(57)【要約】システム及び方法は、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするために提供される。形状再構成における永続性のある湾曲は識別されて、後の時点からの他の形状構成からの又は他のイメージングモダリティからのイメージングデータからの他の湾曲と整合される。整合された湾曲は、夫々の湾曲について座標系をアライメントするようにアライメントされる。
2016502412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするシステムであって、
形状検知センサを備える光ファイバを組み込む少なくとも１つの器具と、
前記形状検知センサにインタロゲートし、前記器具の３次元形状を決定する光学コンソールと、
前記光ファイバにおける永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させることによって前記光ファイバの座標系をイメージングデータの座標系とレジストレーションし、整合された湾曲をアライメントするプロセッサと
を有するシステム。
【請求項２】
前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記処置前又は処置中のイメージングデータを処理するプロセッサでもある、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記異なるソースは、セグメント化された処置前又は処置中のイメージングからの中心線である、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記異なるソースは、異なる時点からの形状再構成である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法であって、
形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において永続性のある湾曲を識別するステップと、
前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させるステップと、
前記整合された湾曲をアライメントするステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、曲げ半径を比較することで整合される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、それらの湾曲における座標の傾きを比較することによって整合される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記異なるソースは、異なる時点からの形状再構成である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記永続性のある湾曲を識別するステップは、
前記形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像の前記湾曲における少なくとも１つの屈曲の半径を測定するステップと、
後の再構成された画像からの屈曲半径を、前記形状検知ファイバを備えた器具の前の再構成された画像と比較するステップと、
前記屈曲の半径が予め定義されたマッチング基準を満たすかどうかを決定するステップと、
前記マッチング基準が満たされる場合に前記屈曲の半径及び位置をセーブするステップと
を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記異なるソースは、セグメント化された処置前又は処置中のイメージングからの中心線である、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするコンピュータプログラムであって、
形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において永続性のある湾曲を識別するプログラム命令と、
前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させるプログラム命令と、
前記整合された湾曲をアライメントするプログラム命令と
を有するコンピュータ実行可能なプログラム命令を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像の分野に係り、特に、形状マッチングを用いた３次元レジストレーションに係る。
【背景技術】
【０００２】
光学形状検知テクノロジは、光ファイバの３Ｄ形状を提供する。そのようなファイバをインターベンション装置に組み込むことによって、装置の形状は、その装置の先端に極めて近い点まで知られ得る。しかし、ただ形状だけを知ることは十分ではなく、形状は、処置前及び／又は処置中のイメージングデータとの関連で（すなわち、それとレジストレーションされて）判別されるべきである。形状検知システムの座標系と、処置前及び／又は処置中のイメージングデータの座標系との間の誤りのない（すなわち、正確な）レジストレーションは、形状検知テクノロジの利用及び導入に不可欠である。
【０００３】
形状検知テクノロジの１つの応用において、形状検知光ファイバは、手術器具に取り付けられたテザー及び／又は器具自体に組み込まれ、器具の追跡のために使用されてよい。光ファイバにより追跡される装置は、血管内又は腔内に導入される。器具追跡のために光ファイバを使用するよう、基準座標系に対する光ファイバ座標系の最初のレジストレーションが必要とされる。基準座標系は、例えば、コーンビームコンピュータ断層撮影（Cone  Beam  Computer  Tomography）（ＣＢＣＴ）スキャンをセグメント化することから導出される３Ｄ解剖モデルであってよい。
【０００４】
形状検知ファイバからの仮想装置と、処置前又は処置中のイメージングデータとの間の最初のレジストレーションが使用される場合に、様々な影響によってミスアライメントが引き起こされることがある。それらの影響には、不正確な形状再構成（形状再構成におけるわずかなエラーでさえ大きなミスアライメントを引き起こし得る。）、開始点の移動（形状検知システムの開始点がプロシージャ中に動く場合に、全体の形状が移動してミスアライメントを引き起こす。）、及び患者の移動（最初のレジストレーション後の患者による如何なる動きも、形状検知座標とイメージデータ座標とのミスアライメントを引き起こす。）が含まれる。
【０００５】
最初のレジストレーションの後又はその間に引き起こされるミスアライメントに対する１つの解決法は、実時間におけるＸ線イメージングに基づき座標系どうしをレジストレーションすることである。しかし、Ｘ線照射は、その有害性により制限されるべきである。また、Ｘ線は、装置の２Ｄ投影しか提供せず、２Ｄ投影と装置内のファイバとの正確な関係は知られず、単に推定され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするシステム及び方法が提供される。一実施形態に従って、３次元形状は、それらの湾曲によって識別可能であり且つ時間にわたって一貫している形状であって、たとえ必ずしも３次元形状に沿って同じ位置になくても、形状検知再構成において検出される。時間にわたる又は異なるイメージングソースからの２つの形状がこの同じ検出可能な湾曲を備える場合は、それらの座標系は、湾曲どうしをアライメントすることによって、平行移動及び回転の点から、共にレジストレーションされ得る。
【０００７】
この適用のために、語「形状（shape）」及び「曲線（curve）」は、手術器具に配置された又はそれに取り付けられた形状検知光ファイバの形状に対応する形状再構成からの３次元曲線を記述するために使用される。語「湾曲（curvature）」は、３次元曲線のサブセクションの形を記述するために使用される。語「屈曲（bend）」は、方向の単一の変化又は反転により直線でない湾曲を記述するために使用される。
【０００８】
本発明の一態様に従って、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするシステムが提供される。当該システムは、形状検知センサを備える光ファイバを組み込む１又はそれ以上の器具を有する。光学コンソールが前記光ファイバと動作上接続され、前記形状検知センサにインタロゲートし、返送信号から前記器具の３次元形状を決定する。プロセッサは、前記光ファイバにおける永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させることによって前記光ファイバの座標系をイメージングデータの座標系とレジストレーションし、整合された湾曲をアライメントする。
【０００９】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである。一実施形態に従って、前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である。
【００１０】
一実施形態に従って、前記プロセッサは、前記処置前又は処置中のイメージングデータを処理するプロセッサでもある。
【００１１】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、セグメント化された処置前又は処置中のイメージングからの中心線である。
【００１２】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、異なる時点からの形状再構成である。
【００１３】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である。例えば、マルチテザー追跡が、形状を検知されるカテーテルのために、及びカテーテル内の形状を検知されるガイドワイヤのために、使用され得る。
【００１４】
本発明の他の態様に従って、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法が提供される。永続性のある湾曲が、形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において識別される。前記永続性のある湾曲は、異なるソースによる湾曲と整合される。次いで、前記整合された湾曲は、アライメントされる。
【００１５】
一実施形態に従って、前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、曲げ半径を比較することで整合される。
【００１６】
一実施形態に従って、前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、それらの湾曲における座標の傾きを比較することによって整合される。
【００１７】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである。
【００１８】
一実施形態に従って、前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である。
【００１９】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、セグメント化された処置前又は処置中のイメージングからの中心線である。
【００２０】
一実施形態に従って、前記異なるソースは、異なる時点からの形状再構成である。
【００２１】
一実施形態に従って、１よりも多い形状検知ファイバが手術器具において同時に使用され、前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である。
【００２２】
一実施形態に従って、前記永続性のある湾曲を識別するステップは、前記形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像の形状における少なくとも１つの屈曲の半径を測定するステップと、後の再構成された画像からの屈曲の半径を、前記形状検知ファイバを備えた器具の前の再構成された画像からの屈曲の半径と比較するステップと、前記屈曲の半径が予め定義されたマッチング基準を満たすかどうかを決定するステップと、
前記マッチング基準が満たされる場合に前記屈曲の半径及び位置をセーブするステップとを有する。
【００２３】
本発明の他の態様に従って形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするコンピュータプログラムが提供される。当該プログラムは、形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において永続性のある湾曲を識別するプログラム命令と、前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させるプログラム命令と、前記整合された湾曲をアライメントするプログラム命令とにより符号化される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の特徴及び利点は、添付の図面に関連して読まれる場合に好適な実施形態の以下の詳細な説明から、より明らかに理解されるであろう。図面には、次の図が含まれる。
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に従って、異なるソースからの永続性のある形状を整合させ且つアライメントすることによって、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするシステムのブロック図である。
【００２６】
【図２】本発明の実施形態に従って、図１のシステムからの器具及びイントロデューサの概略図である。
【００２７】
【図３】図２の区分Ａ−Ａでの図２の器具及びイントロデューサの断面図である。
【００２８】
【図４】本発明の実施形態に従って、異なるソースからの永続性のある形状を整合させ且つアライメントすることによって形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法のフロー図である。
【００２９】
【図５】形状検知ファイバにおける様々な屈曲を示すポリライン曲線の図である。
【００３０】
【図６】本発明の実施形態に従って、一致する曲線をアライメントするステップを示す。
【００３１】
【図７】本発明の実施形態に従って、永続性のある曲線を決定する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、異なるソースからの永続性のある湾曲を整合させ且つアライメントすることによって、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法及びシステムを提供する。湾曲の不変性は、手術器具に配置された又はそれに取り付けられた形状検知ファイバにおける物理的な制約に由来する。物理的な制約は、例えば、剛性の湾曲したイントロデューサスリーブ、又は器具の導入によっては変形しない解剖学的構造、によって提供され得る。
【００３３】
一実施形態に従って、３次元形状は、それらの湾曲によって識別可能であり且つ時間にわたって一貫している形状であって、たとえ必ずしも３次元形状に沿って同じ位置になくても、形状検知再構成において検出される。時間にわたる又は異なるイメージングソースからの２つの形状がこの同じ検出可能な湾曲を備える場合は、それらの座標系は、湾曲どうしをアライメントすることによって、平行移動及び回転の点から、共にレジストレーションされ得る。
【００３４】
図１は、異なるソースからの永続性のある形状を整合させ且つアライメントすることによって、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするイメージングシステム１のブロック図である。本発明の一実施形態に従って、イメージングシステム１は、形状検知座標系と他の座標系とのレジストレーションにおいて使用される形状検知システム１０を含む。他の座標系は、例えば、処置前又は処置中のイメージングデータのための座標系であってよい。
【００３５】
形状検知システム１０は、手術器具２００に配置された又はそれに取り付けられた形状検知ファイバ２１２を有する。器具２００は、インターベンションの間に使用されるあらゆる器具であってよく、機械メス（ランセット）、レーザメス、内視鏡、顕微鏡イメージングプローブ、外科用ステープラー、開創器、焼灼装置（電気式又は光式）、カテーテル、のみ、クランプ、プローブ、トロカール、はさみ、又は同様のものを含むが、それらに限られない。器具２００は、インターベンションプロシージャを実行するために医師によって操作されてよい。多くのインターベンションプロシージャにおいて、医師は、１よりも多い器具を使用するであろう。従って、一実施形態に従って、形状検知システム１０は、１よりも多い器具２００を有する。
【００３６】
器具２００は、イントロデューサ２２０を通じて患者の腔内又は血管内に導入されてよい。イントロデューサ２２０は、１又はそれ以上の可塑性の及び／又は剛性のスリーブを有してよく、それを通じて器具２００は伸び縮みされてよい。図２及び３に示される一実施形態に従って、器具２００は、可塑性スリーブ２２２において配置され、可塑性スリーブ２２２は、器具及び可塑性スリーブを身体の内腔又は脈管構造内に導入するために使用されるより短い剛性スリーブ２２４において配置される。
【００３７】
形状検知ファイバ２１２は、光学コンソール（ＯＣ）２１０とともに、ひずみ情報を提供する形状検知システム１０を形成する。光学コンソール２１０は、形状検知ファイバ２１２へ動作上接続される。例えば、形状検知ファイバ２１２は、光コネクタで光学コンソールへ接続されてよい。形状検知ファイバ２１２は光ファイバである。複数の光学散乱体（例えば、ファイバブラッググレーティング又はレイリー散乱体）が、ひずみを測定するセンサ又はゲージを形成するようコア又はクラッディングにおいて光ファイバの長さにわたって分散されてよい。光学コンソール２１０は、光ファイバにインタロゲートし、光ファイバに沿って広帯域光信号を検知し、反射された波長を測定して、光ファイバコアにおける、長さにわたって分解されたひずみを決定する。代替的に、反射スペクトルが狭帯域光源から取得されてよく、これによって波長は時間において掃引される。ひずみデータは、次いで、それぞれのセンサでの局所的な湾曲を計算するために使用され、湾曲データは、形状検知ファイバが配置されているか又は取り付けられている器具の形状に対応する形状検知ファイバ２１２の３次元形状を計算するためにコンパイルされる。光学コンソール２１０は、プロセッサを含んでよく、センサからの波長及びひずみデータを処理してよい。代替的に、光学コンソールは、波長又はひずみデータを、処理のために、光学コンソールとは別のプロセッシングシステムへ送信してよい。
【００３８】
イメージングシステム１は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１０と、例えばシステムバス（ＢＵＳ）１２０等によって、プロセッサへ動作上接続されるメモリ（ＭＥＭ）１３０と、形状検知システム１０をプロセッサ１１０へ動作上接続する入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ（ＣＯＭ）１１５とを更に有する。プロセッサ１１０は、例えば１又はそれ以上のマイクロプロセッサ等の、プログラム命令を実行可能なあらゆる装置であってよい。加えて、プロセッサ１１０は、汎用コンピュータにおいて具現されてよい。
【００３９】
メモリ１３０は、例えばリムーバブルディスク、ハードドライブ、ＣＤ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、又は同様のもの等の、データ及びプログラム命令を記憶するのに適したあらゆる揮発性又は不揮発性のメモリ装置であってよい。加えて、メモリ１３０は、１又はそれ以上のメモリ装置を有してよい。
【００４０】
Ｉ／Ｏコネクタ１１５は、プロセッサ１１０を形状検知システム２１０、他のコンピュータ、又はデータソースへ動作上接続するあらゆるハードウェアであってよい。Ｉ／Ｏコネクタは、ＲＳ２３２シリアルインターフェース、イーサネット（登録商標）、及びＵＳＢポートを含んでよいが、それらに限られない。
【００４１】
プロセッシングシステム１００は、形状検知システム１０からイメージングデータを受信して処理し、画像をディスプレイ１４０で表示するために、メモリ１３０に記憶されてプロセッサ１１０によって実行されるイメージングプログラム１３２を更に有する。イメージングプログラム１３２は、様々な画像処理機能のためのモジュール又はユニットを含んでよい。
【００４２】
プロセッシングシステム１００は、形状検知システム１０の座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするために、メモリ１３０に記憶されてプロセッサ１１０によって実行されるレジストレーションプログラム１３４を更に有する。イメージングデータは、ＭＲＩ、Ｘ線、超音波、又は解剖学的構造の画像を取得するのに適したあらゆる他のタイプのイメージングシステムからの記憶されたイメージングデータ又は実時間のイメージングデータであってよい。一実施形態に従って、イメージングシステムのデータは、３次元画像ボリュームを有する。
【００４３】
レジストレーションプログラム１３４は、イメージングプログラム１３２の一部、スタンドアローンのプログラム、又はイメージングプログラムによって呼び出し可能なサブルーチンであってよい。
【００４４】
レジストレーションプログラム１３４は、永続性のある湾曲を決定する。次いで、レジストレーションプログラム１３４は、他のソースからの湾曲をその永続性のある湾曲と整合させ、整合された湾曲をアライメントする。他のソースは、異なる時間での形状検知システム１０からのデータであってよい（時間的比較）。代替的に、他のソースは、他のイメージングモダリティからのイメージングデータであってよい。
【００４５】
他の実施形態に従って、他のソースは、第１の形状検知ファイバと同じ形状制約を受ける構造に配置又は取り付けされた他の形状検知ファイバからの再構成であってよい。例えば、１つの形状検知ファイバは、例えばカテーテル等の器具に配置されるか又はそれに取り付けられてよく、他の形状検知ファイバは、カテーテル内のガイドワイヤに組み込まれ、従って、同じ形状制約を受け得る。
【００４６】
図４は、本発明の実施形態に従って、異なるソースからの永続性のある湾曲を整合させ且つアライメントすることによって、形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法のフロー図である。
【００４７】
一実施形態に従って、レジストレーションプログラム１３４は、形状検知システム１０の座標系と処置前又は処置中のイメージングデータの座標系との最初のアライメントを実行する（ステップ４１０）。この最初のレジストレーションは、様々な既知の方法のいずれかを用いて実行されてよい。例えば、最初のレジストレーションは、形状検知可能な器具を、イメージングデータにおける識別可能な点に対応する基準又は解剖学的ランドマークとすることによって、実行されてよい。
【００４８】
レジストレーションプログラム１３４は、永続性のある湾曲を決定する（ステップ４２０）。永続性のある湾曲を決定するよう、レジストレーションプログラムは最初に、形状検知ファイバ２１２における曲線を識別する。形状検知ファイバ２１２は、図５に示されるように、ポリライン曲線５００を提供する。ポリライン曲線は、各点が形状検知ファイバ２１２において前の点の後に起こる複数の点（センサ位置に対応。）によって形成される曲線である。
【００４９】
永続性のある湾曲を決定するステップ４２０は、図７において、より詳細に示される。レジストレーションプログラム１３４は、ポリライン曲線５００における屈曲５０１〜５０６を識別する（ステップ４２１）。屈曲を識別するよう、レジストレーションプログラムは、ポリライン曲線５００の曲げ半径を決定する。曲げ半径は、ポリライン曲線５００の点に沿って湾曲の変化率及び方向を確認することによって決定されてよい。湾曲の変化率及び方向は、例えば、ひずみデータから決定されてよい。代替的に、レジストレーションプログラム１３４は、所定の間隔又はサンプルレートでポリライン曲線上の３つの点をとり、湾曲の目安として最初の点から最後の点までのベクトルに対する中間点からの距離を計算することによって、曲げ半径を決定してよい。
【００５０】
他の実施形態に従って、湾曲は、ポリライン曲線の座標から傾斜を計算することによって決定されてよい。
【００５１】
レジストレーションプログラム１３４は、屈曲が不変であることを確認するために時間的に（すなわち、後続の形状再構成に対して）湾曲を比較する（ステップ４２２）。臨床目的のために、可能な限り形状に沿って遠位に位置付けられる屈曲が望ましい。これは、屈曲に対する器具の先端のずれが最小限にされるからである。形状の起点から器具（形状検知ファイバ）上の不変な物理的制約までの距離が、例えば湾曲したイントロデューサを用いることによって、知られる場合は、曲げ半径のサーチウィンドウは、その既知の不変の物理的制約についての測地的距離での位置に制限され得る。
【００５２】
レジストレーションプログラムは、湾曲又は屈曲が不変であるか否かを決定する（ステップ４２５）。後続の形状再構成からの曲げ半径が所定の誤差マージング内で一致する場合は、湾曲は、永続性があると決定される（ステップ４２５からのＹ分岐）。湾曲が不変でない場合は（ステップ４２５からＮ分岐）、別の屈曲が試験される（ステップ４２１）。
【００５３】
図４に戻って、永続性のある湾曲が決定されると（ステップ４２０）、湾曲は、他のソースからの永続性のある湾曲と整合される（ステップ４３０）。他のソースは、異なる時点からの他の形状再構成であってよい。代替的に、他のソースは、例えばコンピュータ断層撮影から解剖学的ボリューム再構成等の、処置前又は処置中のイメージングからのデータであってよい。他の実施形態では、他のソースは、第１の形状検知ファイバと同じ形状制約を受ける別の形状検知ファイバであってよい。
【００５４】
湾曲は、図６に示されるように、異なる曲線の異なる湾曲からの曲げ半径を比較することによって整合される。点５０１，５０２，５０３によって定義される（ステップ４２０から記憶された）曲線５００の曲げ半径は、点６０１，６０２，６０３によって定義される（異なるソースからの）曲線６００の曲げ半径と整合される。それらの曲げ半径が所定の誤差マージング内で一致する場合は、それらの湾曲は、一致すると決定される。点は不連続な距離で位置するので、新しい形状の曲線は、基準形状の点の間でシフトされてよい。様々な実施形態に従って、検出を改善するために、極めて小さいサンプルレートが使用されてよく、あるいは、補間がエルミート曲線又はスプラインとともに実行されてよい。
【００５５】
レジストレーションプログラム１３４は、一致する湾曲をアライメントする（ステップ４４０）。平行移動及び回転は、一致する曲げ半径を有する異なるソースからの３次元湾曲を、記憶された永続性のある湾曲からの３次元湾曲とのアライメントに至らせるよう計算される。アライメントに必要とされる平行移動及び回転は、変換行列の形で表現されてよい。変換行列は、それをイメージングデータに適用するよう形状再構成に適用されてよい。行列は、一致する湾曲における点の座標から計算されてよい。
【００５６】
一実施形態に従って、レジストレーションプログラム１３４は、それぞれの屈曲の面にある三角形を形成するよう湾曲ごとに３つの点（曲げ点、近位点、及び遠位点）をとり、次いで三角形どうしをアライメントすることによって、湾曲どうしをアライメントする。
【００５７】
一実施形態に従って、レジストレーションプログラム１３４は、レジストレーションと一致する処置前又は処置後の画像構成における新たにレジストレーションされた湾曲についての形状再構成を表示する（ステップ４５０）。
【００５８】
本発明は、全体としてハードウェアの実施形態、又はハードウェア及びソフトウェアの両方の要素を含む実施形態の形をとることができる。例となる実施形態では、本発明は、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、等を含むがそれらに限られないソフトウェアにおいて実施される。
【００５９】
加えて、本発明は、コンピュータ又は何らかの命令実行システム若しくは装置によって又はそれらとともに使用されるプログラムコードを提供するコンピュータ利用可能な又はコンピュータ可読の記憶装置からアクセス可能なコンピュータプログラムの形をとってよい。この記載のために、コンピュータ利用可能な又はコンピュータ可読の記憶装置は、命令実行システム、機器、又は装置によって又はそれと共に使用されるプログラムを含む又は記憶することができるあらゆる機器であってよい。
【００６０】
前述の方法は、例えばコンピュータ等の機械によって実行される場合に、方法のステップを実行する非一時的なコンピュータ可読媒体においてエンコーダされた命令の機械実行可能なプログラムを有する機械可読記憶媒体を含むプログラム製品によって実現されてよい。このプログラムは、コンパクトディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＵＳＢメモリ装置、及び同様のものを含むがそれらに限られない様々な既知の機械可読記憶装置のいずれかに記憶されてよい。
【００６１】
記憶装置は、電子、磁気、光、電磁気、赤外線、又は半導体システム（又は機器若しくは装置）であることができる。コンピュータ可読記憶装置の例には、半導体若しく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）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、硬質磁気ディスク、及び光ディスクがある。光ディスクの目下の例には、コンピュータディスク−読出専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）及びＤＶＤがある。
【００６２】
前述の記載及び添付の図面は、本発明の制限ではなく実例であるよう意図される。本発明の適用範囲は、特許請求の範囲の及ぶ限り等価な変形及び構成を包含するよう意図される。
【００６３】
開示されている実施形態に対する他の変形は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は他の要素又はステップを除外せず、単称（冠詞a又はan）は複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲で挙げられている複数の項目の機能を満たしてよい。特定の特徴が相互に異なる請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの特徴の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、本発明の適用範囲を制限するよう解釈されるべきではない。
【図１】
2016502412.tif 000003
【図２】
2016502412.tif 000004
【図３】
2016502412.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016502412.tif 000007
【図６】
2016502412.tif 000008
【図７】
2016502412.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月2日(2015.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするシステムであって、
形状検知センサを備える光ファイバを組み込む少なくとも１つの器具と、
前記形状検知センサにインタロゲートし、前記器具の３次元形状を決定する光学コンソールと、
前記光ファイバの座標系をイメージングデータの座標系とレジストレーションするプロセッサと
を有し、
前記プロセッサは、前記光ファイバにおいて永続性のある湾曲を識別し、前記光ファイバにおける前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させることによって、前記光ファイバの座標系を前記イメージングデータの座標系とレジストレーションし、整合された湾曲をアライメントする、システム。
【請求項２】
前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記処置前又は処置中のイメージングデータを処理するプロセッサでもある、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記異なるソースは、セグメント化された処置前又は処置中のイメージングからの中心線である、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記異なるソースは、異なる時点からの形状再構成である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションする方法であって、
プロセッサにおいて、
形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において永続性のある湾曲を識別するステップと、
前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させるステップと、
前記整合された湾曲をアライメントするステップと
を有する方法。
【請求項９】
前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、曲げ半径を比較することで整合される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記永続性のある湾曲及び前記異なるソースによる湾曲は、それらの湾曲における座標の傾きを比較することによって整合される、
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記永続性のある湾曲を識別するステップは、
前記形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像の湾曲における少なくとも１つの屈曲の半径を測定するステップと、
後の再構成された画像からの屈曲の半径を、前記形状検知ファイバを備えた器具の前の再構成された画像と比較するステップと、
前記屈曲の半径が予め定義されたマッチング基準を満たすかどうかを決定するステップと、
前記マッチング基準が満たされる場合に前記屈曲の半径及び位置をセーブするステップと
を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記異なるソースは、異なる形状検知ファイバからの形状再構成である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記異なるソースは、異なるイメージングモダリティである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記異なるイメージングモダリティは、処置前又は処置中のイメージングデータから計算された画像である、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
形状検知システムの座標系を処置前又は処置中のイメージングデータの座標系とレジストレーションするコンピュータプログラムであって、
形状検知ファイバを備えた器具の再構成された画像において永続性のある湾曲を識別するプログラム命令と、
前記永続性のある湾曲を異なるソースによる湾曲と整合させるプログラム命令と、
前記整合された湾曲をアライメントするプログラム命令と
を有するコンピュータ実行可能なプログラム命令を有するコンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
最初のレジストレーションの後又はその間に引き起こされるミスアライメントに対する１つの解決法は、実時間におけるＸ線イメージングに基づき座標系どうしをレジストレーションすることである。しかし、Ｘ線照射は、その有害性により制限されるべきである。また、Ｘ線は、装置の２Ｄ投影しか提供せず、２Ｄ投影と装置内のファイバとの正確な関係は知られず、単に推定され得る。  
米国特許出願公開第２０１０／０５６９０４（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、画像誘導インターベンションを対象とする。特許文献１は、手術器具における既知の位置に配置されているマーカを用いて、形状検知ファイバの画像データをＭＲＩイメージングデータとレジストレーションする。米国特許出願公開第２００９／０１３７９５２（Ａ１）号明細書（特許文献２）は、光ファイバセンサを利用したロボット式医療機器システムを対象とする。特許文献２は、放射線不透過マーカを用いて又は形状検知ファイバを患者のランドマークと関連付けてレジストレーションを実行する。 
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０５６９０４（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１３７９５２（Ａ１）号明細書
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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