(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象となる物体とＸ線撮像装置とを互いに関して位置合わせする可動Ｘ線撮像システムであって、
Ｘ線源とＸ線検出器とを備えたＸ線撮像装置と、
少なくとも１つのカメラと、
データプロセッサと、
ディスプレイと
を有し、
前記少なくとも１つのカメラは、ｉ）前記Ｘ線撮像装置に取り付けられるか、又はｉｉ）前記対象となる物体に取り付け可能であり、
前記少なくとも１つのカメラは、少なくとも１つの基準点の第１の画像を与え、前記データプロセッサは、前記対象となる物体に関して前記第１の画像を前記対象となる物体の第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付け、前記第１の投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、前記物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有しており、
前記第１のＸ線画像の前記第１の投影パラメータと一致する投影において少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、前記ディスプレイは、中間のずれの後、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器と前記物体との互いに関する位置合わせの動きを案内するために、前記少なくとも１つのカメラにより与えられる実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる前記第１の画像の前記少なくとも１つの基準点の少なくともグラフィック表現を表示する、当該可動Ｘ線撮像システム。
【請求項２】
前記ディスプレイが、
ａ）少なくとも１つの手動で与えられるマーカーの形態で前記グラフィック表現を表示し、前記ディスプレイは、前記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる前記少なくとも１つのマーカーを表示し、及び/又は
ｂ）前記第１の画像自体の形態で前記グラフィック表現を表示し、前記ディスプレイは、前記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる前記第１の画像を表示する、
請求項１記載のＸ線撮像システム。
【請求項３】
ｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器と既知の空間的関係のままであり、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記対象となる物体と一定の空間的関係のままであるか、又は、
ｉｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器と既知の空間的関係のままである、
請求項１又は２記載のＸ線撮像システム。
【請求項４】
前記物体に対する前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器の位置合わせの動きのために、前記ディスプレイが、拡大率の増大を与える第１及び第２のスケールで少なくとも連続的に前記第１の画像の前記少なくとも１つの基準点の前記少なくとも１つのグラフィック表現と重ね合わされる前記実際の画像を表示する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項５】
第１の接近のために、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器が第１の投影の位置の所定の範囲内であるように支持構造部が移動可能であり、
前記支持構造部は、検出可能な接合位置を持つ少なくとも１つの可動接合部を有し、第２の接近における接合位置と合う所定の範囲の方へ移動可能であり、
前記ディスプレイが、第３の接近としての位置合わせのために、前記実際の画像と重ね合わされる前記第１の画像の前記基準点の少なくとも１つのグラフィック表現を表示する、
請求項２ないし４のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項６】
ｉ）少なくとも２つの基準点が与えられるか、又は、
ｉｉ）少なくとも３つの基準点が与えられる、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの基準点が、
ｉ）前記対象となる物体に与えられる、及び／又は
ｉｉ）検査室内に与えられる基準フィールドに与えられる、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの基準点がレーザ投影として与えられる、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのカメラにより検出可能ではない前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの程度を検出するセンサが設けられた、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのカメラが、
暗い環境において画像を取得するための光源、及び／又は
前記基準点の周囲領域において画像を取得するための広角レンズを備えている、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１１】
前記位置合わせの動きのために、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器が、前記物体に対して少なくとも２つの移動方向に移動可能であり、
第１の移動方向インジケータが、前記物体に対して可能な移動方向を示すためにユーザに見える前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器に与えられ、
前記ディスプレイ上に、第２の移動方向インジケータが、前記物体に対して前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器の可能な移動方向を示すために前記物体の表示される画像データに関して与えられる、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１２】
前記第１の移動方向インジケータは表面に与えられ、前記第１の移動方向インジケータは、ａ）クロック位置、ｂ）主要方向及び／又はｃ）有彩色円の色のような平面的方向付けコーディングとして与えられる、請求項１１記載のＸ線撮像システム。
【請求項１３】
Ｘ線撮像において位置合わせする可動Ｘ線撮像システムの作動方法であって、
ａ）少なくとも１つのカメラにより少なくとも１つの基準点の第１の画像を取得するステップと、
ｂ）Ｘ線源とＸ線検出器とを備えたＸ線撮像装置により、対象となる物体の第１のＸ線画像を前記物体に関する第１の投影パラメータを用いて取得するステップであって、前記第１の投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、前記物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有する、当該ステップと、
ｃ）データプロセッサにより、前記第１の画像を前記物体に関する前記第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付けるステップと、
ｄ）前記少なくとも１つのカメラにより実際の画像を取得するステップと、
ｅ）ディスプレイにより、中間のずれの後、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器と前記物体との互いに関する位置合わせの動きを案内するために前記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる前記第１の画像の前記少なくとも１つの基準点のグラフィック表現を少なくとも表示するステップと
を有し、
ｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器に対して固定して取り付けられ、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記対象となる物体と一定の空間的関係のままであるか、又は、
ｉｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器に対して一定の空間的関係のままである、当該方法。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のＸ線撮像システムを制御するコンピュータプログラムであって、処理ユニットにより実行される際、
Ｘ線撮像において位置合わせする方法であって、
ａ）少なくとも１つのカメラにより少なくとも１つの基準点の第１の画像を取得するステップと、
ｂ）対象となる物体の第１のＸ線画像を前記物体に関する第１の投影パラメータを用いて取得するステップであって、前記第１の投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、前記物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有する当該ステップと、
ｃ）前記第１の画像を前記物体に関する前記第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付けるステップと、
ｄ）前記少なくとも１つのカメラにより実際の画像を取得するステップと、
ｅ）中間のずれの後、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と前記物体との互いに関する位置合わせの動きを案内するために前記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる前記第１の画像の前記少なくとも１つの基準点のグラフィック表現を少なくとも表示するステップと、
ｆ）表示される重ね合わされた画像に基づいて、中間のずれの後、前記第１のＸ線画像の前記第１の投影パラメータと一致する投影において少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器と前記物体とを互いに対して動かして位置合わせするステップと
を有し、
ｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器に対して固定して取り付けられ、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記対象となる物体と一定の空間的関係のままであるか、又は、
ｉｉ）前記少なくとも１つのカメラが、前記対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、前記少なくとも１つの基準点は、少なくとも前記対象となる物体と、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器との相対的な動きの間、前記Ｘ線源及び／又は前記Ｘ線検出器に対して一定の空間的関係のままである、当該方法を実行する、当該コンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４記載の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、可動Ｘ線撮像システムの調整に関し、特に、対象となる物体とＸ線撮像装置とを互いに関して位置合わせする可動Ｘ線撮像システム、Ｘ線撮像において位置合わせ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】
可動Ｘ線撮像システム、例えば、モバイルＣアームシステムでは、最適な画質のために及び使いやすさのためにも位置決めが重要である。一例として、手術又は介入中、Ｘ線撮像システムは、種々の目的のために少なくとも部分的に動かされ得る。例えば、蛍光透視投影画像が取得され、その後、Ｘ線撮像システムは、手術行為に自由空間を与えるために異なる位置に動かされる。Ｘ線撮像システムは、また、種々の方向から種々の画像を取得するためにも異なる位置に動かされる。手術後又は手術中、対象となる同じ領域の他の画像を、好ましくは少なくとも同様の観察位置で取得することが更に必要である。従って、可動Ｘ線撮像装置は、再び元の位置に動かされる。一例として、これは、特により長い手術中に何度も生じ得る。同じ又は少なくともほぼ同じ位置を達成することができるように、例えば米国特許ＵＳ７，７６６，５４８号公報に記載されている外付けの位置追跡が用いられる。しかしながら、外付けの位置追跡デバイスは、追加の設備費及び手術室内の設備の乱雑さの増加を意味し、ワークフローの制限を有する場合さえもある。更に、集積化センサも用いられる。しかしながら、集積化センサもまた、追加のコストを意味し、位置合わせ及び位置決めのためにオペレータの立会い及び知識を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、ハードウェアの要求が低減された可動Ｘ線撮像システムに容易にされた位置合わせ及び位置決めを与え、直観的な操作を可能にすることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、独立請求項の内容により解決され、他の形態は従属請求項に組み込まれている。
【０００５】
以下に説明される本発明の観点は、対象となる物体とＸ線撮像装置とを互いに関して位置合わせする可動Ｘ線撮像システム、Ｘ線撮像を位置合わせする方法だけでなく、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当てはまることに注意されたい。
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、対象となる物体とＸ線撮像装置とを互いに関して位置合わせする可動Ｘ線撮像システムであって、Ｘ線源とＸ線検出器とを備えたＸ線撮像装置と、少なくとも１つのカメラと、データプロセッサと、ディスプレイとを有する可動Ｘ線撮像システムが提供される。上記少なくとも１つのカメラは、上記Ｘ線撮像装置に取り付けられるか、又は、上記対象となる物体に取り付け可能である。上記少なくとも１つのカメラは、更に、少なくとも１つの基準点の第１の画像を与える。上記データプロセッサは、上記対象となる物体に関して上記第１の画像を上記対象となる物体の第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付ける。上記投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有している。上記第１のＸ線画像の上記第１の投影パラメータと一致する投影において少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、上記ディスプレイは、中間のずれの後、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器と上記物体との互いに関する位置合わせの移動を案内するために、上記少なくとも１つのカメラにより与えられる実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる上記第１の画像の上記少なくとも１つの基準点のグラフィック表現を少なくとも表示する。
【０００７】
一例では、上記投影パラメータは、観察方向を有しており、投影軸に沿った及びそれに垂直な並進運動を可能にする。他の例では、上記投影パラメータは、観察位置を有しており、空間の上記点の周りの回転運動を可能にする。他の例では、上記投影パラメータは、自由度５を有しており、観察方向の周りの回転運動が手動で達成されるか、又はユーザにより制御される。他の例では、自由度６、３つの並進運動及び３つの回転運動が上記投影パラメータによりカバーされる。
【０００８】
上記グラフィック表現は、第１の画像における少なくとも１つの基準点と同じ第２の画像との幾何学的関係で表示される。言い換えれば、上記グラフィック表現は、ディスプレイの表示領域と同じ幾何学的関係で表示される。
【０００９】
上記グラフィック表現は、第２の画像と組み合わされる表示のために記憶される基準画像である。この基準画像は、第１の画像自体であってもよく、少なくとも１つの基準点を示すものである。
【００１０】
上記基準点又は基準画像の表示は、基準点又は基準画像の表示を第２の画像と組み合わせることにより、直観的なやり方で目的の位置と実際の位置との違いを示すものである。従って、Ｘ線源の微細な位置決め、例えば、Ｃアームの位置決めについて容易に取り戻せるやり方が提供される。
【００１１】
従って、このシステムは、動かした後（再び）位置合わせされる必要がある２つの可動部分、すなわち、Ｘ線撮像装置及び対象となる物体を有している。このシステムの少なくとも１つのカメラは、対象となる物体と又はＸ線撮像装置とともに移動可能であるように組み込まれる。位置合わせのために、カメラは、重ね合わされた画像又は組み合わされた画像でも見ることができる少なくとも１つの基準点の実際の画像を与える。位置合わせの間、カメラは他の部品に対して動かされる。すなわち、相対的なカメラの移動が生じる。
【００１２】
対象となる物体、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器の間の相対的な動きを与えるように構成された支持構造部が設けられていてもよい。
【００１３】
例示的な実施形態によれば、上記ディスプレイは、ａ）少なくとも１つの手動で与えられるマーカーの形態で上記グラフィック表現を表示し、上記ディスプレイは、上記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる上記少なくとも１つのマーカーを表示する、及び/又は、ｂ）上記第１の画像自体の形態で上記グラフィック表現を表示し、上記ディスプレイは、上記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる上記第１の画像を表示するように構成されている。
【００１４】
上記グラフィック表現は、手動で与えられる輪郭又は表示された第１の画像上に付けられるマークであり得る。上記手動のグラフィック要素は、第２の画像に重ね合わされて示されるように個々に記憶され得る。
【００１５】
例示的な実施形態によれば、上記少なくとも１つのカメラは、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器と既知の空間的関係のままであり、上記少なくとも１つの基準点は、少なくとも相対的な動きの間、上記対象となる物体と一定の空間的関係のままである。
【００１６】
例示的な実施形態によれば、上記少なくとも１つのカメラは、上記対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、相対的な動きの間、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器と既知の空間的関係のままである。
【００１７】
例えば、一番目のケースでは、少なくとも１つのカメラが、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器に対して固定して取り付けられている。二番目のケースでは、例えば、少なくとも１つの基準点が、相対的な動きの間、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と一定の空間的関係のままである。
【００１８】
上記可動Ｘ線撮像システムは、位置決め可能なＸ線取得デバイスとして与えられ得る。上記可動Ｘ線撮像システムは、一例では、移動可能な支持構造部が移動式スタンドに取り付けられるモバイルＸ線システムである。支持構造部は、Ｃアームシステム構造部であってもよい。
【００１９】
例えば、代替又は追加として、上記支持構造部は、上記Ｘ線源及び／又はＸ線検出器に対して物体を移動させるように構成された物体支持部を有している。従って、上記Ｘ線撮像装置を有するシステムが移動されるか、代替又は追加として、物体が動かされる。
【００２０】
例示的な実施形態によれば、他のＸ線画像の取得のために、第１の接近の場合、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器が上記第１の投影の位置の所定の範囲内であるように移動可能であるように支持構造部が移動可能である。上記支持構造部は、検出可能な接合位置を持つ少なくとも１つの可動接合部を有し、第２の接近における接合位置と合う所定の範囲の方へ移動可能である。上記ディスプレイは、第３の接近としての位置合わせのために、上記実際の画像と重ね合わされる上記第１の画像の上記基準点の少なくとも１つのグラフィック表現を表示する。
【００２１】
上記第１の接近は粗い接近であり、上記第２の接近は中位の接近であり、上記第３の接近は微細な接近である。
【００２２】
例えば、上記第１の画像は、半透明のやり方で第２の画像と重ね合わせて表示される。
【００２３】
例示的な実施形態によれば、少なくとも２つの基準点、少なくとも３つ又は３つよりも多い基準点が与えられる。
【００２４】
例えば、１つの基準点は、カメラの見え方に関連する並進運動に関する再位置決めに十分である。更に、２つ目の基準点は、物体に対する向き又は距離が検出及び調整されるべきである際に必要とされる。３つ目の基準点は、基準点の撮像面の傾斜（歪み）を可能にする。
【００２５】
例示的な実施形態によれば、上記少なくとも１つの基準点は、上記対象となる物体に与えられる。更に、上記少なくとも１つの基準点は、検査室内に与えられる基準の場（reference field）に与えられ得る。
【００２６】
例えば、１つ以上の基準点は、上記物体の表面にインジケータとして与えられる。
【００２７】
例示的な実施形態によれば、上記少なくとも１つの基準点は、レーザ投影として与えられる。
【００２８】
上記レーザ投影は、２つよりも多い、例えば、３又は４点の基準点を有し得る。上記レーザ投影は、フレーム投影を有していてもよい。
【００２９】
上記グラフィック表現は、基準画像の一部として記憶されるレーザ投影の手動で与えられる輪郭であり得る。
【００３０】
上記カメラは、可視光範囲内の画像を取得するビデオカメラである。上記カメラは、可視画像に変換される赤外データを取得する赤外線カメラであってもよい。
【００３１】
例えば対で組み合わされる複数の第１の画像及び複数の実際の画像を与えるために、複数のカメラが、種々の位置に与えられてもよい。
【００３２】
上記Ｘ線源及びＸ線検出器は、種々の方向から物体の画像データを取得するために物体に対して位置決め可能である画像取得装置として与えられている。
【００３３】
例示的な実施形態によれば、上記位置合わせの動きのために、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器は、上記物体に対して少なくとも２つの移動方向に移動可能である。第１の移動方向インジケータは、上記物体に対して可能な移動方向を示すためにユーザに見える上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器に与えられる。ディスプレイ上に、第２の移動方向インジケータが、上記物体に対して上記画像取得装置の可能な移動方向を示すために上記物体の表示される画像データに関して与えられる。
【００３４】
例示的な実施形態によれば、前記第１の移動方向インジケータは、移動面に与えられ、ａ）クロック位置、ｂ）主要方向及びｃ）有彩色円の色の群の１つを有する平面的方向付けコーディング（planar orientation coding）として与えられる。
【００３５】
第２の観点によれば、Ｘ線撮像において位置合わせする方法であって、
ａ）少なくとも１つのカメラにより少なくとも１つの基準点の第１の画像を取得するステップと、
ｂ）対象となる物体の第１のＸ線画像を上記物体に関する第１の投影パラメータを用いて取得するステップであって、上記投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、上記物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有する当該ステップと、
ｃ）上記第１の画像を上記物体に関する上記第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付けるステップと、
ｄ）上記少なくとも１つのカメラにより実際の画像を取得するステップと、
ｅ）中間のずれの後、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器と上記物体との互いに関する位置合わせの動きを案内するために上記実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる上記第１の画像の上記少なくとも１つの基準点のグラフィック表現を少なくとも表示するステップと、
ｆ）表示される重ね合わされた画像に基づいて、中間のずれの後、上記第１のＸ線画像の上記第１の投影パラメータと一致する投影において少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、上記第Ｘ線源及び／又は上記第Ｘ線検出器と上記第物体とを互いに対して動かして位置合わせするステップと
を有する当該方法が提供される。
【００３６】
ｉ）上記少なくとも１つのカメラは、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器に対して固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、少なくとも相対的な動きの間、上記対象となる物体と一定の空間的関係のままであるか、又は、ｉｉ）上記少なくとも１つのカメラは、上記対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、相対的な動きの間、上記Ｘ線源及び／又は上記Ｘ線検出器に対して一定の空間的関係のままである。
【００３７】
例えば、上記グラフィック表現は第１の画像自体であり、第１の画像は、ステップｅ）の実際の画像とは異なるやり方で重ね合わされる。例えば、第１の画像は、色が与えられる実際の画像に重ね合わされるグレースケール画像として与えられる。例えば、実際の画像は、位置合わせの接近を増やす拡大率を増大させる第１及び第２のスケールで少なくとも連続的に第１の画像と重ね合わされて表示される。
【００３８】
本発明の一観点によれば、区別可能な特徴を有する画像が、第１のＸ線画像が取得される位置で取得される。画像の基準点又はカメラが物体に対するＸ線撮像システムの相対的な移動とともに動かされるので、第１のＸ線画像の位置は、同じ又は同様の画像が取得される位置を探すことにより見出される。従って、第１の画像を表示する又は第１の画像に示される少なくとも幾つかの基本的で容易な取り戻せる構造を表示することにより、Ｘ線撮像システムを位置合わせするための視覚的な誘導補助が与えられ、Ｘ線撮像システムが適切な位置合わせのために動かされる必要がある場合に、直観的に簡単に取り戻せるフィードバックを与える。従って、例えば、任意の計算されたベクトル又は交互の位置決めの代わりに、上記位置合わせは、大体一定のままである任意の所定の構造の視覚的検出にのみ基づいている。例えば、これは、動作可能な場の隣接領域又はごく身近なところであり、画像は基準点としての機能を果たすことができるという特徴を有している。例えば、進行中のより長い介入処置の場合、手術の場を開けているブラケット又はクランプのような固定して与えられる介入の用具は、基準点としての機能を果たす。第１の画像の内容を実際の、すなわち、第２の画像とともに与えることにより、直接的なユーザ相互作用が可能であり、Ｘ線撮像システムを位置合わせする頑強で容易にされた及び従ってかなり迅速なやり方を可能にする。特に、第２の画像及び第１の画像の基準点を表示するディスプレイは、ビデオカメラ設備のケースもあり、通常、いかなる方法でも入手可能であることが注意されなければならない。それにもかかわらず、カメラの場合、例えば検出器の筐体に取り付けられ得るかなり単純な及び従って安価なカメラに依存する。更に、記憶装置を備えたデータプロセッサも、通常、Ｘ線撮像システム内に手近に存在する。言い換えれば、本発明に係るシステム及び方法は、Ｘ線撮像装置に与えられ、複雑な画像処理ステップを全く含まない装置に大部分は基づいている。
【００３９】
例は、種々の対象事項を参照して説明されることに注意されなければならない。幾つかの例はシステムに関して説明され、幾つかの例は方法に関して説明される。しかしながら、当業者であれば、対象事項の１つのタイプに属する特徴の任意の組み合わせに加えて、種々の対象事項に関連する特徴の間の任意の組み合わせも与えられることを理解している。
【００４０】
本発明のこれらの観点及びその他の観点は、以下に説明される実施形態から明らかになり、以下に説明される実施形態を参照して解明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明の例示的な実施形態が、以下の図面を参照して以下に説明される。
【００４２】
【図１ａ】模式的な構成で第１の例の可動Ｘ線撮像システムを示している。
【図１ｂ】模式的な構成で第２の例の可動Ｘ線撮像システムを示している。
【図２ａ】Ｘ線撮像装置と物体との第１の接近を示している。
【図２ｂ】Ｘ線撮像装置と物体との第２の接近を示している。
【図２ｃ】Ｘ線撮像装置と物体との第３の接近を示している。
【図３】可動Ｘ線撮像システムの他の例を示している。
【図４】可動Ｘ線撮像システムの他の例を模式的に示している。
【図５】可動Ｘ線撮像システムの更に他の例に関するディスプレイの提示を示している。
【図６】ディスプレイの提示の他の例を示している。
【図７】移動方向指示部を有する可動Ｘ線撮像システムの他の例を示している。
【図８】インターベンションルーム内の他の設備に関して可動Ｘ線撮像システムの他の例を示している。
【図９】例示的な方法の基本的なステップを示している。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、Ｘ線撮像装置において対象となる物体を互いに関して位置合わせする可動Ｘ線撮像システム１０を示している。このシステムは、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１６を備えたＸ線撮像装置１２を有している。更に、少なくとも１つのカメラ１８が、データプロセッサ２０及びディスプレイ２２とともに与えられている。図１Ａでは、カメラ１８はＸ線撮像装置に取り付けられている。図１Ｂでは、同じ参照符号が可動Ｘ線撮像システム１０の同じ特徴に用いられている。図１Ｂでは、少なくとも１つのカメラ１８が対象となる物体２４に取り付けられている。
【００４４】
両方の例を参照して、少なくとも１つのカメラ１８は、少なくとも１つの基準点の第１の画像を与えるように構成されている。データプロセッサ２０は、上記物体に関して、上記第１の画像を対象となる物体の第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付けるように構成されている。上記投影パラメータは、種々の自由度に関連し、空間的投影位置と、物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有している。
【００４５】
上記第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと一致する投影の少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、ディスプレイ２２は、中間のずれ（displacement）の後、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と物体との互いに関する位置合わせの移動を案内するために、少なくとも１つのカメラ１８により与えられる実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる第１の画像の少なくとも１つの基準点のグラフィック表現を少なくとも表示するように構成されている。
【００４６】
模式的に示されているだけであるが、両矢印２６は、Ｘ線撮像装置１２及び物体２４の相対的な動きを示している。
【００４７】
例えば、Ｘ線撮像装置が可動であるのに対して、物体は、例えば患者用支持テーブルに固定、少なくとも一時的に固定されたままである。
【００４８】
他の例によれば、対象となる物体が、相対的な動きを与える可動支持部上に存在するのに対して、Ｘ線源及びＸ線検出器を有するＸ線撮像装置は固定されたままである。
【００４９】
例えば、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１６は、Ｃアーム構造部２８に取り付けられており、Ｃアーム構造部は可動支持されている。
【００５０】
ディスプレイ２２は、例えば少なくとも１つの手動で与えられるマーカーの形態で、グラフィック表現を表示するように構成されており、ディスプレイは、実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる第１の画像を表示するように構成されている。
【００５１】
他の例では、上記ディスプレイは、第１の画像自体の形態でグラフィック表現を表示するように構成されており、ディスプレイは、第１の画像を表示するように構成され、実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる。
【００５２】
上記グラフィック表現は、手動で与えられる輪郭又は表示された第１の画像上に付けられるマークであり得る。上記手動のグラフィック要素は、第２の画像に重ね合わされて示されるように個々に記憶され得る。
【００５３】
図１Ａの例では、少なくとも１つのカメラ１８は、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と既知の空間的関係のままである。上記少なくとも１つの基準点は、少なくとも相対的な動きの間、対象となる物体と一定の空間的関係のままである。例えば、上記少なくとも１つの基準点は、上記物体の表面上に設けられる。
【００５４】
図１Ｂの例では、上記少なくとも１つのカメラは、対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、相対的な動きの間、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と既知の空間的関係のままである。
【００５５】
電動Ｃアームの場合、Ｃアーム、Ｘ線源、Ｘ線検出器の空間での動きは知られているので、固定された少なくとも１つのカメラを与え、Ｘ線源及びＸ線検出器に対する少なくとも１つのカメラの正確な位置の決定を可能にする既知のパラメータを用いてＣアーム及び従ってＸ線源とＸ線検出器とを移動させることも可能である。
【００５６】
上記可動Ｘ線撮像システムは、位置決め可能なＸ線取得デバイス、例えば、図２Ａないし図２Ｃに示されているように、移動式スタンド３２に取り付けられる可動支持構造部３０を有する可動Ｘ線システムとして与えられ得る。
【００５７】
他の例によれば、処置中、一定のままである、すなわち、動かされないままであるように構成されるか、又は、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器に対して物体、例えば、患者を移動させるように構成された物体支持部３４が設けられている。
【００５８】
物体２４に対するＸ線源１４及びＸ線検出器１６の位置合わせの動きのために、ディスプレイ２２は、位置合わせの接近を大きくする拡大率を増大させる第１及び第２のスケールで少なくとも連続的に第１の画像の少なくとも１つの基準点の少なくとも１つのグラフィック表現と重ね合わされる実際の画像を表示するように構成されている。
【００５９】
例えば、上記カメラは、基準点の周囲領域において画像を取得する広角レンズを備えている。更に、上記カメラは、暗い環境において画像を取得するための光源も具備している。
【００６０】
従って、接近を増大させることが可能であり、これもまた、図２Ａないし図２Ｃを参照して説明される。
【００６１】
第１の接近については、図２Ａに示されているように、支持構造部３０は、移動式スタンド３２とともに、Ｘ線源１４及び／又はＸ線検出器１６が第１の投影の位置の所定の範囲内であるように移動可能である。例えば、図２Ａでは、移動式スタンド３２は、或る位置、すなわち、第１のＸ線画像が事前に取得された第１の位置にほぼ等しい位置にＸ線撮像装置をもたらすために矢印３６で示されているように右の方へ動かされる。第１の接近の結果が図２Ｂに示されている。支持構造部３０は、例えば、スケーリング構造４０により示されている検出可能な接合位置を持つＣアーム構造の靴のような付着部を摺動する少なくとも１つの可動接合部３８を有しており、上記支持構造部は、（更には図示されていない）第２の接近における接合位置と合う所定の範囲の方へ移動可能である。図２Ｃに示されている第３の接近として、上記ディスプレイは、（更には図示されていない）第３の接近としての位置合わせのために、実際の画像と少なくとも部分的に重ね合わされる第１の画像の基準点の少なくとも１つのグラフィック表現を表示するように構成されている。
【００６２】
他の例によれば、更には図示されていないが、少なくとも２つの基準点が与えられ、更なる例では、少なくとも３つの基準点が与えられ、更に他の例では、３つよりも多い基準点さえもが与えられる（更には図示せず）。
【００６３】
一例によれば、上記少なくとも１つの基準点は、対象となる物体に与えられ、例えば、１つ以上の基準点が当該物体の表面にインジケータとして与えられる。
【００６４】
しかしながら、図３を参照すると、上記少なくとも１つの基準点は、例えば、天井面に取り付けられた基準場のような検査室内に設けられた基準フィールド４２に与えられていてもよい。従って、基準フィールド４２は、少なくとも１つのカメラ１８により得られ、位置整合又は位置ずれについての情報を与える。
【００６５】
図４に示されているように、上記少なくとも１つの基準点は、例えば、Ｘ線源１４により与えられ、Ｘ線検出器１６により検出される可能なＸ線場を示すために用いられるようなレーザ投影４４として与えられ得る。図４では、物体２４は、矩形で示されている。更に、レーザ投影４４を生成するデバイスは更には示されていないことに注意されたい。上記レーザ投影は、例えばフレーム投影のケースでは、２つよりも多い、例えば、３つ又は４つの基準点を有している。
【００６６】
図４に更に示されているように、第１のＸ線画像を取得する状況が左上の角に示されており、それぞれの表示が模式的な表示セットアップ４６として示されている。グラフィック表現を与えるために、矩形構造４８で示されているように、フレームの形態のレーザ投影の輪郭が手動で描かれる。
【００６７】
例えば、他のＸ線画像を取得するため、第１のＸ線撮像の取得の位置決めに従うように物体２４に対してＸ線源１４及びＸ線検出器１６を位置合わせするために、（更には図示されていない）カメラは、図４の右中央部に他の画像セットアップ５０により示されているように実際の状況の画像を与え、実際の状況の模式的なセットアップは、図４の右上の角に示されている。
【００６８】
矢印５２で示されている実際の画像の配置５０を与え、矢印５４で示されている手動で与えられる輪郭４８もまた与えることにより、重ね合わせ画像のセットアップ５６が達成され、これは、幾らかの更なる位置合わせ、すなわち、物体２４の傾斜した配置の補正を依然として必要とする各位置ずれを示している。
【００６９】
図５は、位置合わせの動きについての他の模式的なセットアップを示している。画像５８は、手術の場６２を開けているクランプ６０を示している。手動で与えられる輪郭として、手動で与えられたマーキング６４が、クランプ６０の角度配置とともに与えられ、中心線６６により表されている。これらの手動で与えられた輪郭は、その後、例えば、他の画像のセットアップ６８における基準点として更に用いられることができ、画像のセットアップ６８は、第１の矢印７２及び手動で与えられる輪郭の構造を与えることを示す第２の矢印７４で示されている画像のセットアップ６８の組み合わせのために与えられる画像５８の結果と実際の画像７０との組み合わせである。
【００７０】
図６に他の例が示されており、この図では、第１の画像７４が左上に角に示され、第２の画像、すなわち、実際の画像７６が右上の角に示されている。他の段では、２つの画像が、例えば、Ｃアームの微細な位置決めのために組み合わされた重ね合わせ７８を形成している。
【００７１】
（更には図示されていない）他の例によれば、カメラにより検出可能ではない相対的な動きの程度を検出するセンサが設けられている。
【００７２】
例えば、カメラは、可視光範囲内の画像を取得するビデオカメラである。
【００７３】
図７は他の例を示しており、この例では、位置合わせの動きのために、Ｘ線源及びＸ線検出器が、物体に対して少なくとも２つの移動方向に移動可能である。更に、第１の移動方向インジケータ８０が、ドレープ構造８２の下で物体、例えば、患者に対して可能な移動方向を示すためにユーザに見えるＸ線検出器及び／又はＸ線源に設けられている。
【００７４】
更に、ディスプレイ上にはまた、物体に対する画像取得装置の可能な移動方向を示すための表示される物体の画像データに関する第２の移動方向インジケータ８１が、設けられている。
【００７５】
第１の移動方向インジケータ８０は、適応性のある移動方向インジケータとして与えられ得る。第１の移動方向インジケータ８０は、補完的方向の全単射の識別が可能であるように与えられ得る。例えば、第１の移動方向インジケータ８０は、命名記号（denominated symbol）として与えられ、移動方向は一義的なメッセージによりアドレス可能である。
【００７６】
例えば、第１の移動方向インジケータ８０は、移動面に与えられ、第１の移動方向インジケータ８０は、例えば、図示されているクロック位置のような平面的方向付けコーディングとして与えられる。他の例として、主要方向又は有彩色円の色が用いられる。
【００７７】
上記移動方向インジケータは、外科医とＸ線撮像システムを動かす操作スタッフとの誤りのない頑強なやり取りの可能性を与える。
【００７８】
図８は、可動Ｘ線撮像システム１０の他の例を示しており、この例の場合、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１６が可動支持構造部８６により取り付けられたＣアーム部２８を有するＣアーム構造体の端部に取り付けられている。更に、患者テーブル８８及び表示装置９０もまた（更には説明されない）制御ユニット９２と組み合わせて示されている。
【００７９】
図９に示されているように、以下のステップ、すなわち、ａ）少なくとも１つの基準点の第１の画像が少なくとも１つのカメラにより取得されるステップ１１０及びｂ）対象となる物体の第１のＸ線画像が、当該物体に関する第１の投影パラメータを用いて取得されるステップ１１２を含むＸ線撮像において位置合わせする方法１００も提供される。上記投影パラメータは、種々の自由度に関連するものであり、空間的投影位置と、物体までの距離と、観察方向又は投影角度と、視野との群の少なくとも１つを有している。次に、ステップｃ）において、第１の画像が物体に関する第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと関連付けられる（１１４）。更に、ステップｄ）において、実際の画像が少なくとも１つのカメラにより取得される（１１６）。次のステップｅ）では、少なくとも第１の画像の少なくとも１つの基準点のグラフィック表現が表示され１１８、中間のずれの後、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と物体との互いに関する位置合わせの動きを案内するために実際の画像と重ね合わされる。ステップｆ）では、重ね合わされた表示画像に基づいて、中間のずれの後、第１のＸ線画像の第１の投影パラメータと一致する投影において少なくとも１つの他のＸ線画像の取得のために、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器と物体との互いに関する位置合わせの動きが与えられる（１２０）。
【００８０】
第１のケースでは、上記少なくとも１つのカメラがＸ線源及び／又はＸ線検出器に対して固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、相対的な動きの間、対象となる物体に対して一定の空間的関係のままである。
【００８１】
第２のケースでは、上記少なくとも１つのカメラが対象となる物体に対して一時的に固定して取り付けられ、上記少なくとも１つの基準点は、相対的な動きの間、Ｘ線源及び／又はＸ線検出器に対して一定の空間的関係のままである。
【００８２】
例えば、デジタル的に読み出し、接合位置を記憶するように実施される機能が存在しないケースでは、従来の移動式Ｃアームを用いると、システムのオペレータは、例えば、「アイキャッチ」の機能を用いる伝統的な微細位置決めステップを行う前に取り付けられる目盛りを用いて接合位置を呼び戻す。他のバージョンでは、カメラのレンズは、より広い視野を与えるので「魚眼」タイプのものであり、従って、「アイキャッチ」の機能を用いる微細位置決めステップの位置合わせ精度の向上させる可能性があるより多くの画像情報を可能にする。
【００８３】
本発明の他のバージョンでは、Ｃアームは、Ｃアームに沿って（更には図示されていない）複数のカメラを備えている。これらのカメラの全ての見え方をＸ線投影位置に関して各カメラのそれぞれの事前に記憶されたピクチャと整合させることにより、又は、少なくとも基準点のそれぞれのグラフィック表現を整合させることにより、Ｃアームの位置は接合位置のようないかなる追加の位置情報も伴うことなく呼び戻される。
【００８４】
本発明の他の例示的な実施形態では、適切なシステム上で前述の実施形態の１つに係る方法の方法ステップを実行するように構成されることにより特徴付けられ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。
【００８５】
従って、上記コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部でもあるコンピュータユニットに記憶され得る。このコンピューティングユニットは、上述した方法のステップを実行する又はその実行を誘導するように構成され得る。更に、上記コンピューティングユニットは、上述した装置の構成要素を動作させるように構成され得る。このコンピューティングユニットは、自動的に作動する及び／又はユーザの命令を実行するように構成され得る。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされ得る。従って、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。
【００８６】
本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を用いるコンピュータプログラム及び更新することによって既存のプログラムを本発明を用いるプログラムに変えるコンピュータプログラムの両方に及ぶものである。
【００８７】
更に、上記コンピュータプログラム要素は、上述した方法の例示的な実施形態の手順を満たす全ての必要なステップを与えることができるであろう。
【００８８】
本発明の他の例示的な実施形態によれば、当該コンピュータ可読媒体に記憶される前の段落により説明されたコンピュータプログラム要素を備えたＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ可読媒体が与えられる。
【００８９】
上記コンピュータプログラムは、光記憶装置又は他のハードウェアの一部とともに又は他のハードウェアの一部として供給される固体媒体のような好適な媒体に記憶及び／又は配信され得るが、インターネットを介して又は有線若しくは無線通信システムを介してのような他の形態でも配信され得る。
【００９０】
しかしながら、上記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を通じて与えられも、そのような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得る。本発明の他の例示的な実施形態によれば、本発明の前述した実施形態の１つに係る方法を実行するコンピュータプログラム要素をダウンロードに利用可能にする媒体が与えられる。
【００９１】
本発明の実施形態が種々の内容を参照して説明されていることに注意されたい。特に、方法のタイプの特許請求の範囲を参照して説明された実施形態もあれば、デバイスのタイプの特許請求の範囲を参照して説明された実施形態もある。しかしながら、当業者であれば、特に通知がない限り、上述の及び以下の説明から、１つのタイプの内容に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、種々の内容に関連する特徴の任意の組み合わせも本出願で開示されると見なされることを察知する。しかしながら、全ての特徴は、組み合わせられ、特徴の単なる合計よりも大きい相乗効果を与え得る。
【００９２】
本発明が、図面及び前述の説明において詳細に図示され、説明されたが、そのような図示及び説明は、実例の又は代表的なものであり、限定的ではないと考えられるべきできある。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形例が、図面、この開示及び従属請求項の研究から特許請求の範囲に係る発明を実行する際に当業者により理解され、もたらされる。
【００９３】
特許請求の範囲において、「有する」という語は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」という単語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、請求項に列挙された幾つかのアイテムの機能を満たしていてもよい。或る方策が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に用いられないことを示してはいない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号もが範囲を限定するように解釈されるべきではない。
【図１ａ】
0006297562.tif 000002
【図１ｂ】
0006297562.tif 000003
【図２ａ】
0006297562.tif 000004
【図２ｂ】
0006297562.tif 000005
【図２ｃ】
0006297562.tif 000006
【図３】
0006297562.tif 000007
【図４】
0006297562.tif 000008
【図５】
0006297562.tif 000009
【図６】
0006297562.tif 000010
【図７】
0006297562.tif 000011
【図８】
0006297562.tif 000012
【図９】
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