JPH11505356A - 多用途型定位装置及びその使用法 - Google Patents
多用途型定位装置及びその使用法Info
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Abstract
(57)【要約】
画像と共に用いる定位装置であって、機械座標系(MCS)とは独立な個人座標系(PCS)を基準にして画像化走査を実行することを可能にするものである。この装置を用いて画像化走査(28)を取得する方法は、同じ又は異なる画像を用いて異なる時間周期において行われた場合であっても、これらの画像化走査は重畳すると説明される。この装置は、非侵襲的な添付手段(12、14)とPCSを提供する局所化手段(16A、16B、18A、18B、20A、20B)とを有し被験者上の再現可能に位置決めされるフレーム(10)を備えている。この装置及び方法の各ステップは、ルーティーン的な又はフォローアップ検査、手術前の計画設定、及び手術後の評価に、特に適している。
Description
【発明の詳細な説明】
多用途型定位装置及びその使用法
関連出願へのクロスレファレンス
本出願では、1995年8月18日に出願された米国特許仮出願第60/00
2497号の優先日を主張する。この米国特許仮出願の開示内容は、その全体を
本出願において、援用する。
1.発明の分野
本発明は、多くの様式の医療用画像化を含む多数の方法において有用である多
用途型の定位装置(versatile stereotactic device)に関する。更に詳しくは
、本発明による装置及び方法は、患者の頭部や頭部の近傍にある患者の脊髄(sp
ine)の各部分などの、患者の身体の各部分を再現可能に画像化する非侵襲的な
定位方法に関する。従って、磁気共鳴(MR)画像化法、磁気共鳴分光法、コン
ピュータ支援断層撮影(CT)、陽子射出断層撮影法(PET)、単光子射出コ
ンピュータ断層撮影(SPECT)、脳波記録法(electroencephalography=EEG
)、電磁式脳造営法(magnetoencephalography=MEG)などを含む画像化方法を用
いて、病理学的な条件をモニタ、診断又は検出し、その進行、推移、阻止、又は
鎮静をフォローすることができる。本発明による装置及び方法は、より日常的(
ルーティーン的)な頭部検査、手術前の立案を可能にし、手術後の評価及び予後
を提供するのに、特に適している。
2.発明の背景
磁気共鳴画像化やコンピュータ支援断層撮影などを含む頭部の検査では、関心
対象である病巣(lesion)、腫瘍及びその他の構造の位置及び大きさを記録及び
/又は比較するために、適切に定義され、再現可能な座標軸を設定することが望
まれる。これらのタイプの検査に潜在的には適用し得る多くの装置や技術が知
られてはいるが、これらの既知の装置や技術は、使用の容易さ、使用の速度、気
楽さ(comfort)、コスト精度、再現可能性などのファクタが主要な考慮すべき
ことである「ルーティーン的な」診療室での検査には、一般的に適していない。
実際には、既存の装置は、多くの場合、重く、扱いにくく、邪魔であり、それら
の装置を被験者にピン、ボルト、ブラケット、ステープルなどを用いて添付する
(affix)ことが必要である。
解剖学的な指標(目印)を用いて、走査「スライス」の相対的な位置を見いだ
すために、いくつかの方法が提案されてきている。これらの方法では、内耳道の
側方の端部などの所定の解剖学的な特徴の大きさと位置とを基準点として用い、
関心対象である病巣やそれ以外の形状の位置を決定し比較する補助としている。
例えば、Tan,K.K.et al.,in J.Neurosurg.(1993)79:296-303を参照のこ
と。しかし、この技術に伴う問題は、走査スライス方向(すなわち、z方向)の
画像解像度が、走査平面(x−y方向)の解像度と比較して劣る点である。解像
度が劣っているために、正確な位置決定を行うことが困難となる。更に、これら
の方法では、ある程度の解剖学的な知識が要求されるが、これは、平均的なMR
技師の能力を考慮すると、過大な負担である。
代替案として、フレーム及び「ハロー(halo)」など、定位手術のための位置決
めを容易にする装置が開発されてきている。これらの装置は、画像化される患者
とイメジャ(画像化装置)のプラットフォームとにしっかりと固定され、患者の
頭部の向き決定を容易にする基準点又は線を与えてくれる。例えば、米国特許第
4341220号を参照のこと。この米国特許には、ボクサーのヘッドギアのよ
うに患者の頭部を包囲する基準となるプレートを有し断面的な走査における同一
線上にはない基準となる複数の点を与える定位手術用のフレームが開示されてい
る。ほとんどの定位フレームは、患者の頭蓋骨に直接に、上述したように、通常
はボルト又はネジを用いて固定されている。明らかにこれらの方法は、「ルーテ
ィーン的な」診療室での検査には適していない。
いわゆる非侵襲的な定位装置も提案されてきている。Gill-Thomas定位フレー
ムは、Brown-Roberts-Wells神経外科用フレームに基づくものであるが、一連の
定位放射線治療的操作に対して用いられるために設計された。Graham et
al.,in Radiotherapy and Oncology,(1991)21:60-62を参照のこと。この装
置では、個々の患者のために特に誂えたブロックを用いて患者に添付することが
要求される。
Laitinen他によって設計された別の装置では、鼻根点(ナジオン)サポートと
2つの耳プラグとによって、患者に固定することが必要である。例えば、Laitin
en et al.,in Surg.Neurol.(1985)23:559-566及び米国特許第461792
5号を参照のこと。しかし、この装置は、画像化用カウチ(ソファ)又はテーブ
ルに添付されなければならない。こうして、カウチ又はテーブルに固定されてい
る患者の位置が機械座標系に対し固定していることに依存することによって、こ
の装置は、再現可能な走査が可能になる。やはり、患者を機械に対して固定する
ので、走査の間は、楽ではない。米国特許第5330485号を参照のこと。こ
の米国特許には、鼻柱の上に(すなわち、鼻根点の辺りに)置かれ、外耳道に挿
入されるプラグを含む大脳器具ガイド・フレームが開示されている。
定位装置は、典型的には、精密なアルミニウム合金で作られており、非日常的
な場合での使用以外では、非常に高価である。更に、これらの装置を患者に取り
付けるのは面倒であって時間がかかるのが通常であり、この点でも日常的な検査
には不適である。
現在の技術水準では、定位装置が、患者の頭部の走査において見ることができ
るX線撮影でのマーカを備えていることが提案されている。例えば、米国特許第
4923459号には、文字Nの形状に構成され手術上の目標の局所化を容易に
する放射線不透過性のロッドを含む定位装置が開示されている。米国特許第46
08977号には、CT走査の断面の位置決定を容易にするそのようなN状の「
局所化用」ロッドを含むヘルメット状の定位フレームが開示されている。同様に
、米国特許第4638798号には、異なる長さの複数のピンがそれから拡張し
ているリングを有するハロー(halo)状の定位フレームが開示されている。走査
の相対位置が、ピンの端部の相対位置から決定できるのである。
そのような装置を用いればx−y空間における頭部の位置を決定しそれぞれの
画像化「スライス」の相対位置を決定することができるのであるが、頭部の位置
を完全に決定することは可能ではない。例えば、頭部が画像化平面のどこで傾い
ているかなどは決定できない。
上述の制限に加えて、従来の技術は、異なる画像化様式から取得された画像の
直接的なアライメントには、一般に適していない。すなわち、例えばMRとCT
などの異なる画像化様式から得られた画像の直接的な比較を可能にするには、患
者を、2つの機械座標系に対して、正確に、再アライメントしなければならない
。また、第2のすなわち後の方の走査を行った後で、画像処理技術を用いて補正
を行うこともできる。しかし、画像処理は、処理された画像の解像度は設定され
た走査データの画質に左右されるという短所を有する。異なる様式による走査を
画像処理を必要とすることなく直接的に比較できるように、走査をリアルタイム
で変更することが望まれる。
既知のそれぞれの装置及び方法では、患者の解剖学的な座標は、基準座標系に
対して固定されており、この基準座標系は、機械座標系である。従って、機械の
座標系が、それぞれの後に続く走査に対する基準座標系として用いられる。機械
座標系を再現するのは困難であるから、すなわち、異なる機械に異なる互換性の
ない機械座標系が常に割り当てられることになるので、異なる画像化様式からの
走査を直接的に関連付けることは、これまで可能ではなかった。更に、異なる製
造業者によって作られた機械から得られる画像を比較するときには、同じ画像化
様式(例えば、MRイメジャ)からの画像を直接的にアライメントすることは、
常に可能であるとは限らない。
従って、基準座標系が機械すなわち画像化様式とは独立である装置及び方法を
有することが望まれる。更に、患者に対して「個人的」であるような基準座標系
を基準座標系として用いることが望ましい。そして、可能な場合には、その機械
の座標系を患者の座標系に対して固定又は調整し、同じ又は異なる画像化様式に
おいて再現可能であり、互換性があり、重畳可能である走査を与えることが望ま
しい。そのような患者が基準の、すなわち、「個人的な」座標系の下での画像化
走査の実行が可能なシステムは、非常に有用であり、この技術における著しい進
歩と見なされるはずである。
以上を鑑みると、本発明の目的は、被験者、特にその頭部の非侵襲的で反復的
なX線撮影検査を行う改良された装置又は方法を提供することである。
本発明の更なる目的は、手術の立案やフォローアップだけでなく、「日常的な
」検査における使用でも容易に扱えるそのような装置及び方法を提供することで
ある。
本発明の更に別の目的は、低コストで使用が簡単で楽であり、正確で再現可能
な結果を与える(侵襲的及び非侵襲的の両方の)改良された定位装置及び方法を
提供しようとすることである。
本発明の更に別の目的は、頭部が走査平面において傾斜している場合も含み、
頭部の位置と走査平面とを完全に決定することができる方法及び装置の改良に関
する。
本発明の別の目的は、同じ又は異なる画像化様式によって得られた走査を直接
的に比較する方法又は手段と提供することと、例えば患者に取り付けた電極など
の外部マーカの再現可能な配置のための方法を提供するである。
3.発明の概要
従って、本発明は、被験者の非侵襲的な画像化又はX線撮影検査のための装置
及び方法を提供する。「画像化」(imaging)とは、有形の媒体(例えば、写真
フィルム、スライド等)上に記録できる、又は、電子的に記憶して後に検索及び
操作が可能な情報を提供する任意の走査又は分光技術を意味する。更に、この走
査又は分光技術は、例えば、スクリーン又はモニタ上で見ることのできる画像を
生じさせ得るものである。もちろん、直接的な目的は、被験者の内部器官又は組
織に関する情報、又は、その画像を与えることである。そのような走査又は分光
技術又はイメジャは、広範囲の電磁気的な放射(又は、その目的のための任意の
適切なエネルギ源)を用いて、内部の原子、イオン、分子、構造、細胞、組織、
器官等を調べ又は励起させることができる。これは、限定的にではないが、無線
波、赤外線、超音波、紫外線、X線、電子ビーム、α線、β線、γ線、粒子放出
等を含む。
従って、本発明は、イメジャと共に用いることが意図され、局所化手段と添付
手段とを有するフレームを一般的に備えた定位装置を提供する。この局所化手段
は、1又は複数のイメジャ検出可能信号を提供する1又は複数の局所化アレーを
備えており、他方で、添付手段は、被験者の周辺に配置し被験者の上のフレーム
の再現可能な位置決めを可能にする非侵襲的な装備(fittings)を備えている。
信号からは、フレームがその上に位置決めされる被験者に関して実行された画像
化走査に対する基準座標系として機能する個人座標系が導かれる。この個人座標
系は、どのような機械座標系とも独立である。(例えば、画像化用テーブル又は
カウチに付属させて装置の(従って、結果的には患者の)座標系を機械座標系に
固定させなければならないLaitinen他による装置と比較せよ。)本発明の特定の
実施例では、局所化手段は、局所化アレー、すなわち、個別的な基準要素を有す
る。また、局所化アレーは、1又は複数の基準要素から構成されてもよい。結果
的に得られる3次元の基準座標系は、被験者に特有すなわち「個人的」なもので
あり、機械座標系とは独立である。
この装置は、後に述べるように、ステープル、ピン及び/又はボルトなどの侵
襲的な添付手段を必要とすることなく、被験者に対して再現可能に位置決めする
ことができる(すなわち、本発明による装置は、「非侵襲的」であるが、非侵襲
的とは、患者の身体への手術による介入や損傷が存在しないことも意味する)。
本発明は、また、被験者の画像化走査を取得する方法であって、被験者に対し
て再現可能に位置決めされその被験者と関連する個人座標系(PCS)を確立す
る非侵襲的な定位装置を提供することを含む方法に関する。やはり、PCSは、
イメジャに関連(付随)する機械座標系(MCS)とは独立である。
次に、MCSを有するイメジャを用いて、被験者の画像化走査が行われ(定位
装置を含む)、被験者のPCSが確立される。次に、イメジャのMCSを操作し
て、このMCSを、被験者のPCSと実質的にアライメント(alignment、位置
合わせ、整合)する。そして、被験者の1又は複数の追加的な画像化走査が行わ
れ、イメジャのMCSが被験者のPCSと実質的にアライメントされているので
、第1の組の画像化走査が得られる。
本発明の更に別の側面では、異なる時間周期に亘って行われた被験者の画像化
走査を取得する方法が開示される。この方法は、第1の時間周期では、イメジャ
を用いて、個人座標系(PCS)と第1の機械座標系(MCS)とに関連付け可
能なベースライン画像化走査を行うことを含む。PCSは、その定義により、イ
メジャの(又は機械の)座標系とは独立な実質的に再現可能な態様で、被験者か
ら再生することができる。別の時間周期において、第2のイメジャを用いて、少
なくとも1つのフォローアップ画像化走査が行われ、この走査は、PCSと第2
のMCSとに関連付け可能である。第2のMCSが、次に、この第2のMCSと
PCSとの間の関係が、第1のMCSとPCSとの間の関係と実質的に同じとな
るように、操作される。そして、少なくとも1つの追加的なフォローアップ画像
化走査が行われるが、この画像化走査は、ベースライン画像化走査上に重畳可能
である。第2のイメジャは、最初の「ベースライン」イメジャと同じでも異なっ
ていてもよい。フォローアップ走査は、広範囲の時間周期に亘って行うことがで
きることには注意すべきである。非常に短くほとんど連続的な走査から、数日、
数週間、数年等のはるかに長い時間周期まで、可能である。
本発明による方法は、更に、被験者の画像化走査を取得する別の方法にも関係
する。この方法は、被験者に対して、被験者の上に再現可能に位置決めされる非
侵襲的な定位装置を提供することを含む。この定位装置は、被験者に対して位置
決めされると、イメジャに関連する機械座標系(MCS)とは常に独立な、被験
者に関連する個人座標系(PCS)を確立する。この方法は、第1のMCSを有
する第1のイメジャを用い、定位装置を含む被験者の少なくとも1つの画像化走
査を行って被験者のPCSを確立し、その被験者のPCSを第1のイメジャの第
1のMCSと関連付けるステップを含む。次のステップは、第2のMCSを有す
る第2のイメジャを用い、定位装置を含む被験者の少なくとも1つの画像化走査
を行って被験者のPCSを再度確立し、その被験者のPCSを第2のイメジャの
第2のMCSと関連付けることである。次に、第2のMCSは、PCSが第1の
MCSと関連するのと実質的に同じ態様で第2のMCSとの関連するように、操
作される。この方法は、更に、そのように操作された第2のイメジャの第2のM
CSを用いて、被験者の1又は複数の追加的な画像化走査を行うステップを含む
。
このようにして、本発明は、同じ又は異なる画像化様式からの一時的に異なる
画像化走査を直接的に比較することを可能にする装置及び方法を与える。
本発明の装置及び方法は、従って、機械座標系、画像化走査が行われた時間、
イメジャのオペレータ、イメジャのブランド名、イメジャのモデル、更にはイメ
ジャの様式とは独立である個人座標系を定義又は取得する方法を与えることによ
って、この技術分野において長く求められてきた必要性を満足させる。
従って、本発明による例示的な定位装置及び方法は、患者又は被験者の日常的
な検査を容易にする。特に、被験者の頭部を、異なる時間周期において行われた
画像化走査を重畳させたり直接的に比較することができるという信頼性をもって
、容易に反復的に検査することができる。ある場合には、患者の脊椎の各部分を
、例えば、通常の手術前及び後の立案検査の間に、ルーティーン的に見ることも
できる。有利に用いることのできる(又は、任意の組合せで他のものと共に用い
ることができる、ただし、固定され調整不可能な機械座標系を有する画像化様式
は、好ましくは、第1の、ベースラインとなる、又は当初の組の画像化走査を取
得するのに用いられる)画像化様式には、MR,CT,PET,SPECT、M
EG、それ以外の画像化/故射線走査又は分光技術を含む。
本発明の以上の及びそれ以外の側面は、以上の議論から、及び、本発明の好適
実施例に関する以下のより詳細な説明から、明らかになる。
4.図面の簡単な説明
本発明のよりよい理解を、次の添付された図面を参照することによって得るこ
とができる。
図1Aは、本発明による非侵襲的な定位装置の実施例の前面図である。
図1Bは、本発明による非侵襲的な定位装置の実施例の平面図である。
図1Cは、本発明による非侵襲的な定位装置の実施例の側面図である。
図2は、図1A、図1B及び図1Cの装置による走査に形成された「ドット」
のパターンに基づいて基準要素の厳密な位置を決定する技術を図解している。
図3は、図1A、図1B及び図1Cの装置による走査に形成された「ドット」
のパターンに基づいて基準要素の位置を決定する別の技術を図解している。
図4Aは、図1A、図1B及び図1Cの装置がその上に配置されたボランティ
アの頭部の走査を示しており、図4Bは、本発明による方法論に従って回転され
変換された修正済の走査を示している。
図5は、患者の頭部の向きを決定する本発明による診断手順を示す流れ図であ
る。
図6Aは、図1A、図1B及び図1Cの装置がその上に配置されたボランティ
アの頭部の走査を示し、他方で、図6Bは、同じボランティアの別の走査を示し
ているが、これは、別のオペレータによるものであり、本発明による方法の再現
可能性を示している。
図7は、図1A、図1B及び図1Cの装置を装着しているボランティアを示し
ている。
図8A−図8Fは、本発明の装置のある実施例の仕様を示している。
5.発明の詳細な説明
ここで示す装置及び方法によれば、ルーティーン的な走査の、予め定義された
個人座標系へのアライメント(位置合わせ、整合)が可能になる。このアライメ
ントがいったん実行されれば、例えば病巣の位置、向き及び大きさを、再現可能
に正確に決定することができる。従って、与えられた1つの様式に対して、異な
る機械を用いて異なる時間と場所とで行われた異なる検査から、位置と大きさと
を比較することが可能になる。更には、本発明の定位装置を用いれば、異なる複
数の画像化様式の間で直接にアライメントを行い比較できる画像化走査を提供す
ることが可能になる。
本発明の目的を更に達成するために、以下の詳細な説明を行うが、これは、非
侵襲的な添付手段と、局所化手段と、個人座標系と座標系の操作及び/又はアラ
イメントを行い重畳可能又は直接的に比較可能である画像化走査が異なる時間周
期において行われることを可能にする計算手順とを定義する基準要素とを含む軽
量フレームに関するものである。
5.1. 軽量フレーム
本発明の特定の実施例では、定位装置は、被験者の周囲に配置する非侵襲的な
装備(fittings、器具)から成る添付手段を有しており被験者への再現可能な位
置決めが可能であるような軽量のフレームを含む。この非侵襲的な装備は、例え
ば、耳への装備や鼻への装備を含む。このフレームは、人間の頭部の周囲に部
分的に又は完全に適合するように構成されている。装着時には、鼻用の装備は、
鼻根点の上に、又は、鼻柱の上又は周囲に位置する。また、含まれている場合に
は、耳用の装備は(通常は、1対)、両耳の中に挿入され、そこに留まることに
なる(例えば、メガネのフレームが装着者の鼻柱の上と耳の上にあるのと、実質
的に同じ態様である)。
更に、局所化手段は、後に更に詳細に説明するが、好ましくは、鼻及び耳の装
備の近傍に配置される(例えば、全体で3つの局所化手段の場合には、1つが鼻
柱の近くに、そして、それぞれの耳用の装備に1つずつ)。このようにして、M
R,CT,PET,SPECT,MEG、それ以外のイメジャを用いての断面画
像化走査は、1つのスライスにおいて局所化手段のすべての3つの局所化アレー
に亘って切断することができる。
このフレームには、それ自身を被験者に、特に被験者の頭部に更に保持する又
は固定することを容易にする固定手段等の追加的なオプショナルな特徴を含むこ
ともあり得る。そのような固定手段には、限定的ではないが、例えば、ファブリ
ック、ベルクロ(VELCRO)バンド、スプリング・アセンブリ等の、弾性的又は非
弾性的な成分が含まれる。好ましくは、これらのオプショナルな固定成分は、上
述の耳用の装備と一体化されている。また、これらの成分は、フレームと一体的
でもよいし、取り外し可能でもよい。
図1Aから図1Cは、本発明の1つの実施例による例示的な定位装置の前方図
、平面図及び側方図である。この定位装置は、メガネ・フレームとほぼ類似した
態様で被験者によって装着される曲線状のフレーム10を有する。この定位装置
は、更に、添付手段を備えており、これは、フレームの中間点に固定された鼻装
備12と、1対の耳装備14とを含む。実施例によっては、耳装備は、調整可能
であり、フレームによってスライド可能に取り付けられ被験者の頭部の形状に適
合する。鼻装備は、好ましくは、鼻根点上に位置し、耳装備は、好ましくは、耳
の上に又は耳を覆って位置し、より好ましくは、外耳道の外側部分の中に位置す
る。
更に図1Aを参照すると、フレーム10は、長さが可変であり、好ましくは、
約15インチ程度の長さであり、典型的な成人の心地よい使用に適する形状に形
成されている。形状は、例えば、僅かに湾曲したり、半円であったり、U状であ
ったりする。大きさを違えることにより、思春期又は子供のようなより小さな頭
部にも適合するようにできる。
好ましくは、このフレームを作成するのに用いられる材料は、低コストであり
、非磁気的であり、画像化システムに対して透過性を有する。更に、この材料は
、耐久性があり、好ましくは、反復的な消毒が可能であるべきである(特に、使
い捨てではないフレームを実現する際には)。フレームのための好ましい材料は
、ほとんどの合成ポリマを含む比較的硬質の熱プラスチック材料を含むが、最も
好ましくは、プレキシグラスである。
5.2. 局所化手段
装置のこの側面では、フレームには、1又は複数の、好ましくは少なくとも3
つの、この明細書では局所化アレーと称するものを含む局所化手段が備わってい
る。それぞれのアレーは、被験者の個人座標系がそこから導かれる1又は複数の
イメジャ検出可能な信号を与える。この個人座標系が当初のベースライン画像化
走査とそれぞれの以後のフォローアップ画像化走査とに対して基準座標系として
機能するので、被験者の定位検査が、容易になる。
本発明の特定の実施例では、局所化アレーは、1又は複数の基準要素から、好
ましくは、1対の基準要素から構成されている。適切な基準要素は、例えば、円
柱形のロッド又はチューブ等の伸長した成分を含む。それ以外の局所化手段及び
対応する局所化アレーも、この明細書での開示内容を理解することによって、当
業者には明らかであろう。例えば、ある局所化アレーは、被験者の頭部に向けら
れた円柱状のガイド等の支持手段を含み、その中に、デジタル化用の「ペン」を
挿入できるようになっている。このデジタイザは、画像化走査上で観察及び/又
は記録できる信号を生じる。また、フレームに与えられている局所化アレーの数
に依存して、基準要素は、空間内の点を形成する球状、卵状、又は不規則状の「
不透過性の」(後述)材料を含み得る。
好適な伸長した基準要素の対は、多くの構成をとりうるが、好ましくは、離間
したXの構成に配列される。本発明のある実施例では、それぞれの対の伸長した
成分が、Xを形成するが、交差はしていない。むしろ、この伸長した成分(例え
ば、ロッド又はチューブ)は、離間するように、相互に互い違いになっている。
従って、例えば、アレーの基準要素は、鼻根点の近傍に又は鼻根点に位置するが
、最初に頭部の正面から見るときにはXの形状になっているが、最初の視点から
約90度の位置にある頭部の上方向から見ると、離間した実質的に平行な線を形
成している。一般に、基準要素は、任意の実際的な距離だけ離間することができ
るが、好ましくは、約0.1から約1インチの範囲にあり、更に好ましくは、約
0.2から約0.5インチである。
基準要素は、MRイメジャ又はCTスキャナを用いたX線画像撮影走査等の画
像化走査において他とできる特徴を生じさせる材料を用いて構成されている、又
はそのような材料で充填されている。例えば、基準要素は、MRに対して比較的
「不透過性」であるドープされた水で充填することができ(すなわち、画像化走
査の最中に検出可能な信号を生じさせる)、又は、それ自身がMRに対して不透
過性である材料(例えば、ステンレス・スチール)で構成することもできる。そ
のような定位装置が例えば走査されている患者の頭部に装着されると、基準要素
は、結果的な走査において、(円柱状、ロッド状、又は球状の成分の場合には)
「ドット」として、又は、(非円柱状又は不規則的な形状をした成分の場合には
)それ以外の特有の外見として現れる。
再び図1A、図1B及び図1Cを参照すると、局所化手段は、それぞれのアレ
ーが対になった基準要素16A/16B、18A/18B及び20A/20Bを
含む3つの局所化アレーを有するように示されている。これらの3つの局所化ア
レーは、それぞれが、図示されているように、3つの耳及び鼻装備の上に取り付
けられている。基準要素のそれぞれの対は、前方(チューブ16A/16B)又
は側方(チューブ18A/18B及び20A/20B)から見たときにはXの形
状に構成され、ドープされた水のようなX線撮影的に検出可能な物質で作られて
いる、又は、そのような物質が充填されている。
MR画像等の断面的なX線撮影走査においては、対になった基準要素のチュー
ブは、それぞれの装備又は位置において2つのドットとして、全部で6つのドッ
トに見えている。これらのドットは、図4A及び図4Bに示されており、そこで
は、ドットa及びbは、対になった基準要素16A/16Bの断面画像に対応す
る。ドットc及びdは、対になった基準要素20A/20Bの画像に対応し、ド
ットe及びfは、対になった基準要素18A/18Bの画像に対応する。
上述のように、基準要素は、放射線不透過性の物質で充填されたプレキシグラ
ス又はそれ以外の非磁気性の放射線透過性の材料を含む、種々の材料及びそれら
の組合せから作られている。基準要素は、(例えば、半径が、約0.05から約
0.4インチ、好ましくは、約0.2インチ、更に好ましくは、約0.1インチ
の)断面が円状、又は、走査上で容易に識別できる任意の他の断面の形状を有す
ることができる。基準要素は、円筒形のチューブの形状である場合には、約1か
ら約5インチの長さであり、好ましくは、約2インチの長さである。
基準要素が対になっているような本発明のある実施例では、それぞれの対の構
成要素は、相互に離間しているのが一般的である。この間隔は、約0.1から約
0.5インチであるが、最も好ましくは、約0.2インチである。
基準要素は、定位装置を扱いにくくすることなくチューブに支持表面を提供す
るのに提供した任意の大きさのプレキシグラス又はそれ以外の非磁気的な放射線
透過性のサポート上に設置される。例えば、縦横が約1インチから5インチ、好
ましくは、約2インチの正方形が、基準要素のためのサポートとして用いるのに
適している。従って、本発明の特定の実施例では、サポートと基準要素との組合
せが、局所化アレーを構成している。本発明の別の実施例では、サポートは、医
師又は技師によって操作され画像化走査において観察又はピンポイントが可能な
位置において検出可能な信号を発生するデジタル化ペンのためのガイドとして、
機能することもできる。本発明の更に別の実施例では、サポートは用いずに、基
準要素を直接的にフレーム上に又はフレーム内におくこともできる(例えば、基
準要素をフレームの一体的な部分とする)。
ここで用いている「放射線不透過性」及び「X線撮影において不透過性」等の
語は、ドープされた水のように、MRI走査上で又はそれ以外のX線撮影の走査
上で可視的な材料を指している。もちろん、一般的な意味で「不透過性」の材料
を選択し、それによって、検出可能な信号が、MR、PET、SPECT、CT
、MEG、X線等のそれぞれ又はいくつかにおいて観察され得るようにできるし
、そのような材料を用いることによって、本発明による定位装置の一部分(例え
ば、
基準要素)を作ることができる。同様に、「放射線透過性」という語は、プレキ
シグラス、プラスチック及びほとんどの合成ポリマ材料等の材料を指すが、これ
らは、MRI走査上で、又は、それ以外のX線撮影走査上(例えば、PET又は
SPECT)で見ることができず、それを用いて、本発明の定位装置の一部(例
えば、フレーム)に用いられている。このような放射線透過的な材料は、また、
放射線不透過性の材料と共に用いることもできるが、これは、当業者には明らか
であろう。注意すべきは、CT又はX線等のある種の画像化様式では、プレキシ
グラス、プラスチック及びほとんどの合成ポリマは、可視的であり、従って、不
透過性であることである。
5.3. 画像化の手順
基準要素のチューブの画像を含む走査を分析するためには、最初に、基準点が
定義されるが、最も適切には、上述のXの形状における基準要素のチューブのそ
れぞれの対の交点が、この基準点として機能することができる。画像が、例えば
、図4A及び図4Bにおけるように、イン走査(in-scan)平面の中にあると仮
定すると、基準点のx及びy座標は、画像上の2つのドットの間の中間点である
ことが分かる。z座標、すなわち、通過平面位置は、それぞれのチューブによっ
て生じる2つのドットの距離から決定される。結果として、(それぞれのチュー
ブ対から1つの)3つの基準点のMCSに対する3次元的な位置が、単一の軸方
向の画像から得られる。これらの基準点は、個人座標系を定義する。
次に、複数の機械座標(すなわち、機械座標系)は、走査を、個人座標系によ
って定義される所定の平面に回転及び変換して調整することができる。このよう
にして、機械座標系は、常に、機械とは独立であり特定の患者又は被験者との関
係で決定される規準点と一致させることができる。従って、一連の画像化走査を
、異なる時間において同じ患者に関して取得することができるが、これらは、オ
ペレータや特定の画像化装置とは独立であり、すべて実質的に相互に重畳可能で
ある。また、異なる画像化様式からの画像を、本発明の定位装置及び方法を用い
ることにより「合併」させて、1又は複数の異なる画像化様式からとられた重畳
された画像から構成される1つの複合画像を与えることができる。
更に詳しくは、画像化走査を分析して上述の定位装置の基準要素の位置を決定
することが、以下で更に詳細に述べる本発明による方法によって達成される。
5.3.1. 二走査による厳密な位置決め法
3つの局所化アレーのそれぞれの両方のチューブを通過して切断する2以上の
画像化スライスから、基準点の厳密な位置を、以下のように、数学的に計算する
ことができる。
再び図2を参照すると、点a、b、c、dは、2つの画像化スライスの2つの
平面が互い違いになったX(細い線)を通って切断する位置にある。当初の画像
化座標系におけるx、y、z座標をこの画像から読みとることができる。更に、
e及びfは、2つのチューブが相互に最も接近した位置にあるチューブ上の点で
あり、基準点gは、eとfとの中間点として定義できる。目的は、a、b、c、
dの座標が与えられたときに、gの座標を求めることである。
チューブのそれぞれに平行である2つの単位ベクトルV1及びV3を、次のよう
に定義する。
V1=(b−a)/|b−a|
V3=(d−c)/|d−c|
また、V1及びV3と直交する第3のベクトルは、次のように定義できる。
V2=V1XV3
ただし、ここで、Xは、ベクトル積(外積又は交差積)を表す。
すると、線分a−e−f−dは、次のように表すことができる。
AV1+BV2+CV3
ただし、ここで、A、B、Cは、それぞれ、aとe、eとf、fとdの間の距離
(スカラー)である。
aからe、eからf、fからdのそれぞれのベクトルの和はaからdへのベク
トルに等しいので、ベクトルV4を次のように定義することができる。
V4=d−a
及び、
V4=[V1V2V3][ABC]T
V1、V2、V3は、直交関係にあるから、A、B、Cは、次のようにして得る
ことができる。
[A、B、C]T=[V1V2V3]-1V4=[V1V2V3]TV4
ただし、右肩のTは、転置の意味である。
点gは、次のようにして得られる。
g=a+AV1+(B/2)V2
上述の計算方法がうまくいくためには、それぞれの局所化アレーにおける2つ
の基準要素チューブの相対的な位置が、何らかの既知のゼロでない角度によって
定義されていなければならない。上述のステップは、それぞれの局所化アレーの
2つのチューブが相互に直交していると仮定することによって、単純化すること
ができる。しかし、上述の方法は、2つのチューブが任意の所定のゼロでない角
度を有している限りは、うまくいく。しかし、その場合には、当業者には明らか
なように、[V1V2V3]の反転が必要である。
走査位置を計算する際の簡略さのためには、それぞれの局所化アレーにおける
チューブの間の角度が同じであることが好ましい。しかし、やはり、それぞれの
局所化アレーにおけるチューブの角度が既知であれば、これは、本発明の実現に
おいては、重要性を有していない。
5.3.2. 単一走査による位置決め方法
数学的に厳密ではないが、基準点の位置を単一のスライスから比較的正確に決
定することも可能である。画像化走査がx−y平面内にあると仮定すると、基準
点のx及びy座標は、画像上の2つのドットの間の中間点として見つけることが
可能である。z座標、すなわち、通過平面位置は、2つのドットの間の距離から
決定することができる。2つのチューブが互い違いのXの形状に構成されている
ので、z軸の方法は、これらの伸長した成分の間の角度を知ることによって、決
定することができる。結果として、すべての3つの次元における3つの基準点の
位置が、単一の軸方向の画像によって得られる。
次に、図3を参照すると、点a及びbは、画像化平面(細い線)が互い違いの
X(太い線)を通過して切断する位置にある。距離Dは、画像上の点aと点bと
の間の距離として定義され、局所化アレーのXを構成する2つのチューブの間の
距離に対応する。基準点mのx及びy座標は、画像上において、ドットの間の中
間点として見いだすことができる。基準点のz座標であるzは、次のようにして
計算できる。
z=((D/2)2−(d/2)2)1/2
5.3.3. 計算方法
患者の頭部の向きを決定する詳細な計算方法は、次の通りである。
p1,p2、p3を、図4Aにおけるa/b、c/d、e/fに対応する当初
の画像座標系における3つの基準点を表すベクトルとする。これらの点は、既に
説明したようにして計算される。次に、新たな所望の個人座標系x、y、zを表
す単位ベクトルは、次のように計算することができる。
x=p3−p2
z=xX(p1−p2)
y=xXz
ただし、ここで、Xは、ベクトル積の演算を表している。これらをxyz軸に回
転させる回転行列は、次の通りである。
R=[xTyTzT]T
ここで、右肩のTは、転置を表し、並進(translation)ベクトルtは、次の通
りである。
t=−R(p2+p3)/2
本発明による一般的な診断方法が、個人座標系に基づく標準的な基準座標系を
決定することを含めて、図5で概観されている。最初に、定位装置が、上述した
ように、患者に装着される。次に、患者は、定位装置を身につけたままで、画像
化装置の中に配置される。患者の位置が、軸方向の画像が少なくとも3つの局所
化アレーにおけるすべてのチューブに亘って切断するように、調整される。次に
、走査が行われる。例としての結果的な走査が、図4Aに示されている。
そのような走査からは、個人座標系の3つの患者基準点が、上述したように計
算される。これらの点からは、回転行列と並進ベクトルとが計算され、当初の画
像化座標系が、定位装置によって定義される個人座標系に調整される。MRイメ
ジャ上では、これらの変換は、勾配場(gradient fields)、受信機周波数及び
位相に加えられ、機械座標系を変更する。
次に、新たな標準的な基準座標系において、別の軸方向の画像化走査が得られ
、ドットがチェックされて、これらのドットが所定の位置にアライメントされて
いることが確認される。図4Aの走査を、本発明のこの方法に従って修正したも
のが、図4Bに示されている。
いったん標準的な基準座標系が先のステップによって決定されると、次には、
定義された回転行列と並進ベクトルとを用いて、検査値の完全な組が得られる。
全体的な画像アライメント処理は、患者の座標系をイメジャの座標系にそれぞれ
の時間において調整又は固定することが試みられていた従来の走査技術の場合と
比較して、最小限の時間で実行することができる。
5.4. 追加的な開示
本発明の更なる側面によって、被験者の上に再現可能に位置決めされるフレー
ムを含む、特に被験者の頭部の非侵襲的な定位検査のための定位装置が提供され
る。このフレームは、放射線不透過性の基準要素を含み複数次元の基準座標系を
与える任意の数の局所化手段を有している。好適実施例では、6つの基準要素が
含まれており、これらは、対になって3つの局所化アレーを与えるように構成さ
れている。
この定位装置のフレームは、好ましくは、プレキシグラス等の非X線撮影材料
で作られている。これ以外の適切な放射線透過性材料には、限定的ではないが、
プラスチック、合成ポリマ、又は、ポスターボード、カードボード(厚紙)、更
にはグラファイトなどの幾分の構造上の強度を有するそれ以外の炭素ベースの材
料などが含まれる。
特定の実施例では、フレームは、少なくとも4つの基準要素のための3次元の
枠組み(フレームワーク)を与え、3次元の個人座標系を与える。そのような実
施例では、局所化手段は、それぞれが1つの基準要素を有する4以上の局所化ア
レーを備えている。それぞれの基準要素は、空間内の1つの点を定義し、その3
つによって一意的な平面が定義され、第4の点は、この一意的な平面の外部に存
在する。
更に別の実施例では、3つの基準要素が装置の中に含まれ、3次元空間を定義
するのに必要な第4の基準点を内在的に定義するように設計することができる(
例えば、先に述べたように、3つの基準点の中の2つを予め決定した平面に限定
する)。
基準要素は、フレーム上の所定の位置にあり、3次元座標系を与える。既に述
べたように、基準要素は、直交する配列で対にすることができ、画像化走査平面
においてドット又は他と区別できる外観を生じさせる材料によって構成される、
又はそのような材料で充填することができる。これらの要素が、他次元の個人座
標系の再現可能な局所化を与える局所化手段を構成している。従って、基準要素
は、例えばMRI互換のデジタイザなどを介してその位置を走査に入力する又は
その中に記録することのできるフレームにおける又はフレーム上の小さな絵の具
のスポット、凹み、スロット、溝等のマーキングを含む。
従って、本発明の好適実施例では、イメジャと共に用いることができる定位装
置は、局所化手段と添付手段とを備えたフレームを有している。局所化手段は、
6以上のイメジャ検出可能な信号を与える2以上の基準要素をそれぞれが備えて
いる3以上の局所化アレーを有する。添付手段は、被験者の鼻根点上と被験者の
耳の中又はその周辺に配置する3以上の非侵襲的な装備を有する。装備は、被験
者上でのフレームの再現可能な位置決めを可能にし、基準要素は、それぞれが、
イメジャ検出可能な信号を与える。個人座標系が、次に、これらの信号から集合
的に導かれる。
基準要素は、好ましくは、伸長した成分を備えている。例えば、2つの伸長し
た成分が、Xの形状に構成され、例えば約90度の所定の角度によって相互に関
連付けられている。更に、基準要素は、X線撮影的に不透過性の又は半不透過性
の材料を有し、これには、スチールやドープされた水を含む。基準要素から得ら
れる信号は、好ましくは、MR、CT、PET、SPECT、MEGによって検
出可能である。別の実施例では、イメジャ検出可能な信号が、1又は複数の局所
化アレーと共に用いられるデジタイザによって与えられる。
好適な装置は、更に、フレームを被験者に固定することを容易にする固定手段
を有する。そのような固定手段には、被弾性的又は弾性的な成分が含まれる。
使用の際には、この定位装置は、被験者の頭部に再現可能に位置決めされる。
被験者の所望の位置に対する基準要素の位置が、次に、例えば、MRI互換なデ
ジタイザを用いて、デジタル的に記録される。基準要素のデジタル化された位置
は、再現可能な個人座標系を与える。次に、機械座標系を個人座標系にアライメ
ントするのに必要な位置的な回転及び並進は、好ましくは、デジタル・プロセッ
サによって決定される。機械座標系が調整されて個人座標系とのアライメントが
とれた後で、1又は複数のX線撮影走査が行われる。
以後の走査においては、患者は、再び、定位装置を再現可能な態様で装着し、
基準要素の位置がデジタル的に記録される。次に、第2のイメジャが、上述した
ように、第2のイメジャの機械座標系の並進及び/又は回転によって、個人座標
系に調整される。患者の基準座標系においてそれぞれの場合に走査を行うことに
よって、すべての走査を直接的に比較することが可能になる。
以上で説明したのは、例えば、本発明の目的に合致する、例えば、定位法(st
ereotaxy)又はそれ以外の類似する手術手順と共に用いる、非侵襲的なX線撮影
分析、特に定位頭部検査のための改良された装置及び手順である。本発明のより
顕著な特徴には、限定的ではないが、以下のものが含まれる。
1.極端な低コストで作ることができ、使い捨て可能又は再使用可能な形態で
作ることができる定位装置。
2.この装置を通過するただ1つの軸方向の画像がそれ以後のアライメントを
実行するのに必要である画像化平面のアライメント方法。必要とされる唯一の人
間による介入は、局所化軸方向画像上の個人座標系の基準要素(ドット)の識別
である。残りの処理は、画像化装置において実現され自動的に行われる。更に、
ドットを識別する自動化された機械を用いて、全体の処理を完全に自動化するこ
ともできる。
3.本発明に従って取得される画像化走査は、再現可能な基準座標系に対して
アライメント可能である。それによって、異なる検査からの画像化走査を直接的
に比較することができる。これらの検査は、すべての検査が被験者の上に位置決
めされた本発明による装置を用いて行われる限り、異なるイメジャ等を用い、異
なる機関において実行することができる。
4.MR画像を取得する際に最もよく用いられる装置及び方法である。しかし
、CT、PET、SPECT、MEG等の他の画像化様式も用いることができる
。これらの他の画像化様式は、MR画像化走査との間で相互参照(クロスレファ
レンス)がなされる。
本発明の定位装置は、メガネのような構造として例示することができる。しか
し、本発明は、局所化アレーすなわち基準要素をサポートすることができ被験者
の上に再現可能に位置決めすることができる任意の適切な構造でかまわない。従
って、本発明は、機械座標系とは独立の個人座標系に関連付けが可能な被験者の
解剖学的領域をマッピングする方法を与える。更に、本発明の装置及び方法は、
獣医学的な応用も可能である。
従って、本発明は、被験者の画像化走査を取得する方法であって、被験者に、
被験者の上に再現可能に位置決めされ個人座標系(PCS)を確立する非侵襲的
な定位装置を提供するステップを含む。PCSは、イメジャと関連する機械座標
系(MCS)とは独立であり、MCSを有するイメジャを用いて、定位装置を含
む被験者の画像化走査を行い、被験者のPCSを確立するステップと、イメジャ
のMCSを操作し、MCSを被験者のPCSと実質的にアライメントするステッ
プと、被験者のPCSと実質的にアライメントされたイメジャのMCSを用いて
、被験者の1又は複数の追加的な画像化走査を行い、第1の組の画像化走査を取
得するステップと、を含む。
本発明の方法は、更に、第2の時間周期において上述のステップを第2のイメ
ジャを用いて反復し、第2の組の画像化走査を取得するステップを更に含む。次
に、第1の組の中の少なくとも1つの画像化走査を、第2の組の中の少なくとも
1つの画像化走査と比較することができる。このようにして、オペレータは、被
験者に関する先に検出されていない解剖学的な特徴の任意のものに注意し記録す
る機会を有する。更に、被験者に関する任意のこれまで検出されていない解剖学
的な特徴における任意の変化を観察することができる。上述のように、このよう
な解剖学的な特徴とは、被験者又は医師が関心をもちうる任意のものであり、限
定的ではないが、腫瘍や、病理学的な条件を指示する特徴を含む。付随的ではあ
るが、定位装置は、被験者の頭部の上に再現可能な態様で位置決めされる。
本発明の第2の時間周期とは、第1の組の画像化走査の実行から第2の組の画
像化走査の実行までに経過した時間を表す。この経過した時間は、もちろん、検
査プロセスに適した任意の時間周期であり、非常に短い(例えば、ほとんど連続
的な場合)、中間的(例えば、数日から数週間)、又は非常に長い(例えば、数
年)等の周期が含まれる。例えば、経過した時間周期は、約15分から約45分
、数時間、1日から約1週間、約1週間から約1ヶ月、約1ヶ月から約6ヶ月、
約6ヶ月から約1年などであり得る。この第2の時間周期は、約1年から約5年
の第1の組の画像化走査の実行から第2の組の画像化走査の実行までの経過した
時間を表し得る。
また、本発明は、被験者の画像化走査を取得する方法であって、(a)被験者
に、被験者の上に再現可能に位置決めされイメジャと関連する機械座標系(MC
S)とは独立である被験者と関連する個人座標系(PCS)を確立する非侵襲的
な定位装置を提供するステップと、(b)第1のMCSを有する第1のイメジャ
を用いて、定位装置を含む被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、被験者
のPCSを確立し、被験者のPCSを第1のイメジャの第1のMCSに関連付け
るステップと、(c)第2のMCSを有する第2のイメジャを用いて、定位装置
を含む被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、被験者のPCSを再度確立
し、被験者のPCSを第2のイメジャの第2のMCSに関連付けるステップと、
(d)PCSが第1のMCSと関連付けられているのと実質的に同じ態様でPC
Sが第2のMCSを関連付けられるように、第2のMCSを操作するステップと
、を含む。
本発明によるこの方法では、第2のMCSは、第1のMCSに実質的にアライ
メントされる。特定の実施例では、第1のイメジャは、機械座標系が個人座標系
に調整できないイメジャであり得る(すなわち、CTスキャナのように、機械座
標系が固定されている)。その場合には、第2のイメジャは、機械座標系が調整
可能なものであり、好ましくは、MRイメジャである。異なる複数の画像化様式
を含む方法は、第1のイメジャを用いて実行された少なくとも1つの画像化走査
からの情報と第2のイメジャを用いて実行された少なくとも1つの画像化走査か
らの情報とを含む複合画像を形成するステップを更に含み得る。
更に、本発明は、放射線走査装置によってとられた被験者の頭部の少なくとも
2つの放射線走査画像を空間的にアライメントする方法であって、(a)本発明
による定位装置を装着した被験者の頭部を放射線を用いて走査し、第1の個人座
標系を定義する複数の第1の基準点を含む第1の放射線走査画像を提供するステ
ップと、(b)第1の個人座標系を、定位装置を再現可能に装着した被験者の先
の放射線走査から取得された個人座標系と関連付けるステップと、(c)放射線
走査装置を調整して第1の及び先の個人座標系をアライメントするステップと、
(d)調整された放射線走査装置を用いて、被験者の1又は複数の追加的な放射
線走査を取得するステップと、を含む。
次の追加的な例は、本発明の好適な側面を更に例示するために、与えられてい
る。これらの追加的な例は、いかなる意味でも、本発明を限定する意図を有して
はいない。
6.例
6.1. 一般的な方法
本発明の包括的な実施例では、画像化座標系を回転させるためのパルス・シー
ケンスが、診療用のMRイメジャ(例えば、1.5 Sigma,GE Medical Systems)
上で実行される。回転行列は、フレームの基準点の位置から回転行列を計算する
ようにプログラムされている従来型のデジタル・データ・プロセッサ(例えば、
パーソナル・コンピュータ)によって決定される。関連するコンピュータのプロ
グラム・リストは、添付資料(Appendix)のA及びBとして、この明細書に添付
されている。
当業者であれば、画像化座標系の回転と回転行列の決定とは単一のステップと
して画像上で実現できることを理解するはずである。その場合には、必要な動作
は、第1の画像上の基準点(例えば、特定の実施例では、6つの点)を識別する
ことに限定される。従って、技師に要求される知識は、本発明によって大幅に減
縮されることになる。
6.2. MRI互換デジタイザ
本発明の特定の実施例では、第1の走査における基準点は、MRI互換のデジ
タイザによって、デジタル・データ・プロセッサに入力される。この実施例では
、技師は、基準要素の位置を確認する必要があるだけであり、デジタル・データ
・プロセッサは、例えば、上述の計算例を用いて、デジタル化されたエントリか
ら、患者について定義された個人座標軸を計算する。
6.3. 脳構造を決定するための電極の使用
本発明の別の実施例では、特定の脳構造を有する脳における電気的な活動の補
正が、再現可能に達成し得る。この実施例では、本発明による定位装置を装着し
た患者に関して、MR画像化走査が行われ、ベースライン走査が得られる。(本
発明による装置を装着している限り、ベースライン走査はEEGの前又は後に行
うことができることに注意すべきである。)
次に、EEGが、その患者について、本発明の装置を装着して行われる。1又
は複数の、典型的には15から30の電極が、次に、患者の頭部に位置決めされ
る。それぞれの電極の位置は、例えば上述のように、デジタル信号プロセッサに
入力され、本発明の装置によって定義される個人座標系に対する電極の位置が定
義される。
EEGから、どのようなものであっても、逸脱した、通常ではない、異常な痕
跡が観察される場合には、そのような痕跡を生じさせる1又は複数の電極の識別
及び位置が、決定される。それ以降もMRイメジャを用いることにより、関心対
象の電極の位置に亘る画像化走査が与えられる。1又は複数の走査が行われ、逸
脱した痕跡を生じさせている可能性のある患者の解剖学的特徴の画像が取得され
る。このアライメント技術を通じて、電極によって検出された電気信号を、特定
の脳構造と、高度な精度と再現可能性をもって、相関させることができる。
6.4. フォローアップ脳波記録法(electroencephalography=EEG)
それぞれの電極の一般的な位置は、望む場合には、本発明の装置を用いること
により、再現して当初のEEGと対応させることができる。また、電極のそれぞ
れの新たな構成を本発明の装置によって確立されるPCSに対してデジタル的に
記録し、MR画像をそれに基づいて、選択的に取得することもできる。
脳波記録法(electroencephalography=EEG)において用いるために電極の再現
可能な位置決めを求めている際には、一連のMR画像化走査を、上述したように
、本発明による定位装置を装着した患者に関して行い、個人座標系を確立する。
次に、1又は複数の電極を患者の頭部の上に位置決めし、電極の位置を、上述の
ようにデジタル化する。電極の位置が、これによって、個人座標系に対して、決
定され記録される。
以後のEEG検査の際には、患者は、本発明による定位装置を装着する。1又
は複数の走査が行われて、個人座標系が再度確立される。1又は複数の電極が、
再び、患者上に位置決めされ、それにより、その位置が当初のEEG/MRI走
査における元の位置と対応させる。電極の正確な位置が、先の走査及び電極位置
を後の走査と比較することによりチェックされる。
従って、患者における電気的活動の変化を、それがどのようなものであっても
、MRIによって明らかにされる特定の電極及び/又は患者の解剖学的な特徴に
関連付けることができる。
6.5. 異なる複数の様式に亘る画像化
本発明の更なる側面によると、複数の異なる様式を用いて行われた画像化走査
を、特に、それら複数の様式の中の少なくとも1つが調整可能でない座標系を有
する場合でも、直接的に比較することができる。この実施例では、例えば、固定
された機械座標を有する第1の走査が、本発明による定位装置を装着した被験者
に関して行われる。基準要素が、その走査の中にあり、個人座標系がそこから確
立される。追加的に計算されるのは、機械を個人座標系にアライメントさせるの
に必要となる機械座標系の並進と回転とである。
第2の走査が、後に、機械座標系が、本発明の定位装置を再現可能に装着して
いる患者に調整され得る(例えば、MRイメジャ)様式を用いて行われる。基準
要素が、第2の走査において識別され、個人座標系が決定される。当初及び第2
の走査に対して、個人座標系と機械座標系との差の値が決定される。
共通の個人座標系が設定されていることによって、第2のイメジャは、調整さ
れて、第2のイメジャの座標系を並進及び/又は回転させ、それによって、第2
の画像の座標系と第2の個人座標系との間の差が、第1の画像の座標系と第1の
個人座標系との間の差と一致するようになる。
以後の走査は、第1のイメジャの走査平面とアライメントのとれた第2のイメ
ジャを用いて行われ、2つの異なる様式において行われた走査を、共通の個人座
標系に基づき、高度に再現可能な態様で直接的にアライメントさせることが可能
になる。
本発明による定位装置及び手順は、従って、コンピュータ支援断層撮影(CT)
、陽子射出断層撮影法(PET)、単光子射出コンピュータ断層撮影(SPECT)
、脳波記録法(EEG)、電磁式脳造営法(MEG)などの様式からの画像をア
ライメントするのに用いることができる。
CTと本発明の装置との場合には、例示的な手順は、次の通りである(ただし
、CTスライスを自由に位置決めすることはできないので、MR画像を、CT平
面に対して回転させなければならない)。
第1に、CT検査を本発明の装置を装着して行う。CT座標系における基準点
の位置(X形のロッドの中間点)が、計算される。次に、装置を通過するMR軸
方向スライスが行われ、MR座標系が、回転/並進されて、CT座標系に一致す
る。すなわち、第2の機械座標系が、第1の機械座標系に対して、実質的にアラ
イメントされる。CT検査の場合と同じ位置/厚さの画像化スライスが次に行わ
れる。
当業者には明らかであろうが、他の画像化様式をアライメントする場合にも同
様の手順を用いることができる。このようにして、すべての画像化能力を、本発
明を実現することにより、MRの使用を介してリンクすることができる。
6.6. 被験者の頭部の向きの決定プロセス
本発明の更に別の側面によると、被験者の頭部の向きを決定する方法が与えら
れる。この手順は、上述したX形をした複数(好ましくは3つ)の局所化アレー
を被験者である患者の頭部の周囲に配置することを含む。具体的には、例えば、
鼻根点及び耳の実質的な近傍や頭部の周囲から離れたそれ以外の位置に配置され
る。この手順は、更に、頭部の断面画像化走査を、局所化アレーの近傍において
行い、画像化走査におけるドットのパターン(又は、基準要素によって生じるそ
れ以外の明らかな外観)に基づいて、頭部の向きを決定する。この操作は、この
出願に付属資料として添付したコンピュータ・プログラムを用いることによって
、容易に達成することができる。被験者の頭部の向きの調整は、必要に応じて、
又は、望むように、行うことができる。
6.7. 更なる例
上述の定位装置及び補正手順は、人体模型と人間のボランティアとの両方に関
して用いられる。画像化走査を行うには、標準的な直交(quadrature)頭部コイ
ルが用いられる。
図4Aから図4Bには、ボランティアを使って取得された画像化走査の典型的
な組が示されている。既に述べたように、図4Aは、例えば、回転及び並進ステ
ップ等の操作ステップが加えられた後で行われたものである。すべての3対のド
ットは、相互にアライメントがとれており、画像化平面が3つの基準点を通過し
て切断していることを示している。また、基準点は、所定の位置にある。
この方法の再現可能性を示すためには、以下の研究が実行される。すなわち、
第1に、装置は、ボランティアの上に位置決めされ、第1の軸方向のMRスライ
スがとられる。回転/並進の補正が加えられ、複数スライスの画像の組がとられ
る。ボランティアが磁石から遠ざかる。装置が取り外され、異なる技師によって
同じ被験者に再び位置決めされる。画像が、第1の走査の組と同じ態様で、再度
、とられる。
これらの2つの検査からの複数のスライスが、図6A及び図6Bに示されてい
る。図6Aは、第1のオペレータによってとられた画像であり、図6Bは、第2
のオペレータによってとられた画像である。(画像化パラメータは、修正された
RAREシーケンス、30cmのFOV、256X256、3mm、単一のスラ
イス軸方向走査(図4A及び図4B)、20cmのFOVでの複数スライス軸方
向走査(図6A及び図6B)である。)
これらの絵から明らかなように、走査断面における高度な再現性が本発明によ
る装置及び方法によって得られている。
異なる時点の間でスライスの位置及び向きを再現する際の精度が、模型及び人
間のボランティアの研究において、評価されている。数学的に厳密な2走査法を
用いる際の模型での研究の誤差は、約1mm以下に過ぎない。人間のボランティ
アを使用した研究では、誤差は、患者の動きのために幾分大きいが、依然として
、ある検査と別の検査との間での病巣の大きさと位置との比較に用いるのに、容
易に受け入れることができるものである。特に、本発明の装置によれば、日常的
な走査が可能になるが、これは、部分的には、装置の位置決め、基準走査及び基
準点の決定似ようする時間が僅かである(2−3分)ことによる。
当業者であれば、以上で述べた実施例は例示的なものであり、改変や修正を組
み入れたこれ以外の実施例も本発明の技術的範囲及び技術思想に含まれることを
理解するはずである。この明細書の中で言及したそれぞれの参考文献は、援用す
るものとする。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1997年9月25日
【補正内容】
[請求の範囲]の記載を次の通りに補正する。
『1.異なる時間周期において行われた被験者の画像化走査を取得する方法で
あって、前記画像化走査は、同じ座標系の中にあり従って相互の上に重畳可能で
ある、方法において、
(a)複数のイメジャ検出可能な点と複数の非侵襲的な添付(affixing)手段
とを含む定位装置を前記被験者に与えるステップであって、充分な数の前記イメ
ジャ検出可能な点が、充分な数の添付手段に空間的に関連付けられ、前記装置と
前記被験者との反復的なアライメントを可能にする、ステップと、
(b)第1の時間において、第1のイメジャを用いて、装置/被験者の組合せ
のベースライン画像化走査を行うステップであって、前記装置/被験者の組合せ
の結果的な画像が、充分な数の前記イメジャ検出可能な点を包含し、前記装置と
前記被験者とを含む個人座標系(PCS)を定義する、ステップと、
(c)前記第1のイメジャと前記個人座標系とに一意的に関連付けられている
第1の機械座標系(MCS)を定義するステップと、
(d)別の時間において、前記装置を、前記装置が前記被験者に添付されてい
る点が前記装置が前記被験者に前記第1の走査の間に添付されていた点と同じで
あるような態様で、前記被験者に再度与えられるステップと、
(e)第2のイメジャを用いて、前記装置/被験者の組合せの少なくとも1つ
のフォローアップ画像化走査を行うステップであって、前記走査は、充分な数の
前記イメジャ検出可能な点を含み前記PCSを定義する、ステップと、
(f)前記第2のイメジャと一意的に関連付けられている第2のMCSを定義
するステップと、
(g)それぞれの走査のPCSが他方と一貫性を有するように、両方の走査の
アライメントを行うステップと、
(h)前記PCSをアライメントのとれた構成に維持しながら、前記第2のM
CSと前記PCSとの間の関係が前記第1のMCSと前記PCSとの間の関係と
実質的に同じとなるように、前記走査を操作するステップと、
を含み、よって、前記フォローアップ画像化走査と前記ベースライン画像化走
査との重畳を可能にすることを特徴とする方法。
2.請求項1記載の方法において、複数のフォローアップ走査を行うステップ
を含むことを特徴とする方法。
3.請求項1記載の方法において、前記第2のイメジャは前記第1のイメジャ
と同じであることを特徴とする方法。
4.請求項1記載の方法において、前記第2のイメジャは前記第1のイメジャ
とは異なることを特徴とする方法。
5.請求項1記載の方法において、前記第1のイメジャのMCSは固定されて
いることを特徴とする方法。
6.請求項1記載の方法において、第1の組の中の少なくとも1つの画像化走
査を第2の組の少なくとも1つの画像化走査と比較するステップを更に含むこと
を特徴とする方法。
7.請求項6記載の方法において、前記第2の走査にはあるが前記第1の走査
にはない前記被験者の任意の解剖学的特徴を記録するステップを更に含むことを
特徴とする方法。
8.請求項6記載の方法において、前記走査の間の前記被験者の解剖学的特徴
の任意の変化を観察するステップを更に含むことを特徴とする方法。
9.請求項7記載の方法において、前記解剖学的特徴は病巣を含むことを特徴
とする方法。
10.請求項8記載の方法において、前記解剖学的特徴は病巣を含むことを特
徴とする方法。
11.請求項1記載の方法において、前記イメジャは磁気共鳴イメジャである
ことを特徴とする方法。
12.請求項6記載の方法において、前記定位装置は、前記患者の頭部に再現
可能に位置決めされることを特徴とする方法。
13.請求項1記載の方法において、前記走査の間の時間間隔は、約1日から
約1週間、約1週間から約1ヶ月、約1ヶ月から約6ヶ月及び約6ヶ月から約1
年から成る群から選択されることを特徴とする方法。
14.請求項13記載の方法において、前記第2の時間周期は、約1年から約
5年の前記第1の組の画像化走査の実行から前記第2の組の画像化走査の実行ま
での経過した時間を表すことを特徴とする方法。
15.被験者の画像化走査を取得する方法であって、
(a)被験者に、被験者の上に再現可能に位置決めされ、走査されると、イメ
ジャと関連する機械座標系(MCS)とは独立である前記被験者と関連する個人
座標系(PCS)を確立する、請求項22に記載されるような非侵襲的な定位装
置を提供するステップと、
(b)第1のMCSを有する第1のイメジャを用いて、前記定位装置を含む前
記被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、前記被験者のPCSを確立し、
前記被験者のPCSを前記第1のイメジャの前記第1のMCSに関連付けるステ
ップと、
(c)第2のMCSを有する第2のイメジャを用いて、前記定位装置を含む前
記被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、前記被験者のPCSを再度確立
し、前記被験者のPCSを前記第2のイメジャの前記第2のMCSに関連付ける
ステップと、
(d)前記PCSが前記第1のMCSと関連付けられているのと実質的に同じ
態様で前記PCSが前記第2のMCSを関連付けられるように、前記MCSを相
互に対して操作するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
16.請求項15記載の方法において、前記第2の又はそれ以後のイメジャを
用いて、前記被験者の1又は複数の追加的な画像化走査を実行するステップを更
に含むことを特徴とする方法。
17.請求項15記載の方法において、前記第2のMCSを前記第1のMCS
と実質的にアライメントするステップを含むことを特徴とする方法。
18.請求項15記載の方法において、前記イメジャは異なることを特徴とす
る方法。
19.請求項18記載の方法において、前記第1のイメジャはCTスキャナで
あることを特徴とする方法。
20.請求項18記載の方法において、前記第2のイメジャは磁気共鳴(MR
)
イメジャであることを特徴とする方法。
21.請求項18記載の方法において、前記第1のイメジャを用いて実行され
た少なくとも1つの画像化走査からの情報と前記第2のイメジャを用いて実行さ
れた少なくとも1つの画像化走査からの情報とを含む複合画像を形成するステッ
プを更に含むことを特徴とする方法。
22.イメジャ及び被験者と共に用いるための定位装置であって、
複数のイメジャ検出可能な点を有する局所化手段と
この装置を前記被験者に添付する複数の手段であって、この添付手段の少なく
ともいくつかは、前記イメジャ検出可能な点の少なくともいくつかに対して既知
の空間的関係にある、手段と、
前記被験者に添付されたこの装置の連続的な画像化からの前記イメジャ検出可
能な点の検出された位置を相関させる手段と、
を備えており、前記局所化手段は、少なくとも1つのイメジャ検出可能な点を
有する少なくとも1つのアレーを有し、イメジャ検出可能な点の数は、前記アレ
ーの位置を3次元の機械座標系において決定するのに充分なものであり、それに
よって、前記3次元の機械座標系を3次元の個人座標系とアライメントさせるこ
とを可能にし、
前記添付手段は、その少なくとも1つが前記イメジャ検出可能な点の少なくと
も1つに対して既知の空間的関係にある複数の非侵襲的装備を含み、前記装備の
少なくともいくつかは、前記被験者の対応する充分な数の解剖学的特徴と既知の
空間的関係にある位置決めに構成されており、それによって、この装置の前記被
験者に対する再現可能な位置決めと前記個人座標系の確立とが可能になり、
前記個人座標系と前記機械座標系との関係は、前記点に関連する信号から導く
ことが可能であり、前記個人座標系は、この装置がその上に位置決めされる被験
者に関して行われる複数の画像化走査を相関させるための基準座標系として機能
するように構成されていることを特徴とする装置。
23.請求項22記載の装置において、前記被験者の頭部の定位検査を容易に
することを特徴とする装置。
24.請求項22記載の装置において、前記局所化アレーは、1又は複数の基
準要素を備えていることを特徴とする装置。
25.請求項24記載の装置において、前記基準要素は、放射線不透過性(ra
dio-opaque)であることを特徴とする装置。
26.請求項25記載の装置において、前記基準要素は、MRイメジャによっ
て検出可能であることを特徴とする装置。
27.請求項22記載の装置において、前記局所化手段は、それぞれが基準要
素を備えた4以上の局所化アレーを備えており、
それぞれの基準要素は、空間内の点を定義し、前記点の中の3つは一意的な平
面を定義し、第4の点は前記一意的な平面の外部に存在することを特徴とする装
置。
28.請求項22記載の装置において、前記局所化手段は、それぞれが少なく
とも2つの基準要素を備えている3つの局所化アレーを備えていることを特徴と
する装置。
29.請求項28記載の装置において、前記対になっている基準要素は、離間
したX形の構成に配列されていることを特徴とする装置。
30.請求項29記載の装置において、前記対になっている基準要素は、相互
に直交することを特徴とする装置。
31.イメジャと被験者と共に用いる定位装置であって、
少なくともその中のいくつかは、この装置を前記被験者に添付する複数の手段
の中の少なくともいくつかに対して既知の空間的関係にある複数のイメジャ検出
可能な点を含む局所化手段を備えたフレームを有しており、
前記局所化手段は、前記アレーの位置を3次元の機械座標系において決定する
のに充分な数の少なくとも6つのイメジャ検出可能信号を提供する少なくとも2
つの基準要素をそれぞれが有する少なくとも3つの局所化アレーを備えており、
前記添付手段は、被験者の鼻根点(nasion)の上及び被験者の耳に近接させて
配置するように構成された少なくとも3つの非侵襲的な装備(fittings)を備え
ており、少なくとも3つの添付手段は、少なくとも3つの対応する局所化アレー
に対して既知の空間的関係にあり、それによって、前記被験者に対する前記フレ
ームの再現可能な位置決めと、3次元の個人座標系の確立とが可能になり、
前記3次元の個人座標系と前記3次元の機械座標系との関係は、前記点空のイ
メジャ検出可能な信号から導くことができ、前記個人座標系は、その上に前記フ
レームが位置決めされる前記被験者に関して異なる時間において行われた複数の
画像化走査に対する基準座標系として機能するように構成されていることを特徴
とする装置。
32.請求項31記載の装置において、前記基準要素は伸長した成分を含むこ
とを特徴とする装置。
33.請求項31記載の装置において、2つの伸長した成分がX形の構成に配
列されており、前記伸長した成分は、所定の角度によって相互に関連付けられて
いることを特徴とする装置。
34.請求項33記載の装置において、前記所定の角度は、約90°であるこ
とを特徴とする装置。
35.請求項31記載の装置において、局所化アレーが耳の装備に近接して配
置されていることを特徴とする装置。
36.請求項31記載の装置において、前記基準要素は、放射線不透過又は半
不透明材料を含むことを特徴とする装置。
37.請求項36記載の装置において、前記材料は、鋼(スチール)又はドー
プされた水を含むことを特徴とする装置。
38.請求項31記載の装置において、前記フレームの前記被験者への固定を
容易にする固定手段を更に備えていることを特徴とする装置。
39.請求項38記載の装置において、前記固定手段は、非弾性又は弾性成分
を含み、前記フレームの前記被験者の頭部への固定を容易にすることを特徴とす
る装置。
40.請求項22記載の装置において、前記1又は複数の局所化アレーは、M
R、CT、PET、SPECT、EEG、又はMEGによって検出可能な1又は
複数の信号を提供することを特徴とする装置。
41.請求項22記載の装置において、前記イメジャ検出可能な信号は、前記
1又は複数の局所化アレーと共に用いられるデジタイザによって提供されること
を特徴とする装置。
42.放射線走査装置によってとられた被験者の頭部の少なくとも2つの放射
線走査画像を空間的にアライメントする方法であって、
(a)請求項22記載の定位装置を装着した被験者の頭部を放射線を用いて走
査し、第1の個人座標系を定義する複数の第1の基準点を含む第1の放射線走査
画像を提供するステップと、
(b)前記第1の個人座標系を、前記定位装置を再現可能に装着した前記被験
者の先の放射線走査から取得された個人座標系と関連付けるステップと、
(c)前記放射線走査装置を調整して前記第1の及び先の個人座標系をアライ
メントするステップと、
(d)前記調整された放射線走査装置を用いて、前記被験者の1又は複数の追
加的な放射線走査を取得するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
43.請求項1、請求項19又は請求項42記載の方法において、前記定位装
置を前記被験者だけに付属させるステップを更に含むことを特徴とする方法。
44.請求項22又は請求項31記載の装置において、前記定位装置は、前記
被験者だけに付属されることを特徴とする装置。』
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK
,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,
MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR
,TT,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 ガットマン,チャールズ・アール・ジー
アメリカ合衆国マサチューセッツ州02146,
ブルックライン,ローソン・ロード 20
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.異なる時間周期に亘って行われた被験者の画像化走査を取得する方法であ って、 (a)第1の時間周期において、イメジャを用いて、個人座標系(PCS)と 第1の機械座標系(MCS)とに関連付け可能なベースライン画像化走査を行う ステップであって、前記PCSは、実質的に再現可能(reproducible)な態様で 前記被験者から再生(regenerate)され得る、ステップと、 (b)別の時間周期において、第2のイメジャを用いて、前記PCSと第2の MCSとに関連付け可能である少なくとも1つのフォローアップ画像化走査を行 うステップと、 (c)前記第2のMCSと前記PCSとの間の関係が前記第1のMCSと前記 PCSとの間の関係と実質的に同じになるように前記第2のMCSを操作し、前 記ベースライン画像化走査の上に重畳され得る少なくとも1つの追加的なフォロ ーアップ画像化走査の実行を可能にするステップと、 を含むことを特徴とする方法。 2.請求項1記載の方法において、前記ベースライン画像化走査の上に重畳さ れ得る1又は複数の追加的なフォローアップ画像化走査を行うステップを更に含 むことを特徴とする方法。 3.請求項1記載の方法において、ステップ(b)の第2のイメジャは、ステ ップ(a)のイメジャと同じであることを特徴とする方法。 4.請求項1記載の方法において、ステップ(b)の第2のイメジャは、ステ ップ(a)のイメジャと異なることを特徴とする方法。 5.請求項1記載の方法において、ステップ(a)のイメジャのMCSは、固 定されていることを特徴とする方法。 6.被験者の画像化走査を取得する方法であって、 (a)被験者に、被験者の上に再現可能に位置決めされイメジャと関連する機 械座標系(MCS)とは独立である前記被験者と関連する個人座標系(PCS) を確立する非侵襲的な定位装置を提供するステップと、 (b)MCSを有するイメジャを用いて、前記定位装置を含む前記被験者の画 像化走査を行い、前記被験者のPCSを確立するステップと、 (c)前記イメジャのMCSを操作し、前記MCSを前記被験者のPCSと実 質的にアライメントするステップと、 (d)前記被験者のPCSと実質的にアライメントされた前記イメジャのMC Sを用いて、前記被験者の1又は複数の追加的な画像化走査を行い、第1の組の 画像化走査を取得するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 7.請求項1記載の方法において、第2の時間周期においてステップ(a)な いし(d)を第2のイメジャを用いて反復し、第2の組の画像化走査を取得する ステップを更に含むことを特徴とする方法。 8.請求項7記載の方法において、前記第1の組の中の少なくとも1つの画像 化走査を前記第2の組の中の少なくとも1つの画像化走査と比較するステップを 更に含むことを特徴とする方法。 9.請求項8記載の方法において、前記被験者に関する任意のこれまで検出さ れていない解剖学的な特徴を記録するステップを更に含むことを特徴とする方法 。 10.請求項8記載の方法において、前記被験者に関する任意のこれまで検出 されていない解剖学的な特徴における任意の変化を観察するステップを更に含む ことを特徴とする方法。 11.請求項9記載の方法において、前記解剖学的特徴は腫瘍を含むことを特 徴とする方法。 12.請求項10記載の方法において、前記解剖学的特徴は腫瘍を含むことを 特徴とする方法。 13.請求項7記載の方法において、前記イメジャは同じであることを特徴と する方法。 14.請求項7記載の方法において、前記イメジャは異なることを特徴とする 方法。 15.請求項6記載の方法において、前記イメジャは磁気共鳴イメジャである ことを特徴とする方法。 16.請求項6記載の方法において、前記定位装置は、前記患者の頭部に再現 可能に位置決めされることを特徴とする方法。 17.請求項7記載の方法において、前記第2の時間周期は、約1日から約1 週間、約1週間から約1ヶ月、約1ヶ月から約6ヶ月及び約6ヶ月から約1年の 前記第1の組の画像化走査の実行から前記第2の組の画像化走査の実行までの経 過した時間を表すことを特徴とする方法。 18.請求項7記載の方法において、前記第2の時間周期は、約1年から約5 年の前記第1の組の画像化走査の実行から前記第2の組の画像化走査の実行まで の経過した時間を表すことを特徴とする方法。 19.被験者の画像化走査を取得する方法であって、 (a)被験者に、被験者の上に再現可能に位置決めされイメジャと関連する機 械座標系(MCS)とは独立である前記被験者と関連する個人座標系(PCS) を確立する非侵襲的な定位装置を提供するステップと、 (b)第1のMCSを有する第1のイメジャを用いて、前記定位装置を含む前 記被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、前記被験者のPCSを確立し、 前記被験者のPCSを前記第1のイメジャの前記第1のMCSに関連付けるステ ップと、 (c)第2のMCSを有する第2のイメジャを用いて、前記定位装置を含む前 記被験者の少なくとも1つの画像化走査を行い、前記被験者のPCSを再度確立 し、前記被験者のPCSを前記第2のイメジャの前記第2のMCSに関連付ける ステップと、 (d)前記PCSが前記第1のMCSと関連付けられているのと実質的に同じ 態様で前記PCSが前記第2のMCSを関連付けられるように、前記第2のMC Sを操作するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 20.請求項19記載の方法において、前記第2のイメジャを用いて、前記被 験者の1又は複数の追加的な画像化走査を実行するステップを更に含むことを特 徴とする方法。 21.請求項19記載の方法において、前記第2のMCSを前記第1のMCS と実質的にアライメントするステップを含むことを特徴とする方法。 22.請求項19記載の方法において、前記イメジャは異なることを特徴とす る方法。 23.請求項22記載の方法において、前記第1のイメジャはCTスキャナで あることを特徴とする方法。 24.請求項22記載の方法において、前記第2のイメジャは磁気共鳴(MR )イメジャであることを特徴とする方法。 25.請求項22記載の方法において、前記第1のイメジャを用いて実行され た少なくとも1つの画像化走査からの情報と前記第2のイメジャを用いて実行さ れた少なくとも1つの画像化走査からの情報とを含む複合画像を形成するステッ プを更に含むことを特徴とする方法。 26.局所化手段と添付手段とを有するフレームを備えておりイメジャと共に 用いるための定位装置であって、 前記局所化手段は、1又は複数のイメジャ検出可能信号を提供する1又は複数 の局所化アレーを備えており、 前記添付手段は、被験者の周辺に配置し前記被験者の上の前記フレームの再現 可能な位置決めを可能にする非侵襲的な装備(fittings)を備えており、 前記信号から、前記フレームがその上に位置決めされる被験者に関して実行さ れた画像化走査に対する基準座標系として機能する個人座標系が導かれることを 特徴とする装置。 27.請求項26記載の装置において、前記被験者の頭部の定位検査を容易に することを特徴とする装置。 28.請求項26記載の装置において、前記局所化アレーは、1又は複数の基 準要素を備えていることを特徴とする装置。 29.請求項28記載の装置において、前記基準要素は、放射線不透過性(rad io-opaque)であることを特徴とする装置。 30.請求項29記載の装置において、前記基準要素は、MRイメジャによっ て検出可能であることを特徴とする装置。 31.請求項26記載の装置において、前記局所化手段は、それぞれが基準要 素を備えた4以上の局所化アレーを備えており、 それぞれの基準要素は、空間内の点を定義し、前記点の中の3つは一意的な平 面を定義し、第4の点は前記一意的な平面の外部に存在することを特徴とする装 置。 32.請求項26記載の装置において、前記局所化手段は、それぞれが1対の 基準要素を備えている3つの局所化アレーを備えていることを特徴とする装置。 33.請求項32記載の装置において、前記対になっている基準要素は、離間 したX形の構成に配列されていることを特徴とする装置。 34.請求項33記載の装置において、前記対になっている基準要素は、相互 に直交することを特徴とする装置。 35.局所化手段と添付手段とを有するフレームを備えたイメジャと共に用い る定位装置であって、 前記局所化手段は、6以上のイメジャ検出可能信号を提供する2以上の基準要 素をそれぞれが有する3以上の局所化アレーを備えており、 前記添付手段は、被験者の鼻根点(nasion)の上及び耳の内部又は周囲に配置 し前記被験者の上の前記フレームの再現可能な位置決めを可能にする3以上の非 侵襲的な装備(fittings)を備えており、 前記信号から、前記フレームがその上に位置決めされる被験者に関して実行さ れた画像化走査に対する基準座標系として機能する個人座標系が導かれることを 特徴とする装置。 36.請求項35記載の装置において、前記基準要素は伸長した成分を含むこ とを特徴とする装置。 37.請求項36記載の装置において、2つの伸長した成分がX形の構成に配 列されており、前記伸長した成分は、所定の角度によって相互に関連付けられて いることを特徴とする装置。 38.請求項37記載の装置において、前記所定の角度は、約90Eであるこ とを特徴とする装置。 39.請求項35記載の装置において、局所化アレーが耳の装備に近接して配 置されていることを特徴とする装置。 40.請求項35記載の装置において、前記基準要素は、放射線不透過又は半 不透明材料を含むことを特徴とする装置。 41.請求項40記載の装置において、前記材料は、鋼(スチール)又はドー プされた水を含むことを特徴とする装置。 42.請求項35記載の装置において、前記フレームの前記被験者への固定を 容易にする固定手段を更に備えていることを特徴とする装置。 43.請求項42記載の装置において、前記固定手段は、非弾性又は弾性成分 を含み、前記フレームの前記被験者の頭部への固定を容易にすることを特徴とす る装置。 44.請求項26記載の装置において、前記1又は複数の局所化アレーは、M R,CT,PET,SPECT,EEG、又はMEGによって検出可能な1又は 複数の信号を提供することを特徴とする装置。 45.請求項26記載の装置において、前記イメジャ検出可能な信号は、前記 1又は複数の局所化アレーと共に用いられるデジタイザによって提供されること を特徴とする装置。 46.放射線走査装置によってとられた被験者の頭部の少なくとも2つの放射 線走査画像を空間的にアライメントする方法であって、 (a)請求項1記載の定位装置を装着した被験者の頭部を放射線を用いて走査 し、第1の個人座標系を定義する複数の第1の基準点を含む第1の放射線走査画 像を提供するステップと、 (b)前記第1の個人座標系を、前記定位装置を再現可能に装着した前記被験 者の先の放射線走査から取得された個人座標系と関連付けるステップと、 (c)前記放射線走査装置を調整して前記第1の及び先の個人座標系をアライ メントするステップと、 (d)前記調整された放射線走査装置を用いて、前記被験者の1又は複数の追 加的な放射線走査を取得するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
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