(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置中に検査される対象に部分的に挿入される医用器具の位置を参照システムに対して決定する測定手段を含む、上記検査される対象の処置中にスライス画像を再生する装置であって、調整手段が、上記医用器具のうちの上記検査される対象に挿入した後に上記検査される対象から突出する部分に設けられ、上記調整手段は上記再生されるスライス画像の向きを変化させるよう、及び、上記医用器具の把持部の領域に配置される回転スイッチを含むよう配置されることを特徴とする装置。
【請求項２】
上記調整手段は、上記スライス画像の再生を制御する制御ユニットに結合されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記調整手段は、調整量が上記測定手段によって決定されるよう構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
上記調整手段は、調整量が簡単に手動で変化されうるよう構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項５】
上記調整手段は、回転又は摺動装置を含み、その調整量が再生されるスライス画像の向きを示すこと及び決定することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記回転スイッチは、上記医用器具の長手軸に垂直に延びるよう配置される十字型の配置に配置される２つのピンを含み、上記ピンは上記医用器具の長手軸回りに回転可能であり、再生される２つのスライス画像の向きを示し、上記各スライス画像は上記医用器具の長手軸とピンを通って延びるピンの軸とによって決められる平面上に位置することを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項７】
上記医用器具の長手軸と上記２つのピンによって決められる平面との間の角度は変更されうることを特徴とする、請求項６記載の装置。
【請求項８】
上記２つのピンの間の角度は９０°であることを特徴とする、請求項６記載の装置。
【請求項９】
上記再生されるスライス画像の向きは、上記医用器具の長手軸と上記調整手段の調整量とによって決定されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
上記測定手段は、上記医用器具及び上記調整手段の空間的な位置を決める、光学位置測定システムといった位置測定システムを含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
上記スライス画像は、上記処置の前に捕捉されたＸ線画像データセットといった３次元画像データセットから生成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
上記処置中にＸ線画像を生成するＸ線装置が設けられ、上記Ｘ線画像及び上記スライス画像の向きは上記調整手段によって変化されうることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
上記調整手段は上記Ｘ線画像中で再生可能であるよう配置され、上記測定手段は上記調整手段の調整値が上記調整手段の上記画像から決定されうるよう構成されることを特徴とする、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
検査される対象のスライス画像を生成することが所望とされる処置中に必要とされる上記処置中に検査される対象の中に部分的に導入される医用器具であって、上記生成されるスライス画像の向きを変化させるために、上記医用器具のうち上記検査される対象に導入された後に上記検査される対象から突出する部分に調整手段が設けられ、上記調整手段は、上記医用器具の把持部の領域に配置される回転スイッチを含むことを特徴とする医用器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査される対象の処置中にスライス画像を再生する装置及び処置中に検査される対象に部分的に挿入される医用器具に関する。本発明はまた、スライス画像を生成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の種類の装置及び方法は、米国特許第５，９５４，６４８号より公知である。上記米国特許では、例えば生検針といった医用処置器具の位置は、光学位置測定システムによって決定され、手術前にＸ線装置によって生成されるＸ線スライス画像中に再生される。このために、医用器具には、位置測定システムのカメラによって空間中の位置が決定されうるＬＥＤが設けられる。かかる空間中の位置をＸ線装置のイメージングジオメトリーに対して、またＸ線スライス画像に対して変換するために、適当な位置合わせ方法が適用されうる。
【０００３】
特に画像案内手術においてかかる装置を使用するとき、担当医師には、検査される対象内での器具の案内を容易とするために、医用器具の瞬間的な位置が再生される１つ以上のスライス画像が提供される。始めは、例えば、器具がその平面に対して垂直に延在し、医用器具の先端を通って延在する平面上にあるスライス画像が表示されるたびに、表示される画像の向き及び位置は固定されている。再生されたスライス画像の位置は、例えば医用器具に沿って動かされるか、又は制御コンピュータへの入力によって変えられる。しかしながら、担当医師が検査される対象の解剖学的構造の印象を常に得ることができるように、再生されたスライス画像の位置及び向きが担当医師自身によって速く、簡単に、特に相互作用ブに調整されうることが所望である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、再生されたスライス画像を簡単に、速く、相互作用的に変えることを可能とするよう上述の種類の装置を変更することを目的とする。本発明はまた、上記の装置に適した医用器具及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、装置に関しては請求項１に記載されるように達成される。本発明は、再生されたスライス画像の向きを変化させる適当な調整手段が、担当医師が調整量を簡単且つ相互作用的に変化させうるような位置に配置されるべきであるということの認識に基づくものである。医用器具を用いた介入の場合、この位置は医用器具自体となる。かかる調整手段の調整量の変化は、このように、できる限り僅かな遅延で、異なった向きのスライスの直接的な再生を可能とする。例えば、医用器具の先端を通って延びるスライスと医用器具の長手軸との間の角度が変更されうる。或いは、医用器具の長手軸を通って延びるスライスが、医用器具回りに回転されうる。再生されたスライス画像自体は、Ｘ線装置、コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴断層撮影装置、又は超音波装置といった適当な撮像装置によって捕捉される手術前に捕捉された３次元の画像データセットから生成されるか、又は処置中にかかる撮像装置によって手術中に捕捉されうる。
【０００６】
本発明の更なる実施例の調整手段は、調整手段の瞬間的な調整量を制御ユニットに供給し、それによりスライス画像の再生及びできれば以前の生成に影響を与えるために、例えば有線接続又は無線リンクを介して制御ユニットに結合される。
【０００７】
本発明の他の実施例の調整手段は、調整量が測定手段によって決定されるように構成される。例えば、本発明の更なる実施例において考えられるのは、公知の光学位置測定システムが使用される場合、調整手段に、医用器具自体と同じく、空間中の位置が決定されうるＬＥＤを設け、それにより調整手段の調整を可能とすることである。かかる位置測定システムは、赤外線ＬＥＤ及び赤外線カメラを使用することが望ましいが、電磁受信器及び送信器等を用いることも可能である。
【０００８】
請求項４乃至６に記載される本発明の実施例は、調整手段のできる限り簡単且つ容易な操作を可能とすることを意図するものである。望ましくは、再生されるスライス画像の向きを特徴付ける値、例えば再生されるスライスと参照スライスとの間の角度もまた調整手段に基づいて読むことが可能である。
【０００９】
請求項７及び８は、調整手段の特に簡単且つ有利な実施例を開示する。この種類の調整手段は、簡単に製造でき、容易に操作でき、必要であれば既存の医用器具に簡単に取り付けること、また取り外すことができる。
【００１０】
望ましい実施例では、医用器具の長手軸を通って延びるスライス画像が再生される。かかるスライス画像は、調整手段によって医用器具の長手軸回りに回転されうる。
【００１１】
Ｘ線装置が提供される請求項１３の特に望ましい実施例では、手術前に捕捉された画像データセットから生成されるスライス画像と、手術中に生成されるＸ線スライス画像又はＸ線投影画像とが再生される。調整手段は、手術中に生成されるＸ線画像の向きと、手術前に捕捉された画像データセットから生成されたスライス画像とが影響を受けるよう構成されうる。このように、調整手段は、例えばＣ字型アームＸ線装置といったＸ線装置によってＸ線画像の生成を制御することが可能である。
【００１２】
かかる実施例は請求項１４では更に工夫され、調整手段はＸ線画像中で再生されうるよう構成され、測定手段は調整手段の調整量が調整手段を再生したものから決定されうるよう構成される。かかる更なる実施例では、上述のような別の測定システムはなくされてもよい。その場合、手術前に捕捉された画像データセットに対する医用器具の位置と、調整手段の瞬間的な調整量は、手術中に捕捉されるＸ線画像、例えばＸ線投影画像中に、医用器具の少なくとも一部及び調整手段を再生することによって決定される。適当な位置合わせ方法を用いることにより、医用器具の位置は、例えば一定の時間間隔で生成されるＸ線画像から決定され、処置中に調整手段の調整値が「読まれる」。このために、調整値をはっきりと且つ簡単に決定することが可能であるよう、調整手段が構成されること、また、Ｘ線が生成されることにより、かかる決定がコンピュータ支援された方法でも実行されうることが望ましい。
【００１３】
本発明はまた、請求項１５に記載の医用器具と、請求項１６に記載の方法とを含み、いずれも本発明による装置と共に使用されるのに適するよう構成されている。医用器具には、上述のように構成されうる適当な調整手段が設けられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明について説明する。図１に示される本発明による装置は、Ｃ字型アーム１を有するＸ線装置を含み、Ｃ字型アーム１の一端にはＸ線管２が配置され、他端には例えばイメージインテンシファイアといったＸ線検出器３が配置される。かかるＸ線装置は、台４上に載せられた患者５のＸ線投影画像を様々なＸ線位置から生成するのに適している。このために、Ｃ字型アーム１は、空間中の３つの軸、即ちｚ1、ｚ2、（図示されていない）ｚ3の回りに回転可能であるよう構成される。Ｃ字型アーム１は、支持装置６と、ピボット７と、レールシステム８１上で水平方向に移動可能な摺動部８とを介して天井９に取り付けられる。
【００１５】
更に、公知の種類の位置測定システムには、２つの赤外線カメラ１１を有するカメラユニット１０が設けられる。検査ゾーン内にある赤外線発光ダイオードの空間中の位置は、このカメラユニット１０によって決定されうる。空間中の医用器具１２の位置を測定し、これを図示されるＸ線装置によって手術前に捕捉された患者５の検査ゾーンの３次元画像データセットに対する医用器具１２の位置へ変換するために、患者５の処置中に患者５の中へ部分的に導入される医用器具１２上に３つの発光ダイオード１４が設けられる。本発明に従って構成される医用器具１２には、調整手段１３も設けられており、その構造及び動作については以下詳述する。調整手段１３には、位置測定システムによって調整手段１３の瞬間的な調整量を決定するための発光ダイオード１７も設けられている。Ｘ線装置の撮像ユニットの位置及び患者の位置を決定するため、３つの発光ダイオード１３がＸ線検出器３上に設けられ、更なる発光ダイオード２０が患者５に取り付けられる。
【００１６】
制御ユニット１５は、Ｘ線装置及び位置測定システムを制御する。制御ユニット１５は、算術ユニット１９において処理されるべき捕捉されたデータ（Ｘ線画像、位置データ）を受信する。介入中に医師を支援するために、モニタ１６上に様々な画像が表示されうる。
【００１７】
図示されるＸ線装置は、３次元画像データセット、３次元再構成画像、及びＸ線スライス画像を導出するために介入の前に異なるＸ線位置から一連のＸ線投影画像を生成するため、また、介入中にＸ線投影画像を生成するために適している。撮像ユニットの位置も毎回決定されるため、手術中に捕捉されるＸ線投影画像の位置もまた手術前に決定される画像データセットに対して決定されうる。手術前に捕捉される画像データセットに対する医用器具１２の位置もまたこのようにして決定されうる。医用器具１２の瞬間的な位置は、手術前に捕捉される画像データセットから生成されるスライス画像中に再生され、介入中にモニタ１６上に表示されうる。
【００１８】
この機能を実現するため、通常は手術前の画像データセットを捕捉するために患者に特殊なマーカを当てることが必要である。これらのマーカもまた画像中に再生され、処置中に幾つかの位置にやはり存在する。空間中の位置が位置測定システムによって決定されうる特殊なポインタを用いて、これらのマーカの空間中の位置を決定するためにマーカに個々に接近する。このようにして、空間座標系又は患者座標系における手術前の画像データセットの位置が決定される。
【００１９】
かかるスライス画像の向きは、医師によって、手動で相互作用的に、患者５の処置中に簡単に変えられる。この操作は、調整手段１３によって行なわれ、以下、図２Ａ及び図２Ｂを参照して詳述する。図２Ａ及び図２Ｂは、例えば簡単化された生検針といった医用器具１２を示し、調整手段１３はその端に設けられている。図１から明らかなように、調整手段１３は、医用器具１２のうちの検査される対象５に挿入した後に検査される対象５から突出する部分に設けることができる。調整手段は、相互に垂直に、また医用器具１２の長手軸ｘ3に垂直に配置される２つの短いピン１３１、１３２を含む。各ピン１３１、１３２には、赤外線発光ダイオード１７が設けられる。これらのダイオードの位置は、位置測定システムによって決定されうる。ピン１３１、１３２は、２つの長手軸ｘ1、ｘ2によって決められる平面上の医用器具１２の長手軸ｘ3の回りを回転可能なように構成され、２つのピン１３１、１３２の間の角度αは固定される。
【００２０】
医師は、処置中に２つのＸ線スライス画像を観察し、これらの画像は医用器具１２を通る２つの平面Ｅ1、Ｅ2上に延びる。平面Ｅ1、Ｅ2は、図示される例では互いに垂直に延びるよう、医用器具１２の長手軸ｘ3と２つの棒１３１、１３２のうちの１つの長手軸ｘ1又はｘ2によって決められる。しかしながら、処置中、医用器具１２を囲む解剖学的構造を異なる視点から観察するために表示されたスライス画像の向きを変えることが有用でありうる。そうするために、医師は十字型に構成される調整手段１３を回転させるだけでよい。するとピン１３１及び１３２に設けられるＬＥＤ１７もまた異なる位置に達し、これは位置測定手段によって検出される。この情報は制御ユニット１５及び算術ユニット１９に直接供給され、それにより新しいスライス画像がすぐに生成され、モニタ１６上に表示され、この新しいスライス画像は、軸ｘ2、ｘ3によって決められる平面Ｅ3及び軸ｘ1、ｘ3によって決められる平面Ｅ4上に配置される（図２参照）。
【００２１】
また、調整手段１３を回動可能に、即ち器具１２の長手軸ｘ3とピン１３１及び１３２によって決められる平面との間の角度が変更されうるように構成することも可能である。その場合、例えば、毎回、器具１２の先端を通って延び、ピン１３１及び１３２によって決められる平面に平行に配置されるスライスを表示することが可能である。
【００２２】
図示されるＸ線装置を、処置中にＸ線投影画像も生成するよう配置し、これらの投影画像が手術前に捕捉された画像データセットと別々に又は組み合わされて再生されるようにすることが可能である。更に、調整手段１３の調整値を変えた後にＣ字型アームの位置もまた変更されるよう配置し、それにより異なる視点から新しいＸ線投影画像が生成されるようにすることも可能である。
【００２３】
図面は、本発明による医用器具及び本発明による装置の典型的な実施例を示すものである。特に調整手段の構成に関して多数の変形が考えられる。図１に示される配置では、調整手段を有する医用器具の部分が処置中に一定の時間間隔で再生され、そこから調整手段の瞬間的な調整値が導出されうる場合は、カメラユニット及び発光ダイオードを有する位置測定システムはなくされうる。本発明による装置の他の実施例では、処置中はＸ線装置（又は他の撮像装置）は使用されないが、医用器具の瞬間的な位置及び調整手段の瞬間的な調整量を決定する位置測定システム、並びに、手術前に捕捉される画像データセットが記憶される画像メモリを有する画像処理ユニットのみが使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線装置及び位置測定システムを含む本発明による装置を示す図である。
【図２Ａ】本発明による医用器具を一つの向きで示す図である。
【図２Ｂ】本発明による医用器具を図２Ａとは異なる向きで示す図である。
【符号の説明】
１２    医用器具
１３    調整手段
１７    発光ダイオード
１３１、１３２    ピン
【図１】
0004729167.tif 000002
【図２Ａ】
0004729167.tif 000003
【図２Ｂ】
0004729167.tif 000004