(57)【要約】本発明は、画像取得中に介入Ｘ線撮像装置の動作を支援するための装置と、Ｘ線撮像装置の動作を支援する方法と、介入Ｘ線撮像装置と、コンピュータ・プログラム要素と、コンピュータ読み取り可能媒体と、に関する。Ｘ線撮像装置は、撮像される対象の物体におけるＸ線減衰レベルの差に応じてＸ線量を変動させることができ、画像を取得する場合に複数の撮像幾何学的位置のいずれか１つをとることができる。様々なビューの全体を通して所与の一定の画像品質を維持するべきである場合、現在の投射ビューから更新投射ビューに変更する場合に生じるＸ線量の変化について、Ｘ線撮像装置のオペレータに、視覚的、音響的、又は触覚的な指示を与える。
2015500119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像取得手順中のＸ線撮像装置の動作を支援するための装置であって、前記Ｘ線撮像装置は、撮像される対象の物体におけるＸ線減衰レベルの差に応じてＸ線量を変動させることができ、前記Ｘ線撮像装置は更に、画像を取得する場合に複数の撮像幾何学的位置のいずれか１つをとることができ、前記装置は、
画像取得において用いるため、更新された撮像幾何学的位置のために現在の撮像幾何学的位置を変更する要求を受信するよう構成された入力ユニットと、
前記撮像幾何学的位置と前記Ｘ線量との関数関係を記憶するよう構成されたメモリ・ユニットであって、前記関数関係は前記対象の物体における予想Ｘ線減衰レベルに基づく、メモリ・ユニットと、
前記記憶された関数関係を用いて、前記介入Ｘ線撮像装置の人のオペレータに、基準位置で必要なＸ線量に対する前記更新された撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の変化の指示を与えるよう構成された出力ユニットと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能であり、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、複数の幾何学的位置対Ｘ線量インジケータ要素を含み、各インジケータ要素は、前記幾何学的位置の１つと、この撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の相対的な変化と、を表す、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記Ｘ線量の変化は、前記インジケータ要素によって視覚的に表現され、前記視覚的表現は、前記インジケータ要素の全体を通したＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記グラフィック・ディスプレイは、サイズを有し且つ前記インジケータ要素のいずれか１つに配置された少なくとも１つの線量使用インジケータを含み、前記サイズは、現在の撮像手順において用いられる前記Ｘ線量と共に変化し、又は、前記サイズは、以前の撮像手順又は一連の以前の撮像手順における各前記撮像幾何学的位置において用いられた線量を表す、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記インジケータ要素は、撮像幾何学的位置とＸ線量との間の前記記憶された関数関係の複数の等高線の１つの点を形成する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記グラフィック・ディスプレイは、カーソルを含むグラフィカル・ユーザ・インタフェースであり、前記グラフィック・ディスプレイにおける前記カーソルの位置は、前記現在の撮像幾何学的位置を表し、前記Ｘ線撮像装置が前記現在の位置から前記更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれて前記カーソル位置は変動する、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記指示は、前記複数の撮像幾何学的位置でのＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動するピッチを有する音響信号により与えられ、前記撮像幾何学的位置が前記現在の撮像幾何学的位置から前記更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれて前記ピッチは変動する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記機械的指示は、撮像幾何学的位置の変更を要求するために前記オペレータが用いる機械式制御デバイスに作用する負のフィードバック信号の形態であり、前記負のフィードバック信号は、前記機械式制御デバイスに与えられる振動等であり、前記負のフィードバックの強度又は前記振動の周波数は、前記複数の撮像幾何学的位置でのＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動し、前記撮像幾何学的位置が前記現在の位置から前記更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれて前記フィードバック強度又は前記周波数は変動する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能であり、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、異なる撮像幾何学的位置を表す異なるグリッド位置インジケータを有するグリッド構造を含み、前記グリッド位置インジケータは、視覚的に表現され、前記表現は、要求Ｘ線量の変化と共に前記グリッド位置インジケータ全体にわたって変動し、前記変化は、前記物体の画像取得のために各前記撮像幾何学的位置が用いられた場合に予想されるＸ線減衰レベルで表され、前記グラフィック・ディスプレイは更に、サイズを有し且つ前記グリッド位置インジケータのいずれか１つに配置された少なくとも１つの線量使用インジケータを含み、前記サイズは、現在の撮像手順において用いられる前記Ｘ線量と共に変化し、又は、前記サイズは、以前の画像取得手順又は一連の以前の撮像取得手順における各前記撮像幾何学的位置において用いられた前記Ｘ線量を表す、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記グラフィック・ディスプレイは、サイズを有する更に別の線量使用インジケータを含み、前記出力ユニットは、２つのサイズのうち大きいものが予め定められた最大サイズを超えないように前記２つのサイズを相互に対してスケーリングするように動作し、前記最大サイズは、前記表示されたグリッド構造のサイズに関連して予め設定される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記減衰レベルの前記視覚的表現は、（i）平均水等価患者厚、（ii）平均又はピーク空気カーマ率、又は（iii）前記物体の実効線量のいずれか１つにマッピングすることにより行われる、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能であり、前記物体は、前記画像取得中にテーブル上に配置され、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、視覚的に表現されたＸ線源−画像距離インジケータ又はテーブル高インジケータを含み、前記視覚的表現は、前記Ｘ線源−画像距離又は前記テーブル高で必要とされるか又は用いられるＸ線量の相対的な変化を示す、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能であり、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、前記撮像手順においてユーザ選択可能な検出器サイズで用いられる前記Ｘ線量のための視覚的に表現されたインジケータと、前記選択可能な検出器表面サイズでのコリメータ使用を示すコリメーション使用インジケータと、を含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記視覚的表現は、（i）色分け、（ii）グレー値表現、又は（iii）前記グリッド構造の画定に用いられる線について異なる線の種類を用いることによる表現、のいずれか１つを含む、請求項３、４、９、１０、１１、１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線撮像装置は、介入Ｃアーム・タイプである、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記撮像幾何学的位置は、回転角及びアンギュレーション角並びにＸ線源−画像距離のいずれか１つ以上を含むパラメータによって与えられる、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
画像取得手順中のＸ線撮像装置の動作を支援する方法であって、前記Ｘ線撮像装置は、撮像される対象の物体におけるＸ線減衰レベルの差に応じてＸ線量を変動させることができ、前記Ｘ線撮像装置は更に、画像を取得する場合に複数の撮像幾何学的位置のいずれか１つをとることができ、前記方法は、
画像取得において用いるため、更新された撮像幾何学的位置のために現在の撮像幾何学的位置を変更する要求を受信するステップと、
前記撮像幾何学的位置と前記Ｘ線量との関数関係を記憶したメモリ・ユニットにアクセスするステップであって、前記関数関係は前記対象の物体における予想Ｘ線減衰レベルに基づく、アクセスするステップと、
前記記憶された関数関係を用いて、前記介入Ｘ線撮像装置の人のオペレータに、基準位置で必要なＸ線量に対する前記更新された撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の変化の指示を与えるステップと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記指示を与えるステップは、スクリーン上に表示するためにグラフィック・ディスプレイを生成するステップを含み、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、複数の幾何学的位置対Ｘ線量インジケータ要素を含み、各インジケータ要素は、前記幾何学的位置の１つと、この撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の相対的な変化と、を表す、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記指示を与えるステップは、負のフィードバック信号を送出するステップを含み、前記信号は、撮像幾何学的位置の変更を要求するために前記オペレータが用いる機械式制御デバイスに作用し、前記機械式制御デバイスに与えられる振動等であり、前記負のフィードバックの強度又は前記振動の周波数は、前記複数の撮像幾何学的位置でのＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動し、前記撮像幾何学的位置が前記現在の位置から前記更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれて前記フィードバック強度又は前記周波数は変動する、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記指示を与えるステップは、スクリーン上に表示するためにグラフィック・ディスプレイを生成するステップを含み、前記グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、異なる撮像幾何学的位置を表す異なるグリッド位置インジケータを有するグリッド構造を含み、前記グリッド位置インジケータは、視覚的に表現され、前記表現は、要求Ｘ線量の変化と共に前記グリッド位置インジケータ全体にわたって変動し、前記変化は、前記物体の画像取得のために各前記撮像幾何学的位置が用いられた場合に予想されるＸ線減衰レベルで表され、前記グラフィック・ディスプレイは更に、サイズを有し且つグリッド・ポイントのいずれか１つに配置された少なくとも１つの線量使用インジケータを含み、前記サイズは、各前記撮像幾何学的位置における現在の撮像手順又は一連の以前の撮像手順において用いられた前記Ｘ線量と共に変化する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置を含む介入Ｘ線撮像装置。
【請求項２２】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置を制御するためのコンピュータ・プログラム要素であって、処理ユニットにより実行された場合に請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法を実行するように適合されたコンピュータ・プログラム要素。
【請求項２３】
請求項２２に記載のコンピュータ・プログラム要素を記憶したコンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得中に介入Ｘ線撮像装置（interventional  x-ray  imager）の動作を支援するための装置と、Ｘ線撮像装置の動作を支援する方法と、介入Ｘ線撮像装置と、コンピュータ・プログラム要素と、コンピュータ読み取り可能媒体と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像機器は、患者の状態に関する手がかりを得るため、又は医学的介入中に、医療従事者によって広く用いられている。ＷＯ２０１１／０４２８３４号にＸ線撮像機器が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｘ線機器を用いる場合、患者が、健康上のリスクがあるＸ線放射にある程度被ばくすることは避けられない。最新のＸ線機器により、オペレータが目下の医学的な必要性に応じてＸ線量を変動させることができる。しかしながら、この自由度によって、所与の画像取得の際に用いる患者のＸ線被ばくレベルと、その取得中に得られる画像材料の医療的な妥当性との間で正しいバランスをとろうとする医療従事者に負担がかかる場合がある。
【０００４】
従って、Ｘ線撮像装置を動作させる際に医師をサポートすることが求められることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決されるが、従属請求項には更なる実施形態が組み込まれている。
【０００６】
以下に記載する本発明の態様は、画像取得中に介入Ｘ線撮像装置の動作を支援する方法、Ｘ線撮像装置、コンピュータ・プログラム要素、及びコンピュータ読み取り可能媒体に等しく適用可能であることに留意すべきである。
【０００７】
本発明の一態様によれば、画像取得手順中にＸ線撮像装置の動作を支援するための装置が提供される。
【０００８】
Ｘ線撮像装置は、撮像される対象の物体におけるＸ線減衰レベルの差に応じてＸ線量を変動させることができ、画像を取得する場合に複数の撮像幾何学的位置の１つをとることができる。
【０００９】
本装置は、
画像取得において用いるため、更新された撮像幾何学的位置のために現在の撮像幾何学的位置を変更する要求を受信するよう構成された入力ユニットと、
撮像幾何学的位置とＸ線量との関数関係を記憶するよう構成されたメモリ・ユニットであって、関数関係は対象の物体における予想Ｘ線減衰レベルに基づく、メモリ・ユニットと、
記憶された関数関係を用いて、介入Ｘ線撮像装置の人のオペレータに、基準位置で必要なＸ線量に対する更新された撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の変化の指示を与えるよう構成された出力ユニットと、
を備える。
【００１０】
撮像取得手順は１回以上の「運転（run）」を含み、その各々において、照射のためすなわち例えばＸ線投射画像を「撮影」すなわち取得するために、各撮像幾何学的位置が用いられる。
【００１１】
一実施形態によれば、Ｘ線撮像装置は介入Ｃアーム・タイプであり、撮像幾何学的位置を変更するために手動制御を有する。撮像幾何学的位置は、撮像装置の１つ以上の可動部分の座標又は他の設定パラメータである。それらの部分と撮像対象の物体の位置とを組み合わせた相互の空間的関係が、画像取得に用いられる入射角を画定する。撮像装置は、Ｘ線源と、このＸ線源によって放出されて撮像対象の物体によって減衰されたＸ線を検出するための検出器と、を含む。「臨床」又は投射ビューの入射角は、Ｘ線が物体に入射する３Ｄ空間における角度を画定する。
【００１２】
一実施形態によれば、撮像幾何学的位置は、Ｃアームの回転角及びアンギュレーション（angulation）角並びに選択可能なＸ線源−画像検出器距離（ＳＩＤ）のいずれか１つ以上を含むパラメータによって与えられる。
【００１３】
介入ＣアーチＸ線撮像において、いくつかの撮像幾何学的位置又は角度は、他のものよりもはるかに「Ｘ線量に関して患者に優しい」ものであり、必要な線量が少なくて済む。所望の画像品質を維持するために必要なこの線量は、組織内のＸ線の伝搬距離に直接的に相関する。例えば、心臓に適用する場合、「高角（high  angle）」スパイダー・ビュー（spider  view）は、通常の正面（ＡＰ：前後方向）画像に比べて６倍のＸ線量が必要である。この装置は、幾何学的角度の比較的小さい変動は、解剖学的組織の視認性にほとんど影響しないが、線量に対しては大きな減少効果を与えることができるという事実を利用する。
【００１４】
臨床的な意味において、最適なビューは比較的高い線量を必要とするが、この最適なビューをわずかに異なる角度にすると、画像品質及び解剖学的組織の観点では良好でありながら、必要なＸ線量が著しく低くなる。
【００１５】
一実施形態によれば、異なる位置で維持される画像品質は可変である。このため、メモリに保持されるデータ値は再計算される。これによって、臨床医は、適切なビューの選択を更に制御することができる。
【００１６】
関数関係は、必要な線量が撮像幾何学的位置の変化によってどのように変化するかを記述する１組のデータ値である。これらの値は、選択可能な基準撮像幾何学的位置における必要なＸ線量に対するこの変化を記述する。可能な撮像幾何学的位置座標の各々は、その座標位置における必要な線量の相対的な変化を説明する比に関連付けられる。一実施形態において、それらの比が割り当てられるのは、全ての可能な撮像幾何学的位置座標（「位相空間」）のうち選択可能なサブセットだけである。後に必要に応じて、補間ルーチンによって中間位置の比を生成することができる。
【００１７】
この装置は、医師が視認角度と患者の線量との間で最良の妥協点を選択することを支援する。現在の幾何学的角度及びＳＩＤ設定の双方を知らない医師は、視認のために必要以上の高角／ＳＩＤを用いる場合がある。これが特に当てはまるのは、オペレータが撮像装置の手動撮像幾何学的位置制御を用いている際に所望の幾何学的位置を通り越し、これを補正しない場合である。
【００１８】
この装置により（リアルタイムで）生成される指示信号は直観的であり、介入中等の極めて多忙な環境にある臨床医であっても、撮像幾何学的位置の変動と共にどのように線量要求が変化するかを迅速に確認することができる。彼又は彼女は、ある想定位置において必要な線量が高い線量であるか否か、及びその想定位置の近傍でどのように線量が変化するかを迅速に理解して、充分な近さであるが線量要求がもっと低いと思われる位置を見つけることができる。
【００１９】
一実施形態によれば、指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能である。グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、複数の幾何学的位置対Ｘ線量インジケータ要素を含み、各インジケータ要素は、幾何学的位置の１つと、この撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の相対的な変化と、を表す。
【００２０】
一実施形態によれば、Ｘ線量の変化はインジケータ要素によって色分けされ、色分けは、インジケータ要素の全体を通してＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動する。
【００２１】
一実施形態によれば、インジケータ要素は、撮像幾何学的位置とＸ線量との間の記憶された関数関係の複数の等高線の１つの点を形成する。直観的に、等高線ＧＵＩは、必要な線量レベルと撮像幾何学的位置との間の関数関係の「バーチャルランドスケープ（virtual  landscape）」を形成する。
【００２２】
一実施形態によれば、グラフィック・ディスプレイはカーソルを含むグラフィカル・ユーザ・インタフェースであり、グラフィック・ディスプレイにおけるカーソルの位置は現在の撮像幾何学的位置を表し、Ｘ線撮像装置が現在の位置から更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれてカーソル位置は変動する。
【００２３】
幾何学的位置の制御はオペレータによって行われるままであるが、装置はこのビュー対線量トレードオフを認識し、ＧＵＩによる直観的な視覚的手がかりを提供し、この関数関係の「バーチャルランドスケープ」をより良くナビゲートする。このようにして、ストレスのかかる介入中であってもＡＬＲＡガイドラインを順守することができる。
【００２４】
一実施形態によれば、指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能である。グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、異なる撮像幾何学的位置を表す異なるグリッド位置インジケータを有するグリッド構造を含む。グリッド位置インジケータは視覚的に表現され、この表現は要求Ｘ線量の変化と共にグリッド位置インジケータ全体にわたって変動する。この変化は、物体の画像取得のために各撮像幾何学的位置が用いられた場合に予想されるＸ線減衰レベルで表される。グラフィック・ディスプレイは更に、サイズを有し且つグリッド・ポイントのいずれか１つに配置された少なくとも１つの線量使用インジケータを含む。サイズは、各撮像幾何学的位置における現在の撮像手順又は一連の以前の撮像手順において用いられたＸ線量と共に変化する。
【００２５】
一実施形態によれば、グラフィック・ディスプレイは、サイズを有する更に別の線量使用インジケータを含む。出力ユニットは、２つのサイズのうち大きいものが予め定められた最大サイズを超えないようにこの２つのサイズを相互に対してスケーリングするように動作する。最大サイズは、表示されたグリッドのサイズに関連して予め設定される。これによって、線量使用インジケータのサイズが他のインジケータに対してアンバランスに大きくなってグリッドのビューを妨げることを防ぐ。これは、ある特定の幾何学的位置が他のものよりも不釣り合いなほど頻繁に用いられる場合に特に有用である。
【００２６】
一実施形態によれば、減衰レベルは、（i）平均水等価患者厚、（ii）平均又はピーク空気カーマ率、又は（iii）物体の実効線量のいずれか１つによって視覚化される。一実施形態によれば、所与の撮像幾何学的位置を用いた患者の減衰量又はレベルは、水等価組織内経路長の尺度にマッピングされる。例えば骨では、１ｃｍの骨は数ｃｍの水等価患者厚となる。
【００２７】
生成されたグラフィック・ディスプレイは、一実施形態では色分け及び異なるサイズのインジケータ・シンボルを利用することで、２Ｄスクリーン上に４次元情報を視覚化することが難しい表現を可能とする。ＧＵＩによって、撮像システムのＣアームのアンギュレーション及び回転の関数として、検査使用（フレーム数、運転数、運転時間又は線量／ＡＫ）、及び平均患者厚又は相対線量の双方を同時に表示することができる。患者厚及び検査線量使用の同時表示によって、オペレータは、物体に対して行われる現在の検査又は以前の一連の検査のいずれかでどのくらいの線量を用いたかの完全な概要を維持することができる。このグラフィック情報は、実際の撮像手順の後にオフライン環境で検索可能且つ視認可能であり、Ｘ線撮像装置のオペレータが異なる量及びパラメータで表される線量使用をより良く理解するための訓練及び教育の目的に有益とすることができる。
【００２８】
一実施形態によれば、指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能である。物体は画像取得中にテーブル上に配置される。グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、色分けされたＸ線源−画像距離又はテーブル高インジケータを含み、色分けは、各Ｘ線源−画像距離又はテーブル高で必要とされるＸ線量の相対的な変化を示す。
【００２９】
一実施形態によれば、指示は、視覚的なものであってグラフィック・ディスプレイとしてスクリーン上に表示可能である。グラフィック・ディスプレイは、表示された場合、撮像手順においてユーザ選択可能な検出器サイズで用いられるＸ線量のための視覚的に表現されたインジケータと、選択可能な検出器表面サイズでのコリメータ使用を示すコリメーション使用インジケータと、を含む。
【００３０】
そのように生成されたＸ線量に関するグラフィック情報は、特定の患者及び／又はオペレータの検査履歴を見直すための報告ツールによって用いることができ、又はオンラインで要求することができ、撮像手順が進むにつれて更新される。
【００３１】
一実施形態によれば、指示は、複数の撮像幾何学的位置でのＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動するピッチを有する音響信号により与えられる。撮像幾何学的位置が現在の撮像幾何学的位置から更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれてピッチは変動する。
【００３２】
一実施形態において、ジョイスティックを用いて位置を制御している間に、指示信号は負のフィードバック信号としてＣアーム撮像装置のオペレータに与えられる。
【００３３】
幾何学的移動制御の負のフィードバック機構は低線量角度を優先し、オペレータを高線量角度から低線量角度へと案内することによって高線量角度の使用を抑制する。
【００３４】
一実施形態によれば、（リアルタイムの）負のフィードバック指示信号は、オペレータが撮像幾何学的位置の変更を要求するために用いるジョイスティック等の機械式制御デバイスに作用する。
【００３５】
一実施形態によれば、負のフィードバックは機械式制御デバイスに与えられる振動の形態である。
【００３６】
負のフィードバックの強度又は振動の周波数は、複数の撮像幾何学的位置でのＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動する。撮像幾何学的位置が現在の位置から更新された撮像幾何学的位置まで変化するにつれて、周波数等のフィードバック強度は変動する。実施形態において、撮像装置のＣアームが高いＸ線量要求で位置間を移動する場合、ジョイスティックは高い周波数で振動する。
【００３７】
一実施形態によれば、負のフィードバックは、Ｃアームが異なる撮像幾何学的位置を移動する速度を適合させることによる。高線量角度への動きは減速されるが、低線量角度への動きは加速されて、オペレータが低線量角度を選択することを促進する。
【００３８】
この装置は、全ての可能な撮像幾何学的位置により形成される位相空間における低線量領域を「安定状態」と見なし、高線量領域を装置の制御回路によって「混乱状態」と見なすという意味で、負のフィードバックを与える。装置は、安定状態から遠ざかる撮像幾何学的位置の変更に対抗し、安定状態に近付く変更を優先するように、制御デバイスに作用する。
【００３９】
装置は、手動の幾何学的移動制御を有するＸ線撮像装置と共に用いることができる。装置は、既存の撮像幾何学移動システムのアドオンとして一体化することができる。一実施形態では、装置は、移動部分がその前方に偶然現れた物体に衝突することを回避する衝突防止サブシステムの拡張部を形成する。グラフィカル・ユーザ・インタフェースは、既存のＸ線撮像装置において用いられるネイティブ・モニタとして提供することができる。
【００４０】
これより、本発明の例示的な実施形態について、以下の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｘ線撮像装置の動作を支援するための装置と協働するＸ線撮像装置の概略ブロック図である。
【図２】画像取得中の図１の撮像装置の正面図を概略的に示す。
【図３】図１の装置により生成されるグラフィカル・ユーザ・インタフェースの一実施形態を示す。
【図４】図１の装置により生成されるグラフィカル・ユーザ・インタフェースの第２の実施形態を示す。
【図５】Ｘ線撮像装置の動作を支援する方法のフローチャートを示す。
【図６】図１の装置により生成されるグラフィカル・ユーザ・インタフェースの第３の実施形態を示す。
【図７】図１の装置により生成されるグラフィカル・ユーザ・インタフェースの更なる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１を参照すると、Ｃアーム・タイプの介入Ｘ線撮像機器１００（Ｘ線撮像装置）が示されている。「Ｃ」形のアーム１０５又はフレームは、その端部の１つにＸ線源１２０が取り付けられ、他方の端部に対向関係で、Ｘ線源１２０により放出されるＸ線を検出するよう構成された検出器１１０が取り付けられている。
【００４３】
剛性のＣアーム１０５は、接合部を介して軸に接続されている。軸は軸受１３０に支承されて、Ｘ線源１２０及び検出器１１０の組み合わせ（「Ｘ線源−検出器の組み合わせ（ensemble）」）を担持するアーム１０５の回転を可能とする。軸受１３０はスリップ・リング構成を含み、Ｘ線源−検出器の組み合わせとオペレータ・コンソール１８０との間で適切な通信ネットワークを介して電子信号を交換可能となっている。
【００４４】
アーム１０５の回転中にＸ線源１２０及び検出器１１０によって描かれる円の中心に、テーブル又は患者用ストレッチャ１２５が配置されている。患者１１５は、対象の解剖学的物体が実質的に前述の円の中心に配置されるように、テーブル１２５上に配置される。対象の物体は、例えば心臓血管内にカテーテルを配置する場合、Ｘ線撮像装置によりサポートされる心臓介入中の患者の心臓とすることができる。
【００４５】
画像取得運転中、患者１１５は、図１に示すように、頭を前方（cranial  direction）に向け、足を後方（caudal  direction）に向けて、テーブル１２５上に横たわる。Ｃアーム１０５は、患者１１５、したがって心臓１１６を中心に回転して、Ｘ線画像が取得される心臓１１６の所望の投射ビュー（projection  view）を可能とする特定の角度位置βとなる。
【００４６】
次いで、Ｘ線源１２０は患者の心臓１１６に衝突するＸ線を発する。Ｘ線はＸ線源１２０から発して心臓１１６を通過し、次いで検出器１１０に入射する。各Ｘ線ｐは検出器１１０に当たり、信号を生成し、この信号がデータ取得システム１３５によって画素画像情報に変換される。Ｘ線ｐは心臓１１６の組織を通過する際に減衰する。減衰の程度又はレベルは、その画素に関連付けられた各グレー値として記録され符号化される。
【００４７】
Ｃアーム１０５は心臓１１６及び患者１１５の長手方向の軸を中心に回転可能であるので、撮像装置１００のオペレータが望む通りに、複数の異なる投射角−β又は＋βにおける複数の投射画像（「ビュー」）を取得することができる。
【００４８】
撮像装置１００は、更なる自由度、すなわち接合部１３２及び長手方向の軸に垂直な軸を中心とした回転（「アンギュレーション」）を提供する。このため、Ｃアーム１０５により担持される回転可能なＸ線源−検出器の組み合わせが描く円の面を、接合部１３２を中心として基準方向０°に対する所望のアンギュレーション角−α／＋αに傾けることができる。０°のアンギュレーションでは、Ｘ線源−検出器のラインは患者の胸部に対してほぼ直角である。＋αのアンギュレーションでは検出器１１０が後方に動くようにアーム１０５が傾き、−αのアンギュレーションでは検出器１１０が前方に動くようにアーム１０５が傾く。
【００４９】
次いで、異なるアンギュレーション角及び回転角の組み合わせで取得された複数の投射画像は、ＤＡＳ１３５からデータベース１６０に転送され、データベース１６０において投射画像はＤＩＣＯＭ等の適切なフォーマットで記憶される。Ｘ線撮像装置１００の動作は操作コンソール１８０において制御される。操作コンソール１８０はスクリーン１９０と通信し、スクリーン１９０において取得投射画像を見ることができる。
【００５０】
Ｘ線撮像装置１００において、投射角（入射角）又は「臨床ビュー」は、回転角及びアンギュレーション角（α、β）のペアによって画定され、目下の医療診断又は介入タスクに応じてオペレータによって選択される。
【００５１】
図１に縦の双方向矢印で示すように、検出器１１０の半径方向の可動性によって、更に別の自由度が与えられる。検出器１１０は、患者１１５に近付く方向又は患者１１５から遠ざかる方向に移動可能である。これによって、衝突したＸ線が身体組織から出てくる際の散乱を制御することができる。
【００５２】
また、Ｘ線撮像装置１００は、患者１１５のために予め設定された最大許容可能Ｘ線量が観察されることを確実にする自動Ｘ線量制御ループ・ユニット（図示せず）を含むことができる。
【００５３】
また、Ｘ線量コントローラは、Ｘ線源１２０により放出された入射Ｘ線量を制御して、画像品質（ＩＱ）を制御する。ＩＱは、投射画像内の画素情報を読み取る際に、適切に構成されたコントラスト−ノイズ（ＣＮＲ）回路によって比として定量化し出力することができる。ＩＱはＸ線量によって直接的に変化するので、画像の取得において用いられるＸ線量を高くすると、その画像のＩＱが高くなる。
【００５４】
このため、Ｘ線画像取得の２つの態様は、（i）解剖学的組織のどの部分を主として画像に表すことが可能であるかを決定する投射角、及び（ii）解剖学的組織が表される画像品質を決定する、取得に用いられるＸ線量、である。
【００５５】
投射角と必要なＸ線量との間には関数関係がある。ここで、この関数関係の基礎となる物理的現象について、撮像装置１００の正面図を示す図２を参照して説明する。
【００５６】
Ｃアーム１０５の縦の実線は０°位置に示されているので、センサ−検出器ラインは患者１１５の胸部にほぼ垂直である。点線は、回転角＋β＞０°のＣアーム１０５を示す。
【００５７】
双方の角度位置において、Ｘ線源１２０により放出されたＸ線ｐは患者１１５の心臓１１６を通過する際に減衰し、この減衰したＸ線ｐは次いで検出器１１０により検出される。心臓１１６及び患者１１５の胸部の解剖学的組織のため、回転角０°での組織内経路長ｌ０は回転角＋βでの組織内経路長ｌβよりも短い。図２は、入射角を変更すると、一般的にこれに伴って、組織内経路長すなわちその入射角で組織に入射するＸ線が貫通しなければならない組織量が変化することを例示的に示している。ランベルト・ベールの法則によれば、検出器１１０において検出されるＸ線強度の低下は組織内経路長に指数関数的に比例する。換言すると、前後方向（ＡＰ）画像において、予め設定されたＩＱを維持するために双方の場合で同一の出射Ｘ線量（検出器１１０により検出される線量）が必要であるならば、回転角＋β（「高角度」）で必要な入射Ｘ線量（Ｘ線が組織を貫通する前に必要な線量）は、０°の回転角で必要な入射Ｘ線量よりも指数関数的に大きい。類推により、アンギュレーション角αについても同様の観察が当てはまる。
【００５８】
放射伝搬についての逆二乗の法則によれば、線量はＸ線が伝搬する合計距離の逆二乗と共に低下するので、Ｘ線源−画像距離（ＳＩＤ）を変更した場合に同様の分析を行うことができる。
【００５９】
組織が約３ｃｍ追加されるたびに（水等価厚に標準化）、患者の入射Ｘ線量は同一のＣＮＲを維持するために２倍に上昇させる必要があり、又は、Ｘ線量が不変のままである場合にＣＮＲが√２分の１に低下することが観察されている。実際、「高角」ビューは、ＣＮＲを維持するために４〜６倍を超える線量を必要とし、又はＸ線量が不変のままである場合にＣＮＲは２〜３分の１に低下する。
【００６０】
投射角又はビュー（α、β）は、検出器１１０の選択可能な半径方向位置により与えられるＳＩＤと共に、撮像幾何学的位置（α、β、ＳＩＤ）を画定する。撮像幾何学的位置は、投射画像においてどの解剖学的フィーチャ（feature）又は対象の解剖学的組織のどの部分が見えるかを決定する。
【００６１】
撮像幾何学的位置座標（α、β、ＳＩＤ）は、ジョイスティック１７０等の機械式制御デバイスを用いてオペレータ・コンソール１８０でオペレータによって選択される。例えば、ジョイスティックを左又は右に動かすと、アンギュレーション角αは前方に（−α）又は後方に（＋α）それぞれ変化する。同様に、ジョイスティックを上又は下に動かすと、回転角βは時計回りに（＋β）又は反時計回りに（−β）それぞれ変化する。検出器１１０の半径方向位置であるＳＩＤは、ジョイスティック１７０を引くこと又は押すことによって調整することができる。
【００６２】
（ＳＩＤ以外の）撮像幾何学的位置の変更は、基本的にそれ自体で線量レベルを変えるものではないが、かかる幾何学的位置の変更に関連して一般に減衰レベルの差が生じる。図２に示すように、これは、組織内経路長が長くなると、予め設定された画像品質要求を維持するために必要なＸ線量が高くなるからである。
【００６３】
再び図１を参照すると、その右下に、介入Ｘ線撮像装置１００の動作を支援するための装置のブロック図が示されている。
【００６４】
装置２００はデジタル処理ユニットであり、入力ユニット２０１、メモリ・ユニット２０５、及び出力ユニット２１０を含む。
【００６５】
装置のコンポーネントは処理ユニット２００に組み込んで示す。しかしながら、これは図示を明瞭にするためだけのものである。装置のコンポーネントである入力ユニット２０１、メモリ・ユニット２０５、及び出力ユニット２１０は、分散させて適切な通信ネットワークで接続することも可能である。図１に示す実施形態においては、コンポーネント２０１、２０１、及び２０５は、処理ユニット２００上のソフトウェア・ルーチンとして動作している。これらのコンポーネントは、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）又はＳｉｍｕｌｉｎｋ（登録商標）等の適切な科学コンピューティング・プラットフォームを用いてプログラムし、次いでライブラリに維持されたＣ＋＋又はＣルーチンに変換し、処理ユニット２００により要求された場合にリンクすることができる。更に別の実施形態では、これらのコンポーネントは、専用ＦＰＧＡとして又はハードワイヤード・スタンドアロン・チップとして構成することも可能である。
【００６６】
大まかに言えば、装置２００は、介入手順において作業中の医師が心臓１１６の最良の臨床ビューと患者１１５のためのできるだけ低いＸ線被ばくとの間のトレードオフを図る際に役立つ。前述のように、臨床ビューは選択された撮像幾何学的位置によって決定される。いくつかの幾何学的位置（高角）は、臨床的な見地から解剖学的組織の最良のビューを提供する。しかしながら、この代償として患者のＸ線被ばく量が増す場合がある。「アプリオリの」最良の臨床ビューからわずかに外れた撮像幾何学的位置を用いると、心臓１１６のほぼ同じ臨床ビューが得られるが、Ｘ線量をはるかに低くすることができる。装置２００は、この線量対幾何学的位置のトレードオフの指示を与えることによって、医師による撮像装置１００の動作を支援する。
【００６７】
指示は、介入中又は検査中にスクリーン１９０上に表示可能なユーザ・インタフェース１９５によって視覚的に、又はＣアーム撮像幾何学的位置が高線量角度に近付いた場合に警告ライト１４０の点滅又は色の変化等の他の視覚的な手がかりによって与えられる。視覚的指示の代わりに又はそれに加えて、スピーカ１５０を適切に構成されたサウンド・カードによって作動させて、Ｃアーム１０５が全ての可能な画像幾何学的位置によって形成される位相空間内の高線量角度領域に近付いた場合にピッチが直接的に変動する警告トーンを発することも可能である。
【００６８】
別の実施形態においては、装置２００は、オペレータがジョイスティック１７０を用いてＣアーム１０５の撮像幾何学的位置を変更し高線量角度領域へと操縦した場合に、ジョイスティック１７０上で負のフィードバックの形態の触覚的指示を与えるよう構成されている。
【００６９】
一実施形態において、Ｃアーム撮像幾何学的位置が高線量角度に近付くと、適切に構成されたアクチュエータによってジョイスティックの振動が実行される。高線量角度に近付くと振動の周波数が高くなり、これによってオペレータに警告を与える。
【００７０】
別の実施形態では、Ｃアーム１０５が高線量角度の方へ動くようにジョイスティック１７０が操作された場合、ジョイスティックの可動性が自動的に妨げられ、これによってオペレータが高線量角度領域の方向に進めることを抑制する。
【００７１】
上述の負のフィードバックによる触覚の例のいずれにおいても、ジョイスティックは力フィードバック技術で構成されている。ジョイスティック筐体内に１対の電気モータが配置されている。電気モータは、装置２００と通信するジョイスティック内蔵プロセッサによって制御される。現在必要なＸ線量レベルに応じて、装置２００がジョイスティックのプロセッサに制御コマンドを発する。モータは、筐体内に延出するジョイスティック軸の部分と歯車列（gear  train）を介して係合し、これによって軸に動きを与えるよう構成されている。ユーザが与えるジョイスティック軸の動きの結果として、Ｘ線量要求が高くなる幾何学的位置をＣアーム１０５がとった場合、モータは、ユーザが与えるジョイスティック軸の動きに対して漸進的に対抗する機械的モーメントを生成する。
【００７２】
動作  
装置２００は、撮像幾何学的位置又は設定を変更するとどのくらい線量レベルが上がるか又は下がるのかの予測を支援する。
【００７３】
予想される（基準撮像幾何学的位置に対する）Ｘ線量変化対撮像幾何学的位置は、２次元以上の行列又はアレイ等、適切なデータ構造でメモリ１１０に（検査前に）予めロードされる。
【００７４】
一実施形態においては、以前の介入からの平均値を用いてＸ線量値の相対変化を蓄積し、可能な撮像幾何学的位置の各々における予想Ｘ線量レベル間の関数関係を表す。このために、可能な撮像幾何学的位置の各々について、入射及び出射線量が比較され、それらの比が記録される。このように、経時的にデータペアの値を蓄積し、関数関係のサンプルを表すことができる。代替として、ファントムを用いて、ファントムでの複数のＸ線試験運転において所望の線量−撮像位置データ値ペアを得ることができる。
【００７５】
一実施形態では、該当する解剖学的組織の物理的及び／又は数学的モデルを用いてこの関数関係を再構築し、次いでそのモデルを装置２００によって用いて予想減衰レベルを予測し、したがって可能な撮像幾何学的位置及び画像構成の各々において必要なＸ線量を予測することができる。
【００７６】
この関数関係を表す値を生成するために、心臓の断面画像をＣＴスキャナによって取得し、心臓及びその周囲の胸部組織の幾何学形状を模倣した３Ｄ幾何学メッシュ（mesh）を設けることができる。好ましくは、メッシュ幅は、Ｃアーム１０５のアクチュエータが回転及びアンギュレーションの動きを行うために動作する角度分解能（角度増分で）に対応する。心臓及びその周囲の組織の化学組成は充分に理解されているので、各３ＤメッシュボクセルにＸ放射吸収又は減衰係数を割り当てることができる。上述のランベルト・ベールの法則及び逆二乗の法則を用いて、撮像装置１００のＣアーム・アクチュエータにより用いられる予め定められた角度増分で、各方向の予想減衰レベルを、可能な投射方向の各々を介して反復するループで計算することができる。
【００７７】
更なる実施形態においては、各々が患者の性別、身長、体重等に対応した異なる関数関係の「カタログ」を記憶し、撮像対象となり得る様々な患者の体格をより良く考慮することが想定されている。図２に示すように、衝突するＸ線の減衰のほとんどの理由となるのは概ね心臓の周りの身体組織の構成であり、肥満の患者では平均的な身長の患者よりも減衰レベルが高い。
【００７８】
次いで、このように計算された規定基準位置に対する予想減衰レベル変化を、表又は行列構造で記録し、メモリ２０５に予めロードする。次いで装置２００は動作可能となる。
【００７９】
いったん撮像装置１００が起動されて患者１１５の検査の準備が整うと、オペレータはジョイスティック１７０を用いて撮像装置１００に目標の撮像幾何学的位置をとらせる。ジョイスティック１７０が発する低レベル制御信号は、コンソール１８０によってプロトコルに従って高レベルのデータ・パケットに変換され、通信ネットワークを通じてスリップ・リングを介してＣアーム１０５の周りに配置されたアクチュエータ（例えばサーボ・モータ）にディスパッチされる。アクチュエータのインタフェースは受信したデータ・パケットを制御信号に変換し、アクチュエータはＣアーム１０５を始動させる。次いでＣアーム１０５は、初期位置からオペレータが要求した目標位置まで複数の中間位置を通って段階的に移動する。連続的に更新される中間位置のログ記録が、アクチュエータからオペレータ・コンソール１８０に返信され、オペレータ・コンソール１８０から装置２００に中継され、入力インタフェース２０１において受信される。
【００８０】
したがって、装置２００はＣアーム１０５の現在の撮像位置を認識している。
【００８１】
次いで、受信された撮像位置はメモリ２０５内に記憶されたデータ値と比較される。このデータ値は、前述した予想Ｘ線量値対撮像幾何学的位置の関係を表す。次いでプロセッサ２００は、行列を用いて、各中間位置についてＸ線量の予想相対変化を参照する。
【００８２】
装置２００は、その支援機能を達成するために、Ｃアーム１０５が中間位置を通過して要求された最新の又は目標の撮像幾何学的位置に向かう際に、現在参照されているＸ線量の予想相対変化に基づく指示をオペレータに対して生成する。
【００８３】
前述のように、装置２００が生成する指示信号は、視覚的、音響的、触覚的なもの、又は前述のものの全て又は一部の組み合わせである。
【００８４】
前述のような警告ライト１４０の動作、スピーカ１５０、又はジョイスティック１７０への負のフィードバック信号送出の他に、この装置は、撮像装置１００がＸ線サポート介入中に動作状態である場合、スクリーン１９０上に表示可能なグラフィカル・ユーザ・インタフェース１９５の形態で更なる又は代替的な視覚的指示を生成するよう構成されている。
【００８５】
図３を参照すると、一実施形態に従ったグラフィカル・ユーザ・インタフェース１９５の概略的なスクリーンショットが示されている。この実施形態によれば、グラフィカル・ユーザ・インタフェースＧＵＩ１９５は行列構造として生成される。
【００８６】
各行列のエントリは矩形のインジケータ要素３０１ａ〜ｃによって表される。各々はその行及び列の位置により画定され、中央（ＡＰビュー、α＝０°、β＝０°）の行列エントリに示す基準撮像幾何学的位置において必要である線量に対する相対的なＸ線量の増大を表す。
【００８７】
行列の行はアンギュレーション−α（前方）／＋α（後方）を示し、行列の列は回転角−β（右前斜位：ＲＡＯ）／＋β（左前斜位：ＬＡＯ）を示す。一例として、エントリα＝−２０°前方／β＝−３０°ＲＡＯは、この撮像幾何学的位置において基準位置３０５と同一のＩＱを維持するためには、基準位置３０５において用いられた線量の２倍のＸ線量が必要であることを意味する。したがって、全ての行列エントリを通じてＩＱは維持され（ＣＮＲにより測定）、Ｘ線源１２０により送出される入射Ｘ線量に必要な調整は、撮像装置１００の内蔵自動線量コントローラによって行われる。
【００８８】
値は、数字で示され、且つ／又は色分けされる。この色分けでは、プロセッサ２００と通信するＧＵＩコントローラによってメモリ内に記憶されたＸ線量値がマッピングされた色パレットに従った色で各インジケータ要素３０１ａ〜ｃを表示する。図３において、矩形インジケータ要素３０１ａ〜ｃに用いられる異なる線のスタイルとして色分けを概略的に示す。この線のスタイルは、高線量角度の実線から、中程度線量角度の破線、低線量角度の点線までである。色の代わりに線のスタイルで表現することは、ＧＵＩ１９５の表示においてモノクロの表示又は表現が用いられるか又は望ましい場合に使用可能である。
【００８９】
インジケータ要素３０１ａ〜ｃは、ＲＡＯ−５０°からＬＡＯ＋４０°／前方−４０°から後方−４０°により画定された焦点矩形内に示されている。焦点矩形は、特定の介入に該当する全ての可能な幾何学的撮像位置の範囲を示す。装置２００は、撮像幾何学的位置範囲を選択する機能性をユーザに提供し、次いでＧＵＩ１９５がこれに応じて更新される。すなわち、焦点矩形がこれに応じて大きくなるか又は小さくなる。
【００９０】
焦点矩形内に空白で示されるインジケータ要素３０１ａ〜ｃは、必要なＸ線量が基準ＡＰ位置３０５でのものと同様である撮像幾何学的位置を示す。
【００９１】
心臓臨床医により頻繁に用いられる投射ビューの一例は、ＬＡＯ（左前斜位）４０°〜５０°／後方２５°〜４０°の「スパイダー・ビュー」である。この角度範囲は冠状動脈網における左主幹部分岐部（ＬＭ）の良好なビューを与えると考えられる。これは、狭窄の処置のためにバルーン・カテーテルをこの血管分岐部に導入する場合に適切であり得る。しかしながら、ＡＬＡＲＡ（「合理的に達成可能な限り低く（As  Low  As  Reasonably  Achievable）」）安全ガイドラインを厳密に管理するいくつかの臨床環境においては、比較的高いＸ線量が必要であるのでスパイダー・ビューは許容されない。スパイダー・ビューでは、アンギュレーションを極めて高角度に設定する必要がある。これは、スパイダー・ビューを実現するためにＸ線が患者の長手方向軸のほぼ全体を通って大動脈に沿って通過する必要があるからであるが、この結果、組織内経路が極めて長くなり、したがってＩＱを維持するためのＸ線量が高くなる。
【００９２】
しかしながら、本明細書で提案する装置２００が生成するＧＵＩ１９５を用いると、ＡＬＡＲＡに準拠した実行可能な妥協案が得られる。すなわち、正確なスパイダー・ビュー角度範囲に固執するのではなく、臨床医は、ＧＵＩ１９５によって、ＬＡＯ３０°／後方１０°における幾何学的位置がスパイダー・ビューに適度に近いがＸ線量の増大はわずか１．９倍であるという利点が得られることを速やかに理解する。これに比べて、臨床医が上述の「定説の」スパイダー・ビュー範囲内に明らかに収まる撮像幾何学的位置を選択した場合には、線量要求は基準線量の５〜７倍である。このように、装置２００は、臨床的に適切であるが低いＸ線被ばくで画像を生成することを支援する。上述のスパイダー・ビューの例では、ＧＵＩ１９５は患者の被ばくの３０〜５０％の低減に役立つ。
【００９３】
一実施形態によれば、基準位置３０５を選択することができ、次いでこれに応じて、インジケータ要素３０１ａ〜ｃの各々に示される数字及び／又は色分けを再計算する。
【００９４】
一実施形態において、ＧＵＩコントローラは、入力ユニット２０１で受信された現在の撮像幾何学的位置を用いてカーソル１９６（図３には図示せず）を制御するよう構成されている。カーソル１９６は、ユーザがジョイスティック１７０を用いて要求した場合に、Ｃアーム１０５の撮像幾何学的位置の変化に従ってスクリーン及びＧＵＩ行列を横断するように動く。一実施形態において、カーソルは、現在の幾何学的位置を示すためにインジケータ３０１ａ〜ｃのうち対応するものを点滅させるか又はその色を変えることで実施可能である。
【００９５】
図４を参照すると、別の実施形態に従ったユーザ・インタフェース１９５の更なる概略的なスクリーンショットが示されている。この実施形態において、ＧＵＩコントローラは、予想Ｘ線量レベルと撮像幾何学的位置との間の記憶された関数関係に基づいて、この関数関係の等高線を生成するようにプロセッサ２００によって命令される。ここで、全ての撮像位置を通してＩＱは選択可能な一定値に維持される。
【００９６】
この場合、インジケータ要素３０１ａ〜ｃは異なる等高線の点を形成する。高い線量レベルを示す等高線は例えば赤色で示され、低いＸ線量レベルは、黄色、オレンジ色、緑色から青色までの範囲の色で表現される。しかしながら、他のいずれの色パレットも選択可能であることが理解されよう。図５においては、先に図４で行ったように異なる線のスタイルで概略的に色分けを示す。カーソル位置１９６は、Ｃアーム１０５がとっている現在の撮像幾何学的位置を示す。撮像幾何学的位置の変更を要求するためにジョイスティック１７０を操作すると、Ｃアーム１０５が要求された最終位置となるまでカーソル１９６は段階的な中間位置を通ってＵＩ１９５を横断するように動く。したがって、グラフィカル・ユーザ・インタフェース１９５は、様々な幾何学的位置を通して精密なナビゲーションを提供すると共に、高レベル線量角度を回避する。
【００９７】
図３及び図４の双方において、信号対雑音比により測定される画像品質は一定であると想定される。
【００９８】
図６を参照すると、別の実施形態に従ったユーザ・インタフェース１９５の概略的なスクリーンショットが示されている。この実施形態では、ＧＵＩコントローラは、図３のＧＵＩと同様の２Ｄアンギュレーション−回転グリッドを生成するようにプロセッサ２００によって命令される。しかしながら、図６の実施形態では、グリッド・ポイント６０５が視覚的に表現されて、各撮像幾何学的位置（そのグリッド・ポイントにより示される）を用いる場合に予想される相対的な患者厚又は実効線量を示す。換言すると、患者厚はアンギュレーション及び回転の関数として表示される。視覚的表現は、以下で更に詳述するように、色、グレー値、又は線の種類、又は線の太さによる表現であり、同じことが図３及び図４の実施形態に当てはまることが理解されよう。
【００９９】
図６の実施形態において、視覚的表現はグレー値による表現であるので、異なるグレーの階調は、グリッド・ポイント６０５の各々により示される各画像幾何学的位置における減衰レベル又は平均患者厚を示す。例えば図６のグレー値表現において、α＝０°、β＝３０°における患者厚は小さいので、各グリッド・ポイントが薄いグレーの階調で示されるα＝３０°、β＝−１０°における実際の又は予想される患者厚よりも、各グリッド・ポイントが暗いグレー階調で表示される。他の実施形態では、視覚的表現は色分けによるものであり、個々のグリッド・ポイントの色は、グリッド・ポイントごとに変動し、例えば小さい患者厚の緑色から黄色及びオレンジ色を経て大きい患者厚の赤色まで滑らかに移り変わる。したがって色分けの実施形態では、患者の解剖学的組織のために減衰レベルが高くなる「赤色の」撮像幾何学的位置を回避するようにユーザは再び警告される。一実施形態においては、図６に示すように、グリッド・ポイント６０５の色分け又はグレー値又は線の種類の表現は、隣接する各４本のラインに沿って延出し、その交差点が各グリッド・ポイント６０５を形成し、これを「ヘア・クロス（hair  cross）」型のグリッド・ポイント６０５と呼ぶことができる。各ラインに沿った色分けは、隣接するグリッド・ポイントの色へと徐々に移り変わる。
【０１００】
図６の他の実施形態において、グリッドは「タイルのように重ねずに並べられ（tiled）」、グリッド位置インジケータ６０５が図３の実施形態と同様の小さい正方形又は矩形のタイルとなる。他の実施形態では、ヘア・クロス・グリッド構造を用いる場合、視覚的表現は、グリッド及びグリッド・ポイント６０５に用いる実線、破線、及び点線等の様々な線の種類によるものである。
【０１０１】
一実施形態においては、線量使用インジケータ・シンボル６１０ａ〜ｃが前述のグリッド・ポイント６０５に重なっており、その個々のサイズは、現在の画像取得手順（「検査」）における実際の線量使用、又は以前の検査若しくは一連の以前の検査からの蓄積された線量使用と共に変動する。換言すると、各撮像幾何学的位置において送出される線量が高くなると、インジケータ・シンボル６１０ａ、６１０ｂ、又は６１０ｃのサイズは動的に「大きくなり」、ＧＵＩはこれに応じて更新される。一実施形態において、線量使用インジケータ・シンボルとして配置されるのはグリッド・ポイント６０５自体である。一実施形態では、線量使用インジケータ・シンボル６１０ａ〜ｃは円として配置されるが、正方形又は三角形等の他の幾何学構成又は形状も使用可能であることが理解されよう。
【０１０２】
一実施形態において、視覚的表現に用いた色又はグレー値のマッピングを、例えばｍｍ又はｃｍ単位で測定された実際の患者厚に容易に視覚的に変換するための、コード・インジケータ・バー６１５も存在する。色分けは、例えばコード・インジケータ・バー６１５上でのマウス・クリックによって、異なる色パレット間で切り換え可能である。
【０１０３】
一実施形態において、グリッドの色分けの基礎となるデータは、多くの異なる病院又は医療施設のデータベースから収集及び配列された多数の検査で取得された履歴データから導出される。一実施形態では、色分けは、各アンギュレーション及び回転について水等価患者厚の平均を示す。あるいは、色分けに用いられる色パレットは、平均又はピーク空気カーマ率（ある時間間隔において単位空気質量に放出される必要がある運動エネルギ量であり、時間間隔当たりのＸ線量の尺度。ミリグレイ毎秒（ｍＧｙ／ｓ）で測定）、又は、人の解剖学的組織の特定の放射感度も考慮に入れた実効線量（シーベルト単位で測定）にマッピングすることができる。
【０１０４】
先に簡潔に述べたように、ＵＩコントローラは、現在の検査での使用によって線量使用インジケータ・シンボル６１０ａ〜ｃのサイズを変動させるよう構成されている。例えば図６の実施形態において、シンボル６１０ａの直径は最大であるので、線量のほとんどが約α＝３０°、β＝−１０°の撮像幾何学的位置において送出されている。
【０１０５】
他の実施形態において、シンボル６１０ａ〜ｃのサイズは、例えば先月の全ての心臓ＰＣＩ検査等、定義可能な期間内の同じタイプの一連の検査を表す。この実施形態では、シンボル６１０ａ〜ｃ線量のサイズは各空気カーマ（ＡＫ）単位を基準としてスケーリングされている。あるいは、シンボル６１０ａ〜ｃのサイズは、現在及び以前の検査における透視時間（fluoro  time）（秒／分）、運転数、又はフレーム数を基準としてスケーリングすることができる。一実施形態において、前述のシンボル６１０ａ〜ｃのサイズのスケーリングは、例えば指定された「変換」ボタン（図示せず）上でのマウス・クリックによって、線量使用を記述するそれらの量の間で選択可能且つ切り換え可能である。また、線量使用インジケータ・シンボル６１０ａ〜ｃは図３の実施形態で用いることができ、グリッド位置６０５及び線量使用インジケータ・シンボル６１０ａ〜ｃについて上述した実施形態は、グリッド構造が図示したタイル形式以外のものであり得る図３にも等しく適用可能であることが理解されよう。
【０１０６】
「グリッド構造」及びグリッド・ポイントは、本明細書で用いる場合、広義に解釈される。例えばグリッド位置６０５は、スクリーン上の画素アレイとして形成されたよりもグリッド構造を有する個々のスクリーン画素を指すことも可能である。この実施形態では、ＧＵＩ１９５は、撮像幾何学的位置α、βのための軸によって形成された矩形を含み、矩形の面全体を通して画素の色又はグレー値が変動することで様々な患者厚を示す。
【０１０７】
一実施形態において、ＧＵＩ１９５は撮像幾何学的位置について異なる軸単位間で切り換え（toggling）を可能とし、これによって、ペアα、βにより形成される撮像幾何学的形状「ランドスケープ」において「対象領域」を拡大する。
【０１０８】
単一検査の一実施形態において、グリッドのための色分け又はスケーリングは、検査対象の特定の患者に対して再マッピング又は再スケーリングすることができる。この実施形態では、ＧＵＩにおける最小及び平均厚を、現在検査対象の患者の実際の最小及び平均厚に対応させる。現在の患者の対応する身体的データを入力するため、ユーザに適切なポップアップ・ウィンドウを提供することが想定される。
【０１０９】
グリッド色分けの基礎となる患者厚に関する履歴又は統計データは、心臓病又は神経系の病気等の異なる検査タイプでは異なる。図６の例は心臓病の一例である。一実施形態において、色分けは、神経系の病気又は心臓病等の異なる検査タイプ間で切り換え可能である。これは、データベース２０５において前述の検査タイプに従って統計的な患者厚データを分類し、ＵＩコントローラが動作してＧＵＩを構築した場合に現在の検査に適合するものを検索することによって達成可能である。本明細書において用いる場合、患者厚、カーマ、及び実効線量等の減衰レベル・データは、図３に関連して上述したように、データベース２０５内に保持された記憶された幾何学的位置−線量の関数関係から適切に変換された後に得ることができる。
【０１１０】
一実施形態では、シンボル６１０ａ〜ｃのサイズについて、例えば円の直径をスケーリングして、最大の円がグリッドのサイズに対応する最大サイズを有するようにする。例えばユーザは、最大の円が、ある数のグリッド正方形を超える面積をカバーしないような設定を選択することができる。残りのシンボル６１０ａ〜ｃのサイズは、前述の最大サイズを基準として小さくする。この手法によって、現在の検査において又は一連の検査を通してある幾何学的位置が優勢である場合であっても、グリッド全体を良好かつ遮られずに見わたすことができる。
【０１１１】
検査中にＧＵＩ１９５が用いられた場合、ナビゲーションを容易にするために、幾何学的位置の現在の角度を強調表示することができる。
【０１１２】
一実施形態においては、シンボル６１０ａ〜ｃをインタラクティブなＧＵＩウィジェットとして構成して、線量使用を測定する実際の量をユーザが検索することを可能とする。一実施形態では、ユーザがシンボル６１０ａ〜ｃの所望の１つにマウス・カーソルを合わせると、ＧＵＩコントローラはこのイベントを傍受し、これに応じて「ツール・チップ」ウィンドウをポップアップさせてＧＵＩ１９５上に重ね合わせ、シンボル６１０ａ〜ｃの所望の１つの近くに位置付ける。前述のツール・チップ・ウィンドウは、線量の各単位及び量についての文字列を含む。
【０１１３】
図７Ａから図７Ｃを参照すると、ＧＵＩの図の更に別の概略的なスクリーンショットが示されている。これらは、前述のＧＵＩ実施形態の代わりに又はそれらと共に生成させ表示することができる。一実施形態において、図７Ａから図７Ｃに従ったＧＵＩは、異なる態様からの線量使用を集計するために検査の終了時にデフォルトで生成させる報告ツールとして用いられる。一実施形態において、図７Ａから図７ＣのＧＵＩは、手順の進行中に用いることができ、検査が進むにつれて更新される。図７Ａから図７Ｃに示したＧＵＩは、ユーザが望むように、全て一緒に又は別個に又はいずれかのグループで表示することができる。
【０１１４】
図７Ａは、線量使用対横側又は正面のＳＩＤ（Ｘ線源画像距離）の棒グラフ７０２を示し、図７Ｂは、線量使用対Ｘ線源皮膚距離（ＳＳＤ）の棒グラフ７０６を示す。ＳＳＤは、検査中に患者を支持するために用いられる検査テーブル１１０の高さに関連する。あるいは、棒７０６はテーブル高を示すことも可能である。各棒７０２、７０６は色分け又はグレー値で表現されて、各ＳＩＤ若しくはＳＳＤ又はテーブル高使用における相対線量を示す。いくつかの実施形態では、棒の中に異なるパターン又はけば線を書き込むことによる表現も想定されている。これは訓練の目的のために有用な情報である。
【０１１５】
図７Ｃは、Ｘ線量使用対画像取得手順中又は以前の画像取得手順で用いた検出器サイズを示す。一実施形態によれば、所与の検査の運転で用いられる検出器１１０の放射線感受性表面の実際の部分は可変である。用いる検出器サイズは、用いる検出器サイズ表面の対角でｃｍ単位で測定される。例えば「フォーマット」ＦＤ３１は、対角３１ｃｍの検出器表面が用いられたことを意味する。その検出器フォーマットＦＤ３１に用いる線量は、フォーマット・バー７０８ごとの線量使用によって示される。一実施形態では、撮像装置１００はコリメータを含む。選択された検出器フォーマット内で照射を更に抑制するためにコリメーションを用いる場合、棒は２つの棒部分７１０ｂ、７１０ａに分割されて示され、各々がそれぞれコリメーションあり又は無しの検出器使用の部分の割合を示す。図７Ｃに示す例では、コリメーション使用の棒７１０ｂは、各検出器サイズ又はフォーマットについてユーザ制御のコリメーションによって妨害された検出器表面の平均部分を示す。従って、「コリメーション無し」の棒７１０ａは、各検出器サイズ又はフォーマットＦＤ１５〜ＦＤ４８についてユーザ制御のコリメーションによって妨害されなかった検出器表面の平均部分を示す。一実施形態において、線量使用棒７０８はシャッタ又はウェッジ形式で表示される。この実施形態では、コリメーション使用棒７１０ｂは、「シャッタ」を形成する棒７０８上に「重なり」、棒７０８の上縁に対する７１０ｂの上縁の位置がコリメーション使用部分を示す。このため、コリメーション使用棒７１０ｂの重なりが棒７０８の半分のサイズである場合、各検出器フォーマットの面積の平均５０％がユーザ制御のコリメータによって覆われている。他の実施形態では、棒７１０ａ、ｂ又は棒７０８及び棒７１０ｂは、異なる色若しくはグレーの陰影を有するか、又は、棒の中に異なるパターン若しくはけば線を書き込むことによって、用いる検出器サイズの部分を視覚的に表現する。更に別の実施形態では、棒グラフを用いず、円グラフ等の他の適切な表現を用いる。図３のいくつかの実施形態では、異なる書き込みパターンによる表現も想定されている。
【０１１６】
上述の実施形態において、撮像装置の設定データ、すなわちコリメータ設定、テーブル高設定、ＳＩＤ、及び現在用いているＸ線量は、動作中に撮像装置１００との適切な相互作用を介して装置２００によって検索することができ、又は取得された投射画像に含まれるＤＩＣＯＭ若しくは他のメタデータから抽出することができる。一実施形態では、前述のデータは、取得画像とは別個にデータ・ストリームとして撮像装置１００によって提供され、検査ごとにデータベースに送られる。装置２００は、前述のデータベースに接続して前述の設定データを取得することができる。次いで設定データはＧＵＩコントローラ２１０に渡され、次いで処理されて、図３、図４、図６、及び図７の各実施形態に従って上述のＧＵＩ１９５を生成する。視覚的表現を実行するために用いられるマッピングの各々について、グリッド・ポイントの１つからの適切な基準点は、ユーザによって選択されるか、又はデフォルトで装置２００によって設定される。
【０１１７】
図５を参照すると、画像取得中のＸ線撮像装置１００の動作を支援する方法のフローチャートが示されている。
【０１１８】
第１のステップＳ５０１では、更新された幾何学的位置のために現在の撮像幾何学的位置を変更する要求を受信する。
【０１１９】
ステップＳ５１５では、撮像幾何学的位置とＸ線量との間の関数関係を記憶しているメモリ２０５にアクセスする。
【０１２０】
記憶された関数関係は、対象の物体における予想Ｘ線減衰レベルに基づいている。一実施形態において、関数関係を構成する値は、先に取得され、メモリ・ユニットに予めロードされる。
【０１２１】
別の実施形態によれば、データ値は、関数関係を実装する適切にプログラミングされた数値ルーティングによって要求に応じて計算される。
【０１２２】
ステップＳ５２０では、メモリ・アクセス後に検索されたデータ値を用いて、介入Ｘ線撮像装置の人のオペレータに、更新された撮像幾何学的位置で必要なＸ線量の変更の指示を提供する。このＸ線量は、複数の撮像幾何学的位置間の基準点において必要なＸ線量を基準として取得される。
【０１２３】
一実施形態において、この指示は、現在の撮像位置が増分的に更新された場合はいつでも更新される。
【０１２４】
一実施形態によれば、この方法によって、オペレータは、複数の撮像幾何学的位置の間で、現在の位置又は他のいずれかの撮像位置に対する基準位置を選択することができる。
【０１２５】
一実施形態によれば、この指示を与えることは、スクリーン上のディスプレイにグラフィック・ディスプレイを生成することを含む。このグラフィック・ディスプレイは、表示された場合、複数の幾何学的位置対Ｘ線量インジケータ要素を含む。
【０１２６】
一実施形態によれば、この指示を与えることは、スクリーン上のディスプレイにグラフィック・ディスプレイを生成することを含み、このグラフィック・ディスプレイは、そのように表示された場合、異なる撮像幾何学的位置を表す異なるグリッド位置インジケータを有するグリッド構造を含む。グリッド位置インジケータは、必要なＸ線量の変化と共にグリッド位置インジケータ全体を通して変動する表現によって視覚的に表現されている。前述の変化は、物体の画像取得のために各撮像幾何学的位置が用いられた場合に予想されるＸ線減衰レベルで表される。グラフィック・ディスプレイは更に、あるサイズを有し且つグリッド・ポイントのいずれか１つに配置された少なくとも１つの線量使用インジケータを含む。このサイズは、各撮像幾何学的位置における現在の撮像手順又は一連の以前の撮像手順において用いられたＸ線量と共に変化する。更に別の実施形態によれば、この指示を与えることは、Ｃアーム１０５が複数の撮像幾何学的位置を横断するように動いた場合のＸ線量要求の相対的な変化と共に直接的に変動するピッチを有する音響信号を生成することを含む。
【０１２７】
更に別の実施形態によれば、この指示を与えることは、オペレータが用いる機械式制御デバイスに、変更を要求し撮像幾何学的位置を制御するための負のフィードバック信号を返信することを含む。
【０１２８】
フィードバック信号は、力フィードバック・タイプのジョイスティックの振動によって与えられ、Ｃアームが様々な位置を動く速度を選択的に加速／減速させることができる。
【０１２９】
一実施形態によれば、本発明に従った装置は、Ｘ線撮像装置に含まれる衝突防止サブシステムのアドオンとして形成される。
【０１３０】
一実施形態によれば、Ｘ線量対撮像幾何学的位置の関数関係は、Ｘ線撮像装置の使用前の準備段階で導出される。この導出において、様々な患者の体格の数学的及び／又は物理的モデルが用いられる。一実施形態において、撮像装置が自動線量コントローラを含む場合、自動線量コントローラの制御回路が基づいているものと同じモデルが用いられる。
【０１３１】
本発明の別の例示的な実施形態において、前出の実施形態の１つに従った方法の方法ステップを適切なシステム上で実行するように適合されてい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・プログラム要素が提供される。
【０１３２】
したがって、コンピュータ・プログラム要素は、本発明の実施形態の一部とすることができるコンピュータ・ユニット上に記憶することができる。このコンピューティング・ユニットは、上述の方法のステップを実行するか又はそれらの実行を含むように適合することができる。更にコンピューティング・ユニットは、上述の装置のコンポーネントを動作させるように適合することができる。コンピューティング・ユニットは、自動的に動作する且つ／又はユーザの命令を実行するように適合することができる。コンピュータ・プログラムは、データ・プロセッサのワーキング・メモリにロードすれば良い。このため、データ・プロセッサは本発明の方法を実行するように備えることができる。
【０１３３】
本発明のこの例示的な実施形態は、本発明を最初から使用するコンピュータ・プログラム、及び既存のプログラムを更新によって本発明を用いるプログラムに変換するコンピュータ・プログラムの双方を包含する。
【０１３４】
更に、コンピュータ・プログラム要素は、上述のような方法の例示的な実施形態の手順を実行するために必要な全てのステップを提供することができる。
【０１３５】
本発明の更に別の例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。このコンピュータ読み取り可能媒体はコンピュータ・プログラム要素を記憶しており、このコンピュータ・プログラム要素は前出の部分によって記載されている。
【０１３６】
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その一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体上に記憶及び／又は分散させることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線の電気通信システムを介して等、他の形態で分散させることも可能である。
【０１３７】
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・ウェブ等のネットワーク上で提供することも可能であり、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することができる。本発明の更に別の例示的な実施形態によれば、コンピュータ・プログラム要素のダウンロードを利用可能と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、本発明の前述の実施形態の１つに従った方法を実行するように構成されている。
【０１３８】
本発明の実施形態について、異なる主題を参照して記載したことに留意すべきである。特に、いくつかの実施形態は方法タイプの請求項を参照して記載されたが、他の実施形態は装置タイプの請求項を参照して記載されている。しかしながら、当業者は、上述のこと及び以下の記述から、特に注記しない限り、あるタイプの主題に属する特徴のいずれかの組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴間のいかなる組み合わせも本出願によって開示されると見なされると推測するであろう。しかしながら、全ての特徴を組み合わせれば、特徴を単に合計したものを超える相乗効果を得ることができる。
【０１３９】
本発明について、図面及び前述の記載において詳細に図示し説明したが、かかる図示及び説明は限定でなく例示として見なされるものである。本発明は開示した実施形態に限定されない。開示した実施形態に対する他の変形も、特許請求される本発明を実施する際に、図面、本開示、及び従属請求項を検討することにより、当業者によって理解し実行することができる。
【０１４０】
特許請求の範囲において、「備える」という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において列挙されるいくつかのアイテムの機能を実行することができる。いくつかの手段が相互に異なる従属請求項において列挙されるという事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【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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【国際調査報告】
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