(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の気管支樹を通って目標へナビゲートするシステムであって、該システムは、
患者の気管支樹に挿入するように構成される気管支鏡であって、該気管支鏡はワーキングチャネルを画定する、気管支鏡と；
該気管支鏡のワーキングチャネルに挿入可能であり、場所センサを含むプローブであって、該プローブは該患者の気管支樹を通ってナビゲートするように構成されている、プローブと；
該プローブおよび該気管支鏡と動作可能に通信するワークステーションであって、該ワークステーションは、メモリおよび少なくとも一つのプロセッサを含み、該メモリはナビゲーション計画およびプログラムを格納し、前記プログラムは、該プロセッサによって実行される場合、ユーザを該ナビゲーション計画を通じて導くユーザインターフェイスを提示し、該ユーザインターフェイスは：
中央ナビゲーション表示であって、該中央ナビゲーション表示は、該ユーザが該気管支鏡を該患者の気管支樹の中央気道を通って該目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む、中央ナビゲーションと；
周辺ナビゲーション表示であって、該周辺ナビゲーション表示は、該ユーザが該プローブを該患者の気管支樹の周辺気道を通って該目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む、周辺ナビゲーション表示と；
目標整列表示であって、該目標整列表示は、該ユーザが該プローブの遠位先端を該目標と位置合わせすることを支援するように構成される複数の表示を含む、目標整列表示と
を提示するように構成されている、
ワークステーションと
を含み、該中央ナビゲーション表示、周辺ナビゲーション表示、および目標整列表示のそれぞれは、３Ｄマップ動的表示を提示するように構成され、
該３Ｄマップ動的表示は、患者の気管支樹の３Ｄモデルを含み、該３Ｄマップ動的表示は、前記患者の気道内の前記場所センサの動きに応答して、該３Ｄモデルの配向を自動的に調節するように構成される、システム。
【請求項２】
前記中央ナビゲーション表示、周辺ナビゲーション表示、および目標整列表示のそれぞれは、気管支鏡表示、仮想気管支鏡表示、局所表示、ＭＩＰ表示、３Ｄマップ静的表示、矢状ＣＴ表示、軸位ＣＴ表示、冠状ＣＴ表示、先端表示、３Ｄ  ＣＴ表示、および整列表示からなる群から選択される一つ以上の表示を提示するようにさらに構成され、該整列表示は、前記プローブの前記遠位先端の直前に位置している３Ｄ体積の２Ｄ投影を提示する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記中央ナビゲーション表示は、前記気管支鏡表示、前記仮想気管支鏡表示、および前記３Ｄマップ動的表示を提示するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記周辺ナビゲーション表示は、前記気管支鏡表示、前記３Ｄマップ動的表示、前記先端表示、および前記局所表示を提示するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記目標整列表示は、前記３Ｄマップ動的表示、前記局所表示、前記整列表示、および前記３Ｄ  ＣＴ表示を提示するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記３Ｄモデルは、前記患者の気管支樹に沿って前記目標への経路を示す強調された部分を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記３Ｄマップ動的表示または前記局所表示のうちの少なくとも一つは、前記プローブの前記遠位先端の仮想表現を含み、該仮想表現は、前記ユーザに前記プローブの前記遠位先端の配向の印を提供するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記プローブの前記遠位先端の前記仮想表現は、３Ｄ仮想表現である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記プローブの前記遠位先端は、直線状、湾曲、または角度の付いた構成からなる群から選択される構成を画定し、該プローブの該遠位先端の前記仮想表現は、該プローブの該遠位先端と同じ構成を有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記患者の気道内の前記プローブの前記遠位先端の配向の変化に応答して、前記３Ｄマップ動的表示または前記局所表示のうちの少なくとも一つは、該プローブの該遠位先端の前記仮想表現の前記配向を調節するように構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記仮想気管支鏡表示は、前記ユーザに前記目標に向かって誘導する経路の印を提供するように構成される仮想経路を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１２】
前記局所表示は、前記ナビゲーション計画の３Ｄ体積のスライスの上方から見た表示を提示し、該局所表示は、前記患者の気管支樹内の前記プローブの動きに応答して、提示されるべき該３Ｄ体積の該スライスを変更するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項１３】
前記局所表示は、前記３Ｄ体積の提示されたスライスに対して配置された前記目標の３Ｄ表現を含み、該３Ｄ体積の提示されたスライスは、該目標の該３Ｄ表現の該３Ｄ体積の提示されたスライスに対する相対位置を示す、該目標の該３Ｄ表現に対する透かしを規定する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記３Ｄ体積の提示されたスライス上に配置された前記目標の前記３Ｄ表現の第一の部分は、第一の色として提示され、該３Ｄ体積の提示されたスライスの下に配置された該目標の該３Ｄ表現の第二の部分は、第二の色として提示される、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（背景）
（技術分野）
本開示は、肺の中をナビゲートするデバイス、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術の記載）
患者の気道を検査する一般的なデバイスは気管支鏡である。一般的には、気管支鏡は、患者の鼻または口を通って患者の気道に挿入され、そして患者の肺中に延在し得る。一般の気管支鏡は、気管支鏡の先端より遠位の領域を照明するための照明アセンブリ、気管支鏡の先端からビデオ画像を提供するための画像化アセンブリ、および、機器、例えば、生検用具、治療機器のような診断機器が、通って挿入され得るワーキングチャネルを有する細長い可撓性のチューブを含む。
【０００３】
気管支鏡は、しかしながら、いかに遠くまで気道を通って前進し得るかが、それらのサイズに起因して制限されている。気管支鏡が大きすぎて肺の深くにある目標場所に届かない場合、臨床医はＸ線透視法のような、ある実時間画像化モダリティを利用し得る。Ｘ線透視画像は、現在のナビゲーションに対するいくつかの不利な点には有益であるが、内腔の通路を固形組織から区別するのがしばしば困難である。さらに、Ｘ線透視画像によって生成された画像は、二次元であり、一方、患者の気道をナビゲートすることは、三次元中を操縦する能力を必要とする。
【０００４】
これらの問題に対処するため、典型的には、一連のコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像から、気道または他の内腔ネットワークの三次元モデルの開発を可能にするシステムが開発されてきた。一つのその様なシステムは、現在、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ  ＬＰによって販売されている、ＩＬＯＧＩＣ（登録商標）  ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＢＲＯＮＣＨＯＳＣＯＰＹ（登録商標）（ＥＮＢ（商標））システムの一部として開発された。そのようなシステムの詳細は、２００４年３月２９にＧｉｌｂｏａによって出願された、「ＥＮＤＯＳＣＯＰＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＡＮＤ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧ  ＴＯ  Ａ  ＴＡＲＧＥＴ  ＩＮ  ＢＲＡＮＣＨＥＤ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ」と題される、同一出願人に共に譲渡された米国特許第７，２３３，８２０号であり、その内容は参照として本明細書に援用されている。
【０００５】
米国特許第７，２３３，８２０号に記載されたようなシステムは、かなり能力があるが、その様なシステムに対する改良および付加の開発に対する必要性は常にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，２３３，８２０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（要旨）
本開示に従って提供されるのは、患者の気管支樹を通る目標へのナビゲーションのためのシステムである。
【０００８】
本開示の一つの態様において、システムは、患者の気管支樹に挿入するように構成される気管支鏡と；気管支鏡のワーキングチャネルに挿入可能なプローブと；上記プローブおよび気管支鏡と動作可能に通信するワークステーションとを含む。プローブは、場所センサを含み、プローブは患者の気管支樹を通ってナビゲートするように構成されている。ワークステーションは、メモリおよび少なくとも一つのプロセッサを含む。メモリは、プロセッサによって実行される場合、ユーザをナビゲーション計画を通じて導くユーザインターフェイスを提示するナビゲーション計画およびプログラムを格納する。ユーザインターフェイスは、ユーザが気管支鏡を患者の気管支樹の中央気道を通って目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む中央ナビゲーション表示と、ユーザがプローブを患者の気管支樹の周辺気道を通って目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む周辺ナビゲーション表示と、ユーザがプローブの遠位先端を目標と整列させることを支援するように構成されている複数の表示を含む、目標整列表示とを提示するように構成される。
【０００９】
本開示のさらなる態様において、上記中央ナビゲーション表示、周辺ナビゲーション表示、および目標整列表示のそれぞれは、気管支鏡表示、仮想気管支鏡表示、局所表示、ＭＩＰ表示、３Ｄマップ動的表示、３Ｄマップ静的表示、矢状ＣＴ表示、軸位ＣＴ表示、冠状ＣＴ表示、先端表示、３Ｄ  ＣＴ表示、および整列表示からなる群から選択される一つ以上の表示を提示するように構成される。
【００１０】
本開示の別の態様において、中央ナビゲーション表示は、気管支鏡表示、仮想気管支鏡表示、および３Ｄマップ動的表示を提示するように構成される。
【００１１】
本開示のなおも別の態様において、周辺ナビゲーション表示は、気管支鏡表示、３Ｄマップ動的表示、先端表示、および局所表示を提示するように構成される。
【００１２】
本開示の一つの態様において、目標整列表示は、３Ｄマップ動的表示、局所表示、整列表示、および３Ｄ  ＣＴ表示を提示するように構成される。
【００１３】
本開示の別の態様において、３Ｄマップ動的表示は、患者の気管支樹の３Ｄモデルを含む。この３Ｄマップ動的表示は、上記患者の気道内の前記場所センサの動きに応答して、当該３Ｄモデルの配向を自動的に調節するように構成される。
【００１４】
本開示のさらなる態様において、３Ｄモデルは、患者の気管支樹に沿って目標への経路を示す強調された部分を含む。
【００１５】
本開示の別の態様において、３Ｄマップ動的表示または局所表示のうちの少なくとも一つは、プローブの遠位先端の仮想表現を含む。仮想表現は、ユーザにプローブの遠位先端の方向の印を提供するように構成され得る。
【００１６】
本開示のさらなる態様において、プローブの遠位先端の仮想表現は、３Ｄ仮想表現である。
【００１７】
本開示のなおもさらなる態様において、プローブの遠位先端は、直線状、湾曲、または角度の付いた構成からなる群から選択される構成を画定する。プローブの遠位先端の仮想表現は、プローブの遠位先端と同じ構成を有し得る。
【００１８】
本開示の別の態様において、患者の気道内のプローブの遠位先端の配向の変化に応答して上記３Ｄマップ動的表示、および／または上記局所表示のうちの少なくとも一つは、プローブの遠位先端の仮想表現の配向を調節するように構成される。
【００１９】
本開示のさらなる態様において、仮想気管支鏡表示は、ユーザを目標に向かって誘導する経路の印を提供するように構成される仮想経路を含む。
【００２０】
本開示のなおも別の態様において、局所表示は、ナビゲーション計画の３Ｄ体積のスライスの立面図を提示する。局所表示は、患者の気管支樹内のプローブの動きに応答して、提示されるべき該３Ｄ体積のスライスを変更するように構成される。
【００２１】
本開示のさらなる態様において、局所表示は、３Ｄ体積の提示されたスライスに対して配置された目標の３Ｄ表現を含み、３Ｄ体積の提示されたスライスは、目標の３Ｄ表現の３Ｄ体積の提示されたスライスに対する相対位置を示す透かしを規定する。
【００２２】
本開示のなおも別の態様において、３Ｄ体積の提示されたスライス上に配置された目標の３Ｄ表現の第一の部分は、第一の色として提示され、３Ｄ体積の提示されたスライスの下に配置された目標の３Ｄ表現の第二の部分は、第二の色として提示される。
【００２３】
本開示の上記の態様および実施形態のいずれかは、本開示の範囲から外れることなく結合され得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
患者の気管支樹を通って目標へナビゲートするシステムであって、該システムは、
患者の気管支樹に挿入するように構成される気管支鏡であって、該気管支鏡はワーキングチャネルを画定する、気管支鏡と；
該気管支鏡のワーキングチャネルに挿入可能であり、場所センサを含むプローブであって、該プローブは該患者の気管支樹を通ってナビゲートするように構成されている、プローブと；
該プローブおよび該気管支鏡と動作可能に通信するワークステーションであって、該ワークステーションは、メモリおよび少なくとも一つのプロセッサを含み、該メモリはナビゲーション計画およびプログラムを格納し、これらは、該プロセッサによって実行される場合、ユーザを該ナビゲーション計画を通じて導くユーザインターフェイスを提示し、該ユーザインターフェイスは：
中央ナビゲーション表示であって、該中央ナビゲーション表示は、該ユーザが該気管支鏡を該患者の気管支樹の中央気道を通って該目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む、中央ナビゲーションと；
周辺ナビゲーション表示であって、該周辺ナビゲーション表示は、該ユーザが該プローブを該患者の気管支樹の周辺気道を通って該目標に向かってナビゲートすることを支援するように構成される複数の表示を含む、周辺ナビゲーション表示と；
目標整列表示であって、該目標整列表示は、該ユーザが該プローブの遠位先端を該目標と整列させることを支援するように構成されている、目標整列表示と、
を提示するように構成されている、
ワークステーションと、
を含む、システム。
（項目２）
前記中央ナビゲーション表示、周辺ナビゲーション表示、および目標整列表示のそれぞれは、気管支鏡表示、仮想気管支鏡表示、局所表示、ＭＩＰ表示、３Ｄマップ動的表示、３Ｄマップ静的表示、矢状ＣＴ表示、軸位ＣＴ表示、冠状ＣＴ表示、先端表示、３Ｄ ＣＴ表示、および整列表示からなる群から選択される一つ以上の表示を提示するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記中央ナビゲーション表示は、前記気管支鏡表示、仮想気管支鏡表示、および３Ｄマップ動的表示を提示するように構成される、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記周辺ナビゲーション表示は、前記気管支鏡表示、３Ｄマップ動的表示、先端表示、および局所表示を提示するように構成される、項目２に記載のシステム。
（項目５）
前記目標整列表示は、３Ｄマップ動的表示、局所表示、整列表示、および３Ｄ ＣＴ表示を提示するように構成される、項目２に記載のシステム。
（項目６）
前記３Ｄマップ動的表示は、患者の気管支樹の３Ｄモデルを含み、該３Ｄマップ動的表示は、前記患者の気道内の前記場所センサの動きに応答して、該３Ｄモデルの配向を自動的に調節するように構成される、項目２に記載のシステム。
（項目７）
前記３Ｄモデルは、前記患者の気管支樹に沿って前記目標への経路を示す強調された部分を含む、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記３Ｄマップ動的表示または前記局所表示のうちの少なくとも一つは、前記プローブの遠位先端の仮想表現を含み、該仮想表現は、前記ユーザに前記プローブの前記遠位先端の配向の印を提供する、項目２に記載のシステム。
（項目９）
前記プローブの遠位先端の前記仮想表現は、３Ｄ仮想表現である、項目８に記載のシステム。
（項目１０）
前記プローブの遠位先端は、直線状、湾曲、または角度の付いた構成からなる群から選択される構成を画定し、該プローブの遠位先端の前記仮想表現は、該プローブの遠位先端と同じ構成を有する、項目８に記載のシステム。
（項目１１）
前記患者の気道内の前記プローブの遠位先端の配向の変化に応答して、前記３Ｄマップ動的表示または前記局所表示のうちの少なくとも一つは、該プローブの遠位先端の前記仮想表現の前記配向を調節するように構成される、項目８に記載のシステム。
（項目１２）
前記仮想気管支鏡表示は、前記ユーザに前記目標に向かって誘導する経路の印を提供するように構成される仮想経路を含む、項目２に記載のシステム。
（項目１３）
前記局所表示は、前記ナビゲーション計画の３Ｄ体積のスライスの上方から見た表示を提示し、該局所表示は、前記患者の気管支樹内の前記プローブの動きに応答して、提示されるべき該３Ｄ体積の該スライスを変更するように構成される、項目２に記載のシステム。
（項目１４）
前記局所表示は、前記３Ｄ体積の提示されたスライスに対して配置された前記目標の３Ｄ表現を含み、該３Ｄ体積の提示されたスライスは、該目標の該３Ｄ表現の該３Ｄ体積の提示されたスライスに対する相対位置を示す透かしを規定する、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記３Ｄ体積の提示されたスライス上に配置された前記目標の３Ｄ表現の第一の部分は、第一の色として提示され、該３Ｄ体積の提示されたスライスの下に配置された該目標の３Ｄ表現の第二の部分は、第二の色として提示される、項目１４に記載のシステム。
【００２４】
本開示されたシステムおよび方法の様々な実施形態の記述が添付の図面を参照して読まれるとき、本開示されたシステムおよび方法の対象および特徴が当業者に明らかになるであろう。それらの図面は、
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本開示に従った、電磁ナビゲーションシステムの透視図である。
【図２】図２は、図１のシステムに使用されるように構成されるワークステーションの模式図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態に従った、ナビゲーションの方法を例示するフローチャートである。
【図４】図４は、本開示に従った、図２のワークステーションのユーザインターフェイスの例示であり、位置合わせを行う図を提示している。
【図５】図５は、各指標が起動されている図４の表示の例示である。
【図６】図６は、本開示に従った、図２のワークステーションのユーザインターフェイスの例示であり、位置合わせを検証する表示を提示している。
【図７】図７は、図２のワークステーションのユーザインターフェイスの例示であり、目標へのナビゲーションを行う表示であり、さらに中央ナビゲーションタブを提示している。
【図８】図８は、図７の表示の例示であり、周辺ナビゲーションタブをさらに提示している。
【図９】図９は、目標付近の図８の周辺ナビゲーションタブをさらに提示している図７の例示である。
【図１０】図１０は、図７の表示の例示であり、目標整列タブをさらに提示している。
【図１１】図１１は、図２のワークステーションのユーザインターフェイスの例示であり、生検の場所をマーキングするか、または目標を処置するための表示を提示している。
【図１２】図１２は、図２のワークステーションのユーザインターフェイスの例示であり、位置合わせの態様を検討するための表示を提示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（詳細な説明）
内腔ネットワーク内の目標、例えば患者の肺へのナビゲーションのためのデバイス、システムおよび方法が本開示に従って提供され、以下に詳細が記述される。開示されるナビゲーションシステムおよび方法は、臨床医に使いやすいワークフローを提供し、内腔ネットワークにおける目標へのナビゲーションの実施に関連する様々なステップを通して、臨床医を導く。例えば、開示されたナビゲーションシステムおよび方法は、手順を通じて臨床医を歩かせ、この手順は、次の内容を含む：ナビゲーション計画をロードし；位置合わせを行い；中央ナビゲーションを気管支鏡で行い；延長されたワーキングチャネルおよび場所確認可能なガイドと共に周辺ナビゲーションを行い；目標整列を行い；仮想生検または処置場所のマーキングをおこない；そして、最後に、目標の生検または処置を行う。ナビゲーション計画は、患者の肺の三次元モデルに基づき得る。３Ｄモデルを生成するための様々な方法が想定され、そのうちのいくらつは、同時係属中の米国特許出願第１３／８３８，８０５号、第１３／８３８，９９７号、および、第１３／８３９，２２４号であり、それらば、すべて、ＰＡＴＨＷＡＹ  ＰＬＡＮＮＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤと題され、２０１３年３月１５日にＢａｋｅｒによって出願されており、それらの全体の内容が参照として本明細書に援用されている。開示されたナビゲーションシステムおよび方法は、また、複数の生検または処置の場所を仮想的にマーキングおよび追跡し、マーキングされた生検または処置場所に容易に戻る能力を臨床医に提供する。
【００２７】
本開示のＥＮＢシステムのさらなる特徴は、同時係属中の２０１４年７月２日にＫＥＨＡＴ他によって出願された、「ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ  ＤＩＳＰＬＡＹ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２３８号；２０１４年７月２日にＧｒｅｅｎｂｕｒｇによって出願された、「ＵＮＩＦＩＥＤ  ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＣＴ  ＳＣＡＮＳ  ＯＦ  ＰＡＴＩＥＮＴ  ＬＵＮＧＳ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２４２号；２０１４年７月２日にＫｌｅｉｎ他によって出願された、「ＡＬＩＧＮＭＥＮＴ  ＣＴ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２４５号；２０１４年７月２日にＭｅｒｌｅｔによって出願された、「ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ  ＦＯＲ  ＦＬＵＯＲＯＳＣＯＰＩＣ  ＰＯＳＥ  ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２５０号；２０１４年７月２日にＬａｃｈｍａｎｏｖｉｃｈ他によって出願された、「ＴＲＡＣＨＥＡ  ＭＡＲＫＩＮＧ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２５３号；２０１４年７月２日にＭａｒｋｏｖ他によって出願された、「ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＨＵＭＡＮ  ＬＵＮＧ  ＴＲＡＣＨＥＡ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２５７号；２０１４年７月２日にＭａｒｋｏｖ他によって出願された、「ＬＵＮＧ  ＡＮＤ  ＰＬＥＵＲＡ  ＳＥＧＭＥＮＴＡＴＩＯＮ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２６１号；２０１４年７月２日にＬａｃｈｍａｎｏｖｉｃｈ他によって出願された、「ＣＯＮＥ  ＶＩＥＷ−Ａ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ  ＡＮＤ  ＯＲＩＥＮＴＡＴＩＯＮ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＷＨＩＬＥ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧ  ＩＮ  ３Ｄ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２５８号；および２０１４年７月２日にＷｅｉｎｇａｒｔｅｎ他によって出願された、「ＤＹＮＡＭＩＣ  ３Ｄ  ＬＵＮＧ  ＭＡＰ  ＶＩＥＷ  ＦＯＲ  ＴＯＯＬ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＩＮＳＩＤＥ  ＴＨＥ  ＬＵＮＧ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２６２号に記載されており、これらのすべての全体の内容は参照により本明細書に援用されている。
【００２８】
しかしながら、これらの詳細な実施形態は単に本開示の例に過ぎず、これらは様々な形式で具体化され得る。従って、本明細書に記載された特定の構造および機能の詳細は限定であると解釈されるべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎であり、当業者が仮想的な任意の適切に詳細な構造において、本開示を様々に採用することを可能にする代表的な基礎である。以下の実施形態は、患者の気道の気管支鏡として記載されているが、当業者は同じまたは同様なデバイス、システムおよび方法が、別の内腔ネットワークにおいて、例えば、血管の、リンパの、および／または、胃腸のネットワークにおいて同様に使用され得ることを同様に認識し得る。
【００２９】
図１を参照して、電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システム１０が本開示に従って提供される。一つのそのような、ＥＮＭシステムは、ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＢＲＯＮＣＨＯＳＣＯＰＹ（登録商標）システムであり、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ  ＬＰによって現在販売されている。ＥＭＮシステム１０を用いて行われ得る他のタスクの中で、目標組織への経路を計画し、位置決めアセンブリを目標組織へナビゲートし、生検用具を目標組織へナビゲートして、生検用具を使用して目標組織から組織サンプルを得、組織サンプルが得られた場所をデジタル的にマーキングし、そして、一つ以上の音波発生マーカを、目標に、または、目標の周りに、配置する。
【００３０】
ＥＭＮシステム１０は、患者を支持するように構成された手術台４０；患者の口および／または鼻を通して患者の気道に挿入されるように構成された気管支鏡５０；気管支鏡５０から受信されたビデオ画像を表示する、気管支鏡５０に結合された監視装置６０；追跡モジュール７２、複数の基準センサ７４、および電磁場発生器７６を含む追跡システム７０；経路計画、目標組織の識別、目標組織へのナビゲーション、および生体検査場所へのデジタルマーキングを容易にするように使用される、ソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むワークステーション８０、を概して含む。
【００３１】
図１は、また二つのタイプのカテーテルガイドアセンブリ９０、１００を図示する。両方のカテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、ＥＭＮシステム１０と共に使用でき、多くの共通構成部品を共有する。それぞれのカテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、延長されたワーキングチャネル（ＥＷＣ）９６に接続されるハンドル９１を含む。ＥＷＣ９６は、気管支鏡５０のワーキングチャネルに配置されるような大きさになされている。動作では、電磁（ＥＭ）センサ９４を含む位置確認可能なガイド（ＬＧ）９２は、ＥＷＣ９６に挿入されて、正位置に係止され、センサ９４がＥＷＣ９６の遠位先端９３を超えて所望の距離に延びる。ＥＭセンサ９４の場所、従ってＥＷＣ９６の遠位端は、電磁場発生器７６によって発生された電磁場内で、追跡モジュール７２およびワークステーション８０によって導き出される。カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、異なる動作機構を有しているが、それぞれは、回転および圧縮によって操作され得るハンドル９１を含み、ワーキングチャネル９６から延在するＬＧ９２の遠位先端９３を操縦できる。カテーテルガイドアセンブリ９０は、現在、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ  ＬＰによってＳＵＰＥＲＤＩＭＥＮＳＩＯＮ（登録商標）処理キットという名称のもとに、市場に出回り販売されている。同様に、カテーテルガイドアセンブリ１００は、現在、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ  ＬＰによって、ＥＤＧＥ（商標）処理キットという名称のもとに、販売されている。どちらのキットも、ハンドル９１、延長ワーキングチャネル９６、および位置確認可能なガイド９２を含む。カテーテルガイドアセンブリ９０、１００のより詳細な記述については、２０１３年３月１５日にＬａｄｔｋｏｗ他によって出願された、同一出願人がともに所有する米国特許出願第１３／８３６，２０３号に述べれられており、その全体の内容が参照として本明細書に援用されている。
【００３２】
図１に例示されるように、患者は手術台４０に横たわっており、気管支鏡５０が患者の口を通って患者の気道の中に挿入されて示されている。気管支鏡５０は、照明源およびビデオ画像化システム（明確には示されない）を含み、監視装置６０に、例えば、気管支鏡５０のビデオ画像化システムから受信されたビデオ画像を表示するビデオディスプレイに結合されている。
【００３３】
ＬＧ９２およびＥＷＣ９６を含むカテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、気管支鏡５０のワーキングチャネルを通って患者の気道（カテーテルガイドアセンブリ９０、１００が、代替えとして、気管支鏡５０なしで使用され得るが）に挿入されるように構成されている。ＬＧ９２およびＥＷＣ９６は、ロッキング機構９９を介して、互いに対して選択的に係止可能である。自由度６の電磁追跡システム７０は、例えば、米国特許第６，１８８，３５５号、および公開されたＰＣＴ出願第ＷＯ  ００／１０４５６、および、第ＷＯ  ０１／６７０３５号で示されるもとの同様であり、それぞれの全体の内容が参照として、本明細書に援用され、あるいは他の構成もまた想起されるが、任意の他の適切な位置決め測定システムが、ナビゲーションを実施するために利用される。追跡システム７０は、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００と共に使用するように構成されており、以下に詳細が記載されるように、患者の気道を通ってＥＷＣ９６と共に動くので、ＥＭセンサ９４の位置を追跡する。
【００３４】
図１に示されるように、電磁場発生器７６は、患者の下に位置決めされる。電磁場発生器７６および複数の基準センサ７４は、追跡モジュール７２と相互接続され、追跡モジュール７２は、自由度６で各基準センサ７４の場所を引き出す。一つ以上の基準センサ７４が患者の胸に取り付けられる。基準センサ７４の自由度６の座標は、アプリケーション８１を含むワークステーション８０に送られ、ここではセンサ７４が使用され患者の基準の座標フレームを計算する。
【００３５】
また、図１に示されるのは、カテーテル生検用具１０２であり、これは、目標へのナビゲーションおよびＬＧ９２の除去に続いてカテーテルガイドアセンブリ９０、１００へ挿入可能である。生検用具１０２は、一つ以上の組織サンプルを目標組織から集めるために使用される。以下に詳細が記載されるように、生検用具１０２は、追跡システム７０と共に使用するようにさらに構成され、生検用具１０２の目標組織へのナビゲーションを容易にし、目標組織に対して操作されるとき生検用具１０２の場所を追跡し、組織サンプルを得、および／または、組織サンプルが得られた場所をマーキングする。
【００３６】
ナビゲーションは、ＬＧ９２に含まれているＥＭセンサ９４に関して上に詳細が述べられたが、ＬＧの必要なしで、またはＬＧの使用が要求する必要な用具交換なしで、生検用具１０２が代替えとしてナビゲーションに利用され得る生検用具１０２内にＥＭセンサ９４が埋め込まれ得るか、または取り込まれ得ることも想起される。使用できる様々な生検用具は、２０１３年１１月２０日に出願された、いずれも「ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧ  Ａ  ＢＩＯＰＳＹ  ＴＯＯＬ  ＴＯ  Ａ  ＴＡＲＧＥＴ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＯＢＴＡＩＮＩＮＧ  Ａ  ＴＩＳＳＵＥ  ＳＡＭＰＬＥ  ＵＳＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ」と題される、米国仮特許出願第６１／９０６，７３２号、および第６１／９０６，７６２号ならびに、同じ名称を有する、２０１４年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／９５５，４０７号に記載されており、それぞれの全体の内容が、本明細書に参照として援用され、本明細書に記載されるように、ＥＭＮシステム１０と共に使用可能である。
【００３７】
手順計画の間、ワークステーション８０は、患者の気道の三次元モデル（「３Ｄモデル」）を生成し、かつ、見るために、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データを利用し、３Ｄモデル上の目標組織の（自動的に、半自動的に、または手動で）識別を可能にし、患者の気道を通る目標組織への経路の選択を可能にする。より具体的には、ＣＴスキャンは処理され、３Ｄ体積にアセンブルされ、その後、これは利用されて、患者の気道の３Ｄモデルを生成する。３Ｄモデルは、ワークステーション８０に関連するディスプレイモニタ８１上に、または、任意の他の適切な方法で提示され得る。ワークステーション８０を使用して、３Ｄ体積の様々なスライスおよび３Ｄモデルの表示が、臨床医によって提示され得、および／または、操作され得、目標の識別および患者の気道を通って目標にアクセスする適切な経路の選択を容易にする。３Ｄモデルはまた、日付、時刻、および得られた組織サンプルについての他の識別情報を含む、以前の生検が行われた場所の印をマーキングし得る。これらのマーキングは、また、それへの経路が計画され得る目標として選択され得る。ひとたび選択されると、この経路は、ナビゲーション手順の間、使用のためにセーブされる。適切な経路計画システムおよび方法の例は、２０１４年３月１５日に出願された、米国特許出願第１３／８３８，８０５；米国特許出願第１３／８３８，９９７；および米国特許出願第１３／８３９，２２４に記載されており、それぞれの全体の内容が参照として本明細書に援用されている。
【００３８】
ナビゲーションの間に、ＥＭセンサ９４または生検用具１０２が患者の気道を通って前進させられるとき、ＥＭセンサ９４は、追跡システム７０と共に、ＥＭセンサ９４、および／または生検用具１０２の追跡を可能にする。
【００３９】
ここで図２を参照すると、ワークステーション８０のシステム線図が示されている。ワークステーション８０は、メモリ２０２、プロセッサ２０４、ディスプレイ２０６、ネットワークインターフェイス２０８、入力デバイス２１０、および／または出力モジュール２１２を含み得る。
【００４０】
メモリ２０２は、プロセッサ２０４によって実行可能であり、かつ、ワークステーション８０の動作を制御するデータおよび／またはソフトウェアを格納するための、任意の非一過性のコンピュータ読み取り可能な格納媒体を含む。一つの実施形態において、メモリ２０２は、一つ以上の、フラッシュメモリチップのようなソリッドステート格納デバイスを含み得る。代替えとしてまたは、一つ以上のソリッドステート格納デバイスに加えて、メモリ２０２は、大容量格納コントローラ（示されない）および通信バス（示されない）を介してプロセッサ２０４に接続される一つ以上の大容量格納デバイスを含み得る。本明細書に含まれるコンピュータ読み取り可能な媒体の説明は、ソリッドステート格納を参照しているが、コンピュータ読み取り可能な格納媒体が、プロセッサ２０４によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であることは、当業者によって認識されるはずである。つまり、コンピュータ読み取り可能な格納媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータのような情報の格納のための任意の方法または技術で実装される、非一過性の、揮発性および不揮発性の、取外し可能なおよび取外し可能でない媒体を含む。例えば、コンピュータ読み取り可能な格納媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは、他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙまたは、他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは、他の磁気ストレージデバイス、または、所望の情報を格納するように使用され得、かつ、ワークステーション８０によってアクセスされ得る任意の他の媒体を含む。
【００４１】
メモリ２０２は、アプリケーション８１、および／または、ＣＴデータ２１４を格納し得る。アプリケーション８１は、プロセッサ２０４によって実行されるとき、ディスプレイ２０６にユーザインターフェイス２１６を提示させる。ネットワークインターフェイス２０８は、有線ネットワークおよび／または、無線ネットワークからなるローカルエリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線携帯ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、および／またはインターネットのようなネットワークに接続するように構成され得る。入力デバイス２１０は、例えば、マウス、キーボード、フットペダル、タッチスクリーン、および／または、音声インターフェイスのような、ユーザがワークステーション８０と相互作用し得る任意のデバイスであり得る。出力モジュール２１２は、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、または、当業者に公知の任意の他の同様な接続ポートのような、任意の接続ポートまたはバスを含み得る。
【００４２】
図３は、ナビゲーションワークステーション８０およびユーザインターフェイス２１６を使用するナビゲーションの例示的な方法を図示する。ステップＳ３００において、ユーザインターフェイス２１６は、臨床医に患者の選択のための表示（示されない）を提示する。臨床医は、例えば、患者の名前または患者のＩＤ番号のような患者情報をテキストボックスに入力し得、ナビゲーション手順が行われる患者を選択する。代替えとして、ドロップダウン・メニュー、または他の同様な患者選択の方法から患者が選択され得る。ひとたび患者が選択されたら、ユーザインターフェイス２１６は、臨床医に、選択された患者のための利用可能なナビゲーション計画のリストを含む表示（示されない）を提示する。ステップＳ３０２において、臨床医は、ナビゲーション計画を起動することによって、ナビゲーション計画のうちの一つをロードし得る。ナビゲーション計画は、手順計画ソフトウェアからインポートされ得る。
【００４３】
ひとたび患者が選択されて、対応するナビゲーション計画がロードされると、ユーザインターフェイス２１６は、臨床医に患者の詳細な表示（示されない）を、臨床医が選択された患者および計画の詳細を検討することを可能にするステップＳ３０４において提示する。タイムアウト表示において臨床医に提示される患者の詳細の例は、患者の名前、患者のＩＤ番号、および誕生日を含み得る。計画の詳細の例は、ナビゲーション計画詳細、自動位置合わせ状況、および／または手動位置合わせ状況を含む。例えば、臨床医はナビゲーション計画の詳細を起動し得て、ナビゲーション計画を検討し、そして、自動位置合わせ、および／または手動位置合わせの利用可能性を検証し得る。臨床医はまた、編集ボタン（示されない）を起動して、ロードされたナビゲーション計画を、患者の詳細表示から編集し得る。ロードされたナビゲーション計画の編集ボタン（示されない）を起動することはまた、上に記述された計画ソフトウェアを起動し得る。ひとたび、臨床医が、患者および計画の詳細が正しいと満足すると、臨床医は、ステップＳ３０６のナビゲーションセットアップに進む。代替えとして、医療スタッフは、臨床医が患者およびナビゲーション計画を選択する前に、またはそれと同時に、ナビゲーションセットアップを行い得る。
【００４４】
ステップＳ３０６におけるナビゲーションセットアップの間、臨床医または他の医療スタッフは、患者を電磁場発生器７６上の手術台上に位置決めすることによって、患者と手術台を準備する。臨床医または他の医療スタッフは、基準センサ７４を患者の胸上に位置決めし、例えば、ユーザインターフェイス２１６によって臨床医または他の医療スタッフに提示されるセットアップ表示（示されない）の使用を通じて、そのセンサが適切に位置決めされていることを検証する。セットアップ表示は、例えば、臨床医または他の医療スタッフに、基準センサ７４が送信機マット７６によって発生される磁場に対して配置されている場所の印を提供し得る。患者センサは、ナビゲーションの間、ナビゲーションシステムが患者の呼吸サイクルを補償することを可能にする。臨床医はまた、ＬＧ９２をＥＷＣ９６に挿入して、ＬＧ９２およびＥＷＣ９６の両方を気管支鏡５０のワーキングチャネルに挿入することによって、ＬＧ９２の遠位先端９３が気管支鏡５０のワーキングチャネルの遠位端から延在するように、手順のためのＬＧ９２、ＥＷＣ９６，および気管支鏡５０を準備する。例えば、臨床医は、気管支鏡５０のワーキングチャネルの遠位端を超えて、ＬＧ９２の遠位先端９３を１０ｍｍ延長する。
【００４５】
ひとたび、セットアップが完了すると、ユーザインターフェイス２１６は臨床医に、ロードされたナビゲーション計画に対してＬＧ９２の場所を位置合わせするための表示４００を提示する。ステップＳ３０８において、臨床医は、ＬＧ９２、ＥＭセンサ９４および気管支鏡５０の遠位端が、例えば、図４に示されるように、患者の気管内に位置決めされるまで、ＥＷＣ９６、ＬＧ９２およびＥＭセンサ９４と共に気管支鏡５０を患者の気道内に挿入することによって、位置合わせの準備をする。臨床医は、その後、入力デバイス２１０（例えば、マウスまたはフットペダル）を介して、位置合わせを起動する。図４に示されるように、表示４００は、臨床医に気管支鏡５０からのビデオ画像４０２および肺の調査４０４を提供する。気管支鏡５０からのビデオ画像４０２は、臨床医に、気管支鏡５０の遠位端における、患者の気道の内側の実時間映像を提供する。ビデオ画像４０２は、臨床医が、肺の気道を通って視覚的にナビゲートすることを可能にする。
【００４６】
肺の調査４０４は、臨床医に、肺の気管４０８および各領域４１０、４１２、４１４、および４１６に対する指標４０６を提供する。領域４１０、４１２、４１４は、また、患者の肺葉に対応し得る。さらなる領域（示されない）が存在し得、かつ、第５の肺葉に、例えば、患者の右肺における肺中葉に、対応し得ることが、想起される。肺の調査４０４はまた、例えば、前の手術に起因して、肺の一つのすべてまたは一部分が失われている患者に対して修正され得る。
【００４７】
位置合わせの間、臨床医は、対応する指標４０６が起動されるまで、気管支鏡５０およびＬＧ９２を各領域４１０、４１２、４１４、および４１６の中に前進させる。例えば、対応する指標は、起動されている場合、「チェックマーク」記号４１７を表示し得る。上に記載されたように、各領域４１０、４１２、４１４、および４１６に対するＬＧ９２の遠位先端９３におけるＥＭセンサ９４の場所は、ＬＧ９２のＥＭセンサ９４と電磁場発生器７６との間の電磁的相互作用によって追跡され、そしてＥＭセンサ９４が対応する領域４１０、４１２、４１４、および４１６に入るとき、指標４０６を起動し得る。
【００４８】
ステップＳ３１０において、ひとたび、例えば、図５に示されるように、気管４０８および各領域４１０、４１２、４１４、および４１６に対する指標４０６が起動された場合、臨床医は、入力デバイス２１０、例えば、マウスまたはフットペダルを介して、「完了」ボタン４１８を起動し、ステップＳ３１２における位置合わせの検証に進む。各指標４０６は、図５では起動されているように示されているが、代替えとして、臨床医は、一つ以上の領域４１０、４１２、４１４、および４１６が起動されていない一方で、現在ロードされているナビゲーション計画で位置合わせを達成し得る。例えば、臨床医が十分な位置合わせを現在ロードされているナビゲーション計画で達成した場合、臨床医は、「完了」ボタン４１８を起動して、ステップＳ３１２の位置合わせ検証に進む。位置合わせのプロセスについてより詳細には、２０１４年７月２日にＢｒｏｗｎ他によって出願された、「ＲＥＡＬ−ＴＩＭＥ  ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＲＥＧＩＳＴＲＡＴＩＯＮ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，２２０号に記載されており、その全体の内容は参照として本明細書に援用されている。十分な位置合わせは、患者の肺構造および現在ロードされているナビゲーション計画の両方に依存し得、例えば、ここでは、気管４０８に対する指標４０６のみ、および、肺の一つにおける一つ以上の領域４１０、４１２、４１４、または４１６が必要であり得、計画が一つの肺において目標を識別する使用可能な位置合わせを達成する。
【００４９】
現在ロードされているナビゲーション計画の位置合わせが完了した後、ユーザインターフェイス２１６は、ステップＳ３１２において、臨床医に、位置合わせ検証のための表示４２０を提示する。表示４２０は、臨床医に、例えば、図６に示されるような、現在ロードされているナビゲーション計画の３Ｄ体積の表示されたスライス４２４上に重畳された、ＬＧ指標４２２（実際にＥＭセンサ９４の場所を図示している）を提示する。図６に表示されたスライス４２４は、冠状方向からであるが、臨床医は、代替えとして、表示バー４２６を起動することによって、軸位方向または矢状方向のうちの一つを選択し得る。臨床医がＬＧ９２および気管支鏡５０を患者の気道を通って前進させるとき、表示されたスライス４２４は、ナビゲーション計画の位置合わせされた３Ｄ体積に対するＬＧ９２のＥＭセンサ９４の位置に基づいて、変化する。臨床医は、その後、ステップＳ３１４において、位置合わせが容認可能かどうかを判断する。ひとたび、臨床医が、位置合わせが容認可能であると満足すると、例えば、ＬＧ指標４２２が、表示されたスライス４２４において提示されるように、患者の気道の中からの外れがない場合、臨床医は、「位置合わせ受入」ボタン４２８を起動することによって位置合わせを受け入れ、ステップＳ３１６のナビゲーションに進む。位置合わせは臨床医によって今や完了したが、ＥＭＮシステム１０は、３Ｄ体積に対する患者の気道内のＬＧ９２のＥＭセンサ９４の場所の追跡を継続し得、ナビゲーション手順の間、位置合わせを更新および改善することを継続し得る。
【００５０】
ナビゲーションの間、例えば、図７に示されるように、ユーザインターフェイス２１６は、臨床医に表示４５０を提示する。表示４５０は、臨床医に、目標４５２（図８）へナビゲートするための、中央ナビゲーションタブ４５４、周辺ナビゲーションタブ４５６、および目標整列タブ４５８を含むユーザインターフェイスを提供する。中央ナビゲーションタブ４５４の主たる用途は、気道が十分に小さくなり気管支鏡５０が所定の位置に釘付けされ、前進できなくなるまで、患者の気管支樹を通って気管支鏡５０を導くことである。周辺ナビゲーションタブ４５６の主たる用途は、気管支鏡５０が所定の位置に釘付けされた後、ＥＷＣ９６、ＥＭセンサ９４、およびＬＧ９２を目標４５２（図８）に向かって導くことである。目標整列タブ４５８の主たる用途は、ＬＧ９２が目標４５２にナビゲートされた後に、周辺ナビゲーションタブ４５６を使用してＬＧ９２が目標４５２と整列されることを検証することである。表示４５０はまた、臨床医が目標４５２を選択してナビゲートすることを、目標選択ボタン４６０を起動することによって可能にする。
【００５１】
各タブ４５４、４５６、および４５８は、臨床医が目標にナビゲートすることを支援するいくつかのウィンドウ４６２を含む。提示されるべきウィンドウ４６２の数および構成は、ナビゲーションの前にまたは、ナビゲーションの間に、「オプション」ボタン４６４の起動を介して、臨床医によって構成可能である。各ウィンドウ４６２に表示される表示はまた、臨床医によって、各ウィンドウ４６２の表示ボタン４６６を起動することによって構成可能である。例えば、表示ボタン４６６を起動することは、臨床医に、臨床医による選択のための表示のリストを提示し、この表示は、気管支鏡表示４７０（図７）、仮想気管支鏡表示４７２（図７）、局所表示４７８（図８）、ＭＩＰ表示（明確には示されない）、３Ｄマップ動的表示４８２（図７）、３Ｄマップ静的表示（明確には示されない）、矢状ＣＴ表示（明確には示されない）、軸位ＣＴ表示（示されない）、冠状ＣＴ表示（明確には示されない）、先端表示４８８（図８）、３Ｄ  ＣＴ表示４９４（図１０）、および、整列表示４９８（図１０）を含む。
【００５２】
気管支鏡表示４７０は、例えば、図７に示されるように、気管支鏡５０から受け取られた実時間画像を臨床医に提示する。気管支鏡表示４７０は、気管支鏡５０が、患者の気道を通って目標４５２に向かってナビゲートされるとき、臨床医が視覚的に患者の気道を実時間で観察することを可能にする。
【００５３】
仮想気管支鏡表示４７２は、例えば、図７に示されるように、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積から生成された患者の気道の壁の３Ｄレンダリング４７４を臨床医に提示する。仮想気管支鏡表示４７２はまた、方向の指標を提供するナビゲーション経路４７６を臨床医に提示し、その方向に沿って、臨床医は目標４５２に到達するために、進む必要がある。臨床医が進むべき所望の経路を容易に判断し得るように、ナビゲーション経路４７６は、３Ｄレンダリング４７４と対照的な色または形状で提示され得る。
【００５４】
図８に示された局所表示４７８は、臨床医に、ＬＧ９２の遠位先端９３に配置され、ＬＧ９２の遠位先端９３と整列させられた３Ｄ体積のスライス４８０を提示する。局所表示４７８は、目標４５２、ナビゲーション経路４７６、および上から見た透視図からのスライス４８０上に重畳する周囲の気道分岐を示す。局所表示４７８によって提示されたスライス４８０は、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積に対するＥＭセンサ９４の場所に基づいて変化する。局所表示４７８は、また、臨床医に、ＬＧ９２の遠位先端９３の可視化を仮想プローブ４７９の形で提示する。仮想プローブ４７９は、臨床医が患者の気道におけるＬＧ９２の前進を制御できるように、臨床医に、ＬＧ９２の遠位先端９３が対面している方向の印を提供する。例えば、臨床医が、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００のハンドル９１を操作するとき、ＥＷＣ９６およびＬＧ９２は、それに対して回転する位置に係止され、かつ、仮想プローブ４７９の遠位端４７９ａの配向も表示されたスライス４８０に対して回転し、臨床医が、ＬＧ９２およびＥＷＣ９６を患者の気道を通って導くことを可能にする。局所表示４７８は、また、臨床医に、目標４５２の表示されたスライスに対する上昇を臨床医に示す透かし４８１を提供する。例えば、図８に見られるように、目標４５２の大部分は透かし４８１の下に位置され、かつ、例えば、深緑のような暗色を有するとして表示され得、その一方で、透かし４８１の上に位置される目標４５２の小さい部分が表示され得る  例えば、薄緑のような明色を有するとして表示され得る。透かし４８１の上に配置される目標４５２の一部分と透かし４８１の下に配置される目標４５２の一部分との間の差を示すように働く任意の他の色彩スキームが、代替えとして使用され得る。
【００５５】
最大値投影法表示（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｖｉｅｗ）としてこの技術では知られているＭＩＰ表示（明確には示されない）は、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積の体積レンダリングである。ＭＩＰ表示は、投影面への視点から追跡された平行光線に沿って見られる最大強度ボクセルに基づいて、体積レンダリングを提示する。例えば、ＭＩＰ表示は、肺結節の３Ｄ特質、および臨床医による容易な視覚化のための肺の別の特徴を強化する。
【００５６】
３Ｄマップ動的表示４８２（図８）は、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積から生成される、患者の気道の動的３Ｄモデル４８４を提示する。動的３Ｄモデル４８４は、臨床医が目標４５２に到達するために、それに沿って進む必要がある、気道を示す強調された部分４８６を含む。動的３Ｄモデル４８４の配向は、患者の気道内のＥＭセンサ９４の動きに基づいて自動的に更新し、臨床医に、目標４５２への経路上にはない気道分岐によって、比較的閉塞されていない動的３Ｄモデル４８４の表示を提供する。上に記述されたように、３Ｄマップ動的表示４８２はまた、仮想プローブ４７９を臨床医に提示し、ここでは、臨床医が、対応する患者の気道を通ってＬＧ９２を前進させるとき、動的３Ｄモデル４８４に提示されている気道を通って、仮想プローブ４７９が回転し、かつ、動く。
【００５７】
３Ｄマップ静的表示（明確には示されない）は、静的３Ｄモデルの配向が自動的には更新しないという例外を除いて、３Ｄマップ動的表示４８２と同様である。代わりに、３Ｄマップ静的表示は、静的３Ｄモデルをパンまたは回転させるために、臨床医によって起動されなければならない。３Ｄマップ静的表示はまた、３Ｄマップ動的表示４８２に対して上で記述したように、仮想プローブ４７９を臨床医に提示し得る。
【００５８】
矢状の、軸位の、および冠状のＣＴ表示（明確には示されない）は、冠状の、矢状の、および軸位の方向のそれぞれにおいて、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積から撮られたスライスを提示する。冠状の、矢状の、および軸位のＣＴ表示の例は、上述した米国特許出願第１３／８３８，８０５に見出し得る。
【００５９】
先端表示４８８は、例えば、図８に示されるように、臨床医にＬＧ９２の遠位先端９３からシミュレートされた表示を提示する。先端表示４８８は、十字線４９０および距離指標４９２を含む。十字線４９０は、ＬＧ９２の遠位先端９３が面している方向を臨床医に示す、任意の形状、サイズ、または色であり得る。距離指標４９２は、臨床医に、ＬＧ９２の遠位先端９３から目標４５２の中央への距離の印を提供する。先端表示４８８は、ＬＧ９２の遠位先端９３を目標４５２と整列するように使用され得る。
【００６０】
３Ｄ  ＣＴ表示４９４（図１０）は、臨床医に、ＬＧ９２の遠位先端の直前に位置されている３Ｄ体積の３Ｄ投影４９６を提示する。例えば、３Ｄ投影４９６は、例えば、臨床医へ、血管、および病変のような高密度構造を提示する。３Ｄ  ＣＴ表示４９４はまた、先端表示４８８に対して上に記述されたように、距離指標４９２を臨床医に提示し得る。
【００６１】
整列表示４９８（図１０）は、臨床医に、例えば、図１０に示されるように、ＬＧ９２の遠位先端９３の直前に位置されている３Ｄ体積の２Ｄ投影５００を提示する。２Ｄ投影５００は、例えば、血管および病変のような、高密度構造を提示する。２Ｄ投影５００において、目標４５２は、例えば、緑のような色として提示され得、かつ、半透明であり得る。整列表示４９８はまた、先端表示４８８に対して上に記述されたように、距離指標４９２を臨床医に提示し得る。
【００６２】
目標４５２へのナビゲーションが、ここで記述される。
【００６３】
最初に、ステップＳ３１６において、例えば、図７に示されるように、中央ナビゲーションタブ４５４を起動しているユーザインターフェイス２０２によって、表示４５０が臨床医に提示される。中央ナビゲーションタブ４５４は、ユーザインターフェイス２０２による表示４５０の初期化に際してのデフォルトのタブであり得る。中央ナビゲーションタブ４５４は、上に記述されたように、臨床医に、気管支鏡表示４７０、仮想気管支鏡表示４７２、および３Ｄマップ動的表示４８２を提示する。中央ナビゲーションタブ４５２を使用して、患者の気道に沿って、仮想気管支鏡表示４７２のナビゲーション経路４７６に従うことによって、臨床医は、気管支鏡５０、ＬＧ９２、およびＥＷＣ９６を目標４５２に向かってナビゲートする。臨床医は、気管支鏡５０の進行を各表示４７０、４７２、および４８２において観察する。ステップＳ３１８において、臨床医は、目標に至る気道が気管支鏡５０に対して小さくなりすぎたかを判断し、もし、そうならば、気管支鏡５０をその場に釘付けにする。ひとたび、気管支鏡５０が正しい位置に釘付けされたら、臨床医は、例えば、マウスまたはフットペダルのような入力デバイス２１０を用いて周辺ナビゲーションタブ４５６を起動し、ステップＳ３２０の周辺ナビゲーションに進む。
【００６４】
ステップＳ３２０の周辺ナビゲーションの間、例えば、図８に示されるように、周辺ナビゲーションタブ４５６が臨床医に提示される。周辺ナビゲーションタブ４５６は、臨床医に、局所表示４７８、３Ｄマップ動的表示４８２、気管支鏡表示４７０、および先端表示４８８を提示する。周辺ナビゲーションタブ４５６は、臨床医が、気管支鏡５０の遠位端と目標４５２との間のナビゲーションを支援する。図８の気管支鏡表示４７０に示されるように、臨床医はＬＧ９２およびＥＷＣ９６を気管支鏡５０のワーキングチャネルから患者の気道の中に目標４５２に向かって延ばす。臨床医は、局所表示４７８のＬＧ９２、ＥＭセンサ９４、およびＥＷＣ９６の進行、３Ｄマップ動的表示４８２、および、先端表示４８８を追跡する。例えば、上に記述されたように、また図８に示されるように、臨床医は、患者の気道に対して、仮想プローブ４７９の先端４７９ａが、目標４５２に至る所望の気道に向けて配向されるまで、ＬＧ９２、ＥＭセンサ９４、およびＥＷＣ９６を回転させる。例えば、所望の気道は、局所表示４７８に提示されるナビゲーション経路４７６、および３Ｄマップ動的表示４８２に提示された強調された部分４８６に基づいて判断され得る。臨床医は、その後、ＬＧ９２、ＥＭセンサ９４、およびＥＷＣ９６を所望の気道に前進させ、目標４５２および患者の気道に対するＥＭセンサ９４の動きを、３Ｄマップ動的表示４８２および局所表示４７８において確認する、臨床医はまた、先端表示４８８上の目標４５２の場所をチェックし、ＬＧ９２が目標４５２に近くに動くとき、ＬＧ９２の遠位先端９３の配向に対して、どこに目標４５２があるかを判断する。
【００６５】
臨床医が、例えば、図９に示されるように、ＬＧ９２の遠位先端９３を目標４５２に前進させた場合、臨床医は、ステップＳ３２２において、目標整列タブ４５８を起動して、目標４５２との目標整列を確認することを決定し得る。
【００６６】
ステップＳ３２４における目標整列の間、例えば、図１０に示されるように、目標整列タブ４５８が臨床医に提示される。目標整列タブ４５８は、臨床医に局所表示４７８、３Ｄマップ動的表示４８２、３Ｄ  ＣＴ表示４９４、および、整列表示４９８を提示する。目標整列タブ４５８は、臨床医が、ＬＧ９２の目標４５２との整列で支援する。３Ｄ  ＣＴ表示４９４の３Ｄおよび２Ｄ投影ならびに整列表示４９８を
局所表示４８８および３Ｄマップ動的表示４８２における仮想プローブ４７９の位置および配向と比較することによって、臨床医は、ＬＧ９２の遠位先端９３が目標４５２と整列しているかについて、および目標４５２へのＬＧ９２の遠位先端９３の相対距離について判断を行い得る。
【００６７】
臨床医が、目標整列タブ４５８を使用して目標がステップＳ３２６において整列されたか、または、臨床医が、ステップＳ３２２において、目標整列表示４５８を起動しないと判断する場合、臨床医は、仮想プローブ４７９の位置合わせされた位置がＬＧ９２の遠位先端９３の現在位置に対応する仮想プローブ４７９の現在位置を仮想的にてマーキングするために、ステップＳ３２８において、周辺ナビゲーションタブ４５６（図９）または、目標整列タブ４５８（図１０）のいずれかが「マーキング位置」ボタン５０２を起動すると判断し得る。このマーキングは、ナビゲーション計画の一部として永久に記録されて、臨床医が後続のナビゲーションにおいて、実質的に同じ場所であるかまたは、後で、同じ手順において、例えば、生検サンプルが得られ、そして、癌に罹患したと判断され、速やかな処置が必要である場所に戻ることを可能にする。生検場所を仮想的にマーキングする処理についてのより詳細は、２０１４年７月２日にＢｒｏｗｎ他によって出願された、「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＡＲＫＩＮＧ  ＢＩＯＰＳＹ  ＬＯＣＡＴＩＯＮ」と題される、米国仮特許出願第６２／０２０，１７７号に記載されており、その全体の内容が参照として、本明細書に援用されている。
【００６８】
ひとたび、臨床医が「マーキング位置」ボタン５０２を起動したら、ユーザインターフェイス２１６は、例えば、図１１に示されるように、臨床医に、仮想プローブ４７０のマーキングされた位置の詳細を提供する表示５０４を提示する。例えば、表示５０４は、臨床医の検討のために臨床医に生検または処置位置番号５０６および、目標中央５０８への距離を提供する。表示５０４が提示されている一方で、臨床医はＬＧ９２を気管支鏡５０のＥＷＣ９６から引き出し、ステップＳ３３０において、その用具、例えば、目標４５２をサンプリング、マーキング、および／または処置するために、生検デバイス１０２、基準マーキングデバイス、切除プローブ、化学治療プローブ、または、他の同様な用具をＥＷＣ９６を通って挿入する。ひとたび、臨床医がサンプリング、マーキング、および／または、それらの用具を使用して目標４５２を処置することを完了すると、臨床医は、その用具を気管支鏡５０から引き出して、ＬＧ９２を気管支鏡５０へ戻す。臨床医は、その後、「完了」ボタン５１０を起動して目標４５２をマーキングすることを終了する。
【００６９】
ひとたび、「完了」ボタン５０６が起動されたら、ユーザインターフェイス２１６は、臨床医に、タブ４５４、４５６、または４５８の一つがアクティブである表示５００を提示する。図１０に見られるように、例えば、仮想マーカ５１２の表現が、例えば、臨床医に以前の処置部位の場所を示すために、３Ｄマップ動的表示４８２、局所表示４８８、または、下記に記載された任意の他の表示を含む種々の表示において、目標整列タブ４５８によって提示される。臨床医は、その後、目標４５２に対してさらなる生検、マーキング、または、処置が必要かをステップＳ３３２において判断する。もし、さらなる生検が必要とされたら、臨床医は、ステップＳ３２０からＳ３３０を繰り返す。臨床医はすでに目標４５２にナビゲートしているので、臨床医は、ステップＳ３２０からＳ３３０のサブセットのみを代替えとして繰り返し得る。例えば、臨床医は、周辺ナビゲーションタブ４５６を起動することなしに、目標整列タブ４５８に戻り、さらなる生検、マーキング、または、処置のために、目標へのナビゲーション、またはＬＧ９２を目標と整列させることを繰り返す。代替えとして、臨床医は、周辺ナビゲーションタブ４５６のみを使用し、さらなる生検または処置のために目標４５２へのナビゲーションを継続し得る。
【００７０】
もしも、さらなる生検または処置が必要とされない場合、ナビゲーションのために、ステップＳ３３４において目標選定ボタン４６０を起動することによって計画されたさらなる目標があるかを臨床医が判断する。もしも、さらなる目標がナビゲーションのために計画されている場合、臨床医は、さらなる目標を起動し、ステップＳ３１６からＳ３３２を繰り返して、生検または処置のためのさらなる目標へナビゲートする。もしも、さらなる目標が同じ肺葉または領域４５２のような領域にある場合、臨床医は、代替えとして、ステップＳ３１６からＳ３３２のサブセットを繰り返すのみであり得る。例えば、臨床医は、周辺ナビゲーションタブ４５６（ステップＳ３２０）または目標整列タブ４５８（ステップＳ３２４）を使用して、釘付けされた気管支鏡５０の場所がさらなる目標へのアクセスをなおも提供できる、中央ナビゲーションタブ４５４（ステップＳ３１６）を使用することなく、さらなる目標へのナビゲーションを開始し得る。
【００７１】
もし、別の目標がない場合、臨床医はナビゲーション手順を終了し、ＬＧ９２、ＥＷＣ９６、および気管支鏡５０を患者から引上げ得る。臨床医は、その後、ナビゲーション手順の記録をステップＳ３３６において、メモリ２０２に、出力モジュール２１２を介してＵＳＢデバイスへ、または、サーバまたは後の検討のための他の目的地へネットワークインターフェイス２０８を介してエクスポートする。
【００７２】
ナビゲーション手順の間、位置合わせが連続的に更新されるように、ＬＧ９２のＥＭセンサ９４は、連続してワークステーション８０を位置合わせ情報で更新する。加えて、ワークステーション８０は、３Ｄ体積のＬＧ９２のＥＭセンサ９４の位置合わせされた場所が、ＬＧ９２のＥＭセンサ９４が３Ｄ体積の気道の外側に位置すると思い出されたとき、ＬＧ９２のＥＭセンサ９４が３Ｄ体積の気道内にあると位置合わせされるように、自動的に位置合わせを調節する。例えば、３Ｄ体積におけるＥＭセンサ９４の場所が最も近い気道に自動的にスナップされるように位置合わせが更新され得る。このようにして、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積に対するＬＧ９２のＥＭセンサ９４の場所の動的な位置合わせが達成され得る。
【００７３】
ナビゲーション手順の間の任意の時刻に、臨床医は、また、「オプション」ボタン４６４を起動することによって、かつ、検討位置合わせボタン（示されない）を起動することによって位置合わせを検討し得る。ユーザインターフェイス２１６は、その後、例えば、図１２に示されるように、臨床医に表示５１４を提示する。表示５１４は、臨床医に、位置合わせの検討のためのロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積から生成された患者の気管支樹の３Ｄモデル５１６を提示する。図１２に示されるように、３Ｄモデル５１６は、ＬＧ９２のセンサ９４が移動した患者の気道内の場所に基づいて、位置合わせの間に生成されるデータポイントのセット５１８含む。データ点５１８は、３Ｄモデル５１６上に提示され、臨床医が、３Ｄモデル５１６の全体の位置合わせに患者の気道と共に評価することを可能にする。加えて、目標４５２へのナビゲーションの間、ＬＧ９２のセンサ９４がその経路上で目標４５２に移動した場所に基づいて、データ点の第二のセット５２０が生成される。データ点５１８および５２０は、例えば、それぞれ緑色、紫色に色分けされていてもよいし、または、臨床医が、データ点５１８と５２０との間で識別することを可能にする異なる形状または他の識別する特徴を有していてもよい。臨床医はまた、データ点５１８および５２０のどのセットが３Ｄモデル５１６に提示されるかを制御するチェックボックス５２２を起動または停止し得る。
【００７４】
本明細書で使用されるように、用語「遠位の」は、ユーザからより遠いと記述される部分を参照し、一方、用語「近位の」は、ユーザにより近いと記述される部分を参照する。さらに、矛盾しない範囲で、本明細書で詳細が記述される態様および特徴の任意のものは、本明細書で詳細が記述される任意のまたはすべての他の態様および特徴と一緒に使用され得る。
【００７５】
開示のいくつかの実施形態が図面において示されてきたが、開示は技術が許す限り広い範囲であり、明細書は同様に読まれることが意図されているので、開示はそれらに限定されることを意図されていない。従って、上の記述は限定であると解釈されるべきではなく、単に特定の実施形態の例示であると解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲の範囲と精神の中で、別の修正を想像するであろう。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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