(57)【要約】【課題】位置センサを用いた複合Ｘ線撮像のためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】イメージャ（１１０、２３０）を用いて対象物（１３０）の第１の画像を収集し（９１０）、対象物（１３０）を基準としたイメージャ（１１０、２３０）の第１の位置情報を取得し（９２０）、イメージャを用いて対象物（１３０）の第２の画像を収集し（９３０）、対象物（１３０）を基準としたイメージャ（１１０、２３０）の第２の位置情報を取得し（９４０）、第１及び第２の画像を用いて合成画像を作成する。これらの画像間の空間的関係は位置情報を用いて維持される。合成画像は例えば、対象物（１３０）に関連する画像データ（３２０）のメモリマップ（３１０）を構築すること、並びにこの位置情報に基づいて画像をメモリマップ（３１０）内に挿入することによって作成されることがある。【選択図】図９
2007167647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像合成のための方法であって、
イメージャ（１１０、２３０）を用いて対象物（１３０）の第１の画像を収集する工程（９１０）と、
前記対象物（１３０）を基準とした前記イメージャ（１１０、２３０）の第１の位置情報を取得する工程（９２０）と、
前記イメージャ（１１０、２３０）を用いて前記対象物（１３０）の第２の画像を収集する工程（９３０）と、
前記対象物（１３０）を基準とした前記イメージャ（１１０、２３０）の第２の位置情報を取得する工程（９４０）と、
前記第１の画像及び前記第２の画像を用いて合成画像を作成する工程であって、該第１の画像と該第２の画像の間の空間的関係は前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報を用いて維持されている作成工程（９４）と、
を含む方法。
【請求項２】
前記作成工程はさらに、前記対象物（１３０）に関連する画像データ（３２０）のメモリマップ（３１０）を構築し、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報に基づいて前記第１の画像及び前記第２の画像を該メモリマップ（３１０）内に挿入することによって合成画像を作成する工程を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記第１の画像と前記第２の画像の少なくとも一方並びに前記第１の位置情報と前記第２の位置情報の少なくとも一方に基づいてサブトラクション・マスクを作成する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の画像を空間的に整列させる方法であって、
撮像対象物（１３０）を基準とした画像収集デバイス（１１０、２３０）の位置データを取得する工程と、
少なくともその一部で前記位置データに基づいて仮想画像マップ（３１０）内で複数の画像を空間的整列の状態で位置合わせする工程と、
を含む方法。
【請求項５】
さらに、前記位置データを用いて画像収集を制御する工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
さらに、少なくともその一部で前記位置データに基づいて画像パースペクティブを補正する工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記複数の画像を前記位置データに基づいて組み合わせることによって合成画像を作成する工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
合成画像を作成するための画像処理システムであって、
複数の画像からの画像データ（３２０）並びに該複数画像のそれぞれに関連付けされた位置データに基づいて画像マップ（３１０）を作成する画像処理装置を備えており、
前記複数の画像のそれぞれに対する画像データ（３２０）は、空間整列させた合成画像（３１０）を形成するために前記画像マップ（３１０）内において前記位置データに従って位置決めされている、画像処理システム。
【請求項９】
前記画像処理装置は前記画像データ（３２０）及び前記位置データを用いてディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィを容易にしている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記画像処理装置は前記位置データ及び前記画像データ（３２０）に基づいて画像収集デバイス（１１０、２３０）を位置決めするためのフィードバックを提供している、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】
本発明は全般的にはＸ線撮像に関する。具体的には本発明は、位置センサを用いた複合Ｘ線撮像のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル式撮像システムは医師が正確な診断を行う支援のための画像を取り込むのに使用することができる。ディジタル放射線撮像及び／または蛍光透視撮像システムは典型的には、線源及び検出器を含む。この線源が発生させるＸ線などのエネルギーは、撮像対象を通過して伝播し検出器によって検出される。付属の制御システムがこの検出器からの画像データを取得し、対応する診断画像をディスプレイ上に作成する。
【０００３】
検出器は、例えばアモルファスシリコン・フラットパネル検出器などのフラットパネル検出器とすることができる。別法として、この検出器は、例えばイメージインテンシファイアやその他の検出用デバイスとすることができる。歴史的に見て、イメージインテンシファイア・システムは多くの歪みを発生させる。しかし、目下の技法はイメージインテンシファイア画像の歪みを補正するようにして使用されている。例えば、歪みを減少させるために受動的技法（例えば、画像内のマーカー）及び／または能動的技法（例えば、シールド）が使用されている。
【０００４】
検出器から取得した画像データは疾病やその他の疾患に対する診断及び治療のために使用することができる。例えば、ディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ（ＤＳＡ）は、血管の疾病や状態を診断し治療するために介入する放射線医や外科医によって利用されるＸ線撮像技法の１つである。「ロードマップ（Ｒｏａｄｍａｐ）」と「サブトラクション（Ｓｕｂｔｒａｃｔ）」とは、移動式や固定式の介入Ｘ線システム上でよく見られる２つの機能である。ＤＳＡの基本原理の１つは、画像差分に注意を集中させるためにある画像を別の画像から差し引くことである。典型的な「ロードマップ」シーケンスでは、後続の映像フレームから「マスク」像が差し引かれる。このマスク像は、血管系内に放射線不透過性の造影剤が存在している間に収集される。後続のフレーム内には造影剤が存在しないため、得られたＤＳＡ画像はマスクにおいて造影剤が存在していた領域だけを表出することになる。マスク内及び後続のフレーム内にあるその他の解剖学的フィーチャは「差し引き除去され」、血管系の「ロードマップ」だけが残されることになる。
【０００５】
ＤＳＡに関する問題点の１つは、サブトラクションする画像対間の位置合わせを維持することである。患者の呼吸やＣ字アームの機械的な不安定によるわずかな位置合わせ不良があっても、得られる画像に対して大きなマイナスの影響を生じさせる可能性がある。幾つかのシステムは自動または手動のマスク再位置合わせを可能にするソフトウェア機能を有しているが、再位置合わせはわずかな整列不良を解決する際にのみ実用となるものである。
【０００６】
さらに、ＤＳＡの目下の実現形態では、患者に対して撮像システムを動かさないようにしてマスク及び後続の透視撮像シーケンスを収集することが必要である。この移動ができないことのために、ＤＳＡを使用できる領域に制約を加えることになり、また患者に対して撮像システムを移動させる度ごとに新たなマスクの収集が要求されることになる。
【０００７】
移動式Ｃ字アーム・システムは術中の外科的処置におけるＸ線撮像に関する標準的なツールの１つとなっている。移動式Ｃ字アーム・システムは、広範な外科的介入において介入を成功させるために使用するＸ線撮像を提供する。移動式Ｃ字アーム・システムは可動性がありかつ比較的低コストであるため、移動式Ｃ字アーム・システムは、かなり大型で高価な「室内固定式」のシステムと比較してより柔軟性が高い撮像ソリューションとなっている。
【０００８】
移動式Ｃ字アームは新たな新興の介入方法からの要求を満たすためにより高度になりつつあるが、移動性の維持の要求による制約から幾つかの性能上の限界が存在する。室内固定式システムと比較した場合、こうした制約の１つは、Ｃ字アームと手術台の位置及び幾何学的配置を単一の機械的ガントリ系としてリンクさせることが不可能なことである。
【０００９】
「画像タイリング（ｔｉｌｉｎｇ）」や「画像スティッチング（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）」などの画像処理技法は、ディジタル式写真撮影においてよく使用されているものであり、さらに画像レセプターのサイズによって通常課せられる制限を超えて隣接画像ビューを拡張させるために「室内固定式」Ｘ線システムによっても使用されている。患者位置をＸ線画像検出器と関係させて決定及び／または制御できる場合に、これらの処理が最も効率よく実現される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
例えば血液循環検査を実行するために、造影剤を用いたＸ線透視法が利用されることがある。患者内に造影剤が注入されることがあり、さらに放射線医によって、例えば腹部大動脈から腸骨動脈内及び／または左脚部または右脚部内までの一連の画像が取得される。造影剤が注入されると、透視撮像において造影剤を追跡するためにＣ字アーム・イメージャが手動式で動かされる。別法として、造影剤をＸ線検出器がカバーしている第１の領域内に注入して、この第１の領域の画像が取得されることがある。次いで、Ｃ字アームを第２の領域まで移動させ別の造影剤注入を実施して第２の領域の画像が取得される。注入及び再位置決めの処理は、所望の画像が取得されるまで反復されることがある。したがって、造影剤透視撮像を改良するためのシステム及び方法があれば極めて望ましい。患者内に注入する造影剤の量を最小限にするシステム及び方法があれば極めて望ましい。
【００１１】
したがって、複合撮像のための改良型の方法及びシステムに対する必要性が存在する。位置センサを用いた複合Ｘ線撮像のためのシステム及び方法に対する必要性が存在する。さらに、位置情報を用いた改良型画像タイリングのためのシステム及び方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある種の実施形態は、画像合成のためのシステム及び方法を提供する。本方法のある種の実施形態は、イメージャを用いて対象物の第１の画像を収集する工程と、対象物を基準としたイメージャの第１の位置情報を取得する工程と、イメージャを用いて対象物の第２の画像を収集する工程と、対象物を基準としたイメージャの第２の位置情報を取得する工程と、第１の画像及び第２の画像を用いて合成画像を作成する工程と、を含む。第１の画像と第２の画像の間の空間的関係は、第１の位置情報及び第２の位置情報を用いて維持される。
【００１３】
一実施形態では、第１の画像は第１の透視撮像モードで収集されており、かつ第２の画像は第２の透視撮像モードで収集されている。第１の透視撮像モードは例えば非造影剤モードとすることがあり、また第２の透視撮像モードを例えば造影剤注入モードとすることがある。
【００１４】
一実施形態では、例えば対象物に関連する画像データのメモリマップを構築し、第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいてこのメモリマップ内に第１の画像及び第２の画像を挿入することによって合成画像が作成されることがある。一実施形態では、例えば第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて第１の画像と第２の画像を組み合わせることによって合成画像が作成されることがある。
【００１５】
一実施形態では、本方法はさらに、第１の画像と第２の画像の少なくとも一方並びに第１の位置情報と第２の位置情報の少なくとも一方に基づいてサブトラクション・マスクを作成する工程を含む。一実施形態では、本方法はさらに、第１の位置情報と第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて第１の画像と第２の画像の少なくとも一方内で距離を計測する工程を含む。
【００１６】
ある種の実施形態は、複数の画像を空間的に整列させる方法を提供する。本方法は、撮像対象を基準とした画像収集デバイスの位置データを取得する工程と、少なくともその一部でこの位置データに基づいて仮想画像マップ内で複数の画像を空間的整列の状態で位置合わせする工程と、を含む。本方法はさらに、位置データを用いて画像収集を制御する工程を含むことがある。さらに、本方法は、少なくともその一部で位置データに基づいて画像パースペクティブを補正する工程を含むことがある。一実施形態では、例えば画像整列及び／または画像パースペクティブ補正の支援のために複数の画像内で画像標識物が使用されることがある。一実施形態では、撮像照射のための画像収集デバイスを位置決めするために位置データに基づいて位置フィードバックが提供されることがある。
【００１７】
一実施形態では、この位置データに基づいて複数の画像を仮想画像マップに挿入することによって合成画像が作成されることがある。一実施形態では、複数の画像及び位置第２の位置データに基づいてディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィが実施されることがある。合成画像は、例えば位置データに基づいて複数の画像を組み合わせることによって作成されることがある。
【００１８】
ある種の実施形態は、合成画像を作成するための画像処理システムを提供する。本システムは、複数の画像からの画像データ並びに該複数画像のそれぞれに関連付けされた位置データに基づいて画像マップを作成する画像処理装置を含む。複数の画像のそれぞれに関する画像データは、空間整列させた合成画像を形成するように位置データに従って画像マップ内に位置決めされる。この複数の画像は、例えば１つまたは複数のモダリティからの画像を含むことがある。
【００１９】
一実施形態では、その画像処理装置は、画像データ及び位置データを用いたディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィを容易にする。一実施形態では、その画像処理装置は、位置データ及び画像データに基づいて画像収集デバイスを位置決めするためのフィードバックを提供する。一実施形態では、その画像処理装置は、画像データ及び位置データに基づいて合成画像内で空間計測値を取得するように構成されている。
【００２０】
ある種の実施形態は、コンピュータ上で実行させる命令の組を含んだコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。この命令組は、撮像対象を基準とした画像収集デバイスの位置データを取得するように構成した位置決めルーチンを含む。この命令組はさらに、少なくともその一部で位置データに基づいて仮想画像マップ内で複数の画像を空間的整列の状態で位置合わせするように構成された位置合わせルーチンを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上述した要約、並びに本発明のある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。本発明の例証を目的として、図面ではある特定の実施形態を示している。しかし本発明は、添付の図面に示した配置や手段に限定するものではないことを理解すべきである。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態により使用される撮像システム１００を表している。撮像システム１００は複数のサブシステムを含む。例示を目的として、Ｘ線システムとして撮像システム１００を記載することにする。撮像システム１００は、検出器セルのアレイ１１５を含んだＸ線検出器１１０、Ｘ線源１２０、シンチレータ１２５及び対象物１３０などのサブシステムを含む。撮像システム１００はさらに、読み出し電子機器１４５を備えたデータ収集システム１４０を含む。一実施形態では、そのシンチレータ１２５は検出器１１０の前側に位置決めされたスクリーンを備える。一実施形態では、その検出器１１０はアモルファスシリコン・フラットパネル検出器である。対象物１３０は患者や別の撮像対象物とすることがある。
【００２３】
対象物１３０は撮像のために撮像システム１００内に位置決めされる。例示的な一システムでは、対象物１３０の上側にＸ線源１２０が位置決めされている。Ｘ線検出器１１０は対象物１３０の下側に位置決めされる。シンチレータ１２５は対象物１３０とＸ線検出器１１０の間に位置決めされる。Ｘ線は、Ｘ線源１２０から対象物１３０を透過してシンチレータ１２５に至るように送出される。シンチレータ１２５は、対象物１３０を透過するようにＸ線源１２０から送出されたＸ線に応答して光を放出する。放出された光は、Ｘ線検出器１１０及びＸ線検出器アレイ１１５に送られる。例えば、シンチレータ１２５から放出された光によって、検出器アレイ１１５内のフォトダイオードが様々な程度の付勢あるいは放電を受ける。読み出し電子機器１４５は、参照／調節ボード（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｂｏａｒｄ：ＲＲＢ）あるいは別のデータ収集ユニットを含むことがある。ＲＲＢは、検出器１１０からのデータをデータ収集システム１４０に転送するようにデータモジュールを収容及び接続することがある。読み出し電子機器１４５は検出器１１０からのデータをデータ収集システム１４０に送信している。データ収集システム１４０は、このデータから画像を形成しており、またこの画像は保存、表示及び／または送信されることがある。前処理機能及び処理機能は、収集した画像に対して例えば保存、表示及び／または送信の前及び／または後に適用されることがある。
【００２４】
撮像システム１００は例えば固定式や移動式の撮像システムとして実現させることがある。図２は、本発明の一実施形態により使用されるＣ字アーム撮像システム２００を表している。Ｃ字アーム・システム２００は、例えば撮像システム１００や同様のシステムを含むことがある。Ｃ字アーム・システム２００は、Ｃ字アーム２１０、エネルギー源２２０（例えば、Ｘ線エネルギー源）、画像収集デバイス２３０（例えば、検出器またはカメラ）、位置決め表面２４０（例えば、患者位置決めテーブル）、Ｃ字アーム・トラッキング・デバイス２５０、及び対象物／テーブル・トラッキング・デバイス２６０を含む。一実施形態では、そのＣ字アーム２１０は、例えばＬ字アーム、Ｏ字アーム、Ｃ字ガントリ、及び／または従来のＣ字アームと異なる別の位置決め要素とすることがある。
【００２５】
一実施形態では、位置決め表面２４０上に対象物が位置決めされる。エネルギー源２２０からのエネルギーが対象物を照射した後に、画像収集デバイス２３０の位置で対象物に関連する画像データが取得されることがある。さらに、Ｃ字アーム・トラッキング・デバイス２５０及び対象物／テーブル・トラッキング・デバイス２６０から、位置データ及び／または別のトラッキング・データが取得されることがある。画像及び位置データは、例えば画像収集デバイス２３０及び／または単独の処理ユニットに関連付けされた処理装置を用いて処理されることがある。
【００２６】
ある種の実施形態は、位置トラッキング・テクノロジーを利用して単一の面上の「合成」２次元（２Ｄ）、または複数の面上の複数の２Ｄデータ組、または３次元（３Ｄ）画像を作成かつ維持するためのシステム及び方法を提供する。合成画像は、例えばディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ（ＤＳＡ）を含む幾つかのコンテキスト（正規サブトラクション・モードであるかロードマップ処理であるかを問わない）で使用されることがある。一実施形態では、１つまたは複数のモダリティからの２Ｄ画像及び３Ｄ画像が合成２Ｄ画像または３Ｄ画像において位置合わせされかつ組み合わせられることがある。
【００２７】
先ず、合成画像は、第１のモードで動作する透視（「ｆｌｕｏｒｏ」）撮像の記録、並びに患者を基準としたイメージャの位置情報の取得によって収集される。したがって、例えばイメージャ（例えば、検出器）のサイズより大きな合成画像が作成される。次に、第２のモードで透視像が収集される。第２の工程においてイメージャの位置を知ることによって、第２の工程中に第１のモードで透視の再収集を要することなく、第１のモードにおけるある箇所の透視像データ、並びに第１モード画像と第２モード画像の合成の偏差にアクセスすることが可能となる。
【００２８】
ＤＳＡの状況では、第１のモードが造影剤を注入しない撮像に対応しており、また第２のモードが造影剤を注入した撮像に対応している。「ロードマップ」の状況では、第１のモードが造影剤を注入した撮像に対応しており、また第２のモードが造影剤を注入しない撮像に対応している。第２のモードにおいて、合成画像のうち目下のＣ字アーム位置に対応した領域から正確なサブトラクション・マスクを抽出することができる。一実施形態では、マスクデータは、Ｃ字アームをパン（ｐａｎ）しながら、ほぼリアルタイム（例えば、３０フレーム毎秒）のマスク更新を提供するように再索引付け（ｒｅ−ｉｎｄｅｘｅｄ）されることがある。例えば全体の合成画像メモリマップが「０」にイニシャライズされており、かつ計算したマスク領域の境界が「ヌル（ｎｕｌｌ）」データを含む場合、サブトラクション後においてこのヌルデータの領域が通常の「ライブ透視」として表示されることがある。
【００２９】
一実施形態では、２枚の画像（造影剤ありの画像と造影剤なしの画像）を用いて画像再位置合わせが実施されることがある。この画像からマスク像が差し引かれることがある。このマスク像は、患者の動きを補正すると共に患者動きに起因する造影剤の差及びマスクエッジの影響を最小限にするように当該画像の下で回転させることがある。したがって、マスクは取得した画像間で患者動きによって生じたエッジその他の影響を除去するようにメモリ内を動き回らせる（ｍｏｖｅｄ  ａｒｏｕｎｄ）ことがある。一実施形態では、合成データ組及びライブ画像から取得した位置情報によって、例えば再位置合わせと同様にしてその画像データを操作することができる。
【００３０】
一実施形態では、例えば合成画像及び／または該合成画像の１つまたは複数の構成要素に対して標識付け（ｌａｎｄｍａｒｋｉｎｇ）が適用されることがある。標識付けでは、マスク像の全部または一部に関する重みが調整されることがある。次いで、マスクが例えばすべてゼロに設定されていれば、ライブ画像が見えている。また一方、マスクの値が最大値となっていれば、画像は完全に差し引かれることがある。したがって、マスク内部の値または重みを調整することによって、画像内のある部分を例えばマスク隠蔽すること、あるいは強調することができる。一実施形態では、ユーザは、合成画像に対して完全サブトラクション、サブトラクション無し、あるいはこの中間の標識付けサブトラクションを実行することができる。このマスクは例えば、ある解剖学的構造について差し引き除去やマスク隠蔽除去するのではなく、合成画像内に残すことを可能にするために使用されることがある。
【００３１】
一実施形態では、合成画像空間内へのデータの当てはめの際に、空間完全性が維持されるように画像歪み補正を適用することがある。累積画像や合成画像内で空間完全性が維持されると、骨、並びに単一の画像フレームに当てはまらない構造を計測するために空間完全性を用いることもできる。例えば、大腿骨の長さ計測値を２枚の画像（近位側及び遠位側）を用いて取得することができる。
【００３２】
多くの介入Ｘ線手技において、例えば位置決めテーブル天板及び／またはＣ字アームを移動させることによって関心対象の解剖構造をＸ線撮像システムと整列させることがある。例えば、血液循環検査では、主動脈から末梢動脈まで造影剤注入を追跡するための撮像の間に担当医師が２つの次元方向で（例えば、Ｘ面とＹ面で）テーブル天板を移動させている。したがって、Ｘ線画像が大きな領域にわたって収集されるため大きな合成画像を作成することがある。
【００３３】
一実施形態では、対象物トラッキング・デバイス２６０などの患者上の基準点、並びにＣ字アーム・トラッキング・デバイス２５０などのＣ字アーム２１０上の基準点を用いて、２次元または３次元の画像領域またはマップを作成するようにデータが収集されることがある。トラッキング・デバイス２５０、２６０は、例えば多種多様な送信コイル及び／または基準座標系に対する位置フィードバックを提供するその他のトラッキング・デバイスのうちのいずれとすることもできる。ナビゲーション基準データを用いると、Ｃ字アーム２１０が患者その他の対象物を基準としている箇所を示すような仮想画像が形成されることがある。この仮想画像またはマップは、単一の透視像によってカバーされる領域と比べてより大きな領域を含むことがある。Ｃ字アーム２１０を移動させるに従って、仮想画像マップ内の領域に関して受け取った画像データによって仮想画像が更新される。したがって、この仮想画像は、取得した画像データの領域と、Ｃ字アーム２１０が画像データを取得するように位置決めされていない未知の画像データの領域と、を示している。
【００３４】
図３に示すように、仮想画像マップまたは合成画像空間３１０が作成される。Ｃ字アーム２１０を移動させるに従って、患者トラッキング・デバイス２６０及びＣ字アーム・トラッキング・デバイス２５０からの位置決めデータが、合成画像空間３１０を埋め込む画像データ３２０と関連させて収集される。患者やその他の対象物に沿ってＣ字アーム２１０を移動させると、合成画像空間３１０を占有する複合画像が完成する。さらに一実施形態では、画像マップ３１０内でＸ線照射が重複している場合、旧の画像データが新規の画像データによって置き換えられる及び／または更新されることがある。例えば、新たに収集した画像データによって合成画像メモリマップ用のメモリ内の同じアドレス位置にある画像データが置き換えられることがある。一実施形態では、Ｃ字アーム２１０を基準としてナビゲーション構成要素が動かされるまでその合成画像空間３１０が有効に維持される。したがって、患者やその他の対象物を基準としてＣ字アーム２１０を移動させることがあり、またＣ字アーム２１０を介して画像データが取得されるに従って合成画像３１０が動的に表示されかつ更新されることがある。一実施形態では、その合成画像空間３１０は幾何学的に正確なメモリ空間である。一実施形態では、正しい画像幾何学配置を維持するために歪み補正が適用されることがある。
【００３５】
図４に示すように、骨盤の画像が収集され、関連する画像データ３２０がメモリマップ３１０に追加されることがある。次いで、膝の画像が取得され、膝画像からの画像データがメモリマップ３１０に追加されることがある。さらに、患者及びＣ字アーム２１０に関するナビゲーション情報が各撮像照射と一緒に取得される。このナビゲーション情報を用いることによって、例えばメモリマップ３１０内のメモリアドレスがＸ−Ｙ座標計測値に対応するようにして膝画像を骨盤画像を基準として正確に配置させることができる。さらに、空間計測値とメモリアドレスの間の相関関係によってユーザは、メモリマップ３１０内の画像データを用いて大腿骨などの画像の構成要素を計測することが可能となる。例えば、複合画像メモリマップ３１０内の画像データ及び空間計測値を用いて整形外科手技をプランニングすることがある。一実施形態では、外科医や放射線医などのユーザは、仮想画像メモリマップ３１０内の項目を選択または「クリック」し、これらの項目や標識物に対する関係、計測値、その他を手作業または自動的に決定することがある。
【００３６】
図５では、患者を基準としてＣ字アーム２１０がパンされて仮想画像マップ３１０を埋め込むために画像データ３２０が取得される。例えばＣ字アーム２１０は、合成画像領域３１０内のデータを完成させるために、患者の胴体中央にある腸骨の分岐部から左脚部に沿ってパンされることがある。この画像マップ３１０を用いると、仮想マスクがＣ字アーム２１０の位置に関するメモリ内に保存されているため、第１の収集フェーズの撮像を要することなく患者内に造影剤を注入することができる。
【００３７】
一実施形態では、透視像がサブトラクション・モードで取得されることがある。合成画像３１０で利用可能な画像データ３２０が、サブトラクション・マスクとして使用されることがある。したがって、画像マップ３１０はサブトラクション画像対の半分の役割をすることがある。例えばサブトラクション技法に関する合成画像３１０内の解剖学的情報が利用されることがある。合成画像仮想マップ３１０内の画像データ３２０を用いて、Ｃ字アーム２１０が位置決めされることがあり、また収集した画像内に現れるデータがマップ３１０に基づいて特定されることがある。画像データ３２０が画像マップ３１０内に存在する場合、画像が収集されていないときも画像データ３２０が表示されることがある。さらに、画像マップ３１０から位置情報が取得されることがある。
【００３８】
一実施形態では、画像マップ内の画像データとで新たな画像データが平均されること、置き換わること、及び／または組み合わせられることがある。例えば画像フレームは、標準平均化アルゴリズム、コンプレックス（ｃｏｍｐｌｅｘ）平均化アルゴリズム、及び／またはその他の処理を用いて平均化されることがある。フレーム平均化及び／またはその他の処理によって例えば、ノイズが低減され、より綺麗な画像が提供されることがある。一実施形態では、ピーク不透明度を用いて合成マップ内の画像データが処理されることがある。画像フレームのデータが受け取られると、新たな画素値がその画素箇所に既にある値と比較される。新たな画素値が以前の画素値より暗い場合は、例えばその新たな画素値によって以前の画素値が置き換えられる。そうでない場合は、既にある画素値は置き換えられないことがある。収集される画像データ画素値間の空間的関係は例えば、トラッキング・デバイス２５０、２６０からの位置フィードバックに基づいて決定されることがある。したがって、画像マップ内の造影剤が維持されることがある。一実施形態では、造影剤「ロードマップ」が追加の撮像なしに表示されて解析されることがある。一実施形態では、サブトラクションを実行することなくロードマップが表示されることがある。
【００３９】
したがって、ある種の実施形態は、Ｃ字アームやその他の撮像装置を位置決めするために取得するスカウト画像の数を低減させる。ある種の実施形態は、例えばイメージインテンシファイア、検出器、カメラなどの画像収集デバイスと比べてより大きな合成幾何学領域を提供する。
【００４０】
一実施形態では、新たに収集したデータ、及び／または既にデータを包含している合成画像内のある箇所で収集した更新データを用いて合成画像が作成されて維持されることがある。合成画像内の情報は多種多様な方法で更新されることがある。例えば、画像内の旧情報は新たな情報を用いて置き換えられる。別法として、旧情報を新たな情報とで平均化することがある。別の実施形態では、その合成画像内でピーク不透明度値が維持されることがある。別法として、その合成画像内で最小不透明度値が維持されることがある。
【００４１】
一実施形態では、合成画像がＣ字アームのスカウト操作を可能にさせるために使用されることがある。さらに、ある種の実施形態は、例えばガンマカメラ、赤外線カメラ及び／またはその他のイメージャを用いて合成画像を作成するために使用されることがある。さらに、例えば処理装置によって、かつ／またはユーザによる手作業の位置決めによってＣ字アームやその他の撮像ユニットを自動位置決めするためのフィードバックを作成するために位置データが使用されることがある。
【００４２】
ある種の実施形態は多種多様な方法によってＸ線線量を低減させている。例えば、ある種の実施形態は、通常であれば廃棄するような撮像データをリサイクルまたは再使用する。ある種の実施形態は、マスクの再収集を低減させることがある。別法としてまたは追加として、ある種の実施形態は、合成画像の使用によってスカウト位置決め照射を低減させている。ある種の実施形態は、例えば保存済みのマスクの正確な機械的再整列を伴うことなく、照射線量を低減させると共に撮像を向上させている。ある種の実施形態によれば、ＤＳＡ中のマスクの再撮像を要することなくイメージャと比べてより大きな拡張関心領域に対するＤＳＡが可能となる。それどころか、マスク情報はＤＳＡ実行前に収集される。
【００４３】
ある種の実施形態は、外科的ナビゲーション・システムからの位置情報を利用して「画像タイリング」を容易にするためのシステム及び方法を提供する。一実施形態では例えば、移動式Ｃ字アームを用いて末梢血管「循環」検査が実施されることがある。患者の末梢動脈内にＸ線的に不透明な造影剤を注入するためにはカテーテルまたはシリンジが使用される。Ｃ字アームを静止状態に保ちながら、介入する放射線医は、放射線透過性の「フローティング」テーブル天板を手動操作して、造影剤が動脈を通って患者の四肢の末梢領域に至る際に造影剤を追跡する。この方式によって血管の閉塞または異状の診断、治療、並びに結果の検証が成されることがある。循環検査データなどの画像データの解析には撮像タイリングが使用されることがある。
【００４４】
一実施形態では、大きな領域に関して１枚の継ぎ目のない集合画像を形成するために幾つかの画像フレームを一緒に組み合わせる、すなわち「スティッチングさせる（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）」ことがある。ある種の実施形態は外科的ナビゲーションまたはトラッキング・センサを用いて、合成画像またはタイリング画像内に画像を融合させるのに適正な整列及び／または空間補正を決定するための位置情報を提供している。図６は、本発明の一実施形態による血液循環検査から取得される一連の画像スライスの一例を表している。画像スライスまたは「タイル（ｔｉｌｅ）」は、例えば単一の画像になるように組み合わされることがある。
【００４５】
図７は、本発明の一実施形態に従ってより大きな単一の画像内に統合させ得る複数の画像スライスの一例を表している。例えば図７に示すように、造影剤注入した画像を分離するために画像スライスまたはフレームにマスクが適用されることがある。次いで、注入画像とサブトラクション画像が、例えば図７に示すような合成ペースト画像を形成するようにタイリングされる。
【００４６】
Ｘ線画像の位置合わせ及び複数画像の「タイリング」は例えば、Ｘ線的に不透明な（または、半不透明な）フィデューシャル・マーカーを使用して実現されることがある。テーブル、患者及び／またはＣ字アーム・システムによるＸ線収集を効率よく同期させるために、フィデューシャル・マーカーと連係して動的な位置フィードバックが使用されることがある。画像タイリングの強化のために、ある種の実施形態と連係して別の位置合わせ及び歪み補正方法が使用されることもある。画像タイリングを改善するには、例えばＸ線的に不透明なマーカー及び／またはパターン、並びに解剖学的フィーチャをベースとした歪み補正（すなわち、マーカー無しの歪み補正）が使用されることがある。一実施形態ではさらに、ナビゲーション位置情報を用いてテーブルの移動（例えば、モータ式テーブル）及び／またはＣ字アームの移動（例えば、ＧＥ  ＯＥＣ  Ｓｅｒｉｅｓ  ９８００  ＭＤなどのモータ駆動式Ｃ字アーム・システムを用いる）を制御することによって自動化を達成させることがある。ある種の実施形態はさらに、例えば３Ｄ透視撮像の隣接収集の領域を拡張するために使用されることがある。
【００４７】
ある種の実施形態は、画像データと位置／ナビゲーション・データの両方をＣ字アーム及び患者センサから収集する。一連の画像スライス（Ｃ字アームを移動させながら取得した一連の撮像照射など）は、例えば複数のパースペクティブを含むことがある。すなわち、その複数の画像内でパースペクティブが変化することがある。Ｃ字アーム及び患者センサからのトラッキング情報は、画像スライス内の様々なパースペクティブに関する情報を提供することがある。位置情報によって、例えば異なる面及び／またはパースペクティブからの画像を１枚の合成画像になるようにタイリングさせる、あるいは組み合わせることが可能となる。位置情報は、例えば画像スライスをタイリングすることによって導入される歪みを低減するのに役立つことがある。一実施形態では、ＤＳＡなどの合成画像及び／または画像処理内における対象物の計測は、上述したシステム及び方法と同様のタイリング画像を用いて実行されることがある。
【００４８】
ある種の実施形態は、画像レセプターのサイズによる制約を受けない画像ビューを提供することができる。ある種の実施形態はさらに、患者に対する、並びにＸ線システムのごく近くで作業する介入ヘルスケア提供者に対するＸ線照射を低減させることができる。Ｘ線照射は、例えば効率のよいＸ線収集のためにナビゲーション・センサからの位置情報を用いることによって低減させることがある。ある種の実施形態は、「室内固定式」と移動式撮像システム（移動式Ｃ字アームＸ線撮像システムなど）の両方に関して実現することができる。
【００４９】
一実施形態では、画像収集を最適化することによってＸ線線量を最適化させることがある。一例では、最小数のＸ線画像を用いて関心エリアの最大カバー範囲を達成するために、アプリケーション・ソフトウェアによって、テーブル、患者及び／またはＣ字アームの位置決めを支援するヒューマン・インタフェース（グラフィック式その他）が提供されることがある。さらに、ある種の実施形態は例えば、相対的位置決めに基づいてＸ線収集をトリガ制御することによって自動化されることがある。
【００５０】
したがって、ある種の実施形態は、ナビゲーションまたはトラッキング・センサを用いて複数の２次元及び／または３次元画像を空間整列の状態に位置合わせする。ある種の実施形態ではさらに、例えばＸ線収集の制御のためにセンサが使用されることがある。一実施形態では、画像パースペクティブ補正計算にナビゲーション・センサ及び位置情報が算入される。一実施形態では、例えば画像整列及び／またはパースペクティブ補正の支援のために画像標識物（複数のこともある）（例えば、フィデューシャル及び／または解剖学構造）が使用されることがある。一実施形態では、Ｘ線撮像照射をさせる移動式Ｃ字アームの手動式の位置決めのためにオペレータに対してナビゲーション・センサ位置フィードバック（例えば、グラフィック式、音響式、など）が提供される。一実施形態では、Ｘ線撮像照射のためのテーブル及び／またはＣ字アームの位置決めに関する自動式駆動のために位置フィードバックが使用される。位置情報及び画像情報は例えば、後続の撮像のために以前の位置まで戻ることができる。
【００５１】
ある種の実施形態では、例えば画像合成で使用し得る位置情報を提供するためにナビゲーション／トラッキング・システムが撮像システムと連係して動作する。図８は、本発明のある種の実施形態で使用し得る例示的な医用ナビゲーション・システム１０の１つを表している。ナビゲーション・システム１０は、可搬式コンピュータ１２、ディスプレイ１４、及びナビゲーション・インタフェース１６を含む。医用ナビゲーション・システム１０は、デバイス２４の所在箇所の決定のために電磁場発生器２０及び電磁式センサ２２と共に動作するように構成されている。ナビゲーション・システム１０はさらに、例えばトラッキング・デバイス２５０及び／または２６０の所在箇所を決定するように構成されている。
【００５２】
テーブル３０は、外科的処置中に患者４０を支持するために電磁式センサ２２の近くに位置決めされている。一実施形態では、そのテーブル３０は例えば位置決め表面２４０とすることがある。電磁式センサ２２と医用ナビゲーション・システム１０の間でのデータ送信のためにケーブル５０が設けられている。別法として、例えばセンサ２２とシステム１０の間でワイヤレス通信媒体を介してデータが送信されることがある。医用ナビゲーション・システム１０は例えば、可搬式カート６０上、及び／または静止状態で装着されることがある。システム１０は例えば第２のディスプレイ１８と連絡させることがある。
【００５３】
電磁式センサ２２は例えばプリント回路基板とすることがある。ある種の実施形態は、複数のコイル及びコイル対を含んだプリント回路基板受信器アレイ２６を備えた電磁式センサ２２と、このプリント回路基板受信器アレイ２６において検出された磁場計測値をディジタル化するための電子機器と、を含むことがある。この磁場計測値は、適当な任意の方法またはシステムに従って電磁場発生器２０の位置及び方向を計算するために使用されることがある。電磁式センサ２２上の電子機器を用いて磁場計測値をディジタル化した後、ディジタル化された信号はケーブル５０を介してナビゲーション・インタフェース１６に送信される。医用ナビゲーション・システム１０は、受け取ったディジタル化信号に基づいてデバイス２４の所在箇所を計算するように構成されている。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態により使用される画像合成のための方法の流れ図を表している。工程９１０では、患者などの撮像対象物上の第１の箇所に関して第１の組の画像データが収集される。例えば、患者の脚部、骨盤、胸部などのスライスまたはスナップショットが、Ｃ字アーム上の検出器などのイメージャによるスキャンを受けることがある。工程９２０では、イメージャを基準として対象物に関する第１の位置データが取得される。例えば、患者を基準とした第１の位置（例えば、患者の胸部の上側）におけるＣ字アームの位置データは、トラッキング・デバイスやその他のセンサを用いて取得されることがある。
【００５５】
工程９３０では、第２の箇所において対象物（例えば、患者）に関する第２の組の画像データが収集される。例えば、患者の同じ領域または別の領域に関して追加の撮像照射が取得されることがある。工程９４０では、イメージャを基準として対象物に関する第２の位置データが取得される。上述したように、患者を基準として第２の位置にあるＣ字アームの位置データは、例えばトラッキング・デバイス及び／またはその他のセンサを用いて取得されることがある。
【００５６】
次いで工程９５０では、第１及び第２の位置データに基づいて第１組と第２組の画像データが関連付けされる。例えば、２枚の画像または画像データ組の間の空間的関係を表す位置データを用いて、この２枚の画像を画像空間の仮想マップ内部に配置させることがある。別法として、２枚の画像または画像データ組の間の空間的関係を表す位置データを用いて、この２枚の画像を一緒にタイリングまたはスティッチングさせて１枚の合成画像とさせることがある。位置データによって例えば、幾何学的確度を改善すると共に歪みを低減させる一方で合成画像マップ内で画像を組み合わせるまたは保存させることができる。
【００５７】
一実施形態では、撮像対象を基準とした画像収集デバイスの位置データを使用して、仮想画像マップ内で画像を空間的整列の状態に位置合わせすることがある。一実施形態では、画像収集デバイスの位置に影響を及ぼすことなどによって画像収集を制御するために位置データが使用されることがある。一実施形態では、例えば位置データやその他の情報に基づいて画像パースペクティブが補正され／調整されることがある。例えば１つまたは複数の画像内の画像標識物（例えば、フィデューシャル及び／または解剖構造）が画像整列及び／またはパースペクティブ補正を支援する。一実施形態では、例えば撮像照射のための画像収集デバイスの自動及び／または手動の位置決めを支援するために位置データに基づいて位置フィードバックが提供される。ある種の実施形態は、例えばユーザがＣ字アームの斜方向位置まで戻り、次いでｘ及びｙ座標面内を移動して画像データを取得できるようにする２Ｄ合成した画像組及び／または複数の２Ｄ合成の画像組を構築する。
【００５８】
上述のシステム及び方法の実施形態は、多種多様な方法で実現させることがある。上述のシステム及び方法の実施形態は、例えばコンピュータ読み取り可能な媒体上の命令の組として実現させることがある。上述のシステム及び方法の実施形態は、例えば画像処理装置を用いて実現させることがある。この画像処理装置は、例えばソフトウェア、ハードウェア、及び／またはファームウェアの形で実現させることがある。この画像処理装置は単独の処理装置とすることがあり、かつ／または例えば撮像システムや画像吟味システム内の別の処理装置と一体化させるかつ／またはこれの置換物になることがある。この画像処理装置は、例えば上述のシステム及び方法の機能を実行するようにプログラムした撮像システムまたは画像吟味システム内の処理装置とすることがある。
【００５９】
したがって、ある種の実施形態は、合成画像マップを用いたディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィにおけるサブトラクション及びロードマップ処理のための方法及びシステムを提供する。ある種の実施形態は、画像内のデータに対する可変マスキングのための標識付けを可能にする。ある種の実施形態は、例えば平均化及びピーク不透明度を含む多種多様な方法を用いて合成画像マップ内の画素値に対する更新及び／または置換を通じた空間フィルタ処理を可能にする。ある種の実施形態は、マーカーのセンタリング及び合成画像位置によるなど、検出器その他の画像収集デバイスを位置決めするためのフィードバックを提供する。さらに、ある種の実施形態は、マルチ画像及び／または合成画像参照における計測値などの空間計測値を可能にする。さらに、ある種の実施形態によって、マルチモダリティ画像位置合わせ及び融合（２Ｄ対２Ｄ、２Ｄ対３Ｄ、及び／または３Ｄ対２Ｄのマルチモダリティ位置合わせ及び融合など）が容易になる。
【００６０】
本発明に関してある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であると共に、等価物による置換が可能であることは当業者であれば理解するであろう。さらに、多くの修正形態により、本発明の趣旨を逸脱することなく具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させることができる。したがって、開示した特定の実施形態に本発明を限定しようという意図ではなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内に入るすべての実施形態を包含するように意図している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態により使用される撮像システムの図である。
【図２】本発明の一実施形態により使用されるＣ字アーム撮像システムの図である。
【図３】本発明の一実施形態により使用される合成画像空間の図である。
【図４】本発明の一実施形態により使用される画像データの収集及び計測を表した図である。
【図５】本発明の一実施形態により使用されるディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィを表した図である。
【図６】本発明の一実施形態による血液循環検査から取得される一連の画像スライスの一例を表した図である。
【図７】本発明の一実施形態に従ってより大きな単一画像に統合させる複数の画像スライスの一例を表した図である。
【図８】本発明のある種の実施形態で使用し得る例示的な医用ナビゲーション・システムの１つを表した図である。
【図９】本発明の一実施形態により使用される画像合成のための方法の流れ図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  医用ナビゲーション・システム
１２  可搬式コンピュータ
１４  ディスプレイ
１６  ナビゲーション・インタフェース
１８  第２のディスプレイ
２０  電磁場発生器
２２  電磁式センサ
２４  デバイス
２６  プリント回路基板受信器アレイ
３０  テーブル
４０  患者
５０  ケーブル
６０  可搬式カート
１００  撮像システム
１１０  Ｘ線検出器
１１５  検出器セルのアレイ
１２０  Ｘ線源
１２５  シンチレータ
１３０  対象物
１４０  データ収集システム
１４５  読み出し電子機器
２００  Ｃ字アーム・システム
２１０  Ｃ字アーム
２２０  エネルギー源
２３０  画像収集デバイス
２４０  患者位置決めテーブル、位置決め表面
２５０  Ｃ字アーム・トラッキング・デバイス
２６０  対象物／テーブル・トラッキング・デバイス
３１０  メモリマップ、仮想画像マップ、合成画像空間
３２０  画像データ
【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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