(57)【要約】  適切な被験体に対して実施することができる、処置のためのシステムおよび方法。処置は、任意の適切な加工物を組み立てるか、または部材を機体、車体などの加工物に設置することを含むことができる。被験体にかかわらず、一般に、処置は、効果的である選択された結果を有することができる。効果的な結果は、デバイスの所望の配置であってもよい。システムおよび方法は、効果的な結果を確認するのに使用することができる。
2019514547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像デバイスによって獲得された画像データを用いて処置(procedure)の少なくとも一部分を確認する方法であって、
前記撮像デバイスを関心部分に対する選択された位置に移動させるステップと、
前記関心部分の確認画像データ(confirmation image data)を獲得するステップと、
前記獲得された確認画像データ内における部材(member)の位置を判定するステップと、
前記判定された位置における前記部材を表すアイコンを、以前の獲得画像データを用いて生成された前記関心部分のモデル上に重ね合わせるステップであって、前記以前の獲得画像データが前記確認画像データの前に獲得される、ステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記関心部分に対する前記部材の位置を追跡するステップと、
前記関心部分に対する前記撮像デバイスの位置を追跡するステップとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記位置を追跡するステップが、
前記関心部分および前記部材の確認画像データを獲得するために、前記撮像デバイスの検出器を前記関心部分に対する第１の位置に移動させながら、前記検出器を追跡するステップと、
前記関心部分および前記部材の確認画像データを獲得するために、前記撮像デバイスの前記検出器を前記関心部分に対する第２の位置に移動させながら、前記検出器を追跡するステップとを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出器を追跡するステップが、
前記以前の獲得画像データを獲得した際の時間の少なくとも一部分の間の前記撮像デバイスの保存された位置をメモリシステムから呼び出すステップと、
前記獲得された確認画像データ内における前記部材の前記位置の判定を可能にするために、第１の投影(projection)において前記部材の妨げられない画像データを獲得する、前記検出器の位置を判定するステップと、
前記判定された位置に移動するように前記検出器に命令するステップとを含み、
前記以前の獲得画像データおよび前記確認画像データが両方とも複数の投影を含むことができ、前記複数の投影がそれぞれ前記検出器の異なる位置におけるものである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
処理装置によって、前記以前の獲得画像データを用いて生成される前記関心部分の前記モデルを生成する命令を実行するステップと、
前記処理装置によって、前記判定された位置にある前記部材を表す前記アイコンを、前記関心部分の前記モデル上に重ね合わせるために、前記部材の前記位置をモデル化する命令を実行するステップとを更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記部材を含む前記関心部分のうち少なくとも第１の部分の試験画像(test image)を獲得するステップと、
前記獲得された試験画像データから部材を抽出することによって、前記獲得された試験画像を評価するステップと、
前記獲得された試験画像の前記評価のみに基づいて、前記関心部分内における前記部材の位置を判定するステップと、
異なる移植片(implants)同士または異なる解剖学的特徴(anatomical features)同士のうち少なくとも一方の重なりを少なくとも最小限に抑えるように、前記関心部分の前記確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、処理装置によって、前記部材の前記判定された位置に基づいて実行するステップとを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記関心部分の確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、前記処理装置によって、前記部材の前記判定された位置に基づいて実行するステップが、前記部材の妨げられない視野を獲得するための前記撮像デバイスの前記位置を判定するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記撮像デバイスを関心部分に対する前記選択された位置に移動させるステップが、前記部材の前記判定された位置に基づいて、前記関心部分の確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、処理装置によって実行することに基づく、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
処理装置によって、前記モデル上に重ね合わされる前記アイコンの前記位置を判定する命令を実行するステップを更に含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
表示デバイスを用いて、前記モデルをそれに重ね合わされた前記アイコンとともに表示するステップを更に含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記獲得された確認画像データ内における前記部材の前記位置を判定するステップが、前記獲得された確認画像データのみに基づいて、前記モデルに対する前記部材の前記位置を判定するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
画像データを用いて処置の少なくとも一部分を確認するシステムであって、
被験体の関心部分に対する選択された位置に移動され、前記被験体の前記関心部分の確認画像データを獲得するように構成された撮像デバイスと、
プロセッサシステムであって、
前記撮像デバイスを用いて獲得される、前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データを評価し、
前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データに基づいて、部材の位置を判定する
命令を実行するように構成されたプロセッサシステムと、
以前の獲得画像データを用いて生成された前記関心部分の前記画像上の前記判定された位置で、画像上に重ね合わされた前記部材を表すアイコンを表示するように構成された表示デバイスであって、前記以前の獲得画像データが前記確認画像データの前に獲得される、表示デバイスとを備える、システム。
【請求項１２】
前記被験体の前記関心部分において、前記撮像デバイスを用いて撮像されるように構成された前記部材を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記撮像デバイスと関連付けられた第１の追跡デバイス、および前記被験体と関連付けられた第２の追跡デバイスを追跡するように構成された追跡システムを有するナビゲーションシステムを更に備える、請求項１１または１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記以前の画像データを獲得する間の、前記撮像システムおよび前記関心部分の相対位置を保存するように構成されたメモリシステムを更に備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサシステムが、
前記以前の画像データを獲得する間の、前記撮像システムおよび前記関心部分の前記保存された相対位置を呼び出し、
前記撮像システムの前記呼び出された保存相対位置、前記以前の画像データを獲得する間の前記関心部分、または前記部材の追跡された位置の少なくとも１つに基づいて、妨げられない画像データである前記部材の前記確認画像データを獲得するための前記撮像デバイスの少なくとも１つの位置を判定する
命令を実行するように更に構成された、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記処理システムが、
第１の試験画像データを評価して前記部材を特定し、
前記撮像デバイスを用いて獲得される前記関心部分の前記画像データを獲得するための前記撮像デバイスの少なくとも１つの位置を判定する
命令を実行するように更に構成される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記処理システムが、前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データのみに基づいて、前記部材の前記位置を判定する、命令を実行するように更に構成される、請求項１１から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
撮像デバイスによって獲得される画像データを用いて処置の少なくとも一部分を確認する方法であって、
前記撮像デバイスを用いて、被験体に対する第１の位置で、前記被験体の少なくとも関心部分の第１の画像データを獲得するステップと、
前記撮像デバイスを前記第１の位置から移動させるステップと、
処置後の第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの第２の位置を判定するように、第１の処理装置を操作するステップと、
前記撮像デバイスを前記関心部分に対する前記第２の位置に移動させるステップと、
前記撮像デバイスを用いて、前記第２の位置で、前記関心部分の前記第２の画像データを獲得するステップと、
第２の処理装置を操作して、
（ｉ）前記獲得された第２の画像データ内における部材の位置を判定し、
（ｉｉ）前記獲得された第２の画像データ内における前記部材の前記判定された位置に基づいて、前記部材の第１の画像データ位置を判定する、ステップと、
前記判定された第１の画像データ位置における前記部材を表す、前記第１の画像データ上に重ね合わされたアイコンの表示を見るステップとを含む、方法。
【請求項１９】
前記第１の画像データが前記被験体の前記関心部分のモデルを含み、前記アイコンが前記モデル上に重ね合わされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記撮像デバイスの前記第１の位置の座標を保存するステップと、
前記第１の位置の前記保存された座標を呼び出すステップとを更に含み、
前記第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記第２の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップが、前記呼び出された保存座標に少なくとも基づく、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記部材を含む第１の試験画像を獲得するステップと、
前記被験体に対する前記第１の試験画像データ内における前記部材の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップとを更に含み、
前記第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記第２の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップが、前記部材の前記判定された位置に少なくとも基づく、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、処置を実施するシステムに関し、典型的には、被験体に対して外科処置を実施している間の被験体の撮像を組み込んだシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]本項では、必ずしも従来技術ではないが、本開示に関連する背景情報を提供する。
[0003]被験体の画像は、処置の前、および術中もしくは術後、または処置後に獲得されることがある。例えば、患者の画像データを獲得することができ、獲得した画像データに基づいて被験体の三次元モデルを生成することができる。三次元モデルは、移植片の選択（移植片が被験体内に位置付けられる場合）、進入点の決定、ならびに／あるいは処置および／または埋込みを実施する軌道、ならびに他の選択された計画の特徴を含む、被験体に対する処置の計画など、様々な目的に使用することができる。更に、計画は、心臓系（例えば、心臓同期システム）の場合のリード電極または脳シミュレーションシステムのリード線など、選択された移植片の配置の決定を含むことができる。したがって、軟組織および／または硬組織の処置を実施するために、画像データが新たに獲得されることが理解される。様々な処置はまた、硬組織および軟組織両方の処置を実施することも要することがある。
【０００３】
[0004]したがって、本明細書に開示するシステムおよび方法は、選択された計画の検証および／または移植片の最終位置の決定を支援するのに使用することができる。様々な所定の移植片モデルを、移植片の追跡情報とともに使用して、処置中または処置後画像データを解析して移植片の最終位置を決定するのを支援することができる。更に、システムは、特にナビゲーションまたは試験画像とともに、処置上で獲得される画像データなど、初期画像データを獲得した後の被験体の画像データを獲得するために、撮像システムの位置付けを決定するのに使用することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明の一実施例は、例えば、画像に基づいたナビゲーションの方法および装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本項は、本開示の包括的な開示またはその特徴全てではなく、本開示の概要を提供する。
[0006]移植片の位置を確認または判定するのに使用することができる、システムおよび／または方法が開示される。外科処置などの処置中、移植片または部材を被験体内に配置することができる。処置中の特定の時間後、または処置の完了（例えば、移植片もしくは移植片システムの一部の配置）後、被験体の画像を獲得することができる。事前形成モデル（コンピュータ援用または支援設計（ＣＡＤ）モデルなど）を、判定された移植部材位置で、獲得した画像データ上に置くかまたは重ね合わせて、移植片の配置の確認を支援することができる。上に置かれた画像は、計画された処置の完了を確認するのに使用することもできる。
【０００６】
[0007]撮像システムは、処置の開始前、処置中、および処置の少なくとも一部分の完了後に、ヒトの患者など、被験体の画像を獲得するのに使用することができる。処置の開始前に獲得される被験体の画像は、処置の軌道の選択および移植片の選択など、処置の計画を支援するのに使用されてもよい。処置中に獲得される画像は、最初の切開および／または移植片の部分配置後に獲得されるもの、ならびに予め定められた計画にしたがって処置が進行していることを保証するために獲得される画像を含んでもよい。処置は、切開を通した移植片の挿入および切開の形成を含む、移植片の移植を含むことができる。
【０００７】
[0008]画像はまた、処置が完了した後に、移植片の適切なまたは選択された配置を確認するために獲得されてもよい。処置後画像は、処置を始める前に計画した通りに処置が完了していることを確認するのに使用されてもよい。計画された処置は、初期画像データに基づいていてもよい。更に、処置後画像は、更なる処置ステップが有用または必要であるかをユーザが判定するのに使用されてもよい。
【０００８】
[0009]移植片は、骨性移植片、軟組織移植片などを含んでもよいことが、当業者には理解される。骨性移植片は、医療用ねじまたは関節置換部分などの移植片を含んでもよい。軟組織移植片は、ステント、または心臓ペーシングリード線または脳深部刺激リード線などのリード線のプレースメントを含んでもよい。更に、処置は、アブレーション処置または軟組織切除処置を含んでもよい。
【０００９】
[0010]適用可能性の更なる範囲が、本明細書に提供される説明から明白となるであろう。本概要における説明および具体例は、単なる例証のためのものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。
【００１０】
[0011]本明細書に記載する図面は、全ての可能な実現例ではなく、選択された実施形態を単に例証するためのものであり、本開示の範囲を限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0012]任意の撮像システムおよびナビゲーションシステムを含む手術室の環境図である。
【図２】[0013]患者の体内における移植片の配置を実施し確認する処置を示すフローチャートである。
【図３】[0014]ある視点から見た患者の脊椎の画像データを示す図である。
【図４】図３とは異なる視点から見た患者の脊椎の画像データを示す図である。
【図５】図３および図４とは異なる視点から見た患者の脊椎の画像データを示す図である。
【図６】[0015]移植片を患者に挿入する機器を示す概略図である。
【図７】[0016]画像データおよび画像データ上に重ね合わされた移植片のアイコンを含むディスプレイの図である。
【図８】[0017]患者に対して様々な位置にある撮像デバイスを示す概略図である。
【図９】[0018]図８に示される様々な位置で獲得された画像データに基づいた画像の概略表現である。
【図１０】[0019]画像データに基づいた移植片の例示位置のスクリーンショットである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0020]いくつかの図面を通して、対応する参照番号は対応する部分を示す。
[0021]以下、例示の実施形態について、添付図面を参照して更に十分に記載する。
[0022]図１は、様々な処置に使用することができるナビゲーションシステム１０の概要を示す図である。ナビゲーションシステム１０は、患者１４などの被験体に対する、移植片または機器（本明細書にて考察するようなもの）などの物品の位置を追跡するのに使用することができる。更に、ナビゲーションシステム１０は、ガイドワイヤ、関節鏡システム、整形外科移植片、脊椎移植片、脳深部刺激（ＤＢＳ）リード線、心臓ペーシングリード線、アブレーション機器など、任意のタイプの機器、移植片、または送達システムをナビゲートするのに使用されてもよいことに留意すべきである。更に、機器は、身体の任意の領域をナビゲートまたはマッピングするのに使用されてもよい。ナビゲーションシステム１０および様々な追跡された物品は、一般的に低侵襲性のものまたは開放処置など、任意の適切な処置で使用されてもよい。
【００１３】
[0023]ナビゲーションシステム１０は、術前、術中、もしくは術後、またはリアルタイムの患者１４の画像データを獲得するのに使用される、撮像システム１２とインターフェース接続することができる。任意の適切な被験体を撮像することができ、任意の適切な処置が被験体に対して実施されてもよいことが、当業者には理解されるであろう。被験体はヒトの患者であってもよく、処置は、デバイス（例えば、ねじ、リード線など）の埋込みなどの外科処置であってもよい。
【００１４】
[0024]図１に例示的に示されるように、撮像システム１２は、米国コロラド州ルイビル（Ｌｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ，ＵＳＡ）所在のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されている、Ｏアーム（登録商標）撮像デバイスを含む。撮像デバイス１２は、画像キャプチャ部分２２を包囲する、ほぼ環状のガントリハウジング２０を有してもよい。画像キャプチャ部分２２は、ガントリハウジング２０内で互いからほぼもしくは事実上可能な１８０度に位置する、Ｘ線源または放射部分２６およびＸ線受信または画像受信部分２８を含んでもよい。様々な実施形態では、Ｘ線源または放射部分２６およびＸ線受信または画像受信部分２８は、ほぼ環状のガントリハウジング２０内のトラック（図示なし）に対してロータ（図示なし）に装着されてもよい。画像キャプチャ部分２２は、画像獲得中に３６０度回転するように動作可能であってもよい。画像キャプチャ部分２２は、中心点または中心軸を中心にして回転してもよく、それによって患者１４の画像データを複数の方向から、または複数の面内で獲得することが可能になる。撮像システム１２は、米国特許第７，１８８，９９８号、第７，１０８，４２１号、第７，１０６，８２５号、第７，００１，０４５号、および第６，９４０，９４１号に開示されているものを含むことができ、それら全てを参照により本明細書に援用する。しかしながら、撮像システム１２はまた、やはり患者１４の三次元像を生成することができる、Ｃアーム蛍光画像診断システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像診断システムなど、他の撮像システムを含むか、またはそれらと置き換えられてもよい。
【００１５】
[0025]画像キャプチャ部分２２の位置は、撮像デバイス１２の他の任意の部分に対して正確に分かっている場合がある。それに加えて、本明細書で考察するように、画像キャプチャ部分２２の位置の正確な認識を、追跡システム２９と併せて使用して、追跡されている患者１４などの被験体に対する、画像キャプチャ部分２２および画像データの位置を判定することができる。例えば、患者追跡デバイス４８は、患者１４を追跡するのに、患者１４上に配置されてもよい。
【００１６】
[0026]追跡システム２９は、ナビゲーションシステム１０と関連付けられるかそれとともに含まれる様々な部分を含むことができる。追跡システム２９はまた、光学ローカライザ４０を含む光学追跡システム、および／またはＥＭローカライザ４２を含むことができる電磁（ＥＭ）追跡システムを含む、複数のタイプの追跡システムを含むことができる。光学ローカライザ４０は、カメラを用いて追跡可能部分（追跡デバイス）を「見る」かまたは光学的に追跡してもよい。ＥＭローカライザ４２はフィールドを生成してもよく、また追跡可能部分（例えば、ＥＭ追跡デバイス）は、そのフィールドを感知して、フィールド内の別の追跡デバイスに対する場所を判定してもよい。本明細書で更に考察するものを含む様々な追跡デバイスは、追跡システム２９を用いて追跡することができ、情報をナビゲーションシステム１０が使用して、物品の位置の表示を可能にすることができる。概して、患者追跡デバイス４８、撮像デバイス追跡デバイス５０、および機器追跡デバイス５２などの追跡デバイスによって、光学ローカライザ４０および／またはＥＭローカライザ４２を含む適切な追跡システム２９を用いて、手術室の選択された部分を互いに対して追跡することが可能になる。
【００１７】
[0027]それぞれの追跡デバイスを追跡するのに使用される追跡ローカライザに応じて、追跡デバイス４８〜５２のうち任意のものは、光学もしくはＥＭ追跡デバイス、または両方であり得ることが理解されるであろう。更に、任意の適切な追跡システムをナビゲーションシステム１０とともに使用できることが理解されるであろう。代替の追跡システムとしては、レーダー追跡システム、音響追跡システム、超音波追跡システムなどを挙げることができる。
【００１８】
[0028]例示のＥＭ追跡システムとしては、コロラド州ルイビル（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）所在のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されている、ＳＴＥＡＬＴＨ  ＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）ＡＸＩＥＭ（商標）Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍを挙げることができる。例示の追跡システムはまた、米国特許第８，６４４，９０７号、２３０１２年２月４日発行、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（外科的ナビゲーションの方法および装置）」、米国特許第７，７５１，８６５号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（外科的ナビゲーションの方法および装置）」、２０１０年７月６日発行、米国特許第５，９１３，８２０号、名称「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（位置決めシステム）」、１９９９年６月２２日発行、および米国特許第５，５９２，９３９号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ  ａ  Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｐｒｏｂｅ（カテーテルプローブをナビゲートする方法およびシステム）」、１９９７年１月１４日発行に開示されており、全てを参照により本明細書に援用する。
【００１９】
[0029]更に、ＥＭ追跡システムの場合、ＥＭローカライザ４２によって生成されるＥＭフィールドにおける歪みを遮蔽または補償する、遮蔽または歪み補償システムを提供するのが必要なことがある。例示的な遮蔽システムとしては、米国特許第７，７９７，０３２号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ  ａ  ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｐｒｏｂｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｆｉｅｌｄ−ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ  ｏｂｊｅｃｔｓ（フィールドに影響する物体の存在下でカテーテルプローブをナビゲートする方法およびシステム）」、２０１０年９月１４日発行、および米国特許第６，７４７，５３９号、名称「Ｐａｔｉｅｎｔ−ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｃｏｉｌ  ｓｙｓｔｅｍ（患者遮蔽およびコイルシステム）」、２００４年６月８日発行のものが挙げられ、それら全てを参照により本明細書に援用する。歪み補償システムとしては、米国特許第６，６３６，７５７号、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｐｒｏｂｅ  ｎｅａｒ  ａ  ｍｅｔａｌ  ｏｂｊｅｃｔ（金属物の付近における外科用プローブの電磁ナビゲーションの方法および装置）」、２００３年１０月２１日発行に開示されているものを挙げることができ、その全てを参照により本明細書に援用する。
【００２０】
[0030]ＥＭ追跡システム、ＥＭローカライザ４２、および様々な追跡デバイスは、ＥＭコントローラ４４を通して通信することができる。ＥＭコントローラは、様々な増幅器、フィルタ、電気絶縁、および他のシステムを含むことができる。ＥＭコントローラ４４はまた、ローカライザ４２のコイルを制御して、追跡用にＥＭフィールドを放射または受信することができる。しかしながら、ＥＭコントローラ４４に直接連結するのとは対照的に、本明細書に参照により援用する、米国特許第６，４７４，３４１号、名称「Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ（外科用通信電源システム）」、２００２年１１月５日発行に開示されているものなど、無線通信チャンネルを使用することができる。
【００２１】
[0031]追跡システムはまた、コロラド州ルイビル（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）所在のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．によって販売されている、光学ローカライザ４０に類似した光学ローカライザを有する、ＳＴＥＡＬＴＨＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）ＴＲＩＡ（登録商標）、ＴＲＥＯＮ（登録商標）、および／またはＳ７（商標）Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍを含む、任意の適切な追跡システムであるかまたはそれを含んでもよいことが理解されるであろう。光学追跡システムはまた、米国特許第８，０１０，１７７号、２０１１年８月３０日発行、「Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ（術中画像の位置合わせ）」、米国特許第６，２３５，０３８号、２００１年５月２２日発行、名称「Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（電磁および光学ローカライゼーションシステムの変換システム）」に開示されているものを含んでもよく、全てを参照により本明細書に援用する。更なる代替の追跡システムが、米国特許第５，９８３，１２６号、Ｗｉｔｔｋａｍｐｆら、名称「Ｃａｔｈｅｔｅｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ（カテーテル配置システムおよび方法）」、１９９９年１１月９日発行に開示されており、それを参照により本明細書に援用する。他の追跡システムとしては、音響、放射線、レーダーなどの追跡またはナビゲーションシステムが挙げられる。
【００２２】
[0032]撮像システム１２は、支持ハウジングまたはカート５６を含むことができる。撮像システム１２は、カート５６に収容することができる別個の画像処理装置５８を更に含むことができる。ナビゲーションシステム１０は、ナビゲーションメモリ６２と通信するかまたはそれを含むことができる、ナビゲーション処理装置６０を含むことができる。ナビゲーション部材６２は、ランダムアクセスメモリ、磁気媒体ドライブなどを含む、任意の適切な非一時的メモリを含んでもよい。更に、ナビゲーションメモリ６２は、ナビゲーション処理装置６０と統合されるか、またはナビゲーション処理装置６０と離れていてもよい。ナビゲーション処理装置６０は、画像データを含む情報を撮像システム１２から、また追跡情報を、それぞれの追跡デバイス４８〜５２およびローカライザ４０〜４２を含む追跡システム２９から受信することができる。画像データは、ワークステーションまたは他のコンピュータシステム６８の表示デバイス６６上に、画像６４として表示することができる。ワークステーション６８は、キーボード７０などの適切な入力デバイスを含むことができる。マウス、フットペダルなど、他の適切な入力デバイスが含まれ得ることが理解されるであろう。様々な処理装置およびコンピュータまたはワークステーションは、内部またはローカルメモリおよび処理装置を含んでもよい。処理装置は、命令を実行してチップ上のタスクを実施する汎用コンピュータである、中央処理装置を含んでもよい。処理装置はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの専用回路であってもよい。したがって、処理装置は、情報を受信し、情報に基づいて格納または受信された命令を実行するデバイスであってもよい。
【００２３】
[0033]画像処理装置５８は、撮像システム１２からの画像データを処理し、それをナビゲーション処理装置６０に送信する。しかしながら、撮像システム１２は何らかの画像処理を実施しなくてもよく、画像データをナビゲーション処理装置６０に直接送信できることが更に理解されるであろう。したがって、ナビゲーションシステム１０は、システム設計に応じて、単一もしくは複数のメモリシステムにアクセスすることができる、単一もしくは複数の処理センタまたは処理装置を含むか、あるいはそれとともに動作してもよい。
【００２４】
[0034]患者１４は、手術台７２上に固定することができるが、台７２に固定されるのは必須ではない。台７２は複数のストラップ７４を含むことができる。ストラップ７４を患者１４の周りでしっかり固定して、患者１４を台７２に対して固定することができる。様々な装置が、患者１４を手術台７２上において静止位置で位置付けるのに使用されてもよい。かかる患者位置付けデバイスの例は、同一出願人による、米国特許出願公開第２００４／０１９９０７２号として公開された米国特許出願第１０／４０５，０６８号、名称「Ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｐａｔｉｅｎｔ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ（統合型電磁ナビゲーションおよび患者位置付けデバイス）」、２００３年４月１日出願に説明されており、それを参照により本明細書に援用する。他の知られている装置は、Ｍａｙｆｉｅｌｄ（登録商標）クランプを含んでもよい。
【００２５】
[0035]また、撮像システム１２に対する患者１４の位置（三次元位置および配向を含む）は、患者追跡デバイス４８および撮像システム追跡デバイス５０を用いてナビゲーションシステム１０によって判定することができる。本明細書で考察するように、患者１４に対する位置（三次元位置および配向を含む）は、少なくとも部分的に、患者１４の獲得画像を用いて判定されてもよい。したがって、撮像システム１２に対する患者１４の位置（三次元位置および配向を含む）を判定することができる。Ｏアーム（登録商標）などの撮像システム１２は、その位置を知ることができ、約１０ミクロン以内で同じ位置に再位置付けすることができる。これによって、撮像システム１２の実質的に正確な配置、および撮像デバイス１２の位置の正確な判定が可能になる。撮像部分２２の正確な位置付けは、米国特許第７，１８８，９９８号、第７，１０８，４２１号、第７，１０６，８２５号、第７，００１，０４５号、および第６，９４０，９４１号に更に記載されており、それら全てを参照により本明細書に援用する。一般に、患者１４に対する画像データの位置を判定するように選択されてもよい。例えば、患者に対する配向を含む画像データの位置は、患者１４の一部分の場所を判定するのに使用されてもよい。
【００２６】
[0036]被験体または患者空間および画像空間は、患者空間における整合点または基準点、および画像空間における関連または同一点を特定することによって、位置合わせすることができる。Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ，Ｉｎｃ．によって販売されているＯアーム（登録商標）撮像デバイスなどの撮像デバイス１２を使用して、正確な分かっている位置で画像データを生成することができる。これによって、画像データを獲得する際に、画像データを患者１４に対して自動的にまたは「固有に」位置合わせするのを可能にすることができる。本質的に、患者１４に対する撮像システム１２の精密な位置付けにより、患者１４の位置は撮像システム１２に対して正確に分かっている。これにより、撮像システム１２の分かっている正確な位置のため、患者１４の点に対して画像データ中の点を知ることが可能になる。
【００２７】
[0037]あるいは、画像データ中の基準点を患者１４上の基準点と整合させることによって、手動または自動の位置合わせを行うことができる。患者空間に対する画像空間の位置合わせによって、患者空間と画像空間との間の変換マップを生成することが可能になる。様々な実施形態によれば、画像空間および患者空間内で実質的に同一である点を判定することによって、位置合わせを行うことができる。同一点は、解剖学的基準点または埋込み基準点を含むことができる。例示の位置合わせ技術は、現在は公開されている米国特許出願公開第２０１０／０２２８１１７号である、第１２／４００，２７３号、２００９年３月９日出願に開示されており、参照により本明細書に援用する。
【００２８】
[0038]一旦位置合わせされると、撮像システム１２を有するかまたは含むナビゲーションシステム１０を、選択された処置を実施するのに使用することができる。選択された処置は、撮像システム１２を用いて生成または獲得された画像データを使用することができる。更に、撮像システム１２は、処置に関して異なる時間に画像データを獲得するのに使用することができる。本明細書で考察するように、処置の部分の確認を含む様々な目的で、処置の選択された部分に続いて、患者１４の画像データを獲得することができる。
【００２９】
[0039]図１を引き続き参照すると、撮像システム１２は、患者１４の実際または仮想の三次元画像を生成することができる。患者１４は、撮像システム１２が患者１４の画像データを取得することが可能になるように、撮像システム１２に対して配置することができる。３Ｄ画像データを生成するため、患者１４に対する複数の視野または位置から画像データを獲得することができる。患者１４の３Ｄ画像データを、単独でまたは他の情報とともに使用して、患者１４または適切な被験体に対する処置の実施を支援することができる。しかしながら、磁気共鳴イメージング、コンピュータ支援断層撮影、蛍光透視法などを含む、任意の適切な撮像システムを使用して、患者１４の画像データ（３Ｄ画像データを含む）を獲得できることが理解されるであろう。
【００３０】
[0040]図２をまず参照すると、フローチャート１００は、図３〜１０に示されるような、埋込み処置後の移植片の配置を確認する方法を示している。しかしながら、フローチャート１００は、椎骨１２４に１つまたは複数の椎弓根スクリュー１２０を含む、脊椎移植片を配置する方法を説明しており、それを対象としていることが理解されるであろう。しかしながら、方法１００は、長骨（例えば、大腿骨）の髄内（ＩＭ）ロッド、膝もしくは臀部置換人工器官、または他の適切な処置など、解剖学的構造の任意の適切な位置における任意の適切な移植片の配置を確認するのを支援するため、画像データを獲得するのに使用されてもよい。したがって、フローチャート１００の方法は、椎弓根スクリュー配置を越える選択された処置を包含することが理解されるであろう。それに加えて、フローチャート１００の方法は、任意の適切な構造における任意の適切な部材の配置を確認するのに使用することができることが理解されるであろう。例えば、放射線透過性作業片（例えば、木板）内へのスパイクを含む部材の配置も、フローチャート１００の方法を用いて確認することができる。
【００３１】
[0041]フローチャート１００の方法は、開始ブロック１０２で始めることができる。次に、処置をブロック１０４で選択することができる。処置は、患者１４の椎骨１２４（図６）内における椎弓根スクリューの配置など、任意の適切な処置であることができる。患者１４の椎骨１２４への椎弓根スクリュー１２０の配置は、脊椎固定または椎骨硬直（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｒｉｇｉｄｉｔｙ）などの任意の適切な処置のために実施できることが理解されるであろう。ブロック１０４で選択される処置にかかわらず、被験体１４の第１の画像データをブロック１０６で獲得することができる。しかしながら、第１の画像データは、実施される処置を決定する前に獲得されてもよい。例えば、ブロック１０６で獲得される第１の画像データは、ブロック１０４で処置を選択、確認、および／または計画するのに使用される、初期診断画像データであってもよい。したがって、第１の画像データは、処置前または獲得前画像データであってもよい。第１の画像データは、ブロック１０４から選択された処置を実施する前の患者１４の画像データである。
【００３２】
[0042]ブロック１０４で実施される処置を選択する際、当業者には理解されるように、手術計画が生成されてもよい。手術計画は、進入位置、移植片（例えば、椎弓根スクリュー）の埋込みの軌道、処置を実施する機器の選択、ならびに処置に関する他の適切な選択およびステップの選択を含んでもよい。しかしながら、処置は、必ずしも外科処置でなくてもよく、機械的アセンブリ（例えば、自動車）の設置または組立てなど、他の選択された処置を実施する計画を含んでもよい。
【００３３】
[0043]ブロック１０６で獲得された画像データは、図３に上からの視点で示される、単一の椎骨のＸ線画像データなど、任意の適切な画像データであることができる。画像データはまた、横の視点から見た、図４に示されるような、複数の椎骨の画像を含んでもよい。更に、画像データは、図５に示されるように、複数の椎骨の後ろからの視点を含んでもよい。画像データは、画像６４ａ、６４ｂ、６４ｃとしてそれぞれディスプレイ６６に表示することができ、または獲得してナビゲーションシステム１０のメモリもしくは記憶システム６２に保存することができ、処置を後で確認するのに使用することができ、または両方に使用することができる。
【００３４】
[0044]概して、被験体の第１の画像データは、外科的介入の任意の部分が実施される前に獲得される、被験体または患者１４の画像データであることができる。例えば、患者１４は、実質的に手術室に入った直後に、また切開の形成など任意の外科処置を実施する前に、撮像システム１２を用いて撮像することができる。更に、ブロック１０６で獲得される被験体の第１の画像データは、患者１４が手術室に入る前の任意の時点で獲得できることが理解されるであろう。第１の画像データを獲得するタイミングにかかわらず、第１の画像データは、外科処置によって変更されていないなど、第１の状態にある患者または被験体１４の画像データである。本明細書で更に考察するように、フローチャート１００の方法に関連して、この画像データを、患者１４内における移植片の配置を確認するのに、後のまたは第２の獲得画像データ、および移植片のモデル（例えば、ＣＡＤモデル）とともに使用することができる。
【００３５】
[0045]しかしながら、上述したように、ブロック１０６で獲得される画像データは、患者１４に対する選択位置で獲得することができる。図１に示されるように、患者トラッカー４８を用いて患者１４で可能なように、撮像デバイス追跡デバイス５０を追跡することができる。したがって、患者１４に対する撮像デバイス１２の位置は、ブロック１０６で第１の画像データを獲得するときに、ナビゲーションシステム１０を用いて判定することができる。この第１の撮像位置はブロック１０９で保存されてもよい。ブロック１０９で保存されるこの第１の撮像デバイス位置は、患者１４に対して獲得される各画像部分の離散的な位置（場所および配向を含む）を含んでもよい。例えば、複数の露出が獲得されてもよく、各露出は患者１４に対する異なる位置におけるものであってもよい。したがって、ブロック１０９で保存される第１の画像装置位置は、第１の画像データとともに獲得される撮像デバイス１２の各露出の位置を含んでもよい。これらの位置は、ナビゲーションメモリ６２に保存されるなど、後で呼び出すために保存されてもよい。
【００３６】
[0046]第１の画像データがブロック１０６で獲得された後、第１の画像データは、任意に、ブロック１１２でデータプロセッサに転送することができる。ブロック１１２でデータプロセッサに転送される画像データは、ブロック１０６からの第１の画像データにおいて獲得される患者１４の全ての第１の画像データであることができる。ブロック１０６からの第１の画像データは、被験体１４の二次元（２Ｄ）投影として見られてもよく、または被験体１４の三次元（３Ｄ）モデルを生成するのに使用されてもよい。例えば、１つまたは複数の２Ｄ投影は、ブロック１１２で処理されて、被験体１４の３Ｄモデルを生成してもよい。それにより、モデルは、ディスプレイ上の画像として見られてもよい。更に、処置は３Ｄモデルを用いて計画されてもよく、計画の少なくとも一部分（例えば、部材の選択された最終埋込み場所）が、３Ｄモデルおよび／または２Ｄ投影上に重ねあわされたアイコンとして例示されてもよい。図３〜５に示されるように、患者１４の画像データは複数の観点または視点から獲得することができる。
【００３７】
[0047]ブロック１０６で獲得された第１の画像データは、任意の適切な処理コアもしくはシステムに保存または転送することができ、あるいは単に、単一の処理装置によってアクセスされるように直接転送または維持することができる。上述したように、撮像処理装置５８は撮像システム１２に組み込むことができ、ナビゲーションプロセッサ６０はナビゲーションワークステーション６８を含むことができる。したがって、２つの処理装置は通信することができ、画像データをそれらの間で転送することができる。あるいは、単に画像データを獲得し、ナビゲーションプロセッサ６０に転送することができる。それにもかかわらず、ナビゲーションシステム１０は、当業者には理解されるように、単一もしくは複数の処理装置またはコアを用いて画像データを処理できることが理解されるであろう。
【００３８】
[0048]第１の画像データがブロック１０６で獲得され、任意にブロック１１２でプロセッサに転送されると、選択された処置をブロック１１４で実施することができる。図６に示されるように、処置は、患者１４内への椎弓根スクリュー１２０の配置を含むことができる一般に理解されるように、患者１４の解剖学的構造は椎骨１２４を含むことができ、その中に椎弓根スクリュー１２０を位置付けるかまたは埋め込むことができる。椎弓根スクリュー１２０は、外科用モータ１２６などの適切な外科用機器を用いて埋め込むことができ、またはミネソタ州ミネアポリス（Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ）所在のＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｓｐｉｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｅｓによって販売されている、ＣＤ  Ｈｏｒｉｚｏｎ（登録商標）Ｌｅｇａｃｙ（商標）Ｓｙｓｔｅｍ手動ドライバなどの適切な手動ドライバ（図示なし）を用いて埋め込むことができる。椎弓根スクリュー１２０を埋め込むのに使用される機器にかかわらず、機器および／または椎弓根スクリュー１２０は追跡デバイス５２を含むことができる。追跡デバイス５２は、外科処置中に、光学ローカライザ４０またはＥＭローカライザ４２を含む追跡システムのどちらかもしくは両方を用いてなど、ナビゲーションシステム１０によって追跡することができる。
【００３９】
[0049]追跡デバイス５２によって、ナビゲーションシステム１０が、獲得された患者１４の画像データに対する、椎弓根スクリュー１２０、埋込み機器１２６、またはそれらの組み合わせの位置を判定し例示することが可能になる。例えば、図７に示されるように、椎弓根スクリュー１２０の１つまたは複数を患者１４の椎骨１２４に向かって移動させるにつれて、１つまたは複数のアイコン１２０ｉを、患者１４の第１の獲得した画像データ６４ａ、ｂ、ｃ上に重ね合わせることができる。上述したように、椎弓根スクリュー１２０または他の適切な移植片部材の１つもしくは複数が、患者１４内まで追跡されてもよい。更に、追跡される機器または物品は、必ずしも移植片または硬組織移植片でなくてもよいが、軟組織移植片（例えば、ＤＢＳリード線）を含んでもよい。埋込み中または埋込み後など、任意の適切な時間における椎弓根スクリュー１２０の判定された位置は、後で呼び出すために、ナビゲーションメモリ６２または他の適切なメモリシステムに保存されてもよい。次に、椎弓根スクリュー１２０の判定および／または保存された位置が、本明細書で考察するように、選択された処置の確認または選択された（例えば、外科）処置の計画に使用されてもよい。
【００４０】
[0050]図６に示されるように、椎弓根スクリュー１２０が椎骨１２４に向かってその中へと移動するにつれて、アイコン１２０ｉ（図７）を画像６６に対して例示することができる。図６は、椎骨１２４に挿入する前の椎弓根スクリュー１２０の単一のものを示しており、図７は、単一の椎骨１２４の画像１２４’内に配置される２つの個々の椎弓根スクリューを示すために２つのアイコン１２０ｉを示していることが、当業者には理解される。
【００４１】
[0051]アイコン１２０ｉは、椎弓根スクリュー１２０などの移植片の、アプリオリの正確な寸法情報を含むねじの事前形成モデル（コンピュータ支援製図図形など）であることができる。事前形成モデルは、ナビゲーションメモリデバイス６２に保存することができ、ナビゲーションプロセッサ６０などの適切なプロセッサによってアクセスすることができる。しかしながら、移植片の寸法は、追跡可能な校正機器の測定または使用などによって、処置の間に判定できることが理解される。次に、寸法はナビゲーションシステム１０に入力されてもよい。しかしながら、更に、ナビゲーションは処置を実施するのに必須ではないことが理解されるであろう。例えば、低侵襲性または開放処置が、ナビゲーション支援を用いずに移植片を配置するのに使用されてもよい。また、椎骨の画像データ６４ａは、画像データ６４ａに対して自動または手動で決定することができる中心線アイコン１４０など、他の情報を含むことができることが理解されるであろう。
【００４２】
[0052]ナビゲーションシステム１０は、直接またはナビゲートされた機器を通して椎弓根スクリュー１２０を追跡することによって、椎骨１２４に対する椎弓根スクリュー１２０の判定された位置（場所および配向を含む）を例示するのに使用することができる。患者１４の画像データ６４ａ、ｂ、ｃ上に重ね合わされたアイコン１２０ｉを例示することによって、ユーザ５４は、患者１４および椎骨１２４に対する椎弓根スクリュー１２０の位置をガイドするか、またはそれに関するフィードバックを得ることができる。したがって、選択された時間に、ユーザは、アイコン１２０ｉの位置または他の適切な情報に基づいて、患者１４の椎骨１２４内への椎弓根スクリュー１２０の推進を停止するように選択することができる。その後、椎弓根スクリュー１２０が追跡システムまたはナビゲーションシステム１０によって直接追跡されないとき、追跡されたアイコン１２０ｉを除去することができる。椎弓根スクリュー１２０の位置は、本明細書で考察するように、画像データに基づいて直接判定されてもよい。
【００４３】
[0053]一般に、撮像システム１２は、ブロック１０６で第１の画像データを獲得し、ブロック１１４で処置を実施した後の、患者１４に対する位置から移動される。例えば、撮像デバイス１２は、椎弓根スクリュー１２０を埋め込むために椎骨１２４へのアクセスを可能にするように移動される。しかしながら、撮像デバイス１２は、他の任意の適切な理由で移動されてもよい。更なる一例として、撮像デバイス１２は、ＤＢＳ配置のために頭蓋に更にアクセスできるように移動されてもよい。しかしながら、撮像システム１２を移動させた場合であっても、椎弓根スクリュー１２０または他の部材の場所はナビゲートされた空間内で保存されてもよいことが理解される。例えば、患者とラッカー４８に対する患者スクリュー１２０の位置は、ナビゲーション処理装置、または他の適切な処理装置によって呼び出すために保存されてもよい。椎弓根スクリュー１２０の位置は、例えば、埋込み後または第２の画像データの獲得前など、選択された期間の後に保存されてもよい。その後、椎弓根スクリュー１２０の保存された位置は、例えば、撮像システム１２を位置付けて第２の画像データを獲得するために呼び出されてもよい。
【００４４】
[0054]いずれにせよ、第２の画像データが取得される場合、撮像デバイス１２を患者１４に対して移動させるのが必要なことがある。例えば、撮像デバイス１２が患者１４の脊椎の一部分をもう取り囲んでいない場合、撮像デバイスを移動させて、脊椎の一部分を取り囲むように戻してもよい。しかしながら、患者１４が露出される放射線を最小限に抑えるように選択されてもよく、ならびに／あるいはそれが望ましいことがある。第２の画像データは、一般に、計画された処置を確認するために獲得されるので、患者１４に対する全３６０度の露出は必須ではないことがある。したがって、本明細書で考察するように、ブロック１０６で獲得される第１の画像データよりも患者１４に対する露出が少なくなる画像データを獲得するのに、撮像デバイス１２を患者１４に対して移動させてもよい。例えば、画像処理装置５８および／またはナビゲーション処理装置６０などを用いた判定。
【００４５】
[0055]したがって、ユーザ５４が、椎骨１２４内への椎弓根スクリュー１２０の推進を停止するように決定すると、被験体１４の第２の画像データをブロック１５０で獲得できるか否かの判定が行われる。獲得された患者１４の第２の画像データは、椎弓根スクリュー１２０が選択された量または距離まで椎骨１２４内に位置付けられた後、撮像システム１２または任意の適切な撮像システムを用いて獲得される、患者１４の画像データであることができる。
【００４６】
[0056]ユーザ５４によって使用される、第２の画像データが、本明細書で考察するように示されてもよい。第２の画像データはまた、移植片のモデルなどの様々な情報を用いて増補されてもよい。例えば、第２の画像データは、参照により本明細書に援用する、米国特許第８，８４２，８９３号、２０１３年９月２３日発行、名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｉｍａｇｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ（画像に基づいたナビゲーションの方法および装置）」に開示されているような、追跡情報に基づいて画像データ上に重ね合わされる移植片のモデルを有してもよい。上述したように、移植片のモデルはナビゲーションを支援するのに使用されてもよい。更に、移植片の選択された測定値が獲得されてもよい。いずれにせよ、患者１４の画像データは、患者１４に対して実施される処置の実施および／または確認を支援するのに使用されてもよい。
【００４７】
[0057]図２を引き続き参照すると、ブロック１５０で第２の画像データを獲得するか否かの判定は、処置の確認、移植片の現在の場所（例えば、椎弓根スクリュー１２０の位置）の判定、更なる処置ステップの判定、または他の適切な理由を含む、様々な目的であってもよい。一例として、以下の考察では、移植片１２０が椎骨１２４内の計画位置に達しているかまたは位置付けられているかを確認することが選択されてもよい。しかしながら、確認画像データが不要であることが望ましいからまたは判定された場合、ブロック１５２を通る「いいえ」の経路を辿ってもよく、プロセスはブロック１５４で終了してもよい。例えば、開放処置が実施される場合、選択された時間における確認画像は選択されないかまたは不要であってもよい。更に、被験体１４の第２の画像データの獲得を含まない、他の確認技術が用いられてもよい。
【００４８】
[0058]いずれにせよ、第２の画像データはブロック１５０で選択されてもよく、「はい」のブロック１６０を通って「はい」の経路を辿ることができる。ブロック１５０の判定は、自動であるかまたはユーザの入力によってもよい。例えば、処置は、ナビゲーション処理装置６０によるプログラムとして含まれてもよく、第２の画像データに対するプロンプトが与えられてもよい。
【００４９】
[0059]しかしながら、ブロック１５０から、「はい」のブロック１６０が判定された後、ブロック１６２で患者トラッカー４８が患者１４に取り付けられるか否かの判定ブロックが判定されてもよい。ブロック１６２で患者トラッカーがまだ取り付けられているか否かの判定も、手動または自動であってもよい。例えば、ユーザ５４は、患者トラッカーが取り付けられているキーボード７０などを使用して、システムに入力してもよい。更に、またはその代わりに、追跡システム２９およびナビゲーションシステム１０などを含むシステムは、信号が患者１４に取り付けられた患者トラッカー４８から受信されているか測定されているか否かを判定することができる。患者トラッカー４８がまだ取り付けられていると判定された場合、「はい」のブロック１６３を通って「はい」の経路を辿る。追跡システム２９およびナビゲーションシステム１０は、撮像システム追跡デバイス５０などを用いて、患者１４および撮像システム１２を追跡することができる。追跡の際、したがって、ナビゲーションシステム１０は、確認画像データを含む追加の画像データを獲得するなど、様々な目的で、患者１４および撮像システム１２の位置を判定してもよい。更に、上述したように、移植片、例えば椎弓根スクリュー１２０の位置は、処置中に機器トラッカー５２などを用いて、椎弓根スクリュー１２０の位置を追跡することによって判定されていてもよい。したがって、移植片１２０の位置は、ナビゲーションメモリ６２から分かり、呼び出すことができる。椎弓根スクリューの保存された位置は、埋込み中に椎弓根スクリュー１２０が追跡され、椎弓根スクリュー１２０の位置がナビゲーションメモリ６２に保存されたときのものであってもよい。
【００５０】
[0060]図１に示されるように、撮像デバイス１２を患者１４に対して位置付けて、ブロック１０６で、第１の画像データを獲得することができる。しかしながら、椎弓根スクリュー１２０の配置などの処置を実施する際、撮像デバイス１２は患者１４から離れる方向に移動されてもよい。患者１４から離れる方向に移動させる場合、第２の画像データを獲得するため、患者１４は撮像デバイス１２に対して再位置付けされる。一般に、撮像デバイス１２を移動させて患者１４に近付けてもよく、または患者１４を移動させて撮像デバイス１２に近付けてもよい。移動中、患者１４に対する撮像デバイス１２の正確な位置付けは、第１の画像データを獲得したときから変更されてもよい。
【００５１】
[0061]患者１４、または患者１４の少なくとも関心部分もしくは関心のある解剖学的構造の三次元モデルは、第１の画像データからディスプレイ６６上で見るために作成されてもよい。したがって、第１の画像データは、患者１４の三次元モデルを生成するのに十分な画像データを獲得するために、患者１４を通る多数の投影（例えば、一般にそれぞれ異なる位置で獲得された、約３００〜約７００個の投影）を要することがある。しかしながら、第２の画像データを獲得するときは、第１の画像データを獲得したときほど多くの投影は必要でないことがあり、または第１の画像データを獲得したときほど多くの投影を獲得するように選択されないことがある。第２の画像データは、移植片配置の検証または確認、およびモデル作成のために選択されてもよく、したがって必要な画像データはより少ないことがある。したがって、患者１４を通る最小限の投影を獲得することで、患者１４およびユーザ５４が経験する放射線量を最小限に抑えるかまたは低減することができる。
【００５２】
[0062]したがって、第２の画像データは、患者１４を通る選択された数または最小限の投影が作られてもよいことを選択することを含んでもよい。第２の画像データは、確認または検証画像データと呼ばれることもある。したがって、第２の画像データを獲得する画像デバイスの適切なまたは最良の位置の判定は、必要な投影または視野の数を最小限に抑えることを支援してもよい。各投影は、被験体１４の画像データを獲得するのに、Ｘ線放射などの放射線に対する露出を要することがある。特に、撮像デバイス１２は、第２の画像データの視野を獲得して、２つを含む少数など、選択された数の患者１４を通る投影を用いて、椎弓根スクリュー１２０などの埋め込まれた部材の位置を判定するように操作されてもよい。獲得された第２の画像データから判定した移植片の位置を使用して、本明細書で考察するように、それから生成される第１の獲得画像データまたはモデル上に重ね合わせるアイコンを生成することができる。
【００５３】
[0063]患者追跡デバイス４８を用いた患者１４の追跡を維持することによって、追跡デバイス５０を用いて撮像デバイス１２を追跡して、患者１４に対して撮像デバイス１２を位置付けて、最小限のまたは選択された数の投影を獲得するとともに、移植片１２０を適切に見るのに十分な画像データを獲得することができる。例えば、ブロック１６４で、ブロック１０６から第１の画像データを獲得している間、撮像デバイスの位置の呼出しが行われてもよい。
【００５４】
[0064]ブロック１６４からの撮像デバイスの呼び出された位置は、ブロック１６５で第２の画像データを獲得するための撮像デバイスの１つまたは複数の位置を判定するのを支援してもよい。特に、撮像デバイス１２および患者１４の相対位置が、第２の画像データを獲得するために判定されてもよい。相対位置は、ブロック１６４から第１の画像データを獲得するのに呼び出された位置に基づいてもよい。更に、ブロック１６５で第２の画像データを獲得するのに相対位置を判定する際、椎弓根スクリュー１２０などの移植片部材の位置がやはり呼び出されてもよい。椎弓根スクリュー１２０の追跡された位置は、第２の画像データを獲得するのに適切または最適な位置を判定するのを支援するのに使用されてもよい。本明細書で考察するように、第２の画像データを獲得するための撮像デバイスの最適位置は、各像において可能な限り多くの視野および／または多数の移植されたデバイスを撮像してもよい。更に、最適位置は、単一の視野における複数の移植片同士の重なり、および／または選択された解剖学的特徴もしくは構造同士の重なりを、最小限に抑えるかあるいは低減することを含んでもよい。これによって、ブロック１０４からの計画および／または選択された処置にしたがって、最小限の数の視野で、椎弓根スクリュー１２０または他の移植片の位置を確認することが可能になってもよい。したがって、少なくとも移植片が追跡され、患者１４に対する移植片の場所が分かっているので、移植片の画像データを獲得するための撮像デバイスの位置を判定することができる。
【００５５】
[0065]ブロック１６５における位置の判定は、第２の画像データを獲得するのに選択された撮像デバイスの位置を判定する命令を実行することによって、ナビゲーション処理装置６０を含む処理装置を用いて判定されてもよい。撮像デバイスの判定された位置は、第２の画像データを獲得するときに、各視野または投影において少なくとも１つを超える移植片を撮像することを確保するものであってもよい。したがって、移植片は、獲得された第２の画像データにおいて第２の移植片に妨げられることがない。更に、判定された相対位置は、被験体１４の長軸に対する回転、傾斜、振動、軸線方向移動および横断方法移動を含む、撮像デバイス１２の可能な位置のいずれかにしたがった撮像デバイス１２の位置付けを含んでもよい。
【００５６】
[0066]したがって、「はい」の経路１６３を辿った場合、ブロック１６６で撮像デバイス１２を移動および／または追跡することができる。また、ブロック１６８で患者を移動および／または追跡することができる。ブロック１６８で患者を追跡し、ブロック１６６で撮像デバイスを追跡している間、撮像デバイスを、ブロック１７０で患者１４に対する１つまたは複数の選択位置に移動させることができ、それによって１つもしくは複数の観点または視野における画像データを獲得するのが可能になってもよい。ブロック１６５で位置が判定されてもよく、ブロック１７０で患者および／または撮像デバイスが移動されてもよい。
【００５７】
[0067]図２を引き続き参照し、更に図８および図９を参照すると、線源２６および検出器２８を含む撮像デバイス１２を、椎骨１２４を含む患者１４に対して移動させることができる。第２の画像データのために選択された画像を獲得するために、撮像デバイス１２を移動させてもよい。第２の画像データは、最小限の数または選択された数の投影を用いて第２の画像データを獲得するのに、撮像デバイス１２の最適なまたは処置的に最適な位置であってもよい。選択された数は、選択され計画された処置を確認するのに適切または適正な数であってもよい。選択され計画された処置は、椎弓根スクリュー１２０を埋め込む選択された位置であってもよい。
【００５８】
[0068]図８は、様々な場所２８’、２８’’、および２８’’にある検出器に対して、様々な場所２６’、２６’’、および２６’’’にある線源２６を概略的に示している。更に、撮像デバイス追跡デバイス５０が、様々な場所５０’、５０’’、および５０’’’で示されている。追跡デバイスの場所５０’、５０’’、５０’’’は、椎骨１２４に対する視野を生成するため、様々な場所２６’、２６’’、および２６’’’の線源および／または様々な場所２８’、２８’’、および２８’’の検出器の場所を追跡し判定するのに使用することができる。線源２６は、当該分野で一般に理解されるように、検出器２８において画像データを作成するのに、患者１４を通るＸ線を放射することができる。投影はそれぞれ、それぞれ図８に示される線源２６’、２６’’、および２６’’’の位置に対して、図９に視野Ａ、視野Ｂ、および視野Ｃとして示されるような視野を作成することができる。
【００５９】
[0069]上述したように、ブロック１６５で、ナビゲーションシステム１０を使用して、患者１４に対する線源２６の位置を自動的に判定して、位置付けられた全ての移植片およびそれらの互いに対する相対位置の画像データを獲得する視野を獲得することができる。したがって、ブロック１７６で、撮像システム１２の選択された数の位置における第２の画像データの獲得が行われる。視野は、ブロック１６５で判定される位置を指すか、またはそれらの位置にあってもよい。視野は、被験体１４に対する移植片の位置を例示または判定するため、１つまたは複数の視野または投影を獲得することを含むことができる。したがって、第２の画像データは、撮像デバイス１２の複数の位置からの複数の視野を含んでもよい。例えば、第２の画像データに対して被験体１４の２つ以上の視野が獲得されてもよい。
【００６０】
[0070]図２を引き続き参照し、また図８および図９を参照すると、視野Ａでは、線源２６’は画像追跡デバイス５０’を用いて追跡することができ、椎骨１２４を通して検出器２８’にＸ線を投影することができる。獲得された画像データは、表示または保存することができ、第１の椎弓根スクリュー１２０ａおよび第２の椎弓根スクリュー１２０ｂの画像データを例示するかまたは含む視野１８０を含むことができる。具体的には、視野Ａの画像は、第１の椎弓根スクリューの画像１２０ａ’および第２のスクリューの画像１２０ｂ’を含むことができる。これらのスクリュー１２０ａ、１２０ｂは両方とも視野Ａ  １８０で見ることができるので、スクリューの幾何学形状および位置の判定は視野Ａから収集されてもよい。
【００６１】
[0071]それに加えて、撮像デバイス１２は、追跡デバイス５０’’を追跡することによって、線源間位置２６’’を移動するように操作することができる。例えば、ナビゲーション処理装置６０を使用して、撮像デバイス１２の位置付けおよび／または撮像デバイス１２の直接制御のための座標を提供することができる。それにもかかわらず、次に、椎骨１２４を通してＸ線の投影を行うことができ、２つのスクリュー１２０ａ、１２０ｂは位置２８’’において検出器で撮像されてもよい。視野Ｂ  １８４も、１２０ａ’’および１２０ｂ’’で撮像されるような、視野Ａ  １８０とは異なる観点における２つのスクリュー１２０ａ、１２０ｂの画像データを含むことができる。２つの視野１８０、１８４を使用して、椎骨画像１２４’および１２４’’として画像データにやはり含まれる、椎骨１２４に対する２つのスクリュー１２０ａ、１２０ｂの位置の計算を作成することができる。上述したように、検出器２８および／または線源２６の移動は、回転移動を超えるものを含んでもよく、被験体１４の長軸に沿った、またはそれを横断する線形移動も含んでもよいことが理解される。
【００６２】
[0072]図９に示されるように、画像１８０、１８４は、埋め込まれた椎弓根スクリュー１２０ａ、１２０ｂ両方の画像データを含み、それらを様々な観点で示す。したがって、ナビゲーション処理装置６０または他の適切な処理装置を用いて、適切なアルゴリズムを実行して、椎骨１２４を含む解剖学的構造に対するスクリューの位置が判定されてもよい。それに加えて、スクリュー１２０ａ、１２０ｂの幾何学的構成およびサイズを、ナビゲーションメモリ６２に保存し、椎骨１２４内におけるスクリュー１２０ａ、１２０ｂの位置の判定を支援するために呼び出すことができる。
【００６３】
[0073]第２の画像データにおける移植片の位置の判定が、ブロック１８２で行われる。判定は、画像処理装置５８またはナビゲーション処理装置６０など、１つまたは複数の処理装置を用いて行われてもよい。選択された処理装置は、ブロック１８２で、選択された命令を実行して、第２の画像データ内における部材の位置を判定してもよい。
【００６４】
[0074]第２の画像データにおける椎弓根スクリュー１２０などの移植片の判定または特定は、様々な処理ステップを含んでもよい。例えば、ユーザは、１つもしくは複数の視野または投影におけるシード点を特定してもよい。更に、椎弓根スクリューは、選択されたピクセルもしくはボクセルのコントラストまたは輝度を含んでもよい。いずれの状況でも、様々な領域成長技術を使用して、椎弓根スクリュー１２０を画像から分割してもよい。したがって、プロセスは、画像データを選択されたシード点から分割することを含んでもよい。
【００６５】
[0075]シード点はまた、分かっているまたは呼び出された判定済みの埋込み位置に基づいて、判定（即ち、プロセッサを用いて命令を実行することによって自動的に判定）または選択されてもよい。上述したように、椎弓根スクリュー１２０は埋め込まれる際に追跡されてもよく、埋め込まれた位置が保存されてもよい。保存された位置は、ブロック１６４またはブロック１６５で、ナビゲーションプロセッサなどのプロセッサによって呼び出されてもよい。したがって、呼び出された位置はまた、第２の画像データで獲得された画像データまたは第２の画像データの一部分（単一の視野など）から分割するため、椎弓根スクリュー１２０の場所を判定するのに使用されてもよい。椎弓根スクリュー１２０の呼び出された位置は、椎弓根スクリュー１２０の中心における点など、選択された点を判定するのに使用されてもよい。様々な実施形態では、保存された位置を呼び出すプロセッサは、保存された位置を使用して、画像データにおけるシード点を判定してもよい。椎弓根スクリュー１２０の幾何学形状も、メモリ６２に保存され、呼び出されてもよい。したがって、画像データにおけるスクリューの位置の分割および判定は、椎弓根スクリュー１２０の保存された幾何学形状の分かっている中心にある点で始まってもよい。
【００６６】
[0076]第２の画像データに基づいた、スクリュー１２０ａ、１２０ｂを含む移植片の位置の例示を、ブロック１８８で実施することができる。スクリュー１２０の位置は、ブロック１０６からの第１の画像データ、ブロック１１２からの画像データに基づいたモデル、またはブロック１７６からの第２の画像データ上に例示されてもよい。第１の画像データブロック１０６におけるスクリュー１２０の位置、またはブロック１１２からの処理済みモデルは、ブロック１８２で、スクリュー１２０の判定された位置に基づいてもよい。更に、第１の画像データブロック１０６またはモデル形成ブロック１１２上に重ね合わされるかもしくはそれに相対する、例示のための部材１２０の判定された位置は、第２の画像データにおけるブロック１８２でのスクリューの位置の判定のみに基づいてもよい。
【００６７】
[0077]様々な実施形態では、スクリューが、ブロック１０６で獲得された第１の画像データ上、または第１の画像データを用いて生成されたモデル上に例示される場合、ブロック１７６で獲得される第２の画像データは、ブロック１７９で、第１の画像データまたはモデルに最初に位置合わせされてもよい。第１の画像データを第２の画像データに位置合わせする際、２つの画像データのうち一方の点が、他方の画像の点に相関またはマッピングされる。第２の画像データは、二次元（２Ｄ）から三次元（３Ｄ）の位置合わせ技術に関して当該分野で知られているものなどの様々な技術を使用して、第１の画像データに位置合わせされてもよい。様々な実施形態では、第１の画像データおよび第２の画像データの両方に存在してもよい、骨性の特徴または構造は、第１および第２の画像データの両方において（例えば、手動もしくは自動で）特定され、抽出されてもよい。抽出された特徴または構造は、位置合わせおよびマッピングのために整合され使用されてもよい。それに加えて、または別の方法として、第２の画像データは、ブロック１６４からの撮像デバイスの呼び出された位置に基づいて、第１の画像データに対して位置合わせされてもよい。したがって、第２の画像データの位置は、第１の画像データの位置に対して分かっていてもよく、位置合わせが行われてもよい。
【００６８】
[0078]椎弓根スクリュー１２０の位置は、上述したように、第２の画像データにおいて判定されてもよい。位置合わせを通して、次に、椎弓根スクリューの位置が、第１の画像データでマッピングまたは判定されてもよい。したがって、この位置合わせによって、第２の画像データからの椎弓根スクリュー１２０の判定された位置を、第１の画像データおよび／または第１の画像データに基づくモデルに配置もしくは例示することが可能になる。
【００６９】
[0079]スクリューを表すアイコンとして濫用されることがあるスクリュー１２０ａ、１２０ｂの判定された位置を、判定された位置で、ブロック１０６で獲得された第１の画像データに基づいて、プロセス画像データブロック１１２などで生成されてもよいモデル上に重ね合わせることができる。ブロック１７６から獲得された第２の画像データは、新しいモデルを作成するのに必ずしも使用されなくてもよく、またはユーザ５４によって直接見えなくてもよいが、ユーザ５４が見るためのアイコン１２０ｑ（図１０）などを有する視野を、ブロック１０６から獲得された第１の画像データを用いて作成されたモデル上に生成するのに、撮像処理装置５８またはナビゲーション処理装置６０によって使用されてもよい。上記に基づいて、ユーザ５４は、計画を生成するのにも使用されてもよい、獲得された第１の画像データに対する移植片１２０ａ、１２０ｂの埋め込まれた位置を見ることができる。
【００７０】
[0080]換言すれば、椎弓根スクリュー１２０の判定された位置（ここでも、任意の部材が撮像されてよいことが当業者には理解される）は、ブロック１７６、３０２で獲得された第２の画像データに基づいて作られてもよい。様々な実施形態によれば、椎弓根スクリュー１２０の位置は、第２の画像データのみに実質的に基づいて、またはそれのみに基づいて判定されてもよい。次に、判定された位置は、第１の画像データおよび／または第１の画像データに基づいたモデルに対して表示されてもよい。モデルは、患者１４の選択された領域の３Ｄモデルを含んでもよい。第１の画像データに基づく３Ｄモデルは、複数の２Ｄスライスまたは投影または他の適切な第１の画像データからの３Ｄレンダリングを含んでもよい。それにもかかわらず、第１の画像データに対する第２の画像データの位置合わせによって、椎弓根スクリュー１２０の表現を第１の画像データまたはモデル上に表示することが可能になってもよい。第２の画像データは処置に追随するので、第２の画像データにおける椎弓根スクリュー１２０の判定された位置は、椎弓根スクリュー１２０が第１の画像データ上に例示されるときの処置の確認として使用されてもよい。
【００７１】
[0081]図１０を参照すると、ブロック１０６から獲得された第１の画像データを使用して、椎骨１２４の画像１２４’を生成することができる。計画アイコン１２０ｐは、画像１２４’に対して例示することができる。計画アイコンは、ブロック１０６から獲得された第１の画像データに基づいて、１つまたは複数の移植片の計画または選択された位置を含んでもよい。計画アイコン１２０ｐは、選択された移植片の正確な２Ｄもしくは３Ｄモデルであってもよく、または単に選択された移植片の幾何学的表現であってもよい。第２の画像データがブロック１７６で獲得された後、計画アイコン１２０ｐに加えてまたはその代わりに、確認アイコン１２０ｑが画像１２４’に対して例示されてもよい。上述したように、第２の画像データが第１の画像データに対して位置合わせされて、椎弓根スクリュー１２０の判定された位置が画像１２４’上に重ね合わされて例示されるのを可能にしてもよい。
【００７２】
[0082]したがって、ユーザ５４は、少なくとも部分的にまたは全体的に、ブロック１７６で獲得された第２の画像データによって判定された位置で、確認アイコン１２４ｑを見ることができる。換言すれば、第２の画像データにおける椎弓根スクリュー１２０の位置は、第２の画像データの解析に基づいて（例えば、第２の画像データからの椎弓根スクリューの分割に基づいて）もよい。次に、第１の画像データに対する第２の画像データの位置を使用して、第１の画像データ上における椎弓根スクリューの判定された位置が例示されてもよい。上述したように、確認アイコン１２０ｑは、計画アイコン１２０ｐに対して画像データ上で重ね合わされ、それによって両方が画像データ１２４’上で重ね合わされてもよい。したがって、第２の画像データを使用して、処置の初期計画を生成するのに使用できる画像データ１２４’に対して、確認アイコン１２０ｑが例示されてもよい。
【００７３】
[0083]参考までに、図８および図９を参照すると、視野Ｃは、線源２６が線源位置２６’’’にあるときに生成されてもよく、トラッカー位置５０’’’にあるトラッカー５０を用いて追跡されてもよい。視野Ｃ位置では、線源２６は椎骨１２４を通して検出器位置２８’’’にＸ線を投射する。２つのスクリューが存在するものの、図９に示される視野Ｃ  １９０は、１つのみのスクリューの視野を含んでもよい。２つのスクリューの一方は他方のスクリューを妨げることがある。したがって、スクリューの少なくとも１つが、視野Ｃにおいて別のスクリューによって妨げられることがある。したがって、視野Ｃは、スクリュー１２０ａ、１２０ｂを含む移植片の位置を判定するのに、適切な情報を提供しないことがある。換言すれば、視野Ｃは妨げられるかまたは遮られることがある（例えば、椎弓根スクリューの１つなど、少なくとも１つの関心物品が、椎弓根スクリューの別の１つによって少なくとも部分的に遮られるかまたは妨げられる）が、視野Ａおよび視野Ｂは妨げられないかまたは遮られない視野であってもよい。妨げられない視野によって、患者１４を通る放射線露出を含む投射をより少なくして、部材の全てまたはほとんどを判定することが可能になる。
【００７４】
[0084]したがって、撮像デバイス追跡デバイス５０を用いた撮像デバイス１２の追跡は、第２の画像データを獲得するための有効で効率的な位置への撮像デバイスの移動を支援してもよい。ブロック１６５におけるこの判定は、移植片の位置の判定を行うのに十分な画像データを獲得するのに必要な露出の数を低減してもよい。したがって、方法１００による第２の画像データの獲得に要する、椎骨１２４に対する移植片の位置情報の高度な弁別を含む視野または投影は、最小限の量であってもよい。これにより、視野Ｃ  １９０などのより弁別性が低い視野が、獲得されないかまたは必ずしも獲得されなくてもよく、したがってかかる視野を獲得するときに患者をＸ線に露出させないことを確保することができる。
【００７５】
[0085]上述したように、患者トラッカーがまだ患者１４に取り付けられているか否かの判定を、ブロック１６２で行うことができる。患者トラッカーが取り付けられていない場合、「いいえ」のブロック２００への経路を辿らなくてもよい。撮像デバイス１２は依然として、椎弓根スクリュー１２０の埋込みなど、患者の処置中に患者１４に対して移動されてもよく、撮像デバイス１２もやはり、ブロック１５０で獲得されるように判定される第２の画像データを獲得するのに、患者１２に対して移動されてもよい。患者を患者追跡デバイス４８が追跡しなくなると、上述したように、患者１４の少なくとも１つの試験画像データの投影または視野を獲得して、移植片の位置を判定するのに患者１４を通る最小限の数の投影を獲得するための、患者１４に対する撮像システム１２の適切な位置を判定するのを支援することができる。
【００７６】
[0086]「いいえ」のブロック２００を通る経路を辿らない場合、ブロック２０２で、撮像デバイス１２を患者１４に対して撮像デバイスの第１の試験位置まで移動させることができる。撮像デバイス試験位置は、患者１４に対する任意の適切な位置であることができ、ガントリ２０の位置付け、ならびに線源２６および検出器２８の選択された場所の両方を含んでもよい。第１の試験位置で、ブロック２０４で第１の試験画像データが獲得されてもよい。第１の試験画像データは、第１の試験位置で患者１４を通って得られる投影として獲得される画像データであることができる。
【００７７】
[0087]ブロック２０４で第１の試験位置において獲得される画像データは、画像処理装置５８またはナビゲーション処理システム６０などの適切な処理装置を用いて処理して、獲得された第１の画像データにおける移植片１２０の位置を判定することができる。第１の試験画像データにおける移植片１２０の配向および場所の判定によって、ブロック２０８で、第２の画像データを獲得するための１つまたは複数の位置の判定が可能になる。しかしながら、第１の試験画像データはまた、第２の獲得された画像データの視野または投影として使用されてもよいことが理解される。更に、ブロック２０８で第２の画像データを獲得するための１つまたは複数の位置の判定は、ブロック２０４で獲得された第１の試験画像データのみに基づいてもよい。したがって、患者トラッカー４８を含む、患者１４に対する撮像デバイス１２の追跡は、ブロック２０８において第２の画像データを獲得するための１つまたは複数の位置の判定に必須ではない。
【００７８】
[0088]第１の試験画像データは、第２の画像データを獲得する撮像デバイスの位置を判定するのに使用されてもよい。したがって、上述したように、撮像デバイス１２を追跡するのではなく、第１の試験画像データを解析して、第２の画像データを獲得するための適切な位置が判定されてもよい。ブロック２０８で第２の画像データを獲得するための判定された位置で、第１の試験画像データが、その中における、また患者１４に対する移植片の位置を判定するために評価されてもよい。しかしながら、第１の試験画像データは、移植片１２０全ての位置を完全に判定するのに十分な画像データを含まなくてもよい。それにより、ブロック２０８で判定された位置によって、上述したように、移植片の位置を判定するのに最小限の数の投影を獲得するため、最小限の数の位置で、撮像デバイス１２を用いて第２の画像データを獲得することが可能になってもよい。
【００７９】
[0089]第１の試験画像データの解析は、一般に当該分野で理解されるように、画像データを処理してモデルを生成するのと同様の手法で行うことができ、第１の試験画像データにおける移植片の位置の判定を可能にする。したがって、ブロック２０８で第２の画像データを獲得するための場所の判定は、患者トラッカー４８を用いて患者１４を追跡するか、または撮像デバイス追跡デバイス５０を用いて撮像デバイス１２を追跡することなく、実施することができる。移植片１２０の場所および配向が第１の試験画像データで判定されると、第２の画像データを獲得する場所の判定はそれに基づくことができる。
【００８０】
[0090]更に、処置情報はまた、自動でもしくはユーザによって入力されるか、またはメモリ６２に保存された計画から呼び出されてもよい。例えば、移植片の数、および移植片の選択された相対位置は、ブロック２０８で位置を判定するのを支援するのに使用されてもよい。例えば、第１の試験画像が２つのみの移植片を含むが、４つの移植片が配置されたことが分かっている場合、プロセッサは、画像における２つの移植片の相対位置を判定して、他の２つの移植片の見込まれる位置を判定してもよい。更に、軸線方向視野が２つのみの移植片を撮像した場合、４つ全ての移植片を撮像するのに、選択された斜めの視野が選択されてもよい。撮像デバイスの位置の判定は、第１の試験画像データの呼び出された情報および解析に基づいて、プロセッサによって自動的に判定されてもよい。更に、移植片の位置は、メモリシステムからプロセッサシステムによって呼び出されてもよい。
【００８１】
[0091]ブロック２０８で第２の画像データを獲得する場所の判定が完了すると、ブロック３００で、撮像デバイス１２を被験体に対する判定された１つまたは複数の位置に移動させることができる。次に、ブロック１７６における第２の画像データの獲得と同様の手法で、ブロック３０２で、第２の画像データを１つまたは複数の位置で獲得することができる。ブロック３０２で、第２の画像データが判定された１つまたは複数の位置で獲得されると、上述したように、ブロック１８２で第２の画像データにおいて（例えば、椎弓根スクリューを第２の画像データから分割することによって）椎弓根スクリュー１２０の位置が判定されてもよい。第２の画像データはまた、やはり上述したように、ブロック１７９で、第１の画像データに対して位置合わせされてもよい。様々な実施形態では、位置合わせは、特徴または構造の抽出、ならびに第１および第２の画像データの間の位置合わせによって行われてもよい。椎弓根スクリューの判定された位置を、上述したように、ブロック１８８で、第２の画像データまたは第１の画像データ上に例示することができる。
【００８２】
[0092]第１の画像データ、またはブロック１８８で第１の画像データを使用して形成されたモデルなど、画像データ上における移植片１２０の位置を例示した後、方法は、終了ブロック１５４で終わることができる。上述したように、撮像システム１２を使用して、第２の画像データを獲得して、計画された処置の確認のために移植片の位置を例示するのを支援してもよい。更に、第２の画像データに基づいた移植片の例示は、ユーザの専門的技術に基づいて計画を達成するかまたは計画を増補するため、外科ステップなどの追加の処置ステップが実施されるように選択されるか否かを、ユーザ５４が判定するのを支援することができる。したがって、第２の画像データは、患者１４に対して処置を実施するか、あるいは計画を達成するかまたは選択された結果を達成するのを支援するのに使用される。しかしながら、任意の適切な被験体の第２の画像データを獲得することができ、図１に示されるようなヒトの被験体に限定されないことが理解される。
【００８３】
[0093]したがって、図２に示される方法によって、完全な画像データセットを獲得することなく、第２の画像データを獲得することが可能になる。当業者には理解されるように、選択された量の画像データ（完全なセットなど）を使用して、患者１４の三次元モデルを生成することができる。ブロック１０６で獲得された第１の画像データは、選択された品質の患者１４のモデルを生成するのに十分な画像データであることができる。したがって、第１の画像データの量は、Ｘ線ビームが（線源２６と検出器２８との間で）ガントリ２０を介して患者１４の周りを移動するにつれて、患者１４の少なくとも３００個の投影を獲得することを含んでもよい。第２の画像データは、複数の獲得のうち単一の獲得を含んでもよいが、両方とも一般に、第１の画像データ獲得の投影よりも少ない。例えば、試験画像データ獲得は、約１〜約３回の投影を含んでもよい。したがって、第２の画像データ（試験画像データに基づくかもしくは基づかない）は、Ｘ線ビームを移動させることなどによって、患者１４の周りにおいて斜めの角度で約１０個以下の投影を含んでもよい。しかしながら、第２の画像データは、第１の画像データを含む術前画像データなど、前の画像データに対して埋め込まれたハードウェアの位置を位置合わせまたは検証するのに、角度が見えるように最適化されてもよい。したがって、第２の画像データは、第１の画像データに対して最小限に抑えることができ、それでもやはり、上述したように、選択された計画を確認するために画像データを提供するか、または患者１４に対する外科処置の完了を支援することが可能である。
【００８４】
[0094]（ブロック１７６もしくは３０２のどちらかで獲得された）第２の画像データは、椎弓根スクリュー１２０（または撮像される他の部材）の位置を判定するのに使用される唯一のデータであってもよい。更に、第２の画像データは、ブロック１０６からの第１の画像データ、またはブロック１１２でそこから形成されるモデルに対する部材の位置を判定するのに使用される、唯一のデータであってもよい。そのため、第２の画像データは、患者１４に対する部材１２０の位置を確認するのに、追跡情報なしで、またはそれが存在しない状態で使用されてもよい。また、上述したように、ブロック１８２で判定された部材の位置は、ブロック１０６からの第１の画像データまたはブロック１１２からのモデルに対して、例示されるかまたは重ね合わされてもよい。
【００８５】
[0095]更に、部材１２０は、骨性組織などの硬組織内に必ずしも配置されなくてもよい。埋め込まれる部材は、脳深部刺激プローブまたは電極など、軟組織内に配置されてもよい。電極の配置は計画されてもよく、画像データは、処置の選択された部分後に獲得されてもよい。上述したように、部材の位置が第２の画像データで判定されてもよく、部材を表すアイコンが重ね合わされてもよい。更に、第２の画像データを獲得するための撮像デバイスの位置を判定するのに、撮像デバイスが追跡されてもよく、ならびに／または試験画像が獲得されてもよい。そのため、被験体に配置される部材は硬組織または骨性組織に必ずしも配置されなくてもよいことを、当業者であれば理解するであろう。
【００８６】
[0096]実施形態の上述の説明を例示および説明の目的で提供した。網羅的であることを意図するものではなく、または本発明を限定しようとするものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではないが、適切な場合は交換可能であり、具体的に図示または記載されない場合であっても、選択された実施形態で使用することができる。同じことが多くの形で変更されてもよい。かかる変更は、本発明からの逸脱と見なされるものではなく、全てのかかる修正は本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月28日(2018.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像デバイスによって獲得された画像データを用いて処置の少なくとも一部分を確認する方法であって、
前記撮像デバイスを関心部分に対する選択された位置に移動させるステップと、
前記関心部分の確認画像データを獲得するステップと、
前記獲得された確認画像データ内における部材の位置を判定するステップと、
前記獲得された確認画像データ内の前記判定された位置における前記部材を表すアイコンを、以前の獲得画像データを用いて生成された前記関心部分のモデル上に重ね合わせるステップであって、前記以前の獲得画像データが前記確認画像データの前に獲得される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記関心部分に対する前記撮像デバイスの位置を追跡するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記位置を追跡するステップが、
前記関心部分および前記部材の確認画像データを獲得するために、前記撮像デバイスの検出器を前記関心部分に対する第１の位置に移動させながら、前記検出器を追跡するステップと、
前記関心部分および前記部材の確認画像データを獲得するために、前記撮像デバイスの前記検出器を前記関心部分に対する第２の位置に移動させながら、前記検出器を追跡するステップと、
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出器を追跡するステップが、
前記以前の獲得画像データを獲得した際の時間の少なくとも一部分の間の前記撮像デバイスの保存された位置をメモリシステムから呼び出すステップと、
前記獲得された確認画像データ内における前記部材の前記位置の判定を可能にするために、第１の投影において前記部材の妨げられない画像データを獲得する、前記検出器の位置を判定するステップと、
前記判定された位置に移動するように前記検出器に命令するステップと、
を含み、
前記以前の獲得画像データおよび前記確認画像データが両方とも複数の投影を含むことができ、前記複数の投影がそれぞれ前記検出器の異なる位置におけるものである、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
処理装置によって、前記以前の獲得画像データを用いて生成される前記関心部分の前記モデルを生成する命令を実行するステップと、
前記処理装置によって、前記判定された位置にある前記部材を表す前記アイコンを、前記関心部分の前記モデル上に重ね合わせるために、前記部材の前記位置をモデル化する命令を実行するステップと、
を更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記部材を含む前記関心部分のうち少なくとも第１の部分の試験画像を獲得するステップと、
前記獲得された試験画像データから部材を抽出することによって、前記獲得された試験画像を評価するステップと、
前記獲得された試験画像の前記評価のみに基づいて、前記関心部分内における前記部材の位置を判定するステップと、
異なる移植片同士または異なる解剖学的特徴同士のうち少なくとも一方の重なりを少なくとも最小限に抑えるように、前記関心部分の前記確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、処理装置によって、前記部材の前記判定された位置に基づいて実行するステップと、
を更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記関心部分の確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、前記処理装置によって、前記部材の前記判定された位置に基づいて実行するステップが、前記部材の妨げられない視野を獲得するための前記撮像デバイスの前記位置を判定するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記撮像デバイスを関心部分に対する前記選択された位置に移動させるステップが、前記部材の前記判定された位置に基づいて、前記関心部分の確認画像データを獲得するための少なくとも１つの位置を判定する命令を、処理装置によって実行することに基づく、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
処理装置によって、前記モデル上に重ね合わされる前記アイコンの前記位置を判定する命令を実行するステップを更に含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
表示デバイスを用いて、前記モデルをそれに重ね合わされた前記アイコンとともに表示するステップを更に含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記獲得された確認画像データ内における前記部材の前記位置を判定するステップが、前記獲得された確認画像データのみに基づいて、前記モデルに対する前記部材の前記位置を判定するステップを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
画像データを用いて処置の少なくとも一部分を確認するシステムであって、
被験体の関心部分に対する選択された位置に移動され、前記被験体の前記関心部分の確認画像データを獲得するように構成された撮像デバイスと、
プロセッサシステムであって、
前記撮像デバイスを用いて獲得される、前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データを評価し、
前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データに基づいて、部材の位置を判定する、
命令を実行するように構成されたプロセッサシステムと、
前記以前の獲得画像データの上に重ね合わされた前記関心部分の前記獲得された確認画像データに基づいて、前記判定された位置で、前記部材を表すアイコンを表示するように構成された表示デバイスであって、前記以前の獲得画像データが前記確認画像データの前に獲得される、表示デバイスと、
を備える、システム。
【請求項１３】
前記被験体の前記関心部分において、前記撮像デバイスを用いて撮像されるように構成された前記部材を更に備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記撮像デバイスと関連付けられた第１の追跡デバイス、および前記被験体と関連付けられた第２の追跡デバイスを追跡するように構成された追跡システムを有するナビゲーションシステムを更に備える、請求項１２または１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記以前の画像データを獲得する間の、前記撮像システムおよび前記関心部分の相対位置を保存するように構成されたメモリシステムを更に備える、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサシステムが、
前記以前の画像データを獲得する間の、前記撮像システムおよび前記関心部分の前記保存された相対位置を呼び出し、
前記撮像システムの前記呼び出された保存相対位置、前記以前の画像データを獲得する間の前記関心部分、または前記部材の追跡された位置の少なくとも１つに基づいて、妨げられない画像データである前記部材の前記確認画像データを獲得するための前記撮像デバイスの少なくとも１つの位置を判定する
命令を実行するように更に構成された、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記処理システムが、
第１の試験画像データを評価して前記部材を特定し、
前記撮像デバイスを用いて獲得される前記関心部分の前記画像データを獲得するための前記撮像デバイスの少なくとも１つの位置を判定する
命令を実行するように更に構成される、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記処理システムが、前記被験体の前記関心部分の前記獲得された確認画像データのみに基づいて、前記部材の前記位置を判定する、命令を実行するように更に構成される、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
撮像デバイスによって獲得される画像データを用いて処置の少なくとも一部分を確認する方法であって、
前記撮像デバイスを用いて、被験体に対する第１の位置で、前記被験体の少なくとも関心部分の第１の画像データを獲得するステップと、
前記撮像デバイスを前記第１の位置から移動させるステップと、
第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの第２の位置を判定するように、第１の処理装置を操作するステップと、
前記撮像デバイスを前記関心部分に対する前記第２の位置に移動させるステップと、
前記撮像デバイスを用いて、前記第２の位置で、前記関心部分の前記第２の画像データを獲得するステップと、
第２の処理装置を操作して、
（ｉ）前記獲得された第２の画像データ内における部材の位置を判定し、
（ｉｉ）前記獲得された第２の画像データ内における前記部材の前記判定された位置に基づいて、前記部材の第１の画像データ位置を判定する、ステップと、
前記判定された第１の画像データ位置における前記部材を表す、前記第１の画像データ上に重ね合わされたアイコンの表示を見るステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記第１の画像データが前記被験体の前記関心部分のモデルを含み、前記アイコンが前記モデル上に重ね合わされる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記撮像デバイスの前記第１の位置の座標を保存するステップと、
前記第１の位置の前記保存された座標を呼び出すステップと、
を更に含み、
前記第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記第２の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップが、前記呼び出された保存座標に少なくとも基づく、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記部材を含む第１の試験画像を獲得するステップと、
前記被験体に対する前記第１の試験画像データ内における前記部材の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップと、
を更に含み、
前記第２の画像データを獲得するために、前記被験体の少なくとも前記関心部分に対する前記撮像デバイスの前記第２の位置を判定するように、前記第１の処理装置を操作するステップが、前記部材の前記判定された位置に少なくとも基づく、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2019514547.tif 000013
2019514547.tif 000014
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