(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動検出システムを組み込む医療システムであって：
対象の組織内に外科装置を押し出すように前記外科装置の加速運動を生み出す加速機構を有するガイダンスシステム；
前記外科装置に設けられた電磁センサ；
前記電磁センサの誘発された出力信号を検出し、及び、前記外科装置の位置を、検出された前記出力信号に基づいて決定するように構成された電磁空間測定システム；及び
前記加速機構が活性化される場合に予測される前記電磁センサの前記出力信号に関する専用の事前情報に基づいて、検出された前記出力信号の欠落した部分又は全体を復元するように構成された信号処理ユニット；
を有する医療システム。
【請求項２】
前記信号処理ユニットは、ヒューリスティック記述子に前記事前情報を組み込むことにより、前記出力信号を処理するように構成されている、請求項１に記載の医療システム。
【請求項３】
前記信号処理ユニットは、前記出力信号が欠落した事実、前記出力信号が欠落したサンプル数、前記出力信号を見失う前後の地点の間の並進距離、及び、前記出力信号を見失う前後の地点の間の方向調節のうちの少なくとも何れかに基づいて、前記出力信号を処理するように構成されている、請求項２に記載の医療システム。
【請求項４】
前記信号処理ユニットは、類似するデバイスの少なくとも何れかのクラスをカバーするために前記ヒューリスティック記述子をパラメータ化するように構成されている、請求項２に記載の医療システム。
【請求項５】
前記ヒューリスティック記述子のパラメータ値の設定を許容するように構成された設定機構又はユーザーインターフェースを有する請求項２に記載の医療システム。
【請求項６】
前記信号処理ユニットは、前記加速機構が活性化される場合に予想される前記出力信号のための統計モデルを生成するように構成されている、請求項１に記載の医療システム。
【請求項７】
前記統計モデルは、欠落サンプルを含む、前記出力信号を見失う前後の前記出力信号の１つ以上のサンプルに関連する、請求項６に記載の医療システム。
【請求項８】
前記信号処理ユニットが、前記統計モデルを算出するように前記加速機構の活性化に応じて前記出力信号を複数回記録するように構成されている、請求項６又は７に記載の医療システム。
【請求項９】
異なるタイプの外科装置に応じて前記統計モデルを修正するためのトレーニングユーザーインターフェースを更に有する請求項６に記載の医療システム。
【請求項１０】
前記信号処理ユニットは、過去に規定された運動パターンに基づいて前記出力信号を処理するように構成されている、請求項１に記載の医療システム。
【請求項１１】
前記信号処理ユニットは、ロボット外科装置から受信される外的なトリガ信号に基づいて、前記出力信号を処理するように構成されている、請求項１に記載の医療システム。
【請求項１２】
前記信号処理ユニットは、事前に決定されたモデルに基づいて、欠落した出力信号を再構築するように構成されている、請求項１０に記載の医療システム。
【請求項１３】
当該医療システムは、バイオプシーデバイスの配置を検出するための画像誘導インターベンション治療（ＩＧＩＴ）システムである請求項１に記載の医療システム。
【請求項１４】
加速機構を利用することにより、対象の組織内に外科装置を押し出すように前記外科装置の加速運動を、ガイダンスシステムが生み出すステップ；
前記外科装置に設けられた電磁センサの誘発された出力信号を、電磁センサが検出するステップ；
前記外科装置の位置を、検出された前記出力信号に基づいて、電磁空間測定システムが決定するステップ；及び
前記加速機構が活性化される場合に予測される前記電磁センサの前記出力信号に関する専用の事前情報に基づいて、検出された前記出力信号の欠落した部分又は全体を、信号処理ユニットが復元するステップ；
を有する検出方法。
【請求項１５】
コンピュータデバイスに、請求項１４に記載の検出方法を実行させるコード手段を有す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】
本発明は医療装置を検出するための医療システム及び方法に関連し、医療装置は例えば電磁的に追跡されるバイオプシーデバイスであるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
画像誘導インターベンション及び治療(image  guided  interventions  and  therapy：IGIT)の分野において電磁的な(EM)追跡技術がますます使用されつつある。
【０００３】
例えば、EP1504713A1は、患者の部位をナビゲーションするための画像誘導ナビゲーションシステムを開示しており、そのシステムはイメージングデバイス、トラッキングデバイス、コントローラ及びディスプレイを含む。イメージングデバイスは患者の部位の画像を生成する。トラッキングデバイスは、患者の部位の中の器具の位置を追跡するためにEMトラッキングシステムを利用し、コントローラは、器具の位置に基づいて、イメージングデバイスから生成された画像に、器具を表すアイコンを重ね合わせる。
【０００４】
EM空間測定システム(EM  spatial  measurement  systems)は、電磁誘導に基づいて医学的対象物の位置を判定する。そのような医学的対象物は、センサコイル又は他のEMセンサに埋め込まれる。医学的対象物が、制御される変動する磁場の中に配置される場合、電圧(電位差)がEMセンサ(例えば、コイル)に誘発される。これらの誘導電圧は、医学的対象物の位置及び向きを算出するために測定システムにより使用される。
【０００５】
不都合なことに、静的な磁場の中で対象物が動かされている場合も、電磁誘導が生じるかもしれない。この状況で誘発される電位差は、磁束の導関数に比例し、医学的対象物と静磁場との間の相対的な運動速度に関連する。
【０００６】
EM空間測定システムは、単に観測される電圧に基づいて、対象物の位置及び向きを判定するにすぎず、電位差の電位源を区別することはできない。従って、運動中の医学的対象物の位置は、静的な医学的対象物と比較して、本質的に不正確になってしまう。このことは多くの実際のアプリケーションでは問題を引き起こさず、その理由は、運動に起因する誘導電位差が、磁場変動により生じる誘導電位差と比較して相対的に小さいからである。その結果、導入されてしまう測定誤差は、測定システムのノイズと比較して小さい。
【０００７】
しかしながら、医学的対象物の運動が速い場合、追加的に誘発される電位差は、測位に大きな誤差を導入してしまう。運動が非常に速い場合、磁場変動に起因して、電位差が、予想される誘発レベルを超えてしまうおそれさえもある。後者の状況では、EMシステムはEMセンサからロスト信号(lost  signal)を報告する。従って、EMシステムは、高速移動する対象物を追跡するために使用できていない。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の課題は、高速移動する対象物の検出に使用することが可能なEM対象物検出方法及びシステムを提供することである。
【０００９】
係る課題は、請求項1に記載の医療システムにより、請求項14に記載の検出方法により、及び、請求項15に関連するコンピュータプログラム(又はコンピュータプログラムプロダクト)により達成される。
【００１０】
本発明の第1形態によれば、自動検出システムを組み込む医療システムが提供され、医療システムは：
対象の組織内に外科装置を押し出すように前記外科装置の加速した動きを生み出す加速機構を有するガイダンスシステム；
前記外科装置に設けられた電磁センサ；
前記電磁センサの誘発された出力信号を検出し、及び、前記外科装置の向き及び位置及び/又は前記加速機構の活性化のうちの少なくとも何れかを、検出された前記出力信号に基づいて決定するように構成された電磁空間測定システム；及び
前記加速機構が活性化される場合に予測される前記電磁センサの前記出力信号に関する専用の事前情報に基づいて、検出された前記出力信号を処理するように構成された信号処理ユニット；
を有する医療システムである。
【００１１】
更に、本発明の第2形態によれば、検出方法が提供され、検出方法は：
加速機構を利用することにより、対象の組織内に外科装置を押し出すように前記外科装置の加速した動きを生み出すステップ；
前記外科装置に設けられた電磁センサの誘発された出力信号を検出するステップ；
前記外科装置の向き及び位置及び/又は前記加速機構の活性化のうちの少なくとも何れかを、検出された前記出力信号に基づいて決定するステップ；及び
前記加速機構が活性化される場合に予測される前記電磁センサの前記出力信号に関する専用の事前情報に基づいて、検出された前記出力信号を処理するステップ；
を有する検出方法である。
【００１２】
更に、本発明の第3形態によれば、コンピュータデバイスで実行される場合に上記の方法のステップを実行させるコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。
【００１３】
従って、追加的な信号処理は、高速に移動するセンサからの出力信号の再構築を可能にするように導入される。この追加的な処理は、高速に移動するEMセンサから取得される予想される信号についての専用の事前情報を組み込む。
【００１４】
好ましくは、ガイダンスシステムはバイオプシーガンであり、外科装置はバイオプシーニードルのトロカール(trocar)(内側ニードル)及び/又はカニューレ(cannula)(外側ニードル)である。この場合、加速機構は、例えば、スプリング付勢機構又は他の加速機構であり、その機構は、好ましくは変形や外傷を減らす等のために、高速で対象の組織内にトロカール及び/又はカニューレを押し込む。代替的に、外科装置は、例えば対象の組織内に治療要素(例えば、放射線源)を配置するためのニードル(例えば放射線治療用の針)であることが好ましい。この場合、加速機構は、スプリング付勢機構、ハンマーで打つ機構又は他の機構であってもよく、その機構は、例えば好ましくは変形や外傷を減らすために、ニードル(例えば、放射線治療用の針)を高速で対象の組織内に押し込む。何れにせよ、加速機構は、0.75m/sより速い速度、好ましくは1.5m/sより速い速度、更に好ましくは5.0m/sより速い速度まで外科装置を加速する。
【００１５】
第1オプションによれば、出力信号は、ヒューリスティック記述子に事前情報を組み込むことにより処理されてもよい。ヒューリスティック記述子を利用することは、欠落信号又は信号の一部分の高速な再構築を許容する。特定の例において、ヒューリスティック記述子は、類似するデバイスの少なくとも1つのクラスをカバーするようにパラメータ化される。これは、EMセンサが設けられている特定のタイプの外科装置に、復元機構を適合させることを許容する。
【００１６】
第1オプションの特定の例として、出力信号が欠落した事実、出力信号が欠落したサンプル数、出力信号を見失う前後の地点の間の並進距離、及び、出力信号を見失う前後の地点の間の方向調節のうちの少なくとも何れかに基づいて、出力信号が処理されてもよい。これにより、センサ出力から容易に導出されることが可能な情報が、欠落信号又は信号の一部分を再構築するために使用されることが可能である。
【００１７】
上記の第1オプションと組み合わせることが可能な第2オプションによれば、ユーザーインターフェース又は設定機構が、ヒューリスティック記述子のパラメータ値の設定を許容するように提供又は構成される。これにより、ユーザーは、システムパフォーマンスを最適化するようにヒューリスティック記述子を修正することが許容される。
【００１８】
上記の第1又は第2オプションと組み合わせることが可能な第3オプションによれば、加速機構が活性化される場合に予想される出力信号のために、統計モデルが生成される。この統計モデルは、記録されたシステム動作に基づいて信号復元を許容するために加速手段の活性化の前及び/又は後に取得されることが可能である。統計モデルは、欠落サンプルを含む、出力信号の前後の出力信号の1つ以上のサンプルに関連する。より具体的には、出力信号は、統計モデルを算出するように加速機構の活性化に応じて複数回記録されるように構成される。従って、信頼できる統計モデル又は記述子が、先行するシステム動作から取得されることが可能である。
【００１９】
上記の第3オプションと組み合わせることが可能な第4オプションによれば、  異なるタイプの外科装置に応じて統計モデルを修正するために、トレーニングユーザーインターフェースが提供される。これは、ユーザーの好みに基づいて様々なタイプの外科装置にシステムを個別的に適合させることを可能にする。
【００２０】
上記の第1ないし第4オプションのうちの任意の何れかと組み合わせることが可能な第5オプションによれば、過去に規定された運動パターンに基づいて出力信号が処理される。すなわち、過去の情報は、例えば欠落サンプルを埋めるように、先行する動き方を評価することにより取得されることが可能である。第5オプションの特定の例として、ヒューリスティック又は統計モデルである所定のモデルに基づいて、欠落センサ出力信号が再構築されることが可能である。ヒューリスティック又は統計モデルは、発射を検出するために使用されるモデル以外の例である。例えば、欠落サンプルが検出に使用される場合、検出ヒューリスティックは欠落信号を含むことになり、再構築ヒューリスティックモデルはそれら欠落サンプルを埋めることになる。
【００２１】
上記の第1ないし第5オプションのうちの任意の何れかと組み合わせることが可能な第6オプションによれば、出力信号が、外的なトリガ信号に基づいて処理され、特定の時間区間に検出を制限する。外的なトリガ信号は、例えば、ロボット外科装置から受信されてもよい。これは、ロボットバイオプシーにおける提案システムのりようを可能にする。
【００２２】
上記の医療システムは、個別的なハードウェアコンポーネントを有するハードウェア回路、集積されたチップ、又は、複数のチップモジュールの配置に基づいて、或いは、メモリに保存された、コンピュータ読み取り可能な媒体に書き込まれた、或いは、インターネットのようなネットワークからダウンロードされたソフトウェアルーチン又はプログラムにより制御される信号処理装置又はチップに基づいて、実現されてもよいことに留意を要する。
【００２３】
請求項1に係る医療システム、請求項14に係る検出方法及び請求項15に係るコンピュータプログラムは、類似する/同一の好ましい形態、特に従属請求項に規定されるような形態を有してよいことが、理解されるべきである。
【００２４】
本発明の好ましい形態は、従属請求項或いは個々の独立請求項に関する形態についての任意の組み合わせであってよいことが理解されるべきである。
【００２５】
本発明のこれら及び他の形態は、後述される形態から及びそれらに関連して更に明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】様々な実施形態による外科装置の誘導及び配置検出のための医療システムの概略ブロック図。
【図２】バイオプシーガン及びニードルの概略構造を示す図(ニードルはニードルに関する静的トラッキングデバイス及び運動トラッキングデバイスを有する)。
【図３】一体化されたEMセンサを備えたバイオプシーニードル先端の概略構造を示す図。
【図４】トロカールの移動を許容するケーブルを有するバイオプシーガンの概略構造を示す図。
【図５】第1形態によるトラッキング信号処理手順のフローチャートを示す図。
【図６】第2形態によるトラッキング信号処理手順のフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施例は、バイオプシーガンを利用するトランスペリニール生体検査(transperineal  biopsies)のためのIGITトラッキングシステムに基づいて記述されている。様々な実施例に関し、顕著な非常に高速のパターンで移動するEMセンサのトラッキングを可能にする追加的な処理アルゴリズムを利用することが提案されている。
【００２８】
図1は、様々な実施形態による自動ニードル配置検出及び記録にバイオプシーのニードル誘導を組み込む医療システム10の概略ブロック図を示す。医療システム10は、例えば、画像誘導バイオプシー等のような様々な臨床治療に適用されてよい。特に、医療システム10は、患者45において画像誘導ナビゲーションシステムの下で実行されるバイオプシーの数、時間及び位置を自動的に記録することを支援してもよい。医療システム10は、例えばディスプレイ14を利用してユーザーに対する情報のフィードバック、ナビゲーション及びプランニングを行うワークステーション又はコンピュータデバイス12を含む。ワークステーション12は、コンピュータプロセッサ16、ディスプレイ14、ユーザーインターフェース18(例えば、マウス、キーボード等)、及び、データ及びソフトウェアを保存するメモリ20を含んでよい。メモリ20はソフトウェアを含み、ソフトウェアは、対象の処置に関連するイベント及び医療器具の動きに、画像情報、空間トラッキングデータ等を合わせるように構成されるコーディネーションモジュール22を含む。図1に関し、超音波プローブ30の位置とバイオプシーニードル32とが同時に追跡される。バイオプシー位置は、画像誘導を利用して判定され、医学的画像又は画像群に関連して記録される。更に、空間トラッキングシステム24及びトラッキングデータ25は、医療画像に関連するプローブ位置を判定するために使用される。例えば、6自由度の電磁(EM)トラッキングセンサが、トラッキングデバイス25のようにプローブ30上に配置されることが可能である。コーディネーションモジュール22は、(例えば、ニードル誘導、バイオプシーガン又は他のデバイス)配置誘導システム38の位置、バイオプシーニードル32又は他の何らかの器具を示すデータを収集する。配置誘導システム38は、バイオプシーニードル32の動きによる配置検出及び/又はトリガ(例えば、サンプル収集のトリガ)をもたらすように構成される。更に、コーディネーションモジュール22は、自動器具配置検出、位置判定及び記録の統合を調整する。検出は、例えば、イメージングデバイス40から収集される経直腸超音波(transrectal  ultrasound)画像/ビデオストリームのような画像に基づいてもよい。フィルタ47は、対象45の画像とともに、バイオプシーニードル32のトラッキングを支援するように使用されることが可能である。更に、検出は、トラッキングデバイスからの、例えばトラッキングされるバイオプシーニードル32及び/又はプローブ30からの空間的トラッキングデータに基づくことが可能である。これらの1つ以上のデバイスを利用して、イベントの少なくとも時間及び位置(バイオプシーサンプル)が対象45の中で特定されることが可能である。バイオプシーニードル32の配置方向の検出は、基準座標系に関連付けられ、例えばバイオプシーサンプルの時間及び位置が将来的のリファレンスのために記録されてもよい。
【００２９】
図2は、バイオプシーガン506及びバイオプシーニードル502の概略構造を示し、バイオプシーニードル502はバイオプシーニードル502に関する静的トラッキングデバイス及び運動トラッキングデバイスを有する。ニードルの配置は、自動的に検出されることが可能であり、バイオプシーコア510の位置はバイオプシーニードル502の空間トラッキングにより決定されることが可能である。この目的に関し、EMトラッキングセンサ又はセンサ504又は505がバイオプシーガン506に設けられ、バイオプシーニードル502の「静的な」又は「運動する(又は動的な)」リファレンスポイントに取り付けられることが可能である。静的なリファレンスポイントは、バイオプシーガン506を撃つ場合に、ニードルシャフトに対して動かない。静的なリファレンスポイントは、ニードル502のカニューレ512又は外側ニードルに配置されてもよい。動的なリファレンスポイントは、バイオプシーガン506を撃つ場合に、ニードル配置手段によりニードル軸に沿って前進するように移動する。動的なリファレンスポイントは、ニードルのトロカール514又は内側ニードルに配置されてよい。
【００３０】
特に、バイオプシーニードル502の「動的な」点に関するトラッキングセンサ504からの信号は、バイオプシーニードル502の配置を検出してその位置を記録するために直接的に使用されることが可能である。
【００３１】
バイオプシーガン506は、通常、バイオプシーデバイスのトロカール514及びカニューレ512を駆動するスプリング付勢手段又はその他の加速機構を組み込むグリップを含む。第1スプリングを解放すると、トロカール514が組織の中に駆動され(作動可能状態)、第2スプリングの解放は組織サンプルを包囲するように前方にカニューレ512を押し込む(発砲状態)。
【００３２】
本発明の実施例が適用可能であるバイオプシーデバイスは、トロカール514又はカニューレ512に組み込まれる少なくとも1つのEMセンサを有する。
【００３３】
図3は、一体化されたEMセンサ504を有するバイオプシーニードルの先端の概略構造を示し、EMセンサ504はトラッキングデバイスに接続するためのリードワイヤを有する。EMセンサ504はトロカール514に固定され、バイオプシーガンが発砲される場合に動きを測定することを保証する。代替的な実現手段はカニューレ512にEMセンサを統合し、バイオプシーガンが発砲される場合にEMセンサも動く。図3おいて点線はトロカール514を示し、トロカールはカニューレ512により先端で包囲されている(すなわち、発砲前の状態と比較される発砲状態を示しており、トロカール514は対象の組織内に運ばれる)。
【００３４】
図4は、バイオプシーガンのハウジング41の概略構造を示し、ハウジング41はトロカールの運動を可能にするケーブルを有する。外側チューブ46はバイオプシーガンの内側チューブとともに動く。更に、図3のEMセンサ504のリードワイヤ又はケーブルの全体的な長さは、リードワイヤの動きを可能にするために、バイオプシーガンの固定部分(FP)で螺旋状に巻かれている(44)。リードワイヤの他方端(外側の端部)は、環状のプッシュプルコネクタ(例えば、レーデル(Redel)コネクタ)48のケーブルに接続される。更に、リリースボタン42が設けられ、1回目の押下はトロカールを順方向に動かし、2回目の押下はカニューレを順方向に動かす。
【００３５】
意図的にバイオプシーデバイスは追跡されることが可能であり、実際に行う生体検査に備えてニードルが配置されている。しかしながら、生体検査を行う場合、スプリング付勢手段は、変形及び外傷を減らすために高速で組織内にトロカールを押し込み、その結果、EM信号の一時的な欠落となってしまう。上述したバイオプシー検出は、簡易な実現手段を利用する場合、高速移動センサを追跡することに付随する上記の問題に起因して失敗してしまう。
【００３６】
一実施例によれば、高速移動するEMセンサからの信号を処理できるように、追加的な処理アルゴリズムが導入される。これらのアルゴリズムは、スプリング付勢手段が発射する場合に、トロカール内臓式の又はカニューレ内臓式のEMセンサから得られる予想される信号に関する専用の事前の知識又は情報(dedicated  prior  knowledge  or  information)を組み込んでいる。追加的な処理で使用されるそのような事前情報は、信号が見失われた事実それ自体、信号が見失われている間のサンプル数(これは、実際の動きに起因する欠落信号だけでなく、EMシステムの再帰的フィルタリングに起因する回復時間をも含んでよい)、信号を見失う前後の地点の間の移動距離、及び、信号を見失う前後の地点の間の方向調整のうちの少なくとも何れかを含んでよい。
【００３７】
図5は、EM信号を処理するために上記の事前情報がヒューリスティックアルゴリズム又は記述子に組み込まれる第1形態に従うトラッキング信号処理手順のフローチャートを示す。手順は図1のプロセッサ16により実行されてもよい。
【００３８】
ステップS501において、事前情報が、検出されたセンサ出力から導出される。次に、ステップS502において、この事前情報がヒューリスティックモデル又は記述子に組み込まれる。一般に、ヒューリスティックは、判断の際に従う、大まかなやり方(rule  of  thumb)、大きさの順序、安全率(factor  of  safety)、又は、良い方へ導くもの(good  guide)等であってよい。従って、ヒューリスティックなプロセスは、試行錯誤による試験の実行及び結果の取得を含んでよい。より多くのサンプルデータが検査されるにつれて、同様なタイプのデータを処理するための効率的なアルゴリズムを形成することが容易になる。これらのアルゴリズムは常には完璧でないが、概ね良好に機能する。ヒューリスティックのゴールは、受け入れることが可能な時間内に正確な結果を生成する簡易なプロセスを開発することである。ヒューリスティックモデルは、EMシステムを利用して測定されることが可能な任意の特徴に基づくことが可能である。非限定的な例として、高速運動は、その間に失われる所定数のサンプル信号(例えば、3つ)とともに、測定される向きに沿う動き(例えば、20mm)として記述されることが可能である。この記述はヒューリスティックモデル又はヒューリスティック記述子で呼び出され、動く距離及びサンプル数は、試行錯誤により設定されるパラメータ化である。そのような種類の記述子に基づく高速運動を検出する処理方法は、ヒューリスティックアルゴリズムとして言及されることが可能である。
【００３９】
そのようなヒューリスティックアプローチは、類似するデバイスのクラスをカバーするようにパラメータ化されることが可能である。例えば、予想される並進距離は、様々なタイプのバイオプシーデバイスの間における並進距離変動を取り扱うようにパラメータ化されることが可能である。同じIGITソリューションの中で異なるバイオプシーデバイスを利用可能にするために、これらのパラメータ値は、(例えば、図1のユーザーインターフェース18のような)システムのユーザーインターフェースから、又は、設定手段を通じて修正されることが可能である。非限定的な具体例として、あるバイオプシーガンに関し、動く距離は20mmであってもよく、別の例では25mmであってもよい。ヒューリスティック記述子は、パラメータ「運動距離」を有するように言及されている。パラメータは、ホスティングシステムのグラフィカルユーザーインターフェース、コンフィギュレーションファイル等において設定可能であってもよい。
【００４０】
最終的に、ステップS503において、トロカールに備わるEMセンサの出力信号は、欠落した部分又は全体的な信号出力を復元するために、ヒューリスティックモデル又は記述子に基づいて処理される。
【００４１】
図6は、第2実施例に従う追跡信号処理手順のフローチャートを示し、この手順は図1のプロセッサ16により実行されてもよい。
【００４２】
第2実施例の代替的な手段では、バイオプシーガンを撃つ場合に予想されるEM信号に対する統計モデルが構築される。ステップS601において、事前知識又は情報を取得するために、何回かバイオプシーデバイスを撃つ一方、EM信号が記録される。そして、ステップS602において、事前情報に基づいて統計記述子又はモデルが算出又は判定される。統計モデルは、欠落した信号の前後の信号サンプルに関連する。ここでも、同じIGITソリューションの中で異なるバイオプシーデバイスを利用可能にするために、例えば図1のユーザーインターフェース18のようなシステムのユーザーインターフェースを介して、統計的なトレーニング手順が利用可能であってもよい。最終的に、ステップ603において、トロカールに設けられるEMセンサの出力信号は、見失われた部分又は全体的な信号出力を復元するために、統計モデル又は記述子に基づいて処理される。非限定的な例として、EM追跡バイオプシーデバイスは50回撃たれてもよい。取得されるEM信号は、時間的に整えられ、例えば主成分分析(principal  component  analysis)を用いて処理され、平均信号及び変動モードの結果をもたらす。これはトレーニング段階から取得される統計モデルである。かくて、生体検査を実行する場合に、この統計モデルが使用可能である。各々のEMサンプルを受信する場合に、システムは、最新のサンプルが統計モデルの変動の範囲内に適合するか否かを評価する。サンプルが適合する場合、デバイスは撃たれていることが検出される。
【００４３】
以上の説明された手段は、多数のフォールスポジティブデバイス発砲検出(false  positive  device  firing  detections)をもたらし、その場合において、欠落信号は、追跡する空間に出入りするバイオプシーデバイスの動きに起因する又はEMデバイスの(再)接続に起因する。これらのフォールスポジティブ(又は誤検出)は、第1実施例のヒューリスティックアプローチを拡張することによって抑制されてもよい。そのような場合、EMトラッキングシステムは各サンプルとともに状態を報告する、という事実を使用することが可能である。この状態フィールドにおいて、欠落及び範囲外は、異なる値となる。素朴な(naive)ヒューリスティックアプローチはこの状態フィールドを無視し、単に動きのパターンに基づいてバイオプシーガンの発砲を検出する。拡張されたヒューリスティックアプローチは状態フィールドを利用し、これにより、デバイスが追跡領域の外に移動すると検出が抑制される。別の選択肢として、フォールスポジティブが、統計記述子を追跡するために使用されるEM信号の記録の一部分をなすことが可能である(そのような例を追加することは、統計記述子のロバスト性を改善する)。統計記述子は、ヒューリスティックフォールスポジティブ抑制により、統計ディテクタが想定されてよいことにも留意を要する。
【００４４】
バイオプシーデバイス発砲が検出されると、以前に決定された動きパターンに基づいて欠落信号を再構築することも可能になる。
【００４５】
EMセンサの動きが速いが、信号の完全な喪失に至るほど速くはない場合、経度の問題が生じる。運動中の不正確なトラッキング情報は、素朴な実現手段でフォールスネガティブを生じさせる。
【００４６】
潜在的なアプリケーションは、EMトラッキングがロボット外科操作を制御するために使用されるような場合であることが予想される。例えば、EM追跡ニードルを操作するロボットデバイス(例えば、ロボット)を利用するニードル配置は、同じ不都合の影響を被るかもしれない。この特定の状況では、ヒューリスティック又は統計的なアプローチの双方が、ロボットデバイスから来る外部トリガを利用することにより拡張される。
【００４７】
要約すると、内蔵されたEMセンサを有するデバイスを時間経過とともに追跡するために使用可能なEMトラッキング技術が説明されてきた。これらの対象物が過剰に速い場合、移動の誘導電位差に起因して、トラッキング信号が失われる。そこで、EMセンサの追跡を可能にするために、追加的な処理アルゴリズムを組み込む処理手段を追加することが提案される。本発明の実施例は、バイオプシーガンを利用する生体検査を実行するためのものである。追加的な処理アルゴリズムは、組み込まれたEMセンサから得られる予想信号による専用事前情報を組み込み、運動するセンサからの信号の処理を可能にするように導入される。事前情報は、EM信号を処理するために、ヒューリスティック又は統計的なモデルに組み込まれることが可能である。
【００４８】
以上、本発明は上記の記述及び図面において説明及び記述されてきたが、そのような説明及び記述は例示又は具体例であって限定ではないように解釈されるべきである。本発明は開示された実施例に限定されない。提案される処理は、電磁トラッキングを利用する全てのIGITシステム或いは他の医療システムに適用されることが可能であり、特に、経直腸法バイオプシー又はトランスペリニールバイオプシー、或いは、追跡される器具によるナビゲーション等のような実行される生体検査をサポートするものに適用可能である。
【００４９】
開示される形態に対する他の変形例は、明細書、特許請求の範囲及び添付図面を検討することで、請求項に係る発明を実施する当業者により理解及び実現されることが可能である。特許請求の範囲において、「有する」という言葉は他の要素又はステップを排除しておらず、「或る」又は「ある」のような不定冠詞的な語は複数個を排除していない。単独のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載されている複数の事項についての機能を発揮してもよい。ある複数の事項が互いに異なる従属請求項に記載されているという単にそれだけの事実は、それらの事項の組み合わせが有利に使用できないことを意味するものではない。
【００５０】
上記の記述子は本発明の所定形態を説明している。しかしながら、詳細な説明がどれほど本文で示されていたとしても、本発明は様々な方法で実施されて良く、従って、開示された形態には限定されないことが、認められるであろう。本発明の所定の特徴又は形態を記述する場合に特定の用語を利用していることは、その用語が関連する本発明の特徴又は形態の何らかの特定の特徴を含むような限定がなされるように、その用語が本願で再定義されることを示すように解釈されるべきでないことに留意すべきである。
【００５１】
単独のユニット又はデバイスが、請求項に記載される幾つかの事項の機能を発揮してもよい。ある複数の事項が互いに異なる従属請求項に記載されているという単にそれだけの事実は、それらの事項の組み合わせが有利に使用できないことを意味するものではない。
【００５２】
図5及び図6に示されるような説明された動作は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び/又は専用のハードウェアとして実現されることが可能である。コンピュータプログラムは、例えば光ストレージ媒体又はソリッドステート媒体等のような適切な媒体に保存及び/又は分散されてよいし、他のハードウェアと共に又はその一部として提供されてもよいし、インターネット又は他の有線又は無線の通信システムを介するような他の形態で分散されてもよい。
【図１】
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【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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