(57)【要約】本発明は、Ｘ線放射を発するためのＸ線源（２）と、対象領域の透過語にＸ線放射を検出するためのＸ線検出器（３）とを有するイメージングユニット（１−３）を用いることにより対象領域のＸ線画像データを取得するためのＸ線検査装置及び対応する方法に関する。患者が照射されるＸ線量を低減し、所望の且つ有効である最適な位置からＸ線画像データの迅速な取得を可能にする迅速且つ容易な方法を提供するように、本発明にしたがったＸ線検査装置においては、Ｘ線画像データが予め決定された画像取得計画（Ｐ）及び／又は器具の実際の位置（Ｄ）に基づいて取得される前記イメージングユニット（１−３）の所望の位置を決定するための処理手段（２２）と、前記所望の位置について前記イメージングユニット（１−３）の位置パラメータを決定するための制御手段（２３）と、前記位置パラメータを用いて前記所望の位置に前記イメージングユニット（１−３）を位置付けるための位置決め手段（３０）と、を更に有することが提案されている。
2007530122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象領域のＸ線画像データを取得するためのＸ線検査装置であって：
Ｘ線放射を出射するためのＸ線源と前記対象領域における透過後にＸ線放射を検出するためのＸ線検出器とを有するイメージングユニット；
予め決定された画像取得計画及び器具の実際の位置に基づいて、Ｘ線画像データが取得される前記イメージングユニットの所望の位置を決定するための処理手段；
前記所望の位置について前記イメージングユニットの位置パラメータを決定するための制御手段；並びに
前記位置パラメータを用いて前記所望の位置に前記イメージングユニットを位置決めするための位置決め手段；
を有するＸ線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記位置決め手段は、前記所望の位置に前記イメージングユニットを自動的に位置決めするための自動位置制御手段を有するＸ線検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記位置決め手段は、前記所望の位置に前記イメージングユニットを手動で位置決めするための手動位置制御手段と、前記所望の位置に達したかどうかをチェックするための位置チェック手段と、前記所望の位置に達したかどうか及び／又は前記所望の位置にどのように達することができるかを知らせるためのシグナリング手段と、前記イメージングユニットの実際の位置を追跡するための追跡手段と、を有するＸ線検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記器具及び前記イメージングユニットの前記実際の位置を追跡するための追跡手段を更に有し、前記制御手段は、前記器具の前記追跡位置を用いて前記位置パラメータを決定するために動作する、Ｘ線検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記予め決定された画像取得計画は、前記対象領域の画像データに基づいて、特に、予め取得された三次元画像データに基づいて決定される、Ｘ線検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記処理手段は、前記予め決定された画像取得計画及び／又は前記器具と共に前記イメージングユニットを較正するための較正手段を有する、Ｘ線検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記イメージングユニットは、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が備えられているＣ字型アームを更に有する、Ｘ線検査装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＸ線検査装置であって、前記所望の位置は、特に、前記器具に関して又は予め取得された三次元画像データに関して視覚化されるべき所望の平面又は投影を決定する、Ｘ線検査装置。
【請求項９】
Ｘ線放射を出射するためのＸ線源と対象領域における透過後にＸ線放射を検出するためのＸ線検出器とを有するイメージングユニットを用いて前記対象領域のＸ線画像データを取得するためのＸ線検査方法であって：
予め決定された画像取得計画及び／又は器具の実際の位置に基づいて、Ｘ線画像データが取得される前記イメージングユニットの所望の位置を決定する段階；
前記所望の位置について前記イメージングユニットの位置パラメータを決定する段階；
前記位置パラメータを用いて前記所望の位置に前記イメージングユニットを位置付ける段階；並びに
前記所望の位置で前記対象領域のＸ線画像データを取得する段階；
を有するＸ線検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線放射を発するためのＸ線源と、対象領域の透過語にＸ線放射を検出するためのＸ線検出器とを有するイメージングユニットを用いることにより対象領域のＸ線画像データを取得するためのＸ線検査装置及び対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓治療においては、患者にＸ線治療を受けさせる前の診断目的で、超音波、ＭＲ又はＣＴのような侵襲性の低いモダリティを用いる方向への傾向がみられる。近年、医師は、Ｘ線画像データを取得するために、Ｘ線検査装置のイメージングユニット、特に、Ｘ線源及びＸ線検出器を備えたＣ字型アームを所望の位置に対して手動操作する。これは、Ｘ線画像データがまた、通常、最適な位置を見つけている間に取得されるために、長時間を必要とし且つ患者に大量のＸ線量を照射することになるため、厄介である。
【０００３】
米国特許第６，４９１，４２９号明細書において、モーター駆動位置決めユニットを備えたＣ字型Ｘ線装置を自動的に案内する方法について開示されている。ナビゲーションシステムを用いることにより、Ｃ字型アームは、基準要素の実際の位置と自動制御を用いる前の位置との間の変位から決定される新しい位置に案内されることが可能である。最初は、特に骨組織の外科手術のシーンのＣ字型アームの最適な位置は、手動で得られる。骨組織の位置が外科手術の動作により変化した場合、Ｃ字型アームの位置は自動的に補正される。
【特許文献１】米国特許第６，４９１，４２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、イメージングユニットがＸ線画像データを取得するために所望の位置に自動的に位置決めされるＸ線検査装置及び対応する方法を、Ｘ線画像データを取得することにより所望の位置を手動で見つける必要性を回避することができるように、提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載したＸ線検査装置であって、イメージングユニット以外に、
−  前記イメージングユニットの所望の位置を決定するための処理手段であって、所定の画像取得計画及び／又は器具の実際の位置に基づいて、Ｘ線画像データが取得される、処理手段と、
−  前記所望の位置についての前記イメージングユニットの位置パラメータを決定するための制御手段と、
−  前記一パラメータの使用を用いて前記所望の位置に前記イメージングユニットを位置決めするための位置決め手段と、
を有する。
【０００６】
対応するＸ線検査方法については請求項９で記載され、その方法は、
−  所定の画像取得計画及び／又は器具の実際の位置に基づいて、Ｘ線画像データが取得される、前記イメージングユニットの所望の位置を決定する段階と、
−  前記所望の位置について前記イメージングユニットの位置パラメータを決定する段階と、
−  前記所望の位置で前記対象領域のＸ線画像データを取得する段階と、
を有する。
【０００７】
本発明は、所望の位置、例えば、所望のオブジェクトの最適ビューがイメージングユニットを用いて得られる位置の位置パラメータを決定するために、所定の画像取得計画及び／又は器具、特に医療用器具の実際の位置を用いる概念に基づいている。例えば、患者の血管疾患の最適ビューを得ようとするとき、イメージングユニットの最適位置がどこであるかは、しばしば、直ぐには明らかにならない。最適な位置パラメータが見つけられるとき、イメージングユニットは、そのとき、特に、所望の位置に、モニタリング用イメージングユニットを用いて、好適には自動的に、位置決めされる。
【０００８】
本発明は、それ故、患者が受けるＸ線量の低減にまた、一般に繋がる所望の位置でＸ線画像データを得るための容易にして迅速な方法を提供する。米国特許第６，４９１，４２９号明細書に記載されている方法と対比して、外科手術のシーンに関するイメージングユニットの最適な位置が、最初に、手動で得られる。更に、一般に、基準要素と画像ユニットの位置の補正に繋がることが可能である対象のオブジェクトとの間の何れのずれを決定するための基準要素を必要としない。
【０００９】
本発明の好適な実施形態については従属請求項に記載されている。上記のように、位置決め手段は、好適には、所望の位置にイメージングユニットを自動的に位置決めするための自動位置制御手段を有する。それ故、好適には、所望の位置にイメージングユニットを自動的に移動させるモニタリング用イメージングユニットが用いられる。
【００１０】
他の実施形態にしたがって、位置決め手段は、所望の位置にイメージングユニットを手動で位置決めするための手動位置制御手段と、所望の位置に到達したかどうかをチェックするための位置チェック手段と、所望の位置に到達したかどうか及び／又はどのように所望の位置に到達することができるかを知らせるためのシグナリング手段と、イメージングユニットの実際の位置を追跡するための追跡手段とを有する。イメージングユニットは、それ故、自動的に位置決めされるのではなく、オペレータにより手動で位置決めされる。オペレータは、所望の位置に到達したとき、シグナリング手段により知らされる。実際の位置は、追跡手段、例えば、共通ナビゲーションシステムと、所望の位置に到達したかどうかをチェックする位置チェック手段とによりチェックされる。例えば、音響信号又は映像信号が、所望の位置に到達したとき、オペレータに与えられる。他のオプションは、所望の位置までの操作を容易にする侵襲空間内に、例えば、レーザビーム又は光線を用いて、何とかして、一連のイメージングを視覚化することである。他のオプションは、イメージングユニットが所望の位置に到達するように移動される方向について、フィードバックがまた、与えられる画像に図式化して実際の位置を表示することである。
【００１１】
他の実施形態にしたがって、追跡手段は、器具及びイメージングユニットの実際の位置を追跡するために備えられ、制御手段はその器具の追跡された位置を用いて位置パラメータを決定するために動作する。追跡手段として、例えば、器具の位置、及び、可能であればまた、イメージングユニットの位置を追跡することができるカメラを有するナビゲーションシステムを用いて、器具の位置が容易に決定され、器具に対して中を通る又は垂直方向の又は、一般に何れの他の方式の平面が、所望の位置の方に、続いて自動的に（又は、手動で）移動されるイメージングユニットに与えられることが可能である。この位置から、透視画像が形成される、又は、Ｘ線平面が、所望の角度範囲内の複数の透視画像を用いて再構成される。その範囲が大きくなればなる程、画像品質は向上し、Ｘ線画像がより多く取得されればされる程、画像品質は向上する。
【００１２】
好適には、所定の画像取得計画は、対象領域の画像データに基づいて、特に、イメージングユニットに登録されている予め取得された３Ｄ画像データに基づいて、決定される。一般に、何れのモダリティの画像データを用いることができる。しばしば、診断目的で以前に取得された３Ｄボリュームデータを用いることができる。しかしながら、実際のＸ線画像データが取得される間又はその直前に（手術中に）取得された回転血管造影データはまた、画像取得計画を決定するために用いられることができる。例えば、特定のビューポイントからの３Ｄボリュームレンダリング若しくは最大又は最小強度投影を用いて、特定の位置から従来のＸ線イメージングユニットにより取得されたときにＸ線画像がどのように見えるかについての印象を与えることができる。それらの３Ｄボリュームデータを用いて仮想的にビューポイントを変えることにより、Ｘ線画像データを取得するための最適な位置又は幾つかの所望の位置が決定され、その結果、続いて、イメージングユニットを制御するために用いられる前記所定の画像取得計画が得られる。
【００１３】
一般に、画像取得計画は、利用可能な画像データに関して、例えば、自動的なセグメンテーション方法を用いて、自動的に決定される。しかしながら、画像取得計画はまた、手動で決定されることができる。イメージングユニットの機構への画像データの登録は、補正位置に対するイメージングユニットの制御を可能にするために必要である。
【００１４】
他の実施形態においては、較正手段が、所定の画像取得計画を有するイメージングユニット及び／又は器具を構成するために備えられる。その器具は、それ故、器具に対するイメージングユニットの１つの位置が既知であり、即ち、較正のステップが予め実行される必要があるように、１つの場合においては、イメージングユニットに接続され、そしてまた、イメージングユニットの構成は、追跡手段のために認識される必要がある。他の場合には、画像取得計画は、上記のように、イメージングユニットに登録されている。
【００１５】
上記のように、所望の位置は、好適には、特に、器具に関して又は予め取得された３Ｄ画像データに関して視覚化されるべき所望の計画又は投影を決定する。医療用器具に対して中を通る、平行な又は垂直な平面は、通常、Ｘ線画像データが取得される侵襲的手順の間に最も関連性がある計画である。更に、特定の対象のオブジェクトに対して中を通る及び／又は垂直な平面が、しばしが、視覚化される。そのような平面はトモシンセシスにより再構成されることができる。器具は、それ故、Ｘ線画像が取得される角度範囲の再構成されるＸ線平面を決定する二等分線を決定する。その二等分線を認識することにより、所望の角度範囲に依存するシーケンスの開始がまた、認識される。取得されるＸ線画像自体は、例えば、器具に対して垂直又は平行な投影であることが可能であり、単一のＸ線画像又は透視画像であることが可能である。
【００１６】
本発明について、以下、図を参照して詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明にしたがったＸ線装置の例示としての実施形態である。この実施形態においては、Ｃ字型アーム１が備えられ、患者用テーブル４に載っている患者の対象領域がＸ線源２により放射されるＸ線放射を受けるように、Ｘ線源２及びＸ線検出器３がＣ字型アーム１の対向する端部に備えられている。Ｃ字型アーム１は、ｙ軸７の周りで示された位置において、Ｃ字型アーム１が水平軸の周りで回転する保持部材６によりＬ字型アーム５に取り付けられている。更に、保持部材６を有するＣ字型アーム１は第１水平軸７に対して垂直な第２水平軸８の周りで回転されることができ、第２水平軸８は、示された位置において、ｚ軸に相当する。Ｌ字型アーム５は、示した位置においてｘ軸に相当し、そして第１水平軸７及び第２水平軸８に対して垂直である鉛直軸９の周りで回転されるような方式で天井に取り付けられている。Ｌ字型アームの付加的平行移動は案内レール１０を用いることにより可能である。Ｃ字型アームのＸ線検査装置のような機構レイアウトの更なる詳細については、一般に知られているため、ここではその説明を省略する。
【００１８】
Ｘ線源２及びＸ線検出器３を有するＣ字型アームを有するイメージングユニットを制御するために、画像取得及び制御ユニット２０を備えている。前記ユニット２０は、予め決定された画像取得計画又はそのような計画を作成するために予め取得された画像データを記憶するためのメモリ２１と、前記所望の位置のためのイメージングユニットの位置パラメータを決定するための制御ユニット２３とを有する。位置ユニット３０を用いて、イメージングユニットは、それ故、好適には、自動的に、制御ユニット２３により決定されたそのような位置パラメータを用いて所望の位置に位置付けられる。
【００１９】
本発明にしたがったＸ線検査方法のこの実施形態の段階についてはまた、図２に示している。その図において、段階Ｓ１乃至Ｓ３は、所定の画像取得計画Ｐに基づく所望の位置（Ｓ１）の決定、所望の位置に基づく位置パラメータ（Ｓ２）の決定、及びそれらの位置パラメータに基づくイメージングユニット（Ｓ３）の位置決めについて示されている。最終的に、段階Ｓ４において、Ｘ線画像データが所望の位置で取得される。
【００２０】
画像取得計画Ｐに代えて、器具、特に、図１に模式的に示している生検針１１のような医療用器具の位置データＤを用いて、所望の位置の決定がまた、なされる。医療用器具１１の位置を得るために、好適には、例えば、器具１１に備えられた適切なマーカー１３を用いて医療用器具１１の位置を追跡する２つの三次元カメラを有し、天井に取り付けられたカメラシステム１２を有する追跡システムが用いられる。そのような追跡システムについては、一般に既知であり、例えば、マーカー１３の位置を決定するための可視光、赤外光又は他の電磁手段のような異なる実施形態については既知であり、それ故、ここでは、その詳細については省略する。イメージングユニットの位置に関して及び／又は空間的に医療用器具１１の三次元位置についての決定が可能である何れの手段が、一般に用いられる。
【００２１】
器具の位置データは、それ故、実際のＸ線画像データが取得されるイメージングユニットの所望の位置を決定するために用いられる画像取得及び制御ユニット２０に供給される。例えば、医療用器具の中を通る、垂直な又は平行な平面が、器具の実際の位置の周囲についての調査に対して何れの詳細を与えるように視覚化されることが望まれる。このように、イメージングユニットの位置決めは、医療用器具の位置の何れの移動又は変化に、直接、結び付けられる。イメージングユニットは器具の位置の何れの変化を迅速に追従することが可能である。しかしながら、医療用器具が移動される間にイメージングユニットの連続的移動を回避するように、特定の付加コマンドのみに関してイメージングユニットの位置が変化することがまた、可能である。
【００２２】
画像取得計画を決定するための方法の実施形態について、図３に示されている。その図においては、利用可能な画像データＩに基づいて、好適には、何れの付加画像取得段階が回避されるように、診断目的で容易に取得された何れのモダリティの３Ｄ画像データが用いられる。画像処理段階Ｓ１０においては、Ｘ線画像データの所望の後の取得のための最適なビュー方向の検出を可能にする、１つ又はそれ以上の合成投影若しくは何れの他の二次元ビューＶが決定される。そのような合成投影は、最大又は最小強度投影又は３Ｄボリュームレンダリング方法により得られる。それから、１つ又はそれ以上の最適ビューポイントが段階Ｓ１１で選択され、それ故、その結果、所望の画像取得計画Ｐが得られる。この実施形態においては、画像取得は、オリジナルの利用可能な３Ｄ画像データＩにおいて手動で決定される。画像取得計画Ｐは、例えば、３Ｄ画像データＩにおいて自動的なセグメンテーション方法を用いて、自動的に決定されることがまた、可能である。一般に、画像データＩ、又は、少なくとも、画像取得計画は、イメージングユニットの機構に対して、直接的に又は間接的に登録されることが確実にされる必要がある。
【００２３】
好適には、イメージングユニットは所望の位置に自動的に位置決めされる。しかしながら、オペレータが所望の位置にイメージングユニットを手動で位置決めすることがまた、可能である。それ故、図４に示すように、位置決めユニット３０は、例えば、完全手動により又は手動で制御されるモニタリング手段により、オペレータがイメージングユニットの位置を手動で変えることができる手動位置制御手段３１を有する。更に、イメージングユニットの所望の位置に既に到達しているかどうかをチェックする位置チェック手段３２が備えられている。このために、医療用器具１１の位置を追跡するための上記の追跡手段を、イメージングユニットの位置を追跡するために、同様に用いることができる。この場合、マーカーは、イメージングユニットの位置が空間的に決定されるように、Ｃ字型アーム、Ｘ線源２及び／又はＸ線検出器３に備えられている。
【００２４】
更に、所望の位置に既に到達したか又はその位置の方向にイメージングユニットが所望の位置に到達するように操作される必要があるかどうかをオペレータに知らせることができるシグナリング手段３３が備えられる。一旦、画像取得計画がイメージングユニットに登録されると、対象領域は、手術中の状況について画像取得計画を最新情報に従って保つように追跡される必要があることは好ましい。更に、器具に関する平面の位置は一般に固定又は規定されないため、無限の平面数は、器具に関して平行又は垂直又は他の様式になっている。それ故、所望の平面を決定する基準プレートを有する特定の医療用器具を有することが可能である。
【００２５】
一般に、モーター式イメージングユニット、例えば、Ｃ字型アームはその動きにより制限され、それ故、所望の透視投影全てを生成せず又は所望の平面全ては構成しないため、イメージングユニットの構成上の及び機構上の制限は、画像取得及び制御ユニットに対して認識される必要がある。それ故、所望の位置に最も近い平面又は投影が決定される必要がある場合、実際の所望の位置は、イメージングユニットの構成上又は機構上の制限のために用いられない。
【００２６】
一般に、器具とイメージングユニットとの間の較正が必要である。そのような較正を得るための簡単な方法は、イメージングユニットのベースに、例えば、Ｘ線検査ユニットが固定されたシステムである場合には天井に取り付けられた追跡プレートを用いる。
【００２７】
上記の実施形態は、本発明を用いることができるシステムのまさに例示であることは明らかである。本発明は、しかしながら、Ｃ字型Ｘ線装置を用いることに限定されないが、何れの種類のＸ線検査装置に、一般に、適用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にしたがったＸ線検査装置の実施形態を示す図である。
【図２】本発明にしたがったＸ線検査装置のフローチャートである。
【図３】本発明にしたがった画像取得計画についての方法のフローチャートである。
【図４】本発明にしたがった位置決めユニットの実施形態を示す図である。
【図１】
2007530122.tif 000003
【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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