(57)【要約】  医療検査装置は、撮像手段（２、３）と、ビューイングシステム（４）とを有し、ここで画像データ処理手段（５）が、関心のフィーチャの異なる画像の作成を容易にするように構成され、前記フィーチャの姿勢が、前記異なる画像において比較されることができる。画像データ処理手段（５）は、前記撮像手段により生成された第１画像内の前記解剖学的フィーチャの姿勢を推定し、推定された姿勢での前記関心のフィーチャを持つ更に他の画像を作成するために撮像手段（２、３）の１つ以上のパラメータを制御する所望の撮像の幾何学的配置を示す撮像手段制御データを作成し、作成された前記撮像手段制御データを出力する。出力される前記制御データは、見られることができる形式で出力されてもよく、及び／又は前記撮像手段のパラメータを自動的に制御するように撮像手段（２、３）に直接出力されてもよい。出力される前記制御データは、所望の輝度特性を持つ画像を作成するように前記撮像手段を制御することもできる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、ビューイングシステムと、画像データ処理手段とを有する医療検査装置であって、前記画像データ処理手段が、
前記撮像手段により生成された画像に関するデータを処理し、前記画像に表れる解剖学的フィーチャの姿勢を表すデータを推定する姿勢推定手段と、
前記姿勢推定手段により生成された前記解剖学的フィーチャの前記姿勢を表すデータを処理し、前記姿勢推定手段により推定された前記姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するための所望の撮像条件を示す前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御する撮像手段制御データを作成する姿勢補正手段と、
前記撮像手段制御データを出力するデータ出力手段と、
を有する装置。
【請求項２】
使用中に、前記データ出力手段が、前記撮像手段制御データを見られることができる形式で出力する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
使用中に、前記データ出力手段が、前記撮像手段制御データを前記撮像手段に出力する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記撮像手段制御データが、更に、所望の輝度特性を持つ他の画像を作成するために前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御するデータを有する、請求項１、２及び３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
使用中に、
前記姿勢推定手段が、それぞれ異なる時間に前記撮像手段により生成された第１及び第２画像に関するデータを処理し、前記第１画像内の撮像された解剖学的フィーチャの姿勢と比較される前記第２画像内の前記撮像された解剖学的フィーチャの相対的な姿勢を推定し、
前記姿勢補正手段が、前記姿勢推定手段により生成された前記解剖学的フィーチャの前記相対的な姿勢を表すデータを処理し、前記第１画像内の前記解剖学的フィーチャの姿勢と同じ姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するのに必要な前記撮像手段の設定を示す撮像手段制御データを作成する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
撮像手段により生成された画像に関するデータを処理し、前記画像に表れる解剖学的フィーチャの姿勢を推定する姿勢推定手段と、
前記姿勢推定手段により生成された前記解剖学的フィーチャの前記姿勢を表すデータを処理し、前記姿勢推定手段により推定された前記姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するために前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御するための所望の撮像の幾何学的配置を示す撮像手段制御データを作成する姿勢補正手段と、
前記撮像手段制御データを出力するデータ出力手段と、
を有する医療用ビューイングシステム。
【請求項７】
使用中に、前記データ出力手段が、前記撮像手段制御データを見られることができる形式で出力する、請求項６に記載の医療用ビューイングシステム。
【請求項８】
使用中に、前記データ出力手段が、前記撮像手段制御データを前記撮像手段に出力する、請求項６に記載の医療用ビューイングシステム。
【請求項９】
前記撮像手段制御データが、更に、前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御するデータを有し、これにより所望の輝度特性を持つ他の画像を作成する、請求項６、７及び８の何れか一項に記載の医療用ビューイングシステム。
【請求項１０】
使用中に、
前記姿勢推定手段が、それぞれ異なる時間に前記撮像手段により生成された第１及び第２画像に関するデータを処理し、前記第１画像内の撮像された解剖学的フィーチャの姿勢と比較される前記第２画像内の前記撮像された解剖学的フィーチャの相対的な姿勢を推定し、
前記姿勢補正手段が、前記姿勢推定手段により生成された前記解剖学的フィーチャの前記相対的な姿勢を表すデータを処理し、前記第１画像内の前記解剖学的フィーチャの姿勢と同じ姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するのに必要な前記撮像手段の設定を示す撮像手段制御データを作成する、
請求項６乃至９の何れか一項に記載の医療用ビューイングシステム。
【請求項１１】
汎用コンピュータ上での使用の場合、以下のステップ、即ち
撮像手段により生成された画像に関するデータを処理し、前記画像に表れる解剖学的フィーチャの姿勢を推定するステップと、
前記姿勢を推定するステップの結果として生じた前記解剖学的フィーチャの前記姿勢を表すデータを処理し、前記姿勢を推定するステップにより推定された前記姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するために前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御する所望の撮像の幾何学的配置を示す撮像手段制御データを作成するステップと、
前記撮像手段制御データを出力するステップと、
を前記コンピュータに実行させるように構成されるコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記データを出力するステップが、前記撮像手段制御データを見られることができる形式で出力する、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記データを出力するステップが、前記撮像手段制御データを前記撮像手段に出力するステップを有する、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記撮像手段制御データが、更に、所望の輝度特性を持つ他の画像を作成するために前記撮像手段の１つ以上のパラメータを制御するデータを有する、請求項１１、１２及び１３の何れか一項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１５】
前記姿勢を推定するステップが、それぞれ異なる時間に前記撮像手段により生成された第１及び第２画像に関するデータを処理し、前記第１画像内の撮像された解剖学的フィーチャの姿勢と比較される前記第２画像内の前記撮像された解剖学的フィーチャの相対的な姿勢を推定するステップを有し、
姿勢補正ステップが、前記姿勢を推定するステップの結果として生じた前記解剖学的フィーチャの前記相対的な姿勢を表すデータを処理し、前記第１画像内の前記解剖学的フィーチャの姿勢と同じ姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ他の画像を作成するのに必要な前記撮像手段の設定を示す撮像手段制御データを作成するステップを有する、
請求項１１乃至１４の何れか一項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像の比較を容易化するために設定の補正を実行する手段を持つ医療検査装置と、医療用ビューイングシステムと、コンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像装置及びＣＴスキャナ等のような医用画像技術の広まった採用と共に、画像データが医療従事者にとって有用である形式で視覚化されることを可能にする向上された医療用ビューイングシステムの要望がある。ほとんどの医療検査装置は、ビューイングシステムと結合され、前記ビューイングシステムは、画像データを処理し、撮像された要素、例えば体の一部、臓器等をリアルタイムで見られることができる表現を生成することができるコンピュータを使用するデータ処理機器を有する。一般に、このようなビューイングシステムはインタラクティブであり、医療従事者が、取得された画像及び／又は画像データの表現に影響を与えることを可能にすることが望ましい。撮像装置から離れたワークステーションは、しばしば取得された画像データの後処理のためにも使用される。
【０００３】
人工関節の運動の解析を容易化するために設計された１つの医療用ビューイングシステムは、記事“An interactive system for kinematic analysis of artificial joint implants” by Sarojak et al, Proc. of the 36th Rocky Mountain Bioengineering Symposium, 1999に記述される。このシステムの目的は、関節が機能している場合に関連する運動の性質を研究することができるように、異なる位置の人工関節全置換術（ＴＪＡ）インプラントの画像を生成することができることである。関節の運動の解析を容易化するために、このシステムは、当該画像のインプラントの“姿勢”を定量化することができるために、関節の各位置に対して画像データを処理する。“姿勢”は、前記インプラントのコンピュータ利用設計モデルに関して測定される。前記インプラントの３次元（３Ｄ）の形状を知っていれば、前記インプラントの“姿勢”の推定により、前記インプラントの単一の２次元（２Ｄ）投影又は２次元画像からの前記インプラントの視角の推定は、理解されるべきである。この刊行物は、前記インプラントの姿勢、即ち２次元画像フレーム座標系に対する前記インプラントの角度を推定するためのパターンマッチング技術の使用を記述する。著者の仕事は、患者の膝のインプラントの動的な研究をすることを目的とした。この刊行物は、フォローアップ画像間の長期比較を行う試みは開示しない。この技術を股関節プロテーゼのような他のより複雑なインプラントに応用しようともしなかった。
【０００４】
しばしば、典型的には医学上重要な変化を検出するために、異なる時間に取得された同じ解剖学的フィーチャの医用画像を比較することができることが望ましい。例えば、整形外科の分野において、股関節置換のようなプロテーゼが埋め込まれる場合、前記プロテーゼは、周囲の構造に変化を生じることができる。更に、前記プロテーゼの位置は、時間が経つと変化することができ、前記プロテーゼは、磨り減ることがあり得る。このような進展をモニタするために、前記プロテーゼを埋め込む手術の直後に前記プロテーゼ及びその周囲の画像を生成し、この後、一週間、次いで一ヶ月等のような間隔で数年後までフォローアップ画像を生成することが望ましい。異なる時間に撮られた画像の比較により、医療従事者は、どのように前記プロテーゼが周囲に作用しているか、並びに前記プロテーゼが移動していないか及び／又は磨り減っていないかどうかを評価することができる。
【０００５】
結合されたビューイングシステムを持つ既存の医療検査装置を使用する場合、異なる時間に撮られた同じ解剖学的フィーチャの医用画像を比較するのは単純なことではない。前記医療検査装置に対する前記解剖学的フィーチャの位置は、画像間で必ずしも一定ではなく、画像内のフィーチャの幾何学的配置の違いを生じる。更に、比較されるべき画像は、異なる撮像装置を使用して撮られるかもしれず、及び／又は前記医療検査装置の撮像装置の設定が、画像間で異なり、画像の相対的なピクセルの輝度及び前記フィーチャの幾何学的配置の違いを生じるかもしれない。示されたように、撮像条件のこれらの違いは、比較されるべき画像に影響を及ぼす。従って、比較されるべき画像を見る場合、医療従事者にとって前記解剖学的フィーチャ及び周囲の本当の変化と単に撮像条件の違いによる画像の外見上の変化との間を区別することが難しくなる。
【０００６】
ところで、この文書において、表現“関心のフィーチャ”は、広く使用され、骨、血管、臓器、体液又はこれら以外のものであろうと、体内（人間又は動物であろうと）の如何なるフィーチャ又は領域をも表し、体内に埋め込まれた又は体に付着された人工的な要素を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従事者が、例えば異なる時間において、フォローアップ手順の異なる段階において生成された、異なる医用画像において取得された同じ関心のフィーチャの正確な比較を実行することを可能にする手段を持つビューイングシステムに結合された医療検査装置を提供することである。
【０００８】
より具体的には、本発明の目的は、プロテーゼの３次元モデルの姿勢が事前に既知であることを仮定して、現在の視点におけるプロテーゼの姿勢を推定する手段を持つこのようなビューイングシステムを提供することである。これは、従事者が、前記プロテーゼが１つのフォローアップ画像又は一連のフォローアップ画像において実質的に同じ視角で見られることを確かめることを可能にするだろう。事前に既知の視角と異なる場合、前記ビューイングシステムを使用して、前記医療検査装置の設定に関する情報が、前記従事者に提供される。前記医療検査装置の設定が記録され、対応するデータの情報が、補正されるべき画像に関して前記ビューイングシステムの表示システムの一部に表示される。これらの補正データは、前記従事者が、前記ビューイングシステムを使用して、“姿勢”に関して前記医療検査装置の設定を補正することを可能にするだろうし、この故に、異なる時間に生成された同じ関心のフィーチャの医用画像において、撮像条件の違いから生じる不一致を減少することを可能にするだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１実施例において、本発明のシステムは、異なる時間に撮られた関心のフィーチャの医用画像の比較を容易化する手段を持ち、前記容易化する手段は、基準画像に表される同じ関心のフィーチャの姿勢に対してフォローアップ画像に表される前記関心のフィーチャの“姿勢”、即ち視角に適用されるべき補正を指示する第１手段を有する。本発明によると、姿勢の著しい違いを避けるために、基準画像と呼ばれる、前記関心のフィーチャを表す最初の画像は、基準姿勢と呼ばれる前記フィーチャの姿勢を推定するために解析される。前記基準姿勢は、基準３次元モデルにおける前記関心のフィーチャに関して、又は対応する基準２次元画像内の前記関心のフィーチャの識別部分に対して推定され得る。次いで、フォローアップ画像が更に形成される場合、前記関心のフィーチャが前記基準画像内の同じ関心のフィーチャの姿勢と同じ若しくは実質的に近い姿勢を持つような前記フォローアップ画像を作成するために、どのように前記撮像装置設定を修正すべきか及び／又はどのように前記患者を配置すべきかを前記撮像装置のオペレータに命令する制御データが送られる。利点は、前記フォローアップ画像において、前記関心のフィーチャが、前記基準画像と実質的に同じ視角及び倍率で見られることである。
【００１０】
他の実施例において、本発明の前記システムは、異なる時間に撮られた関心のフィーチャの医用画像の比較を容易化する第２手段を持ち、前記基準画像を取得するのに使用された照射光生成器の設定に対するフォローアップ画像を取得するのに使用された照射光生成器の設定の補正を指示する第２手段を有する。本発明によると、画像輝度較正ファントムは、前記フォローアップ画像と前記基準画像との間の輝度レベルの不一致を補正するために前記照射光生成器設定、例えばＸ線生成器設定を完全に特徴付けるために加えられる。次いで、フォローアップ画像が更に形成される場合、制御データは前記ビューイングシステムを使用して送られ、前記関心のフィーチャが前記基準画像の同じフィーチャのグレイ値と実質的に近いグレイ値を持つような前記フォローアップ画像を作成するために、どのように前記医療検査装置の設定を構成すべきかを前記医療検査装置のオペレータに命令する。利点は、前記フォローアップ画像及び前記基準画像が、正確に比較されることができることである。
【００１１】
この制御データは、基準画像の関心のフィーチャと最後のフォローアップ画像の取得の直前の“試行”で作成された画像の同じフィーチャとの比較に基づいて生成され得る。試行画像は、前記基準画像と補正された最後の画像との間の中間画像であり、前記試行画像において前記関心のフィーチャの姿勢及びグレイレベルの違いが前記基準画像に対して推定され、制御データが送られる。このような場合に、前記制御データは、所望の姿勢での前記関心のフィーチャを持つ最後のフォローアップ画像を得るために、どのように前記医療検査装置の設定及び／又は患者の位置を変えるべきかに関する前記オペレータに対する命令に関連し得る。換言すると、出力制御データは、前記医療検査装置の１つ以上の幾何学的パラメータの所望の値を示してもよく、及び／又は前記出力制御データは、前記所望の姿勢での前記関心のフィーチャを持つ前記最後のフォローアップ画像を得るために、前記医療検査装置のこのようなパラメータに対して行われるべき変更を示してもよい。前記制御データは、前記照射光生成器の電圧及び電流の強さの照射光生成器設定のような画像の輝度レベルに関する前記医療検査装置の設定パラメータをどのように調整すべきかを前記オペレータに付加的に命令してもよい。
【００１２】
本発明は、下の概略的な図面を参照して詳細に記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、Ｘ線検査装置及び結合されたビューイングシステムが、関心のフィーチャと見なされる股関節プロテーゼの画像を作成及び処理するために使用される実施例を参照して下に詳細に記述されるだろう。しかしながら、本発明が、より一般的に、他の種類の撮像技術を使用する医療検査装置及びビューイングシステムに応用可能であることは、理解されるべきである。本発明により処理されるべき画像の対象となることができる人間又は動物の関心のフィーチャには、実質的に制限が無い。
【００１４】
図１Ａは、医療検査装置及びビューイングシステムの主要な構成要素を示す図である。前記医療検査装置は、患者が横たわるベッド１と、前記患者の関心の解剖学的フィーチャの画像を作成するＸ線撮像装置３と結合されたＸ線生成器２とを含む。前記医療検査装置は、Ｘ線撮像装置３により作成された画像データを処理するコンピュータシステム４を含むビューイングシステムを有する、又は結合される。前記ビューイングシステムは、前記関心のフィーチャの姿勢が異なる画像において比較されることができるように、前記関心のフィーチャの異なる画像が作成されることを可能にするように最適化される。典型的には、前記異なる画像は、異なる時間において生成されるだろうし、医療従事者は、前記異なる画像の取得の間にある間隔の間に前記患者の体内で生じる進展を識別するために前記画像を比較することを望むだろう。
【００１５】
前記患者は、ベッド以外のサポート上で前記Ｘ線検査装置に提示されてもよいし、又は周知の仕方で、前記検査装置に対して既知の位置関係で患者自身の全体又は一部を提示するように立ってもよい。同様に、既知のＸ線検査装置が使用されてもよい。前記ビューイングシステムにおいて、コンピュータシステム４は、データ処理手段５と、表示画面６と、データ及び／又は命令の入力のためのキーボード７とを含む。前記ビューイングシステムは、この分野において一般に既知であるような他の従来の要素及び周辺機器を含んでもよいし又は接続されてもよい。例えば、前記ビューイングシステムは、バスによりローカル又はリモート・ワークステーション、プリンタ、アーカイブ記憶部等に接続されてもよい。
【００１６】
本発明において、前記プロテーゼ及び周囲の領域の２次元Ｘ線画像は、デジタル形式で入手可能であると仮定される。更に、前記プロテーゼの３次元モデルも入手可能であると仮定される。同じ製造元の同様なプロテーゼの３次元撮像により又はインプラント製造者により提供された３次元ＣＡＤモデルを使用することにより前記プロテーゼの３次元基準画像を取得することが可能である。前記プロテーゼの３次元基準画像を取得する他の可能性は、手術の直後に前記プロテーゼの周りの領域に対して前記患者の３次元撮像を実行することである。
【００１７】
本発明の前記ビューイングシステムは、以下に記述される手順を実行するデータ処理手段５を持つ。
【００１８】
図２は、図１Ａの前記医療検査装置及びビューイングシステムのデータ処理手段５により実行される機能のフロー図である。好ましくは、下に記述される画像データ処理手段が図１ＡのＸ線撮像装置３により作成された画像に適用される前に、標準的なＸ線画像較正及び補正手順が、前記画像に適用される。このような手順は、例えば、ピンクッション及び地磁界歪、並びにイメージ増倍管の口径食の効果に対する補正を含む。
【００１９】
図２に示されるように、前記ビューイングシステムは、取得手段３を使用して、所定の患者の前記関心のフィーチャの“試行”画像Ｉ２を取得する取得ステップＳ１を実行する。前記試行画像は、前記基準画像と実質的に同じ視角及び“姿勢”と呼ばれる幾何学的パラメータ並びに実質的に同じ光照射条件を持つフォローアップ画像を最終的に得るために、幾何学的データ設定及び光強度設定を決定するために解析される中間画像であろう。典型的には、この試行画像は、前記患者の体の適切な領域、例えば股関節プロテーゼの画像を生成する場合には股関節領域の“テストショット”を作成するためにＸ線撮像装置３を使用することにより取得されるだろう。前記試行画像を表す画像データは、Ｘ線撮像装置３の出力として既にデジタル形式であるか、又は既知の手段によりデジタル形式に変換されるかの何れかである。本実施例において、前記患者が横たわる台１は、デジタルＸ線画像データを供給するフラットパネル検出器であると仮定される。前記試行画像は、実際に、前記患者の体の撮像される領域の２次元（２Ｄ）表現である。
【００２０】
図４Ａは、股関節プロテーゼの得られるであろう典型的なＸ線試行画像の例を表す概略的な図を示す。前記股関節プロテーゼは、前記画像の最も明るい部分により表される。前記股関節プロテーゼは、大腿骨（長骨）に固定された下方部を有し、前記下方部は、股関節に固定された上方部と共に関節を形成する。前記上方部は前記下方部の上部において形成されたヘッドで回転して配置されるので、且つ図４Ａの前記画像が２次元投影図なので、前記下方部と上方部との間の前記関節は見えない。図４Ａの図面は、前記患者の骨及びやわらかい組織を表す異なるグレイレベルを持つ部分をも示す。
【００２１】
次に、前記システムは、既知の技術を使用して、図４Ａの前記デジタル試行画像データに適用され、前記関心のフィーチャの輪郭を識別する処理ステップＳ２を実行する処理手段を持つ。従って、所定の２次元Ｘ線試行画像Ｉ２に対して、前記プロテーゼの輪郭は、ステップＳ２において決定される。事実、股関節プロテーゼに対して、前記輪郭の識別部分ＤＰ２と呼ばれる部分のみが必要とされ、常に見られることができる。このような識別部分ＤＰ２は、例えば、図４Ｂに示される最も明るい要素として表される、大腿骨に固定された前記股関節プロテーゼの下方部の一部である。従って、このような場合、識別部分ＤＰ２の前記輪郭は、処理ステップＳ２において識別される。
【００２２】
図２に示されるように、前記ビューイングシステムは、同じ関心のフィーチャの３次元表現を取得する予備取得ステップＳ０を実行する手段を有する。基準３次元表現は、複数の仕方で取得されることができる。例えば、前記プロテーゼの３次元コンピュータ利用設計（ＣＡＤ）モデルを表すデジタルデータが、前記プロテーゼの製造者から入手可能であってもよい。基準３次元表現を取得する他の可能性は、前記股関節プロテーゼを埋め込む手術の直後に前記患者の股関節領域の３次元撮像を実行することである。この撮像プロセスは、前記プロテーゼと、まわりの領域とをカバーするだろう。
【００２３】
次に、例において、前記ビューイングシステムは、前記試行画像内の前記股関節プロテーゼの姿勢が、デジタル試行画像データをステップＳ０において取得されたものと同じ解剖学的フィーチャの基準３次元表現と比較することにより推定されるステップＳ３を実行する手段を持つ。前記試行画像内の前記プロテーゼの姿勢は、前記基準３次元表現の何れの２次元投影像が、前記試行画像内の前記プロテーゼの輪郭ともっとも近くマッチするかを決定することにより推定される。
【００２４】
前記基準３次元表現から決定され、基準画像Ｉ１と呼ばれる２次元投影像は、図３Ａに例として示される。前記関心のフィーチャの輪郭の、ＤＰ１により示される対応する識別部分は、図３Ｂに示される。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、前記股関節プロテーゼ及び前記識別部分は、最も明るい部分である。
【００２５】
図４Ｂに示されるような識別部分ＤＰ２の輪郭は、前記プロテーゼの前記３次元モデルのコンピュータシミュレートされた２次元投影像ＤＰ１の輪郭と比較される。本物のプロテーゼの姿勢、即ち視角及び幾何学的パラメータは、この比較の結果から、投影されたモデルと本当のプロテーゼの輪郭との間の最良の可能な一致という結果になるシミュレートされた前記投影像の幾何学的配置として決定される。
【００２６】
前記基準３次元表現に対して、図４Ｂの前記試行画像内の前記プロテーゼの輪郭の姿勢を推定するのに使用される手順は、好ましくは、上で引用されたSarojak et alによる記事に記述されたパターンマッチング処理である。この推定手順は、２次元画像フレーム座標系に対する前記プロテーゼの前記識別部分の角度によって前記プロテーゼの姿勢を生じる。
【００２７】
ここで、所望の姿勢がステップＳ３において決定された場合、前記所望の姿勢は、入力要件として提示される。前記システムは、ステップＳ４において、使用中の前記Ｘ線装置の設定、及び特に所要の姿勢を再現するための撮像装置３の設定を形成する幾何学的パラメータを自動的に計算する手段を持つ。従って、前記撮像システムの前記計算する手段は、前記ステップＳ４を実行し、前記プロテーゼが所望の姿勢を持つ最後の画像と呼ばれる補正された画像を作成するために必要とされる撮像装置３の１つ以上の設定を示す撮像手段制御データを作成するために推定された姿勢データを変換する。
【００２８】
上記の例によると、前記所望の姿勢は、例えば３次元基準モデルの検討から、医療従事者により選択された基準姿勢であってもよい。代わりに、前記所望の姿勢は、前記プロテーゼの予備画像、例えば、前記プロテーゼの以前に生成された３次元画像から得られてもよい。図１Ｃに図示されるように、一般には、前記所望の姿勢は、所望の座標Ｘ，Ｙによって、及び２次元画像フレーム座標系に対する前記プロテーゼの所望の角度Ψによって指定されるだろう。
【００２９】
この所望の角度は、推定された前記姿勢データと比較され、前記撮像装置により作成されるその後の画像が前記所望の姿勢での前記プロテーゼを示すために、どのように前記患者に対する撮像座標フレームの位置が、設定又は変更されなければならないかを示す制御データが作成される。
【００３０】
前記システムは、ユーザが基準に対してより近いビューイングパラメータを持つ最後のフォローアップ画像と呼ばれる更に他の画像を取得することができるように、前記ユーザにこの情報を提供するステップＳ５を実行する更に他の手段を持つ。本実施例において、計算された前記制御データは、この場合、ステップＳ５において、表示画面６上に表示され、前記プロテーゼが前記所望の姿勢を持つ最後の画像と呼ばれる更に他の画像を作成するためには、どのように前記撮像装置の幾何学的配置を設定すべきかに関する前記オペレータに対する命令を較正する。
【００３１】
図１Ｂにより図示されるように、前記検査装置に対する設定として推定される前記幾何学的パラメータは、直交する基準系（referential）の３つの軸x、y、zに沿って決定された撮像装置３の座標により、前記軸に対する前記基準系の３つの直交する面において決定される前記撮像装置３の角度θ、φ、ψにより、及び前記画像の倍率を定める前記撮像装置と前記患者又はベッドとの間の距離により構成される前記幾何学的パラメータを調整するのに使用されるだろう。従って、前記基準画像内の前記プロテーゼを見て、及び前記最後のフォローアップ画像内の前記プロテーゼを見る間に、上記の７つの前記幾何学的パラメータが同じ又は実質的に近い場合に、前記姿勢は実質的に同じであると言われる。
【００３２】
典型的には、図１Ａ及び１Ｂを参照して上で述べられたように、ベッド１に対するＸ線撮像装置３の前記幾何学的パラメータは、x、y及びz（３自由度）における前記撮像装置の並進位置を変更することにより、前記ヘッドの角度（更に３つの自由度を形成する、方位角ψ、仰角φ及び／又は面内回転角θ）を変更することにより、及び撮像倍率を変更する前記撮像装置の距離を変更することにより変更されることができる。これらの可能性の幾つかは、図１Ａに示される矢印により示される。
【００３３】
ステップ５における前記データ処理手段からの前記制御データ出力は、これらのパラメータの１つ以上が、どのように設定又は変更されるべきかを示す。前記制御データは、例えば、撮像ヘッドの仰角が−８０°に設定されるべき、又は５°だけ増加されるべきであること等を示すことができる。
【００３４】
実際に、一度前記オペレータが、更に他のステップＳ６において、前記制御データによって前記Ｘ線医療検査装置を設定すれば、前記最後の画像が生成されることができるか、又は代わりに他の試行画像が、ステップ７において生成及び表示されることができる。前記プロテーゼの前記姿勢は、前記所望の姿勢が達成されているかどうかを確認するために推定されることができる。もし前記所望の姿勢が依然として達成されていなければ、更に他の制御データが、前記オペレータに対して出力及び表示されることができる。従って、前記処理は、前記撮像角度が、“基準”により近くなるように繰り返されることができる。
【００３５】
上述のように実行される実施例において、患者は、前記Ｘ線医療検査装置に提示され、関心の解剖学的フィーチャを含む領域の最初の試行画像が作成され、前記解剖学的フィーチャの姿勢は、基準モデルとの比較により推定され、推定された姿勢データは、前記患者に対する前記Ｘ線撮像装置の幾何学的配置を変更する医療検査装置制御データを作成するために且つ所望の姿勢での前記解剖学的フィーチャを持つ最後の画像を作成するために変換される。
【００３６】
しかしながら、同じ患者に対して、より早い期間に作成された当該解剖学的フィーチャのより早い画像を前記“試行”画像として扱うことも可能である。このような場合、前記より早い画像内の前記プロテーゼの姿勢が推定され、前記医療検査装置制御データは、例えば、前記より早い（試行）画像と同じ姿勢での前記関心のフィーチャを持つ画像を作成するように前記Ｘ線撮像装置を設定するように制御される。
【００３７】
それぞれ前記試行画像及び前記最後の画像が生成される場合に、前記患者が異なる位置に横たわることによる位置エラーを除去するために前記Ｘ線医療検査装置に対する前記患者の位置を制御することができることは有利である。これは、前記試行画像及び前記最後の画像が、単一の期間中の異なる時間において生成される場合にはそれほどの問題ではないが、これらの画像が異なる期間において生成される場合には、より重要である。前記医療検査装置に対する前記患者の位置の制御は、たくさんの異なる仕方で達成されることができ、例えばベッド（又は前記患者の他の据え付け場所）上に、例えば前記患者の足、頭及び骨盤をぴったり合わせる配置マークを与えることにより、前記ベッド上の点から特定の体の一部までの距離を測定することにより、及び前記Ｘ線撮像装置に対して前記患者を物理的に配置するブラケットを提供することにより達成されることができる。
【００３８】
医用画像の比較は、比較される画像の撮像の幾何学的配置の違いのためだけではなく、異なる画像の画像輝度特性の違いによっても前記医療従事者にとって難しくされる。画像輝度特性のこのような違いは、物理的に異なる装置が、異なる画像を生成するために使用されるため（異なる製造者の装置、同じ製造者の異なる機械等）、又は同じＸ線医療検査装置が、様々な画像が生成される場合に異なって設定されるために生じることができる。従って、本発明の前記ビューイングシステムが、前記撮像の幾何学的配置に関するのと同様に、画像の輝度（グレイレベル）特性に影響を及ぼす前記Ｘ線医療検査装置の設定に関する医療検査装置制御データを作成することができることは有利である。
【００３９】
しばしば、画像が生成された時に何が前記Ｘ線医療検査装置の設定であったかに関するデータが記録されない。従って、前記Ｘ線医療検査装置の輝度設定に関する制御データを生成するために、上述の第１実施例の前記画像データ処理手段は、この試行画像を作成するのに使用された装置の画像輝度プロファイルを評価するために前記試行画像の追加処理を実施することができることが望ましい。評価された前記輝度プロファイルデータは、前記Ｘ線医療検査装置の輝度設定に関する制御データを作成するために変換される。典型的には、前記制御データは、１つ以上の以下のパラメータ、即ちＸ線源生成器であってもよい照射光生成器の電圧及び前記照射光生成器の電流の強さが、どのように設定又は変更されるべきかを示すだろう。
【００４０】
照射源の設定に関する制御データを生成するために、較正ファントムが、前記Ｘ線生成器の設定を完全に特徴付けるように画像フィールドに加えられる。コンピュータプログラムは、この場合、ファントムパターンのグレイ輝度から“外見上の”Ｘ線設定を特徴付ける。この性質において、標準的な画像解析技術は、前記較正ファントムの異なるサブパーツを配置することを可能にし、既知のＸ線吸収特性を持つ前記較正ファントムの代表サブパーツのセットのグレイレベルを表に記録する。この手順は、後に試行及びフォローアップ画像と比較されるだろう基準画像に適用される。これは、画像のグレイ外観を撮像された対象のＸ線吸収特性に関連付けることを可能にする。
【００４１】
図３Ａに図示されるように、較正ファントムを形成するための一連のフィルタは、前記基準画像を形成するための視野を取りながら前記患者の近くに配置される。図４Ａにより図示されるように、較正ファントムを形成するための対応する一連のフィルタは、前記試行画像、次いでフォローアップ画像を形成するための視野を取る間に、前記患者の近くに配置される。前記較正ファントムは、対応するサブパーツを持ち、各サブパーツは、図３Ｃに図示されるように、Ｘ線放射を異なってフィルタリングする。
【００４２】
グレイレベルを較正するこの操作は、初めからデジタル形式で生成された又は既知の手段によりアナログ形式から変換された画像に対して有用である。これは、撮像システム感度の老朽化に関する変化を補償するのを助けることもできる。
【００４３】
図４Ａに図示されるように、前記試行又はフォローアップ画像において、対応する前記較正ファントムが検査され、これのサブパーツのグレイ輝度が、他の表作成において再び記録される。もし前記フォローアップ画像内の明るい及び暗いサブパーツの相対的なグレイ値が、最初の基準画像内のものより互いに近いならば、従事者は、Ｘ線生成器の加速電圧を減少するように勧められ、もしこの比の比較が逆であれば、逆もまた同様である。図４Ｃは、基準画像Ｐ１及び試行又はフォローアップ画像Ｐ２の対応するグレイ輝度を図示する。他方では、グレイ動的範囲は、Ｘ線生成器の電流と共に増加する。これは、図４Ｃにおける画像Ｐ１の最大グレイ輝度と最小グレイ輝度との間の差と比較して、画像Ｐ２の最大グレイ輝度と最小グレイ輝度との間のより大きな差により図示される。この場合、医者には、前記撮像システムの飽和を避けて、必要な場合に前記Ｘ線生成器の電流を増加又は現象させる指示を与えられる。電圧設定及び電流設定の指示は、画面６上に表示される。
【００４４】
幾何学的設定及び照射光設定を有する上述の性質は、医療従事者が、ステップＳ７において表示するために前記基準及びフォローアップ画像に対して非常に似たＸ線生成器パラメータを再現することを可能にするだろう。
【００４５】
上述の実施例において、前記医療検査装置制御データは、見られることができる形式で出力され、どのように前記患者に対して前記撮像装置を設定すべきかに関して前記オペレータに対する命令を構成する。しかしながら、本発明の他の実施例において、前記医療検査装置制御データは、前記Ｘ線医療検査装置に直接出力され、前記Ｘ線医療検査装置の幾何学的配置及び／又はこれにより与えられる画像輝度プロファイルを自動的に制御する。前記Ｘ線医療検査装置は、もちろん、この自動的な制御が実行されることを可能にしなければならない。必要な機能は、製造時に前記医療検査装置に組み込まれることができ、又は後から組み込まれることができる。
【００４６】
図面及び上の記述は、本発明を制限するのではなく説明する。添付された請求項の範囲内に入る多くの代替実施例があることは明らかであろう。これに関して、以下の最後の見解が述べられる。
【００４７】
上で述べられたように、前記撮像装置は、Ｘ線装置に制限されず、撮像されるフィーチャは、プロテーゼ／インプラントのような人工的な要素を含む実質的に如何なる解剖学的フィーチャであることもできる。更に、本発明の上述の実施例において、画像内の解剖学的フィーチャの姿勢は、３次元基準からの２次元投影を参照してパターンマッチング技術を使用して推定されるが、他の姿勢推定技術が使用されることができる。
【００４８】
請求項における如何なる参照符号も、前記請求項を制限するように解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】医療検査装置の主要な構成要素を図示する図である。
【図１Ｂ】医療検査装置の幾何学的設定の直交する３次元の基準系を表す。
【図１Ｃ】２次元画像フレームの基準系を表す。
【図２】図１の医療検査装置の動作における主要なステップを図示するフロー図である。
【図３Ａ】基準画像の例であり、股関節プロテーゼのＸ線２次元投影画像を示す。
【図３Ｂ】基準画像の例であり、股関節プロテーゼの識別部分ＤＰ１の輪郭を示す。
【図３Ｃ】基準画像の例であり、投影画像の取得に関連付けられるべきグレイレベル較正ファントムを示す。
【図４Ａ】図３の基準画像と比較されるべき試行画像の例であり、同じ股関節プロテーゼのＸ線２次元投影画像を示す。
【図４Ｂ】図３の基準画像と比較されるべき試行画像の例であり、図３Ｂの同じ識別部分ＤＰ１の輪郭と比較されるべき股関節プロテーゼの識別部分ＤＰ２の輪郭を示す。
【図４Ｃ】図３の基準画像と比較されるべき試行画像の例であり、基準画像（画像Ｉ１）及び試行画像（画像Ｉ２）の較正ファントムグレイレベルの比較を示す。
【図１Ａ】
2005514148.tif 000002
【図１Ｂ】
2005514148.tif 000003
【図１Ｃ】
2005514148.tif 000004
【図２】
2005514148.tif 000005
【図３Ａ】
2005514148.tif 000006
【図３Ｂ】
2005514148.tif 000007
【図３Ｃ】
2005514148.tif 000008
【図４Ａ】
2005514148.tif 000009
【図４Ｂ】
2005514148.tif 000010
【図４Ｃ】
2005514148.tif 000011
【国際調査報告】
2005514148.tif 000012
2005514148.tif 000013
2005514148.tif 000014