JP2017528174A - 肺の内側のツールナビゲーションのための動的３ｄ肺マップビュー - Google Patents

Abstract

患者の肺の内側でプローブをナビゲートするための動的３次元肺マップビューを実装する方法は、ナビゲーション計画をナビゲーションシステムにロードすることであって、ナビゲーション計画は、複数のＣＴ画像から生成された３Ｄモデルで示される計画経路を含む、ことと、プローブを患者の気道の中に挿入することと、プローブの感知場所と計画経路を位置合わせすることと、ナビゲーション計画内の標的を選択することと、計画経路を示し、プローブの感知場所を示す３Ｄモデルのビューを提示することと、患者の肺の気道を通して標的に向けプローブをナビゲートすることと、プローブの感知場所に基づいて、計画経路を示す３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することと、３Ｄモデルの一部を形成するオブジェクトの少なくとも一部を除去することによって、提示されるビューを更新することとを含む。

Description

本開示は、肺疾患を伴う患者の治療に関し、より具体的には、患者の肺の内側のツールナビゲーションのための動的３Ｄ肺マップビューを実装するためのデバイス、システム、および方法に関する。

肺癌は、特に、その初期段階において診断されない場合、非常に高い死亡率を有する。全米肺検診試験は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査等の診断走査が疾患にかかるリスクにある者のための早期検出のために使用される場合、死亡率の低下が生じることを実証した。ＣＴ走査は、肺内の小病変および結節が検出され得る可能性を増加させるが、これらの病変および結節は、診断が宣告され、治療が行われることができる前に、生検および細胞学的検査をさらに要求する。

生検ならびに多くの治療を行うために、生検または治療の点までの肺内におけるツールのナビゲーションが、必要である。故に、ナビゲートするシステムおよび方法の改良が、継続的に模索されている。

本開示に従って提供されるのは、患者の肺の内側でプローブをナビゲートするための動的３次元（３Ｄ）肺マップビューを実装する方法である。

本開示のある側面では、方法は、ナビゲーション計画をナビゲーションシステムの中にロードすることであって、ナビゲーション計画は、複数のＣＴ画像から生成された３Ｄモデルにおいて示される計画された経路を含む、ことと、プローブを患者の気道の中に挿入することであって、プローブは、ナビゲーションシステムと動作可能に通信する位置センサを含む、ことと、プローブの感知された場所を計画された経路と位置合わせすることと、ナビゲーション計画内の標的を選択することと、計画された経路を示し、プローブの感知された場所を示す３Ｄモデルのビューを提示することと、患者の肺の気道を通して標的に向かってプローブをナビゲートすることと、プローブの感知された場所に基づいて、計画された経路を示す３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することと、３Ｄモデルの一部を形成するオブジェクトの少なくとも一部を除去することによって、提示されるビューを更新することとを含む。

本開示の別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、プローブが標的に接近している場合、ズームインすることを含む。

本開示のさらに別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、その中でプローブが感知され、位置特定されるべき気道の直径が所定の閾値より小さい場合、ズームインすることを含む。

本開示の別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューを気道樹分岐が最大限に広げられたビューに変更することを含む。

本開示のさらに別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、ビューをプローブの感知された場所と整列させ、プローブの場所およびプローブの前方にあるものを示すことを含む。

本開示の別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューをプローブから経路までのベクトルに直交するように変更することを含む。

本開示のさらに別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューを３Ｄモデルに関連してプローブの感知された場所に垂直であるように変更し、プローブの周囲のエリアを示すことを含む。

本開示の別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューを３Ｄモデルに関連してプローブの感知された場所の背後であるように変更し、プローブの周囲のエリアを示すことを含む。

本開示のさらに別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューをプローブの先端にあり、プローブが移動している方向に直交するように変更することを含む。

本開示の別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューをプローブから標的までのベクトルに垂直であるように変更し、標的に対するプローブの整列を示すことを含む。

本開示のさらに別の側面では、３Ｄモデルの提示されるビューを反復的に調節することは、提示されるビューを焦点の周囲で回転させ、３Ｄモデルに関連してプローブの感知された場所の３Ｄ知覚を改善することを含む。

本開示のさらなる側面では、オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって提示されるビューを更新することは、着目領域の外側にあるオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む。

本開示のなおもさらなる側面では、オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって提示されるビューを更新することは、プローブを妨害しているオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む。

本開示のさらなる側面では、オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって提示されるビューを更新することは、標的を妨害しているオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む。

本開示のなおもさらなる側面では、オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって提示されるビューを更新することは、プローブの感知された場所に関連しないオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む。

本開示のさらなる側面では、オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって提示されるビューを更新することは、ナビゲーションシステムの現在の選択された状態に関連しないオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む。

本開示の別の側面では、本方法はさらに、アラートを提示することを含む。

本開示のさらなる側面では、アラートを提示することは、プローブが胸膜に接近しているとき、アラートを提示することを含む。

本開示のなおもさらなる側面では、アラートを提示することは、プローブが大血管に接近しているとき、アラートを提示することを含む。

本開示のさらなる側面では、アラートを提示することは、プローブの感知された場所が計画された経路から外れると、アラートを提示することを含む。

本開示の上記の側面および実施形態のいずれかが、本開示の範囲から逸脱することなく組み合わせられ得る。

本開示の種々の側面および特徴は、図面を参照して本明細書に後述される。
図１は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューを作成および表示するためにー使用され得る、例示的電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システムのシステム略図を描写する。 図２は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューを作成および表示するために使用され得る、図１のＥＭＮシステムの一部を形成する、例示的ワークステーションの概略図を描写する。 図３は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューを作成するための例示的方法を図示する、フロー図である。 図４は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューの実施例を示す、図２のワークステーション上に提示され得る、ユーザインターフェースの例示的ビューを図示する。 図５は、本開示のある実施形態による、未調節３Ｄ肺マップビューの実施例を図示す。 図６は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューの実施例を図示する。 図７は、本開示のある実施形態による、動的３Ｄ肺マップビューの別の実施例を図示する。

患者の肺の内側のツールナビゲーションのための動的３Ｄ肺マップビューを実装するためのデバイス、システム、および方法が、本開示に従って提供される。位置センサが、異なるタイプのツールおよびカテーテルの中に組み込まれ、場所を追跡し、ツールのナビゲーションを補助し得る。位置センサの追跡された場所は、動的３Ｄ肺マップ上のツールの場所を視覚的に示すために使用され得る。３Ｄマップまたは２Ｄ画像ならびに計画された経路に関連する、患者の身体内の位置センサの場所は、患者の肺をナビゲートすることにおいて臨床医を補助する。しかしながら、提示されるデータの量および気道の詳細を示すための能力により、臨床医を補助し、不可欠ではないデータまたは特定のナビゲーションもしくは特定の手技に関連しない生体構造の部分に関するデータを排除するための要望がある。加えて、この詳述される解剖学的データを利用して、臨床医にある解剖学的特徴に近いことに関してアラートするための所望がある。これらのおよび他の本開示の側面は、本明細書に後述される。

本明細書に開示される動的３Ｄ肺マップビューは、電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システムによって提示され得る種々のビューのうちの１つであり、ＥＭＮシステムは、臨床医によってＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ気管支鏡検査法（登録商標）（ＥＮＢ）手技を行うために使用され得る。とりわけ、ＥＭＮシステムを使用して行われ得る、他のタスクは、標的組織への経路を計画すること、標的組織に位置付けアセンブリをナビゲートすること、ならびに標的組織に位置特定可能ガイド（ＬＧ）および／または生検ツール等の種々のツールをナビゲートすることである。

ＥＮＢ手技は、概して、少なくとも２つの段階を伴う：（１）患者の肺内またはそれに隣接して位置する標的までの経路を計画すること、（２）計画された経路に沿ってプローブを標的にナビゲートすること。これらの段階は、概して、（１）「計画」と、（２）「ナビゲーション」と称される。本明細書に説明される計画ソフトウェアの実施例は、全て、２０１３年３月１５日にＣｏｖｉｄｉｅｎ ＬＰによって出願され、「Ｐａｔｈｗａｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題され、参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１３／８３８，８０５号、第１３／８３８，９９７号、および第１３／８３９，２２４号に見出され得る。計画ソフトウェアの実施例は、「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧ ＷＩＴＨＩＮ ＴＨＥ ＬＵＮＧ」と題され、その全内容が参照することによって本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６２／０２０，２４０号に見出され得る。

計画段階に先立って、患者の肺は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査によって撮像されるが、撮像の追加の適用可能な方法は、当業者に公知であろう。ＣＴ走査中に組み立てられる画像データは、次いで、例えば、医用におけるデジタル撮像および通信（ＤＩＣＯＭ）フォーマットで記憶され得るが、追加の適用可能フォーマットは、当業者に公知であろう。ＣＴ走査画像データは、次いで、ＥＮＢ手技の計画段階中に使用されるべき計画ソフトウェアアプリケーション（「アプリケーション」）の中にロードされ得る。

アプリケーションは、ＣＴ走査画像データを使用して、患者の肺の３次元（３Ｄ）モデルを生成し得る。３Ｄモデルは、とりわけ、モデル気道樹を含み得、モデル気道樹は、患者の肺の実際の気道に対応し、患者の実際の気道樹の種々の通路、枝、および分岐を示す。加えて、３Ｄモデルは、病変、マーカー、血管、および／または胸膜の３Ｄレンダリングを含み得る。ＣＴ走査画像データは、画像データ内に含まれるギャップ、脱落、および／または他の不完全性を有し得るが、３Ｄモデルは、患者の気道の平滑な表現であり、ＣＴ走査画像データ内の任意のそのようなギャップ、脱落、および／または不完全性は、充填または補正される。以下により詳細に説明されるように、３Ｄモデルは、種々の向きで視認され得る。例えば、臨床医が、患者の気道の特定の区分を視認することを所望する場合、臨床医は、３Ｄレンダリング内に表される３Ｄモデルを視認し、患者の気道の特定の区分を回転せることおよび／またはズームインすることを行い得る。加えて、ＥＮＢ手技のナビゲーション段階中、ツールが患者の気道を通してナビゲートされている間、臨床医は、３Ｄモデルの提示されるビューをツールがナビゲートされるにつれて動的に更新されることを所望し得る。そのような動的３Ｄ肺マップビューは、以下に開示される。

ＥＮＢ手技のナビゲーション段階の開始に先立って、３Ｄモデルは、患者の実際の肺と位置合わせされる。位置合わせの潜在的方法の１つは、位置特定可能ガイドを少なくともその葉の気道の第２の分岐まで患者の肺の各葉の中にナビゲートすることを伴う。位置特定可能ガイドの位置は、この位置合わせ段階中、追跡され、３Ｄモデルは、患者の肺の実際の気道内の位置特定可能ガイドの追跡された位置に基づいて、反復的に更新される。この位置合わせプロセスは、Ｂｒｏｗｎ、他によって２０１４年７月２日に出願され、「Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ」と題された共同所有の米国仮特許出願第６２，０２０，２２０号に説明される。図１を参照すると、ＥＭＮシステム１０が、本開示に従って提供される。そのようなＥＭＮシステムのうちの１つは、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ ＬＰによって現在販売のＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ気管支鏡検査法（登録商標）システムである。図１に示されるように、ＥＭＮシステム１０は、概して、患者を支持するように構成される手術台４０と、患者の口および／または鼻を通して患者の気道の中に挿入するために構成される気管支鏡５０と、気管支鏡５０から受信されたビデオ画像を表示するために気管支鏡５０に結合される監視機器６０と、追跡モジュール７２、複数の基準センサ７４、電磁場発生器７６を含む追跡システム７０と、経路計画、標的組織の識別、標的組織へのナビゲーションを促進するために使用されるＥＭＮアプリケーション８１等のソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むワークステーション８０とを含む。

図１は、２つのタイプのカテーテルガイドアセンブリ９０、１００も描写する。両カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、ＥＭＮシステム１０とともに使用可能であり、いくつかの共通構成要素を共有する。各カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、延長された作業チャネル（ＥＷＣ）９６に接続されるハンドル９１を含む。ＥＷＣ９６は、気管支鏡５０の作業チャネルの中への設置のためにサイズを決定される。動作時、電磁（ＥＭ）センサ９４を含む位置特定可能ガイド（ＬＧ）９２が、センサ９４がＥＷＣ９６の遠位先端９３を越えて所望の距離に延びるように、ＥＷＣ９６の中に挿入され、定位置に係止される。電磁場発生器７６によって生成される電磁場内のＥＭセンサ９４、したがって、ＥＷＣ９６の遠位端の場所は、追跡モジュール７２およびワークステーション８０によって導出されることができる。カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、異なる動作機構を有するが、各々は、ＬＧ９２およびＥＷＣ９６の遠位先端９３を操縦するために回転および圧縮によって操作され得るハンドル９１を含む。カテーテルガイドアセンブリ９０は、ＳＵＰＥＲＤＩＭＥＮＳＩＯＮ（登録商標） Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｋｉｔｓの名称でＣｏｖｉｄｉｅｎ ＬＰによって現在市場化および販売されており、同様に、カテーテルガイドアセンブリ１００は、ＥＤＧＥ^ＴＭ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｋｉｔｓの名称でＣｏｖｉｄｉｅｎ ＬＰによって現在販売されており、両キットは、ハンドル９１、ＥＷＣ９６、およびＬＧ９２を含む。カテーテルガイドアセンブリ９０、１００のより詳細な説明については、Ｌａｄｔｋｏｗ、他によって２０１３年３月１５日に出願された「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＣＡＴＨＥＴＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題された共同所有の米国特許出願第１３／８３６，２０３号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）を参照されたい。

図１に図示されるように、患者は、気管支鏡５０が患者の口を通して患者の気道の中に挿入された状態で手術台４０上に横たえられて示される。気管支鏡５０は、照明源と、ビデオ撮像システム（明示的に図示せず）とを含み、気管支鏡５０のビデオ撮像システムから受信されたビデオ画像を表示するために、気管支鏡５０は、監視機器６０、例えば、ビデオディスプレイに結合される。

ＬＧ９２およびＥＷＣ９６を含む、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、気管支鏡５０の作業チャネルを通して患者の気道の中に挿入するために構成される（但し、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、代替として、気管支鏡５０を伴わずに使用され得る）。ＬＧ９２およびＥＷＣ９６は、係止機構９９を用いて互いに対して選択的に係止可能である。例えば、Ｇｉｌｂｏａによって１９９８年１２月１４日に出願され、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｉｘ−ｄｅｇｒｅｅ−ｏｆ−ｆｒｅｅｄｏｍ ｌｏｃａｔｏｒ」と題された米国特許第６，１８８，３５５号ならびに公開ＰＣＴ出願第ＷＯ００／１０４５６号および第ＷＯ０１／６７０３５号に（それらの各々の全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）開示されるものに類似する、６自由度電磁追跡システム７０、または任意の他の好適な位置付け測定システムが、ナビゲーションを行うために利用されるが、他の構成も想定される。追跡システム７０は、以下に詳述されるように、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００とともに使用し、ＥＭセンサ９４が患者の気道を通してＥＷＣ９６とともに移動するとき、ＥＭセンサ９４の位置を追跡するように構成される。

図１にさらに示されるように、電磁場発生器７６は、患者の真下に位置付けられる。電磁場発生器７６および複数の基準センサ７４は、６自由度において、各基準センサ７４の場所を導出する追跡モジュール７２と相互接続される。基準センサ７４のうちの１つ以上のものは、患者の胸部に取り付けられる。基準センサ７４の６自由度座標は、ＥＭＮアプリケーション８１を含むワークステーション８０に送信され、そこで、センサ７４は、基準の患者座標フレームを計算するために使用される。

ＬＧ９２の標的へのナビゲーションおよび除去に続きカテーテルガイドアセンブリ９０、１００の中に挿入可能である生検ツール１０２も、図１に示される。生検ツール１０２は、１つ以上の組織サンプルを標的組織から収集するために使用される。以下に詳述されるように、生検ツール１０２は、追跡システム７０との使用のためにさらに構成され、追跡システム７０は、標的組織への生検ツール１０２のナビゲーションを促進し、生検ツール１０２が組織サンプルを得るために操作されるとき、生検ツール１０２の場所を追跡する。図１では生検ツールとして示されるが、当業者は、例えば、マイクロ波焼灼ツールおよびその他を含む他のツールも同様に、本開示の範囲から逸脱することなく、生検ツール１０２のように展開および追跡され得ることを認識するであろう。

ＥＭセンサ９４は、ＬＧ９２に含まれるように上で述べられているが、ＥＭセンサ９４はまた、生検ツール１０２内に埋め込まれるかまたは組み込まれ得、生検ツール１０２が、代替として、ＬＧ９２またはＬＧ１９２の使用が要求する必要ツール交換の必要なく、ナビゲーションのために利用され得ることも想定される。種々の使用可能生検ツールは、両方とも、ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧ Ａ ＢＩＯＰＳＹ ＴＯＯＬ ＴＯ Ａ ＴＡＲＧＥＴ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＯＢＴＡＩＮＩＮＧ Ａ ＴＩＳＳＵＥ ＳＡＭＰＬＥ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥと題され、２０１３年１１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／９０６，７３２号および６１／９０６，７６２号、ならびに同一題名を有し、２０１４年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／９５５，４０７号に説明されており、それらの各々の全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれ、本明細書に説明されるように、ＥＭＮシステム１０とともに使用可能である。

手技計画中、ワークステーション８０は、患者の気道の３次元モデル（３Ｄ）モデルを生成および視認するためにコンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査画像データを利用し、３Ｄモデル上の標的組織の識別を可能にし（自動的に、半自動的に、または手動で）、標的組織への患者の気道を通した経路の選択を可能にする。３Ｄモデルは、ワークステーション８０に関連付けられたディスプレイモニタ上に、または任意の他の好適な方式で提示され得る。

ワークステーション８０を使用して、３Ｄモデルの種々のビューが、提示され得、３Ｄモデルの種々のビューは、臨床医によって操作され、標的の識別および標的にアクセスするための患者の気道を通る好適な経路の選択を促進し得る。例えば、ＥＭＮアプリケーション８１は、種々の状態で構成され、種々のビューモードにおいて３Ｄモデルを表示し得る。これらのビューモードのうちのいくつかは、以下にさらに説明されるように、動的３Ｄ肺マップビューを含み得る。各３Ｄモデルのビューに対して、３Ｄモデルが表示される角度は、ある視点に対応し得る。視点は、所定の場所および／または向きに固定され得るか、またはワークステーション８０を動作させる臨床医によって調節され得る。

３Ｄモデルは、得られた組織サンプルに関する日付、時間、および他の識別情報を含む、以前の生検が行われた場所のマークも示し得る。これらのマークはまた、経路が計画されることができる標的として選択され得る。選択されると、経路は、ナビゲーション手技中の使用のめに保存される。

手技計画に続いて、手技が、行われ得、ＥＭセンサ９４は、追跡システム７０とともに、ＥＭセンサ９４が手技計画段階中に計画された経路に従って患者の気道を通して前進させられるとき、ＥＭセンサ９４（したがって、ＥＷＣまたはツール１０２の遠位端）の追跡を可能にする。

ここで図２に目を向けると、ワークステーション８０のシステム略図が、示される。ワークステーション８０は、メモリ２０２、プロセッサ２０４、ディスプレイ２０６、ネットワークインターフェース２０８、入力デバイス２１０、および／または出力モジュール２１２を含み得る。メモリ２０２は、ＥＭＮアプリケーション８１および／またはＣＴデータ２１４を記憶し得る。ＥＭＮアプリケーション８１は、プロセッサ２０４によって実行されると、ディスプレイ２０６をユーザインターフェース２１６に提示させ得る。ＥＭＮアプリケーション８１は、ＥＭセンサ９４の感知された位置と計画段階において展開された画像および計画データとの間のインターフェースを提供する。

ここで図３を参照すると、ＥＭＮアプリケーション８１の中に組み込まれ得る、側面が示される。具体的には、図３は、動的３Ｄ肺マップビューを作成する例示的方法のフロー図を描写する。ＥＮＢ手技中、この例示的方法は、臨床医がＥＭＮアプリケーション８１ユーザインターフェース４００内の動的３Ｄ肺マップビューボタン４０２を選択すると、開始され得る。代替として、ボタン４０２は、臨床医が複数の利用可能なビューの中から動的３Ｄ肺マップビューを選択し得るドロップダウンメニューであり得る。ステップＳ３０２から開始して、３Ｄモデルが表示される視点が、患者の肺の内側でツールの追跡された場所に関連して自動的に調節され得る（図４−７におけるプローブ４０６として描写される）。視点の調節は、３Ｄモデルに関連して視点を移動させること、および／または３Ｄモデルをズームし、３Ｄモデルのより拡大された画像を表示することを含み得る。以下の図６に示されるように、未調節３Ｄ肺マップビュー（図５）は、プローブ４０６の位置が標的５１０および周囲気道５１２の位置に関連してより鮮明に示されるように、調節される。視点は、プローブ４０６がナビゲートされている方向に従って、および／または、プローブ４０６の先端と標的５１０との間のベクトルに直交するように、もしくは経路４０８に関連してさらに調節され得る（デジタルプローブ４０６の先端から標的５１０まで延びるベクトル６１４に直交する視点から３Ｄモデルを描写する図６および７に示されるように）。視点は、プローブ４０６が所定の閾値未満の直径を有する標的５１０または気道に接近する場合、ズームインすることによってさらに調節され得る。ある実施形態では、好ましい視点は、３Ｄモデルの表示されるビューが最大限に広げられるように、デジタルプローブ４０６の周囲の気道樹の分岐を示すようなものであり、すなわち、重複する枝が可能な限り少ない、気道樹を示す方向からの視点であり得る。ある実施形態では、視点は、臨床医に、周囲オブジェクトに関連してプローブ４０６の位置のより鮮明な理解を提供するために、３Ｄモデルに関連しでプローブ４０６の上方に、または３Ｄモデルに関連してプローブ４０６の背後にあるように移動させられ得る。そのような実施形態では、動的３Ｄ肺マップビューは、図７に示されるように、ツールの正面およびその周囲の３Ｄモデルのエリアを示し得る。別の実施形態では、視点は、ＥＭＮアプリケーション８１によって提示されるビューがデジタルプローブ４０６の先端から前方を見ているように、移動させられ得る。

次に、ステップＳ３０４では、ＥＭＮアプリケーション８１は、任意のオブジェクトが、現在の視点から見えているが、現在のナビゲーション手技のための着目領域の外側にあるかどうかを決定する。一例は、経路が位置する領域の外側（現在の手技のために使用されない、患者の肺の他の葉内または気道樹４０４の他の枝に沿う等）にある他の標的または患者の生理学の一部（血管および心臓等）であり得る。ＥＭＮアプリケーション８１が、そのようなオブジェクトが見えていることを決定する場合、それらのオブジェクトは、図７によって以下に示されるように、ステップＳ３０６において、ビューから除去され得る。

その後、またはＥＭＮアプリケーション８１がそのようなオブジェクトがビュー内に存在しないと決定する場合、処理は、ステップＳ３０８に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、デジタルプローブ４０６および／または標的５１０のビューを妨害しているオブジェクトが存在するかどうかを決定する。例えば、視点の角度に応じて、計画された経路の一部を形成しない周囲気道が、視線内および視点とプローブ４０６または標的５１０との間にあり得る。ＥＭＮアプリケーション８１が、そのようなオブジェクトがプローブ４０６または標的５１０のビューを妨害していると決定する場合、それらのオブジェクトは、図７によって以下に示されるように、ステップＳ３１０において、ビューから除去され得る。

その後、またはＥＭＮアプリケーション８１が、そのようなオブジェクトがビュー内に存在しないと決定する場合、処理は、ステップＳ３１２に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、プローブ４０６の位置、現在のナビゲーション手技において使用されているツールのタイプ、またはＥＭＮアプリケーション８１の選択された状態に関連しない、ビュー内で見えている任意のオブジェクトが存在するかどうかを決定する。例えば、異なる標的場所における以前の生検の場所を示すマーカーが、図７によって以下に示されるように、視点からの視認角度内にあり得るが、それらは、現在の手技に関連しない。別の例は、現在のナビゲーション計画の一部であるが、最初に訪問されなければならない少なくとも１つの他の標的５１０を有する標的７２２であり得る。そのような標的７２２は、標的５１０が訪問され、必要手技が行われると、見えるようにまたは「隠されていない状態」になり得る。ＥＭＮアプリケーション８１が、そのようなオブジェクトがビュー内にあると決定する場合、それらのオブジェクトは、ステップＳ３１４において、ビューから除去され得る。

その後、またはＥＭＮアプリケーション８１が、そのようなオブジェクトがビュー内に存在しないと決定する場合、処理は、ステップＳ３１６に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、デジタルプローブ４０６、したがって、センサ９４が、患者の肺の胸膜境界に接近しているかどうかを決定する。ＥＭＮアプリケーション８１は、センサ９４が、例えば、センサ９４と胸膜との間の距離、センサ９４と胸膜との間の角度、センサ９４が移動している速度、および／または任意のそれらの組み合わせに基づいて、患者の肺の胸膜境界に接近していることを決定し得る。決定は、ナビゲーションエラーの既知または推定の率にさらに基づき得る。センサ９４が胸膜に近い場合、患者への気胸等の傷害の増加したリスクがあり、臨床医は、さらに注意して進めるために、それを認識することを欲し得る。したがって、ＥＭＮアプリケーション８１が、センサ９４が胸膜に近いことを決定する場合、ＥＭＮアプリケーション８１は、ステップＳ３１８において、アラートを臨床医に提示し得る。ＥＭＮアプリケーション８１は、センサ９４が胸膜に接近しているかどうかを決定するとき、既知または推定されたナビゲーションエラーも考慮し得る。

その後、またはＥＭＮアプリケーション８１が、センサ９４が胸膜に接近していないと決定する場合、処理は、ステップＳ３２０に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、センサ９４が１つ以上の大血管に接近しているかどうかを決定する。胸膜と同様に、センサ９４が、特に、生検またはマイクロ波焼灼ツール等のツール１０２が展開されている、大血管に近い場合、患者への傷害の増加したリスクがあり、臨床医は、さらに注意して進めるために、センサ９４が大血管に近接していることを認識することを欲し得る。したがって、ＥＭＮアプリケーション８１が、センサ９４が大血管に近いことを決定する場合、ＥＭＮアプリケーション８１は、ステップＳ３２２において、アラートを臨床医に提示し得る。加えて、胸膜と同様に、ＥＭＮアプリケーション８１は、センサ９４が大血管に接近しているかどうかを決定する場合、既知または推定ナビゲーションエラーを考慮し得る。

その後、またはＥＭＮアプリケーション８１が、センサ９４が任意の大血管に接近していないと決定する場合、処理は、ステップＳ３２４に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、プローブ４０６が標的に到着したかどうかを決定する。ＥＭＮアプリケーション８１が、プローブ４０６が標的に到着していないと決定する場合、処理は、ステップＳ３０２に戻る。このように、動的３Ｄ肺マップビューは、ナビゲーション手技の間、継続的に更新および／または調節される。ＥＭＮアプリケーション８１が、デジタルプローブ４０６が標的に到着したと決定する場合、処理は、ステップＳ３２６に進み、ＥＭＮアプリケーション８１は、訪問されるべきさらなる標的が存在するかどうかを決定する。ＥＭＮアプリケーション８１が、訪問されるべきさらなる標的が存在しないと決定する場合、処理は、終了する。そうでなければ、処理は、ステップＳ３０２に戻る。

図４は、３Ｄモデルの例示的ビューを示すワークステーション８０によって提示され得る例示的ユーザインターフェースを図示する。ユーザインターフェース（ＵＩ）４００は、動的３Ｄ肺マップビューを選択および／または有効にするために使用され得るボタン４０２を含む。ＵＩ ４００は、気道樹４０４、デジタルプローブ４０６、および経路４０８をさらに示す。

図５は、ＵＩ ４００を用いてＥＭＮアプリケーション８１によって提示され得る未調節３Ｄ肺マップビューの例を図示する。未調節３Ｄ肺マップビューは、患者の気道内のセンサ９４の場所に対応する３Ｄモデル内のプローブ４０６を示す。肺の気道樹４０４、経路４０８、標的５１０、周囲気道５１２、および胸膜５１４も、未調節３Ｄ肺マップビューによって示される。未調節３Ｄ肺マップビューは、手動で調節され得る。

図６は、ＥＭＮアプリケーション８１によって提示され得る動的３Ｄ肺マップビューの例示的ビューを図示する。例示的動的３Ｄ肺マップビューは、図５の未調節３Ｄ肺マップビューと同一プローブ４０６および標的５１０を示す。しかしながら、動的３Ｄ肺マップビューは、３Ｄモデルをズームし、標的５１０に関連してプローブ４０６の位置を示すことによって、調節されている。動的３Ｄ肺マップビューはさらに、プローブ４０６の先端またはデジタルプローブ４０６から標的５１０までのベクトル６１４と整列させられ、経路４０８および周囲気道５１２が鮮明に見られ得るように位置付けられている。線６１４は、標的５１０と交差するデジタルプローブ４０６の先端からの視線を示す。

図７は、本開示のある実施形態による、オブジェクトが、隠されたまたは「ゴースト化」され、現在の手技と関連する３Ｄモデルのオブジェクトおよび構成要素をより鮮明に示す、例示的動的３Ｄ肺マップビューを図示する。オブジェクトを隠すことまたは「ゴースト化」することは、そのようなオブジェクトを表示される３Ｄ肺マップから完全に除去することを伴うことも、そのようなオブジェクトが隠されず、例えば、より高いレベルの透明度を伴ってオブジェクトと異なる方法で示されることもある。例示的動的３Ｄ肺マップビューは、図４−６を参照して上で説明されたような気道樹４０４と、プローブ４０６と、経路４０８と、標的５１０と、周囲気道５１２と、ベクトル６１４とを含む。

例示的動的３Ｄ肺マップビューは、図３のステップＳ３０４に関して上で説明したような、着目領域の外側に位置するので隠されていた追加の標的７１８をさらに示す。実施例動的３Ｄ肺マップビューは、図３のステップＳ３０８に関して上で説明したような、経路４０８および標的５１０と重複し、したがって、経路４０８および標的５１０のビューを妨害する気道樹４０４の枝７２０が隠されていたことを示す。加えて、例示的動的３Ｄ肺マップビューは、図３のステップＳ３１２に関して上で説明したような、着目領域内にあるが現在の手技に関連しない標的７２２が隠されていたことを示す。標的７２２は、例えば、ツールが現在の手技の間にナビゲートされるであろう現在の経路上の後続標的であり得、それは、少なくとも１つの他の標的５１０が最初に遭遇されなければならないので、手技にまだ関連しない。現在の経路は、２つ以上の部分、すなわち、現在の標的５１０にナビゲートされるべき経路の部分を表す第１の部分４０８と、訪問されるべき次の標的７２２につながる経路の部分を表す追加の部分７０８とに分割され得る。動的３Ｄ肺マップビューは、マーカー７２４等の他のオブジェクトが、現在の手技に関連しないので、隠されていることも示す。マーカー７２４は、例えば、以前の生検が行われた場所を示すマーカーであり得る。

ＥＮＢ手技中、前述の動的３Ｄ肺マップビューを使用することによって、臨床医は、ツール、したがって、センサ９４が患者の気道を通して移動させられるとき、調節された３Ｄモデルの継続的に更新されるビューを提示され得る。動的３Ｄ肺マップビューは、臨床医に、デジタルプローブ４０６を鮮明に示す視点からの３Ｄモデルのビューを提示し、デジタルプローブ４０６、気道樹４０４、標的５１０、および／または行われているＥＮＢ手技に関連する他のオブジェクトを妨害し得るオブジェクトを除去する。

デバイス、そのようなデバイスを組み込むシステム、およびそれを使用する方法の詳細な実施形態が、本明細書に説明された。しかしながら、これらの詳細な実施形態は、単に、種々の形態で具現化され得る本開示の実施例である。したがって、本明細書に開示される特定の構造および機能詳細は、限定としてではなく、単に、請求項の基礎として、かつ当業者が本開示を適切に詳細な構造内で種々に採用することを可能にするための代表的基礎として解釈されるべきである。前述の実施形態は、患者の気道の気管支鏡検査法の観点から説明されるが、当業者は、同一または類似デバイス、システム、および方法が、例えば、血管、リンパ管、および／または胃腸ネットワーク等の他の管腔ネットワーク内でも同様に、使用され得ることを認識するであろう。

図２に関連して上で説明されたメモリ２０２に関して、メモリ２０２は、プロセッサ２０４によって実行可能であり、ワークステーション８０の動作を制御するデータおよび／またはソフトウェアを記憶するための任意の非一過性コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含み得る。ある実施形態では、メモリ２０２は、フラッシュメモリチップ等の１つ以上の固体記憶デバイスを含み得る。代替として、または１つ以上の固体記憶デバイスに加え、メモリ２０２は、大容量記憶コントローラ（図示せず）および通信バス（図示せず）を通してプロセッサ２０４に接続される１つ以上の大容量記憶デバイスを含み得る。本明細書に含まれるコンピュータ読み取り可能な媒体の説明は、固体記憶を指すが、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、プロセッサ２０４によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であることができることが当業者によって理解されるはずである。すなわち、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータ等の情報の記憶のための任意の方法または技術に実装される、非一過性、揮発性および不揮発性、取り外し可能な媒体および非取り外し可能な媒体を含む。例えば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他の固体状態メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙまたは他の光学記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶デバイス、もしくは所望の情報を記憶するために使用され得、かつワークステーション８０によってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含む。

ネットワークインターフェース２０８は、有線ネットワークおよび／または無線ネットワークから成るローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線モバイルネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、および／またはインターネット等のネットワークに接続するように構成され得る。入力デバイス２１０は、例えば、マウス、キーボード、フットペダル、タッチスクリーン、および／または音声インターフェース等、ユーザがワークステーション８０と相互作用し得る、任意のデバイスであり得る。出力モジュール２１２は、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、または当業者に公知の任意の他の類似接続ポート等の任意の接続ポートまたはバスを含み得る。

ＥＮＢ手技の計画またはナビゲーション段階のいずれかにおいて使用可能な画像およびデータ発生、管理、ならびに操作のさらなる側面は、Ｂｒｏｗｎによって２０１４年７月２日に出願され、「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍａｒｋｉｎｇ Ｂｉｏｐｓｙ Ｌｏｃａｔｉｏｎ」と題された共同所有の米国仮特許出願第６２，０２０，１７７号、Ｋｅｈａｔｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２３８号、Ｇｒｅｅｎｂｕｒｇによって２０１４年７月２日に出願され、「Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＣＴ Ｓｃａｎｓ ｏｆ Ｐａｔｉｅｎｔ Ｌｕｎｇｓ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２４２号、Ｋｌｅｉｎ、他によって２０１４年７月２日に出願され、「Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ＣＴ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２４５号、Ｍｅｒｌｅｔによって２０１４年７月２日に出願され、「Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｐｏｓｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２５０号、Ｍａｒｋｏｖ、他によって２０１４年７月２日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｕｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２６１号、およびＬａｃｈｍａｎｏｖｉｃｈ、他によって２０１４年７月２日に出願され、「Ｃｏｎｅ Ｖｉｅｗ−Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｗｈｉｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ ｉｎ ３Ｄ」と題された米国仮特許出願第６２，０２０，２５８号により完全に説明され、これらの全内容は全て、参照することによって本明細書に組み込まれる。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されるが、本開示は、それに限定されることを意図するものではなく、本開示は、当該分野が許容するであろう広範な範囲であり、明細書も同様に読まれることが意図される。したがって、前述の説明は、限定としてではなく、単に、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付の請求項の範囲および精神内において他の修正も想起するであろう。

Claims (20)

1. 患者の肺の内側でプローブをナビゲートするための動的３次元（３Ｄ）肺マップビューを実装する方法であって、前記方法は、
   ナビゲーション計画をナビゲーションシステムの中にロードすることであって、前記ナビゲーション計画は、複数のＣＴ画像から生成された３Ｄモデルにおいて示される計画された経路を含む、ことと、
   前記プローブを患者の気道の中に挿入することであって、前記プローブは、前記ナビゲーションシステムと動作可能に通信する位置センサを含む、ことと、
   前記プローブの感知された場所を前記計画された経路と位置合わせすることと、
   前記ナビゲーション計画内の標的を選択することと、
   前記計画された経路を示し、前記プローブの前記感知された場所を示す前記３Ｄモデルのビューを提示することと、
   前記患者の肺の気道を通して前記標的に向かって前記プローブをナビゲートすることと、
   前記プローブの前記感知された場所に基づいて、前記計画された経路を示す前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することと、
   前記３Ｄモデルの一部を形成するオブジェクトの少なくとも一部を除去することによって、前記提示されるビューを更新することと
   を含む、方法。
2. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記プローブが前記標的に接近している場合、ズームインすることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、その中で前記プローブが感知され、位置特定されるべき気道の直径が所定の閾値より小さい場合、ズームインすることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを気道樹分岐が最大限に広げられたビューに変更することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記ビューを前記プローブの感知された場所と整列させ、前記プローブの場所および前記プローブの前方にあるものを示すことを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを前記プローブから前記経路までのベクトルに直交するように変更することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを前記３Ｄモデルに関連して前記プローブの感知された場所に垂直であるように変更し、前記プローブの周囲のエリアを示すことを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを前記３Ｄモデルに関連して前記プローブの感知された場所の背後であるように変更し、前記プローブの周囲のエリアを示すことを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを前記プローブの先端にあり、前記プローブが移動している方向に直交するように変更することを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを前記プローブから前記標的までのベクトルに垂直であるように変更し、前記標的に対する前記プローブの整列を示すことを含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記３Ｄモデルの前記提示されるビューを反復的に調節することは、前記提示されるビューを焦点の周囲で回転させ、前記３Ｄモデルに関連して前記プローブの前記感知された場所の３Ｄ知覚を改善することを含む、請求項１に記載の方法。
12. オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって前記提示されるビューを更新することは、着目領域の外側にあるオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
13. オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって前記提示されるビューを更新することは、前記プローブを妨害しているオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
14. オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって前記提示されるビューを更新することは、前記標的を妨害しているオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
15. オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって前記提示されるビューを更新することは、前記プローブの前記感知された場所に関連しないオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
16. オブジェクトの少なくとも一部を除去することによって前記提示されるビューを更新することは、前記ナビゲーションシステムの現在の選択された状態に関連しないオブジェクトの少なくとも一部を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
17. アラートを提示することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
18. アラートを提示することは、前記プローブが胸膜に接近しているとき、アラートを提示することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. アラートを提示することは、前記プローブが大血管に接近しているとき、アラートを提示することを含む、請求項１７に記載の方法。
20. アラートを提示することは、前記プローブの感知された場所が前記計画された経路から外れると、アラートを提示することを含む、請求項１に記載の方法。