(57)【要約】【課題】撮像対象（１１０）の関心エリア内で移動する画像ガイド対象物（１０５）を、該撮像対象（１１０）の収集画像（４２５）に関連してナビゲーションする。【解決手段】システム（１００）は、対象物（１０５）の動きをナビゲーション座標系（４２０）に対する空間的関係でトラッキングするためのナビゲーションシステム（１２５）と、制御器（１３０）と、を含む。この制御器（１３０）は、撮像対象（１１０）の画像（４２５）内で対象物（１０５）の画像を検出し、対象物（１０５）の画像の箇所と該対象物（１０５）のトラッキング箇所との間の空間的関係を計算し、ナビゲーション座標系（４２０）に対する画像座標系（４１５）の空間的関係を、対象物（１０５）の画像の箇所とナビゲーションシステム（１２５）による対象物（１０５）のトラッキング箇所との間の差が低減されるように修正する。【選択図】図１
2008253763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象（１１０）の関心エリア内で移動する画像ガイド対象物（１０５）を、撮像システム（１１５）により作成されるに従って該撮像対象（１１０）の収集画像（４２５）に関連してナビゲーションするためのシステム（１００）であって、該少なくとも１つの画像（４２５）の空間的関係は画像座標系（４１５）を基準として規定されており、
撮像対象（１１０）内の対象物（１０５）の動きをトラッキングするように動作可能なナビゲーションシステム（１２５）であって、該対象物（１１０）はナビゲーション座標系（４２０）に対する空間的関係でトラッキングを受けるナビゲーションシステム（１２５）と、
メモリ（２４５）内に保存された複数のプログラム命令を実行するように動作可能なプロセッサ（２４０）を有する、前記撮像システム（１１５）及び前記ナビゲーションシステム（１２５）と連絡するように電気的に接続された制御器（１３０）であって、該複数のプログラム命令は、
前記ナビゲーション座標系（４２０）を基準として撮像座標系（４１５）の空間的関係を位置合わせすること、
前記撮像対象（１１０）の少なくとも１つの画像（４２５）内で対象物（１０５）の画像を検出すること、
対象物（１０５）の画像の箇所と該対象物（１０５）のトラッキング箇所との間の空間的関係を計算すること、
前記ナビゲーション座標系（４２０）に対する前記画像座標系（４１５）の空間的関係を、対象物（１０５）の画像の箇所とナビゲーションシステム（１２５）による該画像（４２５）に対する対象物（１０５）のトラッキング箇所との間の差が低減されるように修正すること、
を含む制御器（１３０）と、
を備えるシステム（１００）。
【請求項２】
前記検出は、前記少なくとも１つの画像（４２５）のうちの対象物（１０５）の画像の箇所である可能性が高い関心領域（４４５）を特定することを含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記検出は、前記対象物（１０５）の画像のコントラストを前記少なくとも１つの画像（４２５）内の解剖学的構造の画像のコントラストに関連して増加させるようにフィルタを適用することを含む、請求項２に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記複数のプログラム可能命令はさらに、前記空間的関係を所定のしきい値を基準として表示することを含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記複数のプログラム可能命令はさらに、前記対象物（１０５）の画像の箇所と対象物（１０５）のトラッキング箇所の間の空間的関係を表示することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記表示は、前記対象物（１０５）の画像と該対象物（１０５）のトラッキング箇所の描出（２１０）とを重ね合わせることを含む、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記表示は、前記対象物（１０５）の画像の箇所の第１の描出と該対象物（１０５）のトラッキング箇所の第２の描出（２１０）とを重ね合わせることを含む、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記修正は、前記ナビゲーション座標系（４２０）に対する前記画像座標系（４１５）の空間的関係を該空間的関係のある所定の百分率だけ調整することを含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記空間的関係は回転と平行移動からなる群のうちの１つまたは幾つかを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
撮像対象（１１０）の関心エリアを通る対象物（１０５）をナビゲーションする方法（４００）であって、
ナビゲーション座標系（４２０）を基準として撮像座標系（４１５）の空間的関係を位置合わせする工程であって、該撮像座標系（４１５）は撮像システム（１１５）により収集される際に撮像対象（１１０）の少なくとも１つの画像の空間的関係に関して確定的であり、該ナビゲーション座標系（４２０）は撮像対象（１１０）内の対象物（１０５）の箇所をトラッキングするように構成されたナビゲーションシステム（１２５）によって規定されている位置合わせ工程と、
前記撮像対象（１１０）の少なくとも１つの画像（４２５）内で前記対象物（１０５）の画像を検出する工程と、
前記画像座標系（４１５）に対して対象物（１０５）の画像の箇所を位置合わせする工程と、
前記ナビゲーションシステム（１２５）により計測されるに従って、前記対象物（１０５）の画像の箇所を画像（４２５）に関する対象物（１０５）のトラッキング箇所と比較する工程と、
前記対象物（１０５）の画像の箇所と前記画像（４２５）に関する該対象物（１０５）のトラッキング箇所の間の空間的関係を表示する工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載した主題は全般的には医用撮像に関し、より具体的には撮像対象中の対象物をナビゲーションするシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像ガイド下外科処置は外科医に対して患者の解剖構造に至る仮想的ロードマップを一般に提供できる開発途上のテクノロジーである。この仮想的ロードマップによって外科医は患者内への進入や切開の大きさを軽減し、これによって患者に対する苦痛や外傷を最小限にすると共に入院期間を短縮することができる。画像ガイド下手技の例には、腹腔鏡外科処置、胸腔鏡外科処置、内視鏡外科処置、その他が含まれる。コンピュータ断層（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、超音波、放射線装置、その他といった従来の医用診断撮像ツールはこうした手技における静画像ガイド支援の提供に関して有用となり得る。上述した撮像ツールは、外科医または臨床医に対して患者の身体のある関心エリアに関するイラストマップを提供するように表示させ得る２次元または３次元画像を提供することができる。
【０００３】
上述した画像を基準として外科用器具または対象物の位置や動きを監視するためにある種のナビゲーションシステムが開発されている。一般に、外科医が医用器具を患者の解剖構造を基準として移動させるに連れて、収集画像を基準とした器具または対象物の仮想的画像が表示される。これらある種の従来のナビゲーションシステムは、受動的連接式機械アーム、電磁的検出、光学的検出及び超音波検出を利用して患者の解剖構造を基準として器具の箇所をトラッキングする。さらに、トラッキングされた器具または対象物と収集画像の間の空間的関係をトラッキングするためにコンピュータプログラム化アルゴリズムが利用されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４００９７８０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像対象の周囲にある解剖学的フィーチャや構造を基準として対象物のトラッキング箇所を描出する際の品質及び確度を高めているトラッキングシステム及び方法に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の要求は、本明細書に記載した主題に関する以下の記載にある実施形態によって対処される。
【０００６】
一実施形態では、撮像対象の関心エリア内で移動する画像ガイド対象物を、撮像システムにより作成されるに従って該撮像対象の収集画像に関連してナビゲーションするためのシステムを提供する。少なくとも１つの画像の空間的関係は画像座標系を基準として規定される。本システムは、撮像対象内の対象物の動きをトラッキングするように動作可能なナビゲーションシステムを含み、対象物はナビゲーション座標系に対する空間的関係でトラッキングを受ける。本システムはさらに、撮像システム及びナビゲーションシステムと連絡するように電気的に接続された制御器を含む。この制御器は、メモリ内に保存された複数のプログラム命令を実行するように動作可能なプロセッサを含む。この複数のプログラム命令は、ナビゲーション座標系を基準として撮像座標系の空間的関係を位置合わせする工程と、撮像対象の少なくともつの画像内で対象物の画像を検出する工程と、対象物の画像の箇所と対象物のトラッキング箇所の間の空間的関係を計算する工程と、ナビゲーション座標系に対する画像座標系の空間的関係を、対象物の画像の箇所とナビゲーションシステムによる該画像に対する対象物のトラッキング箇所との間の差が低減されるように修正する工程と、を表している。
【０００７】
さらに、撮像対象の関心エリアを通過する対象物をナビゲーションする方法の一実施形態を提供する。本方法は、ナビゲーション座標系を基準として撮像座標系の空間的関係を位置合わせする工程であって、該撮像座標系は撮像システムにより収集される際に撮像対象の少なくとも１つの画像の空間的関係に関して確定的であり、該ナビゲーション座標系は撮像対象内の対象物の箇所をトラッキングするように構成されたナビゲーションシステムによって規定されている位置合わせ工程と；撮像対象の少なくとも１つの画像内で対象物の画像を検出する工程と；画像座標系に対して対象物の画像の箇所を位置合わせする工程と；ナビゲーションシステムにより計測されるに従って、対象物の画像の箇所を対象物のトラッキング箇所と比較する工程と；対象物の画像の箇所と対象物のトラッキング箇所の間の空間的関係を表示する工程と；を含む。
【０００８】
さらに、撮像対象の関心エリア内を移動する画像ガイド対象物をナビゲーションするシステムの一実施形態を提供する。本システムは、撮像システム、ナビゲーションシステム及び制御器を備える。この撮像システムは撮像対象の少なくとも１つの画像を収集するように動作可能であり、該少なくとも１つの画像の空間的関係は画像座標系を基準として規定されている。このナビゲーションシステムは撮像対象内の対象物の動きをトラッキングするように動作可能であり、該対象物はナビゲーション座標系に対する空間的関係でトラッキングされる。この制御器は、撮像システム及びナビゲーションシステムと連絡するように接続されている。この制御器は、メモリ内に保存された複数のプログラム命令を実行するように動作可能なプロセッサを含む。この複数のプログラム命令は、ナビゲーション座標系を基準として撮像座標系の空間的関係を位置合わせすること、撮像対象の少なくとも１つの画像内で対象物の画像を検出すること、画像座標系を基準として対象物の画像の箇所を位置合わせすること、ナビゲーションシステムによって計測されるに従って対象物の画像の箇所を対象物のトラッキング箇所と比較すること、並びにナビゲーション座標系に対する画像座標系の空間的関係を、対象物の画像の箇所とナビゲーションシステムによる対象物のトラッキング箇所との間の差が低減されるように修正すること、を含む。
【０００９】
本明細書では、様々な趣旨によるシステム及び方法について記載している。この課題の解決手段に記載した態様及び利点以外に、添付の図面を参照しかつ以下の詳細な説明を読むことによって別の態様及び利点も明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成すると共に、実施可能な特定の実施形態を一例として図示している添付の図面を参照することにする。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実現できるように十分に詳細に記載しており、さらにこれら実施形態の趣旨を逸脱することなく別の実施形態も利用できること、並びに論理的、機械的、電気的その他の変更を実施できることを理解すべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定の意図と取るべきではない。
【００１１】
図１は、撮像対象１１０の解剖構造を通過するツールまたは対象物１０５の動きをトラッキングするように動作可能なシステム１００の一実施形態を表している。システム１００は一般に、撮像システム１１５と、ナビゲーションシステム１２５と、撮像対象１１０を通過して移動する対象物１０５の位置をトラッキングするような連絡で接続された制御器１３０と、を含む。システム１００の技術的効果の１つは、対象物１０５のトラッキング箇所に対する収集画像内の対象物１０５の特定された箇所の比較に基づいてナビゲーションシステム１２５を用いて撮像システム１１５の位置合わせを修正できることである。このためシステム１００によって、動脈や神経など重要な周辺構造を損傷する恐れを低減させてより精巧な手技の実行を可能とするように対象物１０５の動きをより正確にトラッキングする能力が強化される。
【００１２】
撮像システム１１５は一般に、撮像対象１１０の関心エリアに対応する２次元、３次元または４次元画像１３５を作成するように動作可能である。こうしたタイプの撮像システム１１５の例には、コンピュータ断層（ＣＴ）、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、Ｘ線、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、トモシンセシス、超音波、アンギオグラフィ、透視撮像法、その他、あるいはこれらの組み合わせ（ただし、これらに限らない）を含むことができる。撮像システム１１５は、医学的手技の前に静的撮像検出器（例えば、ＣＴシステム、ＭＲＩ、など）によって収集した静画像を作成するように、あるいは医学的手技中にリアルタイム撮像検出器（例えば、透視撮像システム、腹腔鏡システム、内視鏡システム、など）を用いて収集したリアルタイム画像を作成するように動作可能とすることができる。したがってこのタイプの画像は診断的とすることも介入的とすることもできる。一例ではその撮像システム１１５は、リアルタイム撮像システムと連係した静的撮像システムを含む。別の例ではその撮像システム１１５は、ＣＴ撮像システムにより収集した画像とＭＲ撮像システムにより収集した画像との融合画像を作成するように構成されている。この実施形態は腫瘍の外科的切除において利用することができる。腫瘍は一般にＭＲ画像において視認可能であり、また骨構造は一般にＣＴ画像において視認可能である。収集した画像データは直接伝達されるか、あるいは撮像システム１１５から通信リンクを介してナビゲーションシステム１２５に間接的に伝達される。
【００１３】
例示的な撮像システム１１５の１つは、撮像対象１１０内にＸ線１４０を通過させるように動作可能なＸ線発生装置またはＸ線源（図示せず）と、診断画像を生成するように動作可能な検出器（図示せず）と、を含むＸ線撮像システムである。撮像システム１１５はさらに、撮像対象１１０に対してＸ線源及び検出器を移動式に支持する移動式アーム（例えば、Ｃ字形アームその他）を有する移動可能な支持アセンブリまたはガントリ（図示せず）を含むことができる。
【００１４】
対象物１０５は解剖学的構造と連係させたツールとすることができる。ツールの例には、医学的手技で利用される外科用ツール、ナビゲーション用ツール、ガイドワイヤ、カテーテル、内視鏡ツール、腹腔鏡ツール、超音波探触子、ポインタ、吸気器、コイルその他が含まれる。しかしながら対象物１０５のタイプは様々とすることが可能である。
【００１５】
ナビゲーションシステム１２５は一般に、撮像システム１１５が作成した少なくとも１つの収集画像１３５を基準として対象物１０５の位置をトラッキングまたは検出するように動作可能である。例示的なナビゲーションシステム１２５は、位置データ（図１参照）を伝達するために（例えば、有線式またはワイヤレス式接続を介して）接続されたアレイ状のまたは一連のトラッキング用素子１８０及び１８５を含む。しかしながら、トラッキング用素子の数は様々とすることが可能であることを理解すべきである。トラッキング用素子１８０及び１８５の一実施形態は１つまたは複数の受信器と電磁的に連絡または電磁気的にカプリングされた１つまたは複数の送信器または動的基準物を備える。トラッキング用素子１８０及び１８５のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの別のトラッキング用素子１８０及び１８５により検出されるように動作可能な電磁エネルギー場（例えば、１０〜２０ｋＨｚ）を送出する。電磁エネルギー場内の通過に応答して、受信器は送信器に対する特殊な関係を表す信号を発生させる。しかしながら、空間的関係を計測するように動作可能な結合モード、リンクまたは伝達のタイプ（例えば、ＲＦ、赤外光、など）は様々とすることが可能であることを理解すべきである。
【００１６】
一実施形態ではそのトラッキング用素子１８０は、撮像対象１１０内を移動しながらトラッキングを受ける対象物１０５に取り付けられている。トラッキング用素子１８０はスナップ留めアセンブリ、スライドイン穴を介して対象物１０５に対して着脱可能に接続されること、あるいは当技術分野で周知の何か別の機械的コネクタアセンブリを含むことが可能である。トラッキング用素子１８５は（例えば、撮像対象１１０、テーブル、ガントリ、など）の基準物の位置に取り付けられる。トラッキング用素子１８０及び１８５の少なくとも１つの一実施形態は、トラッキングを実施しようとする関心領域内に傾斜電磁場を発生させるように動作可能な複数のコイル（例えば、Ｈｅｍｈｏｌｔｚコイル）を有する送信器を含む。トラッキング用素子１８０及び１８５の少なくとも１つの別の実施形態は、トラッキングを実施しようとする所定の動作スペースまたは関心領域においてその他のトラッキング用素子１８０及び１８５のうちの１つまたは幾つかが発生させた電磁場に関する位置を表す電気信号を発生させるように動作可能な少なくとも１つの導電性ループを含む。
【００１７】
ナビゲーションシステム１２５は、ソフトウェアのプログラム命令としてプログラムされた周知の数学アルゴリズムに従って対象物１０５の動きをトラッキングするように動作可能である。動きをトラッキングするための周知のナビゲーションソフトウェアの例には、ＧＥＮＥＲＡＬ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ（登録商標）  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されているＩＮＳＴＡＴＲＡＫ（登録商標）、ＭＥＤＴＲＯＮＩＣ（登録商標）  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されているＳＴＥＡＬＴＨＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）、及びＢＲＡＩＮＬＡＢ（登録商標）  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されているＫＯＬＩＢＲＩ（登録商標）が含まれる。この例示的なソフトウェアはさらに、患者の解剖構造に関するディジタル化３次元または４次元解剖学的ロードマップあるいはモデル２０５を構築するための撮像システム１１５による２次元または３次元ＭＲＩ、ＣＴ及び／またはＸ線の収集画像データ、並びに対象物１０５の箇所を解剖学的ロードマップ２０５に対する空間的関係でリアルタイムで示すための「全地球測位システム」の一種として動作する電磁的（ＥＭ）トラッキングテクノロジーを用いるように動作可能である。解剖学的ロードマップ２０５に対する空間的関係での対象物１０５の描出２１０は、耳鼻咽喉科（ＥＮＴ）、脳神経科、脊椎科の外科的処置などの精巧な手技中に医師をガイドするために、撮像システム１１５のディスプレイ２３０上やシステム１００の別のディスプレイ２２０上に表示することができる。対象物１０５のトラッキング箇所の描出２１０のためには、カーソル、三角形、正方形、十字線、その他などの様々なタイプの記号を用いることができる。
【００１８】
図１を参照すると、制御器１３０は一般に、トラッキング用素子１８０、１８５のそれぞれ、入力２３０、及びディスプレイ２２０（例えば、モニタ、タッチスクリーン、スピーカ、など）と連絡するように接続されている。制御器１３０は撮像システム１１５及び／またはナビゲーションシステム１２５と一体化させること、あるいはスタンドアロンシステムとすることが可能である。制御器１３０の一実施形態は一般に、メモリ２４５と連絡したプロセッサ２４０を含む。プロセッサ２４０はメモリ２４５と独立して配列させること、あるいはメモリ２４５と一体化させることが可能である。
【００１９】
プロセッサ２４０は一般に、メモリ２４５内に保存された本明細書に記載した工程を表したプログラム命令を実行するように動作可能である。プロセッサ２４０はさらに、入力２３０から入力データまたは情報を受け取ることや、ディスプレイ２３０上への描出のために出力データを伝送することが可能である。プロセッサ２４０の例には、デスクトップコンピュータの中央演算処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）その他、あるいはこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２０】
メモリ２４５の一実施形態は一般に、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、コンパクト記憶媒体、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、プログラム可能読み出し専用メモリ、メモリスティックその他、あるいはこれらの組み合わせなど１つまたは複数のコンピュータ読み取り可能媒体を備える。メモリ２４５は、プロセッサ２４０が実行するための複数のプログラム命令を保存するように、並びに制御器１３０が発生させたかつ／または入力２３０を介して制御器１３０に受け入れたデータを保存するように動作可能である。
【００２１】
入力は、ユーザから情報データを受け取り制御器１３０に伝達するように動作可能な任意のデバイスを含むことができる。入力２３０は、マウスデバイス、ポインタ、キーボード、タッチスクリーン、あるいはユーザ指令を受け取ることが可能な同様の別のデバイスを含むことができる。入力２３０は、音声認識、運動トラッキング及び／またはアイ（ｅｙｅ）トラッキングの機能を含むことがある。
【００２２】
ディスプレイ２３０は一般に、ユーザによる観察のために出力データを描出するように動作可能なデバイスである。例示的なディスプレイ２３０は、撮像システム１１５が作成した静的またはリアルタイム画像データとナビゲーションシステム１２５が作成したトラッキングデータとを同時に描出または融合させるように動作可能である。ディスプレイ２３０は、陰極線モニタ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタ、プラスマモニタその他、あるいはこれらの組み合わせを含むことができる。ディスプレイ２３０は、シェーディング、色付け及び／またはその他を通じて２次元、３次元画像及び／または４次元画像データを描出することが可能である。
【００２３】
システム１００の一般的な製作に関する記述を提供し終えたので、以下では撮像対象１１０に関連してシステム１００を動作させる方法４００（図２参照）について記載する。以下では方法４００の例示的な一実施形態について検討することにするが、方法４００を構成する１つまたは複数の工程またはステップについて省略したり追加したりできることを理解すべきである。さらに、工程のうちの１つまたは幾つかは同時にあるいは少なくとも実質的に同時に実行することが可能であること、並びに工程の順序は様々とすることが可能であることも理解すべきである。さらに以下の工程のうちの少なくとも幾つかは、プロセッサ２４０により実行するために制御器１３０のメモリ２４５内に保存されるコンピュータ読み取り可能プログラム命令の一連のモジュールの形の表現で具現化することができる。
【００２４】
トラッキング用素子１８０が対象物１０５の位置に取り付けられており、もう一方のトラッキング用素子１８５が基準物（例えば、テーブル、撮像システム１１５のガントリ、撮像対象１１０、など）に取り付けられているとしてみる。ここで図２を参照すると、工程４１０は、ナビゲーション座標系４２０に対して画像座標系４１５を初期位置合わせする工程を含む。制御器１３０は、ナビゲーション座標系４２０に対して画像座標系４１５を周知の方式で自動的に位置合わせするように動作可能である。位置合わせ工程４１０は、座標系４１５及び４２０を自動的に位置合わせするために以前に得たあるいは使用した上述のソフトウェアの所定の位置合わせアルゴリズム、あるいは位置合わせアルゴリズムの初期推測を実行する工程を含むことができる。工程４１０の一例は、撮像システム１１５の画像座標系４１５とナビゲーションシステム１２５のナビゲーション座標系４２０の間の空間的関係を計算するために周知の空間的関係で配置させた基準物またはフィデューシャルマーカー（図示せず）の画像、または周知の空間的関係で配置させたファントームの画像（図示せず）、あるいはこれらの組み合わせを基準としてトラッキング用素子１８０及び１８５を周知の方式で位置特定する工程を含む。
【００２５】
工程４２５は、撮像対象１１０内に挿入しておいた対象物１０５に関して一連の画像１３５を収集する工程を含む。一連の収集画像１３５は、上述した例を含め様々なタイプの撮像システム１１５により収集されるような様々なタイプの診断画像、介入式画像、あるいは融合画像を含むことができることを理解すべきである。
【００２６】
工程４３０は、対象１１０内の対象物１０５の動きまたは位置をトラッキングする工程を含む。対象物１０５が撮像対象１１０と共に移動するに連れて、制御器１３０はナビゲーション座標系４２０を基準とした空間的関係による対象物１０５の動きをトラッキングして、外科別室または手術室内などにあるディスプレイ２０５上に描出する。工程４３０は、撮像システム１１５により収集されるに従って撮像対象１１０の収集画像１３５に対する空間的関係にある対象物１０５の描出２１０を含む合成画像を作成する工程を含むことができる。
【００２７】
一例としてその撮像システム１１５は、ＣＴ画像スキャンを収集するように動作可能なＣＴ撮像システム、並びに内視鏡画像スキャンを収集するように動作可能な内視鏡撮像システムをそれぞれ含んでおり、このＣＴ及び内視鏡の画像スキャンは外科医が撮像対象１１０内で対象物１０５を移動させる間にディスプレイ２２０上に描出するために解剖学的ロードマップ２０５において同時に描出されるか、互いに融合されている。ナビゲーションシステム１２５はＣＴ画像スキャンと内視鏡画像スキャンの両者を含む解剖学的ロードマップ２０５上における視覚化のために対象物１０５の描出２１０（例えば、十字線）を作成する。システム１００は、シャントやカテーテルなどの様々な対象物１０５をガイドする際に使用されることや、バイオプシーを実行する際に使用されることがある。システム１００はさらに、頭部手術を実行する際に運動野、言語野及び体性感覚野に対するリスクを低減するために脳神経外科医により利用されることがある。
【００２８】
工程４４０は、撮像対象１１０の１つまたは複数の収集画像１３５内において対象物１０５の収集画像４５２が見出されると期待される、あるいは発見される可能性が高い関心領域（ＲＯＩ）４４５を特定する工程を含む。工程４２５の一実施形態は、収集画像１３５を基準とした対象物１０５の予測される箇所を、ナビゲーション座標系４２０と撮像座標系４１５の位置合わせに関してナビゲーションシステム１２５による対象物１０５のトラッキング箇所に従って特定されるごとに計算し位置特定する工程を含む。工程４４０は、撮像対象１１０の１つまたは複数の収集画像１３５内の対象物１０５の予測箇所の周囲にあるＲＯＩ４４５に関してグラフィック描出（例えば、円、正方形、三角形その他の幾何学形状）を重ね合わせる工程を含むことができる。
【００２９】
工程４５０は、対象物１０５の画像４５２のコントラストを撮像対象１１０の収集画像１３５内にある別の解剖構造、解剖学的基準マーカー、または別の基準物に対して増大させるために画像フィルタ処理（例えば、ラインフィルタ処理）あるいはフィルタ補正逆投影やローカル断層画像再構成技法を実行する工程を含む。工程４５０の一実施形態は、撮像システム１１５により以前に得たまたは決定されるに連れて、対象物１０５の画像４５２の所定のグレイスケール値を収集する工程を含む。しかしながら、収集画像１３５内の対象物１０５のコントラストを増大させるために、別の周知のフィルタ処理または画像再構成技法を利用することも可能である。
【００３０】
工程４５５は、撮像対象１１０の収集画像内の対象物１０５の画像４５２の箇所を特定し計測する工程を含む。工程４４０は、画像座標系とナビゲーション座標系に関する対象物１０５の画像４５２の箇所を自動的に位置合わせする工程を含む。
【００３１】
工程４６０は、ナビゲーションシステム１２５のトラッキング用素子１８０及び１８５を介して計測されるに連れて対象物１０５のトラッキング箇所に関して対象物１０５の画像４５２の箇所を比較する工程を含む。工程４６０の一実施形態は、トラッキングされた対象物１０５の画像４５２の箇所に対する対象物１０５の箇所の剛体（ｒｉｇｉｄ）変換または位置合わせ、並びにしきい値に対する比較を計算する工程を含む。この差は、回転または平行移動、あるいはこれら両方に関する成分を含むことができる。
【００３２】
工程４７０は、オペレータに対する描出のためにディスプレイ内に対象物１０５の画像４５２の箇所と対象物１０５のトラッキング箇所の差を表示する工程を含む。工程４７０の一実施形態はさらに、対象物１０５のトラッキング箇所の描出２１０を収集画像１３５内で特定されたまたは検出された対象物１０５の画像４５２の箇所に対する空間的関係で重ね合わせる工程を含む。別法として工程４７０は、対象物１０５のトラッキング箇所の描出２１０を検出された対象物１０５の画像４５２の箇所の描出に対する空間的関係で重ね合わせる工程を含むことができる。
【００３３】
工程４７５は、しきい値外にある場合に撮像座標系４１５とナビゲーション座標系４２０の互いに対する位置合わせを修正する工程を含む。修正工程４７５の一実施形態は、収集画像１３５内の対象物１０５の画像４５２の特定された箇所をナビゲーションシステム１２５に従って対象物１０５のトラッキング箇所に対して整合すなわち相関させるため、また換言すると、対象物１０５の画像４５２の箇所とナビゲーションシステム１２５による対象物１０５のトラッキング箇所との間の差を低減するために、ナビゲーション座標系４２０に対する撮像座標系４１５の空間的関係を調整する工程を含む。別法として工程４７５は、ナビゲーションシステム１２５に従って対象物１０５のトラッキング箇所との収集画像１３５内の対象物１０５の画像４５２の整合すなわち相関を少なくとも改善させるように、ナビゲーション座標系４２０に対する撮像座標系４１５の空間的関係を上述した差に対する所定の百分率または入力された百分率だけ修正する工程を含むことができる。
【００３４】
本記述では、本主題（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による本主題の製作及び使用を可能にするために例を使用している。本主題の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】撮像対象の解剖構造を通過する対象物をトラッキングするように動作可能なシステムの一実施形態を表したブロック概要図である。
【図２】撮像対象の解剖構造を通過する対象物をトラッキングするように図１のシステムを動作させる方法の一実施形態を表した流れ図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  システム
１０５  ツールまたは対象物
１１０  撮像対象
１１５  撮像システム
１２５  ナビゲーションシステム
１３０  制御器
１３５  ２次元、３次元または４次元画像
１４０  Ｘ線
１８０  トラッキング用素子
１８５  トラッキング用素子
２０５  ディジタル化された３次元または４次元解剖学的ロードマップまたはモデル
２１０  対象物のトラッキング箇所の描出
２２０  ディスプレイ
２３０  入力
２４０  プロセッサ
２４５  メモリ
４００  方法
４１０  位置合わせ工程
４１５  画像座標系
４２０  ナビゲーション座標系
４２５  一連の画像を収集する工程
４３０  対象物の動きまたは位置をトラッキングする工程
４４０  関心領域（ＲＯＩ）を特定する工程
４４５  関心領域
４５２  収集画像
４５０  画像フィルタ処理を実行する工程
４５５  画像４５２のある箇所を特定し計測する工程
４６０  トラッキング箇所を基準として画像の当該箇所を比較する工程
４７０  画像の箇所の差を描出する工程
４７５  撮像座標系の位置合わせを修正する工程
【図１】
2008253763.tif 000003
【図２】
2008253763.tif 000004