JPH0938067A - 画像処理システム - Google Patents

画像処理システム

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JPH0938067A
JPH0938067A JP8213212A JP21321296A JPH0938067A JP H0938067 A JPH0938067 A JP H0938067A JP 8213212 A JP8213212 A JP 8213212A JP 21321296 A JP21321296 A JP 21321296A JP H0938067 A JPH0938067 A JP H0938067A
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Philips Nuclear Medicine Inc
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Marconi Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者の体の内部の像を得た後に患者を治療す
るときに、実際の患者の体とツールとの位置関係に一致
する表示手段に表示された患者の体の像とツールの表示
とを得る。 【解決手段】 放射検波器３７が搭載されているフレー
ム３５との位置関係が固定されているテーブル３３上に
固定されているレール３１上に、検査範囲３と治療位置
２５との間を動く支持手段２９を備え、患者を支持手段
２９に乗せて検査範囲３から治療位置２５に運び、患者
の体と放射検波器３７との位置関係を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像処理システムに
関し、特に身体の内部の像を含む表示を生成し、現実の
身体に関するツールの位置に対応する表示手段内の身体
の像に関する位置にツールの表示を生成することが可能
な画像処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような画像処理システムは例えば、
医学的ステレオタクティック外科手術に応用される。外
科医はこの画像処理システムを使うことによって外科用
メスやドリル等の手術用のツールを患者の体に位置決め
し、患者の体の内部の選択された部分に接近させるのに
最も適切な位置において切開できる。
【０００３】従来のこのような画像処理システムは例え
ば身体の内部の像、たとえば治療されるべき患者の体の
断面像を表示するためのエックス線コンピュータ断層撮
影（ＣＴ）装置等の画像処理装置を有する。またこの画
像処理システムはさらに一組のマーカを含み、これは治
療されるべき患者の体に取り付けられ、表示された像に
現れる。
【０００４】この画像処理システムはさらに、後述する
機能を持つ放射線検出装置を搭載する固定された基準フ
レームを有する。
【０００５】この画像処理システムを用いる際、患者の
内部の像が得られた後に、患者は例えば位置関係が既知
の基準フレームが固定されている操作台等の治療位置へ
動かされる。治療に用いられる手術用のツールは、基準
フレームに搭載された検出装置によって検出される信号
を生成する放射線発射装置を搭載し、患者の体の近くに
位置される。検出装置により検出された放射線発射装置
からの信号は、操作台に対するツールの位置と方位とを
決定するためにこの信号を利用する電気装置に出力され
る。
【０００６】操作台に対する治療されるべき患者の部分
の位置と方位とは、患者の体に取り付けられた一組のマ
ーカの位置を電気装置に表示することによって決定され
る。一組のマーカの位置と方位とを表現し従って患者の
体の位置及び方位とツールの位置及び方位とを表現する
電気装置の出力信号は、操作台の上の実際の患者の体に
対するツールの位置と方位とに対応する像に関する位置
と方位にツールの表示を、予め得られた患者の体の像に
置く為に用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、患者の
体に一組のマーカを取り付けることを必要とする画像処
理システムでは、治療が一つの時間間隔を超えて実行さ
れると、操作台に患者が乗せられているときにツールの
表示と患者の像の正確な登録とを得るために、治療の間
マーカを患者の体に残したままにしておく必要があると
いう問題点がある。
【０００８】本発明は上記問題点を鑑みなされたもので
その目的とする所は、患者の体の像を得たあとに、患者
を治療するとき、実際の患者の体とツールとの位置関係
に一致する患者の体の像とツールの表示を得る画像処理
システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、画像処
理システムは、撮像装置の検査範囲に置かれた身体の内
部の像を得る撮像装置と、前記放射線検出装置を搭載
し、前記治療位置に固定される基準フレームと、前記身
体が前記治療位置に置かれるときに正確な位置に置かれ
ることを要求されるツールと、前記ツールを装着するこ
とができ、基準フレームに関するツールの位置を示す信
号を生成するために、検出装置により検出される放射線
を発射する放射線発射装置と、前記身体の像を表示し、
前記実際の身体に対する前記ツールの位置と方位とに対
応する前記対象に関する位置と方位で前記表示に前記ツ
ールの表現を供給するために、前記検出装置によって生
成される信号を用いる表示手段とを有し、前記基準フレ
ームと前記治療位置とが前記検査範囲に対して固定され
ていることを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、前記撮像装置は磁気共鳴
撮像装置であることを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、前記基準フレームは前記
撮像装置により像化される身体の磁気平衡軸を決定する
ための磁場を生成する磁石装置に搭載されていることを
特徴とする。
【００１２】本発明によれば、前記撮像装置はコンピュ
ータ断層撮影エックス線装置であることを特徴とする。
【００１３】本発明によれば、前記放射線検出装置は超
音波を検出することを特徴とする。
【００１４】本発明によれば、前記身体が治療されてい
る間及び画像化されている間に身体が乗せられている支
持手段と、前記検査範囲と前記治療位置との間を動く支
持手段に沿うガイド手段とを有する運搬手段をさらに含
むことを特徴とする。
【００１５】本発明によれば、前記治療位置にある前記
支持手段の位置の変化を決定するために前記ガイド手段
に対する支持手段の位置を監視する第１の監視手段を有
することを特徴とする。
【００１６】本発明によれば、前記第１の監視手段は光
学的位置監視手段であることを特徴とする。
【００１７】本発明によれば、前記第１の監視手段は、
前記支持手段及び前記案内手段の１つに固定された一組
のマーキング、前記支持手段およびガイド手段の他方に
固定されたマーキングを見る装置を有することを特徴と
する。
【００１８】本発明によれば、前記ガイド手段は支持手
段を直線に沿って動かし、前記一組の目印は前記直線に
平行な一定間隔の平行線と前記直線に垂直で一定間隔で
ならぶ線とを有することを特徴とする。
【００１９】本発明によれば、前記支持手段に乗ってい
る身体の位置を監視する第２の監視手段を有することを
特徴とする。
【００２０】本発明によれば、前記第２の監視手段は光
学的位置監視手段であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明に係る画像処理システムを
医学的ステレオタクティック外科手術に使用する場合の
例を添付図面に基づき説明する。
【００２２】図２を参照すると、画像処理システムの磁
気共鳴画像処理装置は管状の電磁石１を有し、これは円
筒状の検査範囲３内に強く一様な主軸方向静磁場を生成
する。この検査範囲３内には磁気共鳴画像処理装置を用
いるときに像化される患者の体の一部が置かれ、像化さ
れた後治療される。
【００２３】検査範囲３の内部、従ってこの中に置かれ
る像化される体の内部の磁場の強さは、図示しない電磁
石励振コイルに流す付勢電流の供給を制御する主磁場制
御手段７によって制御される。
【００２４】この磁気共鳴画像処理装置はさらに勾配コ
イル装置９を含み、この勾配コイル装置９によって勾配
磁場が検査範囲３内の、３つの直交する方向のうちの少
なくとも一つの方向の勾配を有する静磁場と平行に重畳
される。勾配コイル装置９はコンピュータ５に制御され
る勾配磁場制御手段１１によって励振される。
【００２５】この磁気共鳴画像処理装置はさらにコンピ
ュータ５に制御され像化される体にｒ．ｆ．磁場を適用
するためのｒ．ｆ．送信機１５によって励振されるｒ．
ｆ．コイルシステム１３を含む。
【００２６】ｒ．ｆ．受信コイル装置１７は像化される
体に励磁される磁気共鳴の結果であるｒ．ｆ．信号を検
出するように調整される。前記検出された信号は受信機
１９を経由して、制御コンピュータ５に制御され体の像
を表示する信号を生成するための信号を処理する撮像器
２１に出力される。次にこれらの信号は、像の可視表示
を供給するための表示装置２３に出力される。
【００２７】磁気共鳴画像処理装置の作用として、電磁
石１によって供給される強磁場は、像化される体の磁気
的方向の平衡軸を定義する。
【００２８】患者の体の選ばれた範囲の横断面等の像を
得るために、始めに、選ばれた範囲に磁気共鳴励磁を起
こさせるためにｒ．ｆ．コイルシステム１３によりｒ．
ｆ．磁場パルスを体に供給する。次に、ｒ．ｆ．コイル
システム１３は静磁場の方向に垂直な方向に磁場を生成
し、これにより選ばれた範囲にある核のスピンを静磁場
の方向から静磁場の方向に垂直な平面内へ引っ繰り返
す。選ばれた範囲の励磁を制限するためにｒ．ｆ．磁場
のパルスは勾配コイル装置９によって加えられた磁場勾
配とともに適用される。ｒ．ｆ．磁場の周波数は加えら
れた勾配の大きさと方向とともに選ばれ、その結果、体
の内部の選ばれた陽子、例えば水素原子の陽子、のラー
マー周波数は選ばれた範囲内でのみｒ．ｆ．磁場の周波
数と等しくなる。
【００２９】励磁によるｒ．ｆ．信号はしたがって、既
知の方法により一つ以上の勾配磁場の適用によって空間
的に符号化され、ｒ．ｆ．受信コイル装置１７によって
検出され、像を生成するための処理が行なわれる。
【００３０】通常はいくつかの励磁と信号検出シーケン
スが満足できる像を生成するために十分なデータを生成
するために要求される。
【００３１】前述の操作の説明は単に操作の基本的な一
つのモードを示しており、この装置は沢山の異なった既
知の、ｒ．ｆ．パルスと磁場勾配との異なるシーケンス
の適用を含むモードの関心のある対象の像を得るために
用いることができる。
【００３２】次に、ツールの位置の表示について図１に
基づき説明する。上述のように磁気共鳴画像処理装置を
用いて、治療されるべき患者の部位の像の一つ又は一組
を得た後、患者は検査範囲３から治療位置２５に動かさ
れる。これを容易にするために、この画像処理システム
はその上に患者が寝ている水平の支持手段２９と、支持
手段２９がその上を走る一組のレール３１とを有する輸
送手段２７とを有する。従って支持手段２９とその上に
寝ている患者とは直ちに治療位置２５と検査範囲３との
間を動くことができる。
【００３３】治療位置２５において、レール３１はテー
ブル３３と磁気共鳴画像処理装置とは両方とも画像処理
システムがある部屋の図示していない床の上にしっかり
と固定されているので、テーブル３３に支持されている
レール３１は磁気共鳴画像処理装置に対してしっかりと
固定されていることになる。結果として、患者の体が治
療位置２５に動かされるとき、患者の体は像化されてい
た位置から正確に既知の距離に位置しており、像化され
ていた間に磁気共鳴画像処理装置に対する方向と同じ方
向に位置している。
【００３４】画像処理システムはさらに、磁気共鳴画像
処理装置によって得られた像の表示で与えられる患者の
体に対するツールの方位と位置とを表示する表示手段を
含む。また、検査範囲３に対して位置を固定するため、
磁気共鳴画像処理装置の電磁石１により支持された長方
形のフレーム３５を含む。フレーム３５のそれぞれのコ
ーナーには、放射線検波器３７が搭載されている。放射
線検波器３７は超音波圧力波に適切に反応するが、例え
ば短波長無線波や赤外線の波等の他の種類の波にも反応
することがある。加えて、使用する個々のツールは、敏
感な放射線検波器３７へ放射線を発する図示しない発射
装置を搭載したツールガイド３９に合うように調整され
る。ツールガイド３９は図示しないいくつかの選ばれた
外科ツールを入れるのに適合した管部分３９Ａと、ツー
ルを用いるための最適な位置を見つけるために外科医が
ツールガイド３９を握るためのハンドル部分３９Ｂとを
有することが好ましい。
【００３５】放射線がツールガイド３９上の発射装置か
ら３つの放射線検波器３７に至るまでに必要とした時間
の測定から、フレーム３５に対するツールガイド３９の
位置、従ってツールガイド３９に取り付けたツールの位
置は正確に決定される。ツールガイド３９上の異なった
位置にある少なくとも２つの発射装置からの放射線の測
定により、ツールガイド３９と取り付けられたツールの
方位もまた決定される。
【００３６】少なくとも３つの放射線検波器３７をフレ
ーム３５に設けることが要求されるが、４つ以上の放射
線検波器３７を用いても良く、この場合平均操作を行な
うことにより正確性を向上することができる。同じよう
に、ツールガイド３９上に３つ以上の発射装置を設けて
もよい。
【００３７】ツールガイド３９上の発射装置はツールガ
イド３９の上に直接搭載されている代わりに、図示して
いない、ツールガイド３９に挿入されたいわゆる棒の上
に搭載されていてもよい。これは画像処理システムによ
って供給された表示を用いて外科医が望んだ位置にツー
ルガイド３９を置くことを可能とする。従って棒はツー
ルガイド３９から除かれ、必要なツールはその場所に挿
入される。
【００３８】ツールガイド３９を用いる代わりに、個々
のツールに発射装置が備えられていて良いことはいうま
でもない。
【００３９】ツールの表現を磁気共鳴画像処理装置によ
り得られた像の表示に加えさせる信号は、コンピュータ
５の制御下にあるツールガイド３９上の発射装置に励振
パルスを供給する伝送器４３からの時間信号と、放射線
検波器３７の出力信号とに応じてプロセッサ４１によっ
て撮像器２１に出力される。撮像器２１にこのような信
号を出力することは、フレーム３５と放射線検波器３７
とが画像処理装置、従って検査範囲３に対してしっかり
と所定の位置に固定され、磁気共鳴画像処理装置の検査
範囲３から治療位置２５まで輸送されている間の患者の
体の動きが正確に確認できるという事実により理解され
る。。
【００４０】上記について具体的に説明する。テーブル
３３は磁気共鳴画像処理装置に対して固定されており、
フレーム３５は磁気共鳴画像処理装置に対して固定され
る代わりにテーブル３３の上に固定されている。さら
に、フレーム３５は図１に示されるように支持手段２９
の動きの方向に平行な平面内に位置していることは必要
でない。しかし、その方向に横断する平面内に位置して
いても良い。
【００４１】既知の長さの真っ直ぐな線に沿う決まった
動きからの患者支持手段２９の動きの逸脱を監視するた
めに、支持手段２９の裏面にはテーブル３３に乗ってい
る図示しない検出装置により検査される目盛りを搭載す
る。好ましい目盛りは一組のマーキングの形式で、図３
に示されるように、レール３１の上を支持手段２９が動
く方向に伸びているお互いの間隔がＬである一組の平行
な線４７と、前記平行な線４７に直角であり線４７の間
に伸びているお互いに等間隔で並んでいる一組の線４５
である。検出装置はその目盛り照らす発光ダイオードと
適切な光学装置を通して照らされた目盛りを検査される
電荷結合素子とからなることが好ましい。調査された値
は例えば、図３に示されるように、αはぶれの角度で、
ΔとΣとはもし存在するならば、それぞれ横の移動と回
転の大きさを与え、δは支持手段２９が移動方向に対す
る移動距離の誤差の大きさを与える。回転した角度βの
大きさは次式で与えられる。
【００４２】
【数１】
【００４３】同じように、傾きは横断線４５の隣接した
一組の間の距離を測定することにより得ることが出来
る。
【００４４】もし必要ならば、支持手段２９に乗ってい
る患者の動きを監視するための図示していない監視手段
を備えていてもよい。このような監視手段は、発光源が
乗っている患者を覆い包むためのベルトと、支持手段２
９の両側に搭載される適切な光学装置を伴う荷電結合素
子等の固体光学走査装置と有することが好ましい。さら
に、患者の体が検査範囲３にあるときに患者の位置の測
定を行なう画像処理装置の下に位置するセンサーの形の
監視手段を備えていても良い。
【００４５】上述の監視手段によるさまざまな位置の測
定は、患者の像と表示装置内のツールの表現位置とを調
整するために行なわれ、従って像と表現との相対的な位
置は患者の体とツールとの実際の相対的な位置を正確に
示す。また、画像処理装置に用いられる走査角度と軸と
は表示手段内の必要とされる訂正を行うことを変えられ
る効果がある。
【００４６】外科手術の開始時に確立された位置からの
逸脱に関するすべての位置データは訂正されることが好
ましいことが理解される。
【００４７】本実施の形態の画像処理装置を用いて手術
を行なう場合では患者の体にマーカーを取り付けること
は必要ないが、のぞむならば、幾つかの手術で、このよ
うなマーカーを装着することにより像とツールとの相対
的な位置に関する付加的な検査をすることができる。マ
ーカーの位置は上記の発射装置の場合のように、良く知
られた方法で、指揮棒を運んでそれらに接触することに
より表示手段に勿論指示できる。
【００４８】上記の特別な画像処理システムでは、例に
示されたように、画像処理装置は磁気共鳴画像処理装置
であるが、他のタイプの画像処理装置においては本発明
に従う他の画像処理システムを用いて実行することがで
きる。例えば、エックス線断層撮影画像処理装置、特
に、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像処理装置の場合
を説明する。このようなシステムでは、基準フレームが
装置のエックス線源が乗っている回転できるメンバーを
支持する断層装置の構台の上に適切に搭載されている。
さらに本発明に係る画像処理装置の使用は外科手術に制
限されるものではないことが指摘される。本発明は、い
つでものぞむなら、対象の内部の像を用いて対象に隣接
した位置にツールを持っていくことができる。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、患者の体の内部の像を得たあとに、患者を支持
手段に乗せて治療位置に運び、前記治療位置に運ばれた
支持手段と確立された位置との誤差を監視する監視手段
と、治療位置との位置関係が固定されたツールに搭載さ
れた発射装置からの放射線を検出する検出装置とを備え
たので、実際の患者の体とツールの位置関係に一致する
表示手段に表示された患者の体の像とツールの表示とを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理システムの一実施形態を
示す図である。
【図２】図１に示す画像処理システムに用いられる磁気
共鳴画像処理装置を示す概略図である。
【図３】図１に示すシステムの位置監視手段の目盛り形
成を示す図である。
【符号の説明】
１ 電磁石 ３ 検査範囲 ５ コンピュータ ７ 主磁場制御手段 ９ 勾配コイル装置 １１ 勾配磁場制御手段 １３ ｒ．ｆ．コイルシステム １５ ｒ．ｆ．送信機 １７ ｒ．ｆ．受信コイル装置 １９ 受信機 ２１ 撮像器 ２３ 表示装置 ２５ 治療位置 ２７ 輸送手段 ２９ 支持手段 ３１ レール ３３ テーブル ３５ フレーム ３７ 放射線検波器 ３９ ツールガイド ３９Ａ ツールガイドのツール設置部 ３９Ｂ ツールガイドのハンドル部 ４１ プロセッサ ４３ 伝送器 ４５ 横断線 ４７ 平行線
フロントページの続き (71)出願人 391027631 ピカー インターナショナル インコーポ レイテッド ＰＩＣＫＥＲ ＩＮＴＥＲＴＮＡＴＩＯＮ ＡＬ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ アメリカ合衆国 オハイオ州 44143，ハ イランド ハイツ，マイナ ロード 595 (72)発明者 アイアン ロバート ヤング イギリス，エスエヌ８ ４イーアール，ウ イルトシア ，ニアー．マールボロウ，ウ エスト オウバートン，チャーチ ヒル コテージ（番地なし) (72)発明者 ジェイムズ エム．マクナリー アメリカ合衆国 オハイオ州 44022，チ ャグリン ホールズ，ラークスパー レー ン 7919

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像装置の検査範囲に置かれた身体の内
    部の像を得る撮像装置と、 前記放射線検出装置を搭載し、前記治療位置に固定され
    る基準フレームと、 前記身体が前記治療位置に置かれるときに正確な位置に
    置かれることを要求されるツールと、 前記ツールを装着することができ、基準フレームに関す
    るツールの位置を示す信号を生成するために、検出装置
    により検出される放射線を発射する放射線発射装置と、 前記身体の像を表示し、前記実際の身体に対する前記ツ
    ールの位置と方位とに対応する前記対象に関する位置と
    方位で前記表示に前記ツールの表現を供給するために、
    前記検出装置によって生成される信号を用いる表示手段
    とを有し、 前記基準フレームと前記治療位置とが前記検査範囲に対
    して固定されていることを特徴とする画像処理システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記撮像装置は磁気共鳴撮像装置である
    ことを特徴とする請求項１記載の画像処理システム。
  3. 【請求項３】 前記基準フレームは前記撮像装置により
    像化される身体の磁気平衡軸を決定するための磁場を生
    成する磁石装置に搭載されていることを特徴とする請求
    項２記載の画像処理システム。
  4. 【請求項４】 前記撮像装置はコンピュータ断層撮影エ
    ックス線装置であることを特徴とする請求項１記載の画
    像処理システム。
  5. 【請求項５】 前記放射線検出装置は超音波を検出する
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載
    の画像処理システム。
  6. 【請求項６】 前記身体が治療されている間及び画像化
    されている間に身体が乗せられている支持手段と、 前記検査範囲と前記治療位置との間を動く支持手段に沿
    うガイド手段とを有する運搬手段をさらに含むことを特
    徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像処理シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 前記治療位置にある前記支持手段の位置
    の変化を決定するために前記ガイド手段に対する支持手
    段の位置を監視する第１の監視手段を有することを特徴
    とする請求項６記載の画像処理システム。
  8. 【請求項８】 前記第１の監視手段は光学的位置監視手
    段であることを特徴とする請求項７記載の画像処理シス
    テム。
  9. 【請求項９】 前記第１の監視手段は、前記支持手段及
    び前記案内手段の１つに固定された一組のマーキング、
    前記支持手段およびガイド手段の他方に固定されたマー
    キングを見る装置を有することを特徴とする請求項８記
    載の画像処理システム。
  10. 【請求項１０】 前記ガイド手段は支持手段を直線に沿
    って動かし、前記一組の目印は前記直線に平行な一定間
    隔の平行線と前記直線に垂直で一定間隔でならぶ線とを
    有することを特徴とする請求項９記載の画像処理システ
    ム。
  11. 【請求項１１】 前記支持手段に乗っている身体の位置
    を監視する第２の監視手段を有することを特徴とする請
    求項６から１０のいずれか１項に記載の画像処理システ
    ム。
  12. 【請求項１２】 前記第２の監視手段は光学的位置監視
    手段であることを特徴とする請求項１１記載の画像処理
    システム。
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