(57)【要約】手術中の３次元画像データを発声する方法は、関心のある領域のベースラインの３次元画像データを取得するプロセスを含む。前記領域の非造影剤の３次元画像データ、前記領域の手術中の２次元画像データも取得される。手術中の２次元画像データ及びベースラインの３次元画像データは、非造影剤の３次元画像データにそれぞれアライメントされ、これにより手術中の３次元画像データの正確なレンダリングは、ベースライン３Ｄ及び手術中の２Ｄ画像データの両者の非造影剤の３Ｄ画像データへのアライメントから得られる。
2009536543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非造影剤の３次元画像データを使用した手術中の３次元画像データを生成する方法であって、
ある領域のベースラインの３次元画像データを取得するステップと、
前記領域の非造影剤の３次元画像データを取得するステップと、
前記領域の手術中の２次元画像データを取得するステップと、
前記手術中の２次元画像データ及び前記ベースラインの３次元画像データのそれぞれを前記非造影剤の３次元画像データにアライメントして、関心のある前記領域の３次元の手術中の画像データをレンダリングするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ベースラインの３次元画像データは、手術前の画像データを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記非造影剤の３次元画像は、手術中の画像データを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ベースラインの３次元画像データを取得するために使用される画像形成の様式に比較して前記非造影剤の３次元画像データを取得するため、異なる画像形成の様式が利用される、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ベースライン及び前記非造影剤の３次元画像データのそれぞれは、ｘ線透視画像データを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ベースラインの３次元画像データは、３次元回転血管造影による画像データを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記ベースラインの３次元画像データは、コンピュータ断層撮影血管造影、磁気共鳴血管造影及び３次元回転血管造影からなる画像形成の様式のグループから選択された画像形成の様式により取得される、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ベースラインの３次元画像データ及び前記手術中の２次元画像データのそれぞれをアライメントする前記ステップは、
前記手術中の２次元画像データを前記非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングし、アライメントされた非造影剤の３次元画像データを生成するステップと、
前記アライメントされた非造影剤の３次元画像データを前記ベースラインの３次元画像データの対応する領域にマッピングし、関心のある前記領域の手術中の３次元画像データを生成するステップと、
を含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記ベースラインの３次元画像データ及び前記手術中の２次元画像データのそれぞれをアライメントする前記ステップは、
前記手術中の２次元画像データを前記非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングし、アライメントされた非造影剤の３次元画像データを生成するステップと、
前記ベースラインの３次元画像データを前記非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングし、アライメントされたベースラインの３次元画像データを生成するステップと、
前記アライメントされた非造影剤の画像データと前記ベースラインの３次元画像データを結合して、前記手術中の３次元画像データをレンダリングするステップと、
を含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
非造影剤の３次元画像データを使用した手術中の３次元画像データを生成するシステムであって、
ある領域のベースラインの３次元画像データを取得する手段と、
前記領域の非造影剤の３次元画像データを取得する手段と、
前記領域の手術中の２次元画像データを取得する手段と、
前記手術中の２次元画像データ及び前記ベースラインの３次元画像データのそれぞれを前記非造影剤の３次元画像データにアライメントして、関心のある前記領域の３次元の手術中の画像データをレンダリングする手段と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項１１】
非造影剤の３次元画像データを使用した手術中の３次元画像データを生成する命令コードを提供するために作用する、コンピュータ読取り可能な媒体に記憶されるコンピュータプログラムであって、
ある領域のベースラインの３次元画像データを取得する命令コードと、
前記領域の非造影剤の３次元画像データを取得する命令コードと、
前記領域の手術中の２次元画像データを取得する命令コードと、
前記手術中の２次元画像データ及び前記ベースラインの３次元画像データのそれぞれを前記非造影剤の３次元画像データにアライメントして、関心のある前記領域の３次元の手術中の画像データをレンダリングする命令コードと、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
非造影剤の３次元画像データを使用した手術中の３次元画像データを生成するために作用するｘ線スキャニングシステムであって、
関心のある領域を通してｘ線放射線を放出するｘ線源と、
前記ｘ線源から放出されたｘ線放射線を受けるｘ線検出器と、
前記ｘ線源と前記ｘ線検出器に結合される制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットは、
ある領域のベースラインの３次元画像データを取得し、
前記領域の非造影剤の３次元画像データを取得し、
前記領域の手術中の２次元画像データを取得し、
前記手術中の２次元画像データ及び前記ベースラインの３次元画像データのそれぞれを前記非造影剤の３次元画像データにアライメントして、関心のある前記領域の３次元の手術中の画像データをレンダリングする、
ことを特徴とするｘ線スキャニングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術中の画像形成に関し、より詳細には、非造影剤（non-contrast）の画像データを使用した手術中（intraoperative）の３次元画像を生成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図面の図１及び図２を参照して、典型的なＸ線システムは、ロボットアーム３により患者のテーブル２に近接してサポートされるスウィングアームスキャニングシステム（Ｃアーム又はＧアーム）１を有する。スウィングアーム１では、Ｘ線チューブ４及びＸ線検出器５が存在し、Ｘ線検出器５は、患者７を通過するＸ線６を受け、その強度分布の表す電気信号を生成する。スウィングアーム１を移動させることで、Ｘ線チューブ４及び検出器５は、患者７に関する所望の位置及び向きで配置される。
【０００３】
様々なタイプの状態及び病気の治療において、特別の医療の応用では、患者の血管系におけるカテーテルの伝播の透視観察により提供される。したがって、手術の間、カテーテル又はガイドワイヤは、Ｘ線観察（透視）下で、できるだけ正確に、血管を通して関心のある内部に進行することが必要とされる。この手順が実行される間、血管の構造は、カテーテルを通してＸ線を通さない造影剤のショートバーストを導入し、たとえば図面の図１及び図２を参照して記載されるシステムを使用してＸ線画像を取得することで、２次元のライブ画像の形式で、短時間について第一のモニタで目に見えるようにされる。
【０００４】
患者の安全のため、Ｘ線に対する露出を最少にし、人体に導入される造影剤の量を最少にすることが望まれ、したがって、ナビゲーションをアシストするように、関心のあるエリアに関して取得される１以上の手術前のＸ線画像を第二のモニタで診療の間に表示することが知られている。さらに、手術の間に造影剤及び患者へのＸ線露光の負荷を著しく低減しつつ、手術のデータがリアルタイムで追跡されるのを可能にするので、医師が手術の間に取得される２次元の透視画像データを３次元で視覚化できることが更に望まれる。
【０００５】
米国特許第6,666,579号は、図１及び図２を参照して記載されるＸ線システムを含む医療画像形成システムを記載しており、スウィングアームは、取得経路を通して移動され、複数の人体の２次元画像は、取得経路に沿って異なるそれぞれの位置で取得される。イメージプロセッサは、次いで、取得された２次元画像に基づいて３次元ボリュームデータを構築し、人体のボリュームの３次元画像が表示される。ポジショントラッキングシステムは、画像取得の間に患者とスウィングアームの相対的な位置を追跡し、診断の間に人体のボリュームを通して手術器具の動きを追跡するために提供される。診断の間に取得される２次元画像は、医師に表示されている人体のボリュームの３次元画像に重ね合わされる。
【０００６】
したがって、Ｘ線システムから、スウィングアームの位置が知られ、この位置で、透視データが生成され、したがって３次元ボリュームデータがリファレンスと同じ位置のスウィングアームを使用して再構築される。２次元の透視データ及び３次元のレンダリングは、互いに表示される。３次元データの２次元の透視データとの記録は、（スウィングアームの位置から）比較的簡単である。これは、同じＸ線システムが使用され、同じ較正された幾何学的形状により、２次元及び３次元データの両者を生成するためである。
【０００７】
記載されたアプローチは、患者の位置と典型的に手術前の取得された３次元画像との正確なアライメントに依存する。患者の位置は、手術の画像データが手術器具と患者の組織の実際の位置を正確に反映するために、３次元画像でレンダリングされた真の位置を反映する必要がある。
【０００８】
患者の位置と造影剤の３次元画像との間のミスアライメントは、たとえば患者又はテーブルが造影剤の３次元画像が取得された後に移動された場合に、手術の間に生じる。係るケースでは、患者の新たな３次元画像が必要とされ、この３次元画像の取得は、より高いＸ線及び造影剤の負荷を患者に受けさせる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非造影剤の画像データを使用した３次元の手術中の画像を生成するシステム及び方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１実施の形態では、手術中の３次元画像データを生成する方法は、関心のある領域のベースラインの３次元画像データを取得するプロセスを含む。前記領域の非造影剤の３次元画像データ、及び前記領域の手術中の２次元画像データも取得される。手術中の２次元画像データ及びベースラインの３次元画像データは、非造影剤の３次元画像データにそれぞれアライメントされ（aligned）、これにより、手術中の３次元画像データの正確なレンダリングは、ベースラインの３Ｄ及び手術中の２Ｄ画像データの両者に非造影剤の３Ｄ画像データのアライメントから得られる。
【００１１】
本発明の別の実施の形態では、非造影剤の３次元画像データを使用して手術中の３次元画像データを生成するｘ線スキャニングシステムが提供される。ｘ線スキャニングシステムは、関心のある領域を通してｘ線の放射線を放出するｘ線源、ｘ線源から放出されたｘ線放射線を受けるｘ線検出器、及びｘ線源及びｘ線検出器に結合される制御ユニットを含む。制御ユニットは、ある領域の非造影剤の３次元画像データを取得すること、及び該領域の手術中の３次元画像データを取得することと同様に、該領域のベースライン３次元画像データを取得するため、ｘ線源とｘ線検出器を制御するために適合される。制御ユニットは、手術中の２次元画像データとベースラインの３次元画像データのそれぞれを、非造影剤の３次元画像データにアライメントし、前記関心のある領域の３次元の手術の画像データをレンダリングするために適合される。
【００１２】
非造影３Ｄ画像データは、ライブの手術中の３Ｄ画像データを前の取得されたベースラインの３Ｄ画像データとアライメントされ、手術中の３Ｄ画像データを生成するために使用されることが本発明の例示的な実施の形態の概要として見られる。非造影剤の３Ｄ画像は、造影剤を患者に導入することなしに、患者に配置されるｘ線の負荷及びオペレーティングルームの人員を著しく減少し、これにより高い放射線レベル及び造影剤の負荷での患者の手術中の３Ｄ画像形成が必要とされる従来の技術に対する利点を提供して取得される。
【００１３】
以下は、手術中の３Ｄ画像データを生成する方法の例示的な特徴及びリファインメントを記述するものであるが、係る特徴はシステムにも同様に適用される。
【００１４】
１つの任意の実施の形態では、造影剤の３Ｄ画像データは、手術前の画像データであり、非造影剤の３Ｄ画像データは、診断の間に取得される手術中の画像データである。本発明の別の実施の形態では、ベースラインの３Ｄ画像データは、手術中に取得される。特定の例では、非造影剤及びベースラインの３Ｄ画像のそれぞれは、ｘ線透視画像である。別の実施の形態では、ベースライン３Ｄ画像データは、ＣＴ血管造影（ＣＴＡ：computed  tomography  angiography）、磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ：magnetic  resonance  angiography）、又は３次元回転血管造影（３ＤＲＡ：3-dimensional  rotational  angiography）により取得される。
【００１５】
更なる任意の実施の形態では、異なる画像形成の様式が使用され、ベースライン及び非造影剤の３Ｄ画像データが取得される。この特定の例では、非造影剤の３Ｄ画像データは、造影剤のないＣアームスキャニングシステムを使用して取得され、ベースライン３Ｄ画像データは、ＣＴＡ又は３ＤＲＡを使用して取得される。別の実施の形態では、ベースラインの３Ｄ画像データ及び非造影剤の３Ｄ画像データは、同じ画像形成の様式を使用して取得される。この例では、Ｃアームスキャニングユニットは、共に手術中に取得される、ベースライン３Ｄ及び非造影剤の３Ｄ画像データの両者を取得するために使用される。ベースラインの３Ｄ画像データは、比較的高い放射線量で多数の露光を使用して取得され、非造影剤の３Ｄ画像データは、関心のある領域に造影剤を導入することなしに、且つ少数の露光及び放射線量により取得される。
【００１６】
アライメントプロセスの特定の実施の形態では、手術中の２次元画像は、非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングされ、アライメントされた非造影剤の３次元画像データが生成される。その後、アライメントされた非造影剤の３次元画像データは、ベースラインの３次元画像データの対応する領域にマッピングされ、関心のある領域の手術中の３次元画像データが生成される。
【００１７】
アライメントプロセスの更なる例示的な実施の形態では、手術中の２次元の画像データは、非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングされ、アライメントされた非造影剤の３次元画像データが発生される。ベースライン３次元画像データは、非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングされ、アライメントされたベースラインの３次元の造影剤による画像データが発生される。ベースライン及び非造影剤の３Ｄ画像データのアライメントは、診断のマテリアル／機器の現在の位置に関する情報を提供するために使用される。手術中の２Ｄ画像データのベースライン３Ｄ画像データとのアライメントは、ベースライン画像でレンダリングされる血管、器官、又は組織に関する診断のマテリアル／機器の実質的にリアルタイムの位置情報を提供するために使用される。
【００１８】
上述された方法の動作は、コンピュータプログラム、すなわちソフトウェアによるか、又は１以上の特別の電子的な最適化回路すなわちハードウェアによるか、ハイブリッド／フォームウェア形式すなわちソフトウェアコンポーネント及びハードウェアジョンポーネントにより実現される。コンピュータプログラムは、たとえばＪＡＶＡ（登録商標），Ｃ＋＋のような任意の適切なプログラミング言語でコンピュータ読取り可能な命令コードとして実現され、コンピュータ読取り可能な記録媒体（取り外し可能なディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込まれたメモリ／プロセッサ等）、意図された機能を実行するために他の係るプログラマブル装置のコンピュータをプログラムする命令コードで記憶される。コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワークから入手可能であり、このネットワークからダウンロードされる。
【００１９】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかとなるであろう。本発明の例示的な実施の形態は、以下の図面を参照して以下に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図３Ａは、本発明の１実施の形態に係る非造影剤の３Ｄ画像データを使用した手術中の３Ｄ画像データを発生する例示的な方法を示す。ステップ３１０で、関心のある特定の領域について取得される。ステップ３２０で、前記領域の非造影剤の３次元画像データが取得される。ステップ３３０で、前記領域の手術中の２Ｄ画像データが取得される。ステップ３４０で、相互のアライメントプロセスが実行され、これにより、手術中の２次元画像データ及びベースラインの３次元画像データは、非造影剤の３Ｄ画像データとのアライメントにそれぞれ至らされる。アライメントプロセスは、関心のある領域を通して手術中の３次元画像データのレンダリングとなる。
【００２１】
ステップ３１０でのベースライン３Ｄ画像データは、３Ｄ回転の血管造影（３Ｄ  ＲＡ）、３Ｄ超音波（３Ｄ  ＵＳ）、ＣＴ血管造影（ＣＴＡ）、及び磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ）のような画像形成の様式から手術の前に取得される。別の実施の形態では、ステップ３１０でベースライン３Ｄ画像データは、上述された様式の何れかを使用して手術中に取得される。さらに、非造影剤の３Ｄ画像データとの比較において、ベースラインの３Ｄ画像データは、高解像度で、これに応じて高い露光数及び／又は放射線量で取得される。ベースラインの３Ｄ画像データは、関心のある領域への造影剤の導入により、又は該造影剤の導入によらずに取得される。
【００２２】
非造影剤の３Ｄ画像データ３２０は、関心のある領域への造影剤を導入することなしに取得され、特定の実施の形態では、Ｃアームスキャニングシステム（図１及び図２）又は患者の位置の正確且つ同時期に起こる画像を提供するために診断の間に使用される類似のシステムを使用して取得される。たとえば、Ｃアームスキャニングシステムは、患者の多数の非造影剤の２Ｄスキャン（たとえば５０〜１５０の２Ｄスキャン）、非造影剤の３Ｄ画像データ（ボリューム）を構築するために構成される非造影剤の多数の２Ｄスキャンを取得するためにダイナミックモードで使用される。代替的に、非造影剤の画像データを提供するために作用する他の画像形成様式は、非造影剤のボリューム／画像を同様に提供するために使用される。
【００２３】
ステップ３２０におけるベースラインの３Ｄ画像データ及び非造影剤の３Ｄ画像データは、採用される特定の画像形成の様式に一致するスキャン及び再構成の動作を使用して取得される。プロセス３１０及び３２０は、同一又は異なる画像形成の様式の何れかを採用する。例として、３次元の造影剤の画像データは、造影剤を利用して３ＤＲＡによりプロセス３１０で取得され、非造影剤の３Ｄ画像データは、Ｃアームスキャニングシステムを通してプロセス３２０で取得される。別の実施の形態では、ステップ３１０で取得されたベースライン３Ｄ画像データは、ステップ３２０で取得された非造影剤の３Ｄ画像データは、たとえばＣアームスキャニングシステムといった同じ画像形成様式を使用して取得され、その例は、以下で図４Ｂに記載される。この例では、ベースラインの３Ｄ画像データは、プロセス３２０で取得される非造影剤の３Ｄ画像データと比較して造影剤及び／又は高い放射線量を使用してプロセス３１０で取得される。等業者であれば、ベースライン及び非造影剤の３Ｄ画像データを提供する画像様式の他の組み合わせも同様に使用されることを理解されるであろう。
【００２４】
プロセス３３０の例示的な実施の形態は、ｘ線透視を使用して２Ｄの手術中のデータセットを取得することを含む。たとえば２Ｄ超音波といった他の画像形成様式が使用される場合がある。同じ画像形成様式及び装置（たとえば図１及び図２で記載されるシステム）は、ライブの２Ｄ画像データ及び造影剤の３Ｄ画像データを取得することにおいて使用される。特定の実施の形態では、スタティックモードで配置されるＣアームシステムは、手術中の２Ｄ画像を提供するために使用される。
【００２５】
オペレーション３４０は、アライメント動作を含み、これにより、手術中の２次元画像データ及びベースラインの３次元画像データは、非造影剤の３Ｄ画像データとのアライメントに至らされる。この動作の例示的な実施の形態は、以下で図４Ａ及び図４Ｂに記載される。アライメント動作３４０は、コンピュータ、マイクロプロセッサ、又は本実施の形態で記載されるアライメント動作を実行するために適合される類似の計算装置を使用して実行される。
【００２６】
図３Ｂは、本発明に係る非造影剤の３Ｄデータを使用した３次元の手術中の画像データを発生する例示的なｘ線スキャニングシステムを例示する。スキャニングシステム３７０は、ｘ線放射線源３７２、ｘ線検出器３７４、及び制御ユニット３７６を含む。特定の実施の形態では、ｘ線源３７２はｘ線チューブ４を表し、ｘ線検出器３７４は、図１及び図２に示されるＣアームのスキャニングシステムにおけるｘ線検出器５を表す。
【００２７】
制御ユニット３７６は、ｘ線源３７２及びｘ線検出器３７４を制御して、ある領域のベースラインの３次元画像データを取得するのと同様に、該領域の非造影剤の３次元画像データ及び該領域の手術中の２次元画像データを取得するために適合される。制御ユニット３７６は、手術中の２次元画像データ及びベースラインの３次元画像データのそれぞれを非造影剤の３次元画像データにアライメントし、関心のある前記領域の３次元の手術中の画像データをレンダリングするために更に適合される。特定の実施の形態では、制御ユニット３７６は、コンピュータ、埋め込みされたプロセッサ、又は、記載される動作３１０〜３４０を実行するために作用する同様に計算装置であり、これらの動作の特定の実施の形態は、以下で図４Ａ及び図４Ｂに示される。さらに例示的に、モニタのような出力装置３７８は、スキャニングされた領域のリアルタイムの画像形成のために使用される場合がある。代替的に又は付加的に、出力装置３７８は、後の読取り及び表示のためにスキャンされた画像を記憶するメモリである場合がある。
【００２８】
図４Ａは、本発明に係る非造影剤のデータを使用した手術中の３Ｄ画像データを発生する第一の例示的な実施の形態を示し、前に識別された特徴はそれらの参照符号が保持されている。上述されたプロセス３１０〜３４０に加えて、プロセス４００は、プロセス４１０〜４３０をさらに含み、それぞれ、手術中の２Ｄ画像データとベースライン３Ｄ画像データが非造影剤の３Ｄ画像データを介して相互にアライメントされ、レンダリングされるプロセス３４０を表す。例として、高解像度ＣＴシステム又は他の３ＤＲＡシステムは、プロセス３１０でベースライン３Ｄデータを取得するために使用され、Ｃアームスキャニングシステムは、プロセス３２０における非造影剤の３Ｄ画像データとプロセス３３０における手術中の２Ｄ画像データの両者を取得するために使用される。
【００２９】
なお、オペレーションの間に生じるミスアライメントが一般に存在しない限り、非造影剤の３Ｄ画像データの取得と手術中の２Ｄ画像データの取得との間に任意の時間が存在する場合がある。例として、非造影剤の３Ｄデータは、手術中の２Ｄデータと同時に撮影されるか、又は前に撮影される場合がある。
【００３０】
プロセス４１０は、手術中の２Ｄ画像データを非造影剤の３Ｄ画像データの対応する領域にマッピングし（すなわち幾何学的に関連付けし）（ステップ３２０）、アライメントされた非造影剤の３次元画像データ４１２を発生する。２Ｄ〜３Ｄマッピングプロセスは、S.Gorges等による“Model  of  a  Vascular  C-Arm  for  3D  Augumented  Fluoroscopy  in  Interventional  Radiology”、Proceedings,  PartII,  of  8th  International  Conference  Medical  Image  Computing  and  Computer-Assisted  Intervention  MICCAI,  October  2005,  pgs.214-222に記述されるように達成される。当業者であれば、他の２Ｄ−３Ｄ記録技術も同様に本発明で使用されることを理解されるであろう。
【００３１】
プロセス４２０は、ベースラインの３次元画像データの対応する領域にアライメントされた非造影剤の３次元画像データをマッピングし、前記関心のある領域４２２の３次元の手術中の画像データを発生するステップを含む。上述されたように、ベースラインの３Ｄ画像データ／ボリュームは、ＣＴスキャニングシステム、又は、患者に対する高いｘ線及び／又は造影剤量の下ではあるが、非造影剤の３Ｄ画像形成の様式と比較して大きな解像度を提供する他の類似のシステムを使用して取得される。
【００３２】
３Ｄ−３Ｄマッピングプロセス４２０の例示的な実施の形態は、米国特許第6,728,424号で記載され、これにより空間マッチングの統計的な測定値は、２Ｄ−３Ｄプロセスから出力された再構成された３Ｄイメージマスクと３Ｄベースライン画像データとの間で計算される。尤度が計算される。２つの画像のボクセル値は確率的に関連されるという想定に基づいて計算される。尤度は、尤度を最大にする変換が発見されるまで、繰り返しのやり方で複数の相対的な変換について計算される。尤度を最大にする変換は、最適な登録を提供し、改善された変換のためのパラメータは、「融合された」又はコンポジット画像として２Ｄの手術中の画像と３Ｄの造影剤の画像とをアライメントすることにおいて出力装置４３０に供給される。等業者であれば、マッチドポイントのような他の３Ｄ−３Ｄ記録技術の同様に本発明で使用できることを理解されるであろう。
【００３３】
モニタのような出力装置４３０は、手術中の３Ｄ画像４２２のリアルタイムの表示のために採用される。代替的又は付加的に、マイクロコンピュータが使用される場合もあり、マイクロコンピュータは、ステップ４１０及び４２０で採用されるマッピングと共に、ベースライン３Ｄ、非造影剤の３Ｄ、及び手術中の２Ｄ画像データのセットをタイムスタンプ及び記憶する。マイクロコンピュータは、タイムスタンプされた手術中の２Ｄ画像に対応するベースライン３Ｄと共に、１以上の手術中の２Ｄ画像を読み出す。マイクロコンピュータは、ステップ４１０及び４２０で採用されたマッピングを読み出し、手術中の２Ｄデータのタイムスタンプに基づいて手術中の３Ｄデータ４２２を構築する。マイクロコンピュータは、マッピングを手術中の２Ｄ画像に適用し、手術中の３Ｄ画像４２２を構築する。
【００３４】
本発明は、診断のマテリアル（たとえばガイドワイヤ、ステントコイル等）がベースライン３Ｄデータを通して手術中の２Ｄ画像データを使用して位置にガイドされる手順で有効に使用されたが、本発明は、経皮的生検、脳室ドレイニング、軟組織の画像形成が手順を実行するために必要とされる手順等のような手順において有用性を発見する。特に、ベースライン３Ｄボリュームのスキャンは、手術中の２Ｄ画像データで表示される軟組織の情報を提供するために撮影される。非造影剤の３Ｄ画像データは、ベースラインの３Ｄと手術中の２Ｄ画像データとの間のアライメントを提供することに加えて、診断のマテリアル／機器の現在の配置を確認するため、ベースライン３Ｄ画像データで更に表示される。その後、手術中の３Ｄ画像データのレンダリングは、手術中の２Ｄ画像データをベースラインの３Ｄ画像データと重ね合わせすることで再開される。
【００３５】
図４Ｂは、本発明に係る非造影剤のデータを使用して手術中の３Ｄ画像データを発生する第二の例示的な実施の形態を示しており、ベースラインの３Ｄ画像データは、上述のように軟組織の情報を含む。さらに、プロセス３１０は、「軟組織スキャンプロトコル」を使用してベースラインの３Ｄ画像データを取得することを含み、これにより軟組織の定義がベースラインの３Ｄ画像データと含まれる。特定の実施の形態では、軟組織のプロトコルは、上述されたＣアームスキャニングシステムを実現し、関心のある領域の多数の非造影剤の露光が取得され（たとえば３００〜６００）、造影剤又は非造影剤のボリューム（すなわち造影剤の導入の有無で）再構成される。上述されたプロセス３２０及び３３０は、先に記載されたようなプロセスである。特定の実施の形態では、プロセス３２０における非造影剤の３Ｄ画像データは、比較的少数（たとえば５０〜１５０）の２Ｄスキャンが行われる高速スキャンモードでＣアームスキャニングシステムを使用して取得され、スキャンは、関心のある領域への造影剤の導入なしに行なわれる。
【００３６】
ここでプロセス４４０は、ベースラインの３次元画像データを非造影剤の３次元画像データの対応する領域にマッピングし、アライメントされたベースラインの３Ｄ画像データ４４２を発生することを含む。上述されたように、このプロセスは、手順の間の診断のマテリアル又は機器の位置をチェックするため、診断における一時停止の間に実行される。（たとえばＣアームスキャニングシステムからの多数の線量の２Ｄスキャンから再構成される）ベースラインの３Ｄ画像データは、たとえば先にステップ４２０で記載された３Ｄ−３Ｄ記録プロセスを使用して非造影剤の３Ｄ画像データとアライメントされる。他の３Ｄ−３Ｄマッピングプロセスは、当業者にとって明らかである。
【００３７】
新たなプロセス４５０は、手術中の２Ｄ画像データを非造影剤の３Ｄ画像データの対応する領域にマッピングし、アライメントされた非造影剤の３次元画像データ４５２を生成することを含む。特定の例では、プロセス４５０は、ステップ４１０で上述された２Ｄ−３Ｄ記録プロセスを使用して実行され、手術中の２Ｄデータは、経皮的生検等のような軟組織の診断においてガイダンスを提供するために作用する透視画像データである。勿論、他の実施の形態も代替的に使用される場合がある。
【００３８】
ステップ４６０で、アライメントされたベースライン及び非造影剤の３Ｄ画像データ４２２及び４５２は、手術中の３Ｄ画像データをレンダリングするために結合され、手術中の３Ｄ画像データは、３Ｄの手術中のデータのリアルタイム表示のためのモニタ、及び／又は上述された画像データを記憶するメモリ／マイクロコンピュータのような出力装置に供給される。上述されたように、１以上の例示されたプロセスは、同時に実行されるか、又は手術中の３Ｄ画像の後の再構成の時に実行される。
【００３９】
要するに、非造影剤の３Ｄ画像データは、手術中の２Ｄ画像データをベースラインの３Ｄ画像データと正確にアライメントし、レンダリングするためのリファレンスとしての役目を果たすことは、本発明の１態様としてみることができる。造影剤を患者に導入することなしに、患者及びオペレーティングルームの要員へのｘ線の負荷を著しく低減して、非造影剤の３Ｄ画像を取得することができ、これに応じて、手術中の造影剤の３Ｄ画像形成を必要とする従来の技術に対する利点が提供される。
【００４０】
当業者により容易に理解されるように、記載されたプロセスは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又は必要に応じてこれらの実現の組み合わせで実現される場合がある。特に、コンピュータ又はマイクロプロセッサのような計算装置は、動作３１０〜３４０及び４１０〜４６０を実行するために実現される。さらに、記載されたプロセスの一部又は全部は、コンピュータ読取り可能な媒体（取り外し可能なディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込まれたプロセッサ等）におけるコンピュータ読取り可能な命令コード、意図された機能を実行するために他の係るプログラマブル装置のコンピュータをプログラムするために作用する命令コードとして実現される。
【００４１】
用語「有する“comprising”」は、他の特徴を排他するものではなく、冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、指摘されるときを除いて複数を排除しない。さらに、異なるエレメントに関して記載されるエレメントは結合される場合がある。請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されない。さらに、用語「結合」及び「接続」は、特徴間の直接的な機械的又は電気的な接続、及び間接的な接続、すなわち１以上の介入する特徴がその間に存在する接続の両者を示す。さらに、フローチャートに与えられる例示される動作のシーケンスは、単なる例示的なものであり、他の例示される動作のシーケンスを本発明に従って実行することができる。
【００４２】
上述された記述は、例示及び説明の目的のために提供された。開示された正確な形式に本発明を排他又は制限することは意図されず、明らかに多数の変更及び変形は、開示される教示に照らして可能である。記載される実施の形態は、本発明の原理及びその実用的な応用を最良に説明し、これにより当業者は、意図される特定の使用に適するように様々な実施の形態及び様々な変更において本発明を最良に利用するために選択されている。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】当該技術分野で知られるＸ線スウィングアームの側面図である。
【図２】当該技術分野で知られるＸ線スウィングアームの透視図である。
【図３Ａ】本発明に係る非造影剤の３次元データを使用した３次元の手術中の画像データを発生する例示的な方法を示す図である。
【図３Ｂ】本発明に係る非造影剤の３次元データを使用した３次元の手術中の画像データを発生する例示的なＸ線スキャニングシステムを示す図である。
【図４Ａ】本発明に係る非造影剤を使用した手術中の３Ｄ画像データを発生する第一の例示的な実施の形態を示す図である。
【図４Ｂ】本発明に係る非造影剤を使用した手術中の３Ｄ画像データを発生する第二の例示的な実施の形態を示す図である。
【図１】
2009536543.tif 000003
【図２】
2009536543.tif 000004
【図３Ａ】
2009536543.tif 000005
【図３Ｂ】
2009536543.tif 000006
【図４Ａ】
2009536543.tif 000007
【図４Ｂ】
2009536543.tif 000008
【国際調査報告】
2009536543.tif 000009
2009536543.tif 000010
2009536543.tif 000011
2009536543.tif 000012
2009536543.tif 000013