(57)【要約】  本発明は、オブジェクトを撮像するためのイメージング装置に関する。ジオメトリック関係決定ユニット（１０）は、オブジェクトの第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定し、マーカ決定ユニット（１４）は、第１イメージの第１位置に配置される第１マーカ及び第２イメージの対応する第２位置に配置される第２マーカのマーカ外観がジオメトリック関係を示すように、ジオメトリック間駅に基づき第１及び第２イメージとマーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定する。対応する各位置のマーカを有するイメージが、ディスプレイユニット（１６）上に表示される。マーカ外観はイメージ間のジオメトリック関係を示すため、特にそれらが異なるビューイングジオメトリに対応する場合、イメージの比較可能なレビューが実行可能である。
2015505500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトを撮像するイメージング装置であって、
前記オブジェクトの第１イメージを提供する第１イメージ提供ユニットと、
前記オブジェクトの第２イメージを提供する第２イメージ提供ユニットと、
前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するジオメトリック関係決定ユニットと、
前記第１イメージにおける第１位置と前記第２イメージにおける第２位置とが前記オブジェクトの同一部分を示し、前記第１位置に配置される第１マーカと前記第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記ジオメトリック関係に基づき前記第１及び第２イメージと前記マーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定するマーカ決定ユニットと、
前記第１位置に前記第１マーカを有する前記第１イメージと、前記第２位置に前記第２マーカを有する前記第２イメージとを表示するディスプレイユニットと、
を有するイメージング装置。
【請求項２】
前記第１マーカが前記第１イメージ内において第１向きにより空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントを表し、前記第１マーカの外観を規定し、前記第２マーカが前記第２イメージ内において第２向きにより前記空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントを表し、前記第２マーカの外観を規定するように、前記マーカ決定ユニットが構成され、
前記第１及び第２マーカの外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントの前記第１向きと前記第２向きとが、前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係に従って互いに異なる、請求項１記載のイメージング装置。
【請求項３】
前記第１イメージは、第１イメージングシステムにより取得されるイメージであり、前記第２イメージは、第２イメージングシステムにより取得されるイメージであり、
当該イメージング装置は更に、前記第１イメージングシステムを前記第２イメージングシステムに関して位置特定する位置特定ユニットを有し、
前記ジオメトリック関係決定ユニットは、前記第２イメージングシステムに関する前記第１イメージングシステムの位置特定に基づき、前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を計算するよう構成される、請求項１記載のイメージング装置。
【請求項４】
前記位置特定ユニットは、電磁ベース、光形状検知ベース及びイメージベース位置特定ユニットの１つである、請求項３記載のイメージング装置。
【請求項５】
前記第１イメージングシステムと前記第２イメージングシステムとの一方は、３次元ボリュームイメージを取得する３次元ボリュームイメージングシステムであり、前記第１イメージングシステムと前記第２イメージングシステムとの他方は、２次元プロジェクションイメージを取得する２次元プロジェクションイメージングシステムであり、
前記位置特定ユニットは、前記３次元ボリュームイメージングシステムを前記プロジェクションイメージングシステムに関して位置特定するよう構成され、
前記ジオメトリック関係決定ユニットは、前記２次元プロジェクションイメージングシステムに関する前記３次元ボリュームイメージングシステムの位置特定に基づき、前記３次元ボリュームイメージと前記２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成される、請求項３記載のイメージング装置。
【請求項６】
前記２次元プロジェクションイメージは、プロジェクション取得ジオメトリにおいて取得され、
前記ジオメトリック関係決定ユニットは、前記第２イメージングシステム及び前記プロジェクション取得ジオメトリに関する前記第１イメージングシステムの位置特定に基づき、前記３次元ボリュームイメージと前記２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成される、請求項３記載のイメージング装置。
【請求項７】
当該イメージング装置は、ユーザが前記第１位置を提供するため前記第１イメージにおける前記第１位置を入力することを可能にする入力ユニットを有し、
前記マーカ決定ユニットは、前記提供された第１イメージにおける第１位置と、前記提供された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき、前記第２イメージにおける前記第２位置を決定するよう構成される、請求項１記載のイメージング装置。
【請求項８】
当該イメージング装置は、ユーザが前記第１イメージ内の前記第１位置に配置される第１マーカを入力することを可能にする入力ユニットを有し、
前記マーカ決定ユニットは、前記第１マーカのマーカ外観に関する前記第２マーカのマーカ外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記入力された第１マーカと、前記提供された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき、前記第２マーカを決定するよう構成される、請求項１記載のイメージング装置。
【請求項９】
当該イメージング装置は更に、
前記オブジェクトの構造を表すオブジェクトモデルを提供するオブジェクトモデル提供ユニットであって、少なくとも１つの構造を表すグラフィカルエレメントが前記構造に割り当てられる、オブジェクトモデル提供ユニットと、
前記オブジェクトモデルを前記第１イメージに適応させるモデル適応化ユニットと、
を有し、
前記マーカ決定ユニットは、
前記第１イメージ内の前記第１マーカの第１位置を、前記適応されたオブジェクトモデルの少なくとも１つの構造に位置として決定し、
前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係に基づき、前記第２イメージ内の前記グラフィカルエレメントの位置及び向きを決定することによって、前記第２マーカの第２位置とマーカ外観とを決定する、
よう構成され、
前記少なくとも１つの構造に割り当てられたグラフィカルエレメントは、前記第１マーカのマーカ外観を規定する、請求項１記載のイメージング装置。
【請求項１０】
前記グラフィカルエレメントが割り当てられる少なくとも１つの構造にアノテーションが割り当てられ、
前記ディスプレイユニットは更に、前記少なくとも１つの構造に割り当てられたアノテーションを表示するよう構成される、請求項９記載のイメージング装置。
【請求項１１】
前記モデル適応化ユニットは、前記オブジェクトモデルを前記第１イメージと前記第２イメージとに適応させるよう構成され、
前記ジオメトリック関係決定ユニットは、前記第１イメージと前記第２イメージとへの前記オブジェクトモデルの適応化に基づき前記ジオメトリック関係を決定するよう構成される、請求項９記載のイメージング装置。
【請求項１２】
前記モデル適応化ユニットは、前記オブジェクトモデルを前記第１イメージと前記第２イメージとの一方に適応させ、前記適応させたオブジェクトモデルを前記第１イメージと前記第２イメージとの他方に厳密に適応させるよう構成され、
前記ジオメトリック関係決定ユニットは、前記適応させたオブジェクトモデルの厳密な適応化に基づき前記ジオメトリック関係を決定するよう構成される、請求項１１記載のイメージング装置。
【請求項１３】
オブジェクトを撮像するイメージング方法であって、
第１イメージ提供ユニットが、前記オブジェクトの第１イメージを提供するステップと、
第２イメージ提供ユニットが、前記オブジェクトの第２イメージを提供するステップと、
ジオメトリック関係決定ユニットが、前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するステップと、
マーカ決定ユニットが、前記第１イメージにおける第１位置と前記第２イメージにおける第２位置とが前記オブジェクトの同一部分を示し、前記第１位置に配置される第１マーカと前記第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記ジオメトリック関係に基づき前記第１及び第２イメージと前記マーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定するステップと、
ディスプレイユニットが、前記第１位置に前記第１マーカを有する前記第１イメージと、前記第２位置に前記第２マーカを有する前記第２イメージとを表示するステップと、
を有する方法。
【請求項１４】
オブジェクトを撮像するためのイメージングコンピュータプログラムであって、当該イメージングコンピュータプログラムは、当該イメージングコンピュータプログラムが請求項１記載のイメージング装置を制御するコンピュータ上で実行されると、前記イメージング装置に請求項１３記載のイメージング方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有するイメージングコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オブジェクトを撮像するためのイメージング装置、イメージング方法及びイメージングコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
僧帽弁修復、大動脈弁又は中隔欠損の閉鎖などの心臓治療介入では、異なる構造が結果として得られる３次元ＴＥＥボリュームイメージ及び２次元ｘ線プロジェクションイメージにおいて可視的であるため、３次元経食道エコー（ＴＥＥ）ボリュームイメージングが、２次元ｘ線プロジェクションイメージングと一緒に利用される。ディスプレイユニット上で隣り合って可視化される３次元ＴＥＥボリュームイメージ及び２次元ｘ線プロジェクションイメージは、しばしば異なるビューイングジオメトリに対応し、これら２つの異なるイメージの比較を困難にする。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の課題は、オブジェクトを撮像するためのイメージング装置、イメージング方法及びイメージングコンピュータプログラムを提供することであり、異なるビューイングジオメトリに対応するオブジェクトの２つの異なるイメージの可視化が、これた２つの異なるイメージの比較が実現できるように改良可能である。
【０００４】
本発明の第１の態様では、オブジェクトを撮像するイメージング装置が提供され、当該イメージング装置は、
前記オブジェクトの第１イメージを提供する第１イメージ提供ユニットと、
前記オブジェクトの第２イメージを提供する第２イメージ提供ユニットと、
前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するジオメトリック関係決定ユニットと、
前記第１イメージにおける第１位置と前記第２イメージにおける第２位置とが前記オブジェクトの同一部分を示し、前記第１位置に配置される第１マーカと前記第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記ジオメトリック関係に基づき前記第１及び第２イメージと前記マーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定するマーカ決定ユニットと、
前記第１位置に前記第１マーカを有する前記第１イメージと、前記第２位置に前記第２マーカを有する前記第２イメージとを表示するディスプレイユニットと、
を有する。
【０００５】
ジオメトリック関係決定ユニットは、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定し、第１イメージの第１位置と第２イメージの第２位置とがオブジェクトの同一部分を示し、第１位置に配置される第１マーカと第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、ジオメトリック関係に基づき第１及び第２イメージとマーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定し、ディスプレイユニットは、第１位置に第１マーカを有する第１イメージと第２位置に第２マーカを有する第２イメージとを表示するため、異なるイメージの間のジオメトリック関係が、第１及び第２マーカにより表示可能であり、これにより、特にそれらが異なるビューイングジオメトリに対応する場合、異なるイメージの比較を実現する。
【０００６】
第１イメージ提供ユニットは、第１イメージを取得及び提供する第１イメージングシステムとすることが可能であり、第２イメージ提供ユニットは、第２イメージを取得及び提供する第２イメージングシステムとすることが可能である。第１イメージ提供ユニット及び／又は第２イメージ提供ユニットはまた、各イメージがすでに格納され、同じものを提供するため各イメージが抽出可能な格納ユニットとすることが可能である。例えば、第１イメージ提供ユニットと第２イメージ提供ユニットとの一方は、オブジェクトの治療介入前のイメージが格納され、治療介入間のイメージが第１イメージ又は第２イメージとして提供可能な格納ユニットとすることが可能である。第１イメージ提供ユニットと第２イメージ提供ユニットとの他方は、医師などのユーザが治療介入前のイメージとオブジェクトの実際のイメージとを比較することを可能にするため、オブジェクト、特に人の実際のイメージを取得するイメージングシステムとすることが可能である。この場合、実際のイメージは、例えば、２次元ｘ線プロジェクションイメージ又は３次元ボリューム超音波、ＣＴ又はＭＲＩイメージなどの３次元ボリュームイメージなどとすることが可能である。第１イメージ提供ユニットと第２イメージ提供ユニットとはまたそれぞれ、第１イメージと第２イメージとを提供するよう構成される他の何れかのユニットとすることが可能である。例えば、第１イメージ提供ユニット及び／又は第２イメージ提供ユニットは、有線又は無線データ接続を介しそれぞれ第１イメージ及び／又は第２イメージを受信する受信ユニットとすることが可能であり、第１イメージ提供ユニット及び／又は第２イメージ提供ユニットは、受信した各イメージを提供するよう構成可能である。さらに、第１イメージ提供ユニット及び／又は第２イメージ提供ユニットはそれぞれ、第１イメージ及び／又は第２イメージを提供するピクチャアーカイビング通信システム（ＰＡＣＳ）とすることが可能である。
【０００７】
第１イメージ提供ユニット及び第２イメージ提供ユニットはまた、オブジェクトの第１イメージと第２イメージとの双方を提供する統合されたユニットとすることが可能である。例えば、統合されたイメージ提供ユニットは、第１及び第２イメージの一方として２次元ｘ線プロジェクションイメージを提供し、ＣＴイメージを他方として提供するのに利用可能なｘ線Ｃアームシステムとすることが可能であり、ＣＴイメージは、ｘ線Ｃアームシステムにより異なる取得方向で取得された２次元ｘ線プロジェクションイメージから再構成可能である。
【０００８】
ジオメトリック関係は、第１イメージの各イメージポイントと第２イメージのイメージポイントとが幾何学的にどのように関連しているか規定する。例えば、第１イメージがオブジェクトの３次元ボリュームイメージであり、第２イメージがオブジェクトをトラバースした光線を検出することによって生成されたオブジェクトの２次元プロジェクションイメージである場合、ジオメトリック関係は、２次元プロジェクションイメージの各イメージポイントを生成するため光線によりトラバースされる必要があるオブジェクトのパーツに３次元ボリュームイメージの何れのイメージポイントが対応するか規定することによって、第１３次元ボリュームイメージの何れのイメージポイントが２次元プロジェクションイメージの何れのイメージポイントに対応するか規定する。
【０００９】
マーカ外観は、好ましくは、３次元外観であり、すなわち、第１及び第２マーカは、好ましくは、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すため、３次元ユーザ印象を生成する。
【００１０】
マーカ決定ユニットは、第１マーカが第１イメージ内において第１向きによる空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントを表し、これにより、第１マーカの外観を規定し、第２マーカが第２イメージ内において第２向きによる空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントを表し、これにより、第２マーカの外観を規定するように構成されることが好ましく、空間上の２次元又は３次元グラフィカルエレメントの第１向き及び第２向きは、第１及び第２マーカの外観が第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係に従って互いに異なる。例えば、空間上の２次元又は３次元エレメントは、リング又は楕円とすることが可能である。これは、医師などのユーザが単に第１マーカと第２マーカとを比較することによって、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を直感的に認識することを可能にする。
【００１１】
第１イメージは第１イメージングシステムにより取得されるイメージであり、第２イメージは第２イメージングシステムにより取得されるイメージであることが更に好ましく、イメージング装置は更に、第１イメージングシステムを第２イメージングシステムに関して位置特定する位置特定ユニットを有し、ジオメトリック関係決定ユニットは、第２イメージングシステムに関する第１イメージングシステムの位置特定に基づき、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を計算するよう構成される。位置特定ユニットは、好ましくは、電磁ベース、光形状検知ベース及びイメージベース位置特定ユニットの１つである。これは、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を相対的に正確に決定することを可能にする。
【００１２】
好適な実施例では、第１イメージングシステムと第２イメージングシステムとの一方は、３次元ボリュームイメージを取得する３次元ボリュームイメージングシステムであり、他方は２次元プロジェクションイメージを取得するための２次元プロジェクションイメージングシステムであり、位置特定ユニットは、３次元ボリュームイメージングシステムをプロジェクションイメージングシステムに関して位置特定するよう構成され、ジオメトリック関係決定ユニットは、２次元プロジェクションイメージングシステムに関する３次元ボリュームイメージングシステムの位置特定に基づき、３次元ボリュームイメージと２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成される。３次元ボリュームイメージングシステムは、好ましくは、３次元ＴＥＥイメージングシステムなどの超音波イメージングシステムである。２次元プロジェクションイメージングシステムは、好ましくは、ｘ線Ｃアームシステムなどのｘ線プロジェクションシステムである。
【００１３】
２次元プロジェクションイメージは、プロジェクション取得ジオメトリにおいて取得され、ジオメトリック関係決定ユニットは、第２イメージングシステム及びプロジェクション取得ジオメトリに関する第１イメージングシステムの位置特定に基づき、３次元ボリュームイメージと２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成可能である。例えば、プロジェクションイメージングシステムが放射ソース及び放射検出装置を有する場合、３次元ボリュームイメージに示される向きのオブジェクトに対する放射ソース及び放射検出装置の位置、すなわち、２次元プロジェクションイメージを生成するのに利用される光線のランは、第２イメージングシステム及びプロジェクション取得ジオメトリに関する第１イメージングシステムの位置特定に基づき決定可能であり、これにより、３次元イメージと２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を規定する。これは、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を大変正確に決定することを可能にする。
【００１４】
イメージング装置は、ユーザが第１位置を提供するため第１イメージにおける第１位置を入力することを可能にする入力ユニットを有し、マーカ決定ユニットは、提供された第１イメージの第１位置と、提供された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき、第２イメージの第２位置を決定するよう構成される。さらに、入力ユニットは、ユーザが第１イメージ内の第１位置に配置される第１マーカを入力することを可能にするよう構成可能であり、マーカ決定ユニットは、第１マーカのマーカ外観に関する第２マーカのマーカ外観が第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、入力された第１マーカと、提供された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき、第２イメージを決定するよう構成される。
【００１５】
入力ユニットは、ユーザが所定のグラフィカルエレメントセットから所望のグラフィカルエレメントを選択することを可能にするグラフィカルユーザインタフェースとすることができ、選択されたグラフィカルエレメントは、第１マーカとして第１イメージ内の第１位置に配置され、配置されたグラフィカルエレメントは、第１マーカのマーカ外観を規定する。マーカ決定ユニットは、その後、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係に従って、第２イメージ内の第２位置のグラフィカルエレメントの向きを決定可能であり、当該決定された向きのグラフィカルエレメントは、第２マーカとして第２イメージにおいて表示可能であり、第２マーカのマーカ外観を規定する。
【００１６】
好適な実施例では、イメージング装置は、ａ）少なくとも１つの構造を表すグラフィカルエレメントが当該構造に割り当てられ、オブジェクトの構造を表すオブジェクトモデルを提供するオブジェクトモデル提供ユニットと、ｂ）オブジェクトモデルを第１イメージに適応させるモデル適応化ユニットとを有し、マーカ決定ユニットは、適応されたオブジェクトモデルの少なくとも１つの構造の位置として、第１イメージ内の第１マーカの第１位置を決定し、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係に基づき、第２イメージ内のグラフィカルエレメントの位置及び向きを決定することによって、第２マーカの第２位置及びマーカ外観を決定するよう構成され、少なくとも１つの構造に割り当てられるグラフィカルエレメントは、第１マーカのマーカ外観を規定する。マーカ決定ユニットは、第１位置の第１イメージにおいて検出可能な所定のランドマークを利用することによって、第１イメージ内の第１位置の少なくとも１つの構造にグラフィカルエレメントを方向付けするよう構成可能である。従って、本実施例では、第１マーカの第１位置及びマーカ外観は、オブジェクトの構造を表すオブジェクトモデルを利用することによって、自動的に決定可能である。複数のグラフィカルエレメントがオブジェクトモデルの複数の構造に割り当てられる場合、ユーザは、入力ユニットを利用することによって、グラフィカルエレメントとマーク付けされる対応するオブジェクト構造とを選択してもよい。
【００１７】
実施例では、第１イメージは、３次元ボリューム超音波イメージなどの３次元ボリュームイメージであり、オブジェクトモデルは、オブジェクトモデルを変換、回転及び／又は変形することによって３次元ボリュームイメージに適応させることができる。特に、モデルベースセグメント化は、参照することによりここに援用される、Ｏ．Ｅｃａｂｅｒｔらによる論文“Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｏｄｅｌ−ｂａｓｅｄ  Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈｅａｒｔ  ｉｎ  ＣＴ  Ｉｍａｇｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，２７（９），１１８９−１２０１（２００８）に開示されるように実行可能である。オブジェクトモデルを３次元ボリュームイメージに適応させることによって、少なくとも１つの構造とグラフィカルエレメントとが、３次元ボリュームイメージに適応させることが可能であり、これにより、第１イメージ内の第１マーカの位置及びマーカ外観を規定する。グラフィカルエレメントの位置及び向きは、提供される第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を利用することによって、例えば、２次元プロジェクションイメージであってもよい第２イメージに変換可能であり、これにより、第２マーカの第２位置及びマーカ外観を規定する。
【００１８】
当該構造を表すグラフィカルエレメントは、構造自体又はグラフィカルプリミティブ、すなわち、任意的には楕円又はリングの回転位置を示すための楕円又はリング上のエレメントを有する楕円又はリングなどの構造を表す簡単化されたグラフィカルエレメントとすることが可能である。第１イメージ内の簡単化されたグラフィカルエレメントの向き及びサイズは、第１イメージにおいて検出可能なランドマークを利用することによって決定可能である。
【００１９】
オブジェクトモデルは、好ましくは、解剖学的心臓構造を示す心臓モデルである。好ましくは、グラフィカルエレメントが割り当てられる少なくとも１つの構造に対してアノテーションが割り当てられ、ディスプレイユニットは、少なくとも１つの構造に割り当てられたアノテーションを表示するよう構成される。従って、マーカ位置及びマーカ外観が決定可能であるだけでなく、各マーカを説明するアノテーションが自動的に決定され、ディスプレイユニット上に表示可能である。
【００２０】
更なる好適な実施例では、モデル適応化ユニットは、オブジェクトモデルを第１イメージ及び第２イメージに適用させるよう構成され、ジオメトリック関係決定ユニットは、第１イメージ及び第２イメージへのオブジェクトモデルの適応化に基づき、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成される。特に、モデル適応化ユニットは、第１イメージ及び第２イメージの一方にオブジェクトモデルを適応させ、適応させたオブジェクトモデルを他方に厳密に適応させるよう構成可能であり、ジオメトリック関係決定ユニットは、適応させたオブジェクトモデルの厳密な適応化に基づきジオメトリック関係を決定するよう構成可能である。
【００２１】
オブジェクトモデルは、パーソナル化されたオブジェクトモデルであってもよい。パーソナル化されたオブジェクトモデルは、例えば、Ｏ．Ｅｃａｂｅｒｔらによる上述された論文に記載されるようなモデルベースセグメント化などを利用した汎用的なオブジェクトモデルを適応させることによって、３次元ボリュームＣＴ又はＭＲＩイメージから生成されてもよい。パーソナル化されたオブジェクトモデルは、２次元プロジェクションイメージにパーソナル化されたオブジェクトモデルを位置合わせすることによって、第１イメージ及び第２イメージの一方を提供するのに利用される２次元プロジェクションイメージングシステムの２次元プロジェクションイメージに適応させてもよい。このレジストレーション手順は、パーソナル化されたオブジェクトモデルの変換及び／又は回転のみを含むものであってもよく、イメージング手順の開始において１回実行されてもよい。第１イメージ及び第２イメージの他方は、３次元ボリュームイメージであってもよく、パーソナル化されたオブジェクトモデルは、３次元ボリュームイメージに厳密に一致させるようにしてもよい。ジオメトリック関係は、その後、パーソナル化されたオブジェクトモデルを２次元プロジェクションイメージ及び３次元ボリュームイメージに適応させるための変換により規定可能である。従って、実施例では、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係が、電磁ベース、光形状検知ベース又はイメージベース位置特定ユニットなどの位置特定ユニットを利用することなく決定可能であり、これにより、イメージング装置を技術的にあまり複雑にしないことを可能にする。
【００２２】
第１イメージ及び第２イメージはまた、生物の心臓などの挙動するオブジェクトを示す時間イメージとすることが可能である。例えば、オブジェクトの動きの表示中、第１及び第２マーカがそれぞれ第１及び第２イメージにオーバレイされて連続的に表示されるように、第１イメージは、３つの空間次元と１つの時間次元とを有する心臓の４次元イメージとすることが可能であり、第２イメージは、２つの空間次元と１つの時間次元とを有する心臓の３次元イメージとすることが可能である。
【００２３】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを撮像するためのイメージング方法が提供され、当該イメージング方法は、
第１イメージ提供ユニットが、前記オブジェクトの第１イメージを提供するステップと、
第２イメージ提供ユニットが、前記オブジェクトの第２イメージを提供するステップと、
ジオメトリック関係決定ユニットが、前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するステップと、
マーカ決定ユニットが、前記第１イメージにおける第１位置と前記第２イメージにおける第２位置とが前記オブジェクトの同一部分を示し、前記第１位置に配置される第１マーカと前記第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が前記第１イメージと前記第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、前記ジオメトリック関係に基づき前記第１及び第２イメージと前記マーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定するステップと、
ディスプレイユニットが、前記第１位置に前記第１マーカを有する前記第１イメージと、前記第２位置に前記第２マーカを有する前記第２イメージとを表示するステップと、
を有する。
【００２４】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを撮像するためのイメージングコンピュータプログラムが提供され、当該イメージングコンピュータプログラムは、当該イメージングコンピュータプログラムが請求項１記載のイメージング装置を制御するコンピュータ上で実行されると、前記イメージング装置に請求項１３記載のイメージング方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する。
【００２５】
請求項１のイメージング装置、請求項１３のイメージング方法及び請求項１４のイメージングコンピュータプログラムは、特に従属形式の請求項に規定されるように、類似した及び／又は同一の好適な実施例を有することが理解されるであろう。
【００２６】
本発明の好適な実施例はまた、独立形式の各請求項と従属形式の請求項との何れかの組み合わせとすることが可能であることが、理解されるであろう。
【００２７】
本発明の上記及び他の態様は、後述される実施例を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、オブジェクトをイメージングするためのイメージング装置の実施例を概略的及び例示的に示す。
【図２】図２は、３次元ボリュームイメージングシステムにより取得される心臓の第１イメージを概略的及び例示的に示す。
【図３】図３は、２次元プロジェクションイメージングシステムにより取得される心臓の第２イメージを概略的及び例示的に示す。
【図４】図４は、グラフィカルエレメント及びアノテーションによる心臓モデルを概略的及び例示的に示す。
【図５】図５は、オブジェクトを撮像するためのイメージング方法の実施例を例示的に示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、オブジェクトを撮像するためのイメージング装置１を概略的及び例示的に示す。本実施例では、オブジェクトは、テーブル３上に横たわる人２の心臓である。イメージング装置１は、心臓の第１イメージを提供する第１イメージ提供ユニット７、心臓の第２イメージを提供する第２イメージ提供ユニット１１及び第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するジオメトリック関係決定ユニット１０を含む処理装置９を有する。処理装置９は更に、第１イメージにおける第１位置と第２イメージにおける第２位置とが心臓の同一部分を示し、第１位置に配置される第１マーカと第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、ジオメトリック関係に基づき、第１及び第２イメージにおける対応するマーカ位置とマーカ外観とを決定するマーカ決定ユニット１４を有する。イメージング装置１は更に、第１位置の第１マーカを有する第１イメージと、第２位置の第２マーカを有する第２イメージとを示すディスプレイユニット１６を有する。
【００３０】
本実施例では、第１イメージングシステムは、３次元ボリュームイメージングシステム７、特に３次元超音波ＴＥＥイメージングシステムである。３次元ボリュームイメージングシステム７は、第１イメージにおける心臓の３次元ボリュームイメージを取得する。３次元ボリュームイメージングシステム７は、導入エレメント２１の先端２２に超音波トランスデューサを有する導入エレメント２１を有し、当該導入エレメント２１は、３次元ＴＥＥイメージングを実行するため、人２の食道に導入されるよう構成される。３次元ボリュームイメージングシステム７は制御ユニット２０により制御され、制御ユニット２０は、心臓の取得された３次元ボリューム超音波イメージを処理装置９に提供する。
【００３１】
第２イメージングシステム１１は、第２イメージとして２次元プロジェクションイメージを取得するための２次元プロジェクションイメージングシステムである。本実施例では、２次元プロジェクションイメージングシステム１１は、ｘ線ソース４及びｘ線検出装置５を有するｘ線Ｃアームシステムである。ｘ線ソース４は、人２の内部の心臓をトラバースするｘ線１９を発射し、ｘ線１９は人２内で心臓をトラバースした後にｘ線検出装置５により検出される。ｘ線Ｃアームシステム１１のｘ線ソース４及びｘ線検出装置５は、制御ユニット６により制御される。ｘ線検出装置５により検出される２次元ｘ線プロジェクションイメージは、処理装置９に提供される。
【００３２】
イメージング装置１は更に、２次元プロジェクションイメージングシステム１１に関して３次元ボリュームイメージングシステム７を位置特定する位置特定ユニット８を有する。本実施例では、位置特定ユニット８は、電磁ベース位置特定ユニットである。しかしながら、位置特定ユニットはまた、光形状検知ベース位置特定技術又はイメージベース位置特定技術などの他の既知の位置特定技術に基づくものとすることができる。
【００３３】
位置特定ユニット８は、好ましくは、互いに関してこれら２つのイメージングシステムを位置合わせするため、互いに関して３次元ボリュームイメージングシステム７及び２次元プロジェクションシステム１１の位置を決定するよう構成される。他の実施例では、位置特定ユニットは、当該イメージングシステムに関する位置特定ユニットの位置が固定されて知られるように、イメージングシステムの一方に付属することが可能であり、この場合、位置特定ユニットは、２つのイメージングシステムを位置合わせするため他方のイメージングシステムのみを位置特定するように、すなわち、２つのイメージングシステムの間の空間関係を決定するよう構成可能である。
【００３４】
ジオメトリック関係決定ユニット１０は、２次元プロジェクションイメージングシステム１１に関する３次元ボリュームイメージングシステム７の位置特定に基づき、また各２次元プロジェクションイメージが取得されるプロジェクション取得ジオメトリに基づき、３次元ボリュームイメージと２次元生成イメージとの間のジオメトリック関係を決定するよう構成される。例えば、３次元ボリュームイメージに示される向きにおける心臓に対するｘ線ソース４及びｘ線ソース検出装置５の位置、すなわち、２次元プロジェクションイメージを生成するのに用いられる光線のランが、２次元プロジェクションイメージングシステム１１に関する３次元ボリュームイメージングシステム７の位置特定とプロジェクション取得ジオメトリとに基づき決定可能であり、これにより、３次元ボリュームイメージングシステム７により取得される３次元ボリュームイメージと２次元プロジェクションイメージングシステム１１により取得される２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係を規定する。プロジェクション取得ジオメトリは、２次元プロジェクションイメージングシステム１１の制御ユニット６によって、又は位置特定ユニット８がｘ線ソース４若しくはｘ線検出装置５の位置などを決定するよう構成される場合、またｘ線ソース４とｘ線検出装置５との間の空間関係が固定されて知られている場合には位置特定ユニット８によって提供可能である。また、位置特定ユニット８がｘ線ソース４又はｘ線検出装置５に付属され、３次元ボリュームイメージングシステム７の導入エレメント２１の先端２２の位置を決定するよう構成される場合、またｘ線ソース４とｘ線検出装置５との間の空間関係が固定されて知られている場合、位置特定ユニット８はプロジェクション取得ジオメトリを提供可能である。位置特定ユニット８は、処理装置９に位置特定結果を提供するよう構成される。
【００３５】
イメージング装置１は更に、ユーザが第１位置を提供するため第１イメージにおける第１位置を入力することを可能にする入力ユニット１５を有し、マーカ決定ユニット１４は、提供される第１イメージにおける第１位置と、提供される第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき、第２イメージにおける第２位置を決定するよう構成可能である。さらに、入力ユニット１５は、ユーザが第１イメージ内の第１位置に配置される第１マーカを入力することを可能にするよう構成可能であり、マーカ決定ユニット１４は、第１マーカのマーカ外観に関する第２マーカのマーカ外観が第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、入力された第１マーカと、提供された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係とに基づき第２マーカを決定するよう構成可能である。本実施例では、入力ユニット１５は、人が処理装置に情報を入力することを可能にするキーボード、マウス、タッチパッド又は他のユニットであり、入力ユニット１５は、ユーザが所定のグラフィカルエレメントセットから所望のグラフィカルエレメントを選択し、所望されるように３次元ボリュームイメージ内に当該グラフィカルエレメントを配置及び方向付けすることを可能にするグラフィカルユーザインタフェースと連携するよう構成される。マーカ決定ユニット１４は、その後、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を利用することによって、２次元プロジェクションイメージ内の当該グラフィカルエレメントの位置及び方向を決定可能である。
【００３６】
ユーザにより選択可能なグラフィカルエレメントは、例えば、図２に概略的及び例示的に示されるように、リング２３の回転位置を示すエレメント２４を有するリング２３などとすることが可能である。選択されたリング２３が配置可能であり、任意的には、その形状が、所望されるように３次元ボリュームイメージ２５において補正可能であり、例えば、その直径が修正可能であり、これにより、第１マーカ３０を提供可能である。本例では、グラフィカルエレメント２３は、僧帽弁などである対応する心臓構造を示すため、ユーザによって第１イメージ２５にオーバレイされている。グラフィカルエレメント２３が第１イメージ内において所望されるように配置及び方向付けされた後、心臓内のグラフィカルエレメント２３の位置及び向きは知られるため、また第２イメージを取得するのに利用された第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係、特にプロジェクション取得ジオメトリが知られるため、マーカ決定ユニット１４はプロジェクション手順をシミュレート可能であり、これにより、ｘ線検出装置５の２次元検出面にグラフィカルエレメントを実質的にプロジェクトする。２次元ｘ線プロジェクションイメージである第２イメージ２７内の楕円のマーカ外観を有する結果として得られる第２マーカ２６が、図３において概略的及び例示的に示される。図３は更に、導入エレメント２１の先端２２、経中隔シース（ｔｒａｎｓｓｅｐｔａｌ  ｓｈｅａｔｈ）２８、配送システム２９及び更なるエレメント３４，３５，３６，３７を例示的に示し、これらは、メカニカルな僧帽弁置換後のＡＧＡ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎという企業からのＡｍｐｌａｔｚｅｒ  Ｖａｓｃｕｌａｒ  Ｐｌｕｇ  ＩＩＩデバイスによる弁傍漏れを処置するための治療介入などのカテーテル処置中に利用可能である。
【００３７】
マーカ決定ユニット１４は、第１マーカ３０が第１向きにおけるグラフィカルエレメント２３を表すように構成され、これにより、第１マーカ３０のマーカ外観を規定し、第２マーカ２６が第２向きにおけるグラフィカルエレメント２３を表し、これにより、第２マーカ２６のマーカ外観を規定するように構成され、グラフィカルエレメント２３の第１向き及び第２向きは、３次元ボリュームイメージ２７と２次元プロジェクションイメージ２５との間のジオメトリック関係に従って互いに異なる。
【００３８】
処理装置９は更に、オブジェクトの構造を表すオブジェクトモデルを提供するオブジェクトモデル提供ユニット１２を有し、当該構造を表すグラフィカルエレメントが少なくとも１つの構造に割り当てられる。本実施例では、オブジェクトモデルは、心臓構造を表す心臓モデルである。このような心臓モデル３１は、図４において概略的及び例示的に示される。
【００３９】
心臓モデル３１は、異なるカラーにより符号化可能な異なる心臓構造を有し、異なるカラーは異なるシェーディングにより図４において示される。心臓構造を表すグラフィカルエレメントが少なくとも１つの心臓構造に割り当てられる。本実施例では、グラフィカルエレメント３２と更にアノテーション３３とが、大動脈弁を表す心臓構造に割り当てられた。アノテーション３３は心臓構造の名前を示し、すなわち、本実施例では、アノテーション３３は“大動脈弁”の名前を示す。
【００４０】
処理装置９は更に、心臓モデル３１を３次元ボリュームイメージに適応させるモデル適応化ユニット１３を有する。マーカ決定ユニット１４は、第１マーカを決定するため適応されたオブジェクトモデルを利用するよう構成可能である。特に、マーカ決定ユニット１４は、適応されたオブジェクトモデルの少なくとも１つの構造の位置として、３次元ボリュームイメージ内の第１マーカの第１位置を決定するよう構成可能であり、少なくとも１つの構造に割り当てられたグラフィカルエレメント３２は、第１マーカのマーカ外観を規定する。さらに、マーカ決定ユニット１４は、第１イメージ、すなわち、３次元ボリュームイメージと、第２イメージ、すなわち、２次元プロジェクションイメージとの間のジオメトリック関係に基づき、第２イメージ内のグラフィカルエレメントの位置及び向きを決定することによって、第２マーカの第２位置及びマーカ外観を決定するよう構成可能である。特に、心臓モデル３１は、心臓モデルを変換、回転及び／又は変形することによって、３次元ボリュームイメージに適応化可能である。例えば、モデルベースセグメント化が、Ｏ．Ｅｃａｂｅｒｔ  ｅｔ  ａｌ．による上述された論文に開示されるように実行可能である。オブジェクトモデルを３次元ボリュームイメージに適応させることによって、少なくとも１つの構造とグラフィカルエレメントとが、３次元ボリュームイメージに適応化され、これにより、３次元ボリュームイメージ内のグラフィカルエレメント３２の位置及び向きを規定し、次に第１イメージ内の第１マーカの位置及びマーカ外観を規定する。グラフィカルエレメント３２の位置及び向きは、２次元プロジェクションイメージを取得する間に利用されるプロジェクション取得ジオメトリを含む、２次元プロジェクションイメージと３次元ボリュームイメージとの間の提供されるジオメトリック関係を利用することによって、２次元プロジェクションイメージに変換可能であり、これにより、第２マーカの第２位置及びマーカ外観を規定する。
【００４１】
グラフィカルエレメント３２は、それ自体各心臓構造とすることが可能であり、すなわち、それは本実施例では大動脈弁の形状を有することが可能であるか、あるいはグラフィカルエレメントは、グラフィカルプリミティブ、すなわち、図２及び３に概略的及び例示的に示されるリング２３などのリング又は楕円の回転位置を示すためのリング又は楕円上のエレメントを任意的に備えたリング又は楕円状の構造を表す簡略化されたグラフィカルエレメントとすることが可能である。３次元ボリュームイメージ内のグラフィカルエレメント、特に簡略化されたグラフィカルエレメントの向き及びサイズは、各グラフィカルエレメントを適応されたオブジェクトモデル上の所定のマークに調整することによって決定可能である。適応されたオブジェクトモデルの所定のマークへのグラフィカルエレメントの当該調整は、例えば、最小二乗適応化などとすることが可能である。グラフィカルエレメントが適応される適応されたオブジェクトモデル上の所定のマークは、例えば、特定のオブジェクトモデルポイントや三角形などのオブジェクトモデルセグメントなどである。他の実施例では、３次元ボリュームイメージ内のグラフィカルエレメントの向き及びサイズはまた、３次元ボリュームイメージにおいて検出可能なランドマークを利用することによって決定されてもよい。
【００４２】
ディスプレイユニット１６は、第１位置の第１マーカと共に第１イメージを表示する第１ビューポート１７と、第２位置の第２マーカと共に第２イメージを表示する第２ビューポート１８とを有する。ディスプレイユニット１６は更に、アノテーションを表示するよう構成される。アノテーションは、好ましくは、各マーカが配置される心臓構造の名前であり、アノテーションはユーザにより入力可能であるか、又はグラフィカルエレメント３２及びアノテーション３３が割り当てられる少なくとも１つの構造を有する上述された心臓モデル３１を利用することによって自動的に決定可能である。
【００４３】
ジオメトリック関係決定ユニット１０はまた、位置特定ユニット８を利用することなくジオメトリック関係を決定するよう構成可能である。従って、位置特定ユニット８は任意的である。特に、ジオメトリック関係は、心臓モデルを第１イメージ及び第２イメージに適応させることに基づき決定可能であり、すなわち、モデル適応化ユニット１３は、心臓モデルを第１イメージ及び第２イメージに適応させるよう構成可能であり、ジオメトリック関係決定ユニット１０は、第１イメージと第２イメージとに心臓モデルを適応化させることに基づき、ジオメトリック関係を決定するよう構成可能である。例えば、モデル適応化ユニット１３は、心臓モデルを第１イメージ及び第２イメージの一方に適応させ、適応された心臓モデルを第１イメージ及び第２イメージの他方に厳密に適応させるよう構成可能であり、ジオメトリック関係決定ユニット１０は、適応された心臓モデルの厳密な適応化に基づきジオメトリック関係を決定するよう構成される。ジオメトリック関係決定ユニット１０はまた、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するための他のイメージベースレジストレーション技術を利用するよう構成可能である。例えば、３次元ボリュームイメージングシステム７の導入エレメント２１の先端２２の位置は、２次元ｘ線プロジェクションイメージの取得のシミュレーションが、導入エレメントの先端の実際に測定されたプロジェクションイメージに類似する導入エレメントの先端のシミュレートされたプロジェクションイメージを導くように、導入エレメントの先端のモデルを配置することによって、ｘ線プロジェクションイメージングシステム１１に関して決定可能である。特に、イメージベースレジストレーションは、参照することによりここに援用される、Ｇａｎｇ  Ｇａｏらによる論文“Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｄ  Ｔｒａｎｓ−ｅｓｏｐｈａｇｅａｌ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ  ｔｏ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ  ｕｓｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ−ｂａｓｅｄ  Ｐｒｏｂｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ”Ｍｅｄｉａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，ｖｏｌｕｍｅ  １６，ｉｓｓｕｅ  １，ｐａｇｅｓ  ３８−４９（２０１２）に開示されるような２次元／３次元レジストレーションとすることが可能である。
【００４４】
実施例では、心臓モデルはパーソナル化された心臓モデルである。パーソナル化された心臓モデルは、Ｏ．Ｅｓｃａｂｅｒｔらによる上述された論文に記載されるモデルベースセグメント化技術などを利用して汎用心臓モデルを適応させることによって、３次元ボリュームＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）又はＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｅ）から生成されてもよい。パーソナル化された心臓モデルは、パーソナル化された心臓モデルを２次元プロジェクションイメージに位置合わせすることによって、２次元プロジェクションイメージングシステムの２次元プロジェクションイメージに適応されてもよい。このレジストレーション手順は、パーソナル化された心臓モデルの変換及び／又は回転を含み、イメージング手順の開始時に１回実行されてもよい。その後、パーソナル化された心臓モデルは、３次元ボリュームイメージに厳密にマッチングされてもよい。ジオメトリック関係決定ユニット１０は、その後、パーソナル化された心臓モデルを２次元プロジェクションイメージ及び３次元ボリュームイメージに適応させるため変換に基づきジオメトリック関係を決定するよう構成可能である。
【００４５】
以下において、図５に示されるフローチャートを参照して、オブジェクトを撮像するためのイメージング方法の実施例が例示的に説明される。
【００４６】
ステップ１０１において、オブジェクトの第１イメージが第１イメージ提供ユニットにより提供される。本実施例では、人の心臓の３次元ボリュームイメージが、３次元ＴＥＥボリュームイメージングシステムにより取得される。ステップ１０２において、オブジェクトの第２イメージが第２イメージ提供ユニットにより提供され、すなわち、本実施例では、ｘ線プロジェクションイメージングシステムは、人の心臓の２次元プロジェクションイメージを取得する。ステップ１０３において、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係が、ジオメトリック関係決定ユニットにより決定される。例えば、電磁ベース位置特定ユニットなどの位置特定ユニットからの位置特定情報は、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定するため、ジオメトリック関係決定ユニットにより利用可能である。あるいは、オブジェクトモデル、すなわち、本実施例では、心臓モデルがは、第１イメージ及び第２イメージに位置合わせ可能であり、結果として得られるレジストレーション変換は、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を規定し、これら２つのイメージの間のジオメトリック関係を決定するため、ジオメトリック関係決定ユニットにより利用可能である。ステップ１０４において、第１イメージの第１位置と第２イメージの第２位置とがオブジェクトの同一部分を示し、第１位置に配置される第１マーカと第２位置に配置される第２マーカとのマーカ外観が、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を示すように、第１及び第２イメージとマーカ外観における対応するマーカ位置が、マーカ決定ユニットによりジオメトリック関係に基づき決定される。ステップ１０５において、第１位置の第１マーカを有する第１イメージと、第２位置の第２マーカを有する第２イメージとが、ディスプレイユニットにより示される。
【００４７】
第１イメージ及び第２イメージはまた、生物の心臓などの挙動するオブジェクトを示す時間イメージとすることが可能である。例えば、第１イメージは、３つの空間次元と１つの時間次元とによる心臓の４次元イメージとすることが可能であり、すなわち、第１イメージは、空間上の３次元フレームのシーケンスから構成可能である。第２イメージは、２つの空間次元と１つの時間次元とによる心臓の３次元イメージとすることが可能であり、すなわち、第２イメージは、異なる時点における２次元プロジェクションイメージを示す空間上の２次元のフレームから構成可能である。第１及び第２マーカはそれぞれ、オブジェクトの動きが表示される間、第１イメージと第２イメージ上にオーバレイされて連続的に表示可能である。例えば、同一時点に対応する空間上の３次元フレームと空間上の２次元フレームとは、これら２つのフレームにおける対応するマーカを決定するのに利用可能であり、当該マーカの決定は、第１及び第２イメージの時間依存する対応するマーカを決定するため、異なる時点で実行可能である。
【００４８】
図１〜３を参照して上述されたイメージング装置は、カテーテル処理中に生物の心臓を撮像するためカテーテル室において利用されるよう構成可能である。例えば、イメージング装置は、僧帽弁修復、大動脈修復又は中隔欠損の閉鎖などの治療介入処置中に利用されるよう構成可能である。特に、２次元ｘ線プロジェクションイメージングと共に３次元ＴＥＥイメージングを利用することは、異なるイメージにおいて異なる構造が可視的であるため、このような治療介入処置中に役立ちうる。治療介入中にいる心臓専門医、心臓外科医及び他のスタッフが異なるイメージを容易に理解及び解釈できるような方法によって、このような治療介入処置中と一般に同様に、異なるイメージが異なる解剖学的に対応しないビューイングジオメトリを要求したとしても、イメージング装置は、２次元ｘ線プロジェクションイメージ及び３次元ＴＥＥボリュームイメージを表示する。
【００４９】
図１〜３を参照して上述されたイメージング装置は、好ましくは、解剖学的構造のマーカと対応する解剖学的アノテーションとを生成し、治療介入中に少なくともマーカを２次元ｘ線プロジェクションイメージ及び３次元ＴＥＥボリュームイメージにオーバレイするよう構成される。マーカは、好ましくは、図２及び３に例示的に示されるように、双方のイメージにおける相対向きを理解するのに役立つ関連する３次元プロパティ、すなわち、マーカ外観を有する。この目的のため要求される２次元ｘ線プロジェクションイメージと３次元ＴＥＥボリュームイメージとの間のジオメトリック関係は、例えば、カテーテル室座標系におけるＴＥＥプローブの電磁ベース、光形状検知ベース又はイメージベース位置特定などによって生成可能であり、２次元ｘ線プロジェクションイメージを取得するのに利用されるプロジェクション取得ジオメトリが知られる。マーカ及び任意的なアノテーションは、半自動的又は完全自動的に生成されてもよく、後者のケースでは、３次元ボリュームイメージに示される心臓のモデルベースセグメント化が実行されてもよい。
【００５０】
図１〜３を参照して上述されるイメージング装置は、好ましくは、異なるビューイングジオメトリにおいて表示される２次元ｘ線プロジェクションイメージ及び３次元ＴＥＥボリュームイメージにおいて僧帽弁などの対応する構造を示すよう構成され、対応する位置における正確なオーバレイに要求される変換は、位置特定ユニットにより実行される位置特定手順の結果を利用することによって、又は上述されるようなパーソナル化された心臓モデルの２次元ｘ線プロジェクションイメージへのレジストレーションを利用することによって、ジオメトリック関係決定ユニットによって生成可能である。さらに、２次元ｘ線プロジェクションイメージに対するパーソナル化された心臓モデルのレジストレーションは、Ｐｈｉｌｉｐｓからの製品であるＥＰ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ及びＨｅａｒｔ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒにおいて実行されるように実行可能であり、パーソナル化された心臓モデルは、ユーザにより手動により変換及び回転可能であり、ｘ線イメージングシステムジオメトリに従って変換及び回転されたパーソナル化された心臓モデルの輪郭を示す２次元プロジェクションイメージがシミュレートされ、シミュレートされたプロジェクションイメージは、実際に測定されたプロジェクションイメージ上にオーバレイされ、オーバレイされたシミュレート及び実際に測定されたプロジェクションイメージが互いに一致するように、パーソナル化された心臓モデルを変換及び回転する。
【００５１】
イメージング装置は、好ましくは、電磁ベース、光形状検知ベース又はイメージベース位置特定、特に参照することによりここに援用される、Ａｍｅｅｔ  Ｊａｉｎらによる論文“３Ｄ  ＴＥＥ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｘ−ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｌｅｃｔｕｒｅ  Ｎｏｔｅｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｃｉｅｎｅｃｅ，ｖｏｌｕｍｅ  ５５２８，ｐａｇｅｓ  ３２１〜３２９（２００９）に開示される位置特定技術を利用することによって追跡されるＴＥＥプローブを有する。
【００５２】
イメージング装置は、ユーザがポイントを指示することによってＴＥＥボリュームレンダリングにおける構造をアノテートし、入力ユニットを利用することによってグラフィカルエレメントを選択することを可能にするよう構成可能であり、デプス情報がｘバッファから取得可能である。グラフィカルエレメントは、選択されたポイントに一致させることが可能である。特に、当該マッチングは、参照することによりここに援用される、Ａｎｄｒｅｗ  Ｆｉｔｚｇｉｂｂｏｎらによる論文“Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｆｉｔｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｅｌｌｉｐｓｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，ｖｏｌｕｍｅ  ２１（５），ｐａｇｅｓ  ４７６〜４８０（１９９９）に開示される方法と同様の最小二乗法を利用することによって実行可能である。
【００５３】
ソース・ツー・イメージ距離（ＳＩＤ）、プロジェクション方向などのカテーテル質のジオメトリ情報及びＴＥＥプローブトラッキングからの情報を利用して、グラフィカルエレメントは、２次元ｘ線プロジェクションイメージの空間に変換されてオーバレイすることが可能である。特に、カテーテル室のジオメトリ情報及びＴＥＥプローブトラッキングからの情報は、第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を規定することが可能であり、当該ジオメトリック関係は、ＴＥＥプローブにより取得された３次元ボリュームイメージ内に提供されるグラフィカルエレメントを２次元ｘ線プロジェクションイメージに変換するのに利用可能である。
【００５４】
イメージング装置はまた、ユーザインタラクションを軽減するため、オーバレイについてグラフィカルエレメント及びアノテーションを自動的に生成するよう構成可能である。このため、イメージング装置は、複数の心臓構造が符号化される心臓モデルを利用するよう構成可能である。さらに、グラフィカルエレメントと名前、すなわち、アノテーションとは、１以上の心臓構造に関連付けすることが可能である。グラフィカルエレメントは、例えば、心臓モデルに符号化されるランドマークを介し各心臓構造に一致させることが可能な楕円の回転位置を示すためのエレメントを有する楕円状のグラフィカルプリミティブ又は心臓構造自体であってもよい。イメージング装置は、上述されたＯ．Ｅｃａｂｅｒｔらによる論文などに開示されるモデルベースセグメント化を利用して、心臓モデルを３次元ＴＥＥボリュームイメージに適応させるためのモデル適応化ユニットを有することが可能である。適応された心臓モデルは、各アノテーションを生成するのに利用可能である。マーカ決定ユニットは、以降にグラフィカルエレメントとランドマークとをマッチングすることによって、グラフィカルエレメントのパラメータを決定可能であり、ＴＥＥプローブ位置特定を利用することによって、オーバレイが生成可能である。本実施例はまた、解剖学的構造の名前を自動表示することを可能にする。さらに、アノテーションは、時間依存する空間上の３次元ＴＥＥボリュームイメージを利用して、すなわち、連続的なオーバレイを生成するため３次元ＴＥＥフレームシーケンスを利用して、異なる心臓段階について生成されてもよい。
【００５５】
イメージング装置はまた、ＥＰ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ又はＨｅａｒｔ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒにおいて現在実行されるように、２次元ｘ線プロジェクションイメージにパーソナル化された心臓モデルを一回位置合わせするよう構成可能である。パーソナル化された心臓モデルは、モデルベースセグメント化を利用して、図４に例示的及び概略的に示されるモデルなどの汎用モデルを３次元ＣＴ又は３次元ＭＲＩに適応させることによって、３次元ＣＴイメージ又は３次元ＭＲＩイメージから生成可能である。以降の時点においてマーカアノテーション、すなわち、心臓構造の名前を生成するため、パーソナル化されたモデルは３次元ＴＥＥボリュームイメージに厳密に一致させることが可能である。対応するｘ線プロジェクションによるカテーテル室と３次元ＴＥＥボリュームイメージとの間の変換は、その後にパーソナル化された心臓モデルを２次元ｘ線プロジェクションイメージ及び３次元ＴＥＥボリュームイメージに位置合わせすることから生じる変換を介し、特に厳密な変換を介し確定可能である。
【００５６】
イメージング装置は、好ましくは、僧帽弁修復、心房中隔欠損閉鎖などの治療介入をサポートするため、統合された３次元超音波イメージングと共にカテーテル室システムにおいて利用されるよう構成される。
【００５７】
上述した実施例では、大動脈弁はマーカがイメージにおいて決定される心臓構造として説明されるが、他の実施例ではまた、他の心臓構造がイメージにおいてマーカにより表示可能である。
【００５８】
上述した実施例では、撮像対象のオブジェクトは生物の心臓であるが、他の実施例では、オブジェクトはまた他の臓器又は技術的オブジェクトなどの他のオブジェクトとすることが可能である。
【００５９】
ディスプレイユニット上に３次元ボリュームイメージを可視化するため、既知のサーファスレンダリングやボリュームレンダリング技術などの３次元オブジェクトを可視化するための既知の可視化技術が利用可能である。３次元ボリュームイメージはまた、スライス毎に表示可能であり、ユーザは３次元ボリュームイメージをスクロールすることが可能である。３次元ボリュームイメージ内において、ユーザは、ドラッグ・アンド・ドロップ手順などを提供する対応するグラフィカルユーザインタフェースなどを利用することによって、グラフィカルエレメントを構成することが可能である。ある実施例では、イメージング装置の入力ユニットはまた、３次元ボリュームイメージ内でユーザがポイントを入力することを可能にするよう構成されてもよく、マーカ決定ユニットは、最小二乗法などを利用することによって、選択されたグラフィカルエレメントを入力ポイントに適応させるよう構成可能である。特に、入力ユニットは、ユーザが第１イメージに異なるタイプのポイントを入力することを可能にするよう構成可能であり、異なるタイプのポイントはグラフィカルエレメントの異なるタイプのポイントに対応し、マーカ決定ユニットは、グラフィカルエレメントの各タイプのポイントを同じタイプの各入力ポイントに適応させるよう構成可能である。
【００６０】
上述された実施例では、グラフィカルエレメントはリングであるが、他の実施例では、グラフィカルエレメントはまた、楕円などの他の空間上の２次元又は３次元エレメントすることが可能である。
【００６１】
開示された実施例に対する他の変形は、図面、開示及び添付した請求項を参照することから、請求された発明を実施する際に当業者により理解及び実施可能である。
【００６２】
請求項において、“有する”という単語は他の要素又はステップを排除するものでなく、“ある”という不定冠詞は複数を排除するものでない。
【００６３】
単一のユニット又は装置が、請求項に記載される複数のアイテムの機能を実行してもよい。ある手段が互いに異なる従属形式の請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に利用可能でないことを示すものでない。
【００６４】
１以上のユニット又は装置により実行される、イメージ間のジオメトリック関係の決定、対応するマーカ位置及びマーカ外観の決定などの決定は、他の何れかの個数のユニット又は装置によって実行可能である。例えば、ステップ１０３，１０４は、単一のユニット又は他の何れかの個数の異なるユニットによって実行可能である。イメージング方法によるイメージング装置の決定及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段及び／又は専用のハードウェアとして実現可能である。
【００６５】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は一部として提供される光記憶媒体やソリッドステート媒体などの適切な媒体により格納／配布されてもよいが、インターネットや他の有線又は無線通信システムなどを介し他の形式により配布されてもよい。
【００６６】
請求項の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【００６７】
本発明は、オブジェクトを撮像するイメージング装置に関する。ジオメトリック関係決定ユニットは、オブジェクトの第１イメージと第２イメージとの間のジオメトリック関係を決定し、マーカ決定ユニットは、第１イメージの第１位置に配置される第１マーカ及び第２イメージの対応する第２位置に配置される第２マーカのマーカ外観がジオメトリック関係を示すように、ジオメトリック関係に基づき第１及び第２イメージとマーカ外観とにおける対応するマーカ位置を決定する。対応する各位置に示されるマーカを有するイメージが、ディスプレイユニット上に表示される。マーカ外観はイメージ間のジオメトリック関係を示すため、特に、それらが異なるビューイングジオメトリに対応する場合、イメージの比較可能なレビューが実行可能である。
【図１】
2015505500.tif 000003
【図２】
2015505500.tif 000004
【図３】
2015505500.tif 000005
【図４】
2015505500.tif 000006
【図５】
2015505500.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月5日(2014.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
僧帽弁修復、大動脈弁又は中隔欠損の閉鎖などの心臓治療介入では、異なる構造が結果として得られる３次元ＴＥＥボリュームイメージ及び２次元ｘ線プロジェクションイメージにおいて可視的であるため、３次元経食道エコー（ＴＥＥ）ボリュームイメージングが、２次元ｘ線プロジェクションイメージングと一緒に利用される。ディスプレイユニット上で隣り合って可視化される３次元ＴＥＥボリュームイメージ及び２次元ｘ線プロジェクションイメージは、しばしば異なるビューイングジオメトリに対応し、これら２つの異なるイメージの比較を困難にする。
Ｙｉｎｇｌｉａｎ  Ｍａらによる刊行物“Ｈｙｂｒｉｄ  ｅｃｈｏ  ａｎｄ  ｘ−ｒａｙ  ｉｍａｇｅ  ｇｕｉｄａｎｃｅ  ｆｏｒ  ｃａｒｄｉａｃ  ｃａｔｈｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ  ｂｙ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｒｏｂｏｔｉｃ  ａｒｍ：ａ  ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｓｔｕｄｙ”，Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．５５，ｎｏ．１３，ｐａｇｅｓ  Ｎ３７１  ｔｏ  Ｎ３８２（２０１０）は、心臓カテーテル処置のためのハイブリッド心エコー検査（エコー）及びｘ線イメージガイダンスに関する実現可能性の研究を開示する。標準的なｘ線テーブルに付属された触覚フィードバックを備えた自己追跡遠隔操作ロボットアームが、同時的なｘ線透視及びエコー取得中に３次元（３Ｄ）経胸壁心エコープローブを操作するのに利用される。エコー及びｘ線システムのキャリブレーション及びトラッキングの組み合わせによって、３Ｄエコーイメージは２Ｄｘ線イメージに位置合わせされる。合成されたデータの可視化は、ボリュームレンダリングされた３Ｄエコーデータをオーバレイすることによって、又はセグメント化されたエコーデータから抽出された三角化された表面をｘ線イメージにオーバレイすることによって実現される。
Ａｍｅｅｔ  Ｊａｉｎらによる刊行物“３Ｄ  ＴＥＥ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈｅａｒｔ，ｐａｇｅｓ  ３２１  ｔｏ  ３２９（２００９）は、電磁トラッキングシステムを利用してイメージを位置合わせすることによって、介入装置と心臓組織との双方を一緒に可視化する機能として、最小限の非侵襲的心臓治療介入をガイドするための補完的イメージング情報を提供するため、ライブによる３Ｄ経食道心｛けいしょくどうしん｝エコー検査（ＴＥＥ）及びｘ線透視を開示する。
Ｌａｎｇ  Ｐｅｎｃｉｌｌａらによる刊行物“Ａｃｃｕｒａｃｙ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙｔｒａｎｓｅｓｏｐｈａｇｅａｌ  ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ”，Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２０１１，ｖｏｌ．７９６４，ｎｏ．１，ｐａｇｅｓ  １  ｔｏ  １０（２０１１）は、経皮大動脈置換をガイドするよう構成される新規な経食道（ＴＥＥ）超音波（ＵＳ）透視レジストレーション技術の精度を評価する研究を開示する。弁は、カテーテルを介し大動脈弁輪に挿入される。弁のナビゲーション及びポジショニングは、術中透視によって取得してガイドされる。術中透視を拡張するためのＴＥＥ  ＵＳイメージの利用は、イメージガイダンスに対する改良を提供するものとして説明される。レジストレーションは、イメージベースＴＥＥプローブトラッキング技術及びＵＳキャリブレーションを用いて実現される。ＴＥＥプローブトラッキングは、単一視点姿勢推定アルゴリズムを用いて実現される。１つのイメージからの姿勢の推定は、標準的なＯＲワークフローにおいて収集されるイメージのみを用いたレジストレーションの実現を可能にする。
ＵＳ５，６０８，８４９は、組織の１以上のリアルタイム超音波イメージと当該組織の１以上のリファレンスイメージとの間の３次元空間関係をインタラクティブに表示する方法を説明する。リファレンスイメージは、プローブを介しリファレンスイメージデータを取得し、空間ロケータによりリファレンスイメージデータに対応する位置データを取得することによって生成される。リアルタイムイメージは、超音波プローブを介しリアルタイムイメージデータを取得し、空間ロケータを介しリアルタイムイメージデータに対応する位置データを取得することによって生成される。リファレンスイメージデータ、リファレンス位置データ、リアルタイムイメージデータ及びリアルタイムイメージ位置データが、処理格納手段に送信され、リアルタイムイメージデータとリファレンスイメージデータとの間の空間関係を表す独立したデータが生成される。リファレンスイメージとリアルタイムイメージとの間の３次元空間関係が瞬時に表示されるリアルタイムイメージとリファレンスイメージとの一方又は双方が表示される。一例によると、大動脈弁と心尖との中心が第１及び第２リファレンスイメージのそれぞれにおおてカーソルによりマーク付けされてもよく、空間において直線を規定する。当該直線の終点を介しそれに直交する虚数平面がコンピュータソフトウェアにより構成され、その中心が直線の終点を表す円として表されてもよい。これらの虚数平面とリアルタイムイメージ平面との交差は、リアルタイムイメージと共に表示された円を介した交点の直線として表され、リアルタイムイメージ平面ポジショニングをガイドするのに利用されてもよい。
【国際調査報告】
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