ 別の実施形態として、画像表示ステップは、新しい画像上のツール・アーチファクトに関し説明するために変更されることができる。１つのアプローチにおいて、ツールによって、「ブロックされる」画像画素の数を決定するために、新しい画像を、評価できる。この評価は、以下を含むことができる：閾値に各画素に関しグレースケール値を比較すること、その閾値の外側で落下する画素を除外すること。例えば、画素グレースケール値が０（完全にブロックされた）から１０（完全に透明な）まで変化する場合、３の出発点は評価から特定の画素を除去するために加えられることが可能である。加えて、位置データがさまざまな調査されたツールに関し利用できるときに、アルゴリズム的に、ブロックされる領域は数学的に回避されることができる。

［０４０］ 他のアプローチにおいて、基本的な画像（すなわち、Ｃアームのムーブメントに関し、後述するように図１１と関連して説明するために、変わった基本的な画像）の、または、患者の変わるバージョンにＬＤ画像の類似性を調整するために、画像認識または登録ステップ２１０は、ステップを含むことができる。画像を導かれた外科的手技において、Ｃアーム・システムは、同じ解剖の複数のＸ線像を得る。この画像シリーズのコースの上に、システムは少ない増分において、移動できる。そして、解剖学的特徴が比較的安定なままでありえる場合であっても、外科手術用ツールを、追加できるかまたは観測視野から取り外されることができる。下に記載されるアプローチは、他の後の画像の失った詳細を満たすために、１つの画像に存在する解剖学的特徴を用いて、解剖学的特徴のこの整合性の有利さをとる。このアプローチは、次の低い線量画像に完全な線量画像の高品質の転送を更に許容する。

［０４１］ 現在のアプローチにおいて、画像のスカラー関数の形の相似関数は、現在のＬＤ画像と基本的な画像の間に登録を決定するために用いる。
この登録を決定するために、画像の間に発生したインクリメンタル動作を決定することは、まず必要である。この動作は、４つの自由度 ― スケール、回転および垂直および水平の移動 ― に対応する４番号により記載されることができる。同じ解剖学的特徴が両方の画像の間に同じ位置に現れるように、比較される１対の所与の画像に関して、これらの４番号についての知識によって、画像の１つが操作されることができる。スカラー関数は、この登録の計測で、相関係数、ドット積または平均二乗誤差を用いて得られることが可能である。例えば、ドット積スカラー関数は、２つの画像の各画素一対で、強度値の製品の合計に対応する。例えば、１２３４、ＬＤおよび基本的な画像の各々の１２３４に位置する画素に関し強度値は、乗算される。類似の算出はあらゆる他であるに関しピクセル位置をされる。そして、それらの乗算された値の全てはスカラー関数に関し追加される。２つの画像が正確な登録において、あるときに、このドット積が最大可能な大きさを有すると認められることが可能である。換言すれば、最善の組合せが見つかるときに、対応するドット積、Ｚスコア（すなわち、平均を上回る標準偏差の数）として報告されることができる、典型的にそれを他より高く。Ｚスコア超過７．５は、登録が偶然に見つからなかったという９９．９９９９９９９％の確信を表す。撮像部域およびイメージング装置が撮像部域にもたらされる移動するか非解剖学的オブジェクトを有することができたあと、患者の解剖学的構造の基本的な画像とあとでとられるその同じ解剖のリアルタイム低い線量画像の間に、このドット積を用いて求められている登録があることが心に留めておかれなければならない。

［０４２］ パラレル・コンピューティング・アーキテクチャ（例えば平行に同じ計算を実行することで有能なマルチプロセッサから、成るＧＰＵ）を使用してパフォーマンスに、このアプローチは、特に適している。ＧＰＵの各プロセッサはＬＤ画像の相似関数を計算するためにこのように用いることができる。そして、１つは基本的な画像のバージョンを変えた。このようにして、基本的な画像の複数の変わるバージョンは、同時にＬＤ画像と比較されることができる。基線が得られて、それからＧＰＵメモリーに記憶されるときに、変わる基本的な画像は前もって生成されることができる。別の実施形態として、単一の基本的な画像は、記憶されることができて、テクスチャ取ってくることに関する変わる座標から読むことによって、比較の間、即座に変わることができる。ＧＰＵのプロセッサの数が考慮される変形の数を非常に超える状況において、基本的な画像およびＬＤ画像は異なるセクションに分けられることが可能である。そして、各セクションに関し相似関数は異なるプロセッサに計算されることができて、続いて、合併されることができる。

［０４３］ ２つの画像を整列配置するために、更に最善の変形の決定を加速するために、より少しの画素を含むダウン・サンプルをとられた画像によって、相似関数は、最初に計算されることができる。このダウンサンプリングは、一緒に平均で隣接した画素のグループであることによって、前もって実行されることができる。可能な動作の広いレンジの上の多くの変形に関し相似関数は、最初にダウン・サンプルをとられた画像に関し計算されることができる。一旦このセットから最善の変形が決定されると、可能な変形のより微細なグリッドに関し中心が画素をより多くを有する画像に加えたので、その変形が使うことができる。このようにして、短い時間の広範囲にわたる可能な変形を考慮すると共に、区分式は高精度によって、最善の変形を決定するために用いる。

［０４４］ 異なる画像の全体の強度水準の違いによって、生じる相似関数にバイアスを低減させて、優先して、ユーザに興味がある画像の解剖学的特徴を整列配置しなさいという命令において、相似関数が計算される前に、画像はフィルターをかけられることが可能である。重要な解剖学的詳細が欠如している大きい、平坦な領域と関連した低く空間周波数情報も隠すと共に、この種のフィルタは低い線量画像と関連した非常に高い空間周波数ノイズを理想的に抑制する。例えば、この画像濾過は、畳込み（フーリエ領域またはバターワース特性フィルタの掛算）により達成されることができる。ＬＤ画像および基本的な画像が相似関数を生成する前にそれに応じてフィルターをかけられることは、このように考察される。

［０４５］ 上記したように、非解剖学的特徴は、画像（例えば外科手術用ツール）に存在してもよい。解剖学的特徴だけがＬＤと基本的な画像の間にアライメントを決定するために用いることを確実にするのに、相似関数計算プロセスに対するケース修正は、必要でもよい。画素が解剖学的特徴の一部であるか否かについて識別するマスク画像が、生成されることができる。一つの態様では、非解剖学的画素が０の値を割り当てられると共に、解剖学的画素は１の値を割り当てられることが可能である。相似関数が他の語において、上記の通りに計算される前に、対応するマスク画像により乗算されることが、値のこの譲渡によって、基本的な画像およびＬＤ画像ができる、マスク画像は相似関数算出へのいかなる影響も回避するために非解剖学的画素を除去できる。

［０４６］ 画素が解剖学的か否か決定するために、様々なファンクションは、各画素周辺で近辺において、算出されることができる。近辺のこれらのファンクションは、標準偏差、勾配の大きさおよび／または画素の相当値を元のグレースケール画像において、そして、フィルタ処理画像において、含むことができる。画素のまわりの「近辺」は、以下を包含する：隣接ピクセル（例えば５ｘ５または３ｘ３グリッド）の所定数。加えて、標準偏差の近辺の標準偏差を捜し出すことによって、または、標準偏差の二次関数および勾配の大きさを計算することによって、これらのファンクションは、例えば、増すことができる。近辺の適切なファンクションの１つの例は、骨と金属的な楽器をと区別するエッジ検出技術の使用である。骨およびこの違いが「端」画素の近所に標準偏差または勾配算出を使用して決定されることができるより「鋭い」刃を、金属は、表す。画素にふさわしい様に、近辺ファンクションはこのように画素がこのエッジ検出アプローチに基づいて解剖学であるか非解剖学的かどうか決定することができて、１または０の値を割り当てることができる。

［０４７］ 一旦一組の値が特定ピクセルに関し計算されると、前に獲得した画像の測定から決定される閾値に対して、値を、比較できる。そして、二進値は越えられる閾値の数に基づいて画素に割り当てられることが可能である。別の実施形態として、０と１間の小数値は画素に割り当てられることが可能である。そして、解剖学であるか非解剖学的特徴の一部として画素のアイデンティティについて信頼度を反映する。ＧＰＵ上の１台のプロセッサに画像の１つの画素で計算を割り当てることによって、これらのステップはＧＰＵにより加速されることができる。それによって、同時に計算される複数の画素に関し値を有効にする。形態学的画像オペレーション（例えば浸食および拡大）の組合せを使用して非解剖学的特徴に対応する領域を満たして、拡大するために、マスクを、操作できる。

［０４８］このアプローチのステップの例は、図４ａ―４ｐの画像に図示される。図４ａにおいて、手術部位の画像は、解剖学特徴（患者の頭蓋骨）および非―解剖学特徴（例えばクランプ）を包含する。図４ａの画像は、図４ｂのフィルタ処理画像を生産するために、エッジ強調に関しフィルターをかけられる。フィルタのエッジ強調属性に従って修正される各画素の強度値によって、従来方式の何千もの画素によって、この画像が表されると認められることが可能である。この例では、フィルタは、バターワース特性フィルタである。それから、このフィルタ処理画像は、非解剖学的特徴に対応するマスクを生成することに関し、８つの異なる技術に従属する。このように、上で（すなわち、標準偏差、勾配およびその倍加するファンクション）記載される近辺ファンクションは、異なる画像図４ｃ―４ｊを生産するために、フィルタ処理画像図４ｂに加えられる。これらの画像の各々は、有効なＬＤ画像に対する比較およびそれを有する登録に関し基本的な画像として記憶される。

［０４９］ かくして、図４ｃ乃至４ｊの各画像は、マスクを生成するために用いる。前述したように、マスク生成プロセスは、閾値まで、または、周知の非解剖学的特徴に対応するどの強度値がピクセル強度と比較されるかというルックアップテーブルによって、比較的にピクセル強度でもよい。近辺ファンクション画像の１つに関し閾値およびルックアップテーブル技術により生成されるマスクは、図４ｋ―４１に示される。図４ｍ―４ｎの画像において、代表されるように、それから、非解剖学的特徴に対応する領域を満たして、拡大するために、マスクを、操作できる。それから、有効なＬＤ画像と比較される図４ｏ―４ｐの「最終的な」基本的な画像を生産するために、結果として生じるマスクは、図４ｂのフィルタ処理画像に加えられる。前述したように、これらの画像の全てが極めて短い時間に生成されることができるように、これらの算出および画素評価の各々はＧＰＵの個々のプロセッサにおいて、実行されることができる。さらに、基線とＬＤ画像の間に最善のアライメントに対応する最も高いＺスコアを産生する基本的な画像を見つけるために外科的な分野または撮像デバイスのムーブメントに関し、そして、有効なＬＤ画像と比較して説明するために、これらの遮蔽された基本的な画像の各々は、変わることができる。
それから、この選択された基本的な画像が、下に説明される方法で使われる。

［０５０］ 一旦画像表示が終了していると、新しい画像は異なる方法のベースライン像集合から選択された画像により表示されることができる。１つのアプローチにおいて、図５ａ、ｂにて図示したように、２つの画像は、合併される。元の新しい画像は、見えて、基礎をなす解剖を妨害して明らかに計測器Ｔを有する図５ａに示される。ステップ２１２（図３）において、生成される部分的に合併された画像は計測器Ｔがまだ見える図５ｂに示されるが、実質的に緩和される。そして、基礎をなす解剖は見える。従来の方法で画像のデジタル表現を結合することによって（例えば２つの画像に関し画素データを追加するかまたは平均することによって）、２つの画像は、マージされることができる。実施形態において、外科医は表示されたイメージの一つ以上の特定の関心領域（例えばユーザ・インタフェース１２５による）を識別できる。そして、関心領域の外側でディスプレイに関し基本的な画像データを利用して、関心領域の中でディスプレイに関し併合操作を導通するように、併合操作を構成できる。基本的な画像対新しい画像が合併された画像において、すなわち示した量を、制御する「摺り板」によって、ユーザ・インタフェース１２５を、提供できる。他のアプローチにおいて、外科医は、ｂを、図６ａに示すように、相関している基本的な画像と新しい画像または合併された画像の間に交互に切り換えることができる。図６ａの画像は、相関の最高度を有するとわかるベースライン像集合から新しい画像への画像である。図６ｂの画像は、得られた新しい画像である。基礎をなす解剖のより明白な概観を得るこれらの概観と計装を有する電流場の概観の間に、外科医はＴを交互に切り換えることができる。そして、交互画像によって、効力があるそれは観測視野から計測器をデジタル的に取り外す。そして、それにより妨害される解剖と関連してその位置を明らかにする。

［０５１］ 他のアプローチにおいて、対数的引算は、２つの画像の違いを識別するために、基本的な画像と新しい画像の間に実行されることができる。興味がある特徴がより明らかにみえるように、結果として生じる差分画像（外科医に興味があるツールまたは注入された造影剤を含むことができる）は別々表示されることができるか、色において、覆われることができるかまたは、基本的な画像、新しい画像または合併された画像に追加されることができる。Ｃアーム露光設定における変化に関し説明するために引算の前に拡大・縮小されることを、これは、像強度値が必要とすることができる。物理的実体よりもむしろ画像ノイズに対応する差分画像の特徴を取り除くために、浸食および拡大のようなデジタル画像処理オペレーションは、用いることができる。画像違い（記載される）を強化するかまたは合併された画像から差分画像を取り除くために、アプローチは、用いることができる。換言すれば、差分画像が、基本的であるか、新しいか、合併された画像の差分画像の除外または包含に関しツールとして使うことができる。

［０５２］ 上記のように、画像形成装置またはＣアーム１０３が移動する外科的ナビゲーション手順を、現在の本発明も、考察する。このように、現在の本発明は、画像形成装置から市販のトラッキング装置またはＤＩＣＯＭ情報を使用して外科用器具の位置および従来の外科的ナビゲーション技術のようなインプラントを追跡するよりはむしろ、Ｃアームの位置を追うことを考慮する。Ｃを追う―すなわち精度より非常に少ない精度が計測器およびインプラントを追跡することを必要とした要求を着装する。本実施形態において、画像処理装置１２２は、トラッキング装置１３０から追跡情報を受信する。本発明の本態様のオブジェクトは、外科医が患者と関連するＣアームの方位に関係なく実際の手術部位に合わせている画像を参照ことを確実にすることである。

［０５３］ Ｃアームの位置を追うことは「移動」に関し説明できる。そして、それは物理空間およびイメージング（または仮想の）空間の段階的な非整列である。この「移動」は、微妙な患者の動き、テーブルまたは撮像デバイスを有する不注意なコンタクトおよび重力のためさえ、発生することがありえる。この非整列は、しばしば視覚的に微細であるが、外科医によって見られる画像の目立つシフトを生成することができる。外科的ナビゲーション処置が実行される（そして、医師はこのデバイスから得られた情報に依存している）ときに、これらの交替制は問題を含むことができる、または、時アライメント基本的な画像に新規な写像性を改良する必要とする。画像処理の使用は、基本的なおよび新しい画像の回避不能な非整列を除去する。解剖の現在像が予測された画像と比較される校正モードを、画像処理装置１２２は、更に組み込むことができる。画像の予測されたおよび実際のムーブメントの違いは、「質量中心」またはＣＯＭ（下に記載される）についての不正確な知識により説明されることができて、漂うことができる。いくつかの画像が得られる。そして、一旦ＣＯＭが正確に決められると、とられて、このことにより移動の影響を除去している各連続画像によって、システムの再校正は自動的に発生することがありえる。

［０５４］ Ｃアームのムーブメントがモニタされる。そして、現在表示された画像がそれに応じて移動する「トラッキングモード」において、画像処理装置１２２は、作動できる。現在表示された画像は、上記の通りに生成されるごく最近の基本的な画像、新しいＬＤ画像または合併された画像でもよい。新しい画像が画像形成装置１００によって、とられるまで、この画像はディスプレイ１２３、１２４の１台上に残る。トラッキング装置１３０によって、得られる位置情報を使用してＣアームのムーブメントと一致するために、この画像は、ディスプレイ上に移される。図７ａ、６ｂにて図示するように、トラッキング円２４０は、ディスプレイに表示されることができる。トラッキング・サークルは、画像の場所を「境界」で識別する。トラッキング円が赤に現れるときに、図７ａに示すように、現在のＣアーム位置によって、得られる画像は基本的なイメージポジションに関して「立ち入り禁止である」。Ｃアームが放射線医学技術者によって、動かされるにつれて、ディスプレイ上の代表的な画像は移動する。画像が「境界において、」移動するときに、図７ｂに示すように、Ｃアームが新しい画像を得ることに関し現在適当な位置において、あるという即座の徴候を技術者が有するように、トラッキング円２４０は青になる。トラッキング円は、技術者によって、外科的手技の間、Ｃアームのムーブメントを導くために用いることができる。技術者が基本的なつぎ合わせられた画像を準備するのに協力するために、トラッキング・サークルは、用いることもできる。このように、他の画像に縫合することに関し適切に配列されていないイメージポジションは、図８ａにて図示するように、赤いトラッキング円２４０を有する。その一方で、適切に配列されたイメージポジションは、図８ｂに示すように、緑のトラッキング円を有する。それから、技術者は、基本的なつぎ合わせられた画像の様態一部に、画像を得ることができる。

［０５５］ 現在の本発明は、外科医と放射線医学技術者の間のコミュニケーションを強化する特徴を考察する。手順中に、外科医は、特定の位置または方位に応じて画像を要請できる。１つの例は、Ｃアームのビーム軸と平行して「フラット」、または、基本的に正しい位置に置かれる端板を有する椎骨の端板を通じて直接整列配置するために、ＡＰを指向するＣアームが傾けられる脊髄手順の「ファーガソン概観」として公知であることである。脊椎の複数のＡＰ概観を得ると共に、ファーガソン概観を得ることはＣアームまたは患者テーブルを回転させることを必要とする。そして、それは現在の技術を用いて扱いにくいおよび不正確である。そして、多くの蛍光透視画像がベストものが終板に整列配置されるのを発見するために実行されることを必要とする。単一の画像またはつぎ合わせられた画像上へグリッドを覆って、それから技術者によって、Ｃアームを正しい位置に置くために用いることができる解剖学特徴に関しラベルを提供することが、現在の本発明によって、外科医ができる。かくして、図９ａに示すように、側方画像上へオーバレイされるトラッキング・サークル２４０内でグリッド２４５を配置することが外科医ができるように、画像処理装置１２２は、構成される。このケース脊髄脊柱で、外科医は、解剖学的組織体を識別しているラベル２５０の位置を決めることもできる。この特定の例では、目的は、Ｌ２―Ｌ３ディスク空間を中心グリッド線２４６に合わせることである。技術者を助けるために、軌道矢印２５５は、現在位置のＣアームで得られる画像の軌跡を示すために、画像上へ覆われる。Ｃアーム運動として、純粋なＡＰで休みの方位を変えて、画像処理装置は、軌道矢印２５５に関し新規な方位を決定するためにトラッキング装置２３０から得られるＣアーム位置情報を評価する。それが中心グリッド線２４６に合わせられるときに、図９ｂに示すように、ＣアームがＬ３終板に沿ってファーガソン概観を得るために適切に配列されているということを知っている画像を、技術者が撮ることができることを、軌道矢印は、そのようにＣアームでこのように提議する。このように、それが中心グリッド線に沿って回転して、中央に置かれるまで、多くの誤った画像を推測して、とることのないＡＰファーガソン角度を見つけることが側面図をモニタすることは、放射線医学技術者ができる。

［０５６］ 図１０にて図示するように、画像処理装置は、それぞれのディスプレイ１２３および１２４に同時に横方向のおよびＡＰ概観を示すように更に構成されることができる。一方または両方概観は、グリッド、ラベルおよび軌道矢印を組み込むことができる。この同じ側面図は、技術者によって、ビューイングに関しイメージング・システム１００に関しコントロールパネル１１０上に現れることができる。Ｃアームが軌道矢印を中心グリッド線に合わせさせられるにつれて、上記の通りに、外科医が新しい画像が見えるものの即時の認識を有するように、両方の横方向のおよびＡＰ画像はそれに応じて移動する。また、一旦技術者がＣアームを適切に正しい位置に置くならば、中心グリッド線を有する軌道矢印のアライメントにより示されるように、新しいＡＰ画像は得られる。図１０に示すように、概観は複数の軌道矢印を含むことができる。そして、各々が特定のディスク空間に合わせられる。例えば、一番上の軌道矢印はＬ１―Ｌ２ディスク空間に合わせられる。その一方で、最低の矢印はＬ５―Ｓ１ディスク空間に合わせられる。複数のレベル手順において、外科医は段違いのファーガソン概観を必要とすることができる。そして、技術者にＣアームを特定の軌道矢印に合わせることを要求することによって、それは容易に得られることが可能である。

［０５７］ 他の特徴において、放射線不透過性の非対称形状は、Ｃアーム検出器上の周知の位置に置かれることができる。これは、Ｃアームで座標フレームをＣアームの画像座標フレームの仮標定に連結する能力をつくる。いかなる回転またはミラーリングも有している画像を生成するためにＣアームのディスプレイが変更されることができるにつれて、急進的にこの形状を検出することは像比較および画像ステッチするプロセスを単純化する。このように、図１１に示すように、基本的な画像Ｂは、画像の９時位置で、指示「Ｋ」を包含する。指示がデフォルト方位から間隔をおいて配置される医師または技術者によって、回転した新しい画像Ｎは、得られる。この新しい画像をベースライン像集合と比較することは、この角オフセットのため画像の間にいかなる登録も生じそうにない。実施形態において、他の一実施形態において、新しい画像の「Ｋ」指示の位置を決めて、デフォルト位置から角オフセットを決定するために画像処理装置が画像認識ソフトウェアを使用すると共に、画像処理装置はベースライン方位からＣアームの実際の回転を検出する。基本的な画像がセットした回転および／または鏡像を変えるために、この角オフセットは用いる。新しく獲得した画像に合併されるその変わる方位において、画像表示ステップ２１０において、選択される基本的な画像は、維持される。この変形は回転およびミラー―イメージングを含むことができる。そして、Ｃアームに存在する表示効果を除去する。

［０５８］ 別の態様においては、Ｃアーム放射線源１０４がテーブルに近づくにつれて、レシーバ１０５によって、捕えられる画像のサイズがより大きくなることを公知である、テーブルにより近いレシーバを動かすことは、結果としてイメージサイズの減少になる。画像がボディの方へ、そして、それから離れてムーブメントによって、拡大・縮小する量が容易に決定されることができるのに対して、Ｃアームがテーブルに沿って翻訳される場合、放射線源に対する患者の「質量中心」（ＣＯＭ）の付近によって、その変化の大きさについては、画像はシフトする。撮像された解剖が数学的に、高い精度によって、３Ｄ構造であるにもかかわらず、我々はこの解剖を構造のＣＯＭで配置される３Ｄ解剖の２Ｄ画像として描写できる。ついで、例えば、ＣＯＭが放射線源の近くにあるときに、小さいムーブメント意志は非常にシフトするために結果として生じる画像を生じさせる。
ＣＯＭが決定されるまで、しかし、スクリーン上のオブジェクトが移す計算量はそれらの実際のムーブメントに比例するが、等しくない。違いは、ＣＯＭの実際の位置を算出するために用いる。画像があまりほとんどシフトしない場合、画像があまりに多くシフトした放射線源からそれを遠ざけて、それらが異なる量および対生に基づいて、ＣＯＭは調整される。トラッキング装置のリファレンス・アークが接続されるテーブルに集中していると、ＣＯＭは、まず最初にみなされる。ＣＯＭの真の位置は、かなり正確にイメージング・システムの第一のセットアップの間、とられるイニシャル２または３つの画像を使用して決定されて、再確認されて／とられる各新しい画像により調整される。一旦ＣＯＭがグローバル空間において、決定されると、ＣＯＭと関連するＣアームのムーブメントは算出されることができて、画像表示に関しそれに応じてベースライン像集合を翻訳するために加えられることが可能である。

［０５９］ 手順の間、外科医を案内するのを助けるために、外科医が他の追跡されたエレメントを画像に導入できるように、画像処理装置１２２は、構成されることもできる。そのエレメントの中でとられる追われたエレメントおよび画像が一致すると、これの位置が認めたことを確認することが、閉ループ・フィードバック・アプローチは、外科医ができる。具体的には、有効なＸ線および外科ナビゲーション・システムからの決定された位置は、比較される。ラジオ密度の高いオブジェクトによって、ブロックされる場合であっても、基本的な画像についての知識が、画像認識によって、患者の解剖学的構造を追うために用いることができる同じやり方において、とられる画像がそれらの追跡された位置と比較されるときに、ラジオ密度の高いオブジェクトについての知識はそれらのトラッキングを確認するために用いることができる。計測器／植設およびＣアームが追跡されるときに、イメージング・ソースと関連する解剖の位置およびイメージング・ソースと関連する装置の位置は公知である。この情報は、解剖と関連して装置またはハードウェアの位置をこのように急速に使用されることができて、インタラクティブに確認できる。例えば、血管プロシージャのカテーテルのパスをたどることに、この特徴は、例えば、特定の適用可能性を有することができる。典型的血管において、手順（映写であるか、連続例えば、血管プロシージャのカテーテルのパスをたどることに、この特徴は、例えば、特定の適用可能性を有することができる。）は、容器に沿ってカテーテルの移動に続くために用いる。
現在の本発明は、解剖および実際のカテーテルの有効なフルオロ発射を有するカテーテルの仮想描写を有する解剖の前に生成された画像を交互につなぐことを可能にする。このように、典型的映写手順に関し１秒につき１５のフルオロ発射をとるよりはむしろ、それが容器に沿って進行するにつれて、効果的に毎秒を撃たれる１つだけをとって、正確にカテーテルを追跡することが、現在の本発明によって、放射線医学技術者ができる。前に生成された画像は、とられないフルオロ発射に関し説明するために、中でスプライスされる。とられて、必要に応じて再調整されるときに、仮想表現は有効な発射に検査されることができる。

［０６０］ 特定のプロシージャにおいて、より大きい特徴（例えば近くの骨）に脈管解剖の位置を修正することは、可能である。従来のＣＴ血管写（ＣＴＡ）から、または、プロシージャの経過で撮られる実際の血管写からＤＲＲを用いて、これを、達成できる。いずれの、骨の解剖へ血管写を連結する手段として、そして、逆もまた同じで、アプローチは、用いられることが可能である。より大きな詳細を中で描写するために、異なるＤＲＲ（例えば骨に加えて脈管解剖を包含する一致されたセットのまさに骨の解剖およびもう一方を強調しているＤＲＲ）を生成するために、同じＣＴＡは、用いてもよい。それから、患者の骨の解剖学的構造の中で撮られるベースライン・フルオロ画像は、最高マッチを決定するために、骨ＤＲＲと比較されることができる。骨のみのＤＲＲを用いている結果として表示する代わりに、脈管解剖を包含する一致されたＤＲＲは、新しい画像によって、マージするために用いることができる。この手法では、骨は、脈管解剖の範囲内でその位置にカテーテルのエックス線撮影位置を配置するのを助ける。それが絶えず容器自体を撮像するのに必要でないので、この構造の画像が画像だけが得た骨上へオーバレイされることができるにつれて、コントラスト染料の使用はコントラスト染料が常に容器を見るのに必要である、限られた対従来のプロシージャでありえる。

［０６１］ 次の部分は、上記の画像処理装置の特徴を利用している特殊なプロシージャの例である。これらは、ちょうどソフトウェアがベースライン画像タイプ、表示オプションおよび放射線薬品注入の異なる組合せを用いて操作されることができて、徹底的なリストであるはずでありえないといういくつかの例である。
パルス新画像／別の／ＦＤフルオロ又は術前のＸ線のベースライン
［０６２］ パルス化された画像は、撮られて、外科的手技の前に撮られるより高い分解能非パルス化された画像を含んでいる前に得られたベースライン像集合と比較される。
現在の像とベースライン解の集合の１つと間の登録は、解剖の現在位置およびビューを反映しているベースライン画像を提供する。新しい画像は登録されたベースライン画像によって、あるいは表示されるかまたはオーバレイされる。そして、オーバレイされて、より隠されなかったかより鮮明でない画像と交互に現在情報を示す。
パルス新画像／別の／ＤＲＲに由来したベースライン
［０６３］ パルス化された画像は撮られて、ベースライン画像の前に得られた解の集合と比較される。そして、ＣＴスキャンから得られるより高い分解能ＤＲＲを含む。ＯＲ（例えば−ｂｏｖｉｅコード、ＥＫＧ鉛など）において、撮られるフィルムをしばしば「曇らせ」、ならびに骨の明快さが不明瞭である対象（例えば−腸ガス、器官など）である他の情報を不明瞭にしているのとは対照的に、ＤＲＲ画像は、ちょうど骨の解剖を示すために制限されることができる。上記例と同様に、従来のＤＲＲ画像の１つにより登録される新しい画像およびこれらの画像は、表示１２３、１２４に交互に切り換えられ、または、オーバレイされる。
パルス新画像／別の代わりに合成
［０６４］
上で描写される技術の全ては加えられることが可能である。そして、新しいおよび登録されたベースライン画像を交互に切り換える代わりに、従来であるものおよび現在像はマージされる。加重平均または類似の併合テクニックを実行することによって、単一画像は、得られることができ、解剖のより高い分解能画像によって、マージされる解剖に関して、それは、両方の現在情報（例えば−機器、インプラント、カテーテルなどの配置）を示す。ある例では、２つの画像の合同の多重画像を、提供できる。そして、１００％のパルス化された画像から１００％のＤＲＲ画像にわたる。ユーザ・インタフェース１２５上のスライドボタンによって、外科医が要望通りこの合併レンジを調整できる。
新しい画像は、より大きいベースライン像集合の小さい部分である
［０６５］ 所定時間に撮られるイメージングは、限られた情報（全部のボディ部の一部）を含む。視準は、例えば、全体の組織放射露光を低下させて、得られた画像の視野を制限すること以外を犠牲にして、医師の方へ放射線散在を低下させる。（例えば ― 術前に、または、手術中に、より前に得られるかまたはＣＴから得られる ）より大きな画像 ― 修正位置において、マージされるかまたは交互に切り換えられる ― の文脈の範囲内で実際の最後の映像を示すことは、より大きい構体にリファレンスに組込みに関し許容するより小さい像域に関する情報を補充できる。同じ画像表示技術は上記の通りに加えられる。但し、次の場合は除く−新しい画像のビューの領域に対応するベースライン画像（ステッチされる）の範囲内で、登録はより小さいフィールドに加えられる。
上記と同じ、接合部であるかブロックされた領域
［０６６］ まれにでなく、特に異なる総合密度を有する領域の例えば、 ― 胸部対隣接する腹部、ヘッド／首／頚椎対上の胸郭、明らかに視覚化されることができるＸ線の領域は、得られた実際の画像の一部だけである。それが狭いビューをボディのより大きいコンテキストに入れる能力を制限するときに、または、評価されることを必要とする領域が画像の隠された一部において、あるときに、これは医師に挫折感を引き起こすことができる。一緒に複数の画像をステッチすることによって、局所的な理想環境において、各々撮られて、より大きな画像は、得られることが可能である。更に、その可動配置によって、曇る画像の一部を満たすために、現在像は、より大きいコンテキスト（上記の通りの）に追加されることができる。隠れた解剖を非ブロック化するかまたはそのローカル効果を緩和する
［０６７］ 上述の通り、実質的に、Ｘ線散乱または小さいブロッキングの形のそれが、対象（例えばコードなど）であるまたはより大きい対象（例えば、ツール、計装など）さえ、ノイズによって、伝えられる誤報を制限する現在の新しい画像とベースライン画像セットの間に、画像処理装置は、画像レジストレーション・ステップを実行する。
多くの場合に、それは、ツールによって、ブロックされている解剖的な画像または実行されている手術に対する最上の重要性である機器のその部分である。
画像からブロッキング対象を除去することによって、手術はより安全およびより有効になり、医師は改良された知識を続けるために公的な権限を与えられる。
（例えば、手術の前に撮られるフルオロ・ショットを一緒にステッチした、古いフィルム、ベースライン一つのＦＤ画像、など）加えらた、または、（例えば、ＤＲｓが、ＣＴからデータを生成した）理想とされるノイズの前に撮られる画像をそばに用いることにより、その従来の「きれいな」画像（マージされるかまたは現在の像と交互に切り換えられる）を表示することは、それらの対象を画像から消すかまたは密度の高い対象よりもむしろ陰影にさせる。これらが追跡された対象である場合、ブロックされた領域は更に重視するのをやめられることができ、または、数学的比較が実行されるにつれて、それからの情報は除去されることができ、更に比較の速度および精度を改善する。

［０６８］ 装置が構成した処理が本願明細書において、描写した画像は、以下の３つの全体の特徴を提供する、
（１）受け入れられるライブ画像に関し必要とされる放射線被曝の量を低減させ、
（２）外科的手技を容易にすることができる外科医に、画像を提供し、
（３）放射線学技術者と外科医の間のコミュニケーションを改善する。
放射線被曝を低減させる態様に関して、現在の本発明によって、低い線量画像が外科的手技の全体にわたって撮られることができて、完全な線量画像の詳細を有するビューの現在のフィールドのコンポジットであるかマージされたイメージを生成するために現在像の「ノイズ」によって、つくられるギャップを満たす。実際には、すべての一般の、市販のＣアームに存在する変更されていない特徴を用いている標準ＦＤイメージングより放射線被曝のオーダー減少により生成されるのを、解剖が患者の非常に使用可能な、高品質イメージに関し許す。本願明細書において、描写される画像レジストレーションに関し技術は、グラフィック処理ユニットにおいて、実装することができて、本当に双方向であるために、１、２秒で生じることがありえ、例えばＣＩＮＥモードで必要とされるときに、画像レジストレーションは１秒につき複数回生じることがありえる。ユーザ・インタフェースにより登録された画像を得ることに関し必要とされる信頼のレベルを決めることが外科医ができて、外科医に表示の性質上のオプションを与える。そして、マージされたビューをフェードイン／アウトさせるために並んでいるビューから変動する。

［０６９］ 外科的手技を容易にする外科医に画像を提供する特徴に関して、いくつかのデジタル映像技術は、ユーザの経験を改善するために用いることができる。１つの例は、中で外科医に表示される画像を維持するために用いることができる特徴を追跡している画像である基本的にイメージ・キャプチャの間に生じる場合があるいかなる位置変化も考えない「固定された」位置。この特徴に従って、ベースライン画像は空間に取り付けられることができ、新しい画像は逆に、もむしろそれに適応する。連続画像がプロシージャにおけるステップの間、撮られるときに、特定のものは関心（例えば、解剖または機器）の中で反対するように、各新しい画像が従来の画像と関連して安定することができ、連続したビューにおいて、固定されて保つ。例えば、骨用ネジが部位にもたらされるにつれて経時的な画像が撮られるにつれて、ネジの実際の進展が直接観察されることができるように、部位はディスプレイスクリーンに静止しているままである。

［０７０］ この特徴の別の態様においては、対象を妨害することを含む現在の像は、いかなるブロッキング対象のない初期の画像とも比較されることができる。登録プロセスにおいて、表示された画像から対象のブロッキング性質を重視するのをやめる新しい画像とベースライン画像の間に、画像処理装置は、マージされた画像を生成できる。ユーザ・インタフェースも、表示されたビューにブロッキング対象をフェードインさせる能力をもつ医師を提供する。

［０７１］ 対象自体が追跡されている他の実施形態において、ブロッキング対象の仮想バージョンは、表示された画像へ加えられることが可能である。画像処理装置は、ブロッキング対象の位置の後、トラッキングデバイスから位置データを得ることができて、表示された画像の仮想対象の適当な位置および方位を決定するために、その位置データを用いることができる。チェック・ステップとして役立つために新規な現在像と比較されるベースライン画像に、仮想対象は加えられることが可能である−新しい画像が所与の許容度の範囲内で生成された画像（ツールおよび解剖）にマッチする場合、手術は進行できる。マッチが劣っている場合、手術は止められることが可能である（オートメーション化した手術の場合）、および／または、再調整は生じることができる。閉ループ・フィードバック特徴が医学介入のオートメーションの安全を促進するのを、これは、許す。

［０７２］ 特定のプロシージャ（例えば偽アンギオ・プロシージャ）に関して非常により少ない造影剤負荷を用いると共にそれが脈管構造によって、進行するにつれて、現在像上にベースライン画像から容器を投影することは医師がツール（例えば、マイクロ―カテーテル、ステントなど）を見ることができることができる。隣接する骨の解剖は容器の「アンカー」として役立ち、画像レジストレーション・プロセスで、骨は基本的に追跡され、容器はこの構造に隣接してとどまるとみなされる。換言すれば、解剖が連続画像の間に移動するときに、「背景」解剖の新しい位置に対応するベースライン画像セットの異なる一つに、新しい画像は登録される。それから、脈管構造を含んで異なるが、すでに関連するベースライン画像からの容器は、対照を欠いている表示された画像によって、オーバレイされることができ、またはマージされることができる。必要であるかまたは要求される場合、断続的なアンギオは、確認するために撮られることが可能である。追跡されたカテーテルと結合されるとき、機器の位置についての役に立つ知識は画像に包含されることができる。血管造影図が実行され、または、カテーテルが配置されながら、シネ（血管造影図が得られるときに、ショットが一般に用いたフルオロの連続ムービーループ）が、作成されることができ、多くのより少しのＸ線が得られるのを許して、生成された画像は、いずれにおいて、シネ画像に交互に継がれる。最後に、一旦画像がオリジナルのベースライン画像にリンクされるならば、インプラントのムーブメントをモニタする手段を生成して、現在像に構造物、ステントの設置、などの形成をマージするために、これらのいずれか用いられることが可能である。

［０７３］ コミュニケーションを改善する第３の特徴 において、方法に関してＣアームのポジショニングの技術者を案内するのを助けることができる方法の画像に注釈をつけることが、本願明細書において、描写される画像処理装置によって、外科医ができ、新しい画像を撮る。かくして、格子が表示された画像に加えて、解剖学的組織体にラベルをつけて、画像形成装置の配列に関し軌道を確認するために、画像処理装置１２２のユーザ・インタフェース１２５は、外科医に関しビークルを提供する。技術者が画像形成装置またはＣアームを動かすにつれて、表示された画像は移動する。Ｃアームがこれを得るためにフィールドに戻って持ってこられるたびに、複数の画像を撮らずに、望ましい方向で、スクリーンの中央に撮像されることが、望ましい解剖を中央に置くことが、この特徴は、放射線学技術者ができる。この特徴はＣアームに関しビュー・ファインダを提供し、特徴が現在欠如する。外科医の表された必要性を満たすように変えられるビューを有する新しい画像を撮るために、技術者は、Ｃアームを起動させることができる。

［０７４］ 更に、Ｃアームが次の画像獲得に備えて移動するにつれて、例えば、ＤＩＣＯＭデータまたは外科的なナビゲーション・バックボーンを使用して撮られるイメージをＣアームのムーブメントと関連づけることは表示された画像を移動するのを助ける。
Ｃアームの現在の移動が画像に結果としてなるかどうか、「境界内（In bound）」および「境界外（out of bounds）」インジケータは技術者に即時の表示を提供することができ、該画像は、それはいかなるベースライン画像によっても相関していないかまたは登録されていないか、または、複合的な視野を形成するために他の画像と共にステッチされることができない。かくして、画像処理装置は、外科医および技術者が位置の提案された変化の効果およびｃアームの軌跡を視覚化できるイメージ・ディスプレイを提供する。さらに、解剖が適切に整列配置される（例えば平行であるか外科的なテーブルと直角をなす）ように、画像処理装置は医師が、例えば、テーブルの位置またはＣアームの角度を変えるのに役立つことができる。画像処理装置は、二つ以上の異なるガントリー角度／位置から二つ以上のＸ線ショットを用いているＸ線写真を撮られた対象の正確な中心の量（ＣＯＭ）の中央を決定することもでき、身体のスペース（ミリメータ）を表示された撮像空間（ピクセル）にリンクすることを改善するために、このＣＯＭ情報を用いる。

［０７５］ 本願明細書において、開示される画像認識構成要素は撮られる次の画像の位置についての知識の不足を克服できる。そして、それは多くの利点を提供する。新しい画像がどこに基線と関連して中央に置かれるか概略的に知っていることが、撮像空間のより大きい領域を探査し、従って、著しく画像認識ソフトウェアの速度を上げる必要性を制限できる。画像認識の内部チェックが存在するにつれて、より大きな量の放射線減少（したがって、ノイズ）を、許容できる。例えばベースライン画像作成、複数のベースライン画像セット間のスイッチング、ステッチのような、外科的ナビゲーションなしで設計されるシステムにおいて、手動である複数の特徴を、自動化できる。これらの特徴は、コンテキストを追跡している画像において、等しく有用である。

［０７６］ 上述の通り、手術部位（解剖およびハードウェア）の正確なビューが外科医に表されることを確実にするために、システムおよび方法は、前に得られた画像をライブ画像と相関させるかまたは同期させる。最適ケースにおいて、前に得られた画像は、特定の患者からあって、外科的手技にほとんど適時に得られる。しかしながら、場合によっては、この種の従来の画像は、利用できない。そのような場合、「前に得られた画像」は、ＣＴおよびＤＲＲ画像のデータベースから抽出されることができる。大部分の患者の解剖は、患者の身長および身長によって、比較的同一である。画像の大きいデータベースから、実質的に類似の解剖を有する患者の従来のイメージまたはイメージが得られることが可能であるという高い可能性がある。確実にライブ画像によって、交互に継がれる「前に得られた画像」として役立つために従来の画像が現在の患者の解剖に十分に近いかどうか決定するために、現在の画像形成装置位置および、画像処理装置１２２により実装されるソフトウェアを介して、ビューと画像は、相関していることができる。

［０７７］ 画像処理装置１２２、ユーザ・インタフェース１２５および表示装置１２６に組み込まれることができるタイプの表示およびユーザ・インタフェースを、図１０の表示は表す。例えば、表示装置は、表示の周辺部周辺で、「ラジオ」ボタンまたはアイコンを有する２つのディスプレイ１２２、１２３を含むことができる。アイコンは、特定の特徴（例えば表示に示される「ラベル」、「格子」および「軌道」特徴）を起動させるタッチスクリーン・ボタンでもよい。タッチスクリーンまたはラジオボタンを起動させることは、特定のアクティビティを実行するために外科医によって、用いられることが可能である異なるスクリーンまたはプルダウンメニューにアクセスすることができる。例えば、「ラベル」ボタンを起動させることはラベル「ＬＩ」、「Ｌ２」などを有するプルダウンメニューにアクセスすることができ、外科医が画像上の要求位置にラベルを配置できるドラッグアンドドロップは大きな位置を占める。図１０に示される格子および軌道矢印を配置することに関し、同じプロセスは、用いられることが可能である。

［０７８］ 本発明が図面および前述において、詳細に例示されて、描写されると共に、同様に特性において、例示的であり限定的でないと思われなければならない。
好ましい実施形態だけが表され、本発明の精神の中のすべての変化、修正および更なるアプリケーションは保護されていることが望ましいものと理解される。

Claims (70)

1. 医学的プロシージャ中、外科的フィールドの患者の内部解剖学的構造のイメージの表示を生成することに関する方法であって、
   ベースライン方位の患者の内部解剖学的構造を包含している外科的フィールドの高解像度ベースライン・イメージを得るステップと、
   ベースライン方位からベースライン画像のムーブメントの複数の順列でベースライン画像の表示するイメージを包含しているベースライン画像セットを生成するために高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップと、
   低い解像度で外科的フィールドの新しいイメージを得るステップと、
   新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較して、新しい画像との相関の 受け入れられる程度を有している代表的な画像を選択するステップと、
   選択された代表的な画像を新しい画像に合併して、合併された画像を表示するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. ベースライン画像は、プレプロシージャフル線量蛍光透視画像またはＣＴスキャン画像の１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ベースライン画像は、ＤＲであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 新しい画像は、パルスおよび／または低い線量画像の１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ベースライン画像をデジタル的に操作するステップのムーブメントの順列 が、２Ｄ画像に対応する４Ｄムーブメントを包含することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. ベースライン画像をデジタル的に操作するステップのムーブメントの順列が、３Ｄ画像に対応する６Ｄムーブメントを包含することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 高解像度画像をデジタル的に操作するステップで、ムーブメントの順列は、画像ムーブメントのあらかじめ定義されたグリッドを形成し、
   新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較することが、代表的な画像と新しい画像の間に重なり合うピクセルを比較するステップを包含する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較することが、比較に関し代表的な画像を発見的に選択することを包含することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較するステップは、
   一つ以上のＰＣＡ（principal component analysis）ベクトルを生成するためにベースライン画像セットの代表画像のピクセルの主成分分析法（ＰＣＡ）を実行するステップと、
   代表的な画像の各画素に関しＰＣＡベクトルのＰＣＡマトリックスを生成するステップと、
   画像の各ピクセルに関し画素データの各代表イメージおよび新しいイメージに関し縦ベクトルを生成するステップと、
   各代表画像および新しい画像に関し新しい縦ベクトルを生成するためにＰＣＡマトリックスおよび各縦ベクトルのマトリックス乗算を実行するステップと、
   代表画像の各々に関し新しい画像および縦ベクトルに関し縦ベクトルの内積を得るステップと、
   内積が予め定められた閾値の範囲内である代表画像を選択するステップと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 医学的プロシージャは、ツール、計測器、外科的な分野の画像の内部解剖を妨害するかまたは不明瞭であるインプラントまたは他のオブジェクトを包含し、
    新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較することが、ブロックされるかまたは隠される部分の外側の画像の部分を単に比較するステップを包含する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. どのピクセルが予め定められた閾値の外側で値を有するかを決定することによって、ブロックするものの位置または新しい画像の隠された部分が決定されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップが、特定の解剖学的な特徴が低減させられるかまたは強化される各々の代表的な画像に平行した画像を提供するステップを包含し、
    選択された代表的な画像を合併するステップが、選択された代表的な画像に平行した画像を合併して、表示することを包含する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 医学的プロシージャ中、患者の内部解剖学的構造のイメージの表示を生成することに関する画像処理装置であって、
    ベースライン方位の患者の内部解剖学的構造を含む外科的フィールドの高解像度ベースライン画像と、低い分解能で外科的フィールドの新しい画像とを記憶するためのメモリと、
    プロセッサとを有し、該プロセッサが、
    ベースライン方位からベースライン画像のムーブメントの複数の置換でベースライン画像の代表的な画像を包含しているベースライン像集合を生じるために、高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作し、
    新しい画像をベースライン像集合の代表的な画像と比較して、新しい画像との相関の受け入れられる程度を有している代表的な画像を選択するためのソフトウェア命令を実行し、
    選択された代表的な画像を新しい画像にデジタル的に合併し、
    表示装置上に合併された画像を表示するための信号を生成する、
    ように構成されることを特徴とする画像処理装置。
14. ムーブメントの置換は、２Ｄ画像に対応する４Ｄムーブメントを含むことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
15. ムーブメントの置換は、３Ｄ画像に対応する６Ｄムーブメントを含むことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
16. ムーブメントの置換がイメージムーブメントのあらかじめ定義されたグリッドを形成するように、プロセッサは高解像度画像をデジタル的に操作するように構成され、
    ベースライン像集合の代表的な画像と新しい画像を比較するためのソフトウェア命令が、代表的な画像と新しい画像の間に重なり合う画素を比較することを包含する、ことを特徴とする請求項１３の画像処理装置。
17. 新しい画像をベースライン像集合の代表的な画像と比較するためのソフトウェア命令が、
    一つ以上のＰＣＡ（principal component analysis）ベクトルを生成するためにベースライン画像セットの代表画像のピクセルの主成分分析法（ＰＣＡ）を実行するステップと、
    代表的な画像の各画素に関しＰＣＡベクトルのＰＣＡマトリックスを生成するステップと、
    画像の各ピクセルに関し画素データの各代表イメージおよび新しいイメージに関し縦ベクトルを生成するステップと、
    各代表画像および新しい画像に関し新しい縦ベクトルを生成するためにＰＣＡマトリックスおよび各縦ベクトルのマトリックス乗算を実行するステップと、
    代表画像の各々に関し新しい画像および縦ベクトルに関し縦ベクトルの内積を得るステップと、
    内積が予め定められた閾値の範囲内である代表画像を選択するステップと、
    を具えていることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理装置。
18. 医学的プロシージャは、ツール、計測器、外科的な分野の画像の内部解剖を妨害するかまたは不明瞭であるインプラントまたは他のオブジェクトを包含し、
    
    新しい画像をベースライン画像セットの代表的な画像と比較することが、ブロックされるかまたは隠される部分の外側の画像の部分を単に比較するステップを包含する、ことを特徴とする請求項１３の画像処理装置。
19. どのピクセルが予め定められた閾値の外側で値を有するかを決定することによって、ブロックするものの位置または新しい画像の隠された部分が決定されることを特徴とする請求項１８に記載の画像処理装置。
20. 新しい画像を有する選択された代表的な画像をデジタル的にマージする程度の手動調整を可能にするように操作可能なユーザ・インタフェースを備える、ことを特徴とする請求項１３の画像処理装置。
21. ユーザ・インタフェースが更に、代表的な画像、新しい画像およびマージされた画像の一つ以上のディスプレイの間に手動で切り替わることを可能にするように操作可能でああり、
    プロセッサは、ユーザ・インタフェースに従ってデバイスをディスプレイに表示するために信号を生成する、ことを特徴とする請求項２０の画像処理装置。
22. 医学的プロシージャ中、外科的フィールドの患者の内部解剖学的構造のイメージの表示を生成することに関する方法であって、
    第１の方位の画像形成装置を有する外科的フィールドの画像を得るステップと、
    獲得した画像を表示するステップと、
    第１の方位から画像形成装置、患者またはテーブルを移動するステップと、
    第１の方位から画像形成装置、患者またはテーブルのムーブメントを追跡するステップと、
    画像形成装置を有する外科的フィールドの新しい画像を得る前に追跡されたムーブメントに関して表示された画像を移動するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
23. 表示された画像を移動するステップは、外科的フィールドと関連して画像形成装置の位置によって生成される表示された画像のムーブメントのエラーに関して補償するステップを包含することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. エラーに関して補償するステップは、
    外科的フィールドに関し質量中心を決定するステップと、
    質量中心と関連して画像形成装置の位置に基づいて表示された画像のムーブメントを調整するステップと
    を包含することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 表示された画像が所望の視野の中にあるときに表示された画像が所望の観測視野および第2の状態の外側にあるときに、表示は第１の状態において表示される、ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
26. 表示された画像が所望の視野の中にあるときに表示された画像が所望の観測視野および第2の状態の外側にあるときに、表示は第１の状態において表示される、ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 画像形成装置は、表示の状態に応答して移動することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 画像形成装置が所望の視野の中に外科的フィールド患者を配置するために静止しているままであると共に、患者またはテーブルは移動することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
29. 外科的フィールドの複数の新しい画像をステッチすることに関し、所望の観測視野は、方位に対応することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
30. 獲得した画像を表示するステップは、グローバル座標系と関連して画像形成装置の位置を表す表示された画像上の表示をオーバレイすることを包含することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
31. 表示された画像の所望のムーブメントを表す表示をオーバレイするステップを備える、ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
32. 表示は、表示された画像運動として表示された画像と関連して静止しているままである表示された画像にオーバレイされるグリッドである、ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
33. 指示は、表示された画像とともに移動する新しい画像に関しビューの方向を表す軌道インジケータを包含する、ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
34. 軌道インジケータが新しい画像を得る前にグリッドの一部に合わせられるまで、画像形成装置は移動することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
35. 表示された画像とともに移動する表示された画像の解剖学特徴に対応する識別子をオーバレイするステップを備える、ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
36. 新しい画像を得るステップと、
    新しい画像を表示されたイメージと比較して、表示されたイメージが２つの画像の間にいかなる移動も除去するように調整するステップと、
    を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
37. 新しい画像を得るステップと、
    新しい画像を表示された画像と比較して、表示された画像が表示される解剖の位置を安定させるように調整するステップと、
    を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
38. 画像ガイダンスシステムからの位置情報を受信するステップと、
    表示された画像を位置情報に関連させて、それに応じて表示された画像を調整するステップと、
    を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
39. 医学的プロシージャが、例えばツールまたは機器のような対象の位置が追跡される外科的ナビゲーション・プロシージャであって、
    新しい画像は、ツールまたは機器の画像を包含し、
    更に方法は、
    獲得した画像上の対象の代表を導くステップと、
    追跡されたムーブメントに関して表示された画像を移動した後に、対象の追跡された位置に対応する位置情報を得て、位置情報を移動する画像上の対象の位置と比較するステップと、
    移動する画像上の対象の位置との位置情報と比較に基づいて移動する画像を再調整するステップと、
    を有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
40. 医学的プロシージャの間、外科的フィールドの患者の内部解剖学的構造の画像のディスプレイを生成するための方法であって、
    医学的プロシージャは、外科的フィールドの画像の内部解剖を妨害するかまたは不明瞭であるツール、機器、インプラントまたは他の対象を包含し、
    ベースライン方位の外科的フィールドの中で解剖の高解像度ベースライン画像を得るステップと、
    ベースライン方位からのベースライン画像のムーブメントの複数の置換のベースライン画像の代表的な画像を含む、ベースライン像集合を生じるために高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップと、
    解剖の部分が対象によってブロックされる外科的フィールドの新しい画像を得ること；
    新しい画像を有する相関の受け入れられる程度を有する代表的な画像を選択するために新しい画像をベースライン像集合の代表的な画像と比較するステップと、
    外科的フィールド最小化を示すために選択された代表的な画像を表示するステップと、
    ブロッキング対象を強化するかまたは除去するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
41. 新しい画像をベースライン像集合の代表的な画像と比較するステップが、ブロックされるかまたは隠される部分の外側で、画像の比較部分だけを包含することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. どの画素が予め定められた閾値の外側で値を有するか判断することによって、ブロックするものの位置または新しい画像の隠された部分が決定されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
43. 画像ガイダンスシステムからの位置情報を受信するステップと、
    表示された画像を位置情報に関連させて、それに応じて表示された画像を調整するステップと
    を有することを特徴とする請求項４０に記載の方法。
44. 高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップが、特定の解剖学特徴が低減させられるかまたは強化される各代表的な画像に平行した画像を提供することを包含し、
    選択された代表的な画像を表示するステップが、選択された代表的な画像に平行した画像を表示することを包含する
    ことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
45. 前記比較することが、
    前記ベースライン像集合の各ベースライン画像の各画素に関し強度値を得るステップと、
    前記新しい画像の各画素に関し強度値を得るステップと、
    前記新しい画像および各々のベースライン画像の配置された画素に関し強度値のスカラー関数を生成するステップであって、スカラー関数はスカラー値を生成することを特徴とするステップと、
    前記選択された代表的な画像として最も大きいスカラー値を有しているベースライン画像を選択するステップと、
    を包含する特徴とする請求項１に記載の方法。
46. Ｚスコアはすべてのベースライン画像のスカラー関数に関してベースライン画像の各々のスカラー関数に関し生成され、最大のＺスコアを有するベースライン画像は選択される、ことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
47. 少なくとも、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）を有しているデバイスにおいて、比較は、実行され、
    スカラー関数を生成することに関し画素の掛算は、ＧＰＵのマルチプロセッサにおいて同時に発生する
    ことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
48. スカラー関数を生成するステップは、
    ベースライン画像および新しい画像のダウン・サンプルをとられた画像に基づいてスカラー関数を生成するステップを包含し、ダウン・サンプルをとられた画像は、オリジナルのベースラインおよび新しい画像の画素の全てより少数を含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
49. 最大のスカラー値を有する画像を選択するステップが、
    最大のスカラー値を有しているダウン・サンプルをとられたベースライン画像を選択するステップと、
    第２のベースライン像集合の第2のベースライン画像を生産するために選択された画像のムーブメントの複数の置換で選択されたダウン・サンプルをとられたベースライン画像を更に操作するステップと、
    新しい画像および第２のベースライン像集合の各々の第２のベースライン画像に同様に配置された画素に関して第２のスカラー値を生成するステップと、
    そして、前記選択された代表的な画像として最も大きいスカラー値を有している第２のベースライン画像を選択するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
50. ベースライン画像の解剖学的および非解剖学的特徴を区別するために、高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップは、ベースライン画像にフィルタリングを包含することを特徴とする請求項１に記載の方法。
51. フィルタリングは、エッジ検出を包含する、ことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
52. フィルタリングが、
    各画素の予め定められた近所の近辺ファンクションを印加するステップと、
    近辺ファンクションの結果として予め定められた閾値の外側にある場合、解剖学的に各画素を識別するステップと、
    を包含することを特徴とする請求項５０に記載の方法。
53. フィルタリングが、
    各画素の予め定められた近所の近辺ファンクションを印加するステップと、
    近辺ファンクションの結果として予め定められた閾値の外側にある場合、非解剖学的に各画素を識別するステップと、
    を包含することを特徴とする請求項５０に記載の方法。
54. 近辺ファンクションは、一つ以上の標準偏差、勾配、および、標準偏差および勾配の合成されたファンクションから選択されることを特徴とする請求項５２または５３に記載の方法。
55. 近辺ファンクションは、各画素に集中している所定サイズのグリッドとして定義される近辺に加えられることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
56. グリッドは、５画素×５画素であることを特徴とする請求項５５に記載の方法。
57. グリッドは、３画素×３画素であることを特徴とする請求項５５に記載の方法。
58. 高解像度ベースライン画像をデジタル的に操作するステップが、
    画像の非解剖学的特徴に対応するマスクを生成するステップと、
    離れた非解剖学的特徴を有している改訂ベースライン画像を生成するために、ベースライン画像にマスクを加えるステップと、
    を包含することを特徴とする請求項５０に記載の方法。
59. プロセッサは、マルチプロセッサを有しているグラフィック処理装置（ＧＰＵ）であり、
    同時に画像の異なる画素の比較を実行しているマルチプロセッサの各々については、ソフトウェア命令は、画素の基礎によって画素上の画像の間の比較を実行することを含む、
    ことを特徴とする請求項１３の画像処理装置。
60. スカラー関数は、ドット積、相関係数、平均誤差および平均二乗誤差から選択される、ことを特徴とする請求項４５の方法。
61. 強度値を得るステップは、
    新しい画像において一つ以上の関心領域をユーザ選択するステップと、
    関心領域からそれらの距離によって新しいおよび基本的な画像の画素をスケーリングするステップと
    を包含することを特徴とする請求項４５の方法。
62. ベースライン画像および新しい画像の一方または両方が、いくつかの連続的な画像から平均されることを特徴とする請求項１の方法。
63. 高解像度ベースライン画像を得ることにおけるステップは、すっかり連続した時同じ解剖および同じベースライン方位の複数の高解像度ベースライン画像を得ることを包含し、
    デジタル的に操作することにおけるステップは、複数のベースライン画像の全てを操作することを包含する
    ことを特徴とする請求項１の方法。
64. 比較が、代表的な画像と新しい画像の違いとの画像違いを生成することを包含し、
    併合ステップがマージされた画像の一つ以上まで差分画像をオーバレイして選択的に包含する、
    ことを特徴とする請求項１の方法。
65. 併合ステップは、オーバーレイの前に差分画像の画質を向上させることを包含することを特徴とする請求項６４の方法。
66. 予め定められた閾値は、標準偏差、勾配、および、ピクセル強度の標準偏差および勾配の両方の合成ファンクションの一つ以上から選択されることを特徴とする請求項１１の方法。
67. 予め定められた閾値は、標準偏差、勾配、および、ピクセル強度の標準偏差および勾配の両方の合成ファンクションの一つ以上から選択されることを特徴とする請求項１９の方法。
68. 予め定められた閾値は、標準偏差、勾配、および、ピクセル強度の標準偏差および勾配の両方の合成ファンクションの一つ以上から選択されることを特徴とする請求項４２の方法。
69. 比較ステップは、最終的な代表的な画像を見つけるために一つ以上の逐次代入においてダウン・サンプルをとられる相関の受け入れられる程度を有している画像の連続したグループを選択することを包含することを特徴とする請求項１の方法。
70. ダウン・サンプルをとられた画像は、画像の連続してより小さい関心領域の増加の解像度の画像であることを特徴とする請求項６９の方法。