KR20150113074A - 신티그래피에 의한 결합식 무방사성 자동화 3차원 환자 체형 이미징 - Google Patents
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Abstract
이온화 방사선을 사용하지 않고 신체 체형을 맵핑함과 더불어, 환자의 방사성 트레이서 분포가 그 신체 체형과 융합될 수 있도록 그러한 신체 체형 맵에 따라 이온화 방사선 이미징 검출기의 위치를 추적하여 그 환자 내에서의 방사성 트레이서 분포에 대한 해부학적 참고사항을 제공하기 위한 장치 및 방법을 개시한다. 3차원 표면을 이미징할 수 있는 심도 카메라는 그 둘 사이의 상대적 위치가 공지되는 이온화 방사선 이미징 검출기에 부착한다.
Description
본 발명은 통상 무선-안내 중개 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수술중 종양의 이미징에 관한 것으로, 감시림프절 생체검사(sentinel node biopsy)를 위한 수술적 안내를 제공하고 방사성 트레이서(radiotracer)를 이용하여 육안으로 보이지 않는 암 병소를 측정하는 수단 및 방법에 관한 것이다.
해부학적 공동-등록에 의한 타겟 병소의 수술중 시각화는 수술 과정의 시간 및 침습성을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 비용 절감 및 수술 복잡성의 감소를 제공한다. 현재 이용가능한 감마선 수술 안내 도구는 감마선 감지 비-이미징 "프로브(probe)"를 포함하고 있다. 이들 비-이미징 감마선 프로브는 외관에 있어 전통적인 가이거 계수기(Geiger counter)를 닮았다. 가장 현대적인 비-이미징 감마선 프로브는 외과 의사가 관심 조직을 가리킬 수 있도록 향상된 방향성 응답을 가지며(가이거 계수기와 달리), 째깍(click)하는 소리 대신 특정한 가청음을 생성하는 사용자 인터페이스를 특징으로 한다.
감마선 프로브는 환자가 수술 전에 방사성 물질(방사성 트레이서)을 투약하는 수술 과정에서 사용된다. 그러한 방사성 트레이서는 종량-탐색 방사성 트레이서와 같이 시스템적으로 주입될 수 있으며, 여기서 외과 의사의 목표는 치료의 기회를 증가시키기 위해 육안으로 보이지 않는 암 세포 자리를 검출하여 제거하는 것이다. 감마선 수술 안내는 몇가지의 종양 타입에 시도되고 있다. 예컨대, 신경내분비계 종양은 그러한 종양이 초기에 자기공명영상("MRI") 및 컴퓨터 단층촬영("CT") 스캔에서 놓친 경우에도 비-이미징 프로브에 의해 수술중에 검출된다. 대장암 침착은 수술중 비-이미징 프로브에 의해 검출된다.
상기 방사성 트레이서는 또한 감시림프절 생체검사 과정에서와 같이 림프액 배수로를 나타내기 위해 국소적으로 주입될 수도 있다. 일단 초기 암의 위치가 확인되면, 그 림프액 배수로 패턴이 환자의 병을 스테이지(stage)하는데 사용될 수 있다. 이러한 적용에 있어서, 상기 방사성 트레이서가 알려진 초기 암의 위치 근처에 주입됨으로써, 국소 림프절에 대한 배수로가 결정될 수 있다. 그러한 "감시림프절" 이론에 따르면, 단일 결절은 입구 통로에서 좀더 먼 위치에까지 위치한다. 그러한 감시림프절이 종양 세포를 포함하는지를 결정함으로써, 의사는 그 종양이 먼 위치에까지 확산될지를 예측할 수 있다. 감시림프절의 샘플링은 전체적인 결절 덩어리를 제거하는 전통적인 수술 관례에 바람직한데, 왜냐하면 결절 제거에 따른 복잡성 레벨의 감소 때문이다.
림프절 수술 전에, 핵의학 이미지(nuclear medicine image)는 종종 핵의학과의 수술실 밖에서 수행된다. 이러한 이미지는 국소적으로 주입된 방사성 트레이서가 림프계로 배출되었다는 확신을 외과 의사에게 주며, 통상적으로 그 림프절에서의 방사성 트레이서의 농도가 표시된다. 핵의학 이미징에 있어서, 그러한 방사성 트레이서의 분포는 단지 감마선으로만 감지되는 감마 카메라를 이용하여 이미지되며, 이에 따라 그러한 방사성 트레이서의 흡수만 이미지된다. 해부학적 공동-등록이 요구되면, 감시림프절 수술을 수행하는 경우에서와 같이, 이미지된 결절을 위치시키기 위한 해부학적 참고사항을 외과 의사에게 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 해부학적 참고사항으로는 바깥 신체 표면 또는 외형(신체 체형)이 있을 수 있다.
이러한 해부학적 공동-등록을 제공하기 위해, 환자는 핵 (SPECT) 이미징 시스템과 결합된 CT 시스템에서 이미지되어야 한다. 그러나, 그러한 CT 스캔을 수행하는 추가 비용 외에, 환자는, 적절한 해부학적 공동-등록을 제공하기 위해 단지 신체 체형만을 요구할 경우, CT에 필요한 추가의 방사선량(내부 해부학적 정보를 생성할 수 있는)을 견뎌야 한다.
평면 림프신티그래피(lymphoscintigraphy)의 경우, 나중에 외과 의사가 사용하기 위한 해부학적 참고사항을 제공하기 위한 환자의 신체 외형의 "섀도우-그램(shadow-gram)" 뿐만 아니라 환자 내의 방사성 트레이서 분포 모두를 그러한 결과의 평면 이미지가 포함하도록, 57-Co 플루드 소스(flood source)는 통상 이미지 획득 동안 환자 뒤에 위치한다. 통상적으로, 감시림프절 측정을 돕기 위해 3 평면 뷰(three planar view)가 취해진다. 이러한 방법은 다음과 같은 결점을 갖는다: 1) 림프신티그램-섀도우그램(lymphoscintigram-shadowgram)은 단지 이미징 동안 환자에게 수술을 위해 정확하게 위치되어야 하는데, 이는 수술적 접근 요건으로 인해 흔하지 않고, 2) 감마 카메라 검출기의 시야는 신체 외형을 오버랩하도록 충분히 커야 하는데, 이는 그것이 환자에게 최적으로 그리고 가깝게 위치되는 것을 방해하며, 3) 플러드 소스로부터의 백그라운드 방사선은 그 방사성 트레이서 분포의 콘트라스트(contrast)를 감소시키고, 이는 희미한 결절을 생성하여 그 림프신티그램에서의 검출을 더 어렵게 한다. 결국, 수술 안내를 위해 수술실 밖에서 얻어진 핵의학 이미지를 이용하여 그러한 몇가지 문제들을 해결하기 위한 노력으로, 일부 조사자들은 수술실에서 작은 감마 카메라를 이용하고 있다. 이미지 획득 시간을 최소화하기 위해, 이들 이미지는 전형적인 평면 이미지여야 한다. 수술실에서 추가 방사선 소스들에 대한 염려로 인해, 섀도우그램을 생성하기 위해 환자 뒤에 배치된 57- Co 플러드 소스가 받아들여지지 않을 수 있다.
데이비드(David)에 의한 미국 특허 7,826,889는 위치 추적 시스템이 구비된 방사성 방출 검출기 및 이의 의료 시스템 및 의료 방법에서의 이용을 제시하고 있다. 그러한 특허 7,826,889는 좌표계에서 방사성 방출 소스의 위치를 산출하는 시스템 및 좌표계에서 위치 추적 시스템에 의해 추적되는 방사성 방출 검출기를 개시하고 있다. 이러한 시스템은 추적되는 기관 또는 신체 체형에서 독립되는 물리적-공간 좌표계에 따른다. 따라서, 특허 7,826,889의 시스템은 복잡성 및 추적 에러의 원인이 되는 추가의 자유도로 인해 방해되므로 바람직하지 않다.
따라서 이온화 방사선을 사용하지 않고 환자 체형을 맵핑함과 더불어, 환자의 방사성 트레이서 분포가 그 환자 체형과 융합될 수 있도록 그러한 환자 체형 맵에 따라 방사선 이미징 검출기의 위치를 추적하여 그 환자 내에서의 방사성 트레이서 분포에 대한 해부학적 참고사항을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 결국, 위치의 함수로서 심도(depth)를 리포트함으로써 3차원 표면을 이미징할 수 있는 심도 카메라가 채용될 것이다(예컨대, 마이크로소프트 키네틱, Xiton pro, PMDnano). 환자 체형 맵에 따라 직접적으로 방사선 이미징 검출기의 위치의 동시 맵핑 및 추적은 이상적인데, 왜냐하면 복잡성 및 추적 에러의 원인이 되는 추가 자유도의 분리된 공간 좌표계가 사용되지 않기 때문이다.
통상의 기술자라면 감마 카메라가 통상 환자로부터 방출되는 약한 감마 방사선을 검출하기 위해 피부 가까이에 위치되는 근접 이미저(proximity imager)로서 동작한다는 것을 알 수 있을 것이다. 몇몇 감마 카메라는 이미지를 획득하는데 10초-100초를 취할 것이다. 한편, 3차원 심도 카메라는 전체 3차원 해부학적 구조를 캡처하기 위해 환자로부터 약간 떨어진 거리에 통상 위치된 실시간 이미저이다. 따라서, 감마 카메라 및 3차원 심도 카메라로부터 다르게 획득된 이미지들을 결합하여 공동-등록하는 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 3차원 구조로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 수집할 수 있는 이동식 검출기; 상기 3차원 구조의 표면을 렌더링(rendering)할 수 있는 심도 카메라; 이 심도 카메라에 따라 검출기의 위치 및 각도를 결정하기 위한 수단; 상기 감마 검출기에 의해 수집된 3차원 구조로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 상기 표면으로 공동-등록하기 위한 기준으로서 상기 3차원 구조의 상기 표면 렌더링을 이용하는 컴퓨터 장치; 및 그러한 제공된 공동-등록된 이미지를 표시하기 위한 수단을 포함하는 이미징 시스템을 고려한다. 바람직한 실시예에 있어서, 심도 카메라에 따라 검출기의 위치 및 각도가 결정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 3차원 구조는 인간의 신체이고 상기 표면 렌더링은 그러한 신체 체형에서의 대상 영역이다. 본 발명의 장점은 이온화 방사선을 이용하지 않고 해부학적 참고사항 이미지를 생성함으로써 환자에 대한 방사선량이 증가되지 않을 뿐만 아니라 감마 카메라의 감시림프절 또는 암 병소 검출성이 감소되지도 않는다.
본 발명의 이점 및 장점들은 이하의 상세한 설명 및 수반되는 도면을 참고함으로써 통상의 기술자들이 좀더 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 이미징 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 움직임을 용이하게 하기 위해 본 발명의 시스템이 캔트리(gantry)에 어떻게 결합될 수 있는지를 나타낸다.
도 3은 오퍼레이터가 본 발명의 시스템을 사용하는 방법을 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명 시스템에 의해 생성되는 예시의 이미지들을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 본 발명 시스템에 의해 생성되는 예시의 이미지들을 나타낸다.
도 6은 본 발명 개시의 원리들을 실행하기 위한 일반적인 시스템의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 이미징 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 움직임을 용이하게 하기 위해 본 발명의 시스템이 캔트리(gantry)에 어떻게 결합될 수 있는지를 나타낸다.
도 3은 오퍼레이터가 본 발명의 시스템을 사용하는 방법을 나타낸다.
도 4a 및 4b는 본 발명 시스템에 의해 생성되는 예시의 이미지들을 나타낸다.
도 5a 및 5b는 본 발명 시스템에 의해 생성되는 예시의 이미지들을 나타낸다.
도 6은 본 발명 개시의 원리들을 실행하기 위한 일반적인 시스템의 개략도이다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 이미징 시스템의 일 실시예가 나타나 있으며, 관심 대상(104)의 3차원 구조 내의 소스(105)에 의해 방출된 방사선(106)을 감지하는 이동식 검출기(101)가 제공된다. 그러한 검출기(101)는 예컨대 감마 방사선, 형광 방출, 및/또는 가시광 반사를 검출하도록 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 검출기(101)는 개구(107)를 통해 카메라로 들어가 백플레인(backplane) 상의 물질에 부딪치는 방사선의 2차원 이미지를 제공하는 감마 카메라일 수 있으며, 상기 물질은 입사 감마선으로부터의 에너지의 침착(deposition)에 민감하다.
감마 카메라 몸체에는 심도 카메라(102)나, 또는 그 감마 카메라에 대한 3차원 구조(104; 즉, 상기 관심 대상)의 표면(109)의 위치를 기록하기 위한 몇몇 다른 장치가 단단히 부착되어 있다. 검출된 방사선과 표면에 대한 각도 및 그 카메라의 위치와 관련된 정보는 종종 그래픽 사용자 인터페이스라고도 부르는 디스플레이(112)를 구비한 컴퓨터(110) 또는 다른 컴퓨터 장치에 전기적으로 보내진다.
상기 카메라(101)는 개구를 횡단하지 않는 백플레인 상에서 검출된 다수의 이벤트를 감소시키기 위해 차폐재를 포함할 것이다. 그러한 개구는 단일의 홀(즉, "핀홀(pinhole)") 또는 다수의 핀홀(즉, ""코드 개구(coded aperture)")이거나, 또는 격자(즉, "평행 홀 콜리메이터(parallel hole collimator)")의 많은 개구일 수 있다. 핀홀 격자 패턴은 수렴("수렴 홀 콜리메이트"), 발산("발산 홀 콜리메이트"), 또는 편향("편향 홀 콜리메이터")시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 감마 카메라는 낮은-누설 전류 실리콘 포토다이오드에 연결된 Csl 신틸레이터(scintillator)로 구성된 고체 상태 검출기를 이용하여 구성될 수 있다. 이러한 예시의 실시예에 있어서, 상기 카메라는 270 cm2의 거의 정사각형 또는 직사각형 시야를 가질 것이다. 선택적으로, 카드뮴 아연 텔루르(cadmium zinc telluride) 결정 또는 그 고체 상태 변형물을 이용한 고체 상태 검출기를 이용하여 상기 감마 카메라가 구성될 수 있다. 이러한 카메라 또한 거의 정사각형 또는 직사각형 시야를 가질 수도 있다. 그러한 카메라 헤드는 납 차폐 하우징 및 평행 홀 납 콜리메이터 어셈블리를 포함한다.
카메라 하우징에는 심도 카메라가 통합되어 있다. 일 실시예에 있어서, 그러한 심도 카메라는 Xiton에 의하며, 그 심도 센서는 소정 주변광 조건 하에 3D의 비디오 데이터를 캡처하는 적외선 CMOS 센서와 결합된 적외선 레이저 프로젝터를 포함한다. 이미지되는 대상의 상세한 표면 맵은 그 대상의 다수의 포즈(pose)를 취한 후 이들 포즈를 하나의 보다 높은 충실도의 이미지로 결집시킴으로써 달성된다.
상기 심도 카메라의 출력이 그 심도 카메라에서부터 그 이미지되는 대상의 표면 상의 지점까지의 거리의 2차원 어레이이기 때문에, 그러한 시야 내 대상의 위상적으로 훌륭한 표면 맵이 심도 카메라의 위치 및 각도를 기록하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다. 키네틱퓨전(KinectFusion)이라 부르는 조사 프로그램은 마이크로소프트 키네틱(Microsoft Kinect) 심도 카메라(Xiton에 채용된 동일한 코어 기술을 갖는)를 이용하여 장면 맵핑 및 위치 레코딩을 초당 30 프레임으로 나타낸다. 채용된 그러한 알고리즘의 상세한 설명은 "KinectFusion: Real-Time Dense Surface Mapping and Tracking."으로 명칭된 논문으로 마이크로소프트에 의해 공개되었다. 유사한 알고리즘이 본원에 개시된 발명의 이미징 시스템에 채용될 것이다. 이제 도 2를 참조하면, 감마 카메라(101) 및 심도 카메라(102)가 이미징 시스템의 움직임을 용이하게 하기 위해 갠트리 시스템(201; 이하 간단히 '갠트리'라고도 칭함)에 부착될 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 그러한 갠트리는 결합된 감마 카메라(101) 및 심도 카메라(102)를 고정시키고 베이스(206)에 부착된 기둥(205)과 아암(204; arm)의 조합에 연결된 요크(203; yoke)를 포함하는 다수의 구성으로 조립된다. 이들 요소들간 모든 연결은 상기 결합된 감마 카메라(101) 및 심도 카메라(102)가 상하로 회전되고, 상하로 움직이고, 수평 및 수직으로 이동되게 하는 회전 조인트(202)에 의해 이루어진다. 상기 베이스(206)는 바닥에 고정되거나 또는 전체 갠트리(201)를 이동시키는 바퀴가 제공된다. 그와 같은 이동성은 수술 셋팅 중에 시스템의 사용을 용이하게 한다.
도 3은 3차원 구조 내에 방사선 소스의 감마 카메라 이미지와 함께 이미지 공간에 공동-등록된 3차원 구조의 이미지 공간에 표면 렌더링을 생성하기 위해 이미징 시스템을 이용하는 방법의 단계들을 상세히 기술한다. 그와 같은 공동-등록된 이미지는 그러한 표면 렌더링된 이미지의 위상적 특징을 그 3차원 구조의 실제 물리적 표면의 위상적 특징과 매칭시킴으로써 3차원 구조 내의 방사선 소스를 실제 공간에 위치시키는 수단으로서 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있다.
단계 301에서, 오퍼레이터는 심도 카메라가 그 방사선 소스를 에워싸는 3차원 구조의 포즈를 보도록 이미징 시스템을 위치시킨다. 단계 302에서, 오퍼레이터는, 방사선 소스를 에워싸는 3차원 구조의 새로운 포즈가 보이도록 이미징 시스템을 이동시킨다. 통상 심도 카메라는 오퍼레이터가 포즈들간 이미징 시스템을 효과적으로 연속으로 이동시킬 수 있도록 초당 30 프레임으로 이미지를 획득할 수 있다. 각각의 포즈에서, 그 심도 카메라는 컴퓨터(110)에 의해 수집되는 심도 정보를 획득한다. 앞서 이미 참조된 유사한 알고리즘을 이용하여, 상기 컴퓨터(110)는 이미징 시스템의 위치를 맵핑하여 그 방사선 소스를 에워싸는 3차원 구조의 표면 렌더링을 생성하기 위해 각기 다른 포즈들로부터의 데이터를 결합시킨다. 단계 302에서, 오퍼레이터는 그러한 표면 맵이 3차원 구조 내의 방사선 소스의 적절한 커버리지(coverage)를 제공하는 영역을 커버(cover)할 시기 및 표면 렌더링의 충실도가 이미지 공간과 실제 공간간 위상적 매칭을 제공하도록 적절한 시각적 정보를 제공할 시기를 결정하기 위해, 컴퓨터(110)의 디스플레이를 본다. 상기 표면 렌더링된 이미지가 요구된 영역을 커버하고 수용가능한 충실도이면, 오퍼레이터는 상기 방법의 다음 단계로 이동할 수 있다.
특정 예에 있어서, 오퍼레이터는 외과 의사일 수 있고, 그러한 3차원 구조는 유방암 시기 동안 감시림프절 생체검사 과정을 겪는 환자의 신체이다. 신체 내에 방사선 소스(들)는 방사성 트레이서가 수술 전에 주입된 국소 위치 및 일부 방사성 트레이서가 배출되는 림프절의 위치(들)에 있을 수 있다. 도 4a는 오퍼레이터(외과 의사)가 단계 304로 이동하기 전에 표면 렌더링(401)이 디스플레이(112) 상에서 어떻게 보이는지의 예를 나타낸다.
그러한 특정 수술의 예에 이어서, 단계 304에서, 외과 의사는 유방의 영역에서 배출되는 림프관의 위치인 환자의 겨드랑이에 걸쳐 감마 카메라를 위치시켜, 감마 카메라의 이미지를 획득한다. 도 4b는 표면 렌더링(401)으로 공동-등록된 방사성 트레이서 주입 위치(402)와 감시림프절(403)의 감마 카메라 이미지가 디스플레이(112) 상에서 어떻게 보이는지의 예를 나타낸다. 따라서 그러한 시스템은 추가의 방사선을 사용하지 않고 외과 의사에게 해부학적 참고사항을 제공하는 신체 체형(표면 맵)의 이미지를 생성할 수 있다.
다른 대안의 예에 있어서, 오퍼레이터는 외과 의사이고, 3차원 구조가 유방암 수술을 겪는 환자의 신체이다. 그러한 신체 내의 방사선 소스(들)는 방사성 트레이서(테크네튬(technetium)-99m 세스타미비(sestamibi)와 같은)가 수술 전에 주입되는 정맥 위치 및 유방암 혹들의 위치(들)에 존재할 것이다. 도 5a는 오퍼레이터(외과 의사)가 단계 304로 이동하기 전에 표면 렌더링(501)이 디스플레이(112) 상에서 어떻게 보이는지의 예를 나타낸다.
그러한 특정 수술의 예에 이어서, 단계 304에서, 외과 의사는 환자의 유방에 걸쳐 감마 카메라를 위치시켜, 감마 카메라의 이미지를 획득한다. 도 5b는 표면 렌더링(501)으로 공동-등록된 유방암 혹(502)들에서의 방사성 트레이서의 감마 카메라 이미지가 디스플레이(112) 상에서 어떻게 보이는지의 예를 나타낸다. 따라서 그러한 시스템은 추가의 방사선을 사용하지 않고 외과 의사에게 해부학적 참고사항을 제공하는 신체 체형(표면 맵)의 이미지를 생성할 수 있다.
그러한 장치의 기능은 이미징의 순서 또는 횟수에 좌우되지 않고, 심도 이미지든 감마 이미지든 상관하지 않고 캡처함으로써, 수술 전, 수술 중, 그리고 수술 후에 양 타입의 반복된 이미징 과정이 가능하다는 것을 알아야 한다. 심도 카메라 표면 맵 렌더링으로 그러한 결정된 감마 카메라 이미지의 공동-등록은 심도 카메라가 그 동작 범위 내에서 동작하는 한 이루어진다. 최대 심도 카메라 범위는 보통 렌더링될 신체 표면으로부터 수십미터이다. 이는 통상 감마 카메라를 훨씬 넘는 거리로, 방사선 소스를 이미징할 수 있다. 감마 카메라에 대한 최상의 이미지 콘트라스트 및 공간 해상도는 통상 그 방사선 소스로부터 10 cm 이하에서 달성된다. 따라서, 감마 카메라는 통상 이미지될 방사선 소스 내에 에워싸인 3차원 구조의 표면으로부터 1 cm 이하에 위치되거나 접촉된다. 도 4b의 감마 카메라 이미지 402 및 403은 렌더링될 표면의 1 cm 범위 아래에서 동작하는 심도 카메라의 사용을 고려한다.
많은 심도 카메라들은 렌더링될 표면에서 40 cm의 최소 동작 범위를 갖는다. 40 cm보다 더 가까운 동작은 맵핑 및 추적을 의미하며, 감마 카메라가 상기 심도 카메라의 그러한 최소 동작 범위 내에서 이동될 경우 심도 카메라로부터의 데이터는 더 이상 감마 카메라의 위치를 추적하는데 사용될 수 없다.
심도 카메라의 범위 한계는 결합된 감마 카메라 및 심도 카메라에 연결된 제2추적 시스템에 대한 기준으로서 심도 카메라에 의해 생성된 표면 맵을 이용함으로써 극복될 수 있다. 도 2는 기계적인 수단을 이용하여 그와 같은 제2추적 시스템을 생성하기 위해 갠트리(201)가 어떻게 변경될 수 있는지를 나타낸다. 광학 추적자와 같은 다른 방법들도 이용될 수 있다.
도 2에 있어서, 샤프트 각 인코더(210)가 갠트리(201)의 각각의 회전 조인트(202)에 위치되는 것을 나타내고 있다. 샤프트 각 정보는 갠트리에서 컴퓨터(110) 및 디스플레이(112)로 전자적으로 전송된다. 그러한 샤프트 각 정보 및 캔트리(201)의 아암(204)과 기둥(205)의 공지 길이를 이용하여, 잘 알려진 변환식을 이용하여 컴퓨터(110)는 심도에 의해 생성된 표면 렌더링에 대한 결합된 감마 카메라(101) 및 심도 카메라(102)의 병진 이동 및 회전 동작을 추적한다.
이제 본원에 개시된 원리들을 실시하기 위해 이용될 수 있는 일반적인 시스템(600)의 모두 또는 그 일부를 기술하는 도 6을 참조한다. 도 6과 관련하여, 예시의 컴퓨터 시스템 및/또는 컴퓨터 장치(600)는 처리 유닛(620; 예컨대, 중앙처리유닛(CPU) 또는 프로세서) 및 이 프로세서(620)에 시스템 메모리(630), ROM(640) 및 RAM(650)을 포함한 다양한 시스템 요소들을 연결하는 시스템 버스(610)를 포함한다. 상기 시스템(600)은 프로세서(620)에 가깝게 근접하여 직접 연결되거나, 또는 그 프로세서의 일부로서 통합된 고속 메모리의 캐시(622; cache)를 포함할 수 있다.
상기 시스템(600)은 프로세서(620)에 의해 신속한 액세스를 위해 메모리(630) 및/또는 저장 장치(660)에서 캐시(622)로 데이터를 카피한다. 이렇게 하여, 상기 캐시는 데이터를 기다리는 동안 프로세서(620) 지연을 피하는 성능 향상을 제공한다. 이들 및 다른 모듈이 제어되거나 또는 다양한 동작 또는 작용을 수행하기 위해 프로세서(620)를 제어하도록 구성될 수 있다. 다른 시스템 메모리(630)가 이용될 수도 있다. 그러한 메모리(630)는 각기 다른 성능 특성을 갖는 다수의 각기 다른 타입의 메모리를 포함할 수 있다. 그러한 개시는 하나 이상의 프로세서(620)를 갖춘 컴퓨터 장치(600) 상에서 또는 보다 우수한 처리 성능을 제공하기 위해 함께 네트워크된 그룹 또는 클러스터의 컴퓨터 장치들 상에서 이루어진다는 것을 알 수 있을 것이다.
상기 프로세서(620)는 프로세서 내에 소프트웨어 명령이 포함되는 특정-목적의 프로세서 뿐만 아니라 상기 프로세서(620)를 제어하도록 구성된, 저장 장치(660) 내에 저장된 모듈 1(662), 모듈 2(664), 및 모듈 3(666)과 같은 하드웨어 모듈 또는 소프트웨어 모듈 및 소정의 일반적인 목적의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(620)는 다수의 코어 또는 프로세서, 버스, 메모리 콘트롤러, 캐시 등을 포함하는 자체-포함 컴퓨터 시스템일 수 있다. 다중-코어 프로세서는 대칭 또는 비대칭일 수 있다. 상기 프로세서(620)는 각기 다른 소켓의 다수의 물리적으로 분리된 프로세서를 갖춘 시스템, 또는 단일의 물리적 칩 상에 다수의 프로세서 코어를 갖춘 시스템과 같은 다수의 프로세서를 포함할 수 있다.
유사하게, 상기 프로세서(620)는 다수의 분리된 컴퓨터 장치들에 위치되나, 통신 네트워크를 통해 함께 작동하는 다수의 분리 분포된 프로세서를 포함할 수 있다. 다수의 프로세서 또는 프로세서 코어는 메모리(630) 또는 캐시(622)와 같은 리소스를 공유하거나, 또는 독립 리소스를 이용하여 동작할 수 있다. 상기 프로세서(620)는 하나 또는 그 이상의 스테이트 머신(state machine), 주문형 집적회로(ASIC), 또는 필드 PGA를 포함하는 프로그램가능 게이트 어레이(PGA)를 포함할 수 있다.
상기 시스템 버스(610)는 메모리 버스 또는 메모리 콘트롤러를 포함하는 소정 몇가지 타입의 버스 구조, 주변 장치 버스, 및 소정 다양한 버스 구조를 이용하는 로컬 버스일 수 있다. ROM(640) 등에 저장된 기본 입/출력(BIOS)은 시작하는 동안 컴퓨터 장치(600) 내의 요소들간 정보를 이송하는 것을 돕는 기본 루틴을 제공한다. 또한 상기 컴퓨터 장치(600)는 하드 디스크 드라이브, 자기 디스크 드라이브, 광 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 고체-상태 드라이브, RAM 드라이브, 제거가능 저장 장치, RAID(redundant array of inexpensive disk), 하이브리드 저장 장치 등과 같은 저장 장치(660) 또는 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 상기 저장 장치(660)는 프로세서(620)를 제어하기 위한 소프트웨어 모듈(662, 664, 666)을 포함할 수 있다. 상기 시스템(600)은 다른 하드웨어 또는 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 저장 장치(660)는 드라이브 인터페이스에 의해 시스템 버스(610)에 연결될 수 있다. 그러한 드라이브 및 연관된 컴퓨터-판독가능 저장 장치는 컴퓨터 장치(600)용 컴퓨터-판독가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 다른 데이터의 비휘발성 저장 장치를 제공할 수 있다. 일 형태에 있어서, 특정 기능을 수행하는 하드웨어 모듈은 특정 기능을 수행하기 위해 프로세서(620), 버스(610), 디스플레이(670) 등과 같은 필요한 하드웨어 요소들과 관련된 유형의 컴퓨터-판독가능 저장 장치에 저장된 소프트웨어 요소를 포함할 수 있다. 다른 형태에 있어서, 상기 시스템은 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 동작, 방법 또는 다른 특정 작용들을 수행하게 하는 명령들을 저장하도록 프로세서 및 컴퓨터-판독가능 저장 장치를 이용할 수 있다. 장치의 타입에 따라, 예컨대 장치(600)가 작은 포켓용 또는 휴대용 컴퓨터 장치, 데스크탑 컴퓨터, 또는 컴퓨터 서버인지에 따라 기본 요소 및 적절한 변수가 수정될 수 있다. 프로세서(620)가 "동작들"을 수행하기 위해 명령을 실행할 경우, 그 프로세서(620)는 직접 그러한 동작들을 수행하고, 그리고/또 촉진하고, 명령할 수 있으며, 또 그러한 동작들을 수행하기 위해 다른 장치와 협력할 수 있다. 비록 본원에 기술된 그러한 예시의 실시예(들)가 하드 디스크(660)를 채용할 지라도, 자기 카세트, 플레시 메모리 카드, DVD(digital versatile disk), 카트리지, RAM(650), ROM(640), 비트 스트림을 포함하는 케이블 등과 같이 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 데이터를 저장할 수 있는 다른 타입의 컴퓨터-판독가능 저장 장치들 또한 예시의 동작 환경에서 사용될 수 있다. 유형의 컴퓨터-판독가능 저장 매체, 컴퓨터-판독가능 저장 장치, 또는 컴퓨터-판독가능 메모리 장치는 전송파, 에너지, 캐리어 신호, 전자기파, 및 자체 신호와 같은 매개체를 확실히 차단한다.
사용자가 컴퓨터 장치(600)와 상호작용할 수 있게 하기 위해, 입력 장치(690)는 음성용 마이크로폰, 제스처 또는 그래픽 입력용 터치-감지 스크린, 키보드, 마우스, 동작 입력장치, 음성 장치 등과 같은 소정 다수의 입력 메카니즘을 나타낸다. 또한 출력 장치(670)는 통상의 기술자에게 공지된 하나 또는 그 이상의 다수의 출력 메카니즘일 수 있다. 몇몇 예에서, 멀티모달 시스템(multimodal system)은 사용자가 컴퓨터 장치(600)와 통신하도록 다중 타입의 입력을 제공할 수 있게 한다. 일반적으로 통신 인터페이스(680)는 사용자 입력 및 시스템 출력을 조절 및 제어한다. 소정의 특정 하드웨어 장치 상에서의 동작으로 제한하지 않으며, 이에 따라 기술한 기본 하드웨어는 개발되어 발전된 향상된 하드웨어 또는 펌웨어 장치로 쉽게 대체될 수 있다.
설명의 명확성을 위해, 그러한 기술된 시스템 실시예는 "프로세서" 또는 프로세서(620)로 라벨된 기능 블록을 포함하는 개별 기능 블록들을 포함하는 것으로 기술한다. 이들 기능 블록들은 한정하진 않지만 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어 및 일반적인 목적의 프로세서에서 실행되는 소프트웨어와 같이 동작하도록 구성된 프로세서(620)와 같은 하드웨어를 포함하는 공유 또는 전용의 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 도 4에 나타낸 하나 또는 그 이상의 프로세서의 기능들은 단일의 공유 프로세서 또는 다수의 프로세서에 의해 제공될 수 있다. (용어 "프로세서"의 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어에만 관련되는 것으로 해석해서는 안된다.) 기술된 실시예들은 마이크로프로세서 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 이하 기술된 동작들을 수행하는 소프트웨어를 저장하기 위한 ROM(640), 및 결과들을 저장하기 위한 RAM(650)을 포함할 수 있다. 대규모 집적회로(VLSI) 하드웨어 실시예들 뿐만 아니라 일반적인 목적의 DSP 회로와 연합된 주문형 VLSI 회로 또한 제공될 수 있다.
다양한 실시예들의 논리적 동작들이 다음과 같이 실시될 수 있다: (1) 일반적인 사용 컴퓨터 내의 프로그램가능 회로에서 실행되는 순차의 컴퓨터 실행 단계, 동작, 또는 과정; (2) 특정-사용의 프로그램가능 회로에서 실행되는 순차의 컴퓨터 실행 단계, 동작, 또는 과정; 및/또는 (3) 프로그램가능 회로 내에서 상호연결된 머신 모듈 또는 프로그램 엔진. 도 4에 나타낸 시스템(600)은 그러한 인용된 방법의 전부 또는 일부를 실시할 수 있고, 그 인용된 시스템들의 일부일 수 있으며, 그리고/또 그러한 인용된 유형의 컴퓨터-판독가능 저장 장치 내의 명령들에 따라 동작할 수 있다. 그와 같은 논리적 동작들은 모듈의 프로그래밍에 따라 특정 기능들을 수행하기 위해 프로세서(620)를 제어하도록 구성된 모듈로서 실시될 수 있다. 예컨대, 도 4는 상기 프로세서(620)를 제어하도록 구성된 3개의 모듈 MOD 1(662), MOD 2(664), 및 MOD 3(666)을 나타낸다. 이들 모듈은 저장 장치(660)에 저장되어 런타임시에 RAM(650) 또는 메모리(630)로 로딩되거나 또는 다른 컴퓨터-판독가능 메모리 위치에 저장될 것이다.
그 전체 컴퓨터 장치(600)를 포함하여 그러한 예시의 컴퓨터 장치(600)의 다수의 부분들은 가상화될 수 있다. 가상 프로세서는, 이 가상 프로세서와 같은 동일한 프로세서의 물리적 프로세서가 사용될 수 없을 때조차, 특정 명령 세트에 따라 실행되는 소프트웨어 대상이 될 수 있다. 가상화 레이어(virtualization layer) 또는 가상 "호스트"는 실제 동작하도록 가상화된 동작들을 변환함으로써 하나 또는 그 이상의 각기 다른 컴퓨터 장치 또는 장치 타입들의 가상화된 요소들을 가능하게 할 수 있다. 그러나 궁극적으로 모든 타입의 가상화된 하드웨어는 일부 근본적인 물리적 하드웨어에 의해 실시되거나 실행될 수 있다. 따라서, 가상화 컴퓨트 레이어(virtualization compute layer)는 물리적 컴퓨트 레이어의 상부에서 동작할 수 있다. 그러한 가상화 컴퓨트 레이어는 하나 또는 그 이상의 가상 머신, 오버레이 네트워크(overlay network), 하이퍼바이저(hypervisor), 가상 스위칭, 및 소정의 다른 가상화 애플리케이션을 포함할 수 있다.
상기 프로세서(620)는 가상 프로세서를 포함하여 본원에 개시된 모든 타입의 프로세서들을 포함할 수 있다. 그러나, 가상 프로세서와 관련될 경우, 그러한 프로세서(620)는 가상화 레이어를 실행하는데 필요한 근원적인 하드웨어 및 가상화 레이어에서 가상 프로세서를 실행하는 것과 연관된 소프트웨어 요소들을 포함할 수 있다. 상기 시스템(600)은 프로세서(620)가 소정의 동작을 수행하게 하는 컴퓨터-판독가능 저장 장치에 저장된 명령들을 수신하는 물리적 또는 가상 프로세서(620)를 포함할 수 있다. 가상 프로세서(620)와 관련될 경우, 그러한 시스템은 또한 그 가상 프로세서(620)를 실행하는 근원적인 물리적 하드웨어를 포함한다.
또한 본 발명 개시의 범위 내의 실시예들은 컴퓨터-실행가능 명령들을 전송하거나 갖춘 유형 및/또는 비일시적 컴퓨터-판독가능 저장 장치를 포함할 수 있다. 그와 같은 유형의 컴퓨터-판독가능 저장 장치는 상술한 바와 같은 소정의 특정 목적의 프로세서의 기능적인 디자인을 포함하는 일반적인 목적 또는 특정 목적의 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 소정의 이용가능한 장치일 수 있다. 일 예로서, 한정하진 않지만, 그와 같은 유형의 컴퓨터-판독가능 장치는 컴퓨터-실행가능 명령 형태의 원하는 프로그램 코드, 데이터 구조, 또는 프로세서 칩 디자인을 전송하거나 저장하는데 사용될 수 있는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치들을 포함할 수 있다. 정보 또는 명령들이 네트워크 또는 또 다른 통신 커넥션(배선, 무선, 또는 그 조합)을 통해 컴퓨터로 제공될 경우, 그러한 컴퓨터는 당연히 컴퓨터-판독가능 매체로서 그 커넥션을 간주한다. 따라서, 소정의 그와 같은 커넥션은 당연히 컴퓨터-판독가능 매체라 부른다. 상기한 조합은 또한 컴퓨터-판독가능 저장 장치의 범주 내에 포함될 것이다.
컴퓨터-실행가능 명령들은 예컨대 일반적인 목적의 컴퓨터, 특정 목적의 컴퓨터, 또는 특정 목적의 처리 장치가 소정의 기능 또는 기능들의 그룹을 수행하게 하는 명령 및 데이터를 포함한다. 또한 컴퓨터-판독가능 명령들은 스탠드-얼론(stand-alone) 또는 네트워크 환경에서 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈을 포함한다. 일반적으로, 프로그램 모듈은 루틴, 프로그램, 요소, 데이터 구조, 대상, 및 특정 작업을 수행하거나 또는 특정 요약 데이터 타입을 실행하는 특정-목적의 프로세서 등의 디자인에 고유한 기능들을 포함할 수 있다. 컴퓨터-실행가능 명령들, 연관된 데이터 구조들, 및 프로그램 모듈들은 본원에 개시된 방법들의 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드 수단의 예들을 나타낸다. 특정 시퀀스의 그와 같은 실행가능 명령 또는 연관된 데이터 구조는 그와 같은 단계들에서 기술된 기능들을 실행하기 위한 대응하는 동작들의 예를 나타낸다.
그러한 개시의 다른 실시예들은, 개인용 컴퓨터, 휴대용 장치, 멀티-프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 등을 포함하는 많은 타입의 컴퓨터 시스템 구성들에 의해 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 실시예들은 또한 통신 네트워크를 통해 링크되는(배선 링크, 무선 링크, 또는 그 조합에 의해) 로컬 및 원격 처리 장치에 의해 작업이 수행되는 분산된 컴퓨팅 환경에서 실행될 수 있다. 분한 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 모두에 위치될 수 있다.
상기로부터 본 발명의 새로운 개념들의 실제 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 실시될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 기술된 특정 실시예들로 한정할 의도 또는 암시는 없다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 마찬가지로 심도 카메라는 신체 체형에 대한 형광 이미징의 공동-등록 또는 소정 다수의 광학 이미징 공동-등록 작업들을 수행하는 것과 같이 신체 체형에 대한 신티그래피의 공동-등록 작업을 수행하는 개시된 발명에 사용될 수 있다. 본 발명 개시는 청구범위 내에 속하는 모든 그와 같은 변형을 수반된 청구항에 의해 커버하기 위한 것이다. 선택된 그리고 기술된 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실제 적용을 설명하며, 이에 의해 통상의 기술자는 그러한 발명 및 그 다양한 실시예들을 가장 잘 이용할 수 있다.
Claims (16)
- 3차원 구조로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 수집하도록 구성된 이동가능 감마 검출기;
상기 3차원 구조의 표면을 렌더링(rendering)하도록 구성된 심도 카메라;
상기 심도 카메라에 따라 검출기의 위치 및 각도를 결정하기 위한 수단;
상기 감마 검출기에 의해 수집된 3차원 구조로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 상기 표면으로 공동-등록하기 위한 기준으로서 상기 3차원 구조의 상기 표면 렌더링을 이용하는 컴퓨터 장치; 및
상기 공동-등록된 이미지를 표시하도록 구성된 디스플레이를 포함하는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
방출되는 감마 방사선의 위치를 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵과 상관시키기 위해 전체 이동이 적용될 수 있도록, 이동식 감마선 검출기 및 심도 카메라가 서로 맞추어 고정되는, 장치. - 청구항 1에 있어서,
이동식 감마선 검출기 및 심도 카메라는 서로에 대해 이동가능하며, 상기 장치는 상기 이동식 감마선 검출기와 심도 카메라간 관계를 결정하도록 구성된 추적 장치를 포함하고, 컴퓨터 장치는 상기 추적 장치와 통신하고 상기 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵으로 감마선 검출기 이미지를 공동-등록하도록 구성되는, 장치. - 청구항 3에 있어서,
추적 장치는 광학적, 기계적, 또는 전자기적 센서를 기반으로 하는, 장치. - 3차원 구조로부터 수신된 광학 신호의 분포 이미지를 수집하도록 구성된 이동식 검출기;
상기 3차원 구조의 표면을 렌더링하도록 구성된 심도 카메라
상기 심도 카메라에 따라 검출기의 위치 및 각도를 결정하기 위한 수단;
상기 검출기에 의해 수집된 3차원 구조로부터 수신된 광학 신호의 분포 이미지를 상기 표면으로 공동-등록하기 위한 기준으로서 상기 3차원 구조의 상기 표면 렌더링을 이용하는 컴퓨터 장치; 및
상기 공동-등록된 이미지를 표시하도록 구성된 디스플레이를 포함하는, 장치. - 청구항 5에 있어서,
검출기는 3차원 구조로부터 방출된 형광의 분포 이미지를 수집하도록 구성된, 장치. - 청구항 6에 있어서,
검퓨터 장치는 검출기에 의해 수집된 3차원 표면으로부터 방출되는 형광의 분포 이미지를 표면으로 공동-등록하는, 장치. - 청구항 5에 있어서,
검출기는 3차원 구조에서 반사되는 가시광의 분포 이미지를 수집하도록 구성된, 장치. - 청구항 8에 있어서, 컴퓨터 장치는 검출기에 의해 수집된 3차원 표면에서 반사되는 가시광의 분포 이미지를 표면으로 공동-등록하는, 장치.
- 청구항 5에 있어서,
수신되는 광학 신호의 위치를 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵과 상관시키기 위해 전체 이동이 적용될 수 있도록, 이동식 감마선 검출기 및 심도 카메라가 서로 맞추어 고정되는, 장치. - 청구항 5에 있어서,
이동식 검출기 및 심도 카메라는 서로에 대해 이동가능하며, 상기 장치는 상기 이동식 검출기와 심도 카메라간 관계를 결정하도록 구성된 추적 장치를 포함하고, 컴퓨터 장치는 상기 추적 장치와 통신하고 상기 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵으로 검출기 이미지를 공동-등록하도록 구성되는, 장치. - 청구항 11에 있어서,
추적 장치는 광학적, 기계적, 또는 전자기적 센서를 기반으로 하는, 장치. - 3차원으로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 이동식 감마 검출기를 통해 수집하는 단계;
상기 3차원 구조의 표면을 심도 카메라를 통해 렌더링하는 단계;
상기 심도 카메라에 따라 검출기의 위치 및 각도를 결정하는 단계;
감마 검출기에 의해 수집된 3차원 구조로부터 방출되는 감마 방사선의 분포 이미지를 기준으로서 상기 3차원 구조의 표면의 렌더링을 이용하여 상기 표면으로 컴퓨터 장치를 통해 공동-등록하는 단계; 및
공동-등록된 이미지를 표시하는 단계를 포함하는, 이미징 방법. - 청구항 13에 있어서,
방출되는 감마 방사선의 위치를 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵과 상관시키기 위해 전체 이동이 적용될 수 있도록, 이동식 검출기 및 심도 카메라가 서로 맞추어 고정되는, 이미징 방법. - 청구항 13에 있어서,
이동식 감마선 검출기 및 심도 카메라는 서로에 대해 이동가능하며, 상기 장치는 상기 이동식 감마선 검출기와 심도 카메라간 관계를 결정하도록 구성된 추적 장치를 포함하고, 컴퓨터 장치는 상기 추적 장치와 통신하고 상기 심도 카메라에 의해 생성된 신체 체형 맵으로 감마선 검출기 이미지를 공동-등록하도록 구성되는, 이미징 방법. - 청구항 15에 있어서,
추적 장치는 광학적, 기계적, 또는 전자기적 센서를 기반으로 하는, 이미징 방법.
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