(57)【要約】【課題】外科医又は他の医師が埋植される装置を経皮的処置時に観察し得るように埋植物距離測定のシステム及び方法を改良する。【解決手段】用具軌跡（４３０、４３１）を関心領域に関して決定し、要請された距離測定値を識別するために、軌跡（４３０、４３１）をメモリに記憶されている１又は複数の実測距離と比較し、一致した軌跡（４３０、４３１）に基づいて、要請された距離測定値を利用者に対して指示する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋植物距離測定の方法（５００）であって、
用具軌跡（４３０、４３１）を決定するステップ（５２０）と、
要請された距離測定値を識別するために、前記軌跡（４３０、４３１）をメモリに記憶されている１又は複数の実測距離と比較するステップ（５３０）と、
一致した軌跡（４３０、４３１）に基づいて前記要請された距離測定値を利用者に対して指示するステップ（５４０）と
を備えた方法（５００）。
【請求項２】
前記軌跡（４３０、４３１）は、該軌跡（４３０、４３１）と前記１又は複数の実測距離との間の角度比較に基づいて、要請された距離測定値に一致させられる、請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項３】
要請された距離測定値を画像表示器に強調表示するステップをさらに含んでいる請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項４】
前記用具軌跡（４３０、４３１）は、用具についての追跡情報に基づいて決定される、請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項５】
前記１又は複数の実測距離は、１又は複数の埋植物（４１０〜４１３）についての追跡情報に基づいて決定される、請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項６】
１又は複数の埋植物（４１０〜４１３）は、図形的にレンダリングされて、前記軌跡（４３０、４３１）及び距離測定値情報と共に画像に重ね合わせて表示される、請求項１に記載の方法（５００）。
【請求項７】
埋植物距離測定値情報を表示するユーザ・インタフェイス・システムであって、
用具軌跡（４３０、４３１）を決定するように構成されており、要請された距離測定値を識別するために、前記軌跡（４３０、４３１）をメモリに記憶されている埋植物（４１０〜４１３）同士の間の１又は複数の実測距離と比較するプロセッサ（１２、３４２、３５２、３６２、６６０）と、
前記埋植物（４１０〜４１３）を含む画像及び前記要請された距離測定値を利用者に対して表示するように構成されている表示器（１４、２１４、２１８、３８２、６８０）と
を備えたシステム。
【請求項８】
前記軌跡（４３０、４３１）は、該軌跡（４３０、４３１）と前記１又は複数の実測距離との間の角度比較に基づいて、要請された距離測定値に一致させられる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記用具軌跡（４３０、４３１）は、用具についての追跡情報に基づいて決定される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１又は複数の実測距離は、１又は複数の埋植物（４１０〜４１３）についての追跡情報に基づいて決定される、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、画像誘導手術（又は手術ナビゲーション）に関する。具体的には、本発明は、改良された埋植物距離測定のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内科医、外科医及び他の医学専門家のような医師はしばしば、画像誘導による手術又は検査のような医学的処置を実行するときに科学技術に頼る。追跡システムが、例えば患者又は参照座標系に関する医療器具の配置情報を提供し得る。医師は、医療器具が自分の視線の範囲内に存在しないときの器具の位置を確かめるために、追跡システムを参照することができる。追跡システムはまた、術前計画においても助けとなり得る。
【０００３】
追跡システム又はナビゲーション・システムは、医師が患者の解剖学的構造を視覚化して、器具の位置及び配向を追跡することを可能にする。医師は、追跡システムを用いて、器具が所望の位置に配置されたときを決定することができる。医師は、所望の部位又は損傷部位の位置を突き止めて、他の構造を回避しつつかかる部位に手術を施すことができる。患者の体内で医療器具の位置を突き止める精度が高まると、患者に対する影響の少ないさらに小型の器具に対する改善された制御を促進することにより侵襲性の低い医学的処置を提供することができる。また、さらに小型で精密な器具によって制御及び正確さが改善されると、切開手術のような侵襲性の高い処置に伴う危険性を低減することができる。
【０００４】
このように、医用ナビゲーション・システムは、患者の解剖学的構造の多次元画像に関して手術器具の正確な位置を追跡する。加えて、医用ナビゲーション・システムは、これらの手術器具を患者の解剖学的構造と位置揃えした像を外科医に提供する視覚化ツールを用いている。この作用は典型的には、手術室全体に移動され得る車輪付きカート（１又は複数）に医用ナビゲーション・システムの構成要素を含めることにより提供される。
【０００５】
追跡システムは、例えば超音波式、慣性位置式又は電磁式の追跡システムであってよい。電磁式追跡システムは、受信器及び送信器としてコイルを用いることができる。電磁式追跡システムは、業界標準コイル・アーキテクチャ（ＩＳＣＡ）構成のような３個の送信器コイルの組及び３個の受信器コイルの組として構成され得る。電磁式追跡システムはまた、例えば受信器コイルのアレイを単一の送信器コイルと併用したもの、又は単一の受信器コイルを送信器コイルのアレイと併用したものによって構成されてもよい。送信器コイル（１又は複数）によって発生される磁場は、受信器コイル（１又は複数）によって検出され得る。得られたパラメータ測定値について、位置及び配向情報を送信器コイル（１又は複数）及び／又は受信器コイル（１又は複数）について決定することができる。
【０００６】
術中撮像又は周術期撮像のような医用撮像及び手術撮像では、患者の身体の領域についての画像が形成される。画像を用いて、手術用具又は手術器具を患者に適用して手術用具又は手術器具を画像から形成される参照座標系に関して追跡している状態で、進行中の処置を支援する。画像誘導手術は、脳外科手術のような外科的処置、膝、手首、肩又は脊椎に対する関節鏡下の処置、並びに幾つかの形式の血管造影法、心臓処置、侵襲型放射線治療及び生検において格別に有用であり、これらの処置においては、Ｘ線画像を撮影して、処置に関わる用具又は器具を表示したり、用具又は器具の位置を修正したり、他の場合には用具又は器具の進路を導いたりすることができる。
【０００７】
幾つかの手術部位は、体内に位置し又は直接目視することが困難な組織又は骨に対する長い探針又は他の物品の配置のために、極めて正確な計画及び制御を必要とする。具体的には、脳外科手術の場合には、進入点、探針角度及び探針深さを画定する定位フレームを、一般的には磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）画像、陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）画像又は計算機式断層写真法（ＣＴ）走査画像のように正確な組織画像を提供する事前編集された三次元診断画像と併用して、脳内の部位に接触する。脊椎での椎弓根スクリュー（螺子）の配置の場合には、目視及びフルオロスコピィ撮像による案内では骨への挿入経路のプロファイルを中心としたアキシャル像を捕捉し得ない場合があり、かかるシステムがやはり有用とされていた。
【０００８】
既存のＣＴ、ＰＥＴ又はＭＲＩの画像集合と共に用いられる場合に、従来記録される診断画像集合は、精密走査構成又は再構成アルゴリズムの空間的な数学的性質のいずれかによって、三次元（３Ｄ）直線座標系を画定している。しかしながら、入手可能なフルオロスコピィ像、及び表面から目視可能である解剖学的特徴又はフルオロスコピィ画像において可視である解剖学的特徴と、三次元診断画像内の特徴及び用いられている用具の外部座標との相関を求めることが望ましい場合がある。相関の決定はしばしば、埋め込み型基準物を設け、且つ／又は外部から目視可能な若しくは追跡可能な撮像することのできるマーカを付加することにより行なわれる。キーボード、マウス又は他のポインタを用いて、基準物を様々な画像において識別することができる。このように、相異なる画像において座標位置揃え点の共通の組を識別することができる。これら座標位置揃え点の共通の組はまた、適当にプログラムされた既製の光学追跡アセンブリのような外部座標測定装置によって自動的に追跡可能であってもよい。例えばフルオロスコピィ画像、及びＭＲＩ画像又はＣＴ画像の両方に撮像され得るような撮像可能な基準物の代わりに、かかるシステムはまた、大抵の場合に手術用具の単純な光学追跡と共に動作することもでき、外科医が、患者の解剖学的構造に関して外部座標を画定して解剖学的特徴のソフトウェア追跡を開始するために一定数の骨突起又は他の認識可能な解剖学的特徴に触れるか又はポイントする初期化プロトコルを用いることができる。
【０００９】
一般的には、画像誘導手術システムは、外科医の視野に配置されており選択されたＭＲＩ画像及び様々な角度から撮影された幾つかのＸ線像又はフルオロスコピィ像のような数枚のパネルを表示する画像表示器と共に動作する。三次元診断画像は典型的には、直線構成であり１ミリメートル以下以内といった極く小さい許容誤差以内までの正確な空間分解能を有している。対照的に、フルオロスコピィ像は歪んでいる場合がある。フルオロスコピィ像は、円錐形のＸ線ビームが通過した全ての組織の密度が表現されている点で影絵的である。用具ナビゲーション・システムでは、外科医にとって可視である表示は、フルオロスコピィ画像に投影された手術用具、生検器具、椎弓根スクリュー、探針又は他の装置の画像を示すので、外科医は、撮像されている患者の解剖学的構造に関する手術器具の配向を視覚化することができる。また、追跡されている探針の先端の座標に対応し得る適当なＣＴ又はＭＲＩ再構成画像を表示することもできる。
【００１０】
かかる表示を具現化するために提案されているシステムの中でも多くのシステムが外部座標での手術器具の位置及び配向を綿密に追跡することに頼っている。様々な座標集合は、ロボット式機械的リンク及びエンコーダによって画定されることができ、さらに一般的には、固定式患者支持体、支持体に固定され得るビデオ・カメラのような２以上の受像器、並びに手術器具のガイド又はフレームに取り付けられており患者支持体及びカメラ・フレームに関する用具の位置及び配向を三角測量によって自動的に決定することを可能にする複数の信号伝達要素によって画定されるので、それぞれの座標の間での様々な変換を算出することができる。２台のビデオ・カメラ及び複数の放出器又は他の位置信号伝達要素を用いる三次元追跡システムは市販されて久しく、かかる手術室システムに容易に適応構成される。また、同様のシステムが市販の音響測距システムを用いて外部位置座標を決定することができ、このシステムでは、３以上の音波放出器が作動し、放出器からの音を複数の受信器において検出して、検出アセンブリからの各放出器の相対距離を決定し、このようにして放出器が装着されているフレーム又は支持体の位置及び配向を単純な三角測量によって画定することができる。追跡された基準物が診断画像内に現われているときには、手術室座標と画像座標との間の変換を画定することが可能である。
【００１１】
さらに最近では、３Ｄ診断データ画像集合の精度を利用して、これら３Ｄ画像を術中フルオロスコピィ画像に現われるパターンにマッチングさせることにより手術室画像の精度を高める多くのシステムが提案されている。これらのシステムは、骨のエッジ輪郭を追跡してマッチングすることを用いるもの、１枚の画像をもう１枚の画像に形態学的に変形して座標変換を決定することを用いるもの、又は他の相関法を用いるものであり得る。低品質で非平面的なフルオロスコピィ画像と３Ｄデータ集合の平面との相関を求める手順は多大な時間を要し得る。基準物又は付加マーカを用いる手法では、外科医は長時間を要する初期化プロトコル又は時間が掛かり計算集約的な手順に従って、様々な画像集合の間でマーカを識別して相関させる場合がある。これらの要因の全てが、術中画像誘導システム又はナビゲーション・システムの速度及び有用性に影響を及ぼしてきた。
【００１２】
患者の解剖学的構造又は術中フルオロスコピィ画像と、事前編集された３Ｄ診断画像データ集合との相関もまた、元の撮像の時刻と術中処置の時刻との間での被撮像構造、特に軟組織構造の干渉性の移動によって複雑化し得る。このように、二つの画像集合の３以上の座標系と手術室の物理的座標との間の変換は、実効的な相関を与えるために多数の位置揃え点を要し得る。椎弓根スクリューを配置するための脊椎追跡では、追跡アセンブリは、適当な精度を達成するために単一の椎骨について１０以上の点において初期化される場合がある。腫瘍の成長又は状態の進行によって撮像セッションと撮像セッションとの間に組織の寸法又は位置が実際に変化する場合には、さらに複雑な要因が現われ得る。
【００１３】
脊椎に椎弓根スクリューを配置する場合のように、画像誘導追跡の目的が表面の近くの硬質組織又は骨組織に対する手術を画定することにある場合には、位置揃えは代替的には、計算機式モデリング手順を用いることにより、追跡画像への進行中の参照を行なわずに実行されてもよい。このモデリング手順では、用具の先端を幾つかの骨突起の各々に触れさせて、これらの骨突起の各々について初期化して、骨突起の座標及び配置を確定し、この後に、脊椎の仮想的表現を脊椎に取り付けられた追跡要素又はフレームと共に機械的にモデリングしながら、これらの骨突起の位置に関して用具を光学的に初期位置揃えし次いで追跡することにより、脊椎の全体としての運動をモデリングする。かかる手順では、様々なソースからの相異なる画像集合に対する時間の掛かる計算集約的な相関決定が不要であり、点の光学的追跡を代用することにより、患者の解剖学的構造に関する用具の位置を妥当な程度の精度で実効的に決定するのに用いられるＸ線照射を排除し又は照射回数を減らすことができる。
【００１４】
しかしながら、前述のアプローチの各々すなわち高品質画像データ集合を歪みの多い影絵的な投影画像と相関させて、追跡データを用いて用具位置を示すアプローチ、又は外部から検出された用具座標を重ね合わせた動的解剖学的モデルに対して点の有限集合を固定するアプローチは、機械計算によって合成画像を形成し、又は既存のデータに基づく診断平面を選択してカレントの用具の位置に関して外科医を誘導するような方法に帰着する。各々の個別の座標感知システム若しくは画像取り扱いシステムをさらに使い易く又は妥当な信頼性を有するようにするために、様々な治具及び専用サブアセンブリが考案されているが、この分野は依然として不必要に複雑である。システムは、多様な画像集合の相関決定、並びに動作、追跡、及び画像空間座標又は特徴の大量の点逐次方式の初期化をしばしば用いるばかりでなく、多様なハードウェア製造者の所有権制限による制約を受け、追跡システムによって課される物理的制限による制約を受け、また多くの異なる画像ソースの他の画像及びシステムの座標に対する縮尺、配向及び関係を決定することに加えてこれら異なるソースを調整接続する複雑なプログラミング・タスクによる制約を受ける。
【００１５】
フルオロスコピィ画像を補正して精度を高める幾つかの提案が行なわれている。このことは複雑な取り組みである、というのは、３Ｄから２Ｄへの投影撮像というフルオロスコープの性質によって各回の撮影で多量の情報の損失が生ずるので、逆変換は劣決定性が高いからである。カメラ及び線源の位置及び配向に起因して各回の撮影と共に発生する撮像パラメータの変化が、問題をさらに複雑にする。この分野は、より剛性でアイソセンタに位置し易いＣアーム構造を提供した製造者によってある程度の取り組みが為されている。このイメージング・システムの付加的な位置的精度から、決定済みの条件下で構成される不動の患者の多数のフルオロスコピィ撮影集合を取得することにより何らかの形態の平面画像再構成を行ない得る見通しが得られる。しかしながら、このことは、計算経費が極めて高いと考えられ、現状の技術の示唆によれば、従来のＣＴ撮像に用いられるよりも幾分コストの低い設備を用いて補正済みフルオロスコピィ画像データ集合を生成することは可能な場合もあるが、術中フルオロスコピィ画像誘導では依然として、ＭＲＩ、ＰＥＴ又はＣＴデータ集合の入手を必要とし、位置又は画像の相関決定を実行することを可能にする追跡システムのためには大量の外科的な入力及び設定に頼っている。
【００１６】
従って、単純で低線量及び低コストのフルオロスコピィ画像を手術誘導に利用し、しかも重要な用具配置について高められた精度を達成することが依然として極めて望ましい。
【００１７】
処置中には、脊椎外科医は複雑な３Ｄの解剖学的関係の正確な感覚を維持しなければならない。フルオロスコピィは従来、術中に用いられており、解剖学的構造（例えば椎弓根）の視覚化、及び用具又は埋植物（例えばガイド・ワイヤ又は椎弓根スクリュー）の配置を容易にしている。フルオロスコピィは有用であるが、現状では、複雑な３Ｄ構造の２Ｄ投影のみに限定されている。さらに、フルオロスコピィは横断面に関する軸に沿ってのみ可能であり、前後方向（ＡＰ）像及び内外方向（ＭＬ）像が最も一般的である。この場合には、外科医は、画像内の標認点の解釈及び解剖学的構造の知識に基づいて、上下軸（すなわちアキシャル像）に沿って外科的配置を認知的に推定する。これらの推定形式は、例えば脊椎に椎弓根スクリューを配置する場合に様々な程度の不正確さを招き得る。
【００１８】
計算機式断層写真法（ＣＴ）撮像は、各々の患者に特有の３Ｄ容積画像を形成する。この画像集合は、実際には任意のビューから再レンダリングすることができ、従来は一連のアキシャル断面として提示されている。この画像集合を一般的には術前に用いて、状態を診断して手術方針を計画する。
【００１９】
画像誘導ナビゲーションは、他の応用の中でも脊椎手術に臨床利用されている。画像誘導応用は典型的には、２Ｄフルオロスコピィ画像又は３ＤＣＴデータ集合を用いる。３Ｄ方式のシステムは、通常は患者の解剖学的構造の手動式ディジタル化（例えば点の選定）によって達成されるデータ集合の患者への明示的な位置揃えを必要とする。２Ｄ方式のシステムは、撮像装置（例えばフルオロスコープ）を患者に対して追跡することにより画像が本質的に位置揃えされるので利用がより単純である。
【００２０】
このように、２Ｄシステムの使い易さ及び実時間更新を、容易に位置揃えされる３ＤＣＴデータ集合と共に組み入れたハイブリッド２Ｄ／３Ｄナビゲーション・システムが極めて望ましい。
【００２１】
位置揃えは、患者画像座標系及び電磁式追跡座標系のような二つの座標系の相関を求める工程である。幾つかの方法を用いて撮像応用において座標を位置揃えすることができる。「既知の」又は予め画定されている物体の位置を画像において求める。既知の物体は、追跡システムによって用いられるセンサを含んでいる。一旦、センサの位置が画像において求められると、センサは二つの座標系の位置揃えを可能にする。
【００２２】
１９９８年１１月３日に付与されたFerre等による米国特許第５，８２９，４４４号は、例えばヘッドセットを用いる追跡及び位置揃えの方法について言及している。患者は、走査画像が記録されるときに放射線不透過性マーカを含むヘッドセットを装着する。次いで、予め画定されている参照ユニット構造に基づいて、参照ユニットは走査画像において参照ユニットの各部分の位置を自動的に決定することができ、これにより走査画像に関する参照ユニットの配向を識別することができる。場発生器を参照ユニットと関連付けて、一定の面積に位置特性を表わす場を発生することができる。参照ユニットに関する場発生器の相対位置が決定されると、位置揃えユニットは、適当な写像関数を生成することができる。すると、追跡されている表面を、記憶された画像に関して位置決定することができる。
【００２３】
しかしながら、患者について位置決定されておりフルオロスコープ・カメラから離隔している参照ユニットを用いる位置揃えでは、参照ユニットとフルオロスコープとの間の距離によって座標位置揃えに不正確さが混入する。加えて、患者について位置決定される参照ユニットは典型的には小型であり、さもなければ画像走査に干渉し得る。より小型の参照ユニットはより不正確な位置測定値を発生し、従って位置揃えに影響を及ぼし得る。
【００２４】
典型的には、ナビゲーション・システムによって用いられる参照フレームが、手術ナビゲーションの前に解剖学的構造に位置揃えされる。参照フレームの位置揃えは、表示されるフルオロスコピィ画像に関してナビゲートされる用具の精度に影響を与える。
【特許文献１】米国特許第５，８２９，４４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
現在、外科医又は他の医師が、埋植される装置を経皮的処置時に観察することは困難である。脊椎固定の場合には、ロッドが埋植された螺子に挿入される。これらのロッドは、特定の寸法として選択されるか又は切断される必要がある。螺子への直接的な接触を行なわないで測定を行なうと問題が生じる場合があり、また試行錯誤式の方法となりがちである。現状では行なわれていないが、螺子をナビゲーションによって配置するならばこれらの距離測定を自動的に行なうことができる。このアプローチの難点は、測定値の多くの組み合わせを効率的に篩い分けて重要な極く僅かのものに注目する方法を見出すことである。この問題は、何段階かのレベルでの脊椎固定のために螺子の数が増すほど困難になる。
【００２６】
このように、改良された埋植物距離測定のシステム及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の幾つかの実施形態は、埋植物距離測定のシステム及び方法を提供する。
【００２８】
方法の幾つかの実施形態は、用具軌跡を決定するステップと、要請された距離測定値を識別するために、軌跡をメモリに記憶されている１又は複数の実測距離と比較するステップと、一致した軌跡に基づいて、要請された距離測定値を利用者に対して指示するステップとを提供する。
【００２９】
システムの幾つかの実施形態は、用具軌跡を決定するように構成されているプロセッサを提供する。プロセッサは、要請された距離測定値を識別するために、軌跡をメモリに記憶されている埋植物同士の間の１又は複数の実測距離と比較する。システムはまた、埋植物を含む画像及び要請された距離測定値を利用者に対して表示するように構成されている表示器を含んでいる。
【００３０】
幾つかの実施形態は、コンピュータでの実行のための一組の命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。この一組の命令は、用具軌跡を決定する軌跡測定ルーチンを含んでいる。軌跡ルーチンは、要請された距離測定値を識別するために、用具軌跡を１又は複数の実測距離と比較する。一組の命令はまた、一致した軌跡に基づいて、要請された距離測定値を利用者に対して指示する表示ルーチンを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以上の概要、及び以下の本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明は、添付図面と併せて読むとさらに十分に理解されよう。本発明を説明する目的で、幾つかの実施形態が図面に示されている。しかしながら、本発明は、添付図面に示す構成及び手段に限定されないことを理解されたい。
【００３２】
ここで図１を参照すると、参照番号１０によって全体的に示す医用ナビゲーション・システム（例えば手術ナビゲーション・システム）が、可搬型コンピュータ１２、表示器１４、及びナビゲーション・インタフェイス１６を含むものとして図示されている。医用ナビゲーション・システム１０は、電磁場発生器２０及び電磁センサ２２と共に動作して装置２４の位置を決定するように構成されている。システム１０、及び／又は他のナビゲーション若しくは追跡システムは、例えば電磁式、光学式、超音波式、慣性位置式及び／又は他の追跡システムを含む多様な追跡技術と共に用いることができるが、以下ではシステム１０を例示のみの目的で電磁式追跡に関して説明する。
【００３３】
テーブル３０が、電磁センサ２２の近くに配置されて、手術処置中に患者４０を支持する。ケーブル５０が、電磁センサ２２と医用ナビゲーション・システム１０との間のデータ伝送のために設けられている。医用ナビゲーション・システム１０は、図１に示す実施形態では第二の表示器１８と共に可搬型カート６０に装着されている。
【００３４】
電磁センサ２２は、例えばプリント回路基板であってよい。幾つかの実施形態は、複数のコイル及びコイル対を含むプリント回路基板受信器アレイ２６と、プリント回路基板受信器アレイ２６において検出された磁場測定値をディジタル化する電子回路とを含む電磁センサ２２を含み得る。磁場測定値を用いて、任意の適当な方法又はシステムに従って電磁場発生器２０の位置及び配向を算出することができる。磁場測定値が電磁センサ２２の電子回路を用いてディジタル化された後に、ディジタル化された信号はケーブル５０を介してナビゲーション・インタフェイス１６に送信される。後に詳述するように、医用ナビゲーション・システム１０は、受信したディジタル化信号に基づいて装置２４の位置を算出するように構成されている。
【００３５】
本書に記載される医用ナビゲーション・システム１０は、様々な処置時に多くの異なる形式の装置を追跡することが可能である。処置に応じて、装置２４は、手術器具（例えば撮像用カテーテル、診断用カテーテル、治療用カテーテル、ガイドワイヤ、創面切除器、吸引器、ハンドル及びガイド等）、手術埋植物（例えば人工椎間板、骨ねじ、シャント、椎弓根スクリュー、プレート及び脊髄管等）、又は他の何らかの装置であってよい。医用ナビゲーション・システム１０の利用の背景状況に応じて、任意の数の適当な装置を用いることができる。
【００３６】
図２に、医用ナビゲーション・システム１００の例示的なブロック図を掲げる。医用ナビゲーション・システム１００は、モジュールの集合として概念的に示されているが、専用ハードウェア・ボード、ディジタル信号プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、及びプロセッサの任意の組み合わせを用いて具現化され得る。代替的には、各モジュールは、単一のプロセッサ又は多数のプロセッサを備えた既製のコンピュータを用いて、作用動作をプロセッサの間で分散させて具現化されていてもよい。一例として、位置及び配向の計算のための専用プロセッサと、視覚化動作のための専用プロセッサとを有することが望ましい場合がある。さらに他の選択肢として、各モジュールは、幾つかのモジュール型作用を専用ハードウェアを用いて実行し、残りのモジュール型作用を既製のコンピュータを用いて実行するハイブリッド構成を用いて具現化されていてもよい。モジュールの動作はシステム制御器２１０によって制御され得る。
【００３７】
ナビゲーション・インタフェイス１６０は、電磁センサ２２２からディジタル化された信号を受け取る。図１に示す実施形態では、ナビゲーション・インタフェイス１６はイーサネット・ポートを含んでいる（「イーサネット」は商標）。このポートには例えば、イーサネット・ネットワーク・インタフェイス・カード又はアダプタが設けられていてよい（「イーサネット」は商標）。しかしながら、様々な代替的実施形態によれば、ディジタル化された信号を代替的な有線又は無線の通信プロトコル及びインタフェイスを用いて電磁センサ２２２からナビゲーション・インタフェイス１６０へ送信することができる。
【００３８】
ナビゲーション・インタフェイス１６０によって受け取られたディジタル化信号は、電磁センサ２２２によって検出された磁場情報を表わしている。図２に示す実施形態では、ナビゲーション・インタフェイス１６０は、ディジタル化された信号をローカル・インタフェイス２１５を介して追跡モジュール２５０に送信する。追跡モジュール２５０は、受け取ったディジタル化された信号に基づいて位置及び配向情報を算出する。この位置及び配向情報は、装置の位置を与える。
【００３９】
追跡モジュール２５０は、位置及び配向情報をローカル・インタフェイス２１５を介してナビゲーション・モジュール２６０に伝達する。一例として、このローカル・インタフェイス２１５は周辺機器コンポーネント・インターコネクト（ＰＣＩ）バスである。しかしながら、様々な代替的実施形態によれば、本発明の範囲を逸脱することなく、同等のバス技術を置換することができる。
【００４０】
位置及び配向情報を受け取ると、ナビゲーション・モジュール２６０を用いて装置の位置を取得された患者データに位置揃えする。図２に示す実施形態では、取得された患者データはディスク２４５に記憶されている。取得された患者データは、計算機式断層写真法データ、磁気共鳴データ、陽電子放出断層写真法データ、超音波データ、Ｘ線データ、又は他の任意の適当なデータ、及びこれらの任意の組み合わせを含み得る。例示のみを目的として述べると、ディスク２４５はハード・ディスク・ドライブであるが、他の適当な記憶装置及び／又はメモリを用いてよい。
【００４１】
取得された患者データは、ディスク２４５からメモリ２２０にロードされる。ナビゲーション・モジュール２６０は取得された患者データをメモリ２２０から読み出す。ナビゲーション・モジュール２６０は、装置の位置を取得された患者データに位置揃えして、患者画像データ及び装置の表現を視覚化するのに適した画像データを生成する。図２に示す実施形態では、画像データはローカル・インタフェイス２１５を介して表示制御器２３０に送信される。表示制御器２３０を用いて画像データを２台の表示器２１４及び２１８に出力する。
【００４２】
図２の実施形態には２台の表示器２１４及び２１８が図示されているが、代替的な実施形態は様々な表示器構成を含み得る。様々な表示器構成を用いて手術室の人間工学を改善し、様々なビューを表示し、又は様々な場所にいる人員に情報を表示することができる。例えば、図１に示すように、第一の表示器１４は医用ナビゲーション・システム１０に含まれていてよく、第一の表示器よりも大型の第二の表示器１８は可搬型カート６０に装着されている。代替的には、表示器２１４及び２１８の１又は複数が手術用ブームに装着されていてもよい。手術用ブームは、天井装着型であってもよいし、手術テーブルに取り付け可能であってもよいし、可搬型カートに装着されてもよい。
【００４３】
ここで図３を参照すると、医用ナビゲーション・システム３００の代替的な実施形態が図示されている。医用ナビゲーション・システム３００は、比較的小さい設置面積（例えば約１０００ｃｍ２）の可搬型コンピュータと、一体型表示器３８２とを含んでいる。様々な代替的実施形態によれば、任意の適当なさらに小さい又は大きい設置面積を用いてよい。
【００４４】
ナビゲーション・インタフェイス３７０は、電磁センサ３７２からディジタル化された信号を受け取る。図３に示す実施形態では、ナビゲーション・インタフェイス３７０は、ディジタル化された信号をローカル・インタフェイス３１５を介して追跡インタフェイス３５０に送信する。追跡モジュール３５６は、追跡インタフェイス３５０に加えて、受け取ったディジタル化信号に基づいて位置及び配向情報を算出するプロセッサ３５２及びメモリ３５４を含んでいる。
【００４５】
追跡インタフェイス３５０は、算出された位置及び配向情報をローカル・インタフェイス３１５を介して視覚化インタフェイス３６０に伝達する。ナビゲーション・モジュール３６６は、視覚化インタフェイス３６０に加えて、ディスク３９２に記憶されている取得された患者データに装置の位置を位置揃えするプロセッサ３６２及びメモリ３６４を含んでおり、患者画像データ及び装置の表現を視覚化するのに適した画像データを生成する。
【００４６】
視覚化インタフェイス３６０は、画像データをローカル・インタフェイス３１５を介して表示制御器３８０に送信する。表示制御器３８０を用いて画像データを表示器３８２に出力する。
【００４７】
医用ナビゲーション・システム３００はまた、スケジューリング、患者データの更新のような追加の計算アプリケーション又は他の適当なアプリケーションに用いられるプロセッサ３４２、システム制御器３４４、及びメモリ３４６を含んでいる。医用ナビゲーション・システム３００の性能は、プロセッサ３４２を一般計算アプリケーションに用い、プロセッサ３５２を位置及び配向の算出に用い、またプロセッサ３６２を視覚化動作専用に用いることにより高められている。図３の実施形態の説明に拘わらず、本発明の範囲を逸脱することなく代替的なシステム・アーキテクチャを置換することもできる。
【００４８】
後にさらに詳細に説明するように、本発明の幾つかの実施形態は、２Ｄフルオロスコピィ画像に加えて、アキシャル像のような３Ｄ計算機式断層写真法（ＣＴ）データ集合についての術中ナビゲーションを提供する。幾つかの実施形態では、ＣＴデータ集合を、標準的な前後方向及び横方向のフルオロスコピィ画像に対する相関決定を介して、術中に患者に対して位置揃えする。処置が進行するにつれて、追加の二次元画像が、ＣＴデータ集合の再位置揃えを必要とせずに取得されてナビゲートされ得る。
【００４９】
幾つかの実施形態は、多数のレベルの処置の配置を可能にするツールを提供する。画面上のテンプレートを用いて埋植物の長さ及び寸法を選択することができる。システムは多数のレベルに配置された埋植物の位置を記憶することができる。利用者は、追加の埋植物の配置時に、記憶されたオーバレイを参照のために呼び出すことができる。加えて、幾つかの実施形態は、ナビゲート式測定を行なうことにより、各構成要素の試行錯誤方式のフィッティングを排除するのに役立つ。幾つかの実施形態では、関連する解剖学的構造及び埋植物の隣りに画面上に注釈が現われる。
【００５０】
幾つかの実施形態では、相関方式位置揃えアルゴリズムを利用して信頼性のある位置揃えを提供する。標準的な前後方向（ＡＰ）及び側面方向（Ｌａｔ）のフルオロスコピィ画像を取得することができる。脊椎のレベルが選択され、画像が位置揃えされる。脊椎のレベルの選択は、例えばナビゲートされている器具を実際の解剖学的構造においてポイントすることにより達成される。
【００５１】
システムの幾つかの実施形態は、脊椎視覚化器具キット、脊椎手術器具キット、頸部用器具キット、ナビゲーション・アクセス針等のような一群の脊椎用器具及びキットと共に作用する。これらの器具は、例えば一定範囲の標準的な椎弓根スクリューの配置を容易にする。スクリューの幾何学的構成のライブラリを用いてこれらのスクリューを表わし、十分に陰影を施したモデルに対するワイヤフレームのオーバレイを容易にする。オーバレイを各々の脊椎のレベルについて記憶して呼び出すことができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、呼び出されたオーバレイを、例えば多数のレベルの椎弓根スクリューの間の距離、多数のレベルの椎弓根スクリューの間の曲率、及びレベルの注釈（例えば左Ｌ４椎骨）を含む幾つかの自動測定値と共に表示することができる。これらの測定値は埋植物の長さ及び寸法のより正確な選択を容易にする。これらの測定値はまた、各構成要素の試行錯誤方式のフィッティングを排除する助けとなる。
【００５３】
このように、幾つかの実施形態は、外科医が切開処置又は経皮的処置のいずれの際にも人体のあらゆる場所で解剖学的構造の位置を決定する助けとなる。幾つかの実施形態は、例えば腰椎及び／又は仙椎のレベルで用いることができる。幾つかの実施形態は、医療におけるディジタル撮像及び通信（ＤＩＣＯＭ）への準拠を提供し、ガントリ傾斜及び／又は可変スライス間隔をサポートする。幾つかの実施形態は、自動窓指定、及び記憶されたプロファイルとの中心合わせを提供する。幾つかの実施形態は、相関方式の２Ｄ／３Ｄ位置揃えアルゴリズムを提供して、例えば実時間の多数の平面切除術を可能にする。
【００５４】
幾つかの実施形態は、利用者が、ナビゲートされた配置を記憶させ呼び出すことを可能にする。幾つかの実施形態は、利用者が、多数のレベル椎弓根スクリュー及び／又は他の埋植物／器具の間の距離を決定することを可能にする。幾つかの実施形態は、利用者が、例えば相互連結用ロッドの長さ及び曲率を算出することを可能にする。
【００５５】
幾つかの実施形態では、利用者が、螺子／他の埋植物（１又は複数）の位置を得るためにナビゲーション／追跡を用いて螺子及び／又は他の埋植物を配置する。多様な埋植物を用いてよいことが理解されるが、以下の記載は、説明のみの目的で椎弓根スクリューのような螺子に関連して議論される。ナビゲーションを用いると、システムは配置された螺子の位置を記憶する（例えばメモリに記憶する）。ナビゲーションから得られた位置及び配向データに基づいて、配置された螺子同士の間の距離の測定値を算出することができる。
【００５６】
次いで、利用者は、配置された螺子の所望の像（例えばＡＰ像）を選択して、螺子の位置を、例えばマーカ又は仮想的螺子オーバレイによって示す。利用者は、ポインタ又は他の器具の軌跡を利用者が測定したい軸に整列させることにより、多様な可能な螺子間（intra-screw）測定値からの選択を行なうことが可能である。軌跡は、カレントでナビゲートされている（すなわち追跡されている）用具軌跡をサンプリングすることにより、及び／又は例えばスクリーン上のウィジェット（widget、仕掛け）を操作することにより、決定され得る。
【００５７】
例えば、脊椎固定のために螺子間距離を測定するために、利用者は、螺子のＡＰ像を選択することができる。次いで、利用者は用具を患者の上下方向に沿って整列させる。椎骨横断距離を測定するために、利用者はカレントの用具軌跡を患者の左右方向に沿って整列させる。利用者が用具軌跡を測定値に整列させると、この測定値はメモリから検索され且つ／又は追跡情報に基づいて算出されて、利用者に対して提示される。距離測定値は、例えば利用者に対してテキスト型形態及び／又は図形形態で表示され得る。
【００５８】
このように、利用者は、侵襲的処置を行なわずに皮膚の上から距離を測定することができる。ユーザ・インタフェイスを介して情報を提供すると、ナビゲートされている器具の物理的な類似体を用いて表示される情報の外科医による直接的な篩い分けが容易になる。加えて、外科医は、滅菌野を破壊する必要がない。幾つかの実施形態は、利用者と直観的に対話して所望の情報に導く。
【００５９】
本書に記載するシステム及び方法は、多様な埋植物と共に用いることができるが、以下では説明のみの簡便な目的で螺子の例（さらに明確に述べると椎弓根スクリュー）を用いている。かかる例は本書に開示されて包含されている実施形態を螺子埋植物に限定するものではない。
【００６０】
例えば図４に示すように、複数の螺子４１０〜４１３が患者の脊椎４２０の複数の椎骨に配置されている。埋植された螺子の位置測定値は、追跡システムによって自動的に及び／又は利用者の開始（例えばボタンのクリック、ツールの押圧、キーボード選択及びマウス選択等に基づく利用者のトリガによる）と共に採取され得る。
【００６１】
ロッドを螺子同士の間に挿入して、例えば脊椎固定を容易にすることができる。ロッドは多様な寸法として入手可能であり、例えば多様な寸法及び／若しくは曲率になるように屈曲させたり且つ／又は切断したりすることができる。利用者に螺子同士の間の測定データを与えて、例えば適正なロッドの長さ及び／又は曲率を決定するのを支援することができる。
【００６２】
利用者は、ナビゲートされ又は追跡された用具を、図４の画像のような患者の解剖学的構造の画像に関して配置する。用具が測定値に整列し又は実質的に整列したときに、この測定値を画像に及び／又は画像と共に表示して、利用者にフィードバックを与える。例えば、利用者が軌跡４３０に沿って用具を整列させる場合には、４０ｍｍという実測距離が画像に表示される。利用者が軌跡４３１に沿って用具を整列させる場合には、４５ｍｍという実測距離が画像に表示される。このように、利用者との対話を介して、関連しない情報は隠されたままにして、関連する情報を利用者のために表示することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、関連する測定値は次のようにして識別される。螺子及び／又は他の埋植物の間の軌跡又は経路が追跡情報に基づいて既知となる。加えて、用具の軌跡が追跡情報に基づいて既知となる。用具の軌跡を螺子同士の間の実測経路と比較する。経路の間の角度が、例えば何らかの閾値よりも小さい場合には、この測定値を提供する。角度は、３Ｄ角度として及び／又は２Ｄ角度（例えば３Ｄ空間の角度を２Ｄ平面に写像したときの角度）として決定され得る。さらに、測定された角度の閾値角度に対する比較は、見かけの角度の比較であってよい。すなわち、表示されている画像を特定の角度から眺めると、表示器の上で平坦になっているように見えるが、画像が表示器の奥に向かって傾いていたり、又は表示器の手前に出て傾いていたりしてもよい。比較は、表示のために関連する測定値を決定するときに他の角度を考慮に入れてもよい（例えば三次元で見た角度）。
【００６４】
図５は、本発明の一実施形態に従って用いられる埋植物距離測定の方法５００の流れ図を示す。ステップ５１０では、埋植物の位置を測定する。例えば、患者の脊椎に埋植された複数の椎弓根スクリューの位置及び配向情報を測定する。埋植物表現を、利用者による精査に供するために画像に表示することができる。ステップ５２０では、用具軌跡を決定する。例えば、用具位置及び／又は軌跡情報を撮像域に関して決定する。
【００６５】
ステップ５３０では、用具軌跡を埋植物位置と比較する。例えば、用具軌跡と埋植物位置軌跡との間の角度を測定してもよいし、他の場合には位置を画像空間において比較して、対応する埋植物距離を決定してもよい。角度を２Ｄ及び／又は３Ｄにおいて検査して、例えば相関を決定してもよい。ステップ５４０では、埋植物同士の間の対応する距離測定値を利用者に対して表示する。例えば、２個の埋植物の間の経路に、対応する距離測定値を添えて表示画像に図形的に指示することができる。代替的に及び／又は付加的に、距離測定データを、例えば表示画像とは別に利用者に提供してもよい。
【００６６】
ステップ５４０では、用具軌跡を調節して異なる測定値情報を表示することができる。上述のように、埋植物間距離を、画像域に関する用具の配置に基づいて表示することができる。
【００６７】
加えて、幾つかの実施形態では、距離測定値情報を用いて、示唆されるロッドの長さ及び／又は曲率のようにロッド選択に関する１又は複数の推奨値を与えてもよい。例えば、外科的処置ではしばしば、幾つかの連動する構成要素を共にフィッティングする必要がある。例えば、椎弓根スクリューは、隣り合った椎骨レベルに配置されて、相互連結用ロッドによって互いに対して固定される。このロッドの寸法は、２個の椎弓根スクリューの螺子頭の間の距離によって決定される。例えば、隣り合う３個の椎骨の間の椎弓根スクリューの距離が、相互連結用ロッドの測定値について決定される。適当なロッド寸法の選択はしばしば、試行錯誤式フィッティング及び／又は目視推定によって達成される。ナビゲーションを用いて、代替的に及び／又は付加的に測定値情報を与えることができる。
【００６８】
加えて、椎弓根スクリュー及び／又は他の埋植物の配置を記憶して、後に行なわれる埋植物配置を支援してもよい。例えば、１個の椎弓根スクリューの配置位置を記憶し、又は他の場合には隣接したレベルに追加の螺子を配置している間に保持することができる。隣接したレベルでの事前配置を知ることにより、後続の螺子を類似の深さ及び角度まで進めるのを助けることができる。このようにして、螺子同士の間の相互連結用ロッドの挿入を改善することができる。
【００６９】
このように、幾つかの実施形態は、手術ナビゲーション及び測定のワークフロー強化を提供する。例えば、２個の椎弓根スクリューの螺子頭の間の距離を用いて、相互連結用ロッドの寸法を決定する。ナビゲーションは、距離を測定するためのワークフローを、カリパス及び寸法別テンプレートを介した手動測定よりも寧ろ改善することを助ける。加えて、ナビゲートされている椎弓根スクリューは、臨床医による観察のために画像のオーバレイとして図形的にレンダリングされて表現され得る。このオーバレイは、例えばスクリュー及び／又は他の埋植物の位置の視覚化を維持するのに役立つ。
【００７０】
幾つかの実施形態は、２Ｄシステムの実時間更新及び使い易さを、容易に位置揃えされる３ＤＣＴデータ集合と共に組み入れた２Ｄ／３Ｄハイブリッド・ナビゲーション・システムと共に動作する。医学的処置の安全性及び正確さが、２Ｄ／３Ｄナビゲーション・システムによって強化され得る。ＣＴデータ集合を２Ｄ術中撮像と共に用いることにより、手術室での解剖学的構造の視覚化及び理解が向上する。かかるシステムは、脊椎処置、頭蓋処置及び他の臨床処置のような多様な医学的処置に応用され得る。脊椎処置は、後外側切開及び低侵襲手術（ＭＩＳ）による椎弓根スクリュー、後部Ｃ１−Ｃ２関節貫通螺子固定、経口腔歯突起固定、頸部外側塊プレート螺子固定、胸椎前方螺子固定、脊柱側弯、脊柱後弯、亀背形成術、椎体形成術、経椎間孔腰椎椎体間固定（ＴＬＩＦ）、人工椎間板、破裂骨折、傍脊椎腫瘍の切除等を含み得る。
【００７１】
代替的に及び／又は付加的に、幾つかの実施形態を図６に示す例示的な撮像及び追跡システム６００のような撮像及び追跡システムと共に用いてもよい。システム６００は、撮像装置６１０、テーブル６２０、患者６３０、追跡センサ６４０、医療装置又は埋植物６５０、追跡電子回路６６０、画像プロセッサ６７０、及び表示装置６８０を含んでいる。撮像装置６１０は、患者６３０の解剖学的構造のＸ線画像を得るのに有用なＣアームとして図示されているが、追跡システムに有用な任意の撮像装置６１０であってよい。撮像装置又はモダリティ６１０は画像プロセッサ６７０と連絡している。画像プロセッサ６７０は追跡電子回路６６０及び表示装置６８０と連絡している。追跡電子回路６６０は、撮像モダリティ６１０に取り付けられている追跡センサ、医療器具６５０に取り付けられている追跡センサ及びセンサ６４０の１又は複数と連絡している（図示されていない）。
【００７２】
センサ６４０は、外科的処置時に参照フレームとして用いられるように患者に配置される。例えば、センサ６４０は、患者６３０に医学的処置において埋植物６５０を挿入し又は器具６５０を用いる解剖学的構造の近くの区域において患者６３０に堅固に固定され得る。器具又は埋植物６５０はまた、センサを含んでいてよく、これにより、埋植物又は器具６５０の位置及び／又は配向をセンサ６４０に対して追跡することが可能になる。センサ６４０は、送信用センサ又は受信用センサのいずれを含んでいてもよく、トランスポンダを含んでいてもよい。
【００７３】
動作について述べると、例えば、撮像モダリティ６１０が、センサ６４０の近くで患者の解剖学的構造の１又は複数の画像を得る。追跡電子回路６６０が、撮像モダリティ６１０、センサ６４０及び器具６５０の任意の１又は複数のものの互いに対する位置及び／又は配向を追跡して、かかるデータを画像プロセッサ６７０に伝達することができる。
【００７４】
撮像モダリティ６１０は、患者の解剖学的構造の画像信号を画像プロセッサ６７０に伝達することができる。次いで、画像プロセッサ６７０は、解剖学的構造の１又は複数の画像を、追跡電子回路６６０によって決定される追跡データと結合して、画像に表現されたセンサ６４０及び器具６５０の１又は複数と共に含む患者の解剖学的構造の画像を作成することができる。例えば、画像は、解剖学的構造に対するセンサ６４０の位置又は解剖学的構造の関心領域におけるセンサ６４０の位置を示すことができる。
【００７５】
以上、図面を参照して幾つかの実施形態を説明した。これらの図面は、本発明のシステム及び方法及びプログラムを具現化する特定の実施形態の幾つかの詳細を図示している。しかしながら、図面による本発明の記載は、本発明に対し、図面に示す特徴に関連する如何なる制限も加えないものと解釈されるべきである。本発明は、発明の動作を達成する方法、システム、及び任意の機械読み取り可能な媒体上のプログラム・プロダクトを思量している。上述のように、本発明の実施形態は、既存のコンピュータ・プロセッサを用いて、又はこの目的若しくは他の目的のために組み入れられた特殊目的用コンピュータ・プロセッサによって、又は結線システムによって具現化され得る。
【００７６】
上述のように、本発明の範囲内にある実施形態は、機械実行可能な命令又はデータ構造を担持し又は記憶した機械読み取り可能な媒体を含むプログラム・プロダクトを含んでいる。かかる機械読み取り可能な媒体は、汎用若しくは特殊目的用コンピュータ、又はプロセッサを有する他の機械によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。例として述べると、かかる機械読み取り可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ、ＣＤ−ＲＯＭ若しくは他の光学的ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶装置、又は所望のプログラム・コードを機械実行可能な命令若しくはデータ構造の形態で担持し若しくは記憶するのに用いることができ、汎用若しくは特殊目的用コンピュータ又はプロセッサを有する他の機械によってアクセスすることのできるその他任意の媒体を含み得る。情報がネットワーク又は他の通信接続（結線、無線、又は結線若しくは無線の組み合わせのいずれか）を介して機械に転送され又は供給されるときに、機械は接続を機械読み取り可能な媒体として適正に見る。このようにして、かかる任意の接続は、機械読み取り可能な媒体と適正に称される。上述の組み合わせもまた機械読み取り可能な媒体の範囲に含まれる。機械実行可能な命令は例えば、汎用コンピュータ、特殊目的用コンピュータ、又は特殊目的用処理機械に、何らかの機能又は機能群を実行させるような命令及びデータを含んでいる。
【００７７】
本発明の実施形態は、一実施形態ではプログラム・コードのような機械実行可能な命令を、例えばネットワーク化された環境で機械によって実行されるプログラム・モジュールの形態で含んでいるプログラム・プロダクトによって具現化され得る方法ステップの一般的な文脈で記載されている。一般的には、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行し又は特定の抽象的なデータ型を具現化するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント及びデータ構造等を含んでいる。機械実行可能な命令、関連するデータ構造、及びプログラム・モジュールは、本書に開示された方法のステップを実行するプログラム・コードの例を表わしている。かかる実行可能な命令の特定の系列又は関連するデータ構造は、かかるステップに記載された機能を具現化する対応する動作の例を表わしている。
【００７８】
本発明の実施形態は、プロセッサを有する１又は複数のリモート・コンピュータへの論理的接続を用いてネットワーク化された環境で実施することができる。論理的接続は、本書において限定ではなく例示のために提示されている閉域網（ＬＡＮ）及び広域網（ＷＡＮ）を含み得る。かかるネットワーク環境は、オフィス内又は企業内コンピュータ網、構内網及びインターネットとして普及しており、広範な異なる通信プロトコルを用いる場合がある。当業者は、かかるネットワーク計算機環境が典型的には、パーソナル・コンピュータ、携帯端末、マルチプロセッサ・システム、マイクロプロセッサ方式又はプログラム可能型の消費者向け電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、及びメインフレーム・コンピュータ等を含めて、多くの形式のコンピュータ・システム構成を包含することを認められよう。本発明の実施形態はまた、通信網を介してリンクされる（結線リンク、無線リンク、又は結線リンク若しくは無線リンクの組み合わせのいずれかによる）ローカル及びリモートの処理装置によってタスクが実行される分散型計算機環境で実施されてもよい。分散型計算機環境では、プログラム・モジュールはローカル及びリモートの両方のメモリ記憶装置に位置していてよい。
【００７９】
本発明のシステム全体又は部分を具現化する例示的なシステムは、処理ユニット、システム・メモリ、及びシステム・メモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニットに結合するシステム・バスを含むコンピュータの形態にある汎用計算機装置を含み得る。システム・メモリは読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含み得る。コンピュータはまた、磁気ハード・ディスクに対する読み書きを行なう磁気ハード・ディスク・ドライブ、取り外し可能な磁気ディスクに対する読み書きを行なう磁気ディスク・ドライブ、及びＣＤ−ＲＯＭ又は他の光学的媒体のような取り外し可能な光ディスクに対する読み書きを行なう光ディスク・ドライブを含み得る。これらのドライブ及び関連する機械読み取り可能な媒体は、コンピュータ用の機械実行可能な命令、データ構造、プログラム・モジュール及びその他データの不揮発性記憶装置を提供する。
【００８０】
本発明の実施形態に関する以上の説明は、例示および説明の目的のために提示されている。説明は網羅的であること又は本発明を開示された厳密な形態に限定することを意図しておらず、以上の教示に照らして改変及び変形が可能であり、本発明の実施から改変及び変形が取得され得る。実施形態は、発明の原理及び実際的な応用を説明するために選択され記載されており、当業者が本発明を様々な実施形態として、また想到される特定の用途に適するように様々な改変を施して利用することを可能にしている。
【００８１】
当業者は、本書に開示された実施形態が任意の医用ナビゲーション・システムの形成に適用され得ることを認められよう。請求される主題の実施形態の幾つかの特徴を本書に記載するように説明したが、当業者には多くの改変、置換、変形及び均等構成が想到されよう。加えて、幾つかの機能ブロック及び機能ブロックの間の関係を詳細に説明したが、当業者には、動作の幾つかは他の動作を用いることなく実行することができ、又は追加の機能若しくは機能の間の関係を確立して、請求される主題に依然従うものとし得ることが思量されよう。従って、特許請求の範囲は、請求される主題の実施形態の真意に含まれるような全ての改変及び変形を網羅するものと理解されたい。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】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に従って用いられる医用ナビゲーション・システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って用いられる医用ナビゲーション・システムを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って用いられる医用ナビゲーション・システムを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に従って埋植物位置及び測定値情報を含む画像を表示するユーザ・インタフェイスの一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って用いられる埋植物距離測定の方法の流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って用いられる例示的な撮像及び追跡システムを示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  医用ナビゲーション・システム
１２  可搬型コンピュータ
１４  表示器
１６  ナビゲーション・インタフェイス
１８  第二の表示器
２０  電磁場発生器
２２  電磁センサ
２４  装置
２６  プリント回路基板受信器アレイ
３０  テーブル
４０  患者
５０  ケーブル
６０  可搬型カート
１００  医用ナビゲーション・システム
１６０  ナビゲーション・インタフェイス
２１０  システム制御器
２１４、２１８  表示器
２１５  ローカル・インタフェイス
２２０  メモリ
２２２  電磁センサ
２３０  表示制御器
２４５  ディスク
２５０  追跡モジュール
２６０  ナビゲーション・モジュール
３００  医用ナビゲーション・システム
３１５  ローカル・インタフェイス
３４２  プロセッサ
３４４  システム制御器
３４６  メモリ
３５０  追跡インタフェイス
３５２  プロセッサ
３５４  メモリ
３５６  追跡モジュール
３６０  視覚化インタフェイス
３６２  プロセッサ
３６４  メモリ
３６６  ナビゲーション・モジュール
３７０  ナビゲーション・インタフェイス
３７２  電磁センサ
３８０  表示制御器
３８２  表示器
３９２  ディスク
４１０〜４１３  螺子
４２０  脊椎
４３０、４３１  軌跡
６００  撮像及び追跡システム
６１０  撮像装置
６２０  テーブル
６３０  患者
６４０  追跡センサ
６５０  医療装置又は埋植物
６６０  追跡電子回路
６７０  画像プロセッサ
６８０  表示装置
【図１】
2008119472.tif 000003
【図２】
2008119472.tif 000004
【図３】
2008119472.tif 000005
【図６】
2008119472.tif 000006
【図４】
2008119472.tif 000007
【図５】
2008119472.tif 000008