(57)【要約】  １つ又は複数の医療機器を位置特定するためのシステムが、配備されるときに１つ又は複数の医療機器１０２を受け取るための、被験者に対して動作可能な関係で配設された案内グリッド１６２を含む。超音波撮像システム１１０は、１つ又は複数の医療機器が配備されているボリュームを撮像するように構成される。プログラムモジュール１３６は、１つ又は複数の医療機器の位置が処置中に視覚的に監視され得るように、追跡された位置情報及びグリッド情報を使用した１つ又は複数の医療機器の位置を、そのボリュームに位置合わせするように構成される。
2016514531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数の医療機器を位置特定するためのシステムであって、
配備されるときに前記１つ又は複数の医療機器を受け取るための、被験者に対して動作可能な関係で配設された案内グリッドと、
前記１つ又は複数の医療機器が配備されているボリュームを撮像する超音波撮像システムと、
前記１つ又は複数の医療機器の前記位置が、処置中に視覚的に監視されるように、追跡された位置情報及びグリッド情報を使用した前記１つ又は複数の医療機器の位置を、画像データを使用した前記ボリュームに位置合わせするプログラムモジュールとを備える、システム。
【請求項２】
前記１つ又は複数の医療機器が、電磁追跡システム及び光学形状感知システムの一方を使用して追跡される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記案内グリッドが、事前に前記超音波撮像システムに対して較正されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記超音波撮像システムが、追跡されないプローブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記プローブが、経直腸プローブ超音波（ＴＲＵＳ）プローブを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
明るい領域が、追跡システムによって決定された位置を位置合わせするために利用されるように、前記１つ又は複数の医療機器は、前記明るい領域として前記ボリューム内に現れるカテーテルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
更に、前記明るい領域を強調するために前記画像の閾値設定又はフィルタリングの少なくとも一方を行う画像処理モジュールを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ又は複数の医療機器が、小線源治療処置中に治療物を送達するために利用される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
１つ又は複数の対象領域が、前記１つ又は複数の医療機器の前記位置と共に、画像内で輪郭描画される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
１つ又は複数の医療機器を位置特定するためのシステムであって、
前記１つ又は複数の医療機器の位置を追跡する追跡システムと、
配備されるときに前記１つ又は複数の医療機器を受け取る案内グリッドと、
前記１つ又は複数の医療機器が配備されているボリュームを撮像する超音波撮像システムと、
前記１つ又は複数の医療機器の前記位置が前記ボリュームに重ね合わされ、前記撮像システムを使用して前記１つ又は複数の医療機器の視覚的追跡を可能にするように、表示のために前記１つ又は複数の医療機器の前記位置を前記ボリュームに位置合わせするため、前記案内グリッドの座標系と前記追跡システムの座標系とを使用して、前記１つ又は複数の医療機器の位置を変換するプログラムモジュールと
を備える、システム。
【請求項１１】
前記追跡システムが、電磁追跡システム及び光学形状感知システムの一方を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記超音波撮像システムが、追跡されないプローブを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プローブが、経直腸プローブ超音波（ＴＲＵＳ）プローブを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
１つ又は複数の明るい領域が、前記追跡システムによって決定された位置を位置合わせするために利用されるように、前記１つ又は複数の医療機器が、前記１つ又は複数の明るい領域として前記ボリューム内に現れる１つ又は複数のカテーテルを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つ又は複数の明るい領域を強調するために前記画像の閾値設定又はフィルタリングの少なくとも一方を行う画像処理モジュールを更に備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
１つ又は複数の対象領域が、前記１つ又は複数の医療機器の前記位置と共に、前記ボリュームの画像内で輪郭描画される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記１つ又は複数の医療機器が、小線源治療処置中に治療物を送達するために利用される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
１つ又は複数の医療機器を視覚的に位置特定するための方法であって、
案内グリッドを使用して、前記１つ又は複数の医療機器を被験者に埋め込むステップと、
追跡システムを使用して、前記１つ又は複数の医療機器の位置を追跡するステップと、
前記１つ又は複数の医療機器が配備されている画像ボリューム内で、前記１つ又は複数の医療機器を超音波撮像するステップと、
前記１つ又は複数の医療機器の追跡された位置を、前記１つ又は複数の医療機器の視覚的位置に位置合わせするステップと、
前記追跡システムによって決定された位置の変化を、処置中に前記画像ボリューム内で視覚的に更新するステップと
を含む、方法。
【請求項１９】
前記追跡システムが、電磁追跡システム及び光学形状感知システムの一方を含み、前記撮像システムが、プローブの配置の融通が利くように追跡されない超音波プローブを含み、前記プローブが、経直腸プローブ超音波（ＴＲＵＳ）プローブを含み、前記１つ又は複数の医療機器が、小線源治療処置中に治療物を送達するために利用され、前記１つ又は複数の医療機器が、１つ又は複数の明るい領域として前記ボリューム内に現れる１つ又は複数のカテーテルを含み、位置合わせするステップが、前記１つ又は複数の明るい領域と前記１つ又は複数の医療機器の前記追跡された位置との間の最良適合を見つけることによって位置合わせを最適化するステップを更に含み、前記方法は、
前記画像ボリュームを画像処理して、前記明るい領域を強調するために前記画像ボリュームの閾値設定及び／又はフィルタリングを行うステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記案内グリッドを、前記１つ又は複数の医療機器を超音波撮像するための撮像システムに対して較正するステップと、
対象領域を、前記１つ又は複数の医療機器の前記位置と共に、画像内で輪郭描画するステップと
を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療機器に関し、より詳細には、画像ベースのデバイス位置合わせを使用する高線量率（ＨＤＲ：high dose rate）小線源治療のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高線量率（ＨＤＲ）小線源治療は、前立腺癌のための治療であり、癌組織を殺すために、幾つかの放射線源が、幾つかの中空カテーテルを通して前立腺に一時的に導入される。超音波（ＵＳ：ultrasound）誘導式のＨＤＲ小線源治療では、中空カテーテルが、案内グリッドを通してカテーテルを進めることによって、計画に基づいて前立腺の内部に埋め込まれる。次いで、経直腸超音波（ＴＲＵＳ：Transrectal Ultrasound）プローブを底部から尖部に並進させることによって、３次元（３Ｄ）ＵＳボリュームが生成される。前立腺及びカテーテルが画像上でセグメント化され、カテーテルの位置がコンピュータに送信され、これは、カテーテル内部での放射線源の位置（停留位置）、及び停留位置に放射線源が存在すべき時間量（停留時間）を最適化する。次いで、アフターローダを使用して計画が実行される。この手法の欠点は、ＵＳ画像内でのカテーテルセグメント化が、シャドーイング及び石灰化により、煩雑で難しいことである。
【０００３】
カテーテルを位置特定するために、電磁（ＥＭ：Electromagnetic）トラッカが提案されている。このタイプのシステムでは、プローブがＥＭトラッカによって追跡され、前立腺底部から尖部へのプローブの引戻しによって３Ｄ超音波ボリュームを生成する。また、較正段階でＥＭ追跡型ポインタを使用して、案内グリッドが超音波ボリュームに関係付けられる。ＥＭトラッカと超音波ボリュームとの関係は、較正段階後に既知である。カテーテルの挿入後、カテーテルを通してＥＭ追跡型ガイドワイヤが挿入されて、カテーテルを超音波ボリューム内に位置特定する。
【０００４】
慎重な較正の後でさえ、ＥＭ追跡を使用して識別されたカテーテルの位置と、超音波ボリューム内に明るい領域として現れるカテーテルの実際の位置との間に幾らかの誤差が生じる。この誤差は、修正されない場合、組織の重大な過剰線量又は過小線量をもたらすことがある。この誤差の原因は、ＵＳ画像とプローブＥＭトラッカとの間の元の較正誤差、及びまた、近くにある金属物体によって引き起こされるＥＭ場発生器の磁場の変動の結果であり得、又は単に電磁場発生器の異なる距離及び／又は向きによって引き起こされるＥＭトラッカの読取値の変化によるものであり得る。この誤差を減少させる試みは、超音波下で幾つかのカテーテルを手動でセグメント化し、それらをＥＭ追跡された位置に位置合わせすることを含む。当然、カテーテルの手動セグメント化は時間がかかり、煩雑であり、ヒューマンエラーを受ける。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本原理によると、１つ又は複数の医療機器を位置特定するためのシステムは、配備されるときに１つ又は複数の医療機器を受け取るための、被験者に対して動作可能な関係で配設された案内グリッドを含む。超音波撮像システムは、１つ又は複数の医療機器が配備されているボリュームを撮像する。プログラムモジュールは、追跡された位置情報及びグリッド情報を使用して、１つ又は複数の医療機器の位置を、画像データを使用した前記ボリュームに位置合わせして、１つ又は複数の医療機器の位置が、処置中に視覚的に監視できる。
【０００６】
１つ又は複数の医療機器を位置特定するための更なるシステムは、１つ又は複数の医療機器の位置を追跡する追跡システムを含む。案内グリッドは、配備されるときに１つ又は複数の医療機器を受け取る。超音波撮像システムは、１つ又は複数の医療機器が配備されているボリュームを撮像する。プログラムモジュールは、１つ又は複数の医療機器の位置がボリュームに重ね合わされ、撮像システムを使用して１つ又は複数の医療機器の視覚的追跡を可能にするように、表示のために１つ又は複数の医療機器の位置をボリュームに位置合わせするため、案内グリッドの座標系と追跡システムの座標系とを使用して、１つ又は複数の医療機器の位置を変換する。
【０００７】
１つ又は複数の医療機器を視覚的に位置特定するための方法は、案内グリッドを使用して、１つ又は複数の医療機器を被験者に埋め込むステップと、追跡システムを使用して、１つ又は複数の医療機器の位置を追跡するステップと、１つ又は複数の医療機器が配備されている画像ボリューム内で、１つ又は複数の医療機器を超音波撮像するステップと、１つ又は複数の医療機器の追跡された位置を、１つ又は複数の医療機器の視覚的位置に位置合わせするステップと、追跡システムによって決定された位置の変化を、処置中に前記画像ボリューム内で視覚的に更新するステップとを含む。
【０００８】
本開示のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と関連して読まれる例示的な実施の形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【０００９】
本開示は、以下の図面を参照して、好ましい実施形態の以下の説明を詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による、超音波画像を使用する機器の位置特定のためのシステムを示すブロック／流れ図である。
【図２】一実施形態による図１のシステムの概略斜視図である。
【図３】例示的実施形態による視覚的な機器の位置特定のための方法を示す流れ図である。
【図４】別の例示的実施形態による視覚的な機器の位置特定のための別の方法を示す流れ図である。
【図５】１つの例示的実施形態による、案内グリッドを使用する小線源治療のためのカテーテルの埋込みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の原理によれば、超音波（ＵＳ）下でのカテーテル又は注射針等の医療機器の自動位置特定のためのシステム及び方法が提供される。電磁（ＥＭ）場発生器座標系内でのカテーテルの位置を超音波座標系に位置合わせするために、画像ベースの位置合わせ方法が利用される。この方法は、ＵＳ画像コンテンツを使用して、ＥＭ追跡型カテーテルをＵＳ座標系に直接位置合わせすることによって、ＥＭグリッド位置合わせの必要性をなくし、また従来の誤差を修正する。本発明による方法は、ＥＭ追跡型プローブを使用するという制約をなくし、光学的追跡型２Ｄ  ＵＳプローブ又は非追跡型３Ｄプローブを利用することができる。更に、本発明による実施形態は、ＥＭ追跡型２Ｄ超音波プローブを使用せずにＥＭ場発生器座標系を超音波座標系に位置合わせするために利用され得る。この場合、適用を単純化するために、光学的追跡型超音波プローブを含む従来のシステムが使用され得る。
【００１２】
本発明が医療機器に関して述べられることを理解されたい。しかし、本発明の教示は、はるかに広範であり、任意の超音波追跡システムに適用可能である。幾つかの実施形態では、本発明の原理は、複雑な生物学的又は機械的システムを追跡又は分析する際に利用される。特に、本発明の原理は、生物学的システムの処置、即ち、肺、胃腸管、排泄器官、血管、前立腺、腎臓等、身体の全ての領域における処置の内部追跡に適用可能である。図面に示される要素は、ハードウェアとソフトウェアとの様々な組合せで実装され得、単一の要素又は複数の要素において複合され得る機能を提供し得る。
【００１３】
図面に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェアの使用によって、及び適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアの使用によって提供され得る。処理装置によって提供されるとき、機能は、単一の専用処理装置によって、単一の共有処理装置によって、又は幾つかが共有され得る複数の別々の処理装置によって提供され得る。更に、用語「処理装置」又は「制御装置」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアに排他的に言及するものと解釈されるべきではなく、限定はしないが、デジタル信号処理装置（「ＤＳＰ：digital signal processor」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ：read-only memory」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ：random access memory」）、不揮発性記憶装置等を暗黙的に含むことができる。
【００１４】
更に、本発明の原理、態様、及び実施形態、並びにそれらの特定の例を述べる本明細書における全ての言明は、それらの構造的均等物と機能的均等物とをどちらも包含することを意図されている。更に、そのような均等物は、現在知られている均等物と将来開発される均等物（即ち、構造に関係なく、同じ機能を実施する開発される任意の要素）との両方を含むことが意図される。従って、例えば、本明細書で提示されるブロック図が、本発明の原理を具現化する例示的なシステム構成要素及び／又は回路の概念図を表すことが、当業者によって理解されよう。同様に、任意のフローチャート及び流れ図等が様々なプロセスを表し、それらのプロセスは、コンピュータ可読記憶媒体で実質的に表現され得、従ってコンピュータ又は処理装置によって実行され得、そのようなコンピュータ又は処理装置が明示的に示されているか否かには関わらないことを理解されたい。
【００１５】
更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって使用するための又はそれに関連するプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能及び／又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。この説明の目的で、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用するための又はそれに関連するプログラムを収納、記憶、通信、伝播、又は輸送することができる任意の装置でよい。そのような媒体は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、若しくは半導体システム（若しくは装置若しくはデバイス）、又は伝播媒体でよい。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、リジッド磁気ディスク、及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク−読み出し専用メモリ）、ＣＤ−Ｒ／Ｗ（コンパクトディスク−読み出し／書き込み）、Blue-Ray（商標）、及びＤＶＤを含む。
【００１６】
次に図面を参照する。図面中、同様の参照番号は、同一又は同様の要素を表す。まず図１を参照すると、超音波画像による位置特定を使用して１つ又は複数の医療機器を案内するためのシステム１００が、一実施形態に従って例示的に示されている。システム１００は、ワークステーション又はコンソール１１２を含むことができ、ワークステーション１１２によって処置が監督及び／又は管理される。ワークステーション１１２は、好ましくは、１つ又は複数の処理装置１１４と、プログラム及びアプリケーションを記憶するためのメモリ１１６とを含む。メモリ１１６は、超音波撮像システム１１０からの画像を解釈及び比較するように構成された画像処理モジュール１１５を記憶することができる。画像処理モジュール１１５は、超音波（ＵＳ）プローブ１２８を使用して画像を収集するように構成される。本発明の原理が高線量率（ＨＤＲ）小線源治療処置に関して例示的に述べられるとき、ＵＳプローブ１２８は、経直腸ＵＳ（ＴＲＵＳ）プローブを含むことがある。プローブ１２８は、光学的追跡型ＵＳプローブ、ＥＭ追跡型ＵＳプローブ、又は非追跡型３Ｄプローブを利用し得る。
【００１７】
そのような処置中、１つ又は複数のカテーテル及び／又は他の機器等、１つ又は複数の医療機器１０２が、被験者１６０（例えば患者）に挿入される。小線源治療用途では、１つ又は複数の機器１０２は、案内グリッド１６２を通して進められる。案内グリッド１６２は、処置に先立って（即ち事前に）撮像システム１１０の座標系１３８と較正／位置合わせされ得る。１つ又は複数の機器１０２は、追跡デバイス１０４、例えばＥＭ追跡及び／若しくは光学形状感知デバイス／システムを中に含む又は受け入れるように構成される。例えばＨＤＲ小線源治療では、１つ又は複数のカテーテル１０２は、そこに埋め込まれた追跡デバイス１０４を有さない。中空管である１つ又は複数のカテーテル１０２が、組織（被験者１６０）に挿入される。次いで、ＥＭ追跡型ガイドワイヤ及び／又は光学形状感知ファイバ等の形状復元デバイス及び／又は追跡デバイス１０４が、１つ又は複数のカテーテル１０２に挿入され、また取り外される。実際には、複数のカテーテルの形状を復元するために、１つのＥＭ追跡型ガイドワイヤ又は光学形状感知（ＯＳＳ：optical shape sensing）ファイバが使用され得る。他の実施形態では、１つ又は複数のカテーテル１０２と、１つ又は複数の形状復元センサ及び／又は追跡デバイス１０４とが一体に統合されてもよい。
【００１８】
ＥＭ追跡に関して、１つ又は複数の機器１０２の位置は、電磁場発生器１２２及び（例えばＥＭ追跡用の）追跡システム処理モジュール１２４を使用して追跡される。ＥＭ場が発生され、機器１０２の運動が、ＥＭ座標系１２６内で追跡される。ＯＳＳファイバ追跡に関しては、１つ又は複数の機器１０２の位置は、（例えば光学形状感知用の）追跡システム処理モジュール１２４によって、光ファイバデバイスからのフィードバックを使用して追跡される。ファイバデバイスの形状によって発生される背面反射光が、それらの形状の独自の座標系（例えば座標系１２６）内で追跡される。ただ１つの追跡方法が必要とされるが、両方のシステムが一緒に利用されてもよく、又は他の追跡システムが利用されてもよい。
【００１９】
一実施形態によれば、１つ又は複数の機器１０２は、ディスプレイ１１８上にレンダリングされるＵＳボリューム内に１つ又は複数の明るい領域として現れる。画像ベースの手法が利用され得、画像処理モジュール１１５において、１つ又は複数のカテーテル１０２をＵＳボリューム内で位置特定するように、位置合わせモジュール１３６を使用して、ＥＭ処理モジュール１２４からのＥＭ追跡型カテーテルの位置をＵＳボリューム上に重ね合わせ又は位置合わせする。他の実施形態では、モジュール１２４で、ＥＭ処理が光学形状感知によって置き換えられてよく、ＥＭ追跡デバイス１０４が形状感知用の光ファイバによって置き換えられてよい。１つ又は複数の機器１０２の位置を決定するために、ＥＭ信号又は光信号が利用される。１つ又は複数の機器１０２は、好ましくは１つ又は複数のカテーテルを含むが、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、他の医療構成要素等を含むこともある。
【００２０】
一実施形態では、ワークステーション１１２は、被験者（患者）１６０の内部画像を閲覧するためのディスプレイ１１８を含み、また、ボリュームの画像１３４を別の画像の重ね合わせ又はレンダリングとして含むことがある。ディスプレイ１１８は、ユーザがワークステーション１１２並びにその構成要素及び機能、又はシステム１００内の任意の他の要素と対話することも可能にし得る。これは、インターフェース１２０によって更に容易にされ、インターフェース１２０は、ワークステーション１１２からのユーザフィードバック及びワークステーション１１２との対話を可能にするためのキーボード、マウス、ジョイスティック、ハプティックデバイス、又は任意の他の周辺機器若しくは制御機能を含むことがある。
【００２１】
図２を参照すると、概略図が、ＥＭ追跡及びＵＳを利用するシステムセットアップを示す。ＣＵＳを、ＵＳボリューム２０２の座標系とし、ＣＥＭを、ＥＭ場発生器１２２の座標系とし、ＣＧを、グリッド２０４の座標系とする。グリッド２０４は、機器１０２（例えばカテーテルや注射針等）の送達及び位置決めを支援するために利用される案内又は案内グリッドである。変換ＴＵＳ→ＥＭは、座標系をＣＵＳからＣＥＭに変換し、ＴＧ→ＥＭは、座標系をＣＧからＣＥＭに変換する。
【００２２】
一実施形態では、ＴＲＵＳプローブ２０６は、ＥＭトラッカを具備し、従って、ＴＵＳ→ＥＭ及びＴＧ→ＥＭは、較正プロセス中に識別され得る。この較正は、小線源治療の目的では十分には正確でないことがある。それにも関わらず、位置合わせプロセスのための初期位置として使用され得る。
【００２３】
別の実施形態では、ＴＲＵＳプローブ２０６は、ＥＭトラッカによって追跡されない。代替として、光学エンコーダ又は任意の他のエンコーダ２０８が、プローブ２０６を追跡するために使用され得る。この場合、ＴＵＳ→ＥＭは既知でなく、本発明の原理に従って識別される必要がある。更に別の実施形態では、カテーテル（１０２）の形状を検出するために、光学形状感知が利用され得る。この場合、ＴＵＳ→ＥＭの代わりにＴＵＳ→Ｏｐが識別されるべきである。更に別の実施形態では、この用途に関して、必ずしも追跡されない３Ｄプローブが利用される。
【００２４】
これらの実施形態全てにおいて、ＴＵＳ→Ｇは、水槽内で注射針を使用して識別され得る（これは臨床法である）。この変換は、かなり安定しており、毎回繰り返される必要はない。
【００２５】
引き続き図２を参照しながら図３を参照すると、ＵＳを使用する医療機器の画像ベース追跡のための方法が、例示的実施形態に従って示されている。ブロック３０２で、ＴＵＳ→Ｇの較正が必要とされるかどうかが決定される。Ｙｅｓの場合、ブロック３０４で、ＴＵＳ→Ｇが較正される。Ｎｏの場合、ブロック３０６に進む。較正は、水槽内での注射針の使用、又は他の較正方法を含むことがある。
【００２６】
ブロック３０６で、カテーテル又は他の医療機器の配置（ｐＧ）のための計画が生成される。ブロック３０８で、計画に基づいて、カテーテル又は他の医療機器が組織内に埋め込まれる。計画されたカテーテル位置は、グリッド座標系ＣＧ内である。計画された位置ｐＧは、ｐＵＳ＝（ＴＵＳ→Ｇ）−１・ｐＧによって、ＣＵＳに変換され得る。
【００２７】
ブロック３１０で、例えばＥＭガイドワイヤ又は／及び光学形状センサ（ＯＳＳ）等の位置センサが機器（例えばカテーテル）に挿入されて、ＥＭ場発生器座標系（ＣＥＭ）又はＯＳＳ座標系（ＣＯＳＳ）内でのカテーテルの形状を生成する。カテーテル位置をｃＴＲとする。ブロック３１２で、超音波画像が収集されて、ブロック３１４で、超音波ボリューム（好ましくは３Ｄ）を生成する。これは、底部から尖部への追跡型ＴＲＵＳプローブの引戻しによって、又は３Ｄ  ＵＳプローブを使用して生成され得る。ブロック３１５で、ＵＳボリューム内の対象の臓器又は領域が、画像閲覧のために輪郭描画される。これは、画像処理１１５（図１）を使用して実施され得る。輪郭描画又は臓器は、ブロック３２４でプランニングに利用され得、またブロック３１６でカテーテル処理の視覚化に利用され得る。
【００２８】
本発明の原理によれば、１つ又は複数の機器が体内で視覚的に追跡され得る。輪郭描画された臓器を同じ画像内に提供することによって、ユーザは、１つ又は複数の機器、従って治療剤が送達されることになる又は送達されている場所を正確に解読することができる。これは、計画をより正確に実施するため、及び生じ得る任意の誤差に関するリアルタイムでの修正を行うために利用され得る。更に、リアルタイム視覚フィードバックが実現され、これは、適切な治療が計画に従って行われていることをユーザがより強く確信できるようにする。対象の臓器、例えば前立腺のリアルタイム視覚化により、ユーザは、機器の位置を即座に評価することができ、機器が臓器の境界内に配置されており、過剰治療又は過小治療の可能性がより低いことを保証する。
【００２９】
ブロック３１６で、ＵＳボリュームが画像処理モジュール（１１５、図１）によって処理され、明るい領域のみを保つようにボリュームを閾値設定する、及び／又はガウスフィルタを使用して画像を平滑化する。画像閲覧と画像特徴又はアーチファクトの発見とを改良して精度を高めるために、様々なフィルタ又は画像処理技法が利用され得る。ブロック３１８で、追跡されたカテーテル点をｐＵＳに厳正に位置合わせすることによって、それらのカテーテル点がＣＵＳ座標系内で初期化される。位置合わせされたカテーテル位置をｃＵＳ０と仮定し、従って、ｃＵＳ０＝Ｒ０・ｃＴＲ＋Ｔ０である。ブロック３２０で、ｃＵＳ０でのボリュームの強度を足し合わせ、繰り返しＴＵＳ→ＥＭを最適化して（（Ｒｉ，Ｔｉ）を最適化して）重畳を最大にすることによって、ｃＵＳ０と処理されたＵＳボリュームとの重畳が定量化される。即ち、追跡されたデータと画像データとの回転（Ｒ）及び並進（Ｔ）が、それらの間の最良適合が見つかるように最適化される。
【００３０】
ブロック３２２で、カテーテル位置がＵＳ座標系内で計算される。この計算は、リアルタイムで行われて、ディスプレイにおいてＵＳ画像内のカテーテル位置の視覚的追跡を可能にする。このようにして、ユーザは、計画の順守を保証するためにカテーテルを視覚的に追跡することができる。カテーテルの位置は、必要に応じて、好ましくはリアルタイム又は準リアルタイムで再計算され、視覚的に更新される。ブロック３２４で、計画の一部として、又は計画を更新するための処置中の任意の時点で、共に超音波座標系内でのカテーテル位置と対象の臓器の輪郭描画とを使用して、停留位置及び時間が計算され得る。線量及び停留時間量は、高線量率（ＨＤＲ）小線源治療又は任意の他の処置に関して計算され得る。ブロック３１５で、線量計画に関して、対象の臓器がＵＳボリューム内で輪郭描画されるべきである。ＥＭ−ＵＳ又はＯＳＳ−ＵＳ位置合わせ法の１つの利益は、位置合わせ後、カテーテルと臓器の輪郭の両方が同じ座標系内にあり、追跡のために使用され得ることである。ブロック３２６で、処置の目標を実現するために、計画が実行される、又は修正されて実行される。
【００３１】
図４を参照すると、１つ又は複数の医療機器を視覚的に位置特定するための方法が例示的に示されている。ブロック４０４で、案内グリッドが、１つ又は複数の医療機器を超音波撮像するための撮像システムに対して較正される。ブロック４０６で、１つ又は複数の医療機器が、案内グリッドを使用して被験者に埋め込まれる。これは、図５に例示的に示されており、ここで、医療機器は、１つ又は複数のカテーテル５０２を含み、案内グリッド又はテンプレート５０４を通して被験者５０６内に進められる。この場合、埋込みは、前立腺５０８の治療のためのものである。しかし、他の処置も企図される。ブロック４０８で、１つ又は複数の医療機器の位置が、追跡システムを使用して追跡される。追跡システムは、電磁追跡システム、光学形状感知システム、及び／又は他の追跡デバイス若しくはシステムを含むことができる。
【００３２】
ブロック４１０で、１つ又は複数の医療機器は、１つ又は複数の医療機器が配備されている画像ボリューム内で超音波撮像される。撮像システムは、プローブの配置の融通が利くように追跡されない超音波プローブを含むことがある。プローブは、経直腸プローブ超音波（ＴＲＵＳ）プローブを含むことがある。
【００３３】
ブロック４１２で、１つ又は複数の医療機器の追跡された位置は、１つ又は複数の医療機器の視覚的位置に位置合わせされる。１つ又は複数の医療機器は、好ましくは１つ又は複数のカテーテルを含み、これらは、１つ又は複数の明るい領域としてボリューム内に現れる。ブロック４１４で、位置合わせは、明るい領域と、１つ又は複数の医療機器の追跡された位置との間の最良適合を見つけることによって最適化される。これは、画像と追跡データとの間の回転及び並進を最小限にすることを含むことがある。ブロック４１６で、処置の視覚化を改良するために明るい領域を強調する又は臓器境界を強調するように、画像ボリュームが更に処理されて、閾値設定及び／又はフィルタリングが行われ得る。ブロック４１８で、追跡システムによって決定された位置の変化が、処置中に画像ボリューム内で視覚的に更新される。１つ又は複数の医療機器は、例えば小線源治療処置中に治療物を送達するために利用される。
【００３４】
添付の特許請求の範囲を解釈する際、以下のことを理解されたい。
ａ）語「備える」は、所与の請求項に列挙されたもの以外の要素又は操作の存在を除外しない。
ｂ）ある要素に先立つ語「１つの」は、複数のそのような要素の存在を除外しない。
ｃ）特許請求の範囲における任意の参照符号は、その範囲を限定しない。
ｄ）複数の「手段」は、同じ要素、又はハードウェア若しくはソフトウェア実装構造若しくは機能によって表現され得る。
ｅ）別段に示さない限り、操作の特定の順序は必須ではないものと意図される。
【００３５】
誘導式の高線量率小線源治療でのカテーテルの位置特定（例示的であり、限定的であるとは意図されない）に関する好ましい実施形態を述べてきたが、上記の教示に照らして当業者によって修正及び変更が施され得ることに留意されたい。従って、開示される開示の特定の実施形態に変更が施され得、それらが、添付の特許請求の範囲によって述べられる本明細書で開示される実施形態の範囲内にあることを理解されたい。以上、特許法によって要求される詳細及び細目を述べてきたが、本願で特許請求され、特許証によって保護されることを望まれるものは、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図２】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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