(57)【要約】【課題】基準系の妥当性を決定するための方法を提供する。【解決手段】次のステップを有する方法。インターベンション処置中に第１時点でＸ線装置により患者の第１画像データセットを取得するステップ、インターベンション処置中に第２時点でＸ線装置により患者の第２画像データセットを取得するステップ、第１画像データセットに対して第２画像データセットをレジストレーションするステップであって、第１画像データセットに撮像されている参照構造と、第２画像データセットに撮像されている参照構造とが、入力パラメータとして、そのレジストレーションに取り込まれて、その結果レジストレーションされた第２画像データセットが決定されるステップ、レジストレーションされた第２画像データセットと第１画像データセットとの比較により、基準系の妥当性を決定するステップ。【選択図】図５
2020006150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（Ｐ）におけるインターベンション処置中に参照構造（Ｒ）と解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）の妥当性を決定するための方法であって、次のステップを有する方法、
インターベンション処置中に第１の時点でＸ線装置（１３）により患者（Ｐ）の第１の画像データセット（Ｂ１）を取得するステップであって、前記第１の画像データセット（Ｂ１）が、前記参照構造（Ｒ）と、前記解剖学的構造（Ａ）と、前記参照構造（Ｒ）と前記解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）と、を有する、ステップ、
インターベンション処置中に第２の時点で前記Ｘ線装置（１３）により患者（Ｐ）の第２の画像データセット（Ｂ２）を取得するステップであって、前記第２の画像データセット（Ｂ２）が、少なくとも前記参照構造（Ｒ）を有する、ステップ、
前記第１の画像データセット（Ｂ１）に対して前記第２の画像データセット（Ｂ２）をレジストレーションするステップであって、前記第１の画像データセット（Ｂ１）において撮像されている参照構造（Ｒ）と、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている参照構造（Ｒ）が、入力パラメータとしてレジストレーションに取り込まれており、そのレジストレーションの結果として、レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）が決定される、ステップ、
前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）と前記第１の画像データセット（Ｂ１）の比較により、前記基準系（Ｂ）の妥当性を決定するステップ。
【請求項２】
前記参照構造（Ｒ）が、少なくとも１つの画像マーカと、第１の固定手段と、保持構造とを有し、前記少なくとも１つの画像マーカが、前記第１の固定手段により前記保持構造に分離可能に結合されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記参照構造（Ｒ）が第２の固定手段と保持構造とを有し、前記第２の固定手段により前記保持構造が患者（Ｐ）に結合されており、前記保持構造と患者（Ｐ）との間の結合により、前記参照構造（Ｒ）と前記解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）が最初に確定される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記参照構造（Ｒ）が、Ｘ線吸収性のある少なくとも１つの画像マーカを有し、前記第１の画像データセット（Ｂ１）に対して前記第２の画像データセット（Ｂ２）をレジストレーションするステップが、前記第１の画像データセット（Ｂ１）において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている少なくとも１つの画像マーカにより、前記参照構造（Ｒ）を決定することを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記比較が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）と、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）により、第３画像データセット（Ｂ３）を決定することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３画像データセット（Ｂ３）の決定が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）と、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）に重み付けすることを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記妥当性を決定するステップが、表示ユニット（１４）上で前記第３の画像データセット（Ｂ３）を可視化することを含む、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
前記妥当性を決定するステップが、前記基準系（Ｂ）からの偏差に基づいて少なくとも２つのクラスに前記第３の画像データセット（Ｂ３）をピクセル関連で分類することを含み、それによってピクセル関連の分類値が決定され、その決定されたピクセル関連の分類値が、表示ユニット（１４）上で、前記第１の画像データセット（Ｂ１）、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）、および前記第３の画像データセット（Ｂ３）のうち少なくとも１つに対して、オーバーレイとして可視化される、請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記妥当性を決定するステップが、閾値を呼び出すことと、前記第３の画像データセット（Ｂ３）をセグメント化することと、前記セグメント化された第３の画像データセットにおけるセグメント関連の値を算定することと、前記セグメント関連の値と前記閾値とを比較することと、を含む、請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
患者（Ｐ）の脊柱に対するインターベンション処置中に、前記第１の時点でのＸ線装置（１３）による患者（Ｐ）の前記第１の画像データセット（Ｂ１）を取得するステップ、および前記第２の時点でのＸ線装置（１３）による患者（Ｐ）の前記第２の画像データセット（Ｂ２）を取得するステップのうち少なくとも一方が行われ、前記妥当性を決定するステップの前に前記参照構造（Ｒ）が脊柱の椎骨に結合されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の画像データセット（Ｂ２）が前記参照構造（Ｒ）および前記解剖学的構造（Ａ）を有する場合に、前記基準系（Ｂ）の妥当性の決定に基づいて、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている解剖学的構造（Ａ）が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）または第４の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造（Ａ）に対してレジストレーションされる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の画像データセット（Ｂ２）が前記参照構造（Ｒ）および前記解剖学的構造（Ａ）を有する場合に、第５の画像データセットの測定領域が、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている参照構造（Ｒ）および解剖学的構造（Ａ）に依存して確定される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を実施するために構成されている計算ユニット（１０）と、
Ｘ線装置（１３）と、
を有する医療システム（１１）。
【請求項１４】
前記Ｘ線装置（１３）がＣアームを有する、請求項１３記載の医療システム（１１）。
【請求項１５】
計算ユニット（１０）のメモリに直接に読み込み可能であるコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータプログラム製品が前記計算ユニット（１０）において実行される際に請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を実行するプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者に対するインターベンション処置中に参照構造と解剖学的構造との間の基準系の妥当性を決定するための方法、関連した医療システム並びに関連したコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、患者に対するインターベンション処置中に、医療システムのさまざまのユニットが使用される。この種のユニットは、例えば患者用寝台、Ｘ線装置、Ｃアーム、カメラおよび／または医療器具である。医療システムにおけるこれらのさまざまのユニットは、一般に、互いに独立した異なる座標系を有する。互いに独立した座標系は、少なくとも１つの変換規則により相互に関連付けられることが望ましい。これは、例えば患者用寝台および／またはＸ線装置および／または医療器具を互いに相対的に移動させ得る医用イメージングに対して、医療システムのユニット同士の衝突回避および／または協調動作ができるようにするためである。患者は、通常、例えば医用イメージングの際に取得および／または確定することができる患者座標系を有する。その患者座標系は、医用イメージングの際に取得される画像データセットの画像座標系と相関関係を有する。
【０００３】
通常は、インターベンション処置前および／またはインターベンション処置中に、患者座標系と医療システム座標系との間でレジストレーション（位置合わせ）が行われる。そのために、例えば患者に、特に患者の解剖学的構造に、参照構造が固定される。通常、その参照構造が患者に強固にもしくは剛体的に結合されたままであることが前提であり、それによって参照構造と解剖学的構造との間の基準系が確定される。参照構造は、固定手段により、患者と結合されることが望ましい。参照構造は、通常、解剖学的構造だけがレジストレーションされる場合よりも良好なレジストレーションを可能にする。基準系を有する患者座標系と医療システム座標系との間のレジストレーションに基づいて、今や少なくとも１つの変換規則が最初に確定される。
【０００４】
しかし、前述の前提は、時々、ある特定の条件下において当てはまらない。というのは、例えば医療システムの使用者がインターベンション処置中に参照構造にぶつかるか、固定手段がゆるむか、それらのうち少なくともいずれか一方である場合に、参照構造と解剖学的構造との間の結合が緩むか、ずれるか、それらのうち少なくともいずれか一方が起こり得るからである。この場合に基準系は妥当性を失うことがあり、その際に参照構造と解剖学的構造との間に他の基準系が確定されて、他の基準系が妥当になる。基準系が妥当でなくなる場合には、通常、前述の少なくとも１つの変換規則も同様に、もはや妥当でない。それゆえ、一般には、基準系の代わりに他の基準系を有する他の患者座標系と、医療システム座標系との間において、新たな時間のかかるレジストレーションが行われる。
【０００５】
前述の前提を検査するために、一般には、インターベンション処置中に、基準系の妥当性を決定するべく「サニティチェック」が実行される。その際、医療システムの使用者は、基準系の妥当性がどの程度まで当てはまるかを手動的に検査する。手動の検査は、通常、医療器具を解剖学的ランドマーク上にセットすることを含み、医療器具は、例えばカメラにより検出され、同時に表示ユニット上に、解剖学的ランドマークを有する画像データセットに対するオーバーレイで表示され、使用者は、オーバーレイにおいても現実においても、医療器具が、画像データセットの解剖学的ランドマークに対して相対的に同じ位置を有するか否かを視覚的に検査する。その位置が同じである場合には、座標系間において、特に患者座標系と医療システム座標系との間において、少なくとも１つの変換規則が、特に今もなお、妥当である。
【０００６】
解剖学的ランドマークは、患者における明確に認識できる特徴を有するアクセスしやすい骨および／または制限なく準備ができる骨、例えば鼻および／または棘突起であるとよい。手動の検査は、次の２つの理由のうち少なくともいずれか１つの理由から、不利である。即ち、一方は、解剖学的ランドマークが機械的接触のために利用可能でなければならないという理由であり、他方は、検査精度が、明確に認識できる特徴および／またはその特徴の粒度および／または使用者による主観的な視覚検査によって左右されるという理由である。さらに、手動検査中において、光学的に検出される医療器具は静かに保持されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、基準系の妥当性を決定するための改善された手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、独立請求項の特徴事項によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
患者に対するインターベンション処置中に参照構造と解剖学的構造との間の基準系の妥当性を決定するための本発明による方法は、次のステップを有する。
・インターベンション処置中に第１の時点でＸ線装置により患者の第１の画像データセットを取得するステップであって、第１の画像データセットが、参照構造と、解剖学的構造と、参照構造と解剖学的構造との間の基準系とを有する、ステップ、
・インターベンション処置中に第２の時点でＸ線装置により患者の第２の画像データセットを取得するステップであって、第２の画像データセットが、少なくとも参照構造を有する、ステップ、
・第１の画像データセットに対して第２の画像データセットをレジストレーションするステップであって、第１の画像データセットにおいて撮像されている参照構造と、第２の画像データセットにおいて撮像されている参照構造とが、入力パラメータとしてレジストレーションに取り込まれており、そのレジストレーションの結果として、レジストレーションされた第２の画像データセットが決定される、ステップ、
・レジストレーションされた第２の画像データセットと第１の画像データセットとの比較により、基準系の妥当性を決定するステップ。
【００１０】
本発明による方法は、特に次の利点を有する。
【００１１】
レジストレーションされた第２の画像データセットと第１の画像データセットとの比較は、好ましいことに、医療システムの使用者によって医療器具により手動で検査することなしに、基準系の妥当性を決定することを可能にする。換言するならば、基準系の妥当性を決定するための本発明の方法に従って、選択可能な「サニティチェック」が、特に医療器具による解剖学的ランドマークの機械的な接触なしに可能にされる。従って、有利なことに、医療器具がアクセス可能でなければならない解剖学的ランドマークを選択すること、および／または医療システムの使用者が妥当性の視覚検査を実施している間に医療器具を動かないように保持することが不要となる。
【００１２】
他の利点は、基準系の妥当性が、純粋に画像に基づいて決定できること、および／または定量的に決定できることにある。従って、好ましいことに、基準系の妥当性を視覚的に評価する場合よりも、参照構造の位置ずれが少ない。
【００１３】
有利なことに、基準系の妥当性が、手動検査が行われる場合よりも迅速に決定される。通常、時間節約はコスト的利点につながる。
【００１４】
一実施形態では、  参照構造が、少なくとも１つの画像マーカと、第１の固定手段と、保持構造とを有し、少なくとも１つの画像マーカが、第１の固定手段により保持構造に分離可能に結合されている。この実施形態は、特に、少なくとも１つの画像マーカが第１の固定手段から分離されるときに、基準系の妥当性を決定することができるという利点を提供する。
【００１５】
一実施形態では、参照構造が第２の固定手段と保持構造とを有し、第２の固定手段により保持構造が患者に結合されており、保持構造と患者との間の結合により、参照構造と解剖学的構造との間の基準系が最初に確定される。有利なことに、保持構造と患者との間の結合が分離および／または変化された場合にこれを決定することができ、その場合、通常は基準系が妥当でなくなる。
【００１６】
一実施形態では、参照構造がＸ線吸収性である少なくとも１つの画像マーカを有し、第１の画像データセットに対して第２の画像データセットをレジストレーションするステップが、第１の画像データセットにおいて撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、第２の画像データセットにおいて撮像されている少なくとも１つの画像マーカとにより、参照構造を決定することを含む。この点で、この実施形態は有利である。というのは、Ｘ線吸収性の少なくとも１つの画像マーカが、第１の画像データセットおよび／または第２の画像データセットにおいて解剖学的構造よりも高いコントラストを有することができ、それによってレジストレーションが精密化および／または簡素化されるからである。
【００１７】
一実施形態によれば、前記比較は、第１の画像データセットと、レジストレーションされた第２の画像データセットとにより、第３の画像データセットを決定することを含む。有利には、第１の画像データセットおよびレジストレーションされた第２の画像データセットの或るピクセル領域が、少なくとも部分的に、次のように一致するとよい。即ち、このピクセル領域が第３の画像データセットにおいて第１の画像データセットおよび／またはレジストレーションされた第２の画像データセットに対応して完全に等しいように一致するとよい。
【００１８】
一実施形態では、第３の画像データセットの決定が、第１の画像データセットとレジストレーションされた第２の画像データセットとを重み付けすることを含む。有利なことに、この実施形態は、基準系の妥当性を迅速に決定することを可能にする。他の利点は、第１の画像データセットおよび／またはレジストレーションされた第２の画像データセットにおいて撮像されている構造に基づいて、解剖学的構造を有するピクセル領域の重み付けと、参照構造を有するピクセル領域の重み付けとを異ならせ得ることにある。
【００１９】
一実施形態では、妥当性を決定するステップが、表示ユニット上で第３の画像データセットを可視化することを含む。有利なことに、使用者は第３の画像データセットを表示ユニットで観察することができる。
【００２０】
一実施形態では、妥当性を決定するステップが、基準系からの偏差に基づいて少なくとも２つのクラスに第３の画像データセットをピクセル関連（pixelbezogenen）で分類することを含み、それによってピクセル関連の分類値が決定され、ピクセル関連の分類値が、表示ユニットで、第１の画像データセットか、レジストレーションされた第２の画像データセットか、第３の画像データセットか、それらのうち少なくともいずれか１つに対して、オーバーレイとして可視化される。この点で、この実施形態は有利である。というのは、それらのピクセル関連の分類値が、使用者に対して、例えば最初に実行されたレジストレーションからの偏差が小さいピクセル領域、または該レジストレーションからの偏差が大きいピクセル領域を表示するからである。換言するならば、第３の画像データセットは、次のように分類されるとよいということである。即ち、インターベンション処置の続行が新たなレジストレーションなしにどの程度まで妥当であるかを、医療システムの使用者がピクセル関連の分類値に基づいて評価することができるように分類されているとよいということである。
【００２１】
一実施形態では、妥当性を決定するステップが、閾値を呼び出すこと、第３の画像データセットをセグメント化すること、セグメント化された第３の画像データセットにおいてセグメント関連（segmentbezogenen）の値を算定すること、セグメント関連の値と前記閾値とを比較することを含む。この実施形態は、基準系の妥当性の規格化された決定、従って繰り返し可能な決定を可能にする。この実施形態の他の利点は、妥当性の決定が定量化可能および／または、従って比較可能であるというところにある。
【００２２】
一実施形態では、患者の脊柱に対するインターベンション処置中に、第１の時点でのＸ線装置による患者の第１の画像データセットの取得か、第２の時点でのＸ線装置による患者の第２の画像データセットの取得か、それらのうち少なくともいずれか一方が行われ、妥当性を決定するための方法の前に、参照構造が脊柱の椎骨に結合されている。有利なことに、この実施形態は、患者の脊柱に対する外科的処置を可能にする。他の利点は、患者に対するインターベンション処置の検査時間が短縮されるというところにある。
【００２３】
一実施形態では、第２の画像データセットが参照構造と解剖学的構造とを有する場合に、前記基準系の妥当性の決定に基づいて、第２の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造が、第１の画像データセットにおいてまたは第４の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造に対してレジストレーションされる。そのレジストレーションは、特に、他の変換規則をもたらす。この実施形態は、前記基準系の代わりに他の基準系を有する他の患者座標系と、医療システムの座標系との間において、新たな時間のかかるレジストレーションが行われることなく、前記他の変換規則だけ拡張後に、少なくとも１つの変換規則が引き続き妥当であるという利点を提供する。換言するならば、座標系間の少なくとも１つの変換規則が、有利なことに、前記基準系と前記他の基準系との間の相違に従ってのみ調整され、これは、一般に、他の患者座標系と医療システムの座標系との間の時間のかかる新たなレジストレーションよりも迅速に行われるということである。
【００２４】
一実施形態では、第２の画像データセットが参照構造および解剖学的構造を有する場合に、第５の画像データセットの測定領域が、第２の画像データセットにおいて撮像されている参照構造および解剖学的構造に基づいて確定される。この点で、この実施形態は有利である。というのは、一般に、測定領域の広がりが、第５の画像データセットのために放射されるＸ線の線量に相関関係にあるからである。
【００２５】
本発明による医療システムは、計算ユニットおよびＸ線装置を有する。
【００２６】
一実施形態は、Ｘ線装置がＣアームを有する。好ましいことに、Ｃアームはボリューム画像データセットの迅速な取得を可能にする。本発明によるコンピュータプログラム製品は、計算ユニットのメモリに直接に読み込むことができ、該コンピュータプログラム製品が計算ユニットにおいて実行される際に本発明による方法を実行するためのプログラムコード手段を有する。
【００２７】
コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラムであってよく、またはコンピュータプログラムを含み得る。コンピュータプログラム製品は、特に、本発明による方法ステップを記述するプログラムコード手段を有する。それによって、本発明による方法が定義されて繰り返し実行され、そして本発明による方法の転送に関するチェックが行われる。コンピュータプログラム製品は、好ましくは、計算ユニットがコンピュータプログラム製品により本発明による方法ステップを実行することができるように構成されている。プログラムコード手段は、特に計算ユニットのメモリに読み込まれ、通常は計算ユニットのプロセッサを用いてメモリへのアクセスにより実行される。コンピュータプログラム製品、特にプログラムコード手段が、計算ユニットにおいて実行される際に、通常は、上述の方法の全ての本発明による実施形態を実行することができる。コンピュータプログラム製品は、例えば、コンピュータ読取可能な物理的な媒体上に記憶されているか、ディジタル的にデータパケットとしてコンピュータネットワークに格納されているか、それらのうち少なくともいずれか一方である。コンピュータプログラム製品は、コンピュータ読取可能な物理的な媒体および／またはコンピュータネットワークにおけるデータパケットを前提とする。従って、本発明は、コンピュータ読取可能な物理的な媒体および／またはコンピュータネットワークにおけるデータパケットにも関する。コンピュータ読取可能な物理的な媒体は、一般に、例えばコンピュータ読取可能な物理的な媒体をＤＶＤ駆動装置に挿入するか、またはＵＳＢポートに差し込むことによって、計算ユニットに接続可能であり、それによって計算ユニットは、コンピュータ読取可能な物理的な媒体に、特に読取アクセスをすることができる。データパケットは、好ましくは、コンピュータネットワークから呼び出されるとよい。コンピュータネットワークは、計算ユニットを有するか、または広域ネットワークリンク（ＷＡＮ）もしくは（ワイヤレス）ローカルエリアネットワークリンク（ＷＬＡＮまたはＬＡＮ）により計算ユニットに間接的に接続されているとよい。例えば、コンピュータプログラム製品は、ディジタル的にコンピュータネットワークの記憶場所におけるクラウドサーバ上に格納されていて、ＷＡＮによりインターネットを介して、および／またはＷＬＡＮもしくはＬＡＮにより、特にダウンロードリンクの呼び出しによって、計算ユニットに伝送される。
【００２８】
装置の説明の際に述べた特徴事項、利点または代替実施形態は、方法に対しても転用することができるし、その逆もできる。換言するならば、方法に対する請求項を装置の特徴事項でもって発展させることができるし、その逆もできる。特に、本発明による装置は、方法において使用することができる。
【００２９】
以下において、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に記載して説明する。基本的に、以下において、図の説明で殆ど同じままである構造およびユニットには、それぞれの構造またはユニットの最初の出現時と同じ参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は患者に対するインターベンション処置中に参照構造と解剖学的構造との間の基準系の妥当性を決定するための方法を第１の実施例として示すフローチャートである。
【図２】図２は妥当性を決定するための方法を第２の実施例として示す図である。
【図３】図３は妥当性を決定するための方法を第３の実施例として示すフローチャートである。
【図４】図４は妥当性を決定するための方法を第４の実施例として示す図である。
【図５】図５は医療システムを第５の実施例として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、患者Ｐに対するインターベンション処置中に参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂの妥当性を決定するための方法をフローチャートで示し、この方法は、第１の実施例として以下のステップを有する。
【００３２】
方法ステップＳ１００は、インターベンション処置中に第１の時点でＸ線装置１３により患者Ｐの第１の画像データセットＢ１を取得するステップであり、第１の画像データセットＢ１は、参照構造Ｒと、解剖学的構造Ａと、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系とを有する。
【００３３】
方法ステップＳ１０１は、インターベンション処置中に第２の時点でＸ線装置１３により患者Ｐの第２の画像データセットＢ２を取得するステップであり、第２の画像データセットＢ２は、少なくとも参照構造Ｒを有する。
【００３４】
方法ステップＳ１０２は、第１の画像データセットＢ１に対して第２の画像データセットＢ２をレジストレーションするステップであり、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒとが、入力パラメータとしてレジストレーションに取り込まれ、レジストレーションの結果として、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’が決定される。
【００３５】
方法ステップＳ１０３は、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’と第１の画像データセットＢ１との比較により、基準系Ｂの妥当性を決定するステップである。基準系Ｂの妥当性を決定するステップは、特にステップＳ１０１〜Ｓ１０３は、少なくとも部分的および／または完全に医療システム１１の計算ユニット１０により行われる。妥当性を決定するステップは、半自動および／または全自動で行うことができる。妥当性を決定するステップは、基準系Ｂの妥当性に依存した出力値を提供することを含み得る。
【００３６】
参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂは、通常、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の関係を記述する。基準系Ｂは、特に解剖学的構造Ａに対する参照構造Ｒの相対的な位置決めに依存する。その位置決めは、特に参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａの姿勢および／または方位を記述する。基準系Ｂは、解剖学的構造Ａに対して相対的な参照構造Ｒの位置決めが剛性的および／または強固なままであるかぎり、妥当である。解剖学的構造Ａに対する相対的な参照構造Ｒの位置決めが変わる場合、基準系Ｂは妥当でない。基本的には、位置決めの変化を偏差値で定量化し、その偏差値に基づいて妥当性を確定することが考えられ得る。例えば、閾値は、該閾値までは位置決めの変化にも拘らず基準系Ｂが妥当なままであるというように設定されているとよい。基準系Ｂは、例えば参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａに対する力作用によって、変化させられ得る。その力作用は、例えば重力に、および／または医療システム１１の使用者による接触に、基づき得る。基準系Ｂは、特に解剖学的構造Ａおよび参照構造Ｂの状態を記述する。位置決めの変化に基づいて、他の基準系Ｂ’を確定することができる。
【００３７】
解剖学的構造Ａは、患者Ｐの少なくとも１つの解剖学的ランドマーク、特に骨構造および／または軟骨構造を含む。少なくとも１つの解剖学的ランドマークは、患者Ｐの鼻、器官、骨、椎骨、骨突起および／または棘突起を含み得る。
【００３８】
参照構造Ｒは、一般に人工構造である。換言するならば、参照構造Ｒは患者Ｐの自然の構成部分ではない。参照構造Ｒは、固形および／または液状の材料を有する。参照構造Ｒは一般にしっかりと固定している。換言するならば、参照構造Ｒは、特に非弾性である。参照構造は、例えば、インターベンション処置前、インターベンション処置中および／またはインターベンション処置後に、患者Ｐに結合されるか、患者Ｐから分離されるか、それらの両方である。
【００３９】
インターベンション処置は、特に外科的処置、例えば侵襲処置および／または低侵襲処置を含む。インターベンション処置中とは、通常、患者Ｐが患者用寝台上に横たわっているか、麻酔をかけられているか、それらのうち少なくともいずれか一方であることを意味する。妥当性の決定は、一般に非侵襲的方法を記述する。インターベンション処置は、特に血管造影法、心臓手術および／または患者Ｐの脊柱に対する処置を含み得る。
【００４０】
第１の画像データセットＢ１を取得するステップは、一般に、他の処理のための、特に方法ステップＳ１０２によるレジストレーションのための、第１の画像データセットＢ１を提供することを含む。第１の画像データセットＢ１を提供する前に、第１の画像データセットＢ１は、一般にＸ線装置１３により取得される。そのために、Ｘ線装置１３は、Ｘ線管およびＸ線検出器を有し、Ｘ線検出器は、特にＸ線管から放射されるＸ線を検出するように構成されている。放射されたＸ線を検出した後、例えば計算ユニット１０により、患者Ｐの第１の画像データセットＢ１を再構成することができる。基本的に、その提供前に、第１の画像データセットＢ１を放射線医学情報システムおよび／またはＰＡＣＳ画像保管通信システムに伝送することが考えられ得る。第１の画像データセットＢ１の取得は、放射線医学情報システムおよび／またはＰＡＣＳ画像保管通信システムからの第１の画像データセットＢ１の呼び出しを含み得る。第１の画像データセットＢ１は、特にＤＩＣＯＭ画像フォーマットで存在するとよい。第１の画像データセットＢ１は、通常、少なくとも１つの２次元画像を有する。基本的には、第１の画像データセットＢ１がボリューム画像データセットであることが考えられ得る。ボリューム画像データセットは、例えば２次元画像のスタックを有するか、互いに平行でない少なくとも２つの２次元画像から再構成されているか、それらの両方であり得る。
【００４１】
第１の画像データセットＢ１の取得と、第２の画像データセットＢ２の取得とは、殆ど同じであるので、明快さの理由から、第２の画像データセットＢ２の取得に関しては、第１の画像データセットＢ１の取得に関するすぐ前の説明を参照されたい。
【００４２】
一般に、第１の時点は第２の時点の前にある。換言するならば、一般に、方法ステップＳ１００は方法ステップＳ１０１の前に行われる。例えば、第１の時点は患者Ｐにおける侵襲的処置の前にあり、第２の時点はその侵襲的処置の後にあるとよい。基本的には、逆の順序も考えられ得る。
【００４３】
一般に、第１の画像データセットＢ１は第１の測定領域を有し、第２の画像データセットＢ２は第２の測定領域を有し、第１の測定領域と第２の測定領域とは完全に一致することが好ましい。換言するならば、第１の測定領域と第２の測定領域とによって、医療システム１１の同一の座標が取り囲まれる。基本的には、第１の測定領域と第２の測定領域とが部分的に重なり合うことが考えられ得る。この場合に、通常は、重なり合う共通部分が参照構造Ｒを有する。
【００４４】
第１の画像データセットＢ１が、参照構造Ｒと、解剖学的構造Ａと、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂと、を有することによって、基準系Ｂが最初に確定されているとよい。第２の画像データセットＢ２は、参照構造Ｒに加えて解剖学的構造Ａを有し得る。第１の画像データセットＢ１および／または第２の画像データセットＢ２は、解剖学的構造Ａおよび／または参照構造Ｒに加えて、他の構造を有することができる。他の構造を有するということは、第１の画像データセットＢ１および／または第２の画像データセットＢ２において解剖学的構造Ａおよび／または参照構造Ｒが撮像されていることを意味する。換言するならば、通常は、第１の画像データセットＢ１および／または第２の画像データセットＢ２のピクセル値が、解剖学的構造Ａおよび／または参照構造Ｒを示す。
【００４５】
第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒとを、入力パラメータとして取り込むステップは、参照構造Ｒがレジストレーションのための出発点を成すように、第１の画像データセットＢ１および／または第２の画像データセットＢ２の重み付けおよび／またはセグメント化することを含む。換言するならば、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒとが完全に一致するように、第１の画像データセットＢ１と第２の画像データセットＢ２とをレジストレーションすることが好ましい。重み付けおよび／またはセグメント化は、例えば計算ユニット１０において、画像認識アルゴリズムにより行うことができる。レジストレーションの結果は付加的な変換規則を含むことができ、この変換規則は、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’が決定されるように、第２の画像データセットＢ２に対して適用することができる。そのレジストレーションは、通常、剛体レジストレーションを含む。剛体レジストレーションは、特に並進運動および／または回転運動の変換規則をもたらす。該レジストレーションは、第１の画像データセットＢ１および／または第２の画像データセットＢ２のセグメント化および／またはフィルタリングを含み得る。例えば、セグメント化された第１の画像データセットおよび／またはセグメント化された第２の画像データセットにより、付加的な並進運動および／または回転運動の変換規則を決定して第２の画像データセットＢ２に対して適用することが考えられ得る。基本的には、第１の画像データセットＢ１に対して第２の画像データセットＢ２をレジストレーションする代わりに、第２の画像データセットＢ２に対して第１の画像データセットＢ１をレジストレーションすることが考えられ得る。
【００４６】
レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’と、第１の画像データセットＢ１との比較は、半自動および／または全自動で行うことができる。後者の全自動の場合には、基準系Ｂの妥当性が使用者との対話なしに決定されることを意味する。その比較は、第１の画像データセットＢ１と、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とを、ピクセル関連で相互の関係を比較するように行われる。その際に、ピクセル値における変化は、基準系Ｂがもはや妥当でないことを示し得る。その比較は、参照構造Ｒから出発して、特に、参照構造Ｒの外側で同一のピクセル領域だけを互いに比較するように行われる。というのは、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’において撮像されている参照構造Ｒとが、ピクセル関連で、互いに重なり合っていることが好ましいからである。換言するならば、好ましくは第１の画像データセットＢ１における解剖学的構造Ａの位置決めが、第２の画像データセットＢ２における解剖学的構造Ａの位置決めと比較される。基本的には、単に、第１の画像データセットＢ１において撮像されている解剖学的構造Ａが、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’において撮像されている解剖学的構造Ａと比較されることが考えられ得る。一般に、基準系Ｂは、第１の画像データセットＢ１と第２の画像データセットＢ２とが完全に一致している限り、妥当である。換言するならば、この場合には、第１の時点と第２の時点との間における参照構造Ｒの移動を示すピクセル値の変化は生じない。基準系Ｂの妥当性は、第１の時点と第２の時点との間において解剖学的構造Ａに対する参照構造Ｒの相対的な位置決めがどの程度まで変化したかを記述する。
【００４７】
図２は、妥当性を決定するための方法の第２の実施例を示す。
【００４８】
図２には、第１の画像データセットＢ１および第２の画像データセットＢ２が上下に示されており、それぞれ解剖学的構造Ａおよび参照構造Ｒを有する。
【００４９】
図２は実施例を示す。この実施例では、患者Ｐの脊柱に対するインターベンション処置中に、Ｘ線装置１３により、第１の時点で患者Ｐの第１の画像データセットＢ１の取得が行われるか、第２の時点で患者Ｐの第２の画像データセットＢ２の取得が行われるか、それらのうちいずれか一方または両方が行われる。その際に、妥当性を決定するための方法を実行する前に、参照構造Ｒは脊柱の椎骨に結合されている。解剖学的構造Ａは、特に患者Ｐの脊柱の椎骨である。
【００５０】
基準系Ｂは、この実施例では明確に確定されている。なぜならば、参照構造Ｒは、剛性的におよび／または強固に、患者Ｐに、特に脊柱に結合されているからである。
【００５１】
参照構造Ｒは、少なくとも１つの画像マーカと、第１の固定手段と、保持構造とを有し、少なくとも１つの画像マーカは第１の固定手段により本発明による保持構造に分離可能に結合されている。第１の固定手段は、少なくとも１つの画像マーカのための球形の撮像装置であってよい。この場合に、例えば、少なくとも１つの画像マーカは、インターベンション処置前、インターベンション処置中および／またはインターベンション処置後に、交換および／または洗浄される。基本的には、少なくとも１つの画像マーカが保持構造の固定の構成部分であるか、分離不能に結合されているか、それらのうち一方または両方であることが考えられ得る。
【００５２】
参照構造Ｒは、第２の固定手段および保持構造を有し、第２の固定手段により保持構造が患者Ｐに結合されており、その保持構造と患者Ｐとの間の結合により、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂは最初に確定される。この場合に、特に第１の画像データセットＢ１の取得前に、参照構造Ｒが侵襲的に患者Ｐに結合される。保持構造は、プラスチックおよび／または金属から構成することができる。第２の固定手段は、締め具、ボルトおよび／または釘を含む。第２の固定手段は、基本的に、保持構造が特にインターベンション処置中に強固におよび／または剛性的に患者Ｐに結合されているように構成されている。強固な結合とは、特に、保持構造が好ましくは工具なしには患者Ｐから分離できないことを意味する。剛性的な結合とは、特に、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂが、好ましくは力作用に基づくほかには変化しないことを意味する。
【００５３】
参照構造Ｒは、この実施例ではＸ線吸収性である少なくとも１つの画像マーカを有する。好ましくは、参照構造Ｒ、特に少なくとも１つの画像マーカが、解剖学的構造Ａに比べて多くのＸ線を吸収する。少なくとも１つの画像マーカは、例えば光学的にカメラおよび／またはＸ線装置１３により検出することができるハイブリッドマーカである。少なくとも１つの画像マーカは球体の形であるとよく、その球体は、例えば、造影剤を満たされているか、金属からなるか、それらのうち少なくともいずれか一方である。特に有利には、少なくとも１つの画像マーカは、互いに相対的に固定して位置決めされた複数の球体、例えば４〜６個の球体を有する。
【００５４】
方法ステップＳ１０２による、第１の画像データセットＢ１に対して第２の画像データセットＢ２をレジストレーションするステップは、第１の画像データセットＢ１において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている少なくとも１つの画像マーカとにより、参照構造Ｒを決定することを含む。換言するならば、その結果として生じる変換規則は、好ましくは次のように、即ち、第１の画像データセットＢ１において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２において撮像されている少なくとも１つの画像マーカとが完全に一致するように、決定されている。
【００５５】
図２に例示されているように、解剖学的構造Ａに対する参照構造Ｒの相対的な位置決めは、第１の画像データセットＢ１と第２の画像データセットＢ２との間で変化していない。この場合に、基準系Ｂは、方法ステップＳ１０３によれば妥当である。
【００５６】
図３は、妥当性を決定するための方法の第４の実施例をフローチャートで示す。
【００５７】
方法ステップＳ１０４においては、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’との比較が、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とにより第３の画像データセットＢ３を決定することを含む。第３の画像データセットＢ３は、通常、計算ユニット１０において決定される。換言するならば、第３の画像データセットＢ３は算定するものであり、イメージング装置、特にＸ線装置１３により取得するものではない。第３の画像データセットＢ３の決定は、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とのセグメント化および／またはフィルタリングを含む。
【００５８】
方法ステップＳ１０５においては、第３の画像データセットＢ３の決定が、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とを重み付けすることを含む。その重み付けは、加算、減算、乗算および／または除算を含み得る。その重み付けは、参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａを認識するべく、第１の画像データセットＢ１および／またはレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’に対して適用される画像認識アルゴリズムに基づいて行われるとよい。画像認識アルゴリズムは、特に解剖学的ランドマークの認識を可能にする。画像認識アルゴリズムは、第１の画像データセットＢ１、第２の画像データセットＢ２、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’および／または第３の画像データセットＢ３のフィルタリングおよび／またはセグメント化するために使用することができる。
【００５９】
方法ステップＳ１０７においては、妥当性を決定するステップが、ピクセル関連で、基準系Ｂからの偏差に基づいて第３の画像データセットＢ３を少なくとも２つのクラスに分類することを含み、それによってピクセル関連の分類値が決定され、ピクセル関連の分類値が、第１の画像データセットＢ１、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’および／または第３の画像データセットＢ３に対して、オーバーレイとして可視化される。ピクセル関連の分類は、ピクセル毎にまたはピクセルグループ毎に行われるとよい。基準系Ｂからの偏差は、特に、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’との間における解剖学的構造Ａの移動が行われているか否かを記述するか、当該移動がどの程度まで行われているかを記述するか、それらの両方を記述する。基準系Ｂからの偏差は、例えばピクセル座標で検出されるか、ミリメートルで検出されるか、それらの両方で検出されるとよい。２つのクラスのうち一方のクラスが、例えば、閾値に等しいかまたは閾値を下回る偏差値を有するピクセルを含み、これに対して他方のクラスが、閾値を上回る偏差値を有するピクセルを含むとよい。閾値は、好ましくは５ｍｍ、有利には３ｍｍ、格別に好ましくは１ｍｍである。閾値は、０．１ｍｍと５ｍｍとの間にあるとよい。ピクセル関連の分類値は、この実施例では、このピクセルまたはこのピクセルグループにおいて撮像されている構造が、第１の時点と第２の時点との間において最大限で５ｍｍ以上移動しているか否かを２値で表示する。換言するならば、ピクセル関連の分類値は、より小さい偏差を有する領域と、より大きい偏差を有する領域とを表示する。好ましいことに、医療システム１１の使用者は、オーバーレイにより、どの領域に大きな偏差があり、どの領域に小さな偏差があるかを認識することができる。
【００６０】
方法ステップＳ１０６においては、妥当性を決定するステップが、表示ユニット１４上で第３の画像データセットＢ３を可視化することを含む。第３の画像データセットＢ３の決定は、第１の画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とを重ね合わせて表示することを含み、その際に、例えば第１の画像データセットＢ１および／またはレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’が少なくとも部分的に透明であるとよい。この場合には、例えば医療システム１１の使用者が基準系Ｂの妥当性を決定することができる。
【００６１】
方法ステップＳ１０６およびＳ１０７に対する代替または追加として、妥当性を決定するステップが次のことを含むとよい。即ち、閾値を呼び出すこと、第３の画像データセットＢ３をセグメント化すること、セグメント化された第３の画像データセットＢ３においてセグメント関連の値を算定すること、セグメント関連の値と前記閾値とを比較すること、である。第３の画像データセットＢ３のセグメント化は、画像認識アルゴリズムにより、参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａを認識するために行われるとよい。前記閾値は、例えば医療システム１１の使用者によって入力されるか、データバンクから呼び出されるか、それらの両方であってよい。セグメント関連の値は、例えば、セグメント化された第３の画像データセットのセグメントについての平均値、中央値および／または値分布をもたらす。
【００６２】
方法ステップＳ１０８においては、第２の画像データセットＢ２が参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａを有する場合に、基準系Ｂの妥当性の決定に基づいて、第２の画像データセットＢ２において撮像されている解剖学的構造Ａが、第１の画像データセットＢ１において撮像されている解剖学的構造Ａまたは第４の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造Ａに対してレジストレーションされる。特に、第４の画像データセットは、例えばＸ線装置１３および／またはコンピュータ断層撮影装置および／または磁気共鳴断層撮影装置により通常インターベンション処置前に取得されるボリューム画像データセットであるとよい。
【００６３】
基準系Ｂが妥当である場合に、通常、患者座標系と医療システム１１の座標系との間の変換規則は妥当である。一般に、基準系Ｂが妥当でない場合、その変換規則は妥当でない。妥当な変換規則がない場合には、通常、患者座標系と医療システム１１の座標系とを相互に関連付けることは、両座標系の新たなレジストレーションによるほかには可能でない。この新たなレジストレーションは、一般に、時間がかかるか、多大な計算能力を要求するか、それらの両方である。患者座標系は、通常、基準系Ｂを有する。基準系Ｂが妥当でなくなる場合には、通常、その患者座標系も妥当でなくなり、他の患者座標系が妥当になる。他の患者座標系は、通常、他の基準系Ｂ’を有する。他の基準系Ｂ’は、第１の画像データセットＢ１と第２の画像データセットＢ２との間の基準系Ｂが妥当でなくなることによって生じる。
【００６４】
通常、第４の画像データセットは、患者座標系を有するか、患者座標系と少なくとも１つの変換規則によりレジストレーションされているか、それらのうちいずれか一方または両方である。好ましくは、少なくとも１つの変換規則が他の変換規則だけ拡張および／または補充されることによって、他の患者座標系と医療システム１１の座標系とが再び相互に関連付けられるとよい。その拡張は、少なくとも１つの変換規則と他の変換規則との乗算を含み得る。一般に、このような他の変換規則は、第１の画像データセットＢ１または第４の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造Ａに対して、第２の画像データセットＢ２において撮像されている解剖学的構造Ａをレジストレーションする際に決定することができる。
【００６５】
方法ステップＳ１０９においては、第２の画像データセットＢ２が参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａを有する場合に、第２の画像データセットＢにおいて撮像されている参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａに基づいて、第５の画像データセットの測定領域が確定される。特に、前もって測定領域が相応に確定される場合には、第５の画像データセットが参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａを有することが好ましい。測定領域の確定は、例えば、表示ユニット１４上で医療システム１１の使用者によって行われるか、自動的に計算ユニット１０において行われるか、それらのうちいずれか一方または両方であってよい。
【００６６】
基本的には、方法ステップＳ１０８およびＳ１０９が異なる順序にて非並行で行われることが考えられ得る。
【００６７】
方法ステップＳ１０４〜Ｓ１０９は、通常、互いに独立に行うことができ、従って個別に実行するか、または任意に組み合わせて実行することができる。
【００６８】
図４は、妥当性を決定するための方法の第３の実施例を図解入りのフローチャートで示す。
【００６９】
図４は、特に図２に対して逆の例、即ち基準系Ｂが方法ステップＳ１０３に従って妥当でない例を示す。第２の画像データセットＢ２における解剖学的構造Ａに対する参照構造Ｒの相対的な位置決めの変化によって、この実施例では、他の基準系Ｂ’が定められる。
【００７０】
さらに、図４は、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’および第３の画像データセットＢ３を示している。レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’は、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒとが、レジストレーションに取り込まれていることを明確に示している。というのは、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’が、参照構造Ｒに基づいて方向調整されているからである。従って、第１の画像データセットＢ１と、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２とにおいて、参照構造Ｒが同じ位置に撮像されていることが好ましい。
【００７１】
第３の画像データセットＢ３は、概略的に、特に方法ステップＳ１０４を示している。第３の画像データセットＢ３は、画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２との融合および／または重ね合わせを含み得る。第３の画像データセットＢ３は、特に、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’において撮像されている参照構造Ｒとが、正確に重なり合っていることを示している。第３の画像データセットＢ３においては、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’の解剖学的構造Ａが破線で示されている。
【００７２】
第３の画像データセットＢ３には、他の基準系Ｂ’および基準系Ｂが示されており、第２の時点では、または第２の時点後には、他の基準系Ｂ’が妥当であり、基準系Ｂが妥当でない。  
【００７３】
図５は、医療システム１１を示す。医療システム１１は、Ｘ線装置１３および計算ユニット１０を有する。Ｘ線装置１３は、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器と、Ｘ線放射器とを有する。医療システム１１に付加して、患者Ｐが、患者用寝台１２上に図５では腹臥位で、例えば患者Ｐの脊柱に対して外科的処置を実施することができるように横たわっている。さらに、患者Ｐに対して相対的に参照構造Ｒが示されている。参照構造Ｒの位置決めに基づいて参照構造Ｒに力が作用し、それによって基準系Ｂが妥当でなくなることがある。その力作用は、例えば使用者によって、重力によって、および／または患者Ｐのひねりによって生じ得る。
【００７４】
この実施例では、医療システム１１が表示ユニット１４を有する。表示ユニット１４は、モニターを有し、入力手段を有し得る。基準系Ｂが妥当である場合に、表示ユニット１４には、第３の画像データセットＢ３の表示が概略的に示されている。
【００７５】
本発明を細部にわたって好ましい実施例によって詳しく図示して説明したが、本発明は開示した例によって限定されることはなく、当業者によって、他の変形例を本発明の保護範囲を逸脱することなく導き出すことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０                計算ユニット
１１                医療システム
１２                患者用寝台
１３                Ｘ線装置
１４                表示ユニット
１５                Ｃアーム
Ａ                  解剖学的構造
Ｂ                  基準系
Ｂ’                他の基準系
Ｐ                  患者
Ｒ                  参照構造
Ｂ１                第１の画像データセット
Ｂ２                第２の画像データセット
Ｂ２’              レジストレーションされた第２の画像データセット
Ｂ３                第３の画像データセット
Ｓ１００〜Ｓ１０９  方法ステップ
【図１】
2020006150.tif 000003
【図２】
2020006150.tif 000004
【図３】
2020006150.tif 000005
【図４】
2020006150.tif 000006
【図５】
2020006150.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月7日(2019.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（Ｐ）におけるインターベンション処置中に参照構造（Ｒ）と解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）の妥当性を決定するための方法であって、次のステップを有する方法、
インターベンション処置中に第１の時点でＸ線装置（１３）により患者（Ｐ）の第１の画像データセット（Ｂ１）を取得するステップであって、前記第１の画像データセット（Ｂ１）が、前記参照構造（Ｒ）と、前記解剖学的構造（Ａ）と、前記参照構造（Ｒ）と前記解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）と、を有する、ステップ、
インターベンション処置中に第２の時点で前記Ｘ線装置（１３）により患者（Ｐ）の第２の画像データセット（Ｂ２）を取得するステップであって、前記第２の画像データセット（Ｂ２）が、少なくとも前記参照構造（Ｒ）を有する、ステップ、
前記第１の画像データセット（Ｂ１）に対して前記第２の画像データセット（Ｂ２）をレジストレーションするステップであって、前記第１の画像データセット（Ｂ１）において撮像されている参照構造（Ｒ）と、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている参照構造（Ｒ）が、入力パラメータとしてレジストレーションに取り込まれており、そのレジストレーションの結果として、レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）が決定される、ステップ、
前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）と前記第１の画像データセット（Ｂ１）の比較により、前記基準系（Ｂ）の妥当性を決定するステップ。
【請求項２】
前記参照構造（Ｒ）が、少なくとも１つの画像マーカと、第１の固定手段と、保持構造とを有し、前記少なくとも１つの画像マーカが、前記第１の固定手段により前記保持構造に分離可能に結合されている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記参照構造（Ｒ）が第２の固定手段と保持構造とを有し、前記第２の固定手段により前記保持構造が患者（Ｐ）に結合されており、前記保持構造と患者（Ｐ）との間の結合により、前記参照構造（Ｒ）と前記解剖学的構造（Ａ）との間の基準系（Ｂ）が最初に確定される、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記参照構造（Ｒ）が、Ｘ線吸収性のある少なくとも１つの画像マーカを有し、前記第１の画像データセット（Ｂ１）に対して前記第２の画像データセット（Ｂ２）をレジストレーションするステップが、前記第１の画像データセット（Ｂ１）において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている少なくとも１つの画像マーカにより、前記参照構造（Ｒ）を決定することを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記比較が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）と、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）により、第３画像データセット（Ｂ３）を決定することを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３画像データセット（Ｂ３）の決定が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）と、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）に重み付けすることを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記妥当性を決定するステップが、表示ユニット（１４）上で前記第３の画像データセット（Ｂ３）を可視化することを含む、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
前記妥当性を決定するステップが、前記基準系（Ｂ）からの偏差に基づいて少なくとも２つのクラスに前記第３の画像データセット（Ｂ３）をピクセル関連で分類することを含
み、それによってピクセル関連の分類値が決定され、その決定されたピクセル関連の分類値が、表示ユニット（１４）上で、前記第１の画像データセット（Ｂ１）、前記レジストレーションされた第２の画像データセット（Ｂ２’）、および前記第３の画像データセット（Ｂ３）のうち少なくとも１つに対して、オーバーレイとして可視化される、請求項５から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記妥当性を決定するステップが、閾値を呼び出すことと、前記第３の画像データセット（Ｂ３）をセグメント化することと、前記セグメント化された第３の画像データセットにおけるセグメント関連の値を算定することと、前記セグメント関連の値と前記閾値とを比較することと、を含む、請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
患者（Ｐ）の脊柱に対するインターベンション処置中に、前記第１の時点でのＸ線装置（１３）による患者（Ｐ）の前記第１の画像データセット（Ｂ１）を取得するステップ、および前記第２の時点でのＸ線装置（１３）による患者（Ｐ）の前記第２の画像データセット（Ｂ２）を取得するステップのうち少なくとも一方が行われ、前記妥当性を決定するステップの前に前記参照構造（Ｒ）が脊柱の椎骨に結合されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の画像データセット（Ｂ２）が前記参照構造（Ｒ）および前記解剖学的構造（Ａ）を有する場合に、前記基準系（Ｂ）の妥当性の決定に基づいて、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている解剖学的構造（Ａ）が、前記第１の画像データセット（Ｂ１）または第４の画像データセットにおいて撮像されている解剖学的構造（Ａ）に対してレジストレーションされる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の画像データセット（Ｂ２）が前記参照構造（Ｒ）および前記解剖学的構造（Ａ）を有する場合に、第５の画像データセットの測定領域が、前記第２の画像データセット（Ｂ２）において撮像されている参照構造（Ｒ）および解剖学的構造（Ａ）に依存して確定される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を実施するために構成されている計算ユニット（１０）と、
Ｘ線装置（１３）と、
を有する医療システム（１１）。
【請求項１４】
前記Ｘ線装置（１３）がＣアームを有する、請求項１３記載の医療システム（１１）。
【請求項１５】
計算ユニット（１０）のメモリに直接に読み込み可能であるコンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムが前記計算ユニット（１０）において実行される際に請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を実行するプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の基準系Ｂは、通常、参照構造Ｒと解剖学的構造Ａとの間の関係を記述する。基準系Ｂは、特に解剖学的構造Ａに対する参照構造Ｒの相対的な位置決めに依存する。その位置決めは、特に参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａの姿勢および／または方位を記述する。基準系Ｂは、解剖学的構造Ａに対して相対的な参照構造Ｒの位置決めが剛性的および／または強固なままであるかぎり、妥当である。解剖学的構造Ａに対する相対的な参照構造Ｒの位置決めが変わる場合、基準系Ｂは妥当でない。基本的には、位置決めの変化を偏差値で定量化し、その偏差値に基づいて妥当性を確定することが考えられ得る。例えば、閾値は、該閾値までは位置決めの変化にも拘らず基準系Ｂが妥当なままであるというように設定されているとよい。基準系Ｂは、例えば参照構造Ｒおよび／または解剖学的構造Ａに対する力作用によって、変化させられ得る。その力作用は、例えば重力に、および／または医療システム１１の使用者による接触に、基づき得る。基準系Ｂは、特に解剖学的構造Ａおよび参照構造Ｒの状態を記述する。位置決めの変化に基づいて、他の基準系Ｂ’を確定することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
方法ステップＳ１０２による、第１の画像データセットＢ１に対して第２の画像データセットＢ２をレジストレーションするステップは、第１の画像データセットＢ１において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている少なくとも１つの画像マーカとにより、参照構造Ｒを決定することを含む。換言するならば、その結果として生じる変換規則は、好ましくは次のように、即ち、第１の画像データセットＢ１において撮像されている少なくとも１つの画像マーカと、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’において撮像されている少なくとも１つの画像マーカとが完全に一致するように、決定されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図３は、妥当性を決定するための方法の第３の実施例をフローチャートで示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
方法ステップＳ１０９においては、第２の画像データセットＢ２が参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａを有する場合に、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａに基づいて、第５の画像データセットの測定領域が確定される。特に、前もって測定領域が相応に確定される場合には、第５の画像データセットが参照構造Ｒおよび解剖学的構造Ａを有することが好ましい。測定領域の確定は、例えば、表示ユニット１４上で医療システム１１の使用者によって行われるか、自動的に計算ユニット１０において行われるか、それらのうちいずれか一方または両方であってよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図４は、妥当性を決定するための方法の第４の実施例を図解入りのフローチャートで示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
さらに、図４は、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’および第３の画像データセットＢ３を示している。レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’は、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、第２の画像データセットＢ２において撮像されている参照構造Ｒとが、レジストレーションに取り込まれていることを明確に示している。というのは、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’が、参照構造Ｒに基づいて方向調整されているからである。従って、第１の画像データセットＢ１と、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’とにおいて、参照構造Ｒが同じ位置に撮像されていることが好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
第３の画像データセットＢ３は、概略的に、特に方法ステップＳ１０４を示している。第３の画像データセットＢ３は、画像データセットＢ１とレジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’との融合および／または重ね合わせを含み得る。第３の画像データセットＢ３は、特に、第１の画像データセットＢ１において撮像されている参照構造Ｒと、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’において撮像されている参照構造Ｒとが、正確に重なり合っていることを示している。第３の画像データセットＢ３においては、レジストレーションされた第２の画像データセットＢ２’の解剖学的構造Ａが破線で示されている。
【外国語明細書】
2020006150000001.pdf