特許 5931176 偏心撮像のためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5931176

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】偏心撮像のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20160526BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 330A

   A61B6/03 321K

   A61B6/03ZDM

【請求項の数】19

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-502793(P2014-502793)

(86)(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公表番号】特表2014-509552(P2014-509552A)

(43)【公表日】2014年4月21日

(86)【国際出願番号】US2012031192

(87)【国際公開番号】WO2012135486

(87)【国際公開日】20121004

【審査請求日】2014年10月10日

(31)【優先権主張番号】13/075,446

(32)【優先日】2011年3月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511268166

【氏名又は名称】メドトロニック・ナビゲーション，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100118083

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 孝美

(72)【発明者】

【氏名】ヘルム，パトリック・エイ

(72)【発明者】

【氏名】コナー，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】スタントン，ラッセル

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン，ノアバート

(72)【発明者】

【氏名】グレガーソン，ジーン

【審査官】 長井 真一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４１４９０７９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２０５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５２７８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３４１９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００−６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得するシステムであって、
前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するガントリと、
前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリに対して移動可能なソースであって、信号に応答して少なくとも１つのパルスを出力するソースと、
前記ソースによって放出される前記少なくとも１つのパルスを検出するように前記ガントリ内に位置決めされ、前記ソースに対して移動可能な検出器と、
前記検出された少なくとも１つのパルスに基づいて検出器データを設定する検出器制御モジュールと、
前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリ内で移動可能な回転子であって、前記ソースおよび前記検出器が、互いに実質上対向するように前記回転子に結合され、前記ソースおよび前記検出器が前記回転子に対して移動可能である、回転子と、
前記ソースに対する前記信号を設定して前記検出器データを受け取る画像制御モジュールであって、前記検出器データに基づいて画像データを再構築するように動作可能な画像制御モジュールと、
入力デバイスであって、前記画像制御モジュールが、少なくとも前記撮像システムで獲得した第１の画像データ内の位置の選択に基づいて、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から外れている部分を撮像するように、前記入力デバイスから受け取ったユーザ入力データに基づいて前記信号を設定する、入力デバイスと、
前記ユーザ入力データに基づいて、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から外れている部分の前記画像データを獲得するように、前記ソース、検出器、および回転子を所望の運動プロファイルで移動させる前記ソース、検出器、および回転子のそれぞれに対する移動データを設定する移動制御モジュールと
を備えるシステム。

【請求項2】

前記ソースに対する前記移動データが、前記ソースが前記回転子に対して枢動するための程度をさらに含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記検出器に対する前記移動データが、前記検出器が前記回転子に対して枢動するための程度を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記回転子に対する前記移動データが、前記回転子が前記ガントリ内を移動するための程度を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

表示装置をさらに備え、前記画像制御モジュールが、前記再構築された画像データを前記表示装置へ出力する、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記ガントリ、ソース、および検出器が可動式カート上に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記画像制御モジュールが、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の前記第１の画像データを収集するように動作可能であり、前記ユーザ入力データが、偏心位置で前記被験者の画像データを収集するために、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している第２の領域の選択を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記第２の領域の前記画像データが、前記撮像システムに対する前記患者の位置を変えることなく獲得されるように動作可能である、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、
前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記被験者の少なくとも第１の部分が前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされ、前記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、ステップと、
前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心して位置する第２の部分の画像データを取得する要求を提供する少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップと、
前記ユーザ入力に基づいて、前記被験者の、前記等角点から偏心している前記第２の部分の画像データを取得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、
前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップと、
前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップと、
前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップと、
前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、
前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、
前記検出器によって受け取った前記少なくとも１つのパルスに基づいて、少なくとも前記被験者の前記第２の部分の画像を再構築するステップとを含む方法。

【請求項10】

前記被験者の前記再構築された画像を表示装置上に表示するステップ
をさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップが、
前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点に沿った少なくとも前記第１の部分に対する最初の画像データを要求する第１のユーザ入力信号を受け取るステップと、
前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している前記第２の部分の画像データを獲得することを求める要求を提供する第２のユーザ入力信号を受け取るステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記ユーザ入力に基づいて、前記最初の画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、
前記獲得した最初の画像データを表示装置上に表示するステップと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

第２のユーザ入力信号を受け取るステップが、
前記表示装置上に表示された前記最初の画像データに基づいて、偏心画像データを収集して前記被験者の前記第２の部分の再構築を可能にするための前記最初の画像データ上の領域の選択を含む前記第２のユーザ入力データを受け取るステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップが、
前記回転子に対して弧に沿って前記ソースを枢動させるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップが、
前記回転子に対して弧に沿って前記検出器を枢動させるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項16】

前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップが、
前記ガントリの周りで前記回転子を回転させるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項17】

撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、
前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、設けるステップと、
前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の画像データを取得する要求を提供する第１のユーザ入力を受け取るステップと、
前記被験者の前記部分の最初の画像データを獲得するステップと、
前記被験者の前記部分の前記最初の画像データを表示装置上に表示するステップと、
前記表示された最初の画像データに基づいて、前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点から偏心している部分の偏心画像データを収集することを求める要求を含む第２のユーザ入力を受け取るステップと、
前記第２のユーザ入力に基づいて、前記偏心画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、
前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを枢動させるステップと、
前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を枢動させるステップと、
前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を回転させるステップとを含む方法。

【請求項18】

前記ガントリを設けるステップが、
前記被験者の少なくとも前記部分を完全に環状に包含するために１つのガントリだけを設けるステップをさらに含み、１つのソースだけおよび１つの検出器だけが前記ガントリ内に位置決めされ、それぞれ前記ガントリに対して前記回転子上で独立して移動可能であり、前記ガントリが可動式カートに結合される、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、
前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、
前記受け取った少なくとも１つのパルスに基づいて、前記偏心画像データを再構築するステップと、
前記偏心画像データを前記表示装置上に表示するステップと
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本開示は、被験者の撮像に関し、詳細には、患者のうちの撮像デバイスの等角点から偏心している部分の画像を生成することに関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]本項は、本開示に関係する背景情報を提供するものである。この情報は、必ずしも従来技術であるというわけではない。
[0003]人間の患者などの被験者は、患者の解剖学的構造を矯正または増強するために外科的な処置を受けることを選択することがあり、またはそれが必要になることがある。解剖学的構造の増強は、骨の移動もしくは増強、移植可能なデバイスの挿入、または他の適当な処置などの様々な処置を含むことができる。外科医は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、蛍光板透視法（たとえば、Ｃ−Ａｒｍ撮像システム）、または他の適当な撮像システムなどの撮像システムを使用して獲得できる患者の画像を用いて、被験者上で処置を実行することができる。

【0003】

[0004]患者の画像は、外科医が処置の計画および処置の実行を含めて、処置の実行を支援することができる。外科医は、患者の２次元画像または３次元画像の表現を選択することができる。これらの画像は、外科医が処置を実行するときに上を覆っている組織（皮膚および筋肉組織を含む）を除去することなく患者の解剖学的構造を観察することを可能にすることによって、外科医が低侵襲的な技法で処置を実行するのを支援することができる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

[0005]本項は、本開示の全般的な概要を提供するものであり、本開示の完全な範囲または本開示のすべて特徴の包括的な開示ではない。
[0006]様々な実施形態によれば、撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得するシステムが提供される。このシステムは、被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するガントリを含むことができる。被験者は、撮像システムの等角点に沿って位置決めすることができる。このシステムは、ガントリ内に位置決めされ、ガントリに対して移動可能なソースを含むことができる。ソースは、信号に応答して少なくとも１つのパルスを出力することができる。このシステムは、ソースによって放出される少なくとも１つのパルスを検出するようにガントリ内に位置決めされ且つソースに対して移動可能な検出器を含むことができる。このシステムは、検出された少なくとも１つのパルスに基づいて検出器データを設定する検出器制御モジュールと、ガントリ内に位置決めされ、ガントリ内で移動可能な回転子とを含むことができる。ソースおよび検出器は、互いに実質上対向するように回転子に結合することができる。ソースおよび検出器は、回転子に対して移動可能とすることができる。このシステムは、ソースに対する信号を設定して検出器データを受け取る画像制御モジュールを含むことができる。画像制御モジュールは、検出器データに基づいて画像データを再構築するように動作可能とすることができる。このシステムは、被験者のうちの撮像システムの等角点から外れている部分の画像データを獲得するように、ソース、検出器、および回転子を所望の運動プロファイルで移動させるソース、検出器、および回転子のそれぞれに対する移動データを設定する移動制御モジュールを含むことができる。

【0005】

[0007]撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法がさらに提供される。この方法は、撮像システムの等角点に沿って位置決めされた被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップを含むことができる。撮像システムは、ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、回転子に結合されたソースおよび検出器を含むことができる。この方法はまた、被験者のうちの撮像システムの等角点から偏心している部分の画像データを獲得することを求める要求を提供する少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップと、このユーザ入力に基づいて、偏心画像データを獲得するためのガントリ内のソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップとを含むことができる。この方法は、移動データに基づいて、回転子に対してソースを移動させるステップと、移動データに基づいて、回転子に対して検出器を移動させるステップとを含むことができる。この方法はまた、移動データに基づいて、ガントリに対して回転子を移動させるステップと、ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップとを含むことができる。この方法は、検出器で少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、検出器によって受け取った少なくとも１つのパルスに基づいて、被験者の画像を再構築するステップとを含むことができる。

【0006】

[0008]また、撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法が提供される。この方法は、被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップを含むことができる。被験者は、撮像システムの等角点に沿って位置決めすることができ、撮像システムは、ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、回転子に結合されたソースおよび検出器を含むことができる。この方法は、被験者のうちの撮像システムの等角点に沿った部分の画像データを獲得することを求める要求を提供する第１のユーザ入力を受け取るステップと、被験者のその部分の最初の画像データを獲得するステップとを含むことができる。この方法はまた、被験者のその部分の最初の画像データを表示装置上に表示するステップと、表示された最初の画像データに基づいて、被験者のうちの撮像デバイスの等角点から偏心している部分の偏心画像データを収集することを求める要求を含む第２のユーザ入力を受け取るステップとを含むことができる。この方法は、第２のユーザ入力に基づいて、偏心画像データを獲得するためのガントリ内のソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、移動データに基づいて、回転子に対してソースを枢動させるステップとを含むことができる。この方法は、移動データに基づいて、回転子に対して検出器を枢動させるステップと、移動データに基づいて、ガントリに対して回転子を回転させるステップとを含むことができる。

【0007】

[0009]さらなる適用可能領域は、本明細書に提供する説明から明らかになるであろう。本概要の説明および特有の例は、例示を目的とするものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。

【0008】

[0010]本明細書に記載する図面は、すべての可能な実装形態ではなく、選択された実施
形態の例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない
。なお、本発明は、以下の態様に関するものとすることができる。
（態様１）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得するシステムであって、前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するガントリと、 前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリに対して移動可能なソースであって、信号に応答して少なくとも１つのパルスを出力するソースと、前記ソースによって放出される前記少なくとも１つのパルスを検出するように前記ガントリ内に位置決めされ、前記ソースに対して移動可能な検出器と、前記検出された少なくとも１つのパルスに基づいて検出器データを設定する検出器制御モジュールと、前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリ内で移動可能な回転子であって、前記ソースおよび前記検出器が、互いに実質上対向するように前記回転子に結合され、前記ソースおよび前記検出器が前記回転子に対して移動可能である、回転子と、前記ソースに対する前記信号を設定して前記検出器データを受け取る画像制御モジュールであって、前記検出器データに基づいて画像データを再構築するように動作可能な画像制御モジュールと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から外れている部分の前記画像データを獲得するように、前記ソース、検出器、および回転子を所望の運動プロファイルで移動させる前記ソース、検出器、および回転子のそれぞれに対する移動データを設定する移動制御モジュールとを備えるシステム。
（態様２）前記ソースに対する前記移動データが、前記ソースが前記回転子に対して枢動するための程度をさらに含む、態様１のシステム。
（態様３）前記検出器に対する前記移動データが、前記検出器が前記回転子に対して枢動するための程度を含む、態様１のシステム。
（態様４）前記回転子に対する前記移動データが、前記回転子が前記ガントリ内を移動するための程度を含む、態様１のシステム。
（態様５）表示装置をさらに備え、前記画像制御モジュールが、前記再構築された画像データを前記表示装置へ出力する、態様１のシステム。
（態様６）少なくとも１つの入力デバイスをさらに備え、前記画像制御モジュールが、前記少なくとも１つの入力デバイスから受け取ったユーザ入力データに基づいて前記信号を設定する、態様１のシステム。
（態様７）前記ガントリ、ソース、および検出器が可動式カート上に取り付けられる、態様１に記載のシステム。
（態様８）前記画像制御モジュールが、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の最初の画像データを収集するように動作可能であり、前記ユーザ入力データが、画像データを収集するために、前記被験者のうちの前記撮像システムの前記等角点から偏心している第２の領域を含む、態様１のシステム。
（態様９）前記第２の領域の前記画像データが、前記撮像システムに対する前記患者の位置を変えることなく獲得されるように動作可能である、態様８のシステム。
（態様１０）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記被験者が前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされ、記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、ステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している部分の画像データを取得する要求を提供する少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップと、前記ユーザ入力に基づいて、前記偏心画像データを取得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップと、前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、前記検出器によって受け取った前記少なくとも１つのパルスに基づいて、前記被験者の画像を再構築するステップとを含む方法。
（態様１１）前記被験者の前記再構築された画像を表示装置上に表示するステップをさらに含む、態様１０の方法。
（態様１２）前記少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップが、前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点に沿った部分に対する最初の画像データを要求する第１のユーザ入力信号を受け取るステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している部分の画像データを獲得することを求める要求を提供する第２のユーザ入力信号を受け取るステップとをさらに含む、態様１０の方法。
（態様１３）前記ユーザ入力に基づいて、前記最初の画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記獲得した最初の画像データを表示装置上に表示するステップとをさらに含む、態様１２の方法。
（態様１４）第２のユーザ入力信号を受け取るステップが、前記表示装置上に表示された前記最初の画像データに基づいて、偏心画像データを収集するための前記最初の画像データ上の領域を含む前記第２のユーザ入力データを受け取るステップをさらに含む、態様１３の方法。
（態様１５）
前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップが、
前記回転子に対して弧に沿って前記ソースを枢動させるステップをさらに含む、態様
１０の方法。
（態様１６）前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップが、前記回転子に対して弧に沿って前記検出器を枢動させるステップをさらに含む、態様１０の方法。
（態様１７）前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップが、前記ガントリの周りで前記回転子を回転させるステップをさらに含む、態様１０に記載の方法。
（態様１８）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、設けるステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の画像データを取得する要求を提供する第１のユーザ入力を受け取るステップと、前記被験者の前記部分の最初の画像データを獲得するステップと、前記被験者の前記部分の前記最初の画像データを表示装置上に表示するステップと、前記表示された最初の画像データに基づいて、前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点から偏心している部分の偏心画像データを収集することを求める要求を含む第２のユーザ入力を受け取るステップと、前記第２のユーザ入力に基づいて、前記偏心画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを枢動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を枢動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を回転させるステップとを含む方法。
（態様１９）前記ガントリを設けるステップが、前記被験者の少なくとも前記部分を完全に環状に包含するために１つのガントリだけを設けるステップをさらに含み、１つのソースだけおよび１つの検出器だけが前記ガントリ内に位置決めされ、それぞれ前記ガントリに対して前記回転子上で独立して移動可能であり、前記ガントリが可動式カートに結合される、態様１８の方法。
（態様２０）前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、前記受け取った少なくとも１つのパルスに基づいて、前記偏心画像データを再構築するステップと、前記偏心画像データを前記表示装置上に表示するステップとをさらに含む、態様１８の方法。
（態様２１）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得するシステムであって、前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するガントリと、 前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリに対して移動可能なソースであって、信号に応答して少なくとも１つのパルスを出力するソースと、前記ソースによって放出される前記少なくとも１つのパルスを検出するように前記ガントリ内に位置決めされ、前記ソースに対して移動可能な検出器と、前記検出された少なくとも１つのパルスに基づいて検出器データを設定する検出器制御モジュールと、前記ガントリ内に位置決めされ、前記ガントリ内で移動可能な回転子であって、前記ソースおよび前記検出器が、互いに実質上対向するように前記回転子に結合され、前記ソースおよび前記検出器が前記回転子に対して移動可能である、回転子と、前記ソースに対する前記信号を設定して前記検出器データを受け取る画像制御モジュールであって、前記検出器データに基づいて画像データを再構築するように動作可能な画像制御モジュールと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から外れている部分の前記画像データを獲得するように、前記ソース、検出器、および回転子を所望の運動プロファイルで移動させる前記ソース、検出器、および回転子のそれぞれに対する移動データを設定する移動制御モジュールとを備えるシステム。
（態様２２）前記ソースに対する前記移動データが、前記ソースが前記回転子に対して枢動するための程度をさらに含む、態様２１のシステム。
（態様２３）前記検出器に対する前記移動データが、前記検出器が前記回転子に対して枢動するための程度を含む、態様１のシステム。
（態様２４）前記回転子に対する前記移動データが、前記回転子が前記ガントリ内を移動するための程度を含む、態様２１のシステム。
（態様２５）表示装置をさらに備え、前記画像制御モジュールが、前記再構築された画像データを前記表示装置へ出力する、態様２１のシステム。
（態様２６）少なくとも１つの入力デバイスをさらに備え、前記画像制御モジュールが、少なくとも前記撮像システムで獲得した第１の画像データの位置の選択に基づいて、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から外れている部分を撮像するように、前記少なくとも１つの入力デバイスから受け取ったユーザ入力データに基づいて前記信号を設定する、態様２１のシステム。
（態様２７）前記ガントリ、ソース、および検出器が可動式カート上に取り付けられる、態様２１のシステム。
（態様２８）前記画像制御モジュールが、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の前記第１の画像データを収集するように動作可能であり、前記ユーザ入力データが、偏心位置で前記被験者の画像データを収集するために、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している第２の領域の選択を含む、態様６のシステム。
（態様２９）前記第２の領域の前記画像データが、前記撮像システムに対する前記患者の位置を変えることなく獲得されるように動作可能である、態様２８のシステム。
（態様３０）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記被験者の少なくとも第１の部分が前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされ、前記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、ステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心して位置する第２の部分の画像データを取得する要求を提供する少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップと、前記ユーザ入力に基づいて、前記被験者の、前記等角点から偏心している前記第２の部分の画像データを取得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップと、前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、前記検出器によって受け取った前記少なくとも１つのパルスに基づいて、少なくとも前記被験者の前記第２の部分の画像を再構築するステップとを含む方法。
（態様３１）前記被験者の前記再構築された画像を表示装置上に表示するステップをさらに含む、態様３０の方法。
（態様３２）前記少なくとも１つのユーザ入力を受け取るステップが、前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点に沿った少なくとも前記第１の部分に対する最初の画像データを要求する第１のユーザ入力信号を受け取るステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点から偏心している前記第２の部分の画像データを獲得することを求める要求を提供する第２のユーザ入力信号を受け取るステップとをさらに含む、態様３０の方法。
（態様３３）前記ユーザ入力に基づいて、前記最初の画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記獲得した最初の画像データを表示装置上に表示するステップとをさらに含む、態様３２の方法。
（態様３４）第２のユーザ入力信号を受け取るステップが、前記表示装置上に表示された前記最初の画像データに基づいて、偏心画像データを収集して前記被験者の前記第２の部分の再構築を可能にするための前記最初の画像データ上の領域の選択を含む前記第２のユーザ入力データを受け取るステップをさらに含む、態様３３の方法。
（態様３５）前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを移動させるステップが、前記回転子に対して弧に沿って前記ソースを枢動させるステップをさらに含む、態様３０の方法。
（態様３６）前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を移動させるステップが、前記回転子に対して弧に沿って前記検出器を枢動させるステップをさらに含む、態様３０の方法。
（態様３７）前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を移動させるステップが、前記ガントリの周りで前記回転子を回転させるステップをさらに含む、態様３０の方法。
（態様３８）撮像システムを用いて被験者の画像データを獲得する方法であって、前記撮像システムの等角点に沿って位置決めされた前記被験者の少なくとも一部分を完全に環状に包含するように動作可能なガントリを設けるステップであって、前記撮像システムが、前記ガントリに対して移動可能な回転子内に位置決めされ、前記回転子に結合されたソースおよび検出器を含む、設けるステップと、前記被験者の、前記撮像システムの前記等角点に沿った部分の画像データを取得する要求を提供する第１のユーザ入力を受け取るステップと、前記被験者の前記部分の最初の画像データを獲得するステップと、前記被験者の前記部分の前記最初の画像データを表示装置上に表示するステップと、前記表示された最初の画像データに基づいて、前記被験者の、前記撮像デバイスの前記等角点から偏心している部分の偏心画像データを収集することを求める要求を含む第２のユーザ入力を受け取るステップと、前記第２のユーザ入力に基づいて、前記偏心画像データを獲得するための前記ガントリ内の前記ソース、検出器、および回転子に対する移動データを判定するステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記ソースを枢動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記回転子に対して前記検出器を枢動させるステップと、前記移動データに基づいて、前記ガントリに対して前記回転子を回転させるステップとを含む方法。
（態様３９）前記ガントリを設けるステップが、前記被験者の少なくとも前記部分を完全に環状に包含するために１つのガントリだけを設けるステップをさらに含み、１つのソースだけおよび１つの検出器だけが前記ガントリ内に位置決めされ、それぞれ前記ガントリに対して前記回転子上で独立して移動可能であり、前記ガントリが可動式カートに結合される、態様３８の方法。
（態様４０）前記ソースで少なくとも１つのパルスを出力するステップと、前記検出器で前記少なくとも１つのパルスを受け取るステップと、前記受け取った少なくとも１つのパルスに基づいて、前記偏心画像データを再構築するステップと、前記偏心画像データを前記表示装置上に表示するステップとをさらに含む、態様３８の方法。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】[0011]撮像システムのソースおよび検出器が第１の位置にある、手術室内の例示的な撮像システムの環境図である。

【図2】[0012]撮像システムのソースおよび検出器が第２の位置にある、図１の撮像システムの概略図である。

【図3】[0013]図１の撮像システムで使用するための例示的な演算システムの概略図である。

【図4】[0014]様々な実施形態による偏心画像制御モジュールを実施するシステムを示す簡略化されたブロック図である。

【図5】[0015]図４の偏心画像制御モジュールによって実行される例示的な制御システムを示すデータの流れ図である。

【図6】[0016]偏心画像制御モジュールによって実行される方法を示す流れ図である。

【図7】[0017]撮像システムのソースおよび検出器が第３の位置にある、図１の撮像システムの概略図である。

【図8】[0018]撮像システムのソースおよび検出器が第４の位置にある、図１の撮像システムの概略図である。

【図9】[0019]撮像システムのソースおよび検出器が第５の位置にある、図１の撮像システムの概略図である。

【図10A】[0020]図１の撮像システムによって獲得された前方−後方画像の例示的な図である。

【図10B】[0021]図１の撮像システムによって獲得された側方画像の例示的な図である。

【図11A】[0022]図１０Ａの前方−後方画像上で選択された当該選択位置の例示的なグラフである。

【図11B】[0023]図１０Ｂの側方画像上で選択された当該選択位置の例示的なグラフである。

【図12】[0024]図１の撮像システムに対する例示的な運動プロファイルである。

【図13A】[0025]図１０Ａからの当該選択位置に基づいて再構築された画像の例示的なグラフである。

【図13B】[0026]当該選択位置を指定しないで再構築された画像の例示的なグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

[0027]以下の説明は、本質的に単なる例示である。図面全体にわたって、一致する参照番号は、同じまたは一致する部分および特徴を示すことを理解されたい。上記のように、本教示は、米国コロラド州ルイビルに営業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＯ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システムなどの撮像デバイスに対する偏心撮像を対象とする。しかし、本教示はＣ−ａｒｍ撮像デバイスなどの任意の適当な撮像デバイスに適用できることに留意されたい。さらに、本明細書では、「モジュール」という用語は、演算デバイスによってアクセスできるコンピュータ可読媒体、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、１つもしくは複数のソフトウェアもしくはファームウェアプログラムを実行する処理装置（共用、専用、もしくはグループ）およびメモリ、組合せ論理回路、ならびに／または記載の機能性を提供する他の適したソフトウェア、ファームウェアプログラム、もしくは構成要素を指すことができる。

【0011】

[0028]図１を参照すると、手術室または手術ルーム１０内で、ユーザ１２などのユーザが、患者１４に対して処置を実行することができる。処置を実行する際、ユーザ１２は、撮像システム１６を使用して、処置を実行するために患者１４の画像データを獲得することができる。獲得した患者１４の画像データは、本明細書に開示するものを含めて、Ｘ線撮像システムを用いて獲得した２次元（２Ｄ）投影図を含むことができる。しかし、同じく本明細書に開示するように、体積モデルの２Ｄ順方向投影図も生成できることが理解されるであろう。

【0012】

[0029]一例では、獲得した画像データを使用して、モデルを生成することができる。モデルは、本明細書でさらに論じる代数的反復技法を含む様々な技法を使用して獲得した画像データに基づいて生成される３次元（３Ｄ）の体積モデルとすることができる。表示される画像データ１８は表示デバイス２０上に表示することができ、さらに、本明細書でさらに詳細に論じるように、撮像演算システム３２に付随する表示デバイス３２ａ上に表示することもできる。表示される画像データ１８は、２Ｄ画像、３Ｄ画像、または時間変化する４次元画像とすることができる。表示される画像データ１８はまた、獲得した画像データ、生成した画像データ、それらの両方、または両タイプの画像データをマージしたものを含むことができる。

【0013】

[0030]獲得した患者１４の画像データは、たとえばＸ線撮像システムを用いて２Ｄ投影図として獲得できることが理解されるであろう。次いでこれらの２Ｄ投影図を使用して、患者１４の３Ｄ体積画像データを再構築することができる。また、３Ｄ体積画像データから、理論上または順方向の２Ｄ投影図を生成することもできる。したがって、画像データは、２Ｄ投影図と３Ｄ体積モデルの一方であっても両方であってもよいことが理解されるであろう。

【0014】

[0031]表示デバイス２０は、演算システム２２の一部とすることができる。演算システム２２は、様々なコンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、演算システム２２によってアクセスできる任意の利用可能な媒体とすることができ、揮発性の媒体と不揮発性の媒体、および可換型の媒体と非可換型の媒体をどちらも含むことができる。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含むことができる。記憶媒体は、それだけに限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、もしくは他の光ディスク記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶、もしくは他の磁気記憶デバイス、または任意の他の媒体を含み、コンピュータ可読命令、ソフトウェア、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータを記憶するために使用することができ、また演算システム２２によってアクセスすることができる。コンピュータ可読媒体は、直接、またはインターネットなどのネットワークを通じてアクセスすることができる。

【0015】

[0032]一例では、演算システム２２は、キーボードなどの入力デバイス２４と、演算システム２２に統合できる１つまたは複数の処理装置２６（１つまたは複数の処理装置は、多重処理コアプロセッサ、マイクロプロセッサなどを含むことができる）とを含むことができる。入力デバイス２４は、タッチパッド、タッチペン、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、無線式マウス、可聴式コントロール、またはこれらの組合せなど、ユーザが演算システム２２にインターフェース接続することを可能にする任意の適したデバイスを含むことができる。さらに、本明細書では演算システム２２について、表示デバイス２０とは個別の入力デバイス２４を備えると説明および図示するが、演算システム２２は、タッチパッドまたはタブレット演算デバイスを備えることもでき、さらに演算システム２２は、撮像システム１６に付随する撮像演算システム３２内に組み込むことができ、または撮像演算システム３２の一部とすることができる。

【0016】

[0033]演算システム２２と表示デバイス２０との間には、表示デバイス２０に画像データ１８を示すためのデータ通信を行う接続２８を設けることができる。
[0034]撮像システム１６は、米国コロラド州ルイビルに営業所を有するＭｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されているＯ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システムを含むことができる。Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システム、または選択された処置中に使用される他の適当な撮像システムを含む撮像システム１６はまた、参照により本明細書に組み込まれている、２００９年５月１３日出願の「Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ａｎ Ｉｍａｇｅ Ａｎｄ Ａ Ｓｕｂｊｅｃｔ」という名称の米国特許出願第１２／４６５，２０６号に記載されている。Ｏ−Ａｒｍ撮像システムまたは他の適当な撮像システムに関する追加の説明は、それぞれ参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第７，１８８，９９８号、第７，１０８，４２１号、第７，１０６，８２５号、第７，００１，０４５号、および第６，９４０，９４１号に見ることができる。

【0017】

[0035]Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システム１６は、撮像演算システム３２を含む可動式カート３０と、撮像ガントリ３４とを含むことができ、撮像ガントリ３４内にはソースユニット３６および検出器３８が位置決めされる。図１を参照すると、本明細書でさらに論じるように、可動式カート３０は、１つの手術室または手術ルームから別の手術室または手術ルームへ移動させることができ、ガントリ３４は、可動式カート３０に対して移動することができる。これにより、撮像システム１６を可動式とすることができ、その結果、撮像システム１６は、固定の撮像システム専用の資本支出または空間を必要とすることなく、複数の位置で複数の処置によって使用することが可能になる。

【0018】

[0036]図２を参照すると、ガントリ３４は、撮像システム１６の等角点を画定することができる。これに関して、ガントリ３４を通る中心線Ｃ１は、撮像システム１６の等角点または中心を画定することができ、Ｌ１などのガントリ３４を通るあらゆる他の線は、撮像システム１６の等角点から外れている、または偏心していると見なすことができる。通常、図１を参照すると、患者１４は、ガントリ３４の中心線Ｃ１に沿って位置決めすることができ、その結果、患者１４の長手方向軸１４Ｌと撮像デバイス１６の等角点を位置合わせすることができる。本明細書に論じるように、撮像デバイス１６の中心線Ｃ１に沿って獲得した画像データは、等角点または中心画像データと見なすことができ、等角点から外れて、または偏心して獲得した画像データは、等角点から外れている、または偏心画像データと見なすことができる。

【0019】

[0037]図３を参照すると、構成要素の一部またはすべてを本開示の教示とともに使用できる撮像演算システム３２の例示的な実施形態を示す図が提供されている。撮像演算システム３２は、様々なコンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、撮像演算システム３２によってアクセスできる任意の利用可能な媒体とすることができ、揮発性の媒体と不揮発性の媒体、および可換型の媒体と非可換型の媒体をどちらも含む。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含むことができる。記憶媒体は、それだけに限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、もしくは他の光ディスク記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶、もしくは他の磁気記憶デバイス、または任意の他の媒体を含み、コンピュータ可読命令、ソフトウェア、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータを記憶するために使用することができ、また撮像演算システム３２によってアクセスすることができる。コンピュータ可読媒体は、直接、またはインターネットなどのネットワークを通じてアクセスすることができる。

【0020】

[0038]一例では、撮像演算システム３２は、表示デバイス３２ａおよびシステムユニット３２ｂを備える。図示のように、表示デバイス３２ａは、コンピュータビデオスクリーンまたはモニタを含むことができる。撮像演算システム３２はまた、少なくとも１つの入力デバイス３２ｃを含むことができる。システムユニット３２ｂは、分解図で１００に示すように、処理装置１０２およびメモリ１０４を含み、メモリ１０４は、ソフトウェア１０６およびデータ１０８を含むことができる。

【0021】

[0039]この例では、少なくとも１つの入力デバイス３２ｃは、キーボードを含む。しかし、少なくとも１つの入力デバイス３２ｃは、タッチパッド、タッチペン、タッチスクリーン、キーボード、マウス、ジョイスティック、トラックボール、無線式マウス、可聴式コントロール、またはこれらの組合せなど、ユーザが撮像演算システム３２にインターフェース接続することを可能にする任意の適したデバイスを含むことができることを理解されたい。さらに、本明細書では撮像演算システム３２について、表示デバイス３２ａを有するシステムユニット３２ｂを備えると説明および図示するが、撮像演算システム３２は、タッチパッドもしくはタブレット演算デバイスを備えることができ、または表示装置２０を使用することもできる。

【0022】

[0040]図４〜９に関連して論じるように、撮像演算システム３２は、偏心画像制御モジュール１１０を介して偏心画像データの取得を可能にするように、ソース３６、検出器３８、および回転子４０の移動、位置決め、および調整を独立して制御することができる。偏心画像データはそれぞれ、メモリ１０４内に記憶することができ、処理装置１０２によってアクセスすることができる。処理装置１０２と表示デバイス３２ａとの間には、表示デバイス３２ａに画像データ１８を示すためのデータ通信を行う接続を設けることができる。

【0023】

[0041]簡単に言えば、図１および図２を参照すると、ソースユニット３６は、Ｘ線を放出して患者１４に通すことができ、このＸ線が検出器３８によって検出される。当業者には理解されるように、ソース３６によって放出されるＸ線を円錐形に放出して、検出器３８によって検出することができる。ソース３６と検出器３８はそれぞれ、ガントリ３４内で概ね正反対に位置してガントリ３４内で患者１４の周りを移動できるように、回転子４０に結合することができる。したがって、検出器３８は、概ね矢印３９の方向に患者１４の周りを３６０°の運動で回転移動することができ、ソース３６は、検出器３８から概ね１８０°離れた反対の位置を保つように、検出器３８とともに移動することができる。

【0024】

[0042]さらに、図２を参照すると、ソース３６は、回転子４０に枢動可能に取り付けて、アクチュエータによって制御することができ、その結果、ソース３６は、その焦点Ｐの周りを回転子４０および検出器３８に対して制御可能に枢動させることができる。ソース３６を制御可能に枢動させることによって、ガントリ３４に対する患者１４の位置を変える必要なく、患者１４に対するＸ線の軌道を傾斜または変更させることができる。さらに、検出器３８は、矢印Ｔ１およびＴ２の方向に回転子４０に対して弧の周りを移動することができる。一例では、検出器３８は、ソース３６の焦点Ｐを中心とする枢動点の周りを枢動することができ、その結果、ソース３６と検出器３８は同じ角度の周りを枢動することができる。検出器３８は、ソース３６と同じ角度で枢動できるため、任意の所望の枢動角度でソース３６によって放出されるＸ線を検出することができ、それによって、本明細書でさらに論じるように、偏心画像データの取得を可能にすることができる。回転子４０は、所望の画像データ（中心または偏心）を獲得するために、必要に応じてガントリ３４の周りを回転することができる。ソース３６、検出器３８、および回転子４０の移動機構に関する追加の詳細は、すでに参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第７，１０８，４２１号に開示されている。

【0025】

[0043]図１を参照すると、ガントリ３４は、患者１４に対して概ね矢印４１の方向に等角に揺動または振動（本明細書では、等角揺動とも呼ぶ）することができ、患者１４は、患者支持体または台１５上に配置することができる。ガントリ３４はまた、矢印４２で示すように患者１４に対して傾斜することができ、線４４に沿って患者１４および可動式カート３０に対して長手方向に移動することができ、概ね線４６に沿って可動式カート３０に対して上下に、かつ患者１４に対して横方向に移動することができ、また概ね矢印４８の方向に患者１４に対して垂直に移動することができ、それによって、患者１４に対してソース３６／検出器３８を位置決めすることが可能になる。

【0026】

[0044]Ｏ−Ａｒｍ（登録商標）撮像システム１６は、患者１４の高精度の画像データを生成するために、患者１４に対してソース３６および検出器３８を移動させるように、撮像演算システム３２によって精密に制御することができる。さらに、撮像システム１６は、接続５０を介して処理装置２６と接続することができる。接続５０は、有線もしくは無線の接続、または撮像システム１６から処理装置２６への物理的な媒体の伝達を含むことができる。したがって、撮像システム１６を用いて集めた画像データもまた、ナビゲーション、表示、再構築などのために撮像演算システム３２から演算システム２２へ伝達することができる。

【0027】

[0045]簡単に言えば、引き続き図１を参照すると、様々な実施形態によれば、撮像システム１６は、ナビゲートされない処置でもナビゲートされる処置でも使用することができる。ナビゲートされる処置では、光ローカライザ６０と電磁ローカライザ６２の一方または両方を含むローカライザを使用して、界を生成することができ、または患者１４に対するナビゲーション領域内で信号を受信もしくは送信することができることができる。所望の場合、ナビゲートされる処置の実行に関連する構成要素を、撮像デバイス１６内に組み込むことができる。患者１４に対するナビゲートされる空間またはナビゲーション領域を画像データ１８に位置合わせして、ナビゲーション領域内に画定されるナビゲーション空間と、画像データ１８によって画定される画像空間との位置合わせを可能にすることができる。患者追跡装置または動的基準枠６４を患者１４に接続して、患者１４と画像データ１８の動的な位置合わせおよび位置合わせの維持を可能にすることができる。

【0028】

[0046]次いで、患者１４に対して器具６６を追跡して、ナビゲートされる処置を可能にすることができる。器具６６は、光ローカライザ６０と電磁ローカライザ６２の一方または両方を用いて器具６６の追跡を可能にするために、光追跡デバイス６８および／または電磁追跡デバイス７０を含むことができる。器具６６は、ナビゲーションインターフェースデバイス７４との通信線７２を含むことができ、ナビゲーションインターフェースデバイス７４は、電磁ローカライザ６２および／または光ローカライザ６０と通信することができる。次いでナビゲーションインターフェースデバイス７４は、通信線７２、７８をそれぞれ使用して、通信線８０を有する処理装置２６と通信することができる。接続または通信線２８、５０、７６、７８、または８０はいずれも、有線、無線、物理的な媒体の伝達もしくは移動、または任意の他の適当な通信とすることができることが理解されるであろう。それでもなお、適当な通信システムは、患者１４に対する器具６６の追跡を可能にして、処置を実行するための画像データ１８に対する器具６６の追跡位置を示すことができるように、それぞれのローカライザを備えることができる。

【0029】

[0047]器具６６は、介入的な器具および／またはインプラントとすることができることが理解されるであろう。インプラントは、心室または血管のステント、脊椎インプラント、神経のステントなどを含むことができる。器具６６は、深部脳もしくは神経刺激装置、切除デバイス、または他の適当な器具などの介入的な器具とすることができる。器具６６を追跡することで、患者１４内の器具６６を直接観察しなくても、位置合わせされた画像データ１８を使用して、患者１４に対する器具６６の位置を観察することが可能になる。たとえば、器具６６は、画像データ１８上に重ね合わせたアイコンとして図示することができる。

【0030】

[0048]さらに、撮像システム１６は、それぞれの光ローカライザ６０または電磁ローカライザ６２を用いて追跡される光追跡デバイス８２または電磁追跡デバイス８４などの追跡デバイスを含むことができる。追跡デバイス８２、８４は、選択された基準枠に対するソース３６、検出器３８、回転子４０、および／またはガントリ３４の位置または場所を判定するために、撮像システム１６のソース３６、検出器３８、回転子４０、ガントリ３４、または他の適当な部品に直接付随することができる。図示のように、追跡デバイス８２、８４は、ガントリ３４の筐体の外部上に位置決めすることができる。したがって、器具６６と同様に、患者１４に対して撮像システム１６を追跡して、画像データ１８に対する患者１４の最初の位置合わせ、自動の位置合わせ、または連続した位置合わせを可能にすることができる。位置合わせおよびナビゲートされる処置は、上記で組み込まれた米国特許出願第１２／４６５，２０６号に論じられている。

【0031】

[0049]図４を参照すると、簡略化されたブロック図を用いて、様々な実施形態による偏心画像制御モジュール１１０を実施する例示的なシステム１１４が示されている。一例では、偏心画像制御モジュール１１０は、撮像システム１６の撮像演算システム３２によって実施することができる。偏心画像制御モジュール１１０は、画像制御モジュール１１６および移動制御モジュール１１８を含むことができる。

【0032】

[0050]画像制御モジュール１１６は、入力デバイス３２ｃからユーザ入力データ１１７を受け取ることができ、表示装置３２ａへ画像データ１８を出力することができる。本明細書では表示装置について、表示デバイス３２ａを構成すると図示および説明するが、撮像演算システム３２は、表示デバイス２０へ画像データ１８を出力することもできることに留意されたい。本明細書に論じるように、ユーザ入力データ１１７は、患者１４の最初の画像を獲得することを求める要求を含むことができ、また追加の撮像に対する当該選択領域を含むこともできる。ユーザ入力データ１１７に基づいて、画像制御モジュール１１６は、移動制御モジュール１１８への信号１１９を設定することができる。信号１１９は、画像データの取得のための患者１４上の選択位置を含むことができる。

【0033】

[0051]画像制御モジュール１１６はまた、ソース３６へソース信号１２０を送ることができる。ソース信号１２０は、ソース３６が少なくとも１つまたは複数のＸ線パルス１２２ａ．．．１２２ｎを出力または放出するための信号を含むことができる。画像制御モジュール１１６はまた、入力の場合と同様に、検出器信号１２４を受け取ることができ、検出器信号１２４は、検出器３８によって検出されたＸ線パルス１２２ａ．．．１２２ｎを含むことができる。受け取ったＸ線パルス１２２ａ．．．１２２ｎに基づいて、画像制御モジュール１１６は、画像データ１８を生成することができる。

【0034】

[0052]これに関して、画像制御モジュール１１６は、患者１４の当該領域の最初の３次元モデルの自動的な再構築を実行することができる。３次元モデルの再構築は、最適化のための代数的技法などを使用して、任意の適当な方法で実行することができる。適当な代数的技法には、期待値最大化（ＥＭ）、順序部分集合ＥＭ（ＯＳ−ＥＭ）、同時代数的再構築技法（ＳＡＲＴ）、および全変動最小化が含まれる。２Ｄ投影図に基づく３Ｄ体積の再構築の実行に適用することで、効率的かつ完全な体積の再構築が可能になる。

【0035】

[0053]通常、代数的技法は、画像データ１８として表示するために患者１４の再構築を実行する反復処理を含むことができる。たとえば、「理論上」の患者のアトラスまたは様式化モデルに基づくもの、またはそこから生成されたものなど、純粋または理論上の画像データ投影図は、理論上の投影図画像が患者１４の獲得済み２Ｄ投影図画像データに整合するまで、繰り返し変化させることができる。次いで、様式化モデルは、選択された患者１４の獲得済み２Ｄ投影図画像データの３Ｄ体積再構築モデルとして適当に変更することができ、ナビゲーション、診断、または計画など、外科的介入で使用することができる。これに関して、様式化モデルは、患者１４の解剖学的構造に関する追加の詳細を提供することができ、それにより、ユーザは外科的介入をさらに効率的に計画することが可能になる。理論モデルは、理論モデルを構築するための理論上の画像データに関連付けることができる。このようにして、撮像システム１６を用いて獲得した患者１４の画像データに基づいて、モデルまたは画像データ１８を構築することができる。画像制御モジュール１１６は、画像データ１８を表示デバイス３２ａへ出力することができる。

【0036】

[0054]移動制御モジュール１１８は、画像制御モジュール１１６からの信号１１９を入力として受け取ることができる。画像制御モジュール１１６からの信号に基づいて、移動制御モジュール１１８は、回転子４０および患者１４に対してソース３６を移動または枢動させるように、ソース３６への移動信号１２６を設定することができ、偏心画像制御モジュール１１０はまた、回転子４０および患者１４に対して検出器３８を移動または平行移動させてソース３６からのＸ線ビームを捕獲するように、移動信号１２８を検出器３８へ出力することができる。一例では、移動信号１２６は、ソース３６が枢動するように０度〜１５度の角度を含むことができる。同様に、移動信号１２８は、検出器３８がソース３６に対して移動、平行移動、または枢動するように０度〜１５度を含むことができる。移動制御モジュール１１８はまた、ガントリ３４内で患者１４に対して回転子４０を移動または回転させるように、回転子４０に対する移動信号１３０を設定することができる。言い換えれば、偏心画像制御モジュール１１０は、回転子４０がガントリ３４の周りを回転するにつれて偏心画像データの取得が可能になるように、回転子４０に対するソース３６および検出器３８の位置を制御することができる。通常、回転子４０は、ガントリ３４内において患者１４の長手方向軸１４Ｌの周りでソース３６および検出器３８を約３６０°移動させることができる。患者１４の周りの検出器３８およびソース３６の移動は、撮像システム１６が患者１４に対する複数の選択された位置および向きで画像データを獲得することが可能になるように最適化することができる。

【0037】

[0055]これに関して、図１、図２、および図７〜９に示す画像取得に対するソース３６および検出器３８の運動プロファイルに示すように、２Ｄ投影図画像データは、患者１４の周りのソース３６および検出器３８の実質上環状または３６０°の指向性の移動によって獲得することができる。回転子４０に対するソース３６および検出器３８の移動プロファイルは、たとえば、回転子角度のシヌソイド関数とすることができる。また、ガントリ３４の移動のため、ソース３６および検出器３８は必ずしも純粋な円形で移動する必要はなく、患者１４の周りで、または患者１４に対して、螺旋形または他の回転移動で移動することができる。また、この経路は、ガントリ３４、ソース３６、および検出器３８をともに含む撮像システム１６の移動に基づいて、実質上非対称および／または非線形とすることができる。言い換えれば、ソース３６、検出器３８、およびガントリ３４は、最適の経路をたどる際に停止、たどってきた方向に後退（たとえば、振動）などができることから、この経路は連続している必要はない。したがって、ガントリ３４は傾斜し、または他の形で移動することがあり、またソース３６および検出器３８は停止してすでに通ってきた方向に後退することがあるため、ソース３６および検出器３８は、必ずしも患者１４の周りで３６０°完全に進む必要はない。ソース３６および検出器３８の移動に関するさらなる詳細は、参照により本明細書に組み込まれている、２００３年３月１８日出願の「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｌａｒｇｅ Ｆｉｅｌｄ−ｏｆ−Ｖｉｅｗ Ｏｂｊｅｃｔｓ」という名称の米国特許第７，１０８，４２１号に見ることができる。

【0038】

[0056]したがって、移動制御モジュール１１８は、ソース３６、検出器３８、および回転子４０のそれぞれに対する移動プロファイルを生成することができ、それによって、撮像デバイス１６に対する患者１４の移動を必要とすることなく、患者１４上の特定の解剖学的位置に対する画像データの取得を可能にすることができる。患者１４上の位置は、選択された位置が撮像デバイス１６の等角点に沿って（または患者１４の長手方向軸１４Ｌに沿って）位置するかどうかにかかわらず、ガントリ３４内の患者１４上で３Ｄ体積画像が望まれる任意の選択された位置とすることができる。これにより、毎回患者１４の位置を撮像デバイス１６の等角点に変える必要なく、複数の位置で患者１４の複数の画像の取得を可能にすることができる。

【0039】

[0057]図５を参照すると、データの流れ図を用いて、偏心画像制御モジュール１１０内に埋め込むことができる画像制御システムの様々な構成要素が示されている。偏心画像制御モジュール１１０は、表示デバイス３２ａおよび／または表示デバイス２０上に表示するための画像データ１８を生成するように、撮像システム１６を制御することができる。本開示による偏心画像制御システムの様々な実施形態は、偏心画像制御モジュール１１０内に埋め込まれた任意の数のサブモジュールを含むことができる。図示のサブモジュールを組み合わせて、かつ／またはさらに分割して、画像データ１８を同様に生成することもできる。さらに、偏心画像制御モジュール１１０は、処理装置１０２上で起動する過渡的でない機械可読コード内で実施される１つまたは複数のソフトウェアモジュールを備えることができる。システムへの入力は、入力デバイス３２ｃ、入力デバイス２４から受け取ることができ、またはさらに演算システム２２もしくは撮像演算システム３２内の他の制御モジュール（図示せず）から受け取ることができ、かつ／あるいは、偏心画像制御モジュール１１０（図示せず）内の他のサブモジュール（図示せず）によって判定することができる。

【0040】

[0058]引き続き図５を参照すると、偏心画像制御モジュール１１０は、画像制御モジュール１１６、移動制御モジュール１１８、ソース制御モジュール１３２、検出器制御モジュール１３４、および回転子制御モジュール１３６を含むことができる。画像制御モジュール１１６は、ユーザ入力データ１１７を入力として受け取ることができる。ユーザ入力データ１１７は、入力デバイス３２ｃまたは入力デバイス２４から受け取った入力を含むことができる。ユーザ入力データ１１７は、撮像システム１６が患者１４に対する最初の画像データを収集することを求める要求、および／または患者１４の特定の位置の３Ｄ体積画像を生成することを求める要求を含むことができ、この位置は、長手方向軸１４Ｌから偏心して、または長手方向軸１４Ｌから外れて位置決めすることができる。ユーザ入力データ１１７に基づいて、画像制御モジュール１１６は、ソース制御モジュール１３２に対するソースデータ１４０を設定することができ、移動制御モジュール１１８に対する位置データ１４２を設定することができる。ソースデータ１４０は、Ｘ線パルス１２２を出力するための信号、または撮像システム１６の電源を切断するための信号を含むことができる。位置データ１４２は、３Ｄ体積の再構築のための患者１４上の選択された位置を含むことができ、この位置は、撮像デバイス１６の等角点に対して偏心して位置することができる。

【0041】

[0059]画像制御モジュール１１６はまた、検出器データ１４４を入力として受け取ることができる。検出器データ１４４は、検出器３８が受け取ったＸ線パルス１２２からのエネルギーを含むことができる。検出器データ１４４に基づいて、画像制御モジュール１１６は、画像データ１８を生成することができ、この画像データ１８を表示デバイス３２ａまたは表示デバイス２０へ出力することができる。

【0042】

[0060]移動制御モジュール１１８は、位置データ１４２を入力として受け取ることができる。位置データ１４２に基づいて、移動制御モジュール１１８は、ソース制御モジュール１３２に対するソース移動データ１５０、検出器制御モジュール１３４に対する検出器移動データ１５２、および回転子制御モジュール１３６に対する回転子移動データ１５４を設定することができる。ソース移動データ１５０は、患者１４上の所望の位置で画像データを獲得するようにソース３６が回転子４０に対して枢動するための所望の角度または程度を含むことができる。検出器移動データ１５２は、患者１４上の所望の位置で画像データを獲得するように検出器３８がソース３６および回転子４０に対して移動または枢動するための所望の角度または程度を含むことができる。回転子移動データ１５４は、ソース３６および検出器３８が画像データを獲得することを可能にするように回転子４０がガントリ３４内を移動するための所望の移動プロファイルを含むことができる。

【0043】

[0061]引き続き図５を参照すると、ソース制御モジュール１３２は、画像制御モジュール１１６からのソースデータ１４０および移動制御モジュール１１８からのソース移動データ１５０を入力として受け取ることができる。ソース移動データ１５０に基づいて、ソース３６は、回転子４０に対して所望の角度まで枢動することができる。ソースデータ１４０に基づいて、ソース３６はパルスデータ１４６を出力することができる。パルスデータ１４６は、少なくとも１つのＸ線パルス１２２を含むことができる。

【0044】

[0062]検出器制御モジュール１３４は、検出器移動データ１５２および検出器データ１４４を入力として受け取ることができる。検出器移動データ１５２に基づいて、検出器３８は、パルスデータ１４６を検出するために回転子４０およびソース３６に対して移動、平行移動、または枢動することができる。検出器制御モジュール１３４は、画像制御モジュール１１６に対する検出器データ１４４を設定することができる。

【0045】

[0063]回転子制御モジュール１３６は、回転子移動データ１５４を入力として受け取ることができる。回転子移動データ１５４に基づいて、回転子４０は、所望の位置で画像データを獲得するために、ガントリ３４内を所望の位置まで移動することができる。

【0046】

[0064]次に図６を参照すると、流れ図を用いて、偏心画像制御モジュール１１０によって実行される例示的な方法が示されている。偏心画像制御モジュール１１０は任意の所望の順序またはユーザが要求する順序で画像データ１８を生成することもできるため、本明細書に記載する流れ図は単なる例示であることに留意されたい。引き続き図５を参照すると、決定ブロック２００で、方法は、入力デバイス３２ｃを介して開始要求信号を受け取ったかどうかを判定する。受け取っていない場合、方法はループする。受け取った場合、方法はブロック２０２へ進む。

【0047】

[0065]ブロック２０２で、方法は患者１４の最初の画像データを獲得する。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、最初の画像データは、前方−後方（ＡＰ）図３００および側方図３０２など、患者１４の最初の２Ｄ画像を含むことができる。再び図６を参照すると、ブロック２０４で、方法は、獲得した最初の画像データを表示デバイス３２ａまたは表示デバイス２０上の画像データ１８として出力することができる。決定ブロック２０６で、方法は、３Ｄ体積画像データを生成するための患者１４上の特定の当該位置を指定するユーザ入力データ１１７を入力デバイス３２ｃから受け取ったかどうかを判定する。当該位置は、最初の画像データから選択することができ、たとえば、入力デバイス３２ｃを用いて最初の画像データの一部分上で円を描く、またはクリックすることによって選択することができる。たとえば、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、当該位置は、グラフィカルアイコン３０４を画像データ上に重ね合わせることによって示すことができる。当該位置が選択された場合、再び図６を参照すると、方法はブロック２０８へ進む。選択されなかった場合、方法はブロック２０４へ進む。

【0048】

[0066]ブロック２０８で、方法は、回転子４０、ソース３６、および検出器３８に対する運動プロファイルを判定する。一例では、図１２を参照すると、運動プロファイルは、検出器角度３０６と回転子角度３０８の関係を示すグラフを含むことができる。再び図６を参照すると、ブロック２１０で、方法は、運動プロファイルに沿って画像データを獲得する。言い換えれば、方法は、ソース３６によって出力されて検出器３８によって検出されるＸ線パルス１２２が患者１４上の当該選択位置に対する３Ｄ体積画像の再構築に適した画像データを提供するように、ソース３６、検出器３８、および回転子４０の移動を制御する。

【0049】

[0067]画像取得に対する運動プロファイルに沿ったソース３６、検出器３８、および回転子４０の移動の例示的な図は、図１、図２、および図７〜９に示されている。たとえば、図１に示すように、ソース３６および検出器３８は、開始位置または第１の位置に配置することができる。図２、図７、および図８は、偏心画像データの生成のためのガントリ３４に対するソース３６および検出器３８の例示的な中間位置を示す。図９は、偏心画像データの取得に対する例示的な第５の位置または最終位置を示す。

【0050】

[0068]ブロック２１２で、方法は、運動プロファイルに沿って獲得した画像データに基づいて、３Ｄ体積画像データ１８を再構築する。当該選択位置に基づいて再構築された例示的な画像３１０を、図１３Ａに示す。比較のため、図１３Ｂを参照すると、当該位置を選択しないで再構築された画像３１２が示されている。ブロック２１４で、方法は、画像データ１８を表示デバイス３２ａまたは表示デバイス２０へ出力する。決定ブロック２１６で、方法は、入力デバイス３２ｃを介してユーザによって追加の画像が要求されているかどうかを判定することができる。追加の画像が要求されている場合、方法は、決定ブロック２１７へ進むことができる。決定ブロック２１７で、方法は、患者１４の新しい画像データを獲得することを求める要求を受け取ったかどうかを判定することができる。新しい画像データに対する要求を受け取った場合、方法はブロック２０２へ進む。受け取っていない場合、方法は決定ブロック２０６へ進む。決定ブロック２１８で、方法は、入力デバイス３２ｃを介して電源切断要求を受け取ったかどうかを判定することができる。電源切断要求を受け取った場合、方法は終了することができる。受け取っていない場合、方法は決定ブロック２１６へループすることができる。

【0051】

[0069]したがって、偏心画像制御モジュール１１０を使用して、ユーザは患者１４の画像を獲得することが可能になり、その画像は、撮像デバイス１６に対する患者１４の位置を変えることなく、撮像デバイス１６の等角点からずらすことができる。これにより、ユーザは、毎回患者１４を移動させなくても、様々な画像を獲得することが可能になる。患者１４を様々な位置へ移動させなくてもよいことで、撮像処置中の患者体験が改善される。

【0052】

[0070]特有の例について本明細書で説明して図面に示したが、本教示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができ、その要素を均等物に置き換えることができることが、当業者には理解されるであろう。さらに、様々な例の間で特徴、要素、および／または機能を混合および整合させることが本明細書で明示的に企図されており、したがって、上記で別途記載していない場合でも、１つの例の特徴、要素、および／または機能を別の例に適宜組み込むことができることが、本教示から当業者には理解されるであろう。さらに、本教示の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本教示に適合させるために、多くの修正を加えることができる。したがって、本教示は、図面に示して本明細書で説明する特定の例に限定されるものではなく、本教示の範囲は、上記の説明の範囲内に入るあらゆる実施形態を含むものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13A】

【図13B】