３次元モニタ及び２次元モニタを医用診断撮像ワークステーションと統合するための方法及び装置
【課題】空間３次元表示ユニット（１５０、１６０）と医師に利用可能な別のツールとの間に連係を提供できるシステム及び方法を提供する。
【解決手段】本システムは、２次元表示ユニット（１２０、１３０、１４０）と、追加的な空間３次元表示ユニット（１５０、１６０）と、を含むことがある。２次元画像と３次元画像とをリンクさせ、これによりユーザに一貫した観察角度を提供することができる。本システムは手術経路の吟味に使用されることがある。第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組に対してマッピング（３００）させることがある。第１のデータ組と第２のデータ組の手術経路を空間表示ユニット（１５０、１６０）上に表示させることがある。したがって、手術経路に沿った解剖学的対象を、異なる時点で（例えば、手術前と手術後で）観察することができる。
【解決手段】本システムは、２次元表示ユニット（１２０、１３０、１４０）と、追加的な空間３次元表示ユニット（１５０、１６０）と、を含むことがある。２次元画像と３次元画像とをリンクさせ、これによりユーザに一貫した観察角度を提供することができる。本システムは手術経路の吟味に使用されることがある。第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組に対してマッピング（３００）させることがある。第１のデータ組と第２のデータ組の手術経路を空間表示ユニット（１５０、１６０）上に表示させることがある。したがって、手術経路に沿った解剖学的対象を、異なる時点で（例えば、手術前と手術後で）観察することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には、改良型医用撮像のためのシステム及び方法に関する。本発明は具体的には、医用画像の構成及び解釈に関する効率がより高いシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用診断撮像システムには、Ｘ線システム、コンピュータ断層（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層撮像（ＥＢＴ）システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、その他などの多種多様な撮像様式が含まれる。医用診断撮像システムは、例えば患者などの被検体に関する画像を、エネルギー源に対する曝露（例えば、患者を通過するＸ線など）によって作成している。作成した画像は多くの目的で使用されることがある。例えば、被検体内の内部欠陥が検出されることがある。さらに、内部構造や整列の変化が判定されることがある。さらに、被検体内での流体の流れが表出されることもある。さらにその画像は、被検体内における対象物の有無を示すことがある。医用診断撮像から得られる情報は、医学分野や製造分野を含む多くの分野に用途を有する。
【０００３】
医用診断撮像システムの一例は、画像蓄積伝送システム（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＰＡＣＳ）である。ＰＡＣＳは、例えばＸ線、超音波、ＣＴ、ＭＲＩ、ＥＢＴ、ＭＲ、または核医学など、観察のために画像を電子的に収集、保存及び伝送することを可能とさせる装置及びソフトウェアに関する用語である。検査から得た画像は、即座に観察することや保存すること、あるいは伝送することがある。これらの画像は診断用ワークステーション上でユーザ（例えば、放射線医）によって観察されることがある。画像の観察に加えて、ユーザはさらに、例えば患者の名前や患者の性別などの画像に関連する患者情報を一緒に観察することがある。
【０００４】
ＰＡＣＳシステム向けに収集されるデータは２次元データであるのが一般的である。しかし、この２次元データをユーザは一連の２次元画像として観察するのが一般的である。ユーザは患者の解剖構造に対する２次元「スライス」を観察することがある。次いでユーザは、その患者の解剖構造の３次元モデルを頭の中で再構成しようとすることがある。各患者によって異なるため、２次元データを読み取って理解しようとするとかなりの時間がかかる。
【０００５】
コンピュータ及び医用撮像テクノロジーがより高度になるに連れて、ＰＡＣＳ診断ワークステーションは医用画像の３次元投影を表示できるようになった。典型的には、３次元医用画像の像を２次元画像と同様の方式で表示させている。さらに、３次元医用画像の像を、２次元画像と同じタイプの２次元対応フラットモニタ上に表示させることがある。患者の解剖構造の３次元データの２次元投影によってユーザによる画像に対する回転、裏返し（ｆｌｉｐ）その他の操作の実行を可能にし、ユーザのデータ表示を容易にさせることができる。しかし、これらのタイプの３次元情報表示は、２次元フラットスクリーン上に表示されるため、真の３次元表示ではない。したがって、２次元ディスプレイ上への３次元画像の投影では、ユーザが患者の解剖構造に関して収集したデータを完全に利用する能力が制限されている。
【０００６】
あらゆる種類の３次元データをより十分に利用しようとする試みにおいて、２次元表示ユニット上に投影された３次元データとしてではなく、３次元データを３次元表示ユニット（ステレオ式モニタでない３次元モニタ）上で真の３次元モデルとして表示するための製品が開発されつつある。３次元表示ユニットは、空間ボリュームを真に占有する３次元イメージを提供することにおいてフラットスクリーン３Ｄと異なっている。こうした３次元表示ユニットでは、フラットスクリーン３Ｄと異なり空間的３Ｄが表示される。一例として、目下開発中の空間表示ユニットのうちの１つは、Ａｃｔｕａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．（２１３ Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｂｅｄｆｏｒｄ， ＭＡ ０１７３０， ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｔｕａｌｉｔｙ−ｓｙｓｔｅｍｓ．ｃｏｍ）によるＰｅｒｓｐｅｃｔａ（商標）３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在の空間表示ユニットは、多くのタイプの３次元データを表示することができる。空間表示ユニット上に表示できるデータタイプの１つは３次元医用データである。しかし、空間表示ユニット上への３次元医用データの表示は、担当医や放射線医に利用可能な別のツールと無関係に実施されるのが一般的である。したがってユーザは、３次元医用データの観察に空間表示ユニットを利用することができるものの、そのユーザは診断及び治療を支援する別のツールから離れた状態になる。したがって、ユーザのワークフローが阻害され不必要な時間を要することになりかねない。したがって、空間表示ユニットと担当医や放射線医に利用可能な別のツールとの間に連係を提供できるシステム及び方法に対する必要性が存在する。こうしたシステム及び方法によってユーザは、医学的状態の診断及び治療がより効率的かつ効果的となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある種の実施形態は医用診断撮像システムを含む。医用診断撮像システムは３次元データを操作するためのコンピュータ・ユニットを含む。コンピュータ・ユニットは、ディスプレイ向けに３次元データを構成するための表示プロトコルを動作させるコンピュータ・ソフトウエアを有する。医用診断撮像システムはさらに、第１の３次元データ組を表示するために少なくとも第１の空間３次元表示ユニットを含む。医用診断撮像システムは画像蓄積伝送システムとすることがある。さらに本システムは、第２の３次元データ組を表示するための第２の空間３次元表示ユニットを含むことがある。第１の３次元データ組を第２の３次元データ組とリンクさせることがある。本システムはさらに、少なくとも１つの２次元データ組を表示するために第１の２次元表示ユニットを含むことがある。第１の３次元データ組と第１の２次元データ組をリンクさせることがある。
【０００９】
本システムは、１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニットと、１つの２次元データ組を表示するための第２の２次元表示ユニットと、１つの２次元データ組を表示するための第３の２次元表示ユニットと、を含むことがある。第１の２次元データ組はアキシャル像と対応することがある。第２の２次元データ組はサジタル像と対応することがある。第３の２次元データ組は選択した関心点に対するコロナル像と対応することがある。
【００１０】
本発明のある種の実施形態は、医用画像を用いて手術経路を吟味するための方法を含むことがある。本方法は、空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作する工程を含む。次に、前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録しかつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録する工程が続く。次に本方法は、手術経路が所望の持続時間になるまで上記の操作工程及び記録工程を反復する工程を含む。この所望の持続時間はユーザにより決定されることがある。次に、第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組に対してマッピングする工程が続く。最後に、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示する工程となる。
【００１１】
第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせることがある。アキシャル像、サジタル像及びコロナル像を各フレームごとに記録することや、各フレームの関心点ごとに記録することがある。さらに、各フレームごとに斜方向像が記録される。第１のデータ組は履歴データ組とすることがあり、また第２のデータ組は目下のデータ組とすることがある。
【００１２】
本発明のある種の実施形態は、コンピュータ向けの命令の組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含むことがある。このコンピュータ向け命令組は、空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作するための操作ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、第１の３次元データ組の表示パラメータを記録しかつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、手術経路が所望の持続時間になるまで上記の操作工程及び記録工程を反復するための反復ルーチンを含むことがある。この所望の持続時間はユーザにより決定されることがある。この命令組はさらに、第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示するための表示ルーチンを含むことがある。
【００１３】
上述のコンピュータ命令に関して、その第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせることがある。さらに、アキシャル像、サジタル像及びコロナル像を各フレームごとに記録することや、各フレームの関心点ごとに記録することがある。さらに、各フレームごとに斜方向像が記録されることがある。第１のデータ組は履歴データ組とすることがあり、また第２のデータ組は目下のデータ組とすることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ある３次元データと別の３次元データ並びに３次元データと２次元データに関する表示及び同期を制御するためのシステム１００を表している。システム１００はコンピュータ・ユニット１１０を含む。コンピュータ・ユニット１１０は、例えばＸ線、超音波、ＣＴ、ＭＲＩ、ＥＢＴ、ＭＲまたは核医学などの電子的医用画像を、観察及び動作のために電子的に収集、保存または伝送できるようにさせる任意の装置またはソフトウェアとすることがある。コンピュータ・ユニット１１０はユーザから入力を受け取ることがある。コンピュータ・ユニット１１０は、電子ネットワークの一部として別のデバイスに接続させることがある。一実施形態では、そのコンピュータ・ユニット１１０を、画像蓄積伝送システム（ＰＡＣＳ）とすること、あるいはＰＡＣＳの一部とすることがある。
【００１５】
システム１００はさらに、５つの表示ユニット１２０、１３０、１４０、１５０及び１６０を含む。一実施形態では、表示ユニット１２０、１３０及び１４０は２次元フラットパネル表示ユニットである。表示ユニット１５０及び１６０は３次元空間表示ユニットである。本発明の一実施形態で使用できる表示ユニット１５０及び１６０の一例は、上で検討したようなＡｃｔｕａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．によるＰｅｒｓｐｅｃｔａ（商標）３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍである。図１の実施形態では５つの表示ユニットを図示しているが、任意の数の２次元表示ユニットや任意の数の空間表示ユニットを含め任意の数の表示ユニットを使用することができる。
【００１６】
一実施形態では、そのシステム１００は、ＰＡＣＳの表示ユニットを意味する表示ユニット１２０〜１６０を伴ったＰＡＣＳである。コンピュータ・ユニット１１０は、ＰＡＣＳシステムのディスプレイ以外の装置及び構成要素を意味することもある。コンピュータ・ユニット１１０と表示ユニット１２０〜１６０は、別々のユニットとすることや、単一ユニットの一部とすることがある。別々のユニットとするケースでは、その表示ユニット１２０〜１６０をコンピュータ・ユニット１１０と電気的に連絡させることがある。システム１００の構成要素は、単一のユニット（別々のユニット）とすることがあり、様々な形態に一体化させることがあり、またハードウェア及び／またはソフトウェアの形で実現させることがある。
【００１７】
一実施形態では、表示プロトコルによってユーザは、複数の３次元ボリュメトリック医用画像を空間表示ユニット１５０及び１６０上で同時に観察することができる。コンピュータ・ユニット１１０はこれらの３次元画像をリンクさせより簡単に検索及び利用できるようにするコンピュータ・ソフトウエアを有することがある。例えば、空間表示ユニット１５０上に表示された３次元画像を空間表示ユニット１６０上に表示された３次元画像とリンクさせることがある。ユーザが複数の３次元画像（すなわち、ボリューム画像）を同時に観察できることによって、ユーザは画像を容易に比較することが可能となる。例えばユーザは表示プロトコルを使用して目下の検査に関するボリューム画像を空間表示ユニット１５０上に表示させるように指令することがある。ユーザはさらに、表示プロトコルを使用して比較検査のボリューム画像を空間表示ユニット１６０上に表示させるように指令することがある。こうした方式により、目下の検査を比較検査と容易に比較でき、これによりユーザに効率のよい観察を提供することができる。
【００１８】
一実施形態の動作の際に、目下の検査のボリューム画像がユーザが検討を希望する画像であることがある。比較検査のボリューム画像はユーザが目下の画像との比較を希望する画像であることがある。例えば、目下の検査のボリューム画像は患者Ａに対する目下の検査から得た１組の臓器を含むことがある。ユーザは、以前の検査から患者Ａの同じ臓器の組を観察することを希望することがある。ユーザはコンピュータ・ユニット１１０から比較検査を取り出し、空間表示ユニット１６０上に比較検査を表示させることがある。こうした実施形態では、空間表示ユニット１６０がアーカイブしておいて検査を表示している。さらに、比較検査を別の患者からのボリューム画像とすることもある。上述したのは単に一例にすぎず、任意のボリュメトリック医用画像を比較することができる。
【００１９】
表示プロトコルが所望の３次元画像を適当な箇所に表示させた後、コンピュータ・ユニット１１０は表示ユニット１５０及び１６０上に表示されたボリュメトリック医用画像同士をリンクさせることがある。本発明の一実施形態では、表示プロトコルはボリュメトリック医用画像同士をリンクさせ、これによりあるボリュームにおいる移動または回転があるとこれ以外のボリュームにおいても同じ移動または回転を生じさせることがある。表示させるボリュメトリック画像及び対象の観察角度はそのユーザに関して一貫しているのが一般的である。例えば、患者の心臓の目下のボリュメトリック画像が空間表示ユニット１５０上に表示されておりかつこの患者の心臓の履歴ボリュメトリック画像が空間表示ユニット１６０上に表示されていれば、空間表示ユニット１５０及び１６０のそれぞれにおいてこの心臓に対する同じ特徴が同じ空間を占有していることになる。空間ユニット１５０に表示される心臓の前部は、空間表示ユニット１６０上に心臓の前部を表示させたのと同じ空間を占有することになる。ユーザが第１の空間画像に対して回転、裏返し、ズームその他の操作を実施すると、これ以外の空間画像もユーザ制御による画像と一致するようにその観察特性が変更される。
【００２０】
システム１００の実施形態では、ユーザが表示ユニット１５０または表示ユニット１６０上でコンピュータ・マウスにより１つの３次元画像を選択し、さらにコンピュータ・マウスを用いてこの画像を回転させることがある。この選択した画像は駆動側画像とすることがある。駆動側画像における回転または移動によってもう一方の３次元画像における回転が駆動されることがある。例えばユーザは、表示ユニット１５０上の目下の検査を駆動側画像として選択することがある。次いでユーザは、目下の検査の観察角度をコンピュータ・マウスを用いて回転または移動させることがある。表示プロトコルによって表示ユニット１６０上の比較検査がリンクされているため、目下の検査を表示させた観察角度と同じ観察角度を示すように比較検査が移動または回転することがある。こうした方式によりユーザは、目下の検査と比較検査の両方に関して同じ観察角度で観察することができる。さらにユーザはスクリーン上のポインタを操作して駆動側画像上である特定の箇所を指示することがある。次いで表示プロトコルはもう一方の画像上でも対応する箇所を指示するようにポインタを操作することがある。ユーザが駆動側画像においてポインタを動かすと、これ以外の画像のポインタも対応して同じ箇所を指示するように移動することがある。こうした方式によりユーザは、複数の画像内で同じ構造をより容易に比較することが可能となる。ボリュメトリック医用画像同士をリンクさせることが可能であるため診断及び治療に関するユーザの効率及び正確性が高くなる。
【００２１】
本発明の別の実施形態では、２次元画像を駆動側ボリュメトリック画像にリンクさせることがある。したがってこのシステム１００では、２次元画像を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることがあり、かつ３次元画像を空間表示ユニット１５０及び１６０上に表示させることがある。システム１００は本発明の一実施形態であるため、任意の数の表示ユニットを使用することができる。上で検討した実施形態では、２つのボリューム・データ組を存在させており、目下のデータ組を空間表示ユニット１５０上に表示させており、かつ比較データ組を空間表示ユニット１６０上に表示させている。これらのデータ組は両方とも対応する２次元画像を有する。一実施形態では、ユーザは駆動側３次元画像上で関心点を選択することによって駆動側３次元画像の２次元画像を表示させることがある。図２及び３は、関心点の考え方、並びに２次元表示ユニット１２０〜１４０と３次元空間表示ユニット１５０〜１６０の間の関係を表している。
【００２２】
図２は、システム１００の実施形態の表示ユニット１２０、１３０または１４０上に表示させ得る複数の２次元画像２００を表している。図２は、４つの２次元画像（アキシャル像２１０、サジタル像２２０、コロナル像２３０及び斜方向像２４０）を含んでいる。表示ユニット１２０〜１４０上には画像２１０〜２４０を任意に組み合わせて表示させることがある。
【００２３】
図３は、３次元画像の２次元空間へのマッピング３００を表している。図３は、図１で３次元表示ユニット１５０または１６０上に表示させ得る３次元モデル３１０を含む。図３はさらに、ユーザの視野域３２０及び関心点３３０も表している。このユーザの視野域は、ユーザが３次元画像を操作した後に３次元モニタ１５０または１６０により表示される観察角度を意味している。上で言及したように、表示ユニット１５０及び表示ユニット１６０は目下の検査と比較検査のそれぞれを表示することがあり、また目下の検査と比較検査とをリンクさせると、表示ユニット１５０及び表示ユニット１６０は視野域３２０が同じでなければ同じ視野域となるはずである。
【００２４】
関心点３３０は３次元モデル３１０内でユーザが具体的に関心を示している点とすることがある。ユーザはコンピュータ・マウスやその他の入力デバイスを用いて関心点３３０を選択することがある。ユーザが３次元モデル上で関心点３３０を選択し終えると、その関心点３３０に対する２次元画像２１０〜２３０を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることができる。選択した関心点に対する斜方向２次元像が存在していれば、表示ユニット１２０〜１４０上に斜方向像２４０も表示させることがある。例えば、ある具体的な関心点に関して視野域の斜方向像２４０の２次元画像が利用可能であれば、２次元モニタ１２０〜１４０のうちの１つの上に斜方向像も表示させることがある。
【００２５】
本発明の一実施形態では、ユーザは、ある具体的な視野域３２０に達するように、表示ユニット１５０または１６０上で３次元画像のパラメータを操作することがある。次いでユーザは、表示ユニット１５０または表示ユニット１６０のいずれかの上で、ある具体的な関心点３３０を選択することがある。この関心点３３０が３次元モニタのうちの１つの上で選択された後、当該関心点に関する当該検査からのアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることができる。例えば、ユーザが空間表示ユニット１５０上に表示された目下の検査上で関心点を選択した場合、目下の検査に対するアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０が表示ユニット１２０〜１４０のそれぞれの上に表示される。ユーザが表示ユニット１６０上に表示された履歴検査すなわち比較検査上で関心点を選択した場合、履歴検査すなわち比較検査に対するアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０が表示ユニット１２０〜１４０のそれぞれの上に表示される。したがって、ユーザは具体的な３次元像３２０を駆動し、関心点３３０を選択し、さらにこの関心点の３次元画像と２次元画像の両者を観察する。
【００２６】
一実施形態では、ユーザはシステム１００並びに図２００及び３００の対応する構成要素を利用し、手術経路を計画し吟味することがある。手術経路は、担当医が手術中に実施することがある器具や切開の経路を含むことがある。外科医は患者の身体に生じる侵襲をできるだけ小さくするため、あるいはその手術の「青写真」を作成するために手術前に手術経路を吟味しようと希望することがある。手術前または手術中に手術経路を吟味することによって手術がより効率的かつ効果的となる。さらに手術に続いて、ユーザは様々な時間期間にわたって手術経路を比較することがある。例えばユーザは、手術前と手術後の手術経路を比較し、手術によって生じた外乱のレベルを監視することがある。さらにユーザは、手術後の様々な時点において手術経路を比較し回復を監視することがある。
【００２７】
図４は、システム１００並びに図２００及び３００の対応する構成要素を利用して手術経路を計画し吟味するための実施形態を表している。図４は、図１で３次元ユニット１５０及び１６０上に表示され得る２つの３次元モデル４１０及び４２０を含む。モデル４１０は履歴検査からのボリュメトリック画像を示すことができる３次元モデルを表している。モデル４２０は、目下の検査からのボリュメトリック画像を示すことができる３次元モデルを表している。各３次元モデル４１０及び４２０は、空間表示ユニット１５０及び１６０上に表示させることがある。各３次元モデル４１０及び４２０は、一連の２次元「スナップショット」を意味する一連の影付き長円形で表している。各２次元スナップショットは１つの独立の関心点、またしたがって２次元画像の独立の組を示すことがある。したがって、各スナップショットは対応するアキシャル像、サジタル像及びコロナル像と、存在すれば斜方向像とを有することがある。こうした方式によりユーザは、２次元と３次元の両方で手術経路を辿ることができる。
【００２８】
ユーザは、ボリュメトリック画像から一連の「スナップショット」を取り出すことによって手術経路を作成することがある。これらのスナップショットは、関心点、視野域、ズーム倍率、画像内の深度レベル、及びユーザに利用可能なその他のパラメータを変更することによって作成されることがある。ユーザが適当なパラメータを選択し終わると、そのパラメータは取り込まれてフレームとして記録されることがある。図４に示したモデル４１０の例では、各影付き長円形（例えば、長円形４１１〜４１７）が１つのフレームを意味している。３次元画像を２次元画像とリンクさせると、各フレームは１組の３次元パラメータと１組の２次元パラメータを意味することがある。したがってユーザはフレーム（例えば、フレーム４１１）を取り込み、画像のパラメータを再調整し、さらに新たなフレームを取り込むことがある。フレームが取り込まれると、そのフレームのパラメータ及び系列内の箇所が記録される。図４に示したモデル４１０の例では、ユーザはフレーム４１１を取り込み、モデル４１０のパラメータを再調整し、さらにフレーム４１２を取り込むことがある。ユーザは、十分なフレーム数になるまでこの過程を反復することがある。こうした方式によりユーザは、患者の解剖構造を通過する経路を含んだ一連の２次元画像及び３次元画像を作成することができる。
【００２９】
手術経路４１１〜４１７の作成が終わると、ユーザは手術実施のためのガイドとして手術中に手術経路４１１〜４１７を吟味することがある。手術経路は、２次元で吟味されることや、３次元で吟味されることがある。例えば外科医は、２次元空間において手術経路をフレーム単位で吟味することがある。さらに外科医は、３次元空間内において手術経路を吟味することがある。３次元空間での吟味には、手術経路に対するフレーム単位での吟味や、補外像（ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｅｄ ｖｉｅｗ）を通じた吟味を含むことがある。この補外像は、フレーム同士の間の距離を「埋め合わせ（ｆｉｌｌ ｉｎ）」その３次元吟味を滑らかに（あたかも、ビデオのように）示すコンピュータ・ソフトウエアによる支援を受ける。
【００３０】
上で言及したように、図４はさらにモデル４２０を表している。モデル４２０は、モデル４１０で示したデータ組と異なるデータ組を示し得る第２の３次元モデルを意味している。例えばモデル４１０は、手術前に撮像された特定の解剖領域に関するデータ組を示すことがある。モデル４２０は、同じ解剖領域に関するデータ組であるが、手術後に撮像されたデータ組を示すことがある。こうした実施形態では、各画像組が同じ手術経路を有すると好都合である。画像の組が同じ手術経路を有していれば、ユーザは患者の同じ解剖学的特徴に関する画像で異なる時点における画像を比較することができる。
【００３１】
本発明の一実施形態では、ユーザは、以前に作成した手術経路を新たなデータ組にマッピングすることがある。新たなデータ組において以前に作成した手術経路を吟味するためには、手術経路パラメータをこの新データ組にマッピングさせることがある。例えば、モデル４２０のデータ組においてモデル４１０の手術経路４１１〜４１７を吟味するために、手術経路４１１〜４１７をマッピングして手術経路４２１〜４２７を作成することがある。一実施形態では、データ組４１０の個々のフレームのパラメータがマッピングされ、データ組４２０内の同じフレームが作成される。例えば、フレーム４１１のパラメータがマッピングされ、フレーム４２１が作成される。フレーム４１２のパラメータがマッピングされ、フレーム４２２が作成される。以前のデータ組のパラメータを新たなデータ組にマッピングする過程は両方のデータ組において同じ手術経路が作成されるように反復させることがある。
【００３２】
例えばモデル４１０は、手術前に作成された手術経路４１１〜４１７を伴う履歴検査を表すことがある。モデル４２０は、手術後に収集した目下のデータ組を表すことがある。履歴検査の手術経路４１１〜４１７をマッピングして目下の検査における手術経路４２１〜４２７を作成することがある。２つの手術経路４１１〜４１７及び４２１〜４２７が同じ観察パラメータを有しているため、これらの手術経路の画像は異なる時点でも同じ解剖学的構造を表すようになるはずである。ユーザは、表示ユニット１５０上に手術経路４１１〜４１７を表示させ、かつ表示ユニット１６０上に手術経路４２１〜４２７を表示させることがある。各手術経路を伴う対応する２次元画像は２次元表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることがある。これらの３次元画像はリンクさせることができるため、手術経路のうちの１つを通る移動によってもう一方の手術経路を通った対応する移動を作成することができる。例えば、履歴検査４１０を目下の検査４２０とリンクさせることができるため、各検査における構造の表示は全体として一貫性とすることができる。各検査の表示は、もう一方の検査において表示されている内容に基づいて調整することができる。
【００３３】
図５は、２次元画像及び３次元画像を利用して手術経路を吟味するための本発明の一実施形態による方法５００を表している。工程５１０では、ユーザは、表示ユニット上に表示させた３次元画像の表示パラメータに対して、関心点の選択を含む操作を行うことがある。例えばユーザは、キーボード、マウス、トラックボールその他の入力デバイスを用いて表示パラメータを変更することがある。これらの表示パラメータには、観察角度、関心点、観察深度、ズーム倍率、あるいは別の観察パラメータが含まれる。工程５２０では、３次元画像の表示パラメータが記録されると共に、２次元画像が手術経路内のフレームとして記録されることがある。一実施形態では、手術経路は図４に表示したような系列４１１〜４１７に対応することがある。さらに、手術経路内のフレームは要素４１１〜４１７のうちの１つに対応することがある。工程５３０では、手術経路が所望の長さになるまで工程５１０及び工程５２０が反復される。手術経路の所望の長さはユーザにより決定されることがある。
【００３４】
工程５４０では、第１のデータ組からの手術経路の表示パラメータを第２のデータ組に対してマッピングさせることがある。第１のデータ組の表示パラメータを第２のデータ組にマッピングさせることによって、第２のデータ組は第１のデータ組と実質的に同じ手術経路を有することができる。例えば、モデル４２０のデータ組においてモデル４１０の手術経路４１１〜４１７を吟味するために、手術経路４１１〜４１７をマッピングして手術経路４２１〜４２７を作成することがある。一実施形態では、データ組４１０の個々のフレームのパラメータがマッピングされ、データ組４２０の同じフレームが作成される。例えば、フレーム４１１のパラメータがマッピングされて、フレーム４２１が作成される。フレーム４１２のパラメータがマッピングされて、フレーム４２２が作成される。以前のデータ組のパラメータを新たなデータ組にマッピングする過程は、両方のデータ組において同じ手術経路が作成されるように反復されることがある。
【００３５】
工程５５０では、第１のデータ組の手術経路と第２のデータ組の手術経路を表示ユニット１５０及び１６０などの空間表示ユニット上に表示させることがある。例えば、第１のデータ組が手術前の履歴データ組であれば、履歴データ組の手術経路は手術前の患者の状態を表している。ユーザは履歴データ組の手術経路を目下のデータ組にマッピングさせ、これにより履歴データ組と目下のデータ組が実質的に同じ手術経路を有するようにさせることがある。したがってユーザは、手術前及び手術後で手術経路に沿って解剖学的構造を比較することができる。
【００３６】
上述したシステム及び方法は、コンピュータ向けの命令組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体の一部として実現することができる。この命令組は、表示ユニット上に表示させた３次元画像の表示パラメータに対する操作（関心点の選択を含む）を行うための操作ルーチンを含む。この命令組はさらに、３次元画像の表示パラメータを記録しかつ２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンを含む。この命令組はさらに、手術経路が所望の長さになるまで操作ルーチン及び記録ルーチンを反復するための反復ルーチンを含む。この命令組はさらに、第１のデータ組からの手術経路の表示パラメータを第２のデータ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンを含む。この命令組はさらに、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータ組の手術経路を表示するための表示ルーチンを含む。
【００３７】
本発明についてある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が実施される得ること並びに等価物による代替がなされ得ることを理解されよう。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように多くの修正を実施することができる。したがって、開示したこれら具体的な実施形態に本発明を限定しようと意図しておらず、むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨域内に属するすべての実施形態を含むように意図している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態で使用できるシステムの一例を表した図である。
【図２】本発明の一実施形態による、図１に示すような表示ユニットなどの表示ユニット上に表示させ得る複数の２次元画像を表した図である。
【図３】本発明の一実施形態に従った３次元画像の２次元空間に対するマッピングを表した図である。
【図４】本発明の一実施形態として手術経路の計画及び吟味の利用を表した図である。
【図５】２次元画像及び３次元画像を利用して手術経路を吟味するための本発明の一実施形態による方法を表した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００ システム
１１０ コンピュータ・ユニット
１２０ ２次元表示ユニット
１３０ ２次元表示ユニット
１４０ ２次元表示ユニット
１５０ ３次元空間表示ユニット
１６０ ３次元空間表示ユニット
２００ 複数の２次元画像
２１０ アキシャル像
２２０ サジタル像
２３０ コロナル像
２４０ 斜方向像
３００ マッピング
３１０ ３次元モデル
３２０ ユーザの視野域
３３０ 関心点
４００ 実施形態
４１０ ３次元モデル
４２０ ３次元モデル
４１１〜４１７ フレーム
４２１〜４２７ フレーム
５００ 方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には、改良型医用撮像のためのシステム及び方法に関する。本発明は具体的には、医用画像の構成及び解釈に関する効率がより高いシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用診断撮像システムには、Ｘ線システム、コンピュータ断層（ＣＴ）システム、超音波システム、電子ビーム断層撮像（ＥＢＴ）システム、磁気共鳴（ＭＲ）システム、その他などの多種多様な撮像様式が含まれる。医用診断撮像システムは、例えば患者などの被検体に関する画像を、エネルギー源に対する曝露（例えば、患者を通過するＸ線など）によって作成している。作成した画像は多くの目的で使用されることがある。例えば、被検体内の内部欠陥が検出されることがある。さらに、内部構造や整列の変化が判定されることがある。さらに、被検体内での流体の流れが表出されることもある。さらにその画像は、被検体内における対象物の有無を示すことがある。医用診断撮像から得られる情報は、医学分野や製造分野を含む多くの分野に用途を有する。
【０００３】
医用診断撮像システムの一例は、画像蓄積伝送システム（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＰＡＣＳ）である。ＰＡＣＳは、例えばＸ線、超音波、ＣＴ、ＭＲＩ、ＥＢＴ、ＭＲ、または核医学など、観察のために画像を電子的に収集、保存及び伝送することを可能とさせる装置及びソフトウェアに関する用語である。検査から得た画像は、即座に観察することや保存すること、あるいは伝送することがある。これらの画像は診断用ワークステーション上でユーザ（例えば、放射線医）によって観察されることがある。画像の観察に加えて、ユーザはさらに、例えば患者の名前や患者の性別などの画像に関連する患者情報を一緒に観察することがある。
【０００４】
ＰＡＣＳシステム向けに収集されるデータは２次元データであるのが一般的である。しかし、この２次元データをユーザは一連の２次元画像として観察するのが一般的である。ユーザは患者の解剖構造に対する２次元「スライス」を観察することがある。次いでユーザは、その患者の解剖構造の３次元モデルを頭の中で再構成しようとすることがある。各患者によって異なるため、２次元データを読み取って理解しようとするとかなりの時間がかかる。
【０００５】
コンピュータ及び医用撮像テクノロジーがより高度になるに連れて、ＰＡＣＳ診断ワークステーションは医用画像の３次元投影を表示できるようになった。典型的には、３次元医用画像の像を２次元画像と同様の方式で表示させている。さらに、３次元医用画像の像を、２次元画像と同じタイプの２次元対応フラットモニタ上に表示させることがある。患者の解剖構造の３次元データの２次元投影によってユーザによる画像に対する回転、裏返し（ｆｌｉｐ）その他の操作の実行を可能にし、ユーザのデータ表示を容易にさせることができる。しかし、これらのタイプの３次元情報表示は、２次元フラットスクリーン上に表示されるため、真の３次元表示ではない。したがって、２次元ディスプレイ上への３次元画像の投影では、ユーザが患者の解剖構造に関して収集したデータを完全に利用する能力が制限されている。
【０００６】
あらゆる種類の３次元データをより十分に利用しようとする試みにおいて、２次元表示ユニット上に投影された３次元データとしてではなく、３次元データを３次元表示ユニット（ステレオ式モニタでない３次元モニタ）上で真の３次元モデルとして表示するための製品が開発されつつある。３次元表示ユニットは、空間ボリュームを真に占有する３次元イメージを提供することにおいてフラットスクリーン３Ｄと異なっている。こうした３次元表示ユニットでは、フラットスクリーン３Ｄと異なり空間的３Ｄが表示される。一例として、目下開発中の空間表示ユニットのうちの１つは、Ａｃｔｕａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．（２１３ Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ Ｒｏａｄ， Ｂｅｄｆｏｒｄ， ＭＡ ０１７３０， ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｃｔｕａｌｉｔｙ−ｓｙｓｔｅｍｓ．ｃｏｍ）によるＰｅｒｓｐｅｃｔａ（商標）３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在の空間表示ユニットは、多くのタイプの３次元データを表示することができる。空間表示ユニット上に表示できるデータタイプの１つは３次元医用データである。しかし、空間表示ユニット上への３次元医用データの表示は、担当医や放射線医に利用可能な別のツールと無関係に実施されるのが一般的である。したがってユーザは、３次元医用データの観察に空間表示ユニットを利用することができるものの、そのユーザは診断及び治療を支援する別のツールから離れた状態になる。したがって、ユーザのワークフローが阻害され不必要な時間を要することになりかねない。したがって、空間表示ユニットと担当医や放射線医に利用可能な別のツールとの間に連係を提供できるシステム及び方法に対する必要性が存在する。こうしたシステム及び方法によってユーザは、医学的状態の診断及び治療がより効率的かつ効果的となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある種の実施形態は医用診断撮像システムを含む。医用診断撮像システムは３次元データを操作するためのコンピュータ・ユニットを含む。コンピュータ・ユニットは、ディスプレイ向けに３次元データを構成するための表示プロトコルを動作させるコンピュータ・ソフトウエアを有する。医用診断撮像システムはさらに、第１の３次元データ組を表示するために少なくとも第１の空間３次元表示ユニットを含む。医用診断撮像システムは画像蓄積伝送システムとすることがある。さらに本システムは、第２の３次元データ組を表示するための第２の空間３次元表示ユニットを含むことがある。第１の３次元データ組を第２の３次元データ組とリンクさせることがある。本システムはさらに、少なくとも１つの２次元データ組を表示するために第１の２次元表示ユニットを含むことがある。第１の３次元データ組と第１の２次元データ組をリンクさせることがある。
【０００９】
本システムは、１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニットと、１つの２次元データ組を表示するための第２の２次元表示ユニットと、１つの２次元データ組を表示するための第３の２次元表示ユニットと、を含むことがある。第１の２次元データ組はアキシャル像と対応することがある。第２の２次元データ組はサジタル像と対応することがある。第３の２次元データ組は選択した関心点に対するコロナル像と対応することがある。
【００１０】
本発明のある種の実施形態は、医用画像を用いて手術経路を吟味するための方法を含むことがある。本方法は、空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作する工程を含む。次に、前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録しかつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録する工程が続く。次に本方法は、手術経路が所望の持続時間になるまで上記の操作工程及び記録工程を反復する工程を含む。この所望の持続時間はユーザにより決定されることがある。次に、第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組に対してマッピングする工程が続く。最後に、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示する工程となる。
【００１１】
第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせることがある。アキシャル像、サジタル像及びコロナル像を各フレームごとに記録することや、各フレームの関心点ごとに記録することがある。さらに、各フレームごとに斜方向像が記録される。第１のデータ組は履歴データ組とすることがあり、また第２のデータ組は目下のデータ組とすることがある。
【００１２】
本発明のある種の実施形態は、コンピュータ向けの命令の組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含むことがある。このコンピュータ向け命令組は、空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作するための操作ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、第１の３次元データ組の表示パラメータを記録しかつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、手術経路が所望の持続時間になるまで上記の操作工程及び記録工程を反復するための反復ルーチンを含むことがある。この所望の持続時間はユーザにより決定されることがある。この命令組はさらに、第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンを含むことがある。この命令組はさらに、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示するための表示ルーチンを含むことがある。
【００１３】
上述のコンピュータ命令に関して、その第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせることがある。さらに、アキシャル像、サジタル像及びコロナル像を各フレームごとに記録することや、各フレームの関心点ごとに記録することがある。さらに、各フレームごとに斜方向像が記録されることがある。第１のデータ組は履歴データ組とすることがあり、また第２のデータ組は目下のデータ組とすることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、ある３次元データと別の３次元データ並びに３次元データと２次元データに関する表示及び同期を制御するためのシステム１００を表している。システム１００はコンピュータ・ユニット１１０を含む。コンピュータ・ユニット１１０は、例えばＸ線、超音波、ＣＴ、ＭＲＩ、ＥＢＴ、ＭＲまたは核医学などの電子的医用画像を、観察及び動作のために電子的に収集、保存または伝送できるようにさせる任意の装置またはソフトウェアとすることがある。コンピュータ・ユニット１１０はユーザから入力を受け取ることがある。コンピュータ・ユニット１１０は、電子ネットワークの一部として別のデバイスに接続させることがある。一実施形態では、そのコンピュータ・ユニット１１０を、画像蓄積伝送システム（ＰＡＣＳ）とすること、あるいはＰＡＣＳの一部とすることがある。
【００１５】
システム１００はさらに、５つの表示ユニット１２０、１３０、１４０、１５０及び１６０を含む。一実施形態では、表示ユニット１２０、１３０及び１４０は２次元フラットパネル表示ユニットである。表示ユニット１５０及び１６０は３次元空間表示ユニットである。本発明の一実施形態で使用できる表示ユニット１５０及び１６０の一例は、上で検討したようなＡｃｔｕａｌｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．によるＰｅｒｓｐｅｃｔａ（商標）３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍである。図１の実施形態では５つの表示ユニットを図示しているが、任意の数の２次元表示ユニットや任意の数の空間表示ユニットを含め任意の数の表示ユニットを使用することができる。
【００１６】
一実施形態では、そのシステム１００は、ＰＡＣＳの表示ユニットを意味する表示ユニット１２０〜１６０を伴ったＰＡＣＳである。コンピュータ・ユニット１１０は、ＰＡＣＳシステムのディスプレイ以外の装置及び構成要素を意味することもある。コンピュータ・ユニット１１０と表示ユニット１２０〜１６０は、別々のユニットとすることや、単一ユニットの一部とすることがある。別々のユニットとするケースでは、その表示ユニット１２０〜１６０をコンピュータ・ユニット１１０と電気的に連絡させることがある。システム１００の構成要素は、単一のユニット（別々のユニット）とすることがあり、様々な形態に一体化させることがあり、またハードウェア及び／またはソフトウェアの形で実現させることがある。
【００１７】
一実施形態では、表示プロトコルによってユーザは、複数の３次元ボリュメトリック医用画像を空間表示ユニット１５０及び１６０上で同時に観察することができる。コンピュータ・ユニット１１０はこれらの３次元画像をリンクさせより簡単に検索及び利用できるようにするコンピュータ・ソフトウエアを有することがある。例えば、空間表示ユニット１５０上に表示された３次元画像を空間表示ユニット１６０上に表示された３次元画像とリンクさせることがある。ユーザが複数の３次元画像（すなわち、ボリューム画像）を同時に観察できることによって、ユーザは画像を容易に比較することが可能となる。例えばユーザは表示プロトコルを使用して目下の検査に関するボリューム画像を空間表示ユニット１５０上に表示させるように指令することがある。ユーザはさらに、表示プロトコルを使用して比較検査のボリューム画像を空間表示ユニット１６０上に表示させるように指令することがある。こうした方式により、目下の検査を比較検査と容易に比較でき、これによりユーザに効率のよい観察を提供することができる。
【００１８】
一実施形態の動作の際に、目下の検査のボリューム画像がユーザが検討を希望する画像であることがある。比較検査のボリューム画像はユーザが目下の画像との比較を希望する画像であることがある。例えば、目下の検査のボリューム画像は患者Ａに対する目下の検査から得た１組の臓器を含むことがある。ユーザは、以前の検査から患者Ａの同じ臓器の組を観察することを希望することがある。ユーザはコンピュータ・ユニット１１０から比較検査を取り出し、空間表示ユニット１６０上に比較検査を表示させることがある。こうした実施形態では、空間表示ユニット１６０がアーカイブしておいて検査を表示している。さらに、比較検査を別の患者からのボリューム画像とすることもある。上述したのは単に一例にすぎず、任意のボリュメトリック医用画像を比較することができる。
【００１９】
表示プロトコルが所望の３次元画像を適当な箇所に表示させた後、コンピュータ・ユニット１１０は表示ユニット１５０及び１６０上に表示されたボリュメトリック医用画像同士をリンクさせることがある。本発明の一実施形態では、表示プロトコルはボリュメトリック医用画像同士をリンクさせ、これによりあるボリュームにおいる移動または回転があるとこれ以外のボリュームにおいても同じ移動または回転を生じさせることがある。表示させるボリュメトリック画像及び対象の観察角度はそのユーザに関して一貫しているのが一般的である。例えば、患者の心臓の目下のボリュメトリック画像が空間表示ユニット１５０上に表示されておりかつこの患者の心臓の履歴ボリュメトリック画像が空間表示ユニット１６０上に表示されていれば、空間表示ユニット１５０及び１６０のそれぞれにおいてこの心臓に対する同じ特徴が同じ空間を占有していることになる。空間ユニット１５０に表示される心臓の前部は、空間表示ユニット１６０上に心臓の前部を表示させたのと同じ空間を占有することになる。ユーザが第１の空間画像に対して回転、裏返し、ズームその他の操作を実施すると、これ以外の空間画像もユーザ制御による画像と一致するようにその観察特性が変更される。
【００２０】
システム１００の実施形態では、ユーザが表示ユニット１５０または表示ユニット１６０上でコンピュータ・マウスにより１つの３次元画像を選択し、さらにコンピュータ・マウスを用いてこの画像を回転させることがある。この選択した画像は駆動側画像とすることがある。駆動側画像における回転または移動によってもう一方の３次元画像における回転が駆動されることがある。例えばユーザは、表示ユニット１５０上の目下の検査を駆動側画像として選択することがある。次いでユーザは、目下の検査の観察角度をコンピュータ・マウスを用いて回転または移動させることがある。表示プロトコルによって表示ユニット１６０上の比較検査がリンクされているため、目下の検査を表示させた観察角度と同じ観察角度を示すように比較検査が移動または回転することがある。こうした方式によりユーザは、目下の検査と比較検査の両方に関して同じ観察角度で観察することができる。さらにユーザはスクリーン上のポインタを操作して駆動側画像上である特定の箇所を指示することがある。次いで表示プロトコルはもう一方の画像上でも対応する箇所を指示するようにポインタを操作することがある。ユーザが駆動側画像においてポインタを動かすと、これ以外の画像のポインタも対応して同じ箇所を指示するように移動することがある。こうした方式によりユーザは、複数の画像内で同じ構造をより容易に比較することが可能となる。ボリュメトリック医用画像同士をリンクさせることが可能であるため診断及び治療に関するユーザの効率及び正確性が高くなる。
【００２１】
本発明の別の実施形態では、２次元画像を駆動側ボリュメトリック画像にリンクさせることがある。したがってこのシステム１００では、２次元画像を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることがあり、かつ３次元画像を空間表示ユニット１５０及び１６０上に表示させることがある。システム１００は本発明の一実施形態であるため、任意の数の表示ユニットを使用することができる。上で検討した実施形態では、２つのボリューム・データ組を存在させており、目下のデータ組を空間表示ユニット１５０上に表示させており、かつ比較データ組を空間表示ユニット１６０上に表示させている。これらのデータ組は両方とも対応する２次元画像を有する。一実施形態では、ユーザは駆動側３次元画像上で関心点を選択することによって駆動側３次元画像の２次元画像を表示させることがある。図２及び３は、関心点の考え方、並びに２次元表示ユニット１２０〜１４０と３次元空間表示ユニット１５０〜１６０の間の関係を表している。
【００２２】
図２は、システム１００の実施形態の表示ユニット１２０、１３０または１４０上に表示させ得る複数の２次元画像２００を表している。図２は、４つの２次元画像（アキシャル像２１０、サジタル像２２０、コロナル像２３０及び斜方向像２４０）を含んでいる。表示ユニット１２０〜１４０上には画像２１０〜２４０を任意に組み合わせて表示させることがある。
【００２３】
図３は、３次元画像の２次元空間へのマッピング３００を表している。図３は、図１で３次元表示ユニット１５０または１６０上に表示させ得る３次元モデル３１０を含む。図３はさらに、ユーザの視野域３２０及び関心点３３０も表している。このユーザの視野域は、ユーザが３次元画像を操作した後に３次元モニタ１５０または１６０により表示される観察角度を意味している。上で言及したように、表示ユニット１５０及び表示ユニット１６０は目下の検査と比較検査のそれぞれを表示することがあり、また目下の検査と比較検査とをリンクさせると、表示ユニット１５０及び表示ユニット１６０は視野域３２０が同じでなければ同じ視野域となるはずである。
【００２４】
関心点３３０は３次元モデル３１０内でユーザが具体的に関心を示している点とすることがある。ユーザはコンピュータ・マウスやその他の入力デバイスを用いて関心点３３０を選択することがある。ユーザが３次元モデル上で関心点３３０を選択し終えると、その関心点３３０に対する２次元画像２１０〜２３０を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることができる。選択した関心点に対する斜方向２次元像が存在していれば、表示ユニット１２０〜１４０上に斜方向像２４０も表示させることがある。例えば、ある具体的な関心点に関して視野域の斜方向像２４０の２次元画像が利用可能であれば、２次元モニタ１２０〜１４０のうちの１つの上に斜方向像も表示させることがある。
【００２５】
本発明の一実施形態では、ユーザは、ある具体的な視野域３２０に達するように、表示ユニット１５０または１６０上で３次元画像のパラメータを操作することがある。次いでユーザは、表示ユニット１５０または表示ユニット１６０のいずれかの上で、ある具体的な関心点３３０を選択することがある。この関心点３３０が３次元モニタのうちの１つの上で選択された後、当該関心点に関する当該検査からのアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０を表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることができる。例えば、ユーザが空間表示ユニット１５０上に表示された目下の検査上で関心点を選択した場合、目下の検査に対するアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０が表示ユニット１２０〜１４０のそれぞれの上に表示される。ユーザが表示ユニット１６０上に表示された履歴検査すなわち比較検査上で関心点を選択した場合、履歴検査すなわち比較検査に対するアキシャル像２１０、サジタル像２２０及びコロナル像２３０が表示ユニット１２０〜１４０のそれぞれの上に表示される。したがって、ユーザは具体的な３次元像３２０を駆動し、関心点３３０を選択し、さらにこの関心点の３次元画像と２次元画像の両者を観察する。
【００２６】
一実施形態では、ユーザはシステム１００並びに図２００及び３００の対応する構成要素を利用し、手術経路を計画し吟味することがある。手術経路は、担当医が手術中に実施することがある器具や切開の経路を含むことがある。外科医は患者の身体に生じる侵襲をできるだけ小さくするため、あるいはその手術の「青写真」を作成するために手術前に手術経路を吟味しようと希望することがある。手術前または手術中に手術経路を吟味することによって手術がより効率的かつ効果的となる。さらに手術に続いて、ユーザは様々な時間期間にわたって手術経路を比較することがある。例えばユーザは、手術前と手術後の手術経路を比較し、手術によって生じた外乱のレベルを監視することがある。さらにユーザは、手術後の様々な時点において手術経路を比較し回復を監視することがある。
【００２７】
図４は、システム１００並びに図２００及び３００の対応する構成要素を利用して手術経路を計画し吟味するための実施形態を表している。図４は、図１で３次元ユニット１５０及び１６０上に表示され得る２つの３次元モデル４１０及び４２０を含む。モデル４１０は履歴検査からのボリュメトリック画像を示すことができる３次元モデルを表している。モデル４２０は、目下の検査からのボリュメトリック画像を示すことができる３次元モデルを表している。各３次元モデル４１０及び４２０は、空間表示ユニット１５０及び１６０上に表示させることがある。各３次元モデル４１０及び４２０は、一連の２次元「スナップショット」を意味する一連の影付き長円形で表している。各２次元スナップショットは１つの独立の関心点、またしたがって２次元画像の独立の組を示すことがある。したがって、各スナップショットは対応するアキシャル像、サジタル像及びコロナル像と、存在すれば斜方向像とを有することがある。こうした方式によりユーザは、２次元と３次元の両方で手術経路を辿ることができる。
【００２８】
ユーザは、ボリュメトリック画像から一連の「スナップショット」を取り出すことによって手術経路を作成することがある。これらのスナップショットは、関心点、視野域、ズーム倍率、画像内の深度レベル、及びユーザに利用可能なその他のパラメータを変更することによって作成されることがある。ユーザが適当なパラメータを選択し終わると、そのパラメータは取り込まれてフレームとして記録されることがある。図４に示したモデル４１０の例では、各影付き長円形（例えば、長円形４１１〜４１７）が１つのフレームを意味している。３次元画像を２次元画像とリンクさせると、各フレームは１組の３次元パラメータと１組の２次元パラメータを意味することがある。したがってユーザはフレーム（例えば、フレーム４１１）を取り込み、画像のパラメータを再調整し、さらに新たなフレームを取り込むことがある。フレームが取り込まれると、そのフレームのパラメータ及び系列内の箇所が記録される。図４に示したモデル４１０の例では、ユーザはフレーム４１１を取り込み、モデル４１０のパラメータを再調整し、さらにフレーム４１２を取り込むことがある。ユーザは、十分なフレーム数になるまでこの過程を反復することがある。こうした方式によりユーザは、患者の解剖構造を通過する経路を含んだ一連の２次元画像及び３次元画像を作成することができる。
【００２９】
手術経路４１１〜４１７の作成が終わると、ユーザは手術実施のためのガイドとして手術中に手術経路４１１〜４１７を吟味することがある。手術経路は、２次元で吟味されることや、３次元で吟味されることがある。例えば外科医は、２次元空間において手術経路をフレーム単位で吟味することがある。さらに外科医は、３次元空間内において手術経路を吟味することがある。３次元空間での吟味には、手術経路に対するフレーム単位での吟味や、補外像（ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｅｄ ｖｉｅｗ）を通じた吟味を含むことがある。この補外像は、フレーム同士の間の距離を「埋め合わせ（ｆｉｌｌ ｉｎ）」その３次元吟味を滑らかに（あたかも、ビデオのように）示すコンピュータ・ソフトウエアによる支援を受ける。
【００３０】
上で言及したように、図４はさらにモデル４２０を表している。モデル４２０は、モデル４１０で示したデータ組と異なるデータ組を示し得る第２の３次元モデルを意味している。例えばモデル４１０は、手術前に撮像された特定の解剖領域に関するデータ組を示すことがある。モデル４２０は、同じ解剖領域に関するデータ組であるが、手術後に撮像されたデータ組を示すことがある。こうした実施形態では、各画像組が同じ手術経路を有すると好都合である。画像の組が同じ手術経路を有していれば、ユーザは患者の同じ解剖学的特徴に関する画像で異なる時点における画像を比較することができる。
【００３１】
本発明の一実施形態では、ユーザは、以前に作成した手術経路を新たなデータ組にマッピングすることがある。新たなデータ組において以前に作成した手術経路を吟味するためには、手術経路パラメータをこの新データ組にマッピングさせることがある。例えば、モデル４２０のデータ組においてモデル４１０の手術経路４１１〜４１７を吟味するために、手術経路４１１〜４１７をマッピングして手術経路４２１〜４２７を作成することがある。一実施形態では、データ組４１０の個々のフレームのパラメータがマッピングされ、データ組４２０内の同じフレームが作成される。例えば、フレーム４１１のパラメータがマッピングされ、フレーム４２１が作成される。フレーム４１２のパラメータがマッピングされ、フレーム４２２が作成される。以前のデータ組のパラメータを新たなデータ組にマッピングする過程は両方のデータ組において同じ手術経路が作成されるように反復させることがある。
【００３２】
例えばモデル４１０は、手術前に作成された手術経路４１１〜４１７を伴う履歴検査を表すことがある。モデル４２０は、手術後に収集した目下のデータ組を表すことがある。履歴検査の手術経路４１１〜４１７をマッピングして目下の検査における手術経路４２１〜４２７を作成することがある。２つの手術経路４１１〜４１７及び４２１〜４２７が同じ観察パラメータを有しているため、これらの手術経路の画像は異なる時点でも同じ解剖学的構造を表すようになるはずである。ユーザは、表示ユニット１５０上に手術経路４１１〜４１７を表示させ、かつ表示ユニット１６０上に手術経路４２１〜４２７を表示させることがある。各手術経路を伴う対応する２次元画像は２次元表示ユニット１２０〜１４０上に表示させることがある。これらの３次元画像はリンクさせることができるため、手術経路のうちの１つを通る移動によってもう一方の手術経路を通った対応する移動を作成することができる。例えば、履歴検査４１０を目下の検査４２０とリンクさせることができるため、各検査における構造の表示は全体として一貫性とすることができる。各検査の表示は、もう一方の検査において表示されている内容に基づいて調整することができる。
【００３３】
図５は、２次元画像及び３次元画像を利用して手術経路を吟味するための本発明の一実施形態による方法５００を表している。工程５１０では、ユーザは、表示ユニット上に表示させた３次元画像の表示パラメータに対して、関心点の選択を含む操作を行うことがある。例えばユーザは、キーボード、マウス、トラックボールその他の入力デバイスを用いて表示パラメータを変更することがある。これらの表示パラメータには、観察角度、関心点、観察深度、ズーム倍率、あるいは別の観察パラメータが含まれる。工程５２０では、３次元画像の表示パラメータが記録されると共に、２次元画像が手術経路内のフレームとして記録されることがある。一実施形態では、手術経路は図４に表示したような系列４１１〜４１７に対応することがある。さらに、手術経路内のフレームは要素４１１〜４１７のうちの１つに対応することがある。工程５３０では、手術経路が所望の長さになるまで工程５１０及び工程５２０が反復される。手術経路の所望の長さはユーザにより決定されることがある。
【００３４】
工程５４０では、第１のデータ組からの手術経路の表示パラメータを第２のデータ組に対してマッピングさせることがある。第１のデータ組の表示パラメータを第２のデータ組にマッピングさせることによって、第２のデータ組は第１のデータ組と実質的に同じ手術経路を有することができる。例えば、モデル４２０のデータ組においてモデル４１０の手術経路４１１〜４１７を吟味するために、手術経路４１１〜４１７をマッピングして手術経路４２１〜４２７を作成することがある。一実施形態では、データ組４１０の個々のフレームのパラメータがマッピングされ、データ組４２０の同じフレームが作成される。例えば、フレーム４１１のパラメータがマッピングされて、フレーム４２１が作成される。フレーム４１２のパラメータがマッピングされて、フレーム４２２が作成される。以前のデータ組のパラメータを新たなデータ組にマッピングする過程は、両方のデータ組において同じ手術経路が作成されるように反復されることがある。
【００３５】
工程５５０では、第１のデータ組の手術経路と第２のデータ組の手術経路を表示ユニット１５０及び１６０などの空間表示ユニット上に表示させることがある。例えば、第１のデータ組が手術前の履歴データ組であれば、履歴データ組の手術経路は手術前の患者の状態を表している。ユーザは履歴データ組の手術経路を目下のデータ組にマッピングさせ、これにより履歴データ組と目下のデータ組が実質的に同じ手術経路を有するようにさせることがある。したがってユーザは、手術前及び手術後で手術経路に沿って解剖学的構造を比較することができる。
【００３６】
上述したシステム及び方法は、コンピュータ向けの命令組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体の一部として実現することができる。この命令組は、表示ユニット上に表示させた３次元画像の表示パラメータに対する操作（関心点の選択を含む）を行うための操作ルーチンを含む。この命令組はさらに、３次元画像の表示パラメータを記録しかつ２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンを含む。この命令組はさらに、手術経路が所望の長さになるまで操作ルーチン及び記録ルーチンを反復するための反復ルーチンを含む。この命令組はさらに、第１のデータ組からの手術経路の表示パラメータを第２のデータ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンを含む。この命令組はさらに、第１のデータ組の手術経路及び第２のデータ組の手術経路を表示するための表示ルーチンを含む。
【００３７】
本発明についてある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が実施される得ること並びに等価物による代替がなされ得ることを理解されよう。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように多くの修正を実施することができる。したがって、開示したこれら具体的な実施形態に本発明を限定しようと意図しておらず、むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨域内に属するすべての実施形態を含むように意図している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態で使用できるシステムの一例を表した図である。
【図２】本発明の一実施形態による、図１に示すような表示ユニットなどの表示ユニット上に表示させ得る複数の２次元画像を表した図である。
【図３】本発明の一実施形態に従った３次元画像の２次元空間に対するマッピングを表した図である。
【図４】本発明の一実施形態として手術経路の計画及び吟味の利用を表した図である。
【図５】２次元画像及び３次元画像を利用して手術経路を吟味するための本発明の一実施形態による方法を表した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００ システム
１１０ コンピュータ・ユニット
１２０ ２次元表示ユニット
１３０ ２次元表示ユニット
１４０ ２次元表示ユニット
１５０ ３次元空間表示ユニット
１６０ ３次元空間表示ユニット
２００ 複数の２次元画像
２１０ アキシャル像
２２０ サジタル像
２３０ コロナル像
２４０ 斜方向像
３００ マッピング
３１０ ３次元モデル
３２０ ユーザの視野域
３３０ 関心点
４００ 実施形態
４１０ ３次元モデル
４２０ ３次元モデル
４１１〜４１７ フレーム
４２１〜４２７ フレーム
５００ 方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ向けに３次元データを構成するための表示プロトコルを動作させるコンピュータ・ソフトウエアを有している、３次元データを操作するためのコンピュータ・ユニット（１１０）と、
第１の３次元データ組を表示するための少なくとも第１の空間３次元表示ユニット（１５０）と、
を備える医用診断撮像システム（１００）。
【請求項２】
画像蓄積伝送システムであるとした請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
さらに、第２の３次元データ組を表示するための第２の空間３次元表示ユニット（１６０）を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の３次元データ組を前記第２の３次元データ組とリンクさせている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
さらに、少なくとも１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニット（１２０）を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の３次元データ組と前記第１の２次元データ組とがリンクされている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
さらに、１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニット（１２０）と、１つの２次元データ組を表示するための第２の２次元表示ユニット（１３０）と、１つの２次元データ組を表示するための第３の２次元表示ユニット（１４０）と、を含む請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
医用画像を用いて手術経路を吟味するための方法（５００）であって、
空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作する工程（５１０）と、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録し、かつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録する工程（５２０）と、
前記手術経路がユーザの決定した所望の持続時間になるまで前記操作工程及び記録工程を反復する工程（５３０）と、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングする工程（５４０）と、
第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示する工程（５５０）と、
を含む方法。
【請求項９】
前記第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ向けの命令の組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、該命令組が、
空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作するための操作ルーチンと、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録し、かつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンと、
前記手術経路がユーザの決定した所望の持続時間になるまで前記操作工程及び記録工程を反復するための反復ルーチンと、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンと、
第１のデータ組の手術経路及び第２のデータ組の手術経路を空間表示ユニット上に表示するための表示ルーチンと、
を含んでいる、コンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【請求項１】
ディスプレイ向けに３次元データを構成するための表示プロトコルを動作させるコンピュータ・ソフトウエアを有している、３次元データを操作するためのコンピュータ・ユニット（１１０）と、
第１の３次元データ組を表示するための少なくとも第１の空間３次元表示ユニット（１５０）と、
を備える医用診断撮像システム（１００）。
【請求項２】
画像蓄積伝送システムであるとした請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
さらに、第２の３次元データ組を表示するための第２の空間３次元表示ユニット（１６０）を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の３次元データ組を前記第２の３次元データ組とリンクさせている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
さらに、少なくとも１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニット（１２０）を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の３次元データ組と前記第１の２次元データ組とがリンクされている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
さらに、１つの２次元データ組を表示するための第１の２次元表示ユニット（１２０）と、１つの２次元データ組を表示するための第２の２次元表示ユニット（１３０）と、１つの２次元データ組を表示するための第３の２次元表示ユニット（１４０）と、を含む請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
医用画像を用いて手術経路を吟味するための方法（５００）であって、
空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作する工程（５１０）と、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録し、かつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録する工程（５２０）と、
前記手術経路がユーザの決定した所望の持続時間になるまで前記操作工程及び記録工程を反復する工程（５３０）と、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングする工程（５４０）と、
第１のデータ組の手術経路及び第２のデータの手術経路を空間表示ユニット上に表示する工程（５５０）と、
を含む方法。
【請求項９】
前記第１のデータ組の手術経路を第２のデータ組の手術経路とリンクさせている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ向けの命令の組を含んだコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、該命令組が、
空間表示ユニット上に表示された第１の３次元データ組の表示パラメータを操作するための操作ルーチンと、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを記録し、かつ対応する２次元画像を手術経路内のフレームとして記録するための記録ルーチンと、
前記手術経路がユーザの決定した所望の持続時間になるまで前記操作工程及び記録工程を反復するための反復ルーチンと、
前記第１の３次元データ組の表示パラメータを第２の３次元データ組にマッピングするためのマッピング・ルーチンと、
第１のデータ組の手術経路及び第２のデータ組の手術経路を空間表示ユニット上に表示するための表示ルーチンと、
を含んでいる、コンピュータ読み取り可能記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−１３０４６１（Ｐ２００７−１３０４６１Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７７８３（Ｐ２００６−２９７７８３）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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