(57)【要約】  針手順を計画するシステム及び方法は、被験者の身体の３次元画像データの中で標的の場所を指定するステップと、針を標的の場所へ挿入するための試験的経路を規定するステップと、を含む。３次元画像データが処理され、試験的経路が、少なくとも１つのタイプの障害物と交差するかどうかを示すグラフィック表現が生成される。次いで、ユーザー入力に応答して、標的の場所を通過する軸の周りでグラフィック表現が回転され、それによって、障害物と交差しない標的への更新経路の選択が可能にされる。
2010520006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画する方法であって、
（ａ）身体の３次元画像データを入力するステップと、
（ｂ）３次元画像データの中で標的の場所を指定するステップと、
（ｃ）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定するステップと、
（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、前記試験的経路が少なくとも１つのタイプの障害物と交差するかどうかを示すステップと、
（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって、前記第１のグラフィック表現に関係づけられて、前記グラフィック表現内の前記標的の場所の位置は、実質的に一定であり、それによって、少なくとも１つのタイプの障害物と交差しない標的への更新経路の選択が可能にされるステップと
を備える、方法。
【請求項２】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画する方法であって、
（ａ）身体の３次元画像データを入力するステップと、
（ｂ）３次元画像データの中で標的の場所を指定するステップと、
（ｃ）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定するステップと、
（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、少なくとも第１のタイプの組織が透明にレンダリングされる前記試験的経路と実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、前記試験的経路が組織の少なくとも第２のタイプの障害物と交差するかどうかを示すステップと、
（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を実質的に通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって前記第１のグラフィック表現に関係づけられ、前記追加的グラフィック表現は、針を標的へ挿入するための更新経路と実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、前記更新経路が少なくとも前記第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示すステップと
を備える、方法。
【請求項３】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画するシステムであって、
（ａ）ディスプレーと、
（ｂ）ユーザー入力デバイスと、
（ｃ）前記ディスプレー及び前記ユーザー入力デバイスに関連づけられ、少なくとも１つのプロセッサーを含むプロセッサー・システムと
を備え、前記プロセッサー・システムは、
（i）身体の３次元画像データを受け取り、
（ii）前記入力デバイスを経由して、標的の場所の３次元画像データ内の指定を入力し、
（iii）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定し、
（iv）３次元画像データを処理して、前記ディスプレーを経由してユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、前記試験的経路が少なくとも１つのタイプの障害物と交差するかどうかを示し、
（v）前記入力デバイスからのユーザー入力に応答して、前記ディスプレーを経由してユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって前記第１のグラフィック表現に関係づけられて、前記グラフィック表現内の前記標的の場所の位置は、実質的に一定であり、それによって、少なくとも１つのタイプの障害物と交差しない標的への更新経路の選択を可能にする
ように構成される、システム。
【請求項４】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画するシステムであって、
（ａ）ディスプレーと、
（ｂ）ユーザー入力デバイスと、
（ｃ）前記ディスプレー及び前記ユーザー入力デバイスに関連づけられ、少なくとも１つのプロセッサーを含むプロセッサー・システムと
を備え、前記プロセッサー・システムは、
（i）身体の３次元画像データを受け取り、
（ii）前記入力デバイスを経由して、標的の場所の３次元画像データ内の指定を入力し、
（iii）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定し、
（iv）３次元画像データを処理して、前記ディスプレー上でユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、少なくとも第１のタイプの組織が透明にレンダリングされる前記試験的経路へ実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、前記試験的経路が少なくとも第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示し、
（v）前記入力デバイスを経由するユーザー入力に応答して、前記ディスプレーを経由してユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を実質的に通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって前記第１のグラフィック表現に関係づけられ、前記追加的グラフィック表現は、針を標的へ挿入するための更新経路と実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、前記更新経路が少なくとも前記第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示す
ように構成される、システム。
【請求項５】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画するコンピューター読み取り可能プログラム・コードを記憶しコンピューター読み取り可能メディアであって、コンピューターによるプログラム・コードの実行は、
（ａ）身体の３次元画像データを受け取り、
（ｂ）標的の場所の３次元画像データ内の指定をユーザーから入力し、
（ｃ）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定し、
（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、前記試験的経路が少なくとも１つのタイプの障害物と交差するかどうかを示し、
（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって前記第１のグラフィック表現へ関係づけられて、前記グラフィック表現内の前記標的の場所の位置が実質的に一定であり、それによって、少なくとも１つのタイプの障害物と交差しない標的への更新経路の選択を可能にする
ように動作する、コンピューター読み取り可能メディア。
【請求項６】
被験者の身体の入り口点から体内の標的へ針を挿入する針手順を計画するコンピューター読み取り可能プログラム・コードを記憶したコンピューター読み取り可能メディアであって、コンピューターによるプログラム・コードの実行は、
（ａ）身体の３次元画像データを受け取り、
（ｂ）標的の場所の３次元画像データ内の指定を入力し、
（ｃ）標的の場所へ針を挿入するための試験的経路を規定し、
（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、前記第１のグラフィック表現は、少なくとも第１のタイプの組織が透明にレンダリングされる前記試験的経路に実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、前記試験的経路が少なくとも第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示し、
（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、前記追加的グラフィック表現は、前記標的の場所を実質的に通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって前記第１のグラフィック表現に関係づけられて、前記追加的グラフィック表現は、針を標的へ挿入するための更新経路と実質的に平行に取られた観察画に対応するようにされ、それによって、前記更新経路が少なくとも前記第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示す
ように動作する、コンピューター読み取り可能メディア。
【請求項７】
前記３次元画像データは、ＣＴデータ及びＭＲＩデータからなる群から選択されたタイプである、請求項１から６のいずれかに記載の前記発明。
【請求項８】
前記障害物は、非貫通可能な組織タイプである、請求項１から６のいずれかに記載の前記発明。
【請求項９】
前記障害物は、貫通可能な内部器官である、請求項１から６のいずれかに記載の前記発明。
【請求項１０】
前記試験的経路及び前記更新経路は、針入り口点から標的への直線である、請求項１から６のいずれかに記載の前記発明。
【請求項１１】
前記更新経路と前記３次元画像データから識別された皮膚表面との間の交点に対応する針入り口点を決定するステップを更に備える、請求項１から２のいずれかに記載の前記方法。
【請求項１２】
前記３次元画像データの中で、皮膚表面上で識別可能な少なくとも１つの参照点を識別するステップ、及び前記少なくとも１つの参照点から前記針入り口点までの距離を決定するステップを更に備える、請求項１１に記載の前記方法。
【請求項１３】
前記参照点は、前記３次元画像データをサンプリングする前に被験者の皮膚に適用されたマーカーに対応する、請求項１２に記載の前記方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの参照点からの前記距離を測定することによって、ユーザーの皮膚の上の前記針入り口点をマークするステップを更に備える、請求項１２に記載の前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像によって案内される針システムに関し、特に、身体内で針の経路を計画するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、局所療法を施すか、あるいは診断試料を得るため、しばしば針ツールが使用される。近年、これらの手順は、典型的に、インターベンショナル・ラジオロジスト、すなわち、診断及び治療手順を案内及び制御する画像デバイスを使用する熟練者である医師によって実行される。これらの手順では、画像デバイスの制御のもとで、針が身体の中へ挿入される。コンピューター断層撮影法（ＣＴ）及び磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）は、針を体内の標的へ案内する好ましい画像デバイスである。
下記の説明は、針を体内の標的へ案内するＣＴの使用に関する。同様のやり方で、ＭＲＩを使用することができる。ＣＴ座標を患者の身体と一直線に合わせるため、レーザー投影機が患者の身体上に光線を投影する。この光線は、画像スライスに対応し、画像スライスの軸座標は、ＣＴシステムのベッドに隣接したディスプレーの上に表示される。針の入り口点の決定は、現在、次のように遂行される。不透明な横棒が、患者の身体の上に置かれる。スキャンが遂行され、標的の場所は、標的の軸座標、及び横棒上の点と入り口点との間の距離によって決定される。ベッドの座標上で表示されるベッドの座標が、入り口点の軸座標と等しくなるまで、ベッドが動かされる。入り口点は、レーザー投影光線に沿った皮膚の上で、ＣＴデータから測定された横棒からの距離の所にマークされる。横棒が除去され、ＣＴ画像を使用して、針が標的へ案内される。現在遂行される大多数の手順における臨床医の選択は、標的の場所と同じ軸方向ＣＴスライスの中で入り口点を選ぶことである。これは、軸方向ＣＴ画像を使用して、針の経路を直感的に計画することが容易になるためである。しかしながら、これは、過度な限定であり、必ずしも可能ではない。
経路内の障害物が、スライスに対して、ある角度で針を案内することを臨床医に強制するとき、１つ以上の超えるスライスが針の案内に関係し、障害物を回避するように針の経路を計画する上で、上記の説明された方法は、不適正である。
Yanofらへの米国特許第６，０６４，９０４号は、針手順計画段階で定位固定機械アーム・アセンブリーを使用するシステムを説明する。システムは、針方向と平行な平面に沿って取られた様々な傾斜像を提供する。計画された針経路の中に何が存在するかを査定する上で、場合により助けとなっても、これらの像は、身体の体積又は表面の特徴へ直感的に関係するものではない。定位固定機械アーム・アセンブリーが存在しないとき、システムは、皮膚表面の上で針の意図された入り口点を識別する直感的なやり方を提供しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，０６４，９０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえに、針手順を計画及び実行する上で臨床医を支援する方法及びシステムの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被験者の身体の入り口点から体内標的へ針を挿入する針手順を計画するシステム、方法及びコンピューター読み取り可能なメディアである。
本発明の教示によれば、被験者の身体の入り口点から体内標的へ針を挿入する針手順を計画するシステムが提供される。システムは、（ａ）ディスプレー、（ｂ）ユーザー入力デバイス、及び（ｃ）ディスプレー及びユーザー入力デバイスに関連づけられたプロセッサー・システムを備え、プロセッサー・システムは、少なくとも１つのプロセッサーを含む。
本発明の更なる態様によれば、被験者の身体の入り口点から体内標的へ針を挿入する針手順を計画するコンピューター読み取り可能なプログラム・コードが記憶された、コンピューター読み取り可能なメディアが提供される。
コンピューターによる前述したプログラム・コードの実行及び／又は前述したプロセッサー・システム及び／又は本発明の方法は、次のステップを遂行するように構成される。すなわち、（ａ）身体の３次元画像データを入力するステップ、（ｂ）３次元画像データの中で標的の場所を指定するステップ、（ｃ）針を標的の場所へ挿入する試験的経路を規定するステップ、（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、試験的経路が少なくとも１つのタイプの障害物と交差するかどうかを第１のグラフィック表現が示すステップ、（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、追加的グラフィック表現は、標的の場所を通過する少なくとも１つの軸の周りにおける回転によって第１のグラフィック表現に関係づけられて、グラフィック表現の中の標的の場所の位置は、実質的に一定であり、それによって、少なくとも１つのタイプの障害物と交差しない標的への更新経路の選択が可能にされるステップ。
【０００６】
本発明の更なる態様によれば、コンピューターによる前述したプログラム・コードの実行及び／又は前述したプロセッサー・システム及び／又は本発明の方法は、次のステップを遂行するように構成される。すなわち、（ａ）身体の３次元画像データを入力するステップ、（ｂ）３次元画像データの中で標的の場所を指定するステップ、（ｃ）針を標的の場所へ挿入するための試験的経路を規定するステップ、（ｄ）３次元画像データを処理して、ユーザーへ提示するため画像データの第１のグラフィック表現を生成し、第１のグラフィック表現は、少なくとも第１のタイプの組織が透明にレンダリングされる試験的経路と実質的に平行に取られた観察画に対応し、それによって、試験的経路が少なくとも第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示すステップ、及び（ｅ）ユーザー入力に応答して、ユーザーへ提示するため、画像データの少なくとも１つの追加的グラフィック表現を生成し、追加的グラフィック表現は、標的の場所を実質的に通過する少なくとも１つの軸の周りの回転によって第１のグラフィック表現に関係づけられて、追加的グラフィック表現が、針を標的へ挿入するための更新経路と実質的に平行に取られた観察画に対応するようにされ、それによって、更新経路が少なくとも第２のタイプの組織の障害物と交差するかどうかを示すステップ。
本発明の更なる特徴によれば、３次元画像データは、ＣＴデータ及びＭＲＩデータからなる群から選択されるタイプである。
本発明の更なる特徴によれば、障害物は、非貫通可能な組織タイプである。
本発明の更なる特徴によれば、障害物は、貫通可能な内部器官である。
本発明の更なる特徴によれば、試験的経路及び更新経路は、針入り口点から標的への直線である。
本発明の更なる特徴によれば、針入り口点は、更新経路と、３次元画像データから識別された皮膚表面との間の交点に対応するように決定される。
本発明の更なる特徴によれば、皮膚表面上で識別可能な少なくとも１つの参照点が、３次元画像データ内で識別され、少なくとも１つの参照点から針入り口点までの距離が決定される。
本発明の更なる特徴によれば、参照点は、３次元画像データをサンプリングする前に被験者の皮膚へ適用されるマーカーに対応する。
本発明の更なる特徴によれば、針入り口点は、少なくとも１つの参照点からの距離を測定することによって、ユーザーの皮膚の上にマークされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】針手順を計画するため、本発明の教示に従って構成され及び動作するシステムの概略等角図である。
【図２】本発明の第１の例に従って標的をマークする間のディスプレーを図解するスクリーンショットである。
【図３】第１の例の標的を中心に置いた後の、図２と同様なスクリーンショットである。
【図４】第１の例の標的の体積レンダリングを示すスクリーンショットである。
【図５】肋骨によって妨害される第１の例の試験的計画経路を示すスクリーンショットである。
【図６】第１の例の針の最終的非妨害計画経路を示すスクリーンショットである。
【図７】第１の例の入り口点の決定を示すスクリーンショットである。
【図８】第１の例における参照のマーキング及び患者の皮膚上で入り口点をマークする指示の決定を示すスクリーンショットである。
【図９】第１の例の入り口点をマークする指示の概略的記述を示す図である。
【図１０】第２の例に従って標的をマークする間のディスプレーを図解するスクリーンショットである。
【図１１】第２の例における選択された標的の表示の中心配置を示す図である。
【図１２ａ】第２の例について体積レンダリングの３Ｄ画像を示すスクリーンショットである。
【図１２ｂ】第２の例において大血管を通過する針の試験的経路を示すスクリーンショットである。
【図１３】第２の例の最終的非妨害経路を図解するスクリーンショットである。
【図１４】第２の例の針入り口点の決定を示すスクリーンショットである。
【図１５】第２の例の参照点のマーキング及び患者の皮膚上で入り口点をマークする指示の決定を図解するスクリーンショットである。
【図１６】第２の例において入り口点をマークする指示の概略的記述を示す図である。
【図１７】患者の皮膚上の入り口点のマーキングを支援するため任意に使用されるマーカーを図解する概略等角図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、添付の図面を参照して、単なる例として本明細書で説明される。
本発明は、針を被験者の身体の入り口点から体内標的へ挿入する場合の針手順を計画するシステム、方法及びコンピューター読み取り可能なメディアである。
本発明に従ったシステム及び方法の原理及び動作は、図面及び添付の説明を参照することにより、更に良好に理解されよう。
【０００９】
ここで図面を参照すると、図１は、本発明の教示に従って構築され及び動作するシステム１００の概略図を示す。システム１００は、針を被験者の身体の入り口点から体内標的へ挿入する場合の針手順を計画する。この場合、システム１００は、ＣＴシステムの一部分として実現される。ＣＴシステムは、スキャナー１０１、ＣＴベッド１０２、及び制御ユニット１０３を含む。可視光線投影機１１０は、患者の身体上に光線１１２を投影する。投影された光線は、患者の身体上におけるＣＴスライスの場所の投影である。ＣＴスライスの座標は、ディスプレー１０４上に表示される。コンピューター１２０は、接続線１２２を介してＣＴシステムへ接続される。コンピューター１２０は、患者の身体内で針の経路を計画するために使用される。コンピューター１２０は、好ましくは、パーソナル・コンピューターであるが、処理システムの他の実現も本発明の範囲内に入る。本発明の１つの好ましい実施形態において、接続線１２２は、ＵＳＢ通信線である。本発明の他の好ましい実施形態において、接続線１２２は、ＰＡＣＳネットワークである。コンピューター間の他のタイプの通信は、同様に本発明で適用可能である。ある場合には、コンピューター１２０は、ＣＴ制御ユニット１０３と統合されてよい。コンピューター１２０は、典型的に、処理システムを含む。処理システムは、少なくとも１つのプロセッサー、ＣＴスキャン・データを保持するための電子記憶装置、針の経路を計算するソフトウェア・プログラム、３次元（３Ｄ）画像を計算及び表示するグラフィック・カード、及び結果の画像を表示するディスプレーを含む。任意に、ＣＴ画像の下で見ることのできる専用参照マーカー１３０が患者の皮膚へ付着され、患者の皮膚上で入り口点を正確にマークすることを支援する。
患者は、ＣＴベッドの上に寝かされる。マーカー１３０は、標的の推定された近隣で患者の皮膚へ任意に付着される。もし必要ならば、造影剤が患者へ注射される。これはＣＴ画像内の血管を見やすくするためである。スキャンが遂行され、結果の画像がコンピューター１２０へ送り込まれる。
【００１０】
身体内の針の経路は、本発明の目的のために、典型的に、入り口点を標的へ接続する実質的直線であると仮定される。本発明は、障害物、例えば、生命維持器官又は非貫通可能障害物と交差することなく、入り口点から標的へ至る経路を規定する入り口点を臨床医が選ぶときに支援するツールとして役立つ。このツールは、好ましくは、次の能力の幾つか又は全部を結合する。
ａ．３Ｄ画像デバイス、例えば、ＣＴ又はＭＲＩから再構築されるような体積の画像を表示する能力。
ｂ．体内の標的の場所を識別及び計算する能力。
ｃ．選択された身体器官の体積表現を計算及び表示する能力。
ｄ．標的を通過する画像データの体積内の直線（試験的経路）を規定する能力。
ｅ．表示された画像を標的の周りに回転させる能力。
ｆ．直線が体内障害物と交差するかどうかのチェックを容易にするように、直線を表示する能力。
ｇ．３Ｄ画像データから再構築された身体の包絡線によって規定されるような患者の皮膚と直線との交差点として、針の入り口点を規定する能力。
ｈ．前記入り口点から、前記体積画像内で規定された１つ又は複数の参照点までの距離を測定する能力。
【００１１】
こうして、大まかに言えば、本発明の方法は、本発明のシステムによって遂行され、典型的に、身体の３次元画像データを入力し、この画像データ内で標的の場所を指定することを含む動作に対応する。次いで、ユーザー入力によって、又は自動的又は任意のやり方で、針を標的場所へ挿入する試験的経路が規定される（例えば、針挿入経路について垂直下方試験的示唆が仮定される）。次いで、３次元画像データが処理され、少なくとも１つのタイプの障害物と経路が交差するかどうかを示すグラフィック表現を生成する。下記に提示される特に好ましい実現によれば、グラフィック表現は、少なくとも第１のタイプの組織が透明にレンダリングされる計画経路と実質的に平行に取られた観察画に対応する。このグラフィック表現は、少なくとも第２のタイプの組織の障害物と計画経路が交差するかどうかの直感的表示を与える。次いで、システムは、臨床医が標的場所を通過する少なくとも１つの軸の周りでグラフィック表現を回転し、グラフィック表現内の標的場所の位置を実質的に一定にすることを可能にし、それによって、第２のタイプの組織の障害物と交差しない標的への更新経路の選択を可能にする。
【００１２】
これらの原理は、図２から図１７を参照して、今から説明される２つの例から、もっと完全に理解されるであろう。図２から図９は、本明細書のデバイスを使用して、経路に沿った障害物を回避する経路をどのように計画するかを説明する。
最初に、臨床医は、標的を規定する。コンピューター１２０は、ビューアー及びプランナー・アプリケーションを含む。ビューアー及びプランナー・アプリケーションは、典型的に、コンピューター読み取り可能なメディア上に記憶されたソフトウェア製品として実現される。このソフトウェア製品は、実行されたとき、コンピューター１２０を適切に構成し、これから説明する様々な機能を遂行する。ビューアーは、例えば、図２のディスプレー２００のスクリーンショットで図解されるように、グラフィック・ユーザー・インターフェイスをディスプレー上に生成する。ディスプレー２００は、患者のＣＴ画像スライスを表示する。スライダー２１０を用いると、臨床医は、どのスライスを表示するかを制御できる。画像上でマウスをポイント及びクリックすることによって、３Ｄ座標内の点が設定され、緑の十字線２３０として表示される。臨床医は、標的の中心がディスプレー２００内に現れるまで、スライダー２３０を使用して標的を探索する。標的の中心でマウスをクリックすることによって、標的の３Ｄ座標が設定される。ボタン２４０は、カーソルの場所を標的として記憶する。
次に、標的は、回転の中心として設定される。これは、「標的上の焦点」ボタン３０２をクリックすることによって行われる。ボタン３０２は、標的座標を回転の中心（図３の点３０４）として規定する。これは、標的が、画像処理仮想カメラの視野方向（line of sight（Ｌ．Ｏ．Ｓ．））に沿って位置決めされるようにする。画像処理仮想カメラは、典型的に、同じくスクリーン・ディスプレー上の中心に置かれる。
次いで、身体の体積レンダリング画像が生成される。この表示は、ここで示される場合、「体積」ボタン４１０をクリックすることによって、アクティブ化される。異なる身体器官を表示する目的で、異なる体積レンダリング・パラメーターを選択できる。例えば、図４において、病変の周囲の組織なしに病変を示すため、選択されたレンダリング・パラメーターが選ばれる。このような体積レンダリングを実現する様々な手法は公知である。１つの非限定的例は、オープンソース視覚化ツール・キット（「ＶＴＫ」）Ｃ＋＋クラス・ライブラリーであり、これは、Kitware Inc.(New York, USA)を含む様々な出所から自由に入手できる。
【００１３】
次いで、臨床医は、システムを使用し、針の経路に沿った障害物を識別する。図５に示される例において、身体の部分透明画像を示すために、体積レンダリングのパラメーターが選択される。言い換えれば、この場合、より低いＸ線吸収度を有する、あるタイプの身体組織が完全に又は部分的に透明にレンダリングされ、より高い吸収度を有するか、他の規定による他のタイプの組織が、不透明にレンダリングされる。不透明組織タイプのパラメーターは、好ましくは、針手順の「障害物」として規定される所定の組織タイプに対応するように選ばれる。本例において、これは、主として骨のような「非貫通可能」組織である。本明細書で、組織が「非貫通可能」と呼ばれる意味は、過大な力なしに導入される典型的寸法の針が、組織の貫通に成功しないという意味である。他の場合、例えば、下記に説明される第２の例において、「障害物」は、手順の間に回避されるべき内部器官の貫通可能組織を含んでよい。任意に、追加の視覚支援、例えば、異なる不透明組織タイプ間の色の差別化、及び３次元認知を向上する陰影又は他のライティング効果が採用されてよい。
方位角スライダー５０２及び回転スライダー５０６を使用して、身体の画像は、標的（又は近く）を通過する回転軸の周りを回転される。画像体積は、点５１０の周りで回転され、針を挿入して標的へ針を案内するための最適方位として、臨床医によって選ばれた方位へもってこられる。これらの例で示される本発明の実施形態において、針の計画された経路は、十字線の中心へ向けられた視野方向として規定される。言い換えれば、針を挿入するため現在提案される経路は、臨床医へ現在提示された観察方向に対応する。障害物は、もし存在すれば、Ｌ．Ｏ．Ｓと交差し、それによって、標的、又は記号、又は標的位置を表示する十字線交差を不明瞭にする。図５で示される例において、最初に選ばれた方位は、適正ではない。というのは、画像で見られるように、計画された経路を肋骨が邪魔するからである。計画された経路を他の障害物が邪魔しなくなるまで、図６に示されるように、上昇スライダー５０４を使用して、画像が更に回転される。
一度、針の挿入経路が選ばれると、入り口点が決定される。図６に示されるボタン６０２のアクティブ化は、図７に図解されるような入り口点のマーキング段階をアクティブ化する。体積レンダリングのパラメーターは、皮膚を表示するように変更される。入り口点７１０は、皮膚とＬ．Ｏ．Ｓとの交点によって決定される。患者の皮膚上で選択された入り口点のマーキングを支援するため、１つ又は複数の参照点と入り口点との間の距離が決定されるべきである。参照の画像上にマウスをポイントし（図８の点８２０）、ボタン６０２をクリックすることによって、参照が選択される。規定された入り口点の座標は、ボタン６０２の上に表示される。すなわち、図８の例では、スライス番号４１及び参照点からの距離１３０ｍｍである。
【００１４】
次いで、図９に示されるように、計画された入り口点は、患者の皮膚上にマークされ得る。この例の前述した結果によれば、スライス番号４１と参照点からの測定距離１３０ｍｍとの交点は、入り口点を規定し、患者の皮膚上にマークされるべきである。これは、スライス番号４１がディスプレー１０４の上に表示されるまで、ベッドを動かすことによって達成される。投影機１１０は、光線９１２を投影する。光線９１２は、ここで患者の胸の上のスライス番号４１と同じである。臨床医は、参照点９２０から１３０ｍｍの半径を定規で測定する。入り口点は、測定された半径と投影された光線との交点９１０である。
光線投影機を使用する代わりに、第２の参照点が使用され得る。この場合、入り口点は、２つの半径の交点によって規定される。各々の半径は、それぞれの参照点から測定される。
【００１５】
内部の生命維持器官への損傷を回避するため、この方法及びシステムがどのように支援するかを実証する第２の例が、図１０から図１７に示される。この例では、ＣＴにおける血管画像を向上する造影剤が、処置に先立って患者へ注射される。標的が選択され（図１０）、中心に置かれる（図１１）。血管の体積レンダリング画像が表示される（図１２ａ）。図１２ｂに示されるように、身体が、標的１２１０の周りで、針を標的へ案内する好ましい方位へ回転される。もしこの経路が使用されたならば、針は、大血管１２３０に穴を開けるであろう。これは場合によっては、生命を脅かす出血を生じる可能性がある。このリスクを回避するため、図１３に示されるように、標的への視野方向の中に動脈１２３０が存在しなくなるまで、身体のグラフィック表現が更に回転される。これは、対応する低リスク経路の選択に対応する。図１４に示されるように、ボタン１３０２を使用して、入り口点１４２０は、計画された経路と患者の皮膚との交点として規定される。参照点１５２５は、ボタン１３０２によってマークされる。スライス２３８と参照点からの距離７５ｍｍとによって規定される入り口点の座標は、図１５に示される。
患者の皮膚上で入り口点をマークするため、ＣＴベッドがスライス番号２３８へ動かされる。光線投影機１１０は、患者の身体の上に光線１６１２を投影する。臨床医は、参照点１６２０から７５ｍｍの半径１６２５を測定し、投影された光線との交点１６１０を規定しなければならない。この交点は、計画された入り口点である。
【００１６】
本発明の１つの好ましい実施形態において、例１の半径９２５及び例２の半径１６２５は、定規を使用して測定されてよい。本発明の他の好ましい実施形態において、特殊マーカーが使用される。図１７は、このようなマーカーの好ましい実施形態を図解する。マーカー１７００は、Ｘ線不透過ディスク１７１０を備える。ディスクは、ピボット１７２０の上で回転してよい。可撓性の定規又は巻き尺１７４０がディスクに取り付けられ、定規が任意の要求される方向に配置可能にされて、マーカーからの距離を容易に測定し得る。ステッカー１７３０がマーカーの底へ付着される。処置の初めに、ステッカー１７３０によってマーカー１７００が患者の皮膚へ付着される。計画段階の間、マーカーから入り口点までの距離は、上述されたように決定される。患者の皮膚の上で入り口点をマークするため、定規１７４０は、ピボット１７２０の周りに導かれ、入り口点の概略方向に配置される。マーカーからの距離は、定規上のマーキングから簡単に読み取れる。決定された距離と患者の身体上の投影された光線との交点は、必要な入り口点を規定する。
上記の２つの例において、針の経路は、スクリーンに垂直で標的と交差するベクトルとして規定される。身体の器官は、３Ｄ体積レンダリング画像で表示される。他の実施形態では、視野方向の観察画の代わりに、又は視野方向の観察画に加えて、他の方向及び他のタイプの画像が使用され得る。例えば、本発明の他の好ましい実施形態では、身体の２つの垂直２Ｄ断面画像が使用される。この場合、これらの画像の交線が、計画された針の経路である。この経路は、これらの２つの画像の上の線によってマークされる。更に、他の好ましい実施形態では、針の経路に対する垂直方向又は経路に対する他の斜角から観察された１つ又は複数の３Ｄ体積レンダリング画像が使用され、計画された経路の上に存在する任意の生命維持器官を識別する。
上記の説明は、例として役立つことのみを意図され、添付の特許請求の範囲で規定されるように、本発明の範囲の中で多くの他の実施形態が可能であることが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００１７】
１００  システム、１０１  スキャナー、１０２  ＣＴベッド、１０３  ＣＴ制御ユニット（制御ユニット）、１０４、２００  ディスプレー、１１０  可視光線投影機（光線投影機、投影機）、１１２  光線、１２０  コンピューター、１２２  接続線、１３０  専用参照マーカー、２１０  スライダー、２３０  スライダー、２３８  スライス、２４０、６０２、１３０２  ボタン、３０２  「標準上の焦点」ボタン、３０４、５１０、８２０  点、４１０  「体積」ボタン、５０２  方位角スライダー、５０４  上昇スライダー、５０６  回転スライダー、７１０、１４２０  入り口点、９１０、１６１０  交点、９１２、１６１２  光線、９２０、１５２５、１６２０  参照点、９２５  例１の半径、１２１０  標的、１２３０  大血管（動脈）、１６２５  例２の半径、１７００  マーカー、１７１０  Ｘ線不透過ディスク、１７２０  ピボット、１７３０  ステッカー、１７４０  尺（定規）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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