(57)【要約】  本発明は、対象物の関心体積の空間情報の提供に関する。X線撮像が用いられるときに病院環境での作業の流れの複雑性を緩和するため、対象物の関心体積(20)の空間情報を供するX線撮像システム(10)が供される。当該システムは、X線画像取得ユニット(12)、ディスプレイユニット(14)、入力ユニット(16)、及び適合手段(18)を有する。前記X線画像取得ユニットは、第1投影方向での対象物の関心体積の第1画像を取得し、かつ、第2投影方向での対象物の関心体積の第2画像を取得するように構成される。さらに前記ディスプレイユニットは、前記第1画像と前記第2画像を表示するように構成される。それに加えて、前記入力ユニットは、ユーザー入力による前記第2投影方向の決定ために構成される。前記ユーザー入力は、前記第1画像を検視するユーザーの検視方向(15)の変化を含む。またさらに、前記適合手段は、前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、前記画像取得ユニットの投影方向と前記対象物の関心体積との間での空間関係を適合させるように構成される。
2015511520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の関心体積の空間情報を供するX線撮像システムであって：
X線画像取得ユニット；
ディスプレイユニット；
入力ユニット；及び
適合手段；
を有し、
前記X線画像取得ユニットは、第1投影方向での対象物の関心体積の第1画像を取得し、かつ、第2投影方向での対象物の関心体積の第2画像を取得するように構成され、
前記ディスプレイユニットは、前記第1画像と前記第2画像を表示するように構成され、
前記入力ユニットは、ユーザー入力による前記第2投影方向の決定ために構成され、
前記ユーザー入力は、前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変化を含み、
前記適合手段は、前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、前記画像取得ユニットの投影方向と前記対象物の関心体積との間での空間関係を適合させるように構成される、
X線撮像システム。
【請求項２】
前記入力ユニットが、前記検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成されるヒューマンインターフェースユニットである、請求項1に記載のX線撮像システム。
【請求項３】
前記入力ユニットが、前記検視方向の変更のため、前記ユーザーによって始動されるディスプレイの動きを検出するように構成される、請求項1又は2に記載のX線撮像システム。
【請求項４】
前記適合手段が、
i)  X線源の陽極の焦点スポットの移動、及び/又は、
ii)  前記関心体積を受け取る受け取り手段と少なくとも前記画像取得手段のX線源との間での空間関係の調節、
からなる群のうちの少なくとも一を行うように構成される、請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載のX線撮像システム。
【請求項５】
前記画像取得ユニットは立体画像データを供し、
前記第1画像は第1立体画像データで、かつ、
前記第2画像は第2立体画像データである、
請求項1乃至4のうちのいずれか一項に記載のX線撮像システム。
【請求項６】
前記ディスプレイユニットが、前記立体画像データの第1画像を表示するように構成された第1ディスプレイ、及び、前記立体画像データの第2画像を表示するように構成された第2ディスプレイを有し、
前記第1画像と前記第2画像が仮想焦点へ向かう共通の検視方向を構成するように、前記第1ディスプレイと前記第2ディスプレイは、前記ユーザーの眼に対して配置され、
前記ユーザー入力のため、前記入力ユニットは、前記共通の検視方向に対する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成される、
請求項5に記載のX線撮像システム。
【請求項７】
対象物の空間情報を供するX線撮像方法であって：
a)  第1投影方向に対象物の関心体積の第1画像を表示する段階；
b)  前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変更を含むユーザー入力に基づいて第2投影方向を決定する段階；
c)  前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、X線撮像システムの投影方向と前記関心体積との間での空間関係を調節する段階；
d)  第2画像を取得する段階、及び、
e)  前記第2画像を表示する段階；
を有する方法。
【請求項８】
前記ユーザー入力が：
b1)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動き；及び/又は、
b2)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する、前記第1画像を表示するディスプレイの動き；
を含む、
請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記段階c)における適合が、前記関心体積に対する前記X線撮像システムの少なくともX線源の空間位置の変化を含む、請求項7又は8に記載の方法。
【請求項１０】
前記空間位置の変化が：
i)  前記X線源；
ii)  前記X線源及び前記X線撮像システムの検出器；並びに、
iii)  前記関心体積；
からなる群のうちの少なくとも一の移動を含む、請求項7乃至9のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記適合が、X線源の陽極上での焦点スポット位置の移動を含む、請求項7乃至10のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
処理ユニットによって実行されるときに、請求項7乃至11のうちのいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される請求項1乃至6のうち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要素。
【請求項１３】
請求項12に記載のコンピュータプログラム要素を格納す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、対象物の関心体積の空間情報の提供に関する。より詳細には本発明は、対象物の関心体積の空間情報を供するX線撮像システム、対象物の空間情報を供するX線撮像方法、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】
医療介入中、医療従事者は通常、たとえば外科手術中に患者での医療行為を実行しながら、撮像システムの投影方向を変化させることが必要とされる。現在の撮像装置は、様々な方向から画像を生成することを可能にする。特に、撮像システムの制御と患者での医療介入の実行を同時に行うことで、医療従事者が取り組まなければならないある種の複雑さが発生する。医師が撮像システムを実効的に取り扱うことは、外科手術中での実効的な作業を可能にする上で重要である。特許文献1は、陽極の焦点位置が動的に制御される放射線発生装置及び方法について記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第2003/0043966号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って本発明の目的は、X線撮像が用いられるときに病院環境での作業の流れの複雑さを緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、独立請求項に記載された対象によって解決される。他の実施例は従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明の以降に記載された態様はまた、対象物の関心体積の空間情報を供するX線撮像システム、方法、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留意して欲しい。
【０００７】
本発明の第1態様によると、対象物の関心体積の空間情報を供するX線撮像システムが供される。当該システムは、X線画像取得ユニット、ディスプレイユニット、入力ユニット、及び適合手段を有する。前記X線画像取得ユニットは、第1投影方向での対象物の関心体積の第1画像を取得し、かつ、第2投影方向での対象物の関心体積の第2画像を取得するように構成される。前記ディスプレイユニットは、前記第1画像と前記第2画像を表示するように構成される。前記入力ユニットは、ユーザー入力による前記第2投影方向の決定ために構成される。前記ユーザー入力は、前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変化を含む。前記適合手段は、前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、前記画像取得ユニットの投影方向と前記対象物の関心体積との間での空間関係を適合させるように構成される。
【０００８】
X線撮像システムという用語は、X線を用いて2次元又は3次元の投影及び画像を生成するシステムを表す。
【０００９】
前記画像取得ユニットは、X線源、X線検出器、及び他の載置又は処理ユニットを有し、かつ、前記画像を生成するように構成される。前記画像取得ユニットは、関心体積−たとえば患者−に関連する様々な投影方向を適合させて良い。前記関心体積は、対象物−たとえば人体−の面積又は空間部分を表す。2つの取得された画像は、検査された前記対象物の空間寸法を取得することを容易にし得る様々な検視方向を供すると考えられる。これは特に、前記人体内で外科器具−たとえばカテーテル−を誘導することが必要となる介入にとって重要となり得る。医師は、前記人体内の特定の領域の空間条件のより現実的な印象を得る。
【００１０】
他の例によると、様々な空間方向から画像を生成することで、3次元投影を生成することが必要となり得る。前記第1画像は、前記投影方向の変更前に取得される。前記第2画像は、前記投影方向の変更後に取得される。前記投影方向の変更は外科手術中、複数回必要となることも考えられる。前記撮像方向の変更は、非常に単純かつ直感的な命令しか必要としないので、妨害や混乱要因が減少する。使用の容易さが顕著に増大し得る。
【００１１】
前記ディスプレイユニットはたとえば、LCDスクリーン又は2次元又は3次元で前記画像を表示することが可能な前記LCDスクリーンに匹敵する表示装置−たとえばプロジェクタ−に関する。たとえば立体像の場合では、前記ディスプレイユニットは一対の画像を表示する。
【００１２】
また前記画像の3次元表示を可能にする3D眼鏡もまた可能である。前記3D眼鏡はまた、前記ユーザーの眼の前に直接設けられた小さなLCDディスプレイをも有して良い。これにより2つの異なる画像の表示が可能となる。前記2つの異なる画像の各々は、前記ユーザーの一の特定の眼のために選択的に生成される。
【００１３】
他の例によると、以下のような多数の異なる2D/3D検視方法が存在し得る。
−  立体像用に2つの像を生成するのに用いることが可能なアナグリフ眼鏡による通常の2Dスクリーン。
−  nの視野とホログラフィックディスプレイを備えるレンチキュラー（内視鏡(autoscopic)）ディスプレイは、特殊眼鏡を必要とすることなく直接3D検視を可能にする。
−  2つの視野を有する立体ディスプレイは、特殊フィルタ眼鏡を用いる。前記特殊フィルタ眼鏡は主として2種類に分類される。
i)  能動的時間フィルタリングシャッター眼鏡、及び、
ii)  受動的空間フィルタリング偏光眼鏡
基本的には、立体ディスプレイは、2つの像を表示するが、眼鏡に、前記2つの像を左目と右目でフィルタリング/分離させることが必要である。
−  それぞれの別個の画像を表示する別個の（大抵は小さな）スクリーンで構成される仮想現実眼鏡。
【００１４】
「入力ユニット」という用語は、人間の運動又は表現を取得することが可能な任意の手段に関する。前記入力ユニットは、人間のジェスチャー又は任意の人間の表現を、前記撮像システムによってさらに処理され得る制御信号へ変換することを可能にする。典型的な人間の制御信号ジェスチャーはたとえば、頭部の動き、腕部又は手の動き、発話命令、眼の動き、及び多くの他のジェスチャーを含む。前記ユーザー入力が、前記の表示画像と直接関連するか、又は、相関するが、焦点は、主として直感的で自然な制御方法を利用するにあることに留意して欲しい。前記入力ユニットは、前記ユーザーのジェスチャーの様々なパラメータを取得するように設計されて良い。これには、動きの速さ、動きの方向、動きの時系列等が含まれる。たとえば画像を空間的に表示するとき、前記ユーザーは、自己の頭部を直感的かつ自然な運動として動かすことで、様々な角度から被検査領域を検視する。前記入力ユニットは、位置の変化を検出し、かつ、前記撮像システムの撮像方向の変化を初期化する。換言すると、他の例は、室内での前記眼鏡の位置を決定するユニットを含む追跡可能な3D眼鏡の利用である。また、眼球又は虹彩の動きを検出し、かつ、さらなる処理のために制御信号を供する、眼を追跡する機構が可能である。
【００１５】
他の入力方法もまた、ディスプレイ全体を動かすことで、たとえばディスプレイのような装置に触り、かつ、特定の方向へ向けても良い。それにより前記ユーザーの行為は、前記の表示された画像に直接関連づけられて良い。
【００１６】
検視方向の変化は、前記ユーザーが、前記ディスプレイ上に表示される前記画像に対して前記ユーザーの位置を変化させることを意味する。適合手段は、機械的手段、磁気的手段、電気的手段、又は、前記撮像システムの投影方向を変化させることが可能な任意の種類の手段であって良い。機械的手段はたとえば、可動式Cアーム、可動式患者台、可動式X線源、可動式X線検出器、又は、他の任意の種類の可動式機械部品であって良い。電気的又は電磁的適合手段はたとえば、X線管陽極上でのX線焦点スポットの移動、又は、X線源の2つ以上の陰極間での切り換えを行う偏向制御手段を有して良い。電気的又は電磁的適合手段の利点は、作業の流れの妨害又は医療従事者の混乱をさらに生じさせる機械的移動を必要としないことである。機械的移動とは対照的に、電気的適合又は電磁的適合は、はるかに短い時間内に実行され得る。特に焦点スポット運動は、前記撮像システムの投影方向を調節するのに必要な時間に関して、機械的適合よりも多くの利点を有する。電磁的調節又は電気的調節と機械的適合が併用されても良い。たとえばCアームの運動が、焦点スポットの移動と同時又は時系列的に実行される。前記投影方向とサーバーの検視方向との間での相関は、2つの方向の定められた依存性を表す。換言すると、前記投影方向の変化は、前記ユーザー入力のジェスチャーの強さすなわち強度に依存する。前記ユーザー入力はまた、たとえば投影方向変化処理を開始する音声命令、及び、この処理を中止する台2音声命令に基づいても良い。
【００１７】
本発明の典型的実施例によると、前記入力ユニットは、前記検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成されるヒューマンインターフェースユニットである。前記頭部の回転の代わりに又はそれに加えて、眼の動き及び/又は全身の動きが与えられる。
【００１８】
他の例はたとえば、焦点スポットの動きを制御する空気中でのループ状の動きを表す頭部のジェスチャーである。ヒューマンインターフェースユニットは、人間からの入力を受け取るように選択的に設計される。ユーザーの頭部の動きの検出は、カメラに基づくシステム、赤外に基づくシステム、又は、任意の種類の位置設定システムに基づいて良い。
【００１９】
本発明の典型的実施例によると、前記入力ユニットは、前記検視方向の変更のため、前記ユーザーによって始動されるディスプレイの動きを検出するように構成される。この実施例は、前記表示装置を能動的に動かすことによってジェスチャーをなす代わりに、前記ユーザーが、前記ディスプレイを動かすシナリオを表している。前記表示装置の変化した位置が検出され、かつ、制御信号に変換される。ディスプレイの始動は、前記ディスプレイの移動、たとえば3D立方体の回転、ディスプレイの接触、又は、前記ディスプレイの手動回転であって良い。
【００２０】
本発明の他の典型的実施例によると、前記適合手段は、以下からなる群のうちの少なくとも一を行うように構成される。
i)  X線源の陽極の焦点スポットの移動、及び/又は、
ii)  前記関心体積を受け取る受け取り手段と少なくとも前記画像取得手段のX線源との間での空間関係の調節
焦点スポットという用語は、X線管の陽極表面上の空間領域を指称する。前記焦点スポットでは、前記陰極によって放出される電子ビームが前記X線管の陽極に衝突する。前記焦点スポットが前記陽極上の各異なる位置へ移動する場合、前記撮像投影方向が変化する。前記焦点スポットの位置の移動は、前記電子ビームの周りに配置された偏向手段によって実現される。焦点スポットの運動の利点は、前記焦点スポットの運動が如何なる機械的運動も行うことなく実行可能なことである。その理由は、前記焦点スポットの運動は、zねきX線管内部での電磁偏向に基づくからである。空間関係の調節は、前記Cアーム又は前記撮像システムの他の部材の機械的運動に基づいて良い。これはたとえば、患者台の運動、前記X線源全体の運動、又は、前記検出器の運動であって良い。前記関心体積を受け取る受け取り手段は、対象物支持ユニット−たとえば患者台−であって良い。前記X線源は、前記画像取得ユニットの一部としてX線を発生させるのに必要なすべての構成要素を含む。
【００２１】
本発明の典型的実施例によると、前記画像取得ユニットは立体画像データを供し、前記第1画像は第1立体画像データで、かつ、前記第2画像は第2立体画像データである。立体画像データは、少なくとも2つの別個の画像を結合することによってさらなる空間情報を含む。これは、X線源内部の少なくとも2つの焦点スポットを利用することによって得ることができる。立体3D撮像は、対象物の3次元画像を生成するのに用いられて良い。
【００２２】
本発明の典型的実施例によると、前記ディスプレイユニットは、前記立体画像データの第1画像を表示するように構成された第1ディスプレイ、及び、前記立体画像データの第2画像を表示するように構成された第2ディスプレイを有する。前記第1画像と前記第2画像が仮想焦点へ向かう共通の検視方向を構成するように、前記第1ディスプレイと前記第2ディスプレイは、前記ユーザーの眼に対して配置される。前記ユーザー入力のため、前記入力ユニットは、前記共通の検視方向に対する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成される。前記第1ディスプレイと前記第2ディスプレイは、眼鏡の一部としてユーザーの眼の前に直接的に設けられている小さなディスプレイであって良い。これは、各眼について一のディスプレイを含む典型的な3D眼鏡であって良い。たとえば前記第1ディスプレイは左目に対してのみ視認可能で、かつ、前記第2ディスプレイは右目に対してのみ視認可能である。前記立体画像の2つの画像は、前記ユーザーに3次元画像を供することを可能にするように生成される。仮想商店へ向かう前記共通の検視方向は、現実的な3D投影を供するのに必要な前記第1画像と前記第2画像の相関に関する。前記第1ディスプレイと前記第2ディスプレイは、共通のディスプレイ又はディスプレイユニットの2つの部分として供されて良い。
【００２３】
本発明の第2態様によると、対象物の空間情報を供するX線撮像方法が供される。当該方法は以下の段階を有する。
a)  第1投影方向に対象物の関心体積の第1画像を表示する段階、
b)  前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変更を含むユーザー入力に基づいて第2投影方向を決定する段階、
c)  前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、X線撮像システムの投影方向と前記関心体積との間での空間関係を調節する段階、
d)  第2画像を取得する段階、及び、
e)  前記第2画像を表示する段階
関心体積は、前記X線源と前記X線検出器との間で延びる3D空間の空間部分である。「投影方向」という用語は、検出器へ向かうようにX線源の陽極の焦点スポットで生成されるX線の発生に関する。「相関（する）」という用語は、たとえば「一致（する）」、「等しい」、又は「位置合わせ（されている）」という用語をも含んで良い。
【００２４】
本発明の典型的実施例によると、前記ユーザー入力は以下を含む。
b1)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動き、及び/又は、
b2)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する、前記第1画像を表示するディスプレイの動き
ユーザーの頭部の動きは、前記3次元空間内で誘導するときにユーザーが通常適用する自然で直感的なジェスチャーである。ジェスチャーは、直感的な人間の表現とみなすこともできる。前記ユーザーは、外科的介入を行う放射線技師又は医師であって良い。本発明の典型的実施例によると、前記適合は、前記関心体積に対する前記X線撮像システムの少なくともX線源の空間位置の変化を含む。
【００２５】
本発明の典型的実施例によると、前記空間位置の変化は、以下からなる群のうちの少なくとも一の動きを含む。
i)  前記X線源
ii)  前記X線源及び前記X線撮像システムの検出器、並びに、
iii)  前記関心体積
上述した運動の選択肢は、任意の組み合わせで供されても良い。
【００２６】
本発明の典型的実施例によると、前記適合は、X線源の陽極上での焦点スポット位置の移動を含む。
【００２７】
本発明の他の態様によると、前記処理ユニットによって実行されるときに、当該方法を実行するように構成される装置を制御するコンピュータプログラム要素が供される。
【００２８】
本発明の態様によると、手術又は介入中に撮像要件を満たすように前記撮像システムの可撓性適合を支持するため、直接的焦点スポット制御機構が、医療従事者へ供される。X線撮像システムを用いた手術中、前記撮像システムの部材の適合及び調節が、医療従事者によって実行される作業の流れに対応するように実行されることが必要である。
【００２９】
たとえば患者に対して撮像システムの投影方向を直接制御するため、人間のジェスチャー及び人間の表現は、撮像システムの構成要素を直接調節する制御信号に変換される。3次元体積中での介入の実行は、様々な角度からの検視を必要とする。前記医療介入にすべての焦点を当てたまま、前記ユーザーは、前記撮像システムの投影方向に直接影響を及ぼす単純な人間の表現を実行して良い。前記Cアームと前記撮像システムの機械部材のみの動きがかなり遅い一方で、前記焦点スポットの動きは、如何なる機械的運動がなくても実行可能で、かつ、前記撮像システムの機械的構成要素の運動と併用されても良い。
【００３０】
上記特徴は組み合わせられて良いことに留意して欲しい。たとえば焦点スポットの移動中、前記Cアームは回転若しくは移動し、又は、患者/対象物台の運動と同時に切りかわる陰極が存在しても良い。上記特徴の組み合わせはまた、たとえ詳細に明示されていないとしても、相乗効果をも及ぼし得る。
【００３１】
本発明の上記及び他の態様は、以降で説明する実施例を参照することで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の典型的実施例によるX線撮像システムを概略的に示している。
【図２】ユーザーによるディスプレイユニットの動きを検出するように構成される入力ユニットを概略的に示している。
【図３】焦点スポットが動くX線源を概略的に示している。
【図４】関心体積を受け取る受け取り手段と画像取得ユニットのX線源との間での空間関係を調節する2つの選択肢を概略的に示している。
【図５】立体画像が取得され、かつ、焦点スポットが動く撮像システムを概略的に示している。
【図６】第1ディスプレイと第2ディスプレイを備えるディスプレイユニットを概略的に示している。
【図７】第1画像と第2画像を含む立体画像データを概略的に示している。
【図８】対象物の空間情報を供する方法を表している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の典型的実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
図1は、対象物の関心体積20の空間情報を供するX線撮像システム10を表している。X線撮像システムは、画像取得ユニット12、適合手段18、ユーザー入力ユニット16、ユーザー入力信号22、ユーザー24、ユーザーの検視方向15、及びディスプレイユニット14を有する。画像取得ユニット12は、関心体積20の画像を生成するように構成されたX線源17と検出器19を有する。X線源17は、関心体積20を通り抜けて検出器19で検出されるX線を放出する。検出器19とX線源17は、たとえばCアームを用いることによって機械的に構成されて良い。画像取得ユニット12のCアームは、部屋の全次元において移動可能である。Cアームの代わりに、任意の他の機械的手段が用いられても良い。画像取得ステムの様々な機械的構成要素は、適合手段18によって実現される。
【００３５】
適合手段は、空間位置に関して、画像取得システムの一部又はその構成要素を動かすモーター駆動手段であって良い。また適合手段18は、X線源17の焦点スポットを制御して良い。これは、画像取得システムの一部の機械的運動の代わりであっても良いし、又は、それに加えられるものであっても良い。X線源17内での焦点スポット位置を適合させるため、適合手段は、電子ビーム−具体的には方向、形状、エネルギー、又は他の特性−に影響を及ぼすX線管内の偏向機構であって良い。関心体積20は、被検査対象物を表し、かつ、X線管とX線検出器19との間に設けられる。適合手段18がユーザー入力ユニット16によって制御される。その際ユーザー入力ユニットは、適合手段18へ送信される制御信号を生成する。ユーザー入力ユニット16は、ディスプレイユニット14上での画像を検視するユーザー24の検視方向の変化を検出する(22)ように構成される。ユーザー24の検視方向15の変化は矢印によって表されている。ディスプレイユニット14は、画像データを受け取り、かつ、画像をユーザーに見せるように検出器19と接続する。ユーザー24の検視方向15の変化は、複数のジェスチャー又はユーザー命令を含んで良い。
【００３６】
例には、頭部の動き、眼の動き、全身の動き、大気中での頭部によるループ状のジェスチャーを表す頭部の回転、又は、ユーザー24の任意の他の直感的若しくは自然な表現がある。ユーザー入力ユニット16は、これらの入力ジェスチャーを、適合手段18の制御信号に変換することができる。
【００３７】
図2は、ディスプレイユニット14の動きを検出するように構成された入力ユニットを表している。当該ユニットは、ディスプレイユニット14、ユーザー24、ユーザー入力ユニット16、及び、適合手段への制御信号19を有する。この図は、ディスプレイ14上の画像を検視するユーザーの検視方向を変更する他の方法を表している。ここではユーザーは、ディスプレイ14の空間位置を能動的に回転させ、動かし、又は、任意の他の方法で変化させる。この動きは、ユーザー入力ユニット16によって検出又は測定され、かつ、制御信号19に変換される。ディスプレイは、ユーザーが対象物の空間的な印象を得ることを可能にするように3次元データを示して良い。ユーザー24はたとえば、ユーザーの手、脚、又は身体の他の部分を用いて、ディスプレイを直接的かつ機械的に動かして良い。
【００３８】
図3は、X線源17の陽極36の焦点スポット32,34の動きを示している。X線源は、陽極36、電子ビーム37,38、焦点スポット32,34、垂直方向すなわちY方向でのシフト39、及び、半径方向すなわちr方向でのシフト33を有する。陽極36は、相互に90°回転した2つの異なる斜視図で示されている。X線管の陰極によって放出される電子ビーム38は、電子ビーム37の位置へ空間的にシフトされる。それぞれの電子ビームは陽極36に衝突し、半径方向すなわち”r”方向にX線を放出する焦点スポットを生成する。陽極の幾何学形状、電子ビームのシフト、及び焦点スポット32,34の変化した位置に起因して、焦点スポットによって放出されたX線もシフトする。関心体積の位置が変化しないと、このシフトによって、撮像投影方向が変化する。換言すると、電子ビームの移動すなわちシフトによって、X線のシフト又は移動が生じることで、投影方向が変化する。形状、材料、及び、焦点スポットとそれぞれのシフトに影響を及ぼし得る他の特性に関して、陽極の多くの異なる実施例が存在し得ることに留意して欲しい。
【００３９】
図4は、関心体積26を受け取る受け取り手段と、画像取得ユニットの少なくとも1つのX線源17との間の空間関係を調節する2つの選択肢を表している。第1の選択肢は、X線源17の位置を変化させて、関心体積と検出器の位置を維持する方法である。選択肢a)では、X線源17の運動は矢印で示されている。第1の選択肢とは対照的に、b)は、関心体積26の運動を表している。このときX線源17と検出器28の位置は変化しない。X線源の運動はたとえば、撮像システムの様々な空間位置に設けられた2つ以上のX線管の切り換え、又は、画像取得ユニット上に設けられた可動式X線管の機械的運動によって実現されて良い。
【００４０】
図5では、立体画像を生成することが可能な画像取得システムが表されている。立体画像取得ユニット12は、第1立体画像を生成するため、第1焦点スポット82と第2焦点スポット84を含む立体焦点スポットを有する。前述した焦点スポットの運動を適用することで、第2立体画像を生成する焦点スポット80と86の新たな対が供される。各焦点スポットはX線ビームを生成する。その際第1焦点スポット82は、X線検出器14へ向かう第1X線ビーム88を生成する。従って第2焦点スポット84は、同一の検出器19へ向かう対応するX線ビーム89を生成する。焦点スポットの対が、第1位置82/84から新たな位置80/86へ移動する場合、各対応するX線ビーム88,89も移動する。この図では、X線ビーム88,89は、2つの焦点スポット82,84の第1位置についてしか図示されていない。
【００４１】
さらに画像取得ユニット12は、関心体積74、第1対象物62、及び、第2対象物64をさらに有する。撮像処理の一の目的は、表示された画像14中で2つの対象物62,64を明確に分離することであると考えられる。表示された画像14は、ディスプレイユニット14又はディスプレイ14とも呼ばれる。図示された場合では、第1対象物62は画像中で明確に視認できない。その理由は、空間的に、第1対象物62が第2対象物64の背後に位置するからである。第1対象物62を医師に対して視認可能にするため、2つの対象物62,64へ向かう投影方向が、焦点スポットの運動によって変化する。第1撮像投影方向は線78で示されている。焦点スポットの移動後の第2撮像投影方向は線76で示されている。利点は、撮像投影方向の変化によって、対象物62が、少なくとも良好又はより視認可能となることである。
【００４２】
本発明の他の実施例によると、他の態様が供される。2DのX線画像では、2つの視認可能な状態で重なっている2つの対象物のうちどの対象物が前方で、かつ、どの対象物が背後にあるのかを判断するのが難しいことがある。立体3D検視は区別を容易にし得る。しかし対象物同士があまりに重なっている場合、特に重なっている画像がいずれも立体像に対して平行な血管であるときには、依然として難しくなる恐れがある。本発明による撮像投影方向のわずかな変化−たとえば第2視野を生成するための焦点スポットの運動−が、良好な区別を容易にし得る。また3D空間内での対象物の位置及び相互の空間関係が良好に特定され得る。
【００４３】
本発明の他の実施例によると、立体検視中、撮像投影の対（立体像における左の像と右の像）のわずかな変化は、対象物の区別を容易にし得る。画像を表示するため、当該システムは、対象物62,64を表示するディスプレイユニット14をさらに有する。黒線68,66は、ディスプレイ14上の画像を検視する医師の第1検視方向と第2検視方向を表す。この図では、医師は、上述のジェスチャー又は入力命令のうちの一を実行することによって、第1すなわち最初の検視方向66から第2検視方向68へ検視方向を変化させる。ディスプレイ14は、3次元的に立体画像情報を表示することができる。検視方向を変化させることによって、医師は、画像取得ユニットの撮像投影方向の変化を初期化する。たとえば第2対象物62をより良好に見るため、医師はわずかに頭部を動かす。この頭部の動きは、焦点スポット位置を第1焦点スポット位置82/84から第2焦点スポット位置80/86へ変化させる制御信号に変換される。この結果、投影方向が変化して、ディスプレイ14上に示された次の画像の生成が引き起こされる。
【００４４】
図6は、第1ディスプレイ71と第2ディスプレイ72を含むディスプレイ装置72の例を示している。各ディスプレイが、立体画像から取り出された一の画像を表示し、かつ、両画像が、仮想焦点へ向かう共通の検視方向を構成するように、第1ディスプレイ71と第2ディスプレイ72は配置される。たとえば所与の3D眼鏡装置は、立体画像の第1画像を第1の眼に示し、かつ、立体画像から取り出された第2画像を第2の眼に示して良い。利点は、このようにして、ユーザーは、関心対象物の3次元像を見ることができることである。この図示された装置は、たとえば頭部の動きを検出するように空間位置を決定することを可能にする位置特定ユニットをさらに有して良い。
【００４５】
ディスプレイはまた、第13Dディスプレイ及び/又は3Dディスプレイに属する対応の3D眼鏡装置をも有して良い。これはたとえば、シャッター眼鏡又は受動的偏光眼鏡であって良い。この例では、図6は、ディスプレイが3D機能を有するディスプレイ又はスクリーンとユーザーが装着するのに適した3D眼鏡の両方を含む実施例を表す図7に図示されたシステムの一部とみなすことができる。
【００４６】
図7は、第1画像と第2画像を含む立体画像データ18を示している。
【００４７】
図8は、対象物の空間情報を供するX線撮像方法100を表している。第1段階102では、対象物の関心体積の第1画像が、第1投影方向において生成される。画像は、たとえばX線撮像システムを用いることによって生成される。第2段階104では、第2投影方向が決定される。この決定は、第1画像を検視するときのユーザーの検視方向の変化を含むユーザー入力106に基づく。さらなる段階108では、投影方向が第2検視方向と相関するように、X線撮像システムの投影方向と関心体積との間での空間関係が適合される。ユーザー入力は、ユーザーの頭部の動き又は様々なジェスチャーだけではなく、第1画像を表示するディスプレイの動きに基づいて良い。段階108は、投影方向が第2検視方向と相関するような、X線撮像システムの投影方向と関心体積との間での空間関係の適合について記載している。適合は、画像取得システムの機械的構成要素を利用した機械的適合−たとえばCアームの移動、患者台の移動−又はX線源の陽極上での焦点スポットの移動のいずれかに基づいて実行されて良い。以降の段階110では、第2画像が取得される。最後の段階112は第2画像の表示を表す。この表示は、ユーザーに画像を表示するディスプレイユニットによって実行されて良い。
【００４８】
第1段階102はまた段階a)とも呼ばれ、第2段階104はまた段階b)とも呼ばれ、第3段階108はまた段階c)とも呼ばれ、第4段階110はまた段階d)とも呼ばれ、かつ、最後の段階112はまた段階e)とも呼ばれる。この方法の例は、介入を行う医師が、LCDスクリーン上に表示される第1画像を検視することが考えられる。患者の身体の領域内で第2対象物をより良好に見るため、医師は自分の頭部を標的方向へわずかに回転させて向ける。このような医師の検視方向の変化が、撮像システム内で検出及び処理される。適合手段はここで、患者の身体の被検査領域に対するX線源/検出器の配置の投影方向を変化させるのに用いられる。Cアームは新たな位置へ移動する。X線管の焦点スポットは陽極上での位置を変化させる。変化の大きさは医師の頭部の動きと相関する。よって第2画像が、生成されてLCDスクリーン上に表示される。
【００４９】
本発明の他の典型的実施例では、適切なシステム上で上記実施例のうちの一による方法の段階を実行するように構成されることを特徴とす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供される。
【００５０】
従ってコンピュータプログラム要素は、本発明の実施例の一部であっても良いコンピュータユニット上に格納されて良い。このコンピュータユニットは、上述の方法の段階を実行又はそれを誘起するように構成されて良い。しかもコンピュータユニットは、上述の装置の構成要素を動作させるように構成されて良い。コンピュータユニットは、自動で動作するように構成されるか、かつ/又は、ユーザーの命令を実行するように構成されて良い。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へロードされて良い。よ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構成されて良い。
【００５１】
本発明のこの典型的実施例は、はじめから本発明を使用するコンピュータプログラム及びアップデートによって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムへ変えるコンピュータプログラムの両方を網羅する。これより先、コンピュータプログラム要素は上記方法の一実施形態例の手順を満たすために必要な全ステップを提供することができるようになってもよい。
【００５２】
本発明のさらなる実施形態例によれば、CD-ROMなどのコンピュータ可読媒体が提示され、コンピュータ可読媒体は前節によって記載されるコンピュータプログラム要素を保存している。
【００５３】
コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光記憶媒体若しくは固体媒体などの適切な媒体上に保存及び／又は配布され得るが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムなどを介して他の形式でも配布され得る。
【００５４】
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に提示されてもよく、かかる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ることができる。本発明のさらなる実施形態例によれば、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ための媒体が提供され、このコンピュータプログラム要素は本発明の上記実施形態の一つにかかる方法を実行するように構成される。
【００５５】
本発明の実施形態は異なる主題に関して記載されることが留意されるべきである。特に、一部の実施形態は方法型クレームに関して記載されるが、他の実施形態は装置型クレームに関して記載される。しかしながら、当業者は上記及び下記から、他に明記されない限り、一つのタイプ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間の任意の組み合わせも本開示とともに開示されるものとみなされることを推測するだろう。しかしながら、全ての特徴は組み合わされて特徴の単なる総和に留まらない相乗効果をもたらし得る。
【００５６】
本発明は図面と先の説明において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は例示若しくは説明であって限定ではないとみなされるものとする。本発明は開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態への他の変更は図面、開示及び従属クレームの考察から、請求される発明を実施する上で当業者によって理解されもたらされることができる。
【００５７】
単一のプロセッサ若しくは他のユニットはクレームに列挙される複数の項目の機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる従属クレームにおいて列挙されるという単なる事実はこれら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。クレームにおける任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１】
2015511520.tif 000003
【図２】
2015511520.tif 000004
【図３】
2015511520.tif 000005
【図４ａ）】
2015511520.tif 000006
【図４ｂ）】
2015511520.tif 000007
【図５−６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月26日(2014.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の関心体積の空間情報を供するX線撮像システムであって：
X線画像取得ユニット；
ディスプレイユニット；
入力ユニット；及び
適合手段；
を有し、
前記X線画像取得ユニットは、第1投影方向での対象物の関心体積の第1画像を取得し、かつ、第2投影方向での対象物の関心体積の第2画像を取得するように構成され、
前記画像取得ユニットは立体画像データを供し、
前記第1画像は第1立体画像データで、
前記第2画像は第2立体画像データで、
前記ディスプレイユニットは、前記第1画像と前記第2画像を表示するように構成され、
前記ディスプレイユニットが、前記立体画像データの第1画像を表示するように構成された第1ディスプレイ、及び、前記立体画像データの第2画像を表示するように構成された第2ディスプレイを有し、
前記第1画像と前記第2画像が仮想焦点へ向かう共通の検視方向を構成するように、前記第1ディスプレイと前記第2ディスプレイは、前記ユーザーの眼に対して配置され、
前記ユーザー入力のため、前記入力ユニットは、前記共通の検視方向に対する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成され、
前記入力ユニットは、ユーザー入力による前記第2投影方向の決定ために構成され、
前記ユーザー入力は、前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変化を含み、
前記適合手段は、前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、前記画像取得ユニットの投影方向と前記対象物の関心体積との間での空間関係を適合させるように構成される、
X線撮像システム。
【請求項２】
前記入力ユニットが、前記検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動きを検出するように構成されるヒューマンインターフェースユニットである、請求項1に記載のX線撮像システム。
【請求項３】
前記入力ユニットが、前記検視方向の変更のため、前記ユーザーによって始動されるディスプレイの動きを検出するように構成される、請求項1又は2に記載のX線撮像システム。
【請求項４】
前記適合手段が、
i)  X線源の陽極の焦点スポットの移動、及び/又は、
ii)  前記関心体積を受け取る受け取り手段と少なくとも前記画像取得手段のX線源との間での空間関係の調節、
からなる群のうちの少なくとも一を行うように構成される、請求項1乃至3のうちのいずれか一項に記載のX線撮像システム。
【請求項５】
対象物の空間情報を供するX線撮像方法であって：
a)  第1投影方向に対象物の関心体積の第1画像を表示する段階；
b)  前記第1画像を検視するユーザーの検視方向の変更を含むユーザー入力に基づいて第2投影方向を決定する段階；
c)  前記投影方向が前記第2検視方向と相関するように、X線撮像システムの投影方向と前記関心体積との間での空間関係を調節する段階；
d)  第2画像を取得する段階、及び、
e)  前記第2画像を表示する段階；
を有する方法。
【請求項６】
前記ユーザー入力が：
b1)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する前記ユーザーの頭部の動き；及び/又は、
b2)  前記第1画像を検視する前記ユーザーの検視方向を変更する、前記第1画像を表示するディスプレイの動き；
を含む、
請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記段階c)における適合が、前記関心体積に対する前記X線撮像システムの少なくともX線源の空間位置の変化を含む、請求項5又は6に記載の方法。
【請求項８】
前記空間位置の変化が：
i)  前記X線源；
ii)  前記X線源及び前記X線撮像システムの検出器；並びに、
iii)  前記関心体積；
からなる群のうちの少なくとも一の移動を含む、請求項5乃至7のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記適合が、X線源の陽極上での焦点スポット位置の移動を含む、請求項5乃至8のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
処理ユニットによって実行されるときに、請求項5乃至9のうちのいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される請求項1乃至4のうち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要素。
【請求項１１】
請求項10に記載のコンピュータプログラム要素を格納するコンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
2015511520.tif 000011
2015511520.tif 000012
2015511520.tif 000013