(57)【要約】本発明は、例えば、患者の冠動脈中のステント（５）のようなオブジェクトの三次元再構築のための方法に関する。この過程で、一連のＸ線投影撮影像（Ａ，，）は、同時に記録される関連ＥＣＧ位相（Ｅ，，）と共に異なる方向から生成される。投影撮影像（Ａ，，）において、特徴点（Ｒ，Ｑ）の位置はセグメント化される（ａ）。撮影像（Ａ，，）は、心拍位相の異なる部分（Ｅｐｃｌ）にそれらが属すことに従ってクラス（Ｋｐ）に更に割り当てられる（ｂ）。それらのクラスの各々に対して、特徴点の対応する空間的位置（（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｐ）が確立される（ｅ）。次の段階（ｄ）において、異なる心拍位相（ｐ，ｍ）についての特徴点の位置に繋がる（ｄ）、種々の心拍位相について得られる特徴点（Ｒ，Ｑ）の位置から、変位ベクトル（ＳＲｐ＿ｍ、ＳＱｐ＿ｍ）又は一般に平行移動（Ｅｐｍ）が計算される。それらの変換の支援により、最後の段階（ｅ）において、三次元再構築が、次いで、異なる心拍位相（ｐ１，ｐ２）からＸ線投影撮影像全てに戻って参照することにより、全体のステント（５）又は背景に対して実行される。本発明の代替の実施形態において、特徴点に対して（ランダムに）設定された空間基準点が投影される位置に、撮影像それぞれにおいて位置付けられている特徴点の画像が静止するようになるように、動いているボディボリュームの投影撮影像は変換される。それ故、基準位置にアライメントされた投影撮影像を用いて、オブジェクトの三次元再構築が続いてなされる。
2007512070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディボリュームにおいて動いているオブジェクトの三次元再構築のための装置であって：
異なる方向から前記ボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するメモリ；並びに
次の段階であって、
ａ）前記投影撮影像における前記オブジェクトの少なくとも１つの特徴点又はそのオブジェクトの背景の画像をセグメント化する段階、
ｂ）各々の特徴点について空間的基準位置を指定する段階、
ｃ）前記オブジェクトの空間及び前記投影撮影像の変換を計算する段階であって、その計算の使用後、変換された基準点の投影は前記特徴点のそれぞれの変換された画像に一致する、段階、及び
ｄ）前記の変換の計算の支援により、前記投影撮影像から前記オブジェクトを三次元再構築する段階、
を実行するために備えられ且つ前記メモリに結合されているデータ処理ユニット；
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、特徴点の前記空間的基準点は、前記ボディボリュームの類似する状態から、特に、同じタイプの心拍位相からもたらされる２つの投影撮影像により段階ｂ）において再構築される、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記オブジェクトの空間の前記変換又は前記投影撮影像の前記変換は同じ画像である、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
周期的自己運動の影響下に置かれているボディボリュームにおけるオブジェクトの三次元再構築のための装置であって：
前記周期的自己運動を特徴付けるパラメータのそれぞれ対応する値と共に異なる方向から前記ボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するメモリ；並びに
次の段階であって、
ａ）前記投影撮影像における前記オブジェクトの少なくとも１つの特徴点の画像をセグメント化する段階、
ｂ）前記周期的自己運動の所定位相に各々対応するクラスに前記投影撮影像を分類する段階、
ｃ）前記クラスの各々のためにそのクラスの少なくとも２つの投影撮影像から前記特徴点を三次元位置決めする段階、
ｄ）前記周期的自己運動の異なる位相において位置決めされた前記特徴点の動きを表す三次元変換を計算する段階、及び
ｅ）前記計算された変換の支援により、前記投影撮影像から前記オブジェクトを三次元再構築する段階、
を実行するために備えられ且つ前記メモリに結合されているデータ処理ユニット；
を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１又は４に記載の装置であって、前記変換は、平行移動、回転、拡張及び／又はアフィン変換を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１又は４に記載の装置であって、前記装置は、段階ａ）におけるインタラクティブセグメント化のために入力ユニットを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１又は４に記載の装置であって、前記ボディボリュームの前記一連の二次元投影撮影像を生成するための画像生成装置であって、好ましくは、Ｘ線装置及び／又はＮＭＲ装置を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１又は４に記載の装置であって、前記投影撮影像の生成と平行して前記ボディボリュームの周期的自己運動を特徴付けるパラメータを記録するためのセンサ装置であって、前記センサ装置は、好ましくは、心電装置及び／又は呼吸センサを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
ボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するデータの量に基づいて前記ボディボリュームにおいて動いているオブジェクトの三次元再構築のための方法であって：
ａ）前記投影撮影像における前記オブジェクトの少なくとも１つの特徴点又はそのオブジェクトの背景の画像をセグメント化する段階；
ｂ）各々の特徴点について空間的基準位置を指定する段階；
ｃ）前記オブジェクトの空間及び前記投影撮影像の変換を計算する段階であって、その計算の使用後、変換された基準点の投影は前記特徴点毎の変換された画像に一致する、段階；及び
ｄ）前記の変換の計算の支援により、前記投影撮影像から前記オブジェクトを三次元再構築する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
周期的自己運動を特徴付けるパラメータのそれぞれ対応する値と共に異なる方向からボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するデータの量に基づく、前記周期的自己運動の影響下に置かれている前記ボディボリュームにおけるオブジェクトの三次元再構築のための方法であって：
ａ）前記投影撮影像における前記オブジェクトの少なくとも１つの特徴点の画像をセグメント化する段階；
ｂ）前記周期的自己運動の所定位相に各々対応するクラスに前記投影撮影像を分類する段階；
ｃ）前記クラスの各々のためにそのクラスの少なくとも２つの投影撮影像から前記特徴点を三次元位置決めする段階；
ｄ）前記周期的自己運動の異なる位相において位置決めされた前記特徴点の動きを表す三次元変換を計算する段階；
ｅ）前記計算された変換の支援により、前記投影撮影像から前記オブジェクトを三次元再構築する段階；
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ボディボリュームにおいて動いている対象の三次元再構築のための装置及び方法であって、ボディボリュームは、例えば、心臓の鼓動又は呼吸により周期的な自己運動の影響下に置かれる装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、冠動脈の狭窄部にステントを位置付けること等のような血管内医療インターベンションは、通常、Ｘ線透視観測下で実行される。ステントの配置をモニタリングするためには、ここでは、そのステントをできるだけ正確に三次元的に視覚化することが有用である。そのようなインターベンションは、しかしながら、心臓の鼓動及び呼吸のために、ステントが一定の動き及び変形の影響下に置かれるため、既知のコンピュータ断層撮影の三次元画像化を用いると、容易には可能ではない。
【０００３】
その関連で、血管ツリーの三次元再構築に対して、異なる方向から造影剤で満たされた血管の２つの投影の集合の心拍位相の間のデータについて認識している（文献“Ｄｙｎａｍｉｃ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｄ  ｃｏｒｏｎａｒｙ  ａｒｔｅｒｉａｌ  ｔｒｅｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｂｉｐｌａｎｅ  ａｎｇｉｏｇｒａｍｓ”，ｂｙ  Ｓ．−Ｙ．Ｊ．Ｓｈｅｎ，Ｊ．Ｄ．Ｃａｒｒｏｌｌ，ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．３０３４，ｐｐ．３５８−３６８（１９９７））。投影撮影像においては、例えば、分岐点のような特徴的な点は分割され、一連の撮影像における同じ場面からの２つの投影により、しかし、異なる投影方向から、それらの特徴的な点の空間的配置が再構築される。最終的に、そのような再構築された配置全てから、ポイントと、それ故、心拍中の血管系との動きが決定される。対象、例えば、インターベンション装置の定位に対するその方法の適用については省略する。更に、その方法は、一連の撮影像が正確に１つの心拍の持続時間に亘って高速に記録されることが必要である。
【非特許文献１】Ｓ．−Ｙ．Ｊ．Ｓｈｅｎ，Ｊ．Ｄ．Ｃａｒｒｏｌｌ，ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．３０３４，ｐｐ．３５８−３６８（１９９７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような背景に対して、本発明の目的は、患者の血管系中に、例えば、インターベンション装置等のオブジェクトを位置付けるための手段であって、そのオブジェクト及び／又はボディボリュームが周期的又は非周期的動きの影響下に置かれる、手段を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する装置、請求項４に記載の特徴を有する装置、請求項９に記載の特徴を有する方法及び請求項１０に記載の特徴を有する方法により達成される。有利な実施形態については、従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明の第１の特徴に従って、本発明に従った装置は、ボディボリューム中の動いているオブジェクトの三次元再構築の目的をかなえる。オブジェクトは、特に、ボディ構造物（器官、血管部、ボディボリューム自体等）又は、例えば、ステント、バルーン又はガイドワイヤ等カテーテルにおけるインターベンション装置であることが可能であるが、本発明は、医療用アプリケーションに限定されるものではない。オブジェクトの動きはボディボリュームに関連して及び／又はボディボリュームの動き（例えば、患者の動き、呼吸、鼓動）と共に起こる。
【０００７】
その装置は、種々の方向からボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有する（電子）メモリを有する。そのメモリは、次の段階を実行するように備えられるデータ処理ユニットであって、それらの段階は：
ａ）投影撮影像におけるオブジェクトの少なくとも１つの特徴点又はそのオブジェクトの背景の画像のセグメント化。定義に従って、“オブジェクト又は背景の特徴点”は、ここでは、投影撮影像において相対的に適切に位置決めされるオブジェクト又は背景に属す点である。例えば、それは血管分岐部又はガイドワイヤ又はステントにおける放射線不透過性マーキングである。更に、“セグメント化”は、通常通り、オブジェクト（ここでは、特徴点）に対する画像点の割り当てを意味すると理解される。好適には、２つ又はそれ以上の異なる特徴点はセグメント化され、“特徴点”を導き出す続く更なる処理を、それぞれ、受けるようにされる。
ｂ）  特徴点についての空間的基準位置の指定。特徴点の“真”の空間的位置（特定の時点における）は、オブジェクトの未知の動きのために、幾つかの投影撮影像からでさえ、確実性を有して確立されない。このために、基準位置は、ここでは、多かれ少なかれランダムに設定され、続いて、撮影像の解釈及びアライメントを基準として取られる。
ｃ）三次元オブジェクト空間と二次元投影撮影像の変換の計算であって、その計算の使用の後、（変換された）基準点それぞれの投影は（変換された）特徴点の画像と一致する、変換の計算。典型的には、それらの変換の１つは同一性として設定され、それ故、オブジェクト空間の真の変換か又は投影撮影像の真の変換のどちらかが効果的に行われる。“真の”変換は、例えば、平行移動、回転、拡張（ボリューム変化）及び／又はアフィン変換（より複雑な構築における）であることが可能である。
【０００８】
段階ｃ）においては、例えば、投影撮影像は、段階ａ）においてセグメント化される特徴点の画像が段階ｂ）において規定される基準位置が投影される位置において静止するようになるように、変換されることが可能である。代替として、各々の投影撮影像に対して、基準位置は新しい位置に変換されることが可能であり、その投影は、次いで、段階ａ）においてセグメント化された特徴の画像上に置かれる。それら両方の場合、基準位置への投影撮影像のアライメント（又は、投影撮影像それぞれへの基準位置のアライメント）を表す変換が確立される。
ｄ）段階ｅ）に従って計算された変換を用いる、記憶された投影撮影像から、オブジェクトの、及び、該当する場合には、オブジェクトの背景の、即ち、一般には、対象領域の三次元再構築。
【０００９】
その装置は、オブジェクト、又は、オブジェクトの場合の対象領域が、メモリからの投影撮影像全てを用いて再構築される有利点を有する。これは、動いているオブジェクトの位置及び形状における変動が、変換の支援により補償されるため、成功裏になされる。これに関連して、オブジェクトの動きは、実際には、何れの種類であることが可能であるため、特に有利である。
【００１０】
その方法の段階ｂ）において特徴点の仮定される空間的基準点は、所望通りに設定されることが可能である。しかしながら、有利であることに、その基準点は、特徴点の実際の又は最も可能性の大きい現在の位置のできるだけ近くに置かれるように規定される。特に、基準位置は、ボディボリュームが同じ状態にあるが異なる方向から撮像された２つの投影撮影像から幾何学的に再構築される。この場合、それら２つの投影撮影像の生成中、特徴点は略同じ空間位置に位置し、それ故、適切に再構築されることが仮定される。ボディボリュームの状態に関して、この基準点は、特に、心拍位相にあり、典型的には、ＥＣＧにより記録される。
【００１１】
本発明の第２の特徴に従って、本発明は、周期的なそれ自体の動きの影響下におかれるボディリューム内のオブジェクトの三次元再構築に関連する。オブジェクトは、特に、ボディ構造体（器官、血管部等）又は、例えば、ステント、バルーン又はガイドワイヤ等のカテーテルにおけるインターベンション装置であることが可能であるが、本発明は、医療用アプリケーションに限定されるものではない。周期的なそれ自体の動きは、典型的には、生物学的ボディにおける心拍及び／又は呼吸によりもたらされるような動きである。
【００１２】
その装置は、異なる方向からボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を含む（電子）メモリを有する。投影撮影像の各々に対して、メモリは又、投影撮影像が生成される時点でボディボリュームの周期的なそれ自体の動きを特徴付けるパラメータの対応する値を有する。パラメータは、例えば、ＥＣＧ値であることが可能である。以下の段階を実行するように設けられているデータ処理ユニットはメモリに結合されている。
ａ）投影撮影像におけるオブジェクトの少なくとも１つの特徴点の画像のセグメント化。“オブジェクトの特徴点”は、ここでは、上記のように、オブジェクトに属す点であり、投影撮影像に相対的に適切に位置決めされることが可能である。好適には、オブジェクトの１つ又はそれ以上の異なる特徴点はセグメント化され、“特徴点”を導き出す続く更なる処理を、それぞれ、受けるようにされる。
ｂ）前記投影撮影像のクラスへの分類であって、それらのクラスの各々が、クラスに割り当てられる周期的自己運動の特定の位相に属す投影撮影像全てを共に収集する、分類。
ｃ）対応するクラスの少なくとも２つの投影撮影像から上記のように指定されたクラスの各々に対する特徴点の三次元位置決め。そのような位置決めは、要求に従って原理的に可能であるため、投影撮影像は異なる方向から生成される。位置決めは又、用いられる投影撮影像は同じクラスから、それ故、周期的自己運動の同じ位相からもたらされ、ボディボリュームは、それ故、投影撮影像において略同じ形状及び位置を有するため、実際に可能であり、理に適っている。
ｄ）三次元変換の計算であって、変換は、周期的自己運動の一の位相から他の位相への変換中に特徴点の移動又は変位を表す、計算。そのような変換の決定は、段階ｃ）から、クラスに対応する周期的自己運動の異なる位相における特徴点の空間的位置が既知であるため、可能である。最も単純な場合、変換は平行移動であり、その平行移動は、点の線形移動を意味する。３つ以上の特徴点が観測される場合、変換は又、回転、拡張（ボリューム変化）及び／又はアフィン変換（より複雑な構築における）であることが可能である。
ｅ）段階ｄ）に従って計算された変換を用いる、記憶された投影撮影像から、オブジェクトの、及び、該当する場合には、オブジェクトの背景の、即ち、一般には、対象領域の三次元再構築。
【００１３】
その装置は、オブジェクト、又は、オブジェクトの場合の対象領域が、メモリからの投影撮影像全てを用いて再構築される有利点を有する。これは、ボディボリュームの周期的自己運動のためのオブジェクトの位置及び形状における変動が、変換の支援により補償されるため、即ち、変換は、少なくとも略自己運動の効果を数学的に表すため、成功裏になされる。
【００１４】
本発明の第１の特徴及び第２の特徴に従った２つの装置の各々に適用することができる本発明の好適なデザインについては、下で明らかになり、簡単化のために、ここでは、単に“その装置”という。
【００１５】
段階ａ）における少なくとも１つの特徴点の画像のセグメント化は、その装置の場合、完全に自動的に又は半自動的になされる。後者の場合、その装置は、好適には、キーボード及び／又はマウスのようなデータ処理ユニットに結合された入力ユニットを有し、それにより、ユーザはインタラクティブなセグメント化を支援されることができる。
【００１６】
その装置は、少なくとも１つの画像生成装置を更に有し、その画像生成装置を用いて、メモリに記憶されているボディボリュームの一連の二次元投影撮影像が生成される。この画像生成装置は、特に、Ｘ線投影を行うためのＸ線装置及び／又はＮＭＲ装置であることが可能である。
【００１７】
その装置は、投影撮影像の生成と同時にボディボリュームの周期的自己運動を特徴付けるパラメータをレンダリングするためのセンサ装置を更に有する。そのセンサ装置は、特に、心電図及び／又は呼吸位相を記録するための呼吸センサであることが可能である。
【００１８】
本発明は、異なる方向からボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するデータ量に基づいて、ボディボリュームにおける動いているオブジェクトの三次元再構築のための方法であって：
ａ）投影撮影像におけるオブジェクト又はその背景の少なくとも１つの特徴点の画像をセグメント化する段階；
ｂ）各々の特徴点について空間的基準位置を指定する段階；
ｃ）オブジェクト空間及び投影撮影像の変換を計算する段階であって、その計算の使用後に、各々の変換された投影撮影像における変換された基準点の投影は特徴点毎の画像と一致する、段階；並びに
ｄ）変換の計算の支援により投影撮影像からオブジェクトを三次元再構築する段階；
を有する方法。
【００１９】
本発明は、周期的自己運動を特徴付ける、それぞれ対応するパラメータの値と共に異なる方向からボディボリュームの一連の二次元投影撮影像を有するデータ量に基づいて、周期的自己運動の影響下に置かれるボディボリューム内のオブジェクトの三次元再構築のための方法であって；
ａ）投影撮影像におけるオブジェクトの少なくとも１つの特徴点の画像をセグメント化する段階；
ｂ）周期的自己運動の所定の位相に各々対応するクラスに投影撮影像を分類する段階；
ｃ）前記クラスの各々について、そのクラスの少なくとも２つの投影撮影像から前記特徴点を三次元位置決めする段階；
ｄ）周期的自己運動の異なる位相間で位置決めされた特徴点の動きを表す三次元変換を計算する段階；並びに
ｅ）変換の計算の支援により投影撮影像からオブジェクトを三次元再構築する段階；
を有する方法。
【００２０】
それらの２つの方法は、一般に、上記のタイプの装置を用いて実行される段階を有する。その方法についての詳細説明、有利点及び更なる特徴について、上記のように説明した。
【００２１】
本発明の上記の及び他の特徴については、以下、詳述することにより理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
先ず、本発明の第１実施形態について、図１乃至３に基づいて説明する。基本的方法の場合、タスクは、異なる投影撮影像から撮像されたオブジェクトの二次元Ｘ線投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮの支援により動いているオブジェクト（例えば、ステント又はボディボリューム自体の）の三次元再構築を実行することである。
【００２３】
これに関連して、図１乃至３は、回転するＸ線装置の掃引中に、一連のＸ線撮影像が生成されるときに存在する投影の幾何学的構成を示している。ここで、Ｘ線ピクチャＡ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮは、投影中心Ｆ１，Ｆ２，．．．Ｆｎ，．．．ＦＮから開始して撮像される。それらの図においては、撮像されるボディボリュームの動き（患者の動き、心拍、呼吸等）及び異なる投影方向のために、各々の場合に異なるように表現される血管区間が、模式的に投影撮影像において示されている。動きを伴わずに、対象のオブジェクトは、投影撮影像から適切に三次元的に再構築されることが可能である。しかしながら、実際には、オブジェクトは未知の様式で動き、それ故、オブジェクトに堅く結合している特徴点Ｑに対する、図１に模式的に示す運動軌跡Ｑ（ｔ）が得られる。一般に、それ故、投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮの各々は、その軌跡の異なる、未知の点における特徴点Ｑを記録する。それにも拘らず、できるだけ適切なオブジェクトの再構築を得るように、下で説明するように、動きを補償する方法が提供される。
【００２４】
その方法は、例えば、血管の分岐点又はカテーテルのマーキング点等の少なくとも１つの特徴点を追従することに基づいている。このために、上記の特徴点Ｑの他に、好適には、図１乃至３に詳細を示していない、１つ又はそれ以上の更なる特徴点が用いられる。要求に従って、Ｘ線投影により生成される特徴点の画像は、投影撮影像において容易に位置決めされることができる。それ故、例えば、投影撮影像Ａｎにおいて、ｎ番目の投影Ｐｒｎを用いて生成される特徴点Ｑの画像Ｐｒｎ（Ｑ）は完全に自動的に又は半自動的にセグメント化される。同様の手順を他の投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．ＡＮに適用することができる。
【００２５】
又、図１に示すように、特徴点Ｑの画像Ｐｒｎ（Ｑ）とそれぞれの投影中心Ｆｎを接続する投影線が存在する。特徴点が移動しないようになっている場合、投影線全ては特徴点と交わり、それ故、その特徴点の空間位置は正確に再構築されることが可能である。しかしながら、その特徴点Ｑの移動のために、対応する投影線全てのそのような交差は存在しない。むしろ、それらの投影線は、小さいボリューム内で互いに多かれ少なかれ近づくようになる（図１における破線）。
【００２６】
その方法の次の段階においては、基準位置Ｑ０が確立され、その基準点において、続いて、投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮ全てがアライメントされる。好適には、この基準点Ｑ０は、実際の又は可能性の高い特徴点Ｑの位置にできるだけ近くに位置される。図１に示す方法の場合、基準点Ｑ０は、例えば、個々の投影線が交差するノードの中心に位置される。代替として、基準点は又、ボディボリュームの動き（例えば、心臓画像の場合の同じ心拍位相）の類似する状態からの投影撮影像に属すように、既知の２つの投影線（存在する場合）の交差点に位置付けられることが可能である。
【００２７】
選択された基準点Ｑ０の支援により、動き補償の第１変数が図２に示されている。ここで、例えば、撮影像Ａｎについての投影撮影像の各々に対して、投影撮影像Ａｎにおける新しい位置の投影Ｐｒｎが特徴点Ｑの画像に適切に入る、空間における基準位置Ｑ０の変位が決定される。上記の基準位置Ｑ０の変位（任意に、他の特徴点の変位を共に）は、ここでは、全体的なオブジェクト空間の三次元変換Σｎに拡張されることができる。この変換Σｎは、それ故、（偽りの）基準状態から投影撮影像Ａｎにおいて記録された状態への、観測におけるボディボリュームの遷移（平行移動、回転、拡張等）を幾何学的に表す。対応する変換Σ１，Σ２，．．．ΣＮは又、他の投影撮影像について計算されることができるため、投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮにおけるボディボリュームの動きの影響はコンピュータ演算により補償されることができる。ボディボリュームは、それ故、動き補償されたＸ線撮影像から高レベルの正確度の状態に再構築されることができる。
【００２８】
図３は、図２の代替であるが、結果に関しては同等である動き補償の方法を示している。図２とは対照的に、この図においては、投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮの二次元変換σ１，σ２．．．σｎ，．．．σＮにより計算されるオブジェクト空間の三次元変換ではない。この場合、設定された基準位置Ｑ０全ての第１が、既知の幾何学的投影Ｐｒｎの支援によりそれぞれの投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮに対してコンピュータ演算を用いて投影され、投影撮影像ＡＮにおける幾何学的投影は、例えば、基準位置の画像Ｐｒｎ（Ｑ０）に繋がる。この計算された画像は、一般に、実際の特徴点を表す画像Ｐｒｎ（Ｑ）と一致しない。利用可能な情報の支援（任意に又、更なる特徴点を有する）により、しかしながら、二次元変換σｎが規定され、これが用いられるとき、投影撮影像Ａｎは、特徴点の変換された画像が基準位置Ｑ０の計算された画像と一致する、即ち、σｎ（Ｐｒｎ（Ｑ））＝Ｐｒｎ（Ｑ）であるように、変化される（平行移動される、回転される等）。
【００２９】
投影撮影像Ａ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮに対する二次元変換σ１，σ２．．．σｎ，．．．σＮ全ての適用及び計算により、結果として、全ての投影撮影像が、特徴点の偽りの静止空間位置Ｑ０に関して補償される。これは、全ての（変換された）投影撮影像を用いて、ボディボリューム又はボディボリューム内に位置付けられているオブジェクトに対して、実質的に三次元再構築されることを可能にする。
【００３０】
一般に、上記の方法の場合の基準点の設定におけるランダム性は、実際のボディボリュームに関連して、ボディボリュームの三次元再構築が変えられる（平行移動される、回転される、圧縮される等）ことに繋がる。例えば、血管中のステントの位置決めのような、多くのアプリケーションに対しては、この状況は、実際には、殆ど不利点にはならない。非常に重要であることに、ここでは、再構築されたボリュームのぼやけた表示は殆ど生じず、非常に鮮明になり、そのことは、動き補償により可能になる。
【００３１】
図４は、本発明の第２の実施形態を示している。ここで、実施例として取り上げるアプリケーションにおいては、カテーテルの尖端に適合されたステント５の位置決めを有し、手術を必要とする狭窄領域においてできるだけ適切に広げられるようになっている。本発明の観測に対して、回転式のＸ線装置１が利用可能であり、そのＸ線装置を用いて、一回の掃引で、関連ボディボリュームの二次元投影撮影像Ａｎが異なる投影方向から撮像される。
【００３２】
心拍のために、冠動脈内に位置付けられたステント５は、一定速度で移動し、又、変形が可能である（類似する考慮が呼吸について適用され、単純化のために、以下において、その詳細説明は省略する。基本的には、心拍と類似して扱われることが可能である）。この動きは、Ｘ線装置１を用いる投影撮影像の生成と比べて、比較的速く行われる。そのことは、記録されるシーケンスＡ１，Ａ２，．．．Ａｎ，．．．ＡＮにおいて、投影撮影像が、異なる心拍位相から及び、実際には、一般に、無秩序のシーケンスにおいてもたらされることに繋がる。上記の方法を用いて、このような状況から始め、且つ、心拍による動きを考慮して、ステント５の空間的位置はできるだけ正確に再構築されるようになっている。
【００３３】
上記の目的を達成するために、Ｘ線投影Ａｎと同時に、心拍位相を示すパラメータが記録される。これは、例えば、心電図の電気信号Ｅｎであることが可能であり、その電気信号Ｅｎは心電装置２を用いて記録される。
【００３４】
図４ａのブロックｏにおいて表されている予備記録手順の結果として、それ故、データ処理ユニット４のメモリ３に記憶されている、それぞれ対応するＥＣＧ位相Ｅｎと共に、Ｘ線ピクチャＡｎのシーケンス（Ａ１，Ｅ１），．．．（Ａ２，Ｅ２），．．．（ＡＮ，ＥＮ）を有する。
【００３５】
その方法の第１処理段階（ブロックａ）においては、投影撮影像Ａｎ全てにおいて、特徴点Ｒ、Ｑの画像Ｒｎ、Ｑｎは、それ故、セグメント化される。特徴点は、撮像において容易に可視化される特徴であり、例えば、マーカー（ステント５、バルーン又はガイドワイヤにおける）又は血管の分岐のような解剖学的特徴である。各々の撮影像Ａｎについてのセグメント化の結果として、この撮影像に関連する画像座標（ξ，ζ）Ｒｎ、（ξ，ζ）Ｑｎを得る。特徴点の性質に応じて、セグメント化が完全に自動的に（例えば、マーカーの場合）又は半自動的に（例えば、解剖学的構造の場合）、即ち、ユーザによるインタラクティブ支援の下でなされる。
【００３６】
その方法のブロックｂにおいては、利用可能な投影ＡｎのクラスＫ１，．．．Ｋｐ，．．．ＫＭへの分類が行われ、それらは、それぞれ、周期的自己運動の位相（又は、より正確にいうと、位相インターバル）Ｅ１Ｃｌ，．．．ＥｐＣｌ，．．．ＥＭＣｌに対応する。心拍位相の位相ＥｐＣｌ（等しい又は異なる長さの）への分割が、ここで与えられる。それらのクラスは、それ故、（大雑把に）同じ心拍位相からもたらされるクラスタに、Ｘ線ピクチャＡｎを共に収集する。それらのクラスは、例えば、次式
Ｋｐ：＝｛ｎ｜Ｅｎ∈ＥｐＣｌ｝
に従って、指標量として形式的に規定される。
【００３７】
ブロックｃにおいては、所定の心拍位相ＥｐＣｌの各々に対して、特徴点Ｒ及びＱの三次元の“実際の”座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｒｐ、（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｐが（少なくとも）２つの投影撮影像Ａｎ１、Ａｎ２それぞれから計算され、前記撮影像は、同じ心拍位相ＥｐＣｌ（即ち、ｎ１，ｎ２∈Ｋｐ）からもたらされる必要がある。この計算に対して、装置の計算から得られる投影中心Ｆｎ１、Ｆｎ２にと同様に、ブロックａにおいて決定される画像座標（ξ，ζ）Ｒｎ、（ξ，ζ）Ｑｎに戻って調べる。更に必要な計算方法については従来技術から十分に得られる。
【００３８】
次のブロックｄにおいては、各々の特徴点Ｒ、Ｑに対する動きのフィールドについては心拍に関して計算される。ここで、ブロックｃから得られた特徴点の空間座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｒｐ、（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｐ、（ｘ，ｙ，ｚ）Ｒｍ、（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｍは、動きベクトル又は変位ベクトルＳＲｐ＿ｍ、ＳＱｐ＿ｍの三次元フィールドにおいて用いられる。変位ベクトルＳＱｐ＿ｍは、ここでは、例えば、心拍位相ｍにおける座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｍへの遷移において心拍位相ｐにおける座標（ｘ，ｙ，ｚ）Ｑｐを有する特徴点Ｑの変位を表す。
【００３９】
変位ベクトルＳＲｐ＿ｍ、ＳＱｐ＿ｍに基づいて、更に、ブロックｄにおいて、変換Σｐ＿ｍは、全体のステント５又はその背景の動きに対して決定される。最も単純な場合、単一の特徴点の変位ベクトルで十分であることの決定について、厳密な平行移動が仮定される。しかしながら、通常、より現実的な動きモデルが必要とされ、その場合、少なくとも２つの特徴点Ｒ、Ｑが、平行移動、回転及び／又は拡張を決定するために用いられる。幾つかの特徴点を用いると、更に複雑な、例えば、アフィン変換を決定することが又、可能である。
【００４０】
最後のブロックｅにおいては、オブジェクト５の三次元動きモデル（ブロックｄ）に基づいて、異なる心拍位相からの投影撮影像を用いて、ステント又は対象領域全体に再構築（三次元動きに関して補償される）がなされる。対応するオブジェクト点に関して、異なる心拍位相ｐ１、ｐ２から２つの投影撮影像Ａｎ及びＡｊに描かれる各々の画層ボリューム要素（ボクセル）の再構築において、撮影像の心拍位相においては、そのボクセルは異なる位置ｒｐ１及びｒｐ２に置かれることが考慮される。上記の位置は、ここでは、既知の変換Σｐ１＿ｐ２により結合されている。この変換の支援により、それ故、心拍運動の影響はその変換により補償されることができるため、高レベルの正確度を有する全ての投影撮影像からの情報を用いることにより、特に、ステント５と対象領域を再構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】動いているオブジェクトのＸ線画像の生成における投影幾何学構成の模式図である。
【図２】オブジェクトの動きを補償するためにオブジェクト空間について計算された変換の効果を示す図である。
【図３】オブジェクトの動きを補償するために投影撮影像について計算された変換の効果を示す図である。
【図４ａ】異なる心拍位相からＸ線画像によるオブジェクトの三次元再構築のためのフロー図の模式図である。
【図４ｂ】異なる心拍位相からＸ線画像によるオブジェクトの三次元再構築のためのフロー図の模式図である。
【図１】
2007512070.tif 000003
【図２】
2007512070.tif 000004
【図３】
2007512070.tif 000005
【図４ａ】
2007512070.tif 000006
【図４ｂ】
2007512070.tif 000007
【国際調査報告】
2007512070.tif 000008
2007512070.tif 000009
2007512070.tif 000010