(57)【要約】固定の、既知の幾何形状及びサイズのルーメン内に配置された距離測定又はイメージングアセンブリの出力は、イアカナルのようなオブジェクトの３次元幾何形状及び寸法を決定するのに十分なデータを供給することができる。ルーメンの幾何形状及び寸法は、既知の幾何形状及び寸法のオブジェクトを測定又はイメージングすることによって決定又は測定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの既知の、固定幾何形状及び寸法のルーメンと、
前記ルーメン内を移動する距離測定又はイメージングアセンブリを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
アセンブリは、軸線方向に自由に運動及び自由に回転運動する請求項１記載の装置。
【請求項３】
アセンブリは、イメージングカテーテル又は内視鏡検査ユニットを有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
ルーメンの少なくとも一部分は、まっすぐな部分、曲がり部分、曲率を有する部分、又は、螺旋形状部分を有している請求項１記載の装置。
【請求項５】
装置の少なくとも一部分は、まっすぐな部分、曲がり部分、曲率を有する部分、又は、螺旋形状部分を有している請求項４記載の装置。
【請求項６】
装置は、２つ以上のルーメンを有しており、前記各ルーメンは、当該ルーメン内で移動する距離測定又はイメージングアセンブリを有している請求項１記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの固定の、既知幾何形状及び寸法のルーメンを有しており、該ルーメン内で距離測定又はイメージングアセンブリは移動することを特徴とする装置。
【請求項８】
少なくとも１つの既知の、固定幾何形状及び寸法のルーメンを有しており、前記ルーメンの少なくとも一部分は、まっすぐな部分、曲がり部分、曲率を有する部分、又は、螺旋形状部分を有しており、
前記ルーメン内で移動する距離測定又はイメージングアセンブリ、及び
前記アセンブリの出力を、前記ルーメンの既知の幾何形状及び寸法と相関する手段を有していることを特徴とする装置。
【請求項９】
イアカナル（外耳道）の少なくとも一部分の３次元デジタル表示を得る方法において、
既知の幾何形状及び寸法のルーメン、及び、当該ルーメン内で移動する距離測定又はイメージングアセンブリを有する装置を、関心領域内に挿入するステップ、
２回以上のメージャリング又はイメージング操作を実行するステップを有する
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
２回以上のメージャリング又はイメージング操作を実行するステップは、アセンブリをルーメン内に配置するステップを有する請求項９記載の方法。
【請求項１１】
アセンブリを装置内に配置するステップは、カテーテルをルーメン内で軸線方向に移動するステップ、及び
前記カテーテルを前記ルーメン内で任意に回転するステップ
を有する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
更に、２回以上のメージャリング又はイメージング操作を実行するステップに応答して、出力を生成するステップ、及び
前記出力をルーメンの既知の幾何形状及び寸法に相関するステップ
を有する請求項９記載の方法。
【請求項１３】
装置内でルーメンの３次元幾何形状及び寸法を決定する方法において、
未知の幾何形状及び寸法のルーメン及び当該ルーメン内を移動する距離測定又はイメージングアセンブリを有する装置を、既知の幾何形状及び寸法のオブジェクト内に挿入するステップ、
前記アセンブリを前記ルーメンから回転しながら引き出すステップ、
前記アセンブリが引き出されるに連れて、メージャリング又はイメージング操作を実行するステップ、
前記アセンブリから出力を形成し、前記出力を、前記オブジェクトの既知の幾何形状及び寸法に相関させるステップと、
前記ルーメンの幾何形状及び寸法を計算するステップ
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
オブジェクトの少なくとも一部分の３次元デジタル表示を得るための方法において、
既知の幾何形状及び寸法のルーメンと、当該ルーメン内を移動する距離測定又はイメージングアセンブリを有する装置を位置付けるステップ、
前記アセンブリが前記装置内に配置されるに連れて、前記メージャリング又はイメージング操作を実行するステップ
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
空間内の２つ以上の点の相対位置を得るための方法において、
既知の幾何形状及び寸法の固定コースに沿った位置で、距離測定又はイメージングからの各点の距離を測定するステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
３次元オブジェクトの幾何形状及び寸法の決定
発明の背景及び要約
ユーザのイアカナル（外耳道）内に部分的に、又は、全体的に装着される聴覚機器は、イアカナル（外耳道）内に快適に挿入及び保持することができるシェルを必要とする。現在、イアカナルの３次元幾何形状を得るために、ワックスモールドのような、極めて煩わしくて多大な労力を要する種々の技術が使われている。聴覚機器のシェルを製造するために、高速プロトタイプ及び製造技術がますます用いられており、イアカナル及び所望の何らかの周辺構造を直接デジタル表示、又は、たぶん、アウターイア（耳介）自体の表示を行う電子スキャンニング技術は、最も所望されている。
【０００２】
イアカナル及びアウターイア（耳介）のそのようなデジタル表示は、フレキシブルな距離測定又はイメージングアセンブリ、例えば、既知の幾何形状及びサイズのルーメン内で移動するイメージングカテーテル又は内視鏡検査ユニットを備えた装置を用いて達成される。この装置は、イアカナル内に挿入され、それから、アセンブリが軸線方向に再配置されるに連れて、一連のメージャリング又はイメージングプロセスが、おそらく、装置内で回転されて実行される。アセンブリの出力は、スキャンされた領域の幾何形状を再構成するための、ルーメンの幾何形状及び寸法と相関される距離のセットである。
【０００３】
図面の簡単な説明
図１は、耳、及び、当該イアカナル内に挿入される装置の周辺幾何形状及び寸法を決定するための装置を備えたイアカナル（外耳道）を示す図、
図２は、イアカナル内に挿入された装置と共にイアカナルの一部分を示す図、
図３は、機器、及び、機器のルーメンの３次元幾何形状及び寸法を決定するための装置を示す図、
図４は、歯のようなオブジェクトの３次元表示を形成することができる機器を示す図
である。
【０００４】
発明の説明
耳及びイアカナル１００の断面図が、図１に示されている。既知及び固定の幾何形状及び寸法のルーメン２２０を有する装置２００は、イアカナル１００内に配置され、その先端２１０は、鼓膜１１０のすぐ近くに達している。装置２００は、ポリカーボネートのような、光学的に透明で、硬質又は半硬質の、生物学的適合性の材料から製造するとよい。距離測定又はイメージングアセンブリ３００、例えば、イメージングカテーテル又は内視鏡検査ユニット（以後、「イメージングアセンブリ３００」）は、ルーメン２２０内に挿入され、ルーメン２２０内でルーメン２２０を通って移動する。軸線方向に自由に動くのに加えて更に、イメージングアセンブリ３００は、ルーメン２２０内で回転するようにしてもよい。
【０００５】
米国特許第６１３４００３号明細書に記載されているような方法及び装置を用いると、イメージングアセンブリ３００は、メージャリング又はイメージング機能を実行して、アセンブリ先端３１０（測定点）から、イアカナル１００（図２参照）の内壁１２０上の点４００までの距離に比例する出力を発生する。ルーメン２２０の幾何形状及び寸法、及び、ルーメン２２０内でのアセンブリ先端３１０の位置は既知であるので、先端３１０に対して相対的な点４００の位置は、アセンブリ３００の出力から決定することができる。
【０００６】
イアカナル１００の幾何形状及び寸法を再構成するために、内壁１２０の長さに沿った点のセットが必要である。所望ならば、イアカナル１００の外側の耳の部分である耳甲介１５０内に処理を続けてもよい。図２によると、アセンブリ３００の先端３１０は、装置の先端２１０から離れた位置に示されている。図に示されているように、アセンブリ３００の特定の回転方向が与えられると、イアカナル１００の内壁１２０上の点４００までの距離が、イメージングアセンブリ３００によって測定（又は、イメージング）される。イメージングアセンブリ３００が回転されると、内壁１２０の周囲の一連の点４１０が形成される。連続線４１０を含む点４００は、閉じた経路を示す必要はなく、イメージングアセンブリ３００が回転されると同時に引き動かされると、経路４１０は、ヘリカル乃至螺旋形状となる。
【０００７】
イメージングアセンブリ３００は、超音波、光学的コヒーレンストモグラフィ、又は、他の何らかの適切な技術を、アセンブリ３００からイアカナル１００の内壁１２０への距離を決定するのに使うことができる。米国特許第６１３４００３号明細書及び米国特許第５８３０１４５号明細書に記載されたカテーテルは、イメージングアセンブリ３００で使用するのに適している。
【０００８】
全イアカナル１００及び任意に耳甲介１５０の少なくとも１つの個所でのデータ点のセットは、各測定又はイメージングプロセス後のルーメン２２０内にイメージングアセンブリ３００を再配置することによって得られる。この再配置は、各測定後軸線方向にイメージングアセンブリ３００を動かし、場合によってはイメージングアセンブリ３００を回転することによって達成される。アセンブリ３００は、ルーメン２２０からステップ毎又は連続的に引き出して、スライスデータ又はヘリカルデータのどちらかを形成することができる。測定又はイメージングされた点の個数は、達成された解像度を決定し、データをスムージングし、連続表面を提供するのに補間を用いることができる。
【０００９】
イメージングアセンブリ３００からのローデータは、先端から、ルーメン２２０の長さに沿ったいくつかの点で直交方向に測定した内壁１２０までの距離である。イメージングアセンブリ３００の回転方向が、予め既知の３次元幾何形状及びルーメン２２０の寸法（及び、従って、ルーメン２２０内の何れかの点でのアセンブリ先端３１０の相対位置）と結合されると、各距離測定は、空間内の点に転換することができる（すなわち、ｘｙｚ座標又はそれ以外の適切な別の座標系で、原点は、場合によっては装置の先端２１０である）。転換は、マニュアルにより、又は、コンピュータプログラムの支援により行うことができる。
【００１０】
それ以外の点データは、順番に、アウトライヤ及び他の不所望な情報、例えば、ノイズを除去するように処理することができる。それ以外のデータは、イアカナル、耳甲介、他の解剖学的構造の３次元イメージを、完全に、又は、所望部分を示す。これは、順番に、２００１年６月２２日付米国特許出願公開第０９／８８７９３９号公報に記載されているようなラピッドプロトタイピング方法に供給してもよい。
【００１１】
装置２００は、円形横断面を有するようにしてもよく、異なった耳に適応させるために、種々異なったサイズ及び形状で提供するとよい。先端２１０は、閉じていても、又は、開いていてもよく、ルーメン２２０は、真っ直ぐな、曲がって（屈曲して）いる、螺旋状の、又は、湾曲（円形、楕円形、放物線状、又は他の形状）している部分を有していてもよい。付加的に、装置２００自体は（ルーメン２２０用のフレームワークが設けられている）、ルーメン２２０の形状に従って、真っ直ぐ、曲がり、螺旋、又は、湾曲（円形、楕円、放物線、又は、他の形状）の部分を有していてよい。
【００１２】
装置２００用に硬質材料を使う代わりに、装置２００は、患者の耳の形状に合わせて半硬質材料から製造してもよい。つまり、装置２００は、１つ以上のイメージングアセンブリ３００を支持することができるようにするために、１つ以上のルーメン２２０を有することができる。
【００１３】
ルーメン２２０の３次元幾何形状及び寸法は、既知の寸法のオブジェクトの測定又はイメージングによって決定される。例えば、イアカナル及び隣接するアウターイア（耳介）は、それぞれ、それらに付着した円筒形状体及び円錐状体（又は円錐台状体）に近似している。そのようなオブジェクト５００は、図３に示されている。オブジェクト５００の表面上の点は、イメージングアセンブリ３００の距離及び半径方向の配向を用いて逆向きに操作することによって、所定のｘｙｚ座標セットとして定義されるので、ルーメン２２０の幾何形状及び寸法を決定することができる。
【００１４】
ルーメン２２０の形状が与えられると、イメージングアセンブリ３００が完全に３６０°回転すると、データは、ルーメン２２０の螺旋部分２４０内の各点に対して形成され、測定及びイメージングが、その領域内で継続される。その場合、螺旋部分２４０内の、これらの各データ点は放棄することができる。択一的に、回転の所定の円弧部分を超過したり、又は、反射時に非連続性が生じた場合に、データ収集を中止することができる。イメージングアセンブリ３００によって検出される反射が、耳の耳甲介乃至碗状部分（イアカナル１００に対して外側の耳部分）の反射から外れるに連れて、反射時に非連続性が生じる。択一付加的に、アセンブリ３００は、全３６０°の一部分しか回転できないようにしてもよい。
【００１５】
幾何形状及び寸法を決定する方法は、何らかのオブジェクトで使用するとよい。測定が行われる既知点セットが与えられると、オブジェクトの３次元幾何形状及びサイズを決定することができる。上述のようなイアカナルの場合、既知の点セットは、既知の幾何形状及び寸法のルーメン２２０で得られる。歯のような、他のオブジェクトは、距離測定又はイメージングアセンブリをホールディング及びルーティングするためのチャネル又はルーメンを有する適切な装置又は機器が与えられると、測定又はイメージングすることができる。そのような機器６００の部分断面図は、図４に示されている。機器には、２つのアセンブリ６１０が、歯の半円の２つの側を測定又はイメージングするために設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】耳、及び、当該イアカナル内に挿入される装置の周辺幾何形状及び寸法を決定するための装置を備えたイアカナル（外耳道）を示す図
【図２】イアカナル内に挿入された装置と共にイアカナルの一部分を示す図
【図３】機器、及び、機器のルーメンの３次元幾何形状及び寸法を決定するための装置を示す図
【図４】歯のようなオブジェクトの３次元表示を形成することができる機器を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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