JPH11262486A - 画像生成の方法及び装置 - Google Patents

画像生成の方法及び装置

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JPH11262486A
JPH11262486A JP10336046A JP33604698A JPH11262486A JP H11262486 A JPH11262486 A JP H11262486A JP 10336046 A JP10336046 A JP 10336046A JP 33604698 A JP33604698 A JP 33604698A JP H11262486 A JPH11262486 A JP H11262486A
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image
coordinate system
instrument
fluoroscopic
space
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JP10336046A
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English (en)
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Jeffrey H Yanof
エイチ ヤーノフ ジェフリー
Pieter Gerhard Roos
ガーハード ロース ピーター
Kenneth L Freeman
エル フリーマン ケニス
Joseph S Deucher
エス ドイチャー ジョセフ
Andrew J Ivan
ジェイ イーヴァン アンドリュー
Dominic J Heuscher
ジェイ ホイシャー ドミニク
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    • A61B6/584Calibration using calibration phantoms determining position of components of the apparatus or device using images of the phantom

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者の診断対象領域及び挿入される外科処置
器具を、リアルタイムの3次元画像で描出するための方
法及び装置を提供する。 【解決手段】 患者をCTスキャナーのようなプランニ
ング画像生成装置の内腔内へ導き、3次元診断画像空間
の3次元診断画像を生成しメモリに記憶する。次に、内
腔の外で患者の診断対象領域がX線透視画像生成装置の
ようなリアルタイム画像生成装置と整列するようにす
る。生検針のような外科用プランニング器具を診断対象
領域に挿入し、X線透視画像を生成しメモリに記憶す
る。CTスキャナー、X線透視装置、外科処置器具の座
標系は、器具がCT画像とX線透視画像の両方に表示さ
れるよう、またカーソルが同時にX線透視及びCT画像
等に沿って動くように相関付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像生成、特に医療診
断用画像生成及び最小限の体内への器具挿入術の分野に
おいて使用するための画像生成の方法及び装置に関す
る。統合されたCTスキャナー、X線透視検査用X線機
器、及び機械アーム型最小限体内挿入型外科用器具と組
み合わせられると特別な使用方法が生まれ、それらの特
定事項に言及しながら説明する。しかしながら、本発明
は立体的画像が生成できる磁気共鳴画像生成や他の画像
生成システムにも応用できるものと理解されたい。本シ
ステムは、最低限の体内への器具挿入施術の間に、患者
のある領域をモニターできる他のリアルタイム画像生成
システムにも使用できる。本発明は又、機械アームとい
うよりむしろ電子三角測量技術を用いてその位置がモニ
ターされる、最小限の体内侵入外科処置器具で外科処置
を行う際にも使用できる。
【0002】
【発明の背景】これまで、患者の立体的画像データは、
CTスキャナーや磁気共鳴診断装置などを使用して生成
されてきた。3次元画像データは、最小限の体内への器
具挿入或いは他の外科処置を計画する際に使用されてき
た。しかしながら、嵩張るCTスキャナー及び磁気共鳴
診断装置、データ収集時間、CTスキャナーの放射線、
磁気共鳴診断装置の強い磁場等のせいで、このような画
像装置で最小限の体内への器具挿入や他の処置をリアル
タイムでモニターするのが不都合になっている。通常、
最小限の体内への器具挿入術はこのような診断画像を基
に計画されても、遅れて実行される。
【0003】体内への器具挿入処置中には1つ或いはそ
れ以上のポイントで、処置を停止して患者を再度造影器
に入れ、処置器具がターゲットに届いたか、適切な軌道
をたどっているか等を判断する。このように外科処置を
開始しそして停止すること、患者を移動させること等
は、これも又煩わしく且つ過失が生じるもととなる。そ
の上、このようなシステムでは実施結果を見て処置手順
を確認することになり、リアルタイムでのモニタリング
ができない。
【0004】最小限の体内へ器具挿入処置では、X線透
視投影機器を使用してモニタリングが行われてきた。介
在外科処置中、外科医はX線透視機器を時々操作して、
関係領域と外科処置器具の投影画像を生成する。しかし
ながら、X線透視画像では、対象全体からのデータが単
一平面に投影或いは圧縮される。これにより、外科処置
機器の位置は画像面の2軸に対してモニターされるが、
画像に垂直な方向の深度については情報に限界がある。
さらに、X線透視画像は通常、比較的低い放射線線量で
行われ、CTやMRI画像よりも解像度が落ちる。
【0005】介在施術者の中には、立体的データから取
り出した画像を1つのモニター上に表示させながら、同
時にX線透視画像を別のモニター上に表示させる人もい
る。2つの画像に関するデータは、介在施術者の心の中
で統合される。このような頭の中での統合作業は、精神
的な間違いや判断ミスにつながる恐れがある。
【0006】
【発明の概要】本発明の1つの態様では、診断画像生成
の1つの方法が提供される。患者身体の診断対象領域
は、立体的画像データを生成するため3次元診断画像生
成技術を用いて画像化される。外科処置用探針が診断対
象領域に挿入されると、その領域と器具の一連のX線透
視投影画像が生成され、外科処置用器具の動きがモニタ
ーされる。前記立体的画像データは立体画像座標系で生
成されて表示され、X線透視画像はX線透視画像座標系
で生成され表示される。X線透視画像座標系及び立体画
像座標系は電子的に関連づけられる。
【0007】本発明の別の態様では、医療診断画像生成
システムが提供される。施術者は、外科処置プランニン
グ器具を、受診者の診断対象領域に近い場所或いは領域
内の複数のどんな箇所へも動かすことができる。システ
ムは、器具空間の器具の座標を示す電気信号を生成す
る。3次元診断画像生成装置は、3次元画像空間で受診
者の組織構造を表示する3次元診断画像データを生成す
る。3次元診断画像メモリが、生成された3次元診断画
像データを記憶する。リアルタイム画像生成機器が、リ
アルタイム画像空間内の診断対象領域のリアルタイム画
像を生成する。変換プロセッサが、外科処置器具の少な
くとも1つの座標を3次元画像空間に変換する。リアル
タイム画像、及び(i)変換された座標で輪切りにした
3次元画像生成データの複数の輪切りと(ii)外科処
置用器具をその上に重ね合わせて表している3次元画像
データから生成された1つの画像のうちの少なくとも1
つの人間に解読可能な表示を生成するために、少なくと
も1つの、人が解読可能なディスプレイ装置が、変換プ
ロセッサ、3次元画像データメモリ、及びリアルタイム
画像生成機器に接続されている。
【0008】
【実施例】本発明の実行の仕方を詳細に、例を用いて、
付随の図面を参照しながら説明する。
【0009】図1を参照すると、患者台或いは支持器1
0は、基部14に対して相対的に縦方向に移動できるよ
うに取り付けられた患者支持面12を有している。基部
14は、患者支持面12を上げ下ろしし、また患者支持
面を縦方向に動かすためのモーターを含んでいる。また
患者支持器の高さと縦方向の位置を表す電気信号を生成
するために、位置エンコーダも設けられている。患者支
持器は、既知の固定位置に配置されたキャリブレーショ
ン・マーカー16を含んでいる。
【0010】患者支持面12上の患者、即ち受診者が立
体画像装置の内腔22を通って中に入っていけるよう
に、プランニング、好ましくは立体診断画像生成装置2
0が、患者台と軸を合わせてに配置されている。図示し
た実施例では、立体画像装置は予め選択された面の周り
を回転するように取り付けられたX線管を有するCTス
キャナーである。X線管は、放射線透過物質でできたリ
ング24、患者支持器12、受診者の診断対象領域を通
り抜けて、X線管の反対側に配置されたリング型或いは
弓型の放射線検出器にいたる扇形の放射線ビームを投影
する。平面内でX線管が回転すると、連続したデータ線
が生成され、そのデータ線は、制御コンソール30に含
まれる再構成プロセッサにより、少なくとも1つの断層
画像に再構成される。好適な実施例についてより特定的
に述べると、患者支持器12は、X線管が受診者の周り
を回転するにつれ、患者の選択された立体部分がスパイ
ラル路或いは一連の断層面に沿って走査されるように、
縦方向に移動する。X線管の位置は回転位置エンコーダ
によりモニターされ、患者支持器の縦方向の位置は、寝
台10内の縦方向位置エンコーダによりモニターされ
る。再構成プロセッサが生成されたデータ線から立体的
画像表現を再構成する。制御コンソールは通常、1つ或
いはそれ以上のモニター32及び、キーボード、トラッ
クボール、マウス等のようなオペレーター入力器34を
含んでいる。
【0011】X線透視画像生成システム40は、プラン
ニング画像スキャナー20に機械的に取り付けられてい
る。好適な実施例についてより特定的に述べると、平板
X線検出器42及びX線管44は、Cアーム46上の互
いに180度反対地点に片持ち方式で取り付けられてい
る。足ペダル48を踏んでX線管を操作すると、X線の
ビームが患者支持器12、患者支持器上の受診者を透過
してX線検出器42上に投影される。X線検出器42は
X線を、人が解読可能なリアルタイムのディスプレイ表
示をビデオモニター50上に生成させるために使用され
る電子信号に変換する。他のリアルタイム若しくは実質
上リアルタイムの画像生成システム、例えば連続CT
(CCT)等のようなシステムも検討されている。
【0012】Cアーム46は、支持柱52に回転可能に
取り付けられている。支持柱内のエンコーダは、手動或
いはモーターにより回転面に沿って回転するのに合わ
せ、その回転位置をエンコードする。旋回可能に相互連
結された1対のアーム若しくはリンク54のような機械
的なリンク装置により、X線透視装置は、図示された位
置まで軸旋回し、また格納のために立体画像装置の側ま
で軸旋回できるようになっている。スライド部材56
は、回転面に平行なアームの1つに沿って、手動或いは
モーターにより移動可能である。位置エンコーダは、支
持器の位置をアームに沿って、従って、X線ソースと検
出器の回転中心の水平方向変位をエンコードする。機械
的な相互連結は、X線透視のX線ソースと検出器の回転
面が、CTスキャナーX線ソースの回転面に平行で且つ
患者支持器の縦軸に垂直になるようになっている。さら
に、X線透視装置とCTスキャナーを機械的に相互連結
することで、精密に固定された既知のオフセットを2つ
の回転面間に作り出す。
【0013】最低限の体内への侵入プランニング外科処
置器具60は、施術者によって外科処置の準備及び実行
に際してモニターされる位置及び方位に配置される。数
多くの器具が他にも考えられるが、図示される実施例の
外科処置プランニング器具は手動で誘導される生検針6
2を含んでいる。器具の位置及び方位は機械アーム部品
64で定める。機械アーム部品は、旋回支持部材により
相互連結された複数のアーム区分を含んでいる。各ジョ
イントのエンコーダ若しくは位置リゾルバは、アーム相
互の相対的な連結状態並びに回転をモニターする。位置
エンコーダ及びリゾルバはまた、アームとCTスキャナ
ーの機械的な相互連結に沿って設けられている。この方
法で、リゾルバ及びエンコーダにより計測される機械的
な相互連結は、CTスキャナーに対する器具62の位置
及び方位を正確に表示できるようにしている。X線透視
システムは、CTスキャナーに対して、モニターされる
方位を向くように機械的に拘束されているので、器具6
2のX線透視システムに対する相対位置及び方向も知る
ことができる。
【0014】患者支持器に対する外科処置器具の相対的
な方位と位置を確かめるために、外科処置器具或いはポ
インターの先端をキャリブレーション・マーカー16に
接触させると、患者支持器の位置と外科処置器具の位置
を示す電子信号が両者とも実際に空間内の同一点にある
かどうか査定が行われる。アナログ的には、1つ或いは
それ以上の基準マーカー70、72を、X線透視装置の
既知の場所に取り付ける。再度、外科処置器具或いはポ
インターの先端をこれらのマーカーに触れさせることに
より、それらの相対的な位置関係が照合できる。同様
に、X線ビームの回転する面に対して、固定された既知
の位置にあるCTスキャナー上の1つ或いはそれ以上の
マーカー74に、外科処置器具或いはポインターの先端
が接触すると、立体スキャナー及び外科処置器具の座標
系が正確に相関していることを確かめるために電子位置
信号が比較される。
【0015】外科処置用具或いはポインター62の位置
をモニターするための他の機構も検討されている。例え
ば、発光ダイオード80のような複数の発信器を、外科
処置用具又はポインターに対して固定された既知の位置
関係になるよう取り付ける。レシーバ82の列を、CT
スキャナーに対して固定された位置関係になるよう取り
付けるが、部屋の天井に取り付けるのが望ましい。エミ
ッタが作動し放射信号がレシーバに受信される都度、幾
何学的三角測量手法を用いて、プランニング器具の位置
及び方位が正確且つ迅速に計算される。プランニング器
具を複数のマーカー上、理想的には3つ以上で、例えば
X線透視スキャナーの座標系に対して固定された既知の
位置関係になるよう取り付けられたマーカー70又は7
2上に配置することにより、プランニング器具座標系及
びX線透視座標系はたやすく整列させることができる。
アナログ的には、プランニング器具を、CTスキャナー
の座標系に関して固定された既知の関係で配置された複
数のマーカー74に接触させることにより、プランニン
グ器具及びCTスキャナーの座標系は簡単に相関付けが
できる。アナログ的には、プランニング器具を、患者台
上のマーカー16上に位置づけることにより、プランニ
ング器具及び患者台の座標系はたやすく調整できる。
【0016】図2についてだが、器具座標回路100
は、器具空間、厳密には器具の座標系における器具62
の位置と軌道を判断する。器具座標回路は、機械アーム
実施例における機械アーム64上のリゾルバと、エミッ
タ実施例におけるレシーバー82とに接続され、器具空
間における器具の位置及び方位の変化を示す信号を受信
する。器具対プランニングスキャナー相関プロセッサ1
02は、器具62及び立体スキャナー20の座標系間の
相関若しくは変換を定める。相関或いは変換は通常、オ
フセット(厳密には患者支持器軸に沿ったオフセッ
ト)、角度オフセット、または回転、及び縮尺という語
で説明される。一実施例では、器具62は、立体スキャ
ナー座標系に関して既知の位置関係にある3つ以上のマ
ーカー74に触れられる。各マーカーに接触しながら器
具座標系での器具の座標を測定することによって、2つ
の座標系における3つ以上の共通点を定めることができ
る。共通重心、重心、若しくは共通点である他の特徴的
な点を定めることにより、2つの座標系間のオフセット
が定まる。特徴点から各座標系の各点までの光線間の角
度差異を求めることにより、角度オフセットが求まる。
特徴点と各座標システムの対応点間の物理的変位の差を
求めることにより縮尺係数が定まる。無論、器具及び立
体スキャナーが機械的につながっている図示された実施
例のようなシステムでは、立体スキャナーと器具の座標
系間の変換若しくは関係は、機械的な相互連結から予め
求めることができる。マーカーに接触することは、省略
しても良いし、また器具とCTスキャナーの座標が間違
った関係にないことを確認するためだけに使用してもよ
い。
【0017】アナログ的な数学或いは既知の機械的な関
係を用いて、器具対X線透視装置相関プロセッサ104
は、器具及びX線透視装置の座標系間の相関関係或いは
変換を求める。器具対患者台相関プロセッサ106は、
同様の計算を行うか、或いは同様の既知の物理的関係を
用いて、患者台と器具の間の相関関係若しくは変換を求
める。相関処理のために両座標系の対応する点をより多
く提供するため、多数のマークを有するファントムを台
上の既知の位置に配置することが望ましい。ファントム
像は、患者台空間とプランニング或いはリアルタイム画
像の座標システム間の変換を引き出すために使用するこ
とができる。
【0018】X線透視装置のアーム52にあるリゾルバ
108は、X線ソースと検出器を含むCアームが回転す
る時には、X線透視装置対器具の相関若しくは変換に角
度オフセットを提供し、アーム52が上げ下げされる時
には、垂直オフセットを提供する。アナログ的には、患
者台にあるテーブルリゾルバ110は、台が上げ下げさ
れる時には器具と患者台の間の相関関係に垂直のオフセ
ットを、そして患者支持器12が軸方向に移動される時
には縦方向のオフセットを与える。プラニング対リアル
タイム、即ち立体座標系対X線透視座標系相関プロセッ
サ112は、立体スキャナーとX線透視スキャナーの座
標系間の相関を求める。変換は線形演算なので、器具と
立体スキャナー間の変換及び、器具とX線透視装置座標
系間の変換は、単純に組み合わることができる。この他
に、器具対患者相関プロセッサ114は器具座標系と患
者座標系の相関関係を求めることもできる。繰り返す
が、このことは、患者の上に3つ以上の既知の基準点を
設けることにより実行可能となる。このような点には、
鼻の先端、骨の特色ある点、立体又はX線透視画像生成
処理中に画像化される基準点マーカー等、識別しやすい
組織構造を含んでいてもよい。
【0019】器具対立体画像座標系変換プロセッサ12
0は、器具対プランニング画像プロセッサ102から相
関若しくは変換を受信する。器具対立体画像プロセッサ
は画像空間の入力位置と方位座標に応じて作動し、それ
らを立体画像データ空間に変換したり、或いはその逆を
行う。立体或いはプランニングデータ空間における器具
の位置を知れば、器具の位置及びその方向を立体プラン
ニング画像データ上に重ね合わせることができるように
なる。アナログ的には、プランニング画像対リアルタイ
ム画像変換プロセッサ122は、プランニング及びX線
投影の座標系の内のどちらかの入力座標で作動して、も
う片方における対応する位置及び軌道を生成する。医療
処置中、患者は立体プランニングスキャナー内に置か
れ、立体的画像が生成される。立体的画像は、立体或い
はプランニングデータメモリ130に記憶される。プラ
ンニングデータ作成中、厳密には患者台が移動してスパ
イラル若しくは断層データを生成する時の患者台の位置
は、立体プランニングデータが患者台座標システムと相
関付けられるように、立体プランニングデータと結びつ
けて記憶される。オペレータ制御装置30は、選択され
た断層、投影画像、面表現、或いは他の従来からのデー
タ表示をプランニング画像ディスプレイ134での表示
用に生成するために、立体プランニング画像データメモ
リ又はビデオプロセッサ132を制御する。プランニン
グ画像表示には、共通の横断点を通る矢状断層、前頭断
層及び横断断層が含まれいることが望ましい。アナログ
的に、リアルタイムX線投影のX線管44が作動して、
X線検出器42に検出されるX線ビームを生成し、リア
ルタイム画像メモリ140に記憶されるリアルタイム画
像を生成する。ビデオプロセッサ142は、リアルタイ
ム画像を、リアルタイムX線投影画像ディスプレイ50
上に表示するための適当なフォーマットに変換する。
【0020】X線投影装置のX線ビームは、患者身体内
のターゲットと整列できる中心線を有する。3次元空間
の立体表示又は2次元空間のX線透視表示を監視しなが
ら、外科処置器具を中心線上に配置し、それにに沿って
挿入する。
【0021】X線透視表示は外科処置の間生成されるの
で、器具はX線透視画像に表示される。器具の座標及び
軌道は、プランニング画像座標系への変換のため、器具
対プランニング画像変換プロセッサ120に搬送され
る。プランニン画像座標系における器具の位置及び軌道
はビデオプロセッサ132に連絡され、そのビデオプロ
セッサが、CTデータ表示に外科処置器具の位置と軌道
を重ね合わせる。オペレータ制御卓34は、トラックボ
ール或いはマウスが好ましいが、カーソル位置信号を生
成し、その信号がプランニング画像座標系144へと変
換され、ビデオプロセッサ132に伝えられ、プランニ
ング画像ディスプレイ134上に可動カーソル点を生成
する。同じ座標がプランニング画像対リアルタイム画像
変換プロセッサ122に送られてリアルタイム画像座標
系へと変換され、またビデオプロセッサ142に送信さ
れてX線透視画像に重ね合わせられる。この方法によ
り、カーソルは両方のディスプレイで等しい点に位置づ
けられる。
【0022】一実施例では、投影プロセッサ150は、
プランニング画像メモリ130からの立体画像を選択さ
れた方向に沿って投影する。より厳密には、投影プロセ
ッサ150は、X線投影ディスプレイ50上に表示中の
ものと同じ投影を生成するために、プランニング対リア
ルタイム(立体対X線透視)座標系相関プロセッサ11
2、或いはX線投影装置リゾルバ108に接続される。
画像重ね合わせ若しくは合成プロセッサ152は、投影
された立体画像とX線投影画像を重ね合わせ、合成し、
或いはそうでないなら組み合わせて、モニター50上に
表示するため、これらの合成された画像信号をビデオプ
ロセッサ142に提供する。この方法で、より高い解像
度の投影画像とより低い解像度の投影画像を合体させて
明瞭な解像に向上させる。Cアームが回転するにつれ、
投影プロセッサ150は立体画像を新しい方向に沿って
再投影する。別の方法としては、2つの画像を並べた
り、取り去ったり等して表示することもできる。
【0023】別の実施例では、外科処置中、X線透視画
像をモニターしながら、器具を患者内のある部位まで移
動させる。その正確な位置を調べるためにCアーム46
をある角度、好ましくは90度回転して、第2X線透視
画像140' が生成される。位置分析プロセッサ160
が2つの角度オフセットされたX線透視画像を解析し
て、器具の位置と方向性をX線透視装置の座標系で3次
元で求める。図3の例に示すように、患者の点162
は、第1X線透視画像ではスポット164として、また
第2X線透視画像ではスポット164' として投影され
る。スポット164は、放射線166に沿ってX線ソー
スの起点までさかのぼって投影される。アナログ的に、
スポット164' は放射線166' に沿って起点若しく
はX線ソースまでさかのぼって投影される。これら2つ
の放射線は点162で交わるので、このようにして点1
62の座標が特定できる。多数の投影画像が逆投影さ
れ、座標が特定できる。図3は、患者の単一の断層面の
みを図示したものである。しかしながら、投影画像は2
次元なので、多数のこのような断層を同時に解析して、
X線透視画像空間に3次元の座標を生成する。器具の位
置と軌道を示す座標は立体対X線透視座標系変換プロセ
ッサ122に送られ、プランニング立体画像空間の対応
する座標に変換され、またプランニング画像データに外
科処置器具を重ね合わせるためにビデオプロセッサ13
2へも伝達される。
【0024】別の代替実施例では、カーソルは、立体画
像ディスプレイ134上に同時に表示される横断面図、
または前頭図、及び矢状図の交差する点に位置づけられ
る。オペレータが、カーソル制御装置34を立体画像デ
ータ空間を通して移動させると、矢状図、前頭図、横断
面図がそれに合わせて変わる。カーソルがX線透視ディ
スプレイに表示される時に、X線透視画像を通してカー
ソルを移動させると、立体画像ディスプレイ上の矢状
図、前頭図、横断面図がそれに合わせて変わる。
【0025】先に論じた座標系を相関付けるために、数
多くの他の技術が使用できるのは明らかである。例え
ば、2つのX線透視画像を生成すれば、その画像を解析
して、基準点マーカー、特徴的な組織構造、或いはX線
透視画像空間内の同様なものの座標を求めることができ
る。同一点を立体画像空間で特定することができる。X
線透視画像と立体的データ空間を相関付けるのに、先に
論じたアナログ的相関処理を使用できる。共通の基準点
マーカーを立体画像とX線透視画像の両方に使用すれ
ば、X線透視画像と立体画像とを電子的に分析するか或
いは窓を付けるかして、対応するマーカーが識別でき
る。この手法で、オペレータの介入無しに自動的に、対
応するマーカーを識別し、相関付けできる。組織のマー
カーがオペレータの介在無しにコンピュータによって識
別可能であるなら、同様の操作が組織マーカーについて
も行える。代替的に、前記処理を半自動にして、オペレ
ータには全画像の対応する解剖学的組織構造を識別する
ことだけ要求するというふうにすることもできる。
【0026】説明した実施例の利点としては、外科処置
がリアルタイムでモニターできること、外科処置器具の
位置が予め生成された立体的診断画像と正確に合成でき
ること、リアルタイム画像が予め収集された診断画像と
統合されること等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、CTスキャナー、X線透視シス
テム、及び最低限の体内への器具挿入処置用アームの概
略図である。
【図2】図1の装置を用いて実行されるリアルタイム及
びプランニングの画像処理の線図である。
【図3】1対の角度がオフセットされたX線透視画像か
らの3次元位置情報の解析を示す概略図である。
【符号の説明】
10...患者支持器 12...支持面 14...基部 16...キャリブレーションマーカー 20...立体診断画像生成装置(CTスキャナー) 22...内腔 24...リング 30...制御コンソール 32...モニター 34...オペレータ入力器 40...X線透視システム 42...X線検出器 44...X線管 46...Cアーム 48...足ペダル 50...ビデオモニター 52...支持柱 54...連結器 56...スライド部材 60...外科処置器具 62...生検針 64...機械アーム部品 70、72...基準マーカー 74...マーカー 80...発光ダイオード 82...レシーバ 100...器具座標回路 102...器具対プランニングスキャナー相関プロセ
ッサ 104...器具対X線透視装置相関プロセッサ 106...器具対患者台相関プロセッサ 108...リゾルバ 110...テーブルリゾルバ 112...立体対X線透視座標系相関プロセッサ 114...器具対患者相関プロセッサ 120...器具対立体画像座標系変換プロセッサ 122...プランニング画像対リアルタイム画像変換
プロセッサ 130...プランニング(立体)データメモリ 132、142...ビデオプロセッサ 134...プランニング画像表示 140...リアルタイム画像メモリ 144...プランニング画像座標系 150...投影プロセッサ 152...合成プロセッサ 160...解析プロセッサ 162...点 164...スポット 166...放射線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ガーハード ロース アメリカ合衆国 オハイオ州 44023 ベ インブリッジ サンセット ドライヴ 17166 (72)発明者 ケニス エル フリーマン アメリカ合衆国 オハイオ州 44224 ス トウ エルム ストリート 3574 (72)発明者 ジョセフ エス ドイチャー アメリカ合衆国 オハイオ州 44124 リ ンドハースト フォード ロード 1112 (72)発明者 アンドリュー ジェイ イーヴァン アメリカ合衆国 オハイオ州 44202 リ マインダーヴィル ピラテス トレイル 10010 (72)発明者 ドミニク ジェイ ホイシャー アメリカ合衆国 オハイオ州 44202 オ ーロラ サークルウッド ドライヴ 864

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 患者の診断対象領域が立体画像データを
    生成するための3次元診断画像生成技術を用いて画像化
    される画像生成法であって、外科処置器具が前記診断対
    象領域に挿入されると、前記外科処置器具の前記診断対
    象領域への動きをモニターするために、外科処置器具を
    含めて診断対象領域の一連のX線透視投影画像が生成さ
    れ、前記立体的画像データは立体画像座標系で生成され
    て表示され、前記X線透視画像はX線透視画像座標系で
    生成されて表示され、更に前記X線透視画像座標系及び
    前記立体画像座標系を電子的に相関付けることを含んで
    いることを特徴とする画像生成の方法。
  2. 【請求項2】 前記X線透視座標系内の前記外科処置器
    具の位置をモニターすることと、前記外科処置器具の前
    記位置を前記X線透視画像座標系から前記立体画像座標
    系に変換することと、少なくとも1つの立体画像デイス
    プレイ上に重ね合わせられた前記立体画像座標系内の前
    記外科処置器具の標示を表示することとを更に含むこと
    を特徴とする、前記請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 X線透視画像表示を生成することと、立
    体画像表示を生成することと、前記X線透視及び立体画
    像表示の1つにカーソル表示を生成することと、前記カ
    ーソルの座標位置を前記1つの表示の座標系からもう片
    方の表示の座標系へと変換することと、前記カーソルが
    両方の表示の対応する座標位置で表示されるようにもう
    片方の表示の対応する座標位置にカーソルを表示するこ
    ととを更に含むことを特徴とする、前記請求項1又は2
    の何れかに記載の方法。
  4. 【請求項4】 お互いから角度的に置き換えられた少な
    くとも2つのX線透視投影画像を生成することと、前記
    X線透視画像座標系で前記器具の位置及び軌道を定める
    ために前記角度置換されたX線透視投影画像を解析する
    ことと、前記器具の位置及び軌道を前記X線透視画像座
    標系から前記立体画像座標系へと変換することと、少な
    くとも1つの前記器具の位置及び軌道を前記立体画像上
    に重ね合わせることとを更に含むことを特徴とする、前
    記請求項1から3までの何れかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 投影画像を生成するために、前記立体的
    画像を投影することと、前記投影画像を前記立体画像座
    標系から前記X線透視画像座標系へと変換することと、
    前記変換された投影画像を前記X線透視画像と共に表示
    することとを更に含むことを特徴とする、前記請求項1
    から4までの何れかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記相関付け段階が、前記立体画像座標
    系と器具座標系との間の立体画像空間/器具空間変換を
    求めるために前記立体画像座標系を器具座標系と相関付
    けることと、前記X線透視画像座標系と前記器具座標系
    との間のX線透視画像空間/器具空間変換を生成するた
    めに前記X線透視画像座標系を前記器具座標系と相関付
    けることと、前記X線透視画像座標系と前記立体画像座
    標系間で直接変換を行うためのX線透視空間/立体画像
    空間変換を生成するために前記立体画像空間/器具空間
    変換を前記X線透視空間/器具空間変換と結びつけるこ
    ととを更に含むことを特徴とする、前記請求項1から5
    までの何れかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記立体画像座標系内に対応する位置座
    標を生成するために前記立体画像空間/器具空間変換に
    よって器具空間の器具の座標位置上で操作を行うこと
    と、前記の変換された座標の表示を前記立体画像データ
    の表示上に重ね合わせることと、前記X線透視画像デー
    タの人が解読できる表示を生成することと、前記立体画
    像データから人が解読できる表示を生成することと、前
    記X線透視画像表示及び立体画像表示の内の1つにカー
    ソルを重ね合わせることと、前記X線透視空間/立体画
    像空間変換を用いてカーソルの座標を変換し、もう一方
    のの画像上に対応するカーソル表示を生成することと、
    オペレータ制御の下に、両画像でカーソルを同等に移動
    させることとを更に含むことを特徴とする、前記請求項
    6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記X線透視画像の中心線の位置を前記
    立体表示上に表示しながらこの中心線を患者身体のター
    ゲットと整列させることと、前記外科処置器具をこの中
    心線に沿って挿入することとを更に含んでいることを特
    徴とする、前記請求項1から7までの何れかに記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 患者が画像化される診断対象領域の組織
    構造を示す3次元診断画像データを生成するための3次
    元診断画像生成装置と、前記診断対象領域への前記外科
    処置器具の移動をモニターするために、挿入された外科
    処置器具を含めた診断対象領域の一連のX線投影画像を
    生成するための手段と、立体画像座標系で生成され表示
    される前記立体画像データ及び使用中のX線透視画像座
    標系で生成され表示される前記X線透視画像とから成
    り、前記X線透視画像座標系と前記立体画像座標系を電
    子的に相関付けるための手段を更に含むことを特徴とす
    る医療用画像生成装置。
  10. 【請求項10】 オペレーターにより受診者の診断対象
    領域付近若しくは領域内の複数のどんな位置にでも移動
    可能である外科処置器具(62) と、器具空間の前記器
    具の座標を示す電気信号を生成するためのシステム(1
    00)と、前記診断対象領域の組織構造を3次元画像空
    間に示す3次元診断画像データを生成するための3次元
    診断画像生成装置(20)と、前記生成された3次元診
    断画像データを記憶するための3次元診断画像データメ
    モリ(130)と、前記外科処置器具がリアルタイム画
    像空間の診断対象領域内或いはその付近にある場合、前
    記受診者の診断対象領域及び外科処置器具のリアルタイ
    ム画像データを生成するためのリアルタイム画像生成装
    置(40)と、前記外科処置器具の少なくとも1つの座
    標を前記3次元立体画像空間へと変換するための変換プ
    ロセッサ(102、120、122)と、前記変換プロ
    セッサに接続された少なくとも1つの人が解読できる表
    示(134)と、リアルタイム画像と(i) 前記変換さ
    れた座標で輪切りにした断層である前記3次元画像生成
    データの断層及び(ii)その上に重ね合わせられた前
    記外科処置器具の表示を有する前記3次元画像データか
    ら生成された画像の内の1つの、人が解読できる表示を
    生成するための、前記3次元画像データメモリ(14
    4)と前記リアルタイム画像生成装置(40)から成る
    ことを特徴とする医療用画像生成装置。
  11. 【請求項11】 前記リアルタイム画像生成装置が、X
    線透視投影画像を生成するX線透視装置(42)に取り
    付けられたCアーム(46)を含み、更に、異なる角度
    で撮られたX線透視投影画像を記憶するための第1及び
    第2X線透視画像メモリ(140、140')と、前記X
    線透視投影画像を解析して、X線透視画像空間に選択さ
    れた点の座標を定めるためのプロセッサ(160)を含
    み、その定められた座標は前記変換プロセッサ(12
    2)へと送られ3次元画像空間の対応する座標へと変換
    されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
JP10336046A 1997-11-26 1998-11-26 画像生成の方法及び装置 Abandoned JPH11262486A (ja)

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