JP6334821B2 - 医用イメージングのために患者をポジショニングするためのガイドシステム - Google Patents

Description

本発明は、医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステム、医用イメージング構成、患者の関心解剖学的構造をポジショニングする際にガイドする方法、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ読取り可能な媒体に関する。

医用イメージングにおいて、たとえば、X線イメージングにおいて、又は、超音波イメージングにおいて、医療検査の前の患者の適切なポジショニングはＸ線写真の診断の質にとって重要であり、したがって、それは徹底的な教育及びトレーニングを必要とする。 ポジショニングエラーは、検査が繰り返される原因になる主要な理由の1つであり、追加コストだけでなく、例えば患者に対する更なるX線曝露ももたらす場合がある。たとえば、WO 2013/072814 A1は、患者に対するＸ線源のポジショニングを記述する。

医用画像収集のために患者のポジショニングを容易化するための改善された方法を提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施例は従属請求項に取り入れられる。本発明の以下の記述された態様が、医用画像収集のために患者をポジショニングするガイドシステム、医用イメージングシステム、患者の関心解剖学的構造をポジショニングする際にガイドする方法、コンピュータプログラム要素、コンピュータ読取り可能な媒体にも適用されることは留意されるべきである。

本発明の第一の態様によると、医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステムが提供される。 ガイドシステムは、患者位置検出装置及び患者位置規定装置を有する。 患者検出装置は、医用画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出して、前記関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するように構成される。 患者位置規定装置は、画像収集の間、初期目標位置を検出される関心解剖学的構造に提供するように構成され、サブセットが医用画像収集のために臨床的に無関係であり、それによって適合目標位置がもたらされる限り、関心解剖学的構造の現在の空間情報で初期目標位置のサブセットをレジストレーションするように構成される。都合のよいことに、医用画像収集が都合よく、すなわち臨床の質を妥協することなく、可能である限り、初期目標位置（例えば正しい位置の仮想患者の仮想シーン）は、関心解剖学的構造の現在の空間情報（例えば位置、ポーズ及びサイズ）に適合される（又はレジストレーションされる）。言い換えると、成功医用画像収集に無関係である初期目標位置の態様は、患者、とりわけ関心解剖学的構造の現在の空間情報でレジストレーションされている（すなわち適応される）が、成功医用画像収集に関連する態様は維持されている（すなわち、不変のままである）。 このような部分的なレジストレーションの結果は適合目標位置である。ここに、成功医用画像収集に関連した態様は、「Ｘ線撮影のポジショニング」（スワロー、ネイラー、ローバック、ウィトレー、バターワース・ハイネマン、オックスフォード、第11版、1986）のような一般に利用できるソースから導出される。それ故に、本発明によるガイドシステムは、患者及びレントゲン技師が、画像収集のためのポーズの関連した態様をポジショニングすること、例えば横方向親指画像収集の場合、腕を並進させるか、又は肩を再ポジショニングするような、ポーズの無関係な態様を調整する必要なしに、横方向親指画像収集のために前腕及び指を調節することに集中することを可能にする。これは例えばX線画像検査のための準備時間を節減し、更に患者及びスタッフのために増加した快適さを意味する。更に、初期目標位置の、関心解剖学的構造のサイズへの適合は、関心解剖学的構造の形状のより良いマッチングを可能にし、患者の、適合目標位置とのアライメントをより簡単、より正確にする。

例えば前記のソースで論じられるように、初期目標位置は、最良実施患者ポーズモデルに基づく。

「患者検出装置」という語は、その形状（例えば患者の外部の輪郭）及び可能な場合、その外観（例えば色）に関するデータを集めるために現実の対象物（例えば患者又は患者の関心解剖学的構造）又は環境（例えば処置室）を解析することができる装置に関する。特定のアプリケーションに対して、患者検出装置は、患者の外部の輪郭、更には深さ情報を決定するための、3Dスキャナのようなカメラであってもよい。他のアプリケーションに対して、患者の内部解剖学的構造（例えば骨）はX線画像収集のプレショットイメージングフェーズにおいて決定されてもよい。この場合、X線画像収集装置（Ｘ線源及びX線検出器を含む）は、患者検出装置と称されてもよい。

「現在の空間情報」という語は、現在の空間構成又は現在の空間位置と称されてもよい。

「初期目標位置」という語は、初期目標構成と称されてもよく、「適合目標位置」という語は、モデル化若しくは適合目標構成と称されてもよいか、又はモデル化目標位置と称されてもよい。

用語「初期目標位置の臨床的に無関係なサブセット」又は「臨床的に無関係なサブセット」は、成功医用画像収集に無関係な初期目標位置のサブセットに関する。 言い換えると、初期目標位置のこのような臨床的に無関係なサブセットを調節することは、医用画像検査の臨床の質に影響を及ぼさないであろう（又は、少なくとも最小限の影響を及ぼすであろう）。 臨床的に無関係なサブセットが身近な検査タイプによってほとんど決定されることは注意される。 たとえば、肩位置（それゆえに、その空間位置、ポーズ及び／又はサイズ）は、横方向親指医用画像収集のための初期目標の臨床的に無関係なサブセットと考えられる。

以下、「初期目標位置の臨床的に無関係な態様」は単に「無関係な態様」と称される。 同様に、「初期目標位置の臨床的に関連した態様」は単に「関連した態様」と称される。

本発明によるガイドシステムの例において、患者位置規定装置は、適合目標位置の画像データを生成するように構成され、関心解剖学的構造で覆われる態様で適合目標位置の生成画像データを表示するように構成されるディスプレイ装置を有する。このように、視覚的ガイダンス情報は、関心解剖学的構造を適合目標位置にアラインするために、ユーザー（例えばレントゲン技師）に表示される。

本発明によるガイドシステムの他の例において、適合目標位置は、拡張現実情報を有し、前記拡張現実情報は、検出される関心解剖学的構造の3D仮想モデルを有する。都合のよいことに、3D仮想モデルは、適合目標位置に対する関心解剖学的構造の適切なポジショニングのために、直観的なガイダンスをレントゲン技師に提供する。「拡張現実情報」という語は、音声、ビデオ、グラフィックスなどのようなコンピュータ生成情報に関し、現実の環境（例えば関心解剖学的構造）のライブの直接的又は間接的なビューに補われる。 たとえば、患者のポジショニングをガイドするために、拡張現実情報は、適合目標位置を表す3D仮想モデルを有し、関心解剖学的構造の現在の空間情報と適合目標位置との間の逸脱に関して示唆し、その情報は例えば「10°的外れ、20cm的外れ」として示される。3D仮想モデルを生成するいくつかの方法がある。例において、3D仮想モデルがコンピュータ動画フィルムによって実現される。さらなる例において、正しくポジショニングされる関心解剖学的構造が解析され、その形状データは3D面スキャナによってモデル化するために集められる。解剖学的構造は内部解剖学的構造にも関するので、3D仮想モデルは患者の内部解剖学的構造、例えば骨のモデルを含んでもよい。

本発明によるガイドシステムの他の例において、現在の空間情報は、現在の位置、現在のポーズ及び／又は現在のサイズを有する。 都合のよいことに、これはポジショニング情報が、高い若しくは低い患者、太い若しくは細い患者のような異なる形状の患者をよりよく表すことを可能にする。さらに、適合目標位置及び解剖学的構造が位置、ポーズ、及びサイズに関して一致するとき、適合目標位置を備える患者のアライメントはより簡単に、より正確に実現され得る。

本発明によるガイドシステムの他の例において、ディスプレイ装置は、部分的に不透明な適合目標位置を表示するように構成される。 これは、適合目標位置及び関心解剖学的構造の間の深さの相対位置が認識できるという効果を有する。

画像データ適合目標位置は部分的に不透明に調整され、それは適合目標位置及び関心解剖学的構造の間の（深さに関する）ずれの視覚化を可能にする。 このレンダリングは、ポジショニングに、透明な拡張現実より正確な視覚的ガイダンスを可能にする。

本発明によるガイドシステムの他の例において、ディスプレイ装置は、ヘッドウエアラブルディスプレイであり、それを通じて、ユーザーは関心解剖学的構造を見ることができ、適合目標位置は、ヘッドウエアラブルディスプレイを通じて見られる関心解剖学的構造で覆われる態様で提供される。

都合のよいことに、アイトゥーディスプレイ較正は必要とされず、それはユーザーが直接（視覚的に）拡張された環境に入ることを可能にし、直接的な3Dインタラクションが提供される。 さらに、カメラ又はコンピュータがヘッドウエアラブルディスプレイに一体化され、さらなる機器は、たとえば、処置室内において必要とされない。

光学的シースルーディスプレイ又はヘッドマウントディスプレイ（HMD）とも称されるヘッドウエアラブルディスプレイは、半透明ディスプレイ（モノキュラHMD）又は両眼（バイノキュラHMD）のための2つの半透明ディスプレイであってもよい。 例は、エプソンMoverio BT 200、グーグルグラス、Vuzix又はメタスパックグラスのような製品である。

本発明によるガイドシステムの他の例において、ディスプレイ装置はモニターであり、患者検出装置は関心解剖学的構造の視覚的表示を提供するように構成され、適合目標位置が前記視覚的表示で覆われる態様で提供される。

モニターは、部屋で誰に対しても、また患者に対しても見え得る利点を提供する。 それゆえに、患者はモニターのスクリーン上の拡張現実ガイダンスに従ってポーズを調節することができ、従ってX線画像収集の前に準備時間が減らされる。 モニターは、ヘッドウエアラブルディスプレイに加えて関心解剖学的構造の他の透視図を示すように提供されてもよい。

本発明の第2の態様によると、医用イメージング構成が提供される。医用イメージング構成は、上記の例の1つによるガイドシステムを有する。医用イメージング構成は、医用イメージング源及び医用イメージング検出器を有する画像収集システムを更に有する。ここに、医用イメージング源は、医用イメージング検出器で検出されるイメージングフィールドを提供するように構成される。

都合のよいことに、オペレータはどのように正確に患者をポジショニングするか視覚的にガイドされる。これは、超音波、MRI（磁気共鳴撮影法）、CT（コンピュータ断層撮影）、及びその他のような他のモダリティのための訓練及び教育と共に、X線画像収集の前に患者の適切なポジショニングのためにより訓練されていないオペレータをサポートするように用いられる。さらに、これは、患者のポジショニング及びX線検査のための放射線被曝の計画において医用イメージングシステムのより良い支援を提供する。

本発明による医用イメージング構成の例において、医用イメージング構成は、X線イメージング構成及び超音波イメージング構成のグループの少なくとも1つを有する。 ここに、X線イメージングシステムは、ＣＴスキャナー、C-アームスキャナ、マンモグラフィースキャナ、トモシンセシススキャナ、診断用X線スキャナ及び臨床前イメージングスキャナのグループから選ばれる。 X線イメージングのの場合、それぞれ、医用イメージング源及び検出器はＸ線源及びX線検出器を指す。 超音波イメージングの場合、医用イメージング源及び検出器は超音波トランスデューサを指し、超音波信号を送信し、受信する。 たとえば、用語「イメージングフィールド」は、X線イメージングのX線放射フィールド、超音波イメージングの超音波フィールド、MRIの磁場等に関する。

本発明による医用イメージング構成の例において、医用イメージング構成は、画像収集のための医用イメージング源の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現 及び／又は画像収集のための医用イメージング検出器の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現を提供して、表示するようにさらに構成される。都合のよいことに、拡張現実情報は、医用イメージング源及び医用イメージング検出器をアラインするために示唆を提供する。 たとえば、これは、目標位置からのＸ線源の現在の空間情報のずれに関する示唆が「10°的外れ、20cm的外れ」として表示されることを含む。 この情報は、音声（たとえば、音声命令）として提供されてもよい。

本発明の第3の態様によると、患者の関心解剖学的構造のポジショニングをガイドする本方法が提供される。 本方法は、
a) 画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出するステップ、
b) 検出される関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するステップ、
c) 医用画像収集の間、初期目標位置を検出される関心解剖学的構造に提供するステップ、
d) サブセットが医用画像収集のために臨床的に無関係である限り、関心解剖学的構造の現在の空間情報で初期目標位置のサブセットをレジストレーションするステップ、及び
e) 前記レジストレーションに基づいて適合目標位置を決定するステップ
を有する。本発明による方法の他の例において、本方法は、
f) 適合目標位置の画像データを生成するステップ、及び
g) 画像収集のための関心解剖学的構造のアライメントのためのグラフィックポジショニング情報として関心解剖学的構造で覆われる態様で適合目標位置の生成画像データを表示するステップ
を更に有する。

例によると、本方法は、
h) 画像収集のために医用イメージング源の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現、及び／又は画像収集のために医用イメージング検出器の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標検出器表現を提供して、表示するステップ
を更に有する。

本発明の第4の態様によると、処理ユニットによって実行されるとき、方法ステップを実行するように構成される、装置を制御するためのコンピュータプログラム要素は提供される。

本発明の第5の態様によると、前に議論されるプログラム要素を記憶するコンピュータ読取り可能な媒体は提供される。

本発明の一態様において、例えばX線収集のために患者のポジショニングを支持するために拡張現実システムは提案される。最良実施の患者ポーズモデルは、どのように患者を正確にポジショニングするかをオペレータに視覚的にガイドする適合位置を提供するように、患者の位置、ポーズ、及びサイズのような現在の空間情報でレジストレーションされる。たとえば、患者を検出する深さによって、ポーズモデルは、ポーズモデルの臨床的に無関係なサブセット及び／又は態様に関する限り、患者に対するポーズ、位置及び／又はサイズで適合されてもよい。さらに、患者との、適合最良実施患者ポーズモデルの部分的に不透明な（半透明の）オーバレイ又は重畳は、より良い深さ認識を可能にする。 拡張現実システムは、例えばX線収集のためのＸ線源及び／又はX線検出器のポジショニングをサポートするように構成されてもよい。 これは、正しく患者をポジショニングするために診断X線検査においてレントゲン技師を支援するように用いられることができる。 レントゲン技師がいない（例えばいくらかの農村地帯で）場合、拡張現実システムは、訓練されていない人が正しく患者をポジショニングすることを助けることができる。 それは、超音波、MRI、CT等のような他のモダリティのための教育においてばかりでなく、患者をポジショニングするためにレントゲン技師又は他の人のトレーニングにおいても適用できる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載された実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。

発明の典型的な実施例は、以下の図面に関して以下で記述される。

医用イメージング構成の例を図示する。 初期目標位置の例を示す。 図2Aの適合目標位置の例を示す。 患者の関心解剖学的構造をポジショニングする際にガイドする方法の例の基本的なステップを示す。 図2Bの例の写真画像を示す。

図1は、医用イメージング構成10、たとえば図1で示されるX線イメージング構成又は超音波イメージング構成（さらに示されない）の例を示す。

以下の議論はX線イメージングシステム、すなわち医用イメージング構成10の例に関するが、原理が他のイメージングモダリティ、たとえば、超音波、MRI、CTなどにも適用できることは注意すべきである。しかしながら、簡単化のため、他のイメージングモダリティにおけるガイドは更に議論されていない。

医用イメージング構成10は、画像収集システム12（例えば図1に示されるX線収集システム）及び医用画像収集、例えばX線又は超音波画像収集のために患者15をポジショニングするためのガイドシステム14を有する。

医学収集システム12は、医用イメージング源16（例えば図1で示されるＸ線源）及び医用イメージング検出器18（例えば図1で示されるX線検出器）を有する。 医用イメージング源16は、医用イメージング検出器18によって検出されるイメージングフィールド20（例えば図1で示されるX線放射フィールド）を提供するように構成される。

ガイドシステム14は、患者検出装置22及び患者位置決定装置24を有する。

患者検出装置22は、患者の外部の輪郭を検出することができてもよい。 たとえば、患者検出装置22は深さカメラ、赤外線カメラ、超音波センサー等であってもよい。患者検出装置22は骨又は目標器官のような関心内部解剖学的構造を検出することができてもよい。たとえば、患者検出装置22はX線画像収集装置であてもよく、X線プレショットを生成することによって関心内部解剖学的構造の画像を収集する。

位置決定装置24は、計算装置、たとえば、内蔵計算ユニット、プロセッサ又はデスクトップコンピュータに関する。

情報の視覚化のために何れの適切なディスプレイにも関するオプションのディスプレイ装置26は提供される。例は、モニター、ハンドヘルドデバイス及びHMD（ヘッドマウントディスプレー）を含む。

患者検出装置22、患者位置決定装置24及びディスプレイ装置26は、無線通信（例えばブルートゥース又はWLAN（無線ローカルエリアネットワーク）又は（例えばケーブルを介した）有線通信を含む何れの適切な方法を介しても接続される。

たとえば、図1におけるガイドシステム14はヘッドウエアラブルガイドシステム28として提供され、それは、たとえば、患者検出装置22の例としての一体化カメラ30、患者位置規定装置24の例としての内蔵計算装置32（詳細に示されない）、及びディスプレイ装置26の例としてのヘッドウエアラブルディスプレイ34をもたらす。

さらなる例（さらに示されない）において、ヘッドウエアラブルガイドシステム28は、一体型カメラ30及びヘッドウエアラブルディスプレイ34を有するが、たとえば、WLANを介して一体型カメラ30及びヘッドウエアラブルディスプレイ34と通信する高性能デスクトップコンピュータとして患者位置規定装置20は提供される。このように、ヘッドウエアラブルガイドシステム28は、高性能デスクトップコンピュータのハードウェアサポートのためにフレームレートの速度を犠牲にすることなく、直接のボリュームレンダリングを提供する。

患者検出装置22は、画像収集のために手38のような患者15の関心解剖学的構造36を検出して、関心解剖学的構造36の現在の空間情報（例えば位置、ポーズ又はサイズ）を検出するように構成される。

患者位置規定装置24は、初期目標位置40（図2Aにおける例参照）を、検出される関心解剖学的構造36に提供するように構成される。初期目標位置40は、医用画像収集のためのレファレンスとして提供される。患者位置規定装置24は、前記サブセットが医用画像収集のために臨床的に無関係であり、それによって適合目標位置42（図2Bにおける例参照）が提供される限り、関心解剖学的構造の現在の空間情報で初期目標位置40のサブセットをレジストレーションするようにさらに構成される。

初期目標位置40は参照位置と称されてもよく、正しい位置又は正しいポーズにおける仮想患者の仮想シーンを指す。正しいポーズで仮想患者をつくる（すなわち初期目標位置又は参照位置をつくる）いくつかの方法がある。例において、患者は、コンピュータ動画フィルムにおいてされているように3Dでモデル化される。他の例は、正しくポジショニングされる患者（又はモデル）をカメラ（例えば3D面カメラ）で記録することにある。腫瘍のような関心内部解剖学的構造の初期目標位置40は、例えば計画CTスキャンから、前に記録されたデータを用いて実現され得る。

例において、初期目標位置40は、所定の検査タイプに関連する。 ポジショニングプロシージャの間、所定の検査タイプは、i) 複数の検査タイプ を有するデータベースにおけるリスト、ii）電子スケジューリングシステム、及び／又はiii) それぞれの所定の検査タイプと各々関連した複数のトークンから選択される。

言い換えると、患者が正しく位置されるとき、ユーザー（例えばレントゲン技師）は、初期目標位置としてシーンを記録し、これらをデータベースに加えてもよい。 データベースは、外部解剖学的構造（例えば足又は手）又は内部解剖学的構造（例えば骨）を含む患者のいろいろな解剖学的構造を有する。データベースは、異なる性別、体重、身長、年齢などを備える仮想患者のセットを更に含む。各々の予測されるイメージング状況のための記録又はモデル化を繰り返すことは、仮想シーンのデータベースを満たす。

ポジショニングプロシージャの間、ユーザー（例えばレントゲン技師）は、「足首、 距骨下関節、右、斜め横方向」のようなリストから計画検査タイプを選択する。検査タイプは、放射線学ワークフローを一体化するスケジューラ又は電子スケジューリングシステムから自動的にもたらされる。仮想患者を備える仮想シーンは、データベースから取り出され、ヘッドウエアラブルディスプレイにおいて示される。 代わりに、異なる検査タイプに対する異なるトークン（マーカ）が、存在してもよい。 各々のトークンに対して、異なる仮想シーンが付けられ、検査タイプに対応する。 これは、コンピュータと対話する（例えばリストから計画検査タイプを選択する）代わりに、レントゲン技師は所望の検査タイプを選択するために物理的対象物、例えばトークンを使うことを意味する。

適合目標位置42は、モデル化目標位置と称されてもよい。 それが実際アライメントの間、オブザーバーによって観測される位置であってもよいので、適合目標位置42は、観測位置と称されてもよい。 それゆえに、患者位置規定装置24は参照位置（すなわち初期目標位置40）から観測位置（すなわち適合目標位置42）まで目標位置をもたらすように構成され、観測位置は現在の空間情報によりよくマッチする。

レジストレーションは、関心解剖学的構造36を解析して、特定のランドマーク、例えば体関節の位置を推定することによって実行される。 これらのランドマークは、グラフィック目標解剖表現における対応するランドマークでレジストレーションされることができる。

代わりに、レジストレーションは、関心解剖学的構造又は患者の特定の位置にトークン又はマーカを付けることによって行われてもよい。これらのトークン又はマーカはカメラによってトラッキングされる。 トークン又はマーカが動かされる（すなわち解剖学的構造のポーズが変えられる）とき、仮想患者はトークン又はマーカの動きにも適合する。

随意に、患者位置規定装置24は、適合目標位置42の画像データを生成するようにさらに構成される。

オプションのディスプレイ装置26は、画像収集のための関心解剖学的構造36のアライメントのためのグラフィックポジショニング情報として関心解剖学的構造36で覆われる態様で適合目標位置42の画像データを表示するように構成される。

適合目標位置40の画像データは、いくつかの方法で視覚化されてもよい。 例において、適合目標位置（例えば3D仮想モデル）は、それのまわりで不透明なワイヤーフレーム（又は輪郭若しくは外形）で示される。 更なる例において、適合目標位置は、不透明な表面モデルである。

例において、ディスプレイ装置26は、（図1で示されるように）ヘッドウエアラブルディスプレイ34であり、ユーザーはそれを通じて関心解剖学的構造36を見ることができる。適合目標位置42は、ヘッドウエアラブルディスプレイ34を通じて見られる関心解剖学的構造36により覆われる態様として提供される。

これは、収集のために患者に準備させる人が彼（女）の自然の視野を使っている利点がある。

更なる例（図示略）において、ディスプレイ装置26はモニターである。 患者検出装置22は、その現在の位置における関心解剖学的構造の視覚的表現を提供するように構成される。 適合目標地位42は、視覚的表現で覆われる態様で提供されるように構成される。

モニターは、ヘッドウエアラブルディスプレイに加えて他の透視図から患者を示すように提供されてもよい。 たとえば、モニターはＸ線機器の操作装置において位置されてもよい。深度カメラのような患者検出装置は固定位置においてＸ線機器に付けられてもよい。 ユーザーは、適切な患者のポジショニングを保証するためにモニターを時々見る。

適合目標位置42は、画像収集のために医用イメージング構成に対して患者15の関心解剖学的構造36をポジショニングする際にガイドするように提供される。

ディスプレイ装置26がオプションとして提供されるだけであることは注意される。 更なる例（図示略）において、ガイドシステム14は、ディスプレイ装置を備えていない。 たとえば、画像収集のために関心解剖学的構造を自動的に再配置（再アライン）するように可動解剖学的構造サポート（例えばMRIのためのイメージングコイル）を制御するように用いられる適合目標位置42は決定される。さらなる例において、適合目標位置42が決定され、たとえば、「あなたの前腕を左へ2cm移動」のような音声命令が、関心解剖学的構造をポジショニングする際にガイドするために提供される。このような例において、適合目標位置の表示は必要でない。

図2Aは例えばデータベースに記憶される初期目標位置40の例を示し、図2Bは例えばヘッドウエアラブルディスプレイ34（図1参照）を通じて適合目標位置42の例を示す。

上で示されるように、初期目標位置40は正しい位置又は正しいポーズの仮想患者の仮想シーンである。 初期目標位置40は、カメラ（例えば3D面カメラ）で正しくポジショニングされる患者（又はモデル）を記録することによって得られ、データベースに記憶され得る。 それゆえに、初期目標位置40において、仮想患者（又は解剖学的構造）の位置は、参照構造（例えばX線検出器）に固定される。 初期目標位置40が目標をガイドするために使われるが、これはいくらかの複雑化をもたらす。例えば患者は仮想患者のように正確に位置されなければならず、このことは収集のために必ずしも得られなくてもよい。

たとえば、図2Aにおける初期目標位置40は、医用イメージング検出器18に斜めに隅から隅まで）位置され、正しくポーズされた仮想肢44を記録することによって得られる。 しかしながら、正しくポーズされた仮想肢44のように正確に患者の肢46（図2B参照）をポジショニングすることは必要でない。患者の肢46が医用イメージング検出器18の範囲内に位置される限り、医用イメージング検出器18の表面上の患者の肢46のいくらかの並進も画像収集に許容され得る。

図2Bにおける（点線で示される）適合目標位置42は、少なくともそれが初期目標位置40の臨床的に無関係な態様に関する限り、関心解剖学的構造36、すなわち患者の肢46の現在の空間情報で図2A内における初期目標位置40をレジストレーションすることによって実現される。

図2Bにおけるオプションとして示される例において、現在の空間情報は、関心解剖学的構造36の現在の位置を有する。 適合目標位置42は、関心解剖学的構造36の現在の位置に適合され得る。

「位置」という語は、一つ又は複数の解剖学的構造を含む仮想患者の角位置（又は方向若しくは回転）及び並進位置（又はライナ位置）に関する。 たとえば、正しくポーズされた仮想肢44は、患者の肢の現在の位置によりよくマッチするように、医用イメージング検出器18（例えば図2Bに示されるX線検出器）に垂直な軸のまわりで回転され、又は医用イメージング検出器18の表面上で並進される。現在の位置への適合は、仮想患者の厳密な変化として見られ得る。

図2Bにおけるオプションとして示される更なる例において、現在の空間情報は、関心解剖学的構造36の現在のポーズを有する。 適合目標位置42は、関心解剖学的構造36の現在のポーズに適合され得る。

「ポーズ」という語は、仮想患者の内部の解剖学的構造の間の相対位置に関する。 たとえば、正しくポーズされた仮想肢44のポーズは、足関節における直角屈曲に関する。

収集に関連する患者ポーズのこれらの態様だけが維持される（すなわち変化しない）が、無関係な態様は患者とレジストレーションされる（すなわち適合される）ことは注意される。

たとえば図1の場合、医用イメージング検出器18の中心の光軸45に関する前腕及び指の位置は成功収集のために重要であり、仮想患者の前腕及び指は最良実施モデルから正確にローカルに合成されなければならず、すなわち仮想患者の前腕及び指のポーズは不変のままでなければならない。 他方、仮想患者の肩及び上腕は、これらは収集に無関係なため、患者の解剖学的構造にレジストレーションされ、すなわち調整される。

図2Bの例において、これは、足全体を並進させ、回転させる必要なしに、足の（わずかな）回転及び足関節の角度の（わずかな）調整を意味する。図1の例において、これは、肩又は上腕を調節する必要及び腕全体を並進させ、回転させる必要なしに、前腕及び指の（わずかな）調整を意味する。これは、特により訓練されていないレントゲン技師に対して、例えばX線収集の前に患者を適切にポジショニングする労力を減らし得る。患者は収集の関連する態様のアライメントに集中するだけなので、ポジショニングエラーは減らされる。さらに、これは準備時間も減らし、従ってワークフローを増やす。

図2Bにおいてオプションとして示される更なる例において、現在の空間情報は、関心解剖学的構造36の現在のサイズを有する。 適合目標位置42は、初期目標位置を関心解剖学的構造36の現在のサイズに適合させることによって得られる。

言い換えると、適合目標位置42は、検出される関心解剖学的構造36のサイズに基づくいくらかのスケーリングパラメータを用いて得られる。 たとえば、肢の適合目標位置は、大きな患者の場合、大きくレンダリングされる。 図2Bの例において、これは、正しくポーズされた仮想肢44が患者の肢46のサイズを（正確に）有することを意味する。

これは、ポジショニング情報が、高い若しくは低い患者、太い若しくは細い患者のような異なる形態の患者をよりよく表すことを可能にする。同じ患者にとってさえ患者ジオメトリーへの変化はこれらの体重の変化として起こる可能性が高い。したがって、仮想患者及び現実の患者が関心解剖学的構造（例えば図2Bにおける患者の肢46）のサイズにおいて一致するとき、仮想モデルによる関心解剖学的構造のアライメントは、より簡単に、より正確に実現され得る。

更なるオプションとして、適合目標位置42及び関心解剖学的構造36の間の深さの相対位置が認識できるように、適合目標位置42の画像データは部分的に不透明である。 これは、オブザーバーが深さ、特に互いに対する2つの対象物（適合目標位置42及び関心解剖学的構造36）の相対深さを推定するための視覚的手掛かりになる閉塞を平面視でさえ提供する。ここにおいて、患者ポーズはシーン内において決定され、従って深さ情報はそれに利用できる。 これは、これらの相対位置により、どこで患者表面及びモデル表面がローカルに互いを閉塞するかをシーンレンダリングすることを可能にする。このレンダリングは、透明な拡張現実単独より正確なポジショニングのための視覚的ガイダンスを可能にする。更に、それは唯一の深さ手掛かりとして立体深さ感覚に依存しない。 ポピュレーション（集団）の一部は、立体視をもたないか、又は弱められた立体視を有するため、これは重要な利点である。

更なるオプションとして、医用イメージング構成10は、画像収集のための医用イメージング源16の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現48及び／又は画像収集のための医用イメージング検出器18の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標検出器表現（さらに示されない）を提供して、表示するようにさらに構成される。たとえば、グラフィック目標源表現は、医用イメージング源16（図1参照）の正しい位置を記述する仮想シーンの部分として示される矢印50を有する。

図示されていないが、グラフィック目標源表現48は、医用イメージング源16の正しい位置を記述する医用イメージング源16（例えば、図1及び2Bで示されるX線イメージング源又は超音波トランスデューサ（さらに示されない））の3D仮想モデルも有する。目標位置からの、医用イメージング源16の逸脱は、たとえば、「20cm的外れ」としても示され得る。 同様に、グラフィック目標検出器表現は、いろいろな拡張現実情報も有する。

図3は、患者の関心解剖学的構造をポジショニングする際にガイドする方法100を示す。 本方法は、以下のステップを有する。
- ステップa)とも称される第一のステップ102において、患者の関心解剖学的構造は、画像収集のために検出される。
- ステップb)とも称される第2のステップ104において、検出される関心解剖学的構造の現在の空間情報は、検出される。
- ステップc)とも称される第3のステップ106において、初期目標位置は、検出される関心解剖学的構造のために提供される。
- ステップd)とも称される第4のステップ108において、初期目標位置のサブセットは、前記サブセットが医用画像収集のために臨床的に無関係である限り、現在の空間情報でレジストレーションされる。
- ステップe)とも称される第5のステップ110において、適合目標位置は、前記レジストレーションに基づいて決定される。

図4におけるオプションとして示される例において、方法100は以下のステップを更に有する。
- ステップf)とも称される第6のステップ112において、適合目標位置の画像データが生成される。
- ステップg)とも称される第7のステップ114において、適合目標位置の生成画像データは、画像収集のための関心解剖学的構造のアライメントのためのグラフィック位置情報として、覆われる態様で表示される。

ステップa)は、検出又はモニタリングステップとも称される。

ステップb)はトラッキングステップとも称され、関心解剖学的構造の空間情報評価（位置評価、ポーズ評価及び／又はサイズ評価）に関する。

ステップc)及びd)はともに、レジストレーションステップとも称される。

ステップe)は、適合ステップとも称される。

ステップg)は、視覚化及びデータ表現ステップとも称される。

例において、適合目標位置は、拡張現実情報を有する。 拡張現実情報は、検出される関心解剖学的構造の3D仮想モデルを有する。

（点線接続で示される）図4におけるオプションとして示される更なる例において、方法100は、： h) 画像収集のために医用イメージング源の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現及び／又は画像収集のために医用イメージング検出器の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標検出器表現（さらに示されない）を提供して、表示するステップ116を更に有する。

より良い理解のために、図4は図2Bの図面による写真画像を示す。それ故に、同じ番号が図2Bに関して示される。不必要な繰り返しを避けるために、図4に関する説明は必要でない。

本発明の他の例示的な実施例において、適切なシステム上で前述の実施例の一つによる方法の方法ステップを実行することによって特徴付けられるコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素がもたらされる。

従ってコンピュータプログラム要素は本発明の実施例の一部にもなり得るコンピュータユニット上に記憶され得る。この計算ユニットは上記の方法のステップの実行を実行してもよく、若しくは上記の方法のステップの実行を誘導してもよい。更にこれは上記装置の構成要素を動作させてもよい。計算ユニットは自動的に動作することが可能であり、及び／又はユーザの命令を実行することが可能である。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にロードされてもよい。このように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てもよい。

本発明のこの例示的な実施例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、更新によって既存のプログラムを、本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方をカバーする。

更にコンピュータプログラム要素は上記のような方法の例示的な実施例のプロシージャを実行するために必要な全てのステップを提供することができる。

本発明の他の例示的な実施例によればＣＤ‐ＲＯＭのようなコンピュータ読み取り可能な媒体がもたらされ、この場合、コンピュータ読み取り可能な媒体はそれに記憶されるコンピュータプログラム要素を有する。該コンピュータプログラム要素は前節によって記載される。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に供給されるか、若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体若しくは固体媒体のような適切な媒体上に記憶及び／又は分配されてもよいが、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を介したような他の形態で分配されてもよい。

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に渡ってもたらされてもよく、このような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にダウンロードされ得る。本発明の他の例示的な実施例によればコンピュータプログラム要素がダウンロードに対して利用可能になるようにするための媒体はもたらされ、この場合、該コンピュータプログラム要素は本発明の前述の実施例の一つによる方法を実行するように構成される。

本発明の実施例は異なる主題に関連して記載されることは注意されなければならない。特にある実施例は方法タイプクレームに関連して記載される一方、他の実施例は装置タイプクレームに関連して記載される。しかしながら当業者は、他に明記されない限り、一つの種類の主題に属する特徴の何れかの組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴の間のいかなる組み合わせも本願とともに開示されるとみなされると上記及び下記の記載から推測するであろう。しかしながら全ての特徴は特徴の単なる和よりも大きな相乗効果をもたらすように組み合わされ得る。

本発明は図面及び上記説明に詳細に図示され記載されているが、このような図示及び記載は例示的若しくは説明的であり限定するものではないとみなされるべきである。本発明は開示された実施例に限定されるものではない。開示された実施例への他の変更は、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施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。

クレームにおいて、単語"有する"は他の要素若しくはステップを除外するものではなく、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外するものではない。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得ないことを示すものではない。クレームにおけるいかなる参照符号も範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (18)

1. 医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステムであって、前記ガイドシステムは、
   -患者位置検出装置と、
   -患者位置規定装置と
   を有し、
   前記患者位置検出装置は、前記医用画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出して、前記関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するように構成され、
   前記患者位置規定装置は、前記画像収集の間、正しい位置における仮想患者の仮想シーンである初期目標位置を前記検出される関心解剖学的構造に提供し、前記初期目標位置のサブセットが臨床的に前記医用画像収集にとって無関係である限り、前記関心解剖学的構造の前記現在の空間情報に前記サブセットを適合させて、適合目標位置を提供するように構成される、ガイドシステム。
2. 前記患者位置規定装置は、前記適合目標位置の画像データを生成するように構成され、前記関心解剖学的構造で覆われる態様で前記適合目標位置の生成画像データを表示するように構成されるディスプレイ装置を有する、請求項１に記載のガイドシステム。
3. 前記適合目標位置は拡張現実情報を有し、前記拡張現実情報は、前記検出される関心解剖学的構造の3D仮想モデルを有する、請求項２に記載のガイドシステム。
4. 医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステムであって、前記ガイドシステムは、
   -患者位置検出装置と、
   -患者位置規定装置と
   を有し、
   前記患者位置検出装置は、前記医用画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出して、前記関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するように構成され、
   前記患者位置規定装置は、前記画像収集の間、正しい位置における仮想患者の仮想シーンである初期目標位置を前記検出される関心解剖学的構造に提供し、前記初期目標位置のサブセットが臨床的に前記医用画像収集にとって無関係である限り、前記関心解剖学的構造の前記現在の空間情報に前記サブセットを適合させて、適合目標位置を提供するように構成され、
   前記現在の空間情報は、現在の位置、現在のポーズ及び／又は現在のサイズを有する、
   ガイドシステム。
5. 前記現在の空間情報は、現在の位置、現在のポーズ及び／又は現在のサイズを有する、請求項２乃至３の何れか一項に記載のガイドシステム。
6. 医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステムであって、前記ガイドシステムは、
   -患者位置検出装置と、
   -患者位置規定装置と
   を有し、
   前記患者位置検出装置は、前記医用画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出して、前記関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するように構成され、
   前記患者位置規定装置は、前記画像収集の間、正しい位置における仮想患者の仮想シーンである初期目標位置を前記検出される関心解剖学的構造に提供し、前記初期目標位置のサブセットが臨床的に前記医用画像収集にとって無関係である限り、前記関心解剖学的構造の前記現在の空間情報に前記サブセットを適合させて、適合目標位置を提供するように構成され、
   前記初期目標位置は、
   i) 複数の検査タイプ を有するデータベースにおけるリスト、
   ii）電子スケジューリングシステム、及び／又は
   iii) 複数のトークンであって、各々の前記トークンはそれぞれの所定の検査タイプと関連するトークン
   から選択される所定の検査タイプと関連する、
   ガイドシステム。
7. 医用画像収集のために患者をポジショニングするためのガイドシステムであって、前記ガイドシステムは、
   -患者位置検出装置と、
   -患者位置規定装置と
   を有し、
   前記患者位置検出装置は、前記医用画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出して、前記関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するように構成され、
   前記患者位置規定装置は、前記画像収集の間、正しい位置における仮想患者の仮想シーンである初期目標位置を前記検出される関心解剖学的構造に提供し、前記初期目標位置のサブセットが臨床的に前記医用画像収集にとって無関係である限り、前記関心解剖学的構造の前記現在の空間情報に前記サブセットを適合させて、適合目標位置を提供するように構成され、
   前記現在の空間情報は、現在の位置、現在のポーズ及び／又は現在のサイズを有し、
   前記初期目標位置は、
   i) 複数の検査タイプ を有するデータベースにおけるリスト、
   ii）電子スケジューリングシステム、及び／又は
   iii) 複数のトークンであって、各々の前記トークンはそれぞれの所定の検査タイプと関連するトークン
   から選択される所定の検査タイプと関連する、
   ガイドシステム。
8. 前記初期目標位置は、
   i) 複数の検査タイプ を有するデータベースにおけるリスト、
   ii）電子スケジューリングシステム、及び／又は
   iii) 複数のトークンであって、各々の前記トークンはそれぞれの所定の検査タイプと関連するトークン
   から選択される所定の検査タイプと関連する、請求項２乃至３の何れか一項に記載のガイドシステム。
9. 前記ディスプレイ装置は、部分的に不透明な前記適合目標位置を表示するように構成される、請求項２、３、５、又は８に記載のガイドシステム。
10. 前記ディスプレイ装置は、ヘッドウエアラブルディスプレイを有し、それを通じてユーザーは前記関心解剖学的構造を見ることができ、前記適合目標位置は、前記ヘッドウエアラブルディスプレイを通じて見られる前記関心解剖学的構造で覆われる態様で提供され、及び／又は
    ii）モニタであって、前記患者位置検出装置は前記関心解剖学的構造の視覚的表示を提供するように構成され、前記適合目標位置は前記視覚的表示で覆われる態様で提供される、モニタ
    を有する、請求項２、３、５、８、又は９に記載のガイドシステム。
11. -請求項１乃至１０の何れか一項に記載のガイドシステム、及び
    -画像収集システム
    を有し、
    -医用イメージング源及び医用イメージング検出器を有し、前記医用イメージング源は、前記医用イメージング検出器によって検出されるイメージングフィールドを提供するように構成される、
    医用イメージング構成。
12. 前記医用イメージング構成は、
    -X線イメージング構成、及び
    -超音波イメージング構成
    のグループの少なくとも1つを有する、請求項１１に記載の医用イメージング構成。
13. 前記医用イメージング構成は、
    -前記画像収集のための前記医用イメージング源の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現、及び／又は
    前記画像収集のための前記医用イメージング検出器の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標検出器表現を提供して、表示するようにさらに構成される、請求項１２に記載の医用イメージング構成。
14. 患者の関心解剖学的構造のポジショニングをガイドする方法であって、
    a) 画像収集のために患者の関心解剖学的構造を検出するステップと、
    b) 前記検出される関心解剖学的構造の現在の空間情報を検出するステップと、
    c) 医用画像収集の間、正しい位置における仮想患者の仮想シーンである初期目標位置を前記検出される関心解剖学的構造に提供するステップと、
    d) 前記初期目標位置のサブセットが臨床的に前記医用画像収集にとって無関係である限り、前記関心解剖学的構造の前記現在の空間情報に前記サブセットを適合させるステップと、
    e) 前記適合に基づいて適合目標位置を決定するステップと
    を有する、方法。
15. f) 前記適合目標位置の画像データを生成するステップ、及び
    g)前記関心解剖学的構造で覆われる態様で前記適合目標位置の生成画像データを表示するステップ
    を更に有する、請求項１４に記載の方法。
16. h) 前記画像収集のために医用イメージング源の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標源表現、及び／又は前記画像収集のために医用イメージング検出器の目標位置を示す拡張現実情報を有するグラフィック目標検出器表現を提供して、表示するステップ
    を更に有する、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 処理ユニットによって実行されるとき、請求項１４乃至１６の何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１３の何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。
18. 請求項１７に記載のプログラム要素を記憶するコンピュータ読取り可能な媒体。

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