JP3455574B2

JP3455574B2 - Ｃｔスキャナ及び生検針の位置決め方法

Info

Publication number: JP3455574B2
Application number: JP03134394A
Authority: JP
Inventors: 勝美辻岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JPH07236633A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＴスキャナ及びこ
れを用いて経皮的生検を実施する際に有用な生検針の位
置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】胸部疾患における生検（Biopsy）は、主
として肺、縦隔、肋膜を対象として実施されており、こ
れらのなかで肺は、近年の悪性腫瘍の増加に伴い、その
対象となることが多い。そして、病巣の部位や性状、拡
がり等により様々な手法の肺生検があり、その手法の一
つとして経皮的肺生検（Needle Aspiration Biopsy）
がある。この経皮的肺生検は、他の方法に比べ手技も簡
単で短時間に施行でき、また患者の負担や合併症も少な
く、さらに細胞診の診断能力の向上に伴い、その悪性度
の判定はもとより組織型の判定も可能である。

【０００３】このような経皮的肺生検を実施するに際し
て、医用機器の発達した今日では、様々な装置をガイド
として用いた方法があり、その一つとしてＣＴスキャナ
をガイドとして用いた方法（CT guided needle aspi
ration biopsy）がある。この方法は、ガイド用として
用いられるＣＴ画像が空間および濃度分解能において優
れているため、末梢部肺の小病変をはじめとする直径5.
0mm 程度の微小病変の生検に有用である。

【０００４】ところで、ＣＴスキャナを用いて経皮的生
検を実施する際には、生検針が病変部に到達するように
生検針を所定の位置を位置決めしておく必要がある。こ
のような理由から従来では、ＣＴスキャナによって得ら
れたＸ線断層像をモニタテレビ等の表示装置に表示し、
この表示装置に表示された画像を観察しながら生検針の
位置を調整しているが、次のような解決すべき課題があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した方
法では生検針の位置を調整する際にＣＴスキャナによる
断層撮影を何回か繰り返さなければならないため、患者
への被曝線量が増えるばかりでなく生検針の位置決めに
時間がかかる。

【０００６】また、ＣＴ画像をリアルタイムで観察する
ことができないため、画像観察と生検針の位置調整との
間に時間差が生じ、生検針の位置を調整している間に患
者の体動により病変部の位置が変化した場合には、生検
針を病変部へ正確に穿刺することができなくなる。

【０００７】また、生検針を病変部に穿刺する装置を寝
台の天板に固定して生検針の位置決めを行う方法におい
ても患者の体重により生じる天板の撓みが天板を駆動す
る度に変化するため、正確な位置決めは難しい。

【０００８】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、経皮的生検を実施する際に生検針
を病変部に対して容易にかつ正確に位置決めすることの
できるＣＴスキャナ及び生検針の位置決め方法を提供し
ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、この発明は、経皮的生検を実施する際にガイド
装置として用いられるＣＴスキャナにおいて、被験者を
載置するための寝台と、生検針の保持装置を着脱可能な
ものであって、前記寝台上に設置されたＸ線非透過材か
らなる少なくとも３つのマーカが埋設されたプレート
と、前記マーカを含む被検者の画像データをヘリカルス
キャン又はマルチスキャンにより得るスキャン手段と、
前記スキャン手段によって得られた画像データから、前
記マーカの座標データを求める取得手段と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、ＣＴスキャンによる撮影を繰
り返して生検針の位置を補正する必要がないので、生検
針を病変部に対して容易にかつ正確に位置決めすること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図１乃至図１１を参照して、この発明
の一実施例に係る生検針の位置決め方法について説明す
る。図中１は経皮的生検を実施する際にガイド装置とし
て用いられるＣＴスキャナであり、このＣＴスキャナ１
は、図１に示すように、スキャナ本体（ガントリー）２
と、スキャナ本体２の近傍に設置された寝台７とを備え
ている。

【００１２】前記スキャナ本体２は、図２に示すよう
に、Ｘ線管３と、Ｘ線管３から放出されたＸ線を検出す
るＸ線検出器４と、Ｘ線管３及びＸ線検出器４を保持す
る保持リング５と、保持リング５を回転駆動する保持リ
ング駆動装置６とを有している。

【００１３】一方、前記寝台７は、基台８と、基台８の
上に設けられた天板９と、天板９をスキャナ本体２の中
央開口部へ移送する天板駆動装置１０とを有しており、
前記天板９の上面には例えばアクリル樹脂、木材等のＸ
線透過材からなるＸ線透過プレート１１が設置されてい
る。

【００１４】前記Ｘ線透過プレート１１は、図３に示す
ように、正方形状に形成されており、このＸ線透過プレ
ート１１の内部には、直径数ｍｍ以下程度の粒状物１２
ａ，１２ｂ，１２ｃが埋設されている（粒状物の直径は
１．０ｍｍ以下が望ましい）。これらの粒状物１２ａ，
１２ｂ，１２ｃは、例えば金属、セラミックス、樹脂等
のＸ線非透過材からなり、図３に示すように、粒状物１
２ａを頂点とする二等辺三角形をＸ線透過プレート１１
上に形成している。

【００１５】また、前記ＣＴスキャナ１は、図２に示す
ように、回転制御装置１４、寝台制御装置１５、高電圧
制御装置１６、高電圧発生装置１７、データ収集装置１
８、画像データ再構成装置１９、画像データ記憶装置２
０、画像表示器２１、ペン式入力装置２２および主制御
装置２３を備えており、主制御装置２３は、図示しない
操作盤からヘリカルスキャン開始指令があると、図４中
Ｓ１で示すように、回転制御装置１４、寝台制御装置１
５及び高電圧制御装置１６にヘリカルスキャン開始信号
を送出する。これにより保持リング駆動装置６及び天板
駆動装置１０が駆動され、保持リング１０が一定速度で
回転するとともに、被検者を載せた天板９がスキャナ本
体２の中央開口部へ移送され、さらに高電圧発生装置１
７からＸ線管３に高電圧が印加されて被検者に対するＸ
線のヘリカルスキャンが開始される。

【００１６】上述したヘリカルスキャンが開始される
と、主制御装置２３は、図４中Ｓ２で示すように、Ｘ線
検出器４から出力された信号をＸ線スキャンデータとし
て収集し、収集されたＸ線スキャンデータをデータ収集
装置１８を介して画像データ再構成装置１９に供給す
る。そして、図４中Ｓ３，Ｓ４で示すように、主制御装
置２３は、画像データ再構成装置１９でＸ線スキャンデ
ータをＸ線画像データに再構成し、再構成されたＸ線画
像データを画像データ記憶装置２０に格納する。これに
より画像データ記憶装置２０には、Ｘ線検出器４で得ら
れたＸ線スキャンデータが多数枚のＣＴ画像（Ｘ線断層
像）として格納される。

【００１７】また、上述したヘリカルスキャンが終了す
ると、主制御装置２３は、図４中Ｓ５で示すように、画
像データ記憶装置２０に記憶されたＣＴ画像を画像表示
器２１に表示する。このとき、画像表示器２１に表示さ
れたＣＴ画像の中に経皮的生検を実施すべき病変部が発
見され、その位置をタッチ式入力装置２２により画像表
示器２１の画面上で指定すると、主制御装置２３は、図
４中Ｓ６で示すように、画面上での病変部の指定位置座
標ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）と粒状物１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの位置座標ａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ），ｂ（Ｘｂ，Ｙ
ｂ，Ｚｂ），ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を画像データ記憶
装置２０に記憶されたＣＴ画像データから求める。そし
て、図４中Ｓ７，Ｓ８で示すように、主制御装置２３
は、粒状物１２ａ，１２ｂ，１２ｃの座標データを基に
病変部の空間座標ｔ（ｘｔ，ｘｔ，ｚｔ）を次のように
して求め、病変部の空間座標ｔを生検針２４の位置補正
量として画像表示器２１に表示する。

【００１８】ここで、ＣＴスキャナが有する空間座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を考えたとき、基準点となる粒状物１２
ａ，１２ｂ，１２ｃは、（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ），（Ｘ
ｂ，Ｙｂ，Ｚｂ），（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の座標を有す
る。また、標的ｔは（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）の座標を有す
る。これらはＣＴスキャナ上での座標であるから、Ｘ，
Ｙは１画面上から、Ｚは画面上に表示されるテーブルか
ら判る。

【００１９】次に、位置決め具２５が有する空間座標
（ｘ，ｙ，ｚ）を考えると、３つの粒状物１２ａ，１２
ｂ，１２ｃは装置に固定されているわけだから、（ｘ
ａ，ｙａ，ｚａ），（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ），（ｘｃ，ｙ
ｃ，ｚｃ）は既知であり、（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）は未知
である。ここで、重要なことはＣＴ画面上で計測された
（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ），（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ），（Ｘ
ｃ，Ｙｃ，Ｚｃ），（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）と既知である
（ｘａ，ｙａ，ｚａ），（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ），（ｘ
ｃ，ｙｃ，ｚｃ）とから、未知である（ｘｔ，ｙｔ，ｚ
ｔ）を求めることである。

【００２０】ここで利用することは、「空間座標におけ
る四面体において底面の各辺の長さとが決まっていて、
底面の各点から頂点への各辺の長さが決まってしまえ
ば、空間座標上での頂点の位置は決まってしまう」とい
うことである。

【００２１】これを、上記の各座標を用いて図１３で表
せば、まずＣＴスキャナ上での空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
について距離ａ−ｔは α＝｛（Xa−Xt）² ＋（Ya−Yt）² ＋（Za−Zt）² ｝^1/2 距離ｂ−ｔは β＝｛（Xb−Xt）² ＋（Yb−Yt）² ＋（Zb−Zt）² ｝^1/2 距離ｃ−ｔは γ＝｛（Xc−Xt）² ＋（Yc−Yt）² ＋（Zc−Zt）² ｝^1/2 これにより底面の各点ａ，ｂ，ｃから標的ｔまでの距離
α，β，γが求められる。

【００２２】次に、位置決め具２５上の空間座標（ｘ，
ｙ，ｚ）を考える。空間座標が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から
（ｘ，ｙ，ｚ）に変わっても底面の各点ａ，ｂ，ｃから
標的ｔまでの距離α，β，γは同じである。

【００２３】 α＝｛（xa−xt）² ＋（ya−yt）² ＋（za−zt）² ｝^1/2 β＝｛（xb−xt）² ＋（yb−yt）² ＋（zb−zt）² ｝^１／２ γ＝｛（ｘｃ−xt）² ＋（yc−yt）² ＋（zc−zt）² ｝^1/2 上式で未知は、ｘｔ，ｙｔ，ｚｔの３つのみである。３
連立方程式であるから、これらが求められる。

【００２４】刺入装置（位置決め具２５）では、得られ
た刺入装置上の空間座標（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）により刺
入を行う。また、図中２５は生検針２４を所定の位置に
位置決めするための位置決め具であり、この位置決め具
２５は、図５に示すように、生検針２４を保持する保持
部２６と、保持部２６の位置を調整する位置調整部３５
とから構成されている。

【００２５】前記保持部２６は、図６及び図７に示すよ
うに、円弧状に湾曲したアーム２７と、アーム２７にガ
イドローラ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを介して移
動可能に保持された保持部本体２９と、保持部本体２９
をアーム２７の長手方向に動かすためのラックギヤ３０
及びピニオンギヤ３１と、ピニオンギヤ３１を回転操作
するための摘み３２とを備えており、前記保持部本体２
９には、生検針保持孔３３がアーム２７の湾曲中心に向
かって穿設されているとともに、生検針保持孔３３に生
検針２４を固定するための固定ねじ３４が設けられてい
る。

【００２６】一方、前記位置調整部３５は、図５及び図
８に示すように、前記アーム２７の一端部を支持する第
１の支持体３６と、第１の支持体３６を軸４０を介して
回動可能に支持する第２の支持体４１と、第２の支持体
４１を上下方向（図１中Ｙ方向）に移動可能に支持する
第３の支持体４４と、第３の支持体４４を寝台７の幅方
向（図１中Ｘ方向）に移動可能に支持する第４の支持体
４８と、第４の支持体４８を寝台７の長手方向（図１中
Ｚ方向）に移動可能に支持する第５の支持体５２とを備
えて構成されている。

【００２７】前記第１の支持体３６は、図８及び図９に
示すように、ピニオンギヤ３７と、ピニオンギヤ３７を
回転操作するための摘み３８とを備えており、前記ピニ
オンギヤ３７には、軸４０を中心にアーム２７を回動さ
せるための平歯車３９が噛み合っている。

【００２８】前記第２の支持体４１は、図１０に示すよ
うに、ラックギヤ４２を備えており、ラックギヤ４２に
は、第２の支持体４１を上下方向に動かすためのピニオ
ンギヤ４３が噛み合っている。

【００２９】前記第３の支持体４４は、図１０及び図１
１に示すように、前記ピニオンギヤ４３を回転操作する
ための摘み４５と、ラックギヤ４６とを備えており、ラ
ックギヤ４６には、第３の支持体４４を寝台７の幅方向
に動かすためのピニオンギヤ４７が噛み合っている。

【００３０】前記第４の支持体４８は、図１１及び図１
２に示すように、前記ピニオンギヤ４７を回転操作する
ための摘み４９と、ラックギヤ５０とを備えており、ラ
ックギヤ５０には、第４の支持体４８を寝台７の長手方
向に動かすためのピニオンギヤ５１が噛み合っている。

【００３１】前記第５の支持体５２は、図５及び図１２
に示すように、前記ピニオンギヤ５１を回転操作するた
めの摘み５３と、第５の支持体５２をＸ線透過プレート
１１に連結するための連結ピン５４ａ，５４ｂ，５４ｃ
とを備えている。

【００３２】上記のような位置決め具２５を用いて生検
針２４の位置を調整する場合は、前述したＣＴスキャナ
１によるヘリカルスキャンが終了した後、連結ピン５４
ａ，５４ｂ，５４ｃをＸ線透過プレート１１の側部に設
けられた係止穴５５ａ，５５ｂ，５５ｃに差し込み、位
置決め具２５をＸ線透過プレート１１に取り付ける。そ
して、生検針２４を保持した保持部本体２９を粒状物１
２ａの真上にセットした後、位置調整部３５の摘み４
５，４９，５３を操作して保持部２６をＣＴスキャナ１
の画像表示器２１に表示された位置補正量だけ図中Ｘ方
向，Ｙ方向およびＺ方向に動かす。

【００３３】このように保持部２６をＣＴスキャナ１の
画像表示器２１に表示された位置補正量だけ図中Ｘ方
向，Ｙ方向およびＺ方向に動かすと、アーム２７の湾曲
中心が病変部の空間座標ｔに一致するので、保持部本体
２９に保持された生検針２４を病変部に正確に穿刺する
ことができる。

【００３４】上述したように、この発明の一実施例で
は、病変部に生検針を穿刺する際にＣＴスキャナ１の寝
台７上にＸ線非透過材からなる３個の粒状物１２ａ，１
２ｂ，１２ｃを配置し、これら粒状物１２ａ，１２ｂ，
１２ｃの座標データをＣＴスキャナ１のヘリカルスキャ
ンにより得、得られた座標データから病変部の空間座標
ｔを求め、この空間座標ｔを標的として生検針２４の先
端位置を位置決めするようにしたので、ＣＴスキャンに
よる撮影を繰り返して生検針の位置を補正する必要がな
く、生検針２４を病変部に対して容易にかつ正確に位置
決めすることができる。

【００３５】また、上述した実施例ではＣＴスキャナ１
に対し位置決め具２５を載置するだけで使用可能であ
り、固定の必要がない。さらに被検者の体重による天板
の撓みの影響も補正されるので、生検針の位置決めを正
確に行うことができる。

【００３６】なお、上述した実施例では経皮的生検を実
施する際にＣＴスキャナ１の寝台７上にＸ線非透過材か
らなる３個の粒状物１２ａ，１２ｂ，１２ｃを配置した
が、３個以上の粒状物をＣＴスキャナ１の寝台７上に配
置し、これらの粒状物の座標データから病変部の空間座
標を求めるようにしても良い。

【００３７】また、上述した実施例では粒状物１２ａ，
１２ｂ，１２ｃの座標データをＣＴスキャナ１のヘリカ
ルスキャンにより得るようにしたが、ＣＴスキャナ１の
マルチスキャンにより粒状物１２ａ，１２ｂ，１２ｃの
座標データを得るようにしても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＣＴスキャンによる撮影を繰り返して生検針の位置
を補正する必要がないので、生検針を病変部に対して容
易にかつ正確に位置決めすることのできる生検針の位置
決め方法及びＣＴスキャナを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る生検針の位置決め方
法に用いられるＣＴスキャナの外観図。

【図２】ＣＴスキャナのブロック構成図。

【図３】ＣＴスキャナの寝台上に設置されたＸ線透過プ
レートの平面図。

【図４】ＣＴスキャナのヘリカルスキャンを説明するた
めのフローチャート。

【図５】位置決め具の外観図。

【図６】位置決め具の一部を示す図

【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図８】位置決め具の側面図。

【図９】位置決め具の正面図。

【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【図１２】図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図。

【図１３】病変部の空間座標の求め方を説明するための
図。

【符号の説明】

１…ＣＴスキャナ２…スキャナ本体３…Ｘ線管４…Ｘ線検出器７…寝台９…天板１１…Ｘ線透過プレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…粒状物２０…画像データ記憶装置２１…画像表示器２３…主制御装置２４…生検針２５…位置決め具２７…アーム

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】経皮的生検を実施する際にガイド装置と
して用いられるＣＴスキャナにおいて、被験者を載置するための寝台と、生検針の保持装置を着脱可能なものであって、前記寝台
上に設置されたＸ線非透過材からなる少なくとも３つの
マーカが埋設されたプレートと、前記マーカを含む被検者の画像データをヘリカルスキャ
ン又はマルチスキャンにより得るスキャン手段と、前記スキャン手段によって得られた画像データから、前
記マーカの座標データを求める取得手段と、を具備する
ことを特徴とするＣＴスキャナ。
【請求項２】前記画像データを表示する手段と、前記画像データの表示画面上で前記病変部を指定するた
めの入力手段と、前記マーカの座標データと前記画像データの表示画面上
で指定された前記病変部の座標データとに基づいて、前
記病変部の空間座標を求める手段とをさらに備えること
を特徴とする請求項１記載のＣＴスキャナ。
【請求項３】前記保持装置は、前記生検針を保持する
ための円弧状に湾曲したアームを有することを特徴とす
る請求項１記載のＣＴスキャナ。
【請求項４】前記求められた病変部の空間座標に前記
アームの湾曲中心が一致するように前記保持装置の位置
が調整されることを特徴とする請求項３記載のＣＴスキ
ャナ。
【請求項５】前記アームは、前記寝台の幅方向および
長手方向、又は前記寝台に対して上下方向に移動可能で
あることを特徴とする請求項３記載のＣＴスキャナ。