(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・入力ユニット；
・処理ユニット；および
・出力ユニットを有する、
3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のためのデバイスであって、
前記入力ユニットは、脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供するよう構成されており、前記処理された3D体積情報は、脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得され、
前記処理ユニットは、前記処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成し、前記3D脊椎モデル・データにおいて第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択し、前記3D脊椎モデル・データにおける前記第一の椎骨情報と前記第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成されており、
前記入力ユニットはさらに、目標脊椎レベル情報を提供するよう構成されており、
前記処理ユニットはさらに、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定するよう構成され、
前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定され、前記3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックは、特定の視方向から前記3D脊椎モデル・データを投影したビューにおける前記3D特徴的脊椎フィーチャーの可視性を表わし、
前記出力ユニットはさらに、前記患者視方向を出力するよう構成されている、
デバイス。
【請求項２】
前記処理ユニットはさらに、前記処理された3D体積情報から3Dの重ね合わされた解剖構造情報を生成し、前記投影したビューを生成する際に該解剖構造情報をも使用することで、前記患者視方向の決定を、前記3Dの重ね合わされた解剖構造情報における解剖学的フィーチャーによって引き起こされる、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報の隠蔽を考慮に入れて実行するよう構成されている、
請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
前記出力ユニットはさらに、決定された患者視方向に基づいて医療イメージング取得装置を整列させるよう構成されている、請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
前記入力ユニットはさらに、外科介入の間に脊柱の一部を表わす処理された2Dライブ介入画像データを提供するよう構成されており、
前記処理ユニットはさらに、前記2Dライブ介入画像データを前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データに位置合わせし、前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データを前記患者視方向から前記2Dライブ介入画像に投影することによって、2Dの増強された介入画像を提供するよう構成されており、
前記出力ユニットはさらに、前記増強された介入画像を表示するよう構成されている、
請求項１ないし３のうちいずれか一項記載のデバイス。
【請求項５】
前記処理ユニットはさらに、前記3D体積情報をセグメント分割して、前記3D体積情報から3D脊椎モデル・データを提供するよう構成されている、
請求項１ないし４のうちいずれか一項記載のデバイス。
【請求項６】
前記処理ユニットはさらに、前記第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状位置合わせを実行すること、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状差を計算することおよび計算された形状差を使って、前記第一の椎骨情報におけるある領域を、前記3D椎骨形状差として識別することによって、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成されている、
請求項１ないし５のうちいずれか一項記載のデバイス。
【請求項７】
前記処理ユニットは、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の前記3D椎骨形状差であって椎骨差閾値より大きいものを識別するよう構成されている、
請求項６記載のデバイス。
【請求項８】
・医療イメージング取得装置；および
・画像処理装置を有する、
医療撮像システムであって、
前記画像処理装置は請求項１ないし７のうちいずれか一項記載のデバイスとして提供される、
医療撮像システム。
【請求項９】
当該医療イメージング取得装置はさらに、イメージャー整列機構を有しており、
前記画像処理装置は請求項１または２記載のデバイスとして提供され、
前記イメージャー整列機構は、前記画像処理装置から出力される患者視方向に基づいて整列されるよう構成されている、
請求項８記載の医療撮像システム。
【請求項１０】
処理された3D体積情報を使った3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のための、入力ユニット、処理ユニットおよび出力ユニットを有するデバイスの作動方法であって、当該方法は：
ａ）前記入力ユニットが、脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供する段階であって、前記処理された3D体積情報は前記脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される、段階；
ｂ）前記処理ユニットが、前記処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成する段階；
ｃ）前記処理ユニットが、前記3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択する段階；
ｄ）前記処理ユニットが、前記3D脊椎モデル・データにおける前記第一の椎骨情報と前記第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算する段階を含み；
段階ａ）はさらに：
ａ１）前記入力ユニットが、目標脊椎レベル情報を提供することを含み；
段階ｄ）はさらに：
ｄ１）前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定することを含み、前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定され、前記3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックは、特定の視方向から前記3D脊椎モデル・データを投影したビューにおける前記3D特徴的脊椎フィーチャーの可視性を表わし、
当該方法はさらに、
ｅ）前記出力ユニットが、前記患者視方向を出力する段階を含む、
方法。
【請求項１１】
段階ｅ）がさらに：
ｅ２）前記出力ユニットが、決定された患者視方向に基づいて患者撮像システムを整列させることを含む、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
処理ユニットに請求項１０または１１記載の方法段階を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
請求項１２記載のプログラムが記憶されている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、3D特徴的脊椎フィーチャーの識別、医療撮像システム、3D体積データを使った3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のための方法、コンピュータ・プログラム要素およびコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲脊髄介入を実行するとき、一般的な撮像モダリティは術中フルオロスコピーである。フルオロスコピー・イメージャーの視野は非常に小さい。よって、そのようなイメージャーが同時に表示できるのは、長い脊柱の若干数の椎骨のみであり、連続する椎骨どうしは形が似通っているので連続する椎骨を識別することは難しい。脊柱全体を表示することは現実的ではない。さらに、2Dフルオロスコピーは2D投影を示すのみであり、そのような投影から3Dの相違を評価することは難しい。よって、低侵襲脊髄介入を実行する医療専門家が、正しい脊椎レベルが処置されていることを確実にする必要があるので、医療専門家に負担がかかる。
【０００３】
特許文献１は脊椎の一部を識別するシステムを記述している。特許文献２は、複数の椎骨を識別してそれぞれの椎骨に3D脊椎モデル・データおよび3D椎骨形状差の解析に基づいてラベル付けするよう構成されたシステムを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】EP2756804
【特許文献２】US8509502
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
3D特徴的脊椎フィーチャーの識別を提供するための改善された技法をもつことが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的に向け、本発明の第一の側面は、入力ユニット、処理ユニットおよび出力ユニットを有する、3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のためのデバイスを提供する。
【０００７】
入力ユニットは、脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供するよう構成される。処理された3D体積情報は、脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される。
【０００８】
処理ユニットは、処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成し、3D脊椎モデル・データにおいて第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択し、脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報と第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成される。
【０００９】
出力ユニットは、3D特徴的脊椎フィーチャー情報を出力するよう構成される。以下の明細書では、用語「出力」は、問題となっている情報が、たとえばその後の処理のために内部的に当該システムに、あるいはたとえばディスプレイを介して外部的にユーザーに、利用可能にされることを意味する。
【００１０】
本発明の第二の側面によれば、処理された3D体積情報を使った3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のための方法が提供される。本方法は以下の段階を含む：
ａ）脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供する段階であって、前記3D体積データは前記脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される、段階；
ｂ）処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成する段階；
ｃ）3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択する段階；
ｄ）脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報と第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算する段階；および
ｅ）3D特徴的脊椎フィーチャー情報を出力する段階。
【００１１】
本発明の第三の側面によれば、医療イメージング取得装置（medical  imaging  acquisition  arrangement）および画像処理装置を有する医療撮像システム（medical  imaging  system）が提供される。
【００１２】
前記画像処理装置は先述したデバイスとして提供される。
【００１３】
本発明の第四の側面によれば、処理ユニットによって実行されるときに先述した方法段階を実行するよう適応されている、先述したようにターゲットから取得された医療画像を表示するためのデバイスを制御するためのコンピュータ・プログラム要素が提供される。
【００１４】
本発明の第五の側面によれば、先述したコンピュータ・プログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体が提供される。
【００１５】
少なくとも第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報の計算は、CTデータのような介入前データが、椎骨の、患者固有の特徴的なフィーチャーの自動決定のために使用されることを可能にする。これにより、脊柱の一部のみが可視であるときに自動的な脊椎レベル決定が容易にされる。そのような患者固有の特徴的なフィーチャーの自動決定は、たとえフルオロスコピー画像において脊柱全体が見えないときであっても、個別的な脊椎レベルの識別を許容する。
【００１６】
介入前データからの三次元の患者固有の特徴的なフィーチャーの自動決定は、さらに、X線フルオロスコピー動作の間のある種の脊椎レベルの識別のための改善された視角の識別を許す。したがって、改善された視方向も提供されることができる。改善された視方向をX線フルオロスコピー設備のような2D医療撮像設備の所与の投影ビューとして使うことにより、医療専門家のような閲覧者ができるだけ多くの特徴的脊椎フィーチャーを知覚できるようになる。そのような医療撮像設備が最適な視方向に位置決めされているという事実は、より信頼できる脊椎フィーチャー識別を許容する。より多くの患者固有の脊椎フィーチャーが2Dビューにおいて医療専門家に可視となるからである。
【００１７】
以下の明細書では、用語「処理された3D体積情報」は、たとえばボクセルの形で撮像された体積の内部構成を定義する3D画像データを意味する。処理された3D体積データは、たとえばCTスキャナ、MRIスキャナまたはCアーム撮像システムに由来することができる。複数の取得方向に沿って取得された、患者を通じて得られた複数の画像から、処理された3D体積情報を提供する再構成アルゴリズムは当業者には既知である。
【００１８】
以下の明細書では、用語「3D脊椎モデル（spinal  model）・データ」は、前記処理された3D体積データにおいて脊柱または脊柱の一部の輪郭または体積情報を提供するよう、前記処理された3D体積データから後処理されたデータを意味する。
【００１９】
以下の明細書では、用語「椎骨（vertebra）情報」は、処理された3D体積情報に含まれる、脊椎の特定の椎骨を定義する3D脊椎モデル・データを意味する。そのような椎骨情報は、画像認識アルゴリズムによって3D脊椎モデル・データから自動的に選択されてもよい。あるいはまた、椎骨情報は、ワークステーションおよびグラフィカル・ユーザー・インターフェースを使ってユーザーによって手動でハイライトされてもよい。
【００２０】
以下の明細書では、用語「3D椎骨形状差（vertebral  shape  difference）」は、3D脊椎モデル・データのある要素が、当該患者の近隣の別の椎骨とは、3D脊椎モデル・データの残りの部分のコンテキストにおいて、明白に異なるボクセル構成をもつことを意味する。典型的には、二つの椎骨を比較するとき、一方の椎骨が、脊椎症形成体（spondylophyte）、骨折、手術用ねじまたはインプラントによって引き起こされる余計な突起をもつときに、形状差が見られる。
【００２１】
換言すれば、低侵襲脊髄介入の間、フルオロスコピー視野において少なくとも一つの椎骨を信頼性をもって識別することが重要である。これは必ずしも処置される椎骨である必要はない。一つの脊椎レベル（vertebral  level）がフルオロスコピー設備の視野内で識別されれば、上また下に数えていくことによって他の脊椎レベルが暗黙的に識別できるからである。CTまたはMRIスキャナからの介入前データは、少なくとも一つの椎骨の患者固有のフィーチャーを識別するために使われる。これらのフィーチャーは、その椎骨の特徴的なフィーチャーとして受け容れられる。これらの特徴的なフィーチャーは一意的な脊椎セグメントの識別を許容する。脊椎症形成体、骨折、欠けている骨片または手術用ねじおよびインプラントといった患者固有の脊椎フィーチャー（vertebral  feature）は三次元であり、よって三次元の形状差を使って最もよく特徴付けられる。最適な視方向は、特徴的なフィーチャーをもつとして識別される少なくとも一つの椎骨またはそれぞれ識別された特徴的なフィーチャーをもつより多くの椎骨について計算されることができる。該計算はオフラインで介入前または介入中に実行できる。介入中は、他にもある視方向のうちで選択されうる計算された最適な視方向は、目標の脊椎レベル情報に依存しうる。
【００２２】
本発明のこれらおよび他の側面は以下に記述される実施形態を参照することから明白となり、明快にされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の例示的実施形態は以下の図面を参照して記述される。
【図１】本発明のある側面に基づく方法の例を示す図である。
【図２】脊柱のセグメントを示す図である。
【図３】例示的な脊椎の3Dの特徴的なフィーチャーの識別プロセスを示す図である。
【図４】最適な視方向の例示的な識別を示す図である。
【図５】最適な視方向の識別の例示的な実施結果を示す図である。
【図６】本発明のある側面に基づく、3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のためのデバイスを示す図である。
【図７】本発明のある側面に基づく、医療撮像システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
低侵襲脊髄介入を実行するとき、脊柱の正しい脊椎レベルを識別することが難しいことがある。通例、撮像モダリティは術中フルオロスコピーであり、このモダリティは制約された視野をもつ。近隣の（連続している）椎骨を識別するのは難しい。そのような連続している椎骨は互いに形が非常に似通っているからである。脊柱全体を表示することは現実的ではない。さらに、2Dフルオロスコピーは2D投影を示すのみであり、そのような投影から3Dの相違を評価することは難しい。よって、同時に見えるのは脊柱の若干数の椎骨のみである。特定の脊椎レベルの識別は、脊髄介入を実行する医療専門家が脊椎レベルの数を数え間違う場合には、ミスリーディングであることがある。そのような数え間違いは、フルオロスコピー・イメージャーの視野の視野境界にどの脊椎レベルが見えているかについての混乱から生じることがある。脊椎レベルは、当技術分野で知られるように、T1、T2、T3などのように逐次的にラベル付けされる。
【００２５】
図２は、そのような状況を示している。七つの椎骨を含む脊柱１２が示されている。これらの椎骨はT1からT7のラベルが付されている。フルオロスコピー・イメージャーの有効視野１０は点線の境界によって示されている。視野内にはT2、T3、T4、T5のような椎骨の領域１４がある。椎骨T1およびT2はフルオロスコピー・イメージャーの視野の上側の除外されるエリア１６にはいり、椎骨T7はフルオロスコピー・イメージャーの視野１８の底部から除外される。低侵襲外科的介入が椎骨T4に対して実行されていて、医療専門家がフルオロスコピー視野１０の脊柱の残りの部分に対する位置決めについて事前の知識を持たなかったとしたら、医療専門家が椎骨T3か椎骨T5において介入を実行してしまうことがたやすく起こりうるであろう。このように、たとえば、シーケンスT4-T5-T6を与えられて、シーケンスT3-T4-T5、T4-T5-T6またはT5-T6-T7のどれを見ているのかを評価することは難しいことがある。
【００２６】
図１は、本発明のある側面によれば、処理された3D体積情報を使った3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のための方法２０が提供されることを示している。本方法は以下の段階を含む：
ａ）脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供する段階であって、前記処理された3D体積データは前記脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される、段階２２；
ｂ）処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成する段階２４；
ｃ）3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択する段階２５；
ｄ）3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報と第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算する段階２６；および
ｅ）3D特徴的脊椎フィーチャー情報を出力する段階２７。
【００２７】
このように、脊椎レベル識別のための3Dの患者固有の特徴的なフィーチャーの自動決定が、CTスキャナまたはMRIスキャナから得られた介入前の体積データを使って、可能である。これはさらに、医療撮像における脊椎レベルの識別のための最適な視角の特定を許容する。介入前の体積データが、導出された3D特徴的脊椎フィーチャー情報の、たとえば脊椎による隠蔽をさまざまな前方投影角において計算するために使用されうるからである。
【００２８】
図３は、3D形状比較を使って特徴的脊椎フィーチャー情報を特徴付けるための手法を示している。
【００２９】
図３のＡでは、脊柱のあるセクションの三つのセグメントT4、T5、T6が示されている。この情報はたとえばCTスキャナまたはMRIスキャナからの処理された3D体積情報から取得されたものである。図３のＡは事実上、処理された3D体積データをセグメント分割することによって前記処理された3D体積情報から導出された3D脊椎モデル・データを示している。脊柱２８のこのセクションには脊椎レベルT4、脊椎レベルT5および脊椎レベルT6が示されている。脊椎レベルT4およびT5は比較的正常な椎骨を表わす。だが脊椎レベルT6はその左側に脊椎症形成体（spondylophyte）として知られる突起３０をもつ。脊椎症は椎骨および脊椎の変形性関節炎の退行変化であり、異常な骨成長によって特徴付けられる。そのような特徴は、個人の脊椎セグメントを特徴付けるときに有用でありうる。
【００３０】
図３のＢは、近隣の椎骨との形状位置合わせを使った3Dの特徴的なフィーチャーの検出を示している。文字εは形状差の計算を実行する関数を表わす。
【００３１】
好ましくは、3D脊椎モデル・データにおける表面表現は最も普通には三角表面メッシュを使ってなされる。よって、第一と第二の椎骨情報の間の表面位置合わせはたとえば逐次反復的最近接点（ICP:  iterative  closest  point）アルゴリズムを使って実行される。表面位置合わせ後、第一の椎骨情報上の各頂点について、第二の椎骨情報の表面上でのその点に最も近い点を見出すことによって、表面距離が計算される。次いで、それらの距離を閾値処理することによってフィーチャーが見出される。
【００３２】
本発明のある実施形態によれば、先述した方法の例が提供される。ここで、段階ｄ）において、3D特徴的脊椎フィーチャー情報の計算はさらに：
ｄ６）第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状位置合わせを実行し；
ｄ７）位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の3D形状差を計算し；
ｄ８）計算された形状差を使って、第一の椎骨情報におけるある領域を、3D形状差として識別することを含む。
【００３３】
ある実施形態によれば、段階ｄ６）において、形状位置合わせを実行するために逐次反復的最近接点（ICP）アルゴリズムが使われる。
【００３４】
ある実施形態によれば、段階ｄ８）において、第一の椎骨情報における前記領域は、第一の椎骨情報と第二の椎骨情報との間の表面差を閾値処理することによって識別される。
【００３５】
本発明のある実施形態によれば、先述した方法の例が提供される。ここで、段階ｄ８）において、第一の椎骨情報におけるある領域を識別することは、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の3D形状差であってある椎骨差閾値より大きいものを識別することを含む。
【００３６】
したがって、たとえば骨表面における自然な変動に起因する椎骨差の誤識別を防ぎ、医療専門家にとって有意な椎骨差のみを検出することが可能である。
【００３７】
代替的な実施形態では、第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の3D椎骨形状差は、第一および第二の椎骨情報の事前計算された中心線への重ね合わせによって計算され、第二の脊椎レベルを表わす第二の椎骨情報から第一の脊椎レベルを表わす第一の椎骨情報の直接減算が3Dで実行されることができる。残りのボクセルが3Dの特徴的なフィーチャーとなる。
【００３８】
もう一つの代替的な実施形態では、第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の形状位置合わせが実行される。たとえば、T6とT5および／またはT6とT4の間で位置合わせが実行されることができる。この形状位置合わせは、より多数の脊椎セグメントに拡張されてもよい。
【００３９】
図のように、上記で論じたまたは同様の技法を使って、第一の脊椎レベルT6と第二の脊椎レベルT5の間の第一の形状差が導出される。次いで、第一の脊椎レベルT6と第三の脊椎レベルT4の間の前記形状差が導出される。
【００４０】
本発明のある実施形態によれば、形状差の導出は、提案される2Dフルオロスコピー視野において存在している椎骨に限られる。
【００４１】
図３のＣは、その3D特徴的脊椎フィーチャー情報３２が単離された椎骨T6を示している。3D特徴的脊椎フィーチャー情報は脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報のボクセルの部分集合なので、3D特徴的脊椎フィーチャー情報は異なる複数の方向において見られてもよい。さらに、3D特徴的脊椎フィーチャー情報をなすボクセルは、もとの処理された3D体積情報の幾何学的な参照系を基準としており、抽出された3D特徴的脊椎フィーチャー情報のみを通じた前方投影の生成、あるいは脊柱の諸部分によって隠蔽される3D特徴的脊椎フィーチャー情報の前方投影の生成を可能にする。
【００４２】
本発明のある実施形態によれば、先述したような方法が提供される。ここで、3D特徴的脊椎フィーチャー（vertebral  feature）情報は：最初の肋骨対、最後の肋骨対、仙骨、環椎、脊椎症形成体、骨折またはインプラントの群から選択される解剖学的特徴を表わす。
【００４３】
したがって、頻繁に現われる脊椎変形が、3D特徴的脊椎フィーチャー情報を識別するために使用できる。
【００４４】
上記の実施形態は第一の椎骨のみの3D特徴的脊椎フィーチャー情報の取得を論じているが、このアルゴリズムは、少なくとも第二の椎骨および／または第三の椎骨および／または第四の椎骨および／または第五の椎骨、あるいは脊柱に存在するすべての椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を単独でまたは組み合わせにおいて計算するよう拡張されることができることは理解されるであろう。
【００４５】
本発明のある実施形態によれば、患者の脊椎に沿った、2D術中フルオロスコピー・デバイスの観察位置（viewing  position）が提供される。すると、その観察位置における2D術中フルオロスコピー・デバイスの観察平面（viewing  plane）において最もよく見ることのできる諸椎骨について、3Dの特徴的なフィーチャー情報が計算されうる。
【００４６】
観察位置は、もとの処理された3D体積情報の3D参照系における点として与えられる。たとえば、観察位置は、脊椎からのある距離および脊椎からのある角度偏差における脊椎に沿った水平方向の変位として提供される。
【００４７】
3D特徴的脊椎フィーチャー情報の識別後、一連のボクセル領域が利用可能となる。脊柱の特徴的なフィーチャーを表わすこれらのボクセル領域は、明らかに、処理された3D体積情報を取得するために使われた幾何学的データを基準としているであろう。よって、再構成技法を使って、2D投影において3D特徴的脊椎フィーチャーの可視性を最適化する3Dの脊椎フィーチャーの最適な患者視方向が計算されることができる。
【００４８】
本発明のある実施形態によれば、3D特徴的脊椎フィーチャーのみを表わすボクセルを通じた前方投影が実行される。
【００４９】
本発明のある実施形態によれば、3D特徴的脊椎フィーチャーを表わすボクセルを通じたおよび脊柱を表わすボクセルを通じた前方投影が実行される。本発明のある実施形態によれば、先に論じた方法が提供される。ここで、段階ａ）はさらに：
ａ１）目標脊椎レベル情報を提供することを含み；
段階ｄ）はさらに：
ｄ１）前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定することを含み、前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定され、
段階ｅ）はさらに：
ｅ１）前記患者視方向を出力することを含む。
【００５０】
この実施形態によれば、2D投影における、（前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報によって表わされる）特徴的脊椎フィーチャーの可視性は、術中フルオロスコピー画像介入の間に最適化されることができる。
【００５１】
先述した実施形態において、目標脊椎レベル情報の提供は、低侵襲脊髄介入において処置される、患者の脊柱の脊椎レベルの、医療専門家による同定を含む。たとえば、図３において、たとえばコンピュータ・インターフェースを使って、レベルT5が選択され、目標脊椎レベル情報として入力される。
【００５２】
3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックは、ある視方向が3D特徴的脊椎フィーチャー情報の可視性にどのように影響するかの指標を提供する。そのようなメトリックを計算するには多くの仕方がある。
【００５３】
本発明のある実施形態によれば、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックは、ボクセル・クラスターのまわりの複数の方向から3D特徴的脊椎フィーチャー情報を表わすボクセルを通じて複数の前方投影を実行することによって計算される。
【００５４】
3D特徴的脊椎フィーチャー情報を通じた前方投影から2D投影における最大の面積が帰結する結果を与える前方投影方向が、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向である。
【００５５】
フルオロスコピーの投影の性質のため、ある種のフィーチャーが他のフィーチャーよりも容易に識別できる視方向があるであろう。目標脊椎レベルを与えられると、近傍にある特徴的なフィーチャーが選択されることができる。先述した方法を使って、これらのフィーチャーの最大数が識別されることができるよう、あるいは一つのフィーチャーが最適に見えるよう、視方向が決定される。形状特性に加えて、重ね合わされた周囲の解剖構造も、最適な視角決定のために考慮に入れられることができる。識別のための特徴的なフィーチャーを決定した後、諸フィーチャーがある種の視方向でのみ可視であることも考慮される必要がある。
【００５６】
フルオロスコピー投影において容易に見ることのできるフィーチャーを判別するために、それらのフィーチャーの特徴的なエッジが平行になる視方向の範囲がまず決定される。次いで、CTデータのような術前データからシミュレートされた投影画像が計算されることができる。投影のための標準的なアルゴリズムが該段階において使われる。次いで、そのフィーチャーのまわりの局所的な近傍の解析が行なわれる。これは、そのフィーチャーのまわりの小さな関心領域内でのグレー値の変動性（variability）を計算することによる、あるいはそのフィーチャー位置における勾配を解析してその目印がエッジ上に位置しているか否かを検出することによる。次いで、画像において明瞭に見えるフィーチャーが自動的に選択されることができる。次いで、最適なビュー平面（view  plane）が、最大数の明瞭に見えるフィーチャーを含むように、選ばれる。最適なビュー平面は、介入の間に選択されてもよく、一方、視方向（viewing  direction）の範囲は介入前または介入の間に計算されてもよい。
【００５７】
本発明のある実施形態によれば、段階ｄ１）において、3Dの脊椎モデル・データが、3D特徴的脊椎フィーチャー情報を隠蔽するために使われる。
【００５８】
したがって、患者視方向を決定するときに計算される前方投影は、投影されたビュー平面において諸2Dエリアを生成する。これは第一には3D特徴的脊椎フィーチャー情報を通じて投影された射線から、第二には3D脊椎モデル・データを通じて投影された射線から帰結する。このことは、それぞれの前方投影方向についての3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリック、ひいては最終的に選ばれる患者視方向が、脊椎があっても最も多くの特徴的なフィーチャーが見えるようにするものであることを保証する。
【００５９】
本発明のある実施形態によれば、患者視方向の出力は標準フォーマットであってもよく、たとえばCTスキャナなどから取得された処理された3D体積データのデータに関する立体角であってもよい。
【００６０】
本発明のある実施形態によれば、この幾何学的情報は、特徴的脊椎フィーチャーの最適な視方向を提供するよう設備を調整させるために使われる。
【００６１】
図４は、上記のプロセスを示している。表示ボクセルを含んでいる幾何学的な参照立方体４０が、内部の脊柱のセグメントとともに示されている。脊柱は、三角形４４および円４６によって示される第一および第二の特徴的なフィーチャーをもつ。この純粋に例示的な呈示においては二つの特徴的脊椎フィーチャーが異なる脊椎レベルに示されているが、本アルゴリズムは、三角形４４だけなど、一つの脊椎レベル上のただ一つの3D特徴的脊椎フィーチャーでも機能することは理解されるであろう。
【００６２】
本アルゴリズムは、3D脊椎モデル・データ４２を通じてある範囲の異なる前方投影角で前方投影を生成する。前方投影角は点または位置４１、４３、４５から示される。
【００６３】
例示的な第一の2D画面４７は、位置４１からの前方投影の効果を示している。脊柱セクションが横から見られており、特徴的なフィーチャー４４および４６が完全に脊椎自身によって隠蔽されていることがわかる。したがって、これは良好な候補視方向ではないであろう。
【００６４】
例示的な第二の2D画面４８は、位置４３からの特徴的なフィーチャーの前方投影を示している。三角形の特徴的なフィーチャー４４が存在しているが、これが特徴的なフィーチャー４６を隠蔽していることがわかる。
【００６５】
例示的な第三の2D画面４９は、位置４５からの3D特徴的脊椎フィーチャー情報のビューを示している。この画面では、両方の特徴的なフィーチャー４４および４６の側面を容易に見ることができ、これが患者視方向として選択される。3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックがこの位置において最適となるからである。
【００６６】
図５は、正しい視方向を定義することが重要である臨床的な例を示している。
【００６７】
図５のＡでは、処理された3D情報からの投影が示されている（５２）。円で囲んだエリア５３は処理された3D情報における脊椎症形成体を示しており、処理された3D情報における他の椎骨はそのようなフィーチャーをもたないので、これは識別のために使用できる。
【００６８】
図５のＢでは、図５のＡの処理された3D情報においてイメージングされている脊柱のフルオロスコピー投影が示されている。
【００６９】
フルオロスコピー投影は、脊椎症形成体５３が脊柱の残りの部分によって隠蔽される（脊柱に関する）視方向から取られたものである。したがって、脊椎症形成体は、介入を実行する医療専門家にとって可視ではない。つまり、Ｂのフルオロスコピー投影角から脊椎症形成体を使って脊柱の目標脊椎レベルを識別しようとする外科専門家は、正しい目標脊椎レベルを識別することが難しいであろう。
【００７０】
図５のＣは、本アルゴリズムによって同定された、脊椎症形成体を５８において明瞭に示す視方向から取られたフルオロスコピー投影５６である。
【００７１】
したがって、目標脊椎レベルは脊椎症形成体を使ってフルオロスコピー画像から医療専門家によって容易に識別されることができる。
【００７２】
本発明のある実施形態によれば、先述したような方法が提供される。ここで、段階ｂ）はさらに：
ｂ１）処理された3D体積情報から3Dの重ね合わされた解剖構造情報を提供することを含み；
段階ｄ）はさらに：
ｄ２）3D脊椎モデル・データの複数の合成視方向について前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報の隠蔽メトリックを計算する段階であって、隠蔽は前記3Dの重ね合わされた解剖構造情報における解剖学的フィーチャーによって引き起こされる、段階と；
ｄ３）前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報の前記隠蔽メトリックに基づいて前記3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを導出する段階とを含む。
【００７３】
患者内部の、肝臓、心臓、肺および膵臓のような異なる器官は異なるX線透過性をもち、2Dフルオロスコピーの間の特徴的脊椎フィーチャーの識別に影響することがありうる。
【００７４】
したがって、この実施形態では、3Dの重ね合わされた解剖構造情報が、たとえばCTスキャンから得られた前記処理された3D体積情報から導出される。脊柱のまわりの内臓器官の隠蔽が、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを計算するときに考慮に入れられる。患者の解剖構造を考慮に入れずに最適な3D特徴的脊椎フィーチャーの可視性を提供する患者視方向は、肝臓、肺および他の器官の位置を考慮に入れるとき、それほど最適でないかもしれないということがありうる。患者の内臓器官の位置が処理された3D体積情報から簡単に導出され、前方投影再構成において使用されることができることは理解されるであろう。
【００７５】
本発明のある実施形態によれば、先に論じたような方法が提供され、ここで、段階ｉ）はさらに：
ｅ２）決定された患者視方向に基づいて患者撮像システムを整列させる（aligning）ことを含む。
【００７６】
患者撮像システムは、コンピュータ制御システムのような制御システムとインターフェースをもたせることができる電気機械的ドライブをもつ電気的に位置決め可能なフレーム上に提供される。処理された3D体積情報の地理的データ、患者撮像システムおよび患者の現在の整列（alignment）が考慮に入れられるとすると、決定された患者視方向を使って、患者撮像システムが患者に関して整列されることが可能である。
【００７７】
したがって、患者撮像システムは、脊柱の一部を表わす3D体積データに基づいて最適な撮像方向を提供するよう自動的に整列されてもよい。これは、医療撮像設備の、より便利で正確な自己整列可能なアイテムを提供する。
【００７８】
本発明のある実施形態によれば、患者撮像システムは電気機械的に整列可能なフルオロスコピー・システムである。
【００７９】
（最適なビュー平面に関係する）最適な視角はユーザーに（または撮像システムに直接）通知される。フルオロスコピー投影はその視角を使ってなされる。介入前データがユーザーに対して体積表示としてまたはスライス表示としてまたはシミュレートされた投影として表示され、同定された特徴的な目印および目標脊椎レベルが指示される。
【００８０】
本発明のある実施形態によれば、先に論じたような方法が提供される。段階ａ）はさらに：
ａ２）外科介入の間に脊柱の一部を表わす処理された2Dライブ介入データを提供することを含み；
段階ｄ）はさらに：
ｄ４）前記2Dライブ介入画像データを前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データに位置合わせし；
ｄ５）前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データを前記患者視方向から前記2Dライブ介入画像に投影することによって、2Dの増強された介入画像を提供することを含み；
段階ｅ）はさらに：
ｅ３）前記増強された介入画像を表示することを含む。
【００８１】
したがって、前記ライブ2Dフルオロスコピー・データは、介入の間にフルオロスコピー設備で使われる患者視方向と同じ角度での前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データの前方投影をもって増強される。
【００８２】
前記2Dライブ介入画像データは前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データの前方投影と同じビュー平面において整列されるので、特徴的脊椎フィーチャー・データを2Dライブ介入画像データ・ビューの中にハイライトする、あるいは「ゴースト」として現われさせることが可能である。このことは、低侵襲介入の間、目標脊椎レベルが正しく識別されることを保証する。
【００８３】
増強されたライブ介入画像は、脊椎上の特徴的なフィーチャーの位置について向上されたフィードバックを提供する。したがって、ユーザーはライブ・フルオロスコピーの間、3Dの特徴的なフィーチャーを識別することができ、次いで、参照として、処置のための適切な目標脊椎レベルを決定する。
【００８４】
本発明のある実施形態によれば、3D特徴的脊椎フィーチャー識別のためのデバイス６０が提供される。デバイスは、入力ユニット６２、処理ユニット６４および出力ユニット６６を有する。
【００８５】
入力ユニット６２は、脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供するよう構成される。処理された3D体積情報は、脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される。
【００８６】
処理ユニット６４は、処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成し、3D脊椎モデル・データにおいて第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択し、3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報と第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成される。
【００８７】
出力ユニット６６は、3D特徴的脊椎フィーチャー情報を出力するよう構成される。
【００８８】
デバイス６０は、入力および出力インターフェース回路をもつコンピュータ・プロセッサ上で実行されるソフトウェア・プログラムとして実装されてもよい。あるいはまた、処理はデジタル信号プロセッサ、FPGA、ASICまたはこれらの組み合わせによって実行されてもよい。
【００８９】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先に論じたように与えられる。ここで、入力ユニット６２はさらに、目標脊椎レベル情報を提供するよう構成される。処理ユニット６４はさらに、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定するよう構成され、前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定される。出力ユニット６６はさらに、前記患者視方向を出力するよう構成される。
【００９０】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先の記述のように与えられる。ここで、処理ユニット６４はさらに、処理された3D体積情報から3Dの重ね合わされた解剖構造情報を生成する段階と、3D脊椎モデル・データの複数の合成視方向について前記3D椎骨形状差の隠蔽メトリックを計算する段階であって、隠蔽は前記3Dの重ね合わされた解剖構造情報における解剖学的フィーチャーによって引き起こされる、段階と、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報の前記隠蔽メトリックに基づいて前記3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを導出する段階とを実行するよう構成される。
【００９１】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先の記述のように与えられる。ここで、出力ユニット６６はさらに、決定された患者視方向に基づいて医療イメージング取得装置を整列させるよう構成される。
【００９２】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先の記述のように与えられる。ここで、入力ユニット６２はさらに、外科介入の間に脊柱の一部を表わす処理された2Dライブ介入画像データを提供するよう構成される。処理ユニット６４はさらに、前記2Dライブ介入画像データを前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データに位置合わせし、前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データを前記患者視方向から前記2Dライブ介入画像に投影することによって、2Dの増強された介入画像を提供するよう構成される。前記出力ユニット６６はさらに、前記増強された介入画像を表示するよう構成される。
【００９３】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先述したように与えられる。ここで、処理ユニット６４はさらに、前記処理された3D体積情報をセグメント分割して、前記処理された3D体積情報から3D脊椎モデル・データを提供するよう構成される。
【００９４】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先述したように与えられる。ここで、処理ユニット６４はさらに、第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状位置合わせを実行すること、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状差を計算することおよび計算された形状差を使って、第一の椎骨情報におけるある領域を、3D形状差として識別することによって、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成される。
【００９５】
本発明のある実施形態によれば、デバイス６０の例が先の記述のように与えられる。ここで、処理ユニット６４は、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の3D椎骨形状差であってある椎骨差閾値より大きいものを識別するよう構成される。
【００９６】
本発明のある側面によれば、医療撮像システム７０が提供される。医療撮像システム７０は、医療イメージング取得装置７２および画像処理装置７４を有する。
【００９７】
画像処理装置７２は先述したようなデバイスとして提供される。
【００９８】
この側面のある実施形態によれば、医療撮像システム７０が先述したように提供される。ここで、医療イメージング取得装置７２はさらに、イメージャー整列機構７６を有する。画像処理装置７４は先の記述に従ったデバイスとして提供され、イメージャー整列機構７６は、画像処理装置７４から出力される患者視方向に基づいて整列されるよう構成される。イメージャー整列機構は、フルオロスコピー・イメージャー７２の方位角８０および仰角７８を制御する電気機械ドライブを有する。
【００９９】
本発明のこの側面によれば、術前CTスキャンから取得された入力3D体積データ上の特徴的なフィーチャーに基づいて、たとえば2Dフルオロスコピー・イメージャーを含んでいてもよい医療撮像システムを自動的に整列させることが可能である。
【０１００】
本発明のある実施形態によれば、医療専門家が3D体積データにおけるある種の特徴的なフィーチャーを選択してもよく、医療イメージング取得装置は、選択されたフィーチャーについての最適な視方向のみに基づいて整列されてもよい。
【０１０１】
したがって、低侵襲な脊髄介入を実行するとき、目標脊椎レベルの誤認識が起こらないことを保証するよう医療イメージング取得装置を最適な角度で、便利な仕方で配置することが可能である。
【０１０２】
本発明のある実施形態によれば、画像処理装置７４はさらに、コンピュータ上で実行される術前処理アプリケーションを有する。ユーザーが術前処理アプリケーションのインターフェースを使って、フルオロスコピー設備の視野に対応する、アプリケーションのユーザー・インターフェースにおける「視野」フレームを、脊柱の表示されている関連するセクションの上に位置決めしてもよい。3Dの特徴的なフィーチャーを事前計算するためである。
【０１０３】
本発明のある実施形態によれば、画像処理装置７４はさらに、画像処理装置７４に接続された整列モニタリング手段を有する。整列モニタリング手段は、医療イメージング取得装置７２の整列における変化をモニタリングするよう構成される。患者に対する医療イメージング取得装置７２の整列の変化が検出されるときは、画像処理装置７４は3D特徴的脊椎フィーチャー情報を再計算する。
【０１０４】
したがって、医療イメージング取得装置７２が患者に沿って水平にまたは患者のまわりを移動されるとき、画像処理装置７４は、変更後の視野において可視となる期待される3Dの脊椎の特徴的なフィーチャーを示す、更新された向上された2Dフルオロスコピー・ビューを表示することができる。
【０１０５】
本発明のある側面によれば、先の記述のように、ターゲットから取得された医療画像を表示するためのデバイスを制御するためのコンピュータ・プログラム要素が提供される。このコンピュータ・プログラム要素は、処理ユニットによって実行されるときに上記で論じた方法段階を実行するよう適応されている。
【０１０６】
本発明のある側面によれば、上記のプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体が提供される。
【０１０７】
したがって、コンピュータ・プログラム要素は、やはり本発明の実施形態の一部でありうるコンピュータ・ユニットに記憶されていてもよい。このコンピューティング・ユニットは、上記の方法の段階を実行するまたは該実行を誘起する。
【０１０８】
さらに、それは、上記の装置のコンポーネントを動作させるよう適応されてもよい。コンピューティング・ユニットは、自動的に動作するよう、および／またはユーザーの命令を実行するよう適応されることができる。コンピュータ・プログラムはデータ・プロセッサの作業メモリにロードされてもよい。このように、データ・プロセッサは、本発明の方法を実行するための備えがされてもよい。
【０１０９】
本発明のこの例示的実施形態は、最初から本発明が組み込まれているコンピュータ・プログラムおよび更新により既存のプログラムを本発明を使うプログラムに変えるコンピュータ・プログラムの両方をカバーする。
【０１１０】
コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと一緒にまたは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体または半導体媒体のような好適な媒体上で記憶および／または頒布されてもよいが、インターネットまたは他の有線もしくは無線の遠隔通信システムを介してなど、他の形で頒布されてもよい。
【０１１１】
しかしながら、コンピュータ・プログラムはワールド・ワイド・ウェブのようなネットワーク上で呈示されてもよく、そのようなネットワークからデータ・プロセッサの作業メモリにダウンロードされることができる。本発明のさらなる例示的実施形態によれば、本発明の先述した実施形態の一つに基づく方法を実行するよう構成されているコンピュータ・プログラム要素をダウンロードのために利用可能にするための媒体が提供される。
【０１１２】
本発明の実施形態は種々の主題を参照して記述されていることを注意しておくべきである。特に、いくつかの実施形態は方法型の請求項を参照して記述され、他の実施形態は装置型の請求項を参照して記述される。しかしながら、当業者は、上記および下記の記述から、特に断わりのない限り、ある型の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴の間の他の任意の組み合わせも本願で開示されていると考えられることを理解するであろう。
【０１１３】
特徴の単なる寄せ集め以上の相乗効果を提供するすべての特徴が組み合わされることができる。
【０１１４】
本発明は図面および以上の記述において詳細に図示され、記述されているが、そのような図示および記述は制約ではなく例解または例示するものと考えられるべきである。本発明は開示されている実施形態に限定されるものではない。
【０１１５】
開示されている実施形態に対する他の変形が、図面、本開示および付属の請求項の吟味から、特許請求される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。
【０１１６】
請求項において、「有する／含む」の語は他の要素やステップを排除するものではない。単数表現は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットが請求項において記述されているいくつかの項目の機能を充足してもよい。ある種の施策が互いに異なる従属請求項において記載されているというだけの事実が、これらの施策の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。請求項に参照符号があったとしても、範囲を限定するものと解釈するべきではない。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
・入力ユニット；
・処理ユニット；および
・出力ユニットを有する、
3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のためのデバイスであって、
前記入力ユニットは、脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供するよう構成されており、前記処理された3D体積情報は、脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得され、
前記処理ユニットは、前記処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成し、前記3D脊椎モデル・データにおいて第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択し、前記3D脊椎モデル・データにおける前記第一の椎骨情報と前記第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成されており、
前記入力ユニットはさらに、目標脊椎レベル情報を提供するよう構成されており、
前記処理ユニットはさらに、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定するよう構成され、
前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定され、
前記出力ユニットはさらに、前記患者視方向を出力するよう構成されている、
デバイス。
〔態様２〕
前記処理ユニットはさらに、前記処理された3D体積情報から3Dの重ね合わされた解剖構造情報を生成する段階と、前記3D脊椎モデル・データの複数の合成視方向について前記3D椎骨形状差の隠蔽メトリックを計算する段階であって、隠蔽は前記3Dの重ね合わされた解剖構造情報における解剖学的フィーチャーによって引き起こされる、段階と、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報の前記隠蔽メトリックに基づいて前記3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを導出する段階とを実行するよう構成されている、
態様１記載のデバイス。
〔態様３〕
前記出力ユニットはさらに、決定された患者視方向に基づいて医療イメージング取得装置を整列させるよう構成されている、態様１または２記載のデバイス。
〔態様４〕
前記入力ユニットはさらに、外科介入の間に脊柱の一部を表わす処理された2Dライブ介入画像データを提供するよう構成されており、
前記処理ユニットはさらに、前記2Dライブ介入画像データを前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データに位置合わせし、前記3D特徴的脊椎フィーチャー・データを前記患者視方向から前記2Dライブ介入画像に投影することによって、2Dの増強された介入画像を提供するよう構成されており、
前記出力ユニットはさらに、前記増強された介入画像を表示するよう構成されている、
態様１ないし３のうちいずれか一項記載のデバイス。
〔態様５〕
前記処理ユニットはさらに、前記3D体積情報をセグメント分割して、前記3D体積情報から3D脊椎モデル・データを提供するよう構成されている、
態様１ないし４のうちいずれか一項記載のデバイス。
〔態様６〕
前記処理ユニットはさらに、前記第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状位置合わせを実行すること、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の形状差を計算することおよび計算された形状差を使って、前記第一の椎骨情報におけるある領域を、前記3D椎骨形状差として識別することによって、前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算するよう構成されている、
態様１ないし５のうちいずれか一項記載のデバイス。
〔態様７〕
前記処理ユニットは、位置合わせされた第一の椎骨情報と第二の椎骨情報の間の前記3D椎骨形状差であって椎骨差閾値より大きいものを識別するよう構成されている、
態様６記載のデバイス。
〔態様８〕
・医療イメージング取得装置；および
・画像処理装置を有する、
医療撮像システムであって、
前記画像処理装置は態様１ないし７のうちいずれか一項記載のデバイスとして提供される、
医療撮像システム。
〔態様９〕
当該医療イメージング取得装置はさらに、イメージャー整列機構を有しており、
前記画像処理装置は態様１または２記載のデバイスとして提供され、
前記イメージャー整列機構は、前記画像処理装置から出力される患者視方向に基づいて整列されるよう構成されている、
態様８記載の医療撮像システム。
〔態様１０〕
処理された3D体積情報を使った3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のための方法であって、当該方法は：
ａ）脊柱の一部を表わす処理された3D体積情報を提供する段階であって、前記処理された3D体積情報は前記脊柱を通じて得られる複数の画像から計算され、複数の取得方向に沿って取得される、段階；
ｂ）前記処理された3D体積情報から導出される3D脊椎モデル・データを生成する段階；
ｃ）前記3D脊椎モデル・データにおける第一の椎骨情報および第二の椎骨情報を選択する段階；
ｄ）前記3D脊椎モデル・データにおける前記第一の椎骨情報と前記第二の椎骨情報との間の3D椎骨形状差を計算することによって第一の椎骨の3D特徴的脊椎フィーチャー情報を計算する段階を含み；
段階ａ）はさらに：
ａ１）目標脊椎レベル情報を提供することを含み；
段階ｄ）はさらに：
ｄ１）前記3D特徴的脊椎フィーチャー情報および前記目標脊椎レベル情報を使って患者視方向を決定することを含み、前記患者視方向は、3D特徴的脊椎フィーチャー可視性メトリックを最適化する視方向を探すことによって決定され、
当該方法はさらに、
ｅ）前記患者視方向を出力する段階を含む、
方法。
〔態様１１〕
段階ｅ）がさらに：
ｅ２）決定された患者視方向に基づいて患者撮像システムを整列させることを含む、
態様１０記載の方法。
〔態様１２〕
処理ユニットによって実行されるときに態様１０または１１記載の方法段階を実行するよう適応されている、態様１ないし７のうちいずれか一項記載の3D特徴的脊椎フィーチャーの識別のためのデバイスを制御するためのコンピュータ・プログラム。
〔態様１３〕
態様１２記載のプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体。
【図１】
0006363800.tif 000002
【図２】
0006363800.tif 000003
【図３ａ）】
0006363800.tif 000004
【図３ｂ）】
0006363800.tif 000005
【図３ｃ）】
0006363800.tif 000006
【図４】
0006363800.tif 000007
【図５ａ）】
0006363800.tif 000008
【図５ｂ）】
0006363800.tif 000009
【図５ｃ）】
0006363800.tif 000010
【図６】
0006363800.tif 000011
【図７】
0006363800.tif 000012