(57)【要約】  センサおよびエミッタを含む追跡システムが較正され、追跡された外科用器具の位置および姿勢が、エミッタから放出された追跡情報に少なくとも部分的に基づいて判定され、センサにより検出される。超音波システムは、外科用器具を含む超音波走査データを取得するために超音波走査を実行する。超音波システムは、超音波走査データに基づいて、外科用器具の走査された位置および姿勢を判定する。本超音波システムは、追跡された位置および姿勢を、走査された位置および姿勢と比較して、較正誤差を判定する。較正誤差がしきい値を超える場合、超音波システムは、（１）ユーザに、追跡システム較正ステップを繰り返すように促すこと、（２）、追跡システムおよび／または超音波システムを自動的に再較正すること、または（３）追跡システムおよび／または超音波システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システム（１００）のプローブ（１０４）、および外科用器具（１０）に取り付けられているか、または前記プローブ（１０４）、および前記外科用器具（１０）の中にあるセンサ（１１２）およびエミッタ（１４）を備える追跡システムを較正することと、
前記超音波システム（１００）の処理部（１３２、１５０）が、前記追跡システムの前記エミッタ（１４）によって放出され、前記追跡システムの前記センサ（１１２）によって検出された追跡情報に少なくとも部分的に基づいて、前記外科用器具（１０）の追跡された位置および姿勢を判定することと、
前記超音波システム（１００）の前記プローブ（１０４）が、超音波走査データを取得するために超音波走査を行うことと、
前記超音波走査データに基づいて、前記外科用器具（１０）の走査された位置および姿勢を判定することと、
前記処理部（１３２、１５０）が、較正誤差を判定するために、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢を、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢と比較することとを含む方法。
【請求項２】
前記較正誤差がしきい値を超えた場合、前記追跡システムを前記較正することを繰り返すためのユーザプロンプトを提供することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢に基づいて前記追跡システムを自動的に再較正することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢に基づいて前記追跡システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢が、ユーザ入力に基づいて判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ユーザ入力が、タッチスクリーンディスプレイ（１３４）上で前記外科用器具（１０）の画像をトレースすること含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢が、前記超音波走査データに適用されるパターン認識処理によって判定される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記エミッタ（１４）が、前記外科用器具（１０）に結合された永久磁石であり、前記追跡情報が、磁場強度を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記追跡システムが、前記外科用器具（１０）が手術環境外にある状態で較正され、較正された前記追跡システムの前記センサ（１１２）が前記永久磁石から放出された磁場強度を検出するように、手術環境に前記外科用器具（１０）を導入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢に基づいて前記超音波システム（１００）を自動的に再較正すること、および
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢に基づく前記超音波システム（１００）の自動較正を進めるためのユーザオプションを提供することのうち、少なくとも一方をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
超音波装置と、
追跡システムのエミッタ（１４）によって放出され、前記追跡システムのセンサ（１１２）によって検出された追跡情報に基づいて外科用器具（１０）の位置および姿勢を判定することであって、前記エミッタ（１４）および前記センサ（１１２）が、前記超音波装置のプローブ（１０４）、および前記外科用器具（１０）に取り付けられているか、または前記プローブ（１０４）、および前記外科用器具（１０）の中にある、判定することと、
前記プローブ（１０４）が取得した超音波走査データに基づいて前記外科用器具（１０）の走査された位置および姿勢を判定することと、
較正誤差を判定するために、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢を前記外科用器具（１０）の前記走査された位置と姿勢と比較することと、
前記較正誤差に基づいて、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢と、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢の少なくとも一方を調整することを行うように動作可能な処理部（１３２、１５０）とを備えるシステム。
【請求項１２】
前記較正誤差がしきい値を超えた場合、前記追跡システムを較正することを促すユーザプロンプトが提供される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記追跡システムが、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢に基づいて自動的に較正される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記走査された位置および姿勢に基づく前記追跡システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記超音波システム（１００）が、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢に基づいて自動的に較正されること、および
前記較正誤差がしきい値未満である場合、前記外科用器具（１０）の前記追跡された位置および姿勢に基づいて超音波システム（１００）の自動較正を進めるためのユーザオプションを提供することのうち、少なくとも一方が行われる請求項１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の特定の実施形態は、超音波撮像および外科用器具追跡に関する。より具体的には、本発明の特定の実施形態は、超音波データにおける、認識された針の位置および姿勢を追跡システムによって提供される追跡された針の位置および姿勢と比較することによる自動針再較正検出のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像は、人体の器官および軟組織を撮像する医療用撮像技術である。超音波撮像は、リアルタイムの、非侵襲的な高周波数音波を用いて２次元（２Ｄ）画像および／または３次元（３Ｄ）画像を生成する。
【０００３】
従来の超音波撮像では、超音波システムの操作者は、非合成モード、および合成モード等の各種モードの画像を取得することができ、合成モードは、左右（２Ｄ）または左右内外（３Ｄ）の電子的ステアリングを含み得る。用語「合成」は、通常、複数のデータセットを非コヒーレントに組み合わせて、新しい単一のデータセットを生成することを意味する。複数のデータセットは各々、例えば、絞り、および／または周波数等の異なる撮像特性を用いて、異なる角度から対象物を撮像すること、および／または近くの対象物を撮像する（例えば、面ステアリングの若干外側）ことによって取得することができる。これらの合成技術は、画質を向上させるために、独立して、または組み合わせて用いることができる。
【０００４】
超音波撮像は、人体内部の所望の位置に器具を位置決めする際に有用であり得る。例えば、組織試料に生検を行うために、生検針の先端が、試料を採取すべき所望の組織を穿通するように、生検針を正確に位置決めすることが重要である。超音波撮像システムを用いてリアルタイムに生検針を見ることにより、生検針を標的組織に向かって導き、必要な深さまで挿入することができる。したがって、試料を採取すべき組織、および穿通器具の両方を視覚化することによって、組織に対する器具の正確な配置を実現することができる。
【０００５】
従来の生検針は、鏡面反射体であり、鏡面反射体から反射された超音波に対して鏡のように振る舞うことを意味する。超音波は、送信された超音波ビームと針との間の角度に等しい角度で針から遠ざかるように反射される。最も効果的に針を視覚化するために、入射した超音波ビームは、外科用針に対して実質的に直交するのが理想的である。トランスデューサアレイの軸、すなわちトランスデューサアレイの面に対して垂直な仮想線に対して、針が挿入される角度が小さくなるほど、針を視覚化することがより困難になる。リニアプローブおよび従来の針を用いた典型的な生検手順では、幾何学的形状は、送信された超音波エネルギーの大部分が、針によって反射され、トランスデューサアレイ面から離れる方向となるようなものであるので、超音波エネルギーは、超音波撮像システムによって十分に検出されず、操作者が認識しにくい場合がある。
【０００６】
ある場合には、電子式ステアリングは、送信された超音波ビームが針に衝突する角度を大きくすることによって、外科用針の視覚化を向上させることができる。針からの反射がトランスデューサアレイに近づくように導かれるため、それによって針に対するシステムの感度が上がる。針の合成画像は、ステアリングすることなく（すなわち、アレイに対して垂直なビームで）走査するように操作されるリニアトランスデューサアレイを用いてフレームと、針に向かってステアリングされたビームで、リニアトランスデューサアレイが走査するようにすることによって取得される１以上のフレームとを取得することによって生成することができる。複数の構成要素フレームが、加算、平均化、ピーク検出、または他の組み合わせ手段によって組み合わされて合成画像となる。合成画像は、非合成超音波撮像と比較して向上した鏡面反射体描写（ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）を表示することができ、画像内の構造情報を協調する機能を果たす。
【０００７】
超音波撮像システムの操作者は、生検処置等の医療処置を行う際に、多くの場合技術に依存する。追跡システムは、患者、基準座標系、または超音波プローブに対する針の位置情報を与えることができる。撮像され、かつ表示されている組織の領域またはボリューム内に針がない場合でも、操作者は、針の位置を確かめるために、追跡システムを参照することができる。追跡システム、すなわちナビゲーションシステムによって、操作者は、患者の解剖学的構造を視覚化し、針の位置および姿勢をより良く追跡することができる。操作者は、その他の構造を回避しながら、所望の位置または損傷位置に針を配置し、操作するように、操作者は追跡システムを使用して、針が所望の位置に位置付けられるときを判定することができる。患者内に医療器具を配置する際の精度が高くなることにより、患者に対する影響が少ない、より小さな器具に対する改良された制御を容易にすることによって、侵襲性がより低い医療処置を提供することができる。より小さく、より洗練された器具を用いた、向上した制御および精度は、開腹手術などのより侵襲性の高い処置に関連するリスクを低減することができる。
【０００８】
追跡システムは、例えば電磁追跡システムまたは光学追跡システムであってもよい。電磁追跡システムは、エミッタとして永久磁石を、およびレシーバとしてセンサを用いてもよく、あるいはレシーバおよびトランスミッタとしてコイルを用いることができる。永久磁石またはトランスミッタコイルによって発生する磁場は、センサまたはレシーバコイルによって検出され、例えば外科用器具の位置姿勢情報を判定するために用いることができる。医療処置を行う前に、追跡システムは較正される。例えば、外科用針に結合されているか、外科用針内にある永久磁石エミッタと、プローブに結合されているか、プローブ内にある１以上のセンサとを備える追跡システムにおいて、追跡システムを較正するため、すなわちセンサによって検出される周囲磁場を除去すなわちゼロにするため、針を手術環境から除去する場合がある。しかし、その後処置室内の磁場の変化（例えば、金属物体の導入）、または処置中における手持ち式超音波プローブのわずかな移動（例えば、回転）は、追跡システムにおける位置決め誤差を引き起こし、追跡システムの再較正が必要となり得る。永久磁石を使用する既知の追跡システムでは、例えば、再較正は、通常エミッタを含む外科用器具を手術環境から除去することにより行われるが、これは、外科用器具が患者内にある場合には不都合となり得る。
【０００９】
従来および伝統的なアプローチのさらなる制限および欠点が、そのようなシステムを本出願の他の部分に記載されているような本発明のいくつかの態様と比較することによって当業者には明らかとなるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１３１４０３１５号
【発明の概要】
【００１１】
図面のうち、少なくとも１つに関連して実質的に図示、および／または説明されるように、特許請求の範囲において、より完全に開示されているように、システムおよび／または方法が、自動針再較正検出のために提供される。
【００１２】
本発明の、これらおよび他の利点、ならびに新規の特徴、さらに図示された本発明の実施形態の詳細が、以下の説明および図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に従って、超音波データにおける、認識された針の位置および姿勢を、追跡システムによって提供された、追跡された針の位置および姿勢と比較することにより、自動針再較正検出を提供するように動作可能である例示的な超音波システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って、超音波データにおける、認識された針の位置および姿勢を、追跡システムによって提供された、追跡された針の位置および姿勢と比較することにより、自動針再較正検出を提供するために用いることができる例示的なステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の特定の実施形態は、超音波データにおける、認識された針の位置および姿勢を、追跡システムによって提供された、追跡された針の位置および姿勢と比較することにより、自動針再較正検出を提供する方法およびシステムに見られる。
【００１５】
以上の概要、ならびに以下に示す特定の実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読むことによって、より良く理解されるであろう。図面が様々な実施形態の機能ブロックの図を示す範囲において、機能ブロックは、必ずしもハードウェア回路間の区分を示すものではない。したがって、例えば、１以上の機能ブロック（例えば、処理部またはメモリ）は、単一のハードウェア（例えば、汎用信号処理部、またはランダムアクセスメモリ、ハードディスク等の１ブロック）、または複数のハードウェアで実装され得る。同様に、プログラムは、スタンドアロンのプログラム、オペレーティングシステムにサブルーチンとして組み込まれたもの、インストールされたソフトウェアパッケージの機能等であってもよい。なお、様々な実施形態は図面に示す配置および手段に限定されるものではないことを理解されたい。本発明の様々な実施形態の範囲から逸脱することなく、複数の実施形態を組み合わせられること、または他の実施形態も利用可能であること、および構造的、論理的、および電気的変更が可能であることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈すべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
【００１６】
本明細書で用いる場合、単数で記載された要素またはステップは、特に指定が無い限り、この要素またはステップが複数であることを排除するものと理解すべきではない。さらに、「実施形態」、「一実施形態」、「代表的な実施形態」、「例示的な実施形態」、「様々な実施形態」、「特定の実施形態」等の言及は、記載した特徴を同様に組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図するものではない。また、そうでないことが明示的に記載されない限り、ある特性を有する１つ、または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、上記特性を有しない追加の要素を含んでいてもよい。
【００１７】
さらに、本明細書で用いる場合、用語「画像」は、広く、可視画像、および可視画像を表すデータの両方を意味する。しかし、多くの実施形態は、少なくとも１つの可視画像を生成する（または生成するように構成されている）。また、本明細書で用いる場合、「画像」という表現は、ＴＶＩ、Ａｎｇｉｏ、Ｂ−ｆｌｏｗ、ＢＭＩ、ＢＭＩ＿Ａｎｇｉｏ等の超音波モード、および一部の場合ではさらに、「画像」および／または「面」が単一のビームまたは複数のビームを含むＭＭ、ＣＭ、ＰＷ、ＴＶＤ、ＣＷ等のＢモード、ＣＦモードおよび／またはＣＦのサブモードを指すために用いられる。
【００１８】
さらに、本明細書で用いられる場合、処理部、すなわち処理ユニットは、本発明に必要とされる、必要な計算を実行することができるシングルコアまたはマルチコアのＣＰＵ、グラフィックボード、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、またはこれらの組み合わせ等の任意の種類の処理ユニットを指す。
【００１９】
画像を生成または形成する本明細書に記載した様々な実施形態は、いくつかの実施形態ではビームフォーミングを含み、他の実施形態ではビームフォーミングを含まない画像形成処理を含み得ることに留意されたい。例えば、ある画像は、復調されたデータの行列に係数の行列を乗算すること等によるビームフォーミング無しに形成することができ、したがって生成物は、この画像であり、このプロセスは、「ビーム」を形成しない。また、画像の形成は、１より多くの送信イベントに起因し得る複数のチャネルの組み合わせ（例えば、合成開口技術）を用いて実行することができる。
【００２０】
様々な実施形態では、画像を形成するために、例えば、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせで、ビームフォーミングを受信すること等の超音波ビームフォーミングを含む超音波処理が行われる。様々な実施形態に従って形成されたソフトウェアビームフォーマアーキテクチャを有する超音波システムの１つの実現例を図１に示す。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に従って、超音波データ１０９で認識された針１０の位置および姿勢を、追跡システム１４、１１２によって提供される、追跡された針１０の位置および姿勢と比較することによって、自動針再較正検出を提供するように動作可能である例示的な超音波システム１００のブロック図である。図１を参照すると、外科用器具１０および超音波システム１００が示されている。外科用器具１０は、針部１２と針エミッタ１４を含む外科用針であってもよい。しかし、本発明は、この点に関して限定されるものではない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、上記の外科用器具は、任意の適切な外科用器具であってもよい。超音波システム１００は、トランスミッタ１０２と、超音波プローブ１０４と、送信ビームフォーマ１１０と、レシーバ１１８と、受信ビームフォーマ１２０と、ＲＦ処理部１２４と、ＲＦ／ＩＱバッファ１２６と、ユーザ入力モジュール１３０と、信号処理部１３２と、画像バッファ１３６と、ディスプレイシステム１３４とを備えている。
【００２２】
外科用針１０は、遠位の挿入端部および近位のハブ端部を含む針部１２を備えている。針エミッタ１４は、近位のハブ端部において針部１２に取り付けられており、および／または針部１２の、近位のハブ端部に取り付けられたハウジング内に固定されている。針エミッタ１４は、例えば、超音波システム１００のプローブ１０４のプローブセンサ１１２に対応していてもよい。エミッタは、センサに対応する永久磁石、レシーバに対応する電磁コイル、光検出器に対応する光源、または追跡システムを形成するためのセンサに対応する任意の適切なエミッタとすることができる。例として、針エミッタ１４は、プローブセンサ１１２の１以上のセンサによって検出可能な磁場を発生させて、外科用針１０の位置および姿勢が超音波システム１００によって追跡できるようにするために磁気素子を含むことができる。
【００２３】
トランスミッタ１０２は、超音波プローブ１０４を駆動するよう動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。超音波プローブ１０４は、走査面方向に対して垂直であってもよいビームステアリングをある程度実行するように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。超音波プローブ１０４は、圧電素子の２次元（２Ｄ）または３次元（３Ｄ）のアレイを含むことができる。本発明の例示的な実施形態では、超音波プローブ１０４は、所望の焦点および深度で、ビームを所望の空間的な３Ｄ方向にステアリングするために、適切な遅延を介して動作可能な要素の３次元（３Ｄ）アレイを含むことができる。超音波プローブ１０４は、１群の送信トランスデューサ要素１０６および１群の受信トランスデューサ要素１０８を備えてもよい。これらは、通常は同一の要素からなることができる。超音波プローブ１０４は、外科用針１０の位置を追跡するために針エミッタ１４と連携するためのセンサ１１２を含むことができる。センサ１１２は、追跡システムを形成するために、センサ１１２に対応する永久磁石、電磁コイル、光源、または任意の適切なエミッタ１４に対応することができる。
【００２４】
送信ビームフォーマ１１０は、トランスミッタ１０２を制御するように構成することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。トランスミッタ１０２は、送信サブアパーチャビームフォーマ１１４を介して、送信トランスデューサ要素１０６の群を駆動して、超音波送信信号１０７を関心領域（例えば、人間、動物、地下空洞、物理構造等）に発する。送信された超音波信号１０７は、関心領域または関心対象内の外科用針のような、任意の外科用器具だけでなく、血液細胞や血液組織のような、関心対象内の構造物から後方散乱して、エコー１０９を生成することができる。エコー１０９は、受信トランスデューサ要素１０８によって受信される。
【００２５】
超音波プローブ１０４内の受信トランスデューサ要素１０８の群は、受信したエコー１０９をアナログ信号に変換するように動作可能であり、かつ受信サブアパーチャビームフォーマ１１６によるサブアパーチャビームフォーミングが行われてもよく、その後レシーバ１１８に伝達される。
【００２６】
レシーバ１１８は、受信サブアパーチャビームフォーマ１１６から信号を受信して復調するよう動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。復調されたアナログ信号は、複数のＡ／Ｄ変換部１２２のうちの１つ以上に伝達されてもよい。
【００２７】
複数のＡ／Ｄ変換部１２２は、レシーバ１１８からの復調されたアナログ信号を対応するデジタル信号に変換するよう動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。複数のＡ／Ｄ変換部１２２は、レシーバ１１８と受信ビームフォーマ１２０との間に配置されている。しかし、本発明は、この点に関して限定されるものではない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、複数のＡ／Ｄ変換部１２２は、レシーバ１１８内に組み込まれてもよい。
【００２８】
受信ビームフォーマ１２０は、複数のＡ／Ｄ変換部１２２から受信した信号にデジタルビームフォーミング処理を行うよう動作可能であり得る適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。結果として得られる処理された情報は、対応するＲＦ信号に変換することができる。受信ビームフォーマ１２０から出力される対応する出力ＲＦ信号は、ＲＦ処理部１２４に伝達されてもよい。本発明のいくつかの実施形態によれば、レシーバ１１８、複数のＡ／Ｄ変換部１２２、およびビームフォーマ１２０は、単一のビームフォーマに統合することができる。この単一のビームフォーマは、デジタルであってもよい。
【００２９】
ＲＦ処理部１２４は、ＲＦ信号を復調するように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。本発明の実施形態によれば、ＲＦ処理部１２４は、ＲＦ信号を復調して、対応するエコー信号を表すＩ／Ｑデータ対を形成するように動作可能である複素復調器（図示せず）を含むことができる。ＲＦ信号データまたはＩ／Ｑ信号データは、ＲＦ／ＩＱバッファ１２６に伝達され得る。
【００３０】
ＲＦ／ＩＱバッファ１２６はＲＦ処理部１２４で生成されるＲＦ信号データまたはＩ／Ｑ信号データの一時的なストレージを提供するように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。
【００３１】
ユーザ入力モジュール１３０は、患者データ、外科用器具データ、走査パラメータ、設定、構成パラメータ、走査モード変更等を入力するために利用することができる。本発明の例示的な実施形態では、ユーザ入力モジュール１３０は、超音波システム１００内の１以上のコンポーネントおよび／またはモジュールの動作を構成、管理および／または制御するように動作可能であってもよい。これに関連して、ユーザ入力モジュール１３０は、トランスミッタ１０２、超音波プローブ１０４、送信ビームフォーマ１１０、レシーバ１１８、受信ビームフォーマ１２０、ＲＦ処理部１２４、ＲＦ／ＩＱバッファ１２６、ユーザ入力モジュール１３０、信号処理部１３２、画像バッファ１３６、および／またはディスプレイ装置１３４の動作を構成、管理および／または制御するように動作可能であってもよい。
【００３２】
信号処理部１３２は、ディスプレイシステム１３４上に表示するための超音波画像を生成する超音波走査データ（すなわち、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理するよう動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。信号処理部１３２は、取得した超音波走査データの、複数の選択可能な超音波様式に従って１以上の処理動作を実行するように動作可能である。本発明の例示的な実施形態では、信号処理部１３２は、合成、動き追跡、および／またはスペックルトラッキングを実行するように動作可能であってもよい。エコー信号１０９が受信されるとき、取得した超音波走査データは、走査セッション中にリアルタイムに処理することができる。付加的、または代替的に、この超音波走査データは、走査セッション中にＲＦ／ＩＱバッファ１２６に一時的に格納され、ライブでリアルタイムに処理されることや、オフラインで処理されることはない。例示的実施形態において、信号処理部１３２は、空間合成モジュール１４０を含むことができる。
【００３３】
超音波システム１００は、問題となる撮影状況に適したフレームレートで超音波走査データを連続的に取得するようにしてもよい。典型的なフレームレートは、２０〜７０の範囲であるが、それより低くても高くてもよい。取得された超音波走査データは、フレームレートと同じ、より遅い、またはより速くてもよい表示レートでディスプレイシステム１３４上に表示することができる。画像バッファ１３６が、即時に表示する予定になっていない取得した超音波走査データの処理済みフレームを記憶するために設けられる。画像バッファ１３６は、超音波走査データのフレームの少なくとも数秒分を格納するのに十分な容量のものであることが好ましい。超音波走査データのフレームは、取得の順序または時間に従って、その検索を容易にする態様で格納されている。画像バッファ１３６は、任意の既知のデータ記憶媒体として実現することができる。
【００３４】
空間合成モジュール１４０は、任意選択的なものであって、複数の異なる角度に対応する複数のステアリングフレームを合成して、複合画像を生成するよう動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。一実施形態では、モジュール１４０によって提供される合成は、追跡システムによって提供される針の位置姿勢情報に基づいて、針１０から強い反射を生成する角度にステアリングされた、または向けられたフレームを含むことができる。
【００３５】
信号処理部１３２は、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を判定するために、取得した追跡情報（すなわち、磁場強度データ、またはセンサ１１２もしくは１４からの任意の適切な追跡情報）を処理するように、かつ超音波走査データ内で検出された、外科用器具１０の走査された位置および姿勢を判定するために超音波走査データ（すなわち、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理するように動作できる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。信号処理部１３２は、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を、外科用器具１０の走査された位置および姿勢と比較し、較正誤差を判定するように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。この較正誤差は、例えば、超音波システムの較正誤差、または追跡システムの較正誤差である。信号処理部１３２は、１以上の処理動作を実行して、外科用針１０の追跡された位置姿勢情報、および走査された位置姿勢情報を判定し、比較するように動作可能である。例示的実施形態において、信号処理部１３２は、処理モジュール１５０を含んでいてもよい。
【００３６】
処理モジュール１５０は、追跡データおよび超音波走査データの処理を扱い、超音波データ１０９において認識された針１０の位置および姿勢を、追跡システム１４、１１２によって提供される追跡された針１０の位置および姿勢と比較することによって、自動針再較正検出を提供するように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。これに関連して、処理モジュール１５０は、針の位置と姿勢を計算するため、および／または超音波ビームステアリング角度を判定するために、取得した追跡情報（すなわち、磁場強度データ、またはセンサ１１２または１４からの任意の適切な追跡情報）の処理を扱うように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。さらに、処理モジュール１５０は、例えば、超音波走査データにおいて検出された、針の走査された位置および姿勢を判定するために、判定された超音波ビームステアリング角度で取得された超音波走査データの処理を取り扱うように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。代表的な実施形態では、針１０の走査された位置および姿勢は、例えばパターン認識、または任意の適切な検出方法によって、超音波走査データ内で検出することができる。
【００３７】
処理モジュール１５０は、外科用針１０の追跡された位置姿勢情報と、走査された位置姿勢情報とを計算し、比較するために１以上の処理動作を行い、追跡システム較正誤差および／または超音波システム較正誤差を判定するように動作できる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。様々な実施形態では、処理モジュール１５０は、（例えば、較正誤差が、あるしきい値レベル未満である場合）自動的に再較正し、自動的に再較正するオプションを示してユーザを促し、および／またはまず外科用針１０を追跡システム１４、１１２のセンサ範囲から除去することによって、ユーザに追跡システム１４，１１２を再較正することを促すように動作することができる適切なロジック、回路、インタフェースおよび／またはコードを含んでいてもよい。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態では、プローブセンサ１１２に対する針エミッタ１４のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置は、プローブセンサ１１２によって検出された磁場強度データ等の追跡データを使用して、信号処理部１３２によってリアルタイムに判定することができる。信号処理部１３２によって判定された位置姿勢情報は、処理部１３２に知られている、または処理部１３２に入力された針部１２の長さ、および遠位の挿入端部に対する針エミッタ１４の位置と共に、信号処理部１３２が正確に外科用針１０全長のプローブセンサ１１２に対する位置および姿勢をリアルタイムに判定することを可能にする。信号処理部１３２は、プローブセンサ１１２に対する針１０の位置および姿勢を判定することができるので、超音波画像に対する針１０の位置および姿勢も、信号処理部１３２によって正確に判定することができる。プローブセンサ１１２は、超音波システム１００の運転中に、針１０のエミッタ１４から追跡データを連続的に検出するように構成されている。これによって、信号処理部１３２が、必要に応じて、（例えば、期待される針位置に対するビーム角を増大させることによって）針１０を撮像する超音波データを取得する、より高い可能性で、超音波ビームステアリング角度を判定することが可能になる。さらに、針１０の追跡された位置および姿勢を、針１０の走査された位置および姿勢と比較して較正誤差を判定するために、信号処理部１３２が、針１０の追跡された位置および姿勢を連続的に更新することが可能になる。
【００３９】
例えば、超音波ビームの判定されたステアリング角で取得された超音波走査データを処理モジュール１５０に提供することができる。特定の実施形態では、処理モジュール１５０は、取得された超音波データに、とりわけ、パターン認識アルゴリズムを適用して、超音波走査データ内で検出された針１０の走査された位置および姿勢を計算することができる。較正誤差が実質的にリアルタイムで判定されるように、処理モジュール１５０は、連続して検出された追跡データと比較するために、取得された超音波データにおける針１０の位置および姿勢を追跡し続けるように構成することができる。代表的な実施形態では、判定された較正誤差が所定のしきい値未満である（すなわち、誤差が比較的小さい）場合、再較正手順は自動的に開始するか、または追跡システムの再較正のために、自動手続きを開始するために、ユーザプロンプトが与えられてもよい。逆に、判定された較正誤差が所定のしきい値を超えた場合、例えば、永久磁石１４が、プローブセンサ１１２の範囲外となるように針１０を手術環境から取り除いた後に、初期較正手順を繰り返すためにユーザプロンプトが与えられる。
【００４０】
動作中であり、かつ本発明の例示的な実施例において、針１０と共に含まれる磁気エミッタ１４の磁場を検出するように構成された超音波プローブ１０４の１以上のセンサ１１２は、センサ１１２の範囲外にあるエミッタ１４を用いて較正される。追跡システム１４、１１２が較正された後、プローブ１０４を患者の皮膚に当て、超音波ビーム１０７を患者内の標的に送信し、超音波画像を生成するために使用される超音波エコー１０９を受信する。標的の超音波画像は、超音波システム１００のディスプレイ１３４上に描画され得る。超音波システム１００の信号処理部１３２は、取得された超音波走査データに基づいて、針１０の表示を含む超音波画像を生成する。この表示は、例えば、針１０が超音波画像データの面内にあるとき、針１０の画像であり得る。付加的および／または代替的に、この表示は、例えば、針１０が、超音波画像データの面外にあるか、または単に針１０に対する送信ビームが浅い角度であるために、強い反射を発生させていない場合、対象の超音波画像上に重ねられた針１０の仮想表示であってもよい。様々な実施形態において、超音波画像は、対象の超音波画像データを合成することによって、生成することができる。
【００４１】
システム１００は、外科用針１０の位置および姿勢を検出するように構成されている。具体的には、プローブ１０４の１以上のセンサ１１２は、針１０と共に含まれる磁気エミッタ１４の磁場を検出するように構成されている。センサ１１２は、３次元空間において磁気エミッタ１４を空間的に検出するように構成されている。したがって、超音波システム１００の動作中、磁気エミッタ１４から放出され、１以上のセンサ１１２によって検出された磁場強度データは、針１０のリアルタイムの位置および／または姿勢を連続して算出する信号処理部１３２の処理モジュール１５０に伝達される。リアルタイムの針１０の追跡された位置および／または姿勢は、例えばビームステアリング角度を判定するために用いることができる。判定されたビームステアリング角度は、必要に応じて、針１０をより良好に撮影する超音波スキャンを行うために、超音波プローブ１０４により適用される。取得された超音波走査データは、信号処理部１３２の処理モジュール１５０によって処理され、針１０の走査された位置および／または姿勢が判定される。針１０の走査された位置および／または姿勢は、処理モジュール１５０によって針１０の追跡された位置および／または姿勢と比較され、追跡システム１４、１１２、または超音波システム１００の較正誤差が判定される。追跡システム１４、１１２、または超音波システム１００の較正誤差が、所定のしきい値を超えた場合、再較正手順を開始することができる。様々な実施形態において、再較正手順は、針１０の走査された位置および／または姿勢に基づいて追跡システムを再較正する、または針１０の追跡された位置／姿勢に基づいて超音波システム１００を再較正するための自動処理であってもよい。特定の実施形態では、超音波システム１００は、判定された較正誤差をユーザに通知し、および／または針１０の走査された、もしくは追跡された位置および／または姿勢に基づいて、自動再較正を進めるためのオプションを示してユーザを促すことができる。一実施形態では、再較正手順は、超音波システム１００が、ユーザに対し、医療処置を再起動させる前に、針１０を除去し、追跡システム較正を再度実行することを促すことができる手順であってもよい。
【００４２】
図２は、本発明の一実施形態に従って、超音波データ１０９内の認識された針１０の位置および姿勢を追跡システム１４、１１２によって提供される追跡された針１０の位置姿勢と比較することによって、自動針再較正検出を提供するために用いられ得る例示的なステップを示すフローチャートである。図２を参照すると、例示的なステップ２０２〜２２０を含むフローチャート２００が示されている。本発明の特定の実施形態は、１以上のステップを省略することができ、および／または記載の順序とは異なる順序でステップを実行することができ、および／または、以下に説明するステップのいくつかを組み合わせることができる。例えば、いくつかのステップは、本発明の特定の実施例では実行されなくてもよい。さらなる例として、特定のステップは、同時を含む、以下に記載されるのとは異なる時間的順序で実行されてもよい。
【００４３】
ステップ２０２では、超音波システム１００の超音波プローブ１０４が対象に配置されるように、プローブ１０４が、患者の解剖学的構造の超音波走査を実行して対象を見つけるように動作可能であってもよい。
【００４４】
ステップ２０４において、追跡システムを較正することができる。例えば、外科用針１０に結合されているか、または外科用針１０の内部にある永久磁石エミッタ１４と、プローブ１０４に結合されているか、またはプローブ１０４の内部にある１以上のセンサ１１２とを備える追跡システムでは、追跡システムは、センサ１１２によって検出された環境磁場を除去またはゼロに設定することができるように、針１０は、手術環境から除去することができる。
【００４５】
ステップ２０６では、プローブが静止したままである一方、外科用針１０を、手術環境に導入し、対象と位置合わせし、患者の解剖学的構造に挿入することができる。
【００４６】
ステップ２０８では、超音波システム１００の信号処理部１３２の処理モジュール１５０は、追跡システム１４、１１２から受信した情報に少なくとも部分的に基づいて、針１０の追跡された位置および姿勢を算出することができる。例えば、外科用針１０に結合されているか、または外科用針１０の内部にある永久磁石エミッタ１４と、プローブ１０４に結合されているか、またはプローブ１０４の内部にある１以上のセンサ１１２とを備える追跡システムでは、プローブセンサ１１２が、針１０の永久磁石部１４を手術環境に導入することによって引き起こされる磁場変化を検出することができる。プローブセンサ１１２は、プローブセンサ１１２に対する針エミッタ１４のＸ，Ｙ，Ｚの座標位置をリアルタイムで判定することができるように、信号処理部１３２の処理モジュール１５０に磁場強度データを提供することができる。具体的には、処理モジュール１５０によって判定された位置姿勢情報は、針部１２の長さ、および処理モジュール１５０によって知られているか、または入力された遠位の挿入端部に対する針エミッタ１４の位置と共に、処理モジュール１５０が、リアルタイムで、プローブセンサ１１２に対する外科用針１０の全長の位置および姿勢を正確に判定することを可能にする。
【００４７】
ステップ２１０では、信号処理部１３２の処理モジュール１５０は、追跡された針の位置および姿勢を処理し、必要に応じて、このような処理をしなかった場合に用いられる超音波ビームステアリング角度よりも、強い針１０の反射を提供できる可能性の高い超音波ビームステアリング角度を判定することができる。
【００４８】
ステップ２１２では、超音波システム１００の超音波プローブ１０４が、患者の解剖学的構造の超音波走査を実行するように動作可能であってもよい。一実施形態では、超音波走査は、必要に応じて、判定された超音波ビームステアリング角度に基づいて行うことができる。例えば、信号処理部１３２の処理モジュール１５０は、トランスミッタ１０２および／または送信ビームフォーマ１１０に超音波ビームステアリング角を適用して、関心領域内への超音波送信信号１０７の放射を制御することによって、針１０を含む超音波走査データを取得することができる。
【００４９】
ステップ２１４では、針１０の走査された位置および姿勢は、ステップ２１２で取得した超音波走査データから検出することができる。例えば、信号処理部１３２の処理モジュール１５０は、パターン認識処理または任意の適切な検出処理を施して実質的にリアルタイムで超音波走査データに対する針１０のＸ，Ｙ，Ｚ座標位置を判定することができる。別の例として、操作者は、表示された超音波データ内の、針１０の走査された位置および姿勢を識別するために、ユーザ入力モジュール１３０および／またはタッチスクリーンディスプレイ１３４を介してユーザ入力を提供することができる。様々な実施形態では、ユーザは、タッチスクリーンディスプレイ１３４上で針１０の画像をトレースして、例えば針１０の走査された位置および姿勢を特定することができる。
【００５０】
ステップ２１６では、超音波システム１００の信号処理部１３２の処理モジュール１５０が、針１０の走査された位置および／または姿勢を、針１０の追跡された位置および／または姿勢と比較し、追跡システム１４、１１２、または超音波システム１００の較正誤差を判定することができる。例えば、超音波システム較正誤差は、超音波走査データのスケーリング誤差であり得る。スケーリング誤差は、異なる組織型の音速変化によって引き起こされ得る。
【００５１】
ステップ２１８Ａ〜Ｃでは、超音波システム１００は、ステップ２１６で判定された較正誤差および所定のしきい値に基づいて再較正手順を提供するように動作可能である。様々な実施形態において、所定のしきい値は、ユーザによって、または手順に基づいて選択可能であってもよい。これに関連して、本発明の一実施形態では、ステップ２１８Ａにおいて、較正誤差が所定のしきい値を超えた場合、永久磁石１４が、プローブセンサ１１２の範囲の外になるように、超音波システム１００は、手術環境から針１０を除去した後に、ステップ２０４の初期較正手順を繰り返すためのユーザプロンプトを提供するように動作可能である。本発明の別の実施形態では、ステップ２１８Ｂにおいて、較正誤差が所定のしきい値未満である場合、超音波システム１００は、判定された較正誤差に基づいて追跡システムまたは超音波システムを自動的に再較正するように動作可能である。ステップ２１８Ｃでは、較正誤差が所定のしきい値未満であれば、超音波システム１００は、判定された較正誤差をユーザに通知、および／または判定された較正誤差に基づいて自動再較正を進めるためのオプションを示してユーザを促すように動作可能である。様々な実施形態において、ステップ２１８Ａ〜Ｃのうちの１以上は、別の再較正手順であってもよい。特定の実施形態では、１以上の再較正手順は、例えば方法２００を実行する前、実行中、および／または実行した後に、複数の再較正手順２１８Ａ〜Ｃの中から選択され得る。
【００５２】
ステップ２２０では、信号処理部１３２は、針１０の表示を含む患者の解剖学的構造の超音波画像を生成することができる。例えば、この表示は、針１０が超音波走査データの面内にある場合の針１０の画像を含むことができる。別の例としては、この表示は、針が超音波走査データの面内および／または面外にあるとき、対象の超音波画像上に重ねられた針１０の仮想表示を含むことができる。様々な実施形態において、空間合成モジュール１４０は、対象の超音波走査データを合成することにより超音波画像を生成することができる。ある実施形態では、合成された画像は、追跡システムによって提供される針の位置姿勢情報に基づいて、針１０からより強い反射を生成する角度にステアリングされた、または向けられたフレームを含むことができる。
【００５３】
本発明の態様は、超音波データ１０９において認識された外科用器具１０の位置および姿勢を、追跡システム１４、１１２によって提供される追跡された外科用器具１０の位置および姿勢と比較することによって、自動的に外科用器具の再較正検出を提供するという技術的効果を有する。本発明の様々な実施形態によれば、方法２００は、センサ１１２およびエミッタ１４を備える追跡システムを較正するステップ２０４を含む。センサ１１２およびエミッタ１４は、超音波システム１００のプローブ１０４および外科用器具１０うち、異なる１つに取り付けられ、または異なる１つの内部にある。
【００５４】
方法２００は、追跡システムのエミッタ１４によって放出され、追跡システムのセンサ１１２によって検出された追跡情報に少なくとも部分的に基づいて、超音波システム１００の処理部１３２、１５０によって、追跡された外科用器具１０の位置および姿勢を判定するステップ２０８を含む。方法２００は、超音波システム１００のプローブ１０４によって、超音波走査データ１０９を取得するために超音波走査１０７を実行するステップ２１２を含む。方法２００は、超音波走査データ１０９に基づいて、外科用器具１０の走査された位置および姿勢を判定するステップ２１４を含む。方法２００は、較正誤差を判定するために、処理部１３２、１５０によって、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を、外科用器具１０の走査された位置および姿勢と比較するステップ２１６を含む。
【００５５】
様々な実施形態において、外科用器具１０は、針である。特定の実施形態において、方法２００は、較正誤差がしきい値を超えた場合、追跡システムを較正するステップ２０４を繰り返すためのユーザプロンプトを提供するステップ２１８Ａを含む。代表的な実施形態では、方法２００は、較正誤差がしきい値未満である場合、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて追跡システムを自動的に再較正するステップ２１８Ｂを含む。様々な実施形態において、較正誤差がしきい値未満である場合、方法２００は、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて追跡システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供するステップ２１８Ｃを含む。特定の実施形態において、ユーザオプション２１８Ｃは、追跡システムの自動較正を進めるためにタッチスクリーンディスプレイ１３４上で外科用器具１０の画像をトレースすること含む。
【００５６】
代表的な実施形態では、外科用器具１０の走査された位置および姿勢は、超音波走査データ１０９に適用されるパターン認識処理によって判定される。様々な実施形態では、エミッタ１４は、針部１２に結合された永久磁石であり、追跡情報は、磁場強度を含む。特定の実施形態において、追跡システムは、外科用器具１０が手術環境外にある状態で較正され、較正された追跡システムのセンサ１１２が、永久磁石１４から放出された磁場強度を検出するように、手術環境に外科用器具１０を導入することを含む。
【００５７】
特定の実施形態において、方法２００は、処理部１３２によって、超音波走査データ１０９に基づいて、超音波画像を生成すること２２０を含む。この超音波画像は、外科用器具１０の表示を含む。代表的な実施形態では、外科用器具１０の表示は、外科用器具１０が超音波走査データ１０９の面内にある場合に、外科用器具１０の画像であり、また外科用器具１０が超音波走査データ１０９の面外にある場合に、外科用器具１０の仮想表示が超音波画像に重ねられる。
【００５８】
別の実施形態では、外科用器具が超音波走査データの面内にあり、表示された画像においてはっきりと見える場合であっても、超音波システム上に重ねられた外科用器具１０の仮想表示は、継続して表示される。反射された針１０表示がはっきりと見える場合であっても仮想の針１０を表示することによって、操作者は、処理部１３２、１５０によっては検出されなかったであろう小さな較正誤差を特定することができる。小さな較正が発生した場合、操作者は、ユーザ入力モジュール１３０を使用して、追跡システムの再較正を促すことができる。いくつかの実施形態では、関心領域または関心対象から針１０を除去する必要なく、追跡システムをより正確に追跡システムを再較正するために、システムがより良く針１０の位置および姿勢を判定することを助けるために、ユーザは、タッチスクリーンディスプレイ１３４上に反射した針１０の画像をトレースすることさえできる。
【００５９】
様々な実施形態は、処理部１３２、１４０、１５０およびプローブ１０４を含む超音波装置１００を備えるシステムを提供する。処理部１３２、１５０は、追跡システムのエミッタ１４によって放出され、追跡システムのセンサ１１２によって検出された追跡情報に基づいて、外科用器具１０の位置および姿勢を判定するように動作可能である。センサ１１２およびエミッタ１４が、超音波装置１００のプローブ１０４および外科用器具１０に取り付けられ、またはその中ある。処理部１３２、１５０は、プローブ１０４によって取得された超音波走査データ１０９に基づいて、外科用器具１０の走査された位置および姿勢を判定するために動作可能である。処理部１３２、１５０は、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を、外科用器具１０の走査された位置および姿勢と比較して較正誤差を判定するように動作可能である。処理部１３２、１５０は、較正誤差に基づいて、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢、または外科用器具１０の走査された位置および姿勢を調整するように動作可能である。
【００６０】
特定の実施形態において、外科用器具１０は、針である。代表的な実施形態では、エミッタ１４は、針１０に結合された永久磁石である。様々な実施形態では、追跡情報は、磁場強度を含む。特定の実施形態において、較正誤差がしきい値を超えた場合に追跡システムを較正するためのユーザプロンプトが提供される。代表的な実施形態では、較正誤差がしきい値未満である場合、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて、追跡システムが自動的に較正される。様々な実施形態において、較正誤差がしきい値未満である場合、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて、追跡システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供する。
【００６１】
特定の実施形態は、本明細書で開示されるステップ２００を機械が実行するように、機械によって実行可能な少なくとも１つのコード部を含むコンピュータプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。例示的なステップ２００は、センサ１１２およびエミッタ１４を含む追跡システムを較正するステップ２０４を含んでもよい。センサ１１２およびエミッタ１４は、超音波システム１００のプローブ１０４、および外科用器具１０に取り付けられてもよいし、またはその中にあってもよい。ステップ２００は、追跡システムのエミッタ１４によって放出され、追跡システムのセンサ１１２により検出された追跡情報に少なくとも部分的に基づいて、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を判定するステップ２０８を含む。ステップ２００は、超音波走査データ１０９を取得するために超音波走査１０７を行うステップ２１２を含んでもよい。ステップ２００は、超音波走査データ１０９に基づいて、外科用器具１０の走査された位置および姿勢を判定するステップ２１４を含むことができる。ステップ２００は、較正誤差を判定するために、外科用器具１０の追跡された位置および姿勢を、外科用器具１０の走査された位置および姿勢と比較するステップ２１６を含むことができる。
【００６２】
代表的な実施形態では、ステップ２００は、較正誤差がしきい値を超えた場合、追跡システムの較正を繰り返すためのユーザプロンプトを提供するステップ２１８Ａを含むことができる。様々な実施形態において、ステップ２００は、較正誤差がしきい値未満である場合、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて追跡システムを自動的に再較正するステップ２１８Ｂを含むことができる。特定の実施形態において、ステップ２００は、較正誤差がしきい値未満である場合、外科用器具１０の走査された位置および姿勢に基づいて、追跡システムの自動較正を進めるためのユーザオプションを提供するステップ２１８Ｃを含むことができる。
【００６３】
本明細書で用いる用語「回路」は、物理的な電子部品（すなわちハードウェア）、ならびにこのハードウェアを構成することができ、ハードウェアによって実行され、そうでない場合にはハードウェアと関連づけることができる任意のソフトウェア、および／またはファームウェア（「コード」）を指す。本明細書で用いる場合、例えば、特定の処理部およびメモリは、コードの第１の１以上の行を実行するとき、第１の「回路」を備え、コードの第２の１以上の行を実行するとき、第２の「回路」を備えることができる。本明細書で用いる場合、「および／または」は、「および／または」によって接合されたリストにある項目のうち、任意の１以上を意味する。一例として、「ｘおよび／またはｙ」は、３要素のセット｛（ｘ）、（ｙ）、（ｘ，ｙ）｝のいずれかの要素を意味する。他の例として、「ｘ、ｙ、および／またはｚ」は、７要素のセット｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ，ｙ）、（ｘ，ｚ）、（ｙ，ｚ）、（ｘ，ｙ，ｚ）｝のいずれかの要素を意味する。本明細書で用いる場合、「例示的な」という用語は、非限定的な例、事例、または実例としての役割を果たすことを意味する。本明細書で用いる場合、用語「例えば」という用語は、１以上の非限定的な例、事例、または実例のリストを開始するものである。本明細書で用いる場合、回路は、回路が、機能を実行するために必要なハードウェアおよびコード（必要なものがある場合）を備える場合には、なんらかのユーザ構成可能な設定により、機能の動作が無効とされているか、または有効にされていないか否かにかかわらず、いつでも、その機能を実行するように「動作可能」である。
【００６４】
本発明の他の実施形態は、機械コード、および／またはコンピュータプログラムが格納されているコンピュータ可読デバイス、および／または非一時的なコンピュータ可読媒体、および／または機械可読デバイス、および／または非一時的な機械可読媒体を提供する。機械コード、および／またはコンピュータプログラムは、機械および／またはコンピュータによって実行可能な少なくとも１つのコード選択を有し、それによって機械および／またはコンピュータが本明細書に説明されたようなステップを実行するようにし、超音波データにおける認識された針の位置および姿勢を、追跡システムによって提供された、追跡された針の位置および姿勢と比較することによって、自動針再較正検出を提供する。
【００６５】
したがって、本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現することができる。本発明は、少なくとも１つのコンピュータシステムにおいて集中方式で実現することができ、または様々な要素がいくつかの相互接続コンピュータシステムにわたって分散されている分散方式で実現することができる。本明細書で説明した方法を実行するために適合された任意の種類のコンピュータシステムまたは他の装置が適している。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせは、コンピュータプログラムを有する汎用コンピュータシステムであって、コンピュータプログラムがロードされ実行されると、コンピュータシステムが本明細書に記載した方法を実行するように、コンピュータプログラムが制御する汎用コンピュータとすることができる。
【００６６】
本発明はまた、本明細書で説明した方法の実装を可能にするすべての機能を備えるコンピュータプログラム製品であって、コンピュータシステムにロードされると、これらの方法を実行することができるコンピュータプログラム製品に埋め込むこともできる。本明細書の文脈におけるコンピュータプログラムは、情報処理能力を有するシステムが直接に、または以下の処理うちいずれか、または両方の後に特定の機能を実行するようにすることを意図した命令セットの任意の言語、コードまたは表示を意味する。処理とは、すなわちａ）他の言語、コード、または表示への変換、ｂ）異なる材料での複製である。
【００６７】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができること、および等価物は置き換えられることは、当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示を特定の状況または材料を適合させる多くの変更が可能である。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００６８】
１０  外科用器具、針
１２  針部
１４  エミッタ、永久磁石
１００  超音波システム、超音波装置
１０２  トランスミッタ
１０４  超音波プローブ
１０６  送信トランスデューサ要素
１０７  超音波信号、超音波ビーム
１０８  受信トランスデューサ要素
１０９  エコー信号、超音波データ
１１０  送信ビームフォーマ
１１２  プローブセンサ
１１４  送信サブアパーチャビームフォーマ
１１６  受信サブアパーチャビームフォーマ
１１８  レシーバ
１２０  受信ビームフォーマ
１２２  Ａ／Ｄ変換部
１２４  ＲＦ処理部
１２６  ＩＱバッファ
１３０  ユーザ入力モジュール
１３２  信号処理部
１３４  タッチスクリーンディスプレイ、ディスプレイシステム
１３６  画像バッファ
１４０  処理部、空間合成モジュール
１５０  処理部、処理モジュール
【図１】
2017500947.tif 000003
【図２】
2017500947.tif 000004
【国際調査報告】
2017500947.tif 000005
2017500947.tif 000006
2017500947.tif 000007
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