(57)【要約】本発明は、被験者支持体１０６に載せられている被験者１０８の一部分４１８を撮像するカメラシステム１０２、１０２’、１０２’’を含む医療機器１００、３００、４００、５００、６００を提供する。医療機器は、位置フィードバックインジケータ１３０、９００をレンダリングする表示システム１０４をさらに含む。表示システムは、被験者が被験者支持体に載せられているときに、位置フィードバックインジケータが被験者に見えるように構成される。機械実行可能命令１２０の実行は、医療機器を制御するプロセッサ１１４に、カメラシステムを使用して基点位置画像１２２を取得させ（２００）、カメラシステムを使用して後続の画像１２４を繰り返し取得させ（２０２）、基点位置画像及び後続の画像を画像変換アルゴリズム１２８に入力することによって、基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像のボクセルへの画像変換１２６を繰り返し計算させ（２０４）、位置フィードバックインジケータ１３０、９００をディスプレイ上に繰り返しレンダリングさせる（２０６）。位置フィードバックインジケータは、画像変換によって制御される。
2021529011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムと、
位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムであって、前記被験者が前記被験者支持体に載せられているときに、前記位置フィードバックインジケータが前記被験者に見えるように構成される、表示システムと、
機械実行可能命令を記憶するメモリと、
医療機器を制御するプロセッサと、
を含む、医療機器であって、
前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
前記カメラシステムを使用して基点位置画像を取得させ、
前記カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得させ、
前記基点位置画像及び前記後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、前記基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから前記後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算させ、前記表示システム上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングさせ、
前記位置フィードバックインジケータは、前記画像変換によって制御される、
医療機器。
【請求項２】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、前記画像変換を使用して、前記基点位置画像の関心領域内のボクセルの平均変換量を計算させ、前記位置フィードバックインジケータは、前記平均変換量を使用して制御される、請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記位置フィードバックインジケータは、物体の初期位置に対する前記物体の変位を示す、
前記位置フィードバックインジケータは、円に対するボールの変位を示す、及び、
前記位置フィードバックインジケータは、アニメーション化された人物の初期位置に対する前記アニメーション化された人物の変位を示す、
のうちの何れかである、請求項２に記載の医療機器。
【請求項４】
前記位置フィードバックインジケータは、前記画像変換のレンダリングである、請求項１に記載の医療機器。
【請求項５】
被験者から医用撮像データを取得する医用撮像システムを含み、
前記カメラシステムは、前記医用撮像システムが前記医用撮像データを取得しているときに、前記被験者の前記一部分を撮像する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の医療機器。
【請求項６】
前記医用撮像システムは、前記医用撮像データを部分に分けて取得し、
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記画像変換から統計的尺度を計算させ、
前記統計的尺度を所定の基準と比較することによって、前記医用撮像データの前記部分を遡及的に有効化又は無効化させる、
請求項５に記載の医療機器。
【請求項７】
前記医用撮像システムは、前記医用撮像データを部分に分けて取得し、
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記繰り返し取得された後続の画像から選択された順次取得された画像を前記画像変換アルゴリズムに入力することによって、フレーム間画像変換を計算させ、
前記フレーム間画像変換から統計的尺度を計算させ、前記統計的尺度を所定の基準と比較することによって、前記医用撮像データの前記部分を遡及的に有効化又は無効化させる、
請求項５に記載の医療機器。
【請求項８】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記医用撮像データの無効部分を再取得すること、及び、
前記医用撮像データから医用画像を再構成すること、
のうちのいずれか１つを行わせ、
前記再構成は、前記医用撮像データの無効部分を除外する、
請求項６又は７に記載の医療機器。
【請求項９】
前記機械実行可能命令の実行はさらに、前記プロセッサに、
前記統計的尺度を繰り返し計算させ、
前記繰り返し計算された統計的尺度の統計的変動を計算させ、
前記統計的変動を使用して前記所定の基準を調整させる、
請求項６、７、又は８に記載の医療機器。
【請求項１０】
前記医用撮像システムは、磁気共鳴撮像システムである、請求項５から９のいずれか一項に記載の医療機器。
【請求項１１】
前記カメラシステムは、
１つ以上の磁石ボア搭載カメラ、
ヘッドコイル搭載カメラ、
１つ以上の磁石フランジ搭載カメラ、及び
これらの組み合わせ、
のうちのいずれか１つを含む、請求項１０に記載の医療機器。
【請求項１２】
前記被験者から第２の医用撮像データを取得する第２の医用撮像システムをさらに含み、
前記カメラシステムは、前記第２の医用撮像システムが前記第２の医用撮像データを取得しているときに、前記被験者の前記一部分を撮像する、
請求項５から１１のいずれか一項に記載の医療機器。
【請求項１３】
前記被験者の標的ゾーンにエネルギーをデポジットする治療システムをさらに含み、
前記カメラシステムは、前記治療システムが前記標的ゾーンにエネルギーをデポジットしているときに、前記被験者の前記一部分を撮像する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の医療機器。
【請求項１４】
医療機器を制御するプロセッサによって実行するための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラムであって、前記医療機器は、被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムを含み、前記医療機器は、位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムをさらに含み、前記表示システムは、前記被験者が前記被験者支持体に載せられているときに、前記位置フィードバックインジケータが前記被験者に見えるように構成されており、
前記機械実行可能命令の実行は、前記プロセッサに、
前記カメラシステムを使用して基点位置画像を取得させ、
前記カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得させ、
前記基点位置画像及び前記後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、前記基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから前記後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算させ、前記表示システム上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングさせ、
前記位置フィードバックインジケータは、前記画像変換によって制御される、
コンピュータプログラム。
【請求項１５】
医療機器を操作する方法であって、前記医療機器は、被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムを含み、前記医療機器は、位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムをさらに含み、前記表示システムは、前記被験者が前記被験者支持体に載せられているときに、前記位置フィードバックインジケータが被験者に見えるように構成され、前記方法は、
前記カメラシステムを使用して基点位置画像を取得するステップと、
前記カメラシステムを使用して後続の画像の繰り返し取得するステップと、
前記基点位置画像及び前記後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、前記基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから前記後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算するステップと、
前記表示システム上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングするステップと、
を含み、
前記位置フィードバックインジケータは、前記画像変換によって制御される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用撮像に関し、特に、医用撮像中の被験者の位置決めに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）などの様々な医用画像診断法を、被験者の内部解剖学的構造を撮像するために使用することができる。例えば、大きな静磁場が、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナによって使用され、被験者の体内の画像を生成する手順の一部分として原子の核スピンを整列させる。この大きな静磁場は、Ｂ０磁場又は主磁場と呼ばれる。ＭＲＩを使用して被験者の様々な量又は特性を空間的に測定することができるが、磁気共鳴撮像データ及び他のタイプの医用撮像データの取得は、瞬間的ではない。被験者は、数分間の間、可能な限り動かないままでいなければならない。
【０００３】
米国特許出願公開第２００５／０２８３０６８号は、脳機能をより適切に診断するために、マイクロ秒のオンセット時間で脳を刺激する可能性に加えて、より適切に情報を与え、指示し、テストし、及び患者を快適にするための表示を患者に提供するＭＲＩデジタルビデオ投影システムを開示している。ＭＲＩモーショントラッカ及び患者拡張視覚フィードバックシステムが、患者の身体部分の動きをモニタリングすることを可能にし、患者及び／又は技師にリアルタイムのフィードバックを提供して、特に小児や精神障害のある個人の走査セッションの診断率を大幅に向上させる。ＭＲ前方予測雑音消去マイクロホンシステムが、強いＭＲＩ音響雑音を除去して、患者との意思疎通、患者の安全性を改善し、音声出力の符号化を可能にする。これらのシステムは、個別に使用することができるが、最大の利点は、３つすべてを提供することによって得られる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、独立請求項における医療機器、コンピュータプログラム製品、及び方法を提供する。実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
医用撮像データ又は磁気共鳴撮像データの取得中、被験者が常に静止したままでいることや、被験者が一旦動いた後に被験者の元の位置に戻ることは困難である。これは、結果として得られる医用画像の劣化につながるか、又は画像にアーチファクトを引き起こす可能性がある。実施形態は、被験者が、被験者の位置を自分自身で調節又は制御するための手段を提供する。カメラシステムを使用して被験者の一部分が撮像される。カメラシステムによって、基点画像が取得され、次いで、後続の画像が繰り返し取得される。次に、画像変換アルゴリズムを使用して、基点位置画像の少なくとも一部分と後続画像の各々との間の画像変換が計算される。
【０００６】
画像変換アルゴリズムは、異なる例では異なる形式をとることができる。一例では、画像変換アルゴリズムは、ボクセルの変位を第２の画像内の異なる位置にマッピングする。例えば、基点位置画像内のボクセルの、後続の画像内の位置への変位である。この種の画像変換アルゴリズムは、変位マッピングアルゴリズム又はオプティカルフローアルゴリズムである。
【０００７】
他の例では、変換アルゴリズムはまた、あるいは、基点位置画像の少なくとも一部分と後続の画像の各々との間の強度変換をマッピングしてもよい。結果として得られる画像変換は、ボクセル強度の新しいボクセル強度へのマッピングである。場合によっては、結果として得られる画像変換は、ボクセル強度の新しいボクセル強度へのマッピングの勾配である。
【０００８】
ボクセルという用語を本出願全体で使用するが、２次元カメラシステムを使用する場合は、ボクセルは実際にはピクセルとなる。このため、請求項に係る本発明のコンテキストにおいて使用される場合、ボクセルという用語は、その２次元形態、すなわち、ピクセルも具体的かつ明示的に含む。
【０００９】
画像変換によって制御される位置フィードバックインジケータは、ディスプレイを用いて被験者に提示される。これは、被験者がその移動及び位置を自己調節するための単純かつ効果的な手段を提供することができる。
【００１０】
一態様では、本発明は、被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムを含む医療機器を提供する。被験者は、例えば、被験者支持体に座っていても、もたれていてもよい。
【００１１】
医療機器は、位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムをさらに含む。表示システムは、被験者が被験者支持体に載せられているときに、位置フィードバックインジケータが被験者に見えるように構成される。医療機器は、機械実行可能命令を記憶するメモリをさらに含む。医療機器は、医療機器を制御するプロセッサをさらに含む。機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、カメラシステムを使用して基点位置画像を取得させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得させる。
【００１２】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、基点位置画像及び後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算させる。画像変換アルゴリズムは、ボクセルの位置を後続の画像にマッピングする。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、ディスプレイ上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングさせる。位置フィードバックインジケータは、画像変換によって制御される。この実施形態は、被験者が特定の位置を維持するか、及び／又は、被験者が、基点位置画像が取得されたときに被験者がいた位置に戻る手段を提供することができるので、有益である。
【００１３】
カメラシステムは、さまざまなやり方で構成される。一例では、カメラシステムは、２次元カメラシステムである。他の例では、カメラシステムは、３次元カメラシステムを含む。他の例では、基点位置画像を取得するために使用される複数のカメラがある。
【００１４】
一例では、画像変換アルゴリズムは、オプティカルフローマッピングアルゴリズムである。この場合、画像変換は、ベクトルマッピングであってもよい。
【００１５】
別の例では、画像変換アルゴリズムは、強度変化検出アルゴリズムである。この場合、画像変換は、各ボクセルの強度を再スケーリングする倍率であってもよい。倍率の勾配を取ることによって、倍率から代替ベクトルマッピングを導出することが可能である。
【００１６】
一例では、画像変換アルゴリズムは、オプティカルフローアルゴリズム、位相相関アルゴリズム、自乗差の和若しくは絶対差の和を最小化するか又は正規化相互相関を最大化するブロックベースの方法、及び、画像信号及び／又は求められるフローフィールドの偏導関数及び高次偏導関数に基づいてオプティカルフローを推定する差動法のうちのいずれか１つである。差動法は、Ｌｕｃａｓ‐Ｋａｎａｄｅ法、Ｈｏｒｎ‐Ｓｃｈｕｎｃｋ法、Ｂｕｘｔｏｎ‐Ｂｕｘｔｏｎ法、及びＢｌａｃｋ‐Ｊｅｐｓｏｎ法を含み得る。
【００１７】
実施形態はまた、被験者に、医用撮像又は治療ルーチン中に様々なタスクを行う手段を提供する。例えば、位置フィードバックは、被験者が適切な時間に又は適切な持続時間にわたって呼吸を止めるのを支援する。
【００１８】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、画像変換を使用して、基点位置の関心領域内のボクセルの平均変換量を計算させる。例えば、画像変換は、オプティカルフローアルゴリズムによって生成されたベクトルマッピングの平均値である。これは、平均ベクトル変位量をもたらす。位置フィードバックインジケータは、平均変換量を使用して制御される。この実施形態では、基点位置画像の関心領域が選択される。
【００１９】
画像変換がベクトルマッピングである場合、この領域について決定されたベクトルを使用して、平均ベクトル変位量を計算することができる。例えば、関心領域内のすべてのベクトルの値を合計し、次いで、ベクトルの数で割って平均ベクトル変位量が得られる。また、関心領域内の異なる位置内のベクトルに対する重み付け係数を使用することもできる。位置フィードバックインジケータを制御するために平均ベクトル変位量を使用することは、被験者が位置フィードバックインジケータを制御する容易かつ簡単な手段を提供するので、有益である。例えば、被験者は、訓練を受けていないか、又は位置フィードバックインジケータの使用に慣れていない場合がある。平均ベクトル変位量の使用は、異なるタイプの動きを表すのに有用であり、被験者が適切に使用するために最小限の訓練で済む。
【００２０】
いくつかの例では、平均変換量は、ジョイスティック制御に取って代わるように使用することができる。これは、位置フィードバックインジケータによって制御可能であるか又はその上に位置決めされる物体を表示する他のソフトウェア又はプログラムの使用を可能にする。例えば、上述の平均ベクトル変位量は、ジョイスティック制御に取って代わるように容易に使用することができる。
【００２１】
別の実施形態では、位置フィードバックインジケータは、物体の初期位置に対するその物体の変位を示す。例えば、変位は、直接制御されるか、又は、平均ベクトル変位量などの平均変換量に関連していてよい。
【００２２】
別の実施形態では、位置フィードバックインジケータは、円に対するボールの変位を示す。これは、例えば、被験者が最小限の訓練で使用することができる非常に単純な制御である。被験者が徐々に自分の位置を調節すると、ボールの変位は円に近づく。
【００２３】
別の実施形態では、位置フィードバックインジケータは、アニメーション化された人物の初期位置に対するそのアニメーション化された人物の変位を示す。例えば、関心領域は、被験者の解剖学的構造の特定の部分に対して選択される。例えば、関心領域は、顔、胸郭、又は四肢若しくは他の身体部分である。この身体部分の位置をアニメーション内に示すことができる。
【００２４】
別の実施形態では、位置フィードバックインジケータは、画像変換のレンダリングである。例えば、基点位置画像は、画像変換のレンダリングが重ね合わされた状態で表示される。これは、被験者が、画像変換を見ることによって、被験者のどの部分が間違った場所にあるかを見ることができるので、有用である。
【００２５】
これは、例えば、様々な異なるやり方で表示される。一例では、画像変換がベクトルマッピングである場合、各ボクセル又は複数のボクセルについてベクトルを示すプロットである。他の例では、画像変換はまた、偽色プロットを使用してレンダリングされる。両方の場合において、画像変換のレンダリングは、例えば基点位置画像上に表示され、これにより、被験者はどの部分が位置から外れているかを知ることができる。
【００２６】
別の実施形態では、医療機器は、被験者から医用撮像データを取得する医用撮像システムをさらに含む。カメラシステムは、医用撮像システムが医用撮像データを取得しているときに被験者の一部分を撮像する。これは、例えば、幾つかの医用撮像技術では、画像構成のためのデータを取得するのに数分かかることがあるので、有益である。位置フィードバックインジケータの使用は、医用撮像データの取得中に、被験者が静止したままであることを支援する。
【００２７】
別の実施形態では、医用撮像システムは、医用撮像データを部分に分けて取得する。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、画像変換から統計的尺度を計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、統計的尺度を所定の基準と比較することによって、医用撮像データの部分を遡及的に有効化又は無効化させる。この実施形態は、医用撮像データが取得されるときに、画像変換を使用して医用撮像データの取得が遡及的に有効化されるので、有益である。これは、データの再取得や、被験者の動きによって破損したデータの除外などを可能にする。
【００２８】
画像変換の統計的尺度は、異なる例では異なる形式をとることができる。例えば、最大変位、平均変位、又は特定のサイズのボクセルの近傍における最大変位などの動きの程度を使用して、医用撮像データの部分が有効化又は無効化される。
【００２９】
別の実施形態では、医用撮像システムは、医用撮像データを部分に分けて取得する。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、繰り返し取得された後続の画像から選択された順次取得された画像をオプティカルフローマッピングアルゴリズムに入力することによって、フレーム間画像変換を計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、フレーム間画像変換から統計的尺度を計算させる。
【００３０】
機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、統計的尺度を所定の基準と比較することによって、医用撮像データの部分を遡及的に有効化又は無効化させる。この実施形態では、フレーム間の変化が、統計的尺度を使用して比較され、その後、遡及的な有効化又は無効化を行うために使用される。基点位置画像以降の被験者の変化を使用して、データを識別又は有効化することができる。例えば、これは、不随意で、短い時間スケールで生じる動きを識別するのに有用である。例えば、瞬き又は他の不随意運動は、幾つかの画像と、その特定の画像の前後に取得された画像との間に差を生成する。
【００３１】
例えば、特定の画像を基点位置画像と比較することは、被験者の全体的な動き及び／又は被験者の自発的な動きを識別するのに有用である。フレーム間画像変換の統計的尺度の計算は、被験者が制御できない動きを識別するのにより有用である。
【００３２】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、医用撮像データの無効化された部分を再取得させる。
【００３３】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、医用撮像データから医用画像を再構成させる。再構成は、医用撮像データの無効化された部分は除外する。これは、最終的に医用画像を破損させる可能性があるデータを除去することができるため、有益である。これは、例えば、瞬き、嚥下、咳、及び脈拍若しくは被験者の心臓の心拍動のような一時的な動きを識別するために、位置を遡及的にモニタリングするのに有用である。
【００３４】
別の実施形態では、機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、統計的尺度を計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、繰り返し計算された統計的尺度の統計的変動を計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、統計的変動を使用して所定の基準を調整させる。この実施形態では、被験者が連続的に撮像されるにつれて、医用撮像データの部分を有効又は無効としてラベル付けするための所定の基準がシフトされる。例えば、一部の被験者は、他の被験者よりも静止したままであることがより得意である。この場合、所定の基準は、その特定の被験者による特定の動きの状態を維持することができるように調整される。具体例として、健康状態が良好な成人は、子供よりも簡単に静止したままで過ごすことができる。この場合、所定の基準は、成人からのデータが有効又は無効であるとラベル付けされるときに、より高い基準に保持されるように、自動的に調整することができる。同様に、子供は静止したままでいることができないので、所定の基準が厳しすぎると、撮像プロトコルを終えることができなくなる。
【００３５】
別の実施形態では、医用撮像システムは、磁気共鳴撮像システムである。
【００３６】
別の実施形態では、カメラシステムは、１つ以上の磁石ボア搭載カメラ、ヘッドコイル搭載磁石、１つ以上の磁石フランジ搭載カメラ、及びこれらの組み合わせのうちの任意の１つを含む。
【００３７】
別の実施形態では、医療機器は、被験者から第２の医用撮像データを取得する第２の医用撮像システムをさらに含む。カメラシステムは、第２の医用撮像システムが第２の医用撮像データを取得している間に、被験者の一部分を撮像する。これは、ＰＥＴ及び磁気共鳴撮像などの複合画像診断法の改善を可能にするため、有益である。
【００３８】
別の実施形態では、医療機器は、被験者の標的ゾーンにエネルギーをデポジットする治療システムをさらに含む。カメラシステムは、治療システムが標的ゾーンにエネルギーをデポジットしているときに、被験者の一部分を撮像する。これは、被験者が制御されていないやり方で動いている場合、被験者のターゲティングはあまり正確ではない可能性があるため、有益である。
【００３９】
いくつかの実施形態では、治療システムは、医用撮像システムと組み合わされる。例えば、治療システムは、放射線治療システム、高強度超音波システム、カテーテルアブレーションシステム、又は他の治療システムである。これらは、例えば、被験者のターゲティングの誘導を提供するために、磁気共鳴撮像と組み合わされる。
【００４０】
別の態様では、本発明は、医療機器を制御するプロセッサによる実行のための機械実行可能命令を含むコンピュータプログラム製品を提供する。医療機器は、被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムを含む。医療機器は、位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムをさらに含む。表示システムは、被験者が被験者支持体に載せられているときに、位置フィードバックインジケータが被験者に見えるように構成される。
【００４１】
機械実行可能命令の実行は、プロセッサに、カメラシステムを使用して基点位置画像を取得させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、基点位置画像及び後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算させる。機械実行可能命令の実行はさらに、プロセッサに、ディスプレイ上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングさせる。位置フィードバックインジケータは、画像変換によって制御される。
【００４２】
別の態様では、本発明は、医療機器を操作する方法を提供する。医療機器は、被験者支持体に載せられている被験者の一部分を撮像するカメラシステムを含む。医療機器は、位置フィードバックインジケータをレンダリングする表示システムをさらに含む。表示システムは、被験者が被験者支持体に載せられているときに、位置フィードバックインジケータが被験者に見えるように構成される。
【００４３】
方法は、カメラシステムを使用して基点位置画像を取得するステップを含む。方法は、カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得するステップをさらに含む。方法は、基点位置画像及び後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算するステップをさらに含む。方法は、ディスプレイ上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングするステップをさらに含む。位置フィードバックインジケータは、画像変換によって制御される。
【００４４】
組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、本発明の前述の実施形態のうちの１つ以上を組み合わせることができることが理解される。
【００４５】
当業者には理解されるように、本発明の態様は、装置、方法、又はコンピュータプログラム製品として具現化され得る。したがって、本発明の態様は、全体的にハードウェアの実施形態、全体的にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではすべて一般に「回路」、「モジュール」、又は「システム」と呼ぶことができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ実行可能コードが具現化された１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００４６】
１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。本明細書で使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピューティングデバイスのプロセッサによって実行可能な命令を記憶することができる任意の有形の記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体と呼ばれることもある。コンピュータ可読記憶媒体はまた、有形コンピュータ可読媒体と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読記憶媒体はまた、コンピューティングデバイスのプロセッサによってアクセス可能なデータを記憶することもできる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルが挙げられるが、これらに限定されない。光ディスクの例としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒディスクなどのコンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）がある。コンピュータ可読記憶媒体という用語はまた、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータデバイスによってアクセス可能な様々なタイプの記録媒体を指す。例えば、データは、モデムを介して、インターネットを介して、又はローカルエリアネットワークを介して取得される。コンピュータ可読媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能コードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどや、前述のものの任意の適切な組合せを含むがこれらに限定されない、任意の適切な媒体を使用して送信され得る。
【００４７】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、又は搬送波の一部分として、コンピュータ実行可能コードがその中に具現化された伝搬データ信号を含み得る。このような伝播信号は、電磁、光学、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むが、それらに限定されない、様々な形態のいずれかをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置、又はデバイスによる、又はそれらに関連する使用のためのプログラムを通信、伝播、又は搬送することができる任意のコンピュータ可読媒体であってもよい。
【００４８】
「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能な任意のメモリである。「コンピュータ記憶装置」又は「記憶装置」は、コンピュータ可読記憶媒体のさらなる例である。コンピュータ記憶装置は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。いくつかの実施形態では、コンピュータ記憶装置がコンピュータメモリであってもよく、又はその逆であってもよい。
【００４９】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム、機械実行可能命令又はコンピュータ実行可能コードを実行することができる電子構成要素を包含する。「プロセッサ」を含むコンピューティングデバイスへの参照は、おそらく２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含むものと解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサである。プロセッサはまた、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステム間で分散されたプロセッサの集合体を指すこともある。コンピューティングデバイスという用語はまた、１つ以上のプロセッサをそれぞれが含むコンピューティングデバイスの集合体又はネットワークを指すことがあると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同一のコンピューティングデバイス内にあるか、又は複数のコンピューティングデバイスに分散されていてもよい複数のプロセッサによって実行され得る。
【００５０】
コンピュータ実行可能コードは、機械実行可能命令や、プロセッサに本発明の態様を行わせるプログラムを含み得る。本発明の態様のための動作を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は類似のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含み、機械実行可能命令にコンパイルされた１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書くことができる。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高水準言語の形態であっても、事前にコンパイルされた形態であってもよく、その場で機械実行可能命令を生成するインタプリタと共に使用されてもよい。
【００５１】
コンピュータ実行可読コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上かつ部分的にリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されても、又は（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに接続されてもよい。
【００５２】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、図、及び／又はブロック図の各ブロック若しくはブロックの一部は、適用できる場合、コンピュータ実行可能コードの形態のコンピュータプログラム命令によって実装できることを理解される。さらに、相互に排他的でない場合、異なるフローチャート、図、及び／又はブロック図におけるブロックの組み合わせが組み合わされてもよいことが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供されて、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実施するための手段を作成するように、機械を生成することができる。
【００５３】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、プログラマブルデータ処理装置、及び／又は他のデバイスに特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、その結果、コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実装する命令を含む製造品を生成する。
【００５４】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスにロードされて、一連の動作ステップがコンピュータ、他のプログラマブル装置、又は他のデバイス上で行われて、コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される命令がフローチャート及び／又はブロック図の１つ以上のブロックで指定された機能／動作を実装するためのプロセスを提供するように、コンピュータ実装プロセスを生成することも可能である。
【００５５】
本明細書で使用される「ユーザインターフェース」は、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムと対話することを可能にするインターフェースである。「ユーザインターフェース」は、「ヒューマンインターフェースデバイス」とも呼ばれる。ユーザインターフェースは、情報又はデータをオペレータに提供し、及び／又はオペレータから情報又はデータを受信する。ユーザインターフェースは、オペレータからの入力をコンピュータが受信することを可能にし、コンピュータからの出力をユーザに提供することができる。換言すれば、ユーザインターフェースは、オペレータがコンピュータを制御又は操作することを可能にし、インターフェースは、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を示すことを可能にする。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェース上のデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ペダル、ワイヤードグローブ、リモートコントロール、及び加速度計を介したデータの受信はすべて、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェース構成要素の例である。
【００５６】
本明細書で使用される「ハードウェアインターフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置と対話及び／又は制御することを可能にするインターフェースを包含する。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが制御信号又は命令を外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置に送信することを可能にする。ハードウェアインターフェースはまた、プロセッサが外部のコンピューティングデバイス及び／又は装置とデータを交換することも可能にする。ハードウェアインターフェースの例としては、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、ＭＩＤＩインターフェース、アナログ入力インターフェース、及びデジタル入力インターフェースが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５７】
本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「表示デバイス」は、画像又はデータを表示する出力デバイス又はユーザインターフェースを包含する。ディスプレイは、視覚データ、聴覚データ、及び／又は触覚データを出力する。ディスプレイの例としては、コンピュータモニタ、テレビ画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）、蓄積管、双安定ディスプレイ、電子ペーパー、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ、及びヘッドマウントディスプレイが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
本明細書では、医用撮像データは、医用撮像スキャナ又は医用撮像システムを使用して取得された２次元又は３次元データとして定義される。本明細書では、医用撮像スキャナ又はシステムは、患者の身体的構造に関する情報を取得し、２次元又は３次元医用撮像データのセットを構築する装置として定義される。医用撮像データを使用して、医師による診断に有用な視覚化を構築することができる。この視覚化は、コンピュータを使用して行うことができる。
【００５９】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）データは、医用撮像データの一例であり、本明細書では、磁気共鳴撮像走査中に磁気共鳴装置のアンテナを使用して、原子スピンによって放出された無線周波数信号の記録された測定値であると定義される。本明細書では、磁気共鳴画像、すなわち、ＭＲ画像は、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元視覚化であると定義される。例えば、この視覚化は、コンピュータを使用して行う。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
以下では、本発明の好ましい実施形態を、単なる例として、図面を参照して説明する。
【００６１】
【図１】図１は、医療機器の一例を示す。
【図２】図２は、図１の医療機器を操作する方法を示すフローチャートを示す。
【図３】図３は、医療機器のさらなる例を示す。
【図４】図４は、医療機器のさらなる例を示す。
【図５】図５は、医療機器のさらなる例を示す。
【図６】図６は、医療機器のさらなる例を示す。
【図７】図７は、位置フィードバックインジケータのレンダリングの一例を示す。
【図８】図８は、基点位置画像の一例を示す。
【図９】図９は、位置フィードバックインジケータのレンダリングのさらなる例を示す。
【図１０】図１０は、位置フィードバックインジケータのレンダリングのさらなる例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
これらの図における同様の番号が付された要素は、同等の要素であるか又は同じ機能を実行する。前述した要素は、機能が同等である場合には必ずしも後の図で説明されない。
【００６３】
図１は、医療機器１００の一例を示す。医療機器１００は、カメラシステム１０２及び表示システム１０４を含むものとして示されている。被験者１０８を支持するものとして示されている支持体１０６がある。カメラシステム１０２は、被験者１０８の一部分を撮像する。ディスプレイ１０４は、被験者１０８に見えるように位置フィードバックインジケータを表示する。カメラシステム１０２及び表示システム１０４は、コンピュータシステム１１０のハードウェアインターフェース１１２に接続されている。コンピュータはさらに、ハードウェアインターフェース１１２、ユーザインターフェース１１６、及びメモリ１１８とも通信しているプロセッサ１１４を含むものとして示されている。メモリ１１８は、プロセッサ１１４にアクセス可能な任意の組み合わせのメモリであってもよい。これには、メインメモリ、キャッシュメモリなどや、フラッシュＲＡＭ、ハードドライブ、又はその他の記憶装置などの不揮発性メモリも含まれ得る。いくつかの例では、メモリ１１８は、非一時的コンピュータ可読媒体であると考えられる。
【００６４】
メモリ１１８は、プロセッサ１１４が医療機器１００の動作及び機能を制御することと、計算を行い、データを操作することとの両方を可能にする、機械実行可能命令１２０を含むものとして示される。メモリ１１８は、カメラシステム１０２で取得された基点位置画像１２２を含むものとしてさらに示されている。メモリ１１８は、基点位置画像１２２の後に取得された後続の画像１２４を含むものとしてさらに示されている。後続の画像１２４は、繰り返し取得されてもよい。例えば、カメラシステム１０２は、ビデオ供給を連続的に提供するビデオシステムである。
【００６５】
メモリ１１８は、基点位置画像１２２及び後続の画像１２４を画像変換アルゴリズム１２８に入力することによって計算された画像変換１２６を含むものとしてさらに示されている。画像変換アルゴリズム１２８も、メモリ１１８に記憶されているものとして示されている。次いで、機械実行可能命令１２０は、画像変換アルゴリズム１２８を使用して、位置フィードバックインジケータのレンダリング１３０を生成する。位置フィードバックインジケータは、被験者が異なる位置又は位置から外れているときに被験者１０８に表示される。メモリ１１８はまた、画像変換１２６の少なくとも一部分から計算された任意の平均変換量１３２を含むものとして示されている。平均変換量１３２は、例えば、位置フィードバックインジケータ１３０の制御を単純化するために使用される。
【００６６】
図２は、図１の医療機器１００を制御する方法のフローチャートの一例を示す。まず、ステップ２００において、プロセッサ１１４は、カメラシステム１０２を制御して、基点位置画像１２２を取得する。次に、ステップ２０２において、プロセッサ１１４は、カメラシステム１０２を制御して、後続の画像１２４を繰り返し取得する。後続の画像１２４が取得された後、本方法は、ステップ２０４に進み、プロセッサは、基点位置画像１２２及び後続の画像１２４を画像変換アルゴリズム１２８に入力することによって、基点位置画像１２２の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像１２４のボクセルへの画像変換１２６を繰り返し計算する。最後に、ステップ２０６において、プロセッサ１１４は、位置フィードバックインジケータ１３０を繰り返しレンダリングし、これをディスプレイ１０４に表示する。被験者１０８は、位置フィードバックインジケータ１３０のレンダリングを使用して、自分の位置を自己調整することができる。
【００６７】
図３は、医療機器３００のさらなる例を示す。図３に示す医療機器は、図１の医療機器１００と同様である。図３では、医療機器３００は、１つ以上の医用撮像システム３０２及び／又は治療システム３０６を含むものとしてさらに示されている。１つ以上の医用撮像システム３０２は、例えば、ＰＥＴシステム、ＣＴシステム、ＭＲＩシステム、ＳＰＥＣＴシステム、又はこれらのうちのいずれか１つ又は２つとすることができる。それらは、例えば、撮像ゾーン３０４から医用撮像データ３１０を取得する。医療機器３００が治療システム３０６を含む場合、治療システムは、エネルギーを標的ゾーン３０８に向けることができる。治療システム３０６は、例えばＬＩＮＡＣ、Ｘ線治療システム、ガンマ線治療システム、高強度超音波システム、又はカテーテルアブレーションシステムである。メモリ１１８は、１つ以上の医用撮像システム３０２を使用して取得された医用撮像データ３１０と、標的ゾーン３０８のターゲティングを制御するために使用される治療システム制御コマンド３１２とを含むものとして示されている。１つ以上の医用撮像システム３０２と、治療システム３０６とがある場合、医用撮像データ３１０は、例えば、治療システム３０６を調整し、それによって制御するために使用することができる画像を再構成するのに有用である。例えば、医用撮像データを使用して、治療システム制御コマンド３１２に変更を加えることができる。カメラ１０２は、被験者１０８の動きを捕捉し、これを表示システム１０４に表示することができる。これは、医療機器３００を用いて行われるあらゆる医用撮像又は治療の精度を向上させるのに役立つ。
【００６８】
図４は、医療機器４００のさらなる例を示す。この例では、医療機器４００は、磁気共鳴撮像システム４０２をさらに含むものとして示されている。磁気共鳴撮像システム４０２は、磁石４０４を含む。磁石４０４は、その中にボア４０６を有する円筒型の超伝導磁石である。異なる種類の磁石の使用も可能である。例えば、分割円筒形磁石やいわゆるオープン磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒形磁石は、クライオスタットが磁石のアイソプレーンへのアクセスを可能にするために２つのセクションに分割されていることを除いて、標準的な円筒形磁石と同様であり、このような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム治療と併用される。オープン磁石は、被験者を受け入れるのに十分な大きさの空間を間に有して、上下の２つの磁石セクションを有し、この２つのセクションの配置はヘルムホルツコイルの場合と同様である。オープン磁石は、被験者の閉塞感が少ないため、人気がある。円筒形磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの集合体がある。円筒形磁石４０４のボア４０６内には、磁気共鳴撮像を行うのに磁場が十分に強力かつ均一である撮像ゾーン４０８がある。関心領域４０９が撮像ゾーン４０８内に示されている。取得される磁気共鳴データは、典型的には関心領域について取得される。被験者１０８は、被験者１０８の少なくとも一部分が撮像ゾーン４０８及び関心領域４０９内にあるように、被験者支持体１０６によって支持されているように示されている。
【００６９】
磁石のボア４０６内には、磁場勾配コイル４１０のセットも存在し、これは、磁石４０４の撮像ゾーン４０８内の磁気スピンを空間的に符号化するための予備的な磁気共鳴データの取得のために使用される。磁場勾配コイル４１０は、磁場勾配コイル電源４１２に接続されている。磁場勾配コイル４１０は、代表的なものであることが意図されている。典型的には、磁場勾配コイル４１０は、３つの直交する空間方向において空間的に符号化するための３つの別個のコイルセットを含む。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル４１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ状にされてもパルス状にされてもよい。
【００７０】
撮像ゾーン４０８に隣接して、撮像ゾーン４０８内の磁気スピンの配向を操作し、撮像ゾーン４０８内のスピンからの無線送信も受信するためのヘッドコイル４１４がある。被験者の頭部領域は、撮像ゾーン４０８内にあるものとして示されている。この例では、無線周波数コイルがヘッドコイル４１４である。ヘッドコイル４１４は、被験者１０８の頭部を囲むものとして示されている。被験者の頭部領域の一部分を撮像する関心領域４０９がある。磁石４０４のフランジ上には、カメラシステム１０２’がある。カメラ１０２’は、例えばフランジ搭載カメラと呼ばれる。カメラ１０２’は、磁石のボア１０６内をのぞき込む。
【００７１】
フランジ搭載カメラ１０２’が被験者１０８の顔領域４１８を撮像することができるように、ボア４０６内に位置付けられたミラー４１９がある。表示システム１０４は、被験者１０８が同じミラー４１９を見て、位置フィードバックインジケータ１３０のレンダリングを見ることもできるように位置付けられる。これは、磁気共鳴撮像プロトコルには時間がかかり、そして、位置フィードバックインジケータ１３０が組み込まれることによって、被験者１０８が静止したままであること、及び／又は、動いた後に同じ位置に戻ることを支援できるため、有益である。また、画像変換１２６を使用して、磁気共鳴撮像データ４２２の一部分を破棄するか、又は再取得することもできる。例えば、カメラシステム１０２から連続的に取得されたフレームは、被験者１０８によって制御不能に行われた動きを有効化又は無効化するために使用することができる画像間の動きについてチェックする。
【００７２】
ヘッドコイル４１４がない場合であっても、顔領域４１９を撮像するためにミラーが設けられていてよい。例えば、ミラー４１９は、他の例では被験者の頭部に取り付けられるヘッドギア又は支持体に組み込まれる。
【００７３】
ヘッドコイル４１４（又は、無線周波数コイル若しくはアンテナ）は、複数のコイル要素を含むことができる。無線周波数アンテナはまた、チャネル又はアンテナとも呼ばれる。無線周波数コイル４１４は、無線周波数トランシーバ４１６に接続されている。無線周波数コイル４１４及び無線周波数トランシーバ４１６は、別個の送信コイル及び受信コイル、ならびに別個の送信器及び受信器と置き換えられてもよい。無線周波数コイル４１４及び無線周波数トランシーバ４１６は、代表的であることが理解される。無線周波数コイル４１４は、専用の送信アンテナ及び専用の受信アンテナを表すことも意図されている。同様に、トランシーバ４１６もまた、別個の送信器及び受信器を表してもよい。無線周波数コイル４１４はまた、複数の受信／送信要素を有してもよく、無線周波数トランシーバ４１６は、複数の受信／送信チャネルを有してもよい。例えばＳＥＮＳＥなどのパラレル撮像技術が行われる場合、無線周波数コイル４１４は、複数のコイル要素を有することになる。
【００７４】
コンピュータメモリ１１８は、パルスシーケンスコマンド４２０を含むものとしてさらに示されている。パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴撮像プロトコルに従って、被験者１０８から磁気共鳴撮像データ４２２を取得するように磁気共鳴撮像システム４０２を制御する。メモリはさらに、磁気共鳴撮像データ４２２から再構成された磁気共鳴画像４２４を含むものとして示されている。
【００７５】
図５は、医療機器５００のさらなる例を示す。図５の医療機器５００は、図４の医療機器４００と同様であるが、この例では、ヘッドコイル４１４が、ヘッドコイル４１４に搭載されかつ取り付けられたカメラ１０２’’及び表示システム１０４を組み込んでいる点は除く。ヘッドコイル４１４用のデータバスはまた、例えばカメラ１０２’’及び表示システム１０４にも使用することができる。カメラシステム１０２’’は、被験者１０８の顔領域４１８を撮像する。表示システム１０４は、被験者１０８が位置フィードバックインジケータ１３０のレンダリングを見ることができるように構成される。
【００７６】
図６は、図５の医療機器５００及び図４の医療機器４００と同様の医療機器６００のさらなる例を示す。この例では、カメラシステム１０２は、複数のボア搭載カメラ１０２’’を含む。被験者１０８を単に、磁石４０６のボア内に入れることができ、次いで、複数のボア搭載カメラ１０２’’のうちの任意の１つを、基点位置画像１２２及び任意の後続の画像１２４の生成又は取得に選択することができる。被験者１０８の胸部には、トランシーバ４１６に接続された無線周波数コイル４１４がある。例えば、表示システム１０４もまた、カメラのボア４０６に搭載され、又はカメラ若しくは他の装着可能なデバイスとして設けられて、位置フィードバックインジケータ１３０のレンダリングを被験者１０８の眼に見える位置に位置決めする。
【００７７】
図７は、位置フィードバックインジケータ１３０のレンダリングである表示システム１０４の一例を示す。このディスプレイ上には、２つの円７００、７０２が見える。円７００は、被験者の初期位置を表す。破線の円７０２は、被験者の現在位置を示す。画像変換１２６の関心領域を使用して平均変換量１３２が計算される場合、このようなレンダリング１３０を容易に計算することができる。ベクトル１３２は、円７００と円７０２との間のベクトル距離を示す。ベクトル１３２は、画像変換１２６から計算される平均変換量１３２であってもよい。
【００７８】
前述したように、動きの管理は、ＣＴやＭＲＩなど多くの断層撮影画像診断法に重要である。動きアーチファクトを低減するために、トリガリング及びゲーティング機構が広く使用されている。ＭＲＩナビゲータを使用して動きを追跡することができるが、測定時間を必要とする。外部センサやカメラを使用してこれを回避することができるが、補正される実際の動きの代わりに制限を有する可能性がある。加えて、トリガリング及びゲーティングは、走査効率を著しく低下させる。遡及的なゲーティング及びトリガリングがしばしば使用されるが、これは、取得の定常状態を変化させ、一部の患者には適用が難しい場合がある。また、単調な走査は、しばしば患者の入眠につながり、これは、指示などへの反応を強く悪化させる可能性がある。
【００７９】
実施例は、カメラセンサ（例えば、カメラシステム１０２、１０２’、１０２’’）を使用して、できるだけ被験者又は標的解剖学的構造の全体の姿勢を静止させるするために使用することができる高感度３次元変位視覚フィードバック（例えば、位置フィードバックインジケータ１３０）を被験者１０８に対して計算し、提供することができる。これは、瞬き、嚥下、咳、脈拍などのような一時的な動きの遡及的なゲーティングと組み合わされる。遡及的なデータ有効化及び無効化によって、定常状態及びコントラストは、所与のシーケンスに対して変化しない。大体において一時的な動きが生じたデータしか無効にされなくてよいので、走査効率は高い。
【００８０】
一例では、患者表面の関連部分からビデオデータ１２２、１２４を取得するために、２次元のボア内カメラ１０２’’が使用される。視覚フィードバックを患者の眼に誘導するために、追加のミラー４１９又は他の手段が使用される。カメラフレームから、ｋ空間横断の開始時に基準フレームが抽出される。動き変位は、基準フレームに対する後続のフレームから計算される。動きの大きさのフィールド（例えば、ベクトルマッピング又は画像変換１２６）は、偽色画像として表示されてもよく、患者のタスクは、標的解剖学的構造をできるだけ基準に近づけておくことによって、動きの大きさをできるだけ低く且つ平坦にすることである。平均の大きさは、計算されて、ＭＲＩデータの有効化／無効化のためにスキャナに、計算された被験者のための妥当な閾値と共に送信される。追加の誘導のために、患者が、例えば最終的な偶発的な頭部の動きを戻すことができるように動きベクトルが表示される。２次元動きベクトル場の発散場が計算されて、面内（through-plane）変位が検出され、平均発散が患者に対して表示されて、カメラの投影方向に沿ったｚ成分の高感度尺度が得られる。これは、ＭＲＩ走査環境では照明を完全に制御することができ、また、追跡される動きがシーン内で最小限の変動を有して非常に小さく、したがって、ベクトル場の発散を面内運動にほぼ完全に寄与させることができるからである。全体として、これは、非常に敏感な３次元変位検出器をもたらし、被験者が非常に小さな動きを補正し、したがって姿勢を静止させることを可能にする。あるいは、より高度な３次元センシング技術（３次元ＴｏＦ、３次元構造化光、ステレオ／マルチビジョン）を用いることもできる。
【００８１】
（位置フィードバックインジケータを介した）視覚フィードバックは、被験者を走査手順に積極的に含める利点を有する。ゲーミフィケーションのような単純化又は適合されたフィードバックを使用して、エンターテイメントコンポーネントを追加したり、又は、被験者に応じて必要であるように単純化のために使用することができる。患者の好み及び能力に対応するように、フィードバック変形のセットから選択をすることが提案される。
【００８２】
走査の開始時に取得された静的基準画像（基点位置画像）のみを使用する代わりに、フレーム間の動きを計算して、一時的な動きの事象を検出し、対応するｋ空間データを無効にすることもできる。このモードでは、一時的な動きが生じた後に、被験者が元の静止状態に戻ると仮定される。典型的な例としては、振戦、咳、まばたき、嚥下が挙げられる。さらに、走査中にオンザフライで、このモードに切り替えるか、又は無効化のための動き閾値を適応させることも可能である。これは、被験者が視覚フィードバックに追従できない場合に望ましいことがある、これはまた、走査効率が低下し過ぎた場合にも自動的に行うことができる。
【００８３】
一般に画像変換計算を用いて、画質の推定又は予測が可能である。画質のこの推定は、オペレータに提供され得る。オペレータは、画質の予測に基づいて、どのような行動を取るかを決定することができる。あるいは、これを使用して、無効化閾値などのアルゴリズムパラメータを自動的に適応させることができる。
【００８４】
フレーム間変位測定値を使用した断続的な短い動き事象の上記検出をまた使用して、短いスカウト走査の取得をトリガして、新しい静止状態を測定し、最終的に取得を適応させることもできる。
【００８５】
実施例は、高品質の脳撮像、ｆＭＲＩ、小児科での走査に応用されてもよい。実施例はまた、頭部走査に適用されてもよいが、一般的な呼吸運動管理、例えば、呼吸感知、呼吸タイプ分類、及び息止めの高度に正確な再現にも適用されてもよい。このような息止めや呼吸の正確な制御は、一般に、形態学的歪みや診断の失敗／誤解釈（例えば心臓ＭＲＩにおける肥大）を回避したり、又は、病変の正確な位置特定のために非常に重要である。
【００８６】
図８は、基点位置画像１２２の一例を示す。被験者１０８が画像内に見える。画像は、磁気共鳴撮像システムのボアの外側から撮られた。画像１２２内に見えるミラー４１９は、被験者１０８の反射を示す。被験者の動きを識別するために選択された関心領域８００がある。
【００８７】
図９は、画像変換９００のレンダリングの一例を示し、この場合、画像変換は、ベクトルマッピングである。レンダリング９００の上部は、関心領域８００と同一である。このベクトルマッピング９００は、幾つかの磁気共鳴撮像実験では、位置フィードバックインジケータとして成功裏に使用されている。被験者１０８は、少し練習した後、磁気共鳴撮像データの取得中に自分の位置を制御し、維持することができた。
【００８８】
図１０は、図８の画像１２２に続いて撮られた画像の別の使用を示す。隣接する画像を比較することによって、グレースケール画像を使用して、後続の画像間の動きの大きさを示した。領域１００２は、画像の残りの部分よりも明るく、動きの多い領域に対応する。これらの領域１００２は、被験者１０８の眼及び瞼の位置に対応する。画像１０００は、被験者１０８が一時的なものにすぎない不随意又は迅速な動きをいつ行うかを識別するために使用することができる。例えば、画像１０００を使用して、磁気共鳴撮像のどの部分を廃棄するか、また、画像再構成中にどの部分を使用するかを決定する。
【００８９】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されてきたが、このような図示及び説明は例示的であり、限定的ではないと考えられるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。
【００９０】
開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。特許請求の範囲において、「含む」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、単数形は、複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶／配布することができるが、インターネット又は他の有線もしくは無線電気通信システムを介するなど、他の形態で配布することもできる。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００９１】
１００  医療機器
１０２  カメラシステム
１０２’  フランジ搭載カメラ
１０２’’  マルチボア搭載カメラ
１０４  表示システム
１０６  支持体
１０８  被験者
１１０  コンピュータシステム
１１２  ハードウェアインタフェース
１１４  プロセッサ
１１６  ユーザインターフェース
１１８  メモリ
１２０  機械実行可能命令
１２２  基点位置画像
１２４  後続の画像
１２６  画像変換
１２８  画像変換アルゴリズム
１３０  位置フィードバックインジケータのレンダリング
１３２  平均変換量
２００  カメラシステムを使用して基点位置画像を取得する
２０２  カメラシステムを使用して後続の画像を繰り返し取得する
２０４  基点位置画像及び後続の画像を画像変換アルゴリズムに入力することによって、基点位置画像の少なくとも一部分のボクセルから後続の画像のボクセルへの画像変換を繰り返し計算する
２０６  ディスプレイ上に位置フィードバックインジケータを繰り返しレンダリングする
３００  医療機器
３０２  １つ以上の医用撮像システム
３０４  撮像ゾーン
３０６  治療システム
３０８  標的ゾーン
３１０  医用撮像データ
３１２  治療システム制御コマンド
４００  医療機器
４０２  磁気共鳴撮像システム
４０４  磁石
４０６  磁石のボア
４０８  撮像ゾーン
４０９  関心領域
４１０  磁場勾配コイル
４１２  磁場勾配コイル用の電源
４１４  ヘッドコイル
４１４'  無線周波数コイル
４１６  トランシーバ
４１８  顔領域
４１９  ミラー
４２０  パルスシーケンスコマンド
４２２  磁気共鳴撮像データ
４２４  磁気共鳴画像
７００  基点位置
７０２  現在位置
８００  関心領域
９００  ベクトルマッピングのレンダリング
１０００  画像
１００２  動きの領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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