(57)【要約】  処置プロシージャを支援するシステム及び方法が提供される。前記方法は、３Ｄ Ｘ線画像に基づいて関心のある身体の内部身体構造に対する３Ｄ介入ベクトルを決定するステップと、介入ベクトルに基づいて関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を決定するステップと、３Ｄ Ｘ線画像における内部身体構造の位置及び／又は向きを、介入ベクトルを横切る方向に生成された別の２Ｄ Ｘ線画像における内部身体構造の位置及び／又は向きと比較するステップと、比較ステップにおいて検出された偏差に基づいて、関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を修正するステップと、を有する。
2019516492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置プロシージャを支援する装置であって、
Ｘ線源及びＸ線検出器を有するＸ線装置であって、関心のある身体の複数の２Ｄ投影画像を、該関心のある身体に対する複数の異なる角度から生成するように構成されるＸ線装置と、
前記関心のある身体の外側表面の或るイメージング方向の画像を生成するように構成され、前記Ｘ線装置に対し予め決められた関係をもって配置されるカメラと、
前記Ｘ線装置からの画像データ及び前記カメラからの画像データを処理する処理ユニットであって、
前記関心のある身体に対し複数の異なる角度から生成される複数の２Ｄ投影画像に基づいて、前記関心のある身体の３Ｄ画像を再構成し、
内部身体構造に実施される介入の方向を決定し、
前記介入の方向を横切る投影方向の単一の２Ｄ投影画像を受け取り、
前記単一の２Ｄ投影画像を前記３Ｄ画像と位置合わせし、
前記３Ｄ画像において視覚化される内部身体構造の位置及び／又は向きの、前記単一の２Ｄ投影画像において視覚化される前記内部身体構造の位置及び／又は向きからの偏差を検出し、
前記内部身体構造に実施される前記介入のための前記外側表面上の位置を、前記カメラ画像に示すように構成される、処理ユニットと、
を有する装置。
【請求項２】
前記処理ユニットは更に、前記３Ｄ画像において関心領域を識別し、前記単一の２Ｄ投影画像において対応する関心領域を識別するように構成され、前記単一の２Ｄ投影画像を前記３Ｄ画像と位置合わせすることは、前記関心領域に限定され、前記関心領域は前記内部身体構造を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理ユニットが更に、複数の内部身体構造の位置及び／又は向きの偏差を検出するように構成され、前記処理ユニットが更に、前記カメラ画像に示される前記外側表面上の前記位置を決定する際、前記複数の内部身体構造の間の相互関係を考慮する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記カメラの前記イメージング方向を、前記介入の方向にアラインすることが可能である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記Ｘ線装置が、Ｃ−アームベースのＸ線装置であり、前記カメラが、前記Ｘ線装置に固定的に取り付けられる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記処理ユニットが更に、前記３Ｄ画像において、前記関心のある身体の前記外側表面上の少なくとも１つのランドマークの位置を識別し、前記カメラ画像において、前記関心のある身体の前記外側表面上の前記少なくとも１つのランドマークの位置を識別し、前記介入のための前記位置が、前記カメラ画像において、前記少なくとも１つのランドマークの位置に対して示される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記関心のある身体の前記外側表面に取り付けられる素子を更に有し、前記少なくとも１つのランドマークが前記素子によって形成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置の処理ユニットにおいて実行可能なコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、
前記関心のある身体に対し複数の異なる角度から生成される複数の２Ｄ投影画像を受け取るステップと、
前記複数の２Ｄ投影画像に基づいて前記関心のある身体の３Ｄ画像を生成するステップと、
意図される介入の方向を横切る投影方向の他の投影画像を受け取るステップと、
前記の他の投影画像を、前記複数の２Ｄ投影画像からの特定の投影画像と位置合わせするステップであって、前記特定の投影画像は、前記他の投影画像の投影方向と同じ投影方向で取得されたものである、ステップと、
前記特定の投影画像における内部身体構造の、前記他の投影画像における前記内部身体構造からの偏差を決定するステップと、
前記関心のある身体の外側表面のカメラ画像を受け取るステップと、
前記内部身体構造への意図される前記介入のための前記外側表面上のエントリポイントの位置を、前記カメラ画像に示すステップと、
を有する命令の組を有する、コンピュータプログラム。
【請求項９】
前記特定の投影画像及び前記他の投影画像の両方の画像において、前記内部身体構造を含む関心領域を規定するステップを含む命令の組を更に有し、前記位置合わせが前記関心領域に限定される、請求項８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記３Ｄ画像において前記内部身体構造の前記介入の方向を決定するステップを含む命令の組を更に有する、請求項８又は９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
３Ｄ Ｘ線画像に基づいて、関心のある身体の内部身体構造に対する３Ｄ介入ベクトルを決定するステップと、
前記介入ベクトルに基づいて、前記関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を決定するステップと、
前記３Ｄ Ｘ線画像における前記内部身体構造の位置及び／又は向きを、前記介入ベクトルを横切る方向に生成された別の２Ｄ Ｘ線画像における前記内部身体構造の位置及び／又は向きと比較するステップと、
前記比較するステップにおいて検出された偏差に基づいて、前記関心のある身体の前記外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を修正するステップと、
を有する、処置プロシージャを支援する方法。
【請求項１２】
前記方法は、３Ｄ Ｘ線画像に基づいて、前記関心のある身体の複数の内部身体構造に対し３Ｄ介入ベクトルを決定するステップを更に有し、前記比較するステップは、前記複数の内部身体構造の位置及び／又は向き関する比較を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記内部身体構造の少なくとも１つの位置及び／又は向きを比較することは、前記３Ｄ Ｘ線画像及び前記別の２Ｄ Ｘ線画像におけるランドマークの識別を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記関心のある身体の前記外側表面上の前記エントリポイントの標示を、前記カメラ画像に提供するステップを更に含む、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記３Ｄ介入ベクトルと前記カメラのイメージング方向をアラインするステップを更に含む、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科手術のコンピュータベース支援の分野に関する。特に、本発明は、例えばＸ線画像のコンテントの解釈を含む自動画像処理のシステム及び方法に関する。方法は、適切な装置の処理ユニットにおいて実行可能なコンピュータプログラムとして実現されることができる。
【背景技術】
【０００２】
術中イメージングが使用されるあらゆる外科手術において、骨を処置するプロシージャに必要なステップを正確に実施することは困難である。通常、各々のステップは、大抵、いくつかのＸ線画像に基づく反復的なプロセスを必要とする。こうして、多くの放射線曝射が生成される。放射線量は、医師のノウハウ及び技能に大きく依存しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
米国特許出願第2008/0119728A1明細書は、スケルトン医療プロシージャ中の、画像間のビデオベースの位置合わせのシステムを記述しており、このシステムは、ステレオスコピックカメラ、２次元画像検出器及び位置合わせプロセッサを有し、ステレオスコピックカメラは、ステレオスコピック座標系に関連付けられ、ステレオスコピックカメラは、基準マークのステレオスコピック画像の対を取得し、基準マークは、スケルトン構造上に固定され、基準マークの第１の基準表現は、ステレオスコピック画像の対において可視であり、２Ｄ画像検出器は、２Ｄ座標系に関連付けられ、スケルトン構造の少なくとも２つの実質的に異なる画像を取得し、基準マークの第２の基準表現及びスケルトン構造の第１のスケルトン表現は、２つの実質的に異なる２Ｄ画像において可視であり、位置合わせプロセッサは、ステレオスコピックカメラ及び２Ｄ画像検出器と結合されて、ボリュメトリック画像検出器に関連付けられる３次元（３Ｄ）座標系とステレオスコピック座標系を位置合わせし、位置合わせに従って、ボリュメトリック画像検出器により取得された少なくとも１つのボリュメトリック画像に、３Ｄ情報をスーパーインポーズし、位置合わせプロセッサは、ステレオスコピック画像の対において可視である第１の基準表現と、２つの実質的に異なる２Ｄ画像において可視である第２の基準表現とを使用して、２Ｄ座標系とステレオスコピック座標系を位置合わせすることによって、及び２つの実質的に異なる２Ｄ画像において可視である第１のスケルトン表現と、少なくとも１つのボリュメトリック画像において可視である第２のスケルトン表現とを使用して、３Ｄ座標系と２Ｄ座標系を位置合わせすることによって、３Ｄ座標系とステレオスコピック座標系を位置合わせする。
【０００４】
本発明の目的は、外科プロシージャを実施することをより効率的に支援する装置を提供することであるとみなされることができる。患者が曝露される放射線量を低減し、画像のコンテントを直接的に評価するための又はワークフローの次のステップに移るための一層効率的なやり方をもつことは非常に有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目標は、独立請求項の各々の主題によって解決される。他の実施形態は、個々の従属請求項に記述される。
【０００６】
概して、処置プロシージャを支援する装置は、Ｘ線源及びＸ線検出器を有するＸ線装置であって、関心のある身体に対し複数の異なる角度から関心のある身体の２Ｄ投影画像を生成するように構成される、Ｘ線装置と、関心のある身体の外側表面のイメージング方向の画像を生成するように構成されるカメラであって、Ｘ線装置に対し予め決められた関係をもって配置されるカメラと、Ｘ線装置からの画像データ及びカメラから画像データを処理する処理ユニットと、を有することができる。
【０００７】
処理ユニットは、関心のある身体に対して複数の異なる角度から生成される複数の２Ｄ投影画像に基づいて関心のある身体の３Ｄの画像を再構成し、内部身体構造において実施される介入の方向を決定し、介入の方向を横切る投影方向の単一の２Ｄ投影画像を受け取り、３Ｄの画像と単一の２Ｄ投影画像を位置合わせし、単一の２Ｄ投影画像において視覚化される内側身体構造の位置及び／又は向きからの、仮想投影画像において視覚化される内部身体構造の位置及び／又は向きの偏差を検出し、カメラ画像において、内部身体構造に実施される介入のための外側表面における位置を示すように構成されることができる。
【０００８】
処理ユニットは、方法のすべてのステップを実施するただ１つのプロセッサによって、又は、例えば、画像データを処理するシステムプロセッサ、幾何的見地の決定に特化した別個のプロセッサ、及び結果を視覚化するモニタを制御する他のプロセッサのような複数のプロセッサ又はプロセッサのグループによって、実現されることができることに注意されたい。
【０００９】
３Ｄ画像と単一の２Ｄ投影画像を位置合わせするステップは、複数の２Ｄ投影画像から、特定の投影画像を識別することを含むことができ、特定の投影画像は、単一の２Ｄ投影画像の投影方向と同じ投影方向で取得されたものである。更に、画像コンテントの尺度及び向きは、１の画像を別の画像と位置合わせするように、同様の２Ｄ画像において互いに対し適応されることができる。
【００１０】
別の実施形態によれば、装置は更に、コンピュータプログラム要素及びゆえに装置のワークフローをインタラクティブに制御する入力を受け取る入力ユニットを有することができる。入力ユニットは、例えばコンピュータキーボード、コンピュータマウス又はタッチスクリーンでありえ、入力ユニットは、画像内の骨のように内部身体構造の幾何学的見地を手動で識別するように適応されることができる。他の場合、入力ユニットは更に、プロシージャのワークフローを表現するデータセットを受信する電子インタフェースを有することができる。このような入力装置によって、例えば１又は複数の椎体を囲むフレームが描かれることができる。
【００１１】
一実施形態によれば、処理ユニットは更に、３Ｄ画像内の関心領域を自動的に識別し、単一の２Ｄ投影画像内の対応する関心領域を識別するように構成されることができ、３Ｄ画像と単一の２Ｄ投影画像の位置合わせは、内部身体構造を有する関心領域に限定される。内部身体構造の及び／又は関心領域の識別は更に、例えば内部身体構造の手動の指示及び当該内部身体構造を囲む関心領域のその後の自動的な輪郭付けの組み合わせとして、実施されることができることが理解されるであろう。
【００１２】
ここで使用されるとき、「内部身体構造」という語は、例えば、骨のところにある任意のもの及び特に骨の幾何学的形態、すなわち点、線、円弧、中心点、軸、柱体表面、球表面等をさす。内部身体構造は、特に、Ｘ線画像に基づいて周囲構造から手動で又は自動的に識別可能である構造でありうる。例えば、脊椎の椎体が、識別されることが可能であるのは、Ｘ線画像において、周囲軟組織が異なる外観を有するからである。
【００１３】
別の実施形態によれば、処理ユニットは更に、１つの内部身体構造のみではなく、複数の内部身体構造の位置及び／又は向きの偏差を検出するように構成されることができる。処理ユニットは、カメラ画像に示される外側表面上の位置を決定する際に、複数の内部身体構造の間の相互関係を考慮するように構成されることができる。
【００１４】
他の実施形態によれば、カメラのイメージング方向は、介入の方向にアラインすることができる。これは例えば、Ｘ線装置が、ＣアームベースのＸ線装置であって、カメラが、Ｘ線検出器のハウジングに固定的に取り付けられる場合に可能である。
【００１５】
更に他の実施形態によれば、処理ユニットは更に、３Ｄ画像において、関心のある身体の外側表面上の少なくとも１つのランドマークの位置を識別し、カメラ画像において、関心のある身体の外側表面上の少なくとも１つのランドマークの位置を識別するように構成されることができ、カメラ画像において、介入のための前記位置は、少なくとも１つのランドマークの位置に関連して示される。
【００１６】
装置は更に、関心のある身体の外側表面に取り付けられるように構成される要素を有することができ、少なくとも１つのランドマークが、当該要素によって形成される。このようなランドマークは特に、Ｘ線装置とカメラの間の相互関係が予め決められていない場合、例として、カメラがＸ線装置に対し固定的に取り付けられない場合に、有用でありうる。
【００１７】
最後に、装置は更に、情報を視覚化するためのモニタを有することができる。
【００１８】
別の見地によれば、上述した装置の処理ユニットにおいて実行可能なコンピュータプログラム要素が提供されることができる。コンピュータプログラム要素は、関心のある身体に対して複数の異なる角度から生成される複数の２Ｄ投影画像を受け取り、複数の２Ｄ投影画像に基づいて関心のある身体の３Ｄ画像を生成し、意図される介入の方向を横切る投影方向の他の投影画像を受け取り、前記他の投影画像を、複数の２Ｄ投影画像からの特定の投影画像であって、他の投影画像の投影方向と同じ投影方向で取得された特定の投影画像と位置合わせし、特定の投影画像の内部身体構造の、他の投影画像内の内部身体構造からの偏差を決定し、関心のある身体の外側表面のカメラ画像を受け取り、内部身体構造への意図された介入のための外側表面上のエントリポイントの位置を、カメラ画像に示すための命令の組を概して含むことができる。
【００１９】
すなわち、プロシージャの少なくとも前述の見地は、自動的に実施されることができる。これらの見地が、患者への介入のいかなるステップも含まないことに注意されたい。言い換えると、プロシージャの自動的に実施されるステップは、外科手術による人間の身体の処置のいかなるステップも含まない。
【００２０】
コンピュータプログラム要素によって、内部身体構造の輪郭線又は点が、例えば識別されて隣接するグレースケール値と比較されることができるピクセルのグレースケール値に基づいて、Ｘ線画像内において自動的に検出され及び／又は識別されることができる。
【００２１】
言い換えると、決定された偏差は、処理ユニットによって、例えば患者の身体外にあるハンドリング装置のような介入装置の必要な調整に変換されることができる。調整の種類及び程度は、光学的に又は音響的に提供されることができる。
【００２２】
コンピュータプログラム要素は更に、特定の投影画像において及び他の投影画像において、内部身体構造を含む関心領域を規定するための命令の組を有することができ、位置合わせは、関心領域に限定される。
【００２３】
一実施形態によれば、コンピュータプログラム要素は更に、３Ｄ画像において内部身体構造の意図された介入の方向を決定するための命令の組を有することができる。
【００２４】
他の実施形態によれば、コンピュータプログラム要素は更に、意図された介入の方向にアラインするようにカメラのイメージング方向を制御するための命令の組を有することができる。例えば、カメラがＸ線装置のＣアームに固定的に接続される場合、コンピュータプログラム要素は、カメラのアライメントを達成するためにＣアームの動きを制御することができる。
【００２５】
コンピュータプログラム要素は、好適にはデータプロセッサの作業メモリにロードされることができる。データプロセッサ又は処理ユニットは、方法を実施するように装備される。更に、本発明は、例えばコンピュータプログラム要素が記憶されることができるＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体に関に関する。しかしながら、コンピュータプログラム要素は更に、ワールドワイドウェブのようにネットワークを通じて提供されることができ、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされることができる。
【００２６】
別の見地によれば、処置プロシージャを支援する方法であって、３Ｄ Ｘ線画像に基づいて、関心のある身体の内部身体構造に対する３Ｄ介入ベクトルを決定するステップと、介入ベクトルに基づいて、関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を決定するステップと、３Ｄ Ｘ線画像における内部身体構造の位置及び／又は向きを、介入ベクトルを横切る方向に生成される別の２Ｄ Ｘ線画像における内部身体構造の位置及び／又は向きと比較するステップと、前記比較するステップにおいて検出された偏差に基づいて、関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの３Ｄ位置を修正するステップと、を有する方法が提供される。
【００２７】
一実施形態によれば、方法は、外科手術による患者身体の処置のいかなるステップも含まない。言い換えると、本発明は、介入ステップ以外の見地に関する。
【００２８】
一実施形態によれば、方法は更に、３Ｄ Ｘ線画像に基づいて、関心のある身体の複数の内部身体構造に対する少なくとも１つの３Ｄ介入ベクトルを決定するステップを有することができる。比較するステップは、複数の内部身体構造の位置及び／又は向きの比較を含むことができる。特に、脊椎の例において、介入動作による１つの椎体の動きは、隣接する近傍の身体の動きを生じさせうることが理解される。
【００２９】
内部身体構造のうちの少なくとも１つの位置及び／又は向きを比較するステップは、３Ｄ Ｘ線画像及び別の２Ｄ Ｘ線画像におけるランドマークの識別を更に含むことができる。Ｘ線イメージングパラメータ及びカメライメージングパラメータの関係が予め決められていない限り、ランドマークが、Ｘ線画像とカメラ画像との間のリンクを提供することができる。
【００３０】
一実施形態によれば、方法は、関心のある身体の外側表面上のエントリポイントの標示を、カメラ画像に提供するステップを更に含む。このような標示は、画像に挿入される仮想ポイントでありえ、又は例えば患者身体の外側表面上に、レーザポインタによって実際に生成されるポイントであってもよい。
【００３１】
更に他の実施形態によれば、方法は、カメラのイメージング方向を、３Ｄ介入ベクトルとアラインするステップを更に有することができる。カメラで特定の方向を見る場合、医師は、意図される介入の方向に関する情報を受け取ることができる。上述した見地との組み合わせにおいて、医師は、エントリポイントを表示し介入方向を表示する装置から、ヒントを受け取ることができる。
【００３２】
それぞれの実施形態は、それぞれ異なる主題に関して記述されている。特に、ある実施形態は、方法タイプの請求項（コンピュータプログラム）に関して記述されているが、他の実施形態は、装置タイプの請求項（システム）に関して記述されている。しかしながら、当業者であれば、上述の及び後述の説明から、特に示されない限り、１つのタイプの主題に属するフィーチャの任意の組み合わせに加えて、複数の異なる主題に関するフィーチャの間の任意の組み合わせが、本願明細書によって開示されていると考えられることが分かるであろう。
【００３３】
本発明の上述した見地並びに他の見地、フィーチャ及び利点は、以下の後述する実施形態の例からも導き出されることができ、図面にも示される実施形態の例を参照して説明されるが、本発明は、図面に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】方法におけるステップのフローチャート。
【図１ｂ】方法におけるステップのフローチャート。
【図２】システムを概略的に示す図。
【図３】開示される装置によって支援されて患者の脊椎が処置される例を示す図。
【図４】カメラ画像の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図面の全体にわたって、同一の参照数字及び文字が、特に明記しない限り、同様の特徴、構成要素、コンポーネント又は図示される実施形態の部分を示すために使用される。更に、本開示は、図面を参照して詳しく記述されているが、記述は、例示の実施形態に関連して示されており、図に示される特定の実施形態によって制限されない。
【００３６】
実施形態の詳細な説明
【００３７】
図１ａ及び図１ｂ（第１頁の図１ａ、及び第２頁の図１ｂ）のフローチャートは、この実施形態に従って実施されるステップを示す。記述されるステップは、主要なステップでありえ、これらの主要なステップは、区別されることができ、又はいくつかのサブステップに分割されることができることが分かるであろう。更に、ステップとステップの間に幾つかのサブステップがありうる。
【００３８】
以下、一例として、ヒト脊椎の椎体への固定構造の植え込みを実施する外科医のための情報の形での支援を示す方法が記述されている。この例で記述される原理は更に、ヒト身体の骨の損傷を治す外科医を支援するために適用されることができる。
【００３９】
いくつかのステップが、「必要に応じて」実施されるものとして記述されていることに注意されたい。これは、それらのステップが省かれることができることを示すことが意図する。
【００４０】
方法は、患者が手術台上に横たわっており、脊椎への介入の準備ができている例から始まる。
【００４１】
方法のステップＳ１において、複数の２Ｄ投影画像が、それぞれ異なるイメージング方向から生成される。例えば、ＣアームベースのＸ線イメージングシステムが、手術台上の患者の周りを移動し、高速シーケンスで複数の投影画像を生成することができる。ステップＳ２において、このような２Ｄ投影画像に基づいて、３Ｄ画像が生成され又は再構成される。
【００４２】
ステップＳ３において、ランドマークは、３Ｄ画像において識別されることができる。ランドマークは、プロシージャの開始前に又はプロシージャの最中に患者の外側表面に固定されることができる単独の構成要素でありうる。ランドマークは、具体的には、カメラ画像内における位置の識別を可能にする或る種のアンカーポイントとして使用されることができる。このようなランドマークによって、カメラ画像において、患者身体の外側表面上の位置を示すことが可能であり、かかる位置は、Ｘ線画像においてのみ可視である内部身体構造の位置に相関付けられることができる。
【００４３】
ステップＳ４において、関心のある内部身体構造が、３Ｄ画像において識別される。例えば、椎体が、このような内部身体構造でありうる。少なくともランドマークが使用される場合、内部身体構造の位置及び／又は向きの、ランドマークに対する関係が決定されることができる。
【００４４】
更に、外側表面上の意図される介入の位置が、ステップＳ５の３Ｄ画像において識別される。更に、ここで、ランドマークに対する関係が決定されることができる。
【００４５】
ステップＳ６において、カメラ画像が生成される。カメラ画像は、概して介入の領域における、すなわち関心のある内部身体構造の上のほうの、患者の外側表面を示すことができる。
【００４６】
ランドマークが使用される場合、ステップＳ７において、ランドマークが、カメラ画像において識別される。ステップＳ８において、意図される介入のための位置が、カメラ画像に示される。これは、患者の外側表面上の位置を表示し又は示す仮想サインが、カメラ画像に挿入されることができ、かかる位置を通って、介入機器又はインプラントが、患者に挿入されることができ、かかる機器又はインプラントは、身体内部の意図される構造を目標とする。代替として、カメラ画像は、身体表面上のレーザポイントのように光の点を表示することができ、このような光の点は、適当な光源によって外側表面に又は皮膚に投射されることができる。それゆえ、医師は、自身が内部身体構造を実際に見ることなく、内部身体構造内にインプラントを位置付けるために、インプラントをどこに挿入しなければならないかの標示を得る。
【００４７】
カメラ画像における外側表面上の意図される介入の位置を、３Ｄ Ｘ線画像に基づいて決定される意図される介入の位置と相関付けるために、ランドマークが使用されることができることに注意されたい。他の場合、相関付けは、物理的なランドマーク又はランドマーク要素なしにも達成されることができる。例えば、カメラのイメージング方向は、Ｘ線装置のイメージング方向に対して知られたものでありえ、すなわち、２つの知られている座標系に基づいて、Ｘ線システムからカメラ画像へ関心のあるポイントを変換することが可能である。更に、カメラがＸ線装置に取り付けられていない場合でも、カメラのイメージング方向に一致するビューイング方向において、３Ｄ画像データに基づく外側表面の画像を生成することが可能でありうる。カメラ対患者身体の関係が分かれば十分でありうる。
【００４８】
ステップＳ９において、医師は、介入ステップを実施することができ、すなわち、患者の身体構造に力を加える。患者の構造に力を加えることにより、医師は、このような構造をシフトさせ又は移動させることがある。例えば、医師は、椎体のうちの１つにネイル（釘、nail）を挿入し又はねじ込むことがあり、その結果、隣接する椎体が、それらの現在位置及び／又は向きを変化させることがある。
【００４９】
ステップＳ１０において、単一の２Ｄ投影画像が生成される。この投影画像は、関心のある内部身体構造の側面ビューであり、すなわち関心のある身体構造の識別及び特に平面内におけるこのような身体構造の動きの算出を可能にする投影方向を有し、かかる平面は、介入方向又は印加される力の方向を含む。
【００５０】
ステップＳ１１において、内部身体構造を含む関心領域が決定される。例えば、関心のある内部身体を囲むフレームが描画されることができる。関心領域は、単一の２Ｄ投影画像において及び３Ｄ画像において、決定されることができ、又は少なくとも３Ｄ画像の基礎を形成する複数の２Ｄ画像のうちの１つの２Ｄ画像において決定されることができ、この場合、２Ｄ画像は、付加の単一の２Ｄ投影画像の投影方向に一致する投影方向を有する。
【００５１】
関心領域は、２Ｄ画像のほんの一部の大きさを有することができる。特に、関心領域は、関心のある内部身体構造よりわずかに大きいものでありうる。例えば、関心領域は、内部身体構造の直径より最大２０％大きいことがある寸法を有するフレームでありうる。そうでない場合、関心領域は、関心のある身体構造の輪郭をたどる輪郭を有することができる。
【００５２】
ステップＳ１２において、単一の２Ｄ投影画像は、３Ｄ画像と位置合わせされ、又は、少なくとも３Ｄ画像の基礎を形成する複数の画像のうちの１の２Ｄ投影画像と位置合わせされる。ある場合には、画像のより小さい部分が、関心領域として決定され、単一の２Ｄ投影画像内の関心領域のみが、３Ｄ画像の関心領域と位置合わせされる。
【００５３】
ステップＳ１３において、関心のある内部身体構造の位置及び／又は向きの任意の変化が、位置合わせされた画像に基づいて決定されることができる。画像が、以前に決定された関心領域内でのみ位置合わせされる場合、変化又は偏差の決定の正確さが、改善されることができる。
【００５４】
決定された偏差に基づいて、ステップＳ１４において、その後の介入動作のための新しいベクトルが、計算されることができる。新しいベクトルは、関心のある内部身体構造の現在位置及び向きを考慮し、この場合、関心のある身体構造は、すでに処置された身体構造に隣接する身体構造であってもよい。ベクトル及び外側表面の交点は、意図される次の介入ステップのための挿入ポイントである。ステップＳ１５において、当該挿入ポイントの決定が実施され、ここでも、すべてのこれらの介入ステップが、介入の一部であるわけではない。
【００５５】
ステップＳ１６において、他のカメラ画像が生成される。上述したように、ランドマークは、カメラ画像内で決定されることができ（ステップＳ１７）、及び、ステップＳ１５において決定される位置は、ステップＳ１８においてカメラ画像において視覚化される（患者の外側表面に仮想的に又は実際に目に見える）。
【００５６】
ステップＳ１９において、介入は、次の介入動作によって続けられることができる。図１ＢにおいてＳ１９からＳ１０に延びる矢印によって示されるように、ステップＳ１０乃至Ｓ１９が繰り返されることができる。
【００５７】
図２は、装置の例示的な実施形態を示す。実質的に、処理ユニット１００は、方法におけるステップを実施するために必要な装置の部分である。
【００５８】
例示的なイメージング装置２００は、Ｘ線源２４０及びＸ線検出器２６０を有し、これらの２つのユニットは、Ｃアーム２２０に載置される。Ｘ線検出器のハウジングに、カメラ２８０が、固定的に取り付けられる。こうして、カメラのビューイング方向とＸ線装置のイメージング方向の間の関係は、知られることができる。
【００５９】
更に、図２のシステムは入力ユニット３００を有し、例えば入力ユニット３００によって、意図されたイメージング方向が、手動で入力されることができる。更に、例えばネットワークに位置するデータベース６００への接続が図示されている。データベース６００は、例えば個々の異なる解剖学的構造の３Ｄスキャンからの解剖学的構造に関する情報を有することができ、
【００６０】
イメージングされた解剖学的構造が、この情報と比較されることができ、それにより、特定の解剖学的構造が自動的に決定される。データベースは、外科プロシージャにおいて必要な及び／又は可能なステップのシーケンスに関する情報を更に有することができる。更に、Ｘ線画像において検出可能な見地に基づいて外科プロシージャの進行を自動的に決定することが可能であることに留意されたい。
【００６１】
このような見地は、機器及び／又はインプラントでありうる。
【００６２】
最後に、図２には、関心領域５００、及び関心領域内に位置する身体構造５２０の標示がある。関心のある身体構造は、例えば患者の骨でありうる。
【００６３】
一例として、図３は、脊椎固定術の目的のために３つの椎弓根スクリューを挿入するためのハイブリッド最小侵襲手術を示す。このようなハイブリッド外科手術において、カメラ２８０が患者の体表面を認識することができるように、光学マーカ又はランドマーク５８０が、患者上へ取り付けられることができる。内部の解剖学的構造は、３Ｄ−ＣＴスキャンから導出されることができる。モデルベースの画像セグメンテーションが、関心のある身体構造（脊椎骨５２０）を輪郭描出し、挿入計画（矢印５４０）を計算するために適用されることができる。カメラ２８０及びＣＴ Ｘ線装置の座標系の知られている相関関係を用いて、内部身体構造５２０及び介入ベクトル５４０の形の挿入計画が、患者の皮膚表面上にオーバレイされ、例えば外科医に対し、図４に示されるようにディスプレイ上に提示される。
【００６４】
関心のある身体構造の現在位置及び向きを制御するためにフル３Ｄスキャンを取得する代わりに、内部身体構造と患者の皮膚表面の間の変形に関連する情報を達成するために、単一の２Ｄ投影（必要とされる最小線量）を取得することが提案される。図３の最小侵襲手術の場合、第１のインプラント（図示せず）上のハンマー又はドリルのようなツール５６０による力Ｆの印加は、実質的に挿入経路に沿って及びゆえにｙｚ平面における変形をもたらす可能性が高い。第１のインプラントが挿入されると、単一の２Ｄ Ｘ線投影がｙｚ平面において取得されることができる。この平面は、患者の体表面と解剖学的構造を再びアラインするために、最初に取得されたＣＴスキャンの対応するｙｚ投影に位置合わせされる。この位置合わせは、各々の脊椎骨を輪郭描出するために適用されたセグメント化モデルによってガイドされる。非剛体組織変形は、複数剛性／アフィン位置合わせ（変換）を適用することによって近似され、脊椎骨ごとに１の位置合わせが適用される。この補正された／更新された挿入計画を用いることにより、第２のスクリュー（ここでも図示せず）が、より高い正確さを伴って挿入されることができる。２Ｄ画像取得及びモデルによりガイドされる画像位置合わせを使用する同じプロシージャが、第３のスクリュー（図示せず）の挿入のために繰り返されることができる。
【００６５】
図３のカメラ２８０のイメージング方向は、意図される介入ベクトル５４０の方向に対しわずかに傾斜しており、図４のカメラのイメージング方向が、意図される介入の方向とアラインされる、すなわち、介入方向のベクトルが点として表示されることに留意されたい。
【００６６】
実施形態が図面及び上述の記述において詳しく図示され記述されているが、このような図示及び記述は、制限的でなく、説明的又は例示的であると考えられることができ、本発明は、開示される実施形態に制限されない。
【００６７】
開示される実施形態に対する他の変更例は、図面、開示及び添付の請求項の検討から、請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され、実現されることができる。請求項において、「有する、含む（comprising）」という語は、他の構成要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は、複数性を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に列挙されるいくつかのアイテムの機能を達成することができる。
【００６８】
特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されているという単なる事実は、これら手段策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。コンピュータプログラムは、例えば別のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に記憶され／配布されることができるが、他の形式で、例えばインターネット又は他のワイヤード又はワイヤレス通信システムを通じて、配布されることができる。請求項における任意の参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない。
【符号の説明】
【００６９】
１００  処理ユニット、２００  イメージング装置、２２０  Ｃアーム、２４０  Ｘ線源、２６０  Ｘ線検出器、２８０  カメラ、３００  入力装置、４００  モニタ、５００  関心領域、５２０  内部身体構造、５４０  介入ベクトル、５６０  ツール、５８０  ランドマーク、６００  データベース。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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