JP2023554160A - ナビゲーションサポート - Google Patents

Abstract

ナビゲーションサポートシステムが提供される。画像データ入力部は、異なる角度から対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信する。マーカのセットが、対象に割り当てられる。マーカ検出装置が、マーカの現在の空間的位置を検出する。データプロセッサは、複数のＸ線画像に基づいて対象の３次元ボリュームを再構成する。マーカの少なくとも一部は、再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外に配置される。データプロセッサは、３次元ボリューム外の複数のＸ線画像の画像データに基づいてＸ線画像内のマーカを識別し、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定し、対象の現在の空間的位置に対象の再構成された３次元ボリュームを位置合わせする。出力インターフェースは、位置合わせされた３次元ボリュームを提供する。

Description

本発明は、医学的介入中のガイダンスに関し、特に、ナビゲーションサポートのためのシステム、対象の医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置、及びナビゲーションサポートのための方法に関する。

ますます多くの外科的処置が、低侵襲で実行される。使用の容易さ及び外科医にとって得られる精度を改善するために、過去数年間、様々な解決策が開発されてきた。いくつかの例では、患者及び装置追跡が、例えば術前ＣＴ又はＭＲＩ画像の位置合わせと組み合わされる。一例として、ＵＳ８５５３８３９Ｂ２は、患者の内部及び外部の両方の情報を含む画像を生成するためのシステムを提供する。システムは、患者の内部のＸ線画像を提供するためのＸ線装置と、患者の外部のカメラ画像を提供するための波長に応答するカメラとを含む。カメラは、カメラとＸ線装置との間の決定された空間関係を確立するためにＸ線装置によってサポートされてもよい。システムは、Ｘ線画像とカメラ画像とを空間的に関連付けるための空間基準を更に含み、空間基準は、Ｘ線画像及びカメラ画像において検出可能である。データプロセッサは、空間基準に基づいて、カメラ画像及びＸ線画像を合成画像にレンダリングするように構成される。３次元ＣＴ画像データ、例えば、ナビゲーションシステムにおけるコーンビームＣＴ取得の位置合わせの例は、３次元撮像ボリュームにおける光学マーカとの既知の関連性を有するＸ線可視マーカの画像ベースの分析、例えばセグメント化である。しかしながら、モバイル３次元対応Ｃアームシステムなどの比較的小さい視野を有する撮像システムでは、関心解剖学的構造とＸ線可視マーカの両方を同時に捕捉することは、可能ではないかもしれないことが示されている。

したがって、容易化されたセットアップを有する改善されたナビゲーションサポートを提供する必要が存在し得る。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に説明される態様は、ナビゲーションサポートのためのシステム、医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置、及びナビゲーションサポートのための方法にも適用されることに留意されたい。

本発明によれば、ナビゲーションサポートのためのシステムが、提供される。システムは、画像データ入力部と、データプロセッサと、マーカ検出装置と、出力インターフェースとを有する。マーカ検出装置は、対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置を検出するように構成される。画像データ入力部は、異なる角度から対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信するように構成される。Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、対象に割り当てられる。データプロセッサは、複数の２次元Ｘ線画像に基づいて対象の３次元ボリュームを再構成するように構成される。マーカの少なくとも一部は、対象の再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像において可視である。データプロセッサは、また、３次元ボリュームの外側の複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて、２次元Ｘ線画像内のマーカを識別し、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するように構成される。データプロセッサは、マーカ検出装置によって検出されたマーカの現在の空間的位置と、対象の３次元ボリュームに対するマーカの決定された空間的位置とに基づいて、対象の再構成された３次元ボリュームを対象の現在の空間的位置に位置合わせするように更に構成される。出力インターフェースは、ナビゲーションサポートのために、位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供するように構成される。

有利な効果として、マーカは、再構成された３次元ボリュームによって３次元視野として規定されるような関心領域内に配置されることを必要としないが、狭い３次元視野の外側であるが、より広い２次元視野の内側に割り当てられることができる。したがって、例えば、開腹手術の場合、マーカの更なる距離構成が、使用され、手術野に関して、より多くの作業空間を外科医に提供することができる。別の例として、低侵襲脊椎手術では、マーカは、皮膚に又は皮膚上に配置されることができ、一方、Ｘ線撮像及び特に３次元体積再構成は、皮膚領域又はその上を除いて、脊椎に焦点を合わせられることができる。

第１の例によれば、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置の決定のために、データプロセッサは、３次元ボリュームの外側の２次元Ｘ線画像からの２次元画像データを使用し、前記２次元画像データ内のマーカを検出するように構成される。

第２の例によれば、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するために、データプロセッサは、高コントラストアイテム（マーカなど）又は対象の再構成された３次元ボリュームの外側のＸ線吸収特性又は形状に関する先験的な知識を有するアイテムを視覚化する拡張視野再構成を提供するように構成される。

一例によれば、マーカ検出装置は、複数の光学トラッカ、例えばマーカを検出するように構成された光学カメラを有する。これらのカメラは、例えば、モバイルベース構造に、天井支持体に取り付けられて、及び／又は特定の実施形態では、ＣアームＸ線システムのＸ線検出器のハウジングに一体化されて提供されてもよい。

代替的に又は追加的に、非光学ナビゲーションシステムは、提供されることができる。別の例では、複数の電磁トラッカ、例えば、電磁センサは、モバイルベース構造に取り付けられて提供され、電磁センサは、マーカを検出するように構成される。更なる例では、複数の超音波ベースのトラッカ、例えば、超音波ベースのトラッカが、モバイルベース構造に取り付けられて提供され、電磁センサは、マーカを検出するように構成される。

一例によれば、３次元ボリュームの外側の２次元Ｘ線画像からの２次元画像データ内のマーカの検出のために、又は拡張視野再構成において、マーカの形状及びＸ線吸収特性に関する情報のグループの少なくとも１つが、提供され、マーカの検出前のアーチファクト補正のために使用される。

本発明によれば、対象の医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置も、提供される。この装置は、前述の例のうちの１つによるナビゲーションサポートのためのシステムを有する。この装置は、また、Ｘ線撮像システム、例えばモバイルシステム又は非モバイルシステムを有する。Ｘ線撮像システムは、対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を提供するために複数の角度から２次元Ｘ線画像を取得するように構成される。ナビゲーション装置は、Ｘ線撮像システムの空間座標系を、ナビゲーションサポートのためシステムの空間座標系とリンクさせるように構成される。

一例によれば、複数の少なくとも２つのマーカが、提供され、これらのマーカは、対象に対する一時的割り当てのために構成される。例えば、マーカは、関心領域の外側の対象に割り当てられてもよく、関心領域は、再構成された３次元ボリュームによってカバーされるように設定される。

一態様によれば、ナビゲーションサポートのための方法も、提供される。この方法は、以下のステップ、すなわち、
異なる角度から対象の身体の複数の２次元Ｘ線画像を取得するステップであって、Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、対象に割り当てられる、ステップと、
複数の２次元Ｘ線画像に基づいて対象の３次元ボリュームを再構成するステップであって、マーカの少なくとも一部が、対象の再構成された３次元ボリュームによってカバーされたボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像において可視である、ステップと、
３次元ボリュームの外側の複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて２次元Ｘ線画像内のマーカを識別し、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するステップと、
対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置を検出するステップと、
マーカの検出された現在の空間的位置と、対象の３次元ボリュームに関するマーカの決定された空間的位置とに基づいて、対象の現在の空間的位置に対象の再構成された３次元ボリュームを位置合わせするステップと、
ナビゲーションサポートのための位置合わせされた再構成３次元ボリュームを提供するステップと、
を含む。

一態様によれば、対象、すなわち対象の身体に対して異なる角度を有する２次元Ｘ線画像のセットからの情報を組み合わせることによって、対象の内部の３次元Ｘ線画像を再構成することができるＸ線撮像システムを有するナビゲートＸ線撮像システムが、提供される。

更に、対象の身体に割り当てられたマーカを追跡することができる光学カメラ又は電磁追跡を有するナビゲーションシステムが、提供される。別の例では、超音波ベースのナビゲーションシステムが、提供される。

ナビゲーションシステムは、異なるタイプの追跡を有してもよい。例えば、光学追跡は、カメラを用いて提供される。別のオプションでは、光学追跡が、例えば、光学センサ及びビーム生成のための光送信器を用いて提供される。別の例では、超音波追跡が、エコーロケーションの原理に基づいて提供される。更なる例として、無線周波数ベースの追跡が、提供される。他の組み合わせ及び融合も、提供される。

更なる例として、シングルカメラ光学追跡が、提供される。

更に、Ｘ線撮像システム及びナビゲーションシステムの両方によって検出されることができるマーカが、提供される。

更に、Ｘ線撮像システムからデータを受信し、マーカの３次元位置を計算することができるプロセッサが、提供される。特に、２次元Ｘ線画像のサブセットが、３次元Ｘ線撮像座標系におけるマーカの３次元位置を計算し、これをナビゲーションシステムの３次元座標系にリンクするのに使用される。

一例では、ナビゲーションシステムが、複数のカメラ、例えば４つのカメラを備えたモバイル衛星として提供される。ナビゲーションシステムは、機械的支持アームによってモバイルビューステーショントロリーに取り付けられる。Ｘ線システムは、３次元撮像可能な移動式Ｃアームである。Ｘ線上及びナビゲーションカメラによって可視であるマーカは、対象に取り付けられる。マーカの位置は、３次元コーンビームＣＴボリューム内にあるが、３次元画像データ生成には使用されない。マーカの位置が、計算され、ナビゲーションシステムに転送される。マーカは、３次元コーンビームＣＴボリュームにおいても、カメラシステムによって光学的にも可視であるので、Ｘ線３次元データを光学ナビゲーションシステムにマッチさせる位置合わせプロセスが、完了されることができる。

更なる例では、画像データ入力が、異なる角度から対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信する。Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、対象に割り当てられる。対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置を検出するマーカ検出装置が、提供される。データプロセッサは、複数の２次元Ｘ線画像に基づいて対象の３次元ボリュームを再構成する。マーカの少なくとも一部は、対象の再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像において可視である。データプロセッサは、３次元ボリュームの外側の複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて、２次元Ｘ線画像内のマーカを識別し、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定する。データプロセッサは、また、マーカの検出された現在の空間的位置と、対象の３次元ボリュームに対するマーカの決定された空間的位置とに基づいて、対象の現在の空間的位置に対象の再構成された３次元ボリュームを位置合わせする。出力インターフェースは、ナビゲーションのための位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供する。

一例では、３次元再構成に使用される画像部分の外側の前記２次元画像データ内のマーカを検出することと、マーカ位置決定のために拡張視野を提供することとの、両方のオプションが、組み合わせで提供される。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して説明される。

本発明の例示的な実施形態は、以下の図面を参照して以下に説明される。

ナビゲーションサポートのためのシステムの一例を概略的に示す。 対象の医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置を示す。 ナビゲーションサポートのための方法の一例のステップを示す。 図３の決定ステップに対する第１の変形例を示す。 図３の決定ステップに対する第２の変形例を示す。 モバイルベース構造に取り付けられた光学カメラの例を示す。 対象に一時的に割り当てられたマーカのセットの例を示す。 図５のマーカの別の例を示す。 マーカの更なる例を示す。 ナビゲートＸ線撮像装置の第１の例示的な撮像位置を示す。 第２の例示的な撮像位置を示す。 第１の結果として生じる取得されたＸ線画像を示す。 第２の結果として取得された生じるＸ線画像を示す。 ナビゲーションのための位置合わせされた再構成された３次元ボリュームの例を示す。 異なる視野再構成の例を示す。 異なる視野再構成の例を示す。 異なる視野再構成の例を示す。

ここで、特定の実施形態が、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。以下の説明では、同様の図面参照番号が、異なる図面においても、同様の要素に対して使用される。詳細な構成及び要素のような、本明細書で規定される事項は、例示的な実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。また、周知の機能又は構成は、不必要な詳細で実施形態を不明瞭にするので、詳細には説明されない。更に、「のうちの少なくとも１つ」などの表現は、要素のリストに先行する場合、要素のリスト全体を修飾し、リストの個々の要素を修飾しない。

図１は、ナビゲーションサポートのためのシステム１０の一例を概略的に示す。システム１０は、画像データ入力部１２と、データプロセッサ１４と、マーカ検出装置１６と、出力インターフェース１８とを有する。マーカ検出装置１６は、対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置を検出するように構成される。画像データ入力部１２は、異なる角度から対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信するように構成される。Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、対象に割り当てられる（図２及び図５も参照）。データプロセッサ１４は、複数の２次元Ｘ線画像に基づいて対象の３次元ボリュームを再構成するように構成される。マーカの少なくとも一部は、対象の再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像において可視である。データプロセッサ１４は、また、３次元ボリュームの外側の複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて２次元Ｘ線画像内のマーカを識別し、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するように構成される。データプロセッサ１４は、更に、マーカの検出された現在の空間的位置と、対象の３次元ボリュームに対するマーカの決定された空間的位置とに基づいて、対象の再構成された３次元ボリュームを対象の現在の空間的位置に位置合わせするように構成される。出力インターフェース１８は、ナビゲーションのために、位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供するように構成される。

「割り当てられた」という用語は、対象と少なくとも一時的に固定された配置で提供され得る識別可能なオブジェクトを指す。

第１のオプションでは、マーカは、対象に、例えば、対象の皮膚に取り付けられる別個のマーカとして提供される。

第２のオプションでは、マーカは、解剖学的マーカ、すなわち、Ｘ線及び光学追跡の両方において可視である対象の物理的特性として提供される。

更なるオプションでは、マーカは、Ｘ線及び電磁追跡の両方において可視である対象のインプラントとして提供される。

点線のフレーム２０は、例えば、図２に示されるナビゲートＸ線撮像装置のようなナビゲーションシステム又は別のシステムにおける、位置合わせされた再構成された３次元ボリュームの更なる使用を示す。

更に、第１の矢印２２は、画像データ入力部１２によって複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信することを示す。第２の矢印２４は、出力インターフェース１８によってナビゲーションのための位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供することを示す。マーカの現在の空間的位置の検出は、示された検出角度２６の２本の線によって示される。

フレーム２８は、画像データ入力部１２、データプロセッサ１４、及び出力インターフェース１８を共通の構造、例えば、共通のハウジング内に提供するオプションを示す。マーカ検出装置１６は、図示の例では別個であるが、マーカ検出装置１６も一体的に提供される別の例が、提供される。更なるオプションとして、画像データ入力部１２、データプロセッサ１４、及び出力インターフェース１８は、互いにデータ接続された別個のコンポーネントとして構成される。

ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、ナビゲーションサポートシステム又はナビゲーションのためのシステムと称されることもできる。

オプションでは、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、撮像システムに特有であり、すなわち、撮像システムの文脈内で実装され、ナビゲーションサポートのためのシステムの出力は、ナビゲーションシステムによって使用されることに留意されたい。

別のオプションでは、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、ナビゲーションシステムに特有であり、すなわち、ナビゲーションシステムの文脈内で実装され、ナビゲーションサポートのためのシステムの出力は、ナビゲーションシステムによって使用される。

したがって、３次元再構成のために提供される２次元Ｘ線画像の画像部分に対してマーカセグメント化を実行することが提供されるが、これらの画像部分において可視であるマーカは、生成された再構成ボリュームの一部ではない（マーカが可視である場合、不十分な２次元Ｘ線画像投影が取得された）。オプションでは、これらのマーカの３次元位置が、計算される。別のオプションでは、拡張視野再構成の使用が、提供される。

利点として、光学マーカをシステム上に配置する必要がないので、異なるタイプの画像取得システムが、使用されることができる。撮像システム及びナビゲーションシステムは、互いに独立して提供されることができる。これは、改善された互換性を提供する。

更なる利点として、位置合わせを手動で実行することは、例えば、光学的に追跡されたポインタを使用し、患者上のいくつかの点を示すことによって回避され、この手動位置合わせは、誤差を起こしやすく、時間がかかる。

更に別の利点は、関心解剖学的構造の位置がＸ線可視マーカの可能な位置から更に離れているときでさえ、位置合わせが可能であることである。

簡潔に述べると、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、Ｘ線撮像システムとＸ線可視マーカに基づく光学ナビゲーションシステムとの間の自動位置合わせが、より小さい視野のＸ線システムでも機能することを提供する。

画像データ入力部１２は、対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像をＸ線撮像システムから受信するように構成される。

一例では、ナビゲーションサポートのためのシステム１０が、対象に対する割り当てのための複数の少なくとも２つのマーカを有する（図５も参照）。

効果として、ナビゲーションシステムの、空間基準又は空間グリッドとも呼ばれる座標系を、対象の２次元Ｘ線画像を提供する任意のＸ線撮像システムのそれぞれの座標系とリンクさせることを可能にするナビゲーションサポートのためのシステム１０が、提供される。位置合わせ、すなわち、２つの座標系のリンクは、Ｘ線撮像空間から光学ナビゲーション空間への、及びその逆の移行を提供し、可能にする。

代替オプションでは、複数のＸ線可視マーカの幾何学的パターンが先験的に知られている場合、複数の取得された２次元Ｘ線画像の代わりに、単一の画像が、位置合わせのために提供される。

オプションでは、対象の再構成された３次元ボリュームの位置合わせは、撮像システムによって提供され、結果は、ナビゲーションサポートのためにシステム１０に提供される。

更なるオプションでは、対象の再構成された３次元ボリュームの位置合わせは、ナビゲーションシステムによって提供され、結果は、ナビゲーションサポートのためにシステム１０に提供される。

一例（図１には更に示されていない）では、位置合わせは、３次元光学追跡、電磁（ＥＭ）追跡など、いくつかのナビゲーションシステム依存測定システムによって達成される。別の例では、ナビゲーションシステムは、超音波ベースである。

オプションでは、ナビゲーションサポートシステム１０は、ナビゲーション又は撮像又はその両方のために提供される装置との関連で、サポートシステムとして提供される。

第１のオプションでは、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、ナビゲーションシステムとして、又はそのようなシステムの一部として提供され、医学的介入又は医学的検査中にナビゲーションを提供するように構成される。したがって、ナビゲーションシステムは、カテ室内のサポートシステムであってもよい。

第２のオプションでは、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、医学的介入又は医学的検査中に撮像を提供するように構成された撮像システムとして、又はそのようなシステムの一部として提供される。したがって、撮像システムは、カテ室内のサポートシステムであってもよい。

第３のオプションでは、ナビゲーションサポートのためのシステム１０は、医学的介入又は医学的検査中にナビゲーション及び撮像を提供するように構成されたナビゲーション撮像システム（又は撮像ナビゲーションシステム）として、又はそのようなシステムの一部として提供される。したがって、撮像ナビゲーションシステムは、カテ室内のサポートシステムであってもよい。

図２は、対象の医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置１００の一例を示す。装置１００は、前述の例のうちの１つによるナビゲーションサポートのためのシステム１０を有する。装置１００は、また、Ｘ線撮像システム１０２を有する。Ｘ線撮像システム１０２は、対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を提供するために複数の角度から２次元Ｘ線画像を取得するように構成される。この装置は、Ｘ線撮像システム１０２の空間座標系を、ナビゲーションサポートのためのシステム１０の空間座標系とリンクさせるように構成される。

ナビゲーションサポートのためのシステム１０のデータプロセッサ１４は、２つの空間座標系をリンクする。

Ｘ線撮像システム１０２は、例えば可動Ｃアーム構造１０８の端部に取り付けられた、Ｘ線源１０４及びＸ線検出器１０６を有する。ナビゲートＸ線撮像装置１００のオプションでは、Ｘ線撮像システム１０２は、モバイル撮像ベース１１２に取り付けられたＣアーム構造１０８を有するモバイルＣアームシステムなどのモバイルＸ線撮像システムである。代替オプションでは、非モバイル撮像システム、例えば部屋の天井又は床のいずれかに取り付けられた、カテーテル検査室（カテ室）又はハイブリッド手術室に恒久的に設置されるＣアームシステムも、提供される。
ナビゲートＸ線撮像装置１００は、ナビゲートＸ線撮像システムと称されることもできる。

図１によるナビゲーションサポートのためのシステム１０のオプションとして、例えばナビゲーションシステムの一部として、モバイルベース構造１１４が、示されている。マーカ検出装置は、この例ではモバイルベース構造１１４に取り付けられた、複数の光学カメラ１１６を有する。カメラ１１６は、マーカを検出するように構成される。例えば、可動上側アーム１２０を有する垂直ポスト１１８が、設けられ、これに光学カメラ１１６用のリング状支持体１２２が、設けられる（図４も参照）。

代替実施形態（図示せず）では、天井に取り付けられた固定Ｃアームシステムの場合、カメラ１１６を備えたマーカ検出装置は、専用のブーム又はアームの手段によって部屋の天井に取り付けられてもよい。この実施形態では、カメラ１１６の一部又は全部を固定ＣアームシステムのＸ線検出器１０６のハウジングに組み込むことも可能である。

更なるオプション（図示せず）では、光学カメラが、例えば、固定ベース構造又は固定壁取り付け支持構造に取り付けられる。

オプションとして図２に示される例では、複数の電磁トラッカ（図示せず）を有する電磁追跡装置１２４は、ベース、例えばモバイルベース構造１１２に取り付けられて提供される。電磁追跡装置１２４は、マーカを検出するように構成される。

図示されていない更なるオプションでは、電磁追跡装置は、固定構造、例えば固定ベース構造、固定壁取り付け支持構造、又は固定天井取り付け支持構造に取り付けられる。一例として、電磁トラッカは、患者テーブルとも称される物体支持体に取り付けられる。

一例では、３次元ボリューム外側の２次元Ｘ線画像からの２次元画像データ内のマーカの検出のために、又は拡張視野再構成において、マーカの形状及びマーカのＸ線吸収特性に関する情報のグループのうちの少なくとも１つが、提供され、マーカの検出前のアーチファクト補正のために使用される。

一例として、マーカなどの高コントラストアイテムは、したがって、マーカ位置決定に十分な程度まで視覚化される。

第１の例では、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置の決定のために、データプロセッサ１４は、３次元ボリュームの外側の２次元Ｘ線画像からの２次元画像データを使用し、前記２次元画像データ内のマーカを検出するように構成される。

マーカは、３次元再構成の視野がマーカの空間的位置を包含するのに十分な大きさである場合、３次元再構成においてアーチファクトを引き起こす２次元画像の小さすぎるサブセット内に存在する。したがって、３次元ボリューム再構成のために使用される画像部分は、マーカフリー又はマーカレスである。単純に言えば、マーカは、３次元ボリューム再構成のために使用される画像内に不十分に存在する。

モデルベースの解決策の第１のオプションでは、Ｘ線可視マーカは、３次元コーンビームＣＴ／ＸｐｅｒＣＴ再構成を実行するために使用される２次元Ｘ線画像のサブセット上で検出される。Ｘ線可視マーカの特定の形状又はパターン（一組の丸い球が使用されているという知識など）は、３次元コーンビームＣＴ／ＸｐｅｒＣＴ再構成ボリュームの関係においてこれらのマーカの正確な３次元位置決定を可能にするのに使用される。

一例として、３次元オブジェクトの検出は、限られたセットの２次元Ｘ線画像を用いて再構成を実行することによって提供される。最も単純な形態は、既知の直径を有する丸い球体の検出であり、その正確な３次元位置は、異なる角度からの２つの２次元Ｘ線画像のみに基づいて再構成されることができる。先験的な形状情報が知られている場合、より高度な形状が、再構成されることもできる。特定のマーカ配置の場合、３次元位置は、単一の２次元Ｘ線画像を使用して計算されることができるが、複数の画像の使用は、前記計算の深度誤差を最小化するために好ましい。

これらのマーカの位置及び３次元ＣＢＣＴボリューム情報の知識は、光学ナビゲーションシステムに転送される。

マーカの位置の知識は、また、電磁ベース（ＥＭベース）、超音波ベース（ＵＳベース）、又は他の技術ナビゲーションシステムによるものであることができる。

一例として、マーカの位置は、例えばＤＩＣＯＭメタデータを介して明示的に転送されることができ、又は３次元再構成ボリューム内に符号化されることができる。後者の例は、再構成のボリュームサイズを増加させることによるものであり、３次元ボリュームの元の視野サブセットに対して解剖学的再構成のみを実行する間に、「拡張視野」領域内のＸ線マーカの３次元再構成を実行することによるものである。別の例は、計算されたマーカ位置における合成マーカの配置である。

光学ナビゲーションシステムは、Ｘ線マーカ位置を使用して、光学ナビゲーション空間に対する３次元コーンビームＣＴボリュームの自動位置合わせを実行する。一例として、Ｘ線可視マーカの位置は、大きな視野の自動位置合わせ方法と同様に、拡張視野領域内で使用又は検出される。

一例では、ナビゲーションシステムによって可視の（光学）マーカと、撮像システムによって可視のＸ線マーカとの既知の関係が提供される。オプションとして、両方のシステムにおいて可視であるマーカが、提供されるが、既知のパターンにおける光学マーカ及びＸ線マーカの配置も、また、別のオプションとして提供される。

第２の例では、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するために、データプロセッサ１４は、高コントラストアイテム（マーカなど）又は対象の再構成された３次元ボリュームの外側のＸ線吸収特性又は形状に関する先験的な知識を有するアイテムを視覚化する拡張視野再構成を提供するように構成される。

マーカは、再構成された３次元ボリューム内に存在しないか、又は不十分に存在する。したがって、再構成された３次元ボリュームは、マーカフリー又はマーカレスである。

拡張視野ベースの解決策の更なるオプションでは、拡張視野再構成が、高コントラストアイテム又はコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）ボリュームの標準視野ＦＯＶの外側のＸ線吸収特性又は形状に関する先験的な知識を有するアイテムの視覚化を可能にするために使用される。すなわち、ＣＢＣＴボリュームの標準ＦＯＶは、拡張３次元ボリュームの「コア」に対応し、そのために、対象の解剖学的構造のコア３次元画像データが、計算されることができる。

コアを越えた「拡張された」視野における再構成は、解剖学的構造の画像アーチファクトを引き起こすことを回避するために３次元画像データを生成するために使用されず、これは、ナビゲーション手順中の誤解釈又は誤ったガイダンスのリスクをもたらし得、特にこれらのアーチファクトの影響を受けると予想されることができる空間的位置について、患者の危害をもたらす。この拡張ＦＯＶでは、３次元マーカのみが、そのような高コントラストアイテム及び／又は特定の（投影された）マーカ形状又はＸ線吸収特性にマッチするアイテムが現れる、（疎な）２次元画像データから再構成される。

例えば、ナビゲーション中の患者の危害を回避するために、特定の閾値を下回る標準視野の外側の全てのボクセルを黒色にすること、及び／又はスキャンのアーチファクトのない視野領域を示すリングをＸｐｅｒＣＴボリュームに描画することが、提案される。画像の歪みは、位置合わせに使用されるＸ線可視マーカの形状にも影響するが、単純な形状（球など）が使用される場合、図９ａ乃至９ｂの文脈でも説明されるように、球体（又は楕円体状の再構成構造）の重心は、場合によっては保存される。

任意選択で、専用フィルタ又は後処理ステップは、予測可能なアーチファクトを補正するのに使用されることができる。例えば、マーカの形状が既知である、例えば５ｍｍの丸い球である場合、アーチファクトが、予測され、補正されることができる。この補正は、マーカの幾何学的表現及び３次元ボリューム内のマーカの画像（ハウンスフィールド）強度を含む。また、強度低下が、補正されることができる。そのような補正は、ナビゲーションシステム上のマーカ検出アルゴリズムの修正を回避するか、又はマーカの外観が再構成の通常の視野内にあるかのように類似するので、ナビゲーションシステムの既存のマーカ検出及び位置合わせアルゴリズムの不正確さを解決する。標準視野までのＸ線可視マーカの距離が遠ければ遠いほど、アーチファクトを補償するためにマーカの先験的情報を知る必要性が大きくなる。

図２は、また、Ｘ線撮像のためにＸ線源１０４とＸ線検出器１０６との間に対象１２８を配置する対象支持体１２６を示す。図２は、対象支持体１２６の隣に配置された第１のスタッフ部材１３０及び第２のスタッフ部材１３２を有する例示的な状況を示す。

表示装置１３４は、例えばナビゲーションサポートのためのシステム１０又はナビゲートＸ線撮像装置１００を動作させるために、提供される。

一例では、モバイルベース構造１１４、可動上側アーム１２０を有する垂直ポスト１１８、及び取り付けられた光学カメラ１１６を有するリング状支持体１２２は、モバイルナビゲーションシステム１３６の基本部品を提供する。オプションでは、モバイルナビゲーションシステム１３６が、表示装置１３４も有する。

図３は、ナビゲーションサポートのための方法２００の一例のステップを示す。方法２００は、以下のステップを含む。
-取得ステップ２０２において、対象の身体の複数の２次元Ｘ線画像が、異なる角度から取得される。Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、対象に割り当てられる。
-再構成ステップ２０４において、複数の２次元Ｘ線画像に基づく対象の３次元ボリュームが、再構成される。マーカの少なくとも一部は、対象の再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像において可視である。
-識別ステップ２０６では、２次元Ｘ線画像内のマーカは、３次元ボリュームの外側の複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて識別され、決定ステップ２０８では、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置が、決定される。
-検出ステップ２１０において、対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置が、検出される。
-位置合わせステップ２１２において、対象の現在の空間的位置に対する対象の再構成された３次元ボリュームは、マーカの検出された現在の空間的位置と、対象の３次元ボリュームに対するマーカの決定された空間的位置とに基づいて位置合わせされる。
-提供ステップ２１４において、位置合わせされた再構成された３次元ボリュームは、ナビゲーションのために提供される。

ナビゲーションサポートのための方法は、ナビゲーションサポート情報を提供するための方法と称されることもできる。

例として、複数の２次元Ｘ線画像は、Ｘ線撮像システムによって取得される。例えば、異なる角度からの対象の複数の２次元Ｘ線画像は、少なくとも１８０°の範囲をカバーする。

別の例では、異なる角度からの対象の複数の２次元Ｘ線画像が、少なくとも１１０°の範囲、例えば約１１０乃至１５０°の範囲をカバーする。

例えば、マーカは、２次元Ｘ線画像のいくつかにおいて可視である。

対象に割り当てられたマーカの現在の空間的位置は、ナビゲーションシステムによって検出される。

本方法の一例では、ナビゲーションのために位置合わせされた再構成３次元ボリュームを提供するために、複数の２次元Ｘ線画像の空間座標系は、ナビゲーションシステムの空間座標系とリンクされる。

一例では、マーカが、モバイルベース構造に取り付けられた複数の光学カメラによって検出される。一例では、マーカが、モバイルベース構造に取り付けられた電磁追跡装置によって検出される。

一例では、マーカの全ては、対象の３次元ボリュームの外側に配置され、一方、マーカは、２次元Ｘ線画像のうちのいくつかにおいて可視である。

一例では、２次元Ｘ線画像が、撮像されたボリュームに関し、再構成された３次元ボリュームは、撮像されたボリュームの第１のサブボリュームを形成し、撮像されたボリュームの残りは、第２のサブボリュームを形成する。第１のサブボリューム及び第２のサブボリュームは、撮像されたボリュームのサブセットを形成する。第１のサブボリュームに関する画像データは、対象の３次元ボリュームの再構成のために使用される。第２のサブボリュームに関する画像データは、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するために使用される。

２次元Ｘ線画像は、空間点に関する画像データを有し、空間点の一部は、正確な再構成が可能であるように、いくつかの画像によって十分にカバーされる。カバレッジの程度は、所定の閾値として提供されてもよい。

マーカの現在の空間的位置を検出することは、マーカを追跡することと称されることもある。

一例では、再構成のために、再構成の所定の精度を可能にする２次元Ｘ線画像の部分の第１の部分が、選択され、一方、２次元Ｘ線画像の部分の第２の部分は、選択解除される。

一例では、２次元Ｘ線画像が、対象の２次元視野を提供し、対象の３次元ボリュームは、対象の３次元視野を提供し、３次元視野は、２次元視野の選択された部分であり、マーカは、２次元視野の選択された部分の外側の視野内に配置される。

図３ａは、図３において上述された決定ステップ２０８の第１の例を示す。図３ａによれば、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するために、３次元ボリュームの外側の２次元Ｘ線画像からの２次元画像データが、使用され（２１８）、マーカが、前記２次元画像データ内で検出される。

図３ｂは、図３において上述された決定ステップ２０８の第２の例を示す。図３ｂによれば、図３ａの以前の例に代えて又はそれに加えて、対象の３次元ボリュームに対するマーカの空間的位置を決定するために、拡張視野再構成が、提供され（２２８）、高コントラストアイテム（マーカなど）又は対象の再構成された３次元ボリュームの外側のＸ線吸収特性又は形状に関する先験的な知識を有するアイテムを視覚化する。

本方法の一例では、検出のために、マーカの形状に関する情報が、提供される。

一例では、対象の３次元ボリュームの外側のボクセルが、閾値を適用することによってフィルタリングを受け、所定の閾値を下回るすべてのボクセルを所定の画像値に変更し、例えばボクセルを黒に変更する。別の例では、対象の３次元ボリュームに属するボクセルが、例えば対象の３次元ボリュームを囲む円で、示される。

図４は、リング状支持体１２２に取り付けられた複数の光学カメラ１１６の例を示す。カメラ１１６は、マーカを検出するように構成される。

別のオプションでは、マーカを検出するように構成された単一の光学カメラが、提供される。

図５には、マーカ１３６のセットが設けられた例が、示されており、このマーカ１３６は、対象１２８に対する時間的割り当てのために構成されている。示されるように、マーカのセットは、例えば計画された介入の領域の周囲又は外側に準備された、対象に一時的に割り当てられる。一例では、マーカ１３６が、関心領域の外側の対象に割り当てられるように構成され、関心領域は、再構成された３次元ボリュームによってカバーされるように設定される。

また、示されるのは、更には示されない制御コンソールのグラフィカルユーザインタフェースとして提供され得るディスプレイ１３８である。ディスプレイ１３８は、タブレットディスプレイとして提供されることができる。

図５ａは、図５のマーカ１３６の別の例を示す。マーカ１３６は、非対称パターンで示されていることに留意されたい。好ましい例では、マーカ１３６が、不規則なパターンで提供される。

別の例では、マーカ１３６が、規則的なパターンで提供される。

更なる例では、マーカ１３６が、対称パターンで提供される。

マーカ１３６は、それらの空間回転角度に関して検出可能であるように提供され得る。一例では、マーカ１３６が、それぞれ６自由度の移動、すなわち、空間におけるそれらの可能な位置及び向きを有する２次元Ｘ線画像において検出可能であるように提供される。

一例では、マーカ１３６が、図５ａのように、マーカフィールドを提供するように配置された個々のマーカとして提供される。マーカ１３６は、個々の物理的オブジェクトとして提供されてもよい。オプションでは、マーカ１３６は、個々のマーカとして提供される。別のオプションでは、マーカ１３６は、マーカのセットとして提供される。

別の例では、マーカ１３６は、図５ｂのように、マーカアレイを提供するように配置された接続されたマーカとして提供される。マーカ１３６は、単一の物理的オブジェクトを形成するために、マーカベース１４０に取り付けられて提供されてもよい。マーカベース１４０は、対象に取り付けられることができる。

図６ａ及び図６ｂは、ナビゲーションシステムがＸ線撮像システム１０２から物理的に分離されている、いわゆるモバイルビューステーションに取り付けられている例を示す。

図６ａは、第１の撮像位置におけるナビゲートＸ線撮像装置１００を示す。見られることができるように、Ｘ線源１０４及びＸ線検出器１０６は、対象の側から、例えばほぼ水平に、撮像方向を提供するように配置される。

図６ｂは、第２の撮像位置におけるナビゲートＸ線撮像装置１００を示す。見られることができるように、Ｘ線源１０４及びＸ線検出器１０６は、対象の下から、例えばほぼ垂直に、撮像方向を提供するように配置される。

Ｘ線可視マーカ１３６は、２次元Ｘ線画像のサブセット、例えば第１の位置及び第２の位置において、例えば自動的に、検出され、検出されたマーカ１３６は、拡張３次元コーンビームＣＴボリューム内のマーカの３次元位置を計算するために使用される。

図７ａは、第１の撮像位置におけるナビゲートＸ線撮像装置１００のＸ線取得の結果としての脊椎構造１４４の第１のＸ線画像１４２を示す。マーカ１３６は、第１のＸ線画像１４２の上部において可視である。

図７ｂは、第２の撮像位置におけるナビゲートＸ線撮像装置１００のＸ線取得の結果としての脊椎構造１４４の第２のＸ線画像１４６を示す。マーカ１３６は、第２のＸ線画像１４６の上部及び中央部において可視である。

図８は、ナビゲーションのための位置合わせされた再構成された３次元ボリュームの例の図１４８を示す。図８は、脊椎構造１４４の側面図を示す。背骨構造１４４が、可視であり、マーカ１３６も、描かれている。

図６ａ及び図６ｂは、Ｘ線可視マーカが、図７ａ及び図７ｂの２次元Ｘ線画像のサブセットにおいて、例えば、第１の位置及び第２の位置において検出され、図８に示されるように、拡張３次元コーンビームＣＴボリューム内のマーカの３次元位置を計算するために使用されることを示す。

図９ａ、図９ｂ、及び図９ｃは、更なる説明のための異なる視野の再構成の例を示す。

図９ａは、標準視野再構成１５０を示す。マーカは、多数の強調表示されたドット１５２として示される。見られることができるように、円形の中心フィールド内のマーカのみが、２次元ＣＴスキャンによって十分にカバーされ、それらを識別し、それらを画像内に示すことができる。

図９ｂは、拡張視野再構成１５４を示す。中心フィールドの外側のマーカが、示されるが、標準視野内のマーカほど正確ではなく、例えば参照番号１５６で示される。

図９ｃは、閾値拡張視野再構成１５８を示す。中心フィールドの外側のほとんどのマーカは、正しい重心で示される。

図示されない更なる例では、補正後の正確な再構成が、提供され、円形ドットの均一なグリッドを示す。

再構成空間からマーカを移動させる３次元視野よりも大きいマーカ１３６の配置は、補償され、すなわち、上述の撮像処理のうちの１つによって解決される。

２次元画像と３次元ボリュームとの関係は、ＣＴ撮像プロセスから既知である。３次元視野は、３次元シリンダとして提供されてもよい。３次元視野は、十分な数の２次元画像によって見られるボクセルに基づいており、したがって、３次元ボリュームの再構成を可能にする。一例では、３次元ボリュームは、すべての投影において見られる空間内の点に関連する。

オプションでは、２次元画像が、提供され、マーカが十分な距離にあり、マーカパターンの３次元幾何構成が既知である場合、マーカは深度推定を用いても２次元で検出可能である。したがって、３次元ボリュームは、マーカ部分がない状態に保たれる。したがって、正確な再構成に対する領域の外側のマーカの位置は、再構成の精度を向上させる。

一例では、再構成精度は、マーカの位置又は中心点が検出可能であるために実際の物理的位置から１ｍｍ未満逸脱する必要があるときに提供される。

２次元画像によって不十分にカバーされる部分は、マーカの検出及び位置特定のために使用される。

簡潔に述べると、２次元視野と３次元視野の差（又はデルタ）は、マーカの位置合わせのために使用される。

したがって、３次元視野の外側のマーカは、それ自体は信頼性が低いが、それぞれマーカ位置検出及び決定に十分に良好である画像データに属する。

３次元視野の外側のマーカの画像部分は、変形を受ける可能性があるが、マーカの既知のサイズ及び形状などの幾何学的情報が使用されるとき、画像データは、それに応じて適合、すなわち補正されることができる。一例として、２次元画像では、中心点が、３次元で検出され、マーカのモデルが、より詳細な位置検出のために使用される。

したがって、知識は、３次元データを修正するために３次元に追加される。一例では、マーカの決定された位置が、３次元ボリュームに情報を追加することによって、又は３次元データに添付された別個のメタデータとしてそれらを送信することによって通信される。

用語「対象」は、個体とも称され得る。「対象」は、更に、患者とも称され得るが、この用語は、任意の病気又は疾患が対象に実際に存在するかどうかを示さないことに留意されたい。

効果として、一例では、光学ナビゲーションシステムは、一般的な小視野Ｃアームシステムと互換性があるが、Ｘ線システム上に光学マーカがない小視野Ｘ線システムとの自動位置合わせを実行する。

適用分野は、３次元可能モバイルＣアームＸ線システム、例えば３次元モバイルＣアーム投影介入ガイド療法システムである。更なる適用分野は、光学ナビゲーションシステムである。

一例では、プロセッサによって実行されると、プロセッサが上記の例のうちの１つの方法を実行することを可能にするコンピュータ可読コード又は命令を有するコンピュータプログラムが、提供される。

別の例では、上記の例のうちの１つによる装置を制御するためのコンピュータプログラム又はプログラム要素が、提供され、このプログラム又はプログラム要素は、処理ユニットによって実行されるとき、上記の方法の例のうちの１つの方法ステップを実行するように構成される。

更なる例では、前述の例のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体が、提供される。

本発明の別の例示的な実施形態において、適切なシステム上で、前述の実施形態のうちの１つによる方法の方法ステップを実行するように構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が、提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されてもよく、又は本発明の実施形態の一部であってもよい１つより多いコンピュータユニットにわたって分散されてもよい。この計算ユニットは、上述の方法のステップを実行する又はその実行を誘導するように構成されてもよい。更に、それは、上述の装置の構成要素を動作させるように構成されてもよい。計算ユニットは、自動的に動作するように、及び／又はユーザのオーダを実行するように、構成されることができる。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてもよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するように備えられてもよい。

本発明の態様は、コンピュータによって実行され得るコンピュータ可読記憶装置上に記憶されたコンピュータプログラム命令の集合であってもよく、コンピュータプログラム製品において実施されてもよい。本発明の命令は、スクリプト、解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）又はＪａｖａクラスを含むが、これらに限定されない、任意の解釈可能又は実行可能コードメカニズムあってもよい。命令は、完全な実行可能プログラム、部分的な実行可能プログラム、既存のプログラムに対する修正（例えば、アップデート）又は既存のプログラムに対する拡張（例えば、プラグイン）として提供されることができる。更に、本発明の処理の一部は、複数のコンピュータ又はプロセッサに分散されてもよい。

上述のように、処理ユニット、例えばコントローラは、制御方法を実施する。コントローラは、必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、様々な方法で実施されることができる。プロセッサは、必要とされる機能を実行するために、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされる１つ以上のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。しかしながら、コントローラは、プロセッサを使用して又は使用せずに実施されてもよく、幾つかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（１つ以上のプログラムされるマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組み合わせとして実施されてもよい。

本開示の様々な実施形態に使用され得るコントローラコンポーネントの例は、これらに限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートの手段によって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方をカバーする。

更に、コンピュータプログラム要素は、上述の方法の例示的な実施形態の手順を満たすために必要なすべてのステップを提供することができてもよい。

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ＣＤ-ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が、提示され、コンピュータ可読媒体は、それに記憶されたコンピュータプログラム素子を有し、そのコンピュータプログラム素子は、前述のセクションによって説明される。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶及び／又は配布され得るが、インターネット又は他の有線もしくは無線通信システムを介してなど、他の形態で配布されてもよい。

しかしながら、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブのようなネットワーク上で提示されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされることができる。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、コンピュータプログラム要素をダウンロード可能にするための媒体が、提供され、このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの１つによる方法を実行するように構成される。

本発明の実施形態は、それぞれ異なる主題を参照して説明されることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、方法タイプの請求項を参照して説明され、他の実施形態は、装置タイプの請求項を参照して説明される。しかしながら、当業者は、上記及び下記の説明から、別段の通知がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組み合わせも、本出願で開示されていると見なされることを理解するのであろう。しかしながら、全ての特徴は、組み合わされて、特徴の単純な合計よりも高い相乗効果を提供することができる。

本発明は、図面及び前述の説明において図示され、詳細に説明されているが、そのような図示及び説明は、例示的又は典型的であり、限定的ではないと見なされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示及び従属請求項の検討から、請求項に記載の発明を実施する際に当業者によって理解され、達成されることができる。

請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に記載されたいくつかのアイテムの機能を満たしてもよい。特定の方策が相互に異なる従属請求項において言及されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 画像データ入力部と、
   データプロセッサと、
   マーカ検出装置と、
   出力インターフェースと、
   を有し、
   前記マーカ検出装置が、対象に割り当てられたマーカのセットの現在の空間的位置を検出するように構成され、
   前記画像データ入力部は、異なる角度から前記対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を受信するように構成され、前記マーカのセットは、前記Ｘ線画像において可視であり、
   前記データプロセッサは、
   前記複数の２次元Ｘ線画像に基づいて前記対象の３次元ボリュームを再構成し、前記マーカのセットの少なくとも一部は、前記対象の前記再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、
   前記３次元ボリュームの外側の前記複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて、前記２次元Ｘ線画像内の前記マーカの前記少なくとも一部を識別し、前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの空間的位置を決定し、
   前記マーカ検出構成によって検出された前記マーカの前記現在の空間的位置と、前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記決定された空間的位置とに基づいて、前記対象の前記再構成された３次元ボリュームを前記対象の現在の空間的位置に位置合わせする、
   ように構成され、
   前記出力インターフェースは、ナビゲーションサポートのために、前記位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供するように構成される、
   ナビゲーションサポートのためのシステム。
2. 前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記空間的位置を決定するために、前記データプロセッサは、前記３次元ボリュームの外側の前記２次元Ｘ線画像からの２次元画像データを使用し、前記２次元画像データ内の前記マーカを検出するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記空間的位置を決定するために、前記データプロセッサは、形状又はＸ線吸収特性に関して先験的な知識が利用可能であるアイテム又は高コントラストアイテムの視覚化を含む拡張視野再構成を提供するように構成され、前記アイテムは、前記対象の前記３次元ボリュームの外側の前記２次元画像データに現れる、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記マーカ検出装置は、前記マーカを検出するように構成された複数の光学カメラを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記マーカ検出装置は、ベースに取り付けられた電磁追跡装置を有し、前記電磁追跡装置は、前記マーカを検出するように構成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記３次元ボリュームの外側の前記２次元Ｘ線画像からの前記２次元画像データにおける前記マーカの検出のために、前記マーカの形状及びＸ線吸収特性に関する情報のグループのうちの少なくとも１つが、提供され、前記マーカの検出前のアーチファクト補正のために使用される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 対象の医学的介入のためのナビゲートＸ線撮像装置において、前記装置が、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のナビゲーションサポートのためのシステムと、
   Ｘ線撮像システムと、
   を有し、
   前記Ｘ線撮像システムは、前記対象の身体の複数の取得された２次元Ｘ線画像を提供するために複数の角度から２次元Ｘ線画像を取得するように構成され、
   前記装置は、前記Ｘ線撮像システムの空間座標系を、前記ナビゲーションサポートのためのシステムの空間座標系とリンクするように構成される、
   ナビゲートＸ線撮像装置。
8. 前記対象への一時的割り当てのために構成された複数の少なくとも２つのマーカを更に有する、請求項７に記載の装置。
9. 前記マーカは、前記対象に割り当てられるように構成され、前記対象は、関心領域の外側にあってもよく、前記関心領域は、前記再構成された３次元ボリュームによってカバーされるように設定される、請求項７又は８に記載の装置。
10. ナビゲーションサポートのための方法において、
    異なる角度からの対象の複数の２次元Ｘ線画像を取得するステップであって、Ｘ線画像において可視であり、ナビゲーションシステムによって検出可能であるマーカのセットが、前記対象に割り当てられる、ステップと、
    前記複数の２次元Ｘ線画像に基づいて前記対象の３次元ボリュームの再構成するステップであって、前記マーカの少なくとも一部は、前記対象の前記再構成された３次元ボリュームによってカバーされるボリュームの外側に配置され、前記マーカは、前記２次元Ｘ線画像において可視である、ステップと、
    前記３次元ボリュームの外側の前記複数の２次元Ｘ線画像の画像データに基づいて前記２次元Ｘ線画像内の前記マーカを識別し、前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの空間的位置を決定するステップと、
    前記対象に割り当てられた前記マーカの現在の空間的位置を検出するステップと、
    前記マーカの前記検出された現在の空間的位置及び前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記決定された空間的位置に基づいて、前記対象の前記再構成された３次元ボリュームを、前記対象の現在の空間的位置に位置合わせするステップと、
    ナビゲーションサポートのために前記位置合わせされた再構成された３次元ボリュームを提供するステップと、
    を有する方法。
11. 前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記空間的位置を決定するために、前記３次元ボリュームの外側の前記２次元Ｘ線画像からの２次元画像データが、使用され、前記マーカが、前記２次元画像データにおいて検出される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記対象の前記３次元ボリュームに対する前記マーカの前記空間的位置を決定するために、形状又はＸ線吸収特性に関する先験的な知識が利用可能であるアイテム又は高コントラストアイテムの視覚化を含む拡張視野再構成が、提供され、前記アイテムは、前記対象の前記３次元ボリュームの外側の前記２次元画像データに現れる、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. プロセッサによって実行されると、前記プロセッサが請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法を実行することを可能にするコンピュータ可読コード又は命令を含むコンピュータプログラム。
14. 請求項１３に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読媒体。

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