(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療処置に利用されるトラッキングシステムであって、
医療装置と、
リモートプロセッサと、
を有し、
前記医療装置は、前記生体構造のリアルタイムビデオを取得し、
前記リモートプロセッサは、
対象領域に向かって患者の生体構造内を移動する医療装置に一体的に接続された加速度計から加速度データを受信し、
前記加速度データに基づき前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を決定し、
前記リアルタイムビデオの画像解析により、前記生体構造の分岐点において分岐する気管支の双方の方向を前記上方方向に基づき決定し、
術前ＣＴイメージ等のナビゲーションイメージを取得する際の前記患者の想定される向きと、前記上方方向とに基づいて、前記ナビゲーションイメージにおける前記気管支の双方の方向を予想し、
前記決定された気管支の双方の方向と前記予想された気管支の双方の方向とを比較し、その結果のずれによって、前記患者の想定される向きを校正するように処理する、トラッキングシステム。
【請求項２】
前記リモートプロセッサは更に、
前記医療装置を用いて前記生体構造のリアルタイムビデオをキャプチャし、前記キャプチャされたリアルタイムビデオを前記リモートプロセッサに動作結合された表示装置上に表示するよう構成される、請求項１記載のトラッキングシステム。
【請求項３】
前記リモートプロセッサは更に、前記生体構造のキャプチャされたリアルタイムビデオに向きインジケータを重畳するよう構成され、
前記向きインジケータは、前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を表す、請求項２記載のトラッキングシステム。
【請求項４】
前記リモートプロセッサは更に、
前記医療装置を用いて前記生体構造のリアルタイムビデオをキャプチャし、
前記キャプチャされたリアルタイムビデオを前記リモートプロセッサに動作結合された表示装置上で表示し、
前記表示装置上で前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を提示する、
よう構成され、
前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向は、前記表示装置上で前記キャプチャされたリアルタイムビデオを回転させることによって提示される、請求項１記載のトラッキングシステム。
【請求項５】
前記リモートプロセッサは更に、前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を前記リモートプロセッサに動作結合された表示装置上に提示するよう構成される、請求項１記載のトラッキングシステム。
【請求項６】
前記リモートプロセッサは更に、前記生体構造のイメージを用いて前記生体構造において分岐を検出するよう構成される、請求項１記載のトラッキングシステム。
【請求項７】
前記生体構造のイメージは、ＣＴ、ＭＲＩ及び超音波イメージングの少なくとも１つのイメージング装置を用いて取得される、請求項６記載のトラッキングシステム。
【請求項８】
前記リモートプロセッサは更に、前記生体構造のイメージ上に前記リアルタイムビデオにより取得された前記医療装置の現在位置を重畳するよう構成される、請求項７記載のトラッキングシステム。
【請求項９】
前記リモートプロセッサは更に、
前記イメージング装置から前記生体構造のイメージを取得し、
前記イメージの対応するスライスを選択することによって、前記イメージにおいて対象領域を決定し、
画像処理を用いて前記イメージの一部をセグメント化し、
前記対象領域へ向かって気管から気管支樹へ入るパスを計画する、
よう構成される、請求項７記載のトラッキングシステム。
【請求項１０】
コンピュータ実行可能なコードが格納されるコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記コンピュータ実行可能なコードは、当該コンピュータ可読記憶媒体が提供される計算装置に、
対象領域に向かって患者の生体構造内を移動する医療装置に一体的に接続された加速度計から加速度データを受信するステップと、
前記加速度データに基づき前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を決定するステップと、
前記医療装置を用いて前記生体構造のリアルタイムビデオをキャプチャし、前記リアルタイムビデオの画像解析により、前記生体構造の分岐点において分岐する気管支の双方の方向を前記上方方向に基づき決定するステップと、
術前ＣＴイメージ等のナビゲーションイメージを取得する際の前記患者の想定される向きと、前記上方方向とに基づいて、前記ナビゲーションイメージにおける前記気管支の双方の方向を予想するステップと、
前記決定された気管支の双方の方向と前記予想された気管支の双方の方向とを比較し、その結果のずれによって、前記患者の想定される向きを校正するステップと、
を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１１】
前記向きセンサは、加速度計であり、
前記向きデータは、加速度データである、請求項１０記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１２】
前記計算装置に前記生体構造のキャプチャされたリアルタイムビデオに向きインジケータを重畳させるコンピュータ実行可能なコードをさらに有し、
前記向きインジケータは、前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を表す、請求項１０記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１３】
前記計算装置に、ＣＴ、ＭＲＩ及び超音波イメージングの少なくとも１つのイメージング装置を用いて取得される前記生体構造のイメージを用いて前記生体構造において分岐を検出させるコンピュータ実行可能なコードをさらに有する、請求項１０記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記計算装置に前記生体構造のイメージ上に前記リアルタイムビデオにより取得された前記医療装置の現在位置を重畳させるコンピュータ実行可能なコードをさらに有する、請求項１３記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１５】
形成された遠位端と少なくとも１つのチャネルとを有し、生体構造を介し対象エリアに挿入するよう構成される本体と、
前記本体に接続され、前記遠位端の近傍に配置される加速度計と、
前記本体に動作結合される装置と、
前記本体に動作結合される光源と、
を有する医療装置であって、
前記加速度計は、加速度データを送信するためリモートプロセッサと通信し、
前記撮像装置は、リアルタイムビデオを送信するため前記リモートプロセッサと通信し、
前記リモートプロセッサは、
対象領域に向かって患者の生体構造内を移動する前記医療装置に一体的に接続された前記加速度計から加速度データを受信し、
前記加速度データに基づき前記生体構造の座標系における前記医療装置の先端部の長軸方向に垂直な断面における上方方向を決定し、
前記撮像装置により取得された生体構造のリアルタイムビデオの画像解析により、前記生体構造の分岐点において分岐する気管支の双方の方向を前記上方方向に基づき決定し、
術前ＣＴイメージ等のナビゲーションイメージを取得する際の前記患者の想定される向きと、前記上方方向とに基づいて、前記ナビゲーションイメージにおける前記気管支の双方の方向を予想し、
前記決定された気管支の双方の方向と前記予想された気管支の双方の方向とを比較し、その結果のずれによって、前記患者の想定される向きを校正する、
ように処理する、医療装置。
【請求項１６】
前記撮像装置と前記光源とは、前記本体の遠位端の近傍に配置される、請求項１５記載の医療装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのチャネルは、第１及び第２チャネルであり、
前記第１チャネルは、前記対象エリアに吸引を提供するよう構成され、
前記第２チャネルは、手術器具を通すよう構成される、請求項１５記載の医療装置。
【請求項１８】
前記加速度計は、無線リンクを介し前記リモートプロセッサと通信する、請求項１５記載の医療装置。
【請求項１９】
前記撮像装置は、無線リンクを介し前記リモートプロセッサと通信する、請求項１５記載の医療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、参照することによりここに援用される、２００９年６月２９日に出願された米国仮出願第６１／２２１，１３８号の利益を請求する。関連出願は、２００９年６月２９日に出願された第６１／２２１，１５０号“Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ”（出願人整理番号ＰＨ０１３３３３ＵＳ１）である。
【０００２】
本出願は、治療技術に関し、より詳細には医療処理の追跡又はトラッキングに関し、これを参照して説明される。
【背景技術】
【０００３】
３Ｄイメージングフォーマットからの測定に基づくなど、体内への器具の配置（カテーテルの配置など）の精度を向上させるための各種技術が提案されてきた。これらのイメージングフォーマットは、ＭＲＩにより検出されたターゲット組織などの治療対象エリアに関してエントリデバイスを配置しようとする。これらのイメージングフォーマットは、治療中のデバイスの適切な配置を決定するのに用いられるイメージングデータを生成する。
【０００４】
多くのケースでは、医療デバイスは、このイメージングデータ情報のみに基づき送られ、ターゲットに対する最終的な位置の確認は、第２イメージセットが取得されることさえ要求する可能性がある。デバイスのパスを視覚的に提示するためカメラがデバイスにおいて利用されるいくつかのケースにおいて、デバイスが移動中にねじれる場合など、正しいパスが追従されているか明確でない。
【０００５】
気管支鏡検査法は、気管支の内部を観察するための方法である。フレキシブルな光ファイバデバイス、気管支鏡、特殊タイプの内視鏡が、患者の口や鼻を介し気道系に導入される。それは、呼吸器科医が気管、主気管支及び小さな気管支のうちより大きなものの内部を観察することを可能にする。通常、気管支鏡はワーキングチャネルを有し、これを介し小さな手術器具を気管支鏡の先端に届けることができる。
【０００６】
ＣＴスキャンにより肺病巣が検出できる。信頼性の高い診断をするため、組織サンプルがしばしば調べられる必要がある。外部からの針によって組織サンプルを抽出することが可能であるが、この方法は問題を有している。気管支鏡を利用することによって、これらの問題を回避することが可能である。肺病巣の経気管支内視鏡生検（ｔｒａｎｓｂｒｏｎｃｈｉａｌ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ  ｂｉｏｐｓｙ）は、気管支鏡を介し肺組織を収集するための外科的技術である。小さな鉗子や生検針が、気管支壁の後方から肺組織を取得するため、ワーキングチャネルを介し利用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
当該概要は、発明の性質及び本質を簡単に示す発明の概要を要求する米国規則３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．１．７３条に準拠するため提供される。それは請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するのに利用されるものでないという理解により提出される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一例となる実施例の一態様によると、医療処置におけるトラッキング方法は、リモートプロセッサが、対象領域に向かって患者の生体構造を移動する医療装置に一体的に接続された加速度計から加速度データを受信するステップと、前記加速度データに基づき前記生体構造に関する前記医療装置の向きを決定するステップとを有することが可能である。
【０００９】
一例となる実施例の他の態様によると、コンピュータ可読記憶媒体は、当該コンピュータ可読記憶媒体が提供される計算装置に、リモートプロセッサが、対象領域に向かって患者の生体構造を移動する医療装置に一体的に接続された向きセンサから向きデータを受信するステップと、前記向きデータに基づき前記生体構造に関する前記医療装置の向きを決定するステップと、前記医療装置を用いて前記生体構造のリアルタイムイメージをキャプチャするステップと、前記プロセッサに動作結合される表示装置に前記キャプチャされたイメージと前記生体構造に関する前記医療装置の向きとを提示するステップとを実行させる格納されたコンピュータ実行可能なコードを有することが可能である。
【００１０】
一例となる実施例の他の態様によると、形成された遠位端と少なくとも１つのチャネルとを有し、生体構造を介し対象エリアに到達するため挿入するよう構成される本体と、前記本体に接続され、前記遠位端の近傍に配置される加速度計と、前記本体に動作結合されるイメージング装置と、前記本体に動作結合される光源とを有する内視鏡であって、前記加速度計は、加速度データを送信するためリモートプロセッサと通信し、前記イメージング装置は、リアルタイムイメージを送信するため前記リモートプロセッサと通信し、前記生体構造に関する前記医療装置の向きは、前記加速度データに基づき前記プロセッサによって決定される内視鏡が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
ここに開示される実施例は、医療装置の正しいパスがより迅速に決定されることを可能にすることによって、手術器具の配置精度と処置時間の短縮とを含む従来のシステム及び処理に対する多数の効果を有することが可能である。さらに、ここに開示されるシステム及び方法は、既存の手術器具を改良することによって利用可能である。さらなる効果及び利点は、以下の詳細な説明を読み理解した当業者に明らかになるであろう。
【００１２】
本開示の上記及び他の特徴及び効果は、以下の詳細な説明、図面及び添付した請求項から当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、医療処置に利用するための一実施例によるトラッキングシステムの概略図である。
【図２】図２は、図１のトラッキングシステムにより利用される手術器具の概略図である。
【図３】図３は、図１のトラッキングシステムにより利用される他の手術器具の概略図である。
【図４】図４は、対象生体構造を有する患者の概略図である。
【図５】図５は、図２又は３の手術器具を用いてキャプチャされた患者の気管支のイメージである。
【図６】図６は、医療処置中にトラッキングを実行するための図１〜３のシステム及び器具により利用可能な方法である。
【図７】図７は、手術器具とワークステーションとの間の信号フローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の実施例が、人間に対する処置中に利用される気管支鏡のトラッキングシステムに関して説明される。本開示の実施例は、人間又は動物に関係なく、各種タイプの医療又は手術器具（他の内視鏡又はカテーテルを含む）、各種タイプの処置及び体の各種部位に適用及び利用可能である。実施例はまた、体内に入れられる手術器具に配置される超音波デバイスからの超音波イメージングなど、カメラと共に又は代わりに他のタイプのイメージングを利用する手術器具のトラッキングに利用可能である。実施例は、イメージングと共に加速度計トラッキングを利用するとして説明される。本開示の実施例の方法及びシステムの利用は、対象生体構造における他のタイプのトラッキングに適用するよう構成可能であり、磁力計を含む他のタイプの方向検知センサを利用可能である。
【００１５】
図１を参照して、接続されている加速度計１８５と共に気管支鏡などの手術器具１８０を有することが可能なトラッキングシステム１００が示される。加速度計１８５は、手術器具１８０の先端又は遠位端に沿って又は近傍に配置可能である。実施例は単一の加速度計１８５を示しているが、本開示は、手術器具１８０に沿った各種構成とすることが可能な任意数の加速度計の利用を想定する。手術器具１８０は、サポート構造１７０によりサポート可能な患者の対象生体構造１０５において利用可能である。
【００１６】
加速度計１８５は、手術器具１８０の先端の加速度を検出可能な測定装置とすることが可能であり、これにより、向き情報が先端の現在の向きに関して生成可能である。加速度計１８５は、圧電、ＭＥＭＳ、熱（サブミクロンＣＭＯＳプロセス）、バルクマイクロマシーンキャパシティブ、バルクマイクロマシーン圧電抵抗、キャパシティブスプリングマスベース、電気機械サーボ、ヌルバランス、ストレインゲージ、リゾナンス、磁気誘電、光、表面音響波、ＤＣレスポンス、モーダルチューンインパクト、シートパッド、ＰＩＧＡなどを含む各種タイプを有することが可能である。一実施例では、加速度の大きさだけでなくその方向もまた測定する３軸加速度計が、利用可能である。
【００１７】
加速度計１８５は、そこから向きデータを受信するプロセッサ１２０に動作接続することが可能である。動作接続は、ライン１８６などのハードワイヤを介したものとすることが可能であり、及び／又は加速度計１８５とプロセッサ１２０との間の無線リンクとすることが可能である。一実施例では、向きデータは、測定され、プロセッサ１２０に送信される電圧変化などの生データとすることが可能である。他の実施例では、加速度計１８５は、プロセッサ１２０に向きデータを送信する前に、生データを向き情報に変換可能である。
【００１８】
システム１００は、プロセッサ１２０により直接提供される向きデータを示す。しかしながら、本開示は、向きデータを処理し、その後にプロセッサ１２０に提供することが可能な方向取得部（図示せず）に向きデータを提供する加速度計１８５を想定する。
【００１９】
一実施例では、トラッキングシステム１００は、Ｘ線スキャナ１５５を含む、高解像度イメージングモダリティなどのイメージングモダリティ１５０と共に利用可能であるか、又は含むことが可能である。例えば、対象生体構造１０５の高解像度イメージが、スキャナ１５５により生成され、イメージメモリに格納可能である。イメージメモリは、プロセッサ１２０に搭載可能であり、及び／又は別個のストレージ及び／又は処理装置とすることが可能である。図１では、ＣアームＸ線スキャニング装置１５５が説明のため示されるが、本開示はオープンＭＲＩ、ＣＴなどを含む各種イメージング装置の利用を想定する。本開示は、ＭＲＩ、超音波、Ｘ線、ＣＴなどを含む各種イメージングモダリティの単独又は組み合わせによる利用を想定する。本開示はまた、イメージングモダリティ１５０が術前及び／又は術中イメージを含むイメージの収集のために依拠される別のシステムであることを想定する。
【００２０】
さらに図２を参照して、手術器具１８０は、対象生体構造と引き込みチャネルへのアクセスを医師に提供するためのワーキングチャネルなど、器具（気管支鏡など）の本体２８１を介し形成される１以上のチャネル２９２を有することが可能である。本体２８１は、各種のフレキシブル物質から構成可能である。器具１８０は、器具の壁に埋め込まれるか、又は器具の外部に接続されることを含む、器具の先端２９０に沿って又は近傍に配置される加速度計１８５を含むことが可能である。器具１８０はまた、カメラ又はイメージングデバイス２９５及び光源２９７を有することが可能である。光源２９７は、自己完結型の電源を有することが可能であり、及び／又はライン１８６（図１において）の利用を介するなど外部電源に接続することが可能である。一実施例では、光源２９７は、発光される光のレベルの調整や光源に対する他の制御のため、プロセッサ１２０に動作接続することが可能である。他の実施例では、手術器具１８０の先端には、外部の光生成装置からの光ファイバを介し光が提供可能である。
【００２１】
カメラ２９５は、そこからイメージングデータを受信するプロセッサ１２０に動作接続可能である。動作接続は、ライン１８６などのハードワイヤを介することが可能であり、及び／又はカメラ２９５とプロセッサ１２０との間の無線リンクとすることが可能である。一実施例では、イメージングデータは、カメラ２９５によりキャプチャされ、プロセッサ１２０に直接送信される生データとすることが可能である。他の実施例では、カメラ２９５は、プロセッサ１２０にイメージングを送信する前に、生データをビデオ情報に変換できる。プロセッサ１２０は、手術器具が移動するパスを医師が確認することができるように、イメージングデータをリアルタイムのビデオとして提示することが可能である。
【００２２】
さらに図４及び５を参照して、手術器具１８０は、腫瘍、他の対象エリア又は領域４３０に到達するため、気管４１０及び気管支４２０を通って移動することが可能である。図５に示されるように、気管支の分岐構造は、手術器具１８０が処置中に移動されるとき、医師が異なるパスから選択することを求める。
【００２３】
手術器具１８０が移動していないとき、加速度計１８５は、重力しか測定しない。この測定に基づき、プロセッサ１２０は器具１８０の先端２９０の上方方向を決定し、それをイメージングモダリティ１５０により取り込まれた該器具のイメージ（ＣＴスキャンなど）と関連付けることが可能である。気管支鏡などの処置中に患者がどのように配置されるかわかるため、気管支鏡イメージをＣＴスキャンに関連付けることが可能である。所定の分岐点（ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ）において、加速度データを用いてターゲットに到達するため、どの枝（ｂｒａｎｃｈ）をたどるのかを決定することが可能である。
【００２４】
一実施例では、気管支鏡イメージにおける可視的な分岐が、プロセッサ１２０により実行される画像処理によって自動的に検出可能である。気管支鏡１８０が分岐に入れられるか又は分岐から出されるかさらに、検出可能である。加速度計１８５からの情報と共に、この合成情報は気管支樹における気管支鏡の位置を検出するのに利用可能である。加速度計１８５とプロセッサ１２０により実行される画像解析とからの情報の合成は、対象となる生体構造にナビゲーションを実行する。
【００２５】
他の実施例では、分岐インジケータが、対象生体構造に関して気管支鏡の向きを示すのに提示することができる。例えば、垂直面に関して何れの方向が上方であるか、又は何れの方向が下方であるか示す矢印などが提示可能である。他の実施例では、ＣＴスキャンに基づき、実際の気管支鏡の位置及び方向からのコンピュータ生成されたビュー、いわゆる“バーチャル気管支鏡”を再生することが可能である。このビューは、ユーザ方向を考慮するため、リアルイメージと並んで示すことが可能である。他の実施例では、イメージ解析によるビデオイメージにおける分岐の決定後、計画されたパスが、クロスなどによりマーク付けされてもよい。
【００２６】
さらに図３を参照して、他の手術器具３８０（気管支鏡など）が示される。器具３８０は、器具の先端３９０に又は近くに加速度計３８５、カメラ３９５及び光源３９７の１以上を配置することを可能にする追加的なチャネル３９２を有することが可能である。これらのコンポーネントは、ハードワイヤ及び／又は無線リンクを利用することによってプロセッサ１２０に動作結合可能である。器具３８０がそれの対象に到達すると、これらのコンポーネントの１以上がチャネル３９２を介し除去することが可能である。例えば、加速度計３８５は、チャネル３９２を介しスライドされ、器具３８０の移動中に配置可能である。一実施例では、既存の気管支鏡は、器具１８０のコンポーネントの１以上と共に利用可能である。例えば、加速度計は、既存のワーキングチャネルに配置可能であるか、又は外部の気管支鏡の先端に付属可能である。他の実施例では、光学系及び照明コンポーネントが、手術器具１８０に固定することが可能である。対象エリアに到達すると、加速度計３８５はチャネル３９２を介しスライドバックすることが可能であり、これにより、引き込みチャネルやワーキングチャネルなどの他の目的のため当該チャネルが利用可能になる。本実施例では、より少ないチャネルが器具１８０を介し形成されてもよい。
【００２７】
図６を参照して、気管支鏡などの手術器具をトラッキングする方法６００が示される。ステップ６０２において、気管支などの対象領域のイメージ（ＣＴイメージなど）が取得される。当該イメージは、術前イメージ及び／又は術中イメージとすることが可能である。ステップ６０４において、気管支鏡が、医師が気管支鏡に配置されたカメラからキャプチャされたリアルタイムビデオを観察している気管支を通って移動させることが可能である。ステップ６０６において、対象に到達したか決定される。ステップ６０８において、医師は、パスにおいて分岐に遭遇する。進むべき正しいパスが、ステップ６１０において、加速度計から受信した向きデータを用いて決定可能である。これらのステップは、ステップ６１２において対象に到達するまで繰り返すことが可能である。気管支鏡の位置及び／又は方向が示されるように、加速度データなどを利用してイメージが調整可能である。
【００２８】
システム１００は、加速度計１８５からのデータがプロセッサ１２０に転送されることを可能にする。一実施例では、このデータは、気管支鏡に動作結合される光カメラに利用される光ガイドバンドルに沿って送信可能である。プロセッサ１２０は、加速度計から向きデータを受信すると共に、解析のためビデオプロセッサから気管支鏡データを受信することが可能である。プロセッサ１２０は、気管支樹の何れの分岐が現在観察されているか解析及びトラッキングすることが可能である。一実施例では、プロセッサ１２０はまた、プリインターベンショナルＣＴスキャン及び対応するパス計画データを受信するため、ファシリティネットワークに接続可能である。プロセッサ１２０により計算される方向情報は、ビデオプロセッサに転送可能であり、そこでオリジナルの気管支鏡イメージデータと合成され、モニタ１３０に提示される。
【００２９】
さらに図７を参照して、器具１８０とワーク又はベースステーション１１９との間の信号フローが示される。信号フローは、加速度計１８０からプロセッサ１２０への加速度データ７５０、カメラ２９５からビデオプロセッサ７２１への気管支鏡イメージング（リアルタイムビデオなど）７２５、及び光源７９７からライト２９７（気管支鏡に接続される）への光７７５を含むことが可能である。
【００３０】
一実施例では、ディスプレイ１３０に提示される気管支鏡イメージは、加速度計からの向きデータに基づき上方方向を示すように自動的に回転させることが可能である。他の実施例では、気管支鏡が気管支の内外において移動しているか決定するため、画像処理方法が利用可能である。さらなる他の実施例では、向きデータをキャプチャするため、他のタイプの方向センサが利用可能である。例えば、磁力計が、気管支鏡の先端に関する方向を決定するため、また地球の磁場及び／又は人工磁場を含む外部磁場の利用に基づき分岐パスを決定するため利用可能である。システム１００が、気管支鏡ナビゲーションのため、特に経気管支肺生検のため利用可能である。システム１００はまた、結腸鏡検査などの他の用途において利用可能である。
【００３１】
一実施例では、方向の校正（想定される患者位置の繰り返しの微調整）が、患者の既知の位置及び方向に向いていると想定して、気管支鏡のナビゲーションが開始されるように実行され得る。術前ＣＴデータセットは、加速度計により測定される方向に配向される。第１分岐点（ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ）では、分岐した気管支（ｂｒｏｎｃｈｉ複数形）の双方の方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ複数形）が、画像解析を利用することによって決定される。これらの方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ複数形）は、加速度計の測定結果と想定される患者の向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）とに基づき予想される方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と比較され、向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）のずれが計算される。患者の想定される向きは、このずれによって校正され、次の分岐点（ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ）のために、患者の向きのより良い想定が使用される。この処理は、次の分岐点（ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ）で繰り返され得る。
【００３２】
肺の術前ＣＴが、気管支鏡検査前に取得可能である。このＣＴは以下のように解析できる。すなわち、ＣＴイメージでは、肺結節や腫瘍などの関心病変の位置が決定できる。これは、右スライスにおける右位置へのクリックを介し手動により実行される。気管支樹が、適切な画像処理方法を利用してＣＴイメージから抽出（セグメント化）可能である。気管支樹の気管から病変へのパスが計画可能である。これは手動により実行可能であるが、自動的方法がまた想到可能である。パスに沿った分岐が検出できる。この計画ステップによると、上述されるような術中ガイダンスに利用可能な十分な情報がある。
【００３３】
気管支と気管支鏡の先端とが直接的に上方又は下方に指す場合、加速度計からの利用可能な方向情報はなくてもよい。このような場合、気管支鏡の先端が水平方向のコンポーネントによる方向を指し示すような方法で患者を再配置することが役立つ。あるいは、加速度計は、磁場の方向を測定する磁力計によりサポート可能である。これは、磁極を除き重力場と同一線上にはない。
【００３４】
上述された方法のステップを含む本発明は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現可能である。本発明は、１つのコンピュータシステムにおいて集中的な方法により実現可能であり、又は異なる要素が複数の相互接続されたコンピュータシステムに分散される分散的な方法により実現可能である。ここに開示された方法を実行するよう構成される何れかのタイプのコンピュータシステム又は他の装置が適する。ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組み合わせは、ロード及び実行されると、ここに開示された方法を実行するようコンピュータシステムを制御する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とすることが可能である。
【００３５】
上述された方法のステップを含む本発明は、コンピュータプログラムに埋め込み可能である。コンピュータプログラムは、計算装置又はコンピュータベースシステムにここに開示された各種手続、処理及び方法を実行するよう指示するためのコンピュータ実行可能コードを有するコンピュータプログラムを埋め込むコンピュータ可読記憶媒体から構成可能である。本開示におけるコンピュータプログラムは、情報処理機能を有するシステムにａ）他の言語、コード又は表記への変換、ｂ）異なる物質形態による再生の何れか又は双方の後に又は直接的に特定の機能を実行させるための命令セットの何れかの言語、コード又は表記による何れかの表現を意味する。
【００３６】
ここに開示される実施例の説明は、各種実施例の構成の一般的な理解を提供するためのものであり、ここに開示された構成を利用する装置及びシステムのすべての要素及び特徴の完全な説明として供されるものでない。他の多数の実施例は、上記説明を参照した当業者に明らかになるであろう。他の実施例は、構造的及び論理的置換及び変更が本開示の範囲から逸脱することがなく可能となるように、利用及び導出されてもよい。図面はまた単なる典型的なものであり、スケーリングして図示されていない。特定の比率は誇張され、他のものは最小限にされていることもある。従って、明細書及び図面は限定的な意味でなく例示的な意味でみなされるべきものである。
【００３７】
特定の実施例が図示及び説明されたが、同一の目的を達成するよう計算される何れかの構成が図示された特定の実施例について置換されてもよいことが理解されるべきである。本開示は、各種実施例の何れか及びすべての適応又は変形をカバーするものである。上記実施例とここでは特に開示されない他の実施例との組み合わせが、上記説明を参照した当業者に明らかであろう。従って、本開示は本発明を実行するため想定されるベストモードとして開示される実施例に限定されず、添付した請求項の範囲内に属するすべての実施例を含むものである。
【００３８】
開示の要約は、技術的開示の性質を読者が迅速に確認することを可能にする要約を要求する米国規則３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．１．７２条（ｂ）に準拠するよう提供される。それは、請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するのに利用されないという理解により提出されている。
【図１】
0006200152.tif 000002
【図２】
0006200152.tif 000003
【図３】
0006200152.tif 000004
【図４】
0006200152.tif 000005
【図５】
0006200152.tif 000006
【図６】
0006200152.tif 000007
【図７】
0006200152.tif 000008