JP5144914B2 - フルオロスコピィにおいて器具を追跡する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は一般的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像に関し、さらに具体的には、侵襲型ＣＴフルオロスコピィ時に器具を追跡することに関する。

少なくとも一つの公知のＣＴイメージング・システム構成においては、Ｘ線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビームは、デカルト座標系のＸＹ平面であって一般に「イメージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは、患者のような撮像対象を透過する。ビームは対象によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光される減弱したビーム放射線の強度は、対象によるＸ線ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置でのビーム減弱の測定値である別個の電気信号を発生する。全ての検出器からの減弱測定値を別個に取得して透過プロファイルを生成する。

公知の第三世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイは、Ｘ線ビームが撮像対象と交差する角度が定常的に変化するように撮像平面内で撮像対象の周りをガントリと共に回転する。一つのガントリ角度での検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。対象の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器が一回転する間に様々なガントリ角度すなわちビュー角度において形成される一組のビューを含んでいる。アキシャル・スキャン（軸方向走査）では、投影データを処理して、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。一組の投影データから画像を再構成する一方法に、当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれるものがある。この方法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド単位」と呼ばれる整数へ変換し、これらの整数を用いて表示器上の対応するピクセルの輝度を制御する。

全走査時間を短縮するために、「ヘリカル」・スキャン（螺旋走査）を行なうこともできる。「ヘリカル」・スキャンを行なうためには、患者を移動させながら所定の数のスライスのデータを取得する。かかるシステムは、１回のファン・ビーム・ヘリカル・スキャンから単一の螺旋を生成する。ファン・ビームによって悉く写像された螺旋から投影データが得られ、投影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。

ヘリカル・スキャンのための再構成アルゴリズムは典型的には、収集されたデータにビュー角度及び検出器チャネル番号の関数として加重する螺旋加重アルゴリズム（「ＨＷ」）を用いる。明確に述べると、フィルタ補正逆投影法の前に、ビュー角度及び検出器角度の両方の関数である螺旋加重ファクタに従ってデータに加重する。アンダースキャン加重の場合と同様に、ＨＷアルゴリズムでも投影データをフィルタ処理し、加重し、逆投影して各々の画像を形成する。

マルチ・スライスＣＴフルオロスコピィでは、Ｘ線のファン・ビームは、Ｚ軸方向に沿って検出器素子の複数の横列を含む検出器に向けて投射される。検出器素子の各々の横列を用いて、Ｘ線ビーム源と検出器との間に位置する目標物の画像を再構成する。任意数の画像を結合して、目標物の容積画像を形成することができ、且つ／又は例えば針を患者の体内の所望の位置まで案内するのを支援する画像の連続フレームを形成することができる。フレームは、ビューと同様に、撮像対象を通して得られる二次元スライスに対応する。具体的には、投影データを所定のフレーム・レートで処理して対象の画像フレームを構築する。
米国特許第６０５５４４９号

ＣＴフルオロ・システムでは、画像の劣化を最小限に抑えつつフレーム・レートを高めることが一般に有利である。フレーム・レートを高めると、例えば操作者である医師に、例えば生検針の位置に関するさらに適時の（すなわち現在にさらに近い）情報を提供する等の利点が得られる。しかしながら、フレーム・レートを高めると、一般に画像劣化を最小限に抑えることに対する悪影響がある。例えば、投影データをフィルタ処理し、加重して逆投影する頻度が増大すると、フレーム・レートを低下させる傾向がある。このように、フレーム・レートは、ＣＴフルオロ・システムの計算能力に制限される。マルチ・スライスＣＴシステムにおいて提供されるガントリ回転当たり取得されるスライスの数が増大すると、利用者は入手可能な全ての情報を用いることができなくなる。さらに明確に述べると、侵襲型ＣＴ処置において、秒当たり約１０フレームをしばしば超えるフレーム・レートで多数の画像を表示することが可能なマルチ・スライス・スキャナを監視しようとするときには、利用者にとって不足が生ずる。マルチ・スライスＣＴフルオロ・システムの場合には、入手可能な比較的薄いアキシャル・スライスの１枚〜３枚の厚いスライスへの加算を加算画像として提示することができるが、かかる加算は、薄いスライス撮像によって実現され得る潜在的な分解能向上を活用しない。結果として、かかる加算は、マルチ・スライス・スキャナによって実現され得る可能な改善された針配置精度を提供することができない。

加えて、侵襲的処置（生検、ドレナージ等）時の針挿入の軌跡はアキシャル平面とは異なる場合があるが、従来のＣＴシングル・スライス型の侵襲的処置では、針挿入は一般に、画像平面のみに限定されており、あらゆるＺ方向針位置変化は適当な方向への患者テーブル移動を必要とする。この移動の正確な大きさ及び方向に関する判断には経験が必要とされ、しばしば「試行錯誤」的アプローチを必然的に伴う。さらに、患者の身体に針を挿入したまま処置中にガントリ開口の内外に患者テーブル及び患者を出し入れする危険性が加わる。

一実施形態では、関心領域内に器具を表示するイメージング・システムを提供する。このイメージング・システムは、マルチ・スライス検出器、このマルチ・スライス検出器に結合されているプロセッサ、及び再構成画像を表示するように構成されている表示器を含んでいる。プロセッサは、複数のマルチ・スライス走査データを受け取り、これら複数のマルチ・スライス走査データの少なくとも１枚のスライスにおいて器具の少なくとも一部を識別し、識別された器具の部分を上述の少なくとも１枚のスライスに関連付けされた指標によって表示するように構成されている。

もう一つの実施形態では、コンピュータ・システムを提供する。このコンピュータ・システムは、複数のマルチ・スライス走査データを受け取り、マルチ・スライス走査データの少なくとも１枚のスライスに配置されている針様器具の少なくとも一部を当該スライスに関連した指標によって識別するように構成されている。

さらにもう一つの実施形態では、関心領域内に器具を表示する方法を提供する。この方法は、関心領域のマルチ・スライス画像の各々のスライスに色、濃淡及びパターンの少なくとも一つを含む指標を関連付けするステップと、少なくとも１枚のスライスにおいて器具の少なくとも一部を識別するステップと、上述のスライスに関連付けされた指標を当該スライスにおいて識別された器具の部分に適用するステップとを含んでいる。

さらにもう一つの実施形態では、撮像スキャナを提供する。この撮像スキャナは、被検体から撮像データを取得するように構成されているデータ取得装置と、取得された撮像データから再構成される画像を表示するように構成されているモニタと、コンピュータとを含んでおり、コンピュータは、体内装置（intracorporeal device）を内部に配置させた被検体から撮像データの多数のスライスを取得し、多数の撮像データのスライスからマルチ・スライス画像を再構成し、観察者による観察のために、多数の撮像データのスライスに含まれる体内装置の位置の情報を保存しつつ、実時間フレーム・レートでマルチ・スライス画像を表示することをモニタに行なわせるようにプログラムされている。

もう一つの実施形態では、可動式患者テーブル及びマルチ・スライス検出器アレイを含んでおり、マルチ・スライス検出器アレイのＺ方向撮像区域内でイメージング・システムの走査平面を自動的に移動させるイメージング・システムを用いて、侵襲器具を目標物に対して追跡する方法を提供する。この方法は、器具の体内軌跡を決定するステップと、複数の隣接するスライスの少なくとも１枚において器具の先端を表示するステップと、器具の先端を表示するステップと、先端がＺ方向撮像区域の実質的な範囲に達したときに患者テーブルを平行移動させるステップとを含んでいる。

本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を冠した要素またはステップという用語は、排除を明記していない限りかかる要素又はステップを複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている追加の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。

また、本書で用いられる「画像を再構成する」という表現は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような本発明の実施形態を排除するものではない。従って、本書で用いられる「画像」との用語は、可視画像及び可視画像を表わすデータの両方を広く指すものとする。但し、多くの実施形態は少なくとも１枚の可視画像を形成する（か又は形成するように構成されている）。加えて、ＣＴ医療環境で詳細な説明を行なうが、本発明の利点は、例えば超音波、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、電子ビームＣＴ（ＥＢＣＴ）、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）、単光子放出計算機式断層写真法（ＳＰＥＣＴ）を含めた全ての撮像モダリティについて、医療環境でも、産業環境又は例えば限定しないが空港若しくは他の輸送拠点のための手荷物走査ＣＴシステムのような輸送環境等の非医療環境でも、享受されるものと思量される。

図１は、ＣＴイメージング・システム１０の見取り図である。図２は、図１に示すシステム１０のブロック模式図である。この実施形態の例では、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０が、「第三世代」ＣＴイメージング・システムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２は放射線源１４を有しており、放射線源１４は、Ｘ線のコーン・ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。

検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線ビームを感知する。各々の検出器素子２０は、入射放射線ビームの強度を表わし従って対象又は患者２２を透過する際のビームの減弱を表わす電気信号を発生する。マルチ・スライス検出器１８を有するイメージング・システム１０は、対象２２の容積を表わす複数の画像を形成することが可能である。これら複数の画像の各々の画像は、容積の別個の「スライス」に対応している。スライスの「厚み」又は開口（アパーチャ）は、検出器横列の厚みに依存する。

放射線投影データを取得するための１回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。図２は、検出器素子２０の単一の横列（すなわち検出器横列１列）のみを示している。しかしながら、マルチ・スライス検出器アレイ１８は、１回の走査中に複数の準並行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子２０の複数の平行な検出器横列を含んでいる。

ガントリ１２上の構成要素の回転及び放射線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は、放射線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、放射線制御器２８は放射線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化された放射線データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。

コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている表示器４２例えばモニタによって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観察することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、放射線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、電動式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。

一実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブル・ディスク又はＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能な媒体５２からの命令及び／又はデータを読み取る装置５０、例えばフレキシブル・ディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブを含んでいる。他の実施形態では、コンピュータ３６はファームウェア（図示されていない）に記憶されている命令を実行する。一般的には、図２に示すＤＡＳ３２、再構成器３４及びコンピュータ３６の少なくとも一つに設けられたプロセッサが、後述する工程を実行するようにプログラムされる。言うまでもなく、本発明の方法はＣＴシステム１０での実施に限定されておらず、他の多くの形式及び変形のイメージング・システムと共に用いることができる。一実施形態では、コンピュータ３６は、本書に記載する作用を果たすようにプログラムされており、従って、本書で用いられるコンピュータという用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指すものとする。

図３は、関心領域内に医療器具のような体内装置を表示する例示的な方法３００の流れ図である。この方法は、複数のマルチ・スライス走査データを取得するステップ３０２を含んでいる。マルチ・スライス走査の各々のスライスは解析されて、各々のスライスに含まれる器具の部分が識別される。識別は、多くの手法の任意のものによって自動的に行なわれ、例えば限定しないが、器具例えば金属針の相対的に高いＣＴ値に基づく画像閾値検出、並びに／又は予め指定された入口位置及び目標物位置に基づく画像解析若しくは前処理されたサイノグラム・データ解析のような手法によって自動的に行なわれる。かかる解析を用いて、関心領域の内部でマルチ・スライス走査データの各々のスライスについて器具の位置を決定する（ブロック３０４）。

この実施形態の例では、ｎスライス型のマルチ・スライス・スキャナの各々の薄いスライスに対し、ｎ色の色の自然な連続体がｎ列の検出器横列に対応するようにして選択された色、濃淡、パターン又はテクスチャのような特定の指標を指定する。選択される連続体は、例えば熱スペクトル、虹又は他の色列であってよい。同様に、濃淡、パターン又はテクスチャの連続体を各々の検出器横列に関連付けしてもよい。連続体の要素の関連付けはスライス毎に行なわれ、１枚のスライスに現われる器具の切片又は部分は、選択された連続体についての適当な要素を割り当てられる。一実施形態では、例えば生検針器具用の色指標の連続体として虹スペクトルを選択する。虹スペクトルでは、色は赤から橙、黄、緑、青、藍及び紫へと移行する。これらの色は、離散的な色の帯ではなく紫から赤まで連続的に移行する。６枚のスライスを用いて関心領域の画像を再構成する場合に、各々のスライスは、選択された連続体に基づいて一つの色を割り当てられる。虹スペクトルの例では、関心領域の一方の端部に位置する第一のスライスには赤を割り当て、隣接するスライスには橙色、次の隣接するスライスには黄色を割り当て、関心領域の他方の端部まで以下同様とする。各々のスライスに位置する生検針の部分にも、スライスに割り当てた色と同じ色を彩色する。従って、色、濃淡、パターン又はテクスチャが、器具の各々の部分及びこの部分が位置していたスライスに割り当てられる（ブロック３０６）。

この実施形態の例では、関心領域の画像は、マルチ・スライス走査データからの複数の画像スライスを用いて再構成される。器具の画像は、器具の部分が位置していた各々のスライスに関連付けされた色で彩色されて再構成される。次いで、関心領域の多数のスライスとこれらのスライスに関連付けされた器具の部分との合成画像が表示される（ブロック３０８）。

図４は、関心領域４０２を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像域４００の例である。生検針４０４のような医療器具が、処置時に関心領域４０２の内部に配置される。関心領域４０２の断面の複数の画像スライスが針４０４の部分を含んでいる。この実施形態の例では、関心領域４０２の第一の端部に位置するスライス４０６が、針４０４の基部４０８を含んでおり、スライス４１０及びスライス４１２が各々のスライスを通過する針４０４の部分を含んでおり、関心領域４０２の中心の近傍に位置するスライス４１６が針４０４の先端部分４１８を含んでいる。スライス４２０、４２２及び４２４は、針４０４のいずれの部分も含んでいない。この実施形態の例では、各々のスライスが、選択自在の色スペクトル連続体４２６の異なる色に関連付けされる。例えば、スライス４０６には赤が関連付けされ、スライス４１０には赤橙が、スライス４１２には橙が、スライス４１６には黄が、スライス４２０には淡緑が、スライス４２２には緑が、及びスライス４２４には青が関連付けされる。本発明の様々な実施形態では、他の選択されたスペクトル及び／又は指標によって、異なる色、濃淡、パターン又はテクスチャをスライス４０６、４１０、４１２、４１６、４２０、４２２及び４２４の各々に関連付けする。

スライス４０６に関連付けされた走査データから再構成された画像４２８は、針４０４の画像部分４３０を含んでいる。部分４３０は、この部分が位置するスライスに関連付けされた色である赤に彩色されている。スライス４１０に関連付けされた走査データから再構成された画像４３２は、針４０４の画像部分４３４を含んでいる。部分４３４は、この部分が位置するスライスに関連付けされた色である赤橙に彩色されている。画像４３６〜画像４４４も同様に、関心領域４０２のスライスの走査データに関連付けされた走査データから再構成される。画像４３６〜画像４４４の各々は、各スライスの内部に配置されている針４０４の部分のみを含む。例えば、画像４３６は針４０４の画像部分４３７を含み、画像４３８は針４０４の先端４１８を示す画像部分４３９を含む。針４０４が、針４０４のいずれの部分もスライス内に位置するように配置されていない場合には、このスライスに対応する画像は、画像内に針４０４の部分を含まない。例えば、画像４４０、４４２、４４４では、針４０４は、針４０４の部分が画像４４０、４４２、４４４に対応するスライス内に位置するように配置されていないので、これらの画像は、針４０４の位置を示す対応する部分を含まない。

図５は、図４に示す関心領域４０２を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像域５００のもう一つの例を示す。生検針４０４は、処置時に関心領域４０２の内部に配置される。この実施形態の例では、針４０４は、先端４１８が図４に示すようなスライス４１６の内部に位置するように配置されるが、針４０４が図４に示した位置とは異なる位置から関心領域４０２に進入している点が異なる。関心領域４０２の断面の複数の画像スライスが針４０４の部分を含んでいる。この実施形態の例では、関心領域４０２の第二の端部に位置するスライス４２４が針４０４の基部４０８を含んでおり、スライス４２２及びスライス４２０が各々のスライスを通過する針４０４の部分を含んでおり、関心領域４０２の中心の近傍に位置するスライス４１６が針４０４の先端部分４１８を含んでいる。スライス４１２、４１０及び４０６は針４０４のいずれの部分も含んでいない。この実施形態の例では、各々のスライスが、図４に関して上で示したもののような選択自在の色スペクトル連続体４２６の異なる色に関連付けされる。スライス４０６には赤が関連付けされ、スライス４１０には赤橙が、スライス４１２には橙が、スライス４１６には黄が、スライス４２０には淡緑が、スライス４２２には緑が、及びスライス４２４には青が関連付けされる。

スライス４２４に関連付けされた走査データから再構成された画像４４４は、針４０４の画像部分５０２を含んでいる。部分５０２は、この部分が位置するスライスに関連付けされた色である青に彩色されている。スライス４２２に関連付けされた走査データから再構成された画像４４２は、針４０４の画像部分５０４を含んでいる。部分５０４は、この部分が位置するスライスに関連付けされた色である緑に彩色されている。画像４２８〜画像４４０も同様に、関心領域４０２のスライスの走査データに関連付けされた走査データから再構成される。画像４２８〜画像４４０の各々は、各スライスの内部に配置されている針４０４の部分のみを含む。例えば、画像４４０は針４０４の画像部分５０６を含み、画像４３８針４０４の先端４１８を示す画像部分５０８を含む。針４０４が、針４０４のいずれの部分もスライス内に位置するように配置されていない場合には、このスライスに対応する画像は、画像内に針４０４の部分を含まない。従って、画像４３６、４３２及び４２８では、針４０４が画像４３６、４３２及び４２８に対応するスライス内に配置されていないので、これらの画像は、針４０４の位置を示す対応する部分を含まない。

図６は、表示器４２（図２に示す）を介して出力され得る表示例６００である。マルチ・スライスの相対的に厚い画像６０２が、複数のスライスで構成される画像を含んでいる。針４０４の複合ビュー６０４が適正な色符号と共に針切片として表示されており、針切片は、単一の多色針のシャフト（隣接するスライスを通過している場合）として結合されて、シャフトの配向が瞬時に把握され得る。例えば、図４に示すように、赤−橙−黄−緑−青を頭尾方向スライスに割り当てた場合には、青になっている針先端は針軌跡が足の方に向かっていることを示し、赤い先端は針４０４が頭の方に向かって配置されていることを示す。黄の針先端は、先端が関心領域４０２の実質的に中間に位置していることを示す。

観察者に対して、単一の複合的な厚いスライス画像６０２を含む第一の表示域６０６が表示されており、このスライス画像６０２は、多色の複合的な針切片を重ねて表示した取得されたｎ枚の薄いスライスの加算のような結合で構成されている。この実施形態の例では、この単一の複合スライスは観察者による観察のために高フレーム・レートで更新される。

薄いスライス画像、例えば針先端を示す画像４３８を、結合された厚いスライス画像６０２と共に含む第二の表示域６０８を表示することにより、改善された配置情報を得ることができる。第二の表示域６０８は、観察者に対し、針先端配置の確認のために詳細な薄いスライスの高分解能画像を提供する。自動的な針先端識別及び追跡は、以上に記載した手法と類似の態様で達成され得る。

もう一つの実施形態では、第三の表示域（図示されていない）が、目標物の解剖学的構造の平面に位置するように選択された第二の薄いスライス画像を表示する。これにより、観察者は針４０４が目標物に達したことをさらに確認することができる。

凡例６１０が、複合的な厚いスライス画像６０２に用いられている各々の色、テクスチャ又はパターンに関連付けされた各スライスの相対的な位置を示している。第二の表示域６０８において選択された薄いスライス画像と共に表示されているもう一つの凡例６１２が、選択されたスライスに関連する針４０４の部分の相対的な位置を示しており、当該スライスに関連付けされた色、テクスチャ又はパターンの針部分を表示して、関心領域４０２の任意の部分での針４０４の位置の確認を容易にする。

図７は、イメージング・システム１０（図１に示す）と共に用いることのできる患者テーブル４６の一実施形態の側面模式図である。この実施形態の例では、患者２２は、配置モータ７０２を含む患者テーブル４６に横臥しており、配置モータ７０２は、針先端４１８及び関心領域４０２がシステム１０の中央スライスに又はその近傍に常に位置するようにテーブル４６を自動的に配置するテーブル・モータ制御器４４に結合されて通信する。針先端４１８の識別は、多くの手法の任意のものによって自動的に行なわれ、例えば限定しないが、針の相対的に高いＣＴ値に基づく画像閾値検出、並びに／又は予め指定された入口位置及び目標物位置に基づく画像解析若しくは前処理されたサイノグラム・データ解析のような手法によって自動的に行なわれる。針先端４１８が識別されたら、テーブル移動制御器４４に命令を送って、針先端４１８が表示器４２の中央部に整列するようにテーブル４６を再配置する。かかる針追跡は、針挿入がアキシャル平面に対して有意に曲がっている場合に特に適し、従って、かかる方法は、利用者の手をＸ線ビームの実質的に外部に保ちながらの針挿入を潜在的に可能にする。

図８は、針先端に追随するのに患者テーブルを移動させるのではなくマルチ・スライス検出器アレイのＺ方向撮像範囲内で走査平面を自動的に移動させる追跡アルゴリズムの例示的な方法８００の流れ図である。図９は、図８の方法８００に記載されている関心領域を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像域９００の例である。取得されたデータは、１又は複数の再構成画像、未処理データ及び／又は前処理されたデータからの減弱情報を用いて解析されて、正確な針位置を実質的に決定する。針先端を表示する再構成画像は、針先端移動に従って自動的にスライドして、上部ビーム・コリメータは、患者及び操作者の被爆線量を低減するためにＺ方向での針先端移動を自動的に追跡する。この実施形態の例では、関心領域は、検出器横列９０１〜９１６のような１６枚の画像によって表わされており、各々の画像が１６スライスの検出器の各スライスに対応している。

予め実行されている容積走査に基づいて、利用者は、針先端進入点及び目標物の各々に表示カーソルを配置する（ブロック８０２）。これら２個の点は、異なるテーブル位置（画像）に配置されて、計画的な針軌跡を決定することができる。

システムは、表示カーソル位置に基づく計算を用いて、針先端が所定の画像、例えば画像９１８に現われるように患者テーブルを移動させる（ブロック８０４）。この実施形態の例では、針の初期進入方向（３Ｄ角度）が、ガイド（すなわちレーザ、カリパス、光等）を用いて利用者によって調節される。代替的な実施形態では、初期進入角度の調節は、患者への挿入の直前に行なわれる患者の体外の針の極く低線量での連続走査又は「タップ」走査の取得に基づく。計算は、１よりも多い検出器横列によって取得されるデータに基づく少なくとも２枚の画像に基づく。

針のＸＹ角度は、画像９２０からの情報に基づいて間断なく確認される（ブロック８０６）。Ｚ軸に対する角度は、画像９１８及び画像９２０からの情報に基づいて間断なく確認される。

針移動方向は、実際の（現在の）画像と以前の画像９１８とを間断なく減算することにより画像９１８について算出される（ブロック８０８）。針移動が低速でフレーム・レートが高速である場合には、画像９１８についての減算は比較的長い時間間隔で行なわれる。

初期進入方向（３Ｄ角度）、算出された針移動方向及びスライス厚に基づいて、画像９２２について期待される針先端の出現区域９２４が予測される（ブロック８１０）。針が１枚のみの画像に完全に含まれている場合には、各々の隣接する画像、例えば画像９２０及び画像９２２が、予測される区域において両方とも監視される（ブロック８１２）。これらの区域は画像９１８での針先端位置に隣接して位置する。

画像９２２において予測される出現点に対応する区域は、以前に取得された参照画像９２２から実際の（現在の）画像９２２を減算することにより間断なく確認される（ブロック８１４）。針先端が画像９２２に達したという確認は、予測される出現区域の範囲内での急激な密度変化を観察することにより、及び／又は数枚の連続した再構成画像についての密度変化の確認により、確認される。針が剛体で、直線的であって相対的に小さい角度（ｚ軸に対して）を有しているという特定的な場合には、針配置及び予測される区域９１８を監視するためには２枚の隣接する画像９２０及び９２２で十分である。彎曲した侵襲的なツールでは、比較的薄いスライス厚を用いて、予測される出現区域９１８を拡大して計算を行なうことができる。

確認の後に、システムは、横列９０６、９０７、９０８及び９０９の代わりに、横列９０７、９０８、９０９及び９１０から画像を形成し（ブロック８１６）、針先端は表示されている画像９０７に以前と同じく表示されており、上部ビーム・コリメータは対応する量及び方向でＺ方向に平行移動する（ブロック８１８）。

システムは、実時間でオン・ラインで、針が予め決められた軌跡に沿って走行していることを確認する（ブロック８２０）。針が、予め決められた軌跡から選択自在の位置閾値を超えて実質的に逸脱した場合には、利用者に警告を指示する。かかる警告は、針軌跡と目標物区域とが同じ撮像平面に位置していないような手順について有利である。

例えばアレイの最後のスライスから出ることにより、針先端がマルチ・スライス検出器アレイのＺ方向撮像範囲の限界に達したら（ブロック８２２）、利用者は、システムの表示能力の範囲内に針先端を保つために患者テーブルの移動が手動又は自動のいずれでも必要であるとの警告を与えられる。

針が１よりも多いスライス平面を横断することができる（すなわち針はスキャナのアキシャル平面に対して傾けられる）ので、例えばガントリを傾斜させることにより、かなりの利用者被爆線量の節減を達成することができる。システムは、用いられている特定の侵襲的処置について推奨される最適なガントリ傾斜角度を決定する（ブロック８２４）ようにプログラムされている。

以上に述べたイメージング・システムの実施形態は、医療器具挿入の精度のために薄いスライスによる詳細な撮像を保ちつつ広い走査範囲での撮像を表示する経費対効果が高く信頼性の高い手段を提供する。さらに明確に述べると、針の色符号化は、薄いスライスによる針配置を依然として示しつつ単一の厚いスライス画像を提供し、マルチ・スライスＣＴの両方の観点による利益を同時に享受することを容易にする。結果として、本発明の所載の実施形態は、経費対効果が高く信頼性の高い態様で患者を撮像することを容易にする。

以上、イメージング・システム、方法及び装置の例示的な実施形態について詳細に説明した。イメージング・システムの構成要素は、本書に記載した特定の実施形態に限定されておらず、各々のイメージング・システムの構成要素を、本書に記載した他の構成要素とは独立且つ別個に用いてもよい。例えば、上に記載したイメージング・システムの構成要素を異なるイメージング・システムと組み合わせて用いてもよい。本書に記載したシステム及び方法の様々な実施形態の技術的効果は、器具配置精度を高めた画像によって患者を撮像することを容易にするという少なくとも一つの効果を含んでいる。

本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲内にある改変を施して本発明を実施し得ることを認められよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

マルチ・スライス容積ＣＴイメージング・システムの見取り図である。 図１に示すマルチ・スライス容積ＣＴイメージング・システムのブロック模式図である。 関心領域内に器具を表示する例示的な方法の流れ図である。 関心領域を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像の例を示す図である。 図４に示す関心領域を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像のもう一つの例を示す図である。 図２に示す表示器を介して出力することのできる表示例を示す図である。 図１に示すイメージング・システムと共に用いることのできる患者テーブルの一実施形態の側面模式図である。 マルチ・スライス検出器アレイのＺ方向撮像範囲内で走査平面を自動的に移動させるための追跡アルゴリズムの例示的な方法の流れ図である。 図８の方法に記載されている関心領域を含むＣＴフルオロスコピィ走査画像域の例を示す図である。

符号の説明

１０ ＣＴイメージング・システム
１２ ガントリ
１４ 放射線源
１６ コーン・ビーム
１８ 検出器アレイ
２０ 検出器素子
２２ 対象又は患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
２８ 放射線制御器
３０ ガントリモータ制御器
３２ ＤＡＳ
３４ 画像再構成器
３６ コンピュータ
３８ 大容量記憶装置
４０ コンソール
４２ 表示器
４４ テーブル・モータ制御器
４６ 電動式テーブル
４８ ガントリ開口
５０ 装置
５２ 媒体
３００ 例示的な方法
３０２ 取得するステップ
３０４ 決定するステップ
３０６ 関連付けするステップ
３０８ 表示するステップ
４００ フルオロスコピィ走査画像域
４０２ 関心領域
４０４ 針
４０６ スライス
４０８ 基部
４１０ 赤スライス
４１２ 橙スライス
４１６ 橙スライス
４１８ 針先端
４２０ 黄スライス
４２２ 淡緑スライス
４２４ 緑スライス
４２６ スペクトル連続体
４２８ 画像
４３０ 画像部分
４３２ 画像
４３４ 画像部分
４３６ 画像
４３７ 画像部分
４３８ 画像
４３９ 画像部分
４４０ 画像
４４２ 画像
４４４ 画像
５００ フルオロスコピィ走査画像域
５０２ 画像部分
５０４ 画像部分
５０６ 画像部分
５０８ 画像部分
６００ 表示例
６０２ 複合的な厚いスライス画像
６０４ 複合ビュー
６０６ 第一の表示域
６０８ 第二の表示域
６１０ 凡例
６１２ 凡例
７０２ モータ
８００ 例示的な方法
８０２ 配置するステップ
８０４ 移動させるステップ
８０６ 確認するステップ
８０８ 移動方向を算出するステップ
８１０ 予測するステップ
８１２ 監視するステップ
８１４ 確認するステップ
８１６ 形成するステップ
８１８ 平行移動させるステップ
８２０ 確認するステップ
８２２ 達するステップ
８２４ 決定するステップ
９００ フルオロスコピィ走査画像域
９０１ 検出器横列
９０６ 横列
９０７ 横列
９０８ 横列
９０９ 横列
９１０ 横列
９１６ 検出器横列
９１８ 画像
９２０ 画像
９２２ 画像
９２４ 針先端出現区域

Claims (9)

1. マルチ・スライス検出器、該マルチ・スライス検出器に結合されているプロセッサ、及び再構成画像を表示するように構成されている表示器（４２）を備えたイメージング・システム（１０）であって、前記プロセッサは、
   複数のマルチ・スライス走査データを受け取り、
   該マルチ・スライス走査データの複数のスライス（４０２）において器具の少なくとも一部を識別し、
   該識別された器具の部分を、前記複数のスライス（４０６）のそれぞれに関連付けされた異なる指標であって、前記指標が色、濃淡及び模様の少なくとも一つである、異なる指標により表示する（３０８）
   ように構成されている、イメージング・システム（１０）。
2. 前記指標は、色又は濃淡であり、前記色又は濃淡が、前記複数のスライスに渡って連続的に変化する、請求項１に記載のイメージング・システム（１０）。
3. 前記器具は針様器具又は生検針（４０４）であり、
   前記プロセッサは、侵襲型ＣＴフルオロスコピィ時に器具を追跡するように構成される、請求項１又は２に記載のイメージング・システム（１０）。
4. 前記プロセッサはさらに、
   前記マルチ・スライス走査データの多数のスライス（４０６）を１枚の相対的に厚いスライスの画像（６０２）として結合させて用いて関心領域（４０２）の画像を表示し、
   前記複数のマルチ・スライス走査データの各々のスライスを用いて前記画像に同時に前記器具を表示する
   ようにプログラムされている、請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージング・システム（１０）。
5. 前記プロセッサはさらに、
   前記マルチ・スライス走査データの多数のスライス（４０６）を１枚の相対的に厚いスライスの画像（６０２）として結合させて用いて第一の表示域（６０６）に関心領域（４０２）の画像を表示し、
   前記複数のマルチ・スライス走査データの各々のスライスを用いて前記画像に同時に前記器具を表示し、それぞれのスライスに配置されている前記器具の各々の部分が、当該スライスに関連する指標を用いて表示されるようにし、
   前記第一の表示域の前記表示と同時に、前記マルチ・スライス走査データの単一のスライスを用いて第二の表示域（６０８）に前記関心領域を表示し、
   前記複数のマルチ・スライス走査データの各々のスライスを用いて前記第二の表示域に前記器具を表示し、それぞれのスライスに配置されている前記器具の各々の部分が、当該スライスに関連する指標を用いて表示されるようにする、
   ようにプログラムされている、請求項１乃至４のいずれかに記載のイメージング・システム（１０）。
6. 前記プロセッサはさらに、前記第二の表示域（６０８）において前記マルチ・スライス走査データの選択されたスライス（４０６）をスクロールするようにプログラムされている、請求項５に記載のイメージング・システム（１０）。
7. 前記プロセッサはさらに、選択されたスライスを指示する利用者からの入力を受け取って前記第二の表示域に表示するようにプログラムされている、請求項６に記載のイメージング・システム。
8. 複数のマルチ・スライス走査データを受け取り、
   該マルチ・スライス走査データの複数のスライス（４０６）に表示されている針様器具の少なくとも一部を、前記複数のスライスのそれぞれに関連付けされた異なる指標であって、前記指標が色、濃淡及び模様の少なくとも一つである、異なる指標により識別する
   ように構成されているコンピュータ・システム。
9. 観察者による観察のために、前記多数の撮像データのスライス（４０６）に含まれる前記針様器具の位置の情報を保存しつつ、実時間フレーム・レートで前記スライスの画像を表示することをモニタに行なわせる
   ようにプログラムされている、
   請求項８に記載のコンピュータ・システム。
   

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