(57)【要約】  手術用基準装置は、体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウ（１５４）のマトリックスを形成する基板（１５６）を含む。ウインドウは、そこから目標領域へのアクセスが決定され得るアクセス場所の選択を提供する。少なくとも１つの放射線不透過性マーカ（１５０）がＸ線画像内に可視であるように、放射線不透過性マーカが基板と一体にされる。固定機構（１５５）が、体に対する基板の動きを防ぐよう体と接触して基板を固定するように基板に結合される。この装置を使用する方法及びシステムも開示される。
2015523133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板であって、前記ウインドウは、そこから目標領域へのアクセスが決定され得るアクセス場所の選択を提供する、基板；
少なくとも１つの放射線不透過性マーカであって、前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内に可視であるように、前記基板と一体にされる、少なくとも１つの放射線不透過性マーカ；
前記体に対する前記基板の動きを防ぐよう前記体と接触して前記基板を固定するように前記基板に結合される固定機構；を有する、
手術用基準装置。
【請求項２】
前記基板はネットを形成し、前記ネットの開口が前記ウインドウを形成する、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項３】
前記ネットは、メッシュ部分を含み、前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカは前記メッシュ部分の交差部に配置される、
請求項２に記載の基準装置。
【請求項４】
前記固定機構は、接着剤を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項５】
前記固定機構は、ベルト又はストラップを含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項６】
前記基板は、放射線不透過材料を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項７】
前記基板は、前記ウインドウを識別するための１又は複数の指標を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項８】
前記１又は複数の指標は、Ｘ線画像内で可視である、
請求項７に記載の基準装置。
【請求項９】
解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するためのシステムであって：、
内部の解剖学的特徴の第１の画像を生成するように及び前記第１の画像内で前記解剖学的目標の位置を特定するように構成される、第１の画像化モダリティ；
体につけられる基準グリッドであって、前記基準グリッドは、前記体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含み、前記ウインドウは、そこから前記目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供し、前記グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、前記基板と一体にされる前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含む、基準グリッド；
前記グリッド及び前記解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するように構成される、第２の画像化モダリティ；
前記第１の画像を前記Ｘ線画像と位置合わせするように構成される、位置合わせモジュール；及び
前記解剖学的目標にアクセスするための最良のグリッドウインドウの選択を可能にするよう、前記グリッドをディスプレイの前記第１の画像に投影するように構成される、画像処理モジュール；を有する、
システム。
【請求項１０】
前記第１の画像モダリティは、カメラを有する内視鏡を含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の画像は、前記内部の解剖学的特徴を含むＸ線画像を含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記解剖学的目標は、バイパス手術のための目標血管を含み、前記最良のグリッドウインドウは、前記バイパス手術中に肋骨を離す又は持ち上げることを回避するグリッドウインドウを含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記基準グリッドは、前記基準グリッドを前記体に接着するための接着剤を含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記Ｘ線画像内の前記解剖学的目標に対応するグリッドウインドウを識別するための前記グリッドの上の指標をさらに有し、
前記最良のグリッドウインドウは、前記解剖学的目標の真上のグリッドウインドウを含む、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するための方法であって：
内部の解剖学的特徴の第１の画像を取得するステップ；
前記第１の画像内において前記解剖学的目標の位置を特定するステップ；
前記基準グリッドを体につけるステップであって、前記基準グリッドは、前記体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含み、前記ウインドウは、そこから前記解剖学的目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供し、前記グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、前記基板と一体にされる前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含む、ステップ；
前記グリッド及び前記解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するステップ；
前記第１の画像を前記Ｘ線画像と位置合わせするステップ；及び
前記解剖学的目標にアクセスするためのグリッドウインドウを選択するため前記第１の画像に前記グリッドを投影するステップ；を含む。
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療器具及び方法、より具体的には、内視鏡画像内で標的の位置を特定するのに用いられる基準装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術は、小さい孔を通じて患者の体の中に挿入される細長い器具を用いて実行される。準最適な孔に配置された器具は、注目臓器の全ての領域に到達できない場合があるので、孔の配置は、手術の結果に重要な役割を果たす。これは特に、肋骨の間のより大きい切開部（ミニ開胸術と称される）が心臓への、そして特に目標動脈への直接のアクセスを達成するために置かれ得る低侵襲冠動脈バイパス手術において問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
理想的な場合、切開部の位置は、肋骨を広げることなくアクセスを可能にする目標動脈の真上であるべきである。しかし、多くの場合、ミニ開胸術の位置を決定するのに役立つ限られたツールしかないので、切開部は、動脈が直接的にアクセス可能でないように位置決めされることがあり得る。この場合、開胸器又は肋骨持ち上げ装置が必要である。このような装置の使用は、術後痛、より長い回復時間及び感染症のさらなるリスクをもたらし得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的な実施形態にしたがって、手術用基準装置が開示され、体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含む。ウインドウは、そこから目標領域へのアクセスが決定され得るアクセス場所の選択を提供することができる。少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内に可視であるように、放射線不透過性マーカが基板と一体にされることができる。固定機構が、基板を体に対する基板の動きを防ぐよう体と接触して固定するように基板に結合されることができる。
【０００５】
例えば、基板は、ネット（網）を形成することができ、ネットの開口がウインドウを形成する。ネットは、メッシュ部分を含むことができ、少なくとも１つの放射線不透過性マーカはメッシュ部分の交差部に配置されることができる。固定機構は、接着剤及び／又はベルト若しくはストラップを含むことができる。基板は、放射線不透過材料を含むことができる。さらに、基板は、ウインドウを識別するための１又は複数の指標を含むことができ、この指標は、本開示の例示的な実施形態にしたがってＸ線画像内で可視であることができる。
【０００６】
また、本発明の例示的な実施形態にしたがって、解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するための方法が開示され、内部の解剖学的特徴の第１の画像を取得するステップ；第１の画像内において解剖学的目標の位置を特定するステップ；基準グリッド（格子）を体につけるステップであって、基準グリッドは、体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含み、ウインドウは、そこから解剖学的目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供し、グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、基板と一体にされる少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含む、ステップ；グリッド及び解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するステップ；第１の画像をＸ線画像と位置合わせするステップ；及び解剖学的目標にアクセスするためのグリッドウインドウを選択するため第１の画像にグリッドを投影するステップ；を含む。
【０００７】
例えば、第１の画像を取得するステップは、内部の解剖学的特徴を含む内視鏡画像を取得するステップ及び／又は内部の解剖学的特徴を含むＸ線画像を取得するステップを含むことができる。第１の画像内において解剖学的目標の位置を特定するステップは、バイパス手術のための目標血管を選択するステップを含むことができる。グリッドウインドウを選択するため第１の画像にグリッドを投影するステップは、バイパス手術中に肋骨を離すこと又は持ち上げることを避けるようにグリッドウインドウを選択するステップを含むことができる。基準グリッドを体につけるステップは、基準グリッドを体に接着剤で接着するステップを含むことができる。本発明にしたがう方法の例示的な実施形態は、解剖学的目標の真上のグリッドウインドウを通じて解剖学的目標にアクセスするステップ及び／又はＸ線画像内の解剖学的目標に対応するグリッドウインドウを識別するためにグリッドに指標を提供するステップをさらに有することができる。
【０００８】
さらに、本発明の例示的な実施形態にしたがって、解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するためのシステムが開示され、内部の解剖学的特徴の第１の画像を生成するように及び第１の画像内で解剖学的目標の位置を特定するように構成される第１の画像化モダリティを含む。基準グリッドが、体につけられることができる。基準グリッドは、体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含むことができる。ウインドウは、そこから目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供することができる。グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、基板と一体にされる少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含むことができる。第２の画像化モダリティが、グリッド及び解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するように構成されることができる。位置合わせモジュールが、第１の画像をＸ線画像に位置合わせするように構成されることができる。画像処理モジュールが、解剖学的目標にアクセスするための最良のグリッドウインドウの選択を可能にするよう、グリッドをディスプレイの第１の画像に投影するように構成されることができる。
【０００９】
例えば、第１の画像モダリティは、カメラを有する内視鏡を含むことができる。第１の画像は、内部の解剖学的特徴を含むＸ線画像を含むことができる。解剖学的目標は、バイパス手術のための目標血管を含むことができる。最良のグリッドウインドウは、バイパス手術中に肋骨を離す又は持ち上げることを回避するグリッドウインドウを含むことができる。基準グリッドは、基準グリッドを体に接着するように構造化及び構成される接着剤を含むことができる。最良のグリッドウインドウが解剖学的目標の真上のグリッドウインドウを含むことも可能である。本開示にしたがうシステムの例示的な実施形態は、例えば、Ｘ線画像内の解剖学的目標に対応するグリッドウインドウを識別するためのグリッド上の指標をさらに有することができる。
【００１０】
本開示のこれらの及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と併せて読まれることになる、それらの説明的な実施形態の以下の詳細な記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
この開示は、以下の図面を参照して好適な実施形態の以下の記載を詳細に示す。
【図１】１つの実施形態による手術用の最適なアクセス場所を決定するためのシステムを示すブロック／フロー図である。
【図２】他の例示的な実施形態による胸郭につけられた基準グリッドを示す図である。
【図３】１つの実施形態による内視鏡画像の上への動脈樹の重ね合わせの画像である。
【図４】例示的な実施形態による１つのグリッドウインドウを通して描かれる目標領域との仮想的な重ね合わせとして描かれたグリッドを有する図３の画像である。
【図５】例示的な実施形態による内視鏡画像及びＸ線を使用する手術を行うための最良のグリッドウインドウの位置を特定する及び選択するための方法を示すフロー図である。
【図６Ａ】１つの例示的な実施形態による目標の解剖学的構造を示す内視鏡画像の上の動脈樹の重ね合わせの画像である。
【図６Ｂ】１つの例示的な実施形態による仮想切開部を示す図６Ａの内視鏡画像の上の動脈樹の重ね合わせの画像である。
【図６Ｃ】１つの例示的な実施形態による目標の解剖学的構造及び仮想切開部を示す基準グリッドの重ね合わせを有するＸ線画像である。
【図７】例示的な実施形態によるＸ線画像を使用する手術を行うための最良のグリッドウインドウの位置を特定する及び選択するための方法を示すフロー図である。
【図８Ａ】１つの例示的な実施形態による目標の解剖学的構造示す動脈樹の重ね合わせのＸ線画像である。
【図８Ｂ】１つの例示的な実施形態による目標の解剖学的構造を示す基準グリッドの重ね合わせを有するＸ線画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本原理によれば、（例えば、ミニ開胸術又は開胸術のために）肋骨を広げる又は持上げる必要なしに、胸腔内の目標血管への直接アクセスを可能にするための切開部の位置を計画する及び特定するための方法が提供される。手術中のライブの切開部計画が、術前の画像を使用するのと対照的に、手術中の画像（例えば、内視鏡及びＸ線）に基づいて提供される。１つの利点は、心臓に対する肋骨及び胸郭の相対位置が、切開の時に確立されることである。術前画像は、手術中に導入される侵襲性の変化（例えば、肺を虚脱させること、ＣＯ２を導入すること等）のために、非常に異なる空間配置を有し得る。
【００１３】
１つの実施形態では、患者装着装置が、切開部を精密に計画するように及び肋骨の持ち上げ又は開きの必要を取り除くように、画像化モダリティ、例えば内視鏡及び／又はＸ線画像、と画像に対して胸郭上に領域を視覚化するための方法との間の関係を確立するために用いられる。装置及び方法は、目標血管に対するミニ開胸術の正確な位置を確立する（例えば、内視鏡画像において目標血管の位置を特定する）。装置は、Ｘ線画像に対して胸郭上に基準グリッドを確立する。それによって、内視鏡画像（目標血管）とＸ線画像（基準グリッド）との間の関係を確立するための方法が提供され、最も適切な切除領域が、目標血管にアクセスするために特定される。
【００１４】
本発明は、医療器具に関して記載されるが、本発明の教示は、非常に広く、内部の目標の位置を特定するために用いられる任意の方法又は器具に適用可能であるとも理解されるべきである。幾つかの実施形態では、本原理は、複雑な生物学的又は機械的システムにアクセスする又は分析するのに使用される。特に、本原理は、生物システムの体内の手術、及び肺、消化管、排出器官、血管等のような体の全ての領域における手術に適用可能である。図に描かれる要素は、ハードウェア及びソフトウェアの様々な組み合わせで実施されることができ、単一の要素又は複数の要素に組み合わせられることができる機能を提供する。
【００１５】
図に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェア及び適切なソフトウェアと連携してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により提供されることができる。プロセッサにより提供される場合、前記機能は、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、又は一部が共有されることができる複数の個別のプロセッサにより、提供されることができる。更に、用語「プロセッサ」又は「コントローラ」の明示的使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に示すと解釈されるべきではなく、暗示的に、限定なしで、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置等を含むことができる。
【００１６】
更に、本発明の原理、態様及び実施形態並びに特定の例をここに列挙する全ての記述は、それらの構造的及び機能的均等物の両方を含むと意図される。加えて、このような均等物は、現在既知の均等物並びに将来開発される均等物（すなわち、構成にかかわらず、同じ機能を実行する開発された要素）の両方を含むと意図される。したがって、例えば、ここに示されるブロック図が、本発明の原理を実現する例示的なシステムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表すことは、当業者により理解される。同様に、フローチャート及びフロー図等が、実質的にコンピュータ可読記憶媒体で表され、コンピュータ又はプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、コンピュータ又はプロセッサにより実行されることができる様々な処理を表すことは、理解される。
【００１７】
更に、本発明の実施形態は、コンピュータ若しくは如何なる命令実行システムにより又は関連して使用するためのプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形を取ることができる。この記載の目的に対して、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスにより又は関連して使用するためのプログラムを含む、記憶する、通信する、伝搬する又は移送することができる任意の装置であることができる。前記媒体は、電子、磁気、光、電磁、赤外、又は半導体システム（又は装置又はデバイス）又は伝搬媒体であることができる。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、着脱可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、コンパクトディスク‐読取専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク‐読取／書込（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ブルーレイ（商標）及びＤＶＤを含む。
【００１８】
次に、同様の番号は同じ又は同様の要素を示す図面を、最初は図１を参照すると、血管のような目標の位置を特定するためのシステム１００が、１つの実施形態にしたがって例示的に示される。システム１００は、そこから手術が監督される及び／又は管理されるワークステーション又はコンソール１１２を含み得る。ワークステーション１１２は好ましくは、１又は複数のプロセッサ１１４並びにプログラム及びアプリケーションを格納するためのメモリ１１６を含む。メモリ１１６は、画像を比較するとともに位置合わせするためのプログラム及びアプリケーションを格納し得る。１つの実施形態では、位置合わせモジュール１３６が、複数の画像化モダリティを使用して画像を位置合わせするために用いられる。特定の有用な実施形態では、画像化モダリティは、透視画像１３４（Ｘ線、コンピュータ断層撮影法等）及び／又は内視鏡画像１４２を含み得る。これらの画像は好ましくは、例えば、手術の前に収集された術前の画像とは対照的に、実行されている手術中に同時に得られるが、術前画像も用いられ得る。
【００１９】
医療装置又は器具１０２は、カテーテル、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、ロボット、電極、フィルタ装置、バルーン装置、他の医療コンポーネント等を含み得る。医療装置１０２は、カメラ１０４又は患者の体１６０の内部のリアルタイム画像を取り込むことができる他のイメージング機構を含む。特定の有用な実施形態では、画像は、体１６０の胸腔１６２の内部から収集される。ケーブル配線１２７が、必要に応じて、命令をやりとりし、電力を供給し、データを転送するために、装置１０２をワークステーション１１２に接続するために用いられ得る。
【００２０】
装置１０２は、ポート１５８を通じて、例えば血管１３１のような目標の位置を特定するために例えば胸腔１６２内に挿入され得る。例えば、血管１３１は、内胸動脈（ＩＭＡ）又は他の適切な血管のような、摘出されることになる血管を含み得る。ポート１５８及び／又は切開部は、胸腔１６２の内部にアクセスするために用いられ得る及び装置１０２をその中に挿入するために用いられ得る。１つの実施形態では、装置１０２は、内視鏡又はロボット駆動される内視鏡を含む。装置１０２に又は装置１０２の中に取り付けられたカメラ１０４は、内部画像をディスプレイ１１８に及び／又は画像処理、例えば、位置合わせモジュール１３６を使用する他の画像の位置合わせ又は画像処理モジュール１４８を使用する他の画像処理又は生成のためのメモリ１１６に内部画像を送信するために用いられる。ポート１５８を通って挿入される内視鏡１０２及び／又はカメラ１０４は、座標系１５２を含む。イメージングシステム１１０によって撮影される画像はまた、それらの自体の座標系１３８を有する。これらの座標系１３８及び１５２は、切除のための最適な位置が目標の上に決定されることができるように、位置合わせモジュール１３６、及び以下に記載される方法を使用して位置合わせされることができる。イメージングシステム１１０は、Ｘ線システム、ＣＴシステム等を含み得る。
【００２１】
１つの実施形態によれば、基準グリッド１６６が、胸郭（又は他の領域）に置かれ、透視画像とともに用いられる。グリッド１６６は、基板１５６を含むことができ、この基板は、その中に一体にされた１又は複数の放射線不透過性マーカ１５０のマトリックスを含む。グリッド１６６は、関心領域の体１６０の胸郭に取り付けられ得る（心臓手術では、グリッド１６６は、患者の左側に、心臓の上に置かれることができる）。グリッド１６６の基板１５６は、ウィンドウ１５４を形成し、このウインドウは、Ｘ線画像１３４内の位置を示すために、指標、例えば、英数字マーカ（数、文字、数と文字の行列の組み合わせ（例えばＢ５））でマークされることができる。
【００２２】
内視鏡画像１４２と術前画像１３５及び／又は術中３Ｄ画像１３４（ＣＴ血管造影又はＸｐｅｒ  ＣＴ血管造影）との間の関係は、既知の方法を使用して確立される。内視鏡１０２は、目標血管１３１を可視化するために動かされ、目標バイパス位置が内視鏡視野の中心に中心を置かれる。放射線不透過性グリッド１６６が胸郭の上に置かれる一方、内視鏡１０２は同じ位置に保たれる。Ｘ線イメージングが、内視鏡１０２とグリッド１６６との間の関係を確立するために実行される。内視鏡１０２及びグリッド１６６両方が画像１３４内で可視であるので、内視鏡座標系１５２とグリッド１６６との間の変換が見出されることができる。この関係及び内視鏡１０２を術前／術中３Ｄ画像に位置合わせすることによって実行される位置合わせを組み合わせることで、内視鏡画像１３４とグリッド１６６との間の関係が確立されることができる。
【００２３】
グリッド１６６の仮想重ね合わせ１０６が、画像処理モジュール１４８を使用して生成され得るとともに内視鏡画像１４２に置かれ得る。内視鏡画像１４２の上の仮想重ね合わせ１０６は、射影幾何学及び上述の確立された関係を使用してディスプレイ１１８に表示されることができる。仮想重ね合わせ１０６は、胸郭の異なる切除ポートを介した、例えば心臓の、異なる領域のアクセス性の直観的な視覚化を与える。切除が、肋骨の開き又は肋骨の持ち上げが必要でないように実行され、これは、特に、胸への外傷を減らす。グリッド１６６は、内視鏡画像１４２内で目標血管の位置を特定し、Ｘ線画像１３４に対して胸郭の上の基準グリッド１６６を確立し、及び基準グリッド１６６を使用して内視鏡画像１４２（目標血管）とＸ線画像１３４との間の関係を確立することによって、目標血管１３１に対する、ミニ開胸術等のための正確な又は最適な位置を確立することを助ける。最も適切な切除領域が次に、目標血管１３１にアクセスするために特定される。
【００２４】
ワークステーション１１２は、患者１６０の画像を見るためのディスプレイ１１８を含む又はディスプレイ１１８に結合される。ディスプレイ１１８は、ユーザが、ワークステーション１１２並びにそのコンポーネント及び機能、又はシステム１００内の任意の他の要素と情報をやりとりすることを可能にし得る。これは、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚装置、又はワークステーション１１２からのユーザフィードバック及びワークステーション１１２とのインタラクションを可能にする任意の他の周辺装置又は制御装置を含み得るインタフェース１２０によってさらに容易にされる。
【００２５】
図２を参照すると、概略図は、胸郭２０２に適用されたグリッド１６６を例示的に示している。肋骨郭２０４が参考のために示される。胸郭２０２の上の基準グリッド１６６は好ましくは、図示されるように、Ｘ線画像に現れる。グリッド１６６は好ましくは、グリッド１６６が動きを最小化するように胸郭２０２に確実に固定され得るように、粘着性基板１５６を含む。接着剤又はグリッド１６６を固定するための他の機構１５５、例えば、ベルト、ストラップ、テープ、面ファスナー装置等、が考えられる。基板１５６は、放射線不透過性の、部分的に放射線不透過性の又は非放射線不透過性の材料、インク等を含み得る。グリッド１６６は、基板１５６に取り付けられるとともに関心領域において胸郭２０２に適用される放射線不透過性マーカ１５０を含む。例えば、心臓手術に対して、グリッド１６６は、心臓の上に胸の左側の上に置かれることができる。グリッド１６６は、用途に応じてサイズ及び形状が変化されることができるウインドウ１５４を含む。グリッド１６６は、放射線不透過性又はＸ線可視の指標２０６でマークされ得る。指標２０６は、グリッド１６６の異なる場所を示すために、数、文字、数と文字の行列組み合わせ等を含み得る。
【００２６】
グリッド１６６は網状の形状に描かれるが、グリッドの形状は、同心円、複数の平行に交差する線を持つ１つの線、同心の長方形等を含み得ることが理解されるべきである。ウインドウ１５４は、解剖学的な目標にアクセスするために最良の機会を提供するように、事前に成形される又は配置され得る。例えば、グリッド１６６は、ウインドウ１５４を最適な場所により良く位置決めするために外部の解剖学的特徴（例えば、肋骨、胸骨等）の上につけられることができる位置設定ポイントを含み得る。ウインドウ１５４は、開けたアクセスの高い可能性が得られることができるアクセス位置を示し、これは仮想重ね合わせ画像を使用して直接確かめられる。
【００２７】
例示の手順の第１のステップでは、内視鏡１０２によって収集される内視鏡ビデオストリームと術前又は術中３Ｄ画像との間の関係が確立される。術前画像への内視鏡位置合わせは、既知の技法を用い得る。内視鏡１０２は次に、目標血管及び目標バイパス位置が（例えば、内視鏡視野の中心で）可視化されることができる位置に動かされる。第２のステップでは、放射線不透過性グリッド１６６が胸郭の上に置かれる一方、内視鏡１０２は同じ位置に保たれる。第３のステップでは、Ｘ線イメージングが、内視鏡１０２とグリッド１６６との間の関係を確立するために実行される。内視鏡１０２及びグリッド１６６の両方は、画像内で可視である。したがって、内視鏡座標系とグリッド１６６との間の変換が見出されれることができる。この関係及び第１のステップで実行された位置合わせを組み合わせて、内視鏡画像とグリッド１６６との間の関係が確立されることができる。第４のステップでは、内視鏡画像におけるグリッドの仮想重ね合わせが、射影幾何学及び確立された関係を使用して表示されることができる。
【００２８】
図３を参照すると、重ね合わせ画像３００が、心臓の内視鏡画像３０４に重ね合わされた動脈樹３０２を示す。選択された領域（長方形）３０６が、バイパスのために選択されている。この重ね合わせ画像３００は、第１のステップにおいて、例えば、内視鏡１０２（図１）によって収集される内視鏡ビデオストリームと、術前又は術中３Ｄ画像との間の関係が確立されるとき、生成され得る。
【００２９】
図４を参照すると、図３の画像３０４が、選択された領域３０６を含む切除領域４０２を可視化するために、内視鏡画像３０４の上のグリッド１６６の部分の仮想的な重ね合わせ４００を有して示される。グリッド１６６上の追加的なマーキング又は指標４０４が、適切な領域の位置を直接特定ために用いられることができる。１つの例では、ミニ開胸術が所望されることができ、矢印を伴う指標“Ｅ４”が選択された領域３０６を示すために用いられ得る。グリッド１６６の部分４０６は、解剖学的特徴と一致するようにカスタマイズ可能であり得ることが理解されるべきである。例えば、グリッド１６６は、肋骨、血管等の解剖学的特徴が仮想重ね合わせ４００を使用する内視鏡画像内において可視にされることができるように、肋骨、血管等の場所に従う部分を含み得る。仮想重ね合わせ４００は、グリッドウインドウ４０８に合う胸郭の異なる切除ポートを介して心臓の異なる領域のアクセス性の直観的な可視化を与える。したがって、切除が、この例では、肋骨の開き又は肋骨の持ち上げが必要ではなく、したがって胸の外傷を減らすように、実行されることができる。
【００３０】
図５を参照すると、１つの例示的な実施形態による心臓バイパス手術を行うための方法が描かれる。ブロック５０２では、手術のための内視鏡及び器具が胸腔に挿入される。ブロック５０４では、血管取り出しが行われる。これは、心臓の損傷した又は閉塞した血管を交換するのに用いられることになる適切な血管を識別するとともに取り除くことを含む。ブロック５０６では、位置合わせが胸腔の３Ｄ術前画像と胸腔の収集された内視鏡（術中）画像との間で実行される。位置合わせされた画像は好ましくは、単一の画像又は画像ストリームに融合される。これは、内視鏡画像への血管の仮想重ね合わせを含み得る。ブロック５０８では、３Ｄの重ね合わせが提供されると、目標血管が、内視鏡画像の心臓の上で位置を特定される。ブロック５１０では、内視鏡が、心臓の上の位置を特定された血管を中心に位置合わせするように、手又はロボットによって動かされる。ブロック５１２では、上述のような基準グリッドが、心臓（左の胸郭）の上に置かれる。
【００３１】
ブロック５１４では、Ｘ線画像が、基準グリッド及び好ましくは視野内の内視鏡位置とともに撮影される。Ｘ線画像は、２×２Ｄ又は３ＤＸ線であり得る。ブロック５１６では、内視鏡とグリッドとの間の関係が確立される。ブロック５１８では、基準グリッドが、内視鏡画像に投影される。ブロック５２０では、ウインドウが、肋骨又は他の障害の領域を避ける基準グリッド内で選択され、切除が目標領域にアクセスするために実行される。
【００３２】
図６Ａ−６Ｃを参照すると、図５に関して記載されたワークフローの関心ポイントを示す例示的な画像が描かれる。図６Ａでは、目標の解剖学的構造６０６を含む心臓６０４上の重ね合わせ画像６０２が、内視鏡画像６００に提供される。図６Ｂでは、「仮想切開部」６０８が、内視鏡画像６００の上に医師によって描かれ得る。医師は、内視鏡画像６００に（例えば、ディスプレイ画面に）マウス又は他の入力装置を用いて、彼又は彼女が行いたい切開部６０８の位置及び方向を、描くことができる。図６Ｃでは、基準グリッド１６６は、胸郭に置かれたとき、重ね合わせ画像６１２として投影され、関係（例えば、変換）が、Ｘ線画像座標フレームと内視鏡座標フレームとの間に確立される。この関係が確立されると、内視鏡画像の上に描かれた仮想切開部６０８は、前に取得されたＸ線画像６１０に重ね合わされることができる。前に取得されたＸ線画像６１０は、基準グリッド１６６の重ね合わせ６１２を含み、切開部が目標の解剖学的構造への最良のアクセスを与えるグリッド１６６の部分が選択されることができる。
【００３３】
図７を参照すると、他の例示的な実施形態が記載される。ブロック７０２では、手術のための内視鏡及び器具が胸腔に挿入される。ブロック７０４では、血管取り出しが別の手術によって行われる。ブロック７０６では、胸腔のＸ線画像が、目標血管の位置を特定するために撮影される。これは、目標血管８０２がＸ線画像８００に示される図８Ａに描かれる。ブロック７０８では、上述のような基準グリッドが、心臓（左の胸郭）の上に置かれる。ブロック７１０では、Ｘ線画像が、基準グリッド及び好ましくは視野内の内視鏡位置とともに撮影される。Ｘ線画像は、２Ｄ又は３ＤＸ線画像であり得る。ブロック７１２では、基準グリッドが、ブロック７１０で撮影されたＸ線画像の上に投影され、肋骨又は他の障害の領域を避ける基準グリッド内のウインドウを選択するために用いられる。切除が、目標領域にアクセスする又は目標領域を露出させるために実行されることができる。図８Ｂは、基準グリッド重ね合わせ８１２及びＸ線画像８１０の上に投影された目標領域８１４を有するＸ線画像８１０を示す。
【００３４】
冠動脈バイパス移植術では、目標冠動脈がしばしば、血管の狭細によってＸ線画像内で識別されることができる（図８Ａ参照）。この場合、放射線不透過性グリッドを含む画像（図８Ｂ）が、切開部が目標の解剖学的構造への最良のアクセスを与えるグリッドの部分を選択するために使用されることができる。目標血管がＸ線画像内で見ることができない場合には、技術分野で知られている方法を用いて、Ｘ線と（ＣＴ血管造影のような）他の３Ｄ術前画像との間の位置合わせ及び画像融合が、Ｘ線画像内で血管の位置を特定するのに役立つことができる。
【００３５】
本原理は、内視鏡誘導下低侵襲手術又は処置を含む様々な用途のために用いられ得る。これらの処置及び手術は、限定するものではなく、本原理は、例えば、心臓手術、低侵襲冠動脈バイパス移植術、心房中隔欠損症閉鎖術、弁形成／置換術、腹腔鏡手術、子宮摘出術、前立腺切除術、胆嚢手術、経管腔的手術（ＮＯＴＥＳ）、肺／気管支鏡手術、脳神経外科処置、ビデオ補助下胸部手術等に用いられ得る。
【００３６】
添付の請求項を解釈する際、
ａ）単語「有する」は、所定の請求項に記載されたもの以外の要素又は動作の存在を除外せず、
ｂ）要素に先行する単語「１つの（“ａ”又は“ａｎ”）」は、複数のこのような要素の存在を除外せず、
ｃ）請求項内の如何なる参照符号も、それらの範囲を限定せず、
ｄ）幾つかの「手段」は、同じアイテム又はハードウェア又はソフトウェア実施構造又は機能により表されてもよく、
ｅ）動作の特定の順序は、特に示されない限り必要とされることを意図されない、
ことが、理解されるべきである。
【００３７】
（説明用であり、限定的ではないことを意図される）内視鏡低侵襲手術のための誘導化切開計画のための好適な実施例が記載されているが、修正及び変形が、上記の教示を踏まえて当業者によりなされることができることが留意される。したがって、添付の請求項により説明されるようにここに開示された実施例の範囲内である変更が、開示された開示の特定の実施例においてなされることができると理解されるべきである。このように詳細を記載し、特に特許法により要求され、特許証により請求され、保護されることを望まれるものが、添付の請求項に記載される。
【図１】
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【図２】
2015523133.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015523133.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2015523133.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月13日(2015.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板であって、前記ウインドウは、そこから目標領域へのアクセスが決定され得るアクセス場所の選択を提供し、前記基板はネットを形成し、前記ネットの開口が前記ウインドウを形成する、基板；
少なくとも１つの分離した放射線不透過性マーカであって、前記少なくとも１つの分離した放射線不透過性マーカがＸ線画像内に可視であるように、前記基板の上面に取り付けられる、少なくとも１つの分離した放射線不透過性マーカ；
前記体に対する前記基板の動きを防ぐよう前記体と接触して前記基板を固定するように前記基板に結合される固定機構；を有する、
手術用基準装置。
【請求項２】
前記ネットは、メッシュ部分を含み、前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカは前記メッシュ部分の交差部に配置される、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項３】
前記固定機構は、接着剤を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項４】
前記固定機構は、ベルト又はストラップを含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項５】
前記基板は、放射線不透過材料を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項６】
前記基板は、前記ウインドウを識別するための１又は複数の指標を含む、
請求項１に記載の基準装置。
【請求項７】
前記１又は複数の指標は、Ｘ線画像内で可視である、
請求項６に記載の基準装置。
【請求項８】
解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するためのシステムであって：、
内部の解剖学的特徴の第１の画像を生成するように及び前記第１の画像内で前記解剖学的目標の位置を特定するように構成される、第１の画像化モダリティ；
体につけられる基準グリッドであって、前記基準グリッドは、前記体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含み、前記ウインドウは、そこから前記目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供し、前記グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、前記基板と一体にされる前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含む、基準グリッド；
前記グリッド及び前記解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するように構成される、第２の画像化モダリティ；
前記第１の画像を前記Ｘ線画像と位置合わせするように構成される、位置合わせモジュール；及び
前記解剖学的目標にアクセスするための最良のグリッドウインドウの選択を可能にするよう、前記グリッドをディスプレイの前記第１の画像に投影するように構成される、画像処理モジュール；を有する、
システム。
【請求項９】
前記第１の画像モダリティは、カメラを有する内視鏡を含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の画像は、前記内部の解剖学的特徴を含むＸ線画像を含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記解剖学的目標は、バイパス手術のための目標血管を含み、前記最良のグリッドウインドウは、前記バイパス手術中に肋骨を離す又は持ち上げることを回避するグリッドウインドウを含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記基準グリッドは、前記基準グリッドを前記体に接着するための接着剤を含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記Ｘ線画像内の前記解剖学的目標に対応するグリッドウインドウを識別するための前記グリッドの上の指標をさらに有し、
前記最良のグリッドウインドウは、前記解剖学的目標の真上のグリッドウインドウを含む、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
解剖学的目標に対するアクセス場所を選択するための方法であって：
内部の解剖学的特徴の第１の画像を取得するステップ；
前記第１の画像内において前記解剖学的目標の位置を特定するステップ；
前記基準グリッドを体につけるステップであって、前記基準グリッドは、前記体の外側部分に取り付けられるように構成されるウインドウのマトリックスを形成する基板を含み、前記ウインドウは、そこから前記解剖学的目標領域へのアクセスがなされ得るアクセス場所の選択を提供し、前記グリッドは、少なくとも１つの放射線不透過性マーカがＸ線画像内で可視であるように、前記基板と一体にされる前記少なくとも１つの放射線不透過性マーカを含む、ステップ；
前記グリッド及び前記解剖学的目標を含むＸ線画像を取得するステップ；
前記第１の画像を前記Ｘ線画像と位置合わせするステップ；及び
前記解剖学的目標にアクセスするためのグリッドウインドウを選択するため前記第１の画像に前記グリッドを投影するステップ；を含む。
方法。
【国際調査報告】
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