JP2021529593A - 肝臓手術のための位置合わせシステム - Google Patents
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Abstract
Description
102 3D表面再構成
103 注釈付き3D表面再構成
104 イメージングシステム
105 臓器位置確認プロセス
107 臓器の2D表現
Claims (20)
- 臓器の3D及び2D画像におけるランドマークの自動位置合わせ方法であって、
前記臓器の3D表面表現から導出された、前記臓器の識別された第1、第2及び第3のランドマークの第1の座標セットと、前記臓器の2D腹腔鏡画像から導出された、前記臓器の前記識別された第1、第2及び第3のランドマークの第2の座標セットとを使用して、前記3D表面表現において識別された前記3つのランドマークを前記2D画像において識別された前記3つのランドマークと位置合わせするステップを含み、
前記第3のランドマークは、前記第1及び第2のランドマークを特徴付ける2つの点間の経路を定める複数の点を含み、
前記3D表現及び前記2D画像における前記第1、第2及び第3のランドマークの前記識別は自動的に行われ、
前記第1及び第2の座標セットの前記導出は自動的に行われ、
前記導出された第1及び第2の座標セットに基づく前記位置合わせは自動的に行われる、
ことを特徴とする方法。 - 前記第1の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第1の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第2の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第3の位置座標サブセットと、
を含み、前記第2の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第4の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第5の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第6の位置座標サブセットと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記2D画像は、第1、第2及び第3の2D画像を含み、
前記第1及び第2の座標セットは、前記第1の2D画像を取り込むカメラの第1の位置及び第1の配向に対応する第1の基準系で表され、
前記第5の位置座標サブセットは、前記第2及び第3の2D画像を取り込むカメラの第2の位置及び第2の配向に対応する第2の基準系で表される前記第2のランドマークの第7の位置座標サブセットを変換することによって導出される、
請求項2に記載の方法。 - 前記第1の位置において前記第1の2D画像を取り込む前記カメラは、前記第1の位置と前記第2の位置との間を移動した後に前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込み、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像を取り込む前記カメラであり、
前記第1の位置及び第1の配向と前記第2の位置及び第2の配向との間における前記カメラの前記動きを3Dで追跡することによって提供されるトラッキングデータの分析と組み合わせた前記第2及び第3の2D画像の分析は、前記第1の位置及び前記第1の配向と前記第2の位置及び前記第2の配向との間の空間的3D関係の決定を可能にして、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するのに必要な変換データを提供する、
請求項3に記載の方法。 - 前記第1の位置において前記第1の2D画像を取り込む前記カメラは、後で前記第2の位置に移動する第1のカメラであり、
前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込み、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像を取り込む前記カメラは第2のカメラであり、
前記第1の位置及び第1の配向と前記第2の位置及び第2の配向との間における前記第1のカメラの前記動きを3Dで追跡することによって提供されるトラッキングデータの分析と組み合わせた前記第2及び第3の2D画像の分析は、前記第1の位置及び前記第1の配向と前記第2の位置及び前記第2の配向との間の前記空間的3D関係の決定を可能にして、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するのに必要な変換データを提供する、
請求項3に記載の方法。 - 前記臓器の前記3D表面表現は、前記臓器の複数のCTスキャンから計算的に再構成される、
請求項1に記載の方法。 - 前記再構成は、ドロネーの画像処理法を使用することを含む、
請求項6に記載の方法。 - 前記3D表面表現の前記再構成は手術前に行われ、前記2D画像は、手術中に腹腔鏡カメラシステムを使用して取り込まれる、
請求項6に記載の方法。 - 前記第1及び第2の座標セットを使用して前記3つのランドマークを位置合わせするステップは、
前記2D画像のうちの1つを取り込むカメラの位置及び配向の推定値を使用して、3D空間からの前記第1の座標セットを前記2D画像の前記画像平面に投影するステップと、
前記第3のランドマークを特徴付ける前記第3の位置座標サブセットの前記投影と前記第6の位置座標サブセットとの間の前記誤差を最小化しながら、前記第1及び第2の位置座標サブセットの前記投影を所定の限界値内で前記第4及び第5の位置座標サブセットにそれぞれ位置合わせするステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記臓器は肝臓である、
請求項1に記載の方法。 - 1又は2以上のプロセッサと、
1又は2以上の非一時的媒体に符号化されて前記1又は2以上のプロセッサによって実行され、実行時に臓器の3D及び2D画像におけるランドマークを自動的に位置合わせするロジックと、
を備えた装置であって、前記自動位置合わせは、
前記臓器の3D表面表現から導出された、前記臓器の識別された第1、第2及び第3のランドマークの第1の座標セットと、前記臓器の第1及び第2の2D腹腔鏡画像から導出された、前記臓器の前記識別された第1、第2及び第3のランドマークの第2の座標セットとを使用して、前記3D表面表現において識別された前記3つのランドマークを前記2D画像において識別された前記3つのランドマークと位置合わせするステップを含み、
前記第3のランドマークは、前記第1及び第2のランドマークを特徴付ける2つの点間の経路を定める複数の点を含み、
前記3D及び2D画像における前記第1、第2及び第3のランドマークの前記識別は自動的に行われ、
前記第1及び第2の座標セットの前記導出は自動的に行われ、
前記導出された第1及び第2の座標セットに基づく前記位置合わせは自動的に行われる、
ことを特徴とする装置。 - 前記第1の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第1の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第2の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第3の位置座標サブセットと、
を含み、前記第2の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第4の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第5の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第6の位置座標サブセットと、
を含む、請求項11に記載の装置。 - 前記2D画像は、第1、第2及び第3の2D画像を含み、
前記第1及び第2の座標セットは、前記第1の2D画像を取り込むカメラの第1の位置及び第1の配向に対応する第1の基準系で表され、
前記第5の位置座標サブセットは、前記第2及び第3の2D画像を取り込むカメラの第2の位置及び第2の配向に対応する第2の基準系で表される前記第2のランドマークの第7の位置座標サブセットを変換することによって導出される、
請求項12に記載の装置。 - 前記第1の位置において前記第1の2D画像を取り込む前記カメラは、前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込むとともに、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像も取り込み、
前記第1の位置及び第1の配向と前記第2の位置及び第2の配向との間における前記カメラの前記動きを3Dで追跡することによって、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するために必要なデータが決定される、
請求項13に記載の装置。 - 前記第1の2D画像を取り込む前記カメラは第1のカメラであり、
第2のカメラが、前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込むとともに、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像を取り込み、
前記第2及び第3の2D画像の立体ペアの分析は、前記第1の位置及び前記第1の配向と前記第2の位置及び前記第2の配向との間の空間的3D関係の決定を可能にして、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するのに必要なデータを提供する、
請求項13に記載の装置。 - 1又は2以上のプロセッサと、
1又は2以上の非一時的コンピュータ可読媒体に符号化されて前記1又は2以上のプロセッサによって実行され、実行時に臓器の3D及び2D画像におけるランドマークを自動的に位置合わせするソフトウェアと、
を備えた装置であって、前記方法は、
前記臓器の3D表面表現から導出された、前記臓器の識別された第1、第2及び第3のランドマークの第1の座標セットと、前記臓器の第1及び第2の2D画像から導出された、前記臓器の前記識別された第1、第2及び第3のランドマークの第2の座標セットとを使用して、前記3D表面表現において識別された前記3つのランドマークを前記2D画像において識別された前記3つのランドマークと位置合わせするステップを含み、
前記第3のランドマークは、前記第1及び第2のランドマークを特徴付ける2つの点間の経路を定める複数の点を含み、
前記3D及び2D画像における前記第1、第2及び第3のランドマークの前記識別は自動的に行われ、
前記第1及び第2の座標セットの前記導出は自動的に行われ、
前記導出された第1及び第2の座標セットに基づく前記位置合わせは自動的に行われる、
ことを特徴とする装置。 - 前記第1の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第1の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第2の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第3の位置座標サブセットと、
を含み、前記第2の座標セットは、
前記第1のランドマークのための第4の位置座標サブセットと、
前記第2のランドマークのための第5の位置座標サブセットと、
前記第3のランドマークを特徴付ける複数の位置座標を含む第6の位置座標サブセットと、
を含む、請求項16に記載の装置。 - 前記2D画像は、第1、第2及び第3の2D画像を含み、
前記第1、第2、第3、第4、第5及び第6の位置座標サブセットは、前記第1の2D画像を取り込むカメラの第1の位置及び第1の配向に対応する第1の基準系で表され、
前記第5の位置座標サブセットは、前記第2及び第3の2D画像を取り込むカメラの第2の位置及び第2の配向に対応する第2の基準系で表される前記第2のランドマークの第7の位置座標サブセットを変換することによって導出される、
請求項17に記載の装置。 - 前記第1の位置において前記第1の2D画像を取り込む前記カメラは、前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込むとともに、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像も取り込み、
前記第1の位置及び第1の配向と前記第2の位置及び第2の配向との間における前記カメラの前記動きを3Dで追跡することによって、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するために必要なデータが決定される、
請求項18に記載の装置。 - 前記第1の位置において前記第1の2D画像を取り込んで、その後に前記第2の位置に移動する前記カメラは第1のカメラであり、
前記第2の位置の近傍の第2のポジションにおいて前記第2の2D画像を取り込み、前記第2の位置の近傍の前記第2のポジションとは異なる第3のポジションにおいて前記第3の2D画像を取り込む前記カメラは第2のカメラであり、
前記第1の位置及び第1の配向と前記第2の位置及び第2の配向との間における前記第1のカメラの前記動きを3Dで追跡することによって提供されるトラッキングデータの分析と組み合わせた前記第2及び第3の2D画像の分析は、前記第1の位置及び前記第1の配向と前記第2の位置及び前記第2の配向との間の空間的3D関係の決定を可能にして、前記第7のサブセットの前記第5のサブセットへの前記変換を達成するのに必要な変換データを提供する、
請求項18に記載の装置。
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