(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＸ線検出器と、
Ｘ線源装置と、
患者台と、
を含み、
前記患者台は、物体の関心領域をイメージングするために、前記物体を支え、
前記少なくとも１つのＸ線検出器は、天井から延在する支持アームに、移動可能に取り付けられ、
前記Ｘ線源装置は、前記患者台の下に少なくとも部分的に延在する物理的な軌道支持構造体を含み、前記Ｘ線源装置は、Ｘ線放射を、前記物理的な軌道支持構造体によって提供される幾つかのＸ線源位置から前記関心領域に提供し、前記幾つかのＸ線源位置は、凹状の開いた軌道を規定し、
前記物理的な軌道支持構造体は、前記支持アームから切り離されており、
前記軌道の中央部は、前記患者台の下に位置付けられ、前記軌道の２つの端領域は、前記患者台の２つの側部側及び前記患者台の上方に延在し、
前記軌道は、それぞれハーフＣ型アーク形状を有し、前記物理的な軌道支持構造体を提供する２つの可動アーム部によって得られ、前記２つの可動アーム部のうちの１つのアームは、前記２つの可動アーム部のうちのもう１つのアームの位置に対し、オフセット位置に配置され、前記オフセット位置は、前記患者台の長手伸張方向に沿って測定される、医用Ｘ線イメージングシステム。
【請求項２】
前記軌道は、前記長手伸張方向を横断するように配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記物理的な軌道支持構造体は、前記患者台との関連で移動可能に取り付けられる、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記Ｘ線源装置には、前記軌道をたどり、前記物理的な軌道支持構造体を提供するガイドレールに沿って移動可能に支持される少なくとも１つの可動Ｘ線源が提供されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記Ｘ線源装置には、幾つかのＸ線放射位置における前記軌道沿いに分布する複数の固定Ｘ線源が提供され、
前記複数の固定のＸ線源の組み合わせ又はすべては、スイッチングデバイスによって、連続的又は同時に起動される、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
追加のＸ線源が、
ｉ）前記患者台の下に、及び／又は、
ｉｉ）前記患者台に取り付けられて、提供される、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＸ線検出器が取り付けられる前記支持アームは、前記患者台及び前記Ｘ線源装置との関連で様々なＸ線検出器位置を提供するロボット支持アームである、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
アクチュエータが、前記少なくとも１つのＸ線検出器を動かすために提供され、
制御ユニットが、前記少なくとも１つのＸ線検出器に、前記軌道沿いの前記Ｘ線源位置の変化に応じた対応する動きをさせるように提供される、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つの放射線保護シールドが、前記Ｘ線源装置の外側に、移動可能に取り付けられ、
前記放射線保護シールドは、前記放射線保護シールドが、前記患者台の下に配置されるか、又は、前記Ｘ線源装置の側面に折り畳まれるパーキング位置と、前記放射線保護シールドが、少なくとも、前記患者台の隣に立っているスタッフメンバの脚の領域において、前記物体と前記スタッフメンバとの間に提供されている保護位置との間で、移動可能である、請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
物体のＸ線画像データを提供する方法であって、
ａ）患者台に、関心領域を含む物体を配置するステップと、
ｂ）凹状の開いた軌道を形成する幾つかの位置から、Ｘ線源装置によって、前記関心領域に、Ｘ線放射を連続的に提供するステップと、
ｃ）前記患者台の上方で移動可能に取り付けられる少なくとも１つのＸ線検出器によって、ステップｂ）において提供された連続的な前記Ｘ線放射をそれぞれ検出するステップと、
ｄ）連続的に検出された前記Ｘ線放射から、Ｘ線画像データを生成するステップと、
を含み、
前記軌道の中央部は、前記患者台の下に位置付けられ、前記軌道の２つの端領域は、前記患者台の２つの側部側及び前記患者台の上方に延在し、前記幾つかの位置は、物理的な軌道支持構造体によって提供され、
前記軌道は、それぞれハーフＣ型アーク形状を有し、前記物理的な軌道支持構造体を提供する２つの可動アーム部によって得られ、前記２つの可動アーム部のうちの１つのアームは、前記２つの可動アーム部のうちのもう１つのアームの位置に対し、オフセット位置に配置され、前記オフセット位置は、前記患者台の長手伸張方向に沿って測定される、方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の医用Ｘ線イメージングシステムを制御するためのコンピュータプログラムであって、処理ユニットによって実行されると、
ａ）凹状の開いた軌道を形成する幾つかのＸ線源位置から、Ｘ線源装置によって、患者台に配置された物体が含む関心領域に、Ｘ線放射を連続的に提供するステップと、
ｂ）前記患者台の上方で移動可能に取り付けられる少なくとも１つのＸ線検出器によって、ステップａ）において提供された連続的な前記Ｘ線放射をそれぞれ検出するステップと、
ｃ）連続的に検出された前記Ｘ線放射から、Ｘ線画像データを生成するステップと、
を実行するように適応されるコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体のＸ線画像データを提供することに関し、特に、医用Ｘ線イメージングシステム及び物体のＸ線画像データを提供する方法、並びに、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
既知の医用Ｘ線イメージングシステムでは、通常、２つの別個のアームセクションを含むＣ型アークシステム又はＵ型ブラケットシステムが使用されている。アームセクションは、互いに接続されて、曲線状の「Ｃ」型アーム又は「Ｕ」ブラケット型アームを形成する。Ｘ線放射源は、設置される又は組み立てられる場合、１つのアームセクションに配置され、Ｘ線放射検出器が、もう１つのアームセクションに配置される。このようなＣ型アーク又はＵ型ブラケットは、任意の移動経路に動かされ、向上された３Ｄイメージング品質の３Ｄ画像を取得するために、又は、３Ｄトモシンセシス画像を取得するために、６回転軸を有する多関節ロボットに配置されてもよい。介入又は診断手順のためには、患者の関心領域の良質な画像が必要であるが、同時に、患者へのアクセスも重要なテーマである。まず、患者台の隣においてＣ型アーク又はＵ型ブラケットシステムによって使用される必要な空間は、Ｘ線イメージング中に、医者と、医者をサポートする臨床スタッフとに利用できる残りの空間を制限する。このようなＣ型アーク又はＵ型ブラケットシステムでは、患者への制限されたアクセスしかもたらされないことが示されている。更に、一部の医用Ｘ線イメージングシステムは、空間的に調節可能なＸ線源及び空間的に調節可能なＸ線検出器を含む。しかし、６回転軸を有する多関節アームロボットに配置されるこのようなＣ型アーク又はＵ型ブラケットシステムでは、当該システムの軌道及び動作があまり規則的でないことにより、医者及びスタッフにとって予想し難いため、伝統的なＣ型アーク又はＵ型ブラケットシステムよりも、スタッフ、医者、患者又は患者台との衝突のリスクが増加する。その結果、当該システムの使用には、スタッフ及び医者から、より多くの集中力又は注意力を必要とする。スタッフ及び医者は、十分に注意を払わなければ、システムを彼らに衝突させる危険にさらす。また、患者又は患者台と衝突するように非意図的にシステムを制御する可能性のある（医者であってもスタッフメンバであってもよい）システムの操作者から、より多くの集中力又は注意力が必要である。
【０００３】
しかし、介入又は診断手順中、医者及びそのスタッフは、その注意力を介入又は患者に集中させるべきである。更に、空間的に調節可能なＸ線源及びＸ線検出器を含む医用Ｘ線イメージングシステムは、Ｃ型アーク又はＵ型ブラケット医用Ｘ線イメージングシステムのイメージング品質と同様のイメージング品質を提供しない場合がある。例えば米国特許第６，４６１，０３９号は、フレキシブルプロペラ軸回転を有するＣ字アームについて説明している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、空間要件が減少され、実用性が向上され、また、Ｃ型アーク又はＵ字型ブラケットを有する医用Ｘ線イメージングシステムのイメージング品質と同様のイメージング品質のＸ線画像を提供する医用Ｘ線イメージングシステムを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって達成され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。なお、本発明の以下に説明される態様は、医用イメージングシステム、物体のＸ線画像データを提供する方法、対応するコンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用される。
【０００６】
本発明によれば、少なくとも１つのＸ線検出器と、Ｘ線源装置（Ｘ線源アレンジメント）と、患者台とを含む医用Ｘ線イメージングシステムが提供される。
【０００７】
患者台は、物体の関心領域をイメージングするために、当該物体を支える。少なくとも１つのＸ線検出器は、天井から延在する支持アームに、移動可能に取り付けられる。更に、Ｘ線源装置は、患者台の下に少なくとも部分的に延在する物理的な軌道支持構造体を含む。また、Ｘ線源装置は、Ｘ線放射を、凹状の開いた軌道を規定する幾つかのＸ線源位置から関心領域に提供する。物理的な軌道支持構造体は、支持アームから切り離されている。つまり、２つの支持体は、物理的に連続していない。
【０００８】
好適には、軌道の中央部は、患者台の下に位置付けられ、その２つの端領域は、患者台の２つの側部側及び患者台の上方に延在する。更に、そこからＸ線源装置がＸ線放射を提供する複数の位置が、物理的な軌道支持構造体によって提供される。
【０００９】
「凹状軌道を形成する位置」との表現は、関心領域との関連で少なくとも３つの位置に関連する。本発明の好適な実施形態では、３つの位置の場合、１つの位置は、患者台の下、従って、関心領域の下に位置付けられ、２つの位置は、それぞれ、患者台の異なる側部側それぞれに位置付けられ、これらの２つの位置は更に、患者台の上方でもある。これらの３つの位置は、軌道によってつなげられる。２つの端位置は、中央部よりも上方に配置される。
【００１０】
したがって、結果として得られる軌道は、凹状である、即ち、「凹んで」いる。したがって、これらの３つの位置は、「凹状軌道を形成する」と言える。
【００１１】
一例において、凹状軌道上のすべての点について、Ｍ１及びＭ２を凹状軌道の一対の点とすると、Ｍ１からＭ２までの直線は、Ｍ１とＭ２との間の軌道の一部の上方にある。一例において、少なくとも２つの位置が、それぞれ、患者台の上方で、患者台の異なる側部側それぞれに位置付けられ、少なくとも１つの位置は、患者台の下に位置付けられる。
【００１２】
「物理的な軌道支持構造体」との用語は、そこからＸ線放射が提供される個々の位置を提供する構造体に関する。例えば可動Ｘ線源の場合、複数の（例えば少なくとも３つの）位置を有する構造体、又は、複数の（例えば少なくとも３つの）別個の固定Ｘ線源を含む構造体である。別の例において、１つ以上の可動Ｘ線源と、１つ以上の固定Ｘ線源との組み合わせが、物理的な軌道支持構造体として提供される。更に、可動Ｘ線源の場合、軌道は、Ｘ線源伸張軌道と呼ばれてもよい。
【００１３】
したがって、凹状の開いた軌道を規定する幾つかのＸ線源位置から提供されるＸ線放射は、当該位置を介して移動する可動Ｘ線源から提供されるか、又は、当該位置に位置付けられる複数の別個の固定Ｘ線源から提供される。
【００１４】
本発明は更に、天井に取り付けられている支持アーム上のＸ線検出器の複数のＸ線源位置との組み合わせは、十分に多数のＸ線イメージング位置を提供するという見識に基づいている。つまり、本発明によるシステムを使用して、介入又は診断手順中に、通常、必要とされるすべてのイメージング位置が実現できる。したがって、比較的単純でコンパクトな構造を有し、必要なＸ線イメージング機能に関して妥協することなく、患者へのアクセスを容易にするシステムが提供される。
【００１５】
一例によれば、軌道には、例えばファン角度を足した１８０度の関心領域の角度カバレッジが提供される。これは、凹状の開いた軌道を形成する幾つかの位置から提供されるＸ線放射が、対応する個々のファン角度で、幾つかの位置から放射するように構成されるＸ線源から到来することを意味する。各Ｘ線源からのそのファン角度での各Ｘ線放射は、Ｘ線放射ビームを形成する。放射ビームは、重ね合わされた場合に、関心領域において、１８０度の角度をカバーする。Ｘ線源ファンは、各Ｘ線源について個別に若しくは各Ｘ線源に共通に、予め決定されるか、又は、システムの操作者によって選択可能である。
【００１６】
別の例によれば、患者台には、長手伸張方向が提供され、軌道は、長手伸張方向を横断するように配置される。
【００１７】
別の例によれば、物理的な軌道支持構造体は、患者台との関連で移動可能に取り付けられる。
【００１８】
一例によれば、軌道は、それぞれハーフＣ型アーク形状を有する２つの可動アーム部によって得られる。
【００１９】
一例では、軌道は、アルファベット文字「Ｃ」の半分（ハーフ）又は半分未満の形状、又は、円の半分又は半分未満の形状を有する２つの可動アーム部によって得られる。
【００２０】
例えば可動ハーフアークアームは、アルファベット文字「Ｃ」の半分若しくは半分未満の形状（又は円の半分若しくは半分未満の形状）を有し、例えば患者台支持構造体と統合されてもよく、また、患者台の下に位置付けられる物理的な軌道支持構造体に取り付けられる。物理的な軌道支持構造体は、完全に患者台の下の第１の位置から、ハーフアークの一端が患者台の側部側の一方及び患者台の上方に延在する一方で、カンチレバーハーフアークが、依然として、患者台の下の位置に位置付けられるが、患者台の側部側の当該一方の側に向かう方向において、患者台の下に移動している第２の位置までの可動ハーフアークアームの動きを支持する。なお、本コンテキストにおける「Ｃ」との用語は、検出器とＸ線源とが両端に取り付けられていることを意味するものではない。むしろ、本発明では、検出器は、独立して動くことができるように取り付けられている。
【００２１】
別の例によれば、２つのアーム部のうちの１つのアームは、２つのアーム部のうちのもう１つのアームの位置に対し、オフセット位置に配置され、当該オフセット位置は、患者台の長手伸張方向に沿って測定される。
【００２２】
別の例によれば、Ｘ線源装置には、軌道をたどるガイドレールに沿って移動可能に支持される少なくとも１つの可動Ｘ線源が提供されている。
【００２３】
別の例によれば、Ｘ線源装置には、幾つかのＸ線放射位置における軌道沿いに分布する複数の固定Ｘ線源が提供される。当該Ｘ線源の組み合わせ又はすべては、スイッチングデバイスによって、連続的又は同時に起動される。
【００２４】
別の例によれば、追加のＸ線源が、患者台の下に提供されるか、患者台と統合されるか、又は、この両方で提供される。
【００２５】
別の例によれば、少なくとも１つのＸ線検出器は、ロボット支持アーム又は天井の摺動支持体に取り付けられる。これは、患者台及びＸ線源装置との関連で、様々なＸ線検出器位置を提供し、また、特定のＸ線イメージング処理に適している場合は、少なくとも１つのＸ線検出器を室内の最大高さの位置において、したがって、臨床スタッフの頭部から最大距離において、置くことを可能にする。これにより、臨床スタッフの頭部に衝突するリスクが減少される。
【００２６】
別の例によれば、アクチュエータが、少なくとも１つのＸ線検出器を動かすために提供される。更に、制御ユニットが、少なくとも１つのＸ線検出器に、軌道沿いのＸ線源位置の変化に応じた対応する動きをさせるように提供される。
【００２７】
別の例によれば、Ｘ線イメージングシステムは、Ｘ線源装置の外側に、移動可能に取り付けられる少なくとも１つの放射線保護シールドを含む。放射線保護シールドは、当該放射線保護シールドが、患者台の下に配置されるか、又は、Ｘ線源装置の側面に折り畳まれるパーキング位置と、放射線保護シールドが、少なくとも、患者台の隣に立っているスタッフメンバの脚の領域において、物体とスタッフメンバとの間に提供されている保護位置との間で、移動可能である。
【００２８】
本発明によれば、物体のＸ線画像データを提供する方法も提供される。当該方法は、
ａ）患者台に、関心領域を含む物体を配置するステップと、
ｂ）凹状の開いた軌道を形成する幾つかの位置から、Ｘ線源装置によって、関心領域に、Ｘ線放射を連続的に提供するステップと、
ｃ）患者台の上方で移動可能に取り付けられる少なくとも１つのＸ線検出器によって、ステップｂ）において提供された連続的なＸ線放射をそれぞれ検出するステップと、
ｄ）連続的に検出されたＸ線放射から、Ｘ線画像データを生成するステップとを含む。
【００２９】
軌道の中央部は、患者台の下に位置付けられ、その２つの端領域は、患者台の２つの側部側及び患者台の上方に延在する。幾つかの位置は、物理的な軌道支持構造体によって提供される。
【００３０】
一態様によれば、患者台の下のメインのＸ線管に加えて、追加のＸ線管が、ある種の小型のハーフＣアーク形状、つまり、アルファベット文字「Ｃ」の半分又は半分未満、或いは、円アークの半分又は半分未満として成形される追加のアームと統合される。この最後のコンポーネントは、第１品質の３Ｄイメージングが十分である場合は、患者台の下に隠されるので、患者アクセスを制限しない。第１品質の３Ｄイメージングよりも高い品質を必要とする特別な３Ｄイメージングの場合においてのみ、１つ又は２つのアームが、患者台の下の位置から、患者台の左右の側部側に動かされる。一例において、これらのアームには、１つの焦点位置を有する１つのＸ線管が具備され、アームを動かすことによって、Ｘ線焦点ビーム軌道が実現される。ロボットアーム上の少なくとも１つの移動検出器と組み合わされて、Ｃ型アームのような投影シーケンスが収集される。同じことが、患者台の片側又は両側の何れでも行うことができる。更に、画像収集中に、アーム及び／又は検出器を動かすのではなく、固定焦点位置を有する幾つかのＸ線管間での切り替えも可能である。必要に応じて、Ｘ線源を保持するアームを２つの部分（患者の各側に１つ）に切り離すことによって、画像を、様々な位置から患者軸に沿って収集することができる。これらの部分は、それぞれ、患者台の下に又は患者台の横に独立して置くことができるので、患者軸沿いの視野が広がる。更に、ハーフパイプ形状を有するフレキシブル放射線シールドが、アームに取り付けられ、臨床スタッフをＸ線放射から保護することができる。このフレキシブル放射線シールドは、非常にフレキシブルに取り外すことができ、Ｘ線源の既知の形状及び放射線輸送のモデルを使用して、自動制御することも可能である。本発明は、これまで、Ｃ型アーク又はＵ型ブラケットＸ線イメージングシステムに関連付けられて、又は、離間されたＸ線源とＸ線検出器とを有するＸ線イメージングシステムに関連付けられて行われてきている介入又は診断手順に特に応用され、これを特に参照して説明される。
【００３１】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかにされ、また、以下に説明される実施形態を参照することにより説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の例示的な実施形態が、次の図面を参照して、以下に説明される。
【００３３】
【図１】図１は、イメージングシステムの一例を概略的に示す。
【図２】図２は、関心領域に関する軌道の角度カバレッジを概略的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、軌道が患者台の長手伸張方向を横断するように配置される場合を概略的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、軌道が患者台の長手伸張方向の水平面と角度を成すように配置される場合を概略的に示す。
【図４】図４は、それぞれハーフＣ型アーク形状を有する２つの可動アーム部によって得られる軌道の一例を概略的に示す。
【図５】図５は、２つのアーム部のうちの１つのアームが、２つのアーム部のもう一方のアームの位置に対して、患者台の長手伸張方向に沿って、オフセット位置に配置される場合を概略的に示す。
【図６】図６は、軌道をたどるガイドレールに沿って可動に支持される少なくとも１つの可動Ｘ線源が設けられているＸ線源装置を概略的に示す。
【図７】図７は、幾つかのＸ線放射位置における軌道に沿って分布する複数の固定Ｘ線源が設けられているＸ線源装置を概略的に示す。
【図８】図８は、患者台の下に設けられる及び／又は患者台と統合される追加のＸ線源を有するシステムの一例を概略的に示す。
【図９Ａ】図９Ａは、少なくとも１つのＸ線検出器がロボットサポートアームに取り付けられているシステムの一例を概略的に示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、少なくとも１つのＸ線検出器が天井の摺動支持体に取り付けられているシステムを概略的に示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、Ｘ線源装置の外側に、移動可能に取り付けられる少なくとも１つの放射線保護シールドがパーキング位置にあるシステムを概略的に示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、Ｘ線源装置の外側に、移動可能に取り付けられる少なくとも１つの放射線保護シールドが保護位置にあるシステムを概略的に示す。
【図１１】図１１は、物体のＸ線画像データを提供する方法を概略的に示す。
【図１２】図１２は、医用Ｘ線イメージングシステムの一例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１に、本発明による医用Ｘ線イメージングシステム１００の主要略図が示される。システムは、少なくとも１つのＸ線検出器１１０と、Ｘ線源装置１２０と、患者台１３０とを含む。患者台１３０は、物体の関心領域１４０をイメージングするために、当該物体を支える。少なくとも１つのＸ線検出器１１０は、天井から延在する支持アームに移動可能に取り付けられる。一般に、Ｘ線検出器１１０は、患者台１３０の上方に位置付けられる。
【００３５】
更に、Ｘ線源装置１２０は、凹状の開いた軌道１６０を形成する幾つかの位置１５０から、関心領域にＸ線放射を提供する。図１に更に示されるように、軌道の中央部１７０は、患者台１３０の下に位置付けられる。軌道の２つの端部１８０は、患者台の側部側及び患者台の上方に延在する。そこからＸ線放射が発生される複数の位置１５０は、Ｘ線源装置１２０の物理的な軌道支持構造体１９０によって提供される。図１に示されるシステムでは、物理的な軌道支持構造体１９０は、患者台１３０との関連で移動可能に取り付けられる。
【００３６】
なお、少なくとも１つのＸ線検出器１１０が取り付けられた支持アームと、Ｘ線源装置１２０の物理的な軌道支持構造体とは、比較的コンパクトで、個別に制御可能である別個でかつ連続していない物理的構造体であり、これにより、検出器１１０を含む支持アームとＸ線源装置１２０とは、互いに独立して移動することができる。つまり、検出器１１０は、Ｘ線源装置１２０を同時に移動させることなく、移動することができ、その逆も同様である。
【００３７】
一例によれば、アクチュエータ１３８が、少なくとも１つのＸ線検出器を移動するために提供され、制御ユニット１３４が、少なくとも１つのＸ線検出器に、軌道沿いのＸ線源位置の変化に応じた対応する動きをさせるように提供される。
【００３８】
一例によれば、患者台１３０は、Ｘ線透過性である。
【００３９】
一例では、凹状軌道は、部分的に線形の軌道である。
【００４０】
別の例では、凹状軌道は、幾つかの位置にある複数のＸ線放射源を実質的に接続する。したがって、軌道は、実質上の軌道とも呼ばれる。
【００４１】
一例では、凹状軌道は、部分円形アークとして提供される。更なる例では、凹状軌道は、部分楕円体として提供される。
【００４２】
一例では、システムは、介入Ｘ線システム又は診断Ｘ線システムである。
【００４３】
説明及び図面から明らかとなるように、当該システムの幾何学的配置は、従来のＣ型アークシステム又はＵ型ブラケットシステムの幾何学配置ほどバルキーではなく、これにより、臨床スタッフ及び患者との衝突のリスクが減少される。当該システムの幾何学的配置は更に、介入手順又は診断手順のワークフローを、次の理由から向上させる。
【００４４】
本発明によるＸ線医用イメージングシステムに必要な空間は、従来のＣ型アークシステム又はＵ型ブラケットシステムに比べて、減少される。つまり、１つの比較的バルキーなＣ型アーム又はＵ型ブラケットの代わりに、互いに独立して移動可能である２つの比較的コンパクトな支持体、即ち、天井の検出器支持体と、患者台の下に少なくとも部分的に提供される軌道支持構造体を有するＸ線源装置とが提供される。
【００４５】
軌道支持構造体１９０は、患者台の下に部分的に位置付けられている。好適には、軌道支持構造体は更に、患者台の側面に沿って左側及び／又は右側で、患者台のやや上方に延在してもよい。患者台の側面に沿って左側及び／又は右側でのこの軌道の患者台の上方への延長は、従来のＣ型アークシステム又はＵ型ブラケットシステムよりも依然としてあまりバルキーではない。更に、Ｘ線源装置は、下記から明らかであるように、常に軌道全体を占有するわけではない。
【００４６】
イメージング中、患者台の周辺の機器は、Ｘ線源装置の軌道又は少なくとも１つのＸ線検出器の位置と衝突しない限り、所定位置に保持される。少なくとも１つのＸ線検出器は、専用の天井支持体上に設けられるので、その動作は、Ｘ線源装置の任意の動作とは独立しており、当該動作とは関連していない。したがって、医者及びそのスタッフが、Ｘ線医用イメージングシステムの要素に衝突される危険性が少ない。
【００４７】
具体的には、第１のステップにおいて、例えばＸ線源装置が移動する一方で、Ｘ線検出器は、所定位置に保持される。次に、第２のステップにおいて、少なくとも１つのＸ線検出器が移動する一方で、Ｘ線源装置は、所定位置に保持される。この結果、医者及びそのスタッフは、最初に、注意力を、Ｘ線源装置の動きに集中させ、次に、少なくとも１つのＸ線検出器を含む支持アームの動きに集中させることができ、或いは、その反対も同様である。
【００４８】
更に、Ｘ線源装置は、患者台の長手伸張方向を横断するように配置される軌道を規定するので、Ｘ線源装置の動き又は位置決めは、医者及び臨床スタッフによって予測可能である。結果として、Ｘ線源装置の動きのコマンド及び動き自体が、スタッフ及び医者側からの集中力又は注意力をあまり必要とせず、また、システムの操作者側からも、複数の回転軸を有する多関節アームロボットに配置されたＣ型アーク又はＵ型ブラケットシステムに必要な集中力又は注意力よりも少ない集中力又は注意力を必要とする。
【００４９】
更に、少なくとも１つの移動するＸ線検出器と組み合わせて、Ｃ型アームのような投影シーケンスが得られ、そこから、３Ｄボリュームが再構成される。
【００５０】
別の例では、３Ｄボリュームは、Ｘ線源装置を動かし、これにより、Ｘ線源位置を連続的又は離散的に変えることによって、また、Ｘ線検出器の位置が固定されていることで取得される投影シーケンスから再構成される。
【００５１】
一例では、システムは更に、高品質画像を投影するプロジェクタ１９２を含む。これに代えて又は加えて、システムは、個別の画像投影のために臨床スタッフによって装着される「グーグル（商標）タイプの眼鏡」といった眼鏡を含むか、又は、実際の患者の身体の表面上に取得された３ＤＸ線画像をオーバーレイ表示するオーバーレイ表現手段を含んでもよい。
【００５２】
一例では、システムは、少なくとも１つのＸ線検出器が、Ｘ線源装置の動きに従うようにさせる制御ユニット１３４を含む。制御ユニット１３４は更に、少なくとも１つのＸ線検出器の動きと、少なくとも１つのＸ線検出器の動きに相関する又は相関しないＸ線源装置の独立した動きとの制御も提供する。
【００５３】
一例では、システムは、臨床スタッフの位置を検出し、この情報を、更なる処理のために制御ユニット１３４に送信するスタッフ追跡ユニット１３６を追加的に含む。
【００５４】
図２は、軌道に、１８０°にファン角度を足した関心領域の角度カバレッジが与えられている態様を概略的に示す。凹状の開いた軌道を形成する幾つかの位置から提供されるＸ線放射は、対応する個々のファン角度で、幾つかの位置から放射されるように構成されるＸ線源から到来する。各Ｘ線源からのそのファン角度での各Ｘ線放射は、Ｘ線放射ビームを形成する。放射ビームは、重ね合わされた場合に、関心領域において、１８０度にファン角度を足した角度をカバーする。Ｘ線源ファンは、予め決定されるか、又は、システムの操作者によって選択可能である。Ｘ線源ファンは、各Ｘ線源について、予め決定されるか、又は、個別に選択可能である。Ｘ線源ファンは、すべてのＸ線源に共通であってもよい。
【００５５】
図３Ａは、患者台１３０に、長手伸張方向２００が提供され、軌道１６０が、当該長手伸張方向を横断するように配置されているシステムを示す。
【００５６】
例えば軌道は、患者台の長手伸張方向を横断する平面内に配置される。
【００５７】
一例では、患者台は、その長手伸張方向に沿って移動可能である。これは、患者のイメージングを、その長手軸に沿って行うことを可能にする。
【００５８】
図３Ｂは、凹状軌道が、長手伸張方向２００の横断平面２２０と角度２１０を成す方向にある一例を示す。
【００５９】
図４は、軌道が、それぞれハーフＣ型アーク形状を有する２つの可動アーム部２３０によって得られるシステムを示す。結果として得られる軌道が、凹状の開いた軌道となる限り、別の湾曲形状が使用されてもよい。
【００６０】
一例において、２つのアーム部は、患者台の下で、摺動可能に移動可能である。これに代えて又は加えて、アーム部は、適宜、伸張されたり収縮されたりする伸縮アームとして構成されてもよい。別の例では、２つのアーム部は、患者台に垂直な平面において、患者台の長手方向に従って又は患者台の横断方向に従って、患者台の側面に折り畳み可能である。
【００６１】
一例では、通常の３Ｄイメージング品質が必要である場合、１つ又は２つのアーム部が、患者台の下で、摺動される若しくは収縮され、又は、患者台の側面に折り畳まれる。これは、したがって、いずれも、患者アクセスを制限せず、患者の横からのアクセスを妨げない。しかし、向上された３Ｄイメージング品質又は３Ｄトモシンセシスイメージングが必要である場合、１つ又は２つのアーム部が、患者台位置の下から、又は、患者台の側面に折り畳まれた位置から患者台の側方の位置にまで摺動若しくは伸張し、患者台の左側及び／又は右側で、患者台を超えて伸張し、これにより、凹状軌道の物理的な軌道支持が提供される。
【００６２】
一例では、２つのアーム部それぞれは、結果として得られる軌道が凹状の開いた軌道であるという制約下で、部分的に線形の形状又は多重線形の形状を有する。別の例では、２つのアーム部それぞれは、それ自体が、２つのアームによって構成される。
【００６３】
更なる例では、２つのアーム部それぞれは、グリッド状アームである。即ち、その上にＸ線源がグリッドの対応する位置に配置されるアームである。１つ又は２つのアーム部は、凹状軌道の物理的な軌道支持構造体を提供する。
【００６４】
図５は、２つのアーム部のうちの１つのアームが、２つのアーム部のうちのもう１つのアームの位置に対し、オフセット位置２４０に配置される本発明によるシステムを示す。当該オフセット位置は、患者台の長手伸張方向に沿って測定される。
【００６５】
まず、このオフセットは、患者台の長手伸張方向におけるＸ線イメージングのより優れたカバレッジを可能にする。次に、このオフセットは、２つのアームが患者台の下で摺動するように動かされる場合に、当該２つのアームが衝突することを防ぐ。
【００６６】
図６は、軌道をたどるガイドレール２６０に沿って移動可能に支持される少なくとも１つの可動Ｘ線源２５０が設けられているＸ線源装置を有するシステムを示す。「従う」との用語は、少なくとも１つの可動Ｘ線源が、ガイドレール上に配置されると、軌道上にある幾つかの位置からＸ線放射を放射可能であることを意味する。したがって、ガイドレールは、凹状軌道の物理的な軌道支持を提供する。
【００６７】
図６では、軌道は、部分円形として概略的に示されているが、軌道は、部分楕円形であっても、部分線形、凹状及び開いていてもよい。
【００６８】
図７は、Ｘ線源装置に、幾つかのＸ線放射位置における軌道沿いに分布する複数の固定Ｘ線源２７０が設けられ、当該複数のＸ線源のうちの幾つかは、スイッチングデバイス２８０によって、連続的又は同時に起動される本発明によるシステムを示す。すべてのＸ線源は、起動可能である。
【００６９】
複数のＸ線放射位置は、規則的に又は不規則に離間される又は位置付けられる。
【００７０】
一例では、３Ｄボリュームは、Ｘ線源装置を固定位置に置き、Ｘ線源装置のＸ線源の組み合わせ又はすべてをオン若しくはオフにスイッチングして、Ｘ線源を起動させる又は停止することによって、また、Ｘ線検出器の位置が固定されていることで取得される投影シーケンスから再構成される。
【００７１】
一例では、Ｘ線源装置のＸ線源のオン又はオフのスイッチングは、分散配置されたＸ線源アレイを形成する。
【００７２】
一例では、Ｘ線源の組み合わせ又はすべては、連続的又はランダムな順番で、連続的に又は同時に、起動されることが可能である。
【００７３】
一例では、組み合わせは同期される。同期された２倍、３倍又はより高い倍数での起動組み合わせが可能である。
【００７４】
図８は、追加のＸ線源２９０が本発明のシステム内に提供されている一例を示し、当該追加のＸ線源２９０は、患者台の下に置かれる及び／又は患者台と統合される。一例では、追加のＸ線源は、床の近くに又は床内に置かれる。したがって、当該追加のＸ線源は、室内の空間を多く占拠することなく、従来の患者台と組み合わされて使用できる。別の例では、移動可能なメインＸ線源は、患者台の下で動き、その一方で、移動可能な２つのアーム部は、３Ｄイメージング性能を拡張する及び／又は患者を再配置する必要なく、傾斜投影図を可能にする。
【００７５】
更なる例では、可変ビームコリメータが、Ｘ線源の幾つか又は各Ｘ線源の近くに位置付けられる。その動作は、少なくとも１つのＸ線検出器の動きと同期させられる。これにより、可変ビームコリメータは、ビームの立体角を、実際のＸ線検出器の位置に向けてのみ制限することによって、放射線量を減少させる。
【００７６】
図９Ａは、少なくとも１つのＸ線検出器が、天井から延在するロボット支持アーム３００に取り付けられる場合を示し、図９Ｂは、少なくとも１つのＸ線検出器が、天井の固定された摺動支持アーム３１０に取り付けられている簡素化された実施形態を示す。
【００７７】
図９Ａ及び図９Ｂにおいて、軌道は、部分円形として概略的に示されているが、当該軌道は、部分楕円形であっても、部分的に線形、凹状及び開いていてもよい。
【００７８】
ロボット支持アーム又は天井の摺動支持体への少なくとも１つのＸ線検出器の配置は、患者台及びＸ線源装置に関連して、様々な検出器位置を提供する。
【００７９】
一例では、少なくとも１つの検出器は、天井にあるレールに取り付けられる。
【００８０】
一例では、例えば２つの別個のロボット支持アームに２つの検出器が提供される。
【００８１】
一例では、３、４又は５つの検出器が提供される。
【００８２】
一例では、少なくとも１つのＸ線検出器は、投影画像のトモシンセシスのようなコレクションを収集するために、角度傾斜を含む幾つかの位置に動かされることが可能である。
【００８３】
一例では、２つのロボットアーム上に２つの検出器が提供される。これは、検出器の柔軟なアップグレードパッケージを可能にする。
【００８４】
少なくとも１つのＸ線検出器からの動きにおける柔軟性は、Ｘ線検出器とＸ線配置との間の距離を選択することによる様々な拡大係数の調節を更に可能にする。
【００８５】
このシステムは更に、コリメートされたＸ線ビームによる限られた角度ビューでの最適化された関心領域イメージングを可能にする。
【００８６】
一例では、システムは、少なくとも１つのＸ線検出器が、Ｘ線源装置の動きに従うことを可能にする制御手段１３４を含む。
【００８７】
一例では、少なくとも１つのＸ線検出器は、ワイヤレス検出器であるか、又は、２つ以上のパラレル検出器から構成される検出器である。
【００８８】
更なる例では、２つ以上の検出器は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）「バナナ」を取得するためといったように、最適化された角度アライメントで取り付けられる。コンピュータ断層撮影（ＣＴ）「バナナ」とは、検出器上の放射線プロファイルが、「バナナ」形状であることを意味する。
【００８９】
天井にあるロボット支持アーム又は天井にある摺動支持体への少なくとも１つのＸ線検出器の配置は、臨床スタッフの頭部の天井までの距離が、介入室における患者台の上方の別の点までの距離よりも大きいことにより、衝突のリスクが減少されることを可能にする。
【００９０】
図１０Ａ及び図１０Ｂでは、少なくとも１つの放射線保護シールド３４０が示される。少なくとも１つの放射線保護シールド３４０は、Ｘ線源装置の外側に、移動可能に取り付けられる。放射線保護シールドは、当該放射線保護シールドが患者台の下に配置されるか、又は、Ｘ線源装置の側面に折り畳まれるパーキング位置３２０と、当該放射線保護シールドが、少なくとも、患者台の隣に立っているスタッフメンバの脚の領域において、物体とスタッフメンバとの間に設けられる保護位置３３０との間で、移動可能である。
【００９１】
この放射線保護シールドは、システムの固有の幾何学的配置を介するスタッフへのＸ線放射照射を減少させることを可能にする。
【００９２】
一例では、Ｘ線放射シールドは、ハーフパイプ形状を有する。
【００９３】
別の例では、Ｘ線放射シールドは、部分的に線形の形状を有する。
【００９４】
一例では、Ｘ線放射シールドの形状は、アーム部の形状に関連する。例えばアーム部がハーフＣ型アーク形状を有する場合、Ｘ線放射シールドは、ハーフパイプ形状を有する。
【００９５】
一例では、上記放射線保護シールドは、スタッフを散乱放射線から最大限に保護するように動かされるように自動制御される。
【００９６】
一例では、システムは、各Ｘ線源位置の散乱放射線の近似をモデルとして計算するモデリングユニットと、散乱がシールドによって最大限に吸収されるように、放射線シールドの位置を自動的に適応させるように当該モデル計算を使用する制御ユニットとを含む。一例では、移動するＸ線源の位置が連続的にアップデートされ、入力がシールドの機械的コントローラに供給される。一例では、分散配置されたＸ線源アレイからの選択されたアクティブＸ線源が、シールドの機械的コントローラに供給される。
【００９７】
一例では、コリメータ位置が、シールドの機械的コントローラに供給される。
【００９８】
別の例では、このシステムは、臨床スタッフの位置を検出し、この情報を制御ユニットに送信するスタッフ追跡ユニットを追加的に含む。制御ユニットは、スタッフを最適に保護するように、適宜、シールドを動かす。
【００９９】
放射線保護シールドは、放射線保護材料の薄板から構成される。例えば高密度材料、若しくは、厚くされる低密度材料、又は、例えば鉛から構成される。他のタイプの放射線保護材料が使用されてもよい。
【０１００】
図１０Ａは、Ｘ線源装置において１つのアーム部が使用される一例を示す。Ｘ線放射が生成されない場合、少なくとも１つの放射線保護シールドは、アーム部の側面に折り畳まれる。一例では、放射線保護シールドは、患者台の長手軸に沿って配置可能である。別の例では、放射線保護シールドは、患者台の垂直軸に沿って配置可能である。
【０１０１】
一例では、システムは、Ｘ線検出器の位置と、Ｘ線源の位置とを測定し、この情報を、較正及び画像再構成に使用する。
【０１０２】
図１１は、物体のＸ線画像データを提供するための本発明による方法４００を示す。当該方法は、
患者台に、関心領域を含む物体を配置する第１のステップＳ４１０と、
凹状の開いた軌道を形成する幾つかの位置からＸ線源装置によって、関心領域にＸ線放射を連続的に提供する第２のステップＳ４２０と、
患者台の上方で移動可能に取り付けられる少なくとも１つのＸ線検出器によって、上記ステップにおいて提供された連続的なＸ線放射をそれぞれ検出する第３のステップ４３０と、
連続的に検出されたＸ線放射から、Ｘ線画像データを生成する第４のステップＳ４４０とを含む。
【０１０３】
当該方法では、軌道の中央部は、患者台の下に位置付けられる。軌道の２つの端領域は、患者台の２つの側部側及び患者台の上方に延在し、幾つかの位置は、物理的な軌道支持構造体によって提供される。
【０１０４】
第１のステップＳ４１０は、ステップａ）とも呼び、第２のステップＳ４２０は、ステップｂ）とも呼び、第３のステップＳ４３０は、ステップｃ）とも呼び、第４のステップＳ４４０は、ステップｄ）とも呼ぶ。
【０１０５】
図１２は、本発明の医用Ｘ線イメージングシステムの特定の構成について説明する。図１２では、医者、臨床スタッフ又は医用Ｘ線イメージングシステムの操作者は、患者台５１０の隣に立っている。患者台の各側面にある２つのアーム部５２０が、Ｘ線放射を、幾つかの位置から患者の関心領域に提供している。１つ又は複数のＸ線放射が、患者台の各側面にそれぞれある各アーム部から提供される。各アーム部からの幾つかのＸ線放射が、患者台の各側面から患者の関心領域に向かうＸ線ビームを形成する。一例として、図１２に示される２つのアーム部は、部分円形であるか、ハーフＣ型アーム形状を有する。したがって、Ｘ線放射源は、凹状の軌道上にある。
【０１０６】
更に、２つの検出器５４０が提供される。第１の検出器は、天井にある第１のロボットアームに取り付けられ、第２の検出器は、第１のロボットアームとは異なり、こちらも天井にある第２のロボットアームに取り付けられる。
【０１０７】
第１の検出器は、１つの側面から来るＸ線ビームの１つの検出を可能にする位置に位置付けられるように第１のロボットアームによって制御される。第２の検出器は、もう１つの側面から来る別のＸ線ビームの検出を可能にする位置に位置付けられるように第２のロボットアームによって制御される。
【０１０８】
医用Ｘ線イメージングシステムによって生成される医用画像は、３次元の高品質画像又はトモシンセシス画像である。これは、Ｘ線源装置及び２つのＸ線検出器からなる構成によって得られる投影シーケンスは、Ｃ型アーム又はＵ型ブラケットシステムによって得られる投影シーケンスとかなり似ているからである。関心領域のフルカバレッジは、図１２に示されるように、特に２つの検出器が、患者台の横において、左側及び右側の２つの所定の極端位置にある場合に提供される。
【０１０９】
図１２から明らかであるように、当該システムの幾何学的配置は、従来のＣ型アーム又はＵ型ブラケットシステムの幾何学的配置よりもあまりバルキーではない。３Ｄ医用画像は、スクリーン又はモニタ５３０上に表示される。患者台の各側部における２つのアーム部には更に、臨床スタッフをＸ線放射から保護するフレキシブルシールドが具備されていてよい。このフレキシブル放射線保護シールドは、各アーム部に取り付けられ、スタッフを散乱放射線から保護するために、患者台の長手方向、即ち、患者台の長手伸張方向に沿って配置される。患者台の長手方向に沿ってのフレキシブル放射線保護シールドの配置は、放射線、即ち、散乱放射線のレベル及び方向に応じて又は比例して、患者台の長手方向に沿って延在するように制御される。別の例では、このフレキシブル放射線保護シールドは、放射線、即ち、散乱放射線のレベル及び方向に応じて又は比例して、天井に向かう垂直方向に沿って配置されてもよい。
【０１１０】
通常品質の３Ｄイメージングが十分である場合、又は、イメージングが行われていない場合、２つのアーム部は、患者台の下に滑り込まされても、又は、患者台の側面に折り畳まれてもよい。そうすると、臨床スタッフは、患者台の周りを自由に動くことができる。
【０１１１】
本発明の別の例示的な実施形態では、上記実施形態のうちの１つによる方法のステップを適切なシステム上で実行させるように適応されていることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【０１１２】
したがって、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されていてもよい。当該コンピュータユニットも、本発明の一実施形態の一部であってよい。当該コンピュータユニットは、上記方法のステップを行うか、ステップの実行を誘導するように適応される。更に、当該コンピュータユニットは、上記装置のコンポーネントを動作させるように適応されてもよい。当該コンピュータユニットは、自動的に動作するか、及び／又は、ユーザの命令を実行するように適応される。コンピュータプログラムが、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。したがって、当該データプロセッサは、本発明の方法を実行するように装備されている。
【０１１３】
本発明のこの例示的な実施形態は、本発明を初めから使用するコンピュータプログラムと、アップデートを介して既存のプログラムが、本発明を使用するプログラムに変換されるコンピュータプログラムとの両方を対象とする。
【０１１４】
更に、コンピュータプログラム要素は、上記方法の例示的な実施形態の手順を満たすために必要なすべてのステップを提供することが可能である。
【０１１５】
本発明の更なる例示的な実施形態では、ＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体が提示される。当該コンピュータ可読媒体には、前段に説明されているコンピュータプログラム要素が記憶される。
【０１１６】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体上に記憶される及び／又は分散配置されるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介した形態といった他の形態で分配されてもよい。
【０１１７】
しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブといったネットワーク上に提示され、当該ネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされてもよい。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ダウンロード用にコンピュータプログラム要素を利用可能にする媒体が提供され、当該コンピュータプログラム要素は、本発明の上記実施形態のうちの１つによる方法を行うように構成されている。
【０１１８】
なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明されている。具体的には、方法タイプのクレームを参照して説明される実施形態もあれば、デバイスタイプのクレームを参照して説明される実施形態もある。しかし、当業者であれば、上記及び以下の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、様々な主題に関連する特徴の任意の組み合わせも、本願によって開示されていると見なされると理解できるであろう。しかし、すべての特徴は、特徴の単なる足し合わせ以上の相乗効果を提供する限り、組み合わされることが可能である。
【０１１９】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示され、説明されたが、当該例示及び説明は、例示的に見なされるべきであり、限定的に見なされるべきではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形態様は、図面、開示内容及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解され、実施される。
【０１２０】
請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形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、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、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。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
0006789813.tif 000002
【図２】
0006789813.tif 000003
【図３ａ】
0006789813.tif 000004
【図３ｂ】
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【図４】
0006789813.tif 000006
【図５】
0006789813.tif 000007
【図６】
0006789813.tif 000008
【図７】
0006789813.tif 000009
【図８】
0006789813.tif 000010
【図９ａ】
0006789813.tif 000011
【図９ｂ】
0006789813.tif 000012
【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
0006789813.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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