(57)【要約】【課題】  患者の顔を位置合わせし、タッチパッドインタフェースとして使用する方法を提供すること。【解決手段】  方法は、患者の顔の三次元解剖学的画像を取得する工程と、第１の座標系において患者の顔の所定の部位で複数の解剖学的点を識別する工程と、少なくとも１つの所定の部位に少なくとも１つの機能を割り当てる工程と、第２の座標系において患者の顔上のそれぞれの所定の部位における複数の位置を受信する工程と、位置と患者の顔上のそれぞれの解剖学的点とを相関させることで第１及び第２の座標系を位置合わせする工程と、少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドをトリガする工程と、コマンドを電子機器に伝達する工程と、を含む。この方法によって患者の顔を位置合わせするためのシステムが説明される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の顔の三次元解剖学的画像を取得して、第１の座標系において前記患者の顔上のそれぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別する工程と、
少なくとも１つの機能を前記患者の顔上の少なくとも１つの所定の部位に割り当てる工程と、
第２の座標系において前記患者の顔上の前記それぞれの所定の部位における複数の位置を受信する工程と、
前記位置と前記患者の顔上の前記それぞれの解剖学的点とを相関させることで前記第１及び第２の座標系を位置合わせする工程と、
前記少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドをトリガする工程と、
前記コマンドを電子機器に伝達する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記三次元解剖学的画像はコンピュータ断層撮影画像を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記識別する工程は、前記三次元解剖学的画像上で前記所定の部位を決定する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記決定する工程は、前記三次元解剖学的画像上で最高点を求める工程を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記決定する工程は、前記三次元解剖学的画像上で前記右目及び前記左目のそれぞれの中心を求める工程を更に含む、請求項４に記載の工程。
【請求項６】
前記決定する工程は、前記患者の顔の三次元解剖学的画像を２つの直交する線によって象限に分割する工程を更に含み、前記第１の直交する線は、前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する線上にあり、かつ前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する前記線と平行し、前記第２の直交は、前記三次元画像の前記最高点と交差する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の解剖学的点は、前記所定の部位のそれぞれに少なくとも２つの点を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの所定の部位は、前記患者の顔の左上象限、右上象限、左下象限、及び右下象限からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の位置を受信する工程は、位置センサを含む位置合わせツールから前記位置を受信する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の位置を受信する工程は、三次元スキャナで前記患者の顔をスキャンすることで前記位置を受信する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記コマンドをトリガする工程は、位置センサを備える外科用ツールで前記患者の顔上の前記少なくとも１つの所定の部位に触れる工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子機器がコンピュータである、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
システムであって、
位置合わせツールであって、患者の顔上のそれぞれの所定の部位に前記位置合わせツールを位置決めすることにより第２の座標系における複数の位置を取得するように構成された、位置追跡システムの位置センサを備える位置合わせツールと、
プロセッサであって、
前記患者の顔の三次元解剖学的画像内で第１の座標系における前記それぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別し、
少なくとも１つの機能を前記患者の顔上の少なくとも１つの所定の部位に割り当て、
前記第２の座標系において測定された前記複数の位置を受信し、
前記位置と前記患者の顔上の前記それぞれの解剖学的点とを相関させることで前記第１及び第２の座標系を位置合わせし、
前記少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドを読み出すように構成された、プロセッサと、を備えるシステム。
【請求項１４】
前記三次元解剖学的画像はコンピュータ断層撮影画像を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記三次元解剖学的画像は三次元スキャンを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記三次元解剖学的画像上で前記所定の部位を決定するように更に構成され、前記決定する工程は、
前記三次元解剖学的画像上で最高点を求める工程と、
前記三次元解剖学的画像上で前記右目及び前記左目のそれぞれの中心を求める工程と、
前記患者の顔の三次元解剖学的画像を２つの直交する線によって象限に分割する工程であって、前記第１の直交する線は、前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する線上にあり、かつ前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する前記線と平行し、前記第２の直交は、前記三次元画像の前記最高点と交差する、工程と、を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記所定の部位は、前記患者の顔の左上象限、右上象限、左下象限、及び右下象限からなる群から選択される、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
一態様では、本発明は、患者の顔を位置合わせし、それをタッチパッドユーザインタフェースとして使用するための方法に関する。方法は、患者の顔の三次元解剖学的画像を取得する工程と、第１の座標系において患者の顔のそれぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別する工程と、少なくとも１つの所定の部位に少なくとも１つの機能を割り当てる工程と、を含む。方法は、第２の座標系において患者の顔上のそれぞれの所定の部位における複数の位置を受信する工程と、位置と患者の顔上のそれぞれの解剖学的点とを相関させることで第１及び第２の座標系を位置合わせする工程と、を更に含む。この方法は、少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドをトリガし、そのコマンドを電子機器に伝達する工程も含む。
【０００２】
一態様では、本発明は、患者の顔を位置合わせし、それをタッチパッドユーザインタフェースとして使用するためのシステムに関する。システムは、位置合わせツールであって、患者の顔上のそれぞれの所定の部位に位置合わせツールを位置決めすることにより第２の座標系における複数の位置を取得するように構成された、位置追跡システムの位置センサを備える位置合わせツールと、プロセッサと、を含む。プロセッサは、患者の顔の三次元解剖学的画像内で、第１の座標系におけるそれぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別して、少なくとも１つの機能を患者の顔上の少なくとも１つの所定の部位に割り当てるように構成される。プロセッサは、第２の座標系において測定された複数の位置を受信し、位置と患者の顔上のそれぞれの解剖学的点とを相関させることで、第１及び第２の座標系を位置合わせするようにも構成される。プロセッサは更に、少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドを読み出すようにも構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
以下の本発明の実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことでより深い理解が得られるであろう。例示のため、図面には、現在の好ましい実施形態が示されている。しかし、本発明は、図示された正確な配置及び手段に限定されるものでないことは理解される。図面は、以下のとおりである。
【図１】本発明の一実施形態による、外科システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態による、患者の顔と磁気位置追跡システムの座標系とを位置合わせし、機器を制御するためのユーザインタフェースとして患者の顔を使用するための方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】図２の位置合わせ方法で用いられる患者の顔の三次元コンピュータ断層撮影画像の概略図である。
【図４】機器を制御するためのユーザインタフェースとして用いられる患者の顔の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本開示は、一般に、位置合わせ機器の使い勝手を向上させるために、患者の顔をユーザインタフェースとして利用する方法に関する。
【０００５】
本明細書で使用するとき、用語「位置合わせ」とは、身体の部分と、例えば術前のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャンから構築された三次元（３Ｄ）コンピュータ画像との空間的関係を決定するためのプロセスを指す。手術ナビゲーションシステムは、医療処置中の医師の動きを誘導するために用いられる。
【０００６】
耳鼻咽喉（ＥＮＴ）外科手術などの特定の医療処置では、関連する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ができる。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を、治療される器官にナビゲートし、視覚化して解剖学的画像にオーバーレイすることができる。原理では、術前位置合わせは、位置追跡システムの位置センサが嵌着された外部の位置合わせツールを使用して行われてもよい。こうしたツールは、患者の顔面上の予め選択された部位（例えば、額、及び２つの頬の中心）に適用することができる。次に、解剖学的画像は、予め選定された部位における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。
【０００７】
コンピュータ断層撮影イメージング・システム及び位置追跡システムが、当該技術分野で知られている。医用画像を位置合わせする方法は、例えば、参照によってあたかもそれらが完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる米国特許第６，５６０，３５４号、及び米国特許出願第１５／６７４，３８０号で説明されている。米国特許第６，５６０，３５４号には、点と表面との加重組み合わせを用いて画像を物理的空間に位置合わせするための装置及び方法が記載されている。Ｘ線コンピュータ断層撮影を介して得られる患者の画像は、患者身体で得られる物理的測定値に位置合わせされる。患者身体の異なる部分には、異なる数値の重みが与えられており、例えば、骨の測定値が皮膚の測定値よりも正確であると考えられる場合には、骨には皮膚よりも高い重みを与えることができる。重みは、剛体変換係数を決定する反復位置合わせプロセスで用いられる。
【０００８】
米国特許出願第１５／６７４，３８０号は、耳鼻咽喉（ＥＮＴ）位置合わせのための方法及び装置を説明している。本方法は、被検者頭部のボクセルのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を受信することと、画像を解析し、画像内の患者の目のそれぞれの位置を識別して、それぞれの部位を結合する第１の線分を画定することと、を含む。本方法は、頭部の骨性区分を覆い、第１の線分に対して平行な第２の線分上、かつ第１の線分に直交する第３の線分上に存在するボクセルサブセットを識別することを更に含む。被験者の頭部上の位置を測定するように構成された磁気追跡システムが起動され、また、そのシステム内で動作するプローブが、骨性区分にオーバーレイする頭部の表面の位置を測定するために、骨性区分に近接して配置される。これらの位置とボクセルサブセットとの間の対応が形成され、ＣＴ画像と磁気追跡システムとの間の位置合わせが、その対応に応じて生成される。
【０００９】
耳鼻咽喉（ＥＮＴ）医師などの医師は、看護師の補助なしに医療処置を行う場合が多い。例えば、ＥＮＴのマッピング及び位置合わせ処置の場合、ＥＮＴ医師は無菌環境中で処置を行い、かつ自分自身の洗浄及び殺菌を行う。故に、医師が処置中に手袋を取り外して位置合わせを行い、またマウス又はキーボードをタッチするのは不便である。しかし、それでも医師はコンピュータを使用する必要があり、また、独りで機器と接する場合が多い。したがって、医師は、看護師が在室していない場合に、処置中のコンピュータの使用を容易にする改良されたシステムを必要とする。
【００１０】
提案されるシステムは、患者の顔をタッチパッドユーザインタフェースとして利用する。例えば、ＥＮＴ位置合わせ処置の間、医師（洗浄及び殺菌された）は、マウス又はキーボードを操作するために手袋を取り外す必要がない。代わりに、医師は、患者の顔及び頭部の他の部分をタッチパッドインタフェースとして使用することができる。
【００１１】
システムの説明
図１は、本発明の一実施形態による、外科システム１００の概略図である。システム１００は、患者１０１の頭部内の１つ又は複数の位置センサ（図示せず）の位置を追跡するように構成された磁気位置追跡システムを備える。磁気位置追跡システムは、磁場発生器１０４と、１つ又は複数の位置センサと、を備える。本明細書で説明するとおり、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、処理装置１０２が、位置追跡システムの座標系における各センサの位置をマッピングすることを可能にする。
【００１２】
この方法及び位置システムは当該技術分野で既知であり、また米国特許第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６，６３２，０８９号、国際公開第９６／０５７６８号、並びに米国特許出願公開第２００２／００６５４５５号、同第２００３／０１２０１５０号、及び同第２００４／００６８１７８号に記載され、上記の全てが参照によってあたかもそれらが完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。位置システム１００は、位置特定パッド１０３を備え、位置特定パッド１０３は、フレーム１０５上に固定された複数の磁場発生器１０４を備える。図１を参照すると、パッド１０３は５つの磁場発生器１０４を備えているが、任意の他の好適な数の磁場発生器１０４を用いてもよい。パッド１０３は、発生器１０４が患者外部の固定された既知の位置に位置決めされるように、患者１０１の頭部の下に配置された枕１０６を備える。システム１００はコンソール１０８を更に備え、コンソール１０８は好適な信号で磁場発生器１０４を駆動するように構成されたドライバ回路（図示せず）を備えて、頭部１０７周囲の所定の作業範囲内で磁場を発生させる。
【００１３】
一実施形態では、システム１００は位置合わせツールを備える。位置合わせツール１１２は、手持ち式ワンドであってもよい。ワンド１１２は、磁気追跡システムの座標系を予め取得されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像の座標系と位置合わせするためにシステム１００によって使用され得る。位置合わせツール１１２は、位置測定値を取得するように構成される。
【００１４】
一実施形態では、プロセッサ１０２は、外部ソースからデータと、ケーブル１０９を介してワンド１１２の位置センサから測定値と、を受信し、かつシステム１００の他の構成要素を制御するための、好適な前方の（front）及びインタ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１０８は、入力装置１１３と、データを表示するように構成されているスクリーンディスプレイ１１４と、を更に備える。
【００１５】
医師１１０はワンド１１２を患者の頭部１０７上の所定の部位に配置してよい。各所定の部位は顔１１５の一部である。所定の部位は、顔の４分の１又は象限、すなわち右上象限、左上象限、右下象限、若しくは左下象限のうちのいずれか、又は任意の他の好適な識別可能な部分であってよい。例示的な患者の顔１１５の所定の部位を図４に示す。
【００１６】
一実施形態では、処理装置１０２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１１１を受信する。
【００１７】
処理装置１０２は、医師を補助する、及び／又はユーザインタフェースとして機能するために、画像１１１を用いて患者の顔１１５の表面の画像を入力装置１１３又はスクリーンディスプレイ１１４に投影することができる。処理装置１０２は、ＣＴ画像１１１の様々な部分を区別することができる。処理装置１０２は、ハウンスフィールド単位（ＨＵ）のような任意の好適な基準又は技術を使用して、鼻又は目を識別することができる。処理装置１０２はＣＴ画像１１１を解析して識別することができ、更に顔の様々な部分を画定することができる。顔の様々な部分は、図３に示すように、象限２０１、２０２、２０３、及び２０４であってもよい。
【００１８】
一実施形態では、ワンド１１２は、患者の顔の所定の部位に配置されると、磁気位置追跡システムの座標系内でこの所定の部位を示す位置信号を生成するように構成される。処理装置１０２は、各象限２０１、２０２、２０３、及び２０４の所定の部位で取得された位置信号又は点を記憶する。点の最小数は、それぞれ２０、２０、１２、及び１２であってもよい。しかしながら、点の最小数は、これらの値のいずれよりも少なくても多くてもよく、また全ての象限で同じであっても異なっていてもよい。
【００１９】
一実施形態では、処理装置１０２は、ＣＴシステムの座標系における患者頭部の各所定の部位に対する２つの座標、すなわち「解剖学的点」と、位置追跡システムの座標系における「位置」とを計算するように構成される。解剖学的点は、所定の部位におけるワンド１１２の位置測定値から導出され、これは磁気位置追跡システムの座標系におけるこの部位における顔の部分の座標を示す。解剖学的点は、ＣＴ画像１１１で識別される、顔の部分の座標を示す。
【００２０】
一実施形態では、処理装置１０２は、画像１１１内の解剖学的点と所定の部位の位置とを相関させて、ＣＴ画像と位置追跡システムの座標系とを位置合わせするように構成される。
【００２１】
図２は、本明細書に開示される実施形態に基づく、装置を制御するためのユーザインタフェースとして、患者の顔と磁気追跡システムの座標系とを位置合わせするための例示的な方法の工程のフローチャートである。図３は、図２の位置合わせ方法で用いられる患者の顔の３ＤＣＴ画像の概略図である。図２に示すように、本方法は、患者の顔の画像を取得し、かつ／又は表示画面上に画像を表示する工程Ｓ１を含むことができる。画像は、三次元（３Ｄ）超音波画像、ＣＴ画像、ＭＲＩ画像、又は当該技術分野で既知の任意の他の撮像技術によって得られた画像であってもよい。
【００２２】
工程Ｓ２で、処理装置１０２は、画像処理ソフトウェアを用いて、図３に示すように、患者の顔１１１の３Ｄ  ＣＴ画像を解析して、画像上の最高点１９２を求める。通常、この最高点は患者の鼻の先端に相当する。
【００２３】
工程Ｓ３で、処理装置１０２は、図３に示すように、患者の眼の中心１９０及び１９１を求める。両目の中心を求めるための方法は、当該技術分野で既知であり、例えば、参照によってあたかもそれらが完全に記載されているかのように本明細書に組み込まれる、６ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓの議事録（１９９３，ページ５０７〜５１７）中で公開された「Ｌｏｃａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｅｙｅｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐａｔｉｅｎｔ」と題する論文で説明されている。両目の中心を求めるための他の方法を用いてもよい。
【００２４】
工程Ｓ４で、処理装置１０２は、取得した画像内の十字形（┼）内のボクセルを描画する画像処理ソフトウェアを用いて、工程Ｓ２及びＳ３で取得した値を用いて、３Ｄ画像１１１の表面を分析することができる。十字形は、十字（┼）の垂直線１９４（図３）として患者の鼻梁を含む。垂直線のボクセルを求めるために、プロセッサは工程Ｓ２で求められた鼻の先端（最高点）から開始して、鼻の先端１９２に近接し、かつその垂直方向上方に存在する表面画像１１１内の極大値を探すことによって、鼻梁の他のボクセル、すなわち鼻の骨性区分を求める。プロセッサはこのプロセスを反復的に継続して、十字形の垂直線１９４の全部に対応するボクセルを求める。十字形の水平線１９３に対応するボクセルを求めるために、プロセッサは、工程Ｓ３で求められた患者の眼の中心を接続する線から事前設定された垂直距離だけ上方にあるボクセルを選択する。一実施形態では、事前設定された距離は目の中心線から５ｃｍ上方であるが、他の実施形態では、距離は５ｃｍより大きくても小さくてもよい。事前設定された距離は、水平線のボクセルが患者の額の骨性区分と重なるように選択される。処理装置１０２は、工程Ｓ３で求められた２つの目の中心を接続する線上方に線１９３を描画する。処理装置は、線１９３に直交し、患者の顔の画像上の最高点を通過する線１９４を描画する。通常、垂直線と水平線のボクセルの両方が１ボクセルの幅を超える。図３に示すように、２つの線は顔の画像を４つの象限の２０１（右上象限）、２０２（左上象限）、２０３（右下象限）、及び２０４（左下象限）に分割する。
【００２５】
画像解析工程Ｓ４で、処理装置１０２は、工程Ｓ２及びＳ３で取得した値を用いて、工程Ｓ１で生成された３Ｄ画像１１１を分析することができる。処理装置は、３Ｄ画像１１１を含むボクセルのセットの４つのサブセットを生成することができる。サブセットのそれぞれは、４つの象限の２０１（右上象限）、２０２（左上象限）、２０３（右下象限）、及び２０４（左下象限）のそれぞれの象限に対応する。
【００２６】
工程Ｓ５で、処理装置１０２は、図４に示すように、コマンドを定義し、また患者の顔の各象限に機能を割り当てることができる。コマンドは、医療処置に用いられる任意のコマンドであってよい。コマンドは、位置合わせに用いられる、又は位置合わせに関連するコマンドであってよい。例えば、患者の顔の右下象限にタッチすることは、位置合わせプロセス中の「はい」機能に関連付けされてもよく、左下象限をタッチすることは、位置合わせ中の「いいえ」機能に関連付けされてもよい。位置合わせを「再実行」するために、医師が患者の額をタッチしてもよい。割り当てられた機能は、データベースに記憶されてもよく、またコンピュータなどの処理装置によって実行される論理命令又はコマンドの形態で実装されてもよい。データベースは、位置合わせテーブルの形態であってもよい。他のコマンドを用いてもよい。例えば、汎用のコマンド「メニュー」を用いて、追加のコマンドを開いてもよい。「取り消し」を用いて前の操作を元に戻してもよい。「表示／非表示」は、コンテンツ、例えば画像を表示又は隠すために使用することができる。コマンドは、３Ｄ  ＣＴ画像を拡大する、アプリケーションを終了する、又は画面を印刷するためのコマンドであってもよい。
【００２７】
工程Ｓ６では、医師１１０は、位置追跡システムの座標系内の位置を取得するため、患者の顔の各象限内の所定の部位に位置センサを備えるワンド１１２を配置することができる。一実施形態では、所定の部位は、患者の鼻先端の下方にある点、目に隣接する患者の顔の左側及び右側、並びに両目の間にある点の４つの点を含んでもよい。しかしながら、４つよりも少ない点、例えば２つの点が位置合わせを生成するのに十分であり得る。
【００２８】
工程Ｓ７では、処理装置１０２は、反復最近点（Itirated Closest Point）（ＩＣＰ）アルゴリズムを用いて、工程Ｓ６で取得した点を工程Ｓ４で生成されたボクセルのサブセットと相関させることができる。このアルゴリズムは、ボクセルのサブセットを点の参照集合として、また工程６で取得された位置を点のソースセットとして用いる。相関を実行する間、処理装置１０２は、ＣＴの座標系と位置追跡システムとの間で位置合わせを行うことができる。処理装置１０２は、工程７で実施された位置合わせが十分に正確であるかどうか、すなわち、ＩＣＰアルゴリズムによって生成されたコスト関数に関連付けられる誤差が十分に小さい、例えば事前設定されたしきい値未満であるかどうかをチェックすることができる。条件が肯定を返す場合、医師１１０が点の取得を中止してもよいことを医師１１０に知らせる通知がスクリーン１１４上に提示される。その通知はまた、医師１１０が、所定の位置をタッチし、ＣＴ画像上でこれらの位置をプロセッサにマークさせること、及び／又はこうした位置の間の距離を測定することなどによって、位置合わせの検証を実施することを提案してもよい。条件が否定を返した場合、又は検証が失敗した場合、医師は引き続きワンド１１２を用いて点を取得する。
【００２９】
工程Ｓ８で、医師１１０は、患者の顔の象限のうちのいずれか１つに位置センサを備えたツールを適用することによって、コマンドをトリガしてもよい。ツールは、コマンドをトリガするために、所定の時間、例えば２〜３秒間、象限の同じ場所に配置されてもよい。ツールは、位置センサをクリックすることによってコマンドをトリガする能力を有してもよい。トリガに応答して、コマンド又は機能は、コンピュータであってもよい処理装置に伝達されてよい。
【００３０】
図４は、一実施形態の機器を制御するためのユーザインタフェースとして用いられる患者の顔の概略図である。図４に示すように、患者の顔は、象限などの仮想領域に分割することができ、ここで特定の仮想領域すなわち象限が、特定のユーザ定義パラメータすなわち機能に割り当てられる。各機能は、処理装置１０２が読み出して実行することのできるコマンドに対応する。
【００３１】
例えば、提案された位置合わせを医師が受諾するか否かを示すため、医師は患者の右下象限２０３をタッチすることで「はい」を入力してもよく、又は患者の左下象限２０４をタッチすることで「いいえ」を入力してもよい。医師は、患者の額の右上象限２０１又は左上象限２０２のいずれかを押すことで、位置合わせを「再実行」することができる。一実施形態では、処理装置１０２は、具体的に割り当てられた機能に対応する患者の顔の各象限を識別するように構成される。
【００３２】
一実施形態では、医師のニーズに対応して、ユーザインタフェースとしての機能を提供するため、患者の顔は、必要なだけの数の仮想区分に分割することができる。
【００３３】
位置合わせプロセスは、外科又は任意の他の医療処置を患者に実施する前に実施される。位置合わせプロセスは、一般的には非無菌環境で実施されるが、無菌環境で実施されてもよい。医療処置は無菌環境で実施され得るが、無菌性のレベルは環境に応じて（例えば手術室、診療室、又は診療所）様々である。医療処置中、医師１１０は、位置追跡システムの追加の位置センサを備える医療用具１１２又は手術装置で患者の顔１１５にタッチすることができる。ＣＴ画像が既に位置追跡システムと位置合わせされているため、医師１１０は、医療用具１１２を患者の顔１１５の所定の部位に適用し、コンピュータを用いて特定の操作を実施することができる。医療用具は、顔の位置合わせのために使用されるワンドであってもよく、医療処置中に使用される任意の他の用具であってもよい。医療用具は、処置の種類又は使用される環境に応じて無菌又は非無菌であってもよい。
【００３４】
一実施形態では、処理装置１０２は、好適な撮像技術を用いて１つ又は複数の画像を受信し、本明細書で説明されるように、これらの解剖学的画像を座標系と位置合わせするように構成される。例えば、好適な撮像技術は、超音波、Ｘ線透視、又は磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）であってよい。
【００３５】
図１は、簡潔かつ明瞭にするため、本開示の技術に関する要素のみを示す。システム１００は、本開示の技術に直接関係しない追加的なモジュール及び要素を備えることができるため、これらは図１及びその説明から意図的に省略されている。
【００３６】
処理装置１０２はまた、本明細書に記載された実施形態に従ってシステム１００の他の構成要素を制御することができる。処理装置１０２は、システムによって要求される機能を実施するために、好ましくはソフトウェア及び／又はハードウェア内にプログラムされる。処理装置１０２は、ソフトウェア用のデータをメモリ内に記憶してもよい。ソフトウェアは、ネットワークを介して電子的形態で処理装置１０２にダウンロードされてもよく、又は光学的、磁気的、若しくは他の不揮発性記憶媒体などの有形媒体上で提供されてもよい。あるいは、処理装置１０２の機能の一部又は全てが、専用の又はプログラム可能なデジタルハードウェア部品によって実行されてもよい。
【００３７】
このように、位置合わせ機器の使い勝手を向上させるために、患者の顔をユーザインタフェースとして利用することを可能にするシステム及び方法を説明してきた。かくして、提案されるシステムは、ＥＮＴ位置合わせ処置などの専門的処置の間、機器の使い勝手を向上させ、その結果、医師は、手袋を取り外すことなく、また看護師の介助なしに機器を操作することができる。
【００３８】
提案されるシステムは、処置中に看護師が在室しないときに、ＥＮＴ位置合わせなどの様々な医療処置のための無菌環境で用いられる専門的機器の使い勝手を向上させる。医師は、患者の顔をユーザインタフェースとして利用して機器を操作することができるため、医師は、処置中に看護師が不在であることを克服することができる。
【００３９】
本明細書の開示に基づいて多くの変更例が可能であることを理解されたい。特徴及び要素が特定の組み合わせで上に説明されているが、各特徴又は要素は、他の特徴及び要素を用いずに単独で、又は他の特徴及び要素を用いて若しくは用いずに他の特徴及び要素との様々な組み合わせで使用されてもよい。
【００４０】
提供される方法は、汎用コンピュータ、プロセッサ、又はプロセッサコアへの実装を含む。好適なプロセッサとしては、例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと協力する１つ若しくは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、任意の他の種類の集積回路（ＩＣ）、及び／又は状態機械が挙げられる。このようなプロセッサは、処理されたハードウェア記述言語（ＨＤＬ）命令及びネットリスト等の他の中間データ（このような命令は、コンピュータ可読可能媒体に記憶させることが可能である）の結果を用いて製造プロセスを構成することにより、製造することが可能である。こうした処理の結果は、本明細書に記載の方法を実装するプロセッサを製造するための、半導体製造プロセスで後に使用されるマスクワークであり得る。
【００４１】
本明細書に提供される方法又はフローチャートは、汎用コンピュータ又はプロセッサによる実施のために非一時的コンピュータ可読記憶媒体に組み込まれるコンピュータプログラム、ソフトウェア、又はファームウェアにおいて実施することができる。持続性コンピュータ可読記憶媒体の例としては、ＲＯＭ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、磁気媒体、例えば内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスク、磁気光学媒体、並びに光学媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスク及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）が挙げられる。
【００４２】
特定の専門用語は、単に便宜上本明細書の説明において使用されるに過ぎず、限定ではない。「右」、「左」、「上」及び「下」という語は、参照する図面における方向を示している。「１つ（a）」及び「１つ（one）」という語は、特許請求の範囲及び本明細書の対応する部分において使用するとき、特に指定しない限り、参照された項目のうちの１つ以上を含むものとして定義される。この専門用語には、上記で具体的に言及した語、その派生語及び同様の意味を有する語が含まれる。「少なくとも１つ」という語句の後に「Ａ、Ｂ又はＣ」などの２つ以上の項目の列挙が続くと、Ａ、Ｂ又はＣのうちの任意の個々の１つ及びそれらの任意の組み合わせを意味する。
【００４３】
本明細書の更なる実施形態は、ある実施形態に、本明細書の任意の１つ以上の他の実施形態に由来する１つ以上の要素を付加することによって、かつ／又はある実施形態に由来する１つ以上の要素を、本明細書の１つ以上の他の実施形態由来の１つ以上の要素と置換することによって、形成されてもよい。
【００４４】
したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に制限されず、添付の特許請求の範囲、上記の説明によって定義され、かつ／又は添付の図面に示される本発明の趣旨及び範囲内にある全ての修正を包含することを意図するものと理解される。
【００４５】
〔実施の態様〕
（１）  患者の顔の三次元解剖学的画像を取得して、第１の座標系において前記患者の顔上のそれぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別する工程と、
少なくとも１つの機能を前記患者の顔上の少なくとも１つの所定の部位に割り当てる工程と、
第２の座標系において前記患者の顔上の前記それぞれの所定の部位における複数の位置を受信する工程と、
前記位置と前記患者の顔上の前記それぞれの解剖学的点とを相関させることで前記第１及び第２の座標系を位置合わせする工程と、
前記少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドをトリガする工程と、
前記コマンドを電子機器に伝達する工程と、を含む方法。
（２）  前記三次元解剖学的画像はコンピュータ断層撮影画像を含む、実施態様１に記載の方法。
（３）  前記識別する工程は、前記三次元解剖学的画像上で前記所定の部位を決定する工程を更に含む、実施態様１に記載の方法。
（４）  前記決定する工程は、前記三次元解剖学的画像上で最高点を求める工程を含む、実施態様３に記載の方法。
（５）  前記決定する工程は、前記三次元解剖学的画像上で前記右目及び前記左目のそれぞれの中心を求める工程を更に含む、実施態様４に記載の工程。
【００４６】
（６）  前記決定する工程は、前記患者の顔の三次元解剖学的画像を２つの直交する線によって象限に分割する工程を更に含み、前記第１の直交する線は、前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する線上にあり、かつ前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する前記線と平行し、前記第２の直交は、前記三次元画像の前記最高点と交差する、実施態様５に記載の方法。
（７）  前記複数の解剖学的点は、前記所定の部位のそれぞれに少なくとも２つの点を含む、実施態様１に記載の方法。
（８）  前記少なくとも１つの所定の部位は、前記患者の顔の左上象限、右上象限、左下象限、及び右下象限からなる群から選択される、実施態様１に記載の方法。
（９）  前記複数の位置を受信する工程は、位置センサを含む位置合わせツールから前記位置を受信する工程を含む、実施態様１に記載の方法。
（１０）  前記複数の位置を受信する工程は、三次元スキャナで前記患者の顔をスキャンすることで前記位置を受信する工程を含む、実施態様１に記載の方法。
【００４７】
（１１）  前記コマンドをトリガする工程は、位置センサを備える外科用ツールで前記患者の顔上の前記少なくとも１つの所定の部位に触れる工程を含む、実施態様１に記載の方法。
（１２）  前記電子機器がコンピュータである、実施態様１に記載の方法。
（１３）  システムであって、
位置合わせツールであって、患者の顔上のそれぞれの所定の部位に前記位置合わせツールを位置決めすることにより第２の座標系における複数の位置を取得するように構成された、位置追跡システムの位置センサを備える位置合わせツールと、
プロセッサであって、
前記患者の顔の三次元解剖学的画像内で第１の座標系における前記それぞれの所定の部位に対応する複数の解剖学的点を識別し、
少なくとも１つの機能を前記患者の顔上の少なくとも１つの所定の部位に割り当て、
前記第２の座標系において測定された前記複数の位置を受信し、
前記位置と前記患者の顔上の前記それぞれの解剖学的点とを相関させることで前記第１及び第２の座標系を位置合わせし、
前記少なくとも１つの割り当てられた機能に対応するコマンドを読み出すように構成された、プロセッサと、を備えるシステム。
（１４）  前記三次元解剖学的画像はコンピュータ断層撮影画像を含む、実施態様１３に記載のシステム。
（１５）  前記三次元解剖学的画像は三次元スキャンを含む、実施態様１３に記載のシステム。
【００４８】
（１６）  前記プロセッサは、前記三次元解剖学的画像上で前記所定の部位を決定するように更に構成され、前記決定する工程は、
前記三次元解剖学的画像上で最高点を求める工程と、
前記三次元解剖学的画像上で前記右目及び前記左目のそれぞれの中心を求める工程と、
前記患者の顔の三次元解剖学的画像を２つの直交する線によって象限に分割する工程であって、前記第１の直交する線は、前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する線上にあり、かつ前記右目の前記中心と前記左目の前記中心とを接続する前記線と平行し、前記第２の直交は、前記三次元画像の前記最高点と交差する、工程と、を含む、実施態様１３に記載のシステム。
（１７）  前記所定の部位は、前記患者の顔の左上象限、右上象限、左下象限、及び右下象限からなる群から選択される、実施態様１３に記載のシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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