(57)【要約】【課題】検査される組織の特に良好な位置情報を簡単に供給する医用画像化装置の作動方法を提供する。【解決手段】医用工学装置（５、６）のスキャン範囲（S1、S2）に検査対象を支える寝台（２）を位置決めし、スキャン範囲（S1、S2）において寝台（２）の部分（Q1、Q2）および検査対象の検査すべき組織の部分の撮像を作成し、同じ撮像上で検査すべき組織および寝台（２）が識別可能であり、寝台（２）の部分（Q1、Q2）の撮影された実際位置（P1）と、寝台（２）が機械的負荷なしで取り得る位置に相応する寝台（２）の目標位置（P2）とを、医用工学装置（５、６）により作成された撮像の画像評価によって比較し、検査された組織の医用工学装置（５、６）により作成された撮像を、寝台（２）の実際位置（P1）と目標位置（P2）との比較を使用して補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医用工学装置（５、６）のスキャン範囲（S1、S2）に検査対象を支える寝台（２）を位置決めし、
スキャン範囲（S1、S2）において寝台（２）の部分（Q1、Q2）および検査対象の検査すべき組織の部分の撮像を作成し、同じ撮像上で検査すべき組織および寝台（２）が識別可能であり、
寝台（２）の部分（Q1、Q2）の撮影された実際位置（P1）と、寝台（２）が機械的負荷なしで取り得る位置に相応する寝台（２）の目標位置（P2）とを、医用工学装置（５、６）により作成された撮像の画像評価によって比較し、
検査された組織の医用工学装置（５、６）により作成された撮像を、寝台（２）の実際位置（P1）と目標位置（P2）との比較を使用して補正する
ことを特徴とする医用画像化装置の作動方法。
【請求項２】
医用工学装置（５、６）による寝台（２）の検出性を高める材料が寝台（２）内に挿入されるか又は寝台（２）に結合されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
検出性を高めるために設けられた材料が寝台（２）に一様に分布されていることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
検出性を高める材料が寝台（２）に接して又は寝台（２）内にマーキングを形成することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
寝台（２）が医用工学的撮像において識別可能なプロフィル付加部（８）を有することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
診断を実施するために２つの医用工学装置（５、６）が設けられ、両医用工学装置（５、６）における寝台（２）の検出性が異なり、一方の医用工学装置（５）のスキャン範囲（S1）において直接に検出し得ない又は制限されてのみ検出可能な寝台（２）の実際位置（P1）を決定するために、他方の医用工学装置（６）のスキャン範囲（S2）における寝台（２）の直接に測定された実際位置（P1）が用いられることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
医用工学装置（５、６）により作成された撮像の補正の際、この撮像が直線的にずらされることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
補正すべき撮像が、寝台（２）の実際位置（P1）と目標位置（P2）との間のずれに相応して空間内で三次元的にずらされることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項９】
スキャン範囲（S1、S2）に対して相対的な寝台（２）の異なる位置決めを有する複数の撮像が時間的に相次いで作成され、決定可能な時間に寝台（２）のマーキング構造（８）の検出に基づいて寝台（２）とスキャン範囲（S1、S2）との間の相対速度が測定されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
異なる時間に医用工学装置（５、６）により作成された撮像から三次元データが作成され、スキャン範囲（S1、S2）に対して相対的な寝台（２）の一様でない動きが測定されたとき、個々の撮像が一様でない動きを補償するためにひずみを除かれ、そのために寝台（２）のマーキング構造（８）が使用されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寝台上に存在する検査対象、特に患者に対する医用画像化装置の作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
寝台を有する画像化診断装置は既に知られている（例えば特許文献１参照）。医用画像化法、例えばコンピュータ断層撮影法においては、寝台上に存在する患者が検査中にしばしば診断装置のスキャン範囲に対して相対的に位置をずらされる。寝台は多くの場合片側だけで支えられており、その結果寝台の送りが増すとともに寝台は必然的にたわんでしまう。極めて堅固に構成された寝台によってもこのたわみを完全に避けることはできない。寝台のたわみを最小にすることは、たしかに多面的な支えによって得られるが、費用のかかるガイド構造を必要とする。
【０００３】
検査すべき組織の特定の横断面のただ１つの撮像が作成されるべき限り、寝台の軽微なたわみは多くの場合に重要ではない。それに対し、同じ組織範囲の種々の撮像が重ね合わされるべき場合や、種々の横断面における撮像から三次元データが発生されるべき場合、寝台の位置決め、特に高さの位置決めの正確な知識が非常に重要である。上述の後者は、種々の横断面を別々に撮影する場合にも、また画像化診断中に連続的な送りを行う場合、例えばスパイラル・コンピュータ断層撮影の場合に該当する。医用画像化法により得られたデータを検査対象の検査された組織の位置に正確に関連せしめることが特に重要である利用分野は、放射線療法の計画策定である。
【特許文献１】独国特許出願公開第19920008号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、検査された組織の特に良好な位置情報を簡単に供給する医用画像化装置の作動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明によれば、請求項１の特徴を有する方法により解決される。その方法においては、検査対象、例えば患者または組織試料が、医用画像化装置、例えばＸ線または磁気共鳴により動作する装置によって検査される。検査対象は医用工学装置のスキャン範囲に対して相対的に位置を変える寝台上に位置決めされる。寝台の移動や、医用工学装置の構成要素または医用工学装置全体の移動が可能である。医用工学装置のスキャン範囲において、寝台の部分ならびに検査すべき組織の少なくとも一部分の撮像が作成される。
【０００６】
検査すべき組織ならびに少なくとも部分的に寝台が同じ撮像上で識別可能であることが重要である。スキャン範囲における寝台の目標位置、即ち寝台が機械的負荷のない場合に取るであろう位置は期待値と呼ばれる。機械的な負荷、即ち寝台の自重による負荷および検査対象の重量負荷の下では、スキャン範囲における寝台の実際位置は目標位置からずれる。この目標位置と実際位置とのずれは、医用工学的撮像の画像評価により評価される。それから、寝台の位置が期待値と一致するであろう場合にもたらされる仮想の撮像に相応する変更された撮像を作成することが可能である補正データが求められる。
【０００７】
従って、画像データを補正するために、検査された組織の幾何学的データではなく、寝台の幾何学的データが使用される。このことは、寝台の幾何学的データは極めて正確に規定することができ、検査された組織と違って変化しないから、極めて正確な補正を行うことができる利点を有する。それ故、医用工学装置により作成された撮像内にアーチファクトを簡単に形成する費用のかかる補強は寝台に対して行なわなくてもよい。同様に寝台の両側における支えも必要としない。
【０００８】
本方法を実施するための前提は、医用工学装置により実行された診断法において寝台が識別可能であることである。寝台の主たる材料が医用工学装置において検出されないか又は限定された検出しか可能でない場合、寝台の検出性を作り出すか又は高める材料が寝台中に挿入されるか又は寝台に結合されることによって、本方法の無制限の使用可能性が達成される。最も簡単な場合、検出性を高めるために設けられた材料が一様に寝台に分布される。例えば磁気共鳴（MR）設備の場合、寝台にMR信号を形成する材料が加えられ得る。それに代えて、検出性を高める材料からマーキングを寝台に接して又は寝台内に形成することも可能である。このことはMR装置の場合にも使用することができる。類似の方法で、PET（陽電子放出断層撮影）検査又はSPECT（単光子放出コンピュータ断層撮影）検査の場合には、適切なPETないしはSPECTマーカーが寝台に取り付けられ得る。
【０００９】
また、寝台が画像化診断法において付加材料なしに十分識別可能である場合であっても、寝台が画像評価において識別可能な幾何学的構造、例えばプロフィル要素により形成されることにより位置決定を改善することができる。このプロフィル要素は好ましくは２つ又は３つの空間方向にも長さ寸法の機能を持っている。さらにプロフィル要素は静力学的機能をも有する、即ち寝台のたわみを阻止することができる。このようにして、補助の測定を要することなく、医用画像化法を使用するだけで、空間における寝台の正確な位置を決定することが可能である。寝台が検出性を高める補助の材料を有する場合、これらの材料はプロフィル構造に取り付けられるか又はそのようなプロフィル構造を形成する。プロフィル構造はあらゆる幾何学的形状を持つことができ、例えば桟、溝、点状の隆起または窪み、および多次元格子の形状を持つことができる。
【００１０】
医用工学装置により作成される撮像の空間分解能は典型的には１mm以下にある。画像評価による寝台の位置の正確な検出によって、場合によっては寝台上の又は寝台内のマーキングにより支援されて、寝台および従って患者ないしはその他の検査対象の位置決めを同程度の精度で決定することができる。この高い空間分解能は特に放射線療法計画策定において特に有益である。同じように、インターベンション、例えば血管内インターベンション、生検、および以前に得られた画像データの使用の下に実施されるアブレーションにおける利点も生じる。そのような場合、画像制御のナビゲーションによりインターベンションを行うために、患者は先ず画像化診断装置のスキャン範囲に入れられ、続いてこの範囲から遠ざけられる。ナビゲーションは、以前に患者の変更された位置決めにおいて得られたデータに基づく。患者寝台の位置と重要な組織範囲の位置との本発明の方法により決定された相関関係によって、インターベンションは高い精度で実施することができる。寝台に対する患者の相対的な位置が検査中および続くインターベンション中に変化しないことから出発される。このことは、それ自体通例のように例えば、金属または石炭系からなる剛性の固定枠体を使用して、又は真空引き式マットレスによって得ることができる。
【００１１】
好ましい実施態様によれば、診断は２つの異なる医用工学装置により実施される。各医用工学装置はそれぞれ画像化診断法のための装置であり、一方の診断法における寝台の識別性能は他方の診断法より優れている。両医用工学装置は、本方法においては、寝台の第１の部分が第１の医用工学装置のスキャン範囲に、そして同時に寝台の第２の部分が第２の医用工学装置のスキャン範囲に配置され得るように位置決めされている。第１の医用工学装置のスキャン範囲において、寝台の相応部分の位置は容易に、即ちこの装置によって作成される撮像によるだけで識別可能である。それに対し第２の医用工学装置は、寝台の位置に対する評価可能な情報を提供しないか又はほとんど提供しない。
【００１２】
第２の医用工学装置における寝台の検出性が欠けているか又は検出性が少なくとも制限されているにもかかわらず、診断法に無関係な方法によって、例えば反射測定によって、この医用工学装置における寝台の位置測定を除外することができる。寝台の位置はむしろ、第１の医用工学装置のスキャン範囲において直接に測定された位置に由来して、第２の医用工学装置のスキャン範囲における位置が寝台の機械的な特性を考慮しながら計算により求められることによって間接的に決定される。その計算は、寝台の既知の材料特性や寝台のたわみについて実験的に得られたデータに基づくことができる。
【００１３】
本発明方法の最後のステップとしての、撮影された組織の画像データの補正は、寝台の実際位置がまず先に診断法において直接に、又は場合によっては第２の診断装置を使用して間接的に計算による内挿または外挿によって求められたかに無関係に行われる。最も簡単な場合、作成された撮像は単に直線的にずらされる。しかしながら、同様に、画像データ、特に断面撮像を、寝台の実際位置と寝台の目標位置との実際のずれに応じて三次元的に空間内で移動させることも可能である。垂直軸または横軸の周りのスキャン範囲における寝台の意図しない傾斜は、例えば、撮像における寝台の幅ないしは厚さがゆがんで、即ち過大に示されることによって容易に自動的に識別することができる。
【００１４】
検査すべき組織の異な横断面範囲から連続的または非連続的に診断撮像が作成される場合、これらの撮像から検査された組織の三次元データが発生せしめられ得る。これらのデータの幾何学的精度は、とりわけ、寝台がどの程度まで医用工学装置に対して相対的に一定の速度で移動するかに関係する。寝台ないしは医用工学装置（いわゆるスライディングガントリの場合）が一様に動かない場合、このことは得られた三次元画像データの相応するひずみを生じる。このひずみは、本発明方法の実施態様によれば取り除くことができる。即ち、移動方向においてスキャン範囲に対して相対的な寝台の位置は、診断撮像の評価によって、前述のように決定される。寝台はこのために診断撮像内で識別可能な適切なマーキングを有し、このマーキングは寝台の主要な構造の統合された構成部分であるか又は付加のマーキング要素である。同様に、各撮影の時間を決定することができる。従って場合によっては一様でない送り運動にもかかわらず、検査された組織の実際の幾何学的形状を表す３Dデータセットが作成される。
【００１５】
本発明の利点は特に、医用画像化装置、例えばコンピュータ断層撮影装置の生データ又は画像データから、他の位置測定なしに、空間における患者寝台および従って検査された組織の絶対的位置を決定することができる点にある。この位置決定は、特に画像融合のために、また三次元撮影の際、並びに治療計画策定およびその実施の際に利用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施例を図面について詳細に説明する。各図において対応するか又は同じように作用する部分には同符号を付してある。
【００１７】
図１による医用工学設備１は寝台２を含み、この寝台２は支持構造３上に長手方向Ｌに移動可能に配置されている。さらに寝台２は他の図示されていない自由度を持つこともできる。寝台２が機械的に負荷されていない場合、寝台２はＥで示された平面内にある。台座４を有する支持構造３上の寝台２の固定点はＦで示されている。寝台２がその自重および特に図１には示されていない患者による機械的負荷を受けると、寝台２は図１に誇張して示されているように重みでたわみ、典型的には約20mmまでの範囲のたわみが現れる。寝台２は第１の医用工学装置５の第１のスキャン範囲S1および第２の医用工学装置６の第２のスキャン範囲S2上に延びている。
【００１８】
医用工学装置５、６としては、画像化診断法に適したあらゆる装置が考慮に値する。特に画像化モダリティは、Ｘ線法、磁気共鳴法（MR）、陽電子放出断層撮影法（PET）、単光子放出コンピュータ断層撮影法（SPET）を使用することができる。図１に従う実施例において、第１の医用工学装置５はPET装置であり、第２の医用工学装置６はＸ線で動作するコンピュータ断層撮影装置である。各医用工学装置５、６は一般的に断層撮影装置とも呼ばれ、それによって作成された撮像はトモグラムと呼ばれる。装置に応じてトポグラムを作成することも可能である。患者は両断層撮影装置５、６を通して動かされ、患者の検査すべき同じ体範囲から両断層撮影装置５、６において撮像が作成される。
【００１９】
検査された組織の横断面範囲の、両断層撮影装置５、６において作成された撮像は、検査後に重ね合わされる、即ちいわゆる画像融合が行われる。そのような画像融合においては検査中の寝台２の高さ位置の正確な知識が特に重要である。コンピュータ断層撮影装置６では、寝台２の断面がトモグラムにおいて、場合によってはスキャンプロトコルの適切な選択に従って、容易に識別可能である。しかしながら、同じことは第１の装置５のPETトモグラムに対して当てはまらない。この装置５によって寝台２は識別可能には写像されない。
【００２０】
第１のスキャン面S1および第２のスキャン面S2にある寝台２の部分はQ1およびQ2で示され、図１においては○印および×印がつけられている。寝台２の与えられた機械的特性を考慮して第１のスキャン範囲S1における第１の部分Q1の位置を自動的に計算により求めるために、固定点Ｆの既知の位置および第２のスキャン面S2における部分Q2の直接に検出可能な位置が用いられる。それによって、第１のスキャン面S1における寝台２の位置の直接の測定をやめるにもかかわらず、寝台２の位置および従って第１のスキャン面S1における患者の位置をも高い精度で決定可能である。
【００２１】
図２は寝台２の好ましい形態を断面で示す。さらにこの図においては、寝台２上に存在する患者７が示されている。寝台２の下側において寝台２は中心にプロフィル付加部８を有し、このプロフィル付加部８は図の面に垂直に長手方向Ｌに、即ち寝台２の移動方向に延びている。プロフィル付加部８（一般的にはプロフィル構造又はマーキング構造とも呼ばれる）は、診断撮像において寝台２の位置の正確な決定を容易にし、識別できないが好ましくは移動方向Ｌに沿った構造を有する。患者７を通って中心を水平に延び図２に一点鎖線で示されている面は、実際高さ面又は第１の面H1と呼ばれる。患者７の重みによって負荷された寝台２は、図２ではP1で示される実際位置にある。
【００２２】
図３は、患者７および寝台２の一断面の、２つの重ね合わされ直線的に互いにずらされた撮像を示す。図において第１の面H1に存在する患者７と実際位置P1にある寝台２を持った下側の撮像はほぼ図２に従う配置に相応し、プロフィル付加部８は図示されていない。この配置は、医用工学装置、例えばコンピュータ断層撮影装置６を使用して実際に撮影され、従って画像化診断において得られた生データを示す。寝台２が図１の面Ｅによって示されるように機械的に負荷されていなければ、患者７は第２の高さ面H2（目標高さ面ともいう）に存在するであろう。寝台２の相応する位置は目標位置P2と呼ばれる。
【００２３】
撮影された画像をさらに処理し得るようにするため、特に別の画像化モダリティで得られた他の画像と融合するために、理想的には患者７は第２の高さ面H2に、そして寝台２は目標位置P2に存在すべきである。このことは、簡単化した図示の場合には、患者が第１の高さ面H1、寝台２が実際位置P1に存在する本来の撮像が計算により直線的にずらされることによる画像処理によって達成される。同様に、寝台２のその目標位置P2からのずれが座標においてのみ検出されない限り、撮影された画像を任意の空間軸の周りで回転させること並びに並進操作と回転操作との組合せも可能である。データの継続処理は、医用工学装置５、６によって得られたサイノグラム又はフーリエ空間におけるデータにも生データとして関係付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】２つの医用工学装置により画像化診断法を実施するための設備の概略図
【図２】検査すべき組織と寝台との断面撮像図
【図３】図１に示す装置により作成された撮像とね合わされた補正撮像との概略図
【符号の説明】
【００２５】
１  医用工学設備
２  寝台
３  支持構造
４  台座
５、６  医用工学装置
７  患者
８  プロフィル付加部
Ｅ  寝台の存在面
Ｆ  寝台の固定点
Ｌ  長手方向
H1  患者の実際高さ面（第１の面）
H2  患者の目標高さ面（第２の面）
P1  寝台の実際位置
P2  寝台の目標位置
Q1、Q2  寝台の部分
S1  第１のスキャン範囲
S2  第２のスキャン範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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