(57)【要約】【課題】ゼロ調整を容易に行うことができるとともに、操作者の感覚や技量に依存せずに適格な穿刺作業を支援するＸ線ＣＴシステムを提供する。【解決手段】本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、被検体に取り付けられた第１マーカと、前記被検体に刺入される穿刺針に設けられる第２マーカを含む３次元領域についてＸ線を用いたスキャンを実行するスキャン部と、前記スキャンの結果に基づいて生成された画像を解析することで、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれについて画像ベースの位置情報を特定する解析部と、センサを用いてセンシング部が取得した、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれに関するセンサベースの位置情報を、前記画像ベースの位置情報に基づいて調整する調整部と、を備える。【選択図】図１
2020058630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に取り付けられた第１マーカと、前記被検体に刺入される穿刺針に設けられる第２マーカを含む３次元領域についてＸ線を用いたスキャンを実行するスキャン部と、
前記スキャンの結果に基づいて生成された画像を解析することで、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれについて画像ベースの位置情報を特定する解析部と、
センサを用いてセンシング部が取得した、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれに関するセンサベースの位置情報を、前記画像ベースの位置情報に基づいて調整する調整部と、
を備えたＸ線ＣＴシステム。
【請求項２】
前記第１マーカは、複数のサブマーカを含み、
前記解析部は、前記複数のサブマーカそれぞれについて前記画像ベースの位置情報を特定し、
前記センシング部は、前記複数のサブマーカそれぞれについて前記センサベースの位置情報を取得する、
請求項１に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項３】
前記第２マーカは前記センサであり、
前記センシング部は、前記第２マーカに対する前記複数のサブマーカそれぞれの位置情報を、前記センサベースの位置情報として取得する、
請求項２に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項４】
前記センサは、測長が行えるセンサ又はカメラセンサを含む、請求項１乃至請求項３いずれかに記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項５】
前記スキャンの結果に基づいて生成された画像を表示する、表示部をさらに備える請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項６】
前記スキャンの結果に基づいて生成された画像に基づく、前記穿刺針の穿刺位置情報と穿刺角度情報を含む穿刺計画情報を生成する、穿刺計画部をさらに備える、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項７】
前記センシング部は、前記センサを用いて、前記センサベースの位置情報と、穿刺針のセンサベースの角度情報とを、随時取得するとともに、
前記Ｘ線ＣＴシステムは、前記センサベースの位置情報と、前記センサベースの角度情報とが、前記穿刺計画情報における前記穿刺位置情報と前記穿刺角度情報にそれぞれ合致しているか否かを判定する判定部を、さらに備える請求項６に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項８】
前記穿刺針に設けられる、前記判定部の判定の結果を操作者に伝達する伝達部を、さらに備える請求項７に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項９】
前記穿刺計画情報は、穿刺針の最終位置に関する情報をさらに含んでおり、
前記判定部は、前記穿刺針が最終位置に到達したか否かを判定し、
前記判定部が、最終位置に前記穿刺針が到達したと判定した場合には、前記伝達部は前記判定部の判定結果を操作者に伝達する、請求項８に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１０】
前記スキャン部は、前記穿刺針を被検体に穿刺した状態を撮像した追加の画像を取得することが可能であり、
前記表示部は、前記追加の画像も表示する、請求項５に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１１】
前記センシング部は、前記センサを用いて、前記センサベースの位置情報と、穿刺針のセンサベースの角度情報とを、随時取得するとともに、
前記Ｘ線ＣＴシステムは、前記スキャンの結果に基づいて生成された画像に、前記センサベースの位置情報と前記センサベースの角度情報から導き出される前記穿刺針の状態を合成した合成画像を生成する、合成画像生成部をさらに備える請求項５に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１２】
前記表示部は、前記合成画像も表示する、請求項１１に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１３】
前記スキャンの結果に基づいて生成された画像に基づく、前記穿刺針の穿刺位置情報と穿刺角度情報を少なくとも含む穿刺計画情報を生成する、穿刺計画部と、
前記センサベースの位置情報と、前記センサベースの角度情報とが、前記穿刺計画情報における前記穿刺位置情報と前記穿刺角度情報にそれぞれ合致しているか否かを判定する判定部と、
をさらに備える請求項１２に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１４】
前記表示部は、前記判定部の判定結果を表示する、請求項１３に記載のＸ線ＣＴシステム。
【請求項１５】
前記穿刺計画情報は、少なくとも穿刺針の最終位置に関する情報をさらに含んでおり、
前記判定部は、前記穿刺針が最終位置に到達したか否かを判定し、
前記判定部が、最終位置に前記穿刺針が到達したと判定した場合には、前記表示部は前記判定部の判定結果を表示する、請求項１４に記載のＸ線ＣＴシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴシステムは、Ｘ線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する医用診断システムの一種である。Ｘ線ＣＴシステムは、例えば被検体に対して穿刺を行う際に利用される。このとき、操作者は、予め取得した被検体の画像から穿刺対象部位（治療対象部位や生検対象部位）を確認し、穿刺針の挿入位置、挿入角度、及び穿刺針を挿入する距離等を含む穿刺計画を立てる。そして、穿刺針の挿入を進めながら、Ｘ線ＣＴシステムを利用して随時画像を取得し、現在の挿入状況と計画を比較し、計画通りの穿刺が行われているかを確認する。しかし、このような方法では、複数回スキャンを実行する必要があるため、被検体への被曝量が大きくなるリスクがある。
【０００３】
被検体への被曝量を減らすべく、被検体をスキャンする回数を削減しようとすると、操作者が確認する画像の枚数が少なくなり、操作者の感覚や技量への依存度が上がってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３３０９６号公報
【特許文献２】特許第４９５６６３５号公報
【特許文献３】特許第４６３２５０８号公報
【特許文献４】特開２０１７−８６８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態の目的は、Ｘ線ＣＴシステムを利用して被検体に穿刺を行うとき、被検体の被ばくを低減するとともに、操作者の感覚や技量への依存度を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、
被検体に取り付けられた第１マーカと、前記被検体に刺入される穿刺針に設けられる第２マーカを含む３次元領域についてＸ線を用いたスキャンを実行するスキャン部と、
前記スキャンの結果に基づいて生成された画像を解析することで、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれについて画像ベースの位置情報を特定する解析部と、
センサを用いてセンシング部が取得した、前記第１マーカ及び前記第２マーカそれぞれに関するセンサベースの位置情報を、前記画像ベースの位置情報に基づいて調整する調整部と、
を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係るＸ線ＣＴシステムで用いられるＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明するブロック図。
【図２】第１実施形態に係るＸ線ＣＴシステムで用いられる穿刺具の一例を示す斜視図。
【図３】第１実施形態に係るＸ線ＣＴシステムで用いられるマーカの一例を示す平面図。
【図４】図３に示すマーカの側面図。
【図５】図２に示す穿刺具に設けられるセンシングユニットの内部構成の一例を示すブロック図。
【図６】図２に示す穿刺具に設けられるセンシングユニットの一例を示す平面図。
【図７】図６に示すセンシングユニットの側面図。
【図８】被検体をＸ線ＣＴ装置に搬送し、穿刺作業をおこなう様子を模式的に示す図。
【図９】第１実施形態における穿刺具の伝達部の一例を説明する図。
【図１０】第１実施形態におけるディスプレイにおける伝達部の一例を説明する図。
【図１１】第２実施形態に係るＸ線ＣＴシステムで用いられるＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明するブロック図。
【図１２】ディスプレイに表示された、被検体をスキャンした画像と穿刺針の状態を仮想的に表す画像とを合成した合成画像の一例を示す図。
【図１３】穿刺作業を開始した後の図１２に示した合成画像の一例を示す図。
【図１４】第１実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴシステムで用いられるＸ線ＣＴ装置の全体構成を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムを説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行うこととする。
【０００９】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴシステムで用いられるＸ線ＣＴ装置１の全体構成を説明する図である。この図１に示すＸ線ＣＴ装置１は、本実施形態における医用画像診断装置の一例であり、例えば、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを備えて構成されている。
【００１０】
より具体的には、架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、ＤＡＳ１８とを、備えて構成されている。
【００１１】
Ｘ線管１１は、例えば、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生する真空管である。例えば、Ｘ線管１１には回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。
【００１２】
ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter））は、所定のダーゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。
【００１３】
コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。
【００１４】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。また、Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。
【００１５】
グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドはコリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。また、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線検出部の一例である。
【００１６】
回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム。図１での図示は省略している。）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、回転フレーム１３は、回転部の一例である。
【００１７】
Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ  線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、後述する回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。なお、固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。また、Ｘ線高電圧装置１４は、Ｘ線高電圧部の一例である。
【００１８】
制御装置１５は、ＣＰＵ等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。また、制御装置１５は、制御部の一例である。
【００１９】
ＤＡＳ１８（Data Acquisition System）は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。また、ＤＡＳ１８はデータ収集部の一例である。
【００２０】
寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動するモータあるいはアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。
【００２１】
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。また、図１では説明の都合上、架台装置１０と天板３３は２カ所に描画されているが、実際の構成においては、架台装置１０も天板３３も１つである。
【００２２】
また、コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４と、受信部４５と、送信部４６とを、備えて構成されている。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。
【００２３】
メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。また、メモリ４１は、記憶部の一例である。
【００２４】
ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。また、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。
【００２５】
入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。また、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。
【００２６】
処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、及び、画像処理機能４４４を実行する。また、処理回路４４は、処理部の一例である。
【００２７】
システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各種機能を制御する。また、システム制御機能４４１は、制御部の一例である。
【００２８】
前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。また、前処理機能４４２は、前処理部の一例である。
【００２９】
再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。また、再構成処理機能４４３は、再構成処理部の一例である。
【００３０】
画像処理機能４４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像に変換する。なお、３次元画像データの生成は再構成処理機能４４３が直接行っても構わない。また、画像処理機能４４４は、画像処理部の一例である。
【００３１】
さらに、本実施形態においては、処理回路４４は、スキャン機能４４５と、解析機能４４６と、センシング機能４４７と、調整機能４４８とを実行する。また、任意ではあるが、処理回路４４は、穿刺計画機能４４９と、判定機能４５０と、伝達機能４５１とを実行する。
【００３２】
詳しくは後述するが、概略的には、スキャン機能４４５は、Ｘ線管１１から被検体ＰにＸ線を照射して、被検体Ｐの撮像を行うための処理を実行する。解析機能４４６は、スキャン機能の結果に基づいて生成された画像を解析することで、後述するマーカ６０とセンシング部５２１とのそれぞれについて画像ベースの位置情報を特定する処理を実行する。センシング機能４４７は、センシング部５２１を用いて、後述するマーカ６０とセンシング部５２１のそれぞれについて、センサベースの位置情報を取得する処理を実行する。調整機能４４８は、画像ベースの位置情報に基づいて、センサベースの位置情報を調整する処理を実行する。
【００３３】
穿刺計画機能４４９は、スキャンの結果に基づいて生成された画像に基づいて、操作者が穿刺作業を計画立案し、その穿刺計画に則った穿刺計画情報を生成する処理を実行する。判定機能４５０は、センシング部５２１の測定結果であるセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、それぞれ、穿刺計画情報の穿刺位置情報と穿刺角度情報と合致するか否かを判断する処理を実行する。伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果を操作者に伝達する処理を実行する。
【００３４】
なお、Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とが一体として被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管１１のみが被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。
【００３５】
図２は、本実施形態に係る穿刺具５０の全体構成を示す図であり、図３は、本実施形態に係るマーカ６０の平面図であり、図４は、図３に示すマーカ６０の側面図である。これら穿刺具５０とマーカ６０とにより、本実施形態に係る穿刺作業ユニットが構成されている。また、これら穿刺具５０とマーカ６０とＸ線ＣＴ装置１とにより、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムが構成されている。
【００３６】
まず、図２に示すように、本実施形態に係る穿刺具５０は、穿刺針５１と、センサ５２と、保持部５３とを備えて構成されている。
【００３７】
穿刺針５１は、被検体Ｐに挿入される針である。本実施形態においては、穿刺針５１の内部には空洞が形成されており、被検体Ｐ内の治療対象部位に薬剤を注入したり、治療対象部位の組織を採取したりできるように構成されている。この穿刺針５１の空洞は、その穿刺作業の目的によっては、必ずしも必要なものではない。
【００３８】
また、穿刺針５１は、被検体Ｐへの穿刺作業ごとに、新しいものと交換される。つまり、穿刺針５１は使い捨ての部材であり、センサ５２に着脱可能に取り付けられている。本実施形態においては、穿刺針５１の長さは既知である。換言すれば、センサ５２の位置情報を特定することにより、穿刺針５１の位置情報や、穿刺針５１の先端の位置情報を特定することが可能である。なお、本実施形態においては、穿刺針５１を保持部５３に着脱可能に取り付けているが、センサ５２の形状や構造によっては、穿刺針５１をセンサ５２に着脱可能に取り付けるようにしてもよい。
【００３９】
センサ５２は、マーカ６０とセンサ５２のぞれぞれの位置情報と、センサ５２の角度情報を測定するセンサであり、図５のブロック図に示すような内部構成をしている。すなわち、本実施形態においては、センサ５２は、その内部に、センシング部５２１と、送信部５２２と、受信部５２３と、伝達部５２４とを備えている。
【００４０】
センシング部５２１は、測長が行える計測器であり、このセンシング部５２１を用いて、被検体Ｐの取り付けられたマーカ６０をセンシングする。具体的には、センサ５２のセンシング部５２１は、このセンシング部５２１から、被検体Ｐに貼り付けられたマーカ６０までの距離を測定して、測定された距離に関する情報を、送信部５２２を介してコンソール装置４０に送信する。すなわち、本実施形態においては、測定されたマーカ６０とセンサ５２との間の距離が、マーカ６０とセンサ５２のそれぞれのセンサベースの位置情報となる。送信部５２２から送信された、センサベースの位置情報は、コンソール装置４０の受信部４５で受信されて、コンソール装置４０に取り込まれる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、センシング部５２１は、センシング部５２１の角度、つまり、穿刺針５１の角度も測定する。穿刺針５１の長さが既知であるので、センシング部５２１の位置に加えて、穿刺針５１の角度が特定されることにより、穿刺針５１の状態を特定することが可能となる。このセンシング部５２１で測定された角度に関する情報は、穿刺針５１のセンサベースの角度情報として、送信部５２２を介してコンソール装置４０に送信される。
【００４２】
詳しくは後述するが、受信部５２３は、コンソール装置４０の送信部４６から送信された種々の情報を受信し、伝達部５２４は、操作者に種々の情報を伝達する。図５の例では、これら送信部５２２と受信部５２３と伝達部５２４は、センサ５２に設けられているが、これらは必ずしもセンサ５２に設けられていなくてもよい。例えば、これら送信部５２２と受信部５２３と伝達部５２４は、保持部５３の表面や内部に設けられていてもよい。或いは、送信部５２２と受信部５２３と伝達部５２４は、穿刺具５０とは別体に設けられていてもよい。
【００４３】
図６は、センサ５２を保持部５３から取り外した状態の拡大正面図であり、図７は、図６に示すセンサ５２の側面図である。これら図６及び図７から分かるように、センサ５２は、保持部５３と同一の径である円形の形状をなしており、その中央部分に開口５２ａが形成されている。この開口５２ａは、穿刺針５１を貫通させるための穴である。換言すれば、センサ５２はドーナッツ形状をなしているとも言える。開口５２ａを貫通した穿刺針５１の後端は、保持部５３に挿入されて取り付けられる。
【００４４】
また、センサ５２には、２つの平面である第１平面５２ｂと第２平面５２ｃを備えている。例えば、第１平面５２ｂが保持部５３の一端部に取り付けられ、第２平面５２ｃが被検体Ｐ側に露出する。操作者は、この第２平面５２ｃ側から、開口５２ａに穿刺針５１を挿入し、保持部５３に取り付ける。
【００４５】
再び図２に示すように、保持部５３は、操作者が穿刺具５０を手で保持して、穿刺具５０の操作を行う部分である。本実施形態においては、保持部５３の一端部にセンサ５２が着脱可能に取り付けられている。但し、センサ５２は、着脱不可能に固定的に保持部５３に取り付けられていてもよい。
【００４６】
また、保持部５３には、操作者の指が挿入される挿入部５３１が２つ設けられている。挿入部５３１を設ける位置は任意であるが、本実施形態においては、保持部５３の他端部の近傍に、対向して設けられている。また、挿入部５３１は、操作者の指が挿入可能な大きさの円形の環状部材で構成されている。例えば、穿刺作業において、一方の挿入部５３１に操作者の親指が挿入され、他方の挿入部５３１に操作者の中指が挿入される。但し、この挿入部５３１は必ずしも２つである必要はなく、例えば、１つ、３つなどであってもよい。また、一方の挿入部５３１を他方の挿入部５３１よりも大きな環状部材で構成し、大きな一方の挿入部５３１には、操作者の人差し指と中指の双方が挿入可能なように構成してもよい。ここで、挿入部５３１の形状は、必ずしも円形である必要はなく、操作者の指が挿入され得る形状であれば足りる。また、挿入部５３１は、必ずしも環状ではなくてもよく、例えば、環状部材の一部を切り欠いたような非環状の形状であってもよい。さらには、この挿入部５３１は、保持部５３に存在しなくてもよい。つまり、挿入部５３１は、省くことも可能である。
【００４７】
図３及び図４に示すように、本実施形態に係るマーカ６０は、弾力性のある円形のシート状をなしており、その中央部分に開口６１が形成されている。穿刺作業においては、このマーカ６０は、被検体Ｐの治療対象部位の近傍に取り付けられる。つまり、マーカ６０は、被検体Ｐに貼り付けられて、被検体Ｐの治療対象部位とマーカ６０との間の相対的な位置を特定するとともに、センサ５２におけるセンシング部５２１からマーカ６０までの距離をセンシング部５２１が測定できるようにするための部材である。操作者は、マーカ６０の開口６１から、被検体Ｐの治療対象部位を目がけて、穿刺針５１を挿入する。
【００４８】
また、本実施形態に係るマーカ６０には、複数のサブマーカ６２が配置されている。例えば、本実施形態においては、３つのサブマーカ６２がマーカ６０に配置されている。具体的には、円形のマーカ６０の外周部に、均等に３つのサブマーカ６２が設けられている。すなわち、円形のマーカ６０における中心と、３つのサブマーカ６２との間でそれぞれ構成される中心角が、互いに等しくなるように、３つのサブマーカ６２が配置されている。
【００４９】
これらサブマーカ６２は、センサ５２のセンシング部５２１が、センシング可能な部材で構成されている。例えば、センシング部５２１が超音波センサである場合には、センシング部５２１から射出される超音波を反射する部材で、サブマーカ６２は構成される。また、センシング部５２１がレーザセンサである場合には、センシング部５２１から出射されるレーザを反射するレーザ用マーカとなる部材で、サブマーカ６２は構成される。
【００５０】
なお、マーカ６０におけるサブマーカ６２の数は任意であり、被検体Ｐの治療対象部位とマーカ６０との間の相対的な位置関係が特定でき、且つ、センサ５２におけるセンシング部５２１からマーカ６０までの距離をセンシング部５２１が測定できる数にすればよい。例えば、サブマーカ６２は、２つ、４つなどであってもよい。本実施形態においては、複数のサブマーカ６２に基づいて測定される複数の距離の平均を算出することにより、センサ５２からマーカ６０までの距離としている。
【００５１】
次に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１と穿刺具５０とマーカ６０を用いた穿刺作業とその際のＸ線ＣＴ装置１と穿刺具５０の動作について説明する。図８は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１を用いて、被検体Ｐに穿刺作業をする様子を説明する図である。この図８に示すように、被検体Ｐは、架台装置１０における回転フレーム１３の中に挿入され、穿刺作業を行う部位について、Ｘ線を用いたスキャンを行えるように配置される。
【００５２】
さらに、本実施形態においては、操作者は、マーカ６０を被検体Ｐに取り付ける。具体的には、マーカ６０の開口６１を、被検体Ｐの治療対象部位に目がけて穿刺針５１を穿刺する位置に合わせて、マーカ６０を被検体Ｐの体表に貼り付ける。また、操作者は、センサ５２をマーカ６０の近傍に置く。例えば、操作者は、センサ５２を保持部５３から取り外した状態で、或いは、穿刺針５１は取り付ける前であるがセンサ５２は保持部５３に取り付けた状態で、或いは、穿刺針５１とセンサ５２とを保持部５３に取り付けた状態で、センサ５２をマーカ６０の近傍に載置する。
【００５３】
この状態で、操作者は、Ｘ線ＣＴ装置１を用いて、被検体Ｐのスキャンを実行する。すなわち、架台装置１０のＸ線管１１からＸ線を照射して、コンソール装置４０における処理回路４４のスキャン機能４４５はＸ線画像を取得する。具体的には、スキャン機能４４５は、システム制御機能４４１と前処理機能４４２と再構成処理機能４４３と画像処理機能４４４とを動作させて、被検体Ｐに取り付けられたマーカ６０と、この被検体Ｐに挿入される穿刺針５１に設けられるセンサ５２を含む３次元領域について、Ｘ線を用いたスキャンを実行する。
【００５４】
このスキャンの結果に基づいて生成された画像には、マーカ６０とセンサ５２の双方が撮像されている。このため、処理回路４４における解析機能４４６は、スキャンの結果に基づいて生成された画像を解析することで、マーカ６０とセンサ５２それぞれについて、画像ベースの位置情報を特定することができる。具体的には、本実施形態においては、解析機能４４６は、スキャンの結果に基づいて生成された画像に基づいて、マーカ６０からセンサ５２までの距離を算出する。本実施形態においては、センサ５２とマーカ６０との間の距離の測定手法と整合性を担保するために、この解析機能４４６も、画像解析により、複数のサブマーカ６２からセンサ５２までの距離をそれぞれ算出して、平均を求めることにより、センサ５２からマーカ６０までの距離としている。
【００５５】
その一方で、センサ５２は、センシング部５２１を用いて、マーカ６０からセンサ５２までの距離を測定する。この測定した距離に関する情報は、マーカ６０とセンサ５２のそれぞれのセンサベースの位置情報として、送信部５２２を介して、コンソール装置４０に送信される。コンソール装置４０では、受信部４５を介して、処理回路４４におけるセンシング機能４４７が、このセンサベースの位置情報を取得する。上述したように、センサ５２は、複数のサブマーカ６２からセンサ５２までの距離をそれぞれ測定して、平均を算出することにより、センサ５２からマーカ６０までの距離としている。
【００５６】
続いて、コンソール装置４０における処理回路４４の調整機能４４８は、解析機能４４６が生成した画像ベースの位置情報に基づいて、センサベースの位置情報のゼロ調整を行う。具体的には、調整機能４４８は、解析機能４４６で算出された画像ベースの位置情報であるマーカ６０からセンサ５２までの距離と、センシング部５２１を用いて測定されたマーカ６０からセンサ５２におけるセンシング部５２１までの距離とを比較して、両者に差異がある場合には、画像ベースの位置情報である距離に基づいて、センサベースの位置情報である距離を調整する。
【００５７】
ゼロ調整の手法には種々のものが存在するが、例えば、画像ベースの位置情報である距離が１００ｍｍであり、センサベースの位置情報である距離が１０２ｍｍであった場合には、以後、調整機能４４８は、センサベースの位置情報の距離に１００／１０２を乗算することにより算出される距離を、調整後の適正な距離として採用する。
【００５８】
一般的に、スキャンの結果に基づいて生成される画像は、定期的に補正を行っていることから、精度が定常的に保証されている。一方、センシング部５２１は使い続けるうちに精度がずれてくる恐れがある。このため、本実施形態においては、精度が保証された画像ベースの位置情報に基づいて、センシング部５２１を用いたセンサベースの位置情報のゼロ調整を行うこととしている。調整機能４４８は、一旦、ゼロ調整を行った以降は、そのゼロ調整の結果を利用して、センシング部５２１で測定されたセンサベースの位置情報を、画像ベースの位置情報に基づいて、調整し続ける。
【００５９】
また、本実施形態においては、スキャン機能４４５がスキャンをすることにより取得したＸ線の画像は、コンソール装置４０におけるディスプレイ４２に表示される。穿刺作業を行う操作者は、ディスプレイ４２に表示されたＸ線の画像に基づいて、穿刺作業の計画を立案する。
【００６０】
すなわち、操作者は、ディスプレイ４２に表示された画像を見ながら、穿刺具５０の穿刺針５１の穿刺位置と穿刺角度を決定して、入力インターフェース４３を介してコンソール装置４０に入力する。この入力された穿刺位置と穿刺角度とに基づいて、穿刺計画機能４４９は、穿刺位置情報と穿刺角度情報とを少なくとも含む穿刺計画情報を生成する。また、操作者は、ディスプレイ４２に表示された画像を見ながら、薬剤を注入したり組織を採取したりする、穿刺針５１の最終位置を決定して、入力インターフェース４３を介してコンソール装置４０に入力する。この入力された最終位置に基づいて、穿刺計画機能４４９は、さらに、穿刺針５１の最終位置に関する情報を少なくとも含む穿刺計画情報を生成する。なお、穿刺計画機能４４９が生成する穿刺計画情報は、穿刺位置情報と穿刺角度情報と最終位置に関する情報以外の情報をさらに含むようにすることもできる。また、最終位置に関する情報は、その入力を省略することも可能である。
【００６１】
次に、操作者は、センサ５２が保持部５３に取り付けられていない場合には、このセンサ５２を保持部５３に取り付ける。また、操作者は、穿刺針５１が保持部５３に取り付けられていない場合には、この穿刺針５１を保持部５３に取り付ける。
【００６２】
次に、操作者は、被検体Ｐのマーカ６０を取り付けた部分に近づき、マーカ６０の開口６１に穿刺針を位置合わせする。この際、穿刺具５０における穿刺針５１の位置と角度はセンサ５２のセンシング部５２１にてリアルタイムに測定されている。このため、測定された穿刺針５１の位置情報と角度情報は、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報として、送信部５２２からコンソール装置４０に送信される。
【００６３】
コンソール装置４０では、送信されたセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報を受信部４５で受信し、処理回路４４におけるセンシング機能４４７が取得する。つまり、センシング機能４４７は、センシング部５２１を用いた、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とを随時取得する。
【００６４】
続いて、処理回路４４における判定機能４５０は、センシング機能４４７が随時取得するセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、穿刺計画機能４４９により生成された穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致しているか否かを判定する。そして、判定機能４５０は、この判定の結果を、送信部４６を介して、穿刺具５０に送信する。
【００６５】
穿刺具５０の受信部５２３は、送信された判定の結果を受信し、伝達部５２４は、この判定の結果を操作者に伝達する。この判定の結果を操作者に伝達する手法は種々のものが考えられる。例えば、伝達部５２４を警告音発生装置で構成し、穿刺しようとしている穿刺針５１の穿刺位置と穿刺角度が穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致していない場合に、何らかの警告音を警告音発生装置が発生するようにしてもよい。これにより、操作者は、穿刺しようとしている穿刺針５１の位置や角度が、穿刺計画と相違していることを認識することができる。
【００６６】
また、伝達部５２４を、図９に示すような表示部により構成することもできる。伝達部５２４を表示部で構成した場合、例えば、表示部は、位置情報に関する赤色の第１ランプＲ１と緑色の第２ランプＧ１と、角度情報に関する赤色の第３ランプＲ２と緑色の第４ランプＧ２により構成することができる。そして、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの位置情報と、穿刺計画情報における穿刺位置情報とが合致していないことを示している場合には、位置情報に関する赤色の第１ランプＲ１を点灯させる。一方、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの位置情報と、穿刺計画情報における穿刺位置情報とが合致していることを示している場合には、位置情報に関する緑色の第２ランプＧ１を点灯させる。このため、操作者は、位置情報に関する赤色の第１ランプＲ１と緑色の第２ランプＧ１のうちのどちらが点灯するかを確認することによって、穿刺針５１の位置が穿刺計画に合っているかどうかを知ることができる。
【００６７】
また、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの角度情報と、穿刺計画情報における穿刺角度情報とが合致していないことを示している場合には、角度情報に関する赤色の第３ランプＲ２を点灯させる。一方、穿刺針５１のセンサベースの角度情報と、穿刺計画情報における穿刺角度情報とが合致していることを示している場合には、角度情報に関する緑色の第４ランプＧ２を点灯させる。このため、操作者は、角度情報に関する赤色の第３ランプＲ２と緑色の第４ランプＧ２のうちのどちらが点灯するかを確認することによって、穿刺針５１の位置が穿刺計画に合っているかどうかを知ることができる。
【００６８】
さらに、伝達部５２４は、必ずしも、穿刺具５０に設ける必要はない。例えば、伝達部５２４は、処理回路４４における伝達機能４５１として、コンソール装置４０に設けることもできる。図１０は、伝達部５２４がディスプレイ４２に表示する穿刺状況表示画面の一例を示している。この図１０に示すように、ディスプレイ４２に表示される穿刺状況表示画面には、穿刺針５１の位置情報に関する状況を表示する第１領域４２１と、角度情報に関する状況を表示する第２領域４２２とが形成される。
【００６９】
この穿刺状況表示画面をディスプレイ４２に表示した上で、伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの位置情報と、穿刺計画情報における穿刺位置情報とが合致していないことを示している場合には、位置情報に関する第１領域４２１を赤色で表示する。一方、伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの位置情報と、穿刺計画情報における穿刺位置情報とが合致していることを示している場合には、位置情報に関する第１領域４２１を青色で表示する。このため、操作者は、位置情報に関する第１領域４２１が青色であるのかそれとも赤色であるのかを確認することによって、穿刺針５１の位置が穿刺計画に合っているかどうかを知ることができる。
【００７０】
また、伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの角度情報と、穿刺計画情報における穿刺角度情報とが合致していないことを示している場合には、角度情報に関する第２領域４２２を赤色で表示する。一方、伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果が、穿刺針５１のセンサベースの角度情報と、穿刺計画情報における穿刺角度情報とが合致していることを示している場合には、角度情報に関する第２領域４２２を青色で表示する。このため、操作者は、角度情報に関する第２領域４２２が青色であるのかそれとも赤色であるのかを確認することによって、穿刺針５１の角度が穿刺計画に合っているかどうかを知ることができる。但し、処理回路４４の伝達機能４５１を用いて、判定機能４５０の判定の結果を操作者に伝達する場合には、その判定の結果を、送信部４６を介して穿刺具５０に送信する必要はなくなる。
【００７１】
なお、いずれの態様で判定機能４５０の判定の結果を伝達部５２４から操作者に伝達する場合でも、操作者が、穿刺計画に基づいて、穿刺針５１の位置を合わせてから角度を合わせるのか、角度を合わせてから位置を合わせるのかは、任意である。また、両者は同時並行に行われてもよい。
【００７２】
操作者は、上述したいずれかの態様により穿刺具５０の穿刺針５１の位置と角度を確定した後、穿刺針５１を被検体Ｐに穿刺する作業を始める。操作者は、穿刺針５１の位置や角度を維持しながら、被検体Ｐへの穿刺を継続する。この間、上述した判定機能４５０は、継続して、センシング機能４４７が随時取得するセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、穿刺計画機能４４９により生成された穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致しているか否かを判定する。また、伝達部５２４又は伝達機能４５１は、継続して、判定機能４５０による判定の結果を操作者に伝達する。
【００７３】
マーカ６０は被検体Ｐの体表に取り付けられているため、マーカ６０は、被検体Ｐの体位や呼吸に常に追従する。このため、穿刺具５０におけるセンサ５２は、被検体Ｐの動きに常に追従したセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とを生成することができる。
【００７４】
さらに、本実施形態においては、付加的機能として、処理回路４４における判定機能４５０は、穿刺針５１が最終位置に到達したか否かを判定する機能も備えている。すなわち、判定機能４５０は、センサベースの位置情報に基づいて、穿刺針５１の位置が、穿刺計画情報における穿刺針５１の最終位置と合致したかどうかを判定する。そして、判定機能４５０は、判定の結果を、送信部４６を介して、穿刺具５０に送信する。
【００７５】
この判定の結果は、穿刺具５０の受信部５２３で受信され、伝達部５２４は、その判定の結果を操作者に伝達する。例えば、伝達部５２４を警告音発生装置で構成している場合には、伝達部５２４は、穿刺針５１が最終位置に到達した際にメロディーを流し、操作者に穿刺針５１が最終位置に到達したことを伝達する。
【００７６】
また、伝達部５２４を、図９に示すような表示部で構成したような場合には、伝達部５２４は、穿刺針５１が最終位置に到達した際に、位置情報に関する赤色の第１ランプＲ１と緑色の第２ランプＧ１と、角度情報に関する赤色の第３ランプＲ２と緑色の第４ランプＧ２とを、短い周期で点滅させて、操作者に穿刺針５１が最終位置に到達したことを伝達する。或いは、伝達部５２４は、穿刺針５１が最終位置に到達した際に、位置情報に関する赤色の第１ランプＲ１と緑色の第２ランプＧ１と、角度情報に関する赤色の第３ランプＲ２と緑色の第４ランプＧ２とを、すべて点灯させて、操作者に穿刺針５１が最終位置に到達したことを伝達してもよい。
【００７７】
また、伝達機能４５１が図１０に示す穿刺状況表示画面をディスプレイ４２に表示する場合には、伝達機能４５１は、穿刺針５１が最終位置に到達した際に、第１領域４２１と第２領域４２２とをともに白色で表示して、操作者に穿刺針５１が最終位置に到達したことを伝達する。或いは、伝達機能４５１は、穿刺針５１が最終位置に到達した際には、ディスプレイ４２に文字情報として「最終位置に到達しました」と表示して、操作者に穿刺針５１が最終位置に到達したことを伝達してもよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、付加的機能として、処理回路４４におけるスキャン機能４４５は、穿刺作業を開始した後に、操作者からの指示により、穿刺針５１を被検体Ｐに穿刺した状態で、追加の撮像を行うことが可能である。具体的には、スキャン機能４４５は、システム制御機能４４１と前処理機能４４２と再構成処理機能４４３と画像処理機能４４４を動作させて、被検体Ｐと、被検体Ｐに取り付けられたマーカ６０と、この被検体Ｐに挿入された穿刺針５１とを少なくとも含む３次元領域について、Ｘ線を用いた追加のスキャンを実行する。スキャン機能４４５が取得した追加の画像は、ディスプレイ４２に表示される。
【００７９】
操作者は、ディスプレイ４２に表示された追加の画像に基づいて、その時点の穿刺具５０における穿刺針５１の状態を把握することができる。すなわち、伝達部５２４又は伝達機能４５１から伝達される情報だけでは不十分であると操作者が判断した場合には、操作者は、入力インターフェース４３からコンソール装置４０に追加のスキャンを実行するように指示をする。そして、この追加のスキャンの結果、ディスプレイ４２に表示された画像に基づいて、穿刺作業が適正に進捗しているかどうかを直接把握することが可能となる。
【００８０】
また、操作者は、穿刺針５１が穿刺計画における終端位置に到達したかどうか判断に悩む場合には、追加のスキャンを実行し、ディスプレイ４２に表示された追加の画像に基づいて、本当に穿刺針５１が終端位置に到達したかどうかを確認することができる。
【００８１】
以上のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによれば、スキャン機能４４５を用いて、被検体Ｐに取り付けられたマーカ６０と、センシング部５２１を有するセンサ５２とをＸ線を用いて撮像し、この撮像で得られた画像を解析して算出された画像ベースの位置情報に基づいて、センサ５２のセンシング部５２１を用いて測定されたセンサベースの位置情報を調整することとした。このため、センサ５２を用いた穿刺針５１の穿刺位置情報と穿刺角度情報とを精度よく測定することができる。また、製造メーカによるセンサ５２のセンシング部５２１の更正を頻繁に行う必要がなくなり、ユーザである操作者の使い勝手を向上させることができる。
【００８２】
また、穿刺作業にあたり、センサ５２のセンシング部５２１により、穿刺針５１の位置情報と角度情報とを随時特定することができるので、操作者は、判定機能４５０による穿刺計画に合致しているか否かの判定の結果を随時知ることができる。このため、穿刺作業に熟練していない操作者であっても、高い精度で穿刺針５１の穿刺を行うことができる。
【００８３】
また、被検体Ｐに対するＸ線を用いた撮像も、センシング部５２１によるセンサベースの位置情報の調整をするための１回に、或いは、極限られた回数に制限することができる。このため、被検体Ｐへの曝射回数を可能な限り削減し、被検体Ｐの被爆を抑えることができる。
【００８４】
さらに、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによれば、穿刺計画を変更して、穿刺針５１による穿刺開始位置を変更したいような場合でも、マーカ６０を被検体Ｐから剥がして、被検体Ｐの体表の別な位置に貼り付けた上で、マーカ６０とセンサ５２とを含む３次元領域についてＸ線を用いたスキャンをやり直すだけなので、比較的容易に穿刺計画の変更をすることができる。このため、従来のロボット式の穿刺作業と比較して、穿刺計画の変更に柔軟に対応することができる。
【００８５】
なお、本実施形態においては、スキャン機能４４５がスキャン部を構成しており、解析機能４４６が解析部を構成しており、センシング機能４４７がセンシング部を構成しており、調整機能４４８が調整部を構成している。また、本実施形態においては、マーカ６０が第１マーカを構成しており、センサ５２が第２マーカを構成している。さらに、本実施形態においては、穿刺計画機能４４９が穿刺計画部を構成しており、判定機能４５０が判定部を構成しており、伝達部５２４及び伝達機能４５１が伝達部を構成している。
〔第２実施形態〕
第２実施形態に係るＸ線ＣＴシステムは、上述した第１実施形態を変形して、センシング機能４４７を用いて取得した画像に、センサ５２により測定したセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報から導き出せる穿刺針５１の状態を合成し、この合成した画像をディスプレイ４２に随時表示することにより、操作者が仮想的に穿刺針５１の状態をリアルタイムで把握することができるようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。
【００８６】
図１１は、第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の内部構成を説明するブロック図である。この図１１に示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１に対して、処理回路４４の合成画像生成機能４５２を追加することにより構成されている。
【００８７】
合成画像生成機能４５２は、スキャン機能４４５によるスキャンの結果に基づいて生成された画像に、穿刺針５１の位置や姿勢をリアルタイムで合成して仮想的に嵌め込む。すなわち、センシング機能４４７は、受信部４５を介して、センサ５２のセンシング部５２１が測定したセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とを、穿刺具５０から随時取得する処理を実行する。合成画像生成機能４５２は、スキャン機能４４５によるスキャンの結果に基づいて生成された画像に、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報から導き出される穿刺針５１の状態を合成した合成画像を生成する処理を実行する。そして、ディスプレイ４２は、この合成画像生成機能４５２で生成された合成画像を表示する。
【００８８】
図１２は、ディスプレイ４２に表示された合成画像の一例を示す図である。この図１２に示すように、ディスプレイ４２に表示された合成画像には、穿刺計画機能４４９が生成した穿刺計画情報に則った穿刺針５１の動線が、例えば点線で表示されている。このため、操作者は、穿刺針５１を操って、この穿刺計画を表す動線に沿うように穿刺針５１の穿刺を行えばよい。
【００８９】
この図１２に例示する合成画像においては、穿刺針５１の最終位置は点Ｅで表されている。つまり、操作者は、穿刺針５１の先端が点Ｅの位置に到達すれば、そこが穿刺針５１の最終位置であることを合成画像で把握することができる。本実施形態においては、穿刺計画機能４４９が生成した穿刺計画情報に基づいて、合成画像生成機能４５２が、穿刺計画情報に則った動線を表す点線や最終位置を表す点Ｅを、スキャンの結果により得られる画像に合成し、ディスプレイ４２が、この合成画像を表示する。
【００９０】
このため、図１３に示すように、穿刺具５０の操作者は、穿刺作業の途中過程においても、ディスプレイ４２に表示された合成画像に基づいて、その時点の穿刺針５１の位置や姿勢を仮想的に把握することができる。例えば、穿刺作業をしながら操作者は、ディスプレイ４２に仮想的に表示された穿刺針５１を含む合成画像を見ながら、穿刺針５１の角度や、穿刺針５１の先端から最終位置の点Ｅまでの距離を視覚的に把握することができる。なお、合成画像生成機能４５２が生成する合成画像は、図１２や図１３に示したような２次元のスライス画像ではなく、３次元画像であってもよい。
【００９１】
さらに、本実施形態においては、処理回路４４の判定機能４５０は、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致しているか否かを判定する。そして、その判定の結果、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報の少なくとも一方が穿刺計画情報と合致していない場合には、伝達機能４５１は、その判定の結果を操作者に伝達する。例えば、伝達機能４５１は、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致している場合の穿刺針５１の表示色と、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが、穿刺計画情報における穿刺位置情報と穿刺角度情報にそれぞれ合致していない場合の穿刺針５１の表示色を異なるようにする。
【００９２】
すなわち、センシング部５２１により測定された穿刺針５１の穿刺位置や穿刺角度は、合成画像に表示される穿刺針５１の描画位置や描画角度にそのまま反映される。このため、操作者は、合成画像に描画された穿刺針５１の位置や角度に基づいて、穿刺具５０の位置や角度を調整することができる。さらに、判定機能４５０と合成画像生成機能４５２と伝達機能４５１は、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報の少なくとも一方が、穿刺計画情報に合致していない場合には、合成画像に表示される穿刺針５１の色を変更して、操作者に注意を喚起することができる。例えば、この場合、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とが穿刺計画情報と合致している場合には、青色で穿刺針５１を表示し、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報の少なくとも一方が穿刺計画情報と合致していない場合は赤色で穿刺針５１を表示する。但し、このような伝達機能４５１による操作者への判定の結果の伝達がなくとも、操作者がディスプレイ４２に表示された穿刺針５１の合成画像に基づいて、視覚的に判断するようにしてもよい。
【００９３】
また、操作者は、コンソール装置４０から指示を入力して、処理回路４４のスキャン機能４４５に、再び、被検体Ｐのスキャンを実行させることができる。この場合、スキャン機能４４５は、被検体Ｐと、被検体Ｐに取り付けられたマーカ６０と、センサ５２とについて、Ｘ線を用いたスキャンを実行する。そして、合成画像生成機能４５２は、新たに取得した画像に、センサベースの位置情報とセンサベースの角度情報により算出される状態の穿刺針５１の画像を合成する。そして、ディスプレイ４２は、新たに合成された画像を表示する。操作者は、この表示結果を見て、穿刺針５１で傷つけてはならない重要部位の位置を再確認したり、現在の穿刺針５１の位置から最終位置に到達するまでの距離を再確認したりすることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態においては、判定機能４５０は、センサベースの位置情報に基づいて、穿刺針５１が最終位置に到達したか否かを判定する。判定機能４５０が、最終位置に穿刺針５１が到達したと判定した場合には、伝達機能４５１と合成画像生成機能４５２は、ディスプレイ４２に、さらに異なる色で穿刺針５１を描画して合成画像を表示する。例えば、この場合、穿刺針５１が最終位置に到達するまでは青色で穿刺針５１を表示するが、最終位置に穿刺針５１が到達した場合には、黄色で穿刺針５１を表示する。これにより、伝達機能４５１は、判定機能４５０の判定の結果を伝達することができる。
【００９５】
これらのことから分かるように、本実施形態においては、コンソール装置４０は判定機能４５０の判定の結果を、穿刺具５０に送信する必要はないため、コンソール装置４０の送信部４６と、穿刺具５０の受信部５２３は省くことが可能となる。また、穿刺具５０において、操作者に判定の結果を伝達するための伝達部５２４も省くことが可能となる。但し、本実施形態においても、これら送信部４６と受信部５２３と伝達部５２４を設けるようにすることもできる。さらには、穿刺具５０に設けられた伝達部５２４からも、操作者に、上述した第１実施形態と同様の手法で、判定の結果を伝達するようにしてもよい。
【００９６】
以上のように、本実施形態に係るＸ線ＣＴシステムによれば、上述した第１実施形態に係るＸ線ＣＴシステムよりも、さらにＸ線による撮像回数を減らすことができる。すなわち、ゼロ調整を行う際にスキャンした画像にセンサベースの位置情報とセンサベースの角度情報とにより算出される仮想的な穿刺針５１を合成して、生成された合成画像をディスプレイ４２に表示させるので、操作者はより容易に、被検体Ｐの体内における穿刺針５１の状態を把握することができる。このため、穿刺作業に対する確実性を向上させ、穿刺作業の途中過程におけるＸ線を用いたスキャンの回数を減らすことができる。
【００９７】
また、治療対象部位の近傍に大きな血管等の重要部位がある場合には、操作者は、ディスプレイ４２に表示された合成画像を見ながら、穿刺針５１で傷つけてはならない重要部位を、避けることができる。或いは、穿刺針５１で傷つけてはならない重要部位に穿刺針５１の先端が近づいた時点で、再度、スキャン機能４４５を用いて、Ｘ線を用いた被検体Ｐのスキャンを行い、その時点の正確な画像を再度取得し、確認をすることができる。なお、傷つけてはならない重要部位に、穿刺針５１が接近した場合、そのことを操作者に通知する通知機能を設けることも可能である。この通知機能は、例えば、伝達部５２４がブザー音を鳴らすなどして、操作者に通知するようにすることができる。
【００９８】
なお、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、スキャン機能４４５がスキャン部を構成しており、解析機能４４６が解析部を構成しており、センシング機能４４７がセンシング部を構成しており、調整機能４４８が調整部を構成している。また、本実施形態においても、マーカ６０が第１マーカを構成しており、センサ５２が第２マーカを構成している。さらに、本実施形態においても、穿刺計画機能４４９が穿刺計画部を構成しており、判定機能４５０が判定部を構成しており、伝達機能４５１が伝達部を構成している。
【００９９】
〔第１実施形態及び第２実施形態の変形例〕
上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、マーカ６０とセンサ５２を備える穿刺具５０との間の距離や、センサ５２を備える穿刺具５０の角度を、センサ５２のセンシング部５２１で測定して、コンソール装置４０に送信することとしたが、マーカ６０と穿刺具５０と間の距離や穿刺具５０の角度の測定の手法には、種々のものが考えられる。例えば、センサ５２の代わりに、或いは、センサ５２に加えて、Ｘ線ＣＴ装置１の周辺にカメラセンサを設置して、このカメラセンサを用いて、マーカ６０と穿刺具５０との間の距離や、穿刺具５０の角度を測定するようにすることもできる。
【０１００】
以下においては、第１実施形態におけるセンサ５２の代わりに、或いは、センサ５２に加えて、カメラセンサ７０を設けて、このカメラセンサ７０により、穿刺具５０の距離や穿刺具５０の角度を測定する例を説明する。なお、第２実施形態においても、本変形例を同様に適応することができることは明らかである。
【０１０１】
図１４は、第１実施形態の変形例に係るＸ線ＣＴ装置１の構成を説明するブロック図であり、上述した図１に対応する図である。この図１４に示すように、本変形例では、Ｘ線ＣＴ装置１の周辺に、カメラセンサ７０が設けられている。カメラセンサ７０の設置場所は任意であるが、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１が設置された部屋の天井であってもよいし、或いは、架台装置１０における回転フレーム１３の近傍であってもよい。換言すれば、カメラセンサ７０は、被検体Ｐに取り付けたマーカ６０と穿刺具５０との双方が、カメラセンサ７０を用いた撮像で撮影されるような位置に設定されればよい。なお、本変形例においては、Ｘ線ＣＴ装置１と、穿刺具５０と、マーカ６０と、カメラセンサ７０とにより、Ｘ線ＣＴシステムが構成される。また、穿刺具５０とマーカ６０とにより、本実施形態に係る穿刺作業ユニットが構成される。
【０１０２】
カメラセンサ７０は、撮像した画像に基づいて、距離や角度を算出することができるセンサである。本実施形態においては、特に、被検体Ｐの治療対象部位の近傍と、被検体Ｐに取り付けられたマーカ６０と、穿刺具５０とを撮像し、撮像した画像をコンソール装置４０に送信する。カメラセンサ７０とコンソール装置４０との間は、有線のケーブルで接続してもよいし、或いは、無線で接続してもよい。
【０１０３】
コンソール装置４０の受信部４５は、カメラセンサ７０からの画像を受信し、センシング機能４４７は、この画像を取得する。そして、センシング機能４４７は、画像の解析を行い、マーカ６０と穿刺具５０の位置をそれぞれ特定する。これにより、センシング機能４４７は、マーカ６０と穿刺具５０のそれぞれのセンサベースの位置情報を取得する。すなわち、本変形例においては、穿刺具５０と、マーカ６０の複数のサブマーカ６２との間の距離を、それぞれ、画像の解析により特定し、特定された距離の平均を算出することにより、穿刺具５０とマーカ６０との間の距離を算出する。また、センシング機能４４７は、取得した画像の解析を行い、穿刺具５０の角度、つまり穿刺針５１の角度を特定する。これにより、センシング機能４４７は、穿刺具５０のセンサベースの角度情報を取得する。
【０１０４】
以降の処理回路４４における処理は、上述した第１実施形態と同様である。すなわち、調整機能４４８は、解析機能４４６により特定されたマーカ６０と穿刺具５０のそれぞれの画像ベースの位置情報に基づいて、マーカ６０と穿刺具５０のセンサベースのそれぞれの位置情報を調整する。つまり、解析機能４４６が特定したマーカ６０と穿刺具５０のそれぞれの画像ベースの位置情報に基づいて、カメラセンサ７０のゼロ調整を行う。
【０１０５】
なお、本変形例においては、穿刺具５０にセンサ５２が必ずしも設けられている必要がないことから、穿刺具５０全体の位置情報を用いて、ゼロ調整をする。なお、穿刺具５０全体ではなく、例えば、穿刺具５０の一部を用いて、ゼロ調整することを可能である。例えば、画像の解析により、穿刺針５１の先端を特定して、穿刺針５１の先端の画像ベースの位置情報に基づいて、穿刺針５１の先端のセンサベースの位置情報を調整するようにしてもよい。
【０１０６】
また、本変形例においても、上述した第１実施形態と同様に、センシング機能４４７が、カメラセンサ７０から取得した画像を用いて、マーカ６０と穿刺具５０との間の距離を算出して、この距離を、マーカ６０と穿刺具５０のそれぞれのセンサベースの位置情報としてもよい。この場合、解析機能４４６が、スキャン機能４４５のスキャンの結果に基づいて生成された画像を解析して、マーカ６０と穿刺具５０との間の距離を算出して、この距離を、マーカ６０と穿刺具５０のそれぞれの画像ベースの位置情報とすればよい。
【０１０７】
なお、上述した変形例では、カメラセンサ７０を用いて、マーカ６０と穿刺具５０のそれぞれのセンサベースの位置情報と、穿刺具５０のセンサベースの角度情報とを測定する場合を例に説明をしたが、カメラセンサ７０は、マーカ６０と穿刺具５０のそれぞれのセンサベースの位置情報は測定するが、穿刺具５０のセンサベースの角度情報は測定しないようにすることもできる。この場合、穿刺具５０におけるセンサ５２は穿刺具５０の角度を測定するために必要なものとなる。
【０１０８】
以上のように、本変形例に係るＸ線ＣＴシステムによれば、上述した第１実施形態や第２実施形態と同様に、スキャン機能４４５が実行したスキャンの結果に基づいて生成された画像を用いて、カメラセンサ７０のゼロ調整を行うことができる。このため、カメラセンサ７０の更正を頻繁に行う必要がなくなり、ユーザである操作者の使い勝手を向上させることができる。
【０１０９】
なお、本変形例においても、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、スキャン機能４４５がスキャン部を構成しており、解析機能４４６が解析部を構成しており、センシング機能４４７がセンシング部を構成しており、調整機能４４８が調整部を構成している。但し、本変形例においては、マーカ６０が第１マーカを構成しており、穿刺具５０が第２マーカを構成している。さらに、本変形例においても、上述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、穿刺計画機能４４９が穿刺計画部を構成しており、判定機能４５０が判定部を構成しており、伝達機能４５１が伝達部を構成している。
【０１１０】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【０１１１】
１…Ｘ線ＣＴ装置、１０…架台装置、１１…Ｘ線管、１２…Ｘ線検出器、１３…回転フレーム、１４…Ｘ線高電圧装置、１５…制御装置、１６…ウェッジ、１７…コリメータ、３０…寝台装置、３１…基台、３２…寝台駆動装置、３３…天板、３４…支持フレーム、４０…コンソール装置、４１…メモリ、４２…ディスプレイ、４３…入力インターフェース、４４…処理回路、４５…受信部、４６…送信部、５０…穿刺具、５１…穿刺針、５２…センサ、５２ａ…開口、５２ｂ…第１平面、５２ｃ…第２平面、５３…保持部、６０…マーカ、６１…開口、６２…サブマーカ、７０…カメラセンサ、４２１…第１領域、４２２…第２領域、４４１…システム制御機能、４４２…前処理機能、４４３…再構成処理機能、４４４…画像処理機能、４４５…スキャン機能、４４６…解析機能、４４７…センシング機能、４４８…調整機能、４４９…穿刺計画機能、４５０…判定機能、４５１…伝達機能、４５２…合成画像生成機能、５２１…センシング部、５２２…送信部、５２３…受信部、５２４…伝達部、５３１…挿入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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