(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多次元の対象データセットから、多次元ボリュームの画像を生成し表示する方法であって、
前記多次元ボリューム内のターゲット点及び前記多次元ボリュームの表面を特定する工程であって、前記多次元ボリュームへの導入点が前記表面上で選択可能である、工程と、
前記表面上で選択されるべき前記導入点から前記ターゲット点までの直線経路が回避すべき、前記多次元ボリューム内の少なくとも１つの重要組織を特定する工程と、
前記ターゲット点から前記表面上に、前記対象データセットに含まれる前記重要組織の情報を放射状に投影することにより、前記ターゲット点を中心とする前記重要組織の投影像を前記表面上に生成する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
特定された前記重要組織が、特定された前記表面上への投影に先立って、体積を拡大されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記重要組織の体積の前記拡大の増分が設定可能である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲット点と前記多次元ボリュームの特定された前記表面との間の距離を記述する情報が、該ボリュームの該表面上に投影されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記多次元ボリュームの特定された前記表面上において前記導入点が選択され、
前記ターゲット点を中心とする投影像が、前記多次元ボリュームの特定された前記表面上の選択された前記導入点の周辺において生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ターゲット点を中心とする投影像の表示角度方向が前記多次元ボリュームの表示角度方向と同一となるように、該ターゲット点を中心とする投影像が、該多次元ボリュームと共に表示されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
いずれの点もいかなる重要ボリュームの投影像とも一致しないような前記多次元ボリュームの前記表面上の点の集合である、許容点の集合が計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
重要ボリュームの投影像と一致する前記多次元ボリュームの前記表面上の点の集合である、禁止点の集合が計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記多次元ボリュームの特定された前記表面上において前記導入点が選択され、
選択された前記導入点から前記ターゲット点まで、直線経路が決定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
多次元の対象データセットから、多次元ボリュームの画像を生成し表示する命令をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記多次元ボリューム内のターゲット点及び前記多次元ボリュームの表面を特定する工程であって、前記多次元ボリュームへの導入点が前記表面上で選択可能である、工程と、
前記表面上で選択されるべき前記導入点から前記ターゲット点までの直線経路が回避すべき、前記多次元ボリューム内の少なくとも１つの重要組織を特定する工程と、
前記ターゲット点から前記特定された表面上に、前記対象データセットに含まれる前記重要組織の情報を放射状に投影することにより、前記ターゲット点を中心とする前記重要組織の投影像を前記表面上に生成する工程と、
を実行するための命令をさらに含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
多次元の対象データセットから、多次元ボリュームの画像を生成し表示する手段を備えた、画像の表示および使用の目的のために構成されたワークステーションであって、
前記多次元ボリューム内のターゲット点及び前記多次元ボリュームの表面を特定する手段であって、前記多次元ボリュームへの導入点が前記表面上で選択可能である、手段と、
前記表面上でされるべき前記導入点から前記ターゲット点までの直線経路が回避すべき、前記多次元ボリューム内の少なくとも１つの重要組織を特定する手段と、
前記ターゲット点から前記特定された表面上に、前記対象データセットに含まれる前記重要組織の情報を放射状に投影することにより、前記ターゲット点を中心とする前記重要組織の投影像を前記表面上に生成する手段と、
をさらに備えていることを特徴とするワークステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多次元の対象データセットから多次元ボリュームの画像を生成し表示する方法であって、その多次元ボリューム内におけるターゲット点の特定を含む方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
三次元の画像データを有意に表示することは、多くの技術分野において重要なことである。現代の撮像方法は、多くの対象物の再現および視覚化を可能とするものであり、医療画像の撮像においては特に有用とされ得る。撮像方法は、ますます広範な医療行為において有用な道具であり、診察や治療の価値ある補助手段である。解剖学的、生理学的な関心情報の精確な視覚化は、臨床医による診察の正確さを向上させることが多く、そうすることにより、個人ごとの治療計画により多くの余地を与える。伝統的な患者治療におけるより汎用的な用途に加えて、現代の撮像方法は、いくつかの高度に専門的な医療分野での治療計画において、不可欠な役割を担っている。
【０００３】
治療計画が重要である２つの特別な臨床専門分野は、放射線治療と脳外科手術とである。放射線治療の目的は、周辺の健康な組織への照射量を最小限に抑えながら、病変組織への放射線の照射量が最大とされるようなやり方で、通常は悪性腫瘍である病変組織を、放射線で治療することである。脳外科手術は、外科手術的手段によって頭蓋内の病変の治療を試みるものである。ここでも、目的は、周辺のまたは上に被さっている健康な組織への外科手術による損傷を最小限に抑えながら、外科手術的処置の効果を最大とすることである。いずれの専門分野においても、周辺組織を保存しながらその下の病変を治療するというこの二面的な目的に挑戦する効果的な治療計画を立てるために、既知の方法や技術が用いられている。
【０００４】
いかなる形態の治療計画を試みる際にも、臨床医は通常、照射または切除を必要とするある定めされたボリュームの組織、すなわち治療ボリュームから出発し、臨床実用具を導入する経路の決定を試みる。放射線治療の治療計画の場合には、この臨床実用具は、通常、放射線のコリメートされた光線であり、定位的脳外科手術の計画の場合には、外科手術器具である。いずれの場合においても、臨床実用具が辿る経路は、体表面上の導入点から治療ボリュームまでの距離を進まなくてはならず、重要な生理的組織を回避しつつ経路長の短縮を最適化しなくてはならない。
【０００５】
定位的脳外科手術の計画の分野において、特定されたターゲットへの経路候補の特定に際し、臨床医の手助けとなる１つの方法が、S. M. Krishnanほかの著による3D Modelling for Computer-Assisted Neurosurgical Procedures（コンピュータ支援脳外科手術処置における三次元モデリング）、Biomedical Engineering, Applications, Basis and Communications、第７巻、第５号（１９９５年）より知られている。これには、頭蓋内の領域を分離するために、八面形状の幾何学的ボリュームが使用される表示フォーマットが記載されている。オペレータが頭蓋内のターゲット・ボリュームおよび重要ボリュームを特定し、特定された各重要ボリュームの周りに平行八面体が構築される。各平行八面体の頂点は、ターゲット・ボリュームの中心に位置付けられる。結果は、上記の平行八面体を含む２つの観察図、すなわち頭蓋の前後方向から見た１つの観察図と尾側方向から見た１つの観察図とで表示される。オペレータは、平行八面体の外側の頭蓋表面上において、頭蓋への導入点候補を選択する。これらの導入点候補は、外科手術器具を頭蓋腔内に導入し、ターゲット・ボリュームへとまっすぐに挿入し得る、可能性のある場所を印すものである。
【０００６】
上記の方法で説明されている各平行八面体は、上記の頂点から、それ自体さらなる４つのファセット面からなるダイヤモンド面までの距離を繋ぐ、４つのファセット面からなる、ダイヤモンド形状内の構造を画定する。そのようにして、頭蓋内のボリュームを分離する粗い試みのみが提供される。平行八面体は、自己が画定する重要ボリュームの外形に追従しておらず、むしろ、肌表面の四面形状のセグメントを外科手術用の導入点には適さないものとして通行遮断するものである。また、重要ボリュームの幾何学形状が複雑である場合には、この境界を示す表面のセグメントは、あるべき大きさよりもずっと大きくなりかねない。加えて、臨床医は、試行と誤差とを含む手順により、ボリュームの表面上の適当なスポットを探さなくてはならない。外科手術器具とターゲット点との間の関係についての追加の情報は、何ら提供されない。２つの図のみが提示されるため、臨床医自身が、すべての幾何学的関係を保持したまま、三次元ボリューム内の空間データを頭の中で配向し配置しなくてはならない。事実上、臨床医は、問題の身体構造について考える別の手法を習得しなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の１つの目的は、解剖環境に関する情報を治療領域および肌表面と関連付けて提供し、対象の表面とその中のターゲット点との間の経路の明確な視覚化を提供するような、即座に認識できる違和感のない形式で、解剖学的情報を臨床医に提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、表面を特定し、ターゲット点から特定された表面上へと情報を投影することにより、ターゲットを中心とする投影像が生成されることを特徴とする、本発明に係る方法により達成される。
【０００９】
この方法によれば、あるターゲット点が特定される。このターゲット点は、その点から情報が投影される、ボリューム全体のデータセット内の点として使用される。これは通常、ターゲット・ボリュームの一部であってもよい。治療計画の場合には、ターゲット・ボリュームは、治療されるべき組織ボリュームを表すボリュームとされる。たとえば、ターゲット・ボリュームは、放射線治療または外科手術による切除を必要とする腫瘍であってもよい。ターゲット点は、通常はターゲット・ボリュームの中心点であるが、常にそうでなくてもよい。たとえば、とりわけ大きなターゲット・ボリュームでは、臨床医は、ターゲット・ボリュームの何らかの特定の部分に集中してこの投影方法を行うことを希望するかもしれない。
【００１０】
本発明によれば、対象データセット内において、１つの表面が特定される。これは、通常は撮像された体の体表面であるが、必ずしもそうでなくてもよい。情報は、ターゲット点からその情報を表現可能な表面上へと、外向きに放射状に投影される。このようにして、上記の表面上の各点において、その表面上の点との関係でターゲット点を表し得る情報が、観察者に提示される。すなわち、ボリュームの表面を示す画像が観察者に提示された際、その表面上に投影された情報は、その表面上の各点との関係におけるターゲット点の情報を伝えるものである。
【００１１】
これらの対象データセットの操作は、コンピュータの中央演算装置内で行われ、結果の画像は、通常はコンピュータ・スクリーンであるスクリーン上で、デジタル・フォーマットで観察される。そのように、当該技術分野における既知のデジタル化技術が適用可能である。たとえば、物理的な撮像処理によるか抽象データの操作処理によるかを問わず、あるデジタル表現された画像が生成されると、その画像内に含まれている情報は、対象データセット内の一連の個別データ点として保持される。この対象データセット自体は、より大きな多次元空間内に存在している。各データ点は、もとの撮像対象内またはその対象データセットが表す空間内の、特定の幾何学的位置に関して保持された情報を表している。医療画像の撮像の場合には、各データ点は、たとえば組織全体に亘る個々の点の相対密度、Ｘ線に対する不透性または水分含有量といった、撮像された対象すなわち体の何らかの特徴を記述している。この情報は、通常は視覚に訴えるデジタル・フォーマットにより観察者に提示され、表示スクリーン上に投影された三次元ボリュームの画像として、または、そのボリューム内から取得されたスライスを表し、各々が表示スクリーン上に提示される一連の二次元画像として、提示されることが多い。
【００１２】
スクリーン上に提示されたいずれのデジタル化された二次元画像中においても、表示される情報の全体は、ピクセル・アレイとして示されている。各ピクセルは、示されている全体画像の小成分を構成し、画像を導出する基となる対象データセットからのデータ点が、これらのピクセルに割り当てられて、観察されている画像を形成している。このように、いかなる二次元画像の観察も、単純にピクセルの組の観察であると捉えることができる。しかしながら、対象データセット自体は、仮想的な空間内におけるピクセルの組、または三次元の等価物であるボクセルの組として捉えることができる。後者の場合には、対象データセットは、その対象データセットにより記述される空間全体に含まれるすべての情報を包含している。このように、スクリーン上における画像の生成は、単純に、個々の仮想的なボクセルから、コンピュータ・スクリーン上に示されるピクセル・アレイへの、情報の割当てであると捉えることができる。スクリーン上に示される画像は、たとえば、もとの対象物の特定のスライスにおいて観察することのできる解剖学的情報であってもよいし、特定の角度から見た三次元物体表現を示す再現画像であってもよい。
【００１３】
このように、もとのボリューム内におけるターゲット点および表面の特定は、もとのボリュームを表す仮想的な物体空間内における点および表面の特定と類似しており、また逆のことも言える。選択されるターゲット点は、通常、治療されるべきボリュームの中心点であってもよい実際の対象物内の点を表す、仮想的な対象物内の点である。選択される表面は、通常、もとの対象物の実際の表面に対応するが、必ずしもそうでなくてもよい。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の基本的な思想は、空間内の何らかの実際の点を表す点から、その点の周辺の表面に情報を外向きに投影することであると捉えることができる。
【００１４】
請求項２は、基本の発明をさらに発展させたものである。同一の対象データセット内において、ターゲット・ボリューム以外の関心対象のボリュームを特定することができる。たとえば、もとの対象データセットから血管がセグメント化されてもよいし、オペレータが、もとのボリューム内から生理学的に重要なボリュームを特定してもよい。それ自体は既知であるセグメント化とは、画像データセット内の関心対象の領域またはボリュームを、画像内において特定しその境界を画定する方法である。通常、これらのセグメント化された領域は、画像内で即座に認識可能となるように、異なる色、陰影、あるいはその他の区別用のマーキングをしばしば用いて、他の部分と区別するような手法で表される。医療画像の撮像では、セグメント化の使い道が多くあり、それには、下胴部の画像内において腰椎を特定することや、生理学的な測定において左心室を特定することが含まれる。あるいは、たとえば、いくつかの二次元断面のスライス内において、領域の外面の周囲をマウスでクリックし、間に介在するスライスを通じてコンピュータ計算による補間を行い、全体の対象データセット内におけるサブボリュームを画定することにより、オペレータが手動で画像データ内のボリュームを特定してもよい。本発明の場合には、セグメント化その他の手法で特定された領域は、データセットが表す組織のボリューム内における、他の重要組織であることもある。これらは、臨床医が回避したいと考える組織のボリュームであることもあり、その場合、これらの重要組織は、主要な血管や、言語または特定の運動機能領域といった重要な機能を司る神経組織の特定可能なボリュームを含むかもしれない。
【００１５】
これらのボリュームをセグメント化し得る１つの実用的な方法は、２つの別個の撮像モダリティから得られた２つの別個の対象データセットを、位置合わせするすなわち１つの画像内において組み合わせる方法である。たとえば、頭部を記述した対象データセットは、脳の重要な機能部分の陽電子放射断層撮影写真と組み合わせられ得る。解剖学的情報と生理学的情報との両方を取り込んだ全体画像を付与するために、これら２つの画像が、位置合わせされすなわち組み合わせられる。頭蓋内の生理学的に重要な領域が特定可能となり、それらを特定するために使われた情報が、全体画像内においてそれらの領域をセグメント化するのに使用される。同様に、動脈造影写真を用いて、組織ボリューム内の動脈を特定することができる。これはその後、この組織ボリューム内の主要な動脈をセグメント化するために、たとえばＣＴスキャナー等から得られた同一の組織ボリュームの詳細画像と位置合わせされ得る。
【００１６】
頭蓋内のこれらのセグメント化された領域からの情報は、ターゲット点から特定された表面へと外向きに放射方向に延びる、直線状の射線に沿って投影されているかのように、特定された表面上に投影することができる。
【００１７】
請求項３に記載されているように、この情報は、単に重要組織の存在等であってもよい。この場合、結果として得られる画像は、対象データセット内の、特定された表面上に投影されたすべての重要組織の位置を、ターゲット点の位置との関係において示すものとなる。
【００１８】
このようにして投影像を生成することにより、臨床医は、体表面と、その体表面上に投影された、ターゲット点から見たセグメント化または特定された任意の領域の位置とを示す画像を提示される。基本的に、これらの領域または重要組織は、単純に、ユーザーが関心を有すると思われる対象データセット内のいかなるボリュームであってもよい。これらの領域が、体全体の健康上の機能にとって重要な領域である場合には、提示された表面の画像は、生理学的に重要な領域の投影像も含むこととなる。本質的には、この投影像は、三次元ボリュームの表面周辺の点であって、そこからターゲット・ボリュームの中心まで、いずれの重要組織のいずれの部分とも交差することなく直線経路を作ることのできる点を、明らかにするものである。このようにして、この画像は、表面からターゲット点までの安全な経路を、ユーザーまたは臨床医に提示する。
【００１９】
請求項４には、対象データセット内において、重要組織の大きさが拡大される方法が記載されている。この場合、ターゲットを中心とする投影像が生成されると、その投影像は、もとの対象データセットにおける大きさよりも大きな重要組織の投影像を含むこととなる。このことは、三次元ボリュームの表面からターゲット点までの安全な経路を特定するに際し、臨床医またはユーザーに誤差の余裕分を与えるという効果を有する。
【００２０】
請求項５には、ターゲット点から特定された表面に投影された情報が、そのターゲット点と特定された表面上の各点との間の距離に関する情報とされた、本発明の実施形態が記載されている。これにより、対象データセットにより表される組織のボリューム内におけるターゲット点の深さに関する情報を、特定された表面上に投影することができる。この情報により、臨床医は、ターゲット点への最短の経路を特定することができ、したがって周辺の健康な組織への損傷を最小限に抑える治療計画を行うことができる。
【００２１】
請求項６には、特定された表面上の単一の点の周辺に投影像が生成される本発明の実施形態が記載されている。たとえば、特定された表面全体に亘ってではなく、特定された表面上にある１つの点の周辺の限られた領域内において、平面投影像が生成され得る。
【００２２】
本発明の有用性を高めるために、上記の平面投影像は、その像が再現される基となった対象データセットからのボリューム情報と組み合わされて示されてもよい。このことは請求項７に含まれている。請求項７には、特定された表面上の、周辺に平面投影像が生成された点の周りにおいて、平面投影像がボリュームの画像の上に重ね合わされるように、その平面投影の画像が多次元ボリュームの画像と共に表示される、本発明の実施形態が記載されている。表示スクリーン上において両方の画像が同一の角度方向で示された場合、観察者は、ボリュームの表面上に重ね合わされた小さな領域に関する投影情報を示す、限られた平面投影像の観察図を提示されることとなる。これは、三次元ボリュームの画像が回転させられたら二次元の平面投影像も共に回転するように、完全な統一体としてグラフィック的に扱われ方向付けられてもよい。したがって、平面投影像は、常に平坦な二次元画像として観察されるものではなく、あたかもスクリーンに対してある角度で傾けられているかのように、表示スクリーン上に表されることも多い。
【００２３】
対象データセット内において特定された表面上に配された点候補の全体は、２つの別個の群に二分されてもよい。一方の群は、ターゲット点への開けた直線経路を提供する表面上の点の群である。もう一方の群は、その経路長に沿ったいずれかの点で特定された重要ボリュームの何らかの部分と交差してしまうような、ターゲット点への直線経路を提供する表面上の点の群である。
【００２４】
請求項８および９には、選択された点のこれら２つの群が計算される本発明の実施形態が記載されている。これにより、臨床医は、臨床実用具のためのボリューム内への導入点候補の、２つの群を与えられる。一方の点の群、すなわちいずれの重要ボリュームのいずれの部分とも交差しない直線経路へと繋がる点は、ターゲットへの安全な経路を提供する。もう一方の群、すなわちいずれかの重要ボリュームの何らかの部分を通過する直線経路を示す点は、ターゲットへの安全でないあるいはより好ましくない経路を提供する。これら２つの点の群は、たとえば、２つの点の群が２つの視覚的に区別可能な手法で表面上にマッピングされたもとのボリュームの画像として、図解的にユーザーに提示されてもよい。あるいは、これら２つの点の群は、２つの座標群程度の簡単な図解的でない手法で提示されてもよい。
【００２５】
ターゲットを中心とする投影像が生成されると、対象データセット内の情報を方向付けして、ユーザーに様々な情報および画像フォーマットを提示することが可能となる。請求項１０には、特定された表面上の任意の点からターゲット点までの経路が画像中に示される本発明の実施形態が記載されている。これにより、臨床医またはユーザーが、特定された表面上の任意の点を選択し、ターゲット点、特定された表面上への投影像、その表面上において選択された点、およびその選択された点とターゲット点との間の距離に亘る直線経路を示す画像を提示されることが可能となる。これにより、ユーザーは、周辺の解剖学的組織との関係において、経路を観察することができるようになる。他の画像と同様に、ボリュームの向きは、回転、拡大および他の任意の画像操作により、選択された点および経路と共に変更され得る。
【００２６】
本発明はさらに、請求項１１に記載されているようなコンピュータプログラム、および請求項１２に記載されているようなワークステーションにも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の上記およびその他の側面を、図面を参照しながらさらに説明する。
【００２８】
図３は、対象データセットに含まれるターゲット点から情報を投影する、本発明の基本的な思想を示した図である。この図は、選択されたターゲット点３１、画像内の表面３２、および、射線３３で表された、ターゲット点から放射状に投影された情報を示している。
【００２９】
図４は、重要組織４２および４３の存在を示す情報の、ターゲット点４１から表面４６への投影を示した図である。この場合、重要組織４２は血管であってもよく、重要組織４３は正常な機能のために不可欠な何らかの脳の領域であってもよい。これらは、それぞれ領域４４および４５として、上記の表面上に投影される。
【００３０】
図１は、本発明が実際に使用され得る１つの実施形態を示している。この実施形態では、２つのデータセット、すなわち脳を記述したデータセット１（ＢＤ）と、血管造影データを含むデータセット２（ＡＤ）とが、参照番号３において位置合わせ（ＲＤ）される。ＡＤは、頭蓋内の主要な動脈の位置に関する情報を含んでおり、これらの主要な動脈は、参照番号４においてセグメント化され得る（ＳｅｇＶ）。この場合、本発明で必要とされる特定された表面は、頭蓋の表面であり、これもまた参照番号５においてセグメント化され得る（ＳｅｇＳ）。データセットは、様々なやり方で表示され得る。多断面再フォーマット（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ  ｒｅｆｏｒｍａｔ；ＭＰＲ）として知られる二次元画像を生成する多断面再フォーマット法は、対象データセット内に保持されている情報を、三次元ボリューム内において任意の角度方向とされた、一連の二次元スライスとして表示可能とする既知の方法である。このようにして、結果の画像を、完全な２πの立体角内の任意の角度方向で再現されたスライスの形で見ることができる。特に、頭から足までの体の軸に沿った直線に垂直な一連の横断面スライス（２１）、体の後表面から前表面へと貫く直線に垂直な一連の冠状縫合面スライス（２２）、および体の左側面から右側面へと貫く直線に垂直な一連の矢状縫合面スライス（２３）として、画像データが提示されるように、対象データセットは、互いに垂直な３つの方向のうちの任意の１つで表示され得る。脳に適用した場合の上記と同一の向き２４、２５および２６が、図２に示されている。脳のデータセットＢＤは、対象データセットの３つの別個の観察図を示す分割スクリーンの組合せであるオルソビューア６において、上記の向きの３つすべてで表示される。ターゲット点が、オルソビューア６においてユーザーにより選択され、３つの観察図すべてが、その選択された点を含む対象データセットの深さにおける、多断面再フォーマットされたスライスを示す。ターゲット点が選択されると、参照番号７において、投影像を計算することができる（Ｃａｌｃ）。このとき、ＡＤ中の血管のターゲット点からの投影像が計算され、表面に描画された観察図として示される。そうすると、参照番号８において、ユーザーは、特定された表面上における選択された点を、ボリューム内への導入点候補として規定することができる（ＥＰ）。そして、参照番号９において、投影データと、ターゲット点と、選択された点と、ターゲット点および選択された点の間の経路とを含む、組み合わされたデータセットが表示される（ＤｉｓｐＥＰ）。表面上の選択された点とターゲット点との間の経路は、針状物として画像内に示され得る。
【００３１】
ここで、頭蓋の表面は、ターゲット点５１の位置との関係における、セグメント化された血管５２の位置の投影像と共に示される。これは、ターゲット点から表面５４に向かって放射状５３に投影された情報を示す、図５に示されている。この画像は、頭部を調べて、血管を回避しつつターゲット点と交差する、頭蓋内への導入経路候補を推定するために、臨床医により使用され得る。仮に、血管の投影像のいずれかの部分を通じて、臨床実用具で頭蓋内に進入しターゲット点にアプローチしようとすれば、その臨床実用具が辿る経路は、セグメント化された血管の一部と交差してしまう。画像表現システム全体は、本来の頭蓋および実際に起こり得る操作を表すものであるため、このことは、表面上のその点が本来の頭蓋における実際の導入点として使用されると、臨床実用具の辿る経路が、頭蓋内の実際の血管と交差してしまうことを意味する。血管ではなく他のいかなるタイプの重要ボリュームが頭蓋表面に投影されたとしても、同じことが言える。したがって、この全体的なシステムは、重要組織を回避する体内のターゲット点までの経路を推定するのに使用され得る。
【００３２】
セグメント化された血管その他の重要組織が、さらに請求項４に記載されるように対象データセット内で拡大されると、投影像がカバーする頭蓋表面上の面積もまた増大する。これにより、残された残りの表面領域の大きさが減少し、ターゲット点への導入経路候補の数が減少する。しかしながら同時に、導入点候補の場所を提供する、使用可能なものとして残された領域は、いずれの重要ボリュームからも組込最小安全距離だけ離れた導入点候補のみを含むようになる。すべての重要ボリュームが拡大されなくてもよく、いくつかの個別の重要ボリュームが、他の重要ボリュームよりも大きくまたは小さく拡大されてもよい。この機能は、たとえば、血管と、言語領域等の生理学的に重要な脳内のボリュームとの両方が頭蓋表面上に投影された際に、使用され得る。たとえば、血管については、対象データセット内におけるもとのサイズのままの状態から投影する一方、言語を司るセグメント化または特定されたボリュームは、画像内において、より大きな安全のための余裕分をその特定の器官部分の周囲に付与するため、投影に先立って拡大されてもよい。
【００３３】
投影像を含む頭部の画像は、表示スクリーン上で回転され、どの角度から観察されることもできる。図６は、ターゲット６１から頭蓋表面６４上に投影された距離情報であって、選択されたターゲット点に最も近い頭蓋表面上の各点が１つの色で表示され、より遠くの各距離にある各点が別の色で表されるように、区別して表された距離情報６３を示した図である。頭蓋表面は基本的に球状であるため、これらの色の表示は同心円の組に近いものとなる傾向があるが、頭蓋表面周辺のすべての点でそうなっているとは限らない。この投影像は、重要ボリューム６２の投影像と同時に観察されてもよい。
【００３４】
ここで、ユーザーは、外科手術器具または放射線のための、頭蓋への導入点候補をいくつか選択することができる。ある導入点候補が選択された後、その導入点候補とターゲット点との間の経路が画像内に表示されてもよい。たとえば、ターゲット点７１、セグメント化された血管７２およびそれらの投影像７３、表面上の選択された導入点７５、およびこの点とターゲット点との間の経路７４のみが示されるように、肌および頭蓋表面が画像から除かれてもよい。図７は、かかる実施形態を示した図である。
【００３５】
表面上のある導入点候補が選択された後、その表面上の点とターゲット点との間の直線経路の周辺を中心とする一連のスライスの形で情報を提示するように、三次元ボリュームのデータセットが再フォーマットされてもよい。これらの多断面再フォーマット８３は、観察者が表面上の点８２からターゲット点８１までの直線経路８４を辿ることができるとすれば観察することのできる、その向きのボリュームに含まれる画像データを表示する。これは図８に示されている。これにより、臨床医は、そのボリュームに含まれる画像データを、直線経路に沿って観察することができる。これにより、臨床医は、局所的な解剖学的組織との関係で経路の位置を検証することができる。
【００３６】
対象データセットはまた、直線経路９３周りに回転する一連の二次元スライスの形で情報を提示するように、再フォーマットされてもよい。この場合、各スライスが、その二次元画像を面積の等しい２つの半片に分割する二等分線として上記の直線経路を含みながら、その直線経路９４の方向に沿って任意の角度付けで方向付けられるように、スライスが再フォーマットされる。これらのスライスは、直線経路周りの任意の角度付けで再現され得るので、スクロールされた際にその直線経路周りの観察図を提供するような一連の画像を形成する。この実施形態は、図９に示されている。ターゲット点９１および表面上の選択された点９２は、別々にまたは両方一緒に含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【００３７】
図１０は、請求項４に記載されているように、拡大された重要組織１０５を、ターゲット点１０１から特定された表面１０３上に投影した投影像を示した図である。１０２から１０５への重要ボリュームの大きさの増分は、システムにより自動的に設定されてもよいし、ユーザーにより手動で設定されてもよい。この結果として、１０４から１０６へと拡大した投影像が得られる。
【００３８】
図１１は、請求項５に記載されているような、ターゲット点１１０１と特定された表面１１０３との間の、距離１１０２を記述する情報１１０４の投影像を示した図である。
【００３９】
図１２は、特定された表面１２０３上の選択された点１２０２の周辺の、平面投影像１２０４を示した図である。図１２は、特定された表面の観察図と組み合わされた平面投影像を示している。この画像では、平面投影像は血管のみを示しているが、他のタイプの重要ボリュームを示していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１つの実施形態を説明するフローチャート
【図２】横断面、冠状縫合面および矢状縫合面の体のスライスの向きを示した図
【図３】タ―ゲット点から特定された表面への情報の投影を示した図
【図４】タ―ゲット点に、重要組織と、それら重要組織の位置を特定された表面に投影した投影像とを加えて示した図
【図５】本実施形態により生成された血管の投影像を示した図
【図６】ダーツ盤状に提示された距離情報を含む、本実施形態により生成された血管の投影像を示した図
【図７】ターゲット点、セグメント化された組織、表面上の選択された点、およびこの点からターゲット点までの直線経路を明らかにするために、表面を除いた頭蓋を示した図
【図８】直線経路と交差するＭＰＲを示した図
【図９】直線経路を包含するＭＰＲを示した図
【図１０ａ】特定された表面への拡大された重要組織の投影像を示した図
【図１０ｂ】特定された表面への拡大された重要組織の投影像を示した図
【図１１】特定された表面への距離情報の投影像を示した図
【図１２】特定された表面上における、選択された点の周辺の平面投影の投影像を示した図
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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