(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生きている被験者の身体内での侵襲性医療手術のための装置において、
それぞれの周波数で磁界を発生させるために既知の場所に位置された１つ以上の界発生要素と、
前記身体内に挿入するように構成された医療器具であって、前記磁界に応答して第１信号を放出する、前記医療器具に結合された第１磁気位置センサーを有する、医療器具と、
ジョイスティックであって、前記磁界に応答して第２信号を放出する、前記ジョイスティックに結合された第２磁気位置センサーを有する、ジョイスティックと、
前記第１信号および前記第２信号を受信し、前記第１信号および前記第２信号に応答して、前記既知の場所に対する前記ジョイスティックおよび前記医療器具のそれぞれの位置を決定するように作用する、位置処理装置と、
前記医療器具の前記位置に応答して、画像を表示するように作用するディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・デバイスは、前記ジョイスティックの前記位置における変化に応答して、前記位置処理装置の制御のもと、前記ディスプレイ・デバイス上を可動であるカーソルを有する、ディスプレイ・デバイスと、
前記医療器具のハンドル上にある、前記医療器具のための位置付け制御部と、
を具備し、
前記ジョイスティックは、前記ハンドルに取り付けられている、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、その上に前記カーソルを重ねることによって始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられている間の前記ディスプレイ・デバイスに概して向かう前記ジョイスティックの変位によって始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、前記磁界に応答して第３信号を放出する第３磁気位置センサーを有する仮想現実感ディスプレイ・デバイスを具備する、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記第１磁気位置センサーおよび前記第２磁気位置センサーは、少なくとも２つのセンサーコイルを具備する、装置。
【請求項６】
生きている被験者の身体内での侵襲性医療手術のための装置において、
前記身体内の解剖学的構造内に挿入するように構成された医療器具であって、それぞれの周波数で第１磁界を発生させるための１つ以上の第１界発生要素を有する、医療器具と、
それぞれの周波数で第２磁界を発生させるための１つ以上の第２界発生要素を有する、ジョイスティックと、
前記第１磁界に応答して第１信号を放出し、前記第２磁界に応答して第２信号を放出する、既知の場所に設けられた磁気位置センサーと、
前記第１信号および前記第２信号を受信し、前記第１信号および前記第２信号に応答して、前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスおよび前記医療器具のそれぞれの位置を決定するように作用する、位置処理装置と、
前記医療器具の前記位置に応答して、画像を表示するように作用するディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・デバイスは、前記位置処理装置の制御のもと、前記ディスプレイ・デバイス上を可動なカーソルを有し、前記カーソルの動きは、前記ジョイスティックの前記位置における変化に応答して、前記位置処理装置により制御される、ディスプレイ・デバイスと、
前記医療器具のハンドル上にある、前記医療器具のための位置付け制御部と、
を具備し、
前記ジョイスティックは、前記ハンドルに取り付けられている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、その上に前記カーソルを重ねることによって始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられている間の前記ディスプレイ・デバイスに概して向かう前記ジョイスティックの変位によって始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
【請求項９】
請求項６に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、第３磁界を発生させるための１つ以上の第３界発生要素を有する仮想現実感ディスプレイ・デバイスを具備し、前記磁気位置センサーは、前記第３磁界に応答する、装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、前記カーソルが第１位置から第２位置まで動かされると、前記ディスプレイ・デバイス上の前記第１位置から前記第２位置まで線を引くように作用する、装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の装置において、
前記医療器具のための位置付け制御部、
をさらに具備し、
前記インターフェイス・デバイスは、前記位置付け制御部のオペレータの手の届く範囲内にある、装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の装置において、
前記磁気位置センサーは、少なくとも２つのセンサーコイルを具備する、装置。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の背景〕
〔発明の分野〕
本発明は、侵襲性医療手技のためのシステムに関する。より詳細には、本発明は、生体内部の医療器具を追跡するために磁界を使用することに関する。
【０００２】
〔関連技術の説明〕
医学的応用のための磁気追跡システムは、患者の身体内の点と、カテーテルおよび手術ツールなどの身体に近接するか、または身体内にある、侵襲性デバイスとの両方の場所を検出するために磁界を使用する。この目的のために、磁界発生器が、身体の領域内およびその周りに界を生じさせ、身体内および侵襲性デバイス内のセンサーがその界を検出する。システム・コンソールが、センサー信号を受信し、身体に対する侵襲性デバイスの場所を表示する。
【０００３】
例えば、共通譲渡され、Govariらに発行され、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，１７４，２０１号が、被験者体内で医療手技を行なうための装置を開示しており、この装置は、組織に固定された無線タグを含み、かつ第１センサーコイルを含む。第２センサーコイルは、手技を行なう際に使用するための医療デバイスに固定される。一体型処理・表示ユニットは、処理用回路構成およびディスプレイと共に、複数の放射コイルを含む。放射コイルは、組織の近傍に電磁場を発生させ、それにより電流をセンサーコイルに流す。処理用回路構成は、医療デバイスに対するタグの座標を決定するために電流を処理する。ディスプレイは、医療デバイスのオペレータに、タグに対するデバイスの向きの、眼に見える指示を与えるように、処理用回路構成により駆動される。
【０００４】
Bladenらに発行され、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，９１３，８２０号が、センサーにおいて検出される磁界を発生させることによりセンサーの位置を、好ましくは３次元で、位置特定するための方法および装置を開示している。磁界は複数の場所から発生させられ、本発明の一実施形態では、単一コイルセンサーの向きおよび場所の両方を決定することができる。このシステムは、オペレータが、オペレータの体の周りに小さい単一コイルセンサーを身につけ、そのオペレータの動きを、オペレータと機械との間の物理的接触を必要とせずに、機械によって検出および翻訳処置することを可能にする。例えば、位置付けシステムは、オペレータが、従来のキーボード、マウス、またはスタイラスを使用せずに、テレビジョンまたはコンピュータ・スクリーン上の画像と相互作用することを可能にする。
【０００５】
Haynorらに発行され、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，１２９，６６８号が、各々が既知の形式に配列されたセンサー要素を有する磁気センサーの３つ以上の組を使用して、患者体内の留置医療デバイスに結合された磁石の場所を検出するためのデバイスを開示している。各センサー要素は、磁石により発生させられた磁界強度を検知し、３次元空間での磁石の方向を示すデータを提供する。
【０００６】
Schneiderらに発行され、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，４２７，０７９号が、場所のパラメータを決定するために磁界値（magnetic filed values）のスプラインを使用する遠隔場所決定システムを開示している。場所決定システムは、心筋血管再建術を行なうように作動可能なレーザーカテーテルにおいて使用される。自動較正技術は、センサーおよび関連する構成要素における利得のあらゆる変動を補う。周囲の導電性物体での渦電流の影響を減ずる方法が、電磁位置および向きの測定システムにおいて使用される。
【０００７】
〔発明の概要〕
前記された米国特許第７，１７４，２０１号に開示されたものなどのシステムにおいて、コンソールと相互作用するために、医師などのシステム・オペレータは通常、例えばキーボード、マウス、またはタッチスクリーンなどの、従来のユーザー・インターフェイス・デバイスを使用しなければならない。オペレータは、侵襲性デバイスを操作することから離れて、ユーザー・インターフェイスを作動させるために異なる位置へ移動する必要がある場合もある。代替的に、オペレータは、助手に必要な行動をとるように指示しなければならない。
【０００８】
本発明の実施形態は、磁気位置追跡を使用する、医療処置および／または医療診断のためのシステムとユーザーが相互作用するための新規の方法およびデバイスを提供する。これら方法およびデバイスは、システム・オペレータが、彼の通常の作動位置から離れることなく、コンソールと相互作用することを可能にする。これら実施形態のいくつかでは、オペレータには、コンソールとリンクされた、スタイラス、または磁気センサーを収容する他のユーザー・インターフェイス・デバイスが提供される。インターフェイス・デバイスそれ自体が、侵襲性医療器具としての二重の機能を有してもよい。スタイラスが患者の身体の近くにある限り、センサーは、磁界発生器により発生させられた界を検知する。他の実施形態では、インターフェイス・デバイスおよび医療器具は、外部位置センサーにより検知される磁界を発生させる。したがって、コンソール内の位置処理装置は、まさにシステムの他の要素の場所を決定するように、スタイラスの場所を決定することができる。システム・コンソールは、オペレータがスタイラスを動かすとおりに動くカーソルをスクリーン上に表示する。オペレータは、このカーソルを使用して、スクリーン上での制御を始動させ、スクリーン上で線を引き、印点をつけ、そしてそうでなければ別のやり方でスクリーン上に表示された画像およびマップと相互作用することができる。
【０００９】
言い換えれば、スタイラスおよび磁気追跡システムの効果は、システム・オペレータが患者に処置を施しながら、好都合に使用することができる「仮想タッチスクリーン」を提供することである。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、システム・オペレータが、「仮想現実感」または「拡張現実感」ディスプレイを使用して、解剖学的構造の仮想画像を、その構造の実際の場所で見ること、および、スタイラスを使用してその画像と相互作用することを可能にする。例えば、スタイラスを使用してオペレータが相互作用するディスプレイは、システム・オペレータによって着用される眼鏡上に与えられてよい。眼鏡は、位置センサーを収容しており、それによりディスプレイは、患者の身体と位置合せされる。
【００１１】
本発明のある実施形態は、生きている被験者の身体内における侵襲性医療手術のための装置を提供する。この装置は、それぞれの周波数で磁界を発生させるために既知の場所に置かれた１つ以上の界発生要素、および身体内に挿入するように構成された医療器具を含む。この医療器具は、磁界に応答して第１信号を放出する、その医療器具に結合された第１磁気位置センサーを有する。インターフェイス・デバイスは、磁界に応答して第２信号を放出する、そのインターフェイス・デバイスに結合された、第２磁気位置センサーを有する。装置は、第１信号および第２信号を受信し、第１信号および第２信号に応答して、既知の場所に対するインターフェイス・デバイスおよび医療器具のそれぞれの位置を決定するように作用する位置処理装置、ならびに、医療器具の位置に応答して画像を表示するように作用するディスプレイ・デバイスを含む。ディスプレイ・デバイスは、インターフェイス・デバイスの位置の変化に応答して位置処理装置の制御のもと、そのディスプレイ・デバイス上を可動であるカーソルを有する。
【００１２】
装置のある態様によれば、ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、その上にカーソルを重ねることに応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する。
【００１３】
装置の別の態様によれば、ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、カーソルがそのディスプレイ制御部上に重ねられている間のディスプレイ・デバイスに概して向かうインターフェイス・デバイスの変位に応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する。
【００１４】
装置の一態様によれば、ディスプレイ・デバイスは、磁界に応答して第３信号を放出する第３磁気位置センサーを有する仮想現実感ディスプレイ・デバイスである。
【００１５】
装置のさらに別の態様において、医療器具には、位置付け制御部が提供されており、インターフェイス・デバイスは、位置付け制御部のオペレータの手の届く範囲内に位置される。
【００１６】
装置のさらなる態様によれば、第１磁気位置センサーおよび第２磁気位置センサーは、少なくとも２つのセンサーコイルを具備する。
【００１７】
本発明の他の実施形態は、前述された装置により実行される方法を提供する。
【００１８】
本発明のよりよい理解のために、以下の図面とともに読まれるべき発明の詳細な説明が例示として参照される。その図面において、同様の要素は、同様の参照番号が与えられている。
【００１９】
〔発明の詳細な説明〕
以下の説明において、多くの特定の詳細事項が、本発明の徹底した理解を提供するために述べられている。しかしながら、当業者にとって、本発明はこれら特定の詳細事項がなくても実施されうることは、明らかであろう。他の例では、周知の回路、制御論理、および従来のアルゴリズムおよびプロセスのためのコンピュータプログラム命令の詳細は、本発明を不必要に不明瞭にすることがないように、詳細には示されていない。
【００２０】
本発明の態様を具現化するソフトウェア・プログラミング・コードは典型的に、コンピュータ可読媒体などの永久記憶装置内に保持される。クライアント／サーバー環境において、そのようなソフトウェア・プログラミング・コードは、クライアントまたはサーバーに記憶されうる。ソフトウェア・プログラミング・コードは、ディスケット、またはハードドライブ、またはＣＤ−ＲＯＭなどのデータ処理システムと共に使用するための様々な既知の媒体のいずれかで実施されうる。コードは、そのような媒体上に配布されうるか、または、あるコンピュータシステムのメモリもしくは記憶装置から他のコンピュータシステムへ、かかる他のシステムのユーザーによる使用のためになんらかのタイプのネットワークを介して、ユーザーに分配されうる。
【００２１】
ここで図面を検討する。まず、本発明の開示された実施形態により構築され作用する、仮想タッチスクリーンを使用して生体内で医療器具を追跡し作動させるシステム２０の絵画的図解である図１を参照する。オペレータ、例えば医師２２は、カテーテル２３などのプローブを使用して医療画像を得るためにシステム２０を使用してよい。このプローブは、被験者２６の心臓２４の心室などの体内腔内に挿入されうる。典型的に、カテーテル２３は、心臓内の電位をマッピングすること、または心臓組織のアブレーションを行なうことなど、診断用または治療用医療手技のために使用される。代替的に、カテーテルまたは他の体内デバイスは、単独で、または他の治療用デバイスと共に、他の目的のために使用されてよい。図１に関して説明された心臓への応用は、例示である。本発明の原理は、身体全体に対する多くの侵襲性医療および手術手技に適用可能である。
【００２２】
次に図２を参照する。図２は、本発明のある実施形態によるカテーテル２３の絵画的図解である。示されているカテーテルは、例示であり、他の多くの種類のカテーテルが、カテーテル２３として使用されうる。カテーテル２３は典型的に、医師がカテーテル２３の遠位端２９を進め、位置決定し、また、方向付けることができるように、そして、所望により操作することができるように、ハンドル２８上に位置付け制御部２７を具備する。
【００２３】
ポインティング・デバイス、例えば、ジョイスティック５２が、ハンドル２８に取り付けられる。ある実施形態では、ハンドル２８は、ボタン５６として示されている、１つ以上のタッチ起動型スイッチを具備する。代替的に、ボタン５６は、ジョイスティック５２上に設置されうる。ジョイスティック５２およびボタン５６は、本明細書の以下に詳細に記載されるように、システム２０を制御するために使用される。
【００２４】
遠位端２９およびジョイスティック５２は、それぞれ位置センサー３２および位置センサー５４を含み、各々の位置センサーは、本明細書の以下に記載されるようにセンサーコイル３５を具備する。
【００２５】
ある実施形態では、遠位端２９は、超音波画像化センサー３９を具備する。超音波画像化センサー３９は典型的に、超音波エネルギーの短いバーストを伝達し、反射された超音波を電気信号に変換する。電気信号は、当業界で既知であるように、ケーブル３３を介してコンソール３４（図１）へ送信される。
【００２６】
ある実施形態では、遠位端２９はまた、電気生理学的マッピングおよび高周波（ＲＦ）アブレーションなどの、診断的機能、治療的機能、またはその両方を果たすために少なくとも１つの電極４２を具備する。一実施形態では、電極４２は、局所電位を検知するために使用される。電極４２により測定された電位は、心内膜表面上の局所的な電気的活動をマッピングすることにおいて使用されうる。電極４２が心臓２４（図１）の内面上の点に接触させられるか、または近接させられると、電極は、その点で局所電位を測定する。測定された電位は、電気信号に変換され、カテーテル２３を通して画像処理装置４３（図１）まで送られる。画像処理装置４３は、信号を電気解剖学的マップに変換する。
【００２７】
代替的に、電極４２は、様々な組織特性、温度、および血流などの、前述された電位とは異なるパラメータを測定するために使用されうる
【００２８】
再び図１を参照すると、システム２０は、カテーテル２３の遠位端２９の場所座標および向き座標を測定する位置付けサブシステム３０を具備する。本明細書で使用される用語「場所（location）」は物体の空間座標を言い、用語「向き（orientation）」は、物体の角度座標を言い、そして用語「位置（position）」は、場所座標および向き座標の両方を含む、物体の完全な位置情報を言う。
【００２９】
一実施形態では、位置付けサブシステム３０は、カテーテル２３の遠位端２９の位置を決定する磁気位置追跡システムを具備する。位置付けサブシステム３０は典型的に、界発生要素などの一組の外部放射体、例えばコイル３１を具備し、コイル３１は、被験者の外部の固定された既知の場所に設けられている。コイル３１は、界、典型的には磁界を、心臓２４の近傍に発生させる。
【００３０】
再び図２を参照すると、位置センサー３２は、コイル３１により発生させられた界を検知し、検知された界に応答して、カテーテル２３を通ってコンソール３４（図１）まで延びるケーブル３３を介して位置関連電気信号を送信する。代替的に、位置センサー３２は、無線リンクを介して信号をコンソールへ送信することができる。
【００３１】
６つの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向、ならびに、ピッチ軸（pitch）、ヨー軸（yaw）、およびロール軸（roll）の向き）を決定するために、位置センサー３２は、当業界で既知であるように、コイル３１のうち１つの周波数に適合された、少なくとも２つ、好ましくは３つのセンサーコイル３５を具備する。センサーコイル３５は、空心または材料からなるコアのいずれかに、巻かれる。センサーコイル３５の軸は、非平行であるべきであり、好ましくは相互直交である。
【００３２】
より少ない位置座標が必要とされる、いくつかの応用例では、単一センサーコイル３５のみが、位置センサー３２内に必要であってよい。
【００３３】
ジョイスティック５２内、好ましくはハンドル内に設置された位置センサー５４は、位置センサー３２と同様である。位置センサー５４は、コイル３１により発生させられた界を検知し、ジョイスティック５２のハンドルの位置を、その空間的な角度向きを含め、決定するために使用される。位置センサー５４は、少なくとも１つの検知コイルを必要とし、好ましくは３つのコイルを有する。
【００３４】
再び図１を参照すると、コンソール３４は、位置センサー３２（図２）により送られた信号に基づき、カテーテル２３の遠位端２９の場所および向きを計算する位置処理装置３６を具備する。位置処理装置３６は典型的に、カテーテル２３からの信号を受信し、増幅し、フィルター処理し、デジタル化し、および別の方法で処理する。システム２０および位置処理装置３６はまた、3333 Diamond Canyon Road, Diamond Bar, CA 91765に所在のBiosense Webster, Inc.から入手できるCARTO XP EP Navigation and Ablation Systemの要素として実現されてもよく、また、本発明の原理を実施するように適切に改変されてもよい。
【００３５】
本発明の実施形態において使用されうる、いくつかの位置追跡システムは例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，６９０，９６３号、同第６，６１８，６１２号、および同第６，３３２，０８９号、ならびに、米国特許出願公開第２００４／０１４７９２０号、および同第２００４／００６８１７８号に記載されている。
【００３６】
いくつかの実施形態では、画像処理装置４３は、超音波画像化センサー３９(図２）から受信された電気信号、およびカテーテル２３の遠位端２９内の位置センサー３２から受信された位置情報を使用して、被験者の心臓の標的構造の画像を生成する。画像は、電極４２からもたらされた電気情報を使用して画質が向上させられうる。
【００３７】
他の実施形態では、画像処理装置４３は、医療画像を生成しなくてもよいが、被験者２６の描写上に重ねられるカテーテル２３の遠位端２９の画像を単に生成してもよく、あるいは、医師２２の医療手技を助けるために、被験者体内の標的に対して遠位端２９の位置を単に示すだけでもよい。
【００３８】
画像処理装置４３により生成された画像は、ディスプレイ・デバイス４４上に出力される。例えば図１は、心臓２４の一部の画像４６を示している。システム２０は典型的に、画像処理装置４３により生成された画像を操作し検分するために、ディスプレイ制御部、例えば、ウィンドウ、アイコン、およびメニューを含むＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー・インターフェイス）を提供する。インターフェイス・デバイスは、ディスプレイ・デバイス４４上のカーソル４８を動かすために使用される。
【００３９】
一実施形態では、インターフェイス・デバイスは、医師２２が操作制御部２７を使用しているときにその医師の手の届く範囲内にある、ジョイスティック５２（図２）を具備する。例えば、リアルタイム画像処理を含む医療手技において、ジョイスティックの回転は、エッジ検出アルゴリズムにおけるエッジ閾値などのパラメータを連続的に制御することができる。他のジョイスティック動作およびボタン・コマンドは、システム２０の操作の他の局面を制御するためにユーザーによって割り当てられうる。医師２２がジョイスティック５２を動かすと、位置センサー５４の場所は、位置処理装置３６（図１）により追跡され、コンソール３４へ送信され、コンソール３４において、位置センサー５４の場所はディスプレイ４４上で位置合せされる。位置処理装置３６は、ジョイスティックの動きをディスプレイ・デバイス４４上のカーソル４８の動きに変換する。
【００４０】
代替的に、インターフェイス・デバイスは、カテーテル２３または他の医療デバイスのいずれとも異なる、別個のデバイスでありうる。ここで図３を参照する。図３は、本発明の代替実施形態による、システム２０（図１）と共に使用するための例示的インターフェイス・デバイス６０の図である。インターフェイス・デバイス６０は、ワンドまたはスタイラスであってよく、医師２２（図１）により容易に握られ操作されることができるように成形されている。インターフェイス・デバイス６０は、前述されたように位置センサー５４およびボタン５６を具備する。位置センサー５４は、コイル３１（図１）により生成された磁界を検知し、検知された磁界に応答して、位置関連電気信号を、ケーブル６３を介してコンソール３４へ送信する。代替的に、位置センサー５４は、無線リンクを介して信号をコンソールへ送信することができる。このようにして、システム２０は、インターフェイス・デバイス６０の位置を決定することができる。
【００４１】
ディスプレイ４０のスクリーン６２を含む３次元空間領域６１は、デバイス６０の近くまたはデバイス６０を含む、空間領域６７まで、位置処理装置３６によりマッピングされる。領域６７内のデバイス６０の変位であって、座標システム６５内のデバイス６０のＸＹ座標を変化させる変位は、スクリーン６２上のカーソルの対応する動きを生み出す。デバイス６０がそのＺ座標を変化させ仮想平面７０と交差するように変位されると、スクリーン６２との物理的接触がエミュレートされる。この事象は、物理的タッチスクリーンが平面７０内の交差部のＸＹ座標に対応する点で接触させられたかのように、ディスプレイ４０のグラフィックユーザーインターフェイスを刺激する。
【００４２】
ディスプレイ４０上の（不図示の）アイコンおよびメニューは、それらの上にカーソルを重ねることにより始動させられる。代替実施形態では、アイコンおよびメニューは、カーソルをそれらの上を通過させながらボタン５６のうちの１つを押すことにより始動させられる。このことにより、電気信号がケーブル３３に沿ってコンソール３４へ送信され、処理装置は、信号を翻訳処理してアイコンまたメニューを起動する。ＧＵＩ用のポインティング・デバイスの追跡は、当業界において周知であり、ここではこれ以上記載しない。
【００４３】
同様に、医師２２は、第１位置から第２位置までＧＵＩを介して対応する線を引くために、第１位置から第２位置までカーソル４８を動かし、ボタン５６を使用して印点をつけ、そうでなければ別の方法で、ディスプレイ・デバイス上に表示される画像およびマップと相互作用することができる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態では、画像は、従来の表示モニターではなく仮想現実感ディスプレイ上に表示される。ここで図４を参照する。図４は、本発明の代替実施形態による、仮想現実感ディスプレイを生成するデバイスの絵画的図解である。
【００４５】
仮想現実感眼鏡（virtual reality goggles）１００は、フレーム１１０により支持された、少なくとも１つの、典型的には２つのディスプレイ・デバイス１０５を具備し、医師２２（図１）がディスプレイ・デバイス１０５を備えた眼鏡１００を彼の眼の前に装着することができるように構築されている。ディスプレイ・デバイス１０５は、本明細書の以下に記載されるように、例えば心臓２４（図１）の一部分およびカテーテル２３（図２）の遠位端２９の仮想画像を見せる。代替的に、ディスプレイ・デバイス１０５は、仮想画像が被験者２６（図１）の身体上に重ねられる拡張現実感画像を提供するために、透明、または部分的に透明であってよい。
【００４６】
仮想現実感画像および拡張現実感画像を表示する方法は、当業界において周知である。例示的開示は、参照により本明細書に組み込まれる、Sauerらに発行された米国特許第６，６９５，７７９号である。
【００４７】
眼鏡１００は、位置センサー３２と同様の位置センサー１３２を具備し、位置センサー１３２は、コイル３１（図１）により生成された磁界を検知し、無線送信器１４０を使用して、検知された界に応答して、位置関連電気信号をコンソール３４（図１）へ送信する。無線送信器１４０は、ディスプレイ・デバイス１０５上に表示されるべき画像用の受信器としても使用されうる。代替的に、送信器は、コンソールに配線されてもよい。
【００４８】
位置センサー１３２は、位置センサー３２と同様であるが、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Govariに発行された米国特許第６，２０１，３８７号に記載されたような、小型位置センサーを具備してよい。
【００４９】
代替的に、位置センサー１３２は、無線位置センサーを具備してよい。適切なデバイスは、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００５／００９９２９０号に記載されている。この場合、無線送信器１４０は単に、画像処理装置４３（図１)からの画像のための受信器として働く。
【００５０】
さらに代替的に、位置センサー１３２は、（不図示の）ケーブルを介して信号をコンソールへ送信することができる。しかしながら、この代替例は、利便性がより劣るものである。同様に、ディスプレイ・デバイス１０５上に表示されるべき画像は、（不図示の）ケーブルを介して受信されてもよい。ディスプレイ・デバイス１０５の位置は、位置センサー１３２に対して固定されているので、システム２０は、ディスプレイ・デバイス１０５の各々の位置を決定することができる。位置センサー１３２により提供された情報を使用して、位置処理装置３６（図１）は、仮想現実感ディスプレイと患者の身体とを位置合わせすることができる。このようにして、オペレータは、適切な位置および向きで患者の身体の画像上に重ねられた器官の画像を検分することができ、また、デバイス６０（図３）を使用して、前述されたように画像と相互作用することができる。
【００５１】
代替的に、図４に示されたように、ディスプレイ・デバイス１０５の各々は、各々自身の位置センサー１３２に取り付けられうる。このことは、ディスプレイ・デバイス１０５の相対位置は、一定である必要はないので、眼鏡の動きのより優れた柔軟性を可能にする。図４は、別個の無線送信器１４０に接続された各位置センサー１３２を示しているが、単一の無線送信器１４０が使用されてもよい。
【００５２】
仮想現実感画像は、前述されたように、ジョイスティック５２またはインターフェイス・デバイス６０などのインターフェイス・デバイスの多くの組み合わせを使用して操作されうる。医療手技変化の条件として、いくつかの実施形態が他のものより利便性が劣ることがある。例えば、いくつかの段階は、例えば放射線被曝の条件下で起こり、医師２２の側で医療器具の自動始動を必要とするといった、危険である場合がある。そのような場合では、眼鏡１００の使用は、好ましいかもしれない。他の状況では、治療室内の照明状況が、眼鏡１００の使用には適していないかもしれない。
【００５３】
代替実施形態では、位置センサー３２、５４、１３２は、被験者の身体の外側でセンサーにより受信される磁界を発生させる放射体、例えばコイルにより置き換えられてよい。外部センサーは、位置関連電気信号を発生させる。
【００５４】
ここで図５を参照する。図５は、本発明の開示された実施形態により、仮想タッチスクリーンの助けにより侵襲性医療手術を行うための方法を示すフローチャートである。
【００５５】
この方法は、典型的にはコイル３１により生成され、位置センサー３２（図２）により検知される磁界を使用して、カテーテル２３の遠位端２９（図１）の位置が決定される、初期ステップ１５０で始まる。代替的に、前述されたように、遠位端２９の位置は、遠位端２９に対して固定された位置で発生させられた磁界を検出する外部位置センサーにより決定されうる。
【００５６】
次に、ステップ１５２では、画像、例えば画像４６が取得されディスプレイ４４上に表示される。画像は、例えばカテーテル２３を使用して得られうる、被験者２６の画像でありうる。代替的に、画像は、被験者２６の描写上に重ねられた遠位端２９の画像でありうる。さらに代替的に、画像は、被験者体内の標的に対する遠位端２９の位置を示しうる。ステップ１５０およびステップ１５２は、遠位端２９が動くと繰り返されうる。
【００５７】
典型的にはステップ１５０およびステップ１５２と同時に行われるステップ１５５では、インターフェイス・デバイスの位置が、例えば位置センサー５４（図２）により決定される。代替的に、位置センサー３２、５４のうち一方は、基準としてのシステム用座標を確立するために使用される放射体により置き換えられうる。この場合では、同じ外部センサーが使用されてカテーテルの遠位端およびインターフェイス・デバイスの位置を検出される。
【００５８】
次に、ステップ１６０では、カーソル４８が、ディスプレイ４４上で位置付けられる。初期の位置は、あらかじめ定められるか、またはランダムであってよい。
【００５９】
典型的には時間遅延の後、または中断の後に行われるステップ１６５では、インターフェイス・デバイスの位置が、ステップ１５５で行われたように決定される。
【００６０】
次に、判定ステップ１７０では、インターフェイス・デバイスが、ステップ１６５の先の反復以来、またはこれが最初の反復であるならばステップ１５５以来、動いたかどうかが決定される。もし決定ステップ１７０での決定が否定であるならば、以下に記載されるように、制御は次に判定ステップ１７５へ進む。
【００６１】
判定ステップ１７０での決定が肯定であるならば、制御は次にステップ１８０へ進む。カーソル４８は、インターフェイス・デバイスの先の位置に対する変位に応答してディスプレイ４４上で再位置付けされる。制御は、判定ステップ１７５へ進む。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態では、ディスプレイ制御部、例えば前述されたようなＧＵＩが、ディスプレイ４４上に現れる。判定ステップ１７５ではカーソルがディスプレイ制御部のうちの１つの上に重ねられているかどうかが決定される。判定ステップ１７５での決定が否定であるならば、制御は次にステップ１６５に戻る。
【００６３】
判定ステップ１７５での決定が肯定であるならば、制御は次にステップ１８５へ進む。ディスプレイ制御部が始動される。このことが、ディスプレイ４４上の画像の向きもしくはスケールにおける変化、または画像の表示に対する他の変化を引き起こすか、あるいはＧＵＩを介して制御されるコンピュータ・アプリケーションにしたがい、カテーテル２３の機能を始動させることができる。
【００６４】
次に、判定ステップ１９０では、手続きが完了したかどうかが決定される。典型的には、このことは、ステップ１８５での適切なディスプレイ制御部の始動により示される。判定ステップ１９０での決定が否定であるならば、制御は次にステップ１６５へ戻る。
【００６５】
判定ステップ１９０での決定が肯定であるならば、制御は次に、この方法が終了する最終ステップ１９５へ進む。
【００６６】
ここで図６を参照する。図６は、本明細書の開示された実施形態による、図４の仮想現実感ディスプレイ上の解剖学的構造を画像化するための方法を示すフローチャートである。プロセスのステップは、説明を明確にするために図６では特定の線形的順序で示されている。しかしながら、それらステップの多くは、並行的に、非同時的に、または異なる順序で、行われうることは明らかであろう。例えば、画像を取得すること、およびディスプレイ・デバイスを位置特定すること（locating）は、いずれかの順序で、または同時に行われうる。
【００６７】
この方法は、解剖学的構造の一部分の画像、典型的に３次元画像が取得される初期ステップ２０５で始まる。超音波画像に対しては、この方法は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０２４１４４５号に記載されているように行われうる。
【００６８】
次に、ステップ２２０では、１つ以上の位置センサー１３２（図４）が、ディスプレイ・デバイス１０５の位置を決定する。位置情報は、コンソール３４に送信される。
【００６９】
次に、ステップ２２２では、画像処理装置４３は、ステップ２２０からの位置情報、および標準的幾何学的技法を使用して、ディスプレイ・デバイス１０５の各々のために、画像の２次元射影を得る。
【００７０】
最終ステップ２２５では、その射影がディスプレイ・デバイス１０５（図４）へ送信され、表示される。
【００７１】
当業者であれば、本発明は上記に特に示され記載されてきたことに限定されないことを認識するであろう。むしろ、本発明の範囲は、前述された様々な特徴の組み合わせおよびサブコンビネーションの両方、ならびに、当業者であれば前述の記載を読めば想到するであろう、先行技術にはない、それらの変形および改変を含む。
〔実施の態様〕
（１）生きている被験者の身体内での侵襲性医療手術のための装置において、
それぞれの周波数で磁界を発生させるために既知の場所に位置された１つ以上の界発生要素と、
前記身体内に挿入するように構成された医療器具であって、前記磁界に応答して第１信号を放出する、前記医療器具に結合された第１磁気位置センサーを有する、医療器具と、
インターフェイス・デバイスであって、前記磁界に応答して第２信号を放出する、前記インターフェイス・デバイスに結合された第２磁気位置センサーを有する、インターフェイス・デバイスと、
前記第１信号および前記第２信号を受信し、前記第１信号および前記第２信号に応答して、前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスおよび前記医療器具のそれぞれの位置を決定するように作用する、位置処理装置と、
前記医療器具の前記位置に応答して、画像を表示するように作用するディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・デバイスは、前記インターフェイス・デバイスの前記位置における変化に応答して、前記位置処理装置の制御のもと、前記ディスプレイ・デバイス上を可動であるカーソルを有する、ディスプレイ・デバイスと、
を具備する、装置。
（２）実施態様（１）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、その上に前記カーソルを重ねることに応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
（３）実施態様（１）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられている間の前記ディスプレイ・デバイスに概して向かう前記インターフェイス・デバイスの変位に応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
（４）実施態様（１）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、前記磁界に応答して第３信号を放出する第３磁気位置センサーを有する仮想現実感ディスプレイ・デバイスを具備する、装置。
（５）実施態様（１）に記載の装置において、
前記医療器具のための位置付け制御部、
をさらに具備し、
前記インターフェイス・デバイスは、前記位置付け制御部のオペレータの手の届く範囲内にある、装置。
（６）実施態様（１）に記載の装置において、
前記第１磁気位置センサーおよび前記第２磁気位置センサーは、少なくとも２つのセンサーコイルを具備する、装置。
（７）生きている被験者の身体内での侵襲性医療手術のための装置において、
前記身体内の解剖学的構造内に挿入するように構成された医療器具であって、それぞれの周波数で第１磁界を発生させるための１つ以上の第１界発生要素を有する、医療器具と、
それぞれの周波数で第２磁界を発生させるための１つ以上の第２界発生要素を有する、インターフェイス・デバイスと、
前記第１磁界に応答して第１信号を放出し、前記第２磁界に応答して第２信号を放出する、既知の場所に設けられた磁気位置センサーと、
前記第１信号および前記第２信号を受信し、前記第１信号および前記第２信号に応答して、前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスおよび前記医療器具のそれぞれの位置を決定するように作用する、位置処理装置と、
前記医療器具の前記位置に応答して、画像を表示するように作用するディスプレイ・デバイスであって、前記ディスプレイ・デバイスは、前記位置処理装置の制御のもと、前記ディスプレイ・デバイス上を可動なカーソルを有し、前記カーソルの動きは、前記インターフェイス・デバイスの前記位置における変化に応答して、前記位置処理装置により制御される、ディスプレイ・デバイスと、
を具備する、装置。
（８）実施態様（７）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、その上に前記カーソルを重ねることに応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
（９）実施態様（７）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられている間の前記ディスプレイ・デバイスに概して向かう前記インターフェイス・デバイスの変位に応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、装置。
（１０）実施態様（７）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、第３磁界を発生させるための１つ以上の第３界発生要素を有する仮想現実感ディスプレイ・デバイスを具備し、前記磁気位置センサーは、前記第３磁界に応答する、装置。
（１１）実施態様（７）に記載の装置において、
前記ディスプレイ・デバイスは、前記カーソルが第１位置から第２位置まで動かされると、前記ディスプレイ・デバイス上の前記第１位置から前記第２位置まで線を引くように作用する、装置。
（１２）実施態様（７）に記載の装置において、
前記医療器具のための位置付け制御部、
をさらに具備し、
前記インターフェイス・デバイスは、前記位置付け制御部のオペレータの手の届く範囲内にある、装置。
（１３）実施態様（７）に記載の装置において、
前記磁気位置センサーは、少なくとも２つのセンサーコイルを具備する、装置。
（１４）生きている被験者の身体内で侵襲性医療手術を行うためのコンピュータ援用方法において、
前記身体の近傍に磁界を発生させるステップと、
医療器具を前記身体内へ挿入するステップと、
前記磁界に応答して、前記医療器具の位置を決定するステップと、
前記磁界に応答して、インターフェイス・デバイスの位置を決定するステップと、
前記医療器具の前記位置に応答して、ディスプレイ・デバイス上に画像を表示するステップと、
前記インターフェイス・デバイスの前記位置における変化に応答して可動であるカーソルを前記ディスプレイ・デバイス上に表示するステップと、
を含む、方法。
（１５）実施態様（１４）に記載の方法において、
前記発生させるステップは、既知の場所で前記磁界を発生させることを含み、
前記医療器具の前記位置を決定する前記ステップは、
前記医療器具に対する固定された位置で前記磁界を検知するステップ、および、
前記既知の場所に対する前記医療器具の前記位置を決定するステップ、
を含み、
前記インターフェイス・デバイスの前記位置を決定する前記ステップは、
前記インターフェイス・デバイスに対する固定された位置で前記磁界を検知するステップ、および、
前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスの前記位置を決定するステップ、
を含む、方法。
（１６）実施態様（１４）に記載の方法において、
前記発生させるステップは、
前記医療器具に対する固定された位置で第１磁界を発生させるステップ、および、
前記インターフェイス・デバイスに対する固定された位置で第２磁界を発生させるステップ、
を含み、
前記医療器具の前記位置を決定する前記ステップは、
既知の場所で前記第１磁界を検知するステップ、および、
前記既知の場所に対する前記医療器具の前記位置を決定するステップ、
を含み、
前記インターフェイス・デバイスの前記位置を決定する前記ステップは、
前記既知の場所で前記第２磁界を検知するステップ、および、
前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスの前記位置を決定するステップ、
を含む、方法。
（１７）実施態様（１４）に記載の方法において、
前記ディスプレイ・デバイス上にディスプレイ制御部を表示するステップと、
前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられていることを検出するステップと、
前記検出するステップに応答して、前記ディスプレイ制御部を始動させるステップと、
をさらに含む、方法。
（１８）実施態様（１４）に記載の方法において、
前記ディスプレイ・デバイス上にディスプレイ制御部を表示するステップと、
前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられていることを検出するステップと、
前記検出するステップに応答して、あらかじめ定められた平面と交差するように前記インターフェイス・デバイスを変位させるステップと、
その後、前記ディスプレイ制御部を始動させるステップと、
をさらに含む、方法。
（１９）実施態様（１４）に記載の方法において、
前記ディスプレイ・デバイスは、仮想現実感ディスプレイ・デバイスであって、前記磁界に応答して第３信号を放出する、前記仮想現実感ディスプレイ・デバイスに結合された第３磁気位置センサーを有する、仮想現実感ディスプレイ・デバイスを具備する、方法。
（２０）仮想現実感眼鏡上で解剖学的構造を画像化するための方法において、
それぞれの周波数で磁界を発生させるために、既知の場所に位置された１つ以上の界発生要素に近接するように、前記解剖学的構造内に医療器具を挿入するステップであって、前記医療器具は、前記磁界に応答して第１信号を放出する、前記医療器具に結合された第１磁気位置センサーを有する、挿入ステップと、
前記第１信号に応答して、前記既知の場所に対する前記医療器具の位置を決定するステップと、
前記医療器具を使用して、前記医療器具の前記位置に応答して、前記解剖学的構造の画像を取得するステップと、
少なくとも１つのディスプレイ・デバイスに結合された、１つ以上の第２磁気位置センサーからの第２信号を受信するステップであって、前記仮想現実感眼鏡は、前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスを具備する、受信ステップと、
前記第２信号に応答して、前記既知の場所に対する、前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスの位置を決定するステップと、
前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスの前記位置に応答して、前記画像の２次元射影を得るステップと、
前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイス上に前記２次元射影を表示するステップと、
を含む、方法。
（２１）解剖学的構造を画像化するためのシステムにおいて、
それぞれの周波数の磁界を発生させるために、既知の場所に位置された１つ以上の界発生要素と、
前記解剖学的構造内に挿入するように構成された医療器具であって、前記磁界に応答して第１信号を放出する、前記医療器具に結合された第１磁気位置センサーを有する、医療器具と、
前記磁界に応答して第２信号を放出する、１つ以上の第２磁気位置センサー、および、少なくとも１つのディスプレイ・デバイスを具備する仮想現実感眼鏡と、
位置処理装置であって、前記第１信号および前記第２信号を受信し、前記第１信号に応答して前記既知の場所に対する前記医療器具の位置を決定し、前記医療器具を使用して前記医療器具の前記位置に応答して前記解剖学的構造の画像を取得し、前記第２信号に応答して前記既知の場所に対する前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスの位置を決定し、前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスの前記位置に応答して前記画像の２次元射影を得て、前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイス上に前記２次元射影を表示するように作用する、位置処理装置と、
を具備する、システム。
（２２）実施態様（２１）に記載のシステムにおいて、
インターフェイス・デバイスであって、前記磁界に応答して第３信号を放出する、前記インターフェイス・デバイスに結合された第３磁気位置センサーを有する、インターフェイス・デバイス、
をさらに具備し、
前記位置処理装置は、前記第３信号を受信し、前記第３信号に応答して前記既知の場所に対する前記インターフェイス・デバイスの位置を決定するように作用し、
前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスは、その上で可動であるカーソルを有し、前記カーソルの動きは、前記インターフェイス・デバイスの前記位置における変化に応答して前記位置処理装置により制御される、システム。
（２３）実施態様（２２）に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記ディスプレイ制御部上に前記カーソルを重ねることに応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、システム。
（２４）実施態様（２２）に記載のシステムにおいて、
前記少なくとも１つのディスプレイ・デバイスは、ディスプレイ制御部であって、前記カーソルが前記ディスプレイ制御部上に重ねられている間の前記ディスプレイ・デバイスに概して向かう前記インターフェイス・デバイスの変位に応答して始動させられる、ディスプレイ制御部を有する、システム。
（２５）実施態様（２２）に記載のシステムにおいて、
前記医療器具のための位置付け制御部、
をさらに具備し、
前記インターフェイス・デバイスは、前記位置付け制御部のオペレータの手の届く範囲内にある、システム。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の開示された実施形態による、仮想タッチスクリーンを使用する医療用画像化のためのシステムの絵画的図解である。
【図２】本発明のある実施形態による、図１に示されたシステムにおいて使用されうるカテーテルの絵画的図解である。
【図３】本発明の代替実施形態による、図１に示されたシステムにおいて使用されうるインターフェイス・デバイスの絵画的図解である。
【図４】本発明の別の代替実施形態による、図１に示されたシステムにおいて使用されうる仮想現実感ディスプレイを生み出すデバイスの絵画的図解である。
【図５】本発明の開示された実施形態による、仮想タッチスクリーンの助けにより、侵襲性医療手術を行なうための方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の開示された実施形態による、図４の仮想現実感ディスプレイ上で解剖学的構造を画像化するための方法を示すフローチャートである。
【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６】
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