JP2008142400A

JP2008142400A - 医用撮影装置

Info

Publication number: JP2008142400A
Application number: JP2006334618A
Authority: JP
Inventors: Han-Joon Kim; 漢俊金
Original assignee: Imagnosis Inc
Current assignee: Imagnosis Inc
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008072398A1

Abstract

【課題】ＣＴ撮影像と、カメラで撮影された写真とを関連付けて、患者の治療や診断の評価を行う際に、両者の関連付けが困難であるという課題があった。
【解決手段】第１の撮影器材としてのたとえばＣＴ１７と、第２の撮影器材としてのたとえばデジタイザー１８とを、共通の撮影用移動部材としてのアーム１４ｂおよび１４ｃに取り付ける。そして、アーム１４が一体的に被写体である人体（患者）の周囲を回転することにより、同時に、同一の座標系に基づいて、被写体である人体（患者）の内部画像（断層画像）および表面画像を得ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、医用撮影装置に関し、特に、ＣＴ、ＭＲＩ等の患者（人体）の内部構造を撮影することができる医用撮影器材と、患者（人体）の表面を撮影することができる撮影器材、特に患者表面の三次元画像を撮影することのできる撮影器材との組み合わせにより実現される医用撮影装置に関する。

ＣＴ、ＭＲＩ等の撮影機器で撮影された三次元医用画像情報が臨床現場で多用されている。
この三次元医用画像情報を臨床で用い、治療前後の形態的な変化や、任意に作成した断面像上における病巣の大きさや形状等を定量的に評価する上で、三次元画像および二次元画像の位置や向きを一定の位置に揃えて作成することが必要であり、重要である。

しかし、医用画像情報は、全て、その撮影時に画像情報の向きや位置を決めるための座標系が決定される。このため、撮影の度に、データの座標系および表示向きが個々に決まり、複数の撮影データを共通の座標系で比較することが難しいという課題があった。
そこで、本願発明者は、既に、三次元医用画像の立体構築像において、解剖学的な特徴点を基に定義される解剖学的な基準面に基づき、画像の表示向きおよび座標系を統一する方法を提案している。（特許文献１参照）
特許文献１に開示された技術を用いると、たとえばＣＴ撮影データを表示し、骨上の特徴点を用いて、解剖学的な向きを設定できる。また、ＣＴ撮影データに基づく三次元画像情報は、皮膚等の軟組織の形態情報を骨同様に描出可能であるため、顔表面形状をＣＴ値の調整により表示させ、骨格形態と関連させて、形態的な評価、診断または治療計画の立案を行うことも可能である。
ＷＯ０１／０３０６５Ａ１

ところで、顔（皮膚）上の特徴点を用い、顔面頭蓋の位置決めをし、顔（皮膚）上の特徴点でたとえば正面向きを定義し、形態評価を行うことが必要な場合がある。なぜなら、骨の特徴に基づき決定された向きにおける調和と、顔の特徴に基づき決定された向きにおける調和とが、必ずしも一致するとは限らないからである。それゆえ、骨上の特徴および顔上の特徴の双方に基づいて確認することにより、患者に対して、より良い形態的評価、診断、または治療計画を立てることができる。

ところが、ＣＴ撮像データに基づく三次元画像において、ＣＴ値の調整により顔表面形状を表示させても、ＣＴ撮影像の場合は、眉毛や色等の情報がないため、顔（皮膚）上の特徴点の特定が、立体的な凹凸のある箇所に限られ、皮膚上では凹凸が明瞭でないことが多く、特定できる特徴点が少なく、特徴点の特定が困難であるという課題がある。
従来、多くの皮膚上の特徴点は、顔写真上で定義されてきたため、写真のような色や毛の情報がある方が、皮膚上での特徴点の特定には有利である。

また、ＣＴ撮影像の描出像は、撮影時の設定によるが、一般に細かく撮影する場合、被爆量が増えるという課題があり、皮膚の描出は、写真ほどの細かさには至っていないというのが現状である。
さらに、ＣＴ撮影像では、顔面頭蓋の撮影像の場合、歯の治療に用いた金属修復物等による像の乱れ（アーチファクト）が生じ易く、口許の皮膚形態が像の乱れのためにきれいに描出されないという課題があり、特に、口腔外科および歯科の臨床で、顎骨や歯並びの矯正を行う際に、口許の特徴点の特定を、皮膚上では行いにくいという課題があった。

これらの課題を解消するため、たとえば三次元カメラ（スリット状のレーザ光で入力対象をスキャンし、その反射光をＣＣＤカメラで受光し、三角測距の原理で被写体との距離情報を得て、三次元データ化することのできるカメラ）や二次元画像を得る通常のカメラ（デジタルカメラ等）を用い、これらカメラで別途撮影した三次元写真または二次元写真と、ＣＴ撮影像とを関連づけて評価することが試みられている。

しかし、上記カメラで撮影された写真と、ＣＴ撮影像とは、別々に、異なる時に撮影されるため、カメラデータとＣＴデータとの座標系が異なり、その関連づけの精度が乏しいという問題に遭遇する。また、カメラおよびＣＴは、別々に撮影されるため、撮影時の患者の姿勢（たとえば、ＣＴ撮影では、患者が仰向けに寝た状態で撮影され、カメラ撮影では患者は座った状態で撮影されるとすれば、患者の顔面の筋肉の様子が全く異なるものとなってしまう）や、患者の表情も変わっているので、両データを位置合わせする際の精度には限界がある。つまり、顎に対する顔の上下左右への向きにより表情筋や皮下脂肪の分布が変わるとともに、表情によっても、顔や皮膚の形状は影響を受ける。もちろん、体と顎との位置関係によっても、顔の形態はさらに影響を受けるので、同じ条件、同じ表情等で撮影されたＣＴデータおよびカメラデータを得て、両者を比較するのが望ましい。

この発明は、このような背景のもとになされたもので、第１の撮影器材（たとえばＣＴ、ＭＲＩ等）の人体内部を医用撮影することができる機器と、第２の撮影器材（たとえばビデオカメラ、デジタルカメラ、デジタイザー等）という人体表面を撮影することができる器材とを用い、被写体である人体（患者）を同時に同一の座標系に基づいて撮影することのできる医用撮影装置を提供することを主たる目的とする。

請求項１記載の発明は、被写体である人体が位置決めされる被撮影位置と、前記被撮影位置の周囲を回転することのできる撮影用移動部材と、前記撮影用移動部材に搭載され、被撮影位置の人体を同時に撮影するための第１の撮影器材および第２の撮影器材と、を備え、前記第１の撮影器材は、人体内部を医用撮影することができる器材であり、前記第２の撮影器材は、人体表面を撮影することができる器材であることを特徴とする、医用撮影装置である。

請求項２記載の発明は、前記第２の撮影器材は、レーザビームを照射し、その反射光をＣＣＤで受光する非接触型デジタイザーを含むことを特徴とする、請求項１記載の医用撮影装置である。
請求項１記載の構成は、より具体的には、撮影用移動部材（たとえば撮影用のアームの先端部）に、第１の撮影機器としてのたとえばＣＴ、ＭＲＩ等の人体内部を医用撮影することのできる器材が設置されている。そのアームの先端、または別のアームの先端に、さらに、第２の撮影器材としての、たとえばデジタイザー、ビデオカメラまたはデジタルカメラ等の人体表面を撮影することのできる器材が設置されている。

撮影用移動部材としてのたとえばアームは、予め定める支軸を中心に一体的に回転し（たとえばアームが複数本あれば、複数本のアームは一体的に回転する。）、被撮影位置に位置決めされた被写体である人体の周囲を共通の軌跡で３６０°回転し、人体を撮影することができる。このため、第１の撮影器材および第２撮影器材を、回転方向に沿って配置していた場合、両者の撮影座標系を関連づけて把握することができ、人体内部の医用撮影データと、カメラデータとの関連づけが容易にかつ正確に行え、医用撮影画像と写真画像とを、同じ向きや位置で観察し、評価することができる。

第２の撮影器材としては、請求項２記載のように、非接触型デジタイザーを使用すると、立体的な写真像を得ることができ、より容易に、医用撮影データに基づく三次元画像と、写真撮影された立体像とを精度良く関連づけ、あるいは、重ねて表示でき、人体（患者）の形態評価や治療計画を行い易いという利点がある。

この発明によれば、撮影用移動部材に、医用三次元画像を撮影するための第１の撮影器材および人体表面を撮影するための第２の撮影器材の双方を装着することで、同時に、同じ状態の患者のたとえば顔データについて、顔面内部のデータおよび顔面表面のデータを得ることができ、それらデータを共通の座標系に基づいて比較および対比することができる。

このため、従来のように、別の時期に撮った異なった姿勢、異なった状態のたとえば顔データを重ね合わせに用いたり、そのための装置を準備する必要がなくなる。
この発明では、人体内部を撮影する医用撮影装置と、人体表面を撮影するカメラとが、撮影用移動部材によってひとまとまりの構成とされており、種類の異なる２つの撮影データを、共通の座標系を用いて容易にかつ正確に関連づけることのできる装置を提供できる。

特にこの発明によれば、ＣＴやＭＲＩの撮影データでは得ることが困難であった皮膚上の細かな形状や色、たとえば眉毛、目の輪郭、唇の境界部等をカメラの撮影データによって得ることができ、これら人体表面の特徴点の画像診断に有効に活用することができる。また、ＣＴ等で皮膚を撮影する場合は、撮影被爆量が増加する等の患者に対する負担を強いることになるが、この発明によれば、そのような患者への負担を強いることはなく、撮影時の負担を軽減することができる。

この発明により得られた人体内部のデータと、人体表面のデータとを関連づけることにより、人体表面の向きおよび人体内部の向きを共通の座標軸に基づいて特定することができ、顎顔面骨格形態の評価、治療計画等の立案を正しく行うことができる。
また、たとえば内部の病巣をターゲットに、照射治療や注射による治療を行う場合に、内部の病巣の位置を、顔（皮膚）上の特徴点から把握し、割り出すことができる。つまり、非外科的な保存的治療法を行う際に、従来は、内部の病巣の位置が正確に把握できず、ブラインドで推測していたが、この発明により関連づけられた人体表面データと人体内部データとを用い、人体表面の特徴に基づき、内部の病巣位置を正確に把握でき、治療効果を高めるのに大いに役立つ。

また、外科的な処置を行う場合にも、人体表面と人体内部の位置関係を正確に把握できるので、切開等の術野を最小限に抑えるのに有効である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る医用撮影装置１０の概略構成を表わす斜視図であり、図２は、その医用撮影装置１０の図解的な要部平面図である。この実施形態に係る医用撮影装置１０は、人体の顔面頭蓋を撮影するための装置である。
図１および図２を参照して、医用撮影装置１０は、ベース１１の後端側に立設されたメインユニット１２と、メインユニット１２の上端から前方へ延びるように配設された上部ユニット１３とを有している。そして、上部ユニット１３の先端側下方には、撮影用移動部材としての４本のアーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが取り付けられている。４本のアーム１４ａ〜１４ｄは、その根元部が一体的に結合されており、上部ユニット１３の前方下部に回転可能に取り付けられている。上部ユニット１３内には、回転支軸１５が備えられていて、根元部が一体的に連結された４本のアーム１４ａ〜１４ｄは、回転支軸１５を中心に水平方向に回転可能になっている。

各アーム１４ａ〜１４ｄの先端側は、下方に向かって曲成されており、各アーム１４ａ〜１４ｄの下方向きに曲成された先端部には、それぞれ、予め定める撮影器材が固定されている。
より具体的には、アーム１４ａおよびアーム１４ｂは、平面視において、回転支軸１５を中心に１８０°隔たる角度に一直線上に延びている。そしてアーム１４ａにはＣＴ撮像装置のＸ線照射ユニット１６が固定されており、アーム１４ｂにはＣＴ撮像装置の受像ユニット１７が取り付けられている。よって、Ｘ線照射ユニット１６からＸ線を照射し、後述する被撮影位置に座った人体（患者）の内部断層データを受像ユニット１７で受像することができる。

アーム１４ｃは、図２に示す平面視において、時計回りに見て、アーム１４ａと角度θ₁隔てて延びており、その先端にはＣＣＤカメラユニット１８が取り付けられている。また、アーム１４ｄは、アーム１４ｃに対して平面視で時計回りに角度θ₂あけて延びており、その先端にはレーザ光出力ユニット１９が取り付けられている。このレーザ光出力ユニット１９からは、スリット状のレーザ光が回転中心方向へ照射される。レーザ光は被撮影位置に位置決めされた人体表面に光をあて、その反射光がＣＣＤカメラユニット１８により受光される。ＣＣＤカメラユニット１８で受光された光データは、三角測距の原理で被写体（人体）との距離情報を算出することができ、それに基づいて人体表面の三次元データを得ることができる。このように、アーム１４ｄに取り付けられたレーザ光出力ユニット１９およびアーム１４ｃに取り付けられたＣＣＤカメラユニット１８によって、三次元表面撮影の可能な非接触型デジタイザー構成されている。

ベース１１上には、メインユニット１２の前方側に椅子２０が設けられている。被写体である患者が、この椅子２０に着座することにより、患者の被撮影部位、たとえば顔面頭蓋が、所定の被撮影位置に位置決めできるようになっている。
そのために、椅子２０には、座面を上下動させたり、背もたれ部を前後に調整したりする機構が備えられている。

なお、被撮影位置は、回転支軸１５の下方であり、その周囲をＸ線照射ユニット１６、受像ユニット１７、ＣＣＤカメラユニット１８およびレーザ光出力ユニット１９が対向しながら回転する高さ位置である。
回転支軸１５を中心に、その根元が一体化された４本のアーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが、平面視においてたとえば時計回りに１回転すると、それにより、被撮影位置に位置決めされた人体の顔面頭部はその周囲３６０°がＣＴ撮影されるとともに、デジタイザーにより３６０°のパノラマ画像が撮影される。撮影は、４本のアーム１４ａ〜１４ｄが１回転（３６０°）する間に行われ、内部断層データの撮影および表面データの撮影が同時になされるので、被写体である患者（人体）の表情や位置が、ＣＴ撮影データおよびＣＣＤカメラデータとで異なることがなく、共通の表情および位置の被写体を、異なる撮影器材で同時に撮影することができる。

また、撮影器材相互の位置関係は、４本のアーム１４ａ〜１４ｄにより予め決まっているから、各アーム１４ａ〜１４ｄ相互間の角度位置関係に基づいて、異なる撮影器材で得られたデータの座標系を、共通の座標系にすることができる。
図３は、上述した医用撮影装置１０の構成、および、医用撮影装置１０で得られたデータ処理のための構成を、機能ブロックとして表わしたブロック図である。

図３を参照して、被写体（人体）の撮影データは、ＣＴ撮影器材１６、１７の受像ユニット１７で受像される。
また、同時に、被写体（人体）の撮影データは、三次元ＣＣＤ撮影器材としての非接触型デジタイザー１８、１９のＣＣＤカメラユニット１８において受像される。
ＣＴ撮影器材１６、１７および三次元ＣＣＤ撮影器材１８、１９は、上述のようにアーム１４ａ〜１４ｄに取り付けられており、その回転が制御部３０（この制御部３０は、メインユニット１２内に備えられている）により制御されるので、被写体（人体）の顔面頭部の周囲３６０°の撮影データを得ることができる。

ＣＴ撮影器材１７で得られたデータは、ＣＴデータ処理装置３１に与えられ、二次元断層データに基づいて三次元画像が構築される。
また、三次元ＣＣＤ撮影器材１８で得られた撮影データは、ＣＣＤデータ処理装置３２に与えられ、二次元の被写体（人体）の表面データに距離情報が付加されて三次元表面画像が作成される。

そして、処理装置３１で構築された被写体（人体）内部の構造を表わす三次元画像データと、処理装置３２で作成された被写体（人体）の三次元表面画像は、座標系統一部３３において、共通座標系に基づくデータとされ、座標系が統一された三次元内部画像データおよび三次元表面画像データは、選択的に表示器３４で表示され得る。これら各処理ブロックは制御部３０の制御下に置かれている。そして操作パネル３５からオペレータ等が操作することにより、表示器３４に表示される画像データとしては、
（１）三次元内部画像のみの表示、
（２）三次元表面画像のみの表示、
（３）三次元内部画像および三次元表面画像を重ね合わせた表示、
等の表示を選択することができ、また、必要に応じて、二次元断面画像等も表示させることができる。

被写体である人体の表面データを撮影する装置は、上述した非接触型デジタイザーに限られるものではなく、ビデオカメラやデジタルカメラを採用することもできる。たとえばデジタルカメラを採用した場合に、アーム１４ａ〜１４ｄが１°回転する毎にシャッターをきり、被写体である人体を、１°ずつ角度を変えて周囲から撮影したデータを得、そのデータを所定の表示向きの三次元内部画像と対比させるような構成としてもよい。また、多断層画像の撮影器材としては、ＣＴに替えてＭＲＩその他の器材としてもよい。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

この発明の一実施形態に係る医用撮影装置１０の概略構成を表わす斜視図である。この発明の一実施形態に係る医用撮影装置１０の図解的な要部平面図である。この発明の一実施形態に係る医用撮影装置１０の構成を、機能ブロックとして表わしたブロック図である。

符号の説明

１０医用撮影装置
１２メインユニット
１３上部ユニット
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄアーム
１５回転支軸
１６Ｘ線照射ユニット
１７受像ユニット
１８ＣＣＤカメラユニット
１９レーザ光出力ユニット
２０椅子（被撮影位置）

Claims

被写体である人体が位置決めされる被撮影位置と、
前記被撮影位置の周囲を回転することのできる撮影用移動部材と、
前記撮影用移動部材に搭載され、被撮影位置の人体を同時に撮影するための第１の撮影器材および第２の撮影器材と、を備え、
前記第１の撮影器材は、人体内部を医用撮影することができる器材であり、
前記第２の撮影器材は、人体表面を撮影することができる器材であることを特徴とする、医用撮影装置。
前記第２の撮影器材は、レーザビームを照射し、その反射光をＣＣＤで受光する非接触型デジタイザーを含むことを特徴とする、請求項１記載の医用撮影装置。