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発明の名称 画像化医療装置および画像化医療装置の動作パラメータの設定方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−185514(P2007−185514A)
公開日 平成19年7月26日(2007.7.26)
出願番号 特願2007−3210(P2007−3210)
出願日 平成19年1月11日(2007.1.11)
代理人 【識別番号】100075166
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
発明者 エクハルト ヘンペル
要約 課題
患者にとって特に僅かな負担、とりわけ僅かなX線被爆でもって画像化医療装置の動作を可能にする。

解決手段
画像化医療装置(1)は、検査対象(4)の検査すべき領域が位置決め可能である検査空間(5)と、検査空間(5)内の検査対象(4)の表面を検出するために設けられた光学式撮像センサ(6)とを有する。光学式撮像センサ(6)は、評価ユニット(8)に、検出された表面データが、特にX線技術装置の画像化診断ユニット(11)を制御するための制御情報として用いられるように接続されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
検査対象(4)の検査すべき領域を位置決め可能である検査空間(5)と、検査空間(5)内の検査対象(4)の表面を検出するために設けられている光学式撮像センサ(6)とを備え、検出された表面データが画像化診断ユニット(11)を制御するための制御情報として用いられるように光学式撮像センサ(6)が評価ユニット(8)に接続されている画像化医療装置において、
評価ユニット(8)に接続されたメモリ(13)が、光学式撮像センサ(6)により検出された表面データを画像化診断ユニット(11)により取得された情報と相関させて記憶するために設けられていることを特徴とする画像化医療装置。
【請求項2】
診断ユニット(11)が検査対象(4)の検査すべき領域の断層画像を作成するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の画像化医療装置。
【請求項3】
診断ユニット(11)がX線源(9)およびX線検出器(10)から成ることを特徴とする請求項1又は2記載の画像化医療装置。
【請求項4】
診断ユニット(11)のX線源(9)が回転可能に支持されていることを特徴とする請求項3記載の画像化医療装置。
【請求項5】
診断ユニット(11)が磁気共鳴装置であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像化医療装置。
【請求項6】
評価ユニット(8)に接続された表示装置(7)が、光学式撮像センサ(6)により検出された表面を表示するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項7】
表示装置(7)がリアルタイムで検査対象(4)の表面を表示するように構成されていることを特徴とする請求項6記載の画像化医療装置。
【請求項8】
表示装置(7)が表面を線状に表示するように構成されていることを特徴とする請求項6又は7記載の画像化医療装置。
【請求項9】
表示装置(7)は、表示された表面領域が移動可能であるように、データ技術的に評価ユニット(8)に接続されていることを特徴とする請求項6乃至8の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項10】
表示装置(7)は、表示された表面領域の可視サイズが可変であるように、データ技術的に評価ユニット(8)に接続されていることを特徴とする請求項6乃至9の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項11】
表示装置(7)は、検査対象の表面領域に加えて、検査対象(4)の内部の検査すべき領域が表示可能であるように、データ技術的に評価ユニット(8)に接続されていることを特徴とする請求項6乃至10の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項12】
撮像センサ(6)としてCMOSセンサが設けられていることを特徴とする請求項1乃至11の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項13】
撮像センサ(6)が位置可変に支持されていることを特徴とする請求項1乃至12の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項14】
撮像センサ(6)と協働する光源(12)が設けられていることを特徴とする請求項1乃至13の1つに記載の画像化医療装置。
【請求項15】
光源(12)としてパルスレーザ放射器が設けられていることを特徴とする請求項14記載の画像化医療装置。
【請求項16】
画像化医療装置(1)による検査対象(4)の透過撮影画像を作成するために用いられるのと同じ撮影空間(5)内に検査対象(4)が存在し、その検査対象(4)の表面を光学式撮像センサ(6)により検出するステップと、
画像化医療装置(1)に対して相対的な検査対象(4)の内部領域が透過撮影画像の作成に適して位置決めされるように、画像化医療装置(1)の動作パラメータを自動的に設定するために、光学式撮像センサ(6)により検出された表面データを使用するステップとを有する画像化医療装置(1)の動作パラメータの設定方法において、
光学式撮像センサ(6)により検出された表面データが、画像化医療装置(1)により作成され検査対象(4)の内部に関係するデータと自動的に相関させられることを特徴とする画像化医療装置の動作パラメータの設定方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1もしくは請求項16の前文に記載の特徴事項を備えた画像化医療装置、特にX線または磁気共鳴により動作する画像化医療装置、ならびにこのような画像化医療装置の動作パラメータの設定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置ならびに方法は知られている(例えば、特許文献1参照)。診断または治療に用いられる画像化医療装置の動作時に、患者を正確に規定通りに画像化医療装置に対して相対的に位置決めすることは、一般に、取得診断データの証拠力にとってもしくは治療結果にとって重要である。患者の位置決め装置は知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
患者がコンピュータ断層撮影により検査される場合に、典型的にはコンピュータ断層撮影画像の作成前に検査計画の枠内においてX線技術により概観撮影としてのいわゆるトポグラムが作成される。トポグラムの作成時に患者は定められた位置にあるのに対して、コンピュータ断層撮影装置におけるX線源ならびに検出器装置を支持するガントリは定められた角度方向にある。したがって、コンピュータ断層撮影中に回転するガントリはトポグラムの作成前に静止状態にまで制動されなければならない。これは、毎秒3回転までのガントリの回転数および1トン規模のガントリ質量を考慮して、例えば約1分の重要な時間消費を前提とする。トポグラムの作成後にガントリを再び本来の回転数まで加速するために、同じ時間消費が発生する。更にトポグラム作成により患者は避けがたいX線被爆を受ける。
【特許文献1】独国特許出願公開第10232676号明細書
【特許文献2】独国特許第10340002号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の課題は、患者にとって特に僅かな負担、とりわけX線被爆でもって画像化医療装置の動作を可能にする画像化医療装置および画像化医療装置の動作パラメータの設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
画像化医療装置に関する課題は、本発明によれば、検査対象の検査すべき領域を位置決め可能である検査空間と、検査空間内の検査対象の表面を検出するために設けられている光学式撮像センサとを備え、検出された表面データが画像化診断ユニットを制御するための制御情報として用いられるように光学式撮像センサが評価ユニットに接続されている画像化医療装置において、評価ユニットに接続されたメモリが、光学式撮像センサにより検出された表面データを画像化診断ユニットにより取得された情報と相関させて記憶するために設けられていることによって解決される。
画像化医療装置に関する本発明の実施態様は次の通りである。
診断ユニットが検査対象の検査すべき領域の断層画像を作成するように構成されている(請求項2)。
診断ユニットがX線源およびX線検出器から成る(請求項3)。診断ユニットのX線源が回転可能に支持されている(請求項4)。
診断ユニットが磁気共鳴装置である(請求項5)。
評価ユニットに接続された表示装置が、光学式撮像センサにより検出された表面を表示するように構成されている(請求項6)。表示装置がリアルタイムで検査対象の表面を表示するように構成されている(請求項7)。表示装置が表面を線状に、特に格子状に表示するように構成されている(請求項8)。表示装置は、表示された表面領域が移動可能であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている(請求項9)。表示装置は、表示された表面領域の可視サイズが可変であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている(請求項10)。表示装置は、検査対象の表面領域に加えて、検査対象の内部の検査すべき領域、特に少なくとも1つの断層が表示可能であるように、データ技術的に評価ユニットに接続されている(請求項11)。
撮像センサとしてCMOSセンサが設けられている(請求項12)。
撮像センサが位置可変に、特に検査対象に対して相対的に揺動可能に支持されている(請求項13)。
撮像センサと協働する光源が設けられている(請求項14)。光源としてパルスレーザ放射器が設けられている(請求項15)。
画像化医療装置の動作パラメータの設定方法に関する課題は、本発明によれば、画像化医療装置による検査対象の透過撮影画像、特に断層画像を作成するために用いられるのと同じ撮影空間内に検査対象が存在し、その検査対象の表面を光学式撮像センサにより検出するステップと、画像化医療装置に対して相対的な検査対象の内部領域が透過撮影画像の作成に適して位置決めされるように、画像化医療装置の動作パラメータを自動的に設定するために、光学式撮像センサにより検出された表面データを使用するステップとを有する画像化医療装置の動作パラメータの設定方法において、光学式撮像センサにより検出された表面データ、特にインターベンション治療におけるナビゲーション目的のための表面データが、画像化医療装置により作成され検査対象の内部に関係するデータと自動的に相関させられることによって解決される。
なお、以下において装置に関係して述べる利点および実施態様は意味内容にしたがって方法にも当てはまり、またその逆もそうである。
【0006】
画像化医療装置は、検査対象の内部構造の検出、特に検査対象の断層画像の作成を可能にする。基本的に、X線により動作するコンピュータ断層撮影法は磁気共鳴法と同様に使用可能である。本発明の主たる適用分野はコンピュータ断層撮影である。
【0007】
画像化医療装置のとりわけX線送出装置およびX線検出器に付加して、画像化医療装置は、検査空間内の検査対象の表面を検出するために設けられた光学式撮像センサを有する。画像化医療装置の診断ユニット、特にX線放射ユニットおよびX線検出器ユニットによるX線透視検査時に取るのと同じ位置に光学式撮像センサが存在する場合、光学式撮像センサは検査対象の表面検出を可能にする。
【0008】
光学式撮像センサと画像化診断ユニットとのデータ技術的な結合のために、検査対象、特に患者の検出された表面データは、画像化診断ユニットを制御するための制御情報として使用できる。特に、光学式撮像センサにより検出されたデータが画像化診断ユニットの検査プロトコルへ自動的に与えられ、検査プロトコルがX線透視検査の進行を決定する。光学式撮像センサにより検出された表面データは、画像化診断ユニットにより得られたボリューム情報と相関させて記憶される。
【0009】
コンピュータ断層撮影検査時に横たわっているのと同じ位置に患者が存在する間に患者の位置を光学的に検出することは、患者の誤った位置決めおよび診断データの誤解釈の危険を最少にする。これは、特に特殊な検査、例えば手の検査に当てはまる。腕が患者の頭を越えて伸び、放射線医学における普通の慣例に反して下から患者を通る注視方向から出発する画像撮影が行なわれる。
【0010】
光学式撮像センサにより検出された表面データと診断ユニットにより取得されたボリューム情報との相関した、従って論理的に結合された記憶によって、これらの結合された情報は、他の目的のためにも、特にインターベンション治療におけるナビゲーションのためにも使用できる。
【0011】
表示装置によって、画像化診断ユニット、特にX線放射器およびX線検出器により取得された情報を、光学式撮像センサにより検出されたデータと相関させて表示することから、種々の利点が生じる。とりわけ、表示装置、例えば検査計画時にも使用されるコンピュータ断層撮影装置の画面が、リアルタイムで検査対象の表面の表示を可能にする。なお、リアルタイム表示とは、撮影対象に関連しシステムに起因する避けがたい遅れが観察者に画面表示の時間ずれを認識させないほど少ない画面表示である。
【0012】
光学式撮像センサにより検出された検査対象表面が、特に縁取りされ、あるいは格子として表示可能である。更に、評価ユニットは、とりわけ表示装置上に表示された検査対象の表面領域の移動ならびに拡大または縮小を可能にする。全ての種類の表面表示において、これは、有利に、検査対象内部の検査すべき領域、特に断層と一緒に表示可能である。
【0013】
更に、表示装置は、外科用器具を同時に検査対象のボリューム表示、スライス表示および/または表面表示と共に描出する可能性を提供する。同様に、画像化診断ユニットならびに光学的撮像センサにより取得された画像を、インターベンション治療のナビゲーション目的に使用することができる。
【0014】
有利な実施態様では、光学式撮像センサとして、光源としてのパルスレーザ放射器と協働するCMOSセンサが設けられている。このCMOSセンサは多数の個別閃光によって情報を得る。撮像センサの構成に関係なく、CMOSセンサは、とりわけ位置変化可能に、特に検査対象に対して相対的に揺動可能に、画像化医療装置内に支持されている。
【0015】
本発明の利点は、特に、コンピュータ断層撮影検査において光学的な形状検出方法とX線方法との結合によって達成される線量低減にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下において、本発明の実施例を図面に基づいて更に詳細に説明する。
図1は光学式とX線式との複合診断に用いられる画像化医療装置の概略断面図を示し、
図2は画像化医療装置による検査の準備ステップをフローチャートで示し、
図3乃至5は画像化医療装置で検査すべき検査対象の表面の表示例を示す。
【0017】
互いに対応する部分またはパラメータは、全ての図において同じ参照符号で示されている。
【0018】
図1には、画像化医療装置1、すなわちコンピュータ断層撮影装置の概略部分図において、図示の平面に対して垂直な軸線の周りに回転可能なガントリ2が示されている。ガントリ2の円形横断面の内部に患者用寝台3が配置され、この寝台3上に患者4がいる。ガントリ2の横断面において、患者4がいる患者用寝台3の上側の空間は検査空間5と呼ばれる。この検査空間5を光学的に監視するために光学式撮像センサ6としてCMOSセンサが設けられている。撮像センサ6は、ガントリ2に対してならびに患者用寝台3に対して相対的に定められた位置を取り、ガントリ2の前述の軸線の周りを揺動可能であるので、例えば12時の時計位置とも呼ばれる0°位置、+90°位置(3時の時計位置)ならびに−90°位置(9時の時計位置)が設定可能である。
【0019】
撮像センサ6は、検査対象、すなわち検査すべき患者4の表面の少なくとも一部を表示装置7としての画面に表示することを可能にする。画面7は評価ユニット8に接続されている。評価ユニット8は、とりわけ画像化医療装置1の作動に使用されるデータ処理装置と同じである。評価ユニット8には、撮像センサ6も、X線源9およびX線検出器10も接続されている。X線源9およびX線検出器10は象徴的に示されているだけであり、一緒にして画像化診断ユニット11と呼ばれる。
【0020】
評価ユニット8は、特にソフトウェア技術によって、撮像センサ6により検出された表面データが画像化診断ユニット11を制御するための制御情報として使用可能であるように構成されている。なお、制御とは画像化診断ユニット11の動作へのあらゆる影響であると理解される。特に、これには患者3に対して相対的なX線源9の位置決めおよび移動が含まれる。患者4のコンピュータ断層撮影検査の際、患者用寝台3および/または診断ユニット11の1つ又は複数の構成要素9,10が移動され、この移動はスパイラル方式のコンピュータ断層撮影検査であってよい。
【0021】
あらゆる場合において、コンピュータ断層撮影検査を計画するために、光学式撮像センサ6により取得されたデータが利用される。画像化医療装置1により行なうべき検査の準備の図2に簡略化されて示された経過にしたがって、第1ステップS1では撮像センサ6により検査対象4の該当領域の表面画像が作成される。次のステップS2において、第1ステップS1で得られたデータが、検査にとって重要な他のデータ、特に患者データPDと論理的に結合されて、検査プロトコルUPが作成される。検査プロトコルUPにしたがって画像化医療装置1によるコンピュータ断層撮影検査が行なわれる。ステップS1において得られたデータは、ネットワーク化されたコンピュータシステムの形でも実現され得る評価ユニット8により、自動的に検査プロトコルUPに与えられる。
【0022】
光学式撮像センサ6は、この撮像センサ6に組込み可能な光源12、つまりレーザ放射器と協働して3次元表面データの作成を可能にする。図3は、撮像センサ6により発生可能な3次元表示の例を示す。空間的表示の広範な可能性を具体的に示すために図3には患者4が座った状態で示されているが、これに対して画像化医療装置1において患者は寝ている姿勢にある。
【0023】
レーザ放射器12は30ナノ秒以下の持続時間を有する光パルスを患者4に向けて出力する。このパルスの反射が、例えば1000ピクセルの半導体アレイを含む撮像センサ6によって撮影される。撮像センサ6のいわゆる絞りは電子的に実現されており、相応に高い開閉周波数を有する。それにより個々のピクセルの光強度が検出され、該当対象点の距離、すなわち検査対象4の表面上の点の距離が検出される。患者4の図3に示されている画像は、これらの測定データを用いてソフトウェア技術的に評価ユニット8によりリアルタイムで作成される。それによって、画像化医療装置1の操作者は、画面7において、撮像センサ6に対して相対的な患者4の位置決めのあらゆる変化を追跡することができる。
【0024】
操作者は、画面7において患者4の表面領域の目に見える表示を移動し、拡大し、あるいはその他の手法で処理することができる。
【0025】
データの記憶のために、とりわけ評価ユニット8により処理可能なデータの記憶のために、評価ユニット8の一部であり得るメモリ13が設けられている。このメモリ13は、撮像センサ6により求められ検査対象4の表面に関係する一方の情報と、X線式診断ユニット11により得られた他方の情報との相関した記憶を可能にする。光学的に得られた情報とコンピュータ断層撮影によって得られた情報との論理結合された記憶は、他の目的、例えばインターベンション治療におけるナビゲーションにも使用可能である。
【0026】
画像化医療装置1へ組み込まれた撮像センサ6により検査対象4の表面を検出することは、特に、検出された表面の位置から、コンピュータ断層撮影検査にとって十分に、検査対象4の検査すべき内部構造の位置を推論できるルーチンアプリケーションにおいて有利である。複数の個別センサから構成可能である撮像センサ6が、ビデオラスタ立体写真術(VRS)を実施するのに適していると有利である。このVRSは、X線によるあらゆる負担なしに、光学的に求められる表面情報だけに基づいて、X線透視検査の一部の代わりをする。
【0027】
整形外科上の問題提起に関係する適用例が、図4および図5に具体的に示されている。表面格子はこの場合に患者4の足(図4)もしくは膝(図5)を示す。どちらの場合にも撮像センサ6により検出された表面画像は、コンピュータ断層撮影検査の計画にとって、特に図4および図5に書き込まれているようにスライスおよび/または検査ボリュームを規定するにも十分である。これはスパイラルCT検査の計画にも相応に当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】光学式とX線式との複合診断に用いられる画像化医療装置を示す概略図
【図2】画像化医療装置による検査の準備ステップを示すフローチャート
【図3】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第1の表示例を示す図
【図4】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第2の表示例を示す図
【図5】画像化医療装置で検査すべき検査対象表面の第3の表示例を示す図
【符号の説明】
【0029】
1 画像化医療装置
2 ガントリ
3 患者用寝台
4 検査対象
5 検査空間
6 光学式撮像センサ
7 画面
8 評価ユニット
9 X線源
10 X線検出器
11 画像化診断ユニット
12 レーザ放射器
S1 ステップ
S2 ステップ
PD 患者データ
UP 検査プロトコル




 

 


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