JP6412608B2 - 介入性撮像 - Google Patents
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Description
[0003]人間の解剖学的構造または他の動物の解剖学的構造などの様々な対象および構造上で、処置を実行することができる。しかし、これらの処置には通常、開放性処置、または非開放性処置もしくはより侵襲性の低い処置がある。開放性処置では、対象の解剖学的構造は、外科医が観察できるように開かれる。しかし、より侵襲性の低い処置では、対象の内部部分へのアクセスまたは観察を減らし、または最小にすることを選択することができる。したがって、撮像を使用してより侵襲性の低い処置の実行を支援することを選択することができる。
[0007]選択された処置中、対象の画像を獲得することができる。対象の画像は、外科処置中に獲得された患者の画像を含むことができる。一例として、外科処置中、患者の血管系にカテーテルを通すことができ、画像を獲得して、患者内のカテーテルの場所を観察または示すことができる。これらの画像は、MRI、コンピュータ断層撮影法、または蛍光板透視法などの適当な撮像様式を含むことができる。
者の血管構造内に留まり、カテーテルの先端部または最前端部のみが、時間とともに患者に対する位置を変化させる。したがって、カテーテルの前端部などの時間とともに変化する領域、または前の画像の獲得後にカテーテルの前端部が動くことが選択された領域のみを、撮像することを選択することができる。追加として、コントラストを使用して、血管の一部分を撮像することができる。したがって、患者のうち、造影剤がまだ通っていない部分または入っていない部分のみを撮像することを選択することができる。
[0020]例示的な実施形態について、添付の図面を参照してより詳細に次に説明する。
[0021]本開示は一般に、対象上で処置を実行することに関し、対象は、人間の対象を含むことができる。しかし、対象は、対象の外部から対象の内部へ器具を動かすように処置を計画または実行できる任意の適当な対象を含むことができることが理解されるであろう。対象は、様々な生物または無生物を含むことができる。たとえば、内部部分に到達するためにシステムの大部分を除去することなく、器具を外部から自動車または電子システムのシェルまたはケーシングへ動かすことを選択することができる。選択された対象システムの画像を獲得することができ、対象の外部から内部へ器具を動かして、無生物の選択された構成要素の修理または除去などの機能を実行するように、軌道を計画することができる。したがって、本開示は、人間の解剖学的構造上で処置を実行することに限定されるものではなく、本開示は一般に、任意の適当な対象の処置および/または撮像に関することが理解されるであろう。
または外科以外の処置でも、ナビゲーションシステム10を使用して、器具または撮像デバイスの外科以外または人間以外の介入を追跡することができる。さらに、これらの器具を使用して、身体の任意の領域をナビゲートまたはマッピングすることができる。ナビゲーションシステム10および様々な追跡される品目は、通常は最小侵襲性または開放性処置などの任意の適当な処置で使用することができる。
は、EMローカライザ38を含むことができる。追跡システムを使用して、患者22に対して、またはナビゲーション空間内で、器具を追跡することができる。ナビゲーションシステム10は、本明細書に論じるように、撮像システム20からの画像データおよび追跡システムからの情報を使用して、追跡される器具の場所を図示することができる。追跡システムはまた、EMローカライザ38に加えて、かつ/またはEMローカライザ38の代わりに、光学ローカライザ40を含む複数のタイプの追跡システムを含むことができる。EMローカライザ38が使用されるとき、EMローカライザ38は、EMコントローラ44と通信することができ、またはEMコントローラ44を通じて通信することができる。EMコントローラ44との通信は、有線または無線で行うことができる。
SURGICAL NAVIGATION」という名称の米国特許第7,751,865号、1999年6月22日発行の「Position Location System」という名称の米国特許第5,913,820号、および1997年1月14日発行の「Method and System for Navigating a Catheter Probe」という名称の米国特許第5,592,939号に開示されている。
,539号に記載されている遮蔽システムを含み、歪み補償システムは、米国特許出願公開第2004/0116803号として公開された、2004年1月9日出願の米国特許出願第10/649,214号に開示されている歪み補償システムを含むことができ、上記の文献はすべて参照により本明細書に組み込まれている。
Navigation,Inc.によって販売されている、光学ローカライザ40に類似の光学ローカライザを有するSTEALTHSTATION(登録商標)TRIA(登録商標)、TREON(登録商標)、および/またはS7(商標)Navigation
Systemを含む、任意の適当な追跡システムとすることができ、またはそのような追跡システムを含むことができることが理解されるであろう。さらなる代替の追跡システムは、参照により本明細書に組み込まれている、1999年11月9日発行のWittkampfらの「Catheter Location System and Method」という名称の米国特許第5,983,126号に開示されている。他の追跡システムには、音響、放射、レーダなどの追跡またはナビゲーションシステムが含まれる。
、画像データをナビゲーション処理ユニット74へ直接伝送することができることが理解されるであろう。したがって、ナビゲーションシステム10は、システム設計に基づいて単一または複数のメモリシステムにアクセスできる単一または複数の処理センタまたはユニットを含むことができ、またはそのような処理ユニットとともに動作することができる。
出することができる。セル204の数は、適当な数とすることができ、アレイまたは撮像システムの寸法に基づいて異なるものとすることができる。したがって、セル204nは、一連のセルのいずれか、または「最後」もしくは「最も大きい数」のセルを指すことができる。しかし、本明細書では、具体的に記載する特有の名称を特有のセルに与えることができることが理解されるであろう。発光体アレイ200の各セル204は、カーボンチューブ(たとえば、カーボンナノチューブ)によって画定することができる。アレイ200は線形のアレイである(たとえば、実質上1次元であり、セル204の単一の列206を有する)ことを理解することができるが、複数の列206nを含む平面のアレイとすることもできる(たとえば、実質上2次元であり、セル204の複数の列と行の両方を有する)。この場合も、列206の特有の数は必要ではなく、206nは、任意の数の列、または一連の列内の「最後」もしくは最も大きい数の列を指すことができることが理解される。各列206は、複数のセル204を含むことができ、平面のアレイの各行(列206および206n間で画定されるような行内のセル204によって画定されることが見られる)は、複数のセル204を含むことができる。各セルは、患者または対象22を通るようにX線を選択的に放出するように提供することができる。したがって、X線アレイ発光体200は、少なくとも第1の列206〜任意の数の列206nを含むことができる。簡単にすることだけを目的として、制限された数の列ではなく、制限された数の完全な列のみを示す。
目的で使用することができる。3次元復元図は、撮像デバイスによって2次元画像しか獲得されない場合でも、患者22を3次元で復元することができる。異なる場所における患者22の図を獲得することによって、表示デバイス上で観察するための患者22または患者22の一部の復元を3次元復元図で行うことができる。例示的な適当な3次元復元技法は、すべて参照により本明細書に組み込まれている、2010年10月20日出願の米国特許出願第12/908,189号、2010年10月20日出願の米国特許出願第12/908,195号、および2011年1月28日出願の米国特許出願第13/016,718号に開示されている。復元は、使用者23が表示デバイス78上で観察するために患者の一部分を実質上3次元で復元する様々な技法に基づいて行うことができる。
Station Systemに付随する電磁追跡デバイス、またはその中で使用されている電磁追跡デバイスを含むことができる。他の追跡システムをカテーテル60とともに使用することもできる。たとえば、形状検出または判定システムは、光ファイバ形状判定システムを含むことができる。適当な光ファイバ形状判定システムは、参照により本明細書に組み込まれている、2010年8月10日発行の米国特許第7,772,541号に開示されている形状判定システムを含む。追加として、追跡システムは、参照により組み込まれている、2009年4月9日に出願され、米国特許出願公開第2009/0264727号として公開された、米国特許出願第12/421,332号に開示されているような電位追跡システムを含むことができる。また、追跡デバイスにかかわらず、カテーテル60を器具インターフェース44に相互接続することができる。器具インターフェー
ス44は、上記で具体的に論じたように、電磁システムとインターフェースすることができ、または追跡情報を判定し、もしくはそれをナビゲーションシステム10のナビゲーションプロセッサシステム74へ伝送できる、適当な伝送もしくは情報システム内でインターフェースすることができることが、理解されるであろう。器具インターフェース44からナビゲーションシステムプロセッサ74への情報の伝送は、場所情報を伝送するために選択されたとおり、有線または無線で行うことができることが理解されるであろう。
変化しないままである。したがって、たとえばセル204aiとは異なるセルからX線を放出して、第2のX線の円錐272を放出することを選択することができ、第2のX線の円錐272はX線検出器202によって検出される。カテーテル60に対する前端部60の第1の位置260と第2の位置270との間の領域、距離、または位置変化274の全体に及ぶX線を放出するなど、X線を放出するために、発光体アレイ200の任意の適当な数のセルを通電または電力供給することができることが理解されるであろう。本明細書では、この例示を簡単にするために、第2の時間tΔまたはtnに第2のセル204aiiからX線を放出することのみを示す。
Δ)まで、患者22内を動くことができる。本明細書に論じるように、造影剤は、X線放射によって撮像可能な患者22の血管構造284を通って動くことができる。
る。
たは復元のためのさらなる画像獲得のために患者22の画像データを獲得するには、特定のセル204を選択するなど、X線発光体アレイ200のどの部分に電力供給するべきかを判定することができる。特定の例では、この流れ図またはシステムは、開始ブロック402から開始する。ブロック404で、時間t0の画像データ、または時間t0に獲得された画像データにアクセスすることができる。時間t0からアクセスした画像データは、最初の時間または選択された時間に獲得された(たとえば、画像データのアクセスに対する要求が行われたときに獲得された)メモリ画像データからのアクセスまたは呼出しを含むことができる。本明細書にさらに論じるように、第2の時間または後の時間tnに、画像データを獲得することができる。時間tnに獲得された画像データは、何らかの前の画像データ獲得後に獲得された画像データを含むことができ、時間t0における画像データ獲得は単に、時間tnにおける画像データ獲得の直前など、その前の時間における画像獲得とすることができる。
得のたびに発光体アレイ200のすべてのセル204に電力供給しないように、またはすべてのセルにまったく電力供給する必要がないように、行うことができる。セル204の一部分のみに電力供給することによって、別個の特異な患者22の投影図が獲得される。したがって、発光体アレイ200を物理的に動かすことなく、異なる投影図を獲得することができる。また、電力供給されるセル204の数を制限することで、患者22および他の人員のX線放射露出を減らしながら、それでもなお患者22に対して適当な場所における画像データの獲得を確実に行うことができる。
の適当な時間からの獲得された画像データのディスプレイを、単に表示することができる。画像データのディスプレイは、たとえばディスプレイ78上に画像76として示すように、任意の適当なディスプレイ上で行うことができる。次いで、ブロック436で、画像獲得処置を「終了する」ことができる。しかし、外科処置は、患者22の一部分の切除などを継続することができる。次いで、後の時間で、さらなる分析、復元のために、または外科処置の追加の部分を観察する(たとえば、切除もしくはインプラントの配置を確認する)ために、流れ図400を再び開始して患者22の画像データを獲得することを判定することができる。
これらのセル204は、実質上、単に患者22に対する造影剤の動きのために変化が生じた領域内で患者22に照射するはずである。
Claims (36)
- 少なくとも1つの行および1つの列に配置された複数の個々のX線放出領域を含み、対象の画像を描写するために検出器によって検出されるX線を放出するように個々で動作可能な複数のX線放出領域を有する発光体アレイを動作させる方法であって、
第1の時間に獲得された第1の画像データにアクセスするステップと、
前記第1の画像データ内の少なくとも変化可能な領域を判定するステップと、
前記判定された変化可能な領域において前記第1の画像データを分析するステップと、
前記判定された変化可能な領域に基づいて、第2の画像データを生成するために、前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、第2の時間に電力供給されないX線放出領域の数を選択するステップと、
前記選択された数の前記X線放出領域に基づいて、前記第2の時間に獲得された前記第2の画像データにアクセスするステップとを含む方法。 - 前記対象の少なくとも一部分の選択された再現図を生成するために選択された複数の投影図を判定するステップをさらに含み、
前記第2の時間に電力供給すべき前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域の前記数を選択するステップが、前記複数のX線放出領域のうち、どの選択された数のX線放出領域が、前記選択された再現図を生成するために前記選択されて判定された複数の投影図の少なくとも1つを取得するように動作可能であるかを判定することに基づく、
請求項1に記載の方法。 - 前記第1の画像データ内の少なくとも前記変化可能な領域を判定するステップが、前記対象に対する器具の場所を判定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記器具の前記場所を判定するステップが、
前記器具に関して、画像データとは別個の追跡システムから追跡情報を受け取るステップと、
前記対象または前記複数のX線放出領域の少なくとも1つに対する前記器具の少なくと
も前縁部の場所を判定するステップとを含み、
前記器具の前記前縁部が、前記第1の画像データ内の前記変化可能な領域において、選択された期間にわたって動く可能性が最も高い前記器具の部分である、請求項3に記載の方法。 - 前記器具に関する追跡情報を受け取るステップが、電磁追跡デバイスの3次元空間座標を受け取るステップ、湾曲を判定する追跡デバイスに関する3次元空間座標を受け取るステップ、または電位追跡デバイスの3次元空間座標を受け取るステップの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の画像データ内の少なくとも前記変化可能な領域を判定するステップが、前記対象内の造影剤の前端の場所を判定するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記獲得された第1の画像データ内で画定された画像ユニットコントラスト領域を含むコントラスト領域を識別するステップと、
前記コントラスト領域を前記変化可能な領域として識別するステップとをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 少なくとも2つのエネルギーレベルで前記第1の画像データを獲得し、前記領域内の材料組成に基づいて前記対象の領域を区別するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- ディスプレイへの選択された画像を生成するために複数の投影図を判定するステップをさらに含み、
第2の時間に電力供給すべき前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域の数を選択するステップが、前記複数のX線放出領域のうちの少なくとも第1の数のX線放出領域を選択し、前記第1の画像データの少なくとも1つの投影図とは異なる少なくとも第2の投影図を獲得して、前記ディスプレイへの選択された画像を生成するステップを含む、請求項8に記載の方法。 - 前記ディスプレイへの選択された画像が、前記判定された複数の投影図に基づいて生成された前記対象の少なくとも一部分の2次元の時間変化を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の画像データの画像部分に重みを付ける行列を生成するステップをさらに含み、
第2の時間に電力供給すべき前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域の前記数を選択するステップが、前記対象のうち前記第2の時問中に撮像すべき部分を選択する前記重み行列に基づいて行われる、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの行および1つの列に配置された複数の個々のX線放出領域を有し、対象の画像を描写するために検出器によって検出されるべきX線を放出するように個々で動作可能な複数のX線放出領域の発光体アレイを動作させる方法であって、
前記対象に対して位置決めされた器具の場所を判定するステップと、
前記器具を撮像するために、前記器具の前記判定された場所に基づいて、前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、電力供給されない個々のX線放出領域の数を選択するステップとを含む方法。 - 前記対象のうち、前記器具が位置すると判定された部分に実質上照射するように、前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域に前記選択を制限するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記器具の前記判定された場所が、実質上前記・器具の前端部のみである前端部の場所である、請求項13に記載の方法。
- 前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域のみで獲得された画像データに基づいて画像を観察するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 第1の時間に獲得された第1の画像データにアクセスするステップであって、前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域のみで獲得された前記画像データが、前記第1の時間より後の第2の時間に獲得された第2の画像データである、アクセスするステップと、
前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方に基づいて画像を観察するステップとをさらに含み、
前記第2の画像データが、前記第1の時間から前記第2の時間への前記対象の変化領域の画像データを含む、請求項13に記載の方法。 - 前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方に基づいて観察するステップが、前記第1の画像データまたは前記第2の画像データの少なくとも1つに基づいて前記対象の3次元再現図を観察するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記3次元再現図が、少なくとも前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべきX線放出領域の数を選択するステップが、前記複数のX線放出領域に関連する第1の画像データ内の画素を含み、前記第1の画像データの画素の重み行列を形成するステップと、さらなる画像データ獲得のための領域を識別するステップと、更なる画像データ獲得のために特定された領域と前記複数のX線放出領域に関連する第1の画像データ内の画素の関連に基づいて、X線放出領域の前記数を選択するステップとを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべきX線放出領域の前記数を選択するステップが、前記対象の選択されたX線範囲を判定するステップを含む、請求項13に記載の方法。
- 複数のX線放出領域がそれぞれ独立し、かつ少なくとも1つの行および1つの列に配置され、対象の画像を描写するために検出器によって検出されるべきX線を放出するように個々で動作可能な複数のX線放出領域の発光体アレイを動作させる方法であって、
第1の時間に獲得された第1の画像データにアクセスするステップと、
前記第1の画像データを分析することによって、コントラスト領域の縁部の場所を判定するステップと、
前記コントラスト領域の前記縁部を撮像するために、前記コントラスト領域の前記縁部の前記判定された場所に基づいて、前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、どの個々のX線放出領域に電力供給すべきかを選択するステップとを含む方法。 - 前記対象のうち、前記コントラスト領域の前記縁部が位置すると判定された部分に実質上照射するように、前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域に前記選択を制限するステップをさらに含む、
請求項21に記載の方法。 - 前記コントラスト領域の前記判定された縁部が、実質上前記コントラスト領域の前縁部
のみである前縁部の場所であり、前記対象に対して位置決めされた動くことができる材料のために、前記コントラスト領域が位置する、請求項22に記載の方法。 - 前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域のみで獲得された画像データに基づいて画像を観察するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の時間より後の第2の時間において、前記複数のX線放出領域のうちの前記選択された数のX線放出領域のみで第2の画像データを生成するステップと、
前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方に基づいて画像を観察するステップとをさらに含み、
前記第2の画像データが、前記第1の時間から前記第2の時間への前記対象の変化領域の画像データを含む、請求項23に記載の方法。 - 前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方に基づいて観察するステップが、前記第1の画像データまたは前記第2の画像データの少なくとも1つに基づいて前記対象の3次元再現図を観察するステップを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記3次元再現図が、少なくとも前記第1の画像データと前記第2の画像データとの両方を含む、請求項26に記載の方法。
- 前記発光体アレイ内の前記複数のX線放出領域のうち、前記器具の前記判定された場所を撮像するために電力供給すべきX線放出領域の前記数を選択するステップが、第1の画像データの画素の重み行列を形成するステップと、さらなる画像データ獲得のための領域を識別するステップとを含む、請求項21に記載の方法。
- 第1の画像データの生成後に第2の画像データの生成の場所を判定するシステムであって、
プロセッサを有する露出調整システムを備え、前記プロセッサが、
対象内の変化可能な領域の判定された場所に基づいて、X線放出体アレイ内の少なくとも1つの行および1つの列に配置された複数のX線放出領域のすべてを下回るX線放出領域のうちどれが、前記対象を通るようにX線を放出するかを選択するように動作可能である、システム。 - 器具の少なくとも前端部の場所を判定するように動作可能なナビゲーションシステムをさらに備え、
前記対象内の前記変化可能な領域の前記判定された場所が、前記器具の少なくとも前記前端部の前記場所であり、
前記器具の少なくとも前記前端部の前記判定された場所が、X線放出アレイ内におけるX線放出領域の前記数の前記選択のために前記プロセッサへ伝送される、請求項29に記載のシステム。 - 前記ナビゲーションシステムが、
前記器具に付随する電磁追跡デバイスと、
前記電磁追跡デバイスからの電磁界を放出または感知するように動作可能な電磁ローカライザアレイとを含み、
前記放出または感知された電磁界が、器具の少なくとも前端部の前記場所の前記判定を行うように動作可能である、請求項30に記載のシステム。 - 前記第1の画像データを分析して前記第1の画像データ内で造影媒体の前縁部の領域を識別する命令を実行するように動作可能な画像分析システムをさらに備え、
前記第1の画像データ内の造影媒体の前記前縁部が、前記対象内の変化可能な領域の前
記判定された場所である、
請求項29に記載のシステム。 - 前記露出調整システムの前記プロセッサが、前記前縁部の前記判定された場所を重み行列内へ受け取り、X線放出アレイ内のX線放出領域のうち、対象の画像の再現を支援するために前記第2の画像データを生成するためのX線放出領域の前記数を選択する、請求項32に記載のシステム。
- 前記再現された画像が、体積測定による3次元画像である、請求項30に記載のシステム。
- 前記プロセッサが、第2の画像データの重み行列に基づいて前記体積測定による3次元画像を更新し、前の画像データおよび前記第2の画像データからの画像データを含む更新された体積測定による3次元画像を判定するように構成される、請求項34に記載のシステム。
- 器具の場所を判定するステップは、追跡システムを有する前記器具を追跡するステップを含む、請求項12に記載の方法。
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