JP6461072B2 - 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステム - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０１０年１０月２０日に出願された米国特許出願１２／９０８，１８９号、および、２０１１年１月２８日に出願された米国特許出願１３／０１６，７１８号の利益を享受するものであり、その内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

本開示は、被験体の撮像、特に、被験体の種々の生理学的な特性、および解剖学的特徴を形として表すための被験体の光学イメージデータの取得を決定し、実行する技術に関するものである。

ここでは、必ずしも先行技術ではない、本開示に関する基礎的な情報を示す。

人間の患者などの被験体は、当該患者の生体構造を修復または増強させるための外科的処置を受けることを選択したり、または要求されたりする。生体構造の増強は、骨の移動もしくは増強、移植可能な機器の挿入、またはその他の適切な処置などの様々な処置を含み得る。磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、Ｃアーム撮像システムなどを用いたＸ線透視検査、またはその他の適切な撮像システムを用いて取得され得る患者の画像を用いて、外科医は被験体に対して処置を施すことができる。

処置（処置計画および処置の実施を含む）を実施する際に、患者の画像は、外科医の助けとなり得る。外科医は、患者の２次元画像表現あるいは３次元画像表現を選択できる。これらの画像は、処置が実施されるとき、覆っている組織（皮膚組織および筋肉組織を含む）を除去することなく、患者の生体構造を外科医が確認可能なようにすることにより、侵襲性の低い技術を用いて、外科医が処置を実施する際の役に立つ。

ここでは、本開示の全体的な概要を示すが、本開示の全範囲、または本開示の全特徴を包括的に開示したものではない。

各実施形態によれば、被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムは、選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、を備える撮像システムを含む。また、上記システムは、命令に応答して上記被験体内に造影剤を注入するために操作可能なポンプを含む。また、上記システムは、上記撮像システムへの上記命令および上記ポンプへの上記命令を供給する、操作可能な上記撮像システムおよび上記ポンプと通信するコントローラを含む。また、上記システムは、画像データが、検出された上記Ｘ線に基づいて生成されるとともに、撮像システムタイマで索引を付けられる時間の経過とともに収集された上記被験体の複数の画像データフレームを含む画像データインデクサを含む。上記画像データインデクサは、少なくとも上記複数の画像データフレームの索引付き時間に基づいた、第１解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第１の部分複数の画像データフレーム、または、第２解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第２の部分複数の画像データフレームを決定するための命令を実行するように操作可能である。上記コントローラは、上記被験体内への上記造影剤の注入のタイミングの制御に基づいて、上記撮像システムを用いた画像データの取得のタイミングの制御または記録を実行可能である。さらに、上記コントローラは、上記造影剤の注入の上記タイミングに基づいて上記画像データを取得するよう操作可能である。

ここで提供される記述から、さらなる適用範囲が明らかとなる。本概要における説明および具体例は、説明のみを目的とすることを意図しているに過ぎず、本開示の範囲を限定することを意図していない。

ここに記載された図面は、選択された実施形態の説明を目的とすることを意図しており、すべてが実施可能であるものではなく、また、本発明の範囲を限定することを意図しない。
手術室内の撮像システムの環境を示す図である。 ２つのエネルギーソースを有する撮像システムの詳細図である。 コントラストが強調されていない画像データの概略図である。 コントラストが強調された画像データの概略図である。 取得された画像データの容積を再構築する方法を示すフローチャートである。 被験体の一部位を造影剤が流れる様子を示す図である。 被験体の一部位を造影剤が流れる様子を示す図である。 被験体の一部位を造影剤が流れる様子を示す図である。 上記被験体における２つの異なるフェーズの再構築を示す図である。 上記被験体における２つの異なるフェーズの再構築を示す図である。 図６Ａおよび図６Ｂからフェーズの１つを再構築した図に器具の像を重ね合わせた図である。

ここで例示する実施形態は、添付の図面を参照することで、より完全に説明されるであろう。

図１を参照すると、手術室１０内において、外科医などのユーザ１２は、患者１４に対して処置を施すことができる。上記処置を施すことにおいて、ユーザ１２は、処置を実施するための、患者１４の画像データを取得する撮像システム１６を使用することができる。モデルは、画像データを使用して生成され、表示装置２０に画像データ１８として表示される。表示装置２０は、キーボードなどの入力装置２４と、処理システム２２に組み込まれている１つまたは複数のプロセッサ、またはマイクロプロセッサを含むプロセッサ２６とを含む処理システム２２の一部であってもよい。接続２８は、画像データ１８を描画するように表示装置２０を動作させることを可能にするデータ通信のために、プロセッサ２６と表示装置２０との間に設けられる。

撮像システム１６は、アメリカのコロラド州ルイビルにあるメドトロニックナビゲーション社によって販売されている、Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像システムを含んでもよい。また、選択された処置で使用される、Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像システム、または、他の適切な撮像システムを含む上記撮像システム１６は、引用することによって内容が本願明細書に組み込まれたものとする米国特許出願１２／４６５，２０６（２００９年５月１３日出願）に記載されている。

Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像システム１６は、コントロールパネルまたはコントロールシステム３２を含む可動カート３０と、ソースユニット３６および検出器３８が配置された撮像ガントリ３４とを含む。可動カート３０は、ある手術室から別の手術室へ移動させることができる。また、ここでさらに議論するように、ガントリ３４は、カート３０に対して移動可能である。これにより、撮像システム１６は、固定された撮像システムのためだけの資本支出またはスペースを必要とせず、複数の場所、および複数の手術に使用できるような可動性を得ることになる。

ソースユニット３６は、患者１４を通過して検出器３８によって検出されるＸ線を照射できる。当業者ならば理解できるように、ソース３６によって照射された上記Ｘ線は、円錐状に照射され、検出器３８によって検出される。通常、ソースユニット３６と検出器ユニット３８とは、ガントリ３４の内側にて、正反対に向かい合うように位置する。通常、検出器３８は、ガントリ３４内で、ソース３６と１８０度の角度で対向する位置を保ちながら、患者１４の周囲を３６０度回転して動くことが可能である。また、通常、ガントリ３４は、患者支持台またはテーブル１５上に位置している被験体１４に対して、図１に描かれている矢印４０の方向に等角に相対的に移動可能である。また、ガントリ３４は、矢印４２に示すように、患者１４に対して相対的に傾けることもできる。また、ガントリ３４は、直線４４に沿って、患者１４の長手方向の中心線１４Ｌおよびカート３０に対して、縦方向に移動させることもできる。また、通常、ガントリ３４は、直線４６に沿って、患者１４の横軸上に、カート３０に対して、上下に移動させることもできる。これらにより、患者１４に対してソース３６および検出器３８を配置できる。患者１４の正確な画像データを生成するために、Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像装置１６は、患者１４に対するソース３６および検出器３８の相対的な移動を正確に制御することができる。撮像装置１６は、有線あるいは無線接続、または、撮像システム１６からプロセッサ２６への物理的なメディアの移動を含む接続５０を介して、プロセッサ２６と接続される。このようにして、撮像システム１６を用いて収集された画像データは、ナビゲーション、表示、再構築などのために処理システム２２に転送される。

簡単に言えば、各実施形態によれば、撮像システム１６は、非ナビゲーション処置またはナビゲーション処置において使用できる。ナビゲーション処置では、患者１４に対する相対的なナビゲーション領域の内部で、フィールドを生成するために、あるいは信号を送受信するために、光学ローカライザ６０および電磁ローカライザ６２のうち少なくとも１つを含むローカライザが使用できる。患者１４に対する相対的なナビゲーション空間またはナビゲーション領域は、画像データ１８に登録できる。これにより、ナビゲーション領域内にて定義されるナビゲーション空間と、画像データ１８により定義される画像空間とを登録することができる。患者トラッカーまたは、動的参照フレーム６４は、患者１４に接続できる。これにより、画像データ１８へ患者１４を動的に登録し、登録を維持することができる。

その後、患者追跡装置または動的登録装置６４、および器具６６は、患者１４に対して相対的に追跡される。これにより、ナビゲーション処置が可能となる。器具６６は、光学追跡装置６８および電磁追跡装置７０のうち、少なくとも１つを含む。これにより、光学ローカライザ６０および電磁ローカライザ６２のうち少なくとも１つを用いた、器具６６の追跡が可能となる。器具６６は、ナビゲーションインターフェース装置７４に接続する通信線７２を含む。同様に、ナビゲーションインターフェース装置７４は、電磁ローカライザ６２に接続する通信線７６、および、光学ローカライザ６０に接続する通信線７８のうち、少なくとも１つを含んでもよい。さらに、通信線７４および７８をそれぞれ用いることで、プローブインターフェース７４は、通信線８０を介してプロセッサ２６と通信できる。通信線２８、５０、７６、７８、または８０のいずれにおいても、有線または無線による通信、物理的なメディアの搬送もしくは移動、またはその他の適切な通信が利用できることは、理解されるであろう。いずれにせよ、それぞれのローカライザを備える適切な通信システムが提供される。これにより、患者１４に対して器具６６を相対的に追跡することができ、処置を行うための画像データ１８に、器具６６の追跡位置を描画することができる。

器具６６は、心室もしくは血管ステント、突起状インプラント、神経ステントもしくは神経スティミュレータ、または、切除装置などのうち、適切な器具であることは理解されるであろう。器具６６は、挿入器具であってもよく、または埋め込み型の装置を含んでもよく、もしくは埋め込み型の装置そのものであってもよい。上記器具６６を相対的に追跡することで、患者１４内の器具６６を直接視認せずとも、登録された画像データ１８を利用して、患者１４に対する器具６６の位置を視認することができる。

また、ガントリ３４は、光学ローカライザ６０または電磁ローカライザ６２によってそれぞれ追跡される、光学追跡装置８２または電磁追跡装置８４を含んでいてもよい。その結果、撮像装置１６は、器具６６と同様に、患者１４に対して相対的に追跡され得る。これにより、画像データ１８に対して、患者１４の新規登録、自動登録、または継続登録を行うことができる。登録およびナビゲーション処置は、上記引用された米国特許出願１２／４６５，２０６に記載されている。

図２を参照すると、各実施形態によれば、ソース３６は、スイッチ１０２に接続されている単一のＸ線管１００を備える。スイッチ１０２は、Ｘ線管１００とともに、電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６と相互に接続している。通常、Ｘ線は、検出器３８に向けて円錐形状１０８にて照射される。また、通常、Ｘ線は、ベクトル１１０の方向に照射される。スイッチ１０２は、異なる電圧およびアンペア数の供給をＸ線管１００に行うために、電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６の間の切り替えを行うことができる。これにより、通常、検出器３８に向けて、ベクトル１１０の方向に、異なるエネルギーのＸ線を照射することができる。しかしながら、スイッチ１０２は、異なる２つの電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６に接続されているものではなく、異なる電圧およびアンペア数の供給を行うことができる単一の電源に接続されていてもよい。また、スイッチ１０２は、単一の電源において、異なる電圧およびアンペア数の間での切り替えを行うスイッチであってもよい。患者１４は、円錐状のＸ線１０８内に位置している。これにより、検出器３８に向けたベクトル１１０の方向へのＸ線の照射に基づいた患者１４の画像データを得ることができる。

電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６は、ソース筐体３６内に備えられていてもよく、ソース３６から分離し、第１ケーブル（ワイヤ）１１２および第２ケーブル（ワイヤ）１１４のような適切な電気的接続を経由して、スイッチ１０２と単純に接続されていてもよい。

スイッチ１０２は適切な速度で電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とを切り替えることができる。これにより、ここでさらに議論するように、様々な撮像手術を受ける患者１４を通過する、異なる２つのエネルギーのＸ線を照射することができる。異なるエネルギーは、物質の分離および物質の再構築の促進のうち少なくとも１つ、または、患者１４の撮像のために利用される。スイッチ１０２の切り替え速度は、約１ミリ秒から１秒ごと、望ましくは約１０ミリ秒から５００ミリ秒ごと、さらに望ましくは約５０ミリ秒ごとである。また、電圧Ａ１０４および電圧Ｂ１０６は、選択されたコントラスト強調要件に基づき、異なる電圧およびアンペア数を含む、異なる電源特性を備えている。例えば、ここでさらに議論するように、患者１４における軟組織（例えば、筋肉や血管系）と硬組織（例えば、骨）とのコントラストを強調したり、または、患者１４に挿入された造影剤と患者１４における挿入された造影剤以外の部分とのコントラストを強調したりすることを選択できる。

一例として、電源Ａ１０４は、約７５ｋＶの電圧および約５０ｍＡのアンペア数を有し、電源Ｂ１０６は、電源Ａとは異なり、約１２５ｋＶの電圧および約２０ｍＡのアンペア数を有していてもよい。そして、選択された電圧およびアンペア数は、通常、ベクトル１１０の方向に、患者１４を通過して検出器３８に適切なＸ線を照射するために、Ｘ線管１００に電力を供給するためのスイッチ１０２によって切り替えられる。ここで、電圧範囲は約４０ｋＶから１４０ｋＶ（好ましくは４０ｋＶから１２０ｋＶ、さらに好ましくは５０ｋＶから８０ｋＶ）であり、アンペア数は約１０ｍＡから５００ｍＡであることが理解されるだろう。通常、第１電源Ａ１０４と第２電源Ｂ１０６との電源特性の差は、約４０ｋＶから６０ｋＶ、および、２０ｍＡから１５０ｍＡである。

２つの電源により、Ｘ線管１００によって照射されるＸ線は２つのエネルギーを有することができる。上述したように、２つのエネルギーのＸ線により、患者１４から得られる画像データに基づいた、患者１４のモデルの強調および動的コントラストの再構築を行うことができる。通常、反復処理または代数処理が、得られた画像データに基づいた、患者１４の少なくとも一部分のモデルの再構築に利用できる。しかしながら、適切な電源の数または切り替え可能性であればよいことが、ここで理解されるであろう。なお、「２」という数字はこの議論において明確化にのみ利用されるにすぎない数字である。

電源は、選択された患者１４の一部分、または、任意の興味深い区域、領域、もしくは容積における、患者１４の二次元（２Ｄ）Ｘ線画像を生成するためにＸ線管１００に電力を供給する。ここで議論されるように、二次元Ｘ線画像は、選択された患者１４の一部分、または、任意の興味深い区域、領域、もしくは容積における、患者１４の三次元Ｘ線画像の生成および表示のうち少なくとも１つを行うために再構築される。また、ここで議論されるように、二次元Ｘ線画像は、三次元容積測定モデルが生成される間または画像データをかたどる間に、撮像システム１６によって得られた画像データである。

適切な代数的技術とは、通常、当業者によって理解されるものであり、例えば、期待値最大化法（ＥＭ）、順序部分集合ＥＭ（ＯＳ−ＥＭ）、連立代数再構築技術（ＳＡＲＴ）、および全変動最小化法（ＴＶＭ）が挙げられる。二次元画像に基づいた三次元容積測定再構築を実行するためのアプリケーションにより、効果的かつ完全な容積測定再構築が行われる。通常、代数的技術は、画像データ１８として表示される患者１４の再構築を実行するための反復処理を含む。例えば、「理論的な」患者のアトラスまたは様式化されたモデルに基づく、または上記モデルから生成される、純粋なまたは理論的な画像データの投影は、得られた患者１４の二次元投影画像データにマッチするまで繰り返し変化する。そして、様式化されたモデルは、選択された患者１４から得られた二次元投影画像データの三次元容積測定再構築モデルとして適切に変化し、ナビゲーション、診断、または計画などの手術における様々なフェーズで利用される。理論的なモデルは、理論的なモデルを構築するための理論的な画像データと関連付けられている。このようにして、撮像装置１６によって得られた患者１４の画像データに基づいて、モデルまたは画像データ１８が得られる。

二次元投影画像データは、患者１４の周囲をソース３６および検出器３８が、ほぼ環状の移動、または３６０度の移動を行うことによって、ソース３６および検出器３８の位置が患者１４の周囲を最適に移動することで得られる。また、ガントリ３４の移動によって、検出器が真円状に移動するのではなく、らせん状、または患者１４に対して相対的に他の環状式の移動を行うことができる。また、ガントリ３４および検出器３８を含む撮像装置１６の移動に基づいて、経路は非対称および非直線形のうちの少なくとも１つとなる。換言すれば、経路は、継続性を必要としない。すなわち、以下に示す最適な経路として、検出器３８およびガントリ３４は停止し、今来た方向へ逆走（例えば、往復）などしてもよい。すなわち、検出器３８は、患者１４の周囲において、完全な３６０度の運動を行う必要は全くない。ガントリ３４は傾いてもよく、またはその他の移動を行ってもよい。さらに、検出器３８は停止し、既に通過した方向に逆走してもよい。

検出器３８にて得られた画像データにおいて、通常、２つのエネルギーのＸ線は、組織の特性または患者１４内の造影剤、およびＸ線管１００によって照射された２つのＸ線のエネルギーそれぞれに基づいて、組織および患者１４内の造影剤のうち少なくとも１つと相互作用する。例えば、患者１４の軟組織は、電源Ｂ１０６によって生成されたエネルギーを有するＸ線よりも、電源Ａ１０４によって生成されたエネルギーを有するＸ線を吸収または散乱する。同様に、ヨウ素などの造影剤は、電源Ｂ１０６によって生成されたエネルギーを有するＸ線とは違って、電源Ａ１０４によって生成されたエネルギーを有するＸ線を吸収または散乱する。電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とを切り替えることにより、物質特性（例えば、解剖学的構造の硬軟）の違い、または、患者内の造影剤もしくは埋没物（インプラント）などを特定することができる。電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６との切り替えること、および、電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６がＸ線の生成に使用された時間を知ることによって、検出器３８にて検出された情報が、解剖学的構造の違い、または撮像される造影剤を特定するため、または分離するために利用される。

タイマは、第１電源Ａ１０４および第２電源Ｂ１０６が使用される時間を特定するために使用される。これにより、画像に索引をつけることができ、さらに、生成された患者１４ごとの異なるモデルを分離することができる。また、タイマは、システムから分離していてもよく、撮像システム１６またはプロセッサシステム２６に含まれていてもよい。そして、ここで議論されるように、タイマは、患者１４に注入される造影剤によって生成される画像データに索引をつけるために使用される。

図３Ａを参照すると、電源１０４からＸ線管１００に電力が供給されることにより得られる画像データが概略的に描かれている。図３Ａによれば、画像データは、血管系１５２を取り囲む周辺組織１５０のような軟組織の画像データを含み得る。図３Ａによれば、電源Ａ１０４は、Ｘ線管１００によるＸ線を生成し、当該Ｘ線は、血管系に使用されるヨウ素などの造影剤１５２がたとえ存在しても、血管系１５２と周辺組織１５０との間にはわずかなコントラストしか生まない。しかしながら、図３Ｂを参照すると、第２電源Ｂ１０６は、血管系１５２’に対応する周辺組織１５０’が描画された画像データを得るための、第２のエネルギーを有するＸ線の生成に使用される。これにより、患者１４に注入される造影剤が強調される。当業者ならば理解できるように、２つのＸ線強度のレベルは、患者内の物質に基づいて異なる減衰を示す。この減衰の違いは、例えば血管系１５２と周辺組織１５０といった、患者１４内の物質を区別するために使用される。

図３Ａおよび図３Ｂに描かれた画像データの取得により、再構築の際に、患者１４の血管系１５２を、患者１４の周辺組織１５０から分離して、明確に特定することができる。２つのエネルギーシステムは、患者１４の周辺組織１５０から血管系１５２を区別するための、患者１４の血管系１５２のモデルの再構築のために使用される。血管系１５２を特定することによって、Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像システムを含む撮像システム１６は、手術中に手術室で患者１４の血管系１５２を効果的に撮像するために使用される。上記手術は、例えば、弁交換手術、ステント手術、異物除去手術、または血管形成手術である。

少なくとも、Ｘ線管１００が、撮像システム１６のような、移動可能な撮像システムであるので、Ｘ線管１００は、患者１４に対して相対的に移動させることができる。すなわち、Ｘ線管１００のエネルギーが第１電源１０４と第２電源１０６との間で切り替えられる間に、Ｘ線管１００が患者１４に対して相対的に移動してもよい。すなわち、患者１４の姿勢または位置は、第１電源１０４によって得られる画像と第２電源１０６によって得られる画像とにおいて同じでなくてもよい。また一方で、モデルが、患者１４内における単一の位置を形成するために求められる、または選択されるものである場合、第１電源１０４で投影がなされた時間と第２電源１０６で投影がなされた時間との間のＸ線管１００の移動量に基づいて、様々な挿入技術がモデルを生成するために使用される。

電源１０４および電源１０６によってＸ線管１００から照射されたＸ線の２つのエネルギーにより、患者１４の血管系１５２と周辺組織１５０とを、十分効果的かつ強調されたコントラストの区別によって特定することができる。さらに、電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とをスイッチ１０２によって切り替えることにより、ソース３６を２つの異なるエネルギーを有するＸ線を生成する単一のＸ線管１００を有するものとすることができるので、ソース３６を効率的に構築することができる。また、Ｘ線が２つの異なるエネルギーを有することにより、造影剤を注入された患者１４の血管系のモデリングをはじめとする、患者１４のモデリングにおいて、コントラストを強調する、または動的なコントラストを実現することができる。

また、造影剤の注入に基づいた患者１４の画像データの取得を制御することによって、造影剤を注入された患者１４を撮像することができる。各実施形態によれば、ヨウ素などの造影剤は、撮像システム１６によって得られた患者１４の画像データにさらなるコントラストをつけるために、患者１４に注入される。しかしながら、画像の取得中に、造影剤が患者１４の血管系を、動脈から静脈に向かって通過してしまう。例えば、造影剤が動脈に注入されると、当該造影剤は患者１４の血管系を流れていく。そして当該造影剤は、患者１４の心臓に向かったり、心臓を通過したり、静脈系を通過して肺に向かったり、血管系における動脈の一部へ出ていったりする。

患者１４の血管系の特定または再構築のために患者１４の画像データを取得するときに、画像データが造影剤の注入のタイミングを基準として、どのタイミングで得られたかを知ることにより、患者１４の組織を通過する造影剤の既知の移動に基づいた、様々なフェーズでの再構築を行うことができる。換言すれば、通常、造影剤は上述した既知の速度、または一般的によく知られた速度で患者１４を通過することが理解される。図３Ｂに示すように、電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６に基づいたＸ線管１００によって生成されたＸ線の２つのエネルギーは、患者１４の血管系の一部の画像データを生成するために使用される。

さらに、画像データの取得は、患者１４内への造影剤の注入に対応して制御される。例えば、図１に示すように、撮像システム１６の制御部３２は、通信１７２を通じて、患者１４内に造影剤を注入するためのポンプ１７０の制御部と結びつき、通信している。ポンプ１７０と撮像装置の制御部３２との間の通信１７２は、有線、無線、またはその他の通信システムから適切なものが選択される。また、ポンプの制御部１７０は、撮像システム１６またはプロセッサシステム２６の制御部３２に組み込まれていてもよい。

各実施形態によれば、撮像システム１６の制御システム３２は、患者１４内に造影剤の注入を開始するためのポンプ１７０を制御する。そして、撮像システム１６は、患者１４の動脈と静脈との違いを特定するための期間を設定したうえで、患者１４の画像データを取得する。例えば、撮像システムは、造影剤を注入するためにポンプ１７０を制御し、注入後約１０秒から２０秒間、好ましくは約１３秒間の画像データを取得する。画像システム１６は、画像データの第１部位を特定または分離する。上記第１部位は、例えば、動脈における約５秒から７秒間、望ましくは６秒間の部分である。また、画像システム１６は、画像データの第２部分を特定または分離する。上記第２部位は、例えば、静脈における約６秒から８秒間、望ましくは７秒間の部分である。換言すれば、制御システム３２、または他の適切なプロセッサシステムは、いつ画像データが得られたかを決定するための画像データの索引をつける。また、画像データは２つのエネルギーによって得られることは理解されるだろう。すなわち、電源１０４および電源１０６がＸ線管１００に電力を供給するために使用されることに基づいて、制御部３２、または他の適切なプロセッサシステム（例えば、タイマ）は、画像データの索引をつけることができる。

画像データの取得および画像データ取得時間の分離の決定の後、患者１４の血管系の再構築は、患者１４の動脈および静脈それぞれを描画もしくは特定させる、すなわち再構築を行う。その結果、コントローラ３２によって制御される撮像システム１６は、単一の画像データ取得走査中または期間中に、患者の静脈および動脈両方の画像データを取得するために使用される。換言すれば、患者１４の血管系の動脈および静脈におけるフェーズの決定および再構築は、患者１４の単一画像データ取得フェーズに基づいている。さらに、単一画像データ取得フェーズのみを要求することによって、Ｘ線管１００から照射されるＸ線に患者１４および手術室のスタッフが曝されることを最小化または制限する。しかしながら、患者１４によっては、複数の画像データ取得フェーズがあってもよいことは理解されるだろう。

撮像システム１６の制御システム３２は、ポンプ１７０のタイミングに加え、画像データの取得を制御するために使用される。例えば、心臓の拡張期の間に、患者１４の血管系の画像データを取得することを選択してもよい。通常、患者１４の心臓の拡張期の間に、心臓は運動せず、また、血管系中の血液も、比較的静止している。その結果、患者１４の心臓の運動に対応する画像データの取得を制御することによって、患者１４の画像データが得られる。Ｘ線管１００によるＸ線の生成がスイッチ１０２によって切り替えられることにより、Ｘ線管１００からのＸ線の照射時間を選択することができる。

画像データは、Ｘ線がＸ線管１００から照射されない期間とＸ線がＸ線管１００から照射される、異なる期間または第２の期間とが十分に連続的である、Ｘ線管１００からのＸ線の照射によって得られる。ある期間からもう１つの期間の間に照射されるＸ線のエネルギーは、電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とのどちらかによるエネルギーである。これにより、複数の時間をＸ線管１００からＸ線が照射されない時間とし、その他の時間をＸ線管１００から、選択されたエネルギーのＸ線が照射される時間とすることができる。

Ｘ線の照射または非照射のために撮像システムを制御することができるので、画像データの取得は、患者１４の生理学的事象に関連した制御とすることができる。画像の取得の制御は、患者１４の呼吸、患者１４の身体的な運動、およびその他の生理学的事象に基づくものであることが、さらに理解されるだろう。また、制御システム３２は、画像データに、生理学的事象の間に得られた画像か否かという点での索引をつけるために使用される。生理学的事象は、心電図、または通常の画像取得速度に基づいた適切なシステムを用いて特定される（例えば、心拡張は患者１４内で約２秒間発生する）。

また、患者１４に対応して相対的に撮像システム１６を制御することによって、患者１４に対応して検出器３８の速度を制御するために、制御システム３２は撮像システム１６の制御に使用される。上述したように、撮像システム１６のガントリ３４内にある撮像システムの検出器３８は、患者１４の画像データを取得するために、その位置を相対的に変える。また、上述したように、患者１４の画像データは、心拡張といった、選択された生理学的事象のみの間に、取得が選択される。少なくとも、患者１４の一部の三次元モデルの生成または形成のために、患者１４の画像の中で、選択された量の分離が行われる。

選択された生理学的事象の間に画像の適切な分離を保証するために、選択された速度での移動、および速度の変更が行われる。心収縮などの第１の生理学的事象の間に、第１の速度で検出器３８は移動する。そして、選択された生理学的事象の間に患者１４の画像の取得の適切な分離を保証するために、心拡張の間に、例えばより速い第２の速度で、検出器３８は移動する。

上述したように、モデルの形成のための三次元容積測定再構築において、上記モデルは、生理作用および解剖学的位置の第１フェーズ、並びに、生理作用および解剖学的位置の第２フェーズを描画するために、選択された患者の一部を描画するための複数のフェーズを有してもよい。すなわち、上記モデル、または複数のモデルは、患者１４の第１フェーズ（例えば、動脈のフェーズ）を描画するため、および第２フェーズ（例えば、静脈のフェーズ）を描画するために使用される。また、検出器３８の制御および移動によって、画像データを取得する間の検出器３８の第１の位置および第２の位置が、患者１４の生理作用の複数のフェーズを描画するための第１のモデルおよび第２のモデルを生成するために使用される。また、患者１４の解剖学的構造および生理機能は、三次元再構築に使用される。例えば、患者１４の骨の構造、または患者１４の心拍のフェーズは、モデル再構築における援助のために、演繹的知識として使用される。

また、撮像システム１６のコントローラ３２は、「巻き戻し」、すなわち、検出器３８が横切った経路と同じ経路を、検出器３８が逆走するために使用される。単一の経路または方向が選択されて移動する場合でも、例えば、選択された位置で追加の画像データ（例えば、Ｘ線投影図）の制御および取得のために、検出器３８は停止と発進を行う。これにより、コントローラ３２は、適切な再構築のための患者１４に関する選択された画像の分離を行うため、または、要求された画像データに基づく患者１４の選択されたモデルを得るために、撮像システム１６を制御する。

画像データまたは未加工の画像データに基づく再構築は、患者１４の手術を行うために使用される。上述したように、選択されたナビゲーションまたは追跡システムは、撮像システム１６に関連付けられている。これにより、患者１４は画像データに登録され、ナビゲーション手術が行われる。ナビゲーション手術は、患者１４の心臓、脳、もしくはその他の血管系におけるステントの配置、除去手術、血管形成手術、インプラントの配置、または骨の切除を含む。ナビゲーションは、外科手術中において、患者における空間などの選択された参照フレームに対応するナビゲーション領域に配置された器具の位置を追跡すること、または自動的に決定することを含む。器具６６の位置は、画像データもしくは再構築モデル上に重ねあわされるアイコン１７４または画像データ１８とともに表示装置２０に描画される。

患者１４の細胞学的構造などの被験体においては、様々な構造が存在する。いくつかの構造は、例えば、Ｏ−ＡＲＭ（登録商標）撮像装置１６などのＸ線撮像手段のような、様々な撮像手段によって撮像される。いくつかの構造は、患者１４の血管系１５２を含む。通常、血管系１５２は、患者１４に注入される造影剤を使用せずに撮像することはできない。また、血管系１５２は、いくつかのフェーズまたは部位を含む。ここでより詳細に議論するように、血管系は、動脈を含む動脈フェーズ、および静脈を含む静脈フェーズを含む。上記２つのフェーズは、血管系の特定部位の目的によって区別される。要するに、上記２つのフェーズは、動脈フェーズにおける、肺に広がることによって酸素を豊富に含んだ血液、および、静脈フェーズにおける、肺に送られるために心臓に戻される血液という点において、相互に関連している。

造影剤は、血液の流れによって、血管系を通って移動する。そして、撮像装置１４は、時間の経過とともに、造影剤が移動するにつれて、画像フレームとして画像を記録する。造影剤は、患者の細胞学的構造および生理機能によって定義されたあるフェーズから別のフェーズに、次々に移動する。すなわち、連続する画像は、それぞれの画像フレームのあるフェーズにのみ関連する、あるいはほぼ関連する画像を含む。換言すれば、造影剤が動脈内にあるときに画像が取得される場合、上記画像は、動脈フェーズの画像である。同様に、造影剤が静脈内にあるときに画像が取得される場合、上記画像は、静脈フェーズの画像である。

取得された画像データは、様々なフェーズの三次元容積測定モデルを含むモデルの再構築に使用される。画像データおよび再構築されたモデルは、ナビゲーションおよび追跡の要求または使用がされない手術の計画、または上記手術の結果の確認に使用される。画像データは、インプラントの配置などの手術を援助するために取得される。また、画像データは、患者１４の血管系の閉塞原因を特定するために使用される。すなわち、ナビゲーションおよび追跡は、手術において画像データを使用するために必要とされるものではない。また、画像データは、被験体における複数の異なるフェーズに関するものである。上記異なるフェーズは、動脈フェーズ（すなわち、血管系１５２の動脈部）または静脈フェーズ（すなわち、血管系１５２の静脈部）を含む。

図４を参照すると、フローチャート２００は、患者１４のような被験体の画像データの取得方法を描画している。これにより、患者１４の様々な部分の複数のフェーズの再構築が可能となる。ここで議論するように、血管系１５２は、様々なフェーズを含み、造影剤を用いた特別な撮像を行う。しかしながら、その他のフェーズが、解剖学的構造の領域と、解剖学的構造の異なる部分またはフェーズの表示要求とに基づいて決定されてもよいことは理解されるだろう。

各実施形態によれば、撮像装置１６は、選択された方法によって患者１４の画像データを取得するべく操作できる。例えば、画像獲得部は、通常は円形状、またはつる巻き状、渦巻状、およびその他患者１４に関連する構造で患者の周囲を相対的に移動する。しかしながら、患者１４の血管系１５２を通って流れる物質の速度によっては、造影剤が患者１４において選択された１つのフェーズにある間（例えば、ここで議論される動脈フェーズ）に、撮像システム１６が、患者１４の周囲に全円を作るように動く必要はない。以上により、画像フレームのような、選択された画像データの一部のフェーズは、患者１４において取得される上記画像データの一部のフェーズを特定するために選択される。

フローチャート２００によれば、患者１４の特定のフェーズは、取得された画像データに基づいて決定または再構築される。通常、フェーズの数は、ユーザ１２のようなユーザ、および時間の経過による患者１４内における造影剤の位置によって決定される。造影剤によって得られた画像データにより、患者１４、または患者１４の一部の再構築のために区別、または使用できる画像データを得ることができる。例えば、通常、造影剤なしでは、信頼できる撮像手段を使用しても、様々な軟組織の一部、または血管系は区別ができない。再構築は、容積測定、または患者１４の三次元再構築もしくはモデルである。ここで議論するように、三次元モデルは、患者１４に対応する器具（例えば、除去用カテーテル）の位置を描画するなど、様々な目的のために使用される。

引き続き図４を参照すると、フローチャート２００はブロック２０２から開始する。ブロック２０４において、被験体が撮像のために配置される。その上で、患者１４は、ナビゲーション手術のために、同じ、またはほぼ同じ位置を維持される。図１に示すように、患者１４を含む被験体は、撮像システム１６に対して相対的に配置される。患者１４は、テーブル１５上に配置され、ストラップ、またはその他の固定器具で当該位置に固定される。なお、必ずしも患者をテーブル１５に固定する、または、患者１４に特別な補助を提供する必要は無い。ここで議論されるように、撮像装置１６は患者の画像データを取得する。選択された画像取得方法は、患者１４に対して選択された空間上の点、および選択された時間上の点にて画像データのフレームを取得することを含む。画像フレームは、通常、画像取得のための単一の要求に関し、また、画像フレームは、時間の経過とともに複数の画像フレームが収集される、患者１４の画像データの収集部位を形成する。換言すれば、画像フレームは、選択されたある時間および位置における、撮像システム１６による全体図を含む。

ブロック２０４において、患者１４が撮像システム１６に対して相対的に配置されると、ブロック２０６において、造影剤がポンプ１７０を用いて注入される。上記造影剤は、ヨウ素またはその他の造影剤を含む適切な造影剤であり、上記造影剤を使用できることにより、患者１４の血管系１５２と、患者１４における周辺組織１５０とを対比することができる。通常、軟組織は、Ｘ線を用いた画像データ取得のとき、十分に不透明なものとならない。すなわち、適切な軟組織、または血管系の画像データを得るために、造影剤を用いることにより、血管系１５２を十分に不透明なものとすることができる。造影剤は、血液循環によって運ばれ、血管系１５２を通過する。上記血管系の不透明さは、Ｘ線画像取得のための、軟組織周辺に対する適切なコントラストを生み出す。ポンプ１７０は、患者１４に造影剤を注入するために使用される。そして、造影剤は、時間の経過とともに、血管系の各フェーズを通過して移動することで、患者１４の血管系１５２に浸透する。

上述したように、ポンプ１７０は、患者１４に造影剤を注入するために、撮像システム１６を用いて直接、またはプロセッサ２８を用いてのどちらかによって、撮像装置１６に関連して制御される。通信１７２は、造影剤の注入のためのポンプ１７０を制御するために使用される。さらに、造影剤の注入時間は、ブロック２０８にて決定される。造影剤の注入時間は、絶対時間（例えば、特定の時間、分、および秒）が選択されてもよいし、画像データの取得に対する時間であってもよい。例えば、ブロック２１０において、画像データとしては、注入された造影剤を用いて、被験体の画像データが選択されてもよい。これにより、ブロック２０８における注入された時間の決定は、ブロック２１０における患者の画像取得の開始に対応することになる。換言すれば、造影剤の注入開始は、撮像システム１６を用いて得られた最初の画像フレームに関する時間Ｔ_０で行われる。また、造影剤の注入開始の命令も、時間Ｔ_０で行われる。そして、時間は、画像データ取得のために先に選択された間隔（１秒、２秒など）、および造影剤注入の開始からの時間にて進行する。さらに、ブロック２０８における造影剤の注入時間は、相対時間（例えば、画像データの取得に関する時間）または絶対時間として決定される。加えて、画像データの取得時間も決定される。

詳細な議論については後述するが、造影剤が患者１４に注入されることにより、患者１４の血管系の画像に対して、適切なコントラストを付すことができる。上述したように、図３に示すことには、通常、血管系１５２は、Ｘ線イメージングなどの各撮像手段を使用しても、血管系１５２の周囲の軟組織１５０との区別がつかない。しかしながら、手術室１０におけるＸ線画像の取得は、コスト、画像データ取得の効率、ユーザの選択などに基づいて選択される。しかしながら、１回の注入および画像データの取得のサイクルの間に、必要な画像データのほぼすべてを取得することによって、患者１４への造影剤の注入を最小限とするよう試みることができる。

しかしながら、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、通常、造影剤は、血管系の異なるフェーズ（動脈フェーズおよび静脈フェーズ）を洗浄する、または通過するので、選択されたフェーズにおいて収集された３６０度すべての画像は、選択されたフェーズの三次元再構築を行うために使用される。撮像装置１６が患者１４に対して十分に速く回転することで、造影剤が単一のフェーズにある間に３６０度すべての回転が可能である場合、その後、患者１４に対する３６０度すべての回転から得られる画像データの１セットは、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、複数のフェーズを含む。これにより、フェーズ、ピークに関してのパラメータ、および選択されたフェーズによる画素強度の減少に、フレームが属することを含む入力パラメータ、並びに患者１４に対する撮像装置１６の相対的な位置を含むその他のパラメータは、適切な三次元再構築の決定のために使用される。

上述したように、三次元再構築は、選択された再構築アルゴリズムに基づいたものである。上述したように、上記再構築アルゴリズムは、モデルの生成、および取得した画像データに基づいた投影と理想的なモデルの投影との間のエラーの低減を含む。通常、上記再構築は、取得した画像に基づいた理論的な投影を決定するために得られた二次元画像データを使用する。エラーは、得られた画像データに基づいて、理論的な投影と、選択された精度で再構築するためのモデル投影との間で低減される。

造影剤の注入後に一旦選択された、あるいは選択中の画像データは、患者１４における造影剤の注入時間と還流時間とを相関させる。関連付けは、画像フレームと、ブロック２１２に示される注入以降の時間との間で行われる。注入以降の時間と画像フレームとの関連付けは、ブロック２０８における注入時間の決定と、ブロック２１４における画像取得の開始の決定とに基づく。例えば、画像は、約１秒ごとといった、各時間間隔にて収集される。さらに、撮像システム１６を用いて収集された画像フレームのタイムラインは、画像のシリーズにおいて決定された還流時間（例えば、造影剤の注入以降の時間）と相関している。還流時間にそれぞれの画像フレームを相関させることは、画像が選択されるフェーズを決定するために使用され、当該画像は、上記フェーズにおいて患者１４に注入された造影剤を用いた画像データを含む。これにより、３０秒後、あるいは約３０フレーム後に得られた画像フレームは、選択された画像データのシリーズにおけるその他の各フレームとともに特定される。換言すれば、各フレームは、特定の時間または造影剤の注入に関連する時間と相関している。タイマは、撮像時間および還流時間に関連する時間を記録するために、ポンプおよび撮像装置１６に備えられる。

関心領域は、ブロック２１４にて決定される。関心領域は、画像データの獲得または任意の選択された時間に先立って決定される。関心領域は、頭部領域、腹部領域、心臓領域、末梢領域、またはその他患者１４の適切な領域を含む。通常、上記領域は、患者１４の一部のような、関心領域内の血管系の画像データを獲得するために撮像される被験体の一部に関連する。

ブロック２１４にて関心領域が決定された後、ブロック２１６にて関心領域のフェーズが決定される。また、関心領域のフェーズは、画像データの獲得中、または獲得後に先立って決定される。上記フェーズは、数の決定、および、患者１４の血管系１５２内の造影剤の位置の決定または特定のうち、少なくとも１つを含む。例えば、上述したように、動脈フェーズおよび静脈フェーズは、血管系の２つのフェーズである。しかしながら、動脈フェーズの前後および静脈フェーズの前後が、その他のフェーズとして決定されてもよいことは理解されるだろう。その結果、フェーズが決定されることにより、動脈フェーズのみおよび静脈フェーズのみの再構築、または動脈の前後のフェーズの再構築といった、選択されたフェーズの再構築を行うことができる。また、フェーズの選択は、再構築のためのフェーズの決定、および再構築のための画像フレームの関連付け後の支援のために使用される。

関心領域のフェーズの数は、画像データの獲得速度および患者１４に対する撮像装置１６の相対的な位置などの撮像システム１６のパラメータに基づいて決定される。撮像装置１６の速度について、患者１４中に造影剤の注入がされ、撮像装置１６が１秒ごとに１０フレームのみの収集が可能である場合、多数のフェーズを再構築するために十分な画像データを収集することは不可能である。しかしながら、撮像装置１６が、１秒に３０から４０フレームを収集することができる場合、より多くのフェーズを再構築することが可能となる。

通常、選択された精度の角度で三次元モデルを再構築するために、上記角度は、単一のフェーズにおいて、少なくとも１５０度から２３０度であり、好ましくは１８０度から２１０度であり、さらに好ましくは２００度である円弧を少なくとも含む画像データを獲得するために選択される。これにより、患者１４に対する撮像装置１６の相対的な移動速度もまた、撮像されるフェーズの数を制限する、または、決定するために使用される。例えば、撮像装置１６が、造影剤が動脈フェーズにある間に患者１４に対して相対的に少なくとも２００度の円弧にて、イメージ画像を獲得するために移動した場合、動脈フェーズは再構築される。しかしながら、撮像装置１６が動脈フェーズ中に３６０度の円弧にて移動可能である場合、少なくとも、動脈フェーズの前後のフェーズのような、動脈フェーズの２つのフェーズが作成される。

撮像システム１６、または、プロセッサシステム２６のようなその他の処理システムは、上述したように、再構築を行うために使用される。フレームにおける造影剤の注入時間と相関する、ブロック２１８の画像フレームにおいて、関心領域および再構築フェーズの数は、選択されたプロセッサに入力される。基本的には、画像データのフレームは、造影剤注入に関する相対時間、および、その他のパラメータまたは制限（再構築のための領域および再構築のための領域におけるフェーズを含む）とともに、適切なプロセッサシステムに提供される。決定されたフェーズのパラメータおよび制限は、記憶システムから読み出されてもよいし、ブロック２２０にて入力されてもよい。

パラメータまたは制限は、特定のフェーズが撮像のために存在している造影剤を有する時間に関して、時間制限を含む。例えば、動脈フェーズでは、第１時点と第２時点との間の画像フレームが制限されてもよい。これにより、相関した画像フレームは、選択されたフェーズに関する特定の時間フレームに入り込む。さらに、コントラストをつけるタイミングは、上記コントラストが、画像データにおいて、あるフェーズから別のフェーズに移動するときに決定される。フェーズの数もまた制限され、上記フェーズが属するフレームの決定に使用される。さらに、選択されたフェーズ画素２４０およびフェーズ画素２４２によって描画されるように、選択された領域を通る造影剤の還流または洗浄は、上記画素が造影剤の存在についての強度を有することの決定に使用される。上記還流は、血管系を通る、造影剤を運ぶ物質（例えば血液）の流れに基づく。

決定されたパラメータの入力は、ユーザ１２によって手術中に、入力装置２４を用いて入力される、または、決定された関心領域および関心フェーズに基づいて、選択された記憶システムから読み出されることによって行われる。上記パラメータにより、画像取得フェーズ中に、収集された患者１４の複数の画像フレームに基づいた、三次元容積測定再構築を行うことができる。

モデルは、ブロック２２２にて、患者１４にて取得された画像データ、およびブロック２２０からのパラメータの入力に基づいた再構築が行われる。図５Ａ〜図５Ｃに典型例として示すように、画像データのフレームは、患者１４にて収集される。上述したように、患者１４の血管系１５２は、患者１４内の異なる身体的な解剖学的位置を示す各フェーズを含む。典型的なフェーズとしては、前部動脈フェーズ２３０および後部動脈フェーズ２３２、並びに前部静脈フェーズ２３４および後部静脈フェーズ２３６を含む。上述したように、異なるフェーズの前後の位置は、画像データを用いた区別ができない。しかし、システムに入力された各パラメータの例として、この後の議論のためにここに図示する。撮像装置１６は、動脈フェーズおよび静脈フェーズといった特定のフェーズの前後のフェーズの両方を決定または再構築可能な適切な速度で画像データを取得する必要がある。

図５Ａに示すように、動脈画素（領域）２４０は、動脈フェーズ内で選択または決定される。さらに、静脈画素（領域）２４２は静脈領域内で選択または決定される。図５Ａにおいてクロスハッチングによって示すように、造影剤は、前部動脈フェーズ２３０内にあり、図５Ａには、血管系１５２における造影剤の存在により撮像可能となる画像データが描画されている。図５Ｂにおいては、造影剤が後部動脈フェーズ２３２を通過しており、後部動脈フェーズ２３２がクロスハッチングにて示されている。また、図５Ｂに示すように、造影剤が上記動脈フェーズ２３４にて移動し始めている様子が描画されている。また、造影剤が、上記静脈フェーズ２３４にてドット領域によって描画されている。

動脈フェーズにおける動脈画素２４０は、造影剤注入後に、特定の時間でコントラストのピーク（または、画像強度のピークもしくは黒色部分）を有することが予測されるパラメータとして入力される。これにより、動脈フェーズでの時間のパラメータにて選択された領域における高いコントラストを含む画像フレームが、動脈フェーズの再構築のために含まれることになる。換言すれば、動脈画素２４０は、動脈フェーズ中に高いコントラストを有する。すなわち、動脈フェーズにおける選択された時間、または選択された画像フレーム中の、高いコントラストを有する画像データにおける任意の画素は、動脈フェーズの再構築に使用されるだろう。動脈フェーズにおける動脈領域２４０は、コントラストもしくは位置パラメータを満たす再構築の決定に先立って、または、再構築の決定中のどちらかにおいて選択される単一画素、または画素グループであることは理解されるだろう。また、各パラメータは、洗浄速度、または患者１４の血管系１５２を通る造影剤の既知の移動速度に基づいた動脈画素２４０などの選択された領域の強度の変化を含む。すなわち、動脈画素の強度の変化は、動脈画素２４０のような画素が、動脈の特定のフェーズのブロック２２２にて、再構築されるために選択されるはずであるということを確認するために使用される。

別の入力されるパラメータとしては、選択されたフェーズに関する画像フレームの制限が含まれる。例えば、撮像装置１６の画像取得速度および移動速度に基づいた画像フレームのシリーズである画像フレーム５から画像フレーム９５には、動脈フェーズが含まれる。特に、他のフレームと比較したときに、画素がこれらのフレームにおいて高いコントラストを示す場合、画素（例えば、動脈画素２４０）は、動脈フェーズにあるものとして決定される。これにより、造影剤の注入時間、および、造影剤注入後に収集されたフレームの時間が、選択されたフレームにおいて撮像されたフェーズの決定に使用され、この決定は、上記フェーズが当該フレームからの画像データを用いて再構築されるはずであることを決定するために使用される。

同様に、静脈フェーズ画素２４２は、静脈画素２４２が静脈フェーズに含まれることを決定する、同様の洗浄パラメータまたは選択された洗浄パラメータを有する。選択されたフレームの洗浄パラメータは、患者１４における造影剤の移動速度に基づいている。例えば、取得された画像データの画像フレームであり、フレームのシリーズである画像フレーム１１０から画像フレーム２２０は、患者１４の血管系１５２を通る造影剤の洗浄速度に基づいた静脈フェーズに対して決定される。時間の経過とともに発生する、画像データ内における静脈画素２４２の強度の変化は、静脈フェーズを特定するために使用される。後部静脈フェーズ２３６においてドット部分で図５Ｃに示すように、造影剤は静脈画素２４２を通って洗浄している、または通り過ぎている。図５Ｃに示す画像フレームと関連付けられるタイミングは、造影剤（および造影剤の存在による画像データ）が静脈フェーズまたは静脈フェーズの一部内にあることを特定するために使用される。

画像データが造影剤の注入とともに収集されると、画像データが相関し、上述するように、血管系の再構築が行われる。使用される再構築の方法とは関係なく、選択された血管系のフェーズは、図６Ａおよび６Ｂに示すように、表示装置２０に表示される。上記再構築は、容積測定再構築、または三次元再構築である。特定のフェーズおよび上述したパラメータの決定によって、再構築アルゴリズムは、分離および識別可能な解剖学的フェーズの再構築に使用される。例えば、前部動脈フェーズ２３０および後部動脈フェーズ２３４は、撮像装置の限界を含む、上述されたパラメータに基づいて、単一の動脈フェーズ２４５としてともに描画される。動脈フェーズモデル２４５は、ブロック２１４において選択された関心領域内における、動脈フェーズ全体の領域測定表示を含む。さらに、図６Ｂに示すように、静脈フェーズモデルは、上記静脈フェーズ２３４および後期静脈フェーズ２３６を含み、単一の静脈フェーズモデル２４７として描画される。さらに、フェーズの数は、ユーザ１２によって選択されてもよいし、撮像装置１６の限界に基づいてもよい。それにもかかわらず、表示装置２０は、フェーズのどちらかもしくは両方、または関心領域から選択された任意のフェーズを表示する。

モデルの再構築がブロック２２２にて行われると、再構築されたモデルがブロック２６０にて表示され、手術するか否かがブロック２６６にて決定される。手術が行われない場合、「ＮＯ」の経路２６８に入り、終了のブロック２７０に達する。手術が行われないとき、ブロック２２２にて再構築されたモデルを含む画像データは患者１４の分析に使用されてもよい。例えば、血管系の構造は、任意の閉塞、塞栓症などを含む三次元モデルに基づいて決定されてもよい。

ブロック２６６において、手術が行われることが決定した場合、「ＹＥＳ」の経路２７６に入り、ブロック２７８にて被験体の三次元モデルの登録を行う。ブロック２７８における被験体のモデルの登録は、上述した登録技術に基づいて行われる。例えば、画像データは、撮像システム１６を用いて取得され、患者１４に対する撮像装置１６の相対的な位置は、患者１４に対する撮像装置の相対的な移動、および、撮像装置および患者１４の追跡のうち少なくとも１つに基づいて判明する。判明した患者１４に対する撮像装置１６の相対的な位置は、判明した位置で取得された患者の画像データフレームを用いて生成されるモデルの登録に使用される。さらに、参照装置または基準装置は、生成されるモデルに関する判明した位置の登録を決定するために、患者１４に配置される。

画像データおよびモデルが登録されると、ブロック２８０にて、器具が追跡される。上記器具は、切除カテーテルまたはその他の選択された器具といった、適切な器具であれあればよい。アイコン２８４は、ブロック２８２にて、図７に示すように、モデルに対する器具の位置を表すために、表示装置２２に表示される。アイコン２８４は、例えば、動脈フェーズ２３０、動脈フェーズ２３２のような、選択されたフェーズの再構築に関する追跡される器具の位置を描画する。その結果、患者１４内の器具の追跡がなされ、表示装置に表示される。これにより、ユーザ１２は、患者１４の血管系１５２に対する器具の位置を決定することができる。手術はブロック２８４にて実施され、その後、容積の再構築方法は、ブロック２７０にて終了する。上記手術は、心臓付近の切除、ステントの設置、塞栓症の修復などといった適切な手術であればよい。

その結果、上述したように、患者１４の血管系１５２の各フェーズの再構築は、画像データ取得のために選択されたパラメータ、および患者１４内の造影剤に基づいてなされる。これにより、様々な撮像手段に基づいた、通常区別できない、あるいは区別が容易ではない患者１４の一部の再構築を行うことができる。これにより、三次元容積測定モデルを含むモデルの再構築を、患者１４において取得された、連続的な画像フレームに基づいて行うことができる。患者１４内の造影剤の還流および撮像装置１６の特性のパラメータは、画像データのフレームおよび再構築されたフェーズの一部の決定および選択に使用される。すなわち、単一のフェーズが、患者１４に対する撮像装置の３６０度全体の相対的な回転によって撮像されないとしても、単一のフェーズは、パラメータおよび上述した制限を使用して再構築される。上記再構築は、時間、造影剤の移動などのパラメータに基づいており、一部の取得された画像データに基づいた三次元再構築を、十分な容量分析で行う。

前述した実施形態の記載は、図および言葉による説明を目的として提供されている。すなわち、発明を削る、限定するといったことを意図しているものではない。特定の実施形態における個々の要素および構成は、通常、特定の実施形態に限定されるものではなく、特に図示および記載していなくとも、適用可能な位置において、互換性があり、選択された実施形態で使用可能である。また、上記要素および構成は、多くの方法によって変化させてもよい。このようなバリエーションは、発明からの逸脱ではなく、すべてのこのような変化が、発明の範囲に含まれることを意図している。

一致する参照番号は、いくつかの図面の記載を通じて一致する部材を示す。

（付記事項）
本開示に記載の発明は、以下のように表現することもできる。

各実施形態によれば、造影イメージングを用いる撮像システムを用いて患者の画像データを取得するシステムは、第１エネルギーパラメータに基づく第１エネルギーソース、および、第２エネルギーパラメータに基づく第２エネルギーソースを有する撮像システムを含む。また、上記撮像システムは、命令に従って上記患者造影剤を注入するように動作可能なポンプを含む。また、コントローラが、上記撮像システムおよび上記ポンプと通信可能に接続されている。上記撮像システムは、上記患者に造影剤を注入するタイミングに関して上記コントローラを介して上記ポンプと通信することができるとともに、上記造影剤を注入するタイミングおよび臨床処置のうちの少なくとも１つに基づいて、画像データを取得するように動作可能である。

また、本開示に記載の発明は、以下のように表現することもできる。

本発明の態様１に係るシステムは、被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、照射されたエネルギーを検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体の周囲に配置されるように形成された環状ガントリと、を備える撮像システムと、命令に応答して上記被験体内に造影剤を注入するために操作可能なポンプと、上記撮像システムへの上記命令および上記ポンプへの上記命令を供給する、操作可能な上記撮像システムおよび上記ポンプと通信するコントローラと、を備え、上記コントローラは、上記被験体内への上記造影剤の注入のタイミングの制御に基づいて、上記撮像システムを用いた画像データの取得のタイミングの制御または記録を実行可能であり、さらに、上記コントローラは、上記造影剤の注入の上記タイミングに基づいて上記画像データを取得するよう操作可能である。

本発明の態様２に係るシステムは、上記態様１において、上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量を決定するために操作可能なポンプタイマと、上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量および上記画像データのための索引時間を生成した時間量を決定するために操作可能な撮像システムタイマと、をさらに備えてもよい。

本発明の態様３に係るシステムは、上記態様２において、上記画像データが、時間の経過とともに収集された上記被験体の複数の画像データフレームおよび上記撮像システムタイマによって付された上記索引時間を含み、上記画像データの選択部位が、上記画像データの索引付き時間および入力制限のうち少なくとも１つに基づいた第１解剖学的フェーズまたは第２解剖学的フェーズに関係するかどうかを決定するための命令を実行するように操作可能である画像データインデクサをさらに備えてもよい。

本発明の態様４に係るシステムは、上記態様３において、上記被験体の生理学的予備知識、上記被験体の解剖学的構造、および解剖学的フェーズの数に基づいた上記画像データインデクサに入力される上記入力制限を記憶する記憶システムをさらに備えてもよい。

本発明の態様５に係るシステムは、上記態様３において、上記第１解剖学的フェーズの第１モデルおよび上記第２解剖学的フェーズの第２モデルの両方を再構築するための命令を実行するように操作可能である三次元モデル再構築システムをさらに備えてもよい。

本発明の態様６に係るシステムは、上記態様５において、ナビゲーション空間において器具を追跡するように操作可能である追跡システムと、上記第１解剖学的フェーズの上記第１モデルまたは上記第２解剖学的フェーズの上記第２モデルのうち少なくとも１つ、および、上記ナビゲーション空間における上記フェーズに対応する上記器具の位置を示す器具アイコンを表示するように操作可能である表示装置と、をさらに備えてもよい。

本発明の態様７に係るシステムは、上記態様２において、上記撮像システムは、上記環状ガントリ並びに、上記環状ガントリに取り付けられた上記検出器およびソースを、第１手術室から第２手術室まで移動させることを可能とする１組のホイールを備えたカートをさらに含んでもよい。

本発明の態様８に係る方法は、被験体内の造影剤が、上記被験体の解剖学的構造におけるＸ線散乱パターンと異なるＸ線散乱パターンを有し、選択された開始時間に上記被験体内に上記造影剤を有する上記被験体の複数のフェーズを再構築する方法であって、選択された撮像開始時間において検出器によって検出されるＸ線を照射するためのＸ線ソースに電力を供給するステップと、上記被験体の周囲に配置されるように形成された環状ガントリ内で上記被験体に対する上記Ｘ線ソースおよび上記検出器を移動するステップと、時間の経過とともに取得され、上記環状ガントリ内での上記Ｘ線ソースおよび上記検出器の移動に基づいた上記被験体に対する相対的な異なる位置を有する、上記被験体の複数の画像フレームを含む画像データであって、Ｘ線ソースおよび検出器の移動の間に、時間の経過とともに上記被験体の選択部位の上記画像データを取得するステップと、時間の経過とともに上記被験体内の上記造影剤の位置に上記複数の画像フレームを相関させるステップと、上記被験体の生理学的および解剖学的特徴に関する上記被験体の第１フェーズを選択するステップと、上記被験体における上記第１フェーズに関連する上記複数の画像フレームのうちの第１フェーズの複数の画像フレームを決定するステップと、上記複数の画像フレームのうちの上記決定された第１フェーズの複数の画像フレームに基づいた、上記被験体の上記第１フェーズのモデルの再構築を行うステップと、を含む。

本発明の態様９に係る方法は、上記態様８において、選択された手術室内の上記被験体に対する相対的な第１選択位置に単一のＸ線ソース管を移動するステップをさらに含んでもよい。

本発明の態様１０に係る方法は、上記態様９において、上記被験体の上記第１フェーズのモデルの再構築を行うステップは、上記複数の画像フレームのうちの上記決定された複数の第１フェーズのモデルを決定するためのプロセッサを用いた命令を実行するステップを含んでもよい。

本発明の態様１１に係る方法は、上記態様１０において、上記被験体の第２フェーズを選択するステップと、上記被験体の上記第２フェーズに対する上記複数の画像フレームのうちの複数の第２フェーズを決定するステップと、上記複数の画像フレームのうちの上記決定された複数の第２フェーズに基づいた、上記被験体の上記第２フェーズのモデルの再構築を行うステップと、を含んでもよい。

本発明の態様１２に係る方法は、上記態様１１において、上記被験体の上記選択部位のモデルの再構築を行うためのプロセッサを用いた命令を実行するステップは、上記第１フェーズおよび上記第２フェーズの両方を含む上記被験体の上記選択部位の複数のフェーズのモデルの再構築を行うステップを含んでもよい。

本発明の態様１３に係る方法は、上記態様１２において、上記被験体の上記選択部位の複数のフェーズのモデルの再構築を行うステップは、生理作用および解剖学的位置の第１フェーズ並びに生理作用および解剖学的位置の第２フェーズを描画するための上記複数のフェーズのモデルを構築するステップを含んでもよい。

本発明の態様１４に係る方法は、被験体の複数のフェーズを再構築する方法であって、再構築のための上記被験体の第１フェーズを選択するステップと、上記第１フェーズと異なる、再構築のための上記被験体の第２フェーズを選択するステップと、画像データが時間の経過とともに上記被験体の選択部位の複数の画像フレームを含み、造影剤が上記被験体の上記選択部位を通って移動する間に、時間の経過とともに上記被験体の上記選択部位の上記画像データを受信するステップと、上記被験体内の上記造影剤の位置に複数の画像フレームのそれぞれを相関させるステップと、上記被験体の選択された第１フェーズに関する上記複数の画像フレームのうちの第１フェーズの複数の画像フレームを決定するステップと、上記決定された第１フェーズの複数の画像フレームに基づいた、上記被験体の上記選択された第１フェーズの第１フェーズモデルを再構築するステップと、上記被験体の選択された第２フェーズに関する上記複数の画像フレームのうちの第２フェーズの複数の画像フレームを決定するステップと、上記決定された第２フェーズの複数の画像フレームに基づいた、上記被験体の上記選択された第２フェーズの第２フェーズモデルを再構築するステップと、上記再構築された第１フェーズまたは上記再構築された第２フェーズのうち選択された少なくとも一方を表示するステップと、を含む。

本発明の態様１５に係る方法は、上記態様１４において、上記受信した画像データは、上記被験体に関する異なる視点の画像フレームを含み、上記再構築された第１フェーズまたは上記再構築された第２フェーズのうち選択された少なくとも一方を表示するステップは、上記再構築された第１フェーズ、および上記再構築された第２フェーズの両方を表示することを含んでもよい。

本発明の態様１６に係る方法は、上記態様１５において、上記選択された第１フェーズに関してプロセッサシステムに制限を入力するステップと、上記被験体における上記選択された第１フェーズに関する上記複数の画像フレームのうちの上記第１フェーズの複数の画像フレームを決定するステップを実行するための上記プロセッサシステムを用いた命令を実行するステップと、上記決定された第１フェーズの複数の画像フレームに基づいた上記第１フェーズモデルを再構築するための上記プロセッサシステムを用いた命令を実行するステップと、を含んでもよい。

本発明の態様１７に係る方法は、上位態様１６において、上記入力する制限は、時間の制限、フェーズの数の制限、上記造影剤を運ぶタイミング、および還流速度の制限を含んでもよい。

本発明の態様１８に係る方法は、上記態様１６において、上記受信した画像データの上記複数の画像フレームの初期画像フレーム取得に関する、上記被験体内への造影剤の輸送時間を決定するステップをさらに含んでもよい。

本発明の態様１９に係る方法は、上記態様１４において、上記選択された第１フェーズおよび上記選択された第２フェーズの両方に関するプロセッサシステムに制限を入力するステップをさらに含んでもよい。

本発明の態様２０に係る方法は、上記態様１４において、選択された第１フェーズは上記被験体の動脈フェーズであり、選択された第２フェーズは上記被験体の静脈フェーズであってもよい。

本発明の態様２１に係る方法は、上記態様２０において、上記被験体の上記動脈フェーズまたは上記被験体の上記静脈フェーズのうち少なくとも１つに関する器具を追跡するステップと、上記再構築された第１フェーズモデルまたは上記再構築された第２フェーズモデルのうち少なくとも１つに重ねられた表示装置上の器具アイコンとして、上記被験体の上記動脈フェーズまたは上記静脈フェーズのうち少なくとも１つに関する器具の追跡位置を表示するステップと、を含んでもよい。

本発明の態様２２に係る方法は、上記態様１４において、第１フェーズを選択するステップは、上記第１フェーズモデルとしての再構築のために、上記被験体の上記選択部位内における上記被験体の血管系全体未満の上記被験体の血管系の部位を選択するステップを含んでもよい。

本発明の態様２３に係る方法は、上記態様１４において、上記造影剤が上記選択された第１フェーズにある間に、上記被験体の３６０度全体未満で収集可能な速度にて上記被験体に対する撮像装置の撮像部を回転移動するステップをさらに含んでもよい。

本発明の態様２４に係るシステムは、造影イメージングを用いた撮像システムを利用して患者の画像データを取得するシステムであって、単一のＸ線ソース管と、上記単一のＸ線ソース管に選択的に電力を供給するための１つまたは複数の第１エネルギーパラメータを含む第１エネルギーソース、および、１つまたは複数の第２エネルギーパラメータを含む第２エネルギーソースと、上記単一のＸ線ソース管、上記第１エネルギーソース、および上記第２エネルギーソースが自装置内で上記患者に対して相対的に移動する環状ガントリと、を有する撮像システムと、命令に応答して上記患者に造影剤を注入するように動作可能なポンプと、上記撮像システムおよび上記ポンプと通信可能に接続されたコントローラとを備え、上記撮像システムは、上記患者に上記造影剤を注入するタイミングに関して上記ポンプと上記コントローラを介して通信するように動作可能であるとともに、上記造影剤を注入する上記タイミングおよびソース経路に基づいて、画像データを取得するように動作可能である。

本発明の態様２５に係るシステムは、上記態様２４において、上記ポンプによって上記造影剤が注入され始めてから経過した時間を計測するように動作可能なタイマをさらに備え、上記撮像システムは、上記タイマによって計測された経過した時間に基づいて、上記患者の画像データを取得する時刻を決定する撮像システムコントローラを含んでもよい。

本発明の態様２６に係るシステムは、上記態様２５において、画像データインデクサをさらに備え、上記患者の上記画像データは、所定の期間に取得されるとともに、上記タイマによってタイムスタンプが付されており、上記画像データインデクサは、上記画像データのインデクスされた時間、上記患者に対する生理学的な事前知識、および、上記患者の解剖学的構造のうちの少なくとも１つに基づいて、上記画像データの選択された領域が、第１解剖学的フェーズに関するものであるか第２解剖学的フェーズに関するものであるかを決定する命令を実行可能であってもよい。

本発明の態様２７に係るシステムは、上記態様２６において、上記第１解剖学的フェーズにおける第１解剖学的構造の第１モデル、および、上記第２解剖学的フェーズにおける第２解剖学的構造の第２モデルを再構築する命令を実行可能である３次元モデル再構築システムをさらに備え、上記第１モデルおよび上記第２モデルは、反復処理、代数処理によって生成されてもよい。

本発明の態様２８に係るシステムは、上記態様２７において、上記撮像システムは、ソースの反対側に配置された検出器を含み、上記環状ガントリは、上記検出器および上記単一のＸ線ソース管が上記患者に対して相対的に移動可能となるように、上記検出器および上記ソースに取り付けられており、上記検出器は、上記造影剤を注入するタイミングに関する上記コントローラからの信号に基づいて、上記患者に対して相対的に移動可能であってもよい。

本発明の態様２９に係るシステムは、上記態様２８において、上記ソースは、上記単一のＸ線ソース管と上記第１エネルギーソースおよび上記第２エネルギーソースの両方とを相互に接続する単一のスイッチとをさらに含み、上記スイッチは、上記第１エネルギーソースおよび上記第２エネルギーソースのいずれか一方を用いて、上記単一のＸ線ソース管に電力を選択的に供給することによって、上記単一のＸ線ソースの電力を変化させるように動作可能であり、上記スイッチは、選択された撮像装置の位置において、上記第１エネルギーソースおよび上記第２エネルギーソースの両方を用いて、略同時に画像データを取得可能とするために、上記第１エネルギーソースと上記第２エネルギーソースとを切り替えるように動作可能であってもよい。

本発明の態様３０に係るシステムは、上記態様２８において、上記撮像システムは、上記環状ガントリと取り付けられた上記検出器とソースとを、第１手術室から第２手術室まで移動させることを可能とする１組のホイールを備えたカートをさらに含んでもよい。

本発明の態様３１に係るシステムは、上記態様２８において、上記撮像システムは、上記患者の上記画像データを略自動的に取得するために、上記環状ガントリと上記検出器とソースとのうちの少なくとも１つを移動させる命令を実行可能なコントローラをさらに含んでもよい。

本発明の態様３２に係る方法は、造影剤による造影イメージングを用いた撮像システムを利用して患者の画像データを取得する方法であって、上記患者に対する相対的な第１選択位置においてＸ線を放射するために、第１電源を用いて、単一のＸ線ソース管に第１電力を供給するステップと、上記患者に対する相対的な上記第１選択位置においてＸ線を放射するために、第２電源を用いて、上記単一のＸ線ソース管に上記第１電力とは異なる第２電力を供給するステップと、上記患者に対して相対的に配置された環状ガントリ内で上記単一のＸ線ソース管を移動させるステップを含む、上記第１電力および上記第２電力の両方において上記第１選択位置にて上記患者の選択された部位の画像データを取得するステップと、上記患者の上記画像データにおける血管系と周辺組織との違いを含む、上記患者内の物質の違いによる２つのＸ線強度レベルの減衰の違いに基づく上記画像データの違いであって、少なくとも決定された上記画像データの違いに基づいて、上記第１選択位置における第１領域および上記第１選択位置における第２領域を描画することを含む、上記患者の上記第１選択位置のモデルの再構築を行うためにプロセッサを用いて命令を実行するステップと、を含み、上記画像データを取得するステップでは、上記造影剤が上記患者の解剖学的構造のＸ線散乱パターンとは異なる上記Ｘ線散乱パターンを有している。

本発明の態様３３に係る方法は、上記態様３２において、上記第１電力は、約４０ｋＶから約１８０ｋＶである第１電圧および約１０ｍＡから約５００ｍＡである第１アンペア数に設定されていてもよい。

本発明の態様３４に係る方法は、上記態様３３において、上記第２電力は、上記第１電圧と異なり、約４０ｋＶから約６０ｋＶである第２電圧および、上記第１アンペア数と異なり、約２０ｍＡから約１５０ｍＡである第２アンペア数に設定されていてもよい。

本発明の態様３５に係る方法は、上記態様３３において、選択された手術室にて上記患者に対する相対的な上記第１選択位置に上記単一のＸ線ソース管を移動させるステップをさらに含んでもよい。

本発明の態様３６に係る方法は、上記態様３５において、上記第１電力を用いて取得された上記画像データと上記第２電力を用いて取得された上記画像データとの違いを決定するためにプロセッサを用いて命令を実行するステップをさらに含み、上記モデルの再構築は、決定された上記画像データの違い、撮像された上記患者の解剖学的構造、上記患者の上記第１選択位置、解剖学的関心領域、上記患者の身体的タイミングおよびリズムにさらに基づいてもよい。

本発明の態様３７に係る方法は、上記態様３６において、上記患者の上記第１選択位置のモデルの再構築を行うために上記プロセッサを用いて命令を実行するステップは、上記患者の上記第１選択位置の複数のフェーズのモデルの再構築を行うステップを含んでもよい。

本発明の態様３８に係る方法は、上記態様３７において、上記患者の上記第１選択位置の複数のフェーズのモデルの再構築を行うステップは、生理作用および解剖学的位置の第１フェーズ、並びに、生理作用および解剖学的位置の第２フェーズを描画するために上記複数のフェーズを構築するステップを含み、上記第１フェーズは上記患者の動脈の一部を含み、上記第２フェーズは上記患者の静脈の一部を含んでもよい。

本発明の態様３９に係る方法は、造影剤による造影イメージングを用いた撮像システムを利用して患者の画像データを取得する方法であって、単一のＸ線ソース管および対応する検出器を含む筐体を選択された手術室および上記患者に対応する相対的な位置に移動するステップと、上記単一のＸ線ソース管および対応する検出器を上記患者に対する相対的な第１選択位置に移動するステップと、を含み、上記単一のＸ線ソース管および対応する検出器を上記患者に対する相対的な上記第１選択位置に移動するステップの後に、上記患者を通過する第１の円錐状にＸ線を照射するための第１電力によって上記単一のＸ線ソース管に電力を供給するステップと、上記患者を通過する第２の円錐状にＸ線を照射するための、上記第１電力と異なる第２電力によって上記単一のＸ線ソース管に電力を供給するステップと、第１期間中に上記第１電力および上記第２電力の両方によって第１画像データを取得するステップと、をさらに含み、上記第１期間の後に、上記患者を通過する第３の円錐状にＸ線を照射するための第１電力によって上記単一のＸ線ソース管に電力を供給するステップと、上記患者を通過する第４の円錐状にＸ線を照射するための、上記第１電力と異なる第２電力によって上記単一のＸ線ソース管に電力を供給するステップと、第２期間中に上記第１電力および上記第２電力の両方によって第２画像データを取得するステップと、をさらに含み、上記第１画像データの使用に基づいて上記患者の第１モデルを生成するステップと、上記第２画像データの使用に基づいて上記患者の第２モデルを生成するステップと、上記生成された第１モデルおよび上記生成された第２モデルを用いて、ナビゲーション空間で器具を追跡して、上記生成された第１モデルおよび上記生成された第２モデルを自動的に記録するように、上記第１画像データおよび上記第２画像データの取得中に、少なくとも上記筐体を追跡するステップと、をさらに含み、上記造影剤は、上記患者の解剖学的構造のＸ線散乱パターンまたは吸収パターンとは異なる、上記Ｘ線散乱パターンまたは上記吸収パターンのうち少なくとも１つを有する。

本発明の態様４０に係る方法は、上記態様３９において、上記第１電力は、約４０ｋＶから約１８０ｋＶである第１電圧および約１０ｍＡから約５００ｍＡである第１アンペア数に設定されていてもよい。

本発明の態様４１に係る方法は、上記態様４０において、上記第２電力は、上記第１電圧と異なり、約４０ｋＶから約６０ｋＶである第２電圧および、上記第１アンペア数と異なり、約２０ｍＡから約１５０ｍＡである第２アンペア数に設定されていてもよい。

本発明の態様４２に係る方法は、上記態様４１において、上記第１モデルおよび上記第２モデルは、上記第１電力および上記第２電力によって上記造影剤および上記患者の解剖学的構造におけるＸ線の減衰の違いに基づいてコントラストを強調させたモデルであってもよい。

本発明の態様４３に係る方法は、上記態様４２において、上記第１モデルは、上記患者の動脈の一部のモデルであり、上記第２モデルは、上記患者の静脈の一部のモデルであってもよい。

本発明の態様４４に係る方法は、上記態様４３において、上記第１期間の後、上記第２期間の前に、上記患者に対する相対的な第１選択位置から第２選択位置へと上記単一のＸ線ソース管および上記対応する検出器を移動させるステップをさらに含み、上記第１画像データは、第１位置にて収集され、上記第２画像データは、上記第１位置と異なる第２位置にて収集されてもよい。

本発明の態様４５に係る方法は、上記態様４４において、上記第１位置および上記第２位置は、上記患者の生理作用の１つ以上のフェーズを描画するための上記第１モデルの生成および上記第２モデルの生成に使用されてもよい。

本発明の態様４６に係る方法は、上記態様３７において、上記患者の上記第１選択位置のモデルの再構築を行うために上記プロセッサを用いて命令を実行するステップは、反復処理または代数処理に基づいて上記モデルを再構築するステップを含んでもよい。

本発明の態様４７に係る方法は、上記態様４３において、上記第１モデルおよび上記第２モデルを表示装置に表示するステップと、表示された第１モデルまたは表示された第２モデルの少なくとも一方に関する器具の追跡位置を描画するステップと、をさらに含んでもよい。

Claims (32)

1. 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、
   選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、
   上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、
   上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、
   照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、
   上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、
   を備える撮像システムと、
   命令に応答して上記被験体内に造影剤を注入するために操作可能なポンプと、
   上記撮像システムへの上記命令および上記ポンプへの上記命令を供給する、操作可能な上記撮像システムおよび上記ポンプと通信するコントローラと、
   画像データが、検出された上記Ｘ線に基づいて生成されるとともに、撮像システムタイマで時間の索引を付けられた時間の経過とともに収集された上記被験体の複数の画像データフレームを含む画像データインデクサと、を備え、
   上記画像データインデクサは、上記撮像システムタイマからの少なくとも上記複数の画像データフレームの上記時間の索引に基づいた、第１解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第１の部分複数の画像データフレーム、または、第２解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第２の部分複数の画像データフレームを決定するための、および上記複数の画像データフレームを分離するための命令を実行するように操作可能であり、
   上記コントローラは、上記被験体内への上記造影剤の注入のタイミングの制御に基づいて、上記撮像システムを用いた画像データの取得のタイミングの制御または記録を実行するよう操作可能であり、
   さらに、上記コントローラは、上記造影剤の注入の上記タイミングに基づいて上記画像データを取得するよう操作可能であることを特徴とするシステム。
2. 上記第１解剖学的フェーズの第１モデル、および、上記第２解剖学的フェーズの第２モデルの両方を再構築する命令を実行するよう操作可能である三次元モデル再構築システムをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量を決定するために操作可能なポンプタイマと、
   上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量を決定するため、および、上記画像データのための索引付き時間を生成するために操作可能な撮像システムタイマと、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 上記被験体の生理学的予備知識、上記被験体の解剖学的構造、および解剖学的フェーズの数に基づいた上記画像データインデクサに入力される入力制限を記憶する記憶システムをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
5. 上記第１モデルおよび上記第２モデルの両方を表示するように構成された表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
6. ナビゲーション空間において器具を追跡するように操作可能である追跡システムをさらに備え、
   上記表示装置は、上記第１解剖学的フェーズの上記第１モデルまたは上記第２解剖学的フェーズの上記第２モデルのうち少なくとも１つ、および、上記ナビゲーション空間における上記第１モデルまたは上記第２モデルのうち少なくとも１つに対して重ねられた上記器具の位置を示す器具アイコンを表示するように操作可能であることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 上記撮像システムは、
   上記ガントリ並びに、上記ガントリに取り付けられた上記検出器およびソースを、第１手術室から第２手術室まで移動させることを可能とする１組のホイールを備えたカートをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
8. 上記Ｘ線ソースと上記第１電源および上記第２電源の両方とを相互に接続する単一のスイッチをさらに含み、
   上記単一のスイッチは、上記第１電源または上記第２電源のいずれか一方を用いて、上記Ｘ線ソースに電力を選択的に供給することによって、上記Ｘ線ソースの電力を変化させるように動作可能であり、
   上記スイッチは、選択された撮像装置の位置において、上記第１電源および上記第２電源の両方を用いて、略同時に画像データを取得可能とするために、上記第１電源と上記第２電源とを切り替えるように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 上記被験体の上記画像データを略自動的に取得するために、上記ガントリと上記検出器と上記Ｘ線ソースとのうちの少なくとも１つを移動させる命令を実行可能なコントローラをさらに含み、上記ガントリはＯ型形状であり、内部において、上記検出器および上記Ｘ線ソースが上記被験体の周囲を移動可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 上記Ｘ線ソースは、単一のＸ線ソース管であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、
    選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、
    上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、
    上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、
    照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、
    上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、
    を備える撮像システムと、
    命令に応答して上記被験体内に造影剤を注入するために操作可能なポンプと、
    上記撮像システムへの上記命令および上記ポンプへの上記命令を供給する、操作可能な上記撮像システムおよび上記ポンプと通信するコントローラと、
    画像データが、検出された上記Ｘ線に基づいて生成されるとともに、撮像システムタイマで索引を付けられた時間の経過とともに収集された上記被験体の複数の画像データフレームを含む画像データインデクサと、を備え、
    上記画像データインデクサは、少なくとも上記複数の画像データフレームの索引付き時間に基づいた、第１解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第１の部分複数の画像データフレーム、または、第２解剖学的フェーズに関係する上記複数の画像データフレームの第２の部分複数の画像データフレームを決定するための命令を実行するように操作可能であり、
    上記コントローラは、上記被験体内への上記造影剤の注入のタイミングの制御に基づいて、上記撮像システムを用いた画像データの取得のタイミングの制御または記録を実行するよう操作可能であり、
    さらに、上記コントローラは、上記造影剤の注入の上記タイミングに基づいて上記画像データを取得するよう操作可能であり、
    上記第１解剖学的フェーズの第１モデル、および、上記第２解剖学的フェーズの第２モデルの両方を再構築する命令を実行するよう操作可能である三次元モデル再構築システムをさらに備え、
    上記第１モデルおよび上記第２モデルの両方を表示するように構成された表示装置をさらに備え、
    ナビゲーション空間において器具を追跡するように操作可能である追跡システムをさらに備え、
    上記表示装置は、上記第１解剖学的フェーズの上記第１モデルまたは上記第２解剖学的フェーズの上記第２モデルのうち少なくとも１つ、および、上記ナビゲーション空間における上記第１モデルまたは上記第２モデルのうち少なくとも１つに対して重ねられた上記器具の位置を示す器具アイコンを表示するように操作可能であり、
    上記追跡システムは、生成された上記第１モデルおよび生成された上記第２モデルで上記器具を追跡するための上記ナビゲーション空間への、生成された上記第１モデルおよび生成された上記第２モデルの自動登録を考慮した上記画像データの取得中に、少なくとも、上記撮像システムの上記ガントリを追跡するように構成されていることを特徴とするシステム。
12. 選択された開始時間に被験体内に造影剤を有する上記被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、上記造影剤を含んでいる上記被験体の第１部位が、上記造影剤を含んでいない上記被験体の第２部位のＸ線散乱パターンと異なるＸ線散乱パターンを有し、
    Ｘ線を照射するためのＸ線ソースと、
    選択された撮像開始時間において、照射された上記Ｘ線を検出するための検出器と、
    内部において上記被験体に対して上記Ｘ線ソースおよび上記検出器を移動させるために上記被験体の周囲に配置されるように構成されたガントリと、を備える撮像システムを備え、
    上記被験体の選択部位の画像データは、上記ガントリ内での上記Ｘ線ソースおよび上記検出器の移動の間に時間の経過とともに取得され、上記画像データは、時間の経過とともに、上記Ｘ線ソースおよび上記検出器の移動に基づいた上記被験体に対する相対的に異なる位置で取得された、上記被験体の複数の画像フレームを含むものであり、
    さらに、
    時間の経過とともに上記被験体内の上記造影剤の位置に上記複数の画像フレームを相関させるように構成された相関システムと、
    上記被験体における第１フェーズに関連する上記複数の画像フレームのうちの第１フェーズの複数の画像フレームを決定するように構成された画像インデクサと、
    上記複数の画像フレームのうちの、決定された上記第１フェーズの複数の画像フレームに基づいて、上記被験体の生理学的および解剖学的特徴に関連する上記被験体の第１フェーズの第１モデルの再構築を行うためのモデル再構築システムと、を含むシステム。
13. 上記モデル再構築システムは、上記複数の画像フレームのうちの、決定された上記第１フェーズの複数の画像フレームに基づいて、上記被験体の上記第１フェーズの上記第１モデルを決定するための命令を実行するよう構成されたプロセッサを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 上記画像インデクサは、さらに、上記被験体の第２フェーズに関連する上記複数の画像フレームのうちの第２フェーズの複数の画像フレームを決定するように構成されており、
    上記モデル再構築システムは、上記複数の画像フレームのうちの決定された上記第２フェーズの複数の画像フレームに基づいて、上記被験体の上記第２フェーズの第２モデルを決定するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 上記プロセッサは、上記第１フェーズおよび上記第２フェーズの両方を含む上記被験体の上記選択部位の複数のフェーズのモデルの再構築を行うための命令を実行するよう構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 上記プロセッサは、第１の解剖学的位置での動脈フェーズ、および、第２の解剖学的位置での静脈フェーズの両方の三次元モデルを含む上記被験体の上記選択部位の上記複数のフェーズのモデルの再構築を行うための命令を実行するよう構成されていることを特徴とする請求項１５に記載にシステム。
17. 再構築された上記第１モデル、または、再構築された上記第２モデルのうちの少なくとも一方を表示するための表示装置をさらに含み、
    上記複数の画像フレームは、上記造影剤が上記被験体の上記選択部位を通って移動している間に時間の経過とともに取得されることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 上記表示装置は、再構築された上記第１モデル、および、再構築された上記第２モデルの両方を表示することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 上記第１フェーズおよび上記第２フェーズに関して上記プロセッサにフェーズの制限を入力するための制限入力システムをさらに含み、
    上記プロセッサは、上記被験体における選択された上記第１フェーズに関する上記複数の画像フレームのうちの上記第１フェーズの複数の画像フレームを決定するため、および、上記フェーズの制限に基づいて上記第１モデルを再構築するための命令を実行し、上記フェーズの制限は、時間の制限、フェーズの数の制限、上記造影剤を運ぶタイミング、および還流速度の制限のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
20. 上記被験体の上記第１フェーズ、または、上記被験体の上記第２フェーズのうち少なくとも一方に関する器具を追跡するための追跡システムをさらに含み、
    上記第１フェーズは動脈フェーズを含み、上記第２フェーズは静脈フェーズを含み、
    上記表示装置は、さらに、再構築された上記第１モデル、または、再構築された上記第２モデルのうち少なくとも一方に重ねられた上記表示装置上の器具アイコンとして、上記被験体の上記動脈フェーズ、または、上記被験体の上記静脈フェーズのうち少なくとも一方に関する器具の追跡位置を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
21. 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、
    選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、
    上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、
    上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、
    照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、
    上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、
    を備える撮像システムと、
    上記被験体に対する第１選択位置においてＸ線を照射するために、上記第１電源を用いて、上記Ｘ線ソースに第１電力を供給するための、および、上記被験体に対する上記第１選択位置においてＸ線を照射するために、上記第２電源を用いて、上記Ｘ線ソースに上記第１電力と異なる第２電力を供給するためのコントローラであって、上記第１選択位置における上記被験体の選択された部位の画像データは、上記第１電力および上記第２電力の両方で取得されるコントローラと、
    上記被験体の上記画像データ中の血管系および周辺組織を含む上記被験体内の物質の違いに基づいて異なる減衰を示す上記２つの電力レベルを含む、決定された上記画像データの違いに少なくとも基づいて、上記選択された部位における第１領域、および、上記選択された部位における第２領域を描画することを含む、上記被験体の選択された部位の三次元モデルの再構築を行うための命令を実行するようプロセッサを操作可能な三次元モデル再構築システムと、を備え、
    上記コントローラからの命令に応答して、上記被験体内に造影剤を注入するように構成された造影剤ポンプをさらに備え、
    上記造影剤は、画像データの取得時に上記被験体の解剖学的構造のＸ線散乱パターンとは異なるＸ線散乱パターンを有していることを特徴とするシステム。
22. 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、
    選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、
    上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、
    上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、
    照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、
    上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、
    を備える撮像システムと、
    上記被験体に対する第１選択位置においてＸ線を照射するために、上記第１電源を用いて、上記Ｘ線ソースに第１電力を供給するための、および、上記被験体に対する上記第１選択位置においてＸ線を照射するために、上記第２電源を用いて、上記Ｘ線ソースに上記第１電力と異なる第２電力を供給するためのコントローラであって、上記第１選択位置における上記被験体の選択された部位の画像データは、上記第１電力および上記第２電力の両方で取得されるコントローラと、
    上記被験体の上記画像データ中の血管系および周辺組織を含む上記被験体内の物質の違いに基づいて異なる減衰を示す上記２つの電力レベルを含む、決定された上記画像データの違いに少なくとも基づいて、上記選択された部位における第１領域、および、上記選択された部位における第２領域を描画することを含む、上記被験体の選択された部位の三次元モデルの再構築を行うための命令を実行するようプロセッサを操作可能な三次元モデル再構築システムと、を備え、
    上記三次元モデル再構築システムは、上記第１電力を用いて取得された上記画像データと、上記第２電力を用いて取得された上記画像データとの違いの決定を実行するために、さらに操作可能な上記プロセッサを含み、
    モデルの再構築は、撮像された上記被験体の解剖学的構造、上記被験体の上記選択された部位、解剖学的関心領域、上記被験体の身体的タイミングおよびリズムにさらに基づくことを特徴とするシステム。
23. 上記三次元モデル再構築システムは、上記第１電力および上記第２電力で造影剤および上記被験体の上記解剖学的構造における上記Ｘ線の減衰の違いに基づいてコントラストを強調させたモデルである第１モデルおよび第２モデルの再構築を行い、上記第１モデルは動脈フェーズであり、上記第２モデルは静脈フェーズであることを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
24. 上記三次元モデル再構築システムは、反復処理または代数処理に基づく命令を実行するプロセッサによって第１モデルおよび第２モデルの再構築を行うことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
25. 被験体の複数のフェーズを再構築するためのシステムであって、
    選択された方向にＸ線を照射する操作可能なＸ線ソースと、
    上記Ｘ線ソースに第１電力を供給する第１電源と、
    上記Ｘ線ソースに第２電力を供給する第２電源と、
    照射されたＸ線を検出するために上記Ｘ線ソースと対向する位置に配置された検出器と、
    上記検出器および上記Ｘ線ソースが撮像システムへの命令に応答して、自装置内で上記被験体の周囲を移動可能なように上記被験体に対して相対的な位置に配置されるように構成されたガントリと、
    を備える撮像システムと、
    命令に応答して上記被験体内に造影剤を注入するために操作可能なポンプであって、上記造影剤は、それぞれの期間の間に上記被験体の解剖学的構造を通り抜けるポンプと、
    上記撮像システムおよび上記ポンプに命令を出力し、
    画像データの複数のフレームの取得タイミング、および、上記被験体内への上記造影剤の注入タイミングを制御し、
    上記画像データの取得後に、画像データのフレームそれぞれにおける予め決定された画素の強度の変化率、または、画像データのフレームそれぞれにおける他の画素に対して相対的なコントラストのピークを有する、画像データのフレームそれぞれにおける画素に基づいて、上記画像データの取得されたフレームの複数のグループ中における、取得された画像データの上記複数のフレームを分離し、画像データのフレームの複数のグループは、被験体の複数のフェーズのうちの異なるフェーズに相当し、
    上記複数の画像データのフレームの取得および分離後に、上記複数のフェーズの第１フェーズの第１モデル、または、第２フェーズの第２モデルのうちの少なくとも１つを再構築するように操作可能である、
    コントローラと、を備えることを特徴とするシステム。
26. 上記第１モデルは動脈フェーズであり、上記第２モデルは静脈フェーズであることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
27. 上記第１モデルまたは上記第２モデルのうちの少なくとも１つを表示するように構成された表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
28. 上記コントローラは、上記造影剤の上記注入タイミング、上記被験体内での上記造影剤の還流のパラメータ、および、上記撮像システムのプロパティに基づいて、画像データの上記フレームを取得するための命令を上記撮像システムに出力することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
29. 上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量を決定するために操作可能なポンプタイマと、
    上記ポンプによって上記造影剤の上記注入の開始から経過した時間量を決定するため、および、画像データの上記フレームのための索引時間を生成するために操作可能な撮像システムタイマと、をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
30. 制限の入力を受信するように操作可能である画像データインデクサをさらに備え、
    上記撮像システムタイマは、画像データの上記フレームにタイムスタンプを付すように操作可能であり、
    上記画像データインデクサは、上記索引時間または制限の入力に基づいて、画像データのフレームの選択された部位が第１フェーズのためのものであるか、または第２フェーズのためのものであるかを決定するための命令を実行するように操作可能であることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
31. ナビゲーション空間において器具を追跡するように操作可能である追跡システムをさらに備え、
    上記表示装置は、さらに、上記第１フェーズの上記第１モデル、または、上記第２フェーズの上記第２モデルのうちの少なくとも１つ、および、第１の解剖学的構造または第２の解剖学的構造に関する器具の位置を示す器具アイコンを表示するように操作可能であり、上記第１の解剖学的構造は上記第１フェーズに相当し、上記第２の解剖学的構造は上記第２フェーズに相当することを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
32. 上記コントローラは、さらに、
    上記画像データのフレームそれぞれにおける他の画素に対して相対的なコントラストのピークを有する、画像データの上記フレームそれぞれにおける画素を決定し、
    上記他の画素に対して相対的なコントラストのピークを有する、複数のフレームの画像データのフレームそれぞれにおける、上記決定された画素に基づいて、上記画像データの上記フレームを第１グループまたは第２グループに分離するように操作可能であり、上記第１グループは上記被験体の上記第１フェーズに相当し、上記第２グループは上記被験体の上記第２フェーズに相当することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。

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