JP7391185B2 - 動き検出システムを用いる断層撮影イメージング - Google Patents

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Description

本発明は、動き検出システムを有する断層撮影イメージングシステムに関連する。
このような断層撮影イメージングシステムは、米国特許出願公開第2011/0201916号から知られている。
この既知の断層撮影イメージングシステムは、カメラを用いて取得した画像と同時にMRI画像を取得する。カメラを用いて取得した画像は、MRI画像と関連付けられ、動き補正されたデータがもたらされる。
本発明は、より信頼性の高い動き検出システムを有する断層撮影イメージングシステムを提供することを目的とする。
この目的は、以下を含む断層撮影イメージングシステムによって達成される。
画像データ収集システムを担持し、かつ基準座標系を画定する支持体と、
基準座標系内の選択されたイメージングゾーンから画像データを収集するように、画像データ収集システムを設定するスキャン計画コントローラと、
動作を検出する動き検出システムであって、
ダイナミックカメラシステムの画像座標系内にレジスタされたダイナミック画像情報を受け取るダイナミックカメラシステム、
選択されたイメージングゾーンを基準座標系から画像座標系に変換する演算ユニット、及び
変換された、選択されたイメージングゾーン内のレジスタされたダイナミック画像情報から動き情報を得る動き解析器を含む動き検出システムと、を含む。
本発明の断層撮影イメージングシステムは、例えば、磁気共鳴検査システム、コンピュータ断層撮影(CT)システム、X線イメージングシステム、又は核医学イメージングシステムである。このような断層撮影イメージングシステムは、例えば、コンピュータ断層撮影システムのX線源及びX線検出器を担持する支持体、又は磁気共鳴検査システムの主磁石を担持する支持体を形成するガントリを含む。本発明が組み込まれ得る断層撮影イメージングシステムの他の例としては、陽電子放出断層撮影(PET)システム、単光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)システム、及び、PET-CTシステムやMRI-CTシステムなどのハイブリッド断層撮影システムなどの核医学断層撮影システムが挙げられる。本発明はまた、MR-LINACシステムなどの断層撮影画像誘導放射線治療システムに組み込まれてもよい。支持体は、基準座標系を画定する。基準座標系内の断層撮影画像データ(例えば減衰プロファイル又はk空間プロファイル)が収集される。スキャン計画コントローラは、例えば、検査対象の患者の解剖学的構造の一部が位置付けられている、基準座標系内の選択されたイメージングゾーンから断層撮影画像データを収集するように、画像データ収集システムを設定するように(例えばソフトウェアで)構成されている。選択されたイメージングゾーンは、スキャン計画コントローラへのユーザ入力に基づいて設定することも、以前のサーベイ画像からの領域認識に基づいてスキャン計画コントローラに適用することもできる。
動き検出システムは、カメラベースであり、かつカメラシステムのカメラレンジのダイナミック画像情報を受け取るダイナミックカメラシステムを含む。カメラレンジとは、カメラシステムがダイナミック画像情報を取得するために感知するボリューム、すなわち、ダイナミックカメラシステムの視野である。カメラシステムのダイナミック画像情報は、カメラシステムの画像座標系、すなわち、カメラの画像センサの適切な座標系(すなわち、画像ピクセル座標)にレジスタ(登録又は位置合わせ)される。ダイナミックカメラシステムが支持体に取り付けられている場合、基本的に基準座標系とカメラシステムの画像座標系との間には規定された幾何学的変換がある。この変換は、システムの幾何学的形状から派生する。これには、患者支持体や回転するガントリなどの動くパーツが含まれ、幾何学的変換は、システムの幾何学的形状のこれらの変動を考慮する。ダイナミックカメラシステムが支持体に固定して取り付けられていない場合、ダイナミックカメラシステムのセットアップ時に、基準座標系と画像座標系との間の幾何学的変換を較正する必要がある。
選択されたイメージングゾーンは、基準座標系内で画定されており、かつカメラシステムの画像座標系に対して信頼性が高く、ロバストに、かつ安定して幾何学的に関連している。特に、幾何学的変換は、基準座標系の3次元ボリュームからカメラシステムの画像座標系の2次元面積への3D-2D投影であり得る。幾何学的変換によって、選択されたイメージングゾーンを画像座標系に変換し、カメラシステムの画像座標系内に、変換された選択されたイメージングゾーンがもたらされる。つまり、選択されたイメージングゾーンは、関心領域として画像座標系の画像ピクセル座標に投影される。
動き解析器は、選択されたイメージングゾーンから変換された関心領域内から、カメラシステムによって収集されたダイナミック画像情報から動きを得る。これにより、イメージングゾーン内又はその付近で動きが発生しているかどうかを判断できる。イメージングゾーンは、支持体の基準座標系内に画定されている。動き解析器は、ダイナミックカメラシステムからのダイナミック画像情報内の特徴の物体の変化を認識する。イメージングゾーン内又はその付近でのこのような動きは、画像データ収集システムによって収集される画像情報を阻害する可能性がある。例えば、このような動きによる破損は、X線検出器によって収集されるコンピュータ断層撮影の減衰プロファイル、又は磁気共鳴検査システムのRF受信システムによって収集されるk空間プロファイルを悪化させる可能性がある。したがって、動き解析器によって、イメージングゾーン内又はその付近に動きが検出される場合、画像情報の動き補正又は収集した画像情報からの最終画像の再構成において、検出された動きを使用できる。一方、ダイナミックカメラシステムによって撮影されるが、イメージングゾーンを超えて発生する動き、及びイメージングゾーン内で発生しない動きは、イメージング手順を妨げることはなく、かつ補正する必要がない。
支持体(すなわち、ガントリ)は、検査ゾーン、特にX線源及びX線検出器が周りを回転する領域又は磁気共鳴検査システムのボアを画定する。検査領域は、イメージング対象の対象物、すなわち、検査対象の患者が位置付けられる領域である。断層撮影イメージング中に、検査ゾーン内のイメージング対象の対象物(検査対象の患者)から、データプロファイル(X線減衰プロファイル、k空間プロファイル)が収集される。イメージングゾーンは、断層撮影画像の再構成のためにデータプロファイルが収集される対象物のボリュメトリック領域を画定する。これらのプロファイルから、断層撮影画像(例えばコンピュータ断層撮影画像又は磁気共鳴画像)を再構成できる。これらのプロファイルは、検査対象の患者の解剖学的構造の一部、すなわち、選択されたイメージングゾーン内から収集される。再構成された画像は、断層撮影イメージングシステムの出力部に適用される。収集したk空間プロファイル又は減衰プロファイルからの磁気共鳴画像の再構成は、断層撮影イメージングシステム上で行われ得る。あるいは、断層撮影イメージングシステムとオンラインで通信する再構成施設に再構成をアウトソースしてもよい。つまり、収集されたプロファイルデータ、及び任意選択で、動き補正データを、例えばクラウド上の再構成施設にアップロードして、動き補正及び画像再構成をオフサイトの再構成施設で行い、再構成された画像データがユーザに、例えば断層撮影イメージングシステム又は別のワークステーションに戻されてもよい。
本発明のさらに詳細な実施形態では、動き検出システムは、イメージング対象の対象物のボリュメトリック輪郭にアクセスする。ボリュメトリック輪郭は、画像データセットで表されており、かつ基準座標系内の対象物の3次元の外表面を表す。対象物とは、例えば、検査対象の患者の体(の一部)を指す。
スキャン計画コントローラによって、断層撮影イメージングシステムによって断層撮影イメージングされるイメージングゾーンが基準座標系内で選択される。選択は、対象物のどの部分を検査するかの指示に基づいて自動的に行われても、手動で行われてもよい。スキャン計画コントローラは、ソフトウェアで実装されており、かつグラフィックユーザインターフェースを介してユーザによって制御される。ユーザは、ユーザグラフィックインターフェースで、後にイメージングが計画される選択を示すことができる。
領域解析器は、基準座標系内に、(a)選択されたイメージングゾーン内のボリュメトリック輪郭の関心ゾーンを決定する。領域解析器は、ボリュメトリック輪郭と、基準座標系内の選択されたイメージングボリュームとをレジスタできるソフトウェアで実装されている。演算ユニットはさらに、関心部分をダイナミックカメラシステムの画像座標系に変換する。これにより、動き解析に使用する、動き検出システム用の画像座標系内の関心領域が画定される。
ダイナミックカメラシステムは、基準座標系内の関心ゾーンからダイナミック画像情報を収集するように設定されている。このようにして、ダイナミックカメラシステムは、選択されたイメージングゾーン(の一部)を含み得るそのレンジ内の動作をキャプチャする。動き解析器は、関心領域のみ又は主に関心領域から動きを得る。一方、ダイナミックカメラシステムは、検査領域外でもイメージングを行う。「主に」とは、場合によっては、動き解析器が、関心領域よりもわずかに大きい(例えば、1つ以上の寸法において1%、3%、5%、又は10%大きい)領域から取られたデータを含んで、選択されたイメージングゾーンのすぐ外側での動きも、これらの動作が断層撮影システムによって取得された画像に影響を与える可能性が依然としてあることから、キャプチャすることがあることを理解するべきである。
ダイナミックカメラシステムの収集レンジの場所及びサイズは、ダイナミック画像情報が主に関心部分の動きに関連しているように、画像座標系内のボリュメトリック輪郭内の関心ゾーンの決定された部分に基づいて調整できる。したがって、ダイナミック画像情報は、実際には断層撮影画像情報の動き補正に重要な動きを検出するための適切な基礎となる。動きの検出は、動き解析器のソフトウェア実装によって行われ得る。動き解析器は、ダイナミック画像情報の連続する画像系を比較して、画像情報内の特徴が移動したことを検出できる。ダイナミックカメラシステムのレンジ内にあっても、関心の(イメージング)ゾーン内にない動きは、断層撮影画像情報の動き補正では回避される。つまり、ダイナミックカメラシステムのレンジ内にあっても、断層撮影画像の画質を悪化させる可能性がない又はほとんどない動きは、動き検出において考慮されない。したがって、より信頼性の高い動き検出が達成される。
本発明により、カメラレンジをイメージングゾーン及びその周辺に(例えば手動で)制限する必要がなくなる。
本発明のこれらの及び他の態様は、従属請求項に規定された実施形態を参照してさらに詳細に説明される。
本発明の断層撮影イメージングシステムの好ましい例では、支持体固有の座標系が基準座標系として使用される。支持体固有の座標系は、磁石ボアを画定する磁石構造、又はX線源及びX線検出器を担持するマウント支持体によって画定される座標系である。あるいは、基準座標系は、断層撮影イメージングシステムの明確に画定された別の構成要素に対して画定されてもよい。一例では、基準座標系は、患者キャリアに連結している。この場合、基準座標系は、患者キャリアとともに移動し、画像座標系への幾何学的変換は、ダイナミックカメラシステムに対する患者キャリアの動作が考慮される。このようにして、基準座標系は実用的であり、検査領域に直接関連する。
断層撮影イメージングシステムの実用例では、ダイナミックカメラシステムは、そのイメージングレンジが対象物の場所又はさらには少なくとも検査領域全体に及ぶように、支持体に取り付けられている。したがって、ダイナミックカメラを使用して、動きだけでなく、例えば、補助機器の位置を特定するために検査ゾーン内の状況をモニタリングし、かつ検査領域内で検査対象の患者を確認することができる。
断層撮影イメージングシステムのさらなる実用例では、ボリュメトリック輪郭を収集するために、別の深度カメラが設けられている。深度カメラは、対象物(例えば検査対象の患者)が検査領域外にあるときにボリュメトリック輪郭を収集できるように取り付けられる。深度カメラも、支持体の座標系に対して較正される。別の実施形態では、ダイナミックカメラシステムが、ボリュメトリック輪郭を収集してもよい。
さらに別の例では、ボリュメトリック輪郭は、断層撮影イメージングシステム自体によって収集されてもよい。あるいは、以前の断層撮影(例えばMR又はCT)検査からボリュメトリック輪郭を得ることができる。データはPACSシステムからアクセスされる。磁気共鳴検査システムの場合、相対的に低い空間分解能での磁気共鳴信号のサーベイスキャンからボリュメトリック輪郭を得ることができる。コンピュータ断層撮影システムの場合、低X線線量及び粗い空間分解能での減衰プロファイルからボリュメトリック輪郭を得ることができる。
さらなる実装形態では、ボリュメトリック輪郭は、支持体の基準座標系内でレジスタされる。このようにして、ダイナミックカメラシステムの座標系とは独立した基準系内のボリュメトリック輪郭を収集できる。例えば、ボリュメトリック輪郭は、検査領域の外側の領域を見るために取り付けられた深度カメラによって収集される。
本発明はまた、動き検出方法にも関連している。本発明の方法によれば、断層撮影イメージング対象の対象物のボリュメトリック輪郭が(メモリから)アクセスされるか、又は、例えば、深度カメラによって収集される。断層撮影イメージングされる関心のイメージングゾーンが計画される。この計画作成は、どの部分をイメージングするかの指示に基づいて自動的に行われても、すでに収集したサーベイ画像情報を示すユーザインターフェースを介して手動で行われてもよい。また、断層撮影画像収集中に、例えば、ダイナミックカメラシステムによってダイナミック画像情報も収集される。ボリュメトリック輪郭及びイメージングゾーンは、断層撮影イメージングシステムの支持体のイメージング座標系内にレジスタされる。ダイナミック画像情報は、ダイナミックカメラシステムの基準座標系内にレジスタされる。基準座標系において、ボリュメトリック輪郭のイメージングゾーンとのオーバーラップが決定される。このオーバーラップは、基準座標系から画像座標系内の関心領域に幾何学的に変換される。3Dオーバーラップ内の点の2D画像座標系への幾何学的変換は、ダイナミックカメラシステムを、断層撮影イメージングシステムによって断層撮影画像データも収集される基準座標系に対して較正することによって決定される投影である。次に、関心領域内のボリュメトリック輪郭の部分が、ダイナミック画像情報によって動きについてモニタリングされる。このモニタリングされた動きは、動き効果について断層撮影画像データを補正するために特に興味深いものである。関心領域内で検出された動きの動き補正を使用して、k空間プロファイル又は減衰プロファイルを補正できる。あるいは、プロファイルからの画像の再構成においても動き補正を使用できる。さらに、動き検出を使用して、動きが検出されたときにスキャンを一時停止したり、動き後にデータ収集を再開したりできる。別のさらなる例では、検出された動きを使用して、データ収集を停止したり、データを再収集したりできる。
また、本発明は、
断層撮影イメージングするイメージングゾーンを選択することと、
基準座標系内の選択されたイメージングゾーンから断層撮影画像データを収集することと、
ダイナミックカメラシステムの画像座標系内にレジスタされたダイナミック画像情報を受け取ることと、
選択されたイメージングゾーンの少なくとも一部を、基準座標系から画像座標系に投影することと、
投影された選択されたイメージングゾーン内のレジスタされたダイナミック画像情報から動き情報を得ることと、のための命令を含むコンピュータプログラムに関する。
断層撮影イメージングシステムのコントローラプロセッサにインストールされていると、断層撮影イメージングシステムは、ダイナミックカメラシステムのレンジ内にあっても、断層撮影画像情報の動き補正における関心の(イメージング)ゾーンにはない動きを回避できる。つまり、ダイナミックカメラシステムのレンジ内にあっても、断層撮影画像の画質を悪化させる可能性がない又はほとんどない動きは、動き検出において考慮されない。本発明により、カメラレンジをイメージングゾーン及びその周辺に(例えば手動で)制限する必要がなくなる。したがって、コンピュータプログラムがコントローラプロセッサにインストールされていると、断層撮影イメージングシステムは、動作検出をより信頼度が高く実行できる。本発明のコンピュータプログラムは、CD-ROM又はUSBスティックなどのデータキャリアで提供され得る。あるいは、本発明のコンピュータプログラムを、ワールドワイドウェブ又はクラウドベースなどのデータネットワークからダウンロードされてもよい。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照してかつ添付の図面を参照して説明される。
図1は、本発明の断層撮影イメージングシステムの概略側面図を示す。 図2は、本発明の断層撮影イメージングシステムの実施形態の概略側面図を示す。 図3は、本発明の断層撮影イメージングシステムの実施形態の概略側面図を示す。
図1は、本発明の断層撮影イメージングシステムの概略側面図を示している。断層撮影イメージングシステムの支持体10が、検査ゾーン13を画定し、その中に、例えば検査対象の患者である対象物がイメージングのために配置される。スキャン計画コントローラ11を用いることで、イメージングゾーン12、すなわち、イメージング対象の対象物の一部が基準座標系内に画定される。断層撮影イメージングシステムは、当該選択されたイメージングゾーン12から断層撮影画像データを収集するように制御される。動き検出システム20が、ダイナミックカメラシステム21及び動き解析器22を含む。ダイナミックカメラのカメラレンジ23は、検査領域13の中まで延在し、選択されたイメージングゾーンを含むが、イメージングゾーン12を超えて、さらには検査領域13も超えて延在してもよい。選択されたイメージング領域は、カメラコントローラ27に適用されて、ダイナミックカメラ21を制御して、そのレンジ23内の選択されたイメージングゾーン12をキャプチャする。ダイナミックカメラシステムからのダイナミック画像情報26が、動き解析器22に適用される。ダイナミックカメラシステムが支持体10に固定して取り付けられている場合、基準座標系とダイナミックカメラシステム自体のイメージング座標系との間に固有の幾何学的変換がある。ダイナミックカメラシステムが支持体に対して移動可能な場合、ダイナミックカメラシステムの相対的な向き及び位置が変化するたびに、幾何学的変換を較正する必要がある。演算ユニット24(例えば計算プロセッサ)が、ダイナミックカメラシステム21の画像座標系への基準座標系内の選択されたイメージングゾーン内の位置を計算するようにプログラムされている。つまり、選択されたイメージングゾーン内の位置が、ダイナミック画像の画像ピクセル座標に投影される。動き解析器22はさらに、ダイナミック画像内の動き、すなわち、ダイナミック画像内の特徴の位置及び向きの変化を検出する。さらに、動き解析器22は、選択されたイメージングゾーン12内又はその付近の検出した動きを画像座標系内で区別する。次に、イメージングゾーン内にあることがわかった検出した動きが、断層撮影イメージングシステムの(又は断層撮影イメージングシステム用の)再構成器14に適用される。また、再構成器14は、断層撮影イメージングシステム10から断層撮影画像データ(例えばk空間プロファイル又は減衰プロファイル)を受け取る。これらのk空間プロファイル又は減衰プロファイルから再構成された画像において、イメージングゾーン内又はその付近で検出した動きが考慮され、再構成された画像はそのような動きに対して補正又は補償される。あるいは、動き検出データをスキャンコントローラユニットに渡して、画像データ収集プロセスを一時停止/再開することもできる。再構成された画像の残存する(もしあれば)動きアーチファクトのレベルは低く、そのため、診断品質が優れている。
図2及び図3は、本発明の断層撮影イメージングシステムの実施形態の概略側面図を示している。図2は、検査対象の患者のボリュメトリック輪郭31を使用する、本発明の断層撮影イメージングシステムの実装形態を概略的に示している。図2に示すように、ボリュメトリック輪郭は、検査対象の患者がまだ検査領域13の外側にいる間に収集される。そのために、3Dカメラ25を、例えば検査室の天井に、検査対象の患者が患者キャリア16上に位置付けられたときに検査対象の患者が3Dカメラの視野内にあるが、断層撮影イメージングシステムの検査領域13内の位置にはまだないように取り付ける。3Dカメラ25は、基準座標系内で較正される。3Dカメラ25でボリュメトリック輪郭が収集されると、検査対象の患者を載せた患者支持体16を、二重矢印で示されているように検査領域13の中へ移動する。
図3の断層撮影イメージングシステムは、検査対象の患者のボリュメトリック輪郭31を使用する。3Dカメラ25は、3Dカメラデータの形式でその出力をボリュメトリック輪郭ユニット32に適用する。ボリュメトリック輪郭ユニット32は、基準座標系内の3Dカメラデータから検査対象の患者のボリュメトリック輪郭31を、ボリュメトリック輪郭データセット33として計算するようにソフトウェアで構成されている。患者キャリア16が最終位置にあり、イメージングゾーンに、イメージングされる検査対象の患者の解剖学的構造の一部が含まれているときに、領域解析器34が、選択されたイメージングゾーン12内にある基準座標系内のボリュメトリック輪郭31の一部によって形成される関心ゾーンを解析する。そのために、領域解析器34に、検査対象の患者の位置データが提供される。また、領域解析器34は、スキャン計画コントローラ11から、選択されたスキャンプロトコルに関連付する選択されたイメージングゾーン12に関する情報を受け取る。つまり、領域解析器34は、断層撮影イメージングシステムの基準座標系内の、検査対象の患者がイメージングされる位置にあるときにイメージングゾーン12内にあるボリュメトリック輪郭31の一部によって形成された関心のボリュメトリックゾーンを計算する。イメージングゾーン12内のボリュメトリック輪郭31のこの関心ゾーンは、カメラコントローラ27に供給されて、ボリュメトリック輪郭の当該部分上に焦点を合わせるようにカメラ21を操作する。次に、基準座標系内の関心ゾーンは、演算ユニット24によって画像座標系への幾何学的変換に適用される。つまり、領域解析器34によって得られた関心のボリュメトリックゾーンは、画像ピクセル座標の関心領域として2D画像座標系に投影される。そのために、演算ユニット24は、イメージングゾーン内のボリュメトリック輪郭31の関心ゾーンを、断層撮影イメージングシステム10の支持体又はガントリからカメラシステムの画像座標系に変換するようにソフトウェアで構成されている。ボリュメトリック輪郭の2Dの関心領域35は、動き解析器22に適用される。また、カメラ21からのダイナミック画像情報26も動き解析器22に適用される。動き解析器22では、2Dの関心領域をダイナミック画像情報と比較することにより、ダイナミック画像情報の2Dの関心領域とのオーバーラップを決定する。このオーバーラップが、磁気共鳴画像の診断画質に悪影響を及ぼす可能性があり、収集したデータプロファイル又は再構成14のいずれかを補正する必要がある、ダイナミック画像情報内の検出した動きの部分を決定する。決定された動きから、断層撮影画像データを補正するために適用される動き補正が得られる。あるいは、動き補正を、断層撮影画像データからの断層撮影画像の再構成における動き補正に使用して、データ収集を一時停止、再開、停止、又は繰り返してもよい。

Claims (8)

  1. 断層撮影画像データ収集システムを担持し、かつ基準座標系を画定する支持体と、
    対象物の解剖学的構造の断層撮影イメージング対象として選択されている関心ゾーンの断層撮影画像データを前記基準座標系内の選択されたイメージングゾーンから収集するように、前記断層撮影画像データ収集システムを設定するスキャン計画コントローラと、
    動作を検出する動き検出システムとを含む、断層撮影イメージングシステムであって、
    前記動き検出システムは、
    ダイナミックカメラシステムの画像座標系内にレジスタされたダイナミック画像情報を受け取るダイナミックカメラシステム、
    前記選択されたイメージングゾーンを前記基準座標系から前記画像座標系に変換する演算ユニット、及び、
    変換された前記選択されたイメージングゾーン内のレジスタされた前記ダイナミック画像情報から動き情報を得る動き解析器を含み、
    前記動き検出システムは、サーベイスキャンデータから又は前記ダイナミックカメラシステムからの、前記基準座標系内の前記選択されたイメージングゾーンを含む、前記対象物のボリュメトリック輪郭へのアクセスを有し、
    前記動き検出システムは、前記基準座標系内の前記選択されたイメージングゾーン内に、前記選択されたイメージングゾーン内の前記ボリュメトリック輪郭の前記関心ゾーンを決定する領域解析器を含み、
    前記演算ユニットは、前記関心ゾーンを前記基準座標系から前記ダイナミックカメラシステムの前記画像座標系に変換し、これにより、変換された関心ゾーンが決定され、
    前記動き検出システムは、少なくとも、決定された前記変換された関心ゾーンからダイナミック画像情報を収集するように、前記ダイナミックカメラシステムの収集を設定するカメラコントローラを含み、
    前記動き解析器は、主に、前記変換された関心ゾーンから、前記ダイナミック画像情報からの動きを得る、断層撮影イメージングシステム。
  2. 前記基準座標系を画定するガントリを有する、請求項1に記載の断層撮影イメージングシステム。
  3. 前記ダイナミックカメラシステムは、前記選択されたイメージングゾーンの少なくとも一部が前記ダイナミックカメラシステムのレンジ内にあるように、前記支持体に取り付けられている、請求項1に記載の断層撮影イメージングシステム。
  4. 前記動き検出システムに、前記ボリュメトリック輪郭を収集するために深度カメラが設けられている、請求項1から3のいずれか一項に記載の断層撮影イメージングシステム。
  5. 深度カメラは、前記ダイナミックカメラシステムの一部である、請求項3に記載の断層撮影イメージングシステム。
  6. 得た又は収集した前記ボリュメトリック輪郭を、前記支持体によって画定される前記基準座標系へ変換する、請求項1から5のいずれか一項に記載の断層撮影イメージングシステム。
  7. 断層撮影イメージング中の対象物の動き検出方法であって、
    断層撮影イメージング対象のイメージングゾーンを選択するステップと、
    前記対象物の解剖学的構造の前記断層撮影イメージング対象として選択されている関心ゾーンの断層撮影画像データを基準座標系内の前記選択されたイメージングゾーンから収集するステップと、
    ダイナミックカメラシステムの画像座標系内にレジスタされたダイナミック画像情報を受け取るステップと、
    前記選択されたイメージングゾーンの少なくとも一部を、前記基準座標系から前記画像座標系に投影するステップと、
    投影された前記選択されたイメージングゾーン内の前記レジスタされたダイナミック画像情報から動き情報を得るステップと、
    前記基準座標系内で前記対象物のボリュメトリック輪郭にアクセスするステップと、
    前記選択されたイメージングゾーン内の前記ボリュメトリック輪郭の1つ以上の関心部分の前記関心ゾーンを決定するステップと、
    前記関心ゾーンを、前記ダイナミック画像情報の画像座標系内の関心領域に投影するステップと、
    主に、投影された前記関心領域内の前記ダイナミック画像情報から動きを得るステップと、
    を含む、方法。
  8. コンピュータプログラムが請求項1に記載の断層撮影イメージングシステムによって実行されると、コンピュータに、
    断層撮影イメージング対象のイメージングゾーンを選択することと、
    対象物の解剖学的構造の前記断層撮影イメージング対象として選択されている関心ゾーンの断層撮影画像データを基準座標系内の前記選択されたイメージングゾーンから収集することと、
    ダイナミックカメラシステムの画像座標系内にレジスタされたダイナミック画像情報を受け取ることと、
    前記選択されたイメージングゾーンの少なくとも一部を、前記基準座標系から前記画像座標系に投影することと、
    投影された前記選択されたイメージングゾーン内の前記レジスタされたダイナミック画像情報から動き情報を得ることと、
    前記基準座標系内で前記対象物のボリュメトリック輪郭にアクセスすることと、
    前記選択されたイメージングゾーン内の前記ボリュメトリック輪郭の1つ以上の関心部分の前記関心ゾーンを決定することと、
    前記関心ゾーンを、前記ダイナミック画像情報の画像座標系内の関心領域に投影することと、
    主に、投影された前記関心領域内の前記ダイナミック画像情報から動きを得ることと、
    を実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2623776A (en) * 2022-10-26 2024-05-01 Elekta ltd Optical surface tracking camera placement for radiotherapy

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110201916A1 (en) 2008-04-17 2011-08-18 Jeff Duyn Movement correction in mri using a camera
US20150077113A1 (en) 2013-09-13 2015-03-19 Thomas Benner Determining a Position and/or a Motion of a Patient During a Medical Imaging Examination
JP2016528952A (ja) 2013-06-25 2016-09-23 ヴァリアン メディカル システムズ インコーポレイテッド 医療処置における物体と患者との衝突の可能性を検出するシステムおよび方法
US20180249927A1 (en) 2006-05-19 2018-09-06 The Queen's Medical Center Motion tracking system for real time adaptive imaging and spectroscopy
WO2018167275A1 (en) 2017-03-17 2018-09-20 Koninklijke Philips N.V. Cardiac motion signal derived from optical images
JP2018183525A (ja) 2017-04-27 2018-11-22 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像診断装置及び磁気共鳴イメージング装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007046579B3 (de) * 2007-09-27 2009-01-29 Siemens Ag Verfahren zur Detektion von Bewegungen und Korrektur von Bewegungen in tomographischen und projektiven Aufnahmeserien und Tomographie- beziehungsweise Projektionssystem zur Durchführung dieses Verfahrens
US20110230755A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Macfarlane Duncan Single camera motion measurement and monitoring for magnetic resonance applications
EP2578148A1 (en) * 2011-10-04 2013-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Medical imaging system with motion detection
DE102013209939B4 (de) * 2013-05-28 2024-02-08 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Bewegungskorrektur von Emissionscomputertomographiedaten mittels Magnetresonanztomographiedaten

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180249927A1 (en) 2006-05-19 2018-09-06 The Queen's Medical Center Motion tracking system for real time adaptive imaging and spectroscopy
US20110201916A1 (en) 2008-04-17 2011-08-18 Jeff Duyn Movement correction in mri using a camera
JP2016528952A (ja) 2013-06-25 2016-09-23 ヴァリアン メディカル システムズ インコーポレイテッド 医療処置における物体と患者との衝突の可能性を検出するシステムおよび方法
US20150077113A1 (en) 2013-09-13 2015-03-19 Thomas Benner Determining a Position and/or a Motion of a Patient During a Medical Imaging Examination
WO2018167275A1 (en) 2017-03-17 2018-09-20 Koninklijke Philips N.V. Cardiac motion signal derived from optical images
JP2018183525A (ja) 2017-04-27 2018-11-22 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像診断装置及び磁気共鳴イメージング装置

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