(57)【要約】【課題】肺気腫治療及び生検等の低侵襲な処置実現のため、医療用デバイスを管腔の末端側へと的確に案内し得る呼吸域用ナビゲーションシステムを提供する。【解決手段】呼吸域用ナビゲーションシステム１０は、可撓性を有し、気管から先の分岐する管腔３０に挿入される医療用長尺体１２と、医療用長尺体に接続し、管腔における医療用長尺体の通過経路に関する情報を取得し、且つ、少なくとも前記通過経路を含む管腔の構造についての予め取得された情報を記憶した情報処理部１４と、を有する。【選択図】図１
2014209930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有し、気管から先の分岐する管腔に挿入される医療用長尺体と、
当該医療用長尺体に接続し、前記管腔における前記医療用長尺体の通過経路に関する情報を取得し、且つ、少なくとも前記通過経路を含む前記管腔の構造についての予め取得された情報を記憶した情報処理部と、を有する、呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記通過経路に関する情報として、前記医療用長尺体の前記管腔に挿入された部分の一部と、前記医療用長尺体の通過経路における基準位置との間の長さを取得するための長さ情報取得部を有し、前記予め取得された情報は、前記基準位置からの前記管腔に沿った前記管腔の長さを含む、請求項１に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記医療用長尺体の先端部に設けられ、前記管腔の分岐部において、複数の分岐先のうちの一へ前記医療用長尺体を案内する案内部を有する、請求項１又は請求項２に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記医療用長尺体は、前記医療用長尺体の向きを検出するための向き情報検出部を有し、前記予め取得された情報は、前記通過経路における前記管腔の向きを含む、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記向き情報検出部は、重力方向を検出する、請求項４に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記向き情報検出部は、比重の異なる複数の物質を封入した物質封入部であり、重力方向を検出する、請求項５に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記向き情報検出部は、地磁気方向を検出する、請求項４に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項８】
前記向き情報検出部は、前記医療用長尺体の軸まわりの回転角度を検出する、請求項４に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項９】
前記向き情報検出部は、前記医療用長尺体の軸方向の磁束を生じさせる磁束発生部を有する、請求項４に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１０】
前記医療用長尺体は、前記管腔内で検出波を送受信する検出波送受信部をさらに有し、前記情報処理部は、前記医療用長尺体が受信する前記検出波に基づいて、前記管腔の２次元断層画像を生成するとともに、前記２次元断層画像に基づき、前記通過経路に関する情報として前記管腔の分岐部の分岐角度を算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部の分岐角度を含む、請求項１〜請求項９のうちのいずれか１つに記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１１】
前記情報処理部は、前記２次元断層画像に基づき前記管腔の分岐前後の直径をさらに算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐前後の直径を含む、請求項１０に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１２】
前記医療用長尺体は、前記管腔内で検出波を送受信する検出波送受信部をさらに有し、前記情報処理部は、前記医療用長尺体が受信する前記検出波に基づいて、前記管腔の２次元断層画像を生成するとともに、前記２次元断層画像に基づき、前記通過経路に関する情報として前記管腔の分岐部の分岐方向を算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部の分岐方向を含む、請求項１〜請求項１１のうちのいずれか１つに記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１３】
前記情報処理部は、前記検出波に基づいて前記医療用長尺体の２次元断層画像を生成し、当該医療用長尺体の２次元断層画像は、前記検出波送受信部まわりに回転非対称である、請求項１０〜請求項１２のうちのいずれか１つに記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１４】
前記呼吸域用ナビゲーションシステムは、前記医療用長尺体の軸まわりの回転角度を検出する検出部を有し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部における分岐先の管腔の向きを含む、請求項１〜請求項１３のうちのいずれか１つに記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【請求項１５】
前記検出部は、前記医療用長尺体の基端部の回転に追従させて前記医療用長尺体の先端部を回転させる構造を有する、請求項１４に記載の呼吸域用ナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気管支等の呼吸域における末端へと医療用デバイスを案内するための呼吸域用ナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）は、正常な呼吸を妨げる肺疾患の広範な群を意味し、肺が、喘息、肺気腫及び慢性気管支炎から選択される、少なくとも１つの疾患の存在により閉塞する疾患である。ＣＯＰＤは、これらの症状が、しばしば同時に存在し、そして個々の症例において、どの疾患が肺の閉塞を引き起こす原因であるかを確認するのが難しい。臨床的には、ＣＯＰＤは、数ヶ月にわたって一定であり、慢性気管支炎の症例では連続２年以上持続する、肺からの呼気流量の低下によって診断される。ＣＯＰＤと関連のある２つの最も重篤な状態としては、慢性気管支炎及び肺気腫がある。
【０００３】
このうち、肺気腫は、ガス交換の場となる呼吸細気管支、肺胞道、肺胞、及び肺胞嚢を含む肺胞実質と呼ばれる組織に破壊をともなった異常な拡大が生じた状態をいう。正常な肺胞実質は呼息時に収縮するが、気腫化した肺胞実質は呼吸により拡張した後はもとには戻らない。このため、呼気を十分に行えない。その上、肺胞の有効面積や血管床（肺胞の表面に縦横に走る毛細血管）が減るため、肺全体の換気能力が低下する。加えて、炎症によりエラスチンやコラーゲンなどが破壊されているため、肺の弾力性も低下し、気道を引っ張って広げていることができず、気管支が変形しやすい状態になっている。このため、呼気のときに肺が縮むと、その気管支が空気に満たされた周りの肺胞に圧迫されて狭くなり、肺が過膨脹し、空気が出にくくなる。
【０００４】
肺気腫に対する処置としては、現在のところ、一時的に症状を緩和させる酸素療法や薬物療法に加え、外科的方法として、肺の病変部を除去し、肺の正常部の膨張を促す肺容積減少手術（ｌｕｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｓｕｒｇｅｒｙ）（ＬＶＲＳ）があるが（例えば非特許文献１参照）、肺容積減少手術では病変部だけでなく病変部近傍の多くの正常部も除去されるため、患者への負担が大きい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｏｏｐｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ  Ｔｈｏｒａｃ．  Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．  Ｓｕｒｇ．１０９：１０６−１１６，  １９９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、医療用デバイスを経気管的に病変部まで案内し、病変部だけを治療又は手術する低侵襲な処置が望ましいが、気管から肺胞実質に至る管腔は複雑に分岐しているため、管腔の末端に位置する病変部へと医療用デバイスを的確に案内することが困難で、よってそのような処置の実現は難しいのが現状であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、肺気腫治療及び生検等の低侵襲な処置実現のため、医療用デバイスを管腔の末端側へと的確に案内し得る呼吸域用ナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の呼吸域用ナビゲーションシステムは、可撓性を有し、気管から先の分岐する管腔に挿入される医療用長尺体と、当該医療用長尺体に接続し、前記管腔における前記医療用長尺体の通過経路に関する情報を取得し、且つ、少なくとも前記通過経路を含む前記管腔の構造についての予め取得された情報を記憶した情報処理部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明の呼吸域用ナビゲーションシステムによれば、医療用長尺体の通過経路に関する情報、及び管腔の構造についての予め取得された情報が参照されることによって、医療用長尺体の通過経路が管腔の目的の部位へと達する経路か否か予測できるため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具を的確に案内できる。
【００１０】
また、前記通過経路に関する情報として、前記医療用長尺体の前記管腔に挿入された部分の一部と、前記医療用長尺体の通過経路における基準位置との間の長さを取得するための長さ情報取得部を有し、前記予め取得された情報は、前記基準位置からの前記管腔に沿った前記管腔の長さを含むようにすれば、長さ情報取得部によって得られる長さと予め取得されている管腔の長さとが照合されることによって、管腔において医療用長尺体が達している位置を予測し易いため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具を的確に案内できる。
【００１１】
また、前記医療用長尺体の先端部に設けられ、前記管腔の分岐部において、複数の分岐先のうちの一へ前記医療用長尺体を案内する案内部を有するようにすれば、術者が医療用長尺体を所望の分岐先へ挿入し易いため、操作性が優れる。
【００１２】
また、前記医療用長尺体は、前記医療用長尺体の向きを検出するための向き情報検出部を有し、前記予め取得された情報は、前記通過経路における前記管腔の向きを含むようにすれば、医療用長尺体の向きと医療用長尺体が通っている管腔の向きとが略等しいことから医療用長尺体が通っている管腔の向きが分かり、そして、その管腔の向きと予め取得されている管腔の向きとが照合されることによって、医療用長尺体の通過経路が管腔の目的の部位へと達する経路か否か予測できるため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具を的確に案内できる。
【００１３】
また、前記向き情報検出部は、重力方向を検出するようにすれば、重力方向を基準として医療用長尺体の向きを予測し易い。
【００１４】
また、前記向き情報検出部は、比重の異なる複数の物質を封入した物質封入部であり、重力方向を検出するようにすれば、重力方向を基準として医療用長尺体の向きを予測し易い。
【００１５】
また、前記向き情報検出部は、地磁気方向を検出するようにすれば、地磁気方向を基準として医療用長尺体の向きを予測し易い。
【００１６】
また、前記向き情報検出部は、前記医療用長尺体の軸まわりの回転角度を検出するようにすれば、回転角度から医療用長尺体の向きを予測でき、従って、医療用長尺体の向きを検出するための構成を医療用長尺体の先端部に設けなくても医療用長尺体の向きを予測できる。よって、医療用長尺体の先端部の構成を簡単にでき、その結果、管腔への医療用長尺体の挿入がより容易である。
【００１７】
また、前記向き情報検出部は、前記医療用長尺体の軸方向の磁束を生じさせる磁束発生部を有するようにすれば、磁束の方向から医療用長尺体の進行方向が直接的に分かるため、より精度良く医療用長尺体の通過経路を予測できる。
【００１８】
また、前記医療用長尺体は、前記管腔内で検出波を送受信する検出波送受信部をさらに有し、前記情報処理部は、前記医療用長尺体が受信する前記検出波に基づいて、前記管腔の２次元断層画像を生成するとともに、前記２次元断層画像に基づき、前記通過経路に関する情報として前記管腔の分岐部の分岐角度を算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部の分岐角度を含むようにすれば、算出される分岐部の分岐角度と予め取得されている管腔の分岐部の分岐角度とが照合されることによって、医療用長尺体の通過経路をより正確に予測できるため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具をより的確に案内できる。
【００１９】
また、前記情報処理部は、前記２次元断層画像に基づき前記管腔の分岐前後の直径をさらに算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐前後の直径を含むようにすれば、算出された分岐前後の直径と予め取得されている分岐前後の直径とが照合されることによって、医療用長尺体の通過経路をより正確に予測できるため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具をより的確に案内できる。
【００２０】
また、前記医療用長尺体は、前記管腔内で検出波を送受信する検出波送受信部をさらに有し、前記情報処理部は、前記医療用長尺体が受信する前記検出波に基づいて、前記管腔の２次元断層画像を生成するとともに、前記２次元断層画像に基づき、前記通過経路に関する情報として前記管腔の分岐部の分岐方向を算出し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部の分岐方向を含むようにすれば、算出される分岐部の分岐方向と予め取得されている管腔の分岐部の分岐方向とが照合されることによって、医療用長尺体の通過経路をより正確に予測できるため、医療用長尺体ひいては医療用長尺体に沿わせて様々な処置具をより的確に案内できる。
【００２１】
また、前記情報処理部は、前記検出波に基づいて前記医療用長尺体の２次元断層画像を生成し、当該医療用長尺体の２次元断層画像は、前記検出波送受信部まわりに回転非対称であるようにすれば、医療用長尺体の２次元断層画像から医療用長尺体が軸まわりにどのように回転しているか分かり易く、そのため、医療用長尺体の向きを予測し易い。
【００２２】
また、前記呼吸域用ナビゲーションシステムは、前記医療用長尺体の軸まわりの回転角度を検出する検出部を有し、前記予め取得された情報は、前記管腔の分岐部における分岐先の管腔の向きを含むようにすれば、回転角度から医療用長尺体の向きを予測でき、従って、医療用長尺体の向きを検出するための構成を医療用長尺体の先端部に設けなくても医療用長尺体の向きを予測できる。よって、医療用長尺体の先端部の構成を簡単にでき、その結果、管腔への医療用長尺体の挿入がより容易である。
【００２３】
また、前記検出部は、前記医療用長尺体の基端部の回転に追従させて前記医療用長尺体の先端部を回転させる構造を有するようにすれば、医療用長尺体の基端部の回転角度と先端部の回転角度との差が抑えられるため、そのような構造のない場合に比べ、医療用長尺体の基端部の回転から医療用長尺体の向きをより正確に予測できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステムの概略構成図である。
【図２】第１実施形態の医療用長尺体の先端の部分拡大断面図である。
【図３】医療用長尺体の向きを変化させて示す図２の３−３線に沿う断面図である。
【図４】管腔及び医療用長尺体の２次元断層画像が表示部に表示された様子を示す模式図である。
【図５】医療用長尺体が管腔に挿入された状態を示す模式図である。
【図６】図５の符号Ｓ１で示される面について管腔及び医療用長尺体の２次元断層画像が表示部に表示された様子を示す模式図である。
【図７】管腔の３次元画像に案内経路を重ね合わせて表示する表示部の模式図である。
【図８】第２実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステムの概略構成図である。
【図９】医療用長尺体が管腔に挿入された状態を示す模式図である。
【図１０】図９の符号Ｓ１で示される面について管腔及び医療用長尺体の２次元断層画像が表示部に表示された様子を示す模式図である。
【図１１】第３実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステムの概略構成図である。
【図１２】第３実施形態の医療用長尺体の先端の部分拡大断面図である。
【図１３】医療用長尺体の軸方向に沿った剛性変化を説明するための図である。
【図１４】管腔及び医療用長尺体の２次元断層画像並びに分岐部の分岐方向が表示部に表示された様子を示す模式図である。
【図１５】呼吸域用ナビゲーションシステムの変形例の概略構成図である。
【図１６】図１５に示す変形例における医療用長尺体の先端の部分拡大断面図である。
【図１７】呼吸域用ナビゲーションシステムの他の変形例の概略構成図である。
【図１８】図１８に示す変形例における医療用長尺体の先端の部分拡大図である。
【図１９】呼吸域用ナビゲーションシステムの更に他の変形例の概略構成図である。
【図２０】図１９に示す変形例における医療用長尺体の先端の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム１０は、可撓性を有し気管から先の分岐する管腔３０に挿入される医療用長尺体１２を有する。また、呼吸域用ナビゲーションシステム１０は、医療用長尺体１２の基端に接続したスキャナ１５と、スキャナ１５を介して医療用長尺体１２に接続した情報処理部１４と、情報処理部１４に接続した表示部１６と、を有する。表示部１６は、例えば、ブラウン管、液晶ディスプレイ、又はプラズマディスプレイである。
【００２７】
管腔３０は、気管、主気管支、葉気管支、気管支、細気管支、終末細気管支、呼吸細気管支、肺胞管（肺胞道）、肺胞、及び肺胞嚢を含むが、図中では、管腔３０の全体のうちの一部だけを示している。
【００２８】
図２に示すように、医療用長尺体１２は、可撓性を有する長尺状の本体部１２８と、本体部１２８に設けられた、医療用長尺体１２の向きを検出するための向き情報検出部１１と、を有する。また、医療用長尺体１２は、本体部１２８を軸方向に貫通する第１ルーメン１２１と、先端側が開口しない第２ルーメン１２２と、を有する。第１のルーメン１２１にはガイドワイヤ１７が備えられる。第２ルーメン１２２には、検出波を送受信する検出波送受信部１２３が備えられる。
【００２９】
本体部１２８は、例えば、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネイト、ポリサルフォンやシリコーンのような柔軟性に優れた高分子材料等で形成される。本体部１２８の外径は、例えば１．０〜２．０ｍｍである。
【００３０】
ガイドワイヤ１７は第１ルーメン１２１の先端の開口から突出している。突出したガイドワイヤ１７の先端部１７０（案内部）は曲がっている。ガイドワイヤ１７は、医療用長尺体１２の基端側の開口に連通するポート１２７から、第１ルーメン１２１に挿入−抜去可能である。また、ガイドワイヤ１７の抜去後、脱気針、鉗子、ブラシ、マイクロ波アンテナ、ラジオ波電極等の処置具もしくは内視鏡、超音波イメージセンサ等の診断器具が、ポート１２７から第１ルーメン１２１に挿入−抜去可能である。
【００３１】
検出波送受信部１２３は、検出波としての光を医療用長尺体１２の先端側又は基端側に伝える光ファイバー１２４と、光ファイバー１２４の先端側に光ファイバー１２４と一体的に形成された球体である光学レンズ１２５と、光学レンズ１２５の一部を切り落とすことによって形成される光学ミラー１２６と、を有している。
【００３２】
光ファイバー１２４としては、公知のものを使用できる。例えば、光ファイバー１２４として、ＳｉＯ2系のものやプラスチック系のものを使用でき、光ファイバー１２４は、中心に位置して光が通過するコアと、それを取り囲むクラッドと、を含む層構造を有する。
【００３３】
光学レンズ１２５及び光学ミラー１２６は、光ファイバー１２４を進行してきた光を光ファイバー１２４の軸方向に対して出射角αを有して出射する。検出波送受信部１２３は、出射角αを中心に視野角βを有している。
【００３４】
また、光学レンズ１２５及び光学ミラー１２６は、外から入射してくる入射光を光ファイバー１２４に沿って基端側に向かって進行させる。入射光は、検出波送受信部１２３から出射された光のうち、散乱、反射、屈折して光学レンズ１２５に戻ってくるものである。
【００３５】
スキャナ１５は、光ファイバー１２４に接続し、これへ光源を導くとともに、入射光を情報処理部１４に通信できる。スキャナ１５は、光ファイバー１２４の中心軸を中心に、光ファイバー１２４のまわりに３６０°の走査角度で検出波送受信部１２３を回転走査（ラジアル走査）させる。
【００３６】
向き情報検出部１１は、本体部１２８の外周に沿う中空の環形状を有する。向き情報検出部１１は、比重の異なる第１の物質１１１及び第２の物質１１２を封入した物質封入部である。第１の物質１１１は、第２の物質１１２に比べ比重が小さく軽い。第１の物質１１１は、例えば空気、窒素ガス、アルゴンガス等の気体、又はシリコーンオイル等の液体である。第２の物質１１２は、例えばシリコーンオイル等の液体、又は例えばチタン等の金属材料によって形成されたボールである。
【００３７】
医療用長尺体１２が進行方向を変えたり軸まわりに回転したりする、つまり医療用長尺体１２の向きが変化すると、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１の物質１１１及び第２の物質１１２は、比重の違いによって重力方向下側から第２の物質１１２、第１の物質１１１の順に並ぶように移動する。
【００３８】
例えば、気体（気泡）と液体との組み合わせであれば、重力方向下側から液体、気体の順に並ぶことによって、液体が重力方向を指し示す。また、例えば、液体とチタンボールとの組み合わせであれば、重力方向下側からチタンボール、液体の順に並ぶことによって、チタンボールが重力方向を指し示す。
【００３９】
このように第１の物質１１１及び第２の物質１１２が重力方向下側から第２の物質１１２、第１の物質１１１の順に並ぶことによって、向き情報検出部１１は重力方向を検出する。
【００４０】
向き情報検出部１１は、医療用長尺体１２の先端に配置される。また、向き情報検出部１１は、検出波送受信部１２３から出射される光の照射範囲内（検出波の送信範囲内）にある。光の照射範囲とは、上述の出射角α、視野角β、及び走査角度（３６０°）によって規定される光が照射される範囲である。
【００４１】
情報処理部１４は、主な構成として、ＣＰＵ、及びメモリやハードディスク等の記憶装置を有する。また、情報処理部１４は、スキャナ１５を介して光ファイバー１２４と光学的に接続し光を光ファイバー１２４に供給する光源と、入射光と参照するための参照光を生成するための参照ミラーと、光ファイバー１２４を通って進行してきた入射光を検出する例えばフォトダイオード等の光検出器と、を有する。
【００４２】
情報処理部１４は、公知の光干渉断層診断法（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）によって、検出波送受信部１２３に入射する入射光に基づき、管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像を生成する。また、光干渉断層診断法（ＯＣＴ）の一種であり、より高速で画像を得ることが可能な周波数領域光干渉断層診断法（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ：ＦＤ−ＯＣＴ）によって、管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像を得ることもできる。
【００４３】
図４に示すように、情報処理部１４が生成した管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像は、表示部１６上の円形のイメージングウィンドウＷ内に表示される。検出波送受信部１２３の像が、イメージングウィンドウＷの中心に位置する。
【００４４】
術者は、表示された向き情報検出部１１の像から重力の方向（第２の物質１１２が指し示す方向）を知ることができる。また、このことに加え、医療用長尺体１２の本体部１２８の断層像が、画像中心である検出波送受信部１２３のまわりに回転非対称であるため、術者は、重力方向に対し医療用長尺体１２が軸まわりにどのように回転しているか分かる。
【００４５】
従って、術者は案内部１７がどの方向に向いているか予測でき、よって医療用長尺体１２の向きが分かる。また、医療用長尺体１２が通っている管腔３０の向きは、医療用長尺体１２の向きと略等しいため、術者は、医療用長尺体１２が通っている管腔３０の向きを知ることができる。
【００４６】
検出波送受信部１２３のまわりに医療用長尺体１２の断面が回転非対称であるとは、検出波送受信部１２３のまわりに医療用長尺体１２の断面を３６０°回転させたときだけ断面同士が重なることを意味する。
【００４７】
情報処理部１４は、管腔３０の分岐部において生成した２次元断層画像に基づき、分岐部の分岐角度を算出できる。図５及び図６において説明すると、情報処理部１４は、医療用長尺体１２が挿入された一方の分岐先３１に略直交する面Ｓ１についての２次元断層画像を得る。面Ｓ１と他の分岐先３２に略直交する面Ｓ２とのなす角α２は、分岐角度α１と略等しい（α１＝α２）。また、角度α２は、２次元断層画像から読み取れる分岐先３２の内腔の短径Ｌ１及び長径Ｌ２から、下の数１で示される式によって得られる。このことより、情報処理部１４は、短径Ｌ１及び長径Ｌ２から角度α２を算出することによって、分岐角度α１を求める。
【００４８】
【数１】
2014209930.tif 000003
【００４９】
情報処理部１４は、例えば、超音波、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、ＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等によって予め取得された管腔３０の３次元画像（管腔の構造についての予め取得された情報）を記憶している。
【００５０】
また、情報処理部１４は、例えば口又は鼻等の管腔３０に連通する開口部から管腔３０の病変部３２に到る案内経路３１を記憶しており、図７に示すように、予め取得している管腔３０の３次元画像に重ねて案内経路３１を表示部１６に表示できる（図７では案内経路３１の一部だけを示している。）。案内経路３１の算出は従来公知の技術によるため、ここでの説明は省略する。
【００５１】
次に、医療用長尺体１２を目的の部位へ案内する案内方法について述べる。
【００５２】
概説すると、医療用長尺体１２の案内方法は、分岐部まで医療用長尺体１２を進める挿入工程と、挿入工程後、医療用長尺体１２の通過経路に関する情報と管腔３０の構造についての予め取得された情報とを照合する照合工程と、照合工程後、目的の部位へと続く分岐先へ医療用長尺体１２を進める分岐選択工程と、を有する。
【００５３】
まず、術者は、医療用長尺体１２を、例えば患者の口又は鼻等の開口部から管腔３０に導入する。そして、挿入工程において、管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層像を表示部１６で確認しつつ、術者は医療用長尺体１２を分岐部まで進める。
【００５４】
医療用長尺体１２が分岐部に達する前、管腔３０の略直線状の部分では、管腔３０の２次元断層画像は略円形であり、その数は１つである。一方、医療用長尺体１２が分岐部に達すると、管腔３０の２次元断層画像は、分岐開始部で長円に変化し、分岐終了部で複数に分かれる。従って、術者は、管腔３０の２次元断層画像の変化から、医療用長尺体１２が分岐部に達したかどうか判断できる。
【００５５】
医療用長尺体１２が分岐部に達すると、術者は、分岐部における複数の分岐先のうちの１へと医療用長尺体１２を進め、そして情報処理部１４に２次元断層画像を生成させるとともに分岐部の分岐角度を算出させる。分岐角度の算出方法は上述の通りである。情報処理部１４は、算出した分岐角度を表示部１６に表示する。また、術者は、管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像から管腔３０の向きを読み取る。本実施形態では、表示部１６に表示される管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像から、術者が医療用長尺体１２の向きを読み取るが、情報処理部１４が、管腔３０及び医療用長尺体１２の２次元断層画像から公知の画像処理技術によって医療用長尺体１２の向きを算出するようにしてもよい。
【００５６】
照合工程では、情報処理部１４が得た２次元断層画像（通過経路に関する情報）及び分岐部の分岐角度（通過経路に関する情報）、並びに２次元断層画像から読み取れる管腔３０の向き（通過経路に関する情報）が、予め取得されている管腔３０の２次元断層画像、各分岐部の分岐角度、及び管腔３０の向きと照合される。
【００５７】
予め取得されている管腔３０の２次元断層画像、各分岐部の分岐角度、及び管腔３０の向きとは、それぞれ、予め取得されている管腔３０の３次元画像から読み取り可能な、管腔３０の２次元断層画像、分岐部の分岐角度、及び管腔３０の向きである。
【００５８】
術者は、医療用長尺体１２が分岐部を通過するときの２次元断層画像の変化及び管腔３０の向きの変化、並びに分岐角度を、予め取得されている情報と照合することによって、医療用長尺体１２が現在第何番目の分岐部に到達しているか予測できる。
【００５９】
具体的には、術者は、情報処理部１４によって算出された分岐角度と予め取得されている各分岐部の分岐角度とを照合することによって現在第何番目の分岐部に医療用長尺体１２が到達しているか予測できる。
【００６０】
また、術者は、医療用長尺体１２の分岐部通過前に得られた管腔３０の２次元断層画像及び通過後に得られた管腔３０の２次元断層画像を、予め取得している各分岐部の通過前後の２次元断層画像と照合することによって、現在第何番目の分岐部に医療用長尺体１２が到達しているか予測できる。
【００６１】
また、術者は、医療用長尺体１２の分岐部通過前に得られた管腔３０の向き及び通過後に得られた管腔３０の向きを、予め取得している各分岐部の通過前後の管腔３０の向きと照合することによって、現在第何番目の分岐部に医療用長尺体１２が到達しているか予測できる。
【００６２】
医療用長尺体１２は、例えば口又は鼻等の開口部から管腔３０の分岐部を順番に通過していくため、術者は、その順番を覚えておくことによって、取得された情報が第何番目の分岐部についての情報であるか分かる。しかしながら、本実施形態のように、分岐部の分岐角度、並びに分岐部通過前後の管腔３０の２次元断層画像の変化及び管腔３０の向きの変化を照合することによって、分岐部を正確に予測できる。
【００６３】
また、分岐部の分岐角度、並びに分岐部通過前後の管腔３０の２次元断層画像の変化及び管腔３０の向きの変化のうちのいずれか１つからでも分岐部を予測できるが、複数の情報から分岐部を特定することによって、より正確に分岐部を予測できる。
【００６４】
医療用長尺体１２が到達している分岐部を特定したら、術者は、分岐部通過前後の管腔３０の２次元断層画像の変化及び管腔３０の向きの変化、又はこれらのうちのいずれか一方を、特定した分岐部において予め取得されているこれらの情報と照合することによって、分岐部における複数の分岐先のうちのいずれに医療用長尺体１２が挿入されているかを判断する。得られた情報と予め取得している情報との照合は、上記と同様であるため、説明を省略する。
【００６５】
そして、分岐選択工程において、術者は、医療用長尺体１２を挿入している分岐先が、案内経路３１が通る分岐先と同じであれば、医療用長尺体１２をそのまま進め、一方、医療用長尺体１２を挿入している分岐先が、案内経路３１が通る分岐先と異なっていれば、医療用長尺体１２を引き戻し、他の分岐先に医療用長尺体１２を挿入する。
【００６６】
分岐選択工程後、工程は次の挿入工程に移る。そして、挿入工程、照合工程、及び分岐選択工程が繰り返されることによって、医療用長尺体１２は案内経路３１に従って案内される。
【００６７】
第１実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム１０の作用効果を述べる。
【００６８】
呼吸域用ナビゲーションシステム１０によれば、術者は、情報処理部１４が得た本体部１２８及び向き情報検出部１１の２次元断層画像を参照することによって、医療用長尺体１２の向きが分かる。また、医療用長尺体１２の向きと医療用長尺体１２が通っている管腔３０の向きとは略等しいため、医療用長尺体１２の向きから医療用長尺体１２が通っている管腔３０の向きが分かる。そして、その管腔３０の向きと、予め取得されている管腔３０の向きとが照合されることによって、医療用長尺体１２の通過経路が管腔３０の目的の部位へと達する経路か否か予測できるため、医療用長尺体１２ひいては医療用長尺体１２に沿わせて様々な処置具を的確に案内できる。
【００６９】
また、管腔３０への医療用長尺体１２の挿入によって得られた２次元断層画像に基づき、医療用長尺体１２が到達している分岐部の分岐角度が算出され、そして、その分岐角度と、予め取得されている管腔３０の３次元画像から読み取り可能な管腔３０の各分岐部の分岐角度とが照合されることによって、医療用長尺体１２の通過経路をより正確に予測できるため、医療用長尺体１２ひいては医療用長尺体１２に沿わせて様々な処置具をより的確に案内できる。
【００７０】
また、医療用長尺体１２の２次元断層画像が画像中心である検出波送受信部１２３まわりに回転非対称であるため、医療用長尺体１２の２次元断層画像から医療用長尺体１２が軸まわりにどのように回転しているか分かり易く、よって医療用長尺体の向きを予測し易い。
【００７１】
また、向き情報検出部１１が重力方向を検出するため、重力方向を基準として医療用長尺体１２の向きを予測し易い。
【００７２】
また、向き情報検出部１１が、比重の異なる２つの物質１１１、１１２を封入し、検出波の送信範囲内にある物質封入部であるため、２次元断層画像を得るための検出波を利用して重力方向を検出できる。
【００７３】
また、ガイドワイヤ１７の先端部１７０によって、術者は医療用長尺体１２を所望の分岐先へ挿入し易いため、操作性が優れる。
【００７４】
＜第２実施形態＞
図８に示すように、第２実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム４０は、第１実施形態と略同様であるが、医療用長尺体１２に接するローラエンコーダ４１（長さ情報取得部）を有する点で第１実施形態と異なる。他の構成については、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７５】
ローラエンコーダ４１は、医療用長尺体１２の進退にともなって回転し、管腔３０に挿入された医療用長尺体１２の先端（管腔に挿入された部分の一部）と、例えば口又は鼻等の管腔３０に連通する開口部（医療用長尺体の通過経路における基準位置）との間の長さ、すなわち医療用長尺体１２の挿入長さを測定できる。ローラエンコーダ４１は、情報処理部１４と電気的に接続しており、測定した長さを情報処理部１４に送る。
【００７６】
情報処理部１４が記憶している管腔３０の３次元画像から、口又は鼻等の開口部からの管腔３０に沿った長さを読み取ることができるため、術者は、開口部から管腔３０の任意の位置までの管腔３０に沿った長さを知ることができる。従って、術者は、ローラエンコーダ４１によって測定された長さと、予め取得されている管腔３０の長さとを照合することによって、医療用長尺体１２が管腔３０のどの位置まで達しているか予測できる。
【００７７】
第２実施形態の医療用長尺体１２の案内方法は、第１実施形態と略同様であり、挿入工程、照合工程、及び分岐選択工程を有するが、挿入工程における情報処理部１４による分岐角度の算出方法が、第１実施形態と異なる。
【００７８】
図９及び図１０に示すように、第２実施形態では、情報処理部１４は、ローラエンコーダ４１によって測定される分岐部での医療用長尺体１２の変位Ｌ３、及び、面Ｓ１についての２次元断層画像から得られる分岐先３１、３２の中心間距離Ｌ４から、下の数２で示される式によって分岐角度を算出する。
【００７９】
【数２】
2014209930.tif 000004
【００８０】
また、第２実施形態では、照合工程が第１実施形態と異なる。第２実施形態では、照合工程において、２次元断層画像、分岐角度、及び管腔３０の向きに加え、医療用長尺体１２の挿入長さが照合される。
【００８１】
より具体的には、第２実施形態では、照合工程において、ローラエンコーダ４１が測定した医療用長尺体１２の挿入長さと、情報処理部１４が記憶している、基準位置としての開口部から管腔３０の各分岐部までの距離とが照合される。
【００８２】
このように、第２実施形態では、２次元断層画像、分岐角度、及び管腔３０の向きの照合に加え、管腔３０に挿入されている医療用長尺体１２の長さと予め取得されている管腔３０の長さとが照合されることによって、管腔３０における医療用長尺体１２の通過経路をより正確に予測できるため、第１実施形態の効果に加え、医療用長尺体１２、ひいては医療用長尺体１２に沿わせて様々な処置具をより的確に案内し得るという効果を奏する。
【００８３】
＜第３実施形態＞
図１１に示すように、第３実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム５０は、医療用長尺体５２の軸まわりの回転角度を検出する検出部１９を有する点で第２実施形態と異なる。また、第３実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム５０は、物質封入部１１に変え、医療用長尺体５２の軸まわりの回転角度を検出するロータリエンコーダ１８を向き情報検出部として有している点で、第２実施形態と異なる。他の構成については、第３実施形態は第２実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。
【００８４】
検出部１９は、ロータリエンコーダ１８を含み、また、医療用長尺体５２の基端部の回転に追従させてガイドワイヤ１７の先端部１７０（案内部）を回転させる構造１２０を含む。
【００８５】
ロータリエンコーダ１８は、光学式である。ロータリエンコーダ１８は、医療用長尺体５２の基端部の外周に沿って固定された円盤状のスケール１８０、並びにスケール１８０を挟むように配置された発光素子１８１及び受光素子１８２を備える。医療用長尺体５２の外周に沿って並んだ複数のスリットがスケール１８０に形成されている。
【００８６】
医療用長尺体５２の基端部は軸まわりに回転可能にスキャナ１５に接続している。医療用長尺体５２が軸まわりに回転すると、医療用長尺体５２とともにスケール１８０が回転する。回転するスケール１８０では発光素子１８１から出た光の通過及び遮蔽が繰り返され、その結果、受光素子１８２は医療用長尺体５２の軸まわりの回転角度に比例した明暗の繰り返しを検出し電気信号として出力する。受光素子１８２と情報処理部１４とは電気的に接続しており、受光素子１８２からの信号は情報処理部１４へ送られる。情報処理部１４は、検出された軸まわりの回転角度を表示部１６に表示する。
【００８７】
術者は、口又は鼻等の管腔３０に連通する開口部に導入される際のガイドワイヤ１７の先端部１７０の向き、つまり医療用長尺体５２の向きが分かる。また、術者は、ロータリエンコーダ１８によって検出される回転角度から、医療用長尺体５２の向きがどのように変化したか分かる。従って、術者は、ロータリエンコーダ１８によって検出される回転角度から、管腔３０内における医療用長尺体５２の向きを予測できる。
【００８８】
術者は、ロータリエンコーダ１８が検出する回転角度を確認しつつ医療用長尺体５２を軸まわりに回転させることによって、案内経路３１に沿うように医療用長尺体５２の向きを変え、そして医療用長尺体５２を目的の部位へと進める。
【００８９】
図１２に示すように、ガイドワイヤ１７の先端部１７０を基端部側の回転に追従させる構造として、例えば、医療用長尺体５２の基端から先端に伸びる補強体１２０が医療用長尺体５２に設けられた構造が挙げられる。
【００９０】
補強体１２０は、例えば、パイプに対して螺旋状に切れ目を入れた構造、細径の金属線などをコイル状に巻きつける若しくは網目状に編み込んだ構造、複数の金属線を並行かつ互いに接するように配置して螺旋状に捻るように巻きつけた構造、又は基端部から先端部にかけて剛性の高い物質を沿わせた構造を有する。
【００９１】
これらの補強体１２０は、必要に応じ基端部から先端部に向かって柔軟性が高くなるように工夫されても良い。このような工夫は、例えばパイプに対して螺旋状に切れ目を入れた構造では、切れ目間のピッチを基端部から先端部に向かって徐々に狭くすることによって実現される。
【００９２】
また、ガイドワイヤ１７の先端部１７０が基端部側の回転に追従するための構造は、必ずしも医療用長尺体５２に補強体１２０が設けられた構造に限定されず、先端部から基端部にかけて医療用長尺体５２の物性がなだらかに変化する構造であってもよい。
【００９３】
例えば医療用長尺体５２の剛性が基端側から先端側へとなだらかに減少する構造は、ガイドワイヤ１７の先端部１７０を医療用長尺体５２の基端部の回転に追従させる上で有効である。
【００９４】
このように剛性がなだらかに変化する場合と異なり、例えば、医療用長尺体５２が、軸方向に並んだ剛性の異なる管体同士が一体的に接続して形成される場合のように、医療用長尺体５２が剛性の大きく変化する箇所（ここの例では、剛性の異なる管体同士の接続箇所）を有する場合、その剛性の大きく変化する箇所よりも先端側に屈曲している部位が生ずると、医療用長尺体５２の先端部が医療用長尺体５２の基端部の回転に追従せず、その結果、回転方向の力が医療用長尺体５２に蓄積する状況が生じ得る。蓄積された力は、閾値を超えたときに突如解放され、そして医療用長尺体５２の先端部及びガイドワイヤ１７の先端部１７０の回転を生じさせるため、管腔３０を傷付ける等の予期せぬ事態を生じさせる虞がある。
【００９５】
従って、医療用長尺体５２は、剛性が基端部から先端部へとなだらかに減少する構造を有することが好ましい。なお、剛性がなだらかに変化するとは、例えば、図１３に示すように、医療用長尺体５２の先端側の柔軟部から基端側の高剛性部への抵抗荷重の単位長さ（ｍｍ）あたりの増加率が７５％を越えない状態を意味する。
【００９６】
図１３中、横軸は、医療用長尺体５２の先端から基端へと向かう軸方向位置（距離）であり、縦軸は、対応する軸方向位置での医療用長尺体５２の抵抗荷重（Ｎ）である。この抵抗荷重（Ｎ）は、医療用長尺体５２の各軸方向位置での剛性の高低を示す一つの指標であり、例えば、２点支持梁（２点間の距離は例えば２５．４ｍｍ）の中央に医療用長尺体５２の被測定位置を配置し、この被測定位置に対して、軸方向と直交する方向で任意の押込み距離（例えば０．２ｍｍ、押込み速度は例えば５ｍｍ／ｍｉｎ）で押込み荷重を付与したときの荷重抵抗（Ｎ）を測定したものである。
【００９７】
次に、医療用長尺体５２を目的の部位へ案内する案内方法について述べる。
【００９８】
第３実施形態の医療用長尺体５２の案内方法は、第２実施形態と同様、挿入工程、照合工程、及び分岐選択工程を有するが、第２実施形態及び第３実施形態では、これらの各工程に相違点がある。
【００９９】
第２実施形態では、挿入工程において、分岐部に達した医療用長尺体５２の挿入長さが取得されるとともに、到達した分岐部から複数の分岐先のうちの一へと医療用長尺体５２が挿入されることによって、分岐部の分岐角度、並びに分岐部通過前後の２次元断層画像及び管腔３０の向きが取得される。その後、照合工程において、これらが予め取得されている情報と照合されることによって、医療用長尺体５２が口等の基準位置から第何番目の分岐部に達しているか判断され、また、分岐部通過前後の２次元断層画像及び管腔３０の向きから分岐部における何れの分岐先へ医療用長尺体５２が挿入されているか判断される。そして、分岐選択工程において、医療用長尺体５２が挿入された分岐先が案内経路３１に沿う分岐先であれば医療用長尺体５２はそのまま進められ、医療用長尺体５２が挿入された分岐先が案内経路３１に沿う分岐先でなければ、医療用長尺体５２は、分岐部へ戻された後、他の分岐先へと進められる。
【０１００】
一方、第３実施形態では、挿入工程において、分岐部に達した医療用長尺体５２が、複数の分岐先のうちの一へ挿入されず、従って、分岐部の分岐角度、並びに分岐部通過後の２次元断層画像及び管腔３０の向きが取得されることなく、分岐部に達した医療用長尺体５２の挿入長さ、分岐部通過前の２次元断層画像及び管腔３０の向きが取得され、その後、照合工程において、これらが予め取得されている情報と照合されることによって、医療用長尺体５２が基準位置から第何番目の分岐部に到達しているかが判断される。
【０１０１】
そして、分岐選択工程において、術者は、その分岐部において案内経路３１が通過する分岐先の管腔３０の向きにガイドワイヤ１７の先端部１７０の向きを合わせてその分岐先へ医療用長尺体５２を挿入する。以下、第３実施形態の案内方法の各工程について述べる。
【０１０２】
挿入工程において、術者は、ローラエンコーダ４１によって測定される医療用長尺体５２の挿入長さ、ロータリエンコーダ１８によって検出される医療用長尺体５２の軸まわりの回転角度、並びに、管腔３０及び医療用長尺体５２の２次元断層画像を確認しつつ、医療用長尺体５２を分岐部に達するまで挿入する。
【０１０３】
口等の基準位置から管腔３０の各分岐部までの長さは予め情報処理部１４に記憶されて既知であるため、ローラエンコーダ４１によって測定される医療用長尺体５２の挿入長さから、術者は、医療用長尺体５２が分岐部に達したか否かを判断できる。また、分岐開始部では管腔３０の２次元断層画像が長円に変化するため、術者は、医療用長尺体５２が分岐部に達したか否かを判断できる。
【０１０４】
挿入工程後、照合工程において、術者は、ローラエンコーダ４１によって測定される医療用長尺体５２の挿入長さと、基準位置から各分岐部までの予め取得されている管腔３０の長さとを照合することによって、医療用長尺体５２が基準位置から第何番目の分岐部に達しているか判断する。
【０１０５】
また、術者は、医療用長尺体５２が到達している分岐部において案内経路３１が通過する分岐先の向きを、予め取得されている管腔３０の３次元画像から確認するとともに、ロータリエンコーダ１８によって検出される回転角度から実際の医療用長尺体５２の向きを確認する。
【０１０６】
術者は、医療用長尺体５２が進むべき分岐先の向きと実際の医療用長尺体５２の向きとを比較することによって、これらの差異が分かり、また、これらを略一致させるためにはガイドワイヤ１７の先端部１７０を医療用長尺体５２の軸まわりにどの程度回転させればよいか分かる。
【０１０７】
そして、分岐選択工程において、術者は、回転角度を確認しつつ医療用長尺体５２を軸まわりに回転させることによって、進むべき分岐先の向きに略一致するようにガイドワイヤ１７の先端部１７０の向きを変える。すなわち、術者は案内経路３１に沿う分岐先を選択する。ガイドワイヤ１７の先端部１７０の向きが進むべき分岐先の向きに略一致したら、術者は医療用長尺体５２をその分岐先へと進めて次の挿入工程を実行する。
【０１０８】
以上のように、本実施形態では、医療用長尺体５２の軸まわりの回転角度が検出されるため、回転角度から医療用長尺体５２の向きを予測でき、従って、第２実施形態の物質不入部１１のように医療用長尺体５２の向きを検出するための構成を医療用長尺体５２の先端部に設けなくても医療用長尺体５２の向きを予測できる。よって、第３実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム５０は、医療用長尺体５２の先端部の構成を簡単にでき、その結果、第２実施形態の効果に加え、管腔３０への医療用長尺体５２の挿入がより容易であるという効果を奏する。
【０１０９】
また、補強体１２０によって、医療用長尺体５２の基端部の回転角度と先端部の回転角度との差が抑えられるため、補強体１２０のない場合に比べ、医療用長尺体５２の基端部の回転から医療用長尺体５２の向きをより正確に予測できる。
【０１１０】
＜第４実施形態＞
図８において概説すると、第４実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム６０は、第２実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム４０と略同様であるが、情報処理部１４が、通過経路に関する情報として分岐部の分岐角度を算出するのではなく分岐部の分岐方向を算出する点で、第２実施形態と異なる。
【０１１１】
また、第４実施形態の案内方法は、第２実施形態と同様、挿入工程、照合工程、及び分岐選択工程を有するが、第２実施形態と本実施形態とでは、挿入工程及び照合工程に相違点がある。
【０１１２】
本実施形態の挿入工程では、術者は、第２実施形態と同様の操作によって分岐部まで医療用長尺体１２を挿入し、また、分岐部から分岐する複数の分岐先のうちの一へ医療用長尺体１２を挿入するが、第２実施形態と異なり、分岐部の分岐角度の代わりに、分岐部の分岐方向が算出される。分岐部の分岐方向とは、分岐した管腔３０の２つの環状断面の中心を結ぶベクトルの向きである。分岐部の分岐方向は、管腔３０の２次元断層画像に基づいて算出される。
【０１１３】
管腔３０の２次元断層画像は、医療用長尺体１２が管腔３０の直線状の部分から分岐部へと進むにつれ、円形から長円へと変化し、さらに、医療用長尺体１２が複数の分岐先のうちの一へと進むにつれ、長円から複数の環状断面へと変化する。分岐部の分岐方向は、このように変化する管腔３０の２次元断層画像のうち、分岐した管腔３０の２つの環状断面に基づいて算出される。術者は、分岐した管腔３０の２つの環状断面を表示部１６で確認できたところで医療用長尺体１２を進めるのを止め、情報処理部１４に分岐方向を算出させる。
【０１１４】
図１４に示すように、情報処理部１４は、向き情報検出部１１によって検出される重力方向Ｇが表示部１６上で下になるように、管腔３０の２次元断層画像全体をイメージングウィンドウＷ内で回転させる（図１４は回転後の状態を示す）。
【０１１５】
回転後、情報処理部１４は、２つの分岐先３３、３４のうち、医療用長尺体１２が挿入されていない一方３４の環状断層像の中心から、医療用長尺体１２が挿入された他方３３の環状断層像の中心へと向かうベクトルＶを算出する。ベクトルＶの向きが分岐部の分岐方向である。
【０１１６】
照合工程では、第２実施形態と同様、２次元断層画像、管腔３０の向き、及び医療用長尺体１２の挿入長さが照合されるが、分岐角度の代わりにベクトルＶの向きが照合される。
【０１１７】
分岐部ごとに分岐方向は異なるため、算出したベクトルＶの向きを、予め取得されている管腔３０の３次元画像から読み取ることができる各分岐部の分岐方向と照合することによって、医療用長尺体１２が現在第何番目の分岐部に到達しているか判断できる。
【０１１８】
このように、本実施形態では、分岐角度の代わりに分岐部の分岐方向を照合するが、その照合結果から医療用長尺体１２がどの分岐部に達しているか判断できるという作用効果については第２実施形態と同様であり、よって呼吸域用ナビゲーションシステム６０は、第２実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム４０と同様の作用効果を奏する。
【０１１９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。
【０１２０】
例えば、第１実施形態又は第２実施形態において、情報処理部１４が、生成した管腔３０の２次元断層画像に基づき、分岐部の分岐前後の管腔３０の直径を算出してもよい。
【０１２１】
この場合、情報処理部１４は、医療用長尺体１２が分岐部を通過する前の１つの管腔３０の２次元断層画像からその管腔３０の直径を算出する。また、情報処理部１４は、医療用長尺体１２が分岐部を通過した後又は通過する途中の分岐した複数の管腔３０のそれぞれの２次元断層画像から各管腔３０の直径、又は短径若しくは長径を算出する。
【０１２２】
情報処理部１４は、これら算出した分岐前後の管腔３０の直径を表示部１６に表示する。術者は、表示される算出結果を、予め取得されている管腔３０の３次元画像から読み取り可能な、対応する分岐部の分岐前後の直径と照合することによって、医療用長尺体１２が複数の分岐先のうちのいずれを通過したか予測する。このように、分岐前後の管腔３０の直径が照合されることによって、より精度良く医療用長尺体の通過経路を予測できる。
【０１２３】
また、図１５、及び図１６に示すように、向き情報検出部が、医療用長尺体の軸方向の磁束を生じさせる磁束発生部９１であってもよい。磁束発生部９１は、例えば、医療用長尺体９２に備えられた磁石である。磁束発生部９１はコイルであってもよい。
【０１２４】
また、この場合の呼吸域用ナビゲーションシステム９０は、磁束を検出する磁束検出部９３、９４、９５を有する。磁束検出部９３、９４、９５は、互いに交差する３軸上に位置するように配置される。磁束検出部９４は、患者の頭頂部から足裏（又はその逆）に伸びる軸上に位置するように配置される。磁束検出部９３は、患者の胸から背中（又はその逆）に伸びる軸上に位置するように配置される。磁束検出部９５は、これら２つの軸に略直交する軸上に位置するように配置される。磁束検出部９３、９４、９５は、例えば、ホールセンサ、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子、サーチコイルを３交差軸上に配置した磁束ベクトルセンサである。磁束検出部９３、９４、９５は、それぞれ、磁束の方向を検出する。
【０１２５】
３つの磁束検出部９３、９４、９５によって、磁束発生部９１からの磁束の方向が３次元的に検出される。また、磁束発生部９１は医療用長尺体９２の軸方向の磁束を生じさせるため、検出した磁束の方向から医療用長尺体９２の進行方向を予測できる。
【０１２６】
磁束検出部９３、９４、９５は、情報処理部１４と電気的に接続している。磁束検出部９３、９４、９５が検出した信号は、情報処理部１４に送られる。情報処理部１４は、磁束検出部９３、９４、９５からの信号を処理するとともに、医療用長尺体９２の進行方向を表示部１６に３次元的に表示する。
【０１２７】
以上のように、向き情報検出部が、医療用長尺体の軸方向の磁束を生じさせる磁束発生部であるようにすれば、２次元断層画像や軸まわりの回転から医療用長尺体の進行方向を予測する場合に比べて医療用長尺体の進行方向が磁束の方向から直接的に分かるため、より精度良く医療用長尺体の通過経路を予測できる。また、磁束発生部によって、医療用長尺体の先端のおおよその位置が分かるため、より精度良く医療用長尺体の通過経路を予測できる。
【０１２８】
また、向き情報検出部が、例えば電子コンパス等の地磁気方向を検出するものであってもよい。例えば、第１実施形態及び第２実施形態の向き情報検出部１１に代えて電子コンパスを配置することによって、重力方向の代わりに地磁気方向が検出される。この場合、地磁気方向を基準として医療用長尺体の向きを予測し易い。
【０１２９】
また、向き情報検出部は、図１７、及び図１８に示すような、医療用長尺体の軸まわりに巻回されるように備えられた光ファイバージャイロ７１であってもよい。光ファイバージャイロ７１によって医療用長尺体７２の軸まわりの回転角度を検出でき、また、医療用長尺体７２の軸まわりの回転角度から第３実施形態のように医療用長尺体７２の向きを予測できる。
【０１３０】
また、上記実施形態では、長さ情報取得部が、ローラエンコーダ４１であるが、本発明はこれに限定されない。つまり、長さ情報取得部は、挿入長さを測定できればよく、例えば、医療用長尺体の外表面に印字され、医療用長尺体の軸方向に沿って並んだ目盛りであってもよい。
【０１３１】
また、医療用長尺体は、第１のルーメン１２１を有さず、第１のルーメン１２１が設けられている部分が中実であってもよい。この場合、病変部の処置等に用いる処置具は、医療用長尺体の外側で医療用長尺体に沿って案内される。また、医療用長尺体が第１のルーメンを有さない場合、径をより小さくでき、管腔内での挿入操作が容易である。
【０１３２】
また、上記実施形態では、検出波として光が用いられたが、これに限定されず、検出波として、超音波、磁場、音等の、検出のために適用可能なあらゆるものを適用できる。
【０１３３】
また、上記実施形態では、案内部が、ガイドワイヤ１７の曲がった先端部１７０であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、案内部は、医療用長尺体の本体部１２８の先端自体が軸方向先端側に縮径したものであってもよいし、医療用長尺体の本体部１２８の先端自体が曲がったものであってもよい。
【０１３４】
また、本発明は、第３実施形態の呼吸域用ナビゲーションシステム５０から補強体１２０を省いたものを含む。
【０１３５】
また、第３実施形態では、医療用長尺体５２の先端に第１実施形態や第２実施形態のように向き情報検出部１１を設けないことによって、医療用長尺体の先端部の構成を簡単にできるが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図１９及び図２０に示すように、第３実施形態の医療用長尺体５２の先端部に第１実施形態又は第２実施形態の向き情報検出部１１を加えた形態を、本発明は含む。この場合、医療用長尺体８２の軸まわりの回転角度に加え、管腔３０の２次元断層画像からも医療用長尺体８２の向きが予測されるため、より精度良く医療用長尺体８２の通過経路を予測できる。また、この場合において、向き情報検出部１１の代わりに、電子コンパス等の地磁気方向を検出するものを適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０、４０、５０、６０、７０、８０、９０    呼吸域用ナビゲーションシステム、
１１    向き情報検出部、
１２    医療用長尺体、
１４    情報処理部、
１６    表示部、
１９    検出部、
３０    管腔、
１８    ロータリエンコーダ（向き情報検出部）、
４１    ローラエンコーダ（長さ情報取得部）、
７１    光ファイバージャイロ（向き情報検出部）、
９１    磁束発生部（向き情報検出部）、
１２０    補強体、
１７０    ガイドワイヤの先端部（案内部）、
Ｗ    イメージングウィンドウ、
Ｖ    分岐部の分岐方向。
【図１】
2014209930.tif 000005
【図２】
2014209930.tif 000006
【図３】
2014209930.tif 000007
【図４】
2014209930.tif 000008
【図５】
2014209930.tif 000009
【図６】
2014209930.tif 000010
【図７】
2014209930.tif 000011
【図８】
2014209930.tif 000012
【図９】
2014209930.tif 000013
【図１０】
2014209930.tif 000014
【図１１】
2014209930.tif 000015
【図１２】
2014209930.tif 000016
【図１３】
2014209930.tif 000017
【図１４】
2014209930.tif 000018
【図１５】
2014209930.tif 000019
【図１６】
2014209930.tif 000020
【図１７】
2014209930.tif 000021
【図１８】
2014209930.tif 000022
【図１９】
2014209930.tif 000023
【図２０】
2014209930.tif 000024