JP4971634B2 - 第１座標系に関係する医療情報をｍｐｓシステムを使用する第２座標系において位置合わせする方法及びシステム - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
開示される技術は、一般に医療装置に関係し、特に、患者の身体の画像を取得する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の身体において手術を行う医師は、一般に、手術中の患者の身体内における医療用介在装置（例えば、カテーテル、針）の位置及び方向を見るために、リアルタイムイメージングシステムを用いる。このようなリアルタイムイメージングシステムは、技術において既知である。これらのシステムは、一般に、ディスプレイが、患者の身体の画像において重ねられた医療用介在装置の表現を表示することを可能にする。
【０００３】
バニ ハシェミ（Bani-Hashemi）他に発行され、「３次元血管造影法再構成データと他の様相の共同位置合わせに基づくＸ線透視検査ベース３次元神経ナビゲーション」というタイトルが付けられた米国特許第６３５１５１３号は、血管の３次元血管造影法再構成内にカテーテルのリアルタイム３次元血管造影法画像を表示する方法に向けられている。この方法は、コンピュータ断層撮影法装置によって動脈樹の３次元血管造影法画像を取得する手順と、構造的類似性（すなわち、解剖学的目印）に従って前記３次元血管造影法画像に血管の２次元Ｘ線透視検査画像を位置合わせする手順とを含む。
【０００４】
前記方法は、Ｘ線装置を使用することによってカテーテルの突き出たラインを決定する手順と、前記３次元血管造影法画像を前記突き出たラインと交差させ、前記カテーテルの３次元再構成の３次元視覚化を前記血管の３次元血管造影法再構成内に表示することによって、前記カテーテルの位置を決定する手順とをさらに含む。前記カテーテルの３次元視覚化は、前記カテーテルが移動するにつれて更新される。
【０００５】
ベン ハイム（Ben-Haim）他に発行され、「マッピングボリュームを拡張したＸ線誘導外科位置システム」というタイトルが付けられた米国特許第６３１４３１０号は、患者の脊椎の選択された位置に針を挿入するシステムに向けられている。このシステムは、基準要素と、複数の磁界発生コイルと、ドライバ回路網と、コンピュータと、ユーザインタフェース制御部と、ディスプレイと、蛍光顕微鏡と、コンピュータ断層放射線写真（ＣＴ）装置とを含む。前記基準要素は、可視光及びＸ線に対して透明なプラスチックディスクの形態であり、その周辺における３つの等しく間隔をあけた金属基準マークと、その中心における第１位置及び方向検出装置と、前記第１位置及び方向検出装置に隣接する他の基準マークとを含む。前記針は、第２位置及び方向検出装置を含む。
【０００６】
前記磁界発生コイルは、患者が横たわるベッド上に又はこれに隣接して置かれる。前記蛍光顕微鏡は、患者の身体の一方の側から患者にＸ線を照射する。前記コンピュータは、本システムの多くの態様を制御する。前記第１位置及び方向検出装置と前記第２位置及び方向検出装置とは、前記磁界発生コイルによって発生される時間変化する磁界の個々の信号を前記コンピュータに送る。前記コンピュータは前記信号を解析し、前記磁界発生コイルによって規定される基準の共通フレームに対する前記第１位置及び方向検出装置及び前記第２位置及び方向検出装置の６次元位置及び方向座標を決定する。前記コンピュータは、前記ディスプレイが、脊椎の画像と、前記第１位置及び方向検出装置及び前記第２位置及び方向検出装置の表現と、前記針及び基準マークの表現とを表示することを可能にする。前記基準要素の位置及び角度方向とは、前記基準マークの２次元座標を決定することによって決定される。スケーリング係数は、前記決定される座標を前記基準マークの既知の位置と比較することによって、前記ディスプレイにおいて表示される画像に関して決定される。
【０００７】
患者の身体のＣＴ画像を取得する間、前記基準要素は前記身体に固定され、手術中、この位置において前記身体に固定されたままである。前記ＣＴ画像は、前記ＣＴ画像において現れる前記基準要素の基準マークの画像派生座標を、前記Ｘ線画像における基準マークの画像派生座標と比較することによって、前記Ｘ線画像と位置合わせされる。前記基準要素の基準マークと、前記Ｘ線画像における基準マークとは、可視マークである。前記３次元ＣＴ画像は、前記ＣＴ画像を前記Ｘ線画像と位置合わせするために、回転又は拡大縮小され、前記ＣＴ画像は、前記Ｘ線画像の面上に投影され、前記Ｘ線画像に重ねられるか、前記Ｘ線画像と並んで表示される。
【０００８】
クス（Kuth）他に発行され、「磁気共鳴システムによる被写体の画像を重ね合わせる方法と、前記方法を実現するための磁気共鳴システム」というタイトルが付けられた米国特許第６４２１５５１号は、患者の身体の画像の断層写真面を再調整するシステムに向けられている。このシステムは、制御コンソールと、磁気共鳴システムと、立体鏡映像カメラと、マーキング要素とを含む。前記制御コンソールは、制御ユニットと、画像データ発生器及びプロセッサと、座標変換ユニットと、再調整ユニットと、断層写真選択ユニットとを含む。前記磁気共鳴システムは、互いに向かい合って位置する２個のポールシューを含む。
【０００９】
前記制御コンソールは、前記磁気共鳴システム及び前記立体鏡映像カメラに接続される。前記マーキング要素は、３個の反射性ボールから成り、第１座標系においてひざ関節の領域において患者に配置される。前記立体鏡映像カメラは、前記反射性ボールの画像を取得し、個々の位置データを前記制御コンソールに送る。前記座標変換ユニットは、前記位置データを、前記第１座標系から前記磁気共鳴システムの第２座標系に変換する。患者の相対的運動がわかっている場合、前記再調整ユニットは、以前に規定された断層写真面を、以前の関節位置においてあったように、再び前記ひざ関節に関するマーキング要素に対して位置するように再調整する。
【００１０】
患者における腫瘍を破壊し、転移を防ぐある方法は、目標組織に放射線治療を施すことによる。ある形式の放射線治療は線形加速として知られ、これによって、Ｘ線又は電子のビームは、異なった方向から目標組織に向けられる。線形加速器がビームを目標組織の方向に向けるたびに、照射ビームの経路に沿った目標組織の周囲の健康な組織にも照射する。したがって、このような周囲の組織は、目標組織よりも少なく照射される。
【００１１】
前記線形加速器は、目標組織の形状と一般的に同様な特定の体積を照射するようにプログラムされる。したがって、目標組織を含む身体の部分は、目標組織が前記特定の体積内に位置されるように配置されなければならない。従来の線形加速処理は、通常は数日又は数週間の期間に渡る複数の反復する手順を含む。その都度、目標組織を含む身体の部分は、最初の処理において配置されたように正確に配置されなければならない。
【００１２】
この目的のために、最初の照射セッション中、目標組織を含む身体の部分を照射に適切な位置において配置した後、複数の危険でないレーザビーム、例えば４本のレーザビームが、固定された位置から身体の前記部分の方向に向けられる。これらの４つの点は、永続的なマーカ、例えば耐水性マーカによって、患者の皮膚においてマークされる。すべてのその後のセッションにおいて、身体の前記部分は、同じ４本のレーザビームを身体の同じ部分の方向に向け、前記４つの永続的なマークが前記４本のレーザビームと一列に並ぶまで前記部分を再位置決めすることによって、最初のセッションにおいて決定された位置及び方向に再位置決めされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
開示される技術の目的は、ある座標系において取得された画像を、他の座標系において取得された他の画像と位置合わせする新奇の方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示される技術によれば、第１画像を第２画像と位置合わせするシステムがこのようにして提供される。本システムは、患者の身体の第１位置及び方向を検出する第１医療位置決めシステムと、前記からだの第２位置及び方向を検出する第２医療位置決めシステムと、位置合わせモジュールとを含む。前記位置合わせモジュールは、第２イメージャと、前記第２医療位置決めシステムとに結合される。
【００１５】
前記第１医療位置決めシステムは、第１イメージャに関係付けられ、これに結合される。前記第１イメージャは、前記身体から前記第１画像を取得し、前記第１画像を前記第１位置及び方向と関係付けることによって前記第１画像を発生する。前記第２医療位置決めシステムは、前記第２イメージャに関係付けられ、これに結合される。前記第２イメージャは、前記第２画像を取得し、前記第２画像に前記第２位置及び方向に関係付ける。前記位置合わせモジュールは、前記第１位置及び方向と前記第２位置及び方向にしたがって、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせする。
【００１６】
加えて、本システムは、前記第１イメージャと前記位置合わせモジュールとに結合される画像データベースを含むことができる。前記第１イメージャは、前記第１座標系において取得された前記第１画像の個々のデータを前記画像データベースに格納し、前記位置合わせモジュールは、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせするために、このデータを前記画像データベースから検索する。
【００１７】
開示される技術の他の態様によれば、第１画像を第２画像と位置合わせする方法がこのようにして提供される。本方法は、第１座標系における患者の身体の第１位置及び方向を第１医療位置決めシステムによって検出する手順と、前記第１座標系における前記第１画像の座標の第１の集合を決定する手順とを含む。
【００１８】
本方法は、第２座標系における前記身体の第２位置及び方向を、第２医療位置決めシステムによって検出する手順と、前記第２座標系における前記第２画像の座標の第２の集合を決定する手順とをさらに含む。本方法は、前記座標の第１の集合を前記座標の第２の集合と位置合わせする手順をさらに含む。
【００１９】
開示される技術の他の態様によれば、患者の身体の一部を、多数の治療セッション中、前記身体の選択された組織を自動的に医学的に治療する治療装置に適切な同じ治療位置及び方向において再位置決めする装置がこのようにして提供される。本システムは、位置決めユーザインタフェースと、位置及び方向検出器と、医療位置決めシステムとを含む。
【００２０】
前記位置及び方向検出器は、前記選択された組織に関係付けられた選択された位置において配置される。前記医療位置決めシステムは、記憶ユニットと、前記位置決めユーザインタフェースと、位置及び方向検出器とに結合される。前記医療位置決めシステムは、前記位置及び方向検出器の初期位置及び方向を検出し、その間、前記選択された組織は、治療位置及び方向において配置される。前記医療位置決めシステムは、前記位置決めユーザインタフェースを介して、前記位置及び方向検出器が前記初期位置及び方向において再び配置されるときを示し、これによって、前記選択された組織が前記治療位置及び方向において再び配置されることを確立する。
【００２１】
開示される技術の他の態様によれば、多セッション自動治療手順中、患者の身体の一部を再位置決めする方法がこのようにして提供される。本方法は、位置及び方向検出器の初期位置及び方向を検出する手順と、前記初期位置及び方向を記録する手順とを含む。本方法は、各々の反復する医学的治療の開始時において、前記位置及び方向検出器の現在の位置及び方向を検出する手順と、前記現在の位置及び方向が前記記録された位置及び方向と実質的に同じであるか否かを示す手順とをさらに含む。前記初期位置及び方向は、前記身体の選択された組織を自動的に治療するのに好適な治療位置及び方向に関係付けられる。
【００２２】
開示される技術の他の態様によれば、患者の身体内の選択された組織を医学的に治療するシステムがこのようにして提供される。本システムは、第１医療位置決めシステムと、第２医療位置決めシステムと、前記第２医療位置決めシステムと治療装置とに結合される位置合わせモジュールとを含む。
【００２３】
前記第１医療位置決めシステムは、位置及び方向検出器が該第１医療位置決めシステムに結合される場合、第１座標系における前記位置及び方向検出器の第１位置及び方向を検出する。前記位置及び方向検出器は、前記選択された組織に関係付けられた選択された位置において配置される。前記第２医療位置決めシステムは、前記位置及び方向検出器が該第２医療位置決めシステムに結合される場合、第２座標系における前記位置及び方向検出器の第２位置及び方向を検出する。
【００２４】
前記位置合わせモジュールは、前記第１座標系における前記選択された組織の座標の集合を、前記第２座標系と位置合わせし、ここで、前記座標の集合は、前記第１位置及び方向に関係付けられる。前記治療装置は、前記位置合わせされた座標の集合にしたがって、前記選択された組織を医学的に治療する。
【００２５】
開示される技術の他の態様によれば、患者の身体内の選択された組織を医学的に治療する方法がこのようにして提供される。本方法は、第１医療位置決めシステムによって第１座標系における検出器の第１位置及び方向を検出する手順と、前記第１座標系における前記選択された組織の座標の集合を前記第１位置及び方向に関係付ける手順とを含む。
【００２６】
本方法は、第２医療位置決めシステムによって第２座標系における前記検出器の第２位置及び方向を検出する手順と、前記第２位置及び方向にしたがって、前記関係付けられた座標の集合を前記第２座標系に位置合わせする手順とをさらに含む。前記検出器は、前記選択された組織に関係付けられた選択された位置において配置される。
【００２７】
開示される技術の他の態様によれば、イメージャを移動メカニズムによって、患者の身体のセクションに関して所望の方向に調節し、前記身体のセクションの視覚的表現を取得するシステムがこのようにして提供される。前記視覚的表現は、医療用介在装置の興味ある部分の最適な表現を含む。前記医療用介在装置は、前記患者の身体のセクション中に挿入される。
【００２８】
本システムは、医療位置決めシステムと、前記医療位置決めシステム及び前記移動メカニズムに結合されるプロセッサと、前記医療用改造装置に前記興味ある部分において結合され、前記医療位置決めシステムに結合される装置位置及び方向検出器とを含む。前記医療位置決めシステムは、前記装置位置及び方向検出器の装置位置及び方向を検出する。前記医療位置決めシステムは、前記装置位置及び方向を前記プロセッサに供給する。前記プロセッサは、前記装置位置及び方向にしたがって所望の方向を決定し、前記プロセッサは、前記移動メカニズムに命令し、前記イメージャを前記所望の方向に移動させる。
【００２９】
加えて、本システムは、前記イメージャ及び前記医療位置決めシステムに結合されるイメージャ位置及び方向検出器を具えることができる。前記医療位置決めシステムは、前記イメージャのイメージャ位置及び方向を検出し、前記イメージャ位置及び方向を前記プロセッサに供給する。前記プロセッサは、前記所望の方向を、前記装置位置及び方向と前記イメージャ位置及び方向とにしたがって決定する。
【００３０】
開示される技術の他の態様によれば、イメージャを所望の方向へ調節し、患者の身体のセクションの視覚的表現を取得する方法がこのようにして提供される。前記視覚的表現は、医療用介在装置の興味ある部分の最適な表現を含む。本方法は、前記興味ある部分において前記医療用介在装置に結合される位置及び方向検出器の装置位置及び方向を検出する手順と、前記イメージャが前記視覚的表現を取得できるように、前記装置位置及び方向にしたがって所望の方向を決定する手順とを含む。本方法は、移動メカニズムに命令し、前記イメージャを前記所望の方向に移動させる手順をさらに含む。本方法は、前記イメージャに結合されるイメージャ位置及び方向検出器のイメージャ位置及び方向を検出する手順と、前記イメージャ位置及び方向から前記イメージャの位置及び方向を決定する手順とをさらに含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
開示される技術は、先行技術の欠点を、非視覚的位置合わせシステム及び方法を提供することによって克服する。開示される技術の方法は、基本的に、第１座標系における第１画像の座標を非視覚的に決定する手順と、第２座標系における第２画像の座標を非視覚的に決定する手順と、前記決定された座標にしたがって前記第１画像を前記第２座標系に位置合わせする手順とを含む。前記第１座標系のスケーリングと前記第２座標系のスケーリングとが同じでない場合、前記第１画像のスケールを前記第２画像のスケールに一致するように変更し、前記第１画像及び第２画像が一緒に示される場合、これらが同じスケールであるようにする。さらに、カテーテル、針、鉗子等の医療用介在装置の表現は、前記医療用介在装置に取り付けられる検出器を介して前記医療用介在装置の位置及び方向を検出することによって、前記第１画像に重ねられることができる。
【００３２】
以下の記述において、座標系は、直交、極、円柱等であってもよい。以下の用語“画像”は、直接取得されるか、生の測定値から再構成された、患者の身体の選択された部分のどのような形式の視覚的表現にも関係することに注意されたい。このような画像は、１、２又は３次元、静止画像、又は時間において展開する画像において提供されることができる。以下に言及されるＭＰＳシステムのいずれもが、これらに関係付けられる装置又はシステムに、物理的（すなわち、これらに関して固定された位置において）又は論理的（すなわち、同じ座標系内で双方が協調する場合）に結合されてもよいことに注意されたい。以下の記述において、医療用介在装置は、カテーテル（例えば、バルーンカテーテル、ステントカテーテル、外科用カテーテル、希釈カテーテル）、薬剤供給ユニット（例えば、針、コーティングされたステント又はバルーンを有するカテーテル、小線源照射療法ユニット）、組織切断ユニット（例えば、鉗子、アブレーションカテーテル）等であってもよい。
【００３３】
ここで、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄを参照する。図１Ａは、開示される技術の一実施例にしたがって構成され動作する、一般に１００で示される、第１イメージャによって取得された第１画像を第２イメージャによって取得された第２画像と位置合わせするシステムの図式的な図解である。図１Ｂは、図１Ａのシステムの前記第１画像を取得する部分の図式的な図解である。図１Ｃは、図１Ａのシステムの前記第２画像を取得し、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせする他の部分の図式的な図解である。図１Ｄは、一般に１８０で示される、図１Ａのシステムの第１医療位置決めシステム（ＭＰＳ）及び第２ＭＰＳの各々の図式的な図解である。
【００３４】
図１Ａの参照と共に、システム１００は、第１ＭＰＳ１０２と、第１イメージャ１０４と、画像データベース１０６と、第２イメージャ１０８と、第２ＭＰＳ１１０と、位置合わせモジュール１１２とを含む。第１ＭＰＳ１０２及び第２ＭＰＳ１１０の各々は、３次元ボディ（図示せず）の位置及び方向を、前記３次元ボディに取り付けられる位置及び方向検出器（図示せず）から受信される信号にしたがって決定する装置である。第１ＭＰＳ１０２及び第２ＭＰＳ１１０の各々は、参照によってここに含まれる米国特許第６２３３４７６号のＭＰＳと同様である。第１ＭＰＳ１０２及び第２ＭＰＳ１１０の各々は、複数の検出器から受信される信号において三角形分割操作を行うことによって３次元ボディの位置及び方向を決定する位置及び方向決定装置に置き換えることができる。これらの代わりの位置及び方向決定装置は、図４及び５に関して以下に説明される。
【００３５】
画像データベース１０６は、磁気メモリユニット（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、磁気テープ）、光メモリユニット（例えば、コンパクトディスク）、揮発性電子メモリユニット（例えば、ランダムアクセスメモリ）、不揮発性電子メモリユニット（例えば、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ）、リモートネットワーク記憶ユニット等のようなデータ記憶ユニットである。第１イメージャ１０４及び第２イメージャ１０８の各々は、患者の身体（図示せず）の画像を取得する装置（例えば、蛍光透視法、超音波、核磁気共鳴−ＮＭＲ、光学イメージング、サーモグラフィ、核イメージング−ＰＥＴ）である。位置合わせモジュール１１２は、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせするモジュールである。
【００３６】
第１イメージャ１０４は、第１ＭＰＳ１０２及び画像データベース１０６に結合される。第２イメージャ１０８は、第２ＭＰＳ１１０に結合される。位置合わせモジュール１１２は、画像データベース１０６、第２イメージャ１０８及び第２ＭＰＳ１１０に結合される。
【００３７】
代わりに、本システムは、各々がＭＰＳシステムに関係付けられ、すべてがネットワーク（例えば、ＬＡＮ、ＷＡＮ、有線又は無線）を経て一緒に結合される複数の医療システム（例えば、イメージャ、自動治療システム）を含む。これらのＭＰＳシステムの各々は、これらと関係する個々の医療システムと空間的にキャリブレートされ、双方が同じ座標系を共有するか、前記医療システムの座標系と前記ＭＰＳシステムの座標系との間で変換できるようにされることに注意されたい。
【００３８】
図１Ｂの参照と共に、身体位置及び方向検出器１３０は、患者１３２の身体に取り付けられる。身体位置及び方向検出器１３０は、参照によってここに含まれる米国特許第６２３３４７６号のセンサと同様である。身体位置及び方向検出器１３０は、患者１３２の肌（図示せず）に取り付けられるか、肌の下に配置されるか、患者１３２の身体内に埋め込まれる。このようにして、身体位置及び方向検出器１３０は、患者１３２の身体に固定される。第１ＭＰＳ１０２は、身体位置及び方向検出器１３０と第１イメージャ１０４とに結合される。第１イメージャ１０４は、画像データベース１０６に結合される。
【００３９】
第１ＭＰＳ１０２は、Ｘ_１、Ｙ_１、Ｚ_１座標系（すなわち座標系Ｉ）に関係付けられる。第１イメージャ１０４は、第１イメージャ１０４の位置及び方向が座標系Ｉに関して規定されるように、第１ＭＰＳ１０２とキャリブレートされる。身体位置及び方向検出器１３０は、その位置及び方向の個々の信号を第１ＭＰＳ１０２に供給する。第１ＭＰＳ１０２は、座標系Ｉにおける身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向を、身体位置及び方向検出器１３０から受けた信号にしたがって決定する。第１ＭＰＳ１０２は、身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向の個々の信号を第１イメージャ１０４に供給する。第１イメージャ１４０は、患者１３２の身体の第１画像１３４を取得し、座標系Ｉにおける第１画像１３４の座標の集合と、座標系Ｉにおける身体位置及び方向検出器１３０の座標と共に、画像データベース１０６に記憶する。
【００４０】
一般に、システム１００のこの部分（すなわち、患者１３２の身体から第１画像１３４を取得する段階）は、患者１３２における医療操作を行う前に行われる。したがって、図１Ｂにおいて例示されるような画像取得段階は、図１Ｃにおいて例示されるような画像取得及び医療操作段階とは異なった物理的位置において行われ得る。
【００４１】
図１Ｃの参照と共に、第２ＭＰＳ１１０は、体位置及び方向検出器１３０と、装置位置及び方向検出器１５４と、第２イメージャ１０８と、位置合わせモジュール１１２とに結合される。位置合わせモジュール１１２は、画像データベース１０６及び第２イメージャ１０８に結合される。
【００４２】
臨床スタッフは、患者１３２において医療操作を行う間、第２イメージャ１０８は、患者１３２の身体の第２画像（例えば、第２画像１５０）を取得する。第２ＭＰＳ１１０は、Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２座標系（すなわち座標系ＩＩ）に関係付けられる。第２イメージャ１０８は、第２イメージャ１０８の位置及び方向が座標系ＩＩに関して規定されるように、第２ＭＰＳ１１０とキャリブレートされる。
【００４３】
身体位置及び方向検出器１３０は、その位置及び方向の個々の信号を第２ＭＰＳ１１０に供給する。第２ＭＰＳ１１０は、座標系ＩＩにおける身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向を、身体位置及び方向検出器１３０から受けた信号にしたがって決定する。第２ＭＰＳ１１０は、身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向の個々の信号を第２イメージャ１０８に供給する。第２イメージャ１０８は、座標系ＩＩにおける第２画像１５０の座標の集合を、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器１３０の位置及び方向と関係付け、個々の信号を位置合わせモジュール１１２に供給する。
【００４４】
位置合わせモジュール１１２は、画像データベース１０６から、座標系Ｉにおける第１画像１３４の座標の集合と、座標系Ｉにおける身体位置及び方向検出器１３０の座標との個々のデータを取り出す。位置合わせモジュール１１２は、座標系Ｉにおける身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向を、座標系ＩＩにおける身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向と位置合わせする。この方法において、位置合わせモジュール１１２は、元は座標系Ｉにおいて取得された第１画像１３４を座標系ＩＩと位置合わせし、第１画像１３４及び第２画像１５０の双方が同じ座標系ＩＩ内で一緒に表されることができるようにする。位置合わせモジュール１１２は、位置及び方向検出器を用いることによって、どのような可視マークもなしで、第１画像１３４を第２画像１５０と位置合わせすることに注意されたい。
【００４５】
座標系Ｉのスケールが座標系ＩＩのスケールと正確に同じでない場合において、位置合わせモジュール１１２は、第１画像１３４のスケールを、座標系Ｉと座標系ＩＩとの間のスケールファクタに従って変更することができる。このスケールファクタは、位置合わせモジュール１１２において記憶される。この目的のため、図３Ａに関係して後述されるように、身体位置及び方向検出器１３０と同様の２個以上の位置及び方向検出器が用いられることができる。
【００４６】
身体位置及び方向検出器１３０は、患者１３２の身体における選択された点又は身体の中に固定され、患者１３２の身体に対して同じ位置及び方向を実質的に保つ。身体位置及び方向検出器１３０は、身体位置及び方向検出器１３０を第１ＭＰＳ１０２から分離し、体位置及び方向検出器１３０を第２ＭＰＳ１１０に接続するために、有線であってもよく、コネクタ（図示せず）を含むことができる。代わりに、身体位置及び方向検出器１３０は、無線であってもよい。
【００４７】
第２イメージャ１０８による画像取得前、又は画像取得中、医療用介在装置１５２は、患者１３２の体内に挿入されてもよい。装置位置及び方向検出器１５４は、医療用介在装置１５２に結合される。図１Ｃにおいて上述した例において、医療用介在装置１５４はカテーテルであり、装置位置及び方向検出器１５４は、前記カテーテルの遠位端において配置される。図１Ａにおいて上述した例において、第１イメージャ１０４はＣＴ装置であり、第２イメージャ１０８はＸ線装置である。
【００４８】
装置位置及び方向検出器１５４は、前記カテーテルの遠位端の位置及び方向の個々の信号を第２ＭＰＳ１１０に供給する。第２ＭＰＳ１１０は、座標系ＩＩにおける前記カテーテルの遠位端の位置及び方向を、装置位置及び方向検出器１５４から受けた信号にしたがって決定する。第２ＭＰＳ１１０は、前記カテーテルの遠位端の位置及び方向の個々の信号を位置合わせモジュール１１２に供給する。
【００４９】
図１Ｃの例において、第２イメージャ１０８はＸ線装置であり、前記カテーテルは放射エネルギーを通さない材料で形成され、第２画像１５０は、前記カテーテルのリアルタイム画像並びに患者１３２の身体の画像を含む。
【００５０】
位置合わせモジュール１１２を、単に座標を座標系Ｉから座標系ＩＩに変換及びスケーリングするか、画像処理を行う（例えば、画像を重ね、装置の視覚的表現を加える）ように適合させることができる。例えば、位置合わせモジュール１１２は、第２ＭＰＳ１１０から受けた信号にしたがって、医療用介在装置１５２の遠位端のリアルタイム表現１５８を第１画像１３４に重ねることができる。位置合わせモジュール１１２は、第１画像１３４及び第２画像１５０の個々のビデオ信号をディスプレイ（図示せず）に供給し、前記ディスプレイは、第１画像１３４を第２画像１５０と一緒に表示する。このようにして、臨床スタッフは、第２画像１５０における医療用介在装置１５２のリアルタイム画像１５６を、第１画像１３４における医療用介在装置１５２のリアルタイム表現１５８と一緒に見ることができる。
【００５１】
他の例において、位置合わせモジュール１１２は、第１画像１３４を座標系ＩＩにおいて位置合わせした後に、第１画像１３４を第２画像１５０に重ねる。この場合において、重ね合わされた画像（図示せず）は、前記第１画像と、前記第２画像と、前記医療用介在装置のリアルタイム画像又は前記医療用介在装置のリアルタイム視覚的表現とを含む。
【００５２】
図１Ｄの参照と共に、ＭＰＳ１８０は、位置及び方向プロセッサ１８２と、送信機インタフェース１８４と、複数のルックアップテーブルユニット１８６_１、１８６_２及び１８６_３と、複数のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１８８_１、１８８_２及び１８８_３と、増幅器１９０と、送信機１９２と、複数のＭＰＳセンサ（すなわち、位置及び方向検出器）１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎと、複数のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１９６_１、１９６_２、１９６_３及び１９６_Ｎと、センサインタフェース１９８とを含む。
【００５３】
送信機インタフェース１８４は、位置及び方向プロセッサ１８２と、ルックアップテーブルユニット１８６_１、１８６_２及び１８６_３とに結合される。ＤＡＣユニット１８８_１、１８８_２及び１８８_３は、ルックアップテーブル１８６_１、１８６_２及び１８６_３のそれぞれ１つと、増幅器１９０とに結合される。増幅器１９０は、さらに送信機１９２に結合される。送信機１９２は、ＴＸとも記される。ＭＰＳセンサ１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎは、さらに各々ＲＸ_１、ＲＸ_２、ＲＸ_３及びＲＸ_Ｎと記される。
【００５４】
アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１９６_１、１９６_２、１９６_３及び１９６_Ｎは、各々、センサ１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎと、センサインタフェース１９８とに結合される。センサインタフェース１９８は、さらに、位置及び方向プロセッサ１８２に結合される。
【００５５】
ルックアップテーブルユニット１８６_１、１８６_２及び１８６_３の各々は、周期的な数列を発生し、個々のＤＡＣユニット１８８_１、１８８_２及び１８８_３に供給し、個々のＤＡＣユニット１８８_１、１８８_２及び１８８_３は、前記周期的な数列を個々のアナログ信号に変換する。前記アナログ信号の各々は、それぞれ異なった空間軸である。本例において、ルックアップテーブル１８６_１及びＤＡＣユニット１８８_１はＸ軸に関する信号を発生し、ルックアップテーブル１８６_２及びＤＡＣユニット１８８_２はＹ軸に関する信号を発生し、ルックアップテーブル１８６_３及びＤＡＣユニット１８８_３はＺ軸に関する信号を発生する。
【００５６】
ＤＡＣユニット８８_１、１８８_２及び１８８_３は、これらの個々のアナログ信号を増幅器１９０に供給し、増幅器１９０は前記アナログ信号を増幅し、増幅された信号を送信機１９２に供給する。送信機１９２は、多軸電磁界を供給し、この多軸電磁界は、ＭＰＳセンサ１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎによって検出されることができる。ＭＰＳセンサ１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎの各々は、電磁場を検出し、個々の電気アナログ信号を発生し、これらに結合される個々のＡＤＣユニット１９６_１、１９６_２、１９６_３及び１９６_Ｎに供給する。ＡＤＣユニット１９６_１、１９６_２、１９６_３及び１９６_Ｎの各々は、これらに供給される前記アナログ信号をデジタル化し、数列に変換し、センサインタフェース１９８に供給し、センサインタフェース１９８は、この数列を位置及び方向プロセッサ１８２に供給する。
【００５７】
位置及び方向プロセッサ１８２は、受けた数列を解析し、これによって、ＭＰＳセンサ１９４_１、１９４_２、１９４_３及び１９４_Ｎの各々の位置及び方向を決定する。位置及び方向プロセッサ１８２は、さらに、歪みイベントを決定し、ルックアップテーブル１８６_１、１８６_２及び１８６_３を適宜更新する。
【００５８】
開示される技術の他の態様によれば、プロセッサは、第１イメージャによって取得される複数の２次元画像を、第１器官タイミングモニタによって取得される器官タイミング信号（例えば、ＥＣＧ）における各々の２元画像の位置と関係付ける。前記プロセッサは、各々の前記２次元画像の個々の位置及び方向と、前記器官タイミング信号内のその位置とにしたがって、前記２次元画像から複数の３次元画像を再構成し、前記プロセッサは、前記再構成された３次元画像を画像データベースに記憶する。位置合わせモジュールは、第２器官タイミングモニタによって検出された現在時点に従って前記画像データベースから３次元画像を取り出し、前記位置合わせモジュールは、前記取り出された３次元画像を、第２イメージャによって取得された他の画像と位置合わせする。
【００５９】
ここで、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄを参照する。図２Ａは、開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、第１再生画像を、第２イメージャによって取得された第２画像と位置合わせする、一般に２２０で示されるシステムの図式的な例示である。図２Ｂは、前記第１再生画像を複数の２次元画像から再生する、図２Ａのシステムの一部の図式的な例示である。図２Ｃは、前記第２画像を取得し、前記第１再生画像を前記第２画像と位置合わせする、図２Ａのシステムの他の部分の図式的な例示である。図２Ｄは、医療用介在装置に取り付けられる画像検出器によって前記第２画像を取得する、図２Ａのシステムの部分の図式的な例示であり、前記システムのこの部分は、前記第１再生画像を前記第２画像と位置合わせする。
【００６０】
図２Ａの参照と共に、システム２２０は、プロセッサ２２２と、第１イメージャ２２４と、第１ＭＰＳ２２６と、第１器官タイミングモニタ２２８と、画像データベース２３０と、位置合わせモジュール２３２と、第２イメージャ２３４と、第２ＭＰＳ２３６と、第２器官タイミングも似た２３８とを含む。プロセッサ２２２は、参照によってここに含まれる米国特許出願第０９／７８２５２８号のメインコンピュータと同様である。第１イメージャ２２４及び第２イメージャ２３４は、図１Ａの参照と共に上述した第１イメージャ１０４及び第２イメージャ１０８と同様である。第１器官タイミングモニタ２２８及び第２器官タイミングモニタ２３８の各々は、心臓、肺、まぶた等のような検査される器官のパルスレートを監視する装置である。第１ＭＰＳ２２６及び第２ＭＰＳ２３６の各々は、図１Ｄの参照と共に上述したＭＰＳ１８０と同様である。
【００６１】
プロセッサ２２２は、第１イメージャ２２４と、第１ＭＰＳ２２６と、第１器官タイミングモニタ２２８と、画像データベース２３０とに結合される。第１イメージャ２２４は、第１ＭＰＳ２２６に結合される。位置合わせモジュール２３２は、第２イメージャ２３４と、第２ＭＰＳ２３６と、第２器官タイミングモニタ２３８と、画像データベース２３０とに結合される。第２イメージャ２３４は、第２ＭＰＳ２３６に結合される。
【００６２】
図２Ｂの参照と共に、器官タイミングモニタ２６０は、身体位置及び方向検出器１３０（図１Ｂ）が患者１３２の身体に取り付けられる方法におけるのと同様に、患者２６２の身体に取り付けられる。第１パルスセンサ２６４は、心臓、肺、まぶた等のような患者２６２の器官（図示せず）に取り付けられる。器官タイミングセンサ２６０は、第１ＭＰＳ２２６に結合される。第１パルスセンサ２６４は、第１器官タイミングモニタ２２８に結合される。プロセッサ２２２は、第１イメージャ２２４と、第１ＭＰＳ２２６と、第１器官タイミングモニタ２２８と、画像データベース２３０とに結合される。第１イメージャ２２４は、第１ＭＰＳ２２６に結合される。
【００６３】
第１ＭＰＳ２２６は、器官タイミングセンサ２６０から受けた信号にしたがって、Ｘ_１、Ｙ_１、Ｚ_１座標系（すなわち、座標系Ｉ）における器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向を決定する。第１ＭＰＳ２２６は、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向の個々の信号をプロセッサ２２２及び第１イメージャ２２４に供給する。第１イメージャ２２４は、患者２６２の身体から複数の２次元画像を取得し、取得された２次元画像の各々を、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向と関係付ける。第１イメージャ２２４は、関係付けられた２次元画像の個々の信号をプロセッサ２２２に供給する。第１器官タイミングモニタ２２８は、第１パルスセンサ２６４から受けた信号にしたがって、患者２６２の器官のタイミング信号を決定し、第１器官タイミングモニタ２２８は、前記タイミング信号の個々の信号をプロセッサ２２２に供給する。前記タイミング信号は、例えば、心臓（図示せず）のＱＲＳ波であってもよい。
【００６４】
プロセッサ２２２は、前記２次元画像の各々を、前記タイミングシングの現在時間点と関係付ける。プロセッサ２２２は、器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向と、前記タイミング信号の時間点とにしたがって、前記２次元画像から複数の３次元画像を再構成する。プロセッサ２２２は、前記再構成された３次元画像を画像データベース２３０に記憶する。
【００６５】
図２Ｃの参照と共に、位置合わせモジュール２３２は、第２イメージャ２３４と、第２ＭＰＳ２３６と、第２器官タイミングモニタ２３８と、画像データベース２３０とに結合される。第２イメージャ２３４は、第２ＭＰＳ２３６に結合される。器官タイミングセンサ２６０及び装置位置及び方向検出器２８２は、第２ＭＰＳ２３６に結合される。第２パルスセンサ２８４は、第２器官タイミングモニタ２３８に結合される。
【００６６】
医療用介在装置２８０は、患者２６２の体内に挿入される。図２Ｃにおいて示した例において、医療用介在装置２８０はカテーテルである。装置位置及び方向検出器２８２は、医療用介在装置２８０の遠位端において配置される。装置位置及び方向検出器２８２は、医療用介在装置２８０の遠位端の位置及び方向を検出する。第２パルスセンサ２８４は、患者２６２の、第１パルスセンサ２６４が取り付けられるのと同じ器官に取り付けられる。第１パルスセンサ２６４及び第１器官タイミングモニタ２２８は、各々、第２パルスセンサ２８４及び第２器官タイミングモニタ２３８の代わりに、図２Ｃの実施例において用いられることができることが注意される。
【００６７】
第２ＭＰＳ２３６は、器官タイミングセンサ２６０から受けた信号にしたがって、Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２座標系（すなわち、座標系ＩＩ）における器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向を決定する。第２ＭＰＳ２３６は、さらに、装置位置及び方向検出器２８２から受けた信号にしたがって、医療用介在装置２８０の遠位端の位置及び方向を決定する。第２ＭＰＳ２３６は、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向の各々の信号を、位置合わせモジュール２３２及び第２イメージャ２３４に供給する。第２ＭＰＳ２３６は、決定された医療用介在装置２８０の遠位端の位置及び方向の個々の信号を、位置合わせモジュール２３２に供給する。
【００６８】
第２イメージャ２３４は、患者２６２の身体から第２画像（例えば、図２Ｃにおいて例示されるような第２画像２８６）を取得し、前記第２画像を、決定された患者２６２の身体の位置及び方向に関係付ける。第２イメージャ２３４は、前記関係付けられた第２画像の個々の信号を位置合わせモジュール２３２に供給する。第２器官タイミングモニタ２３８は、第２パルスセンサ２８４から受けた信号にしたがって、患者２６２の器官のタイミング信号を決定し、第２器官タイミングモニタ２３８は、前記タイミング信号の個々の信号を位置合わせモジュール２３２に供給する。
【００６９】
位置合わせモジュール２３２は、決定された患者２６２の身体の位置及び方向と、前記決定されたタイミング信号の現在時間点とにしたがって、画像データベース２３０から３次元画像（例えば、図２Ｃにおいて例示されるような３次元画像２８８）を取り出す。位置合わせモジュール２３２は、第１画像１３４（図１Ｃ）及び第２画像１５０に関して上述したのと同様の方法において、座標系Ｉにおいて取得された３次元画像２８８を、座標系ＩＩにおいて取得された第２画像２８６をすでに含む座標系ＩＩと位置合わせする。
【００７０】
位置合わせモジュール２３２は、３次元画像２８８と、第２画像２８６と、医療用介在装置２８０の遠位端の視覚的表現と、医療用介在装置２８０のリアルタイム画像との異なった組み合わせを発生する。例えば、位置合わせモジュール２３２は、医療用介在装置２８０（この場合においてカテーテル）の遠位端のリアルタイムの視覚的表現２９０を、前記取り出された３次元画像に重ね、これによって３次元画像２８８を発生する。位置合わせモジュール２３２は、個々のビデオ信号をディスプレイ（図示せず）に供給する。前記ディスプレイは、３次元画像２８８を第２画像２８６と一緒に表示する。
【００７１】
他の例において、位置合わせモジュール２３２は、３次元画像２８８を第２画像２８６に重ねる。第２画像２８６は、医療用介在装置２８０のリアルタイム画像２９２を含んでもよい。この場合において、臨床スタッフは、患者２６２の器官の疑似リアルタイム３次元画像（すなわち、３次元画像２８８）上の医療用介在装置２８０リアルタイム視覚的表現２９０を見ることができ、３次元画像２８８は、前記器官のタイミング信号にしたがって絶えず更新される。さらに、臨床スタッフは、一般に前記疑似リアルタイム３次元画像（すなわち、３次元画像２８８）より少ない情報を含む前記器官のリアルタイム画像（すなわち、第２画像２８６）上の医療用介在装置２８０のリアルタイム画像２９２を見ることができる。
【００７２】
図２Ｄの参照と共に、位置合わせモジュール２３２は、第２イメージャ３１６と、第２ＭＰＳ２３６と、第２器官タイミングモニタ２３８と、画像データベース２３０とに結合される。第２イメージャ３１６は、第２ＭＰＳ２３６及び画像検出器３１４に結合される。装置位置及び方向検出器３１２及び器官タイミングセンサ２６０は、第２ＭＰＳ２３６に結合される。第２パルスセンサ２８４は、第２器官タイミングモニタ２３８に結合される。
【００７３】
カテーテルのような医療用介在装置３１０は、患者２６２の体内に挿入される。身体位置及び方向検出器３１２及び画像検出器３１４は、医療用介在装置３１０の遠位端において配置される。画像検出器３１４は、参照によってここに含まれる米国特許出願第０９／９４９１６０号の画像検出器と同様である。したがって、画像検出器３１４は、光干渉断層計（ＯＣＴ）イメージング素子、血管内超音波検査法（ＩＶＵＳ）変換器、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）素子、サーモグラフィイメージング素子、血管造影法素子等であってもよい。第２イメージャ３１６は、画像検出器３１４から受けた信号にしたがって、第２画像（例えば、図２Ｄにおいて例示されるような第２画像３１８）を発生する。
【００７４】
第２ＭＰＳ２３６は、器官タイミングセンサ２６０から受けた信号にしたがって、座標系ＩＩにおける器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向を決定する。第２ＭＰＳ２３６は、装置位置及び方向検出器３１２から受けた信号にしたがって、医療用介在装置３１０の遠位端の位置及び方向を決定する。第２ＭＰＳ２３６は、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向の個々の信号を、位置合わせモジュール２３２及び第２イメージャ３１６に供給する。第２ＭＰＳ２３６は、決定された医療用介在装置３１０の位置及び方向の個々の信号を、位置合わせモジュール２３２に供給する。
【００７５】
画像検出器３１４は、周囲の物体（例えば、血管の内膜）の個々の信号を第２イメージャ３１６に供給し、第２イメージャ３１６は、受けた前記信号にしたがって、第２画像３１８のような第２画像を発生する。第２イメージャ３１６は、前記第２画像を、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向に関係付ける。第２イメージャ３１６は、関係付けられた第２画像の個々の信号を、位置合わせモジュール２３２に供給する。第２器官タイミングモニタ２３８は、第２パルスセンサ２８４から受けた信号にしたがって、患者２６２の器官のタイミング信号を決定し、第２器官タイミングモニタ２３８は、前記タイミング信号の個々の信号を位置合わせモジュール２３２に供給する。
【００７６】
位置合わせモジュール２３２は、決定された器官タイミングセンサ２６０の位置及び方向と、決定されたタイミング信号の現在時間点とにしたがって、画像データベース２３０から３次元画像（例えば、図２Ｄにおいて例示されるような３次元画像３２０）を取り出す。位置合わせモジュール２３２は、第１画像１３４（図１Ｃ）及び第２画像１５０に関係して上述したのと同様の方法において、座標系Ｉにおいて取得された３次元画像３２０を、座標系ＩＩにおいて取得された第２画像３１８と位置合わせする。
【００７７】
位置合わせモジュール２３２は、３次元画像３２０と、第２画像３１８と、医療用介在装置３１０の遠位端の視覚的表現と、医療用介在装置３１０のリアルタイム画像との異なった組み合わせを発生する。例えば、位置合わせモジュール２３２は、医療用介在装置３１０（この場合において、カテーテル）の遠位端のリアルタイム視覚的表現３２２を、取り出された前記３次元画像上に重ね、これによって、３次元画像３２０を発生する。位置合わせモジュール２３２は、個々のビデオ信号をディスプレイ（図示せず）に供給する。このディスプレイは、３次元画像３２０を第２画像３１８と一緒に表示する。
【００７８】
他の例において、位置合わせモジュール２３２は、３次元画像３２０を第２画像３１８上に重ねる。第２画像３１８は、医療用介在装置３１０のリアルタイム視覚的表現３２４を含むことができる。
【００７９】
ここで、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄを参照する。図３Ａは、患者の身体において配置され、開示される技術の他の実施例にしたがって、画像のスケールファクタを決定する２個の身体位置及び方向検出器の図式的例示である。図３Ｂは、図１Ａの第１イメージャと同様の第１イメージャによって取得される患者の身体の第１画像の図式的な例示である。図３Ｃは、図１Ａの第２イメージャと同様の第２イメージャによって取得される患者の身体の第２画像の図式的な例示であり、前記第２画像のスケールは、図３Ｂの第１画像のスケールと異なる。図３Ｄは、図３Ｃの第２画像のスケールに従って修正された図３Ｂの第１画像の図式的な例示である。
【００８０】
身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、患者（図示せず）の身体３５４に取り付けられる。身体位置及び方向検出器３５０及び３５２の各々は、身体位置及び方向検出器１３０（図１Ａ）が患者１３２の身体に取り付けられる方法と同様の方法において、身体３５４に取り付けられる。身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、システム１００（図１Ａ）のようなシステムに結合される。したがって、身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、画像取得中、第１ＭＰＳ１０２（図１Ｂ）と同様の第１ＭＰＳに結合されることができ、医療操作が患者において行われている間、第２ＭＰＳ１１０（図１Ｃ）と同様の第２ＭＰＳに結合されることができる。
【００８１】
第２イメージャ１０８と同様の第２イメージャが結合される位置合わせモジュール１１２（図１Ｃ）と同様の位置合わせモジュールは、各々前記第１イメージャ及び前記第２イメージャによって発生される前記第１画像及び前記第２画像のスケールファクターを知らない。身体位置及び方向検出器３５０と３５２との間の距離は、文字Ｌによって示される。
【００８２】
図３Ｂの参照と共に、第１イメージャ１０４（図１Ｂ）と同様の第１イメージャは、身体３５４の器官（図示せず）の第１画像３５６をディスプレイ（図示せず）において発生する。身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、前記ディスプレイにおいて２個のマーク３５８及び３６０によって各々表され、マーク３５８と３６０との間の距離は、Ｌ_１によって示される。
【００８３】
図３Ｃの参照と共に、第２イメージャ１０８（図１Ｃ）と同様の第２イメージャは、前記ディスプレイにおいて前記器官の第２画像３６２を発生する。身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、前記ディスプレイにおいて２個のマーク３６４及び３６６によって各々表され、マーク３６４と３６６との間の距離は、Ｌ_２によって示される。
【００８４】
図３Ｂ及び３Ｃにおいて示す例において、第１画像３５６のスケールは、第２画像３６２のスケールの２倍である（すなわち、Ｌ_１＝２Ｌ_２）。前記第１画像及び前記第２画像の正しい印象を観察者（図示せず）に与えるため、前記第１画像及び前記第２画像は、実質的に同じスケールにおいて表示されなければならない。
【００８５】
図３Ｄの参照と共に、前記位置合わせモジュールは、第１画像３５６を２００％スケールダウンし、これによって、他の第１画像３６８を発生する。身体位置及び方向検出器３５０及び３５２は、前記ディスプレイにおいて２個のマーク３７０及び３７２によって各々表され、マーク３７０と３７２との間の距離は、Ｌ_１によって示される（すなわち、マーク３５８と３６０との間の距離と同じ）。したがって、第１画像３６８及び第２画像３６２は、実質的に同じスケールにおいて、並んで表示される。
【００８６】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、第１ＭＰＳ及び第２ＭＰＳが一般に３９０で示される座標決定ユニットによって置き換えられた、図１Ａのシステムの一部の図式的な例示である図４を参照する。座標決定ユニット（ＣＤＵ）３９０は、トランシーバ３９２と、プロセッサ３９４と、複数のセンシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎとを含む。
【００８７】
システム１００（図１Ａ）と同様のシステムにおいて、第１ＭＰＳ１０２は第１ＣＤＵに交換されることができ、第２ＭＰＳ１１０は第２ＣＤＵに交換されることができる。前記第１ＣＤＵは、第１トランシーバ及び第１プロセッサを含み、前記第２ＣＤＵは、第２トランシーバ及び第２プロセッサを含む。前記第１ＣＤＵは、座標系Ｉ（図１Ｂ）と同様の第１座標系に関係付けられ、前記第２ＣＤＵは、座標系ＩＩ（図１Ｃ）ど同様の第２座標系に関係付けられる。
【００８８】
前記第１プロセッサは、前記第１トランシーバと、第１イメージャ１０４（図１Ａ）と同様の第１イメージャとに結合され、前記第２プロセッサは、第２イメージャ１０８と同様の第２イメージャと、位置合わせモジュール１１２と同様の位置合わせモジュールとに結合される。図１Ｂにおいて例示したのと同様の画像取得段階において、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎは、前記第１トランシーバに結合される。図１Ｃにおいて例示したのと同様の画像位置合わせ段階において、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎは、前記第２トランシーバに結合される。
【００８９】
センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々は、身体位置及び方向検出器１３０（図１Ｂ）が患者１３２の身体に取り付けられる方法と同様に、患者（図示せず）の体３９８に取り付けられる。センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々は、位置検出器及び方向検出器を含む。前記位置検出器は、電磁コイル、ソナーセンサ（例えば、超音波）等であってもよい。
【００９０】
前記方向検出器は、ミニチュアのジャイロスコープ等であってもよい。この形式のジャイロスコープは、発振チップ搭載素子及び複数のセンサを含み、ドイツのBEI Systron Donner Inertial Divisionによって商標GyroChipの下で販売される。前記発振素子は水晶素子によって発振され、前記センサは、該センサの軸の周りの前記発振素子の回転に比例する電流を発生する。トランシーバ３９２は、プロセッサ３９４と、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎとに結合される。
【００９１】
トランシーバ３９２は、信号（例えば、電磁又は音響）を、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々の前記位置検出器に向けて送信する。センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々の前記位置検出器は、これらの位置の個々の信号を、個々の配線を経てトランシーバ３９２に送信する。センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々の前記方向検出器は、これらの方向の個々の信号を、他の個々の配線を経てトランシーバ３９２に送信する。プロセッサ３９４は、トランシーバ３９２によって受信された信号にしたがって、身体３９８の位置及び方向を決定する。
【００９２】
加えて、医療用介在装置４００は、身体３９８の中に挿入されることができ、センシングユニット４０２は、医療用介在装置４００の遠位端に取り付けられることができ、センシングユニット４０２は、トランシーバ３９２に結合されることができる。センシングユニット４０２は、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々と同様である。この場合において、プロセッサ３９４は、センシングユニット４０２から受信された信号にしたがって、医療用介在装置４００の遠位端の位置及び方法を決定することができる。
【００９３】
さらに加えて、超音波変換器、ＯＣＴ素子、ＭＲＩ素子、サーモグラフィ素子、血管造影法等のようなイメージャ４０４は、身体３９８の画像を取得するのに用いられることができる。この場合において、センシングユニット４０６は、イメージャ４０４に取り付けられ、センシングユニット４０６は、トランシーバ３９２に結合される。センシングユニット４０６は、センシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎの各々と同様である。プロセッサ３９４は、トランシーバ３９２によってセンシングユニット４０６及びセンシングユニット３９６_１、３９６_２及び３９６_Ｎから受けた信号にしたがって、イメージャ４０４の位置及び方向を決定する。
【００９４】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、前記第１ＭＰＳ及び前記第２ＭＰＳの各々が、一般に４３０で示される座標決定ユニットによって置き換えられた、図１Ａのシステムの一部の図式的な例示である図５を参照する。座標決定ユニット４３０は、複数の受信機４３２_１、４３２_２及び４３２_Ｎと、プロセッサ４３４と、複数の送信機４３６_１、４３６_２及び４３６_Ｎとを含む。送信機４３６_１、４３６_２及び４３６_Ｎは、身体位置及び方向検出器１３０（図１Ｂ）が患者１３２の身体に取り付けられるのと同様の方法において、患者（図示せず）の身体４３８に取り付けられる。受信機４３２_１、４３２_２及び４３２_Ｎは、プロセッサ４３４に結合される。
【００９５】
送信機４３６_１、４３６_２及び４３６_Ｎの各々は、信号を受信機４３２_１、４３２_２及び４３２_Ｎに送信する。この信号は、電磁気（例えば、無線周波数、ラジオパルス）、光（例えば、赤外線）、音響（超音波）等であってもよい。プロセッサ４３４は、受信機４３２_１、４３２_２及び４３２_Ｎから受信された信号にしたがって、三角法を用いて、身体４３８の位置及び方向を決定する。
【００９６】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図１Ａのシステムを動作する方法の図式的な例示である図６を参照する。手順４６０において、患者の身体の第１位置及び方向は、第１座標系において、第１医療位置決めシステムによって検出される。図１Ｂの参照と共に、第１ＭＰＳ１０２は、身体位置及び方向検出器１３０から受けた信号にしたがって、座標系Ｉにおける患者１３２の身体の位置及び方向を決定する。第１ＭＰＳ１０２及び身体位置及び方向検出器１３０は、座標決定ユニット３９０（図４）又は座標決定ユニット４３０（図５）のいずれかと交換されることができることに注意されたい。
【００９７】
手順４６２において、患者の身体の第１画像は、第１イメージャによって取得される。図１Ｂの参照と共に、第１イメージャ１０４は、患者１３２の身体の第１画像１３４を取得する。
【００９８】
手順４６４において、前記第１画像の座標の第１の集合は、前記第１座標系において決定される。図１Ｂの参照と共に、第１イメージャ１４０は、座標系Ｉにおける第１画像１３４の座標の集合を決定し、画像データベース１０６に、この座標の集合を、手順４６０において検出された身体位置及び方向検出器１３０の座標と共に記憶する。
【００９９】
手順４６６において、患者の身体の第２位置及び方向は、第２座標系において、第２医療位置決めシステムによって検出される。図１Ｃの参照と共に、第２ＭＰＳ１１０は、身体位置及び方向検出器１３０から受けた信号にしたがって、座標系ＩＩにおける身体位置及び方向検出器１３０の位置及び方向を決定する。第２ＭＰＳ１１０及び身体位置及び方向検出器１３０は、座標決定ユニット３９０（図４）又は座標決定ユニット４３０（図５）のいずれかによって置き換えられることができることに注意されたい。
【０１００】
手順４６８において、患者の身体の第２画像は、第２イメージャによって取得される。図１Ｃの参照と共に、第２イメージャ１０８は、患者１３２の身体の第２画像１５０を取得する。
【０１０１】
手順４７０において、前記第２画像の座標の第２の集合は、第２座標系において決定される。図１Ｃの参照と共に、第２イメージャ１０８は、座標系ＩＩにおける第２画像１５０の座標の集合を決定し、座標のこの集合を、手順４６６において検出される身体位置及び方向検出器１３０の座標と関係付ける。
【０１０２】
手順４７２において、前記座標の第１の集合は、前記第２座標系において位置合わせされ、結果として、前記座標の第２の集合と位置合わせされる。図１Ｃの参照と共に、位置合わせモジュール１１２は、座標系Ｉにおける第１画像１３４の座標の集合の個々のデータを、画像データベース１０６から取り出す。位置合わせモジュール１１２は、座標系ＩＩにおける第２画像１５０の座標の集合の個々の信号と、座標系ＩＩにおける身体位置及び方向検出器１３０の座標の個々の信号とを、第２イメージャ１０８から受ける。位置合わせモジュール１１２は、座標系ＩＩにおける第１画像を、結果として第２画像１５０と、座標系Ｉにおける身体位置及び方向検出器１３０の座標を座標系ＩＩにおける身体位置及び方向検出器１３０のと位置合わせすることによって、位置合わせする。
【０１０３】
位置合わせモジュール１１２は、医療用介在装置１５２の遠位端の位置及び方向の個々の信号も第２ＭＰＳ１１０から受ける。位置合わせモジュール１１２は、医療用介在装置１５２の遠位端のリアルタイム視覚的表現１５８を第１画像１３４に重ねる。第１画像１３４及び第２画像１５０は、ディスプレイにおいて並べて表示されるか、互いに重ねられて表示される。
【０１０４】
開示される技術の他の態様によれば、患者の身体の選択された組織の選択された位置及び方向は、医療位置決めシステムによって、治療装置に対して再帰的に得られる。選択された組織に関して前記治療装置によって有効に医療的に治療されるのに適切なものである選択された位置及び方向は、第１治療中一度検出される。すべてのその後の治療の開始時において、患者の身体の位置は、前記検出器の現在検出されている位置及び方向が、前記選択された位置及び方向と一致するように再位置決めされる。
【０１０５】
言葉「選択された組織」は、以下で、（例えば、照射又は外科によって）手術されるべき、患者の身体の内部（すなわち、身体の内臓）又は外部（例えば、皮膚、つめ又は角膜）の組織のことをさす。前記選択される組織は、（照射の場合において）増殖（すなわち、過度の細胞数を有する組織）、新形成（新たな組織の形成）、良性腫瘍、悪性腫瘍、癌腫等のような身体の器官の腫瘍的部分、又は、（外科の場合において）脳、肝臓、肺、腎臓等のような身体の器官の非腫瘍的部分であってもよい。
【０１０６】
ここで、一般的に５００で示され、開示される技術の他の実施例に従って構成され動作する、複数の異なった治療セッション中に患者の選択された組織を医療的に治療するシステムの図式的な例示である図７を参照する。システム５４０は、ＭＰＳ５０２と、位置決めユーザインタフェース５０４と、記憶ユニット５０６と、治療装置５０８と、移動メカニズム５１０とを含む。
【０１０７】
ＭＰＳ５０２は、上述した第１ＭＰＳ１０２（図１Ａ）と同様である。位置決めユーザインタフェース５０４は、触覚、聴覚、視覚、運動感覚ユーザインタフェース等である。記憶ユニット５０６は、ハードディスク、フロッピーディスケット、コンパクトディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ等のような、磁気メモリユニット、光学メモリユニット、集積回路等である。
【０１０８】
治療装置５０８は、線形加速器、局所ロボット外科装置、リモートテレビ外科装置等のような組織治療装置である。線形加速器は、高エネルギーＸ線及び電子ビームを発生し、空間における予め決められた体積又は点において位置する選択された組織を異なった方向から攻撃する装置である。局所ロボット外科装置は、同じ病院の制御室からのように、患者から実質的に近い距離から臨床スタッフによって操作される装置である。リモートテレビ外科装置は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）等のようなネットワークを介して、遠隔地から臨床スタッフによって操作される装置である。移動メカニズム５１０は、治療装置５０８を異なった方向に移動し、治療装置５０８が前記選択された組織を異なった方向から攻撃するのを可能にするために、治療装置５０８に結合される。一般において、移動メカニズムは、前記治療装置又は患者、又は双方を、互いに関して移動することに適合する。
【０１０９】
治療装置５０８は、例えば、１本の軸についての回転に対して自由である、すなわち、１自由度を有するＣアームの形態であってもよい。代わりに、治療装置５０８は、２つ以上の自由度を有することもできる。図７に示す例において、治療措置５０８は線形加速器である。移動メカニズム５１０は、電気機械要素（例えば、ギア、プーリー及びベルトのようなパワー伝達要素を含む回転又は線形電気モータ）、電磁気要素（例えば、電磁コイル及びムービングコア、又は、ムービングコア及び電磁コア）、水力式要素、空気式要素等である。
【０１１０】
検出器５１２は、患者５１４の身体において、体内に位置する選択された組織５１６に関係付けられた選択された位置において挿入され、患者５１４が医療治療下にある間、この位置において固定される。検出器５１２は、上述した身体位置及び方向検出器（図１Ｂ）と同様である。検出器５１２は、前記身体において、侵襲的（例えば、切開を行うことによって）又は非侵襲的（例えば、針（図示せず）又はカテーテル（図示せず）の助けを借りて）に挿入される。カテーテルが用いられる場合において、検出器５１２は、前記カテーテルの遠位端に結合され、検出器５１２は、前記身体に、前記カテーテルの助けを借りて挿入される。検出器５１２は、治療期間全体の間、体内に置いておかれる。図７に示す例において、検出器５１２は、選択された組織５１６内に挿入される。
【０１１１】
検出器５１２は、配線５２０及びクイック分離プラグ（図示せず）によってＭＰＳ５０２に結合される。検出器５１２は、すべての治療セッションの開始前にＭＰＳ５０２にプラグで接続され、セッション後に分離される。ＭＰＳ５０２は、位置決めユーザインタフェース５０４に結合される。代わりに、前記検出器はＭＰＳに無線式に結合される。
【０１１２】
第１治療セッション中、臨床スタッフ（図示せず）は、患者５１４の身体の位置を、治療装置５０８が選択された組織５１６を効果的に治療するのに適した位置及び方向において選択された組織５１６が位置するような位置及び方向（すなわち、治療位置及び方向）に位置決めする。この点において、ＭＰＳ５０２は、検出器５１２の位置及び方向（すなわち、初期位置及び方向）を検出し、臨床スタッフは、この初期位置及び方向を、位置決めインタフェース５０４を介して記憶ユニット５０６に記憶する。
【０１１３】
すべてのその後の治療セッション前に、臨床スタッフは、検出器５１２をＭＰＳ５０２に結合する。患者５１４は、手術台の上に横たわり、臨床スタッフは、患者５１４の身体の一部を、前記治療位置及び方向に位置決めし、検出器５１２の位置及び方向が前記記憶された位置及び方向と実質的に同じになるようにする。このとき、患者５１４のからだのこの部分は、前記第１治療セッションにおけるのと同じ位置及び方向にある。
【０１１４】
システム５００は、臨床スタッフが、各々のその後の治療セッションにおいて患者５１４の身体を、前記第１セッションにおけるのと同じ位置及び方向に繰り返し再位置決めすることを可能にすることに注意されたい。手術台５１８は、治療セッション中、選択された組織をその場に固定するのに適合した他の制限装置に交換されることができることにさらに注意されたい。
【０１１５】
臨床スタッフは、身体の治療位置及び方向を、例えば、その後の治療セッションにおいて検出される検出器５１２の位置及び方向（すなわち、中間位置及び方向）を、前記第１治療セッション中に検出される位置及び方向（すなわち、初期位置及び方向）と比較することによって決定することができる。この目的のため、位置決めユーザインタフェース５０４は、これら２つの位置及び方向の、例えば、視覚的、聴覚的、運動感覚的等の表現を発生する。患者５１４の身体の一部の前記治療位置及び方向における位置決めし、この治療位置及び方向を保持した後、臨床スタッフは、治療装置５０８に命令し、選択された組織５１６を自動的に治療する（例えば、線形加速器を使用する場合、前記選択された組織に異なった方向から照射する）。
【０１１６】
コントローラ（図示せず）は、治療装置５０８及び移動メカニズム５１０に結合されることができる。本システムは、前記コントローラに結合される他の治療装置ユーザインタフェース（図示せず）をさらに含むことができる。前記コントローラは、プログラムされ、移動メカニズム５１０を制御し、治療装置５０８を、選択された組織５１６をこれらの方向から医療的に治療するために移動することができる。このプログラムは、固定されていて不変であり、前記コントローラに常時格納される。代わりに、臨床スタッフは、前記プログラムを、個々のパラメータを前記コントローラに前記治療装置ユーザインタフェースを介して入力することによって変更することができる。
【０１１７】
前記コントローラは、ＭＰＳ５０２にさらに結合される。ＭＰＳ５０２は、検出器５１２の位置及び方向を検出し、個々の信号を前記コントローラに供給する。前記コントローラは、移動メカニズム５１０に命令し、医療装置５０８をＭＰＳ５０２から受けた信号にしたがって閉ループにおいて（すなわち、ＭＰＳ５０２からのフィードバックにしたがって）移動する。この方法において、前記コントローラは、移動メカニズム５１０に命令し、治療装置５０８の位置及び方向を、選択された組織５１６の位置及び方向における変化（すなわち、患者５１４の身体の運動）にしたがって変更する。
【０１１８】
このように、システム５００は、患者５１４は拘束されず動くのが自由でありながら、臨床スタッフが患者５１４を治療することを可能にする。拘束されない位置における治療の質は、患者５１４の身体が拘束され、治療装置５０８が閉ループにおいて患者５１４の運動に追従しない場合と実質的に同じである。
【０１１９】
さらに代わりに、臨床スタッフは、選択された組織の境界の個々の座標の集合を前記医療装置ユーザインタフェースを介して前記コントローラに入力する。前記コントローラは、前記移動メカニズムを制御し、前記治療装置を、前記入力される座標の集合にしたがって、前記選択された組織を自動的に医療治療するため移動する。前記入力される座標の集合は、離散的（すなわち、数値）又は容量的（例えば、基準点からの球の半径、立方体の高さと幅と深さ、又は、円柱の底の半径及びその高さ）のいずれかであってもよい。
【０１２０】
さらに代わりに、前記移動メカニズムは、前記手術台に結合され、前記コントローラは、前記移動メカニズム及び前記治療装置ユーザインタフェースに結合される。臨床スタッフは、選択された組織の境界の個々の座標の集合を、前記治療装置ユーザインタフェースを介して前記コントローラに入力する。前記コントローラは、前記移動メカニズムを制御し、前記手術台を、前記入力された座標の集合に従って、前記治療装置が前記選択された組織を医療治療することを可能にするために移動する。
【０１２１】
さらに代わりに、前記移動メカニズムは、前記治療装置及び前記手術台に結合される。どのような場合でも、前記移動メカニズムは、前記治療装置が前記選択された組織を医療治療することを可能にするために、前記治療装置に対する前記選択された組織の運動を与える。
【０１２２】
代わりに、比較器（図示せず）は、ＭＰＳ５０２と、記憶ユニット５０６と、位置決めユーザインタフェース５０４とに結合され、前記比較器は、その後の治療セッションにおける前記検出器の位置及び方向を、前記第１治療セッション中に検出される前記検出器の位置及び方向と比較する。前記比較器は、前記比較器が記憶された位置及び方向が現在検出される位置及び方向と実質的に同じであることを決定する場合、信号を供給する。
【０１２３】
位置決めユーザインタフェース５０４は、前記比較器から受けた前記信号にしたがって、可聴音、視覚的合図、触覚的指示のような指示を発生する。臨床スタッフは、この指示にしたがって、患者５１４の身体の一部が、選択された組織５１６が前記治療装置によって医療治療されるのに好適な位置及び方向において配置されたことを決定する。さらに代わりに、前記検出器は、臨床スタッフが、前記検出器が前記選択された位置及び方向において配置される場合、前記選択された組織の位置及び方向が医療治療に好適であることを保証することができるほど前記選択された装置に近い選択された位置において挿入されることができる。
【０１２４】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図７のシステムを動作する方法の図式的な例示である図８を参照する。手順５２２において、固定された検出器の初期位置及び方向は検出され、前記初期位置及び方向は、患者の身体の選択された組織を自動的に治療するのに好適な治療位置及び方向に関係付けられる。図７の参照と共に、検出器５１２が、選択された組織５１６を自動的に処理するのに治療装置５０８に好適な位置及び方向（すなわち、治療位置及び方向）にある場合、ＭＰＳ５０２は、検出器５１２の位置及び方向を検出する。
【０１２５】
検出器５１２は、臨床スタッフによって、選択された組織５１６内に前もって挿入される。代わりに、前記位置及び方向検出器は、前記選択された組織に実質的に近い位置において挿入され（すなわち、前記位置及び方向検出器と前記選択された組織との間の空間的関係が常に変化しないままであるべきである）、臨床スタッフが、この位置及び方向が前記治療装置によって有効に治療される前記選択された組織に関する位置及び方向を決定することを保証できるようにする。
【０１２６】
手順５２４において、前記初期位置及び方向は記録される。図７の参照と共に、ＭＰＳ５０２は、記憶ユニット５０６に、手順５２２において検出されるような検出器５１２の位置及び方向を記憶する。代わりに、臨床スタッフは、前記治療位置及び方向に一致する検出器５１２の位置及び方向の個々の座標の集合を、位置決めユーザインタフェース５０４を介して記憶する。この座標の集合は、例えば前記選択された組織の画像にしたがって、治療計画段階において決定されることができる。
【０１２７】
手順５２６において、各々の周期的な医療治療の開始時において、前記固定された検出器の現在位置及び方向が検出される。図７の参照と共に、各々のその後の治療セッション中、医療治療前に、臨床スタッフが、選択された組織５１６を含む患者５１４の身体の部分を移動する間、ＭＰＳ５０２は、検出器５１２の位置及び方向を検出する。手順５２６に続いて、本方法は、手順５２８又は手順５３２のいずれかに進むことができる。
【０１２８】
手順５２８において、現在位置及び方向が、記録された初期位置及び方向と実質的に同じであるか否かが示される。図７の参照とともに、臨床スタッフが、選択された組織５１６を含む患者５１４の身体の部分を移動しながら、位置決めユーザインタフェース５０４は、検出器５１２の現在位置及び方向が、手順５２４において記録された位置及び方向と実質的に同じであるか否かを示す。位置決めユーザインタフェース５０４は、検出器５１２の現在位置及び方向と、記録された位置及び方向との個々の指示を（例えば、視覚的に）発生し、臨床スタッフは、患者５１４を適宜移動する。代わりに、位置決めユーザインタフェース５０４は、臨床スタッフに、検出器５１２の現在位置及び方向が、手順５２４において記録されるような初期位置及び方向と実質的に一致することを、（例えば、聴覚的に）通知する。
【０１２９】
手順５３０において、前記検出器を前記記録された初期位置及び方向において保持しながら、前記選択された組織は医療的に治療される。図７の参照と共に、臨床スタッフが、検出器５１２を、したがって選択された組織５１６を、手順５２４において記録された位置及び方向において保持しながら、治療装置５０８は、選択された組織５１６を（例えば、選択された組織５１６に異なった方向から照射して）医療的に治療する。
【０１３０】
手順５３２において、現在位置及び方向が記録された初期位置及び方向と実質的に同じ場合、治療装置は、選択された組織を自動的に治療するのに好適な方向に向けられる。この場合において、システム５００（図７）と同様のシステムにおいて、前記ＭＰＳは前記治療装置に結合される。前記検出器の、したがって前記選択された組織の位置及び方向が、前記記録された初期位置及び方向と実質的に同じ場合は常に、前記ＭＰＳは、前記治療装置を、前記選択された組織を自動的に治療するように向ける。
【０１３１】
開示される技術の他の態様によれば、座標系の１つは、自動化された医療治療装置の座標系である。以下の例において、自動化医療治療システムは、選択された点に、これに交差する複数の軸を照射することによって照射するのに使用される線形加速器である。ここで、位置及び方向検出器は、患者の体内に、選択された組織に関係する選択された位置において置かれる。臨床スタッフは、計画段階において前記身体の一部の位置及び方向を決定し、前記検出器の位置及び方向を記録する。照射治療段階において、位置合わせモジュールは、前記照射治療段階における前記検出器の位置及び方向を、前記計画段階中に決定された前記検出器の位置及び方向と位置合わせする。臨床スタッフは、次に、前記身体の一部を、前記検出器の位置及び方向が前記計画段階において決定された前記検出器の位置及び方向と実質的に同じになるように再位置決めし、前記治療装置を前記選択された組織に照射するように向ける。
【０１３２】
ここで、図９Ａ、９Ｂ及び９Ｃを参照する。図９Ａは、開示される技術の他の実施例に従って構成され動作する、イメージャの座標系において規定された選択された組織の境界を、一般に５４０で示される治療装置の座標系と位置合わせするシステムの図式的な例示である。図９Ｂは、図９Ａのシステムの照射計画部分の図式的な例示である。図９Ｃは、図９Ａのシステムの照射治療部分の図式的な例示である。
【０１３３】
図９Ａの参照と共に、システム５４０は、イメージャＭＰＳ５４２と、ユーザインタフェース５４４と、イメージャ５４６と、記憶ユニット５４８と、照射器ＭＰＳ５５０と、位置合わせモジュール５５２と、照射ユニット５５４とを含む。照射ユニット５５４は、コントローラ５５６と、照射器５５８と、移動メカニズム５６０とを含む。イメージャ５４６は、イメージャＭＰＳ５４２と、ユーザインタフェース５４４と、記憶ユニット５４８とに結合される。記憶ユニット５４８は、イメージャＭＰＳ５４２に結合される。位置合わせモジュール５５２は、記憶ユニット５４８と、照射器ＭＰＳ５５０と、照射ユニット５５４とに結合される。コントローラ５５６は、照射器５５８と、移動メカニズム５６０とに結合される。
【０１３４】
イメージャＭＰＳ５４２と、イメージャ５４６と、照射器ＭＰＳ５５０と、位置合わせモジュール５５２は、上述した第１ＭＰＳ１０２（図１Ａ）と、第１イメージャ１０２と、第２ＭＰＳ１１０と、位置合わせモジュール１１２と各々同様である。イメージャ５４６は、コンピュータトモグラフィ、超音波等の３次元型イメージャであってもよい。記憶ユニット５４８及び移動メカニズム５６０は、上述した記憶ユニット５０６（図７）及び移動メカニズム５１０と各々同様である。ユーザインタフェース５４４は、キーボード、マウス、スタイラス、マイクロホン、ディスプレイ（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）等、又はこれらの組み合わせのような、触覚、聴覚、視覚等のユーザインタフェースである。照射器５５８は、治療装置５０８（図７）に関連して上述した線形加速器と同様である。
【０１３５】
図９Ｂの参照と共に、イメージャ５４６は、イメージャＭＰＳ５４２及び記憶ユニット５４８に結合される。イメージャＭＰＳ５４２は、検出器５１２（図７）が患者５１４の体内に置かれる方法と同様に、患者５６６の選択された組織５６４に関係付けられた選択された位置におかれる。代わりに、位置及び方向検出器５６２は、カテーテル、針等のような身体侵入装置（図示せず）を用いることによって、患者５６６の体内に、前記選択された位置に挿入されることができる。位置及び方向検出器５６２は、上述した身体位置及び方向検出器１３０（図１Ｂ）と同様である。患者５６６は、手術台５６８上に横たわる。
【０１３６】
イメージャＭＰＳ５４２は、Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３座標系（すなわち、座標系Ｉ）に関係付けられる。イメージャ５４６は、イメージャ５４６の位置及び方向が座標系Ｉに関して規定されるように、イメージャＭＰＳ５４２によってキャリブレートされる。位置及び方向検出器５６２は、その位置及び方向の個々の信号を、配線５７０を経て（代わりに、無線式に）イメージャＭＰＳ５４２に供給する。イメージャＭＰＳ５４２は、位置及び方向検出器５６２から受けた前記信号にしたがって、座標系Ｉにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を決定する。
【０１３７】
イメージャＭＰＳ５４２は、位置及び方向検出器５６２の位置及び方向の個々の信号をイメージャ５４６に供給する。イメージャ５４６は、選択された組織５６４の組織画像５７４の計画段階画像５７２と、位置及び方向検出器５６２の検出器画像５７６の個々の信号を発生する。計画段階画像５７２は、２次元又は３次元のいずれかであってもよい。イメージャ５４６は、この信号をユーザインタフェース５４４に供給し、ユーザインタフェース５４４は、受けた信号にしたがって、計画段階画像５７２を表示する。検出器画像５７６は、位置及び方向検出器５６２のリアルタイム画像、又は、その表現のいずれかであってもよい。ユーザインタフェース５４４が検出器画像５７６を表示する必要はなく、検出器画像５７６は、開示される技術をより明確に説明するのに役に立つことに注意されたい。
【０１３８】
臨床スタッフは、イメージャ５４６によって発生された画像の選択されたスライスにおいて、マーキング５７８によって組織画像５７４の境界をマークする。イメージャ５４６は、次に、前記スライスにおけるマーキング５２６の座標にしたがって、選択された組織５６４の３次元画像の座標の集合を決定する。イメージャ５４６は、この座標の集合を、位置及び方向検出器５６２の座標と共に、記憶ユニット５４８に記憶する。
【０１３９】
代わりに、臨床スタッフは、位置及び方向検出器５６２の位置及び方向に関する選択された組織５６４の体積の個々の座標の集合を、ユーザインタフェース５４４を介して記憶ユニット５４８に入力する。入力される座標の集合は、離散的（すなわち、数値）又は容量的（例えば、基準点からの球の半径、立方体の高さと幅と深さ、又は、円柱の底の半径及びその高さ）のいずれかであってもよい。
【０１４０】
一般に、図９Ｂに例示されるようなシステム５４０の計画段階は、図９Ｃにおいて例示されるようなシステム５４０の照射段階とは物理的に異なった場所において行われる。したがって、配線５７０には、位置及び方向検出器５６２をイメージャＭＰＳ５４２から分離し、位置及び方向検出器５６２を照射器ＭＰＳ５５０に接続するために、コネクタ（図示せず）が設けられる。しかしながら、位置及び方向検出器は、無線接続部を設けられることもできる。
【０１４１】
図９Ｃの参照と共に、位置合わせモジュール５５２は、記憶ユニット５４８と、照射器ＭＰＳ５５０と、照射ユニット５５４とに結合される。位置及び方向検出器５６２は、配線５７０を介して照射器ＭＰＳ５５０に結合される。
【０１４２】
照射器ＭＰＳ５５０は、Ｘ_２、Ｙ_２、Ｚ_２座標系（すなわち、座標系ＩＩ）に関係付けられる。照射ユニット５５４は、照射ユニット５５４の位置及び方向が座標系ＩＩに関して規定されるように、照射器ＭＰＳ５５０によってキャリブレートされる。位置及び方向検出器５６２は、その位置及び方向の個々の信号を照射器ＭＰＳ５５０に供給する。照射器ＭＰＳ５５０は、位置及び方向検出器５６２から受けた信号にしたがって、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を決定する。照射器ＭＰＳ５５０は、決定された位置及び方向の個々の信号を位置合わせモジュール５５２に供給する。
【０１４３】
システム５４０は、手動モード又は自動モードのいずれかにおいて操作されることができる。手動モードにおいて、移動メカニズム５６０は、照射ユニット５５８を移動し、空間において固定された点に異なった方向から自動的に照射することができる。しかしながら、移動メカニズム５６０は、前記固定された点以外の空間における点を照射するように照射ユニット５５８を移動することはできない。
【０１４４】
手動モードにおいて、位置合わせモジュール５５２は、照射ユニット５５４から照射ユニット５５４の座標系（すなわち、座標系ＩＩ）の個々のデータを受ける。位置合わせモジュール５５２は、次に、座標系Ｉにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向と位置合わせする。臨床スタッフは、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向が、前記手術台において決定された（すなわち、座標系Ｉにおける）位置及び方向と実質的に同じになるように、患者５６６の身体の部分を位置決めする。ここで、選択された組織５６４は、空間において固定された点において位置し、この点に向かって、照射器５５８は、異なった方向からの放射を向けるように設定される。この段階において、臨床スタッフは、移動メカニズムに指示し、照射器５５８を移動し、選択された組織５６４に異なった方向から自動的に照射する。
【０１４５】
システム５４０の動作の自動モードにおいて、移動メカニズム５６０は、照射器５５８の位置及び方向を調節し、患者５６６の身体の実質的にどのような選択された点も照射することができる。加えて、移動メカニズム５６０は、照射ユニット５５８を移動し、患者５６６の身体の選択された点に異なった方向から照射することができる。
【０１４６】
自動モードにおいて、位置合わせモジュール５５２は、記憶ユニット５４８から、座標系Ｉにおける選択された組織５６４の教科の座標の集合と、座標系Ｉにおける位置及び方向検出器５６２の座標の個々のデータを取り出す。位置合わせモジュール５５２は、座標系Ｉにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向と位置合わせする。
【０１４７】
位置合わせモジュール５５２は、座標系ＩＩにおける選択された組織５６４の境界の座標の集合と、座標系ＩＩにおけるその位置及び方向の個々の信号をコントローラ５５６に供給する。コントローラ５５６は、選択された組織５６４の境界を照射する照射器５５８に関する位置及び方向を、位置合わせモジュール５５２から受けた座標系ＩＩにおける選択された組織５６４の座標の集合の個々のデータにしたがって決定し、個々の信号を移動メカニズム５６０に供給する。
【０１４８】
コントローラ５６６は、選択された組織５６４に異なった方向から照射する照射器５５８に関する複数の方向も決定し、これらの決定された方向の個々の信号を移動メカニズム５６０に供給する。移動メカニズム５６０は、照射器５５８も自動的に移動し、選択された組織５６４に異なった方向から照射する。
【０１４９】
システム５４０の動作の自動モードにおいて、臨床スタッフが患者５５６の身体の部分を照射器５５８に関して手動で位置決めする必要はないことに注意されたい。代わりに、移動メカニズム５６０は、照射器５５８を適切な位置及び方向に移動する。
【０１５０】
コントローラ５５６は、図７に関連して上述したように、移動メカニズム５６０に命令して、照射器５５８が選択された組織５６４に異なった方向から照射することを可能にするようにプログラムされることができる。座標系Ｉと座標系ＩＩのスケールが異なる場合、位置合わせモジュール５５２は、図１Ｃに関連して上述したように、座標系ＩＩにおいて位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を位置合わせする間、これら２つの座標系の間のスケールファクタを適用する。
【０１５１】
代わりに、前記移動メカニズムは、前記手術台に結合される。この場合において、前記コントローラは、前記手術台の位置及び方向を決定し、患者５５６の身体を、照射器５５８が放射を選択された組織５６４の方に向けることができるように移動する。前記コントローラは、前記決定された方向の個々の信号を前記移動メカニズムに供給し、前記移動メカニズムは、前記コントローラから受けた信号にしたがって前記手術台を移動する。この場合においても、臨床スタッフが患者５５６の身体の部分を照射に適切な位置及び方向に手動で位置決めする必要はなく、代わりに、前記移動メカニズムがこの運動を行う。
【０１５２】
代わりに、前記移動メカニズムは、前記照射器及び手術台の双方に結合される。どのような場合においても、前記移動メカニズムは、前記選択された組織と照射器との間の相対運動を与える。
【０１５３】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図９Ａのシステムを動作する方法の図式的例示である図１０を参照する。手順５８０において、検出器は、患者の体内において、選択された組織に関係付けられた選択された位置において固定される。図９Ｂの参照と共に、位置及び方向検出器５６２は、患者５２２の体内において、選択された場所において挿入され、位置及び方向検出器５６２は、配線５７０を介してイメージャＭＰＳ５４２に結合される。
【０１５４】
手順５８２において、第１座標系における検出器の第１位置及び方向は、第１医療位置決めシステムによって検出される。図９Ｂの参照と共に、イメージャＭＰＳ５４２は、座標系Ｉにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を検出し、個々の信号をイメージャ５４６に供給する。
【０１５５】
手順５８４において、前記第１座標系における選択された組織の座標の集合は、前記第１位置及び方向に関係付けられる。図９Ｂの参照と共に、ユーザインタフェース５４４は、組織画像５７４及び検出器画像５７６を含む計画段階画像５７２を表示する。臨床スタッフは、組織画像５７４の境界を、ユーザインタフェース５４４を用いることによって、マーキング５７８によってマークする。イメージャ５４６は、マーキング５７８の座標の集合を、位置及び方向検出器５６２の座標と共に、記憶ユニット５４８に記憶するために供給する。
【０１５６】
代わりに、臨床スタッフは、位置及び方向検出器５６２の位置及び方向に関する選択された組織５６４の座標の集合を、前記ユーザインタフェースを介して入力し、この座標の集合を、位置及び方向検出器５６２の座標と共に、記憶ユニット５４８に記憶する。
【０１５７】
手順５８６において、第２座標系における前記検出器の第２位置及び方向は、第２医療位置決めシステムによって検出される。図９Ｃの参照と共に、患者５２２は、図９Ｂにおいて例示されるイメージング室とは通常異なる照射室内に置かれ、配線５７０は、照射器ＭＰＳ５５０に結合される。照射器ＭＰＳ５５０は、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向を検出し、個々の信号を位置合わせモジュール５５２に供給する。
【０１５８】
手順５８８において、前記関係付けられた座標の集合は、前記第２位置及び方向にしたがって、前記第２座標系に位置合わせされる。図９Ｃの参照と共に、位置合わせモジュール５５２は、前記座標の集合を記憶ユニット５４８から取り出し、これらを、座標系ＩＩにおける位置及び方向検出器５６２の位置及び方向にしたがって座標系ＩＩに位置合わせする。位置合わせモジュール５５２は、さらに、データを座標系Ｉから座標系ＩＩに変換する任意の変換情報（例えば、スケーリング）にしたがって、座標系Ｉにおける座標の集合を座標系ＩＩに位置合わせする。
【０１５９】
位置合わせモジュール５５２は、前記位置合わせされた座標の集合の個々の信号を照射ユニット５５４に供給する（手順５９０）。手順５９２において、前記選択された組織は、前記位置合わせされた座標の集合にしたがって、異なった方向から照射される。図９Ａ及び９Ｃの参照と共に、コントローラ５５６は、選択された組織５６４の体積に異なった方向から照射する照射器５５８に関する複数の方向を決定し、個々の信号を移動メカニズム５６０に供給する。移動メカニズム５６０は、コントローラ５５６から受けた信号にしたがって照射器５５８を移動する。
【０１６０】
代わりに、前記移動メカニズムは、前記手術台に結合され、前記照射器に関する前記患者の身体の一部の移動を可能にする。さらに代わりに、前記移動メカニズムは、前記手術台及び照射器の双方に結合される。すべての場合において、前記移動メカニズムは、前記選択された組織の前記照射器に関する移動を与える。
【０１６１】
開示される技術の他の態様によれば、医療位置決めシステムは、患者の体内に挿入される医療用介在装置に結合される検出器の位置及び方向を決定する。前記医療位置決めシステムは、イメージャに指示し、前記イメージャが前記医療用介在装置の興味ある部分の最大の可能な長さの画像を取得できるような方向に移動させる。この興味ある部分は、ディスプレイにおいて表示される。
【０１６２】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、一般に６００で示される、医療用介在装置の画像を取得するシステムの図式的な例示である図１１を参照する。システム６００は、画像調節システム６０２と、ＭＰＳ６２０と、医療用介在装置６０４と、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８と、イメージャ６１０とを含む。イメージャ６１０は、支持構造６１２と、移動メカニズム６１４と、放射発生器６１６と、放射検出器６１８とを含む。画像調節システム６０２は、ＭＰＳ６２０と、プロセッサ６２２とを含む。
【０１６３】
医療用介在装置６０４は、患者６２４の体内に挿入される。患者６２４は、手術台６２６上に横たわる。装置位置及び方向検出器６０６は、医療用介在装置６０４の興味ある領域において、例えば、医療用介在装置６０４の遠位端６２８において、医療用介在装置６０４に結合される。イメージャ位置及び方向検出器６０８は、イメージャ６１０に取り付けられる。ＭＰＳ６２０は、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８と、プロセッサ６２２とに結合される。プロセッサ６２２は、移動メカニズム６１４に結合される。イメージャ６１０は、患者６２４の画像（図示せず）を取得する装置である（例えば、蛍光透視法、超音波、核磁気共鳴−ＮＭＲ、光学イメージング、サーモグラフィ、核イメージング−ＰＥＴ）。
【０１６４】
イメージャ６１０は、少なくとも３自由度を有する。ＭＰＳ６２０は、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系（すなわち、座標系Ｉ）に関係付けられる。イメージャ６１０は、イメージャ６１０の位置及び方向が座標系Ｉに関して規定されるように、ＭＰＳ６２０によってキャリブレートされる。
【０１６５】
図１１に示す例において、イメージャ６１０は、Ｘ線型イメージャ（当該技術分野においてＣアームイメージャとして知られる）である。したがって、放射発生器６１６及び放射検出器６１８は、放射発生器６１６が患者６２４の一方の側に置かれ、放射検出器６１８が患者６２４の反対側に置かれるように、支持構造６１２に結合される。放射発生器６１６及び放射検出器６１８は、放射軸（図示せず）上に置かれ、前記放射軸は患者６２４の身体と交差する。
【０１６６】
移動メカニズム６１４は、支持構造６１２に結合され、これによって、支持構造６１２がＹ軸について回転することを可能にする。移動メカニズム６１４は、支持構造６１２を回転し、これによって、前記放射軸の方向を、Ｘ−Ｚ面上で、Ｙ軸について変化させる。移動メカニズム６１４は、上述した移動メカニズム５６０（図９Ａ）と同様である。図１１に示す例において、装置位置及び方向検出器６０６は、遠位端６２８に置かれる。遠位端６２８の方向は、Ｘ−Ｚ面上に置かれたベクトル６３０によって表される。遠位端６２８の最大長の画像を得るために、前記放射軸は、Ｘ−Ｚ面上に置かれたベクトル６３２に沿って位置合わせされなければならず、ベクトル６３２は、ベクトル６３０とほぼ垂直である。
【０１６７】
送信機（図示せず）は、電磁信号を、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８に送信する。装置位置及び方向検出器６０６は、その位置及び方向の個々の信号を、配線６３４を介してＭＰＳ６２０に供給する。同様に、イメージャ位置及び方向検出器６０８は、イメージャ６１０の位置及び方向の個々の信号を、配線６３６を介してＭＰＳ６２０に供給する。代わりに、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８の各々は、ＭＰＳ６２０に無線式に結合される。
【０１６８】
装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８とから受けた信号にしたがって、ＭＰＳ６２０は、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８の位置及び方向を各々検出する。ＭＰＳ６２０は、遠位端６２８の検出された位置及び方向と、イメージャ６１０の検出された位置及び方向の個々の信号を、プロセッサ６２２に供給する。
【０１６９】
プロセッサ６２２は、遠位端６２８がベクトル６３０に沿った方向を向き、前記放射軸がベクトル６３２に沿った方向を向かなければならないことを決定する。プロセッサ６２２は、信号を移動メカニズム６１４に供給し、イメージャ位置及び方向検出器６０８の検出された位置及び方向にしたがって、前記放射軸がベクトル６３２に沿った方向を向くように支持構造６１２を移動する。
【０１７０】
代わりに、システム６００は、イメージャ位置及び方向検出器６０８がない。この場合において、移動メカニズム６１４の座標は、座標系Ｉと同期する。プロセッサ６２２は、装置位置及び方向検出器６０６から受けた信号のみにしたがってベクトル６３２の方向を決定し、移動メカニズム６１４に指示し、前記放射軸がベクトル６３２に沿った方向に向けられるように、支持構造６１２を移動する。プロセッサ６２２は、常にイメージャ６１０の位置及び方向の個々のどのようなフィードバック信号も受けることなく、メカニズム６１４を移動する。
【０１７１】
さらに代わりに、システム６００は、プロセッサ６２２に結合されたユーザインタフェース（図示せず）を含み、臨床スタッフは、イメージャ６１０の所望の方向範囲の個々のデータを、前記ユーザインタフェースを介してプロセッサ６２２に入力する。プロセッサ６２２は、臨床スタッフによって入力された前記方向データの個々の信号を供給し、移動メカニズム６１４は、プロセッサ６２２から受けた前記信号にしたがって、イメージャ６１０を移動する。
【０１７２】
放射検出器６１８は、放射発生器６１６によって発生され、患者６２４の身体のセクションを通過する放射を検出し、前記身体のこのセクションの画像を発生する。放射検出器６１８は、信号をディスプレイ（図示せず）に供給し、前記ディスプレイは、前記身体のこのセクションの画像を表示する。この画像は、医療用介在装置６０４の興味ある部分の最適な表現（すなわち、遠位端６２８の最大の可能な長さの画像）を含む。
【０１７３】
図１１に示す例において、前記医療用介在装置の遠位端は、前記イメージャが、前記イメージャの放射軸が前記医療用介在装置の遠位端の方向とほぼ垂直になる方向に向かって回転できるように、ある方向に沿った方向を向く。
【０１７４】
したがって、前記医療用介在装置の遠位端が、前記放射軸をこの方向に正確に垂直に位置合わせすることができない方向に沿った方向を向いている場合、前記イメージャは、前記遠位端の最も長い射影（すなわち、前記興味ある部分の最大の可能な長さ）の画像が得られる方向に移動される。
【０１７５】
代わりに又は加えて、移動メカニズム６１４と同様の移動メカニズム（図示せず）は、手術台及び前記ＭＰＳに結合される。この場合において、前記ＭＰＳは、前記移動メカニズムに指令し、前記イメージャが前記医療用介在装置の興味ある部分の最適な表現を含む画像を取得できるように、前記手術台を移動する。
【０１７６】
ここで、開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図１１のシステムを動作する方法の図式的な例示である図１２を参照する。手順６５０において、位置及び方向検出器に結合された医療用介在装置は、患者の体内に挿入される。図１１の参照と共に、装置位置及び方向検出器６０６は、医療用介在装置６０４の興味ある部分（例えば、遠位端６２８）において配置され、医療用介在装置６０４は、患者６２４の体内に挿入される。次に、ＭＰＳ６２０は、装置位置及び方向検出器６０６と、イメージャ位置及び方向検出器６０８の位置及び方向を検出する（手順６５２）。イメージャ６１０の現在位置及び方向は、前記イメージャに埋め込まれたセンサから内部的に、又は、ＭＰＳセンサをイメージャ６１０に取り付けることによって外部的に得られることに注意されたい。
【０１７７】
手順６５４において、イメージャのイメージング方向は、前記イメージャが身体のセクションの画像を得ることができるように、前記検出された位置及び方向にしたがって決定され、前記画像は、前記医療用介在装置の興味ある部分の最適な表現を含む。図１１の参照と共に、プロセッサ６２２は、前記医療用介在装置６０４の興味ある部分（すなわち、遠位端６２８）がベクトル６２２に沿った方向を向くことを決定する。プロセッサ６２２は、さらに、イメージャ６１０が、その放射軸がベクトル６３２に沿った方向を向く方向に移動されなければならないことを決定する。
【０１７８】
この方向において、イメージャ６１０は、遠位端６２８の方向に対してほぼ垂直な軸に沿って患者６２４の身体に照射することができる。したがって、この方向において、イメージャ６１０は、患者６２４の身体のセクションの画像を取得することができ、前記画像は、医療用介在装置６０４の興味ある部分の最適な表現を含む。
【０１７９】
プロセッサ６２２は、信号を移動メカニズム６１４に供給し、イメージャ６１０を手順６５４（手順６５６）で決定された方向に移動する。イメージャ６１０は、前記画像を取得し（手順６５８）、個々の信号をディスプレイに供給し、前記取得された画像を表示する（手順６６０）。
【０１８０】
開示される技術は、特に上記で示され説明されたものに限定されないことは、当業者によって認識されるであろう。開示される技術の範囲は、請求項によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】開示される技術の一実施例にしたがって構成され動作する、第１イメージャによって取得された第１画像を第２イメージャによって取得された第２画像と位置合わせするシステムの図式的な図解である。
【図１Ｂ】図１Ａのシステムの前記第１画像を取得する部分の図式的な図解である。
【図１Ｃ】図１Ａのシステムの前記第２画像を取得し、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせする他の部分の図式的な図解である。
【図１Ｄ】図１Ａのシステムの第１医療位置決めシステム（ＭＰＳ）及び第２ＭＰＳの各々の図式的な図解である。
【図２Ａ】開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、第１再生画像を、第２イメージャによって取得された第２画像と位置合わせするシステムの図式的な例示である。
【図２Ｂ】前記第１再生画像を複数の２次元画像から再生する、図２Ａのシステムの一部の図式的な例示である。
【図２Ｃ】前記第２画像を取得し、前記第１再生画像を前記第２画像と位置合わせする、図２Ａのシステムの他の部分の図式的な例示である。
【図２Ｄ】医療用介在装置に取り付けられる画像検出器によって前記第２画像を取得する、図２Ａのシステムの部分の図式的な例示である。
【図３Ａ】患者の身体において配置され、開示される技術の他の実施例にしたがって、画像のスケールファクタを決定する２個の身体位置及び方向検出器の図式的例示である。
【図３Ｂ】図１Ａの第１イメージャと同様の第１イメージャによって取得される患者の身体の第１画像の図式的な例示である。
【図３Ｃ】図１Ａの第２イメージャと同様の第２イメージャによって取得される患者の身体の第２画像の図式的な例示であり、前記第２画像のスケールは、図３Ｂの第１画像のスケールと異なる。
【図３Ｄ】図３Ｃの第２画像のスケールに従って修正された図３Ｂの第１画像の図式的な例示である。
【図４】開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、第１ＭＰＳ及び第２ＭＰＳが一般に３９０で示される座標決定ユニットによって置き換えられた、図１Ａのシステムの一部の図式的な例示である。
【図５】開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、前記第１ＭＰＳ及び前記第２ＭＰＳの各々が、一般に４３０で示される座標決定ユニットによって置き換えられた、図１Ａのシステムの一部の図式的な例示である。
【図６】開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図１Ａのシステムを動作する方法の図式的な例示である。
【図７】開示される技術の他の実施例に従って構成され動作する、複数の異なった治療セッション中に患者の選択された組織を医療的に治療するシステムの図式的な例示である。
【図８】開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図７のシステムを動作する方法の図式的な例示である。
【図９Ａ】開示される技術の他の実施例に従って構成され動作する、イメージャの座標系において規定された選択された組織の境界を、治療装置の座標系と位置合わせするシステムの図式的な例示である。
【図９Ｂ】図９Ａのシステムの照射計画部分の図式的な例示である。
【図９Ｃ】図９Ａのシステムの照射治療部分の図式的な例示である。
【図１０】開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図９Ａのシステムを動作する方法の図式的例示である。
【図１１】開示される技術の他の実施例にしたがって構成され動作する、医療用介在装置の画像を取得するシステムの図式的な例示である。
【図１２】開示される技術の他の実施例にしたがって動作する、図１１のシステムを動作する方法の図式的な例示である。

Claims (25)

1. マーカーを用いることなく患者の身体に関する第１画像を第２画像と位置合わせする位置合わせシステムにおいて、前記位置合わせシステムは、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器を具え、
   前記身体の、第１座標系内の第１位置及び方向を検出する第１医療位置決めシステムであって、前記第１医療位置決めシステムは第１イメージャに関係し結合され、前記第１イメージャは、少なくとも１つの画像を前記身体から取得し、前記第１イメージャは、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器の出力に基づいて、前記少なくとも１つの画像に前記第１位置及び方向を関係付けることによって前記第１画像を発生する、第１医療位置決めシステムと、
   前記身体の、第２座標系内の第２位置及び方向を検出する第２医療位置決めシステムであって、前記第２医療位置決めシステムは第１医療位置決めシステムから分離し、前記第２医療位置決めシステムは第２イメージャに関係し結合され、前記第２イメージャは前記第１イメージャから分離し、前記第２イメージャは、前記第２画像を取得し、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器の出力に基づいて、前記第２画像を前記第２位置及び方向に関係付ける、第２医療位置決めシステムと、
   前記第２イメージャ及び前記第２医療位置決めシステムに結合され、前記第１座標系内で検出した前記第１位置及び方向と、前記第２座標系内で検出した前記第２位置及び方向とにしたがって、前記第１画像を前記第２画像と位置合わせする位置合わせモジュールとを具えることを特徴とする位置合わせシステム。
2. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記第１イメージャ及び前記位置合わせモジュールに結合された画像データベースをさらに具え、前記第１イメージャは前記第１画像を前記画像データベースに記憶し、
   前記位置合わせモジュールは、前記第１画像を前記画像データベースから取り出すことを特徴とする位置合わせシステム。
3. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   医療用介在装置及び前記第２医療位置決めシステムに結合される装置位置及び方向検出器をさらに具え、前記第２医療位置決めシステムは、前記装置位置及び方向検出器によって、前記医療用介在装置の装置位置及び方向を検出し、
   前記第２医療位置決めシステムは、前記装置位置及び方向を表す位置及び方向信号を前記位置合わせモジュールに供給し、
   前記位置合わせモジュールは、前記位置及び方向信号にしたがって、前記医療用介在装置の表現を発生することを特徴とする位置合わせシステム。
4. 請求項３に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記医療用介在装置は、
   カテーテルと、
   薬剤分配ユニットと、
   組織切断ユニットと、
   から成るグループから選択されることを特徴とする位置合わせシステム。
5. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記第１イメージャ及び前記第２イメージャの一方または両方が、前記位置合わせシステムから分離していることを特徴とする位置合わせシステム。
6. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記第１イメージャ及び前記第２イメージャの各々は、
   蛍光透視法と、
   超音波と、
   サーモグラフィと、
   核磁気共鳴と、
   光学イメージングと、
   から成るグループから選択されることを特徴とする位置合わせシステム。
7. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記位置合わせモジュールは、前記第１画像を前記第２画像上に重ねることを特徴とする位置合わせシステム。
8. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記位置合わせモジュールに結合され、前記第１画像及び前記第２画像の少なくとも１つを表示するディスプレイをさらに具えることを特徴とする位置合わせシステム。
9. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
   前記第１イメージャ及び前記位置合わせモジュールに結合されるプロセッサと、
   前記プロセッサに結合される第１器官タイミングモニタであって、第１パルスセンサが、前記患者の身体の検査される器官及び前記第１器官タイミングモニタに結合される場合、前記第１器官タイミングモニタは前記検査される器官のタイミング信号を検出する、第１器官タイミングモニタと、
   前記位置合わせモジュールに結合される第２器官タイミングモニタであって、第２パルスセンサが、前記検査される器官及び前記第２器官タイミングモニタに結合される場合、前記第２器官タイミングモニタは前記タイミング信号を検出する、第２器官タイミングモニタとをさらに具え、
   前記プロセッサは、前記少なくとも１つの画像を、前記第１位置及び方向と、前記タイミング信号の個々の時間ポイントとに関係付けることによって再生し、
   前記位置合わせモジュールは、前記第１位置及び方向と、前記第２位置及び方向と、前記個々の時間ポイントとにしたがって、前記第１画像を前記第２画像に位置合わせすることを特徴とする位置合わせシステム。
10. 請求項９に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記プロセッサ及び前記位置合わせモジュールに結合される画像データベースをさらに具え、前記プロセッサは、前記第１画像を前記画像データベースに記憶し、
    前記位置合わせモジュールは、前記第１画像を前記画像データベースから取り出すことを特徴とする位置合わせシステム。
11. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記患者の身体に結合され、かつ前記第１医療位置決めシステム及び前記第２医療位置決めシステムに交互に結合されるように動作する少なくとも２個の身体位置及び方向検出器をさらに具え、前記第１医療位置決めシステムは、前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器が前記第１医療位置決めシステムに結合される場合、前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器によって、前記第１位置及び方向を検出し、
    前記第２医療位置決めシステムは、前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器が前記第２医療位置決めシステムに結合される場合、前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器によって、前記第２位置及び方向を検出し、
    前記位置合わせモジュールは、前記第１医療位置決めシステムによって検出した前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器間の距離と、前記第２医療位置決めシステムによって検出した前記少なくとも２個の身体位置及び方向検出器間の距離との差にしたがって、前記第１画像及び第２画像のスケールを調節することを特徴とする位置合わせシステム。
12. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記患者の身体に結合され、かつ前記第１医療位置決めシステム及び前記第２医療位置決めシステムに交互に結合されるように動作する複数のセンシングユニットをさらに具え、
    前記第１医療位置決めシステムは、
    前記センシングユニットに結合される第１トランシーバと、
    前記第１トランシーバ及び前記第１イメージャに結合され、前記センシングユニットが前記第１トランシーバに結合される場合、前記第１トランシーバから受ける第１信号にしたがって、前記第１位置及び方向を決定する第１プロセッサとを具え、
    前記第２医療位置決めシステムは、
    前記センシングユニットに結合される第２トランシーバと、
    前記第２トランシーバ、前記位置合わせモジュール、及び前記第２イメージャに結合され、前記センシングユニットが前記第２トランシーバに結合される場合、前記第２トランシーバから受けた第２信号にしたがって、前記第２位置及び方向を決定する第２プロセッサとを具えることを特徴とする位置合わせシステム。
13. 請求項１２に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記センシングユニットの各々は、位置検出器及び方向検出器を具えることを特徴とする位置合わせシステム。
14. 請求項１３に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記位置検出器は、
    電磁コイル及び
    ソナーセンサ
    から成るグループから選択されることを特徴とする位置合わせシステム。
15. 請求項１３に記載の位置合わせシステムにおいて、前記方向検出器はジャイロスコープであることを特徴とする位置合わせシステム。
16. 請求項１２に記載の位置合わせシステムにおいて、
    さらに、前記第１トランシーバ及び前記第１イメージャに結合される第１センシングユニットを具え、前記第１プロセッサは、前記第１トランシーバから受けた第１信号にしたがって前記第１イメージャの第１イメージャ位置及び方向を決定し、
    さらに、前記第２トランシーバ及び前記第２イメージャに結合される第２センシングユニットを具え、前記第２プロセッサは、前記第２トランシーバから受けた第２信号にしたがって前記第２イメージャの第２イメージャ位置及び方向を決定することを特徴とする位置合わせシステム。
17. 請求項１２に記載の位置合わせシステムにおいて、
    医療用介在装置及び前記第２トランシーバに結合されるセンシングユニットをさらに具え、
    前記第２プロセッサは、前記センシングユニットの装置位置及び方向を決定し、
    前記第２プロセッサは、前記装置位置及び方向を表す位置及び方向信号を前記位置合わせモジュールに供給し、
    前記位置合わせモジュールは、前記位置及び方向信号にしたがって前記医療用介在装置の表現を発生することを特徴とする位置合わせシステム。
18. 請求項１に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記患者の身体に結合され、かつ前記第１医療位置決めシステム及び前記第２医療位置決めシステムに交互に結合されるように動作する複数の送信機をさらに具え、
    前記第１医療位置決めシステムは、
    前記第１イメージャに結合される第１プロセッサと、
    前記第１プロセッサに結合される複数の第１受信機とを具え、
    前記第２医療位置決めシステムは、
    前記第２イメージャ及び前記位置合わせモジュールに結合される第２プロセッサと、
    前記第２プロセッサに結合される複数の第２受信機とを具え、
    前記第１プロセッサは、前記第１受信機が前記送信機から無線信号を受信する場合、前記第１位置及び方向を決定し、
    前記第２プロセッサは、前記第２受信機が前記送信機から無線信号を受信する場合、前記第２位置及び方向を決定することを特徴とする位置合わせシステム。
19. 請求項１８に記載の位置合わせシステムにおいて、
    前記第１医療位置決めシステム及び前記第２医療位置決めシステムは、それぞれ前記第１位置及び方向及び前記第２位置及び方向を、三角法によって決定することを特徴とする位置合わせシステム。
20. 第１医療位置決めシステムと、前記第１医療位置決めシステムに関係し結合される第１イメージャと、前記第１医療位置決めシステムから分離した第２医療位置決めシステムと、前記第１医療位置決めシステムに関係し結合され、前記第１イメージャから分離した第２イメージャと、前記第２イメージャ及び前記第２医療位置決めシステムに結合される位置合わせモジュールとを備える位置合わせシステムによって、マーカーを用いることなく患者の身体に関する第１画像を第２画像と位置合わせする当該位置合わせシステムの作動方法において、該方法は、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器を具えるステップを有し、
    前記第１医療位置決めシステムが、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器の出力によって、患者の身体の、第１座標系内の第１位置及び方向を検出するステップと、
    前記第１イメージャによって、前記第１画像を取得し、前記第１画像の、前記第１座標系内の第１組の座標を決定するステップとを含み、
    前記第２医療位置決めシステムが、前記患者の身体に結合される身体位置及び方向検出器の出力によって、前記身体の、第２座標系内の第２位置及び方向を検出するステップと、
    前記第２イメージャによって、前記第２画像を取得し、前記第２画像の、前記第２座標系内の第２組の座標を決定するステップとを含み、
    さらに、前記位置合わせモジュールによって、前記身体の第１位置及び方向と、前記身体の第２位置及び方向とにしたがって、前記第１組の座標を前記第２組の座標と位置合わせするステップ
    を含むことを特徴とする方法。
21. 請求項２０に記載の位置合わせシステムの作動方法において、
    前記第１画像を取得するステップを実行した後に、前記第１画像を画像データベースに記憶するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
22. 請求項２０に記載の位置合わせシステムの作動方法において、
    前記第１座標系と前記第２座標系との間のスケールファクタにしたがって、前記第１画像のスケールを前記第２座標系のスケールに変更するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
23. 請求項２０に記載の位置合わせシステムの作動方法において、
    前記第１医療位置決めシステムは、前記第１位置及び方向を、複数のセンシングユニットから受けた複数の信号にしたがって三角法により検出し、
    前記センシングユニットは、前記身体及び前記第１医療位置決めシステムに結合されることを特徴とする方法。
24. 請求項２０に記載の位置合わせシステムの作動方法において、
    前記第２医療位置決めシステムは、前記第２位置及び方向を、複数のセンシングユニットから受けた複数の信号にしたがって三角法により検出し、
    前記センシングユニットは、前記身体及び前記第２医療位置決めシステムに結合されることを特徴とする方法。
25. 請求項２０に記載の位置合わせシステムの作動方法において、
    前記第１医療位置決めシステムは、前記第１位置及び方向を、複数の送信機から無線で受けた複数の信号にしたがって検出し、
    前記第２医療位置決めシステムは、前記第２位置及び方向を前記信号にしたがって検出し、
    前記送信機は前記身体に結合されることを特徴とする方法。

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