(57)【要約】【課題】  解剖学的画像を位置追跡システムと位置合わせするための方法及びシステムを提供すること。【解決手段】  方法は、超音波（ＵＳ）変換器及び位置追跡システムの位置センサを含む位置合わせツールを使用して取得された複数の測定値を受信することを含む。測定値は、患者の頭部上の複数の部位へツールを付けること、並びにその部位において位置センサの位置測定値及び骨組織のそれぞれのＵＳ測定値を取得することによって取得される。骨組織の第１の位置は、位置合わせツールを使用して得た位置測定値及びＵＳ測定値に基づいて計算される。骨組織の第２の位置は、患者の頭部の解剖学的画像中で特定される。解剖学的画像は、第１の位置及び第２の位置との相関をとることによって、位置追跡システムの座標系と位置合わせされ、位置追跡システムと位置合わせされた解剖学的画像を使用して、患者の頭部へ挿入され位置追跡システムの別の位置センサを含む医療機器の追跡を可能にする。【選択図】  図１
2018061835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
超音波（ＵＳ）変換器と位置追跡システムの位置センサとを備える位置合わせツールを使用して取得される複数の測定値を受信することであって、前記測定値が、患者の頭部上の複数の部位のそれぞれへ前記位置合わせツールを付け、かつ前記部位において前記位置センサのそれぞれの位置測定値と骨組織のそれぞれのＵＳ測定値とを取得することによって取得される、ことと、
前記位置合わせツールを使用して得た前記位置測定値と前記ＵＳ測定値とに基づいて、前記複数の部位における前記骨組織の第１の位置を計算することと、
前記患者の頭部の解剖学的画像中で、前記複数の部位における前記骨組織の第２の位置を特定することと、
前記位置追跡システムと位置合わせされた前記解剖学的画像を使用して、前記患者の頭部へ挿入されかつ前記位置追跡システムの別の位置センサを備える医療機器の追跡を可能にするために、前記第１の位置と前記第２の位置との相関をとることによって、前記解剖学的画像を前記位置追跡システムの座標系と位置合わせすることと、を含む方法。
【請求項２】
前記ＵＳ変換器が前記位置センサに対して固定した変位で配置され、前記第１の位置を計算することが、前記第１の位置の計算において前記固定した変位を考慮することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＵＳ変換器と前記位置センサとが同心である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記解剖学的画像が１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記部位が、頬骨の突出部、鼻柱、鼻尖、及び顎からなるリストから選択される骨の特徴の部位を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記位置追跡システムが磁気位置追跡システムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＵＳ測定値を受信することが、各部位において前記頭部の外面と前記それぞれの骨組織との間を横断するＵＳパルスの往復伝搬時間を受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記医療機器がサイナプラスティカテーテルを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記位置合わせツールが手持ち式ワンドを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
器具であって、
位置合わせツールであって、
前記位置合わせツールが患者の頭部上の複数のそれぞれの部位へ順次に付けられるとき、前記部位において骨組織のそれぞれのＵＳ測定値を取得するように構成される超音波（ＵＳ）変換器と、
前記部位において前記位置合わせツールのそれぞれの位置測定値を取得するように構成される位置追跡システムの位置センサと、を備える、位置合わせツールと、
プロセッサであって、
前記位置合わせツールによって取得された前記複数のＵＳ測定値と前記それぞれの位置測定値とを受信し、
前記位置測定値と前記ＵＳ測定値とに基づいて、前記複数の部位における前記骨組織の第１の位置を計算し、
前記患者の頭部の解剖学的画像中で、前記複数の部位における前記骨組織の第２の位置を特定し、
前記位置追跡システムと位置合わせされた前記解剖学的画像を使用して、前記患者の頭部へ挿入されかつ前記位置追跡システムの別の位置センサを備える医療機器の追跡を可能にするために、前記第１の位置と前記第２の位置との相関をとることによって、前記解剖学的画像を前記位置追跡システムの座標系と位置合わせするように構成されるプロセッサと、を備える、器具。
【請求項１１】
前記ＵＳ変換器が前記位置センサに対して固定した変位で配置され、前記プロセッサが前記第１の位置の計算において前記固定した変位を考慮するように構成されている、請求項１０に記載の器具。
【請求項１２】
前記ＵＳ変換器と前記位置センサとが同心である、請求項１０に記載の器具。
【請求項１３】
前記解剖学的画像が１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む、請求項１０に記載の器具。
【請求項１４】
前記部位が、頬骨の突出部、鼻柱、鼻尖、及び顎からなるリストから選択される骨の特徴の部位を含む、請求項１０に記載の器具。
【請求項１５】
前記位置追跡システムが磁気位置追跡システムを含む、請求項１０に記載の器具。
【請求項１６】
前記複数のＵＳ測定値が、各部位において前記頭部の外面と前記それぞれの骨組織との間を横断するＵＳパルスの往復伝搬時間を含む、請求項１０に記載の器具。
【請求項１７】
前記医療機器がサイナプラスティカテーテルを備える、請求項１０に記載の器具。
【請求項１８】
前記位置合わせツールが手持ち式ワンドを備える、請求項１０に記載の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に画像誘導医療手技に関し、特に、解剖学的画像を位置追跡システムと位置合わせするための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波（ＵＳ）変換器及び位置追跡システムは、画像誘導手技等の様々な医療用途で使用される場合がある。
【０００３】
例えば、参照することによりその開示内容が本明細書に組み込まれる米国特許第５，５７５，２８８号は、遠隔の超音波コンソールと、体の内部領域を調べるためのコンソールに接続されたプローブとを有する超音波撮像システムを説明している。超音波撮像システムは、プローブの遠位端に配置された走査ヘッドハウジングを含む。変換器は、走査ヘッドハウジング内の支持構造体上に取り付けられ、超音波撮像システムに電気的に接続される。磁気位置センサは、走査ヘッドハウジング内に位置し、超音波撮像システムに結合される。
【０００４】
参照することによりその開示内容が本明細書に組み込まれる米国特許第７，７５１，８６８号は、コンピュータ支援システム又は画像誘導外科システムと共に使用する一体化された皮膚に取り付け可能な多機能装置、及びその使用方法を説明している。多機能装置は、少なくとも１つの位置表示素子、及び少なくとも１つの位置表示素子の座標系において幾何学形状が既知である少なくとも１つの撮像可能なパターンを有する患者に取り付け可能な部分を含み、撮像可能なパターンは撮画様式上で可視である。
【０００５】
参照することによりその開示内容が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００６／０２５３０３１号は、標的の事前取得画像、並びに位置センサ及び超音波撮像センサを有するカテーテルを使用する、患者の体内の標的を撮像するシステム及び方法を説明している。カテーテルは患者の体内に留置され、患者の体内のカテーテルの部分の位置情報は位置センサを使用して決定される。カテーテルは、超音波撮像センサを使用して標的の超音波画像を生成するために使用される。画像処理プロセッサは、標的の超音波画像の任意の画素に対する位置情報を決定し、事前取得画像を超音波画像と位置合わせするために使用され、ディスプレイは、位置合わせされた事前取得画像及び超音波画像を表示するために使用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で説明する本発明の実施形態は、超音波（ＵＳ）変換器及び位置追跡システムの位置センサを含む位置合わせツールを使用して取得される、複数の測定値を受信することを含む、方法を提供する。測定値は、患者の頭部上の複数のそれぞれの部位へ位置合わせツールを付けること、並びにその部位において、位置センサのそれぞれの位置測定値及び骨組織のそれぞれのＵＳ測定値を取得することによって取得される。複数の部位における骨組織の第１の位置は、位置合わせツールを使用して得た位置測定値及びＵＳ測定値に基づいて計算される。複数の部位における骨組織の第２の位置は、患者の頭部の解剖学的画像中で特定される。位置追跡システムと位置合わせされた解剖学的画像を使用して、患者の頭部へ挿入され、かつ位置追跡システムの別の位置センサを含む医療機器の追跡を可能にするために、解剖学的画像は、第１の位置及び第２の位置との相関をとることによって、位置追跡システムの座標系と位置合わせされる。
【０００７】
いくつかの実施形態では、ＵＳ変換器は位置センサに対して固定した変位で配置され、第１の位置の計算は、第１の位置を計算する際に固定した変位を考慮に入れることを含む。他の実施形態では、ＵＳ変換器と位置センサとは同心である。更に別の実施形態では、解剖学的画像は、１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む。
【０００８】
一実施形態では、解剖学的画像は、１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む。別の実施形態では、位置追跡システムは、磁気位置追跡システムを含む。更に別の実施形態では、ＵＳ測定値を受信することは、頭部の外面とそれぞれの骨組織との間の各部位において横断するＵＳパルスの往復伝搬時間を受信することを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、医療機器は、サイナプラスティカテーテルを含む。他の実施形態では、位置合わせツールは、手持ち式ワンドを含む。
【００１０】
本発明の実施形態による位置合わせツール及びプロセッサを含む器具が、更に提供される。位置合わせツールは、超音波（ＵＳ）変換器及び位置追跡システムの位置センサを含む。ＵＳ変換器は、位置合わせツールが患者の頭部上の複数のそれぞれの部位へ順次に付けられるとき、その部位において骨組織のそれぞれのＵＳ測定値を取得するように構成される。位置センサは、その部位において位置合わせツールのそれぞれの位置測定値を取得するように構成される。プロセッサは、位置合わせツールによって取得された複数のＵＳ測定値及びそれぞれの位置測定値を受信し、位置測定値及びＵＳ測定値に基づいて、複数の部位における骨組織の第１の位置を計算し、患者の頭部の解剖学的画像の中で、複数の部位における骨組織の第２の位置を特定し、位置追跡システムと位置合わせされた解剖学的画像を使用して、患者の頭部へ挿入され、かつ位置追跡システムの別の位置センサを含む医療機器の追跡を可能にするために、第１の位置と第２の位置との相関をとることによって、解剖学的画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせするように構成される。
【００１１】
本発明は、図面と総合すれば、以下の発明を実施するための形態からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による、サイナプラスティ外科用システムの概略的な絵画図である。
【図２】本発明の一実施形態による、位置合わせツールの概略的な絵画図である。
【図３】本発明の別の実施形態による、解剖学的画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせする方法を概略的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
概要
サイナプラスティ等のいくつかの医療手技は、関連器官の解剖学的画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせすることを必要とする。位置合わせを使用して、位置センサが嵌着された外科用ツールは、治療される器官へ進められ、解剖学的画像にオーバーレイされて視覚化される。
【００１４】
原理では、位置合わせは、位置追跡システムの位置センサが嵌着されたある外部の位置合わせツールを使用して行われてもよい。そのようなツールを、患者の顔面上のあらかじめ選定された部位（例えば、鼻尖、及び２つの頬の中心）に付けることができる。解剖学的画像は次に、あらかじめ選定された部位における骨組織の測定された位置に基づいて、位置追跡システムの座標系に位置合わせすることができる。
【００１５】
しかしながら、この可能な解決法は、解剖学的画像の位置合わせを１ｍｍより高い正確さで得ることが典型的には重要であるサイナプラスティ手技には、不正確かつ不適切である可能性がある。顔面の要素は自然に変形する（例えば、一日の中での頬の液面の変化による）軟組織を含み、かつ位置合わせツールによって制御されていない圧力が顔面に加えられるため、この仮説に基づく解決法の正確さは受け入れられない場合がある。
【００１６】
以下で説明する本発明の実施形態は、解剖学的画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせするための改善された技法を提供する。本開示の実施形態では、位置合わせツールは、位置追跡システムの位置センサに結合される超音波（ＵＳ）変換器を備える。位置合わせを行うために、操作者（例えば、医師）は、患者の顔面上の複数の事前定義された部位へ位置合わせツールを付ける。事前定義された部位のそれぞれにおいて、以下の測定が行われる。
・位置追跡システムは、位置合わせツールの中に嵌着された位置センサの位置及び配向を測定する。
・ＵＳ変換器は、それぞれの部位で骨組織を画像化する。
【００１７】
プロセッサは次に、上述の測定値を使用して、患者の顔面上の事前定義された部位の各々に対して、位置追跡システムの座標系内のそれぞれの骨組織の位置を計算する。
【００１８】
患者の顔面上の所与の事前定義された部位に対して、ＵＳ変換器の出力は、ＵＳ変換器と骨組織との間の距離を示す。ＵＳ変換器と位置センサとの間の相対変位（存在する場合）は、一定かつ既知である。位置センサの位置は、位置追跡システムの座標系で測定されている。したがって、プロセッサは、上述の測定値を使用して、位置追跡システムの座標系内での骨組織の正確な位置を計算する。この位置は、本明細書では、患者の顔面上の事前定義された部位に対する骨組織の「ＵＳ座標」と呼ばれる。１組のＵＳ座標を生成するために、上述の手順が複数の事前定義された部位の各々に対して繰り返される。
【００１９】
更に、プロセッサは、事前定義された複数の部位における骨組織の位置を事前取得したコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像中で特定する。これらの位置は、本明細書では、骨組織の「ＣＴ座標」と呼ばれる。プロセッサは次に、例えば、ＵＳ座標とそれぞれのＣＴ座標とを一致させる幾何学的変換を計算することによって、ＣＴ画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせする。
【００２０】
本開示の位置合わせプロセスは、軟組織ではなく、骨組織の座標間の相関関係に基づくので、非常に正確で上述の障害の影響を受けない。したがって、提案する技法は、例えば、患者の頭部に挿入され、かつ位置追跡システムの別の位置センサを備えるサイナプラスティ外科用ツールの、改善されたナビゲーションを可能にする。更に、本開示の技法は、自然の変動及び位置合わせツールによって加えられる圧力が原因の組織の変形の影響を受けない。
【００２１】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態によるサイナプラスティ外科システム２０の概略的な絵画図である。システム２０は、磁気位置追跡システムを備え、本システムは、患者２２の頭部の１つ又は複数の位置センサの位置を追跡するように構成されている。磁気位置追跡システムは、磁界発生器及び１つ又は複数の位置センサを備える。位置センサは、磁場発生器から検知された外部磁場に応答して位置信号を生成し、それによって、プロセッサ３４が、以下に説明するように、位置追跡システムの座標系内での各センサの位置をマッピングすることを可能にする。
【００２２】
この位置検知方法は、様々な医療応用において、例えば、Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  Ｉｎｃ．（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｂａｒ，Ｃａｌｉｆ．）が製造するＣＡＲＴＯ（商標）システムに実装されており、その詳細は、米国特許第５，３９１，１９９号、同第６，６９０，９６３号、同第６，４８４，１１８号、同第６，２３９，７２４号、同第６，６１８，６１２号、及び同第６，３３２，０８９号、国際出願ＰＣＴ国際公開第９６／０５７６８号、並びに、米国特許出願公開第２００２／００６５４５５（Ａ１）号、同第２００３／０１２０１５０（Ａ１）号、及び同第２００４／００６８１７８（Ａ１）号に説明されており、それらの開示はすべて参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
本実施例では、システム２０は、ロケーションパッド４０を備え、ロケーションパッドは、フレーム４６上に固定された複数の磁場発生器４４を備える。図１に示す例示的な構成では、パッド４０は５つの磁場発生器４４を備えるが、任意の他の好適な数の発生器４４を使用することができる。発生器４４が患者の体外の固定された既知の位置に配置されるように、パッド４０は、患者２２の頭部４１の下に置かれる枕４２を更に備える。システム２０は、コンソール３３を更に備え、コンソールは、頭部４１のまわりに事前定義された作業体積の磁場を発生するように、磁場発生器４４を適した信号で駆動するように構成されたドライバ回路（図示せず）を備える。
【００２４】
一実施形態では、プロセッサ３４は典型的には、外部源からのデータ、並びにケーブル３２を経由してワンド３０からの測定値を受信するため、並びにシステム２０の他のコンポーネントを制御するために、適したフロントエンド回路及びインターフェース回路を備える汎用コンピュータである。コンソール３３は、入力装置３９、及びデータを表示するように構成されるユーザーディスプレイ３６を更に備える。
【００２５】
いくつかの実施形態では、システム２０は、手持ち式ワンド３０等の位置合わせツールを備え、位置合わせツールは、磁気位置追跡システムの座標系を事前取得ＣＴ画像の座標系と位置合わせするためにシステム２０によって使用される。位置合わせツールは、超音波測定値及び位置測定値を取得するように構成され、以下の図２に詳細に示される。
【００２６】
典型的には、医師２４は、患者の頭部４１の外面上の複数の事前定義された部位へ順次にワンド３０を付ける。事前定義された各部位は典型的には、頬骨の突出部、鼻柱２６（患者２２の眼と眼の間に位置する）、鼻尖２６、顎、又は他の任意の適した特定可能な特徴等の頭部４１上の容易に特定可能な特徴であるように選択される。
【００２７】
一実施形態では、プロセッサ３４は、外部ＣＴシステム（図示せず）を使用して得たコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像３５を受信する。プロセッサ３４は、画像３５を使用して、患者の頭部４１の少なくとも部分の表面の画像を形成する。いくつかの実施形態では、プロセッサ３４は、患者の顔面の境界を決定するために、空気の基準尺度である−１０００ＨＵと比較して、患者の顔面の骨の放射線濃度を決定するために、７００〜３０００の範囲のハンスフィールド単位（ＨＵ）を使用してもよい。代替的な実施形態では、５００より上のＨＵが骨の放射線濃度を決定するために使用されてもよく、−２００ＨＵ以下が空気用に使用されてもよく、−２００〜５００の範囲のＨＵが筋組織用に使用されてもよい。別の方法としては、任意の他の適した値を使用することができる。更に別の方法としては、プロセッサ３４は、ＣＴ画像中の異なるタイプの組織を区別してもよく、特に、他の任意の適した基準又は技法を使用して骨組織を特定してもよい。
【００２８】
一実施形態では、患者の頭部上の事前定義された部位に置かれたとき、ワンド３０は、（ｉ）骨組織のＵＳ測定値を取得するように、及び（ｉｉ）この事前定義された部位の位置を示す位置信号を磁気位置追跡システムの座標系内で生成するように構成される。ワンド３０による骨組織の測定値の取得は、以下の図２に詳細に説明される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセッサ３４は、患者の頭部上の事前定義された各部位に対して、「ＵＳ座標」及び「ＣＴ座標」の２つの座標を計算するように構成される。ＵＳ座標は、ＵＳ及びこの事前定義された部位におけるワンド３０の位置測定値から導出され、この部位における骨組織の座標を磁気位置追跡システムの座標系で示す。ＣＴ測定値は、ＣＴ画像で特定されたものとして、この部位における骨組織の座標を示す。
【００３０】
一実施形態では、プロセッサ３４は、ＣＴ画像を位置追跡システムの座標系と位置合わせするように、ＵＳ座標と画像３５の中で事前定義された部位でのＣＴ座標との間で相関をとるように構成される。
【００３１】
位置合わせプロセスは典型的には、実際のサイナプラスティ手技の前に行われる。サイナプラスティ手技中に、医師２４は、頭部４１の中へと、サイナプラスティカテーテル、又は追加的な位置追跡システムの位置センサを備える他の外科用ツール等の医療機器（図示せず）を挿入してもよい。ＣＴ画像が位置追跡システムと既に位置合わせされているので、医師２４は、その遠位端がＣＴ画像上に表示されている医療機器を、頭部４１の中の標的部位へ進めることができる。
【００３２】
代替的な実施形態では、ＣＴ画像３５の代わりに、プロセッサ３４は、蛍光透視又は磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）等の別の適した解剖学的撮像技法を使用して取得した１つ又は複数の画像を受信し、これらの解剖学的画像を上述の座標系と位置合わせするように構成される。
【００３３】
簡単かつ明瞭なものとするため、図１は、開示されている技法に関連する要素のみを示す。システム２０は典型的には、開示されている技法に直接には関連せず、したがって図１及び対応する説明から意図的に省略されている付加的なモジュール及び要素を備える。
【００３４】
プロセッサ３４は、システムによって使用される機能を実行し、処理又はその他の方法でソフトウェアにより使用されるデータをメモリ（図示せず）に記憶させるようにソフトウェアの中にプログラムされてもよい。このソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して電子的形態でプロセッサにダウンロードするか、又は光学的、磁気的若しくは電子的記録媒体など、持続性の有形媒体上に提供されてもよい。別の方法としては、プロセッサ３４の機能のうちの一部又は全てが、専用の又はプログラム可能なデジタルハードウェア構成要素によって実行されてもよい。
【００３５】
超音波を使用して解剖学的画像を位置追跡システムと位置合わせする。
図２は、本発明の実施形態によるワンド３０の概略的な絵画図である。図は、ワンド３０が患者の頭部４１上の複数の事前定義された部位のうちの１つに置かれているのを示す。いくつかの実施形態では、ワンド３０はハウジング５８を備え、ハウジングは、超音波（ＵＳ）変換器６６のまわりに同心状に配置された位置センサ６０を含む。ＵＳ変換器は、ＵＳパルス７０を組織の中へ生成するように構成される。図２は、例示的な組織構造体を示し、構造体は、皮膚層５０、中間組織５２、骨組織５６、及び組織５２と５６との間の界面層５４を備える。
【００３６】
一実施形態では、医師２４は、ワンド３０の先端５９を事前定義された部位のうちの１つ（例えば、鼻柱２６）において皮膚５０に付け、ＵＳパルス７０を生成するように変換器６６を作動させる。ＵＳパルス７０は、界面層５４及び骨組織５６に向かって皮膚層５０及び中間組織５２を横断する。パルス７０は、界面５４から反射し、組織５２及び皮膚層５０を通って移動し、ワンド３０に戻る。
【００３７】
ワンド３０は、飛行時間（ＴＯＦ）とも表示される、ＵＳパルスの往復伝搬時間を測定するように構成される。組織５２及び皮膚層５０中のＵＳパルスの既知の速度に基づいて、プロセッサ３４は、測定されたＴＯＦを組織５２の厚さ、すなわち、変換器６６と骨組織５６との間の距離へ変換するように構成される。一実施形態では、ワンド３０は、センサ６０から得た位置測定値、及びＵＳ変換器６６を使用して測定したＴＯＦを、ケーブル３２を経由して、プロセッサ３４へ伝達するように構成される。
【００３８】
いくつかの実施形態では、センサ６０は、変換器６６のまわりに同心状に配置される。センサ６０の位置及び変換器６６のＴＯＦ測定値を使用して、プロセッサ３４は、ＵＳ座標、すなわち、位置追跡システムの座標系での骨組織の位置を計算するように構成される。
【００３９】
代替的な実施形態では、センサ６０及び変換器６６は、任意の他の適した配置で同心状に配置されてもよい。更に代替的な実施形態では、センサ６０は、変換器６６に対して固定した既知の変位で嵌着されてもよく、したがって、プロセッサ３４は、骨組織のＵＳ座標の計算において固定した変位を考慮に入れてもよい。
【００４０】
図２に示すように、先端５９によって加えられた圧力は、皮膚層５０及び組織５２を変形する場合がある。位置合わせは骨組織の相関関係に基づくので、プロセッサ３４は本質的にそのような変形が位置合わせを歪めるのを防ぐ。
【００４１】
図３は、本発明の別の実施形態による、ＣＴ画像３５を位置追跡システムの座標系と位置合わせする方法を概略的に示すフローチャートである。方法は、ＣＴ画像取得ステップ１００で始まり、ここで、プロセッサ３４は、頭部４１の骨組織（本明細書では、ＣＴ骨画像と呼ばれる）を捕捉する１つ又は複数のＣＴ画像を受信する。
【００４２】
位置合わせツール付着ステップ１０２にて、医師２４は、頭部４１の複数の事前定義された部位へ順次にワンド３０を付ける。その次のステップ（１０４〜１１０）は、これらの事前定義された部位の各々において行われる。
【００４３】
位置計算ステップ１０４にて、プロセッサ３４はセンサ６０から位置測定値を受信し、位置追跡システムの座標系での変換器６６の位置を計算する。ＵＳ測定値ステップ１０６にて、システム２０はＵＳ測定値を取得するために、変換器６６を作動する。組織位置計算ステップ１０８にて、プロセッサ３４は、変換器６６からの位置信号、及び変換器６６からのＴＯＦ測定値を受信し、ＵＳ座標、すなわち、位置追跡システムの座標系での骨組織の位置を計算する。ＣＴ組織特定ステップ１１０にて、プロセッサ３４は、当該技術分野において周知の任意の適した技法を使用して、対応するＣＴ座標、すなわち、ＣＴ画像３５中の骨組織の位置を特定する。上述のように、ステップ１０４〜１１０は、事前定義された各部位ごとに繰り返される。
【００４４】
位置合わせステップ１１２にて、プロセッサ３４は、頭部４１の事前定義された部位においてＵＳ骨組織の座標と対応するＣＴ骨組織の座標との間で相関をとることで、ＣＴ画像３５を位置追跡システムの座標系と位置合わせする。
【００４５】
本明細書で説明する実施形態は主として、サイナプラスティ手技に対処するが、本明細書で説明する方法及びシステムは、医師２４がワンド３０を人体上の任意の適した変形可能な特徴部に付けることができる、整形外科的手技等の他の用途でも使用することができる。
【００４６】
したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に詳細に示し説明したものに限定されないことが認識されよう。むしろ本発明の範囲は、上述の様々な特徴の組み合わせ及びその一部の組み合わせの両方、並びに上述の説明を読むことで当業者により想到されるであろう、従来技術において開示されていない変形及び修正を含むものである。参照により本特許出願に組み込まれる文献は、これらの組み込まれた文献において、いずれかの用語が本明細書において明示的又は暗示的になされた定義と矛盾して定義されている場合には、本明細書における定義のみを考慮するものとする点を除き、本出願の一部とみなすものとする。
【００４７】
〔実施の態様〕
（１）  方法であって、
超音波（ＵＳ）変換器と位置追跡システムの位置センサとを備える位置合わせツールを使用して取得される複数の測定値を受信することであって、前記測定値が、患者の頭部上の複数の部位のそれぞれへ前記位置合わせツールを付け、かつ前記部位において前記位置センサのそれぞれの位置測定値と骨組織のそれぞれのＵＳ測定値とを取得することによって取得される、ことと、
前記位置合わせツールを使用して得た前記位置測定値と前記ＵＳ測定値とに基づいて、前記複数の部位における前記骨組織の第１の位置を計算することと、
前記患者の頭部の解剖学的画像中で、前記複数の部位における前記骨組織の第２の位置を特定することと、
前記位置追跡システムと位置合わせされた前記解剖学的画像を使用して、前記患者の頭部へ挿入されかつ前記位置追跡システムの別の位置センサを備える医療機器の追跡を可能にするために、前記第１の位置と前記第２の位置との相関をとることによって、前記解剖学的画像を前記位置追跡システムの座標系と位置合わせすることと、を含む方法。
（２）  前記ＵＳ変換器が前記位置センサに対して固定した変位で配置され、前記第１の位置を計算することが、前記第１の位置の計算において前記固定した変位を考慮することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記ＵＳ変換器と前記位置センサとが同心である、実施態様１に記載の方法。
（４）  前記解剖学的画像が１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む、実施態様１に記載の方法。
（５）  前記部位が、頬骨の突出部、鼻柱、鼻尖、及び顎からなるリストから選択される骨の特徴の部位を含む、実施態様１に記載の方法。
【００４８】
（６）  前記位置追跡システムが磁気位置追跡システムを含む、実施態様１に記載の方法。
（７）  前記ＵＳ測定値を受信することが、各部位において前記頭部の外面と前記それぞれの骨組織との間を横断するＵＳパルスの往復伝搬時間を受信することを含む、実施態様１に記載の方法。
（８）  前記医療機器がサイナプラスティカテーテル（sinuplasty catheter）を備える、実施態様１に記載の方法。
（９）  前記位置合わせツールが手持ち式ワンドを備える、実施態様１に記載の方法。
（１０）  器具であって、
位置合わせツールであって、
前記位置合わせツールが患者の頭部上の複数のそれぞれの部位へ順次に付けられるとき、前記部位において骨組織のそれぞれのＵＳ測定値を取得するように構成される超音波（ＵＳ）変換器と、
前記部位において前記位置合わせツールのそれぞれの位置測定値を取得するように構成される位置追跡システムの位置センサと、を備える、位置合わせツールと、
プロセッサであって、
前記位置合わせツールによって取得された前記複数のＵＳ測定値と前記それぞれの位置測定値とを受信し、
前記位置測定値と前記ＵＳ測定値とに基づいて、前記複数の部位における前記骨組織の第１の位置を計算し、
前記患者の頭部の解剖学的画像中で、前記複数の部位における前記骨組織の第２の位置を特定し、
前記位置追跡システムと位置合わせされた前記解剖学的画像を使用して、前記患者の頭部へ挿入されかつ前記位置追跡システムの別の位置センサを備える医療機器の追跡を可能にするために、前記第１の位置と前記第２の位置との相関をとることによって、前記解剖学的画像を前記位置追跡システムの座標系と位置合わせするように構成されるプロセッサと、を備える、器具。
【００４９】
（１１）  前記ＵＳ変換器が前記位置センサに対して固定した変位で配置され、前記プロセッサが前記第１の位置の計算において前記固定した変位を考慮するように構成されている、実施態様１０に記載の器具。
（１２）  前記ＵＳ変換器と前記位置センサとが同心である、実施態様１０に記載の器具。
（１３）  前記解剖学的画像が１つ又は複数のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を含む、実施態様１０に記載の器具。
（１４）  前記部位が、頬骨の突出部、鼻柱、鼻尖、及び顎からなるリストから選択される骨の特徴の部位を含む、実施態様１０に記載の器具。
（１５）  前記位置追跡システムが磁気位置追跡システムを含む、実施態様１０に記載の器具。
【００５０】
（１６）  前記複数のＵＳ測定値が、各部位において前記頭部の外面と前記それぞれの骨組織との間を横断するＵＳパルスの往復伝搬時間を含む、実施態様１０に記載の器具。
（１７）  前記医療機器がサイナプラスティカテーテルを備える、実施態様１０に記載の器具。
（１８）  前記位置合わせツールが手持ち式ワンドを備える、実施態様１０に記載の器具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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