(57)【要約】【課題】患者にとって特に僅かな負担、とりわけ僅かなＸ線被爆でもって画像化医療装置の動作を可能にする。【解決手段】画像化医療装置（１）は、検査対象（４）の検査すべき領域が位置決め可能である検査空間（５）と、検査空間（５）内の検査対象（４）の表面を検出するために設けられた光学式撮像センサ（６）とを有する。光学式撮像センサ（６）は、評価ユニット（８）に、検出された表面データが、特にＸ線技術装置の画像化診断ユニット（１１）を制御するための制御情報として用いられるように接続されている。【選択図】図１
2007185514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象（４）の検査すべき領域を位置決め可能である検査空間（５）と、検査空間（５）内の検査対象（４）の表面を検出するために設けられている光学式撮像センサ（６）とを備え、検出された表面データが画像化診断ユニット（１１）を制御するための制御情報として用いられるように光学式撮像センサ（６）が評価ユニット（８）に接続されている画像化医療装置において、
評価ユニット（８）に接続されたメモリ（１３）が、光学式撮像センサ（６）により検出された表面データを画像化診断ユニット（１１）により取得された情報と相関させて記憶するために設けられていることを特徴とする画像化医療装置。
【請求項２】
診断ユニット（１１）が検査対象（４）の検査すべき領域の断層画像を作成するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像化医療装置。
【請求項３】
診断ユニット（１１）がＸ線源（９）およびＸ線検出器（１０）から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の画像化医療装置。
【請求項４】
診断ユニット（１１）のＸ線源（９）が回転可能に支持されていることを特徴とする請求項３記載の画像化医療装置。
【請求項５】
診断ユニット（１１）が磁気共鳴装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像化医療装置。
【請求項６】
評価ユニット（８）に接続された表示装置（７）が、光学式撮像センサ（６）により検出された表面を表示するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項７】
表示装置（７）がリアルタイムで検査対象（４）の表面を表示するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の画像化医療装置。
【請求項８】
表示装置（７）が表面を線状に表示するように構成されていることを特徴とする請求項６又は７記載の画像化医療装置。
【請求項９】
表示装置（７）は、表示された表面領域が移動可能であるように、データ技術的に評価ユニット（８）に接続されていることを特徴とする請求項６乃至８の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１０】
表示装置（７）は、表示された表面領域の可視サイズが可変であるように、データ技術的に評価ユニット（８）に接続されていることを特徴とする請求項６乃至９の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１１】
表示装置（７）は、検査対象の表面領域に加えて、検査対象（４）の内部の検査すべき領域が表示可能であるように、データ技術的に評価ユニット（８）に接続されていることを特徴とする請求項６乃至１０の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１２】
撮像センサ（６）としてＣＭＯＳセンサが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１３】
撮像センサ（６）が位置可変に支持されていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１４】
撮像センサ（６）と協働する光源（１２）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の画像化医療装置。
【請求項１５】
光源（１２）としてパルスレーザ放射器が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の画像化医療装置。
【請求項１６】
画像化医療装置（１）による検査対象（４）の透過撮影画像を作成するために用いられるのと同じ撮影空間（５）内に検査対象（４）が存在し、その検査対象（４）の表面を光学式撮像センサ（６）により検出するステップと、
画像化医療装置（１）に対して相対的な検査対象（４）の内部領域が透過撮影画像の作成に適して位置決めされるように、画像化医療装置（１）の動作パラメータを自動的に設定するために、光学式撮像センサ（６）により検出された表面データを使用するステップとを有する画像化医療装置（１）の動作パラメータの設定方法において、
光学式撮像センサ（６）により検出された表面データが、画像化医療装置（１）により作成され検査対象（４）の内部に関係するデータと自動的に相関させられることを特徴とする画像化医療装置の動作パラメータの設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１もしくは請求項１６の前文に記載の特徴事項を備えた画像化医療装置、特にＸ線または磁気共鳴により動作する画像化医療装置、ならびにこのような画像化医療装置の動作パラメータの設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置ならびに方法は知られている（例えば、特許文献１参照）。診断または治療に用いられる画像化医療装置の動作時に、患者を正確に規定通りに画像化医療装置に対して相対的に位置決めすることは、一般に、取得診断データの証拠力にとってもしくは治療結果にとって重要である。患者の位置決め装置は知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
患者がコンピュータ断層撮影により検査される場合に、典型的にはコンピュータ断層撮影画像の作成前に検査計画の枠内においてＸ線技術により概観撮影としてのいわゆるトポグラムが作成される。トポグラムの作成時に患者は定められた位置にあるのに対して、コンピュータ断層撮影装置におけるＸ線源ならびに検出器装置を支持するガントリは定められた角度方向にある。したがって、コンピュータ断層撮影中に回転するガントリはトポグラムの作成前に静止状態にまで制動されなければならない。これは、毎秒３回転までのガントリの回転数および１トン規模のガントリ質量を考慮して、例えば約１分の重要な時間消費を前提とする。トポグラムの作成後にガントリを再び本来の回転数まで加速するために、同じ時間消費が発生する。更にトポグラム作成により患者は避けがたいＸ線被爆を受ける。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２３２６７６号明細書
【特許文献２】独国特許第１０３４０００２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、患者にとって特に僅かな負担、とりわけＸ線被爆でもって画像化医療装置の動作を可能にする画像化医療装置および画像化医療装置の動作パラメータの設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
画像化医療装置に関する課題は、本発明によれば、検査対象の検査すべき領域を位置決め可能である検査空間と、検査空間内の検査対象の表面を検出するために設けられている光学式撮像センサとを備え、検出された表面データが画像化診断ユニットを制御するための制御情報として用いられるように光学式撮像センサが評価ユニットに接続されている画像化医療装置において、評価ユニットに接続されたメモリが、光学式撮像センサにより検出された表面データを画像化診断ユニットにより取得された情報と相関させて記憶するために設けられていることによって解決される。
画像化医療装置に関する本発明の実施態様は次の通りである。
診断ユニットが検査対象の検査すべき領域の断層画像を作成するように構成されている（請求項２）。
診断ユニットがＸ線源およびＸ線検出器から成る（請求項３）。診断ユニットのＸ線源が回転可能に支持されている（請求項４）。
診断ユニットが磁気共鳴装置である（請求項５）。
評価ユニットに接続された表示装置が、光学式撮像センサにより検出された表面を表示するように構成されている（請求項６）。表示装置がリアルタイムで検査対象の表面を表示するように構成されている（請求項７）。表示装置が表面を線状に、特に格子状に表示するように構成されている（請求項８）。表示装置は、表示された表面領域が移動可能であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている（請求項９）。表示装置は、表示された表面領域の可視サイズが可変であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている（請求項１０）。表示装置は、検査対象の表面領域に加えて、検査対象の内部の検査すべき領域、特に少なくとも１つの断層が表示可能であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている（請求項１１）。
撮像センサとしてＣＭＯＳセンサが設けられている（請求項１２）。
撮像センサが位置可変に、特に検査対象に対して相対的に揺動可能に支持されている（請求項１３）。
撮像センサと協働する光源が設けられている（請求項１４）。光源としてパルスレーザ放射器が設けられている（請求項１５）。
画像化医療装置の動作パラメータの設定方法に関する課題は、本発明によれば、画像化医療装置による検査対象の透過撮影画像、特に断層画像を作成するために用いられるのと同じ撮影空間内に検査対象が存在し、その検査対象の表面を光学式撮像センサにより検出するステップと、画像化医療装置に対して相対的な検査対象の内部領域が透過撮影画像の作成に適して位置決めされるように、画像化医療装置の動作パラメータを自動的に設定するために、光学式撮像センサにより検出された表面データを使用するステップとを有する画像化医療装置の動作パラメータの設定方法において、光学式撮像センサにより検出された表面データ、特にインターベンション治療におけるナビゲーション目的のための表面データが、画像化医療装置により作成され検査対象の内部に関係するデータと自動的に相関させられることによって解決される。
なお、以下において装置に関係して述べる利点および実施態様は意味内容にしたがって方法にも当てはまり、またその逆もそうである。
【０００６】
画像化医療装置は、検査対象の内部構造の検出、特に検査対象の断層画像の作成を可能にする。基本的に、Ｘ線により動作するコンピュータ断層撮影法は磁気共鳴法と同様に使用可能である。本発明の主たる適用分野はコンピュータ断層撮影である。
【０００７】
画像化医療装置のとりわけＸ線送出装置およびＸ線検出器に付加して、画像化医療装置は、検査空間内の検査対象の表面を検出するために設けられた光学式撮像センサを有する。画像化医療装置の診断ユニット、特にＸ線放射ユニットおよびＸ線検出器ユニットによるＸ線透視検査時に取るのと同じ位置に光学式撮像センサが存在する場合、光学式撮像センサは検査対象の表面検出を可能にする。
【０００８】
光学式撮像センサと画像化診断ユニットとのデータ技術的な結合のために、検査対象、特に患者の検出された表面データは、画像化診断ユニットを制御するための制御情報として使用できる。特に、光学式撮像センサにより検出されたデータが画像化診断ユニットの検査プロトコルへ自動的に与えられ、検査プロトコルがＸ線透視検査の進行を決定する。光学式撮像センサにより検出された表面データは、画像化診断ユニットにより得られたボリューム情報と相関させて記憶される。
【０００９】
コンピュータ断層撮影検査時に横たわっているのと同じ位置に患者が存在する間に患者の位置を光学的に検出することは、患者の誤った位置決めおよび診断データの誤解釈の危険を最少にする。これは、特に特殊な検査、例えば手の検査に当てはまる。腕が患者の頭を越えて伸び、放射線医学における普通の慣例に反して下から患者を通る注視方向から出発する画像撮影が行なわれる。
【００１０】
光学式撮像センサにより検出された表面データと診断ユニットにより取得されたボリューム情報との相関した、従って論理的に結合された記憶によって、これらの結合された情報は、他の目的のためにも、特にインターベンション治療におけるナビゲーションのためにも使用できる。
【００１１】
表示装置によって、画像化診断ユニット、特にＸ線放射器およびＸ線検出器により取得された情報を、光学式撮像センサにより検出されたデータと相関させて表示することから、種々の利点が生じる。とりわけ、表示装置、例えば検査計画時にも使用されるコンピュータ断層撮影装置の画面が、リアルタイムで検査対象の表面の表示を可能にする。なお、リアルタイム表示とは、撮影対象に関連しシステムに起因する避けがたい遅れが観察者に画面表示の時間ずれを認識させないほど少ない画面表示である。
【００１２】
光学式撮像センサにより検出された検査対象表面が、特に縁取りされ、あるいは格子として表示可能である。更に、評価ユニットは、とりわけ表示装置上に表示された検査対象の表面領域の移動ならびに拡大または縮小を可能にする。全ての種類の表面表示において、これは、有利に、検査対象内部の検査すべき領域、特に断層と一緒に表示可能である。
【００１３】
更に、表示装置は、外科用器具を同時に検査対象のボリューム表示、スライス表示および／または表面表示と共に描出する可能性を提供する。同様に、画像化診断ユニットならびに光学的撮像センサにより取得された画像を、インターベンション治療のナビゲーション目的に使用することができる。
【００１４】
有利な実施態様では、光学式撮像センサとして、光源としてのパルスレーザ放射器と協働するＣＭＯＳセンサが設けられている。このＣＭＯＳセンサは多数の個別閃光によって情報を得る。撮像センサの構成に関係なく、ＣＭＯＳセンサは、とりわけ位置変化可能に、特に検査対象に対して相対的に揺動可能に、画像化医療装置内に支持されている。
【００１５】
本発明の利点は、特に、コンピュータ断層撮影検査において光学的な形状検出方法とＸ線方法との結合によって達成される線量低減にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下において、本発明の実施例を図面に基づいて更に詳細に説明する。
図１は光学式とＸ線式との複合診断に用いられる画像化医療装置の概略断面図を示し、
図２は画像化医療装置による検査の準備ステップをフローチャートで示し、
図３乃至５は画像化医療装置で検査すべき検査対象の表面の表示例を示す。
【００１７】
互いに対応する部分またはパラメータは、全ての図において同じ参照符号で示されている。
【００１８】
図１には、画像化医療装置１、すなわちコンピュータ断層撮影装置の概略部分図において、図示の平面に対して垂直な軸線の周りに回転可能なガントリ２が示されている。ガントリ２の円形横断面の内部に患者用寝台３が配置され、この寝台３上に患者４がいる。ガントリ２の横断面において、患者４がいる患者用寝台３の上側の空間は検査空間５と呼ばれる。この検査空間５を光学的に監視するために光学式撮像センサ６としてＣＭＯＳセンサが設けられている。撮像センサ６は、ガントリ２に対してならびに患者用寝台３に対して相対的に定められた位置を取り、ガントリ２の前述の軸線の周りを揺動可能であるので、例えば１２時の時計位置とも呼ばれる０°位置、＋９０°位置（３時の時計位置）ならびに−９０°位置（９時の時計位置）が設定可能である。
【００１９】
撮像センサ６は、検査対象、すなわち検査すべき患者４の表面の少なくとも一部を表示装置７としての画面に表示することを可能にする。画面７は評価ユニット８に接続されている。評価ユニット８は、とりわけ画像化医療装置１の作動に使用されるデータ処理装置と同じである。評価ユニット８には、撮像センサ６も、Ｘ線源９およびＸ線検出器１０も接続されている。Ｘ線源９およびＸ線検出器１０は象徴的に示されているだけであり、一緒にして画像化診断ユニット１１と呼ばれる。
【００２０】
評価ユニット８は、特にソフトウェア技術によって、撮像センサ６により検出された表面データが画像化診断ユニット１１を制御するための制御情報として使用可能であるように構成されている。なお、制御とは画像化診断ユニット１１の動作へのあらゆる影響であると理解される。特に、これには患者３に対して相対的なＸ線源９の位置決めおよび移動が含まれる。患者４のコンピュータ断層撮影検査の際、患者用寝台３および／または診断ユニット１１の１つ又は複数の構成要素９，１０が移動され、この移動はスパイラル方式のコンピュータ断層撮影検査であってよい。
【００２１】
あらゆる場合において、コンピュータ断層撮影検査を計画するために、光学式撮像センサ６により取得されたデータが利用される。画像化医療装置１により行なうべき検査の準備の図２に簡略化されて示された経過にしたがって、第１ステップＳ１では撮像センサ６により検査対象４の該当領域の表面画像が作成される。次のステップＳ２において、第１ステップＳ１で得られたデータが、検査にとって重要な他のデータ、特に患者データＰＤと論理的に結合されて、検査プロトコルＵＰが作成される。検査プロトコルＵＰにしたがって画像化医療装置１によるコンピュータ断層撮影検査が行なわれる。ステップＳ１において得られたデータは、ネットワーク化されたコンピュータシステムの形でも実現され得る評価ユニット８により、自動的に検査プロトコルＵＰに与えられる。
【００２２】
光学式撮像センサ６は、この撮像センサ６に組込み可能な光源１２、つまりレーザ放射器と協働して３次元表面データの作成を可能にする。図３は、撮像センサ６により発生可能な３次元表示の例を示す。空間的表示の広範な可能性を具体的に示すために図３には患者４が座った状態で示されているが、これに対して画像化医療装置１において患者は寝ている姿勢にある。
【００２３】
レーザ放射器１２は３０ナノ秒以下の持続時間を有する光パルスを患者４に向けて出力する。このパルスの反射が、例えば１０００ピクセルの半導体アレイを含む撮像センサ６によって撮影される。撮像センサ６のいわゆる絞りは電子的に実現されており、相応に高い開閉周波数を有する。それにより個々のピクセルの光強度が検出され、該当対象点の距離、すなわち検査対象４の表面上の点の距離が検出される。患者４の図３に示されている画像は、これらの測定データを用いてソフトウェア技術的に評価ユニット８によりリアルタイムで作成される。それによって、画像化医療装置１の操作者は、画面７において、撮像センサ６に対して相対的な患者４の位置決めのあらゆる変化を追跡することができる。
【００２４】
操作者は、画面７において患者４の表面領域の目に見える表示を移動し、拡大し、あるいはその他の手法で処理することができる。
【００２５】
データの記憶のために、とりわけ評価ユニット８により処理可能なデータの記憶のために、評価ユニット８の一部であり得るメモリ１３が設けられている。このメモリ１３は、撮像センサ６により求められ検査対象４の表面に関係する一方の情報と、Ｘ線式診断ユニット１１により得られた他方の情報との相関した記憶を可能にする。光学的に得られた情報とコンピュータ断層撮影によって得られた情報との論理結合された記憶は、他の目的、例えばインターベンション治療におけるナビゲーションにも使用可能である。
【００２６】
画像化医療装置１へ組み込まれた撮像センサ６により検査対象４の表面を検出することは、特に、検出された表面の位置から、コンピュータ断層撮影検査にとって十分に、検査対象４の検査すべき内部構造の位置を推論できるルーチンアプリケーションにおいて有利である。複数の個別センサから構成可能である撮像センサ６が、ビデオラスタ立体写真術（ＶＲＳ）を実施するのに適していると有利である。このＶＲＳは、Ｘ線によるあらゆる負担なしに、光学的に求められる表面情報だけに基づいて、Ｘ線透視検査の一部の代わりをする。
【００２７】
整形外科上の問題提起に関係する適用例が、図４および図５に具体的に示されている。表面格子はこの場合に患者４の足（図４）もしくは膝（図５）を示す。どちらの場合にも撮像センサ６により検出された表面画像は、コンピュータ断層撮影検査の計画にとって、特に図４および図５に書き込まれているようにスライスおよび／または検査ボリュームを規定するにも十分である。これはスパイラルＣＴ検査の計画にも相応に当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光学式とＸ線式との複合診断に用いられる画像化医療装置を示す概略図
【図２】画像化医療装置による検査の準備ステップを示すフローチャート
【図３】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第１の表示例を示す図
【図４】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第２の表示例を示す図
【図５】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第３の表示例を示す図
【符号の説明】
【００２９】
１        画像化医療装置
２        ガントリ
３        患者用寝台
４        検査対象
５        検査空間
６        光学式撮像センサ
７        画面
８        評価ユニット
９        Ｘ線源
１０        Ｘ線検出器
１１        画像化診断ユニット
１２        レーザ放射器
Ｓ１        ステップ
Ｓ２        ステップ
ＰＤ        患者データ
ＵＰ        検査プロトコル
【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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