JP2019506919A - 電磁センサ追跡システムのためのモーション・ボックス視覚化 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年12月15日に出願した米国仮出願第62/267,772号、および2016年11月6日に出願した米国仮出願第62/418,231号の利益を主張するものであり、それらは、本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。
ブロック900および902は、MPS20座標系におけるモーション・ボックス34の構成に対応する。図5A、図5B、図8A、および図8Bにおいて見られるように、モーション・ボックス34は、立方体形状ではなく、電磁場発生器または磁気送信機アセンブリ30が医療デバイス・センサ24iの位置および/または向きを測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表す不規則な直方体形状または平行六面体形状であってもよい。すなわち、モーション・ボックス34は、電磁場発生器または磁気送信機アセンブリ30によって医療デバイス・センサ24i内に電圧が誘導され得る空間領域を表す。ブロック902において、モーション・ボックス34を形成するモーション・ボックスは結合され、任意の隠された表面が除去される。結果として生じるのは、ブロック904におけるMPS20座標系におけるモーション・ボックス34の3次元形状である。
上記で説明したように、モーション・ボックス34、患者基準センサ242、および医療デバイス・センサ(たとえば、241、243)のそれぞれの位置および向きの、MPS座標系20Cからテーブル座標系46cへの変換に続き、計算された画像のパンおよびズームを適用して、システム10は、臨床医が、テーブル座標系46cにおいて互いに関連させてモーション・ボックス34、患者基準センサ242、および医療デバイス・センサ241、243を容易かつ正確に見ることができるように、適切な位置および向きにおいてディスプレイ16上に表示するためのモーション・ボックス34、患者基準センサ242、および医療デバイス・センサ241、243をレンダリングする。様々な実施形態では、システム10の主電子制御ユニット12(たとえば、1つまたは複数のプロセッサ)は、モーション・ボックス34、患者基準センサ242、および医療デバイス・センサ241、243の描写をレンダリングするために、信号をディスプレイ16に送達するように適合される。モーション・ボックス34、患者基準センサ242、および医療デバイス・センサ241、243は、右/左(RL)ビューおよび尾/頭(CRA)ビューの2つのビューにおいてディスプレイ上に表示される。上記で説明したように、接続された医療デバイスのセンサ241、243は、所望の印(たとえば、色、点描、クロス・ハッチングなど)を有する球としてディスプレイ16上に表示され、患者基準センサ242は、接続された医療デバイスのセンサ241、243と区別可能な印(たとえば、緑の「トップ・ハット」形状)を有するものとしてディスプレイ16上に表示される。
(例A)
A.モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上に表示するための医療デバイス、システム、および方法であって、上記で説明し、添付図面に示すように、モーション・ボックスは、電磁センサ追跡システムが電磁センサ追跡システム対応センサの位置および向きを測定するための電磁場を生成する物理的空間の容積を表す、医療デバイス、システム、および方法。
B.上記で説明し、添付図面に示すように、モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上に表示するための医療デバイス、システム、および方法であって、モーション・ボックスは、電磁センサ追跡システムが電磁センサ追跡システム対応センサの位置および向きを測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、モーション・ボックスの描写に関連してセンサ電磁センサ追跡システム対応センサの描写をディスプレイ上に表示するための医療デバイス、システム、および方法。
C.ディスプレイ上にモーション・ボックスを表示する方法であって、
電磁センサ追跡システムの位置を測定するステップであって、電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有する、測定するステップと、
電磁センサ追跡システムの測定された位置に基づいて、電磁追跡座標系からテーブル座標系への変換行列を計算するステップであって、テーブル座標系は、医療処置中に患者を支持するように構成されるテーブルの座標系である、計算するステップと、
モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップであって、モーション・ボックスは、電磁センサ追跡システムがツール・センサの位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、モーション・ボックスのレンダリングされた位置は、テーブル座標系に位置合わせされる、ステップと、を備える、方法。
D.電磁センサ追跡システムを用いて、電磁追跡座標系におけるツール・センサの位置を測定するステップと、
電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、ツール・センサの位置を電磁追跡座標系からテーブル座標系に変換するステップと、
ツール・センサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップと、をさらに備える、例Cの方法。
E.ツール・センサがモーション・ボックスを出たとき、ツール・センサの最後の有効な測定位置においてモーション・ボックスの側面に沿ってツール・センサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、例Dの方法。
F.電磁センサ追跡システムがツール・センサの無効な位置または向きを決定したとき、モーション・ボックスの下部に沿ってツール・センサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、例Dの方法。
G.ツール・センサの変換された位置のレンダリングされた描写は、無効状態を示す印を備える、例Fの方法。
H.印は、琥珀色である、例Gの方法。
I.モーション・ボックスの変換された位置のレンダリングされた描写は、電磁センサ追跡システムに接続されていないツール・センサと、電磁センサ追跡システムの動作不能状態とのうちの1つまたは複数を示す印を含む、例Cの方法。
J.印は、琥珀色である、例Iの方法。
K.医療ナビゲーション・システムであって、
ディスプレイと、
ディスプレイに接続されたプロセッサと、
プロセッサに接続される電磁センサ追跡システムであって、電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有する、電磁センサ追跡システムと、
プロセッサに接続されるCアームであって、電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系がCアームに固定された関係にあるようにCアームに固定される、Cアームと、
センサであって、電磁センサ追跡システムが電磁追跡座標系におけるセンサの位置を測定するように構成される、センサと、
医療処置中に患者を支持するように構成され、テーブル座標系を有する、テーブルと、を備え、
プロセッサは、
(1)尾/頭軸の周りのCアームの第1の回転、(2)AP横(左/右)軸の周りのCアームの第2の回転、(3)垂直(ウィグ・ワグ)軸の周りのCアームの回転、(4)検出器軸の周りの電磁センサ追跡システムの磁気送信機アセンブリの回転、(5)Cアームの平行移動、(6)テーブルの平行移動、および(7)ソース−増強器距離、のうちの1つまたは複数を測定し、
測定された回転、平行移動、およびソース−増強器距離のうちの1つまたは複数に基づいて、電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を計算し、
電磁センサ追跡システムから電磁追跡座標系におけるセンサの測定された位置を受信し、
電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、センサの位置を電磁追跡座標系からテーブル座標系に変換し、
モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上にレンダリングし、
センサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするように構成され、
モーション・ボックスは、電磁センサ追跡システムがセンサの位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、
モーション・ボックスのレンダリングされた位置は、テーブル座標系に位置合わせされる、レンダリングする、システム。
L.センサがモーション・ボックスを出る場合には、システムは、センサの最後の有効測定位置においてモーション・ボックスの側面に沿ってセンサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするようにさらに構成される、例Kのシステム。
L.センサがモーション・ボックスを出る場合には、システムは、センサの最後の有効測定位置においてモーション・ボックスの側面に沿ってセンサの変換された位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするようにさらに構成される、例Kのシステム。
以下の項目は、国際出願時の請求の範囲に記載の要素である。
(項目1)
ディスプレイに接続されるように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサに接続される電磁センサ追跡システムと、を備え、
前記電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有すると共に、前記電磁追跡座標系に配置されるセンサの位置を測定するように構成され、
前記プロセッサは、
前記電磁センサ追跡システムの位置を測定し、
前記電磁センサ追跡システムの測定された前記位置に基づいて、電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を計算し、
前記電磁センサ追跡システムから前記電磁追跡座標系における前記センサの測定された位置を受信し、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に前記センサの前記位置を変換し、
前記電磁センサ追跡システムの変換された前記位置に基づいて、モーション・ボックスの位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するように構成され、
前記テーブル座標系は、医療処置中に患者を支持するように構成されるテーブルの座標系であり、
前記モーション・ボックスは、前記電磁センサ追跡システムが前記センサの前記位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、
前記モーション・ボックスのレンダリングされる前記位置は、前記テーブル座標系に位置合わせされる、医療ナビゲーション・システム。
(項目2)
前記プロセッサは、
前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの前記位置を測定し、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記センサの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換し、
前記センサの変換された前記位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、項目1に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目3)
前記プロセッサは、前記センサの測定された前記位置が、前記電磁センサ追跡システムが磁場を生成する前記物理的空間の前記容積内にあるとき、前記モーション・ボックスの前記描写内の前記センサの変換された前記位置の前記描写をレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、項目2に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目4)
前記センサは、前記患者上の場所に固定される患者基準センサを備え、
前記プロセッサは、胸郭の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成され、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する場所の描写を含み、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する前記胸郭上の前記場所が、前記患者基準センサの表示される変換された位置と一致するような位置に表示される、項目2に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目5)
前記プロセッサは、前記センサが前記モーション・ボックスを出たとき、前記センサの最後の有効測定位置において前記モーション・ボックスの側面に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、項目2に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目6)
前記プロセッサは、前記電磁センサ追跡システムが前記センサの無効な位置または向きを決定したとき、前記モーション・ボックスの下部に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、項目2に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目7)
前記電磁センサ追跡システムは、前記電磁追跡座標系がCアームに固定された関係にあるように前記Cアームに固定され、
前記電磁センサ追跡システムの前記測定された位置は、尾/頭軸に沿った前記Cアームの測定された第1の回転と、左/右軸に沿った前記Cアームの測定された第2の回転と、を備える、項目1に記載の医療ナビゲーション・システム。
(項目8)
ディスプレイ上にモーション・ボックスを表示する方法であって、
電磁センサ追跡システムの位置を測定するステップであって、前記電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有する、前記測定するステップと、
前記電磁センサ追跡システムの測定された前記位置に基づいて、電磁追跡座標系からテーブル座標系への変換行列を計算するステップであって、前記テーブル座標系は、医療処置中に患者を支持するように構成されるテーブルの座標系である、前記計算するステップと、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記電磁センサ追跡システムの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換するステップと、
前記電磁センサ追跡システムの変換された前記位置に基づいて、前記モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップであって、前記モーション・ボックスは、前記電磁センサ追跡システムがセンサの位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、前記モーション・ボックスのレンダリングされる前記位置は、前記テーブル座標系に位置合わせされる、前記レンダリングするステップと、を備える、方法。
(項目9)
前記モーション・ボックスの変換された前記位置のレンダリングされた前記描写は、エラー状態を示す印を備える、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記エラー状態は、センサが前記電磁センサ追跡システムに接続されていない状態、前記センサの位置が未知である状態、前記センサの向きが未知である状態、および、前記電磁センサ追跡システムの動作不能状態のうちの1つまたは複数を備える、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの前記位置を測定するステップと、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記センサの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換するステップと、
前記センサの変換された前記位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップと、をさらに備える、項目8に記載の方法。
(項目12)
前記センサの測定された前記位置が、前記電磁センサ追跡システムが磁場を生成する物理的空間の前記容積内にあるとき、前記センサの前記変換された位置の前記描写は、前記モーション・ボックスの前記描写内にレンダリングされる、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記センサは、前記患者上の場所に固定される患者基準センサを備え、
前記方法は、胸郭の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備え、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する場所の描写を含み、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する前記胸郭上の前記場所が、前記患者基準センサの表示される変換された位置と一致するような位置に表示される、項目11に記載の方法。
(項目14)
前記胸郭は、胸郭座標系を有し、
前記方法は、前記胸郭座標系の向きが前記テーブル座標系と平行であるように、前記患者基準センサの前記変換された位置を用いて、記胸郭の向きを前記胸郭座標系から前記テーブル座標系に変換するステップをさらに備える、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記センサが前記モーション・ボックスを出たとき、前記センサの最後の有効測定位置において前記モーション・ボックスの側面に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、項目11に記載の方法。
(項目16)
前記電磁センサ追跡システムが前記センサの無効な位置または向きを決定したとき、前記モーション・ボックスの下部に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、項目11に記載の方法。
(項目17)
前記センサの前記変換された位置のレンダリングされた前記描写は、無効状態を示す印を備える、項目16に記載の方法。
(項目18)
前記センサは、患者に固定された患者基準センサおよび医療デバイス上の医療デバイス・センサのうちの1つまたは複数を備える、項目11に記載の方法。
(項目19)
前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの向きを測定するステップと、
前記センサの前記向きの描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップと、をさらに備える、項目11に記載の方法。
(項目20)
前記電磁センサ追跡システムは、前記電磁追跡座標系がCアームに固定された関係にあるように前記Cアームに固定され、
前記電磁センサ追跡システムの前記位置を測定するステップは、尾/頭軸に沿った前記Cアームの第1の回転を測定するステップと、左/右軸に沿った前記Cアームの第2の回転を測定するステップとを備える、項目8に記載の方法。
Claims (20)
- ディスプレイに接続されるように構成されるプロセッサと、
前記プロセッサに接続される電磁センサ追跡システムと、を備え、
前記電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有すると共に、前記電磁追跡座標系に配置されるセンサの位置を測定するように構成され、
前記プロセッサは、
前記電磁センサ追跡システムの位置を測定し、
前記電磁センサ追跡システムの測定された前記位置に基づいて、電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を計算し、
前記電磁センサ追跡システムから前記電磁追跡座標系における前記センサの測定された位置を受信し、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に前記センサの前記位置を変換し、
前記電磁センサ追跡システムの変換された前記位置に基づいて、モーション・ボックスの位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するように構成され、
前記テーブル座標系は、医療処置中に患者を支持するように構成されるテーブルの座標系であり、
前記モーション・ボックスは、前記電磁センサ追跡システムが前記センサの前記位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、
前記モーション・ボックスのレンダリングされる前記位置は、前記テーブル座標系に位置合わせされる、医療ナビゲーション・システム。 - 前記プロセッサは、
前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの前記位置を測定し、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記センサの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換し、
前記センサの変換された前記位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、請求項1に記載の医療ナビゲーション・システム。 - 前記プロセッサは、前記センサの測定された前記位置が、前記電磁センサ追跡システムが磁場を生成する前記物理的空間の前記容積内にあるとき、前記モーション・ボックスの前記描写内の前記センサの変換された前記位置の前記描写をレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、請求項2に記載の医療ナビゲーション・システム。
- 前記センサは、前記患者上の場所に固定される患者基準センサを備え、
前記プロセッサは、胸郭の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成され、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する場所の描写を含み、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する前記胸郭上の前記場所が、前記患者基準センサの表示される変換された位置と一致するような位置に表示される、請求項2に記載の医療ナビゲーション・システム。 - 前記プロセッサは、前記センサが前記モーション・ボックスを出たとき、前記センサの最後の有効測定位置において前記モーション・ボックスの側面に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、請求項2に記載の医療ナビゲーション・システム。
- 前記プロセッサは、前記電磁センサ追跡システムが前記センサの無効な位置または向きを決定したとき、前記モーション・ボックスの下部に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするために、前記ディスプレイに信号を送達するようにさらに構成される、請求項2に記載の医療ナビゲーション・システム。
- 前記電磁センサ追跡システムは、前記電磁追跡座標系がCアームに固定された関係にあるように前記Cアームに固定され、
前記電磁センサ追跡システムの前記測定された位置は、尾/頭軸に沿った前記Cアームの測定された第1の回転と、左/右軸に沿った前記Cアームの測定された第2の回転と、を備える、請求項1に記載の医療ナビゲーション・システム。 - ディスプレイ上にモーション・ボックスを表示する方法であって、
電磁センサ追跡システムの位置を測定するステップであって、前記電磁センサ追跡システムは、電磁追跡座標系を有する、前記測定するステップと、
前記電磁センサ追跡システムの測定された前記位置に基づいて、電磁追跡座標系からテーブル座標系への変換行列を計算するステップであって、前記テーブル座標系は、医療処置中に患者を支持するように構成されるテーブルの座標系である、前記計算するステップと、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記電磁センサ追跡システムの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換するステップと、
前記電磁センサ追跡システムの変換された前記位置に基づいて、前記モーション・ボックスの位置の描写をディスプレイ上にレンダリングするステップであって、前記モーション・ボックスは、前記電磁センサ追跡システムがセンサの位置を測定するための磁場を生成する物理的空間の容積を表し、前記モーション・ボックスのレンダリングされる前記位置は、前記テーブル座標系に位置合わせされる、前記レンダリングするステップと、を備える、方法。 - 前記モーション・ボックスの変換された前記位置のレンダリングされた前記描写は、エラー状態を示す印を備える、請求項8に記載の方法。
- 前記エラー状態は、センサが前記電磁センサ追跡システムに接続されていない状態、前記センサの位置が未知である状態、前記センサの向きが未知である状態、および、前記電磁センサ追跡システムの動作不能状態のうちの1つまたは複数を備える、請求項9に記載の方法。
- 前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの前記位置を測定するステップと、
前記電磁座標系からテーブル座標系への変換行列を用いて、前記センサの前記位置を前記電磁追跡座標系から前記テーブル座標系に変換するステップと、
前記センサの変換された前記位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップと、をさらに備える、請求項8に記載の方法。 - 前記センサの測定された前記位置が、前記電磁センサ追跡システムが磁場を生成する物理的空間の前記容積内にあるとき、前記センサの前記変換された位置の前記描写は、前記モーション・ボックスの前記描写内にレンダリングされる、請求項11に記載の方法。
- 前記センサは、前記患者上の場所に固定される患者基準センサを備え、
前記方法は、胸郭の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備え、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する場所の描写を含み、
前記胸郭は、前記患者上の前記患者基準センサの前記場所に対応する前記胸郭上の前記場所が、前記患者基準センサの表示される変換された位置と一致するような位置に表示される、請求項11に記載の方法。 - 前記胸郭は、胸郭座標系を有し、
前記方法は、前記胸郭座標系の向きが前記テーブル座標系と平行であるように、前記患者基準センサの前記変換された位置を用いて、記胸郭の向きを前記胸郭座標系から前記テーブル座標系に変換するステップをさらに備える、請求項13に記載の方法。 - 前記センサが前記モーション・ボックスを出たとき、前記センサの最後の有効測定位置において前記モーション・ボックスの側面に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、請求項11に記載の方法。
- 前記電磁センサ追跡システムが前記センサの無効な位置または向きを決定したとき、前記モーション・ボックスの下部に沿って前記センサの前記変換された位置の描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップをさらに備える、請求項11に記載の方法。
- 前記センサの前記変換された位置のレンダリングされた前記描写は、無効状態を示す印を備える、請求項16に記載の方法。
- 前記センサは、患者に固定された患者基準センサおよび医療デバイス上の医療デバイス・センサのうちの1つまたは複数を備える、請求項11に記載の方法。
- 前記電磁センサ追跡システムを用いて、前記電磁追跡座標系における前記センサの向きを測定するステップと、
前記センサの前記向きの描写を前記ディスプレイ上にレンダリングするステップと、をさらに備える、請求項11に記載の方法。 - 前記電磁センサ追跡システムは、前記電磁追跡座標系がCアームに固定された関係にあるように前記Cアームに固定され、
前記電磁センサ追跡システムの前記位置を測定するステップは、尾/頭軸に沿った前記Cアームの第1の回転を測定するステップと、左/右軸に沿った前記Cアームの第2の回転を測定するステップとを備える、請求項8に記載の方法。
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