(57)【要約】本発明は、Ｘ線撮像システム（１０）により生成される投影画像（２５）の評価のための画像処理システム（２０）及び方法であって、画像（２５）は、カテーテル又はガイドワイヤのような所定の介入器具の集合の異なる器具（５１、５２）を表示することが可能である、方法に関する。それらの器具は、それらの構成が対応する器具（５１、５２）に特徴的である用にマーカーを備えている。好適には、３つのマーカーが直線状に配列され、それらマーカー間の距離の比が対応する器具について特徴的である。画像処理システム（２０）は、そのとき、前記器具に対応するユーザのための機能を与え、所定の投影（２５）において存在する器具（５１、５２）を識別することが可能である。更に、そのシステムは、その器具（５１、５２）のマーカー構成自体が知られている場合に、投影画像（２５）において対象の器具（５１、５２）を定位化するように用いられることが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
介入器具の集合であって：
各々の器具は、前記器具の投影画像において検出される少なくとも１つのマーカーを備えていて；
前記少なくとも１つのマーカーの投影は対応する器具について特徴的である；
ことを特徴とする介入器具の集合。
【請求項２】
請求項１に記載の介入器具の集合であって、前記器具の少なくとも一部は、投影画像において区別されることが可能である異なる形を有するマーカーを備えている、ことを特徴とする介入器具の集合。
【請求項３】
請求項１に記載の介入器具の集合であって、前記器具の少なくとも２つは、異なる構成で前記器具に備えられた３つ又はそれ以上のマーカーを備えている、ことを特徴とする介入器具の集合。
【請求項４】
請求項１に記載の介入器具の集合であって、前記マーカーはＸ線放射に対して不透明である、ことを特徴とする介入器具の集合。
【請求項５】
マーカーを備えた介入器具の集合、特に、請求項１乃至４の何れ一項に記載の介入器具、の少なくとも１つの器具を有することが可能である体ボリュームの投影画像の評価のための画像処理システムであって、前記マーカー及び／又は前記マーカーの構成は各々の器具について特徴的である、画像処理システムであり：
所定の投影画像において器具のマーカーを検出する段階；及び
前記検出されたマーカーに基づいて前記投影画像において少なくとも１つの器具を識別する段階；
を有することを特徴とする画像処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の画像処理システムであって、前記マーカー及び前記マーカーの構成は全ての器具について記憶されているデータベースを有する、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項７】
請求項５に記載の画像処理システムであって、前記器具及び前記器具の構成のマーカーについての所定のデータに基づいて、前記投影画像における対象の器具を定位化するように適合されている、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項８】
請求項５に記載の画像処理システムであって、前記投影画像において識別された前記器具に依存して動作モードを変えるように適合されている、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項９】
請求項５に記載の画像処理システムであって、器具に備えられているマーカーについての及び／又は前記マーカーの構成についてのデータの支援により前記器具の定位化を改善するように適合されている、ことを特徴とする画像処理システム。
【請求項１０】
備えた介入器具の集合の少なくとも１つの器具を有することが可能である体ボリュームの投影画像の評価のための方法であって：
前記マーカーの投影及び前記投影の構成は各々の器具について特徴的であるように前記器具にマーカーを付ける段階；
所定の投影画像においてマーカーを検出する段階；及び
前記検出されたマーカーに基づいて前記投影画像において少なくとも１つの器具を識別する段階；
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】
本発明は、マーカーを有する介入器具の集合、画像処理システム及びそのような器具を有する体ボリュームの投影画像の評価のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
増加している外科的介入の数は、処置されている体領域の投影を生成する撮像システムの制御下で介入器具の支援により実行される。代表的な例は、しばしば、（バルーン）カテーテル、ガイドワイヤ、ステント等のような異なる器具が連続的に又は同時に適用される心臓−血管系における介入である。更に、撮像システムの特定の機能が介入の異なるフェーズ及び異なる器具の適用のために与えられ、それらの機能は、今日、医師により手動で開始されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような状況を踏まえて、本発明の目的は、幾つかの器具による介入の間に医師を支援する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１に記載の介入器具の集合により、請求項５に記載の画像処理システムにより及び請求項１０に記載の方法により達成される。好適な実施形態については従属請求項に開示されている。
【０００５】
第１特徴にしたがって、本発明は、カテーテル、ガイドワイヤ、内視鏡、同じ種類の器具及び異なる種類の器具を有することが可能である個別の器具の集合に関する。それらの器具は、対応する器具の投影画像において検出されることが可能であるマーカーを備えていて、前記マーカーの投影は、各々の器具について特徴的である特徴を有する。換言すれば、器具に一意に属す前記器具のマーカーの対応する投影画像から（略）何れの特定の関連投影方向の特徴を導き出すことが可能である。それらのマーカーは、例えば、Ｘ線被爆において高コントラストを現すようにＸ線放射に対して不透明であることが可能である。
【０００６】
上記のような介入器具の集合は、マーカーは前記画像において検出されるため及び前記マーカーは器具について個別のコードが確立されるために、投影画像において一意に識別されることができるという有利点を有する。
【０００７】
器具の集合の第１実施形態にしたがって、少なくとも幾つかの器具は、投影画像において区別される異なる形状を有するマーカーを有する。それらのマーカーは、例えば、画像において識別され、対応する介入器具についてのコードとしての役割を果たすことが可能であるブロブ、十字形又は線を有することが可能である。
【０００８】
形状により上記のコードと共に又はその代替として意味する第２実施形態にしたがって、集合としての少なくとも２つの器具は異なる構成で３つ又はそれ以上のマーカーを備えている。マーカー自体は、そのとき、形状が同じであることが可能であり、例えば、各々の器具における３つ又はそれ以上のマーカーの構成がコードを有するため、投影画像における点又は円として現れることが可能である。それらのマーカーは、好適には、それらの関連空間構成が（略）一定であることを確実にするように、対応する器具の実質的に硬い部分に備えられる。更に、好適には、３つ又はそれ以上のマーカーが互いに線上に備えられ、それ故、それらのマーカーの連続性の確実性は投影方向に対して不変である（即ち、中央のマーカーは全ての投影において他の２つのマーカーの間にあり、それ故、一意に識別されることが可能である）ことを確実にする。この場合、中央のマーカーと外側のマーカーとの間の距離の比は、全ての投影において不変に保たれるため、対応する器具についての特徴値としてとられることが可能である。
【０００９】
本発明は、マーカーを備えている介入器具の集合の少なくとも１つの介入器具を有することが可能である体ボリュームの投影画像の評価のための画像処理システムであって、前記マーカー及び／又はそれらの構成の投影は各々の器具について特徴的である、画像処理システムに更に関する。介入器具の集合は、特に、上記の種類の介入器具の集合の実施形態の１つであることが可能である。画像処理システムは、次のように適合されることが可能である。
−  少なくとも１つのそのような器具と共に体領域を示す所定の投影画像において介入器具のマーカーを検出するように適合される。前記投影は、例えば、Ｘ線高密度マーカーを示すＸ線画像であることが可能である。
−  検出マーカーに基づいて前記投影画像における少なくとも１つの器具を識別するように適合される。
【００１０】
上記の画像処理システムは、投影画像における介入器具の集合の異なる器具の自動識別を可能にする。マーカーを有する異なる器具のラベリングは、それ故、それらの器具を使用している医師のための視覚的支援であるばかりでなく、医師を支援する異なる機能を与えるように画像処理システムにより利用されることが可能である。
【００１１】
画像処理システムは、好適には、マーカー及びそれらの構成についてのデータがその集合の全ての器具のために記憶されるデータベースを有することが可能である。前記データベースにおける情報の支援により、画像処理システムは、ユーザからの付加情報を必要とすることなく、投影画像における所定の集合の何れの器具を識別することができる。
【００１２】
上記の実施形態においては、画像において存在する全ての器具は、全ての器具における全てのマーカーについての情報の支援により識別される一方、画像処理システムはまた、前記器具におけるマーカー及び／又それらの構成についての所定のデータに基づいて投影画像において特定の器具を定位化するように適合されることがまた、可能である。それらのデータは、例えば、ユーザにより明示的に与えられることが可能であり、又は、それらのデータは、対象の器具を示す前の投影画像から得られることが可能である。
【００１３】
規定により、画像処理システムは、投影画像において少なくとも１つの器具を識別することができる。好適な実施形態にしたがって、この情報は、少なくとも１つの識別された器具に依存して動作モードを変えるように、画像処理システムにより用いられることが可能である。画像処理装置が、例えば、特定の介入タスクに関連する器具の使用法を特定する場合、一部の機能が自動的にアクティブにされ、ユーザインターフェースにおける文脈に敏感なメニューが有効にされ、又は、画像処理機能の設定がその器具の特徴に適合されることができる。画像における特定の種類の器具を検出する可能性は、画像処理のため（例えば、取得パラメータのコントラスト対ノイズ比に基づく設定のため又はステントフリーズブーストのため（ここで、“ステントフリーズブースト”は、画像シーケンス、マーカー位置の支援による動きの補償及び一定の改善と組み合わされた時間積分によるステントの変動の改善を意味する）に、及び画像において異なる器具（例えば、電気生理学的手順における基準及びマッピングカテーテル）を自動的に区別するために更に用いられることが可能である。
【００１４】
他の実施形態にしたがって、画像処理システムは、前記器具及び／又はそれらの構成により備えられているマーカーに付いてのそれ自体知られているデータの支援により、器具の定位化を改善するように適合されることが可能である。例えば、器具における３つのマーカー間の互いの距離が正確に知られている場合、この情報は、画像におけるマーカーの定位化を改善するように用いられることが可能である。
【００１５】
本発明は、介入器具の集合の少なくとも１つの器具を有することが可能である体ボリュームの投影画像の評価のための方法に更に関する。その方法は次の段階を有する。
−  前記マーカー及び／又はそれらの構成が各々の器具について特徴的であるように器具にマーカーを付ける段階。
−  所定の投影画像においてマーカーを検出する段階。
−  検出されたマーカーに基づいて上記の投影画像において少なくとも１つの器具を識別する段階。
【００１６】
本発明の方法は、一般に、画像処理システムにより実行される段階及び上記の種類の介入器具を有する。それ故、その方法の詳細、有利点及び改善に関する更なる情報について、上記説明を参照することができる。
【００１７】
本発明の上記の及び他の特徴については、以下に詳述する実施形態を参照することにより明らかになり、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】
【００１８】
図の左側においては、患者１の心臓のような体の領域の投影画像２５が生成される、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１１を有するＸ線撮像システム１０が示されている。Ｘ線システム１０は画像処理システム２０により制御され、そのデータは画像処理システム２０により受信される。画像処理システム２０は、中央処理ユニット、揮発性及び不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏインターフェース等のような従来の構成要素を有するコンピュータ（ワークステーション）により、典型的には、実現される。図においては、下記で説明する画像処理システム２０の基本的構成要素のみを示している。図はモニタ３０を更に示し、そのモニタにおいて、画像処理システム２０により生成された画像が表示される。
【００１９】
米国特許出願公開第２００３／０２０９０９６Ａ１号明細書においては、マーカーを備えたドリルのような医療ツールの空間的トラッキングのためのトラッキングシステムのアプリケーションであって、各々のマーカーの三次元位置が測定される、トラッキングシステムのアプリケーションについて記載されている。その特許文献においては、トラッキングシステムが前記ツール間で区別することを可能にするように、マーカーが各々のツールにおける一意のパターンにおいて位置付けられることが記載されている。三次元トラッキングシステムは、しかしながら、利用可能でない多くの医療用介入の状態にある。そのような介入（例えば、心臓／血管）は、それに代えて、Ｘ線透視により導かれる。更に、それらの場合に、アプリケーション向け支援を与えるように、益々高度な動作モード及びソフトウェアパッケージが導入されることが認められる。相当な量の機能は特定の介入段階を参照し、区別可能な介入装置（例えば、カテーテル、ガイドワイヤ）の組み合わせで用いられる。
【００２０】
Ｘ線透視下で上記の介入において医師を支援するように、ここでは、装置について特徴的である、適用される介入装置において密度高いＸ線マーカーの組み合わせを用いることを提案している。電気生理学的手順の間にＸ線システム１０により生成された投影画像２５の支援によるこの方法について、図に例示している。投影２５は、２つの器具５１、５２、例えば、基準カテーテル及びマッピングカテーテルを有する。各々の器具は、互いから所定距離を有する２つの外側のマーカー４１、４３及び４４、４６をそれぞれ備え、第３マーカー４２、４４はそれぞれ、それらの間にある。外側のマーカーから対応する中間のマーカーまでの距離の比は、その場合、各々の器具について一意であるように選択されることが可能である。それ故、４１から４２までの距離：４２から４３までの距離の比は１：２である一方、４４から４５までの距離：４５から４６までの距離の比は１：１である。
【００２１】
画像処理システム２０の第１“定位化モジュール”２１においては、全てのマーカー４１、４２、４３、４４、４５、４６は、画像処理の標準的アルゴリズムの支援により投影画像２５において定位化される。後続の“定位化モジュール”２２においては、この情報は、次いで、投影画像２５において存在する特定の器具を識別するように用いられる。この識別は、マーカー位置（又は、少なくとも上記の比のような特徴的値）が所定の介入器具の集合について記憶されるデータベース２４の支援により行われることが可能である。更に詳細には、識別手順は次のような段階を有することが可能である。
−  互いから所定の最大距離（前記最大距離は、互いから最も外側のマーカー、例えば、４１、４３までの実際の距離に相当する）を有する線にある３つのマーカーの組み合わせを探索する段階。
−  各々の求められた３つのマーカーの組み合わせについて、最も外側のマーカーから対応する中間のマーカーまでの距離の比、即ち、比率、Ｒ５１＝４１−４２：４２−４３及びＲ５２＝４４−４５：４５−４６を計算する段階。
−  計算された比が前記器具のためのデータベース２４に記憶されている値に（所定の許容範囲内で）対応する場合、特定の器具として３つのマーカーが属すオブジェクトを識別する段階。それ故、約１：１の比は基準カテーテル５２と関連付けられる一方、約１：２（又は、２：１）の比はマッピングカテーテル５１と関連付けられる。
【００２２】
モジュール２１、２２において得られる情報は、検出器具５１、５２について特有である機能を与えるように、他のモジュール２３により用いられることが可能である。例えば、文脈に敏感なメニュー又はステントフリーズブーストのような文脈に敏感な画像処理アルゴリズムが与えられることが可能である。投影２５は、更に、モニタ３０に表示されることが可能であり、識別結果が、例えば、異なる色により又はラベルにより示されることが可能である。
【００２３】
図において破線で示されているように、定位化モジュール２１及び識別モジュール２２の処理は、モジュール２２における識別手順の結果がモジュール２１の投影２５におけるマーカー４１乃至４６の正確な定位化のために用いられる。それ故、検出器具５１におけるマーカー４１、４２、４３間の正確に知られている距離は、例えば、それらのマーカーの測定位置を補正するように用いられることが可能である。
【００２４】
上記の画像処理システム２０のアプリケーションは、データベース２４の支援による所定の投影２５に存在する器具５１、５２の識別に基づいている一方、介入器具の個別のマーキングはまた、投影における特定の器具の種類の定位化のために用いられることが可能である。この場合、定位化モジュール２１は、上記のように機能する、即ち、マーカー４１乃至４６の位置は先ず、投影２５において決定される。識別モジュール２２においては、存在する全ての器具が識別されるのではないが、関心のある特定の器具が特に、探索される。その探索される器具は、例えば、ユーザによりキーボード３１又は類似する入力装置を介して入力される対応するマーカーパラメータにより選択され、規定されることが可能である。それ故、ユーザは、例えば、マッピングカテーテル５１が定位化される場合、所望の距離の比２：１を入力する。
【００２５】
次の段階においては、対象の器具は、要求される特徴とのマーカーの組み合わせを探索することにより、モジュール２２により投影画像２５において識別され、定位化される（即ち、器具が存在するかどうか、それが器具であるかどうか、どこにあるかが調べられる）。一般に、モデルに基づく方法はマーカー検出を容易にする。探索される器具のマーカー構成はまた、前の自動器具識別段階から与えられることが可能である。それ故、データベース２４は、投影画像における特定の器具の定位化中に必ずしも用いられない。
【００２６】
一般に、更なるマーカーを用いることは、識別及び定位化のロバスト性を高めることが可能である。更に、異なる種類のマーカー（ブロブ、十字形、短い線）を用いることが可能であり、そのことは、区別することができる器具の数及びロバスト性を更に高めることが可能である。
【００２７】
最後に、本明細書において、用語“を有する”は他の要素又は段階を排除するものではなく、単数表現は複数の存在を排除するものではなく、単一の処理器又は他のユニットが幾つかの手段の機能を実行することが可能であることを特記しておく。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｘ線投影における異なる器具の識別のために、本発明にしたがった画像処理システムの使用を模式的に示す図である。
【図１】
2008511343.tif 000003
【国際調査報告】
2008511343.tif 000004
2008511343.tif 000005