JP2019532728A - 磁気共鳴イメージングのための知的モデルベースの患者ポジショニングシステム - Google Patents

Abstract

対象支持体１４が、ドッキングされる対象支持体と医用撮像装置との間に固定の空間関係をもって該医用撮像装置５０とドッキングするように構成される。患者ポジショニング装置は、対象支持体１４上に配置された撮像される人間対象１２の２次元（２Ｄ）距離画像を取得する距離カメラ１０を有する。距離画像は、距離カメラからの距離に対応する画素値を有する。電子プロセッサ１６は、２Ｄ距離画像から、対象支持体の基準フレーム（ＦＳ）における人間対象上又は人間対象内の基準点を決定するためのポジショニング方法を実行するようにプログラムされる。この基準点は、医用撮像装置とドッキングされる対象支持体との間の先験的に知られた空間関係に基づいて、医用撮像装置の基準フレームＦＤ）に変換される。３Ｄモデルを使用して、ローディングプロセスがシミュレートされることができる。

Description

本発明は、一般に、医用撮像技術、患者ポジショニング技術、磁気共鳴イメージング技術、及び関連技術に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）における重要なステップは、患者の適切なポジショニングである。これは、磁石のアイソセンタに位置付けられる患者上の基準点を選択することを伴う。

既知のアプローチでは、基準点の選択は、ＭＲＩ装置に対し固定位置に載置される（例えば、ＭＲＩ装置の磁石ボアへの入口に載置される）１又は複数のレーザを使用して実施される。これらのレーザは、アライメントパターン（アライメントラインや十字線など）を患者に投影する。ＭＲＩ技術者は、投影されるレーザーアライメントパターンの中心に患者の所望の基準点を位置させるように対象支持体（例えば患者寝台のテーブルトップ）を移動させ、このようにして、その点を基準として選択する。投影レーザは、ＭＲＩ装置に対し（及びゆえに磁石アイソセンタに対し）固定位置を有するので、患者上の基準点は、磁石の基準フレーム内で既知の位置を有する（例えば磁石アイソセンタから既知の距離のところに位置する）。次にテーブルトップが、磁石ボア内に移動され、すべてのテーブルトップの移動は、この既知の磁石基準フレームを基準とする。磁石アイソセンタは、勾配の中心としての役割を果たし、磁場強度は、アイソセンタの位置に基づき増減する。勾配アイソセンタを正確に位置決めすることによって、非線形歪みが回避される。

以下は、新しい、改良されたシステム及び方法を開示する。

開示される一態様において、患者ポジショニング装置は、距離カメラと、電子プロセッサと、距離カメラによって取得される人間対象及び該人間対象がその上に配置される対象支持体の距離画像を受け取るステップと、距離画像を使用して、対象支持体の基準フレーム（Ｆ_Ｓ）における人間対象上又は人間対象内の基準点を決定するステップと、を含むポジショニング方法を実行するための、電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を記憶する非一時記憶媒体を有する。

開示される別の態様において、患者ポジショニング方法が開示される。距離カメラを使用して、対象支持体上に配置される人間対象の距離画像が取得される。距離画像を用いて、人間対象上又は人間対象内の基準点が、対象支持体の基準フレームにおいて決定される。無線周波数シールドされる磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）検査室において、対象支持体は、ＭＲＩ装置とドッキングされ、人間対象は、対象支持体の基準フレームからＭＲＩ装置の基準フレームに変換される人間対象上又は人間対象内の基準点を使用して、ＭＲＩ装置内に位置付けられる。有利には、距離画像を取得するステップ、及び距離画像を使用して対象支持体の基準フレームにおいて人間対象上又は人間対象内の基準点を決定するステップは、無線周波数シールドされたＭＲＩ検査室の外側の場所で実施されることができる。

開示される別の態様において、患者ポジショニング装置は、距離カメラからの距離に対応する画素値を有する２次元（２Ｄ）距離画像を取得するよう構成される距離カメラと、ドッキングされる対象支持体と医用撮像装置との間の固定の空間関係を有して医用撮像装置（５０）とドッキングするよう構成される対象支持体と、電子プロセッサと、距離カメラによって取得される対象支持体及び該対象支持体上に配置される人間対象の２Ｄ距離画像から、医用撮像装置の基準フレームにおける人間対象上又は人間対象内の基準点を決定するためのポジショニング方法を実行するための、電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を記憶する非一時記憶媒体と、を有する。

１つの利点は、ＭＲＩ装置又は他の医用撮像装置を有するイメージング検査室内にいることなく、イメージング装置に対する患者ポジショニングを提供することにある。

他の利点は、イメージング装置に対するより正確な患者ポジショニングを提供することにある。

他の利点は、レーザ又は他の高強度放射線を使用せずに患者ポジショニングを提供することにある。

他の利点は、患者へのストレスが軽減された患者ポジショニングを提供することにある。

他の利点は、患者とボアとの衝突可能性が低減された患者ポジショニングを提供することにある。

別の利点は、基準点が患者の内側に位置される患者ポジショニングを提供することにある。

所与の実施形態は、前述の利点の１つ、２つ、それ以上、又はすべてを提供することができ又は前述の利点を提供せず、及び／又は本開示を読み理解することにより当業者に明らかになるような他の利点を提供することができる。

距離カメラを有する患者ポジショニング装置を概略的に示す図。 図１の装置によって取得された人間対象の距離画像とアラインされる３Ｄ人間対象モデルを生成するために、３Ｄ汎用人体モデルがワープされる（歪められる）患者モデリングプロセスを概略的に示す図。 撮像される人間対象上の基準点を識別するための撮像技術者による手又は物体（すなわち図３のロッド）の使用を概略的に示す図。 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置を用いて患者を担持する対象支持体のドッキングを概略的に示す図。 患者ローディングシミュレーションプロセスを概略的に示す図。

本開示は、さまざまな構成要素及び構成要素の取り合わせ、並びにさまざまなステップ及びステップの取り合わせの形をとりうる。図面は、好適な実施形態を例示する目的のためだけにあり、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない。

ＭＲＩセッション又は他の種類の医用撮像セッションのために患者を位置付ける既存のアプローチはいくつかの欠点を有する。ＭＲＩ装置に取り付けられた、又はＭＲＩ装置に対し固定位置に取り付けられたアライメント投影レーザを使用することは、患者がボア入口又はその近傍に、すなわちＭＲＩ検査室の内部に配置されなければならないことを意味する。これは、患者と技術者を強磁場のすぐ近くに配置すると共に、更に、患者ポジションニングプロセス中にＭＲＩ装置が別の患者のイメージングを実行することができないので患者スループットに悪影響を与える。更に、ＭＲＩ検査室は、十分に照明されないことがあり、及び／又は患者を怖がらせることもある。

既存の患者ポジショニングシステムの別の不利益は、アライメント投影レーザが比較的強い強度の放射線を生成することであり、これは、患者を煩わせることがあり、なぜなら患者は、足手まといなＭＲＩセッションのために多くの場合既に不安な気持ちを抱いている。場合によっては、レーザビームが誤って眼の中に向けられると、高強度のレーザ光が患者の眼に不快感を与える（又は損傷を与える）ことさえある。これは、ポジショニング中に患者に目隠しをさせることによって防止することができるが、これは患者の不安を更に増大させる可能性が高い。

既存の患者ポジショニングシステムの別の不利益は、アライメントプロセスが、アライメント投影レーザの助けを借りて選択される単一の基準点を描くだけであるということである。これは、患者が磁石のボアに挿入された際に患者がボア壁と衝突する可能性などの問題を引き起こしうる。

既存の患者ポジショニングシステムの別の不利益は、実際の撮像対象が内臓であっても、基準点が患者の外部に位置されなければならないことである。

他の不利益、典型的な外部レーザーアライメントシステムの比較的高いコストである。ＭＲＩ又は他の医用撮像装置と外部レーザとのアライメント及びセットアップもまた労働集約的である。

図１を参照すると、ＭＲＩ検査室の外側に位置されることができ及びアライメント投影レーザを使用しない患者アライメント装置が開示されている。患者ポジショニング装置は、撮像されるべき人間対象１２（例えばＭＲＩ患者）と人間対象が配置される対象支持体１４との距離画像を取得するための距離カメラ１０を使用する。コンピュータ又は他の電子データ処理装置１６は、ディスプレイ１８と、電子プロセッサと、非一時記憶媒体（詳細は図示せず）であって、距離カメラ１０により取得される人間対象１２と人間対象が載置された対象支持体１４との距離画像を受け取り、その距離画像を用いて、対象支持体の基準フレーム内で人間対象上又は人間対象内の基準点を決定する処理ステップ２２を含むポジショニング方法２０（図１に概略的に示す）を実行するための、電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を記憶する非一時記憶媒体と、を有する。非一時記憶媒体は、非限定的な例示的な例として、ハードディスク又は他の磁気記憶媒体、光ディスク又は他の光学記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ又は他の電子記憶媒体、又はそれらの組み合わせを含みうる。

例示的な方法２０において、基準点の決定は、基準点を指し示す距離画像内の（撮像された）手又は物体を検出することによって、人間対象上の基準点を識別する処理２４を含む。これは、技術者又は他の医用撮像装置のオペレータが、単に基準点を指し示すことによって基準点の識別を実行することを可能にする。この例は、図３を参照して本明細書において後述される）。処理２６において、人間対象の上又は人間対象内の基準点が、距離画像を使用して対象支持体の基準フレーム内で決定される。｛０処理２８において、人間対象上又は人間対象内の基準点は、対象支持体の基準フレームから医用撮像装置の基準フレームに変換される。一実施形態において、処理２８は、医用撮像装置とそれにドッキングされる対象支持体との間の先験的に知られている固定の空間関係を使用して行われる。処理２８は、図５を参照して本明細書において更に詳しく後述される。

距離カメラ１０は、距離画像を生成するカメラである。距離画像は、各画素が深度値を有する２次元（２Ｄ）画像を含む。したがって、距離画像は、撮像された被写体の３次元（３Ｄ）情報を取り込む。言い換えると、距離カメラ１０により取得される距離画像は、距離カメラ１０からの距離に対応する画素値を有する。距離カメラは、Kinectマルチセンサ装置（マイクロソフト社から入手可能）の距離カメラコンポーネントにおいて採用される光符号化技術、光三角測量シート、飛行時間深さコーディングなどの、各画素ごとに距離（すなわち深さ）値を生成するためのさまざまな技術を使用しうる。Kinectの装置に加えて、さらなる例として、いくつかの他の適切な距離カメラが、Orbbec 3D Tech. Intl. Inc.及びIntel Corporation (Intel RealSense Camera)から入手可能である。市販の距離カメラは、通常は赤外線で作動するが、他の波長範囲で動作する距離カメラも利用可能である。

図２を参照すると、基準位置は、距離画像に含まれる３次元情報から３次元で位置されることができる。ただし、距離画像は３Ｄ情報を含んでいるが、この情報は、撮像対象１２の外面に限られる。いくつかの実施形態において、これは、対象の、目に見える外側の基準点を識別することを可能にするので十分であり、ゆえに、既存のレーザ投影ポジショニングシステムと同等の機能を提供する。しかし、距離画像は、解剖学的モデリングと組み合わせて利用されることができ、基準点を対象内の点として識別すること、及び／又は潜在的な対象−ボア衝突位置を検出するために対象ローディングプロセスのシミュレーションを可能にすること、などのさまざまな用途を有することができる。図２に示す一実施形態において、対象支持体１４上に配置される人間対象１２の距離画像とアラインされる３Ｄ人間対象モデル３２を生成するために、３Ｄ汎用人体モデル３０がワープされる（歪められる）。図２の例示的な例において、ワーピングは、人間対象モデル３２の骨格表現３４のスケルトン追跡によって実施される。スケルトン追跡において、人体は、スケルトン表現３４を構成し及び頭、首、肩、及び腕などの身体部分を表すいくつかの関節によって表現される。図２では、これは、３Ｄ人間対象モデル３２内の白丸によって概略的に示されており、それぞれの白丸は、スケルトン表現３４内のプラス記号によって示される関節を表現する。各関節は、人間対象の身体基準フレームＦ_Ｂ（プラス記号マーカ）内のその３Ｄ座標によって表現される。関節の等価表現は、汎用人間対象モデル３０においてマーカ（白丸マーカ）として表現される。汎用人間対象モデルは、テンプレートモデル３０として機能する。３次元座標（マーカ座標）は、３次元人間対象モデル３２を生成するために、距離画像から取得されたリアルタイム３次元座標に基づいてワープされる。中間の身体部分が、評価され、適応された３Ｄ人間対象モデル３２にマッピングされる。評価された身体部分は、予め決められたＭＲＩスキャンプロトコルに基づいて関心領域として分類されることができる。スキャンのための解剖学的領域に基づいて、対応する関心領域が、基準点を定義するために強調表示される。１つのアプローチにおいて、３Ｄ人間対象モデル３２上の関心領域表現は、距離画像を使用して画素ごとの身体部分認識を使用して形成される。画素ごとの分布は、各画素を別々に評価することによって平均シフトを使用して計算されることができる。画素ごとの分布は、結果的に得られる３Ｄ人間対象モデル３２において関心領域をセグメント化するために使用される。関心領域は、スキャンのための領域に基づく分布又は同じ画素値又は画素値の組み合わせであり得る。３Ｄ汎用人間対象モデル３０をワープして３Ｄ人間対象モデル３２を生成するためのいくつかの適切なスケルトン追跡技法は、例えば、Kar, "Skeletal tracking using microsoft kinect" Methodology 1 pp. 1-11 (2010)に記載されている。

３Ｄ汎用人体モデル３０は、必ずしもすべての人体について汎用的ではないことが留意されるべきである。例えば、男性及び女性に関する、及び／又は（可能性としてさまざまな年齢の）子供と大人に関する、及び／又は異なるＢＭＩ値に関する、及び／又はその他に関する、異なる複数の３Ｄ汎用人体モデルを有することが考えられる。この場合、基準点を決定することは更に、ＭＲＩ検査セットアッププロセスの一部としてコンピュータ１６によって受け取られた人体クラス入力に基づいて、ワーピングに使用される３Ｄ汎用人体モデルのうちの１つを選択することを含む。

ＭＲＩ検査が撮像対象１２上に配置された局所コイル又はコイルアレイを使用するＭＲＩ検査準備の場合、マッピングのための適切な患者位置に関する正確な患者モデル適応のためのコイル配置の前に、距離画像が処理２２において取得される。

３Ｄ人間対象モデル３２が生成されると、基準点はさまざまなやり方で生成されることができる。自動化されたアプローチでは、基準点は、３Ｄ人間対象モデル３２内の関心領域の中心に配置される。このアプローチにおいて、関心領域は、距離画像が取得されている間に関心領域を指し示す指技術者によって識別されることができ、又は、関心領域は、ＭＲＩ検査のセットアップ中に入力される情報、例えば検査理由の入力、に基づいて自動的に決定されることができる。基準点は、通常、ＭＲＩスキャン取得の視野の中心（ＦＯＶ）である。別の実施形態では、ユーザ規定される基準点が、手動で設定されることができる。

図３を参照して、処理２４の例示的な例が記述される。この例において、ロッド４０が、基準点を指し示すためにＭＲＩ技術者によって使用される。一実施形態では、コンピュータ１６は、距離画像を解析してロッド４０が頭部領域を指し示していることを検出し、脳イメージング基準点４２を脳の関心領域の中心に自動的に配置する。このアプローチは、コンピュータ１６が脳イメージング基準点４２を脳の関心領域の中心として計算し、ゆえにＭＲＩ技術者が患者の頭部を概して識別するためにロッド４０を方向付けるだけでよいという点で、半自動化されている。別の実施形態では、コンピュータ１６は、基準点４２を位置させるために、人間の頭部（のモデル）内へのロッドの投影４４を生成する。この実施形態において、図３のような表現が、コンピュータ１６のディスプレイ１８に表示されることができ、ユーザは、スライダ４４又は他のグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）ダイアログ制御を操作して、投影４４の深さを調整することができる。有利には、そのようなアプローチによって、基準点は、人体内部で識別されることができる。対照的に、レーザ投影患者ポジショニング装置は、通常、基準点を人体の表面に位置させる。ＭＲＩ及び他の医用撮像技術は人体内部を撮像しているので、人体内部に基準点を位置させる能力は、関心領域をＭＲＩ磁石のアイソセンタにより良好に位置付ける（又はより一般的には、関心領域を医用撮像装置の検査領域の中心に位置付ける）。

図１に戻って参照すると、処理２６において、人間対象１２上上又は人間対象／０｝１２内の基準点は、対象支持体１４の基準フレーム内で決定される。適切なアプローチでは、テーブルに対する患者の位置を表すために、対象支持体１４上の基準フィーチャ及び３Ｄ人間対象モデル３２上のマーカが存在する。対象支持体１４上の基準フィーチャは、距離画像によって像形性されるべきであり、したがって、成形溝又は隆起（範囲バリエーションを提供する）のような専用のフィーチャ又は対象支持体の角のようなフィーチャでありうる。このプロセスでは、患者テーブルと患者モデルの全体の空間座標が抽出される。図１は、人間対象１２の前述の身体基準フレームＦ_Ｂ、及び対象支持体１４の対象支持体基準フレームＦ_Ｓを示す。好適なアプローチでは、２つの基準フレームは、２つの基準フレームＦ_Ｂ、Ｆ_Ｓにおいて平行であるＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を共に有するデカルト座標である。この場合、身体基準フレームＦ_Ｂから対象支持体基準フレームＦ_Ｓへの変換は、並進演算のみである。
ｘ_Ｓ＝ｘ_Ｂ＋Δｘ_ＢＳ （１）
ｙ_Ｓ＝ｙ_Ｂ＋Δｙ_ＢＳ
ｚ_Ｓ＝ｚ_Ｂ＋Δｚ_ＢＳ
ここで、身体基準フレームＦ_Ｂ内の基準点は、デカルト座標（ｘ_Ｂ，ｙ_Ｂ，ｚ_Ｂ）で与えられ、対象支持体基準フレームＦ_Ｓ内の基準点は、デカルト座標（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｂ，ｚ_Ｂ）によって与えられ、ファクタΔｘ_ＢＳ、Δｙ_ＢＳ、及びΔｚ_ＢＳは、距離画像から決定される並進シフトであり、より詳細には、身体と対象支持体基準マーカとの間のｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向の距離によって決定される並進シフトである。ｘ、ｙ、ｚ方向が２つの基準フレームにおいて平行でない場合は、回転調整が同様に追加されることができる。

引き続き図１を参照し、更に図４を参照して、処理２８は、基準点を、対象支持体の基準フレームＦ_Ｓから医用撮像装置５０の基準フレームＦ_Ｄに変換する。対象支持体１４は、ドッキングされた位置で２つのコンポーネント１４、５０の間に規定された空間を有して、医用撮像装置５０とドッキングするように設計されるものとする。例えば、一般的な構成において、対象支持体１４は、医用撮像装置５０に対象支持体１４をドッキングするために、医用撮像装置５０の篏合フィーチャ５２と篏合する嵌合フィーチャ（図示せず）を有する。ある実施形態において、対象支持体１４は、ペグ、孔、又はＭＲＩ撮像装置５０のロボット患者ローディング寝台５４の嵌合孔、ペグ、その他を有する嵌合フィーチャ５２と嵌合する他の嵌合フィーチャを有するテーブルトップである。変形実施形態（図示せず）において、対象支持体は、ドッキング可能な寝台又はガーニーであり、寝台又はガーニーは、ホイールと、寝台又はガーニーをＭＲＩ装置に接続するためのドッキングコネクタとを有する。２つの基準フレームＦ_Ｓ、Ｆ_Ｄがデカルト座標であり、平行なｘ、ｙ、ｚ方向を有するデカルト座標であると。対象支持体１４の基準フレームＦ_Ｓ内の基準点からＭＲＩ装置５０の基準フレームＦ_Ｄへの変換は、簡単な並進である。
ｘ_Ｄ＝ｘ_Ｓ＋Δｘ_ＳＤ （２）
ｙ_Ｄ＝ｙ_Ｓ＋Δｙ_ＳＤ
ｚ_Ｄ＝ｚ_Ｓ＋Δｚ_ＳＤ
ここで、対象支持体基準フレームＦ_Ｓ内の基準点は、デカルト座標（ｘ_Ｓ，ｙ_Ｓ，ｚ_Ｓ）によって与えられ、撮像装置基準フレームＦ_Ｄに変換される基準点は、デカルト座標（ｘ_Ｄ，ｙ_Ｄ，ｚ_Ｄ）によって与えられ、係数Δｘ_ＳＤ、Δｙ_ＳＤ、及びΔｚ_ＳＤは、医用撮像装置５０に対する対象支持体１４の固定のドッキング位置により、先験的に知られた並進シフトである。

ある実施形態において、図１の患者ポジショニング方法２０は、ＭＲＩ装置５０を有するＭＲＩ検査室の完全に外側で実施されることができることに留意されたい。当技術分野で知られているように、ＭＲＩ装置５０は、外部からのＭＲＩ装置５０に到達する無線周波数（ＲＦ）干渉を抑制するために、及びＭＲＩ装置５０によって生成される磁気及びＲＦ及び磁界がシールドされたＭＲＩ検査室５６の外側に配置された電子機器及び装置と干渉するのを阻止するために、無線周波数シールドされた磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）検査室５６内に一般に配置される。開示されたアプローチは、対象支持体１４及びその基準フレームＦ_Ｓを利用して、撮像対象１２上の基準点を身体基準フレームＦ_Ｂから撮像装置基準フレームＦ_Ｄに変換するための「橋」を提供する。これにより、距離カメラ１０及び対象支持体基準フレームＦ_Ｓ内で決定される基準点を使用して、患者（又はより一般的には撮像対象）が、対象支持体１４上に位置付けられることを可能にする。この対象支持体基準フレームＦ_Ｓは、医用撮像装置の基準フレームＦ_Ｄとの間で先験的な空間関係を有し、処理２２、２４、２６、２８は、シールドされるＭＲＩ検査室５６の外側で実施されることができる。一人の患者がシールドされたＭＲＩ検査室５６で撮像されている間に次の患者が隣接する部屋で基準点を識別することを含む検査のために準備されることができるので、これはＭＲＩ室における患者スループットを増大することができる。更に、これは、眼の不快感をもたらす可能性があるレーザ投影システムを使用する必要なしに、距離カメラ１０を使用して行われることができる。

距離カメラは、追加的又は代替的にＭＲＩ検査室に設けられることができる。ＭＲＩ検査室に位置される距離カメラがただ１つである代替のケースでは、患者ポジショニング方法２０は、ＭＲＩ検査室において適切に実施される。２つの距離カメラが設けられている（１つはＭＲＩ検査室の外側にあり、もう１つはＭＲＩ検査室の内側にある）実施形態では、患者ポジショニング方法２０は、ＭＲＩ検査室の外側で実施されることができ、その結果は、患者がＭＲＩ検査室に移動されたときに生じた可能性がある患者の位置の変化を補正するために、ＭＲＩ検査室内の距離カメラを使用して取得される距離画像を使用して図２の患者モデリングプロセスを繰り返すことによって、ＭＲＩ検査室内のカメラを使用して確認される。距離カメラは、それがＭＲＩ検査室の内側にある場合は、ＲＦ干渉を制御するために適切にシールドされる必要がある。

患者ポジショニングプロセスから渡された基準点の３Ｄ座標は更に、関心領域のスライス厚の規定及び拡散加重イメージングのようなＭＲ画像ベースのアプリケーションにおける異なる後処理ステップなどの他の検査セットアップ動作のための入力として使用されることができる。

図５を参照して、別の例として、技術者が潜在的な患者−ボア衝突を容易に検出することを可能にするために、対象ローディングプロセスのグラフィカルシミュレーションを提供することが更に企図される。｛一実現例において、ＭＲＩ装置５０のグラフィカル仮想３Ｄモデルは、対象支持体１４の３Ｄモデル及び前述の３Ｄ人間対象モデル３２と共に、コンピュータ１６の非一時記憶媒体に記憶されて、コンピュータ１６のディスプレイ１８上に、患者ローディングプロセス全体（及び任意には画像取得プロセス全体）をグラフィカルに視覚化することを可能にする。３Ｄ ＭＲＩ装置モデルは実際のＭＲＩ装置５０を表現し、システム全体の視覚化を提供するために、適合された３Ｄ人間対象モデル３２が、患者支持体１４の３Ｄモデル上に配置される。３Ｄ人間対象モデル３２上に規定される基準点座標は、ＭＲＩ装置５０の３Ｄモデルに変換される。距離カメラ１０を使用して取得される基準点の座標は、シミュレーションシステムと実際のセットアップとの間の基準としての役目を果たす。ローディングプロセスのシミュレーションが実施されることにより、スキャンの視野を視覚化し、事前取得チェックを実施することができます。基準点の３次元座標は、ＭＲＩ装置５０に渡され、ＭＲＩ装置５０は、対象支持体１４をスキャナボアの中心又は視野に自動的に位置付ける。図５は、図２を参照して既に記述されたように３Ｄ人間対象モデル３２を生成するために３Ｄ汎用人体モデル３０をワープすることを含むステップ６０と、（ＭＲＩ装置５０を表す）３Ｄ医用撮像装置モデルとドッキングされる（対象支持体１４を表す）３Ｄ対象支持体モデル上に配置される３Ｄ人間対象モデル３２のシミュレーションを表示することを含む処理６２とを含むローディングシミュレーションプロセスを示す。シミュレーションは、３Ｄ人間対象モデル３２を３Ｄ医用撮像装置モデルにロードするシミュレーションを含む。

基準フレーム変換の具体的な実現、すなわち、式（１）による身体基準フレームＦ_Ｂから対象支持体基準フレームＦ_Ｓへの変換及びそのあとに行われる式（２）による支持体基準フレームＦ_ＳからＭＲＩ装置基準フレームＦ_Ｄへの変換は、単なる説明的な例であり、他のアプローチが用いられることができることに留意されたい。

例えば、代替の実施形態において、図２による身体モデリングの使用は、任意には省略されることができ、基準点は、対象支持体１４の基準フレームＦ_Ｓにおける距離画像から直接規定される。これを行うことができるのは、対象支持体１４が距離画像内に像形成されいるので、その座標系が、直接使用されることができるからである。このアプローチは、対象１２の（撮像された表面上ではなく）内部に基準点を定めることをより困難にするが、脳中心の「典型的な」深さを使用して、記述された投影４４のようなアプローチが使用されることができる。このアプローチもまた、身体基準フレームＦ_Ｂ及び図２のモデル化を省略し、したがって、図５を参照して説明された動的ローディングシミュレーションの形態は実現されない。

更に、ＭＲＩに関して記述されたが、開示される患者ポジショニング手法は、現在対象のイメージング中に次の対象がロードされることができる分離可能な対象支持体を用いる（又は使用するように修正されることができる）他の医用撮像装置と共に使用されることができることが理解される。これらには、非限定的な例として、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）撮像装置、ポジトロンエミッショントモグラフィ（ＰＥＴ）撮像装置、シングルフォトンコンピュータトモグラフィ（ＳＰＥＣＴ）に使用されるガンマカメラ、さまざまなハイブリッド医療イメージング装置（例えば（ＰＥＴ／ＣＴ）などを含む。

本開示は、好適な施形態を参照して記述された。上述の詳細な説明を読み理解することにより、変形例及び変更例が当業者に思いつくであろう。本発明は、そのようなすべての変形例及び変更例が添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内に入る限り、それらの変形例及び変更例を含むものと解釈されることが意図される。

Claims (21)

1. 距離カメラと、
   電子プロセッサと、
   距離カメラによって取得される人間対象及び該人間対象が配される対象支持体の距離画像を受け取るステップと、前記距離画像を使用して、前記対象支持体の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定するステップと、を有するポジショニング方法を実行するための、電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を記憶する非一時記憶媒体と、
   を有する患者ポジショニング装置。
2. 前記非一時記憶媒体は更に、３次元汎用人体モデルを記憶し、前記基準点を決定する前記ステップが、
   前記対象支持体上に配された前記人間対象の距離画像とアラインされる３次元人間対象モデルを生成するように前記３次元汎用人体モデルをワープし、
   前記対象支持体の前記基準フレームにおいて前記３次元人間対象モデル上又は前記３次元人間対象モデル内の基準点を決定する、
   ことを含む、請求項１に記載の患者ポジショニング装置。
3. 前記ワープがスケルトン追跡によって実施される、請求項２に記載の患者ポジショニング装置。
4. 前記非一時記憶媒体が更に、複数の異なる人体クラスに関する複数の異なる３次元汎用人体モデルを記憶し、
   前記基準点を決定する前ステップが更に、前記電子プロセッサによって受け取られた前記人体クラスの入力に基づいて、前記ワープにおいて使用される前記３次元汎用人体モデルの１つを選択することを含む、請求項２又は３に記載の患者ポジショニング装置。
5. ディスプレイを更に有し、
   前記非一時記憶媒体が、医用撮像装置を表現する３次元医用撮像装置モデルと、前記対象支持体を表現する３次元対象支持体モデルと、前記３次元対象支持体モデルが前記３次元医用撮像装置モデルとアラインされた状態で、前記３次元対象支持体モデル上に配された前記３次元人間対象モデルのシミュレーションをディスプレイ上に表示するための、前記電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令と、を記憶し、前記シミュレーションが、前記３次元人間対象モデルを３次元医用撮像装置モデルにロードするシミュレーションを含む、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の患者ポジショニング装置。
6. 前記ポジショニング方法が更に、前記距離画像内の前記基準点へのポインタを検出することによって、前記距離画像内の前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を識別するステップを有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の患者ポジショニング装置。
7. 前記対象支持体を更に有し、前記対象支持体が、前記対象支持体を医用撮像装置と嵌合するための嵌合機構を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の患者ポジショニング装置。
8. 前記医用撮像装置が磁気共鳴イメージング装置を有する、請求項７に記載の患者ポジショニング装置。
9. 前記ポジショニング方法が更に、
   前記人間対象の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を受け取るステップと、
   前記対象支持体の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定するために、前記距離画像を使用して、前記人間対象の前記基準フレーム内の前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を、前記対象支持体の前記基準フレームに変換するステップと、
   を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の患者ポジショニング装置。
10. 前記人間対象の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を受け取る前記ステップが、
    前記距離画像内の手又は物体と前記距離画像内の前記人間対象との間の位置関係から、前記人間対象の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定することを含む、請求項９に記載の患者ポジショニング装置。
11. 患者ポジショニング方法であって、
    距離カメラを使用して、対象支持体上に配された人間対象の距離画像を取得するステップと、
    前記距離画像を使用して、前記対象支持体の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定するステップと、
    無線周波数シールドされた磁気共鳴イメージング検査室において、前記対象支持体をＭＲＩ装置とドッキングし、前記対象支持体の基準フレームから前記ＭＲＩ装置の基準フレームに変換される前記人間対象上の又は前記人間対象内の前記基準点を使用して、前記ＭＲＩ装置内に対象を位置付けるステップと、
    を有する、患者ポジショニング方法。
12. 前記距離画像を取得する前記ステップ及び前記距離画像を使用して前記患者支持体の前記基準フレームにおいて前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定する前記ステップが、前記無線周波数シールドされたＭＲＩ検査室の外側の場所で実施される、請求項１１に記載の患者ポジショニング方法。
13. 前記距離画像を使用して前記対象支持体の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定する前記ステップが、
    前記対象支持体上に配された前記人間対象の前記距離画像とアラインされる３次元人間対象モデルを生成するように３次元汎用人体モデルをワープし、
    前記対象支持体の前記基準フレームにおいて前記３次元人間対象モデル上又は前記３次元人間対象モデル内の前記基準点を決定する、
    ことを含む、請求項１１又は１２に記載の患者ポジショニング方法。
14. 前記ＭＲＩ装置の３次元ＭＲＩ装置モデルとドッキングされる前記対象支持体の３次元対象支持体モデル上に配される前記３次元人体モデルのシミュレーションをディスプレイに表示するステップであって、前記基準点を３次元ＭＲＩ装置モデルのアイソセンタに配置するために前記３次元人体モデルを前記３次元ＭＲＩ装置モデルにロードするシミュレーションを含む、ステップを更に有する、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の患者ポジショニング方法。
15. 前記人間対象の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を受け取るステップと、
    前記対象支持体の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定するために、前記距離画像を使用して、前記人間対象の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を、前記対象支持体の前記基準フレームに変換するステップと、
    を更に有する、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の患者ポジショニング方法。
16. 前記人間対象の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を受け取る前記ステップが、
    前記距離カメラによって取得される前記対象支持体上に配された前記人間対象と手又は物体との距離画像内の基準点識別を受け取り、
    前記距離画像に示される手又は物体と前記距離画像内の前記人間対象との間の位置関係から、前記人間対象の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定する、
    ことを含む、請求項１５に記載の患者ポジションイング方法。
17. 前記距離画像内の前記基準点を指し示す手又は物体を検出することによって、前記距離画像内の前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を識別するステップを更に有する、請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の患者ポジショニング方法。
18. 前記距離カメラからの距離に対応する画素値をもつ２次元距離画像を取得するよう構成される距離カメラと、
    対象支持体と医用撮像装置との間に固定の空間関係を有して前記医用撮像装置とドッキングする対象支持体と、
    電子プロセッサと、
    前記距離カメラによって取得される前記対象支持体及び該対象支持体上に配された人間対象の２次元距離画像から、前記医用撮像装置の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定するポジショニング方法を実行するための前記電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を記憶する非一時記憶媒体と、
    を有する患者ポジショニング装置。
19. 前記ポジショニング方法が、
    前記２次元距離画像を使用して、前記対象支持体の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定するステップと、
    前記ドッキングされる対象支持体と前記医用撮像装置との間の前記固定の空間関係を使用して、前記対象支持体の前記基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点から、前記医用撮像装置の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を決定するステップと、
    を有する、請求項１８に記載の患者ポジショニング装置。
20. 前記非一時記憶媒体が、３次元汎用人体モデルを更に記憶し、前記患者支持体の基準フレームにおける前記人間対象上又は前記人間対象内の前記基準点を決定する前記ステップが、
    前記対象支持体上に配された前記人間対象の前記２次元距離画像とアラインされる３次元人間対象モデルを生成するように前記３次元汎用人体モデルをワープし、
    前記対象支持体の前記基フレームにおいて前記３次元人間対象モデル上又は前記３次元人間対象モデル内の基準点を決定する、
    ことを含む、請求項１８に記載の患者ポジショニング装置。
21. 前記ポジショニング方法が、前記２次元距離画像において前記基準点を指し示す手又は物体を検出することによって、前記２次元距離画像内の前記人間対象上又は前記人間対象内の基準点を識別するステップを更に有する、請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の患者ポジショニング装置。

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