JP2004502484A - 撮像医用装置に対する幾何学適合 - Google Patents

Abstract

異なる撮像モダリティーによって捕捉される画像の解剖学的な適合は、診断撮像において重要な役割を担う。一般的な医学では、このような適合は、適合されるべき情報を含むデータセットが捕捉された後で、標準の後処理アルゴリズムを利用して行われる。本発明は、対象物に対する第１の撮像モダリティー（１）の位置及び向きに関する情報を用いて解剖学的に適合された画像を捕捉する方法を提供する。第１の撮像モダリティーを手段として捕捉される第１のデータセットから関連のある画像を選択する際、この画像に対する第１の撮像機器の位置を明確に定義する座標が定められる。これら座標は、第２の撮像モダリティー（２）に利用できるようにされ、第２の撮像モダリティーがこの座標に従って調節される。第２の撮像モダリティーによって捕捉される画像が、従って、第１の画像と解剖学的に適合される。

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも２台の撮像医用機器を含むシステムを手段として解剖学的に適合する画像を生成する方法に関わる。
【０００２】
本発明は、この方法を実施するシステムにも関わる。
【０００３】
現代医学では、複数の撮像医用機器を用いて患者を検査することが時として望ましく、このとき各撮像医用機器は、診断或いは更なる治療のために独自のデータセットを生成する。頭蓋疾患の評価は、このような多設備診断の例である。ＭＲ装置が軟らかい組織を撮像するのに適切な診断設備となることが公知である。例えば、頭蓋腫瘍の場合には、例えば、ＣＴ機器、及び、可能性としてさらにはＰＥＴスキャナを用いて患者の関心領域を更に撮像することが望ましい。疾患の位置を決定するためには、このような撮像医用機器によって生成されるボリュームデータを比較し適合することが必要である。現代医学では、全ての組のボリュームデータが互いに無関係に捕捉され、解剖学的に適合する画像を実現するような幾何学の適合は、関連するデータセットの選択及びコンピュータ再構成によって回想的に実施される。
【０００４】
撮像医用機器によって生成される、異なる画像に対する幾何学を回想的に適合するこのような方法は、Ｆ．Ｗ．Ｚｏｎｎｅｖｅｌｄによる“Ａ　ｄｅｃａｄｅ　ｏｆ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｓｉｏｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ：ａ　ｒｅｖｉｅｗ”，Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ　Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ，２９，Ｎｏ．７，１９９４による文献から公知である。引用される発行物は、異なる撮像医用機器によって既に生成されたデータセットから解剖学的に対応する画像を適合する方法を記載する。撮像されるべき対象物は、様々な頭蓋疾患、例えば、腫瘍或いは神経血管の異常でもよい。撮像されるべき対象物を適合する公知の方法は、他のアルゴリズム、例えば、画像再構成アルゴリズムと組み合わせてパターン認識アルゴリズムを利用する。公知の適合方法は、関連する対象物の適合が回想的にだけ行われ、画像の適合が元の画像の幾何学的な歪みによって影響を与えられ得るといった欠点を有する。更に、このような適合方法は、一般的に非常に時間がかかり、その成功は使用される適合アルゴリズムに非常に依存する。更に、このような方法の実行はユーザとの対話を必要とする。これらの問題は、介入による全ての副作用を最小化するよう速くあるべきだけでなく、非常に正確でなくてはならない頭蓋の介入の場合に特に重要となる。
【０００５】
本発明は、予想して、異なる撮像威容機器の幾何学を適合することで解剖学的に対応する画像を生成する方法を提供することを目的とする。このために、本発明による方法は、第１の機器を用いて第１の画像を含むデータセットを捕捉し、データセットから第１の画像を含む面を選択し、第１の画像を含む面に第１の機器に対する第１の座標を割り当て、第２の機器に第１の座標を利用できるようにし、第１の座標に従って第２の機器を調節し、上記調節を利用して第２の画像を形成する。この方法に従い、第１の撮像医用機器を手段として患者のデータセットの最初の捕捉が実施される。このデータセットの空間位置と向きを第１の撮像医用機器の空間調節に関連付けるために、第１の撮像医用機器に対する座標が上記データセットに割り当てられる。一般的にデータセットは、二次元データセット又は三次元データセットでもよい。二次元データセットが患者の断面に限定され、三次元データセットは幾つかの二次元面を含んでもよく、或いは固有の三次元ボリュームデータから成ってもよく、つまり、このデータを記憶する際に面のどの構造もまだ区別されていない。概して、診断に関連する情報を含む面は、元の二次元データセットの面の一つに対応しない。第１の画像を含む面を選択又は再構成する選択段階は、データセットが三次元ボリュームデータセットであるときも必要である。このデータ処理段階は、本質的に公知の再構成アルゴリズムを手段として実施され得る。第１の画像を含む面を選択した後、第１の撮像医用機器に対する第１の座標がこの面に割り当てられる。第１の面は、従って、第１の撮像医用機器に関して特徴付けられる。
【０００６】
第２の撮像医用機器を用いて解剖学的に対応する画像を生成するためには、この機器は第１の座標に従って調節されなくてはならない。これは、第１の座標を第２の機器が利用できるようにすることで可能となる。概して、第１の座標に従う第２の機器の調節に関して第２の機器がいわゆる座標変換を実施し、第１の面に対応する第２の面を定める独自の座標を計算することが望ましい。幾つかの撮像医用機器がシステム中第１の撮像医用機器として機能し得る。この場合、座標変換の実行は、第２の撮像医用機器において全ての他の撮像医用機器に対する基準座標を記憶することを必要とする。第２の機器が第１の座標に従って調節された後、第２の画像が形成され、この第２の画像は第１の画像に解剖学的に対応する。
【０００７】
本発明による方法の第１のバージョンは、第１の座標がシステム中に含まれるコンピュータを用いて利用できることを特徴とする。このバージョンにおけるコンピュータは、第１の撮像医用機器の第１の座標を書き込む。このバージョンは、第１の座標が第２の撮像医用機器に合うフォーマットで利用できるようにされるようコンピュータが配置されるといった利点を提供する。これは、第１の及び第２の撮像医用機器のフォーマットが共用できない情況において必要である。システム中にコンピュータを組み込むことの更なる利点は、患者識別エラーを回避するよう患者に関する全ての情報が記憶される中央コンピュータとしてコンピュータが配置されることである。中央コンピュータの存在により第１と後続する画像の捕捉間に重要なポーズが挿入される場合に撮像装置間のデータ転送を簡略化する。更に、システムの通信プロトコルは、第２の撮像医用機器自体が第１の座標の利用性に関して中央コンピュータに近づくよう考えられる。
【０００８】
本発明による更なるバージョンは、各接続された撮像医用機器に対して基準座標系がコンピュータ中に存在するテーブルに記憶されることを特徴とする。このバージョンは、基準座標に関する全ての情報がコンピュータに記憶され、個々の撮像医用機器は例えば、新しい機器が追加される情況或いはこれまで存在した機器が除去される情況において他の撮像医用機器の構造におけるどの変化に関する最新情報も追う必要がないといった利点を提供する。
【０００９】
本発明による特徴の更なるバージョンは、第２の基準座標系が第１の基準座標系からコンピュータによって計算されることを特徴とする。このバージョンは、第２の撮像医用機器が座標変換動作を実施する必要がなく、全ての座標変換がコンピュータで実施されるといった利点を提供する。
【００１０】
本発明による方法の更なるバージョンは、２台の撮像医用機器を直接的に相互接続するケーブルを介して第１の座標が利用できるようにされることを特徴とする。この特別なバージョンは、幾つかの撮像医用機器、例えば、２台の機器が情報の直接的な交換が必要となるように協働する情況を意図する。これら２台の医用機器間でケーブルを使用することは、データ伝送用のケーブルがネットワーク或いは無線リンクよりも干渉を受けにくいといった利点を提供する。２台の撮像医用機器を含むこのようなシステムの例が、ＭＲ機器及びＸ線機器の組み合わせから成り、上記機器の両方は、例えば、心臓血管の介入を実施するために使用される。介入中、患者は、これら２台の医用機器間で移動され得る患者台の上で動けなくされる。更に、これら２台の医用機器の基準座標系の間で関係があることが公知である。第１のデータセット内の第１の関連のある面の選択後、及び、第１の座標がこの第１の面に割り当てられた後、調節座標がデータ伝送ケーブルを介してＸ線機器に供給される。その後、患者は同じ患者台でＸ線機器に移動される。調節座標は、患者台に対するＸ線機器のガントリーの位置を決定し、それによりＸ線画像が形成される。この方法に従って形成される患者のＸ線画像は、第１の面の画像に解剖学的に対応する。ＭＲ機器とＸ線機器との間で協働するこの方法は、Ｘ線機器による患者の照射線量が先験的に既知であるといった利点を提供する。照射線量のオンライン最適化は、従って、不要となり、このような介入中に患者及び手術室のスタッフが曝される全体的な放射線量は減少される。
【００１１】
本発明のこれら及び他の面は、幾つかの図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明による解剖学的に対応する画像を生成する方法を実施する２台の撮像医用機器１０、２０によって形成されるシステム１００の実施例を示す図である。第１の医用機器１は、第１のデータセットを捕捉する手段１１を有する。例えば、第１の撮像医用機器がＭＲ機器であるとき、ＲＦ信号を発生し検出する装置は第１のデータセットを捕捉する手段の一部を形成する。Ｘ線機器の場合、Ｘ線管及びＸ線検出器が第１のデータセットを捕捉する手段の一部を形成する。
【００１３】
患者内の調べられたボリュームから捕捉される信号の第１の機器１０の設定に対する局所的な割り当てに関して、第１の機器１０には第１の撮像医用機器に対する第１の座標を第１の画像を含む面に割り当てる割り当て手段１２が設けられる。診断に関係のある第１の画像が既に捕捉されたデータセットから選択されるべき場合のために、第１の撮像医用機器は選択手段１３を含む。このような選択手段の例は、データ処理段階を実行するコンピュータプログラムを含む。割り当て手段１２は、その後、第１の撮像医用機器に対して選択された画像に第１の座標を割り当てる。第１の撮像医用機器１０は、第１の座標を第２の機器２０に利用できるようにさせる手段も含む。このような手段の例は、標準ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルを含む。
【００１４】
患者は、その後、画像を捕捉する手段を含む第２の撮像医用機器２０を用いて検査される。患者に対して第１の撮像医用機器の調節に従って第２の撮像医用機器２０を調節するために、機器２０は、第１の機器１０から利用できる第１の座標を書き込む手段２４を含む。この書き込み段階は、本質的に公知の通信プロトコル、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いて実施され得る。第２の機器が第１の機器以外の種類であるとき、第１の機器から第２の機器に座標変換を実施する必要がある。この段階は、変換手段２６を用いて実施され得る。このような変換手段の例は、第２の機器に記憶される変換テーブルを含む。第２の機器を用いて第１の画像に解剖学的に対応する画像を捕捉するためには、第２の機器は第１の座標に従って調節されなくてはならない。この段階は、調節手段２５を用いて実行される。その後、第１の画像に解剖学的に対応する画像が第２の機器２０の手段２１を用いて捕捉される。所望であれば、第１の座標を利用できるようにすること、第１の座標の書き込み、及び、第２の機器に適切な座標への第１の座標の変換に関する動作上の段階の実行は、システム中に含まれるコンピュータに任される。上記機能がコンピュータに任される例を図１中の機能ブロック３０によって図式で示す。
【００１５】
図２は、本発明による方法を実行するための２台の撮像医用機器１と２との間の協働を図式で示す図であり、上記機器はデータ伝送ケーブル３を用いて相互接続されている。第１の機器１は、ＭＲ機器であり、第２の機器２はＸ線機器である。２台の撮像医用機器のこのような協働の例として、治療されるべき領域がＭＲ機器を用いて画成され、その後、Ｘ線機器を用いて検査される、頭蓋への一連の介入がある。検査されるべき患者は、上記機器の台支持システム６と８との間で移動され得る患者台４の上で動けなくされる。医用機器のこの組立体の適切な動作に関して、夫々の座標系の関係が公知であり、例えば、一方の機器に記憶されていることが望ましい。組立体は、次のように動作する：最初に画像がＭＲ機器１を用いて形成される。その後、患者が同じ患者台４の上でＸ線機器２に移動され、そこで解剖学的に適合する画像が形成される。患者台に対する患者の位置が医用機器１と２による露光の間で変化されないため、第２の機器２による第１の画像に解剖学的に対応する画像を捕捉する手段２１を調節することが簡単である。必要な調節パラメータは、データ伝送ケーブル３を介して第２の機器に利用できるようにされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による方法を実施するシステムを示す図である。
【図２】
機器が伝送ケーブルによって相互接続されている、図１に示すシステムの例を示す図である。

Claims (10)

1. 少なくとも２台の撮像医用機器を含むシステムを用いて解剖学的に適合する画像を生成する方法であって、
   第１の機器を用いて第１の画像を含むデータセットを捕捉する段階と、
   上記データセットから上記第１の画像を含む面を選択する段階と、
   上記第１の画像を含む上記面に対して上記第１の機器に対する第１の座標を割り当てる段階と、
   上記第１の座標を第２の装置に利用できるようにする段階と、
   上記第１の座標に従って上記第２の機器を調節する段階と、
   上記調節を利用して第２の画像を形成する段階とを有することを特徴とする方法。
2. 上記第１の座標は、上記システムに含まれるコンピュータを用いて利用できる請求項１記載の方法。
3. 各接続された医用機器に関して、上記コンピュータに存在するテーブルに基準座標系が記憶される請求項２記載の方法。
4. 第２の基準座標系は、上記コンピュータを用いて上記第１の基準座標系から計算される請求項２又は３記載の方法。
5. 上記第１の画像を含む上記データセットは、上記第１の撮像医用機器を用いて捕捉された後、上記コンピュータに記憶される請求項１記載の方法。
6. 上記第１の座標は、上記２台の撮像医用機器を直接的に相互接続するケーブルを介して利用できる請求項１記載の方法。
7. 第１の画像を捕捉する第１の撮像医用機器と、
   上記第１の画像に解剖学的に対応する第２の画像を捕捉する第２の撮像医用機器とを有する、請求項１記載の方法を実施するシステムであって、
   上記第１の画像を含む面に対して上記第１の撮像医用機器に対する第１の座標を割り当てる手段と、
   上記第１の座標を上記第２の機器に利用できるようにする手段と、
   上記第１の座標に従って上記第２の機器を調節する調節手段が設けられる第２の撮像医用機器とを有することを特徴とするシステム。
8. 上記第１の座標を上記第２の撮像医用機器に利用できるようにするよう配置されるコンピュータを含む請求項７記載のシステム。
9. 上記各接続された撮像医用機器に対して基準座標系が記憶されるテーブルが上記コンピュータに設けられる請求項８記載のシステム。
10. 上記第１の撮像医用機器はＭＲＩ機器であり、上記第２の撮像医用機器はＸ線機器であり、上記２台の機器はデータ伝送ケーブルを用いて相互接続される請求項７記載のシステム。