(57)【要約】【課題】画像誘導外科手術用の改善された画像処理装置への需要が存続している。【解決手段】画像処理システムと、軸部及び先端部を有する医療器具と、先端部が覆い隠されているか可視であるかにかかわらず、先端部の位置情報を含む医療器具のリアルタイム表現情報を表示する表示装置とを含む画像誘導外科手術システムであって、軸部は、光学的に検出可能であり、かつ、前記先端部の位置を決定することを可能ならしめる特徴を有することを特徴とする、画像誘導外科手術システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と、先端部とを有する医療器具であって、前記医療器具の前記軸部が、光学的に検出可能であり、かつ、前記先端部の位置を決定することを可能ならしめる非均一非反復パターンを有する医療器具と、
前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、前記医療器具の位置の検出および追跡をする光学画像処理システムと、
前記光学画像処理システムから受け取ったデータに基づき、前記先端部の位置情報を含む前記医療器具のリアルタイム表現情報を表示する表示装置とを備え、
前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れないことを特徴とする画像誘導外科手術システム。
【請求項２】
前記医療器具は、針、ポインタ、生体組織検査器具、腹腔鏡、切除装置、外科手術器具または長尺器具のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項３】
前記光学画像処理システムは、前記医療器具の挿入深度および少なくとも１つの先端部の候補位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項４】
前記非均一非反復パターンは前記光学画像処理システムにより検出可能であり、前記光学画像処理システムは、前記非均一非反復パターンが検出されたことを条件に、該非均一非反復パターンに基づいて、前記医療器具の前記先端部の挿入深度の算出および前記医療器具の前記先端部の追跡のうち少なくともいずれか一方を行い、前記非均一非反復パターンは、任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列に基づくものであることを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項５】
軸部と、先端部とを有する医療器具であって、前記医療器具の前記軸部が、光学的に検出可能であり、かつ、前記先端部の位置を決定することを可能ならしめる非反復パターンを有する医療器具と、
前記非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、前記医療器具の位置を検出し、かつ、追跡する光学画像処理システムと、
前記光学画像処理システムから受け取ったデータに基づき、前記先端部の位置情報を含む前記医療器具のリアルタイム表現情報を表示する表示装置とを備え、
前記非反復パターンは、ド・ブラン配列または擬似ランダムバイナリ配列のいずれかよりなることを特徴とする画像誘導外科手術システム。
【請求項６】
前記非均一非反復パターンは、前記医療器具の前記軸部に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられているかのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項７】
前記光学画像処理システムは、前記非均一非反復パターンの前記最低長の一部分のみが前記光学画像処理システムにより光学的に検出可能であるときに前記挿入深度を正確に算出することを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項８】
前記光学画像処理システムは、前記非均一非反復パターンの区別可能な各構成要素が異なるｋ種類の値を取ることができかつ前記非均一非反復パターンの長さが前記構成要素ｋｎ個分の長さである場合において、前記非均一非反復パターンの少なくともｎ／ｋｎの部分が前記光学画像処理システムにより光学的に検出可能であるときに前記挿入深度を正確に算出することを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項９】
前記医療器具に連結された取付部品をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１０】
前記取付部品から前記先端部までの距離が前記光学画像処理システムによって算出され、かつ、前記光学画像処理システムが前記取付部品から前記先端部までの実際の距離に調整されることを特徴とする請求項９に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１１】
前記取付部品は、少なくともクリップオンリングまたは反射材料のいずれか一方からなり、前記クリップオンリングは円形、楕円形、円筒形またはハンドル形のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１２】
前記取付部品は、前記光学画像処理システムによって検出可能なパターンを含み、前記パターンは前記光学画像処理システムによって前記挿入深度の算出および追跡のために用いられ、前記パターンは、最初に周期的配列を用いて作成され、前記周期的配列は任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列であることを特徴とする請求項９に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１３】
前記光学画像処理システムは、さらに、特定の波長の光に感応し、その他の波長の光を制限する１以上の感光装置と、前記医療器具の被覆材を照射する１以上の発光装置を備え、前記被覆材は前記照射に応じて前記特定の波長の光を発光又は反射することを特徴とする請求項１に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１４】
前記１以上の感光装置は、１以上のカメラからなることを特徴とする請求項１３に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１５】
前記被覆材は、照射されたパターンを呈し、前記パターンは、前記光学画像処理システムによって検出可能であり、前記パターンは前記光学画像処理システムによって前記挿入深度の算出および追跡のために用いられ、前記パターンは、最初に周期的配列を用いて作成され、前記周期的配列は任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列であることを特徴とする請求項１３に記載の画像誘導外科手術システム。
【請求項１６】
先端部と、
前記先端部と一体に設けられまたは前記先端部に取り付けられる軸部とを備え、画像誘導医療システムとともに使用される器具であって、
前記軸部は、光学的に検出可能な非均一非反復パターンを有し、前記非均一非反復パターンは、少なくとも前記軸部に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられているかのいずれかであり、前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れず、
前記非均一非反復パターンは、前記画像誘導医療システムが、前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、かつ、前記先端部が対応する画像に覆い隠されているか否かにかかわらず、前記先端部の位置をリアルタイムに定めるにあたり前記画像誘導医療システムの使用に適することを特徴とする器具。
【請求項１７】
１以上のプロセッサ装置により、１以上の光学装置から、器具の軸部から反射される光を含む入力を受ける工程と、
前記１以上のプロセッサ装置により、前記器具の位置の検出および追跡をする工程と
前記１以上のプロセッサ装置により、前記器具の先端部の挿入深度および前記先端部の１つ以上の候補位置を表示する工程を含む画像処理方法であって、
前記器具の前記軸部は光学的に検出可能な非均一非反復パターンを有し、前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れないこと、および
前記追跡には、前記１以上のプロセッサ装置により、前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、前記非均一非反復パターンを用いて三次元空間における前記先端部の１つ以上の候補位置を算出することが含まれることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１８】
前記非均一非反復パターンが偽陽性検出を最小化することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項１９】
前記非均一非反復パターンに基づいて前記器具の器具タイプを決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２０】
前記決定された前記器具タイプが現在の用途に適するか否かを決定する工程および不適切な器具が用いられている場合に１以上の警告を表示する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の画像処理方法。
【請求項２１】
前記１以上の光学装置のうちの第１の光学装置と第２の光学装置の間の調整を検証する工程をさらに含み、前記検証には、前記１以上の光学装置のうちの前記第１の光学装置と前記第２の光学装置から得られるデータセットの前記非均一非反復パターンの測定された高さを比較すること、および前記測定された高さが異なる場合には前記調整を拒絶する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２２】
前記非均一非反復パターンを呈すると認められた対象物のみを処理することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２３】
前記非均一非反復パターンは、周期的配列を用いて作成され、前記周期的配列は任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列であり、前記非均一非反復パターンは、前記器具の前記軸部に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられているかのいずれかであることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２４】
前記器具の前記軸部の前記非均一非反復パターンを用いて前記器具の前記先端部の挿入深度を算出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２５】
前記器具の前記先端部の挿入深度を算出する工程においては、前記非均一非反復パターンの一部分が前記１以上の光学装置により光学的に検出可能でない場合であっても、前記器具の前記先端部の挿入深度が正確に算出されることを特徴とする請求項２４に記載の画像処理方法。
【請求項２６】
前記器具の前記軸部に取付部品が連結されていることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項２７】
前記取付部品から前記先端部までの距離を算出する工程と、
前記取付部品から前記先端部までの前記算出された距離に基づいて、光学画像処理システムを調整する工程をさらに含むこと特徴とする請求項２６に記載の画像処理方法。
【請求項２８】
前記取付部品は、少なくともクリップオンリング、反射材料または検出可能パターンのいずれかよりなり、前記クリップオンリングは円形、楕円形、円筒形またはハンドル形のいずれかであり、前記検出可能パターンは前記器具の前記先端部分の挿入深度の算出のために用いられ、前記検出可能パターンは、最初に周期的配列を用いて作成され、前記周期的配列は任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列であることを特徴とする請求項２６に記載の画像処理方法。
【請求項２９】
特定の波長の光を許可する前記１以上の光学装置から光波を受け、その他の波長の光を制限る工程と、
前記器具の被覆材を照射する工程と、
前記被覆材により前記特定の波長の光を発光又は反射する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
【請求項３０】
前記被覆材により照射された前記非反復パターンを表示する工程と、
前記表示された非反復パターンに基づいて前記器具の前記先端部の挿入深度を算出する
工程をさらに含み、前記非反復パターンは、最初に周期的配列を用いて作成され、前記周期的配列は任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列であることを特徴とする請求項２９に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２０１３年１１月２７日に出願された米国出願番号１４／０９２，８４３を基礎とする優先権を主張し、当該米国出願の全内容は参照によって本出願に組み込まれる。
【０００２】
現在クレームされている本発明の実施形態に係る技術分野は、画像処理装置とともに用いられる縫合針に関するものであり、特に縫合針の監視と追跡を行うセンサーを備えた画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
画像誘導外科処置の分野においては、医療行為中の画像処理装置・医療器具の追跡・位置特定は格別重要な技術であり、画像誘導外科手術システム（以下「ＩＧＳ」という。）における主要な基盤技術と考えられている。該追跡の技術は、以下４つのグループに分類することができる。１）能動型ロボット（例えば、米国インテュイティヴ・サージカル社のダ・ヴィンチ（登録商標）外科ロボット）および受動型プログラム式メカニカルアーム（例えば、英国ファロー・テクノロジーズ社のＦａｒｏＡｒｍ（登録商標））を含めた機械式追跡、２）光学式追跡、３）音響式追跡、４）電磁式（以下「ＥＭ」という。）追跡、の４つである。
【０００４】
一方、超音波は、切除処置、生体組織検査、放射線療法および外科手術などの画像誘導外科処置における有力な画像処理手段として知られている。そこで、かかる光学式追跡システムあるいはＥＭ追跡システムを超音波（以下「ＵＳ」という。）画像処理システムと統合することにより、例えば、肝臓切除処置における追跡・誘導または外部光線を用いた放射線治療などの分野に応用できる超音波誘導外科処置の研究が進められている。かかる研究は、文献においても、また、研究所における実地研究においても、進められている［Ｅ．Ｍ．  Ｂｏｃｔｏｒ，  Ｍ．  ＤｅＯｌｉｖｉｅｒａ，  Ｍ．  Ｃｈｏｔｉ，  Ｒ．  Ｇｈａｎｅｍ，  Ｒ．Ｈ．  Ｔａｙｌｏｒ，  Ｇ．  Ｈａｇｅｒ，  Ｇ．  Ｆｉｃｈｔｉｎｇｅｒ，  "Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｖｉａ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  ａｎｄ  Ｓｈａｐｅ  Ｐｒｉｏｒｓ"，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ，  ＭＩＣＣＡＩ  ２００６；  Ｈ．  Ｒｉｖａｚ，  Ｉ．  Ｆｌｅｍｉｎｇ，  Ｌ．Ａｓｓｕｍｐｃａｏ，  Ｇ．Ｆｉｃｈｔｉｎｇｅｒ，  Ｕ．  Ｈａｍｐｅｒ，  Ｍ．  Ｃｈｏｔｉ，  Ｇ．  Ｈａｇｅｒ，  ａｎｄ  Ｅ．  Ｂｏｃｔｏｒ，  "Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ：  ２Ｄ  ｉｎ−ｖｉｖｏ  ａｎｄ  ３Ｄ  ｅｘ−ｖｉｖｏ  ｓｔｕｄｉｅｓ，"  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ，  ＭＩＣＣＡＩ  ２００８；  Ｈ．  Ｒｉｖａｚ，  Ｐ．  Ｆｏｒｏｕｇｈｉ，  Ｉ．  Ｆｌｅｍｉｎｇ，  Ｒ．  Ｚｅｌｌａｒｓ，  Ｅ．  Ｂｏｃｔｏｒ，  ａｎｄ  Ｇ．  Ｈａｇｅｒ，  "Ｔｒａｃｋｅｄ  Ｒｅｇｕｌａｒｉｚｅｄ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｅｌａｓｔｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  Ｔａｒｇｅｔｉｎｇ  Ｂｒｅａｓｔ  Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙ"，  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ  （ＭＩＣＣＡＩ）  ２００９］。今日市販されているシステムの中にはＥＭ追跡装置をハイエンドのカートベースＵＳシステムに統合したものがある。小規模のＥＭセンサーが超音波プローブに統合されたものがあり、また、同様なセンサーが対象となる外科措置器具に付属、取付けされたものもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
研究目的であるか商用目的であるかを問わず、今日のアプローチの限界は、現在利用可能な追跡技術、システム統合および医療環境におけるシステム利用の実現可能性に帰せられる。例えば、機械式追跡システムは、高価で侵入的な解決方法であり、大きな設置スペースを要し、使用者の動きを制約する。その一方で、音響式追跡システムでは十分な誘導の正確性が得られない。光学式追跡システムの技術は、ベースカメラ等の侵入的設備を必要とし、ＥＭ追跡システムの技術も、参考ＥＭ送信機等の侵入的設備を必要とする。さらに、光学剛性体やＥＭセンサーを画像処理装置や必要な全ての手術器具に取り付けなければならず、このため、オフラインでの計測調節作業や消毒殺菌作業が必要になる。このように、画像誘導外科手術用の改善された画像処理装置への需要が存続している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの側面にはシステム、器具および方法が含まれる。一実施形態においては画像誘導外科手術システムが提供される。該システムは、軸部と、先端部とを有する医療器具であって、前記医療器具の前記軸部が、光学的に検出可能であり、かつ、前記先端部の位置を決定することを可能ならしめる非均一非反復パターンを有する医療器具と、  前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、前記医療器具の位置の検出および追跡をする光学画像処理システムと、前記光学画像処理システムから受け取ったデータに基づき、前記先端部の位置情報を含む前記医療器具のリアルタイム表現情報を表示する表示装置とを備え、前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れないことを特徴とする画像誘導外科手術システムである。
【０００７】
別の実施形態においては、画像誘導外科手術システムとともに用いられる器具が示される。該器具は、先端部と、前記先端部と一体に設けられまたは前記先端部に取り付けられる軸部とを備え、画像誘導医療システムとともに使用される器具であって、前記軸部は、光学的に検出可能な非均一非反復パターンを有し、前記非均一非反復パターンは前記軸部に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられているかのいずれかであり、前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れず、前記非均一非反復パターンは、前記画像誘導医療システムが、前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、かつ、前記先端部が対応する画像に覆い隠されているか否かにかかわらず、前記先端部の位置をリアルタイムに定めるにあたり前記画像誘導医療システムの使用に適することを特徴とする器具である。
【０００８】
さらに別の実施形態においては、画像誘導医療システムの画像処理方法が示される。該方法は、１以上のプロセッサ装置により、１以上の光学装置から、器具の軸部から反射される光を含む入力を受ける工程と、前記１以上のプロセッサ装置により、前記器具の位置の検出および追跡をする工程と、前記１以上のプロセッサ装置により、前記器具の先端部の挿入深度および前記先端部の１つ以上の候補位置を表示する工程を含む画像処理方法であって、前記器具の前記軸部は光学的に検出可能な非均一非反復パターンを有し、前記非均一非反復パターンは、非均一非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなり、前記配列は少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れないこと、および前記追跡には、前記１以上のプロセッサ装置により、前記非均一非反復パターンのどのセグメントが可視であるかにかかわらず、前記非均一非反復パターンを用いて三次元空間における前記先端部の１つ以上の候補位置を算出することが含まれることを特徴とする画像処理方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のさらなる目的および利点は、発明の詳細な説明、図面および実施形態を考慮することにより明らかになる。
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの画像処理コンポーネントを示している。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムを示している。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係るサンプル追跡パターンを示している。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るワークフローの一例を示している。
【図５】図５は、本発明に係る方法を実行するコンピュータおよびシステム構築の例示的実施形態を示している。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る器具先端部の画面コピーを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下いくつかの実施形態を詳細に説明する。実施形態の説明において、特定の用語が明確化のために使用される。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではない。関連技術の当業者は、他の同等のコンポーネントを使用することができる他の方法は、本発明の広い概念から逸脱することなく展開されていることを認識するであろう。本明細書中の随所で引用される全ての参考文献は、それぞれが個々に組み込まれたかのように、参照によって本出願に組み込まれる。
【００１１】
当明細書においては、「針」および「医療器具」の用語は、針、ポインタ、生体組織検査器具、腹腔鏡、切除装置、手術器具、または長尺ツールなどの長尺医療器具を参照するものとして用いられる。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態では、比較的狭い画像誘導と追跡の今日の体系を越えたＩＧＩ（画像誘導外科措置）を可能ならしめる「基盤技術」について説明している。該「基盤技術」は、同時に追跡、視覚化、および誘導の限界を克服することを目的としている。具体的には、３次元コンピュータ画像とパターン投影を用いた医療器具の特定および追跡に関連した技術の活用と統合、局所感知手法を用いた画像処理装置の追跡などの技術である。ＩＧＩの例としては、米国特許出願公開第２０１３／００１６１８５号公報として公開された「Ｌｏｗ−ｃｏｓｔ  ｉｍａｇｅ−ｇｕｉｄｅｄ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  ｓｅｔｓ  ｏｆ  ｌｏｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ」と題する、米国特許出願第１３／５１１１０１が挙げられる。
【００１３】
本発明は、一般的な撮像、投影、ビジョン、そして局所感知に使用されるコンポーネントとメソッドの緊密に統合された共通のコアを共有し、広い範囲の異なる実施形態をカバーしている。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態は、医療画像処理装置の追跡技術を実現する局所感知アプローチを提供する、例えば、誤差を大幅に減少し肯定的な患者の転帰（医療成果）を増加する潜在能力を持つ補完的技術の組み合わせに関するものである。このアプローチは、本発明の実施形態に係る超音波プローブ等の画像処理装置の追跡、治療介入誘導および情報の視覚化のための基盤技術を提供することができる。本発明の実施形態に係る画像分析アルゴリズムによる超音波画像処理、プローブを搭載した感光装置、独立した光学慣性センサーを組み合わせれば、外科医療器具、その他の器具または物体の最新の動きを増分的に追跡することのより、その位置および軌跡を再構築することが可能となる。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態においては、（視覚、超音波、および/またはその他の画像化・局所化方法を用いて）医療器具およびその他の器具のセグメント化、追跡、誘導を可能にしている。
【００１６】
このような装置は、現在の最新技術と比較して改良された感度および特異性を有する画像化手順を可能にすることができる。これは、以前に有害なＸ線／ＣＴまたは高価なＭＲＩ画像処理、外部の追跡、高価、不正確、かつ時間がかかり非実用的なハードウェアのセットアップを必要としていたアプリケーションまたは、精度および成功の保証の宿命的な不足で非常に悩んでいた：生検、ＲＦ／ＨＩＦＵ除去など：２Ｄまたは３Ｄ超音波ベースの医学ツール案内、小線源治療を許すことができる：３Ｄ超音波獲得および医療器具の誘導、精密な小線源治療種配置、追跡されたイメージするおよび追跡された器具に依存している他のアプリケーションへの応用の幅を切り開く。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態は、既存の技術を上回るいくつかの利点を提供することができる。具体的には、低コストの追跡、局所的でコンパクトで非侵入的な解決策を組み合わせた、理想的な追跡システムであってハンドヘルドかつコンパクトな超音波システムのための低コストの追跡、ローカルコンパクト、かつ非侵入的解決・理想的なトラッキングシステム主に介入し、ポイント・オブ・ケア臨床のスイートで使用するだけでなく、他の外科措置の設定で視覚的追跡方法の下で追跡する一般的なツールの組み合わせのような既存の技術を上回るいくつかの利点を提供することができる。
【００１８】
例えば、本発明のいくつかの実施形態は、超音波プローブおよび他の画像処理装置の追跡のための装置および方法に関するものである。本発明の実施形態によれば、画像解析アルゴリズムとプローブマウント感光デバイスと、超音波イメージングを組み合わせることにより、その時点の動きを増分的に追跡することによって外科器具およびその他のオブジェクトの位置および軌跡を再構成することが可能である。これにより、従来、高価な、不正確な、または非現実的なハードウェアのセットアップを必要としたいくつかの場面への適用が可能になる。一例として、３次元超音波による医療器具の誘導が挙げられる。
【００１９】
今日の超音波検査では、スキャンされた３次元領域（「関心領域」（ＲＯＩ））を貫通して平面画像スライスを返す携帯型２Ｄ超音波（ＵＳ）プローブが主として使用される。今日、医療器具の誘導を必要とする経皮的外科処置においては、医療器具の軌道予測は、医療器具の遠位（外部）の一端に取り付けられたセンサーによる追跡、および作業者の経験を頼りにした軌跡の観念的推定に基づいてなされているのが現状である。３次元超音波、医療器具の追跡、医療器具の軌道予測および対話的なユーザー誘導が統合されたシステムは非常に有益である。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理システムの画像処理コンポーネント１００の実施形態を示している。画像処理コンポーネント１００には、画像処理器具１１０と、画像処理器具１１０に着脱可能に構成されたブラケット１２０とが含まれる。図１の例では、画像処理器具１１０は超音波プローブであり、ブラケット１２０は超音波プローブのプローブハンドルに取り付けられる構成となっている。該超音波プローブは、例えば、米国マサチューセッツ州ボストンのアナロジック社製Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｘ＃ｃ５−２とすることができる。しかしながら、本発明の広い概念は、この例に限定されるものではない。ブラケット１２０は、整形外科用電動工具、スタンドアロン携帯式ブラケットなどの画像誘導手術のための他のハンドヘルド器具に取り付け可能な構成とすることができる。他の実施形態では、ブラケット１２０は、例えばＸ線システムまたはＭＲＩシステムのＣ型アームに着脱可能な構成とすることができる。
【００２１】
画像処理コンポーネント１００は、互いに結合されてヘッドシェルを形成する上部シェル１８０と底部シェル１３０を含んでもよい。上部シェル１８０と底部シェル１３０は、安定化アセンブリ１７０（例えば、安定化バー）に確実に結合することができる。ヘッドシェルは、安定化アセンブリ１７０および画像処理コンポーネント１００を構成する他の構成要素を収容することができる。ねじ１９０は画像処理コンポーネント１００の構成要素を結合するために使用してもよい。
【００２２】
画像処理コンポーネント１００は、安定化アセンブリ１７０に確実に結合された１以上の感光装置１５０を含んでもよい。本発明のいくつかの実施形態においては、１以上の感光装置１５０は、可視光カメラ、赤外線カメラ、タイムオブフライトカメラ、ＰＳＤ（位置感応型デバイス）または反射系レーザセンシングによって構成されている。図１の実施形態では、１以上の感光装置１５０は、画像処理コンポーネント１００の動作中に表面領域を観察するように配置することができる。図１に示す実施形態においては、該１以上の感光装置１５０は、関心領域の立体観察に適するよう配置される構成であってもよい。
【００２３】
画像処理コンポーネント１００は、１以上のマイクロプロセッサ、１以上の発光装置、およびメモリデバイスを有しうるプリント回路基板１４０を備えてもよい。発光装置は、可視スペクトル、赤外線、紫外線、または他のスペクトルの光を放出することができる。発光装置は、少なくともＬＥＤ、電球、ＣＦＬ、レーザーのうちのいずれかを含んでもよい。プリント回路基板１４０は、１以上の感光装置１５０に接続され、安定化アセンブリ１７０に確実に結合されてもよい。
【００２４】
画像処理コンポーネント１００は、さらに、１以上の感光装置１５０用のスクリーンを提供するレンズ１６０を備えてもよい。一つの実施形態においては、レンズ１６０は厚さ０．０３１ｍｍの超剛性ゴリラグラス製であってもよい。レンズ１６０は、１以上の発光装置から発光される光を発散させるために、その全部または一部が曇りガラスになっていてもよい。発光装置から発光される光は、曇りガラスの面、メッシュ、半透明のテープ、または他の手段により拡散させてもよい。
【００２５】
図２は、本発明の実施形態に係る画像処理システム２００の実施形態を示している。画像処理システム２００はユーザによって制御される画像処理コンポーネント１００を含んでいる。また、ユーザは、医療器具を挿入している。画像処理システム２００は画像表示装置２１０を含んでいる。画像表示装置２１０は、画像処理器具１１０から出力される超音波検査画像を表示する。画像処理システム２００は、さらに拡張表示装置２２０を含んでいる。拡張表示装置２２０は、ユーザが入力できるタッチパネルである。拡張表示装置２２０は、画像処理器具１１０から出力される超音波検査画像の上に追跡情報を重ねて表示する。追跡情報には、現在の追跡状況、現在の位置、ユーザにより挿入された医療器具、外科手術器具、その他の器具の現在の挿入深度が含まれる。医療器具の先端部の位置、医療器具先端部の選択された標的への距離の上方も重ねて表示される。
【００２６】
図１および図２では、画像処理システムとして超音波イメージングシステムが示され、ブラケット１２０は、超音波プローブの画像処理器具１１０に取り付けられるように構成されているが、本発明の広い概念は、この例に限定されるものではない。ブラケットは、例えば、これらに限定されないが、Ｘ線または磁気共鳴イメージングシステムなどの他の画像処理システムに対して着脱可能に構成されてもよい。
【００２７】
図３は、本発明の本実施形態に係る追跡パターンの例を示している。医療器具３１０，３２０および３３０の長さは、それぞれ３８１ｍｍ、２０１ｍｍおよび１５０ｍであり、
追跡パターンの長さも同じ長さである。医療器具には、軸部と先端部が含まれる。追跡パターンは、医療器具の軸部またはその他の線形の器具に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられている。画像処理システム２００は、医療器具の軸部またはその他の線形の器具上の追跡パターンを分析する。追跡パターンは、任意の最低長の各部分配列が一度しか現れない配列を含みうる。追跡パターンは、擬似ランダムバイナリ配列（ＰＲＢＳ）、ド・ブラン配列またはバーコードを含みうる。追跡パターンは、参照によって本出願に組み込まれるＥ．Ｍ．Ｐｅｔｒｉｕ著「Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ」に記載された方法で生成される配列を含みうる。追跡パターンは、非均一かつ非反復の空白と幅を有する塗りつぶしの配列からなる非均一非反復パターンであってもよく、該配列は、少なくとも３つの部分配列を有し、かつ、各部分配列のパターンは一度しか現れないような配列であってもよい。
【００２８】
さらに、追跡パターンは、医療器具上のリング、あるいは医療器具の軸部に施された独自の疑似ランダムバイナリ配列（ＰＲＢＳ）パターンやド・ブラン配列を含みうる。画像処理システム２００は、識別可能なパターンの一部分を用いて医療器具を識別するとともにそれが該医療器具のどの部分かを把握して該医療器具の先端部の位置を一義的にあるいは有限数の個別の可能性の集合として把握することにより、医療器具の挿入深度を視覚的に追跡することができる。かかる把握された挿入深度は、医療器具誘導表示装置（例えば拡張表示装置２２０）上に医療器具の候補位置と重ねて表示させることができる。医療器具誘導表示装置は、先端部が覆い隠されているか可視であるかにかかわらず、先端部の位置情報を含む医療器具のリアルタイム表現情報を表示することができる。当該パターンの一部が画像処理システムにより光学的に検出可能でない場合あるいは最低長の一部分のみが画像処理システムにより光学的に検出可能である場合であっても、当該パターンが有する特性により、画像処理システムは医療器具の先端部の挿入深度を正確に算出することができる。具体的には、画像処理システムは、パターンの区別可能な各構成要素が異なるｋ種類の値（色彩または陰影）を取ることができ、かつ、パターンの全長が各構成要素ｋｎ個分の長さである場合において、パターンの少なくともｎ／ｋｎの部分が画像処理システムにより光学的に検出可能であるときには、挿入深度を正確に算出することができる。
【００２９】
追跡パターンは、初めにアルゴリズム的に生成される。具体的には、Ｅ．Ｍ．Ｐｅｔｒｉｕ著「Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｓｅｕｄｏ−Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ」（ｈｔｔｐ：ｓｕｒａｓｓｈｕｓｕｒａｓｓｈｕｗｗｗ．ｃｓｉ．ｕｏｔｔａｗａ．ｃａｓｕｒａｓｓｈｕ〜ｐｅｔｒｉｕｓｕｒａｓｓｈｕＥＬＧ５１６１／ＰＲＢＳ／ｅｎｃｏｄｉｎｇ．ｐｄｆ）に記載された方法で２ｎ−１の長さの擬似ランダムバイナリコードが生成される。この技術では、先ず、任意のｎ個の２進数値（ビット）が生成される。次に、特定の位置における２つのビットの排他的論理和が計算され、かかる計算結果が配列の最後に追加され、結果としてｎ＋１ビットの配列が得られる。配列の最後のｎビットに対してこの手順を繰り返して、最終的に２ｎ−１ビットの配列が生成されるまで繰り返される。追跡パターンは非周期的であってもよく、医療器具上の固有の位置を提供することができる。追跡パターンは、医療器具のどの部分が可視であるかを問わず、画像処理システム２００は、パターンを有する医療器具上の位置を特定し、挿入深度を検出することができる。すべての医療器具が同じパターンを有していてもよく、可視領域内の器具の曖昧さを取り除くために、各々の器具が独自のパターンを持っていてもよい。
【００３０】
別の実施形態では、クリップオンリングなどの取付部品が医療器具にしっかり固定されている。リングを取り付けた医療器具の先端部の取付部品またはリングからの距離を決定し、先端位置を推定するため、その距離を使用して画像処理システム２００に示すことができる。リングは、円形、楕円形、円筒形またはハンドル形状とすることができる。取付部品またはクリップオンリングは反射性（例えば、赤外線反射性）を有していてもよい。
【００３１】
医療器具上のパターンは、赤外線反射性を有してもよい。赤外線反射性を有することにより、医療器具の検出が容易になり、また偽陽性を排除するのに役立つ。画像処理システム２００は特定の波長の光を通過させるフィルター付きの感光装置、医療器具を照射する光源および照射されると感光装置のフィルターを通過する波長の光を生成又は反射する医療器具上の被覆材を有してもよい。感光装置は１つ以上の感光装置１５０、１つ以上のＰＳＤ（位置感応型デバイス）またはこれらの組み合わせを含んでよい。さらに、医療器具には可視光線で可視のパターンおよび赤外線で可視のパターン、またはリングをあてはめられてもよい。これにより、オペレータは、オペレータの目には一般的に映る（例えば、センチメートルの目盛が振られている）が、ヒトの目には見えず感光装置が光学的に検出できる位置特定のために有用な情報を伝達する医療器具を用いることができる。
【００３２】
他の実施形態では、パターンは、医療器具の偽陽性検出を拒絶または最小化するために使用することができる。すなわち、所定の視覚的特徴を有する対象のみを検出することによって、重要でない対象の検出・追跡を回避することができる。パターンは、例えば、目に見える特徴の異なる組み合わせによって区別され、異なる器具間の曖昧性除去のために使用することができる。パターンは、（例えば、特定の深度目標に到達するために）、所望のまたは現在の使用のためのツールの適合性を決定するために使用することができる。ツールが適切でない場合、オペレータに対して警告を表示することができる。パターンは、感光装置や特徴を有する器具を観察する感光装置間のキャリブレーションを検証するために使用することができる。そのような検証は、複数の感光装置からのデータセットにおける特徴の（例えば、測定された）見かけ上の高さを比較し、高さが異なる場合はキャリブレーションを拒絶することによって達成することができる。パターンはまた、必要なパターンを示す監視対象のみを処理することにより、器具の検出性能を改善するために使用することができる。
【００３３】
図４は、本発明の実施態様に係るワークフロー例４００を示している。ステップ４１０では、少なくとも１つの感光装置１５０が光を受ける。かかる受けた光には医療器具の軸部から反射された光が含まれている。当該医療器具の軸部または他の器具は、１つ以上の視覚的特徴を有している。当該１つ以上の視覚的特徴には、検出可能なパターンが含まれ、当該検出可能なパターンは、最初に擬似ランダムバイナリコードを用いて作成されたものであり、当該医療器具の軸部に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられているかのいずれかである。
【００３４】
他の実施形態においては、当該視覚的特徴は、当該医療器具の軸部に取り付けられたリングを含んでいる。当該リングは、光を反射し、円筒形はハンドル形の形状を有している。当該リングは、当該医療器具の先端部の挿入深度の算出に用いられる検出可能なパターンを含み、当該検出可能なパターンは、最初に擬似ランダムバイナリコードを用いて作成されたものである。画像処理システム２００は、最初に当該リングから医療器具の先端部までの距離を算出し、かかる算出された距離を用いて画像処理システム２００を医療機器の追跡のために調整する。次に、ワークフローはステップ４１０から４２０に移る。
【００３５】
ステップ４２０では、当該医療器具の先端部の挿入深度が算出される。当該挿入深度は、当該医療器具の軸部に設けられた１つ以上の視覚的特徴に基づいて算出される。当該１つ以上の視覚的特徴が有する特性のため、当該１つ以上の視覚的特徴の一部分が当該少なくとも１つの感光装置により光学的に検出可能ではない場合にも、当該医療器具の先端部の挿入深度を正確に算出することができる。例えば、当該視覚的特徴が最初に擬似ランダムバイナリコードを用いて作成された検出可能なパターンを含む場合には、かかるパターンは非反復パターンであるゆえ、パターンのわずかな一部分だけしか光学的に検出可能でないとしても、画像処理システム２００は挿入深度を算出することができる。次に、ワークフローはステップ４２０から４３０に移る。
【００３６】
ステップ４３０では、該１つ以上の視覚的特徴を用いて少なくとも一つの医療器具の先端部の位置（例えば、先端部の候補位置）が算出される。算出された先端部の位置は、三次元の平面であってもよく、挿入位置、算出された挿入深度および医療器具の進入角度に基づくものであってもよい。次に、ワークフローはステップ４３０から４４０に移る。
【００３７】
ステップ４４０では、医療器具の先端部の挿入深度および先端部の候補位置が拡張表示装置２２０に表示される。外科医またはその他の医療関係者は、例えばＩＧＩ（画像誘導外科措置）を実施するに際して、その表示された情報を用いてもよい。ワークフローは４４０を以って終了する。
【００３８】
一つの実施形態においては、医療器具の追跡は器具の一つ以上の視覚的特徴を通じて実行されてもよい。（器具の追跡の基本的方法は、本発明の発明者により既に公開された文献に記載されている。具体的には、Ｓｔｏｌｋａ  ｅｔ  ａｌ．  "Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｌｏｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ  ｉｎ  ｈａｎｄｈｅｌｄ  ３Ｄ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ：  ｉｎｉｔｉａｌ  ｉｎ−ｖｉｖｏ  ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，"  ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２０１１，  Ｌａｋｅ  Ｂｕｅｎａ  Ｖｉｓｔａ，  ＦＬ／ＵＳＡ，  ｐｐ．  ７９６８１Ｊ−７９６８１Ｊ．  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，  ２０１１，  ａｎｄ  Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．  "Ｔｈｅ  Ｋｉｎｅｃｔ  ａｓ  ａｎ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，"  ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，  ＣＡ，  ＵＳＡ，  ｐｐ．  ８３１６０Ｕ−８３１６０Ｕがある。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，２０１２は、参照によって本出願に組み込まれる。）視覚的特徴には検出可能なパターンが含まれ、該パターンは、最初に擬似ランダムバイナリ配列、より一般的にはド・ブラン配列を用いて作成され、器具に刻印され、印刷され、エッチングされ、または当てはめられている。該パターンは、人体又は動物の中に入り込んだ器具の挿入深度を検出するために用いられる。代替的に、該視覚的特徴は、器具に取り付けたリングなどのような取り付け部品であってもよい。リングは、音や光を反射し、円筒形またはハンドルの形状をしている。リングには器具の先端部の挿入深度を算出するのに使用される検出可能なパターンを含んでいてもよく、該検出可能なパターンは、最初に擬似ランダムバイナリ配列を用いて作成することができる。画像処理システム２００は、最初に器具の先端部からリングまで距離を算出し、該算出した距離を、器具の追跡ができるよう撮像システム２００を調整するために、用いることができる。
【００３９】
医療器具の位置決めを支援するために表示される情報には、医療器具と非無限に薄い超音波画像面が交差する長さについての情報を含んでもよく、医療器具ラインにマーカーを描画することにより該交差の広がりが示される。すなわち、医療器具ラインは医療器具の軌跡をあらわしており、医療器具ラインの一部分が超音波画像面を横断する領域を示すため、その一部分に異なる網掛けされていてもよい。
【００４０】
挿入深度は、器具上の１つ以上の視覚的特徴に基づいて算出することができる。該視覚的特徴の特性により、該１つ以上の視覚的特徴の一部が感光装置から光学的に検出可能でない場合であっても、器具の先端部の挿入深度を正確に算出することが可能である。例えば、該視覚的特徴が擬似ランダムバイナリ配列を用いて作成された検出可能なパターンである場合には、該パターンは、小さなセグメント単位で、非周期的かつ固有である。従って、器具のわずかな部分のみが光学的に検出可能である場合であっても、画像処理システム２００は挿入深度を算出することができる。該１つ以上の視覚的特徴を用いることにより、器具の先端部の位置（先端部の候補位置）を算出することができる。算出された先端部の位置は、三次元の平面であってもよく、挿入位置、算出された挿入深度および医療器具の進入角度に基づくものであってもよい。器具の先端部の挿入深度および先端部の候補位置が拡張表示装置２２０に表示される。外科医またはその他の医療関係者は、例えばＩＧＩ（画像誘導外科措置）を実施するに際して、その表示された情報を用いてもよい。
【００４１】
以下、一実施形態において医療器具の軸部のパターンを用いて立体画像の中で医療器具の先端部の位置を特定する技術の一例について説明する。立体画像のペア（左右の感光装置画像）が得られ、感光装置の調整（感光装置の内的パラメータおよび外的パラメータ）が完了した状態から、先端部の位置を特定するための最初の手順として、先ず左右の画像を修正する。次に、両画像において、医療器具を軸部の中央を中心とするライン（直線）として検出する。三次元画像における医療器具の先端部の位置を特定するために、医療器具ラインを三次元空間中に再構築する。そこで、該医療器具ラインについて一定の差分を以ってサンプリングして３Ｄポイント・セットを得、該３Ｄポイントを左右の画像に投影し直し、修正された２つの左右の画像に各々対応した２つの２Ｄポイント・セットを得る。そこで、補間法を用いてピクセル強度を計算する。この結果、規則的サンプリングを伴う２つの強度ベクトルが生成される。次に、該２つの強度ベクトルは全ての可能なサブパターンに対して関連付けが行われる。サブパターンとは、パターン全体の内の連続した最小の長さ部分であって固有のものとして特定し得るものをいう。各サブパターンごとに相関が最大になる位置およびその相関値が記録される。左右のベクトルの各々につき、最大の相関値を示すサブパターンが選択される。サブパターンの先端部とのオフセット（相対位置）がわかっているため、先端部の三次元位置が推定可能である。ここで、左右の画像からは、先端位置のほぼ独立した２つの推定値が提供されることに留意すべきである。検証手順として、当該２つの推定された先端位置がしきい値よりも近くなくてはならないことを検証する。最終的な先端位置は、これらの２つの推定された先端位置の加重平均として決定される。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態に係る器具先端部の画面コピーを示している。図６は、超音波イメージ６１０が表示された拡張表示装置２２０の画面コピーを示している。拡張表示装置２２０には、さらに、先端部を含む医療器具の現在の位置および将来の軌道６３０を表す医療器具６２０の表現情報が表示されており、医療器具は二重線で表示され、先端部は医療器具と垂直な複数の線で表示され、将来の軌道６３０は、一本の線で表示されている。
【００４３】
別の実施形態においては、光波は一つ以上の感光装置によりフィルタリングされ、特定の波長の光のみが通過し、その他の波長の光は遮断されてもよい。特定の波長の光を受けたときのみ発光するよう、医療器具に塗布が施されてもよい。当該被覆材は特定の波長の光を生成又は反射する。当該生成又は反射された特定の波長の光は感光装置により検出されてもよい。当該生成又は反射された特定の波長の光は偽陽性の発生を低減してもよい。さらに、当該被覆材は検出可能パターンが表出する特定の波長の光のみ発光又は生成してもよい。器具の先端部の候補位置および挿入深度は、特定の波長の光により表出した、表示された検出可能パターンに基づいて算出されてもよい。
【００４４】
［例示的コンピュータシステム］
図５は、本発明の実施形態を実装するために用いられるコンピュータシステムの一例を示している。具体的には、図５は、これらには限定されないが、例えば、スタンドアローン機器、クライアント機器、サーバ機器などのコンピュータ装置において用いられるコンピュータシステム５００の一例を示している。図５は、クライアント機器またはサーバ機器などとして用いられるコンピュータシステムの実施形態を示している。本発明（その一部分およびその一機能を含む）は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアあるいはこれらの組み合わせを用いて実装されてもよく、１以上のコンピュータシステムまたは他の処理システムに実装されてもよい。実際のところ、一つの例示的な実施形態においては、本発明は当明細書に記載された機能を実行できる１以上のコンピュータシステムにおいて実施されている。コンピュータシステム５００の一例が図５に示されており、図５には本発明を実装できるコンピュータシステムのブロック図が描かれている。具体的には、図５には、これらに限定されないが、米国ワシントン州レドモンドのマイクロソフト社（登録商標）のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ／９８／２０００／ＸＰ／Ｖｉｓｔａ／Ｗｉｎｄｏｗｓ  ７／Ｗｉｎｄｏｗｓ  ８／など、米国カリフォルニア州クパティーノのアップル社（登録商標）のＭＡＣ（登録商標）ＯＳ、ＯＳ  Ｘ、ｉＯＳなどのオペレーティングシステムが稼働するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、またはＬｉｎｕｘ（登録商標）またはこれ以外のＵＮＩＸ派生品が稼働するコンピュータによる本発明の実施形態が示されている。しかしながら、本発明はこれらプラットフォームに限定されず、本発明は適切なオペレーティングシステムが稼働する適切なコンピュータに実装可能である。一つの実施形態においては、本発明は当明細書にて論ずるコンピュータシステムに実装されてもよい。図５は、かかるコンピュータシステムを構成するコンピュータ５００を示す。例えば、これらに限定されないが、計算装置、通信装置、電話機、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、アイフォン（ｉＰｈｏｎｅ）、３Ｇ／４Ｇワイヤレス装置、ワイヤレス装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ハンドヘルドＰＣ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、携帯機器、ネットブック、ハンドヘルドデバイス、ポータブルデバイス、双方向テレビデバイス（ｉＴＶ）、デジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）、クライアントワークステーション、シンクライアント、シッククライアント、ファットクライアント、プロキシサーバ、ネットワーク通信サーバ、リモートアクセスデバイス、クライアントコンピュータ、サーバコンピュータ、ピア・ツー・ピア・デバイス、ルータ、ウェブサーバ、データ、メディア、オーディオ、ビデオ、電話、またはストリーミング技術サーバなど、コンピュータ５００以外の本発明の他の構成要素も、図５に示すようなコンピュータを用いて実装することができる。そのような例示的な実施形態では、例えば、デジタル・ビデオ・レコーダー（ＤＶＲ）を介したインタラクティブテレビジョン装置（ｉＴＶ）、ビデオ・オンデマンド（ＶＯＤ）、およびその他のオンデマンド視聴システムなどを用いてオンデマンドでサービスを提供することができる。図１および図２で説明したように、コンピュータシステム５００は、ネットワークおよび画像処理コンポーネント１００または他の画像処理システム２００などのような構成要素を実装するために使用することができる。
【００４５】
コンピュータシステム５００は、例えば、これに限定されないが、プロセッサ５０４など１以上のプロセッサ５０４であってもよい。該１以上のプロセッサ５０４は、通信インフラストラクチャ５０６（例えば、これに限定されないが、通信バス、クロスオーバーバー、相互接続、またはネットワークなど）に接続することができる。プロセッサ５０４、は命令を解釈し実行することができるものであればいかなるタイプのプロセッサ、マイクロプロセッサ、または処理ロジック（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））であってもよい。プロセッサ５０４は、単一のデバイス（例えば、シングルコア）であっても複数デバイスのグループ（例えば、マルチコア）であってもよい。プロセッサ５０４は、１つ以上の実施形態を実装するように組まれたコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されたロジックを含むことができる。該命令は、メインメモリ５０８または二次メモリ５１０に常駐させることができる。プロセッサ５０４はまた、デュアルコアプロセッサまたはマルチコアプロセッサなどの複数の独立したコアを含んでいてもよい。プロセッサ５０４はまた、1つ以上の専用のグラフィックカード、統合グラフィック溶液の形態であってもよく、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）、および／またはハイブリッドグラフィックソリューションを含むことができる。様々な例示的なソフトウェアの実施形態は、この例示的なコンピュータシステムの点から説明することができる。この説明を読むと、いかにして、他のコンピュータシステムおよび／またはアーキテクチャを使用して本発明を実行するかが、関連する技術分野における熟練者には明らかになるであろう。
【００４６】
コンピュータシステム５００は、通信インフラストラクチャ５０６（又は、図示されないフレームバッファー）から、例えば、これらに限定されないが、グラフィック、テキストその他のデータなどをディスプレイ・ユニット５０１に表示するためのディスプレイ・インタフェース５０２を含むことができる。ディスプレイ・ユニット５０１は、例えば、テレビ、コンピュータモニタまたは携帯電話の画面である。出力は、スピーカーから音として提供されてもよい。
【００４７】
コンピュータシステム５００は、メインメモリ５０８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、二次メモリ５１０などを含むことができる。メインメモリ５０８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、二次メモリ５１０などは、実施形態を実装するための命令を記憶するコンピュータ可読媒体であってもよく、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）装置、フラッシュメモリ装置、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）装置などのＲＡＭ装置であってもよい。
【００４８】
二次メモリ５１０には、例えば、これらに限定されないが、ハードディスクドライブ５１２および可動記憶装置５１４が含まれ、可動記憶装置５１４としては、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ装置、光ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリなどがある。可動記憶装置５１４は、例えば、これに限定されないが、よく知られた方法で可動記憶ユニット５１８との間でデータの読み書きを行う。可動記憶ユニット５１８は、プログラム記憶装置またはコンピュータプログラム製品とも呼ばれることがあり、これらに限定されないが、可動記憶装置５１４との間でデータの読み書きを行うフロッピーディスク、磁気テープ、光ディスクなどが含まれる。以上により理解できるとおり、可動記憶ユニット５１８には、コンピュータプログラムやデータを格納したコンピュータで使用可能な記憶媒体が含まれる。
【００４９】
別の例示的な実施形態において、二次メモリ５１０は、コンピュータプログラム又は他の命令をコンピュータシステム５００にロードするための他の同様の装置を含むことができる。例えば、可動記憶ユニット５２２およびインタフェース５２０がある。さらに、プログラムカートリッジ、カートリッジインタフェース（例えば、これに限定されないが、ビデオゲーム装置の中に見られるもの）、取り外し可能なメモリチップ（例えば、これらに限定されないが、読み出し専用消去可能プログラマブルメモリ（ＥＰＲＯＭ）、読み出し専用のプログラムマブルメモリ（ＰＲＯＭ）および関連するソケットと、ソフトウェアおよびデータを可能にする他の可動記憶ユニット５２２およびインタフェース５２０があり、これらの装置により可動記憶ユニット５２２からコンピュータシステム５００にソフトウェアやデータが転送される。  
【００５０】
コンピュータシステム５００は、入力装置５０３をさらに備えてもよく、該入力装置５０３は、ユーザ等からコンピュータシステム５００にデータを入力する機構またはかかる機構の組み合わせを有している。入力装置５０３は、コンピュータシステム５００に入力するデータを例えばユーザ等から受け取るロジックを有している。入力装置５０３には、これらに限定されないが、例えば、マウス、ライトペン式のポインティングデバイス、ディジタイザー等の他のポインティングデバイス、タッチパネル式の表示装置、キーボードその他のデータ入力装置（いずれも図示されていない）が含まれる。他の入力装置５０３の例としては、これらに限定されないが、バイオメトリック入力装置、ビデオソース、オーディオソース、マイクロフォン、ウェブカメラ、ビデオカメラ、感光装置その他のカメラなどが挙げられる。
【００５１】
コンピュータシステム５００には、コンピュータシステム５００から情報を出力できるあらゆる機構又はかかる機構の組み合わせである出力装置５１５が含まれる。出力装置５１５には、コンピュータシステム５００からの情報を出力するためのロジックが含まれていてもよい。出力装置５１５の実施形態には、これらに限られないが、ディスプレイ５０１、ディスプレイ・インタフェース５０２、及びディスプレイ、プリンタ、スピーカ、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プリンタ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（ＳＥＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）等が含まれる。コンピュータシステム５００は、例えば、これらに限定されないが、入力装置５０３、通信インタフェース５２４、ケーブル５２８および通信経路５２６などの入出力（Ｉ／Ｏ）装置を含んでよい。これらの装置には、例えば、これらに限定されないが、ネットワークインタフェースカード、およびモデムなどが含まれる。
【００５２】
通信インタフェース５２４はコンピュータシステム５００と外部装置との間でソフトウェアおよびデータの転送を行う。
【００５３】
当明細書においては、「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、これらに限定されないが、可動記憶装置５１４、ハードディスクドライブ５１２中のハードディスク、フラッシュメモリ、可動型ディスク、固定型ディスクなど、広く媒体一般を指し示す。さらに、無線通信、導電性ワイヤ（例えば、これに限定されないが、ツイストペア、ＣＡＴ５など）または光媒体（例えば、これに限定されないが、光ファイバ）などを介して搬送される電気通信などの様々な電磁放射は、コンピュータ実行可能命令、および／またはコンピュータ・データを伝送するために符号化することができることに留意すべきである。かかるコンピュータプログラムは、コンピュータシステム５００にソフトウェアを提供する。プロセッサにおいて実行されるコンピュータ実行可能命令を備えたコンピュータ可読媒体は、本発明の様々な実施形態を実装したプログラムを記憶するような構成であってもよい。「一実施形態」、「実施形態」、「一実施形態」、「様々な実施形態」というときは、そのように記載される本発明の実施形態は特定の特徴、構造、または特性を含み得ることを示すかもしれないが、必ずしもすべての実施形態が該特定の特徴、構造、または特性を含むものではない。
【００５４】
さらに、「一実施形態では」あるいは「例示的実施形態では」というフレーズを繰り返し使用するときは、同一の実施形態を参照する場合があるが、必ずしも常にそうとは限らない。本明細書中の様々な実施形態は組み合わせてもよく、実施形態の特徴を組み合わせて新たな実施形態が形成されてもよい。
【００５５】
特に別途断らない限り、以下の議論から明らかなとおり、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「判断」等の用語を用いた本明細書での議論を通じて、それらの用語は、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内にある例えば電子量のような物理量を表現するデータを、同様に物理量を表現する異なるデータに加工・変形して、コンピュータメモリ、レジスタまたは他の情報記憶装置、通信装置または表示装置に保管するコンピュータ、コンピュータシステムまたは同様の電気計算装置のアクションまたはプロセスを指していることが理解できる。
【００５６】
同様に、「プロセッサ」という用語は、レジスタに格納される他の電子データにその電子データを変換するためにレジスタおよび／またはメモリからの電子データを処理する装置の任意のデバイスまたは一部を指し示すことがある。「コンピューティングプラットフォーム」というときは、一つ以上のプロセッサを含むことができる。
【００５７】
本発明の実施形態は、本明細書に記載した動作を実行するための装置を含むことができる。所望の用途のために一つの装置が個別に構築されてもよいし、あるいは、装置に格納されたプログラムによって選択的に起動又は再構成できる汎用デバイスが構築されてもよい。
【００５８】
実施形態は、多くの異なる方法でソフトウェアコンポーネントとして具現化することができる。例えば、それはスタンドアロンのソフトウェアパッケージであってもよく、または、例えば、科学的なモデリング製品であり、「ツール」として大規模なソフトウェア製品の一部分に組み込まれたソフトウェアパッケージであってもよい。それは、スタンドアロン製品として、または既存のソフトウェア・アプリケーションのインストール用のアドインパッケージとして、ネットワーク、例えばウェブサイトからダウンロード可能であってもよい。また、クライアント・サーバ・ソフトウェア・アプリケーションとして利用可能である、またはウェブ対応のソフトウェア・アプリケーションとして。また、ネットワークのカバレッジと応答性を検出するためのシステムの一部であってもよい。汎用コンピュータは、本明細書に示された技術および図４のステップを1つまたは複数のプロセッサで実行することができるようにプログラミング・ロジックを格納することによって特化されてもよい。
【００５９】
本発明の実施形態は、本明細書に記載した動作を実行するための装置を含むことができる。所望の用途のために一つの装置が個別に構築されてもよいし、あるいは、装置に格納されたプログラムによって選択的に起動又は再構成できる汎用デバイスが構築されてもよい。
【００６０】
上述実施形態は、多くの異なる方法でソフトウェアコンポーネントとして具体化することができる。例えば、スタンドアロンのソフトウェアパッケージであってもよいし、より大きなソフトウェア製品の「ツール」として組み込まれたソフトウェアパッケージであってもよい。また、スタンドアロン製品として、または既存のソフトウェア・アプリケーションにインストールされるアドインパッケージとして、ネットワーク、例えばウェブサイト、からダウンロード可能であってもよい。さらに、クライアント・サーバ型のソフトウェア・アプリケーションとして利用可能であってもよく、ウェブ対応のソフトウェア・アプリケーションとして利用可能であってもよい。
【００６１】
本発明の様々な実施形態について説明してきたが、これらはほんの一例として、限定ではなく提示されていることを理解すべきである。したがって、本発明の範囲は上記実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、その代わりに以下の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００６２】
１００  画像処理コンポーネント
１１０  画像処理器具
１２０  ブラケット
１３０  底部シェル
１４０  プリント回路基板
１５０  感光装置
１６０  レンズ
１７０  安定化アセンブリ
１８０  上部シェル
１９０  ねじ
２００  画像処理システム
２１０  画像表示装置
２２０  拡張表示装置
３１０  医療器具
３２０  医療器具
３３０  医療器具
６１０  超音波イメージ
６２０  医療器具
６３０  将来の軌道
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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【外国語明細書】
2015100712000001.pdf