(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像整列データを提供するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを備え、前記コンピュータプロセッサは、
画像を、記録されるオブジェクトに対する前記画像の第１の位置に表示し、
前記画像の第１の場所に位置決めされた第１の縁部、ユーザシフト可能である第２の縁部、および前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に延在するシャフトを含む画像位置決めコントロールを表示し、
前記第２の縁部を第２の場所から第３の場所へシフトさせるためのユーザ入力に応答して、
前記画像を、前記オブジェクトに対する第２の位置であって、前記第１の位置からオフセットする、第２の位置に表示し、
前記記録された位置に基づいて解剖学的領域のモデルを生成するために前記記録された位置がアクセス可能であるメモリにおいて第２の相対的位置を反映するために前記画像の前記記録された位置を更新する
ように構成され、
前記解剖学的領域のモデルは、解剖学的要素に対する刺激リード線のレンダリングを含む、システム。
【請求項２】
前記第１および第２の縁部は、ドラッグおよびドロップ操作によってシフト可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２および第３の場所は、前記第１の場所の周りで互いから角度的にオフセットし、
前記第２の位置は、前記第１の場所の周りで前記第１の位置から回転してオフセットする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の縁部を選択しシフトさせるためのユーザ入力に応答して、前記画像は、前記シフトされた第１の画像が前記シフトされた画像の前記第１の場所になるように前記オブジェクトに対してシフトされる請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の縁部をドラッグするためのユーザ入力、前記シャフトを伸張することおよび短縮することの一方に応答して、前記シャフトの長さは、特定の角度オフセットだけの前記画像の対応する回転について必要とされる前記第２の縁部の直線状位置オフセットを決定する請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記画像は、第１の撮像モダリティによって取得される解剖学的領域の画像であり、前記オブジェクトは、第２の撮像モダリティによって取得される解剖学的領域の画像である請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の撮像モダリティは磁気共鳴、すなわちＭＲであり、前記第２の撮像モダリティはコンピュータ断層撮影、すなわちＣＴである請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記画像および前記オブジェクトは、同じ撮像モダリティの両方の画像である請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
前記解剖学的領域は脳である請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記オブジェクトは、中央サジタル平面の描写である請求項３に記載のシステム。
【請求項１１】
画像整列データを提供するためのコンピュータ実装式ユーザインタフェース方法であって、
コンピュータプロセッサによって、画像を、記録されるオブジェクトに対する前記画像の第１の位置に表示すること、
前記プロセッサによって、前記画像の第１の場所に位置決めされた第１の縁部、ユーザシフト可能である第２の縁部、および前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に延在するシャフトを含む画像位置決めコントロールを表示すること、ならびに、
前記第２の縁部を第２の場所から第３の場所へシフトさせるためのユーザ入力に応答して、
前記プロセッサによって、前記画像を、前記オブジェクトに対する第２の位置であって、前記第１の位置からオフセットする、第２の位置に表示すること、および、
前記プロセッサによって、前記記録された位置に基づいて解剖学的領域のモデルを生成するために前記記録された位置がアクセス可能であるメモリにおいて第２の相対的位置を反映するために前記画像の前記記録された位置を更新することを含み、
前記解剖学的領域のモデルは、解剖学的要素に対する刺激リード線のレンダリングを含む、方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の縁部は、ドラッグおよびドロップ操作によってシフト可能である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２および第３の場所は、前記第１の場所の周りで互いから角度的にオフセットし、
前記第２の位置は、前記第１の場所の周りで前記第１の位置から回転してオフセットする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の縁部を選択しシフトさせるためのユーザ入力に応答して、前記シフトされた第１の画像が前記シフトされた画像の前記第１の場所になるように前記オブジェクトに対して前記画像をシフトさせることをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の縁部をドラッグするためのユーザ入力、前記シャフトを伸張することおよび短縮することの一方に応答して、特定の角度オフセットだけの前記画像の対応する回転について必要とされる前記第２の縁部の直線状位置オフセットの程度を決定することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記画像は、第１の撮像モダリティによって取得される解剖学的領域の画像であり、前記オブジェクトは、第２の撮像モダリティによって取得される解剖学的領域の画像である請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の撮像モダリティは磁気共鳴、すなわちＭＲであり、前記第２の撮像モダリティはコンピュータ断層撮影、すなわちＣＴである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記画像および前記オブジェクトは、同じ撮像モダリティの両方の画像である請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記解剖学的領域は脳である請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記オブジェクトは、中央サジタル平面の描写である請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
プロセッサによって実行可能な命令であって、前記プロセッサによって実行されると、画像整列データを提供するためのユーザインタフェース方法を前記プロセッサに実施させる、命令を内部に記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、  画像を、記録されるオブジェクトに対する前記画像の第１の位置に表示すること、
前記画像の第１の場所に位置決めされた第１の縁部、ユーザシフト可能である第２の縁部、および前記第１の縁部と前記第２の縁部との間に延在するシャフトを含む画像位置決めコントロールを表示すること、ならびに、
前記第２の縁部を第２の場所から第３の場所へシフトさせるためのユーザ入力に応答して、
前記画像を、前記オブジェクトに対する第２の位置であって、前記第１の位置からオフセットする、第２の位置に表示すること、および、
前記記録された位置に基づいて解剖学的領域のモデルを生成するために前記記録された位置がアクセス可能であるメモリにおいて第２の相対的位置を反映するために前記画像の前記記録された位置を更新することを含み、
前記解剖学的領域のモデルは、解剖学的要素に対する刺激リード線のレンダリングを含む、
非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刺激リード線を埋め込むための手術プラニング用の、刺激を印加する仕方をそれによって決定するモデルを生成するための画像の位置合わせ用の、刺激設定のプログラミング用の、治療刺激の印加用の、および／またはこうした機能を提供するコンポーネントの統合用のシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
解剖学的領域の電気刺激、たとえば、視床または基底核などの深部脳刺激（ＤＢＳ）は、本態性振戦、パーキンソン病（ＰＤ）、および他の生理的機能障害などの機能障害の処置のための臨床技法である。ＤＢＳはまた、外傷性脳損傷および脳卒中に有用である場合がある。パイロット調査はまた、ジストニア、てんかん、および強迫性障害を処置することについてのＤＢＳの有用性を調べ始めた。
【０００３】
ＤＢＳなどの刺激プロシージャは、通常、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナデバイス、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）デバイス、または任意の他の撮像モダリティを使用することなどによって、たとえば患者の脳の術前画像を最初に得る。これは、患者の頭骸骨に、撮像モダリティによって生成される画像上で目に見える球状または他のフィデューシャルマーカを最初に固着することを含むことがある。フィデューシャルマーカは、後の手術プロシージャ中に手術室で患者の実際の身体的位置に術前画像を位置合わせするのに役立つ。
【０００４】
術前画像は、撮像モダリティによって取得された後、次に、画像誘導式手術（ＩＧＳ）ワークステーションにロードされ、ＩＧＳワークステーション上に表示される術前画像を使用して、脳神経外科医は、たとえば脳内のターゲット領域、たとえば患者の頭骸骨上の入口点、および入口点とターゲット領域との間の所望の軌道を選択できる。入口点および軌道は、通常、たとえば脳の近傍の重要なある構造または脈管構造を横切るかまたはその他の方法で損傷することを回避するために注意深く選択される。
【０００５】
手術室において、医師は、患者の頭骸骨上に入口点をマーク付けし、その場所に穿頭孔を穿孔し、穿頭孔の周りに軌道ガイドデバイスを固着する。軌道ガイドデバイスは、ターゲット領域までの所望の軌道を得ることを狙われうるボアを含む。狙った後、軌道ガイドは、ターゲット領域に向かう狙った軌道を維持するためにロックされる。狙った軌道が、軌道ガイドを使用するときにロックされた後、マイクロドライブ導入器が使用されて、たとえば脳のターゲット領域に向かう軌道に沿って手術器具が挿入される。手術器具は、とりわけ、たとえば脳の内因性電気信号を記録するための記録用電極リード線、たとえば脳のターゲット領域に電気エネルギーを提供するための刺激電極リード線、あるいは、たとえば脳のターゲット領域に向かって１次器具を操向するための関連する補助ガイドワイヤまたはガイドカテーテルを含むことができる。
【０００６】
複数の密接に間隔をあけられた電気的に独立した刺激電極接点を通常含む刺激電極リード線は、次に、たとえば脳のターゲット領域に治療刺激を送出するために導入される。刺激電極リード線は、ＤＢＳ治療がその後実施されるために、たとえば患者の頭骸骨の穿頭孔に位置付けられる器具不動化デバイスを使用することなどによって不動化される。
【０００７】
システムおよび方法は、たとえば、それぞれの内容が、参照によりその全体を本明細書に組込まれる、２００９年５月１５日に出願された特許文献１（「’３３０号出願」）、２００９年５月１５日に出願された特許文献２（「’３１２号出願」）、２００９年５月１５日に出願された特許文献３（「’３４０号出願」）、２００９年５月１５日に出願された特許文献４（「’３４３号出願」）、および２００９年５月１５日に出願された特許文献５（「’３１４号出願」）に記載されるように、刺激ボリュームを推定し、推定された刺激ボリュームをそれによってグラフィカルに識別するための、患者解剖学的構造および／または刺激リード線、および、患者解剖学的構造の種々の領域と刺激ボリュームがどのように相互作用するかのモデルを表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第１２／４５４，３３０号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１２／４５４，３１２号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１２／４５４，３４０号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１２／４５４，３４３号明細書
【特許文献５】米国特許出願第１２／４５４，３１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
視床下核（ｓｕｂｔｈａｌａｍｉｃ  ｎｕｃｌｅｕｓ）（ＳＴＮ）は、ＤＢＳ技術について最も一般的なターゲットを示す。ＰＤのための臨床的に有効なＳＴＮ  ＤＢＳは、通常、前背側のＳＴＮ内で電極接点を使用してきた。しかし、ＳＴＮ  ＤＢＳは、強直性筋収縮、言語障害、および眼球偏位などの望ましくないある副作用について低い閾値を示す。高い異方性を持つ繊維トラックがＳＴＮの周りに位置する。こうした神経トラックは、特定の方向に高い電気伝導性を示す。これらのトラックの活性化が、ＤＢＳ副作用の多くに結び付けられてきた。しかし、ＤＢＳに対する神経応答についての制限された理解が存在する。ＤＢＳ電極の近くの３次元（３Ｄ）組織媒体は、通常、不均質特性と異方特性の両方を含む。こうした複雑さは、ＤＢＳによって影響を受ける組織の特定のボリュームを予測することを難しくする。
【００１０】
刺激電極リード線の不動化後に、実際の刺激治療は、約２週間から１カ月の期間が経過するまで始動されないことが多い。これは、主に、導入される電極リード線に対する脳組織の短期的な反応（たとえば、隣接する瘢痕組織の形成）および患者の疾病症状の安定化による。そのときに、刺激電極接点の特定の１つまたは複数が、治療刺激を送出するために選択され、他の刺激パラメータが、許容可能なレベルの治療利益を達成するために調整される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の例示的な実施形態は、手術プラニング、画像およびアトラス位置合わせ、および刺激プログラミングをそれによって実施するための各ユーザインタフェースを提供するモジュールを含むシステムを提供する。ユーザインタフェースは、表示デバイスに表示されるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とすることができる。表示デバイスは、任意の適宜に適切な表示デバイスとすることができる。
【００１２】
本発明の実施形態は、患者解剖学的構造、刺激リード線、推定される刺激ボリューム、および刺激ボリュームと患者解剖学的構造との相互作用の正確なモデリングのために使用される画像位置合わせを容易にする。
【００１３】
種々のシステム、システムコンポーネント、および／またはプログラムモジュールは、治療刺激を提供することに関連するかまたは治療刺激を提供するために使用可能な出力を提供する種々のタスクを実施するために使用することができる。本発明の実施形態は、種々のシステム間、種々のシステムコンポーネント間、および／または種々のプログラムモジュール間の通信を可能にする。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態は、刺激すべきターゲットエリア、ターゲット刺激パラメータ、および／またはターゲット刺激ハードウェアをそれによって選択するための方法を提供する。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態は、推定された活性化ボリューム（ｖｏｌｕｍｅ  ｏｆ  ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）（ＶＯＡ）を短い処理時間内にそれによって出力する方法を提供する。
【００１６】
本明細書で述べる種々の方法は、それぞれ単独でまたは種々の組合せで実施することができる。
本発明の例示的な実施形態は、本明細書で述べる方法の任意の方法を、単独でまたは組合せて実施するために、たとえば任意の従来のメモリデバイスを含むハードウェアコンピュータ可読媒体上に設けられるコードを実行するための、任意の従来の処理回路およびデバイスまたはそれらの組合せを使用して実装することができるプロセッサ、たとえばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の中央処理ユニット（ＣＰＵ）または他のワークステーションプロセッサを対象とする。メモリデバイスは、任意の従来の永久的および／または一時的なメモリデバイスまたはそれらの組合せを含むことができ、それらの非網羅的リストは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、および磁気テープを含む。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態は、たとえば、本明細書で述べる方法を実施するプロセッサによって実行可能な命令を内部に記憶している、上述した、ハードウェアコンピュータ可読媒体を対象とする。
【００１８】
本発明の例示的な実施形態は、たとえば、本明細書で述べる方法を実施するプロセッサによって実行可能な命令を送信する、ハードウェアコンポーネントまたは機械の方法を対象とする。
【００１９】
一定比例尺に従って必ずしも描かれていない図面では、同じ数値は、異なる図において同様のコンポーネントを述べることができる。図面は、一般に、本文書で論じる種々の実施形態を、制限としてではなく、例として示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の例示的な実施形態による、ピボットおよびステムツールを示すスクリーンショットである。
【図２】本発明の例示的な実施形態による、直交する画像スライス間の断面関係を示すためのマーカを示すスクリーンショットである。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、画像の所定の領域を示すためのフラッシュライトツールを示すスクリーンショットである。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、前交連（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｃｏｍｍｉｓｓｕｒｅ）（ＡＣ）および後交連（ＰＣ）をそれによってマーク付けするユーザインタフェースのスクリーンショットである。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、拡大ツールを示すスクリーンショットである。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、ＭＲ画像の自動補正のためのステップを示すフローチャートである。
【図７】本発明の例示的な実施形態による、ＭＲ画像を補正するための自動補正法においてヒストグラムがどのように調整されることができるかを示す図である。
【図８】本発明の例示的な実施形態による、ＣＴ画像の自動補正のためのステップを示すフローチャートである。
【図９】本発明の例示的な実施形態による、中央サジタル平面（ｍｉｄ−ｓａｇｉｔｔａｌ  ｐｌａｎｅ）（ＭＳＰ）をそれによって識別するためのユーザインタフェースを示すスクリーンショットである。
【図１０】点の線が、異なる角度のついた平面内にどのように入るかを示す図である。
【図１１】本発明の例示的な実施形態による、画像データに適合するようにアトラスをスケーリングし整列させるためのステップを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の例示的な実施形態による、異方性アトラススケーリングのための相対的なスケーリング量を示す図である。
【図１３】本発明の例示的な実施形態による、目下の患者画像に対して患者母集団画像アトラスを位置合わせするためのステップを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の例示的な実施形態による、患者固有のアトラスを得るための方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の例示的な実施形態による、リード線の断面に対応する特徴を含むアキシャルＣＴスライスを示す一連の画像である。
【図１６】本発明の例示的な実施形態による、リード線の断面に対応する特徴を含むサジタルＣＴスライスを示す一連の画像である。
【図１７】本発明の例示的な実施形態による、リード線の軌道を画定するアークおよびリングを含むヘッドフレームを示す図である。
【図１８】本発明の例示的な実施形態による、リード線内で複数の方向性電極によって形成される特徴を含む代表的なＣＴスライスを示す。
【図１９】本発明の例示的な実施形態による、図１８のリード線内で非電極によって形成される特徴を含む代表的なＣＴスライスを示す。
【図２０】本発明の例示的な実施形態による、図１８および図１９の代表的なスライスを組合せることによって形成される複合画像である。
【図２１】本発明の例示的な実施形態による、リード線のプロファイル図である。
【図２２】本発明の例示的な実施形態による、システムのブロック図である。
【図２３】本発明の例示的な実施形態による、ターゲットの活性化ボリュームに対して位置決めされた単一リード線を示す図である。
【図２４】本発明の例示的な実施形態による、ターゲットの活性化ボリュームに対して位置決めされたリード線の対を示す図である。
【図２５】本発明の例示的な実施形態によって表示される最大の活性化ボリュームの画像である。
【図２６】本発明の例示的な実施形態による、患者位置決めシステムのブロック図である。
【図２７】本発明の例示的な実施形態による、フラッシュライト領域の解剖学的に重要な部分の強調操作を示すスクリーンショットである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（ピボットおよびステム変換ツールを使用して画像を融合し、３つ全ての平面からライブの更新を見る）
患者解剖学的構造の種々の関連する特徴または患者解剖学的構造に対して位置決めされた特徴を、システムメモリ内で互いに対して正しく位置決めすることが、有利であるかまたは必要である場合がある。こうした相対的な位置決めは、たとえば、それに基づいて臨床医が刺激設定をプログラムする方法を決定することができる、こうした特徴のグラフィカルな表示を正しく出力するために、および／または、システムが、推定されたＶＯＡおよび／またはターゲットＶＯＡを使用するための刺激設定を的確に決定するために有用である場合がある。こうした特徴の異なる部分集合は、たとえば異なる撮像モダリティのものであるとすることができる異なる患者画像において識別可能である場合がある。たとえば、ある特徴は、磁気共鳴（ＭＲ）画像において容易に識別可能である場合があり、一方、他の特徴は、ＣＴ画像においてより容易に識別可能である場合がある。たとえば、ある解剖学的構造は、ＣＴ画像よりＭＲ画像においてより容易に識別可能である場合があり、一方、その逆は、埋め込み式リード線について当てはまる場合がある。したがって、種々の特徴を互いに対して正しく位置決めするために、たとえば異なる撮像モダリティの２つ以上の画像を互いに正しく位置合わせすることが必要とされる場合がある。
【００２２】
たとえばＭＲ、ＣＴ、ＤＴＩ、ＰＥＴ、Ｘ線透視撮影など、たとえば２つの（またはそれ以上の）異なるモダリティの医療画像、２つの異なるＭＲタイプ（Ｔ１  ＭＲおよびＴ２  ＭＲ）の医療画像、あるいは、異なる時間に撮影した同じモダリティの２つの異なる画像などは、互いにオーバレイしながら表示することができる。例示的な実施形態では、ユーザ相互作用的な摺動スケールを設けることができ、コントロールは、スライドバーの第１の縁部と第２の縁部との間でシフトすることができ、第１の縁部は画像の一方に対応し、第２の縁部は他の画像に対応する。ユーザが第１の縁部に向けてコントロールを近くにシフトさせればさせるほど、第１の画像がより多く融合表示内に示され、第２の画像がより少なく融合表示内に示される。ユーザが第２の縁部に向けてコントロールを近くにシフトさせればさせるほど、第２の画像がより多く融合表示内に示され、第１の画像がより少なく融合表示内に示される。たとえば、左縁部ではＭＲだけが示され、右縁部ではＣＴだけが示され、中心点では両方の画像が同程度に示されることになる。
【００２３】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、複数の画像ブロックを含むチェッカーボードパターンで２つの画像を提示するための選択可能なオプションを提供することができ、複数の画像ブロックの隣接する画像ブロックの各対について、第１の画像の部分は、その対のブロックの一方に示され、第２の画像の部分は、その対のブロックの他方に示され、それはまるで、１つのブロックに表示される第１の画像の部分が、その対のブロックの他方に表示される第２の画像の部分に隣接する第２の画像の部分であって、普通なら表示されることになる、隣接する第２の画像の部分の観察を妨げるようなものである。
【００２４】
例示的な実施形態では、ユーザインタフェースピボットおよびステムツールは、ユーザが、互いに対する画像の整列をそれによって変更することができる相互作用によって提供することができる。
【００２５】
スクリーンは、図１に示すように、それぞれ、アキシャルビュー、コロナルビュー、およびサジタルビューにおいてオーバレイされた画像を示すために３ペインに分割することができる。代替の例示的な実施形態では、スクリーンは、さらなるビューを示すためにさらなるペインに分割することができる。図１は、アキシャルペイン１０２、コロナルペイン１０４、およびサジタルペイン１０６を含むユーザインタフェースの例示的なスクリーンショット１００を示す。本発明の例示的な実施形態では、ペインのうちの１つのペインにおいて、オーバレイされた画像の互いに対する位置合わせを修正するためのツールとユーザが相互作用するとき、システムは、他の２つのペインのそれぞれに、たとえば線の形態で断面インジケータを表示する。その断面インジケータの場所における断面が、ユーザが位置合わせを修正しているアクティブなペインの画像である。たとえば、ユーザは、アキシャル画像の位置合わせを修正する場合があり、アキシャル画像は、他の２つのペインのコロナル画像およびサジタル画像の特定の点の断面ビューに対応する。断面インジケータによって伝達されるこうした情報は、ユーザがアクティブなペインにおいてそれに対してナビゲートしているスライスの周囲に関する視覚情報をユーザに提供することによって、アクティブなペインで観察されているものを識別するのにユーザにとって有用である。図２は、コロナルペイン１０４がアクティブであり、断面インジケータ２０２および２０４が、それぞれアキシャルペイン１０２およびサジタルペイン１０６に表示される例示的なスクリーンショット２００を示す。
【００２６】
代替の例示的な実施形態では、アクティブなペインにおける表示に対する対応を示す非アクティブなペイン内の線は、アクティブなペインにおいて観察される画像スライスを変更するためのユーザインタフェースコントロールとの相互作用に応答して表示することができ、コントロールの解除に応答して除去される。たとえば、図２は、異なるアキシャルスライス間をナビゲートするためのアキシャル画像スライスナビゲータスライダコントロール２０６、異なるコロナルスライス間をナビゲートするためのコロナル画像スライスナビゲータスライダコントロール２０８、および異なるサジタルスライス間をナビゲートするためのサジタル画像スライスナビゲータスライダコントロール２１０を示す。ユーザは、スライダコントロール２０６、２０８、２１０の１つを選択し、各ビューにおいて観察される画像スライスを変更するために各コントロールを摺動させることができる。代替的に、ユーザは、スライダコントロールがそれに沿って摺動可能であるバーの遠方縁部に位置するコントロールボタン（たとえば、左を指す矢印および右を指す矢印）を選択することができ、その選択に応答して、システムは、ユーザがコントロールボタンを解除するまで、選択されたコントロールボタンに向かってスライダコントロールを相応して連続して摺動させることができる。
【００２７】
表示される各画像スライスについて、システムは、たとえば、図２に示すように、スライダコントロールが摺動可能であるスライダバーのすぐ上に、表示される画像が対応する解剖学的部分が、所定の原点座標からどれほどのところにあるかという距離を、各ペインにおいて識別することができる。たとえば、脳の中心を近似する点を、原点としてシステムが使用することができる。それぞれのアクティブなペインにおいて観察されるスライスを変更するようスライダコントロールの１つをユーザが操作するとき、システムは、新しく表示される画像スライスに対応する解剖学的領域の原点からの距離を反映するために、アクティブなペインの距離識別子２１５を更新することができる。たとえば、ユーザが、サジタルペインのスライダコントロール２０８を右に摺動させる場合、システムは、正数のミリメートルを示すようサジタルペインの距離識別子２１５を修正することができ、ユーザが、サジタルペインのスライダコントロール２０８を左に摺動させる場合、システムは、負数のミリメートルを示すようサジタルペインの距離識別子２１５を修正することができる。したがって、システムは、ペインのうちのそれぞれ１つにおいてスライダコントロール２０６、２０８、２１０の任意の１つを選択すると、残りのペインにおいて断面インジケータを表示することができ、選択されたスライダコントロールを解除すると、残りのペインから断面インジケータを除去することができる。
【００２８】
ユーザは、３つのペイン１０２、１０４、１０６の任意のペインにおいて位置合わせ修正を実施することができる。実際には、ユーザは、位置合わせ修正を実施するために、３つのペインの全ての間で切換えることができる。
【００２９】
画像位置合わせを修正するためにユーザが使用することができるツールの１つは、ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれに表示することができるピボットおよびステムツール１１０である。たとえば、システムは、ツールバー内に表示することができる、「ｘｆｏｒｍ」グラフィカルボタン１１５として図１に示す、ツールバー内のボタンなどのグラフィカル入力オブジェクトの選択に応答して、ピボットおよびステムツール１１０を表示することができる。ピボットおよびステムツール１１０は、位置合わせされる２つの画像の一方にシステムによって関連付けられるステムを含むことができる。たとえば、図１は、オーバレイされたＣＴ画像とＭＲ画像を示す。ステムは、ＣＴ画像またはＭＲ画像に関連付けることができる。例示的な実施形態では、システムは、ステムが関連付けられる２つの画像のいずれかを選択するユーザ入力を受信するように構成することができる。ステムは、関連付けられる画像の中心および／またはその画像内の重要なオブジェクトの中心から延在することができる。たとえば、ユーザは、ステムの第１のステム縁部を、オブジェクトの中心であるとしてユーザが知覚する画像内の点に設置することができる。代替的に、システムは、自動的に、重要なオブジェクトを検出し、検出された重要なオブジェクトの中心に第１のステム縁部を設置することができる。たとえば、画像は、患者の脳のＣＴとすることができ、そのＣＴにおいて、頭骸骨と同程度に密なまたはそれより密な物質に対応する画像のエリアが飽和する、すなわち、使用されるピクセル値の上限が全てのこうした物質について使用される。システムは、こうした値が、画像内のどこに存在するかを検出し、形成される構造を、頭骸骨のテンプレートに最もよく対応する構造と照合することができ、それにより、その中心にステムの第１の縁部を設定すべき重要なオブジェクトとしてこうした構造を設定する。代替的に、システムは、自動的に、画像の中心にステム縁部を設置することができる。ステムは、中心の第１の縁部から第２のステム縁部に向かって延在することができる。
【００３０】
例示的な実施形態では、ユーザは、その中心に関連付けられた第１の縁部を選択し、それをドラッグすることができ、それに応答して、システムは、下にある画像に対して、関連付けられた画像を並進的にシフトする。たとえば、ユーザは、コンピュータマウスなどの任意の適宜に適切な入力デバイスを使用して第１の縁部にポインタを移動させ、たとえばクリックによってまたはキーボードなどによる異なる入力によって第１の縁部を選択し、たとえば、コンピュータマウスまたは別の入力デバイスを相応してドラッグすることによって第１の縁部をドラッグすることができる。たとえば、タッチスクリーン機能が設けられる場合、スタイラスまたはさらにフィンガーを、代わりに使用することができる。ポイント−クリック−ドラッグ操作のために有用な任意の適宜に適切な入力デバイスまたはその組合せを使用することができる。
【００３１】
代替の例示的な実施形態では、第１の縁部をシフトすることに応答して、ピボットおよびステムツールとの相互作用によって回転する画像に対して、回転中心（以下で述べる）がシフトする場合がある。この実施形態によれば、システムは、表示される画像の任意の点のユーザ選択（たとえば、ピボットおよびステムツールの相互作用要素以外）によって、画像のうちの１つの画像を他の画像に対してシフトすることを実現することができる。たとえば、システムは、画像のうちの１つの画像にその選択を関連付け、画像が選択される間のドラッグに応答して、システムは、関連付けられた画像を他の画像に対してシフトすることができる。
【００３２】
ユーザはまた、第２の縁部を選択し、第２の縁部を、ステムの右または左にドラッグすることができ、それに応答して、システムは、関連付けられた画像を、下にある画像に対して回転させることができる。たとえば、ユーザが第２のステム縁部を右にドラッグする場合、システムは、関連付けられた画像を時計方向に回転することができ、一方、ユーザが第２のステム縁部を左にドラッグする場合、システムは、関連付けられた画像を反時計方向に回転させることができる。図２は、アキシャルペイン１０２におけるステムコントロール１１０の時計方向シフトまたはステムコントロール１１０の右へのシフト後のアキシャルペイン１０２におけるステムコントロール１１０を示し、また相応して、アキシャルペイン１０２におけるＣＴ画像に対するＭＲ画像の時計方向回転を示す。ペインのうちの１つのペインにおける画像のうちの１つの画像の他の画像に対する回転および／または並進シフトに応答して、他のペイン内の画像を、相応して変更することができることが留意される。
【００３３】
ユーザはまた、第２の縁部を選択し、第１の縁部に向かって内側にまたは第１の縁部からさらに離れて外側に、ステムと一直線になるよう第２の縁部をドラッグすることができ、それに応答して、システムは、相応して、ステムを短縮または伸張することができる。ステムの長さは、第２の縁部の右または左への後続のドラッグ操作に応答して、関連付けられた画像の回転シフトに影響を及ぼす場合がある。たとえば、ステムが長くなれば長くなるほど、左または右へのドラッグに応答する画像の回転シフトが小さくなる。その理由は、回転中心から離れれば離れるほど、特定の角度変化についてカバーされなければならない距離が大きくなるからである。したがって、ユーザは、精密な回転シフトの場合、長いステムを用いて、迅速な回転シフトの場合、短いステムを用いて作業したいと思う場合がある。
【００３４】
システムが関連付けられる画像は下にある画像とすることができ、静止画像は上にある画像とすることができる、またはその逆もまた同じであることに留意される。
（位置合わせ中のオーバレイビューモードのためのオーバレイコントロール）
先に述べたように、ＤＴＩ、ＰＥＴ、Ｘ線透視撮影、２つの異なるＭＲタイプ（Ｔ１  ＭＲおよびＴ２  ＭＲ）などは、同時位置合わせすることができる。本発明の例示的な実施形態では、システムは、ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれの画像の上に、図３のスクリーンショット３００に示すフラッシュライトバー３１５を表示することができる。ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれの、それぞれの１つのペインに関して、画像のうちの第１の画像を、バー３１５から下に延在する、たとえば、バー３１５の全長またはほぼ全長に沿うセクションを除いて、観察用ペインに表示することができ、そのセクションには、画像のうちの第２の画像が表示される。したがって、バー３１５は、第２の画像を照らすためのフラッシュライトとして機能することができ、第２の画像がバー３１５の下で視野に入ることを可能にする。バー３１５は、ペインの上部にあり、かつ、下を照らすものとして述べられるが、バー３１５は、同様に、代わりにペインの下部に位置決めされ、上を照らすことができる、または、ペインの右側および左側の一方に位置決めされ、対向する側に向かって照らすことができる。
【００３５】
ユーザは、バー３１５を選択し、たとえば、ポイント−クリック−ドラッグ機能を提供する任意の適宜に適切な入力デバイスを使用してバー３１５をドラッグすることができる。こうしたユーザ入力に応答して、システムは、バー３１５を相応してシフトすることができる。たとえば、バー３１５がペインの上部に位置決めされる場合、システムは、バー３１５を右または左にシフトすることができる。画像は、互いに対するその位置に関して静止したままであることができ、画像の全体に対応するエリアは、バー３１５がシフトする間、表示ペインに対して固定されたままであることができる。しかし、各領域を視野に入れるためにバー３１５が照らす第２の画像の領域は、バーのシフト操作に応答して相応してシフトすることができる。たとえば、バー３１５がペインの中心位置にある間、ペインの中心にある第２の画像の領域が視野に入ることができ、バー３１５が右にシフトされると、中心領域（または、中心領域の一部分）は、視野から外れ、一方、以前は視野になかった右の領域が、相応して視野に入る。各ペイン内のバー３１５は、独立に操作されることができる。
【００３６】
たとえば、図３では、ペイン１０２、１０４、１０６のバー３１５に対応する領域に表示される画像部分は、ＣＴ画像のものであり、一方、ペインの残りの画像領域は、ＭＲ画像の部分を示す。
【００３７】
バーはまた、バーの各縁部にバーサイズ操作コントロール３２０を含むことができ、ユーザは、そのバーサイズ操作コントロール３２０を、たとえばポイント−クリック−ドラッグ機能を提供する任意の適宜に適切な入力デバイス（または任意の他の適宜の入力デバイス）を使用して選択しドラッグして、各バー３１５、および、示される第２の画像の対応する領域を伸張または短縮することができる。たとえば、バー３１５がペインの上部に設置される場合、右縁部のバーサイズ操作コントロール３２０が、選択され、バー３１５を伸張するために右に、または、バー３１５を短縮するために左にドラッグされることができ、左縁部のバーサイズ操作コントロール３２０が、選択され、バー３１５を短縮するために右に、または、バー３１５を伸張するために左にドラッグされることができる。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、重要な解剖学的領域として予め規定されたフラッシュライトバー３１５に対応する表示のセクション内の領域をハイライトすることができる。たとえば、図２７は、ＣＴ画像の頭骸骨線がハイライトされ、それにより、２つの画像がどれほどうまく整列したかをユーザが判定する、ハイライト領域２７００を示す。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ツールバー内に表示することができる、「オーバレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）」グラフィカルボタン３３０として図３に示す、ツールバー内のボタンなどのグラフィカル入力オブジェクトの選択に応答して、バー３１５および関連付けられたバーサイズ操作コントロール３２０および関連付けられた画像のビューを表示することができる。
【００４０】
例示的な実施形態では、バー３１５ならびに関連付けられたコントロール３２０および画像ビューを、ピボットおよびステムコントロール１１０と組合せて提供することができる。たとえば、「オーバレイ（ｏｖｅｒｌａｙ）」ボタン３３０の選択に応答して入ったオーバレイモード内にいる間に、ユーザが「ｘｆｏｒｍ」ボタン１１５を選択する場合、ピボットおよびステムコントロール１１０は、オーバレイモードで表示され、操作されることができる。
（ドラッグおよびドロップマーカ設置（ｐｌａｃｅｍｅｎｔ））
本発明の例示的な実施形態では、医療画像に示される解剖学的構造に関する構造情報を記録するように構成することができる。システムは、その後、医療画像に対して解剖学的に関連する他のオブジェクトを位置合わせするために、画像に関する記録された解剖学的構造情報を使用することができる。たとえば、ＤＴＩアトラスのような解剖学的アトラスまたは他のボリュームあるいは患者母集団から得られた他の医療画像は、記録された解剖学的構造情報に従って患者の医療画像に位置合わせすることができる。
【００４１】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ユーザインタフェースを提供することができ、そのユーザインタフェースによって、ユーザは、解剖学的に関連する他のオブジェクトに対して後の位置合わせを実施するために、システムが使用可能なある解剖学的ランドマークを識別する入力を提供することができる。たとえば、解剖学的に関連する他のオブジェクトは、以下でさらに詳細に述べるように、解剖学的構造であって、その対応するランドマークが、ユーザによって識別されるランドマークの位置決めに対応するように位置決めされる、解剖学的構造を示すようにワープされることができる。
【００４２】
本発明の例示的な実施形態では、マーカは、こうした予め規定されたランドマークにシステムによって関連付けられることができる。たとえば、マーカは、前交連（ＡＣ）にシステムによって関連付けられることができ、別のマーカは、後交連（ＰＣ）にシステムによって関連付けられることができる。以下の論議はＡＣおよびＰＣを参照するが、述べる特徴は、他の予め規定された、たとえば、解剖学的に重要なランドマークに適用することができる。マーカを、表示において異なるように表示することができるため、ユーザは、マーカのうちの１つのマーカをＡＣに関連付けられているものとして識別し、他のマーカをＰＣに関連付けられているものとして識別しうる。たとえば、システムは、マーカのうちの１つのマーカを「ＡＣ」とラベル付けし、他のマーカを「ＰＣ」とラベル付けすることができる、かつ／または、マーカは、異なる形状または色を使用して表示されることができる（または、別の適時に適切な方法で視覚的に区別されることができる）。たとえば、ＡＣマーカをオレンジ、ＰＣマーカをブルーとすることができる。マーカは、選択可能かつドラッグ可能とすることができる。ユーザは、マーカのそれぞれを選択し、たとえば、アキシャルビュー、コロナルビュー、およびサジタルビューに対応する３つのペインのうちの任意のペインにおいて、表示されるＭＲ画像にマーカのそれぞれを設置することができる。応答して、システムはまた、第１のペインにおけるマーカのユーザ設置に対応する位置に、他の２つのペインにＡＣおよびＰＣマーカを表示することができる。
【００４３】
図４は、各マーカ４０２および４０４をユーザが固定する解剖学的領域の画像スライスを表示するペイン１０２、１０４、１０６にＡＣマーカ４０２およびＰＣマーカ４０４が表示される例示的なスクリーンショット４００を示す。たとえば、マーカ４０２および４０４は、３次元ボリュームを示す。画像ペインのうちの１つの画像ペイン内の特定の位置におけるマーカのうちの１つのマーカの、ユーザによる位置決めに応答して、システムは、設置されたマーカが対応する３次元ボリュームの一部分に対応する領域を含む画像スライスを表示する残りのビューのそれぞれにおいて、ユーザ設置式マーカが示す断面に直交する３次元ボリュームの断面を示す対応するマーカを自動的に固定することができる。代替的に、ユーザ選択可能コントロール、たとえばボタンまたはアイコンを表示することができ、その選択に応答して、システムは、ビューのうちの１つのビューにおいてユーザが設定したマーカに従って、他のビューにおいて対応するマーカを表示する。
【００４４】
本発明の例示的な実施形態では、ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれは、対応するペインの画像スライスを通してスクロールするために、図２に関して上述したように、コントロール２０６、２０８、２１０を含むことができる。ペインのうちの１つのペイン内の表示されるアキシャル画像スライスにおいて、マーカ、たとえばＡＣマーカ４０２をユーザが設置する場合、システムは、ＡＣマーカ４０２をユーザが設置したアキシャル領域を含むサジタルペイン１０６およびコロナルペイン１０４に画像が表示される限り、ユーザがＡＣマーカ４０２をドロップした表示されるアキシャルスライスに対応する位置に、表示されるサジタルペインおよびコロナルペインのそれぞれにおいて、対応するマーカ、たとえば、別のＡＣマーカ４０２を自動的に設置することができる。
【００４５】
たとえば図４を参照して、アキシャルペイン１０２に示す位置にユーザがＰＣマーカ４０４を設置する場合、システムは、図４に示すコロナルペイン１０４およびサジタルペイン１０６のそれぞれにおいて、ＰＣマーカ４０４を応答して表示することができる。その理由は、ペイン１０４および１０６に表示される画像スライスが、固定されたＰＣマーカ４０４を通してカットされる、ペイン１０２に表示されるアキシャルスライスの断面であるからである。一方、アキシャルペイン１０２に示す位置にユーザがＡＣマーカ４０２を設置する場合、システムは、図４に示すサジタルペイン１０６にＡＣマーカ４０２を応答して表示することができる。その理由は、ペイン１０６に表示される画像スライスが、固定されたＡＣマーカ４０２を通してカットされる、ペイン１０２に表示されるアキシャルスライスの断面であるからである。しかし、システムは、図４に示すコロナルペイン１０４におけるＡＣマーカ４０２の応答する表示を省略することができる。その理由は、ペイン１０４に表示される画像スライスが、固定されたＡＣマーカ４０２を通してカットされない、ペイン１０２に表示されるアキシャルスライスの断面であるからである。
【００４６】
上記は、アキシャルペイン１０２とのユーザによる相互作用に関して述べられたが、同じことが、ペイン１０４、１０６のいずれかにＡＣマーカ４０１またはＰＣマーカ４０４を設置するために、ペイン１０４、１０６のいずれかとユーザが相互作用する場合に当てはまることになる。その場合、システムは、適切である場合、対応するマーカを含むように残りの２つのペインを相応して更新することになる。
【００４７】
同様に、アキシャルペイン１０２における右または左へのマーカのいずれかのユーザシフトに応答して、システムは、コロナルビューにおいて右または左へ、対応するマーカを相応してシフトすることができる。サジタルペイン内の対応するマーカの位置は、不変のままにされる場合があるが、新しい位置がサジタルペイン１０６の表示される画像スライスに示す領域に対応するかどうかに応じて、アキシャルペイン１０２におけるマーカのシフトに応答して、サジタルペイン１０６において視野から除去される場合があるまたは視野に入る場合がある。同じことが、コロナルペイン１０４においてユーザがマーカを右または左にシフトした場合に当てはまることになる。代替的に、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４におけるマーカのシフトに応答して、システムは、サジタルペイン１０６においてスライスを通してスクロールすることができるため、マーカの新しい位置に対応する領域を含むスライスが表示される。
【００４８】
同様に、サジタルペイン１０６においてユーザがマーカを前方または後方にシフトする場合、システムは、相応して、述べた第１の実施形態に従ってコロナルペイン１０４において、対応するマーカを視野から除去するかまたは視野に入れることができる、あるいは、第２の実施形態に従ってコロナルペイン１０４において画像スライスを相応してスクロールすることができる。同様に、サジタルペイン１０６においてユーザがマーカを下方または上方にシフトする場合、システムは、相応して、述べた第１の実施形態に従ってアキシャルペイン１０２において、対応するマーカを視野から除去するかまたは視野に入れることができる、あるいは、第２の実施形態に従ってアキシャルペイン１０２において画像スライスを相応してスクロールすることができる。同様のステップは、残りの２つのペインを相応して修正するために、ペインのうちの任意のペインにおいてマーカをシフトするときに実施されることになる。
【００４９】
先に述べたように、例示的な実施形態によれば、ペインのうちの１つのペインにおいてユーザがマーカを第１の位置から第２の位置までシフトする場合で、第１の位置が、ペインのうちの別のペインにおいて表示される画像スライスに対応する位置を有するが、第２の位置が、第１の位置に対応する位置が位置付けられる他のペインの同じ画像スライスに対応する位置を持たない場合、システムは、第２のビューの画像スライスを、第２の位置に対応する位置が位置付けられる画像スライスまでスクロールすることができる。
【００５０】
たとえば、アキシャルペイン１０２において、ユーザが脳のより前方部分の画像スライスにＡＣマーカ４０２をシフトする場合、システムは、コロナルペイン１０４の画像スライスを通して、脳のより前方部分の断面に対応する画像スライスに相応してスクロールし、新しく表示されたコロナル画像スライスの新しい位置にＡＣマーカ４０２を表示することができる。同じことが、ビューのうちの１つのビューにおいてユーザがＰＣマーカ４０４をシフトした場合にＰＣマーカ４０４について当てはまることになる。しかし、スクロール操作は、シフトされるマーカがペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれにおいて視野内にあるように実施することができるが、操作されないマーカをペインのうちの１つのペインの視野から外す場合がある。
【００５１】
システムは、ユーザ設置のＡＣマーカとＰＣマーカによってマーク付けされた脳の点の間の距離を計算し、計算された距離を表示することができる。たとえば、図４は、表示されたＡＣ−ＰＣ距離識別子４１０を示す。ユーザがマーカをシフトするとき、システムは、表示される距離を更新することができる。
【００５２】
マーカの設置後、ユーザは、たとえば、スライダコントロール２０６、２０８、２１０を使用して、ビューのうちの任意のビューの他の画像スライスに直接スクロールすることができる。ビューのそれぞれにおいて、システムは、最大輝度を有するマーカを、マーカが固定された各スライスに表示することができる。マーカが固定されなかった他のスライスにユーザがスクロールすると、マーカは、徐々に薄暗く（ｄｉｍ）なることができ、ついには、マーカがもはや見えなくなる。したがって、ユーザは、ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれに関して、ＡＣ／ＰＣが、表示されたスライスにあるか、表示されたスライスの近くにあるスライスにあるか、または表示されたスライスの近くにないスライスにあるかを、マーカの輝度から判定することができる場合がある。
【００５３】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ユーザ設置のＡＣ／ＰＣマーカが固定された画像スライスに対応するスライススクロールバーの位置に、ＡＣおよび／またはＰＣに対応するスライススクロールバーマーカを表示することができる。たとえば、オレンジのユーザ設置のマーカが、ＡＣの位置を固定するために使用される場合、システムは、ＡＣが固定された画像スライスに対応するスライススクロールバーの場所に、オレンジの、たとえば垂直の線を表示することができる。同様に、ブルーのユーザ設置のマーカが、ＰＣの位置を固定するために使用される場合、システムは、ＰＣが固定された画像スライスに対応するスライススクロールバーの場所に、ブルーの、たとえば垂直の線を表示することができる。
【００５４】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ＡＣおよびＰＣに対応する選択可能なボタンまたはアイコンを表示することができ、その選択に応答して、システムは、アクティブなペインにおいてまたは代替的にペインの全てにおいて、選択されたボタンまたはアイコンに対応する画像スライスにスクロールする。
【００５５】
システムは、ＡＣ／ＰＣマーカの設置によって設定されたＡＣ／ＰＣ位置を注意深く解析するためのズームツールを提供することができる。例示的な実施形態では、ズームツールはまた、マーカの設置を微調整するために使用することができる。例示的な実施形態では、ユーザインタフェースは、ズームツールをオープンするために、ツールバー内にボタンなどのグラフィカル入力オブジェクトを含むことができる。たとえば、ズームツールボタンの選択に応答して、システムは、ＡＣマーカ４０２およびＰＣマーカ４０４の最後のアクティブなマーカに関連付けてズームツールをオープンすることができる。代替的にまたは付加的に、システムは、たとえば、マーカのいずれかとの予め規定されたタイプの相互作用、たとえば、ダブルクリックに応答して、ズームツールを表示するように構成することができる。たとえば、ユーザが、たとえば、任意の適宜に適切な入力デバイスを使用してＡＣマーカ４０２をダブルクリックする場合、システムは、応答して、ＡＣマーカ４０２に関連付けてズームツールを表示することができる。同様に、ユーザが、ＰＣマーカ４０４をダブルクリックする場合、システムは、応答して、ＰＣマーカ４０４に関連付けてズームツールを表示することができる。
【００５６】
たとえば、ズームツールがペインのうちの１つのペインにおいて選択されると、システムは、マーカが設置されるペインの画像の部分にズームインすることができる。たとえば、マーカを、脳の画像の一部分の上に表示することができる。ズームツールの選択によって、マーカが設置された領域内の脳画像の部分が、ズームインされることができ、一方、画像の残りの部分は、以前のズーム設定のままである。ズームされる領域は、ＡＣ／ＰＣマーカの中心の周りに延在する、ピクセル数によって測定される所定のエリアとすることができる。たとえば、ＡＣ／ＰＣマーカは、非ズームモードにあるとき、１，８０９２ピクセル（２４ピクセルの半径）のエリアをカバーすることができる。ズームツールが選択されると、システムは、１，８０９２ピクセルが、３１，４００２ピクセル（１００ピクセルの半径）を超えて表示されるように、１，８０９２ピクセルの初期エリアの中心の周りに集まった７，８５４２ピクセルの面積（５０ピクセルの半径）上でズームインするように構成することができる。最初に設置されたマーカによってカバーされる解剖学的領域は、ズームツールの拡大窓においてカバーされる解剖学的領域より小さい場合があるまたは大きい場合があることが留意される。例示的な実施形態では、ペインのうちの１つのペインにおけるズームツールの選択に応答して、残りのペインに示すマーカのサイズは、増加または減少して、ズームツールがそこで選択されたペインの拡大窓内でマーカの３次元ボリュームによってカバーされる解剖学的領域を示す。
【００５７】
図５は、コロナルペインがアクティブであった間にズームツールを選択した後、たとえば、コロナルペイン１０４内のＡＣマーカ４０２をダブルクリックすることによって、拡大窓５０２がコロナルペイン１０４に表示される、本発明の例示的な実施形態によるスクリーンショット５００を示す。拡大窓５０２内の画像の領域が拡大されるが、画像の残りの部分は、以前のズーム設定のままであり、拡大窓５０２は、画像の残りの部分にオーバレイする、すなわち、画像の残りの部分のいくつかの部分の中に位置決めされ、一方、画像の残りの部分の他の部分を遮る。
【００５８】
ＡＣに対応する拡大窓５０２は、コロナルペイン１０４に表示されるが、たとえば、拡大窓５０２内の拡大される部分で示される３次元ボリュームのサイズに対応する、大きなＡＣマーカ５０５が、アキシャルペイン１０２およびサジタルペイン１０６に表示される。
【００５９】
例示的な実施形態では、ズームツールは、ＡＣ／ＰＣマーカをダブルクリックすることによって選択される。例示的な実施形態では、ズームツールの選択後、マーカが設置された領域内の画像の部分は、そのペインまたは他のペインの任意のペインにおいて、ズームインされる領域内に入らない場所をクリックすることによって画像の残りのズーム設定に戻ることができる。代替の例示的な実施形態によれば、ボタン、たとえば、ＧＵＩボタンを設けることができ、その選択に応答して、システムは、拡大窓５０２および他のペイン内の対応するマーカを除去し、拡大窓５０２の表示前に表示されたＡＣ／ＰＣマーカの表示に戻る。
【００６０】
ズームコントロールは、ズームされる領域のズームを所定の量だけ増加または減少させるためのサブコントロールをさらに含むことができる。たとえば、ズームを増加させるために選択可能である「＋」を表示することができ、ズームを減少させるために選択可能である「−」を表示することができる。たとえば、図５に示すズームツールは、ズームを増加させるための使用を示すために「＋」を表示するズーム増加コントロール５１０を含み、ズーム増加コントロール５１０は、拡大窓５０２の上部に拡大窓５０２に隣接して表示される。図５に示すズームツールは、ズームを減少させるための使用を示すために「−」を表示するズーム減少コントロール５１２を含み、ズーム減少コントロール５１２は、拡大窓５０２の下部に拡大窓５０２に隣接して表示される。ズーム増加コントロール５１０またはズーム減少コントロール５１２の各選択は、システムが拡大率をそれぞれ増加または減少させることによって応答するようにさせる。例示的な実施形態では、システムは、ズーム増加および／またはズーム減少についての限界を持つように構成することができる。
【００６１】
本発明の例示的な実施形態では、ズーム増加コントロール５１０の各操作に応答して、また、ズーム減少コントロール５１２の各操作に応答して、システムは、他の２つのペインにおける対応するマーカ５０５のサイズを相応して修正して、拡大窓５０２で反映される領域の修正を反映することができる。代替的に、システムは、マーカ５０５を、ズームツールの最初の起動に応答して設定されたオリジナルのサイズのままにするように構成することができる。
【００６２】
マーカに対応する領域内の画像の部分がズームされるが、ユーザは、拡大窓５０２をクリックしドラッグすることができ、それに応答して、拡大窓５０２および対応する解剖学的オブジェクト（ＡＣまたはＰＣ）の固定操作の場所を、相応してシフトすることができる。そのため、ユーザは、その領域がズームされる間に、ＡＣまたはＰＣの記録された場所をシフトすることができ、それが、ユーザがマーカの適切な場所を選択するのに役立つ場合がある。ズームツールを選択解除した後、画像の残りの部分と同じズーム設定を有する、対応するＡＣマーカ４０２またはＰＣマーカ４０４は、拡大窓５０２のシフトによって設定された新しい場所に表示されることができる。
【００６３】
先に述べたように、スライダコントロール２０６、２０８、２１０は、ペイン１０２、１０４、１０６のそれぞれの１つのペインのスライスを通してスクロールするために操作することができる。上述したように、例示的な実施形態では、ＡＣマーカ４０２およびＰＣマーカ４０４が設定され、（ＡＣマーカ４０２およびＰＣマーカ４０４が固定される画像スライスが表示されると仮定すると）表示可能であることができるモードにおけるこうしたスクロール操作に応答して、ＡＣマーカ４０２および／またはＰＣマーカ４０４は、表示からフェードインおよびフェードアウトすることができる。例示的な実施形態では、第１の画像スライスから第２の画像スライスへのスクロール操作は、ＡＣマーカ４０２および／またはＰＣマーカ４０４を表示からフェージングさせることができるが、ユーザが、画像スライススクロール操作コントロール、たとえば、スライダコントロール２０６、２０８、または２１０を操作して、拡大窓５０２が表示される間に、ペインの画像スライスを通してスクロールさせる場合、システムは、拡大窓５０２および各解剖学的オブジェクトの固定操作を、ユーザがそれにスクロールする画像スライスに移動させる。代替的にまたは付加的に、さらなるコントロールを、スクロール操作のために拡大窓５０２に取付けることができる。たとえば、コントロール５１０および５１２と同様のボタンを表示することができ、ボタンのうちの第１のボタンの選択は、ある方向へのスライスのスクロール操作をもたらし、ボタンのうちの第２のボタンの選択は、反対方向へのスライスのスクロール操作をもたらす。
【００６４】
そのため、拡大窓５０２は、表示されるスライスがスクロールされる間に、１つの表示位置で視野内に留まることができる。一方、上述したように、ユーザが画像スクロール操作コントロールを操作して、マーカがズームされない間に、画像スライスを通してスクロールさせる場合、マーカ（ＡＣマーカ４０２またはＰＣマーカ４０４）の最後のアクティブなマーカの解剖医学的成分（ＡＣまたはＰＣ）の固定操作は、以前の画像スライス内に留まり、画像スライスは、スクロールされる画像スライスと、対応するマーカが設定されるスライスとの距離の増加に伴って対応するマーカがフェードアウェイしながらスクロールされる。
【００６５】
そのため、本発明の例示的な実施形態によれば、システムは、ＡＣマーカ４０２またはＰＣマーカ４０４を画像スライス間でシフトする２つの別個の方法を提供することができる。第１の方法によれば、システムは、ペイン１０２、１０４、１０６のうちの１つのペインにおいて異なる画像スライスにスクロールすることができ、一方、マーカのうちの関連するマーカに対応する拡大窓５０２は、画像スライススクロール操作コントロールが操作される各ペインに表示される。第２の方法によれば、ユーザは、拡大窓５０２が表示されないときに、ペインのうちの別のペインにおいて関連するマーカの場所をシフトすることによって、ペインのうちの１つのペインにおいてマーカを異なるスライスにシフトすることができる。たとえば、ユーザが、コロナルペイン１０４またはサジタルペイン１０６において上方にまたは下方にＡＣマーカ４２０をシフトする場合、システムは、ＡＣの固定操作（およびＡＣマーカ４０２の表示）を異なるアキシャル画像スライスにシフトすることができる。同様に、アキシャルペイン１０２またはサジタルペイン１０６における前方または後方へのシフトは、異なるコロナルスライスへのシフトをもたらす。同様に、アキシャルペイン１０２またはコロナルペイン１０４における右方または左方へのシフトは、異なるサジタルスライスへのシフトをもたらす。
【００６６】
拡大窓５０２は、図５に示すように円形とすることができるが、代替の実施形態では、任意の他の適した形状とすることができる。図５に示すように、例示的な実施形態では、拡大窓５０２は、ユーザがマーカを正しく設置するのにさらに役立つために、マーカの中心に存在する画像の部分をそれによって容易に識別するための十字線（ｃｒｏｓｓ−ｈａｉｒ）を含むことができる。
【００６７】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ズームインされた領域に対して画像強調アルゴリズムを実行することができる。たとえば、画像強調は、拡大窓５０２内に表示される領域に適用することができる。画像強調は、縁部を先鋭にするため、境界および構造の識別を容易にするために、１つまたは複数の画像フィルタを適用することを含むことができる。例示的な実施形態では、画像強調は、拡大窓５０２をオープンすることに応答して、および／または、拡大窓５０２内をさらにズームするために自動的に実施することができる。代替的にまたは付加的に、１つまたは複数の画像処理フィルタは、ズームインされた領域に適用するためにユーザ選択可能とすることができる。例示的な実施形態では、システムは、ズームインされた領域に適用するために、選択可能な画像フィルタのリストを提供することができる。たとえば、選択可能なメニューオプションは、選択可能な画像フィルタのリストをオープンするために拡大窓５０２がオープンされると提供することができる。例示的な実施形態では、システムは、ユーザ生成式カスタムフィルタを入力するように構成され、そのフィルタは、その後、拡大窓５０２内の領域に適用するためにこうしたリストに付加することができる。
【００６８】
例示的な実施形態では、システムは、以下で述べるように、識別されるＡＣ／ＰＣに基づいて患者アトラスを出力することができる。代替的にまたは付加的に、システムは、ＡＣおよびＰＣがそこで識別される患者のＭＲ画像を、別の患者のＤＴＩアトラスまたはＭＲ画像などの別のボリュームに位置合わせすることができる。
【００６９】
マーカの設置またはマーカの位置のシフト後に、ユーザは、「アンドゥ（ｕｎｄｏ）」コントロールを選択することができ、それに応答して、システムは、最後の設置またはシフトをアンドゥし、以前の場所にマーカを再位置決めすることができる。別々にアンドゥ可能である完全なシフトは、選択、ドラッグ、およびドロップを含む行為とすることができ、それにより、「アンドゥ（ｕｎｄｏ）」コントロールの選択は、マーカがドラッグの前に選択された位置にマーカを再位置決めするようにプロセッサにさせる場合がある。アンドゥコントロールの選択が繰り返される場合、システムは、マーカ設置に対する一連の変更をアンドゥすることができる。同様に、ピボットおよびステムツール１１０の操作後に、異なる画像の相対的位置を修正するために、ユーザは、「アンドゥ（ｕｎｄｏ）」コントロールを選択することができ、それに応答して、システムは、相対的位置の最後の修正をアンドゥすることができる。アンドゥコントロールの選択が繰り返される場合、システムは、相対的位置に対する一連の変更をアンドゥすることができる。「アンドゥ（ｕｎｄｏ）」機能は、マーカ設置、リード線設置、ならびに／または、画像の整列および／またはスケーリングのために提供することができる。
（異なるスクリーンにおけるＣＴ＋ＭＲの自動ヒストグラムおよびレベル）
本発明の例示的な実施形態では、システムは、画像内の関連する特徴部の最良の観察を提供するために画像の自動補正を行うことができる。特徴部の観察は、ユーザが、特徴部の位置に基づいて画像を適切に同時位置合わせするため、以前に実施した同時位置合わせを検証するため、リード先端およびシャフト設置を選択および／または検証するため、ＭＣＰ、ＭＳＰ、ＡＣ、ＰＣ、または他のランドマーク点を選択および／または検証するため、ならびに／または、刺激プログラミング環境において刺激パラメータを設定する方法を決定するために有用である場合がある。
【００７０】
例示的な実施形態では、システムは、画像の最初に表示する前に自動補正を実装することができる。代替的に、システムは、補正なしで画像を最初に表示し、補正を行うというユーザ入力命令に応答して自動補正を実施することができる。たとえば、システムは、自動補正を実施するようシステムに指示するためにユーザによって選択可能なボタンを表示することができる。
【００７１】
本発明の例示的な実施形態では、システムによって実施される自動補正のタイプは、画像の撮像モダリティに依存する。たとえば、システムは、第１の撮像補正方法を使用してＭＲ画像を自動補正し、第２の異なる補正方法を使用してＣＴ画像を自動補正することができる。異なる方法は、ユーザ命令なしで自動的に実装することができる、または、オーバレイされる画像を自動補正するための単一命令に応答して実装することができる。
【００７２】
たとえば、ユーザインタフェースコントロールのユーザ操作に応答して、システムは、最良画像のためにピクセルのグレースケール値を自動的に調整する。
本発明の例示的な実施形態では、システムは、画像のピクセルに割当てられたピクセル値の分布を修正することによってＭＲ画像を自動的に強調することができる。たとえば、図６を参照すると、システムは、ステップ６００にて、画像のグレースケール値に基づくヒストグラムを生成し、そのヒストグラムは、たとえば、図７に示すヒストグラム７００などの、たとえば、ホワイトで始まりブラックで終わる、種々のグレースケール値の画像のピクセルのパーセンテージをプロットする。ステップ６０２にて、システムは、ピクセルの最大のパーセンテージを有する連続するカラー値のブロックに対応するグラフの領域を識別することができる。こうしたブロックは、通常、図７のブロック７０２の曲線７０５などの曲線を形成することになる。そのブロックの識別は、曲線が始まりまた終わるピクセル値を決定することを含むことができ、そのピクセル値は、そのブロックの外側限界として設定することができる。ステップ６０４にて、システムは、数が多いピクセル値を超えてその曲線を拡張するためにピクセル値を再割当てすることができ、それにより、少ない数のピクセルは、拡張する前に比べて、その範囲のピクセル値に制限され、多い数のピクセルは、拡張する前に比べて、その範囲の外部にあるピクセル値に割当てられる。任意の適宜に適切なヒストグラム等化方法は、ＭＲ画像のピクセルに対するピクセル値の割当てを修正するために使用することができる。
【００７３】
ＭＲ画像のこうした修正は、ＭＲ画像に、異なる解剖学的特徴部をより明瞭に示させる。その理由は、いろいろなピクセル値が、異なる解剖学的特徴部を示すために使用されるからである。
【００７４】
先に述べたように、システムは、ＣＴ値を異なるように修正するように構成することができる。刺激プログラミングに関してＣＴ値においてしばしば重要であるものは、頭骸骨およびリード線（複数可）である。ＣＴ値は、骨と同程度に密なまたはそれより密な物質について飽和し、飽和は、異なる密度の構造の間でＣＴ画像がもはや区別できない場合を指す。システムは、相応して、飽和レベル以外の値を有するピクセルについての全ての情報を除去するように構成することができる。これは、頭骸骨およびリード線（複数可）をほとんど残すことになる。たとえば、図８は、ＣＴ画像の自動補正のためにシステムが実施することができる例示的な方法を示すフローチャートである。ステップ８００にて、システムは、ＣＴ画像のピクセルのうちの１つのピクセルについてピクセル値を得ることができる。ステップ８０２にて、システムは、得られたピクセル値を飽和閾値ピクセル値と比較することができる。ピクセル値がその閾値を満たさず、そのピクセル値が飽和レベルにないことを示す場合、システムは、ステップ８０４にて、ピクセル情報を除去することができる。たとえば、システムは、そのピクセルの値を、ブラック、たとえば０に設定することができる。ピクセル値がその閾値を満たし、そのピクセル値が飽和レベルにあることを示す場合、システムは、そのそれぞれのピクセルについてステップ８０４をスキップすることができる。画像が、まだ解析されていないさらなるピクセルを含む場合、システムは、ＣＴ画像の別のピクセルを選択するためにステップ８００に戻ることができる。そうでない場合、方法は終了することができる。
【００７５】
他の重要な構造は、ＭＲとＣＴの融合を検証するときの、心室および溝とすることができる。そのため、代替の例示的な実施形態では、システムは、ＣＴ画像において心室および溝が明瞭に見えるように、ＣＴ画像のレベルを自動的に修正するように構成される。
【００７６】
そのため、システムは、互いにオーバレイする画像を表示するように構成することができ、画像は、同じ自動補正トリガーに応答して、異なる自動補正方法によって自動補正される。
（アトラス位置合わせ）
（予め規定された平面または線を識別すること）
本発明の例示的な実施形態では、システムは、たとえば、解剖学的領域の１つまたは複数の画像に位置合わせすることができる、予め規定された線または平面のグラフィカル描写を出力するように構成される。予め規定された線または平面は、解剖学的に重要な線または平面とすることができる。例示的な実施形態では、平面は、中央サジタル平面（ｍｉｄ−ｓａｇｉｔｔａｌ  ｐｌａｎｅ）（ＭＳＰ）、脳の左半球と右半球を分割する理論的平面とすることができる。システムは、１つまたは複数の撮像モダリティの１つまたは複数の画像のそれぞれの３次元ボリュームに対して、予め規定された線または平面、たとえばＭＳＰの場所をメモリに記憶することができる。線または平面、たとえばＭＳＰの出力描写は、記録された相対的位置に従って、こうした画像の１つまたは複数の表示に対してオーバレイすることができる。以下の論議は、ＭＳＰを参照することになるが、同様に、他の線または平面に適用することができる。
【００７７】
グラフィカル描写は、ユーザ相互作用的インタフェースにおいて出力することができ、そのインタフェースによって、ユーザは、ＭＳＰの描写、および／または、ＭＳＰ描写がオーバレイする先の表示される画像と相互作用して、画像に対するＭＳＰの場所を修正することができる。ユーザは、ユーザインタフェースと相互作用して、ＭＳＰ描写を並進および／または回転させ、かつ／または、画像、たとえばＭＲ画像を並進および／または回転させ、それにより、表示されるＭＳＰ描写をＭＲに正しく整列させて、ＭＲ画像に表示される解剖学的要素に対してＭＳＰの実際の位置を一致させることができる。
【００７８】
たとえば、図９は、ＭＳＰ描写９０２として破線が使用される例示的なスクリーンショット９００を示す。ＭＳＰ描写９０２は、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４のそれぞれに表示され、ＭＳＰがそれを通して切り取られるペインの各画像スライスのそれぞれの断面を示す。例示的な実施形態では、図９に示すように、ＭＳＰ描写９０２は、ＭＳＰがサジタル画像スライスの断面を通して切り取られないため、サジタルペイン１０６から省略される。代わりに、ＭＳＰは、理論的には、サジタル画像スライスの１つのスライスと一直線になり、そのサジタル画像スライスの全体を包含する。
【００７９】
本発明の例示的な実施形態では、また、図９に示すように、ピボットおよびステムツール１１０は、画像に対するＭＳＰの相対的位置を修正するためのユーザインタフェースとユーザが相互作用することができるＭＳＰ固定操作モードにある間に、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４のそれぞれに設けられることができる。ピボットおよびステムツール１１０は、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４に表示される画像のうちのそれぞれ１つの画像をシフトし回転させるために操作することができる。代替の例示的な実施形態では、たとえば、ピボットおよびステムツール１１０との相互作用によって実施可能であるとして本明細書で述べる全ての操作について、他のユーザ入力方法を使用することができることが留意される。たとえば、ユーザは、タッチスクリーンによって指またはスタイラスで画像をドラッグすることができ、アークをトレースする動きが回転と解釈される、または、２つの指が反対方向に同時にドラッグすることが回転と解釈される、また、他の単純な左／右／上／下の動きが並進と解釈される。代替的に、ユーザは、画像をクリックし、次に、画像を並進および／または回転させるための、直線のおよび／または湾曲した方向性矢印などの方向性キーボードボタンまたはＧＵＩボタンをクリックすることができる。
【００８０】
再び図９を参照すると、アキシャルペイン１０２における画像を左または右にシフトし、それにより、ＭＳＰ（およびＭＳＰ描写９０２）の記録された場所を、アキシャルペイン１０２の画像に対して反対方向にシフトすることに応答して、システムは、相応して、コロナルペイン１０４に表示される画像を左または右にシフトし、それにより、ＭＳＰ（およびＭＳＰ描写９０２）の記録された場所を、コロナルペイン１０４の画像に対して反対方向にシフトすることができる。同様に、コロナルペイン１０４における画像を左または右にシフトし、それにより、ＭＳＰ（およびＭＳＰ描写９０２）の記録された場所を、アキシャルペイン１０２の画像に対して反対方向にシフトすることに応答して、システムは、相応して、アキシャルペイン１０２に表示される画像を左または右にシフトし、それにより、ＭＳＰ（およびＭＳＰ描写９０２）の記録された場所を、アキシャルペイン１０２の画像に対して反対方向にシフトすることができる。
【００８１】
アキシャルペイン１０２またはコロナルペイン１０４のいずれかのペインにおける画像の左シフトまたは右シフトのいずれかに応答して、システムは、サジタルペイン１０６において画像スライスを自動的にスクロールすることができるため、表示されるサジタル画像スライスは、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４のそれぞれのペイン内のＭＳＰ描写がそれを通して延在するアキシャルおよびコロナル画像スライスの断面である。
【００８２】
サジタルペイン１０６における画像の左または右シフトは、同様に、システムに、コロナルペイン１０４に表示される画像を修正させることができる。その理由は、水平軸に沿うサジタルペイン１０６における画像の位置が、脳の前端と後端との間に延在する線に沿う脳の中心点を規定し、それにより、コロナルスライス距離がそこから測定される原点を再規定するからである。表示されるコロナル画像スライスが原点（０．０ｍｍ）にあることが示される場合、サジタルペイン１０６における画像の左または右シフトに応答して、新しく規定された原点における異なる画像スライスを、コロナルペイン１０４に表示することができる。
【００８３】
同様に、アキシャル画像の上方または下方へのシフトに応答して、システムは、前方向または後方向に関する新しい原点を反映するために、コロナルペイン１０４の画像を修正することができる。
【００８４】
同様に、サジタル画像の上方または下方へのシフトに応答して、システムは、上方向または下方向に関する新しい原点を反映するために、アキシャルペイン１０２の画像を修正することができる。アキシャル画像スライスについての同じ修正は、コロナル画像の上方または下方シフトに応答して実施することができる。
【００８５】
アキシャルペイン１０２における画像の回転は、画像のほとんどの前方点および後方点ならびにほとんどの左方点および右方点の座標を再規定する。コロナルペイン１０４は、前端と後端との間に延在する線に直交し、かつ、左端と右端との間に延在する線に平行な画像スライスを表示するため、したがって、アキシャルペイン１０２における画像の回転に応答して、システムは、相応して、新しく規定された前端と後端との間に延在する新しく規定された線に直交するスライスのものであるようにコロナルペイン１０４の画像を変更する。
【００８６】
同様に、サジタルペイン１０６は、前端と後端との間に延在する線に直交し、かつ、左端と右端との間に延在する線に平行な画像スライスを表示するため、したがって、アキシャルペイン１０２における画像の回転に応答して、システムは、相応して、新しく規定された前端と後端との間に延在する新しく規定された線に平行なスライスのものであるようにサジタルペイン１０６の画像を変更する。
【００８７】
同様に、コロナルペイン１０４における画像の回転は、ほとんどの上端および下端ならびにほとんどの左端および右端の座標を再規定する。したがって、アキシャルペイン１０２およびサジタルペイン１０６に表示される画像を、相応して変更することができる。同様に、サジタルペイン１０６における画像の回転は、ほとんどの上端および下端ならびにほとんどの前端および後端の座標を再規定する。したがって、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４に表示される画像を、相応して変更することができる。
【００８８】
他のペインにおける画像スライスの修正によって、ペインのうちの１つのペイン内の画像に対する並進または回転変更に対応することに関する先の論議は、画像が並進可能および／または回転可能である本明細書で述べる他のモード、たとえば、ＭＲ画像およびＣＴ画像の整列が修正可能であるモードおよび／またはＡＣマーカ４０２およびＰＣマーカ４０４が設定されうるモードにも適用される。
【００８９】
代替の例示的な実施形態では、システムは、ＭＳＰを表す画像、たとえば、ＭＲに関して平面を規定するためにＭＲスライス内で３つの点を選択するためのユーザ入力を受信するように構成される。全てのビュー（アキシャル、コロナル、およびサジタル）に関してＭＳＰを規定するために、システムが、異なるアキシャルスライス内で点のうちの少なくとも２つの点の入力を受信することを必要とされる場合がある。これは、異なるＭＲアキシャルスライス内に選択が存在することを必要としない。代わりに、たとえば、点のうちの２つの点が、アキシャルＭＲ画像内で選択され、第３の点が、コロナルＭＲ画像内で選択される場合があり、第３の点は、最初の２つの点がそこで選択されたＭＲアキシャル画像スライスが対応するのと異なる解剖学的アキシャルスライス内にある。システムが、異なるコロナルスライス内で点のうちの少なくとも２つの点の入力を受信することを必要とされる場合がある。これは、異なるＭＲコロナルスライス内に選択が存在することを必要としない。代わりに、たとえば、点のうちの２つの点が、アキシャルＭＲ画像内で選択され、第３の点が、コロナルＭＲ画像内で選択される場合があり、第３の点は、最初の２つの点がそこで選択されたＭＲアキシャル画像スライスが対応するのと異なる解剖学的コロナルスライス内にある。（代替的に、点のうちの２つの点が、コロナルビュー内で選択され、第３の点が、最初の２つの点がそこで選択されたコロナル画像が対応するのと異なるコロナルスライスに対応する点で、アキシャルビュー内で選択される場合がある。）
ＭＳＰが、サジタル平面１０６に表示される単一画像スライスに常に完全に対応するわけではないことが留意される。したがって、３つの点は、ほとんどの事例で、完全にサジタルビュー内で記録することができるわけではない。さらに、ＭＳＰは、サジタル画像スライスに対応する平面に関して２つの直交方向に角度付けされる場合があるため、したがって、サジタルペイン１０６ではなく、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４内で点を選択することがより実用的である場合がある。
【００９０】
例示的な実施形態では、システムは、ユーザインタフェースを提供するように構成することができ、そのユーザインタフェースでは、ＭＳＰを規定するためのユーザ相互作用は、たとえば、こうした相互作用に対してサジタル画像をロックしながら、ＭＳＰの描写または画像の並進または回転によって、または、画像内での３つの点の設置によって、アキシャルおよびコロナル画像に制限される。その理由は、サジタル画像に直交する方向へのＭＳＰの共通の角度付けによって、アキシャルペイン１０２およびコロナルペイン１０４内でＭＳＰを規定するときに、ほとんどの事例で、高い正確さが予想されるからである。
【００９１】
３つの点の設置によるＭＳＰの規定を参照すると、異なるアキシャルおよびコロナルスライス内で３つの点の入力を受信することが必要とされる場合がある。その理由は、そうでなければ、単一の線だけが規定されることになり、規定された線から、その線がその中で規定された平面に平行な平面まで、平面がどのように延在するかがわからないことになるからである。たとえば、図１０は、３次元空間内の単一の線１０５０に沿って規定された３つの点１０００、１０１０、および１０２０を示す。線１０５０は、平面１０７０および１０８０のそれぞれに含まれる。しかし、平面１０７０および１０８０は、線１０５０を異なる角度で交差する。したがって、単一の線に沿う３つの点の規定は、平面を規定するのに十分な情報を提供しない。たとえば、図１０の３次元ボリュームが脳を表し、点１０００、１０１０、および１０２０が、サジタル画像スライス内の単一の線に沿って規定されることになる場合、サジタルスライスによって規定される平面に対するＭＳＰ平面の角度はわかっていないことになる。
【００９２】
例示的な実施形態では、システムは、たとえば、先に詳細に述べたように、ＡＣの場所およびＰＣの場所を識別する入力を最初に受信することができ、ＡＣの場所およびＰＣの場所を、システムは、ＭＳＰを規定するための点のうちの２つの点として使用することができる。ＡＣおよびＰＣの場所の受信に続いて、システムは、ＭＳＰの規定を完成させるための第３の点を選択するためのＵＩを提示することができる。たとえば、ユーザは、ＡＣおよびＰＣの点をアキシャル画像スライス内で設定し、ＭＳＰの第３の点をコロナル画像スライス内で設定することができる。
【００９３】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、単一ＧＵＩ提示において、複数の画像を互いに整列させ、ＡＣおよびＰＣの場所を設定し、ＭＳＰを識別し、フラッシュライトバーの位置および／またはサイズを修正し、画像スライスをスクロールするために、述べた機能の２つ以上の、たとえば、全てを提供することができる。例示的な実施形態では、システムは、単一ＧＵＩにおいて、こうした述べた特徴部の種々の特徴部を組合せないように構成することができる。例示的な実施形態では、システムは、「次（Ｎｅｘｔ）」および「後（Ｂａｃｋ）」コマンドを入力することで続いて起こることができる、規定のシーケンスで別個のＧＵＩにおいて、述べた特徴部のいくつかを提示するように構成することができる。たとえば、システムは、異なる画像Ｂをユーザが同時整列することができるＧＵＩを最初に提示するように構成することができる。次のステップに進むという命令に応答して、システムは、ＡＣおよびＰＣの位置を設定するＧＵＩを提示するように構成することができる。例示的な実施形態では、所定のシーケンスで提示されるＧＵＩのうちの任意のＧＵＩとのユーザ相互作用は、記録され、他のＧＵＩが「次（Ｎｅｘｔ）」命令または「後（Ｂａｃｋ）」命令に応答して表示されるかどうかによらず、そのシーケンスで異なる点で提示される他のＧＵＩに相応して影響を及ぼす場合がある。
【００９４】
例示的な実施形態では、プログレスバーを設けることができ、プログレスバーは、実施されるステップのシーケンスに関して目下の場所を視覚的に示し、目下の場所は、実施されている現在のステップを示す。プログレスバーによって示されるそれぞれのこうしたステップは、特定のユーザインタフェースであって、こうしたインタフェースの１つまたは複数、たとえば、それぞれが、いくつかのサブステップを実施するための機能を提供する、特定のユーザインタフェースを参照することができる。さらに、高レベルステップに関する場所を示す第１のプログレスバーを、設けることができ、高レベルステップのうちの１つの高レベルステップ内の低レベルステップに関する場所を示すさらなるプログレスバーを、設けることができる。たとえば、第１のプログレスバーは、たとえば患者画像および／または記録をインポートすることによって患者情報を入力するステップ画像／アトラスの位置合わせステップ、およびプログラミングステップを示すことができる。位置合わせにおいて、プログレスバーは、ＭＲスキャンおよびＣＴスキャン（または、他の実施形態では、他の画像）を融合するステップ、ＭＳＰの選択ステップ、ＡＣ／ＰＣの選択ステップ、リード先端（複数可）の位置付けステップ、およびリードシャフト（複数可）の位置付けステップを示すことができる。
【００９５】
画像のインポートに関して、画像を、画像が患者記録に関連付けられるシステムからインポートすることができる。位置合わせおよび／またはプログラミングシステムは、こうした外部システムから画像を選択するためのインポートオプションを含むことができる。外部システムからの画像の選択に応答して、システムは、選択された画像に関連付けられている、外部システムの患者記録の情報に基づいて、位置合わせおよび／またはプログラミングシステム内で新しい患者ファイルを自動的に生成することができる。たとえば、患者の名前、年齢、性別、ＤＯＢ、住所、診断結果などの任意の１つまたは複数は、インポートされ、位置合わせおよび／またはプログラミングシステムの電子記録のフィールドを自動的に満たすことができる。
【００９６】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、患者一覧表を提供することができ、掲載される各患者について、アクティブなステージを示すことができる。一覧表は、上述したように、外部システムからの情報のインポートに応答して更新することができる。たとえば、アクティブなステージに関して、画像／アトラス位置合わせＵＩスクリーンが、患者についての位置合わせを設定するためにまだ完全にトラバースされていない場合、システムは、表題「位置合わせ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）」の下で患者グループ化においてその患者を掲載することができ、一方、システムは、表題「プログラミング（ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）」の下で、患者グループ化においてその人について位置合わせが終了しなかった患者を掲載することができる。さらに、システムは、掲載された患者の１人または複数、たとえば、それぞれについて、そのステージが終了した程度を示す状態インジケータを表示することができる。たとえば、位置合わせステップの７５％がその人について実施された患者の場合、システムは、円を表示することができ、その円の外周の７５％がハイライトされるか、または、円の内部から円の７５％に対応する円の外周上の点に向かって延在する線または矢印を含み、たとえば、円の上死点が０％を示し、時計方向回転が仮定される。代替的に、円に対する他のマーキングまたは他の幾何学的形状が、終了パーセンテージを示すことができる。すなわち、満たされる形状のパーセンテージが指標を提供することができる。
（アトラススケーリング）
先に述べたように、画像整列ならびにＡＣおよびＰＣの場所の規定は、患者の解剖学的ボリュームと、たとえば解剖学的アトラスの他の規定されたボリュームとの間での位置合わせのために使用することができる。ＭＳＰの規定は、同様に、前端と後端との間に延在する線、上端と下端との間に延在する線、および右端と左端との間に延在する線を規定することができ、その情報は、以下で詳細に述べる異方性スケーリングに有用である場合がある。規定されるＭＳＰはまた、患者母集団からの別の患者のまたは患者画像を有する解剖学的アトラスの３次元ボリュームなどの３次元ボリュームの適切な整列に有用である場合がある。その適切な整列に従って、非患者ボリュームを、患者画像によって反映された患者の解剖学的構造に位置合わせすることができる。
【００９７】
患者固有のアトラスを生成する場合、システムは、アトラスに対して患者ＭＲを最初に整列させるためにユーザがそれによって相互作用することができるユーザインタフェースを提供することができる。これは、たとえば、ＭＲ画像とＣＴ画像を整列させることに関して上述したのと同じ方法で実施することができる。
【００９８】
代替的に、システムは、患者画像の中央交連点（ｍｉｄ−ｃｏｍｍｉｓｓｕｒａｌ  ｐｏｉｎｔ）（ＭＣＰ）をユーザがそれによってさらに識別することができるユーザインタフェースをさらに提供することができる。システムは、患者画像内でのＭＳＰ、ＡＣ／ＰＣ、および／またはＭＣＰの場所のユーザ入力に続いて、または、それに関連付けて、患者画像、たとえば、ＭＲ画像をアトラスに自動的に整列させることができる。
【００９９】
たとえば、システムは、アトラスのＡＣ／ＰＣ線および／またはＭＳＰと患者ＭＲを整列させ、患者ＭＲにおいて識別されるＭＣＰを、アトラスのＭＣＰに整列させることができる。代替的に、システムは、ＡＣ／ＰＣ線および／またはＭＳＰに基づいてアトラスと患者ＭＲを最初に整列させることができ、ユーザは、次に、システムによって提供されるユーザインタフェースと相互作用して、アトラスおよび患者ＭＲの一方を他方に対してシフトさせ、それにより、ＭＣＰに対応するとしてユーザによって識別される患者ＭＲの点を、アトラスのＭＣＰに整列させることができる。
【０１００】
ＭＣＰは、ＡＣとＰＣとの間の中心点である。したがって、本発明の例示的な実施形態では、たとえば、ＡＣおよびＰＣのユーザ識別に続いて、システムは、ＡＣとＰＣとの間の中心点としてＭＣＰを自動的に識別し記録することができ、ユーザ入力は、こうした識別のために必要とされない。
【０１０１】
アトラスおよびＭＲのそれぞれの各ＡＣ／ＰＣ間の距離は、異なりうる。したがって、患者のＭＲ画像は、アトラスに対してスケーリングされることを必要とされる場合がある。本発明の例示的な実施形態では、システムは、アトラス（または、たとえば患者母集団からの他の非患者ボリューム）を自動的にスケーリングすることができる。
【０１０２】
図１１は、患者画像に示す患者ボリュームに対してアトラス（または他の非患者）ボリュームを自動的に整列させスケーリングするためにシステムが実施することができる例示的なステップを示すフローチャートである。ステップ１１００にて、システムは、たとえば、上述したユーザインタフェースとのユーザ相互作用によって、ＡＣおよびＰＣの規定を得ることができる。ステップ１１０２ｂにて、システムは、ステップ１１００にて得られたＡＣ／ＰＣ規定に従って、ステップ１１０５および１１１２を実施することができる。ステップ１１０５にて、システムは、ＡＣとＰＣとの間の中心点としてＭＣＰを決定することができる。ステップ１１０５はまた、ステップ１１０２ａの一部とすることができ、ステップ１１０２ａに基づいて、システムは、以下に述べるステップ１１１５を実施することができる。ステップ１１０２ａはまたステップ１１１０を含むことができる。ステップ１１１０にて、システムは、上述したユーザインタフェースとのユーザ相互作用によって、ＭＳＰの規定を得ることができる。
【０１０３】
ＭＣＰの決定およびＭＳＰの取得を含むステップ１１０２ａに基づいて、システムは、ステップ１１１５を実施することができる。ステップ１１１５にて、システムは、アトラス（または他の非患者）ボリュームと患者ボリュームを３次元的に整列させることができる。
【０１０４】
ステップ１１１５は、ステップ１１１１の一部とすることができる。ステップ１１０２ａの一部であるステップ１１１２はまた、ステップ１１１１の一部とすることができる。ステップ１１１２にて、システムは、ステップ１１００にて得られたＡＣ／ＰＣ規定に基づいてＡＣとＰＣとの距離を計算することができる。その計算は、解剖学的エリアと、種々の解像度の画像ピクセルとの間の、システムがそれによってプログラムされる既知の関係に基づくとすることができる。
【０１０５】
ボリュームが整列させられ、ＡＣ−ＰＣ距離が決定されるステップ１１１１に基づいて、システムは、ステップ１１２０にて、患者ボリュームにほぼ一致するよう、アトラス（または、他の非患者ボリューム）をスケーリングすることができる。
【０１０６】
以下は、スケーリングを実施するために使用することができる４つの例示的な方法である。
例示的な実施形態では、アトラスは、（ＭＣＰから全ての距離において同じ量だけ）直線的にかつ（全ての方向に同じ量だけ）等方的にスケーリングされる。
【０１０７】
例示的な実施形態では、アトラスは、直線的にかつ（異なる方向に異なる量だけ）異方的にスケーリングされる。この点に関して、アトラスの異方的スケーリングが、通常、等方的スケーリングに比べて、患者ボリュームに対するよりよい適合をもたらすことになることを本発明者等は発見した。
【０１０８】
例示的な実施形態では、アトラスは、（ＭＣＰから異なる距離において異なる量だけ）非直線的にかつ等方的にスケーリングされる。この点に関して、アトラスの非直線的スケーリングが、通常、直線的スケーリングに比べて、患者ボリュームに対するよりよい適合をもたらすことになることを本発明者等は発見した。
【０１０９】
例示的な実施形態では、アトラスは、非直線的にかつ異方的にスケーリングされる。
直線的かつ等方的なスケーリングを参照すると、例示的な実施形態では、アトラスは、ＭＣＰが所定場所にある状態で、右方向、左方向、前方向、後方向、下方向、および上方向を含む全ての方向に等しく伸張または収縮し、ついには、アトラスのＡＣとＰＣとの距離は、ＭＲ画像のＡＣとＰＣとの距離に等しくなる。
【０１１０】
しかし、上記方法が、患者の脳の大雑把なアトラスを提供することができるが、アトラスを異方的にスケーリングすることがしばしば有利であると判定された。たとえば、前方向および後方向に、すなわち、ＡＣとＰＣを接続する線にほぼ平行な方向に、他の方向より大きな程度にアトラスをスケーリングすることがしばしば有利である。したがって、例示的な実施形態では、上方向および下方向ならびに左方向および右方向へのスケーリングは、たとえば、前方向および後方向にアトラスがスケーリングされる量の約０．８倍までであるとすることができる。たとえば、図１２に示すように、異方的スケーリングは、以下の倍率、すなわち、ａ＝ＡＰＭＲ／ＡＰＡ、ＬＲＭＲ＝（０．８＊ａ＋０．２）＊ＬＲＡ、およびＤＶＭＲ＝（０．８＊ａ＋０．２）＊ＤＶＡによるとすることができる。ここで、ＡＰＸは前後方向の距離であり、ＬＲＸは左右方向の距離であり、ＤＶＸは上下方向の距離であり、ＸＭＲは患者のＭＲ空間における距離であり、ＸＡはオリジナルのアトラス空間における距離である。０．８の倍率は、複数の患者において、前／後、左／右、および上／下方向のそれぞれにおける脳の長さと、ＡＣとＰＣとの距離とのそれぞれの比を調べ、次に、左／右比と前／後比との比および上／下比と前／後比との比を調べることによって決定された。調査された９人の患者において、前／後距離とＡＣ−ＰＣ距離との比が、６．０７±０．６６の平均±標準偏差であり、左／右距離とＡＣ−ＰＣ距離との比が、４．８５±０．５２の平均±標準偏差であり、上／下距離とＡＣ−ＰＣ距離との比が、４．８４±０．４２の平均±標準偏差であることがわかった。したがって、左／右比と前／後比との比は４．８５／６．０７≒０．８であり、上／下比と前／後比との比は４．８４／６．０７≒０．８であった。
【０１１１】
アトラスのＡＣとＰＣとの距離および患者ＭＲのＡＣとＰＣとの距離が等しいかまたは実質的に等しいという可能性のために、０．２のオフセットを適用することができ、それにより、前／後方向にはスケーリングが必要とされず、その場合、０．２のオフセットは、他の方向にもスケーリングが実施されないことを実現することになる。
【０１１２】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、異なる患者について異なる方向における脳の長さの比に関する情報で、経時的に更新されることができ、また、システムは、こうした更新された情報に従って異方的スケーリングを実施する倍率を再計算することができる。
【０１１３】
先に述べたように、アトラスを非直線的にスケーリングすることが有益である場合があると同様に判定された。たとえば、システムは、ＭＣＰから小さい距離に比べて、ＭＣＰから大きい距離において、少ない程度だけアトラスをスケーリングすることができる（またはその逆もまた同じである）。さらに、アトラスを直線的にスケーリングするか、非直線的にスケーリングするかは、その方向に依存する場合がある。たとえば、アトラスを、前方向および後方向に直線的にスケーリングし、他の方向に非直線的にスケーリングすることができる。ここで、スケール量は、ＭＣＰからの距離に反比例する、すなわち、距離が大きくなればなるほど、スケール倍率は小さくなる。
【０１１４】
例示的な実施形態では、システムは、アトラスのＡＣ−ＰＣ距離と患者のＡＣ−ＰＣ距離との差の関数として、また、スケーリングされるアトラスの座標とＭＣＰの座標との距離の関数として、アトラスをスケーリングする予め規定された関数をプログラムされることができる。代替の例示的な実施形態では、ＭＣＰ以外の異なる解剖学的ランドマークは、それに対して、距離が、測定され、スケーリングの程度を決定するために使用されるランドマークとして選択することができる。例では、システムは、たとえば、アトラスのＡＣ−ＰＣ距離と患者のＡＣ−ＰＣ距離との差の関数としてアトラスを直線的に最初にスケーリングし、非直線的スケーリングでアトラスを修正するための入力をそれによってユーザが提供することができるユーザインタフェースを提供し、そのユーザインタフェースは、たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図９および図１０に関する、たとえば’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載されるユーザインタフェースを使用する。
【０１１５】
上記は、ＡＣ、ＰＣ、ＭＳＰ、およびＭＣＰに関して述べられたが、患者ＭＲとアトラスの初期整列は、他のランドマークを使用して実施することができることが留意され、また、スケーリングがその周りで実施される、心出し用の位置合わせされた静止点がＭＣＰとして上述されたが、スケーリングがその周りで実施される、位置合わせされた静止点として他のランドマークを使用される場合があることが留意される。たとえば、他のランドマークは、最も重要な解剖学的領域が、ＡＣ、ＰＣ、ＭＣＰ、および／またはＭＳＰが最も重要な部分でない脳の異なる部分のものである場合、または、刺激の焦点が脳以外の解剖学的領域である場合に使用することができる。
【０１１６】
例示的な実施形態では、システムは、述べた方法でおよび／または述べた量でアトラスを自動的にスケーリングするための設定で事前構成することができる。例示的な実施形態では、システムは、方向ごとにスケーリング値を入力するための、および／または、たとえば方向ごとに距離の関数としてスケーリング倍率を入力するためのユーザインタフェースを提供することができる。
【０１１７】
アトラスをスケーリングするための上記方法は、ＭＲ画像に関して述べられたが、方法は、同様に、他の撮像モダリティに適用することができる。たとえば、ＣＴがＭＲに位置合わせされ、ＡＣおよびＰＣがＣＴに位置合わせされた後、アトラスがＣＴに整列され、アトラスのスケーリングがＣＴ画像に対して行うことができる。
（自動化アトラス位置合わせ）
（頭骸骨削除がある場合またはない場合の剛体位置合わせ、アフィン位置合わせ、およびＢスプライン位置合わせ）
本発明の例示的な実施形態では、患者アトラスは、患者画像内の識別される点、たとえばＡＣ、ＰＣ、ＭＣＰ、ＭＳＰを使用することなく自動的に生成することができる。この方法によれば、上述した、ユーザがＭＳＰ、ＡＣ、およびＰＣを識別するためのステップを省略することができる。
【０１１８】
システムは、患者母集団の複数のＭＲおよびそれらのＭＲについて生成される対応するアトラスを記憶することができる。例示的な実施形態では、システムは、患者母集団のＭＲに対応する個々のアトラスの平均であるアトラスをさらに記憶することができる。例示的な実施形態では、システムは、患者母集団ＭＲの複数の部分集合のそれぞれについて、それぞれの平均アトラスをさらに記憶することができる。部分集合は、疾病指標および／または損傷などの患者の状態、患者の年齢、患者の性別、患者の身長、患者の体重、総合脳サイズ、ターゲットＶＯＡ、および／またはＭＲスキャンタイプ（たとえば、Ｔ１またはＴ２）を含むメトリックの群から選択される１つまたは複数のメトリックによってＭＲをグループ化することによって形成することができる。
【０１１９】
システムは、患者ＭＲに対する自動位置合わせのために記憶されたアトラスのうちの１つのアトラスを選択することができる。その選択は、疾病指標および／または損傷などの患者の状態、患者の年齢、患者の性別、患者の身長、患者の体重、総合脳サイズ、ターゲットＶＯＡ、および／またはＭＲスキャンタイプ（たとえば、Ｔ１またはＴ２）を含むメトリックの群から選択される１つまたは複数のメトリックの比較に基づくことができる。
【０１２０】
患者母集団ＭＲ（複数可）の選択のためにターゲットボリュームが使用される実施形態によれば、複数のターゲットボリュームが存在する場合、システムは、ボリュームの平均または重み付き平均を使用することができる。選択のための基礎として使用するのがどのターゲットボリュームかおよび／または種々のボリュームの重みは、手動で選択することができる、または、たとえば、患者の疾病状態を処置するための各ターゲットボリュームの重要性に基づいて自動的に選択することができる。
【０１２１】
選択は、代替的にまたは付加的に、ＭＥＲデータに基づくことができる。たとえば、患者のＭＲ画像に最もよく一致するＭＥＲデータに関連付けられた、記憶されたＭＲ画像に対応するアトラスを選択することができる。ＭＥＲデータは、画像間の類似度を決定する相互情報アルゴリズムの結果以外に考えられる因子とすることができる。たとえば、ＭＥＲデータおよび相互情報などの異なる因子を重み付けする関数を、類似度を決定するために使用することができる。
【０１２２】
例示的な実施形態では、システムは、先に詳述した因子に基づいて患者母集団の部分集合を選択し、次に、その部分集合の平均アトラスを選択することができる。
例示的な実施形態では、システムは、患者母集団の全ての平均アトラスを常に選択することができる。
【０１２３】
代替の例示的な実施形態では、平均アトラス、たとえば、患者母集団の全ての平均アトラスまたは患者母集団の特定の部分集合の平均アトラスは、患者母集団の記憶されたどの１つのＭＲ画像も、患者のＭＲ画像に十分に類似していると判定されない場合、および／または、ＭＥＲデータおよび／または他の使用される因子が十分に類似しない場合にだけ、選択することができる。
【０１２４】
システムは、次に、アトラスが位置合わせされた、選択された患者母集団ＭＡＲを患者ＭＲ画像にワープして、１つまたは複数の画像位置合わせプロセスを使用して患者固有のアトラスを得ることができる。次に、相互情報アルゴリズムが使用されて、位置合わせプロセスによって、アトラスがどれほどうまく修正されたかを判定することができる。
【０１２５】
例示的な実施形態では、システムは、剛体位置合わせを使用して、選択されたアトラスを患者ＭＲ画像に位置合わせすることができる。剛体位置合わせは、アトラスの回転および／または並進を含むが、スケーリングを含まない。
【０１２６】
代替の例示的な実施形態では、システムは、より精密なアトラス位置合わせを生成する、本発明者等が発見した変換方法を実施することができる。方法は、患者母集団ＭＲの剛体位置合わせを実施し、それに続いてアフィン位置合わせを行うことを含む。アフィン位置合わせは、タイプｘ→Ａｘ＋ｂの修正を含むことができる。ここで、Ａｘは線形変換であり、＋ｂは並進を指し、かつ／または、並進、回転、スケーリング、および／またはせん断変換を含むことができる。アフィン位置合わせは、たとえば、非線形性および異方性が上述したようなものである場合、患者母集団ＭＲの非線形および／または異方性修正を含むことができる。剛体位置合わせは、より複雑なアフィン位置合わせを実施するためのよりよい出発点を提供するために最初に実施することができ、アフィン位置合わせだけの実施に比べてより速くかつより正確な位置合わせを可能にする。剛体位置合わせに続くアフィン位置合わせの実施は、通常、剛体位置合わせだけが実施される場合に比べてより正確な患者アトラスを提供することを本発明者等は発見した。
【０１２７】
代替の例示的な実施形態では、システムは、さらにより精密なアトラス位置合わせを生成する、本発明者等が発見した変換方法を実施することができる。その方法は、剛体位置合わせを実施し、上述したように、それに続いてアフィン位置合わせを実施し、それに続いてＢスプライン位置合わせを実施することを含む。代替的に、Ｂスプライン位置合わせは、アフィン位置合わせの前に実施することができる。Ｂスプライン位置合わせは、たとえば、非線形性および異方性が上述したようなものである場合、患者母集団ＭＲの非線形および／または異方性修正を含むことができる。アフィン位置合わせは、患者母集団画像および目下の患者画像に全体として作用することができ、一方、Ｂスプライン位置合わせは、画像のより小さなサブボリュームに作用することができる。剛体位置合わせは、より複雑なアフィンおよびＢスプライン位置合わせを実施するためのよりよい出発点を提供するために最初に実施することができ、アフィンおよび／またはＢスプライン位置合わせだけの実施に比べてより速くかつより正確な位置合わせを可能にする。さらに、オリジナルの患者母集団画像に関して直接実施されるＢスプライン位置合わせアルゴリズムは、類似性が低過ぎる画像を分解できない場合があるため、失敗することになる可能性（ｃｈａｎｃｅ）が存在する。
【０１２８】
代替の例示的な実施形態では、システムは、さらにより精密なアトラス位置合わせを生成する、本発明者等が発見した上述した位置合わせの変形を実施することができる。その方法は、患者の頭骸骨に対応する画像の部分を最初に除去すること、その後、上述した位置合わせ方法、すなわち、剛体、剛体＋アフィン、または剛体＋アフィン＋Ｂスプラインのうちの１つを実施することを含む。頭骸骨は、位置合わせプロセスに関連しないとすることができる。頭骸骨データの除去は、アルゴリズムが、より大きなパーセンテージの関連情報に変換を基づかせることを可能にすることになる。
【０１２９】
精密な位置合わせを得るために、頭骸骨削除、剛体位置合わせ、アフィン位置合わせ、およびＢスプライン位置合わせの組合せを実施することが有利であるが、例示的な実施形態では、たとえば、使用しているデバイスの処理能力に応じて、処理負荷を減少させるために、頭骸骨削除、アフィン位置合わせ、およびＢスプライン位置合わせの１つ、いくつか、または全てを省略することが有利である場合がある。
【０１３０】
したがって、図１３を参照すると、本発明の例示的な実施形態では、システムは、ステップ１３００にて、頭骸骨を表すと判定された画像データを患者のＭＲ画像から除去することができる。たとえば例示的な実施形態においてステップ１３００に続いて実施することができるステップ１３０２にて、システムは、各アトラスが位置合わせされた患者母集団画像のリポジトリから患者母集団画像を選択することができる。ステップ１３０４にて、システムは、剛体位置合わせを実施して、頭骸骨削除済み患者画像に適合するよう、選択された患者母集団画像、たとえば、ＭＲをワープすることができる。ステップ１３０６にて、システムは、その後、こうしてさらにワープされた患者母集団画像のアフィン位置合わせを実施して、頭骸骨削除済み患者ＭＲによりよく適合するよう、画像をさらにワープすることができる。ステップ１３０８にて、システムは、その後、こうしてさらにワープされた患者母集団画像のＢスプライン位置合わせを実施して、頭骸骨削除済み患者ＭＲによりよく適合するよう、画像をさらにワープすることができる。
【０１３１】
本発明の代替の例示的な実施形態では、１つまたは複数の述べた位置合わせおよび／または頭骸骨削除プロシージャを適用する１つの患者母集団画像だけを最初に選択する代わりに、システムは、患者母集団画像の、２つ以上、たとえば、全てまたは全てより少なく含む部分集合を最初に選択することができる。患者母集団画像の全てより少なく含む部分集合が選択される実施形態によれば、部分集合を、上述した画像選択因子に基づいて複数から選択することができる。システムは、上述した位置合わせおよび／または頭骸骨削除機構を、選択された画像の部分集合の全てに適用することができる。
【０１３２】
システムは、その後、患者固有のアトラスを得るために、画像のワープ済みバージョンを平均することができる。
代替的に、システムは、選択された患者母集団画像のワープ済みバージョンの重み付き平均を決定することができる。重みを決定するために、システムは、アトラスがそれに対応する各患者母集団画像と患者画像との間の類似度を決定し、類似度の決定に基づいて、患者母集団画像が、最終的なアトラス位置合わせに寄与すべきである程度を決定することができる。たとえば、このために、画像間の類似度を決定する相互情報アルゴリズムを実施することができる。
【０１３３】
例示的な実施形態では、画像比較アルゴリズムを、完全に、または、ターゲット領域に対応する領域において主に実施することができる。すなわち、位置合わせされる画像が全体として類似していない場合でも、位置合わせされる画像が、関連領域で類似する場合がある、また、その逆もまた同じである。さらに、種々のターゲット領域をランク付けすることができ、より高い重みはより高くランク付けされたターゲット領域に与えられる。全体的な類似度スコアは、重み付けによって修正された、種々のターゲット領域および／または残りの領域の類似度に基づいて計算することができる。全体的なスコアを、対応する患者母集団画像が最終的な患者アトラスに寄与する程度を決定するために使用することができる。例示的な実施形態では、全体としての画像の全体的な画像類似度を、さらに、類似度スコアを生成するための方程式に因数分解することができる。
（特徴抽出）
代替の例示的な実施形態では、たとえば、上述した因子に基づいて選択される、選択されたアトラスは、次の通りにＭＲ画像に位置合わせされる。最初に、システムは、ＭＲ画像内の予め規定されたある表面、たとえば、心室および／または視床の表面を見出す。たとえば、こうした表面は、アトラスの対応する予め規定された構造に対する一致を見出すパターンマッチングアルゴリズムを実施することによって、システムによって見出されることができる。システムは、次に、たとえば、ワープされた３次元アトラス構造が、ＭＲ内の識別された表面領域を少なくとも近似するように、アトラス内の対応する予め規定された表面を、ＭＲ画像の識別された表面に自動的にワープさせる。システムは、次に、予め規定された表面に対応する領域のワープ操作に付随してアトラスの残りの部分をワープさせることができる。
【０１３４】
たとえば、システムは、患者スキャンの３Ｄデータとアトラスの３Ｄデータとの差を最小にする３Ｄ位置合わせアルゴリズムを使用することができる。たとえば、１つのこうした位置合わせは、コンフォーマル構造および球薄板スプラインを使用する非剛体被検者間脳表面位置合わせを含むことができる。しかし、他の適宜に適切な位置合わせを、代わりに実施することができる。残りの部分は、たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図９および図１０に関する、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載される、付随的なワープ操作方法に従って、付随して自動的に修正することができる。そのため、図１４を参照すると、本発明の例示的な実施形態によれば、システムは、ステップ１４００にて、患者スキャン内で予め規定された３次元表面領域を見出すことができる。ステップ１４０２にて、システムは、患者スキャンの識別された表面領域に位置するよう、アトラスの対応する表面領域をワープさせることができる。ステップ１４０４にて、システムは、予め規定された表面のワープ操作に付随してアトラスの残りの領域の部分をワープさせることができる。
【０１３５】
代替的に、表面の自動位置合わせは、全体としてアトラスに適用する全体的なスケーリング／並進／回転行列を決定することができる。例示的な実施形態では、表面の自動位置合わせに基づいて、適用する行列を決定するために、位置合わせされる表面の異なる表面が、行列の計算において異なるように重み付けされることができる。たとえば、位置合わせされる表面のある表面は、アトラス位置合わせの決定において他の表面より重要であると考えられ、行列の決定においてより大きな重み付けをその表面に適用するよう設定されることができる。例示的な実施形態では、重み付けは、患者に応じて、たとえば、患者の状態および／または患者について刺激のために狙われる領域に応じて変動する場合がある。（異なる領域は、同様に、別の画像に位置合わせされるよう１つの画像を修正するための行列を決定するために異なるように重み付けされることができる。）
代替の例示的な実施形態では、システムは、患者画像、たとえばＭＲ画像内で、予め規定された表面を識別し、その表面を視覚的に分離することができる。ユーザは、ユーザインタフェースを使用して、アトラスおよびＭＲ画像の一方がアトラスおよびＭＲ画像の他方にオーバレイする位置でアトラスをＭＲ画像に整列させることができる。システムは、たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図９および図１０に関する、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載される方法に従って、ＭＲ画像内で識別される表面の位置に少なくともほぼ対応させるよう、アトラスの表面領域をユーザがそれによってシフトすることができるアトラス修正コントロールを提供することができる。残りの部分は、たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図９および図１０に関する、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載される方法に従って、付随して修正することができる。代替的に、ユーザの入力によって規定される表面の位置合わせは、全体としてのアトラスにシステムが自動的に適用することができる、全体的なまたは局所的なスケーリング／並進／回転行列を決定することができる。
【０１３６】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、本明細書で述べた方法に従ってまたは任意の適宜に適切な方法に従って、アトラスが画像に対してどのように位置合わせされるべきか（または、２つの画像が互いにどのように位置合わせされるべきか）を自動的に決定することができる。ユーザが手動位置合わせを実施するとき、システムは、自動的に決定される位置合わせと比較することによって、アイテムがどれほどうまく位置合わせされたかの指標を出力することができる。ユーザは、その指標を無視できる、または、その指標に基づいて位置合わせをさらに修正することができる。こうしたさらなる修正に応答して、システムは、位置合わせの正確さの程度の出力指標を更新することができる。例示的な実施形態では、複数のこうした指標を、解剖学的に重要な各領域についてそれぞれ出力することができる。こうした出力について重要であると考えられるこれらの領域は、患者に依存する、たとえば、患者の状態および／または刺激のために狙われる患者の領域に基づく場合がある。例示的な実施形態では、ユーザは、こうした出力がそれについて提供されるべきである領域を入力することができる。例示的な実施形態では、異なる領域を、異なるビューで表示することができ、また、ビューの１つまたは複数、たとえば、それぞれにおいて、表示される領域に関連する指標を出力することができる。
（術後画像を使用したリードタイプおよび半球の自動決定）
システムは、ＣＴ、ＭＲ、または別の撮像モダリティの画像を解析して、１本のリード線だけが存在するか、２本以上のリード線が存在するかを含めて、リード線がどこに位置するかを決定する。１本のリード線だけが存在する場合、システムは、リード線が左半球にあるか、右半球にあるかを判定し記録する。システムは、術後画像内の特定のパターンに対する一致を探索することによって、埋め込まれたリード線の数およびタイプを識別することができる。これは、ユーザインタフェースによってユーザに提供するプログラミングインタフェースの正しい数、たとえば、１リード当たり１つのプログラミングインタフェース、および、プログラミングを実施するときに適用する正しい刺激フィールドモデルを決定するのに有用である場合がある。リード線のタイプおよび場所はまた、何本のリード線が埋め込まれているか、または、リード線がどこに位置しているかをユーザが知らないときに、ユーザの観点から有用である場合がある。例示的な実施形態では、この情報は、画像解析の終りに確認ステップとしてユーザに出力することができる。
【０１３７】
例示的な実施形態によれば、リード線のタイプおよび／または場所は、一連のＣＴ画像スライスを１枚ずつ見て、リード線によって生成される画像特徴部の変化を追跡することによって決定することができる。その決定は、たとえば、頭骸骨の輪郭およびリード線の描写だけ、または、実質的にそれだけを残すことになる飽和したデータ以外のＣＴデータの全てを除去することによって行われうる。頭骸骨の輪郭は、たとえば、リード線用の予想される近似形状に一致しないため、システムによって無視されうる、かつ／または、頭骸骨としてシステムによって記録されうる。
【０１３８】
図１５は、アキシャルビューで撮影したＣＴスライスを示す一連の画像１５００Ａ〜１５００Ｄを示す。各スライスは、脳の輪郭１５５０および１つまたは複数のリード線１５００を含むことができる。実際のＣＴに関して、脳構造は、一般に、脳輪郭１５５０の内部のダークエリアに対応し、一方、リード線１５００は、ホワイトドットとして示す傾向がある。これは、周囲の脳組織と比較してリード線の密度が異なる、すなわち、リード線は脳組織よりずっと密であるからである。さらに、頭骸骨もまた脳より密であるため、頭骸骨輪郭を無視することは、リード線の区別を容易にする場合があることが認識されるであろう。
【０１３９】
スライスが１５００Ａから１５００Ｄに進むにつれて、リード線１５００は、断面が変動する、たとえば、先端に向かって径が減少する場合がある。図１５は、スケーリングされていないが、リード線の表現のサイズがスライス間で変動しうることを一般に示すことを意図されることが留意される。最終的に、リード線１５００に対応するドットはそれぞれ、サイズが減少して、リード線のまさに先端に近い場所に対応するスライスにおいて点を形成し、その後、後続のアキシャル画像スライスから完全に消える。そのため、先端の場所は、それぞれの各リード線が点を形成するスライス（複数可）に対応するものであるとして決定することができる。さらに、システムは、スライスからスライスにリード線の断面がどのように移動するかに基づいてリード線の軌道を決定することができる。たとえば、軌道を示すために各ドットの中心を接続する方向性ベクトルを計算することができる。
【０１４０】
リード線が、アキシャルビューにおいてドットとして示されるものとして述べられたが、サジタルビューおよびコロナルビューは、リード線が通過するスライスにおけるリード線を示すドット以上のものを有する場合があることが理解されるであろう。たとえば、図１６は、サジタルビューにおけるＣＴスライスを示す一連の画像１６００Ａ〜１６００Ｄを示し、リード線断面は実質的に円柱とすることができる。リード線の軌道および／または形状に応じて、リード線の異なる部分が、各サジタルスライス内に示される。そのため、スライス１６００Ｃは、リード線１６１０の最先端部分だけを示し、スライス１６００Ｂは、リード線１６１０の全長を示す。リード線は、先に述べたように別々に検出することができる頭骸骨に関連して位置付けされうる、または、アトラスが位置合わせされるＭＲに対するＣＴの位置合わせによって決定される脳の他の解剖学的領域に対して位置付けることができる。
【０１４１】
システムはまた、リード線のタイプを自動的に決定することができる。たとえば、異なるリード線は異なる長さを有することができる。システムは、そのそれぞれの長さに関連付けたリード線のタイプのデータベースを含むことができる。システムは、リード線が現れるアキシャルスライスの数に基づいて、および／または、コロナルスライスおよび／またはサジタルスライス内のその長さに基づいて、リード線の長さを計算することができる。システムは、リード線の検出された長さに最も近い、関連付けられた長さを有するリード線のタイプを見出すことによってタイプを決定するためにデータベースを検索することができる。代替的に、データベースは、変動する径に基づいてリード線のタイプを関連付け、記憶されたリード線のタイプに対して最もよく一致する径を有するタイプを見出すことができる。
【０１４２】
代替の例示的な実施形態では、システムは、パターンマッチングアルゴリズムに基づいてリード線のタイプを決定することができる。たとえば、システムは、それぞれの別個のパターンに関連付けられたリード線タイプをデータベースに記憶することができる。各リード線タイプは、３つのビューの１つまたは複数のビューにおいて異なる断面形状を有する場合がある。たとえば、単一の無方向性接点を有するリード線のアキシャル断面は、３つの方向性接点を有するリード線のアキシャル断面から容易に区別される。システムは、ＣＴにおいて検出されたリード線のパターンを、記憶されたパターンと照合し、最もよく一致するパターンに関連付けられたデータベース内のリード線タイプとしてリード線を識別することができる。ＣＴ検出リード線パターンは、実際のリード線の輪郭と異なる場合があることが留意される。すなわち、ＣＴ画像は、実際の輪郭に対する直接比較が可能でないような画像アーチファクトを含む場合がある。予想されるＣＴ検出パターンは、たとえば、既知のリード線タイプを含むＣＴ画像の対応するスライスを共に平均することによって生成することができる。したがって、システムは、輪郭ではなく予想される検出パターンをデータベースに記憶することができる。代替的に、輪郭を記憶することができ、パターンマッチングアルゴリズムは、検出パターンを、記憶された輪郭についての予想される検出パターンと照合することができる。すなわち、アーチファクト作用の効果がわかっている場合があるため、アーチファクト検出パターンを比較するとき、システムは、考えられるアーチファクト作用を考慮することができる。
【０１４３】
代替の例示的な実施形態では、リード線タイプ間で幾何学的に異なるマーカをリード線上に設置することができる。システムは、幾何学的マーカを検出し、それぞれのリード線タイプと関連付けてデータベースに記憶したマーカと照合して、リード線タイプを決定することができる。幾何学的マーカの検出および照合は、３次元ボリュームを使用して実施することができる。たとえば、システムは、異なるタイプのリード線についての複数の３次元描写をデータベースに記憶することができる。システムはまた、たとえば、少なくとも幾何学的マーカを含むリード線の部分について、撮像されたリード線の３次元描写を生成することができる。記憶された描写は、その後、生成された描写と比較されて、描写間の適合の程度を決定することができる。
【０１４４】
例示的な実施形態では、記憶された描写は、生成された描写の上にオーバレイされ、適合の程度は、描写間のオーバラップの程度を計算することによって決定される。たとえば、システムは、撮像されたリード線が、記憶されたリード線描写のタイプと同じタイプのものであり、それぞれの描写の閾値量が他の描写によってオーバラップされていると、システムが結論付けることができる。
【０１４５】
代替の例示的な実施形態では、非電極マーカが、隣接する電極に対して異なる距離の異なるリード線上に位置決めされる。システムは、その最も近くの電極からのマーカの距離を検出することができる。システムは、検出された距離を、各リード線タイプにそれぞれが関連付けられた、データベース内の記録された距離と照合することができる。
（位置合わせ済みＣＴ画像と軌道と深さ情報に基づいてリード線を自動的に位置付ける）
本発明の例示的な実施形態では、システムは、（１）リード線の埋め込み前に撮影されるＣＴ画像であって、解剖学的構造を認識することができるＭＲ画像に対して位置合わせされる、ＣＴ画像と、（２）たとえば臨床医によって入力される情報であって、（ａ）リード線の挿入のために使用される頭部フレームのリングおよびアーク角度、（ｂ）リード線挿入の深さ、および／または（ｃ）使用されるリード線を示す、情報とに基づいてリード線の場所を自動的に識別することができる。（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）などの情報は、通常、手術前プラニング中に入力され、また、たとえば手書きメモとして格納されるか、あるいは、臨床医アクセス可能なデータベースまたはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリなどのメモリデバイスに記憶される。情報、たとえば新しいリード線タイプ、入口点、または軌道を、手術プランに対する変更に基づいて手術中に更新することもできる。手術後、情報を、電子メール（電子メールの本文内にまたは添付ファイルとして）、無線伝送、インターネットを使用してシステムに入力することができる、または、可搬型コンピュータ可読記憶媒体の場合、ＤＶＤドライブなどの媒体読取り器によって物理的に転送することができる。システムは、どのリード線が使用されたかに関する情報に基づいてリード線の長さを決定することができる。代替的に、挿入深さ情報が、リード線の下部先端が解剖学的構造に貫入する深さの尺度である場合、システムは、リード線タイプに関する情報なしでその決定を行うことができる。
【０１４６】
たとえば、手術プラニングステージにおいて、リード線軌道を選択することができる。軌道は、リード線が脳に埋め込まれるためのであり、図１７に示すように、頭部フレーム、たとえば頭部フレーム１７００を基準とすることができる。頭部フレーム１７００は、アキシャル脳スライスにほぼ平行な平面内に延在するリング１７１０を含むことができる。頭部フレームは、リング１７１０に取付けられたアーク１７２０をさらに含むことができる。アーク１７２０は、リング角度を変更するためにリング１７１０の周りで回転し、挿入ガイドは、アーク角度を変更するためにアーク１７２０に沿ってシフトされる。リング角度とアーク角度の組合せは、プラニングされる軌道１７３０を規定することができる。こうした情報は、リード線の場所を決定するために、軌道情報としてシステムによって使用されることができる。
【０１４７】
例示的な実施形態では、患者の頭部に対して頭部フレームを位置付けるため、頭部フレームが患者の頭部にそれによって取付けられるネジが患者の頭部に（たとえば、頭部の特定の参照点で）挿入された後に撮影されたＣＴ画像を、ＭＲ画像に位置合わせすることができる。ネジの場所に基づいて、頭部フレームの位置、したがって、その軌道が、ＭＲ画像およびその含まれる脳構造に対する頭部フレームの角度によって規定されるリード線の位置がわかる。示すために、図１７では、システムは、臨床医によって入力される挿入深さおよび軌道１７３０に基づいて、リード線１７４０の長さおよびその先端１７５０の場所を計算することができる。システムは、次に、位置合わせされたＣＴ画像に対するリード線１７４０についての座標の集合、たとえば、リード線先端に対応するＣＴ画像空間座標およびリード線シャフトに沿う位置を計算することができる。
【０１４８】
本発明の例示的な実施形態では、アーク角度およびリング角度ならびにリード線の端点についてのターゲット場所は、画像位置合わせシステムおよび／またはモジュールに直接、ならびに／または、刺激プログラミングシステムおよび／またはモジュールに直接、ユーザ入力されることができる。代替の例示的な実施形態では、先の述べたように、アーク角度およびリング角度ならびにリード線の端点についてのターゲット場所は、リード線を埋め込むための手術をプラニングし行うために使用される外科埋め込みモジュールに入力され、画像位置合わせおよび／またはプログラミングシステムおよび／またはモジュールにインポートされることができる。代替的に、外科埋め込みモジュールにおいて得られるこうした情報に基づいて、システムは、リード線の座標を記録することができる。こうした座標情報は、たとえば、刺激プログラミングモジュールによってインポートされ、脳の解剖学的構造に対して位置決めされたリード線のモデルを生成するためにモデルによって使用される場合がある。こうして、リード線座標は、手術が行われた後にシステムにその後入力される情報に基づいて外挿される必要がない。代わりに、その情報は、早い時点から、たとえば、プラニング中にシステムに利用可能にされる。ＣＴ画像を、外科埋め込みモジュールによってＭＲ画像に位置合わせすることができる、または、たとえば、上述した方法を使用して、ＣＴ画像をＭＲ画像に位置合わせするためにプログラミング（および／または位置合わせ）モジュールによってインポートすることができる。（アトラスを、たとえば、上述した方法を使用して同様にＭＲ画像に位置合わせすることができ、それにより、リード線モデルを、アトラス特徴部に対して位置決めすることができる。）
（方向的な自動リード位置付け）
例示的な実施形態では、システムは、リード線が位置決めされる解剖学的領域における患者のＣＴ画像内に形成される形状の解析によってリード線の回転位置を自動的に決定することができる。リード線タイプの自動決定に関連して上述した幾何学的マーカの使用はまた、リード線の方向性の決定を容易にすることができる。たとえば、幾何学的マーカは、別個のＣＴパターンを生成することができるため、そのパターンは、単一の方向、たとえば、ＣＴ画像上でリード線断面の外周に沿う点を示す。本発明のシステムと共に使用することができる例示的な幾何学的マーカは、図２４Ａおよび図２４Ｂ、図２５Ａおよび図２５Ｂに関連して’３３０号出願に記載される。図２４Ａおよび図２４Ｂでは、リード線は、互いに対してシフト（たとえば、回転またはオフセット）されうる一対の窓を含む。図２５Ａおよび図２５Ｂならびに図２６では、三角形マーカバンドが、リード線電極の配向を決定するための方向性参照を提供するために使用される。他の例示的なマーカは、リード線の１つの面を長手方向に下に延在するストリップを含み、こうしたストリップは、たとえばストリップのそれぞれの端部でまたは端部の近くでリード線の周りに延在する外周バンドを有する。こうした外周バンドは、リード線に関するマーカの適切な整列のために、製造の容易さのために設けることができる。
【０１４９】
例示的な実施形態では、回転場所を、異なるＣＴ画像スライス内で形成される複数の形状を比較することによって自動的に決定することができる。比較される形状を、アキシャルＣＴスライス内で形成することができる。しかし、観察軸のうちの任意の観察軸からのスライスを、同様の方法で使用することができる。
【０１５０】
複数の形状を比較するとき、形状のうちの１つの形状は、幾何学的マーカ、たとえば非電極要素とすることができ、形状のうちの別の形状は、電極要素とすることができる。たとえば、図１８は、３つの電極１８１０／１８１２／１８１４が、たとえば互いから等距離にリード線の外周の周りに配列されるリード線１８００のアキシャルＣＴスライスを示す。図１９は、同じリード線１８００の異なるアキシャルＣＴスライスを示す。図１９の断面は、たとえば、図１８の断面が対応する部分に比べて、先端から遠い部分に対応するとすることができる。非電極要素１９１０を、以下に示すようにリード線の異なるレベルに配列することができる。非電極要素を、電極と同じ材料で作ることができる。たとえば、非電極要素は、ダミー電極としても知られる、未接続でかつ機能しない電極とすることができる。図２１は、長手方向軸に沿うリード線１８００の例示的なプロファイルビューを示す。図１８のＣＴスライスを線Ａ−Ａに沿って切り取り、図１９のＣＴスライスをＢ−Ｂに沿って切り取ることができる。
【０１５１】
図２１に示すように、非電極要素１９１０は、電極要素１８１２に回転して一致する突出部１９１２を含む。突出部１９１２は、リード線の本体と実質的に同一平面上にある非電極要素１９１０の残りの部分と対照的に、非電極要素１９１０上で区別の目安の特徴部として役立つ。非電極要素１９１０は、リード線の中心長手方向軸の周りに回転して位置決めされ、それにより、３つの電極１８１０／１８１２／１８１４の回転位置に一致する。３つの電極１８１０／１８１２／１８１４によって引起されるアキシャルＣＴ画像スライス内のアーチファクトは、三角形に似た形状であって、３つの顕著な主要な頂点を有し、それぞれが各電極の中心にほぼ対応する、三角形に似た形状である場合がある。非電極要素１９１０によって引起されるアキシャルＣＴ画像スライス内のアーチファクトは、互いに対向する２つの顕著な頂点を含む卵に似た形状を有する場合がある。頂点のうちの１つの頂点は突出部１９１２に対応し、一方、他の頂点は反対方向に延在する。中心軸に関する非電極要素１９１０の回転配向のせいで、また、中心軸に関する電極１８１０／１８１２／１８１４の回転配向のせいで、３つの電極１８１０／１８１２／１８１４の描写を含むアキシャルスライスおよび非電極要素１９１０の描写を含むアキシャルスライスが整列すると、図２０に示すように、非電極要素１９１０のスライスの２つの主要な頂点のうちの１つの頂点は、三角形に似た形状の頂点のうちの１つの頂点（電極１８１２に対応する頂点）に対応することになり、一方、２つの主要な頂点のうちの他の頂点は、三角形に似た形状の頂点のうちのどの頂点にも対応しないことになる。
【０１５２】
したがって、システムは、頂点のオーバラップを識別することによって非電極が整列する電極を識別することができる。電極の識別に基づいて、システムは、ターンオンするのがどの電極かおよび／または刺激のために各電極に印加される各振幅を適切に設定および／または制御することができる。たとえば、システムは、どの電極がそれぞれのどの解剖学的領域に向いているかを決定することができ、相応して、意図されるＶＯＡを生成するために正しい方法で正しい電極を動作させることができる。同様に、システムは、患者の解剖学的構造に対してリード線を正しく回転してモデル化することができるため、臨床医は、種々の解剖学的領域に対する電極の位置に従って、電極の特定の電極に関連付けられた刺激パラメータを正しく入力することができる。
【０１５３】
代替の例示的な実施形態では、それぞれの主要な頂点が整列する場所を調べるために２つのアーチファクトを比較する代わりに、システムは、２つのアーチファクトをオーバラップさせることによって２つのアーチファクトを単一のアーチファクトに結合することができる。システムは、次に、記憶されたパターンに対して、結合されたアーチファクトのパターンマッチングを行うことができる。電極の回転位置を、記憶されたパターンに対して識別することができる。結合されたＣＴアーチファクトを、記憶されたパターンに整列させることによって、システムは、整列された結合済みＣＴアーチファクトに対してパターンの回転位置識別を適用し、それにより、電極のそれぞれの回転場所を識別することができる。
【０１５４】
代替の例示的な実施形態では、非電極要素が電極の構造と同様の構造を持つ代わりに、ストリップが、リード線の１つの面を長手方向に下に延在することができ、単一点を有するＣＴアーチファクトを引起す。ストリップのいずれかの面の電極、したがって、同様に任意の残りの電極を識別することができる。
【０１５５】
本発明の例示的な実施形態では、システムは、ユーザ設置式マーカをそれによって得るためのユーザインタフェース、および／または、ユーザ入力式場所情報であって、リード線の位置および配向を決定するためにシステムが、その後使用することができる、ユーザ入力式場所情報を提供することができる。ユーザは、リード線の先端の場所、リード線のシャフト上の点、および方向性マーカが位置する点を手動で選択することができる。たとえば、これらのランドマークは、表示画像においてユーザが認識可能であるとすることができる。ユーザは、リード先端の中心に対応するアキシャル画像スライスの領域にマーカを設置する、またはそうでなければ、その領域を選択することができ、また、ユーザは、シャフトの１つの部分の中心に対応するアキシャル画像スライスの領域にマーカを設置する、またはそうでなければ、その領域を選択することができる。ユーザは、リード線が位置する領域に対応するコロナルまたはサジタル画像スライスの領域にマーカを設置する、またはそうでなければ、その領域を選択することができる。システムは、次に、患者の解剖学的ボリュームの描写内にユーザ設置式マーカに従ってリード線のモデルを表示することができる。
（外部ソースから患者データをインポートする）
脳画像（埋め込み前および／埋め込み後）などの患者データ、臨床メモ、リード線識別情報、解剖学的構造識別情報（たとえば、ＡＣ、ＰＣ、ＭＣＰ、およびＭＳＰの場所）、および刺激プログラミング設定は、外部ソースからメモリデバイス上に記憶されることができ、画像位置合わせモジュールおよび／または刺激プログラミングモジュールによって読取られることができる。位置合わせモジュールは、異なる画像をそれによって互いに位置合わせすることができるユーザインタフェース内に画像を表示することができる。刺激プログラミングモジュールは、画像および画像上にオーバレイされた推定済みＶＯＡを表示することができる。本発明による例示的なシステムは、図２２に示され、手術プラニングシステム２２１０、プログラミングおよび位置合わせシステム２２２０、および埋め込み型パルス発生器（ＩＰＧ）２２３０を含む。各コンポーネント２２１０／２２２０／２２３０は、コンポーネントの任意の他のコンポーネントと双方向通信状態にあるとすることができる。手術プラニングシステム２２１０は、手術プラニングモジュール２２１２を含むことができる。プログラミングおよび位置合わせシステム２２２０は、刺激プログラミグモジュール２２２２および画像位置合わせモジュール２２２４を含むことができる。モジュール２２１２／２２２２／２２２４のそれぞれを、他のモジュールまたはデータと共に各デバイスのメモリに記憶することができる。
【０１５６】
図２２の例示的なシステムでは、手術プラニングシステム２２１０は、外部ソースを構成することができる。たとえば、患者画像を、ＣＤ−ＲＯＭ上に保存することができる。患者画像のバックアップコピーを、手術プラニングシステム２２１０内のデータベースに記憶することができる。患者は、退院した後、別の医療施設、たとえば、プログラミングおよび位置合わせシステム２２２０に対応する施設において後に使用するため、ＣＤ−ＲＯＭを備えることができる。代替的に、臨床医は、インターネット、電子メール、プライベートコンピュータネットワークなどを介して患者画像をプログラミングおよび位置合わせシステム２２２０に直接送信することができる。
【０１５７】
代替の実施形態では、モジュールのそれぞれは、単一デバイス内に同時に位置することができる。例証のために、手術プラニングシステム２２１０は、プログラミングおよび位置合わせシステム２２２０の外部にあるものとして図２２に示した。しかし、外部デバイスは、患者画像の任意の外部ソースとすることができ、また、たとえば、同じシステムの一部でない、他のプログラミングデバイスおよび／または他の手術プラニングデバイスを含むことができる。
【０１５８】
メモリデバイスは、ＳＤカード、ＣＤなどとすることができる。画像を、ネットワークを介して、たとえば、ＷｉＦｉ、ブルートゥース、有線などを使用して転送することができる。
（手術プラニングシステムとプログラムシステムとの間の統合）
手術プラニングシステムおよびプログラムシステムが、たとえば図２２に示すように、別々のシステムである実施形態では、術中に入力される情報を含む、手術プラニング中に入力される情報を、後に、プログラミングシステムにエキスポートすることができる。たとえば、患者の脳の解剖学的構造の座標およびリード線の座標に関する情報を含むファイルを、手術プラニングステージ中に生成することができる。たとえば、脳アトラスを、患者ＭＲに位置合わせすることができる。さらに、脳内のリード線を、患者の頭部に取付けられた頭部フレームの選択されたアーク角度およびリング角度に基づいて決定することができる。アトラスをＭＲに位置合わせするための方法は、ＭＲにおいてＡＣ、ＰＣ、およびＭＳＰを選択することを含むことができ、その情報によって、システムは、アトラスがＭＲに関連する方法を決定しうる。
【０１５９】
代替的に、ＣＴおよびＭＲを融合することができる。アトラスは、ＭＲにおいて、ＡＣ、ＰＣ、および中央サジタル線（または他の解剖学的ランドマーク）を選択することによってＭＲに位置合わせされることができる。次に、リード線は、ＣＴ内でリード線の終端点およびリードのシャフト上の点を選択することによってアトラスに対して位置付けられうる。あるリード線は、リード線の埋め込まれる先端から上に延在する実質的に硬質部分（たとえば、電極接点を含む部分）、および、埋め込まれる先端から遠位のより軟質部分を含む。軟質部分が屈曲することができるため、軟質部分に沿う点の選択は、不正確な軌道決定をもたらす場合がある。したがって、リード線の硬質部分上でシャフト点を選択することが好ましい場合がある。
【０１６０】
いずれにしても、上記情報は、たとえば、電子メールによって、または、第１のシステムから記憶デバイスを物理的に取外し、その記憶デバイスを他のシステムに挿入することによって、別のプログラミングシステム／モジュールに送信／提供することができるファイルに、手術プラニングおよび実行モジュールを使用して記憶することができる。実際には、画像位置合わせ／スケーリング、アトラス位置合わせ／スケーリング、オーバレイコントロール、ステムおよびピボットコントロール、スケーリング、特徴抽出などに関して上述した特徴を、たとえばリード線が埋め込まれる手術の前に、画像位置合わせ／プログラミングシステム内に設けることができる、または、手術プラニングシステム内に設けることができる。手術プラニングシステム内のこうした特徴の使用によって得られるデータを、次に、別のシステムに転送することができる。手術プラニングシステムから転送することができる他の情報は、たとえば、ターゲットおよび／または副作用、ＶＯＡ、ＭＥＲデータ（たとえば、アトラスを更新するために使用され、そのアトラス情報を、同様に転送することができる）を含む。
【０１６１】
プログラミングシステム／モジュールは、手術モジュールによって生成されるファイルを読取り、手術モジュールから得られる位置合わせ済みモデルと共に、位置合わせ済みＭＲおよびＣＴ上にオーバレイされるグラフィカル情報を表示するために構成される。
（外部ソースへ患者データをエキスポートする）
脳画像（埋め込み前および／埋め込み後）などの患者データ、臨床メモ、リード線識別情報、解剖学的構造識別情報（たとえば、ＡＣ、ＰＣ、ＭＣＰ、およびＭＳＰの場所）、および刺激プログラミング設定は、異なる臨床医が、その情報を患者をプログラムするために使用できるように、１つのコンピュータの位置合わせ／プログラマモジュールから別のコンピュータの位置合わせ／プログラマモジュールにエキスポートすることができる。
【０１６２】
例示的な実施形態では、システムは、情報が患者と共に移動するよう情報がＩＰＧに転送され、ＩＰＧから取得されるように構成される。位置合わせモジュールおよび／またはプログラマモジュールを有するコンピュータがＩＰＧとリンクするときはいつでも、刺激治療のためにＩＰＧをプログラムするために、コンピュータが、使用のためにコンピュータに記憶された情報を閲覧しうる。
【０１６３】
転送されうる例示的な情報は、プログラム設定、ＡＣの位置、ＰＣの位置、ＭＳＰの位置、リード線先端、リード線シャフトに沿う別の点、探索されるＶＯＡ領域、ＶＯＡに関するメモを含む位置合わせ情報などを含む。
【０１６４】
エキスポートのために使用されるメモリデバイスは、ＳＤカード、ＣＤなどとすることができる。エキスポートのために使用されるネットワークは、たとえば、ＷｉＦｉ、ブルートゥース、有線などを使用することができる。
【０１６５】
コンピュータは、情報が修正されることを可能にし、新しいデータファイルとして、または、古い情報に上書きすることによって新しい情報をＩＰＧに記憶することができる。こうして、臨床医またはコンピュータの他のユーザは、患者のために刺激パラメータの新しい集合を指定することができる。新しい刺激パラメータは、たとえば、リード線または患者の解剖学的構造の配向の変化によって、または、患者の状態の変化によって、古い刺激パラメータがもはや有効でないかまたは改善される必要があるという判定に応答して生成することができる。情報に対する他の変更は、探索される領域に関するメモと共に探索されるＶＯＡ領域に対する更新を含む。
（患者母集団からのＭＲに対する画像位置合わせに基づいてターゲットまたは副作用ボリュームを選択する）
例示的な実施形態では、システムは、それについての有効ボリュームが以前に決定されている患者母集団のＭＲをデータベースに記憶することができる。たとえば、刺激パラメータを、患者母集団のメンバーについて適用することができ、刺激パラメータのその適用について、システムは、それぞれの予想されるＶＯＡを計算することができる。さらに、ユーザ入力として検知されるかまたは受信される、パラメータの有効性に関する情報を得ることができる。こうして、システムは、各ＭＲにさらに関連付けられる患者母集団の複数のメンバーについてどのＶＯＡが有効であるかを示す情報を記憶することができる。
【０１６６】
システムは、対象患者用のターゲットＶＯＡの決定をそれに基づかせる、患者母集団のメンバーのうちの１人のメンバーを選択することができる。こうした選択は、全体としてのＭＲ間の類似度、ＭＲの予め規定されたある部分間の類似度、臨床プロファイル、年齢、性別などのＭＥＲデータの類似度を含む、臨床的に重要である任意の類似度に基づいて行うことができる。ＭＲのある部分間の類似度に関して、それに関して画像マッチングを実施する部分は、剛体位置合わせ、アフィン位置合わせ、Ｂスプライン位置合わせを使用する自動化アトラス位置合わせに関して上述したように、患者の臨床プロファイルに依存する場合がある。
【０１６７】
システムは、患者母集団の選択されたメンバーのＭＲ画像を対象患者のＭＡＲ画像に位置合わせすることができる。代替的に、システムは、患者母集団のメンバーの部分集合を選択し、その部分集合のメンバーのＭＲ画像によって形成される複合画像（たとえば、平均画像）を対象患者のＭＡＲ画像に位置合わせすることができる。部分集合の選択は、患者母集団の部分集合の他の論議において先に詳細に述べた因子に基づくとすることができる。
【０１６８】
ＭＲ画像の位置合わせは手動とすることができる。たとえば、臨床医は、ユーザインタフェースと相互作用して、並進しかつ回転して正しく整列された２つのＭＲ画像をオーバレイさせ、次に、たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図９および図１０に関する、たとえば’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載される方法に従って、および／または、アトラスをＭＲ画像に位置合わせするための上述した他の任意の方法によって、たとえば、選択されたＭＲ画像を患者ＭＲ画像に対してスケーリングすることができる。
【０１６９】
代替的に、ＭＲ画像の位置合わせは、アトラスをＭＲ画像に位置合わせするための上述した方法の任意の方法を使用して自動的に実施することができる。
ＭＲ画像が位置合わせされると、たとえば、手動位置合わせが終了していること、位置合わせインタフェースからプログラミングインタフェースにナビゲートされていること、または、自動位置合わせが終了していることを示す情報をユーザが入力すると、システムは、そのＭＲ画像が位置合わせ空間内のターゲットＶＯＡとして位置合わせされている、患者母集団のメンバー（複数可）の有効ＶＯＡを使用することができる。たとえば、記録されるＶＯＡを、その関連するＭＲ画像と共に対象ＭＲ画像にワープすることができ、患者ＭＲ画像の空間内のターゲットＶＯＡをもたらす。代替的に、位置合わせされる患者母集団ＭＲ画像に対する、記録されるＶＯＡの空間的関係を、患者母集団ＭＲ画像のワープされるバージョンに変換することができ、それにより、対象患者ＭＲ画像に対してターゲットＶＯＡの空間的関係を規定する。
【０１７０】
代替の例示的な実施形態では、ＭＲ画像は、互いに位置合わせされない。代わりに、患者母集団のメンバーが対象患者の類似度に基づいて選択されると、システムは、選択されたメンバーのＭＲ画像内の所定の構造に対する患者母集団のメンバーについて記録されたＶＯＡの関係を、対象患者のＭＲ画像内の構造に対するように変換して、対象患者についてターゲットＶＯＡを形成することができる。たとえば、システムは、ＭＲ画像のそれぞれにおいて、上述したように表面抽出を実施することができ、メンバーＭＲ画像内の抽出された表面に対するＶＯＡの位置に基づいて、システムは、患者ＭＲ画像内の抽出された表面に関して同じ相対的位置を有する対象患者についてのＶＯＡを決定することができる。代替的に、システムは、アトラスを、メンバーＭＲ画像にまた患者ＭＲ画像に位置合わせし、患者母集団のメンバーのアトラスのアトラス構造に対する患者母集団のメンバーのＶＯＡの相対的位置と同じである、患者アトラスの周囲構造に対する相対的位置を有するＶＯＡをターゲットＶＯＡとして選択することができる。
【０１７１】
対象患者についてのターゲットＶＯＡの決定は、１回限りである必要はない。代わりに、たとえば、以前に考慮されたＶＯＡが、対象患者が位置合わせされた患者の部分集合の少なくとも１人の患者について、または、対象患者との類似度に基づいて関連付けられた患者の部分集合の少なくとも１人の患者について特に有効であることが見出されるとき、新しいターゲットＶＯＡを対象患者について生成することができる。
【０１７２】
先の論議は、以前に決定された患者母集団の有効なボリュームに基づいてターゲットＶＯＡを決定することに関するが、システムは、代替的にまたは付加的に、副作用ボリュームを決定することができ、たとえば、副作用ボリュームは、ターゲットＶＯＡの決定に関して述べたステップを実施することによって、患者母集団の記録された副作用ボリュームに基づいて、患者の刺激中にできる限り多く回避される。
（ターゲットリード位置、軌道、およびＶＯＡに基づいて、使用するのがどのリードか、また、どのＩＰＧかを自動決定する）
リード線の先端が位置するターゲット場所およびターゲット場所に対するリード線の所望の軌道に関する入力に基づいて、また、ターゲット活性化ボリューム（ＶＯＡ）をさら考慮して、システムは、たとえば手術プラニングステージ中に、使用する提案されたリード線および刺激パルス用のソースとして使用する提案された埋め込み型パルス発生器（ＯＰＧ）を決定し出力することができる（使用するのがどの刺激パラメータかを出力することを除いて）。さらに、例示的な実施形態では、ユーザは、患者、たとえば、患者の脳内でリード線が終端するターゲットを示すことなく所望の軌道を入力することができ、また、システムは、ターゲットＶＯＡに最も近い推定されたＶＯＡを達成することができるよう、リード線の提案された埋め込み深さをさらに出力することができる。システムは、それに対して、入力された軌道が規定される患者の解剖学的構造に位置合わせされた、解剖学的構造の記憶されたアトラス、たとえば、脳アトラスに基づいてこれらの決定を行うことができる。たとえば、頭部フレームを、患者の頭部に対して位置決めするまたは位置付けることができ、軌道を、頭部フレームのアーク角度およびリング角度によって規定することができる。アトラスを、アトラス位置合わせの章に関して詳細に述べたように、たとえば、患者のＭＲ画像に位置合わせすることができる。
【０１７３】
あるリード線は、リード線の全外周の周りに延在する回転電極（すなわち、無方向性電極）を有し、一方、他のリード線は、リード線の単一断面に複数の電極を含み、それぞれの電極は、全外周より短い、リード線の外周のそれぞれの部分の周りに延在する。
【０１７４】
ＩＰＧの場合、あるＩＰＧは、同じ振幅で電極を全てターンオンするように構成され、一方、他のＩＰＧは、異なる電極について異なる振幅を出力するように構成される。
ターゲットＶＯＡがリード線の１つの面に位置決めされる場合、リード線全体にわたる同じ量の電流であって、その大部分がターゲットＶＯＡの面に対する、電流の印加がＶＯＡを生成することになる。したがって、システムは、単一断面で複数の電極を有するリード線、および、リード線のある面に向かって偏移するターゲットＶＯＡによりよく一致するために、リード線の周りに等距離にではなく、リード線からある方向に偏移して主に延在するＶＯＡを生成するための電流場が生成されるように、異なる電極において異なる振幅を印加するために構成されるＩＰＧを推奨することができる。たとえば、電極２３０２／２３０３／２３０６に印加されることができる信号は、電極２３０１／２３０４／２３０５に印加される信号より高い振幅であるとすることができる。さらに、電極２３０２／２３０３／２３０６の中で、電極２３０３は、ターゲットＶＯＡ２３１０の中心に最も近いため最も高い振幅を有することができる。
【０１７５】
ターゲットＶＯＡを、明示的に入力することができる、または、たとえば患者状態に関する入力および患者母集団の有効ＶＯＡに関する情報に基づいて、自動的に決定することができる。
【０１７６】
システムはまた、複数の考えられるリード線が存在する場合、使用するのがどのリード線かについての推奨を提供することができる。図２４を参照すると、リード線２４１０／２４０２の集合を、ターゲットＶＯＡ２４００内にまたはその近くに位置付けることができる。システムはまた、種々の刺激パラメータに基づいてＶＯＡを推定して、リード線２４１０／２４０２のいずれが、特定のＩＰＧと組合せて、ターゲットＶＯＡ２４００に最もよく一致する推定ＶＯＡを提供するかを判定することができる。たとえば、リード線２４０１は、ＶＯＡの中心のより近くに電極を有するため、よりよい一致を提供し、したがって、リード線２４０２によって提供される推定ＶＯＡと比較して、同じ量の信号（たとえば、パルス、周波数、または振幅）についてターゲットＶＯＡのより多くをカバーする推定ＶＯＡを提供することができる。
【０１７７】
使用されるＩＰＧのタイプも考慮することができる。異なる電極において異なるレベルの信号を出力することが可能なＩＰＧが利用可能である場合、システムは、リード線内の対応する方向性電極に対する異なる信号の印加に基づいて各リード線についてのＶＯＡを推定することができる。しかし、ＩＰＧが単一レベル信号を出力できるだけである場合、システムは、所与のリード線内の電極のそれぞれに同じ信号が印加されることに基づいてＶＯＡを推定することができるだけである。
【０１７８】
したがって、リード線２４０１／２４０２に関してＶＯＡを推定することの結果は、正しい入力（複数可）が与えられる場合、両方のリード線２４０１／２４０２は、一致する推定ＶＯＡを提供することが可能であるが、リード線２４０１が、優れた選択肢である。その理由は、リード線２４０１が、低いパワー出力を有する単一レベル出力ＩＰＧを必要とするだけであり、一方、リード線２４０２が、高いパワー出力を有するマルチレベル出力ＩＰＧを必要とすることになるからである。
（刺激可能なボリューム（ｖｏｌｕｍｅ  ｃａｐａｂｌｅ  ｏｆ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）（ＶＣＳ）の表現を表示する）
ある閾値振幅より大きい振幅を適用することは安全でない場合がある。システムは、安全な振幅を超える振幅でだけ刺激可能であると推定されるエリア、および／または、最も高い振幅設定によってさえ刺激可能でないと推定されるエリアをグラフィカルに識別することができる。たとえば、システムは、こうした領域をグレーアウトし、安全な振幅設定で刺激可能であると推定される残りの領域を、グレーアウトされないカラーで残す。こうした領域の表示は、臨床医が、適したＶＯＡおよび対応する刺激パラメータを見出すために的を絞る領域を判定するために有用である場合がある。
【０１７９】
図２５を参照すると、システムは、リード線２５００の対する特定の刺激パラメータの印加に基づいて推定ＶＯＡ２５０１を表示することができる。領域２５０２は、無限大から推定ＶＯＡ２５０１に向かって内側に延在し、安全に刺激可能な最大領域を規定する領域２５０３によって境界付けされる。
【０１８０】
例示的な実施形態では、システムはまた、推定ＶＯＡ２５０１が領域２５０３内に完全に含まれるかどうかを判定することができる。この判定を、新しいＶＯＡを刺激するために臨床医が刺激パラメータを変えるときに繰り返すことができる。推定ＶＯＡが領域２５０３を破る場合、システムは、オーバラップ領域を、たとえば、レッドでハイライトすることができる。
（バックグラウンドスレッドにおいてＶＯＡを事前計算する）
刺激パラメータの受信と、入力された刺激パラメータに対応する推定ＶＯＡとの間の遅延を回避するために、システムは、ある刺激パラメータ集合についての各ＶＯＡを、そのパラメータ集合を指定するユーザ入力を受信する前でも、事前計算することができる。事前計算されたＶＯＡは、こうしたパラメータ集合に関連付けて記憶され、こうしたパラメータ集合を指定するユーザ入力の受信に応答して、システムは、事前計算されたＶＯＡをメモリから取出し、表示する。
【０１８１】
考えられる全てのパラメータ集合についてＶＯＡを事前計算することが実用的である。代わりに、事前計算は、可能性があるパラメータ集合のセットがユーザ入力されることであり、その可能性は、アクティブなパラメータ集合または最後にユーザ入力されたパラメータ集合から判定される。
【０１８２】
たとえば、’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願の図３ｇを参照すると、事前計算は、あるまたは全ての方向性コントロールおよび／または電極をターンオンしまたターンオフするためのコントロールのそれぞれについて＋方向また−方向に１ステップが除去されるというパラメータについてのものであるとすることができる。各ステップは、入力における所定の量の変化、たとえば、振幅の０．１の変化に対応するとすることができる。
【０１８３】
たとえば、最後に入力されたパラメータ集合のそれぞれのアクティブな電極について、印加電流の振幅を増加または減少させる各矢印コントロールが存在する場合がある。したがって、プロセッサは、電極のうちの任意の電極についての振幅が増加する場合、また、電極のうちの任意の電極についての振幅が減少する場合、各パラメータ集合についてＶＯＡを事前計算することができる。たとえば、一番上の右の電極は、２．７の振幅にあるように示される。したがって、システムは、その電極の振幅が２．６である場合、また、その電極の振幅が２．８である場合についてＶＯＡを事前計算することができる。
【０１８４】
さらに、矢印コントロールは、上への、下への、右への、または左への最後に入力された刺激設定の種々の活性化電極の組合せによって形成される電流場を全体としてシフトさせるために設けることができる。したがって、システムは、目下の設定から下への１つのシフト、目下の設定から上への１つのシフト、目下の設定から右への１つのシフトについてＶＯＡを事前計算することができる。
【０１８５】
さらに、ある電極はオンであり、他の電極はオフであるとすることができる。例示的な実施形態では、したがって、システムはまた、ターンオンされる電極をユーザが選択することに応答して、最初に設定されることになる振幅設定についてＶＯＡを事前計算することができる。例示的な実施形態では、対象電極がターンオンされるとき、システムは、同じリード線内の他の電極の振幅設定（複数可）を考慮して、対象電極について振幅設定を選択するように構成される。
【０１８６】
現在の設定と比較して、システムは、現在の設定に従ってオフである電極のうちの任意の電極のターンオンに対応する設定についてＶＯＡを事前計算することができる。無方向性電極を有するリード線の場合、対象電極は、隣接するターンオンされた電極の同じ振幅設定に、または、隣接する電極が目下のところターンオンしていない場合、最も近くのターンオンされた電極の同じ振幅設定にターンオンされることになることが仮定される。
【０１８７】
さらに、無方向性電極の場合、システムは、電極が、最も最近修正された近傍電極の振幅と同じ振幅にターンオンされることになると仮定して、ＶＯＡを事前計算することができる（修正は、その振幅を変更することに加えて、電極のターンオンを含みうる）。たとえば、図２３を参照すると、電極２３０２がターンオンされ、両方の電極２３０１／２３０３が既にターンオンされている場合、システムは、電極２３０１／２３０３のいずれが、最も最近修正されてもその振幅と同じ振幅を電極２３０２に印加することができる。
【０１８８】
同じレベルに位置する方向性電極（リード線に沿って同じ長手方向距離にある電極）を有するリード線の場合、システムは、同じレベルの活性化電極の振幅と同じであるよう対象電極の振幅を設定することができる。同じレベルに複数の活性化電極が存在する場合、または、同じレベルに複数の活性化電極が存在しない場合、システムは、最も最近修正された電極の振幅が使用される上述したプロシージャを適用することができる。図２３を参照すると、電極２３０５が活性化される場合、システムは、電極２３０１／２３０３の一方が、電極２３０５より最近にターンオンされても、電極２３０５と同じになるよう電極２３０２の振幅を設定することができる。そのため、システムは、同じレベルの電極に優先権を与えることができる。
【０１８９】
本発明の例示的な実施形態では、リード線が方向性電極を含むとき、システムはまた、全体の場の時計方向または反時計方向回転シフト操作を仮定してＶＯＡを事前計算するように構成することができる。回転シフト操作は、たとえば、図１９〜２２に関連して’３３０号出願、’３１２号出願、’３４０号出願、’３４３号出願、および’３１４号出願に記載される。システムは、時計方向および／または反時計方向の単一ステップ（たとえば、１つの電極によって入力を回転してシフトさせること）に基づいてＶＯＡを事前計算することができる。
【０１９０】
ユーザ入力の変化に応答して事前計算されたＶＯＡの数ならびに記憶される事前計算されたＶＯＡの総数は、ハードウェアおよびタイミング制約に依存して変動する場合がある。たとえば、事前計算されるＶＯＡの数は、プロセッサ速度および／またはメモリサイズの関数とすることができる。１つの例示的な実施形態では、システムは、事前計算されるＶＯＡを記憶するためのキャッシュを維持し、たとえば先入れ先出しベースで、新しく事前計算されるＶＯＡを含み、事前計算された古いＶＯＡを削除するようキャッシュを更新することができる。
（プログラミングおよび位置合わせシステム）
例示的な実施形態では、本発明によるシステムは、図２６に示す患者位置合わせシステム２６１０を含むことができる。位置合わせシステム２６１０は、ＩＰＧ２６８０に通信可能に接続されることができ、ＩＰＧ２６８０は、次に、刺激電極２６９０に通信可能に接続される。位置合わせシステム２６１０は、上述したモジュールのうちの任意のモジュールを実装することができ、また、プロセッサ２６１２、メモリ２６１４、通信デバイス２６１８、およびユーザインタフェース２６２０を含むことができる。
【０１９１】
プロセッサ２６１２は、上述した種々の方法に従って命令を実行するように構成することができる。通信デバイス２６１８は、メディアカード読取り器、テレメトリデバイス、または位置合わせシステム２６１０がＩＰＧ２６８０などの外部デバイスとそれによって通信する任意の他のデバイスとすることができる。ユーザインタフェース２６２０は、キーボードまたはマウスなどの入力デバイスおよび表示モニタなどの出力デバイスを含むことができる。
【０１９２】
メモリ２６１４は、患者母集団データ２６３０ならびに目下の患者データ２６４０を含むことができる。上述したように、患者母集団データは、アトラス選択のために使用することができる。別に示すが、目下の患者データ２６４０は、患者母集団データ２６３０の部分集合として含むことができる。患者母集団データ２６３０は、スキャン画像データベース２６３１、アトラスデータベース２６３２、および臨床プロファイルデータベース２６３３を含む、種々のタイプの患者データ用の別個のデータベースを含むことができる。患者母集団データ２６３０は、システム２６１０の一部であるとして図２６に示されるが、代わりに、ネットワークによって複数のシステムによってアクセス可能な中心的場所で、外部に記憶されることができる。同様に、目下の患者データを、患者母集団データ２６３０を更新するために、こうした中心的な場所にエキスポートすることができる。
【０１９３】
目下の患者データ２６４０はまた、スキャン画像データベース２６４１、ランドマークデータベース２６４２、および臨床プロファイルデータベース２６４３をふくむ類似のデータベースを含むことができる。スキャン画像データベース２６４１は、リード線を埋め込む前におよび／または後で撮影される、ＣＴ、ＭＲ、または他の撮像モダリティに対応するファイルを含む。ランドマークデータベース２６４２は、スキャン画像データベース２６４１に含まれる画像に対して、ＡＣ、ＰＣ、ＭＣＰ、およびＭＳＰなどの、種々の脳ランドマークの場所を指定する情報を含むことができる。臨床プロファイルデータベース２６４３は、たとえば、目下の患者の医療履歴、ＩＰＧ２６８０（たとえば、ＩＰＧ２６８０に割当てられたモデル番号またはシリアル番号）、および／または、刺激電極２６９０の構成（たとえば、電極接点の数およびタイプ）に関する情報を含むことができる。
【０１９４】
メモリ２６１４は、上述した種々のモジュールのうちの任意のモジュールならびに上述した方法またはシステム特徴のうちの任意のものを実装するためのさらなるモジュールを含むことができる。図２６に示すように、これは、たとえば、ピボット／ステムツールモジュール２６２０、ズームツールモジュール２６２１、ＭＳＰ選択モジュール２６２２、ＡＣ／ＰＣ選択モジュール２６２３、断面ＩＤモジュール２６２４、スライススクロール操作モジュール２６２５、アトラス位置合わせモジュール２６２６、および自動画像補正モジュール２６２７を含むことができる。
（システム統合）
本発明の例示的な実施形態では、システムを、独立型バージョンで設けることができ、独立型バージョンでは、刺激プログラミングモジュールの設定を、モジュールからＩＰＧに転送することができないが、ユーザは、ユーザが好む設定を、ＩＰＧを制御する別のモジュールに手動で入力しなければならないことになる。
【０１９５】
本発明の例示的な実施形態では、システムを、半統合型バージョンで設けることができ、半統合型バージョンでは、テレメトリデバイス、たとえば図２６の通信デバイス２６１８は、パラメータ設定について推定ＶＯＡを計算し出力する刺激プログラミングモジュールから、刺激パラメータを実装するためのＩＰＧに刺激パラメータを運ぶために使用され、種々のパラメータについての対応するＶＯＡは、ユーザ精査のために表示される。ユーザがそのパラメータ集合を好むとき、ユーザは、設定の実装のためにＩＰＧに設定を送信するための命令を入力できる。
【０１９６】
本発明の例示的な実施形態では、システムを、より完全な統合型バージョンで設けることができ、より完全な統合型バージョンでは、テレメトリデバイス、パラメータ設定について推定ＶＯＡを計算し出力する刺激プログラミングモジュールから、刺激パラメータを実装するためのＩＰＧに刺激パラメータを運ぶために使用され、パラメータは自動的に送出される。たとえば、目下の患者または患者母集団のある患者が、特定の副作用または利益を自己報告する、または、臨床医が監督した試験に応答しておよび／またはセンサ出力に応答して、測定される副作用／利益を示す場合、システムは、たとえば上述したＶＯＡ事前計算に従って段階的に既存の刺激パラメータを調整することによって刺激パラメータ設定の新しい集合を自動的に決定することができる。システムは、報告された副作用に関連付けられた脳のエリアにおける活性化を減少させるか、または、報告された利益に関連付けられた脳のエリアにおける活性化を増加させるよう、刺激パラメータ設定を調整することができる。安全対策として、システムは、パラメータ値の所定の範囲内で、たとえば、振幅の許容可能な最大変化内で、既存の刺激パラメータ設定を自動的に調整することを許容されることができるだけである。システムはまた、所与の期間における許容可能な最大調整数、たとえば、１日に１回に、または、調整と調整との間の強制的な待ち時間に、たとえば１２時間に、自動調整を制限することによって、時間制約されることができる。
【０１９７】
先の説明は、制限的でなく、例証的であることを意図される。本発明を種々の形態で実装することができること、および、種々の実施形態を、単独でまたは組合せて実装することができることを当業者は先の説明から認識しうる。したがって、本発明の実施形態は、その特定の例に関連して述べられたが、本発明の実施形態および／または方法の真の範囲は、図面、明細書、および添付特許請求の範囲の調査によって他の修正形態が当業者に明らかになるため、そのように制限されるべきでない。
【図１０】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２２】
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【図２６】
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【図２７】
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