(57)【要約】【課題】手術前の外科処置プランに従って外科処置を効率よく実施するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】本発明のある種の実施形態は、患者の関心対象ボリュームの描出を含むデータ組（３００、４０２、４０４）の表示を提供する工程と、該データ組（３００、４０２、４０４）と連係して使用するための対話型ツール（４０６）を提供する工程と、該対話型ツール（４０６）及び該データ組（３００、４０２、４０４）の一部分との相互対話を許可する工程と、少なくともその一部で該相互対話に基づいて該データ組（３００、４０２、４０４）の一部分に対する影響の予測を形成する工程と、を含む外科処置プランニングを実行するための方法（２００、６００）を提供する。一実施形態では、本方法（２００、６００）はさらに、複数のツールタイプから対話型ツール（４０６）を選択する工程を含む。【選択図】図４
2007144178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科処置プランニングを実行するための方法（２００、６００）であって、
患者の関心対象ボリュームの描出を含むデータ組（３００、４０２、４０４）の表示を提供する工程と、
前記データ組（３００、４０２、４０４）と連係して使用するための対話型ツール（４０６）を提供する工程と、
前記対話型ツール（４０６）及び前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分との相互対話を許可する工程と、
少なくともその一部で前記相互対話に基づいて前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分に対する影響の予測を形成する工程と、
を含む方法（２００、６００）。
【請求項２】
複数のツールタイプから前記対話型ツール（４０６）を選択する工程をさらに含む請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項３】
前記データ組と連係して使用するための対話型ツール（４０６）を提供する前記工程は自動式で実行可能である、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項４】
前記対話型ツール（４０６）及び前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分との相互対話を許可する前記工程は自動式で実行可能である、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項５】
ユーザに対して、前記対話型ツール（４０６）及び前記データ組（３００、４０２、４０４）の前記部分との対話が許可されている、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項６】
前記予測は、前記ツール（４０６）のタイプ、前記ツール（４０６）の先端、前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分内の組織、前記ツール（４０６）の前記先端の温度、前記ツール（４０６）が前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分内にある時間、前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分内での前記ツール（４０６）の位置、並びに前記データ組（３００、４０２、４０４）の一部分を基準とした前記ツール（４０６）の角度のうちの少なくとも１つに基づいている、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項７】
前記データ組（３００、４０２、４０４）は放射線画像データ（４００）及び切り出し（５０２）を含む、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項８】
前記対話型ツール（４０６）がアブレーション・ツールである、請求項１に記載の方法（２００、６００）。
【請求項９】
プロセッサ（１０８）と、
患者の関心対象ボリュームを表すデータ組（３００、４０２、４０４）の受け取りが可能な、少なくともその一部を前記プロセッサ（１０８）上で実行できるアプリケーションと、
前記アプリケーションと一体化可能な対話型ツール（４０６）と、
を備える外科処置プランニングを実行するためのシステム（１００）であって、  前記患者の前記関心対象ボリュームに関わる医学的手技をプランニングするために、ユーザは前記アプリケーション及び前記対話型ツール（４０６）を介して前記データ組（３００、４０２、４０４）との相互対話を実行することが可能であるシステム（１００）。
【請求項１０】
前記アプリケーションは、予測の形成のために、少なくとも前記相互対話に基づいて前記対話型ツール（４０６）が前記関心対象ボリュームの少なくとも一部分にどの様な影響を及ぼすかを予測することが可能である、請求項９に記載のシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の実施形態は全般的には、外科的手技を容易にすることに関する。具体的には、ある種の実施形態は手術前の外科処置プランを作成して外科処置を効率よく実施するためのシステム及び方法を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
外科処置は関連するリスクを伴うことがある。したがって、臨床医と患者の双方にとってこうした外科処置リスクの規模と発生確率の両方を低減させることが望ましい。リスクを低減させるための一方法は、手術前プランニングを改善することであることがある。手術前プランニングが改善されると例えば、手技にかかる時間が短縮されることや、実施され得る侵襲的行為の数を減少させることができる。さらに、手術前プランニングが改善されると、外科処置用器材が通る可能性がある経路にある健全な高感受性の組織及び／または器官（例えば、血管や神経）に影響を及ぼす任意のリスクを低減させることができる。さらに、外科処置中には、患者への造影剤の投与など放射線画像の品質を向上させるためのある種の技法は利用することができない。したがって、外科医その他の臨床医はこうした技法をプランニング段階で利用して患者の解剖構造の特質をより十分に把握することがある。
【０００３】
しかし、手術前プランニングには時間がかかることがある。さらに臨床医は、手術前プランニングのための容易に取得可能な情報を提供してくれるツールを有しないことがある。臨床医は患者の放射線画像にアクセスできても、その画像は臨床医によるかなりの解析を要求することがある。放射線画像の手作業の解析は時間がかかると共にコストが高くつくことがある。さらに手作業の解析では、外科処置中などリアルタイムの相互対話が可能な電子的に利用可能なプランが得られないことがある。さらに、一般に２次元のみのディスプレイ上で３次元情報が臨床医に表示されているため、手作業の解析は困難となることがある。
【０００４】
手術前プランニングの改善を必要とする具体的な手技タイプの１つにアブレーションと呼ばれるものがある。アブレーションは腫瘍などの組織またはその一部分の任意の外科処置切除となし得る。アブレーションの一形態では、取り除こうとする組織内へのアブレーション・ツールの挿入が必要である。次いである時間期間にわたってアブレーション・ツール先端で高温を実現し、これによって組織を壊死させることができる。熱的アブレーションではその組織が本質的にボイルされることがあり、一方凍結アブレーションではその組織が凍結されて壊死させられる。各先端が様々な状況下で異なる量の組織を除去できるように様々なツール先端を利用可能とさせることがある。手術前プランニング中に臨床医が様々なアブレーション・ツールのボリュメトリック効果を見積もることは困難であることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、外科的手技に関連するリスクを低減させるための方法及びシステムに対する必要性が存在する。さらに、手術前プランニングの速度及び確度を改善する方法及びシステムに対する必要性が存在する。臨床的吟味のための手術前プランを自動で提供する方法及びシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある種の実施形態は、患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組の表示を提供する工程と、該データ組と連係して使用するために対話型ツールを提供する工程と、対話型ツール及びデータ組の一部分との相互対話を許可する工程と、少なくともその一部でその相互対話に基づいてデータ組の一部分に対する影響の予測を形成する工程と、を含む外科処置プランニングを実行するための方法を提供する。一実施形態では、本方法はさらに、複数のツールタイプから対話型ツールを選択することを含む。一実施形態では、その多種多様なツールタイプは複数のツール先端を含む。一実施形態では、データ組と連係して使用するための対話型ツールを提供する工程は自動式で実行可能である。一実施形態では、対話型ツール及びデータ組の一部分との相互対話を許可する工程は自動式で実行可能である。一実施形態では、その予測は後で取り出すようにして保存可能である。一実施形態では、ユーザは対話型ツール及びデータ組の当該部分と対話することが許可される。一実施形態では、ユーザは複数のツールタイプから対話型ツールを選択する。一実施形態では、その予測は、ツールのタイプ、ツールの先端、データ組の一部分内の組織、ツールの先端の温度、ツールがデータ組の一部分内にある時間、データ組の一部分内におけるツールの位置、データ組の一部分を基準としたツールの角度のうちの少なくとも１つに基づいている。一実施形態では、そのデータ組は放射線画像データ及び切り出し（セグメンテーション）を含む。一実施形態では、その対話型ツールはアブレーション・ツールである。一実施形態では、データ組の一部分は病巣を表すデータを含む。一実施形態では、その病巣は腫瘍を含む。
【０００７】
本発明のある種の実施形態は、プロセッサと、患者の関心対象ボリュームを表すデータ組の受け取りが可能な、少なくともその一部を該プロセッサ上で実行可能なアプリケーションと、該アプリケーションとの一体化が可能な対話型ツールと、を含む外科処置プランニングを実行するためのシステムを提供しており、この際にユーザは、アプリケーション及び対話型ツールの組を介してデータ組との相互対話を実行し、患者の関心対象ボリュームに関わる医学的手技をプランニングすることが可能である。一実施形態では、そのデータ組は切り出しを含む。一実施形態では、その切り出しは、病巣、器官及び組織タイプのうちの少なくとも１つに対応する。一実施形態では、そのデータ組は少なくとも３次元情報を含む。一実施形態では、その対話型ツールは複数のツールを含む。一実施形態では、そのアプリケーションは、予測を形成するように少なくともこの相互対話に基づいて対話型ツールによる関心対象ボリュームの少なくとも一部分に対する影響の程度を予測することが可能である。一実施形態では、その予測は、ツールのタイプ、ツールの先端、関心対象ボリュームの一部分内の組織、ツールの先端の温度、ツールが関心対象ボリュームの一部分内にある時間、関心対象ボリュームの一部分内のツールの位置、関心対象ボリュームの一部分を基準としたツールの角度のうちの少なくとも１つに基づいている。一実施形態では、その対話型ツールはアブレーション・ツールを含む。
【０００８】
本発明のある種の実施形態は、患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組の表示を提供する提供ルーチンと、データ組と連係して使用するための対話型ツールを提供する提供ルーチンと、対話型ツール及びデータ組の一部分との相互対話を許可する許可ルーチンと、少なくともその一部でその相互対話に基づいてデータ組の一部分に対する影響の予測を形成する形成ルーチンと、を含むコンピュータ向けの命令組を含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体を提供する。一実施形態では、その命令組はさらに、複数のツールタイプから対話型ツールを選択するための選択ルーチンを含む。一実施形態では、データ組と連係して使用するための対話型ツールを提供する該提供ルーチンは自動式で実行可能である。一実施形態では、対話型ツール及びデータ組の一部分との相互対話を許可する許可ルーチンは自動式で実行可能である。一実施形態では、その予測は後で取り出すようにして保存可能である。一実施形態では、その予測は、ツールのタイプ、ツールの先端、データ組の一部分内の組織、ツールの先端の温度、ツールがデータ組の一部分内にある時間、データ組の一部分内におけるツールの位置、及びデータ組の一部分を基準としたツールの角度のうちの少なくとも１つに基づいている。一実施形態では、そのデータ組は放射線画像データ及び切り出しを含む。一実施形態では、その対話型ツールはアブレーション・ツールである。一実施形態では、データ組の一部分は病巣を表すデータを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述した要約、並びに本出願のある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。本発明の例証を目的として、図面ではある特定の実施形態を示している。しかし、本発明は添付の図面に示した配置や手段に限定するものではないことを理解すべきである。さらに、幾つかの図は、１つまたは複数の実施形態による本発明の方法及びシステムに関連する種類のディスプレイ及び／または出力の表示としていることがある。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による外科処置プランニングを実行するためのシステム１００を表している。システム１００は、１つまたは複数の通信リンク１０４を介して画像処理サブシステム１１６及び／または記憶装置１１４と通信可能にリンクさせた画像作成サブシステム１０２を含むことがある。記憶装置１１４などの１つまたは複数の構成要素は例えば、システム１００から省略されることがある。１つまたは複数の構成要素は例えば、様々な形態で統合されることや、様々な形態で複数の構成要素にわたって分散させることがある。
【００１１】
画像作成サブシステム１０２は、患者の関心対象ボリュームに対応する２次元、３次元及び／または４次元データを作成することが可能な任意の放射線学システムとすることができる。患者の関心対象ボリュームは、組織、器官、体液、病巣（例えば、腫瘍、膿瘍、嚢腫、など）及び／またはその他を含むことがある。画像処理サブシステム１０２の幾つかのタイプには、例えばコンピュータ断層（ＣＴ）、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）、Ｘ線、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、トモシンセシス（ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）及び／またはその他が含まれる。ＣＴなどの撮像モダリティは例えば、患者に対して造影剤を投与することによって強調させることがある。画像作成サブシステム１０２は、通信リンク１０４を介して記憶装置１１４及び／または画像処理サブシステム１１６に伝達され得る画像に対応した１つまたは複数のデータ組を作成することがある。
【００１２】
記憶装置１１４は、画像作成サブシステム１０２によって作成されたデータ組（複数のこともある）を保存することが可能である。記憶装置１１４は例えば、ＰＡＣＳ記憶装置、光学媒体記憶装置、磁気媒体記憶装置、半導体記憶装置、長期記憶装置、短期記憶装置及び／またはその他などのディジタル式記憶装置とすることがある。記憶装置１１４は例えば、画像作成サブシステム１０２や画像処理サブシステム１１６と一体化させることがある。記憶装置１１４は例えば、ローカルに配置させることや、リモートに配置させることがある。記憶装置１１４は例えば、永続的とすることや、一時的とすることがある。
【００１３】
画像処理サブシステム１１６はさらに、メモリ１０６、プロセッサ１０８、ユーザインタフェース１１０及び／またはディスプレイ１１２を含むことがある。画像処理サブシステム１１６の様々な構成要素は通信可能にリンクさせることがある。例えばプロセッサ１０８とメモリ１０６など構成要素のうちの幾つかを一体化させることがある。画像処理サブシステム１１６は患者の関心対象ボリュームに対応するデータを受け取ることがある。データは例えばメモリ１０６内に保存されることがある。
【００１４】
メモリ１０６は、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、コンパクト記憶装置、フラッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、読み取り専用メモリ、電気的消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ及び／またはその他のメモリなどのコンピュータ読み取り可能なメモリとすることがある。メモリ１０６は、例えば複数のメモリを含むことがある。メモリ１０６は例えば、データを一時的に保存できることや、永続的に保存できることがある。メモリ１０６は、例えばプロセッサ１０８による読み取りが可能な命令の組の保存を可能とさせることがある。メモリ１０６はさらに、例えば画像作成サブシステム１０２によって作成されたデータの保存を可能とさせることがある。メモリ１０６はまた、例えばプロセッサ１０８によって作成されたデータの保存を可能とさせることがある。
【００１５】
プロセッサ１０８は中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ及び／またはその他とすることがある。プロセッサ１０８は例えば、複数のプロセッサを含むことがある。プロセッサ１０８は一体化させた１つの構成要素とすることや、例えば様々な箇所に分散させることがある。プロセッサ１０８は例えば、あるアプリケーションの実行を可能とさせることがある。プロセッサ１０８は例えば、本発明による方法２００などの方法の実行を可能とさせることがある。プロセッサ１０８は例えば、ユーザインタフェース１１０からの入力情報を受け取ること、並びにディスプレイ１１２による表示が可能な出力を作成することを可能とさせることがある。
【００１６】
ユーザインタフェース１１０は、例えばユーザから画像処理サブシステム１１６への情報の伝達が可能な任意のデバイス（複数のこともある）を含むことがある。ユーザインタフェース１１０は、マウス、キーボード及び／またはユーザの指令を受け取ることが可能な別の任意のデバイスを含むことがある。例えばユーザインタフェース１１０は、例えば音声認識、運動トラッキング及び／またはアイ（ｅｙｅ）トラッキング機能を含むことがある。ユーザインタフェース１１０は、例えばディスプレイ１１２などの別の構成要素に組み入れられることがある。一例として、ユーザインタフェース１１０は、例えば接触応答性のディスプレイ１１２を含むことがある。ユーザインタフェース１１０を介してユーザに対して例えば、プロセッサ１０８上で実行させるアプリケーションと対話することを可能にさせることがある。ユーザインタフェース１１０を介してユーザに対して例えばメモリ１０６内に保存可能なデータ組との対話を可能にさせることがある。ユーザインタフェース１１０を介してユーザに対して例えば、ディスプレイ１１２上で表示可能な画像と対話することを可能にさせることがある。
【００１７】
ディスプレイ１１２は、ユーザへの視覚的情報の伝達が可能な任意のデバイスとすることがある。例えば、ディスプレイ１１２は、陰極線管、液晶ダイオード・ディスプレイ、発光ダイオード・ディスプレイ、プロジェクター及び／またはその他を含むことがある。ディスプレイ１１２は、例えば画像処理サブシステム１１６によって作成された放射線画像及びデータの表示を可能とさせることがある。ディスプレイは２次元的とすることがあるが、シェーディング、色付け及び／またはその他を通じて３次元情報の指示を可能とさせることもある。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による外科処置プランニングを実行するための方法２００の流れ図を表している。方法２００の工程は例えば図示したのとは別の順序で実行されることがある。方法２００の少なくとも幾つかの工程は例えば、同時または実質的に同時に実行されることがある。さらに、方法２００の幾つかの工程は例えば省略されることがある。本方法の工程は例えばコンピュータ読み取り可能な媒体上にある命令の組を実行するコンピュータ及び／または別のプロセッサ（図１のプロセッサ１０８など）によって実行されることがある。さらに、方法２００の幾つかの工程は、以下に記載する方法６００の同様の工程との置き換え、並びにその逆の置き換えを行うことができる。
【００１９】
工程２０２では、患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータがディスプレイに提供される。例えばデータは、ディスプレイ（例えば、ディスプレイ１１２）上への表示のために提供されることがある。例えばデータは、放射線撮像（例えば、画像作成サブシステム１０２）により作成されることがあり、また患者内の関心対象ボリュームを表す情報を含むことがある。データは例えば、２次元、３次元及び／または４次元情報を包含することがある。データは、例えばアキシャル像、コロナル像、サジタル像及び／または斜方向像など、関心対象ボリュームに関する１つまたは複数の像を含むことがある。データは例えば、臨床医が２次元、３次元及び／または４次元で外科的手技をプランニングするかつ／または視覚化するのに役立てることがある。例えばデータは、介入する放射線医など介入する臨床医が介入的手技をプランニングするのに役立つことがある。
【００２０】
一旦図３を見ると、本発明の一実施形態による切り出しを含む画像３００の一例を表している。データは例えば、放射線撮像システムからのデータ及び追加的なデータを含むことがある。一実施形態では、データは放射線画像３００内に表示された生物学的構造に関する切り出し３０４を含む。切り出し３０４は例えば、様々な生物学的構造を指示する形状または形態を含むことがある。例えば、切り出し３０４は、腫瘍などの病巣に関する輪郭形態を含むことがある。切り出し３０４は例えば、血管及び／または神経などの器官やその他の組織を指示する形態を含むことがある。
【００２１】
放射線画像データ３００は、切り出し３０４に適した一部分を含んだ患者の解剖構造を包含することがある。さらに、関心対象ボリューム３０２の内部に切り出し３０４が表示される。切り出し３０４は例えば図１に示したプロセッサ１０８などのプロセッサ上で動作するアプリケーションにより作成されることがある。切り出し３０４は、例えば器官、組織及び／または病巣（例えば、腫瘍、嚢腫、その他）など様々な生物学的構造の形態を示すことがある。患者に対して例えば造影剤などの撮像強調剤を投与することによって、画像作成中の切り出し３０４の処理が容易となることがある。
【００２２】
切り出し３０４は例えば、ピクセル及び／またはボクセルの変動する強度特性に基づいて形成されることがある。ピクセル及び／またはボクセルの強度特性に基づいて、例えば様々な組織、体液及び／または器官タイプが特定されることがある。骨などの組織タイプは例えば、ピクセル及び／またはボクセルに対して骨に関連付けされたレンジ域内の強度特性を有させることがある。神経などの別の組織タイプは例えば、ピクセル及び／またはボクセルに対して神経に関連付けされたレンジ域内の強度特性を有させることがある。様々な解剖構造に関連付けされた強度特性を変更するために、例えば撮像前の患者への造影剤の投与など様々な技法が利用されることがある。造影剤は、様々な解剖構造の強度特性の区別を容易にできるように強度特性を変更するために有用である。換言すると、関連付けされた強度特性に基づくと例えば、造影剤を用いない場合の患者の画像と比べて、造影剤を用いた場合に患者の画像内の様々な解剖構造を区別することがより容易になることがある。
【００２３】
ピクセル及び／またはボクセルに関連付けされた予想強度特性に基づくと、画像の様々な部分のフィルタ処理が可能となり得る。例えば、ある種の解剖構造部分が切り出し対象でない場合、その部分をフィルタ処理することがある。例えば、筋肉組織、骨、血管、神経及び／またはその他がフィルタ処理され、例えば腫瘍などの病巣を残すことがある。別法として、関連付けされた強度特性に基づいた切り出しのために、例えば解剖構造部分が選択されることがある。関連付けされた強度特性に基づいた切り出しのために、例えば血管が選択されることがある。
【００２４】
選択が終わると、例えば解剖構造の一部分が切り出されることがある。切り出し３０４を形成するような例えばエッジ検出など、切り出しのための様々な技法が使用されることがある。切り出し３０４は例えば、２次元、３次元及び／または４次元で実行されることがある。切り出し３０４は例えば、２次元的、３次元的及び／または４次元的とすることがある。例えば、切り出し３０４に伴って追加の処理及び相互対話が実行されることがある。この切り出し３０４は例えば、メモリ（例えば、メモリ１０６など）内に別のデータ組として保存可能とすることや、放射線画像データと一体化及び／または関連付けすることがある。
【００２５】
図２に戻ると、工程２０４では、データ組（例えば、放射線画像データ３０２や切り出し３０４）と連係して使用するための対話式ツールが提供される。対話式ツールは、ユーザの対話の相手方となり得る１つまたは複数のツールとすることがある。例えば、ユーザインタフェース（ユーザインタフェース１１０など）を介してユーザが対話式ツールを選択することがある。
【００２６】
一旦図４を見ると、本出願の一実施形態によるデータ及び対話式ツール４０６を表示しているアプリケーション表示４００の一例を表している。対話式ツール４０６の選択は例えば、アイコン、メニュー、フロート式メニュー、コンテキストメニュー及び／またはその他を通じて提供されることがある。対話式ツール４０６は例えば、多種多様なツールを含むことがある。対話式ツール４０６は例えば、ユーザにより選択可能な１つまたは複数のツールを含むことがある。対話式ツール４０６は例えば、選択用の１つまたは複数のツール先端を有することがある。ツール先端は、多種多様なサイズ、形状、直径及び／またはその他を有することがある。ツール先端は、３次元ボリュームに対してある特定の方式で影響を及ぼすことがある。対話式ツール４０６はさらに、ツール温度、ツール吸引（ｓｕｃｔｉｏｎ）、ツールの作動時間及び／またはその他などの別の編集可能パラメータを有することがある。一実施形態では、その対話式ツール４０６は多種多様なツール先端を備えたアブレーション・ツールである。各ツール先端は周囲の解剖構造に様々な方式で影響を及ぼすことがある。
【００２７】
図２に戻ると、工程２０６では、対話式ツール（ツール４０６など）に指令するユーザとデータ組（放射線画像データ３０２や４０２及び／または切り出し３０４や４０４など）との間の相互対話が許可される。ユーザは例えば、対話式ツール及びデータ組と２次元、３次元及び／または４次元で対話することがある。ユーザは例えば、位置対話式ツールを位置決めすること及び／または対話式ツールを作動することが可能である。対話式ツールがアブレーション・ツールである場合、ユーザは例えば、放射線画像データ（例えば、３０２／４０２）及び／または切り出し（例えば、３０４／４０４）の内部にツール先端を位置決めすることが可能である。満足な位置になった後に、次いでユーザは例えばアブレーション・ツールを作動させ、これによりツール先端によって熱が提供されるようなシミュレーションを生じさせることがある。
【００２８】
アプリケーションは、例えばユーザの相互対話を記録し、この相互対話を外科処置プランニング解析の一部としてメモリ内に保存することが可能である。ユーザは例えば、相互対話の追加や除去、さもなければ修正によって外科処置プランニング解析を編集することが可能である。外科処置プランニング解析は例えば、別のデータ組として後で使用するためにメモリ内に保存可能とさせることや、元になる放射線画像及び／または切り出しと一体化及び／または関連付けされることがある。
【００２９】
例えば相互対話は、ベクトルベースの軌道として保存されることがある。軌道は、介入する放射線医などのユーザが、大きな解剖構造を避けながらアブレーション・ツールなどの対話式ツールを挿入するための効率のよい経路を視覚化するのに役立つことがある。この軌道は、例えばリアルタイムでかつ／または別の方式でユーザに戻すように表示されることがある。
【００３０】
工程２０８では、ユーザ相互対話に基づいた予測が形成される。予測は例えば、対話式ツールのタイプ（例えば、アブレーション・ツール）、対話式ツール用のツール先端のタイプ、相互対話の性質、対話式ツール及び／またはツール先端の加熱、その解剖構造領域を基準としたツールの位置、その解剖構造領域を基準としたツールの角度、ツールの作動時間、対話領域の解剖構造のタイプ、及び／またはその他に基づくことがある。例えば、アブレーション型ツールは、あるタイプの解剖構造を別のタイプの解剖構造と比べてより迅速かつ効果的に焼解させることがある。例えば、アブレーション型ツールのツール先端がより大きいと、解剖構造のより大きな領域を焼解させることがある。アプリケーションはこれら様々なファクターの一部またはすべてを認識すること、並びにこれに応じて患者の解剖構造が提示した相互対話にどのように応答するかを予測することが可能である。さらにアプリケーションは、メモリ内に予測を保存することが可能である。さらに予測は、ユーザに戻すように表示可能とさせることがある。予測フィードバックは例えば、ユーザに対してリアルタイムで表示されることがある。アプリケーションは予測を、例えば外科処置プランニング解析の一部として記録し保存することや、例えば別のデータ組として保存することがある。ユーザは例えば、予測の追加や除去さもなければ修正によって、外科処置プランニング解析を編集することが可能である。
【００３１】
一旦図５を見ると、本発明の一実施形態による予測形成５００の一例を表している。切り出し５０２が表示されている。この切り出し５０２は例えば、腫瘍の切り出しとすることがある。さらに、ユーザ相互対話に基づいた多数の様々な予測５０４が表示される。各予測５０４は、アブレーション・ツールなどの対話式ツールとのユーザ相互対話から得られることがある。対話式ツールは、例えば多種多様なツール先端を有することがあり、したがって例えば多種多様な予測５０４が得られることになる。予測５０４はユーザに対して表示され、さらに例えば外科処置プランニング解析として保存されることがある。
【００３２】
図２に戻り、図示した例では、方法２００は以下の方式で実行されることがある。患者は、アブレーション（例えば、熱的アブレーションや凍結アブレーション）を介した除去を要する腫瘍を有している。工程２０２では、アプリケーションは腫瘍を含んだ患者の解剖構造のデータ、並びに対応する腫瘍の切り出しを表示する。患者のＣＴ画像は、患者に造影剤が受け入れられた後に３次元で事前に作成されたものである。この画像は記憶装置（記憶装置１１４など）に転送され、アプリケーションを実行するプロセッサ（プロセッサ１０８など）によって取り出されたものである。このアプリケーションは、非腫瘍解剖構造部分をフィルタ処理する撮像プロトコルによって、ボクセルの対応する強度特性に基づいて腫瘍を切り出すことができている。次いで、腫瘍組織に対してエッジ検出アルゴリズムを用いて形状が当てはめられる。この切り出しはアプリケーションを介してユーザに対して表示される。
【００３３】
工程２０４では、ユーザに対して対話式メニューを介して多種多様なツール先端を備えた対話式アブレーション・ツールが提供される。ツール先端はサイズ及び形状が様々な範囲に及ぶ。ユーザは、一度に１つのツール先端を選択することがある。ユーザはユーザインタフェース（ユーザインタフェース１１０など）を介してツール先端を選択する。
【００３４】
工程２０６では、ユーザは、アブレーション・ツール及び選択したツール先端を用いて放射線画像データ及び腫瘍の切り出しと対話する。ユーザは、ユーザインタフェース（ユーザインタフェース１１０など）を介して画像及び切り出しと対話する。ユーザがアプリケーション内のデータと対話すると、その相互対話は外科処置プランニング解析の一部として記録される。アブレーション・ツールが非腫瘍解剖構造内を横切って腫瘍に到達すると、その相互対話が記録される。アブレーション・ツール先端が腫瘍の領域に入った後、ユーザはさらに、アブレーション・ツール先端を加熱させるように指示することによってデータと対話する。ユーザは例えば、ツール先端の加熱を、例えばマウス操作デバイスのクリックによって指示することがある。
【００３５】
工程２０８では、工程２０６の相互対話に基づいた予測を形成させる。この具体例では、アプリケーションは、そのデータと対話しているユーザにできるだけ多くのリアルタイム・フィードバックを提供するように設計されている。したがって、相互対話が終わるごとに、予測が作成されてユーザにリアルタイムで表示が戻される。したがって、先端が高温でない間にアブレーション・ツールが非腫瘍組織内を横切る度ごどに、その相互対話によって非腫瘍組織がどのように影響されたかに関する予測結果が（ツール先端のサイズ及び形状、並びに周囲の解剖構造に基づいて）計算されると共に、ユーザにリアルタイムで表示が戻される。腫瘍の領域内部でアブレーション・ツールを加熱させる度ごとに、（ツール先端サイズ、ツール先端形状、ツール先端温度、ツール先端の加熱時間及び腫瘍のタイプに基づいて）予測が計算されると共に、ユーザにリアルタイムで表示が戻される。次いでユーザは、例えば臨床目的に従った予測の追加、削除及び／または修正によって記録の際にその予測を編集することがある。相互対話に基づいた予測の組は外科処置プランニング解析として保存可能であり、これは後の時点（例えば外科処置中や外科処置の直前など）で取り出すことができる。
【００３６】
図６は、本発明の一実施形態による自動化外科処置プランニングを実行するための方法６００を表している。方法６００の工程は例えば図示したのとは別の順序で実行されることがある。方法６００の少なくとも幾つかの工程は例えば、その一部が同時に実行されることがある。さらに、方法６００の幾つかの工程は例えば省略されることがある。本方法の工程は例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体上にある命令の組を実行するコンピュータ及び／または別のプロセッサ（図１のプロセッサ１０８など）によって実行されることがある。さらに、方法２００の幾つかの工程は、方法６００の同様の工程で置き換えること、またこの反対に置き換えることができる。
【００３７】
工程６０２では患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組がディスプレイに提供される。工程６０２は例えば、工程２０２と同様とすることがある。
【００３８】
工程６０４では、データ組と対話するためのツールが自動的に選択される。多くの点において、工程６０４は工程２０４と同様とすることがある。しかし、多種多様なファクターに基づいて、例えばアプリケーションによってツールが自動選択されることがある。例えば、腫瘍がアブレーション（例えば、熱的アブレーションや凍結アブレーション）を介した除去を要する場合、腫瘍を実質的に除去するのに必要なアブレーションの回数が最小限となるようにアブレーション・ツール先端のサイズ及び形状が選択されることがある。別の例では、腫瘍組織内への計画進入経路に沿った非腫瘍組織に対する潜在的な影響に基づいて、ツール先端のサイズ及び形状が自動的に選択されることがある。ユーザは対話式ツールの自動選択を無効にさせることや、さもなければ例えば対話式ツールの自動選択で使用される規則を手直しすることが可能である。
【００３９】
工程６０６では、選択されたツールがデータ組と自動で対話する。多くの点において、工程６０６は工程２０６と同様とすることがある。しかし、例えば多種多様なファクターに基づいてアプリケーションを介して、ツールがデータ組と自動で対話することがある。例えば、腫瘍がアブレーション（例えば、熱的アブレーションや凍結アブレーション）を介した除去を要する場合、腫瘍のある具体的な領域内への効率のよい経路に沿った非組織解剖構造を通過するようにアブレーション・ツールをガイドすることがある。適所に来た後で、効率に基づいて自動的に計算した持続時間にわたってそのツールを自動的に作動状態とさせることがある。ユーザは、対話式ツールの自動選択を無効にさせることが可能であり、さもなければ例えば対話式ツールの自動選択で使用される規則を手直しすることが可能である。例えばユーザは、自動化アルゴリズム（複数のこともある）に別のファクターの決定を許可しながら、ツール先端サイズ及び／またはツール先端温度などのある種のパラメータを抑制することが可能である。相互対話はメモリ内に保存されること、及び／または外科処置プランニング解析の一部として保存されることがある。相互対話は例えば、相互対話の追加や除去、さもなければ修正によってユーザ及び／または自動プランニング・アルゴリズムによってさらに編集されることがある。
【００４０】
工程６０８では、相互対話に基づいて予測が形成される。工程６０８は例えば、工程２０８と同様とすることがある。方法６００は工程６０４及び／または６０６まで自動的にループバックし、例えばある具体的な自動化プランニング及び予測処理が完了するまで継続することがある。予測は、メモリ内に保存されること、及び／または外科処置プランニング解析の一部として保存されることがある。予測は例えば、予測の追加、除去及び／または修正によってユーザ及び／または自動プランニング・アルゴリズムによってさらに編集されることがある。
【００４１】
図示した例では、方法６００は次の方式で実行されることがある。患者は、アブレーション（例えば、熱的アブレーションや凍結アブレーション）を介した除去を要する腫瘍を有している。工程６０２では、アプリケーションは腫瘍を含んだ患者の解剖構造のデータ、並びに対応する腫瘍の切り出しを表示する。患者のＣＴ画像は、患者に造影剤が受け入れられた後に３次元で事前に作成されたものである。この画像は記憶装置（記憶装置１１４など）に転送され、アプリケーションを実行するプロセッサ（プロセッサ１０８など）によって取り出されたものである。このアプリケーションは、ボクセルの対応する強度特性に基づいて非腫瘍解剖構造部分をフィルタ処理する撮像プロトコルによって腫瘍を切り出すことができている。次いで、腫瘍組織に対してエッジ検出アルゴリズムを用いて形状が当てはめられる。この切り出しはアプリケーションを介してユーザに対して表示される。
【００４２】
工程６０４では、本システムは、腫瘍（例えば、切り出し）の認知サイズに基づいて腫瘍を効率よく除去できるアブレーション・ツール先端を自動で選択する。ユーザはツール先端の選択の確認を求められ、次いでユーザは対話式ツールの自動選択を確認する。この例では、アブレーション・ツールのすべての相互対話について同じサイズのツール先端及び形状が使用されることになる。
【００４３】
工程６０６では、アプリケーションは、放射線画像データ、並びにアブレーション・ツール及び選択したツール先端を用いた腫瘍の切り出しと自動で対話する。アプリケーションがデータと対話すると、その相互対話は外科処置プランニング解析の一部として記録される。アブレーション・ツールが非腫瘍解剖構造を横切って腫瘍に到達すると、その自動相互対話が記録される。アブレーション・ツール先端が腫瘍の領域に入った後、アプリケーションはさらに、ある指定の持続時間及び温度にわたってアブレーション・ツール先端を加熱させるように指示することによってデータと対話する。
【００４４】
工程６０８では、工程６０６で実施した自動相互対話に基づいて予測が形成される。例えば、ツールが画像データ内を通過する度ごと、かつアブレーション・ツールが腫瘍の領域の内部で加熱を受ける度ごとに、（ツール先端サイズ、ツール先端形状、ツール先端温度、ツール先端の加熱時間、及び腫瘍のタイプに基づいて）予測が計算される。この例では、腫瘍が実質的にアブレーションされ終わるまで、ディスプレイは事実上更新されない。したがって、腫瘍ボリューム（例えば、切り出し）がアブレーションされ終わるまで、方法６００は工程６０６にループバックして追加の反復が実施される。すべての反復を実施し終わった後、計算されかつ記録された予測のすべてを指示するようにディスプレイが更新される。次いでユーザは、例えば臨床目的に従った予測の追加、削除及び／または修正によって、記録後の予測を編集することがある。例えばユーザは、例えば方法２００の後続の反復を実施することがある。相互対話に基づいた予測の組は外科処置プランニング解析として保存可能であり、これは後の時点（例えば外科処置中や外科処置の直前など）で取り出すことができる。
【００４５】
一実施形態では、画像処理サブシステム１１６は、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、コンパクト記憶装置、フラッシュ・メモリ及び／またはその他のメモリ（例えば、メモリ１０６）などのコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。この媒体は、メモリ１０６、プロセッサ１０８、記憶装置１１４内にあること、及び／または別のシステム内にあることがある。この媒体は、コンピュータやその他のプロセッサによって実行が可能な命令の組を含むことがある。上に記載した提供、表示、相互対話、選択、自動化及び予測の各機能は、コンピュータ読み取り可能な媒体上の命令として実現させることができる。例えばこの命令組は、患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組の表示を提供する提供ルーチンを含むことがある。さらにこの命令組は、データ組と連係して使用するための対話式ツールを提供する提供ルーチンを含むことがある。さらにこの命令組は、対話式ツール並びにデータ組の一部分との相互対話を許可する許可ルーチンを含むことがある。一実施形態では、ユーザとの相互対話が許可される。別の実施形態、相互対話が自動で進行することが許可される。さらにこの命令組は、少なくともその一部でその相互対話に基づいてデータ組の一部分に対する影響の予測を形成する形成ルーチンを含むことがある。一実施形態では、その命令組は、複数のツールタイプから対話式ツールを選択するための選択ルーチンを含むことがある。一実施形態では、そのツールは自動で選択されることがある。
【００４６】
したがって、本出願の実施形態は、外科的手技に関連するリスクを低減させるための方法及びシステムを提供する。さらに、本出願の実施形態は、手術前プランニングの速度及び確度を改善する方法及びシステムを提供する。さらに、本出願の実施形態は、臨床的吟味のための手術前プランを自動で提供する方法及びシステムを提供する。
【００４７】
本発明に関してある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であると共に、等価物による置換が可能であることは当業者であれば理解するであろう。さらに、多くの修正形態により、本発明の趣旨を逸脱することなく具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させることができる。例えば、ソフトウェア、ハードウェア、あるいはこれらを混合したものによって機能を実現することができる。したがって、開示した特定の実施形態に本発明を限定しようという意図ではなく、本発明は添付の特許請求の範囲の域内に入るすべての実施形態を包含するように意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態による外科処置プランニングを実行するためのシステムの図である。
【図２】本発明の一実施形態による外科処置プランニングを実行するための方法を表した図である。
【図３】本発明の一実施形態による切り出しの一例を表した図である。
【図４】本出願の一実施形態によるデータ及び対話式ツールを表示しているアプリケーション表示の一例を表した図である。
【図５】本発明の一実施形態による予測形成の一例を表した図である。
【図６】本発明の一実施形態による自動式外科処置プランニングを実行するための方法を表した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  外科処置プランニングを実行するためのシステム
１０８  プロセッサ
２００  外科処置プランニングを実行するための方法
３０２  患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組
３０４  病巣を表すデータ
４００  放射線学画像データ
４０２  患者の関心対象ボリュームの描出を含んだデータ組
４０４  病巣を表すデータ
４０６  対話型ツール
５０２  切り出し
６００  外科処置プランニングを実行するための方法
【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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【外国語明細書】
2007144178000001.pdf