JP6316744B2 - 埋め込み３ｄモデリング - Google Patents

Description

本発明はガイダンスサポートのための画像処理装置、ガイダンスサポートを提供するための医用イメージングシステム、ガイダンスサポートのための方法、ガイダンスサポートのための画像処理装置を操作するための方法、及びコンピュータプログラム要素とコンピュータ可読媒体に関する。

ガイダンスサポートは、例えば患者の検査若しくは手術などのインターベンション手順中に外科医に提供され得る。インターベンション手順の一例はいわゆる最小侵襲手術におけるステント留置である。外科医に、言うまでもなく一般に外科医自身には直接見えない、現在の状況についての情報を与えるために、例えば患者の領域など、対象の関心領域の画像データがディスプレイ上に提供される。例えば、ＵＳ２０１０／００６１６０３ Ａ１は２Ｄライブ画像の収集を記載し、これらは術前に３Ｄ画像データと組み合わされ、画像合成としてユーザへ表示される。術前に生成される情報は現在の状況から外れているかもしれないことがわかっている。さらに現在の状況についての改良された画像情報を提供するために、ユーザは収集画像データを頼りにしなければならないことがわかっている。

本発明の目的は実際の状況についての改良された容易に知覚可能な情報を提供することである。

本発明の目的は独立クレームの主題によって解決され、さらなる実施形態は従属クレームに組み込まれる。

本発明の下記の態様は画像処理装置、医用イメージングシステム、ガイダンスサポートのための方法、ガイダンスサポートのための画像処理装置を操作するための方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体にも当てはまることが留意されるべきである。

本発明の一態様によれば、処理ユニット、入力ユニット、及び出力ユニットを有するガイダンスサポートのための画像処理装置が提供される。入力ユニットは対象の関心領域の３Ｄデータを提供し、関心領域の少なくとも一部の画像データを提供するように構成され、装置は少なくとも部分的に関心領域内に配置される。処理ユニットは画像データから装置の３Ｄモデルを生成する生成ユニットを有する。処理ユニットは３Ｄデータ内に３Ｄモデルを埋め込む埋め込みユニットを有する。出力ユニットは埋め込み３Ｄモデルを伴うモデル更新３Ｄ画像を提供するように構成される。

本発明によれば、"ガイダンスサポート"という語は、ユーザに直接見えないながら、装置若しくは他の機器若しくは部品がボリューム内部で運動若しくは操作されなければならない任意のインターベンションを支援し、補助し、若しくは容易にする情報を、例えば外科医若しくはインターベンショナルラジオロジストなどのユーザへ提供することをあらわす。"ガイダンスサポート"は、好適には可視情報によって現在の状況についてより良い理解を与えるいかなるタイプの情報でもあり得る。

一実施形態例によれば、画像データは少なくとも一つの２Ｄ画像を有し、生成ユニットは少なくとも一つの２Ｄ画像から３Ｄモデルを生成するように構成される。生成ユニットは３Ｄデータから関心領域の３Ｄ表現を生成するように構成され、処理ユニットは３Ｄ表現内に３Ｄモデルを埋め込むように構成される。

本発明のさらなる態様によれば、画像収集装置、表示ユニット、上述の態様及び実施形態例にかかる画像処理装置を有する、ガイダンスサポートを提供するための医用イメージングシステムが提供される。画像収集装置は画像データを収集し、処理ユニットへデータを提供するように構成される。出力ユニットはモデル更新３Ｄ画像を表示ユニットへ提供するように構成され、表示ユニットはモデル更新３Ｄ画像を表示するように構成される。

一実施形態例によれば、画像収集装置はＸ線源とＸ線検出器を持つＸ線イメージング装置である。Ｘ線イメージング装置は２Ｄ Ｘ線画像を画像データとして提供するように構成される。

本発明のさらなる態様によれば、次のステップを有するガイダンスサポートのための方法が提供される：
ａ）対象の関心領域の３Ｄデータを提供するステップ、
ｂ）関心領域の少なくとも一部の画像データを提供するステップ、装置は少なくとも部分的に関心領域内に位置する、
ｃ）画像データから装置の３Ｄモデルを生成するステップ、
ｄ）３Ｄデータ内に３Ｄモデルを埋め込むことによってモデル更新３Ｄ画像のためのデータを提供するステップ。

本発明の一実施形態例によれば、３Ｄモデルと３Ｄデータの間の空間関係が予め決定され、埋め込みのために、３Ｄモデルがそれに従って調節される。

本発明のさらなる実施形態例によれば、装置及び／又は対象の所定の特徴がモデル更新３Ｄ画像において検出される。

例えば、所定の特徴はモデル更新３Ｄ画像において強調される。

例えば、対象に関連する検出された特徴の測定データが決定され、測定データはインターベンションの操作若しくはガイドの方策を定義する及び／又は適応させるために提供される。

本発明のさらなる態様によれば、次のステップを有するガイダンスサポートのための画像処理装置を操作するための方法が提供される：
入力ユニットから処理ユニットへ対象の関心領域の３Ｄデータを提供するステップ、
入力ユニットから処理ユニットへ関心領域の少なくとも一部の画像データを提供するステップ、装置は少なくとも部分的に関心領域内に配置される、
処理ユニットによって画像データから装置の３Ｄモデルを生成するステップ、
出力ユニットを介してモデル更新３Ｄ画像を提供するために処理ユニットによって３Ｄデータ内に３Ｄモデルを埋め込むステップ。

画像データ、例えばライブ蛍光透視画像など、現在の状況を反映する画像データを装置自体のモデリングのための基礎としてとることが本発明の一態様とみなされ得る。従って、現在の状況と厳密に一致する、すなわち現在の状況をあらわす装置のモデルが生成される。そしてこのいわばライブモデルは、現在の状況について容易に知覚可能で正確な情報をユーザへ提供するために３Ｄデータのコンテキストにおいて示される。

本発明のこれらの及び他の態様は以下に記載の実施形態から明らかとなり、これらを参照して解明される。

本発明の実施形態例は以下の図面を参照して以下に記載される。

本発明の一実施形態例にかかる画像処理装置を図示する。 本発明にかかる画像処理装置のさらなる実施例を図示する。 本発明の一実施形態例にかかる医用イメージングシステムを図示する。 本発明の一実施形態例にかかるガイダンスサポートのための方法を図示する。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明にかかる方法の実施形態例のさらなる実施例を示す。 本発明の一実施形態例にかかる画像処理装置を操作するための方法を図示する。 本発明にかかる一実施形態のさらなる態様を示す。 本発明にかかる一実施形態のさらなる態様を示す。 本発明にかかる一実施形態のさらなる態様を示す。 本発明にかかる一実施形態のさらなる態様を示す。 本発明にかかる方法のさらなる実施例を示す。

図１は処理ユニット１２、入力ユニット１４、出力ユニット１６を持つガイダンスサポートのための画像処理装置１０を図示する。入力ユニット１４は対象の関心領域の３Ｄデータを提供するように構成される。３Ｄデータの提供は第１の矢印１８で示される。入力ユニット１４はさらに関心領域の少なくとも一部の画像データを提供するように構成される。画像データの提供は第２の矢印２０で示される。画像データにおいて、装置は少なくとも部分的に関心領域内に配置される。

例えば、３Ｄデータ１８及び画像データ２０は各点線矢印２２及び２４で示す通り外部ソースから入力ユニット１４へ提供され得る。例えば、３Ｄデータ１８はさらに図示されない記憶ユニットから提供され、画像データ２０は一実施例として図３を参照して説明される通り、画像収集装置から提供され得る。

処理ユニット１２は画像データ２０から装置の３Ｄモデル２８を生成する生成ユニット２６を有する。処理ユニット１２は３Ｄデータ１８内に３Ｄモデル２８を埋め込む埋め込みユニット３０をさらに有する。従って、埋め込み３Ｄモデルを伴うモデル更新３Ｄ画像３２のためのデータが得られる。出力ユニット１６は点線矢印３４で示す通り、例えばさらなる外部構成部品へモデル更新３Ｄ画像３２を提供するように構成される。

図２に示すさらなる実施形態例によれば、画像データ２０は少なくとも一つの２Ｄ画像を有する。生成ユニット２６は３Ｄデータから関心領域の３Ｄ表現３６を生成するように構成される。埋め込みユニット３０は３Ｄ表現３６内に３Ｄモデル２８を埋め込むように構成される。同様の特徴は図１と比較して図２に同じ参照番号で示されることが留意されなければならない。

図３は画像収集装置５２、上記実施形態例にかかる画像処理装置１０、及び表示ユニット５４を有するガイダンスサポートを提供するための医用イメージングシステム５０の一実施例を示す。画像収集装置５２は画像データ、例えば図１及び２の画像データ２０を収集し、データを処理ユニット、例えば処理ユニット１２へ提供するように構成される。画像処理装置１０の出力ユニット（不図示）は表示ユニット５４へモデル更新３Ｄ画像を提供するように構成される。表示ユニット５４はモデル更新３Ｄ画像を表示するように構成される。

図３はＸ線イメージング装置５６を画像収集装置５２として示す。Ｘ線イメージング装置５６はＸ線源５８とＸ線検出器６０を有する。Ｘ線イメージング装置５６は例えば画像データ２０として２Ｄ Ｘ線画像を提供するように構成される。Ｘ線イメージング装置５６はＣアーム構造６２の対向端にＸ線源５８とＸ線検出器６０を持つＣアーム構造として示される。Ｃアーム構造６２は支持構造６４を介して取り付けられ、これはＣアームの回転運動だけでなく、支持体６４におけるＣアーム構造６２のスライド運動も可能にする。支持体６４はさらに、例えば手術室の天井に取り付けられる例えば吊り下げ基部で、支持基部によって支持される。Ｃアームは異なる方向から例えば患者６６などの対象についての画像情報を収集するために異なる収集方向が可能であるように取り付けられる。さらに、テーブル６８の形の支持体が患者を例えば水平に支持するために設けられる。従って、テーブル６８は検査手順中に手術台若しくはテーブルとして機能し得る。

表示ユニット５４は複数の表示エリアとともに示され、これらは異なるモニタとして、又はより大きなモニタの異なるサブエリアでも配置されることができる。異なるサブエリアが表示エリア７０を形成する。表示ユニット５４は例えばディスプレイ支持構造７２を介して天井から吊り下げられ得る。

Ｘ線イメージング装置５６はほんの一例としてＣアーム装置の形で示されることが留意されなければならない。勿論、ガントリを持つＣＴなど、例えば他の可動装置、又はマンモグラフィイメージング装置など、例えば患者が水平に配置されるだけでなく患者が直立位になるような静止イメージング装置など、他のイメージングモダリティが提供され得る。

図示されないが、さらなる実施例によれば、画像収集装置は画像データ２０のためにＸ線画像の代わりに超音波画像を提供する超音波画像収集装置として提供される。

図３の医用イメージングシステム５０は以下の図面を参照してその機能についても説明され、そこで方法の実施形態例が以下の図面を参照して医用イメージングシステム及び／又は画像処理装置１０によって実行される。図３に示す通り、医用イメージングシステム５０は例えばモデル更新３Ｄ画像３２を示す表示画像７４の形で現在の状況についての改良された情報を表示するように構成される。

以下に記載の医用イメージングシステム５０及び方法は例えば血管内動脈瘤修復などの血管内外科手術中に使用されることができ、これは図１２以下を参照して以下でさらに説明される。

画像データ、例えばライブ２Ｄ画像データが装置を少なくとも部分的に関心領域内に配置していると定義するとき、装置は例えばステント、カテーテル、若しくはガイドワイヤ、又は任意の他のインターベンションツール若しくは体内プロテーゼであり得る。関心領域内に装置を完全に配置する必要はなく、最低限その一部のみでよい。この部分はそこから三次元のモデルを生成することができるようにするために十分なものでなければならない。

例えば、装置のモデルは静的であり得る。別の実施例によれば、これは動的モデルである。勿論、例えばモデルの一部が動的部分として（運動する）ガイドワイヤに関連し、別の部分が静的部分としてインプラント若しくはプロテーゼに関連する場合、モデルの一部を静的に、及びモデルの一部を動的にすることも可能である。しかしながら、動きは主に対象に関連する運動に関連するが、勿論例えば呼吸若しくは心拍関連運動によって生じる身体若しくは身体部位の運動もまた考慮され得ることが留意されなければならない。

図４は以下のステップを有するガイダンスサポートのための方法１００を示す。対象の関心領域の３Ｄデータ１１２が提供される、第１の提供ステップ１１０が提供される。第２の提供ステップ１１４において、関心領域の少なくとも一部の画像データ１１６が提供され、装置は少なくとも部分的に関心領域内に位置する。生成ステップ１１８において、装置の３Ｄモデル１２０が画像データから生成される。第３の提供ステップ１２２において、モデル更新３Ｄ画像１２４のためのデータが３Ｄデータ１１２内に３Ｄモデルを埋め込むこと１２６によって提供される。

第１の提供ステップ１１０はステップａ）、第２の提供ステップ１１４はステップｂ）、生成ステップ１１８はステップｃ）、及び第３の提供ステップ１２２はステップｄ）とも称される。

図５に示す一実施形態例によれば、ステップａ）における３Ｄデータ１１２は第１の基準座標系１２８を有し、ステップｂ）における画像データ１１６は第２の基準座標系１３０を有する。ステップｄ）における埋め込み１２６のために、第１の基準座標系１２８と第２の基準座標系１３０の間の変換１３２が決定サブステップ１３４において決定される。そして変換１３２は３Ｄモデル１２０へ適用される。この適用は例えば第１の適用矢印１３６ａで示す通りステップｃ）において直接幾何学的変換１３２を適用することによって、又は第２の適用矢印１３６ｂで示す通りステップｄ）において埋め込み１２６へ変換を適用することによって、達成され得る。これは基準座標系１２８においてあらわされるモデル更新３Ｄ画像をもたらす。勿論幾何学的変換（若しくはその逆）は代わりに３Ｄデータ１１２に適用され、基準座標系１３０においてあらわされるモデル更新３Ｄ画像をもたらすことができる。実際、基準座標系１３０及び１２８が幾何学的変換１３２の後正しく位置合わせされるならば、どちらの基準座標系において結果１２４があらわされるかは問題ではない。そのことについては、幾何学的変換１３２は基準座標系１２８へ適用されるものと基準座標系１３０へ適用されるものの二つの変換にわけられ、この双対変換後に二つの基準座標系１２８及び１３０が空間的に一致するような変換対を提供してもよい。

例えば、３Ｄデータ１１２は画像データ１１６とレジストレーションされる。

さらなる実施例によれば、ステップａ）における３Ｄデータ１１２は第１の画像データとも称され、ステップｂ）における画像データ１１６は第２の画像データとも称される。

例えば、画像データ１１６は少なくとも一つの２Ｄ画像を有する。

図６に示すさらなる実施例によれば、ステップｃ）におけるモデリングのために、すなわち３Ｄモデル１２０の生成１１８のために、モデリングを容易にする形状仮定１３８が提供サブステップ１４０において提供される。例えば、特定の検査若しくはインターベンション手順との相関関係において、対象、すなわち患者は、関心領域の各位置から依存する特定成形を持つ血管樹など、特定の解剖学的構造に対する特定形状を示すことが予測され得る。

図示されないさらなる実施例によれば、画像データ２０、若しくはいわば第２の画像データは、ライブ２Ｄ画像のセットを有する。続いて、ステップｃ）はライブ２Ｄ画像のセットから３Ｄモデルを構築若しくは生成することを有する。

モデル更新３Ｄ画像１２４は操作ガイダンス画像として使用され得る。

また図５を参照して、第１及び第２の画像データのレジストレーションステップ、すなわち３Ｄデータ１１２に関連する画像データ１１６の空間的位置の決定が、３Ｄモデル１２０の生成１１８の前若しくは後に実行され得ることが留意される。しかしながら、これはステップｄ）における埋め込み１２６の前に実行される。

３Ｄデータ若しくは第１の画像データはインターベンション前画像データを有し得る。画像データ１１６若しくは第２の画像データはライブ画像又は術中、若しくはインターベンション中画像を有し得る。

従って、インターベンション前に取得若しくは生成される３Ｄデータと組み合わせて、状況についての現在の、すなわち実際の情報を示すことが可能である。従って、３Ｄデータは増大された可視性及び改良された知覚性を示すことができ、一方画像データ１１６は現在の、すなわちライブ情報を提供する。

上述の通り、３ＤデータはＸ線ＣＴ画像データ若しくはＭＲＩ画像データを有し得る。

画像データ１１６は、こうした画像収集が例えば他のインターベンション手順を最低限にしか妨げない若しくは影響を及ぼさないＣアーム構造で可能であるため、２Ｄ Ｘ線画像データとして提供され得る。

例えば、画像データ１１６は少なくとも一つの蛍光透視Ｘ線画像として提供される。好適には、ステップｃ）における装置のモデリングを容易にするために少なくとも二つの蛍光透視Ｘ線画像が異なる方向から収集される。

図示されない一実施例によれば、ステップｄ）に続いて、３Ｄデータ内の再構成された装置の３Ｄビューがユーザへ表示されるステップｅ）が提供される。

例えば、図７に示す通り、３Ｄデータ１１２から関心領域の３Ｄ表現１４２が生成ステップ１４４において生成される。ステップｄ）において、改良されたモデル更新３Ｄ画像１２４を提供するために３Ｄモデル１２０が３Ｄ表現内に埋め込まれる１２６。例えば、対象が患者である場合、３Ｄデータ１１２は血管情報を有し、データは３Ｄ表現１４２のための対象の管状構造を再構成するためにセグメント化される。別の実施例として、解剖学的コンテキストが３Ｄ表現１４４のための３Ｄデータから抽出され得る。例えば、管状構造の再構成は大動脈及び腸骨動脈３Ｄセグメンテーションを有する。

図１２以下も参照して説明される通り、装置はステントなどの展開可能な装置であり得る。画像データ１１６、すなわち第２の画像データにおいて、装置は展開された状態である。装置はその最終状態及び最終位置でも示され得る。

例えば、装置は展開された状態の人工心臓弁である。

図８に示すさらなる実施形態例によれば、ステップｄ）のために、３Ｄモデル１２０と３Ｄデータ１１２の間の予測される空間関係１４６が事前決定ステップ１４８において予め決定される。埋め込み１２６のために、調節矢印１５０で示す通り３Ｄモデル１２０がそれに従って調節される。

例えば、予測される関係は例えば血管樹内部にステントを留置するときの血管構造内の位置を有し得る。この場合、ステント自体が血管構造内部に置かれるはずであると仮定され得る。従って、埋め込みが、ステントが血管構造内部に部分的に、又は血管構造の隣若しくは外側に置かれるだけであるようなステントのモデルの位置をもたらし得る場合、これは実際の位置を反映しておらず、むしろ不正確な空間配置、例えば不正確なレジストレーションステップに基づくものであることが仮定されるはずである。この場合、予測される関係はそれに従って位置調整を適応若しくは修正するために使用され得る。

図面において、調節矢印１５０は埋め込みボックス１２６へ入ることが留意されなければならない。しかしながら、さらなる実施例によれば、調節矢印１５０はさらに図示されないがステップｃ）のモデル生成ボックス１１８へ入るものとしても提供され得る。事前決定１４８は図５を参照して説明される変換と組み合わせて提供されることもできることがさらに留意される。勿論、これはオプションのつもりに過ぎず、このため各矢印は図８に点線で示される。

図９に示すさらなる実施例によれば、ステップｄ）に続いて、表示ステップ１５４においてモデル更新３Ｄ画像１２４が表示情報１５２として表示されるステップｅ）が提供され、モデル更新３Ｄ画像は関心領域の３Ｄ表現１４２内に表示される。

図１０に示すさらなる実施形態例によれば、装置及び／又は対象の所定の特徴１５６が検出ステップ１５８においてモデル更新３Ｄ画像１２４において検出される。

例えば、所定の特徴１５６はモデル更新３Ｄ画像１２４において強調され、これは強調矢印１６０で示される。

強調１６０の代わりに若しくは加えて提供され得る、図１０にも示されるさらなる実施例によれば、対象に関連する所定の特徴の測定データ１６２が決定ステップ１６４において決定される。例えば、測定データ１６２はインターベンションの操作若しくはガイドの方策を定義する及び／又は適応させるために提供される。測定データ１６２の提供は提供矢印１６６で示され、定義若しくは適応はほんの一例としてボックス１６２で示される。

例えば、装置はステントグラフトの第１のステント本体の第１の部分であり、第１の部分のゲートが検出され、ゲートの位置データは二つの部分が十分に重なるようにステントグラフトの第２の部分を位置付けるために使用され、これは図１２以下を参照して説明される。"ゲート"という語はそれを通してワイヤ配線が実現されるべき体内プロテーゼの開口部を示す。ワイヤはこの開口部を通されなければならず、これは蛍光透視画像などのインターベンション投影画像における奥行き知覚の欠如のために複雑な操作を構成する。これは図１２乃至１５の記載においてさらに説明される。

図１１はガイダンスサポートのための画像処理装置２１０を操作するための方法２００を示す。以下のステップが提供される：第１の提供ステップ２１２において、対象の関心領域の３Ｄデータ２１４が入力ユニット２１６から処理ユニット２１８へ提供される。第２の提供ステップ２２０において、関心領域の少なくとも一部の画像データ２２２が入力ユニット２１６から処理ユニット２１８へ提供され、装置は少なくとも部分的に関心領域内に配置される。次に、生成ステップ２２４において、装置の３Ｄモデル２２６が処理ユニット２１８によって画像データ２２２から生成される。埋め込みステップ２２８において、出力ユニット２３２を介してモデル更新３Ｄ画像２３０を提供するために処理ユニット２１８によって３Ｄデータ２１４内に３Ｄモデル２２６が埋め込まれる。

３Ｄデータ２１４は、参照番号２３４で点線の第１の提供矢印で示す通り、記憶媒体などの外部データソースから提供され得る。画像データ２２２は第２の点線提供矢印２３６で示す通り例えば画像収集装置から提供され得る。モデル更新３Ｄ画像２３０は点線出力矢印２３８で示す通り例えば表示装置へ提供され得る。

上述の手順の応用のための実施例が図１２乃至１５を参照して以下に記載される。

血管内外科手術において、いわゆる血管内動脈瘤修復（ＥＶＡＲ）は重要なインターベンション手術である。図１２は動脈瘤３１０を持つ血管構造３００を示す。また図１２に示す通り、ステントグラフト３１２が示され、これは例えば大腿動脈における小切開を通して大動脈に挿入されている。そしてこれは参照番号３１４で示される例えば腎動脈直下の腹部大動脈瘤において展開され、参照番号３１６で示される大動脈分岐をカバーする。従ってステントグラフト３１２は二つの部分から成る。図１２に示す通り、大動脈及び一つの腸骨動脈をカバーする本体３１３が最初に位置付けられる。これはゲート３１８、すなわち入口開口を持ち、そしてこの中に図１４に示す第２の部分３２４が挿入される。この目的で、インターベンショナリストは既知の手順に従って蛍光透視ガイダンス下でゲートの中にガイドワイヤ３２０（図１３参照）を通さなければならない。

ステント本体３１３のゲート３１８へのガイドワイヤ３２０の挿入を容易にするために、図１２及び１３に示す通り展開されたプロテーゼが上記の通り一つ若しくは複数の蛍光透視画像から３Ｄでモデル化される。そしてモデリング結果は例えば術前ＣＴスキャン内に埋め込まれる。このようにして、展開された装置がその解剖学的コンテキスト内で３Ｄで見られることができ、特に、ゲート３１８及び参照番号３２２で示される大動脈壁の相対位置が適切に表示されることができ、これはワイヤ３２０の適切な操作を示す。

一実施例によれば、この目的で、ゲートのみがモデル化され術前ＣＴデータに埋め込まれる必要がある。ゲートは楕円形状の針金様構造として蛍光透視画像にあらわれる。従ってこれは自動的に検出されることができ（例えば楕円などのパラメトリック形状の発見のために勾配に基づくハフ変換を頼りにする）、個別角形成に対応する二つの画像においてセグメント化されることができる。これら二つのセグメンテーション結果（二つの楕円２Ｄ線）から、３Ｄ楕円線が計算されることができ、その二つの発生元画像面への投影はこれらの画像において観察されるゲートに対応する。

ＣＴデータは主に血管境界があらわされる（例えば表面若しくはメッシュとして）ように処理され得る。そして埋め込みは血管境界とともに装置（ここではゲート）をモデリングする３Ｄ楕円線をあらわすことにある。

勿論このジョイント表現はモデル及び術前データの両方に対する共通基準座標系において得られるべきである。これはこれら二つのデータソースの基準座標系が自然に互いに対応しない場合、術前データとモデルの共レジストレーションを要し得る。特にこれはＣＴ及びＸ線由来データを組み合わせるときに当てはまる。これは３ＤデータがＣアームＣＴ技術（回転Ｘ線）で作られるときは当てはまらない。この場合２Ｄ Ｘ線投影から計算される３Ｄデータとモデルは同じシステムに由来し、同じ基準座標系において自然に表現されることができ、共レジストレーションを不要にする。

ゲートに加えて、ガイドワイヤ自体（若しくは単にその遠位端）も３Ｄ線としてモデル化され得る。そして三つ揃いの血管壁、プロテーゼ入口点、この入口点を通され、血管壁に支持される可能性があるインターベンション装置を、単一表現内で可視化することができる。

従って、Ｘ線蛍光透視下での追加画像収集ステップは、ゲートの位置に対するワイヤ先端及びその相対深度が蛍光透視画像の投影ビューにおいて適切に推定されることができない場合、必要ない。むしろ、プロテーゼゲートを通すことはインターベンションの最も細心の注意を要するフェーズの一つであるため、外科医にとって非常に重要なこの情報は、本発明に従って生成され埋め込まれるモデル更新３Ｄ画像によって各情報とともに提供される。言い換えれば、図１３に示すガイドワイヤ３２０の挿入は、図１４に見られる通り、ステントの第２の部分３２４、すなわちまたの名は対側ステントがステント本体３１３と十分な重なりを持つように挿入され展開されることができるように、上記発明で容易にされる。

本発明によれば、第３の部分として、ステント本体３１３と十分な重なりを持つ展開状態で図１５に示される、個別の短い延長部３２６の操作を容易にすることも可能である。第２の部分３２４は長い対側延長部とも称される。

本発明の一実施形態例によれば、モデル更新３Ｄ表現はモデル化された対象がライブ２Ｄ投影と一致する限りでのみ有効であることが留意されなければならない。ゲートはかなり静的であり、これは長期間当てはまり続ける。そしてゲート更新３Ｄデータは一度だけ計算されることができ、ゲート通過インターベンションステップのために使用されることができる。しかしガイドワイヤは必然的に操作され、静的なままではない。これは対応するライブ画像が利用可能であるときのみジョイントゲートプラスワイヤモデリングが有効であることを示唆する。特にこれはゲートプラスワイヤモデリングと３Ｄ更新の持続的生成のために使用され得る投影対を絶えず生成し得る二方向（ｂｉ‐ｐｌａｎｅ）システムで当てはまる。

図１６は背景が図１２乃至１５に示される、上記血管内動脈瘤修復に関連して、本発明にかかる方法４００のさらなる実施形態例を示す。第１の入力４１０として、ステントが展開される関心領域のインターベンション前ＣＴスキャン４１２が提供される。例えば、大動脈が造影される。さらに、２Ｄ／３Ｄレジストレーション法に応じて、スキャン領域は脊椎若しくは骨盤などの他の領域も含まなければならない可能性がある。ＭＲＩなど、これらの必要条件を満たす３Ｄリッジングモダリティも使用され得る。

第２の入力４１４として、例えばステントグラフトの第１の部分の展開後の少ない数のビューからとられる蛍光透視画像など、Ｘ線システムからライブ画像４１６が提供される。これらは現在の状況を評価するために使用される通常ビューである。インターベンション前ＣＴスキャン４１２から、大動脈と腸骨動脈を３Ｄにおいてセグメント化するセグメンテーション４１８が提供される。これは３Ｄデータ１１２ボリュームにおいて管状構造を抽出する自動若しくは半自動アルゴリズム解法によって実現され得る。さらに、腹部大動脈瘤のセグメンテーションも適用され得る。インターベンション前ＣＴスキャン４１２及びライブ画像４１６はさらに２Ｄ／３Ｄレジストレーションステップ４２０においてレジストレーションされる。それとともに、Ｘ線システム基準座標系におけるインターベンション前ＣＴスキャン若しくは３Ｄ大動脈セグメンテーションの位置が見つけられる。一つ若しくは複数のＸ線投影からその特定位置を取り出すために２Ｄ／３Ｄレジストレーションアルゴリズムが使用される。例えば、脊椎及び骨盤がＣＴスキャン全体をレジストレーションするために使用され得る。大動脈からの血管造影図も３Ｄセグメント化大動脈をレジストレーションするために使用され得る。

本発明によれば、モデリングステップ４２２において、ステントグラフト本体が３Ｄにおいてモデル化される。ステントグラフトの形状は、主にゲートレベルにおいて、単純でかなり規則的であり、すなわち分岐を持つ管状構造であることが留意される。蛍光透視画像の少ないセットからモデル化され得るように、その形状についての仮定を使用することが可能である。結果はＸ線システム基準座標系において得られる３Ｄモデル４２４である。そして３Ｄセグメンテーション及び３Ｄモデルは調節ステップ４２６へ提供され、ここでステントモデルが大動脈の３Ｄ再構成内で調節される。２Ｄ／３Ｄレジストレーションアルゴリズムに応じて、モデルステントは大動脈の３Ｄセグメンテーション内に適切に位置付けられることができない。従って、例えば大動脈の３Ｄセグメンテーション内にステントを位置付ける残りの変換が計算される。結果として、３Ｄ再構成内の調節されたモデルが提供され、参照番号４２８でもあらわされる。

さらに、３Ｄセグメンテーションが埋め込みステップ４３０において使用され、ここでステントグラフトの３Ｄビューが大動脈の３Ｄセグメンテーション内に埋め込まれる。そしてインターベンショナリストはこの特定ビューを使用して大動脈内のゲートの位置を評価し、ガイドワイヤを挿入するためにその方策を適応させることができる。

また図１６を参照するさらなる実施例によれば、インターベンションワイヤ先端は３Ｄモデルの一部でもあることができ、一旦３Ｄデータに埋め込まれると、ステント（特にゲート）、ツール（特にワイヤ先端）、及び解剖学構造（特に血管境界）の相対位置が明らかになり、インターベンションツールが操作されていない限り有効なままである。しかし全プロセス（モデリング＋調節）は特に二方向システムに由来する入力ライブデータ４１６に対して繰り返され得るので、更新された３Ｄビューは絶えずリフレッシュされ、関係のあるままであることができる。

さらなる実施例によれば、図１６に示す方法はセグメンテーションステップ４１８なしで、及び調節ステップ４２６なしで提供されることが留意される。代わりに、２Ｄ／３Ｄレジストレーション４２０は、同様に代わりに埋め込みステップ４３０へ直接提供される３Ｄモデリング４２２の場合とも同様に、埋め込みステップ４３０へ直接提供される。

図示されないが、本発明のさらなる実施形態例によれば、ライブデータから術前ＣＴへの装置のモデリングは経カテーテル弁移植など、他のインターベンションにおいても適用される。

本発明の別の実施形態例において、適切なシステム上で、先の実施形態の一つにかかる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム若しくはコンピュータプログラム要素が提供される。

従ってコンピュータプログラム要素は本発明の一実施形態の一部でもあり得るコンピュータユニット上に記憶され得る。このコンピュータユニットは上記方法のステップを実行するか若しくはその実行を誘導するように構成され得る。さらに、上記装置の構成部品を操作するように構成され得る。コンピュータユニットは自動的に操作する及び／又はユーザの命令を実行するように構成され得る。コンピュータプログラムはデータプロセッサのワーキングメモリへロードされ得る。従ってデータプロセッサは本発明の方法を実行するように装備され得る。

本発明のこの実施形態例ははじめから本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新を利用して既存プログラムを本発明を使用するプログラムへ変えるコンピュータプログラムの両方をカバーする。

さらに、コンピュータプログラム要素は上記方法の実施形態例の手順を達成するために必要な全ステップを提供することができてもよい。

本発明のさらなる実施形態例によれば、ＣＤ‐ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は前セクションによって記載されるコンピュータプログラム要素をその上に記憶している。

コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光学記憶媒体若しくは固体媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は分配され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式でも分配され得る。

しかしながら、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上で提示されてもよく、かかるネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリへダウンロードされ得る。本発明のさらなる実施形態例によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロードのために利用できるようにするための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は本発明の前記実施形態の一つにかかる方法を実行するように構成される。

本発明の実施形態は異なる主題を参照して記載されることが留意されるべきである。特に、一部の実施形態は方法タイプクレームに関して記載され、一方他の実施形態は装置タイプクレームに関して記載される。しかしながら、当業者は上記及び下記から、他に明記しない限り、一つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間の任意の組み合わせもまた本出願とともに開示されるものとみなされることを推測する。しかしながら、全特徴は組み合わされて、特徴の単なる総和にとどまらない相乗効果をもたらし得る。

本発明は図面及び上記において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は例示若しくは説明であって限定ではないとみなされるものとする。本発明は開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態への他の変更は図面、開示及び従属クレームの考察から、請求される発明を実践する上で当業者によって理解されもたらされることができる。

クレーム中、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａｎ"若しくは"ａ"は複数を除外しない。単一のプロセッサ若しくは他のユニットはクレームに列挙される複数の項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。クレーム中の任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。

Claims (15)

1. ガイダンスサポートのための画像処理装置であって、
   処理ユニットと、
   入力ユニットと、
   出力ユニットとを有し、
   前記入力ユニットは対象の関心領域の術前三次元データを提供し、前記関心領域の少なくとも一部の術中画像データを提供し、装置は少なくとも部分的に前記関心領域内に配置され、前記装置はステントであり、
   前記処理ユニットは前記ステントのために提供される形状仮定によって前記術中画像データから前記装置の三次元モデルを生成する生成ユニットを有し、
   前記処理ユニットは前記三次元モデルを前記術前三次元データ内に埋め込む埋め込みユニットを有し、
   前記出力ユニットは前記埋め込まれた三次元モデルを伴うモデル更新三次元画像を提供する、
   画像処理装置。
2. 前記術中画像データが少なくとも一つの二次元画像を有し、前記生成ユニットが前記少なくとも一つの二次元画像から前記三次元モデルを生成し、
   前記生成ユニットが前記術前三次元データから前記関心領域の三次元表現を生成し、
   前記埋め込みユニットが前記三次元モデルを前記三次元表現内に埋め込む、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. ガイダンスサポートを提供するための医用イメージングシステムであって、
   画像収集装置と、
   請求項１又は２に記載の画像処理装置と、
   表示ユニットとを有し、
   前記画像収集装置が前記術中画像データを収集し、当該データを前記処理ユニットへ提供し、
   前記出力ユニットが前記モデル更新三次元画像を前記表示ユニットへ提供し、
   前記表示ユニットが前記モデル更新三次元画像を表示する、
   医用イメージングシステム。
4. 前記画像収集装置がＸ線源とＸ線検出器を持つＸ線イメージング装置であり、
   前記Ｘ線イメージング装置が二次元Ｘ線画像を術中画像データとして提供する、
   請求項３に記載の医用イメージングシステム。
5. ガイダンスサポートのための画像処理装置の作動方法であって、前記画像処理装置は処理ユニット、入力ユニット、及び出力ユニットを有し、前記処理ユニットは生成ユニット及び埋め込みユニットを有し、
   ａ）前記処理ユニットが、対象の関心領域の術前三次元データを提供するステップと、
   ｂ）前記処理ユニットが、前記関心領域の少なくとも一部の術中画像データを提供するステップであって、装置は少なくとも部分的に前記関心領域内に位置し、前記装置がステントである、ステップと、
   ｃ）前記生成ユニットが、前記ステントのために提供される形状仮定によって前記術中画像データから前記装置の三次元モデルを生成するステップと、
   ｄ）前記埋め込みユニットが、前記三次元モデルを前記術前三次元データ内に埋め込むことによってモデル更新三次元画像のためのデータを提供するステップと
   を有する方法。
6. ステップａ）における前記術前三次元データが第１の基準座標系を有し、ステップｂ）における前記術中画像データが第２の基準座標系を有し、
   ステップｄ）における埋め込みのために、前記第１の基準座標系と前記第２の基準座標系の間の変換が決定され、
   前記変換が前記三次元モデルへ適用される、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記術中画像データが少なくとも一つの二次元画像を有する、請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記関心領域の三次元表現が前記術前三次元データから生成され、ステップｄ）において、前記三次元モデルが前記三次元表現内に埋め込まれる、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. ステップｄ）のために、前記三次元モデルと前記術前三次元データの間の予測される空間関係が予め決定され、埋め込みのために、前記三次元モデルがそれに従って調節される、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップｄ）に続いて、前記関心領域の前記三次元表現内で前記モデル更新三次元画像がユーザへ表示されるステップｅ）が提供される、請求項８又は９に記載の方法。
11. 前記装置及び／又は対象の所定の特徴が前記モデル更新三次元画像において検出され、前記所定の特徴が前記モデル更新三次元画像において強調される、請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記装置及び／又は対象の所定の特徴が前記モデル更新三次元画像において検出され、
    前記対象に関連する前記特徴の測定データが決定され、
    インターベンションの操作若しくはガイドの方策を定義する及び／又は適応させるために前記測定データが提供される、
    請求項５乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. ガイダンスサポートのための画像処理装置の作動方法であって、
    入力ユニットから処理ユニットへ対象の関心領域の術前三次元データを提供するステップと、
    前記入力ユニットから前記処理ユニットへ前記関心領域の少なくとも一部の術中画像データを提供するステップであって、装置は少なくとも部分的に前記関心領域内に配置され、前記装置がステントである、ステップと、
    前記処理ユニットによって、前記ステントのために提供される形状仮定によって前記術中画像データから前記装置の三次元モデルを生成するステップと、
    出力ユニットを介してモデル更新三次元画像を提供するために前記処理ユニットによって前記術前三次元データ内に前記三次元モデルを埋め込むステップと
    を有する方法。
14. 処理ユニットによって実行されるときに、請求項５乃至１３のいずれか一項に記載の方法ステップを実行するように構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム要素。
15. 請求項１４に記載のプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体。

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