JPH10243943A - 診断用像形成方法及び装置 - Google Patents
診断用像形成方法及び装置Info
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- JPH10243943A JPH10243943A JP10032718A JP3271898A JPH10243943A JP H10243943 A JPH10243943 A JP H10243943A JP 10032718 A JP10032718 A JP 10032718A JP 3271898 A JP3271898 A JP 3271898A JP H10243943 A JPH10243943 A JP H10243943A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 診断用の像形成方法及びこれに使用するＣＴ
スキャナを提供する。 【解決手段】 円錐状の放射線ビーム14を発生する放射
線源と、二次元の放射線検出器が、像形成体積に対して
長手方向に且つそのまわりを連続的に螺旋状に進むよう
にされる。データは、体積像へと再構成され記憶され
る。外科手術の間に、Ｘ線源は、低い放射線強度におい
て例えば６０°の角度間隔で間欠的に動作するようにさ
れる。この付加的なデータは、外科手術用器具の三次元
像表示へと再構成されて記憶される。オペレータ像選択
プロセッサ60が設けられていて、データ検索回路62a,62
b メモリから同様の切片又は他の像表示を検索するよう
にさせる。検索されたデータを合成し64、解剖学的像の
上に重畳された器具を示すようにする。外科手術用器具
の体積像を連続的に更新し、像形成領域を通る外科手術
用器具の進行状態を示すリアルタイム表示を得る。
スキャナを提供する。 【解決手段】 円錐状の放射線ビーム14を発生する放射
線源と、二次元の放射線検出器が、像形成体積に対して
長手方向に且つそのまわりを連続的に螺旋状に進むよう
にされる。データは、体積像へと再構成され記憶され
る。外科手術の間に、Ｘ線源は、低い放射線強度におい
て例えば６０°の角度間隔で間欠的に動作するようにさ
れる。この付加的なデータは、外科手術用器具の三次元
像表示へと再構成されて記憶される。オペレータ像選択
プロセッサ60が設けられていて、データ検索回路62a,62
b メモリから同様の切片又は他の像表示を検索するよう
にさせる。検索されたデータを合成し64、解剖学的像の
上に重畳された器具を示すようにする。外科手術用器具
の体積像を連続的に更新し、像形成領域を通る外科手術
用器具の進行状態を示すリアルタイム表示を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、診断用の像形成に
係る。本発明は、特に、リアルタイム三次元コンピュー
タ断層撮影像形成の表示に関連して適用されるもので、
特にこれについて説明する。
係る。本発明は、特に、リアルタイム三次元コンピュー
タ断層撮影像形成の表示に関連して適用されるもので、
特にこれについて説明する。
【０００２】
【従来の技術】心臓カテーテル手法のための手術室のよ
うなある手術室では、投影Ｘ線像形成装置が手術台に関
連して設けられる。より詳細には、Ｘ線管即ち発生器と
Ｘ線検出器がＣ字型アームに取り付けられ、このＣ字型
アームは、これらＸ線源と検出器との間に患者が通過す
るように取り付けられる。Ｘ線源及び検出器は、１つの
ユニットとして回転可能で且つ長手方向に変位すること
ができ、投影像形成のための領域と角度が選択される。
外科医がＸ線源及び検出器を適切な位置に配置すると、
外科医は、Ｘ線を患者を通してＸ線検出器へ所定の露出
時間中送給するようにＸ線管を操作する。検出器で受け
取られたＸ線は、投影又は影絵像の電子的な映像データ
に変換される。投影又は影絵像は、医師が見ることので
きるビデオモニタに表示される。
うなある手術室では、投影Ｘ線像形成装置が手術台に関
連して設けられる。より詳細には、Ｘ線管即ち発生器と
Ｘ線検出器がＣ字型アームに取り付けられ、このＣ字型
アームは、これらＸ線源と検出器との間に患者が通過す
るように取り付けられる。Ｘ線源及び検出器は、１つの
ユニットとして回転可能で且つ長手方向に変位すること
ができ、投影像形成のための領域と角度が選択される。
外科医がＸ線源及び検出器を適切な位置に配置すると、
外科医は、Ｘ線を患者を通してＸ線検出器へ所定の露出
時間中送給するようにＸ線管を操作する。検出器で受け
取られたＸ線は、投影又は影絵像の電子的な映像データ
に変換される。投影又は影絵像は、医師が見ることので
きるビデオモニタに表示される。
【０００３】心臓カテーテル手法では、像形成に先立
ち、Ｘ線不透過染料が患者の血液中に放出される。これ
により得られる影絵像は、血管を黒く示す。血管内のカ
テーテルについての他の像も形成される。より詳細に
は、外科医は、カテーテルを患者の中に進め、その手法
を停止し、そしてＸ線画像を撮影する。Ｘ線は、数秒以
内に電子投影像に変換されて表示される。次いで、外科
医は、投影像から、再びその手法を停止して新たな像を
発生する前にカテーテルを更にどれほど進ませるかを判
断する。外科医が最も新しく形成された投影像とその前
の像との両方を見ることができるように多数のモニタが
しばしば設けられる。
ち、Ｘ線不透過染料が患者の血液中に放出される。これ
により得られる影絵像は、血管を黒く示す。血管内のカ
テーテルについての他の像も形成される。より詳細に
は、外科医は、カテーテルを患者の中に進め、その手法
を停止し、そしてＸ線画像を撮影する。Ｘ線は、数秒以
内に電子投影像に変換されて表示される。次いで、外科
医は、投影像から、再びその手法を停止して新たな像を
発生する前にカテーテルを更にどれほど進ませるかを判
断する。外科医が最も新しく形成された投影像とその前
の像との両方を見ることができるように多数のモニタが
しばしば設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらＸ線システムの
１つの欠点は、得られる像が投影像又は影絵像であるこ
とである。即ち、患者の全像領域がＸ線検出器に投影さ
れ、そして像領域全体が単一の平面に圧縮される。更に
詳細な診断像が要求される場合には、そのような像は、
施設の別の部分に配置されたＣＴスキャナ又は磁気共鳴
像形成装置でしばしば撮影される。従って、三次元の診
断像は、一般に、外科手順を開始する若干前に発生され
る。患者は、更に別の像形成のためにＣＴ又はＭＲＩ装
置へ搬送されねばならないので、更に別の像は、一般
に、手術中には撮影されない。
１つの欠点は、得られる像が投影像又は影絵像であるこ
とである。即ち、患者の全像領域がＸ線検出器に投影さ
れ、そして像領域全体が単一の平面に圧縮される。更に
詳細な診断像が要求される場合には、そのような像は、
施設の別の部分に配置されたＣＴスキャナ又は磁気共鳴
像形成装置でしばしば撮影される。従って、三次元の診
断像は、一般に、外科手順を開始する若干前に発生され
る。患者は、更に別の像形成のためにＣＴ又はＭＲＩ装
置へ搬送されねばならないので、更に別の像は、一般
に、手術中には撮影されない。
【０００５】Ｃ字型磁石の磁気共鳴像形成装置を手術室
内に用いることが提案されている。磁気共鳴像形成装置
は、三次元診断像を発生するのに使用される。この診断
像に基づき、生検のような外科手術手順が開始される。
この生検手順の間に時々付加的な三次元診断像を発生し
て、患者への生検針の進みを監視することができる。よ
り一般的には、生検針の進みは、診断像とは独立して監
視される。針の像は、診断像に重畳される。針が進むに
つれて、重畳した像は、適切な位置に針を表示するよう
に電子的に変更される。オペレータが生検手順を前もっ
てプランニングしそして三次元電子データを介して種々
の外科手術経路を電子的に試みることのできる種々の軌
道プランニングパッケージが提案されている。
内に用いることが提案されている。磁気共鳴像形成装置
は、三次元診断像を発生するのに使用される。この診断
像に基づき、生検のような外科手術手順が開始される。
この生検手順の間に時々付加的な三次元診断像を発生し
て、患者への生検針の進みを監視することができる。よ
り一般的には、生検針の進みは、診断像とは独立して監
視される。針の像は、診断像に重畳される。針が進むに
つれて、重畳した像は、適切な位置に針を表示するよう
に電子的に変更される。オペレータが生検手順を前もっ
てプランニングしそして三次元電子データを介して種々
の外科手術経路を電子的に試みることのできる種々の軌
道プランニングパッケージが提案されている。
【０００６】この磁気共鳴システムの１つの欠点は、外
科手術が現場で即ち強い磁界の中で行われるか、又は患
者が磁界中の像形成位置と磁界から離れた外科手術位置
との間を前後に移動されることである。
科手術が現場で即ち強い磁界の中で行われるか、又は患
者が磁界中の像形成位置と磁界から離れた外科手術位置
との間を前後に移動されることである。
【０００７】ＭＲＩスキャナではなくてＣＴスキャナを
用いて手術室内で診断像を発生することも提案されてい
る。しかしながら、ＣＴスキャナを動作して診断像を得
るときには、患者が著しい量の放射線を受ける。生検又
は他の外科手術手順の進行を監視するために診断像形成
手順が何回も繰り返された場合には、患者が高い累積放
射線量を受けることになる。更に、外科医及びオペレー
タの安全のために、手術室にいる外科医又は他の人間が
Ｘ線不透過シールドの後方に移動する間に外科手術手順
が中断される。
用いて手術室内で診断像を発生することも提案されてい
る。しかしながら、ＣＴスキャナを動作して診断像を得
るときには、患者が著しい量の放射線を受ける。生検又
は他の外科手術手順の進行を監視するために診断像形成
手順が何回も繰り返された場合には、患者が高い累積放
射線量を受けることになる。更に、外科医及びオペレー
タの安全のために、手術室にいる外科医又は他の人間が
Ｘ線不透過シールドの後方に移動する間に外科手術手順
が中断される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、ＣＴスキャナが設けられる。Ｘ線源は、像形成体
積の一部分を通して円錐状の放射線ビームを発生する。
Ｘ線源から像形成体積を横切って配置された二次元の検
出器アレーは、像形成体積を横断したＸ線を受け取り、
そしてそのＸ線をデジタルデータへと変換する。回転駆
動装置は少なくともＸ線源を像形成体積のまわりで回転
し、そして直線駆動装置は患者支持体とＸ線源を互いに
対して長手方向に移動する。このようにして、円錐状の
放射線ビームが像形成体積のまわりを螺旋状に進む。再
構成プロセッサは、二次元アレーからのデータを体積像
表示へと再構成し、これは、体積診断像メモリに記憶さ
れる。メモリアクセス回路は、この診断像メモリをアク
セスし、選択された像データを、人間が読めるモニタに
表示するために引き出す。
れば、ＣＴスキャナが設けられる。Ｘ線源は、像形成体
積の一部分を通して円錐状の放射線ビームを発生する。
Ｘ線源から像形成体積を横切って配置された二次元の検
出器アレーは、像形成体積を横断したＸ線を受け取り、
そしてそのＸ線をデジタルデータへと変換する。回転駆
動装置は少なくともＸ線源を像形成体積のまわりで回転
し、そして直線駆動装置は患者支持体とＸ線源を互いに
対して長手方向に移動する。このようにして、円錐状の
放射線ビームが像形成体積のまわりを螺旋状に進む。再
構成プロセッサは、二次元アレーからのデータを体積像
表示へと再構成し、これは、体積診断像メモリに記憶さ
れる。メモリアクセス回路は、この診断像メモリをアク
セスし、選択された像データを、人間が読めるモニタに
表示するために引き出す。
【０００９】本発明の別の特徴によれば、診断像形成方
法が提供される。扇状の放射線ビームが像形成領域のま
わりで回転されそして長手方向に変位され、円錐状ビー
ムの頂点が像形成領域に対して螺旋経路を移動するよう
にされる。円錐状の放射線ビームが検出されて、二次元
の像データへと変換される。この像データは、像形成領
域における対象物の一部分の体積像表示へと再構成され
る。この体積像表示の一部分が読み出されて、人間が読
み取れる表示へと変換される。体積像表示は、回転、検
出及び再構成段階と同時に読み出されて、体積像表示が
リアルタイムで更新されそして読み出されるようにされ
る。本発明の１つの効果は、像をリアルタイムで発生で
きることである。
法が提供される。扇状の放射線ビームが像形成領域のま
わりで回転されそして長手方向に変位され、円錐状ビー
ムの頂点が像形成領域に対して螺旋経路を移動するよう
にされる。円錐状の放射線ビームが検出されて、二次元
の像データへと変換される。この像データは、像形成領
域における対象物の一部分の体積像表示へと再構成され
る。この体積像表示の一部分が読み出されて、人間が読
み取れる表示へと変換される。体積像表示は、回転、検
出及び再構成段階と同時に読み出されて、体積像表示が
リアルタイムで更新されそして読み出されるようにされ
る。本発明の１つの効果は、像をリアルタイムで発生で
きることである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による診断用の像形成に使
用されるＣＴスキャナは、添付図面を参照して以下に詳
細に説明する。体積ＣＴスキャナ組立体１０は、円錐状
の放射線ビーム１４を発生するＸ線管１２を備えてい
る。この円錐状の放射線ビームは、対象者の像形成領域
を通過した後に、二次元検出器アレー１６に当たる。こ
の二次元検出器アレーは、好ましくは、検出素子の二次
元アレーを含み、その各々は、受け取った放射線の強度
をそれに対応するデータ信号へと変換する。Ｘ線管１２
及び放射線検出器１６は、共通のガントリ１８に取り付
けられる。モータ２０は、ガントリを好ましくは連続的
に回転する。位置エンコーダ２２は、回転中に像形成領
域に対するＸ線源及び検出器の角度位置を表す一連の位
置出力を発生する。
用されるＣＴスキャナは、添付図面を参照して以下に詳
細に説明する。体積ＣＴスキャナ組立体１０は、円錐状
の放射線ビーム１４を発生するＸ線管１２を備えてい
る。この円錐状の放射線ビームは、対象者の像形成領域
を通過した後に、二次元検出器アレー１６に当たる。こ
の二次元検出器アレーは、好ましくは、検出素子の二次
元アレーを含み、その各々は、受け取った放射線の強度
をそれに対応するデータ信号へと変換する。Ｘ線管１２
及び放射線検出器１６は、共通のガントリ１８に取り付
けられる。モータ２０は、ガントリを好ましくは連続的
に回転する。位置エンコーダ２２は、回転中に像形成領
域に対するＸ線源及び検出器の角度位置を表す一連の位
置出力を発生する。
【００１１】対象者は、患者支持体即ち寝台に載せられ
る。駆動モータ２６は、患者支持体２４及びガントリ１
８を互いに対して長手方向に移動する。モータ２６が患
者支持体を移動するときは、患者支持体は、患者が出入
りに便利なように容易に位置設定される。一方、モータ
２６がガントリ１８を患者支持体に対して移動するよう
に取り付けられるときは、患者支持体は、患者に対して
行われる介入外科手術手順を簡単にするために走査中に
静止状態に保たれる。好ましくは、モータ２６は、円錐
状の放射線ビームが患者に対して螺旋経路を進むように
像形成中に患者支持体とガントリとの間に繰り返しの前
後の長手方向移動を生じさせる。この繰り返しの長手方
向移動が短いときは、進行中の介入手順と同時に患者を
像形成することができる。このようにして、長手方向に
細長い像形成領域２８が画成される。
る。駆動モータ２６は、患者支持体２４及びガントリ１
８を互いに対して長手方向に移動する。モータ２６が患
者支持体を移動するときは、患者支持体は、患者が出入
りに便利なように容易に位置設定される。一方、モータ
２６がガントリ１８を患者支持体に対して移動するよう
に取り付けられるときは、患者支持体は、患者に対して
行われる介入外科手術手順を簡単にするために走査中に
静止状態に保たれる。好ましくは、モータ２６は、円錐
状の放射線ビームが患者に対して螺旋経路を進むように
像形成中に患者支持体とガントリとの間に繰り返しの前
後の長手方向移動を生じさせる。この繰り返しの長手方
向移動が短いときは、進行中の介入手順と同時に患者を
像形成することができる。このようにして、長手方向に
細長い像形成領域２８が画成される。
【００１２】像再構成プロセッサアレー３０は、検出器
アレー１６からの電子データを体積像表示へと再構成
し、これは、対象者の体積像メモリ３２に記憶される。
好ましい実施形態においては、検出器アレー１６は、検
出器の二次元方形格子である。患者の軸に垂直な各線に
ある検出器が単一の切片を効果的に検出する。回転及び
長手方向移動中に、この切片は、当然、螺旋経路に沿っ
て移動する。前処理回路３４は、検出器からのデータに
対してフィルタ及び他の従来の前処理を実行し、そして
検出器を切片により再構成プロセッサアレー３０の個々
の再構成プロセッサ３０1 、３０2 ・・・３０n へと分
類する。プロセッサの各々は、再構成された像情報を同
じ体積メモリ３２に記憶する。各再構成プロセッサは、
他のプロセッサにより再構成される領域に重畳する螺旋
領域からのデータを再構成することを理解されたい。複
数のプロセッサからの再構成されたデータが合成され
て、体積像の各ピクセルが形成される。同じ体積メモリ
への多数のアクセスを容易にするために、体積メモリ
は、高速マルチアクセスのビデオメモリであるのが好ま
しい。２つのプロセッサが同じメモリセルに同時に書き
込むのを防止するために各プロセッサからのデータを一
時的に記憶するバッファが意図される。螺旋型ＣＴスキ
ャナ組立体からのデータを三次元の体積診断像へと再構
成するのに適した再構成アルゴリズムが、米国特許第
５，３９６，４１８号；第５，４８５，４９３号；及び
第５，５４４，２１２号と、米国特許出願第０８／４９
７，２９６号とに開示されている。多数の再構成プロセ
ッサ間におけるデータの他の振り分けも意図される。
アレー１６からの電子データを体積像表示へと再構成
し、これは、対象者の体積像メモリ３２に記憶される。
好ましい実施形態においては、検出器アレー１６は、検
出器の二次元方形格子である。患者の軸に垂直な各線に
ある検出器が単一の切片を効果的に検出する。回転及び
長手方向移動中に、この切片は、当然、螺旋経路に沿っ
て移動する。前処理回路３４は、検出器からのデータに
対してフィルタ及び他の従来の前処理を実行し、そして
検出器を切片により再構成プロセッサアレー３０の個々
の再構成プロセッサ３０1 、３０2 ・・・３０n へと分
類する。プロセッサの各々は、再構成された像情報を同
じ体積メモリ３２に記憶する。各再構成プロセッサは、
他のプロセッサにより再構成される領域に重畳する螺旋
領域からのデータを再構成することを理解されたい。複
数のプロセッサからの再構成されたデータが合成され
て、体積像の各ピクセルが形成される。同じ体積メモリ
への多数のアクセスを容易にするために、体積メモリ
は、高速マルチアクセスのビデオメモリであるのが好ま
しい。２つのプロセッサが同じメモリセルに同時に書き
込むのを防止するために各プロセッサからのデータを一
時的に記憶するバッファが意図される。螺旋型ＣＴスキ
ャナ組立体からのデータを三次元の体積診断像へと再構
成するのに適した再構成アルゴリズムが、米国特許第
５，３９６，４１８号；第５，４８５，４９３号；及び
第５，５４４，２１２号と、米国特許出願第０８／４９
７，２９６号とに開示されている。多数の再構成プロセ
ッサ間におけるデータの他の振り分けも意図される。
【００１３】介入外科手術のために、付加的な三次元診
断像が発生される。特に、好ましい実施形態について
は、外科手術用器具の三次元像が発生され、これらの像
が診断像に重畳される。介入外科手術用の器具は、一般
に、比較的高いＸ線阻止能力をもつ金属又は他の材料で
構成され、そしてこれら器具は形状が比較的簡単で且つ
人間の解剖学的部位より構造的な複雑さが著しく低いの
で、相当に低い解像度のＸ線像形成技術でも使用でき
る。特に、好ましい実施形態では、Ｘ線管制御器４０
が、Ｘ線管１２を選択された間隔でオン及びオフにゲー
ト作動する。好ましい実施形態においては、Ｘ線管は、
１秒当たり約１２回オン及びオフにゲート作動される。
ガントリ１８が１回転当たり０．５秒で回転するときに
は、Ｘ線管が、対象者のまわりで約６０°ごとにオンに
ゲート作動される。更に、Ｘ線管制御器４０は、著しく
低いパワー設定でＸ線管を動作する。パワー設定値は、
選択された外科手術器具の三次元像表示を再構成するに
充分な解像度を与える考えられる最低のパワーに選択さ
れる。
断像が発生される。特に、好ましい実施形態について
は、外科手術用器具の三次元像が発生され、これらの像
が診断像に重畳される。介入外科手術用の器具は、一般
に、比較的高いＸ線阻止能力をもつ金属又は他の材料で
構成され、そしてこれら器具は形状が比較的簡単で且つ
人間の解剖学的部位より構造的な複雑さが著しく低いの
で、相当に低い解像度のＸ線像形成技術でも使用でき
る。特に、好ましい実施形態では、Ｘ線管制御器４０
が、Ｘ線管１２を選択された間隔でオン及びオフにゲー
ト作動する。好ましい実施形態においては、Ｘ線管は、
１秒当たり約１２回オン及びオフにゲート作動される。
ガントリ１８が１回転当たり０．５秒で回転するときに
は、Ｘ線管が、対象者のまわりで約６０°ごとにオンに
ゲート作動される。更に、Ｘ線管制御器４０は、著しく
低いパワー設定でＸ線管を動作する。パワー設定値は、
選択された外科手術器具の三次元像表示を再構成するに
充分な解像度を与える考えられる最低のパワーに選択さ
れる。
【００１４】生検針ガイド４４及び生検針４６のような
外科手術器具４２は、患者支持体に取り付けられる。ガ
イドを多数の角度方向のいずれか１つに配置できそして
挿入尖端（通常はガイドの一端）を対象者のまわりで自
由に選択できるように、適当な機械的相互接続が与えら
れる。針が動くときを監視するために運動検出器４８が
生検針に関連して取り付けられる。運動に従属するＸ線
管ゲート作動制御回路５０は、外科手術用器具が例えば
１秒の選択された時間中動かなかったときに、Ｘ線管制
御器４０がＸ線管をオンにゲート作動するのを阻止す
る。更に、ゲート作動制御器５０は、外科手術器具の動
きの最新の速度を決定する。器具がゆっくりと動くとき
は、ゲート作動制御器５０は、制御回路４０がＸ線管を
あまり頻繁にオンにゲート作動しないようにし、例え
ば、Ｘ線管が１つおきの６０°位置でオンにゲート作動
されるのを防止する。
外科手術器具４２は、患者支持体に取り付けられる。ガ
イドを多数の角度方向のいずれか１つに配置できそして
挿入尖端（通常はガイドの一端）を対象者のまわりで自
由に選択できるように、適当な機械的相互接続が与えら
れる。針が動くときを監視するために運動検出器４８が
生検針に関連して取り付けられる。運動に従属するＸ線
管ゲート作動制御回路５０は、外科手術用器具が例えば
１秒の選択された時間中動かなかったときに、Ｘ線管制
御器４０がＸ線管をオンにゲート作動するのを阻止す
る。更に、ゲート作動制御器５０は、外科手術器具の動
きの最新の速度を決定する。器具がゆっくりと動くとき
は、ゲート作動制御器５０は、制御回路４０がＸ線管を
あまり頻繁にオンにゲート作動しないようにし、例え
ば、Ｘ線管が１つおきの６０°位置でオンにゲート作動
されるのを防止する。
【００１５】Ｘ線管がオンにゲート作動されるたびに、
前処理回路３４は、Ｘ線検出器アレーをサンプリング
し、そして再構成プロセッサのアレーへデータを供給す
る。任意であるが、スレッシュホールドフィルタ５２が
データをフィルタする。より詳細には、この再構成プロ
セスは、外科手術用器具のみの像を再構成して、解剖学
的情報に重畳するものである。解剖学的情報の再構成
は、効果的でない。というのは、高解像度の既に発生さ
れた解剖学的診断像に重畳するための過剰な情報を形成
することになるからである。従って、外科手術器具を透
過しないＸ線がゼロ又は基線データ値に設定された出力
値をもつようにスレッシュホールドが設定される。再構
成プロセッサ３０のアレーは、外科手術器具の三次元像
表示を再構成し、この像表示は、約１／１２秒ごとにＸ
線管がオンにゲート作動されるたびに更新される。最新
の再構成された器具像表示が、器具の体積像メモリ５４
に記憶される。
前処理回路３４は、Ｘ線検出器アレーをサンプリング
し、そして再構成プロセッサのアレーへデータを供給す
る。任意であるが、スレッシュホールドフィルタ５２が
データをフィルタする。より詳細には、この再構成プロ
セスは、外科手術用器具のみの像を再構成して、解剖学
的情報に重畳するものである。解剖学的情報の再構成
は、効果的でない。というのは、高解像度の既に発生さ
れた解剖学的診断像に重畳するための過剰な情報を形成
することになるからである。従って、外科手術器具を透
過しないＸ線がゼロ又は基線データ値に設定された出力
値をもつようにスレッシュホールドが設定される。再構
成プロセッサ３０のアレーは、外科手術器具の三次元像
表示を再構成し、この像表示は、約１／１２秒ごとにＸ
線管がオンにゲート作動されるたびに更新される。最新
の再構成された器具像表示が、器具の体積像メモリ５４
に記憶される。
【００１６】別の選択肢として、Ｘ線管を６０°又は他
の間隔で全パワーでパルス付勢し、生理学的体積メモリ
３２を更新するための生理学的診断データを発生するこ
とができる。生理学的データメモリの更新は、例えば、
循環系の閉塞を取り除く手順又はＸ線で測定可能な生理
学的変化を生じさせる他の介入手順に適用することがで
きる。
の間隔で全パワーでパルス付勢し、生理学的体積メモリ
３２を更新するための生理学的診断データを発生するこ
とができる。生理学的データメモリの更新は、例えば、
循環系の閉塞を取り除く手順又はＸ線で測定可能な生理
学的変化を生じさせる他の介入手順に適用することがで
きる。
【００１７】スレッシュホールド回路５６は、器具メモ
リの再構成像における器具に起因しない何らかの生理学
的情報、人工産物又は他の情報を除去する。軌道回路５
８は外科手術器具の軌道を計算する。再び生検針の例に
戻ると、ガイドにおける生検針の位置は、その軌道を直
線に固定する。軌道回路は、直線に続いて生検針の中心
を投影し、そして軌道表示、例えば生検針の前から延び
る異なるカラーの破線又は実線を形成する。
リの再構成像における器具に起因しない何らかの生理学
的情報、人工産物又は他の情報を除去する。軌道回路５
８は外科手術器具の軌道を計算する。再び生検針の例に
戻ると、ガイドにおける生検針の位置は、その軌道を直
線に固定する。軌道回路は、直線に続いて生検針の中心
を投影し、そして軌道表示、例えば生検針の前から延び
る異なるカラーの破線又は実線を形成する。
【００１８】診断像選択プロセッサ６０は、オペレータ
により表示像の特性を選択するのに使用される。例え
ば、オペレータは、この技術で知られたように、表示さ
れるべき患者を通る切片、軌道に平行な切片、軌道に直
交する切片、３つの直交軸に沿った１組の整合された切
片、カーブした切断平面を通る切片、三次元レンダリン
グ等を選択することができる。像選択回路６０は、一対
のメモリ読み取り回路６２ａ、６２ｂが診断像メモリ３
２及び器具体積メモリ５４の対応するボクセルから像デ
ータを読み取るようにさせる。像重畳回路６４は、生理
学的像と、器具像と、軌道とを合成する。映像プロセッ
サ６６は、合成された像を、ビデオモニタ６８に表示す
るための適当なフォーマットに変換する。好ましくは、
トラックボール７０又は他のデータ入力装置が像選択プ
ロセッサ６０に接続され、オペレータが選択された切
片、切片の向き等を素早く切り換えられるようにする。
により表示像の特性を選択するのに使用される。例え
ば、オペレータは、この技術で知られたように、表示さ
れるべき患者を通る切片、軌道に平行な切片、軌道に直
交する切片、３つの直交軸に沿った１組の整合された切
片、カーブした切断平面を通る切片、三次元レンダリン
グ等を選択することができる。像選択回路６０は、一対
のメモリ読み取り回路６２ａ、６２ｂが診断像メモリ３
２及び器具体積メモリ５４の対応するボクセルから像デ
ータを読み取るようにさせる。像重畳回路６４は、生理
学的像と、器具像と、軌道とを合成する。映像プロセッ
サ６６は、合成された像を、ビデオモニタ６８に表示す
るための適当なフォーマットに変換する。好ましくは、
トラックボール７０又は他のデータ入力装置が像選択プ
ロセッサ６０に接続され、オペレータが選択された切
片、切片の向き等を素早く切り換えられるようにする。
【００１９】好ましくは、軌道回路５８は軌道を投影
し、そして診断ゲージを与える。より詳細には、ＣＴス
キャナシステム１０の既知の大きさから、軌道回路は、
軌道に沿った距離を例えばｍｍで決定する。トラックボ
ール７０を用いて、オペレータは、軌道に沿った点を指
定し、そして投影回路は、生検針又は他の外科手術器具
の端からその指定された点までの距離を決定し、そして
この距離をビデオモニタ６８に表示する。
し、そして診断ゲージを与える。より詳細には、ＣＴス
キャナシステム１０の既知の大きさから、軌道回路は、
軌道に沿った距離を例えばｍｍで決定する。トラックボ
ール７０を用いて、オペレータは、軌道に沿った点を指
定し、そして投影回路は、生検針又は他の外科手術器具
の端からその指定された点までの距離を決定し、そして
この距離をビデオモニタ６８に表示する。
【００２０】別の選択肢として、像セレクタ６０は、更
にオペレータが目標の生理学的構造体を選択しそして指
定できるようにする。より詳細には、像選択回路は、選
択された切片又は他の像を呼び出す。オペレータは、ト
ラックボールを用いて、目標とする生理学的構造体、例
えば、生検されるべき腫瘍へとカーソルを移動する。指
定された目標ボクセルのＣＴ番号が像セレクタプロセッ
サ６０により検索される。領域成長回路８０は、生理学
的像メモリの指定の目標ボクセルに対する各隣接ボクセ
ルをその検索されたＣＴ番号と比較し、それが実質的に
同じＣＴ番号を有するかどうか決定する。各ボクセルに
対する隣接ボクセルを実質的に同じＣＴ番号でチェック
することにより、領域成長プロセッサ８０は、全て実質
的に同じＣＴ番号を有するボクセルのグループを三次元
で決定する。同じＣＴ番号をもつ組織が仮定され、オペ
レータオーバーライドを受け、共通の生理学的エンティ
ティとされる。目標着色回路８２は、領域成長プロセッ
サ８０により指定されたピクセルが独特のカラーで表示
されるようにする。このようにして、目標とする生理学
的エンティティが外科医に対して容易に識別される。
にオペレータが目標の生理学的構造体を選択しそして指
定できるようにする。より詳細には、像選択回路は、選
択された切片又は他の像を呼び出す。オペレータは、ト
ラックボールを用いて、目標とする生理学的構造体、例
えば、生検されるべき腫瘍へとカーソルを移動する。指
定された目標ボクセルのＣＴ番号が像セレクタプロセッ
サ６０により検索される。領域成長回路８０は、生理学
的像メモリの指定の目標ボクセルに対する各隣接ボクセ
ルをその検索されたＣＴ番号と比較し、それが実質的に
同じＣＴ番号を有するかどうか決定する。各ボクセルに
対する隣接ボクセルを実質的に同じＣＴ番号でチェック
することにより、領域成長プロセッサ８０は、全て実質
的に同じＣＴ番号を有するボクセルのグループを三次元
で決定する。同じＣＴ番号をもつ組織が仮定され、オペ
レータオーバーライドを受け、共通の生理学的エンティ
ティとされる。目標着色回路８２は、領域成長プロセッ
サ８０により指定されたピクセルが独特のカラーで表示
されるようにする。このようにして、目標とする生理学
的エンティティが外科医に対して容易に識別される。
【００２１】患者の像と器具の像との整列を確保するた
めに、複数の放射線不透過マーカーが患者に固定される
のが好ましい。３つの金属ビードのようなマーカーは、
生理学的及び器具の両方の再構成像においてはっきり見
える。ビードを形成する材料は既知であるから、それら
の放射線吸収特性も既知である。従って、生理学的像及
び器具の像は、マーカーを位置決めするように容易にス
レッシュホールド処理することができる。像整列プロセ
ッサ７２は、２つの像におけるマーカーの位置を比較す
る。マーカーが整列ずれしていることを像整列アルゴリ
ズムが見つけると、メモリ読み取り回路６２ａ及び６２
ｂで読み取られるアドレスを適当なオフセット又は回転
で調整する。このようにして、たとえ対象者が動いて
も、器具の像は、像データと自動的に整列保持される。
めに、複数の放射線不透過マーカーが患者に固定される
のが好ましい。３つの金属ビードのようなマーカーは、
生理学的及び器具の両方の再構成像においてはっきり見
える。ビードを形成する材料は既知であるから、それら
の放射線吸収特性も既知である。従って、生理学的像及
び器具の像は、マーカーを位置決めするように容易にス
レッシュホールド処理することができる。像整列プロセ
ッサ７２は、２つの像におけるマーカーの位置を比較す
る。マーカーが整列ずれしていることを像整列アルゴリ
ズムが見つけると、メモリ読み取り回路６２ａ及び６２
ｂで読み取られるアドレスを適当なオフセット又は回転
で調整する。このようにして、たとえ対象者が動いて
も、器具の像は、像データと自動的に整列保持される。
【００２２】これらのマーカーの使用は、生理学的診断
像を器具像とは異なる時間又は場所で得ることができる
ようにする。同様に、他の像形成様式及びＸ線において
見ることのできるマーカーは、磁気共鳴、超音波、原子
核、Ｘ線及び他の形式の像のような他の形式の像形成装
置で診断像を発生できるようにする。同様に、他の像形
成様式で発生された診断像は、第３の体積メモリに記憶
することができる。従って、像制御器６０は、同時表示
のために他の像と同時に他の像形成様式に対し体積メモ
リから対応する像を引き出す。器具像は、他の像形成様
式の診断像及び螺旋式ＣＴ診断像に重畳することができ
る。
像を器具像とは異なる時間又は場所で得ることができる
ようにする。同様に、他の像形成様式及びＸ線において
見ることのできるマーカーは、磁気共鳴、超音波、原子
核、Ｘ線及び他の形式の像のような他の形式の像形成装
置で診断像を発生できるようにする。同様に、他の像形
成様式で発生された診断像は、第３の体積メモリに記憶
することができる。従って、像制御器６０は、同時表示
のために他の像と同時に他の像形成様式に対し体積メモ
リから対応する像を引き出す。器具像は、他の像形成様
式の診断像及び螺旋式ＣＴ診断像に重畳することができ
る。
【００２３】外科手術の場所で外科医に多数の像を与え
ると共に、離れた場所に像を与えるために、付加的なメ
モリ読み取り回路、ビデオ回路及びモニタを設けること
ができる。別の選択肢として、時間を第４の次元として
四次元のデータを記憶するように診断メモリ３２が大型
化される。このようにして、同じ体積領域の一連の時間
的に変位した像が発生されて記憶される。従って、オペ
レータは、共通の選択された切片又は他の表示フォーマ
ットの一連の時間的に変位した像を映画形態で表示する
ことができる。このような時間に従属した映画式の像形
成は、血管造影に特に効果的である。ここに述べた三次
元ＣＴ型蛍光透視の実施形態の効果は、映画式の像形成
シーケンスを発生でき、低い放射線線量が可能となり、
そしてＸ線蛍光透視、ＣＴ、ＭＲ、原子核及び超音波像
形成技術からの像との適合性が得られることである。
ると共に、離れた場所に像を与えるために、付加的なメ
モリ読み取り回路、ビデオ回路及びモニタを設けること
ができる。別の選択肢として、時間を第４の次元として
四次元のデータを記憶するように診断メモリ３２が大型
化される。このようにして、同じ体積領域の一連の時間
的に変位した像が発生されて記憶される。従って、オペ
レータは、共通の選択された切片又は他の表示フォーマ
ットの一連の時間的に変位した像を映画形態で表示する
ことができる。このような時間に従属した映画式の像形
成は、血管造影に特に効果的である。ここに述べた三次
元ＣＴ型蛍光透視の実施形態の効果は、映画式の像形成
シーケンスを発生でき、低い放射線線量が可能となり、
そしてＸ線蛍光透視、ＣＴ、ＭＲ、原子核及び超音波像
形成技術からの像との適合性が得られることである。
【図１】本発明による像形成システムを示す概略図であ
る。
る。
１０ 体積ＣＴスキャナ組立体 １２ Ｘ線管 １４ 円錐状の放射線ビーム １６ 二次元検出器アレー １８ ガントリ ２０ モータ ２２ 位置エンコーダ ２４ 患者支持体 ２６ 駆動モータ ３０ 像再構成プロセッサアレー ３２ 対象者の体積像メモリ ３４ 前処理回路 ４０ Ｘ線管制御器 ４２ 外科手術用の器具 ４４ 生検針ガイド ４６ 生検針 ４８ 運動検出器 ５０ ゲート作動制御器 ５２ スレッシュホールドフィルタ ５４ 器具の体積像メモリ ６０ 診断像選択プロセッサ ６４ 像重畳回路 ７０ トラックボール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケニス エル フリーマン アメリカ合衆国 オハイオ州 44224 ス トウエルム ドライヴ 3574 (72)発明者 ゲアリー エイ コーフマン アメリカ合衆国 オハイオ州 44233 ヒ ンクリー サウス キャニオン トレイル 2700 (72)発明者 ダーレル エム スミス アメリカ合衆国 オハイオ州 44118 ク リーヴランド ハイツ ストラトフォード ロード 2466
Claims (11)
- 【請求項１】 像形成領域のまわりでＸ線源を回転し、
そして像形成領域を横断した放射線を検出して、像表示
へと再構成する診断用像形成方法において；像形成領域
のまわりで円錐状の放射線ビームを回転し且つ長手方向
に変位して、円錐状ビームの頂点が螺旋経路を進むよう
にし；円錐状の放射線ビームを検出して、それを、像デ
ータの二次元アレーを表す電子的像データへと変換し、
この像データの二次元アレーは、扇状の放射線ビームと
共に回転し；上記電子的像データを像形成領域における
対象物の一部分の体積像表示へと再構成し；上記回転、
検出及び再構成段階と同時に上記体積像表示の一部分を
読み出し；そしてその読み出された部分を人間の読める
表示へと変換して、上記体積像表示がリアルタイムで更
新されそして読み出されるようにするという段階を備え
たことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 外科手術用の器具を像形成領域へ移動
し；像形成領域のまわりで扇状の放射線ビームを回転し
て、付加的な電子像データを発生し；この付加的な電子
像データを器具の体積像表示へと再構成し；上記対象物
の体積像表示の読み出された部分に対応するその体積像
表示の一部分を読み出して、その読み出した部分を人間
の読める器具表示へと変換し；上記器具及び対象物の体
積像表示の上記読み出された部分を人間が読める表示に
おいて重畳するという段階を更に備えた請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 上記付加的な像データを発生するとき
に、扇状の放射線ビームは、それが像形成領域のまわり
を回転するにつれて周期的にオン及びオフにゲート作動
されて、器具の体積表示を更新し、これにより、対象物
の像及びそれに重畳する外科手術器具の像の上記人間が
読める表示は、対象物の像形成領域を通る外科手術器具
のリアルタイムの動きを反映する請求項１又は２に記載
の方法。 - 【請求項４】 像形成領域のまわりの螺旋経路に沿って
円錐状の放射線ビームの回転を選択された時間中継続
し；その選択された時間中に、像データを時間的に変位
された一連の体積像へと再構成し；その時間的に変位さ
れた体積像各々の対応する選択された領域を人間が読め
る表示装置に順次に表示して、時間に伴う像形成体積内
の変化を示す映画式の表示を発生するという段階を備え
た請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 人間が読める表示のボクセルを目標領域
として識別し；三次元像の隣接ボクセルを同じ物質のボ
クセルについて検査し；同じ物質の隣接ボクセルを異な
るカラーで人間が読める表示装置に表示して、対象物内
の目標物質をカラーで表示された像において指示すると
いう段階を備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項６】 像形成体積(28)のまわりで少なくともＸ
線源(12)を回転するための回転駆動装置(20)と、Ｘ線源
が像形成体積のまわりで螺旋経路を進むように患者支持
体(24)及びＸ線源を互いに対して長手方向に移動するた
めの直線駆動装置(26)と、Ｘ線源から像形成体積を横切
って配置され、像形成体積を横断したＸ線を受け取って
そのＸ線をデジタルデータに変換するための検出器アレ
ー(16)と、この検出器アレーからの像データを像表示へ
と再構成するための再構成プロセッサ(30)と、その像表
示を記憶するための診断像メモリ(32)と、この診断像メ
モリにアクセスしてそこから選択された像データを引き
出し、人間が読めるモニタに表示するためのメモリアク
セス回路(62a) とを備え、上記Ｘ線源(12)は、像形成体
積(28)を通過する円錐状の放射線ビーム(14)を発生し、
この円錐状ビームは、像形成体積を螺旋状に進んで、二
次元アレー(16)により検出され、体積像表示へと再構成
されることを特徴とするＣＴスキャナ。 - 【請求項７】 第１の予め選択された高い強度のＸ線
と、第２の予め選択された低い強度のＸ線とを上記Ｘ線
源が選択的に発生するようにさせるＸ線源制御器(40)を
備え、第１の高い強度のＸ線は、像形成領域に配置され
た患者の一部分の診断像データを発生するのに適した強
度であり、そして第２の選択された低い強度は、像形成
体積に配置された外科手術用器具(46)の三次元像を発生
するのに適したものである請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 侵襲的外科手術器具の三次元像を記憶す
るための三次元器具メモリ(54)と、この三次元器具メモ
リから選択された像データをアクセスするためのメモリ
アクセス回路(62b) と、上記器具メモリ及び診断像メモ
リから検索された像を重畳して、診断像上に外科手術用
器具が重畳された像を形成するための像合成回路(64)と
を備えた請求項６又は７に記載の装置。 - 【請求項９】 対象物に固定されそして器具像及び診断
像の両方において再構成される少なくとも３つの整列素
子と、これら整列素子が実質的に重畳するように器具像
及び診断像を整列させる整列プロセッサ(72)とを備えた
請求項６ないし８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１０】 像形成領域の対象物が間欠的放射のみ
を受けるようにＸ線管をある間隔でオン及びオフに選択
的にゲート作動するＸ線管制御器(50)を更に備えた請求
項６ないし９のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１１】 並列接続された複数の再構成プロセッ
サ(301,302..30 n)を更に備え、これら複数の再構成プ
ロセッサは、体積診断像メモリに記憶するために共通の
体積像表示を再構成し、そして更に、上記二次元検出器
アレーからのデジタルデータを再構成プロセッサ間に振
り分ける前処理回路(34)を備えた請求項６ないし１０の
いずれかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/802618 | 1997-02-19 | ||
| US08/802,618 US5841830A (en) | 1997-02-19 | 1997-02-19 | 3D CT fluoroscopy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10243943A true JPH10243943A (ja) | 1998-09-14 |
| JP4245685B2 JP4245685B2 (ja) | 2009-03-25 |
Family
ID=25184238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03271898A Expired - Fee Related JP4245685B2 (ja) | 1997-02-19 | 1998-02-16 | 診断用像形成方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5841830A (ja) |
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