JP2021505285A - 医療器具のナビゲーションおよびターゲット用のシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
を実行させる、メモリと、を有することを特徴とするシステムを提供する。
なくとも1つのセンサからのデータに基づいて、管腔ネットワークのマッピングされた部分のモデルに対する前記医療器具の遠位端の位置および向きを特定することと、ディスプレイの少なくとも一部に、前記モデルと、前記モデルに対するターゲットの位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことであって、前記描画は、前記ターゲットを向くビューポイントであって前記医療器具のビューポイントとは異なるビューポイントに基づく、ことと、を含むことを特徴とする方法を提供する。
本件開示の側面は、腹腔鏡検査などの低侵襲の手技や内視鏡検査などの非侵襲の手技を含む種々の医療手技を実行可能なロボット対応医療システムに組み込むことができる。内視鏡検査の手技においては、本システムは、気管支鏡検査、尿管鏡検査、消化器病検査などを実行することができる。
ロボット対応医療システムは、特定手技に応じてさまざまに構成することができる。図1は、気管支鏡検査の診断手技および/または治療樹技用に配置されたカートベースのロボット対応システム10の一実施形態を示す。気管支検査時に、システム10は、気管支鏡検査用の手技に特化した気管支鏡を自然開口のアクセスポイント(この例ではテーブルに配置された患者の口など)に操作可能な内視鏡13などの医療器具を搬送して診断用の道具および/または治療用の道具を搬送するための、1つまたは複数のロボットアーム12を有するカート11を備える。図に示すように、カート11は、当該アクセスポイントにアクセスするために、患者の上半身に近い位置に配置されている。同様に、ロボットアーム12は、当該アクセスポイントに対して気管支鏡を配置するように作動可能である。図1に示す配置は、胃腸に関する(GI;gastro-intestinal)手技用の特別な内視鏡で
ある胃鏡を用いた胃腸に関する手技を行うときにも使用できる。図2は、カートの一例である実施形態をより詳細に示す。
光学系、センサ、および/または電力のためのサポートを提供することができる。このような機能をタワー30内に配置することにより、より小さなフォームファクタのカート11が可能になり、これは、手術医師およびそのスタッフによって、より容易に調整および/または再配置され得る。さらに、カート/テーブルと支持タワー30との間の機能の分割は手術室の混乱を低減し、臨床作業の流れを改善することを容易にする。カート11を患者の近くに配置することができるが、タワー30は手技中に邪魔にならないように離れた場所に収容することができる。
ことができる。タワー30はまた、医療器具内または医療器具上の電磁センサによる検出のために電磁場発生器を収容し、位置決めするために使用されてもよい。
利用可能な独立した自由度を表す。アーム12のそれぞれは7つのジョイントを有し、したがって、7つの自由度を提供する。多数のジョイントは多数の自由度をもたらし、「冗長である」自由度を可能にする。冗長な自由度は、ロボットアーム12が異なる結合位置および関節角を使用して、空間内の特定の位置、向き、および軌道にそれぞれのエンドエフェクタ22を位置決めすることを可能にする。これにより、システムは医師が腕の関節を患者から離れた臨床的に有利な位置に移動させて、腕の衝突を回避して、より広いアクセス範囲を実現しながら、空間内の所望の位置から医療器具を位置決めしたり方向付けたりすることが可能になる。
4を患者の脚の大腿動脈内のアクセスポイントに送ることができるように構成することができる。大腿動脈はナビゲーションのためのより大きな直径と、患者の心臓への比較的遠回りで曲がりくねった経路との両方の特徴があり、このためナビゲーションを単純化できる。尿管鏡手技におけるように、カート11は、ロボットアーム12が患者の大腿/股関節領域における大腿動脈アクセスポイントへの直接的な線形アクセスを有する仮想レール35を提供することを可能にするように、患者の脚および下腹部に向かって配置され得る。動脈内への挿入後、医療器具34は、器具ドライバ28を移動させることによって方向付けられ、挿入されてもよい。あるいは、カートが例えば、肩および手首の近くの頸動脈および上腕動脈などの代替の血管アクセスポイントに到達するために、患者の上腹部の周りに配置されてもよい。
ロボット対応医療システムの実施形態はまた、患者のテーブルを組み込んでもよい。テーブルを組み込むことにより、カートを取り外すことによって手術室内の資本設備の量が減少し、患者へのアクセスがより大きくなる。図5は、気管支鏡検査手順のために配置されたそのようなロボット使用可能システムの実施形態を示す。システム36は、床の上にプラットフォーム38(「テーブル」または「ベッド」として示される)を支持するための支持構造または支柱37を含む。カートベースのシステムと同様に、システム36のロボットアーム39のエンドエフェクタは、図5の気管支鏡40などの細長い医療器具を、器具ドライバ42の直線的な位置合わせから形成された仮想レール41を通して、またはそれに沿って操作するように設計された器具ドライバ42を備える。実際には、X線透視画像を提供するためのCアームがテーブル38の周りにエミッタおよび検出器を配置することによって、患者の上腹部領域の上に配置され得る。
側(図6に示す)、テーブル38の反対側(図9に示す)、またはテーブル38の隣接する側(図示せず)のいずれかに配置されるように、キャリッジ43上に配置されてもよい。
もできる。
めに腹腔の空間を空ける。
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、(1)医療器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ(あるいは「器具駆動機構」または「器具装置マニピュレータ(IDM;instrument device manipulator)」と呼ばれる)と、(2)モ
ータなどの任意の電気機械的構成要素を削除できる取り外し可能または取り外し可能な医療器具とを備える。この二分法は、医療手技に使用される医療器具を滅菌する必要性、およびそれらの複雑な機械的アセンブリおよび繊細な電子機器のために高価な資本設備を適切に滅菌することができないことが起因となりうる。したがって、医療器具は医師または医師のスタッフによる個々の滅菌または廃棄のために、器具ドライバ(したがってシステム)から取り外し、取り外し、および交換されるように設計されてもよい。対照的に、器具ドライバは、交換または滅菌される必要はなく、保護のためにドレープで覆われてもよい。
図13は、組になった器具ドライバを有する例示的な医療器具を示す。ロボットシステムと共に使用するように設計された他の器具と同様に、医療器具70は、細長いシャフト71(または細長い本体)および器具基部72を備える。医師による手動操作向けの設計として「器具ハンドル」とも呼ばれる器具基部72は、全体として、ロボットアーム76の遠位端で器具ドライバ75上の駆動インタフェースを通って延びる駆動出力74と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力73、例えば、レセプタクル、プーリ、またはスプールを備えてもよい。物理的に接続され、ラッチされ、および/または結合されると、器具基部72の嵌合された駆動入力73は器具ドライバ75内の駆動出力74と回転軸を共有し、駆動出力74から駆動入力73へのトルクの伝達が可能になる。いくつかの実施形態では、駆動出力74が駆動入力73上のレセプタクルと嵌合するように設計されたスプラインを備えてもよい。
検査用に設計される場合、可撓性の細長いシャフトの遠位端は、器具ドライバ75の駆動出力74から受け取られるトルクに基づいて関節動作および屈曲され得る、操縦可能または制御可能な屈曲部を含む。
御アルゴリズムの障害となり得る。
従来の内視鏡検査には、X線透視法(例えば、Cアームを介して送達され得るよう)および他の形態の放射線ベースの画像化モダリティの使用が含まれ、操作者の医師に管腔内ガイダンスが提供される。一方、本件開示によって実現されるロボットシステムは、放射線に対する医師の曝露を低減し、手術室内の器具の数を減らすために、非放射線ベースのナビゲーションおよび位置決め手段を提供する。本明細書で使用されるように、用語「位置決め」は、基準座標系における物体の位置を特定および/または監視することを指すことができる。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、およびロボットコマンドデータなどの技術は放射線を用いない運用環境を達成するために、個別に、または組み合わせて使用されてもよい。放射線ベースの画像モダリティが依然として使用される他の場合には、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイム電磁追跡、およびロボットコマンドデータは放射線ベースの画像モダリティによってのみ得られる情報を改善するために、個別に、または組み合わせて使用されてもよい。
ステム90は、1つまたは複数の命令を実行するように構成された1つまたは複数の計算装置のセットとすることができる。計算装置は、上述の1つまたは複数の構成要素内のプロセッサ(または複数のプロセッサ)およびコンピュータ可読メモリによって具現化され得る。限定ではなく例示として、計算装置は、図1に示すタワー30内や、図1〜4に示すカート内や、図5〜10に示すベッド内などに配置されてよい。
視鏡のリアルタイム位置を生成し得る。電磁追跡では医療器具(例えば、内視鏡ツール)の1つ以上の位置および向きに埋め込まれた1つ以上のセンサコイルを備える電磁センサ(トラッカ)は既知の位置に配置された1つ以上の静的電磁場発生器によって生成された電磁場の変動を測定する。電磁センサによって検出された位置情報は、電磁データ記憶される。電磁場発生器(または送信機)は埋め込まれたセンサが検出し得る低強度磁場を生成するために、患者の近くに配置され得る。磁界は電磁センサコイルに小さな電流をガイドし、この電流は、電磁センサと電磁界発生器との間の距離および角度を特定するために解析され得る。これらの距離および向きは、座標系内の単一の位置を患者の解剖学的構造の手術前モデル内の位置と位置合わせさせる幾何学的変換を特定するために、患者の解剖学的構造(例えば、手術前モデル)に対して手術中に「位置合わせ」されてもよい。一旦位置合わせされると、医療器具の1つ以上の位置(例えば、内視鏡の遠位先端)に埋め込まれた電磁追跡装置は、患者の解剖学的構造を通る医療器具の進歩のリアルタイムの命令を提供し得る。
本件開示の実施形態は、医療器具のナビゲーション中に管腔ネットワーク内の特定の領域をターゲットとするためのシステムおよび手法に関する。特定の医療手技は、ターゲット領域(本明細書では単に「ターゲット」とも呼ばれる)に隣接する所定の位置に医療器具を駆動することを含む。例えば、患者の術前撮像は、診断および/または治療のために関心領域(例えば、結節、病変など)を明らかにすることができる。一実装において、医
療手技は、医療器具をターゲットの結節からの閾値作業距離内にナビゲーションし、ターゲットの結節の生検を行うことを含む。しかし、本明細書で説明するターゲット方法および技術は、生検手技に限定されず、ターゲットへの医療器具のナビゲーションを含む任意の医療手技に適用できる。
図16は、本明細書で説明する方法およびシステムを使用してナビゲートすることができる患者の例示的な管腔ネットワーク130を示す。図示の実施形態では、管腔ネットワーク130は、患者の肺内の気道の気管支ネットワークである。図に示すように、管腔ネットワーク130は、分岐構造に配置された複数の管腔132を含む。図示された管腔ネットワーク130は、複数の分岐管腔132を有するが、いくつかの例では管腔ネットワーク130は単一の管腔132のみを有するものであってもよい。すなわち、場合によっては、管腔ネットワーク130が管腔132の分岐配置を有していなくてもよい。説明を容易にするために、図16は、管腔ネットワーク130を2次元構造として示す。これは、本件開示を2次元の管腔ネットワークに限定するものと解釈されるべきではない。一般に、管腔ネットワーク130は、3次元構造を含む。
図19は、管腔ネットワーク230内に配置された、例えば、シース215およびリーダ245を有する医療器具の例を示す。図に示すように、管腔ネットワーク230(上記の管腔ネットワーク130と同様であってもよい)は、気道250(管腔132と同様であってもよい)の分岐構造を有する。この例では、シース215が管腔ネットワーク230を通って、診断および/または治療のためのターゲット(例えば、結節255)または関心領域に向かってナビゲート(例えば、誘導、誘導、移動など)される。図に示す例では、結節255が管腔ネットワーク230および気道250の周辺に位置する。シース215は第1の直径を有するため、その遠位端を、シース215の第1の直径より小さい直径を有する結節255の周りのより小さい直径の気道を通って位置決めすることができない場合がある。したがって、リーダ245は、シース215のワーキングチャネルを通ってガイドされるか、またはワーキングチャネル内に配置され、気道250内の残りの距離を通って結節255まで前進することができる。例えば、リーダ245は、シース215および/または気道250のワーキングチャネルを通って駆動される関節運動可能なカテーテルを有してもよい。リーダ245は、生検針、細胞診ブラシ、組織サンプリング鉗子などの器具が結節255の目標の組織部位に通される管腔を有する。このような実施形態では、シース215の遠位端およびリーダ245の遠位端の両方に、気道250内のそれらの位置を追跡するための電磁器具センサ(および/または他の位置センサ)を設けるこ
とができる。他の実施形態ではシース215の全体的な直径が十分に小さく、リーダ245を用いることなく上記周辺に到達したり、あるいは、操縦可能でないリーダ245などを通じて上記周辺の近傍(例えば、2.5〜3cm以内)に到達したりして、医療器具を展開することができる。シース215を通して展開される医療器具は、電磁器具センサ(および/または他の位置センサ)を備えることもできる。
器410に接続されて、電磁場を生成するための制御信号を電磁場発生器に供給することができる。特定の実施形態では、電磁コントローラが電磁場発生器410および/または環境内の他のデバイス(例えば、図1に示すカート11および/またはタワー30)を含む、システムの他の処理デバイスのうちの1つまたは複数に部分的にまたは完全に組み込むこともできる。
を含む。画像処理装置315は、様々な光学設計に用いられる、1つまたは種々のレンズおよび/または波長通過フィルタまたはカットオフフィルタをさらに含む。照明源310から放射された光により、画像処理装置315は、例えば患者の管腔ネットワークの内部の画像を取得することができる。そして、これらの画像は個々のフレームまたは一連の連続するフレーム(例えば、ビデオ)として、例えば、図22に示すコマンドコンソール500などのコンピュータシステムまたはその構成要素に送信することができる。
図23は、管腔ネットワークの一部分のスケルトンベースのモデルを示す。具体的には、スケルトンベースのモデル150は、管腔ネットワーク130が「スケルトン」154
としてモデル化される実施形態を示し、これは複数の別個のセグメント152を含む。位置決めシステム90(図15を参照)は、図23に示すモデル150を用いて、医療器具の遠位端の位置および向きを計算することができる。モデルの各セグメント152には、一意の「セグメントID」を割り当てることができ、スケルトン154を形成するセグメント152の各々は管腔ネットワーク130のモデル150における対応する管腔(例えば、図16の管腔132)の中心線に対して定義することができる。特定の医療手技において、医療器具は、医療手技の少なくとも一部において、管腔ネットワーク130を通ってナビゲートすることもできる。したがって、医療器具の遠位端がモデル150によって定義される体積内にある間、医療器具の遠位端の位置は、スケルトン154に沿った点として位置決めシステム90によって推定されることができる。
って実装することができる。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のコンピュータデバイスが方法650を実行するように構成することができる。計算装置は、上記の1つ以上の構成要素における、プロセッサ(またはプロセッサ)およびコンピュータ読み取り可能メモリによって実現することができる。コンピュータ可読メモリは、方法650を実行するためにプロセッサによって実行可能な命令を記憶することができる。命令は、1つ以上のソフトウェアモジュールを含むことができる。限定ではなく例示として、計算装置は、図1に示すタワー30、図1〜4に示すカート、図5〜10に示すベッド、図22に示すコマンドコンソール500、図22に示す1つまたは複数のディスプレイ502に設けることができる。
図25は、本件開示の態様による、ロボットシステムのユーザにナビゲーションフィードバックを提供するために表示される描画された画像の例を示す。図25に示す画像70
0は、図22に示すディスプレイ502などのディスプレイ上に描画することができる。他の実施形態では、画像700はまた、プロジェクタ(例えば、ホログラフィック画像プロジェクタ)、ウェアラブルディスプレイ(例えば、拡張現実(AR)メガネまたは仮想現実(VR)ヘッドセットなどのヘッドマウントディスプレイ)、3Dモニタ(例えば、高周波モニタ)など、1つまたは複数の他のディスプレイ技術を使用して描画されてもよい。特定のロボット手術システムは1つ以上の描画された画像を提供して、位置および/またはガイド情報をシステムのユーザに提供し、医療手技中の医療器具のナビゲーションを支援することができる。図25の例では、描画された画像が第1〜第5のビュー705〜725を有し、それぞれのビューは位置および/またはナビゲーションガイド情報を提供する視覚情報を描画することができる。描画された画像700には5つのビュー705〜725が示されているが、任意の数のビューを描画することができ、特定の実装において、位置、サイズ、ビューの数などをユーザが選択または変更することができる。
たボタンである。しかし、他の実施形態では、1つまたは複数の軸を有するジョイスティック、トリガボタンなどの他の種類の入力要素を備えもよい。手術ロボットシステムを使用する場合においては、より単純化された制御スキームによって、ユーザの認知負荷を低減し、ユーザが、医療手技の間にシステムを制御するような、手技の重要な側面に集中できるようになる。例えば、ユーザは、ユーザ入力要素805および810を使用して、医療器具の遠位端の移動を制御することができる。したがって、ディスプレイ内に描画された一定のビューの選択または変更を単一のボタンとリンクさせることで、ユーザが、医療器具の移動の制御と、表示されたビューの変更とを混同する可能性を低下させることができる。したがって、一定の実施形態では、ディスプレイ上に描画された1つまたは複数のビューの変更を、ユーザ入力要素815を用いた特定の種類のユーザインタラクションにマッピングすることができる。可能な種類のユーザインタラクションの例としては、第1の閾値期間より短い間のユーザ入力要素815の作動、第1の閾値期間より長い間のユーザ入力要素815の作動、第2の閾値期間内の2回のユーザ入力要素815の作動などが挙げられる。他の実装では、複数のユーザ入力要素を含み、各ユーザ入力要素が、描画されたビューを修正するための1つ以上の命令にマッピングされる。
とした、モデルの回転されたビュー、ターゲットの位置、医療器具の遠位端の位置および向きが含まれてよい。したがって、描画されたビュー900のビューポイントを、回転命令に応じてターゲットの周りに回転することができる。
ント(例えば、医療器具のビューポイントとは異なるビューポイント)から医療器具のビューポイントに、ビューポイントを変更することを含む。第3の種類の描画命令の生成に応じて、システムは、ディスプレイの一部に、医療器具のビューポイントからのモデルの描画を行うことができる。他の実施形態では、システムは、第1の種類のユーザインタラクション(例えば、閾値期間よりも長い間ユーザ入力要素を作動させること)を検出することに応じて、「第3者」の視点の描画ビューと「一人称」の視点の描画ビューとの間で切り替えることができる。
本明細書に開示される実施形態は、医療器具のナビゲーションおよびターゲット用のシステム、方法、および装置を提供する。
(電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ)、フラッシュメモリ、CD−ROM(コンパクトディスクリードオンリ)または他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の様式で所望のプログラムコードを格納するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備えることができる。コンピュータ可読媒体は、有形かつ非一時的であり得ることに留意されたい。本明細書で使用されるように、用語「コード」は、計算装置またはプロセッサによって実行可能なソフトウェア、命令、コード、またはデータを指すことができる。
Claims (51)
- 細長い本体と少なくとも1つのセンサとを有する医療器具と、
ディスプレイと、
プロセッサと、
管腔ネットワークのマッピングされた部分のモデルと前記モデルに対するターゲットの位置とを記憶するメモリであって、前記メモリはさらにコンピュータ実行可能な命令を記憶し、前記命令は前記プロセッサに、
前記少なくとも1つのセンサからのデータに基づいて、前記モデルに対する前記医療器具の遠位端の位置および向きを特定することと、
前記ディスプレイの少なくとも一部に、前記モデルと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことであって、前記描画は、前記ターゲットを向くビューポイントであって前記医療器具のビューポイントとは異なるビューポイントに基づく、ことと、
を実行させる、メモリと、
を有することを特徴とするシステム。 - ユーザ入力要素をさらに有し、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第1の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第1の種類のユーザインタラクションに基づいて、第1の種類の描画命令を生成することと、
前記第1の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記モデルの変更されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記ターゲットを向く前記ビューポイントを回転させる回転命令を含み、
前記変更されたビューは、前記ターゲットを前記回転の中心として、前記モデルの回転されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとを含む、
ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第2の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第2の種類のユーザインタラクションに基づいて、第2の種類の描画命令を生成することであって、前記第2の種類の描画命令は、前記ターゲットを中心とする基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の角度を変更する昇降命令を含む、ことと、
前記第2の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の前記角度が変更された状態の前記モデルの描画を行うことと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 前記ユーザ入力要素は、ボタンを含み、
前記第1の種類のユーザインタラクションは、閾値時間間隔よりも長い間、前記ボタンを作動させることを含み、
前記第2の種類のユーザインタラクションは、前記閾値時間間隔よりも短い間、前記ボタンを作動させることを含む
ことを特徴とする請求項4に記載のシステム。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記描画の前記ビューポイントを、前記医療器具の前記ビューポイントとは異なるビューポイントから、前記医療器具の前記ビューポイントに切り替える、視野切り替え命令を含み、
前記変更されたビューは、前記医療器具の前記ビューポイントからの前記モデルの描画を含む、
ことを特徴とする請求項2に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きに基づいて、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸するグラフィカルインジケータの描画を行うことと、
前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの前記少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットと交わることを特定することと、
前記線が前記ターゲットと交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータに対する変更の描画を行うことと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することに応じて、グラフィカルインジケータの描画を行うことであって、前記グラフィカルインジケータは、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸する、ことと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記グラフィカルインジケータは、線または円柱または円錐から選択されることを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記グラフィカルインジケータは円錐であり、前記円錐の開口径は、前記医療器具の前記遠位端の前記向きの予測された誤差範囲に基づくことを特徴とする請求項8に記載のシステム。
- 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することと、
前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータの色の変更を描画することと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項8に記載のシステム。 - 前記ターゲットは、主本体部と前記主本体部に結合する2次本体部とを有し、前記主本体部は前記2次本体部よりも大きい体積を有し、前記ターゲットの前記中心は前記主本体部の中心に対して定義されることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
- 前記モデルは、複数のセグメントを有するスケルトンを有し、前記セグメントのそれぞれは、前記管腔ネットワークの前記マッピングされた部分の対応する管腔の中心線に対して定義され、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記医療器具の前記遠位端が配置されるセグメントを識別することと、
前記識別されたセグメントに沿った、前記医療器具の前記遠位端の深さを特定することと、
前記識別されたセグメントおよび前記深さに基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置を特定することと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置および前記ターゲットの前記位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端と前記ターゲットとの間の距離を特定すること、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記ディスプレイの少なくとも別の部分に、前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置の描画を行うこと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 前記メモリは、前記プロセッサに、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置が前記モデルによって定義される体積内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置が前記スケルトンに沿って配置されるように制限することと、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのセンサは、電磁センサまたは形状感知ファイバを含み、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記形状感知ファイバの前記電磁センサの1つから受信したデータにのみ基づいて、前記位置データを生成すること、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項13に記載のシステム。 - 命令が記憶された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が実行されると、少なくとも1つの計算装置に、
医療器具の少なくとも1つのセンサからのデータに基づいて、管腔ネットワークのマッピングされた部分のモデルに対する前記医療器具の遠位端の位置および向きを特定する
ことと、
ディスプレイの少なくとも一部に、前記モデルと、前記モデルに対するターゲットの位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことであって、前記描画は、前記ターゲットを向くビューポイントであって前記医療器具のビューポイントとは異なるビューポイントに基づく、ことと、
を実行させることを特徴とする非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第1の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第1の種類のユーザインタラクションに基づいて、第1の種類の描画命令を生成することと、
前記第1の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記モデルの変更されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項18に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記ターゲットを向く前記ビューポイントを回転させる回転命令を含み、
前記変更されたビューは、前記ターゲットを前記回転の中心として、前記モデルの回転されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとを含む、
ことを特徴とする請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第2の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第2の種類のユーザインタラクションに基づいて、第2の種類の描画命令を生成することであって、前記第2の種類の描画命令は、前記ターゲットを中心とする基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の角度を変更する昇降命令を含む、ことと、
前記第2の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の前記角度が変更された状態の前記モデルの描画を行うことと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記ユーザ入力要素は、ボタンを含み、
前記第1の種類のユーザインタラクションは、閾値時間間隔よりも長い間、前記ボタンを作動させることを含み、
前記第2の種類のユーザインタラクションは、前記閾値時間間隔よりも短い間、前記ボタンを作動させることを含む
ことを特徴とする請求項21に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記描画の前記ビューポイントを、前記医療器具の前記ビューポイントとは異なるビューポイントから、前記医療器具の前記ビューポイントに切り替える、視野切り替え命令を含み、
前記変更されたビューは、前記医療器具の前記ビューポイントからの前記モデルの描画を含む、
ことを特徴とする請求項19に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きに基づいて、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸するグラフィカルインジケータの描画を行うことと、
前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの前記少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットと交わることを特定することと、
前記線が前記ターゲットと交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータに対する変更の描画を行うことと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項18に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することに応じて、グラフィカルインジケータの描画を行うことであって、前記グラフィカルインジケータは、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸する、ことと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項18に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記グラフィカルインジケータは、線または円柱または円錐から選択されることを特徴とする請求項25に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記グラフィカルインジケータは円錐であり、前記円錐の開口径は、前記医療器具の前記遠位端の前記向きの予測された誤差範囲に基づくことを特徴とする請求項25に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することと、
前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータの色の変更を描画することと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項25に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記ターゲットは、主本体部と前記主本体部に結合する2次本体部とを有し、前記主本体部は前記2次本体部よりも大きい体積を有し、前記ターゲットの前記中心は前記主本体部の中心に対して定義されることを特徴とする請求項28に記載の非一時的なコンピュー
タ可読記憶媒体。 - 前記モデルは、複数のセグメントを有するスケルトンを有し、前記セグメントのそれぞれは、前記管腔ネットワークの前記マッピングされた部分の対応する管腔の中心線に対して定義され、
前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記医療器具の前記遠位端が配置されるセグメントを識別することと、
前記識別されたセグメントに沿った、前記医療器具の前記遠位端の深さを特定することと、
前記識別されたセグメントおよび前記深さに基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置を特定することと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項28に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置および前記ターゲットの前記位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端と前記ターゲットとの間の距離を特定すること、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項30に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記ディスプレイの少なくとも別の部分に、前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置の描画を行うこと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項30に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると少なくとも1つの計算装置に、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置が前記モデルによって定義される体積内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置が前記スケルトンに沿って配置されるように制限することと、
を実行させる命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項30に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記少なくとも1つのセンサは、電磁センサまたは形状感知ファイバを含み、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記形状感知ファイバの前記電磁センサの1つから受信したデータにのみ基づいて、前記位置データを生成すること、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項30に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 医療器具をナビゲーションする方法であって、
前記医療器具の少なくとも1つのセンサからのデータに基づいて、管腔ネットワークのマッピングされた部分のモデルに対する前記医療器具の遠位端の位置および向きを特定することと、
ディスプレイの少なくとも一部に、前記モデルと、前記モデルに対するターゲットの位
置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことであって、前記描画は、前記ターゲットを向くビューポイントであって前記医療器具のビューポイントとは異なるビューポイントに基づく、ことと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第1の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第1の種類のユーザインタラクションに基づいて、第1の種類の描画命令を生成することと、
前記第1の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記モデルの変更されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとの描画を行うことと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記ターゲットを向く前記ビューポイントを回転させる回転命令を含み、
前記変更されたビューは、前記ターゲットを前記回転の中心として、前記モデルの回転されたビューと、前記ターゲットの前記位置と、前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きとを含む、
ことを特徴とする請求項36に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。 - 前記ユーザ入力要素を介して、前記ユーザ入力要素との第2の種類のユーザインタラクションを受信することと、
前記ユーザ入力要素との前記第2の種類のユーザインタラクションに基づいて、第2の種類の描画命令を生成することであって、前記第2の種類の描画命令は、前記ターゲットを中心とする基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の角度を変更する昇降命令を含む、ことと、
前記第2の種類の描画命令を生成することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に、前記基準面と前記ターゲットを向く前記ビューポイントとの間の前記角度が変更された状態の前記モデルの描画を行うことと、
をさらに含むことを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記ユーザ入力要素は、ボタンを含み、
前記第1の種類のユーザインタラクションは、閾値時間間隔よりも長い間、前記ボタンを作動させることを含み、
前記第2の種類のユーザインタラクションは、前記閾値時間間隔よりも短い間、前記ボタンを作動させることを含む
ことを特徴とする請求項38に記載の方法。 - 前記第1の種類の描画命令は、前記描画の前記ビューポイントを、前記医療器具の前記ビューポイントとは異なるビューポイントから、前記医療器具の前記ビューポイントに切り替える、視野切り替え命令を含み、
前記変更されたビューは、前記医療器具の前記ビューポイントからの前記モデルの描画を含む、
ことを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きに基づいて、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸するグラフィカルインジケータの描画を行うことと、
前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端
の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの前記少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットと交わることを特定することと、
前記線が前記ターゲットと交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータに対する変更の描画を行うことと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのセンサからの前記データに基づいて、前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端が前記ターゲットから閾値距離内にあることを特定することに応じて、グラフィカルインジケータの描画を行うことであって、前記グラフィカルインジケータは、前記医療器具の前記遠位端から前記医療器具の挿入方向に延伸する、ことと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記グラフィカルインジケータは、線または円柱または円錐から選択されることを特徴とする請求項42に記載の方法。
- 前記グラフィカルインジケータは円錐であり、前記円錐の開口径は、前記医療器具の前記遠位端の前記向きの予測された誤差範囲に基づくことを特徴とする請求項42に記載の方法。
- 前記医療器具の前記遠位端の前記位置および向きの少なくとも1つの変更を特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することと、
前記グラフィカルインジケータが前記ターゲットの中心と交わることを特定することに応じて、前記グラフィカルインジケータの色の変更を描画することと、
をさらに含むことを特徴とする請求項42に記載の方法。 - 前記ターゲットは、主本体部と前記主本体部に結合する2次本体部とを有し、前記主本体部は前記2次本体部よりも大きい体積を有し、前記ターゲットの前記中心は前記主本体部の中心に対して定義されることを特徴とする請求項45に記載の方法。
- 前記モデルは、複数のセグメントを有するスケルトンを有し、前記セグメントのそれぞれは、前記管腔ネットワークの前記マッピングされた部分の対応する管腔の中心線に対して定義され、
前記方法は、
前記医療器具の前記遠位端が配置されるセグメントを識別することと、
前記識別されたセグメントに沿った、前記医療器具の前記遠位端の深さを特定することと、
前記識別されたセグメントおよび前記深さに基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置を特定することと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の方法。 - 前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置および前記ターゲットの前記位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端と前記ターゲットとの間の距離を特定すること、
をさらに含むことを特徴とする請求項47に記載の方法。 - 前記ディスプレイの少なくとも別の部分に、前記医療器具の前記遠位端の前記特定され
た位置に基づいて、前記医療器具の前記遠位端の前記位置の描画を行うこと、
をさらに含むことを特徴とする請求項47に記載の方法。 - 前記医療器具の前記遠位端の前記位置が前記モデルによって定義される体積内にあることを特定することと、
前記医療器具の前記遠位端の前記特定された位置が前記スケルトンに沿って配置されるように制限することと、
をさらに含むことを特徴とする請求項47に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのセンサは、電磁センサまたは形状感知ファイバを含み、
前記メモリは、前記プロセッサに、
前記形状感知ファイバの前記電磁センサの1つから受信したデータにのみ基づいて、前記位置データを生成すること、
を実行させるコンピュータ実行可能な命令をさらに記憶する
ことを特徴とする請求項47に記載の方法。
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