JP2020124501A - ターゲットに対する医療デバイスのナビゲーションを視覚化するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライブ蛍光透視ビューを使用して、ターゲットに対する医療デバイスのナビゲーションを視覚化するためのシステムおよび方法の提供。【解決手段】方法は、画面に、医療デバイス先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを表示することを含む。方法はまた、画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をも含む。方法は、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされているか否かを判定することと、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされている場合、ターゲットマークを第１の色で表示することと、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていない場合、ターゲットマークを第１の色とは異なる第２の色で表示することと、を含み得る。【選択図】なし

Description

本開示は、ターゲットに対する生検またはアブレーションツールなどの医療デバイスのナビゲーションを視覚化する分野に関する。

肝臓、脳、心臓、肺、胆嚢、腎臓、および骨を含む臓器に影響を及ぼすさまざまな病気を治療するために、内視鏡処置や低侵襲処置など、一般的に適用される医療方法がいくつかある。多くの場合、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、超音波画像法、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、または蛍光透視法などの１つ以上の画像診断法が、患者内の関心対象領域、最終的には生検または治療のターゲットを同定し、そこまでナビゲートするために、臨床医によって採用される。いくつかの処置では、術前スキャンが、ターゲット同定と術中ガイダンスに利用され得る。しかしながら、ターゲット領域のより正確な現在画像を取得するには、リアルタイム画像化が必要となる場合がある。さらに、（例えば、他の臓器または組織に損傷を惹起することなく）安全かつ正確な方法で医療デバイスをターゲットまでナビゲートするために、ターゲットおよびその周囲に対する医療デバイスの現在位置を表示するリアルタイム画像データが必要となる場合がある。

例えば、内視鏡アプローチは、患者内の関心対象領域までナビゲートするのに有用であり、肺など、体の管腔網内の領域に対して特にそうであることが証明されている。内視鏡アプローチ、より具体的には肺の気管支鏡アプローチを可能にするために、従前に取得したＭＲＩデータまたはＣＴ画像データを使用して、肺などの特定の体の部分の３次元（３Ｄ）レンダリング、モデル、または容量体を生成する気管支内ナビゲーションシステムが開発された。

次いで、ＭＲＩスキャンまたはＣＴスキャンから生成された出来上がりの容量体を利用して、ナビゲーションカテーテル（または他の適切な医療デバイス）を気管支鏡および患者の気管支の分枝を通して関心対象領域まで前進させることを容易にするナビゲーション計画を作成する。電磁（ＥＭ）追跡システムなどの位置特定または追跡システムを、例えばＣＴデータと併せて利用して、ナビゲーションカテーテルを気管支の分枝を通して関心対象領域まで誘導することを容易にし得る。特定の例では、ナビゲーションカテーテルは、１つ以上の医療器具にアクセスを提供するために、関心対象領域に隣接するかまたは関心対象領域内の枝分かれした管腔網の気道のうちの１つ内に配置され得る。

しかしながら、ＣＴスキャンなどの従前に取得されたスキャンから生成された患者の肺の３Ｄ容量体は、ナビゲーション処置中に医療デバイスまたは機器をターゲットまで正確に誘導するための十分な基盤を提供しない場合がある。場合によっては、不正確さは、従前に取得されたＣＴデータの取得時の肺に対する処置中の患者の肺の変形によって惹起される。この変形（ＣＴから体への逸脱）は、例えば、鎮静状態と非鎮静状態との間の移行時の体の変化、気管支鏡が患者の姿勢を変えること、気管支鏡が組織を押圧すること、異なる肺容量（例えば、ＣＴスキャンは吸入中に取得され、ナビゲーションは呼吸中に実行される）、異なるベッド、異なる日などを含む、多くの異なる要因によって惹起され得る。

したがって、医療デバイスおよびターゲットをリアルタイムで視覚化し、生体内ナビゲーション処置を強化するには、別の画像診断法が必要である。さらに、例えば生検や治療のために、医療デバイスを遠隔のターゲットまで正確かつ安全にナビゲートするためには、医療デバイスおよびターゲットの両方が誘導システムにおいて可視であるべきである。

本開示は、ライブ２Ｄ蛍光透視ビューを使用して、ターゲットに対する医療デバイスの体内ナビゲーションを視覚化するためのシステムおよび方法に関する。１つの一般的な態様は、ディスプレイと、ディスプレイに連結されたプロセッサと、プロセッサに連結され、その上に命令を格納したメモリとを含み、命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、ディスプレイ上に、医療デバイスの先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを含む画面を表示することと、画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさせるシステムを含む。

実施には、次の機能のうちの１つ以上が含まれ得る。医療デバイスが生検ツール、アブレーションツール、または組織を治療するツールであるシステム。ターゲットの３Ｄモデルが管腔網の３Ｄモデルから得られるシステム。管腔網の３Ｄモデルが前処理コンピュータ断層撮影画像データセットから生成されるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定させるシステム。医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、ターゲットマークが第１の色で表示されるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていないと判定させるシステム。医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、ターゲットマークが第１の色とは異なる第２の色で表示されるシステム。実施形態では、第１の色は緑であり得、第２の色はオレンジまたは赤であり得る。

命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、蛍光透視画像内のターゲットマーキングのユーザ確認を受け取ったことに応答して、画面をナビゲーションユーザインターフェースに追加するか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示させるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、画面をナビゲーションユーザインターフェースに追加するユーザ入力を受け取ったこと応答して、ナビゲーションユーザインターフェースに、選択されると、画面が表示されるタブを表示させるシステム。
命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、選択可能なボタンを表示させるシステム。選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、ターゲットマークがライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除されるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、ターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示させるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、医療デバイス先端とターゲットとの間の距離を計算させるシステム。計算された距離がターゲットの３Ｄモデルの３Ｄビュー内に表示されるシステム。命令が、プロセッサによって実行されると、プロセッサにさらに、ターゲットの３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルとライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定させ、管腔網の３Ｄモデルとライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの決定された対応に基づいて、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定させるシステム。蛍光透視撮像装置が、医療デバイス先端を含む領域のライブ２Ｄ蛍光透視ビューを撮影するように構成されているシステム。

システムは、医療デバイスを受容するように構成されたカテーテルをさらに含み得る。システムは、管腔網内にナビゲートされた拡張作業チャネルの位置を追跡し、その位置を管腔網の３Ｄモデルに対応させるように構成されたナビゲーションコンポーネントをさらに含み得る。ナビゲーションコンポーネントが電磁ナビゲーションシステムであるシステム。説明したシステムの実施には、ハードウェア、方法もしくはプロセス、またはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアが含まれ得る。

別の一般的な態様は、ターゲットに対して医療デバイスを視覚化する方法を含み、画面に、医療デバイス先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを表示する。方法はまた、画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することも含む。方法はまた、ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することも含む。この態様の他の実施形態は、各々が方法の動作を実行するように構成された、対応するコンピュータシステム、装置、および１つ以上のコンピュータ記憶装置に記録されたコンピュータプログラムを含む。

実施には、次の機能のうちの１つ以上が含まれ得る。方法は、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定することをさらに含み得る。方法はまた、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、ターゲットマークを第１の色で表示することも含み得る。方法は、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていないと判定することと、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、ターゲットマークを第１の色とは異なる第２の色で表示することと、をさらに含み得る。第１の色は緑であり得、第２の色はオレンジまたは赤であり得る。

方法はまた、蛍光透視画像内のターゲットマーキングのユーザ確認を受け取ったことに応答して、画面をナビゲーションユーザインターフェースに追加するか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示することも含み得る。方法はまた、画面をナビゲーションユーザインターフェースに追加するユーザ入力を受け取ったことに応答して、ナビゲーションユーザインターフェースに、選択されると、画面が表示されるタブを表示することも含み得る。方法は、選択可能なボタンを表示することと、選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、ターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除することとをさらに含み得る。

方法は、選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、ターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビュー上に重ねて表示することをさらに含み得る。方法は、医療デバイス先端とターゲットとの間の距離を計算することと、計算された距離をターゲットの３Ｄモデルの３Ｄビュー内に表示することとをさらに含み得る。方法は、ターゲットの３Ｄモデルを管腔網の３Ｄモデルから得ることをさらに含み得る。方法は、管腔網の３Ｄモデルを前処置コンピュータ断層撮影画像データセットから生成することをさらに含み得る。

方法は、ターゲットの３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルとライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定することと、管腔網の３Ｄモデルとライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの決定された対応に基づいて、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていると判定することとをさらに含み得る。説明された方法の実施には、ハードウェア、方法もしくはプロセス、またはコンピュータアクセス可能媒体上のコンピュータソフトウェアが含まれ得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ディスプレイと、
前記ディスプレイに連結されたプロセッサと、
前記プロセッサに連結され、その上に命令を格納したメモリとを備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
前記ディスプレイ上に、医療デバイスの先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを含む画面を表示することと、
前記画面に、前記医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、
前記ターゲットの前記３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさせるシステム。
（項目２）
前記ターゲットの前記３Ｄモデルは、管腔網の３Ｄモデルから得られ、
前記管腔網の前記３Ｄモデルは、前処理コンピュータ断層撮影画像データセットから生成される、上記項目に記載のシステム。
（項目３）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することと、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第１の色で表示することと、をさせる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目４）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定することと、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第２の色で表示することと、をさせる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目５）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
局所位置合わせプロセスのユーザ確認を受け取ったことに応答して、ターゲットオーバーレイを可能にするか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示することと、
前記ターゲットオーバーレイを可能にするユーザ入力を受け取ったことに応答して、ナビゲーションユーザインターフェースにおいて、選択されると、前記画面が表示されるタブを表示することと、をさせる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目６）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
選択可能なボタンを表示することと、
前記選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除することか、または
前記選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさせる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目７）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
前記医療デバイス先端と前記ターゲットとの間の距離を計算することと、
前記計算された距離を、前記ターゲットの前記３Ｄモデルの前記３Ｄビュー内に表示することと、をさせる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目８）
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
前記ターゲットの前記３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルと、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定することをさせ、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することは、前記管腔網の３Ｄモデルと前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの前記決定された対応に基づいて実行される、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目９）
前記医療デバイス先端を含む領域の前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューを撮影するように構成された蛍光透視撮像装置をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１０）
前記医療デバイスを受容するように構成されたカテーテルをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１１）
管腔網内にナビゲートされた前記カテーテルの位置を追跡し、前記位置を前記管腔網の前記３Ｄモデルに対応させるように構成されたナビゲーションコンポーネントをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１２）
前記ナビゲーションコンポーネントは、電磁ナビゲーションシステムである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
（項目１３）
ターゲットに対して医療デバイスを視覚化する方法であって、
画面に、医療デバイス先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを表示することと、
前記画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、
前記ターゲットの前記３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、を含む方法。
（項目１４）
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することと、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第１の色で表示することと、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定することと、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第２の色で表示することと、をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１５）
局所位置合わせプロセスのユーザ確認を受け取ったことに応答して、ターゲットオーバーレイを可能にするか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示することと、
ターゲットオーバーレイを可能にするユーザ入力を受け取ったことに応答して、ナビゲーションユーザインターフェースにおいて、選択されると、前記画面が表示されるタブを表示することと、をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１６）
選択可能なボタンを表示することと、
前記選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除することか、または
前記選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
前記医療デバイス先端と前記ターゲットとの間の距離を計算することと、
前記計算された距離を、前記ターゲットの前記３Ｄモデルの前記３Ｄビュー内に表示することと、をさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
前記ターゲットの前記３Ｄモデルを、管腔網の３Ｄモデルから得ることをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
前記管腔網の前記３Ｄモデルを、前処理コンピュータ断層撮影画像データセットから生成することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
前記ターゲットの前記３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルと、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定することをさらに含み、
前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することは、前記管腔網の前記３Ｄモデルと前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの前記決定された対応に基づいて実行される、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（摘要）
ライブ蛍光透視ビューを使用して、ターゲットに対する医療デバイスのナビゲーションを視覚化するためのシステムおよび方法。方法は、画面に、医療デバイス先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを表示することを含む。方法はまた、画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をも含む。方法は、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされているか否かを判定することと、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされている場合、ターゲットマークを第１の色で表示することと、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされていない場合、ターゲットマークを第１の色とは異なる第２の色で表示することと、を含み得る。

本開示のさまざまな態様および実施形態を添付の図面を参照して説明する。

本開示に従う、管腔網を介して柔組織ターゲットまでナビゲートするためのシステムの概略図である。 本開示に従う、局所位置合わせを確認するための例示的なユーザインターフェースの画面写真である。 本開示に従う、ターゲットオーバーレイ機能で継続するか否かについて質問するポップアップメッセージを有する例示的なナビゲーションユーザインターフェースの画面写真である。 本開示に従う、ターゲットオーバーレイ機能なしの、例示的なナビゲーションユーザインターフェースの画面写真である。 本開示に従う、ターゲットオーバーレイ機能ありの、例示的なナビゲーションユーザインターフェースの画面写真である。 本開示に従う、「ターゲットオーバーレイ」タブが選択されたときに現れる画面を示す例示的なナビゲーションユーザインターフェースの画面写真である。 本開示に従う、ターゲットをライブ蛍光透視画像上に呈示する例示的な方法のフロー図である。 本開示に従う、ターゲットマーカーをリアルタイム２次元（２Ｄ）蛍光透視ビュー上に重ねて示す例示的なナビゲーションユーザインターフェースの画面写真である。 ターゲットに対する医療デバイスのナビゲーションを視覚化する例示的な方法のフロー図である。 ターゲットまでナビゲーションし、本開示に従うユーザインターフェースを表示するための、本開示に従うシステムの概略図である。

蛍光透視撮像装置は、例えば、医療デバイスのナビゲーションを視覚化し、所望の位置までナビゲートされた後の医療デバイスの配置を確認するために、臨床医によって使用され得る。しがしながら、蛍光透視画像は、金属ツール、骨、大きな柔組織対象体、例えば心臓など、高度に密な対象体を示すが、蛍光透視画像は、病変など、小さな関心対象柔組織対象体をはっきり示さないことがある。さらに、蛍光透視画像は、２次元投影像である。したがって、柔組織対象体の同定およびそれらの対象体までの医療デバイスのナビゲーションを可能とするには、Ｘ線容量測定復元体が必要である。

３Ｄ容積復元体を提供するいくつかの解決策がある。１つの解決策は、校正された既知のＸ線源位置から、柔組織がより良く見える３Ｄ容量体への、複数のＸ線投影像をアルゴリズムを使って組合せるＣＴ機である。例えば、ＣＴ機は、１つまたは複数のツールがターゲットに到達するまで、体を通しての誘導を提供する処置中に、反復スキャンで使用することができる。これは、いくつかの全ＣＴスキャンと、専用のＣＴ室と、スキャン間のブラインドナビゲーションとを必要とするので、面倒な処置である。さらに、各スキャンでは、高レベルの電離放射線のために担当者は部屋を出る必要があり、患者は放射線に暴露される。別の解決策は、円錐ビームＣＴ機である。しかしながら、円錐ビームＣＴ機は高価であり、ＣＴ機と同様に、スキャン間のブラインドナビゲーションを提供するのみであり、ナビゲーションに複数の反復を必要とし、スタッフは部屋を出る必要がある。いくつかの例示的な実施形態では、本開示のシステムおよび方法は、ＣＴ機および蛍光透視撮像装置の便益を組み合わせて、臨床医が、医療デバイスを、小さな柔組織対象体を含むターゲットまでナビゲートすることを助ける。

電磁ナビゲーション処置では、医療デバイス、例えば生検ツールが計画された経路をたどってターゲット、例えば病変に到達し、ターゲットの生検または治療が完了され得ることを保証するように、計画、位置合わせ、およびナビゲーションが実行される。ナビゲーション段階に続いて、蛍光透視画像が撮影され、ＣＴから体への逸脱を低減するための局所位置合わせプロセスに利用され得る。局所位置合わせプロセスの後、位置決定可能ガイドが拡張された作業チャネルから取り外され得、医療デバイス、例えば生検ツールが、拡張された作業チャネルに導入され、ターゲット、例えば病変までナビゲートされて、その生検または治療が実行される。

医療デバイスをターゲットまでナビゲートする際、臨床医は、ターゲットに対する医療デバイスの位置を視覚化するためのライブ２Ｄ蛍光透視ビューを使用し得る。医療デバイスは、ライブ蛍光透視ビューでははっきりと見え得るが、一部のターゲット、例えば病変は、ライブ蛍光透視ビューでは見えない場合がある。また、一部の医療デバイスはセンサを含まないため、電磁ナビゲーションを使用できない。さらに、医療デバイスをターゲットに向かって前進させるまたはナビゲートするために使用されるユーザインターフェースは、医療デバイスがいつターゲットの近くになるかを含め、ターゲットに対する医療デバイスに関する十分な情報を提供しない。

本開示は、臨床医がターゲットに対する医療デバイス先端の位置を視覚化できるように、ＣＴスキャンにおいて同定されたターゲットの３次元モデルに対応する２Ｄターゲットマーカーをライブ２Ｄ蛍光透視ビュー上に重ねるユーザインターフェースを特徴とする。ターゲットオーバーレイを含むライブ蛍光透視ビューは２次元ビューであり、医療デバイスがターゲットの上にあるかまたは下にあるかを必ずしも示さないので、同じユーザインターフェースはまた、ターゲットの３Ｄモデルの３次元医療デバイス先端ビューも含み、臨床医は、医療デバイスがターゲットの上または下にないことを確認できる。

ユーザインターフェースはまた、医療デバイスが３次元でターゲットと位置揃えされているか否かの図形的表示も提供する。例えば、医療デバイスがターゲットと３次元で位置揃えされている場合、ユーザインターフェースはターゲットオーバーレイを第１の色、例えば緑で示す。その一方、医療デバイスが３次元でターゲットと位置揃えされていない場合、ユーザインターフェースはターゲットオーバーレイを第１の色とは異なる第２の色、例えばオレンジまたは赤で示す。

本開示の態様によれば、ターゲット、例えば病変に向かっての医療デバイス、例えば生検ツールの体内ナビゲーションの視覚化は、電磁ナビゲーションシステムなどのナビゲーションシステムのより大きなワークフローの一部分であり得る。図１は、肺の気道を介した軟組織ターゲットまでの医療デバイス、例えば生検ツールのナビゲーションを容易にするための例示的なシステムの全体図である。システム１００はさらに、２Ｄ蛍光透視画像から、ターゲット領域の蛍光透視ベース３次元容積測定データを構築するように構成され得る。システム１００はさらに、電磁ナビゲーション気管支鏡検査（ＥＮＢ）を使用することにより、ターゲット領域への医療デバイスの接近を容易にし、ターゲットに対する医療デバイスの位置を決定するように構成され得る。

システム１００の一態様は、システム１００とは別個に取得されたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データをレビューするためのソフトウェアコンポーネントである。ＣＴ画像データのレビューにより、ユーザが、１つ以上のターゲットを同定し、同定されたターゲットへの経路を計画し（計画段階）、ユーザインターフェースを使用してカテーテル１０２をターゲットまでナビゲートし（ナビゲーション段階）、ターゲットに対するセンサ１０４の配置を確認することが可能となる。１つのそのようなＥＭＮシステムは、現在Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＰＬＣが販売しているＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＢＲＯＮＣＨＯＳＣＯＰＹ（登録商標）システムである。ターゲットは、計画段階中にＣＴ画像データをレビューすることによって同定された関心対象組織であり得る。ナビゲーションに続いて、生検ツールまたは他のツールなどの医療デバイスをカテーテル１０２に挿入して、ターゲットにまたはそれに近接して位置する組織から組織サンプルを取得し得る。

図１に示したように、カテーテル１０２はカテーテルガイドアセンブリ１０６の一部である。実際には、カテーテル１０２は、患者Ｐの管腔網にアクセスするために気管支鏡１０８内に挿入される。具体的には、カテーテルガイドアセンブリ１０６のカテーテル１０２は、患者の管腔網を介してナビゲーションするために、気管支鏡１０８の作業チャネルに挿入され得る。センサ１０４を含む位置決定可能ガイド（ＬＧ）１１０が、カテーテル１０２に挿入され、センサ１０４がカテーテル１０２の遠位先端を越えて所望の距離だけ延びるような位置にロックされる。電磁場内での基準座標系、したがってカテーテル１０２の遠位部分に対するセンサ１０４の位置および配向を導出することができる。カテーテルガイドアセンブリ１０６は現在、ＳＵＰＤＥＲＤＩＭＥＮＳＩＯＮ（登録商標）Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ＫｉｔｓまたはＥＤＧＥ（商標）Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｋｉｔｓのブランド名でＭｅｄｔｒｏｎｉｃ ＰＬＣにより市販化および販売されており、本開示とともに使用可能であると考えられる。

システム１００は一般に、患者Ｐを支持するように構成された手術台１１２と、患者Ｐの口を通して患者Ｐの気道に挿入するように構成された気管支鏡１０８と、気管支鏡１０８に連結されたモニタリング機器１１４（例えば、気管支鏡１０８のビデオ画像化システムから受信したビデオ画像を表示するためのビデオディスプレイ）と、位置決定モジュール１１６、複数の基準センサ１８、および複数の組み込まれたマーカーを含む送信機マット１２０を含む位置決定または追跡システム１１４と、ターゲットの同定、ターゲットへの経路計画、ターゲットまでの医療デバイスのナビゲーション、および／またはターゲットに対する、カテーテル１０２もしくはそれを通る適切なデバイスの配置の確認および／または決定を容易にするために使用されるソフトウェアおよび／またはハードウェアを含むコンピューティングデバイス１２２とを含む。コンピューティングデバイス１２２は、図１０のワークステーション１００１と同様であり得、図９の方法を含む本開示の方法を実行するように構成され得る。

患者Ｐの蛍光透視またはＸ線の画像またはビデオを取得することができる蛍光透視撮像装置１２４も、システム１００のこの特定の態様に含まれる。蛍光透視撮像装置１２４によって撮影された画像、一連の画像、またはビデオは、蛍光透視撮像装置１２４内に記憶されるか、または記憶、処理、および表示のためにコンピューティングデバイス１２２に送信され得る。さらに、蛍光透視撮像装置１２４は、患者Ｐに対して移動して、患者Ｐに対して異なる角度または視点から画像を取得して、蛍光透視ビデオなどの一連の蛍光透視画像を作成し得る。画像を撮影している間の患者Ｐに対する蛍光透視撮像装置１２４の姿勢は、送信機マット１２０に組み込まれたマーカーを介して推定され得る。マーカーは、患者Ｐの下方、患者Ｐと手術台１１２との間、および患者Ｐと蛍光透視撮像装置１２４の放射線源または検知ユニットとの間に配置されている。送信機マット１２０に組み込まれたマーカーは、２つの別個の要素であり得、それらは一定の方法で連結されてもよいし、または単一ユニットとして製造されてもよい。蛍光透視撮像装置１２４は、単一の撮像装置または複数の撮像装置を含み得る。

コンピューティングデバイス１２２は、プロセッサおよび記憶媒体を含む任意の適切なコンピューティングデバイスであり得、プロセッサは、記憶媒体に記憶された命令を実行することができる。コンピューティングデバイス１２２は、患者データと、ＣＴ画像を含むＣＴデータセットと、蛍光透視画像およびビデオを含む蛍光透視データセットと、蛍光透視３Ｄ復元体と、ナビゲーション計画と、任意の他のそのようなデータとを格納するように構成されたデータベースをさらに含み得る。明示的に示されていないが、コンピューティングデバイス１２２は、入力部を含み得るか、またはＣＴデータセット、蛍光透視画像／ビデオ、および本明細書に記載の他のデータを受信するように別様に構成され得る。さらに、コンピューティングデバイス１２２は、グラフィカルユーザインターフェースを表示するように構成されたディスプレイを含む。コンピューティングデバイス１２２は、１つ以上のネットワークに接続され得、それを通して１つ以上のデータベースがアクセスされ得る。

計画段階に関して、コンピューティングデバイス１２２は、患者Ｐの気道の３次元モデルまたはレンダリングを生成および目視するために従前に取得されたＣＴ画像データを利用し、（自動、半自動、または手動で）３次元モデル上のターゲットの同定を可能にし、かつ患者Ｐの気道を通ってターゲットおよびその周囲にある組織に至る経路を決定することができる。より具体的には、従前のＣＴスキャンから取得されたＣＴ画像を処理し、３次元ＣＴ容量体に組み入れ、次いで、それを利用して患者Ｐの気道の３次元モデルを生成する。３次元モデルは、コンピューティングデバイス１２２に関連付けられたディスプレイ上に、または任意の他の適切な方法で、表示され得る。コンピューティングデバイス１２２を使用して、３次元モデルのさまざまなビュー、または３次元モデルから生成された増強２次元画像が呈示される。増強２次元画像は、３次元データから生成されるため、いくつかの３次元機能を所有し得る。３次元モデルを操作して、３次元モデルまたは２次元画像上のターゲットの同定を容易し得、ターゲットに位置する組織にアクセスするための、患者Ｐの気道を通る適切な経路の選択が行い得る。一旦選択されると、経路計画、３次元モデル、およびそこから導出された画像は保存され、ナビゲーション段階で使用するためにナビゲーションシステムにエクスポートされ得る。１つのそのような計画ソフトウェアは、現在Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＰＬＣが販売しているＩＬＯＧＩＣ（登録商標）計画スイートである。

ナビゲーション段階に関して、６自由度の電磁位置特定または追跡システム１１４、または位置を決定するための他の適切なシステムが、画像とナビゲーションのための経路との位置合わせを実行するために利用されるが、他の構成も考えられる。追跡システム１１４は、追跡モジュール１１６と、複数の基準センサ１１８と、（マーカーを含む）送信機マット１２０とを含む。追跡システム１１４は、位置決定可能ガイド１１０、特にセンサ１０４とともに使用するように構成されている。上述したように、位置決定可能ガイド１１０およびセンサ１０４は、（気管支鏡１０８の有無にかかわらず）カテーテル１０２を通して患者Ｐの気道に挿入するように構成され、ロック機構を介して互いに対して選択的にロック可能である。

送信機マット１２０は、患者Ｐの真下に配置される。送信機マット１２０は、患者Ｐの少なくとも一部分の周りに電磁場を生成し、その中で、複数の基準センサ１１８およびセンサ１０４の位置を追跡モジュール１１６を使用して決定することができる。第２の電磁センサ１２６もカテーテル１０２の端部に組み込まれ得る。第２の電磁センサ１２６は、５自由度のセンサまたは６自由度のセンサであり得る。１つ以上の基準センサ１１８が患者Ｐの胸部に取り付けられる。基準センサ１１８の６自由度の座標は、（適切なソフトウェアを含む）コンピューティングデバイス１２２に送られ、そこで患者の基準座標フレームを計算するために使用される。一般に、位置合わせが実行され、気管支鏡１０８を通して観察しながら患者Ｐの気道について、計画段階からの３次元モデルおよび２次元画像の位置を調整し、気管支鏡１０８が到達できない気道の部分でさえ、センサ１０４の位置の正確な知識でナビゲーション段階が行われることを可能にする。

送信機マット１２０上の患者Ｐの位置の位置合わせは、患者Ｐの気道を通してセンサ１０４を動かすことにより実行され得る。より具体的には、位置決定可能ガイド１１０が気道中を移動している間、センサ１０４の位置に関するデータが、送信機マット１２０、基準センサ１１８、および追跡システム１１４を使用して記録される。この位置データから生じる形状が、計画段階で生成された３次元モデルの通路の内部ジオメトリと比較され、比較に基づく形状と３次元モデルとの位置相関が、例えばコンピューティングデバイス１２２上のソフトウェアを利用して決定される。さらに、ソフトウェアは、３次元モデル内の非組織空間（例えば、空気で満たされた空洞）を同定する。ソフトウェアは、センサ１０４の位置を表す画像を、３次元モデルおよび／または３次元モデルから生成された２次元画像と位置揃えまたは位置合わせするが、それは、記録された位置データと、位置決定可能ガイド１１０が患者Ｐの気道内の非組織空間に位置したままであるという仮定とに基づく。あるいは、気管支鏡１０８をセンサ１０４を用いて患者Ｐの肺内の事前に指定された位置までナビゲートし、気管支鏡からの画像を３次元モデルのモデルデータに手動で相関させることにより、手動位置合わせ技術が採用され得る。

本明細書ではＥＭセンサを使用するＥＭＮシステムに関して説明されているが、本開示はそのように限定されず、可撓性センサ、超音波センサとともに、またはセンサなしで使用され得る。さらに、本明細書に記載の方法は、ロボットアクチュエータがカテーテル１０２または気管支鏡１０８をターゲットの近くで駆動するなど、ロボットシステムと併用され得る。

画像データおよび経路計画への患者Ｐの位置合わせに続いて、ユーザインターフェースが、臨床医がターゲットに到達するためにたどる経路を設定するナビゲーションソフトウェアにおいて表示される。カテーテル１０２が、ユーザインターフェースに描かれているようにターゲットの近くに首尾よくナビゲートされると、位置決定可能ガイド１１０がカテーテル１０２からロック解除されて取り外され、カテーテル１０２を、限定的ではないが、光学システム、超音波プローブ、マーカー配置ツール、生検ツール、アブレーションツール（すなわち、マイクロ波アブレーションデバイス）、レーザープローブ、極低温プローブ、センサプローブ、およびターゲットへの吸引針を含む、医療デバイスを誘導するための誘導チャネルとして、所定位置に残す。次いで、医療デバイスが、カテーテル１０２を通して挿入され、ターゲットまたはターゲットに隣接する特定の領域までナビゲートされ得る。

カテーテル１０２を通して医療デバイスを挿入する前に、ＣＴから体への逸脱を低減するために、各ターゲットに対して局所位置合わせプロセスが実行され得る。局所位置合わせプロセスの撮影段階では、一連の蛍光透視画像が、任意選択でユーザによって、コンピューティングデバイス１２２を介して表示される指示に従って、蛍光透視撮像装置１２４を介して撮影および取得され得る。次いで、蛍光透視３Ｄ復元体がコンピューティングデバイス１２２を介して生成され得る。蛍光透視３Ｄ復元体の生成は、一連の蛍光透視画像と、一連の画像上の送信機マット１２０に組み込まれたマーカーの構造の投影とに基づく。次いで、３Ｄ復元体の１つ以上のスライスが、術前のＣＴスキャンに基づいて、コンピューティングデバイス１２２を介して、生成され得る。次いで、３Ｄ復元体および蛍光透視３Ｄ復元体の１つ以上のスライスが、任意選択で同時に、コンピューティングデバイス１２２を介してディスプレイ上にユーザに対して表示され得る。３Ｄ復元体のスライスは、ユーザがスライスを順次スクロールできるスクロール可能な形式でユーザインターフェースに呈示され得る。

局所位置合わせプロセスのマーキング段階では、臨床医は、３Ｄ復元体のスライスを基準として使用しながら、ターゲットを同定してマークするように指示され得る。また、ユーザは、一連の蛍光透視２Ｄ画像内のナビゲーションカテーテルの先端を同定してマークするように指示され得る。次いで、ターゲットの位置とナビゲーションカテーテル先端とのオフセットが、コンピュータデバイス１２２を介して決定または計算され得る。次いで、オフセットは、ディスプレイ上の（例えば、図４に示された「周辺ナビゲーション」タブ４０１を選択することによって見ることができる周辺ナビゲーション画面における）ナビゲーションカテーテルの位置および／または配向をターゲットに関して修正するため、および／またはターゲット領域内の３次元モデルと追跡システム１１４との位置合わせを修正するため、および／またはターゲット領域内の３次元モデルと蛍光透視３Ｄ復元体との間の局所位置合わせを生成するために、コンピューティングデバイス１２２を介して利用され得る。

局所位置合わせプロセスの確認段階では、蛍光透視３Ｄ復元体が、図２に示す確認画面２０２に表示される。確認画面２０２は、マークされたターゲットおよびナビゲーションカテーテル先端を異なる視点から示す蛍光透視３Ｄ復元体のビデオループをレビューするために、ユーザによって選択および移動され得るスライダ２０８を含む。ビデオ全体にわたってターゲットおよびナビゲーションカテーテル先端にマークがあることを確認した後、臨床医は「承認」ボタン２１０を選択し得、その時点で局所位置合わせプロセスが終了し、ナビゲーションカテーテルの位置が更新される。次いで、臨床医は、内視鏡処置を開始する前に、例えば図４に示す周辺ナビゲーション画面のナビゲーションビューを使用して、ターゲットに対するナビゲーションカテーテルの位置揃えを微調整し得る。

局所位置合わせプロセスの後、臨床医またはロボットは、カテーテル１０２に医療デバイスを挿入し、医療デバイスをターゲットに向かって前進させ得る。医療デバイスをターゲットに向かって前進させながら、臨床医は、（ａ）術前のＣＴスキャンに基づくターゲットの３Ｄモデルの３Ｄ医療デバイス先端ビューと、（ｂ）ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマーカーが重ねられたライブ２Ｄ蛍光透視ビューとを含むユーザインターフェース画面を見ることができる。このユーザインターフェース画面は、臨床医が、医療デバイスをリアルタイムで見ることだけでなく、医療デバイスがターゲットと位置揃えされているか否かを確認することをも可能にする。ユーザインターフェース画面はまた、医療デバイスがターゲットと３次元で位置揃えされているか否かの図形的表示も提供し得る。例えば、医療デバイスがターゲットと３次元で位置揃えされている場合、ユーザインターフェースはターゲットオーバーレイを第１の色、例えば緑で示す。その一方、医療デバイスが３次元でターゲットと位置揃えされていない場合、ユーザインターフェースは、ターゲットオーバーレイを第１の色とは異なる第２の色、例えばオレンジまたは赤で示す。

図２は、局所位置合わせプロセスの確認段階中に現れる例示的な局所位置合わせユーザインターフェースの確認画面２０２の画面写真である。確認画面２０２は、局所位置合わせプロセスのマーキング段階中に臨床医によって従前にマーキングされたナビゲーションカテーテル先端マーク２０４およびターゲットマーク２０６を表示する。臨床医が「承認」ボタンを選択すると、図３のナビゲーションユーザインターフェースがポップアップメッセージ３０２とともに表示される。ポップアップメッセージ３０２は、臨床医が、ターゲットまでの医療デバイス、例えば生検ツールのナビゲーションを誘導するターゲットオーバーレイ機能を使用するか否かを選択できるようにするボタン３０４、３０６を含み得る。具体的には、臨床医は、ボタン３０４を選択してターゲットオーバーレイ機能を用いて続行してもよいし、ボタン３０６を選択してターゲットオーバーレイ機能を使用せずに続行してもよい。

臨床医がボタン３０６を選択すると、局所位置合わせプロセスを実行するに先立って従前に表示されていた図４のユーザインターフェース４００の「周辺ナビゲーション」タブ４０１に関連付けられた周辺ナビゲーション画面が再表示され、位置合わせプロセスの結果として、ナビゲーションカテーテル先端４０５の位置および／または配向に対して、もしあれば、調整を示す。周辺ナビゲーション画面４０１は、ローカルＣＴビュー４０２、３Ｄナビゲーションカテーテル先端ビュー４０４、３Ｄマップビュー４０６、および気管支鏡ビュー４０８を含む。周辺ナビゲーション画面４０１はまた、ユーザが局所位置合わせを適用すること、および／または局所位置合わせを再起動することを可能にする局所位置合わせユーザ制御４０３も含む。ユーザインターフェース４００は、「中央ナビゲーション」タブ４１１および「ターゲット位置揃え」タブ４１２も含み、これらは、中央ナビゲーションまたはターゲット位置揃えをそれぞれ実行するために個別に選択され得る。

臨床医がボタン３０４を選択すると、ユーザインターフェース４００は、図５に示された周辺ナビゲーション画面および「ターゲットオーバーレイ」タブ５０２を表示する。ターゲットオーバーレイタブ５０２が選択されると、図６に見られるように、患者「Ｐ」内のカテーテル１０２のライブ蛍光透視ビュー６０２を含むターゲットオーバーレイ画面が表示される。

図７に示すように、ステップ７０２でのターゲット位置揃えタブ５０２の選択に続いて、ステップ７０４でライブ蛍光透視画像６０２（図６）が表示される。ライブ蛍光透視画像６０２が一旦表示されると、コンピューティングデバイス１２２は、ステップ７０６で、蛍光透視画像内のカテーテル１０２の先端６０４の位置のマーキングを要求し得る。代替として、先端６０２のマーキングは、画像分析アプリケーションによって自動的に実行されてもよいし、任意選択で、単に確認するためにユーザに提示されてもよい。例えば、これは、放射線不透過性カテーテルであろう、特定のしきい値のハウンズフィールド単位値を超える画像内のすべてのピクセルを同定することに基づき得る。カテーテル１０２を構成するピクセルのうちの最後の結合ピクセルは、カテーテル１０２の先端６０２である。もちろん、本開示の範囲から逸脱することなく、カテーテル１０２の先端６０２の検出に他のプロセスを使用し得る。

ステップ７０８では、蛍光透視画像６０２内のカテーテルの先端６０４の位置の受信に続いて、コンピューティングデバイスは、ライブ蛍光透視画像６０２および局所位置合わせプロセス中に取得された蛍光透視３Ｄ復元体の画像分析を実行する。ステップ７０８での画像処理は、ライブ２Ｄ蛍光透視画像６０２を蛍光透視３Ｄ復元体のスライスと比較して、最良の一致を決定する。この最良の一致は、ライブ蛍光透視画像内のカテーテル１０２の形状と比較したときの蛍光透視３Ｄ復元体のスライスの各々におけるカテーテル１０２の形状に基づき得る。追加で、または代替的に、最良の一致は、ライブ蛍光透視画像６０２内のカテーテル１０２の先端６０４のマークされた位置と、局所位置合わせプロセス中にマークされたものとに基づき得る。またさらに、コンピューティングデバイス１２２は、局所位置合わせの直後の追跡システム１１４によるカテーテル１０２の検出位置を、カテーテル１０２の現在の検出位置と比較し得る。これらの手法のいずれかを組み合わせて使用して、マッチングを支援し得る。

画像分析に続いて、コンピューティングデバイスは、図８に示すように、ステップ７１０で、局所位置合わせ中にカテーテル１０２に対する位置が決定されたターゲットの位置を表示し、ライブ蛍光透視画像６０２上にターゲットマーカー６０６を表示する。このターゲットマーカー６０６の位置は、蛍光透視３Ｄ復元体を採用する局所位置合わせプロセス中にマークされたターゲットの位置に基づく。

図８の例では、カテーテル１０２の先端６０４が、ライブ蛍光透視ビュー６０２に表示されているターゲットマーカー６０６と位置揃えされて示されている。さらに、医療デバイス先端ビュー６０８が、カメラがカテーテル１０２の先端６０４に配置されているかのようなビューを示している。医療デバイス先端ビュー６０８は、ターゲット６０６の３次元表示６１０を呈示している。カテーテル１０２の先端６０４がターゲットとほぼ位置揃えされている場合、ターゲットマーカー６０６は、第１の色（例えば、緑色）で表示され、ライブ蛍光透視ビュー６０２に重ねられ得る。その一方、カテーテル１０２の先端６０４がターゲットと位置揃えされていない場合（例えば、球状ターゲットが３Ｄナビゲーションカテーテル先端ビュー４０４の中央より右側に配置されている図４の３Ｄナビゲーションカテーテル先端ビュー４０４に示されているように）、ターゲットマーカー６０６は、異なる色、例えばオレンジまたは赤で表示され得る。同様に、カテーテル１０２の先端６０４がターゲットと位置揃えされていない医療デバイス先端ビュー６０８では、ターゲット６０６の３Ｄ表示６１０は画像内でずれて見え、そのビュー内には、その一部のみが見えるか、または全く見えない場合がある。さらに、カテーテル１０２の先端６０４とターゲットとの不揃いの重度に応じて、色は上述のように変化してもよい。

医療デバイス先端ビュー６０８は、カテーテル１０２の先端６０４とターゲットの中心との間の距離を示すテキストを表示するテキストボックス６１２も含み得る。実施形態では、コンピューティングデバイス１２２は、ＣＴスキャンに基づき得、ターゲットを含む管腔網の３Ｄモデルと、ライブ蛍光透視ビューとを位置揃えさせるかまたはそれらの間の対応を見出だし、例えば、画像処理を使用して先端６０４とターゲットの３Ｄモデルの中心との距離を測定することにより、距離を計算し得る。３Ｄモデルとライブ蛍光透視ビューとの対応を見出す際に、局所位置合わせプロセスで生成およびマークされた蛍光透視３Ｄ復元体を使用し得る。実施形態では、距離は、ターゲットの中心または外縁から測定される。ターゲットオーバーレイ画面は、ターゲットオーバーレイ切り替えボタン６１４をさらに含み、選択されると、図８に示すようにターゲットマーカー６０６を表示するか、ターゲットマーカー６０６を表示しないかを切り替える。

図９は、医療デバイス先端がターゲットの近傍に運ばれた後、ターゲットへ向かう医療デバイス先端のナビゲーションを視覚化する例示的な方法９００のフロー図である。ブロック９０１で、ターゲットに近接したナビゲーションに続いて、局所位置合わせプロセスが実行されて、ナビゲーション計画におけるカテーテル１０２の端部とターゲットとの相対位置が更新される。局所位置合わせに続いて、ブロック９０２で、コンピューティングデバイス１２２は、「ターゲットオーバーレイ」タブ５０２が選択されたか否かを判定する。「ターゲットオーバーレイ」タブ５０２が選択されると、コンピューティングデバイス１２２は、ブロック９０３で、ライブ蛍光透視画像内のカテーテル１０２の先端６０２と局所位置合わせプロセス中に同定されたターゲットとの相対位置を決定し、ライブ蛍光透視画像内の相対位置にターゲットを表示する。このプロセスは、例えば、図７に関して上述したステップを使用して実行される。

次に、コンピューティングデバイスは、ブロック９０４で、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされているか否かを判定する。コンピューティングデバイス１２２は、ＣＴスキャンに基づき得、ターゲットを含む管腔網の３Ｄモデルと、ライブ蛍光透視ビューとを位置揃えさせるかまたはそれらの対応を見出し、そして、決定された位置揃えまたは対応に基づいて、医療デバイス先端がターゲットの３Ｄモデルと位置揃えされているか否かを判定し、例えば画像処理を適用することにより、医療デバイス先端がターゲットと位置揃えされているか否かを判定し得る。３Ｄモデルとライブ蛍光透視ビューとを位置揃えさせるかまたはそれらの対応を見出す際に、局所位置合わせプロセスで生成およびマークされた蛍光透視３Ｄ復元体を使用し得る。

コンピューティングデバイス１２２が、医療デバイス先端はターゲットと位置揃えされていると判定した場合、コンピューティングデバイス１２２は、ブロック９０６で、ターゲットマークの色を緑に設定し、そうでない場合、コンピューティングデバイス１２２は、ブロック９０８で、ターゲットマークの色をオレンジに設定する。ブロック９１０で、コンピューティングデバイス１２２は、ターゲットオーバーレイ画面に、少なくとも医療デバイスを示すライブ２Ｄ蛍光透視ビューを表示する。ブロック９１２で、コンピューティングデバイス１２２は、設定された色を有するターゲットマークをライブ２Ｄ蛍光透視ビュー上に重ねて表示する。ブロック９１４で、コンピューティングデバイス１２２は、同じターゲットオーバーレイ画面に、医療デバイス先端の視点からの、ターゲットマークに対応する３Ｄ仮想ターゲットを表示する。ブロック９０４〜９１４は、医療デバイス先端がターゲットの中心に配置されるまで、または生検または他の治療が完了するまで、繰り返され得る。この最終ナビゲーションにより、ユーザは、ターゲットがライブ画像上にマークされたライブ画像を得るための蛍光透視ナビゲーション技術を使用することができ、それで、ユーザは、医療デバイス先端がターゲットといかによく位置揃えされたか判断することができ、医療デバイス先端がターゲットに到達して、ターゲットのサンプルを採取したり、またはターゲットに治療を実行することが保証される。

本開示のさらなる態様では、局所位置合わせ（例えば、ステップ９０１）に続いて、コンピューティングデバイス１２２は、蛍光透視３Ｄ復元体の画像分析を行って、ターゲットオーバーレイタブに最適に連動し得るような蛍光透視撮像装置１２４の配置の角度を決定し得る。本開示のこの態様では、蛍光透視３Ｄ復元体の２つのスライスにおけるカテーテル１０２の先端の同定と、蛍光透視３Ｄ復元体におけるターゲットの同定および蛍光透視３Ｄ復元体におけるカテーテル１０２の先端とターゲットとの相対位置の決定とに続いて、コンピューティングデバイスは、３Ｄ復元体の画像分析を実行して、カテーテルおよびターゲットが見える３Ｄ復元体のスライスを決定する。これは、ターゲットおよびカテーテル１０２の両方が最も良く見えるか、またはある最小閾値を超えて最も良く見えるスライスであり得る。当業者は、カテーテルまたはターゲットのうちの一方または他方（または両方）が見えないスライスがあり、これらの画像は、この分析を実行するときにコンピューティングデバイス１２２によって無視される可能性が高いことを理解するであろう。

蛍光透視３Ｄ復元体の残りのスライスを分析した後、スライスのうちの１つは、カテーテル１０２およびターゲットの両方を最もはっきりと描写するものとして同定される。３Ｄ復元体のスライスが一旦決定されると、画像６０２などの対応する２Ｄ蛍光透視画像が撮影され得る蛍光透視撮像装置１２４の位置（例えば、患者Ｐまたは手術台１１２に対する角度）。この蛍光透視撮像装置１２４の位置は、「ターゲットオーバーレイ」タブ５０２に連動する前に、ユーザインターフェース上で臨床医に呈示され、蛍光透視撮像装置１２４をその位置まで手動で移動できる。あるいは、蛍光透視撮像装置１２４は、コンピューティングデバイス１２２によって決定された位置の表示を受け取り、蛍光透視撮像装置を自動的にその位置まで駆動し、そうして、ターゲットオーバーレイ」タブ５０２を選択すると、カテーテル１０２およびターゲットを見るために、蛍光透視画像６０２がこの事前に決定された最適位置で取得される。

本開示の別の態様は、蛍光透視撮像装置１２４に組み込まれ得るズーム機能の使用を可能にすることである。図６に示すように、ライブ２Ｄ蛍光透視画像６０２は、複数の放射線不透過性マーカー６１２を含む。これらの放射線不透過性マーカー６１２は、送信機マット１２０上に配置またはそこに埋め込まれ得る。放射線不透過性マーカー間の距離は固定されており、コンピューティングデバイス１２２によって知られている。放射線不透過性マーカー６１２間の距離は既知であるため、マーカーのうちのいずれかの間の距離が既知の距離を超えた場合、コンピューティングデバイス１２２は、蛍光透視撮像装置１２４のズーム機能が連動されていると判定できる。連動された正確なズーム量は、２Ｄ蛍光透視画像６０２内の放射線不透過性マーカー６１２の間隔を、送信機マット１２０内の放射線不透過性マーカー６１２の既知の間隔と比較することにより決定することができる。ズーム量が一旦決定されると、コンピューティングデバイスは、カテーテル１０２の先端６０４とターゲットとの相対位置のオフセットを計算でき、ターゲットマーカー６０６は、局所位置合わせプロセスが開始されたときから、ズームの変化にもかかわらず蛍光透視画像６０２内に正確に表示され得る。

ここで、図９の方法を含む本開示の方法で使用するように構成されたシステム１０００の概略図である図１０を参照する。システム１０００は、ワークステーション１００１と、任意選択で蛍光透視撮像装置または蛍光透視鏡１０１５とを含み得る。いくつかの実施形態では、ワークステーション１００１は、例えば無線通信により、直接的または間接的に蛍光透視鏡１０１５と連結され得る。ワークステーション１００１は、メモリ１００２、プロセッサ１００４、ディスプレイ１００６、および入力デバイス１０１０を含み得る。プロセッサまたはハードウェアプロセッサ１００４は、１つ以上のハードウェアプロセッサを含み得る。ワークステーション１００１は、任意選択で、出力モジュール１０１２とネットワークインターフェース１００８とを含み得る。メモリ１００２は、アプリケーション１０１８および画像データ１０１４を格納し得る。アプリケーション１０１８は、図９の方法を含む本開示の方法を実行するためのプロセッサ１００４によって実行可能な命令を含み得る。

アプリケーション１０１８は、ユーザインターフェース１０１６をさらに含み得る。画像データ１０１４は、ＣＴスキャン、生成された、ターゲット領域の蛍光透視３Ｄ復元体および／または他の蛍光透視画像データおよび／または生成された、３Ｄ復元体の１つ以上のスライスを含み得る。プロセッサ１００４は、メモリ１００２、ディスプレイ１００６、入力デバイス１０１０、出力モジュール１０１２、ネットワークインターフェース１００８、および蛍光透視鏡１０１５と連結され得る。ワークステーション１００１は、パーソナルコンピュータなどの固定式コンピューティングデバイス、またはタブレットコンピュータなどのポータブルコンピューティングデバイスであり得る。ワークステーション１００１は、複数のコンピュータデバイスを埋め込み得る。

メモリ１００２は、プロセッサ１００４によって実行可能であり、ワークステーション１００１の動作を制御し、いくつかの実施形態では蛍光透視鏡１０１５の動作も制御し得る命令を含むデータおよび／またはソフトウェアを格納するための任意の非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体を含み得る。蛍光透視鏡１０１５を使用して、蛍光透視３Ｄ復元体がそれに基づいて生成される一連の蛍光透視画像を撮影し、かつ本開示に従ってライブ２Ｄ蛍光透視ビューを撮影し得る。一実施形態では、メモリ１００２は、固体記憶装置、例えばフラッシュメモリチップなどの１つ以上の記憶装置を含み得る。代替として、または１つ以上の固体記憶装置に加えて、メモリ１００２は、大容量記憶装置コントローラ（図示せず）および通信バス（図示せず）を介してプロセッサ１００４に接続された１つ以上の大容量記憶装置を含み得る。

本明細書に含まれるコンピュータ読み取り可能媒体の説明は固体記憶装置に言及しているが、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、プロセッサ１００４によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得ることが当業者には理解されるべきである。すなわち、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、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などの情報を記憶するために、任意の方法または技術において実施される非一時的な揮発性の媒体、ならびに不揮発性で取り外し可能なおよび取り外し不可能な媒体を含み得る。例えば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他の固体メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙもしくは他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクもしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を格納するために使用され得、かつワークステーション１００１によってアクセスされ得る任意の他の媒体が含まれ得る。

アプリケーション１０１８は、プロセッサ１００４によって実行されると、ディスプレイ１００６にユーザインターフェース１０１６を呈示させ得る。ユーザインターフェース１０１６は、医療デバイスの先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューと、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューと、例えば図７に示すように、ライブ２Ｄ蛍光透視ビュー上に重ねられた、ターゲットの３Ｄモデルに対応するターゲットマークとを含む単一の画面をユーザに呈示するように構成され得る。ユーザインターフェース１０１６はさらに、医療デバイス先端が３次元でターゲットと位置揃えされているか否かに応じて、ターゲットマークを異なる色で表示するように構成され得る。

ネットワークインターフェース１００８は、有線ネットワークおよび／もしくは無線ネットワーク、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）ネットワークからなるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ならびに／またはインターネットなどのネットワークに接続するように構成され得る。ネットワークインターフェース１００８を使用して、ワークステーション１００１と蛍光透視鏡１０１５とを接続し得る。ネットワークインターフェース１００８を使用して、画像データ１０１４を受信してもよい。入力デバイス１０１０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など、ユーザがワークステーション１００１と対話し得る任意のデバイスであり得る。出力モジュール１０１２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）、または当業者に周知の任意の他の同様の接続ポートなど、任意の接続ポートまたはバスを含み得る。前述から、およびさまざまな図を参照して、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく本開示に特定の修正を加えることができることを理解するであろう。

本明細書には詳細な実施形態が開示されているが、開示された実施形態は、本開示の単なる例であり、さまざまな形態および態様で実施され得る。例えば、ターゲットオーバーレイシステムおよび方法を組み込んだ電磁ナビゲーションシステムの実施形態が本明細書に開示されているが、但し、ターゲットオーバーレイシステムおよび方法は、当業者に周知の他のナビゲーションまたは追跡のシステムまたは方法に適用され得る。したがって、本明細書に開示された特定の構造および機能の詳細は、限定的として解釈されるべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎として、および当業者に、事実上任意の適切に詳細な構造で本開示をさまざまに採用するよう教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。

本開示のいくつかの実施形態が図面に示されたが、本開示は当該技術分野で許容される程度に広範であり、本明細書も同様に読まれることが意図されるため、本開示がそれらに限定されることは意図されていない。したがって、上記の説明は、限定的として解釈されるべきではなく、単に実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に添付される特許請求の範囲および精神内で他の変更を想定するであろう。

Claims (20)

1. ディスプレイと、
   前記ディスプレイに連結されたプロセッサと、
   前記プロセッサに連結され、その上に命令を格納したメモリとを備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
   前記ディスプレイ上に、医療デバイスの先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを含む画面を表示することと、
   前記画面に、前記医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、
   前記ターゲットの前記３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさせるシステム。
2. 前記ターゲットの前記３Ｄモデルは、管腔網の３Ｄモデルから得られ、
   前記管腔網の前記３Ｄモデルは、前処理コンピュータ断層撮影画像データセットから生成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することと、
   前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第１の色で表示することと、をさせる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定することと、
   前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第２の色で表示することと、をさせる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   局所位置合わせプロセスのユーザ確認を受け取ったことに応答して、ターゲットオーバーレイを可能にするか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示することと、
   前記ターゲットオーバーレイを可能にするユーザ入力を受け取ったことに応答して、ナビゲーションユーザインターフェースにおいて、選択されると、前記画面が表示されるタブを表示することと、をさせる、請求項１に記載のシステム。
6. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   選択可能なボタンを表示することと、
   前記選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除することか、または
   前記選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさせる、請求項１に記載のシステム。
7. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   前記医療デバイス先端と前記ターゲットとの間の距離を計算することと、
   前記計算された距離を、前記ターゲットの前記３Ｄモデルの前記３Ｄビュー内に表示することと、をさせる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサにさらに、
   前記ターゲットの前記３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルと、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定することをさせ、
   前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することは、前記管腔網の３Ｄモデルと前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの前記決定された対応に基づいて実行される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記医療デバイス先端を含む領域の前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューを撮影するように構成された蛍光透視撮像装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記医療デバイスを受容するように構成されたカテーテルをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
11. 管腔網内にナビゲートされた前記カテーテルの位置を追跡し、前記位置を前記管腔網の前記３Ｄモデルに対応させるように構成されたナビゲーションコンポーネントをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記ナビゲーションコンポーネントは、電磁ナビゲーションシステムである、請求項１１に記載のシステム。
13. ターゲットに対して医療デバイスを視覚化する方法であって、
    画面に、医療デバイス先端の視点からのターゲットの３次元（３Ｄ）モデルの３Ｄビューを表示することと、
    前記画面に、医療デバイスを示すライブ２次元（２Ｄ）蛍光透視ビューを表示することと、
    前記ターゲットの前記３Ｄモデルに対応するターゲットマークを、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、を含む方法。
14. 前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することと、
    前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第１の色で表示することと、
    前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定することと、
    前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていないと判定したことに応答して、前記ターゲットマークを第２の色で表示することと、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 局所位置合わせプロセスのユーザ確認を受け取ったことに応答して、ターゲットオーバーレイを可能にするか否かを入力するようユーザに促すメッセージを表示することと、
    ターゲットオーバーレイを可能にするユーザ入力を受け取ったことに応答して、ナビゲーションユーザインターフェースにおいて、選択されると、前記画面が表示されるタブを表示することと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 選択可能なボタンを表示することと、
    前記選択可能なボタンの選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューから削除することか、または
    前記選択可能なもののさらなる選択を検出したことに応答して、前記ターゲットマークを前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューに重ねて表示することと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記医療デバイス先端と前記ターゲットとの間の距離を計算することと、
    前記計算された距離を、前記ターゲットの前記３Ｄモデルの前記３Ｄビュー内に表示することと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
18. 前記ターゲットの前記３Ｄモデルを、管腔網の３Ｄモデルから得ることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
19. 前記管腔網の前記３Ｄモデルを、前処理コンピュータ断層撮影画像データセットから生成することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ターゲットの前記３Ｄモデルを含む管腔網の３Ｄモデルと、前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの対応を決定することをさらに含み、
    前記医療デバイス先端が前記ターゲットと位置揃えされていると判定することは、前記管腔網の前記３Ｄモデルと前記ライブ２Ｄ蛍光透視ビューとの前記決定された対応に基づいて実行される、請求項１４に記載の方法。