(57)【要約】  対象物の画像データを取得するための方法およびシステムが開示される。画像データは、少なくとも２つの異なる電力特性を有する画像システムを用いて収集される。画像データは、動的または高い再構成技術を使用することにより再構成される。
2013540045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像システムを用いて画像データを取得する方法であって、
移動可能な１つのＸ線ソースチューブをハウジング内に配置するステップを含み、
前記ハウジングは、第１手術室から第２手術室に該ハウジングを移動するように動作する運搬カートに接続され、
第１電力特性を有する第１電源により前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給し、患者に関して第１選択位置でＸ線を放射するステップと、
前記第１電力特性と異なる第２電力特性を有する第２電源により前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給し、患者に関して前記第１選択位置でＸ線を放射するステップと、
前記第１電力特性と前記第２電力特性との両方で、前記第１選択位置における画像データを取得するステップと、
代数的反復技術を用いて、前記第１選択位置において患者の一部の３次元モデルを再構成する命令を処理装置にて実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
３次元モデルを再構成する命令を処理装置にて実行する上記ステップは、少なくとも患者の組織および患者の生理機能に基づく反復処理を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１電力特性は、約４０ｋＶ〜１８０ｋＶから少なくとも１つ選択される第１電圧および約１０ｍＡ〜５００ｍＡから少なくとも１つ選択される第１電流であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２電力特性は、前記第１電圧と異ならせて、約４０ｋＶ〜６０ｋＶから少なくとも１つ選択された第２電圧、および、前記第１電流と異ならせて約２０ｍＡ〜１５０ｍＡから少なくとも１つ選択された第２電流であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記３次元モデルは、前記画像データに基づいて、第１組織と第２組織との間のＸ線の減衰の違いに基づく動的なコントラスト再構成を含み、
前記画像データは、前記第１電力特性および前記第２電力特性の両方で、前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給することにより、同一の第１選択位置において取得されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記３次元モデルは、患者の心臓、血管、脳およびこれら組み合わせのモデルであることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
患者から閉塞物を取り除くために、患者に対する手術を行うときの使用のために、患者の前記３次元モデル化された血管における閉塞物を特定するステップをさらに含み、
造影剤が、前記画像データにおいて映し出され、３次元モデルにおいて使用されるために、患者に投与されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
弁位置特定、弁置換、動脈瘤矯正およびこれらの組み合わせを含む、患者に行われる処理を選択するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
画像システムを用いて画像データを取得する方法であって、
移動可能な１つのＸ線ソースチューブをハウジング内に配置するステップを含み、
前記ハウジングは、第１手術室から第２手術室に該ハウジングを移動するように動作する運搬カートに接続され、
第１電力特性を有する第１電源により前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給し、患者の第１選択位置に関してＸ線を放射するステップと、
前記第１電力特性と異なる第２電力特性を有する第２電源により前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給し、患者の前記第１選択位置でＸ線を放射するステップと、
前記第１電力特性と前記第２電力特性との両方で、前記第１選択位置における画像データの取得を制御し、患者の選択された生理上の出来事における画像データを取得するステップと、
代数的反復技術を用いて、前記第１選択位置において患者の一部の３次元モデルを再構成する命令を処理装置にて実行するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
前記生理上の出来事は、呼吸運動、心臓の鼓動およびこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記再構成されたモデルに基づいて、介入の位置を選択するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
アブレーション、ステント移植、血管形成術またはこれらの組み合わせのうち少なくとも１つの介入を選択するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記画像データの取得の期間にわたって、前記１つのＸ線ソースチューブおよび前記ハウジングのうち少なくとも１つを移動するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つのＸ線ソースチューブおよび前記ハウジングのうち少なくとも１つを移動するステップは、画像データの取得の期間にわたって、前記１つのＸ線ソースチューブおよび前記ハウジングのうち少なくとも１つの移動の割合を変化させるステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
移動の変化率は、前記画像データの取得の制御に依ることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つのＸ線ソースチューブおよび構台と連携して少なくとも１以上の検出器を移動するステップをさらに含み、前記検出器および前記１つのＸ線ソースチューブは、連携し、関係しながら移動するように動作することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１電力特性と異なる第２電力特性を前記１つのＸ線ソースチューブに供給するための第２電力源を設けるステップは、前記第１２電力特性でＸ線を放射するときと異なる投影で、第２電力特性でＸ線を放射するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
２つのエネルギー源システムを有する画像システムを用いて、患者の画像データを取得するためのシステムであって、
１つのＸ線ソースチューブと、
第１電力特性によりＸ線を放射するために前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給する第１電力特性を有する第１電源システムと、
第２電力特性によりＸ線を放射するために前記１つのＸ線チューブに電力を供給する第２電力特性を有する第２電源システムと、
前記１つのＸ線ソースチューブに電力を供給するために、前記第１電力システムと前記第２電力システムとを切り換えるスイッチとを含むソースシステムと、
前記エネルギー源システムからのＸ線を検出するために配置された検出システムと、
前記検出システムと前記エネルギーシステムとの両方と連携する構台と、
前記構台に移動可能に接続された運搬カートと、
前記構台、前記検出システムおよび前記エネルギー源システムすべての動きを制御するための、前記運搬カートを含む制御システムとを備え、
画像データは、前記第１電力特性および前記第２電力特性の両方に基づいて、患者の少なくとも一部に関する複数の選択位置において取得されるよう動作可能であることを特徴とする、システム。
【請求項１９】
患者の少なくとも一部の３次元モデルを生成する命令を実行するように動作する再構成システムをさらに備えることを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
患者の少なくとも一部に造影剤を注入するよう動作するポンプをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記制御システムは、前記画像データの取得および前記ポンプからの前記造影剤の投与時間に基づく前記構台、前記検出システムおよび前記エネルギーシステムすべての動きを制御するよう動作することを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
追跡システムと、
前記３次元モデルを表示するよう動作する表示装置と、
器具と、をさらに備え、
前記器具は、前記３次元モデルが患者の空間に記憶されるよう動作し、患者に関し該器具の位置が前記追跡システムに追跡されるよう動作し、前記追跡された位置に基づく該器具の決定位置が前記表示装置に前記３次元モデル上に重畳してアイコンとして表示されるよう動作することを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記構台、前記検出システムおよび前記エネルギー源のすべての動きについての指示が記憶された記憶システムをさらに備え、
前記制御システムは、前記構台、前記検出システムおよび前記エネルギー源の動きを制御するよう前記記憶システムに記憶された指示を行うよう動作することを特徴とする、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記画像データは患者の少なくとも一部に関する複数の選択位置において取得され、前記第１電力特性における第１投影は第１位置において取得され、前記第２電力特性における第２投影は前記第２位置において取得され、前記第２位置は前記第１電力特性から前記第２電力特性に切り換える間に前記検出の動きによる前記第１投影の前記第１位置と異なることを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、対象者を画像化することに関し、特に対象者の様々な生理学上の特徴および構造上の特徴をモデル化するために対象者から収集する最適の画像データを決定し、実行することを開示する。
【０００２】
〔背景〕
この項目は、必ずしも先行技術ではない本発明の開示についての背景となる情報を提供する。
【０００３】
対象者（人）は、患者の組織（構造）を治すか、増やすために、外科手術を行うことを選択するか、必要となる。組織の増加には、骨の移動や増加、埋め込み型装置の挿入または他の適切な手術など様々な手術を含む。外科医は、磁気共鳴映像（ＭＲＩ）システム、コンピューター断層撮影（ＣＴ）システム、蛍光透視法（例えば、Ｃ−アーム画像システム）または他の適切な画像システムを使用することによって得られた患者の画像を用いて対象者に対して手術を行うことができる。
【０００４】
患者の画像は、外科医が手術を行う際、手術の計画・実行に役立つ。外科医は、２次元画像表現または３次元画像表現を選択する。画像は、手術を行うとき、上部組織（真皮の組織および筋肉組織）を除去せずに患者の組織を見ることが可能になることによって、非侵襲的技術で手術を行うときに外科医にとって役立つ。
【０００５】
〔要約〕
この項目は、全範囲またはすべての特徴のうち広範囲ではない一般的な要約を提供する。
【０００６】
様々な実施形態において、高コントラストの画像を使用する画像システムを有した、患者の画像データを取得するためのシステムは、第１エネルギーパラメータの第１エネルギー源と、第２エネルギーパラメータの第２エネルギー源とを有する画像システムを含む。画像システムは、指示のもと、患者に造影剤を投与するよう動作するポンプを含む。制御部は、画像システムおよびポンプとやりとりする。画像システムは、患者に造影剤を投与するタイミングについてポンプとやりとりし、造影剤の投与のタイミングおよび／または臨床診断法に基づく画像データを取得するよう動作する。
【０００７】
応用可能な範囲は、ここに提示されている記載から明白になる。この要約における記載および具体例は、例示を目的としたものであって、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【０００８】
〔図の説明〕
ここに記載された図は、選択された実施形態における例示を目的としており、可能な実施ではなく、本開示の範囲に限定することを意図していない。
【０００９】
図１は、手術室における画像システムの周囲を示す図である。
【００１０】
図２は、２つのエネルギー源システムを有した画像システムの詳細を示す図である。
【００１１】
図３Ａは、コントラストが高くない画像データの概要図である。
【００１２】
図３Ｂは、コントラストの高い画像データの概要図である。
【００１３】
〔詳細な説明〕
実施形態は、添付の図について記載されている。
【００１４】
図１について、手術室（手術室１０）において、ユーザ（外科医１２）は、患者１４に対して手術を行うことができる。
【００１５】
手術を行う際、ユーザ１２は、手術を行う目的で、患者１４の画像データを取得するために画像システム１６を使用することができる。モデルは、画像データを用いることにより生成され、ディスプレイ装置２０に画像データ１８として表示される。ディスプレイ装置２０は、キーボードなどの入力装置２４を含む処理システム２２の一部であってもよいし、処理システム２２と協力して動作する１以上の処理装置またはマイクロプロセッサを含む処理装置２６であってもよい。接続部２８は、データのやりとりを目的として処理装置２６とディスプレイ装置２０との間に設けられ、画像データ１８を表示するためにディスプレイ装置２０を駆動させる。
【００１６】
画像システム１６は、ルーイビルに営業所を有する米国の「Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ」によって販売されているＯ−アーム（登録商標）画像システムを含んでいてもよい。Ｏ−アーム画像システムまたは手術時の使用において他の適切な画像システムを含む画像システム１６は、米国特許出願番号１２／４６５，２０６（２００９年５月１３日出願）に記載されている。
【００１７】
Ｏ−アーム画像システム１６は、コントロールパネルまたはシステム３２と、ソースユニット３６および検出器３８が配置される画像構台３４とを含む運搬カート３０を含む。運搬カート３０は、ある手術室から他の手術室に移動され、後述するように構台３４はカート３０と関連して移動し得る。これにより、画像システム１６は、多くの場所で使用され、資本支出または固定の画像システムに設けられた空間を必要とすることなく、多くの処理装置を備えたまま移動可能となる。
【００１８】
ソースユニット３６は、検出器３８によって検出されるように、患者１４にＸ線を放射する。当業者であれば理解できるように、ソース３６によって放射されたＸ線は、円錐型に放射され、検出器３８によって検出される。ソース／検出ユニット３６／３８は、一般的に完全に構台３４に対して向かい合わせにされる。検出器３８は、ソース３６が検出器３８に１８０°向かい合わせの状態で、構台３４内において、患者１４の周囲に３６０°動作することが可能である。また、構台３４は、対象者１４に関して等軸に動くことが可能であり、患者の支持部、すなわちテーブル１５に配置され、ここで示されるように矢印４０の方向に移動する。構台３４は、矢印４２に示されるように患者１４に関して傾けることが可能であり、患者１４の縦軸１４Ｌおよびカート３０に関してライン４４に沿って長手方向に移動させることができ、カート３０に関してライン４６に沿って上下移動可能であり、患者１４を基準に横に移動可能であり、患者１４に対してソース／検出器３６／３８の位置決めする。Ｏ−アーム画像装置１６は、患者１４の画像データを生成するために、患者１４に関してソース／検出器３６／３８を移動させるよう制御される。画像装置１６は、画像システム１６から処理装置２６に転送するための有線または無線の接続部または物理媒体を含む接続部５０を介して処理装置２６に接続される。したがって、画像システム１６に収集された画像データは、ナビゲーション、表示、再構成等のために処理システム２２に転送される。
【００１９】
具体的に、様々な実施形態において、画像システム１６は、ナビゲーション機能のない、または、ナビゲーション機能のある処理で使用される。ナビゲーション機能を有する処理において、光学ローカライザー６０および電磁式ローカライザー６２の少なくとも一方を含むローカライザーが領域を生成するため、または、患者に関連するナビゲーション領域内で信号を送受信するために使用される。患者に関するナビゲーション空間またはナビゲーション領域に、画像データ１８が記憶され、画像データ１８によって定められるナビゲーション領域および画像空間内にナビゲーション空間の記録がされる。患者追跡または動的基準座標系（dynamic reference frame）６４は、患者１４に接続され、動的な記憶および患者１４の記憶の維持を可能にする。
【００２０】
患者追跡装置または動的記憶装置６４、および、器具６６は、ナビゲーション処理のために患者１４を追跡する。器具６６は、光学追跡装置６８および／または電磁式追跡装置７０を含み、光学ローカライザーおよび電磁式ローカライザーの少なくとも一方を有した器具６６の追跡を可能にする。器具６６は、ナビゲーションインターフェース装置７４を有した通信ライン７２を含み、同様に通信ライン７６を有した電磁式ローカライザー６２および／または通信ライン７８を有した光学ローカライザーを含む。通信ライン７４，７８を使用することにより、プローブインターフェース７４は、通信ライン８０を用いて処理装置２６と通信することが可能である。通信ライン２８，５０，７６，８０のいずれかが有線、無線、物理媒体転送または物理媒体動作または他の適切な通信手段であると理解される。なお、適切な通信システムは、患者１４に関して器具６６の追跡を許容するために、それぞれローカライザーが設けられてもよいし、手術を行うために画像データ１８について器具６６の位置の追跡を表示するために設けられてもよい。
【００２１】
器具６６は、心室ステントまたは血管ステント、脊椎インプラント、神経ステントまたは刺激装置、切除装置などのような任意の適切な器具と理解される。器具６６は、介入器具であってもよいし、埋め込み型装置を含むか、埋め込み型装置自体であってもよい。器具６６の追跡により、患者１４内において器具６６で直接見ることなく、記録された画像データ１８を用いて、患者１４と関連した器具６６の位置を見ることができる。
【００２２】
さらに、構台３４は、光学追跡装置８２または磁気式追跡装置８４を含み、光学ローカライザー６０または磁気式ローカライザー６２によって追跡される。したがって、画像装置１６は、器具６６が画像データ１８に関して患者１４の新規登録、自動登録、または継続登録ができるのと同様に、患者１４に関して追跡される。記憶およびナビゲーション手術は、米国特許出願１２／４６５，２０６において述べられている。
【００２３】
図２において、様々な実施形態において、ソース３６は、単一のＸ線チューブ１００を含む。そのチューブ１００は、電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とを相互に連結するスイッチ１０２に接続される。Ｘ線は、検出器３８およびベクトル１１０の方向に向けて、一般的に円錐形状１０８に放射される。スイッチ１０２は、異なる電圧および電流でＸ線チューブに供給し、検出器３８に向けてベクトル１１０の方向に異なるエネルギーでＸ線を放射するために、電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とを切り換える。しかしながら、スイッチ１０２は、２つの異なる電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６を接続するスイッチ１０２よりむしろ、異なる電圧および電流の電力を供給することが可能な単一の電源に接続されてもよいと理解される。また、スイッチ１０２は、異なる電圧および電流の間において、１つの電源に切り換えるよう動作するスイッチである。患者１４は、Ｘ線円錐１０８内に位置し、検出器３８に向けてベクトル１１０の方向へのＸ線の放射に基づいて、患者１４の画像データを取得することが可能となる。
【００２４】
２つの電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６は、電源ハウジング３６に設けられる、または、ソース３６から分離され、単に第１ケーブル（ワイヤ）１１２および第２ケーブル（ワイヤ）のような適切な電気的接続によってスイッチ１０２と接続される。さらにここで述べられるように、スイッチ１０２は、適切な割合で電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６とを切り換える。これにより、様々な撮像法のために、患者１４に２つの異なるエネルギーのＸ線の放射が可能となる。エネルギーの異なりは、物質の分離および／または物質の高度な再構成または患者１４の画像化に使用される。
【００２５】
スイッチ１０２の切り換えの割合は、約１ミリ秒から約１秒、さらに１０ミリ秒（ｍｓ）から５００ミリ秒（ｍｓ）、さらに５０ミリ秒（ｍｓ）であってもよい。さらに、電源Ａ１０４および電源Ｂ１０６は、異なる電力特性を含み、選択されたコントラスト促進法の要求に基づいて、異なる電圧および異なる電流を含む。例えば、ここで述べられるように、患者１４において、軟組織（例えば筋肉または血管系）とかたい（硬）組織（例えば骨）との間または患者１４に投与される造影剤と患者１４に投与された造影剤以外の領域との間におけるコントラストの高さが選択される。
【００２６】
例として、電源Ａ１０４は、約７５（ｋＶ）の電圧を有し、約５０（ｍＡ）の電流を有する。また、電源Ｂは、１２５（ｋＶ）の電圧および２０（ｍＡ）の電流を有する。選択された電圧および電流は、Ｘ線チューブ１００に供給し、患者１４を通過して検出器３８に向けてベクトル１１０の方向に適切なＸ線を放射するために、スイッチ１０２を用いて切り換えられる。電圧の範囲は、約４０（ｋＶ）から約８０（ｋＶ）であり、電流の範囲は、約１０（ｍＡ）から５００（ｍＡ）である。一般的に、第１電源Ａ１０４と第２電源Ｂ１０６の間における電力特性の異なりは、約４０〜６０（ｋＶ）および約２０〜１５０（ｍＡ）である。
【００２７】
２つの電源によって、２つのエネルギーのＸ線がＸ線チューブ１００によって放射されることができる。上述したように、２つ（２重）のエネルギーのＸ線によって、患者１４から得られた画像データに基づいて、対象者１４のモデルにおける高いおよび／または動的なコントラストの再構成が可能となる。一般的に、反復または代数的プロセスが、取得された画像データに基づいて患者１４の少なくとも一部のモデルを再構成するために使用される。しかしながら、適切な数の電源またはスイッチングが設けられると理解される。今の議論では２つが含まれる。
【００２８】
電源は、患者１４、患者１４の選択された一部関心領域、関心体積の２次元的なＸ線投影を発生させるために、Ｘ線チューブに電力を供給する。２次元Ｘ線投影は、ここに述べられるように、患者１４、患者１４の選択された一部、関心領域、関心体積の３次元体積モデルを発生させるため、および／または表示するために再構成される。ここに述べられるように、２次元Ｘ線投影は、画像システム１６を用いて取得された画像データであり、３次元体積モデルは生成あるいはモデル化された画像データである。
【００２９】
適切な代数技術は、当業者にとって一般的に理解されているように、期待値最大化法（ＥＭ）、サブセット化による期待値最大化法（ＯＳ−ＥＭ）、同時の代数的再構成法（ＳＡＲＴ）、全変動最小化法（ＴＶＭ）を含む。２次元投影に基づく３次元体積再構成を行うためのアプリケーションによって、効率的かつ完全な体積再構成が可能となる。一般的に、代数技術は、画像データ１８として表示するために、患者１４の再構成を行うための反復プロセスを含む。例えば、図解に基づくもの、または図解から生成されたもの、または架空の患者からモデル化されたものなどのような理論的な画像データの投影が、理論上の投影画像が患者１４について取得された２次元の投影画像データと合致するように反復的に変化される。そして、モデルは、選択された患者１４から取得された２次元の投影画像データを３次元体積再構成モデルに変えられ、ナビゲーション、診断または計画のような外科的介入において使用される。理論モデルは、理論モデルを構成するための理論画像データと関連している。このように、モデルまたは画像データ１８は、画像化装置１６を用いて患者１４から取得された画像データに基づいて構築される。
【００３０】
２次元投影画像データは、最適な動きで患者の周りを動くようにソース／検出器３６／３８を配置することで、患者１４の周りに、ソース／検出器３６／３８の本質的に環状または３６０°の動きによって取得される。また、構台３４の動きによって、検出器は、真円内を動く必要がなく、むしろ螺旋状に動いてもよく、または、患者１４について他の回転の動きであってもよい。また、軌道は、構台３４および検出器３８とともに含む画像システム１６に基づいて、本質的に非対称的および／または非線形であってもよい。すなわち、軌道は、検出器３８および構台３４が停止でき、来た（例えば振動する）方向に戻ることができる点において、連続的である必要はない。したがって、構台３４が傾くか、移動し、検出器３８が停止し、通過した方向に戻るとき、検出器３８は、患者１４の周りを完全に３６０°移動する必要がない。
【００３１】
検出器３８において取得された画像データにおいて、２つのエネルギーのＸ線は、一般的に、患者１４における組織の特性または造影剤に基づいて、および、Ｘ線チューブによって放射された２つのＸ線のエネルギーに基づいて、患者１４における組織および／または造影剤と相互に作用する。例えば、患者１４の軟組織は、電源Ｂ１０６によって生成されたエネルギーを有するＸ線と違って、電源Ａ１０４によって生成されたエネルギーを有するＸ線を吸収または拡散することができる。同様に、ヨウ素のような造影剤は、電源Ｂ１０６によって生成されたＸ線と違って、電源Ａ１０４によって生成されたＸ線を吸収または拡散することができる。電源Ａ１０４と電源Ｂ１０６との切り換えによって、患者１４における異なるタイプの物質特性（硬組織または軟組織）、造影剤、インプラントなどの決定が可能となる。２つの電源１０４，１０６の切り換え、および、Ｘ線を発生させるために電源Ｂ１０６が使用されるのに対して、電源Ａ１０４がＸ線を発生させるために使用されるときを知ることによって、検出器３８において検出された情報は、画像化されている異なるタイプの組織または造影剤を特定または分離するために使用される。
【００３２】
タイマーは、第１電源Ａ１０４が使用される時間および第２電源Ｂ１０６が使用される時間を決めるために使用される。これにより、患者１４の異なるモデルを生成するために、画像に索引が付けられ、画像が分離される。また、ここに述べられるように、分離システムである、または、画像システム１６または処理システム２６に含まれるタイマーは、患者１４に造影剤が投与されたときに生成された画像データに索引を付けるために使用される。
【００３３】
図３Ａにおいて、電源１０４の電源をＸ線チューブに供給するときに取得された画像データが、概略的に例示されている。図３Ａに示されるように、画像データは、血管系１５２を囲む周囲組織１５０のような軟組織の画像データを含む。図３Ａに示されるように、電源Ａ１０４は、ヨウ素のような造影剤が血管物質１５２に存在していたとしても、血管系１５２と周囲組織１５０との間に本質的に少しコントラストを与える、Ｘ線チューブ１００からＸ線を発生させることが可能である。しかしながら、図３Ｂにおいて、第２電源Ｂ１０６は、第２エネルギー特性を用いてＸ線を発生させるために使用され、血管系１５２’に関連する周囲組織１５０’を示す画像データを取得する。これにより、患者１４に投与された造影剤のコントラストが高められる。当業者に理解されるように、２つの電力レベル（２以上の電力特性）は、患者１４における物質に基づく異なる減衰を有する。この異なる減衰は、物質を区別するために使用される。例えば患者１４において血管１５２と周囲組織１５０との区別である。
【００３４】
図３Ａ，３Ｂにおいて示される画像データを用いて再構成されることにより、患者１４の周囲組織１５０から血管系１５２を分離して明確に特定される。２つのエネルギーシステムは、患者１４の周囲組織１５０から血管系１５２を区別して患者１４の血管系１５２のモデルを再構成するために使用される。血管系１５２を特定するとき、Ｏ−アーム画像システムを含む画像システム１６は、弁置換術、ステント処理、含有物アブレーション処理（inclusion ablation procedure）、血管形成術のような手術中に手術室１０において患者１４の血管系１５２を効率的に画像化するために使用される。
【００３５】
少なくともＸ線チューブ１００は、画像システム１６のような移動可能な画像システムにあるので、患者１４に関して移動することができる。したがって、Ｘ線チューブ１００は、Ｘ線チューブ１００のためのエネルギーが第１電源１０４と第２電源１０６との間で切り換えられる間に、患者１４に関して移動してもよい。したがって、第１電源１０４により取得された画像は、第２電源１０６と同様、患者１４に関して同一の姿勢または位置でなくてもよい。しかしながら、モデルが患者１４において単一の位置から形成されることが望まれる、または、選択される場合、様々な挿入技術が、第１電源１０４を用いて投影が取得されたときと第２電源１０６を用いて投影が取得されたときとの間における、Ｘ線チューブ１００の移動量に基づくモデルを生成させるために使用されてもよい。
【００３６】
２つの電源１０４，１０６によりＸ線チューブによって放射されたＸ線の２つのエネルギーは、本質的に有効かつ高度な造影剤により、患者１４の血管系１５２と筋肉１５０との区別の決定を可能にする。さらに、第１電源Ａ１０５と第２電源Ｂ１０６とのスイッチ１０２よる切り換えは、造影剤を含む患者１４の血管をモデル化するように、患者１４の高度または動的なコントラストモデルを可能にするために、１つのＸ線チューブ１００が異なるエネルギーでＸ線の発生が可能となるソース３６の効率的な構成となる。
【００３７】
患者１４は、造影剤の投与に基づき、患者１４の画像データの取得を制御することによって、投与された造影剤を用いて画像化される。様々な実施形態において、ヨウ素のような造影剤は、患者１４に投与され、画像システム１６を用いて患者１４から取得された画像データにおいて、追加のコントラストを与える。しかしながら、画像取得の間、造影剤は、動脈相から静脈相へと患者１４の血管を流れる。例えば、造影剤は、患者１４に投与され、患者１４の血管系を流れ、心臓に向かい、心臓を通って静脈システムを通って肺へ向かい、心臓に戻り、患者１４の血管の動脈部分に入る。
【００３８】
患者１４の血管を特定または再構成するために患者１４の画像データを取得するとき、画像データが造影剤の投与のタイミングに関して取得されるタイミングを知ることは、患者１４の組織を通る造影剤の動きに基づいて、様々な段階の再構成を可能にする。すなわち、造影剤は、既知または一般的に既知の速度で、上述のように患者１４を流れる。図３Ｂに示されるように、電力源Ａ１０４および電力源Ｂ１０６に基づくＸ線チューブにより発生された２つのエネルギーＸ線は、患者１４の血管の任意の部分の画像データを生成するために使用される。
【００３９】
画像データの取得は、患者１４への造影剤の投与に関連して制御される。例えば、画像システム１６の制御部３２は、患者１４に造影剤を注入または投与する、通信ライン１７２（図１に図示）を通じてポンプ１７０（図１に図示）の制御部と連携または通信する。ポンプ１７０と画像装置の制御部３２との間の通信１７２は、有線、無線または他のデータ通信システムのような任意の適切な通信である。また、ポンプについての制御部１７０は、画像システム１６または処理システム２６の制御部３２と一体となっていてもよい。
【００４０】
様々な実施形態において、画像システム１６の制御システム３２は、ポンプ１７０を制御し、患者１４への造影剤の投与を開始させることができる。画像システム１６は、患者１４の動脈相と静脈相との異なりを特定するために、設定期間において患者１４の画像データを取得することができる。例えば、画像システムは、ポンプ１７０を制御して、造影剤を投与し、およそ１０秒〜２０秒（１３秒）で画像データを取得することができる。画像システム１６は、５〜７秒（６秒：画像データの動脈相および第２相）のような画像データの第１部分、６〜８秒（７秒：静脈相）の画像データを特定または分離することができる。すなわち、制御システム３２または他の適切な処理システムは、画像データが取得されたときを決定するために画像データに索引を付けることができる。また、画像データは、２つのエネルギーで取得されると理解される。したがって、制御部３２または他の適切な処理システム（例えばタイマー）は、２つの電源１０４，１０６がＸ線チューブ１００に電力を供給するために使用されることに基づいて画像データに索引を付けることができる。
【００４１】
画像データの取得および画像データ取得の分離時間の決定後、患者１４の血管の再構成は、動脈相および静脈相を例示、特定または再構成するためにされる。したがって、制御部３２により制御される画像システム１６は、１つの画像データ取得期間において、患者１４の静脈相および動脈相両方の画像データを取得するために使用される。すなわち、患者１４の血管の静脈相および動脈相の決定および再構成は、１つの画像データの取得段階に基づいている。また、これは、１つの画像データの取得段階において必要となる、Ｘ線チューブ１００から放射される患者１４および手術室のスタッフへのＸ線の露光を最小化または制限することができる。しかしながら、複数の画像データ取得段階は患者１４から取得されると理解される。
【００４２】
画像システム１６の制御システム３２は、ポンプ１７０のタイミングに加えて、またはポンプ１７０のタイミングを用いて、画像データの取得を制御するために使用される。例えば、心臓の拡張期において、患者１４の血管の画像データを取得するよう選択される。患者１４の心臓の拡張期において、心臓は、一般的に動かず、血管内の血液は、比較的静止している。したがって、画像データは、患者１４の心臓の動きに関する画像データの取得の制御によって患者１４から取得される。Ｘ線チューブ１００を用いたＸ線の生成は、Ｘ線チューブ１００からのＸ線の放射を可能とするために、スイッチ１０２を用いて切り換えられる。
【００４３】
画像データは、選択期間において、Ｘ線がＸ線チューブによって放射されない、異なる選択期間において、Ｘ線がＸ線チューブから放射されることを本質的に連続して、Ｘ線チューブ１００からのＸ線放射により取得される。ある期間に放射されたＸ線は、電源Ａ１０４または電源Ｂ１０６によって可能になる２つのエネルギーのいずれかである。したがって、様々な時間において、Ｘ線は、Ｘ線チューブ１００から放射されないが、他の時間において、選択されたエネルギーでＸ線チューブから放射される。
【００４４】
Ｘ線を放射する、または、放射しないように画像システムを制御するとき、画像データの取得は、患者１４の生理的出来事に関連して制御される。画像取得の制御は、患者１４の呼吸運動、身体的動き、他の生理的出来事に基づくと理解される。制御システム３２は、生理的出来事の間に取得されたかどうかに関し、画像データに索引を付すために使用される。生理的出来事は、心電図または画像取得（例えば心臓拡張期は、患者１４において約２秒生じる）の規則的割合に基づく適切なシステムを用いて決定される。
【００４５】
また、患者１４に関し画像システム１６の制御により、制御システム３２は、患者１４に関し検出器３８の速度を制御するために画像システム１６を制御するために使用される。上述したように、画像システムの検出器３８は、画像データを取得するために画像システム１６の構台３４内に運ぶことができる。さらに上述したように、画像データは、心臓の拡張期のような選択された生理的出来事の間、患者１４から取得されるよう選択される。患者１４の少なくとも一部の３次元モデルを生成または形成するために、患者１４の画像の取得の間の選択量を分離するよう選択される。
【００４６】
検出器３８は、選択された生理的出来事の間、画像の適切な分離のために、選択された速度および変化速度で移動される。検出器３８は、心臓の収縮期のような第１生理的出来事の間、第１速度で移動することができ、選択された生理的出来事の間患者１４の患者１４の取得の適切な分離を確実にするために、心臓の拡張期に、より速い第２速度で移動することができる。
【００４７】
上述したように、モデルを形成するために３次元体積再構成を生成するとき、モデルは、生理的動きおよび構造上の位置の第１段階と生理的動きおよび構造上の動きの第２段階とを示すために、患者の選択部分を示すために多数の段階がある。したがって、１またはそれ以上のモデルは、患者１４の第１相（例えば動脈相）および第２相（例えば静脈相）を示すために使用される。また、検出器３８の制御および動きにより、画像データ取得の間における検出器３８の第１位置と、画像データ取得の間における検出器３８の第２位置は、患者１４の生理的動きの１以上の相を示すために第１モデルおよび第２モデルを生成するときに使用される。さらに、患者１４の構造および生理機能は、３次元体積再構成を形成するために使用される。例えば、患者１４の骨の構造または心臓の鼓動の様子は、モデルの再構成に役立てるための従来の知識として使用される。
【００４８】
また、画像システム１６の制御部３２は、検出器３８を「戻す」または移動と同じ軌道をたどって戻すように使用される。選択された１つの軌道または向きに移動する一方、検出器３８は、例えば選択位置に追加の画像データ（例えばＸ線投影）を制御または取得するために停止および開始が可能である。したがって、制御部３２は、適切な、または、選択されたモデルの再構成のために、得られた画像データに基づき、患者１４に関して画像の選択された分離を達成するよう画像システム１６を制御することができる。
【００４９】
画像データまたは原画像データに基づく再構成は、患者１４についての手術を行うために使用される。上述したように、選択されたナビゲーションまたは追跡システムは、画像システム１６と連携している。したがって、患者１４は、画像データとして記憶され、ナビゲーション処理が行われる。ナビゲーション処理は、患者１４の心臓、脳または他の血管系のステントの留置、アブレーション処理、血管形成、インプラント埋植、骨切除などを含む。ナビゲーションは、外科手術の間、患者空間のような選択されたフレームに関するナビゲーション領域における器具の位置の追跡、決定を含む。器具６６の位置は、画像データ、再構成されたモデルまたは画像データ１８に重畳してアイコン１７４を有する表示装置２０に示される。
【００５０】
画像データおよび／またはモデルは、ナビゲーションおよび追跡を必要または使用することなく、処理の結果を計画または確認するために使用されると理解される。画像データは、インプラント埋植のような手術に役立てるために必要とされる。また、画像データは、造影剤を用いるなど患者１４の血管系における妨害となるもの（閉塞物）を特定するために使用される。したがって、ナビゲーションおよび追跡は、手術中において画像データを使用する必要がない。
【００５１】
上述の実施形態の記載は、例示および記載の目的で提示されている。網羅的または発明を限定することを意図していない。特定の実施形態における個々の要素または特徴は、一般的に特別な実施形態に限定されないが、特に示されるか記載されていないとしても、互いに交換でき、選択された実施形態に使用できる。同様のことが多くの方法において変えられる。そのような変化は、発明から逸脱したものとはみなされず、すべてのそのような変更は、発明の範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】手術室における画像システムの周囲を示す図である。
【図２】２つのエネルギー源システムを有した画像システムの詳細を示す図である。
【図３Ａ】コントラストが高くない画像データの概要図である。
【図３Ｂ】コントラストの高い画像データの概要図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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