JP4345966B2

JP4345966B2 - Ｘ線源・画像間の可変距離を利用した３ｄ再構成システム及び方法

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Publication number: JP4345966B2
Application number: JP2003546751A
Authority: JP
Inventors: ジェンセン，ヴァーノン・トマス; ファルコ，フランソア・エマニュエル; ベランジェ，バリー・フレドリック
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: EP1450688B1; KR20040054791A; AU2002350143A1; JP2005510278A; US6814489B2; EP1450688A1; WO2003045242B1; WO2003045242A1; KR100962787B1; US20030099328A1; CN1585621B; DE60233342D1; CN1585621A

Description

本発明のある種の実施形態は、全般的には画像レセプタとＸ線源の間の距離を変更することが可能なＸ線システムに関する。本発明のある種の実施形態は、全般的には、３次元（３Ｄ）画像再構成のために画像を収集しながらその線源・画像間距離を変更しているような可搬型でＣ字アームベースのＸ線システムに関する。

３Ｄ式Ｘ線イメージングは医学的診断手順や外科処置計画において有用性が増しつつある。これらの目的のために使用される最も主流のシステムはコンピュータ断層（ＣＴ）であった。従来のＣＴシステムは、幅の寸法がその長さと比べてかなり小さくなっているような検出器アレイに向けられた扇形状のＸ線ビームを利用している。解剖構造のかなりのボリュームに対して完全なスキャンを得るには、患者を回転軸の方向に進めながらＸ線管及び検出器アレイを患者の周りで多くの回数だけ回転させている。

さらに最近では、３Ｄ画像データの収集に際してイメージ・インテンシファイアなどのエリアビーム検出器が利用されている。こうしたシステムは、心臓血管及び／または外科介入的イメージングのために使用される従来型のＸ線システムに基づいている。こうしたシステムの利点は、こうしたシステムがＣＴシステムと比べてより迅速に完全な３Ｄデータ組を収集でき、これによって動的イベントをより適当に取り込むことができることである。例えば、脳の血管に対する造影剤を用いたエリアビーム３Ｄイメージングは、頭蓋内の動脈瘤の診断及び処置において極めて有用となっている。

従来では、エリアビーム検出器の３Ｄ式Ｘ線イメージング・システムは、Ｘ線管及び検出器を中心の回転軸の周りに円軌道で回転させることによって動作している。この回転軸は患者解剖構造の関心領域または関心ボリュームの中心に来るように位置決めしている。Ｘ線源及びＸ線レセプタ（通常は、イメージ・インテンシファイア）は、典型的には、回転するＣ字アーム支持アセンブリの相対する端部上に取り付けている。Ｘ線源は関心領域（ＲＯＩ）上に入射し内部の解剖構造によって減衰を受けるようなＸ線によって患者を照射している。この減衰を受けたＸ線は患者の背面側から出現し、レセプタ上に入射する。３Ｄ画像データは、患者の内部の関心領域を中心に配置させる基準となる回転軸の周りでＸ線管／Ｃ字アーム／レセプタ・アセンブリを回転させるに従って一連の画像を採取することによって収集されている。

従来の可搬型Ｃ字アーム・アセンブリは、Ｃ字アーム上にＸ線源及びレセプタを装着するために簡単な支持構造体及び幾何構造を利用している。この支持構造体はＣ字アーム上のＸ線源及びレセプタを保持していると共に、Ｘ線源とレセプタの間に事前決定した一定の距離を維持している。したがって、Ｘ線源と回転軸の間の距離、並びにレセプタと回転軸の間の距離は一定かつ固定のままとしている。

しかし、従来の可搬型Ｃ字アーム・アセンブリでは、３Ｄ再構成画像を作成する際にＸ線源及びレセプタをＣ字アーム上に固定的に取り付けて使用する場合にある種の問題が生じる。３Ｄ再構成画像は、長円形（例えば、寝台上に仰向けに横たえられた患者では、肩から肩までの幅はより長く、また腹側から背側までの高さはより短いことがある）の断面を有する患者の内部に位置するＲＯＩに対して形成されている。

図４〜７は、円軌道３１２により回転する従来のＣ字アーム・アセンブリ３００を表している。円軌道３１２の半径は、患者の解剖構造の最も広い部分（例えば、肩から肩まで）が通過できるだけの十分な大きさとしなければならない。したがって、一連の患者画像を収集する前のセットアップ操作の間で、回転スキャンのいかなる部分においてもＸ線源３０４や画像レセプタ３０６が患者に接触にしないようにして患者を画像レセプタ３０６とＸ線源３０４の間に位置決めしている。患者画像を取得するためには、Ｘ線源３０４及び画像レセプタ３０６を患者の周りの様々なスキャン角度まで回転させている。各スキャン角度はＲＯＩを通過するような対応する１つの軌道を有している。スキャン角度が変化すると、画像レセプタ３０６とＸ線源３０４の間の軌道も同様に変化し、またさらに、画像レセプタ３０６と患者の射出面３０８の間の距離もかなり変化する。Ｘ線源３０４と患者の入射面３０９の間での距離も変化する。

図４及び５に示すように、従来のＣ字アーム・アセンブリ３００では上述の現象のために、対応できる３Ｄ再構成ボリューム３０２が制限されることになる。Ｃ字アーム・アセンブリ３００は、患者内部のＲＯＩをＸ線照射野３０３内の中央のままとさせているＩＳＯ中心方式で動作している。ＲＯＩをＸ線照射野３０３内の中央に維持するために、Ｘ線源３０４及び画像レセプタ３０６は円弧３１２に沿って患者の周りで回転させている。患者は形状が長円形であるため、Ｘ線源３０４及び画像レセプタ３０６を円軌道で回転させると、画像レセプタ３０６は患者の近傍の位置から患者から離れた位置まで回転する。画像レセプタ３０６が患者射出面３０８から遠くに位置しているときは、解剖構造のうちの撮像可能なエリアは幾何学的拡大率によって制限を受ける（その全体を矢印３１０で示す）。したがって、再構成ボリューム３０２の寸法も同様に制限を受ける。

さらに図６に示すように、画像レセプタ３０６は患者射出面３０８からある距離３１４に位置決めしている。Ｘ線はＸ線源３０４から円錐ビームの形状で放出されており、したがって画像レセプタ３０６を患者からより遠くなるように移動させると、Ｘ線照射野３０３が拡大する。このＸ線照射野３０３の拡大によって、関心領域から取得される画像レセプタ３０６の位置における各画像が事実上拡大される。距離３１４が増加すると、この拡大の量は、特に解剖構造の通過が最小の距離となるようなスキャン角度で撮像した画像（例えば、図４〜７の例では腹側から背側）において大幅に上昇する。患者射出面３０８からある距離３１４だけ離した画像レセプタ３０６の位置決めに関連するこの大きな拡大量のために、投影される焦点の半影が大きくなり、画像をぼけさせることになる。焦点の鮮鋭度が低下するに従って、２Ｄ画像データの品質が低下し、したがって３Ｄ再構成データの品質も低下する。

さらに図７に示すように、Ｘ線源３０４から画像レセプタ３０６までの距離は一定のままである。しかし、距離３１６が短くなると、幾つかのビューでは画像レセプタ３０６が患者からさらに遠くになるように位置決めされる一方、Ｘ線源３０４はあるスキャン角度において必要となるよりも患者の皮膚のより近くに位置決めされ、これによって不必要に多くの照射線量が生じることにつながる。

したがって、上述の問題やこれまでに経験された問題を克服しているような、関心領域に関して患者情報の３Ｄボリュームを再構成することが可能な改良型のＸ線イメージング・システムに対する必要性が存在したままである。

少なくとも１つの実施形態では、医用診断イメージング・システムを提供する。本システムは、画像レセプタ及びＸ線源が患者の周りで非円弧状に移動しているＣ字アーム・ユニットを有している。これらレセプタ及びＸ線源は、支持構造体によって支持させており、またレセプタとＸ線源の少なくとも一方は、支持構造体の中心軸に向かう方向や該中心軸から離れる方向で半径方向に移動可能とするなど、支持構造体上で移動可能としている。レセプタ及び／または線源が患者の表面から所望の距離範囲内に位置決めされたままとなるように、患者と線源の間、及び患者とレセプタの間の少なくとも一方に関する距離を変更している。

少なくとも１つの実施形態では、その医用診断イメージング・システムは画像処理装置を含んでいる。この画像処理装置は、レセプタ及びＸ線源を患者の周りで移動させるに従った各照射位置で撮像照射を収集している。これらの照射位置に対応した位置データを撮像照射と一緒に収集し、これを用いて３次元ボリュメトリック・データ組を作成している。画像はこの３次元ボリュメトリック・データ組に基づいて表示される。

上述した要約、並びに本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。本発明の好ましい実施形態を図示するために、図面では目下のところ好ましい実施形態を示している。しかし、本発明は添付の図面に示した配置や手段に限定するものではないことを理解すべきである。

図１は、Ｘ線発生装置１４、画像処理コンピュータ１６及び追跡子モジュール１８と電気的に接続されているＣ字アーム１２を含んだＸ線イメージング・システム１０を表している。追跡子モジュール１８は追跡データ処理装置２０と連絡しており、この追跡データ処理装置２０は一方、画像処理コンピュータ１６及びＸ線発生装置１４と連絡している。画像処理コンピュータ１６はモニタ４８と連絡している。

Ｃ字アーム１２は、その一方の側に移動可能に取り付けたＸ線源３６と、その反対側に移動可能に取り付けたＸ線レセプタ・デバイス３４と、を含んでいる。このＸ線レセプタ・デバイス３４は、フラットパネル検出器、イメージ・インテンシファイア、その他とすることができる。Ｃ字アーム１２は複数の画像収集経路に沿った幾つかの方向（とりわけ、周回追跡方向、長軸追跡方向、横軸追跡方向、交差軸追跡方向、ピボット追跡方向、及び「ウィグワグ（ｗｉｇ−ｗａｇ）」追跡方向を含む）で移動可能である。周回回転方向は矢印Ａで表している。図１では、Ｃ字アーム１２、Ｘ線レセプタ・デバイス３４及びＸ線源３６を、第１の位置（Ｐ１）に配置されている間では実線で、また第２の位置（Ｐ２）に配置されている間では点線で表している。別法として、Ｃ字アーム１２、Ｘ線レセプタ・デバイス３４及びＸ線源３６は画像収集経路に沿って長軸、横軸、交差軸及びウィグワグの追跡方向などで移動させることがある。Ｘ線源３６及びＸ線レセプタ・デバイス３４は矢印Ｂ及びＣのそれぞれで示す半径方向に移動可能である。

追跡子モジュール１８は、患者２２、Ｘ線レセプタ・デバイス３４、並びに診断処置や介入的外科処置の間に医師によってセンサ４０〜４４と共に使用される計測器またはツール２４（存在する場合）の位置を監視している。追跡子モジュール１８は、追跡データ処理装置２０に対して、患者２２、Ｘ線レセプタ・デバイス３４及び計測器２４の各々に関する追跡コンポーネント座標２６を提供している。追跡データ処理装置２０はこの追跡コンポーネント座標２６を使用して、Ｘ線レセプタ・デバイス３４、患者２２及び計測器２４の位置を、座標系の基準点または中心軸を基準として規定される座標系に対して連続して計算している。この座標系の基準点は、その一部が、使用しようとする追跡子モジュール１８の種類に依存する。追跡データ処理装置２０は制御コマンドまたはトリガ・コマンド２８をＸ線発生装置１４に送信しており、Ｘ線発生装置１４は一方、１つまたは複数の照射をＸ線源３６及びＸ線レセプタ・デバイス３４によって採取させている。追跡データ処理装置２０は、照射基準データ３０を画像処理コンピュータ１６に提供している。制御コマンドまたはトリガ・コマンド２８、及び照射基準データ３０は、Ｃ字アームを画像収集経路に沿って移動させるのに従って、以下でより詳細に説明するようにして追跡コンポーネント座標２６に基づいて追跡データ処理装置２０によって作成している。

一例として、Ｃ字アーム１２は、一連の照射を取得しながら第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の間で手動式や自動式で移動させることができる。この画像収集経路は周回回転方向に沿わせることができ、またＸ線レセプタ・デバイス３４は０〜１４５°または０〜１９０°の移動範囲にわたって回転させることができる。別法として、その画像収集経路を横方向回転に沿わせることがある。

画像処理コンピュータ１６は、Ｃ字アーム１２を回転させながらレセプタ３４から一連の撮像照射３２を収集している。Ｘ線レセプタ・デバイス３４は、Ｘ線発生装置１４によってＸ線源３６をトリガ動作させるごとに撮像照射３２を収集している。画像処理コンピュータ１６は、各撮像照射３２をその対応する照射基準データ３０と組み合わせると共に、この照射基準データ３０を用い、以下でより詳細に説明するように３次元ボリュメトリック・データ組を作成している。この３次元ボリュメトリック・データ組は、スライスなど患者の関心領域に対する画像を作成するために使用している。例えば、画像処理コンピュータ１６はこのボリュメトリック・データ組から患者の脊椎、膝などのサジタル、コロナル及び／またはアキシャル像を作成することがある。

図２は、操作者が入力した位置情報及び／または１つまたは複数のセンサから受け取った位置データに基づいて動作することがある例示的な可搬型Ｃ字アームＸ線ユニット１１０を表している。ユニット１１０は、メインフレーム１１１、Ｃ字アーム１１２、Ｌ字アーム１１３及び制御パネル１１４からなる。メインフレーム１１１の下側部分は、ユニット１１０の移動性を提供するためにキャスターを利用しているＴ字型構造を形成している。メインフレーム１１１は、ユニット１１０に対する電源並びにその他のデバイスの結合を制御するための電源パネル１１７を含んでいる。メインフレーム１１１はさらに、Ｃ字アーム１１２及びＬ字アーム１１３に対してメインフレーム１１１を基準とした垂直方向の移動を可能にしている垂直リフト支柱１１８を含んでいる。垂直リフト支柱１１８は上側ハウジング１１９で終わっており、一方水平延長アーム１２０は上側ハウジング１１９を通過していると共に、上側ハウジング１１９を基準として水平延長アーム１２０を移動させることによって、アーム１２０に対して垂直リフト支柱１１８を基準とした直角方向の移動を可能にしている。Ｃ字アーム１１２を水平延長アーム１２０の軸の方向に移動させることによって、交差軸追跡移動を行うことができる。Ｌ字アーム１１３が３６０°の円弧状にピボット動作できるように、Ｌ字アーム１１３は水平延長アーム１２０の周りでピボット動作（ピボット式の追跡運動）が可能である。水平延長アーム１２０はＬ字アーム１１３の一方の端部に結合させており、またＬ字アーム１１３のもう一方の端部はＣ字アーム１１２に結合させている。

Ｃ字アーム１１２は、その一方の端部にＸ線放出体１２３を有し、またもう一方の端部にレセプタ（カメラ１２５を伴った画像レセプタ１２４など）を有するようなＣ字形の構造体である。別法として、画像レセプタ１２４とカメラ１２５ではなく、フラットパネル画像検出器その他のＸ線レセプタ・デバイスを用いることがある。Ｘ線放出体１２３からのＸ線ビームをコリメートするためにコリメータ・アセンブリ１２９を設けることがある。スペーサ１３０によって、Ｘ線放出体１２３内に患者を引き入れることができる安全距離が提供される。患者の位置及び／または輪郭を検出するために、画像レセプタ１２４上にセンサ１３７を設けることがある。

Ｘ線放出体１２３は放出体ブラケット１２７内に支持されており、一方画像レセプタ１２４はレセプタ・ブラケット１３１内に支持されている。放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１は、Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４を含む面に対して直角の方向に延びる中心軸１３３に向かう方向や該中心軸から離れる方向でＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４を半径方向（それぞれ矢印Ｂ及びＣで示す）の経路に沿って移動させるように自動的な制御を受けている。Ｃ字アーム１１２はこの中心軸１３３の周りに回転する。メインフレーム１１１は、放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１に対して、Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４のそれぞれの半径方向の動きを生じさせるための自動的な制御を行うＣＰＵを含んでいる。任意選択では、放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１は、Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４の半径方向経路Ｂ及びＣに沿った手動による移動を許容することがある。制御パネル１１４は、特定のスキャン位置に関連付けしてＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４の離散的な半径方向位置を指定しているパラメータの入力を操作者に対して許可することがある。例えば、操作者は制御パネル１１４を用いてＣ字アーム１１２を離散的なスキャン位置まで移動させ、次いでＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４を対応する半径方向位置まで移動させることができる。Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４に関する最大及び最小の半径方向位置を規定した後は、メインフレーム１１１は、Ｃ字アーム１１２の移動範囲にわたる離散的な各スキャン角度に関してＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４を移動させる先に相当する中間的な半径方向位置を、中心軸１３３を基準として外挿推定することができる。

任意選択では、その放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１の半径方向位置は、放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１の上に配置させたセンサ１３２及び１３４を介して計測しかつ制御することがある。任意選択では、その放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１は、Ｃ字アームとＸ線放出体１２３の間、並びにＣ字アームと画像レセプタ１２４の間の既知の半径方向の関係のそれぞれに対応した既知の基準点を有するようなステップ・モータを含むことがある。メインフレーム１１１は、中心軸１３３に向かう方向または該中心軸から離れる方向でＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４を所望の距離だけ移動させるように所望の度数または回転数だけステップ・モータを駆動させている。

ユニット１１０は、典型的には、カメラ１２５が提供するビデオ画像を観察するために必要な装置を含んだ監視ユニットに結合させている。この結合は、Ｃ字アームＸ線ユニット１１０と組み合わせて使用するのが一般的であるようなビデオ表示監視カートなどの監視装置に対してユニット１１０の電源パネル１１７を通じて結合させたケーブルを介して達成している。別法として、その監視装置やビデオ表示監視カードはＣ字アームＸ線ユニット１１０と一体に形成させることがある。

図３は、代替的なＸ線イメージング・システムの１つを表している。Ｘ線イメージング・システム２００は、Ｃ字アームに装着させているような、患者を通過したＸ線を検出するための検出器２１０を含んでいる。追跡サブシステム２２０は、患者座標情報２２５、検出器座標情報２３０及び計測器座標情報２３５を受け取っている。この追跡サブシステム２２０は、図１の追跡子モジュール１８からや図２のメインフレーム１１１などのメインフレームからなど、追跡子モジュールから座標情報２２５〜２３５を受け取ることがある。追跡子モジュール１８が発生させる座標情報２２５〜２３５は、検出器２１０、計測器２４（使用している場合）及び患者２２の位置に対するリアルタイム計測に基づいている。メインフレーム１１１が発生させる座標情報２２５〜２３５は、図２のＣ字アーム・アセンブリの位置の計測値、Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４の半径方向位置の計測値、並びにＸ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４に関する事前に入力された半径方向位置に基づいている。Ｘ線放出体１２３及び画像レセプタ１２４の半径方向位置は、放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１の上に配置させたセンサ１３２及び１３４から、あるいは放出体ブラケット１２７及びレセプタ・ブラケット１３１の半径方向の移動を駆動させるために使用するステップ・モータから、取得することがある。追跡サブシステム２２０は、座標情報２２５〜２３５を処理し、さらにこれを、検出器２１０から照射フレームを受け取りディスプレイ２５０に画像フレームを出力している画像処理ユニット２４０に渡している。画像処理ユニット２４０は、追跡サブシステム２２０が提供する位置データ２４５によって指示された時点で検出器２１０から照射フレームを収集しているフレーム取り込み装置２６０を含んでいる。

フレーム取り込み装置２６０からこれらの照射フレームは、照射フレームのボリュメトリック画像メモリ２８０内への格納を管理している画像ボリューム処理装置２７０に渡される。画像ボリューム処理装置２７０は、ボリュメトリック画像メモリ２８０内に３次元患者データ・ボリュームを作成している。この３Ｄ患者データ・ボリュームは、１０個など極めて少ない数の照射フレームに基づいて作成することがある。フレーム取り込み装置２６０によって追加的な照射フレームが取得されると、３Ｄ患者データ・ボリュームの精度及び完全性が向上する。３Ｄ患者データ・ボリュームの作成だけではなく、画像ボリューム処理装置２７０はさらに、このボリュームから画像スライスを作成している。これらのスライスはスライスデータ組メモリ２９０内に格納している。

図表示処理装置２９５はスライスデータ組メモリ２９０にアクセスして、ディスプレイ２５０上に画像スライスを表示する。この図表示処理装置２９５はさらに、計測器またはツール２４の図表示を作成し、この計測器図示をディスプレイ２５０上で画像スライスと重ね合わせている。図表示処理装置２９５は、計測器図示を各画像スライス上に重ね合わせた状態として複数の２次元画像スライスをディスプレイ２５０上に同時に提示することがある。この図表示処理装置２９５は、代替として、または画像スライスと組み合わせて、３Ｄ患者データ・ボリュームの３次元レンダリングを作成し、この３次元レンダリングを、計測器２４の３次元図表示と別にまたは３次元図表示と組み合わせてディスプレイ２５０上に表示することがある。３次元の患者画像と３次元の計測器図示は、患者データ・ボリュームに関する複数の角度からの観察を可能にし、かつ計測器図示に関する複数の角度からの観察を可能にするように（ビデオタイプ形式で）回転させるように制御することができる。３次元的に表示させた患者データ・ボリュームの回転は、シミュレーション・ビデオ形式によるなどの自動式とすることや、そのシステムの操作者によって手動により段階式に制御することができる。例えば操作者は、回転及び／または平行移動を生じさせるように関心領域上をマウスでクリックして画像をドラッグすることによって画像（複数のこともある）を回転させることができる。

任意選択では、そのＣ字アーム・アセンブリは、Ｘ線放出体１２３及び／または画像レセプタ１２４の半径方向の動きを、患者の輪郭マッピングに関する「静電容量式検知（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｓｅｎｓｉｎｇ）」に基づいて制御することがある。例えば、センサ１３７は、画像レセプタ１２４の画像作成面上または該面の近傍に配置することがある。Ｃ字アーム・アセンブリが３Ｄ収集手順中にあるスキャン範囲にわたって回転するに従って、センサ１３７は患者表面の位置及び／または輪郭を検出する。センサ１３７はこの位置／輪郭情報をフィードバックとしてメインフレーム１１１に提供する。メインフレーム１１１はこの位置／輪郭情報を用いてレセプタ・ブラケット１３１を駆動させると共に、画像レセプタ１２４を矢印Ｃの方向で半径方向に移動させる。メインフレーム１１１は、画像レセプタ１２４の画像作成面を、患者の表面からごく小さい許容幅内または事前定義の距離内に保たせるような方式によってレセプタ・ブラケット１３１を駆動している。同様にしてメインフレーム１１１は、Ｘ線放出体１２３と画像レセプタ１２４の間で均一の距離が維持されるようにして、放出体ブラケット１２７を駆動すると共に、Ｘ線放出体１２３を矢印Ｂの方向で半径方向に移動させている。

例えば、センサ１３７は、画像レセプタ１２４の相対する側にＬＥＤ放出体／検出器の複数の対を画像レセプタ１２４の画像作成面から異なる距離だけ離間させた状態で配置させたＬＥＤ放出体と検出器の対を意味することがある。外側のＬＥＤ放出体／レセプタ対（例えば、画像作成面から最も遠くに配置させた対）が患者の表面によって遮断されるが内側のＬＥＤ放出体／レセプタ対（例えば、画像作成面に最も近くに配置させた対）は遮断されない状態となるまで、画像レセプタ１２４を患者に向かう方向で半径方向に駆動させることがある。外側のＬＥＤ放出体／レセプタ対が遮断された時点で、レセプタ・ブラケット１３１を停止させている。次いで、Ｘ線放出体１２３と画像レセプタ１２４の間の所望の距離が得られるまでＸ線放出体１２３を患者から離れるように半径方向に駆動させることがある。任意選択では、画像レセプタ１２４を患者の方向に駆動させるのと同時に、Ｘ線放出体１２３を患者から離すように半径方向に駆動させることがある。画像レセプタ１２４及びＸ線放出体１２３が適所に来た時点で患者画像が取得される。

患者画像を取得した後、Ｃ字アームは次の角度スキャン位置まで移動させ、かつ画像レセプタ１２４を患者に向かう方向または患者から離れる方向で半径方向に移動させている。単に一例として、Ｃ字アームを患者の脇に近い角度位置から患者の胸の上の角度位置まで移動させるのに従って、画像レセプタ１２４は患者の表面からより遠くなるように位置決めされる。したがって患者の表面は、センサ１３７（すなわち、外側のＬＥＤ放出体／レセプタ対）をもはや妨害しなくなる。センサ１３７はこの情報をメインフレーム１１１に供給し、一方メインフレーム１１１はレセプタ・ブラケット１３１を駆動させて画像レセプタ１２４を患者の胸に向かう方向で半径方向内方に移動させる。画像レセプタ１２４は外側のＬＥＤ放出体／レセプタ対が患者の表面によって再び遮断されるまで内方に移動させる。

任意選択では、センサ１３７（図２）は、電磁式、超音波式、あるいはこれ以外の方式とすることがある。電磁式センサは画像レセプタ１２４と患者の間の絶対距離を連続して検出している。任意選択では、センサ１３７は、患者を基準としたＸ線放出体１２３の位置を検出しかつ制御するために使用することがある。

図８〜１０は、異なる各スキャン角度４０８〜４１６にあると共に、画像レセプタ４０２及びＸ線源４０４を患者４０６から異なる各半径方向距離４２０〜４３１に移動させた状態としたＸ線アセンブリ４００を表している。図８に示すように、Ｘ線アセンブリ４００が初めにスキャン角度４０８に配置されている場合、画像レセプタ４０２は患者４０６の表面から距離４２０だけ離間している。Ｘ線アセンブリ４００をスキャン角度４０９まで回転させた後、画像レセプタ４０２を半径方向の外方に移動させ、画像レセプタ４０２が患者４０６に接触しないようにする。スキャン角度４０９及び４１０にあるときは、画像レセプタ４０２は患者４０６からそれぞれ距離４２１及び４２２の位置に配置される。Ｘ線源４０４はさらに、Ｘ線源４０４と画像レセプタ４０２の間で所望の距離が維持されるように半径方向に移動させることがある。

図９に示すように、スキャン角度４１１〜４１５間で移動させたときには、Ｘ線源４０４と患者４０６の間、並びに画像レセプタ４０２と患者４０６の間で距離４２３〜４２７は様々な値となる。Ｘ線アセンブリ４００がスキャン角度４１１に来ているとき、Ｘ線源４０４は患者４０６から半径方向距離４２３の位置に配置される。Ｘ線アセンブリ４００をスキャン角度４１２まで回転させると、画像レセプタ４０２を患者４０６に向かうように半径方向の内方に移動させると共に、Ｘ線源４０４を距離４２４まで半径方向の外方に移動させ、Ｘ線源４０４と画像レセプタ４０２の間で所望の距離が維持される。スキャン角度４１３、４１４、及び４１５にあるときは、Ｘ線源４０４を距離４２５、４２６及び４２７のそれぞれまで半径方向に移動させている。別法として図１０に示すように、Ｘ線源４０４は、患者から距離４３１に位置する第１の位置から、患者から距離４３０の位置にある第２の位置まで矢印４３５の方向で半径方向に移動させている。したがって、このＸ線源４０４と画像レセプタ４０２は、画像レセプタ４０２とＸ線源４０４の間の半径方向距離、及び／またはＸ線源４０４または画像レセプタ４０２と患者４０６との間の半径方向距離を増加または減少させるように独立して移動させることができることを理解すべきである。

本発明に関する具体的な要素、実施形態及び応用について図示し説明してきたが、当業者によれば、特に上述の教示に照らして修正が可能であることから、もちろん本発明はこれらに限定されるものではないことが理解されよう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神及び趣旨の域内に属するこれらの特徴を組み入れた修正を包括するように企図している。

本発明の実施の一形態に従って形成したＸ線イメージング・システムのブロック図である。本発明の実施の一形態に従って使用することができるＣ字アーム・アセンブリの図である。本発明の実施の一形態に従って形成した代替的なＸ線イメージング・システムのブロック図である。従来のＸ線システムの移動範囲の図表示である。従来のＸ線システムの移動範囲の図表示である。従来のＸ線システムの移動範囲の図表示である。従来のＸ線システムの移動範囲の図表示である。本発明の実施の一形態に従って形成したＸ線イメージング・システムの移動範囲の図表示である。本発明の実施の一形態に従って形成したＸ線イメージング・システムの移動範囲の図表示である。本発明の実施の一形態に従って形成したＸ線イメージング・システムの移動範囲の図表示である。

符号の説明

１０Ｘ線イメージング・システム
１２Ｃ字アーム
１４Ｘ線発生装置
１６画像処理コンピュータ
１８追跡子モジュール
２０追跡データ処理装置
２２患者
２４計測器またはツール
２６追跡コンポーネント座標
２８制御コマンドまたはトリガ・コマンド
３０照射基準データ
３２撮像照射
３４Ｘ線レセプタ・デバイス
３６Ｘ線源
４０センサ
４２センサ
４４センサ
４８モニタ
１１０可搬型Ｃ字アームＸ線ユニット
１１１メインフレーム
１１２Ｃ字アーム
１１３Ｌ字アーム
１１４制御パネル
１１７電源パネル
１１８垂直リフト支柱
１１９上側ハウジング
１２０水平延長アーム
１２３Ｘ線放出体
１２４画像レセプタ
１２５カメラ
１２７放出体ブラケット
１２９コリメータ・アセンブリ
１３０スペーサ
１３１レセプタ・ブラケット
１３２センサ
１３３中心軸
１３４センサ
１３７センサ
２００Ｘ線イメージング・システム
２１０検出器
２２０追跡サブシステム
２２５患者座標情報
２３０検出器座標情報
２３５計測器座標情報
２４０画像処理ユニット
２４５位置データ
２５０ディスプレイ
２６０フレーム取り込み装置
２７０画像ボリューム処理装置
２８０ボリュメトリック画像メモリ
２９０スライスデータ組メモリ
２９５図表示処理装置
３００従来のＣ字アーム・アセンブリ
３０２３Ｄ再構成ボリューム
３０３Ｘ線照射野
３０４Ｘ線源
３０６画像レセプタ
３０８患者の射出面
３０９患者の入射面
３１２円軌道
３１４患者射出面からの距離
３１６患者入射面までの距離
４００Ｘ線アセンブリ
４０２画像レセプタ
４０４Ｘ線源
４０６患者
４０８〜４１６スキャン角度
４２０〜４３１半径方向距離

Claims

Ｘ線を発生させるためのＸ線源（３６）及び受け取ったＸ線から撮像照射（３２）を取得するためのレセプタ（３４）を有するＣ字アーム・ユニット（１２）であって、前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）を少なくとも第１と第２の照射位置の間で画像収集経路に沿って移動させており、中心軸（１３３）の周りで回転するようなＣ字アーム・ユニット（１２）と、
前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）のそれぞれを前記Ｃ字アーム・ユニット（１２）に取り付けているＸ線源ブラケット及びレセプタ・ブラケット（１２７、１３１）であって、患者（２２）と前記前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）の少なくとも一方との間で所望の距離（４２０）を維持するように、Ｃ字アーム・ユニット（１２）の前記中心軸（１３３）に向かう方向及び該中心軸から離れる方向で前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）の少なくとも一方を半径方向に移動させているＸ線源ブラケット及びレセプタ・ブラケット（１２７、１３１）と、
前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）が前記少なくとも第１及び第２の照射位置のそれぞれに配置されている間に取得した少なくとも第１及び第２の撮像照射を含むような一連の撮像照射（３２）を前記レセプタ（３４）から収集している画像処理装置（１６）であって、前記一連の撮像照射（３２）に対応する複数の照射位置に関する位置データ（３０）を収集しており、前記一連の撮像照射（３２）及び前記複数の照射位置に対する前記位置データ（３０）に基づいて３次元（３Ｄ）ボリュメトリック・データ組を作成しているような画像処理装置（１６）と、
前記３Ｄボリュメトリック・データ組に基づいて画像を表示しているディスプレイ（２５０）と、
前記中心軸（１３３）及び、前記レセプタ（３４）のうちの１つと患者表面（３０８）との間のそれぞれの距離に基づいた座標データを前記Ｘ線源ブラケット又は前記レセプタ・ブラケット（１２７、１３１）に装着したセンサ（１３２、１３４）から受け取っている追跡サブシステム（２２０）を備えており、
前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）が前記少なくとも第１及び第２の照射位置に配置されている間に前記Ｘ線源（３６）又はレセプタ（３４）は前記座標データに基づいて前記中心軸（１３３）を基準として半径方向に移動している医用診断イメージング・システム。
さらに、前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）を第１のスキャン角度（４０８）まで回転させると共に、前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）をＸ線源半径方向距離及びレセプタ半径方向距離（４２３）のそれぞれまで半径方向に移動させているメインフレーム（１１１）であって、Ｘ線源及びレセプタの前記半径方向距離（４２３）は互いに異なると共に前記中心軸（１３３）から前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）のそれぞれまでの距離に対応しているようなメインフレーム（１１１）を備える請求項１に記載の医学診断イメージング装置。
さらに、前記レセプタ（３４）とＸ線源（３６）の少なくとも一方に対して前記中心軸（１３３）を基準とした最大及び最小の半径方向距離を設定するための制御パネル（１１４）を備える請求項１に記載の医学診断イメージング装置。
前記センサは、患者表面（３０９）と前記Ｘ線源（３６）の間の距離を示すＸ線源位置データを検出する前記Ｘ線源ブラケット（１２７）に装着した第１のセンサ（１３２）と、前記レセプタ（３４）と患者表面（３０８）の間の距離を示すレセプタ位置データを検出する前記レセプタ・ブラケット（１３１）に装着した第２のセンサ（１３４）を備え、
さらに、前記Ｘ線源位置データと前記レセプタ位置データを前記第１及び第２のセンサ（１３２、１３４）から受け取っているメインフレーム（１１１）であって、前記Ｘ線源位置データ及びレセプタ位置データに基づいて前記中心軸（１３３）を基準として前記Ｘ線源（３６）及びレセプタ（３４）を半径方向に移動させているメインフレーム（１１１）を備える請求項１に記載の医学診断イメージング装置。
前記中心軸（１３３）は、患者の関心領域に対応し、前記Ｃ字アーム・ユニット（１１２）は、該中心軸（１３３）の周りで回転し、
前記画像処理装置（１６）は、前記追跡サブシステム（２２０）から前記一連の撮像照射（３２）に対応する前記一連の照射位置に関する前記座標データを受け取り、かつ前記一連の照射位置に関する前記一連の撮像照射（３２）及び前記座標データに基づいて３次元（３Ｄ）ボリュメトリック・データ組を作成している、請求項１に記載の医学診断イメージング装置。