(57)【要約】本発明は、対象物のキャビティ内に器具を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティから第２画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を作り出すこと；互換性のある仮想画像に計画データを位置付けること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかに位置合わせすること；互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにて対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに対応する要素を位置付けること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせすること；第３画像を作り出すことを含む方法を供する。
2017536870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物のキャビティ内に発泡化合物を導入すること；
第１撮像モダリティから第１画像を得ること；
第１撮像モダリティからの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；
第２撮像モダリティから第２画像を得ること；
第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を作り出すこと；
互換性のある仮想画像に計画データを位置付けること；
第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかに位置合わせすること；
互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；
第２撮像モダリティにて少なくとも１つの対応する要素を特定すること；
第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素を位置付けること；
第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせすること；および
第３画像を作り出すこと
を含む方法であって、
第１撮像モダリティからの第１画像が発泡化合物に由来する第１放射線不透過性画像を有して成り、
少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、又はこれらの任意の組合せを有して成り、
第２撮像モダリティからの第２第１画像が発泡化合物に由来する第２放射線不透過性画像を有して成り、
位置付けられた計画データが少なくとも１つの要素に対応し、
第３画像が、強調された関心領域を含む拡張画像である、方法。
【請求項２】
少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ねることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令が、ナビゲーション、案内、又はこれらの組合せに関する情報を含み得る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
案内が、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、デバイスが、関心領域、切開ポイント、解剖学的構造、又はツールアクセス方向のための可視化達成をもたらすことに関する蛍光透視型のＣアームを有して成る、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続の画像の使用により、少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含み、
第２撮像モダリティが、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画を有して成り、
取得パラメータが、静的な解剖学的構造を抑制しおよび/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡張蛍光透視画像を作り出すためのモード、位置、視野、又はこれらの任意の組合せを有して成る、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
多相レジストレーションを行うことを更に含み、
少なくとも１つの実質的に静的な物体が第１位置合わせされ、および少なくとも１つの動的な物体が第２位置合わせされ、
少なくとも１つの動的な物体が隔膜、気管支、血管、又はこれらの任意の組合せを有して成る、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１撮像モダリティからの計画データが画像レジストレーションにより第２撮像モダリティに移送される間に、互換性のある仮想画像が作り出されない、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
対象物のキャビティ内に器具を導入すること；
第１撮像モダリティから第１画像を得ること；
第１撮像モダリティからの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；
第２撮像モダリティから第２画像を得ること；
第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を作り出すこと；
互換性のある仮想画像に計画データを位置付けること；
第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかに位置合わせすること；
互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；
第２撮像モダリティにて少なくとも１つの対応する要素を特定すること；
第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素を位置付けること；
第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせすること；および
第３画像を作り出すこと
を含む方法であって、
第１撮像モダリティからの第１画像が器具に由来する第１放射線不透過性画像を有して成り、
少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、又はこれらの任意の組合せを有して成り、
第２撮像モダリティからの第２第１画像が器具に由来する第２放射線不透過性画像を有して成り、
位置付けられた計画データが少なくとも１つの要素に対応し、
第３画像が、強調された関心領域を含む拡張画像である、方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ねることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令が、ナビゲーション、案内、又はこれらの組合せに関する情報を含み得る、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
案内が、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、デバイスが、関心領域、切開ポイント、解剖学的構造、又はツールアクセス方向のための可視化達成をもたらすことに関する蛍光透視型のＣアームを有して成る、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続の画像の使用により、少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含み、
第２撮像モダリティが、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画を有して成り、
取得パラメータが、静的な解剖学的構造を抑制しおよび/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡張蛍光透視画像を作り出すためのモード、位置、視野、又はこれらの任意の組合せを有して成る、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
多相レジストレーションを行うことを更に含み、
少なくとも１つの実質的に静的な物体が第１位置合わせされ、および少なくとも１つの動的な物体が第２位置合わせされ、
少なくとも１つの動的な物体が隔膜、気管支、血管、又はこれらの任意の組合せを有して成る、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
第１撮像モダリティからの計画データが画像レジストレーションにより第２撮像モダリティに移送される間に、互換性のある仮想画像が作り出されない、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１４年１０月２０日に出願された“拡張蛍光透視法”と題された米国仮出願第６２／０６５８２８号の優先権を主張する。米国仮出願第６２／０６５８２８号は全ての目的のため参照することによりその全てが本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明の態様は、外科的デバイスおよび外科的デバイスの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
他の分野の手術に加え内視鏡手術の間の画像補助付きの胸部手術（ＶＡＴＳ）の使用は、様々な呼吸に関する病気の処置の間に用いられ得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明のある態様では、対象物のキャビティ内に発泡化合物を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること；第１撮像モダリティ（イメージングモダリティ;imaging modality）からの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティから第２画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像（compatible virtual image）を作り出すこと；互換性のある仮想画像に計画データを位置付けること（又はマッピングすること;mapping）；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかに位置合わせする（又は大まかなレジストレーションを行う;coarse register）すること；互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにて少なくとも１つの対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素をマッピングすること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせする（又は細かくレジストレーションを行う;fine register）すること；第３画像を作り出すことを含む方法であって、第１撮像モダリティからの第１画像が発泡化合物に由来する第１放射線不透過性画像（radiopaque image）を有して成り、少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、又はこれらの任意の組合せを有して成り、第２撮像モダリティからの第２画像が発泡化合物に由来する第２放射線不透過性画像を有して成り、位置付けられた計画データが少なくとも１つの要素に対応し、第３画像が、強調された関心領域を含む拡張（又は拡大又は増大又は増強又は向上;augmented）画像である、方法が供される。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ねることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令が、誘導（又はナビゲーション;navigation）、案内（又はガイダンス;guidance）又はこれらの組合せに関する情報を含み得る。ある態様では、案内が、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、デバイスが、関心領域、切開ポイント、解剖学的構造（anatomic structure）、又はツールアクセス方向のための可視化達成をもたらすことに関する（又は可視化達成をもたらすための;as to result in achieving visibility）蛍光透視型のＣアームを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続の画像の使用により、少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含み、第２撮像モダリティが、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画（又は蛍光透視映像又は蛍光透視ビデオ;fluoroscopic video）を有して成り、取得パラメータが、静的な解剖学的構造を抑制しおよび/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡張蛍光透視画像を作り出すためのモード、位置、視野、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、多相（又は多段階;multiphase）レジストレーションを行う��とを更に含み、少なくとも１つの実質的に静的な物体が第１位置合わせされ、および少なくとも１つの動的な物体が第２位置合わせされ、少なくとも１つの動的な物体が隔膜、気管支、血管、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む。ある態様では、第１撮像モダリティからの計画データが画像レジストレーションにより第２撮像モダリティに移送される間に、互換性のある仮想画像が作り出されない。
【０００５】
本発明のある態様では、対象物のキャビティ内に器具（又は機器;instrument）を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティから第２画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を作り出すこと；互換性のある仮想画像に計画データをマッピングすること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかかに位置合わせすること；互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにて少なくとも１つの対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素をマッピングすること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせすること；第３画像を作り出すことを含む方法であって、第１撮像モダリティからの第１画像が器具に由来する第１放射線不透過性画像を有して成り、少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、又はこれらの任意の組合せを有して成り、第２撮像モダリティからの第２画像が器具に由来する第２放射線不透過性画像を有して成り、位置付けられた計画データが少なくとも１つの要素に対応し、第３画像が、強調された関心領域を含む拡張画像である、方法が供される。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ねることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令が誘導、案内、又はこれらの組合せに関する情報を含み得る。ある態様では、案内が、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、デバイスが、関心領域、切開ポイント、解剖学的構造、又はツールアクセス方向のための可視化達成をもたらすことに関する蛍光透視型のＣアームを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続の画像の使用により、少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含み、第２撮像モダリティが、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画を有して成り、取得パラメータが、静的な解剖学的構造を抑制しおよび/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡張蛍光透視画像を作り出すためのモード、位置、視野、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、多相レジストレーションを行うことを更に含み、少なくとも１つの実質的に静的な物体が第１位置合わせされ、および少なくとも１つの動的な物体が第２位置合わせされ、少なくとも１つの動的な物体が隔膜、気管支、血管、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む。ある態様では、第１撮像モダリティからの計画データが画像レジストレーションにより第２撮像モダリティに移送される間に、互換性のある仮想画像が作り出されない。
【０００６】
本発明のある態様では、対象物のキャビティ内に発泡化合物を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像にて少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティから第２画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を作り出すこと；互換性のある仮想画像に計画データをマッピングすること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に大まかに位置合わせすること；互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにて少なくとも１つの対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素をマッピングすること；第２撮像モダリティからの第２画像を第１撮像モダリティからの第１画像に細かく位置合わせすること；第３画像を作り出すことを含む方法であって、少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、又はこれらの任意の組合せを有して成り、位置付けられた計画データが少なくとも１つの要素に対応し、第３画像が、強調された関心領域を含む拡張画像である、方法が供される。
【０００７】
ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ねることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令が、誘導、案内、又はこれらの組合せに関する情報を含み得る。ある態様では、案内が、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、デバイスが、関心領域、切開ポイント、解剖学的構造、又はツールアクセス方向のための可視化達成をもたらすことに関する蛍光透視型のＣアームを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続の画像の使用により、少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含み、第２撮像モダリティが、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画を有して成り、取得パラメータが、静的な解剖学的構造を抑制しおよび/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡張蛍光透視画像を作り出すためのモード、位置、視野、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、多相レジストレーションを行うことを更に含み、少なくとも１つの実質的に静的な物体が第１に位置合わせされ、および少なくとも１つの動的な物体が第２に位置合わせされ、少なくとも１つの動的な物体が隔膜、気管支、血管、又はこれらの任意の組合せを有して成る。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む。ある態様では、第１撮像モダリティからの計画データが画像レジストレーションにより第２撮像モダリティに移送される間に、互換性のある仮想画像が作り出されない。
【０００８】
本発明のある態様では、術中画像（intraoperative image）に由来する一群の画素を作り出すため既知の相対的移動および回転を伴う少なくとも２つの術中画像を用いること；関心領域内に構造体を再構築するため少なくとも２つの連続する術中画像を用いたレジストレーションを行うこと；関心領域内の静止構造体から移動構造体を差別化すること；および少なくとも１つの術中画像にある解剖学的構造体を強調することを含む方法が供される。画素のグループ化は、（ａ）各画素の動作変化および（ｂ）各画素の強度（又は明度又は明暗度;intensity）値を用いた各画素の個別の計算により決定される。ある態様では、本発明の方法は、第１術中画像として胸部Ｘ線放射線画像を用いることを更に含む。
【０００９】
本発明のある態様では、（ａ）動画および画像処理ユニット、（ｂ）蛍光透視デバイスの動画信号を入力するように構成された動画入力カード又は外部接続デバイス、（ｃ）内部又はＤＩＣＯＭフォーマットでの３Ｄ計画インプット（又は入力;input）、（ｄ）拡張動画信号アウトプット（又は出力;output）又はこれらの任意の組合せを含む、拡張蛍光透視画像を作り出すために構成された拡張蛍光透視デバイスを含むシステムが供される。ある態様では、システムは、信号としてＲＡＷデータを得るように構成されたＲＡＷデータインプットカード（すなわち動画入力カードの代わり）を含むモジュールである少なくとも１つの蛍光透視デバイスと統合されている。ある態様では、当該システムは円錐ビームのＣＴシステム（Cone-beam CT system）と統合されている。
【００１０】
本発明のある態様では、（ａ）先端にアンカーを備えた案内シースおよび/又は案内ワイヤーを含む自然体の空間内に誘導するための器具を含むシステムが供される。ある態様では、器具は、アンカー機構として作用するように構成されたインフレータブルバルーン（inflatable balloon）である。
【００１１】
本発明のある態様では、（ｉ）第１撮像モダリティから第１画像に関する関心体積を選択すること；（ｉｉ）第２撮像モダリティから第２画像を作り出すこと；（ｉｉｉ）第１撮像モダリティおよび第２撮像モダリティを用いて大まかに位置合わせすること；（ｉｖ）第１撮像モダリティから少なくとも１つのパターンを形成すること；（ｖ）第１撮像モダリティから形成される単一又は多数のパターンを用いる第２撮像モダリティの使用により適合（又はマッチング;matching）パターンを作り出すこと；（ｖｉ）第３撮像モダリティを形成するための関心体積の解剖学的構造を強調するため第２撮像モダリティから適合パターンを増大させることを含む方法が供される。ある態様では、関心領域の外側に位置付けられた解剖学的構造が発見され、実質的に同じ方法を用いて抑制される。ある態様では、パターンは、限定されるものではないが気道、あばら骨（又はリブ;rib）、および血管を含む解剖学的特徴を含む。ある態様では、第２撮像モダリティからの適合する特徴は関心領域の内側の一式の少なくとも１つの器具位置に由来する。
【００１２】
本発明のある態様では、患者の胸の少なくとも１つの第１画像を得るために第１撮像モダリティを使用すること；３Ｄ空間中の気管支の気道を含む自然体の空間を分割すること；第２撮像モダリティから少なくとも１つの画像を作り出すこと；情報を結び付けて第２撮像モダリティから作り出した二次元の拡張画像を作り出すこと；第１撮像モダリティと第２撮像モダリティとの間のレジストレーションを第２撮像モダリティからの生じる気管支の気道の一部と第１撮像モダリティからの生じる気管支の気道の分割マップとの間の姿勢評価として算出すること；対応する特徴をマッピングすることで姿勢評価を通じて第１撮像モダリティと第２撮像モダリティとの間のレジストレーションを算出することを含む方法であって、上記情報は、気管支の気道枝を含む自然体の空間の完全なマップ又は部分的なマップを記載する方法が供される。ある態様では、拡張気管支造影像は、体の空間を強調するために注入される放射線不透過性材を用いて作り出される。ある態様では、拡張気管支造影像は、体の空間内に位置付けられた放射線不透過性の器具の少なくとも３つ２つの異なる位置からの画像の重ね合わせを通じて作り出される。ある態様では、拡張気管支造影像は、体の空間に位置付けられた放射線不透過性器具の少なくとも１つの異なる位置からの画像の重ね合わせおよび患者ベッドに対するＣアームの配向の角度測定を通じて作り出される。ある態様では、放射線不透過性器具は単一の投影から三次元空間を再構築するように設計され、構成されている。ある態様では、限定されるものではないがヒドロゲル、逆熱ゲル化ポリマー等の高粘度を有する放射線不透過性物質が、拡張気管支造影像を作り出すために使用され得る。
【００１３】
本発明のある態様では、第１撮像モダリティから生じる互換性のあるＤＲＲ、蛍光透視画像等の仮想画像のパラメータを供すること；特に限定されるものではないが特定の位置でのＤＲＲ上でのリブ幅等、仮想画像上での対象物のサイズを測定すること；限定されるものではないが、較正プロセスから算出された蛍光透視カメラ等の第１撮像モダリティを第２撮像モダリティに投影する仮想蛍光透視カメラ等の仮想カメラの姿勢および視野の範囲を供すること；特定の位置でのＤＲＲ上のリブ幅等の仮想画像上での対象物のサイズを測定すること；第１画像（例えばＣＴ画像）から生じた既知の対象物のサイズと第２画像（例えば蛍光透視画像）にて測定された対象物のサイズとの比較を通じた深さ（例えば、限定されるものではないが、蛍光透視のＸ線源からの特定の対象物又は対象領域の距離）を算出することを含む方法が供される。ある態様では、対象物のサイズは互換性のある仮想画像の測定に代えて、又は当該測定に加えて器具の硬部の長さ又は幅等の技術的な仕様から決定される。ある態様では、カテーテルタイプの器具が第２撮像モダリティのカメラ中央部からの深さ距離の組合せとして軌跡（trajectory）の算出を可能とするように設計される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明について添付の図面を参照しながら更に説明する。図面は本明細書の一部を構成し、本発明の例示態様を含み、および本発明の様々な対象物および特徴を示す。本明細書に開示された具体的な機能の詳細説明は、限定するものとして解釈されず、当業者に本発明を様々に用いることを示すための単なる代表的なものとして解釈され得る。
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一態様を示すフローチャートであり、外科的および診断手続のフローチャートを示す。
【図２】図２は、本発明の方法の一態様を示し、具体的には拡張蛍光透視システムおよびデータフローを示す。
【図３】図３Ａは、本発明の一態様の方法を示す画像である。図３Ｂは、本発明の一態様の方法を示す画像である。
【図４】図４は、本発明の一態様の方法を示すフローチャートであり、具体的には解剖学的構造の増大のフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の一態様の方法を示す図であり、本発明の方法の３つの強度測定値を示す。図５Ａは参照撮像モダリティから得られるパターンを示し；図５Ｂは術中モダリティからの信号を示し；および図５Ｃは術中モダリティからの増大信号を示す。この図は本発明の一態様の方法を示す。強度の測定値は少なくとも１つの信号増大に基づく細かな位置合わせ（すなわちテンプレート照合）のため用いられ得る
【図６】図６Ａは、本発明の一態様の方法を示す概略図であり、蛍光透視画像を示す。図６Ｂは、本発明の一態様の方法を示す概略図であり、蛍光透視画像を示す。
【図７】図７は、本発明の一態様の方法であり、気管支の気道枝に関連する情報（当該情報は（例えば二次元又は三次元画像、例えばＣＴスキャン画像等）の術前画像から取り出される）および少なくとも１つの気道に関連する情報（当該情報は拡張気管支の使用により蛍光透視画像から取り出される）を用いたレジストレーション工程を示す。
【図８】図８は、本発明の一態様の方法を示し、放射線不透過物質を領域に直接注入した後（例えば注入後０秒）の蛍光透視画像を示す。
【図９】図９は、本発明の一態様の方法を示し、放射線不透過物質を注入して３０秒後の領域の蛍光透視画像を示す（具体的には当該画像はぼやけて見える）。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、本発明の一態様の方法を示し、少なくとも１つの気管支および/または異なる気管支を通るように誘導することおよび各誘導事象の蛍光透視画像を記録することを示す。
【図１１】図１１は、本発明の一態様の方法を示し、（限定されるものではないが例えば図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃの）画像の組合せから作り出される／に由来する拡張気管支を示し、当該画像は限定されるものではないが少なくとも１つの気管支に可視性器具を含む。
【図１２】図１２は、本発明の一態様の方法を示し、蛍光透視画像面に投影された直線の器具部分を示す。
【図１３】図１３は、本発明の一態様の方法を示し、解剖学的経路（例えば気管支）に関連した深さ情報の回収を示す。
【図１４】図１４は、本発明の一態様の方法での使用のためのアンカーを有する誘導カテーテル（例えば使い捨て又は非使い捨てのカテーテル）を示す。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは本発明の方法の使用から得られる結果の一態様を示す画像である。図１５Ａは第１画像（例えば元の画像）であり、図１５Ｂは（例えば破線円形部で示される）強調部を有する第２画像である。
【図１６】図１６は、本発明の方法を用いて得られる結果の一態様を示す画像である。
【図１７】図１７は、本発明の一態様の方法を示し、３Ｄの気管支枝を示す。
【図１８】図１８Ａ〜Ｃは、本発明の一態様の方法を示し、肺の模型内への発泡化合物の注入の生じる画像を示す。
【図１９】図１９Ａ〜Ｅは、本発明の一態様の方法を示し、肺の模型内への発泡化合物の注入の生じる画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明について添付の図面を参照して更に説明する。類似の構造はいくつかの図面を通じて類似の符号により示される。図示される図面は必ずしも実規模である必要はなく、その代わりに本発明の原理を示す際に強調が概してなされる。更に、いくつかの特徴が特定のコンポーネントの詳細部分を示すために誇張され得る。
【００１７】
図面は本明細書の一部を構成し、本発明の例示態様を含み、および本発明の様々な対象物および特徴を示す。更に、図面は必ずしも実規模である必要はなく、いくつかの特徴が特定のコンポーネントの詳細部分を示すために誇張され得る。更に、図面に示される任意の測定部、仕様等は例示目的であって限定することを目的としていない。その結果、本明細書に開示される具体的な構造的および機能的詳細部分は限定するものと解釈されることなく、単に本発明を様々用いることを当業者に教示するための代表的なものとして解釈されたい。
【００１８】
これらの利益および改良点を示す間にて、本発明の他の目的および利点が添付図面と関連させて下記の説明から明らかになろう。本発明の詳細態様が開示されるが、開示態様は様々な形態で具体化され得る本発明の例示であるにすぎないと理解されよう。更に、本発明の様々な態様と関連して供される例の各々は例示目的であって限定することを目的としていない。
【００１９】
明細書およびクレームを通じて、下記の用語は、文脈が明確に示さない限り、本明細書に明確に関連する意味となる。本明細書で使用される語句“一態様では”および“ある態様では”は同じ態様を示していると思われるかもしれないが、同じ態様を必ずしも示す必要はない。更に、本明細書で使用される語句“別態様では”および“ある他の態様では”は異なる態様を示していると思われるかもしれないが、異なる態様を必ずしも示す必要はない。従って、下記のように、本発明の様々な態様が本発明の範囲又は精神から逸脱することなく容易に組み合わせられ得る。
【００２０】
更に、本明細書で使用される用語“又は”は包含的な“又は”の作用素であり、文脈が明確に示さない限り、用語“および/または”と同等物である。用語“基づき”は排他的でなく、文脈が明確に示さない限り、示されない追加の因子に基づくことを可能にする。更に、明細書を通じて、“ａ”、“ａｎ”、および“ｔｈｅ”の意味は複数の参照を含む。“中（又は内;ｉｎ）”の意味は“中（又は内;ｉｎ）”および“に接して（ｏｎ）”を含む。
【００２１】
本明細書で用いられるように、“大まかな位置合わせ”は術前および術中の画像の大まかな調整（又はアライメント;alignment）を指す。本発明の方法のある態様では、大まかな位置合わせは広範囲の情報を用い、呼吸、器具動作、術前と術中の画像の姿勢の違い等により生じる局所的な組織変形を考慮しない。
【００２２】
本明細書で使用される“要素”は例えば機械的性質（限定されるものではないが動作の硬直性（又は剛性;rigidity）、可撓性、強度）等の共通の機械特性を有する組織の単位を指す。ある態様では、要素は限定されるものではないが気管支、管、あばら骨（又はリブ;rib）、画像パターン等であり得る。
【００２３】
本明細書で使用される“細かな位置合わせ”とは第１画像（例えば術前画像（preoperative image））の関心領域（第２画像（例えば術中画像）の領域に相当する）の周りの局所組織のレジストレーションを指す。本発明の方法のある態様では、細かな位置合わせは、例えば限定されるものではないが、器具先端部の局所近接部、予めマークした結節領域等の関心流域の内側にて局所組織の変形および/又は相対的組織の動作（例えば限定されるものではないが、呼吸時のあばら骨と肺との間の動作分岐）を正しくするように設計された技術/方法である。ある態様では、細かな位置合わせは、関心領域での大まかな位置合わせにわたる局所位置合わせの精度の改善を更に可能とし、変形マトリックス、投影原始物（projected primitive）、アウトプット画像等の大まかな位置合わせのアウトプットが細かな位置合わせの使用のためのインプットとして供される。
【００２４】
本明細書で使用する“マッピング（又は位置付け又は対応付け;mapping）”は第１撮像モダリティの第１画像から第２撮像モダリティの第２画像に複数の要素を移すことを指す。ある態様では、マッピングは、（１）第１画像の複数の要素を特定すること、（２）第２画像の複数の要素を特定すること、（３）第１/第２画像の複数の要素を第２/第１画像の対応する複数の要素に組み合わせること、（４）第１/第２画像の複数の要素を第２/第１画像の複数の要素の対応対に位置合わせすること（レジストレーション）を含み得る。ある態様では、レジストレーションは細かなおよび/または大まかなレジストレーションにより行われる。非限定的な例として、マッピングは、（１）第１画像（例えばＣＴ画像）から複数（例えば限定されるものではないが２、３、４、５、６、７、８、９、１０等）の要素（例えば気管支、あばら骨等）を特定すること、（２）第１画像（例えばＣＴ画像）にある複数の蛍光透視要素および第２画像（例えば蛍光透視画像）にある複数の蛍光透視要素を特定すること、（３）第２画像にある要素（すなわち気管支、あばら骨）に対応する複数の要素のサブセットを組み合わせること、又はこれらの任意の組合せを含む。マッピングは第１画像の気道の表示をもたらす。ある態様では、画像は例えば限定されるものではないが、ＤＲＲ画像、編集画像、処理画像等の原画像に由来し得る。
【００２５】
ある態様では、用語“術前画像”は本発明を説明するために使用されるが、ＣＴ、ＭＲＩ、又はＸ線放射線写真画像等の参照画像が術中に必要とされる際に同じ概念が適用され得ることは当業者には自明であろう。ある態様では、本発明の方法が、造影剤を用いた画像化又は造影剤を用いない画像化のため適用可能である。
【００２６】
ある態様では、本発明は、第１撮像モダリティ（ＣＴ、ＭＲＩ等）を用いること、限定されるものではないが、蛍光透視体、デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）等の第２撮像モダリティを用いて拡張画像を作り出すことにより情報を計画することを可能とする方法である。ある態様では、本発明の方法が、関心領域および/または構造体を強調することを更に含む。ある態様では、本発明の方法は追加で画像化することおよび情報を計画することを含み得る。追加の画像および/または計画情報は、第１撮像モダリティから生じる/作り出され得る。本発明の方法は、非限定的な例として、（ｉ）胸部の少なくとも１つの第１画像を得る際の使用のための第１撮像モダリティ；（ｉｉ）ランドマーク、関心領域、切開ポイント、重要（又は重篤又は危険;critical）な構造、気管支、解剖学的臓器等の規定を通じた外科手順の手動および/または自動の計画；（ｉｉｉ）限定されるものではないが、蛍光透視および/またはＤＳＡ等の第２撮像モダリティから得られる少なくとも２分の１画像、および第１撮像モダリティからデジタル再構築放射線写真等の互換性のある仮想画像の作成；（ｉｖ）互換性のある仮想画像での少なくとも１つの対象物および/または構造への計画データのマッピング；（ｖ）第１撮像モダリティから生じる第１画像又はその一部への第２撮像モダリティからの少なくとも１つの第２画像又は映像フレームの位置合わせ；（ｖｉ）画像レジストレーションにより第１撮像モダリティから第２撮像モダリティからの少なくとも１つの第２画像に生じた互換性のある仮想画像から特定された計画データ；（ｖｉｉ）画像レジストレーションにより第１撮像モダリティから第２撮像モダリティからの少なくとも１つの第２画像に生じた互換性のある仮想画像から位置付けられた計画データ；（ｖｉｉｉ）限定されるものではないが少なくとも１つの第３画像を得るために第２撮像モダリティから生じた少なくとも１つの第２画像に少なくとも１つの解剖学的構造等の強調された関心領域を重ね合わせることを含む。
【００２７】
ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の派生物、少なくとも１つの画像の一部、又は第１撮像モダリティから生じた計画情報に基づく画像の重ね合わせを更に含む。他の態様では、本発明の方法は、医療器具の動作を助力する操作および案内を命令することを含む。ある態様では、本発明の方法は、関心領域の最適な可視化を可能とするために蛍光透視のＣ−アームの使用等の第２撮像モダリティをマッピングするための案内することを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、限定されるものではないが実質的に同じ取得パラメータを有する蛍光透視動画等の第２撮像モダリティから後続のフレームに解剖学的構造を追跡することを更に含む。取得パラメータは、拡張蛍光透視画像の形成をもたらすために、限定されるものではないがモード、位置、視野を含み得る。拡張蛍光透視画像は、静的解剖学的構造の抑制および/または内在する軟組織のノイズ比に対する信号の改善により作り出される。ある態様では、本発明の方法は、多相レジストレーションを行うことを含む。限定されるものではないが、例えばあばら骨などのわずかな動作（例えば限定されるものではないが２〜５ｃｍ）を有する少なくとも１つの静的対象物が最初に位置合わせされる。ある態様では、静的対象物が最初に位置合わせされた後、限定されるものではないが、隔膜、気管支、血管等の更なる動的対象物が次の位置合わせ反復（又は繰返し;iteration）で位置合わせされる。ある態様では、本発明の方法は、干渉構造（（例えば、限定されるものではないが、管に着目する画像からあばら骨を取り除くこと等）例えば、手術の解剖学的な中心と干渉し得る任意の構造）を強調しないことを更に含む。
【００２８】
ある態様では、本発明の方法は、限定されるものではないが、強調された関心領域および/または構造を有する、術中の蛍光透視画像、ＤＳＡ画像等の少なくとも１つの拡張第３画像の形成を可能とする。本発明の方法は、限定されるものではないが、（ｉ）既知の相対動作および/または回転を有する少なくとも２つの術中画像を用いて、少なくとも２つの術中画像の動作変化および/または強度値による少なくとも２つの術中画像の画素集合を可能とすること；（ｉｉ）少なくとも２つの連続する術中画像間のレジストレーションおよび/または相互の相関を実施して関心領域に構造体を再構築すること；（ｉｉｉ）ユーザの要求に基づき関心領域の動作構造と静的構造とを差別化すること；（ｉｖ）術中画像の解剖学的構造を強調すること、又はこれらの任意の組合せを含み得る。
【００２９】
ある態様では、本発明の方法は、患者の胸部のＸ線放射線画像を用いることを更に含む。Ｘ線放射線画像は、類似の方法の使用により第２画像に少なくとも１つの解剖学的構造の強調を可能とするための参照画像として、すなわち異なるエネルギーレベルで得られる放射線画像からの情報の相互相関（cross-correlation of the information）として機能し得る。
【００３０】
ある態様では、本発明は、少なくとも１つの拡張蛍光透視画像の形成を可能とする拡張蛍光透視デバイスである。拡張蛍光透視デバイスは、限定されるものではないが、（ｉ）動画および画像処理ユニット；（ｉｉ）蛍光透視デバイスからの動画信号を入力するために構成された動画入力カードおよび/または外部接続デバイス；（ｉｉｉ）内部および/またはＤＩＣＯＭ形式での３Ｄ計画インプット；（ｉｖ）拡張動画信号アウトプット、又はこれらの任意の組合せを含み得る。
【００３１】
ある態様では、本発明のデバイスは、信号としてのＲＡＷデータを得るために（モジュールとしての）蛍光透視デバイス内にて一体化されており、ＲＡＷデータ入力カードを含む。ある態様では、当該デバイスは動画入力カードの代わりにＲＡＷデータカードを有する。ある態様では、本発明は、円錐ビームのＣＴシステム内で一体化されている。
【００３２】
ある態様では、本発明は組織又は解剖学的構造を強調するための方法である。当該方法は、（ｉ）限定されるものではないが、ＣＴおよび/またはＭＲＩ等の第１撮像モダリティから生じる画像における関心体積を選択すること；（ｉｉ）第２撮像モダリティから画像を取得すること；（ｉｉｉ）第２撮像モダリティの１つに相当する第２撮像モダリティ内の仮想カメラの姿勢を特定するために第２撮像モダリティと第１撮像モダリティとの間にて大まかに位置合わせを行うこと；（ｉｖ）関心体積の周りの解剖学的構造の第１撮像モダリティから少なくとも１つのパターンを形成すること；（ｖ）第１撮像モダリティから形成される単一パターン又は複数のパターンを用いて第２撮像モダリティ内の適合パターンを特定すること；（ｖｉ）第２撮像モダリティから適合パターンを強調して（向上させて）、第３撮像モダリティにおける関心体積での解剖学的組織を増大させること、又はこれらの任意の組合せを含み得る。
【００３３】
ある態様では、本発明の方法は、関心領域の外側に設けられた解剖学的構造を見つけて抑制することを含む。
【００３４】
ある態様では、本発明は、対象物の深さ算出方法を含む。当該方法は、限定されるものではないが、（ｉ）第１撮像モダリティから生じる互換性のある仮想画像パラメータを供すること（非限定的な例として、第１撮像モダリティは限定されるものではないがＤＲＲ，蛍光透視であり得る）；（ｉｉ）特定の位置でのＤＲＲにおけるあばら骨の幅等、仮想画像における対象物のサイズを測定すること；（ｉｉｉ）第２画像の姿勢および視野を供すること（非限定的な例として較正工程から算出された蛍光透視カメラ）；（ｉｖ）（ａ）（限定されるものではないが、例えばＣＴ像等の）第１画像から生じた既知の対象物のサイズと（ｂ）（限定されるものではないが、例えば蛍光透視画像等の）第２画像上で測定された対象物との比較の利用により、深さ（限定されるものではないが、蛍光透視のＸ線源から特定の対象物又は対象領域の距離等）を算出すること、又はこれらの任意の組合せを含む。
【００３５】
ある態様では、対象物のサイズは（１）技術的仕様および/または（２）限定されるものではないが、硬具のパーツ長さおよび/又は幅等の互換性のある仮想画像の測定値から測定される。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティのカメラ中心からの深さ距離の組合せとして軌跡の算出を可能とするように設計されている手段（又は器具;tool）を含む。
【００３６】
ある態様では、本発明は、診断および医学的治療処置で幅広く使用される蛍光透視撮像モダリティの可視能力をのばすデバイスおよび方法を供する。ある態様では、提案される方法は“拡張蛍光透視法”と呼ばれる。当該方法は、リアルタイムで診断される患者の内部構造内の特定の関心領域の可視化を向上可能とする。ある態様では、本発明の方法は、軟組織の可視化のために用いられる。ある態様では、本発明の方法は、（例えば軟組織の可視化の利用のため）施術者（例えば限定されるものではないが、医者、看護師、専門家）による医療処置での蛍光透視の可視化能力の制御向上を可能とする。ある態様では、トレイニーによる本発明の方法の使用が学習曲線を減じる（例えば、限定されるものではないが、訓練時間を減じ、計算ミスを減じる）。
【００３７】
ある態様では、本発明に示されるデバイスは信号入力、処理、および表示能力に関する機能を含む。当該機能は、治療室等で供され得る。ある態様では、本発明のデバイスは、前進した可視化能力を供するため既存の画像装置から信号を一体化するように構成されている。ある態様では、本発明は独立デバイスである。ある態様では、本発明は少なくとも１つのモジュールであり、電流器具内にて一体化されている。
【００３８】
ある態様では、本発明の方法は、限定されるものではないがＣＴスキャン又はＭＲＩ等の術前撮像モダリティを用いて術前計画を行うことを含む。ある態様では、実施される術前計画は、リアルタイムの蛍光透視の間に増大され得る組織の関心領域および/または機械的特性を規定するために使用され得る。ある態様では、本発明の方法は、術中の蛍光透視画像の関心領域の増大/強調に加え、術中蛍光透視画像にオーバーレイ（又は上覆;overlay）を生じさせ得る。ある態様では、当該オーバーレイが、損傷（lesion）および/または切除（resection）境界部分（boundaries）、切開ポイント、気管支の気道、血管等の解剖学的構造と一体化した内部および外部のランドマークの位置情報を含み得る。ある態様では、本発明の方法は、（ｉ）術前計画の実施および（ｉｉ）診断処置および/または治療処置の間の術前計画の利用を含む。ある態様では、本発明の方法の使用は診断処置および/または治療処置の有効性および安全性を改善する。
【００３９】
ある態様では、本明細書に開示された本発明は、リアルタイムで蛍光透視画像の要素又は関心要素又は関心領域を強調可能とする拡張蛍光透視デバイスおよび方法に関する。強調の典型的な態様は、（例えば限定されるものではないが、診断および治療処置のために使用される静的又は動的蛍光透視画像にわたる術前計画要素の）任意の重ね合わせを含む。本発明の方法のある態様では、強調手段が、（ｉ）選択領域を目立たせること、（ｉｉ）選択領域を色付けること（例えば、領域を選択し、グレースケール画像に（例えば限定されるものではないが黄、青、赤、緑等）の色素を供すること）、（ｉｉｉ）組織/領域の画像を強調すること（例えば図３を参照すると、“拡張画像”が“強調画像”である）、（ｉｖ）蛍光透視画像にわたり図形を重ね合わせること（例えば、限定されるものではないが、ＣＴスキャンの選択領域にわたり境界部分（例えば点線、破線等）を重ね合わせること）、又はこれらの任意の組合せを含む。ある態様では、強調付けは、自動、半自動、手動、又はこれらの任意の組合せで実施され得る。
【００４０】
従来の蛍光透視は、医療処置の間に患者の内部構造のリアルタイムの動作画像を得るために典型的には用いられる。従来の蛍光透視は、体（限定されるものではないが、人体）の内側に医療器具を誘導するための可視化かつ確認用の画像手段である。骨組織および限定されるものではないがカテーテル、生体検査器具、外科器具、較正器具等の医療器具は蛍光透視画像に明確に見えるが、軟組織、血管、疑わしい結節（suspicious nodule）等の低密度の物質の特徴は従来の蛍光透視で特定することは困難である。一例として、肺がんの診察処置を考慮すると、ＣＴスキャンは処置前に通常取得される。肺疾患の結節部は、ＣＴスキャンで明確に観察される間、これらのケースのほとんどで蛍光透視画像に明確に特定され得ない。診察および/または治療処置の前に、医療従事者（例えば医者）、は典型的には来たる処置の間に行う必要がある関心領域を特定するために術前のＣＴスキャンおよび/またはＭＲＩ画像を検討する。三次元画像情報および専門知識/経験を用いて、医者は計画の実際の詳細な書類無しで来たる処置を計画する。
【００４１】
実際の診察又は治療処置の間、医者は、診断および外科器具の位置および/または操作を確認/特定するために蛍光透視をよく用いる。目標領域は蛍光透視画像にて明確に特定されないため、医者は目標領域の位置を推測/評価する必要がある。更に、蛍光透視画像は患者を通過するＸ線からの蓄積情報を示すため、体の異なる内部構造と相互作用する際にＸ線が変化量により弱められるため、低密度の軟組織が高密度の組織により閉塞される。更に、三次元情報が蛍光透視画像から見落とされる。その結果、蛍光透視画像に示された視覚情報の誤解によりユーザエラーの可能性が高くなる。最終的には、典型的なアプローチが、従来の蛍光透視を通じて軟組織領域又は結節部を対象にしている間に、概して３５％という低い診断率（すなわち診断処置が根治的な診断をもたらすために要する情報を供する見込み）、（例えば限定されるものではないが、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％よりも大きい）実質的に大きな切開領域のマージン、同じ医療設備内で長い処置時間と実質的に一貫性のない結果をもたらす。
【００４２】
電磁ナビゲーションシステム（ＥＮＢ）が体間（又は体内;inter-body）の案内を支えるために本発明の方法で使用され得る。ＥＮＢは、典型的には術前の静的ＣＴ画像を用いる。
【００４３】
本発明の方法は、リアルタイムの蛍光透視画像（すなわち静的画像ではなく）を用いる。ある態様では、本発明は、ユーザ又は施術者が診断又は外科器具で診断および/または治療処置の軟組織の目標領域を（効果的に）可視化できるリアルタイムのモダリティを達成するように構成されたデバイスである。ある態様では、術前のＣＴ又はＭＲＩ等の静的画像情報は呼吸の間に肺組織の著しい動作および/または変形により目標領域への器具の位置付けにつき相対的に不正確となるため、リアルタイムの可視化は有利である。変形は、（ａ）術前のＣＴ画像と（ｂ）実際の診断又は治療処置との間で比較した潜在的に実質的に似ていない患者の条件に加えて、診断器具又は患者（例えば人体）の内側の外科的器具の進歩により生じる。
【００４４】
ある態様では、本発明の方法は、第１撮像モダリティ（例えば限定されるものではないが、術前ＣＴ）の使用と関連する診断処置又は治療処置の間に第２撮像モダリティ（例えば限定されるものではないが、リアルタイムの蛍光透視）を使用するために構成された第３撮像モダリティの使用を含み得る。ある態様では、本発明の方法は、診断および/または外科的処置の間に強調された関心要素/特徴（すなわち拡張画像）を有する第３画像を形成するために構成された第３撮像モダリティを含み得る。ある態様では、本発明の方法は、手術時間の低減および/または（例えば初期段階の施術者のため）そのような処置の学習曲線の改善を容易にし得る。
【００４５】
ある態様では、本発明の方法は、関心領域のリアルタイムの可視化に基づき、外科処置および/または案内の間に使用され得る。
【００４６】
ある態様では、本発明の方法は、施術者が少なくとも１つの三次元態様の情報を第２画像（例えば標準的な蛍光透視画像）に加えることで、第３画像（例えば蛍光透視画像）にある関心領域の特定の要素の可視化を制御することを可能とする。ある態様では、本発明の方法は、限定されるものではないが、例えば血管、気管支の気道等の関心領域の周囲の付加構造の検査を含む、関心領域（すなわち、外科手術の間に必要とされる正確な関心領域）にユーザが注目することを助力し得る。ある態様では、本発明の方法は、診断および/または治療処置の時間における損傷部の可視化を増大させるために、ユーザの最適な蛍光透視角度に対する示唆を含む。当該示唆は少なくとも１つのＤＲＲ術前画像に基づく。
【００４７】
ある態様では、本発明の方法は、外科的手術の間における医者による制御の増大を可能とする。当該制御は、術前の計画および三次元画像データに従い、相対的に診断器具および/または外科的器具による正確に処置領域および/または少なくとも１つの重篤な構造を特定する医者の能力を十分に改善することを含む。
【００４８】
ある態様では、本発明の方法は、第１画像（例えば処置前）および第２画像（例えば術中蛍光透視）の統合および処理と、アウトプットとして（すなわち結果として）第３画像（例えば拡張蛍光透視の）リアルタイムの画像又はオフラインの画像の表示とを可能とするよう構成された統合ソフトウェアアルゴリズムを有するハードウェアデバイスを使用する。
【００４９】
ある態様では、本発明の方法は、（ａ）蛍光透視のＣ−アームおよび（ｂ）患者との間の空間的相対角度および/または位置（ポーズ）の測定を可能とするように構成された角度測定デバイス/センサ（例えば、直角センサ、加速度計、ジャイロスコープ（gyroscope）等）を使用する。
【００５０】
ある態様では、本発明の方法は、患者内（限定されるものではないが患者の胸内）の深さおよび/または蛍光透視カメラからの距離の測定を可能とするよう構成された操作可能な（又は可動型の;steerable）のカテーテルを利用することを可能とする。
【００５１】
ある態様では、本発明のデバイスおよび方法は、任意には、第１画像から生じた情報および/または第２画像（例えば蛍光透視画像）による計画段階の間に生じた情報を含む、（ａ）第１画像（例えば術前ＣＴ画像）から生じる情報および（ｂ）関心領域を強調する（すなわち拡張画像を供する）ための計画段階の間に作成された情報（例えば決定事項）の使用を可能とするリアルタイムの第３撮像モダリティ（例えば拡張蛍光透視モダリティ）を供する。
【００５２】
ある態様では、本発明の方法は、限定されるものではないが、肺、肝臓、腎臓等の軟動作組織を含む診断および/または治療処置を助力するために使用され得る。典型的な態様では、呼吸器学（pulmonology）では、末梢（又は周囲;peripheral）の結節部（nodule）が蛍光透視画像上にて強調され、および/または末梢の結節部のデジタル再構成放射線写真（ＤＲＲ）の画像がリアルタイムで蛍光透視画像に重ね合わせられ得る。ある態様では、二次元（２Ｄ）の蛍光透視画像における関心領域を強調づけるため三次元のＣＴ画像の使用アプローチが多の医療用途に適用可能である。
【００５３】
ある態様では、本発明の方法は、円錐ビームのＣＴデバイスで使用され得る。ある態様では、円錐ビームＣＴデバイスと本発明の方法との組合せは、より優れた誘導精度、自動蛍光透視位置制御、放射線量の低減等を可能とする。
【００５４】
ある態様では、本発明の方法により、第３画像（例えば蛍光透視画像/拡張画像）に強調されたリアルタイムの情報に従い施術者が医療器具を案内および/または操作を可能とする。第３画像は、術前画像から取り出された、重ね合わされた解剖学的および/または計画データを含み得る。
【００５５】
ある態様では、本発明の方法は、実際の外科的器具と強調された関心領域および/または解剖学的要素のリアルタイムの第３画像（例えば蛍光透視画像/拡張画像）を供する。ある態様では、本発明の方法は、拡張画像上に覆われた目的とする解剖学的特徴を供し得る。ある態様では、本発明の方法は、拡張画像上に、限定されるものではないが、切開ポイント、切断領域境界、参照ポイント等の計画情報を供し得る。
【００５６】
ある態様では、本発明の方法およびデバイスにより、ユーザ/施術者が多様な画像情報を結合し、動的または静的軟組織領域を強調するため既に取得した三次元体積データを活用すること（すなわち拡張画像の形成）が可能となる。
【００５７】
ある態様では、本発明の方法は、拡張蛍光透視画像を形成し、蛍光透視動画および/または連続の蛍光透視画像にある一群の画素（例えば異なる画素群）の動作変化解析により作り出される、拡張蛍光透視画像にある特定した構造をユーザ/施術者に供することを含む。典型的な態様では、肺の内側の軟組織の損傷部はあばら骨と比べて異なる方向に動作し、軟組織の動作の大きさ（又は振幅;amplitude）は典型的にはあばら骨よりも大きく、それによって、蛍光透視映像フレームにより測定される際に差異を有する軟組織およびあばら骨構造の投影動作がもたらされる。ある態様では、各画素の減衰値の情報と組み合わせた測定された差異は画素の物理構造および/又は対象物への分類を可能とする。ある態様では、対象物に分類される際、物理的構造は、ユーザ/施術者により決定される医療用途を参照して蛍光透視画像に強調され又は強調され得ない。ある態様では、拡張蛍光透視画像は、連続の蛍光透視画像からの対象物の情報を取り出すことにより更に向上され、限定されるものではないが、ＣＴ、ＭＲＩ、胸部Ｘ線放射線写真画像又は任意のこれらの組合せなどの術前画像により供される情報で任意には改良され得る。
【００５８】
ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの静的蛍光透視画像および/またはリアルタイムの動画からの動画フレームの自動較正を含む。別態様では、本発明の方法は、（ｉ）様々な角度での術中蛍光透視の間での特定の解剖学的構造の品質の予測又は関心領域の可視化の形成、および（ｉｉ）特定の解剖学的構造又は関心領域の可視化の改善のための蛍光透視のＣ−アームの使用のための角度の推奨を含み、ユーザに案内を供し、例えば画像の背景に対して解剖学的構造/関心領域の可視化を向上させることを達成する。
【００５９】
ある態様では、本発明の方法は、蛍光透視画像の全体に基づき、蛍光透視デバイスと統合された既存の自動ゲイン（又は取得;gain）アルゴリズムを変更することで蛍光透視デバイスから得られるＲＡＷデータを処理することを供する。ある態様では、本発明の方法は、領域基準のゲイン算出アルゴリズムの使用を含む。ある態様では、特定された領域基準のゲイン算出アルゴリズムは、関心領域の周りの対応する三次元解剖学的構造の知識に由来し、関心領域の物理的特性を評価することを含み、対応する三次元解剖学的構造はＣＴ又はＭＲＩ画像から得られる。ある態様では、本発明の方法は、特定の信号処理を供し、目標領域の得られる蛍光透視画像（すなわち拡張画像）に供される情報のロスを減じ、又目標領域の可視化の向上をもたらし得る。
【００６０】
ある態様では、本発明の方法およびデバイスは、２つ以上の手術のリアルタイムの動画画像間および/または静的な術前画像間にて正確な位置合わせ（すなわち大まかな位置合わせおよび/または細かな位置合わせ）を維持する/発生させるために使用され得る。
【００６１】
ある態様では、本発明の方法およびデバイスは、術前データ（すなわちユーザ/施術者により生じた決定事項/情報）の使用を含み得る。当該情報はスクリーンに表示され、表示情報の解像度および/または質は特有の用途又はユーザ特有の基準に基づき動的に決定され得る。
【００６２】
ある態様では、本発明は、アウトプットとして第３撮像モダリティ画像（例えば拡張蛍光透視画像）を生じさせる、第１撮像モダリティ（例えば術前画像）および第２撮像モダリティ（例えば術中蛍光透視画像）からインプットを供するために構成された統合ソフトウェアアルゴリズムを有するハードウェアデバイスを使用する方法である。
【００６３】
ある態様では、本発明の方法は、構成可能な表示要素およびアウトプット動画フォーマットでリアルタイムの出力較正された画像を供する。
【００６４】
ある態様では、本発明の方法は、独立したおよび/またはモジュール方式である統合ソフトウェアアルゴリズムを有するハードウェアデバイスを使用し得る。
【００６５】
ある態様では、本発明の方法は、蛍光透視のＣ−アームと患者の体との間の相対空間位置を決定する角度測定部をユーザに供するように構成されているハードウェアデバイスを使用する。ある態様では、本発明のデバイスは、蛍光透視モデルのため利用可能であり、角度情報は処置の間利用できず、アクセスできない。
【００６６】
別態様では、本発明の方法は、術前画像例えばＣＴスキャンに由来する対応する三次元解剖学的構造を使用することで、いくつかの蛍光透視画像（例えば、２つの画像、３つの画像、４つの画像、５つの画像、６つの画像、７つの画像、８つの画像、９つの画像、１０個の画像等）から三次元空間内に少なくとも１つの解剖学的構造を再構築することを含み得る。
【００６７】
図１を参照すると、本発明の一態様の方法１００を示すフローチャートが供される。
【００６８】
本発明の一態様の方法１００のブロック１０１では、第１画像（例えばＣＴ又はＭＲＩ等の術前画像）が取得され、処置および/または診断を計画するための外科処置又は診断処置の間に使用される、３Ｄ空間に変換される。
【００６９】
本発明の一態様の方法１００のブロック１０２では、施術者が関心領域（例えば、疑わしい損傷部の周りを生検又は切除する領域の境界部分、好ましいツール導入のためのアプローチ又は切開ポイント、重要な構造（例えば限定されるものではないが、主たる血管、制限領域））、関心領域にアプローチするための好ましい経路をマークする間、施術者（例えば、限定されるものではないが呼吸器科医（pulmonologist）又は外科医）は、１０１で取得した術前データ上にて術前計画を行う。ある態様では、例えば情報の一部がコンピュータソフトウェアにより自動的に特定されると、処置（すなわち１０２）が手動および/または半自動で実施され得る。
【００７０】
本発明のある態様では、計画が一旦完了すると、ブロック１０４では、情報が関心領域をマッピングする（すなわち“マッピング”）および/または特定（すなわち同定）するために処理される。マッピングおよび/または特定は、３Ｄ空間で要素を計画しおよび/または主たる解剖学的構造を特定することを可能とする。ある態様では、マッピングから集められた情報（すなわちマッピング情報）は、（ａ）第１撮像モダリティから生じる画像から（ｂ）第２撮像モダリティから生じる画像に移される。ある態様では、大まかな位置合わせおよび/または細かな位置合わせが第１画像源および第２画像源にて実施された後にマッピング情報が移される。ある態様では、画像源（例えば、限定されるものではないが、第１画像源）は、第２撮像モダリティの操作（例えば、限定されるものではないが、術中蛍光透視）の間に目的物を強調するために使用され/再使用され得る。
【００７１】
体の臓器のマッピング又は特定技術の非限定的な例は、コンピュータ医学画像グラフィック（２０１２）のZhou X、Fujita Hによる“アンサンブル学習に基づく共同（又は連携;collaborative）の多数決の決定（majority voting decision）による３ＤのＣＴ画像上での固体臓器の自動位置特定”に開示されている。当該開示内容は参照することによりその全体が明細書に組み入れられる。例えば、３ＤのＣＴスキャン内で目標臓器の位置は臓器領域を境界づける３Ｄの矩形としてしっかりと正確に表示され得る（例えば少なくとも１つの臓器の境界として機能し得る）。例えば、目標の臓器の特定の３Ｄの矩形（例えば、限定されるものではないが境界の矩形）の位置は自動的に検出される。複数の２Ｄ検出器は、アンサンブル学習を使用して訓練され、複数の２Ｄ検出器の出力は、臓器を局所化するために３Ｄで共同の多数決を使用して結合される。例えば、異なる内臓の位置検出は、別々におよび/または独立して使用され得る。典型的な方法は、一連の２Ｄ画像スライスでいくつかの独立した２Ｄ対象物を検出する際に３ＤのＣＴスキャンで３Ｄ臓器の位置特定を取り扱うことを含む。当該方法は、（ｉ）特徴の次元を減少させることができ（３Ｄから２Ｄへ）、および（ｉｉ）アンサンブル学習の間に訓練サンプルの数を増加させることができる（例えば、１つの３Ｄトレーニングサンプルは、多数の２Ｄトレーニングサンプルからなる）。典型的な方法は、オッカムのカミソリにより基づいて、未知のサンプルのため訓練された検出器のロバスト性（又は構造安定性;robustness）を高めることができる。例えば、未知の３ＤのＣＴスキャンのため、典型的な方法は、異なるボクセルに異なる２Ｄ検出器を独立して適用して、３つの直交方向に沿ったターゲットの多くの２Ｄ候補を検出し、３Ｄ空間に戻してそれらの２Ｄ候補を選択する。対象物の存在および近似中心位置は、すべての２Ｄ検出器の応答の相互同意をチェックし、目標位置として３Ｄ投票空間内の関連する２Ｄ候補の範囲の大部分を選択することによって決定することができる。
【００７２】
体の臓器のマッピング技術または特定技術の非限定的な例は、教授Leo Joskowicz、レイチェルおよびセルリム・ベニン監修のAviv HurvitzによるM.Scの論文「強度一致を用いた蛍光透視Ｘ線画像へのＣＴのような（又は類似の;like）アトラスのレジストレーション」（２００８年８月、イスラエル、エルサレムのヘブライ大学コンピュータ科学工学部）に開示されている。当該開示内容の全体は本明細書に参照することで組み入れられる。この典型的な方法は骨の術中の位置特定を可能にし、当該方法は術前画像を必要とせず、多くの選択肢より侵襲性が低い。例えば、術前段階では、関心のある解剖学的構造のＣＴ様強度アトラスがサンプルＣＴ画像から構築される。術中段階では、新しい２Ｄ / ３Ｄの変形可能な位置合わせアルゴリズムが、患者の解剖学的構造の蛍光透視Ｘ線画像にアトラスを位置合わせするために使用される。位置合わせアルゴリズムは、アトラスのテンプレート骨表面と蛍光透視Ｘ線画像の骨輪郭との間の強度に基づく対応を確立するように構成される。位置合わせアルゴリズムは、更に、対のフィーチャ間の距離を最小化/低減する骨の形状および姿勢を探索するように構成される。当該アルゴリズムは、骨の形状および姿勢推定値が収束するまで、骨の形状および姿勢推定値を精緻化するために繰り返して構成される。
【００７３】
ある態様では、本発明の方法は、２Ｄ蛍光透視画像上の各画素をＣＴスキャンから供される３Ｄ構造に一致させることによって、２Ｄ蛍光透視画像の使用による拡張３Ｄ蛍光透視画像の形成を含む。本発明の方法は、位置合わせ中に、限定されるものではないが、デバイスに繋がれた放射線不透過性マーカー、放射線不透過性微粒子スプレー、膨張性放射線不透過性バルーン、放射線不透過性フィラメントなどのトレース要素および/またはマーカーを使用しない。
【００７４】
ある態様では、本発明の方法は、（ｉ）外科処置中に表示されるべき可視化データ； （ｉｉ）少なくとも１つの医療器具を導入するための推奨経路； （ｉｉｉ）解剖学的知識および処置の詳細に基づく誘導指示；（ｉｖ）関心領域の視認性の最適化をもたらすことについての（又はもたらすための;as to result in）Ｃアームの推奨角度または姿勢、またはこれらの任意の組み合わせを生じさせ得る。
【００７５】
ある態様では、医療器具が関心領域に導入されている間に、処置中に蛍光透視画像がブロック１０６で取得される。ある態様では、蛍光透視画像は単一の画像および/または動画として取得され得る。
【００７６】
ある態様では、生成された蛍光透視画像および/または動画は、蛍光透視画像処理１０８のインプットとして図２の処理ユニット２１８に導入される。ある態様では、図２の蛍光透視Ｃアーム２０９と図２の患者２１４との間の姿勢は外部から送信されるまたは処理ユニットにより計算される。ある態様では、互換性のあるデジタル再構成放射線写真（ＤＲＲ）画像は、仮想Ｃアームの実質的に同じ姿勢および実際の蛍光透視と実質的に同じカメラパラメータを使用して術前画像から生成される。ある態様では、画像は較正される。「較正された」とは、蛍光透視画像の歪みのために調整され、蛍光透視とＣＴとの間のＸ線エネルギー差を、Ｘ線放射測定の従来の知識による強度値で補償することを意味する。
【００７７】
ある態様では、以下の参考文献は、実際の蛍光透視画像に対するＤＲＲシミュレーション、較正および位置合わせを述べている：２００７年のAlexander Kubias（ドイツ、コブレンツのコブレンツ大学）、Thomas Brunner（ドイツ、フォルヒハイムのシーメンスメディカルソルーション）による「ＧＰＵ上の２Ｄ/３Ｄ画像位置合わせ」に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。例えば、この典型的な方法は、ＧＰＵ [グラフィックス処理ユニット]上で剛性の２Ｄ / ３Ｄ画像位置合わせを効率的に実行する。位置合わせアルゴリズムの両方の部分、すなわちＤＲＲ生成および類似性測定基準の計算は、ＧＰＵ上で実行される。さらに、Di Xu、Sheng Xu、Daniel A. Herzka、Rex C. Yung, Martin Bergtholdt、Luis F. Gutierrez、Elliot R. McVeighによる「距離マップ分類を用いたＸ線ガイド気管支の２Ｄ / ３Ｄ位置合わせ」の全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、位置合わせアルゴリズムは、（１）強度ベースおよび（２）フィーチャベースの２つのカテゴリに分類することができ、フィーチャベース位置合わせは本発明の方法に関連して使用され得る。例えば、あばら骨および脊椎のエッジは、Ｘ線および/またはＣＴ画像から取り出すことができる。ＣＴ画像のエッジ投影をＸ線画像の最も近いエッジに引き付けることによって、２Ｄ/ ３Ｄの位置合わせを容易にする/可能にするＸ線画像の複数のエッジポイント（例えば、限定されるものではないが、すべてのエッジポイントの使用をもたらし得る各位置合わせされたエッジポイント）のため、距離マップを更に生成することができる。距離マップがエッジの任意の方向情報を有していない場合、異なる構造のエッジ間で誤った位置合わせ（又はレジストレーション;registration）が生じ得る。誤った位置合わせは、方向依存距離マップを使用して、捕捉範囲および精度を改善してより堅牢な位置合わせを達成することによって低減することができる。
【００７８】
ある態様では、１０４のブロックで生成されたマップは、ＤＲＲ画像上の各投影された要素の空間情報を供するために使用される。ある態様では、位置合わせはＤＲＲと実際の蛍光透視画像との間で実行される。位置合わせの例、例えば、特徴ベースまたは強度ベースの位置合わせは、「放射線療法における患者位置決めのためのポータル画像および容積ＣＴの自動位置合わせ」（Ali Khamene、Frank Sauer、医療画像解析10 （2006）96-112）に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、特徴ベースの位置合わせ手法は、位置合わせプロセスに関与する撮像モダリティのそれぞれの特徴間の特徴対応のステップを含み得る。位置合わせの結果として、ＤＲＲ画像用に生成された空間情報は、実際の透視画像上に転送され得る。実際の蛍光透視画像に追加された３Ｄ空間情報は、実際の蛍光透視画像へのコンピュータ映像のアプローチの実施を可能とし、それにより、ピクセルの２Ｄ画像での作業ではなく３Ｄ空間内の物体での動作を可能とする。このアプローチを使用することにより、既知の解剖学的構造を通過するＸ線ビームの統合によって蛍光透視画像の各画素を説明することが可能になる。
【００７９】
ある態様では、蛍光透視画像取得中に失われた情報は、本発明の方法を使用して復元される。ある態様では、関心領域は、実際の透視画像上で強調され得、一方、骨、心臓、血管などの干渉構造は強調されない。ある態様では、拡張画像品質の更なる改善は、連続する動画フレームのトラッキングによって達成することができ、動作特性は異なる解剖学的構造に対して変化し得る。
【００８０】
拡張透視画像または動画フレームの連続は、本発明の一態様の方法を使用してブロック１１０で実施される。ある態様では、計画段階で生じた様々な要素を、ユーザの要求に応じて、またはシステム構成に応じて、拡張透視画像上に表示することができる。
【００８１】
図２は本発明の一態様を示す図を示し、拡張蛍光透視システム/方法およびデータフローを示す。
【００８２】
拡張蛍光透視画像を形成するための本発明の一態様では、当該方法は、
１）蛍光透視型の対のＸ線管２０４および増強器２０８が取り付けられたフレーム２０９の移動を担うＣアーム２０２；
２）コリメータ２０６を通過し、Ｘ線ビームを狭めるように設計されたＸ線を生成するＸX線管２０４；
３）発生したＸ線ビームがベッド２１２に取り付けられた患者の身体２１４を通過する；
４）減衰されたＸ線ビームは、ＲＡＷデータ蛍光透視画像を形成するＸ線画像増強装置２０８により更に吸収される。Ｘ線は２０８により可視画像に変換される；および/または
５）動画信号はカメラ２１０により常に捕捉され、モニタ２１６に移送される。
６）ＣＴ画像２２０をインプットとして得る計画ステーション２２２は、ユーザが上記の図１の１０２，１０４により特定される診断および治療処置（又は処置手順;treatment procedure）の計画を可能にする；
７）生成された計画データ、３Ｄの体積データがユニット２１８に転送される。２１６からの動画信号又は代替的に２０８からのＲＡＷデータは処理ユニット２１８に常に転送される：
８）拡張動画映像は、図１の１０８,１１０で特定されるように２１８により生成され、モニタ２２４により表示される；
９）またはこれらの任意の組み合わせの使用を含む。
【００８３】
本発明の一態様では、Ｃアームポーズ測定を供するために下記の要素を追加した：（１）Ｃアームのフレーム２０９に取り付けられたセンサ２１１、および/または（２）患者の体２１４および/または患者のベッド２１２に取り付けられた基準センサ２１３。
【００８４】
姿勢推定の評価を可能にするために本発明の一態様で使用可能なセンシング技術の例としては、光学センサ、加速度計、電磁石センサ、超音波センサ、ジャイロスコープセンサ（例えば、現代のスマートフォンに利用可能）等が挙げられる。本発明の方法で使用され得る姿勢推定アプローチの使用例は、２００９年のIntelligent Robots and Systems（IROS 2009）のIEEE/RSJ国際会議におけるAndreas Tobergte、Gerd Hirzingerによる“医療用途のための強固なマルチセンサ位置推定”に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００８５】
ある態様では、Bernhard Kainz、Markus GrabnerおよびMatthias Rutherによる "迅速なマーカーベースのＣ−アーム姿勢推定（Fast Marker Based C-Arm Pose Estimation）"に記載されているように、患者ベッドに取り付けられた予め規定された幾何学的形態を有するマーカーのセットを使用可能である。オーストリアのグラーツ工科大学コンピュータ・グラフィックス・映像研究所に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００８６】
図３は、本発明の典型的な態様を示し、拡張された蛍光透視画像の図を示す。一態様では、診断装置および骨が原画像上に明確に見える一方、目標領域が見えないまたは不明瞭である。一態様では、目標領域は、拡大された蛍光透視画像、例えば右側で強調表示される。一態様では、本発明の方法は、骨を強調しない一方、血管を強調することを含む。
【００８７】
図４は、本発明の一態様の方法を示し、方法４００のフローチャートを示す。方法４００の４０１は、診断又は治療処置の前にてＣＴ又はＭＲＩ等の術前画像上にてユーザにより選択された関心領域を示す。方法４００の４０３では、関心体積が術前画像上に生じる。一態様では、当該容積は、損傷部等の関心領域内の解剖学的構造、および気管支又は血管等の補助的（又は付属の；adjunctive）解剖学的構造が蛍光透視画像等の術画像上で検出可能となるように生成される。一態様では、例えば、ＤＲＲ画像が蛍光透視画像上の検出可能性を評価するために使用され得る。
【００８８】
本発明の一態様の方法では、方法４００の４０５にて、術中画像又は動画が取得される。一態様では、術中モダリティの姿勢は、少なくとも１つの術中画像で算出又は記録される。一態様では、方法４００の４０７にて、限定されるものではないがＣＴ体積等の術前画像データ内のＤＲＲの視点を評価するために、術中画像と術前画像との間の大まかな位置合わせが実行される（ＤＲＲに対する蛍光透視に限定されるものではない）。大まかな位置合わせの例は、ドイツ、コブレンツのコブレンツランダウ大学のAlexander Kubias、ドイツフォルヒハイムのシーメンスメディカルソルーションのThomas Brunnerによる“ＧＰＵ上の２Ｄ/３Ｄ画像レジストレーション”（２００７）に示されており、その全体が参照することにより本明細書に組み入れられる。ある態様では、本発明の方法は、例えば、
あばら骨ベースの剛性画像のレジストレーションの使用である。例えば、２Ｄ/３Ｄの画像レジストレーションを使用して、術前体積（例えば、ＣＴまたはＭＲＴ）が術中Ｘ線画像と位置合わせされる。剛性画像レジストレーションは、本発明の方法により使用され得る。体積は３つの座標軸に従い移動（又は変換;translated）、回転され得るのみである。変換はパラメータベクトルｘ＝（ｔｘ、ｔｙ、ｔｚ、ｒｘ、ｒｙ、ｒｚ）により行われる。パラメータｔｘ、ｔｙ、ｔｚは、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿ったミリメートル（ｍｍ）の移動を示す。パラメータｒｘ、ｒｙ、ｒｚはベクトルｒ＝（ｒｘ、ｒｙ、ｒｚ）に属する。ある態様では、大まかな位置合わせは自動的に実施され得る。
【００８９】
ある態様では、本発明の方法は、Ali Khamene、Frank Sauerによる医療画像分析１０（２００６）９６〜１１２頁の“放射線治療における患者位置決めのためのポータル画像および容積ＣＴの自動位置合わせ”に開示されているレジストレーション技術を使用し得る。当該開示内容の全体は参照することにより本明細書に組み込まれる。典型的な態様では、そのような位置合わせは、非限定的な例として、特定の医療用途に応じて、強度ベースおよび/または特徴ベースとして実施され得る。強度ベースおよび特徴ベースの位置合わせの例は、英国オックスフォード大学の理工学部のメディカルビジョン研究室のRobert A.、David J. Hawkesbによる“神経インターベンション（又は介入;neurointerventions）のための特徴ベースの位置合わせに対する強度ベースの位置合わせ”に記載されている。当該開示内容は、その全体が参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００９０】
本発明の方法のある態様では、ポイントベースのレジストレーションは、患者の胸部上の既知の解剖学的ランドマークを使用して実施され得る。ある態様では、少なくとも１つの既知のランドマークは、ＣＴ画像および/または蛍光透視画像にマーク付けされ得る。ある態様では、蛍光透視画像上にて検出可能性を改善/増加させるため処置の間に、患者の胸部に特別なマーカーが取り付けられ得る。
【００９１】
ある態様では、本発明の方法４００の４０９において、所望の位置合わせ方法に応じて、一連の特徴またはパターンが術前画像の関心体積から生成される。ある態様では、患者の軟組織構造が観察され、患者のあばら骨に対して移動する際、４０７における大まかな位置合わせの間に算出された視点は既知の公差内で近似される。ある態様では、４０９で生成された一式のパターンは、下記のステップで視野領域の微調整（すなわち、細かな位置合わせ）を行うことを可能とする。
【００９２】
ある態様では、本発明の方法４００の４１１で、細かな位置合わせが、位置合わせ方法に応じて４０９で生じた各特徴またはパターンと術中画像上にある関心領域との間の最良な適合を見つけるために実施される。
【００９３】
典型的な態様では、例えば、図５に示すように、強度ベースの細かなレジストレーション（すなわち、テンプレートマッチング）を通じた細かなレジストレーション法が示されている。当該アプローチは、図５Ａに示すように、術前又は参照（又は基準;reference）画像モダリティからの強度ベースのパターンで開始される。ある態様では、図５Ｂに示すように、術中画像からの信号は、図５Ａに示すパターンに対応するノイズおよびスケールを含み、関心領域内で測定される。一態様では、図５Ａに示されるパターンは、図５Ｂの信号からのパターンに適合される。
【００９４】
本発明の方法により使用され得る細かなレジストレーション（すなわち、テンプレートマッチング）技術の一例は、工学技術の応用科学研究ジャーナル４（２４）２０１２の５４６９〜５４７３頁のインドタミルナードウ州のタンジョールのサストラ大学のコンピュータ学部のT. Mahalakshmi、R. Muthaiah and P. Swaminathanによる「画像処理におけるテンプレートマッチング技法の概要」に記載されている。 当該記載内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明の方法のある態様は、相関類似方法または細かいレジストレーション（すなわち、テンプレートマッチング）とも呼ばれるエリアベースのアプローチを使用する。例えば、特徴検出と特徴マッチングの組合せを記述する、ＰＥ＆ＲＳ−写真計測用技術＆遠隔検知６２（９）１０４９〜１０５６頁（１９９６）のFonseca and Manjunathranoの「感知された画像を遠隔で多重検知するためのレジストレーション技術」を参照。例えば、この方法は、テンプレートがバルク値に対して直接的に作用するため、画像に対応する強い特徴をもたないテンプレートに適している。一致は、画像およびテンプレートの両方の強度値に基づいて判断される。本発明の方法によって使用され得る技術には、固定強度の二乗差、補正に基づく方法、最適化方法、相互情報、又はこれらの任意の組合せが含まれる。ある態様では、本発明の方法は、自動的に細かい位置合わせを行うことが可能である。
【００９５】
ある態様では、本発明の方法は、粗い位置合わせを自動的に行うことが可能である。
【００９６】
典型的な態様では、本発明の方法は細かな位置合わせ方法を利用することができる。細かい位置合わせ方法は、粗い位置合わせを通じて得られたＣＴスキャンから解剖学的構造の２Ｄ投影画像と、蛍光透視画像から取り出されたこれに対応する解剖学的構造とを一直線に並べることを含む。
【００９７】
本発明の一態様の方法４００の４１３では、信号マッチングパターンが図５Ａに示される。図５Ｂでは、信号が、４０１により示されているように関心領域に見つけられた解剖学的構造を強調づけるために高められる。ある態様では、術中画像からの信号を強調することに加えて、参照画像からの生じる信号をディスプレイ/画像に重ね合わせることができる。別の態様では、術中画像からの原信号と、参照画像からのシミュレートされた信号と、計画情報との組み合わせは、アプリケーション構成により又はユーザ要求時に表示され得る。ある態様では、図５Ｃに示す方法が、信号抑制のために代替的に使用され得る。
【００９８】
図５は、本発明の方法の細かなレジストレーション（図４のステップ４１１に示すもの）（すなわち、テンプレートマッチング）の典型的な例を示す。この例示は、簡略化のために一次元で示されるが、一態様の元の信号は二次元である。ある態様では、図４のステップ４１１および４１３は、テンプレートマッチング位置合わせアプローチを使用する方法を供する。
【００９９】
図６に示す典型的な態様は蛍光透視画像の概略図である。図６のＡおよび図６のＢは、呼吸中の２つの異なる肺位置の蛍光透視画像を表す。この態様では、あばら骨６０２はほぼ静止したままであり、軟組織損傷部６０６および６０８は２つの呼吸位置の間を実質的に移動する。一態様では、鉗子６０４の先端は損傷部６０６に相当近接して配置され、それによって、鉗子は損傷部６０６と共に動くが、損傷部から遠くに位置する気管支鏡６１２は実質的に静的であり、２つの呼吸位置ＡおよびＢ間で実質的に移動しない。ある態様では、あばら骨交差領域６１０はあばら骨５０２よりも暗く、従来の蛍光透視画像上の損傷部と潜在的に混同し得る。ある態様では、連続する蛍光透視画像ＡおよびＢの解析により、実質的に静的および動的の対象物を分離し、（ｉ）動き、（ｉｉ）接続性、（ｉｉｉ）密度又はこれらの任意の組合せにより静的および動的な対象物を分類し、および/または複数の蛍光透視画像から解剖学的構造の再構成を行うことが可能である。
【０１００】
ある態様では、本発明の方法は、下記の肺臓学ベースの処置のために使用され得る。本発明の方法は、限定されるものではないが、
１）呼吸器科医が拡張撮像下で最初に病変を同定する場合の気管支診断生検。次いで、生検が適切に行われることを保証するために、拡大撮像下の標的部位に生検鉗子が前進される。
２）拡張撮像誘導経皮的診断生検;
３）胸部外科医が外科手術前に増強されたマーカー蛍光透視のガイダンスを行う場合のＶＡＴＳまたは開胸術によるウェッジ切除；
４）経気管支針生検直視が、病変を視覚化し気管支鏡をガイドするために使用される。生検される領域は、拡張された画像化の下で最初に特定され、次いで、その範囲が目標セグメントに可能な限り進められる。拡張イメージングを使用すると、直視の範囲を超えて遠位方向へと鉗子を目標領域に導くのに役立つ。
５）ガイドされた気管支内または経皮的アブレーションの拡大撮像;
６）またはそれらの任意の組み合わせ
を含む。
【０１０１】
ある態様では、本発明は、２Ｄの蛍光透視画像から多次元画像を生成するために使用される。ある態様では、２Ｄの蛍光透視画像がグレーレベルで表示され、ピクセルから構成される。ある態様では、各ピクセルは、少なくとも１つの組織の集積密度を表し、Ｘ線管によって生成されたＸ線は画像増強器によって吸収される。
【０１０２】
ある態様では、高密度（例えば、骨および血管）の対象物は、例えば空気および/または軟組織の集積画素密度と比べて、集積画素密度（色）に大きな重みを有する。ある態様では、蛍光透視デバイスのために実施される自動取得アルゴリズムは、少なくとも１つの軟組織の可視性を低減しつつ、少なくとも１つの高密度組織を可視化する。ある態様では、少なくとも１つの疑わしい病変領域は、例えば骨に比べて小さい体積を有するが、少なくとも１つの正常組織よりも高い組織密度を有する。ある態様では、少なくとも１つの疑わしい病変領域は、正常組織の周囲の少なくとも１つの領域と比べて増加した血液活性（例えば、流れおよび/または容積）により特徴づけられる。ある態様では、疑わしい病変領域（例えば、軟組織または緻密組織）の少なくとも1つの標準の解剖学的特徴は、少なくとも１つの蛍光透視画像により観察される少なくとも１つの陰影および/または雲のような対象物を含む。ある態様では、少なくとも１つの蛍光透視画像（例えば、少なくとも１つのあばら骨断面、関節、主要血管等）による少なくとも1つの陰影および/または雲のような対象物の追加源がある。
【０１０３】
ある態様では、本発明は、蛍光透視画像上の可視組織（同一または異なる組織であり得る）の少なくとも２つの異なる（例えば、非同一の）部分を分離し、透視画像上のオプティカルフローを使用して、可視組織のセグメント化および追跡を通じて、少なくとも２つの異なる部分を対象物とする。ある態様では、蛍光透視スクリーン上のピクセルは、（１）密度範囲により分類され、（２）生の蛍光透視画像により追跡され、（３）動きにより分類される。例えば、呼吸には、肺の膨張と収縮の動きが含まれる。肺の膨張と収縮の動きは、同じ肺の葉（lobe）から葉にかけて異なり、肋骨の動きによっても異なる。このような動きは、肺投影をもたらし、図６に示すような識別可能な解剖学的構造ごとの複数の（例えば、様々な）動きにより特徴づけられる本発明の方法から生成された透視動画像によって示され得る。
【０１０４】
ある態様では、本発明の方法は、位置合わせプロセス/ステップ:（ｉ）蛍光透視画像および（ｉｉ）ＣＴスキャンからの気管支気道の分割（又はセグメンテーション;segmentation）を含む。位置合わせプロセス/ステップはインプットとして使用する。ある態様では、大まかおよび/または細かい位置合わせは、位置合わせステップを使用して実施される。
【０１０５】
ある態様では、方法は、術前ＣＴ画像から取り出された少なくとも１つの気管支気道樹と、拡張された気管支図を使用する連続の蛍光透視画像から取り出された気道との間の位置合わせを可能にする。一態様では、一般的なフローが図7に示される。
【０１０６】
ある態様では、本発明は拡張気管支造影像である。ある態様では、拡張気管支造影像は、目に見えない気道（例えば、蛍光透視画像では見えない）の拡張画像であり、蛍光透視画像から取り出される。
【０１０７】
ある態様では、気管支を可視化するように構成された放射線不透過性物質を注入することによって拡張気管支図が生成される（図８）。一態様では、可視気管支は、（１）蛍光透視画像から部分気管支樹を取り出すため、および（２）部分気管支樹を第２の画像、例えば術前画像から取り出した気管支樹に位置合わせする。ある態様では、気管支内に注入された放射線不透過性物質は、気道を一様に強調表示する（すなわち、見えるようにする）ものではない。ある態様では、放射線不透過性物質は、迅速に画像から消えるか、または（限定されるものではないが、例えば、１〜６０秒、１〜４５秒、１〜３０秒、１〜１５秒など）以内に消失し、蛍光透視画像の質を低下させ（図９）、ぼかし画像を作成する。本発明のある態様では、少なくとも１つの画像処理アルゴリズムが気管支像を形成するために利用される。本発明のいくつかの実施形態では、拡張された気管支造影像を生成するために、少なくとも１つの画像処理アルゴリズムが利用される。
【０１０８】
ある態様では、拡張された気管支造影像は、図１４に描かれるようなアンカー機構を任意に有し得る少なくとも1つの放射線不透過性器具を使用することによって生成される。ある態様では、放射線透視器具は、蛍光透視画像で可視であり、少なくとも１つの術前画像から同定された気管支樹に位置合わせされ得る解剖学的構造を示す。ある態様では、この方法の直接的な拡張は、同じ処置（図１１）中に連続した時間的蛍光透視画像から取り出され、蓄積された複数の器具位置（図１０）を使用することである。ある態様では、放射線不透過性器具はマルチルーメンであり得る。ルーメンは、（ｉ）診断または治療処置、（ｉｉ）複数の放射線不透過性ガイドワイヤを同時に複数の気管支気道に導入し、当該ガイドワイヤを複数の位置合わせ基準として使用するために用いられ得る。ある態様では、この技術は、位置合わせ精度およびロバスト性を改善する。
【０１０９】
ある態様では、拡張された気管支造影図は、放射線不透過性物質のかん流を、増加した時間の間、目に見えて所定の位置（例えば、実質的に静的）に保つことを可能にする少なくとも１つの器具を使用して生成される。ある態様では、ブラシを使用して気道の壁に少なくとも１つの放射線不透過性物質を広げる、又はツールの外側に振りかける少なくとも１つの器具を使用することによって、時間の増加が達成される。ある態様では、高粘度（例えば、ヒドロゲルの形態）を有する放射線不透過性物質が、装置を通して注入され、気道上に分散される。ある態様では、放射線不透過性材料は、放射線不透過性物質から徐々に放出されるように構成される。ある態様では、気道領域は、より長い期間にわたって放射線不透過特性を保持する。ある態様では、温度が体温度に増加する際注入物質が半固体ゲルになるため、蛍光透視画質劣化（図９）またはぼやけた透視画像の防止をしながら低温で液体物質を効果的に注入するために、逆熱ゲル化ポリマーまたは類似の材料が使用される。ある態様では、逆熱ゲル化（例えば放射線不透過性）物質が発泡ベースのコロイドを生成するために使用される（例えば、限定されるものではないが、ＡｃｕｌｙｎＴＭ２２（Ａ２２）およびＡｃｕｌｙｎＴＭ３３（Ａ３３）は、発泡体Ｂｅｐａｎｔｈｅｎ（登録商標）、プロピレングリコールリポソームの膨張後の泡沫エアロゾル（ＰＥＨＦＬ）、低温冬眠弾性メモリ（ＣＨＥＭ）と組み合わせたポリウレタンベースの形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォーム、又はこれらの任意の組合せを生成するために使用されるエマルジョンであり得る。発泡ベースのコロイドは、肺の関心領域内に注入され、所定の又は十分な期間（例えば、医療従事者が画像品質劣化前に結果を確認することを可能にする期間、例えば３０秒、１分、５分、１０分、１５分、３０分など）安定を保持するように構成される。例えば、図１６の左側に示されるように、発泡体ベースの放射線不透過性物質は、図９の従来の造影剤注入後、数秒（例えば、１秒、２秒、３秒、５秒、１０秒、１分など）以内に典型的に起こる蛍光透視画質劣化（図９、図１０の右側）を防止しながら肺を長時間（例えば、３０分以上）強調するように構成される。ある態様では、蛍光透視画像（図１７）上の器具の単一の２Ｄ投影から器具の深度を再構成するために、所定の位置に配置された複数の放射線不透過マーカー１７２５を含むように器具を設計することが可能である。
【０１１０】
ある態様では、本発明は、２Ｄの蛍光透視画像上の器具の位置に３次元（深度）を加えることを含む方法である。ある態様では、器具の少なくとも１つの部分の深さは、（１）蛍光透視画像上の投影された器具形状と（ｂ）気管支気道の既知の解剖学的構造との比較および（２）気管支樹の内部の拘束された器具の位置を前提とすることにより算出される（図１３）。
【０１１１】
ある態様では、本発明は、蛍光透視画像に垂直な方向に器具の仰角（配向角）を加えることを含む方法である。ある態様では、配向の程度を算出するための少なくとも２つの方法がある：（１）図１２の（例えば、利用可能なレジストレーションから）蛍光透視画像の既知のズーム（すなわち倍率）を使用する放射線不透過性の直進器具セクションの投影された物理的長さと実際の物理的長さを比較すること、および（２）患者の身体または蛍光透視デバイスに対する器具の向きを計算するために器具に取り付けられた配向センサを使用すること。
【０１１２】
ある態様では、本発明の方法は、患者（例えば、人体）内部の器具の６つの自由度（ＤＯＦ）を決定するために、３Ｄ位置および向きを含む情報を統合することを含む。
【０１１３】
ある態様では、本発明は、チップに配置された統合センサを使用して、器具の先端の動きおよび方向を追跡する方法である。ある態様では、センサは、ジャイロスコープ、加速度計および/または磁力計からなる群から選択される。ある態様では、これらのセンサから送信された情報は、リアルタイムでチップの向きおよび位置を計算することを可能にする。本発明のある態様では、サンプルが気管支の内側にあると推定/予測することによって、位置計算のロバスト性が改善される（すなわち、精度が向上する）。ある態様では、サンプルは、術前ＣＴ画像から取り出された３Ｄ気管支樹に位置合わせされる。
【０１１４】
本発明の典型的な態様では、図７は方法７００を示すフローチャートである。ある態様では、フローチャートは、術前画像から取り出された気管支気道樹（例えば、限定されるものではないが、ＣＴスキャン/画像）と拡張気管支撮影図を用いて蛍光透視画像（例えば、２，３，４，５，６，７，８，９，１０等）から取り出された気道との間のレジストレーションプロセスを示す。ある態様では、方法７００の７１０で、ＣＴおよび/またはＭＲＩは、術前および/または術中画像源である。ある態様では、術前画像および/または術中画像が取得され、３Ｄ空間に変換され、治療および/または診断のための外科的治療および/または診断処置の間に使用される。典型的な態様では、方法７００の７２０で、（１）自動セグメンテーションアルゴリズムおよび/または（２）医師による手動による表記を用いて、画像７１０から３Ｄ気管支樹が取り出される。典型的な態様では、方法７００の７０５において、蛍光透視画像から取得された蛍光透視画像源および/または蛍光透視動画がある。典型的な態様では、方法７００の７３０で、拡張された気管支図が、本発明に開示された１つ以上のアプローチにより蛍光透視画像７０５を使用して算出される。
【０１１５】
ある態様では、本発明の方法は、軟組織、骨、器具、解剖学的対象物、および背景の間の自動分離/セグメンテーションを含み、自動分離/セグメンテーションは、抽出される情報（例えば、気管支樹）の生成をもたらすために、異なるタイプの組織/臓器および/または器具（例えば、動きおよび/または密度）を区別するため器具および/または組織の移動を用いる。
【０１１６】
典型的な態様では、７２０により取り出された、３Ｄ気管支樹、任意にはあばら骨、ボディ境界、隔膜などの３Ｄ構造、および７３０により取り出された、拡張気管支、あばら骨、ボディ境界、隔膜などの任意の対応する構造が７００に示される方法を用いて７４０で位置合わせされる。典型的な態様では、位置合わせプロセスは、２Ｄ拡張気管支造影像と適合するための３Ｄ気管支樹を投影するフルオロスコープの姿勢情報（例えば、位置、向き、および/またはカメラパラメータ）を推定し、画像７１０の３Ｄ空間と画像７０５の２Ｄ空間との間の一致を形成する。更に、位置合わせ処理の前に２Ｄ気管支の３次元（奥行き）情報が利用可能であるとすると、位置合わせ精度をこの追加態様を用いることで強化することができる。例えば、この先行情報（例えば、２Ｄ気管支造影図の３次元情報）を使用して、姿勢推定プロセスにおける自由度を低減することができる。
【０１１７】
ある態様では、図８は、部分気管支樹を強調する注入放射線不透過性物質を含む一連の蛍光透視画像から得られた拡張気管支像のサンプルを示す。
【０１１８】
ある態様では、図９は、図８と同じ対象者である蛍光透視画像を示すが、画像は注入の３０秒後に撮影されたものである。図示されるように、注入された放射線不透過性物質は周囲の領域に拡散し、ぼやけた画像を生成する。ある態様では、拡張された気管支造影像は、注入の３０秒後に鮮明な画像を生成する。
【０１１９】
本発明の一態様では、図１０は、蛍光透視画像上で可視である放射線不透過性器具の使用方法の説明図を示す。一態様では、画像（例えば、画像１００５、１０１０および１０１５）は、異なる位置の可視器具および実際の蛍光透視画像では見えないが、例示目的のみのため示されている気管支樹の概略構造を含む蛍光透視図を示す。画像１００５，１０１０および１０１５に示される器具は、同じ器具または異なる器具であり得る。
【０１２０】
一例では、撮像の重ね合わせは、身体の動き、呼吸、器具の導入等により引き起こされる歪み補正を組み込む。ある態様では、一時的な（又は時間的な;temporal）器具の位置は、所定の呼吸段階で重ね合わせるために取得される。
【０１２１】
典型的な態様では、図１１は、図１０の画像１００５，１０１０および１０１５から得られた拡張気管支造影図を示す。一態様では、各画像は、周囲の解剖学的構造に関する情報を追加する。一態様では、情報は、拡張された気管支造影図を作成するために結合される。
【０１２２】
一態様では、図１２は、体内の３Ｄ空間内に配置された器具１２０５の直線部分を示す。一態様では、器具は、蛍光透視画像平面１２１０上に投影され、投影画像１２１５を生成する。一態様では、器具１２０５の直線部分と蛍光透視画像平面１２１０との間の角度は「アルファ」である。
【０１２３】
一態様では、図１３は、気道の内部に配置された解剖学的経路１３２０を含む３Ｄ気管支樹１３１５を示す。一態様では、３Ｄ解剖学的経路１３２０が蛍光透視画像面１３１５に投影される際、投影１３１０は元の深さ情報を失う。一態様では、本発明はこの情報を回復する。
【０１２４】
一態様では、図１７は、気道の内部に配置された解剖学的経路１７２０を含む３Ｄ気管支樹１７１５を示す。器具１７２５に沿った所定位置の複数のマーカーを有する器具は、解剖学的経路１７２０の内部に配置される。一態様では、３Ｄ解剖学的経路１７２０が蛍光透視画像面１７１５上に投影されると、投影１７１０は元の深さ情報を失う。一態様では、本発明はこの元の深さ情報を回復する。
【０１２５】
一態様では、図１４は、気管支気道を通じて予め湾曲した先端１４１０により案内され得るアンカー付きの使い捨て可能な誘導カテーテルを示す。ツールハンドル１４２０は、誘導性能を向上させるために任意に使用することができる。カテーテル先端部は、膨張可能なバルーンまたは伸長可能なバネとして設計されたアンカー１４４０によって気管支気道の内部に固定され、医療器具によるカテーテル先端周辺の関心領域への即時の多数のアクセスを可能にする。診断および処置器具は、入口ポイント１４３０で誘導カテーテル内に配置された作業チャネルを介して導入され得る。カテーテルのねじれを防ぎ、操縦性（又は操作性又は機動性;maneuverability）の特徴を改善するために、気管支気道内の操作中にワイヤをカテーテル内部に配置することができる。１７２５で示されているように、カテーテルおよび/またはワイヤに沿って配置された複数の放射線不透過性マーカーを備えた器具を設計することが可能である。
【０１２６】
一態様では、図１５Ａは、人の肺における診断処置の蛍光透視画像を示す。生検針１５０２は、医師が暗領域１５０３として知覚する疑わしい目標結節部を生検するために、気管支鏡１５０３の作業チャネルを通じて突出している。拡張された蛍光透視画像図１５Ｂは、処置前に患者の胸部の対応する術前ＣＴ画像に医師がマークした実際の結節領域１５０４を強調するために生成される。拡張された画像は、元の位置に気管支鏡１５０６および針１５０５を保持するが、実際の結節位置１５０６と知覚される１５０３との間の違いは明らかである。１５０６の強調技術は、図１５Ｂに示されており、黄色は、ＣＴ画像の１つに対応する（さらに破線で囲まれた）蛍光透視画像の結節領域に「注入」され、蛍光透視画像の元の情報はまだ保存されている。
【０１２７】
発泡体の生体適合性および生分解性
【０１２８】
本発明の方法のある態様では、発泡体は、活性薬剤成分（「ＡＰＩ」）のためのキャリアとして例えば薬品および/または造影剤として機能し得る。薬品および/または造影剤を含む発泡体は、望ましくない組織反応を防止するように選択される必要がある。例えば、薬品および/または造影剤を含む発泡体は、粘膜組織に適合する必要がある。造影剤は、（１）組織反応および/または相当な炎症反応を最小限に抑え、（２）浸透圧および非イオン特性が低く、組織生体適合性を高めることができるように選択される。使用されるＡＰＩの濃度は、既知の毒性濃度よりも実質的に低く、患者の有効濃度の観点から実質的に増加され得る。経口でまたは直腸に投与され得る造影剤の例は、硫酸バリウムであり、硫酸バリウムは発泡性造影剤として使用され得る。本発明の方法で使用され得るヨウ素ベースの造影剤は、非イオン性、等張性であり、炎症性の変化および/または肺胞疾患が相当減少されたおよび/または存在しないようにするために、末梢肺実質（parenchyma）（肺胞（alveoliｓ））に最小限の変化を与え得る。身体からの大部分のヨウ素造影剤の排除は、正常な腎機能を有する患者において、例えば９０〜１２０分の範囲内であり;しかしながら、排尿は腎不全の患者において、例えば、数週間で遅れ得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、２０分〜１２０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、２０〜１００分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、２０分〜８０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、２０分〜６０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、２０分〜４０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、４０分〜１２０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、６０分〜１２０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、８０分〜１２０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、１００分〜１２０分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、４０分〜１００分の範囲であり得る。ヨウ素造影剤の排除は、例えば、６０分〜８０分の範囲であり得る。
【０１２９】
硫酸バリウムは水に溶解しないため、発泡体の連続相中に分散し得る。イオプロイドおよびイオヘキソール等のヨウ素分子は、水系発泡体中に容易に溶解することができる。表１は、水ベースの発泡性造影剤の現在の適用において水相に組み込まれ得る市販の造影剤を示す。
【０１３０】
表１
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【０１３１】
造影剤を含む水ベースの発泡体は、放射性写真コントラストを供し、油性キャリアに関連する生体適合性の欠点を回避する。発泡体キャリアは、水溶性および組織適合性に従って選択された発泡剤を用いて形成される。膨張可能な水性発泡形成物は、粘膜表面を被覆することができ、膨張性水性発泡形成物は、生体適合性発泡剤（例えば、生体適合性発泡剤が典型的には組織反応を開始しない場合）を含む。例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）は、（１）粘膜組織と適合性があり、（２）生体適合性があり、体によって完全に分解する（すなわち、９９％を超える分解）ように構成され、生分解性/生体吸収性の水性発泡剤として使用され得る。一旦投与されると、ＣＭＣを含む水ベースの水溶液は、少なくとも１つの気道を十分に被覆することができ、（例えば、ポピー種子油と比べて）小さな組織学的変化を生じる。最終的に、全発泡の容積（例えば、主に気体および水からなる）に対する発泡剤の容積量は実質的に減少する。以前に１０ｃｃの油性造影剤を使用した所与の診断処置では、現在の発泡造影剤は、９５％を超える水、ガスおよび５％未満のポリマー/タンパク質発泡剤を含み得る。
【０１３２】
発泡体が体腔内に噴出されると、発泡体は、気相および液相になり始める。ガスは拡散しおよび/または気化し、発泡体の体積を実質的に減少させる（例えば、限定されるものではないが、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％ 、８０％、９０％、９５％等分発泡体の体積を減少させる）。液相は、発泡剤を含む水から主として（例えば、限定されるものではないが、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％など）構成されており、発泡剤が発泡を安定化させる。水は組織によって吸収されるが、発泡剤、例えば、ポリマーおよび/またはタンパク質は分解する。したがって、主な考慮点は、液相に加えられる発泡剤および安定剤であり、発泡体中のそれらの濃度はそれに応じて選択される。
【０１３３】
発泡およびイオプロミド/ヨウ素/硫酸バリウムベースの造影剤
【０１３４】
発泡性造影剤を、従来のＸ線分析を用いて肺の画像化のため評価した。気管支気道の明確な視覚化は、水性フォームおよび水溶性造影剤を用いて達成された。試験された造影剤は、非イオン性、等張（isotonic）造影剤Omnipaque（イオヘキソール）であった。実質的なコントラストを得るための造影剤の濃度を評価した。
【０１３５】
器具および材料：コントラスト剤のコンセプトを組み込んだ水ベースのフォームの初期検証は、高粘度の泡である敏感肌用の市販のジレットシェービングフォームを用いて行った。造影剤としてOmnipaque（３００ｍｇ/ｍｌイオヘキソールを使用、アイルランドのＧＥヘルスケアにより製造された１ｍｌ当たり６４７ｍｇのイオヘキソール）を造影剤として使用した。
【０１３６】
２つの肺モデルを使用した：（１）ラピッドプロトタイピングプリンターを用いて第１のモデルを製造し、（２）乾燥したブタ肺を第２のモデルとした。異なる発泡剤/造影剤混合量を直径３．５ｍｍのパイプを通して各モデルに注入した。Ｘ線撮影には標準的な蛍光透視装置を使用した。
【０１３７】
試験手順：オムニパク/発泡体のいくつかの濃度を混合し、３．５ｍｍのパイプを通じて注入した。蛍光透視カメラを用いて即時におよび注入後１０，２０および３０分後に、画像を記録した。容量で測定した２０％のオムニパクと８０％の発泡体の濃度は、元のヨウ素含有量（６０ｍｇＩ / ｍｌ）の１/５であり、３０％のオムニパクは１００ｍｇＩ/ｍｌであり、５０％は１５０ｍｇＩ/ｍｌである。
【０１３８】
結果：粘度が注入中に発泡体を妨害または破壊することなく注入圧力を促進するため、発泡性造影剤のラピッドプロトタイプモデルへの注入は、発泡レオロジーの点で適切であった。オムニパクは、発泡体の水相に十分に溶解し、均質な溶液を生成する。ラピッドプロトタイプ肺モデルに注入された発泡混合物は、蛍光透視撮像システムによって記録され、図１８Ａ〜Ｃに示されている。
【０１３９】
図１８Ａ:２０％のオムニパク/フォーム溶液をラピッドプロトタイプ（又は急速原型;rapid prototype）の肺モデルの左気管支に注入する。使用した５ｃｃのオムニパクは２０ｃｃのフォームとなった。コントラストは得られなかった。
【０１４０】
図１８Ｂ:左気管支に３０％のフォーム/オムニパクを注入した。
【０１４１】
図１８Ｃ:５０％のオムニパク/フォーム溶液をラピッドプロトタイプの肺モデルの左気管支に注入する。使用した１０ｃｃのオムニパクは１０ｃｃのフォームとなった。
【０１４２】
発泡造影剤溶液は、注入後１０，２０および３０分間、十分に目に見えて明白であった。左気管支（すなわち、発泡性造影剤）と右気管支（すなわち、オムニパク液体）との比較は、発泡性造影剤と液体形態の造影剤とを区別する。液体造影剤の注射後数秒後、重力のため沈降した液体は肺の可視性を減少させた。蛍光透視撮像システムによる泡/造影剤の乾燥ブタ肺への注入を図１９Ａ〜Ｅに示す。ジレットの市販発泡体は非常に安定であり、他の発泡体形成物を我々の用途に選択すべきであることが理解される。
【０１４３】
図１９Ａ：３０％オムニパク/フォーム溶液を乾燥ブタ肺モデルに注入する。注入直後に撮影された画像。
【０１４４】
図１９Ｂ:３０％オムニパク/フォーム溶液を乾燥ブタ肺モデルに注入する。注射後４分で撮影した画像。
【０１４５】
図１９Ｃ:左気管支は注射後１７分後の３０％のオムニパク/フォームを示し、画像は依然として安定していた。主気管支を洗浄するために２ｃｃの水を注入した。右気管支の液体のコントラストオムニパクを注射し、直ちに記録した。
【０１４６】
図１９Ｄ：左気管支は注射後２４分での３０％オムニパク/フォームを示し、画像は依然として安定していた。液体オムニパク溶液は、その注入後２分のかすかな画像を残す重力により分散、洗浄させた。
【０１４７】
図１９Ｅ：左気管支は注入後約３０分で３０％のオムニパク/フォームを示し、画像は依然として安定していた。液体オムニパク溶液は完全に分散され、注入後９分で淡い画像が得られた。
【０１４８】
結論：市販の発泡体と造影剤との組み合わせにより、３０分間にわたり安定した画像形成が可能になる。泡は重力に抵抗し、肺の鮮明な画像を示す気管支壁に付着する。 ３０％のオムニパク/フォーム溶液（１００ｍｇＩ/ｍｌ）は、十分な画像品質を示し、レオロジー、注入性、重力に対する抵抗性、安定性およびＸ線可視性の点で適当である。オムニパクは、発泡体の水相に溶解し、均質な溶液を生成する。市販のシェービングフォームよりも低い安定性を有する他のフォーム形成物（formulation）が、造影剤と組み合わせて更に試験され得る。
【０１４９】
発泡ベースの造影
【０１５０】
発泡性組成物における造影剤は、腹腔（abdominal cavity）、胸腔、頭蓋腔、腹腔（ventral cavity）、膣、陰茎の空洞、直腸、尿路、涙嚢、膀胱、子宮や卵管、卵巣、子宮腔との間の空洞、耳、鼻腔、口、眼、腹膜、胃腸系、唾液腺、および胃を含む体腔又は粘膜面の様々な疾患を撮像することに役立つ。一態様では、放射線不透過性造影剤は、気管支造影のために使用される。
【０１５１】
体腔を撮像する蛍光透視処置の間、画像は、放射線不透過性物質のかん流が所定期間（例えば限定されるものではないが２０分〜１２０分）可視および場所に留まる（例えば静的）ことを可能にする少なくとも１つの器具を使用して作成され、捕捉される。ある態様では、当該期間は２０分〜１００分である。ある態様では、当該期間は２０分〜８０分である。ある態様では、当該期間は２０分〜６０分である。ある態様では、当該期間は２０分〜４０分である。ある態様では、当該期間は４０分〜１２０分である。ある態様では、当該期間は６０分〜１２０分である。ある態様では、当該期間は８０分〜１２０分である。ある態様では、当該期間は１００分〜１２０分である。ある態様では、当該期間は４０分〜１００分である。ある態様では、当該期間は６０分〜８０分である。期間は、加圧されたエアロゾル発泡性造影剤を用いた気道の壁に少なくとも１つの放射線不透過性物質を拡散する少なくとも１つの器具を使用することにより達成される。放射線不透過性材料は、水ベースの発泡体の水相に溶解または分散される。体腔内の十分なコントラストを生成するために、放射線不透過性物質は均一に発泡体中に分散される。相対的に高い粘度を有する放射線不透過性物質は、キャニスターパイプ機構を介して排出されて肺の関心領域に分散される。気道領域は、典型的に使用される造影剤と比較して時間が増加する間放射線不透過性特性を保持する。発泡ベースの放射線不透過性材料は、肺気管支等体腔の輪郭を示す十分なコントラストを供することが可能である。泡は、典型的な液体ベースの造影剤注入に比べ蛍光透視画像品質の劣化を防止すると共に、時間が増加する間（例えば、限定されるものではないが、約２０〜１２０分）安定を維持している。泡ベースの造影剤は、泡を保持する高い表面張力により重力の影響を実質的に受けず、それによって造影剤は泡が破断するまで所定の位置に安定したままである。泡安定性は、安定したコントラストが得られた期間を決定する。更に、気管支内への泡の効果的な注入を容易にするために、泡の粘度は策定される。
【０１５２】
水相中に組み込まれた３０％（ｖ / ｖ）の水溶性造影剤（オムニパク、３００ｍｇのＩ/ｍｌのイオヘキソール）を用いて発泡性造影剤が調製した。これにより泡のヨウ素含有量は６０ｍｇのＩ / ｍｌである。使用した発泡剤は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、および寒天である。発泡剤は異なる製剤を用いて、１０および２０分間安定していた。使用した濃度は、ＢＳＡが０．０２〜０．０５％（ｗ/ｖ）であり、混合ポリマーのＣＭＣが０．６〜０．１％であり、水溶液に添加した寒天が０．２〜０．５％である。ある例では、溶液を４０℃に加熱し、均一な溶液を得るために攪拌した。一例では約１０分間の家の混合ツールを用いて発泡体を撹拌し、別の例でホームクリーム泡立て（カイザー、オーストリア）および亜酸化窒素（Ｎ２０）の充電器を使用して発泡体を製造した。後者では、混合物は密閉キャニスターに注ぎ、Ｎ２０は当該キャニスターに注入した。
【０１５３】
使用した他の水溶性造影剤は、イオプロミドおよび硫酸バリウムである。両方を水相内に添加した。硫酸バリウムは、白色、不透明な溶液を生成し、水相に溶解しなかった。
【０１５４】
泡分解
【０１５５】
本発明の方法のある態様では、放射線不透過性造影剤は水ベースの発泡体に溶解する。水ベースの発泡体は、自然の体腔の関心領域内に注射後の所定の期間の間安定なままとなるように構成されている。発泡流体造影剤の物理的安定性は撮像の過程にわたり維持され、それによって個々の気泡および気泡分散の両方の安定性が考慮される。発泡流体の安定時間は、気泡密度差が蛍光透視画像品質の劣化又はぼやけた蛍光透視画像を生じさせない
時間帯である。発泡は、臨床的応用のために３０〜９０分間安定であることが要求される。
【０１５６】
流体発泡体は液相中に分散された気泡の大量の分散系である。２つの発泡相が混和しないため、熱力学的に安定ではなく、典型的には界面活性剤を用いて安定化される。閉鎖ガス加圧フォームからのバルブ作動時に、泡が排出され、空気と混合し、新たな空気/水界面、ひいては自由エネルギーの増加を生じる気泡の発生がある。気泡構造を制御することで、一つはそのような粘度および注入などの所望のレオロジー特性を得ることができる。更に、界面活性剤は、発泡体を形成する際に発生した表面自由エネルギーを減少させ、泡の安定性を増加させる。泡の安定性は、オストワルド熟成（ripening）、排水、膜の破断（rupture）や気泡の合体（coalescence）、および気泡の流れ等のいくつかのメカニズムの間の複雑な相互作用である。排水は、重力ベクトルの方向の泡を通じる液体の不可逆的な流れである。このプロセスの最終結果は、平均気泡径が時間内に成長するということである。２つの気泡の間の膜が破裂すると、気泡の大きさが増加し、最終的に泡が崩壊して消える。
【０１５７】
発泡性は、発泡体を生成する溶液の能力であり、発泡体安定性は、発泡体がその生成後にその構造体を保持する寿命または期間を指す。発泡剤の存在は発泡体の生成および安定化に必須である。発泡剤は両親媒性物質であり、分子の親水性部分は水への溶解性に関与し、分子の疎水性部分は分子自体を配置して、気泡の周囲の表面積を減じて発泡体構造を安定化させ、それによってガス/液体界面間の表面張力を減じる。発泡剤がガス/水界面に吸収されると、水の表面張力が低下し、分散相である気泡がより長い時間にわたってそのサイズおよび構造を保存し得る。
【０１５８】
発泡剤は、気泡の間に生成される膜のための立体的および/または静電的安定化を生じる界面活性剤である。しばしば、１つの活性剤は、泡の安定性のためには不十分であり、そのため、泡の寿命を延ばすために１つ以上の成分を添加することが必要である。界面活性剤溶液へのポリマーの添加はまた、成分の複雑な形成のために泡の安定性を著しく高めることができる。界面活性剤ポリマーは、界面活性剤と液体/気体表面のポリマーとの間の複合体形成により表面粘度を増加させ、それによって膜の安定性を増加させる。ポリマーの添加は、典型的には、バルク粘度を増加させ、フィルムの排水時間を増加させ、長期安定性を増強し得る。タンパク質は、ガス−水界面に強く吸着し、生成する傾向があり、吸着された膜はその構造的コヒーレンス（又は一貫性;coherence）（高表面レオロジー係数）を増加させるため、適切な発泡剤である。タンパク質は、疎水性アミノ酸残基のために疎水性領域を有するため、空気−水界面で吸着する。熱によるタンパク質の変性（又は展開;unfolding）、界面活性剤の添加は、発泡の安定性を更に増加させ得る。例えば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）は、薬物キャリアおよび微小気泡に基づく安定化剤のための安定化剤として好適に使用されている。
【０１５９】
具体的には、より長い安定性を得て、それにより長い蛍光透視画像を得るために、以下の発泡剤を使用することができる；アニオン性ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ゼラチン、寒天、ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジン、カルボキシルメチルセルロースナトリウム、Ｔｗｅｅｎ８０（登録商標）、ポリソルベート８０、キサンタンガム、キサントモナス細菌から分泌されたポリサッカリド。グルコノラクトンは、安定性を増加させるために添加することができ、それにより、アルブミンまたはＣＭＣ含有フォームの排水時間を増加させることができる。
【０１６０】
ある態様では、本発明は、ＣＴ、ＭＲＩ等の第１撮像モダリティを使用し、蛍光透視、デジタル減算血管造影（ＤＳＡ）などの第２撮像モダリティからの、関心領域又は構造の強調づけられた領域を有する拡張画像の生成を通じて情報を計画すること、および任意には第１撮像モダリティから生じ、覆うように重ね合わせされた、情報を追加で撮像するおよび/または計画することを可能にする方法およびフローである。 本発明は、（ｉ）第１撮像モダリティを使用して少なくとも１つの胸部の第１画像を取得すること、（ｉｉ）ランドマーク、関心領域、切開点、重要な構造、分岐部、解剖学的器官などを規定することによる処置の手動または自動計画 （ｉｉｉ）蛍光透視またはＤＳＡなどの第２撮像モダリティから少なくとも１秒画像を取得し、第１撮像モダリティからＤＲＲなどの互換性のある仮想画像を生成する；（ｉｖ）互換性のある仮想画像上の対象物および構造への計画データのマッピング；（ｖ）第１撮像モダリティから生じる第１画像又はその一部に第２撮像モダリティからの少なくとも１秒画像又は動画フレームを位置合わせすること；（ｖｉ）第１撮像モダリティから生じた互換性のある仮想イメージから画像レジストレーションによって第２撮像モダリティからの第２画像への計画データの移送マッピング（すなわち、特定およびマッピング）；（ｖｉｉ）第３画像を得るために第２撮像モダリティから生じる第２画像上の関心領域、解剖学的構造を強調づけることを含み、第３画像が拡張されている。
【０１６１】
ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像またはその派生物、第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティから生じた画像の一部又は画像ベースの計画情報を重ね合わせることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、医療器具の動きを助けるナビゲーションおよび誘導命令を更に含む。ある態様では、本発明の方法は、関心領域、切開点、解剖学的構造、ツールアクセス方向の最適な可視性を維持することを可能にするために、蛍光透視Ｃアーム等の第２撮像モダリティの位置決めのための誘導を更に含む。ある態様では、本方法は、同じ取得パラメータ（モード、位置、視野）を有する、蛍光透視動画等の第２撮像モダリティからの続くフレームの解剖学的構造の追跡を実施して、静止した解剖学的構造の抑制と内在する軟組織のノイズに対する信号改善を通じて拡張蛍光透視画像の高質化を可能とする。ある態様では、あばら骨などの小さな動きを伴う静的対象物が最初に位置合わせされ、隔膜、気管支、血管などのより動的な対象物が次の位置合わせ反復で徐々に位置合わせされる多相レジストレーションが実施される。ある態様では、干渉構造は強調化されない。ある態様では、互換性のある仮想画像は生成されず、第１画像イメージングモダリティからの計画データは、画像レジストレーションによって第２撮像モダリティに転送される。
【０１６２】
ある態様では、本発明は、強調表示された関心領域または構造を有する術中蛍光透視画像、ＤＳＡなどの拡張第３画像の生成を可能にする方法であって、（ｉ）既知の相対的な動きの変化および強度値に従い術中画像の画素をグループ化することを可能にするために、当該相対的な動きおよび回転を伴う少なくとも２つの術中画像を用いること；（ｉｉ）関心領域内の構造を再構成するために、少なくとも２つの連続する術中画像間の位置合わせまたは相互相関を行うこと；（ｉｉｉ）ユーザの要求に応じて、関心領域内の移動構造および静的構造を区別すること；（ｉｖ）術中画像上の解剖学的構造を強調づけること、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、本発明の方法は、胸部Ｘ線放射線画像を使用することを含み、前記放射線画像は、放射線画像からの情報の位置合わせまたは相互相関を通じて第２画像上の解剖学的構造を向上させることを可能にする参照（又は基準;reference）画像として働く。
【０１６３】
ある態様では、本発明は、拡大蛍光透視画像の生成を可能にする拡張蛍光透視デバイスであって、映像および画像処理ユニット；様々な蛍光透視デバイスから映像信号を入力することができる映像入力カードまたは外部接続デバイス;内部またはＤＩＣＯＭ形式の３Ｄ計画入力；拡張された（又は増強された;augmented）映像信号出力;またはこれらの任意の組合せを含む。
【０１６４】
ある態様では、デバイスは、ＲＡＷデータを信号として取得し、それによって映像入力カードの代わりにＲＡＷデータ入力カードを有するように、蛍光透視デバイス内にモジュールとして組み込まれる。ある態様では、デバイスは円錐ビームＣＴシステム内に組み込まれる。
【０１６５】
ある態様では、本発明は、組織又は解剖学的構造を強調する技術である。関心体積は、ＣＴ又はＭＲＩ等の第１撮像モダリティから生じる画像、第２撮像モダリティからの取得画像上で選択される；第２撮像モダリティの１つに対応する第２撮像モダリティにおける仮想動画の姿勢を特定するために、第２撮像モダリティと第１撮像モダリティとの間で粗い位置合わせが実施される；少なくとも１つのパターンが関心体積周りの解剖学的構造の第１撮像モダリティから生成される；マッチングパターンは、第１撮像モダリティから生成された単一または複数のパターンを使用して第２撮像モダリティにおいて見出される；第２撮像モダリティからのマッチングパターンは、第３撮像モダリティを生成する関心体積内の解剖学的構造を強調するように強調される。
【０１６６】
本発明の方法のある態様では、関心領域の外側に位置する解剖学的構造が、同じ技術を使用して見出され、抑制される。ある態様では、パターンは、気道、あばら骨、および血管などの解剖学的特徴から構成される。ある態様では、第２撮像モダリティからのマッチング特徴は、関心領域内の少なくとも１つの器具位置のセットに由来する。
【０１６７】
本発明にて対象物の深さ算出方法は以下のとおりである：ＤＲＲ等の第１撮像モダリティから蛍光透視に生じる互換性のある仮想画像のパラメータの付与；第１撮像モダリティを第２撮像モダリティに投影する仮想蛍光透視映像などの仮想映像の姿勢および視野の付与；特定の場所でＤＲＲ上のあばら骨幅などの仮想画像上の対象物サイズの決定；第１画像（例えば、ＣＴ画像）から第２画像（例えば、蛍光透視画像）上で測定されたものまでに生じた既知の対象物サイズの間の比較を通して、深さ（蛍光透視Ｘ線源からの特定対象物または対象領域の距離など）の計算、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、対象物のサイズは、ツール剛性部分の長さまたは幅など、互換性のある仮想画像の測定の代わりに、またはこれに加えて、技術仕様から決定される。ある態様では、カテーテル型ツールは、第２撮像モダリティのカメラ中心からの深さ（又は奥行き;depth）距離の組み合わせとして軌道の計算を可能にするように設計される。
【０１６８】
蛍光透視、デジタル減算血管造影（ＤＳＡ）などのリアルタイムのＸ線撮像の第２の二次元撮像モダリティと、ＣＴ、ＭＲＩなどの第１の３次元撮像モダリティの位置合わせを可能にする方法およびフローは、胸部の少なくとも１つの第１画像を取得するために第１撮像モダリティを使用すること；３Ｄ空間内の気管支気道などの自然な体腔の手動または自動のセグメンテーションを行うこと；蛍光透視またはＤＳＡなどの第２撮像モダリティから少なくとも１つの画像又は映像フレームの連続を取得すること；拡張気管支造影像として上記に記載された、気管支気道樹の一部などの自然な体腔の完全なまたは部分的なマップを記載するための固有の情報と結合する第２撮像モダリティから生じた２次元の拡張画像の生成、上述した対応する特徴を合わせることによるポーズ推定を通じた第１および第２撮像モダリティ間の位置合わせを計算すること；又はこれらの任意の組合せを含む。ある態様では、拡張された気管支造影像は、体腔を強調表示するために注入された放射線不透過性材料を用いて生成される。
【０１６９】
ある態様では、拡張気管支造影は、体腔内に位置する放射線不透過性器具の少なくとも２つの異なる一時的な（又は時間的な;temporal）位置からの撮像の重ね合わせにより生成される。ある態様では、拡張された気管支造影は、体腔内に位置する放射線不透過性器具の少なくとも１つの異なる位置からの撮像の重ね合わせと、患者ベッドに対するＣアーム方向の角度測定を通じて生成される。ある態様では、放射線不透過性器具は、単一の投影からその３次元空間を再構成するように設計および構成されている。ある態様では、限定されるものではないが、ヒドロゲル、逆熱ゲル化ポリマーなどの高粘度を有する放射線不透過性物質を使用して、拡張気管支造影を生成する。ある態様では、撮像の重ね合わせは、身体の動き、呼吸、器具の導入などにより引き起こされる歪み補正を組み込む。ある態様では、一時的な器具の位置は、所定の呼吸段階で重ね合わせるために取得される。ある態様では、本発明は、先端にアンカー（又は固定部;anchoring）を有したガイドシースおよびガイドワイヤを含む、自然の体腔内に案内するためのデバイスである。ある態様では、当該デバイスは、アンカー機構として機能する膨張可能なバルーンを含む。
【０１７０】
ある態様では、本発明は、第１撮像モダリティから第１画像を得ること；第１撮像モダリティから第１画像にある少なくとも１つの要素を特定すること（少なくとも１つの要素が、ランドマーク、関心領域、切開点、分岐点、臓器、またはこれらの任意の組み合わせを含む）；第２撮像モダリティから第２画像を得ること；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を生成すること；互換性のある仮想画像上に計画データをマッピングすること（マッピングした計画データは少なくとも１つの要素に対応する）；第１撮像モダリティからの第１画像に第２撮像モダリティからの第２画像を大まかに位置合わせすること；互換性のある仮想画像からマッピングされた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティ上の少なくとも１つの対応する要素を特定すること；少なくとも１つの対応する要素を第２撮像モダリティにマッピングすること；第１撮像モダリティからの第１画像に第２撮像モダリティからの第２画像を細かく位置合わせすること；第３画像を生成すること（第３画像は、強調表示された関心領域を含む拡張画像である）を含む方法を供する。
【０１７１】
ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、又は第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ね合わせることをさらに含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を使用することを更に含み、少なくとも１つの命令は、誘導（又はナビゲーション;navigation）、案内（又はガイダンス;guidance）、またはこれらの組み合わせに関する情報を含み得る。ある態様では、案内は、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含み、当該デバイスは、関心領域、切開点、解剖学的構造、またはツールのアクセス方向の達成をもたらすことに関する（又はための;as to result in）蛍光透視Ｃ−アームを含む。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続画像の使用によって少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含む。第２撮像モダリティが実質的に同じ取得パラメータを有するように構成された蛍光透視動画を含む。
取得パラメータは、静止した解剖学的構造を抑制し、および/または内在する（又は下層の;underlying）軟組織のノイズに対する信号を改善することによって拡大透視画像を生成するための、モード、位置、視野、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、本発明の方法は、多層位置合わせを行うことを更に含む。少なくとも１つの実質的に静的な対象物が第１に位置合わせされ、少なくとも１つの動的な対象物が第２に位置合わせされ、少なくとも１つの動的対象物は、隔膜、気管支、血管、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しない（又は無効にする;deemphasize）ことを更に含む。ある態様では、互換性のある仮想画像は生成されず、第１撮像モダリティからの計画データは画像位置合わせにより第２撮像モダリティに転送される。
【０１７２】
ある態様では、本発明は、術中画像に由来する画素のグループ化を形成するため既知の相対的な動きおよび回転を有する少なくとも２つの術中画像を使用すること；関心領域に構造物を再構築するために少なくとも２つの連続する術中画像して位置合わせ（又はレジストレーション;registration）を行うこと；関心領域内の静的構造から動的構造を区別すること：および少なくとも１つの術中画像にある解剖学的構造を強調づけることを含む方法を供する。画素のグループ化は、（ａ）各画素の動きの変化および（ｂ）各画素の強度値を使用して各画素の個別の計算により算出される。ある態様では、本発明の方法は、第１術中画像として胸部Ｘ線放射線画像を使用することを更に含む。
【０１７３】
ある態様では、本発明は、（ａ）映像および画像処理ユニット、（ｂ）映像信号を蛍光透視デバイスに入力するように構成された映像入力カードまたは外部接続デバイス、（ｃ）内部またはＤＩＣＯＭ形式の３Ｄ計画入力、（ｄ）拡張された映像信号出力、またはこれらの任意の組み合わせを含む、拡張蛍光透視画像を形成するように構成された拡張蛍光透視デバイスを含むシステムを供する。ある態様では、当該システムは、ＲＡＷデータを信号として取得するように構成されたＲＡＷデータ入力カード（すなわち、映像入力カードの代わりに）を含むモジュールである少なくとも１つの蛍光透視デバイスと一体化される。ある態様では、システムは円錐ビームＣＴシステムと一体化される。
【０１７４】
ある態様では、本発明は、（ａ）先端にアンカーを有するガイドシースおよび/または（ｂ）ガイドワイヤを含む自然体腔内で誘導するための器具を含むシステムを供する。ある態様では、器具は、固定機構として機能するように構成された膨張可能なバルーンである。
【０１７５】
ある態様では、本発明は、（ｉ）第１撮像モダリティからの第１画像にある関心体積を選択すること；（ｉｉ）第２撮像モダリティから第２画像を生成すること；（ｉｉｉ）第１撮像モダリティおよび第２撮像モダリティを用いて大まかな位置合わせを行うこと；（ｉｖ）第１撮像モダリティから少なくとも１つのパターンを生成すること；（ｖ）第１撮像モダリティから生成された単一または複数のパターンを用いた、第２撮像モダリティの使用によるマッチングパターンを生成すること；（ｖｉ）第３撮像モダリティを生成するための関心体積内の解剖学的構造を強調するために、第２撮像モダリティからマッチングパターンを強調することを含む方法を供する。ある態様では、関心領域の外側に位置する解剖学的構造は、実質的に同じ方法を使用して見出され、抑制される。ある態様では、パターンは、限定されるものではないが、気道、あばら骨、および血管を含む解剖学的特徴を含む。ある態様では、第２撮像モダリティからのマッチングの特徴は、関心領域内の一式の少なくとも１つの器具位置に由来する。
【０１７６】
ある態様では、本発明は、患者の胸部の少なくとも１つの第１画像を得るために第１撮像モダリティを使用すること；３Ｄ空間内の気管支気道を含む自然体腔をセグメント化すること；第２撮像モダリティから少なくとも１つの画像を生成すること；気管支気道樹を含む自然体腔の完全なマップまたは部分マップを記載する情報を組み合わせることによって、第２撮像モダリティから生成された２次元拡張画像を生成すること；第２撮像モダリティから生じる気管支気道の部分と第１撮像モダリティから生じる気管支気道の分割マップとの間の姿勢推定として、第１撮像モダリティと第２撮像モダリティとの間の位置合わせを算出すること；対応する特徴をマッピングすることによって姿勢推定を介して第１撮像モダリティと第２撮像モダリティとの間の位置合わせを算出することを含む方法を供する。ある態様では、拡張された気管支造影像は、体腔を強調表示するために注入される放射線不透過性材料を用いて生成される。ある態様では、拡張気管支造影像は、体腔内に位置づけられた放射線不透過性器具の少なくとも３つ２つの異なる位置からの画像の重ね合わせにより生成される。ある態様では、拡張された気管支造影像は、体腔内に位置づけられた放射線不透過性器具の少なくとも１つの異なる位置からの画像の重ね合わせと、患者ベッドに対するＣアーム方向の角度測定を通じて生成される。ある態様では、放射線不透過性器具は、単一の投影から３次元空間を再構成するように設計および構成されている。ある態様では、限定されるものではないが、ヒドロゲル、逆熱ゲル化ポリマー等の高粘度を有する放射線不透過性物質が拡張気管支造影像を生成するために使用され得る。
【０１７７】
ある態様では、本発明は、限定されるものではないがＤＲＲ、蛍光透視等の第１撮像モダリティから生じる互換性のある仮想画像のパラメータを供すること；限定されるものではないが、特定の位置でのＤＲＲ上のあばら骨の幅等の仮想画像上での対象物のサイズを決定すること；較正プロセスから算出された蛍光透視カメラ等の第１撮像モダリティを第２撮像モダリティに投影する、限定されるものではないが仮想蛍光透視カメラ等の仮想カメラのポーズおよび視野を供すること；特定の位置でのＤＲＲ上のあばら骨の幅など、仮想画像上の対象物のサイズを決定すること；第１画像（例えばＣＴ画像）から生じた既知の対象物サイズと第２画像（例えば蛍光透視画像）で測定されたものとの比較を通じて深さ（例えば、限定されるものではないが、蛍光透視Ｘ線源からの特定の対象物又は対象領域の距離）を算出することを含む方法を供する。ある態様では、対象物のサイズは、ツール剛性部分の長さ又は幅等、互換性のある仮想画像の測定の代わりに、またはそれに加えて、技術仕様から決定される。ある態様では、カテーテル型ツールは、第２撮像モダリティのカメラ中心からの奥行き距離の組み合わせとして軌道算出が可能となるように設計される。
【０１７８】
ある態様では、本発明は、対象者の腔に発泡化合物を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること（第１撮像モダリティからの第１画像は発泡化合物に由来する第１放射線不透過性画像を含む）；第１撮像モダリティからの第１画像上にて少なくとも１つの要素を特定すること（少なくとも１つの要素は、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、またはこれらの任意の組み合わせを含む）；第２撮像モダリティから第２画像を取得すること（第２撮像モダリティからの第２第１画像は、発泡化合物に由来する第２放射線不透過性画像を含む）；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を生成すること；互換性のある仮想画像上に計画データをマッピングすること（マッピングされた計画データは少なくとも１つの要素に対応する）；第１撮像モダリティからの第１画像への第２撮像モダリティからの第２画像の大まかな位置合わせを行うこと；互換性のある仮想画像からマッピングされた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにある少なくとも１つの対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素をマッピングすること；第１撮像モダリティからの第１画像への第２撮像モダリティからの第２画像の細かい位置合わせを行うこと；第３画像を生成すること（第３画像は強調された関心領域を含む拡張画像である）を含む方法を供する。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、または第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ね合わせることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令は、誘導（又はナビゲーション;navigation）、案内（又はガイダンス;guidance）、又はこれらの組み合わせに関する情報を含み得る。ある態様では、案内は、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含む。当該デバイスは、関心領域、切開点、解剖学的構造、又はツールアクセス方向の可視化の達成をもたらすことに関する（又はための;as to result in）、蛍光透視Ｃ−アームを含む。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続画像を使用することによって少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含む。第２撮像モダリティは、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成される蛍光透視動画を含み、取得パラメータは、静止した解剖学的構造を抑制し、および/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することにより拡張蛍光透視画像を生成するための、モード、位置、視野、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、本発明の方法は、多相位置合わせを実施することを更に含む。少なくとも１つの実質的に静的な対象物は第１に位置合わせされ、少なくとも１つの動的な対象物が第２に位置合わせされ、少なくとも１つの動的対象物は、隔膜、気管支、血管、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、当該方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む。ある態様では、互換性のある仮想イメージが生成されず、第１撮像モダリティか��の計画データが、画像位置合わせにより第２撮像モダリティに転送される。
【０１７９】
ある態様では、本発明は、対象者の腔に器具を導入すること；第１撮像モダリティから第１画像を得ること（第１撮像モダリティからの第１画像は器具に由来する第１放射線不透過性画像を含む）；第１撮像モダリティからの第１画像上にて少なくとも１つの要素を特定すること（少なくとも１つの要素は、ランドマーク、関心領域、切開ポイント、分岐点、臓器、またはこれらの任意の組み合わせを含む）；第２撮像モダリティから第２画像を取得すること（第２撮像モダリティからの第２第１画像は、器具に由来する第２放射線不透過性画像を含む）；第１撮像モダリティからの第１画像から互換性のある仮想画像を生成すること；互換性のある仮想画像上に計画データをマッピングすること（マッピングされた計画データは少なくとも１つの要素に対応する）；第１撮像モダリティからの第１画像への第２撮像モダリティからの第２画像の大まかな位置合わせを行うこと；互換性のある仮想画像からマッピングされた計画データの少なくとも１つの要素を特定すること；第２撮像モダリティにある少なくとも１つの対応する要素を特定すること；第２撮像モダリティに少なくとも１つの対応する要素をマッピングすること；第１撮像モダリティからの第１画像への第２撮像モダリティからの第２画像の細かい位置合わせを行うこと；第３画像を生成すること（第３画像は強調された関心領域を含む拡張画像である）を含む方法を供する。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの画像、少なくとも１つの画像の一部、または第２撮像モダリティ上の第１撮像モダリティに由来する計画情報を重ね合わせることを更に含む。ある態様では、本発明の方法は、少なくとも１つの命令を用いることを更に含み、少なくとも１つの命令は、誘導（又はナビゲーション;navigation）、案内（又はガイダンス;guidance）、又はこれらの組み合わせに関する情報を含み得る。ある態様では、案内は、第２撮像モダリティに示されるデバイスの位置に関する情報を含む。当該デバイスは、関心領域、切開点、解剖学的構造、又はツールアクセス方向の可視化の達成をもたらすことに関する（又はための;as to result in）、蛍光透視Ｃ−アームを含む。ある態様では、本発明の方法は、第２撮像モダリティに由来する少なくとも１つの後続画像を使用することによって少なくとも１つの解剖学的構造を追跡することを更に含む。第２撮像モダリティは、実質的に同じ取得パラメータを有するように構成される蛍光透視動画を含み、取得パラメータは、静止した解剖学的構造を抑制し、および/または内在する軟組織のノイズに対する信号を改善することにより拡張蛍光透視画像を生成するための、モード、位置、視野、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、本発明の方法は、多相位置合わせを実施することを更に含む。少なくとも１つの実質的に静的な対象物は第１に位置合わせされ、少なくとも１つの動的な対象物が第２に位置合わせされ、少なくとも１つの動的対象物は、隔膜、気管支、血管、またはこれらの任意の組み合わせを含む。ある態様では、当該方法は、少なくとも１つの干渉構造を強調しないことを更に含む。ある態様では、互換性のある仮想イメージが生成されず、第１撮像モダリティからの計画データが、��像位置合わせにより第２撮像モダリティに転送される。
【０１８０】
本発明の多くの態様を説明してきたが、これらの態様は例示にすぎず、限定的ではなく、多くの変更が当業者には明らかとなり得ることが理解されよう。更に、様々な工程が、任意の所望の順序で実施されてよい（任意の所望の工程が追加されてもよく、および/または任意の所望の工程が省略されてもよい）。
【０１８１】
本発明は、特定の態様および用途に関して説明されてきたが、当業者は、この教示に照らして、特許請求する発明の精神から逸脱することなく又は特許請求する発明の範囲を超えることなく追加の態様および変更を形成することが可能である。したがって、図面および本明細書の説明は、発明の理解を容易にするための例示として供されており、発明の範囲を限定するものであると解釈されるべきではない。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ−１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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