(57)【要約】Ｘ線不透過性インターベンション手段（30）と一緒に対象（11）の画像を得るためのＸ線透視インターベンション方法は、回転するコーンビームＸ線源（8、9）及び対応する２次元Ｘ線検出器（6）を、前記対象（11）及び前記インターベンション手段（30）は前記Ｘ線源（8）と前記Ｘ線検出器（6）との間に位置するように使用する。コーンビーム取得及びマルチスライス再構成（9’）によって、前記インターベンション手段（30）は前記画像スライス（9’）に対して大きな角度を持つことができ、オペレータの手（4）を主Ｘ線ビーム（9）の外側とする。これは、前記オペレータに対するＸ線量を減少させる。周部において前記主Ｘ線ビームの輪郭を描く追加の照明手段（60）を設けることにより、前記オペレータは、Ｘ線放射の空間的位置についての情報を供給される。前記照明手段（60）はさらに散乱放射によるＸ線量を減少するためにＸ線遮蔽（65）を前記患者の周部に配置するために使用されることができる。
2004523331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線不透過性インターベンション手段と一緒に対象の画像を得るためのＸ線透視方法であり、回転するＸ線源及び対応する検出器を、前記対象及び前記インターベンション手段が前記Ｘ線源と前記検出器との間に位置されるように使用する方法であり、さらに処理手段を使用する方法であって、前記方法が、
前記対象に前記Ｘ線源から生じるＸ線を当てるステップと、
前記インターベンション手段が前記Ｘ線の少なくとも一部を遮るように、前記インターベンション手段を前記対象内に配置するステップと、
前記対象に対する前記インターベンション手段の空間的位置を示すように前記処理手段を使用するステップと、
を有し、コーンビームが前記Ｘ線源として使用され、２次元検出器が前記検出器として使用されることを特徴とするＸ線透視方法。
【請求項２】
前記対象内の前記インターベンション手段の前記空間的位置が、画像再構成アルゴリズムにより１つの画像再構成スライス内に示される、請求項１に記載のＸ線透視方法。
【請求項３】
前記再構成スライスの位置及び方向が演繹的に計算される、請求項２に記載のＸ線透視方法。
【請求項４】
前記再構成スライスの前記位置及び前記方向が、前記インターベンション手段のオンライン再構成画像に対して決定される、請求項２に記載のＸ線透視方法。
【請求項５】
前記インターベンション手段が３次元画像位置合わせ技術を使用して再構成される、請求項４に記載のＸ線透視方法。
【請求項６】
前記インターベンション手段に位置検出手段が設けられ、前記処理手段がさらに前記対象と相対的な前記インターベンション手段の位置を決定する手段を有する、請求項４に記載のＸ線透視方法。
【請求項７】
コーンビームを生成するＸ線源と、前記Ｘ線源を面における弧において移動させる駆動手段と、２次元Ｘ線検出器と、インターベンション手段と、画像再構成アルゴリズムを実行する第１処理手段と、画像再構成スライスを決定する第２処理手段とを含むＣＴ装置を有する、請求項２に記載の方法を実行するシステム。
【請求項８】
さらに、実質的に前記コーンビームの縁に近接した面において伝播し、空間的に外面において前記コーンビームの輪郭を描く光ビームを生成する照明手段を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
さらに、実質的に外面において前記コーンビームの前記縁の近傍に位置するＸ線遮蔽手段を有する、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線不透過性インターベンション手段と一緒に対象の画像を得るためのＸ線透視方法に関し、前記方法は、回転するＸ線源及び前記対象と対応する検出器を、前記対象及び前記インターベンション手段が前記Ｘ線源と前記検出器との間に位置するように使用し、前記方法はさらに処理手段を使用し、前記方法は、前記対象に前記Ｘ線源から生じるＸ線を当てるステップと、前記Ｘ線の少なくとも１部を遮るように前記対象内にインターベンション手段を配置するステップと、前記対象に対する前記インターベンション手段の空間的位置を示すように前記処理手段を使用するステップとを有する。
【０００２】
本発明は、また、本発明による前記Ｘ線透視方法を実行するシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のＸ線透視インターベンションの一般的な実施によると、前記インターベンション手段は、例えばＣＴ装置によって、患者体内にガイドされる。この場合において、オペレータは、前記インターベンション手段が前記患者のＸ線透過画像上に配置されることができるように、前記インターベンション手段が前記患者の関心体積を感光する主Ｘ線ビーム内に位置する間に、例えば、針を前記患者に挿入する。前記ビームの次元はＣＴ画像のスライスの厚さと相関があるので、前記主ビームの幅は、前記インターベンション手段の断面と比較可能である。前記画像内の前記患者の周囲の解剖学的構造と一緒に前記インターベンション手段の情報を持つことは重要である。従って、前記ビーム幅は小さすぎなくてもよく、前記針と画像面との間の角度は小さくなければならない。これらの拘束条件が与えられ、前記オペレータの手は直接のＸ線被爆からほとんど保護されていない。
【０００４】
前記オペレータの手に対するＸ線量の問題は、米国特許第4,485,815号において取り扱われている。この文献は経皮穿刺治療を実行するＸ線透視方法を開示し、前記経皮穿刺治療において前記インターベンション手段は、細長いＸ線透過性のハンドルを有する調整手段を提供されていて、これにより前記オペレータの手は実質的に主Ｘ線ビームの領域から取り除かれる。前記インターベンション手段は、前記主Ｘ線ビームと実質的に平行に位置する。前記インターベンション手段の動きは、Ｘ線透視モニタ上に連続的にモニタされ、前記インターベンション手段は断面において観察される。既知の前記方法の問題は、与えられたハンドルの構造にあり、前記インターベンション手段を操作する前記オペレータにより体験されるレバー作業が増加する。前記インターベンション手段のこのような配置の正確性は、特に脳のような危険な領域内で作業をする時には、重要課題である。前記既知のＸ線透視方法の他の問題は、前記針が、前記患者体内の前記針の先端の位置についての限定された情報を提供する、横断する断面としてしか示されないという事実である。
【特許文献１】
米国特許第4,485,815号
【特許文献２】
欧州特許出願第98202074.5号
【特許文献３】
米国特許第5,873,826号
【非特許文献１】
Proksa et al ‘Navigation Support for CT-guided interventional radiology’, ECR99, Vienna 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前記オペレータに対する線量は減少されるが、前記インターベンション手段が前記患者体内で容易に配置されることができるようなＸ線透視方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による前記Ｘ線透視方法は、コーンビーム（cone beam）がＸ線源として使用され、２次元検出器が前記検出器として使用されることを特徴とする。この技術基準によると、前記生成されたＸ線ビームは実質的に３次元において伝播するであろうし、２次元Ｘ線検出器を照射し、例えば１回転からの２次元投影の取得に基づいて、このように前記患者及び前記インターベンション手段の３次元体積データを提供する。コーンビーム取得のため、前記インターベンション手段は、前記画像スライスに対して大きな角度を持つことができ、前記オペレータの手を前記主Ｘ線フルエンスの外側とする。これは、前記オペレータの手に対する前記Ｘ線量をかなり減少する。
【０００７】
本発明による前記Ｘ線透視方法の好ましい実施例は、前記対象内の前記インターベンション手段の空間的位置が、画像再構成アルゴリズムによって１つの画像再構成スライス内に示されることを特徴とする。前記オペレータはインターベンション中に２次元スライスのセットをほとんど検査できないので、単一の再構成画像は、前記患者の局所的な解剖学的構造に対する前記インターベンション手段の空間的位置についての全ての重要な情報を提供する。２次元スライスのセットにより覆われる拡張された画像体積（image volume）は、前記インターベンション手段、例えば針の先端の周りの重要な画像情報を得るために使用されることができる。前記コーンビームの幾何学的構造における個々の前記スライスは、前記コーンビームの幾何学的構造により制限された全ての照射された体積より薄いので、前記画像情報の特有の解像度は高くあることができ、主に縦方向における前記Ｘ線検出器の解像度により規定される。適切な画像再構成アルゴリズムの例は、体積レンダリングの既知の方法又は多断面再構成の既知の方法であり、両方とも前記画像平面のセットに対して斜めの仮想的な画像を生成する補正技術である。このような画像再構成アルゴリズムの例及び応用は、Philips Medical Systemsの“Easy Vision”製品マニュアルにおいて与えられている。前記斜めの画像は、例えば、生検針が前記仮想的なスライス内に配置されるように、画像化された体積内に位置すべきである。この特定の実施例は、前記オペレータに対する減少された放射と、前記針の先端及び前記患者の周囲の解剖学的構造にわたる結果として生じる再構成画像の高解像度とを保証する。
【０００８】
本発明による前記Ｘ線透視方法の他の実施例は、前記再構成スライスの位置及び方向が演繹的に計算されることを特徴とする。前記針の経路の最適な軌道が静的な画像取得に基づいてあらかじめ準備される場合には、前記画像再構成面を正しい位置に置くためにあらかじめ準備された経路の座標を使用することができる。この場合には、前記画像再構成面は処置の間中固定され、前記オペレータは前記インターベンション手段を巧みに動かし、これにより前記インターベンション手段は前記処置の間中所定の面に留まる。この技術の応用は、Proksa et al ‘Navigation Support for CT-guided interventional radiology’, ECR99, Vienna 1999から既知である。
【０００９】
本発明による前記Ｘ線透視方法の他の実施例は、前記再構成スライスの前記位置及び前記方向は前記インターベンション手段のオンライン再構成画像に関して決定されることを特徴とする。前記生検針はＸ線不透過性物質から作られるので、周囲の患者の解剖学的構造に対して高いコントラストを用いて画像化されるだろう。従って、３次元における前記針を再構成するために、Ｘ線吸収の特定の閾値以上のピクセル値のオンライン検出を実行することが可能である。この目的のために、人は様々な既知の画像位置合わせ技術を使用することができる。３次元における前記針の座標と対応する線を切る面は、前記画像再構成面であろう。このアプローチの利点は、前記患者の解剖学的構造における前記針の動きによる動的モードにおいて前記再構成面をガイドする可能性である。
【００１０】
本発明による前記Ｘ線透視方法の他の実施例は、前記インターベンション手段に位置検出手段が設けられ、前記処理手段がさらに前記対象と相対的な前記インターベンション手段の位置を決定する手段を有することを特徴とする。前記生検針は、前記ＣＴスキャナと相対的な前記針の位置及び方向を位置合わせする手段と組み合わされることができる。測定はProksa et al ‘Navigation Support for CT-guided interventional radiology’,ECR99, Vienna 1999により示された技術に類似することができる。検査中に、医師は、生検針のような外科用又はインターベンション器具を前記患者の体内に差し込む。前記外科用器具には、光又は赤外線を放射するダイオード（LEDまたはIRED）のような伝達要素が設けられる。このようなコンピュータ断層撮影装置は、例えば支柱の上にカメラユニットを取り付けられた位置測定システムを含む。前記位置測定システムは、前記カメラユニット及びコンピュータを有する。前記コンピュータは、前記カメラユニットと接続され、これにより前記カメラユニットは、前記コンピュータに画像信号を供給することができる。前記カメラユニットは、異なる方向から前記外科用器具上の伝達要素の画像を捉え、前記コンピュータは、前記画像から前記カメラユニットと相対的な前記外科用器具の位置を計算する。さらに、伝達要素、例えば再びLED又はIREDは、前記コンピュータ断層撮影装置のガントリにおいても設けられる。前記カメラユニットは、前記ガントリ上の前記伝達要素の画像も捉え、前記コンピュータは、これらの画像から前記カメラユニットと相対的な前記ガントリの位置を計算する。前記ガントリの位置は、前記患者の前記断面の位置に直接関連し、前記患者のスライス画像は、前記ガントリの関連した位置において形成される。前記カメラユニットにより測定される前記ガントリ位置と、前記スライス画像において画像化される前記患者の前記断面の位置との間の関係が、正確に調整されることができることが見出されている。前記断面における位置の前記スライス画像における対応する位置への変換は、前記ガントリの位置と、前記ガントリのこの位置における画像化された前記患者の前記断面の位置との間の調整された関係から導かれることができる。一方では前記カメラユニットにより測定される前記外科用器具の位置、及び他方ではこれもまた前記カメラユニットにより測定される前記ガントリの位置、並びにここから導かれる前記スライス画像において再現される前記患者の前記断面の位置に基づいて、前記スライス画像の表現における前記外科用器具の対応する位置も、前記変換を使用して再現することが可能である。前記医師、例えば外科医又は放射線学のインターベンショニストは、前記器具を直接見ることなく、前記画像における前記患者の体内の前記外科用器具をこのように追跡することができる。この種のＣＴ装置は、欧州特許出願第98202074.5号において記述されている。
【００１１】
本発明は、本発明による前記Ｘ線透視方法を実行するシステムにも関する。本発明による前記システムは、コーンビームを生成するＸ線源と、面における弧において前記Ｘ線源を移動する駆動手段と、２次元Ｘ線検出器と、インターベンション手段と、画像再構成アルゴリズムを実行する第１処理手段と、画像再構成スライスを決定する第２処理手段とを含むＣＴ装置を有する。本発明の前記システムによると、前記Ｘ線ビームは、ＣＴ装置により生成され、前記Ｘ線ビームは前記コーンビームである。前記コーンビームの幾何学的構造を対応する２次元Ｘ線検出器と組み合わせることにより、前記体積データは、前記患者の周囲の弧に沿って前記Ｘ線源の１回の運転中に取得される。前記画像再構成のための前記処理手段を使用して、例えば、針の空間的位置は、前記患者の解剖学的構造に対して決定されることができる。前記針のこの位置は、さらに後の前記患者内の針の位置に対する前記画像再構成面を計算する第２処理手段により使用される。
【００１２】
本発明による前記システムの他の実施例は、前記システムがさらに、外面において前記コーンビームの輪郭を空間的に描く前記コーンビームの縁に近接した面と実質的に平行な面において伝播する光ビームを生成する照明手段を有することを特徴とする。前記コーンビームは回転するので、照明される面の角度も回転するだろう。従って、前記照明される面が前記コーンビームの放射軸と垂直であるように、前記照明手段を配置することが好ましい。これは、所定の管の位置に対して、前記照明される面が前記Ｘ線ビームの周部近くにのみ存在することができることを意味する。この技術基準を使用することにより、前記オペレータには前記Ｘ線ビームの周部の空間的図形が設けられる。このように、前記オペレータは、彼の手が前記主Ｘ線を遮らないような前記コーンビームの周部に対する角度で前記インターベンション器具を配置することができる。この基準は、Ｘ線透視インターベンション処置の間の前記オペレータの手に対する線量の最小化を保証する。主Ｘ線ビームを視覚化する方法は、米国特許第5,873,826号からそれ自体既知である。この文献において、単一スライスＣＴ装置には、主Ｘ線が前記Ｘ線源の回転中に通らない全ての立体角を視覚化する照明手段が設けられることが示される。前記既知のＣＴ装置には、さらに、前記Ｘ線管の回転中に角度範囲内のＸ線放射線量を変化する線量制御手段が設けられる。前述されたように、小さなスライスの厚さを用いる単一スライス取得により、前記オペレータの手は前記主Ｘ線の立体角内に避けがたく位置する。前記既知のＣＴ装置は、前記オペレータの手の位置に対応して前記主Ｘ線放射の前記線量をある角度範囲においてゼロ又は少量に調整することにより前記オペレータの手に対する線量を減少する可能性を提示する。
【００１３】
本発明の前記システムによると、Ｘ線変調は必要ではなく、その理由は第一に前記コーンビーム取得により、針と前記スライス面との間に大きな角度をつけることが許されるからであり、第二に前記照明手段が、前記線源の回転と平行な面において伝播し、前記Ｘ線が伝播する空間の輪郭を描く前記コーンビームの前記周部と実質的に平行に位置するからである。
【００１４】
本発明による前記システムのさらに他の実施例は、前記システムがさらに、実質的に外面において前記コーンビームの縁の近傍に位置するＸ線遮蔽手段を有することを特徴とする。前記オペレータの手が主放射及び散乱放射の和によるＸ線放射線量を受けることが一般に理解されている。一般の実施によると、前記遮蔽手段は、前記主ビームの近くに位置する。前記取得が単一スライスＣＴ装置を用いて実行される場合に、前記遮蔽手段は、前記オペレータにより取得された線量の大部分は前記主Ｘ線ビームに対応するので、前記オペレータの手に対する線量の減少に対して有効ではない。前記散乱放射の大部分の出所は前記患者内である。Ｘ線放射遮蔽を前記患者の表面に配置することにより、前記オペレータの手に対する線量はさらに減少されることができる。外面において前記コーンビームの縁の近傍に配置された前記照明手段を使用することにより、前記遮蔽手段は、前記コーンビームの可能な限り近くに位置することができるが、依然として遮りはしない。
【００１５】
本発明のこれら及び他の態様は、対応する参照符号が対応する要素を描写する図を参照してさらに説明されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１(a)は本発明によるシステム1の実施例を概略的に示す。前記システムはＣＴ装置10を有し、その中で検査されるべき患者11は患者支持テーブル14上に位置し、ＣＴガントリ12の体積内に配置される。患者11はＣＴガントリ12内に配置されたＸ線源（図には示されていない）から伝播するＸ線のコーンビームにより照射される。前記ＣＴ装置は、さらに前記Ｘ線源を患者11の周りで回転させる駆動手段20を有する。透過画像は、ＣＴガントリ12内に配置された２次元Ｘ線検出器（図には示されていない）により取得される。Ｘ線透視システム1は、さらに、Ｘ線透視インターベンション処置によると、患者11内に位置するインターベンション手段30を有する。本発明による前記Ｘ線透視システムは、さらに、取得されたデータに基づいて前記コーンビーム・スライスの再構成を実行する第１処理手段40と同様に周囲の患者の解剖学的構造と一緒にインターベンション手段30を示す前記画像再構成スライスを決定する第２処理手段50を有する。
【００１７】
図１(b)はＸ線コーンビーム及び対応する２次元Ｘ線検出器の幾何学的構造の概略図を示す。図１に示されるＣＴ装置10の前記ガントリ内に配置されるＸ線源8は、コーン9内を伝播していく前記Ｘ線を生成する。図１に示されるインターベンション手段30と一緒に検査されるべき患者は、Ｘ線源8とＸ線検出器6との間のＣＴガントリ12内に位置し、前記透過したＸ線はＸ線検出器6により遮られる。Ｘ線源8は、照射された３次元の患者の体積を表す２次元透過データのセットを供給するために前記ＣＴ装置の前記ガントリ内の面においてｚ軸の周りで回転される。
【００１８】
図１(c)は、第１処理手段40を使用して得られた結果として生じる画像再構成スライスの概略図を示す。前記画像再構成は、当技術分野においてよく知られる方法で第１処理手段40によって実行され、結果として、図には示されていないインターベンション手段30の情報と一緒に患者11の解剖学的構造を示す複数の２次元スライス9’を生じる。再構成スライス9’は、前記Ｘ線検出器上の２次元投影の取得に基づいて得られ、結果として異なるｚ位置における複数の２次元スライスを生じる。個々のスライス9’は、前記コーンビームの幾何学的構造により限定される全ての照射された体積より薄いので、前記画像再構成の本来の解像度は高くあることができ、主にｚ方向における前記Ｘ線検出器の解像度により決定される。
【００１９】
図２は、画像再構成スライス9’に対する前記インターベンションの幾何学的構造の概略図を示す。前記画像再構成がマルチスライスモードにおいて実行されるという事実により、前記インターベンション器具、例えば生検針30は、単一スライスにより描かれる必要はなく、従って、前記スライスのセットに対して大きな角度を持つことができる。この場合は、オペレータの手4は主Ｘ線ビーム9の外に位置し、前記オペレータに対するＸ線線量を最小化する。２次元スライス9’のセットにより覆われる拡張された画像体積は、針30の先端の周りの重要な画像情報を得るために使用されることができる。前記針の空間的位置を再構成することにより、斜めの再構成スライスが定義される。この処置は当技術分野においてよく知られている。図示されていない第２処理手段によってこの斜めの再構成を示すことにより、近接した患者の解剖学的構造に対する前記針の空間的位置についての情報を提示することが可能であり、前記情報は前記オペレータにより実行されるべき検査処置を単純化する。また、前記針には前記ＣＴスキャナ及び前記患者と相対的な前記針の位置を位置合わせする位置検出手段32が設けられることも可能である。この種の方法は欧州特許出願第98202074.5号において記述されている。この方法によると、ガイド目的のために再構成されるべき前記斜めのスライスの空間的方向についての情報を提供することも可能である。
【００２０】
図３は、前記コーンビームの周部に配置される照明手段60の概略図を示す。照明手段60は、外面において主Ｘ線ビーム9の周部の輪郭を空間的に描くために可視光を放つ。これを得るために、前記可視光の光源、例えば発光ダイオードは、前記コーンビームの周部と対応する面に近く、前記コーンビームの縁に近接した面において前記Ｘ線ビームの周部の近傍に配置され、外面において前記コーンビームの輪郭を空間的に描く。この技術基準によって、前記オペレータは前記Ｘ線の空間的位置について情報を与えられ、患者11内に針20を配置しながらこれを考慮に入れることができる。また、互いに平行に、且つ前記Ｘ線源の周部から異なる距離に配置された複数の照明手段、例えば、各色が前記主Ｘ線ビームの周りの特定の等線量、例えばそれぞれ10％、50％、及び95％に対応する異なる単色光を放つ複数のダイオードを導入することも可能である。また、前記オペレータに彼の手から前記Ｘ線ビームまでの距離について情報を与えるために前記照明手段を使用することも可能である。前記オペレータは、例えば内部の光が彼の手により遮られることは避けるべきなので、これは有用である。
【００２１】
一般に、前記オペレータの手により受け止められる総線量が前記主放射及び散乱放射の和であることは理解される。照明手段60を使用することにより、Ｘ線遮蔽手段65、例えば鉛板を、主Ｘ線ビーム9を依然として遮りはしない直接の近傍に配置することが可能である。遮蔽手段65は、前記患者の照射された体積内で生じる前記散乱放射を遮る。この技術基準によって、前記オペレータの手に対する前記Ｘ線量はさらに減少されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１（ａ）】本発明によるＸ線透視システムの実施例の概略図を示す。
【図１（ｂ）】Ｘ線コーンビーム及び対応する２次元Ｘ線検出器の幾何学的構造の概略図を示す。
【図１（ｃ）】結果として生じる画像再構成スライスの概略図を示す。
【図２】前記画像再構成スライスに対するインターベンションの幾何学的構造の概略図を示す。
【図３】前記コーンビームの周部に配置された照明手段の概略図を示す。
【国際公開パンフレット】
2004523331.tif 000003
2004523331.tif 000004
2004523331.tif 000005
2004523331.tif 000006
2004523331.tif 000007
2004523331.tif 000008
2004523331.tif 000009
2004523331.tif 000010
2004523331.tif 000011
2004523331.tif 000012
2004523331.tif 000013
2004523331.tif 000014
2004523331.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523331.tif 000016
【国際調査報告】
2004523331.tif 000017
2004523331.tif 000018
2004523331.tif 000019