(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが、対象物に挿入されるべき挿入要素を、前記対象物内におけるターゲット要素に移動させることを支援するための支援装置であって、前記支援装置は、
-前記ターゲット要素を示すターゲット要素画像をもたらすためのターゲット要素画像供給ユニットと、
-前記ターゲット要素画像に基づいて、その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素を表すターゲット要素表示を生成するためのターゲット要素表示生成ユニットであって、前記ターゲット要素は、少なくとも一つの開口部を有し、前記ターゲット要素表示生成ユニットは、前記ターゲット要素の前記少なくとも一つの開口部の前記三次元位置、前記三次元方向、及びサイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素の前記少なくとも開口部を表す少なくとも一つのリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成される、ターゲット要素表示生成ユニットと、
-前記挿入要素が前記ターゲット要素に移動させられる間、前記対象物内における前記挿入要素の三次元位置をトラッキングするためのトラッキングユニットであって、前記トラッキングされた挿入要素は少なくとも一つの開口部を有する、トラッキングユニットと、
-前記挿入要素の前記少なくとも一つの開口部を表す少なくとも一つのリング及び前記ターゲット要素表示の前記少なくとも一つのリングを表示するためのディスプレイと
を有する、支援装置。
【請求項２】
前記支援装置は、前記ターゲット要素表示のリングによって規定されるリング平面上に投影される前記挿入要素の少なくとも一つの部分の前記位置を決定するための投影位置決定ユニットを更に有し、前記ディスプレイは、前記リングと共に前記リング平面内において前記挿入要素の少なくとも前記部分の前記投影位置を表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項３】
前記ターゲット要素は、管状要素を有し、前記ターゲット要素表示生成ユニットは、前記ターゲット要素の前記管状要素の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する、三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するシリンダを有するターゲット要素表示を生成するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項４】
前記ターゲット要素はいくつかの開口部を有し、前記ターゲット要素表示生成ユニットは、前記ターゲット要素の前記開口部の前記三次元位置、前記三次元方向、及び前記サイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素の前記いくつかの開口部を表す、いくつかのリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成され、前記トラッキングされた挿入要素は開口部を有し、前記ディスプレイは、前記挿入要素の前記開口部を表すリング及び前記ターゲット要素表示の前記リングを表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項５】
前記支援装置は、前記挿入要素の前記トラッキングされた位置及び前記生成されたターゲット要素表示に基づいて、前記ターゲット要素と前記挿入要素との間の距離を決定するための距離決定ユニットを更に有し、前記ディスプレイは前記決定された距離を表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項６】
前記トラッキングユニットは、前記対象物内における挿入要素の方向をトラッキングするようにも構成され、前記支援装置は、前記挿入要素の前記トラッキングされた方向及び前記生成されたターゲット要素表示に基づいて、前記ターゲット要素に対して前記挿入要素の方向を決定するための方向決定ユニットを更に有し、前記ディスプレイは、前記決定された方向を表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項７】
前記支援装置は、前記対象物の少なくとも一つの部分を示す対象物画像をもたらすための対象物画像供給ユニットを有し、前記ディスプレイは、前記対象物画像上において前記挿入要素の前記トラッキングされた位置及び前記ターゲット要素表示を表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項８】
前記トラッキングユニットは、前記挿入要素の方向をトラッキングするようにも構成され、前記対象物画像供給ユニットは、その画像取得方向が、前記挿入要素の前記トラッキングされた方向に依存するように、前記対象物画像をもたらすように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項９】
-前記ターゲット要素画像供給ユニットは、前記ターゲット要素画像として前記ターゲット要素のライブ画像をもたらすように構成され、
-前記ターゲット要素表示生成ユニットは、前記ライブターゲット要素画像に基づいて、その実際の三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素を表すライブターゲット要素表示を生成するように構成され、
-前記ディスプレイは、前記挿入要素の前記トラッキングされた位置及び前記ライブターゲット要素表示を表示するように構成される、
請求項１に記載の支援装置。
【請求項１０】
前記支援装置は、前記挿入要素のみが移動させられるべき、前記対象物内においてゾーンをもたらすための移動ゾーン供給ユニットを更に有し、前記ディスプレイは、前記移動ゾーンを表示するように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項１１】
前記トラッキングユニットは、光学形検出を使用することによって、前記挿入要素の前記位置をトラッキングするように構成される、請求項１に記載の支援装置。
【請求項１２】
挿入要素を対象物にもたらすための介入システムであって、前記介入システムは、
-前記挿入要素と、
-請求項１に記載の前記支援装置と
を有する、介入システム。
【請求項１３】
ユーザが、対象物内における挿入要素を、ターゲット要素に移動させることを支援するための支援方法であって、前記支援方法は、
-ターゲット要素画像供給ユニットによって、前記ターゲット要素を示すターゲット要素画像をもたらすステップと、
-ターゲット要素表示生成ユニットによって、前記ターゲット要素画像に基づいて、前記ターゲット要素の三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素を表すターゲット要素表示を生成し、前記ターゲット要素は、少なくとも一つの開口部を有し、前記ターゲット要素表示生成ユニットは、前記ターゲット要素の前記少なくとも一つの開口部の前記三次元位置、前記三次元方向、及びサイズで、前記対象物内における前記ターゲット要素の前記少なくとも一つの開口部を表す少なくとも一つのリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成される、ステップと、
を有する、支援方法において、
-前記挿入要素が前記ターゲット要素に移動させられる間、トラッキングユニットによって、前記対象物内における前記挿入要素の三次元位置をトラッキングし、前記トラッキングされた挿入要素は少なくとも一つの開口部を有する、ステップと、
-ディスプレイによって、前記挿入要素の前記少なくとも一つの開口部を表す少なくとも一つのリング及び前記ターゲット要素表示の前記少なくとも一つのリングを表示するステップと
によって特徴付けられる、支援方法。
【請求項１４】
ユーザが、対象物内における挿入要素をターゲット要素に移動させることを支援するための支援コンピュータプログラムにおいて、前記支援コンピュータプログラムが、前記支援装置を制御するコンピュータ上で実行されるとき、前記支援コンピュータプログラムは、請求項１に記載の支援装置に、請求項１３に記載の支援方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有することを特徴とする、支援コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザが、対象物内におけるターゲット（ターゲット）要素に、対象物に挿入されるべき挿入要素を移動させることを支援する支援装置、支援方法、及び支援コンピュータプログラムに関する。本発明は更に、支援装置を有する対象物に挿入要素をもたらすための、介入システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ2008/071014A1号公報は、髄内釘のコンピュータ支援遠位ロッキングのための方法を開示する。遠位ロッキングホールを備える、髄内釘の遠位部分の仮想幾何学的表示がもたらされ、第一及び第二の医用画像が、Ｘ線透視ユニットによって得られ、両方の画像は、遠位ロッキングホールを備える遠位部分を示し、画像は、異なる取得方向で得られている。遠位部分の縦軸の位置及び遠位ロッキングホールの軸の位置は、仮想幾何学的表示及び画像を使用することによって計算される。計算された位置情報は、遠位ロッキングホールにアラインされる、骨における穴をあけるための、外部ガイド手段によって使用される。
【０００３】
US2005/0107688A1号公報は、ステントがカテーテルに付けられ、患者の身体のルーメン内において、選ばれた位置にステントを送達するためのシステムを開示する。システムは、選ばれた位置を示す、位置入力を受信するためのユーザインタフェース及びルーメン内のステントの現在の位置を決定するための医用ポジショニングシステムを有する。プロセッサは、カテーテルがルーメン内において移動させられる間、ステントの現在の位置を表し、ルーメンの画像上に入力される位置を表す表示を重畳する。
【０００４】
US2011/0261180A1号公報は、患者上で医用プロシージャを実行するためのシステムを開示し、システムは、患者に対して視野を規定するイメージングヘッドを有する。イメージングヘッドは、視野において信号を発する無線周波数送信器及び視野において物質の電気特性に基づいて、反射された信号を受信する無線周波数受信器を含む。制御モジュールは、無線周波数受信器によって受信される反射信号に基づいて、ディスプレイ上に示される、視野内において物質の境界線の位置を決定する。
【０００５】
通常、最小限の侵襲性介入間、医師が、ガイドワイヤのような挿入要素の位置及び人体内における血管開口部のようなターゲット（ターゲット）要素の位置を決定することを可能にするためにX線投影画像は取得されて、表示される。投影画像は、医師が、人体内におけるターゲット要素及び挿入要素の位置を正確に決定することを可能にするのに十分な情報を提供しない、二次元画像である。それ故に、医師は、例えば、これらの位置をより正確に決定するために、異なる取得方向で投影画像を取得しなければならない。このことは、人にもたらされる、比較的高い放射線量をもたらし、比較的長い時間をかける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ユーザが、対象物に挿入されるべき挿入要素を対象物内におけるターゲット要素に移動させることを支援し、それにより、ユーザが、挿入要素を対象物内におけるターゲット要素に、より正確かつ迅速に移動させることを可能するための、支援装置、支援方法、及び支援コンピュータプログラムを提供することにある。
【０００７】
本発明の第一の局面において、ユーザが、対象物内におけるターゲット（ターゲット）要素に、対象物に挿入されるべき挿入要素を移動させることを支援する支援装置はもたらされ、前記支援装置は、
-ターゲット要素を示すターゲット要素画像をもたらすためのターゲット要素画像供給ユニットと、
-ターゲット要素画像に基づいて、その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズでで、対象物内における、ターゲット要素を表すターゲット要素表示を生成するためのターゲット要素表示生成ユニットであって、前記ターゲット要素は、少なくとも一つの開口部を有し、前記ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素の少なくとも開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズで、対象物内におけるターゲット要素の少なくとも開口部を表す、少なくとも一つのリングを有する、ターゲット要素表示を生成するように構成される、ターゲット要素表示生成ユニットと、
-挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、対象物内において挿入要素の三次元位置をトラッキングするためのトラッキングユニットであって、前記トラッキングされた挿入要素は、少なくとも一つの開口部を持つ、トラッキングユニットと、
-前記ターゲット要素表示の前記少なくとも一つのリング及び前記挿入要素の前記少なくとも一つの開口部を表す、少なくとも一つのリングを表示するためのディスプレイと
を有する。
【０００８】
ターゲット要素表示は、それが、ターゲット要素画像に基づいて、その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表し、前記トラッキングユニットは、挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、対象物内において挿入要素の三次元位置をトラッキングし、前記ディスプレイが、このターゲット要素表示及び前記挿入要素のトラッキングされた位置を表示するように、生成されるため、前記挿入要素の実際の位置に対する前記ターゲット要素の三次元位置及び方向が、前記挿入要素が前記ターゲット要素に移動させられる間、ユーザにもたらされ、これにより、ユーザが、前記挿入要素を前記ターゲット要素に、より正確かつ迅速に移動させることは可能になる。
【０００９】
挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、トラッキングユニットは対象物内においてリアルタイムに挿入要素の三次元位置をトラッキングするように優先的に構成される。ディスプレイは、その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、二次元表面上において、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示を表示するように優先的に構成される。例えば、ディスプレイは、二次元表面上においてターゲット要素表示を表示するために二次元表面上へのターゲット要素表示の投影（プロジェクション）をシミュレーションするように構成され得る。また、特にリアルタイムにディスプレイ上にターゲット要素と挿入要素との空間的な関係を示すため、挿入要素の三次元位置は、二次元表面上に仮想的に投影されてもよい。
【００１０】
ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像として、三次元コンピュータ断層撮影画像、磁気共鳴投影画像、陽電子放射断層撮影画像若しくは単一光子放射コンピュータ断層撮影画像のような核画像、又は超音波画像等をもたらすように構成され得る。しかしながら、ターゲット要素画像供給ユニットは、二つ又はそれより多くの二次元画像、特に二つ又はそれより多くの二次元投影画像をターゲット要素画像としてもたらすように構成されることも可能であり、ターゲット要素表示生成ユニットは、二つ又はそれより多くの二次元ターゲット要素画像に基づいてターゲット要素表示を生成するように構成され得る。対象物は、優先的なことに、人又は動物のような生体であり、ターゲット要素は、優先的なことに、脈管、特に脈管の開口部のような生体の内側部分である。挿入要素は、ニードル（針）又はカテーテルのような介入デバイスであってもよい。挿入要素は、移植片、例えばステントのような、他の介入要素であることが可能である。
【００１１】
ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像がすでに記憶されていると共にターゲット要素画像が同じものをもたらすために引き出されることができる、記憶ユニットであることが可能である。ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像を生成するイメージングモダリティのような他のユニットからターゲット要素画像を受信するための受信ユニットであることも可能である。更に、ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像を生成するイメージングモダリティであることが可能である。
【００１２】
ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素表示を生成するために、もたらされたターゲット要素画像内においてターゲット要素をセグメント化（分割）するように優先的に構成される。ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素表示を生成するために、完全なターゲット要素又はターゲット要素の部分のみをセグメント化するように構成され得る。例えば、ターゲット要素が開口部を有する場合、ターゲット要素表示生成ユニットは、開口部のエッジのみをセグメント化して、セグメント化された開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する、三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するリング状のターゲット要素表示をもたらすように構成され得る。実施例において、一つ又はいくつかのターゲット要素画像は、腎動脈の心門を示し、リングは、ターゲット要素表示を生成するため、腎動脈の心門に対応するようにサイジングされ、位置させられ、方向付けられてもよい。それ故に、リングの形状は、開口部の形状に依存する。例えば、リングは、楕円であってもよく、円であってもよく、又は他の方法で形成されてもよい。挿入要素のトラッキングされた位置及びリングのこの表示は、挿入要素の、表示された、トラッキングされた位置が、表示されたリングを通るように、挿入要素を移動させることによって、ユーザが、ターゲット要素の開口部を通じて挿入要素を移動させることを非常に効果的に支援する。ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素の開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するリングの中心を示すインジケーションを有するターゲット要素表示を生成するようにも構成され得る。
【００１３】
支援装置は、ターゲット要素表示のリングによって規定されるリング平面上に投影される挿入要素の少なくとも一つの部分の位置を決定するための、投影位置決定ユニットを更に有してもよく、ディスプレイは、リングと共にリング平面内において挿入要素の少なくとも部分の投影位置を表示するように構成される。例えば、挿入要素のチップ（先端部）の位置は、リング平面上に投影されてもよい。このことは、挿入要素が、ターゲット要素の開口部に対してどれくらい中央で実際に配置されるかをユーザに示し、これにより、例えば、ディスプレイ上に表示される挿入要素の投影位置が、表示されたリング内においてより中央に位置されるように、対象物内において挿入要素を移動させることによって、ユーザは、ターゲット要素の開口部に対して挿入要素の位置を修正することが可能になる。挿入要素の部分がリング内においてすでに位置される場合、この部分の位置は投影位置と見なされてもよいので、この部分がリング内においてどれくらい中央に位置されるかは示されることができる。
【００１４】
ターゲット要素は、優先的なことに、管状要素を有しており、ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素の管状要素の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するシリンダを有するターゲット要素表示を生成するように構成される。これにより、ターゲット要素又はターゲット要素の部分の長さに関する情報をユーザにもたらすことも可能になり、このことは、ユーザがターゲット要素に対して挿入要素を位置させることの支援を更に改善し得る。
【００１５】
実施例において、ターゲット要素はいくつかの開口部を有し、ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素の開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズで対象物内におけるターゲット要素のいくつかの開口部を表すいくつかのリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成され、トラッキングされた挿入要素は開口部も有し、ディスプレイは、ターゲット要素表示のリング及び挿入要素の開口部を表すリングを表示するように構成される。まさにそれ故に、ユーザは、ターゲット要素内において挿入要素を正確に位置させるために、ディスプレイ上において、挿入要素の開口部を表すリングがターゲット要素表示のリングに合うように、挿入要素を移動させる必要がある。この例において、優先的なことに、挿入要素は、ステントの開口部が脈管の開口部に合うように、開口部も有する、脈管内において位置されるべき、開口部を有するステントである。
【００１６】
支援装置は、生成されたターゲット要素表示、及び挿入要素のトラッキングされた位置に基づいて、ターゲット要素と挿入要素との間の距離を決定するための、距離決定ユニットを更に含んでいてもよく、ディスプレイは決定された距離を表示するように構成される。更に、トラッキングユニットは、対象物内において挿入要素の方向をトラッキングするように構成されてもよく、支援装置は、生成されたターゲット要素表示、及び挿入要素のトラッキングされた方向に基づいて、ターゲット要素に対する挿入要素の方向を決定するための方向決定ユニットを更に有してもよく、ディスプレイは、決定された方向を表示するように構成される。ターゲット要素に対する挿入要素の距離及び／又はターゲット要素に対する挿入要素の方向を表示することは、更なる情報をユーザにもたらし、これにより、ユーザが、より速く及び／又はより正確に、ターゲット要素に対して挿入要素を位置させることは可能になる。
【００１７】
好ましい実施例において、支援装置は、対象物の少なくとも一部を示す対象物画像をもたらすための対象物画像供給ユニットを有し、ディスプレイは、対象物画像上における、挿入要素のトラッキングされた位置及びターゲット要素表示を表示するように構成され、すなわち、ディスプレイは、対象物画像上において、その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、ターゲット要素表示を表示するように構成されてもよい。特に、対象物画像供給ユニットは、対象物画像として、対象物の、予め取得された画像及び／又は実際の画像をもたらすように構成されてもよい。実施例において、トラッキングされた位置は、挿入要素のチップの位置である。それは対象物画像上において、簡略化されたアイコンとして表示されてもよく、二次元X線蛍光透視画像のような二次元リアルタイム画像であってもよい。
【００１８】
対象物画像供給ユニットは、異なる画像取得方向に対応する、いくつかの対象物画像をもたらすように構成されてもよく、ディスプレイは、挿入要素のトラッキングされた位置及びターゲット要素表示をいくつかの対象物画像上において表示するように構成されてもよい。例えば、対象物画像供給ユニットは、いくつか、特に二つの、二次元対象物画像をもたらすように構成されてもよく、ディスプレイは、いくつかの二次元対象物画像上において、挿入要素のトラッキングされた位置及びターゲット要素表示を表示するように構成されてもよい。二つの対象物画像がもたらされる場合、それらは互いに対して垂直になる取得方向に優先的に対応する。対象物画像上において、挿入要素のトラッキングされた位置及びターゲット要素表示を表示することは、対象物画像が解剖学的画像である場合、更に役に立つ情報、特に、解剖学的情報をユーザに提供し、これにより、ユーザは、より速くかつより正確に、ターゲット要素に対して挿入要素を位置させることが可能になる。
【００１９】
実施例において、トラッキングユニットは、挿入要素の方向をトラッキングするようにも構成され、対象物画像供給ユニットは、その画像取得方向が、挿入要素のトラッキングされた方向に依存するように、対象物画像をもたらすように構成される。例えば、対象物画像供給ユニットは、取得方向及びターゲット要素に対する挿入要素の方向の間の割当てを有することができ、ターゲット要素及び記憶された割当てに対して、挿入要素の実際のトラッキングされた方向に基づいて、対象物画像をもたらすための画像取得方向を選択するように構成され得る。これらの割当ては、常に対象物画像が画像取得方向で表示されるように、予め決定されることが可能であり、それにより、ユーザが、ターゲット要素に対して挿入要素を位置させることを支援するように最適化される。
【００２０】
対象物画像供給ユニット及びターゲット要素画像供給ユニットは一体化されることができ、すなわち、同じユニットが、ターゲット要素画像及び対象物画像をもたらすことができる。更に、対象物画像は、ターゲット要素画像であることが可能であり、すなわち、ターゲット要素表示は、対象物画像に基づいて生成されることができ、ターゲット要素表示はそれから、対象物画像上に挿入要素のトラッキングされた位置と共に示されることができる。
【００２１】
実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像としてターゲット要素のライブ画像をもたらすように構成され、ターゲット要素表示生成ユニットは、ライブターゲット要素画像に基づいて、その実際の三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、対象物内における、ターゲット要素を表すライブターゲット要素表示を生成するように構成され、ディスプレイは、挿入要素のトラッキングされた位置及びライブターゲット要素表示を示すように構成される。これにより、たとえターゲット要素が、挿入プロシージャの間、移動しても、ユーザは、迅速かつ正確にターゲット要素に接近することが可能になる。
【００２２】
支援装置は、挿入要素のみが移動されるべきである、対象物内におけるゾーンをもたらすための移動ゾーン供給ユニットを更に含んでいてもよく、ディスプレイは、移動ゾーンも表示するように構成される。移動ゾーン供給ユニットは、挿入要素を挿入する前に決定されている、記憶された移動ゾーンをもたらすように構成され得るか、又は移動ゾーン供給ユニットは、移動ゾーンを決定するように構成され得る。移動ゾーンは、挿入要素のみが移動されるべき、セーフティゾーンとみなされることができる。例えば、移動ゾーンは、リング状、又は例えば、円筒形であるか、若しくは曲線の管を形成して、管状になることが可能であり、移動ゾーンは、脈管内に配置されてもよく、挿入要素が移動ゾーン内において残される場合、脈管の内壁が挿入要素によって接触されないように、サイズ変更されてもよい。移動ゾーンは、対象物画像及び／又はターゲット要素画像における対象物内においてセグメント化することによって、及び挿入要素によって入られるべきでない、セグメント化された要素のまわりの禁止領域を規定することによって、決定されることができる。移動ゾーンは、ユーザが、例えば、切開を避けることを支援することができる。
【００２３】
トラッキングユニットは、光学形検出を用いることによって挿入要素の位置をトラッキングするように優先的に構成される。例えば、光学形検出は、挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、挿入要素の四次元トラッキングをもたらすために使用されることができる。このトラッキングは、ユーザのために比較的簡単な態様で実行されることができる。例えば、電磁場のような更なる外部の場、更なるX線放射線のような更なる放射線等が、対象物内における挿入要素の位置をトラッキングするために必要とされることはない。
【００２４】
本発明の更なる局面において、挿入要素を対象物に導くための介入システムがもたらされ、介入システムは、請求項1に記載の挿入要素及び支援装置を有する。
【００２５】
本発明の更なる局面において、ユーザが、対象物内において挿入要素をターゲット要素に移動させることを支援するための支援方法がもたらされ、支援方法は、
-ターゲット要素画像供給ユニットによって、ターゲット要素を示すターゲット要素画像をもたらすステップと、
-ターゲット要素表示生成ユニットによって、ターゲット要素画像に基づいて、ターゲット要素の三次元位置、三次元方向、及びサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示を生成し、ターゲット要素は少なくとも一つの開口部を有し、ターゲット要素表示生成ユニットは、ターゲット要素の少なくとも一つの開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズで、対象物内におけるターゲット要素の少なくとも一つの開口部を表す少なくとも一つのリングを有するターゲット要素表示を生成するステップと、
-挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、トラッキングユニットによって対象物内における挿入要素の三次元位置をトラッキングし、トラッキングされた挿入要素は少なくとも一つの開口部を有するステップと、
-ディスプレイによって、ターゲット要素表示の少なくとも一つのリング及び挿入要素の少なくとも一つの開口部を表す少なくとも一つのリングを表示するステップと
を有する。
【００２６】
本発明の他の局面において、ユーザが、対象物内における挿入要素をターゲット要素に移動させることを支援するための支援コンピュータプログラムがもたらされ、支援コンピュータプログラムが、支援装置を制御するコンピュータ上で実行されるとき、支援コンピュータプログラムは、請求項1に記載の支援装置に、請求項13に記載の支援方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する。
【００２７】
請求項1に記載の支援装置、請求項12に記載の介入システム、請求項13に記載の支援方法、及び請求項14に記載の支援コンピュータプログラムが、特に、従属請求項に記載の類似した及び／又は同一の好ましい実施例を有することは理解されるべきである。
【００２８】
発明の好ましい実施例が、各独立請求項との、従属請求項の何れかの組合せにもなり得ることは理解されるべきである。
【００２９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載された実施例から明らかであり、これらの実施例を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】挿入要素を人にもたらすための介入システムの実施例を図示する。
【図２】介入システムのディスプレイ上に示されるべき挿入要素及びターゲット要素の表示による二つの対象物画像を図示する。
【図３】ターゲット要素表示のリングに対する挿入要素の部分の位置を図示する。
【図４】ターゲット要素表示のリングに対する挿入要素の部分の他の位置を図示する。
【図５】挿入要素の実施例を図示する。
【図６】介入システムのディスプレイ上に示されるべき挿入要素及びターゲット要素の表示による対象物画像を図示する。
【図７】介入システムのディスプレイ上に示されるべきターゲット要素と挿入要素との間の距離を示すインジケーションを図示する。
【図８】介入システムのディスプレイ上に示されるべきターゲット要素と挿入要素との間の距離を示す他のインジケーションを図示する。
【図９】介入システムのディスプレイ上に示されるべきターゲット要素に対する挿入要素の方向を示すためのインジケーションを図示する。
【図１０】カテーテルを用いることによってカニューレを挿入される、脈管構造を備える内移植片を図示する。
【図１１】介入システムのディスプレイ上に示されるべきターゲット要素及び挿入要素の表示による対象物画像を図示する。
【図１２】介入システムのディスプレイ上に示されるべきターゲット要素のリングに対する挿入要素の位置を示すためのインジケーションを図示する。
【図１３】挿入要素のチップが拡大される拡大ビュー並びにターゲット要素及び挿入要素の表示による対象物画像を図示する。
【図１４】ユーザが、人体内における挿入要素をターゲット要素に移動させることを支援するための支援方法の実施例を図示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図1は、挿入要素を人にもたらすための介入システムの実施例を図示する。この実施例において、挿入要素は、テーブルのような支持手段10に横たわる人8の心臓9に挿入されるべきカテーテル11である。医師のようなユーザは、処理装置16を用いることによって人8内においてカテーテル11をナビゲートすることができる。処理装置16により、ユーザは、カテーテル11を直接操作するか、又はジョイスティック、グラフィカルユーザインタフェース、若しくは他の手段を介してカテーテル11を操作することができてもよい。
【００３２】
介入システム1は、ユーザが、人8内においてカテーテル11をターゲット要素に移動させることを支援する支援装置2を有する。支援装置2は、ターゲット要素画像に基づいて、三次元位置、三次元方向、及びサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示を生成するためのターゲット要素表示生成ユニット15及びターゲット要素を示す三次元ターゲット要素画像をもたらすためのターゲット要素画像供給ユニット14を備えるコンピュータ13を有する。この実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、記憶ユニットであり、ターゲット要素を示す三次元コンピュータ断層撮影画像は、三次元ターゲット要素画像として記憶され、ターゲット要素表示生成ユニット15は、もたらされた三次元コンピュータ断層撮影画像において、ターゲット要素をセグメント化することによってターゲット要素表示を生成するように構成される。
【００３３】
支援装置2は、人8内において挿入要素11の位置をトラッキングするためのトラッキングユニット17を更に含む。この実施例において、トラッキングユニット17は、光学形検出を用いて挿入要素11の位置をトラッキングするように構成される。このように、挿入要素11は、トラッキングユニット17が、光学形検出によって人8内において挿入要素11の位置を決定することを可能にするように構成される光ファイバーを有する。光学形検出は、米国特許第7772541B2号における記載により、又は他の知られている光学形検出に従って実行されてもよい。
【００３４】
支援装置2は、この実施例において、ターゲット要素を含む、人8の少なくとも一部の実際の画像である対象物画像をもたらすための対象物画像供給ユニット3を更に含む。この実施例において、対象物画像供給ユニット3は、人8を横断するために、X線6を放射するためのX線管5を有するC-アーム蛍光透視装置である。蛍光透視装置3は、人8を横断した後にX線6を検出するためのX線検出器4を更に含む。対象物画像供給ユニット3が、異なる取得方向で実際の投影画像を得ることを可能にするために、X線管5及びX線検出器4は、支持手段10に対して、従って人8に対して移動可能である、C-アーム7上に取り付けられる。C-アーム7、X線管5、及びX線検出器4は、X線検出器4から受信される検出値に基づいて実際の画像を生成するようにも構成される、制御装置12によって制御される。生成された実際の画像は、二次元投影画像である。
【００３５】
支援装置2は、ユーザが、支援プロシージャを開始するための開始命令又は支援プロシージャ及びディスプレイ18を停止するための停止命令のような命令を入力することを可能にする入力ユニット22を有する。入力ユニット22は、キーボード、コンピュータマウス、タッチスクリーン等であってもよい。ディスプレイ18は、ターゲット要素表示及び挿入要素11のトラッキングされた位置を、取得された実際の画像上、すなわちこの実施例において、取得された二次元X線蛍光透視投影画像上に表示するように構成される。
【００３６】
実施例において、ターゲット要素は、管状要素及び開口部を有する。すなわちターゲット要素は、開口部を備える管状要素であり、又はターゲット要素は、他の要素の他に、管状要素及び開口部を有する、より大きな構成要素であり、開口部は、管状要素の開口部又はターゲット要素の他の要素の開口部であってもよい。例えば、ターゲット要素は、開口部を備える脈管を有してもよい。ターゲット要素表示生成ユニット15はそれから、開口部の三次元位置、三次元回転、及びサイズに対応する、三次元位置、三次元回転、及びサイズを有するリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成され得る。例えば、ターゲット要素は、腎動脈の心門を有してもよく、ターゲット要素表示生成ユニット15は、腎動脈の心門に対応するように、サイジングされ、位置され、方向付けられるリングを生成するように構成されてもよい。ターゲット要素表示生成ユニット15は、ターゲット要素の管状要素の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する、三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するシリンダを有するターゲット要素表示を生成するように構成されてもよい。更に、ターゲット要素表示生成ユニット15は、ターゲット要素の開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する、三次元位置、三次元方向、及びサイズを有するリングの中心を示すインジケーションを有するターゲット要素表示を生成するように構成されてもよい。
【００３７】
ターゲット要素は、いくつかの開口部を有してもよく、この場合、ターゲット要素表示生成ユニット15は、ターゲット要素の開口部の三次元位置、三次元方向、及びサイズで、人8内におけるターゲット要素のいくつかの開口部を表す、いくつかのリングを有するターゲット要素表示を生成するように構成されてもよい。
【００３８】
ディスプレイ18は、それぞれのターゲット要素表示及び挿入要素のそれぞれのトラッキングされた位置を、人8のそれぞれの実際の画像上に表示するように構成される。実際の画像上において、ユーザが、実際の画像上におけるターゲット要素表示の表示からこの三次元情報を把握することを可能にするために、少なくともターゲット要素表示は、ターゲット要素表示のこの表示が、ターゲット要素表示の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応するように表示される。ユーザが、この例において対象物画像である、実際の画像上で挿入要素に対してターゲット要素表示の三次元位置、三次元方向、及びサイズを見ることができるように、この表示は実行される。例えば、ディスプレイ18は、対象物画像を生成するために使われる画像取得ジオメトリーを考慮して、決定されたターゲット要素表示を対象物画像上に仮想的に投影するように構成され得る。また、対象物画像上においてターゲット要素と挿入要素との間の三次元空間関係を視覚化するために、挿入要素のトラッキングされた三次元位置は、このように二次元対象物画像上に投影されることができる。
【００３９】
それぞれの実際の画像上における、挿入要素のトラッキングされた位置及びターゲット要素表示の表示は、図2、6、11、及び13を参照して、更に以下に例示される。
【００４０】
対象物画像供給ユニット3は、互いに対して垂直であってもよい、少なくとも二つの画像取得方向で二次元対象物画像をもたらすように構成され得る。このような二つの対象物画像30及び31は、図2において図示される。図2において、ターゲット要素表示38は、二つのリング32及び33とシリンダ34とを有し、右の対象物画像31の取得方向が、シリンダ34の長手方向の軸と平行になるため、左の対象物画像30上において、シリンダ34も表示され、右の対象物画像31上において、二つのリング32及び34のみが表示される。また、光学形検出によって決定される、挿入要素のトラッキングされた位置は、ライン35によって対象物画像30及び31において示される。この例において、二つの対象物画像30及び31は、予め取得された対象物画像であることが可能であり、又は一つの対象物画像は、予め取得された対象物画像であることが可能であり、他の対象物画像は、実際のライブ対象物画像であることが可能である。挿入要素の三次元位置及びターゲット要素表示と共に二つの対象物画像30及び31は、仮想バイプレーンビューを形成するようにみなされることができ、挿入要素の位置、特にライン35は、ターゲット要素表示と共に同時に両方の対象物画像上において三次元ライブビューで示されることができる。この仮想概念において、一つのモノプレーン投影システム、すなわち、モノプレーン対象物画像供給ユニット3は、例えば、二つの投影画像を取得することが可能であり、システムによりもたらされるビューは、実物の物理バイプレーンC-アームシステムのようなバイプレーンシステムのビューと類似し得る。
【００４１】
支援装置2は、それぞれのリング32及び34によって規定されるリング平面上に投影される、挿入要素の位置を決定するための投影位置決定ユニット19を更に含み、図3及び4において図示される、リング32及び34と共に、ディスプレイ18は、リング平面39及び49内において挿入要素の投影位置を表示するようにも構成される。これらの図において、投影位置はそれぞれ、クロス36及び37によって示される。挿入要素のチップがそれぞれのリング32及び34をすでに通過していなかった場合、挿入要素の投影位置は、優先的に挿入要素のチップの投影位置になる。図2に図示されるように挿入要素のチップが、それぞれのリング32及び34をすでに通過した場合、クロス36及び37による、図3及び4に示される投影位置は、光学形検出によって決定される、それぞれのリング平面39及び49における挿入要素のそれぞれの部分の位置になる。クロス36及び37は、十字線であるとみなされることができ、ユーザが、ターゲット要素を通じて挿入要素をナビゲートすることを更に支援する。
【００４２】
実施例において、ターゲット要素は、いくつかの側面開口部を有する脈管であってもよく、挿入要素は、対応する側面開口部を有するステントであってもよく、ステントは、ステントの開口部が脈管の開口部に合うように、例えばカテーテル11を使うことによって脈管内において位置されるべきである。図5は、開口部84、85、及び86を備える、このようなステント87を図示する。図6は、対象物画像40上において光学形検出によって決定される、ステントの開口部の位置を示す、三つのリング44、45、及び46並びに脈管の三つの開口部を表す、三つのリング41、42、及び43を備えるターゲット要素表示48を図示する。特に、ステント87に対する、これらの開口部84、85、及び86の位置及び方向並びにステント87の開口部84、85、及び86の寸法は、対象物画像供給ユニット3、すなわち上記のX線C-アームシステムによってもたらされてもよい、ステント87を示すX線投影画像から決定されることができる。特に、ステントの開口部の特徴は、異なる画像取得方向に対応し、開口部84、85、及び86を備えるステント87を示す、二つ又はそれより多くのX線投影画像から、手動又は自動的に抽出されることができ、これらの抽出された特徴は、ステント87の、トラッキングされた三次元位置及び三次元方向並びにこれらの空間関係に基づいて、リング84、85、及び86の三次元位置及び三次元方向が決定され得るように、ステント87の三次元位置及び方向に対する、リング84、85、及び86の三次元位置及び方向並びにサイズを決定するために使用されることができる。例えば、抽出された特徴は、例えばWO2005104951A1に開示される、ステントブーストアルゴリズムを使用することによって特に自動的に抽出されてもよい、それぞれの開口部のまわりのマーカであってもよく、これらのマーカはそれから、ステントの三次元位置及び方向に対して、開口部84、85、及び86の位置及び方向並びに寸法を決定するために使用されてもよい。これらのリング84、85、及び86の、結果としてもたらされる三次元表示は、ディスプレイ18上において示され得る。ユーザが、人体内においてステントを移動させるとき、ユーザは、リング44、45、及び46がディスプレイ18上においてリング41、42、及び43に合うようにステントを移動させる場合、リング44、45、及び46は、ユーザがステント87を正確に位置させることができるように光学形検出によって決定されると、それに応じてディスプレイ18上において移動させられる。
【００４３】
支援装置2は、挿入要素87のトラッキングされた位置及び生成されたターゲット要素表示48に基づいて、ターゲット要素と挿入要素との間の距離を決定するための距離決定ユニット20を更に有し、ディスプレイ18は、決定された距離も示すように構成される。これは、図7及び8に図示される。図7において、ステント87の所望される位置とステント87の実際の位置と間のゼロ距離を表すライン52が示され、チップ53を備えるバー51が、ステントの所望される最終的な位置までの距離及びステントの必要とされる移動方向を示す。この例において、バー51のチップ53は、前方の移動方向を示す。ステント87が過度に遠くに移動させられた場合、これは図8に図示されるように示されてもよく、バー50のチップ54は、バー51のチップ53が図7において指す方向と逆の方向で指す。図7及び8において示されるように、ステント87の最終的な所望される位置までの距離を図示することに加えて、距離は、ディスプレイ18上に明示的に表示されてもよく、すなわち、ステント87の実際の位置とステント87の所望される最終的な位置との間の距離が、例えば、+2mm又は-3mmになることが表示されてもよい。
【００４４】
トラッキングユニット17は、人8内における挿入要素の方向をトラッキングするように優先的に構成され、支援装置2は、挿入要素のトラッキングされた方向及び生成されたターゲット要素表示に基づいて、ターゲット要素に対して挿入要素の方向を決定するための方向決定ユニット21を優先的に更に含み、ディスプレイ18は、決定された方向を表示するように構成されてもよい。例えば、図5及び6に関して、方向決定ユニット21は、ターゲット要素表示48の開口部41、42、及び43の位置に対して、ステント87の円周方向で、ステント87の開口部84、85、及び86の方向を決定してもよい。図9において図示されるように、この方向は、ディスプレイ18上において示されてもよい。図9において、円60内における三角形61は、ステントの正確な所望される回転位置を示し、三角形62は、ステントの実際の回転位置、すなわち、ステント87の円周方向における開口部44、45、及び46の実際の回転位置を示す。ユーザが、ステント87のこの回転位置を修正する場合、これは、三角形62の対応する回転移動によって直接示されるであろう。このように、ユーザは、図9に図示されるように、その回転位置が、回転位置の表示を用いることによって、最終的な所望される回転位置に合うように、ステント87を回転させることができる。
【００４５】
このように、内移植片87の所望される最終的な位置及び方向を表す、図6においてリング41、42、及び43によって図示される方向及び位置に内移植片87をゆっくりシフトさせるため、ユーザは、図6において図示される位置において、仮想リング44、45、及び46によって表される、内移植片87を押し出し始めることができる。リング44、45、及び46が、リング41、42、及び43に合う場合、これにより、元の内移植片開口部84、85、及び86は、脈管心門に合うことがユーザに知らされる。図6は、この例において、内移植片である、ターゲット要素表示48及び挿入要素のトラッキングされた位置44、45、及び46を表示する概念を例示するためのただの概略図であり、すなわち実際のアプリケーションにおいてリングが異なるサイズを持っていてもよい点は留意されるべきである。
【００４６】
実施例において、ステントが、光学形検出イメージングとも称され得る、光学形検出トラッキングによって観測可能なようにターゲット要素に接近するとき、変換及び回転パラメータは、単一値分解アルゴリズムを用いることによって、代わりに、又は追加的に得られてもよく、光学形検出によってトラッキングされるステントの位置が、単一値分解アルゴリズムのソリューションスペースの制約として、又は初期化として使われることができる。距離決定ユニット及び／又は方向決定ユニットによって実行されてもよい、単一値分解アルゴリズムは、ターゲット要素画像から得られてもよい、脈管の開口部の位置を規定する、特に、脈管の開口部のまわりのランドマークの位置を規定する、第一のセットのポイント、及びライブX線投影画像のようなライブ画像から得られてもよい、ステントの開口部の位置を規定する、特に、ステントの開口部のまわりのランドマークの位置を規定する、第二のセットのポイントに適用されてもよい。単一値分解アルゴリズムのこの適用の結果は、脈管の開口部とステントの開口部との間の最良の合致をもたらすために必要とされる、ステントの回転及び残る変換を示す、変換及び回転情報をもたらす4x4マトリックスである。この残る変換及び回転が計算されてもよく、特に図7乃至9に図示されるように、リアルタイムにディスプレイ上において示されてもよい。
【００４７】
図6において、もたらされた対象物画像は、三次元セグメント化脈管画像である。しかしながら、他の実施例において、ターゲット要素表示及びトラッキングされた位置、例えば、対応するリングが表示される対象物画像は、リアル二次元投影画像、三次元コンピュータ断層撮影画像の二次元断面、対象物等のモデルであってもよい、対象物の画像を仮想的に前方に投影することによって決定される仮想二次元投影画像等のような、他の種類の画像になり得る。更に、対象物画像は、介入プロシージャの前、又は介入プロシージャの間に取得された、画像であってもよい。更に、ターゲット要素及びトラッキングされた位置、すなわち、例えば対応するリングは、異なる画像取得方向に対応する、異なる二次元投影画像のようないくつかの対象物画像上に同時に表示されてもよい。
【００４８】
支援装置2は、挿入要素のみが移動させられるべき、対象物内におけるゾーンをもたらすための、移動ゾーン供給ユニット23を更に有し、ディスプレイ18は、移動ゾーンを表示するようにも構成される。この実施例において、移動ゾーンは、セーフティゾーンであり、挿入要素は、それがセーフティゾーン内において残されるように、ナビゲートされるべきである。移動ゾーン供給ユニット23は、すでに記憶されている移動ゾーンをもたらすように構成されることが可能であり、又はそれは、例えばターゲット要素画像及び／又は対象物画像に依存して移動ゾーンを決定するように構成されることが可能である。特に、ターゲット要素画像又は対象物画像において見え得る要素は、セグメント化されることができ、移動ゾーンは、セグメント化された要素及びセグメント化された要素のまわりの領域が移動ゾーンから排除されるように、決定されることができる。例えば、セグメント化された要素は、内側脈管壁であってもよく、移動ゾーンは、ターゲット要素に移動されている間、全挿入要素に沿って壁の接触を避けるため、脈管内において配置され、内側脈管壁までの距離で配置されるように、決定されてもよい。これにより、不要な解剖の可能性が低減され得る。
【００４９】
図10は、脈管構造70内において内移植片71の反対側の肢のカニューレ挿入を図示する。この例において、ターゲット要素73は、内移植片71の肢75の開口部72を囲むリングである。図11は、内移植片71の肢75の開口部を囲むリング73の三次元位置、三次元方向、及びサイズに対応する、その三次元位置、三次元方向、及びそのサイズで、実際の画像77上において表示されるリングである、ターゲット要素表示76を図示する。また、カテーテル74を示すライン75は、実際の画像77上において示される。図12は、リング73によって規定されるリング平面78を横切るカテーテル74の部分の位置を示し、図12において、リングは、サークル79によって示され、リング73内におけるカテーテル74の部分の位置は、クロス80によって示される。
【００５０】
X線C-アームシステム3は、異なる取得方向、特に垂直な取得方向に対応する対象物画像をもたらすように構成され得る。例えば、それは、ターゲット脈管の、左前傾斜画像、右前傾斜画像、頭蓋画像、及び／又は尾部画像をもたらすように構成され得る。ターゲット要素がターゲット脈管である場合、X線C-アームシステム3は、ターゲット脈管を示す対象物画像の断面図をもたらすように構成され得る。ターゲット脈管を示す対象物画像の断面図を得るために、C-アームは、ターゲット脈管によって形成される管の「真ん中」になる方向で移動させられ、画像取得方向は、ほぼターゲット脈管の軸にアラインされる。
【００５１】
トラッキングユニット17は、挿入要素の方向をトラッキングするようにも優先的に構成され、対象物画像供給ユニット3、すなわちこの実施例において、X線C-アームシステム3は、その取得方向が挿入要素のトラッキングされた方向に依存するように、対象物画像をもたらすように構成される。
【００５２】
ターゲット要素表示が、図2に示される二つのリング32及び33のようないくつかの要素を有する場合、対象物画像供給ユニット2は、挿入要素が第一のリング32に接近する場合、対象物画像が示され、それにより、ユーザが第一のリング32に正確にカニューレ挿入することが可能になるように構成され、挿入要素が第一のリング32を横断して、第2のリング33に接近する場合、対象物画像を表示して、それにより、ユーザが第2のリング33に正確にカニューレ挿入することが可能になるように構成され得る。例えば、挿入要素が第一のリング32に接近する場合、対象物画像供給ユニット3は、第一のリング32によって規定されるリング平面に対してほぼ垂直な取得方向を有する対象物画像をもたらすことができ、挿入要素が第2のリング33に接近する場合、対象物画像供給ユニット3は、第2のリング33によって規定されるリング平面に対してほぼ垂直な取得方向を有する対象物画像を示してもよい。このように、C-アームは、第一のリング32に最もよくカニューレ挿入するために光学形検出装置方向に後続することができ、それから、第2のリング33の最良のカニューレ挿入のために最適化するために角度を自動的に位置変更し得る。すなわちC-アーム及びターゲット要素は、空間及び時間において、光学形検出を介して同期される得る。それぞれの取得方向の各光学形検出装置方向に対する依存性は、あらかじめ規定されることが可能であり、特に、ユーザの好みに従ってユーザによってあらかじめ規定されることが可能である。依存性は、取得方向が、例えば45°の角度をそれぞれのリング平面で囲むように、あらかじめ規定されてもよい。
【００５３】
対象物画像供給ユニット3は、単一二次元蛍光透視画像、シネ二次元蛍光透視画像、バイプレーンビューをもたらすための二つの二次元蛍光透視画像、二つよりも多くの二次元蛍光透視画像等をもたらすように構成されてもよい。しかしながら、対象物画像供給ユニットは、超音波イメージングユニットによってもたらされてもよい、実際の三次元画像、特に、ライブ三次元画像をもたらすように構成されてもよい。更に、実際の画像をもたらす代わりに、また、より古い画像は、解剖学的コンテキストをもたらすために示されてもよく、このより古い画像上において、挿入要素を示すインジケーション及びターゲット要素表示が示されてもよい。更に、解剖学的コンテキストは、他の方向でもたらされることもできる。例えば、ロードマップは、解剖学的コンテキストをもたらすために、挿入要素の表示及びターゲット要素表示と共に表示されることができる。ロードマップは、コンピュータ断層撮影画像又は磁気共鳴投影画像であってもよい、人の三次元画像で脈管構造をセグメント化することによって前もって決定されてもよい。
【００５４】
図1に関して上述の実施例において、対象物画像供給ユニットは、挿入要素、特に、挿入要素のチップを優先的に含む、人8のX線蛍光透視画像をもたらすように構成されるが、対象物画像供給ユニットは、超音波イメージングユニットのような実際の画像をもたらすための他のイメージングモダリティを使用するように構成されてもよい。
【００５５】
対象物画像供給ユニットは、挿入要素のトラッキングされた位置、特に挿入要素のチップのトラッキングされた位置を含む、人の部分の実際の画像のみをもたらすように構成され得る。例えば、図1に関して上述のC-アーム蛍光透視システムのコリメータは、挿入要素のトラッキングされた位置を含む人体内における領域にX線6をフォーカスさせるように構成され得る。放射線をこの領域にフォーカスさせることは、自動的に実行されることができ、又は挿入要素のそれぞれのトラッキングされた位置が手動でもたらされることができる。対象物画像供給ユニットが、挿入要素のトラッキングされた位置に基づいて、挿入要素を含む領域の実際の画像をもたらすことを可能にするために、自動フィードバックループは実行されることができる。この領域上への放射線のこのフォーカシングは、人にもたらされるX線放射線を低減することができる。他の実施例において、C-アーム蛍光透視システムの代わりに、又はそれに加えて、他のイメージングモダリティが、コンピュータ断層撮影システム、三次元超音波システム、磁気共鳴投影イメージングシステム等のように対象物画像をもたらすために使われる場合、また、これらのイメージングモダリティに対して、例えば、イメージングを、光学形検出可能な挿入要素の何れかの所望される部分又はチップ上にフォーカスさせる概念がもたらされることができる。
【００５６】
実施例において、ディスプレイは、挿入要素のトラッキングされた位置、特に挿入要素のチップのトラッキングされた位置を含む、実際の画像の部分を、図13において図示されるように拡大ビューで表示するように構成される。図13において理解され得るように、挿入要素92を示すライン及びターゲット要素表示91は、実際の画像90上に表示されることができ、この実施例において、カテーテルである挿入要素のチップは、拡大ビュー93において示される。
【００５７】
以下に、ユーザが、対象物内における挿入要素をターゲット要素に移動させることを支援するための支援方法の実施例は、図14に示されるフローチャートを参照して記載されるであろう。
【００５８】
ステップ101において、ターゲット要素画像供給ユニット14によって、ターゲット要素を示す、三次元ターゲット要素画像がもたらされる。ステップ102において、ターゲット要素の三次元位置、三次元方向、及びサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示は、ターゲット要素表示生成ユニット15によってターゲット要素画像に基づいて生成される。ステップ103において、トラッキングユニット17は、対象物内において挿入要素の位置をトラッキングし、ステップ104において、ターゲット要素表示及び挿入要素のトラッキングされた位置が、ディスプレイ18によって示される。ステップ105において、中止基準は満たされるかどうかが決定され、中止基準が満たされない場合、支援方法はステップ103を続ける。さもなければ、支援方法は、ステップ106において終了する。中止基準は、例えば、ユーザが入力ユニット22を用いることによって中止命令をシステムに入力したか、又は挿入要素がターゲット要素に達したかになり得る。
【００５９】
図1を参照する上述のシステムは、解剖の主なターゲットとして、すなわちターゲット要素として、画像上において三次元リングを位置させ、おそらくサイジングするように構成され得る。解剖のこの主なターゲットは、例えば、腎動脈の心門であってもよく、心門における正確な位置及び角形成における、例えば直径8mmの三次元リングとして表されることができる。位置及びサイズは、ターゲット要素画像としてもたらされてもよく、セグメント化されてもよい、患者のコンピュータ断層撮影から得られることができる。ターゲット要素画像は、例えば、蛍光透視又は光学形検出を介して、リアルタイム画像、すなわち実際の対象物画像に登録されることができる。
【００６０】
ターゲット要素画像供給ユニット、対象物画像供給ユニット、すなわち上記の実施例において、X線C-アームシステム及びトラッキングユニットは互いに対して登録される。これらの異なる構成要素の間の登録は、いくつかの方法で実行されることができる。例えば、ターゲット要素画像供給ユニットが、ターゲット要素画像として三次元コンピュータ断層撮影画像をもたらすように構成される場合、及び対象物画像供給ユニットが、対象物画像として二つ又はそれより多くの二次元X線投影画像をもたらすように構成される場合、ターゲット要素画像供給ユニット及び対象物画像供給ユニットは、知られている2D-3D登録を実行することによって互いに対して登録されることができる。対象物画像供給ユニットが、内部介入コンピュータ断層撮影画像をもたらすように構成される場合、コンピュータ断層撮影ターゲット要素画像は、例えば、ポイントマッチング又はボリュームマッチングプロシージャを使うことによってコンピュータ断層撮影対象物画像に登録されてもよい。更に、トラッキングユニットは、対象物画像における挿入要素の位置を特定することによって、及びトラッキングユニットによりこの位置をここでも決定することによって、対象物画像供給ユニットに登録されることができる。ターゲット要素画像供給ユニットが、対象物画像供給ユニットに登録される場合、トラッキングユニットは、ターゲット要素画像供給ユニットにも登録される。挿入要素がこれらの脈管に挿入されるとき、トラッキングユニットは、例えば、ターゲット要素画像において示される、特定の脈管の形状を検出することによって、及びこれらの形状を、挿入要素のトラッキングされた形状にマッチングさせることによって、ターゲット要素画像供給ユニットに直接登録されることもできる。
【００６１】
図1を参照して上述の支援装置は、介入二次元Ｘ線画像上における、シンプルな三次元リングとして、例えば、腎動脈にカニューレ挿入するために、関連する、意味のある情報をもたらす。トラッキングされた介入デバイス、すなわち挿入要素は、それから、ターゲット要素に当たるために接近され、トラッキングされた介入デバイスの、簡略化された「アイコン」ライブ十字線表示は、リングの内側に合うように表面されることができる。介入デバイスのトラッキングは、光学形検出によって優先的に実行される。三次元リングは、カニューレ挿入の安全性を最適化するため、及び例えば血管形成術バルーン又はステントのサイジングにより適切に支援するため、ターゲットにされた動脈の長さ又は深さに関する情報をもたらすシリンダとして増やされることができる。
【００６２】
支援装置は、解剖が、二つ又はそれより多くの展望から、例えば左前斜め及び右前傾斜方向で、イメージャ、すなわち対象物画像供給ユニットにより視覚化され得るように、仮想バイプレーン環境を可能にするように更に構成されることが可能である。単純なＸ線像のコンテキストは、彼/彼女が慣れている医師にコンテキストを供給することができる。介入デバイスのインジケーション及びターゲット要素表示の一つ又はいくつかのリングは、三次元で優先的に覆われて、全ての表示画像、すなわち解剖学的コンテキストをもたらすために使われる、すべての画像においてライブになる。これにより、医師がターゲットに従事することを支援するために、単純だが直観的かつ高性能な環境がもたらされ、それによって、試行錯誤は低減され、時間が節約され、不必要な放射線及び造影は低減される。
【００６３】
図1に関する上述の支援装置は、血管内動脈瘤修復（EVAR）プロシージャの間、使われるように優先的に構成される。
【００６４】
支援装置は、いくつかのターゲット要素のために、いくつかのターゲット要素表示を決定し、ユーザが、ディスプレイ上に表示されるべき、一つ又はいくつかのターゲット要素表示を選択することを可能にするように構成され得る。例えば、支援装置は、ユーザが、所望されるターゲット要素表示を選択することを可能にするためのプルダウンメニューをもたらすように構成され得る。このそれぞれのターゲット要素のために決定されるターゲット要素表示のみが、ディスプレイ上において示されてもよく、他のターゲット要素のために決定される他のターゲット要素表示以外、すなわち他のターゲット要素表示が隠され得るため、これにより、ユーザは、例えば右の腎動脈の上で、特定のターゲット要素のみにフォーカスすることが可能になる。
【００６５】
上記の実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、いくつかの二次元ターゲット要素画像又は三次元ターゲット要素画像をもたらすように構成されるが、他の実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、四次元ターゲット要素画像、すなわちダイナミック三次元ターゲット要素画像をもたらすように構成されることも可能である。例えば、ターゲット要素画像供給ユニットは、四次元ターゲット要素画像として、心臓及び呼吸ゲート制御された、予め取得された三次元画像をもたらすように構成されることが可能であり、又はターゲット要素画像としてライブ三次元画像をもたらすように構成されることが可能である。これらの場合、ターゲット要素表示生成ユニットは、解剖学的情報をもたらすために対象物画像上において随意に挿入要素のトラッキングされた位置と共に、ディスプレイ上において示されることができる、ダイナミックターゲット要素表示を生成するように構成され得る。また、対象物画像供給ユニットは、ダイナミック三次元画像をもたらすように構成され得る。
【００６６】
上記の実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、同じイメージングモダリティの一つ又はいくつかのターゲット要素画像をもたらすように構成されるが、他の実施例において、ターゲット要素画像供給ユニットは、ターゲット要素画像として、ヒューズのついたイメージングモダリティからの画像又は異なるイメージングモダリティからの画像をもたらすように構成されてもよく、ターゲット要素表示生成ユニットは、異なるイメージングモダリティ又はヒューズのついたイメージングモダリティからのターゲット要素画像に基づいて、ターゲット要素表示を生成するように構成され得る。これらの異なるイメージングモダリティ又はヒューズのついたイメージングモダリティは、X線投影イメージング、コンピュータ断層撮影イメージング、磁気共鳴投影イメージング、超音波イメージング等の少なくとも二つを含んでいてもよく、それぞれのイメージングモダリティのそれぞれの画像は、二次元画像、三次元画像、又は四次元画像であってもよい。また、対象物画像供給ユニットは、異なるイメージングモダリティ又はヒューズのついたイメージングモダリティからいくつかの対象物画像をもたらすように構成されることが可能であり、ターゲット要素表示及び挿入要素のトラッキングされた位置は、異なるイメージングモダリティ又はヒューズのついたイメージングモダリティから、いくつかの対象物画像上において表示されてもよい。
【００６７】
上記の実施例において、ターゲット要素表示生成ユニットは、リングを有するターゲット要素表示を生成するように構成されるが、他の実施例において、ターゲット要素表示生成ユニットは、その寸法、方向、及び位置が、この場合、ほぼ立方体、球等の形状を有する、ターゲット要素の寸法、方向、及び位置に対応するように、サイジングされ、方向付けられ、位置させられる、立方体、球等のような他の要素を有するターゲット要素表示を生成するように構成されてもよい。
【００６８】
上記の実施例において、挿入要素は、三つの開口部を有するステントであるが、挿入要素は、単一のみの開口部、二つの開口部、又は三つより多くの開口部を有するステントであることも可能である。更に挿入要素は、他の要素、特に一つ又はそれより多くの開口部を有する、挿入されるべき他の要素であってもよい。実施例において、ターゲット要素表示の単一のリングは、窓のあるステントのような挿入要素の単一の開口部を表す単一のリングと共に表示されてもよい。
【００６９】
開示の実施例に対する他のバリエーションは、図面、開示、及び従属請求項の検討から特許請求の範囲に記載の発明を実施する当業者によって理解され得ると共にもたらされ得る。
【００７０】
クレームにおいて、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。
【００７１】
単一のプロセッサ若しくは他のユニットがクレームに列挙される複数の項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されているという単なる事実はこれら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【００７２】
ターゲット要素表示の生成のような動作、ターゲット要素と挿入要素との間の距離の決定、一つ若しくはいくつかのユニット又はデバイスによって実行される、ターゲット要素等に対する、挿入要素の方向の決定は、他の何れかの数のユニット又は装置によって実行されることができる。支援方法に従う、支援装置の制御及び／又はこれらの動作は、コンピュータプログラムのプログラムコード及び／又は専用のハードウェアとして実行されることができる。
【００７３】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に供給されるか、若しくは他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体若しくは固体媒体のような適切な媒体上に記憶及び／又は分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介したような他の形態で分配されてもよい。
【００７４】
クレームにおけるいかなる参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
【００７５】
本発明は、ユーザが、例えば人体内におけるターゲット要素にカテーテルのような挿入要素を移動させることを支援するための支援装置に関する。その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示は、もたらされたターゲット要素画像に基づいて生成される。更に、挿入要素の三次元位置は、挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、トラッキングされ、ターゲット要素表示及び挿入要素のトラッキングされた位置が表示される。挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、挿入要素の実際の位置に対する、ターゲット要素の三次元位置及び方向は、それ故にユーザに示されることができる。これにより、ユーザがより正確かつ迅速に挿入要素をターゲット要素に移動させることが可能になる。
【要約】
本発明は、ユーザが、例えば人8内においてカテーテルのような挿入要素11をターゲット要素に移動させることを支援するための支援装置2に関する。その三次元位置及び三次元方向並びにそのサイズで、対象物内におけるターゲット要素を表すターゲット要素表示が、もたらされたターゲット要素画像に基づいて生成される。更に、挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、挿入要素の三次元位置はトラッキングされ、ターゲット要素表示及び挿入要素のトラッキングされた位置が表示される。それ故に、挿入要素がターゲット要素に移動させられる間、挿入要素の実際の位置に対してターゲット要素の三次元位置及び方向はユーザに示されることができ。それにより、ユーザは、より正確かつ迅速に挿入要素をターゲット要素に移動させることができる。【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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【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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