JP5248474B2 - ターゲッティング方法、ターゲッティング装置、コンピュータ読取り可能な媒体、及びプログラムエレメント - Google Patents

Description

本発明は、ターゲッティング方法、ターゲッティング装置、システム、コンピュータ読取り可能な媒体及びプログラムエレメントに関し、特に、検査中にオブジェクトにおけるエントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにする方法に関する。

様々なタイプの頚胸椎（cervico-thoracal）、腹部（abdominal）及び肢節（limb）の障害の経皮的なターゲッティング（percuteneous targeting）は、大部分は画像により誘導されるインターベンショナルアプローチ（interventional approach）に基づいている。たとえば生体組織検査、化学及び熱剥離、疼痛管理手順といった、このアプローチが利用される幾つかの臨床の手順が存在する。イメージガイダンスの最も頻繁に使用される画像形成技術のうちの２つは、超音波（ＵＳ）ベース及びコンピュータ断層撮影法ベースである。ＵＳでガイドされる手順は、インタラクティブなニードルアドバンスメントモニタリング及びたとえば骨といったコンパクトな解剖学的構造の比較的良好な可視化により特徴づけられる。しかし、この技術は、たとえば空気で満たされた解剖学的構造の乏しい可視化、骨の解剖学的構造が関心のある構造に重ねあわされたときの乏しい可視性、肥満の患者（皮下脂肪）における低い信号品質といった、多数の問題に苦しむ。ＣＴでガイドされるインターベンションは、高いコントラストの解像度の歪みのない画像、解剖学的構造の良好な可視化を提供する。この技術の問題点は、乏しい患者のアクセス及び部屋の無菌の問題である。回転するＸ線装置が設けられたインターベンションルームは、係る手順の非常に適しているが、手順の大部分について、Ｘ線装置のコントラストの解像度は十分ではない。

効率的なターゲッティング方法、ターゲッティング装置、システム、コンピュータ読取り可能な媒体、ターゲッティング装置で使用可能なプログラムエレメントを提供することが望まれる。

この必要性は、独立の請求項に係るターゲッティング方法、ターゲッティング装置、システム、コンピュータ読取り可能な媒体及びプログラムエレメントにより達成される。

例示的な実施の形態によれば、検査中のオブジェクトにおけるエントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするターゲット方法が提供され、本方法は、エントリポイント及びターゲットポイントを示す検査中のオブジェクトの２次元画像を選択するステップ、エントリポイントからターゲットポイントへの計画された経路を決定するステップを含む。計画された経路は、第一の方向を有する。さらに、本方法は、検査中のオブジェクトの透視画像を表わすデータを記録するステップ、透視画像は、画像の垂線が第一の方向と一致するように第二の方向で記録され、第一のオブジェクトが、透視画像における第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて、決定された計画された経路にあるかを判定するステップを含む。

例示的な実施の形態によれば、エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするターゲッティング装置が提供され、本ターゲッティング装置は、エントリポイント及びターゲットポイントを示す検査中のオブジェクトの２次元画像を選択する選択ユニット、エントリポイントからターゲットポイントへの計画された経路を決定する決定ユニットを含む。計画された経路は、第一の方向を有する。さらに、本ターゲッティング装置は、検査中のオブジェクトの透視画像を表わすデータを記録する記録ユニット、透視画像は、画像の垂線が第一の方向と一致するように第二の方向で記録され、第一のオブジェクトが透視画像における第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて決定された計画された経路にあるかを判定する判定ユニットを含む。

例示的な実施の形態によれば、エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするシステムが提供され、本システムは、放射線源、放射線検出器、及び本発明の実施の形態に係るターゲッティング装置を有する。放射線検出器は、透視画像を表わすデータを記録する。

例示的な実施の形態によれば、コンピュータ読取り可能な媒体が提供され、エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするプログラムが記憶され、本プログラムは、プロセッサにより実行されたとき、エントリポイント及びターゲットポイントを示す検査中のオブジェクトの２次元画像を選択するステップ、エントリポイントからターゲットポイントへの計画された経路を決定するステップ、計画された経路は第一の方向を有し、検査中のオブジェクトの透視画像を表わすデータを記録するステップ、透視画像は、画像の垂線が第一の方向と一致するように第二の方向で記録され、第一のオブジェクトが透視画像における第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて決定された計画された経路にあるかを判定するステップを含む方法を制御する。

例示的な実施の形態によれば、エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするプログラムエレメントが提供され、本プログラムは、プロセッサにより実行されたとき、エントリポイント及びターゲットポイントを示す検査中のオブジェクトの２次元画像を選択するステップ、エントリポイントからターゲットポイントへの計画された経路を決定するステップ、計画された経路は第一の方向を有し、検査中のオブジェクトの透視画像を表わすデータを記録するステップ、透視画像は、画像の垂線が第一の方向と一致するように第二の方向で記録され、第一のオブジェクトが透視画像における第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて決定された計画された経路にあるかを判定するステップを含む方法を制御する。

エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトをターゲットにするターゲッティング方法が提供されることが本発明の例示的な実施の形態の主旨として見られる場合がある。本方法は、たとえばスライス又はスラブといった２次元画像の選択を含み、エントリポイント及びターゲットポイントは目に見ることができる。この画像に基づいて、たとえばダイレクトラインといった、エントリポイントとターゲットポイントとの間の経路を決定することができる。この経路は、第一の方向を表し、この第一の方向から第二の方法を導出することができ、この第二の方向において、連続的な透視画像を撮影又は記録することができる。また、透視画像は、２次元画像であり、その垂線は、第一の方向と平行であり、すなわち透視画像は、決定された経路の方向で記録される。この透視画像を使用することで、第一のオブジェクトの動きを制御する効果的なやり方は、この透視画像での第一のオブジェクトのフォーム又は形状を観察することで提供される。この形状及び／又は位置は、たとえば透視画像に投影される３Ｄグラフィックといった予め決定された形状に比較される。実際の形状及び／又は位置が予め決定された形状及び／又は位置から外れるとき、第一のオブジェクトは、計画された経路から外れる。このように、比較は、たとえば画像認識プログラムにより実現される。

本方法は、透視画像における投影された第一のオブジェクトの形状を観察することで、検査中の第二のオブジェクトの挿入又は注入される第一のオブジェクトのターゲッティング及び／又はトラッキングの効率的な方法を容易にする。

本出願では、用語「画像」は、記録されたデータと同様に現実の画像に関連し、この記録された画像から、公知の方法を使用することで、実際の画像は、再構成することができる。このターゲッティング方法は、Ｃアーム装置及び／又はたとえばコンピュータ断層撮影装置といった断層撮影装置の分野で使用可能な場合がある。好ましくは、透視画像、すなわち透視画像を表すデータは、Ｃアーム装置を使用して撮影される。

以下では、ターゲッティング方法の更なる例示的な実施の形態が記載される。しかし、これらの実施の形態は、ターゲッティング装置、システム、コンピュータ読取り可能な媒体及びプログラムエレメントにも適用される。

ターゲッティング方法の別の例示的な実施の形態によれば、２次元画像は、検査中のオブジェクトの３次元画像のスライスとして選択される。好ましくは、３次元画像は、コンピュータ断層撮影装置により記録されたデータのうちから選択される。用途に依存して、３次元（３Ｄ）データは、ＣＴモダリティ（装置）で取得され、たとえばコントラストの解像度に依存して、又は診断データが既に存在する場合といった、ＭＲモダリティ（装置）又は回転操作の間に取得される画像数に依存してＣＴのような画質に到達することができるＣアームをもつ装置で取得する。

たとえばボクセル表現といった、２次元画像が選択される初期画像として３次元オブジェクトの３次元画像を使用することは、３次元画像の少なくとも１つのスライス又はスラブがエントリポイント及びターゲットポイントを含むことを保証する効率的なやり方である。ボクセル表現は、再構成の公知の方法によるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）で記録されたデータから効率的に再構成される。

２次元の画像の決定は、たとえば検査中のオブジェクトの３Ｄボリューム内で、開始（エントリ）ポイントとエンドポイントを示すことで行なわれる。３Ｄボリュームは、異なるモダリティからであるか、回転スキャンによる同じ様式から取得される。効果的な経路の計画について、血管の穿孔を防止するため、結合されたボリューム表現で計画を行なうことが更に有利な場合があり、この場合、ＣＴ（のような）傾いたボリュームスラブは、同じオブジェクトの３Ｄ血管造影法によるボリュームレンダリングで結合される。ボリュームデータと透視画像との間の関係は、たとえばマシンベースの位置合わせ方法で決定され、Ｃアームの幾何学的形状が較正される。３Ｄボリュームが異なるモダリティから生じている場合、この関係は、たとえば位置合わせ方法で決定される。

本発明の１つの例示的な態様では、計画された経路から、ボリュームデータ内で目に見える３次元のグラフィカルなモデルが生成される。（検出器）の透視画像とボリュームデータとの間の決定された幾何学的な関係により、Ｃアームは、Ｃアームのベンディングと透視画像の視野の特性とを考慮して、３Ｄグラフィカルモデルに基づいて、最適なエントリポイントのビューとプログレッションポイントビューに移動され、計算は、ボリュームの座標からＣアームのセンサ座標に行なわれる。Ｃアームのそれぞれの位置について、計画された経路の３Ｄグラフィカルモデルは、透視画像への２Ｄグラフィックとして投影される。透視画像で目に見えるオブジェクトの位置／形状は、計画された経路を継続するために人体への挿入の間に、投影されたグラフィックと同じである。さらに、計画された経路を含むスライス／スラブ内のボリュームデータは、透視画像に投影される。このように、計画された経路及びターゲットの周りの周囲の構造は、目に見えるようにされる。透視画像のコントラストの解像度は、軟組織の構造を見るために十分の良好ではなく、ターゲット構造は、造影剤でのみ目に見える。

別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、透視画像に３Ｄグラフィカルモデルを投影することを更に含む。言い換えれば、３Ｄグラフィカルモデルは、透視画像に投影される。この３Ｄグラフィカルモデルは、計画された経路から生成することができる。Ｃアームの方向がエントリポイントの方法に等しい場合、３Ｄグラフィカルモデルは、円として投影される。好ましくは、透視画像は、たとえば連続的又は少なくとも繰り返し記録される画像といった、いわゆるライブ透視画像である。

透視画像にエントリポイントを投影することで、エントランスポイント、すなわち第一のオブジェクトが第二のオブジェクトに入るポイントを判定する効率的な方法が提供され、特に、第一のオブジェクトがエントリポイントに移動される場合に、エントランスポイントは、対応する透視画像を使用することで設定可能である場合がある。好ましくは、エントランスポイントは、透視画像を使用することでエントリポイントに第一のオブジェクトを移動することで決定される場合がある。

ターゲッティング方法の別の例示的な実施の形態によれば、予め決定された形状は、実質的な円である。
ターゲッティング方法の別の例示的な実施の形態によれば、透視画像はＣアーム装置により記録される。

Ｃアーム装置、すなわちＣの形式でガントリを有する画像形成装置の使用により、検査中のオブジェクトがなおアクセス可能である間に、異なる方向でオブジェクトを表す記録された画像を提供することができる。

別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、検査中のオブジェクトの第一の複数の透視画像を記録するステップを更に含み、第一の複数の透視画像は、第二の方向で記録され、第一の複数の透視画像における第一のオブジェクトの形状に基づいて第一のオブジェクトが決定された計画された経路にあるかを判定するステップを更に含む。

たとえばいわゆるライブ透視画像といった幾つかの透視画像の記録は、特に第一のオブジェクトがなお計画された経路に従うかで、計画された経路の第一のオブジェクトの進行を追跡する効率的なやり方である。複数の透視画像は、好ましくは、時間的に異なるポイントに属する。

別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、シャッターの閉まったコンピュータ断層撮影を記録するステップ、シャッターの閉まったコンピュータ断層撮影で記録されたデータに依存して計画された経路が変更される必要があるかを判定することを更に含む。言い換えれば、３次元の再構成が行なわれるシャッターが閉められた回転走査が記録される。好ましくは、シャッター及び／又はテーブルポジション、すなわち後続するＣＴ取得においてＣＴのシャッターが作動される、すなわち新たな画像データが記録される位置は、計画された経路から同様に計算される場合がある。たとえば、計画された経路を含むスラブ又はスライスの境界の位置は、シャッター位置にカバーされる。これは、ボリュームデータと検出器との間の関係が決定され、シャッターと検出器との間の関係が幾何学的形状の設計から知られるためである。

別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、検査中のオブジェクトの第二の透視画像を記録するステップ、第二の透視画像は、第二の透視画像の垂線が第二の方向に垂直であるように第三の方向で記録され、第二の透視画像に基づいて第一のオブジェクトの進行を決定するステップを更に含む。

言い換えれば、１以上の第二の透視画像は、第一の透視画像に比較して９０°の角度で撮影される。係る画像について、第二のオブジェクトにおける第一のオブジェクトの進行は、ターゲッティング方法の改善された品質に繋がる効率的なやり方で見ることができる。

別の例示的な実施の形態では、ターゲッティング方法は、第一の透視画像及び／第二の透視画像のなかからグラフィックを生成するステップ、該グラフィックを検査中のオブジェクトの２次元画像に重ねるステップを更に有する。好ましくは、グラフィックは、スケールを含む。さらに、計画された経路から、３Ｄグラフィカルモデルが生成され、これは、ボリュームデータ内で目に見える。透視画像は、計画された経路を含むスライス又はスラブから投影されたボリュームデータと重ねあわされるか、計画された経路の投影された３Ｄグラフィカルモデルと重ねあわされる。

この文脈では、グラフィックは、簡略化された透視画像を意味する。かかるグラフィックは、この重ね合わせモードで見られる十分なコントラストをなお表示しつつ、２次元画像に容易に重ねあわされる。したがって、透視画像において第一のオブジェクト又はターゲットポイントが低いコントラストを表示して示されるケースでさえ、重ねあわされた画像にターゲットポイントを表示することができる。グラフィックにおけるスケールの実現は、第二の画像における第一のオブジェクトの進行を測定及び／又は制御する十分なやり方である。代替的に、ターゲットポイントは、二次元に追加され、すなわち二次元画像は、構造としてターゲットポイントを導入することで変更される場合がある。これは、ターゲットポイントが透視画像において低いコントラストを有する構造により表されるケースで有利である。

別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、同じ視野（perspective）の下でグラフィック及び透視画像をレンダリングするステップを更に含む。特に、全てのレンダリングは、透視画像で存在するのと同じ視野で行なわれる。好ましくは、透視画像の記録におけるフォーカスポイントは、計画された経路の延長にある。

スライス、ボリューム及び／又はグラフィックスのレンダリングは、第二のオブジェクトにおける第一のオブジェクトの改善されたトラッキングを達成するため、対応する透視画像と同じ視野で行なわれる。これは、たとえば針といった第一のオブジェクトが、透視画像の視野の特性のために計画された経路のエンドポイント（ターゲットポイント）に向かう代わりに、投影画像を撮影するために使用される装置の焦点位置に向けて針が示される場合に円として投影される事実のために生じる問題を克服することでターゲッティング方法を改善するための効率的なやり方である。この問題は、焦点位置が計画された経路線の延長にあるようなやり方で、Ｃアームの回転を調節することで防止される。すなわち、透視画像の視野の性質のため、オブジェクトは、検出器の平面が計画された経路の垂直方向の平面に等しい場合、円として投影されず、これを補正するため、焦点（たとえばＸ線源）が計画された経路の延長に位置されるようなやり方でＣアームの方向が調整され、計算は、ボリュームの座標からＣアームのセンサの座標まで行なわれる。

ターゲッティング方法の別の例示的な実施の形態によれば、第一のオブジェクトは、少なくとも１つのマーカを有する。
第一のオブジェクトで少なくとも１つのマーカを使用することは、透視画像の第一のオブジェクトの可視性を改善する効率的なやり方である。
別の例示的な実施の形態によれば、ターゲッティング方法は、エントリポイントにレーザを投影するステップを更に含み、レーザの方向は第一の方向と一致する。

第二のオブジェクトにおける第一のオブジェクトを誘導（guiding）又はターゲッティング（targeting）する更なる支援としてのレーザ光の提供は、たとえば患者及び／又は医者といった検査中のオブジェクトの放射線量を低減する効果的な方法である場合がある。レーザ光は、レーザ光が検出器に垂直に配置されエントリポイントで光るようなやり方で配置される。このセットアップにより、針の角度は、レーザが針の端で光る限り正しい。代替的に、レーザ光は、第一のオブジェクトが透視画像における第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて計画された経路にあるかを判定するステップとは独立に使用することができ、すなわち、透視画像における第一のオブジェクトの形状を使用する代わりにレーザ光を使用することで、判定が行なわれる。

たとえば患者といった検査中のオブジェクトの検査は、Ｃアーム装置を使用すること、及び／又はコンピュータ断層撮影装置を使用することで実行することができ、これらの装置は、走査ユニット及び／又は検出器又は検出ユニットによりデータを採取するために使用される。本発明に係るターゲットユニットは、コンピュータプログラムすなわちソフトウェアによるか、又は１以上の特別の電子的な最適化回路、すなわちハードウェア、又はハイブリッドの形式すなわちソフトウェアコンポーネントとハードウェアコンポーネントにより実現される場合がある。コンピュータプログラムは、たとえばＣ＋＋のような適切なプログラミング言語で書き込まれるか、ＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取り可能な媒体で記憶される場合がある。また、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークから利用可能であり、このネットワークから、コンピュータプログラムは、画像処理ユニット又はプロセッサ、或は適切なコンピュータにダウンロードされる。

この文脈では、本発明は、Ｃアームベースの画像及び／又はコンピュータ断層撮影に限定されないが、Ｃアームベースの３次元の回転Ｘ線画像形成、磁気共鳴画像形成、ＰＥＴ（Position Emission Tomography）等の使用を含む。特に、計画のために使用されるボリュームデータは、データがインターベンションのために使用されるモダリティに位置合わせされる限り、全ての種類のモダリティから生じる場合がある。また、この技術は、医療画像形成、及びニードルを予め決定されたターゲットポイントに目標にするか、又は患者の人体に向けるようなメディカルターゲッティングに特に有効である。

本発明の例示的な実施の形態の主旨として、エントリポイントとターゲットポイントが示される３次元画像の表現の適切なスライス又はスラブを選択することで、エントリポイントとターゲットポイントの決定のために他の様式からのＣＴ再構成又はボリュームデータの使用を含む方法が提供されることがわかる。計画された経路を表すラインは、両方のポイントを接続する。この計画された経路から、Ｃアームの検出器の平面が計画された経路の直交する平面に等しいように、すなわち検出器の平面の垂線と計画された経路が並行であるようなやり方でＣアームの位置が計算される。ＣＴボリュームと検出器の平面との間の関係は、たとえば、引用により本明細書に盛り込まれる未公開のＩＢ２００６／０５０７３３に記載される、いわゆる３Ｄロードマップ機能から知られる。３Ｄボリュームデータが異なるモダリティから生じる場合、関係は、別の公知の位置合わせ方法で決定される。Ｃアームは、計画された経路の直交する平面に設定される。エントリポイントは、ライブの透視画像に投影される。両方のポイントが透視画像で目に見ることができる、ニードルポイントすなわち患者の人体に注入される針を表すポイントをエントリポイントに移動することで、患者の人体へのエントランスポイントを設定することができる。いわゆるブルズアイアプローチにより、針は、透視画像の投影された針が円であるようなやり方で針の角度を変えることで計画された経路に追従する。視野の補正により、検出器の平面は、計画された経路の直交する平面に等しくないが、視野の補正の記載されたやり方のため、針が透視画像で円として目に見える限り、針は計画された経路に追従する。針の進行は、ビューの方向が針に直交するように、Ｃアームを９０°回転することで追従することができる。ここで、計画された経路を含み、検出器に平行な方向をもつスラブが選択される。いわゆる３Ｄロードマッピングは、透視画像をこのスラブとブレンドすなわち重ね合わせするために使用される。このスラブは、対応する位置がＣアームで到達される場合に、計画、すなわち計画された経路の決定について使用されるスラブと同じである。手順の間に、シャッターが閉じられた３Ｄ回転の再構成は、ＣＴのような品質を取得した画像の数に依存して到達される。ＣＴの取得は、針の計画された経路が患者の人体の動き及び／又は変形を補正する必要があるか、針が人体における期待される平面にあるかをチェックするために行なわれる。したがって、この例示的な実施の形態は、ＣＴ技術と組み合わせて３次元ロードマップの機能を使用して、生体組織検査、化学及び熱剥離のような臨床の手順を回転Ｘ線装置で実行するのを可能にする方法を提案する。この例示的な実施の形態に対する更なる改善は、レーザ光が検出器に垂直に配置され、エントリポイントで光るようなやり方で配置されるレーザ光を使用することで実行される。このセットアップにより、針の角度は、レーザが針の端で光る限り正しく、医者及び／又は患者の低減された放射線量につながる。針には、針の角度が透視画像での投影されたマーカの位置から計算又は導出されるようにマーカが設けられている。

本発明の例示的な実施の形態に係る方法は、人体へのエントランスポイント（パンクチャリングスポット）及び人体へのエントランスアングルは、医療の手順の間に決定可能であることは有利である。さらに、人体における針の位置は、手順の間に決定可能であり、シャッターの位置は、手順の進行をモニタするためにＣＴ取得の間に患者の放射線量を低減するために設定される。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかにされるであろう。本発明の例示的な実施の形態は、以下の図面を参照して以下に記載される。

図面の例示は概念的なものであり、異なる図面において、類似又は同一のエレメントには、類似又は同一の参照符号が与えられる。

図１は、スライスが選択される３次元画像を提供するために使用されるコンピュータ断層撮影スキャナシステムの例示的な実施の形態を示す。更なるターゲッティング方法について、いわゆるＣアーム装置が使用され、このＣアーム装置は、ＣＴに類似して見えるが、図１に示されるガントリの代わりに、Ｃアームガントリ、すなわちＣの形態でのガントリのみを有する。

図１に示されるコンピュータ断層撮影装置１００は、コーンビームＣＴスキャナである。図１に示されるＣＴスキャナは、ガントリ１０１を有し、このガントリは、回転軸１０２の周りで回転可能である。ガントリ１０１は、モータ１０３により駆動される。参照符号１０５は、Ｘ線源のような放射線源を示し、この放射線源は、多色放射線又は単色放射線を放出する。

参照符号１０６は、アパーチャシステムを示し、このアパーチャシステムは、放射線源ユニットからコーン状の放射線ビーム１０７に放出された放射線ビームを形成する。コーンビーム１０７は、ガントリ１０１の中央、すなわちＣＴスキャナの検査領域に配置される関心のあるオブジェクト１００を浸透し、検出器（検出ユニット）に衝突するように向けられる。図１からわかるように、検出器１１５は、放射線源ユニット１０５に対向してガントリ１０１に配置される。図１に示される検出器１１５は、複数の検出エレメント１１５ａを含み、それぞれの検出エレメントは、関心のあるオブジェクト１１０により散乱されるか、関心のあるオブジェクト１１０により減衰されるか、関心のあるオブジェックト１００を通過することができる。図１で概念的に示される検出器１１５は、２次元検出器であり、すなわち個々の検出器エレメントは、係る検出器がいわゆるコーンビーム断層撮影で使用されるように平面に配置される。

関心のあるオブジェクト１１０をスキャニングする間、放射線源ユニット１０５、アパーチャシステム１０６及び検出器１１５は、矢印１１７により示される方向でガントリ１０１に沿って回転される。放射線源ユニット１０５、アパーチャシステム１０６及び検出器１１５とのガントリ１０１の回転について、モータ１０３は、制御ユニット１２５に接続されるモータ制御ユニット１２０に接続される。また、制御ユニットが示されており、計算、再構成又は判定ユニットとして使用され、コンピュータにより実現することができる。

図１では、関心のあるオブジェクト１１０は、オペレーションテーブル１１２で配置さている人間である。人間１１０の頭部１１０ａ、心臓、肺又は任意の他の部位の走査の間、ガントリ１０１は、人間１１０の周りで回転し、オペレーションテーブル１１２は、ガントリ１０１の回転軸１０２に平行な方向に沿って人間１１０を移動させる。これは、モータ１１３を使用して行われる。これにより、心臓は、螺旋のスキャンパスに沿って走査される。オペレーションテーブル１１２は、走査の間に停止され、これによりシグナルスライスを測定する。

検出器１１５は、制御ユニット１２５に接続される。制御ユニット１２５は、検出結果、検出器１１５の検出エレメント１１５ａからの読取りを受信し、これら読み取りに基づいて走査結果を判定する。さらに、制御ユニット１２５は、ガントリ１０１とモータ１０３の動き及びモータ１１３とオペレーションテーブル１１２の動きを調節するため、モータ制御ユニット１２０と通信する。

制御ユニット１２５は、検出器１１５の読取りから画像を再構成するために適合される。制御ユニット１２５により生成された再構成された画像は、インタフェースを介して（図１に示されていない）ディスプレイに出力される。

制御ユニット１２５は、検出器１１５の検出器エレメント１１５ａからの読取り出力を処理するためにデータプロセッサにより実現される。

図２は、図１を参照して記載されるＣＴ装置により撮影及び再構成される３Ｄ画像のスライスの概念的な現実の画像を示す。図２では、患者の人体の断面図が示される。３Ｄ画像２００は、ＣＴ装置により撮影及び生成される。画像について、人体２１０の断面図の傍らに、針２０２が示されており、この針は、人体に注入される。

図３は、本発明の例示的な実施の形態に係る方法により達成される異なる画像の概念的な表現を示す。

図３ａは、概念的な表現で、ＣＴ装置により走査することができるボリューム３００を示す。ライン３０１は、エントリポイント及びターゲットポイントが存在するスライス、すなわち本方法の更なる手順で使用されるスライスを概念的に示す。

図３ｂは、簡略化されたやり方で選択されたスライスを概念的に示す。円３０２は、検査下にある人体の断面図を表し、黒のドット３０３は、ターゲットポイントを表し、矢印３０４は、計画された経路を概念的に示す。計画された経路は、原理的に、エントリポイント及びターゲットポイントを接続する直線である。この計画された経路から、検出器の平面は計画された経路の直交する平面に等しいように、Ｃアームの位置が計算される。さらに、ＣＴ取得のためのシャッター位置は、計画された経路３０４から計算され、更なるＣＴ取得は、針の注入の進行に追従するために使用される。

図３ｃは、計画された経路の直交する平面に等しい検出器の平面に対応するＣアームの位置の下で記録される第一の透視画像を概念的に示す。図３ｃは、投影されたエントリポイント３０５及び投影された針３０６が示される。図３ｃは、針が未だ人体に注入されていないステージを示す。図示された透視画像は、エントランスポイントを定義又は決定するために使用される。エントランスポイントの正しい位置は、投影された針３０６が投影されたエントリポイント３０５に接触したときに達成される。

図３ｄは、図３ｃと同じＣアーム位置の下であるが、針がエントランスポイントと接触し、計画された経路と揃えられた後に記録された別の透視画像を概念的に示す。したがって、投影されたエントリポイント３０５及び投影された針３０６は、図３ｄと一致する。すなわち、針３０６は、針が計画された経路と揃えられていることを示して、図３ｄに円として見ることができる。

図３ｅは、計画された経路の平行な平面に等しい検出器の平面に対応するＣアームの位置、すなわち図３ｃ及び図３ｄの方向に比較して９０°の角度によりシフトされる位置の下で記録される別の透視画像を概念的に示す。したがって、ターゲットポイント３０３への計画された経路での針３０７の進行は、図３ｅから導出される。図３ｅについて、計画された経路を含む、検出器に平行な向きをもつスラブ又はスライスが使用される。いわゆる３Ｄロードマッピングは、このスラブと透視画像をブレンド、すなわちこれら２つの画像を重ね合わせするために使用される。このスラブは、対応する位置がＣアームにより到達される場合に、計画のために使用されるスラブと同じである。

図４は、図３の画像に対応する概念的な現実の画像を示す。特に、図４ａは、図３ｂに対応し、人体の構造と同様に、ターゲットポイント３０３、計画された経路３０４を示す検査下での人体の選択されたスライスの画像を示す。図４ｂは、図３ｃに対応し、すなわち計画された経路の直交する平面に等しい検出器の平面に対応するＣアームポジションの下で記録される。概念的に、投影されたエントリポイント３０５及び投影された針３０６は、図４ｂで見ることができる。図４ｃは、図３ｅに対応し、すなわち計画された経路の平行な平面に等しい検出器の平面に対応するＣアームの位置の下で記録される。概念的に、ターゲットポイント３０３、針３０６、すなわち針のグラフィカルモデル、及びスケール４０８は、図４ｃで見ることができる。スケールは、計画された経路での針の進行を判定するために使用される。

図５は、遠近の補正を示す概念図を示す。既に示されたように、僅かに異なる方向となる透視画像の視野の特性のために計画された経路のエンドポイントの代わりに針が焦点の位置に向けられた場合に、ブルズアイアプローチは、針が円として投影される事実のために僅かに低下された品質のターゲッティング方法を提供する。この品質の低下は、焦点の位置が計画された経路の延長にあるように、Ｃアームの回転を調節することで防止される。このことは図５に示される。図５は、計画された経路３０４にある針３０７を示す。針３０７は計画された経路３０４に正確にあるが、投影された針３０６は、円の代わりに線として示される。これは、Ｃアームの焦点の位置５０９が計画された経路にない事実によるものであり、このずれは破線５１０により概念的に示される。また、検出器の平面５１１は、計画された経路の直交する方向に関して僅かにシフトされ、すなわち計画された経路に垂直ではない。これらの問題は、計画された経路３０４と検出器５１２からなるラインにより、図５に示されるように焦点位置が計画された経路３０４の延長にあるように、Ｃアームを回転することで解決される。この焦点位置を使用して、投影された針は、針が計画された経路にある場合に、透視画像上の円となる。

本発明の例示的な実施の形態の態様を要約すると、針の計画された経路から、以下の点が理解される。１）Ｃアームの位置は、針のエントランスアングルが見る方向に等しいように設定される。２）患者の人体へのエントランスポイントは、ライブの透視画像で目に見えるようにされる。３）Ｃアームの位置は、見る方向が計画された経路に垂直であるように設定される。見る方向に直交するスラブは、計画された経路に基づいて選択され、ライブの透視画像とブレンドされる。４）シャッター位置は、患者の放射線量が低減されるが、人体への針の完全な進入が続くように設定される。

なお、用語「有する“comprising”」は他のエレメント又はステップを排除するものではなく、“ａ”又は“ａｎ”は複数を排除しない。また、異なる実施の形態との関連で記載されるエレメントが結合される場合がある。また、請求項における参照符号は、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

コンピュータ断層撮影システムの簡略化された概念の表現を示す図である。 ３Ｄ画像のスライスの概念的な現実の画像を示す図である。 本発明の例示的な実施の形態に係る方法により達成される異なる画像の概念的な表現を示す図である。 図３の画像に対応する概念的な現実の画像を示す図である。 視野の補正を示す概念図である。

Claims (21)

1. 検査中のオブジェクトにおけるエントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトを追跡する装置を作動させる方法であって、
   前記装置の選択手段が、前記エントリポイント及び前記ターゲットポイントを示す前記検査中のオブジェクトの２次元画像を選択するステップと、
   前記装置の決定手段が、前記エントリポイントから前記ターゲットポイントへの計画された経路を決定するステップと、前記計画された経路は第一の方向を有し、
   前記装置の記録手段が、前記検査中のオブジェクト及び前記第一のオブジェクトの透視画像を表すデータを記録するステップと、前記透視画像は、前記透視画像の垂線が前記第一の方向と平行であるように第二の方向で記録され、
   前記装置の投影手段が、前記計画された経路の３次元グラフィックモデルを２次元グラフとして前記透視画像に投影するステップと、
   前記装置の判定手段が、前記透視画像において見ることができる前記第一のオブジェクトの投影の形状及び／又は位置が、投影された２次元グラフと同じであることに基づいて、前記第一のオブジェクトが前記計画された経路にあるかを判定するステップと、
   を含む方法。
2. 前記２次元画像は、前記検査中のオブジェクトの３次元画像のスライスとして選択される、
   請求項１記載の方法。
3. 前記３次元画像は、コンピュータ断層撮影装置により記録されたデータのなかから再構成される、
   請求項２記載の方法。
4. 前記投影手段が、前記透視画像に３次元のグラフィックモデルを投影するステップを更に含む、
   請求項１乃至３の何れか記載の方法。
5. 前記予め決定された形状は実質的に円である、
   請求項１乃至４の何れか記載の方法。
6. 前記透視画像はＣアーム装置により記録される、
   請求項１乃至５の何れか記載の方法。
7. 前記記録手段が、前記検査中のオブジェクトの第一の複数の透視画像を記録するステップと、前記第一の複数の透視画像は前記第二の方向で記録され、
   前記判定手段が、前記第一の複数の透視画像における前記第一のオブジェクトの投影の形状に基づいて、前記第一のオブジェクトが決定された計画された経路にあるかを判定するステップと、
   を更に含む請求項１乃至６の何れか記載の方法。
8. 前記記録手段が、シャッターが閉じられたコンピュータ断層撮影を実行することでデータを記録するステップと、
   前記判定手段が、前記計画された経路が前記閉じられたコンピュータ断層撮影で記録されたデータに依存して変更される必要があるかを判定するステップと、
   を更に含む請求項１乃至７の何れか記載の方法。
9. 前記記録手段が、前記検査中のオブジェクトの第二の透視画像を記録するステップと、前記第二の透視画像は、前記第二の透視画像の垂線が前記第二の方向に垂直であるように第三の方向で記録され、
   前記決定手段が、前記第二の透視画像に基づいて前記第一のオブジェクトの進行を決定するステップと、
   を更に含む請求項１乃至８の何れか記載の方法。
10. 前記装置の生成手段が、３次元のグラフィックモデルから、前記計画された経路と前記ターゲットポイントを示すグラフィックを生成するステップと、
    前記装置の重ね合わせ手段が、検査中の前記オブジェクトの２次元画像に前記グラフィックを重ね合わせるステップと、
    を更に含む請求項９記載の方法。
11. 前記グラフィックはスケールを含む、
    請求項１０記載の方法。
12. 前記装置のレンダリング手段が、同じ視野の下で前記グラフィック、前記透視画像及び前記２次元画像をレンダリングするステップを更に含む、
    請求項１０又は１１記載の方法。
13. 前記透視画像の記録における焦点は、前記計画された経路の延長にある、
    請求項１２記載の方法。
14. 前記第一のオブジェクトは少なくとも１つのマーカを含む、
    請求項１乃至１３の何れか記載の方法。
15. 前記投影手段が、前記エントリポイントにレーザを投影するステップを更に含み、前記レーザの方向は前記第一の方向と一致する、
    請求項１乃至１４の何れか記載の方法。
16. 前記決定手段が、前記透視画像を使用して前記エントリポイントに前記第一のオブジェクトを移動することでエントランスポイントを決定するステップを更に含む、
    請求項１乃至１５の何れか記載のターゲッティング方法。
17. エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトを追跡する追跡装置であって、
    前記エントリポイント及び前記ターゲットポイントを示す検査中のオブジェクトの２次元画像を選択する選択ユニットと、
    前記エントリポイントから前記ターゲットポイントへの計画された経路を決定する決定ユニットと、前記計画された経路は第一の方向を有し、
    前記検査中のオブジェクト及び第一のオブジェクトの透視画像を表すデータを記録する記録ユニットとを含み、前記透視画像は、前記透視画像の垂線が前記第一の方向と一致するように第二の方向で記録され、
    前記追跡装置は、前記計画された経路の３次元グラフィックモデルを２次元グラフとして前記透視画像に投影し、
    前記決定ユニットは、前記透視画像において見ることができる前記第一のオブジェクトの投影の形状が、投影された２次元グラフと同じであることに基づいて、前記第一のオブジェクトが、決定された計画された経路にあるかを判定する、
    追跡装置。
18. エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトを追跡するシステムであって、
    放射線源と、
    放射線検出器と、
    請求項１７記載の追跡装置とを有し、
    前記放射線検出器は、前記透視画像を表すデータを記録する、
    システム。
19. コンピュータ断層撮影装置を更に有し、
    前記コンピュータ断層撮影装置は、検査中のオブジェクトの２次元画像を生成する、
    請求項１８記載のシステム。
20. エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトを追跡する装置を作動させる請求項１記載の方法を、コンピュータに実行させる命令を含むコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
21. エントリポイントからターゲットポイントに第一のオブジェクトを追跡する装置を作動させる請求項１記載の方法を、コンピュータに実行させる命令を含むコンピュータプログラム。

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