(57)【要約】【課題】患者のＸ線負担をできるだけ軽減しながら最新化されたボリュームデータセットを術中に発生させる。【解決手段】異なる投影角で撮影されたｎ個の患者（Ｐ）の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットから第１のボリュームデータセット（Ｖ１）が再構成される。手術中には、ｍ（ｍ＜ｎ）個の患者（Ｐ）の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）が異なる投影角で撮影される。ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおけるｍ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１，Ｐ３）が、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）によって置換され、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）とｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットの置換されていない２ＤＸ線投影（Ｐ２）とに基づいて、最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ１）が再構成される。【選択図】図３
2004121845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　Ｘ線システム（８〜１０）により、寝台上に寝た後における患者（Ｐ）のｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットを、投影ジオメトリが既知であるまたは求めることのできるｎ個の異なる投影角で撮影し、
　既知のもしくは求めた投影ジオメトリに基づいてｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）から第１のボリュームデータセット（Ｖ１）を再構成し、
　Ｘ線システム（８〜１０）により、患者（Ｐ）のｍ（ｍ＜ｎ）個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）をｍ個の異なる投影角で術中撮影し、
　術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）の各２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）についての投影ジオメトリを求め、
　ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおけるｍ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１，Ｐ３）を、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）によって置換し、
　術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）と、２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおける置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影（Ｐ２）または置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影の一部とに基づいて、最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ１）を再構成する
ことを特徴とする最新化ボリュームデータセットの術中発生方法。
【請求項２】
　第１のボリュームデータセット（Ｖ１）は初期姿勢にある患者（Ｐ）の生体組織の画像情報（ＫＦ，ＫＦ１，ＫＦ２）を有し、最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ１）は生体組織の初期姿勢にある患者（Ｐ）のおよび生体組織の姿勢変化後の患者（Ｐ）の生体組織の画像情報（ＫＦ，ＫＦ１，ＫＦ２）を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
　最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ１）は、初期姿勢にある生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）と姿勢変化後の生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）とが互いの区別のためにコード化されているように一部変更されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
　第１のボリュームデータセット（Ｖ１）は最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ１）から減算され、この減算によって得られ姿勢変化後の生体組織の画像情報を有する第３のボリュームデータセットがコード化され、第１のボリュームデータセット（Ｖ１）と合併されて、一部変更された最新化されたボリュームデータセットを作成することを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
　グレー値コード化またはカラーコード化が行なわれることを特徴とする請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
　生体組織は骨破片であることを特徴とする請求項２乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
　Ｘ線システム（８〜１０）は、ｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者（Ｐ）に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおける１つの２ＤＸ線投影（Ｐ１，Ｐ３）の撮影時と少なくともほぼ同じ位置を取ることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
　Ｘ線システム（８〜１０）は自動的に電動にて前記位置にもたらされることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
　Ｘ線システム（８〜１０）は手動にて角度検出器または位置検出器（１８，１９）の監視下で前記位置にもたらされることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
　Ｘ線システム（８〜１０）は機械的ロック装置（２０〜２５）により前記位置にもたらされることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
　Ｘ線システム（８〜１０）は、ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおける１つの２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）の撮影時とは別の位置を取り、Ｘ線システム（８〜１０）のこの位置についての投影ジオメトリは、校正プロセスで求められるか、またはＸ線システム（８〜１０）の既知のまたは求められた投影ジオメトリから補間法により計算されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
　Ｘ線システム（８〜１０）はＸ線源（９）とＸ線検出器（１０）とを備えたＣアーム（８）を有することを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
　Ｘ線システム（８〜１０）により、寝台上に寝た後における患者（Ｐ）のｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットを、投影ジオメトリが既知であるまたは求めることのできるｎ個の異なる投影角で撮影し、
　既知のもしくは求めた投影ジオメトリに基づいてｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）から第１のボリュームデータセット（Ｖ１）を再構成し、
　Ｘ線システム（８〜１０）により、患者（Ｐ）のｍ（ｍ＜ｎ）個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）をｍ個の異なる投影角で術中撮影し、
　術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）の各２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）についての投影ジオメトリを求め、
　術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）とこのために求めた投影ジオメトリとに基づいて第２のボリュームデータセットを再構成し、
　第１のボリュームデータセット（Ｖ１）を第２のボリュームデータセットと合併して、最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ２）を作成する
ことを特徴とする最新化ボリュームデータセットの術中発生方法。
【請求項１４】
　第１のボリュームデータセット（Ｖ１）は初期姿勢にある患者（Ｐ）の生体組織の画像情報（ＫＦ，ＫＦ１，ＫＦ２）を有し、第２のボリュームデータセットは生体組織の姿勢変化後の患者（Ｐ）の生体組織の画像情報を有し、最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ２）は初期姿勢にある患者（Ｐ）のおよび生体組織の姿勢変化後の患者（Ｐ）の生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）を有することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
　最新化されたボリュームデータセット（ＶＡ２）内で、初期姿勢にある生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）と姿勢変化後の生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）とが互いの区別のためにコード化されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
　第１のボリュームデータセットと第２のボリュームデータセットとの合併前に、姿勢変化後の生体組織の画像情報（ＫＦ１，ＫＦ２）が第２のボリュームデータセット内でコード化されることを特徴とする請求項１４または１５記載の方法。
【請求項１７】
　グレー値コード化またはカラーコード化が行なわれることを特徴とする請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
　生体組織は骨破片であることを特徴とする請求項１４乃至１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
　Ｘ線システム（８〜１０）は、ｍ個の２ＤＸ線投影（ＰＭ１，ＰＭ３）における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者（Ｐ）に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおける１つの２ＤＸ線投影（Ｐ１，Ｐ３）の撮影時と少なくともほぼ同じ位置を取ることを特徴とする請求項１３乃至１８の１つに記載の方法。
【請求項２０】
　Ｘ線システム（８〜１０）は自動的に電動により前記位置にもたらされることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
　Ｘ線システム（８〜１０）は手動にて角度検出器または位置検出器（１８，１９）の監視下で前記位置にもたらされることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
　Ｘ線システム（８〜１０）は機械的ロック装置（２０〜２５）により前記位置にもたらされることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
　Ｘ線システム（８〜１０）は、ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者（Ｐ）に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）のセットにおける１つの２ＤＸ線投影（Ｐ１〜Ｐ３）の撮影時とは別の位置を取り、Ｘ線システム（８〜１０）のこの位置についての投影ジオメトリは校正プロセスで求められるか、またはＸ線システム（８〜１０）の既知のまたは求められた投影ジオメトリから補間法により計算されることを特徴とする請求項１３乃至２２の１つに記載の方法。
【請求項２４】
　Ｘ線システム（８〜１０）はＸ線源（９）とＸ線検出器（１０）とを備えたＣアーム（８）を有することを特徴とする請求項１３乃至２３の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、患者の最新化されたボリュームデータセットの術中発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　患者における医学手術、特に最小侵襲手術中に、患者の生体組織で行なわれる姿勢変化を診断用Ｘ線画像形成によりチェックすることがしばしば必要である。このような必要性は、例えば複雑骨折の場合に、特に骨接合の際に相互に整復固定されなければならない複雑な形態の多数の小骨破片をともなった粉砕骨折の場合に存在する。今日では、骨破片の整復およびこれに続く固定が２ＤＸ線投影（二次元Ｘ線投影）の支援で行なわれる。その場合、外科医は、最小侵襲手術の間、種々の注視方向にて撮影された２ＤＸ線投影により実際には３次元である人体構造状態を頭の中で描いて再構成することが頼りである。術中撮影された多数の２ＤＸ線投影から実際の３次元の人体構造状態を頭の中で描いて行なう３Ｄ再構成は、外科医によって、非常に多くの経験、表象能力および精神の集中を要求される。
【０００３】
　他方において、今日では、患者を寝かせた後における骨接合手術の定められた時点で術中に骨破片の画像情報を有するボリュームデータセットをＣアーム形Ｘ線装置により収集することが可能である。この場合、ボリュームデータセットの再構成のために種々の投影角で２ＤＸ線投影のセットが撮影される。外科医は、２Ｄ画像または３Ｄ画像を形成することができる術中発生ボリュームデータセットにより骨接合を行なう方を好んだ。この意図は３Ｄ画像データの最新化ではもちろん挫折した。なぜならば、骨破片の連続的整復中にあまりにもしばしば過ぎるかあるいは極めて連続的かつ完全な術中における３Ｄ画像最新化が、時間的理由からもＸ線被曝保護の観点からも可能でないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　従って、本発明の課題は、患者のＸ線負担をできるだけ軽減しながら最新化されたボリュームデータセットの術中発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　この課題は請求項１に基づく方法ならびに請求項１３に基づく方法よって解決される。請求項１に基づく方法による解決策によれば、患者への手術の前に、しかし患者が寝台上に寝た後に、Ｘ線システムにより、患者のｎ個の２ＤＸ線投影のセットがｎ個の異なる投影角で撮影され、既知の、例えばオフライン校正プロセスで求められた投影ジオメトリまたは患者測定中にオンラインで求められた投影ジオメトリに基づいて、ｎ個の２ＤＸ線投影から第１のボリュームデータセットが再構成される。手術中に、Ｘ線システムにより、患者のｍ（ｍ＜ｎ）個のＸ線投影がｍ個の異なる投影角で撮影され、それらの投影ジオメトリが求められる。これらの術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影を用いて、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおけるｍ個の２ＤＸ線投影が置換される。引き続き、最新化されたボリュームデータセットの再構成が、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影と、撮影された２ＤＸ線投影のセットにおける置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影または置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影の一部とに基づいて行なわれる。従って、得られた最新化されたボリュームデータセットは、寝台上に寝た後における患者の画像情報のみならず、患者への手術中に撮影した現在の画像情報をも有する。このようにして、患者への手術中に少しばかりの２ＤＸ線投影の後には、しかもそれにともないｎ個の２ＤＸ線投影の全セットを新たに撮影した場合におけるよりも明らかに少ないＸ線線量の照射によって、ｎ個の２ＤＸ線投影の全セットの新たな撮影に比べて明らかに短縮された時間で、現在の画像情報を含む患者のボリュームデータセットを再構成することが可能となる。患者にとって軽減されたＸ線負担および比較的短い計算時間に基づいて、ボリュームデータセットのこの種の最新化を手術中に何回も行なうことができる。
【０００６】
　本発明の変形例によれば、第１のボリュームデータセットは初期姿勢にある患者の生体組織の画像情報を有し、最新化ボリュームデータセットは初期姿勢にある患者の生体組織の画像情報と手術中に行なわれた生体組織の姿勢変化後の患者の生体組織の画像情報とを有する。初期姿勢にある生体組織の画像情報と姿勢変化後の生体組織の画像情報とを良好に互いに区別できるようにするために、最新化ボリュームデータセットは、初期姿勢にある生体組織の画像情報と姿勢変化後の生体組織の画像情報とがコード化されているように一部変更される。これは、本発明による変形例によれば、第１のボリュームデータセットが最新化ボリュームデータセットから減算され、この減算によって得られほぼ姿勢変化後の生体組織の画像情報のみを有する第３のボリュームデータセットがコード化され、第１のボリュームデータセットと合併されて、一部変更された最新化ボリュームデータセットを作成することよって行なわれる。本発明の実施態様によれば、コード化は特にグレー値コード化またはカラーコード化であり、例えば一部変更された最新化ボリュームデータセット内で生体組織の元の位置および方向がグレーコード化されて表示され、手術中における生体組織の現在の位置および方向がカラーコード化されて表示される。
【０００７】
　本発明の他の実施態様によれば、生体組織は骨破片であり、一般に骨接合の枠内においては相対的に整復固定されなければならない多数の骨破片である。
【０００８】
　本発明の別の変形例によれば、Ｘ線システムは、ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時と少なくともほぼ同じ位置を取る。これは、この術中撮影される２ＤＸ線投影についての投影ジオメトリがｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける相応の２ＤＸ線投影の投影ジオメトリに対応し、それゆえ既知であるので、これを直接に最新化ボリュームデータセットの再構成のために利用することができる利点を有する。本発明の変形例によれば、Ｘ線システムがこのような位置を取ることは、Ｘ線システムが自動的に電動にてまたは手動により角度検出器または位置検出器の制御のもとにこのような位置へもたらされるかまたは機械的ロック装置により行なわれる。これの代替として、Ｘ線システムは、ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時とは別の位置を取ることができる。この場合には、Ｘ線システムのこの位置についての投影ジオメトリは、患者測定前に別の校正プロセスで求められるか、またはＸ線システムの既知のまたは求められた投影ジオメトリから補間法により計算されなければならない。この場合にも最終的には投影ジオメトリは既知となり、それゆえ術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影と、撮影された２ＤＸ線投影のセットにおける置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影または置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影の一部とから、最新化されたボリュームデータセットを再構成することができる。
【０００９】
　本発明の優れた実施態様によれば、Ｘ線システムはＸ線源とＸ線検出器とを備えたＣアームを有する。とりわけ、Ｃアームは同心的に移動可能であり、可調整ＣアームＸ線装置の一部である。
【００１０】
　既に述べたように、本発明の課題は請求項１３による方法によっても解決される。この方法では、Ｘ線システムにより、寝台上に寝た後における患者の、ｎ個の異なる投影角で撮影されたｎ個の２ＤＸ線投影のセットから、例えばオフライン校正プロセスから既知の投影ジオメトリに基づいて、第１のボリュームデータセットが再構成される。Ｘ線システムにより、ｍ（ｍ＜ｎ）個の２ＤＸ線投影がｍ個の異なる投影角で術中撮影された後、ｍ個の２ＤＸ線投影のそれぞれについて求められた投影ジオメトリに基づいて、第２のボリュームデータセットが再構成され、第１のボリュームデータセットと合併されて、１つの最新化されたボリュームデータセットを作成する。このようにしても、ｍ個の２ＤＸ線投影を術中撮影し、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影から第２のボリュームデータセットを再構成し、そしてこのボリュームデータセットを元の撮影されたボリュームデータセットと合併することにより、初期姿勢にある患者の画像情報も手術の実施中に撮影された現在の画像情報をも有する最新化されたボリュームデータセットが得られので、例えば手術を行なっている外科医にとって、ボリュームデータセット内で現在の状況と初期姿勢との差異を識別することができる。
【００１１】
　本発明の変形例によれば、第１のボリュームデータセットは初期姿勢にある患者の生体組織の画像情報を有し、第２のボリュームデータセットは生体組織の姿勢変化後の患者の生体組織の画像情報を有し、最新化されたボリュームデータセットは初期姿勢にある患者の生体組織の画像情報と生体組織の姿勢変化後の患者の生体組織の画像情報とを有する。初期姿勢にある生体組織の画像情報と姿勢変化後の生体組織の画像情報とを良く互いに区別できるようにするために、この方法の場合にも、最新化されたボリュームデータセット内では、初期姿勢にある生体組織の画像情報と姿勢変化後の生体組織の画像情報とがコード化される。これは、例えば、本発明の変形例によれば、第１のボリュームデータセットと第２のボリュームデータセットとの合併前に、姿勢変化後の生体組織の画像情報が第２のボリュームデータセット内でコード化されることによって行なわれる。特に、本発明の実施態様によれば、コード化はグレー値コード化またはカラーコード化である。
【００１２】
　既に本発明による第１の方法について説明したように、生体組織は骨破片、特に多数の骨破片である。さらに、本発明の変形例によれば、Ｘ線システムは、ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時に、患者に対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時と少なくともほぼ同じ位置を取り、これは既述のようにして行なわれる。しかし、Ｘ線システムはｍ個の２ＤＸ線投影の撮影時にも完全にその他の位置を取ることができるので、Ｘ線システムのこれらの位置についての投影ジオメトリは校正プロセスで求められるか、または既知の投影ジオメトリから補間法によって計算されなければならない。
【００１３】
　本発明の変形例によれば、Ｘ線システムは、既に述べたように、Ｘ線源とＸ線検出器を備えたＣアームからなり、このＣアームは好ましくは同心的に可動であり、可動ＣアークＸ線装置の一部である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　本発明の実施例が添付の概略図に示されている。図１は本発明による方法を実施するためのＣアームＸ線装置を示し、図２はｎ個の２ＤＸ線投影のセットからボリュームデータセットを再構成する具体例を概略的に示し、図３はｍ個の術中撮影された２ＤＸ線投影に基づいた最新化ボリュームデータセットの発生の具体例を概略的に示す。
【００１５】
　図１に示されたＣアームＸ線装置１は本発明による方法を実施するのに適し、車輪２を備えた装置台車３を有する。装置台車３には、支柱５を含む図１には概略的に示された昇降機構４が配置されている。支柱５には保持部６が配設され、保持部６にはＣアーム８を支承するための支承部７がある。Ｃアーム８には、互いに対向してＸ線源９とＸ線検出器１０が配設されている。Ｘ線源９は特に円錐状Ｘ線ビーム（コーンビーム）を平面状の検出器面を有するＸ線検出器１０の方向に送出する。Ｘ線検出器１０は例えばＸ線像増幅器または平面形像検出器であってよい。Ｃアーム８は、この実施例の場合、図１に概略的に示されている軌道軸線Ａの周りにも図１に概略的に示されている傾斜軸線Ｂの周りにも同心的に移動可能である。
【００１６】
　ＣアームＸ線装置１により、ボリュームデータセット、例えばボクセルボリュームを、患者寝台１１上に寝ている患者Ｐの身体部分から作成することができる。このためにこの実施例では装置台車３内に、図示されていないやり方でＸ線検出器１０に接続された画像コンピュータ１２が配置されている。画像コンピュータ１２は、公知のように、１つの画像に表示すべき患者Ｐの身体部分の周りにＣアーム８を移動させながらＸ線源９およびＸ線検出器１０により撮影したｎ個の２ＤＸ線投影のセットから、逆投影によって、表示すべき身体部分のボリュームデータセットつまりボクセルボリュームを再構成する。その際、Ｃアーム８は軌道軸線Ａの周囲に沿って動かされるか、またはＣアーム８の移動時には傾斜軸線Ｂの周りを約１９０°だけ動かされる。その場合、移動中に５０〜２００個の２ＤＸ線投影が得られる。ボクセルボリュームの再構成に必要な投影ジオメトリは、公知のように、ＣアームＸ線装置１のオフライン校正時に校正ファントムにより求められ、ＣアームＸ線装置１の明確には示されていないメモリ内に格納され、このメモリに画像コンピュータ１２がアクセスする。投影ジオメトリを求めるためのオフライン校正は、例えば独国特許出願公開第１００４７３８２号明細書に記載されているＸ線ポジティブマークを有する校正ファントムを用いて行うことができる。
【００１７】
　この実施例では、ＣアームＸ線装置１により、膝範囲Ｋに粉砕骨折の負傷をした患者Ｐの膝範囲Ｋから、患者寝台１１上に患者Ｐが寝た後に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットがｎ個の異なる投影角で撮影される。その際にＣアーム８はＸ線源９およびＸ線検出器１０と共に軌道軸線Ａの周りを約１９０°だけ移動させられる。画像コンピュータ１２により、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットとＣアーム８の移動移動について求められ上述のメモリ内に格納された投影ジオメトリとから、患者Ｐの膝範囲Ｋにおける第１のボクセルボリュームが逆投影によって再構成される。図２には、概略図にて、円形軌道ＫＢ上におけるＣアーム８の移動のもとでのｎ個の２ＤＸ線投影の撮影並びにボクセルボリュームＶ１の再構成のための逆投影が示されている。図２に例示された２ＤＸ線投影Ｐ１〜Ｐ３並びに再構成されたボクセルボリュームＶ１は、それぞれ、骨破片の画像ＫＦ１，ＫＦ２を表わすべき２つの点を含んでいる。２ＤＸ線投影における骨破片の画像ＫＦ１，ＫＦ２の表示は２次元であるのに対して、ボクセルボリュームＶ１における骨破片の表示は図２からは認識できないが３次元である。
【００１８】
　画像コンピュータ１２内に存在するこの第１のボクセルボリュームＶ１からは、公知の方法、例えばＭＰＲ法（多断面変換法）により、膝範囲Ｋの３Ｄ画像または２Ｄ画像を形成し、画像コンピュータ１２に図示されていないやり方で接続されている表示装置１３に表示することができる。図１には、第１のボクセルボリュームＶ１から作成された患者Ｐの膝範囲Ｋにおける粉砕骨折の現実に近い画像が例示されている。このようにして、患者Ｐの治療を行なう外科医（図１には示されていない）は、患者Ｐの膝範囲Ｋにおける粉砕骨折の印象を得て、骨接合、すなわち個々の骨折破片ＫＦの整復および固定を計画することができる。
【００１９】
　整復時に図２に示されている初期姿勢に対して相対的に位置および向きを変えられた骨破片を画像表示し、それにより骨接合術の際に外科医を支援することができるようにするために、一般に、何回も術中に患者Ｐの膝範囲Ｋのｍ（ｍ＜ｎ、例えばｍ＝５）個の２ＤＸ線投影がｍ個の異なる投影角で行なわれる。このために、Ｃアーム８は患者Ｐに対して相対的に、相応に選択された位置に移動される。好ましくは、Ｃアーム８は、患者Ｐの膝範囲Ｋにおけるｍ個の２ＤＸ線投影を術中撮影する際に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影を既に撮影した位置に少なくともほぼ相当している位置を取る。このようにして、術中撮影された２ＤＸ線投影についての投影ジオメトリは既知であり、別個に計算される必要はない。従って、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおけるｍ個の２ＤＸ線投影を、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影によって置換した後（通常は、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影が、同一のＣアーム位置で術中撮影された１つの２ＤＸ線投影によって置換される）、最新化されたボクセルボリュームは、画像コンピュータ１２および既知の投影ジオメトリにより、術中撮影されたｍ個の２ＤＸ線投影と、２ＤＸ線投影のセットにおける置換されなかったｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影または置換されなかったｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影の一部とに基づいて再構成される。
【００２０】
　図３にはこの進行の具体例が概略的に示されている。図３から分かるように、術中撮影された２ＤＸ線投影ＰＭ１が、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットからの２ＤＸ線投影Ｐ１と置き換わる。同様に、術中撮影された２ＤＸ線投影ＰＭ３が、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける２ＤＸ線投影Ｐ３と置き換わる。２ＤＸ線投影ＰＭ１も２ＤＸ線投影ＰＭ３も、既に２ＤＸ線投影Ｐ１，Ｐ２において撮像された骨破片の画像ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖを含んでいる。２ＤＸ線投影の直接の比較から、整復の結果、骨破片の位置が変化したことが明らかである。それゆえ、再構成から生じた最新化されたボクセルボリュームＶＡ１は、図３に示されているように、初期位置および初期方向に関する骨破片についての画像情報ＫＦ１，ＫＦ２も医学的手術中における現在の位置および方向に関する骨破片に関する画像情報ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖの重畳も含んでいる。最新化されたボクセルボリュームＶＡ１に含まれている、姿勢を変化させられた骨破片の画像情報ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖは、僅かの、例えばｍ＝５個の術中撮影された２ＤＸ線投影から生じたものであるから、確かに初期位置において表示された骨破片と同じ画像鮮明度を有していないが、しかしながら骨破片の整復時に手術を行なう外科医を効果的に支援するに十分な画像である。
【００２１】
　最新化されたボクセルボリュームＶＡ１内で、初期位置にある骨破片の画像情報ＫＦ１，ＫＦ２と、整復後における骨破片の画像情報ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖとを互いによく区別できるようにするために、これらの画像情報はグレーまたはカラーコード化される。
【００２２】
　これは、第１のボクセルボリュームＶ１が最新化されたボクセルボリュームＶＡ１から減算され、その減算によって得られほぼ位置変化後の骨破片の画像情報のみを有するボクセルボリュームがカラーコード化され、第１のボクセルボリュームＶ１と合併されて、一部変更された最新化ボクセルボリュームを作成するようにして行なわれる。その場合に、この一部変更された最新化ボクセルボリューム内では、元の位置および方向にある骨破片の画像情報ＫＦ１，ＫＦ２が例えばグレーコード化されて表示され、手術中における現在の位置および方向にある骨破片の画像情報ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖがカラーコード化されて表示される。
【００２３】
　本発明による第２の方法によれば、ｍ個の異なる投影角で術中撮影された患者Ｐの膝範囲Ｋにおけるｍ個の２ＤＸ線投影から、まず、ｍ個の２ＤＸ線投影による逆投影によって第２のボクセルボリュームが再構成される。前述のように、Ｃアームは、ｍ個の２ＤＸ線投影の撮影を行なう際に、患者に対して相対的に、とりわけｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける２ＤＸ線投影が既に撮影された位置にもたらされるので、ｍ個の２ＤＸ線投影に関する投影ジオメトリは既知であり、第２のボクセルボリュームの再構成に直接に使用することができる。次に、第１のボクセルボリュームＶ１は、ｍ個の２ＤＸ線投影から再構成された第２のボクセルボリュームと合併されて、ボクセルボリュームＶＡ１と同程度の情報を有する最新化されたボクセルボリュームＶＡ２を作成する。この理由で、図３に示すために、ボクセルボリュームＶＡ１とボクセルボリュームＶＡ２との間には区別がなされていない。従って、ボクセルボリュームＶＡ２は、ボクセルボリュームＶＡ１と同様に、初期位置における骨破片の画像情報ＫＦ１，ＫＦ２と、整復後における骨破片の画像情報ＫＦ１Ｖ，ＫＦ２Ｖとを含む。再構成に使用されｎに比べて比較的少ないｍ個の２ＤＸ線投影のために、確かに第２の再構成されたボクセルボリュームは劣った画質および分解能を有する。しかしながら、これは、医学的手術を支援するために、整復された骨破片を現在の位置および方向で３次元表示するのには十分である。少しばかりの２ＤＸ線投影だけを使用することによって、撮影プロセスを第２のボクセルボリュームの再構成と全く同様に著しく加速することができ、患者ＰのＸ線負担を著しく低減することができる。
【００２４】
　第２の方法の場合にも、最新化されたボクセルボリュームＶＡ２内で、初期姿勢にある骨破片の画像情報と整復後における骨破片の画像情報とを良好に互いに区別できるようにするために、特に、これらの画像情報はコード化されて表示される。これは、第２の方法の場合には、画像コンピュータ１２が行なう第１のボクセルボリュームと第２のボクセルボリュームとの合併の前に、姿勢変化後の骨破片の画像情報が第２のボクセルボリューム内でカラーコード化され、その後に初めて第１のボクセルボリュームＶ１との合併が画像コンピュータ１２によって実行される。このようにして一部変更された最新化ボクセルボリュームが得られ、この最新化ボクセルボリューム内では元の位置および方向にある骨破片の画像情報がグレーコード化されて表示され、手術中における骨破片の現在の位置および方向にある骨破片の画像情報がカラーコード化されて表示される。
【００２５】
　両方法について既に述べたように、ｍ個の２ＤＸ線投影の術中撮影時に、Ｃアーム８が患者Ｐに対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時と少なくともほぼ同じ位置を取ることが好ましい。なぜならば、この場合には、ｍ個の２ＤＸ線投影については、逆投影のために必要な投影ジオメトリが既知であるからである。このような位置を取ることは、例えば、図１に示されている入力手段を備えた操作卓１５によって相応の入力によりＣアーム８をこのような位置に動かすことによって行なわれる。図１には、支承部７の円周に沿ったＣアーム８の軌道移動のために操作卓１５から制御可能な電動機１６が示されている。それゆえ、操作卓１５での相応の設定入力によって、患者Ｐの膝範囲Ｋにおけるｎ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の撮影時に取ったそれぞれの位置へＣアームを自動的に動かすことができる。傾斜軸線Ｂの周りにおけるＣアーム８の移動のために、操作卓１５から制御可能な相応の電動機が設けられているが、図１には示されていない。
【００２６】
　しかしながら、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時におけるＣアーム８の位置に相当する、１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時の位置を取ることは、図１に示された取っ手１７により手動でＣアームを位置調整するようにして行なうこともでき、これは、図１において参照符号１８，１９を付した角度検出器または位置検出器の監視のもとに行なわれる。
【００２７】
　ｍ個の２ＤＸ線投影における１つの２ＤＸ線投影の術中撮影時にＣアーム８を、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時に既にＣアーム８が取った位置にもたらす第３の可能性は、機械的ロック装置の使用にある。この実施例では、機械的ロック装置は、Ｃアーム８に設けられた５つの穴２０〜２４と支承部７に配設された鉤状の装置２５とからなり、Ｃアームのロックのために、その都度、穴２０〜２４の１つにこの装置２５を挿入することができる。この実施例の場合においては、鉤状の装置２５は、穴２２に挿入されていて、従って、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける１つの２ＤＸ線投影の撮影時にも既にＣアーム８が取った位置に相当する規定位置にＣアーム８をロックする。
【００２８】
　しかしながら、前に述べた方法と違って、Ｃアーム８は、２ＤＸ線投影の術中撮影時に患者Ｐつまり患者Ｐの膝範囲Ｋに対して相対的に、ｎ個の２ＤＸ線投影のセットにおける２ＤＸ線投影の撮影時とは別の位置も取ることができる。もちろん、この場合には、Ｃアーム８のこの位置について投影ジオメトリが、本来の患者測定の前における別の校正プロセスで、例えば独国特許出願公開第１００４７３８２号明細書に記載されているＸ線校正ファントムにより求められるか、あるいは投影ジオメトリが画像コンピュータ１２によって、既知または求められた投影ジオメトリから補間法によりこの位置におけるＣアーム８のために計算される。
【００２９】
　Ｃアーム８のこの位置のための投影ジオメトリが既知であるかぎり、本発明による第１の方法の場合において、公知のようにこの投影ジオメトリを用いて、ｍ個の術中撮影された２ＤＸ線投影と、２ＤＸ線投影のセットにおける置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影または置換されていないｎ−ｍ個の２ＤＸ線投影の一部とからボクセルボリュームを再構成することができる。
【００３０】
　本発明による第２の方法の場合、画像コンピュータ１２により公知のやり方で投影ジオメトリを求めた後に、第２のボクセルボリュームを再構成し、それに続いて第１のボクセルボリュームと合併させることができる。
【００３１】
　本発明による方法は以上においては可動ＣアームＸ線装置の例で説明したが、しかしながら本発明は可動ＣアームＸ線装置のみならず、固定ＣアームＸ線装置または２ＤＸ線投影からボリュームデータセットの発生が可能であるその他のＸ線装置にても実施することができる。
【００３２】
　さらに、本発明による方法は骨破片の整復に基づいて説明したが、しかしながら本方法は骨破片の整復に限らず適用可能である。むしろ、本発明による方法は他の生体組織のボリュームデータセットまたは患者体内における他の対象のボリュームデータセットも、生体組織または対象の姿勢変化後に最新化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による方法を実施するためのＣアームＸ線装置を示す概略図
【図２】ｎ個の２ＤＸ線投影のセットからボリュームデータセットを再構成する具体例の説明図
【図３】ｍ個の術中撮影された２ＤＸ線投影を基にした最新化ボリュームデータセット発生の具体例の説明図
【符号の説明】
【００３４】
　１　　　　ＣアームＸ線装置
　２　　　　車輪
　３　　　　装置台車
　４　　　　昇降装置
　５　　　　支柱
　６　　　　保持部
　７　　　　支承部
　８　　　　Ｃアーム
　９　　　　Ｘ線源
１０　　　　Ｘ線検出器
１１　　　　患者寝台
１２　　　　画像コンピュータ
１３　　　　表示装置
１５　　　　操作卓
１６　　　　電動機
１７　　　　取っ手
１８　　　　角度検出器または位置検出器
１９　　　　角度検出器または位置検出器
２０〜２４　穴
２５　　　　鉤状装置
Ａ　　　　　軌道軸線
Ｂ　　　　　傾斜軸線
Ｋ　　　　　膝範囲
ＫＢ　　　　円形軌道
ＫＦ　　　　骨破片の画像
ＫＦ１　　　骨破片の画像
ＫＦ２　　　骨破片の画像
ＫＦ１Ｖ　　位置変化後の骨破片の画像
ＫＦ２Ｖ　　位置変化後の骨破片の画像
Ｐ　　　　　患者
Ｐ１〜Ｐ３　２ＤＸ線投影
ＰＭ１　　　整復後の２ＤＸ線投影
ＰＭ３　　　整復後の２ＤＸ線投影
【図１】
2004121845.tif 000003
【図２】
2004121845.tif 000004
【図３】
2004121845.tif 000005