(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像ガイドシステムであって、
解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するプローブであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、プローブと、
前記解剖学的オブジェクトの前記画像ボリュームを示すイメージングデータを生成するイメージング装置と、
前記プローブに取り付けられる位置センサと、
座標系内の前記位置センサの追跡をあらわす追跡データを生成する追跡装置と、
前記画像ボリュームと前記追跡センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するために前記イメージングデータと前記追跡データに反応するレジストレーション装置と
を有し、
前記有効性テストが、キャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値のテストを含み、
前記画像に基づくボリューム運動が前記イメージングデータから得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の画像運動をあらわし、
前記追跡に基づくボリューム運動が前記追跡データから得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の追跡運動をあらわす、
画像ガイドシステム。
【請求項２】
前記プローブが超音波プローブであり前記イメージング装置が超音波イメージング装置である、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項３】
前記位置センサが電磁センサであり前記追跡装置が電磁追跡装置である、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項４】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項５】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項６】
前記画像に基づくボリューム運動が前記座標系内の第２の画像ボリュームの画像位置に対する前記座標系内の第１の画像ボリュームの画像位置の関数として計算される、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項７】
前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記第１の画像ボリュームと前記第２の画像ボリュームの間のレジストレーションを含む、請求項６に記載の画像ガイドシステム。
【請求項８】
前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記第１の画像ボリュームと前記第２の画像ボリュームの前記解剖学的オブジェクトの前記ベースライン画像ボリュームへのレジストレーションを含む、請求項６に記載の画像ガイドシステム。
【請求項９】
前記画像に基づくボリューム運動の計算が前記座標系内の前記解剖学的オブジェクトの運動に対する補正を含む、請求項６に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１０】
前記追跡に基づくボリューム運動が前記追跡データによってあらわされる前記座標系内の第１の画像ボリュームの追跡位置と前記追跡データによってあらわされる前記座標系内の第２の画像ボリュームの追跡位置の関数として計算される、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１１】
前記追跡に基づくボリューム運動の計算が前記座標系内の前記第１の画像ボリュームの追跡位置、前記座標系内の前記第２の画像ボリュームの追跡位置、及び前記キャリブレーションマトリクスの関数として、前記第１の画像ボリュームと前記第２の画像ボリュームの間のレジストレーション変換を含む、請求項１０に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１２】
画像ガイドシステムであって、
座標系内の解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するプローブであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、プローブと、
前記プローブに取り付けられる位置センサと、
前記画像ボリュームと前記位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するためのレジストレーション装置と
を有し、
前記有効性テストが、キャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値のテストを含み、
前記画像に基づくボリューム運動が前記画像ボリュームから得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の画像運動をあらわし、
前記追跡に基づくボリューム運動が前記座標系内の前記位置センサの追跡から得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の追跡運動をあらわす、
画像ガイドシステム。
【請求項１３】
前記プローブが超音波プローブであり前記位置センサが電磁センサである、請求項１２に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１４】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項１２に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１５】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項１２に記載の画像ガイドシステム。
【請求項１６】
画像ガイド法であって、
解剖学的オブジェクトの複数の画像ボリュームを生成するためにプローブを操作するステップであって、各画像ボリュームは前記解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの個別サブセットである、ステップと、
座標系内の位置センサを追跡するステップであって、前記位置センサは前記プローブに取り付けられるステップと、
前記画像ボリュームと前記位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するステップと、
を有し、
前記有効性テストが、キャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値のテストを含み、
前記画像に基づくボリューム運動が前記画像ボリュームから得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の画像運動をあらわし、
前記追跡に基づくボリューム運動が前記位置センサの追跡から得られる前記座標系内の前記複数の画像ボリューム間の追跡運動をあらわす、
画像ガイド法。
【請求項１７】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値未満であることに反応して有効であるとみなされる、請求項１６に記載の画像ガイド法。
【請求項１８】
前記キャリブレーションマトリクスが前記画像に基づくボリューム運動と前記追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値が前記キャリブレーション閾値よりも大きいことに反応して無効であるとみなされる、請求項１６に記載の画像ガイド法。
【請求項１９】
前記画像に基づくボリューム運動が前記座標系内の第２の画像ボリュームの画像位置に対する前記座標系内の第１の画像ボリュームの画像位置の関数として計算される、請求項１６に記載の画像ガイド法。
【請求項２０】
前記追跡に基づく画像運動が前記座標系内の第１の画像ボリュームの追跡位置と前記座標系内の第２の画像ボリュームの追跡位置の関数として計算される、請求項１に記載の画像ガイドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に３Ｄ経食道エコー（"ＴＥＥ"）プローブの電磁（"ＥＭ"）追跡に関する。本発明は特に低侵襲インターベンション中のＴＥＥプローブのリアルタイム品質管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ  ＴＥＥプローブは低侵襲心臓治療のための日常的臨床診療に組み込まれており、体内の３Ｄ  ＴＥＥプローブのＥＭ追跡は術中鼓動する心臓手術及び治療を容易にする。３Ｄ  ＴＥＥプローブのＥＭ追跡は３Ｄ  ＴＥＥプローブとＥＭ位置センサの間の正確なキャリブレーションを必要とし、超音波（"ＵＳ"）画像内のボクセルと３Ｄ  ＴＥＥプローブに取り付けられたＥＭ位置センサの間の剛体（ｒｉｇｉｄ）空間関係を見つけることを含む。正確なキャリブレーションと剛体空間関係は（ａ）３Ｄ  ＴＥＥプローブが患者の内部を移動する際の動きを推定し、（ｂ）任意時間における任意のＴＥＥボリュームを共通世界座標系（例えばＸ線イメージャの座標系）にマッピングし、（ｃ）３Ｄ  ＴＥＥプローブの動きを心臓の動きから分離するのを助けることを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、３Ｄ  ＴＥＥプローブのＥＭ追跡は、（ａ）臨床環境における予想外のＥＭ場の歪み（例えばＸ線ガントリ若しくは手術道具からの歪み）、（ｂ）３Ｄ  ＴＥＥプローブに対するＥＭ位置センサの偶発的物理的運動、及び（ｃ）ＥＭ位置センサの１つ以上の部分的故障を含む様々な理由のために不正確になり得る。３Ｄ  ＴＥＥプローブは複雑で高度な心臓手術のために使用されることが期待されるので、３Ｄ  ＴＥＥプローブとＥＭ位置センサ間のキャリブレーションを維持することが重要である。特に、不正確なキャリブレーションは超音波ボリュームの不正確な動き推定につながり、手術道具の不正確なガイダンスにつながり得る。この問題はますます多くのモジュールが互いに適合するますます高度なインターベンションガイダンスシステムが開発されるにつれて、特に重要になる。従ってバックグラウンドにおいて手術中ずっとインターベンションガイダンスシステムの精度と有効性を連続的に観察することができる自動技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は外科手術（例えば心臓手術）中のプローブ（例えば３Ｄ  ＴＥＥプローブ）の術中品質管理を提供する。プローブによって視覚化されている画像を使用するキャリブレーション法を用いて、本発明はプローブに関連するキャリブレーションマトリクスの有効性を連続的にテストする。任意の点においてキャリブレーションマトリクスが何らかの理由で無効になる場合、警告サインがシステムによってあげられ得る。これは心臓専門医が問題を解決するか、若しくは別の手術に切り替えることを助け得る。これは心臓専門医にとって全システム仮定が有効であることを確認し、ナビゲーション／ガイダンスシステムにおける信頼性を増す簡便な方法である。
【０００５】
より具体的には、本発明はプローブ（例えば３Ｄ  ＴＥＥプローブ）から収集される画像ボリュームとプローブに取り付けられる位置センサ（例えばＥＭ位置センサ）から収集される追跡データの間のキャリブレーションマトリクスを観察するボリューム運動に基づく方法を提供する。ボリューム運動は２つのソース、（ａ）画像ボリュームの画像運動及び（ｂ）画像ボリュームの追跡運動から測定される。
【０００６】
本発明の一形態はプローブ（例えば３Ｄ  ＴＥＥプローブ）、イメージング装置（例えば超音波イメージング装置）、プローブに取り付けられる位置センサ（例えば電磁センサ）、追跡装置（例えば電磁追跡装置）及び画像ガイド装置を利用する画像ガイドシステムである。
【０００７】
作動中、プローブは解剖学的オブジェクト（例えば心臓）の画像ボリュームを生成し、各画像ボリュームは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム（例えば心臓のフルＵＳボリュームスキャン、心臓の磁気共鳴イメージング、心臓のコンピュータ断層撮影若しくはセグメント化心臓モデル）の個別サブセットであり、イメージング装置は解剖学的オブジェクトの画像ボリュームを示すイメージングデータを生成する。プローブが画像ボリュームを生成すると、追跡装置が座標系内の位置センサを追跡し、追跡装置は位置センサの追跡を示す追跡データを生成する。
【０００８】
レジストレーション装置は画像ボリュームと位置センサの間の空間関係に関連するキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実行するためにイメージング装置からのイメージングデータと追跡装置からの追跡データを受信する。有効性テストはキャリブレーション閾値に対する画像に基づくボリューム運動と追跡に基づくボリューム運動の間の差分の絶対値のテストを含む。画像に基づくボリューム運動はイメージングデータから得られる座標系内の画像ボリュームの画像運動をあらわし、追跡に基づくボリューム運動は追跡データから得られる座標系内の画像ボリュームの追跡運動をあらわす。
【０００９】
本発明の前述の形態とその他の形態、並びに本発明の様々な特徴と利点は、添付の図面と併せて読まれる本発明の様々な実施形態例の以下の詳細な説明からさらに明らかとなる。詳細な説明と図面は限定ではなく単に本発明の例示であり、本発明の範囲は添付の請求項とその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明にかかる画像ガイドシステムの一実施形態例を図示する。
【図２】当該技術分野で既知の解剖学的オブジェクトの２つの画像ボリュームのボリューム運動例を図示する。
【図３】本発明にかかるイメージングガイドシステムの動作例を図示する。
【図４】本発明にかかるキャリブレーションマトリクス有効性テスト法の一実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図５】本発明にかかる画像に基づくボリューム運動計算法の一実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図６Ａ】本発明にかかる画像に基づくレジストレーション法の２つの実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図６Ｂ】本発明にかかる画像に基づくレジストレーション法の２つの実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図７】本発明にかかる心臓運動モデル化法の第１の実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図８】本発明にかかる追跡に基づくボリューム運動計算法の一実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【図９】本発明にかかるキャリブレーション閾値計算法の一実施形態例をあらわすフローチャートを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
前述の通り、本発明はプローブ（例えば３Ｄ  ＴＥＥプローブ）から収集される画像ボリュームとプローブに取り付けられる位置センサ（例えばＥＭ位置センサ）の間のキャリブレーションマトリクスを有効化する、運動に基づく方法を提供する。図１‐９の以下の記載から当業者によって理解される通り、画像ボリューム運動は２つのソース、（ａ）画像ボリュームの画像運動及び（ｂ）画像ボリュームの追跡運動から測定される。
【００１２】
図１はイメージングシステム、追跡システム、及びレジストレーション装置４０を利用する画像ガイドシステムを図示する。
【００１３】
本発明の目的のために、イメージングシステムは本明細書において、座標系内の解剖学的オブジェクト（例えば心臓１０）の画像ボリュームを生成するために構造的に構成されるプローブ２０と画像ボリュームを処理するために構造的に構成されるイメージング装置２１を含む任意のシステムと広く定義される。イメージングシステムの例は、いかなる種類の超音波イメージングシステム、特に３Ｄ  ＴＥＥプローブを利用するものを含むが、これに限定されない。一実施形態において、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅによって市販されているｉＥＥＥインテリジェントエコーシステムが超音波イメージングシステムとして機能し得る。
【００１４】
本発明の目的のために、追跡システムは本明細書において、プローブ２０に取り付けられる１つ以上の位置センサ３０と座標系内の（複数の）位置センサ（３０）を追跡するために構造的に構成される追跡装置３１を含む任意のシステムと広く定義される。追跡システムの例は、いかなる種類の電磁追跡システムといかなる種類の光学追跡システムも含むが、これに限定されない。一実施形態において、ＮＤＩによって市販されているＡｕｒｏｒａ（登録商標）電磁追跡システムが電磁追跡システムとして機能し得る。
【００１５】
本発明の目的のために、レジストレーション装置４０は本明細書において、イメージングデータ２２によって示され、追跡データ３２によって示される通りプローブ３０によって追跡される画像ボリュームを、解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム（例えば心臓１０のフルＵＳボリューム、心臓１０のＭＲＩスキャン、心臓１０のＣＴスキャン若しくは心臓１０のセグメント化モデル）へレジストレーションするために構造的に構成される任意の装置と広く定義される。このために、キャリブレーションマトリクスは位置センサ３０を追跡するための座標系内の画像ボリュームにおけるボクセルの座標を変換する変換としてレジストレーション装置４０によって利用され、レジストレーション装置４０のキャリブレーションモニタ４１はキャリブレーションマトリクスの有効性をテストするためにイメージングデータ２２と追跡データ３２を処理する。
【００１６】
キャリブレーションマトリクスの理解を容易にするために、図２は座標系１１（例えば追跡座標系）内の解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム１２（例えば心臓のフルＵＳボリュームスキャン、心臓のＭＲＩスキャン、心臓のＣＴスキャン若しくはセグメント化心臓モデル）を図示する。プローブ２０（図１）はボリューム画像１３ｉとボリューム画像１３ｊを連続的に生成するように操作され、位置センサ３０（図１）はボリューム画像１３がプローブ２０によって生成される際に座標系１１内で追跡される。実際には、ボリューム画像１３は重なり得るが、各個々のボリューム画像１３を明確に示す目的で図２において分離される。
【００１７】
キャリブレーションマトリクスは画像ボリューム１３におけるボクセルの座標を座標系１１に変換する変換を与える。これは画像ボリューム１３が画像再構成目的のために座標系にマップされることを可能にする。しかしながら、キャリブレーションマトリクスは例えば予想外の場の歪み、プローブ２０に対する位置センサ３０の偶発的物理的運動、及び位置センサ３０の部分的故障など、様々な理由のために不正確になり得る。キャリブレーションマトリクスの有効性をテストするために、キャリブレーションモニタ４１は２つのソースからの画像ボリューム１３間の動き１４を測定する。第１のソースは画像ボリューム１３の画像運動であり、第２のソースは画像ボリューム１３の追跡運動である。
【００１８】
図３‐９の記載は本発明にかかるキャリブレーションマトリクスの有効性テストのより詳細な説明を与えるために本明細書で提供される。
【００１９】
図３は画像ガイドシステムの様々な動作状態例を図示する。具体的に、システムの画像レジストレーション状態５０は最初にレジストレーション装置４０による解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームとキャリブレーションマトリクス５１の収集を含む。実際には、キャリブレーションマトリクス５１は当業者によって周知の通り、幾何学ファントムに基づくキャリブレーション法、画像レジストレーションに基づくキャリブレーション法、若しくは動きに基づくキャリブレーション法によって生成され得る。
【００２０】
システムは状態５０から、プローブ２０（図１）を介して解剖学的オブジェクト（例えば心臓１０）のＮ個のボリューム画像６１を生成するためのボリュームイメージング状態６０と、位置センサ３０（図１）を介して追跡信号７１をＮ回読み取るためのセンサ追跡状態７０の両方へ移動し、追跡信号７１の各読み取りは生成された画像ボリューム６１に対応する。キャリブレーションマトリクス５１の精度は追跡信号７１を介して座標系内の各画像ボリューム６１の位置を決めるために必須である。従って、キャリブレーション有効化状態８０はキャリブレーションマトリクスの有効性を確認するために画像ボリューム６１と追跡信号７１を利用する。具体的には、状態８０はシステムが有効キャリブレーションマトリクスに対して状態５０‐８０間のループにおいて動作するのを促進し、反対に、状態８０は無効キャリブレーションマトリクスを考慮してキャリブレーション警告状態９０へ進む。状態８０は図４‐９の記載と関連して本明細書でさらに説明される通りキャリブレーションモニタ４１によって実行されるキャリブレーションマトリクス有効性テスト法によって実施される。
【００２１】
図４はキャリブレーションマトリクス有効性テスト法の一実施形態をあらわすフローチャート１００を図示する。フローチャート１００のステージＳ１０１は画像に基づくボリューム運動ＶＭＩＢのキャリブレーションモニタ４１による計算を包含し、フローチャート１００のステージＳ１０２は追跡に基づくボリューム運動ＶＭＴＢのキャリブレーションモニタ４１による計算を包含する。本発明の目的のために、画像に基づくボリューム運動ＶＭＩＢは本明細書において、画像ボリューム６１のイメージングデータ２２（図１）から得られる座標系（例えば図２に図示の座標系１１）内の解剖学的オブジェクトの画像ボリューム６１（図３）間の任意の運動と広く定義され、追跡に基づくボリューム運動ＶＭＴＢは本明細書において、追跡データ３２（図１）から得られる座標系内の解剖学的オブジェクトの画像ボリューム６１間の任意の運動と広く定義される。
【００２２】
フローチャート１００のステージＳ１０３はキャリブレーション閾値ＣＴに対する画像に基づくボリューム運動ＶＭＩＢと追跡に基づくボリューム運動ＶＭＴＢの間の差分の絶対値のテストを包含する。差分の絶対値がキャリブレーション閾値ＣＴ未満である場合、フローチャート１００のステージＳ１０４は画像ボリューム６１の連続生成を促進するキャリブレーションマトリクスの有効化を包含する。反対に、差分の絶対値がキャリブレーション閾値ＣＴ未満でない場合、フローチャート１００のステージＳ１０５は画像ボリューム６１の推定歪み若しくは不正確さに関する警告を促進するキャリブレーションマトリクスの無効化を包含する。
【００２３】
ステージＳ１０４とＳ１０５の一実施形態例において、リアルタイムキャリブレーションアラームは画像ボリューム６１が有効キャリブレーションマトリクスで生成されているときに解除され、キャリブレーションマトリクスの無効化のときに画像ボリューム６１の推定歪み若しくは不正確さへの警告として起動される。
【００２４】
Ｓ１０５の一実施形態例において、解剖学的オブジェクトの領域マップが、領域マップに関連する画像ボリューム６１の推定歪み若しくは不正確さへの警告として表示される。
【００２５】
ステージＳ１０４とＳ１０５の別の実施形態例において、解剖学的オブジェクトのマップが表示され、それによって、無効キャリブレーションマトリクスに関連するマップの（複数の）領域が無効な（複数の）領域に関連する画像ボリューム６１の推定歪み若しくは不正確さの警告を与えるための手段として有効キャリブレーションマトリクスに関連するマップの（複数の）領域から区別される。
【００２６】
図５はステージＳ１０１（図４）中に実行され得る画像に基づくボリューム運動計算法をあらわすフローチャート１１０を図示する。この方法は画像ボリュームのペア（ｉ，ｊ）（例えば図３に図示の画像ボリューム１３）の処理を含む。具体的に、フローチャート１１０のステージＳ１１１は座標系（例えば図３に図示の系１１）内の画像ボリューム６１ａと画像ボリューム６１ｂの位置の決定を包含し、フローチャート１１０のステージＳ１１２は解剖学的オブジェクト（例えば心臓１０）の動きのモデル化を考慮して画像ボリューム６１ａと６１ｂの決定された位置の動き補正を包含する。
【００２７】
ステージＳ１１１（図５）の一実施形態において、図６Ａに図示の通りフローチャート１２０は既知の画像に基づく剛体（ｒｉｇｉｄ）若しくは非剛体（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ）レジストレーションと既知の最適化メトリクス（例えば相互情報量、相互相関など）を介して画像ボリューム６１ａ及び６１ｂのペア（ｉ，ｊ）の画像に基づくレジストレーションを包含する。フローチャート１２０はさらに座標系内の画像ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｉに対する座標系内の画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｉを決定するための画像ボリューム６１ａ及び６１ｂのレジストレーションの利用を包含するステージＳ１２２を含む。
【００２８】
ステージＳ１１１（図５）の代替的な実施形態において、図６Ｂに図示のフローチャート１３０は解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリューム６２（例えばフルＵＳ画像、ＭＲＩ画像、ＣＴ画像若しくは解剖学的オブジェクトのセグメント化モデル）への画像ボリューム６１ａ及び６１ｂのペア（ｉ，ｊ）の画像に基づくレジストレーションを包含するステージＳ１３１を含む。これらのレジストレーションは画像に基づく剛体若しくは非剛体レジストレーション及び既知の最適化メトリクス（例えば相互情報量、相互相関など）を介して実行され得る。フローチャート１３０はさらに座標系内のベースライン画像ボリューム６２に対する画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｉを決めるためのベースライン画像ボリューム６２への画像ボリューム６１ａのレジストレーションの利用を包含するステージＳ１３２を含む。同様に、画像ボリューム６１ｂのベースライン画像ボリューム６２へのレジストレーションが、座標系内のベースライン画像ボリューム６２に対する画像ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｉを決めるために利用される。これは座標系内の画像ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｉに対する画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｉの決定を容易にする。
【００２９】
ステージＳ１１２（図５）の一実施形態において、図７に図示の通りフローチャート１４０は座標系内の解剖学的オブジェクトの動きの予測を包含するステージＳ１４１を含む。例えば、解剖学的オブジェクトが心臓１０である場合、既知の学習アルゴリズムは座標系内の心臓１０の動きを予測するために心臓位相に対する心電図信号８２、呼吸位相に対する胸部ベルト信号８３、及び任意の他の追加検知信号を利用する。フローチャート１４０はさらに解剖学的オブジェクトの予測運動を介する画像ボリューム６１ａ及び６１ｂの動き補正を含む品質画像管理を包含するステージＳ１４２を含む。解剖学的オブジェクトが心臓１０である一実施形態において、ＥＣＧ信号８２を介して心臓１０の拡張期に対応する画像ボリューム６１は品質管理目的でステージＳ１１３（図５）によって独占的に利用され、ステージＳ１０３（図４）はこれらの選択された画像ボリューム６１のボリューム運動のみを処理する。この選択は呼吸運動が最小限であると仮定することに留意されたい。
【００３０】
代替的な実施形態において、呼吸位相と心臓位相が同じサイクルに戻るときの時間間隔における画像ボリューム６１が、品質管理目的でステージＳ１１３（図５）によって独占的に利用され、ステージＳ１０３（図４）はこれらの選択された画像ボリューム６１のボリューム運動のみを処理する。
【００３１】
図５に戻って参照すると、フローチャート１１０のステージＳ１１３は当該技術分野で既知の通り座標系内の画像ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｉに対する座標系内の画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｉの関数として画像に基づくボリューム運動ＶＭＩＢの計算を包含する。計算される画像に基づくボリューム運動ＶＭＩＢはキャリブレーションマトリクスのテスト中にステージＳ１０３（図４）によって実施される。
【００３２】
図８はステージＳ１０２（図４）中に実行され得る追跡に基づくボリューム運動計算法をあらわすフローチャート１５０を図示する。フローチャート１５０のステージＳ１５１は当該技術分野で既知の通り追跡信号７１ａとキャリブレーションマトリクス５１を介する座標系内の画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｔの決定を包含する。画像ボリューム６１ａの決定された位置ＶＬｉｔは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの位置で確認され得る。
【００３３】
フローチャート１５０のステージＳ１５２は当該技術分野で既知の通り追跡信号７１ｂとキャリブレーションマトリクス５１を介する座標系内の画像ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｔの決定を包含する。画像ボリューム６１ｂの決定された位置ＶＬｊｔは解剖学的オブジェクトのベースライン画像ボリュームの位置で確認され得る。
【００３４】
フローチャート１５０のステージＳ１５３は当該技術分野で既知の通り座標系内のボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｔに対する座標系内の画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｔの関数として追跡に基づくボリューム運動ＶＭＴＢの計算を包含する。一実施形態において、画像ボリューム６１ａの位置ＶＬｉｔ、ボリューム６１ｂの位置ＶＬｊｔ、及びキャリブレーションマトリクス５１に基づく画像ボリューム６１ａ及び６１ｂの間のレジストレーション変換が、ステージＳ１５３中に当該技術分野で既知の通り実行され得る。この計算された追跡に基づくボリューム運動ＶＭＴＢはキャリブレーションマトリクスのテスト中にステージＳ１０３（図４）によって実施される。
【００３５】
図９は本発明のキャリブレーション閾値計算法をあらわすフローチャート１６０を図示する。フローチャート１６０のステージＳ１６１はキャリブレーションマトリクスの可能精度マージンの計算を包含する。一実施形態において、追跡システムに関連するランダム誤差情報５４、術前キャリブレーションプロセスに関連する既知の統計的精度データ５５、及び画像レジストレーション精度データ５６が可能精度マージンを計算する際に利用され得る。
【００３６】
フローチャート１６０のステージＳ１６２は計算された可能精度マージンとシステムの応用に関連する所望精度マージンの関数としてキャリブレーション閾値ＣＴの計算を包含する。
【００３７】
図１‐９の説明から、当業者はさらに本発明に従って任意の用途のためのキャリブレーションマトリクスの有効性テストを実施する方法について理解する。
【００３８】
実際には、キャリブレーションマトリクス４１はソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェアとして実施され得る。さらに、実際には任意の数のイメージング装置２１、追跡装置３１、及びレジストレーション装置４０が単一装置に組み込まれ得る。
【００３９】
本発明の様々な実施形態例が図示され記載されているが、本明細書に記載の本発明の実施形態例は例示であり、様々な変更と修正がなされ、均等物が本発明の真の範囲から逸脱することなくその要素と置き換えられ得ることが当業者に理解される。加えて、本発明の教示をその中心範囲から逸脱することなく適合させる多くの変更がなされ得る。従って、本発明は本発明を実行するために考慮された最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の請求項の範囲内にある全実施形態を含むことが意図される。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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