(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲＩスキャナと、
前記ＭＲＩスキャナと通信する、回路及びディスプレイを有する医師用ワークステーションと、
患者の頭蓋骨へ取り外し可能に取り付けられるように構成され、表面に格子を有する柔軟性パッチと、
患者の頭蓋骨へ取り付け可能な軌道案内であって、間隔を空けられた複数の基準マーカを有すると共に、患者の頭蓋骨中に形成された掘削孔の上に存在するように構成された開口を備える基部を有し、前記基部開口が、当該軌道案内に関連づけられたピボット軸のために回転の機械的中心を提供する、軌道案内と
を備える、ＭＲＩ案内付き介入脳深部システムであって、
前記回路は、前記パッチに関する物理データを備えると共に、前記ＭＲＩスキャナによって提供された患者撮像データについて問い合わせて前記画像データを区分化し、前記パッチの格子が所望の脳内軌道と交差する位置で掘削孔場所を規定するように構成され、
前記回路は、前記軌道案内の用具特定データを備えると共に、前記ＭＲＩスキャナによって提供された患者撮像データについて問い合わせて、前記患者の脳及び前記軌道案内の視覚化像を前記ディスプレイへ対話的に生成するように構成され、
前記回路は一連の選択可能ワークフローグループを含むユーザインタフェースと通信し、前記一連の選択可能ワークフローグループは、「スタート」、「入口計画」、「ターゲット計画」、「ナビゲート」、及び「精緻化」を含み、これらのワークフローグループは、ＭＲＩ案内付き外科手順を案内して、前記「精緻化」ワークフローグループの後で療法の送達を生じるように使用可能であり、
前記ユーザインタフェースは、患者機能情報を前記視覚化像内で表示するかどうかをユーザが選択することを可能とするように構成することができ、及び／又は、前記ユーザインタフェースは、「管理」ワークフローグループを更に含み、これにより前記回路が、
（ａ）ＭＲ空間内のＡＣ、ＰＣ、及びＭＳＰ点（ユーザが修正した場合には、検出され及びユーザによって指定されたものの双方）、
（ｂ）ＭＲ及びＡＣＰＣ空間の双方における計画及び補正されたターゲット、
（ｃ）前記外科手順の経過時間、
（ｄ）医師の症例記録、及び
（ｅ）前記外科手順の間に撮られたスクリーンショット
の少なくとも複数を含む前記患者及びある一定の外科情報に関する臨床情報を自動的に要約する医用報告書を電子的に生成する、ように構成することができる、ＭＲＩ案内付き介入脳深部システム。
【請求項２】
前記回路は、患者機能データを取得して、患者機能を示す前記視覚化像を実質的にリアルタイムで生成するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記回路は、前記格子パッチの中心場所を通って延在するデフォルト軌道を前記軌道案内のために前記ディスプレイ上で提供するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
両側手順のための２つの前記格子パッチと２つの前記軌道案内、及び２つの光ファイバビデオストリーム撮像デバイスを備え、前記軌道案内へそれぞれ１つの前記撮像デバイスが搭載され、
前記撮像デバイスの各々が、前記ＭＲＩスキャナの口径の近くに搭載された異なるＭＲＩ適合性カメラと通信し、
前記ワークステーションは、前記視覚化像を表示している間でも前記カメラの１つ又は双方からのビデオストリームを表示する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
体内プローブ又はリードの体内への挿入前に、ユーザが、前記体内プローブ又はリードに関連づけられた深度ストップを設定して、深度値を決定及び表示するように構成された請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記回路はディスプレイのためにユーザインタフェースと通信し、それによってユーザは、（ａ）脳内ターゲットを選択し、（ｂ）リード先端を表すＭＲ座標内の位置を選択又は指定し、（ｃ）前記リード先端からの電極オフセットを示すオフセット集合を選択する識別子を選択又は指定することができ、
前記回路は、各オフセット値について、前記先端位置から前記リードの軌道に沿って後方へオフセットされた点に対応するＡＣ−ＰＣ座標を提供し、それによって前記ＡＣ−ＰＣ座標がＡＣ−ＰＣ空間内の電極位置に対応するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記回路は、ユーザが前記格子パッチと交差しない軌道を選択又は描画するとき警告を生成するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記回路は、ハードウェア識別子データを要求するように構成され、前記識別子データが認識されないか、前記回路との不適合性を規定される場合には、システムでの使用を阻止するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
ターゲット用カニューレの中を伸長して狭視野高解像度画像データを収集するように構成される体内アンテナを有する撮像プローブを更に備え、
前記回路は、前記撮像プローブから収集された画像データに関連づけられた強度歪みを低減する補正を電子的に適用するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
片側又は両側手順を含む異なった体内手順及び所望の体内ターゲットをユーザが選択することを可能にするユーザインタフェースを更に備え、
両側手順が選択される場合、前記ユーザインタフェースは、左及び右のワークフローステップを有するツールバーを提供する請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
両側手順のための前記ユーザインタフェースは、可視コントロールのワークフローステップを備え、
前記可視コントロールは、脳シフトに起因する「ターゲット計画」ステップへ進む前に、及び患者を導いてマグネット内の撮像場所へ戻す前に、双方の側に対する格子入口の位置決め、双方の側に対する掘削孔の形成、及び双方の側に対する軌道フレームの取り付けを完了するようにユーザを案内する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
ワークフローステップを有するユーザインタフェースを備え、
前記ユーザインタフェースは、「入口計画」、「ターゲット計画」、「ナビゲート」、「精緻化」、又は「療法送達」ステップの少なくとも１つの間に、患者機能情報を前記視覚化像の中に実質的にリアルタイムで表示する選択をユーザに許容するコントロールを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記軌道案内は、中央通路及び少なくとも１つの基準マーカを有するターゲット用カニューレを備え、
前記回路は、前記ターゲット用カニューレの既定の物理特性に基づいて前記少なくとも１つの基準マーカを含むスラブの高解像度画像データを前記ＭＲＩスキャナに要求するか又は要求して取得し、前記ターゲット用カニューレの実際の軌道を決定するように構成され、
前記少なくとも１つのマーカは、近位マーカ及び遠位マーカを備えることができ、この場合の前記回路は、前記近位又は遠位マーカの単一の１つのスラブを単一の時点で選択的に要求するように構成することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記軌道案内は、中央通路及び間隔を空けられた近位及び遠位基準マーカを有するターゲット用カニューレを備え、前記近位マーカは前記遠位マーカとは異なる形状を有し、
前記回路は、前記ターゲット用カニューレの既定の物理特性に基づいて前記近位又は遠位マーカの１つのみを含むスラブの高解像度画像データを前記ＭＲＩスキャナに要求し又は要求して取得するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つのＭＲＩ適合性外科用具と、
ＭＲＩスキャナと通信するように適合された回路であって、前記少なくとも１つの用具の既定の物理特性を電子的に認識して、前記ＭＲＩスキャナによって提供されたＭＲ画像データを自動的に区分化する、回路と、
前記回路と通信する少なくとも１つのディスプレイと
を備える、ＭＲＩ案内付き外科システムであって、
前記回路は、ＭＲＩ案内付き外科手順についてワークフローの進行を規定してユーザが前記ワークフロー内のステップを選択することを可能にするユーザインタフェースを提供するように構成されると共に、前記回路は、前記少なくとも１つの用具の既定のデータ及び前記患者のＭＲＩ画像からのデータを使用し、前記外科手順の間に実質的にリアルタイムで多次元視覚化像を生成するように構成され、
前記少なくとも１つの用具が格子を有する柔軟性パッチを備えると共に前記回路が区分化モジュールを有するように構成され、前記区分化モジュールは、前記パッチをＭＲボリューム内で位置決めし、前記ディスプレイ上に提示される視覚化像を生成することができ、
前記視覚化像は、外科処置入口部位の規定された格子座標と共に前記パッチを患者の上のオーバーレイとして表示する、ＭＲＩ案内付き外科システム。
【請求項１６】
少なくとも１つのＭＲＩ適合性外科用具と、
ＭＲＩスキャナと通信するように適合された回路であって、
前記少なくとも１つの用具の既定の物理特性を電子的に認識して、前記ＭＲＩスキャナによって提供されたＭＲ画像データを自動的に区分化する、回路と、
患者の頭蓋骨へ取り外し可能に取り付けられるように構成され、表面に格子を有する柔軟性パッチと、
前記回路と通信する少なくとも１つのディスプレイと
を備える、ＭＲＩ案内付き外科システムであって、
前記回路は、ＭＲＩ案内付き外科手順についてワークフローの進行を規定してユーザが前記ワークフロー内のステップを選択することを可能にするユーザインタフェースを提供するように構成されると共に、前記回路は、前記少なくとも１つの用具の既定のデータ及び前記患者のＭＲＩ画像からのデータを使用し、前記外科手順の間に実質的にリアルタイムで多次元視覚化像を生成するように構成され、
当システムが脳外科システムであり、前記柔軟性パッチは、患者の頭蓋骨の上に存在するように構成された脳外科パッチであり、前記回路は、前記パッチの既定の物理特性に基づいて前記患者の上で前記パッチの位置及び配向を同定し、前記パッチを電子的に変形して患者の頭蓋骨の屈曲に当てはめ、前記患者の前記頭蓋骨の上で前記パッチの可視オーバーレイを生成及び表示するように構成される、ＭＲＩ案内付き外科システム。
【請求項１７】
少なくとも１つのＭＲＩ適合性外科用具と、
ＭＲＩスキャナと通信するように適合された回路であって、前記少なくとも１つの用具の既定の物理特性を電子的に認識して、前記ＭＲＩスキャナによって提供されたＭＲ画像データを自動的に区分化する、回路と、
前記回路と通信する少なくとも１つのディスプレイと
を備える、ＭＲＩ案内付き外科システムであって、
前記回路は、ＭＲＩ案内付き外科手順についてワークフローの進行を規定してユーザが前記ワークフロー内のステップを選択することを可能にするユーザインタフェースを提供するように構成されると共に、
前記回路は、前記少なくとも１つの用具の既定のデータ及び前記患者のＭＲＩ画像からのデータを使用し、前記外科手順の間に実質的にリアルタイムで多次元視覚化像を生成するように構成され、
当システムが脳外科システムであり、
前記少なくとも１つの用具は、患者頭部の上に存在するように構成された脳外科柔軟性格子パッチであり、
前記回路は、脳の深い場所へのユーザ選択可能軌道線を前記ディスプレイ上で可視的に表示するように構成され、
前記軌道線は、前記格子と交差して前記所望の軌道線に基づいて掘削入口孔をマークする場所を前記格子上で規定し、
前記ユーザインタフェースは、前記ユーザが前記格子と交差しない軌道線を選択するとき、可聴及び可視のいずれか又は両方の警告を表示する、ＭＲＩ案内付き外科システム。
【請求項１８】
前記回路は、前記格子に関連づけられた場所及び座標のいずれか又は両方を表示するように構成され、前記場所及び座標のいずれか又は両方は、患者の頭蓋骨を通る軌道入口経路について所望の掘削孔場所を提供する請求項１７に記載の外科システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００８年６月６日に出願された米国特許出願第１２／１３４，４１２号への優先権を主張し、更に２００７年９月２４日に出願された米国仮特許出願第６０／９７４，８２１号への優先権を主張する。これら特許出願の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書で引用されるかのように、ここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ＭＲＩ案内付き診断又は介入システムに関する。このシステムは、体内での介入医用デバイス及び／又は療法の配置／局所化に特に適している可能性がある。本発明の実施形態は、神経調節リード、例えば、脳深部電気刺激（ＤＢＳ）リードの配置、移植可能な副交感又は交感神経連鎖リード及び／又はＣＮＳ刺激リードの配置、及び／又は体内ターゲット内部場所へ療法を送達するのに特に適している可能性がある。このような療法は心房細動（ＡＦＩＢ）療法を含む。
【背景技術】
【０００３】
脳深部電気刺激（ＤＢＳ）は、慢性疼痛、パーキンソン病又は発作、及び他の病状に悩む患者の神経外科的処置における許容可能な治療法になりつつある。交感神経連鎖及び／又は脊髄などの内部刺激を使用する他の電気刺激療法も実行又は提案されている。
【０００４】
先行技術のＤＢＳシステムの１つの例は、メドトロニック社（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ，Ｉｎｃ．）のアクティバ（Ａｃｔｉｖａ（登録商標））システムである。アクティバ（登録商標）システムは、患者の胸部空洞内に配置される移植可能パルス生成刺激器及びアキシャルに間隔を空けられた電極を有するリードを含み、リードは電極が神経組織内に配置されるように移植される。リードは脳から胸部空洞へと表面の下を通り、電極をパルス生成器へ接続している。これらのリードは遠位端に複数の露出電極を有してよく、これらの電極は導体へ接続され、これらの導体はリードの長さに沿って延在し、胸部空洞に置かれたパルス生成器と接続している。
【０００５】
ある一定の医療手順、特にＤＢＳを使用する手順の臨床転帰は、対象の組織と接触する電極の正確な位置に依存し得ると考えられている。例えば、パーキンソン振戦を治療するためには、術前のＭＲＩ及びＣＴ画像に基づいて、通常、ＤＢＳ刺激リードが定位外科処置の間に移植される。これらのデバイスを移植された患者の約３０パーセントで、デバイス／手順の臨床効果が最適に及ばないことが報告されているように、これらの手順は継続時間が長く、効果が低減されている可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の幾つかの実施形態は、ＭＲＩ案内付きシステムに関する。このシステムは、患者及び１つ又は複数の外科用具の患者特定視覚化像を実質的にリアルタイムで論理空間の中に生成し、臨床医師へフィードバックを提供して、体内手順のスピード及び／又は信頼度を改善することができる。
【０００７】
視覚化像は、用具の既定のデータに（部分的に）基づくことができる。このデータは、用具の既定の特性、例えば、１つ又は複数の外科用具の寸法、形状、又は構成及び／又は既知の回転、平行移動及び／又は他の機能的及び／又は動的挙動に基づいて、システム（例えば、ソフトウェア）のインタフェース点を規定する。視覚化像は、患者機能データ（例えば、ｆＭＲＩデータ、電気的活動、規定された刺激中の脳活性領域、線維飛跡など）を含むことができる。
【０００８】
システムは、画像データに関して問い合わせ及び区分化して基準マーカを位置決めし、ＭＲＩ画像データ及び用具の先天的データを使用して患者の解剖学的構造及び用具の連続視覚化像を生成し、患者の（実質的にリアルタイムの）視覚化像を提供するように構成される。
【０００９】
幾つかの実施形態は、ＭＲＩ案内付き外科システムに関する。システムは、（ａ）少なくとも１つのＭＲＩ適合性外科用具、（ｂ）ＭＲＩスキャナと通信するように適合された回路、及び（ｃ）回路と通信する少なくとも１つのディスプレイを含む。回路は、少なくとも１つの用具の既定の物理特性を電子的に認識して、ＭＲＩスキャナによって提供されたＭＲ画像データを自動的に区分化し、それによって少なくとも１つの用具が、システムとのインタフェース点を構成する。回路はユーザインタフェースを提供するように構成される。ユーザインタフェースは、ＭＲＩ案内付き外科手順のワークフローの進行を規定し、ユーザがワークフロー内のステップを選択できるようにする。ここで回路は、少なくとも１つの用具の既定のデータ及び患者のＭＲＩ画像からのデータを使用し、実質的にリアルタイムの多次元視覚化像を外科手順中に生成するように構成される。
【００１０】
他の実施形態は、ＭＲＩ案内付き外科処置を実行する方法に関する。方法は、（ａ）少なくとも１つのＭＲＩ適合性外科用具の次元及び／又は機能データを規定すること、（ｂ）患者のＭＲＩ画像データを取得すること、（ｃ）ＭＲＩ画像データを電子的に区分化して、規定するステップに基づき少なくとも１つの用具の上で既知の基準マーカを同定すること、（ｄ）患者の解剖学的構造へ整合された少なくとも１つの用具の視覚化像を生成すること、（ｅ）ピッチ、ロール、又はＸ−Ｙアクチュエータのために調節指令を電子的に生成して軌道案内の軌道を調節すること、及び（ｆ）患者のＭＲＩ画像データ、調節指令、及び視覚化像を使用して患者内の場所へ用具を案内し、それによってＭＲＩ案内付き外科処置を容易にすることを含む。
【００１１】
更に他の実施形態は、ＭＲＩ案内付き外科処置を容易にするコンピュータ・プログラムプロダクトへ関する。コンピュータ・プログラムプロダクトは、メディアの中に統合されたコンピュータ読み取り可能プログラムコードを有するコンピュータ読み取り可能記憶メディアを含む。コンピュータ読み取り可能プログラムコードは、（ａ）複数の異なる外科用具の既定の物理データを備えるコンピュータ読み取り可能プログラムコード、（ｂ）ＭＲＩスキャナと通信して患者のＭＲＩ画像データを取得するコンピュータ読み取り可能プログラムコード、及び（ｃ）用具からのデータ及び患者の画像データを使用して患者の視覚化像を実質的にリアルタイムで生成するコンピュータ読み取り可能プログラムコードを含む。
【００１２】
更に他の実施形態は、ＭＲＩ案内付き介入脳深部システムへ関する。システムは、（ａ）ＭＲＩスキャナ、（ｂ）回路及びディスプレイを有し、ＭＲＩスキャナと通信する臨床医師ワークステーション、（ｃ）表面に格子を有し、患者の頭蓋骨へ取り外し可能に付着するように構成された少なくとも１つの柔軟性パッチ、及び（ｄ）患者の頭蓋骨へ取り付け可能な少なくとも１つの軌道案内を含む。案内は基部を有し、基部は開口を有し、開口は、患者の頭蓋骨内に形成された掘削孔の上に存在するように構成される。基部の開口は、軌道案内に関連づけられたピボット軸のために回転の機械的中心を提供し、基部は複数の基準マーカを有し、これらの基準マーカは基部の開口の周りで間隔を空けられている。回路は、パッチに関する物理データを備え、ＭＲＩスキャナによって提供される患者画像データに関して問い合わせして画像データを区分化し、パッチを所望の脳内軌道と交差させる掘削孔場所を規定するように構成される。回路は、軌道案内の用具特定データを備え、ＭＲＩスキャナによって提供される患者画像データに関して問い合わせて患者の脳及び軌道案内の視覚化像をディスプレイへ対話的に生成するように構成される。
【００１３】
幾つかの実施形態において、回路は、軌道案内のために、格子パッチの中心位置を通って伸長するデフォルト軌道をディスプレイ上に提供するように構成される。
【００１４】
本発明の実施形態は、例えば以下のうち１つ又は複数の出力をユーザへ提供することができる。即ち、（ａ）軌道案内のために不適切に計画された軌道を警告する電子生成警告、（ｂ）ＭＲＩの口径サイズ及び（アイソセンタ）位置（及び任意的に、患者の頭部サイズ及び外科用具の角度又は構成）に関連づけられた計画投影軌道との物理干渉に関する警告、（ｃ）どの格子入口位置を使用して所望の軌道又は患者の脳への入口点を取得するかに関する電子命令、（ｄ）アクチュエータへ示唆される物理調節を計算及び提供して所望の軌道配向を取得し、軌道案内に関連づけられたＸ、Ｙ、ピッチ及びロール調節機構へどのような調節を行うべきか（例えば、可能性としてある回数の回転又は増分でＸボタンを回転させるか、左又は右へダイアルするなど）に関する命令を生成して、所望の軌道を取得すること、及び（ｅ）脳内の刺激リードのために電極オフセット値の電子データを生成して、電極が解剖学的に配置される場所を規定し、それによってパルス生成プログラミングが通常の手法よりも加速され得ること。
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態は、視覚化像を提供し、療法のより正確な制御、送達、及び／又はフィードバックを可能にし、療法又はこれに関連づけられた用具が、より正確に配置、送達、確認及び視覚化されるようにする。
【００１６】
これら及び他の実施形態は、更に下記で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に従ったＭＲＩ案内付き外科システムの略図である。
【図２】本発明の実施形態に従ったＭＲＩ適合性カメラを有するＭＲＩ案内付き外科システムの略図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態に従ったＭＲＩ案内付き外科システムの略図である。
【図４】本発明の幾つかの実施形態に従ったユーザインタフェースの例示的なスクリーンショットの略図である。
【図５】本発明の実施形態を実行するために使用され得る例示的な使い捨てハードウェアの略図である。
【図６Ａ】本発明の幾つかの実施形態に従って患者の上に置かれる例示的な軌道案内の略図である。
【図６Ｂ】本発明の幾つかの実施形態に従った協働伸長部材を有する深度ストップの側面図である。
【図６Ｃ】本発明の幾つかの実施形態に従った伸長部材及び剥離鞘と協働する深度ストップの側面図である。
【図６Ｄ】本発明の幾つかの実施形態に従った軌道案内と協働する深度ストップ及び鞘の側面斜視図である。
【図７】本発明の幾つかの実施形態に従った軌道案内及び任意的カメラデバイスの側面斜視図である。
【図８】本発明の幾つかの実施形態に従ったターゲット用カニューレを有する軌道案内の断面図である。
【図９】本発明の幾つかの実施形態に従った基準を有する軌道案内の基部の上面図である。
【図１０】図９で示される基部の側面斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態に従ったマーキング格子パッチ及び外科処置入口部位の座標の関連スクリーン表示の略図である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態に従って入口部位の位置を規定するために使用され得る格子区分化及び格子変形の略図である。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態に従って入口部位の位置を規定するために使用され得る格子区分化及び格子変形の略図である。
【図１２Ｃ】本発明の実施形態に従って入口部位の位置を規定するために使用され得る格子区分化及び格子変形の略図である。
【図１２Ｄ】本発明の実施形態に従って入口部位の位置を規定するために使用され得る格子区分化及び格子変形の略図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態に従った軌道案内の基部又はフレームの位置及び配向を規定するために使用され得る基部又はフレームマーカ区分化の略図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態に従った軌道案内の基部又はフレームの位置及び配向を規定するために使用され得る基部又はフレームマーカ区分化の略図である。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態に従った軌道案内の基部又はフレームの位置及び配向を規定するために使用され得る基部又はフレームマーカ区分化の略図である。
【図１４Ａ】本発明の実施形態に従った例示的なワークフローグループを有するユーザインタフェース（ＵＩ）ツールバーの図である。
【図１４Ｂ】本発明の実施形態に従った例示的なワークフローグループを有するユーザインタフェース（ＵＩ）ツールバーの図である。本発明の幾つかの実施形態に従った、選択されたワークフローグループのＵＩ選択可能ステップを示す。
【図１５】本発明の実施形態に従ったワークステーションディスプレイの例示的な（例えばＤＢＳ）ワークステーション開始ウィンドウのスクリーンショットである。
【図１６】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図１７】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図１８】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図１９】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２０】本発明の幾つかの実施形態に従ってシステムにより自動的に生成される、ワークステーション／ディスプレイへ提供される作業警告の例である。
【図２１】本発明の幾つかの実施形態に従ってシステムにより自動的に生成される、ワークステーション／ディスプレイへ提供される作業警告の例である。
【図２２】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２３】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２４】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２５】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２６】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２７】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２８】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図２９】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３０】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３１】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３２】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３３】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３４】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３５】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３６】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３７】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３８】ＭＲＩ案内付き手順を容易にするためユーザへ提供されるユーザインタフェースに関連づけられた異なるワークフローグループ及び／又はステップの例示的な表示のスクリーンショットである。
【図３９】本発明の幾つかの実施形態に従ったデータ処理システムである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は添付の図面を参照して以下でより十分に説明される。添付の図面には、本発明の実施形態が示されている。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で実現されてもよく、本明細書で記述された実施形態に限定されると解釈されてはならない。これらの実施形態は、この開示を徹底的及び完全にして、本発明の範囲を当業者へ十分に伝達するために提供される。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を参照する。１つの実施形態の特徴又は動作は、ある一定の実施形態に関して議論されるが、他の実施形態へも適用され得ることが了解される。
【００１９】
図面において、線、層、特徴、構成部品、及び／又は領域の厚さは、明瞭を目的として誇張され、破線（例えば、流れ図の回路の中で示される破線）は、別途特別に指定されない限り、任意的な特徴又は動作を示す。更に、動作（又はステップ）の配列は、別途特別に示されない限り、特許請求の範囲の中で提示された順序へ限定されない。
【００２０】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本発明の限定を意図されるものではない。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明瞭に示さない限り、複数形も同様に含むことを意図される。「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び／又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」の用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、及び／又は構成部品の存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成部品、及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除しないことが更に理解される。本明細書で使用される場合、「及び／又は」の用語は、１つ又は複数の関連づけられた列挙された品目のいずれか及び全ての組み合わせを含む。
【００２１】
本明細書で使用される全ての用語（技術及び科学用語を含む）は、別途規定されない限り、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。用語、例えば、一般に使用される辞書で規定された用語は、明細書及び関連技術の文脈における意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書で明白に規定されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈されるべきではないことが更に理解される。周知の機能又は構成は、簡略化及び／又は明瞭化を目的として詳細には説明されない場合がある。
【００２２】
特徴、例えば、層、領域、又は基板が、他の特徴又は要素の「上」にあるものとして参照されるとき、それは他の要素の上に直接存在するか、介在する要素があってもよいことが理解される。対照的に、要素が他の特徴又は要素の「上に直接」存在するものとして参照されるとき、介在する要素はない。特徴又は要素が他の特徴又は要素と「接続」又は「結合」されるものとして参照されるとき、それは他の要素へ直接接続され得るか、介在する要素が存在してもよいことが更に理解される。対照的に、特徴又は要素が他の要素と「直接接続」されるか「直接結合」されるものとして参照されるとき、介在する要素はない。１つの実施形態に関して説明又は図示されても、そのように説明又は図示された特徴は、他の実施形態へ適用される。
【００２３】
「電気解剖学的視覚化像」の用語は、解剖学的構造、例えば、脳又は心臓の視覚化像又はマップ、典型的にはボリュームの３Ｄマップ又は４Ｄマップを意味し、これらの視覚化像又はマップは、解剖学的及び／又は座標の空間位置に相関された組織の電気的活動を図解又は表示する。視覚化は彩色又は色分けによって行われ、異なる色及び／又は強度で活動の異なる測度又は階調度を有する理解しやすいマップ又は画像を提供する。「色分け」の用語は、ある一定の特徴の電気的活動又は他の出力が、異なる色及び／又は強度の規定された色で示され、異なる組織、組織内の異なる及び類似した電気的活動又は電位を視覚的に強調し、及び／又は正常又は非損傷組織に対比した組織内の異常又は損傷を示すことを意味する。幾つかの実施形態において、臨床医師が、例えば、高コントラスト色及び／又は強度、より暗い不透明度などで、強度を増加又は減少するか、ある一定の組織タイプ又は電気出力の色を変更できるように、システムが構成され得る。
【００２４】
実際の視覚化像はスクリーン又はディスプレイの上で示すことができ、マップ及び／又は解剖学的又は用具の構造が、異なる視覚特性、例えば、異なる強度、不透明度、色、テクスチャなどを有する特徴又は電気出力を表すデータを用いて、平坦な２Ｄ観察画及び／又は３Ｄボリューム画像として現れる２Ｄの中に存在するようにされる。４Ｄマップは、時間依存活動、例えば、電気的活動又は血流の動きを示す。
【００２５】
システムは１つ又は複数の外科用具の既知の物理特性に基づいて動作するように構成され、ハードウェアが回路又はソフトウェアのインタフェース点である。システムはデータベースと通信することができる。データベースは、用具の上の構成部品の寸法、構成、又は形状及び間隔を規定する。規定された物理データは、用具のＣＡＤモデルから取得され得る。物理特性は寸法又は他の物理的特徴又は属性を含むことができ、用具又はその一部分の位置が変化したとき、ある一定の構成部品又は特徴の相対的位置変化を更に含む。規定された物理特性は、システムによって電子的（プログラム的）にアクセス可能であるか、先天的に知られていてよく、ローカル又はリモートで電子的に記憶され、ある一定の情報を自動的に計算するため及び／又は画像データを区分化するために使用される。即ち、モデルからの用具データは、画像データを区分化するため及び／又は用具の位置及び配向を相関するため及び／又は軌道調節指針又は誤差推定値、不適切な軌道の警告などを提供するために使用され得る。例えば、掘削孔場所をマークするための格子及び／又は診断又は療法デバイスを配置するための脳内経路を調節する軌道案内などは、用具及び患者構造の視覚化像の中へ入力、転置、及び／又はオーバーレイするために使用され、又は、例えば、情報を患者の解剖学的構造の上に投影し、又はある一定の動作パラメータを決定するために使用され得る。動作パラメータの決定は、ターゲット用カニューレの選択部分を含む高解像度ＭＲＩ画像データをどの画像ボリュームが取得すべきかの決定を含む。手順の間、得られる視覚化像の少なくとも幾つかは、患者のＭＲＩ画像だけではない。
【００２６】
視覚化像はレンダリングされた視覚化像である。レンダリングされた視覚化像は、空間符号化された用具位置及び配向の視覚化像を解剖学的構造と共に提供するためデータの複数の源を組み合わせることができ、位置調節データ出力を提供するために使用することができる。従って臨床医師は、コントローラをある一定の量だけ動かして所望の軌道経路を取得することができる。それによって、高度な調節システムが提供され、所望の軌道を取得するためどのような調節をすべきかについて過度の「推量」作業は必要とされない。
【００２７】
「アニメーション」の用語は、継続して、典型的には比較的急速に継続して、例えば、秒当たり約１〜５０フレームで表示される画像の系列又は連続を意味する。「フレーム」の用語は、単一の視覚化像又は静的画像を意味する。「アニメーションフレーム」の用語は、画像系列の中の異なる画像の１つの画像フレームを意味する。「ＡＣＰＣ座標空間」の用語は、前交連及び後交連（ＡＣ、ＰＣ）及び中間サジタル面の点によって規定される右手座標系を意味し、正の方向は患者の解剖学的右、前方、及び頭部の方向に対応し、原点は中間交連の点にある。
【００２８】
「格子」の用語は、交差した線又は形状のパターンを意味する。パターンは、点又は小さい空間、例えば、一連の行及び交差する列、例えば、水平行及び垂直列（しかし、垂直及び水平以外の配向も使用可能）を位置決めするための参照として使用される。格子は、関連づけられた視覚徴候、例えば、行に対するアルファベットマーキング（例えば、Ａ〜Ｚなど）及び列に対する数字（例えば、１〜１０）、又はこれらの逆を含むことができる。他のマーキング徴候も使用され得る。格子は柔軟性パッチとして提供され得る。柔軟性パッチは、患者の頭蓋骨へ取り外し可能に付着され得る。適切な格子デバイスの追加の説明は、同時係属の共に譲渡された米国特許出願第１２／２３６，６２１号を参照されたい。
【００２９】
「基準マーカ」の用語は、ＭＲＩ画像データの画像認識及び／又は電子的問い合わせを使用して電子的に同定され得るマーカを意味する。基準マーカは、任意の適切な様態、例えば、非限定的に、用具の一部分の幾何学的形状、用具の上又は中の構成部品、被覆又は流体充填構成部品又は特徴（又は、異なるタイプの基準マーカの組み合わせ）で提供され得る。これらの様態は、用具及び／又はその構成部品について場所及び／又は配向情報を空間内で同定するのに十分な信号強度（輝度）で基準マーカをＭＲＩ可視にする。
【００３０】
「ＲＦ安全」の用語は、リード又はプローブが、ＲＦ信号、特にＭＲＩシステムに関連づけられたＲＦ信号へ露出されたとき安全に動作し、計画外の電流を誘発しないように構成されることを意味する。計画外の電流は、局所組織を故意でなく過度に加熱するか計画された療法を妨害する。「ＭＲＩ可視」の用語は、デバイスがＭＲＩ画像の中で直接または間接に可視であることを意味する。可視性は、デバイスに近いＭＲＩ信号の増加ＳＮＲによって表示される。
【００３１】
システムは体内ＭＲＩ受け取り撮像プローブアンテナを含み、局所組織から信号を収集することができる。「ＭＲＩ適合性」の用語は、いわゆるコンポーネントがＭＲＩ環境での使用に安全であり、そのようなものとして、典型的には高磁界環境での存在及び／又は動作に適した非強磁性ＭＲＩ適合性材料から作られていることを意味する。「高磁界」の用語は、約０．５Ｔを超える、典型的には１．０Ｔを超える、より典型的には約１．５Ｔと１０Ｔとの間の、磁界の強さを意味する。ＭＲＩスキャナは周知であり、高磁界の閉鎖口径及び開放口径システムを含む。
【００３２】
本発明の実施形態は、診断及び介入手順を実行する、例えば、介入デバイスを身体又は物体の所望の内部領域へ案内及び／又は配置するように構成され得るが、特に神経外科に適している。物体は任意の物体であってよく、特に動物及び／又はヒトの被験者に適している。主として脳内の刺激リードの配置に関して説明されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、システムは遺伝子及び／又は幹細胞ベースの療法の送達又は他の神経療法の送達に使用可能であり、脳内又は他の場所へのユーザ規定特注ターゲットを許容する。更に、システムの実施形態は、脳内又は他の場所で組織を除去するために使用され得る。幾つかの実施形態において、心臓組織内のＡＦＩＢを治療する、及び／又は心臓が鼓動している間の最小侵入ＭＲＩ案内付き手順を介して（即ち、人工心肺装置上の患者の非鼓動心臓を必要とすることなく）、幹細胞又は他の心臓再構築細胞又は生成物を心臓組織、例えば、心臓壁の中へ送達するようにシステムを構成し得ることが想定される。
【００３３】
既知の処置及び／又はターゲット身体領域の例は、米国特許第６，７０８，０６４号、第６，４３８，４２３号、第６，３５６，７８６号、第６，５２６，３１８号、第６，４０５，０７９号、第６，１６７，３１１号、第６５３９，２６３号、第６，６０９，０３０号、及び第６，０５０，９９２号で説明されている。これらの内容は、参照によってあたかも本明細書の中で全体が引用されるかのように、ここに組み込まれる。
【００３４】
本発明の実施形態は、完全にソフトウェアの実施形態又はソフトウェアとハードウェアの態様を結合する実施形態の形式を取り、全て一般的に本明細書では「回路」又は「モジュール」と呼ばれる。幾つかの実施形態において、回路はソフトウェア及びハードウェアの双方を含み、ソフトウェアは、既知の物理属性及び／又は構成を有する特定のハードウェアと一緒に働くように構成される。更に、本発明はコンピュータ使用可能記憶メディアの上のコンピュータ・プログラムプロダクトの形式を取り、コンピュータ使用可能記憶メディアは、メディア内に統合されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有する。ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光記憶デバイス、伝送メディア、例えば、インターネット又はイントラネットをサポートする伝送メディア、又は他の記憶デバイスを含む任意の適切なコンピュータ読み取り可能メディアが利用され得る。
【００３５】
本発明の動作を実行するコンピュータ・プログラムコードは、オブジェクト指向プログラミング言語、例えば、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋で書かれ得る。しかしながら、本発明の動作を実行するコンピュータ・プログラムコードは、従来の手続きプログラミング言語、例えば、「Ｃ」プログラミング言語で書かれてもよい。プログラムコードは、全部がユーザのコンピュータで実行され、一部がユーザのコンピュータで実行され、単独型ソフトウェアパッケージとして、一部がユーザのコンピュータで実行され、一部が局所及び／又は遠隔の他のコンピュータで実行され、又は全部が他の局所又は遠隔コンピュータで実行されてもよい。後者のシナリオにおいて、他の局所又は遠隔コンピュータはローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザのコンピュータへ接続されるか、外部コンピュータへの接続が行われてよい（例えば、インターネット・サービスプロバイダを使用し、インターネットを介して）。
【００３６】
本発明は、本発明の実施形態に従った方法、装置（システム）、及びコンピュータ・プログラムプロダクトのフローチャート図解及び／又はブロック図を参照して下記で部分的に説明される。フローチャート図解及び／又はブロック図の各ブロック、及びフローチャート図解及び／又はブロック図の中のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実現され得ることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサへ提供されて機械を産出することができ、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロックの中で指定された機能／行為を実現する手段を作り出す。
【００３７】
これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ読み取り可能メモリの中にも記憶されてよく、特定のやり方で機能するようにコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に指令することができ、コンピュータ読み取り可能メモリの中に記憶された命令が製品を産出するようにする。この製品の中には、フローチャート及び／又はブロック図のブロック内で指定された機能／行為を実現する命令手段が含まれる。
【００３８】
コンピュータプログラム命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置へもロードされ、コンピュータ実現プロセスを生成するためコンピュータ又は他のプログラム可能装置で実行されるべき一連の動作ステップを引き起こしえ得る。従って、コンピュータ又は他のプログラム可能装置で実行する命令は、フローチャート及び／又はブロック図のブロック内で指定された機能／行為を実現するステップを提供する。
【００３９】
本明細書のある図面のフローチャート及びブロック図は、本発明の実施形態の可能な実現の例示的なアーキテクチャ、機能性、及び動作を示す。この点において、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、コードのモジュール、断片、又は一部分を表す。これらは、指定された論理機能を実現する１つ又は複数の実行可能命令を備える。幾つかの代替の実現において、ブロック内に記載された機能は、図面内に記載された順序から外れて生起してもよいことを更に留意されたい。例えば、継続して示される２つブロックは、実際には実質的に同時に実行されてもよく、又はブロックが時には逆順に実行されるか、関連する機能性に依存して２つ以上のブロックが結合されてもよい。
【００４０】
一般的に、システムの実施形態は、実質的に自動化又は半自動化されて比較的使用が容易なＭＲＩ案内付きシステムを提供するように構成される。このシステムは、規定されたワークフローステップ及び対話的視覚化像を有する。特定の実施形態において、システムは離散的ステップを有するワークフローを規定及び提示する。これらの離散的ステップは、ターゲット及び入口点を発見し、同定された物理格子位置へ入口点を位置決めし、計画された軌道へターゲット用カニューレの整列を案内し、プローブの挿入をモニタし、配置を補正する必要がある場合にＸ−Ｙ位置を調節する。特定のＭＲスキャンが使用されるステップでは、回路又はコンピュータモジュールは、操作卓で入力されるべきスキャン平面の中心及び角度データを表示することができる。ワークステーション／回路は、ＭＲスキャナと受動的又は能動的に通信することができる。システムは、ターゲットである外科処置の部位を計画又は精緻化することを助ける機能的患者データ（例えば、線維飛跡、ｆＭＲＩなど）を使用するように構成されることもできる。
【００４１】
本発明の実施形態は、図面を参照して下記でより詳細に説明される。図１はＭＲＩ案内付き介入システム１０を示す。システム１０は、ＭＲＩスキャナ２０、及び少なくとも１つの回路３０ｃ、少なくとも１つのディスプレイ３２、及び少なくとも１つのＭＲＩ適合性介入及び／又は外科用具５０を有する臨床医師用ワークステーション３０を有する。ＭＲＩスキャナインタフェース４０が使用され、ワークステーション３０とスキャナ２０との間の通信を許容し得る。インタフェース４０及び／又は回路３０ｃは、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせであってもよい。インタフェース４０及び／又は回路３０ｃは、部分的又は全体的にスキャナ２０の中に存在し、部分的又は全体的にワークステーション３０の中に存在し、又はそれらの間の離散的デバイスの中に部分的又は全体的に存在し得る。システム１０は、ＭＲＩ画像データ及び少なくとも１つの外科用具の既定のデータを使用してターゲットの解剖学的空間のリアルタイム視覚化像をレンダリング又は生成し、画像データを区分化し、レンダリングされた視覚化像の中で、３Ｄ空間内の正しい配向及び位置に、患者へ解剖学的に整合された用具５０を置くように構成され得る。用具５０は、追跡、モニタ、及び／又は介入構成部品を含むか協働することができる。システム１０は任意的に読み取り器３０ｒを含むことができる。読み取り器３０ｒは、ラベル又はタグ又は他の徴候を電子的に読み取り（例えば、バーコードを介して光学的に、又はＲＦＩＤタグを介して電子的に）、ハードウェアが真正であるか又は適合するかを確認し、偽のハードウェア及びシステムの潜在的誤使用を阻止する。なぜなら、システムは、ある一定のハードウェアがソフトウェア又は回路３０ｃとのインタフェース点を規定するように構成されるからである。代替又は追加として、システム１０は、ユーザが用具／ハードウェア徴候を手作業で入力することを可能にすることができる。システムの適正な動作は、システムによって使用される特定の既定の特性を有する適正なハードウェアが外科手順で使用されることを要求する。
【００４２】
図２及び図３は、システム１０の実施形態の略図である。これらの図は、光ファイバのファイババンドル・ケーブル１１５を介してカメラ／撮像デバイス１１０と通信する光源１００をシステム１０が含み得ることを示す。図２は、システム１０が両側手順に使用され得ることを示す。カメラデバイス（光ファイバケーブルを有する）１１０は、遠位レンズを有してよく、比較的小さい局所視野を有する（掘削孔又は外科処置入口部位の近くに存在する）ように構成されてよく、臨床医師が外科処置入口点をモニタできるようにする。カメラデバイス１１０は軌道案内５０へ搭載され得る。ＭＲＩ適合性ビデオカメラ１２０へ戻り信号が送り込まれ、この信号は患者のビデオとして伝送され、ワークステーション３０のディスプレイ又は分割スクリーン３２の中に表示され得る。ワークステーション３０は制御室２００の中にあり、カメラからの光ファイバケーブル１１５ｃからの送り込みは、ＲＦフィルタ１２３を介して、ディスプレイ３２で表示されるビデオストリームへの信号歪みを阻止することができる。外科室２１０の中には、別個のディスプレイ又はモニタも存在することができる。無菌外科カーテン１１８が使用され、カメラ１２０と対面するマグネットの口径端で無菌側を外科室２１０の内部に維持し得る。適切なＭＲ適合性ビデオカメラの１つの例は、ドイツのハイデルベルグに所在するＭＲＣシステムス社（ＭＲＣ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ＧｍｂＨ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である。
【００４３】
システム１０は、片側又は両側（又は更に３つ以上の側）手順のワークフローを提供するように構成され得る。手順タイプの選択は、提示された関連ワークフローを開始することができる。図４は、ディスプレイスクリーン３２の上のワークステーション制御パネル３０ｐの例を示す。パネル３０ｐは、現在のワークフローステップを表示することができ、ユーザがステップへ直接進むことを可能にし（例えば、ドロップダウンリスト、又はツールバー内のワークフローステップの選択などによって）、体内軌道及び患者生体構造の異なる観察画に隣接して提示され得る。各側面のステップの状況について視覚フィードバックを有するタブ又は他のユーザ選択可能な特徴が、側面性（例えば、両側手順については左又は右）を有するステップのために使用され、ユーザが、側面性、例えば、左３０ａ及び右３０ｂの選択を制御して、各側面について独立に軌道計画を完了できるようにする（又は、ユーザが各側面への制御を維持しながら交互に切り替えることができるようにする）。ディスプレイ３２は、ビューワツール、例えば、拡大縮小、パン、幅／レベル、拡大鏡などを含むことができる。
【００４４】
ＭＲＩスキャナ２０は操作卓を含むことができる。操作卓は、ワークステーション３０の回路３０ｃへの通信を許容する「立ち上げ」アプリケーション又はポータルを有する。スキャナ操作卓は、患者の頭部又は他の生体構造のボリュームＴ１加重（ポストコントラストスキャン）データ又は他の画像データ（例えば、特定のボリュームに対する高解像度画像データ）を獲得することができる。幾つかの実施形態において、操作卓はＤＩＣＯＭ画像又は他の適切な画像データをワークステーション３０及び／又は回路３０ｃへプッシュすることができる。ワークステーション３０及び／又は回路３０ｃは、ＭＲスキャナ２０から送られるべきデータを受動的に待機するように構成されることができ、回路３０ｃ／ワークステーション３０はスキャナに問い合わせを行わず、又はスキャナへの通信を開始しない。他の実施形態では、画像データを獲得して特定のスキャン及び／又はボリュームスキャンを開始又は要求するため、回路３０ｃ／ワークステーション３０とスキャナ２０との間で動的又は能動的通信プロトコルが使用され得る。更に、幾つかの実施形態では、ＤＩＣＯＭ前の、しかし再構築された画像データが、処理又は表示のために回路３０ｃ／ワークステーション３０へ送られ得る。他の実施形態では、再構築前の画像データ（例えば、実質的に「生の」画像データ）が、フーリエ変換及び再構築のために回路３０ｃ／ワークステーション３０へ送られ得る。
【００４５】
概略的に説明すると、幾つかの片側シナリオにおいて、ユーザは離散的ワークフローステップの集合を経て進行し、ＭＲ画像データをロードし、ターゲット点を同定し、入口点を同定し、計画軌道を検証し、ターゲット用カニューレを整列させる。ターゲット点又は領域は、患者のリアルタイム機能画像データに基づいて計画又は精緻化され得る。機能画像データは、非限定的に、線維飛跡の画像、発声（例えば、朗読、歌唱、会話）中の脳領域活動画像、又は物理的又は嗅覚（ｏｌｅｆａｃｔｏｒｙ）又は感覚ベースの刺激、例えば、電気（不愉快／ショック入力）、暖及び／又は寒、明又は暗、可視画像、写真、又は映画、化学物質、香り、味覚、及び音などへの露出に基づく脳領域活動画像、及び／又はｆＭＲＩ又は他の撮像手法を使用する脳領域活動画像を含むことができる。向上した視覚化像は、患者の脳構造の空間関係のかなり明瞭になった写真を神経外科医に与える。視覚化像は、外科手順、例えば、脳腫瘍切除及び癲癇手術の軌道案内として役立つことができる。幾つかの実施形態において、視覚化像は、異なるタイプの脳撮像方法から照合されたデータを使用して生成され得る。これらの方法には、従来の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、機能的ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）、拡散−張筋撮像（ＤＴＩ）、及び更に過分極希ガスＭＲＩ撮像が含まれる。ＭＲＩは生体構造の詳細を与え、ｆＭＲＩ又は他の能動刺激ベースの撮像プロトコルは、脳の活性化区域に関する情報を提供することができ、ＤＴＩは異なる脳区域を接続する神経線維網の画像を提供する。これらの異なる画像の１つ又は全部と用具情報との融合は、外科医が操作できる軌道情報を有する３Ｄ表示を生成するために使用され得る。
【００４６】
こうして、ターゲット部位及び軌道は、部分的に患者の機能情報に基づいて計画、確認、又は精緻化され得る。この機能情報は、軌道経路及びターゲット計画のための軌道案内用具を用いて患者のリアルタイム視覚化像の中で提供され、例えば、外科医による容易な参照を目的として患者の線維飛跡構造及び／又は患者の脳の機能情報を視覚化することができる。この情報は、ＵＩ選択、例えば、図４に示される「線維飛跡の表示」３２Ｆ１及び／又は「機能出力の表示」３２Ｆ２（例えば、ツールバーオプション）によって観察画からも選択又は抑圧され得る。患者の機能情報は、ユーザの選択を必要としないで自動的に表示されるか、手順の段階に応答して表示されるか、ある一定のステップを選択したときに表示され得ることが留意される。更に、そのような情報は、本明細書で説明される任意の適切な表示又はステップで表示又は選択されてもよい。もっとも、その特定のステップ又はスクリーン表示に関しては具体的に説明されない。敏感又は繊細な脳領域がどこにあるか、又は重大な線維飛跡が患者の脳内のどこにあるかを知ることは、外科医が、より良好で、より危険の少ない、又はより侵入的でない軌道を計画できるようにし、及び／又は外科医が、より正確に所望のターゲット部位に到達できるようにし、及び／又は、より正確にデバイスを配置できるようにし、及び／又は、計画された療法を送達する、例えば、刺激リードを移植し、組織を除去し、及び／又は腫瘍の部位を処置し、及び／又は腫瘍を摘出し、遺伝子及び／又は幹細胞療法を送達したりすることができるようにする。
【００４７】
ターゲット用カニューレを整列させるため、カニューレの既知の寸法、例えば、カニューレの長さ、カニューレ上の近位又は遠位マーカの位置、及び角度及び横（Ｘ−Ｙ）ピボット限界に基づき、ボリュームスキャンがシステムによって規定され得る。具体的な実施形態において、ユーザはプローブ及び剥離鞘（規定された軌道に沿って介入デバイスを所望の場所へ案内するように構成される）を徐々に進め、画像を獲得して出血をチェックし、軌道を検証し、及び／又は機能的に敏感な構造を回避することができる。プローブがターゲット点へ進められたとき、高解像度確認画像が取得され、計画された場所に対する先端場所を検証することができる。実際の配置が許容されなければ、プローブは撤退される。その時点で、Ｘ−Ｙ配置が適切に調節され得るか（例えば、プラットフォーム又はステージをある量だけ動かして所望の調節を引き起こすことにより）、軌道の角度が再計画され、２回目の試行が行われる。
【００４８】
幾つかの両側シナリオの場合、上記のステップは左側及び右側の双方について反復され得る。追加される目的は、患者をスキャナの中又は外へ動かしてはならないことである。この目的を満足させるため、患者をスキャナから移動させる前に軌道計画を双方の側で完了しなければならない。更に、患者をスキャナへ戻す前に掘削及びフレーム（軌道案内を患者の頭部へ保持する部材）取り付けを双方の側で完了し、手順のスピードを促進しなければならない。
【００４９】
システム１０はハードウェアインタフェースを有するように構成される。このハードウェアインタフェースは、ネットワーク接続、例えば、イーサネット（登録商標）ネットワーク接続の標準ＴＣＰ／ＩＰを提供し、ＭＲスキャナ２０、例えば、ＤＩＣＯＭサーバへのアクセスを提供する。ワークステーション３０はＤＩＣＯＭ  Ｃ−ＳＴＯＲＥ記憶クラスプロバイダを提供することができる。スキャナ操作卓は画像をワークステーション３０へプッシュできるように構成可能であり、ワークステーション３０はＭＲスキャナ操作卓からプッシュされたＤＩＣＯＭ  ＭＲ画像データを直接又は間接に受け取るように構成可能である。あるいは、上述したように、システムは、スキャナ２０との動的及び対話的通信を許容するインタフェースを有するように構成可能であり、他の形式及び段階の画像データ（例えば、ＤＩＣＯＭ前の再構築又は生画像データ）を取得することができる。
【００５０】
上述したように、システム１０は、ハードウェア、例えば、１つ又は複数の特定の外科用具が、システム（ソフトウェア又はコンピュータプログラム）とのインタフェース点を構成するように構成される。なぜなら、回路３０ｃは、特定の用具ハードウェアの物理特性を認識する既定の用具データを有するように構成されるからである。
【００５１】
図５で示されるように、適正な動作を保証するため、システム１０は、有効識別子及び／又は改定制御／ベース部品番号の入力を要求して、使用を計画されたハードウェアがシステム１０（又は、システムの少なくともそのバージョン）での使用に適切であることを立証するように構成され得る。こうして、ワークステーション３０に関連づけられた読み取り器３０ｒは、キットパッケージの上に置かれ得るかキット１０ｋと一緒に提供され得る単一の「グループ」識別子６６を読み取るように構成され、及び／又は読み取り器は、既定の特性を有する各用具を読み取って、適切な部品及びバージョンがキット内にあることを確認するように構成され得る。代替的又は追加的に、システム１０は、回路３０ｃに関連づけられたＵＩの中へ用具／ハードウェア識別子データ（例えば、ハードウェアバージョン及び／又は部品番号）をユーザが手作業で入力することを可能にし得る。ワークステーション３０は、正しいハードウェアがキット１０ｋの中にあるか、そうでなければ使用のために提供されることを確認する相関表３１のルックアップチャートを含むことができる。こうして、ワークステーション３０はユーザインタフェース３２Ｉ（用具バージョン識別子パネルとして示される）を有するように構成され得る。ユーザインタフェース３２Ｉは、識別子６６を電子的又は手作業で入力すること、及び／又はシステム１０の用具特定動作との整合性を承認することをユーザに要求する。回路３０ｃは、特定の用具に対する将来の制御された変更について更新及び後方互換性を有するように構成され得ること、及び／又は外科処置の部位で使用されている用具のバージョンに従ってシステムの異なるモジュールバージョンを使用する能力を有するように構成され得ることが想定される。
【００５２】
偽のハードウェアがシステム１０で使用されることを阻止するため、識別子は徴候を含み得る。この徴候は、特定の許可された使用部位及び／又は許可されたユーザと照合され得る。システムは、ハードウェアがＯＥＭハードウェア又は許可されたハードウェアであり、電子キーを受け取ってシステムを活性化できることの証明をユーザに要求するように構成されてもよい。ユーザは、ＯＥＭ又は他の許可された当事者と接触して電子キー又は識別子を取得し、システム１０でのハードウェアの使用を可能にすることを要求され得る。
【００５３】
図５で示されるように、幾つかの実施形態において、システムは異なる用具の規定された物理特性を認識するようにプログラム的に構成される。キット１０ｋ（典型的には、一回使用の使い捨てハードウェア）として、又は他のグループ又はサブグループの中で、更には個別に提供され得る用具は、典型的には適切な無菌パッケージングの中で提供される。用具は、少なくとも１つのマーキング格子５０ｇ（格子パッチとも呼ばれる）、ターゲット用カニューレ６０を含む。ターゲット用カニューレ６０は、遠位マーカ６０ｍ及びカニューレの対向する近位部分６０ｐを有する。ターゲット用カニューレ６０は、開放された中心内腔又は通路６１を含むことができる（図８）。遠位マーカ６０ｍは、典型的には、流体を充填された実質的に球形の構成部品６５を含む（図８）。カニューレの近位部分６０ｐはマーカを含むことができるが、典型的には、ターゲット用カニューレ６０の物理特性に基づき、遠位マーカ６０ｍ及びこれに関して知られたその距離及び配向に少なくとも部分的に基づいて画像データ内で同定される。更に図５を参照すると、システム１０は軌道案内５０ｔも含むことができる。軌道案内５０ｔは、この基部５０ｂの周りに複数のＭＲＩ可視フレーム基準マーカ５０ｆｍを有する。システム１０はまた、剥離鞘５０ｓと通信できる探り針及び撮像プローブ５０ａ（これはターゲット用カニューレ６０の通路を介してスライド可能に導入され得る体内受信アンテナを提供する）を含み得る。キットのある一定の構成部品は、所望の手順に依存して置換又は省略される。ある一定の構成部品は、両側手順では重複して提供され得る。図５で示されるように、療法送達デバイス５２が任意的に提供される。これもラベル又はタグ６６のような識別子を有する。デバイス５２は、所望の療法（例えば、遺伝子療法又は幹細胞又は他の療法タイプ）を流動可能に導入及び／又は注入するか、生検を取得したりするように構成され得る。
【００５４】
図６Ａ〜図６Ｃ及び図７〜図１０は、ターゲット用カニューレ６０及び上記で説明された様々な特徴を有する軌道案内５０ｔを示す。図６Ａは軌道案内５０ｔ及びターゲット用カニューレ６０を示す。これらは患者の上に配置され、軌道調節コントローラ４００と通信する軌道案内アクチュエータ１５１及びそれぞれのアクチュエータケーブル１５０ａ〜１５０ｄ（Ｘ−Ｙ調節及びピッチ及びロール調節を提供する）を有する。フレーム１５０ｆは制御アーク１５２（図７、図１０）を含むことができる。制御アーク１５２はプラットフォーム１５３（図７）と協働して、ピッチ及びロール調節を提供する。プラットフォーム１５３は軌道のＸ−Ｙ調節を可能にし得る。適切な軌道案内の追加の論議については、米国特許出願第１２／１３４，４１２号、及び代理人整理番号第９４５０−３４ＩＰによって特定される同時係属の共に譲渡された米国特許出願第 号を参照されたい。これらの出願の内容は、参照によってあたかも本明細書で全部が引用されるかのように、ここに組み込まれる。
【００５５】
図６Ｂ及び図６Ｃは深度ストップ２１０の例を示す。深度ストップ２１０は、伸長部材２１２、例えば、刺激又は除去リード、診断及び／又は撮像プローブ、取り外し可能な鞘及び／又は他の療法又は診断デバイスと協働する。これらは、図示されるように深度ストップの中に挿入及び固定される。図示された深度ストップ２１０は、対向する近位端及び遠位端２１０ａ、２１０ｂを有する概して円筒形の構成を有し、管状の軌道案内部材５０ｔ（図６Ａ）の近位端の中に取り外し可能に固定されるように適合される。深度ストップ２１０は、これが管状部材５０ｔ又は６０の中へ挿入されるとき、部材２１２が患者の身体の中へ延在する距離を限定するように構成される。部材２１２は挿入深度２１５の可視徴候を含むことができ、所望の挿入深度を提供する適切な場所へユーザがストップ２１０を可視的に取り付けることを可能にする。
【００５６】
図６Ｃ及び図６Ｄで示されるように、幾つかの実施形態において、深度ストップ２１０は剥離鞘２１２ｓに取り付けられ（図５のプローブ５０ｓも参照）、その中に伸長介入デバイス、例えば、探り針又は撮像プローブを受け入れて案内するように構成され得る。図６Ｃ及び図６Ｄで示されるように、鞘２１２ｓは対向するタブを含むことができる。これらのタブは、引き離されたとき、鞘が剥離してターゲット用カニューレ６０から外れるようにする。他の実施形態において、深度ストップ２１０は刺激リードへ取り付けられて、規定された挿入深度を可能にし（例えば、下記の図３８を参照）、又は挿入深度の制御が望まれる他のデバイスへ取り付けられる。
【００５７】
図７で示されるように、ターゲット用カニューレ６０は軌道案内５０ｔへ取り付けられ得る。ターゲット用カニューレ６０は貫通通路６１を含むことができる。ターゲット用カニューレ６０の遠位端は基準マーカ６０ｍを有する。この基準マーカは実質的に球形又は円形（断面）のマーカ形状として示される。近位端６０ｐは、通路６１と同心の流体充填溝６８を有するように構成され得る。溝６８は円筒形基準マーカを規定することができる。カニューレ６０の軸に沿って、内腔又は通路６１が存在する。内腔又は通路６１の中を通って、他のデバイスがスライド可能に導入及び／又は引き出され、例えば、探り針５０ｓ、撮像プローブ５０ａ、療法送達又は診断デバイス５２（図５）、及び移植用ＤＢＳ刺激リードが脳の中へ進められ得る。
【００５８】
図１１Ａは、物理特性を有する格子パッチ５０ｇの例を示す。物理特性は前もって規定され、回路３０ｃ（例えばソフトウェアアプリケーション）で利用可能であるか、その中に存在する。図１１Ｂは、格子が、物理的患者に対するＭＲボリューム内の論理点の正確な相関を可能にすることを示す。システム１０はディスプレイ３２の上に３Ｄボリュメトリック観察図を生成するように構成され得る。ボリュメトリック観察図は、格子５０ｇ及び入口点及び格子座標（及び任意的に格子エッジ）を表示するオーバーレイを有し、頭蓋骨上の所望の計画入口点で掘削孔マークを作ることを可能にする。
【００５９】
図１２Ａ〜図１２Ｅは、格子５０ｇの区分化について実行され得る一連の動作を示す。これらの動作の幾つか又は全部は、シーンの背後で実行されてもよい（例えば、実際に表示されない）。図１２Ａはヒストグラムの例を示す。図１２Ｂは初期距離画像の例である。図１２Ｃは初期距離画像内で格子を探索した結果の画像である。図１２Ｄは、小さいステップサイズを用いて最適距離画像内で格子を探索した結果を示し、図１２Ｅは、頭部表面へ当てはめるため格子を空間的に変形し、格子セルを補間して頂点を発見した結果を示す。
【００６０】
図１２Ａを参照すると、入力画像スタック内の背景雑音の大きさを推定することができる。これを行うため、スタックのヒストグラムが構築され得る。ヒストグラムの傾斜の最初の負の最大値が位置決めされ得る。この最大値の左の最初のピークが位置決めされ得る（これは「雑音ピーク」と呼ばれる）。雑音ピークと傾斜の最初の負の最大値との間の差は、雑音の標準偏差を近似することができる。雑音閾値は、次の方程式（１）を使用して取得され得る。
（雑音閾値）＝（雑音ピーク）＋４＊（雑音標準偏差）              （１）
【００６１】
上記は、画像データの格子区分化における最初のステップとして考えられる。ステップ２〜５は、下記で説明されるようにして実行され、格子を適所に配置し、格子区分化のために頭蓋骨の湾曲へ変形する。
２．格子について「最適観察画方向」を推定する。この方向は格子中心からＡＣ−ＰＣ線の中点へのベクトルとして規定される。
ａ．最適観察画方向の粗い推定値から始めて、図１２Ｂで示されるような初期距離画像を構築する。
ｉ．推定された観察画方向に垂直で頭部ボリュームの外側にある画像平面を作り出す。
ｉｉ．画像平面内の各画素について、雑音閾値の上にある画像ボリューム内の最初のボクセルへの距離を記録する。
ｂ．距離画像内の格子セルを発見する。
ｉ．格子セルは頭部表面上の「隆起」であり、従って距離画像内の極小として現れる。この特性は、ガウスのラプラス演算子を距離画像へ適用することによって向上される。
ｉｉ．画像内の各場所について、仮想格子（この次元は物理格子の次元と一致する）を幾つかの配向で配置する。最小画像の１つの上に載る各仮想格子セルについて１ポイントを与えることによって得点を計算する。最高得点は、距離画像内の格子の場所及び配向に対応する。
ｃ．そのようにして取得された格子の中心は、最適観察画方向の新しい推定を与える。この推定は、推定を精緻化するためステップ２ａ及び２ｂの新しい反復の開始点として使用される。
３．最適観察画方向を使用して格子を発見する。
ａ．ステップ２ａで説明されたような距離画像を構築する。しかし、ステップ２で取得された最適観察画方向を使用する。
ｂ．２ｂで説明されたように、新しい距離画像内の格子を発見する。
ｃ．２ｂの探索手順を反復することによって格子の位置及び配向を精緻化する。しかし、非常に微小なステップサイズを用いて、既知の近似場所の周囲の小さい領域内でのみ探索する（図１２Ｄを参照）。
４．格子を頭部の形状へ変形する。
ａ．この時点までは、格子は平面として取られている。
ｂ．ロバストな回帰アルゴリズムを使用して距離画像内の格子セル場所を立方体表面へ当てはめ、ステップ３からの各格子セルをこの表面へはめ込む。（これは、距離画像内の雑音及び低解像度に起因する非常に不規則な格子表面の生成を回避するためである。）
一般的に、格子セルが任意の曲面へはめ込まれるとき、格子セル間で等距離を維持するのは不可能であることに留意されたい。従って、変形中の伸長及び屈曲量を最小化するため、物理的格子パッチの挙動をシミュレートするアルゴリズムが使用される。
５．格子セルの間を補間して、格子の頂点を計算する。図１２Ｅは変形結果を示す。
【００６２】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、フレームマーカの区分化のために実行され得る一連の動作に関連づけられた画像を示す。図９及び図１０はフレーム５０ｆの例を示す。フレーム５０ｆは、中心「ｃｐ」の周り及び掘削孔空間の周りで円周上の間隔を空けられた基準マーカ５０ｆｍを有する。マーカ５０ｆｍ１及び５０ｆｍ２の２つは、第３の５０ｆｍ３よりも相互に近い（図１０）。基準マーカの異なる配列、構成、又は数、並びにフレーム５０ｆ及び／又は案内５０ｔの上の異なる場所が使用されてもよく、それに従ってフレームの区分化は変更される。
【００６３】
図１３Ａ〜図１３Ｃに関して図示又は説明されるこれらの動作の幾つか又は全部は、シーンの背後で実行されてもよい（例えば、実際に表示されない）。図１３Ａは雑音領域を有する例示的なヒストグラムを示す。図１３Ｂは撮像されたフレームマーカの断面を示す。図１３Ｃは図１３Ｂで示されたエッジマスクへ円を当てはめた結果を示す。フレームマーカの区分化は、患者の上の軌道案内の配向を規定することができる。この配向は機械的出力へ相関され、軌道案内５０ｔを平行移動させて所望の軌道を提供し得る。例えば、回転及び／又は左方向、右方向、反時計回り、又は時計回り、又はピッチ及び／又はロール（又はＸ−Ｙ位置）を変更するためアクチュエータを動かす他の平行移動が提供される。
【００６４】
図１３Ａを参照すると、入力画像スタック内の背景雑音の大きさが推定される。これを行うため、スタックのヒストグラムが構築され、ヒストグラムの傾斜の最初の負の最大が位置決めされ得る。この最大の左の最初のピークが位置決めされ得る（これは雑音ピークである）。雑音ピークと傾斜の最初の負の最大との間の差は、雑音の標準偏差を近似することができる。雑音の閾値は、上記の方程式（１）を使用して取得され得る。再び、これは区分化の最初のステップとして考えられる。次に、観察された基準の位置への、期待された基準の幾何学的形状の当てはめに基づき、ステップ２〜６がフレームマーカの区分化に関して実行され得る。なぜなら、基準マーカはボリューム内の固定された幾何学的関係で配列されているからである。
２．領域成長アルゴリズムを使用して、雑音閾値を超えるピクセルの全ての「集団」を発見する。
３．既知のフレームマーカボリュームから遠いボリュームを有する全ての集団を廃棄する。
４．フレームマーカの既知の境界ボックス次元から遠い境界ボックス次元を有する全ての集団を廃棄する。
５．残りの集団の中で、軌道基部５０ｂのフレームマーカの既知の空間配列とマッチする空間配列を有する三つ組を探す（即ち、集団の図心は既知の次元の三角形（例えば、二等辺三角形）を形成すべきである）。
【００６５】
この時点で、各フレーム（両側手順が使用される場合、２つのフレームが存在する）について発見された集団の数が正確に３でなければ、区分化は失敗したと考えられる。
６．マーカの各三つ組について、マーカ場所を精緻化する。
ａ．３つのマーカ図心によって規定された平面へスタックを再フォーマットすることによって、各マーカの２Ｄ画像を抽出する。
ｂ．各２Ｄマーカ画像のキャニー・エッジマスクを計算する。
ｃ．キャニー・エッジマスクへ円を当てはめる。円の直径は、物理フレームマーカの直径と等しく設定される。当てはめは、円を動かしてエッジマスクと円との重なりが最大になるときに実行される。当てはめ円の中心が、フレームマーカの中心の場所とされる。
【００６６】
幾つかの実施形態において、回路３０ｃは、明確な順序づけられたワークフローステップをプログラムアプリケーションが有し得るように構成され得る。これらのステップは、表１で示されるように、臨床ワークフローの大きな区分化に基づいて論理グループへ組織化される。ユーザは、必要に応じて、前のワークフローステップへ戻ってもよい。必要条件のステップが完了されなかったならば、後続のワークフローステップは非対話的であってもよい。大きなワークフローグループ及びステップは、「スタート」、「入口計画」、「ターゲット計画」、「ナビゲート」、及び「精緻化」の概略的ワークフローステップの中で次の特徴又はステップを含むことができ、最終的に療法（ここでは、刺激リードを配置すること）の送達へ至る。
【００６７】
【表１】
0005632286.tif 000002
【００６８】
表２Ａ〜表２Ｐは、本発明の幾つかの実施形態に従った例示的なワークフローステップに関連づけられ得る幾つかの例示的な動作の追加の例を提供する。
【００６９】
【表２】
0005632286.tif 000003
【００７０】
【表３】
0005632286.tif 000004
【００７１】
ＡＣ、ＰＣ、及びＭＳＰの場所は、任意の適切なやり方で同定される。幾つかの実施形態において、ＡＣ−ＰＣステップは、自動的な電子ＡＣ、ＰＣ  ＭＳＰ同定ライブラリを有することができる。ＡＣ、ＰＣ、及びＭＳＰの解剖学的ランドマークは、ＡＣ−ＰＣ座標系、例えば、外科計画に有用であり得るＴａｌａｉｒａｃｈ−Ｔｏｕｒｎｏｕｘ座標系を規定する。このライブラリは、ランドマークの場所を自動的に同定するために使用され得る。このライブラリは、ホストアプリケーションがＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）の上のアプリケーションプログラミング・インタフェース（ＡＰＩ）の集合を介してインタフェースすることのできる、動的リンクライブラリとして提供され得る。このライブラリはＭＲ脳画像のスタックを受け取ることができ、ＡＣ、ＰＣ、及びＭＳＰを完全に自動的に位置決めする。成功率及び正確度は最適化可能であり、典型的には処理に数秒を必要とする。出力は、ＡＣ及びＰＣ、及びＭＳＰを規定する第３の点について、３Ｄ座標として戻される。このライブラリは純粋に計算であり、典型的にはＵＩを必要としない。このライブラリは、既知の脳地図をＭＲ脳データセットへ当てはめることができる。ユーティリティは、ホストアプリケーションがＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）の上のアプリケーションプログラミング・インタフェース（ＡＰＩ）の集合を介してインタフェースすることのできる、動的リンクライブラリの形式で入手され得る。このライブラリへの入力は、ＭＲ脳データセットを含むことができ、脳地図を含むアプリケーション又は他のサーバと通信するか脳地図を含むことができる（例えば、統合された脳地図を有する）。設計は任意の特定の地図から独立していてよいが、１つの適切な地図は脳解剖のＣｅｒｅｆｙ（登録商標）地図である（注：典型的にはライブラリの中に含まれない）。ライブラリは、脳の区分化を実行してある一定のランドマークを同定するように構成され得る。地図は、区分的アフィン変換に基づいて３Ｄの中でデータセットに当てはめられ得る。出力は、対象の構造の頂点のリストである。
【００７２】
幾つかの実施形態において、中間サジタル平面（ＭＳＰ）は、入力ボリュームの下方部分からの幾つかの抽出されたアキシャルスライス、例えば、約１５の均等間隔スライスを使用して近似される。輝度等化は各スライスへ適用可能であり、各スライスからのエッジマスクは、キャニーアルゴリズムを使用して作り出される。対称軸は、各エッジマスクについて発見可能であり、仮の対称軸の反復検討及び順位づけ又は得点づけに基づいて実際の対称軸を同定することができる。順位づけ／得点づけは、対称軸を介して反射されたキャニーマスク上の点がキャニーマスクの上に載るかどうかに基づくことができる（載る場合、そのスライスについて、この軸が得点になる）。使用中の外観モデル（ＡＡＭ）は、規定されたＭＳＰを有する再フォーマットされた入力スタックの中で脳幹へ適用され、ＡＣ及びＰＣ点を同定することができる。
【００７３】
ＭＳＰ平面の推定は精緻化される。ＡＣ及びＰＣ点も同様である。ＭＳＰ平面の推定は、脳室の一部分を取り巻く小さい領域を有するトリミング画像及びキャニーアルゴリズムを使用するエッジマスクを使用して精緻化され得る。このエッジマスク上の対称軸は、上記で説明された手順に従って発見される。ＡＣ及びＰＣ点は、精緻化されたＭＳＰを使用して、上述されたように推定され、推定の回りの小さい領域（例えば、６ｘ６ｍｍ）内の輝度のピークが探索される。最大ピークがＡＣ点である。ＰＣ点は、上記のＰＣ推定及び精緻化されたＭＳＰを使用して精緻化され得る。ＭＳＰ画像のキャニーエッジ・マップが計算され得る。再び、キャニーエッジの上に存在する点であって画像勾配がＡＣ−ＰＣ方向と最も近く平行する点について、小さい領域（例えば、約６ｍｍｘ６ｍｍ）が探索され得る。この点は、ＡＣ−ＰＣ方向に沿ってＰＣの方へ約１ｍｍだけ動かされる。ＡＣ−ＰＣに垂直な方向の最大強度ピークがＰＣ点として取られる。
【００７４】
【表４】
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【００７５】
【表５】
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【００７６】
【表６】
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【００７７】
この時点において、孔は入口点で掘削され、軌道案内５０ｔが取り付けられている。
注意：患者は動かされているので、前の画像座標系で規定された点は、もはや有効ではない。更に、この時点で脳シフトが起こる。
【００７８】
【表７】
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【００７９】
【表８】
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【００８０】
【表９】
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【００８１】
【表１０】
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【００８２】
【表１１】
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【００８３】
【表１２】
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【００８４】
【表１３】
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【００８５】
配置を許容できない場合、ユーザはＸ−Ｙ調節ワークフローステップへ進むことを選択できる。
【００８６】
【表１４】
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【００８７】
【表１５】
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【００８８】
【表１６】
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【００８９】
【表１７】
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再び、機能的患者データはリアルタイムで取得されて、回路３０ｃ／ワークステーション３０のディスプレイ３２の上で提供され、患者生体構造の視覚化像は外科手順のために軌道及び／又はターゲット部位の精緻化又は計画を助けることが留意される。
【００９０】
撮像プローブ５０ａ（図５、使用される場合）を用いて作り出された画像又は視覚化像を表示するとき、回路３０ｃは（シグマ）補正を電子的に適用して、「火山」又は「光輪」形状の強度歪みを補正してもよい。即ち、幾つかの特定の実施形態において、撮像プローブアンテナ又はコイルは、これらを用いて作り出された画像内に歪みを導入する。この歪みは、画像内に現れる場合にプローブ自体の周りの明るい光輪として説明される。こうして、撮像プローブからの画像がそのような特徴を有するとき、回路３０ｃは補正を電子的及び自動的に適用して、光輪を除去抑圧する（又は少なくとも低減する）ように構成され得る。この特徴は、撮像プローブ自体を介して作り出された狭視野高解像度画像にのみ影響を及ぼす。メインのヘッドコイルを使用して取得された画像は、典型的にはそのような歪みを有しない。
【００９１】
図１４Ａを参照すると、回路３０ｃは、ディスプレイ３２の上に表示される単一の制御ツールバー３０ｔを有するように構成され得る。ツールバー３０ｔは、進むべきグループ及びステップをユーザが選択することを可能にし、どのグループ及びステップが完了したかを示す。図１４Ｂはワークフロー制御ツールバー３０ｔの例を示し、「入口計画」のグループが選択され、現在のステップとして「ターゲット規定」が拡大されている。ツールバー３０ｔはい色境界１３０を含むことができる。色境界１３０はボタン１３０ｂを部分的又は全体的に取り巻いて、ステップの完了を示すように使用され得る。両側手順の場合、境界は１つの側の仕事が完了したときその側について色で強調され得る。例えば、ターゲット規定ステップで左のターゲットが完了したとき、左側について強調される。
【００９２】
ユーザが手順の作業を進めるにつれて、ある一定の臨床情報が記憶され、手順報告書の中へ組み込まれる。手順報告書は手順の終わりに検討され、及び／又は患者記録としてアーカイブされる。回路３０ｃはユーザインタフェース（ＵＩ）３０Ｉを提供するように構成される。ＵＩ３０Ｉは、観察ツール、例えば、１つ又は複数の次の特徴を提供する。
測定線の描画
観察画のパン
拡大縮小、全ての拡大縮小、領域への拡大縮小、点への拡大縮小
拡大鏡
注釈の表示／隠蔽
十字線の表示／隠蔽
パネル間での観察画のドラッグ
観察画パネルのサイズ変更
１ｘ１表示への観察画の最大化
スクリーンキャプチャの保存（報告書へ追加され得る）
観察画セッティングのデフォルトへのリセット
【００９３】
図１５は、グループスタートの例示的なＵＩ３０Ｉのスクリーンショットである。このスクリーンショットは、便宜的に、全体的な手順パラメータ、例えば、側面性、ターゲットタイプ、及びＭＲスキャナ口径サイズを設定する１スクリーン入力として構成される（開放口径ＭＲＩスキャナシステムも使用されることを認識する）。口径サイズの代わりに、ドロップダウンリストが提供され得る。ドロップダウンリストは、使用されているＭＲスキャナの製造業者及びタイプをユーザが選択できるようにし、関連づけられた口径サイズを提供する。もちろん、システム１０はＭＲスキャナ特定システムとして構成可能であり、又は将来のＭＲスキャナは標準口径サイズを有するか、口径サイズが制約ではないように構成され、この情報が要求されないように構成されてもよい。図示されるように、ＵＩ３０Ｉは入力３２Ｉを含むこともできる。入力３２Ｉは、図５に関して上記で論議されたように、使い捨てキットバージョン入力として示されるハードウェア識別子データ６６の入力を要求する。ハードウェア及びソフトウェア適合性及び／又は適正な動作を保証するため、識別子データ６６がマッチしなければ、ユーザは次のステップへ進むことを許可されないようにシステム１０を構成することができ、又はシステム１０は他のキーコードをユーザにプロンプトしてもよい。
【００９４】
口径サイズは、入口計画／軌道ステップで使用される。ユーザが軌道を選択し、プローブがスキャナ口径の内部へ物理的に合わないためプローブをカニューレ６０の中へ挿入できなければ、警告が生成される（ディスプレイ３２の上で可視的に、及び／又は可聴に）。上記の入口計画／軌道ステップを参照されたい。
【００９５】
図１６は、ターゲット規定ステップ（左ＳＴＮとして示される）に対する入口計画ワークフローグループを有する例示的なＵＩ  ３０Ｉに関連づけられたスクリーンショットであり、患者画像データと共にツールバー３０ｔ及びデフォルトのランドマークを有する十字線場所データを示す。このステップは、ＡＣ  ＰＣ座標系を確立するために使用され得る。頭部全体のボリュームを受け取るとき、ステップはこれらの点の候補を自動的に発見することができる。必要に応じて、ユーザはこれらの点を検討及び補正しなければならい。ユーザは十字線を点に置いて「設定」ボタンを「クリック」し、所望の注釈を設定するか、スクリーンの周りの既存の注釈をドラッグすることができる。一度、点が規定されると、観察画平面は自動的に再フォーマットして、それらの点をＡＣＰＣ座標系へ整列させ、解剖学的平面、即ち、コロナル、サジタル、及びアキシャル平面を示すことができる。ランドマークへの後続の編集は、観察画平面が即時に再整列してマッチさせることができる。
【００９６】
図１７は、ターゲット規定ステップに対する他の例示的なスクリーンショットを示す。このスクリーンショットは、ターゲット点を設定し、潜在的入口点を通る軌道が次のステップで吟味され得るようにする。ユーザは、比較を目的として標準脳地図からの外形を患者生体構造の上に重ねることを選択してもよい。比較は色で提供され、異なる構造については異なる色を用いてもよい。図１７は、地図を用いないターゲット規定ステップの入口計画を示す。図１８は地図を用いるＵＩを示し、３つの直交観察画でターゲット外形を示す。図１９は地図を示し、１ｘ１レイアウトで構造を示す。観察画平面は、ＡＣＰＣステップで規定されたような解剖学的平面を示す。ターゲット点はＡＣＰＣ点が編集された方法と同じようにして編集される。両側の場合、一度、ターゲットが１つの側について規定されると、ユーザが他の側についてターゲットを選択するとき、十字線は鏡像位置へ自動的にジャンプする。患者が対称生体構造を有するならば、これは同等位置を発見するときの時間を節約する。脳地図を使用しているとき、ユーザはターゲット構造のみを示すか（ＳＴＮ又はＧＰｉ）、全体構造を示すかを選択してもよい。いずれの場合にも、ツールチップ（例えば、ポップアップ）がユーザを助けて、馴染みのない構造を同定することができる。ユーザは患者画像に対して脳地図をスケール及び／又はシフトして、より良好にマッチさせることを選択してもよい。これを行うため、ユーザは脳地図テンプレートを取り巻く白い外形をドラッグしてもよい。患者の脳の線維飛跡構造及び／又は機能的情報は、外科医が容易に参照できるように、視覚的に目立つやり方（例えば、色で識別されるか他の可視表現）で提供され得る。この情報は、図４で示されるように、ＵＩ選択３２Ｆ（例えば、ツールバー選択肢）を介して観察画からも選択又は抑圧される。
【００９７】
図２０は、入口計画ワークフローグループの中の軌道ステップに対する例示的なスクリーン表示のスクリーンショットである。このステップは、臨床的に実行可能な軌道を発見するために使用され、典型的には格子パッチ５０ｇ（図１１）によって提供されるような格子を介して頭蓋骨上の入口点を決定する。可視警告が表示可能であり、例えば、２つの上部観察画の最上部にある赤い警告メッセージ３０Ｗ及び赤い軌道線３０Ｒが使用されて、選択された軌道が格子と交差しないことを示す。動作において、このステップへ入ったとき、ワークステーション３０は画像ボリュームを通してマーキング格子５０ｇを自動的に探索することができる。ワークステーション３０は初期軌道を配置して、この軌道が格子５０ｇの中間を通るように構成される。ユーザが軌道を動かして、入口点が格子上に存在しないようにすれば、警告３０Ｗが表示される。
【００９８】
図２０の上部の２つの観察画は、現在の軌道線に沿って整列したコロナル及びサジタル観察画を示す。ユーザは軌道線をドラッグし、軌道線はターゲット点の回りで自由に回転する。下部の左の観察画はコロナル及びサジタル観察画内の緑の線のレベルで軌道に垂直な平面を示す。これは「プローブ眼」観察画である。プローブ眼観察画を軌道に沿って進めるためには、緑の線を軌道線に沿ってドラッグするかマウスホイールを使用することに加えて、スクリーン上のＶＣＲスタイルの制御が、アニメートされた飛行通過を提供することができる。
【００９９】
図２１は（ポップアップ）警告３０Ｗ’を示す。この警告は、スキャナ口径壁によって妨害される軌道をユーザが選択するとき、自動的に生成される。即ち、スキャナ口径がプローブの挿入を妨げるようにユーザが軌道を設定するならば、警告が表示される。この計算は、口径サイズ、現在の軌道角、及びプローブ５０ａ／５０ｓ／５２、カニューレ６０、及びフレーム／軌道案内５０ｔ（図５）のサイズについての前もって構成された値に基づく。ターゲットステップと同じように、両側の場合、一度、軌道が１つの側で設定されると、他の側の初期デフォルトは鏡像軌道であり、より蓋然性のある軌道へより近づけてユーザをスタートさせることができる。軌道を保存するとき、ステップは計画／選択軌道に沿って頭蓋骨表面を自動的に発見し、格子上の座標を同定し、その場所を入口点として記憶する。
【０１００】
図２２は、（注釈線を有することなく）ディスプレイ３２で患者頭蓋骨の上に載るように示された例示的な格子５０ｇを示し、左ＳＴＮ入口部位と共に入口部位を選択する座標を示す（列１〜６及び行Ａ〜Ｆとして示される）。図２３は図２２と同じスクリーン観察画を示すが、任意的な注釈格子線を有する。典型的には、ユーザは格子座標を十分明瞭に見ることができるので、格子要素を同定するための任意的なオーバーレイ格子線は要求されない。しかしながら、幾つかの実施形態では、図示されるように、ＵＩはユーザが線を表示することを可能にする。
【０１０１】
図２４は、選択されたＡＣＰＣステップを有するターゲット計画グループワークフローの例示的なスクリーンショットである。このワークフローグループは、１つの掘削孔が片側手順について形成されたか、双方の掘削孔が両側手順について形成された後に、ターゲット点を正確に決定するために使用される（外科処置入口が掘削され、フレームが取り付けられている）。脳脊髄液圧力の損失と共に起こる脳シフトによって、前の計画は典型的には無効にされる。このステップは、上記で論議された入口計画ＡＣＰＣステップと実質的に同じである。差異は、頭部全体のボリュームに加えて、更にＡＣＰＣ点を含む１つ又は複数の高解像度スラブを、ユーザが任意的に送ってもよいことである。ユーザはサムネイルバーを使用して、使用するデータを選択し、ＡＣＰＣランドマークを表示及び編集することができる。図２５は、スラブデータを示すターゲット計画／ＡＣＰＣステップを有するスクリーンショットを示す。
【０１０２】
図２６は、選択されたターゲット規定ステップを有するターゲット計画グループワークフローの例示的なスクリーンショットである。脳画像は、混合されたボリューム及びスラブ画像データを用いて示され得る。このステップは、入口計画グループのターゲット規定ステップに類似するが、先行ステップと同じように、高解像度スラブもサポートして、ターゲットが規定され得る正確度を増加させる。こうして、このステップは、ボリューム及び高解像度スラブの双方からのデータを使用して混合画像を示す能力を有する。ＵＩ内のスライダ３０Ｓ（「混合」の語の直下に示される）は、いずれかの源からどれくらいの画像が来るかの比を、ユーザが制御することを可能にする。
【０１０３】
図２７は、ターゲット計画ワークフローグループの軌道ステップのスクリーンショットである。このステップは、入口計画／軌道ステップに類似するが、この場合、このステップは、典型的には軌道を検討するためにのみ使用される。入口点は変更されない。なぜなら、孔が掘削され、フレームが取り付けられているからである。更に、先行ステップと同じように、これは高解像度スラブをサポートすることができ、ボリュームとスラブとを混合することができる。このステップに入ったとき、ソフトウェアは頭部全体のボリュームを自動的に探索し、フレームマーカ基準を発見することができる。これらの基準から、システム１０及び／又は回路３０ｃはフレームの場所及び配向を決定することができ、これを使用して頭部上の実際の入口点を計算する。この入口点は、軌道を決定するため前のステップからのターゲットと共に使用される。さもなければ、上記で説明されたように、軌道は入口計画／軌道ステップで検討されてもよい。
【０１０４】
図２８は、選択されたナビゲーション開始ステップを有するナビゲート・ワークフローグループのスクリーンショットである。この視覚化像は、近位カニューレスラブを示す。このグループへ入ったとき、ユーザは既に入口孔を掘削し、フレームを取り付け、計画されたターゲットを終了している。このグループはユーザを案内して、カニューレ６０（図８）を整列させて計画軌道にマッチさせ、カニューレを介してプローブを正しい深度へ挿入させる。このステップは、カニューレの初期物理場所を決定するために使用される。ユーザはカニューレの最上部を介してスキャンを獲得し、底部を介して他のスキャンを獲得する。回路３０ｃ（例えば、ソフトウェア）は各スラブ内でカニューレを自動的に発見し、空間内のカニューレの位置及び配向を決定する。図２９は、ナビゲート／ナビゲーション開始ステップの遠位カニューレスラブを示す。
【０１０５】
図３０は、選択されたカニューレ整列ステップを有するナビゲート・ワークフローグループのスクリーンショットである。このステップは、カニューレ６０（図８）を計画軌道へ物理的に整列させるために使用される。ユーザは、ピッチ及びロールコントロールノブを介してカニューレ角度を反復的に調節する。なぜなら、ユーザはカニューレ６０ｐの最上部を介して画像を迅速に再獲得するからである。各更新を用いて、回路３０ｃ（例えば、ソフトウェア）はカニューレ６０の位置を計算し、カニューレがターゲット平面上でどこを現在ポイントしているかを示す注釈を表示する。図３０は、ユーザフィードバック、例えば、オーバーレイ上のプロンプト又はツールチップスタイルのポップアップが、どのコントロールをどの方向へ回すかをユーザに告げることができることを示す。幾つかの実施形態において、図示されるように、注釈はプローブ直径に対応する円として描画され得る。十字線を有する円は計画ターゲットであり、他の円はカニューレの軌道に基づく現在の投影点である。中間の線は、適用すべきピッチ及びロールの相対量を示し、テキストはどのノブをどの方向に回すかを指定することができる（「ピッチホイールを左へ回してください」として示される）。
【０１０６】
図３１は、例示的なナビゲート／プローブ挿入ステップからのスクリーンショットを示す。このスクリーンショットは、ターゲット（例えば、ＳＴＮ）へのコロナル及びサジタル観察画を示し、設定深度ストップの次元を提供することができる（ＵＩの右側上方に示される）。このステップは、プローブが挿入されるにつれて、プローブがどれほど良好に軌道に従っているかをユーザが見ることを可能にする。ユーザはプローブに沿ってコロナル及びサジタルスラブをスキャンし、それらの平面におけるプローブ整列を視覚的に決定することを選択してもよい。ユーザはプローブと垂直にスキャンすることもできる。この場合、回路３０ｃ（例えば、ソフトウェア）は、プローブがスラブ内のどこにあるかを自動的に同定することができ、次いで現在の経路の投影をターゲット平面上で示して、現在の経路が継続する場合の誤りの程度及び方向を示すことができる。図３２は、アキシャルスラブ、及び現在の軌道が継続する場合の投影誤差を有する投影点を示す（プローブは４．６ｍｍだけオフセットされて右画像の中に示され、オフセットは「投影誤差」としてＵＩの上にも注記される）。ユーザは、挿入の間に、これらのスキャンを複数回実行することができる。プローブの自動的区分化及びターゲット平面における投影ターゲットの表示は、現在の経路を検証するための十分に自動的なサポートを提供する。コロナル／サジタル観察画は、ソフトウェア区分化に依存しないプローブ経路の視覚的確認を医師に提供することができる。
【０１０７】
図３３は、選択されたターゲット改定ステップを有する配置精緻化ワークフローグループの例示的なスクリーンショットを示す。このステップはターゲットスラブを示すことができる。初期挿入を完了した後、ユーザ（例えば、医師）は、計画に対して配置が十分近く対応していないか、完全に対応していないか、又は計画が正しくなかったことを発見する可能性がある。これは撮像プローブ（５０ａ）が使用される場合に特に起こりやすい。なぜなら、ユーザは、外部コイルを用いて通常不明確なＳＴＮのような構造をより明瞭に視覚化できるからである。このワークフローグループは、医師がプローブを撤回し、Ｘ及びＹオフセット調節を使用して、改定されたターゲットへの平行軌道を取得する機能性をサポートすることができる。このステップはユーザにプロンプトするか、さもなければプローブの遠位先端を介して画像スラブを獲得することができる。（任意的に、このステップは撮像プローブを使用してもよい）。ステップはスラブを表示し、その上で、ユーザはターゲット点を新しい場所へ修正するか現在位置を最終位置として受け入れることを選択してもよい。
【０１０８】
図３４は、選択されたＸ−Ｙオフセット調節ステップを有する配置精緻化ワークフローグループの例示的なスクリーンショットを示す。このステップは、上記で説明されたナビゲート／カニューレ整列ステップと非常に類似する。主な差異は、カニューレ６０の角度を調節する代わりに、小さいＸ−Ｙオフセットをユーザが調節して、元の軌道と平行な軌道へカニューレ６０を設定することである。図３４は、ターゲットに対するプローブ先端の位置の視覚化像、及びどのような物理調節を行って所望の平行軌道を取得するかの命令（「Ｙホイールを右へ回してください」として示される）、及び投影誤差（２．７ｍｍとして示される）を有する表示を示す。図３５は、調節注釈及びポップアップの詳細を示す（「Ｘホイールを左へ回してください」として示される）。
【０１０９】
Ｘ−Ｙ調節が行われた後、配置精緻化ワークフローグループのプローブ挿入が選択され、上記で説明されたプローブナビゲート／挿入ステップと同じようにして実行される。
【０１１０】
図３６は、選択された「手順完結」ステップを有する配置精緻化ワークフローグループを示す。このステップは、全てのプローブが挿入され、プローブ位置が医師によって検証された後に起こる。この時点で、移植可能な刺激リードが（規定された軌道を使用して）配置されるべき場合、ＵＩは双方のリードの挿入を医師にプロンプトすることができ、ＭＲＩ非適合性又は潜在的非適合性リードが使用される場合には、追加のスキャンを実行しないように警告することができる。図示されるように、システム１０は、各ＳＴＮ又はターゲットの場所についてリード又は他の療法又は診断デバイスを設定する深度ストップを規定（及びユーザへ出力）するように構成され得る。深度ストップは、（両側手順の場合に）左及び右ターゲットの各移植場所で異なることができ、リードの電極又は他のデバイスの他の構成部品が所望の場所に配置される。
【０１１１】
図３７は、管理ワークフローグループについて使用される表示の例を示す。このグループは、報告及びアーカイブ機能性を提供する１つのステップを有する。報告書は手順全体を自動的に文書化する。文書化には、注釈、測定、及びスクリーンキャプチャが含まれる。回路３０ｃは報告書の完全バージョン及び匿名バージョンを生成することができ、いつ全てがＣＤへアーカイブされたかの日付を含んでもよい。
【０１１２】
回路３０ｃは、ＤＢＳリード上の個々の電極がＡＣＰＣ座標内のどこに位置するかを決定するように構成されてもよい。ＭＲ座標内の先端位置が与えられるならば（回路３０ｃは、計画された位置に入れることができるが、ユーザはそれを変更してもよい）、ユーザはリード先端からの各電極の距離を表すオフセット値の集合を提供する。他の実施形態では、例えばプルダウンリストからリードタイプを選択することができ、これらの値が製造業者及びリードタイプ（例えば、設計）に基づいて自動的に入力され得る。回路３０ｃは、ＡＣＰＣ座標内の対応する電極位置をＵＩが表示するように構成され得る。
【０１１３】
図３８は、選択された管理ページ／電極オフセット対話ステップとして示される管理ワークフローグループのために使用されるＵＩを有する表示の例を示す。このステップは完結手順／ステップの中に含まれるか、別個のワークフローグループとしても提供される。電極オフセット値は、パルス生成器がプログラムされるプロセスを著しくスピードアップする。なぜなら、電極が存在する場所を医師が解剖学的に知るからである。
【０１１４】
システム１０は減結合／同調回路を更に含んでもよい。この回路は、システムがＭＲＩスキャナ２０及びフィルタなどと協働することを可能にする。例えば、米国特許第６，７０１，１７６号、第６，９０４，３０７号、及び米国特許出願公開第２００３／００５０５５７号を参照されたい。これらの特許及び特許出願の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書で引用されるかのように、ここに組み込まれる。上述されたように、１つ又は複数のツールは、体内ＭＲＩアンテナ５０ａ（図５）を含むことができる。このアンテナは、ＭＲＩ手順の間に局部組織内でＭＲＩ信号をピックアップするように構成される。ＭＲＩアンテナは、プローブの遠位部分に存在するように構成され得る。幾つかの実施形態において、アンテナは約１〜５ｃｍの焦点距離又は信号受信長を有し、典型的には約１〜２．５ｃｍの局部組織からＭＲＩ信号を受信する観察長を有するように構成される。ＭＲＩアンテナは同軸及び／又は３軸アンテナを備えるように形成され得る。しかしながら、他のアンテナ構成、例えば、ホイップアンテナ、コイルアンテナ、ループレスアンテナ、及び／又はループドアンテナが使用され得る。例えば、米国特許第５，６９９，８０１号、第５，９２８，１４５号、第６，２６３，２２９号、第６，６０６，５１３号、第６，６２８，９８０号、第６，２８４，９７１号、第６，６７５，０３３号、及び第６，７０１，１７６号を参照されたい。これら米国特許の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書で引用されるかのように、ここに組み込まれる。更に、米国特許出願公開第２００３／００５０５５７号、第２００４／００４６５５７号、及び第２００３／００２８０９５号も参照されたい。これらの特許出願公開の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書で引用されるかのように、ここに組み込まれる。
【０１１５】
幾つかの実施形態において、移植されるリード及び／又は体内用具は、安全なＭＲＩ動作を考慮して、組織内の所望されない電流又は電圧堆積の蓋然性を低減するように構成され得る。リード又は用具は、ＲＦチョーク、例えば、一連のアキシャルに間隔を空けられたバラン回路又は他の適切な回路構成を含むことができる。ＲＦ誘導電流を阻止できるＲＦ阻止同軸ケーブルの追加の説明については、例えば、米国特許第６，２８４，９７１号を参照されたい。この米国特許の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書で引用されるかのように、ここに組み込まれる。用具の上又は中で電極又は他の構成部品を接続する導体は、一連の前後の部分を含むこともでき（例えば、リードは長さに沿って何回も縦方向にそれ自身をオンにすることができる）、及び／又は高インピーダンス回路を含むことができる。例えば、米国特許出願第１１／４１７，５９４号、第１２／０４７，６０２号、及び第１２／０９０，５８３号を参照されたい。これらの米国特許出願の内容は、参照によってあたかも全体が本明細書の中で引用されるかのように、ここに組み込まれる。
【０１１６】
図示されないが、幾つかの実施形態において、１つ又は複数の外科用具は１つ又は複数の内腔及び出口ポートを有するように構成され得る。これらの内腔及び出口ポートは、所望の細胞、生物、及び／又は薬物療法をターゲット区域、例えば、脳へ送達する。用具は、中隔越境針、生検及び／又は注射針、並びに切除手段を組み込まれることもできる。内腔は、使用される場合、伸長可能な針を受け取ってもよい。伸長可能な針は、プローブの遠位端から、又は近位、遠位の側面から、更には電極を通って抜け出し、細胞／生物療法を所望の生体構造ターゲットへ正確に送達する。この送達構成は、患者処置の将来性のある方途であり、細胞／生物療法を所望の生体構造の中へ送達して、細胞機能を修正することができる。細胞（例えば、幹細胞）は機能を改善する可能性がある。ＭＲＩは、典型的には、療法の効能及び／又は送達をモニタするために効果的に使用され得る。
【０１１７】
システム１０は回路及び／モジュールを含むことができる。回路及び／モジュールはコンピュータ・プログラムコードを備えることができ、コンピュータ・プログラムコードは、視覚化像を生成し、ＭＲＩ案内付き診断及び療法手順を容易にする出力をユーザへ提供する動作を自動的又は半自動的に実行するために使用される。図３９は、システム１０と共に使用され得る回路又はデータ処理システムの略図である。回路及び／又はデータ処理システムは、適切なデバイス内の１つ又は複数のディジタル信号プロセッサの中に組み込まれてもよい。図３９で示されるように、プロセッサ４１０はＭＲＩスキャナ２０及びアドレス／データバス４４８を介してメモリ４１４と通信する。プロセッサ４１０は任意の市販又は特注のマイクロプロセッサであり得る。メモリ４１４はメモリデバイスの全体的階層を代表する。この階層は、データ処理システムの機能性を実現するために使用されるソフトウェア及びデータを含む。メモリ４１４は、非限定的に、次のタイプのデバイス、即ち、キャッシュ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭ、及びＤＲＡＭを含むことができる。
【０１１８】
図示されるように、図３９は、データ処理システムの中で使用される幾つかのカテゴリのソフトウェア及びデータをメモリ４１４が含むことを示す。即ち、オペレーティングシステム４５２、アプリケーションプログラム４５４、入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスドライバ４５８、及びデータ４５６である。データ４５６は、異なる外科用具の既定の特性及び患者画像データ４５５を含むこともできる。図３９は、アプリケーションプログラム４５４が、視覚化像モジュール４５０、介入用具データモジュール４５１、用具区分化モジュール４５２（例えば、格子パッチ、ターゲット用カニューレ、及び軌道案内のフレーム及び／又は基部についての区分化モジュール）、及びワークフローグループ・ユーザインタフェースモジュール４５３（ユーザの行為を容易にし、所望の軌道を取得するための案内、例えば、所望の軌道を達成するための物理的調節を提供する）を含むことができることも示す。
【０１１９】
当業者によって了解されるように、オペレーティングシステム４５２は、データ処理システムとの共同使用に適した任意のオペレーティングシステム、例えば、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ社（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ａｒｍｏｎｋ，ＮＹ）からのＯＳ／２、ＡＩＸ、ＤＯＳ、ＯＳ／３９０又はＳｙｓｔｅｍ３９０、マイクロソフト社（Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｄｍｏｎｄ，ＷＡ）からのＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＣＥ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  ＮＴ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）２０００又は他のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）バージョン、Ｕｎｉｘ（登録商標）又はＬｉｎｕｘ又はＦｒｅｅＢＳＤ、パーム社（Ｐａｌｍ，Ｉｎｃ．）からのＰａｌｍ  ＯＳ、アップル・コンピュータ（Ａｐｐｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）からのＭａｃ  ＯＳ、ＬａｂＶｉｅｗ、又は独自仕様のオペレーティングシステムであってもよい。Ｉ／Ｏデバイスドライバ４５８は、典型的には、オペレーティングシステム４５２を介してアプリケーションプログラム４５４からアクセスされるソフトウェアルーチンを含み、デバイス、例えば、Ｉ／Ｏデータポート、データ記憶装置４５６、及びある一定のメモリ４１４のコンポーネントと通信する。アプリケーションプログラム４５４は、データ処理システムの様々な特徴を実現するプログラムを示し、本発明の実施形態に従った動作をサポートする少なくとも１つのアプリケーションを含むことができる。最後に、データ４５６は、アプリケーションプログラム４５４、オペレーティングシステム４５２、Ｉ／Ｏデバイスドライバ４５８、及びメモリ４１４の中に存在する他のソフトウェアプログラムによって使用される静的及び動的データを表す。
【０１２０】
本発明は、例えば、図３９のアプリケーションプログラムであるモジュール４５０〜４５３を参照して示されたが、当業者によって了解されるように、他の構成を利用して、本発明の教示から依然として利益を得てもよい。例えば、モジュール４５０〜４５３はオペレーティングシステム４５２、Ｉ／Ｏデバイスドライバ４５８、又はデータ処理システムの他のそのような論理区域の中へ組み込まれてもよい。故に、本発明は図３９の構成へ限定されると解釈されてはならない。図３９は、本明細書で説明される動作を実行できる任意の構成を包含することを意図される。更に、１つ又は複数のモジュール、即ち、モジュール４５０〜４５３は、他のコンポーネント、例えば、ワークステーション、ＭＲＩスキャナ、インタフェースデバイスと通信することができるか、他のコンポーネントの中へ全体的又は部分的に組み込まれることができる。典型的には、ワークステーション３０はモジュール４５０〜４５３を含み、ＭＲスキャナはワークステーション３０と通信してこのワークステーションへ画像データをプッシュできるモジュールを含む。
【０１２１】
Ｉ／Ｏデータポートは、データ処理システム、回路３０ｃ又はワークステーション３０、  ＭＲＩスキャナ２０、及び他のコンピュータシステム又はネットワーク（例えば、インターネット）との間で、又はプロセッサによって制御されるか通信する他のデバイスへ、情報を転送するために使用され得る。これらのコンポーネントは、通常のコンポーネント、例えば、本発明に従って構成され本明細書で説明されたように動作する多くの通常のデータ処理システムで使用されるコンポーネントであってもよい。
【０１２２】
図面及び明細書において、本発明の実施形態が開示された。特定の用語が採用されたが、これらの用語は一般的及び説明的な意味でのみ使用され、限定を目的としない。本発明の範囲は後続の特許請求の範囲で記述される。故に、これまでの記述は本発明を例証するものであって、本発明の限定と解釈されてはならない。更に具体的には、ワークフローステップは、異なるやり方、異なる順序、及び／又は他のワークフローステップと共に実行されてもよく、又は幾つかのワークフローステップを省略するか他のステップで置き換えてもよい。本発明の少数の例示的な実施形態が説明されたが、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態で多くの修正が可能であることを、当業者は容易に了解する。従って、全てのそのような修正は、特許請求の範囲で規定された本発明の範囲の中に含まれることを意図される。特許請求の範囲において、手段プラス機能の節は、使用される場合、引用された機能を実行するものとして本明細書で説明された構造をカバーし、構造的な同等物のみならず同等の構造もカバーすることを意図される。従って、これまでの記述は本発明の例証であって、開示された特定の実施形態への限定と解釈されるべきではないこと、開示された実施形態並びに他の実施形態への修正は、添付された特許請求の範囲の中に含まれるように意図されることを理解すべきである。本発明は後続の特許請求の範囲によって規定され、この特許請求の範囲の同等物は、この特許請求の範囲の中に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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