(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者身体が横たわり、該患者身体を含む３次元座標系が設定される手術台、
前記手術体に横たわる患者身体の周りを回るようにされた、患者身体の蛍光透視像を撮るための蛍光透視装置、
前記手術台に対して第１の角度で設定された前記蛍光透視装置により患者身体の解剖学的形態の像を含む第１の蛍光透視像を得て、該第１の蛍光透視像を前記三次元座標系に登録する手段、
前記蛍光透視像の前記解剖学的形態の像上の少なくとも２つの解剖学的境界標識にそれぞれ対応する二つの点を該解剖学的形態の像上に指定する手段、
前記手術台に対して第２の角度で設定された前記蛍光透視装置により前記解剖学的形態の像を含む前記患者身体の第２の蛍光透視像を得て、該第２の蛍光透視像を前記３次元座標系に登録する手段、
前記第１の蛍光透視像で指定された前記２つの点により特定される視覚線を前記第２の蛍光透視像に描く手段、
前記視覚線に沿って前記第２の蛍光透視像に前記少なくとも二つの解剖学的形態の位置を示す手段と、ならびに
前記３次元座標系の前記二つの解剖学的境界標識から前記解剖学的寸法を求める手段
を有する二つ以上の蛍光透視像を用いて解剖学的形態の寸法を求める装置。
【請求項２】
患者身体が横たわる手術台に対して第１の角度で設定された蛍光透視装置により該患者身体から撮られた解剖学的形態の像を含む第１の蛍光透視像を、該手術台に設定され、前記患者身体を含む３次元座標系に登録する段階、
前記解剖学的形態上の少なくとも二つの解剖学的境界標識にそれぞれ対応する二つの点を、前記第１の蛍光透視像の該解剖学的形態の像に指定する段階と、
前記手術台に対して第２の角度で設定された前記蛍光透視装置により撮られ、前記解剖学的形態の像を含む第２の蛍光透視像を前記３次元座標系に登録する段階と、
前記第１蛍光透視像に指定された少なくとも二つの点で特定される少なくとも二つの視覚線を前記第２の蛍光透視像に描く段階、
前記少なくとも二つの視覚線に沿って前記第２の蛍光透視像に前記少なくとも二つの解剖学的形態の位置を示す段階、ならびに
前記３次元座標系における前記少なくとも二つの解剖学的境界標識から前記解剖学的形態の寸法を求める段階
をコンピュータで実行するプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【請求項３】
患者身体が横たわる手術台に対して第１の角度で設定された蛍光透視装置により該患者身体から撮られた解剖学的形態の像を含む第１の蛍光透視像を、該手術台に設定された前記患者身体を含む３次元座標系に登録する段階、
前記第１蛍光透視像に、患者身体に移植しようとする手術用品の物理特性の少なくとも一つに相当する少なくとも一つの属性を前記３次元座標系において有する３次元的仮想手術用品が二次元的に投影される位置を指定する段階、
前記手術台に対して第２の角度で設定された前記蛍光透視装置により撮られ、前記解剖学的形態の像を含む前記患者身体の第２蛍光透視像を前記３次元座標系に登録する段階、
前記仮想３次元手術用品の２次元投影像を前記指定された位置で前記第１蛍光透視像および前記第２蛍光透視像に描く段階、ならびに
第２蛍光透視像において使用者による前記仮想手術用品の投影像の操作結果に応答して前記第１の蛍光透視像の前記仮想手術用品の２次現投影像を更新する段階
コンピュータで実行するプログラムを記憶した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、体内の解剖学的対象を測定する方法および装置に関し、および/もしくは外科手術ようの移植あるいは装置にの寸法決めに関する。
【０００２】
（発明の背景）
【０００３】
解剖学的対象を測定するのに、例えば、コンピュータ処理の断層スキャン（ＣＴ）あるいは磁気共鳴スキャン（ＭＲＩ）時に得られたデータから再構築することができる3次元データのセット上で行うことが期待されている。しかしながら、ＣＴやＭＩＲスキャン用の装置は、高価で容積の嵩むものである。さらに、これら装置は、必要な時あるいは必要な場所で通常使用できるものでない。例えば、ＣＴあるいはＭＩＲ装置は、医学的媒介手順時あるいは手術室または処理領域以内で通常使用できるものでない。
【０００４】
解剖学的対象の知識が非常に重要な場合は、ＣＴあるいはＭＩＲスキャンは、上記手順の前におこない、かつこれに基づいて計画された手順の間に行われなければならない。しかしながら、患者の解剖学的対象の寸法を知ることで効果的な医学的手順や介入がかなり多数あり、この場合において、ＣＴスキャンは、妥当性を欠き、かつＣＴ装置を簡単に使用できない。例えば、腫瘍や動脈瘤の治療に際して、腫瘍や吸蔵の寸法を知ることは、しばしば効果的である。同様に、ステント、ねじ、釘やその他の装置を体内に移植することに関する外科手術的介入の前に、このように選んだ装置がいかに適合性があるかを知ること、あるいは異なるサイズや形状がもっとふさわしいかを知ることは有効である。
【０００５】
（発明の要旨）
ＣＴやＭＲＩスキャンと違って、蛍光透視像は、容易に得られ、かつＣＴやＭＲＩスキャンに比し、比較的に廉価である。このための装置は、必要に応じて外科手術室あるいは処理室内に配置することができ、必要に応じて介入の過程で使用可能である。医師や外科医は、患者に相対的に螢光透視鏡を位置付けるための制御を行い、よって蛍光透視像を医者の好むものとすることができる。解剖学的寸法を正確に知ることで、医学的あるいは外科的手順における成功例がかなり増大する傾向である。例えば、螢光透視鏡による解剖学的寸法を正確に決定すれば、ＣＴあるいはＭＲＩスキャンを使用せずに、移植装置の寸法を正しく選定するのに役立ち、かつ注文生産の装置の準備を効果的にする。
【０００６】
一つの目的物に従って、本発明の一実施の形態は、２つのまたはそれ以上の解剖学的標認点の間の距離を決定する。少なくとも第１および第２の蛍光透視鏡像が患者の身体の同じ部分の異なった―かならずしも直交したものではない―角度から導き出されている。これらの像は、作業空間または患者の共通の３次元座標系へコンピュータを使用して示される。使用者は、使用者により特定される第１の像の範囲内の解剖学的認識点に相当する第１の蛍光透視鏡像の範囲内の少なくとも２つの地点をコンピュータに対して特定する。第１の像において指定される２つの地点の各々は、蛍光透視鏡の予め決められた幾何学的モデルに従って、第２の像上に指示される３次元座標系における指示用の想像上の「照準線」を画成する。使用者は、第２の像を参照して、コンピュータに対して、各仮想上の照準線に沿って相当する解剖学的認識点がどこにあるかを指示する。他の解剖学的認識点に相当する３次元座標系における追加の地点は、また、使用者がそれらの地点を（又はその近くを）貫通して通過する曲線の長さを決めることに関心を持つならば、使用者により指定することもできる。コンピュータは、その際、指定された地点の３次元座標系の範囲内の位置に基づいて、それらによって指定された線の長さを決定する。２つの地点の場合には、この長さは、直線でありかつこのように２つの地点の間の最短距離を表示している。２つの地点を使用することは、解剖学的物体の寸法、例えば、血管の直径を見出すために有益である。もし３つまたはそれ以上の地点が指定されるならば、この長さは地点を貫通する直線または曲線によるものとなる。例えば、血管の一部のような曲がった対称物の長さを見出すことは、近似的に物体の中心線を指示した複数の地点を指定することにより合理的に正確に決定されることができる。解剖学的物体の輪郭の長さは、同様な態様で決定することができる。
【０００７】
本発明のその他の目的は、身体内部の物体の速度の割合および加速度の割合は、既知の時間間隔で順次得られた共通フレームに示された複数の蛍光透視鏡像において物体の位置を認識することによって決定される。例えば、血管内に注入される放射線不透過性染料の境界の先端縁または頂点が目印として使用されて、容積測定の血流量を決定する。
【０００８】
本発明の別の概念によれば、３次元の「仮想の外科的な物体」の定義を含む。仮想の外科的な物体は、患者内に埋め込まれる外科的な物体の１つまたはそれ以上の形態に相当する１つまたはそれ以上の特性、例えば、外科的な物体の外側表面の形状およびサイズを有している。コンピュータは、共通の、３次元座標系に示される２つまたはそれ以上の蛍光透過鏡像の各々の上に、「投影される外科的な物体」として参照されるこの仮想の外科的な物体の２次元描写表示を表示する。使用者は、その像の一つにおいてその投影された外科的な物体がその像において引出される一地点を認識することによって、患者内部の仮想の外科的な物体のための少なくとも初期の位置を認識する。仮想の外科的な物体の初期の位置が一旦決定されると、コンピューターは、同時に全ての像において対応する投影された外科的な物体を描く。各投影された外科的な物体が３次元空間において同じ仮想の外科的な物体に幾何学的に強制的に対応させられるので、投影された外科的な物体の使用者入力を介した操作が仮想の外科的な物体における位置決め、サイズおよび／または方向付けの変化を引き起こし、そして、このように、コンピュータにおいては、結果的にその変化に対応して他の像において投影された外科的な物体を再描画することになる。それによって、使用者は、仮想の外科的な物体を操作することができかつ患者の解剖模型とのその適合性を像の各々に示された解剖学的な形態と投影された外科的な物体の整合に基づいて決定する。もし必要なら、使用者は、異なった予め定義された仮想の外科的な物体を予め定義することを試み、あるいは仮想の外科的な物体の１つまたはそれ以上の物性を変えることにより仮想の外科的な物体を再寸法をとるかまたは再び形状を変えることができる。使用者は、仮想的な外科的物体の定義を修正することによっておよび／または仮想の外科的な物体を構成する図式的な表示の一つまたはそれ以上の操作によって特性を修正することができる。一旦、仮想外科手術対象の適正なサイズが決まると、その情報は、予め組み立てられた移植可能な最も適切な外科手術対象を選択し、移植可能な外科手術対象を外注し、移植可能な外科手術対象の疲労寿命（例えば、最大応力およびひずみ）を決定し、移植可能な外科手術対象が一旦移植された後適性に機能しない（例えば、苦痛を与える管のステント移植のキンク）か否かを決定し、あるいは、現在の外科手術対象を特注するために使われ得る。
【０００９】
前記したものは、本発明の開示された実施例のさまざまな形態および、これら形態によって提供される利点の概要である。本発明の範囲は、添付されたクレームに限定されるべきではない。これらおよびその他の特徴、および開示された実施例の利点は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００１０】
（図面の詳細な説明）
以下の説明においては、同様な参照番号は同様な部分を指す。
図１を参照すると、Ｃアーム型の蛍光透視装置１０は、外科手術台１２上の身体の蛍光透視ないしＸ線像を生ずる。蛍光透視装置１０の像形成アーム１４は、該アームの装架台の周りを回転して違った角度で像を撮って異なった姿勢を得られるように、装架台上を摺動することができる。Ｃアーム蛍光透視装置は、病院の作業室で典型的に用いられる蛍光装置装置の代表例である。しかしながら、本発明は他の形式の蛍光透視装置に用いることができる。蛍光透視装置は、Ｘ線波長の電磁放射で目標の身体を照らし、この結果生ずる影を、その放射に感応するカメラやフィルムを用いて感知ないし記録する。蛍光透視装置は、断続的な像補足にも連続ビデオにも用いることができる。しかるに、外科処置中の連続の蛍光透視は、外科医と患者を過剰な放射に晒すので、望ましくない。従って、典型的には、外科手術の直前か最中に患者の蛍光透視像を撮って、外科医が手術を計画するのを援助する。Ｃアーム蛍光透視装置１０で例示したように、蛍光透視装置は、他形式の医学的像形成設備に比べて容易に、患者周りの任意数の位置に位置付けられる。また、コンピュータ化した断層レントゲン写真撮影（ＣＴ）などの一層進歩した形態の像形成に比べて、蛍光透視法は比較的に安価である。
【００１１】
図１と図２を簡単に参照すると、コンピュータ２０は、図４から図９に関連して以下に説明する或る手順を実施することができる、プログラム可能なワークステーションやデスクトップ・コンピュータなどの装置である。その手順を実施するのに適したプログラム可能なデスクトップ・コンピュータは、パーソナルコンピュータ、ネットーワーク化したワークステーションや画像コンピュータを含んでいる。図２は、プログラム可能な汎用コンピュータに典型的に見られる基本的機能部品の概略表示である。コンピュータは、像取得カード２２を介して蛍光透視像を受け取れるように、蛍光装置装置１０につながれる。コンピュータは、ソフトウェア指示を処理するマイクロプロセッサ２４と、プログラムの実行中にソフトウェア指示ならびにデータを一時的に記憶するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２６と、そしてデータ、プログラムやその他形式のファイルを不揮発性に記憶するハードディスク駆動装置２８とを包含する。コンピュータ２０は、少なくとも１台の画像モニター３０にもつながっている。画像モニター３０は、コンピュータで処理している手順とユーザとの間で情報ならびに命令を交換するインターフェースをユーザに提供することは勿論、蛍光透視像を表示するために用いられる。２台のモニターを実際に図１に示しており、モニター３０ａはＡ／Ｐ像を、モニター３０ｂはサジタル像を表示する。しかしながら、単一のモニターを用いて、２つ乃至それ以上の像を多重ウインドウに、或いは像間を切り換えることによって表示することができる。以下の説明は、単一のモニター３０を備えたコンピュータ（図2）に関して行う。コンピュータ２０は、ユーザ入力装置３２にもつながっている。例示では、入力装置は幾つかの構成部品、文字命令および情報を入れるキーボード３４と、モニター上のカーソルやポインタを動かすトラックボールやマウス３６とを含んでいる。コンピュータ内の種々の構成部品は、バス３８で概念的に表示するバス構造を介して互いに通じている。
【００１２】
次に図１と図３を参照すると、異なった姿勢ないし角度から撮った蛍光透視像は、患者に固定された３次元座標系に整合ないし位置合わせしなければならない。位置合わせは、各蛍光透視像と、患者がいる作業空間との対応を確定することを要する。像を整合させるのには、幾つかの方法を用いることができる。代表的には、整合は蛍光透視装置の位置から得られる。しかしながら、好適な位置合わせ方法はＰｅｓｈｉｋｉｎおよびＳａｎｔｏｓ−Ｍｕｎｎｅの米国特許第５，７９９，０５５号に記載があり、その記載を全ての目的で本文に援用する。この方法によると、位置合わせ装置４０は、蛍光透視装置１０を用いて異なった角度ないし「姿勢」で１つ乃至それ以上の蛍光透視像を得ている間に、患者に関して固定位置に保持される。位置合わせ装置４０は外科手術台１２に隣接してある可撓性アーム４２を用いて位置付けられる。可撓性アーム４２は、端部フランジ４６を有する可撓性アーム組立体４４を含む。位置合わせ装置４０は、端部フランジ４６に結合される。可撓性アーム４２は、位置合わせ装置４０の位置を３次元に調整することができる。
【００１３】
Ｐｅｓｈｉｋｉｎ−Ｓａｎｔｏｓ−Ｍｕｎｎｅ登録方法は蛍光透視鏡の位置決めの知識に依らない。むしろ、登録は蛍光透視像から決定される。位置合わせ装置４０は複数の放射線不透過性の領域又は基準点（ｆｉｄｕｃｉａｌ）４８を除いてＸ線透過性である。図示の位置合わせ装置においては、８つの基準点がある。基準点４８は蛍光透視像上に容易に識別可能である。これら基準点の３次元座標系に対する位置は位置合わせ装置４０に固定され、設計又は測定によって知られる。位置合わせ装置は、ラフな直交像が撮られた時、いかなる基準点も他の基準点に影を投影しない、又は他の基準点を隠さないように設けられている。これら基準点の蛍光透視像における小さく、輪郭のはっきりした点である投影の２次元位置から、３次元の点を位置合わせ装置の周りのいずれの場所にある像上の投影点とする幾何学的投影が決定され得る。これは像と作業空間の位置あわせの登録を確立する。色々な像がそれぞれ同じ位置合わせ装置に対して登録され得る。よって、全部の像を互いに登録させる。ＰｅｓｈｉｋｉｎとＳａｎｔｏｓ−Ｍｕｎｎｅによって開示された方法は、従って、本質的に蛍光透視鏡の任意の位置決めにもかかわらず、２つ以上の獲得した蛍光透視像の各々を患者の体内又は回りの３次元作業空間に関連付ける投影幾何学的関係の決定を可能にする。姿勢が直交であるという要件はなく、姿勢角度が測定され得るように蛍光透視鏡を装備する必要性もない。
【００１４】
米国特許５９９９０５５号に詳述された登録方法によれば、像内の基準点の２次元座標が決定される。次に、像は基準点の既知３次元座標を所定の幾何モデルに従って基準点の２次元像の点に投影することによって、登録される。次に、基準点の既知３次元座標の投影が像中の識別された２次元座標に最適となるように幾何モデルのパラメータを数値的に最適化する。この方法は、患者の体及び位置合わせ装置の像の全部に対して繰返されるが、最初の像の角度とは異なる角度から繰返される。従って、変換及びそれの逆が２次元像内に確定された点の３次元座標系の線へのマッピングのために得られる。モデル及びマッピングの数値的最適化の数学的記述は米国特許５７９９０５５号の付属書に見出せる。
【００１５】
次に図４を参照すると、２つ以上の解剖学的標識点を特定することによって、図１のシステムを使った解剖学的形態の測定方法１００が図示されている。該方法は図１並びに図５及び６に関して記述される。ステップ１０２で、医者、看護婦又は技術者のような使用者はテーブル１２（図１）上に横たわる患者の部分の異なる角度又は姿勢から２つ以上の蛍光透視像を得る。例えば、この説明のために、得られた像は前／後（Ａ／Ｐ）姿勢と矢状姿勢とからとられる。像はモニタ３０ａ、３０ｂ上にそれぞれ映される。像は、次に、ステップ１０４で患者がいる既知の３次元座標系に登録される。あるいは、１度に一つの像が得られ、登録される。このケースでは、ステップ１０２、１０４が各像に対して繰返される。
【００１６】
前述した如く、米国特許５７９９０５５号の登録方法は登録の好適方法である。図５はＡ／Ｐ像２０２を映したときのモニタのスクリーン２００の外観を示す。明瞭化のために、解剖学的形態のアウトラインは像から除かれている。像は位置合わせ装置４０（図３）の基準点４８の影である複数の点２０４を含む。同様に、図６のスクリーン３００は同じ基準点の影である複数の点３０４を含む矢状像３０２を映している。正確な登録のため、位置合わせ装置４０中の全基準点４８が各像に現れるべきである。これは位置合わせ装置４４０又は撮像アーム１４を全８つの基準点が現れるように調節することが行われる。
【００１７】
画像を登録するために、画像内の各基準点の影の位置が特定される。この位置は、画像に関する二次元座標を使用して特定される。これは、使用者がカーソルで影を指し示すか、或いはパターン認識アルゴリズムを使用してそれらの形状や相対位置によりコンピューターによって基準点の影を確定により行われる。画像内で一度全ての基準点の影の位置が特定されると、コンピュータは米国特許第５７９９０５５に記載されるような方法で画像を登録する。登録に関連して、コンピューターは、米国特許第５７９９０５５に記載されるように、基準影増感器による画像内のゆがみを考慮する。例えば、そのようなゆがみは、患者の３次元計測領域内の直線を画像内で湾曲して見せる。このゆがみに対処するために、コンピューターは表示される画像内のゆがみを修正しても良い。代替として、各画像の修正を伴う処理を避けるために、未修正の画像内の二次元座標点と三次元座標系との間の画像変換を行う時にコンピューターがゆがみの修正をしても良い。図４の方法或いは図７の方法には必要では無いが、特に図７と図８の方法においては、画像の修正が有利であることが次ぎに述べられる。図５の画像２０２と３０２が修正される。
【００１８】
画像が一度登録されると、Ａ／Ｐ画像２０２（図５）の場合は、二つ以上の解剖学的境界標識点に二つ以上の点がそれぞれ対応して、段階１０６において、使用者が二つの画像の一方内の位置をコンピューターに対して特定することにより図４のプロセスが実行される。もし、二つの解剖学的境界標識点の間の距離が所望なら、二つの点のみが指定される必要がある。例えば、外科医が特定の位置の腫瘍の正確な直径を知ることを望むなら、腫瘍の半径方向の相対する側の点が指定される。もし、使用者が湾曲する或いは非直線の表面或いは他の解剖学的形状の長さを欲するなら、その長さに沿って幾つかの点が指定され得る。例えば、真っ直ぐでない動脈の長さを外科医が決定することを望むなら、動脈の中心線が、ほぼその長さに沿って間隔をおいた複数の点で指定され得る。
【００１９】
この記載の目的のため、解剖学的距離或いは寸法の測定に使用される点を指定する時に、ポインティング機構の座標を受け入れるようコンピューターに指令し（例えばマウスボタンのクリックにより）、二つの解剖学的境界標識点を特定するようカーソルを位置決めし或いはポインティング機構のその他のタイプを使用することにより、図５のＡ／Ｐ画像２０２上で引かれた点２０６と２０８により画像的に示された二つの点を使用者が特定する。コンピューターはそれから、コンピュータースクリーン上の画像２０２内に、使用者により指定された各解剖学的標識点上に重ねられたドットを描き表示する。Ａ／Ｐ画像内のこれらの二つの点を指定することにより、画像が登録された三次元座標系内で得意に特定された患者の三次元空間内の視覚的線を使用者により特定される。この視覚的線は、二次元画像内の各点を三次元座標に写像する上記の変換により決定される。
【００２０】
図４の段階１０８と１１０に進んで、患者の三次元計測領域内の点に各視覚線を還元させると、使用者はコンピューターに、他の画像内、この例では図５のサジタル像３０２内の、解剖学的境界標識点の位置を指定する。しかし、コンピューターは、使用者に各視覚線に沿って存在する点を指定或いは選択することを強制する。使用者を援助するため、Ａ／Ｐ画像２０２上で指定される点のための視覚線は、画像３０２上でコンピュータにより描かれた線３０６により示される。更に、もし望まれるなら、コンピューターは、三次元座標系内で点のデフォルト位置を特定して、ドット３０８と３１０のような対応する映像を描いても良い。一度ドットが表示されると、マウスや他のポインティング装置を使って、矢印３１２で示される線に沿って、使用者はそれらをそれらがそれぞれの解剖学的境界標識点と位置が合うまで操作することができる。
【００２１】
図４の段階１１２において、三次元計測領域内の二つの点が一度決められると、コンピューターはそれらの間の直線距離を算出し、それを使用者の利用のためにコンピュータースクリーン２００或いは他の装置上で提供する。もし三つ以上の点が指定されると、コンピューターは、既知の技術を使って、互いに最も離れる点で終端となるようにカーブを点上に設定する。もし望まれるなら、使用者はカーブのタイプを特定しても良い。カーブの長さがそれから計算され、結果は使用者或いは他の装置に提供される。
【００２２】
ここで図５のみを参照すると、スクリーン２００が、好適にはグラフィカル・ユーザー・インターフェイスを含んでいる。グラフィカル・ユーザー・インターフェイスは、ソフトウェア・ボタンおよび／またはドロップダウン・メニューで構成され、これらを操作することにより動作モードが切り替えられたり、あるいは幾つかの所定の機能または処理が実行される。これらのボタンは、好適には、蛍光透視像が表示される領域の外側でスクリーン上に配置される。また、メニューおよびボタンの表示は操作状況に合わせて変化するものとされてもよい。例えば、図５において、ボタン２１０を選定すると、コンピュータに対して蛍光透視鏡からＡ／Ｐ像を取得するよう信号が送られ、ボタン２１２によって処理が開始され、登録用の像内で基準点を選択および決定され、ボタン２１４によって３次元座標系への像の登録をするための処理が開始される。ボタン３１４を選択することによりサジタル像（ｓａｇｉｔｔａｌ  ｉｍａｇｅ）を得るための処理が開始され、ボタン３１６によって基準点の確認処理が開始され、ボタン３１８によって像の登録をするための処理が開始される。図５は、指定の点の間において段階１１２（図４）の測定処理を開始するためのボタン３２０と、測定結果を表示するための表示領域３２２も含んでいる。また、図６および図７に示される移植片の適切なサイズおよび形状を決定するための変換処理に関連して説明される用途のための２つのボタンもまた示されており、ボタン３２４によって予め定義された仮想外科手術対象を呼び出すための処理が開始され、ボタン３２６によって仮想外科手術対象のパラメータを、ディスプレイまたはその他の方法により提供するための処理が開始される。
【００２３】
図６および図７を参照すると、図６の方法４００は、コンピュータ支援処理を説明するものであり、それによって患者に移植される外科手術対象のサイズおよび形状の選定または決定の支援のために蛍光透視像を用いることができる。この処理は、図４および図５に関連して説明される方法１００と共に、あるいはそれに代えて用いることができる。例えば、方法１００（図４）は、移植片の初期選定をするために用いることができ、方法４００はその選定を考査するため、および／または改良するために使用される。
【００２４】
処理４００で、段階４０２、４０３および４０４が開始され、ここで２つまたは選択的にそれ以上の蛍光透視像が取得されて、３次元座標系に登録される。これらの段階は、図４の段階１０２、１０３および１０４と実質的に同じである。図７は、コンピュータ２０（図１）によって表示されるスクリーン５００の説明図である。スクリーン５００は、段階４０２で得られたＡ／Ｐ像およびサジタル像を表示する。Ａ／Ｐ像は、Ａ／Ｐ姿勢（Ａ／Ｐ  ｐｏｓｅ）から引き出された患者の動脈５０４の像を含む。点５０６が登録した位置合わせ装置４０における基準点４８と一致する。サジタル像はサジタル姿勢における動脈５０４の像を含む。点６０４が登録した位置合わせ装置４０における基準点と一致する。
【００２５】
段階４０６では、ユーザは、両方の像を参照してコンピュータに指示を出すが、この実施例では、像５０２に対して、仮想外科手術用品または移植モデルの位置を指示する。仮想外科手術用品は、患者に移植される対象物の３次元モデルで与えられる。このモデルは上記像が登録される３次元座標系内で定義される。この実施例では、ユーザは像５０２内で点を指定し、そして像６０２に切り替えて、仮想外科手術用品が取り込まれる像５０２上の点を選択することによって定義される視覚線に沿って点を指定する。そして、これにより仮想外科手術用品が配置される３次元座標系の点を定義し、この点の座標がコンピュータにより段階４０８で決定される。これらの段階は図７には示されていない。
【００２６】
プロセス４００の段階４１０（図６）において、ユーザはボタン３２４を押して予め定義された仮想外科手術用品を指定した点で取り込む。そしてコンピュータは像５０２および６０２を表示し、所定の幾何学的モデルに基づいて像上に投影された仮想外科手術用品の２次元グラフィカル描画を表示し、この幾何学的モデルと共に３次元座標系または作業領域に像が登録される。このグラフィカル描画は投影外科手術用品の投影である。例示した実施形態において、外科手術用品は動脈５０４に挿入されるステントである。この実施例で仮想外科手術用品として提供されるステントの３次元モデルは、ユーザによって指定することのできる、あるいは何らかの標準サイズのステントに合わせて設定することのできる長さと外形とを有するチューブである。図７において、投影外科手術用品は投影ステント５０８であり、図９においてそれはステント６０６である。図は、動脈５０４内にあるべき両方の投影ステントを示している。しかしながら、外科医は、患者に移植するための最も適切なステントを決定するために、異なる寸法および／または形状のステントを試験することができる。
【００２７】
段階４１２で、患者の人体組織に最も良く適合する外科用品を決定するため、使用者は、仮想の外科用品の寸法と形状と方向を変えるために、投影された外科用品の像での形態を操作あるいは変更することができる。使用者は、投影された外科手術用品を指示装置により操作するか、あるいは投影された外科手術用品に変更を与える何らかの数値を入れるようにして処理を行う。コンピュータは次にこの処理に応答して、仮想の外科手術用品の寸法と形状と方向を再計算し且つ段階４１４において、投影された外科手術用品が仮想の外科手術用品の正確な投影であるように、各像での投影された外科手術用品を更新する。代替として、投影された外科手術用品の上記処理に加えて、使用者は、仮想の外科手術用品に関するモデルのパラメターの一つ或いはそれ以上の変更を直接入力することによって仮想の外科手術用品を処理しても良い。蛍光透視装置による像５０２および６０２に投影された外科用手術品は、したがって、仮想の外科手術用品によって拘束され、投影された外科手術用品の一つの変更は他の投影された外科手術用品変更をもたらす。使用者がこの適合にひとたび満足すれば、コンピュータはこのモデルのパラメターを使用者に知らせ或いは必要により他の装置に送る。開示されている実施例では、ソフトウエア・ボタン３２６（図７）は、コンピュータがスクリーンに仮想の外科手術用品３２８（図７）のパラメターを表示するようにさせる。これらのパラメターにより、適切な外科手術用品即ち移植片が作られ、あるいは選択され、且つ必要であれば挿入のために修正される。
【００２８】
図示の例では、投影された仮想のステントの外部表面のアウトラインが、図７で矢印５１０および６０８で示されているように、投影されたステント５０８の見掛けの直径を拡大しながら、使用者により処理され、あるいは図７で矢印５１２および６１０で示されているように、その長さを伸ばしながら使用者により処理される。投影されたステントを拡大するために、好ましい実施例では、カーソルの位置を制御するマウスやトラック・ボールなどの指示装置により、投影されたステントを処理する。投影された外科手術用品と解剖上の特徴との間に最もよい一致性を得ようとするときには、使用者にとって指示装置はより直感的である。タッチ・スクリーンのような他の形式の支持装置も使用できる。しかし、拡大の量を特定する代わりに、数値を入れることができる。
【００２９】
仮想の外科手術用品のモデルが複雑な場合は、再成形、曲げなどの処理をして移植前或いは移植中に外科手術用品を偏向することができる。これらのモデルは、操作中に失敗しないように外科医に注意させるため或いは許容の変更に関し使用者を拘束するために、プログラムすることもできる。例えば、ステントの場合、モデルは、手術の間におこなわれるように、筒状のステントが曲げられ或いは動脈の形状に一致するようにしても良い。しかし、あまりにもステントを曲げすぎると、ステントの壁がつぶれたり或いはよじれたりし、ステントの断面での流れ領域が減少して、その目的が損なわれる。従って、このモデルは、メッセイジで問題を警告し、使用者が望んでいる様態での処理を拒否するようにすることも、あるいは単に、結果として生じる問題即ちつぶれなどを示すようにすることもできる。
【００３０】
図８，９および１０を参照して、登録された透視像および上述の距離を測定する技術を使用して、物体の速度が測定できる。例えば、不透過性の染料が欠陥を流れる速度を、異なる時間に得られた２つの像で該染料の位置をマークし且つ該マークされた位置間の距離を計算し更に周知の距離÷時間変化の式を使用しながら2つの像の間の時間間隔を基礎にして該速度を計算し決定することができる。この速度から、測定で得られるか或いは既知の血管の直径に基づいた容積測定の血流速度（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）の概算が可能となる。二つの異なったやり方をとって、移動する目的物（ｍｏｖｉｎｇ  ｏｂｊｅｃｔ）の距離を測ることができる。第1の方法では、像は蛍光透視鏡から少なくとも二つの異なったポーズ（ｐｏｓｅｓ）で得られ、簡単なポーズで取られた１組の二次元の像のそれぞれに、３次元空間における点の特定を可能とするため、共通の座標システムに登録される。第２のやり方では、血管、よって移動する目的物の軌跡は相対的に真っ直ぐでかつ像の面内に置かれて短縮はないため、像は一つのポーズから取ることができる。それぞれの方法では、コンピュータが蛍光透視装置から一定の間隔で、像の間の時間的間隔が知れるように、典型的には一秒間に３０回の頻度まで、像を取得する。
【００３１】
図８は第１の方法との関連においてのみ使用される。図８において第１のポーズの血管８０３の第１の像８０２が得られる。放射線不透過媒質（Ｒａｄｉｏ−ｏｐａｑｕｅ  ｄｙｅ）８０１が血管を移動しているのが見られる。スクリーン８００に示されるように、像は公知の座標フレームに登録される。図示の例では、位置合わせ装置４０（図３）が蛍光透視鏡の視野に位置され、基準点４４の影を現わすドット８０４の様子を得る。この影の位置は前述の方法で公知の座標フレームに像を登録するために使用される。
【００３２】
図９では、蛍光透視鏡は第２のポーズで血管の像を得るために位置を変えられる。スクリーン９００は、第１の像８０２（図８）に続いてある時間に取られる第２の像９０２を表示する。ドット９０４は、位置合わせ装置４０の基準点４４の投影であり、前述の方法で公知の座標フレームに像９０２を登録するために使用される。一旦、登録変換（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が得られると、この第２のポーズで取られたその他全ての像を登録するのに使用することができる。血管内での放射線不透過媒質８０１の境界の頂点の位置はドット９０６で印される。このドットは図８の像８０２における視覚線（ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ）を画定する。この視覚線は第１の像８０２の点線８０６によって示される。第１および第２の像が登録されたので、前記媒質の頂点の３次元位置はドット８０８によって印されることにより特定され、第１の像８０２の視覚線８０６に沿って、血管の中央が位置を示される。ドット８０８とドット９０６は、よって、同じ３次元地点に制約される。また、図示されていないが、血管の軸線とおおよそ合致する線を第１の像と第２の像において引くことができ、そうして、前記媒質の境界の位置をいつも血管の中心に対して取ることができる。
【００３３】
第３の像１００２は、図１０のスクリーン１０００に表示されるが、次の時期に取られ、第２の像と第３の像の間の時間間隔は公知である。媒質境界の頂点の位置はドット１００４によって印される。ドット１００４は図８の第１の像８０２の視覚線を画定し、これは点線８１０で表される。視覚線が血管の中央と交差する点はドット８１２で印される。ドット８１２とドット１００４はしたがって、像８０２，９０２，１００２が登録された３次元座標系において一点に制約される。
【００３４】
ボタン３２０の作動に応答して計算機は次いで染料の印を付けた位置間の距離を計算する。この距離は線１００６で表される。結果は出力フィールド３２２に与えられる。各画像中に染料の位置が示された状態で、染料の進行を示すために更に画像を取り込むことができる。他と比較して(relative to the other)各画像を取り込む時間が既知であるから、染料の速度を決定することができる。染料の速度はその運搬とほぼ同じであるから、それ故に、血流の速度はまた既知である。
【００３５】
更に、ダイアログボックス９１０に示すように、計算機は、既知の方程式群(equations)を使って、直径と速度を使って血管の容積を算定することができる。血管の直径は上述の方法、あるいは既に知られた直径の算定値(estimate)を使って計測することができる。ボタン９０８を作動すると、流量が計算されてダイアログボックス９１０に表示されるようになっている。ボタン９１２を作動するとダイアログボックスが表示される。図示していないが、測定がなされる時間間隔と組み合わせて染料の境界の位置を引き続いて測定すると、血流速度や血流量を計算することができる。
【００３６】
第２の方法において、観察対象の軌跡の観察位置がほとんど真っ直ぐで全体的に画像平面内にあるときは、測定対象の移動経路に沿う速度は単一のポーズのみで撮った多くの画像を使って決定することができる。染料の境界の位置を詳細化するための、とりわけ画像のスケールが画像に示される形態から決定することができる場合には、第２位置は、必要ではないかもしれない。この第２の方法は図９及び図１０に関連して述べたものと、蛍光透視装置の第２位置からの画像が使われないこと以外は同じである。例えば、血管などの対象の軌跡の平面内あるいはその付近の解剖学的対象または他の対象の解剖学的寸法が既知であれば、実際の距離を測定するスケールを推定することができる。例えば、血管内に以前から配置されているステントの実際の物理寸法や観察されている血管の典型的な直径または長さが既知であれば、距離を測定するスケールを求めることができる。一旦、スケールが特定されると、計算機は染料または他の対象の進行の記録に基づいて実際の寸法を決定することができる。この第２の方法は上述の第１の方法より精度に劣るため、その有用性は特定の状況に限定される。
【００３７】
上述したように、両方法は蛍光透視画像内に見える他の対象の速度及び加速度を測定し、並びに対象の加速度を決定するのに使用するようにすることもできる。
【００３８】
さらにまた、図１〜図１０に関する上述した或る方法及び装置は、蛍光透視画像で使うときに特に有利である、他のタイプの二次元画像に使用するか適用するようにすることができる。
【００３９】
本発明は或る好ましい実施例に関して述べてきた。特許請求の範囲で規定される発明の範囲から逸脱することなく開示された実施例を変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】解剖学的対象物の定位測定に使われる蛍光透視鏡およびプログラムされたコンピュータの概略図である。
【図２】コンピュータの概略図である。
【図３】登録加工品を示す図である。
【図４】２以上の蛍光透視像を用いて、使用者によって認識された解剖学的標識点に対応する２以上の点によって定義される線の距離を測定する方法の基本工程のフローチャートである。
【図５】患者の、図１の蛍光透視鏡によって取得した前後（Ａ／Ｐ）画像を表示する図１のコンピュータの試料画面表示を示す図である。
【図６】図１の蛍光透視鏡によって取得した、患者のサジタル画像を、図５のＡ／Ｐ画像で置き換えて示す、図１のコンピュータの第２の試料画面表示を示す図である。
【図７】２以上の蛍光透視像を用いて、移植に先立って外科手術用移植物の適合を決めるのに使う方法の基本工程のフローチャートである。
【図８】第１姿勢から取られる、陽性造影染料とともに射出される血管の第１画像を示す、図１のコンピュータからの試料画面表示を示す図である。
【図９】血管の第２画像を示す図１のコンピュータからの試料画面表示で、第２姿勢から第１画像と同時に取られ、血管内の染料の進行を示す図である。
【図１０】第２姿勢からの第３の画像を示す試料画面表示で、第２の画像がとられるときに続いて、血管内の染料が動いた距離を測定し、第２と第３の画像が取られた時間の間隔に基づいて速度を計算するための試料画面表示を示す図である。
【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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