JP2015530144A - トラッキングセットアップと一体化した介入誘導システム - Google Patents

Abstract

一体化したトラッキングを有するシステムは、関心領域にまたはその近くに配置された特定処置ハードウェアコンポーネント（１１２または１１６）を含む。フィールドジェネレータ（１１４）は、関心領域をカバーする視野を有するフィールドを生成するように構成されている。取り付けデバイス（１１５）は、フィールドジェネレータに接続され、特定処置ハードウェアに結合している。フィールドジェネレータは、取り付けデバイスにより一定位置に配置され、フィールドジェネレータと干渉することなくワークフローが関心領域にアクセスすることを許容し、関心領域に対するフィールドジェネレータの既知の位置を提供する。トラッキングデバイス（１１０）は、関心領域にまたはその近くに挿入され、前記フィールドジェネレータの視野内でトラッキングされ、トラッキングデータを生成するように構成される。

Description

本開示は、トラッキング器具に関し、より具体的には一体化したトラッキングデバイスを有するナビゲーション支援治療のシステムと方法に関する。

小線源療法（低放射線レート（ＬＤＲ）と高放射線レート（ＨＤＲ）の小線源療法の両方を含む）は、前立腺癌の最も一般的な治療モダリティの１つである。ＬＤＲ小線源療法では、経直腸的（ＴＲＵＳ）画像ガイダンスの助けを借りてグリッドテンプレート（ｇｒｉｄ ｔｅｍｐｌａｔｅ）を通した前立腺への経直腸ニードル（ｔｒａｎｓ−ｐｅｒｉｎｅａｌ ｎｅｅｄｌｅ）アクセスを用いて、前立腺に放射性シードが永久的にインプラントされる。ＨＤＲ小線源療法では、ＴＲＵＳガイダンスにより経会陰的（ｔｒａｎｓ−ｐｅｒｉｎｅａｌｌｙ）にカテーテルが前立腺に一時的にインプラントされ、続けてカテーテルに高放射線量レート放射線源がコンピュータ制御で一時的に挿入される。

両方の方法（ＬＤＲとＨＤＲ）で、グリッド及びＴＲＵＳプローブはセットアップを安定化する役に立つステッパーに取り付けられる。これらの方法（ＬＤＲ及びＨＤＲ）は両方とも前立腺癌の治療に非常に効果的であることが証明されているが、異なる副作用がありそれが重くなる場合や、オペレータの経験による治療結果に違いがある場合や、臨床業務フローが面倒である場合がある。

本原理によると、一体化したトラッキングを有するシステムは、関心領域にまたはその近くに配置された特定手順用ハードウェアコンポーネントを含む。フィールドジェネレータは、関心領域をカバーする視野を有するフィールドを生成するように構成されている。取り付けデバイスは、フィールドジェネレータに接続され、特定処置ハードウェアに結合している。フィールドジェネレータは、取り付けデバイスにより一定位置に配置され、フィールドジェネレータと干渉することなくワークフローが関心領域にアクセスすることを許容し、関心領域に対するフィールドジェネレータの既知の位置を提供する。トラッキングデバイスは、関心領域にまたはその近くに挿入され、前記フィールドジェネレータの視野内でトラッキングされ、トラッキングデータを生成するように構成される。

トラッキングと一体化された小線源療法システムは、小線源療法で用いられる、治療デバイスを関心領域にまたはその近くに誘導するグリッドを含む。電磁的（ＥＭ）フィールドジェネレータは、視野が関心領域をカバーする場を生成するように構成される。取り付けデバイスは、フィールドジェネレータに接続され、フィールドジェネレータは取り付けデバイスにより一定位置に配置され、ワークフローがフィールドジェネレータと干渉せずに関心領域にアクセスできるようにし、関心領域に対するフィールドジェネレータの既知の位置を提供する。トラッキングデバイスは、ＥＭセンサを含み、関心領域にまたはその近くに挿入され、フィールドジェネレータの視野内でトラッキングされ、トラッキングデータを生成するように構成される。駆動デバイスは、画像化プローブを動かすよう構成され、取り付けデバイスに結合してフィールドジェネレータを同時に保持する。

一体化トラッキングする方法は、視野が関心領域をカバーする場を生成するように構成されたフィールドジェネレータを設けるステップと、前記フィールドジェネレータを、前記関心領域にまたはその近くに配置される特定処置ハードウェアコンポーネントに取り付ける、前記フィールドジェネレータは、前記取り付けデバイスにより一定位置に配置され、前記フィールドジェネレータとの干渉無しに前記関心領域へのアクセスを許容する、ステップと、フィールドジェネレータの視野内の関心領域にまたはその近くに挿入されたトラッキングデバイスをトラッキングし、前記トラッキングデバイスの位置のトラッキングデータを生成するステップとを含む。

本開示の上記その他の目的、特徴、及び効果は、その実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。詳細な説明は、添付した図面を参照して読まれたい。

この開示は、以下の図面を参照して、詳細に好ましい実施形態の以下の説明をする。

本原理による医療処置（例えば、小線源療法）の一体化されたトラッキングシステムを有する誘導システムの一例を示すブロック／フロー図である。 実施形態によるグリッドと一体化したまたはグリッドに対して位置づけられたフィールドジェネレータの４つの構成を示す図である。 一実施形態によるグリッドの二面に双方向トラッキングフィールドを発生するように構成されたフィールドジェネレータを示す側面図である。 一実施形態によるオーバーラップしたトラッキングフィールドを発生するように構成されたフィールドジェネレータを示す側面図である。 本原理による治療デバイスをトラッキングする方法を示すブロック／フロー図である。

本原理による、小型、軽量かつカスタマイズされたトラッキングデバイスを有するシステムと方法が開示されている。トラッキングデバイスは、フィールドジェネレータ（ＦＧ）を含むＥＭトラッキングデバイスを含む。ＦＧは、介入処置ハードウェアに直接的に接続されるか、そのハードウェアと一体化され、追加的かつ面倒なセットアップや校正手順をしなくても、かつ従来使用されていた装置へのアクセスをじゃませずに、トラッキング支援介入の利益を活用できる。

電磁的（ＥＭ）トラッキングにより、低線量（ＬＤＲ）シードと高線量（ＨＤＲ）カテーテルのより正確にデポジション（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）し、ＬＤＲシードとＨＤＲカテーテルをマッピング及びモニタリングし、計画作成、実行及び計画の反復的計画更新が密接に統合され、治療線量の最適なデリバリーを確保する適応的業務フローが可能になる。ＥＭトラッキングは患者に近いフィールドジェネレータ（ＦＧ）のセットアップを含み、ジェネレータの視野が、介入のためのアクセス経路と関心領域（例えば、前立腺とその周辺組織）とをカバーするようになっている。

従来のＦＧはかなり重く大きい。そのため、ＦＧのベンダーは、ＦＧの重さをサポートし、一定の位置に留め、手術台や患者ベッドなどに接続するのに十分頑丈なマウンティングアームを提供している。ＦＧを用いて治療処置を誘導するとき、従来のＦＧのマニュアル及び別途の取り付け及び位置決めには幾つかの問題が生じる。これらの問題には次のものが含まれる。ＦＧのセットアップと位置決めは、時間がかかる追加ステップであり、処置時間が長くなる。反復運動による傷害は、アームのロックメカニズムを絞めたりゆるめたりする人のリスクである。アームがずれたり（ｆａｉｌｓ）、ロックメカニズムの締め方が不十分だったりして、ＦＧが患者の上に落下すると、患者がけがをする可能性がある。関心領域におけるトラッキングの精度は、ＦＧを適切に配置できるかに依存する。ＦＧをマニュアルで別途取り付ける（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）と、関心領域に対するＦＧの位置は、トラッキング情報の精度と同様に変わりうる。これによる治療処置におけるＥＭトラッキングの有効性への負のインパクトは大きい。ＦＧと取り付けアームは、スペースを取り、従来のワークフローのじゃまになる（例えば、他の機器へのアクセスやディスプレイを読むのを妨げたりする）。

特に有用な実施形態では、小型軽量のフィールドジェネレータが電磁的（ＥＭ）トラッキングシステムの一部であり、経直腸超音波（ＴＲＵＳ）ステッパーその他の機器に取り付けられ、ジェネレータの視野が患者の関心領域（例えば、前立腺）をカバーするようにでき、ジェネレータを用いて処置（例えば、小線源療法）をガイドしてモニターできる。軽量ＦＧは、アプリケーションにおいて柔軟性があり、視野が十分に大きくて様々な臨床的または非臨床的アプリケーションに対応（ａｄｄｒｅｓｓ）でき、関心領域の近くの他の臨床ハードウェア上にまたはそれで取り付けられた別の取り付けアームで取り付けられる。他のナビゲーションアプローチも考えられるが、ＥＭトラッキングは、１つのナビゲーションアプローチの一例である。

本原理はいかなる臨床ナビゲーション支援療法にも応用される。具体的に言うと、前立腺その他の対象器官に対する小線源療法ソリューション（例えば、ＬＤＲ及びＨＤＲ）を例として説明する。その他のナビゲーションソリューションであってＥＭその他のトラッキング技術を用いるものも考えられる。

言うまでもなく、本発明は、医療用機器に関して説明されるが、本発明の教示はそれよりも広く、正確な場所または配置のためにナビゲーションが必要なその他の器具に適用可能である。いくつかの実施形態では、本原理は、複雑な生物学的または機械的なシステムをトラッキングまたは分析するのに利用される。具体的に、本原理は、生物学的システム、放射線源、薬物投与などの内部トラッキング行為に適用可能であり、肺、消化管、前立腺、排泄器官、血管などの人体のすべてのエリアにおける処置に関係する。図面に示した要素は、ハードウェアとソフトウェアの様々な組合せで実施でき、複数の機能を提供でき、これらの機能は、単一の要素または複数の要素に組み合わせできる。

図示した様々な要素の機能は、専用ハードウェアを用いても、ソフトウェアを実行可能なハードウェアと適当なソフトウェアとを組み合わせても提供できる。プロセッサにより提供される場合、機能を単一の専用プロセッサで提供してもよいし、共有された単一のプロセッサで提供してもよいし、一部が共有された複数の個別プロセッサで提供してもよい。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」という用語を明示的に使用した場合、ソフトウェアを実行できるハードウェアのみをいうと解釈してはならず、限定はされないが、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、ソフトウェアを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性記憶装置等を黙示的に含んでもよい。

さらに、本発明の原理、態様、実施形態、及びその実施例のすべての記載は、その構成的等価物及び機能的等価物の両方を含むものである。また、かかる均等物は、現在知られている均等物及び将来開発される均等物を含み、すなわち、構成にかかわらず同じ機能を発揮する開発されるすべての要素を含む。このように、例えば、当業者には言うまでもなく、ここに説明したブロック図は本発明の原理を化体するシステムコンポーネント及び／または回路を概念的に示すものである。同様に、言うまでもなく、フローチャート、フロー図等は、様々な方法（ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）を表し、これらの方法をコンピュータ読み取り可能記憶媒体に実質的に表しても、明示的に示していようがいまいがコンピュータやプロセッサで実行してもよい。
さらに、本発明の実施形態は、コンピュータや命令実行システムにより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媒体またはコンピュータ読み取り可能媒体からアクセスできるコンピュータプログラム製品の形体を取りうる。本開示の目的では、コンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスにより、またはそれらに関して使用される、プログラムを包含、格納、伝達、伝送、搬送できる任意の装置である。この媒体は、電子的媒体、磁気的媒体、光媒体、光磁気媒体、赤外線媒体、半導体システム（または装置やデバイス）、伝達媒体などである。コンピュータ読み取り可能媒体の例としては、半導体または固体メモリ、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）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、固定磁気ディスク、光ディスクなどがある。光ディスクの例としては、コンパクトディスク−リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、ブルーレイ（商標）、及びＤＶＤなどがある。

ここで図面を参照する。図中、同じ数字は同一のまたは同様の要素を表す。最初に図１を参照して本原理による小線源療法セットアップによるトラッキングを利用するシステム１００を例示する。システム１００は、ＥＭトラッキングを用いて小線源療法における放射性シードまたはカテーテルの配置をトラッキングするＥＭトラッキングナビゲーションシステム１２８を例示し、利用する。ＥＭトラッキングその他のナビゲーションアプローチは、少なくともその位置的正確性をチェックし、処置の際にシードの正しい配置を確保する必要がある。システム１００は、一以上のデバイス（ニードル１０８、カテーテル１０６など）に取り付けられたトラッキングセンサ１１０を利用して、フィールドジェネレータ（ＦＧ）１１４に対するセンサの位置を測定する。利用できる他のトラッキング技術には、例えば、光、光ファイバー、音響、または機械式によるトラッキング技術が含まれ、これらはＥＭトラッキングに加えて、またはその替わりに利用できる。また、本原理は、前立腺小線源療法以外の処置に、例えば肝臓、胸などの小線源療法、前立腺バイオプシー、前立腺アブレーションなどの非小線源療法前立腺アプリケーション、または前立腺その他の器官に対する治療処置に適用可能及び／またはカスタマイズ可能である。

治療デバイス１０８（例えば、小線源療法ニードルなど）は、その上に、またはその中に取り付けられたトラッキングセンサを含む。センサ１１０はＥＭセンサを含むが、その他のセンサを利用してもよい。小線量グリッドまたはテンプレート１１２を使用して、ある位置をニードルその他のオブジェクトを患者に導入する開始点とする。これにより、ニードル１０８がグリッド１１２内の一または複数の穴１０４を通るように強制する場合に誘導できる。グリッド１１２は、ニードルその他の治療デバイス１０８を患者内に配置するガイドとして機能する複数の穴１０４を含む。トラッキングセンサ１１０はフィールドジェネレータ１１４に対応する。この開示を目的として、グリッドとテンプレートは交換可能に用いられる。グリッドまたはテンプレートのみの使用は他方の使用を含む。

取り付けデバイスまたはホルダー１１５は、グリッドまたはテンプレート１１２のすぐ後のまたはそれと結合したフィールドジェネレータ（ＦＧ）１１４を受けるように構成されている。一実施形態では、ＦＧ１１４は、ステッパー１１６などの駆動デバイス上の静止位置に結合される。ステッパー１１６は、超音波プローブなどのプローブ１３２を前進及び後退させる制御された動きを提供する。幾つかの実施形態では、グリッド１１２及び／またはＦＧ１１４は、ステッパー１１６により駆動され、またはステッパー１１６の静止または固定位置に結合される（処置中に一定の位置を含む）。ＦＧ１１４の視野（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）１０２は、関心エリアまたは領域１４０（例えば、前立腺及びその周辺組織）を含む。ニードル１０８内の（例えば、ニードル先端内の）センサ１１０からのトラッキング情報は、トラッキングシステム１２８により取得され、処理ワークステーション１１８でさらに処理され、ディスプレイユニット１２０にレンダリングされる。

トラッキングシステム１２８は、例えば、（カナダ、オンタリオ州ウォータールーのＮｏｒｔｈｅｒｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｃ．の）Ａｕｒｏｒａ（商標）システムを含む。フィールドジェネレータ１１４とトラッキングシステム１２８（制御ユニット）は、トラッキングされるニードルの先端１２５が、関心エリア内の、グリッドまたはテンプレート１１２の表面のすべての位置について、フィールドジェネレータ１１４の視野内にあるように配置される。トラッキングデータはトラキングシステム１２８からワークステーション１１８にリアルタイムで転送される。ワークステーション１１８において、トラッキングデータが記憶され、処理され、可視化される。ワークステーション１１８は、ソフトウェアプログラム（例えば、プログラムモジュール１２６）を実行し、カテーテル１０６及び／またはニードル１０８などのデバイスをトラッキングし、処置を計画する。

ワークステーション１１８は、処置をスーパーバイズ及び／または管理するコンソールを含む。ワークステーション１１８は、好ましくは、一または複数のプロセッサ１２２と、プログラムとアプリケーションを記憶するメモリ１２４とを含む。画像化システム１３０は処置中に設けられ使用され得る。画像化システム１３０は、例えば、プローブ１３２を用いて画像化データを収集し、そのデータをディスプレイ１２０上にレンダリングする。一実施形態では、画像化システム１３０を使用してニードル１０８の位置に関するデータを生成できる。一実施形態では、画像化システム１３０は超音波画像化システムを含む。超音波プローブ１３２は、処置中に用いるステッパー１１６に接続されている。

メモリ１２４は、ステッパー１１６を制御してプローブ１３２の位置を動かすプログラムを記憶する。メモリ１２４は、トラッキングデータを画像データとレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）し、医師に、薬物や治療材料の配置と、治療の有効性とに関する情報を提供するプログラムモジュール１２６を含む。モジュール１２６は、トラッキングされたニードル１０８で、グリッド１１２、ステッパー１１６、ナビゲーション、及び超音波機器（画像化システム１３０）の初期化を許可する。ニードルの配置の精度をチェックするため、トラッキングされるニードル１０８は一または複数のグリッド穴１０４に挿入される。これは、空間的にトラッキングされる一または複数のニードル１０８を一または複数の穴１０４に挿入し、ニードル１０８を関心エリア１４０に前進させるステップを含む。モジュール１２６は、トラッキングシステム１２８からの位置トラッキングデータを記録する。位置トラッキングデータは、挿入されたニードル１０８（及び／またはカテーテル１０６）からセンサ１１０で収集される。モジュール１２６は、記録されたデータを、画像化システム１３０から収集された画像とレジストレーション（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）する。

モジュール１２６は、プロセスステップのレビュー、データのトラッキング及びデータのアーカイブのため、インタフェース１２３及び／またはディスプレイ１２０の使用により、ユーザにワークフロー命令を提供するように構成されている。モジュール１２６は、次のタスクと機能を行う。モジュール１２６は、ディスプレイ１２０とユーザインタフェース１２３とを用いて、ユーザに、具体的なワークフローに従うように促し、誘導し、または処置を行うまでに計画を生成するために利用できる。インタフェース１２３は、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚デバイス、またはその他の周辺装置またはコントロールであってワークステーション１１８からのユーザフィードバック及びワークステーション１１８とのインターラクションを許すものを含む。モジュール１２６は、トラッキングされるニードル１０８のグリッド穴１０４への各挿入から、ニードルトラッキングデータを取得して記憶する。各データセットを「ニードルトラック」と呼ぶ。

システム１００は、そのシステム１００が使用される設定の外部のエージェント（例えば、システム１００のベンダーやサービスコントラクター）へのリモートデータ転送のため、またはその他の使用のため、リモート接続１３４を含む。

特に有用な実施形態では、ＦＧ１１４は、従来使用されている介入ハードウェアの一部に直接取り付けるのに十分小型軽量である。ＦＧ１１４のサイズは、処置のワークフロー中に完全なアクセスを許すのに十分であることが好ましく、複数のサイズや形状を有していてもよい。ＦＧ１１４の重さは、好ましくは５ポンド未満であり、より好ましくは１ポンド未満であり、幾つかの例では数オンスである。ＦＧ１１４は、取り付けデバイスまたはホルダー１１５（これは調節機能を有する）と接続される。取り付けデバイス１１５は、好ましくは、（例えば、小線源療法に利用するとき、ステッパー１１６の静止ベース上の）患者の関心領域１４０に対して一定の位置に取り付けられることが好ましい。ＦＧ１１４は、グリッド１１２などのデバイスと一体になり、患者ベッドやマットレスなどに挿入されていてもよい。ＦＧ１１４は、取り付けられた介入ハードウェアへのアクセスやその使用のじゃまにならないように、取り付けられている。ＦＧ１１４は、介入ハードウェア上に恒久的に取り付けられ、または（一定時間経過後に同じ位置に）反復的に配置されてもよいし、またはハードウェアと一体化され、ＥＭトラッキングと超音波その他の画像との間の内在する一定の相互レジストレーション（ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｆｉｘｅｄ ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を提供できる。これは、セットアップ時間を短縮または無くし、トラッキング精度の変動を小さくするので、特に有用である。言い換えると、ＦＧ１１４は、アクセスがじゃまされず、ＦＧ１１４の信頼性の高い（反復的な）位置決めができるハードウェアに取り付けられる。選択された位置により、セットアップ時間を費やしたり患者、担当者、または機器に危険を及ぼしたりすることなく、正確なトラッキングができる。

本原理によるＦＧ１１４は、具体的な介入処置に必要な（例えば、小線量療法その他の処置のために、前立腺、膀胱、直腸、会陰などをカバーする）比較的小さい視野（１０２）内でトラッキング精度が最適化される。ＦＧ１１４は、他のハードウェアがあってもロバストな動作をするように場（ｆｉｅｌｄ）の生成を適合及び／またはシールドするように、構成可能である。また、ＦＧ１１４は、ここで説明するように、位置がことなっても、構成が異なっても、機能が異なってもよい。

図２を参照して、フィールドジェネレータの構成２０２−２０８を示す。ＦＧ２１４ａ−２１４ｄは、好ましくは、関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）にまたはその近くに置けるように大きさと重さを小さくする。また、大きさと重さを小さくすることにより、ＦＧ２１４ａ−２１４ｄは、例えば、経直腸超音波（ＴＲＵＳ）ステッパーなどのステッパーに、ステッパーの、またはステッパーを保持する取り付けアームの機械的仕様を超えることなく取り付けできる。幾つかの実施形態では、ＦＧ２１４ａ−２１４ｄ（または１１４）は、ステッパー（１１６）の台などの固定部分に固く取り付けられ、さまざまな一般的患者セットアップと患者アナトミーのために、関心領域（例えば、前立腺）及びその周囲の臓器を含む領域において最適なトラッキング精度が得られるように配置される。

構成２０２，２０４，２０６及び２０８は、グリッドまたはテンプレート１１２を収容し、グリッド１１２へのアクセスを改善するＦＧ２１４ａ−２１４ｄの形状の例である。構成２０２は、グリッド１１２の外縁を囲む「Ｏ」字形状を含む。構成２０４は、グリッド１１２の寸法に従うまたは比例する正方形または長方形の形状を含む。構成２０６と２０８は、それぞれ、グリッド１１２の外縁を部分的に囲む「Ｕ」字形状と「Ｖ」字形状を含む。ＦＧ２１４ｃ−２１４ｄの構成２０６と２０８は、グリッド１１２について少なくとも１つのオープンな側を設けることにより、グリッド１１２によりよくアクセスするための、オープンな内部「ウィンドウ」を提供する。ＦＧ２１４のこの他の構成、例えば楕円形、まっすぐなバー、曲がったバーなども考えられる。

ＦＧ２１４は、介入ハードウェアデバイスと一体化され、例えば、テンプレート／グリッド１１２はＦＧ２１４に取り付けられ、またはその一部である。ＦＧ２１４は、患者台やマットレスなどの他のハードウェアと一体化され（例えば、マットレスの台に組み込まれ）、またはそれに挿入でき、及び／または（ステッパーなどの上の）既知の位置に固定できる。

形状構成及び位置設定に加えて、ＦＧはフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）構成を含む。図３を参照するに、フィールドジェネレータ（ＦＧ３１４）が設けられるが、これはグリッド１１２を取り囲み、関心領域１４０（例えば、前立腺）の方向の第１のトラッキングフィールド３０２と、ＦＧ３１４に対して第１のトラッキングフィールド３０２と反対方向の第２のトラッキングフィールド３０６とを提供する。ＦＧ３１４の部分に異なる方向を向いたコイル巻き線を用いて、有向場（ｆｉｅｌｄ）を提供することもできる。ＦＧ３１４は、複数の巻き線、磁石などを収納することもできる。ＦＧ３１４（またはその他の実施形態）をグリッド１１２に完全に一体化して、グリッド１１２に対する取り付けと構成を回避することもできる（例えば、図２を参照されたい）。

２つのトラッキングフィールド３０２と３０６を提供することにより、カテーテル１０６（またはニードル１０８）などのデバイスをグリッド１１２の両側でトラッキングすることもできる。位置は、画像とトラッキングされたデバイスとの間のレジストレーション上のチェックとして相関を取ってもよい。また、グリッド１１２とＦＧ３１４は、同じ取り付け部材により、ステッパー（１１６）に接続し得る。ＴＲＵＳプローブ３３２もステッパー（駆動部分上の１１６）にも結合できる。

図４を参照するに、他のフィールドジェネレータ４１４が設けられ、これは２つのオーバーラップしたトラッキング視野をカバーしている。一視野４０２は関心領域１４０を含む。他の一視野４０４は、関心領域１４０の一部とグリッド領域４０６とを含む。従来にない複数視野を有するフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）で、グリッド空間と関心領域（例えば、前立腺）空間とをカバーし、視野間でデータをクロスリファレンスできるようにし、異なる空間のレジストレーションを支援するなどの利益が得られる。

図示した実施形態では、ＦＧ４１４は、オーバーラップした２つのトラッキング視野４０２と４０４とそれぞれ対応する２つのフィールドジェネレータ部分４１６と４１８を含む。言うまでもなく、追加的部分を利用してもよいし、その構成（例えば、形状、位置、取り付けなど）は変化し得る。例えば、ＦＧ４１４（またはその他の任意の実施形態）は、グリッド１１２へのアクセスを妨げないように、グリッド１１２の上に取り付けても良い。ＦＧ４１４（またはその他の任意の実施形態）は、グリッド１１２へのアクセスを容易にするオープンな内部「ウィンドウ」（または同様のフォームファクタ）を有する場合、グリッド１１２と同じレベルに取り付け得る。ＦＧ４１４（またはその他の任意の実施形態）は、グリッド１１２の下に、及び／または関心領域１４０の下に（例えば、患者ベッドの中に）取り付けることもできる。例えば、ＦＧ４１４は患者ベッドのマットレスまたは台に設けられ、患者は関心領域１４０をＦＧ４１４の上に位置づけても良い。この構成は、ここで説明したどの実施形態で用いてもよい。

ＦＧ４１４（またはその他の任意の実施形態）は、取り付け部材またはデバイス３１５を用いる複数の離散的な取り付けオプションまたは調整（例えば、角度やグリッド１１２からの距離の変更など）を含み、個々の患者に対してトラッキング精度を最適化し、または異なるハードウェア、機器などの使用または導入を許容する。ＦＧ４１４の場合、コネクタ４２０は、部分４０６と４０８と枢動可能に（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）結合され、または固定的に取り付けられてもよい。部分４１６と４１８間の角度関係は、患者または手術／処置のシナリオを収容するようにその部分間を調整することにより、実現できる。

本原理を実施形態に関して例示的に説明したが、他の実施形態も考え得る。例えば、ＥＭ ＦＧの替わりに、カスタム化されたトラッキングシステムコンポーネントは、光学的トラッキングの場合には光源であり、音響的トラッキングの場合には超音波源であり、別のトラッキングシステム技術の他のコンポーネントであり得る。また、ステッパーに取り付ける替わりに、カスタム化したトラッキングコンポーネントは臨床処置に利用される他のハードウェア（例えば、頭部クランプ、固定化デバイスなど）にマウントできる。本原理は、診断、治療、手術、介入処置を含む様々な臨床の場面で適用可能である。処置には、前立腺その他の臓器の小線量療法、切除、経会陰バイオプシー、または外科的切除が含まれる（がこれらに限定されない）。本実施形態も、医学分野外のトラッキングを含む空間的トラッキングで処置をサポートする任意のシステムで利用できる。

図５を参照して、一体化されたトラッキングの方法を例示する。ブロック５０２において、関心領域をカバーする視野を有する場を生成するように構成されたフィールドジェネレータを設ける。関心領域は前立腺またはその他の人体構造を含む。ブロック５０６において、フィールドジェネレータは、好ましくは、関心領域に、またはその近くに配置された処置専用ハードウェアコンポーネントに取り付けられる。

フィールドジェネレータは、処置ワークフロー中にフィールドジェネレータと干渉せずに関心領域にアクセスできるよう取り付けデバイスにより位置決めされている。特定処置ハードウェア（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈａｒｄｗａｒｅ）には、小線量療法で利用されるテンプレートやグリッドが含まれ、ステッパーや駆動メカニズムが含まれる。ステッパーはフィールドジェネレータの取り付けに利用される。

一実施形態では、特定処置ハードウェアコンポーネントにはグリッドが含まれ、ブロック５１０において、フィールドジェネレータはフィールドジェネレータを通してグリッドにアクセスできるグリッドを少なくとも部分的に含む。ブロック５１２において、フィールドジェネレータは特定処置ハードウェアコンポーネントと一体化される。フィールドジェネレータは、グリッドの外周について閉じた形状または開いた形状（例えば、円形または四角形、Ｕ字形またはＶ字形など）の一方を含むように構成できる。

ブロック５１４において、トラッキングデバイスは、フィールドジェネレータの視野内の関心領域にまたはその近くに挿入され、トラッキングされ、トラッキングデバイスの位置を示すトラッキングデータを生成する。フィールドジェネレータは、電磁気的（ＥＭ）フィールドジェネレータを含み、トラッキングデバイスはＥＭセンサを含む。他の場生成技術を利用してもよい。一実施形態では、ブロック５１６において、関心領域中の治療材料の位置を決定するようにトラッキングされたデバイスで、治療材料が導入される。

ブロック５１８において、関心領域においてトラッキングデバイスをトラッキングするトラッキングフィールドが生成される。ブロック５２０において、トラッキングフィールドは、フィールドジェネレータで少なくとも二方向で発生され、複数の領域で視野を同時に提供する。複数の領域は、関心領域と他の一領域とを含んでもよい。ブロック５２２において、トラッキングフィールドは、フィールドジェネレータで、少なくとも２つのオーバーラップする領域で生成される。このとき、フィールドジェネレータは、少なくとも２つのオーバーラップする領域を生成するように構成された複数の部分を含む。少なくとも２つのオーバーラップする領域は、冗長なトラッキングデータを提供して、トラッキングデバイスを位置づけ（ｌｏｃａｔｅ）する。

ブロック５２４において、同時画像化（ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ ｉｍａｇｉｎｇ）を行い、トラッキングデータを提供し、または内部のイベントをより良く理解する。画像化には、プローブを用いた超音波画像化（例えば、ＴＲＵＳ）が含まれる。ブロック５２６において、計画された目標が達成されるまで、処置が続く。

添付した請求項の解釈において、以下のことを理解すべきである：
ａ）「有する」という用語は、請求項に上げられたもの以外の構成要素やステップの存在を排除するものではない；
ｂ）構成要素に付された「１つの」、「一」という用語は、その構成要素が複数あることを排除するものではない；
ｃ）請求項中の参照符号はその請求項の範囲を限定するものではない；
ｄ）同一のアイテム、ハードウェアまたはソフトウェアにより実施された構造、もしくは機能により、幾つかの「手段」を代表してもよい；
ｅ）特に断らなければ、動作（ａｃｔ）の順序を指定するものではない。

トラッキングセットアップと一体化された介入誘導システムの好ましい実施形態（これらは例示であって限定ではない）を説明したが、当業者は上記の教示を考慮して修正や変形をすることができることに留意すべきである。それゆえ、当然のことながら、添付した請求項により規定されるここに開示した実施形態の範囲内における、開示した開示の実施形態を変更することができる。特許法により要求される詳細と具体性をもって説明した。特許証により請求され保護を求めるものは、添付した請求項に記載されている。

Claims (38)

1. トラッキングと一体化されたシステムであって、
   関心領域にまたはその近くに配置された特定処置ハードウェアコンポーネントと、
   視野が関心領域をカバーする場を生成するように構成されたフィールドジェネレータと、
   前記フィールドジェネレータに接続され、前記特定処置ハードウェアに結合した取り付けデバイスであって、前記フィールドジェネレータは前記取り付けデバイスにより一定位置に配置され、ワークフローが前記フィールドジェネレータと干渉せずに前記関心領域にアクセスできるようにし、前記関心領域に対する前記フィールドジェネレータの既知の位置を提供する、取り付けデバイスと、
   前記関心領域にまたはその近くに挿入され、前記フィールドジェネレータの視野内でトラッキングされ、トラッキングデータを生成するように構成されたトラッキングデバイスとを有する、システム。
2. 前記特定処置ハードウェアは小線源療法に用いるグリッドを含む、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記フィールドジェネレータはグリッドと一体化される、
   請求項２に記載のシステム。
4. 前記フィールドジェネレータはグリッドを囲むように構成された、
   請求項２に記載のシステム。
5. 前記フィールドジェネレータは、グリッドの外形について閉じた形状を含むように構成されている、
   請求項３に記載のシステム。
6. 前記フィールドジェネレータは、グリッドの外形について開いた形状を含むように構成されている、
   請求項３に記載のシステム。
7. 前記フィールドジェネレータは電磁気的（ＥＭ）フィールドジェネレータを含み、前記トラッキングデバイスはＥＭセンサを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記取り付けデバイスは、処置中の前記関心領域へのアクセスを減らさない位置に、前記フィールドジェネレータを指示及び調整するように構成された剛性部材を含む、
   請求項１に記載のシステム。
9. 前記特定処置ハードウェアはステッパーを含み、前記フィールドジェネレータは前記ステッパーに取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
10. 前記フィールドジェネレータは患者の下の患者台に取り付けられる、
    請求項１に記載のシステム。
11. 前記フィールドジェネレータは、少なくとも二方向のトラッキングフィールドを発生し、複数の領域で視野を同時に提供する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記複数の領域は、前記関心領域と他の一領域とを含む、
    請求項１１に記載のシステム。
13. 前記フィールドジェネレータは、少なくとも２つのオーバーラップする領域でトラッキングフィールドを発生するように構成された複数の部分を含む、
    請求項１に記載のシステム。
14. 前記少なくとも２つのオーバーラップする領域は、冗長なトラッキングデータを提供して、トラッキングデバイスを位置づけする、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記トラッキングデバイスは、ニードルまたはカテーテルのうち一方を含む、
    請求項１に記載のシステム。
16. トラッキングと一体化された小線源療法システムであって、
    小線源療法で用いられる、治療デバイスを関心領域にまたはその近くに誘導するグリッドと、
    視野が関心領域をカバーする場を生成するように構成された電磁的（ＥＭ）フィールドジェネレータと、
    前記フィールドジェネレータに接続された取り付けデバイスであって、前記フィールドジェネレータは前記取り付けデバイスにより一定位置に配置され、ワークフローが前記フィールドジェネレータと干渉せずに前記関心領域にアクセスできるようにし、前記関心領域に対する前記フィールドジェネレータの既知の位置を提供する、取り付けデバイスと、
    ＥＭセンサを含み、前記関心領域にまたはその近くに挿入され、前記フィールドジェネレータの視野内でトラッキングされ、トラッキングデータを生成するように構成されたトラッキングデバイスと、
    画像化プローブを動かすよう構成され、前記取り付けデバイスに結合して前記フィールドジェネレータを同時に保持する駆動デバイスとを有する、システム。
17. 前記フィールドジェネレータはグリッドと一体化される、
    請求項１６に記載のシステム。
18. 前記フィールドジェネレータはグリッドを囲むように構成された、
    請求項１６に記載のシステム。
19. 前記フィールドジェネレータは、グリッドの外形について閉じた形状を含むように構成されている、
    請求項１８に記載のシステム。
20. 前記フィールドジェネレータは、グリッドの外形について開いた形状を含むように構成されている、
    請求項１８に記載のシステム。
21. 前記取り付けデバイスは、処置中の前記関心領域へのアクセスを減らさない位置に、前記フィールドジェネレータを指示及び調整するように構成された剛性部材を含む、
    請求項１６に記載のシステム。
22. 前記駆動デバイスはステッパーを含む、
    請求項１６に記載のシステム。
23. 前記フィールドジェネレータは、少なくとも二方向のトラッキングフィールドを発生し、複数の領域で視野を同時に提供する、請求項１６に記載のシステム。
24. 前記複数の領域は、前記関心領域と他の一領域とを含む、
    請求項２４に記載のシステム。
25. 前記フィールドジェネレータは、少なくとも２つのオーバーラップする領域でトラッキングフィールドを発生するように構成された複数の部分を含む、
    請求項１６に記載のシステム。
26. 前記少なくとも２つのオーバーラップする領域は、冗長なトラッキングデータを提供して、トラッキングデバイスを位置づけする、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記トラッキングデバイスは、ニードルまたはカテーテルのうち一方を含む、
    請求項１６に記載のシステム。
28. 一体化トラッキングする方法であって、
    視野が関心領域をカバーする場を生成するように構成されたフィールドジェネレータを設けるステップと、
    前記フィールドジェネレータを、前記関心領域にまたはその近くに配置される特定処置ハードウェアコンポーネントに取り付ける、前記フィールドジェネレータは、前記取り付けデバイスにより一定位置に配置され、前記フィールドジェネレータとの干渉無しに前記関心領域へのアクセスを許容する、ステップと、
    フィールドジェネレータの視野内の関心領域にまたはその近くに挿入されたトラッキングデバイスをトラッキングし、前記トラッキングデバイスの位置のトラッキングデータを生成するステップとを有する、方法。
29. 前記特定処置ハードウェアは小線源療法に用いるグリッドを含み、
    前記方法はさらに、
    前記トラッキングされたデバイスで治療材料を導入して、前記関心領域における前記治療材料の位置を決定するステップを有する、
    請求項２８に記載の方法。
30. 前記フィールドジェネレータを特定処置ハードウェアコンポーネントに取り付けるステップは、前記フィールドジェネレータを前記特定処置ハードウェアコンポーネントと一体化するステップを含む、
    請求項２８に記載の方法。
31. 前記特定処置ハードウェアコンポーネントはグリッドを含み、前記フィールドジェネレータはフィールドジェネレータを通してグリッドにアクセスできるグリッドを少なくとも部分的に含む、
    請求項２８に記載の方法。
32. 前記フィールドジェネレータは、グリッドの外形について閉じた形状または開いた形状のうち一方を含むように構成されている、請求項３１に記載の方法。
33. 前記フィールドジェネレータは電磁気的（ＥＭ）フィールドジェネレータを含み、前記トラッキングデバイスはＥＭセンサを含む、請求項２８に記載の方法。
34. 前記特定処置ハードウェアはステッパーを含み、前記ステッパーは前記フィールドジェネレータに取り付けるために用いられる、請求項２８に記載の方法。
35. 前記フィールドジェネレータで少なくとも二方向のトラッキングフィールドを発生し、複数の領域で視野を同時に提供するステップをさらに有する、
    請求項２８に記載の方法。
36. 前記複数の領域は、前記関心領域と他の一領域とを含む、
    請求項３５に記載の方法。
37. 前記フィールドジェネレータで少なくとも２つのオーバーラップする領域にトラッキングフィールドを発生するステップをさらに有し、
    前記フィールドジェネレータは、少なくとも２つのオーバーラップする領域でトラッキングフィールドを発生するように構成された複数の部分を含む、
    請求項２８に記載の方法。
38. 前記少なくとも２つのオーバーラップする領域は、冗長なトラッキングデータを提供して、トラッキングデバイスを位置づけする、請求項３７に記載の方法。
    
    

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