JP2019524199A - 細長管腔内デバイスの移動長さ測定 - Google Patents

Abstract

細長管腔内デバイスの移動長さを測定する測定システムである。手による細長管腔内デバイスの移動の３次元ビデオデータを取得するために、カメラが含まれる。ビデオデータは、３次元における細長管腔内デバイスの移動を追跡するように処理され、細長管腔内デバイスの移動長さ測定結果が提供される。

Description

技術分野は、概して、細長管腔内デバイスの移動長さ測定に関し、より具体的には、静脈内ワイヤプルバック法におけるワイヤの移動長さ測定に関する。

血管内ワイヤプルバック測定は、複数の様々なセンサを用いて行うことができる。これらには、圧力ワイヤ（ｉＦＲ）、血管内超音波（ＩＶＵＳ）、光コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）等が含まれる。ワイヤベースの測定の生体構造に対する正確な位置合わせは、血管造影投影から可視であるように、プルバック長さに関する知識から恩恵を受ける。

プルバックワイヤは、プルバック中、測定デバイスに接続される。例えば米国特許出願公開第２００３／０１８７３６９号は、体内に挿入された超音波カテーテルプローブといったフレキシブル細長部材の変位の測定を容易にする光プルバックセンサアセンブリについて開示している。光プルバックセンサアセンブリは、ターゲット面を照らす光源を含み、ターゲット面は、光源から受けた光の少なくとも一部を反射する。センサセルのセットを含む光センサアレイが、ターゲット面の反対側に配置され、ターゲット面によって反射された光を受け取る。光センサアレイは、フレキシブル細長部材の変位を求めるために使用される画像フレームをレンダリングするように方向付けられている。プルバックセンサアセンブリ上の追跡ガイドが、光センサアレイの測定された変位方向におけるターゲット面と光センサアレイとの間の相対的な動きを制限する。光センサとの関連におけるターゲット面の測定された変位は、フレキシブル細長部材の変位を表す。

このような測定システムは、概して、特定の機器及びワイヤセットアップに依存するので、複雑さを増加させる。

他のシステムは、医療専門家のユーザインターフェースデバイスとの相互作用を必要とし、これは、無菌環境及び無菌機器の維持に関して問題点を示す。

したがって、本発明は、管腔内デバイスの複雑さを必ずしも増やすことなく、また、医療環境の無菌状態への任意のリスクを低減しつつ、管腔内デバイスの移動の長さを測定する方法を提供することを目的とする。

したがって、細長管腔内デバイスの移動の長さを測定する改良且つ容易にされた方法を提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。なお、以下に説明される本発明の態様は、測定及び処理システム、システム、撮像システム及び方法だけでなく、コンピュータプログラム要素及びコンピュータ可読媒体にも適用される。

細長管腔内デバイスの移動の長さを測定する方法、システム及びコンピュータプログラムが提供される。

一態様では、データ受信モジュールと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、細長管腔内デバイスの移動の長さを測定する測定及び処理システムが提供され、
データ受信モジュールは、少なくとも１つのカメラから、細長管腔内デバイスの移動のビデオデータを受信し、
少なくとも１つのプロセッサは、細長管腔内デバイスの移動の長さを決定するようにビデオデータを処理する。

当該測定及び処理システムは、ビデオデータから、少なくとも細長測定デバイスの測定結果を取得するので、特別な細長管腔内デバイスを必ずしも必要としない。更に、測定するためのビデオデータの分析は、ユーザインターフェースとの物理的接触を必要としないため、無菌環境が支援される。ビデオデータは、体外の細長管腔内デバイスの一部（以下、デバイスの「近位部」とも呼ぶ）を含む。

ビデオデータは、管腔内デバイスを動かすように、管腔内デバイスの近位部に作用する少なくとも１つの手を含んでよい。したがって、少なくとも１つのカメラは、適切なサイズにされ、方向付けられた視野を有する。

ビデオデータは、細長管腔内デバイスの近位部と、管腔内デバイスを動かすように管腔内デバイスに作用する少なくとも１つの手とのビデオデータであってよい。したがって、医療専門家は、仮想の可能性に照らして、測定手順中に物理的な管腔内デバイスとの直接的な感触を維持することができる。

少なくとも１つのプロセッサは、ビデオデータからの細長管腔内デバイスの第１の位置及びビデオデータからの細長管腔内デバイスの第２の位置を決定して、細長管腔内デバイスの移動の長さを決定することができる。第１及び第２の位置のこのような決定は、管腔内デバイスの移動中に離散的な長さ測定結果を取得するために繰り返されてよい。したがって、手順が進行している時に、管腔内デバイスの移動を追跡することができる。

ビデオデータは、３次元ビデオデータであってよい。当該３次元ビデオデータは、医療専門家が管腔内デバイスを単一平面に沿って動かさない場合があることを考慮する。代わりに、移動は、正確な測定のために追跡可能である３次元内の成分を有してよい。

少なくとも１つのプロセッサは、ビデオデータ内の手に関連付けられる少なくとも１つの基準点の３次元空間内の少なくとも１つの位置を決定して、細長管腔内デバイスの移動の長さを決定することができる。基準点は、例えば手の上の光学マーカー又は自然のランドマークであってよい。

３次元空間におけるビデオデータ内の手の基準点を追跡することによって、具体的には体内の細長管腔内デバイスの移動の長さを決定することができる。少なくとも１つのプロセッサは、設定されたフレームレートで、少なくとも１つの基準点の３次元空間内の位置を決定して、細長管腔内デバイスの移動を追跡することができる。当該移動は、細長管腔内デバイスの移動の長さを決定するために使用される。長さは、決定された各位置移動について決定されてよい。

少なくとも１つのプロセッサは、ビデオデータの１つのフレームから少なくとも１つの基準点の３次元空間における第１の位置と、ビデオデータの次のフレームにおける少なくとも１つの基準点の３次元空間における第２の位置とを決定し、第１及び第２の位置に基づいて、移動の長さを決定する。第１及び第２の位置を決定するステップと、移動の長さを決定するステップとは、ビデオデータを使用して、管腔内デバイスの移動を追跡するために繰り返される。

少なくとも１つのプロセッサは、
細長管腔内デバイスの移動の開始を示す少なくとも１つの手のジェスチャ、
細長管腔内デバイスの移動の終了を示す少なくとも１つの手のジェスチャのうちの少なくとも一方を識別してよい。或いは、移動の開始及び終了は、音声コマンドによって示されてもよい。

少なくとも１つのプロセッサは、移動の開始又は移動の終了の指示に反応して、細長管腔内デバイスの移動を追跡するためのビデオデータの分析を開始する。手のジェスチャ及び音声認識は、非接触ユーザインターフェースを提供し、これは、無菌環境を確実にするのに役立つ。

測定及び処理システムは、少なくとも１つのカメラを含んでよい。カメラは、３次元ビデオデータを取得することができる。カメラは、赤外線画像を捕捉することもできる。

測定及び処理システムは、少なくとも１つのプロセッサを介して、ビデオデータ内の細長管腔内デバイスの回転移動を追跡してよい。例えば管腔内デバイスに作用する少なくとも１つの手の１つ以上の基準点及び／又は管腔内デバイス自体が、ビデオデータを使用して、３次元空間において追跡され、細長管腔内デバイスの移動の長さだけでなく、その回転の尺度も決定されてよい。細長管腔内デバイスの回転の測定結果は、特に管腔内デバイスの指向性センサと組み合わされた場合に、有用情報を提供することができる。

データ受信モジュールは、細長管腔内デバイスのセンサから感知情報を受信し、感知情報を、決定された移動の長さと整合させてよい。このようにすると、体内の管の３次元撮像又は距離と共に変動する感知情報のプロファイルが生成される。

少なくとも１つのプロセッサは、決定された移動の長さを使用して、体外撮像マシンからの画像を、細長管腔内デバイスのセンサからの感知情報と整合させてよい。このようにすると、整合された血管内及び血管造影撮像データといったように、撮像マシンからの撮像データ内の管腔内感知情報の撮像及び表示が可能である。

画像整合は、決定された長さ及び／又は回転移動の測定結果の出力の１つの可能な応用である。別の可能な応用は、患者支持プラットホーム又は撮像マシンを、血管内デバイスが動かされても、当該血管内デバイスが撮像マシンの視野内に配置されたままとなるように動かすことである。

測定及び処理システムと、細長管腔内デバイスとを含むシステムが提供される。

様々な実施形態において、細長管腔内デバイスは、体内の管の感知情報のために、シース、カテーテル又はワイヤの遠位端部に配置されるセンサを含む。

上記測定及び処理システム又は上記システムと、体外撮像マシンとを含む撮像システムも提供される。撮像マシンは、血管造影図を取得するための撮像マシンであってよい。

少なくとも１つのカメラは、体外撮像マシンに物理的に関連付けられてよい。カメラは、撮像マシンの検出器に接続されてよい。通常、検出器に関連付けられるカメラは、血管内撮像デバイス及び医療専門家の少なくとも１つの手が見えるような位置にある。

細長管腔内デバイスの移動の長さを測定するコンピュータ実施方法が提供される。当該方法は、細長管腔内デバイスを体内の管内に配置した後に行われる。当該方法は、
少なくとも１つのカメラから、細長管腔内デバイスの移動のビデオデータを取得するステップと、
細長管腔内デバイスの移動の長さを決定するように、ビデオデータを処理するステップとを含む。

ビデオデータは、細長管腔内デバイスを動かすように作用する手の動きを含んでよく、管腔内デバイスの移動の決定は、ビデオデータ内の手の動きの分析に基づいている。

少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、上記測定及び処理システム、上記システム又は上記撮像システムを制御するコンピュータプログラム要素が提供される。

当該コンピュータプログラム要素が記憶されているコンピュータ可読媒体も提供される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。

例示的な実施形態について、次の図面と併せて以下に説明する。図面中、同様の参照符号は、同様の要素を示す。

図１は、一実施形態による撮像システムの概略図である。 図２は、管腔内デバイスの移動長さ測定方法のフローチャートである。

以下の詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、応用及び使用を限定することを意図していない。更に、前述の技術分野、背景、概要及び以下の詳細な説明に提示される任意の明確な又は暗黙の理論によって制約されることを意図していない。

図１は、体外撮像マシン３６、処理及び測定システム１０、表示ユニット２４、細長管腔内デバイス１２及び患者支持台３４を含む撮像システム３２の概略図である。

撮像マシン３６は、台３４上で支えられる患者の撮像データを生成する。撮像マシン３６は、検出器２０、及び、Ｘ線発生器といった電磁波発生器２２を含む。撮像マシン３６は、ＭＲＩ撮像、Ｘ線撮像等用に構成されてよい。撮像マシン３６は、血管造影撮像用に構成されてもよい。更に、撮像データは、３次元撮像データを生成してもよい。具体的な実施形態では、撮像マシン３６は、Ｃアームの一端に検出器２０を、Ｃアームの他端にＸ線発生器２２を有するＣアーム構成を有するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像マシンである。

汎用コンピュータといった測定及び処理システム１０は、撮像マシン３６に動作可能に接続され、撮像マシン３６からの撮像データを処理する。処理された撮像データは、撮像システム３２の表示ユニット２４上に提示されてよい。

測定及び処理システム１０は、少なくとも１つのプロセッサ３０を含む。プロセッサ３０は、メモリ２８に動作可能に接続されている。プロセッサ３０及びメモリ２８は、バス３８を介して接続されてよい。プロセッサ３０は、１つ以上のマイクロプロセッサといったように、プログラム命令を実行可能である任意のデバイスであってよい。メモリは、リムーバブルディスク、ハードドライブ、ＣＤ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等といった任意の揮発性又は不揮発性メモリデバイスであってよい。更に、プロセッサ３０は、汎用コンピュータ内に具現化されてもよい。

表示生成モジュール４０も、バス３８を介してプロセッサ３０に動作可能に接続されている。表示生成モジュール４０は、プロセッサ３０と共に、表示ユニット２４用の画像表示を生成する。表示生成モジュール４０は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせによって実現されてよい。表示生成モジュール４０は、プロセッサ３０用のプログラミング命令として含まれ、メモリ２８に記憶されていてもよい。表示ユニット２４は、医用画像を提示可能であるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提示するのに適した任意のモニタ、スクリーン等であってよい。

図示される実施形態では、撮像マシン３６は、プロセッサ３０に動作可能に接続されている。撮像マシン３６は、撮像データを取得する。撮像データは、処理のためにプロセッサ３０に提供され、血管系の関心領域の血管造影図又は他の撮像モダリティが作成される。次に、当該血管造影図又は他の撮像モダリティは、表示ユニット２４上に提示されてよい。

メモリ２８は、撮像マシン３６からの画像を処理するためにプロセッサ３０によって実行可能である命令を提供する少なくとも１つのコンピュータプログラム４４又はコンピュータプログラム要素４４がコード化されている。表示ユニット２４上の提示のために撮像データを処理するためのコンピュータプログラム４４に加えて、具体的には、図２のフローチャートを参照して本明細書において説明される通りに、細長管腔内デバイスの移動長さ測定方法を行うコンピュータプログラム４４も提供される。コンピュータプログラム４４は更に、本明細書において更に説明されるように、プロセッサの特徴を実現するように適応される。

測定及び処理システム１０は、撮像マシン３６と同一場所に設置されていても、遠隔に設置されていてもよく、又は、測定及び処理システム１０は、分散型アーキテクチャを取ってもよい。

撮像システム３２は、細長管腔内デバイス１２を含む。細長管腔内デバイスは、細長部材１６と、その遠位端部に置かれるセンサ１４とを含む。センサ１４は、管腔内画像や、圧力といった管腔内パラメータといった感知情報を取得する。センサ１４は、超音波撮像デバイス、光学コヒーレンス断層撮影（ＯＣＴ）撮像デバイス、又は、圧力感知デバイスであってよく、これらは、当技術分野において知られている管腔内感知デバイスである。細長部材１６は、カテーテル又はワイヤとして具体化されてよい。特に管腔内デバイス１２は、ワイヤプルバック中に測定を行う管腔内感知デバイスである。デバイス１２は、食道、腸管腔、また、特に血管といった人間又は動物である被験体の体内の管の中を誘導されるという意味で管腔内である。このようなデバイス１２は、通常、体内の管内のターゲット部位におけるセンサ１４の選択的配置を可能にするように曲げやすく、操縦可能である。

細長部材１６は、医療専門家の物理的な細長管腔内デバイス１２に対する行動によって、前進させられるか又は格納される（プルバックされる）。細長管腔内デバイス１２は、ターゲット部位へと血管網の中を誘導される。具体的には、医療専門家は、細長管腔内デバイス１２を前進させるか又は格納するために、当該細長管腔内デバイス１２の一部を握るか、つまむ。

細長管腔内デバイス１２は、例示的な実施形態では、プルバック管腔内測定用に構成され、したがって、センサ１４は、関心の管腔内領域におけるターゲット部位まで又は当該部位を越えて送られ、測定（例えば撮像又は圧力感知）が行われると引き戻される（プルバックされる）。結果として得られる感知情報は、以下に更に説明されるように、長さ測定及び処理システム１０が利用されたときのデバイス変位に関連付けられる。

撮像システム３２は、ビデオデータを取得する少なくとも１つのカメラ３７を含む。当該少なくとも１つのカメラ３７は、細長管腔内デバイス１２の（体外に置かれている）近位端部を握る少なくとも１つの手４６が入る視野を有する。当該少なくとも１つのカメラ３７は、当該少なくとも１つの手４６が細長管腔内デバイス１２を動かすように作用しているときの当該少なくとも１つの手４６の位置を決定するように、長さ測定及び処理システム１０と共に構成されている。当該少なくとも１つのカメラ３７は、複数のカメラ３７を含んでよい。図１の例示的な実施形態では、４つのカメラ３７であるが、他の複数（例えば３つのカメラ３７）も考えられる。

当該少なくとも１つのカメラ３７は、撮像マシン３６に物理的に関連付けられていてよい。例示的な実施形態では、当該少なくとも１つのカメラ３７は、撮像マシン３６のフラット検出器パネル２０といった検出器２０に接続されている。代替又は追加の実施形態では、当該少なくとも１つのカメラ３７は、撮像マシン３６に対して関節接合される照明デバイスに接続されている。

当該少なくとも１つのカメラ３７は、３次元ビデオデータを捕捉してよい。したがって、当該少なくとも１つのカメラ３７は、取得したビデオデータ内の位置を３次元空間において（即ち、Ｘ、Ｙ及びＺ座標を有するように）決定することができる。例えばカメラ３６は、双眼又は立体撮像に基づいて動作して、奥行き位置及び平面位置を求めることができる。立体撮像では、図１の例示的な実施形態に示されるように、２つ以上のカメラ３６を用いて、２つ以上の異なる視点からの２つ以上の別々の画像が捕捉される。このようなシステムでは、別個の各カメラ３６の場所及び光学的パラメータが較正されて、プロセッサ３０上で動作するコンピュータプログラム４４によって実現される三角測量法を使用して、各画像内の画素間の対応が決定される。或いは、光パターンの投影を標準的な２Ｄカメラと組み合わせ、三角測量法を介して奥行きを測定する少なくとも１つの投影光カメラ３６を使用してもよい。別の代案は、発光から光検出までの時間遅延を推定することによって奥行きを測定し、変調光原理又はパルス光原理をもたらす少なくとも１つの飛行時間カメラ３６である。３次元ビデオデータを決定可能であるこのようなカメラは、当技術分野において知られている。

当該少なくとも１つのカメラ３６は、可視領域又は赤外領域においてビデオデータを取得してよい。赤外範囲は、体温が環境に比べて高いことにより、当該少なくとも１つの手４６の環境からの明白な差別化を可能にする。特に当該少なくとも１つのカメラ３６は、人体からの赤外線放射のピーク強度に対応する約１０ミクロンにおけるピーク又は比較的高いスペクトル分解能を有するように適応されてよい。

測定及び処理システム１０は、具体的には、データ受信モジュール４６及び少なくとも１つのプロセッサ３０を含む細長管腔内デバイス１２の移動長さを測定するように（例えば少なくとも１つのコンピュータプログラム４４及び少なくとも１つのプロセッサ３０の組み合わせによって）実現されるように適応される。

データ受信モジュール４６は、ハードウェア、ソフトウェア（例えばコンピュータプログラム４４を介する）、又は、これらの組み合わせによって実現されてよい。データ受信モジュールは、当該少なくとも１つのカメラ３６からの細長管腔内デバイスの移動のビデオデータを受信する。プロセッサ３０は、ビデオデータを処理して、細長管腔内デバイスの移動長さを決定する。具体的には、プロセッサ３０は、取得したビデオデータ内の手の動きの分析に少なくとも基づいて、細長管腔内デバイスの移動長さを決定する。プロセッサ３０は、いつ手４６が細長管腔内デバイス１２を握っているか又はつまんでいるかを決定する。この場合、手４６の動きは、細長管腔内デバイス１２の移動に相当する。移動は、細長管腔内デバイス１２の前進又は引き戻しである。

手４６は、細長管腔内デバイス１２の連続移動操作のために手４６を再配置するために、細長管腔内デバイス１２に対して動く。この場合、一例では、プロセッサ３０は、実際のデバイス移動、即ち、デバイスの近位端上に配置されている手４６が管腔内デバイス１２を移動させているときと、手の再配置、即ち、手が再配置のために管腔内デバイス１２に対して動いているときとを区別するために、ビデオデータ内の手を分析する。このような分析は、例えばデバイス移動の間に使う指の握り構成及び手の再配置の間に使う指の解放構成といった手４６の様々な構成を区別するプロセッサによって実現される。システムは、例えばマシン学習技術を使用して、当該区別をするようにトレーニングされてもよい。

或いは又は更に、以下に更に説明されるように、細長管腔内部材１６が握られたときと、当該細長管腔内部材１６が離されたときとを示すようにジェスチャ又は音声制御を適用してもよい。

プロセッサ３０は、細長管腔内デバイス１２の移動の全長を求めるために、細長管腔内デバイス１２の連続移動操作を合計する。各移動操作は、細長管腔内デバイス１２に対する手の再配置の移動によって切り離される。

例示的な実施形態では、プロセッサ３０は、ビデオデータ内の少なくとも１つの手４６、及び／又は、ビデオデータ内の細長管腔内デバイス１２の３次元空間内の位置を決定して、細長管腔内デバイス１２の移動の長さを決定する。手の位置、具体的には手４６の上の基準点（例えば光学マーカー又は自然のランドマーク）、又は、細長管腔内デバイス１２の位置、具体的にはその基準点は、手４６が細長管腔内デバイス１２を握っているとの認識がされたと仮定して、細長管腔内デバイス１２の移動の長さを決定する。細長管腔内デバイス１２に作用している際の手４６の位置、及び／又は、細長管腔内デバイス１２の位置を、当該位置がビデオデータにおいて移動するにつれて追跡して、細長管腔内デバイス１２の移動の長さを決定することができる。プロセッサ３０は、ビデオデータをアルゴリズムで分析して、手４６（例えば人差し指の先端）及び／又は細長管腔内デバイス１２の１点を追跡することができる。

例示的な実施形態では、ビデオデータは、ビデオデータを取得する際のカメラ３６のフレームレートによって決定されるフレームで構成されている。プロセッサ３０は、手４６及び／又は細長管腔内デバイス１２の基準点を、フレーム毎又は所定数のフレーム毎に追跡する。具体的には、手４６及び／又は細長管腔内デバイス１２の基準点は、各フレーム内又は所定数のフレーム内に決定される。当該位置は、通常、３次元空間内の座標、例えばデカルト座標である。手及び／又は細長管腔内デバイス１２の移動の長さは、例えば連続座標を使用することによって位置が決定されているフレーム間の３次元空間内の位置の変化に基づいて、プロセッサ３０によって決定される。

様々な実施形態において、プロセッサ３０は、ビデオデータにおける細長管腔内デバイス１２の第１の位置と、ビデオデータの次のフレームにおける第２の位置とを決定して、第１の位置と第２の位置との間の距離に基づいて、細長管腔内デバイス１２の移動長さが決定される。プロセッサ３０は、第１の位置から第２の位置までの線形経路を仮定して、それらの間の距離を決定する。高いフレームレートでは、このような仮定は妥当である。プロセッサ３０は更に、ビデオデータの後続フレームにおける少なくとも１つの更なる位置を決定して、上記分析スキームに従って、細長管腔内デバイス１２の移動長さを決定してもよい。例えば上記されたように、プロセッサ３０によって、フレーム毎又は所定数のフレーム毎の分析が行われてよい。

更に、プロセッサ３０は、好適にはこれも取得したビデオデータ内の手の動きの分析に基づいて、ビデオデータ内の細長管腔内デバイス１２の回転移動を決定する。例えば管腔内デバイスに作用する少なくとも１つの手４６の１つ以上の基準点、又は或いは、管腔内デバイス自体が、３次元空間において、ビデオデータを使用して追跡され、細長管腔内デバイス１２の移動長さだけでなく、その回転の尺度も決定される。

例えば１つ以上の基準点の移動の経路を、Ｘ、Ｙ及びＺ座標（ここでＺは管腔内デバイス１２の長手軸と一致する）を有する３次元空間において追跡することができる。Ｚ軸の周りの経路の円弧を、Ｚ軸に沿ったプルバック移動の長さに加えて決定することができる。回転移動の決定は、移動長さの決定とは切り離されても、組み合わされてもよい。切り離す可能性では、管腔内デバイス１２の回転操作及びその直線又はプルバック移動について、別々の音声又は手のジェスチャコマンドが含まれてよい。当該コマンドは、回転及び直線の移動の分析をそれぞれ開始させるために、少なくとも１つのプロセッサ３０によって認識される。

様々な実施形態において、測定及び処理システム１０は、細長管腔内デバイス１２の移動の開始と終了とを決定するジェスチャ制御を含む。これらのジェスチャは、或いは、いつ管腔内デバイス１２が握られたが及びいつ当該管腔内デバイス１２が解放されたかを決定するために認識されるジェスチャと言い表してもよい。ジェスチャ制御は、少なくとも１つの手４６を用いる所定のジェスチャを含んでよい。例えば開いた手から閉じた手へのジェスチャは、移動の開始に相当し、移動の終了については、その反対が相当してよい。このようなジェスチャは、プロセッサ３０に、いつ管腔内デバイスの移動操作が行われ、いつ手がそれに対して動いているのかを決定させる。測定及び処理システム１０は、例えば表示生成モジュール４０及び表示ユニット２４を介して、又は、音声フィードバックを介して、ジェスチャの受信の確認応答を出力してよい。

測定及び処理システム１０は、ジェスチャ制御に加えて又は代えて、マイクロホンを含んでよく、プロセッサ３０は、操作者が管腔内デバイスの１２の移動操作（又はその最初の握り及び解放）の開始及び終了を設定できるように、スピーチを分析する。

プロセッサ３０及び表示生成器４０は、細長管腔内デバイス１２、具体的にはそのセンサ１４からの感知情報を、長さの測定結果に関連付ける。当該情報は、感知情報がそこから取得された体内の管のモデルの構成を可能とするように関連付けられる。センサ１４によって取得されたスライスからの２次元画像を、測定及び処理システム１０からの正確な長さ情報と整合させて、３次元モデルが構成される。更に又は或いは、プロセッサ３０及び表示生成モジュール４０は、測定及び処理システム１０からの長さ測定結果に基づいて、体内の管の長さに亘って変化する感知情報のプロファイルを構成する。前述の通り、感知情報は、血管流に関する圧力値を含んでよい。血管流の変化は、様々な症状を示しうる。或いは、感知情報は、センサ１４から取得された撮像データ、具体的には、体内の管のスライスの撮像情報を含んでもよく、これも、様々な症状の診断を可能にする。超音波及びＯＣＴといった撮像モダリティが可能である。

更に又は或いは、プロセッサ３０及び表示生成モジュール４０は、測定システム３０からの決定された移動長さを使用して、体外撮像マシン３６からの画像を、細長管腔内デバイス１２の遠位端部に配置されるセンサ１４からの感知情報と整合させる。

例えば撮像マシン３６は、血管造影撮像データ又は被験体の関心領域の概要３次元マップを提供可能である他の３次元撮像データを取得する。操作者は、表示ユニット２４上に表示される撮像マシンからの当該撮像データを使用して、撮像マシンを用いるライブ追跡によって、細長管腔内デバイス１２を関心領域の血管系内のターゲット部位に配置することができる。感知情報は、任意選択的にプルバック法を使用して、体内の管の長さに亘るターゲット部位にあるセンサ１４を用いて取得することができる。測定及び処理システム１０からの長さの測定結果及びセンサ１４からの感知情報は共に相関し、撮像マシン３６からの撮像データと整合され、拡大縮小に関して且つ空間的に位置合わせされるように統合される。プロセッサ３０及び表示生成モジュール４０は、統合された撮像を生成し、それを表示ユニット２４上に表示する。

撮像マシン３６からの撮像との画像整合は、決定された長さの測定結果の出力の１つの可能な実用性である。別の可能な応用は、患者支持プラットホーム３４又は撮像マシン３６を、血管内デバイス１２が動かされても、血管内デバイス１２が撮像マシン３６の視野内に配置されたままとなるように動かすことである。したがって、決定された長さ及び／又は回転移動の出力は、更なる実用性がある。プロセッサ３０は、当該出力に反応して、患者支持プラットホーム３４又は撮像マシン３６にコマンドを送信して、撮像マシン３６の視野と、動く血管内デバイスとを整列させる。

図２のフローチャートを参照して、本開示の方法について説明する。当然ながら、本明細書に説明されるコンピュータ実施方法ステップは、プロセッサ３０によって実施可能であるコンピュータプログラム命令において具体化されることが可能である。当該方法は、管腔内デバイス１２が、任意選択的に、撮像マシン３６を使用した管腔内デバイス１２のライブ追跡によって、台３４上の被験体の血管系内に既に配置されていると仮定しているので、被験体への外科的介入を必ずしも含まない。

ステップ５０において、カメラ３６を使用してビデオデータが取得される。ビデオデータは、３次元ビデオデータであり、ビデオデータ内の１つ以上の基準点が３次元空間において追跡されることを可能にする。当該１つ以上の基準点は、指先、若しくは、片手若しくは両手４６の何らかの部分、又は、手袋若しくは手に直接取り付けられた光学マーカー、更に、任意選択的に、又は或いは、細長管腔内デバイス１２の一部であってよい。

ステップ５２において、プロセッサ３０によって、管腔内デバイス１２を握ったことを示す制御コマンドが識別される。この識別は、制御コマンドを、メモリ２８内の基準制御コマンドのストアと比較することによって行われてよい。例示的な実施形態では、ジェスチャ制御コマンドが、カメラ３６からのビデオデータ内で識別される。例えば開いた手から閉じた手に変化する手４６は、管腔内デバイス１２が握られたことを示すジェスチャ制御コマンドであってよい。代替実施形態では、「プルパックを開始」といった音声によってアクティブにされる制御コマンドがプロセッサ３０によって識別される。

ステップ５２と並行する（又はステップ５２と実質的に並行する）のはステップ５３である。ステップ５３は、細長管腔内デバイス１２のセンサ１４を用いた感知情報の取得の開始を含む。例えば撮像又は圧力情報が取得される。ステップ５３は、ステップ５２の制御コマンドに反応して開始されてもよいし、又は、これも音声若しくはジェスチャベースであってよい異なる制御コマンドに反応して開始されてもよい。ジェスチャベースのコマンドは、ビデオデータ内で識別される。例えば「感知を開始」は、音声によってアクティブにされる制御コマンドであっても、手４６の親指を突き出すといった手のジェスチャであってもよい。

ステップ５４において、プロセッサ３０は、管腔内デバイス１２が握られたことを示す制御コマンドに反応して、ビデオデータを分析して、管腔内デバイス１２の移動を追跡するステップを開始する。具体的には、プロセッサ３０は、フレーム毎に（又は所定のフレームレートで）手及び／又は細長管腔内デバイス１２に関連付けられるビデオデータ内の１つ以上の基準点の位置を決定して、細長管腔内デバイス１２の移動を追跡する。

ステップ５６において、プロセッサ３０は、細長管腔内デバイス１２の移動の長さを計算するが、これも、フレーム毎に若しくは所定のフレームレートで行われるか、又は、ステップ５４に従って、何回か位置決定がなされた後に行われてよい。プロセッサ３０は、３次元位置の変化から、細長管腔内デバイス１２の直線移動への変換に基づいて、長さ計算を行ってよい。

ステップ５８において、プロセッサ３０によって、管腔内デバイス１２の解放を示す制御コマンドが識別される。この識別は、制御コマンドを、メモリ２８内の基準制御コマンドのストアと比較することによって行われてよい。例示的な実施形態では、ジェスチャ制御コマンドが、カメラ３６からのビデオデータ内で識別される。例えば閉じた手から開いた手に変化する手４６は、管腔内デバイス１２が握られたことを示すジェスチャ制御コマンドであってよい。代替実施形態では、「プルバックを終了」といった音声によってアクティブにされる制御コマンドがプロセッサ３０によって識別される。

ステップ５２乃至ステップ５８は、感知及び長さ測定手順が完了するまで繰り返されてよい。制御コマンドに基づいて手順の終了が決定されるステップ５７が含まれてよい。この制御コマンドは、ここでも、開いた手の水平方向におけるスウィープ動作といったビデオデータから識別される手のジェスチャ又は「手順を終了」といった音声制御コマンドに基づいていてよい。

ステップ６０において、プロセッサ３０は、ステップ５４及びステップ５６によって取得される測定及び処理システム１０からの移動長さの測定結果を、細長管腔内デバイス１２のセンサ１４からの感知情報と関連付ける。移動長さの測定結果は、ステップ５４及び５６によって決定される前進及び／又は引き戻し動作を蓄積することによる全長決定であってよい。或いは、ステップ５６による各長さ決定が、移動の長さに対応する体内の管内の位置におけるセンサ１４からの感知情報と関連付けられてもよい。

ステップ６２において、ステップ６０からの関連付けられたデータに基づいて、表示が構成される。表示は、表示ユニット４２上での出力のために、プロセッサ３０及び表示生成モジュール４０によって構成される。表示は、センサ１４からの感知撮像情報と、測定及び処理システム１０からの移動長さの測定結果とに基づいて、体内の管の３次元モデルを含んでよい。更に又は或いは、表示は、測定及び処理システム１０からの長さの測定結果から決定可能である体内の管に沿った位置に応じて変化する際の体内の管内の圧力、流量、断面積又は直径等といった感知変数のプロファイルを含んでもよい。更に又は或いは、構成された表示は、撮像マシン３６からの例えば血管造影撮像データである撮像データ内の例えばセンサ１４からの撮像データである感知情報の空間的整合及び拡大縮小を含む。このような表示は、狭窄、血管狭小、プラークの蓄積、血栓形成等といった症状の評価をする際に医療専門家の役に立つ。

必ずしもそうである必要はないが、撮像マシン３６を用いた撮像が、管腔内デバイス１２の移動と、管腔内デバイス１２のセンサからの情報の感知の間に行われることが可能である。例えば撮像マシン３６を用いた撮像手順は、プルバック手順の開始の前に行われて、撮像マシンからの撮像データ内の管腔内デバイスの開始位置が決定される。プルバック中、ビデオカメラ３６及びプロセッサ３０は、手の動きを追跡し、管腔内デバイス１２のプルバックの長さを測定する。プルバック手順の終わりにおいて、撮像マシン３６を用いた更なる撮像処理が行われてよい。上記した管腔内デバイス１２のモーメントの結果としてもたらされる経路長さ測定結果を使用して、センサ１４からの感知データを、撮像マシンからの撮像データ（例えば血管造影撮像データ）と関連付けることができる。

本発明の別の例示的な実施形態では、適切なシステム上で上記実施形態のうちの１つによる方法のステップを実行するように適応されていることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部であってもよいコンピュータユニットに記憶されていてもよい。当該コンピュータユニットは、上記方法のステップを行うか又はステップの実行を誘導する。更に、コンピュータユニットは、上記装置のコンポーネントを動作させる。コンピュータユニットは、自動的に動作するか及び／又はユーザの命令を実行する。コンピュータプログラムが、データプロセッサの作業メモリにロードされてよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行する能力を備えている。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって、既存のプログラムを、本発明を使用するプログラムに変えるコンピュータプログラムとの両方を対象とする。

更に、コンピュータプログラム要素は、上記方法の例示的な実施形態の手順を満たすすべての必要なステップを提供することができる。

本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体が提示される。コンピュータ可読媒体に、コンピュータプログラム要素が記憶され、コンピュータプログラム要素は上記セクションに説明されている。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体上に記憶される及び／又は分散配置されるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介した形態といった他の形態で分配されてもよい。

しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブといったネットワークを介して提示され、当該ネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードされてもよい。本発明の更なる例示的な実施形態によれば、ダウンロード用にコンピュータプログラム要素を利用可能にする媒体が提供され、当該コンピュータプログラム要素は、本発明の上記実施形態のうちの１つによる方法を行うように構成される。

なお、本発明の実施形態は、様々な主題を参照して説明されている。具体的には、方法タイプのクレームを参照して説明される実施形態もあれば、デバイスタイプのクレームを参照して説明される実施形態もある。しかし、当業者であれば、上記及び下記の説明から、特に明記されない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、様々な主題に関連する特徴の任意の組み合わせも、本願によって開示されていると見なされると理解できるであろう。しかし、すべての特徴は、特徴の単なる足し合わせ以上の相乗効果を提供する限り、組み合わされることが可能である。

上記詳細な説明において、少なくとも１つの例示的な実施形態が提示されているが、多数の変形例が存在することを理解すべきである。当然ながら、１つ以上の例示的な実施形態は、例に過ぎず、本開示の範囲、応用可能性又は構成をいかようにも限定することを意図していない。むしろ、上記詳細な説明は、当業者に、１つ以上の例示的な実施形態を実現するための便利なロードマップを提供する。当然ながら、添付の請求項又はその法的な等価物に記載される通りの開示の範囲から逸脱することなく、要素の機能及び配置を様々に変化させてよい。

例えば少なくとも１つの光学マーカー（図示せず）が、医療専門家の手（例えば手袋）４６及び／又は細長管腔内デバイス１２上に含まれ、ビデオデータ内にコントラストが向上された基準点が提供されてもよい。３次元空間におけるビデオデータ内の基準点の移動を利用して、本明細書に説明される長さ測定を行ってよい。

別の例では、複数の光学マーカーが細長管腔内デバイス１２上に含まれ、細長管腔内デバイス１２の追跡を更に支援してよい。

請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、「ａ」又は「ａｎ」との不定冠詞も、複数形を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に引用される幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されることだけで、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. データ受信モジュールと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、細長管腔内デバイスの移動の長さを決定するシステムであって、
   前記データ受信モジュールは、少なくとも１つのカメラからビデオデータを受信し、
   前記ビデオデータは、前記細長管腔内デバイスを動かすように作用する手の動きを含み、
   前記少なくとも１つのプロセッサは、取得した前記ビデオデータ内の前記手の動きの分析に少なくとも基づいて、前記細長管腔内デバイスの前記移動の長さを決定するように前記ビデオデータを処理する、システム。
2. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記細長管腔内デバイスの移動を、前記細長管腔内デバイスに対する前記手の再配置から区別するように、前記ビデオデータを分析する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ビデオデータは、３次元ビデオデータである、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記細長管腔内デバイスの前記移動の長さを決定するように前記ビデオデータ内の少なくとも１つの手に関連付けられる少なくとも１つの基準点の３次元空間における少なくとも１つの位置を決定する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つのプロセッサは、
   前記細長管腔内デバイスの移動の開始を示す少なくとも１つの手のジェスチャ、
   前記細長管腔内デバイスの移動の終了を示す少なくとも１つの手のジェスチャ、
   のうちの少なくとも一方を識別する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つのプロセッサは更に、前記手の動きの分析に基づいて、前記ビデオデータ内の前記細長管腔内デバイスの回転移動を決定する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
7. 前記データ受信モジュールは、前記細長管腔内デバイスのセンサから感知情報を受信し、前記感知情報を、決定された前記移動の長さと整合させる、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つのプロセッサは、決定された前記移動の長さを使用して、体外撮像マシンからの画像を、前記細長管腔内デバイスのセンサからの感知情報と整合させる、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
9. 測定及び処理のための請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステムと、前記細長管腔内デバイスとを含む、システム。
10. 前記細長管腔内デバイスは、体内の管の感知情報のために、カテーテル又はワイヤの遠位端部に配置されるセンサを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 測定及び処理のための請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム、又は、請求項９若しくは１０に記載のシステムと、体外撮像マシンとを含む、撮像システム。
12. 前記少なくとも１つのカメラは、前記体外撮像マシンに物理的に関連付けられている、請求項１１に記載の撮像システム。
13. 細長管腔内デバイスの移動の長さを測定するコンピュータ実施方法であって、前記コンピュータ実施方法は、前記細長管腔内デバイスを体内の管内に配置した後に行われ、
    少なくとも１つのカメラから、前記細長管腔内デバイスを動かすように作用する手の動きを含むビデオデータを受信するステップと、
    取得した前記ビデオデータ内の前記手の動きの分析に少なくとも基づいて、前記細長管腔内デバイスの移動の長さを決定するように、前記ビデオデータを処理するステップと、
    を含む、コンピュータ実施方法。
14. コンピュータ上で実行されると、前記コンピュータに、請求項１３に記載のコンピュータ実施方法を実行させる命令を含む、コンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムが記憶されている、コンピュータ可読媒体。

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