(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的領域を撮像する１つ以上の撮像装置を搭載し、少なくとも１つの光ファイバに結合されている形状検知可能な装置であって、その形状が光学的に検知されることが可能である装置、
構造物内にある前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解釈して、前記形状検知可能な装置の形状及び姿勢を決定する形状検知モジュール、
前記少なくとも１つの光ファイバと前記１つ以上の撮像装置との間における１つ以上の空間関係並びに前記形状検知可能な装置の前記形状及び姿勢に基づいて、前記少なくとも１つの光ファイバの基準座標系に対して前記１つ以上の撮像装置の位置情報を決定する装置位置決めモジュール、並びに
前記少なくとも１つの光ファイバに固定の座標系と、前記１つ以上の撮像装置に固定の座標系と、前記標的領域内に配される標的装置の位置を追跡し決定するマッピングシステムに固定の基準座標系と、を位置合わせし、前記位置情報に応じて前記標的装置の前記位置を調節し提供するマッピングモジュール
を有するシステム。
【請求項２】
前記形状検知可能な装置は、前記少なくとも１つの光ファイバを前記形状検知可能な装置内に組み込むこと、及び前記少なくとも１つの光ファイバを前記形状検知可能な装置に外付けすることの少なくとも一方により前記少なくとも１つの光ファイバに結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの光ファイバは、前記形状検知可能な装置の断面にわたり分布される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光ファイバは、前記形状検知可能な装置の外周の周りに配される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記装置位置決めモジュールはさらに、前記構造物内に前記１つ以上の撮像装置を置く前に、前記少なくとも１つの光ファイバの各々と、各々が前記１つ以上の撮像装置を示している１つ以上のポイントとの間における前記１つ以上の空間関係を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記装置位置決めモジュールはさらに、前記構造物内に前記１つ以上の撮像装置を置く前に、前記少なくとも１つの光ファイバの各セクションと、各々が前記１つ以上の撮像装置を示している１つ以上のポイントとの間における前記１つ以上の空間関係を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記調節される標的装置の位置に従って、治療計画を適応させる又は作成する計画モジュールをさらに有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記マッピングシステムは、電磁追跡システム及び形状検知システムの少なくとも一方を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記形状検知可能な装置は、プローブ及び内視鏡の１つ以上を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記標的装置は、プローブ、カテーテル、ガイドワイヤ及び内視鏡の１つ以上を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記構造物は体腔である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１つ以上の撮像装置が１つ以上の柔軟性のある撮像アレイを構成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
標的領域を撮像する１つ以上の撮像装置を搭載し、少なくとも１つの光ファイバに結合されている形状検知可能な医療装置であって、その形状が光学的に検知されることが可能である医療装置、
構造物内にある前記少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、前記光信号を解釈して、前記形状検知可能な医療装置の形状及び姿勢を決定する形状検知モジュール、
前記少なくとも１つの光ファイバの各々と、各々が前記１つ以上の撮像装置を示している１つ以上のポイントとの間における１つ以上の空間関係並びに前記形状検知可能な医療装置の前記形状及び姿勢に基づいて、前記少なくとも１つの光ファイバの基準座標系に対して前記１つ以上の撮像装置の位置情報を決定する装置位置決めモジュールであり、前記１つ以上の空間関係は前記１つ以上の撮像装置を前記構造物内に置く前に決定されている、装置位置決めモジュール、並びに
前記少なくとも１つの光ファイバに固定の座標系と、前記１つ以上の撮像装置に固定の座標系と、前記標的領域内に配される標的装置の位置を追跡し決定するマッピングシステムに固定の座標系とを位置合わせし、前記位置情報に応じて前記標的装置の前記位置を調節し提供するマッピングモジュール
を有するシステム。
【請求項１４】
構造物内に置かれる形状検知可能な装置から形状検知データを収集するステップであり、前記形状検知可能な装置は少なくとも１つの光ファイバに結合され、その形状が光学的に検知されることが可能であり、標的領域を撮像する１つ以上の撮像装置を搭載する、前記収集するステップ、
前記少なくとも１つの光ファイバと前記１つ以上の撮像装置との間における１つ以上の空間関係並びに前記形状検知可能な装置の前記形状及び姿勢に基づいて、前記少なくとも１つの光ファイバの基準座標系に対して前記１つ以上の撮像装置の位置情報を決定するステップ、並びに
前記少なくとも１つの光ファイバに固定の基準座標系と、前記１つ以上の撮像装置に固定の座標系と、前記標的領域内に配される標的装置の位置を追跡し決定するマッピングシステムに固定の座標系とを位置合わせし、前記位置情報に応じて前記標的装置の前記位置を調節し提供するステップ
を有する方法。
【請求項１５】
前記構造物内に前記１つ以上の撮像装置を置く前に、前記少なくとも１つの光ファイバの各々と、各々が前記１つ以上の撮像装置を示している１つ以上のポイントとの間における前記１つ以上の空間関係を決定するステップをさらに含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療器具に関し、特に医療器具の特定を改善するための医療応用において形状検知する光ファイバに関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
高線量率（ＨＤＲ）小線源治療手続きは、経直腸超音波（ＴＲＵＳ）誘導の下でカテーテルの経会陰的な配置を含んでいる。その後に、ＴＲＵＳ画像を用いたカテーテルの特定が手動で行われる。しかしながら、これは、カテーテルの可変のエコー輝度と組み合わされる超音波スペックルがカテーテルを正確に及び常に特定することを難しくしているので、誤りの可能性が高くなる原因となる。自動化されるカテーテルのマッピング方法は、カテーテルに置かれるセンサ又はガイドワイヤの電磁（ＥＭ）追跡を含んでいる。この方法は、ＥＭの基準座標系とＴＲＵＳの基準座標系と間における常に安定した関係を必要とする。しかしながら、臨床条件において、患者内にＴＲＵＳプローブを位置決める処理は、プローブの曲がり／たわみを誘発し、これがＥＭ及びＴＲＵＳの基準座標系の位置合わせにおける不一致を引き起こす。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本原理に従って、システムは、１つ以上の撮像装置を含む形状検知可能な装置を含み、この形状検知可能な装置は少なくとも１つの光ファイバに結合されている。形状検知モジュールは、形状検知可能な装置の形状を決定するために、構造物内にある少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、この光信号を解釈するために構成される。装置位置決めモジュールは、少なくとも１つの光ファイバと１つ以上の撮像装置との間における１つ以上の関係に基づいて、前記１つ以上の撮像装置の位置情報を決定するために構成される。マッピングモジュールは、前記位置情報に基づいて調節される標的装置の位置を提供するために、少なくとも１つの光ファイバ、形状検知可能な装置及び標的装置のマッピングシステムの基準座標系を位置合わせするために構成される。
【０００４】
システムは、１つ以上の撮像装置を含む形状検知可能な装置を含み、この形状検出可能な装置は少なくとも１つの光ファイバに結合されている。形状検知モジュールは、形状検知可能な装置の形状を決定するために、構造物内にある少なくとも１つの光ファイバから光信号を受信し、この光信号を解釈するために構成される。装置位置決めモジュールは、前記少なくとも１つの光ファイバの各々と、各々が前記１つ以上の撮像装置を示している１つ以上のポイントとの間における１つ以上の関係に基づいて、前記１つ以上の撮像装置の位置情報を決定するために構成される。前記１つ以上の関係は、前記構造物内に前記１つ以上の撮像装置を置く前に決定される。マッピングモジュールは、前記位置情報に基づいて調節される標的装置の位置を提供するために、少なくとも１つの光ファイバ、形状検知可能な医療装置及び標的装置のマッピングシステムの基準座標系を位置合わせするために構成される。
【０００５】
方法は、構造物内に置かれた形状検知可能な装置から形状検知データを収集することを含み、この形状検知可能な装置は、少なくとも１つの光ファイバに結合され、１つ以上の撮像装置を含んでいる。１つ以上の撮像装置の位置情報は、少なくとも１つの光ファイバと前記１つ以上の撮像装置との間における１つ以上の関係に基づいて決定される。少なくとも１つの光ファイバ、形状検知可能な装置及び標的装置のマッピングシステムの基準座標系は、前記位置情報に基づいて調節される標的装置の位置を提供するために位置合わせされる。
【０００６】
本開示のこれら及び他の目的、特徴並びに利点は、本開示の実施例の以下の詳細な説明から明らかとなり、これら説明は、付随する図面とつなぎ合わせて読まれる。
【０００７】
本開示は、以下の図面を参照して好ましい実施例の以下の説明を詳細に示している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ある実施例に従う装置の位置を特定するための形状検知システムを示しているブロック／流れ図。
【図２】ある実施例に従う光ファイバの例示的な配列を含むプローブの概略的に示される断面図。
【図３】被験者内に位置決められるときのプローブのたわみ／曲がりの影響の概略図。
【図４】ある実施例に従う装置の位置を特定するための方法を示すブロック/流れ図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本原理に従って、ＨＤＲ小線源治療手続き中にカテーテルを特定するためのシステム及び方法が提供される。一般的に、ＨＤＲ小線源治療は、経直腸超音波（ＴＲＵＳ）の誘導下で行われる。しかしながら、被験者へのＴＲＵＳプローブの挿入がこのプローブにたわみ／曲がりを誘発する。光ファイバの形状検知は、プローブの前記たわみ／曲がりを定量化して、それによりプローブの位置情報を提供するのに利用される。プローブに結合される光ファイバとＴＲＵＳの撮像アレイとの間における空間関係に基づいて、ＴＲＵＳの撮像アレイの位置情報が計算されてもよい。
【００１０】
例えば光ファイバ又は電磁（ＥＭ）センサを用いてカテーテルがマッピングされてもよい。ＴＲＵＳの撮像アレイ、光ファイバ及び前記カテーテルのマッピングシステムの基準座標系が位置合わせされてもよい。マッピングされるカテーテルの位置は、ＴＲＵＳの撮像アレイの位置情報に基づいて調節され、これはＴＲＵＳプローブのたわみ／曲がりを考慮した実際のカテーテルの位置を示している。
【００１１】
有利なことに、本原理は、カテーテル及びアフターローダー(afterloader)の位置（並びに故に、放射性源の位置）の正確なリアルタイムの更新を提供する。リアルタイムの線源位置の更新を提供する機能は、治療計画と治療送達との間におけるずれ(disconnect)を減らす。このずれは、治療源と組織との間における不一致である空間関係により存在する。治療送達中のリアルタイムのカテーテルのトラッキングは、治療の適応にも可能である。
【００１２】
本発明は、医療器具に関して説明されているが、本発明が教えることは、それよりも広く、如何なる光ファイバ又は撮像器具にも応用可能であることも理解されるべきである。幾つかの実施例において、本原理は、複雑な生体組織(biological system)又は機械システムを追跡又は解析するのに用いられる。特に、本原理は、生体組織の内部追跡手続き、例えば肺、消化管、排泄器官、血管等のような身体の全ての領域における手続きに応用可能である。図示される要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されてもよいし、１つの要素又は複数の要素において組み合わされた機能を提供してもよい。
【００１３】
図示される様々な要素の機能は、専用のハードウェア及びソフトウェアを適切なソフトウェアと関連して実行することが可能であるハードウェアの使用により提供されることができる。プロセッサにより供給されるとき、前記機能は、１つの専用のプロセッサ、１つの共用のプロセッサ又は複数の個別のプロセッサにより供給されることができ、これらの幾つかが共用されることもできる。その上、"プロセッサ"又は"コントローラ"という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能であるハードウェアを独占的に参照しているとは解釈されるべきではなく、限定ではないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置等を暗黙的に含むこともできる。
【００１４】
その上、本発明の原理、態様及び実施例並びにこれらの特定例を述べている全ての発言は、本発明の構造的及び機能的等価物の両方を含んでいることを意図される。加えて、このような等価物は、現在知られる等価物及び将来開発される等価物（すなわち構造に関係なく、同じ機能を行う如何なる要素が開発されること）を含むことを意図している。従って、例えばここに示されるブロック図は、本発明の原理を具現化している例示的なシステムの構成要素及び/又は回路の概念図を示していることは当業者により明らかである。同様に、如何なるフローチャート及びフロー図等は、コンピュータ読取可能な記憶媒体において実質的に示される及びコンピュータ又はプロセッサが明示されているかに関わりなく、このようなコンピュータ又はプロセッサにより実施される様々なプロセッサを示すことは明らかである。
【００１５】
その上、本発明の実施例は、コンピュータ若しくは如何なる命令実施システムにより又はこれらと接続して使用するためのプログラムコードを供給するコンピュータ使用可能又はコンピュータ読取可能な記憶媒体から入手可能なコンピュータプログラムプロダクトの形式をとることができる。これを説明するために、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取可能な記憶媒体は、前記命令実施システム、機器若しくは装置により又はこれらと接続して使用するためのプログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する又は搬送する如何なる機器とすることができる。前記媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線又は半導体のシステム（又は機器若しくは装置）又は伝播媒体とすることができる。コンピュータ読取可能媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ブルーレイ（登録商標）及びＤＶＤを含む。
【００１６】
同様の番号は同じ又は同様の要素を示している図面をここで参照し、最初に図１を参照すると、カテーテルの位置決め情報を決定するためのシステム１００がある実施例に従って例示的に図示される。システム１００は、ワークステーション又はコンソール１０２を含み、そこから手続き（例えばＨＤＲの小線源治療）が指揮及び管理される。ワークステーション１０２は好ましくは、１つ以上のプロセッサ１０６並びにプログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１０４を含む。当然のことながら、システム１００の機能及び構成要素は、１つ以上のワークステーション又はシステムに組み込まれてもよい。
【００１７】
ワークステーション１０２は、視察するための１つ以上のディスプレイ１０８を含む。このディスプレイ１０８は、ユーザーがワークステーション１０２並びにこのワークステーションの構成要素及び機能と対話することも可能にする。この対話は、ユーザーインタフェース１１０によってさらに容易となり、このユーザーインタフェースは、キーボード、マウス、ジョイスティック又はワークステーション１０２とのユーザー対話を可能にするための他の如何なる周辺機器若しくは制御器を含む。
【００１８】
本原理は、ＨＤＲ小線源治療手続きに関して説明されているが、本原理はそれよりも広いこと、及び複数の追跡システム間を通信する撮像システムを利用する如何なるワークフローにも応用可能であることを当業者は分かっている。例えば、本原理は、既知の撮像形状を持つために、柔軟性のある超音波アレイ又は慣習的に固くする必要がある他の撮像装置に利用されてもよい。光形状検知を用いた追跡は、柔軟性のある撮像装置の具体的な形状のリアルタイムの知識を提供し、これは従来の固い装置を用いて撮像するのが難しい領域又は構造物へのアクセスを可能にする。もう１つの例において、本原理は、超音波システム及び内視鏡の両方を用いてパイプが撮像される場所を精査するのに利用されてもよい。他の応用も考えられる。
【００１９】
メモリ１０４は、形状検知装置又はシステム１１８からの光学フィードバック信号を解釈するために構成される形状検知モジュール１３２を含むコンピュータで実行されるプログラム１３０を記憶している。形状検知モジュール１３２は、前記光学信号のフィードバック（及び例えば電磁（ＥＭ）追跡のような他の如何なるフィードバック）を使用して、第１の医療装置又は器具１２０と関連している変形、たわみ及び他の変化を再構成するために構成される。この第１の装置１２０は好ましくは、（例えば経直腸超音波（ＴＲＵＳ））プローブを含むが、内視鏡又は他の撮像構成要素の１つ以上を含んでもよい。プローブ１２０は、配線１２８を介してワークステーション１０２に結合されている。この配線１２８は、必要に応じて、電気接続、光ファイバ接続、器具を含んでもよい。プローブ１２０は、構造物又は被験者１１６（例えば患者）を診断するのに使用されてもよい。
【００２０】
形状検知システムは、モジュール１３２と、プローブ１２０に取り付けられる又はプローブ１２０内に組み込まれる形状検知装置１１８とを含む。この形状検知システムは、選択した信号を供給し、光応答を受信する光インタロゲータ１１２を含む。光源１１４は、このインタロゲータ１１２の一部として又は形状検知装置１１８に光信号を供給するための別個のユニットとして設けられてもよい。形状検知装置１１８は、決まったパターンで前記装置１２０に結合される１つ以上の光ファイバ１２２を含む。これら光ファイバ１２２は、配線１２６を介してワークステーション１０２に結合されてもよい。この配線は必要に応じて、光ファイバ、電気接続、他の器具等を含んでもよい。
【００２１】
ある実施例において、前記光ファイバ１２２は、プローブ１２０のケース内に組み込まれている。複数のファイバ１２２が利用される場合、各ファイバ１２２はプローブ１２０の外周又は周囲の周りに特定のパターンで配されてもよく、各ファイバ１２２は、プローブ１２０の長さに沿って伸びている。
【００２２】
図１を引き続き参照しつつ、図２を少し参照すると、光ファイバの例示的な配列を含むＴＲＵＳプローブ２００の断面図がある実施例に従って図示される。プローブ１２０のたわみは非線形であるので、プローブ１２０の１つ以上の撮像アレイ２０２に近接して置かれるファイバ１２２はより高い密度であり、これら撮像アレイ２０２から離れたファイバ１２２はまばらに分布することが有利である。プローブ１２０内のファイバ１２２の他のパターンも考えられる。例えば、プローブ１２０の断面にわたるファイバ１２２の分布は、幾つかの利点、つまり複数のファイバ１２２の互いの相対位置を測定する機能、及び前記１つ以上のファイバ１２２との通信が失敗する場合、測定の冗長性を提供することを提供する。しかしながら、ファイバ１２２の位置が変わる場合、ファイバ１２２と撮像アレイ２０２との間における空間関係も有効ではない。
【００２３】
図１に戻り参照すると、もう１つの実施例において、ファイバ１２２は、例えばクリップ式の留め具を用いてプローブ１２０に外部結合されてもよい。これらファイバ１２２は、プローブ１２０に厳密に位置合わせられる。本実施例がファイバ１２２の近接をプローブ１２０の撮像アレイに限定しているのに対し、ファイバ１２２の配置に関してオペレータに何らかの柔軟性を提供する。プローブ１２０上又は内に結合されるファイバ１２２の他の配置も考えられる。
【００２４】
ファイバ１２２を備える形状検知１１８は、光ファイバの透過／反射からなる如何なる機構を用いて実施されてもよい。例えばファイバ１２２を備える形状検知１１８は、時間−波長分割多重化された分布検知、干渉計測、振幅ベースの固有の散乱等の１つ以上を用いて実施されてもよい。好ましくは、ファイバ１２２を備える形状検知１１８は、光ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）原理に基づいているが、他の方法、例えばレイリー散乱、ラマン散乱又はブリルアン散乱も考えられる。ファイバ・ブラッグ・グレーティングは、特定の光の波長を反射して、それ以外の全ての波長は透過する光ファイバの短いセグメントである。これは、ファイバコアにおける屈折率の周期的な変化を加えることにより達成され、これが波長固有の誘電体反射鏡を生成する。ファイバ・ブラッグ・グレーティングは故に、ある波長をブロックするための直列の光フィルタとして又は波長固有の反射器として用いられる。
【００２５】
光ファイバ１２２の長さに沿った如何なる空間位置における光ファイバ１２２の形状は、この光ファイバ内で展開される内部歪みに依存している。ブラッグ波長はこの歪に敏感である。形状検知モジュール１３２は、３つ以上のＦＢＧ（３つのファイバ１２２の集合における各ファイバ１２２に１つ）における前記歪みを使用して、ファイバ群における局所的な曲がりを計算する。従ってファイバの形状が蓄積される。ファイバに沿ったＦＢＧの位置の先験的な知識は、所望する基準座標系における前記ファイバの形状及び位置の推定を提供するのに利用されることができる。
【００２６】
コンピュータで実行される命令１３０は、被験者１１６に挿入されるときプローブ１２０の撮像アレイの原点(origin)を決めるために構成される装置位置決めモジュール１３４を含んでもよい。最初に、被験者１１６内にプローブ１２０を位置決める前に、装置位置決めモジュール１３４は、ファイバ１２２とプローブ１２０の撮像アレイとの間における変換を計算する。この変換は、プローブ１２０の曲がっていない形状に対するファイバ１２２とプローブ１２０の撮像アレイとの間の空間関係を示す。ある実施例にいて、空間関係は、各々のファイバ１２２と各々がプローブ１２０の１つ以上の撮像アレイを示している１つ以上のポイント（例えば中心）との間で定められる。もう１つの実施例において、ファイバ１２２は複数のセクションに分割され、空間関係は前記各々のファイバ１２２の各セクションとプローブ１２０の撮像アレイの各々の中心との間で定められる。他の実施例も考えられる。これら空間関係は、手続き中にわたり不変である。そうでない場合は、再較正が行われる。
【００２７】
好ましくは、被験者１１６にプローブ１２０を挿入する前に、手続き前の較正ステップにおいて、前記空間関係が決められる。例えば、この手続き前の較正は、断続的に（例えば毎週、毎月等で）行われる１回の較正でもよい。この較正ステップは、プローブ１２０の撮像アレイの原点がファイバ１２２の座標系に対して定められることを可能にする。もう１つの実施例において、事前の手続き前の較正が手続き中に適応されてもよい。
【００２８】
一度プローブ１２０が被験者１１６内に位置決められ、安定すると、ファイバ１２２の各々の形状及び姿勢が形状検知モジュール１２６を用いて記録される。ファイバ１２２とプローブ１２０の撮像アレイとの間における前記決定した空間関係に基づいて、装置位置決めモジュール１３４は、プローブ１２０の撮像アレイの原点を計算する。共通する基準座標系（例えばプローブ１２０の基準座標系）における撮像アレイの原点が好ましくはメモリ１０４に記憶される。
【００２９】
図３を少し参照すると、プローブ３００は被験者内に位置決められている。プローブの曲がっていない形状３０４に対し、プローブ１２０を被験者１１６内に位置決める前に、被験者１６の標的領域３０２は、プローブがたわまずに／曲がらずに撮像される（３０６）。しかしながら、プローブ１２０を被験者１１６内に位置決める処理は、曲がり／わたみ３１２を誘発する。曲がったプローブ３０８が標的領域３０２を撮像する（３１０）。プローブ１２０に結合されるファイバ１２２とプローブ１２０の撮像アレイ２０２との間における空間関係を用いて、装置位置決めモジュール１３４は、撮像アレイの原点を計算するために、前記曲がり／たわみ３１２を説明する。
【００３０】
図１に戻り参照すると、コンピュータで実行されるプログラム１３は、治療計画の前に、被験者１１６内における１つ以上の第２の医療装置又は器具１２４の位置をマッピングするために構成されるマッピングモジュール１３６を含む。この第２の装置１２４は好ましくは、カテーテルを含むが、プローブ、ガイドワイヤ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置又は他の構成要素等の１つ以上を含んでもよい。カテーテル１２４は、例えば高線量率（ＨＤＲ）小線源治療のために被験者１１６内に位置決められてもよい。
【００３１】
ある実施例において、マッピングモジュール１３６は、被験者１１６内におけるカテーテル１２４の位置を特定するためにＥＭベースの経路マッピングを行うために構成される。ある実施例において、ＥＭベースの経路マッピングは、カテーテル１２４内に挿入される及びカテーテル１２４から引っ込められるＥＭ追跡されるガイドワイヤを用いて行われてもよい。この処理の間に追跡子(tracker)の空間情報が記録される。ＥＭベースの経路マッピングの他の実施例も考えられる。ＥＭシステム、ファイバ１１８及びプローブ１２０の撮像システムの基準座標系が位置合わせされる。もう１つの実施例において、マッピングモジュール１３６は、被験者１１６内におけるカテーテル１２４の位置を特定するために光形状検知を行うために構成されてもよい。（カテーテル１２４及びプローブ１２０の両方に用いられる）ファイバ１２２及びプローブ１２０の撮像アレイの基準座標系が位置合わせされる。被験者１１６内におけるカテーテル１２４をマッピングする他の実施例も考えられる。
【００３２】
マッピングモジュール１３６は、装置位置決めモジュール１３４により決められるカテーテル１２４の位置情報をプローブ１２０の撮像アレイの原点に基づいて調節してもよい。この調節されるカテーテル１２４の位置は、プローブ１２０の変形／曲がりを考慮して決められる実際のカテーテル１２４の位置を示す。
【００３３】
マッピングモジュール１３６はさらに、例えば治療送達のような手続き中にリアルタイムのカテーテル１２４の追跡を行うために構成される。カテーテル１２４の形状及び姿勢がファイバ１２２を用いて追跡される場合、カテーテル１２４の形状に関するリアルタイムの変化は、その瞬間におけるプローブ１２０の計算されるたわみ／曲がりに基づいて決定され、調節される。カテーテル１２４内におけるアフターローダー装置の各増分位置も記録され、放射性源の位置のリアルタイムの推定を提供する。代わりに、放射性源の計画した位置を知ることにより、治療計画にリアルタイムの適応が行われることもできる。
【００３４】
コンピュータで実行されるプログラム１３０は、計画モジュール１３８を含んでもよい。この計画モジュールは、１つ以上のディスプレイ１０８及び/又はユーザーインタフェース１１０を含んでもよい。ある実施例において、計画モジュール１３８は、例えば、高線量率（ＨＤＲ）小線源治療の手続きにおいて、計画前のカテーテル１２４のマッピングを提供するために構成される。プローブ１２０の撮像アレイの位置の知識は、カテーテルの位置の推定の精度を向上させることを可能にして、これらの推定は標的領域及び/又は周辺にあるリスク臓器（ＯＡＲ）に適切な線量レベルを指定するための最初の治療計画を考案するのに用いられる。
【００３５】
もう１つの実施例において、計画モジュール１３８は、カテーテル１２４及びアフターローダーの位置のリアルタイムの更新を用いて適応する治療計画を提供する。カテーテル１２４が（被験者１１６の標的領域に対して）動くとき、この動きを説明するために最初の治療計画が修正される。例えば、推定される標的が受け取る線量が例えば標的の後部領域における計画した線量よりも少ない場合、標的の後部領域の近くにあるカテーテルにおける線源の滞留位置及び滞留時間は、その領域において減少した線量を補償するためにそれに応じて調節される。治療計画に対する他の修正も考えられる。
【００３６】
図４を参照すると、カテーテルの位置決め情報を決定するための方法を示すブロック図がある実施例に従って図示されている。ブロック４０２において、形状検知データが形状検知可能な装置から収集される。この形状検知可能な装置は、好ましくは超音波プローブを含んでいるが、内視鏡又は他の撮像構成要素等を含んでもよい。この形状検知可能な装置は、ある構造物、例えば血管構造物、機械的構造物等内に置かれてもよい。
【００３７】
１つ以上の光ファイバは好ましくは、決まったパターンで前記形状検知可能な装置に結合される。ある実施例において、ブロック４０４において、光ファイバは前記形状検知可能な装置内に組み込まれる又は埋め込まれる。例えば、高い密度の光ファイバは、形状検知可能な装置の１つ以上の撮像装置（例えば撮像アレイ）に近接して置かれ、これら撮像装置から離れた光ファイバはまばらに分布するように、光ファイバが配される。もう１つの実施例において、光ファイバは、形状検知可能な装置の断面にわたり分布してもよい。さらにもう１つの実施例において、ブロック４０６において、光ファイバは、例えばクリップ式の留め具を用いて前記形状検知可能な装置に外部結合されてもよい。形状検知可能な装置内又はその周辺における光ファイバを位置決める他のパターンも考えられる。
【００３８】
ブロック４０８において、形状検知可能な装置の撮像装置の位置情報が前記ファイバと前記1つ以上の撮像装置との間における空間関係に基づいて決定される。最初に、形状検知可能な装置を構造物内に配置する前に、前記ファイバと形状検知可能な装置の撮像装置との間における変換が決定される。この変換は、ファイバと撮像装置との間における空間関係を示す。ある実施例において、ブロック４１０にいて、空間関係は、各々のファイバと、各々が前記形状検知可能な装置の1つ以上の撮像装置を示している1つ以上のポイント（例えば中心）との間において定められる。もう1つの実施例において、ブロック４１２において、前記ファイバは複数のセクションに分割され、各々のファイバの各セクションと、各々が形状検知可能な装置の1つ以上の撮像装置を示している1つ以上のポイントとの間における空間関係が定められる。他の実施例も考えられる。これら空間関係は、前記手続き中は不変である。もし不変でない場合は、再較正が行われる。
【００３９】
好ましくは、形状検知可能な装置を構造物内に配置する前に、前記空間関係が手続き前の較正ステップにおいて決められる。例えば、この手続き前の較正は、断続的に（例えば毎週、毎月等で）行われる1回の較正でもよい。この較正ステップは、形状検知可能な装置の撮像装置の原点がファイバの座標系に対して定められることを可能にする。
【００４０】
一度形状検知可能な装置が前記構造物内に位置決められると、前記ファイバの形状及び姿勢が記録される。ファイバと1つ以上の撮像装置との間における空間関係に基づいて、前記形状検知可能な装置の１つ以上の撮像装置の位置情報が決定される。
【００４１】
ブロック４１４において、撮像装置の位置情報に基づいて調節された標的装置の位置を提供するために、光ファイバ、撮像装置及び標的装置のマッピングシステムの基準座標系が位置合わせされる。標的装置は好ましくはカテーテルを含むが、プローブ、内視鏡、ガイドワイヤ等を含んでもよい。標的装置は、前記マッピングシステムを用いてマッピングされる。ある実施例において、前記マッピングシステムは、ＥＭベースのマッピングシステムを含む。ＥＭベースのマッピングは、ＭＲ追跡されるガイドワイヤを用いて行われる。ＥＭベースのマッピングの他の方法も考えられる。もう１つの実施例において、前記マッピングシステムは、光形状検知システムを含む。前記マッピングシステムの他の実施も考えられる。
【００４２】
（マッピングシステムを用いて）マッピングされた標的領域の位置は、撮像装置の位置を用いて調節される。調節された標的装置の位置は、形状検知可能な装置のたわみ／曲がりを考慮することにより決められる実際の位置を示す。
【００４３】
ブロック４１６において、治療計画が作成又は修正される。光ファイバを用いて標的装置が追跡される場合、この標的装置の形状に関するリアルタイムの変化が決定されることができ、治療計画が調節されることができる。ある実施例において、形状検知可能な装置内にあるアフターローダーの位置が記録され、この形状検知可能な装置に位置決められた線源（例えば放射性源）の位置のリアルタイムの推定を提供する。放射性源の計画された位置が分かっている場合、治療計画にリアルタイムの適応が行われる。例えば、標的が受け取る推定される線量が例えば前記標的の後方領域において計画された線量よりも少ない場合、この標的の後方領域に最も近い標的装置における線源の滞留位置及び滞留時間は、その領域において減少した線量を補償するためにそれに応じて調節されることができる。治療計画に対する他の修正も考えられる。
【００４４】
もう１つの実施例において、治療計画が発展してもよい。形状検知可能な装置の撮像装置の位置の知識が標的装置の位置の推定の精度を向上させることになる。標的装置の正確な位置決めは、最初の治療計画の作成において重要である。
【００４５】
付随する特許請求の範囲を解釈する際、
ａ）"有する"という言葉は、所与の請求項に挙げられる要素又は動作以外の要素又は動作の存在を排除するものではない、
ｂ）要素が複数あることを述べていなくても、その要素が複数あることを排除するものではない、
ｃ）請求項における如何なる参照符号もそれら請求項を制限しない、
ｄ）幾つかの"手段"が同じアイテム、又はハードウェア若しくはソフトウェアが実施する構造或いは機能により示されてもよい、並びに
ｅ）特段に述べない限り、特別な動作のシーケンスが必要とされることを意図しない
ことが理解されるべきである。
【００４６】
（説明であり、限定ではないと意図される）カテーテルの特定を改善するためにプローブのたわみを定量化するための好ましい実施例が説明されている場合、上記の教えを考慮して、当業者が修正及び変形を行うことができることを述べる。従って、付随する特許請求の範囲が説明するように、ここに開示される実施例の範囲内である、前記説明した開示の特定の実施例において変更が行われてもよいと理解すべきである。詳細を説明した及び特許法により特に要求された場合、特許証により主張される及び望ましくは保護されることは添付の特許請求の範囲に述べられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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