JP2017532078A - 治療手技を計画するシステムおよび方法 - Google Patents

治療手技を計画するシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

標的を含むCT画像データから生成される、3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示する治療ゾーン設定表示を含む、外科的手技を計画するためのシステムおよび方法。治療ゾーン設定表示は、治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカを提示し、受信されたユーザ入力に応答して治療ゾーンマーカを調節するように構成される。システムおよび方法はさらに、3D再構成から導出される3D体積、および3D体積で描写される構造に対する治療ゾーンマーカの3D表現を提示する、体積表示を含む。

Description

(関連出願への相互参照)
本出願は、2014年8月11日に出願された米国仮特許出願第62/035,863号および2014年8月11日に出願された米国仮特許出願第62/035,851号に基づく利益および優先権を主張しており、これら仮出願の各々の全体の内容は、本明細書中に参考として援用される。
(背景)
(1.技術分野)
本開示は、治療手技を計画するためのシステムおよび方法に関する。
(2.関連技術の論議)
治療手技を計画するとき、臨床医は、多くの場合、X線データ、コンピュータ断層撮影(CT)スキャンデータ、磁気共鳴画像(MRI)データ、または臨床医が患者の内部生体構造を視認することを可能にする他の画像データを含む、患者データに依拠する。臨床医は、着目標的を識別するように、および外科的手技のための着目標的にアクセスするための方策を開発するように、患者データを利用する。
診断ツールとしてのCT画像の使用は、日常的になっており、CT結果は、多くの場合、病変、腫瘍、または他の類似着目標的のサイズおよび場所に関して臨床医に利用可能な主要情報源である。本情報は、生検または切除手技等の手術手技を計画するために臨床医によって使用されるが、典型的には、手技を開始することに先立って、施術者の能力の限りにおいて記憶されなければならない、「オフライン」情報として利用可能であるにすぎない。CT画像は、典型的には、軸、冠状、および矢状方向のそれぞれにおいてスライスで患者をデジタル撮像することによって取得される。臨床医は、標的を識別し、または場所を特定しようとするときに、各方向からスライス毎にCT画像データを再検討する。しかしながら、多くの場合、臨床医が、それらの未加工形態のX線、CT画像、またはMRIに基づいて外科的切除手技を効果的に計画することは困難である。
(要旨)
治療手技を計画するためのシステムおよび方法が提供される。
本開示の側面では、メモリおよび少なくとも1つのプロセッサを含む、コンピュータデバイスと、プロセッサによって実行されたときに、治療手技の計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、メモリに記憶されたプログラムとを含む、治療手技を計画するためのシステムが開示される。ユーザインターフェースは、患者のCT画像データから生成される3D再構成のスライスを提示する、標的選択表示を含む。標的選択表示は、受信されたユーザ入力に応答して、提示されたスライスから少なくとも1つの標的解剖学的特徴を選択するように構成される。ユーザインターフェースはさらに、標的解剖学的特徴を含む3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示する、治療ゾーン設定表示を含む。治療ゾーン設定表示はさらに、治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカを提示する。治療ゾーン設定表示は、受信されたユーザ入力に応答して治療ゾーンマーカを調節するように構成される。ユーザインターフェースはさらに、受信されたユーザ入力に応答して、治療ゾーンへのアクセス経路を設定するように構成される、アクセス経路設定表示と、治療ゾーンおよびアクセス経路の3次元モデルを提示するように構成される、再検討表示とを含む。
本開示の別の側面では、治療ゾーン設定表示、アクセス経路設定表示、および再検討表示のうちの1つまたはそれを上回るものは、別個に提示される。
本開示のさらなる側面では、治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法は、治療ゾーンのサイズを調節するように、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である。
本開示のさらなる側面では、治療ゾーン設定表示は、3D再構成の軸方向スライス、3D再構成の冠状スライス、および3D再構成の矢状スライスのそれぞれを提示する。本開示の側面では、軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの1つにおける、受信されたユーザ入力に応答した治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法の調節は、軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの少なくとも1つの他方において、治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法を調節する。
本開示のさらに別の側面では、治療ゾーン設定表示はさらに、少なくとも1つの治療パラメータ値を提示する。少なくとも1つの治療パラメータ値は、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である。
本開示のさらなる側面では、少なくとも1つの治療パラメータ値は、電力設定、持続時間設定、器具タイプ、および治療ゾーンのサイズから成る群から選択される。
本開示の別の側面では、少なくとも1つの治療パラメータ値を調節することは、少なくとも1つの他の治療パラメータ値を自動的に調節する。
本開示の側面では、治療ゾーンは、3次元治療体積として3次元モデルで提示される。
本開示の側面では、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、患者のCT画像データをインポートするステップ、CT画像データから3D再構成を生成するステップ、3D再構成のスライスを提示するステップ、受信されたユーザ入力に応答して、3D再構成のスライスから標的解剖学的特徴を選択するステップ、標的解剖学的特徴を含む3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示するステップと、3D再構成の提示された少なくとも1つのスライス上で治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカを提示するステップとを含む、受信されたユーザ入力に応答して治療ゾーンを設定するステップ、受信されたユーザ入力に応答して、治療ゾーンへのアクセス経路を設定するステップ、ならびに治療ゾーンおよびアクセス経路を含む3次元モデルを提示するステップを行わせる、プログラムで符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体が開示される。
本開示の別の側面では、治療ゾーンの設定は、治療ゾーンのサイズを調節するように、治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法を調節することを含む。
本開示のさらに別の側面では、治療ゾーンマーカは、3D再構成の軸方向スライス、3D再構成の冠状スライス、および3D再構成の矢状スライスのそれぞれで提示される。本開示のさらなる側面では、軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの1つにおける治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法の調節は、軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの少なくとも1つの他方において、治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法を自動的に調節する。
本開示の別の側面では、治療ゾーンを設定するステップはさらに、少なくとも1つの治療パラメータ値を提示することと、少なくとも1つの治療パラメータ値を調節することとを含む。
本開示のさらなる側面では、少なくとも1つの治療パラメータ値は、電力設定、持続時間設定、器具タイプ、および治療ゾーンのサイズから成る群から選択される。
本開示のその上さらなる側面では、少なくとも1つの治療パラメータ値を調節することは、少なくとも1つの他の治療パラメータ値を自動的に調節する。
本開示の別の側面では、治療ゾーンは、3次元治療体積として3次元モデルで提示される。
本開示の側面では、治療手技を計画するためのシステムが開示される。本システムは、メモリおよび少なくとも1つのプロセッサを有する、コンピュータデバイスと、プロセッサによって実行されたときに、治療手技の計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、メモリに記憶されたプログラムとを含む。ユーザインターフェースは、標的を含むCT画像データから生成される、3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示する、治療ゾーン設定表示を含む。治療ゾーン設定表示はさらに、治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカを提示し、受信されたユーザ入力に応答して治療ゾーンマーカを調節するように構成される。ユーザインターフェースはさらに、3D再構成から導出される3D体積、および3D体積で描写される構造に対する治療ゾーンマーカの3D表現を提示する、体積表示を含む。
本開示の別の側面では、体積表示内の治療ゾーンマーカの3D表現は、ワイヤフレームである。
本開示のさらに別の側面では、3D体積は、標的、標的マーカ、治療ゾーンマーカ、または器具の遠位部分のうちの1つを中心とする。
本開示の側面では、3D体積は、受信されたユーザ入力に応答して回転可能である。
本開示のさらなる側面では、3D体積は、立方形、長方形、ピラミッド形、および球形から成る群から選択される形状を有する。
本開示の別の側面では、治療ゾーン設定表示の少なくとも1つのスライスは、器具の表現を含む。本開示のさらなる側面では、器具の表現の配向および位置は、治療ゾーン設定表示内の治療ゾーンマーカの配向および位置を調節するように、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である。
本開示のその上さらなる側面では、体積表示は、器具の3D表現を提示する。本開示の側面では、治療ゾーン設定表示内の受信されたユーザ入力に応答した器具の表現の配向および位置の調節はまた、器具の3D表現の対応する配向および位置、ならびに体積表示内の3D治療ゾーンマーカの配向および位置も調節する。
本開示の別の側面では、治療ゾーン設定表示の少なくとも1つのスライス内の器具の表現は、その上に摺動可能に配置された深度マーカであって、受信されたユーザ入力に応答して、器具の挿入の深度を設定するように摺動可能である、深度マーカを含む。
本開示の側面では、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに、標的を含むCT画像データから生成される、3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示するステップ、3D再構成の提示された少なくとも1つのスライス上で治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカを提示するステップ、3D再構成から導出される3D体積を提示するステップ、および3D体積で描写される構造に対する治療ゾーンマーカの3D表現を提示するステップを行わせる、プログラムで符号化される、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体が開示される。
本開示の別の側面では、治療ゾーンマーカの3D表現は、ワイヤフレームである。
本開示のさらに別の側面では、3D体積は、標的、標的マーカ、治療ゾーンマーカ、または器具の遠位部分のうちの1つを中心とする。
本開示の側面では、コンピュータプログラムはさらに、受信されたユーザ入力に応答して、プロセッサに3D体積を回転させる。
本開示のさらなる側面では、3D体積は、立方形、長方形、ピラミッド形、および球形から成る群から選択される形状を有する。
本開示の別の側面では、コンピュータプログラムは、プロセッサに、3D再構成の少なくとも1つのスライス内で器具の表現を提示させ、受信されたユーザ入力に応答して、器具の表現の配向および位置を調節させ、器具の表現の配向および位置の調節に応答して、3D再構成の少なくとも1つのスライス内で治療ゾーンマーカの配向および位置を調節させる。
本開示のさらなる側面では、コンピュータプログラムは、プロセッサに、3D体積で描写される構造に対する器具の3D表現を提示させ、器具の表現の配向および位置ならびに3D再構成の少なくとも1つのスライス内の治療ゾーンマーカの配向および位置の調節に応答して、器具の3D表現ならびに治療ゾーンマーカの3D表現の配向および位置を調節させる。
本開示の上記の側面および実施形態のうちのいずれかは、本開示の範囲から逸脱することなく、組み合わせられてもよい。
本開示されるシステムおよび方法の目的ならびに特徴は、添付図面を参照して、その種々の実施形態の説明が読まれるときに、当業者に明白となるであろう。
図1は、本開示の例証的実施形態による、治療計画のためのコンピュータデバイスの概略図である。 図2は、本開示の実施形態による、治療計画の方法を例証するフローチャートである。 図3Aは、本開示の実施形態による、患者データの選択のための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図3Bは、選択された患者のCT画像データを提示する、図3Aのユーザインターフェースの説明図である。 図4Aは、本開示の実施形態による、標的を選択して追加するための軸方向像CTスライスを含む表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図4Bは、軸方向像CT内に標的を含む着目領域を図示する、図4Aのユーザインターフェースの説明図である。 図4Cは、着目領域の説明図を含む、冠状像CTスライスを提示する、図4Bのユーザインターフェースの説明図である。 図5Aは、本開示の実施形態による、追加された標的の標的詳細を編集するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図5Bは、追加された標的なサイズにされた標的マーカを図示する、図5Aのユーザインターフェースの説明図である。 図6Aは、本開示の実施形態による、治療ゾーン詳細を編集するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図6Bは、標的に対して定寸された治療ゾーンマーカを図示する、図6Aのユーザインターフェースの説明図である。 図6Cは、本開示の実施形態による、治療ゾーン詳細を編集するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図7は、本開示の実施形態による、標的への進入経路を設定するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図8は、本開示の実施形態による、治療計画の3Dモデルを再検討するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図9は、3Dモデルを覆ってレンダリングされた患者の皮膚の表現を図示する、図8のユーザインターフェースの説明図である。 図10は、本開示の実施形態による、3Dモデルでレンダリングされた患者の肺の表現を図示し、進入経路に沿って位置付けられた器具の表現を含む、表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図11は、本開示の実施形態による、3Dモデルを覆ってレンダリングされた患者の皮膚の表現を図示し、着目領域中で剥離または除去された皮膚片を含む、表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図12は、本開示の実施形態による、表示内に提示された3D再構成のスライスの表示パラメータを調節するためのツールボックスを含む、表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。 図13は、本開示の実施形態による、術前治療計画を術後CT画像データと比較するための表示を提示する、ユーザインターフェースの説明図である。
本開示は、外科的治療計画のためのシステムおよび方法を提供する。本システムは、標的識別および選択、標的定寸、治療ゾーン定寸、進入点および経路選択、ならびに治療計画再検討のプロセスを通した、初期患者選択からの治療計画の合理化方法を臨床医に提示する。本システムはまた、行われた外科的治療手技の成果を査定するように、術前および術後CT画像データを比較して対比する能力も臨床医に提示する。
本開示は、具体的な例証的実施形態に関して説明されるであろうが、本開示の精神から逸脱することなく、種々の修正、再配列、および置換が行われ得ることが、当業者に容易に明白となるであろう。本開示の範囲は、それに添付された請求項によって定義される。
ここで図1を参照すると、本開示は、概して、ディスプレイ102、メモリ104、1つまたはそれを上回るプロセッサ106、および/または典型的にコンピュータデバイスで見出されるタイプの他の構成要を有する、例えば、ラップトップ、デスクトップ、タブレット、もしくは他の類似デバイス等のコンピュータデバイス100を含む、治療計画システム10を対象とする。ディスプレイ102は、ディスプレイ102が入力および出力デバイスの両方としての機能を果たすことを可能にする、タッチセンサ式および/または音声起動型であり得る。代替として、キーボード(図示せず)、マウス(図示せず)、または他のデータ入力デバイスが採用されてもよい。
メモリ104は、プロセッサ106によって実行可能であり、コンピュータデバイス100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可読記憶媒体を含む。実施形態では、メモリ104は、フラッシュメモリチップ等の1つまたはそれを上回るソリッドステート記憶デバイスを含んでもよい。代替として、もしくは1つまたはそれを上回るソリッドステート記憶デバイスに加えて、メモリ104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106に接続される、1つまたはそれを上回る大容量記憶デバイスを含んでもよい。本明細書に含有されるコンピュータ可読媒体の説明は、ソリッドステート記憶装置を指すが、コンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサ106によってアクセスされることができる任意の利用可能な媒体であり得ることが、当業者によって理解されるべきである。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、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もしくは技術で実装される、非一過性、揮発性および不揮発性、可撤性および非可撤性媒体を含む。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、または他のソリッドステートメモリ技術、CD−ROM、DVD、Blu−Ray、または他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、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ることができ、コンピュータデバイス100によってアクセスされることができる、任意の他の媒体を含む。
コンピュータデバイス100はまた、他のソースへのデータの伝送およびそこからの受信のための有線または無線接続を介して、分散ネットワークもしくはインターネットに接続される、ネットワークモジュール108を含んでもよい。例えば、コンピュータデバイス100は、外科的切除計画中に使用するために、サーバ、例えば、病院サーバ、インターネットサーバ、または他の類似サーバから、患者のコンピュータ断層撮影(CT)画像データを受信してもよい。患者CT画像データはまた、可撤性メモリ104を介してコンピュータデバイス100に提供されてもよい。
治療計画モジュール200は、メモリ104に記憶され、コンピュータデバイス100のプロセッサによって実行される、ソフトウェアプログラムを含む。以下でさらに詳細に説明されるように、治療計画モジュール200は、標的を識別し、標的を定寸し、治療ゾーンを定寸し、外科的手技中の以降の使用のために標的へのアクセス経路を判定する一連のステップを通して、臨床医を誘導する。外科的治療計画が行われ得る、外科的手技のいくつかの例は、切除手技、生検手技、ビデオ補助下胸部手術(VATS)、開胸手術、腹腔鏡手術、または外科的手技の視覚化および計画から利益を享受し得る任意の他のタイプの手術を含む。治療計画モジュール200は、例えば、ディスプレイ102上で、視覚的双方向特徴を臨床医に提示するため、および、例えば、ユーザ入力デバイスを介して、臨床医入力を受信するためのユーザインターフェースを生成する、ユーザインターフェースモジュール202と通信する。例えば、ユーザインターフェースモジュール202は、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を生成し、臨床医による視認のためにGUIをディスプレイ102に出力してもよい。
本明細書で使用されるように、「臨床医」という用語は、本明細書に説明される実施形態の使用を伴う医療手技を計画する、行う、監視する、および/または管理することに関与する、任意の医療従事者(すなわち、医師、外科医、看護師、または同等物)もしくは治療計画システム10の他のユーザを指す。
本明細書で使用されるように、「表示」という用語は、ユーザインターフェースモジュール202によってディスプレイ102上に投影され、またはそこに出力され得る、任意の画面、画像、オーバーレイ、ユーザインターフェース、ウィンドウ、もしくはそれらの組み合わせを指す。
図2は、治療計画モジュール200およびユーザインターフェースモジュール202を使用する、治療計画の例示的方法を描写する。治療計画モジュール200を開始すると、ユーザインターフェースモジュール202は、臨床医に表示210を提示する。図3Aに示されるように、表示210は、治療計画のために利用可能である患者データセット212のリストを含む。各患者データセットは、治療計画中に使用するために、患者識別子、例えば、患者の名前または一意の患者ID、生年月日、および患者CT画像データを含む。表示210はまた、臨床医が、治療計画で使用するために患者データセット212が受信されるソースを選択することを可能にする、選択可能ソース場所メニュー214も含む。ステップS402では、臨床医は、例えば、CD、DVD、Blue−ray、他の光学媒体、ユニバーサルシリアルバス(USB)メモリデバイス、外部または内部ハードドライブ、ソリッドステート記憶デバイス、もしくは上記で説明されるようにコンピュータデバイス100に接続される、またはそれとデータ通信している任意の他のタイプのメモリもしくは記憶装置104を含む、いくつかの記憶またはメモリデバイスから選択する。表示210はまた、例えば、ネットワークまたはインターネット上のサーバ等の遠隔場所に記憶された患者データセット212へのアクセスを提供してもよい。ソース場所メニュー214は、臨床医が患者データの単一のソースを選択することを可能にしてもよく、または臨床医が同時に患者データの複数のソースを選択することを可能にしてもよい。ソース場所メニュー214はまた、図3Aに示されるように、全てのソースから患者データセット212を列挙するオプションを含んでもよい。データソースを選択すると、ステップS404で、臨床医は、新しい治療計画を必要とする患者、または臨床医が治療計画を再検討することを所望する患者に対応する、所望の患者データセット212を選択する。臨床医は、患者データセット212のリストを通して検索してもよく、または患者データセット212のリストを、例えば、患者の名または姓、ID番号、生年月日、最後のアクセス、もしくは他の類似基準等の選択された基準を満たすものに絞り込むように、検索ボックス216の中に検索語を入力してもよい。
図3Bに示されるように、患者データセット212の選択に続いて、ユーザインターフェース要素は、選択された患者データセット212のための利用可能なCT画像データ220のリストを含むメニュー218を臨床医に提示するように拡張する。各利用可能なCT画像データ220は、特定のCT画像データ220が治療計画システム10と互換性があるかどうかという指標を臨床医に提供するように、互換性スケール、例えば、1〜5個の星で評定される。CT画像データの互換性のインジケータは、例えば、CTスキャンの厚さパラメータ、CTスキャンの間隔パラメータ、画像間隔、CTスキャンの解像度、視野(FOV)、画像の数、またはCTスキャンの他の類似パラメータを含んでもよい。加えて、CT画像データ220が捕捉された日付および治療計画222がCT画像データから生成された日付もまた、表示されてもよい。
ステップS406では、臨床医は、リストから所望のCT画像データ220を選択し、ステップS408では、治療計画モジュール200は、選択されたCT画像データ220のためにすでに存在している任意の治療計画222があるかどうかを判定する。以前に作成された治療計画222が、選択されたCT画像データ220のために存在する場合、ユーザインターフェースモジュール202は、再検討のために利用可能な治療計画222のリストを臨床医に提示する。ステップS410では、臨床医は、計画を開くオプション226を選択することによって、以前に生成された治療計画222を再検討すること、またはメニューから新しい計画を作成するオプション224を選択することによって、新しい治療計画を作成することを選定する。
表示210はまた、ディスプレイ102、例えば、表示210上に示される現在の画面の画像を捕捉し、捕捉された画像をメモリに保存するように臨床医によって選択可能である、画像を捕捉するオプション228も含む。画像を捕捉するオプション228はまた、患者のプライバシーを保護するために、捕捉された画像から患者特有のデータを除去するように構成されてもよい。患者特有のデータの除去は、臨床医によって選択可能なオプションであってもよく、デフォルトで「オン」に設定されてもよい。本明細書に説明される表示のうちのいずれかは、上記に説明されるような画像を捕捉するオプション228を含んでもよい。
ステップS412では、すでに存在している治療計画222がないとき、または臨床医が新しい計画を作成するオプション224を選択したとき、治療計画モジュール200は、2D CT画像の3D再構成(3D再構成)が選択されたCT画像データ220から生成されているかどうかを判定する。3D再構成が前もって生成されていなかった場合、CT画像データ220は、好ましくはDICOM形式において、ステップS414で処理するために治療計画モジュール200にインポートされる。一般に、コンピュータデバイス100は、CT画像データ220を処理し、CT画像を撮影された順序に配列し、患者のCT画像データ220がCTスキャンデバイスによって得られたときに、CTスキャンデバイス上で設定されたスライス間の距離に従ってCT画像を離間することによって、CT画像データ220を3D再構成に組み立てる。治療計画モジュール200はまた、CT画像データ220からシームレスな3D再構成を作成するように、データ充填機能を果たしてもよい。本開示の実施形態による、臨床医に提示され、臨床医によって操作されることができる、使用可能な2Dならびに3D構造をレンダリングすることを支援する、種々のデータ操作および増強技法が、以下でさらに詳細に説明される。これらのデータ操作および増強技法は、当業者に周知であり、それらの使用は、本開示の範囲から逸脱することなく、個別に、または組み合わせてのいずれかで行われることができる。
図4Aを参照すると、いったん3D再構成が選択されたCTデータ220のために生成されると、または3D再構成が以前に生成されていた場合、ユーザインターフェースモジュール202は、ステップS416での標的の識別および選択のために表示230を臨床医に提示する。表示230は、患者IDのCT画像データ220のソースを含む、識別データと、表示230の最上部におけるバナーに示されるような治療計画222の日付とを含んでもよい。表示230では、臨床医は、メイン表示236内で生成された3D再構成のスライス234を提示される。スライス234は、軸、冠状、および矢状方向のうちのいずれかで、生成された3D再構成から得られてもよい。スライス234は、再フォーマットされたCT画像、最大値投影(MIP)、最小値投影(mIP/MinIP)、または3D再構成のスライス234を提示する他の類似形態であってもよい。図4Aは、軸方向から視認される3D再構成のスライス234を描写する。
図4Bおよび4Cに示されるように、臨床医は、表示を変更するボタン237を起動することによって、任意の時間に、軸、冠状、および矢状方向の間でメイン表示236に示されるスライス234を自由に切り替えてもよい。例えば、図4Bが、3D再構成の軸方向スライス234を含む、メイン表示236を描写する一方で、図4Cは、表示を変更するボタン237が起動された後に、同一場所における3D再構成の冠状スライス234を含む、メイン表示236を描写する。加えて、臨床医は、再フォーマットされたスライスとMIPスライスとの間で切り替えるように、患者の3Dレンダリングされた画像を提示し、または任意の他の画像形式でスライス234を提示するように、表示を変更するボタン237を起動してもよい。表示を変更するボタン237は、代替として、臨床医による容易な起動のためにスライスまたは表示オプションのそれぞれを別個に提示する、ボタンバー239(図6Cおよび10)として提示されてもよい。臨床医は、メイン表示236内で選択されたスライス234の画像を操作して再配置してもよく、選択されたスライス234の特定の部分の拡大または縮小表示を取得するように、選択されたスライス234上でズームインもしくはアウトしてもよい。概して、臨床医が、一度に単一のスライスおよび方向のみ、例えば、3D再構成からの軸方向スライス234のみを示すことが有用であり、したがって、臨床医は、標的を識別して選択する、単純かつクリーンなインターフェースを提供される。しかしながら、表示を変更するボタン237はまた、臨床医が同時に3つ全ての方向のスライスを見ることを希望した場合に、軸方向、冠状、および矢状スライスのそれぞれを含む、多面表示をメイン表示236内に同時に提示するように起動されてもよい。多面表示は、図6Cを参照して以下でさらに詳細に説明されるように、軸方向、冠状、および矢状スライスに加えて、3D再構成から導出される3D体積271を含む体積表示267を提示してもよい。
表示230はまた、臨床医による使用のために3D再構成の概観を提供する、ローカライザ238も含む。図4Aおよび4Bに図示されるように、ローカライザ238は、冠状方向から、患者の身体、例えば、患者の胸部、腹部、および/または肺の概観を提示する、ローカライザ表示240を含む。ローカライザ表示240は、例えば、再フォーマットされたCT画像、蛍光透視法のような画像、MIP画像、MinIP画像、または患者の体内の着目領域の表示を臨床医に提示する他の類似画像を提示してもよい。ローカライザ238は、場所要素242、例えば、ローカライザ238によって提示されるような患者の身体に対してメイン表示236内で提示される、選択されたスライス234の場所を臨床医に提供する、ローカライザ表示240を横断して延在する線またはバーを含む。
場所要素242は、臨床医によって選択可能であり、臨床医がメイン表示236上に提示される患者の身体の3D再構成のスライス234をスクロールすることを可能にするように、ローカライザ表示240に対して移動可能または摺動可能である。例えば、スライス234は、図4Aおよび4Bに図示されるように、3D再構成によって定義される順番でスクロールまたは提示されてもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、メイン表示236を3D再構成の選択されたスライスまで移動させるように、ローカライザ表示240の一部をクリックまたは選択してもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、メイン表示236またはローカライザ表示240と直接相互作用することなく、例えば、マウスホイールもしくは他のデバイス等の入力デバイスを介して、メイン表示236内に提示される患者の身体の3D再構成のスライス234をスクロールしてもよい。表示を変更するボタン237が起動され、別の方向、例えば、冠状方向が、メイン表示236上に存在するために選択されるとき、ローカライザ238は、例えば、図4Cに示されるように、他の方向のうちの1つ、例えば、軸方向または矢状方向の一般表示を提示してもよい。ローカライザ238は、特定の病変または標的232が患者の体内に位置する場所の一般基準を臨床医に提供する。ローカライザ238はまた、臨床医の参考のために、1つまたはそれを上回る以前に選択された標的を提示してもよい。
図4Bに図示されるように、ステップS416で標的を識別するとき、臨床医が着目領域を含有するスライス234を識別するまで、臨床医は、上記で説明される様式でメイン表示236内のスライス234をスクロールしてもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、ローカライザ表示240を見ることによって潜在的着目領域を判定してもよく、メイン表示236上で潜在的着目領域を含有するスライス234を提示するように、場所要素242を潜在的着目領域まで移動させてもよい。例えば、図4Bおよび4Cに示されるように、臨床医は、潜在的標的232、例えば、腫瘍、病変、または同等物を示し得る、潜在的着目領域として、肝臓上の暗い点を識別してもよい。
再度、図4Cを参照すると、いったん標的232がメイン表示236に示されるスライス234の中で識別されると、臨床医は、治療計画のための標的232を選択するように、標的232を覆って標的選択要素243を位置付ける。例えば、臨床医は、標的232を覆って標的選択要素243を位置付けるように、マウス、キーボード、または他の類似デバイス等のユーザ入力デバイスを使用して、標的232をクリックしてもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、静止標的選択要素243、例えば、メイン表示236内で恒久的に中心に置かれた標的選択要素243が、標的232を覆って位置付けられるまで、ユーザ入力デバイスを使用して、メイン表示236上に提示されるスライス234をドラッグし、摺動させ、または操作してもよい。ディスプレイ102がタッチセンサ式である場合、臨床医はまた、もしくは代替として、標的232を覆って標的選択要素243を位置付けるように、ディスプレイ102上の標的232に触れてもよい。標的選択要素243の例は、照準線、マウスポインタ、ハンド選択ツール、または他の類似選択要素を含む。多面表示では、3D再構成から導出される3D体積271を含む体積表示267が、図6Cを参照して以下でさらに詳細に説明されるように提示されてもよい。いったん標的選択要素243が標的232を覆って位置付けられると、臨床医は、治療計画のために標的232を選択するように、標的を追加するボタン245を起動してもよい。
いったん標的232が臨床医によって治療計画のために選択されると、ユーザインターフェースモジュール202は、図5Aに示されるように、臨床医がステップS418で標的寸法および詳細を設定することを可能にするように、標的詳細表示244を臨床医に提示する。標的詳細表示244は、表示230を重ね合わせてもよく、または表示230に取って代わってもよい。標的詳細表示244は、3D再構成の軸方向スライス246、3D再構成の冠状スライス248、3D再構成の矢状スライス250、および標的詳細ペイン251に示されるような選択された標的232を臨床医に提供する。軸方向、冠状、および矢状スライス246、248、ならびに250は、標的232および周辺着目領域の向上した可視性を臨床医に提供するように、標的232上で拡大またはズームインされてもよい。標的詳細表示244はまた、例えば、図6Cを参照して以下でさらに詳細に説明されるように、3D再構成から導出される3D体積271を含む、体積表示267を提示してもよい。体積表示267は、標的詳細ペイン251に取って代わってもよい。臨床医はまた、上記で説明されるように表示230の表示を変更するボタン237を起動することと同様に、標的詳細表示244の表示を変更するボタン(図示せず)を起動することによって、表示を変更してもよい。
ステップS418で標的寸法および詳細を設定するときに、臨床医は、標的232の幅、高さ、および深度寸法を調節し、標的232に名前を付け、標的詳細表示251内で標的232に関する付加的コメントを追加してもよい。加えて、標的マーカ252、例えば、照準線または他の類似要素は、スライス246、248、250のそれぞれの中の標的232を覆って位置付けられ、各スライス246、248、250内で標的232を覆って標的マーカ252を中心に置くように、臨床医によって操作可能もしくは移動可能である。標的マーカ252はまた、標的232の寸法を再定寸するように臨床医によって操作可能である、調節可能な境界リング254も含む。例えば、図5Aおよび5Bの間の差異に示されるように、臨床医は、標的232の寸法を正確に画定または近似するように、軸方向スライス246、冠状スライス248、および矢状スライス250のそれぞれの上で境界リング254を再定寸してもよい。境界リング254は、円形、卵形、または他の幾何学形状であってもよく、境界リング254の形状は、図5Bに示されるように、標的232の全体寸法に実質的に合致する、または密接に近似するように調節されてもよい。実施形態では、境界リング254は、標的232の非幾何学的寸法に一致するように、臨床医によって、非幾何学的様式、例えば、境界リング254の自由形状操作において、調節されてもよい。標的232が、例えば、病変、腫瘍、または同等物等の3次元オブジェクトであり、軸方向、冠状、および矢状スライス246、248、250のそれぞれが、異なる方向から得られるため、臨床医によるスライス246、248、250のうちの1つの中の境界リング254の操作および調節は、残りのスライス246、248、250の一方または両方の中の境界リング254の変化もしくは調節をもたらし得ることに留意することが重要である。このようにして、臨床医は、3つ全ての表示内で標的232の標的寸法および場所を正確に設定し、標的を3D座標空間内の具体的座標ならびに寸法に効果的にマップしてもよい。臨床医はまた、臨床医が肺切除治療手技を計画しているときに、標的マーカ252に基づいて標的232の周囲に外科的縁を設定するオプションを提示されてもよい。例えば、外科的縁は、標的マーカ252の最大軸の直径の約2.5倍というデフォルト設定を有してもよく、外科的縁のサイズを増大または減少させるように臨床医によって調節可能であり得る。いったん標的232の寸法および場所が臨床医によって設定されると、臨床医は、標的寸法および詳細を保存するように、標的を保存するボタン256を起動してもよく、続けて、ステップS420で治療ゾーンを設定する。
治療ゾーンの設定中に、ユーザインターフェースモジュール202は、図6Aに示されるように、治療ゾーン表示260を臨床医に提示する。表示260は、表示230を重ね合わせ、表示244に取って代わってもよく、または表示260は、表示230および表示244の両方に取って代わってもよい。治療ゾーン表示260は、軸方向スライス262、冠状スライス264、および矢状スライス266に示されるような選択された標的232を臨床医に提供し、また、治療ゾーン詳細ペイン268も提供する。軸方向、冠状、および矢状スライス262、264、ならびに266は、標的232および周辺着目領域の向上した可視性を臨床医に提供するように、標的232上で拡大またはズームインされてもよい。臨床医はまた、上記で説明されるように表示230の表示を変更するボタン237を起動することと同様に、標的詳細表示244の表示を変更するボタン(図示せず)を起動することによって、表示を変更してもよい。
図6Cに示されるように、治療ゾーン表示260はまた、3D再構成から導出される3D体積271を含む、体積表示267を提示してもよい。3D体積271は、表面レンダリング、体積レンダリング、または同等物を通してレンダリングされてもよく、標的場所および周辺解剖学的構造の視覚的理解を臨床医に提示する。例えば、3D体積271は、標的232、標的マーカ252、治療ゾーンマーカ270、針283または器具315(図10)の表現の遠位部分、もしくは臨床医によるさらなる目視検査を必要とし得る任意の他の特徴のうちの1つを中心としてもよい。3D体積271は、立方形、長方形、ピラミッド形、球形であってもよく、または臨床医によって要求もしくは所望されるような任意の他の形状を有してもよい。例として、3D体積271のサイズは、好ましくは、選択された標的232および治療ゾーンマーカ270を包含するために十分に大きい。例えば、3D体積271のサイズは、約1cm×1cm×1cm〜約10cm×10cm×10cmであってもよく、実施形態では、4cm×4cm×4cmであってもよい。3D体積271のサイズは、必要に応じて任意の方向で、1cm×1cm×1cmより小さく、または10cm×10cm×10cmより大きくあり得ることが考慮される。提示された3D体積271は、例えば、臨床医が再検討するために、気道、血管、組織境界、および/または任意の他の関連解剖学的特徴を含んでもよい。3D体積271はまた、3D体積271をクリックしてドラッグすること、または他のユーザ入力を利用することによって、臨床医によって回転可能であり得、以下で説明されるように、ツールボックス332の使用を通してサイズを拡大もしくは縮小されてもよい。
治療ゾーン詳細ペイン268では、臨床医は、治療ゾーンの詳細および設定を再検討して調節してもよい。例えば、臨床医は、治療ゾーンのための針タイプ(図6C)、電力レベル、持続時間(時間)、直径、最小縁、および/または最大縁パラメータを選択、入力、もしくは調節してもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、例えば、45W、50W、75W、および100W電力レベル設定を含む、選択可能な事前設定された電力レベル設定269(図6Cおよび10)を提示されてもよい。他の事前設定された電力レベル設定269も、考慮される。事前設定された電力レベル設定269はまた、外科的切除手技における治療に利用可能な特定の針タイプに対応してもよい。図6Cに示されるように、臨床医はまた、もしくは代替として、臨床医が異なる針のタイプ、異なる針の長さ、または種々の他の針関連設定の間で選択することを可能にする、選択可能針設定273を提示されてもよい。
依然として図6Aを参照すると、治療ゾーンマーカ270、例えば、照準線または他の類似要素が、スライス262、264、266のそれぞれの中の標的232を覆って位置付けられ、標的232に対して治療ゾーンの場所を調節するように臨床医によって移動可能である。治療ゾーンマーカ270はまた、標的232に対して治療ゾーンを再定寸するように臨床医によって調節可能である、調節可能な境界リング272を各スライス262、264、266の中に含む。例えば、臨床医は、標的232に対して治療ゾーンを正確に画定するように境界リング272の少なくとも1つの寸法を調節することによって、軸方向スライス262、冠状スライス264、および矢状スライス266のそれぞれの上で境界リング272を再定寸してもよい。境界リング272は、例えば、円形、卵形、または他の類似幾何学形状であってもよく、境界リング272の形状は、好ましくは標的232の寸法と等しい、またはそれより大きい、治療ゾーンを画定するように調節されてもよい。代替として、臨床医は、標的232の寸法より小さい治療ゾーンを画定するように、境界リング272を調節してもよい。図6Cに示されるように、治療ゾーンマーカ270の3D表現は、3次元で治療ゾーンの指標を臨床医に提供するように、体積表示267内に提示されてもよい。例えば、治療ゾーンマーカ270は、体積表示267内でワイヤフレーム275として提示されてもよい。代替として、治療ゾーン270は、表面レンダリング、体積レンダリング、または他の類似技法を使用して、体積表示267内に提示されてもよい。軸方向スライス262、冠状スライス264、もしくは矢状スライス266のうちのいずれかの中の治療ゾーンマーカ270の配向および/または位置の調節はまた、体積表示267内に提示される治療ゾーンマーカ270の3D表現の配向および/または位置を自動的に調節してもよい。
典型的な外科的治療計画手技中に、治療ゾーンは、標的232が完全に治療されていることを臨床医が確実にすることができるように、デフォルトで標的232よりわずかに大きくなるよう定寸される。例えば、治療ゾーンは、デフォルトで肺内の標的232について5mm縁に設定されてもよく、肝臓内の標的232について1cm縁に設定されてもよい。一実施形態では、標的232が、例えば、病変、腫瘍、または同等物等の3次元オブジェクトであり、軸方向、冠状、および矢状スライス262、264、266のそれぞれが、異なる方向から得られるため、臨床医によるスライス262、264、266のうちの1つの上の境界リング272の寸法の操作および調節は、残りの表示262、264、266の一方または両方の中の境界リング272の寸法の変化もしくは調節をもたらし得る。
治療ゾーンマーカ270が臨床医によって調節されるとき、治療パラメータ、例えば、電力、時間、および直径もまた、自動的に調節されてもよい。例えば、図6Aおよび6Bの間の差異に示されるように、境界リング272の直径が21から17に縮小されると、必要電力は49から41に削減され、時間は4において同一のままである。具体的電力レベル設定269(図6Cおよび10)、例えば、50W、75W、または100Wが、臨床医によって事前設定または選択されるとき、ユーザインターフェースモジュール202は、臨床医が境界リング272の直径を所定の最大閾値より大きい、もしくは所定の最小閾値より小さい直径に調節するときに、指標またはアラートを臨床医に提示してもよい。例えば、各電力レベル設定は、境界リング272の所定の最大および最小直径閾値を含んでもよい。代替として、臨床医は、所定の最小および最大閾値の間で境界リング272を調節することのみが可能であり得、所定の最小および最大閾値を超えて境界リングを調節することを阻止されてもよい。選択可能な針設定273(図6C)を伴う治療針の選択はまた、選択された治療針の性質に基づいて所定の最小および最大閾値を設定してもよい。
治療ゾーンマーカ270はまた、特定の治療プローブまたは針の治療ゾーン特性、例えば、卵形治療ゾーンもしくは円形治療ゾーンに対応するように調節または成形されてもよい。代替として、治療手技用の適切な治療プローブの選定は、治療ゾーンマーカ270または治療ゾーン詳細表示268を使用して臨床医によって設定される、治療ゾーンのサイズ、形状、もしくは他のパラメータに基づいて判定されてもよい。このようにして、臨床医は、軸方向、冠状、および矢状スライスの3つ全ての中で標的232に対して治療ゾーン寸法を正確に設定し、治療ゾーンを3D座標空間内の具体的座標ならびに寸法に効果的にマップしてもよい。いったん治療ゾーンの寸法および場所が臨床医によって設定されると、臨床医は、治療ゾーンを保存するボタン274を起動し、続いてステップS422で治療ゾーンへの進入経路を設定してもよい。
一実施形態では、いったん標的寸法および治療ゾーンが設定されると、臨床医は、標的232にアクセスするためのいくつかの異なる治療手技の間で選択するオプションを提示されてもよい。例えば、臨床医は、適切または所望の治療手技を選択する、利用可能な治療手技のリストを提示されてもよい。代替として、臨床医は、本開示の範囲から逸脱することなく、治療計画方法の前のステップのいずれかに先立って、手技のタイプを選択する機会を提示されてもよい。例えば、臨床医は、ステップS402で患者を選択する前または後、ステップS406でCTデータ202を選択した後、既存の治療計画を選択した、もしくは新しい治療計画を作成した後、ステップS416で標的を識別して選択した後、ステップS418で標的寸法および詳細を選択した後、またはステップS420で治療ゾーン寸法および詳細を設定した後に、治療手技のタイプを選択してもよい。例として、治療手技のタイプがプロセスにおいて選択されるときに応じて、手技計画ソフトウェアの種々の特徴および/または設定は、各後続のステップのための選択された手技タイプに合致するように調節されてもよい。
利用可能な治療手技は、標的232のタイプ、標的232の場所、標的232のサイズ、治療ゾーンのサイズ、または好ましい治療手技の指標を臨床医に提供し得る任意の他の要因もしくは変数に基づいてもよい。選択され、または臨床医に利用可能であり得る、治療手技の例は、開胸式胸部手術、ビデオ補助下胸部手術(VATS)、内視鏡手術、心臓切除、冷凍切除、集束超音波切除、レーザ切除、高周波切除、生検手技、気管支鏡検査、肺切除手技、または標的232を治療するための任意の他のタイプの手技を含む。例えば、臨床医は、その全体が参照することによって本明細書に組み込まれる、「Pathway Planning System and Method」と題された同時係属出願第13/838,805号で開示されるように、管腔内手技を選択し、標的への経路を計画するオプションを提示されてもよい。
いったん臨床医が所望の手技を選択すると、ここで詳細に議論される例、すなわち、胸腔を通したアクセスを必要とする経皮的肺切除手技では、ユーザインターフェースモジュール202は、図7に示されるように、ステップS424で標的232への進入経路を設定するために表示276を臨床医に提示する。表示276は、表示230を重ね合わせ、表示260に取って代わってもよく、または表示276は、表示230および表示260の両方に取って代わってもよい。表示276は、軸方向スライス278内に提示される、選択された標的232を臨床医に提供する。他の表示CTスライスが、代替として、標的232への進入経路を査定する際に臨床医のための明確な観点を提供する場合に提示され得、したがって、表示276は、代替として、冠状スライスまたは矢状スライス内で選択された標的232を提示してもよい。臨床医はまた、上記で説明されるように表示230の表示を変更するボタン237を起動することと同様に、表示276の表示を変更するボタン(図示せず)を起動することによって、表示を変更してもよい。代替として、臨床医は、新しい表示276を提示するユーザインターフェース202を伴わずに、表示276について以下に説明される様式において、治療ゾーン表示260内で進入経路を設定してもよい。
表示276は、標的232の位置を示す標的マーカ280と、標的マーカ280から延在する進入経路マーカ282とを含む。進入経路マーカ282は、標的マーカ280の中心に位置する第1の端部284と、第1の端部284から延在する進入経路線286と、第2の端部288とを含む。第1の端部284は、標的232に係留され、標的232に対して中心に置かれてもよい。第2の端部288は、進入経路線286を調節するように、臨床医によって移動させられる。例えば、図7に示されるように、第2の端部288は、移動させられた進入経路マーカ282’の進入経路線286’が、進入経路にとって望ましくない肋骨または他の解剖学的特徴に接触しないように、臨床医によって、第2の端部288’が体外にある場所まで方向「A」に移動させられてもよい。実施形態では、進入経路線286は、治療器具で標的232にアクセスするための経路または進路を図示する、直線もしくは軌道である。代替として、進入経路線286は、選択された手技がアクセスポータルを通した可撓性カテーテルまたはプローブの使用を含む場合、曲線状であり得る。いったん進入経路マーカ282’の位置が設定されると、臨床医は、進入経路を保存するボタン290を起動することによって、進入経路を保存してもよい。実施形態では、図6Cに示されるように、進入経路線は、標的232に挿入されたプローブまたは針283の表現として描写されてもよい。針283は、軸方向スライス262、冠状スライス264、および矢状スライス266のうちのいずれかに示されてもよい。臨床医は、標的232への進入経路を設定するように、進入経路マーカ282について上記で説明されるものと同様に、針283を操作する。加えて、針283上に位置付けられる深度マーカ285は、表示された組織壁287に対して針283の深度測定を設定するように、臨床医によって針283に対して摺動可能である。針283はまた、標的232付近の3D体積271内の解剖学的構造に対する針位置の指標を臨床医に提供するように、3D体積271の中へ延在するものとして体積表示267内に提示されてもよい。軸方向スライス262、冠状スライス264、または矢状スライス266のうちのいずれかの中の針283もしくは治療ゾーンマーカ270の配向および/または位置の操作もしくは調節はまた、体積表示267内に提示される針283の3D表現もしくは治療ゾーンマーカ270の3D表現の配向および/または位置を操作もしくは調節してもよい。
他のタイプの選択された手技、例えば、VATS手技では、付加的経路線286が、腹腔鏡撮像構成要素の場所および留置を識別するように表示されてもよい。同様に、単切開腹腔鏡手術(SILS)ポートが採用されるものである場合、SILSポートの留置が表され、患者上のその留置を向上させるように臨床医に操作されてもよい。2つまたはそれを上回る手術器具が展開されるものである、一実施形態では、本システムは、考慮される手術のために必要に応じて、付加的器具を追加するオプションを臨床医に提供してもよい。
進入経路がステップS424で設定された後、または臨床医がステップS410で既存の治療計画を選択する場合、ユーザインターフェースモジュール202は、ステップS426で治療計画を再検討するための表示292を臨床医に提示する。例えば、図8に示されるように、表示292は、メイン表示294と、軸方向スライス296と、冠状スライス298と、詳細ペイン300とを含んでもよい。メイン表示294は、体積レンダリング、表面レンダリング、または体積レンダリングおよび表面レンダリングの組み合わせによって生成される、患者の胴体ならびに腹部の3Dモデル302を含む。3Dモデル302を生成するために使用され得る、種々のレンダリング技法が、以下でさらに詳細に説明されるであろう。代替として、臨床医は、新しい表示294を提示するユーザインターフェース202を伴わずに、表示294について以下に説明される様式において治療ゾーン表示260内で治療計画を再検討してもよい。
3Dモデル302は、図8に示されるように、患者の生体構造の表現、例示的実施形態では、患者の胸部および胸腔の表現を臨床医に提供する。3Dモデル302は、例えば、患者の皮膚、筋肉、血管、骨、気道、肺、他の内部器官、または患者の生体構造の他の特徴の表現を含む、患者の生体構造の複数の層を臨床医に提示する。例えば、図8に示されるように、メイン表示294は、患者の肋骨304を含む層および患者の内部生体構造の他の解剖学的特徴306を含む層を臨床医に提示するように、外層が剥離、除去、または調節された、患者の胸腔の3Dモデル302を提示する。層304、306は、臨床医が治療ゾーンに対して患者の胴体の内部を再検討することを可能にするように、異なるレベルの不透明度または透明度で提示されてもよい。3Dモデル302は、臨床医が種々の角度および方向から治療計画を視認することを可能にするように、ユーザ入力を起動することによって、回転させられてもよい。臨床医はまた、患者の体内の周辺重要構造に対する治療ゾーンへの計画された進入経路の視覚表現を臨床医に提供するために、3Dモデルの各層を剥離し、除去し、不透明度および半透明を調節するように、ユーザ入力を起動してもよい。例えば、臨床医は、表示を変更するボタン313または表示を変更するボタンバー317(図10)を起動し、モデル302内に提示されるように、または各個別層の不透明度もしくは半透明を調節するように、具体的層を選択してもよい。例えば、図10に示されるように、患者の肺319の表現が、表示を変更するボタンバー317からの肺層の選択時に提示される。
依然として図8を参照すると、3Dモデル302は、治療ゾーンマーカ308と、進入経路マーカ310とを含む。治療ゾーンマーカ308は、3Dモデル302内で3次元体積として表され、3Dモデル302の残りの部分と比較して、視覚的に明確に異なる、または対照的な色で提示されてもよい。例として、治療ゾーンマーカ308は、明るい緑色で提示されてもよい。治療ゾーンマーカ308は、ステップS420中に設定される治療ゾーンに合致するようなサイズにされる。進入経路マーカ310は、ステップS424中に設定されるように、治療ゾーンマーカ308から身体を出て終点312まで延在する。
例えば、図9のメイン表示294に示されるように、患者の胸部は、終点312および進入経路マーカ310が患者の身体の表現から退出して示されるように、患者の胸郭304(図8)および他の解剖学的特徴306(図8)に重ね合わせられた患者の皮膚307の表現を含む、3Dモデル302で提示される。終点312および進入経路マーカ310はまた、図10に示されるように、手術器具315、例えば、切除針の表現として提示されてもよい。表示を変更するボタン313を起動することによって、患者の皮膚307の全体または一部は、患者の皮膚307に対する標的切除マーカ308(図8)および終点312の相対位置を示す3Dモデルを臨床医に提示するように、少なくとも部分的に透明にされてもよい。患者の皮膚307の透明度を調節することは、進入経路マーカ310が患者の皮膚に進入する場所、また、いったん患者の皮膚を通ると、他の解剖学的特徴および重要構造への進入経路マーカ310の相対場所の両方を、臨床医が判定することを可能にする。臨床医はまた、例えば、図11に示されるように、筋肉311、骨、肺319(図10)、または皮膚307の下の他の類似構造を暴露するために、局所的領域309中の各層を部分的に剥離、除去、もしくは調節するように、表示を変更するボタン313を起動し、表示を変更するボタンバー317(図10)を起動し、または3Dモデルを直接起動してもよい。肺または肝臓切除手術計画中に、肺319(図10)もしくは肝臓は、3Dモデル内で切除される肺319の部分の視覚表現を臨床医に提示する、治療ゾーンの指標またはインジケータを含んでもよい。表示294はまた、標的器官(肺、肝臓等)の全体積の指標および全体積と比較した切除の程度の定量化を計算し、提供してもよい。表示を変更するボタン313はまた、表示230の表示を変更するボタン237を起動することに関して上記で説明される表示のそれぞれの間で、メイン表示294内に提示される表示を変更するように起動されてもよい。
図8に示されるように、詳細表示300は、標的314、治療ゾーン316、および進入経路318についての詳細を含む。標的詳細314は、例えば、ステップS418中に設定されるような標的の幅、高さ、深度、体積、および/または他のパラメータを含んでもよい。治療ゾーン詳細316は、例えば、ステップS420で設定される、治療ゾーンの直径、治療ゾーンの体積、電力レベル、持続時間、および治療ゾーンに関係付けられる他のパラメータを含んでもよい。選択された器具に関する詳細もまた、含まれてもよい。進入経路詳細318は、例えば、S422で設定されるように、進入経路マーカ310に沿った終点312から標的治療マーカ308までの長さ、および固定座表面に対する進入経路マーカ310の角度を含んでもよい。例えば、図6Cに示されるように、深度マーカ285は、組織境界287から選択されたプローブまたは針283の先端までの長さを判定するように設定されてもよい。
表示292内の治療計画の再検討中に、臨床医は、ステップS428で付加的経路を追加してもよく、標的を追加するタブ320を選択し、それぞれ、ステップS424およびS416に戻ることによって、ステップS430で付加的標的を追加してもよく、またはそれぞれの標的タブ322を起動することによって、以前に作成された他の治療手技を再検討してもよい。実施形態では、例えば、図8に示されるように、単一の標的タブ322が臨床医によって選択されるとき、標的治療マーカ308が、上記で説明されるように3Dモデル302内に提示される。付加的または代替的実施形態では、臨床医は、各標的タブ322のための標的切除マーカ308が同時に同一の3Dモデル302内に提示され得るように、共通標的タブもしくは複数の標的タブ322を同時に選択または起動してもよい。これは、臨床医が、同時に同一の3Dモデル内の各標的のための場所、サイズ、および進入経路を比較することを可能にする。
表示292内の治療計画の再検討中に、臨床医は、標的詳細の修正のために、表示244およびステップS418に戻るように標的詳細を編集するボタン324を起動してもよい。表示292では、臨床医はまた、標的を削除するように、標的を削除するオプション326を選択し、新しい標的を選定するように、表示230およびステップS416に戻ってもよい。
臨床医が治療計画に満足している場合、臨床医は、エクスポートボタン328を起動することによって、外科的手技中に使用するためにステップS423で計画をエクスポートしてもよい。計画は、例えば、デバイス100上のメモリまたは記憶装置、遠隔もしくはサーバメモリへの有線または無線接続を横断した伝送によってエクスポートされる可徹性記憶デバイス等を含む、メモリ104について上記で説明されるような任意の形態の非一過性のコンピュータ可読媒体、メモリ、もしくは記憶デバイスにエクスポートされてもよい。
ユーザインターフェースモジュール202は、ユーザインターフェースモジュール202の種々の部分を切り替えるように臨床医によって起動可能である、図3Aに示されるようなナビゲーションバー330を含んでもよい。例えば、図3Aに図示されるように、臨床医は、画像をロードすること、計画、および再検討を切り替えるように、ナビゲーションバー330を起動してもよい。ナビゲーションバー330は、臨床医をユーザインターフェースモジュール202の任意の前のステップまたは表示に戻すように、臨床医によって起動可能であるボタンを含んでもよい。
ユーザインターフェースモジュール202の各表示は、例えば、図12に図示されるように、上記に説明される表示およびスライスの種々のパラメータを制御するためのツールボックス332を含んでもよい。例えば、ツールボックス332は、ズーム制御334と、視覚制御336とを含んでもよい。臨床医は、ズーム制御334が存在する、特定の表示、スライス、または画像のズームレベルを増加もしくは減少させるように、ズーム制御334を起動してもよい。臨床医はまた、もしくは代替として、同時に特定の表示内の表示、スライス、または画像の全てのズームレベルを一様に増加もしくは減少させるように、ズーム制御334を起動してもよい。ズーム制御334設定はまた、臨床医が上記で説明される治療計画ステップを経て進行するにつれて、表示から表示に持ち越されてもよい。
依然として図12を参照すると、視覚制御336は、ウィンドウスライダ338と、レベルスライダ340とを含む。臨床医は、視覚制御336が存在する、特定のウィンドウ内に提示されるスライスまたは画像のコントラストを制御するように、ウィンドウスライダ338を起動してもよい一方で、レベルスライダ340は、視覚制御336が存在する、特定の表示内に提示されるスライスまたは画像の輝度値を制御するように、臨床医によって起動されてもよい。臨床医はまた、所望に応じてコントラストまたは輝度値を入力してもよい。代替として、または加えて、臨床医は、同時に特定の表示内のスライスもしくは画像の全ての中のスライスもしくは画像の輝度およびコントラストを一様に調節するように、視覚制御336を起動してもよい。視覚制御336設定はまた、臨床医が上記で説明される治療計画ステップを経て進行するにつれて、表示から表示に持ち越されてもよい。視覚制御336設定はまた、計画されている治療手技のタイプに応じて、自動的に構成されてもよい。例えば、視覚制御336設定は、臨床医が潜在的標的をより良好に識別することを可能にするように、患者の腹部、気道、肝臓、肺、肺系、肺病変、肺気道、または他の類似患者特徴の増進視認を臨床医に提供する、事前設定値に設定されてもよい。例えば、各事前設定値は、検査される患者の生体構造の特定の部分に対応する、インジケータを含んでもよい。
治療手技が完了した後、臨床医は、患者の治療前CT画像データと治療後CT画像データとの間の差異を再検討することを希望し得る。これは、血管および同等物等の特定の構造を損傷することを回避するように、反復治療が必要である場合、例えば、治療が連続的に行われなければならない場合に、有益であり得る。実施形態では、治療計画モジュール200は、CT画像データ220について上記に説明される様式で、治療後CT画像データをインポートし、ユーザインターフェースモジュール202は、例えば、図13に示されるように、臨床医の再検討のために、治療前スライス344および治療後スライス346を提示する表示342を開く。治療前スライス344が、治療前CT画像データ220から生成される3D再構成の軸方向、冠状、または矢状スライスである一方で、スライス346は、治療手技後に得られる、新たにインポートされた治療後CT画像データから生成される3D再構成の軸方向、冠状、または矢状スライスである。スライス344および346は、標的が効果的に治療されているかどうかを判定するために、臨床医が治療前計画および治療後結果を比較し得るように、対照比較に位置付けられる。スライス344および346のそれぞれは、上記で説明されるように、ローカライザ238と、ツールボックス332とを含む。スライス344および346は、スライス234について上記に説明される様式で、臨床医によって独立して操作されてもよく、または代替として、臨床医によってスライス344に行われる任意の操作がスライス346上で重複され、逆も同様であるように、ともに結び付けられてもよい。スライス344はまた、臨床医がスライス346と比較するために標的を容易に見いだすことを可能にするように、標的の場所の表現または指標を含んでもよい。臨床医はまた、上記で説明されるように表示230の表示を変更するボタン237(図4A)を起動することと同様に、表示を変更するボタン348を起動することによって、スライス344および346のそれぞれについて表示342内に提示される表示のタイプを変更してもよい。例えば、臨床医は、軸方向、冠状、矢状、MIP、3D、または他の類似表示の間で表示を変更するように、表示を変更するボタン348を起動してもよい。
上記のステップのうちのいずれかの間に、治療計画モジュール200は、臨床医に提示するためのCT画像データ220もしくは生成された3D再構成を隔離、識別、および/またはレンダリングするために、種々のレンダリングならびに処理アルゴリズムおよび技法を採用してもよい。セグメンテーションは、CT画像データまたは生成された3D再構成の各データ要素の値を一連の閾値もしくは他の類似基準と比較することによって、種々のタイプの組織の境界を画定するように、典型的には医用画像に適用される、処理アルゴリズムのタイプである。セグメンテーションアルゴリズムは、比較の成果に基づいて、類似タイプの組織、例えば、肺、気道、肺葉、結節、血管、肝臓、肋骨、心臓、または他の重要構造をともにグループ化する。次いで、各グループは、治療計画モジュール200によって、レンダリングおよび臨床医への提示のために別個に処理されてもよい。例えば、CT画像内の各ピクセルの強度が、スキャンされた組織材料の実際の密度と同等であるため、セグメンテーションが、CT画像内の強度値を分析することによって、異なる密度を有する組織材料を分離するために使用されてもよい。
セグメンテーションの1つの利益は、異なる色および/または透明度を有する視覚形態で、患者の生体構造の各重要構造を臨床医に提示する能力である。これは、同一画像内で異なる組織型を識別する容易な方法を臨床医に提供する。例えば、いったんグループにセグメント化されると、肺、気道、骨等はそれぞれ、臨床医によって調節可能であり得る、異なる色または異なる透明度で提示されることができる。
治療計画モジュール200は、例えば、バイナリマスキング、組織および背景を分離する最適閾値の判定、適応領域拡張、波面伝搬、気管、肝臓、または他の重要構造内のシード点の自動もしくは手動判定、背景を大量に充填し、結果を反転させることによって、バイナリマスク内の孔を充填するための孔充填アルゴリズム、気道、血管、および抹消結節に対応するくぼみを閉鎖するための転がるボールアルゴリズム、ならびに形態学的閉鎖動作を含む、セグメンテーションのための一般的な技法を利用してもよい。
治療計画モジュール200はまた、自動的に、またはいったん臨床医によって識別されるとのいずれかで、周辺組織から腫瘍をセグメント化し、識別された腫瘍内でシード点を指定するオプションを臨床医に提示してもよい。シード点を使用して、治療計画モジュール200は、シード点の周囲の着目領域を作成し、腫瘍に対応するオブジェクトを生じる閾値を検索する。このようにして、腫瘍の境界の近似は、ボクセル毎の基準で画像の差異に基づいて数学的に判定される。本近似は、上記で説明される標的識別ステップで実装されることができる。セグメント化された腫瘍はまた、臨床医が、セグメント化された腫瘍のサイズおよび寸法、ならびにセグメント化された腫瘍内の血管または他の類似着目特徴の場所を判定することを可能にする、2Dもしくは3Dモデルとして、臨床医に提示されてもよい。
上記で説明されるように、治療計画モジュール200は、患者の生体構造の3Dモデルまたは表現を臨床医に提示するように構成される。治療計画モジュール200は、3Dモデルの全体または一部を生成するために、種々の周知の3Dレンダリングプロセスもしくは技法を利用してもよい。例えば、治療計画モジュール200は、臨床医に提示するための3Dモデルまたは画像を生成するように、表面レンダリングを、3D再構成に、もしくは3D再構成のセグメント化された部分に適用してもよい。表面レンダリング中に、治療計画モジュール200は、3D再構成を受信し、表面メッシュを生成するように、バイナリマスクおよび種々のフィルタを3D再構成に適用する。表面レンダリングで使用される周知のフィルタの例は、拡張フィルタ、マスキングフィルタ、ガウシアンフィルタ、および輪郭フィルタを含む。治療計画モジュール200は、例えば、フィルタおよびアルゴリズムの異なる組み合わせを使用することによって、肺または患者の生体構造の別の部分の異なる種類の3D表面レンダリングされた画像を生成してもよい。一つの例では、治療計画モジュールは、3D表面レンダリングされた画像を生成するように、マーチングキューブアルゴリズムを肺のセグメンテーションに適用してもよい。別の例では、治療計画モジュール200は、より平滑な表面を有する、3D表面レンダリングされた画像を生成するように、マーチングキューブアルゴリズムを適用することに先立って、画像平滑化フィルタを肺のセグメンテーションに適用してもよい。さらに別の例では、治療計画モジュール200は、付加的輝きおよび平滑性を有する、表面レンダリングされた画像を生成するために、肺のセグメンテーション上で、または生成される3D表面レンダリングされた画像上でカスタマイズされたパラメータを使用してもよい。提示される3D表面レンダリングされた画像内の輝きおよび平滑性のレベルは、臨床医が、潜在的標的または着目領域を示し得る、肺または他の構造の外面上の特徴を識別することに役立ち得る。
治療計画モジュール200はまた、当技術分野で周知であるように、臨床医に提示するための3D画像を生成するために、体積レンダリングを3D再構成に、または3D再構成のセグメント化された部分に適用するように構成される。体積レンダリングされた3D画像は、臨床医が、3D画像の表面上の標的または着目領域の場所を特定して識別することに役立ち得る、レンダリングされた表面上の粗いテクスチャを示してもよい。例えば、体積レンダリングされた3D画像は、臨床医が罹患部分または癒着を識別することに役立ち得、また、治療計画手技中に患者生体構造の表面上の抹消結節もしくは潜在的着目標的の場所を特定するための有用なツールであってもよい。
治療計画モジュール200はまた、臨床医に提示するための3D画像を生成するために、表面レンダリングおよび体積レンダリングを両方とも同時に利用するように構成されてもよい。例えば、皮膚表面は、体積レンダリングされた3Dモデルを覆って表面レンダリングされてもよい。皮膚表面の透明度は、体積レンダリングされた3Dモデルが臨床医に可視的であることを可能にするように、着目領域において調節されてもよい。臨床医は、例えば、患者の外部生体構造に対する着目標的の相対場所、患者の外部生体構造に対する患者の肋骨または他の構造の場所、標的へのアクセス経路のための潜在的場所、アクセスポータルの留置のための潜在的場所、もしくは他の類似用途を判定するために、外科的治療計画中に3D画像を利用してもよい。
治療計画モジュール200はまた、3D画像内で患者の生体構造の異なる状態をシミュレーションするように構成されてもよい。例えば、治療計画モジュール200は、肺収縮アルゴリズムを使用して、膨張および収縮状態の両方で患者の左肺ならびに右肺をシミュレーションしてもよい。肺収縮アルゴリズムは、薄板スプラインアルゴリズムを使用することによって、左右の肺のうちの一方を変形させ、気管および他方の肺を修正されていない状態のままにする。アンカ点が、シームレスな変形を提供するように、変形した肺および気管支が気管に接続する場所に提供されてもよい。治療計画モジュール200はまた、左肺および右肺の両方の収縮を同時にシミュレーションしてもよい。
前述は、患者内の標的への経路を計画することを含む、医療手技を判定することに関して、説明および記載されているが、同方法およびシステムは、計画手技において、標的、標的への経路を識別するため、ならびに限定ではないが、配管システム、電子システム、および標的へのアクセスが限定されている他の工業用途の分析、ならびに標的に到達するための最も望ましい経路を確認するために必要とされる問題のシステムの内部分析を含む、他の状況で治療または点検のための提案されたアプローチの再検討を行うために、採用されてもよい。
実施形態が、例証および説明の目的で、添付図面を参照して詳細に説明されているが、発明のプロセスおよび装置が、それによって限定されると解釈されるものではないことを理解されたい。本開示の範囲から逸脱することなく、前述の実施形態への種々の修正が行われ得ることが、当業者に明白となるであろう。

Claims (16)

  1. 治療手技を計画するためのシステムであって、
    メモリおよび少なくとも1つのプロセッサを含む、コンピュータデバイスと、
    前記プロセッサによって実行されたときに、前記治療手技の前記計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、前記メモリに記憶されたプログラムと、を備え、
    前記ユーザインターフェースは、
    標的を含むCT画像データから生成される、3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示する、治療ゾーン設定表示であって、治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカをさらに提示する、受信されたユーザ入力に応答して前記治療ゾーンマーカを調節するように構成される、治療ゾーン設定表示と、
    前記3D再構成から導出される3D体積、および前記3D体積で描写される構造に対する前記治療ゾーンマーカの3D表現を提示する、体積表示と、を含む、システム。
  2. 前記体積表示内の前記治療ゾーンマーカの前記3D表現は、ワイヤフレームである、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記3D体積は、前記標的、標的マーカ、前記治療ゾーンマーカ、または器具の遠位部分のうちの1つを中心とする、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記3D体積は、受信されたユーザ入力に応答して回転可能である、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記3D体積は、立方形、長方形、ピラミッド形、および球形から成る群から本開示される形状を有する、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記治療ゾーン設定表示の前記少なくとも1つのスライスは、器具の表現を含み、前記器具の前記表現の配向および位置は、前記治療ゾーン設定表示内の前記治療ゾーンマーカの配向および位置を調節するように、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記体積表示はさらに、前記器具の3D表現を提示し、前記治療ゾーン設定表示内の前記受信されたユーザ入力に応答した前記器具の前記表現の前記配向および位置の調節はまた、前記器具の前記3D表現の対応する配向および位置、ならびに前記体積表示内の前記3D治療ゾーンマーカの前記配向および位置も調節する、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記治療ゾーン設定表示の前記少なくとも1つのスライス内の前記器具の前記表現は、その上に摺動可能に配置された深度マーカであって、受信されたユーザ入力に応答して、前記器具の挿入の深度を設定するように摺動可能である、深度マーカを含む、請求項6に記載のシステム。
  9. 治療手技を計画するためのシステムであって、
    メモリおよび少なくとも1つのプロセッサを含む、コンピュータデバイスと、
    前記プロセッサによって実行されたときに、治療手技の前記計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、前記メモリに記憶されたプログラムと、を備え、
    前記ユーザインターフェースは、
    患者のCT画像データから生成される3D再構成のスライスを提示する、標的選択表示であって、受信されたユーザ入力に応答して、前記提示されたスライスから少なくとも1つの標的解剖学的特徴を選択するように構成される、標的選択表示と、
    前記標的解剖学的特徴を含む前記3D再構成の少なくとも1つのスライスを提示する、治療ゾーン設定表示であって、治療ゾーンの場所およびサイズを画定する、治療ゾーンマーカをさらに提示する、治療ゾーン設定表示であって、受信されたユーザ入力に応答して前記治療ゾーンマーカを調節するように構成される、治療ゾーン設定表示と、
    受信されたユーザ入力に応答して、前記治療ゾーンへのアクセス経路を設定するように構成される、アクセス経路設定表示と、
    前記治療ゾーンおよび前記アクセス経路の3次元モデルを提示するように構成される、再検討表示と、を含む、システム。
  10. 前記治療ゾーン設定表示、アクセス経路設定表示、および再検討表示のうちの1つまたはそれを上回るものは、別個に提示される、請求項9に記載のシステム。
  11. 前記治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法は、前記治療ゾーンの前記サイズを調節するように、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である、請求項9に記載のシステム。
  12. 前記治療ゾーン設定表示は、前記3D再構成の軸方向スライス、前記3D再構成の冠状スライス、および前記3D再構成の矢状スライスのそれぞれを提示し、前記軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの1つにおける、前記受信されたユーザ入力に応答した前記治療ゾーンマーカの前記少なくとも1つの寸法の前記調節は、前記軸方向、冠状、および矢状スライスのうちの少なくとも1つの他方において、前記治療ゾーンマーカの少なくとも1つの寸法を調節する、請求項11に記載のシステム。
  13. 前記治療ゾーン設定表示はさらに、少なくとも1つの治療パラメータ値を提示し、前記少なくとも1つの治療パラメータ値は、受信されたユーザ入力に応答して調節可能である、請求項9に記載のシステム。
  14. 前記少なくとも1つの治療パラメータ値は、電力設定、持続時間設定、器具タイプ、および前記治療ゾーンのサイズから成る群から選択される、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記少なくとも1つの治療パラメータ値を調節することは、少なくとも1つの他の治療パラメータ値を自動的に調節する、請求項13に記載のシステム。
  16. 前記治療ゾーンは、3次元治療体積として前記3次元モデルで提示される、請求項9に記載のシステム。
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