JP7210506B2 - ３ｄ透視インジケータ、３ｄ透視インジケータの生成方法、およびそれらの応用 - Google Patents

Description

本発明は医用イメージングシステムに関するものであり、特に医用イメージングシステムにおける三次元（３Ｄ）透視インジケータとその生成方法および医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法と装置に関するものである。本発明は、特に当該装置を使用する医用イメージングシステムおよび前記方法を実現可能なコンピュータ読取り可能な記憶媒体に関するものである。

従来の医用イメージングの走査においては、オペレータが患者を先ず走査ベッド上に横たわらせ、次いで当該走査ベッドを手動で動かすとともに、走査ガントリのレーザ光を用いて走査用のベースラインおよびランドマークを確定する必要がある。走査範囲はオフセット量により決定される。当該オフセット量は走査室外のコンソール上で設定する必要があるパラメータ値により確定される。この種の方法ではオペレータは直観的な方式で走査範囲を理解することができず、かつ、オペレータが走査室内および走査室外の両方で操作する必要がある。

また、一部の既存の技術においては二次元（２Ｄ）画像を用いて走査範囲を表示することも試みられているが、透視歪みにより、やはりオペレータが２Ｄ画像上で患者の走査体積を確定することが困難である。

従って、上記ＣＴ走査において現れる問題を解決可能な技術が早急に必要とされている。

本発明の目的は、正に、既存の技術における上記および／またはその他の問題を克服し、全く新しく作られた３Ｄ透視インジケータで、走査が必要な３Ｄ体積をオペレータが確定および制御することをサポートし、オペレータに、直観的で正確および有効な方式を提供し、走査室内においてすべての走査前操作を完了できるようにすることである。

本発明に基づく第１の態様では、医用イメージングシステムにおいて３Ｄ透視インジケータを生成するための方法が提供されており、前記方法は、前記医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成することであって、当該補助平面が患者の走査すべき部位の上方に位置するものである、生成することと、患者の深度画像に基づいて生成されたポイントクラウドにおいて、前記上境界平面と交差する上輪郭線および前記下境界平面と交差する下輪郭線を識別することとを含み、前記３Ｄ透視インジケータが、前記上輪郭線および下輪郭線と、前記上境界平面および下境界平面と、前記補助平面とを含む。

本発明に基づく第２の態様では、医用イメージングシステムに用いる３Ｄ透視インジケータが提供されており、前記インジケータは、前記医用イメージングシステムの座標系空間にあり、かつ、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、前記医用イメージングシステムの座標系空間にあり、かつ、前記上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面であって、患者の走査すべき部位の上方に位置する補助平面と、上輪郭線および下輪郭線であって、患者の深度画像に基づき生成されたポイントクラウド中に位置するとともに、それぞれ前記上境界平面および前記下境界平面と交差する上輪郭線および下輪郭線とを含む。

上記方法において生成される上輪郭線および下輪郭線と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とが、２Ｄ画像または映像に重なった３Ｄ透視空間を表し、３Ｄ透視空間はバーチャルな透視「ボックス」のように見え、患者の走査が実行される走査範囲が、この透視「ボックス」内に存在する。この全く新しく作られた３Ｄ透視空間がインジケータに相当し、オペレータはそのインジケータによって走査範囲を確認および修正することができ、透視歪みを完全に排除しながら、患者の走査すべき体積に対して３Ｄイメージを生成し、オペレータは、直観的に、正確および簡便に走査範囲を制御することができる。

好適には、上記３Ｄ透視インジケータを生成する方法および３Ｄ透視インジケータに、前記ポイントクラウドから抽出した患者構造モデルを導入することができ、前記上輪郭線および下輪郭線が、それぞれ当該患者構造モデルと前記上境界平面および下境界平面との交線である。

より好適には、前記医用イメージングシステムの座標系空間に、前記補助平面と平行な主基準平面を生成することができ、前記患者構造モデルは、前記主基準平面上にあるとともに、当該主基準平面と共に走査すべき部分の形状を画定する。

このように、上記患者構造モデルを導入して、主基準平面と共に患者の走査すべき部分の形状を確定することにより、更に直観的かつ正確に、走査開始位置および走査終了位置の箇所における患者の体表形状を現すことができる。

走査ベッドの最も高い箇所の表面に、前記主基準平面を生成することができる。

更に、前記上輪郭線および／または下輪郭線は、前記主基準平面と上境界基準点および／または下境界基準点で交差することができ、前記上輪郭線および／または前記下輪郭線が前記患者の走査すべき部位の輪郭に一致している。

更に、前記上境界基準点および／または前記下境界基準点は、前記患者構造モデルの横に位置する２つの基準点であり、それらの距離は前記患者構造モデルの最大幅よりも大きい。

更に、前記２つの上境界基準点および／または２つの下境界基準点を前記補助平面上に正投影すると、２つの上境界補助点および／または２つの下境界補助点を得ることができる。

本発明に基づく３Ｄ透視インジケータを生成する方法および３Ｄ透視インジケータにおいて、前記上境界平面および下境界平面は、走査方向に別々に移動または同時に移動することができる。

好適には、前記上境界平面および／または前記下境界平面が走査方向に移動する場合、前記上輪郭線および／または前記下輪郭線は、前記患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する。

より好適には、前記リアルタイムの変化は、連続的である。

本発明に基づく第３の態様では、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための方法が提供されており、前記方法は、上記医用イメージングシステムにおいて３Ｄ透視インジケータを生成するための方法により、医用イメージングシステムに３Ｄ透視インジケータを生成することと、前記３Ｄ透視インジケータを使用し、走査範囲を制御することとを含み、前記上輪郭線および下輪郭線と、前記上境界平面および下境界平面と、前記補助平面とが、前記走査範囲を表し、前記上境界平面と前記下境界平面との間の領域は、前記患者の走査すべき部位を含む。

上記医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法は、先に説明した３Ｄ透視インジケータを導入しているので、透視歪みは存在せず、かつ、オペレータが走査すべき３Ｄ体積をより適切に理解する助けとなる。更に、レーザ光を用いて走査ベースラインを設定するとともに、走査室外のコンソールのパラメータを介して走査範囲を点検する必要がある従来法に比べ、オペレータは走査室内ですべての走査前作業を完了することができ、かつ、走査範囲に対する制御操作が、更に、直観的で正確および簡便となるため、操作効率は大幅に向上し、従来の方法における手動誤差は排除される。

好適には、上記走査範囲を制御する方法において、表示ユニットを介して前記走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニット上で走査方向に沿って前記上境界平面および／または下境界平面を上下に平行移動させることにより、前記走査範囲を制御する。

好適には、上記走査範囲を制御する方法において、表示ユニットを介して前記走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニットに前記２つの上境界補助点のうちの少なくとも１つおよび／または前記２つの下境界補助点のうちの少なくとも１つおよび／または前記２つの上境界補助点の接続線上の任意の１点および／または前記２つの下境界補助点の接続線上の任意の１点を設定することにより、前記走査範囲を制御する。

好適には、上記走査範囲を制御する方法において、表示ユニットを介して前記走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニット上において前記上境界補助点と同一側の対応する下境界補助点との間の接続線または当該接続線上の任意の１点を制御することにより、走査範囲全体が走査方向に沿って上下に平行移動するように制御する。

本発明に基づく第４の態様では、更に、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。当該記憶媒体には、コーディングされた命令が記録されている。該命令が実行されると、上記の３Ｄ透視インジケータを生成する方法および走査範囲を制御する方法を実行する。

本発明に基づく第５の態様では、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための装置が提供されており、前記装置は、上輪郭線および下輪郭線と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とが表す走査範囲を表示するための表示ユニットと、前記医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直で、患者の走査すべき部位の上方に位置する補助平面とを生成し、患者の深度画像に基づき生成されたポイントクラウドにおいて、前記上境界平面に交差する上輪郭線および前記下境界平面に交差する下輪郭線を識別するように構成された制御ユニットとを含み、前記上境界平面と前記下境界平面と間の領域は、前記患者の走査すべき部位を含む。

好適には、前記装置は、前記ポイントクラウドから患者構造モデルを抽出するための患者構造モデルユニットを更に含み、前記上輪郭線および下輪郭線は、それぞれ当該患者構造モデルと前記上境界平面および下境界平面との交線である。

より好適には、前記制御ユニットは、更に、前記医用イメージングシステムの座標系空間に、前記補助平面に平行な主基準平面を生成し、前記患者構造モデルが、前記主基準平面上にあるとともに、当該主基準平面と共に走査すべき部分の形状を画定するように構成される。

走査ベッドの最も高い箇所の表面に、前記主基準平面を生成することができる。

前記上輪郭線および／または下輪郭線は、前記主基準平面と上境界基準点および／または下境界基準点で交差することができ、前記上輪郭線および／または前記下輪郭線が前記患者の走査すべき部位の輪郭に一致している。

更に、前記上境界基準点および／または前記下境界基準点は、前記患者構造モデルの横に位置する２つの基準点とすることができ、それらの距離は前記患者構造モデルの最大幅よりも大きくすることができる。

また、前記２つの上境界基準点および／または２つの下境界基準点を前記補助平面上に正投影した点が、２つの上境界補助点および／または２つの下境界補助点である。

好適には、前記制御ユニットは、更に、前記表示ユニットにおいて走査方向に沿って前記上境界平面および／または下境界平面を上下に平行移動させることにより、前記走査範囲を制御するように構成することができる。

より好適には、前記制御ユニットが、前記上境界平面および／または前記下境界平面が走査方向に移動するように制御する場合、前記上輪郭線および／または前記下輪郭線は、前記患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する。

また、前記リアルタイムの変化は、連続的である。

好適には、前記制御ユニットは、更に、前記表示ユニット上に前記２つの上境界補助点のうちの少なくとも１つおよび／または前記２つの下境界補助点のうちの少なくとも１つおよび／または前記２つの上境界補助点の接続線上の任意の１点および／または前記２つの下境界補助点の接続線上の任意の１点を設定することにより、前記走査範囲を制御するように構成することができる。

好適には、前記制御ユニットは、更に、前記表示ユニット上において、前記上境界補助点と、その点と同一側の対応する下境界補助点との間の接続線または当該接続線上の任意の１点を制御して、走査範囲の全体を走査方向に沿って上下に平行移動させるような制御を行うように構成することができる。

上記医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する装置は、前記医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法を完全に実現することができ、それらはいずれも医用イメージングシステムに応用可能であるため、オペレータは、リアルタイムで、直観的かつ正確に医用イメージング走査の範囲を制御することができ、同時に作業効率を高めて患者によりよいケアを提供することもできる。

本発明に基づく第６の態様では、更に、医用イメージングシステムが提供される。この医用イメージングシステムは、前に記載の走査範囲を制御する装置を含むことができる。

医用イメージング装置は、デジタルＸ線イメージングシステム（ＤＲ）、コンピュータ断層走査システム（ＣＴ）、核磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）、陽電子放出コンピュータ断層イメージングシステム（ＰＥＴ）、またはこれらのシステムの組合せ（例えば、ＰＥＴ－ＣＴ、ＰＥＴ－ＭＲ）を含むことができる。

以下、添付された図を示して本発明を詳細に説明するが、図は本発明の理解を助けるために使用されているだけであり、本発明の保護範囲を制限するものとして理解するべきではない。

添付図面とともに本発明の例示的な実施形態を説明することにより、本発明をより良好に理解することが可能となる。

本発明の例示的な実施形態に基づいて医用イメージングシステムにおける３Ｄ透視インジケータを生成するための方法のフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態に基づく３Ｄ透視インジケータの立体概略図である。 本発明の例示的な実施形態に基づく医用イメージングシステムにおける３Ｄ透視インジケータを生成するための操作の概略図が示されている。 図２に示されている実施形態を拡張変型した後に得られる３Ｄ透視インジケータの立体概略図である。 本発明の例示的な実施形態に基づいて医用イメージングシステムにおける走査範囲を制御するための方法のフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態に基づいて医用イメージングシステムにおける走査範囲を制御するための装置の概念的なブロック図である。 図６に示されている実施形態を拡張変型した後に得られる、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための装置の概念的なブロック図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について説明するが、これらの実施形態を具体的に説明する過程において、簡潔で要点を押さえた説明をするために、本明細書で実際の実施形態の全ての特徴を詳細に説明することはできないことに留意すべきである。任意の実施形態の実際の実施過程において、任意のエンジニアリングプロジェクトまたは設計プロジェクトの過程のように、開発者の具体的な目標を実現するために、且つシステムに関連する制限又は商業に関連する制限を満たすために、常に様々な具体的な決定が行われており、実施形態の変更が発生するということは理解されるべきである。この他に、このような開発過程での努力は複雑であり且つ長時間に渡って行われる可能性があるが、本発明に開示された内容に関連する本分野の当業者は、本公開に開示された技術内容を基礎にして行われた一部の設計、製造又は生産等の変更は通常の技術的手段に過ぎず、本公開の内容が不十分であるものとして解釈してはならないことも理解することができる。

別に定義する場合を除き、特許請求の範囲及び明細書に用いられる技術用語又は科学用語は、本発明の属する技術分野において一般的な技能を有する者によって理解される通常の意味を有するものである。本発明の特許出願の明細書及び特許請求の範囲で使用される「第１」、「第２」及び類似の語句は如何なる順序、数量又は重要性を表すものではなく、異なる構成部分を区別するために使用されるものにすぎない。「１つ」又は「１」および類似の語句は、数量を限定することを示すものではなく、少なくとも1つあることを示すものである。「含む」又は「有する」および類似する語句は、「含む」又は「有する」の前にある要素又は物品が、「含む」又は「有する」の後に列挙される要素又は物品およびそれと同等のものを含み、さらに他の要素又は物品も除外しないことを意味する。「接続する」又は「繋がる」および類似する語句は、物理的または機械的に接続することに限定されず、直接的または間接的に接続することに限定されるものでもない。

医用イメージング装置は、デジタルＸ線イメージングシステム（ＤＲ）、コンピュータ断層走査システム（ＣＴ）、核磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩ）、陽電子放出コンピュータ断層イメージングシステム（ＰＥＴ）、またはこれらのシステムの組合せ（例えば、ＰＥＴ－ＣＴ、ＰＥＴ－ＭＲ）を含むことができる。

本発明に基づく実施形態では、医用イメージングシステムにおいて３Ｄ透視インジケータを生成するための方法が提供されている。

図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に基づいて医用イメージングシステムにおける３Ｄ透視インジケータを生成するための方法１００のフローチャートが示されている。当該方法１００はステップＳ１１０～Ｓ１２０を含むことができる。同時に図２を参照することができ、そこには本発明の例示的な実施形態に基づく３Ｄ透視インジケータの立体概略図が示されている。

図１に示されている通り、ステップＳ１１０において、医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成する。当該補助平面は患者の走査すべき部位の上方に位置する。

図２に示されている通り、上境界平面および下境界平面は走査方向に垂直であり、それらはそれぞれ患者が受ける走査の開始位置および終了位置を示しており、この２つの境界平面はオペレータが走査範囲内の体積を確定する助けとなる。補助平面は上境界平面および下境界平面に垂直であり、当該補助平面の位置は患者の走査すべき部位の最も高い箇所よりも高ければそれでよく、当該補助平面は３Ｄ透視の立体空間を構築することに対してかなり重要であり、補助平面は患者の走査すべき部位の上方にあり、走査範囲を表示するための３Ｄ透視を生成するのに役立つものである。このようにして構築される３Ｄ透視空間は、走査範囲の深度を適切に確定するばかりではなく、走査すべき体積の走査方向における上境界および下境界を直観的かつ正確に画定する。

図１に戻ると、ステップＳ１２０では、患者の深度画像に基づき生成されたポイントクラウドにおいて、上境界平面と交差する上輪郭線および下境界平面と交差する下輪郭線を識別する。

図２には前記上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２が示されている。Ｌ１およびＬ２はポイントクラウド内に位置しているだけでなく、それぞれ上境界平面および下境界平面にも位置している。

上記ポイントクラウドは、連続的に取得された患者の深度画像に基づき生成された三次元座標のビッグデータの集合である。具体的には、患者の身体および走査ベッドの上方（例えば、走査室の天井）に取り付けられた３Ｄカメラによってリアルタイムで患者の深度画像を取得することができるが、その他の方式またはツールを採用してリアルタイムで患者の深度画像を取得してもよい。

それにより、方法１００において取得された上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とが共同して３Ｄ透視インジケータを表示する。

上記３Ｄ透視インジケータを生成する方法は、２Ｄ画像または映像に重なったインジケータを実現しており、オペレータはそれによりリアルタイムで走査範囲を確認および修正することができる。透視歪みにより引き起こされる誤ったガイドを完全に排除するとともに、患者の走査すべき体積に対して３Ｄイメージを生成しており、それによりオペレータは、正確に、直観的に、かつ簡便に、走査範囲を確定および調節することができる。

更に、上記３Ｄ透視インジケータが重ねられたリアルタイムの２Ｄ画像または映像は、走査範囲を直観的に制御することを実現すると同時に、追加のユーザインターフェイスを提供し、オペレータのために、例えば、走査ベッドが自動的に移動する前に衝突領域の予測を行うことができるなど、その他の用途を提供することができる。

更に、上記３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００において、前記ポイントクラウドから抽出した患者構造モデルを導入することができ、上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２がそれぞれ当該患者構造モデルと上境界平面および下境界平面との交線であり、つまり、上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２がそれぞれ患者構造モデルの表面に位置する。

更に、図３に示されている通り、上記３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００は、医用イメージングシステムの座標系空間に、補助平面に平行な主基準平面を生成することができ、患者構造モデルは、当該主基準平面上にあるとともに、当該主基準平面と協同して走査すべき部分の形状を画定している。図３には医用イメージングシステムにおける走査ベッドおよび走査ガントリが示されているとともに、主基準平面の位置が示されている。

上記患者構造モデルも実際には三次元座標の大量の点の集合であるが、それらの集合は人型の状態を呈している。

このように、上記患者構造モデルを導入して主基準平面と共に患者の走査すべき部分の形状を確定すると、より直観的にかつ正確に走査開始位置および走査終了位置における患者の体表形状を現すことができ、オペレータに、直観的かつ正確な体積表示を提供し、これにより、更に効果的かつ正確に走査範囲を制御することができる。更に、オペレータが、生成された上記３Ｄ透視インジケータを使用して走査範囲の修正を実行する場合は、実際の物理的位置（例えば、走査ベッドの高さ、患者の姿勢など）に応じて走査すべき形状を更新することができる。

また、主基準平面が存在していることによって、走査範囲の開始位置および終了位置が連続的および直線的に移動し、更に、患者の身体および走査ベッドのない領域内で好適な位置を選定することで走査範囲に理に適った深度値を与えることができる。

任意選択で、図３に示されている通り、走査ベッドの最も高い箇所に主基準平面を生成する。患者が走査ベッドから落下することを回避するため、走査ベッドの中間が凹状に設計されている場合、前記走査ベッドの最も高い箇所の表面は走査ベッドの両側の最も高い箇所が形成する表面であるが、その他の場合に前記走査ベッドの最も高い箇所の表面が走査ベッドのその他の部分の表面となることを排除するものではない。

図３においては、主基準平面が存在しているので、患者の身体および走査ベッドのない領域内で位置Ａが選定されており、この位置Ａは主基準平面に存在する、つまり、走査ベッドの最も高い箇所の表面に存在するため、走査範囲の深度がこの位置Ａを超えることはなく、このように選定することは非常に理に適っている。但し、当該主基準平面が存在しない場合は、図３に示されている位置Ｂを選択して走査範囲の深度を確定する可能性があり、位置Ｂは患者の身体および走査ベッドがない領域内に存在しているが、走査ガントリの表面に存在しており、このようにして確定された走査深度は明らかに非常に理に適ったものではない。上記主基準平面は、オペレータが走査すべき範囲の開始線（開始位置）または終了線（終了位置）を患者の身体および走査ベッドの外側の領域に調整しようとする場合に、当該移動する開始線または終了線の、医用イメージングシステム座標系のＺ軸上における値が、連続的かつ直線的に変化し、最終的に患者身体および走査ベッドの外側には移動しないことを保証している。

ここで特に説明しておかなければならないことは、図３に示されている通り、走査ベッドの最も高い箇所の表面に主基準平面が生成される場合は、走査ベッドの高さに変化が生じると、変化後の走査ベッドの最も高い箇所の表面に改めて主基準平面を生成する必要があることである。

更に、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は、上境界基準点および／または下境界基準点で主基準平面と交差することができる。上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は、患者の走査すべき部位の輪郭と一致している。

具体的には、図４に示されている通り、上境界基準点を、患者構造モデルの横に位置する２つの基準点Ｓ１およびＳ２として設定することができ、また付加的または代替的に、下境界基準点を、患者構造モデルの横に位置する２つの基準点Ｅ１およびＥ２と設定することもできる。Ｓ１、Ｓ２の間の距離およびＥ１、Ｅ２の間の距離は患者構造モデルの最大幅よりも大きくすることができる。

更に、図４に示されている通り、２つの上境界基準点Ｓ１、Ｓ２および／または２つの下境界基準点Ｅ１、Ｅ２を補助平面上に正投影することにより、２つの上境界補助点Ｓ３、Ｓ４および／または２つの下境界補助点Ｅ３、Ｅ４を得ることができる。

ここで特に説明しておかなければならないことは、図４の上境界基準点、下境界基準点、上境界補助点および下境界補助点はどの点もそれぞれ２つであり、かつ、いずれも患者構造モデルの両側に分布しているが、実際の操作においては、上境界基準点、下境界基準点、上境界補助点および下境界補助点が他の数および他の分布でもよいことを排除するものではないことである。

図４には頭部を開始位置として頚部を走査する例が示されており、走査の開始位置はＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が存在する上境界平面に定められており、走査の終了位置はＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が存在する下境界平面に定められている。同時に、Ｓ１、Ｓ３、Ｅ３およびＥ１が構成する境界およびＳ２、Ｓ４、Ｅ４およびＥ２が構成する境界が、医用イメージングシステムの座標系におけるＸ軸方向の走査範囲を更に画定している。

このように、本発明に基づいて３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００は、３Ｄ透視インジケータを仮想透視「ボックス」として更に構成しており、患者に対してＣＴ走査が実行される走査範囲がこの透視「ボックス」内であり、それにより、走査範囲を更に正確に表し、制御することができる。更に、図４から明らかに見ることができるように、この仮想透視「ボックス」の底部は、底部輪郭線の一部分として、患者身体の輪郭に加えられており、このような３Ｄ透視インジケータは、オペレータが２Ｄ画像上で患者身体の３Ｄ透視イメージを生成するのに更に役立つ。

ここで説明しておかなければならないことは、図２および図４に示されているのは人体模型の実物であり、本明細書に記載の患者構造モデルではなく、本当の患者でもなく、当該人体模型の実物は、患者構造モデルおよび本当の患者のおおよその位置を概略的に示そうとしているに過ぎないことである。

また、図２および図４に示されているのは共に頭部を開始位置として頚部を走査する例であるが、当業者であれば、その他の部位を走査する場合も、同様であることは明らかであろう。

本発明に基づいて３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００において（図２を参照）、上境界平面および下境界平面は走査方向に別々に移動または同時に移動することができる。

本発明の３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００について、上境界平面および／または下境界平面が走査方向に移動する場合、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する。また、このリアルタイムの変化は連続的な変化である。

本発明に基づく実施形態では、更に、それに応じて、医用イメージングシステムに用いられる３Ｄ透視インジケータが提供されている。３Ｄ透視インジケータは、図２に示されている上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とを含む。

本発明に基づく３Ｄ透視インジケータは、患者構造モデルを更に含むことができ、当該患者構造モデルはポイントクラウドから抽出される。ポイントクラウドに関しては、すでに前の文章中で記述しているため、ここで再度説明することはしない。上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２は、図２に示すように、それぞれ当該患者構造モデルと上境界平面および下境界平面との交線である。

本発明に基づく３Ｄ透視インジケータは、図３に示されている通り、更に主基準平面を含むこともできる。当該主基準平面は、医用イメージングシステムの座標系空間中に生成されるとともに、補助平面と平行である。前記患者構造モデルは、当該主基準平面の上にあるとともに、当該主基準平面と共に走査対象部分の形状を画定している。

任意選択で、上記主基準平面は走査ベッドの最も高い箇所の表面に位置することができ、具体的には図３の通りである。

更に、本発明に基づく３Ｄ透視インジケータにおいて、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は、主基準平面と上境界基準点および／または下境界基準点で交差することができる。上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は患者の走査すべき部位の輪郭と一致している。

図４に示されている通り、前記上境界基準点は、患者構造モデルの横に位置する２つの基準点Ｓ１およびＳ２とすることができ、それら基準点Ｓ１とＳ２との間の距離は患者構造モデルの最大幅よりも大きい。追加可能又は代替可能なものとして、前記下境界基準点は、患者構造モデルを横切る２つの基準点Ｅ１およびＥ２とすることもでき、それらの間の距離は同様に患者構造モデルの最大幅よりも大きい。

更に、図４に示されている３Ｄ透視インジケータは、２つの上境界補助点Ｓ３、Ｓ４および／または２つの下境界補助点Ｅ３、Ｅ４も更に含み、それらはそれぞれ２つの上境界基準点Ｓ１、Ｓ２および／または２つの下境界基準点Ｅ１、Ｅ２を補助平面上に正投影した点である。

図２を参照すると、本発明の３Ｄ透視インジケータは、その上境界平面および下境界平面が走査方向に別々に移動するまたは同時に移動することができる。

上境界平面および／または下境界平面が走査方向を移動する場合、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する。また、このリアルタイムの変化は連続的な変化である。

上記の本発明に基づく３Ｄ透視インジケータおよびその各種の選択可能な実施形態と例示は、本発明に基づく３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００に対応しており、当該方法１００における多くの設計の詳細は上記３Ｄ透視インジケータおよびその各種の選択可能な実施形態に同様に適用され、かつ、上記３Ｄ透視インジケータおよびその各種の選択可能な実施形態は、方法１００によって実現できる全ての技術的効果を実現することができる。

本発明に基づく実施形態では、更に、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための方法が提供されている。

図５を参照すると、本発明の例示的な実施形態による、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための方法２００が示されている。当該方法２００はステップＳ２１０～Ｓ２３０を含むことができる。

図５に示されている通り、ステップＳ２１０においては、医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成する。当該補助平面は患者の走査すべき部位の上方に位置し、図２も併せて参照することができる。

次いで、ステップＳ２２０においては、医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成する。当該補助平面が患者の走査すべき部位の上方に位置する。

上記２つのステップにより、上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とにより表示される３Ｄ透視インジケータが実際に生成される。最後に、ステップＳ２３０においては、当該３Ｄ透視インジケータを使用して走査範囲を制御し、上境界平面と下境界平面との間の領域に患者の走査すべき部位が含まれるようにする。

上記医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法は、実質的には、本発明に基づき生成される３Ｄ透視インジケータを具体的に応用したものであり、オペレータは２Ｄ映像（または画像）に重なったこのような３Ｄ透視インジケータを介して、極めて簡便に医用イメージングシステム中の走査範囲を確認および修正することができる。

このような３Ｄ透視インジケータは、オペレータが透視歪みによって誤った誘導をしないようにすることができ、オペレータは走査室内で全ての走査前作業を完了し、走査範囲に対する制御操作を、更に、直観的で、正確で、簡便にすることができ、操作効率が大幅に向上する。

上記のように、上記方法２００は本発明に基づき生成される３Ｄ透視インジケータを具体的に応用したものであるため、前記３Ｄ透視インジケータを生成する方法１００におけるすべての選択可能な実施形態および例示を採用して３Ｄ透視インジケータを生成し、当該生成された３Ｄ透視インジケータを用いて走査範囲をリアルタイムで制御することができる。またそれに応じて、前記３Ｄ透視インジケータ生成方法１００の設計の細部が上記走査範囲制御方法２００に応用されると、類似または同一の機能および効果を実現することができる。

また、上記走査範囲を制御する方法２００について、図２を参照すると、更に、表示ユニットを介して走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニット上において走査方向に沿って上境界平面および／または下境界平面を上下に平行移動することにより前記走査範囲を制御することができる。

表示ユニットには、各種のディスプレイが含まれ、例えば、タッチスクリーン式ディスプレイを使用することができ、それにより、オペレータはタッチスクリーン上でドラッグまたはクリックするだけで、走査範囲に対する各種の制御操作を簡単に達成することができる。

更に、上記走査範囲を制御する方法２００について、図４を参照すると、表示ユニットを介して走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニット上に２つの上境界補助点Ｓ３、Ｓ４のうちの少なくとも１つおよび／または２つの下境界補助点Ｅ３、Ｅ４のうちの少なくとも１つおよび／または２つの上境界補助点の接続線Ｓ３－Ｓ４上の任意の１点および／または２つの下境界補助点の接続線Ｅ３－Ｅ４上の任意の１点を設定することにより、前記走査範囲を制御する。

更に、上記走査範囲を制御する方法２００について、図４を参照すると、表示ユニットを介して走査範囲を表示するとともに、前記表示ユニット上において、上境界補助点Ｓ３／Ｓ４と、同一側の対応する下境界補助点Ｅ３／Ｅ４との間の接続線または当該接続線上の任意の１点を制御することにより、全走査範囲が走査方向に沿って上下に平行移動するように制御する。具体的には、例えば、同一側の補助点Ｓ３とＥ３との間の接続線Ｓ３－Ｅ３または当該接続線Ｓ３－Ｅ３上の任意の１点をクリックすることにより、３Ｄ透視フレーム（３Ｄ透視インジケータ）の全体を選択するとともに、走査方向に沿って当該３Ｄ透視フレームをドラッグすることにより、走査範囲を制御することができる。

本発明に基づく実施形態では、更に、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供されており、その上にコーディングされた指令が記録され、当該指令を実行する際に、上記の３Ｄ透視インジケータを生成する方法および当該生成された３Ｄ透視インジケータに基づき医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法が実行される。当該コンピュータ読み取り可能な記憶媒体には、ハードディスクドライバ、ソフトディスクドライバ、光ディスク読み／書き（ＣＤ－Ｒ／Ｗ）ドライバ、デジタル汎用磁気ディスク（ＤＶＤ）ドライバ、フラッシュメモリドライバおよび／またはソリッド記憶装置などを含むことができる。当該コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、医用イメージングシステムに実装することができ、医用イメージングシステムを遠隔操作制御する単独の制御機器またはコンピュータに実装することもできる。

本発明に基づく実施形態では、更に、上記走査範囲の制御方法を実現することができる装置が提供されている。

図６を参照すると、そこには本発明の例示的な実施形態に基づいた、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための装置６００が示されている。当該装置６００は、表示ユニット６１０および制御ユニット６２０を含む。

表示ユニット６１０は、図２に示されている通り、上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２と、上境界平面および下境界平面と、補助平面とにより示される走査範囲を表示するために用いられる。当該表示ユニット６１０は、いかなる表示装置（例えば、タッチスクリーン式ディスプレイ）も含むことができる。

図２を参照すると、制御ユニット６２０は、以下のこと、すなわち、医用イメージングシステムの座標系空間中に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成することであって、当該補助平面が患者の走査すべき部位の上方に位置するものである、生成すること、および患者の深度画像に基づき生成されたポイントクラウドにおいて、上境界平面に交差する上輪郭線Ｌ１および下境界平面に交差する下輪郭線Ｌ２を識別すること、を実現するように構成することができる。上境界平面と下境界平面との間の領域は患者の走査すべき部位を含む。

更に、図７に示されている通り、本発明に基づいて医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御するための装置６００は、更に、前記ポイントクラウドから患者構造モデルを抽出するための患者構造モデルユニット６３０を含むことができる。図２に示されている通り、上輪郭線Ｌ１および下輪郭線Ｌ２は、それぞれ当該患者構造モデルと上境界平面および下境界平面との交線である。

更に、制御ユニット６２０は、図３に示されている通り、医用イメージングシステムの座標系空間に、補助平面に平行な主基準平面を生成するように構成することができる。患者構造モデルは、当該主基準平面上に存在し、当該主基準平面と共に走査すべき部分の形状を画定している。

図３に示されている主基準平面は走査ベッドの最も高い箇所の表面に生成されるが、当該主基準平面はその他の位置に生成することもでき、前記患者構造モデルが主基準平面上にあればそれでよい。

更に、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は、主基準平面と上境界基準点および／または下境界基準点で交差し、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２が患者の走査すべき部位の輪郭に一致している。

具体的には、図４に示されている通り、上境界基準点および／または下境界基準点は、患者構造モデルの横に位置する２つの基準点（Ｓ１／Ｓ２およびＥ１／Ｅ２）とすることができ、それらの距離は患者構造モデルの最大幅よりも大きくすることができる。

更に、２つの上境界基準点Ｓ１、Ｓ２および／または２つの下境界基準点Ｅ１、Ｅ２を補助平面上に正投影した点が、２つの上境界補助点Ｓ３、Ｓ４および／または２つの下境界補助点Ｅ３、Ｅ４である。

制御ユニット６２０は、表示ユニット６１０上において走査方向に沿って上境界平面および／または下境界平面を上下に平行移動させることにより、走査範囲を制御することができる。

特に、制御ユニット６２０が、上境界平面および／または下境界平面が走査方向に移動するように制御する場合、上輪郭線Ｌ１および／または下輪郭線Ｌ２は、患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する。この種のリアルタイムの変化は、連続的である。

制御ユニット６２０は、表示ユニット６１０上に２つの上境界補助点Ｓ３、Ｓ４のうちの少なくとも１つおよび／または２つの下境界補助点Ｅ３、Ｅ４のうちの少なくとも１つおよび／または２つの上境界補助点の接続線Ｓ３－Ｓ４上の任意の１点および／または２つの下境界補助点の接続線Ｅ３－Ｅ４上の任意の１点を設定することにより、走査範囲を制御することができる。

制御ユニット６２０は、表示ユニット６１０上において上境界補助点と同一側の対応する下境界補助点との間の接続線（例えば、Ｓ３－Ｅ３またはＳ４－Ｅ４）または当該接続線上の任意の１点を制御することにより、走査範囲の全体が走査方向に沿って上下に平行移動するように制御することができる。

上記制御ユニット６２０は、実際には更に走査範囲の計算機能を実現し、この計算機能は個別の単独なモジュールにより実現することもできる。具体的には、上記Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４およびＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の設定により、先ず医用イメージングシステムの座標系に走査範囲値を定義し、次いで制御ユニット６２０が更に当該走査範囲値を２Ｄ映像（または画像）上の画素に変換し、当該画素を介して２Ｄ映像（または画像）上に重なった３Ｄ透視インジケータの正確な位置を生成することができる。オペレータが表示ユニット６１０上で走査範囲を修正する場合は、制御ユニット６２０または個別の計算機能を実現するためのモジュールが、上記画素の位置を医用イメージングシステムの座標系における走査範囲値に変換し、医用イメージングシステムに送信して後の処理または必要とする操作に用いられる。

上記装置６００およびその各種の選択可能な実施形態は、本発明に基づく医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法に対応しており、当該走査範囲を制御する方法における多くの設計面の詳細は、上記装置６００およびその各種の選択可能な実施形態に同様に適用され、かつ、同一または類似した機能および効果を実現することができるが、ここで改めては詳述しない。

本発明による、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する装置および方法はいずれもＣＴシステムに応用可能であるため、オペレータは、リアルタイムで、直観的かつ正確に走査の範囲を制御することができ、同時に作業効率を高めて患者によりよいケアを提供することもできる。

本発明に基づく実施形態では、更に、前に記載の走査範囲を制御する装置を含む医用イメージングシステムが提供されている。しかし、説明しなければならないことは、本発明による、医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する装置は、必ずしも医用イメージングシステム中に実装しなくてもよく、医用イメージングシステムの外に独立させることもできる点である。これらの２つのいずれの状況下でも、走査範囲に対して、リアルタイムで、直観的かつ正確な制御を実現することができる。

ここでは、本発明に基づく医用イメージングシステムにおける３Ｄ透視インジケータおよびその生成方法並びに医用イメージングシステムにおいて走査範囲を制御する方法および装置を説明しており、更に、当該装置を使用する医用イメージングシステムおよび前記方法を実現するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が説明されている。

本発明により、医用イメージングシステムにおいて走査を実施する場合、オペレータはリアルタイムで画像または映像上で走査範囲を確認および修正するため、透視歪みにより生じる誤ったガイドを排除することができ、オペレータは、更に直観的かつ正確に走査範囲が患者に適合しているか否かを判断することができ、かつ、必要であれば、オペレータは直ちに走査範囲を適当な範囲に修正することができる。レーザ光を用いて走査のベースラインを設定するとともに、走査室外のコンソールのパラメータを介して走査範囲を点検する必要がある従来法に比べ、本発明はオペレータの効率が大幅に向上し、業務負荷は低減され、より好適に標準化が実現されているとともに、従来の方法における手動誤差が排除されている。更に、走査室内においてリアルタイムで映像または画像上で走査範囲を点検するため、オペレータは走査室内においてすべての走査前作業を完了することができるとともに、より多くの時間を専ら患者に費やすことができ、この点も走査の間に患者に費やす作業を改善する助けとなる。

上記においては、すでにいくつかの例示的な実施形態について説明している。しかし、ここで理解しなければならないことは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上記の例示的な実施形態に対して各種の修正を施すこともできる点である。例えば、記載されている技術を異なる順序で実行する、並びに／又は記載されているシステム、アーキテクチャ、装置、または回路中のコンポーネントを異なる方式で組み合わせるおよび／若しくは記載されているシステム、アーキテクチャ、装置、または回路中のコンポーネントを個別のコンポーネントまたはその等価物で代替し若しくは記載されているシステム、アーキテクチャ、装置、または回路中のコンポーネントに個別のコンポーネントまたはその等価物を補充し、好適な結果を実現することができる場合も、それに応じて、それら修正後のその他の実施形態は特許請求の範囲の保護範囲内に入っているものとする。

１００ ３Ｄ透視インジケータを生成する方法
２００ 走査範囲を制御する方法
６００ 走査範囲を制御する装置
６１０ 表示ユニット
６２０ 制御ユニット
６３０ 患者構造モデルユニット
Ｌ１ 上輪郭線
Ｌ２ 下輪郭線
Ｓ１ 上境界基準点
Ｓ２ 上境界基準点
Ｓ３ 上境界補助点
Ｓ４ 上境界補助点
Ｅ１ 下境界基準点
Ｅ２ 下境界基準点
Ｅ３ 下境界補助点
Ｅ４ 下境界補助点
Ｓ３－Ｓ４ 上境界補助点接続線
Ｅ３－Ｅ４ 下境界補助点接続線
Ｓ３－Ｅ３ 同一側の補助点Ｓ３、Ｅ３の間の接続線
Ｓ４－Ｅ４ 同一側の補助点Ｓ４、Ｅ４の間の接続線

Claims (10)

1. 医用イメージングシステムにおいて２Ｄ画像又は２Ｄ映像に重なった３Ｄ透視インジケータを生成するための方法（１００）であって、
   前記医用イメージングシステムの座標系空間に、走査方向に垂直な上境界平面および下境界平面と、当該上境界平面および下境界平面に垂直な補助平面とを生成することであって、当該補助平面が患者の走査すべき部位の上方に位置するものである、生成することと、
   前記患者の深度画像に基づいて生成されたポイントクラウドにおいて、前記上境界平面と交差する上輪郭線（Ｌ１）および前記下境界平面と交差する下輪郭線（Ｌ２）を識別することと、を含み、
   前記３Ｄ透視インジケータが、前記上輪郭線（Ｌ１）および下輪郭線（Ｌ２）と、前記上境界平面および下境界平面と、前記補助平面とを含む、方法（１００）。
2. 前記ポイントクラウド中から患者構造モデルを抽出することを更に含み、前記上輪郭線（Ｌ１）および下輪郭線（Ｌ２）が、それぞれ当該患者構造モデルと前記上境界平面および下境界平面との交線である、請求項１に記載の方法（１００）。
3. 前記医用イメージングシステムの座標系空間に、前記補助平面に平行な主基準平面を生成することを更に含み、前記患者構造モデルが、前記主基準平面上にあるとともに、当該主基準平面と共に走査すべき部分の形状を画定している、請求項２に記載の方法（１００）。
4. 走査ベッドの最も高い位置の表面に、前記主基準平面を生成する請求項３に記載の方法（１００）。
5. 前記上輪郭線（Ｌ１）および／または下輪郭線（Ｌ２）が、上境界基準点（Ｓ１、Ｓ２）および／または下境界基準点（Ｅ１、Ｅ２）で前記主基準平面と交差し、前記上輪郭線（Ｌ１）および／または前記下輪郭線（Ｌ２）が前記患者の走査すべき部位の輪郭に一致している請求項３に記載の方法（１００）。
6. 前記上境界基準点（Ｓ１、Ｓ２）および／または下境界基準点（Ｅ１、Ｅ２）が、前記患者構造モデルの横に位置する２つの基準点であり、それら２つの基準点の距離が前記患者構造モデルの最大幅よりも大きい請求項５に記載の方法（１００）。
7. 前記２つの上境界基準点（Ｓ１、Ｓ２）および／または２つの下境界基準点（Ｅ１、Ｅ２）を前記補助平面上に正投影して、２つの上境界補助点（Ｓ３、Ｓ４）および／または２つの下境界補助点（Ｅ３、Ｅ４）を得ることを更に含む、請求項６に記載の方法（１００）。
8. 前記上境界平面および下境界平面が、走査方向に別々に移動する、又は同時に移動することができる請求項１～７のいずれか１項に記載の方法（１００）。
9. 前記上境界平面および／または前記下境界平面が走査方向に移動する場合、前記上輪郭線（Ｌ１）および／または前記下輪郭線（Ｌ２）が、前記患者の走査すべき部位に従ってリアルタイムで変化する請求項８に記載の方法（１００）。
10. 前記リアルタイムの変化は、連続的である請求項９に記載の方法（１００）。

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