JP2021519646A - 画像におけるアーチファクト低減のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001]本出願は、2019年4月4日に出願された米国特許出願第16/375,292号の優先権を主張し、また、2018年4月6日に出願された米国仮出願第62/654,038号の利益を主張する。上記の出願の開示全体が、参照により本明細書に援用される。
[0002]本発明は、アメリカ国立衛生研究所により与えられたR01−EB−017226の下、政府の支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
[0005]人間の患者等の選択された物体の画像データまたは画像を取得するとき、様々なアーチファクトまたは歪みが発生する場合がある。例えば、被検体のX線ベースの画像を取得するとき、特定の材料が、不均衡な方式で、または被検体の組織等の他の材料と異なる方式でX線と干渉する場合がある。例えば、金属またはポリマー物体は、被検体の周囲組織と異なる方式でX線を減衰および/または散乱させる場合がある。非組織材料のこれらの効果により、取得された画像データを用いて生成される画像において歪みまたはアーチファクトが生じる場合がある。歪みは、被検体の2次元投影に基づいた3次元再構成等の再構成後に増幅されるかまたは容易に見られる場合がある。したがって、歪みが最小限の、または歪みがない閲覧画像を生成しようとして、歪みの補正が選択される場合がある。
[0007]被検体は、選択された撮像システムを用いて撮像することができる。様々な実施形態において、X線撮像システムを用いて、被検体の画像データを取得することができる。X線画像データは、1つまたは複数の2次元投影を作成または取得するX線システム等を用いて、様々な技法に従って取得することができる。2次元投影を用いて3次元再構成を生成することができる。したがって、3次元再構成を生成するために、1つまたは複数の2次元投影を、例えば順番に取得することができる。
[0020]ここで、例示の実施形態について、添付の図面を参照して更に十分に記載する。
[0021]図1および図2を参照すると、処置エリアを示す図が示されている。処置エリアは、手術スイートを含むことができる。手術スイート内で使用するために、様々な処置のために用いることができるナビゲーションシステム10を配置することができる。ナビゲーションシステム10を用いて、患者14等の被検体に対する、(本明細書において論考される)移植片または器具等のアイテムのロケーションを追跡することができる。ナビゲーションシステム10を用いて、任意のタイプの器具、移植片または送達システムをナビゲートすることができることに更に留意されたい。送達システムは、ガイドワイヤ、関節鏡システム、整形外科移植片、脊椎移植片、脳深部刺激(DBS)リード、心臓ペースメーカリード、アブレーション器具等を含む。更に、身体の任意の領域をナビゲートまたはマッピングする器具を用いることができる。ナビゲーションシステム10および様々な追跡されるアイテムを、通常最小限に侵襲性の処置または開放処置等の任意の適切な処置において用いることができる。
[0069]最適化器ブロック280において、処理ユニット58または他の適切な処理ユニットによって実行することができるような適切な最適化技法を用いることができる。様々な実施形態において、収束行列適合評価戦略を用いて最適化を達成することができる。選択された戦略は、確率論的導関数なし最適化方法を含むことができる。しかしながら、最適化器ブロック280において他の適切な最適化方法または技法を用いることができることが理解される。
Claims (24)
- 物体に起因した画像内のアーチファクトを低減する方法であって、
前記物体のパラメータにアクセスするステップと、
前記アクセスされたパラメータに基づいて前記物体の少なくとも1つの順投影(forward projection)を作成するステップと、
前記順投影における前記物体を、内部に前記物体を有する少なくとも1つの取得された投影に対し位置合わせする(registering)ステップと、
前記少なくとも1つの取得された投影を、前記位置合わせされた物体の表現に変更するステップと、
前記変更された少なくとも1つの取得された投影に基づいて再構成(reconstruction)を生成するステップと、
を含む、方法。 - 前記少なくとも1つの取得された投影を変更するステップは、前記少なくとも1つの取得された投影における前記物体の前記表現を修復する(inpainting)ステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 複数の前記投影を取得するステップと、
前記取得された複数の投影のうちの少なくとも第1のそれ以下の複数の取得された投影を、前記位置合わせされた物体の前記表現に変更するステップと、
を更に含み、
前記再構成を生成するステップは、前記取得された複数の投影のうちの少なくとも前記第1のそれ以下の複数の取得された投影の全てに基づいて、前記再構成を生成するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記取得された複数の投影のうちの少なくとも前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影の全てに基づいて、前記再構成を生成するステップは、3次元画像を生成するステップを含む、請求項3に記載の方法。
- ディスプレイデバイスを用いた表示のために前記再構成の視覚化を生成するステップ
を更に含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記視覚化を生成するステップは、
前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影の変更された投影値の直接再構成を生成するステップ、
前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影における前記位置合わせされた物体と合致するボクセルまたはピクセルを置き換えるステップ、
2Dスライスが前記物体の少なくとも1つの特徴と合致するように前記視覚化を方向付ける(orienting)ステップ、
前記物体のグラフィック表現を、前記取得された複数の投影のうちの少なくとも1つの前記投影の表示の上に重ねるステップ、または
これらの組み合わせ、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項5に記載の方法。 - 前記生成された再構成は、フィルタリングされた逆投影(back projection)、モデルベースの反復再構成(iterative reconstruction)プロセス、または、これらの組み合わせのうちの少なくとも1つに基づく、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 幾何学的形状、部分数(number of portions)、寸法(dimensions)、材料、X線と材料との相互作用、物体の運動の自由度、または、これらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含むように、前記物体の前記パラメータを決定するステップ
を更に含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記アクセスされたパラメータに基づいて前記物体の前記順投影を作成するステップは、前記物体のデジタル再構成されたX線写真を作成するステップを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記決定されたパラメータは、前記物体の仕様に基づいた厳密な(exact)値、パラメータ的に定義された厳密な値、または、これらの組み合わせのうちの少なくとも1つから構成される、請求項8に記載の方法。
- 前記物体の前記パラメータ的に定義されたパラメータは、前記順投影における前記物体を、内部に前記物体を有する少なくとも1つの取得された投影に対し位置合わせする間に決定される、請求項10に記載の方法。
- 前記物体を被検体内に配置する(placing)ステップと、
前記被検体および前記配置された物体の前記少なくとも1つの投影を取得するステップ
を更に含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記表現に従って前記取得された投影を変更するステップは、
前記取得された投影の補間に基づく修復、
事前トレーニングを用いた機械学習ベースの修復、または
X線ビームにおけるX線の多エネルギーモデル化を用いた推定ピクセル値または推定ボクセル値の決定、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記生成された再構成に基づいて視覚化を生成するステップであって、前記変更された少なくとも1つの取得された投影に基づいて、前記少なくとも1つの取得された投影における前記物体に起因するアーチファクトが、前記生成された視覚化において低減している、ステップ
を更に含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。 - 物体に起因した画像内のアーチファクトを低減するためのシステムであって、
前記物体のパラメータにアクセスするための命令と、
前記アクセスされたパラメータに基づいて前記物体の少なくとも1つの順投影を作成するための命令と、
前記順投影における前記物体を、内部に前記物体を有する少なくとも1つの取得された投影に対し位置合わせするための命令と、
前記少なくとも1つの取得された投影を、前記位置合わせされた物体の表現に変更するための命令と、
前記変更された少なくとも1つの取得された投影に基づいて再構成を生成するための命令と、
を実行するように構成されたプロセッサシステムと、
前記生成された再構成に基づいて視覚化を表示するディスプレイデバイスと、
を備える、システム。 - 前記プロセッサシステムは、
複数の前記投影にアクセスし、
前記取得された複数の投影のうちの少なくとも第1のそれ以下の複数の取得された投影を、前記位置合わせされた物体の前記表現に変更する、
ように更に構成され、
前記再構成を生成することは、前記取得された複数の投影のうちの少なくとも前記第1のそれ以下の複数の取得された投影の全てに基づいて、前記再構成を生成することを含む、請求項15に記載のシステム。 - 前記取得された複数の投影のうちの少なくとも前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影の全てに基づいて、前記再構成を生成することは、3次元画像を生成することを含む、請求項16に記載のシステム。
- 前記プロセッサシステムは、
前記ディスプレイデバイスを用いた表示のために前記視覚化を生成する
ように更に構成され、前記視覚化を生成することは、
前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影の変更された投影値の直接再構成を生成すること、
前記変更された第1のそれ以下の複数の取得された投影における前記位置合わせされた物体と合致するボクセルを置き換えること、
2Dスライスが前記物体の少なくとも1つの特徴と合致するように前記視覚化を方向付ける(oeienting)こと、
前記物体のグラフィック表現を、前記取得された複数の投影のうちの少なくとも1つの前記投影の表示の上に重ねること、または
これらの組み合わせ、
のうちの少なくとも1つを含む、請求項16または17に記載のシステム。 - 前記プロセッサシステムは、
幾何学的形状、部分数、寸法、材料、X線と材料との相互作用、物体の運動の自由度、または、これらの組み合わせのうちに少なくとも1つを含むように、前記物体の前記パラメータを決定する
ように更に構成される、請求項15から18のいずれか一項に記載のシステム。 - 被検体内に配置されるように構成された前記物体
を更に含み、
前記少なくとも1つの投影は、前記被検体および前記配置された物体のものである、請求項15から19のいずれか一項に記載のシステム。 - 物体に起因した画像内のアーチファクトを低減する方法であって、
プロセッサシステムを、
前記物体のパラメータにアクセスし、
前記アクセスされたパラメータに基づいて前記物体の少なくとも1つの順投影を作成し、
前記順投影における前記物体を、内部に前記物体を有する少なくとも1つの取得された投影に対し位置合わせし、
前記少なくとも1つの取得された投影を、前記位置合わせされた物体の表現に変更し、
前記変更された少なくとも1つの取得された投影に基づいて再構成を生成する、
ように動作させるステップと、
前記生成された再構成の視覚化を表示するステップと、
を含む、方法。 - 前記プロセッサシステムを、前記視覚化を生成するように動作させるステップを更に含む、請求項21に記載の方法。
- 前記物体を被検体内に配置し、前記被検体および前記配置された物体の前記取得された少なくとも1つの投影にアクセスするように、前記プロセッサシステムを動作させるステップを更に含む、請求項21または22に記載の方法。
- 前記プロセッサシステムを、
前記被検体および前記配置された物体の複数の投影にアクセスし、
前記アクセスされた複数の投影の各投影を変更する、
ように動作させるステップを更に含み、
前記再構成を生成するステップは、前記変更された少なくとも1つの取得された投影と、前記アクセスされた複数の投影の前記変更された各投影とに基づく、請求項23に記載の方法。
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