(57)【要約】本出願の実施形態は、ユーザインタフェース機能を含む分散型インタラクティブ医療視覚化システムおよび関連方法に関する。実施形態では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は第１ユーザによって制御されるように構成される。第１ユーザインタフェースは、１人または複数の他のユーザを表す１つまたは複数のユーザ表現をさらに含むことができ、ユーザ表現は３次元モデル内で重ね合わされ、１つまたは複数のユーザ表現の各々は、互いに視覚的に別個である。本出願には他の実施形態も含まれる。
2019533489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ビデオ処理回路と、
前記第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、
前記第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、
前記第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースであって、
第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルであって、前記第１視点が第１ユーザによって制御されるように構成されている、３次元モデルと、
１人または複数の他のユーザを表す１つまたは複数のユーザ表現であって、前記ユーザ表現が前記３次元モデル内で重ね合わされ、前記１つまたは複数のユーザ表現の各々が、互いに視覚的に別個である、１つまたは複数のユーザ表現と、
を含む第１ユーザインタフェースと、
を備える分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項２】
前記１つまたは複数のユーザ表現がライトペンを含む、請求項１に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項３】
前記１つまたは複数のユーザ表現が互いに異なる色を有する、請求項１および２のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項４】
前記３次元モデルが、リアルタイムに収集される患者データ、先行して格納された患者データおよび理想化モデルデータのうちの１つまたは複数を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項５】
前記第１視点に関する情報がネットワークにわたってブロードキャストされる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項６】
前記１つまたは複数のユーザ表現に関する情報がネットワークにわたってブロードキャストされる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項７】
前記第１ビデオ処理回路が、前記第１ユーザインタフェースを表示しているマシンと同じ場所に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項８】
前記第１ビデオ処理回路が、前記第１ユーザインタフェースを表示しているマシンからリモートに配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項９】
第１ビデオ処理回路と、
前記第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、
前記第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、
前記第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースであって、第１ユーザによって指示されるように構成され、
第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルと、
コマンドインタフェースオブジェクトであって、前記コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、前記第１ユーザインタフェースが、第２視点からの前記対象の解剖学的構造の前記３次元モデルを表示する、コマンドインタフェースオブジェクトと、
を含む第１ユーザインタフェースと、
を備える分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１０】
前記第２視点もまた、第２ユーザインタフェースによって表示され、前記第２視点が、第２ユーザによって指示されるように構成されている、請求項９に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１１】
前記コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、前記第２視点が第２ユーザによって指示されることから前記第１ユーザによって指示されることに切り替わる、請求項９に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１２】
前記３次元モデルが、リアルタイムに収集される患者データ、先行して格納された患者データおよび理想化モデルデータのうちの１つまたは複数を含む、請求項９に記載の分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１３】
第１ビデオ処理回路と、
前記第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、
前記第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、
前記第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースであって、
第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルであって、前記第１視点が、第１ユーザによって制御されるように構成されている、３次元モデルと、
前記同じ３次元モデルを見ている１人または複数の他のユーザの１つまたは複数のグラフィック表現であって、前記１つまたは複数のグラフィック表現の各々が、前記１人または複数の他のユーザの間で個々のユーザを識別する、１つまたは複数のグラフィック表現と、
を含む第１ユーザインタフェースと、
を備える分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１４】
第１ビデオ処理回路と、
前記第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、
前記第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、
前記第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースであって、
第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルであって、前記第１視点が、第１ユーザによって制御されるように構成されている、３次元モデルと、
コマンドインタフェースオブジェクトであって、前記コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、１人または複数の他のユーザによって制御される１つまたは複数の他のユーザインタフェースが、個々の他のユーザによって指示されることから前記第１ユーザによって指示されることに切り替わる、コマンドインタフェースオブジェクトと、
を含む第１ユーザインタフェースと、
を備える分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【請求項１５】
第１ビデオ処理回路と、
前記第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、
前記第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、
前記第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースであって、
第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルであって、前記第１視点が、第１ユーザによって制御されるように構成されている、３次元モデルと、
１つまたは複数のアノテーションの仮想表現であって、各アノテーションが、前記３次元モデル内の所定位置アンカーを有する、仮想表現と、
を含む第１ユーザインタフェースと、
を備える分散型インタラクティブ医療視覚化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の実施形態は、ユーザインタフェース機能を備えた分散型インタラクティブ医療視覚化システムおよび関連方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、すべての国の指定に対する出願人である米国国内企業のボストン・サイエンティフィック・サイムド、インコーポレイテッド（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ．）、ならびにすべての国の指定に対する発明者である、米国市民のケネス・マシュー・マーダン（Ｋｅｎｎｅｔｈ  Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｍｅｒｄａｎ）、および米国市民のデーヴィッド  Ｍ．フリン（Ｄａｖｉｄ  Ｍ．Ｆｌｙｎｎ）、および米国市民のグレゴリー・アーネスト・オステンソン（Ｇｒｅｇｏｒｙ  Ｅｒｎｅｓｔ  Ｏｓｔｅｎｓｏｎ）、および米国市民のベンジャミン・ビドゥン（Ｂｅｎｊａｍｉｎ  Ｂｉｄｎｅ）、および米国市民のロビー・ハルヴァーソン（Ｒｏｂｂｉｅ  Ｈａｌｖｏｒｓｏｎ）、および米国市民のエリック  Ａ．ウェア（Ｅｒｉｃ  Ａ．Ｗａｒｅ）の名義で、２０１７年８月８日にＰＣＴ国際特許出願として出願されており、２０１６年８月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／３７４，３４３号明細書に対する優先権を主張し、上記出願の内容は、全体として参照により本明細書に援用される。
【０００３】
医療診断および治療は、多くの場合、患者の解剖学的構造の１つまたは複数の部分の視覚的観察により支援され、または場合により、そうした視覚的観察に基づく。最も一般的には、この視覚的観察は、裸眼の臨床医に可視であるものを直接物理的に観察することによって行われる。外科手術のシナリオでは、これには、内臓の視覚的観察が含まれる場合がある。
【０００４】
本来は見ることが困難である可能性がある患者の解剖学的構造の部分の視覚的観察を可能にするために、光学系または電子撮像カメラを用いてさまざまな器具が構成されてきた。例として、気管支鏡、内視鏡等はすべて、臨床医が、本来は隠されている解剖学的構造の部分を視覚的に観察することを可能にした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
医用イメージングの技法もまた、臨床医が患者の解剖学的構造の部分を視覚的に観察する能力を大幅に拡張した。Ｘ線ラジオグラフィ等の技法で始まり、その後、蛍光透視法、コンピュータ体軸断層撮影法（ＣＡＴ）および磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）等の技法を含み、患者の解剖学的構造の部分を見る能力は、かつてないほど大きくなった。しかしながら、多くの場合、医用イメージングシステムによって生成される画像は、２次元であり、したがって、適切に解釈するために高度な技能が必要である。イメージングシステムによっては、３次元情報を含む画像を提供するが、そうした画像は２次元ディスプレイにレンダリングされるため、３次元情報の値の大部分が失われる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、分散型インタラクティブ医療視覚化システム、そのためのユーザインタフェース機能および関連方法に関する。第１態様では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースは、１人または複数の他のユーザを表す１つまたは複数のユーザ表現をさらに含むことができ、ユーザ表現は、３次元モデル内で重ね合わされ、１つまたは複数のユーザ表現の各々は、互いに視覚的に別個である。
【０００７】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第２態様では、１つまたは複数のユーザ表現はライトペンを含む。
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第３態様では、１つまたは複数のユーザ表現は互いに異なる色を有する。
【０００８】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第４態様では、３次元モデルは、リアルタイムに収集される患者データ、先行して格納された患者データおよび理想化モデルデータのうちの１つまたは複数を含む。
【０００９】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第５態様では、第１視点に関する情報は、ネットワークにわたってブロードキャストされる。
【００１０】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第６態様では、１つまたは複数のユーザ表現に関する情報は、ネットワークにわたってブロードキャストされる。
【００１１】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第７態様では、第１ビデオ処理回路は、一次ユーザインタフェースを表示しているマシンと同じ場所に配置されている。
【００１２】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第８態様では、第１ビデオ処理回路は、第１ユーザインタフェースを表示しているマシンからリモートに配置されている。
【００１３】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第９態様では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースは、コマンドインタフェースオブジェクトをさらに含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、第１ユーザインタフェースは、第２視点からの対象の解剖学的構造の３次元モデルを表示する。
【００１４】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第１０態様では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースは、同じ３次元モデルを見ている１人または複数の他のユーザの１つまたは複数のグラフィック表現をさらに含むことができ、１つまたは複数のグラフィックザ表現の各々は、１人または複数の他のユーザの間で個々のユーザを識別する。
【００１５】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第１１態様では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースは、コマンドインタフェースオブジェクトをさらに含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、１人または複数の他のユーザによって制御される１つまたは複数の他のユーザインタフェースは、個々の他のユーザによって指示されることから第１ユーザによって指示されることに切り替わる。
【００１６】
上述した態様または以下の態様のうちの１つもしくは複数に加えて、または幾つかの態様の代わりに、第１２態様では、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路と、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースとを有する、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれる。第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースは、１つまたは複数のアノテーションの仮想表現であって、各アノテーションは、３次元モデル内の所定位置アンカーを有する。
【００１７】
この概要は、本特許出願の教示のうちのいくつかの概説であって、本主題の排他的なまたは網羅的な扱いであるようには意図されていない。さらなる詳細は、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に記載されている。他の態様は、当業者であれば、以下の詳細な説明を読みかつ理解し、その一部を形成する図面を見ることで（詳細な説明および図面の各々は限定する意味で解釈されるべきではない）、本開示の他の態様が明らかとなろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物により定義される。
【００１８】
以下の図面に関連して、態様をより完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システムの態様の概略図である。
【図２】本出願のさまざまな実施形態による特定のユーザの視点の実施形態を示す３次元モデルの概略図である。
【図３】本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システムの概略図である。
【図４】本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システムの概略図である。
【図５】本出願のさまざまな実施形態による例示的なユーザインタフェースの概略図である。
【図６】本出願のさまざまな実施形態による３次元解剖学的モデルの概略図である。
【図７】３次元解剖学的モデルを生成する際に使用されるデータのソースを示す概略図である。
【図８】本出願のさまざまな実施形態によるさまざまなコンポーネントの図である。
【図９】本出願のさまざまな実施形態による例示的なグラフィックスパイプラインのさまざまな構成要素の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施形態は、さまざまな変更形態および代替形態が可能であるが、実施形態の詳細は、例および図面により示されており、そうした詳細について詳細に説明する。しかしながら、本出願の範囲は、記載した特定の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。反対に、本出願の趣旨および範囲内にある変更形態、均等物および代替形態を包含することが意図されている。
【００２１】
本明細書に記載する実施形態は、網羅的であるようにも、本発明を以下の詳細な説明に開示されている厳密な形態に限定するようにも意図されていない。むしろ、他の当業者が原理および実施を正しく認識し理解することができるように、実施形態を選択し記載している。
【００２２】
本明細書で言及するすべての刊行物および特許は、参照により本明細書に援用される。本明細書に開示する刊行物および特許は、単にそれらの開示のために提供される。本明細書におけるものはいずれも、本発明者らが、本明細書に引用するいかなる刊行物および／または特許を含むいかなる刊行物および／または特許に先行するように権利が与えられないということを容認するものとして解釈されるべきではない。
【００２３】
視覚的な解剖学的データを収集することができる多くの技法がある。技法としては、Ｘ線ラジオグラフィ、蛍光透視法、コンピュータ体軸断層撮影法（ＣＡＴ）、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）等を挙げることができる。従来、こうした情報を使用する際の１つの課題は、生成される画像が、一般に２次元であり、適切に解釈するために高度な技能が必要である、ということであった。イメージングシステムによっては、３次元情報を含む画像を提供するが、そうした画像は２次元ディスプレイにレンダリングされるため、３次元情報の値の大部分が失われる。
【００２４】
さまざまなより新しい技法により、３次元画像データが、ユーザにとって３次元を反映するように見えるように表示されることが可能である。それらの技法はさまざまであるが、通常、ユーザの各眼に対してわずかに異なる画像を表示し、３次元画像の感覚をシステムユーザが体験することができるようにするという基本原理に基づく。３次元での視覚的情報の表示は、ユーザが、自身が見ているものに基づいて迅速に理解することができるようにするという点で大きい前進である。
【００２５】
本明細書では、複数の個人が同時に同じ３次元画像モデルとインタラクトすることができるようにするシステムおよび方法を提供する。特に、本明細書では、複数のユーザが同じ３次元解剖学的モデルを見ることを容易にすることができるユーザインタフェース機能を提供する。
【００２６】
ここで図１を参照すると、本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システム１００の態様の概略図が示されている。分散型インタラクティブ医療視覚化システム１００は、対象の解剖学的構造１０４の少なくとも一部の３次元モデル１０２を含むことができる。３次元モデル１０２は、Ｘ次元、Ｙ次元およびＺ次元に延在することができる。複数の個人が、３次元モデル１０２に同時にインタフェースすることができる。たとえば、第１ユーザ１０６は、１人または複数の第２ユーザ１０８、１１０と同時に３次元モデル１０２を見て３次元モデル１０２とインタラクトすることができる。いくつかの実施形態では、各ユーザが、自身の視点からモデル１０２を見ていることができる。例として、第１ユーザ１０６が第１視点１１６からモデル１０２を見ていることができる一方で、第２ユーザ１０８が第２視点１１８からモデル１０２を見ていることができ、第３ユーザ１１０が第３視点１２０からモデル１０２を見ていることができる。
【００２７】
モデル１０２とインタラクトしている各個々のユーザの視点は、さまざまな方法で定義することができる。いくつかの実施形態では、個々の視点は、個々のユーザのビューまたは視野に対する原点を示す座標を含むことができる。これにより、ユーザは、自身の原点が変化するに従いモデルを通して「移動する」ことができる。いくつかの実施形態では、個々の視点はまた、ユーザが自身の原点から目下見ている方向を示す角度も含むことができる。
【００２８】
ここで図２を参照すると、特定のユーザの視点の実施形態を示す３次元モデル１０２の概略図が示されている。いくつかの実施形態では、特定のユーザの視点は、位置および視野角を含むことができる。たとえば、モデルは、Ｘ座標（２２２）、Ｙ座標（２２４）およびＺ座標（２２６）を含むことができる。モデルの総体積は、およそ、Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の各々の最大の大きさの積であり得る。個々の視点は、最大のＸ境界、Ｙ境界およびＺ境界内の位置（または原点）を含むことができる。たとえば、原点２３０は、３次元モデル内の特定の個人の現位置を表すことができる。特定のユーザの視点を表すために、モデルはまた、視野角も考慮することができる。たとえば、ＸＹ平面内の回転を反映する第１角度２４０とＺ平面内の回転を反映する第２角度２４２とを使用することにより、モデル１０２内の任意のあり得る方向のビューを指定することができる。したがって、ユーザの視点は、ＸＹ角度２４４およびＺ軸角度２４６と組み合わせて、原点２３０により定義することができる。これは、３次元モデル内のユーザの視点をいかに定義することができるかの一例を提供するが、ユーザの視点を正確に記述する他のあり得る多くの方法があることが理解されよう。
【００２９】
インタラクティブ医療視覚化システムは、複数の個々のマシンまたはワークステーションにわたって物理的に分散させることができるという点で、「分散型」であり得る。個々のマシンまたはワークステーションは、同じ物理的位置または領域にあり得るか、または、別個の物理的位置にあり得る。ここで図３を参照すると、本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システム３００の概略図が示されている。この例では、視覚化システム３００は、第１位置３０２（位置Ａ）、第２位置（位置Ｂ）および第３位置３０６（位置Ｃ）におけるユーザを含む。いくつかの実施形態では、異なる物理的位置は、単に、病院または大学等の同じ施設における異なる部屋であり得る。他の実施形態では、異なる物理的位置は、互いにかなりの距離離れている場合がある。位置（３０２、３０４および３０６）は、別個の物理的位置の間に存在するネットワーク接続３０８を介して相互接続することができる。この図では、第１位置３０２は、マスタユーザ３１０（または第１ユーザ、一次ユーザもしくは指導者）および２人の追従者３１２（または二次ユーザ）を含む。他の位置は、追従者のみを含む。しかしながら、場合により、マスタユーザ３１０は、単独で物理的位置にいる可能性があることが理解されよう。さらに他の場合では、ユーザのすべてが、同じ物理的位置にいる可能性がある。いくつかのシナリオでは、２人以上のマスタユーザがいる場合がある。
【００３０】
本明細書におけるインタラクティブ医療視覚化システムのアーキテクチャは変更することができる。いくつかの実施形態では、システムは、中央ノードまたは制御マシンなしにピア・ツー・ピア型モデルで存在することができる。他の実施形態では、システムは、３次元モデルおよび目下モデルにいるさまざまなユーザに関する態様を計算し、次いで、この情報を個々のマシンまたはワークステーションにレンダリングするために送信する解剖学的モデルサーバ等、中央ノードを含むことができる。さらに他の実施形態では、ビデオレンダリングが、中央ノードまたはサーバ（またはサーバのクラスタ）において略完全に行うことができ、その後、ビデオ画像を個々のワークステーションにプッシュすることができ、個々のワークステーションは、受信したビデオ信号（符号化または非符号化）を表示し、ユーザ入力を受け取りかつ送信する。
【００３１】
ここで図４を参照すると、本出願のさまざまな実施形態による分散型インタラクティブ医療視覚化システム４００の概略図が示されている。システム４００は、位置Ａに、位置Ｚにある解剖学的モデルサーバ４０２と双方向通信するマスタユーザ４０４（または第１ユーザ、一次ユーザもしくは指導者）を含む。位置Ｚは、位置Ａと同じである場合もあれば異なる場合もある。システム４００はまた、位置Ａにおける追従者４０６、位置Ｂにおける追従者４０８および位置Ｃにおける追従者４１０も含む。いくつかの実施形態では、限定されないが画像またはビデオレンダリングを含む、実質的なビデオ処理は、解剖学的モデルサーバ４０２において行われ、その後、ビデオストリームは、個々のユーザノードに分散される。他の実施形態では、解剖学的モデルサーバ４０２は、主に、ユーザ間のインタラクションを調整するのみの役割を果たし、ビデオ処理の大部分は、システムの個々のノード（個々のユーザによって操作されるマシン）のレベルで行われる。
【００３２】
各個々のマシンまたはシステムは、個人がインタフェースするためにユーザインタフェースを提供するかまたは表示することができる。ユーザインタフェースは、ビデオ処理回路（より詳細に後述する）によって生成することができる。ビデオ処理回路は、ユーザのマシンに対してローカルであり得るか、または、中央ノードもしくはサーバに位置することができる。ユーザインタフェースは、さまざまな特徴を含むことができる。例として、ユーザインタフェースは、ある視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルの表現を含むことができる。場合により、視点は、ユーザインタフェースを通してシステムユーザ（第１または第２、一次または二次、その他）によって制御されるように構成することができる。
【００３３】
ユーザインタフェースは、さまざまなコマンドインタフェースオブジェクトを含むことができる。コマンドインタフェースオブジェクトは、ユーザが直接（タッチスクリーンによる等）または間接的に（現実または仮想のキーボード、マウス、ペン等による等）インタラクトすることができるさまざまな要素を含むことができる。コマンドインタフェースオブジェクトは、限定されないが、ボタン、メニューツリー、スライダバー、ダイヤル等を含むことができる。ユーザによるコマンドインタフェースオブジェクトの作動または始動により、より詳細に後述するように、さまざまな動作または機能が実行されるようにすることができる。
【００３４】
ここで図５を参照すると、本出願の実施形態による例示的なユーザインタフェース５００の概略図が示されている。ユーザインタフェース５００は、３次元解剖学的モデル１０２を含む。解剖学的モデル１０２は、患者の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元画像５０４を含む。ユーザインタフェースは、同じ３次元解剖学的モデル１０２とインタラクトする別のユーザの位置および／またはビューを示す、アイコンまたは他のグラフィックオブジェクト５２０を示すことができる。
【００３５】
ユーザインタフェース５００はまた、メニューツリー等のコマンドインタフェースオブジェクトを含むことができるメニューバー５０６も含むことができる。ユーザインタフェース５００はまた、ボタン５１２等の１つまたは複数のコマンドインタフェースオブジェクトも含むことができる。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェース５００はまた、情報サイドバー５１０も含むことができる。情報サイドバー５１０は、選択的に表示するかまたは隠すことができ、ユーザインタフェースとインタラクトしているユーザの現位置および現ビュー等の情報、または別の選択されたユーザに対する情報を表示することができる。たとえば、ユーザインタフェース５００を表示しているシステムのユーザが、別のユーザを示すグラフィックオブジェクト５２０をクリックした場合、そのユーザの情報をサイドバー５１０に表示することができる。いくつかの実施形態では、サイドバーの代わりに、画面の底部または頂部に貼り付けられたバーに、同じタイプの情報を表示することができる。さらに他の実施形態では、３次元モデル自体において同じタイプの情報をレンダリングすることができる。
【００３６】
３次元解剖学的モデルは、モデルまたはユーザインタフェースの一部の中にあるようにレンダリングされるさまざまな他のタイプのグラフィック要素を含むことができる。例として、３次元モデルは、１人または複数の他のユーザならびにそうしたユーザのそれぞれの位置および現ビューのグラフィック表現を含むことができる。さらに、３次元モデルにおいて、医療デバイス等の物体を重ね合わせかつ／またはレンダリングすることができる。
【００３７】
ここで図６を参照すると、本出願のさまざまな実施形態による３次元解剖学的モデルの概略図が示されている。３次元解剖学的モデルは、患者の解剖学的構造６０２の少なくとも一部の視覚的表現を含むことができる。３次元解剖学的モデルは、医療デバイス６０４の視覚的表現を含むことができる。この場合、医療デバイス６０４は心臓弁である。しかしながら、医療デバイスは、限定されないが、ステント、植え込み型心律動管理デバイス、カテーテル、塞栓防止デバイス等を含む、任意の種類の医療デバイスであり得ることが理解されよう。ユーザは、医療デバイスを移動させ、回転させかつ／または展開する等、医療デバイスを操作することができる。この図では、第１ライトペンにより表されるような第１ユーザ６０８の視点が、第２ライトペンにより表されるような第２ユーザ６０６の視点とともに示されている。
【００３８】
上述したように、３次元モデルは、患者の解剖学的構造の少なくとも一部のビューを含むことができる。さらに、３次元モデルは、医療デバイスの表現、他のユーザの表示、およびモデルに重ね合わされた一般情報を含む他の態様を含むことができる。解剖学的視覚化は、さまざまなソースからのデータの部分を含むことができる。例として、解剖学的視覚化は、患者からリアルタイムに取得される生の視覚化データ、患者から事前に記録され格納された視覚化データとともに、一般的な医療知識からかつ／または患者集団から引き出された理想化された解剖学的モデルデータを含むことができる。場合により、システムは、本出願のさまざまな実施形態で使用される３次元解剖学的モデルを生成するために、これらのソースのうちの１つまたは複数からのデータの部分を混合することができる。
【００３９】
ここで図７を参照すると、３次元解剖学的モデル１０２を生成する際に使用されるデータのソースを示す概略図が示されている。データのソースは、リアルタイムに収集される患者データ７０２、事前に格納された患者データ７０４（ファイル、フォルダおよび／またはデータベースに格納されたデータ等）、理想化モデルデータ７０６を含むことができる。リアルタイムに収集される患者データとしては、限定されないが、Ｘ線ラジオグラフィデータ、蛍光透視法データ、コンピュータ体軸断層撮影法（ＣＡＴ）データ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）データ、カメラデータ等を含む、医用イメージングデータ等のデータを挙げることができる。事前に格納された患者データとしては、限定されないが、Ｘ線ラジオグラフィデータ、蛍光透視法データ、コンピュータ体軸断層撮影法（ＣＡＴ）データ、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）データ、カメラデータ等を含む、医用イメージングデータ等のデータを挙げることができる。理想化モデルデータとしては、限定されないが、主要器官（心臓、肺、肝臓、腎臓、脳等）、関節、骨構造、筋肉組織、胸腔、血管系、中心および末梢静脈系、心肺系、リンパ系、肝臓系、腎臓系、頭部特に脳、静脈洞等を含む解剖学的構造、および／または、限定されないが、インプラント、心臓弁、塞栓防止デバイス、ステント、グラフト、医療器具、心律動管理デバイス、ペースメーカ、植え込み型除細動器、心臓再同期療法デバイス、心室補助デバイス等を含む、医療処置で使用される医療デバイスの理想化モデルを含むことができる。理想化モデルデータは、幾何学的形状に関する情報（ワイヤフレーム、サーフェス、ソリッド等）を含むＣＡＤファイルフォーマットで格納することができ、または、理想化モデルに関する同様の情報を含む他のファイルフォーマットで格納することができる。
【００４０】
上述したように、３次元で視覚的情報を表示するシステムは、通常、ユーザの一方の眼に第１画像を提供し、ユーザのもう一方の眼に第１画像とは異なる第２画像を提供する機構に基づく。このように、ユーザによって知覚される画像は、深さを有するように見え、したがって、３次元であるように見え得る。場合により、別個のビデオ画面または単一のビデオ画面の別個の部分を通してユーザの各眼に別個のビデオ画像を提供することができる。他の場合では、ヘッドセットまたは眼鏡内に別個のビデオ画面を配置することができる。
【００４１】
しかしながら、場合により、偏光アイウェアにおいて単一のビデオ画面を使用することができる。いくつかの実施形態では、左画像および右画像を含む立体画像であって、左画像および右画像が立体画像内で空間的に多重化される、立体画像を、左偏光フィルタおよび右偏光フィルタのユーザの左眼および右眼それぞれに提示することができる。この種の例示的な手法は、米国特許出願公開第２００７／００４３４６６号明細書に記載されており、その内容は、参照により本明細書に援用される。
【００４２】
本明細書におけるシステムは、患者の解剖学的構造の３次元モデルのビューを含むユーザインタフェースを提供するために、さまざまなフォームファクタを有することができることが理解されよう。例として、システムは、左眼および右眼に別個の画像を示す１つまたは複数の画面を備えたヘッドセット、多重化された左画像および右画像を含む画面、および左眼が左画像を見て右眼が右画像を見るようにする眼鏡、または同様のシステムを含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、ユーザの頭部の位置を追跡するようにセンサを含むことができる。ユーザの頭部の位置を追跡する１つの手法は、米国特許出願公開第２０１３／０１２８０１１号明細書に記載されており、その内容は、参照により本明細書に援用される。
【００４３】
いくつかの実施形態では、３次元モデル内で、各ユーザまたは各ユーザに関する態様を表現することができる（ユーザ表現）。ユーザ表現は、多くの異なる形態をとることができる。場合により、ユーザ表現は、物理的物体の仮想画像を反映することができる。たとえば、場合により、ユーザは、ユーザ入力デバイスとしてのペンまたはライトペンを有することができ、ペンの仮想画像、および／またはペンから広がる光線等、ペンの明示を、他の人が見えるように３次元モデル内で重ね合わせることができる。他の場合では、記号（矢印、線等）、グラフィック要素、アバタ等である等のユーザ表現を考案することができる。
【００４４】
異なるユーザのユーザ表現は、互いに視覚的に別個であり得る。このように、システムユーザに対して、同じ３次元モデルを見ているが他の視点から見ている他のユーザに関する情報を提供することができる。ユーザ表現は、多くの異なる方法で互いに視覚的に別個であるようにすることができる。たとえば、異なる色を用いて、各異なるユーザを表現することができる。場合により、異なる色を用いて、ユーザの各異なるグループを表現することができる。
【００４５】
場合により、異なる色の使用は、３次元モデルの異なるユーザのビューにわたって一貫している場合がある。たとえば、ユーザ「Ｘ」に特定の色（仮に緑色）を関連付けることができ、そのユーザのユーザインタフェースオブジェクトは、いずれのユーザがそのユーザインタフェースを通して３次元モデルを見ているかに関わらず、一貫してその色であり得る。他の場合では、別個の色の使用は、ユーザ「Ｘ」は緑色のユーザ表現を有するように見えることができ、他のユーザ表現は緑色を有していないが、異なるユーザインタフェースから見た場合、ユーザ「Ｘ」は青色のユーザ表現を有するように見えることができ、他のユーザは青色のユーザ表現を有していない、という意味で相対的であり得る。
【００４６】
実施形態では、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれ、本システムは、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路とを有する。本システムはまた、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースも含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含むことができ、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースはまた、１人または複数の他のユーザを表す１つまたは複数のユーザ表現も含むことができ、ユーザ表現は、３次元モデル内で重ね合わされ、１つまたは複数のユーザ表現の各々、またはユーザ表現のグループは、互いに視覚的に別個である。
【００４７】
いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースは、ユーザが同じ３次元解剖学的モデルの異なる視点の表示にスナップする（またはジャンプする）ことができるようにするコマンドまたはコマンドインタフェースオブジェクトを含む。異なる視点は、固定または動的視点、事前設定視点、別のユーザの現視点を表す視点等を表すことができる。場合により、ユーザインタフェースは、３次元解剖学的モデルにおける視点を設定することができる他の視点のリストまたはセットを提示することができる。リストまたはセットからのオプションの選択により、現視点を選択された視点に変更することができる。いくつかの実施形態では、３次元解剖学的モデル自体内でウェイポイントまたは他のマーカを重ね合わせることができ、それらのウェイポイントまたは他のマーカの選択により、現視点の選択された視点への変更を開始することができる。場合により、マーカは、所定の他のユーザを表すことができる。
【００４８】
実施形態では、複数のユーザに対して３次元モデルを表示する方法が含まれる。本方法は、第１のビデオ処理回路により第１ユーザインタフェースを生成するステップを含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成される。本方法は、ユーザが同じ３次元解剖学的モデルの異なる視点の表示にスナップする（またはジャンプする）ことができるようにする１つまたは複数のコマンドインタフェースオブジェクトを表示するステップをさらに含むことができる。
【００４９】
実施形態では、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれ、本システムは、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路とを有する。本システムはまた、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースも含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成される。第１ユーザインタフェースはまた、１つまたは複数のコマンドインタフェースオブジェクトを表す１つまたは複数のユーザ表現も含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、第１ユーザインタフェースは、第２視点からの対象の解剖学的構造の３次元モデルを表示する。
【００５０】
実施形態では、複数のユーザに対して３次元モデルを表示する方法が含まれる。本方法は、第１のビデオ処理回路により第１ユーザインタフェースを生成するステップを含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成される。本方法は、１つまたは複数のコマンドインタフェースオブジェクトを含む１つまたは複数のユーザ表現を表示するステップをさらに含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、第１ユーザインタフェースは、第２視点からの対象の解剖学的構造の３次元モデルを表示する。
【００５１】
いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースは、同じ主題を見ている他のユーザの表現または識別子を含む。ユーザ特定の表現または識別は、特定のユーザを識別するように３次元解剖学的モデルにおいて重ね合わされるユーザインタフェースに現れることができる。場合により、ユーザ特定表現または識別は、ユーザインタフェースに現れることができるが、３次元解剖学的モデル自体においては重ね合わされない。ユーザ特定識別は、さまざまな情報により達成することができる。例としては、情報としては、目下いずれの解剖学的特徴を他のユーザが見ているか、どの角度から見ているか等を挙げることができる。
【００５２】
実施形態では、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれ、本システムは、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路とを有する。本システムはまた、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースも含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースはまた、同じ３次元モデルを見ている１人または複数の他のユーザの１つまたは複数のグラフィック表現またはテキスト表現も含むことができ、１つまたは複数のグラフィック表現またはテキスト表現の各々は、１人または複数の他のユーザの間で個々のユーザを識別する。
【００５３】
実施形態では、複数のユーザに対して３次元モデルを表示する方法が含まれる。本方法は、第１のビデオ処理回路により第１ユーザインタフェースを生成するステップを含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成される。本方法は、同じ３次元モデルを見ている１人または複数の他のユーザの１つまたは複数のグラフィック表現またはテキスト表現を表示するステップをさらに含むことができ、１つまたは複数のグラフィック表現またはテキスト表現の各々は、１人または複数の他のユーザの間で個々のユーザを識別する。
【００５４】
いくつかの実施形態では、同じ３次元解剖学的モデルを見ている異なるユーザは、異なる役割を有し、役割に基づいて異なる機能性を可能にすることができる。役割は、多くの異なる方法で定義することができるが、例として、役割には、より機能性の高い役割（進行役または指導者等）およびより機能性の低い役割（参加者または追従者等）があり得る。機能性は、多くの異なる方法で明示することができる。一例は、他のシステムユーザが、３次元解剖学的モデルの自身のビューを指示することができないが、義務を負った「追従者」である、提示モードと、他のシステムユーザが、３次元解剖学的モデルの自身のビューを指示することができる探査モードとの間でシフトすることができることが挙げられる。進行役または指導者に限定的であり得る機能性の他の態様としては、３次元モデルのいずれの態様を表示すべきであるか、および誰に表示すべきであるかに対する制御を挙げることができる。
【００５５】
実施形態では、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれ、本システムは、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路とを有する。本システムはまた、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースも含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースはまた、コマンドインタフェースオブジェクトも含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、１人または複数のユーザによって制御される１つまたは複数の他のユーザインタフェースが、個々の他のユーザによって指示されることから第１ユーザによって指示されることに切り替わる。
【００５６】
実施形態では、複数のユーザに対して３次元モデルを表示する方法が含まれる。本方法は、第１ビデオ処理回路により第１ユーザインタフェースを生成するステップを含み得、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は第１ユーザによって制御されるように構成される。本方法は、１つまたは複数のコマンドインタフェースオブジェクトを表示するステップをさらに含むことができ、コマンドインタフェースオブジェクトの作動により、１人または複数のユーザによって制御される１つまたは複数の他のユーザインタフェースが、個々の他のユーザによって指示されることから第１ユーザによって指示されることに切り替わる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、システムは、個々のユーザが、そのユーザが見ているかまたは見た３次元解剖学的モデルの所定の態様にアノテーションをつけることができるように構成することができる。こうしたアノテーションは、そのアノテーションが個人的である（アノテーションが作成者にのみ可視である）、半公開的である（アノテーションの少なくとも一部が、他人または他人の所定のグループに可視である）、または完全に公開的である（すべての内容がすべての人に可視である）ように行うことができる。アノテーションは、音声、グラフィック情報（画像、ビデオおよび他のグラフィックオブジェクトを含む）および／またはテキスト情報を含むことができる。アノテーションは、３次元モデル内の特定の箇所（Ｘ、ＹおよびＺの特異度を有することができる）、特定の領域、特定の解剖学的特徴等の位置アンカーを有することができる。しかしながら、場合により、アノテーションは、いかなる特定の事物にも固定されない。場合により、アノテーションは、他のユーザがそのアノテーションを選択してもしなくても可視である情報を含む。他の場合では、アノテーションは、他のユーザがそのアノテーションを実際に選択した場合にのみ可視となる情報を含む。
【００５８】
実施形態では、分散型インタラクティブ医療視覚化システムが含まれ、本システムは、第１ビデオ処理回路と、第１ビデオ処理回路と通信する第１中央処理回路と、第１中央処理回路と通信する第１通信回路とを有する。本システムはまた、第１ビデオ処理回路によって生成される第１ユーザインタフェースも含むことができ、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は、第１ユーザによって制御されるように構成されている。第１ユーザインタフェースはまた、１つまたは複数のアノテーションの仮想表現も含むことができ、各アノテーションは、３次元モデル内の所定の位置アンカーを有する。
【００５９】
実施形態では、複数のユーザに対して３次元モデルを表示する方法が含まれる。本方法は、第１ビデオ処理回路により第１ユーザインタフェースを生成するステップを含み得、第１ユーザインタフェースは、第１視点からの対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルを含み、第１視点は第１ユーザによって制御されるように構成される。本方法は、１つまたは複数のアノテーションを表示するステップをさらに含むことができ、各アノテーションは、３次元モデル内の所定の位置アンカーを有する。
【００６０】
いくつかの実施形態では、システムは、実際の物理的空間（手術室等）の視覚的表現を、本明細書の他の場所に記載したさまざまな要素等、それに重ね合わされる情報とともに表示するユーザインタフェースを含むことができる。したがって、物理的な部屋および／または患者の実際の画像を、その画像に上に重ね合わされるさまざまなグラフィック拡張機能とともに見ることができ、それにより、たとえば、上述した態様のうちのいくつかを含むさまざまな機能を可能にすることができる。例として、特定のユーザのユーザインタフェースは、手術室における実際の患者の画像を、同じ実際の画像を見ている別のユーザの、そのユーザが同じ実際の画像をどこから見ているかおよびどの視点から見ているかを示すユーザ表現とともに含むことができる。別の例として、第１ユーザは、同じ実際の画像を見ている他のユーザに可視であり得る３次元モデル内で仮想的に重ね合わせることができるアノテーションを作成することができる。
【００６１】
本明細書における方法に含まれる動作は、別段の指示がない限り、事象の特定の進行に限定されないことに留意されたい。本明細書において考察する技術を具現化することができるいかなる進行も適している。
【００６２】
いくつかの実施形態では、本発明は、グラフィックディスプレイと命令を含む機械可読媒体とを含む装置を含む。命令は、１つまたは複数のプロセッサによって実施されるとき、さまざまな動作を実行することができる。例として、動作は、本明細書に記載するような方法に従う動作を含むことができる。機械可読媒体としては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、磁気データ記憶媒体、光学データ記憶媒体、フラッシュメモリ等を挙げることができる。
【００６３】
対象の解剖学的構造の少なくとも一部の３次元モデルおよび／またはそれに対するユーザインタフェースを表示する装置は、多くのコンピューティングデバイスと共通のコンポーネントを含むことができる。ここで図８を参照すると、いくつかの実施形態によるさまざまなコンポーネントの図が示されている。システムは、中央処理装置等のさまざまなコンポーネントを含むことができる中央処理回路を含むことができる。例として、システムは、従来のマイクロプロセッサと、情報の一次記憶のためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８１０と、情報の永久記憶のためのリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８１５とを含むことができる、中央処理装置（ＣＰＵ）８０５またはプロセッサを含むことができる。システムＲＡＭ８１０を制御するメモリコントローラ８２０が設けられている。データバス８３０を制御するバスコントローラ８２５が設けられ、他のシステムコンポーネントからさまざまな割り込み信号を受け取りかつそれを処理するために割り込みコントローラ８３５が使用される。
【００６４】
コントローラ８４０によりバス８３０に接続される、リムーバブルメディアまたは非リムーバブルメディアを含む磁気またはフラッシュメモリドライブ８４１、コントローラ８４５によりバス８３０に接続される、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤドライブ８４６等の光学ドライブ、および／または、コントローラ８５０によりバス８３０に接続されるハードディスクドライブ８５１（磁気またはソリッドステート）により、大容量記憶装置を提供することができる。いくつかの実施形態では、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ｅＳＡＴＡ、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（登録商標）もしくはＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔインタフェースまたは他のタイプの接続により接続されたデバイスにより、大容量記憶装置を提供することができる。プログラマシステムへのユーザ入力は、多くのデバイスにより提供することができる。たとえば、キーボードおよびマウスを、キーボードおよびマウスコントローラ８５５によりバス８３０に接続することができる。システムＲＡＭ８１０に対するダイレクトメモリアクセスを実行するＤＭＡコントローラ８６０が設けられている。いくつかの実施形態では、ユーザ入力は、ペン、ライトペン、グローブ、ウェアラブル物体、ジェスチャ制御インタフェース等により提供することができる。
【００６５】
ビデオ処理回路を含めることができ、それは、ユーザインタフェースを生成することができる。ビデオ処理回路は、ビデオディスプレイ８７０を制御する、ビデオコントローラ８６５またはビデオ出力を含むことができる。いくつかの実施形態では、ビデオコントローラ８６５はまた、１つまたは複数のグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）も含むことができる。ビデオ処理回路は、中央処理回路と通信することができる。
【００６６】
システムはまた、システムが他のシステムおよび／またはサーバとインタフェースしかつデータを交換することができるようにする通信インタフェース８９０または通信回路も含むことができる。通信回路は、中央処理回路と通信することができる。いくつかの実施形態では、通信インタフェース８９０は、パケット交換（ＩＰ等）または他のタイプのデータネットワークとの通信を容易にするためのネットワークインタフェースカードまたは回路を含むことができる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、図８に示すさまざまな要素がない場合があることが理解されよう。さらに、図８に示すアーキテクチャは、単に、別個のコンポーネントをいかに配置することができるかの一例を示すものであり、本出願では他のアーキテクチャが明示的に企図される。
【００６８】
図８に関して記載したコンポーネントに加えてまたはそれらの代わりに、システムはまた、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、マイクロプロセッサまたは他の好適な技術も含むことができることが理解されよう。
【００６９】
（ローカルにまたはリモートノードのいずれかにある）ビデオ処理回路は、幾何学的形状、視点、テクスチャ、ライティングおよびシェーディング情報、および上述した他の情報の一つ以上を含む情報に基づき、３Ｄ（またはそれより小さい次元もしくは大きい次元の）画像を生成することができる。いくつかの実施形態では、画像をレンダリングするための情報は、シーンファイル内で結合される。３Ｄシーンの２Ｄラスタ表現を生成するために使用されるステップのシーケンスについて言及するために、「グラフィックスパイプライン」という用語を用いることができる。ビデオ処理回路は、グラフィックスパイプラインの１つまたは複数のステップを実行することができる。ビデオ処理回路はまた、グラフィックスパイプラインで使用される１つまたは複数の物理的コンポーネントも含むことができる。上述した情報を用いて、グラフィックスパイプラインは、幾何学的プリミティブからのシーンの作成、モデリングおよび変換、カメラ座標変換、ライティング、投影変換、クリッピング、走査変換またはラスタライゼーション、ならびにテクスチャリングおよびフラグメントシェーディングの１つまたは複数のステージを含むことができる。さまざまな実施形態において、他の動作も実行することができる。さまざまな実施形態において、グラフィックスパイプラインは、ＯｐｅｎＧＬ、ＤｉｒｅｃｔＸまたは他のプロトコルを使用することができる。
【００７０】
さまざまな形態のグラフィックスパイプラインを使用することができることが理解されよう。単なる一例として、図９に例示的なコンピュータグラフィックスパイプライン９００を示す。この例では、（ローカルであるかまたはリモートノードにあり得る）ホストコンピューティングシステムまたは中央処理回路９１０が、ポリゴン頂点、色、ライティング、テクスチャ等に関してシーンをモデル化することができるシステムおよびアプリケーションソフトウェアを実行する。中央処理回路９１０は、この情報を（ローカルまたはリモートノードにあり得る）グラフィックスアクセラレーションシステム９１２に送信する。グラフィックスアクセラレーションシステム９１２は、フレームバッファメモリに格納するピクセルデータを生成することによりモデル化シーンをレンダリングすることができる。フレームバッファメモリの内容は、ランダムアクセスメモリ／デジタルアナログ変換回路（「ＲＡＭＤＡＣ」）モジュール９２２により、連続的に読み出すことができ、ＲＡＭＤＡＣモジュール９２２は、通常、色またはガンマ補正ルックアップテーブルを含み、ディスプレイモニタ９２４を駆動する。別法として、中央処理回路９１０が、グラフィックスアクセラレーションシステムなしにピクセルデータを生成し、ピクセルデータをフレームバッファに直接書き込むことができる。
【００７１】
場合により、ダブルバッファリングとして知られる技法を使用することができる。ダブルバッファリングでは、単一のフレームバッファの代わりに、２つのフレームバッファ９１６および９１８が提供される。このように、ＲＡＭＤＡモジュール９２２およびモニタ９２４が事前に他のフレームバッファ（「可視」または「フロント」バッファ）に書き込まれたピクセルデータを表示する間に、中央処理回路９１０またはグラフィックスアクセラレーションシステム９１２が、一方のフレームバッファ（「不可視」または「バック」バッファ）にピクセルデータを書き込むことができる。この技法の効果は、フレームバッファの内容が、同じフレームバッファの内容が表示されている間に変更される場合、画像に導入されるティアリングおよび他の望ましくない視覚的アーティファクトを低減させることである。２つのバッファを使用するシステムでは、フレームバッファコントローラ９１４を使用して、任意の所与の瞬間に、いずれのバッファが可視となるかおよびいずれのバッファが不可視となるかを調整することができる。特に、フレームバッファコントローラ９１４内のスワップコントローラ９２０が、一方のフレームバッファの内容の表示を停止し、他方のフレームバッファの内容の表示を開始することが確実であるときを示すことができる。典型的には、スワップコントローラ９２０は、（１）グラフィックスパイプラインが不可視バッファへのピクセルデータのレンダリングを終了した瞬間、および（２）ディスプレイの現ラスタ位置が対象ウィンドウ内にない瞬間に、フレームバッファをスワップすることが確実であることを示す。フルスクリーングラフィックスでは、バッファスワッピングは、通常、垂直リトレース中にのみ発生するが、さまざまな時点で行うことができる。ウィンドウ化グラフィックスでは、バッファスワッピングは、ラスタが対象ウィンドウ内にない任意の時点で発生することができる。
【００７２】
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いる単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈において明確な別段の指示がない限り、複数の指示物を含むことが留意されるべきである。したがって、たとえば、「化合物」を含有する組成物と言及する場合、それは、２種以上の化合物の混合物を含む。文脈において明確な別段の指示がない限り、「または」という用語は、概して、「および／または」を含むその意味で使用されていることも留意されるべきである。
【００７３】
本明細書および添付の特許請求の範囲で用いる「構成された」という表現は、特定の作業を行うかまたは行うために特定の構成を採用するように構築されるかまたは構成される、システム、装置または他の構造体を述べることにも留意すべきである。「構成された」という表現は、配置されかつ構成された、構築されかつ配置された、構築された、製造されかつ配置された等、他の同様の表現と同義に使用することができる。
【００７４】
本明細書におけるすべての刊行物および特許出願は、本発明が関係する当技術分野における通常の知識のレベルを示す。すべての刊行物および特許出願は、各個々の刊行物および特許出願が参照により具体的にかつ個々に示されているものと同程度まで、参照により本明細書に援用される。
【００７５】
さまざまな具体的かつ好ましい実施形態および技法に関して、態様について記載した。しかしながら、多くの変形および変更を、本出願の趣旨および範囲内にありながら行うことができることが理解されるべきである。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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