(57)【要約】医療診断撮像システムの構成要素との衝突を避ける方法は、頂点を持つワイヤフレーム表示として複数の撮像システムの構成要素を規定するステップを含んでいる。この撮像システムにおけるオブジェクトは、この撮像システムの構成要素に対する変換行列を用いて共通の座標系において規定される。オペレータは撮像システムの構成要素及び位置の移動を初期化し、動き入力信号が制御器に供給される。撮像システムの構成要素に対する変換行列が更新され、最終変換が撮像システムの構成要素に対する入力信号に応答して計算され、この最終変換は、既定の時間期間で撮像システムの構成要素の位置を示す。この最終変換は、前記ワイヤフレーム表示に与えられ、この表示はこのワイヤフレームに対する新しい位置を生成し、新しいワイヤフレーム位置を用いて、複数の撮像システムの構成要素の何れかの間に衝突が起こるかに関する判断が行われる。
2005530139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療診断撮像システムにおいて、
−ガントリと、
−前記ガントリに動作可能であるように接続される検出器支持体と、
−前記検出器支持体に動作可能であるように接続される検出器と、
−前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体に動作可能であるように接続される撮像制御器と、
−前記制御器におけるオブジェクトモデルリーダのデータセットであり、前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体の属性に関連するオブジェクトデータとして記憶するオブジェクトモデルリーダのデータセットと、
−前記ガントリ、前記検出器支持体及び前記検出器の間における運動上の関係及び運動範囲を規定する動き計算データセットと、
−前記運動上の関係において規定されるような、前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体の運動範囲内にあるオブジェクトであり、前記オブジェクトモデルのデータセットに形成されるオブジェクトと、
−前記モデルリーダのデータセットにおけるオブジェクト間のリアルタイムの衝突分析を行う前記制御器における衝突検出プロセッサであって、前記制御器、前記オブジェクトモデルのデータセット及び動き計算データセットとデータ通信を行う衝突検出プロセッサと、
を有する医療診断撮像システム。
【請求項２】
前記衝突検出プロセッサは、
既定の時間期間に前記オブジェクトの予想される位置を決定する手段と、
各モデルの周囲に軸平行境界箱 (AABB: axis aligned bounding box)を構成する手段と、
前記規定の時間期間の終わりに、前記オブジェクトモデルリーダのデータセットにおける前記オブジェクトから潜在的に衝突しているオブジェクトのペアを特定する手段と、
前記規定の時間期間の終わりに、オブジェクトを表す三角形の実際の重複を決めるために、正確な試験を行う手段と、
を有する請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記オブジェクトモデルのデータセットにおける前記オブジェクトの属性は、当該オブジェクトのワイヤフレーム表示に関連する頂点の基準フレーム座標を含んでいる請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記オブジェクトモデルのデータセットは、前記頂点に関連する三角形の組に分割される前記オブジェクトの表面を含んでいる請求項３に記載の撮像システム。
【請求項５】
新しいオブジェクトを用いてオブジェクトのデータセットを更新する手段を含む請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
医療診断撮像システムの構成要素との衝突を回避する方法であって、
複数の撮像システムの構成要素を頂点を持つワイヤフレーム表示と規定するステップと、
前記撮像システムの構成要素に対する変換行列を規定するステップと、
前記撮像システムの構成要素の移動を始動させるステップと、
前記移動に応じて画像システムの構成要素に対する位置及び動きの入力を提供するステップと、
撮像システムの構成要素に対する変換行列を更新するステップと、
前記撮像システムの構成要素に対する前記入力信号に応じて、規定の時間期間に撮像システムの構成要素の位置を表す、撮像システムの構成要素に対する最終変換を計算するステップと、
前記ワイヤフレームに対する新しい位置を生成する前記ワイヤフレーム表示に前記最終変換を与えるステップと、
前記新しいワイヤフレームの位置を利用して、前記複数の撮像システムの構成要素の何れかの間に衝突が起こるかを判断するステップと、
を有する方法。
【請求項７】
請求項６に記載の医療診断撮像システムの構成要素との衝突を回避する方法であって、
前記撮像システムの構成要素の運動範囲内にある撮像室内に置かれるオブジェクトのワイヤフレーム表示を提供するステップと、
前記撮像室における前記オブジェクトと前記複数の撮像システムの構成要素の何れかとの間に衝突が起きているかを判断するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
請求項６に記載の医療診断撮像システムの構成要素との衝突を回避する方法であって、衝突が起きているかを判断する前記ステップは、
既定の時間期間に前記撮像システムの構成要素の予測される位置を決めるステップと、
前記撮像システムの構成要素のモデルの周囲に軸平行境界箱を構成するステップと、
前記既定の時間期間の終わりに、前記撮像システムの構成要素の潜在的に衝突するペアを特定するステップと、
前記既定の時間期間の終わりに、撮像システムの構成要素の実際の重複を決めるために、正確な試験を行うステップと、
を有する方法。
【請求項９】
請求項６に記載の医療診断撮像システムの構成要素との衝突を回避する方法であって、複数の撮像システムの構成要素を規定するステップは、前記撮像システムの構成要素の前記ワイヤフレーム表示の頂点の基準フレーム座標を規定するステップを含んでいる方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の医療診断撮像システムの構成要素との衝突を回避する方法であって、複数の撮像システムの構成要素を規定するステップは、前記ワイヤフレーム表示を前記頂点に関連する三角形の組に分割するステップを含んでいる方法。
【請求項１１】
ガントリと、
前記ガントリに動作可能であるように接続される検出器支持体と、
前記検出器支持体に動作可能であるように接続される検出器と、
前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体に動作可能であるように接続される撮像制御器と、
前記制御器におけるオブジェクトモデルリーダのセットであり、前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体の属性に関連するオブジェクトデータとして記憶するオブジェクトモデルリーダのセットと、
前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体の間における運動上の関係及び運動範囲を規定する動き計算データセットと、
前記オブジェクトモデルのデータセットにおけるオブジェクトの動作可能状態と、前記オブジェクトモデルのデータセットにおけるオブジェクト間の衝突潜在状態とを規定するオブジェクト処理データセットと、
前記運動上の関係において規定されるような、前記ガントリ、検出器及び検出器支持体の前記運動範囲内にあるオブジェクトであり、前記オブジェクトモデルのデータセットに形成されるオブジェクトと、
前記モデルリーダのデータセットにおけるオブジェクト間のリアルタイムの衝突分析を行う前記制御器における衝突検出プロセッサであり、前記制御器、前記オブジェクトモデルのデータセット及び動き計算データセットとのデータ通信を行う衝突検出プロセッサと
を有する医療撮像システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像システムにおいて、前記衝突検出プロセッサは、
既定の時間期間に前記オブジェクトの予想される位置を決める手段と、
各モデルの周囲に軸平行境界箱を構成する手段と、
前記既定の時間期間の終わりに、前記オブジェクトモデルリーダのデータセットにおける前記オブジェクトから潜在的に衝突しているオブジェクトのペアを特定する手段と、
前記既定の時間期間の終わりに、オブジェクトを表す三角形の実際の重複を決めるために正確な試験を行う手段と
を有する撮像システム。
【請求項１３】
前記オブジェクトモデルのデータセットにおける前記オブジェクトの属性は、当該オブジェクトのワイヤフレーム表示に関連する頂点の基準フレーム座標を含む請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記オブジェクトモデルのデータセットは、前記頂点に関連する三角形の組に分割される前記オブジェクトの表面を含んでいる請求項１３に記載の撮像システム
【請求項１５】
新しいオブジェクトを用いてオブジェクトのデータセットを更新する手段を含む請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１６】
ガントリと、
前記ガントリに動作可能であるように接続される検出器支持体と、
前記検出器支持体に動作可能であるように接続される検出器と、
前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体に動作可能であるように接続される撮像制御器とを有する医療診断撮像システムにおいて、前記制御器は、
前記ガントリ、前記検出器及び前記検出器支持体の属性に関連するオブジェクトのデータとして記憶する手段と、
前記ガントリ、前記検出器支持体及び前記検出器の間における運動上の関係及び運動範囲の関係を記憶する手段と、
オブジェクトの動作状態、及び前記オブジェクトモデルのデータセットにおけるオブジェクト間の衝突の潜在的状態を規定する手段と、
を有する医療診断撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療診断撮像システムに関する、特に、この撮像システムの部材と、撮像システムの構成要素が運動範囲内にあるオブジェクトとの衝突を防ぐためのリアルタイムの判断及び制御のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の核医学撮像システムは、ガントリ(gantry)により支持される１つ以上の検出器を含んでいる。このガントリは通常、これら検出器の機械運動を提供し、これら検出器は、画像データの取得中、患者の身体の周囲における様々な位置及び方位に位置決めされることを可能にする。故に、画像データは患者の周りの様々な異なる角度から取得されることができる。従来の撮像システムにおいて、ガントリは床に設置された構造物である。幾つかのシステムにおいて、ガントリは１つ以上の閉じられたリング形状の支持体を含み、これら支持体に検出器が搭載されている。これら検出器は放射方向に調節可能であり、前記リングにより規定される円形路における検査区域の周囲を移動する。患者はこの閉じられたリング内又は隣接して置かれ、これらリングはモータを用いて回転され、検出器を患者の周りに適切に位置決めする。特に、撮像シーケンスに備えて、これら撮像システムをオペレータ制御によりセットアップする間、撮像システムの幾つかの構成要素が互いに又は部屋の中にある他の構造物と衝突し、これら撮像システムの構成要素を破損させてしまうことがある。例えば、検出器、コリメータ、患者支持体、床、ガントリリング、送信線源、並びに例えば他の既知の備品及びオブジェクトと同様にキャビネット、扉、シンクのような部屋のオブジェクトの間において衝突が起こる。
【０００３】
他の最近の核診断撮像システムにおいて、オーバーヘッドガントリ構造は、並進可能であり、回転し、延長可能である関節アームを持つ検出器の支持体を備え、このアームは３つの軸の線形且つ回転する検出器の運動を供給する。このオーバーヘッドガントリは頭上から検出器を懸架し、これにより、寝たきりの患者、車椅子に座っている患者及びさもなければ僅かしか動けない患者に容易に近接することを提供する。さらに、このオーバーヘッドガントリ構造は、事前には利用不可能である様々な位置において患者を撮像するためにより大きな柔軟性を供給する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記システムがかなり改善された診断撮像の多くの態様を確かに持っているのに対し、撮像室(imaging suite)にわたる撮像システムの構成要素の改善される運動範囲は、これらシステムの構成要素が他の構成要素及び部屋の中にある他のオブジェクトと潜在的に接触することを可能にしてしまう。各撮像室は、撮像システムと衝突し得る別の備品及びオブジェクトを持つことがある。さらに、撮像室内のオブジェクトの数又は位置の変更は、衝突及び撮像システムの破損をもたらす変化する環境を示す。システムの構成要素の衝突は、
（ｉ）前記システムへの高くつく破損、
（ｉｉ）修理中の休止時間及び収入の損失、及び
（ｉｉｉ）撮像シーケンスが後で再び行われなければならない中断した患者の撮像、
をもたらす。これにより、患者に放射線薬学撮像用の薬剤の追加の服用をさせる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、撮像システムの構成要素に対するリアルタイムの衝突分析及び衝突回避を行う撮像システムを提供する必要を満たしている方法及び装置に関する。このシステムは、システムの構成要素と、このシステムに損害を与え得る撮像室内に置かれるオブジェクトとの間の衝突を減少させる。本発明の原理を応用したある実施例による装置は、ガントリと、このガントリに動作可能であるように接続される検出器支持体と、この検出器支持体に動作可能であるように接続される検出器とを含む。撮像制御器は、検出器及び検出器支持体の動作を制御する。前記制御器に含まれるオブジェクトモデルリーダのデータセットは、ガントリ、検出器及び検出器の支持体の表面に対する属性に関連するデータを記憶する。動き計算のデータセットは、ガントリ、検出器及び検出器支持体の間の運動上の関係を変換行列を用いて規定する。この運動上の関係において規定されるような、ガントリ、検出器及び検出器支持体の運動範囲内のオブジェクトは、前記オブジェクトモデルのデータセットにおいて形成される。制御器における衝突検出プロセッサは、前記モデルデータのデータセットにおけるオブジェクトの間のリアルタイムの衝突分析を行う。
【０００６】
本発明の原理による方法は、複数の撮像システムの構成要素を頂点を持つワイヤフレーム表示と規定するステップを含む。撮像システムにおけるオブジェクトは、撮像システムの構成要素に対する変換行列を用いて、共通の座標系に規定される。オペレータは、撮像システムの構成要素の移動を始動させ、位置及び動き入力信号が制御器に供給される。撮像システムに対する変換行列が更新され、前記撮像システムの構成要素に対する入力信号に応じて、既定の時間期間における撮像システムの構成要素の位置を示す最終変換が計算される。この最終変換は、ワイヤフレームに対する新しい位置を生成するワイヤフレーム表示に利用され、この新しいワイヤフレームの位置を使用して、複数の撮像システムの構成要素の何れかの間に衝突が起こるかに関する判断を行う。
【０００７】
本発明の原理を利用する装置及び方法は、前述した特徴、及び以下に記載される、特に特許請求の範囲に示される他の特徴を提供する。以下に行う記載、特許請求の範囲及び添付する図面は、本発明の様々な原理を応用するある説明的な実施例を述べている。本発明の原理を利用する別の実施例が様々な構成要素、ステップ並びに構成要素及びステップからなる装置の形式となってよいと理解されるべきである。これら記載される実施例は、本発明の原理の幾つか又は全てが方法及び装置に用いられる様々なやり方を少しだけ示す。図は、単に本発明の原理を利用する装置及び方法の実施例を説明するためだけであり、本発明を制限するとは解釈しない。
【０００８】
本発明の前述した及び他の特徴及び利点は、添付する図を参照して、本発明の態様を利用する方法及び装置の以下の詳細な説明を考慮するのは、本発明に関連する当業者には明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、核医学撮像システム１００は、オーバーヘッドガントリ１０２と、制御及び画像処理システム１０４とを有する。この制御及び画像処理システム１０４は、ガンマカメラ制御プロセッサ１０６、オペレータインタフェース１０８、ディスプレイシステム１１０及び入力装置、例えばキーボード１１２、タッチスクリーン、トラックボール、ジョイスティク又は他の適切なオペレータ入力インタフェースを含んでいる。このオペレータインタフェースは、オペレータに警報、システム及び構成要素の動作状況を知らせ、手動によるシステム制御特性も備えている。
【００１０】
制御及び画像処理システム１０４は、スキャナ１００の動作と連係して働く。説明される構成要素及びシステムにおける制御及び撮像処理機能の全ては、例えば適切なプロセッサ、メモリ及び記憶装置のような構成要素のシステム、入力、出力及びデータ通信能力、並びに互いの適切なデータ通信における遠隔に置かれるシステムからなる動作可能な補完的役割を持つ既知のコンピュータベースのシステムにより実行され得る。
【００１１】
ガンマカメラ制御プロセッサ１０６は、全ての適切なコンピュータハードウェア及びソフトウェアの構成要素を含み、診断撮像システム内において動作する。ガントリ検出器の駆動及び位置制御器１２０は、この検出器１０、１１のヘッドをトラッキング、移動及び位置決めするのに使用される様々なセンサ及び駆動機構に制御可能であるように接続される。このガントリの駆動制御器１２０は、オペレータインタフェース１０８と同様に、撮像システムの様々な制御及びシステム機能間において連係して働くシステム制御器１２２に制御可能であるように接続される。このシステム制御器１２２は、前記検出器１０、１１に適切に接続される撮像制御器１２４に動作可能であるように接続され、この制御器１２４は、例えば走査プロトコル及び検出器の位置決めシーケンスを供給するような画像処理、データの取得、復元、記憶、登録、融合に関する機能、又は画像データの処理及び取得された画像データの人が読むことができる表示を提供することに関する他の機能を実行する。衝突回避機能１２６は、システム制御器１２２に動作可能であるように接続され、撮像システムの構成要素に対する継続する衝突回避分析を実行する。
【００１２】
ガントリ１０２は、患者の画像データを取得することを目的に、２つのガンマ線検出器１０及び１１の移動を支援及び提供するために用いられる。例えばＳＰＥＣＴ(single photon emission computed tomography)のようなある型式の撮像研究の間、検出器１０及び１１は、長軸３０の周りの様々な異なる角度位置に位置決めされ、患者の身体の周りの異なる角度から画像データを取得する。この長軸３０は通常、患者の身体の長軸方向に通り抜け、特定の撮像研究に対しては検出器１０及び１１の回転の中心でよい。検出器１０及び１１を位置決めするためのガントリ１０２の移動及び構成は、これらがデータ取得及び画像復元処理であるため、制御及び処理コンピュータシステム１０４により制御される。
【００１３】
オーバーヘッドガントリ１０２は、４つの部材（梁(beam)）１４を含み、これらは一般的に矩形形状を形成するためにそれらの端部において接続されている。これら梁１４は、前記矩形の角において、垂直な支柱１２により床から離れて水平に支持される。これら梁１４は、人がこれら梁の下を歩くことができるように、床から十分離れて支持される。代わりに、水平な梁１４が下から支持されるのではなく、天井に設置されてもよい。
【００１４】
ガントリは、オーバヘッド位置から下向きに懸架される２つの支持アーム２３及び２４を含む。支持アーム２３は検出器１０を支持するのに対し、支持アーム２４は検出器１１を支持する。これら支持アーム２３及び２４は、検出器１０及び１１に遷移時において（長軸３０に対し垂直である）ｘ方向と、（長軸３０に対し平行である）ｚ方向との両方に水平に移動することを可能にする。さらに、これら支持アーム２３及び２４は、各検出器が“伸縮(telescoping)”行動を行うことができる、すなわちｙ方向に延在又は後退することができるような直動関節(prismatic joint)を含む。故に、検出器自身が撮像作業中に時々患者より下に置かれたとしても、各検出器は常に支持アームにより患者の上から懸架される。
【００１５】
以下に説明されるように、支持アーム２３及び２４は適当な回転関節(revolute joint)を含み、これら関節において、支持部分間の相対的な角度が変更することができる。さらに、従来のリングベースのシステムと比較して、検出器が動く通路は互いに独立する。
【００１６】
梁１４は、ガントリ１０２の寸法をこのガントリが置かれる部屋の寸法に一致させるために、異なる長さを持つことが望ましい。垂直な支柱１２の各々は、患者とのより密接な近接を供給するため、他には主治医、生命維持システム及び他の装備の移動を容易にするため、壁に又は壁の近くに置かれる。加えて、撮像システムのオブジェクトとの衝突に含まれる撮像室内のオブジェクトの実施例は、キャビネット３４（図２参照）及びシンク３６（図３参照）を含む。
【００１７】
上述されるように、オーバーヘッドガントリ１０２は、検出器１０及び１１の位置決めに関し、従来のシステムよりも大きな柔軟性を供給する。図１から図３において、ガントリ１０２は、各アームに対し３つのｘ、ｙ及びｚ軸用の直動関節を持つ三次元デカルトマニピュレータであり、これら軸は（本場合はガンマ線検出器である）エンドエフェクタがこれら軸により規定される直方体容量(rectangular solid volume)内の何処かに位置決めされることが可能である。図２及び図３は、撮像室及びこの空間内の他のオブジェクトと同様に、患者テーブル５５に関する主軸の方位を説明している。３つのデカルト軸に加え、ガントリ１０２は、各アームの端部に、検出器を患者の周り（すなわちｘ軸に平行なラインの周り）に回転させるための回転関節１１４ａ及び１１４ｂを持つ。他の回転関節１１６ａ及び１１６ｂは、検出器１０及び１１を撮像室内に位置決めする際により大きな柔軟性を供給するために含まれる。
【００１８】
ここで図４を見てみると、衝突回避機能１２６は、ガントリ及び撮像システム内のオブジェクトの動きと、他の移動可能な及び固定されたオブジェクトに関連するそれらオブジェクトの位置とを監視し、撮像システムの構成要素が他のオブジェクトと衝突する可能性を減少させる。この衝突回避機能１２６は、移動可能な撮像システムの構成要素をオペレータの手動制御器による移動中に特に効果的である。例えば、オペレータがオペレータインタフェース１０８を使用し、検出器１０及び１１を患者の近くの初期位置に置き、撮像走査用のデータ取得を始める。撮像システムの構成要素がオペレータにより操作されるので、潜在的な衝突は、撮像室内の他のオブジェクトに関連する各構成要素の先取り位置を計算することによりリアルタイムでチェックされる。
【００１９】
モデルリーダ１３０は、各オブジェクトに対する三次元モデルを衝突モデルファイルに記憶する。各オブジェクトの説明は、ガントリシステム及び撮像室のオブジェクトの既知の物理的大きさ並びに始動位置によるものである。各オブジェクトファイルは、各オブジェクトに対する１つ以上の幾何学構造から形成される。これらオブジェクトは、例えば検出器１０、１１、支持アーム２３、２４、患者テーブル５５のような撮像システムにおけるリンクに関連する。
【００２０】
この撮像システムにおける多くのオブジェクトに対し、多面体は前記構造を作成するのに十分である。各オブジェクトは初めに、三次元座標系におけるワイヤフレームによる適当な基準フレームに関連して規定される。これらワイヤフレーム部分の交点での各頂点は、基準フレームにおけるＸ、Ｙ及びＺ座標を持つ。新しいオブジェクト及び位置特定構造物は、以下に記載される図６に示されるユーザインタフェースを用いてオペレータによりモデルリーダ１３０に加えられることができる。所望するなら、オブジェクトの表面の周りに衝突回避処理（ＣＡＰ）の層を設けるために、バッファ区域がこのオブジェクトの寸法及び座標に加えられる。これは、これにより潜在的な来るべき衝突をより早くオペレータに通知するオブジェクトよりも１ｃｍ−５ｃｍだけ大きい。このオブジェクトの各表面はさらに、以下に記載される衝突ソフトウェアと共に使用するのに適するオブジェクトの三角形モデル(vertex triangle model)として使用する一組の三角形に分解される。
【００２１】
オブジェクトの取扱者１３２は、撮像室及びガントリシステム内のどのオブジェクトが現在アクティブであるかをトラッキングし、ペア（オブジェクト間）での衝突試験をセットアップするために衝突検知機能１３６と連係して機能(interface)する。所望の動作に依存して、幾つかのオブジェクトは使用不可又は再使用可能となってよい。例えば、単一の検出器１０及び対応する支持アーム２３が単に、所与の臨床的撮像プロトコルに対しアクティブでもよい。このように、アクティブな検出器がキャビネット３６と衝突する移動範囲は持たなくてよく、これがこの特定の撮像シーケンスに対し使用可能となってよい。しかしながら、走査される次の患者は、両方の検出器１０、１１をアクティブにする必要があり、キャビネット３４は、潜在的な衝突に対して調査されるべきオブジェクトとしてこのオブジェクトの取扱者により再使用可能及びトラッキングされる。加えて、異なるコリメータが異なる形状を持ち、選択したコリメータに依存して、様々なコリメータに対する異なる属性がモデルリーダ１３０に記憶される。異なる臨床的撮像プロトコルが異なるコリメータを必要とする（又は全く必要としない）ので、検出器上にコリメータを示すオブジェクトは、所望されるように使用不可とすることができる。幾つかの例において、これらオブジェクトの組は、これら組が決して衝突しないと判断されることができる。例えば、患者テーブル５５が撮像シーケンス中に患者を並進させることができたとしても、このテーブルはキャビネット３４又はシンク３６と決して衝突することはない。このように、衝突比較(collision comparison)は如何なるときにも必要ではなく、オブジェクトの取扱者がオブジェクト間におけるこれらの関係をトラッキングし、衝突検出試験から衝突していない組を取り除く。潜在的な衝突オブジェクト及び組を削除することは、衝突試験の計算時間を改善する。他の例において、システム構成又は撮像室が変更される場合、構成要素が使用不可又は使用可能にされてよい。
【００２２】
動き計算機能１３４は、オブジェクトの動きを計算する。これらオブジェクトは速度、位置及び回転を持つ。衝突するための比較されるべきオブジェクトに対し、共通の座標系は、ある座標系から他の座標系へ変換するための変形行列を用いて確立される。ガントリシステム内の各リンク又はオブジェクトは、その次の添付されるリンクに対するそれ自身の関連する位置を持つ。例えばモータのようなアクチュエータは動きに対するリンクに及び位置信号を制御器に供給するために接続される。所与のオブジェクトは、共通の座標系に関連するオブジェクに対する最終変形行列を得るのに使用されるべき多数の中間行列を持つ。前記最終変換にオブジェクトのワイヤフレーム座標を倍増することは、以下の衝突判断のための衝突アルゴリズムにより使用されるべきオブジェクトの現在の位置に対する新しい座標を生じさせる。中間行列の係数は、各オブジェクトを前の位置から現在の位置へ回転及び並進するアクチュエータから計算される。中間変形行列の幾つかは、１つ以上のオブジェクトにより共有され、これにより必要とされる計算リソースを減少させる。
【００２３】
動き計算機能１３４は、動きの変化(motion shift)をオブジェクトの現在の位置に加えることによりオブジェクトの動きを計算する。例えば、相対的な正の動きにおいて、
［新しい位置］＝［現在の位置］＋［先取りデータ］＋［ＣＡＰの層］、
相対的な負の動きに対しては、
［新しい位置］＝［現在の位置］−［先取りデータ］−［ＣＡＰの層］、
である。ここで、
現在の位置：マッピングされるオブジェクト座標から読み取られる。
先取りデータ：０．５秒の先取り時間による動きの変化量を計算するのに用いられる台形状の速度特性。
ＣＡＰの層：オブジェクトの各軸に一様に又は代わりに一義的に与えられるバッファ区域であり、衝突試験からのオブジェクト間におけるＣＡＰの層に予測される侵入は、音響的警告となり、ガントリ駆動制御器１２０への動き命令を停止する。
【００２４】
所望の衝突距離は、衝突が検出される前のオブジェクト間の許容される近接を説明している。ＣＡＰの層の大きさが前記所望の衝突距離を反映したとしても、オブジェクト間の物理的距離は、物理オブジェクトを示すための内部衝突回避モデルの能力に依存している。このモデルは通常、オブジェクトよりも大きく、実際の近接実施に幾らかの追加の距離を加える。例えば、テーブルの場合、このテーブルの垂直位置は、テーブルの撓み又は変形のために、＋２．５／−０．５ｃｍ（−１．５ｃｍ仕様）内にあることが単に知られている。テーブルはそれの最大範囲を含むように形成されるので、３ｃｍの最大変形が垂直方向におけるテーブルと他のオブジェクトとの間の最小衝突近接に３ｃｍを加えることができる。
【００２５】
一度新しい位置が計算されると、このモデルのオブジェクトは、これらオブジェクトが新しい位置に移動されるように、更新されなければならない。各オブジェクトは、その位置を空間に描写するための最新の４×４の変換行列を持つ。この行列は、オブジェクト（その頂点）を変換し、次のフレームのための、すなわち次の先取り検査のためのオブジェクトの新しい位置を計算するのに用いられる。モデルファイルが最初に読み込まれる場合、全てのオブジェクトは、動きがこの基準位置に関連して計算されるように、既知の始動軸位置にあると仮定される。変換のシーケンスが並進及び回転行列を用いて計算され、各オブジェクトに対する全体的な変換行列を作り出す。
【００２６】
衝突検出機能１３６は、一度オブジェクトの位置が更新されるアルゴリズムを用いて行われる。本発明に使用するための衝突アルゴリズム／プログラムの適切な組み合わせは、V-Collide及びRAPIDを含んでいる。両方のプログラムは、Chapel HillのUniversity of North CarolinaのMing Lin PhD.から利用可能である。RAPIDは公共のドメインパッケージであり、両方のプログラムの利用はさらに、V-Collide: Accelerated Collision Detection for VRML, VMRL Proceedings 1977, pp.119-125に記載されてあり、参照することによりこれに含まれるとする。
【００２７】
一般的に、V-collide/RAPIDアルゴリズムは、各オブジェクトを示すための指向性境界箱(OBB: Oriented bounding box)の階層ツリーを計算する。これら境界箱(bounding box)間の検査は、連続するレベルで行われ、粗い推定での試験から、より迫った推定での試験に進む。特に素早く保守的な推定は、例えばｎ体アルゴリズムのような掃引及び剪定アルゴリズムを用いて、データベースにおいて潜在的に衝突しているオブジェクトの組を見つける。その後、交差試験が、分離する平面／分離する軸に関する定理を利用するＯＢＢ間のばらばらさ(disjointedness)試験を用いて行われる。これら２つのオブジェクトのＯＢＢがばらばらである場合、このとき、これらオブジェクトは交差せず、衝突しない。必要であるなら、三角形−三角形交差試験(triangle-triangle intersection tests)が検査の最終レベルにおいて行われる。
【００２８】
衝突処理機能１３８は、衝突試験の結果をシステム制御器１２２を介してこのシステムの残りに通知する。衝突が検出されない場合、動きは通常の動作下で続行する。衝突が検出される場合、衝突回避機能１２６がアクティブな軸の各々に動きの停止を送る。衝突する方向への連続する動きが制止される一方、オペレータが反対方向に移動することにより衝突から離れることを可能にする。今にも起こりそうな衝突を見つけた後、ユーザが衝突する方向に停止した軸を移動するようにボタンを押し続ける場合、ユーザインタフェースにおいて音響的ビープ音又は視覚的警告が生成され、ユーザに通知する。
【００２９】
図５を見てみると、本発明の態様による制御処理が良いとされている。この制御処理は、ステップ２００で始まり、撮像システムを起動する。ステップ２００において、制御及び画像処理システム１０４における全ての内部状態は、初期値に設定される。この処理はステップ２０２に進み、ここでオペレータのインタフェース１０８を介してオペレータにより移動が初期化される。アクチュエータ（モータ）センサがオペレータが初期化した移動からシステムの動きを検出する場合、センサ信号は制御器に送られ、この処理はステップ２０４へ移動する。ステップ２０４において、システム全ての位置及び動き情報をガントリシステムのリンクに接続されるアクチュエート装置から収集し始める。各オブジェクトは、個々の中間行列を更新するのに必要な情報に対する関連するアクチュエータを照会（クエリー）する。行列の更新に必要な情報を蓄積する際に、これらオブジェクトに対する新しい最終変換が計算される。この新しい最終変換が計算され、既定の時間間隔の終わりでの見込み位置、例えば０．５秒の先取り位置を含む。次に、ステップ２０６において、オブジェクトに対する新しい最終変換は、オブジェクトのワイヤフレームの位置を更新し、新しいオブジェクト位置を供給するのに利用される。更新されるワイヤフレームの新しいオブジェクト位置は、ステップ２０８においてV-Collide/RAPID衝突回避アルゴリズムが実行される衝突検出１３６に供給される。衝突が未決定であると判断される場合、衝突検出１３６は、適切な信号を衝突処理機能１３８に供給し、この処理は、衝突処理機能１３８が衝突のシステム制御器１２２に指示するステップ２１０に続く。このシステム制御器１２２は、ガントリ駆動制御器１２０に適切な制御信号を供給し、移動を停止させる。
【００３０】
ステップ２０８における判断が未決定の衝突は存在しないことである場合、前記処理はステップ２１２に進み、移動を許容する。ステップ２２２の後、処理はステップ２０４に戻され、次の位置が検知され、この処理は潜在的な衝突を評価されることを繰り返す。
【００３１】
図６及び７を見てみると、衝突回避分析に対する新しいオブジェクトを追加するための処理がさらに理解される。図７における処理は、オペレータが新しいオブジェクトを撮像室４００（図６参照）に加えるためにオプションを選択する場合、ステップ３００で始める。次いで、ステップ３０２において、撮像室４００の表示は、ディスプレイ１１０上においてオペレータに示される。ステップ３０４において、オペレータは次のオブジェクトの入力４０２を選択し、このオブジェクト入力のダイアログを初期化する。例えば、新しいオブジェクト４０４が英数字又はグラフィックのインタフェース技法を用いて入力されてよい。オブジェクトの形式、撮像室内のオブジェクトの大きさ及び位置は、オペレータにより設けられてよい。代わりに、追加のボックス入力４０６は、撮像室に挿入されるオブジェクトとなることができる。新しいオブジェクトを入力した後、この新しいオブジェクト４０４はステップ３０６において撮像室４００に表示される。ステップ３０８において、オペレータは代表的な入力４０８、４０９、タッチスクリーン又はマウスの命令を用いて前記ボックスを位置決め又はボックスの大きさを修正することができる。ステップ３１０において、新しいオブジェクトの最終位置の座標及び属性が決められ、この処理は、新しいオブジェクトがモデルリーダ１３０に置かれ、処理されるステップ３１２に続く。この処理はステップ３１４で終了する。
【００３２】
本発明の特定の特徴が説明される実施例の１つだけに関して上述されたのに対し、上記特徴は、如何なる所与の特定のアプリケーションに対し所望され且つ有利であるように、他の実施例の他の１つ以上の特徴と組み合わされてもよい。
【００３３】
本発明の上記説明から、当業者は改良、変更及び修正が分かっている。当業者の技術範囲内にある上記改良、変更及び修正は、添付される特許請求の範囲により包含されている。例えば、従来の回転型ガントリガンマカメラの構成は、本発明の原理を利用し、オペレータの制御を用いて、オペレータの検出器の位置決めする間に、システムの構成要素間の衝突を避ける。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の原理に従う診断撮像システムの概略表示。
【図２】検出器支持体の構成及び撮像室内のシステムの構成要素に対する動きの形式を示すオーバヘッドガントリ撮像システムの説明図。
【図３】検出器支持体の他の構成及び撮像室内のシステムの構成要素に対する動きの形式を示すオーバヘッドガントリ撮像システムの説明図。
【図４】本発明の原理による装置を説明するブロック図。
【図５】本発明の処理実施特性の機能的な流れ図
【図６】本発明の態様と共に使用するユーザインタフェースの表示図。
【図７】本発明の原理よる処理の機能的な流れ図。
【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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【国際調査報告】
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