(57)【要約】  患者３０５の目標生体構造に関する追跡システム３００が、上記目標生体構造に達するよう、上記患者への挿入に適したサイズ及び形状を持つ第１の標識１０であって、上記第１の標識が、第１の電磁ＥＭセンサ５０及び撮像可能領域９０を持つ、第１の標識と、上記目標生体構造に近接して上記患者に付くようなサイズ及び形状を持つ、複数の第２の標識３１０であって、上記第２の標識がそれぞれ、第２のＥＭセンサを持ち、撮像可能である、複数の第２の標識と、上記目標生体構造に磁場を適用し、上記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するよう構成される、磁場生成器３４０と、上記誘導された電流に基づき、上記第１及び第２の標識の位置を決定するよう構成されるコントローラを持つプロセッサ１１、３２０とを含むことができる。
2012507323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療デバイスを追跡する方法において、
目標生体構造の電磁気空間と前記目標生体構造の撮像空間との位置合わせに関して少なくとも３つの標識を提供するステップであって、前記少なくとも３つの標識が、第１の標識及び第２の標識を有する、ステップと、
患者の前記目標生体構造に前記第１の標識を配置するステップであって、前記第１の標識が、第１の電磁センサと撮像可能領域とを持つ、ステップと、
前記目標生体構造に近接して前記患者に前記第２の標識を配置するステップであって、前記第２の標識が、第２の電磁センサを持ち、撮像可能である、ステップと、
前記患者に対して外部にある磁場生成器を用いて、前記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するステップと、
前記誘導された電流に基づき、前記第１及び第２の標識の位置を決定するステップと、
前記撮像可能領域及び前記第２の標識の視覚化を含む前記目標生体構造の撮像を実行するステップと、
前記第１及び第２の標識の前記決定された位置と、前記撮像可能領域及び前記第２の標識の前記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、前記目標生体構造の前記電磁気空間と前記目標生体構造の前記撮像空間とを位置合わせするステップとを有する、方法。
【請求項２】
前記目標生体構造に近接して前記患者に前記少なくとも３つの標識の第３の標識を配置するステップであって、前記第３の標識が、第３の電磁センサを持ち、撮像可能である、ステップと、
前記第１、第２及び第３の標識の前記決定された位置と、前記撮像可能領域並びに前記第２及び第３の標識の前記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、前記目標生体構造の前記電磁気空間と前記目標生体構造の前記撮像空間との前記位置合わせを実行するステップと、
前記目標生体構造に前記医療デバイスを配置するステップと、
前記医療デバイスに接続される前記磁場生成器及び少なくとも１つの電磁センサを用いて、前記医療デバイスの位置を追跡するステップとを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記医療デバイスの前記追跡された位置を前記目標生体構造の前記撮像に重畳するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記重畳された画像をリアルタイムに表示するステップを更に有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の標識が、前記患者の組織を通り前記目標生体構造へと挿入するよう適合されるサイズ及び形状を備えるテーパ遠位端部を持つ針である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のセンサが、前記針において形成されるチャネルに配置されるセンサコイルである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の標識の近位端部から延在するワイヤを用いてプロセッサに対して前記第１の標識の前記誘導電流を提供するステップであって、前記プロセッサが、前記第１の標識の前記位置を決定する、ステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
コンピュータ断層撮影、磁気共鳴撮像及び超音波撮像の少なくとも１つを用いて、前記撮像を実行するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記患者に対して外部であるプロセッサに前記誘導電流を表すデータを無線で送信するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ実行可能コードが格納されるコンピュータ可読の記憶媒体であって、前記コンピュータ実行可能コードが、前記コンピュータ可読記憶媒体が与えられるコンピュータデバイスに、
第１及び第２の標識において誘導される電流に基づき、前記第１及び第２の標識の位置を得るステップであって、前記第１の標識が、目標生体構造内にあり、前記第２の標識は、前記目標生体構造に対して外部にある、ステップと、
前記第１の標識に関連付けられる前記第２の標識と撮像可能領域との視覚化を含む、前記目標生体構造の撮像を得るステップと、
前記第１及び第２の標識の前記位置と、前記撮像可能領域及び前記第２の標識の前記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、前記目標生体構造の電磁気空間と前記目標生体構造の撮像空間とを位置合わせするステップとを実行させるよう構成される、記憶媒体。
【請求項１１】
前記コンピュータデバイスが、
第３の標識において誘導された電流に基づき、前記第３の標識の位置を得るステップであって、前記第３の標識が、前記目標生体構造に近接している、ステップと、
前記第１、第２及び第３の標識の前記位置と、前記撮像可能領域並びに前記第２及び第３の標識の前記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、前記目標生体構造の前記電磁気空間と前記目標生体構造の前記撮像空間との前記位置合わせを実行するステップと、
前記目標生体構造の前記位置合わせされた電磁気空間と撮像空間とを用いて、外科用デバイスを電磁気的に追跡するステップとを実行することをもたらすコンピュータ実行可能コードを更に有する、請求項１０に記載のコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１２】
前記コンピュータが、前記位置合わせされた電磁気空間と撮像空間とを用いて、金属歪み補償を実行するステップを実行することをもたらすコンピュータ実行可能コードを更に有する、請求項１０に記載のコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１３】
前記コンピュータが、前記第１の標識の前記位置を無線で受信するステップを実行することをもたらすコンピュータ実行可能コードを更に有する、請求項１１に記載のコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１４】
前記コンピュータが、前記目標生体構造の前記撮像に重畳される前記外科用デバイスの位置を表示するステップを実行することをもたらすコンピュータ実行可能コードを更に有する、請求項１１に記載のコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１５】
前記コンピュータが、コンピュータ断層撮影、磁気共鳴撮像及び超音波撮像の少なくとも１つを用いて、前記撮像を得るステップを実行することをもたらすコンピュータ実行可能コードを更に有する、請求項１１に記載のコンピュータ可読の記憶媒体。
【請求項１６】
患者の目標生体構造に関する追跡システムであって、
前記目標生体構造に達するよう、前記患者への挿入に適したサイズ及び形状を持つ第１の標識であって、前記第１の標識が、第１の電磁センサ及び撮像可能領域を持つ、第１の標識と、
前記目標生体構造に近接して前記患者に付くようなサイズ及び形状を持つ、複数の第２の標識であって、前記第２の標識がそれぞれ、第２の電磁センサを持ち、撮像可能である、複数の第２の標識と、
前記目標生体構造に磁場を適用し、前記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するよう構成される、磁場生成器と、前記誘導された電流に基づき、前記第１及び第２の標識の位置を決定するよう構成されるコントローラを持つプロセッサとを有する、システム。
【請求項１７】
前記第１の撮像可能領域及び前記第２の標識の視覚化を含む前記目標生体構造の撮像を得て、
前記第１及び第２の標識の前記決定された位置と、前記撮像可能領域及び前記第２の標識の前記視覚化とに基づき、前記目標生体構造の電磁気空間と前記目標生体構造の撮像空間とを位置合わせするよう構成されるコントローラを持つ別のプロセッサを更に有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサの前記コントローラが、
前記第１の撮像可能領域及び前記第２の標識の視覚化を含む前記目標生体構造の撮像を得て、
前記第１及び第２の標識の前記決定された位置と、前記撮像可能領域及び前記第２の標識の前記視覚化とに基づき、前記目標生体構造の電磁気空間と前記目標生体構造の撮像空間とを位置合わせするよう構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
第３のセンサを持つ外科用デバイスを更に有し、前記磁場生成器が、前記第３のセンサにおいて電流を誘導し、前記プロセッサは、前記第３のセンサにおける前記誘導電流と、前記電磁気空間及び撮像空間の間の前記位置合わせとに基づき、前記外科用デバイスの位置を追跡する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記外科用デバイスが、カテーテルを有し、前記第３のセンサは、前記カテーテルの前記遠位端部に配置される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
患者の目標生体構造の追跡システムで用いられる第１の標識であって、
前記第１の標識が、前記目標生体構造に達するよう、前記患者への挿入に適したサイズ及び形状を持ち、第１の電磁センサと撮像可能領域とを有し、
前記追跡システムは、
前記目標生体構造に近接して前記患者に付くようなサイズ及び形状を持つ複数の第２の標識であって、前記第２の標識がそれぞれ、第２の電磁センサを持ち、撮像可能である、複数の第２の標識と、
前記目標生体構造に磁場を適用し、前記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するよう構成される、磁場生成器と、
前記誘導された電流に基づき、前記第１及び第２の標識の位置を決定するよう構成されるコントローラを持つプロセッサとを含む、第１の標識。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、治療分野に関し、より詳細には医療手順における電磁追跡に関し、特にこれを参照して説明されることになる。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ撮像フォーマットからの測定に基づき、組織への器具の配置（例えば、カテーテル配置）の精度を改善するための様々な技術及びシステムが提案されてきた。これらの撮像フォーマットは、例えばＭＲＩで発見される目標組織といった治療の目標となる組織に対して針入力デバイスを位置決めしようとする。これらの撮像フォーマットは処置の間、針の適切な位置決めを決定するのに用いられる撮像データを生成する。この針は通常、ガイドデバイスに配置され、組織へと移動される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの場合、医療デバイスは、この撮像データ情報だけに基づき供給され、目標に対する最終的な医療デバイス位置の確認は、第２の画像セットが取得されることを必要とする。組織の剛性変形が大きい場合、医療デバイスは所望の経路から逸脱する場合がある。同様に、医療デバイスが組織自体を歪めて、これにより新しい位置に目標組織を動かす場合がある。その結果、元の目標座標がもはや正しくなくなる。
【０００４】
従って、医療手順の間、目標の生体構造において外科用デバイスを正確に配置する技術及びシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の性質及び要点を簡単に示す本発明の要約を必要とする、米国規則第３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７３に適合するサマリが与えられる。請求項の範囲又は意味を解釈又は制限するのに使用されることはないという了解の下で、サマリは提出される。
【０００６】
例示的な実施形態の１つの側面によれば、医療デバイスを追跡する方法が、目標生体構造の電磁気空間と上記目標生体構造の撮像空間との位置合わせに関して少なくとも３つの標識を提供するステップであって、上記少なくとも３つの標識が、第１の標識及び第２の標識を有する、ステップと、患者の上記目標生体構造に上記第１の標識を配置するステップであって、上記第１の標識が、第１の電磁（ＥＭ）センサと撮像可能領域とを持つ、ステップと、上記目標生体構造に近接して上記患者に上記第２の標識を配置するステップであって、上記第２の標識が、第２のＥＭセンサを持ち、撮像可能である、ステップと、上記患者に対して外部にある磁場生成器を用いて、上記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するステップと、上記誘導された電流に基づき、上記第１及び第２の標識の位置を決定するステップと、上記撮像可能領域及び上記第２の標識の視覚化を含む上記目標生体構造の撮像を実行するステップと、上記第１及び第２の標識の上記決定された位置と、上記撮像可能領域及び上記第２の標識の上記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、上記目標生体構造の上記電磁気空間と上記目標生体構造の上記撮像空間とを位置合わせするステップとを有する。
【０００７】
例示的な実施形態の別の側面によれば、コンピュータ可読の記憶媒体が、中にコンピュータ実行可能コードを含むことができ、上記コンピュータ実行可能コードが、上記コンピュータ可読記憶媒体が与えられるコンピュータデバイスに、第１及び第２の標識において誘導された電流に基づき、上記第１及び第２の標識の位置を得るステップであって、上記第１の標識が、目標生体構造内にあり、上記第２の標識は、上記目標生体構造に対して外部にある、ステップと、上記第２の標識と上記第１の標識に関連付けられる撮像可能領域との視覚化を含む、上記目標生体構造の撮像を得るステップと、上記第１及び第２の標識の位置と、上記撮像可能領域及び上記第２の標識の上記視覚化とに少なくとも部分的に基づき、上記目標生体構造の電磁気空間と上記目標生体構造の撮像空間とを位置合わせするステップとを実行させるよう構成される。
【０００８】
例示的な実施形態の別の側面によれば、患者の目標生体構造に関する追跡システムが、上記目標生体構造に達するよう、上記患者への挿入に適したサイズ及び形状を持つ第１の標識であって、上記第１の標識が、第１の電磁（ＥＭ）センサ及び撮像可能領域を持つ、第１の標識と、上記目標生体構造に近接して上記患者に付くようなサイズ及び形状を持つ、複数の第２の標識であって、上記第２の標識がそれぞれ、第２のＥＭセンサを持ち、撮像可能である、複数の第２の標識と、上記目標生体構造に磁場を適用し、上記第１及び第２のセンサにおいて電流を誘導するよう構成される、磁場生成器と、上記誘導された電流に基づき、上記第１及び第２の標識の位置を決定するよう構成されるコントローラを持つプロセッサとを含むことができる。
【０００９】
本書において記載される例示的な実施形態は、外科用デバイス配置の精度を含む、従来のシステム及び処理を超える多数の利点を持つ。更に、本書において記載されるシステム及び方法は、追跡デバイスを持つ既存の外科用デバイスと共に利用されることができる。以下の詳細な説明を読み理解すれば、更に追加的な効果及び利点が当業者に対して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】１つの例示的な実施形態の追跡システムと共に用いる内部標識の分解図の概略的な図である。
【図２】図１の内部標識の別の概略的な図である。
【図３】内部標識に結合される追跡システムの概略的な図である。
【図４】内部標識の別の例示的な実施形態の概略的な図である。
【図５】内部標識の別の例示的な実施形態の概略的な図である。
【図６】内部標識の別の例示的な実施形態の概略的な図である。
【図７】医療デバイスの追跡を実行する図１〜６のシステムにより使用されることができる方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の上記及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、図面及び添付の請求の範囲から当業者により認識及び理解されるであろう。
【００１２】
本開示の例示的な実施形態は、人間に対する処置の間に利用される外科的又は他の医療デバイスに対する電磁追跡システムに関して記載される。本開示の例示的な実施形態が、様々なタイプの医療又は外科的デバイス、様々なタイプの処置及び人間又は動物に関係なく体の様々な部分に適用され、及びこれらと共に利用されることができる点を、当業者であれば理解されたい。本開示の例示的な実施形態の方法及びシステムの使用は、他のタイプの内部標識への適用のために適合されることができる。
【００１３】
図面、特に図１〜３を参照すると、追跡システム３００は、センサデバイス５０を備える内部標識１０を持つことができる。センサデバイス５０は、コア５５（例えば、金属芯）と、コアの周りに巻きつけられるコイル状ワイヤ６０とを備えるセンサコイルとして構成されることができる。デバイス５０が磁場に露出されるとき、センサコイル５０は、ワイヤ６０を通る電流の誘導を与えるサイズ及び形状を持つことができる。コイルの直径及び長さ、並びにコイルの環状部分の間の間隔を含むコイル５０の特定の寸法は、多くの要素に基づかれることができる。この要素は、磁場強度、目標生体構造、及び／又は目標生体構造の近くでの金属歪曲の存在又は存在可能性を含む。本開示は、磁場への露出に基づき中を流れる電流の誘導を可能にする他のコイル構成の使用も想定される。
【００１４】
ある実施形態において、センサコイル５０は、目標生体構造内でセンサコイルを位置決めすることを可能にする針７５又は他のデバイスに嵌入される又は組み込まれることができる。位置決めの態様としては、例えば、組織内で、又は器官に隣接して行われる等である。例えば、針７５は、目標生体構造に到達するため患者への挿入を容易にするテーパ端８０と、そこにセンサコイル５０を設置するため、その長さに沿ったチャネル８５又は他の開口部とを持つことができる。チャネル８５は、ワイヤ９５又は他の接続が、外部プロセッサ１１又は他のコンピュータをセンサコイル５０に接続することも可能にする。
【００１５】
針７５は、撮像バンド９０又は他の識別領域を持つことができる。バンド９０は、目標生体構造の撮像の間視認できることを可能にする物質から作られ、そのような大きさ及び形状を持つことができる。そのサイズ及び形状だけでなくこの特定のタイプの物質は、多数の要素に基づかれることができる。この要素は、利用される撮像のタイプ及び撮像される目標生体構造を含む。例えば、バンド９０は、撮像モダリティが磁気共鳴撮像である場合、ガドリニウムドープ物質を有することができる。別の例として、バンド９０は、撮像モダリティがコンピュータ断層撮影又はＸ線撮像である場合、Ｘ線減衰を提供するのに充分な密度の可塑性又は骨状物質を有することができる。ある実施形態において、バンド９０は、コイル５０の中央に近接して配置されることができる。センサコイル５０に対するバンドの位置は、センサコイルにおける誘導電流から決定される位置及び方向を表すことができる。
【００１６】
ある実施形態において、追跡システム３００は、例えば針７５を通り延在するワイヤ９５を介して内部標識１０と通信するプロセッサ１１と、目標生体構造における磁場を作成する磁場生成器３４０とを含むことができる。内部標識１０のセンサ５０は、患者３０５に近接して、例えば患者のためのベッド３７０又は他の支持構造体の下に配置されることができる磁場生成器３４０により生成されるＥＭ信号を受信することができる。
【００１７】
ある実施形態において、磁場生成器３４０は、異なる方向に複数のアンテナを持つことができる。センサ５０は、目標生体構造における様々な位置及び方向にあるアンテナから信号をピックアップすることができる。それらの相対的な信号特性、例えば、相対的な信号強度、相対的な位相等から、アンテナに対するセンサ５０の位置が決定されることができる。
【００１８】
追跡システム３００は、１つ又は複数の外部標識３１０を含むこともできる。この標識は、目標生体構造に近接して患者３０５に付けられることができる。各標識３１０は、例えばセンサコイルといった電磁センサユニットを含むことができる。このユニットは、プロセッサ１１と通信する。外部標識３１０は、撮像の間見える物質を有することができる。内部標識１０及び外部標識３１０は、磁場生成器３４０を用いてセンサユニットにおける電流の誘導に基づき、位置及び方向情報をプロセッサ１１に提供することができる。標識１０、３１０における誘導電流は、磁場生成器３４０に対するセンサ５０の位置及び方向の関数とすることができる。プロセッサ１１は、位置及び方向に関してこの決定をするために、電流又は電流を表すデータを分析することができる。再び後で後述されるが、３つ以上の標識を含む、様々な数の内部標識１０及び外部標識３１０が、追跡システム３００により利用されることができる。
【００１９】
追跡システム３００は、例えばＣＴスキャナ３６０を含む高分解能撮像モダリティといった撮像モダリティ３５０と共に用いられることができるか、又は含むことができる。例えば、内部標識１０、１つ又は複数の外部標識３１０及び周囲領域（例えば、組織、器官、血管等）を含む患者３０５の目標生体構造の高分解能画像が、ＣＴスキャナ３６０により生成され、ＣＴ画像メモリに格納されることができる。ＣＴ画像メモリは、ワークステーション３２０に組み込まれることができ、及び／又は、別々の記憶及び／又は処理デバイスとすることができる。クローズ型のＣＴスキャンデバイス３６０が、説明目的のため図３に示されるが、本開示は、移動Ｃアームデバイス又はオープン型のＭＲＩを含む様々な撮像デバイスの使用を想定する。本開示は、単独あるいは併用で、ＭＲｌ、超音波、Ｘ線、ＣＴ等を含む様々な撮像モダリティの使用を想定する。本開示は、撮像モダリティ３５０が、術前及び／又は手術中の画像を含む画像を集める際に使用される別々のシステムであることも想定する。
【００２０】
ある実施形態において、プロセッサ１１は、複数の標識のセンサコイルから検出された電流を受信し、ＥＭ磁場生成器からの情報と結合して、センサコイルに関する位置及び方向情報を計算するＥＭ追跡システムプロセッサとすることができる。プロセッサ１１はその後、別のプロセッサ３２０（例えばコンピュータワークステーション）に位置及び方向情報を提供することができる。別の実施形態では、ＣＴスキャナ３６０からの画像が、コンピュータワークステーション３２０に提供されることができるか又はこのワークステーションと直接インタフェースする。同様に、プロセッサ１１からの位置及び方向情報が、医療手順をガイドするため、コンピュータワークステーション３２０に提供されることができる。例示的な実施形態は、センサ電流の信号処理を実行する及び位置合わせを実行する、別々のプロセッサ１１及び３２０の使用を表す。しかしながら、本開示は、これらの機能又はこれらの機能の一部を実行する単一のプロセッサ又は２つ以上のプロセッサの使用を想定する。それは例えば、標識１０、３１０から生の電流データを受信し、ＣＴスキャナ３６０から撮像データを受信し、その後少なくとも部分的にこの情報に基づき、位置合わせを実行するコンピュータワークステーションである。
【００２１】
コンピュータワークステーション３２０は、撮像空間とＥＭ空間との位置合わせに関して、標識１０及び３１０からのＥＭデータを利用することができる。内部標識１０のバンド９０及び外部標識３１０の各々は、撮像において視認できる。これは、ポイントバイポイント位置合わせといった様々な位置合わせ技術が利用されることを可能にする。例えば、撮像モダリティ３５０のＣＴ画像における、ＥＭ追跡標識１０、３１０の位置及び方向、並びにそれらの可視性は、ＣＴ画像の座標系に対してＥＭ測定を位置合わせするのに使用されることができる。
【００２２】
撮像空間とＥＭ空間との結果として生じる位置合わせはその後、ＥＭセンサ３９９を含む外科用デバイス３９８を追跡するため、手術中に利用されることができる。外科用デバイスセンサ３９９のＥＭ測定を、ＥＭ座標系から、ディスプレイデバイス３３０により表示されることができるＣＴ画像座標系へと移すために、位置合わせが利用されることができる。ある実施形態において、ＥＭ追跡と撮像との使用を介して、外科用デバイス３９８の表示は、リアルタイムに行われることができる。別の実施形態では、システム３００は、ユーザの介入なしにＣＴ画像の座標系に対して、標識１０、３１０及び／又は外科用デバイス３９８のＥＭ測定を位置合わせすることができる。別の実施形態では、システム１０は、例えばディスプレイ３３０を用いることにより、ＣＴ画像上にオーバレイされる又は重畳されるＥＭ測定位置を視覚的に表示することができる。ある実施形態において、ユーザは、位置合わせされたＥＭ測定位置を正確な位置合わせとして受け入れる、拒絶する又は編集することができ、外科的手順を用いて処理を進めることができる。
【００２３】
本開示は、標識１０、３１０に加えて他の技術が利用されることも想定する。例えば、例示的な実施形態は、ローカライゼーションのため画像相関又は処理アルゴリズムを利用することができる。例えば、画像において現れ、既知の位置を持つ１つ又は複数の特徴が、画像相関アルゴリズムにより利用されることができる。この特徴は、例えば外科用デバイス３９８の部分である。
【００２４】
ある実施形態において、追跡システム１０は、例えばTraxtal社又はNorthern Digital社から利用可能な外科用デバイス３９８を追跡するための様々な追跡要素を用いることができる。外科用デバイス３９８を追跡することは、磁場生成器３４０及びプロセッサ１１を用いて実行されることができるか、又はコンピュータワークステーション３２０により実行される位置合わせに基づき、他の要素を用いて実行されることができる。
【００２５】
図４を参照すると、内部標識の別の例示的な実施形態が示され、全体が参照符号４００で表される。標識４００は、標識１０に対する上記の１つ又は複数の要素を含むことができる。この要素は、センサコイル５０、針７５及びバンド９０を含む。標識４００は、無線送信機を持つコントローラ４９５を含むことができる。コントローラ４９５は、ワイヤ９５によりセンサコイル５０に動作可能に結合されることができ、センサコイルにおける誘導電流を表す位置データを例えばプロセッサ１１に動作可能に接続される受信機に無線で送信することができる。ある実施形態において、コントローラ４９５は、センサコイル５０における誘導電流の自身の解析から、この位置データを生成することができる。位置データを無線で送信するのに使用される要素及び技術は、変化することができ、ＲＦ信号を含むことができる。コントローラ４９５は、自身の電源（例えば、バッテリ）を持つことができ、及び／又は、例えばＲＦ信号又は他の無線電力場といった外部信号により電力供給される受動的なデバイスとすることができる。
【００２６】
図５を参照すると、別の内部標識が示され、全体が参照符号５００で表される。標識５００は、標識１０に対する上記の１つ又は複数の要素を含むことができる。この要素は、針７５及びバンド９０を含む。標識５００は、針の外側表面５６０に沿って形成される、又はそこに埋め込まれる（例えば外側表面において形成されるチャネル又は溝に配置される）センサコイル５５０を提供することができる。コイル５５０は、ここでも針の外側表面５６０に沿って形成される、又はそこに埋め込まれる（例えば外側表面において形成されるチャネル又は溝に配置される）ワイヤ９５に接続されることができる。このワイヤは、誘導電流をそこに提供するプロセッサ１１に接続されることができる。ある実施形態において、コイル５５０及び／又はワイヤ５６０（又はその部分）は、外側表面５６０に沿って印刷されることができる。この例において、印刷されたワイヤは、例えばハンダ付けを介して絶縁ワイヤに接続されることができる。絶縁ワイヤは、プロセッサ１１に接続される。
【００２７】
図６を参照すると、カテーテルが示され、全体が参照符号６００で表される。カテーテル６００は、例えば外科用デバイス６９８といった外科用器具が中を通過することを可能にする中空デバイスとすることができる。カテーテル６００は、標識１０に対する上記の１つ又は複数の要素を含むことができる。この要素は、バンド９０を含む。カテーテル６００は、カテーテルの遠位端部に近接してカテーテル本体部６７５の外側表面６６０に沿って形成される又は埋め込まれるセンサコイル６５０を提供することができる。コイル６５０は、カテーテル本体部６７５の外側表面６６０に沿って形成される又は埋め込まれるワイヤ９５に接続されることができる。このワイヤは、誘導電流をそこに提供するプロセッサ１１に接続されることができる。ある実施形態において、コイル６５０及び／又はワイヤ９５（又はその部分）は、外側表面６６０に沿って印刷されることができる。この例において、印刷されたワイヤは、例えばハンダ付けを介して絶縁ワイヤに接続されることができる。絶縁ワイヤは、プロセッサ１１に接続される。
【００２８】
外科用デバイス６９８は、例えば外科用デバイスの先端又は遠位端部に配置されるセンサといった１つ又は複数の追跡センサ６９９を含むことができる。その結果、デバイスはシステム３００により追跡されることができる。ある実施形態において、カテーテル６００は柔軟とすることができる。これは、形状記憶合金の使用を含む。別の実施形態では、カテーテル６００は、例えば非線形長さのピーク及び谷に沿ってという態様で、カテーテルに沿って配置される複数のセンサコイル６５０及びバンド９０を備え、非線形形状を持つことができる。
【００２９】
更に図７を参照すると、医療手順における電磁気追跡方法７００が示される。方法７００は、医療デバイスの配置が、この手順の所望の基準であるような様々なタイプの医療処置に対して使用されることができる。ステップ７０２において、内部標識１０が目標生体構造に挿入されることができる。内部標識１０は、例えばカテーテル等といった容易化器具を必要とすることなく、目標生体構造に直接挿入することを可能にするサイズ及び形状を持つことができる。しかしながら、本開示は、標識１０と共に斯かる容易化器具の使用も想定する。
【００３０】
ステップ７０４において、１つ又は複数の外部標識３１０は、目標とされた生体構造及び埋め込まれた内部標識１０に近接して患者３０５に付けられることができる。ステップ７０６において、内部及び外部標識１０、３１０及び周囲組織を含む目標生体構造の高分解能画像が、撮像デバイスにより生成され、コンピュータワークステーション３２０に提供されることができる。ステップ７０８において、標識１０、３１０の各々の位置及び方向が、磁場生成器３４０を用いて標識の各々において電流を誘導し、例えばプロセッサ１１の使用を介して標識の位置及び方向を決定するため、強度及び位相を含む電流を解析することにより、追跡システムを用いて得られることができる。プロセッサ１１はその後、コンピュータワークステーション３２０にこの情報を送信することができる。
【００３１】
ステップ７１０において、コンピュータワークステーション３２０は、プロセッサ１１により処理される、標識１０、３１０からのＥＭデータを利用することができ、ＣＴ画像におけるバンド９０及び外部標識からの視覚のデータと組み合わせて、撮像空間とＥＭ空間とを位置合わせすることができる。位置合わせ処理は、異なる数の標識に基づかれることができる。これは、３つ以上の標識を含む。３つ以上の標識は、内部及び外部標識１０、３１０の様々な組合せとすることができる。この組み合わせは例えば、単一の内部標識１０と２つ又はこれ以上の外部標識３１０とを含む。ステップ７１２において、ＥＭ追跡外科用デバイスを用いて、医療手順が実行される。
【００３２】
ある実施形態において、位置合わせ処理は、ポイント・ツー・ポイント位置合わせとすることができる。一旦位置合わせが行われると、デバイスに結合されるＥＭセンサ３９９を用いることにより医療手順の間医療デバイス３９８を追跡するのに、ＥＭ空間が利用されることができる。別の実施形態では、医療手順の間撮像が得られることができ、この撮像に関連する医療デバイス３９８の追跡が、臨床医に対して表示される。医療デバイス３９８のＥＭ追跡精度は、内部標識１０及び外部標識３１０を利用する位置合わせ処理の使用を介して増加されることができる。
【００３３】
本開示は、最小侵襲的医療手順において用いられる内部アクティブ基準標識を提供することができる。これは、医療画像において見えるようにマークされるセンサコイルを持ち、電磁気の追跡システム空間における位置読み出しを提供する。内部アクティブ基準標識は、患者の体内に配置されることができる。この標識は、電磁追跡システムにより認識されるセンサコイルを含むことができる。センサコイルの中央領域は、医療画像において見えるようマークされることができる。アクティブ基準標識は機械的なツールに一体化されることができる。その結果、この標識は、体に挿入されることができる。機械的なツールは、センサコイルワイヤに関する導管も提供することもできる。電磁追跡システムは、センサコイルの位置を計算することができる。計算される位置から、医療器具の位置が、電磁追跡システムにより追跡される。アクティブ基準標識は、画像空間において見えることができ、電磁気の追跡システム空間における位置読み出しを与えることができる。これは、２つの空間の位置合わせを可能にする。アクティブ基準標識は、電磁気追跡システム空間において又はその近くで金属によりもたらされるＥＭ場歪みの結果として、電磁追跡システム空間の位置誤差を補償することもできる。
【００３４】
上記の方法論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及びソフトウェアの組合せにおいて実現されることができる。本発明は、１つのコンピュータシステムにおいて中央化された態様において、又は異なる要素が複数の相互接続されるコンピュータシステムにわたり広げられる分散された態様において実現されることができる。本書に記載される方法を実行するよう適合される任意の種類のコンピュータシステム又は他の装置が適している。ハードウェア及びソフトウェアの典型的な組合せは、ロードされて実行されるときそれが本書に記載される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備える汎用のコンピュータシステムとすることができる。
【００３５】
上記の方法論のステップを含む本発明は、コンピュータプログラム製品に埋め込まれることができる。コンピュータプログラム製品は、本書に記載される様々な手順、処理及び方法を実行するよう計算デバイス又はコンピュータベースのシステムに指示する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が埋め込まれるコンピュータ可読記憶媒体を有することができる。本文脈におけるコンピュータプログラムは、直接又はａ）別の言語、コード又は表記への変換、ｂ）異なるマテリアル形式での再生のいずれか若しくは両方の後、情報処理機能を持つシステムが特定の機能を実行することをもたらすよう意図される命令セットの、任意の言語、コード又は表記における任意の表現を意味する。
【００３６】
本書において記載される実施形態の説明は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを目的とするものであり、本書に記載される構造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機能することを意図するものではない。上記説明をチェックすれば、他の多くの実施形態が当業者にとって明らかであろう。そこから他の実施形態が、利用され、得られることができる。その結果、構造的及び論理的な置換及び変化がこの開示の要旨を逸脱しない範囲でなされることができる。図は、単に代表的なものであり、大きさどおりに描かれているものではない。その特定の部分は、拡大され、一方他の部分が、縮小される場合がある。従って、明細書及び図面は、限定的な意味としてではなく説明するためのものとして理解されたい。
【００３７】
こうして、特定の実施形態が、本書において図示及び説明されてきたが、同じ目的を実現するために計算される任意の構成で、この特定の図示される実施形態を置換することができる点を理解されたい。この開示は、様々な実施形態のすべての適合又は変動をカバーするものである。上記実施形態の組合せ及び本書で詳述されない他の実施形態は、上記説明をチェックすれば、当業者にとって明らかであろう。従って、本開示は、本発明を実行するために想定されるベストモードとして開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の請求項の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことになることが意図される。
【００３８】
読者が技術開示の本質を迅速に理解することを可能にすることになる要約を求める、米国規則３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に合致する本開示の要約が与えられる。請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するのに用いられることがないという了解の下で、これは提出される。
【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６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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