(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに関連して、外科手術器具用ポートが作成される位置を決定するデバイスであって、
前記内視鏡と、
所定のアンカ・ポイントにおいて前記内視鏡に取り付けられ、前記内視鏡に対するポート位置の座標を特定できる、ポート位置決め装置と、
プロセッサとを含み、
該プロセッサは、
前記ポート位置決め装置によって潜在的なポート位置を特定し、
前記内視鏡からの画像に対する、前記潜在的なポート位置を通じて挿入した仮想的な外科手術器具の投影を決定し、
前記仮想的な外科手術器具の前記投影の表現を前記内視鏡からの画像に重ねる、
デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記ポート位置決め装置に動作可能に接続される位置決め及び方向付け装置を更に含み、該位置決め及び方向付け装置は、前記内視鏡からの画像に対する器具の投影のために前記外科手術器具用ポートが作成される前記位置における投影の角度を提供するよう操作されるように構成され、前記位置決め及び方向付け装置は、前記投影の角度を捕捉し、前記内視鏡からの画像上の前記投影の位置を決定する、デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載のデバイスであって、前記ポート位置決め装置は、形状検知テザーであり、前記位置決め及び方向付け装置は、スタイラスである、デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載のデバイスであって、前記ポート位置決め装置は、少なくとも１つの剛性部材であり、前記位置決め及び方向付け装置は、前記少なくとも１つの剛性部材に接続される少なくとも１つの接合部であり、該接合部の角度を測定するエンコーダを有する、デバイス。
【請求項５】
内視鏡に対して外科手術器具用ポートが作成される位置を決定するシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサに動作的に接続されるメモリと、
内視鏡画像を提供する内視鏡と、
所定のアンカ・ポイントにおいて前記内視鏡に取り付けられ、前記内視鏡に対するポート位置の座標を特定できる、ポート位置決め装置と、
前記メモリ上にコード化され、前記プロセッサによって実行される命令のプログラムとを含み、
前記メモリ上にコード化され、前記プロセッサによって実行される命令のプログラムは、
前記ポート位置決め装置によって潜在的なポート位置を特定し、
前記内視鏡からの画像に対する、前記潜在的なポート位置を通じて挿入した仮想的な外科手術器具の投影を決定し、
前記仮想的な外科手術器具の前記投影の表現を前記内視鏡からの画像に重ねる、
システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記ポート位置決め装置に動作可能に接続される位置決め及び方向付け装置を更に含み、前記位置決め及び方向付け装置は、前記内視鏡画像に対する器具の投影のために前記ポート位置における投影の角度を提供するよう操作されるように構成され、前記位置決め及び方向付け装置は、前記投影の角度を捕捉し、前記内視鏡画像上の前記投影の位置を決定する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記ポート位置決め装置は、形状検知テザーであり、前記位置決め及び方向付け装置は、スタイラスである、システム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムであって、前記ポート位置決め装置は、少なくとも１つの剛性部材であり、前記位置決め及び方向付け装置は、前記少なくとも１つの剛性部材に接続される少なくとも１つの接合部であり、該接合部の角度を測定するエンコーダを有する、システム。
【請求項９】
リアルタイム解剖学的データに関連して外科手術器具用のポートを配置するための、コンピュータ・プロセッサによって実行可能な命令のプログラムをコード化させたコンピュータ読み取り可能な記憶デバイスを含む、
コンピュータ・プログラムであって、
前記命令のプログラムは、
内視鏡からの画像からリアルタイム解剖学的データを決定するためのプログラム命令と、
所定のアンカ・ポイントにおいて前記内視鏡に取り付けられ、前記内視鏡に対するポート位置の座標を特定できる、ポート位置決め装置を使用して、潜在的なポート位置を特定するためのプログラム命令と、
前記内視鏡からの画像に対する、前記潜在的なポート位置を通じて挿入した仮想的な外科手術器具の投影を決定するためのプログラム命令と、
前記仮想的な外科手術器具の前記投影の表現を前記内視鏡からの画像に重ねるためのプログラム命令とを含む、
コンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータ・プログラムであって、
前記潜在的なポート位置が最適なポート位置であるか否かの表示を受け取るためのプログラム命令を更に含む、
コンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のコンピュータ・プログラムであって、
前記プログラム命令は、前記コンピュータ読み取り可能な記憶デバイス上にコード化される、
コンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療撮像の分野に関し、特に、内視鏡デバイスに対して外科手術用ポートを位置特定する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最小侵襲性外科手術は、図１に示すように小ポート１２、２２、３２を介して患者の身体に挿入された細長い器具１０、２０、３０を使用して行われる。ポートの数は一ポートから３以上のポートまで変動し得る。多くの手順において、患者の身体に挿入される器具の１つには、上記手順が行われる体腔のリアルタイム視覚化を提供する内視鏡がある。ポートの配置は、手術の結果における重要な役割を果たす。最適でない位置のポートにおけるポートに位置決めされた器具は、関心領域全てに達することができないことがあり得る。
【０００３】
標準的な臨床実務では、ポートは、専門学会、病院、又は手術機器の製造業者によって公表される指針を使用して位置決めされる。指針は、一部の周知の解剖学的ランドマークに対するエントリ・ポイントを定義する。例えば、心臓手術では、ポートは、肋骨、胸骨、及び乳首などの解剖学的ランドマークを規定し、前述のランドマークからの距離を規定することにより、位置特定される。前述の類の手引きは、解剖学的構造におけるばらつき（患者間、及び術前解剖学的構造と術中解剖学的構造との間）、患者の大きさ、患者の疾病又は状態の具体性等を考慮に入れていない。患者に更に特有のポートの配置は、結果を向上させる一方で、アクセス関連の組織損傷、及び手術時間を最小にして、有利であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
器具は、ポートを介して体腔に挿入された後、４つの自由度（ＤＯＦ）（すなわち、器具の長軸を中心とする回転、挿入、及びポート（支点）を中心に旋回する回転の２つの角度）において移動させることが可能である。回転の角度は、器具の長軸と垂直であり、互いに垂直な虚軸中心の回転である。回転及び挿入は、直感的に簡単に使え、体腔の内視鏡画像と回転の角度との間のマッピングは直感的でなく、学習に長い時間を要し、研究が示すように、最小侵襲性外科手術における、目と手の協調関係に対する最大の障害である。
【０００５】
ポートの配置の向上に関する研究の大半は、術前３Ｄ医療画像に基づいて器具に最適なポートを計算するためのコンピュータ・アルゴリズムの開発に焦点を当てている。前述の最適化された計画の手術室へのその後の変換は、外科手術ナビゲーションによって知られている標準的な器具追跡手法の使用に焦点を当てている。しかし、術前３Ｄ画像に対する器具追跡は、解剖学的ランドマーク間の空間的関係が、術前画像と術中状況との間でかなり変わり得るということを考慮に入れていない。例えば、最小侵襲性外科手術では、患者を拡張し、器具に対して更に大きな空間を提供するために、ＣＯ２が、（胸部又は腹部などの）自然な空洞に導入される。ＣＯ２の導入後、（心臓などの）器官と、患者（例えば、胸部）の外表面との間の空間的配置が変わる。よって、ポート配置の術前計画は、新たな配置においては有用でない。
【０００６】
リアルタイム解剖学的データに対して、外科手術器具用ポートを配置するための方法、デバイス、及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面によれば、リアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを配置するための方法を提供する。上記方法は、内視鏡を標準ポートに入れる工程と、内視鏡からの画像からリアルタイム解剖学的データを決定する工程と、ポート位置決め装置を使用して、内視鏡からの画像に対する、器具ポートに最適な位置を特定する工程と、特定された位置において器具ポートを作成する工程とを含む。
【０００８】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は、所定の場所において内視鏡に取り付けられ、ポート位置決め装置を使用して、器具ポートに最適な場所を特定する工程は、潜在的なポートの位置を位置特定する工程と、内視鏡画像の平面に対する潜在的なポートの位置を介した器具の仮想投影を決定する工程と、潜在的なポートの位置に対応する内視鏡画像に器具の視覚表現を重ねる工程と、潜在的なポートの位置が最適なポート位置であるか否かの表示を受け取る工程とを含む。
【０００９】
一実施例によれば、潜在的なポートの位置が最適なポート位置であるか否かの表示が、ポート位置決め装置のユーザによって提供される。
【００１０】
一実施例によれば、潜在的なポートの位置が最適なポート位置であるか否かの表示が、器具の重ねた仮想表現の位置に基づいて処理デバイスによって定められ、提供される。
【００１１】
一実施例によれば、方法は更に、位置決め及び方向付け装置を操作して、器具の仮想投影を内視鏡画像に対して投影する工程を含む。位置決め及び方向付け装置は、投影の角度を捕捉し、プロセッサによって実行される命令のポート位置決めプログラムは、捕捉された角度に対応する内視鏡画像に対する仮想投影の位置を定める。
【００１２】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は、形状検知テザーであり、位置決め及び方向付け装置はスタイラスである。形状検知テザーがテザーの３Ｄ形態を提供するので、命令のポート位置決めプログラムは、内視鏡座標におけるテザーの自由端の位置を定め得る。更に、命令のモデリング・プログラムは、内視鏡画像に対してテザーの自由端における潜在的なポートの位置を介して仮想器具を投影する。スタイラスは、外科医が、器具のようにスタイラスを配向させ、又は、器具の動きの範囲及び向きが内視鏡画像に対して投影されるように、器具のように走査させることを可能にする。器具の向き、及び動きの範囲は、潜在的なポートの位置が最適であるか否かを決定するために使用し得る。
【００１３】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は少なくとも１つの剛性部材であり、位置決め及び方向付け装置は、少なくとも１つの剛性部材に接続され、接合部の角度を測定するエンコーダを有する少なくとも１つの接合部である。
【００１４】
本発明の別の局面によれば、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するためのデバイスを提供する。デバイスは、所定の位置において内視鏡に取り付けられ、内視鏡に対して既知の位置におけるポートを位置特定するポート位置決め装置を備える。
【００１５】
一実施例によれば、デバイスは更にプロセッサを備え、プロセッサは、内視鏡の画像空間におけるポート位置を決定し、内視鏡からの画像に対する、ポート位置を介した器具の投影を決定し、潜在的なポートの位置に対応する内視鏡画像に器具の仮想表現を重ねる。
【００１６】
一実施例によれば、デバイスは更に、動作可能にポート位置決め装置に接続された位置決め及び方向付け装置を備える。位置決め及び方向付け装置は、内視鏡画像に対する器具の投影のためにポート位置における投影の角度を提供するために操作されるよう適合される。位置決め及び方向付け装置は、投影の角度を捕捉し、内視鏡画像に対する投影の位置を決定する。
【００１７】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は、形状検知テザーであり、位置決め及び方向付け装置はスタイラスである。
【００１８】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は少なくとも１つの剛性部材であり、位置決め及び方向付け装置は、少なくとも１つの剛性部材に接続され、接合部の角度を測定するエンコーダを有する少なくとも１つの接合部である。
【００１９】
本発明の別の局面によれば、内視鏡に対して外科手術器具用ポートを配置するためのシステムを提供する。システムは、プロセッサと、動作するようプロセッサに接続されたメモリと、内視鏡画像を提供する内視鏡と、所定の場所において内視鏡に取り付けられ、内視鏡に対する既知の場所におけるポートを位置特定するポート位置決め装置と、ポートの位置を決定するために、メモリ上でコード化され、プロセッサによって実行される命令のプログラムとを備える。
【００２０】
一実施例によれば、プロセッサによって実行される命令のプログラムは、内視鏡の画像空間におけるポート位置を決定し、内視鏡からの画像に対する、ポート位置を介した器具の投影を決定し、潜在的なポートの位置に対応する内視鏡画像に器具の表現を重ねる。
【００２１】
一実施例によれば、システムは更に、動作可能にポート位置決め装置に接続された位置決め及び方向付け装置を備える。位置決め及び方向付け装置は、内視鏡画像に対する器具の投影のためにポート位置における投影の角度を提供するために操作されるよう適合される。位置決め及び方向付け装置は、投影の角度を捕捉し、命令のポート位置決めプログラムは、内視鏡画像に対する投影の位置を決定する。
【００２２】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は、形状検知テザーであり、位置決め及び方向付け装置はスタイラスである。
【００２３】
一実施例によれば、ポート位置決め装置は少なくとも１つの剛性部材であり、位置決め及び方向付け装置は、少なくとも１つの剛性部材に接続され、接合部の角度を測定するエンコーダを有する少なくとも１つの接合部である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術による最小侵襲性手順を示す等角図である。
【図２】本発明の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するデバイスを使用した最小侵襲性手順を示す断面図である。
【図３】図２の手順からの内視鏡画像を示す図である。
【図４】本発明の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するシステムを示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定する方法を示す流れ図である。
【図６】本発明の実施例による、ポート位置決め装置を使用して、リアルタイム解剖学的データに対する、外科手術器具用ポートの最適な位置を特定する方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するデバイスを表す図である。
【図８】本発明の別の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するデバイスを示す側面図である。
【図９】図８のデバイスを示す正面図である。
【図１０】本発明の実施例による、内視鏡への代替的な取り付けを示す、図８及び図９のデバイスを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の構成及び効果は、添付図面とともに読むと、好ましい実施例の更に詳細な説明から更に明確に理解されるであろう。
【実施例】
【００２６】
本発明は、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定する方法、デバイス、及びシステムを提供する。
【００２７】
図２は、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するデバイスを示す。一実施例によれば、内視鏡１０が、標準ポート１２を介して挿入される。標準ポートは既存の手法を使用して位置特定される。内視鏡は、解剖学的特徴の画像２１６を提供する。例証された実施例では、内視鏡１０は、図３に示すように、心臓３の画像１６を提供するために、皮膚１におけるポート２１２を介して、ろっ骨２間、及び胸腔に挿入される。
【００２８】
図２に戻れば、形状検知光ファイバ２１０（ＯＳＳ）が既知のアンカ・ポイント２１２において内視鏡１０に接続される。形状検知では、光ファイバ・ケーブルの特性を用いて、光ファイバ・ケーブルの３次元形状を求める。光ファイバに基づいた形状検知は当該技術分野において知られている。一手法は、光ファイバ・ブラッグ・グレーティング・センサに基づく。光ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）は、光の特定の波長を反射し、光の他の波長を透過する光ファイバの短い一部分である。これは、ファイバ・コアにおける屈折率の周期的な変動を加えることによって実現され、それにより、波長特有の誘電体ミラーが生成される。したがって、ＦＢＧは、特定の波長の透過を阻止するためにインライン光学フィルタとして、又は、選択的特定波長反射器（特定波長はブラッグ波長である）として使用することが可能である。
【００２９】
ブラッグ波長は、温度及び歪みに対する感応性を有する。これは、ブラッグ・グレーティングを光ファイバ・センサにおいて検知素子として使用することが可能である。ＦＢＧセンサでは、測定量（例えば、歪み）はブラッグ波長におけるシフトをもたらす。
【００３０】
ＦＢＧの主な利点の１つは、ファイバの長さにわたって種々のセンサ要素を分散させることが可能であるという点である。構造に組み込まれたファイバの長さに沿って種々のセンサ（ゲージ）を３つ以上のコアに実装することにより、構造の３次元形態を正確に決定することが可能になる。複数のＦＢＧセンサが、（例えば、３つ以上の検知コアにおいて）ファイバの長さに沿って位置特定される。ブラッグ波長シフトから、歪みを各ＦＢＧにおいて測定することが可能である。種々の位置における歪みの測定から、前述の位置における曲率を推測することが可能である。測定された複数の位置から、３次元形態全体が決定される。
【００３１】
ＦＢＧに対する代替案として、従来の光ファイバにおける固有の後方散乱を形状検知のために利用することが可能である。前述の手法の１つは、標準的な単一モード通信ファイバにおいてレイリー散乱を使用することである。レイリー散乱は、ファイバ・コアにおける屈折率のランダムな変動の結果として生じる。前述のランダムな変動は、グレーティング長に沿った振幅及び位相のランダムな変動を有するブラグ・グレーティングとしてモデリングすることが可能である。マルチコア・ファイバの単一の長さ内に延びる３つ以上のコアにおいてこの効果を使用することにより、関心の表面の３Ｄ形状及びダイナミクスが追跡可能である。
【００３２】
既知のアンカ・ポイントにおいて内視鏡に接続された光ファイバにより、内視鏡画像１６に対する空間的関係が、搭載の２つの機械的特性（すなわち、（１）アンカ・ポイントへの内視鏡の中心軸からの距離（ｄ）、及び（２）内視鏡画像平面（へのアンカ・ポイントからの距離（１）（すなわち、内視鏡の焦点距離＋内視鏡の軸に沿った、アンカ・ポイントへの内視鏡のレンズからの距離））を使用して確立される。
【００３３】
前述の２つの値（ｄ）及び（１）は、アンカ・ポイント２１２を超えた光ファイバの測定された形状を内視鏡座標系において算出することが可能であるように内視鏡画像の座標系にファイバの座標系を変換するために使用される。よって、潜在的なポートの位置１１２を、内視鏡画像１６に対して位置特定するために、光ファイバ２１０の自由端により、接触させることが可能である。更に、光ファイバの形状を３Ｄモデリング・アプリケーションを使用して延長して内視鏡画像１６の平面上に仮想外科手術器具を投影することが可能である。仮想ドットなどの、外科手術器具２１６の表現を次いで、内視鏡画像１６に重ね、提案されたポート位置１１２が最適化否かを決定するために使用する。
【００３４】
図４は、本発明の実施例による、リアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを配置するシステムのブロック図である。システムは、ポート位置決め装置２１０と、処理システム２００と、内視鏡１０とを備える。処理システム２００は、動作するよう１つ又は複数のメモリ２３０に接続された１つ又は複数のプロセッサ２２０を備える。これらは例えば、システム・バス２６０を介して接続し得る。他の適切なアーキテクチャも、本発明の範囲内で考えられる。プロセッサ２２０は、１つ又は複数のマイクロプロセッサなどの何れかの適切なプロセッサであり得る。メモリ２３０は、限定列挙でないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、内部ハード・ドライブ、ディスク・ドライブ、ＵＳＢフラッシュ・ドライブ、又はプログラム・コードの記憶に適した何れかの他のメモリ・デバイスを含む何れかの適切なメモリであり得る。
【００３５】
メモリ２３０は、内視鏡１０からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するためにプロセッサ２２０によって実行される命令の位置決めプログラムをそれ上にコード化させている。
【００３６】
メモリ２３０は、ディスプレイ２４０上に内視鏡画像１６を提示するための内視鏡プログラム命令２３４、及び外科手術器具の仮想表現をモデリングし、内視鏡画像１６に対して潜在的なポートの位置を介して投影するためのモデリング・プログラム命令２３６を有し得る。
【００３７】
図５は、本発明の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定する方法の流れ図である。外科医は内視鏡１０を標準ポート１２に入れる（工程５１０）。すなわち、外科医は、標準ポート位置特定手順を使用してポートを位置特定する。
【００３８】
プロセッサ２２０は、内視鏡プログラム命令２３２を実行して内視鏡１０からのリアルタイム解剖学的データを決定する（工程５２０）。リアルタイム解剖学的データは、画像の画素毎の座標及び強度値などのディジタル化された内視鏡画像１６であり得る。
【００３９】
プロセッサ２２０によって実行されるポート位置決めプログラム命令２３２は、ポート位置決め装置２１０を使用して、最適なポート位置を特定する（工程５３０）。次いで、外科医は、決定された位置においてポートを作成する（工程５４０）。
【００４０】
一実施例によれば、ポート位置決め装置２１０は、既知のアンカ・ポイントにおける内視鏡に固定された形状検知光ファイバを有するテザーを備える。図６に示すように、形状検知光ファイバの自由端が、潜在的なポートの位置に配置される（工程５３１）。次いで、プロセッサ２２０によって実行されるポート位置決めプログラム命令２３２は、内視鏡画像１６に対して潜在的なポートの位置を介して仮想器具を投影する（工程５３２）。仮想器具は、潜在的なポートの位置を内視鏡画像座標に変換し、次いで、潜在的なポートの位置からの線を内視鏡画像に延ばすことによって投影される。線は、潜在的なポートの位置中心に旋回させた所定の器具角度で（内視鏡に平行に、患者の皮膚の表面に垂直に、何れかの他の所定の角度で、など）延長される。投影は、潜在的なポートの位置が最適であるか否かを決定するために使用される。前述の決定は、プロセッサ２２０によって実行されるポート位置決めプログラム命令２３２により、又は、外科医により、行い得る。
【００４１】
潜在的なポートの位置が最適な場合、外科医は、決定された位置においてポートを作成する（工程５４０）。
【００４２】
一実施例によれば、外科手術器具の投影の表現が内視鏡画像１６に重ねられる（工程５３３）。表現の位置に基づいて、潜在的なポートの位置が最適であるか否かが決定される。この決定は、器具の表現の位置をみた後に、外科医により、又は、モデリング・アプリケーションを使用してプロセッサ２２０によって実行されるポート位置決めプログラム命令２３２によって行うことが可能である。プロセッサ２２０によって実行されたポート位置決めプログラム命令２３２は次いで、位置が最適であるか否かの表示を受け取る（工程５３４）。プロセッサ２２０によって実行されるポート位置決めプログラム命令２３２は、最適な位置が位置特定されるまで潜在的なポートの位置を反復的に検査し得る（工程５３５）。
【００４３】
別の実施例によれば、直接、光ファイバ２１０の自由端から内視鏡画像１６の中心への仮想線が決定され、潜在的なポートの位置における結果として生じる器具の角度がモデリング・アプリケーションを使用して決定される。次いで、潜在的なポート位置が最適であるか否かの決定が、決定された器具の角度に基づいて行われる。
【００４４】
一実施例によれば、位置決め及び方向付け装置２７０を位置決め装置２１０に接続して内視鏡画像１６に対して器具の投影を投影する。位置決め及び方向付け装置２７０は、投影の角度を捕捉し、捕捉された角度に対応する内視鏡画像に対する投影の位置を決定する。位置決め及び方向付け装置２７０は、例えば、外科手術器具のハンドルをシミュレートするスタイラスであり得る。長手方向の開口部などを介して、（スタイラスにおいて捕捉された）光ファイバの端部が、潜在的なポートの位置に対して器具の角度で保持されるように、光ファイバ２１０がスタイラスにおいて固定し得る。この実施例では、角度は、光ファイバの形状検知によって捕捉される。
【００４５】
外科医は、潜在的なポートの位置において位置決め及び方向付け装置２７０を把持し、意図された手順をシミュレートするよう操作する。上記実施例において説明されたように、ポート位置特定プログラム命令２３２は、光ファイバの決定された形状及び既知のアンカ・ポイントを使用して、潜在的なポート位置を内視鏡座標に変換する。モデリング・プログラム命令２３６は、スタイラス内に収容された光ファイバの端部によって画定される角度に沿って潜在的なポートの位置から仮想器具を延長する。外科医が潜在的なポートの位置に対応する動きの範囲をみて、潜在的なポートの位置が最適であるか否かを決定することが可能であるように、器具の投影を次いで、内視鏡画像１６に重ねる。
【００４６】
図７は、本発明の別の実施例による、内視鏡からのリアルタイム解剖学的データに対して外科手術器具用ポートを位置特定するデバイスの表現を示す。この実施例では、ポート位置決め装置２１０は、アーム、ビーム等などの少なくとも１つの剛性部材である。位置決め及び方向付け装置２７０は、結合部の角度を提供するエンコーダを備えた少なくとも１つのヒンジ結合部である。角度は、電子信号として提供し得るか、又は、エンコーダから読み取り、ポ―ト位置特定プログラム命令２３２に手作業で入力し得る。光ファイバと同様に、剛性ポート位置決め装置２１０は、内視鏡上に既知のアンカ・ポイントを有する。更に、ポート位置決め装置２１０の長さが知られている。モデリング・プログラム命令は、既知のアンカ・ポイント、アームの長さ、及び結合部の角度より、ポート位置決め装置の端部の位置、及び潜在的なポートの位置を決定することが可能である。
【００４７】
一実施例によれば、自動位置決めのために所望の位置に対応する角度に結合部を駆動させることにより、手順中にポート位置決め装置又は外科手術器具を操作するよう結合部２７０が動力化される。この実施例では、外科医は内視鏡画像上の位置を入力して器具を自動的に位置決めすることが可能である。
【００４８】
図８及び図９は、本発明の別の実施例による、ポート位置決め装置２１０を示す。この実施例では、ポート位置決め装置２１０は、中心孔における内視鏡１０上に搭載された剛性ディスクである。ディスクには、番号付けされた複数の孔２９１が設けられている。孔それぞれは、潜在的なポートの位置を位置特定する。ディスクは剛性であり、孔は、既知の向きで、内視鏡の中心から既知の距離にあるので、孔２９１は内視鏡座標に変換することが可能であり、仮想器具は、内視鏡画像１６に対して、対応する潜在的なポートの位置から投影することが可能である。番号付けされた孔に対応する番号などの前述の仮想ツールの表現は次いで、内視鏡画像１６に重ねられる。最適なポートの位置を次いで、対応する仮想ツール投影の位置に基づいて選択し得る。
【００４９】
図１０に示すように、ディスク・ポート位置決め装置２１０は、仮想器具を、潜在的なポートの位置に対する一定の角度で投影し得るように内視鏡１０に対してディスクが回転することを可能にするために、球状の結合部２９９に内視鏡を接続し得る。ディスクの回転の角度を提供するために、球状の結合部にはエンコーダを装備し得る。
【００５０】
本発明は、全体がハードウェアの実施例、又は、ハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素を含む実施例の形態をとり得る。例示的な実施例では、本発明は、限定列挙でないが、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むソフトウェアで実現される。
【００５１】
更に、本発明は、コンピュータ又は何れかの命令実行システム若しくはデバイスによる使用のための、又は、コンピュータ又は何れかの命令実行システム若しくは装置に関するプログラム・コードを提供するコンピュータ使用可能な、又は、コンピュータ読み取り可能な媒体からアクセス可能なコンピュータ・プログラム・プロダクトの形態をとり得る。この説明の目的で、コンピュータ使用可能な媒体、又はコンピュータ読み取り可能な媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによる使用のための、又は、命令実行システム、装置、又はデバイスに関するプログラムを含み、又は記憶し得る何れかの装置であり得る。
【００５２】
上記方法は、コンピュータなどのマシンによって実行されると、方法の工程を行う命令のマシン実行可能なプログラムを有するマシン読み取り可能な媒体を備えるプログラム・プロダクトによって実現し得る。このプログラム・プロダクトは、限定列挙でないが、コンパクト・ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＵＳＢメモリ装置等を含む種々の既知のマシン読み取り可能な媒体の何れかに記憶し得る。
【００５３】
媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、又は半導体システム（若しくは装置若しくはデバイス）であり得る。コンピュータ読み取り可能な媒体の例には、半導体若しくはソリッド・ステート・メモリ、磁気テープ、着脱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）、リードオンリ・メモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク、光ディスクが含まれる。光ディスクの現在の例には、コンパクト・ディスク・リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクト・ディスク・リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、及びＤＶＤが含まれる。
【００５４】
上述の説明及び添付図面は、本発明を例証することを意図し、本発明を限定することを意図するものでない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲の範囲全部まで、均等の変形及び構成を包含することを意図している。
【図１】
0006574089.tif 000002
【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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