JP5243754B2 - 画像データの位置合わせ - Google Patents
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Description
三次元の操作空間での座標系における位置及び方向からなる第一画像姿勢において、その対象物の第一画像データを取得するための第1装置と、
上記第一画像データに対応し、三次元の操作空間での座標系における位置と方向からなる第二画像姿勢において、その対象物表示姿勢における対象物表示からデジタル再構成することによって上記第一画像データに対応する第二画像データを取得するための第2装置と、
第一および第二画像データの間の類似度Sを取得するための第3装置と、
操作空間で、対象物の表面における少なくとも一点の位置を特定するための、位置検出システムまたはナビゲーションシステムまたは追跡システムである第4装置と、
前記少なくとも一点とその対象物表示姿勢における対象物表示の表面との間の距離尺度Dを取得するための第5装置と、
類似度Sおよび距離尺度Dとの組み合わせであり、少なくとも類似度Sに関してスケール不変である重畳度Mを取得するための第6装置と、
対象物表示姿勢を、前記第二画像姿勢に対して異なる姿勢へ変化させるための第7装置と、
第2装置から第7装置でのステップの繰り返し毎に、第6装置から取得可能な重畳度Mが現在の最大値M sup を超えているかどうかを判定し、もし超えている場合には、最適姿勢Pが現在の姿勢に設定され、重畳度の最大値M sup を前記の重畳度Mに更新しながら、繰り返し回数が所定の回数に達したかどうか、または第6装置から取得可能な重畳度Mが既定の閾値を超えたかどうかを判定し、所定回数の繰り返しを完了した後、または重畳度Mが既定の閾値を超えた後、前記のステップの繰り返しを終了するための第8装置と、を含む。
上記の装置を用いて、対象物又はその一部(対象物と称する)と、対象物表示姿勢すなわち操作空間における位置及び方向からなる姿勢での対象物の空間表示(対象物表示と称する)との間の重畳度Mを、三次元操作空間において決定する本発明の方法は、
a)第1装置を用いて三次元の操作空間での座標系における位置及び方向からなる第一画像姿勢において得られる第一画像データと、第2装置を用いて三次元の操作空間での座標系における位置と方向からなる第二画像姿勢において、その対象物表示姿勢における対象物表示からデジタル再構成された上記第一画像データに対応する第二画像データとの間の類似度Sを第3装置を用いて取得すること、
b)第4装置を用いて操作空間において、対象物の表面における少なくとも一点の位置を特定すること、
c)第5装置を用いて操作空間における前記少なくとも一点と、対象物表示姿勢における対象物表示の表面との間の距離尺度Dを取得すること、
を含み、さらに、該方法は第6装置を用いて類似度Sと距離尺度Dとの組み合わせによって、少なくとも類似度Sに関してスケール不変である重畳度Mを取得することを含む。
a)第1装置を用いて三次元の操作空間での座標系における位置及び方向からなる第一画像姿勢において、その対象物の第一画像データを取得すること、
b)第2装置を用いて三次元の操作空間での座標系における位置と方向からなる第二画像姿勢においてその対象物表示姿勢における対象物表示からデジタル再構成された上記第一画像データに対応する第二画像データを取得すること、
c)第3装置を用いて第一画像データと第二画像データの間の類似度Sを取得すること、
d)第4装置を用いて操作空間において、その対象物の表面上の少なくとも一点の位置を特定すること、
e)第5装置を用いて前記の少なくとも一点と、その対象物表示姿勢における対象物表示の表面との間の距離尺度Dを取得すること、
f)第6装置を用いて類似度Sおよび、少なくとも類似度Sに関してスケール不変な距離尺度Dとの組み合わせにより、重畳度Mを得ること、
g)ステップh)を、ステップb)、c)、e)およびf)の繰り返し毎に、ステップf)で取得可能な重畳度Mが現在の最大値M sup を超えているかどうかを判定し、もし超えている場合には、最適姿勢Pが現在の姿勢に設定され、重畳度の最大値M sup を前記の重畳度Mに更新しながら、繰り返し回数が所定の回数に達したかどうか、またはステップf)で取得可能な重畳度Mが既定の閾値を超えたかどうか、を第8装置を用いて判定し、所定回数の繰り返しを完了するまで、または重畳度Mが既定の閾値を超えるまで繰り返すことを実施すること、
h)第7装置を用いて前記の第二表示画像姿勢に対し、対象物表示姿勢を変化させること、
を含む。
M=S/(a+D)
ここで、aは既定の定数である。
M=S/(a+D)
ここで、aは既定の非消失定数である。
110 二次元透視画像
120 画像化システム(X線/蛍光透視画像化装置)
121 コンピュータ断層装置
125 X線源
130 カメラ
150 ポインター
151 先端
152 位置表示エレメント
153 マーカー
180 コンピュータシステム
190 位置合わせ手法
Claims (12)
- 対象物またはその対象物の一部(対象物と称する)と、対象物表示姿勢すなわち操作空間における位置及び方向からなる姿勢での対象物の空間表示(以下対象物表示と称する)とを三次元の操作空間において位置合わせするための装置であって、該装置は、
三次元の操作空間での座標系における位置及び方向からなる第一画像姿勢において、その対象物の第一画像データを取得するための第1装置と、
上記第一画像データに対応し、三次元の操作空間での座標系における位置と方向からなる第二画像姿勢において、その対象物表示姿勢における対象物表示からデジタル再構成することによって上記第一画像データに対応する第二画像データを取得するための第2装置と、
第一および第二画像データの間の類似度Sを取得するための第3装置と、
操作空間で、対象物の表面における少なくとも一点の位置を特定するための、位置検出システムまたはナビゲーションシステムまたは追跡システムである第4装置と、
前記少なくとも一点とその対象物表示姿勢における対象物表示の表面との間の距離尺度Dを取得するための第5装置と、
類似度Sおよび距離尺度Dとの組み合わせであり、少なくとも類似度Sに関してスケール不変である重畳度Mを取得するための第6装置と、
対象物表示姿勢を、前記第二画像姿勢に対して異なる姿勢へ変化させるための第7装置と、
第2装置から第7装置でのステップの繰り返し毎に、第6装置から取得可能な重畳度Mが現在の最大値M sup を超えているかどうかを判定し、もし超えている場合には、最適姿勢Pが現在の姿勢に設定され、重畳度の最大値M sup を前記の重畳度Mに更新しながら、繰り返し回数が所定の回数に達したかどうか、または第6装置から取得可能な重畳度Mが既定の閾値を超えたかどうかを判定し、所定回数の繰り返しを完了した後、または重畳度Mが既定の閾値を超えた後、前記のステップの繰り返しを終了するための第8装置と、を含む装置。 - 類似度Sおよび距離尺度Dが組み合わされて重畳度Mを以下の式を用いて得られる請求項1記載の装置。
M=S/(a+D)(ここで、a は既定の定数である。) - 少なくとも類似度Sに関してのスケール不変性が、少なくとも類似度Sに関して重畳度Mのオーダリングにおけるスケール不変性を含む請求項1または2に記載の装置。
- さらに、対象物表示姿勢に対する対象物の相対変位を得るための第9装置と、それに従い対象物表示姿勢を適合化させる第10装置とを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
- 対象物表示姿勢に対する対象物の相対変位が、位置検出システムやナビゲーションシステムによって、対象物に装着したマーカー153を通して取得される請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
- 対象物が患者の体である請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
- 対象物の空間表示が決定規則と、行列からなるスライス片を積み重ねた複数の体積要素(ボクセルと称する)を含み、ボクセルは少なくとも1つの値を持ち、決定規則により、ボクセルの少なくとも1つの値に従って対象物に属するボクセルの構成メンバーを決定する請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
- コンピュータ断層法(CT)、磁気共鳴(MR)、単光子放出コンピュータ断層撮影(SPECT)、又はポジトロン放出断層撮影法(PET)を用いた撮像装置により、ボクセルが取得される請求項7に記載の装置。
- 第一画像データは超音波画像または蛍光透視放射線画像からなり、第二画像データはデジタル再構成画像またはデジタル再構成放射線画像(DRRs)からなり、第一画像姿勢は第二画像姿勢に互いに実質上同じ位置及び方向であると想定している、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
- 第一画像データと第二画像データの間の類似度Sを、第一画像データと第二画像データの対応するペアを関連付けることによって得、前記少なくとも1点が単一点の場合はその点と対象物表示の表面との間のユークリッド距離から、また前記少なくとも1点がそうでない場合は複数の点と対象物表示の表面とのユークリッド距離の平均値から、前記少なくとも1点とその対象物表示姿勢での対象物表示の表面との間の距離尺度Dを得る、請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。
- プログラムのコンピュータ上での実行時に、コンピュータを請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置として機能させるためのプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
- コンピュータにより読み込み可能なデータ記録媒体に記録された、請求項11に記載のプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
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