JP2022517309A - 対象内での挿入要素の移動の補助 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助することに関する。挿入要素の３次元（３Ｄ）位置及び３Ｄ局所形状は、対象内で追跡される。挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状に基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状において表す挿入要素表現４２'''が、生成される。更に、挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現４２'''の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキング７８が、提供される。異なるマーキング７８を有する挿入要素表現４２'''を含む表示画像６０''が、表示される。マーキングは、例えば、挿入要素の３Ｄ視覚化を改善するために、挿入要素表現の先端及び残りの部分に対して、より明るい色及び／又はより暗い色及び／又は異なる色を交互に有する交互のリング状構造７８を含むことができる。

Description

本発明は、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための補助装置、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための方法、及び対象内で挿入要素を移動させるためにユーザを補助するためのコンピュータプログラム製品に関する。本発明は、更に、補助装置を有する、挿入要素を対象内で移動させるための介入システムに関する。

カテーテル処置では、カテーテルがナビゲートされるべき人の内部構造内のカテーテルの位置を知ることが重要である。この理由のために、一般に、リアルタイムＸ線投影画像が、カテーテル処置中に生成され、医師は、生成されたＸ線投影画像に基づいて内部構造内でカテーテルを移動させる。しかしながら、Ｘ線投影画像は、２次元（２Ｄ）画像のみであるので、医師が内側構造内のカテーテルの３次元（３Ｄ）位置を正確に把握し、したがって内側構造内でカテーテル先端を正確にナビゲートすることは困難である。

国際公開第２０１５／１７７０１２号パンフレットは、例えば、人の血管構造である第２の対象内のカテーテルの先端のような第１の対象を撮像するための撮像装置を開示している。第２の対象の表面の表現と、第２の対象の位置に対する第１の対象の位置とを含む第２の対象の３次元表現が、提供され、第２の対象の表面の表現上への第１の対象の投影が、決定され、医師のようなユーザに対してディスプレイ上で示される。

本発明の目的は、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助する補助装置、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助する方法、及び対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するためのコンピュータプログラム製品を提供することであり、これにより、ユーザが対象内で挿入要素をより正確かつより速く移動させることを可能にする。本発明の更なる目的は、補助装置を有する、対象内で挿入要素をより正確かつより速く移動させるための介入システムを提供することである。

本発明の第１の態様では、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための補助装置が、提示される。補助装置は、追跡ユニットと、挿入要素表現生成ユニットと、ディスプレイとを有する。追跡ユニットは、対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状を追跡するように構成される。挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された３Ｄ局所形状に基づいて、対象内の挿入要素を表す挿入要素表現をその３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状において生成するように構成される。挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の局所形状の標示を表す、挿入要素の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するように更に構成される。ディスプレイは、挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するように構成される。

挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するように構成されるので、ユーザが挿入要素の３Ｄ形状を容易かつ正確に把握することを可能にし、したがって、挿入要素を対象内でより正確かつより速く移動させることを可能にすることができる視覚化が、提供されることができる。特に、これは、典型的には、長手形状を有するカテーテル及びガイドワイヤのような挿入要素に対してあまり顕著ではない影効果と比較して、改善された視覚化を可能にする。

マーキングは、異なる色、異なる不透明度、異なる輝度、異なる陰影、又は任意の他のタイプのマーキングを含むことができる。

マーキングは、変形形状を有するリング状構造であることができる。例えば、リング状構造は、明るい色と暗い色、輝度の低さと高さ、不透明度の低さと高さなどの交互の形で挿入要素表現の長さに沿って加えられることができる。リング状構造の変形形状は、挿入要素の局所形状に依存する。これは、挿入要素の局所形状の視覚化を改善することを可能にする。

挿入要素表現生成ユニットは、変形形状を有するリング状構造として少なくとも２つのマーキングを提供するように構成されることができる。変形形状は、リング状構造が、リング状構造の形状の三次元性効果を強調するために、挿入要素の局所形状の曲げに対して、曲げの内側でより近く見え、曲げの外側でより分離されるように見えるようにされることができる。 代替的又は付加的に、挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の局所形状のねじれに対してねじれ効果を有するリング状構造を提供するように構成されることができる。変形形状を有するリング状構造としてマーキングを提供することは、対象内の挿入要素の３Ｄ視覚化を改善することを可能にする。

補助装置は、対象内のビューを示す対象画像を提供するための対象画像提供ユニットを有することができる。追跡ユニットは、挿入要素の向きを追跡するように構成されることができる。挿入要素表現生成ユニットは、対象画像に基づいて３Ｄ位置、向き、及びサイズを有する挿入要素表現を生成するように構成されることができる。ディスプレイは、対象画像内に配置された挿入要素表現の長さに沿って加えられた少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するように構成されることができる。

対象画像提供ユニットは、対象画像を取得するための画像取得ユニットを含むことができ、又は画像取得ユニットによって取得された対象画像を受け取るための画像取得ユニットに接続されることができる。画像取得ユニットは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、超音波（ＵＳ）システム、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）システム又は単一光子放出断層撮影撮像システムのような核撮像システム、又は対象画像を取得するための任意の他の画像取得ユニットを含むことができる。対象画像は、３Ｄ画像、２Ｄ投影画像、又は任意の他のタイプの画像であることができる。対象画像は、ＣＴ画像、磁気共鳴（ＭＲ）画像、ＰＥＴ画像、超音波画像、又は別のタイプの画像取得ユニットを使用して取得される任意の他のタイプの画像であることができる。対象画像提供ユニットは、対象画像を記憶するための記憶ユニット、例えば、メモリの形態のコンピュータ可読媒体を含むことができる。対象画像提供ユニットは、また、対象画像を受け取り、受け取った対象画像を提供するための受け取りユニットを含むことができる。対象画像提供ユニットは、対象画像に基づく対象表現として対象内のビューの３Ｄモデルを提供するように構成されることもできる。例えば、対象内の少なくとも表面が、対象内の表面の対象表面表現を決定するために、対象画像内でセグメント化されることができる。対象画像提供ユニットは、対象表現として対象内のビューを表す多角形メッシュを提供するように構成されることができる。更に、対象画像提供ユニットは、対象表現を生成するように構成されることができる。

追跡ユニットは、対象内のターゲット要素、例えば、先端が移動されるべき点に対する挿入要素の先端の向きを追跡し、提供するように構成されることができる。ターゲット要素は、ユーザによって選択される又は自動的に識別されることができる。例えば、先端の位置は、挿入要素の先端における中心点の最も遠位の位置であると規定されてもよく、先端は、長めであってもよく、すなわち、長手方向軸に沿って延在されてもよく、先端の向きは、先端の長手方向軸の向きであると規定されてもよい。また、対象内のターゲット要素に対する挿入要素の先端の向きを考慮することは、対象内で挿入要素を移動させるユーザに提供されることができる３Ｄ印象を更に改善する。

追跡ユニット及び対象画像提供ユニットは、互いに対して位置合わせされることができる。位置合わせは、２Ｄ－３Ｄ位置合わせなど、いくつかの方法で実行されることができる。追跡ユニットは、対象画像内の挿入要素の位置を識別することによって、また追跡ユニットによってこの位置を決定することによって、対象画像提供ユニットと位置合わせされることができる。挿入要素表現生成ユニットは、対象画像に基づいて３Ｄ位置、向き、及びサイズを有する挿入要素表現を生成するように構成されることができる。代わりに、対象画像提供ユニットは、挿入要素の追跡された向きに依存する対象内のビューを示す対象画像を提供するように構成されることができる。これは、対象内の挿入要素の形状及び向きを視覚化することを可能にする。

追跡ユニットは、対象内のターゲット要素の位置、例えば、先端が移動されるべき点に対する、挿入要素の位置、又は、例えば、挿入要素の先端を追跡するように構成されることができる。追跡ユニットは、光学的形状感知を使用することによって、及び／又は電磁センサを使用することによって、及び／又はＸ線を使用することによって、ターゲット要素の位置に対する挿入要素の先端の位置を提供するように構成されることができる。例えば、追跡ユニットは、少なくとも２つの異なる取得方向において、対象内の挿入要素のＸ線投影画像を取得するように構成されることができ、ここで、挿入要素の先端は、Ｘ線投影画像内で識別されることができ、対象内のターゲット要素に対する挿入要素の先端の位置は、それぞれの取得方向を考慮して、Ｘ線投影画像内の挿入要素の識別された先端の位置に基づいて決定されることができる。挿入要素の先端の位置の決定は、対象内のターゲット要素の位置に対する挿入要素の先端の位置を提供するために、対象画像と位置合わせされることができる。例えば、挿入要素の先端の位置を決定するために使用されうるＸ線投影画像は、挿入要素の決定された位置を、対象内のターゲット要素の位置が提供される対象画像と位置合わせするために、ターゲット要素が対象内に示される対象画像と位置合わせされることができる。又は、光学的形状感知及び／又は電磁感知が、対象のターゲット要素に対する挿入要素の先端の位置を決定するために使用される場合、光学的形状感知システム及び／又は電磁感知システムは、対象内のターゲット素子の位置に対する挿入要素の先端の位置を決定するために、ターゲット要素が対象内に示される対象画像と位置合わせされることができる。

追跡ユニットは、挿入要素の先端の提供された位置と対象内のターゲット要素との間の距離を計算するように構成されることができる。計算された距離は、好適には、それぞれの最小距離である。

対象画像提供ユニットは、挿入要素が対象に導入された後に対象画像を生成し、生成された対象画像を提供するように構成されることができる。対象画像は、対象内のターゲット要素及び対象内の挿入要素の先端を示すライブ画像であることができる。対象画像は、例えば、Ｘ線ＣアームシステムのようなＸ線投影システムによって生成されるＸ線投影画像であることができる。これは、ユーザがディスプレイ上に示される結果として生じる特徴から把握しうる３Ｄ情報の量を増加させることを可能にし、これは、ユーザが対象内で挿入要素を移動させる精度を更に改善することを可能にしうる。

ディスプレイは、対象内のビューと、対象内の挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された向きとに基づいて、対象に対する挿入要素の向き情報を表示するように構成されることができる。向き情報は、それぞれの向きにおける対象のスケッチ、それぞれの向きにおける対象を含む患者のスケッチ、及び／又は基準座標系に依存する角度を含むことができる。これは、対象内の挿入要素の現在の配置の視覚化を改善することを可能にする。向き情報は、例えば、ユーザが対象に対する挿入要素の向きをより良く把握することを可能にするために、対象内のビューの取得方向を示すこともできる。

対象画像提供ユニットは、対象内で異なるビューを有する少なくとも２つの対象画像を提供するように構成されることができる。ディスプレイは、少なくとも２つの表示画像を表示するように構成されることができる。ディスプレイは、２つ以上の表示画像を同時に、例えば、並べて、互いに重ね合わせて、ユーザの各目に１つずつ、又は任意の他の方法で表示するように構成されることができる。表示画像の各々は、対象画像のうちの１つの中に配置される挿入要素表現の長さに沿って加えられた少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含むことができる。対象内の異なるビューは、例えば、異なる２Ｄ投影画像、３Ｄ画像の異なるスライス、又は３Ｄ画像の異なる視点を含むことができる。これは、対象内の挿入要素の現在の配置の視覚化を改善すると同時に、対象内の挿入要素の異なる視点を提供することを可能にする。

少なくとも２つの異なるマーキングの１つのマーキングは、挿入要素表現の先端に加えられることができる。先端に加えられるマーキングは、ユーザが挿入要素表現の先端の向きを識別することを可能にするために、挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられるマーキングとは異なることができる。先端におけるマーキングは、例えば、先端における色が挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられる色とは異なるような、色であることができる。先端の色は、例えば、白色又は黒色、又は先端が明確に識別されることができるように、挿入要素表現の背景の色と対照的な任意の色であることができる。これは、先端の向きの識別を改善することを可能にする。挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられるマーキングとは異なる、異なるマーキングを先端に加えることは、挿入要素の長さの残りの部分に沿って交互のリング状構造を加えるような、他のマーキングと組み合わされることができる。

挿入要素は、光ファイバ、カテーテル、及び／又はガイドワイヤを含むことができ、すなわち、補助装置は、光ファイバ、カテーテル、ガイドワイヤ、又は光ファイバ、カテーテル、及びガイドワイヤの任意の組合せを含むことができる。補助装置は、また、１より多い光ファイバ、カテーテル及びガイドワイヤ、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。

追跡ユニットは、光学的形状感知を使用することによって、挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状を追跡するように構成されることができる。追跡ユニットは、光学的形状感知を使用することによって、挿入要素の３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、及び向きを追跡するように構成されることもできる。光学的形状感知は、光周波数領域反射率測定（ＯＦＤＲ）に基づくことができる。ＯＦＤＲは、挿入要素内の複数コアから、例えば挿入要素に含まれる光ファイバにおいて、高密度歪測定値を抽出するために使用されることができる。歪測定は、連続的に書き込まれたファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）から、又は光ファイバに固有のレイリー散乱シグネチャから反射された光に基づくことができる。光ファイバは、例えば、中心コアと、３つの外側コアとを含むことができ、局所形状及び位置検知は、光ファイバの長さに沿った軸方向のねじれ及び曲率測定を通じて実行されることができる。代替的又は付加的に、追跡ユニットは、任意の他の追跡方法によって、挿入要素の３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、及び／又は向きを追跡するように構成されることができる。他の追跡方法は、米国特許第７，７７２，５４１号Ｂ２及び米国特許第８，１１６，６０１号Ｂ２に記載されている追跡方法及び追跡システムを含むことができる。

追跡ユニットは、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状に基づいて、挿入要素の長さに沿った異なる点に対するパラメータ値を提供するように構成されることができる。挿入要素表現生成ユニットは、追跡ユニットによって提供されるパラメータ値に依存する挿入要素視覚化値の長さに沿った点を計算し、視覚化値に依存して挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するように構成されることができる。追跡ユニットは、点のｘ位置、ｙ位置、及びｚ位置に基づいて、挿入要素の長さに沿った異なる点についての３Ｄ位置を計算するように構成されることができる。パラメータ値は、ねじれ、歪み、及び曲率の値のうちの少なくとも１つを含むことができ、すなわち、パラメータ値は、ねじれ、歪み、及び／又は曲率、又は他のパラメータの値を含むことができる。

追跡ユニットは、例えば、挿入要素の温度値、圧力値、及び／又は任意の他の種類の物理的特性値を含む、挿入要素の物理的特性値を追跡するように構成されることができる。挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の物理的特性値の標示を表す挿入要素表現の長さに沿った少なくとも２つの異なるオーバレイマーキングを提供するように構成されることができる。オーバレイマーキングは、それらを覆うことなく、少なくとも２つの異なるマーキング上に重ねられるように構成されることができる。ディスプレイは、少なくとも２つの異なるマーキング、及び挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるオーバレイマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するように構成されることができる。オーバレイマーキングがマーキングを覆わないようにするために、オーバレイマーキングは、マーキングに依存して選択されることができる。例えば、マーキングが色である場合、オーバレイマーキングは、輝度又は陰影であることができる。マーキングが明るい場合、オーバレイマーキングは、例えば色であることができる。オーバレイマーキングは、例えば、マーキングが、交互の明るい色と暗い色、不透明度の高い方と低い方、輝度の高い方と低い方、等々を有するリング状構造である場合に、異なる色であることができる。例えば、挿入要素表現の長さに沿ったマーキングが、交互に高い輝度及び低い輝度を有するリング状構造である場合、温度値のためのオーバレイマーキングは、高温から低温のための赤色から緑色までのカラーマップであることができる。これは、挿入要素の物理的特性値を挿入要素の局所形状と共に提供して、３Ｄ視覚化を改善する一方で、挿入要素の追加情報をユーザに提供することを可能にする。

更に、補助装置は、挿入要素又は挿入要素の先端が移動されるべき対象内のターゲット要素のターゲット表現を提供するためのターゲット要素提供ユニットを有することができる。ディスプレイは、挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現及びターゲット要素のターゲット表現を含む表示画像を表示するように構成されることができる。表示画像は、対象画像内に配置された挿入要素表現の長さに沿って加えられた少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現及びターゲット表現を含むこともできる。ターゲット要素提供ユニットは、ユーザのコマンド、例えばターゲット要素の名前をあげることによってターゲット要素の説明を提供することに基づいてターゲット要素を自動的に選択するように構成されることができる。代替的に又は追加的に、ターゲット要素提供ユニットは、ユーザの手動選択、例えば、対象画像内のターゲット要素を、例えば、それをクリックすること、又はその周りにフレームを描くことなどによってマークすることに基づいてターゲット要素を選択するように構成されることができる。また、挿入要素が対象内で移動されるべきディスプレイ上のターゲット要素の表現を示すことは、対象内で挿入要素を移動させる精度を改善することができる。ターゲット要素提供ユニットは、追加的に、他の物質を回避するターゲット要素への先端の経路を計算し、他の物質を回避するターゲット要素への先端の経路の標示を表すターゲット経路表現を提供するように構成されることができる。ディスプレイは、ターゲット経路をも表示するように構成されることができる。これは、対象内の物質の位置の変化が、ターゲット経路の再計算を生じ、ユーザが、挿入要素の先端をターゲット要素に移動させるためにターゲット経路をたどることができるので、連続的かつガイドされるインタラクションにおいてユーザを補助することを可能にする。ターゲット経路は、また、挿入要素によって自動的にたどられることができ、例えば、ロボット手段によって制御される。

本発明は、それ自体、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助する補助装置において提供され、補助装置は、対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び向きを追跡するための追跡ユニットと、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び向きに基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び向きで表す挿入要素表現を生成するための挿入要素表現生成ユニットであって、挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素表現に少なくとも２つの異なるマーキングを提供するように構成され、挿入要素表現の先端は、挿入要素表現の任意の他のマーキングとは異なるマーキングを提供される、挿入要素表現生成ユニットと、先端及びそのマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するためのディスプレイとを有する。補助装置は、本明細書及び従属請求項に提示される任意の態様と組み合わせられることができる。特に、先端及びそのマーキングを有する挿入要素表現は、対象画像内に表示されることができる。

本発明の更なる態様では、対象内で挿入要素を移動させるための介入システムが提示される。介入システムは、挿入要素を含む挿入装置と、請求項１に記載の補助装置、又はユーザが挿入要素を対象内で移動させるのを補助するための補助装置の任意の実施形態とを有する。

挿入装置は、挿入要素を制御するために挿入要素に接続されたハンドピースを含むことができる。挿入要素は、１つ又は複数の光ファイバ、ガイドワイヤ、カテーテル、及び／又はセンサを含むことができる。ハンドピースは、ユーザのコマンドを受け取るためのユーザインタフェースを含むことができる。ハンドピースは、データ、例えば、温度又は圧力データのようなセンサデータを処理するためのデータ処理ユニットを付加的に又は代替的に含むことができる。センサデータは、例えば、挿入要素に含まれるセンサから受信されることができる。ハンドピースは、データを交換するために補助装置に接続されることができる。

挿入装置は、挿入要素、例えばカテーテルを対象、例えば人又は動物の心臓又は血管構造内で移動させるように構成されることができる。挿入要素は、その遠位端において、カテーテルの先端又は針などの先端を含むことができる。挿入装置は、医師のようなユーザが対象内で挿入要素を手動で移動させることを可能にするように構成されることができる。例えば、挿入装置は、ユーザが挿入要素を対象内で移動させることを可能にするためのガイドワイヤ、操縦ワイヤ等を有することができる。挿入装置は、また、ハンドピース、例えば、ジョイスティック又はユーザインタフェースの別の入力ユニットを使用することによって、ロボットシステムに操縦コマンドを入力するために、ユーザが対象内で挿入要素を移動させることを可能にすることができるロボット手段を有することができる。挿入要素は、他の物質を回避するターゲット素子への先端の計算された経路に基づいて、ロボット手段によって自動的に移動されることもできる。
本発明の別の態様では、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための方法が提示される。方法は、
－追跡ユニットにより、対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状を追跡するステップと、
－挿入要素表現生成ユニットにより、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された３Ｄ局所形状に基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状で表す挿入要素表現を生成するステップと、
－挿入要素表現生成ユニットにより、挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するステップと、
－ディスプレイにより、挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するステップと、
を有する。

マーキングは、異なる色、異なる不透明度、異なる輝度、異なる陰影、又は任意の他のタイプのマーキングを含むことができる。

マーキングは、変形形状を有するリング状構造であることができる。例えば、リング状構造は、交互の明るい及び暗い色、低い及び高い輝度、又は低い及び高い不透明度などの形で挿入要素表現の長さに沿って加えられることができる。リング状構造の変形形状は、挿入要素の局所形状に依存する。これは、挿入要素の局所形状の視覚化を改善することを可能にする。

この方法は、対象内の挿入要素の向きを追跡するステップを含むことができる。この方法は、対象画像提供ユニットによって対象内のビューを示す対象画像を提供するステップを有することができる。この方法は、挿入要素表現生成ユニットによって、挿入要素の追跡された３Ｄ位置、追跡された３Ｄ局所形状、及び追跡された向き並びに対象が像に基づくサイズに基づいて、３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、向き、及びサイズにおいて対象内の挿入要素を表す挿入要素表現を生成するステップを含むことができる。この方法は、対象画像内のディスプレイによる挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するステップを含むことができる。これは、改善された３Ｄ視覚化を提供することを可能にする。

少なくとも２つの異なるマーキングの１つのマーキングは、挿入要素表現の先端に加えられることができる。先端に加えられたマーキングは、ユーザが挿入要素の先端の向きを識別することを可能にするために、挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられるマーキングとは異なるものであることができる。先端におけるマーキングは、例えば、先端における色が挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられる色とは異なるような、色であることができる。先端における色は、先端が明確に識別されることができるように、例えば、白色又は黒色、又は挿入要素表現の背景の色と対照的な任意の色であることができる。これは、先端の向きの識別を改善することを可能にする。挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられるマーキングとは異なる、異なるマーキングを先端に加えることは、挿入要素の長さの残りの部分に沿って交互のリング状構造を加えるなど、他のマーキングと組み合わせられることができる。

本発明は、それ自体、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための方法において提供され、本方法は、
－追跡ユニットによって、対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び向きを追跡するステップと、
－挿入要素表現生成ユニットによって、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び向きに基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び向きで表す挿入要素表現を生成するステップと、
－挿入要素表現に少なくとも２つの異なるマーキングを提供するステップであって、挿入要素表現の先端が、挿入要素表現の任意の他のマーキングとは異なるマーキングを提供される、ステップと、
－先端及びそのマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するステップと、
を有する。この方法は、本明細書及び従属請求項に提示される任意の態様と組み合わせられることができる。特に、先端及びそのマーキングを有する挿入要素表現は、対象画像内に表示されることができる。

本発明の更なる態様では、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するためのコンピュータプログラム製品が提示される。コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラム製品が補助装置上で実行される場合に、請求項１に規定される補助装置又は補助装置の任意の実施形態に、請求項１３に規定される方法のステップ又は方法の任意の実施形態を実行させるためのプログラムコード手段を有する。

本発明の更なる態様では、請求項１４のコンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラム製品の任意の実施形態を記憶したコンピュータ可読媒体が提示される。

請求項１の補助装置、請求項１２の介入システム、請求項１３の方法、請求項１４のコンピュータプログラム製品、及び請求項１５のコンピュータ可読媒体は、特に従属請求項に規定されるような、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであることができることを理解されたい。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それらを参照して説明される。

血管構造内でカテーテルの先端を移動させる際にユーザを補助するための補助装置を含む、血管構造内でカテーテルの先端を移動させるための介入システムの一実施形態を概略的かつ例示的に示す。 ２つの表示画像を表示するための補助装置のディスプレイを概略的かつ例示的に示す。 挿入要素表現の長さに沿って交互のリング状構造を有する挿入要素表現を含む表示画像を概略的かつ例示的に示す。 挿入要素表現の長さに沿って交互のリング状構造を有する挿入要素表現の一部を概略的かつ例示的に示す。 血管構造内でカテーテルを移動させる際にユーザを補助するための方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。

図１は、補助装置１０、画像取得ユニット１２、及び挿入装置１４を含む介入システム１００の一実施形態を概略的かつ例示的に示す。

補助装置１０は、対象画像提供ユニット１６と、追跡ユニット１８と、挿入要素表現生成ユニット２０と、ターゲット要素提供ユニット２２と、メモリ２４の形態のコンピュータ可読媒体と、トランシーバ２６と、ディスプレイ２８と、入力ユニット３０の形態のユーザインタフェースとを含む。

画像取得ユニット１２は、制御ユニット３２と、テーブル３４の形態の支持手段と、Ｃアーム３６と、Ｘ線管３８の形態のＸ線源と、Ｘ線検出器４０とを含む。Ｘ線管３８及びＸ線検出器４０は、画像取得ユニット１２が異なる取得方向で２Ｄ投影画像を取得することを可能にするために、テーブル３４に対して移動可能であるＣアーム３６の両側に取り付けられる。制御ユニット３２は、異なる取得方向の投影画像に基づいて対象画像を取得することができるように、画像取得ユニット１２を制御する。この実施形態では、対象画像は、２Ｄ画像である。対象画像は、例えば、３Ｄ画像又は３Ｄ画像のスライスであることができる。

挿入装置１４は、カテーテル、ガイドワイヤ及び光ファイバを含む挿入要素４２を含む。この実施形態では、ガイドワイヤ及び光ファイバは、カテーテル内に含まれる。他の実施形態では、挿入要素は、１つ又は複数のカテーテル、ガイドワイヤ及び／又は光ファイバを含むことができる。挿入装置１４は、更に、ユーザインタフェース５６及びデータ処理ユニット５８を有するハンドピース４４を含む。ハンドピース４４は、ユーザが挿入要素４２を直接的に操作すること、又はユーザインタフェース５６を介して挿入要素４２を操作することを可能にする。挿入要素４２は、ガイドワイヤ（図示せず）を使用して移動される。他の実施形態では、挿入要素は、挿入要素の長さに沿った温度値又は圧力値のような１つ以上の物理的特性値を測定するための１つ以上のセンサを含むことができる。センサデータは、データ処理ユニット５８によって取得され、物理的特性値の形で補助装置１０の追跡ユニット１８に提供されることができる。

患者４６は、テーブル３４上に配置され、Ｃアーム３６は、画像取得ユニット１２が、患者４６の血管構造４８を横断し、Ｘ線検出器４０によって検出されるＸ線５０を放射することによって、患者４６の血管構造４８の形の対象内のビューを示す対象画像を取得することができるように、移動される。挿入要素４２は、挿入要素４２の先端５２を血管構造４８内のターゲット要素５４に移動させるために、血管構造４８内に挿入される。ターゲット要素５４は、ユーザインタフェース５６を使用してユーザによって手動で選択される。他の実施形態では、ターゲット要素は、対象内で挿入要素を使用することによって実行されることが意図される処置に基づいて、ターゲット要素として対象画像内で自動的に検出され、選択されることもできる。

補助装置１０は、血管構造４８内での挿入要素４２のより迅速かつより正確な移動を可能にするより良好な視覚化を提供することによって、ユーザが血管構造４８内で挿入要素４２を移動させるのを補助するために使用されることができる。

対象画像提供ユニット１６は、画像取得ユニット１２の制御ユニット３２に接続され、画像取得ユニット１２から対象画像を受け取る。対象画像提供ユニット１６は、血管構造４８内のビューを示す対象画像を提供する。この実施形態では、対象画像提供ユニット１６が、対象画像を受け取り、それらを補助装置１０の他のユニットに提供する。他の実施形態では、対象画像提供ユニット１６は、別のタイプの画像取得ユニットに接続されることもでき、又はＣＴシステム、ＭＲＩシステム、ＵＳシステム、ＰＥＴシステム又は単一光子放出断層撮影撮像システムのような核撮像システム、又は対象画像を取得するための任意の他の画像取得ユニットなどの画像取得ユニットを含むこともできる。別のタイプの画像取得ユニットによって生成される対象画像は、ＣＴ画像、ＭＲ画像、ＰＥＴ画像、ＵＳ画像、又は別のタイプの画像取得ユニットを使用して取得される任意の別のタイプの画像を含むことができる。

追跡ユニット１８は、挿入装置４４に接続され、光学的形状感知に基づいて、血管構造４８内の挿入要素４２の３Ｄ位置、３Ｄ局所形状及び向きを追跡する。挿入要素４２は、複数コア、この実施形態では、追跡ユニット１８が光学的形状感知によってカテーテル４２の３Ｄ位置、３Ｄ局所形状及び向きを決定することを可能にする歪み測定データを提供する１つの中心コア及び３つの外側コア（図示せず）を有する光ファイバを有する。光学的形状感知は、米国７，７７２，５４１ Ｂ２号、米国８，１１６，６０１ Ｂ２の記載に従って、又は別の既知の光学的形状感知技術に従って実行されてもよい。他の実施形態では、補助装置は、また、光学的形状感知を使用することによって、挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状を追跡することができる。

追跡ユニット１８は、対象画像内の挿入要素４２の位置を識別することによって、及び追跡ユニット１８によりこの位置を決定することによって、対象画像提供ユニット１６と位置合わせされる。他の実施形態では、追跡ユニット１８及び対象画像提供ユニット１６は、任意の他の方法で位置合わせされることもできる。

挿入要素表現生成ユニット２０は、対象画像と、挿入要素４２の追跡された３Ｄ位置、追跡された３Ｄ局所形状、及び追跡された向きに基づいて、その３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、向き、及びサイズにおいて、血管構造４８内の挿入要素４２を表す挿入要素表現を生成する。この実施形態では、追跡ユニット１８は、挿入要素４２の追跡された３Ｄ位置、追跡された局所形状、及び追跡された向きに基づいて、挿入要素４２の長さに沿った異なる点についてのパラメータ値を提供する。挿入要素表現生成ユニット２０は、挿入要素４２の長さに沿った点について、挿入要素４２の長さに沿った点についてのパラメータ値に依存する視覚化値を計算する。パラメータ値は、光学的形状感知によって決定されるねじれ、歪み、及び曲率を含む。他の実施形態では、パラメータ値は、ねじれ、歪み、及び曲率のうちの１つ又は複数を含むことができる。挿入要素表現生成ユニット２０は、視覚化値に応じて、挿入要素の局所形状の標示を表す異なる色の形で、挿入要素表現の長さに沿って加えられる異なるマーキングを提供する。この実施形態では、先端５２は、白色であり、挿入要素表現の長さに沿って加えられる別の色と比較して異なる色を有する。他の実施形態では、挿入要素表現生成ユニットは、視覚化値に依存して、挿入要素の局所形状の標示を表す変形形状を有するリング状構造の形の異なるマーキングを提供することができる。リング状構造は、例えば、より高い輝度及びより低い輝度等の交互のリング状構造であることができる。挿入要素表現生成ユニットは、リング状構造の形状の三次元性効果を強調するために、リング状構造が、挿入要素の局所形状の曲げに対して曲げの内側でより近くに、及び曲げの外側でより分離されるように現れるように、リング状構造の変形形状を提供することができる。更に、挿入要素表現生成ユニットは、挿入要素の局所形状のねじれに対するねじれ効果を有するリング状構造を提供することができる。

他の実施形態では、色の代わりに、異なる陰影、異なる不透明度、異なる輝度などの他のマーキングが、提供されることができる。他の実施形態では、挿入要素表現提供ユニットは、また、視覚化値に依存して、挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供することができる。他の実施形態では、温度値及び／又は圧力値のような物理的特性値が、追跡ユニットによって提供されることができ、挿入要素表現提供ユニットは、挿入要素の物理的特性値の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って少なくとも２つの異なるオーバレイマーキングを提供することができ、これらのオーバレイマーキングは、少なくとも２つの異なるマーキング上に、それらを覆うことなく、重ねられるように構成される。オーバレイマークキングがマーキングを覆わないようにするために、オーバレイマーキングは、マーキングに依存して選択されることができる。例えば、マーキングが色である場合、オーバレイマーキングは、輝度又は陰影であることができる。更に別の実施形態では、少なくとも２つの異なるマーキングのうちの１つのマーキングが、挿入要素の先端に加えられることができ、先端に加えられるマーキングは、ユーザが挿入要素の先端の向きを識別することを可能にするために、挿入要素表現の長さの残りの部分に沿って加えられるマーキングとは異なることができる。

ディスプレイ２８は、対象画像内の挿入要素表現の長さに沿って加えられた異なる色を有する挿入要素表現、すなわち、白い先端、及び別の色を有する挿入要素４２の長さの残りの部分を含む表示画像を表示する。これは、ユーザに追加の情報を提供し、ユーザが血管構造４８内で挿入要素４２を移動させること、例えば、先端５２をターゲット要素５４に移動させることを補助することを可能にする。代替的に又は追加的に、ディスプレイは、挿入要素表現の長さに沿って変形形状を有するリング状構造を有する挿入要素表現を表示することができる。更に、オーバレイマーキングは、挿入要素表現の長さに沿って表示されることができる。他の実施形態では、ディスプレイは、また、血管構造に対するカテーテルの向き情報、及び／又はターゲット要素に対するカテーテルの先端の向き情報を表示することができる。

ターゲット要素提供ユニット２２は、挿入要素４２の先端５２が移動される血管構造４８内のターゲット要素５４のターゲット表現を提供することができる。ターゲット要素提供ユニット２２は、追加的に、他の物質を回避するターゲット要素５４への先端５２の経路を計算し、他の物質を回避するターゲット要素５４への先端５２の経路の標示を表すターゲット経路標示を提供することができる。ディスプレイ２８は、ターゲット要素５４を表すターゲット表現及び／又はターゲット経路表現を表示することができる。例えば、ディスプレイ２８は、対象画像上の対象要素５４と挿入要素４２の先端５２との間の３Ｄ空間関係を視覚化するために、対象画像を生成するために使用される画像取得ジオメトリを考慮して、マーキングを有する挿入要素表現及び対象表現を対象画像上に仮想的に投影することができる。

メモリ２４は、ユーザが血管構造４８内で挿入要素４２を移動させるのを補助するためのコンピュータプログラム製品を記憶する。コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラム製品が補助装置１０上で実行されるときに、血管構造４８内で挿入要素４２を移動させる際にユーザを補助するための方法、例えば図５に示されるような方法のステップを補助装置１０に実行させるためのプログラムコード手段を有する。メモリ２４は、追加的に、対象画像や表示のための設定などの他のデータを記憶することができる。

トランシーバ２６は、データの送受信を可能にする。トランシーバ２６は、データ（図示せず）を交換するために、臨床情報システムに接続されることができる。代替的に又は追加的に、トランシーバは、介入システムをインターネットに接続することができる。

入力ユニット３０は、補助プロシージャを開始するための開始コマンド又は補助プロシージャを停止するための停止コマンドなどのコマンドを入力するためにユーザにより使用されることができる。入力ユニット３０は、キーボード、コンピュータマウス、タッチスクリーン等であってもよい。

図２は、２つの表示画像６０及び６０'を表示するための、補助装置１０、例えば、図１に示されているような補助装置のディスプレイ２８を概略的かつ例示的に示す。この実施形態では、対象画像提供ユニットは、血管構造内で異なるビューを有する２つの対象画像６２及び６２'を提供した。ディスプレイ２８は、ユーザが血管構造内の２つの異なる視点を見ることができるように、２つの表示画像６０及び６０'を並べて表示する。

表示画像６０は、カテーテル表現６４と、カテーテル表現６４内のガイドワイヤ表現６６とを含む挿入要素表現４２'を示し、両方とも対象画像６２内にある。更に、ターゲット表現６８が、対象画像６２内の患者の最下腎臓の高さに配置される。挿入要素は、右腸骨を介して患者の身体に入る。血管内動脈瘤修復（ＥＶＡＲ）装置は、腎動脈下の腹部大動脈内に配置される。表示画像６０'は、それぞれ、両方とも対象画像６２'内にあるカテーテル表示６４'及びカテーテル表示６４'内のガイドワイヤ表示６６'を含む挿入要素表示４２"を有する別の斜視図を示す。ターゲット表現６８'は、最も低い腎臓の高さ、すなわちターゲット要素に配置される。

この実施形態では、カテーテル表現６４'及び６４"の先端５２'及び５２"に、カテーテル表現６４'及び６４"の長さの残りの部分と比較して、異なる色が、加えられる。先端５２'及び５２"は、先端５２'及び５２"の向きの識別を改善するために、白色７０及び７０'である。特に、これは、先端５２'及び５２"が視角に向かっているか又は視角から離れているかをより良く識別することを可能にする。別の色７２及び７２'が、カテーテル表現６４'及び６４"の長さの残りの部分に沿って加えられる。これは、そのカテーテル表現によって表されるカテーテルの局所形状をより良く識別することを可能にする。

ガイドワイヤは、この実施形態ではカテーテルの内側にある。ガイドワイヤ表現６６及び６６'の先端５３及び５３'は、先端５３及び５３'の向きの識別を改善するために、ガイドワイヤ表現６６及び６６'の長さの残りの部分とは別の色である。

この実施形態では、ディスプレイ２８は、対象内のビューと、血管構造内の挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された向きとに基づいて、血管構造に対する挿入要素表現４２'及び４２"の向き情報を更に表示する。向き情報は、ユーザにより見られる正面ビューでテーブル上の患者を示す基準系に対応するゼロ度位置を持つ長手方向軸の周りで回転された人体表現７４及び７４'を含む。更に、向き情報は、対象内のビューが基準系と比較して回転される度合いを提供する回転角度表現７６及び７６'を含む。回転角度は、テーブル上の患者に対するＣアームの回転に依存する。表示画像６０では、回転角度は、０°であり、傾斜角度は、－１°である。表示画像６０'において、回転角度は、５０°であり、傾斜角度は、０°である。向き情報は、改善された視覚化を可能にする。

図３は、対象画像６２"内の挿入要素表現４２"'の長さに沿って変形形状を有する交互のリング状構造７８を有する挿入要素表現４２"'を含む表示画像６０"を概略的かつ例示的に示す。リング状構造７８は、この実施形態では挿入要素表現４２"'の長さに沿って、より明るい色とより暗い色とで交互になる。他の実施形態では、リング状構造は、輝度、不透明度、陰影、又は任意の他の種類のマーキングを交互にすることもできる。更に他の実施形態では、オーバレイマーキングは、挿入要素表現の長さに沿ってリング状構造に沿って加えられることができる。更に、挿入要素の先端は、挿入要素表現の残りの部分とは異なるマーキング、例えば色を有することができる。

この実施形態では、リング状構造は、リング状構造７８の形状の三次元性効果を強調するために、リング状構造７８が、挿入要素の局部形状の曲げに対して曲げの内側でより近くに、曲げの外側でより分離されるように見えるように、変形形状を有する。更に、リング状構造７８は、挿入要素の局所形状のねじれに対するねじれ効果を示す。これは、挿入要素表現４２"の細長い構造の深度及び曲率の視覚化を改善することを可能にする。

図４は、挿入要素表現４２""の長さに沿って変形形状を有する交互のリング状構造７８'を有する挿入要素表現４２""の一部を、表示画像６０"'において概略的かつ例示的に示す。図３の実施形態で提示されたリング状構造７８のような、リング状構造７８'は、より明るい色及びより暗い色の交互の色を有する。リング状構造７８'の形状は、リング状構造７８'が湾曲の内側８０で互いに近くなり、湾曲の外側８２で更に離れるように、変形される。湾曲の内側及び湾曲の外側におけるリング状構造の長さの差は、ユーザによって、例えばシャワーホースのように、挿入要素表現４２′′′の深度及び曲率として知覚されることができる。これは、挿入要素の３Ｄ視覚化を改善することを可能にする。

図５は、血管構造の形態の対象内でカテーテルの形態の挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための方法の一実施形態を例示的に示すフローチャートを示す。

ステップ２００では、血管構造内のカテーテルの３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、及び向きが、追跡ユニットによって追跡される。血管構造内のカテーテルの追跡された３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、及び向きは、追跡ユニットによってパラメータ値として提供されることができる。他の実施形態では、対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状のみが、追跡ユニットによって追跡されることもできる。更に他の実施形態では、追跡ユニットは、温度値、圧力値、又は任意の他の物理的特性のような挿入要素の物理的特性値を追跡し、物理的特性値を提供することができる。

ステップ２１０において、血管構造内のビューを示す対象画像が、提供される。カテーテルは、この実施形態では、対象画像がカテーテルを含むように、血管構造内に挿入される。この実施形態では、対象画像は、異なる取得方向から取得された２Ｄ投影Ｘ線画像である。他の実施形態では、対象画像は、また、３Ｄ画像又は任意の他のタイプの画像であることができる。対象画像は、ＣＴ画像、ＭＲ画像、ＰＥＴ画像、ＵＳ画像、又は任意の他のタイプの画像取得ユニットで取得された画像であることもできる。ステップ２１０は、オプションである。更に、ステップ２００及び２１０は、並行して又は交換された順序で実行されることができる。

ステップ２２０では、追跡ユニット及び対象画像提供ユニットは、互いに対して位置合わせされる。位置合わせは、２Ｄ－３Ｄ位置合わせなど、いくつかの方法で実行されることができる。この実施形態では、追跡ユニットは、対象画像内のカテーテルの位置を識別することによって、及び追跡ユニットによってこの位置を決定することによっても、対象画像提供ユニットと位置合わせされる。他の実施形態では、追跡ユニットを対象画像提供ユニットに位置合わせするための任意の他の方法が、これらを位置合わせするために実行されることができる。ステップ２２０は、オプションである。特に、ステップ２１０が実行されない場合、位置合わせは必要とされない。

ステップ２３０では、血管構造内のカテーテルを表す挿入要素表現が、挿入要素表現生成ユニットによって、挿入要素の追跡された３Ｄ位置、追跡された３Ｄ局所形状、及び向き並びに対象に基づく画像サイズに基づいて、３Ｄ位置、３Ｄ局所形状、及び向きで生成される。他の実施形態では、血管構造内のカテーテルを表す挿入要素表現が、挿入要素表現生成ユニットによって、挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された３Ｄ局所形状に基づいて、３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状で生成され得る。

ステップ２４０では、交互の輝度及び変形形状を有するリング状構造の形態の異なるマーキングが、挿入要素表現生成ユニットによって提供される挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って加えられ、すなわち、挿入要素の長さに沿ったリング状構造の輝度は、より低い輝度とより高い輝度とを交互に繰り返す。更に、先端は、白色を与えられ、挿入要素表現の残りの部分は、白色とは別の色を与えられる。更に、人体表現及び基準系に対する回転角度表現を含む向き情報が、提供される。リング状構造の変形形状は、挿入要素の局所形状に依存する。特に、リング状構造の変形形状は、リング状構造の形状の三次元効果を強調するために、カテーテルの局所形状の曲げに対して曲げの内側でより近くに、曲げの外側でより離れて見えるように提供される。変形形状は、カテーテルの局所形状のねじれに対するねじり効果を更に備えている。マーキングは、また、不透明度、輝度、陰影、又は任意の他のタイプのマーキングを含むことができる。他の実施形態では、挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングが、挿入要素表現生成ユニットによって提供されることができる。加えて、少なくとも２つの異なるオーバレイマークが、提供されることができる。

ステップ２５０では、２つの表示画像が、表示ユニットによって表示される。２つの表示画像は、それぞれ、血管構造内の異なる視点を示す。表示画像の各々は、リング状構造と、対象画像内の挿入要素表現の長さに沿って加えられる他の色と比較して異なる先端色とを有する挿入要素表現を含む。先端は、先端の向き、したがってカテーテルの向きの改善された識別を可能にするために白色である。更に、向き情報は、表示画像の各々に表示される。他の実施形態では、１つの表示画像のみ、又は２より多い表示画像が、表示されることもできる。表示画像又は複数の表示画像は、また、挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングと、オプションで２つ以上のオーバレイマーキングとを有する挿入要素表現を含むことができる。他の実施形態では、表示画像は、対象画像のうちの１つの中の挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングと、オプションで２つ以上のオーバレイマーキングとを有する挿入要素表現を含むことができる。

一実施形態では、挿入要素表現は、異なる色を有し、挿入要素表現の先端は、挿入要素表現の残りの部分とは異なる色を有する。白い先端を有する挿入要素表現を含む表示画像は、対象画像内に表示されることができる。

本方法の他の実施形態では、１つ又は他のターゲット要素が、ユーザによって選択されることができ、ターゲット要素のターゲット表現は、ターゲット要素提供ユニットによって提供され、ディスプレイによって表示されることができる。追加的に、ターゲット経路表現が、提供されることができる。

開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の請求項の検討から、請求項に記載された発明を実施する際に当業者によって理解され、及び実施されることができる。本発明は、例えば、チューブシステム、例えば、空気圧チューブシステムなどの、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するために使用されることもできる。

特許請求の範囲において、「有する」及び「含む」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を排除するものではない。
単一のユニット又は装置が、特許請求の範囲に列挙されるいくつかの項目の機能を満たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。

１つ又は複数のユニット又は装置によって実行される、追跡ユニットによって対象内の挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状を追跡するような動作、挿入要素表現生成ユニットによって挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び追跡された３Ｄ局所形状に基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状において表す挿入要素表現を生成するような動作、挿入要素表現生成ユニットによって挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するような動作、ディスプレイによって挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像を表示するような動作等は、他の任意の数のユニット又は装置によっても実行されることもできる。これらの動作及び／又は対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するための方法による補助機器の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実施されることができる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又はその一部として供給される、光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶／配布されてもよいが、インターネット又は他の有線又は無線電気通信システム等を介して、他の形態で配布されてもよい。

請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明は、対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助することに関する。挿入要素の３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状は、対象内で追跡される。挿入要素の追跡された３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状に基づいて、対象内の挿入要素をその３Ｄ位置及び３Ｄ局所形状において表す挿入要素表現が、生成される。更に、挿入要素の局所形状の標示を表す挿入要素標示の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングが、提供される。異なるマーキングを有する挿入要素表現を含む表示画像が、表示される。マーキングは、例えば、挿入要素の３Ｄ視覚化を改善するために、挿入要素表現の先端及び残りの部分について、より明るい色及びより暗い色並びに／又は異なる色を交互に有する交互のリング状構造を含むことができる。

Claims (15)

1. 対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助する補助装置において、
   前記対象内の前記挿入要素の三次元位置及び三次元局所形状を追跡する追跡ユニットと、
   前記挿入要素の前記追跡された３次元位置及び追跡された３次元局所形状に基づいて、前記対象内の前記挿入要素をその３次元位置対象３次元局所形状において表す挿入要素表現を生成するための挿入要素表現生成ユニットであって、前記挿入要素表現生成ユニットは、前記挿入要素の前記局所形状の標示を表す前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供するように構成される、挿入要素表現生成ユニットと、
   前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキングを有する前記挿入要素表現を含む表示画像を表示するためのディスプレイと、
   を有する補助装置。
2. 前記挿入要素表現生成ユニットは、
   リング状構造が、前記リング状構造の形状の三次元効果を強調するために、前記挿入要素の前記局所形状の曲げに対して曲げの内側でより近く、前記曲げの外側でより離れて現れるような、変形形状、及び／又は
   前記挿入要素の前記局所形状のねじれに対するねじれ効果、
   を有するリング状構造として前記少なくとも２つのマーキングを提供するように構成される、請求項１に記載の補助装置。
3. 前記補助装置は、前記対象内のビューを示す対象画像を提供するための対象画像提供ユニットを有し、
   前記追跡ユニットは、前記対象内の前記挿入要素の向きを追跡するように構成され、
   前記挿入要素表現生成ユニットは、前記対象画像に基づいて三次元位置、向き、及びサイズを有する前記挿入要素表現を生成するように構成され、
   前記ディスプレイは、前記対象画像内に配置された前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキングを有するに前記挿入要素表現を含む前記表示画像を表示するように構成される、
   請求項１に記載の補助装置。
4. 前記ディスプレイは、前記対象内の前記ビュー、前記対象内の前記挿入要素の前記追跡された三次元位置、及び前記追跡された向きに基づいて、前記対象に対する前記挿入要素の向き情報を表示するように構成される、請求項３に記載の補助装置。
5. 前記対象画像提供ユニットは、前記対象内に異なるビューを有する少なくとも２つの対象画像を提供するように構成され、
   前記ディスプレイは、前記少なくとも２つの表示画像を表示するように構成され、前記表示画像の各々は、前記対象画像の１つの中に配置された前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキングとともに前記挿入要素表現を含む、
   請求項４に記載の補助装置。
6. 前記少なくとも２つの異なるマーキングのうちの１つのマーキングが、前記挿入要素表現の先端に加えられ、前記先端に加えられるマーキングが、前記挿入要素表現の前記先端の向きをユーザが識別することを可能にするために、前記挿入要素表現の残りの長さに沿って加えられるマーキングとは異なる、請求項１に記載の補助装置。
7. 前記追跡ユニットは、光学的形状感知を使用することによって前記挿入要素の三次元位置及び三次元局所形状を追跡するように構成される、請求項１に記載の補助装置。
8. 前記追跡ユニットは、前記挿入要素の前記追跡された三次元位置及び三次元局所形状に基づいて、前記挿入要素の長さに沿った異なる点に対するパラメータ値を提供するように構成され、
   前記挿入要素表現生成ユニットは、
   前記挿入要素の長さに沿った点について、前記追跡ユニットによって提供される前記パラメータ値に依存する視覚化値を計算し、
   前記視覚化値に応じて、前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキングを提供する、
   ように構成される、
   請求項１に記載の補助装置。
9. 前記パラメータ値は、ねじれ値、歪み値、及び曲率値のうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の補助装置。
10. 前記追跡ユニットは、前記挿入要素の物理的特性値を追跡するように構成され、
    前記挿入要素表現生成ユニットは、前記少なくとも２つの異なるマーキングを覆うことなく前記少なくとも２つの異なるマーキング上に重ねられるように構成される、前記挿入要素の前記物理的特性値の標示を表す前記挿入要素表現の長さに沿って少なくとも２つの異なるオーバレイマーキングを提供するように構成され、
    前記ディスプレイは、前記少なくとも２つの異なるマーキング、及び前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるオーバレイマーキングを有する前記挿入要素表現を含む前記表示画像を表示するように構成される、
    請求項１に記載の補助装置。
11. 前記補助装置は、前記挿入要素が移動されるべき前記対象内のターゲット要素のターゲット表現を提供するためのターゲット要素提供ユニットを有し、
    前記ディスプレイは、前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキング及び前記ターゲット要素の前記ターゲット表現を有するに前記挿入要素表現を含む前記表示画像を表示するように構成される、
    請求項１に記載の補助装置。
12. 挿入要素を対象内で移動させるための介入システムにおいて、
    前記挿入要素を含む挿入装置と、
    前記挿入要素を前記対象内で移動させる際にユーザを補助するための、請求項１に記載の補助装置と、
    を有する介入システム。
13. 対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助する方法において、
    追跡ユニットにより、前記対象内の前記挿入要素の三次元位置及び三次元局所形状を追跡するステップと、
    挿入要素表現生成ユニットによって、前記挿入要素の前記追跡された三次元位置及び追跡された三次元局所形状に基づいて、前記対象内の前記挿入要素をその三次元位置及び三次元局所形状で表す挿入要素表現を生成するステップと、
    前記挿入要素表現生成ユニットによって、前記挿入要素の前記局所形状の標示を表す前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる少なくとも２つの異なるマーキングを提供する ステップと、
    ディスプレイによって、前記挿入要素表現の長さに沿って加えられる前記少なくとも２つの異なるマーキングを有する前記挿入要素表現を含む表示画像を表示するステップと、
    を有する方法。
14. 対象内で挿入要素を移動させる際にユーザを補助するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが請求項１に記載の補助装置上で実行される場合に、前記補助装置に請求項１３に記載の方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する、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を記憶したコンピュータ可読媒体。

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