JP7297804B2 - 生検針の再構成誤差を評価するための方法およびシステム - Google Patents

Description

本明細書に開示される主題の実施形態は、マンモグラフィおよび生検処置などのマンモグラフィによって進められる介入処置に関し、より具体的には、生検処置に使用される針などの針状の介入ツールを使用するデジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）によるガイド下での乳房介入処置における画像再構成誤差の評価に関する。

マンモグラフィは、乳房の１つ以上の腫瘍を検出するための医療画像化処置である。マンモグラフィ画像に基づいて、腫瘍の領域に到達し、さらなる分析のために問題の乳房組織の生検サンプルを取得し、あるいは後の外科手術または局所冷凍アブレーションのためにフックを設置するために、介入処置を実行することができる。マンモグラフィ処置の際に、乳房は、圧迫パドルで圧迫され、介入処置に向けて配置される。次に、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）などのマンモグラフィ画像化処置に基づいて、ターゲット組織（例えば、病変、微小石灰化、など）の場所が識別される。例えば、ＤＢＴにおいて、スカウト画像（Ｘ線管が検出器に垂直な正中線の位置にある）および複数の投影画像（Ｘ線管が正および負の両方向へと正中線から所定の範囲内のさまざまな角度に弧を描いて移動する）が取得される。投影画像は、乳房のＤＢＴボリュームレンダリングを得るために再構成される。次いで、取得されたＤＢＴボリュームに基づいて、関心対象領域（ＲＯＩ）内のターゲット場所を選択することができる。生検処置において、ターゲットが選択されると、生検ツールが乳房に挿入され、ターゲット組織の一部分が生検ツールで切り取られて、生検サンプルが得られる。生検の精度を向上させるために、生検ツールの位置の評価が望まれる。ツールの位置の評価は、これらに限られるわけではないが冷凍アブレーションやフックの配置など、介入ツールの配置を必要とする（乳房の生検以外の）他の介入処置においても必要とされ得る。

米国特許出願公開第２０１８０１６５８４０号

一実施形態においては、Ｘ線システムのための方法が、Ｘ線システムで、圧迫された乳房について、デジタル乳房トモシンセシススキャンを実行し、トモシンセシススキャンデータを生成するステップと、トモシンセシススキャンデータから圧迫された乳房の画像を再構成するステップと、Ｘ線システムの取得ジオメトリおよび介入ツールのパラメータの関数としてモデル化される誤差モデルに基づいて、介入ツールについて予測される再構成誤差を決定するステップとを含み、介入ツールのパラメータは、ツールの長さ、ツール先端の直径、ツールの向き、およびツール先端の位置を含み、ツール先端の位置は、再構成された画像における選択されたターゲット位置およびＸ線システムに結合したロボットシステムからのフィードバックに基づいて決定されるロボット返信先端位置のうちの１つまたは複数から導出される。

このように、介入ツールの再構成誤差を決定することにより、再構成された画像内のツール位置の評価の精度を改善することができる。結果として、介入処置の効率および精度を向上させることができ、患者のケアを改善することができる。

以上の簡単な説明が、詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを、理解されたい。特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することは意図されておらず、特許請求される主題の範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上述の欠点または本開示のいずれかの部分で述べられる欠点を解決する実施態様に限定されない。

本開示を、いくつかの実施形態（ただし、これらに限られるわけではない）についての以下の説明を、添付の図面を参照して検討することで、よりよく理解できるであろう。

本開示の一実施形態による組織内のツール位置の評価の概略を示す上位のブロック図である。 本開示の一実施形態によるデジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）を実行するためのマンモグラフィシステムの概略図である。 本開示の一実施形態による図１Ｂのマンモグラフィシステムと併せて使用することができる生検装置の概略図である。 本開示の一実施形態による図１Ｃの生検装置と併せて使用することができる生検針の概略図である。 本開示の一実施形態によるＤＢＴガイド下生検処置を実行するための生検針を選択するための方法を説明する上位のフローチャートである。 本開示の一実施形態によるＤＢＴガイド下生検処置の実行に先立って生検針の再構成誤差を決定するための方法を説明する上位のフローチャートである。 本開示の一実施形態による再構成誤差を決定するための誤差モデルを示すブロック図である。 本開示の一実施形態による再構成誤差データを含む典型的な一式のデータテーブルを示している。 本開示の一実施形態による生検針の典型的な再構成誤差の概略図である。 本開示の一実施形態による生検針の別の典型的な再構成誤差の概略図である。 本開示の一実施形態によるＤＢＴガイド下生検処置の実行のための方法を説明する上位のフローチャートである。 図７Ａの続きである。 ＤＢＴガイド下処置の最中のターゲット選択のための典型的なＤＢＴボリュームを表す典型的な一式の再構成画像を示している。 本開示の一実施形態によるＤＢＴガイド下生検処置において生検針の再構成誤差を決定して針先端の場所を特定するための方法を説明する上位のフローチャートである。 本開示の一実施形態による作動前位置の生検針の典型的な再構成誤差の概略図である。

以下の説明は、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）ガイド下介入処置のさまざまな実施形態に関する。ＤＢＴは、高い面内分解能で乳房の断面画像を生成するための画像化技術である。ＤＢＴは、Ｘ線マンモグラフィシステムを利用して実行可能である。具体的には、ＤＢＴにおいては、乳房を圧迫し、Ｘ線源を中央位置から正および負の方向に或る角度範囲内で乳房の周りを回転させることができ、各々の角度における乳房の低線量Ｘ線投影画像を検出器において取得することができる。次いで、投影画像は、ｚ方向に沿った乳房ボリュームのスライス画像として再構成される。ＤＢＴのためのＸ線システムの回転範囲は、製造の構成に応じてさまざまであってよく、おおむね±１１度～±６０度の範囲であってよい。Ｘ線システムの回転範囲は、Ｘ線システムの角度範囲とも呼ばれる。画像化ボリュームのｚ軸の方向に沿った再構成画像の分解能は、角度範囲に基づき得る。例えば、角度範囲が狭いＤＢＴシステムの場合、ｚ分解能が低くなる可能性がある。

ＤＢＴガイド下介入処置の際に、関係する乳房のトモシンセシス再構成画像が最初に取得され、関心対象領域（ＲＯＩ）内のターゲット場所（例えば、病変の場所）がユーザによって特定される。次いで、介入装置の介入ツールおよび成形ガンなどの介入ツールホルダが、介入ツールが挿入されたときに介入ツールが選択されたターゲット場所に対して所望の作動前位置に位置するように調整される。介入ツールが挿入された状態で、別の一組のトモシンセシス画像を再構成して、ターゲット場所に対する介入ツールの現在の場所を評価することができる。しかしながら、Ｘ線システムの角度範囲が限られているため、ｚ方向に沿ったトモシンセシスの詳細な分解能は低い。とりわけ、介入処置が、介入ツールが（例えば、関係する組織の一部を取得するために）乳房へと垂直方向に挿入される垂直アプローチで実行される場合、ｚ方向に沿った再構成画像における介入ツールの分解能が低く、トモシンセシス画像における介入ツールの再構成誤差につながる。介入ツールの再構成誤差の一例は、ｚ方向の「リーク」である。例えば、ツールが、実際のツールの深さがより浅いかもしれない場合に、より多くの再構成画像スライスにおいて視認可能となり、ツールの深さがより深いと誤って示す可能性がある。このリーク現象が、ターゲット場所に対する作動前位置のツールの関係を判断するために使用される実際のツール先端位置の特定を、難しくする可能性がある。より一般的には、処置を成功させるために、あらゆる段階において、ツールがターゲット位置に対して正しく配置されているかどうかを判断するために使用される実際のツール先端位置を取得できることが重要である。

本発明の発明者らは、上述の問題をここに特定し、再構成誤差が、取得システムの角度回転に加えて、１つまたは複数のツールパラメータおよびターゲット場所パラメータに基づくことをさらに特定した。したがって、上述の問題のうちの少なくともいくつかに対処するための方法およびシステムが、本明細書において提供される。一例においては、Ｘ線システムのための方法が、Ｘ線システムで、圧迫された乳房について、デジタル乳房トモシンセシススキャンを実行し、トモシンセシススキャンデータを生成するステップと、トモシンセシススキャンデータから圧迫された乳房の画像を再構成するステップと、再構成された画像からの選択されたターゲット位置、Ｘ線システムの回転の角度範囲、および介入ツールのパラメータの関数としてモデル化される誤差モデルに基づいて、介入ツールについて予測される再構成誤差を決定するステップとを含む。

このようにして、ツールを挿入する前に、予測される再構成誤差を、ツールのパラメータ、場所のパラメータ、および取得システムのパラメータのうちの１つまたは複数の関数としての誤差モデルに基づいて決定することができる。さらに、再構成誤差をユーザに提供することができ、ユーザが、再構成誤差が許容可能であるかどうか、あるいは生検に別の介入ツールを使用すべきかどうかを、判断することができる。介入ツールの再構成誤差の評価および実際のツール先端位置の決定は、介入処置の精度を改善し、ターゲット組織を取得するために実行が必要となり得る処置の繰り返しの数を減らすことができる。

さらに、ツールを選択し、ツールを作動前位置に移動させて、ツールを作動前位置に位置させた状態の作動前トモシンセシス画像を取得することができる。作動前画像において観測されるツールボリュームおよび誤差モデルから決定される予測されるツールボリュームに基づいて、挿入時のツール先端の曲がりの大きさを決定することができる。例えば、作動前位置へのツールの挿入時に、ツールの軌跡が直線状でなく、したがってツール先端が所望の作動前位置に到達しない可能性がある。予測されるツールボリュームと観測されるツールボリュームとの比較が、挿入時にツールがターゲット経路から移動したかどうかを知らせることができる。さらに、曲がりがない場合、観測されるツールボリュームと予測されるツールボリュームとが一致する（すなわち、ボリュームの重なり合いの程度が大きい）と予想される。

さらに、（観測されたツールボリュームからの）ツールの観測されたリーク、および再構成されたボリュームにおける（予測されるツールボリュームからの）ツールの予測されるリークに基づいて、ＤＢＴボリュームにおけるツール先端の実際の位置を決定することができる。実際のツール先端の決定により、ターゲット病変位置に対するツール先端の実際の位置を評価し、作動時にツールがターゲット組織を貫くように、ツールが所望の位置内に配置されているかどうかをさらに決定することを、ユーザにとって可能にすることができる。

作動前段階におけるツール先端位置の評価に加えて、誤差モデルを利用して、ツールを作動させた後の作動後段階におけるツール先端位置を評価することができる。例えば、ツールを作動後位置に位置させた状態の作動後トモシンセシス画像を取得することができ、作動後画像において観測されるツールボリュームおよび誤差モデルから決定される予測されるツールボリュームに基づいて、作動後段階のツール先端位置を評価することができる。

図１Ａに目を向けると、ＤＢＴガイド下介入処置の最中の圧迫された乳房組織などの組織内の介入ツール位置の評価のための高度の概略図１０００を示すブロック図が示されている。具体的には、概略図１０００は、図１ＢのＸ線システム１００などのＸ線システムの圧迫パドルと検出器表面との間の圧迫された組織の物理的ボリュームなどの実際の物理的空間１０１０における実際のツール位置を推測することを示している。概略図１０００は、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄのシステムおよび構成要素に関して説明されるが、この概略図におけるプロセスを、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素で実施できることを、理解すべきである。

介入ツールは、生検針、フックワイヤ、アブレーション針、などのマンモグラフィ介入ツールであってよい。ＤＢＴガイド下生検、フックワイヤの位置特定、冷凍アブレーション、などの画像ガイド下マンモグラフィ介入処置において、現実の物理的空間におけるツールの実際の位置を評価して、抽出すべきターゲット組織に対するツールの位置関係を判断することが望ましい。上述のように、とりわけＤＢＴを使用して組織内のツールを画像化する場合、ｚ方向の画像再構成の分解能が低いため（Ｘ線源の回転の角度範囲が限られているため）、ツールが、実際の物理的空間と比べてより多数の画像スライス（ｚ平面スライス）に表れ、したがって実際のツール位置を推測することが必要となり得る。

典型的な理論上のツールの形状および位置が、１０１２に示されている。一例においては、理論的なツールの形状および位置を、１つまたは複数の入力に基づいて決定することができる。一例においては、理論的なツールの形状および位置を、ユーザ入力から決定することができる。例えば、ユーザが（ツールの有無にかかわらず）組織の第１の複数のＤＢＴ画像からの一画像スライス上の所望の部分をクリックすることに基づいて、ターゲットの空間座標（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｚ_{ｔａｒｇｅｔ}）を取得することができる。これらの座標を利用して、現実の物理的空間１０１０内の理論的なツールの位置および形状を決定することができる。ターゲット位置の座標の典型的な決定は、図７Ｃにおいて後述される。別の例においては、組織内の介入ツールのロボットシステムからの位置フィードバック（本明細書において、ロボット返信先端位置と呼ばれる）を利用して、理論的なツールの位置および形状を取得することができる。例えば、生検の最中に、生検針ホルダ制御システムは、生検針ホルダ制御システムに結合したロボットシステムからのセンサデータに基づいて、針先端の位置を計算することもできる。ロボット返信先端位置の典型的な決定は、図８において説明される。さらに別の例において、スマートツールが利用される場合、ツール内の１つまたは複数のセンサが、要求に応じて組織内のツール位置を返信することができる。

次いで、理論的なツールの形状および位置１０１２を利用して、画像空間１０２０内の予測されるツールの形状および位置１０１４を計算することができる。画像空間１０２０は、ＤＢＴ取得からの複数の再構成画像から得られた再構成ＤＢＴボリュームである。したがって、理論的なツールの形状および位置１０１２を利用して、再構成ＤＢＴ画像ボリュームにツールがどのように現れるか（場所および形状）を評価することができる。とくには、図３Ｂに関して説明される誤差モデル３６０などの誤差モデルを利用して、画像空間１０２０内の予測されるツールの形状および位置を計算することができる。誤差モデルを、Ｘ線システムの画像化プロセッサのメモリに格納することができ、ツールの直径、ツールの長さ、理論的なツールの形状および位置、ソースから画像までの距離、ならびに取得システムのレンジのうちの１つまたは複数に基づいて、誤差モデルは、再構成されたツール画像の予測される再構成誤差を推定することができる。次いで、予測される再構成誤差に基づいて、予測されるツールの形状および位置が計算される。このようにして、予測されるツールの形状および位置が、理論的なツールの形状および位置ならびに誤差モデルから計算される。

介入ツールを組織へと挿入する前に、予測されるツールの形状および位置、ならびに誤差モデルから計算される予測される再構成誤差を決定することができ、予測される再構成誤差、ならびに予測されるツールの形状および位置を、例えばＸ線システムのユーザインターフェースの表示部分を介してユーザに提供することができる。さらに、生じるであろう再構成誤差が現在選択されている介入ツールよりも小さい１つまたは複数の介入ツールを、インターフェースを介してユーザに提示することができる。予測される再構成誤差がより小さい１つまたは複数の介入ツールは、図４に示されるデータテーブルなどの介入ツール再構成誤差データベースから選択可能である。次いで、ユーザは、予測される再構成誤差を利用して、現在選択されている介入ツールで続行するか、あるいは再構成誤差がより小さい別のツールを利用するかを決定することができる。

さらに、ツールが組織へと挿入された後に、観測されるツールの形状および位置１０１６を、ツールを含む組織のＤＢＴ再構成画像ボリュームから決定することができる。例えば、ツールを組織内に位置させた状態で、トモシンセシススキャンを実行して、ツールが配置された状態の組織の第２の複数のＤＢＴ画像を取得することができる。次に、観測されたツールの形状および位置１０１６を、第２の複数のＤＢＴ画像から得られるＤＢＴ再構成ボリュームから決定することができる。

画像空間１０２０における予測されるツールの形状および位置１０１４、ならびに画像空間１０２０における観測されたツールの形状および位置１０１６が、画像プロセッサによって（１０１８に示されるように）比較される。一例においては、視覚的画像処理記述子を利用して、画像空間１０２０における予測されるツールの形状および位置１０１４ならびに観測されたツールの形状および位置１０１６を比較することができる。

次に、プロセッサは、予測されるツールの形状および位置と観測されたツールの形状および位置とが一致するかどうかを（１０３０で示されるように）評価することができる。理論上のツールの形状が予測されるツール形状と同じであり、理論上のツールの位置が予測されるツールの位置と同じである場合（すなわち、１０３０での回答が「はい」の場合）、ツールの組織への挿入時に、ツールの変形や曲がりが生じていないと（１０３２で示されるように）判断することができる。しかしながら、理論上のツールの形状または位置が予測されるツールの形状または位置に一致しない場合（すなわち、１０３０での回答が「いいえ」の場合）、組織への挿入時／組織内での移動時にツールが現実の空間において曲がり、さらには／あるいはずれたと（１０３６で示されるように）判断することができる。

比較により、組織へのツールの挿入時／組織内でのツールの移動時にツールの変形または曲げが存在しないことが示された場合、誤差モデル（したがって、予測されるツールの形状および位置）を利用して、１０３４に示されるように、組織内の実際のツールの位置および形状（すなわち、現実の物理的空間における実際のツールの位置および形状）を推測することができる。

比較により、ツールが空間内で曲がり、さらには／あるいはずれたことが示された場合、予測されるツールの形状および位置を、曲がりに関して補償することができる（例えば、予測されるツールの形状および位置を、観測されたツールの形状および位置に一致するように補償することができる）。次いで、実際のツールの形状および位置を、１０３８に示されているように、補償後の予測されるツールの形状および位置ならびに誤差モデルから推測することができる。

次に、（１０３８または１０３４のいずれかからの）推測されたツールの形状および位置１０２２を、理論上のツールの形状および位置と（１０４０に示されるように）比較して、挿入されたツールがターゲット組織位置に対して所望の位置にあるかどうかを評価することができる。

このようにして、誤差モデルを、予測されるツールの形状および位置ならびに観測されたツールの形状および位置とともに利用して、組織内のツールの実際の形状および位置を評価することができる。

以下の説明においては、本発明の典型的な実施形態を、典型的な介入ツールとして生検針を使用する典型的な介入処置としての生検処置に関して説明する。本発明を、他の介入処置およびそれぞれの介入ツールに関して実施できることに注意すべきである。介入処置として、これらに限られるわけではないが、フックワイヤの位置特定および冷凍アブレーション処置を挙げることができる。介入ツールとして、これらに限られるわけではないが、フックワイヤの位置特定に利用されるフックワイヤおよび冷凍アブレーションに利用されるプローブを挙げることができる。

ＤＢＴガイド下生検に使用することができる典型的なＸ線システムが、図１Ｂに示される。ＤＢＴガイド下生検に利用することができる典型的な生検装置および生検針が、図１Ｃおよび図１Ｄに示される。再構成誤差に基づいて生検針を選択するための典型的な方法が、図２に示され、再構成誤差を決定するための典型的な方法および針を挿入する前に再構成誤差を決定するための典型的な誤差モデルが、図３Ａおよび図３Ｂで説明される。要約すると、再構成誤差モデルが、Ｘ線システムの画像下プロセッサのメモリに格納され、針の直径、針の長さ、検出器からのターゲット距離、および取得システムのジオメトリのうちの１つまたは複数に基づいて、再構成誤差モデルは、再構成された針画像のｚ方向のリークの量を示す予測される再構成誤差を推定することができる。さらに、再構成誤差モデルを、予測される再構成誤差を任意の種類の介入ツール（例えば、フックワイヤ、アブレーション針、など）および／または同じ種類の介入ツールのさまざまなモデルについて推定できるようにモデル化することができる。針が関係する組織へと作動前位置に挿入される前に、予測される再構成誤差をユーザへと提供することができる。したがって、ユーザは、生検を現在の針で実行できるかどうか、または別の針によって生検処置の精度および効率を改善することができるかどうかを、判断することができる。一実施形態において、生検針の予測される再構成誤差を決定することは、再構成誤差テーブルを利用することを含み得る。典型的な一組の再構成誤差データテーブルが、図４に示される。針の長さおよび直径が異なる針の再構成誤差の概略図が、図５および図６に示される。さらに、圧迫された乳房内の針の位置を評価するために予測される再構成誤差を使用してＤＢＴガイド下生検を実行するための上位の方法が、図７Ａおよび図７Ｂに示される。ＤＢＴ再構成ボリュームからの生検のためのターゲット位置の典型的な選択が、図７Ｃで説明される。針が圧迫された乳房に挿入されたときの実際の針先端位置および針の曲がりを含む１つまたは複数の針パラメータの決定の詳細が、図８で説明される。挿入時の針の曲がりの典型的な概略図が、図９に示される。本明細書において説明される方法およびシステムが、組織に挿入される任意の介入ツール（例えば、フックワイヤ、アブレーション針、アブレーションプローブ、生検針、など）の任意の位置（作動前位置、作動後位置、など）の評価に適用可能であることを、理解できるであろう。したがって、組織内のツール位置を評価するための上位のブロック図が、図１Ａに示される。

図１Ｂを参照すると、典型的な実施形態によるマンモグラフィ処置を実行するためのＸ線システム１０を含むマンモグラフィシステム１００が示されている。Ｘ線システム１０は、デジタル乳房トモシンセシス（「ＤＢＴ」）システムなどのトモシンセシスシステムであり得る。さらに、Ｘ線システム１０を使用して、デジタルトモシンセシス画像化、およびＤＢＴガイド下乳房生検などのＤＢＴガイド下介入処置を含む１つまたは複数の処置を実行することができる。さらに、Ｘ線システム１０を利用して、デュアルエナジーＣＥＳＭ、造影剤増強ＤＢＴ（ＣＥ－ＤＢＴ）診断、および介入的定位固定処置のうちの１つまたは複数を実行することができる。さらに、Ｘ線システム１０を利用して、これらに限られるわけではないが画像ガイド下フックワイヤ位置特定および画像ガイド下冷凍アブレーションなどの１つまたは複数の画像ガイド下介入処置を実行することができる。

Ｘ線システム１０は、放射源１６、放射検出器１８、およびコリメータ２０が取り付けられた支持構造４２を含む。放射源１６は、支持構造４２に移動可能に結合したガントリ１５内に収容されている。とくには、ガントリ１５を、放射源１６を含むガントリ１５を放射検出器１８に対して軸５８を中心にして回転させることができるように、支持構造４２に取り付けることができる。放射源１６を収容するガントリ１５の回転角度範囲は、軸５８を中心とするそれぞれの方向の所望の程度までの回転を示す。例えば、放射源１６の回転角度範囲は、－θ～＋θであってよく、ここでθは、角度範囲が３６０度未満の限定された角度範囲であるようなものであってよい。典型的なＸ線システムは、±１１度の角度範囲を有することができ、これは、ガントリの回転軸を中心に－１１度から＋１１度までのガントリの回転（すなわち、放射源の回転）を可能にし得る。角度範囲は、製造仕様に応じてさまざまであってよい。例えば、ＤＢＴシステムの角度範囲は、製造仕様に応じて、約±１１度～±６０度であってよい。

放射源１６は、画像化されるべきボリュームまたは物体に向けられ、所望の時点において放射線を放出し、１つ以上の画像を取得するように構成される。放射検出器１８は、表面２４を介して放射線を受け取るように構成される。検出器１８は、Ｘ線検出器、デジタルラジオグラフィ検出器、またはフラットパネル検出器などの種々のさまざまな検出器のうちの任意の１つであってよい。コリメータ２０は、放射源１６に隣接して配置され、対象の被照射ゾーンを調整するように構成される。

いくつかの典型的な実施形態において、システム１０は、患者の身体部分（例えば、頭部）が放射に直接さらされることがないように、フェイスシールドレール３８を介して放射源１６に取り付けられた患者シールド３６をさらに含むことができる。システム１０は、垂直軸６０に沿って支持構造に対して上下に移動することができる圧迫パドル４０をさらに含むことができる。したがって、圧迫パドル４０を、圧迫パドル４０を検出器１８に向かって下向きに動かすことによって放射検出器１８のより近くに位置するように調整することができ、検出器１８と圧迫パドル４０との間の距離を、圧迫パドルを検出器から離れるように垂直軸６０に沿って上向きに動かすことによって増加させることができる。圧迫パドル４０の動きは、Ｘ線システム１０に含まれる圧迫パドルアクチュエータ（図示せず）を介してユーザによって調整され得る。圧迫パドル４０は、乳房などの身体部分を、放射検出器１８の表面２４に対して所定の位置に保持することができる。圧迫パドル４０は、身体部分を圧縮し、身体部分を所定の位置に動かぬように保持しつつ、随意により、コア針または真空補助コア針などの生検針の挿入を可能にする開口を提供することができる。このようにして、圧迫パドル４０を利用して、身体部分を圧縮して、Ｘ線が横切る厚さを最小限に抑え、患者の動きによる身体部分の動きの低減を助けることができる。Ｘ線システム１０は、身体部分が配置され得る物体支持部（図示せず）を含み得る。

マンモグラフィシステム１００は、少なくとも１つのプロセッサおよびメモリを含むコントローラ４４を備えるワークステーション４３をさらに含むことができる。コントローラ４４は、放射源１６、放射検出器１８、圧迫パドル４０、および生検装置のうちの１つまたは複数を含むＸ線システム１０の１つまたは複数の構成要素に通信可能に結合できる。１つの典型的な実施形態において、コントローラとＸ線システム１０との間の通信は、無線通信システムを介することができる。他の典型的な実施形態において、コントローラ４４は、ケーブル４７を介してＸ線システムの１つ以上の構成要素と電気的に通信することができる。さらに、典型的な実施形態において、図１Ｂに示されるように、コントローラ４４は、ワークステーション４３に統合される。他の典型的な実施形態において、コントローラ４４は、上記開示のシステム１０のさまざまな構成要素のうちの１つ以上に統合されてよい。さらに、コントローラ４４は、格納されたプログラムロジックを実行する処理回路を含むことができ、Ｘ線システム１０で使用されるさまざまな種類の機器および装置にとって利用可能であり、それらと互換性のあるさまざまなコンピュータ、プロセッサ、コントローラ、またはこれらの組み合わせのいずれか１つであってよい。

ワークステーション４３は、放射源１６によって放出された放射線からシステム１０のオペレータを保護する放射シールド４８を含むことができる。ワークステーション４３は、ディスプレイ５０、キーボード５２、マウス５４、および／またはユーザインターフェース５６を介したシステム１０の制御を容易にする他の適切なユーザ入力装置をさらに含むことができる。

コントローラ４４は、自身のプロセッサおよびコントローラを介して、Ｘ線システム１０の動作および機能を調整することができる。一例として、コントローラ４４は、Ｘ線源１６がいつＸ線を放出するかに関してタイミング制御を提供することができ、Ｘ線が検出器１８に入射した後の検出器１８による情報または信号の読み取りおよび伝達のやり方、ならびにＸ線源１６および検出器１８のお互いに対する移動および身体部分に対する移動のやり方を、さらに調整することができる。さらに、コントローラ４４は、画像４２および動作中に取得されたデータを含む情報が、どのように処理、表示、格納、および操作されるかを制御することができる。１つ以上のセンサからの１つ以上の信号の受信、ユーザ入力の受信、受信した信号／入力の評価、画像処理、再構成誤差の決定、誤差の知らせを含む動作パラメータの出力、Ｘ線システムの動作を制御するためのＸ線システムの１つ以上のアクチュエータの調整、などのコントローラ４４によって実行されるさまざまな処理ステップを、プロセッサの非一時的なメモリに格納された一式の命令によってもたらすことができる。さらに、情報を、後の読み出しおよび使用のために、コントローラ４４の１つ以上の非一時的なメモリに格納することもできる。

さらに、上述のように、放射検出器１８は、放射源１６によって放出された放射線を受け取る。とくには、Ｘ線システムによる画像化の最中に、画像化中の身体部分の投影画像を検出器１８において取得することができる。いくつかの典型的な実施形態においては、放射検出器１８によって受け取られた投影画像データなどのデータを、放射検出器１８からコントローラ４４へと電気的に通信および／または無線で通信することができる。次いで、コントローラ４４は、例えば、再構成アルゴリズムを実行することによって、投影画像データに基づいて１つ以上のスキャン画像を再構成することができる。再構成された画像を、表示画面５６を介してユーザインターフェース５０上でユーザに表示することができる。

放射源１６は、放射検出器１８と共に、異常のスクリーニング、診断、動的画像化、および画像ガイド下生検のうちの１つ以上の目的のためにＸ線画像を提供するＸ線システム１０の一部を形成する。例えば、Ｘ線システム１０は、異常をスクリーニングするためにマンモグラフィモードで動作することができる。マンモグラフィの際に、患者の乳房が、検出器１８と圧迫パドル４０との間に配置され、圧迫される。したがって、圧迫パドル４０と検出器１８との間のＸ線システム１０のボリュームが、画像化ボリュームである。次に、放射源１６は、圧迫された乳房へと放射線を放出し、乳房の投影画像が検出器１８上に形成される。次に、投影画像をコントローラ４４によって再構成し、インターフェース５０上に表示することができる。マンモグラフィの最中に、ガントリ１５をさまざまな角度に調整して、頭尾方向（ＣＣ）画像および内外斜位方向（ＭＬＯ）画像などのさまざまな向きでの画像を取得することができる。一例においては、圧迫パドル４０および検出器１８が静止したままで、ガントリ１５を軸５８の周りで回転させることができる。他の例においては、ガントリ１５、圧迫パドル４０、および検出器１８を、軸５８の周りで単一のユニットとして回転させることができる。

さらに、Ｘ線システム１０は、デジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）を実行するためのトモシンセシスモードで動作することができる。トモシンセシスにおいては、Ｘ線システム１０を、Ｘ線システム１０の角度範囲におけるさまざまな角度において（圧迫パドル４０と検出器１８との間の）画像化ボリュームへと低線量の放射線を向けるように動作させることができる。具体的には、トモシンセシスの際に、マンモグラフィと同様に、乳房は、圧迫パドル４０と検出器１８との間で圧迫される。次に、放射源１６が－θから＋θに回転させられ、圧迫された乳房の複数の投影画像が、角度範囲内の種々の角度において取得される。例えば、Ｘ線システムの角度範囲が±１１度である場合、ガントリの角度掃引の最中に、おおむね１度ごとに１つずつ、２２個の投影画像を検出器によってキャプチャすることができる。次に、複数の投影画像がコントローラ４４によって処理され、複数のＤＢＴ画像スライスが生成される。処理は、乳房のＤＢＴボリューム表現を再構成するための１つ以上の再構成アルゴリズムの適用を含むことができる。

さらに、Ｘ線システムを、ＤＢＴガイド下生検処置を実行するように構成することができる。したがって、いくつかの典型的な実施形態において、システム１０は、さらなる分析のために組織サンプルを抽出するための生検針を備える生検装置をさらに含むことができる。典型的な生検装置が図１Ｃに示されている。

図１Ｃに目を向けると、図１Ｂのマンモグラフィシステム１００などのマンモグラフィシステムと組み合わせて使用することができる生検装置１４０の概略図が示されている。生検装置１４０は、本明細書において、図１Ｂのマンモグラフィシステム１００に関連して説明される。生検装置１４０は、Ｘ線システム１０の検出器１８の上方に配置される生検テーブル１５５を含む。一例において、生検テーブル１５５は、検出器１８上をスライドするように構成されてよい。生検装置１４０のセットアップ時に、ユーザは、Ｘ線システム１０の圧迫パドル４０を取り外し、生検テーブル１５５を検出器１８上にスライドさせることができる。生検装置１４０をＸ線システム１０上に配置するとき、生検の種類に応じて、水平パドルまたは垂直パドルなどの適切な生検用圧迫パドル（図示せず）を選択して、Ｘ線システム１０に結合させることができる。

生検装置ディスプレイ１６２を有する生検装置インターフェース１６０を、通信ポート１６４を介して生検テーブル１５５に接続することができる。一実施形態においては、生検装置インターフェース１６０を、両矢印１５４によって示されるように、Ｘ線システムコントローラ４４に通信可能に接続することができ、したがって、ユーザが、生検装置インターフェース１６０を介して、ガントリをパーク位置に調整するなど、Ｘ線システムの位置を調整することが可能であってよい。他の実施形態においては、生検装置インターフェース１６０を、（両矢印１５２で示されるように）Ｘ線システムコントローラ４４と情報を送信および受信する生検装置コントローラ１５０に接続することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、いくつかの他の実施形態においては、生検装置１４０の調整および制御が、Ｘ線システムコントローラ４４の生検装置制御モジュール１５９によって実行されてもよい。

生検装置１４０は、生検テーブル１５５に直接接続されてよい生検ツールシステム１７０を含む。生検ツールシステム１７０は、第１のアーム１７４が取り付けられたトランク１７２を備えるロボットシステムを含む。生検ツールシステム１７０は、一端において第１のアーム１７４に結合し、第２の反対側の端部において生検ガンホルダ１８０に結合した第２のアーム１７６をさらに含むことができる。第２のアーム１７６を、生検ガンホルダの位置を調整するために、第１のアーム１７４に対して枢動させることができる。図１Ｃの図は、生検のための垂直アプローチにて構成された生検ツールシステム１７０を示している。垂直アプローチは、介入ツール（例えば、生検針）を乳房へと圧迫パドルの水平面に垂直な方向に挿入することを含む。あるいは、介入ツールは、ツールと呼ばれることもある。介入ツール（または、ツール）が、これらに限られるわけではないが、生検針、フックワイヤ、およびアブレーション針／プローブのいずれかを含むことができることを、理解できるであろう。したがって、垂直アプローチにおける生検装置１４０のセットアップ時に、生検ガンホルダ１８０は、生検ガンホルダの長さに沿った生検ガンホルダの長手軸がｚ軸１４１に平行かつ生検テーブル１５５の水平面１５６に垂直になるように配置される。

生検ツールシステム１７０を、針が乳房へと圧迫パドルに平行な方向に挿入される横（水平とも呼ばれる）アプローチにて生検を実行するように調整することもできる。横アプローチにおける生検装置のセットアップ時に、第２のアーム１７６を、生検ガンホルダの長手軸がｚ軸１４１に垂直かつ生検テーブル１５５の水平面に平行となるように、ノブ１７７によって９０度枢動させることができる。

生検ガンホルダ１８０を、生検ガン１８４を取り付けるために利用することができる。さらに、生検ガンホルダ１８０は、生検針１９０の位置を調整するための機械式ストッパを含むことができる。具体的には、生検時に、生検ツールの挿入に先立って、乳房が圧迫パドル（図示せず）と表面１５６との間に配置される。いくつかの例においては、乳房スペーサを表面１５６上に配置することができ、乳房は、圧迫パドルとスペーサの間に配置され、圧迫パドルを表面１５６に向かって動かすことによって圧迫される。乳房が配置されると、生検のターゲットを識別するために、圧迫された乳房をＸ線システム１０の角度範囲におけるさまざまな角度においてＸ線システム１０でスキャンすることによって、第１組のターゲティング画像が取得される。第１組のターゲティング画像は、Ｘ線システムによる取得から再構成された３次元画像（ＤＢＴ画像）または２次元全視野デジタルマンモグラフィ画像であってよい。ユーザは、第１組のＤＢＴ画像からターゲット位置を選択することによって、関係する領域を特定し、生検のターゲット位置を識別することができる。ターゲット位置を、圧迫パドルと生検テーブル表面１５６またはスペーサ（使用される場合）との間のＤＢＴボリューム内のｘ、ｙ、およびｚ座標によって識別することができる。ユーザによって選択されたターゲット位置座標に基づいて、生検装置コントローラ１５０は、針が生検ガン１８４を介して圧迫された乳房へと挿入されるときに、針先端がターゲット位置に対して所望の位置に達すると針の動きが停止するように、生検ガンホルダ１８０の機械式ストッパの位置を調整することができる。この例は、生検装置コントローラ１５０による生検装置の調整を示しているが、いくつかの実施形態においては、Ｘ線システムコントローラ４４が生検装置１４０の制御を指令してもよいことを、理解できるであろう。このようにして、垂直アプローチモードでの生検時に、生検針の深さ位置を、第１のアーム１７４をトランク１７２に対して上向きおよび／または下向きに動かすことによって、ｚ位置および機械式ストッパ位置を調整することで、生検ガン１８４および生検ガンホルダ１８０で調整することができる。

さらに、生検ツールシステム１７０は、プラットフォーム１７３およびレール１７７を含み得る。生検ツールシステム１７０のトランク１７２は、プラットフォーム１７３の上方をｘ軸１４３に平行に移動することができる。プラットフォーム１７３の上方の生検ツールシステム１７０の移動は、両矢印１４７によって示されている。プラットフォーム１７３に沿ったトランクの移動を、コントローラによって調整することができる。したがって、生検時に、生検ガン１８４およびガンホルダ１８０の位置を、ツール位置のｘ軸座標がターゲット位置に対して調整されるように、ｘ軸の方向に沿って調整することができる。さらに、プラットフォーム１７３は、レール１７７に沿ってｙ軸１４２の方向に移動することができる。ｙ軸の方向の生検ツールシステム１７０の移動は、両矢印１４８によって示されている。したがって、生検時に、生検ガンおよびガンホルダの位置を、ツール位置のｙ軸座標がターゲット位置に対して調整されるように、ｙ軸の方向に沿って調整することができる。さらに、生検ツール１７０は、両矢印１４９によって示されるように上下に移動することができる。例えば、アーム１７４は、ｚ軸１４１に沿った生検ガンホルダ１８０（したがって、生検ガン１８４および生検針１９０）の位置を調整するために、矢印１４９によって示されるｚ軸１４１の方向に移動可能であってよい。ｘ、ｙ、およびｚ方向の生検ツールの移動を、コントローラ１５０によって調整することができる。ｘ、ｙ、およびｚ方向のうちの１つ以上の方向の生検ツールの調整が、コントローラによる調整に加え、あるいはコントローラによる調整に代えて手動で実行される実施形態も、本開示の範囲内であることを理解できるであろう。

手動調整が可能であるため、ツールの調整後にＤＢＴを実行するとき、以下でさらに説明されるように、新たなツール先端の場所を、誤差モデルおよびＤＢＴボリュームおいて観測されるリークから決定することができる。

総合すると、生検において、Ｘ線システムによって取得された第１組のターゲティング画像からターゲット位置が選択されると、針１９０の挿入に先立って、コントローラ（Ｘ線システムコントローラ４４または生検装置コントローラ１５０であってよい）は、針が挿入されたときに針先端がターゲット位置に対して乳房組織内の所望の位置に位置するように、ターゲット位置座標に基づいて、生検ツールをｘ軸の方向１４７およびｙ軸の方向１４８に調整し、機械式ストッパ位置をｚ軸の方向に調整することによって、生検針の位置を調整することができる。

このようにして、生検ツールシステム１７０のロボットシステムを利用して、画像から計算されたターゲット位置に基づいて針の位置および生検ツールの位置を調整することができる。

ひとたび生検ツールシステム１７０および生検ガンがターゲット位置に位置すると、ユーザ／放射線科医は、針を機械式ストッパに達するまで生検ガン１８４を通って打ち込むことができる。したがって、完全に挿入されると、針はターゲット位置（すなわち、針のノッチが穿刺すべき病変の前方にある位置）にある。生検装置１４０による生検に利用することができる生検針の典型的な図が、図１Ｄに示されている。

図１Ｄに目を向けると、典型的な生検針１９０の概略図が示されている。生検針は、針先端領域１９２、外側カニューレ１９８、外側カニューレ内に配置された内側カニューレ１９６、および生検対象の病変またはターゲットから組織の一部分を受け入れるための開口部（ノッチ）１９４を含むことができる。内側および外側カニューレは、外側カニューレ１９８が内側カニューレ上をスライドまたは回転するように構成され、さらには／あるいは内側カニューレが外側カニューレ内をスライドまたは回転するように構成された切断装置を形成する。一例においては、生検時に、針１９０が作動前位置にあるとき、針先端１９２の端部およびノッチはターゲットの上方に位置し、針１９０が作動後位置にあるとき、ノッチはターゲットの前方に位置する。針の作動前位置が確認されたとき（すなわち、針がターゲットに対して所望の位置にあるとき）、ユーザは、生検ガンを動作（すなわち、作動）させ、生検針を展開することができる。生検針が展開されるとき（すなわち、生検針の作動時）、針先端がターゲット組織を通過でき、続いてノッチおよび内側カニューレがターゲット組織を通過することができる。内側カニューレがターゲット組織を貫いて挿入されるとき、ターゲット組織の一部分がノッチに定着し得る。ほぼ瞬時に、外側カニューレを前方へと移動させ、ノッチに定着した組織の一部分を切断することができる。第２組の作動後画像を、針１９０を作動後位置に位置させた状態で、Ｘ線システムによって取得することができる。次いで、切断された組織は、真空補助生検などの補助アプローチを介して針から抽出され、針が患者から取り出される。

生検針１９０がＤＢＴボリューム内で画像化されるとき、ｚ方向（すなわち、生検テーブル表面１５６に垂直な方向）のトモシンセシス画像の分解能が限られているため、生検針１９０がｚ方向にリークして現れる。換言すると、生検針１９０のアーチファクト画像が、追加の画像スライスにおいて見えるようになる可能性がある。結果として、画像において観測される針先端の端部が、針先端１９２の実際の端部とは異なる可能性がある。この針先端のｚ方向へのリークは、以下でさらに説明されるように、ターゲット位置およびＸ線システムのパラメータを含む他のパラメータに加えて、針先端の長さ１９３および針の直径１９５に依存し得る。

一実施形態においては、図１Ｂのコントローラ４４などのコントローラが、トモシンセシス取得からの生検針画像を含む画像の再構成における再構成誤差を計算するために利用され得る誤差モデルを格納することができる。誤差モデルは、針の長さおよび針の直径を含む針パラメータ、画像化ボリューム内の選択されたターゲット位置、およびＸ線システムのパラメータに基づくことができる。垂直アプローチでの乳房生検処置において、ｚ方向のＤＢＴ画像の分解能が低いため、生検針がより多数の画像スライスに表示され、ｚ方向にリークしているように見える。そのため、生検針を含むＤＢＴ再構成画像を精査するときに、実際の針先端の位置を確認し（したがって、臨床的に重要であり得るノッチ位置を間接的に決定し）、針がターゲット位置座標に対する所望の位置にあるかどうかを判断することが、困難になり得る。上述の問題のいくつかは、誤差モデルに基づいて所与の選択された針の予測される再構成誤差を決定することによって対処され得る。予測される再構成誤差は、生検のために針を挿入する前に、選択された針について予測されるリークの量を示すことができる。予測されるリークに基づいて、生検処置を開始する前でさえも、ユーザに予測される再構成誤差を知らせることができ、ユーザは、予測される再構成誤差が所与の生検処置に関して許容可能かどうかを決定することができる。誤差モデルおよび針の挿入に先立つ再構成誤差の決定の詳細は、図２～図６に関して後述される。

さらに、コントローラは、作動前位置および作動後位置のうちの１つまたは複数における針の再構成画像において観測された針ボリューム、ならびに予測される再構成誤差に基づいて、選択された生検針の実際の針先端位置を決定するための命令を記憶し得る。さらに、観測された針ボリュームおよび予測される再構成誤差に基づいて、コントローラは、作動前位置への挿入時、およびその後の作動後位置への挿入時に、針が曲がったかどうかを評価することができる。さらに、針が作動前位置および作動後位置のうちの１つまたは複数にあるときの針に沿った他の関心対象領域、例えばノッチ位置を、観測された針ボリュームおよび予測される再構成誤差に基づいて決定することができる。ＤＢＴガイド下生検処置における予測される再構成誤差の利用の詳細は、図６～図９に関してさらに説明される。

いくつかの典型的な実施形態において、コントローラは、トモシンセシス取得からの介入ツール画像を含む画像の再構成において介入ツールの再構成誤差を計算するために利用され得る介入ツールの誤差モデルを格納することができる。介入ツールの誤差モデルは、介入ツールの長さおよび介入ツールの直径を含む介入ツールパラメータ、画像化ボリューム内の選択されたターゲット位置、およびＸ線システム取得パラメータに基づくことができる。垂直アプローチでの介入処置において、ｚ方向のＤＢＴ画像の分解能が低いため、介入ツールがより多数の画像スライスに表示され、したがってｚ方向にリークしているように見える可能性がある。そのため、介入ツールを含むＤＢＴ再構成画像を精査するときに、実際のツールの位置を確認し、ツールがターゲット位置座標に対して所望の位置にあるかどうかを判断することが、困難であり得る。上述の問題のいくつかは、誤差モデルに基づいて所与の選択された介入ツールの予測される再構成誤差を決定することによって対処され得る。予測される再構成誤差は、介入ツールの挿入に先立って、選択された介入ツールについて予測されるリークの量を示すことができる。予測されるリークに基づいて、介入処置を開始する前でさえも、ユーザに予測される再構成誤差を知らせることができ、ユーザは、予測される再構成誤差が所与の介入処置に関して許容可能かどうかを決定することができる。

さらに、コントローラは、作動前位置および作動後位置のうちの１つまたは複数における介入ツールの再構成画像において観測されたツールボリューム、ならびに選択された介入ツールについて予測される再構成誤差に基づいて、選択された介入ツールの実際のツール位置を決定するための命令を記憶し得る。さらに、観測されたツールボリュームおよび予測される再構成誤差に基づいて、コントローラは、ツールが組織への挿入時に曲がったかどうかを評価することができる。さらに、ツールに沿った他の関心対象領域を、観測されたツールボリュームおよび予測される再構成誤差に基づいて決定することができる。

次に、図２が、図１ＢのＸ線システム１０などのＸ線画像化システムおよび図１Ｃの生検装置１４０などの生検装置によるＤＢＴガイド下生検のための生検針を選択するための典型的な方法２００を説明する上位のフローチャートを示している。方法２００を、図１Ｂのコントローラ４４などの画像処理システム、画像処理システムに接続されたエッジデバイス、画像処理システムと通信するクラウド、またはこれらの任意の適切な組み合わせによって実行することができる。方法２００は、図１Ｂおよび図１Ｃのシステムおよび構成要素に関して説明されるが、方法２００を、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素で実施できることを、理解すべきである。さらに、方法２００を、Ｘ線システムで実行される介入処置（例えば、生検、フックワイヤの位置特定、冷凍アブレーション、など）に応じて、これらに限られるわけではないが生検針、フックワイヤ、およびアブレーション針／プローブなどの介入ツールの選択に利用できることを、理解できるであろう。

方法２００は、２０２で開始する。２０２において、方法２００は、Ｘ線システムが生検モードで動作しているかどうかを判断することを含む。生検モードの動作を、Ｘ線システムに結合した生検装置の検出に基づいて判断することができる。生検処置のセットアップ作業時に、生検装置を、例えば生検テーブル１５５などの生検テーブルを検出器上にスライドさせることによって、Ｘ線システムの検出器の上方に配置することができる。さらに、図１Ｃのインターフェース１６０などの生検装置インターフェースを、Ｘ線システムに結合させることができる。一例においては、生検装置および生検装置インターフェースのうちの１つ以上がＸ線システムに結合したときに、生検装置が自動的に検出され得る。別の例においては、ユーザが、Ｘ線システムのユーザインターフェースを介して、生検装置がＸ線システムに結合しており、Ｘ線システムが生検動作モードにあることを知らせることができる。

生検モードが確認された場合、２０２における回答は「はい」であり、方法２００は２０４へと進む。２０４において、方法２００は、生検処置のために生検針が選択されたかどうかを判断することを含む。例えば、ユーザは、患者パラメータ、ターゲット組織パラメータ、生検装置パラメータ、およびＸ線システムパラメータのうちの１つ以上に基づいて、一式の規定の生検針から所望の生検針を選択することができる。次いで、ユーザは、所望の生検針の選択、および選択した所望の生検針の種類を、生検装置インターフェースまたはＸ線システムインターフェースなどのユーザインターフェースを介して知らせることができる。上述の例は、生検針の選択を説明しているが、Ｘ線システムで実行される介入処置に基づいて介入ツールを選択できることを、理解できるであろう。介入ツールとして、これらに限られるわけではないが、フックワイヤの位置特定のためのフックワイヤおよび冷凍アブレーションのためのアブレーション針を挙げることができる。したがって、いくつかの実施形態において、方法２００は、２０２において、介入処置の種類（例えば、フックワイヤの位置特定、冷凍アブレーション、など）を決定することを含むことができ、方法２００は、２０４において、介入処置のために対応する介入ツール（例えば、フックワイヤ、アブレーション針、など）が選択されたかどうかを判断することを含むことができる。

いくつかの実施形態において、ユーザは、図１Ｃの生検ガン１８４などの生検ガンに所望の生検針を取り付けることができる。そのような場合、生検針の存在を、生検ホルダおよびＸ線システムのうちの１つ以上に結合した１つ以上のセンサによる生検針の感知に基づいて判断することができる。典型的なセンサシステムは、コンピュータビジョンシステムを含むことができる。生検針の装てんおよび生検ホルダ内の生検針の存在を感知するための他の種類のセンサも、本開示の範囲に含まれる。

生検針の選択が確認されない場合、２０４における回答は「いいえ」であり、方法２００は、生検針の選択を監視し続ける。いくつかの例においては、生検モードが確認されると、方法２００は２０５に進んでよく、針の選択および／または装てんの確認は、後の段階において、針の動きを命令する前に行われてよいことを、理解できるであろう。

所望の生検針が選択された場合、２０４における回答は「はい」であり、方法２００は２０５へと進む。２０５において、方法２００は、乳房などの身体部分が生検のために配置されているかどうかを判断することを含む。乳房生検処置に先立ち、乳房は、生検中の動きを減らすために、圧迫パドルで圧迫される。所望の固定が達成されると、ユーザは、Ｘ線システムのユーザインターフェースおよび／または生検装置インターフェースを介して、乳房が画像化のための所定の位置にあることを知らせることができる。したがって、乳房が所定の位置にあるかどうかの判断は、ユーザの知らせに基づくことができる。いくつかの例においては、Ｘ線システムおよび／または生検装置に結合した１つまたは複数のセンサ（例えば、視覚センサ）を利用して、乳房が画像化のために配置されたかどうかを判断することができる。

乳房が画像化のために配置されていない場合、２０５における回答は「いいえ」であり、方法２００は乳房の配置の監視を続ける。乳房が画像化のために配置されている場合、２０５における回答は「はい」であり、方法２００は２０６へと進む。２０６において、方法２００は、Ｘ線システムの角度範囲内のさまざまな角度で第１組の投影画像を取得することを含む。とくには、生検針を作動前位置へと命令する前に、Ｘ線システムは、Ｘ線システムで第１のトモシンセシススキャンを実行して、検出器において圧迫された乳房の第１組の投影画像を生成することができる。第１組の投影画像は、スカウト画像（検出器の上面に垂直な正中線の軸線から０度に配置されたＸ線管で得られる）およびＸ線システムの角度範囲内のさまざまな角度での複数の投影画像を含むことができる。例えば、Ｘ線システムの角度範囲が２２度である場合、Ｘ線システムは、正中線から－１１度～正中線から＋１１度の間の範囲のさまざまな角度にＸ線管を位置させて第１組の投影画像を取得することができる。ＤＢＴに基づく画像取得の最中に、角度範囲にわたるＸ線システムの各々の角度位置において、Ｘ線管からの低線量Ｘ線放射のコーンビームが、圧迫された乳房を通過し、検出器へと投影され、投影画像が得られる。

第１組の投影画像が取得されると、方法２００は２０８へと進む。２０８において、検出器からの第１組の投影画像は、第１組の再構成画像を得るために、或る厚さ（例えば、１ｍｍ）をそれぞれ有する乳房のボリュームのスライスへと再構成され、Ｘ線システムのユーザインターフェースに表示される。第１組の画像は、トモシンセシス再構成画像であり、所望の速度の順次のループにてユーザインターフェース上に表示されてよく、あるいはユーザの好みに基づいて１つずつ観察されてよい。このように、Ｘ線管を角度範囲にわたって移動させ、角度範囲内のさまざまな角度で乳房の複数の投影画像をキャプチャし、複数の投影画像をｚ方向に乳房のボリュームを通る複数のスライスへと再構成することによって、第１組の再構成画像（生検針を圧迫された乳房へと挿入する前）を得ることができる。

次に、２１０において、方法２００は、生検のための生検ターゲット場所が選択されたかどうかを判断することを含む。生検のターゲット場所は、関心対象領域内であってよく、第１組の構成画像からの異常の識別に基づいて、Ｘ線システムのユーザインターフェースおよび／または生検装置インターフェースを介してユーザによって選択されてよい。異常は乳がんの徴候であってよく、病変、微小石灰化、構造的歪み、および乳がんの徴候であり得る正常な乳房の解剖学的構造からの何らかの逸脱のうちの１つ以上を含むことができる。ユーザは、例えば、ターゲット場所を強調することによってターゲットを選択することができる。ターゲット場所は、本明細書においてターゲット位置と呼ばれることもある。上述の例は、生検のターゲット場所を説明しているが、ターゲット場所を、フックワイヤの位置特定、冷凍アブレーション、などの任意の画像ガイド下介入処置のために選択できることを、理解できるであろう。

生検のターゲット位置が特定されない場合、２１０における回答は「いいえ」であり、方法２００は２１１へと進む。２１１において、方法２００は、ターゲットを特定するようにユーザを促すことを含む。次いで、方法２００は、ステップ２１０に戻り、生検ターゲットが選択されたかどうかを判断することができる。生検のターゲット位置が特定された場合、２１０における回答は「はい」であり、方法２００は２１２へと進む。２１２において、方法２００は、ＤＢＴ再構成ボリュームの全体における選択された生検針の第１の予測される再構成誤差を決定することを含む。ＤＢＴボリュームの全体は、第１組の再構成画像の個々のボリュームスライスの各々を含むことができる。とくには、第１の予測される再構成誤差を、誤差モデルに基づいて決定することができる。誤差モデルは、選択された針パラメータ、選択された生検ターゲット場所、およびＸ線システムパラメータに基づく。誤差モデルを、これらに限られるわけではないがフックワイヤ、アブレーション針、生検針、などの任意の選択された介入ツールについて実装できることに、注意されたい。したがって、誤差モデルは、選択された介入ツールパラメータ、所望の介入処置のための選択されたターゲット場所、およびＸ線システムパラメータに基づくことができる。誤差モデルに基づく第１の予測される再構成誤差の決定の詳細は、図３Ａおよび図３Ｂに関してさらに説明される。

ここで図３Ａに目を向けると、ＤＢＴガイド下生検における針の画像再構成において予測される再構成誤差を決定するための方法３００を説明する上位のフローチャートが示されている。方法３００を、図１のコントローラ４４などの画像処理システム、画像処理システムに接続されたエッジデバイス、画像処理システムと通信するクラウド、またはこれらの任意の適切な組み合わせによって実行することができる。方法３００は、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄのシステムおよび構成要素に関して説明されるが、方法３００を、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素で実施できることを、理解すべきである。典型的な実施形態においては、方法３００を、画像処理システムと通信する生検ホルダコントローラによって実施することができる。

上述のように、ＤＢＴ画像化においては、Ｘ線システムをＸ線システムの角度範囲内で回転させて複数の投影画像を取得し、これらの投影画像が、後に乳房ボリュームの複数の３Ｄスライスへと再構成される。ＤＢＴにおいてＸ線システムが完全に回転（３６０度）することがないため、ＤＢＴ再構成画像はｚ方向の分解能が低く、したがって再構成誤差が生じ、生検針が実際の平面よりも多数の乳房のボリュームの平面スライスに視覚化される結果となり得る。換言すると、針が、再構成画像において実際の針の長さよりも長くなって現れる可能性がある。その結果、針が乳房に挿入されるときに、再構成誤差により、針先端が実際の針先端位置とは異なる場所に表示される可能性がある。結果として、ユーザが、針先端が生検のターゲット場所からしきい値誤差距離の範囲内にあるかどうかを判断することができない。針の挿入に先立って再構成誤差を決定することにより、ユーザが、予測される再構成誤差が許容可能であるかどうかを評価できる可能性がある。方法３００は、針が圧迫された乳房に挿入される前であっても、予測される再構成誤差を決定できることを示している。方法３００を、第１組の再構成画像からターゲット生検場所が選択され、さらに生検針が選択された後に、作動前位置への針の移動を命令する前に開始することができる。さらに、方法３００を、Ｘ線システムで実行される介入処置（例えば、生検、フックワイヤの位置特定、冷凍アブレーション、など）に応じて、これらに限られるわけではないが生検針、フックワイヤ、およびアブレーション針／プローブなどの介入ツールの画像再構成においてツールの予測される再構成誤差を決定するために実施できることを、理解できるであろう。

方法３００は、３０２において始まる。３０２において、方法３００は、選択された針パラメータ、選択された生検ターゲット場所パラメータ、および取得システムパラメータのうちの１つまたは複数を決定することを含む。針パラメータは、選択された針の向き（例えば、垂直、水平、または斜め（さらには、向きが斜めの場合には所望の斜め角度））、選択された針の本体部分（図１Ｄの内側カニューレ１９６など）の直径（例えば、図１Ｄの直径１９５など）、および選択された針の先端の長さ（図１Ｄの針先端１９２の長さ１９３など）を含むことができる。針パラメータは、選択された針に固有であってよい。一例においては、ユーザが、生検装置のユーザインターフェースおよびＸ線システムのユーザインターフェースのうちの１つまたは複数を介して選択された針の種類を知らせることができ、コントローラが、針パラメータをコントローラの非一時的なメモリに格納された選択された針の仕様から決定することができる。生検装置およびＸ線システムのうちの１つまたは複数に結合した１つまたは複数のセンサに基づく針パラメータの決定も、本開示の範囲内であることを、理解できるであろう。

選択された生検ターゲット場所パラメータは、針が圧迫された乳房に挿入されるときのｚ方向に沿った予測される先端位置を含み得る。すなわち、検出器平面に垂直なｚ方向に沿った針先端の予測される深さ位置が、選択された生検ターゲット場所に基づいて決定され得る。一例として、垂直生検アプローチにおいて、所望の針の動きがｚ軸に沿って検出器プレートへと向かう下向きである場合、針の作動前位置は、作動時に針先端がターゲット場所を通過して分析のためにノッチにターゲット組織を収集するように、ｚ軸に沿ってターゲット場所のわずかに上方であり得る。したがって、作動前位置におけるｚ軸に沿った予測される先端位置（したがって、予測される先端位置および針パラメータに基づくターゲット場所に対する予測されるノッチ位置）は、第１組の再構成画像からの選択されたターゲット場所に基づいて決定され得る。いくつかの例において、選択されたターゲット場所パラメータは、ターゲット場所のｘ、ｙ、およびｚ座標を含み得る。

取得システムパラメータは、Ｘ線取得システムの回転角度範囲を含む取得システムの形状、１つまたは複数の焦点スポットパラメータ（位置およびサイズ）、および線源から画像までの距離（すなわち、焦点スポット（Ｘ線が生成される）から検出器の検出面までの距離）を含む。例えば、中央（０度）から一方向のＸ線システムの角度範囲は、製造元によって、±１１～±６０度の間でさまざまであり得る。上述の例は、現在の製造能力に基づく１１～６０度の間の範囲を示しているが、±１１度未満および±６０度を超える角度範囲を有するＸ線システムも本開示の範囲内であることを、理解できるであろう。

次に、方法３００は３０４へと進む。３０４において、方法３００は、ＤＢＴボリュームにおける針先端の予測される位置、針の向き、針本体の直径、針先端の長さ、および取得システムの回転範囲の関数として構築される誤差モデルに基づいて、予測される再構成誤差（Ｒｅ）を決定することを含む。具体的には、針がより垂直に向けられるにつれて、再構成誤差は大きくなる。さらに、再構成誤差は、針の直径が大きくなるにつれて大きくなる。さらに、ＤＢＴボリュームにおける先端位置が検出器に近づくにつれて、再構成誤差は大きくなる。またさらに、取得システムの角度範囲が小さいと、再構成誤差は大きくなる。

一例において、予測される再構成誤差は、図３Ｂに示されるように、選択された針パラメータ、選択されたターゲット場所、および収集システムパラメータに応じた誤差モデルに基づいて計算され得る。図３Ｂに目を向けると、典型的な実施形態による誤差モデル３６０のブロック図３５０が示されている。誤差モデル３６０は、入力として、選択された針パラメータ３６４（長さ、直径、および向き）、ｚ軸３６６に沿った針先端の位置（第１組の再構成画像からの選択されたターゲット位置に基づく）、および取得システムパラメータ３６８（角度範囲）を使用する。誤差モデルは、出力として、予測される再構成誤差Ｒｅをもたらす。

別の例においては、所与のＸ線システムに関して所与の一連の種類の針（各々の種類は特定の針の長さおよび直径を有する）について検出器からのさまざまな距離において決定された再構成誤差データを含む再構成誤差データセットが、コントローラの非一時的なメモリに格納され得る。一例において、再構築誤差データセットは、上述のような誤差モデルに基づくことができる。別の例において、再構成誤差データセットは、各々の針モデルについてｚ軸に沿った特定の距離における空気中の再構成されて観測される先端の長さを評価することに基づくことができる。再構成されて観測された先端の長さを、空気中の針先端の実際の位置と比較して、各々の針モデルの再構成誤差を決定することができる。このようにして、再構成データセットを構築し、記憶することができる。ＤＢＴガイド下生検において、圧迫された乳房組織を貫く針の移動を命令する前に、選択された針の種類および選択されたターゲット場所に基づいて、第１の予測される再構成誤差を再構成誤差データセットから決定することができる。画像プロセッサのメモリに格納され得る再構成誤差データを含む典型的な一式のテーブルが、図４において説明される。

図４に目を向けると、典型的な一式の再構成誤差データテーブルが示されている。具体的には、第１のデータテーブル４００および第２のデータテーブル４５０が示されている。第１のデータテーブル４００および第２のデータテーブル４５０は、上述の図３Ａおよび図３Ｂに関して説明した誤差モデルなどの誤差モデルに基づいて決定された生検針の再構成誤差データを含む。

いくつかの例においては、生検針の再構成誤差データを、圧迫パドルと検出器との間のＤＢＴボリューム内の検出器からの複数の距離における空気中のさまざまな生検針モデルのトモシンセシス投影画像を取得することによって決定することができる。さらに、所与の針モデルについて、再構成誤差データテーブルを生成する際に、所与の針の垂直軸を、検出器および圧迫パドルに垂直な垂直軸である正中線から０度に位置させることができる。したがって、所与の針は、検出器および圧迫パドルに垂直な垂直アプローチ位置に配置される。空気中のそれぞれの針のトモシンセシス投影画像を、Ｘ線システムの角度範囲内のさまざまな角度で取得することができる。空気中の針のトモシンセシス投影画像を、後に再構成することができる。検出器と圧迫パドルとの間の再構成されたボリュームにおいて観測される針先端の長さおよび観測される針先端の端部を、空気中の針の再構成画像から決定することができる。観測された針先端を、実際の物理的な針先端の長さおよびｚ軸に沿った針先端の端部位置と比較して、検出器からの複数の距離における所与の針モデルの再構成誤差データを決定することができる。一例において、実際の針先端の端部位置は、ユーザによって入力されたターゲット場所に基づくことができる。このようにして、さまざまな針モデルの再構成誤差データセットを、空気中のさまざまな針モデルのトモシンセシス再構成画像に基づいて決定することができる。再構成誤差データを決定する上述の例は、生検針に関して説明されているが、任意の介入ツールの再構成誤差データを、空気中の対応する介入ツールモデルのトモシンセシス投影画像の生成に基づいて上述のように決定できることを、理解できるであろう。

第１のデータテーブル４００は、検出器の上面の５４ｍｍ上方に配置された針先端の端部についての再構成誤差データを示している。テーブル４００は、検出器の上方５４ｍｍにおけるさまざまな針の直径（Ｄ）および針の長さ（Ｌ）の組み合わせについての再構成誤差を示している。同様に、第２のデータテーブル４５０は、検出器の上方２０ｍｍにおけるさまざまな針の直径（Ｄ）および針の長さ（Ｌ）の組み合わせについての再構成誤差を示している。テーブル４００および４５０に見られるように、再構成誤差は、針の直径の増加、針先端の長さの減少、および検出器からの距離の減少につれて大きくなる。さらに、灰色の網掛けの箇所に見られるように、所与の針の直径について、針先端の長さが針の直径の約２倍である場合、再構成誤差は最小（ゼロより大きい）である。換言すると、直径が針先端の長さの約半分である場合、再構成誤差は最小（ゼロより大きい）である。さらに、所与の針先端の長さおよび所与の針先端の直径において、針先端の端部が検出器プレートに近づくにつれて、再構成誤差が増加する。

図４は、検出器からの２つの異なる距離における２つの典型的な再構成誤差データセットを示しているが、プロセッサが、検出器の上方の複数の距離における複数のデータセットを格納でき、針の長さおよび直径のさまざまな組み合わせに関して検出器の上方の複数の距離（ｚ軸に沿った位置）の各々について（ｘ－ｙ平面内の）複数の位置における複数のデータセットも格納できることを、理解できるであろう。

ＤＢＴガイド下生検において、針およびターゲット場所が選択されると、圧迫された組織へと針を挿入する前に、選択された針の第１の予測される再構成誤差を、誤差モデルまたは再構成誤差データセットあるいはこれらの任意の組み合わせに基づいて決定することができる。選択された針モデルおよびＤＢＴボリューム内の位置について再構成誤差データセットが利用できない例においては、誤差モデルを使用して第１の予測される再構成誤差を計算し、その後に、決定された誤差がしきい値限界よりも大きい場合に、再構成データセットを使用して、以下でさらに説明されるように、許容できる限界内のより小さな再構成誤差を有し得る１つまたは複数の候補針モデルを特定することができる。

いくつかの例においては、ツールの予測される再構成誤差を、選択された介入ツールについての誤差モデル、ツール再構成誤差データセット、またはこれらの任意の組み合わせに基づいて、選択された介入ツールについて決定することができる。さらに、決定されたツール再構成誤差がしきい値限界よりも大きい場合、再構成誤差データセットを利用して、許容可能な限界内のより小さいツール再構成誤差を有し得る１つまたは複数の候補ツールモデルを特定することができる。

予測される再構成誤差Ｒｅが決定されると、方法３００は３０６へと進む。３０６において、方法３００は、第１の予測される再構成誤差がしきい値誤差の範囲内にあるかどうかを判断することを含む。しきい値誤差は、ターゲットのサイズ（すなわち、ターゲットとされる病変のサイズ）、針先端の長さ、針のノッチの位置および深さ、ならびにターゲット場所のうちの１つまたは複数に基づくことができる。例えば、誤差許容範囲は、より大きな病変についてはより大きくてよく、したがって、しきい値誤差は、より大きな病変についてより大きくてよい。しきい値誤差は、選択された針が作動時にターゲット組織の場所を貫いてターゲット組織を切り取ることができるかどうかに関する指標をもたらすことができる。いくつかの例において、しきい値誤差は、ユーザによって設定されてもよい。さらに、しきい値は、ユーザの好みに基づくことができる。例えば、ユーザは、ＤＢＴボリュームに表示される内容に依存し、したがって誤差を可能な限り最小にするツールを使用することを好む可能性がある。あるいは、ユーザは、ＤＢＴボリュームにおける予測される誤差（および、現実の針先端の位置）に関する誤差モデルからの指示に基づいて、任意の針を使用することを選択することができる。

予測される再構成誤差がしきい値以上である場合、３０６における回答は「いいえ」であり、方法３００は３０７へと進む。３０７において、方法３００は、所与のシステムおよびターゲットパラメータについてモデル化されたＲｅ（すなわち、誤差モデルに基づいて３０４で計算された第１の予測される再構成誤差）よりも小さくかつしきい値誤差限界よりも小さい対応するＲｅを有する介入ツールデータベースからの１つまたは複数の候補針モデルを特定することを含む。一例において、対応するＲｅを有する針モデルを、データテーブルセットに基づいて決定することができる。例えば、ｚ軸に沿った選択されたターゲット位置（ｚ軸に沿った針先端の深さ）についての対応するデータテーブルを特定することができる。あるいは、選択されたターゲット場所についてのデータテーブルが利用できない場合、選択されたターゲット場所に最も近いターゲット位置についてのデータテーブルを選択することができる。データテーブルが特定されると、しきい値誤差限界未満の再構成誤差を有する１つまたは複数の候補針モデルを、テーブルから特定することができる。１つまたは複数の候補針モデルが特定されると、方法３００は３１０へと進む。

３０６に戻ると、第１の予測される再構成誤差がしきい値よりも小さい場合、３０６における回答は「はい」であり、方法３００は３１０へと進む。３１０において、方法３００は、選択された針および現在の取得システムについての第１の予測される再構成誤差Ｒｅを用いて、選択されたターゲット位置についての再構成誤差データテーブルを更新することを含む。次いで、方法３００は、図２のステップ２１２に戻る。

図２に戻ると、予測される再構成誤差Ｒｅの決定後に、方法２００は２１４へと進む。２１４において、方法２００は、針を作動前位置へと移動させる前に、第１の予測される再構成誤差の情報をユーザに提示することを含む。第１の予測される再構成誤差を提示することは、２１６において、物理的な先端位置と再構成された先端位置との間の推定される位置の差を提示することを含む。推定される位置の差は、実際の物理的な先端位置と再構成された先端位置との間に予測されるｚ軸に沿ったリーク距離を含むことができる。さらに、第１の予測される再構成誤差を提示することは、２１８において、しきい値誤差の範囲内の１つまたは複数の候補針モデル（ステップ３０７で特定される）をユーザに提示することを含む。推定された位置の差および１つまたは複数の候補針モデルを、Ｘ線システムのユーザインターフェースおよび生検装置のユーザインターフェースのうちの１つまたは複数を介してユーザに提示することができる。一例においては、位置の差を、標準的な指標（例えば、ミリメートル）でリーク距離を示す他に、グラフィックにてユーザに提示することができる。

針先端のリーク距離の典型的なグラフィック表現が、図５に示される。図５に目を向けると、再構成誤差に起因する再構成画像におけるｚ方向の針先端の典型的なリークの概略図が示されている。具体的には、図５は、図１ＢのＸ線システム１００などのＸ線システムのうちの圧迫パドル５０２と検出器５０４との間の部分５００を示している。生検針５０８が、圧迫パドル５０２と検出器５０４との間のＤＢＴボリューム５２２に含まれている。生検針５０８は、針の長さに沿った垂直な針の軸線が圧迫パドル５０２および検出器５０４に垂直である垂直アプローチモードにて配向されている。さらに、針５０８は、垂直軸５０５（ｚ軸）からわずかにオフセットされ、垂直軸５０５（ｚ軸）に平行に配置されて示されている。垂直アプローチの配向において、針５０８は、圧迫パドル５０２および検出器５０４に対して垂直に向けられる一方で、針は、ユーザによって選択されたターゲット場所に基づき、ＤＢＴボリューム５２２内の任意の場所に配置されてよく、針先端の端部位置を、ＤＢＴボリューム内の３Ｄ座標によって示すことができることを、理解できるであろう。

Ｘ線システムの角度範囲が、矢印５０６ならびにＸ線管５２０の２つの角度位置－θおよび＋θによって示されている。＋θ位置のＸ線管５２０からのＸ線の第１のコーンビームが、点線５４０によって示され、－θ位置のＸ線管５２０の第２のコーンビームが、点線５４５によって示されている。この典型的な図において、針５０８は、ＤＢＴボリューム５２２内の空気中に配置されて示されている。針５０８は、実際の針先端の長さ５１０および針先端の端部５１５を有し得る。針５０８の針先端部分は、垂直なハッチングで図示されている。しかしながら、針が角度範囲－θ～＋θの範囲内の複数の角度にＸ線管５２０を移動させることによってＤＢＴボリューム５２２内で画像化され、検出器５０４へと投影されたＸ線の投影画像が再構成されるとき、針先端は、再構成画像のｚ軸（５０５）に沿ったより大きなＤＢＴボリューム５２２に現れる。したがって、観測される針先端の長さ５１２は、実際の針先端の長さ５１０よりも長く、針先端が、ＤＢＴ画像化のｚ方向の分解能が低いがゆえに、ｚ軸に沿って垂直方向にリークしていると表現される。このように、領域５３５内に囲まれた交差ハッチングによって示される生検針の再構成誤差が、ｚ軸に沿った針先端のリーク距離を含み得る。したがって、観測される針先端の端部５２５が、実際の針先端の端部５１５からずれる可能性があり、ｚ軸に沿ったリーク距離が、実際の針先端の端部位置５１５と観測される針先端の端部位置５２５との間の位置の差であり得る。いくつかの例において、リーク距離は、観測された針先端の長さ５１２と実際の針先端の長さ５１０との間の差として計算され得る。

図６が、図５の針５０８よりも小さい直径を有する針６０８が使用された場合について、再構成誤差に起因する再構成画像におけるｚ方向の針先端の典型的なリークの概略図を示している。図示のように、針の直径が小さくなると、リーク距離は短くなる。したがって、再構成画像において観測される針先端の長さ６１２と実際の針先端の長さ６１０との間の差は、より小さい直径の針が使用される場合、より小さくなる。さらに、実際の針先端の端部６１５は、観測される針先端の端部６２５にほぼ一致する。

このように、針の種類に応じ、針先端が、再構成誤差に起因して、再構成画像において追加の画像スライスに現れる可能性がある。このように、再構成誤差は、実際の針先端と観測される針先端との間のリーク距離を含み得る。選択された針パラメータ、選択されたターゲット場所、および取得パラメータに基づいて再構成誤差をモデル化することにより、再構成誤差を、圧迫された乳房に針を挿入する前に推定することができる。ユーザは、予測される再構成誤差に基づいて、現在選択されている針が生検に適切でない可能性があると判断し、現在選択されている針よりも再構成誤差が小さい針を（例えば、ユーザへと提示された再構成誤差がしきい値限界よりも小さい１つまたは複数の候補針モデルに基づいて）選択することができる。

図７Ａが、ＤＢＴガイド下生検の最中に針が圧迫された乳房へと挿入されるときに実際の針の位置を評価するための上位の方法７００を示している。具体的には、実際の針の位置を評価することは、実際の針先端の位置を推測すること、および挿入時に針が曲がったかどうかを判断することを含み得る。さらに、ＤＢＴ画像ボリューム内の再構成誤差領域およびノッチ位置などの針に沿った関心対象の他の地点を含む他のパラメータを決定することができる。方法７００を、画像処理システム、図１Ｂのコントローラ４４、画像処理システムに接続されたエッジデバイス、画像処理システムと通信するクラウド、またはこれらの任意の適切な組み合わせによって実行することができる。方法７００は、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄのシステムおよび構成要素に関して説明されるが、方法７００を、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素で実施できることを、理解すべきである。方法７００および方法８００（図８）は、ＤＢＴガイド下生検の最中のとりわけ針が作動前位置にあるときの実際の生検針の位置の評価を詳述するが、方法７００および８００が、組織に挿入された任意の介入ツール（例えば、フックワイヤ、アブレーション針、生検針、など）の任意の位置（作動前位置、作動後位置、など）の評価に適用可能であることを、理解できるであろう。組織内の介入ツールの位置の評価を説明する上位の概略図は、図１Ａにおいて説明されている。

方法７００は、７０２において始まる。７０２において、方法７００は、生検針の選択が確認されたかどうかを判断することを含む。生検針の選択の確認は、ユーザ入力に基づくことができる。例えば、ユーザは、第１の再構成誤差に基づいて所望の生検針を選択し、生検装置のユーザインターフェース、Ｘ線システムのユーザインターフェース、またはこれらの組み合わせなどのユーザインターフェースを介して、生検針の選択を確認することができる。針の選択が確認されない場合、７０２における回答は「いいえ」であり、方法７００は７０３へと進む。７０３において、方法７００は、ユーザインターフェースを介して生検針の選択を確認するようにユーザを促すことを含む。例えば、現在の針について図２、図３Ａ、および図３Ｂで上述したように誤差モデルに基づいて決定される予測される再構成誤差を、ユーザインターフェースを介してユーザに表示することができ、現在の針をＤＢＴガイド下生検処置に使用すべきかどうかを確認するようにユーザに要求する表示を、ユーザインターフェースを介してユーザに提示することができる。その後に、方法７００は７０２に戻ることができる。

針の選択が確認された場合、７０２における回答は「はい」であり、方法７００は７０４へと進む。７０４において、方法７００は、生検ターゲット位置座標を生検ツールホルダ制御システムへともたらすことを含む。生検ターゲット位置座標を、針を乳房へと挿入する前に圧迫された乳房のＤＢＴ再構成ボリューム上でユーザがターゲット位置を選択することに基づいて決定することができる。例えば、ユーザは、第１組の再構成画像（例えば、図２のステップ２０８において得られる）に表されたＤＢＴボリュームを眺め、異常を有している乳房のターゲット部分を（例えば、異常内の特定の地点または異常を含む領域をクリックすることによって）選択することによって、ユーザインターフェースを介して生検のターゲット位置を選択することができる。ユーザが生検ターゲット位置を選択すると、コントローラは、ｘ座標（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}）、ｙ座標（Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}）、およびｚ座標（Ｚ_{ｔａｒｇｅｔ}）を含むＤＢＴボリューム内のターゲット座標を抽出することができる。ターゲット生検座標の典型的な決定が、図７Ｃに示される。

ここで図７Ｃに目を向けると、典型的なＤＢＴボリュームを表す一組の再構成画像７７０が示されている。一組の再構成画像７７０を、Ｘ線システムの角度範囲（－θ～＋θ）内で乳房をＸ線システムでスキャンすることによって取得することができる。一組の再構成画像は、検出器に垂直なｚ軸に沿ったさまざまな平面において再構成された複数の画像７８１、７８２、７８３、７８４を含む。ユーザは、複数の画像の各々を眺め、生検のターゲット部分を含む平面を選択することができる。ユーザが画像を選択すると、対応する平面が選択され、対応する平面が、ターゲット位置のｚ座標をもたらす。さらに、ターゲットのピクセル位置が、ｘ座標およびｙ座標のそれぞれをもたらすことができる。したがって、この例において、ユーザは、一組の再構成画像７７０からターゲット位置７７２を選択することができる。図１Ｂのコントローラ４４などのコントローラが、基準平面７８０からの選択された平面の距離７７４に基づいてＺ_{ｔａｒｇｅｔ}を決定し、基準平面上のＹ_ｒｅｆおよびＸ_ｒｅｆのそれぞれに対する選択されたターゲット位置７７２のピクセルのＸおよびＹ座標７７８および７７６に基づいてＸ_{ｔａｒｇｅｔ}およびＹ_{ｔａｒｇｅｔ}を決定することができる。基準平面は、例えば、検出器の上面の平面であってよい。このようにして、ターゲット位置７７２のユーザ選択に基づいて、Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、およびＺ_{ｔａｒｇｅｔ}を含むターゲット座標を決定することができる。

ターゲット位置座標が決定されると、ターゲット座標を、生検ツール制御システムに伝達することができる。生検ツール制御システムは、生検ツールの１つまたは複数のアクチュエータに対して、針が挿入されたときに針のノッチが穿刺のために病変の前方に位置するように、生検ガンホルダの針ガイドを機械的なストッパ位置に位置させるように命令することができる。すなわち、針は、ＤＢＴボリュームの再構成画像から決定されたターゲット座標（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、およびＺ_{ｔａｒｇｅｔ}）に対して配置される。針がガンへと引っ込められ、したがって針先端が切除する病変の上方にある位置を、作動前位置と呼ぶことができる。生検ツール制御システムを使用して、針ガイドが機械的なストッパ位置に位置するように生検針ホルダを所望の位置へと調整した後に、ユーザは、機械的なストッパによって針のさらなる動きが妨げられるまで、生検針を圧迫された乳房へと挿入することができる。すなわち、生検針を、針が作動前位置に到達するまで圧迫された乳房へと挿入することができ、その後に生検ガンを作動させると、針は作動後位置に到達する。いくつかの実施形態においては、作動前位置への針の挿入を自動化することができる。例えば、針を作動前位置へと移動させるようにユーザから指示されると、生検ホルダは、生検針を作動前位置へと自動的に動かすことができる。この例は、生検ツール制御システムを使用する針の位置の調整を示しているが、生検ガンおよび生検針を含むツールの移動を、Ｘ線システムコントローラによって命令してもよく、これも本開示の範囲に含まれる。

７０４に戻ると、上述のように、方法７００は、再構成画像からのターゲット位置の選択に基づいて決定されたターゲット位置座標を生検針ホルダ制御システムへと送信することを含む。次いで、上述のように、生検針ホルダ制御システムは、ターゲット位置座標に基づいて生検針ホルダを配置し、針が圧迫された乳房へと生検ツール制御システムまたはＸ線システムコントローラによって自動的に挿入され、あるいはユーザによって挿入されるときに、針先端がターゲット位置座標に位置すると針の動きが（機械的なストッパによって）停止されるように、生検ガンの針ガイド上の機械的なストッパ位置を調整することができる。針が挿入された後に、生検ツール制御システムは、生検ツール制御システムによって決定された針先端位置を含む針位置をＸ線システムコントローラに送信することができる。例えば、生検針ホルダ制御システムは、さらに後述されるように、生検針ホルダ制御システムに結合したロボットシステムからのセンサデータに基づいて、針先端の位置を計算することができる。生検ツール制御システム（したがって、ロボットシステム）によって返される針位置は、現実の物理的空間（すなわち、圧迫パドルと検出器との間の物理的ボリューム）における針位置であり、理論上の針位置と呼ばれることがある。

次に、方法７００は７０６へと進む。７０６において、方法７００は、針が作動前位置にあるかどうかを確認することを含む。作動前位置を、針が作動前位置にあることをユーザインターフェースを介して示すユーザからの入力に基づいて確認することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、針の作動前位置を、生検ツール制御システムから返される針位置に基づいて確認してもよい。針が作動前位置にない場合、７０６における回答は「いいえ」であり、この方法は７０７へと進む。７０７において、方法７００は、ユーザ入力および／または生検針からのデータを監視することを含む。次いで、方法７００は、針が作動前位置にあるかどうかの判断に戻ることができる。針が作動前位置にある場合、７０６における回答は「はい」であり、方法７００は７０８へと進む。

７０８において、方法７００は、針を作動前位置に位置させた状態で複数の作動前ＤＢＴスキャンを取得することを含む。複数の作動前スキャンは、Ｘ線源を検出器の上面に垂直なＸ線システムの垂直軸からゼロ度に位置させて取得されるスカウトスキャンを含むことができる。複数のスキャンは、Ｘ線源を角度範囲内の垂直軸からのさまざまな角度（－θ～＋θ）に位置させて取得される複数のステレオスキャンをさらに含むことができる。例えば、針が作動前位置にあることが確認されると、Ｘ線源をＸ線システムの角度範囲内で回転させることができ、針を作動前位置に位置させた状態での複数の作動前スキャンを取得することができる。

次に、７１０において、方法７００は、取得された作動前スキャンから複数のＤＢＴターゲティング画像を再構成することを含む。具体的には、Ｘ線管を角度範囲内で移動させる作動前スキャンの最中に検出器の露光から得られる複数の投影画像データセットを、複数の薄いスライス画像（例えば、厚さ１ミリメートル）へと再構成することができる。作動前スキャンからの複数の薄いスライス画像（本明細書においては、作動前ＤＢＴ再構成画像または単に作動前ＤＢＴ画像とも呼ばれる）が、全体として、針を作動前位置に位置させた状態の圧迫された乳房のトモシンセシス再構成ボリュームをもたらすことができる。いくつかの例においては、二次元位置決め画像を作動前スキャンから追加で再構成することができる。

７１２に続くと、方法７００は、作動前ＤＢＴ画像に基づいて挿入された針のパラメータを決定することを含む。作動前ＤＢＴ画像に基づく挿入された針のパラメータは、作動前位置の生検針の第２の再構成誤差、乳房組織を貫いて作動前位置へと到る針の移動に起因する針の曲がりの大きさ、および実際の針先端の位置を含むことができる。さらに、挿入された針のパラメータは、針を作動前位置へと調整される前に取得されたＤＢＴ画像に基づいて決定されたターゲット位置座標、および（ロボットシステムを介して）生検ツール制御システムによって決定された現実の物理的空間における理論上の針位置を含むことができる。挿入された針のパラメータの決定の詳細は、以下で図８に関して説明される。

図８に目を向けると、作動前ＤＢＴ画像から挿入された針のパラメータを決定するための上位のフローチャート８００が示されている。方法８００を、画像処理システム、図１Ｂのコントローラ４４、画像処理システムに接続されたエッジデバイス、画像処理システムと通信するクラウド、またはこれらの任意の適切な組み合わせによって実行することができる。方法８００は、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄのシステムおよび構成要素に関して説明されるが、方法８００を、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素で実施できることを、理解すべきである。

方法８００は、８０２において始まる。８０２において、方法８００は、作動前ＤＢＴ再構成画像における針先端の観測された可視ボリュームに基づいて、ＤＢＴボリュームにおける観測された針先端のリークボリュームを決定することを含む。観測された針先端のリークボリュームの決定は、複数のＤＢＴ画像スライスの各々における観測された針領域を決定し、複数のＤＢＴ画像スライスの各々における観測された針領域からリークボリュームを決定することを含み得る。

次に、方法８００は８０４へと進む。８０４において、方法８００は、予測される再構成誤差に基づいて予測される針先端のリークボリュームを決定することを含む。予測される再構成誤差は、図３に関して説明したように決定されてよく、誤差モデルに基づくことができる。すなわち、予測される再構成誤差を、ターゲット位置座標、針パラメータ、および収集システムパラメータの関数としてモデル化することができる。いくつかの実施形態においては、予測される再構成誤差を、ロボットシステムによって返される針位置、針のパラメータ、および取得パラメータの関数としてモデル化することができる。さらに、予測されるリークボリュームを、乳房組織への挿入時の針の曲がりの最小量に基づき、挿入時に予測されるターゲット位置に到達する針の先端に基づいて計算することができる。

次に、観測された針先端のリークボリュームおよび予測される針先端のリークボリュームが決定されると、方法８００は８０６へと進む。８０６において、方法８００は、観測されたリークボリュームと予測されるリークボリュームとを比較することを含む。一例においては、視覚的画像処理記述子を利用して、観測されたリークと予測されるリークボリュームとを比較することができる。視覚的画像処理記述子は、例えば、局所的特徴記述子（例えば、形状、位置、スケール、向き、および勾配、強度、などの局所的画像構造）および全体的特徴記述子のうちの１つまたは複数を含み得る。一般に、観測されたリークボリュームと予測されるリークボリュームとを比較することは、作動前ＤＢＴ再構成画像からの針先端の観測された形状と、誤差モデルに基づく針先端の予測される形状とを比較すること、および作動前ＤＢＴ画像からの針先端の観測された位置と、誤差モデルに基づく針先端の予測される位置とを比較することを含み、観測された針先端のボリュームと予測される針先端のリークボリュームとを比較することをさらに含む。

次に、８０８において、方法８００は、観測されたリークが予測されるリークに一致するかどうかを判断することを含む。これは、観測されたリークボリュームが予測されるリークボリュームからしきい値リークボリューム偏差の範囲内にあるかどうか、および針先端の観測された位置が針先端の予測される位置からしきい値距離の範囲内にあるかどうかを判断することを含み、観測された針先端の形状が予測される針先端の形状と一致するかどうかを判断することをさらに含む。

観測されたリークと予測されるリークとが一致する場合、方法８００は８１０へと進む。８１０において、方法８００は、挿入された針のパラメータを決定することを含む。とくには、挿入された針のパラメータは、誤差モデルに基づいて予測されるリークでモデル化された予測される針先端のボリュームおよび形状に基づいて決定され得る。すなわち、予測されるリークが観測されたリークと一致する場合、実際の針は予測される作動前位置にあり、予測される針先端のボリュームおよび形状を含む予測されるリークを利用して、実際の針先端の位置を含む実際の針パラメータを決定することができる。したがって、予測されるリークが実際のリークと一致する場合、挿入された針のパラメータを決定することは、８１２において、ＤＢＴボリュームにおいて予測される再構成誤差に基づいて実際の針位置を決定することを含み得る。したがって、予測される再構成誤差が誤差モデルに基づいて決定される作動前位置の針先端の予測される再構成誤差、および作動前ＤＢＴ再構成画像における観測された針のリークに基づいて、圧迫された乳房のボリューム内の実際の針先端の位置（すなわち、現実の物理的ボリュームにおける針先端の位置）を決定することができる。

さらに、典型的な実施形態においては、生検針ホルダ制御システムが、生検針ホルダ制御システムに結合したロボットシステムからのセンサデータに基づいて針先端の位置を計算することもできる。具体的には、直接モデル計算手法において、デカルト先端位置を、ロボット軸位置に関するロボットシステムからのセンサフィードバック、ロボットシステムの幾何学的モデル、生検装置、生検針、および較正パラメータに基づいてリアルタイムで決定することができる。すなわち、直接モデル計算手法に基づいて、
（Ｘ_ｔｉｐ、Ｙ_ｔｉｐ、Ｚ_ｔｉｐ）＝Ｍ（Ｘ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｙ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｚ_{ｒｏｂｏｔ}、生検装置および針、較正パラメータ）
であり、
ここで、Ｘ_ｔｉｐ、Ｙ_ｔｉｐ、Ｚ_ｔｉｐは先端位置のデカルト座標であり、Ｍ（Ｘ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｙ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｚ_{ｒｏｂｏｔ}、生検装置および針、較正パラメータ）は、ロボット軸位置Ｘ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｙ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｚ_{ｒｏｂｏｔ}、生検装置および針の寸法、ならびに較正パラメータに基づくロボットの直接幾何学的モデルである。

このように、デカルト先端位置（Ｘ_ｔｉｐ、Ｙ_ｔｉｐ、Ｚ_ｔｉｐ）は、ロボットシステムからのフィードバックに基づいて決定され、したがって本明細書においてロボット返信先端位置と呼ばれることがある。

さらに、ロボット軸（Ｘ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｙ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｚ_{ｒｏｂｏｔ}）位置を、逆幾何学的モデルに基づいて、以下に示すように決定することができ、すなわち
（Ｘ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｙ_{ｒｏｂｏｔ}、Ｚ_{ｒｏｂｏｔ}）＝Ｍ_ｉｎｖ（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｚ_{ｔａｒｇｅｔ}、生検装置および針、較正パラメータ）
であり、
ここで、Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｚ_{ｔａｒｇｅｔ}は、再構築画像から選択されたターゲット位置のデカルト座標であり、Ｍ_ｉｎｖ（Ｘ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｙ_{ｔａｒｇｅｔ}、Ｚ_{ｔａｒｇｅｔ}、生検装置および針、較正パラメータ）は、再構成画像におけるターゲット位置、生検装置および針の寸法、ならびに較正パラメータに基づくロボットの逆幾何学的モデルである。

この実施形態において、ロボット返信先端位置を使用して、ＤＢＴボリュームでの予測される再構成誤差および再構成画像での観測された針ボリュームに基づいて決定される実際の針位置情報を調整することができる。

さらに、この実施形態において、再構成画像から選択されたターゲット先端位置に基づいて決定された針先端の第１の位置、ロボットから返された先端位置に基づいて決定された針先端の第２の位置、ならびに第２の再構成誤差および作動前再構成画像における観測された針ボリュームを考慮して作動前再構成画像から決定された針先端の第３の位置を利用して、針の曲がりの大きさ、ロボットセンサの誤差、再構成アルゴリズムの誤差、較正誤差、などを含む１つまたは複数の誤差を検出することができる。

このように、１つの典型的な実施形態においては、（針パラメータ、ターゲット位置パラメータ、および取得システムパラメータの関数として決定される誤差モデルに基づく）作動前位置の選択された針の再構成誤差に基づく予測される針ボリューム、再構成画像における観測された針のボリューム、およびロボット返信先端位置を利用して、実際の先端位置、曲がりの大きさ、実際の先端位置と予測される先端位置との間の距離、および針に沿った関心対象の地点を含む挿入された針のパラメータを決定することができる。

８１０に戻ると、８１２における実際の先端位置の決定に加えて、挿入された針のパラメータを決定することは、８１３において、実際の針先端位置および針の既知の針特性（例えば、直径、長さ、など）に基づいて、ＤＢＴボリューム内のノッチ位置などのターゲット位置に対する他の針特性を決定することを含み得る。上述の例は、針特性を例示しているが、別の介入ツールが使用される場合、その介入ツールの特性を決定できることを、理解できるであろう。例えば、考慮され得るツールパラメータは、ターゲット病変に到達するツール部分を含み得る。一例として、フックワイヤが使用される場合、フックワイヤのフック部分の位置を決定することができる。さらに、挿入された針のパラメータの決定は、８１４において、（予測されるリークが観測されたリークに一致することに基づいて）針が曲がることなく所望の（作動前）位置に到達したことを示すことを含み得る。あるいは、観測されたリークと予測されるリークとの間の差ボリュームがしきい値ボリュームの範囲内にあること、観測された先端位置と予測される先端位置との間の位置差がしきい値距離の範囲内にあること、および形状の差がしきい値限界の範囲内にあることのうちの１つまたは複数である場合、観測されたリークと予測されるリークとの間の類似度が高くなる可能性があり、したがって針がしきい値量の範囲内の曲がり量で作動前位置に到達したことを示し得る。

さらに、８１６において、観測されたリークと予測されるリークとの間の類似度を示すスコアが提供され得る。またさらに、観測されたリークが予測されるリークと一致する（または、しきい値ボリューム偏差内である）ときに挿入された針のパラメータを決定することは、８１７において、実際の針先端位置と予測される針先端位置との間の距離を決定することを含み得る。観測されたリークが予測されるリークと一致する（すなわち、予測されるリークボリュームと観測されたリークボリュームとが等しく、観測された針先位置と予測される針先位置が同じであり、予測されるリーク形状が観測されたリーク形状と同じである）場合、実際の針先位置と予測される針先位置とが一致し、したがってそれらの間の距離はゼロである。挿入された針のパラメータが決定されると、方法８００は、方法７００のステップ７１６へと戻る。

８０８に戻ると、観測されたリークが予測されるリーク（形状、位置、または体積のいずれか）に一致しない場合、８０８における回答は「いいえ」であり、方法８００は８１８へと進む。観測されたリークが予測されるリークに一致しない垂直アプローチでの針先端の典型的な図が、図９に示されている。

８１８に続くと、方法８００は、誤差モデルに基づいてモデル化された予測される再構成形状を、観測された針先端の形状に一致するように調整することを含む。いくつかの場合において、生検針が乳房へと挿入されるときに、針の軌跡が予測される直線経路を辿らない可能性がある。これは、例えば、針先端が圧迫された乳房に作用させる力が非対称であること、針の挿入速度、および乳房の変形のうちの１つまたは複数に起因して生じ得る。例えば、面取りされた針先端は、針および組織のパラメータに基づくことができる円弧の軌跡を辿り得る。針の曲がりにより、観測される先端形状が予測される先端形状と異なる可能性があり、したがって予測される針先端形状（直線経路を辿る針に基づいてモデル化される）を使用したのでは、針先端の位置情報を得ることができない可能性がある。したがって、観測された針先のリークが予測される針先のリークと一致しない場合、曲がり関数を誤差モデルに適用することができる。曲がり関数は、予測される針先端形状が観測された針先端形状に一致するように、予測される針先端形状を調整することができる。このようにして、誤差モデルを、針の曲がりを補償するように調整することができる。したがって、今や観測されたリークに一致する補償された予測される針先端のリークを利用して、実際の針先端の位置を推測することができる。したがって、方法８００は８２０へと進む。

８２０において、方法８００は、曲げについて補償された誤差モデルを使用して作動前パラメータを決定することを含む。したがって、作動前パラメータの決定は、８２２において、観測された針のリークに一致するように補償された予測される針のリークに基づいて実際の針先端位置を決定することを含む。さらに、１つの典型的な実施形態においては、８１２に関して上述したように、ロボットが返す実際の先端位置をリアルタイムで決定し、１つまたは複数の挿入された針のパラメータおよび誤差を計算するために使用することができる。ロボット返信先端位置の詳細は、８１２に関して説明されており、簡潔にするため繰り返さない。

さらに、８２４において、針をターゲット位置に対してＤＢＴボリューム内の作動前位置に位置させた状態でのノッチ位置などの他の針特性を、実際の針先端位置、曲がりの大きさおよび針の軌跡などの曲がりのパラメータ、ならびに針の直径、針先端の長さ、および針先端からのノッチの位置などの既知の針特性から決定することができる。さらに、挿入された針のパラメータの決定は、８２６において、（（８０８において判断されるように）観測されたリークが予測されるリークに一致しないことに基づいて）針が曲がりゆえに予測されるターゲット座標に到達しなかったと推測することを含み得る。挿入された針のパラメータの決定は、８２８において、観測されたリークと予測されるリークとの間の類似度を表すスコアを決定することをさらに含み得る。類似度は、観測された針先端ボリュームと予測される針先端ボリュームとの間の差、観測された針先端位置と予測される針先端位置との間の位置差、および再構成されたボリュームにおける観測された針先端の形状と予測される針先端の形状との間の形状の差のうちの１つまたは複数に基づくことができる。さらに、挿入された針のパラメータの決定は、８３０において、実際の針先端位置（８２２で決定される）と予測される針先位置（針のターゲット座標への到達に基づいて決定される）との間の距離を決定することを含み得る。距離を、３次元空間（ＤＢＴボリューム）における距離として計算することができる。

さらに、いくつかの処置においては、たとえ乳房が圧迫されていても、針の挿入時にターゲット病変が動く可能性がある。したがって、いくつかの実施形態においては、ターゲット位置を、針を作動前位置に位置させた状態でユーザが選択し直すことができ、ＤＢＴボリュームにおける予測されるリーク（ステップ８０４）、およびその後の上述のとおりの作動前パラメータの決定は、最後に選択されたターゲット位置に基づいて決定されてよい。

挿入された針のパラメータが決定されると、方法８００は、図７Ａのステップ７１６に戻ることができる。

７１６に戻ると、方法７００は、第２の再構成誤差情報および挿入された針のパラメータをユーザへと提示することを含む。第２の再構成誤差情報の提示は、７１８において、ＤＢＴボリューム内の画像化された針先端の再構成誤差領域を示すことを含む。再構成誤差領域は、観測された針先端の形状と予測される針先端の形状との間の領域、および観測された針先端のボリュームと予測される針先端のボリュームとの間のボリュームのうちの１つまたは複数を含み得る。さらに、挿入された針のパラメータをユーザへと示すことができ、これは、７２０において、実際の針先端の位置を示すこと、７２２において、針の曲がりの大きさを示すこと、および実際の針先端の位置と予測される針先端の位置との間の距離を示すこと、ならびに７２４において、針に沿った関心対象の地点（例えば、ノッチ位置）を示すことを含む。さらに、上述したように、異なる介入ツールが使用される場合、対応する介入ツールのパラメータを決定し、ユーザへと表示することができる。

１つの典型的な実施形態においては、第２の再構成誤差および挿入されたパラメータを、再構成画像に重ねて表示しても、別途示してもよく、あるいは上記の組み合わせを提供してもよい。表示の種類は、ユーザによる選択が可能であってよい。例えば、針先端位置を、ハイライトまたはグラフィックによる輪郭によって（ステップ７１０からの作動前画像などの）作動前ＤＢＴ再構成画像上に示すことができる一方で、曲がりの大きさ、類似度スコア、実際の針先端と予測される針先端との距離などの他の挿入された針のパラメータを、別途示すことができる。さらに、ユーザの選択に基づいて、別途示されるパラメータを、作動前画像に重ねて表示してもよい。さらに、再構成誤差領域を、ユーザの選択に基づいて作動前画像上に重ねて表示することができる。

別の典型的な実施形態においては、再構成画像とは別の針先端のグラフィック表示を提供することができる。

さらに別の典型的な実施形態において、第２の再構成誤差および１つまたは複数の作動前パラメータは、各々のＤＢＴ再構成画像スライスの概略図を介して示されてよく、ＤＢＴ再構成画像スライスとは別に表示され、あるいはＤＢＴ再構成画像に組み合わせられてよい。

このようにして、上述のように決定された第２の再構成誤差および挿入された針のパラメータ、ターゲット位置に対する実際の針先端位置、ターゲット位置に対する他の針特性、類似度、曲がりの大きさ、および実際の針先端位置と予測される針先端位置との間の距離を含むパラメータを、ユーザインターフェースを介してユーザに表示することができる。さらに、第２の再構成誤差および挿入された針のパラメータに基づいて、ユーザは、現在のアプローチを続行するか、あるいは別のアプローチ（例えば、水平アプローチ）を生検に使用できるかどうかを、決定することができる。

第２の再構成誤差および挿入された針のパラメータを提示すると、方法７００は、図７Ｂのステップ７３０へと続く。７３０において、方法７００は、ターゲット位置に対する実際の針先端位置が生検の実施に適しているかどうかを判断することを含む。これは、一例において、選択された生検針が生検のためのターゲット位置に対する所望の位置にあることをユーザが確認したかどうかを判断することを含み得る。

これに加え、あるいはこれに代えて、方法７００は、第２の再構成誤差および挿入された針のパラメータに基づいて、実際の（現在の）針先端位置がターゲット位置に対して所望の位置にあるかどうかを示すことを含み得る。一例として、実際の針先端位置が、ターゲット位置からの距離がしきい値距離よりも大きくなるように位置している場合、作動時に針先端がターゲットに到達しない可能性があり、したがってターゲット組織が針のノッチ内に収集されない可能性がある。しきい値距離は、ターゲット位置、実際の針先端位置、ならびに長さおよび直径などの針パラメータに基づくことができる。したがって、プロセッサは、ユーザインターフェースを介して、針先位置がターゲット位置での生検のための所望の位置にないことを示すことができ、さらに、プロセッサは、実際の針先端とターゲット位置との間の距離がしきい値距離よりも大きいことを示すことができる。上述のステップは、ターゲット位置に対する実際の針先端位置が、ユーザ入力に基づいて生検を実行するために適しているかどうかを決定することを示しているが、決定が実際の先端位置（作動前再構成画像から、再構成誤差モデルに基づく）、ターゲット位置（針挿入前にターゲット位置決めのために再構成画像から選択される）、およびロボット返信先端位置（先端を作動前位置に位置させた状態）のうちの１つまたは複数に基づいて自動的である実施形態も、本開示の範囲内であることを理解できるであろう。

針先端位置がターゲット位置に対して確認されない場合、７３０における回答は「いいえ」であり、方法７００は７３１へと進み、７３１において、現在の選択された針による現在の生検処置を終えることができる。例えば、（７１６における）作動前パラメータの知らせに基づいて、ユーザは、針先端位置が生検のための所望の位置にないと判断することができる。したがって、異なるアプローチ（現在のアプローチが垂直生検アプローチである場合の水平アプローチなど）および／または異なる針が生検により好適であり得るかどうかを評価するために、現在の生検処置を終了させることが望ましいかもしれない。現在の生検処置を終了することは、針を作動させずに引っ込めることをユーザにとって可能にすることを含み得る。

しかしながら、針先端位置が後の生検のためにターゲット位置に対して確認された場合、７３０における回答は「はい」であり、方法７００は７３４へと進む。７３４において、方法７００は、針先端位置の確認を針ホルダ制御システムへと送信することを含む。針先端位置の確認の受信に応答して、針ホルダ制御システムは、１つまたは複数のアクチュエータを調整して、ユーザによる生検針の作動を可能にし、あるいは生検針の作動を自動的に開始して、生検サンプルを収集することができる。例えば、針先端の位置が、ターゲット位置に対して生検のための所望の位置にあるとき、ユーザは、生検ガンを展開して、生検針を作動させることができる。

生検針の作動が完了すると、針の作動は、生検装置および／またはＸ線システムの１つまたは複数のセンサによって検出され得る。針の作動の検出に応答して、７３５において、方法７００は、針を作動後位置に位置させた状態で複数の作動後画像を取得することを含む。複数の作動後画像は、Ｘ線システムの垂直軸に対して０度で取得されたスカウト画像と、Ｘ線源を角度範囲内のさまざまな垂直軸からの角度（－θ～＋θ）に位置させて取得されたステレオスキャンとを含み得る。例えば、針の作動が確認されると、針は作動後位置にあり、Ｘ線源をＸ線システムの角度範囲内で回転させて、針を作動後位置に位置させた状態の複数の画像を取得することができる。作動前画像の取得に関して上述したように、複数の作動後画像を取得することは、複数の作動後スキャンを取得し、作動後スキャンから複数の作動後画像を再構成することを含み得る。さらに、複数の作動後画像を取得すると、方法７００は、針を作動後位置に位置させた状態の作動後画像をユーザインターフェース上に表示することをさらに含み得る。

さらに、作動前位置の針に関して上述したように、作動後の段階における針位置を（図８に記載の方法８００を利用して）評価することができ、作動後の段階における対応する挿入された針のパラメータを、（ステップ７１６で説明したように）ユーザに示すことができる。作動後位置の針の評価は、すでに詳しく説明した作動前位置の針の評価と同様であるため、作動後位置の評価の説明は繰り返さない。

一例においては、作動後位置の針の評価を利用して、針がターゲット病変を貫いたかどうかを判断し、したがって生検の成功を評価することができる。

次に、７３７において、方法７００は、組織の抽出が完了したかどうかを判断することを含み得る。組織の抽出が完了したかどうかの判断は、例えば、ユーザの確認に基づくことができる。組織の抽出が完了していない場合、７３７における回答は「いいえ」であり、方法７００は、組織の抽出の完了を監視するために７３８へと進む。組織の抽出が完了すると、７３７における回答は「はい」であり、方法７００は７４０へと進む。

組織が抽出されると、ユーザは、生検後クリップを挿入して生検部位をマークすることができる。したがって、７４０において、方法７００は、生検後クリップが挿入されたかどうかを判断することを含む。例えば、生検後クリップの挿入の確認は、ユーザの知らせに基づくことができる。生検後の挿入が完了していない場合、７４０における回答は「いいえ」であり、方法７００は７４１へと進み、生検後クリップの挿入を監視する。生検後クリップが挿入された場合、７４０における回答は「はい」であり、方法７００は７４２へと進む。７４２において、方法７００は、生検後クリップを生検部位に位置させた状態で複数の作動後画像を取得することを含む。生検後クリップを含む複数の作動後画像は、Ｘ線システムの垂直軸に対して０度で取得されたスカウト画像と、Ｘ線源を角度範囲内のさまざまな垂直軸からの角度（－θ～＋θ）に位置させて取得された複数のスキャンとを含み得る。例えば、生検後クリップの挿入が確認されると、Ｘ線源をＸ線システムの角度範囲内で回転させることができ、生検後クリップが挿入された複数の画像を得ることができる。作動前画像および作動後画像の取得に関して上述したように、生検後クリップを含む複数の作動後画像を取得することは、複数の作動後スキャンを取得し、作動後スキャンから複数の作動後画像を再構成することを含み得る。さらに、方法７００は、クリップを含む作動後画像をユーザインターフェース上に表示することを含む。

このように、誤差モデルに基づいて決定された第１および第２の再構成誤差に基づいて、生検の精度および効率を改善することができる。

次に、図９が、生検針が作動前位置への挿入時に曲がる場合の典型的な観測される針先端のボリュームおよび形状、ならびに曲がりのない針先端の典型的な予測されるボリュームおよび形状の概略図９００を示している。具体的には、図９は、圧迫パドル９０２と検出器９０４との間の図１のＸ線システム１００などのＸ線システムの一部分を示している。生検針９５０は、圧迫された乳房のボリューム９１９内に示されている。生検針９５０は、針の長さに沿った垂直な針の軸線が圧迫パドル９０２および検出器９０４に対して垂直である垂直アプローチモードにて配向されている。Ｘ線システムの角度範囲は、矢印９０６ならびにＸ線管９２０の２つの角度位置－θおよび＋θによって示されている。＋θ位置にあるＸ線管９２０からのＸ線の第１のコーンビームが、点線９４０によって示され、－θ位置にあるＸ線管９２０の第２のコーンビームが、点線９４５によって示されている。

この典型的な図において、実際の針９５０は、乳房９１９のＤＢＴボリューム内に配置されて示されている。針パラメータ、ターゲット位置、およびＸ線システムパラメータに基づく誤差モデルに基づいてモデル化された予測される針の形状が、９３５に示されている。針９５０は、針先端の端部９５５を含み得る。針９５０の実際の針先端部分は、垂直なハッチングによって示されている。しかしながら、針がＸ線管９２０を角度範囲－θ～＋θの範囲内の複数の角度に移動させることによってＤＢＴボリューム内で画像化され、検出器９０４に投影されたＸ線の投影画像が再構成されるとき、針先端は、再構成された画像のｚ軸（９０５）に沿ってより大きなＤＢＴボリュームに現れる。具体的には、針先端の端部の位置９６５が、実際の針先端の位置９５５とは異なる場所に位置するように現れる。観測される針先端の長さが、実際の針先端の長さよりも長くなり、針先端が、ｚ方向のＤＢＴ画像化の分解能が低いがゆえに、ｚ軸に沿って垂直方向にリークしていると表現される。さらに、挿入時に、針先端が、曲がりに起因して湾曲した軌跡を辿った可能性があり、結果として、観測される針先端の形状９７５が、予測される針先端の形状９３５から相違する。したがって、観測される針先端の形状９７５およびボリュームを、誤差モデルに基づいてモデル化された予測される針先端の形状９３５およびボリュームと比較することによって、針が直線的な軌跡を辿ったかどうか、あるいは挿入時に針先端が曲がったかどうかを判断することができる。さらに、曲がりの大きさを、観測された針先端の形状およびボリュームとモデル化された針先端の形状およびボリュームとの比較に基づいて決定することができる。

実際の針９５０が直線的な経路を辿った場合、予測される針先端の形状９３５およびボリュームが、観測される針先端の形状およびボリュームに一致でき、モデル化された針先端を、実際の針先端の端部を決定するために使用することができる。しかしながら、実際の針先端９５０は湾曲した軌跡を辿ったため、実際の針先端の位置９５５を決定するために、誤差モデルに基づいてモデル化された予測される針先端９３５を、予測される針先端の形状９３５およびボリュームが観測された針先端の形状９７５およびボリュームに一致するように調整することができる。予測される針先端の形状およびボリュームを観測された針先端の形状およびボリュームへと調整すると、実際の針先端の端部位置９５５を、調整後のモデルから推測することができる。さらに、リークボリューム９５６を、調整された針先端のモデルおよび観測された針先端から決定することができる。

このようにして、誤差モデルおよび観測された針のボリュームを利用して、実際の針が挿入時に曲がったかどうかを推測し、実際の針先端の位置をさらに決定することができる。実際の針先端の位置、実際の針先端のボリュームのリークボリューム、実際の針先端の曲がりの大きさ、およびノッチ位置などの他の針パラメータを、ユーザに知らせることができる。上述の知らせに基づいて、ユーザは、実際の針先端の位置をより正確に視覚化し、針が生検のためのターゲット位置に対する所望の位置にあるかどうかを判断することが可能であってよい。

技術的な効果は、誤差モデルにより、ユーザが実際の介入ツールの位置をより正確に判断できることである。誤差モデルを実装することにより、ユーザは、介入処置をより高い精度および効率で実行でき、さらには、誤差モデルは、ワークフローのさまざまな段階におけるより正確な意思決定プロセスをユーザにとって容易する。結果として、例えばターゲットとした異常を抽出できずに介入処置をやり直す必要性が、大幅に減少する。誤差モデルの別の技術的効果は、介入処置の開始前であっても、ユーザに予測される再構成誤差を知らせることができ、予測される再構成誤差が所与の介入処置に関して許容可能であるかどうかを判断できるため、効率が向上し、介入処置の成功率が向上することである。

Ｘ線システムのための方法の一実施形態が、Ｘ線システムで、圧迫された乳房について、デジタル乳房トモシンセシススキャンを実行し、トモシンセシススキャンデータを生成するステップと、トモシンセシススキャンデータから圧迫された乳房の画像を再構成するステップと、Ｘ線システムの取得ジオメトリおよび介入ツールのパラメータの関数としてモデル化される誤差モデルに基づいて、介入ツールについて予測される再構成誤差を決定するステップとを含み、介入ツールのパラメータは、ツールの長さ、ツール先端の直径、ツールの向き、およびツール先端の位置を含み、ツール先端の位置は、再構成された画像における選択されたターゲット位置およびＸ線システムに結合したロボットシステムからのフィードバックに基づいて決定されるロボット返信先端位置のうちの１つまたは複数から導出される。この方法の第１の例は、介入ツールについて予測される再構成誤差が、介入ツールが圧迫された乳房へと挿入される前に決定されることを含む。第１の例を随意により含むこの方法の第２の例において、介入ツールは、生検針、フックワイヤ、およびアブレーション針のうちの１つまたは複数を含み、取得ジオメトリは、Ｘ線システムの角度範囲、Ｘ線システムの線源から画像までの距離、およびＸ線システムの焦点スポット位置を含む。第１および第２の例の一方または両方を随意により含むこの方法の第３の例において、この方法は、予測される再構成誤差をＸ線システムのユーザインターフェース上に表示するステップをさらに含む。第１～第３の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第４の例において、この方法は、介入ツールデータベースからしきい値誤差よりも小さい再構成誤差を有する１つまたは複数の候補介入ツールを特定するステップと、１つまたは複数の候補介入ツールをユーザインターフェース上に表示するステップとをさらに含む。第１～第４の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第５の例において、この方法は、しきい値誤差が、選択されたターゲットのサイズ、介入ツールのパラメータ、およびユーザ選択による設定のうちの１つまたは複数に基づくことをさらに含む。第１～第５の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第６の例において、この方法は、圧迫された乳房内への介入ツールの配置に応答して、介入ツールを含む圧迫された乳房の第２のトモシンセシススキャンを実行し、第２のトモシンセシススキャンからの第２のスキャンデータに基づいて第２の画像を再構成するステップと、第２の再構成された画像からの観測されたツール先端の形状および位置、ならびに予測される再構成誤差に基づいて、実際のツール先端の端部位置を決定するステップと、第２の再構成された画像上に実際のツール先端の位置を示すステップとをさらに含む。第１～第６の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第７の例において、この方法は、第２の再構成された画像における観測されたツール先端の形状および位置と、予測されるツール先端の形状および位置との比較に基づいて、ツール先端のずれの量を決定するステップをさらに含み、予測されるツール先端の形状および位置は、予測される再構成誤差およびツール先端の位置に基づいてモデル化される。第１～第７の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第８の例において、この方法は、比較が類似度指標を使用して実行されることをさらに含み、ツール先端のずれの量をユーザインターフェース上に示すステップをさらに含む。

一実施形態は、Ｘ線システムによる画像ガイド下介入処置のための方法に関し、この方法は、介入ツールが組織に挿入されたときに、介入ツールを組織内に位置させた状態で組織のトモシンセシススキャンを実行し、第２のトモシンセシススキャンからのスキャンデータに基づいて画像を再構成するステップと、介入ツールについて、ターゲット位置、Ｘ線システムのジオメトリ、および１つまたは複数の介入ツールパラメータに基づく予測される再構成誤差を決定するステップと、ツール先端の位置および予測される再構成誤差から、予測されるツール先端の形状を決定するステップと、観測されたツール先端の形状と予測されるツール先端の形状との間の類似度指標を決定するステップと、類似度指標に基づいて組織の物理的ボリューム内の実際のツール先端の端部位置を決定するステップとを含む。この方法の第１の例は、挿入されたときに、ツールが、ターゲット位置に対する作動前位置にあることを含む。第１の例を随意により含むこの方法の第２の例において、この方法は、挿入されたときに、ツールが、ターゲット位置に対する作動後位置にあることをさらに含む。第１および第２の例の一方または両方を随意により含むこの方法の第３の例において、この方法は、予測される再構成誤差が、実際のツール先端位置と予測される再構成された先端位置との間の推定されるツール先端位置差を含み、実際のツール先端位置は、ターゲット位置に基づき、予測される再構成された先端位置は、ターゲット位置、Ｘ線システムのジオメトリ、および１つまたは複数の介入ツールパラメータに基づき、１つまたは複数の介入ツールパラメータは、ツールの所望の向き、ツール先端の長さ、およびツール先端の直径を含むことをさらに含む。第１～第３の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第４の例において、この方法は、再構成された画像をユーザインターフェース上に表示するステップと、予測されるツール先端位置、実際のツール先端位置、および選択された介入ツールのリーク領域のうちの１つまたは複数を、ツールを含む再構成された画像上に示すステップと、予測される再構成誤差をユーザインターフェース上に表示するステップとをさらに含み、リーク領域は、予測される再構成誤差に基づく。第１～第４の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第５の例において、この方法は、類似度指標に基づいてツールのずれの量を決定するステップと、ツールのずれの量をユーザインターフェース上に表示するステップとをさらに含む。第１～第５の例のうちの１つまたは複数あるいは各々を随意により含むこの方法の第６の例において、この方法は、ツールが組織に挿入されたときにツールのセンサに基づくツール先端位置を決定するステップと、センサに基づくツール先端位置に基づいて、決定された実際のツール先端位置情報を調整するステップとをさらに含み、センサに基づくツール先端位置は、介入ツールの取り付けおよび案内に使用されるロボットツールの軸位置、ロボットツールの幾何学的モデル、介入ツールパラメータ、および介入ツールの較正パラメータの関数として決定される。

画像化システムのためのシステムの実施形態が、画像化システムの軸線を中心とする角度範囲内を回転する放射源と、放射源からの放射線を受け取る検出器であって、放射源と検出器との間に位置する標本の複数の投影画像を生成する検出器と、生検ツールシステムおよび生検ツールシステムに結合した介入ツールを含んでおり、画像化システムに結合し、放射源と検出器との間に位置する生検装置と、画像化プロセッサとを備え、画像化プロセッサは、第１のデジタル乳房トモシンセシススキャンから、ツールが挿入されていない状態の標本の複数の投影画像を再構成し、再構成された画像における選択されたターゲット生検位置、Ｘ線システムのジオメトリ、ならびにツールの直径およびツールの長さを含むツールパラメータに基づいて、ツールについて予測される再構成誤差を決定し、予測される再構成誤差を画像化システムのユーザインターフェースに表示するための非一時的なメモリに格納された実行可能命令を有する。このシステムの第１の例において、画像化システムは、予測される再構成誤差が、Ｘ線システムの画像化ボリューム内のツール先端画像の予測されるリークを含むことをさらに含む。第１の例を随意により含む画像化システムの第２の例において、プロセッサは、画像化システムによる第２のデジタル乳房トモシンセシススキャンから得られるツールが挿入された状態の標本の複数の第２の投影画像を再構成することによって、第２の一式の画像を生成し、第２の画像から観測されたツール先端画像を決定し、予測される再構成誤差からモデル化されるツール先端の予測される位置および予測される形状に基づき、観測されたツール先端画像の観測された位置および観測された形状にさらに基づいて、実際のツール先端の位置、実際のツール先端の形状、再構成誤差領域、およびツールの曲がりの大きさのうちの１つまたは複数を決定し、ユーザインターフェース上に表示された第２の画像上に実際のツール先端の位置および再構成誤差領域を示し、ユーザインターフェース上に前記曲がりの大きさを表示するための非一時的なメモリ内のさらなる命令を含む。第１および第２の例を随意により含む画像化システムの第３の例において、画像化システムは、ツールが針であることを含み、プロセッサは、針のトモシンセシス再構成画像からの観測された針先端の形状および観測された針先端の位置、ならびに針の対応する予測される再構成誤差に基づいて、針の実際のノッチ位置を決定するためのさらなる命令を含む。

本開示の種々の実施形態の要素を紹介する場合に、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「前記（ｔｈｅ）」は、その要素が１つまたは複数存在することを意味するように意図される。「第１の」、「第２の」、などの用語は、いかなる順序、量、または重要性も示すものではなく、むしろ或る要素を別の要素と区別するために使用される。「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「・・・を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「・・・を有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であるように意図され、列挙された要素以外のさらなる要素が存在してもよいことを意味する。本明細書において「接続（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」、「結合（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」、などの用語が使用されるとき、１つの物体（例えば、材料、要素、構造、部材、など）を別の物体に接続し、あるいは結合させることが、その１つの物体が別の物体に直接接続され、または直接結合するか、あるいはその１つの物体と別の物体との間に１つ以上の介在する物体が存在するかにかかわらず、可能である。さらに、本開示の「一実施形態」または「実施形態」への言及は、そこで述べられた特徴をやはり備えるさらなる実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していないことを、理解すべきである。

これまでに示した変更に加えて、多数の他の変種および代替の構成を、当業者であれば、この説明の精神および範囲から逸脱することなく考え出すことができ、添付の特許請求の範囲は、そのような変更および構成を包含するように意図される。したがって、情報を、現時点において最も実際的かつ好ましい態様であると考えられる内容に関して具体的かつ詳細に上述してきたが、本明細書に記載の原理および概念から逸脱することなく、これらに限られるわけではないが形態、機能、ならびに動作および使用のやり方を含む多数の変更を行うことができることが、当業者にとって明らかであろう。また、本明細書において使用されるとき、実施例および実施形態は、あらゆる点で、あくまでも例示を意図しているにすぎず、いかなるやり方でも限定であると解釈されるべきではない。

１０ Ｘ線システム
１５ ガントリ
１６ 放射源、Ｘ線源
１８ 放射検出器
２０ コリメータ
２４ 検出面
３６ 患者シールド
３８ フェイスシールドレール
４０ 圧迫パドル
４２ 支持構造、画像
４３ ワークステーション
４４ Ｘ線システムコントローラ
４７ ケーブル
４８ 放射シールド
５０ ディスプレイ、ユーザインターフェース
５２ キーボード
５４ マウス
５６ 表示画面、ユーザインターフェース
５８ 軸
６０ 垂直軸
１００ マンモグラフィシステム、Ｘ線システム
１４０ 生検装置
１４１ ｚ軸
１４２ ｙ軸
１４３ ｘ軸
１５０ 生検装置コントローラ
１５５ 生検テーブル
１５６ 水平面、表面
１５９ 生検装置制御モジュール
１６０ 生検装置インターフェース
１６２ 生検装置ディスプレイ
１６４ 通信ポート
１７０ 生検ツール、生検ツールシステム
１７２ トランク
１７３ プラットフォーム
１７４ 第１のアーム
１７６ 第２のアーム
１７７ ノブ、レール
１８０ 生検ガンホルダ
１８４ 生検ガン
１９０ 生検針
１９２ 針先端領域、針先端
１９３ 針先端の長さ
１９４ 開口部（ノッチ）
１９５ 針の直径
１９６ 内側カニューレ
１９８ 外側カニューレ
２００ 方法
３００ 方法
３５０ ブロック図
３６０ 誤差モデル
３６４ 針パラメータ
３６６ ｚ軸
３６８ 取得システムパラメータ
４００ 第１のデータテーブル
４５０ 第２のデータテーブル
５００ 部分
５０２ 圧迫パドル
５０４ 検出器
５０５ 垂直軸
５０８ 生検針
５１０ 実際の針先端の長さ
５１２ 観測される針先端の長さ
５１５ 実際の針先端の端部、端部位置
５２０ Ｘ線管
５２２ ＤＢＴボリューム
５２５ 観測される針先端の端部
５３５ 領域
５４０ Ｘ線管のコーンビーム
５４５ Ｘ線管のコーンビーム
６０８ 針
６１０ 実際の針先端の長さ
６１２ 観測される針先端の長さ
６１５ 実際の針先端の端部
６２５ 観測される針先端の端部
７００ 方法
７７０ 再構成された画像
７７２ ターゲット位置
７７４ 基準平面からの距離
７７６ Ｙ座標
７７８ Ｘ座標
７８０ 基準平面
７８１ 画像
７８２ 画像
７８３ 画像
７８４ 画像
８００ 方法、フローチャート
９０２ 圧迫パドル
９０４ 検出器
９０５ ｚ軸
９１９ ボリューム
９２０ Ｘ線管
９３５ 予測される針先端の形状
９４０ Ｘ線管のコーンビーム
９４５ Ｘ線管のコーンビーム
９５０ 生検針、針先端
９５５ 実際の針先端の端部位置
９５６ リークボリューム
９６５ 針先端の端部位置
９７５ 観測される針先端の形状
１０１０ 物理的空間
１０２０ 画像空間

Claims (20)

1. Ｘ線システム（１０、１００）のための方法（２００、３００、７００、８００）であって、
   前記Ｘ線システム（１０、１００）で、圧迫された乳房について、デジタル乳房トモシンセシススキャンを実行し、トモシンセシススキャンデータを生成するステップと、
   前記トモシンセシススキャンデータから前記圧迫された乳房の画像を再構成するステップと、
   プロセッサを用いて、前記Ｘ線システム（１０、１００）の取得ジオメトリおよび介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のパラメータの関数としてモデル化される誤差モデル（３６０）に基づいて、介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）について予測される再構成誤差を決定するステップと
   を含んでおり、
   前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のパラメータは、ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の長さ（１９３）、ツール先端の直径（１９５）、ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の向き、およびツール先端の位置を含み、前記ツール先端の位置は、前記再構成された画像における選択されたターゲット位置および前記Ｘ線システム（１０、１００）に結合したロボットシステムからのフィードバックに基づいて決定されるロボット返信先端位置のうちの１つまたは複数から導出される、方法（２００、３００、７００、８００）。
2. 前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）について予測される前記再構成誤差は、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）が圧迫された乳房へと挿入される前に決定される、請求項１に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
3. 前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）は、生検針（１９０、５０８、６０８、９５０）、フックワイヤ、およびアブレーション針のうちの１つまたは複数を含み、前記取得ジオメトリは、前記Ｘ線システム（１０、１００）の角度範囲、前記Ｘ線システム（１０、１００）の線源（１６）から画像までの距離、および前記Ｘ線システム（１０、１００）の焦点スポット位置を含む、請求項１に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
4. 前記予測される再構成誤差を前記Ｘ線システム（１０、１００）のユーザインターフェース（５０、５６）上に表示するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
5. 介入ツールデータベースからしきい値誤差よりも小さい再構成誤差を有する１つまたは複数の候補介入ツールを特定するステップと、前記１つまたは複数の候補介入ツールを前記ユーザインターフェース（５０、５６）上に表示するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
6. 前記しきい値誤差は、選択されたターゲットのサイズ、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のパラメータ、およびユーザ選択による設定のうちの１つまたは複数に基づく、請求項５に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
7. 前記圧迫された乳房内への前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の配置に応答して、前記Ｘ線システムを用いて、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）を含む前記圧迫された乳房の第２のトモシンセシススキャンを実行し、プロセッサを用いて、前記第２のトモシンセシススキャンからの第２のスキャンデータに基づいて第２の画像を再構成するステップと、
   再構成された前記第２の画像からの観測されたツール先端の形状（９７５）および位置、ならびに前記予測される再構成誤差に基づいて、実際のツール先端の端部位置（５１５、９５５）を決定するステップと、
   再構成された前記第２の画像上に前記実際のツール先端の位置（５１５、９５５）を示すステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
8. 再構成された前記第２の画像における前記観測されたツール先端の形状（９７５）および位置と、予測されるツール先端の形状（９３５）および位置との比較に基づいて、ツール先端のずれの量を決定するステップをさらに含み、前記予測されるツール先端の形状（９３５）および位置は、前記予測される再構成誤差および前記ツール先端の位置に基づいてモデル化される、請求項７に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
9. 前記比較は、類似度指標を使用して実行され、当該方法（２００、３００、７００、８００）は、前記ツール先端のずれの量をユーザインターフェース（５０、５６）上に示すステップをさらに含む、請求項８に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
10. Ｘ線システム（１０、１００）による画像ガイド下介入処置のための方法（２００、３００、７００、８００）であって、
    介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）が組織に挿入されたときに、
    前記Ｘ線システムを用いて、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）を前記組織内に位置させた状態で前記組織のトモシンセシススキャンを実行し、プロセッサを用いて、前記トモシンセシススキャンからのスキャンデータに基づいて画像を再構成するステップと、
    プロセッサを用いて、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）について、ターゲット位置、Ｘ線システム（１０、１００）のジオメトリ、および１つまたは複数の介入ツールパラメータ（３６４）に基づく予測される再構成誤差を決定するステップと、
    プロセッサを用いて、前記再構成された画像から、観測されたツール先端の形状（９７５）を決定するステップと、
    プロセッサを用いて、前記ツール先端の位置および前記予測される再構成誤差から、予測されるツール先端の形状（９３５）を決定するステップと、
    プロセッサを用いて、前記観測されたツール先端の形状（９７５）と前記予測されるツール先端の形状（９３５）との間の類似度指標を決定するステップと、
    プロセッサを用いて、前記類似度指標に基づいて前記組織の物理的ボリューム内の実際のツール先端の端部位置（５１５、９５５）を決定するステップと
    を含む、方法（２００、３００、７００、８００）。
11. 挿入されたときに、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）は、前記ターゲット位置に対する作動前位置にある、請求項１０に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
12. 挿入されたときに、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）は、前記ターゲット位置に対する作動後位置にある、請求項１０に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
13. 前記予測される再構成誤差は、実際のツール先端位置と予測される再構成された先端位置との間の推定されるツール先端位置差を含み、前記実際のツール先端位置は、前記ターゲット位置に基づき、前記予測される再構成された先端位置は、前記ターゲット位置、前記Ｘ線システム（１０、１００）のジオメトリ、および前記１つまたは複数の介入ツールパラメータ（３６４）に基づき、前記１つまたは複数の介入ツールパラメータ（３６４）は、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の所望の向き、前記ツール先端の長さ（１９３）、および前記ツール先端の直径（１９５）を含む、請求項１０に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
14. 前記再構成された画像をユーザインターフェース（５０、５６）上に表示するステップと、前記予測されるツール先端位置、前記実際のツール先端位置、および選択された介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のリーク領域のうちの１つまたは複数を、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）を含む前記再構成された画像上に示すステップと、前記予測される再構成誤差を前記ユーザインターフェース（５０、５６）上に表示するステップとをさらに含み、前記リーク領域は、前記予測される再構成誤差に基づく、請求項１３に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
15. 前記類似度指標に基づいてツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のずれの量を決定するステップと、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のずれの量をユーザインターフェース（５０、５６）上に表示するステップとをさらに含む、請求項１０に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
16. 前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）が前記組織に挿入されたときに前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）のセンサに基づくツール先端位置を決定するステップと、前記センサに基づくツール先端位置に基づいて、前記決定された実際のツール先端位置情報を調整するステップとをさらに含み、前記センサに基づくツール先端位置は、前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の取り付けおよび案内に使用されるロボットツールの軸位置、前記ロボットツールの幾何学的モデル、前記介入ツールパラメータ（３６４）、および前記介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の較正パラメータの関数として決定される、請求項１０に記載の方法（２００、３００、７００、８００）。
17. 画像化システム（１００）であって、
    前記画像化システム（１００）の軸線（５８）を中心とする角度範囲内を回転する放射源（１６）と、
    前記放射源（１６）からの放射線を受け取る検出器（１８）であって、前記放射源（１６）と前記検出器（１８）との間に位置する標本の複数の投影画像を生成する検出器（１８）と、
    生検ツールシステム（１７０）および前記生検ツールシステム（１７０）に結合した介入ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）を含んでおり、前記画像化システム（１００）に結合し、前記放射源（１６）と前記検出器（１８）との間に位置する生検装置（１４０）と、
    画像化プロセッサと
    を備えており、
    前記画像化プロセッサは、
    第１のデジタル乳房トモシンセシススキャンから、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）が挿入されていない状態の前記標本の複数の投影画像を再構成し、
    前記再構成された画像における選択されたターゲット生検位置、前記画像化システム（１０、１００）のジオメトリ、ならびにツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の直径（１９５）およびツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の長さ（１９３）を含むツールパラメータに基づいて、前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）について予測される再構成誤差を決定し、
    前記予測される再構成誤差を前記画像化システム（１００）のユーザインターフェース（５０、５６）に表示する
    ための非一時的なメモリに格納された実行可能命令を有する、画像化システム（１００）。
18. 前記予測される再構成誤差は、前記画像化システム（１０、１００）の画像化ボリューム内のツール先端画像の予測されるリークを含む、請求項１７に記載のシステム（１００）。
19. 前記画像化プロセッサは、
    前記画像化システム（１００）による第２のデジタル乳房トモシンセシススキャンから得られる前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）が挿入された状態の前記標本の複数の第２の投影画像を再構成することによって、第２組の画像を生成し、
    前記第２組の画像から観測されたツール先端画像を決定し、
    前記予測される再構成誤差からモデル化される前記ツール先端の予測される位置および予測される形状に基づき、前記観測されたツール先端画像の前記観測された位置および観測された形状にさらに基づいて、実際のツール先端の位置、実際のツール先端の形状、再構成誤差領域、および前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）の曲がりの大きさのうちの１つまたは複数を決定し、
    前記ユーザインターフェース（５０、５６）上に表示された前記第２組の画像上に前記実際のツール先端の位置および前記再構成誤差領域を示し、前記ユーザインターフェース（５０、５６）上に前記曲がりの大きさを表示する
    ための非一時的なメモリ内のさらなる命令を含む、請求項１８に記載のシステム（１００）。
20. 前記ツール（１９０、５０８、６０８、９５０）は、針であり、前記プロセッサは、前記針のトモシンセシス再構成画像からの観測された針先端の形状（９７５）および観測された針先端の位置、ならびに前記針の対応する予測される再構成誤差に基づいて、前記針の実際のノッチ位置を決定するためのさらなる命令を含む、請求項１９に記載のシステム（１００）。

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