JP2022104898A - ゴースト器具情報を用いた管腔内ナビゲーション - Google Patents
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Abstract
Description
該当なし
図1及び図2A~図2Cを参照して、ロボット支援内視鏡システム1000の例示の構成を説明する。図1は、ロボット支援内視鏡システム1000が実用され得る手術室等の医療環境の例示表現を示す。ロボット支援内視鏡システム1000は、ユーザ10(例えば医師)が患者80に対して内視鏡検査手技を実施する際に操作可能な操縦可能器具100(操縦可能医用デバイス)を含んでよい。ロボット支援内視鏡システム1000は、ロボットプラットフォーム90を介して操縦可能器具100に作動的に取り付けられたコンピュータシステム400を含んでよい。コンピュータシステム400(例えばシステムコンソール)は、プロセッサ又は中央処理装置(CPU)410と、液晶ディスプレイ(LCD)やOLED、QLEDディスプレイ等の表示画面420とを含む。記憶装置411(ROM及びRAMメモリ)と、システムインタフェース412(FPGAカード)と、ユーザインタフェース413(例えばマウスやキーボード)は、プロセッサ又はCPU410と表示画面420に作動的に接続される。
一実施形態によれば、操縦可能シースの遠位端が標的部位と位置ずれした場合、操縦可能シースの遠位端を位置合わせし直すための解決策は、ソフトウェアシステムに、仮想画像内にツールの‘ゴースト’(非リアルタイム)位置を表示させることである。このゴースト位置(ゴースト画像)は、シースの最初の挿入中にシステムによって記録された真の以前の位置、或いは、手技計画に基づいて提案された又は所望の位置とすることができる。このゴースト画像の外見は、両方の画像が同時に表示されたときにユーザがその2つを区別できるように、操縦可能シースのリアルタイム位置とは異なるように表示される必要がある。これは、例えばゴースト画像及び/又はリアルタイム画像の注釈(ID)、サイズ、形状、色又は不透明度の変更等、様々な方法で達成することができる。
一実施形態によれば、ソフトウェアシステム(すなわちCPU410)により、ユーザは、体腔の定期検査プロセス中の任意の時点でカテーテルシースの位置を記録することができる。また、ソフトウェアシステムは、特定の基準又はシナリオに基づいて、体腔に沿った疑わしい物体の位置を自動的に記録するようにプログラムされてもよい。初期位置を記録する使用事例シナリオのひとつは、体腔内の前進中にシースの進路に沿って1つ以上の関心ポイント(病変組織が疑われるポイント)をマークし、その後、更なる検査のために当該位置に戻ることである。別の使用事例シナリオは、イメージングデバイス180をインターベンションツール(例えば生検ツール)に交換する前にカテーテルシースの少なくとも一部の位置及び形状を記録するように、ソフトウェアシステムをプログラムすることであり得る。前述したように、カメラと生検ツールの間の剛性の差によって、カテーテルシースの形状が変化する可能性が高い。しかしながら、有利なことに、ソフトウェアシステムが仮想ビューで記録位置とリアルタイム位置を重ね合わせるようにプログラムされている場合、ユーザ及び/又はプロセッサ自体が、ツール交換によってどの程度のずれが生じたのかを特定することができる。
前述の例は、所望又は記録の初期位置にロボット支援器具の操縦可能シースを位置合わせし直すために、ゴースト画像を提供することが有利であり得る、ほんの数例のシナリオである。ユーザがリアルタイムのカテーテル位置をゴースト位置に合わせることを望むシナリオは、他にもたくさんある。別の使用事例シナリオは、例えば標的部位の生検サンプルを採取するための、カテーテルの‘理想的な’配置を表示することである。この位置は、病変の中心とより良好に位置合わせされるものとすることができ、或いは、病変までの進路内の重要構造を回避することを目的とすることができる。この場合、ソフトウェアシステムは、この理想的な位置を決定する際に、カテーテルと患者の管腔との両方の多くのパラメータを考慮してプログラムされる必要がある。
図8は、複数のゴースト位置とリアルタイム位置を同時に表示画面420に表示する例を示す。シース先端の複数の記録又は計画されたゴースト位置は、ゴースト画像1(430A)、ゴースト画像2(430B)、ゴースト画像3(430C)及びゴースト画像4(430D)として表示される。また、システムは、“リアルタイム”のシース位置をリアルタイム画像432として表示する。図8の左上から時計回りに、ゴースト画像は、以下のように、互いに区別され、リアルタイム画像432と区別される:ゴースト画像430Aはワイヤフレーム画像として示され、ゴースト画像430Bは透明画像として示され、ゴースト画像430Cは異なるサイズで示され、ゴースト画像430Dは、リアルタイム画像432とは異なる色で示される。
一部の実施形態では、ソフトウェアシステムは、カテーテルシースの挿入進路に沿って一連のカテーテル位置をキャプチャすることもできる。カテーテルシースの挿入進路に沿った位置は、内視鏡カメラによって、かつ/又は、シース上に配置された1つ以上のEMセンサによって、キャプチャすることができる。このようなキャプチャの間隔は、ユーザの都合のいいように調節可能であってよい。例えば、カテーテルの位置は、ナビゲーションシーケンス中の所定の時間ごと(数秒ごと、例えば1秒ごと)に記録することができる。この一連のゴースト位置の全ての外見は、まとめて変更することもできるし、個別に変更することもできる。ユーザはまた、全てのゴースト画像を一度に表示することもできるし、選択的に個別に表示又は非表示にすることもできる。上記の例を用いると、ユーザは、記録の全てを一度に表示して、カテーテルの先端が標的部位に到達するまでに辿った進路を可視化することができる。
本開示の実施形態は、記憶媒体(より完全には「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」と呼ぶこともできる)に記録されたコンピュータ実行可能命令(例えば1つ以上のプログラム)を読み出し実行して、前述の実施形態のうち1つ以上の機能を実行し、かつ/又は、前述の実施形態のうち1つ以上の機能を実行するための1つ以上の回路(例えば特定用途向け集積回路(ASIC))を含むコンピュータシステム400又は装置によって実現することもできるし、また、コンピュータシステム又は装置が、記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出し実行して、前述の実施形態のうち1つ以上の機能を実行すること、及び/又は1つ以上の回路を制御して、前述の実施形態のうち1つ以上の機能を実行することによって実行される方法によって実現することもできる。コンピュータシステムは、1つ以上のプロセッサ(例えば中央処理装置(CPU)410、マイクロ処理ユニット(MPU))を含んでよく、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するための別個のコンピュータ又は別個のプロセッサのネットワークを含んでよい。コンピュータ実行可能命令は、例えばネットワークク又は記憶媒体から、コンピュータに提供することができる。記憶媒体は、例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、分散コンピューティングシステムのストレージ、光ディスク(コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)又はBlu-ray Disc(BD)(商標)等)、フラッシュメモリデバイス、メモリカード等のうち1つ以上を含んでよい。I/Oインタフェースは、入出力デバイスに対して通信インタフェースを提供するために用いることができ、入出力デバイスとしては、キーボード、ディスプレイ、マウス、タッチスクリーン、タッチレスインタフェース(例えばジェスチャー認識デバイス)、印刷デバイス、ライトペン、光学式ストレージデバイス、スキャナ、マイクロフォン、カメラ、ドライブ、通信ケーブル及びネットワーク(有線又は無線)が挙げられる。
本明細書に開示される様々な実施形態には、アクチュエータに取付可能な近位セクションと、患者の管腔に挿入可能な遠位セクションとを有するカテーテルシースを制御するための内視鏡ナビゲーション誘導を提供するシステム、方法及びコンピュータ可読媒体が記載される。シースは、管腔を通して挿入され、標的部位に関して位置関係に維持されるように有利に制御することができる。シースは、それを取り外すことなく、様々な構成で動作することができる。
Claims (12)
- 内視鏡ナビゲーション誘導を提供するように構成されたシステムであって、
アクチュエータに取付け可能な近位セクションと、患者の管腔内に挿入可能な遠位セクションとを有するシースであって、前記シースはツールチャネルを有し、前記アクチュエータから作動力を受け取って、前記シースの前記遠位セクションを前記管腔を通して標的部位に向けてナビゲートするように構成される、シースと、
前記標的部位に対する前記シースの位置関係を検出するように構成されたセンサシステムと、
前記管腔を通して前記シースを挿入するユーザにナビゲーション誘導を提供するために、前記センサシステム及び前記アクチュエータと作動的に連絡するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記管腔を通して前記シースを挿入するとともに前記シースの前記遠位セクションを前記標的部位と位置合わせするための非リアルタイム挿入軌道についての第1のデータに基づいて、ゴースト画像を生成し、
前記シースの前記ツールチャネルを通して前記標的部位に向けてインターベンションツールを挿入するためのリアルタイム挿入軌道についての第2のデータに基づいて、リアルタイム画像を生成し、
前記リアルタイム画像が前記ゴースト画像の少なくとも一部と重なるとともに、前記リアルタイム挿入軌道が前記非リアルタイム挿入軌道と位置合わせされるように、前記標的部位に向けて前記シースの前記遠位セクションを操作する方法を前記ユーザに通知するために、ナビゲーション誘導データを表示画面に出力するように構成され、
前記第2のデータは、前記シースを通して前記インターベンションツールを誘導し、前記シースの前記遠位セクションを前記標的部位に向けて誘導する間に、前記センサシステムによって取得される、
システム。 - 前記非リアルタイム挿入軌道は、前記シースの前記ツールチャネルに配置されるとともに前記インターベンションツールの挿入前に前記管腔に挿入されたイメージングデバイスによって取得された記録挿入軌道であり、
前記非リアルタイム挿入軌道についての前記第1のデータは、前記シースの前記遠位セクションが前記管腔を通して挿入され、前記イメージングデバイスが前記標的部位と位置合わせされたときに、前記管腔に沿って前記イメージングデバイスによって取得された一連の画像に対応する画像データを含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記管腔から前記シースを除去することなく前記シースから前記イメージングデバイスを除去するように前記ユーザに促し、前記シースの前記ツールチャネルに沿って前記インターベンションツールを挿入するように前記ユーザに促すように更に構成され、
前記リアルタイム挿入軌道は、前記インターベンションツールが前記シースの前記ツールチャネルに挿入されたときに前記センサシステムの1つ以上のセンサによって記録された挿入軌道であり、
前記リアルタイム挿入軌道についての前記第2のデータは、前記インターベンションツールが前記シースに挿入され、前記シースの前記遠位セクションが前記標的部位と位置合わせされたときに前記センサシステムによって取得された、前記シースの前記遠位セクションの位置及び/又は向きを含む、
請求項2に記載のシステム。 - 前記インターベンションツールは、鉗子、把持器、はさみ、ステープラ又はアブレーション針から成る群から選択される手術器具であり、
前記プロセッサは、前記手術器具を伴わない前記シースの前記遠位セクションの非リアルタイムの位置及び/又は向きと、前記手術器具が前記ツールチャネル内に配置された状態の前記シースの前記遠位セクションのリアルタイムの位置及び/又は向きとの間の差とともに、前記ゴースト画像及び前記リアルタイム画像を表示画面上に出力する、
請求項2に記載のシステム。 - 前記非リアルタイム挿入軌道は、前記患者の術前イメージングに基づく計画挿入軌道であり、
前記プロセッサは、前記計画挿入軌道に沿った1つ以上の点と、前記リアルタイム挿入軌道に沿った1つ以上の点との間の差とともに、前記ゴースト画像及び前記リアルタイム画像を表示画面上に出力する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記患者の生理活動に対応する周期運動波形を記録するように更に構成され、
前記プロセッサは、前記周期運動波形の1つ以上の周期内での運動相の差に関連する前記非リアルタイム挿入軌道及び前記リアルタイム挿入軌道を、表示画面に出力し、
前記プロセッサは、前記表示画面に前記ナビゲーション誘導データを更に出力して、前記リアルタイム挿入軌道が前記非リアルタイム挿入軌道と位置合わせされるように、前記リアルタイム挿入軌道に沿って前記シースの前記遠位セクションを操作する方法を前記ユーザに通知する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記ゴースト画像に向けて前記リアルタイム画像を動かす方法を前記ユーザに通知するために、1つ以上の矢印画像として、前記ナビゲーション誘導データを表示画面に出力し、
前記プロセッサは、前記リアルタイム画像が前記ゴースト画像からの閾値距離内に移動したときの表示を、前記表示画面に更に出力する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記ゴースト画像と前記リアルタイム画像の両方が同時に表示されたときに前記ユーザが当該2つの画像を視覚的に区別できるように、前記ゴースト画像の外見が、識別情報、サイズ、形状、色又は不透明度のうちの1つ以上で前記リアルタイム画像と異なるように、前記ゴースト画像及び前記リアルタイム画像を表示画面に出力する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記非リアルタイム挿入軌道に沿って前記内視鏡イメージングデバイスによって記録された一連の画像によって表される前記ゴースト画像を、表示画面に出力し、
前記表示画面は、前記シースが辿った進路を可視化するために、前記記録の全てを一度に表示する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記プロセッサは、前記シースが前記管腔を通って辿った前記進路を、仮想一人称カメラビューの再現として前記表示画面に出力する、
請求項9に記載のシステム。 - シースを制御するために内視鏡ナビゲーション誘導を提供する方法であって、前記シースは、アクチュエータに取付け可能な近位セクションと、患者の管腔に挿入可能な遠位セクションとを有し、
前記方法は、
前記アクチュエータから前記シースへ作動力を伝達して、前記シースの前記遠位セクションを前記管腔を通して標的部位に向けてナビゲートするステップと、
センサシステムにより、前記標的部位に対する前記シースの前記遠位セクションの位置関係を検出するステップと、
前記センサシステム及び前記アクチュエータと作動的に連絡しているプロセッサを用いて、前記管腔を通して前記シースを挿入するユーザにナビゲーション誘導を提供するためにデータを処理するステップと、
を含み、
前記データ処理は、
前記標的部位に向かって前記シースを挿入するための非リアルタイム挿入軌道についての第1のデータに基づいて、ゴースト画像を生成することと、
前記シースの前記ツールチャネルを通して前記標的部位に向けてインターベンションツールを挿入するためのリアルタイム挿入軌道についての第2のデータに基づいて、リアルタイム画像を生成することと、
前記リアルタイム画像が前記ゴースト画像の少なくとも一部と重なるとともに、前記リアルタイム挿入軌道が前記非リアルタイム挿入軌道と位置合わせされるように、前記標的部位に向けて前記シースの前記遠位セクションを操作する方法をユーザに通知するために、ナビゲーション誘導データを表示画面に出力することと、
を含み、前記第2のデータは、前記シースを通して前記インターベンションツールを誘導し、前記シースの前記遠位セクションを前記標的部位に向けて誘導する間に、前記センサシステムによって取得される、
方法。 - 請求項11に記載の内視鏡ナビゲーション誘導を提供する前記方法を実施するためのコンピュータ実行可能命令を格納した、非一時的なコンピュータ可読媒体。
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