JP2022529012A - 光によって給電される発光組織マーカ - Google Patents

Abstract

マーカベースのナビゲーション方法及び関連のシステムである。埋め込まれたマーカデバイスＭＤの光源ＬＳ１が低強度状態にあり、医用イメージング装置ＩＡの第２の光源ＬＳ２が、マーカの低強度状態よりも高い高強度状態にある間に、医用イメージング装置ＥＮＤＯを用いて第１の画像が捕捉される（Ｓ５３０）。埋め込まれたマーカデバイスの光源ＬＳ１が高強度状態にあり、医用イメージング装置ＩＡの第２の光源ＬＳ２が、マーカの高強度状態よりも低い低強度状態にある間に、医用イメージング装置ＥＮＤＯを用いて第２の画像が捕捉される（Ｓ５６０）。２つの画像を組み合わせて、高い信号対雑音比でマーカの場所を表す組み合わせ画像が得られる。

Description

本発明は、マーカベースのナビゲーションシステム、ナビゲーションをサポートするための埋め込み可能なマーカデバイス、医用イメージングデバイス、マーカベースのナビゲーション方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体に関する。

腫瘍外科手術中の主な課題の１つは、病変部の位置特定である。これは、小さな病変部及び低侵襲手術で特に問題となる場合がある。

よい例は、ビデオ支援胸腔鏡下手術（ＶＡＴＳ）を使用した肺の病変部の切除、特に楔状切除である。楔状切除とは、切断が必ずしも解剖学的構造の境界に沿っていない組織の除去である。

ＶＡＴＳ中に肺は収縮し、肺内の点と肺上の点との間の空間的関係が歪む。通常は、収縮により、術前イメージングに基づいて病変部を特定することができなくなる。また、ＶＡＴＳは、機器を用いて胸壁を通り抜ける肺への間接的なアクセスのみを意味し、病変部は直接触診では特定することができない。さらに、楔状切除は目に見える解剖学的構造又は境界に沿って行われないため、解剖学的特徴を切除中に外科医を誘導するためのランドマークとして使用することができない。

その結果、多くの外科医は、楔状切除と比較して、健康な肺組織がより多く切除されてしまう可能性があっても、解剖学的切除（肺葉切除又は区域切除）を行うことを好む。肺癌スクリーニングの出現により、除去する必要があり、解剖学的構造と一致しない、小さな孤立性の初期肺病変部が検出される数が大幅に増加したため、楔状切除の必要性はさらに増大した。

この問題に対処する１つのやり方は、病変部の内側又は近くにマーカを術前に配置することである。このような肺腫瘍に対するこのようなマーカの使用の概要は、Ｊ Ｋｅａｔｉｎｇ他の「Ｎｏｖｅｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｉｎｔｒａｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｒｇｉｎ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｎｏｄｕｌｅｓ」（Ｓｅｍｉｎ．Ｔｈｏｒａｃｉｃ．Ｓｕｒｇ．、第２８巻、第１版、１２７～１３６ページ、２０１６年）によって報告されている。マーカは通常は、ＣＴ誘導下で膨張した肺内に配置される。一般的に使用されるマーカは、無線不透過性コイル又はシリンダ、小さな放射性シード、又は液体染料である。

発光マーカは、本出願人によって米国特許出願公開第２０１７／０３４０４０６Ａ１号及び国際特許公開ＷＯ２０１８／０１１４３１Ａ１にも提案されている。しかしながら、このようなマーカを使用しても、このようなマーカの位置を正しく再特定することは困難な場合がある。また、このようなマーカの給電は困難な場合がある。

したがって、上記の欠点のうちの少なくともいくつかに対処するために、新しいアプローチが必要である。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、さらなる実施形態は、従属請求項に組み込まれている。次に説明する本発明の態様は、ナビゲーションをサポートするための埋め込み可能／埋め込まれたマーカデバイス、医用イメージングデバイス、マーカベースのナビゲーション方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読媒体にも同様に適用されることに留意されたい。

本発明の第１の態様によれば、マーカベースのナビゲーションシステムが提供される。本システムは、
低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に切り替え可能な第１の光源を有する埋め込み可能なマーカデバイスと、
シンクロナイザロジックと、
入射光を提供するための第２の光源を有するイメージング装置（本明細書では、「イメージャ」とも呼ばれる）であって、第２の光源は、低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に切り替え可能である、イメージング装置と、
を含み、
マーカデバイスの第１の光源及び第２の光源は、２つの光源の切り替えを制御するシンクロナイザロジックによって同期して動作可能であり、これにより、本システムは、ビーコンモード及び診査モードの２つのモードで動作可能であり、診査モードでは、第１の光源は低強度状態に切り替わり、第２の光源は高強度状態に切り替わり、ビーコンモードでは、第１の光源は高強度状態に切り替わり、第２の光源は低強度状態に切り替わる。イメージング装置は、２つのモードの各々において少なくとも１つのそれぞれの画像を捕捉するように、シンクロナイザロジックによって又はユーザによって制御され得る。

実施形態では、本システムは、少なくとも２つの画像からの画像情報を組み合わせて組み合わせ画像を形成する画像プロセッサを含む。

実施形態では、画像プロセッサは、ビーコンモードで取得した１つ以上の画像のコントラストを強調するコントラストエンハンサを含む。

実施形態では、イメージング装置は、マーカデバイスの光源によって放出可能である光の帯域幅に、その周波数応答が調整されている光フィルタ構成要素を含む。

実施形態では、画像プロセッサは、ビーコンモードで捕捉された画像と、診査モードで捕捉された画像とを空間的に位置合わせする。この位置合わせ機能は、ビーコン画像を捕捉した後、連続した複数の診査用画像が捕捉され、イメージャの動き又はマーカを含む臓器や解剖学的構造の動きなどによって引き起こされる、イメージャとマーカとの間に相対的な動きがある場合に有益である。

実施形態では、シンクロナイザロジックは、感光センサを含み、感光センサは、第２の光源から受信した入射光に応じた第１の光源の２つの強度への切り替え、又は、第１の光源から受信した入射光に応じた第２の光源の２つの強度への切り替えをもたらすように動作可能である。

実施形態では、感光センサは、ｉ）感光センサが強度閾値を下回る光強度を感知することに応答して、第１の光源を高強度状態に切り替えること、及び／又は、ｉｉ）感光センサが強度閾値を上回る光強度を感知することに応答して、第１の光源を低強度状態に切り替えることを容易にする。

実施形態では、感光センサで感知された光強度は、第２の光源からの入射光によってもたらされる。

実施形態では、マーカの第１の光源又はイメージャの第２の光源の低強度状態は、それぞれの光源をオフにハード切り替え（hard switching）することで達成される。マーカの第１の光源及び／又はイメージャの第２の光源の高強度状態は、単純にそれぞれの光源をオンに切り替えて、特定の強度で放射線を放出することで達成される。

本明細書に主に検討されているように、オフ及びオンの切り替えの実施形態は、電源の切断若しくは再接続によるか、又はシャッタ機構などの使用によるものである。低強度及び高強度は、減光器機構を使用して達成される。好ましくは、マーカ及びイメージャの２つの光強度状態は共に、それぞれスイッチ要素を用いて、オン及びオフをハード切り替えすることによって達成される。あるいは、イメージャの光源が、低い非ゼロの強度状態、及び、低強度よりも高い高強度状態に切り替えられている間、マーカのみがオン及びオフに切り替えられる。これは、減光器機構の（繰り返し）操作によって管理される。イメージャの光源をオフに切り替える代わりに、強度を低い非ゼロの強度レベルに低減することにより、マーカの光を取得して、依然として、周囲の解剖学的構造をある程度までイメージングできる。以下では、システム及び方法を、スイッチオンイベント及びスイッチオフイベントに関して説明するが、以下のすべては、いずれかの光源をオフに切り替えるのではなく、低い非ゼロの強度状態に切り替えるだけの場合にも同等に適用されることを理解されたい。

提案するシステムの実施形態では、マーカからの１つ以上の繰り返しパルスを、イメージング装置の第２の光源の光源と同期させることで、画像に捕捉されたマーカの光信号の信号対雑音比を向上させる。一例では、イメージング装置は内視鏡であり、第２の光源は内視鏡光源を含む。

実施形態では、マーカの第１の光源から光パルスが放出されるときは常に、例えば内視鏡であるイメージング装置の第２の光源は同期的にオフに切り替えられる。結果として得られる画像（イメージングデバイスの光源からの照射なし）は、コントラストが強調されるか、及び／又は、任意選択で、第２の光源がオンに切り替えられた状態でイメージング装置によって取得された画像に重ねられてもよい。この画像は、マーカが出した光パルスの直前又は直後に撮られたものである。このように得られた画像により、ユーザ（つまり、イメージングデバイスを操作している人及び／又は介入を実行又は促進している人）がマーカの位置をより迅速かつ確実に見つけることができる。

したがって、第１の光源及び第２の光源を同期して切り替えることにより、埋め込み可能なマーカ及び周囲組織の比較的高品質の画像が得られる。好ましくは、マーカの第１の光源が高強度状態にあり、イメージング装置の第２の光源が低強度状態にある状態で得られる、内視鏡などのイメージング装置によって取得された画像は、これにより、第２の光源が高強度状態にあり、第１の光源が低強度状態である状態でイメージング装置によって取得された画像と組み合わせられる。

このようにして、提案するマーカは、特に、介入又は手術中に、空洞及び／又は周囲光が少ないか、若しくは周囲光がない軟組織内の場所を再発見するために使用できる。以前に埋め込まれたマーカで印が付けられた場所は、場合によっては、体腔、軟組織、又は部分的に光学的に透明な液体内にある、臓器内の病変部の１つである。しかしながら、マーカデバイスはまた、以前に印が付けられた場所に探査クルーが戻るのを支援するために、洞窟や密林などの医療以外のコンテキストでも使用できる。

提案するマーカは、パルスモード又は連続波形モードで操作して、ユーザによる検出を容易にすることができる。好ましい実施形態では、マーカの光源は、入射光又は周囲光をバッテリなどのエネルギー貯蔵要素に保存されるエネルギーに変換するトランスデューサによって給電され得る。

実施形態では、充電式マーカは、以下のように操作できる。マーカは、画像誘導下で、除去する病変部の中又はその近くに（例えば肺の中に）、術前に埋め込まれる。介入中は、患者の内部にアクセスされ、例えば臓器である関心の解剖学的構造が、外科手術用ランプ又は内視鏡の第２の光源の光に晒される。ＶＡＴＳ手順の場合、肺はまた収縮される。イメージャの第２の光源からの光は、マーカの周囲組織によって強く減衰される場合があるが、マーカを充電するのに十分な光エネルギーが受け取られる。

腫瘍の位置を特定する必要がある場合、ユーザは、内視鏡の光をオフに切り替え、マーカはビーコンモードに切り替わり、光を放出する。具体的には、第２の光源が低強度状態に切り替わると、シンクロナイザロジックが、第１の光源を高強度状態に自動的に切り替える。マーカから放出される光も減衰される可能性があるが、通常は、病変部の位置を特定するのに役立つ十分な光が残る。手術室の周囲光を下げて、マーカの光をよりよく見つけられるようにすることができる。その後、マーカは、病変部と一緒に除去される。

同期ロジックは、第１の光源及び第２の光源の切り替えを、因果的にリンクされたやり方で、又は非因果的なやり方で管理できる。

因果的にリンクされた実施形態では、第１の光源の切り替え、特にそのオンへの切り替えは、イメージャの第２の光源の切り替えイベントによってもたらされる。これは、マーカの光源のオン又はオフを切り替えるための感光センサをマーカが有していることによって実現できる。

他の実施形態では、因果的にリンクするシンクロナイザロジックは、ハードスイッチを検出して通信する適切なインターフェース及び無線通信配置を介して、スイッチ操作を直接検出する。有線通信も想定されるが、これは医療のコンテキストではあまり望ましくない。しかし、非医療のコンテキストでは依然として好ましく使用できる。

しかしながら、マーカの光源及びイメージングデバイスの光源の切り替えが因果的にリンクされていない、シンクロナイザロジックの非因果的にリンクされた実施形態も想定されている。これは、必要な同期が達成されるように、アウトオブフェーズの切り替えサイクルを有しかつ調整された適切なパルス長を有する、２つのそれぞれの自律したオシレータ回路の操作によって光源がパルスを発することによって実現できる。具体的には、マーカの光源がオンのときはイメージャの光源がオフになり、イメージャの光源がオンのときはマーカの光源がオフになるように、光源は切り替えられる。

つまり、シンクロナイザロジックは、１つの実施形態では、２つの光源の切り替えの因果的な同期をもたらし、又は別の実施形態では、２つの光源の切り替えの非因果的な同期をもたらすために実装される。

因果的な同期では、マーカでの切り替えイベントは、イメージャでの切り替えイベントに応答したものであり、又は、イメージャでの切り替えイベントは、マーカでの切り替えイベントに応答したものである。

非因果的な同期では、マーカ及びイメージャでの切り替えイベントは自律的に行われるが、切り替えイベントは、マーカの光がオフでイメージャの光がオンである１つ以上の瞬間と、マーカの光がオンでイメージャの光がオフである１つ以上の瞬間があるように調整される。このような瞬間が２つよりも多ければ、これらは規則的に（周期的に）生じても、不規則に生じてもよい。つまり、規則的又は不規則な間隔で、１つ以上の診査用画像及び１つ以上のビーコン画像を取得できる。

別の態様では、ナビゲーションサポート用の埋め込み可能なマーカデバイスが提供される。本デバイスは、
光を放出する光源と、
光源に給電する電源と、
周囲光を感知する光センサと、
光センサにおける露光に応じて、低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に光源を切り替えるスイッチとを含む。

実施形態では、電源は、ｉ）入射光を電気エネルギーに変換するトランスデューサ、及びｉｉ）バッテリのうちの任意の１つ以上を含む。トランスデューサはまた、診査モード中に、イメージャの光源から受信した光によってマーカに給電する。

実施形態では、本デバイスは、全体的又は部分的に材料内に埋め込まれており、少なくともその一部は、少なくとも部分的に光透過性である。

実施形態では、本デバイスは、１つ以上の測定値を取得する１つ以上のセンサを含む。

実施形態では、本デバイスは、１つ以上の測定値に従って、放出された光を変調する変調器を含む。

実施形態では、測定値は、１つ以上の物理量又は生理学的量に関連している。

実施形態では、放出される光は、パルス、連続、又は強度変調されている。

実施形態では、スイッチは、入射光の強度が強度閾値を下回ると、光源を高強度状態に切り替える。

実施形態では、埋め込み可能性を促進するために、包埋材料は、凸包などのカプセル化として形成される。マーカは、モノリシックであってもよい。具体的には、包埋材料は、マーカの回路をモノリシックに囲むことができる。材料は、本デバイス全体的又は部分的に囲むことができる。他の実施形態では、カプセル化は必ずしも凸状ではなく、本デバイスを組織内又は組織上に固定するための固定部分として機能する突起が含まれていてもよい。本デバイスは、好ましくは、生体適合性である。実施形態では、包埋材料はガラスなどで、生体適合性である。

一実施形態では、本デバイスの形状及びサイズは、医療針、カテーテル、又は他の送達デバイスを用いて投与できるように決定されている。

一実施形態では、マーカデバイスは、１つ以上の測定センサに結合されたＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はさらなる電子回路などのマイクロコントローラを含み、これにより、埋め込まれている間の物理的又は生理学的特性に関連した測定操作が容易になる。光によって給電される代わりに、マーカは、再充電不可であるか、又は、好ましくは、充電式のオンボードバッテリを含んでいてもよい。この場合、トランスデューサは不要である。

一実施形態では、同期ロジックは、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣなど、マイクロコントローラ又はチップなどの回路として配置される。同期ロジックは、イメージング装置又はマーカに統合されてもよい。あるいは、同期ロジック回路の一部又はすべてが、デバイス及び／又はイメージング装置から遠く離れて配置された外部処理ユニットに配置される。

別の態様では、画像を捕捉するための画像センサと、光センサの周囲光を提供するための光源と、画像を捕捉している間に、低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に光源を切り替えるように動作可能であるシンクロナイザロジックとを含む医用イメージングデバイスが提供される。オン及びオフの切り替えは、事前に設定された周波数で設定されるか、又は、２つの強度状態間の切り替えは、デバイスのインターフェースを介してシンクロナイザロジックが受信する外部切り替え信号に応答したものである。

イメージャの同期ロジックは、イメージャの光源が外部光源、特に、埋め込まれた／埋め込み可能なマーカデバイスの光源と同期して動作するように構成されている。シンクロナイザロジックは、マーカの光源がオンになり、イメージャの光源がオフになっている１つ以上の瞬間又は期間があり、かつマーカの光源がオフになり、イメージャの光源がオンになっている１つ以上の瞬間又は期間があるように調整されており、これにより、ビーコン画像と診査用画像との１つ以上のペアが捕捉される。

一実施形態では、本デバイスのインターフェースは、マーカに関連して上で説明したものと同様の光センサを含む。実施形態では、光センサは、マーカではなく、イメージャにあり、この実施形態では、イメージャの光源の切り替えはマーカによって制御される。

一実施形態では、イメージングデバイスの光源の事前に設定された周波数は、マーカデバイスの光源のパルス周波数に依存して設定される。事前に設定された周波数及び／又はパルス長は、ユーザによって調整できる。周波数とは、光源のパルスモードを指し、２つのそのようなパルス間の時間に関連する。イメージングデバイスで使用される照射源の光は、好ましくは白色光である。

切り替え信号は、イメージング装置の外部から発生してもよく、好ましくは、埋め込まれたマーカから受信される。あるいは、イメージング装置の光源の切り替え信号は、イメージャのユーザによって、適切な手動光スイッチの操作によって発せられる。

別の態様では、生体適合性の埋め込み可能なマーカデバイスのスイッチ閾値を調整する方法が提供される。本方法は、
イメージング装置に関連する第２の光源の動作光強度の仕様を受信するステップと、
上記仕様に応じて閾値を設定するステップとを含む。

これは、マーカが光によって給電される実施形態において有益である。閾値を十分に低く設定することで、イメージャの光がオンのままであるが、ユーザが周囲を調べるときなど、マーカの場所に向けられていない場合に、マーカが意図せずにオンに切り替わり、エネルギーが無駄になる可能性を回避できる。

本明細書で提案する、光によって給電されるマーカデバイスを好ましい実施形態で使用することで、安全に使用でき、保存期間が長く、通常のワークフローを妨げる可能性は低い小型のコンパクトマーカデバイスを提供できる。

提案するシステム及びマーカにより、本出願人の米国特許出願第２０１７／０３４０４０６号にあるように、ギガヘルツ周波数範囲の電磁波が使用される場合に生じる可能性のある問題を取り除くことができる。これらのシステムでは、電磁放射線は生物組織の中を十分に深く侵入しない。さらに、送受信用の大型アンテナが必要になる場合があり、これは、マーカの全体的な製品フットプリントを増加する。ここではトレードオフがある。すなわち、より低い周波数を使用することで、より高い侵入深度が実現できるが、アンテナはより大きくなる。送信用の指向性アンテナは、受信アンテナに電界エネルギーを集中させることができる。残念ながら、これらの指向性アンテナはさらに大きい。

あるいは、発光マーカは、電気エネルギーを貯蔵するオンボード内蔵バッテリから給電されてもよい。このようなバッテリは、本明細書では実施形態において想定されているが、物理的に小さいバッテリの容量は通常限られており、保存期間も限られている。充電式バッテリ又はコンデンサを、マーカ実装形態の配備前に使用して充電できるが、このステップは、滅菌が必要になる場合があり、そのため手術室での煩雑なワークフローにつながる可能性がある。

本明細書で提案する、光によって給電されるマーカデバイスは、すべてのこれらの懸念事項を回避する。

別の態様では、マーカベースのナビゲーション方法が提供される。本方法は、
好ましくは、医用であるイメージング装置を用いて第１の画像を、埋め込まれたマーカデバイスの光源が低強度状態にあり、イメージング装置の第２の光源が、マーカの低強度状態よりも高い高強度状態にある間に捕捉するステップと、
埋め込まれたマーカデバイスの光源が高強度状態にあり、イメージング装置の第２の光源が、マーカの高強度状態よりも低い低強度状態にある間に、イメージング装置を用いて第２の画像を捕捉するステップとを含む。

実施形態では、マーカの光源の切り替えは、因果的同期などのイメージング装置の光源の切り替えに応答したものである。

実施形態では、本方法は、２つの画像を組み合わせるステップと、任意選択で、組み合わせ画像をディスプレイデバイスに表示するステップとをさらに含む。組み合わせ画像では、マーカの場所に関して信号対雑音コントラストが向上されている。したがって、マーカの場所は、画像に基づいて、ユーザによってより確実に見つけることができる。あるいは、２つの画像は、同時に同じディスプレイデバイスに、又は、異なるディスプレイデバイスに表示される。

別の態様では、少なくとも１つの処理ユニットによって実行されると、当該処理ユニットに本方法の１つ以上のステップを行わせる、コンピュータプログラム要素が提供される。

別の態様では、プログラム要素が保存されたコンピュータ可読媒体が提供される。

本発明の例示的な実施形態について、縮尺どおりではない次の図面を参照して説明する。

図１は、マーカベースのナビゲーションシステムのブロック図を示す。 図２は、２つの同期化された光源の切り替えサイクルを示す。 図３は、埋め込み可能なマーカデバイスのブロック図を示す。 図４は、マーカデバイスの回路を示す。 図５は、マーカベースのナビゲーション方法を示す。

図１を参照すると、低侵襲手術（ＭＩＳ）介入、現場検査などの医学的介入で使用できる、マーカ支援ナビゲーション用システムＳＹＳの概略ブロック図が示されている。特に、システムＳＹＳは、好ましくはこのような介入中のイメージングをサポートする。

医学的応用、特にＭＩＳ応用には、ＶＡＴＳなどの肺介入が含まれる。ＶＡＴＳ介入には、肺組織からの病変部の除去、例えば楔状切除などが含まれる。他のＭＩＳ医学的応用には、腸、尿道、食道、肝臓、及び他の臓器又は他の臓器群の検査が含まれ得る。

本明細書では主に医学的応用が想定されているが、配管システム、洞窟、又は特定の標的の位置を特定する必要がある他のアクセス困難な環境におけるナビゲーションなど、非医学的応用も想定される。

システムＳＹＳは、大まかにヒト又は動物患者ＰＡＴに埋め込み可能なマーカデバイスＭＤを含む。マーカデバイスは、本明細書では「第１の光源」とも呼ばれる光源ＬＳ１を含む。マーカはさらに、光源ＬＳ１のオン及びオフを切り替えるスイッチＳＷ１を含み、その目的については、以下で詳しく説明する。システムＳＹＳはさらに、内視鏡などの医用イメージングデバイスＥＮＤＯも含む。以下では内視鏡イメージングについて主に参照するが、本明細書では、デジタルカメラ、ファイバスコープ、鼻鏡、関節鏡、腹腔鏡、外科用顕微鏡、望遠鏡などの他のイメージングモダリティも想定されている。全体として患者内に投与されるカプセル内視鏡も想定されている。

内視鏡ＥＮＤＯの一部を患者の中に導入して、画像を取得してナビゲーション及び介入を視覚的にサポートする。内視鏡の光源ＬＳ２（本明細書では「第２の光源」とも呼ばれる）により、患者ＰＡＴの内部から画像を取得する際に十分な露光が確保される。マーカデバイスＭＤは、本明細書に説明する内視鏡によってサポートされる介入の前の手順で、患者ＰＡＴの中へ病変部の近くに埋め込まれている。

非常に大まかに、本明細書で想定されるシステムＳＹＳでは、内視鏡の第２の光源ＬＳ２とマーカデバイスＭＤの第１の光源ＬＳ１とが一緒に作動して、マーカの場所、つまり病変部にナビゲートする際にユーザを支援する。２つの光源は、マーカＭＤの場所、つまり病変部の場所を明らかにする画像を取得するために同期して切り替えられる。画像は、マーカの場所をより見やすくするために、画像プロセッサＩＰによって処理される。画像プロセッサＩＰは、画像をディスプレイデバイスＤＤに表示しやすくし、介入中のユーザのサポートをさらに向上させる。

システムＳＹＳの操作についてより詳しく説明する前に、まずイメージングデバイスＥＮＤＯを参照して、その構成要素のいくつかを説明する。

内視鏡イメージングデバイスＥＮＤＯにより、患者の内部を「見る」ことができる。イメージング装置ＥＮＤＯは、好ましくは可視光などの非電離放射線を使用して動作する。イメージングデバイスは、供給ユニットＳＵ、任意選択でハンドピースＨＰ、及び挿入管ＩＴを含む。

供給ユニットＳＵが光源ＬＳ２を含んでいてもよい。光源ＬＳ２は、供給ユニットＵＳ内のオンボード電源ＰＳ２から給電されるか、又は外部電源に接続可能である。光源ＬＳ２は、スイッチ要素ＳＷ２によってオン及びオフが切り替えられる。特に、スイッチＳＷ２は、光源ＬＳ２を電源ＰＳ２に接続又は再接続するために動作する。

挿入管ＩＴをハンドピースＨＰに接続してもよい。ハンドピースにより、内視鏡ＥＮＤＯのユーザによる操作が可能になる。挿入管は、患者ＰＡＴの中に少なくとも部分的に挿入するためのものである。挿入管ＩＴには十分な硬さがあり、これにより、患者の中へと付勢され、患者の中を前進することができる。挿入管ＩＴは、ポリマーでコーティングされた金属メッシュを含んでいてもよい。挿入管は、遠位先端部ＴＰで終端する。

実施形態では、イメージング装置は、ステアリング機構を含む。特に、先端ＴＰを含む管の遠位部ＴＰは、曲げ可能なセクションを形成する。曲げ可能なセクションは、一連の相互接合されたセグメントによって連結される。２、３、４本以上といった複数のワイヤが、異なる固定点で先端に取り付けられている。ワイヤは、管ＩＴ内でかつ先端ＴＰからハンドピースＨＰまでその全長にわたって曲げセクションと平行に配線されている。ハンドピース内では、ワイヤは機械的なチェーンスプロケット配置などのアクチュエータに結合される。ユーザは、アクチュエータを使用してワイヤに張力をかけて、どのワイヤが最も張力をかけられているかに応じて、先端を所望どおりにカールし、異なる空間方向に曲げるようにすることができる。アクチュエータは、ユーザが操作できるハンドピースのノブ又はレバーに反応する。したがって、曲げ可能なセクションにより、ユーザはナビゲートし障害物を通り抜けることができる。

図１の右下には、平面ｐを通る先端ＴＰにおける管ＩＴの横断面が示されている。挿入管の内部には、Ｃ１～Ｃ３といったいくつかのチャネルがある。１つのチャネル、つまり作業チャネルＣ１により、医療器具を導入して、介入や、例えば真空の適用による切除組織の除去を行うことができる。他の２つのチャネルＣ２及びＣ３には、それぞれのファイバケーブルＦＣＤ、ＦＣＵが含まれており、挿入管ＩＴの全長を遠位先端部ＴＰから供給ユニットＳＵまで延在している。ファイバケーブルは、それぞれのレンズ（図示せず）内で先端部ＴＰで終端する。

光源ＬＳ２は、特に画像を十分な露光で取得できるように照明を提供する。このために、また、すべてではないがいくつかの実施形態では、光源ＬＳ２は、光ファイバＦＣＤのうちの１つに光学的に結合されて、ＦＣＤケーブルを下り、先端部ＴＰまで、そして周囲に光を送り、照明を提供する。光は、出射光が遭遇した構造を反射し、第２のファイバケーブルＦＣＵによって捕捉される。捕捉された光は、その第２のファイバケーブルＦＣＵを上って供給ユニットまで進む。第２のファイバケーブルＦＣＵも管の全長に延在している。第２のファイバケーブルＦＣＵは、その近位端において、画像を捕捉する画像センサＬＤを含むカメラシステムと光学的に結合されている。取得回路（図示せず）により、２０～３０ｆｐｓなどの適切なフレームレートで画像を捕捉できる。

捕捉された画像は、次に画像プロセッサＩＰによって処理される。これについては、以下でより詳細に説明する。画像はビデオフィードに処理される。ビデオフィードは、ディスプレイデバイスＤＤにグレースケール、カラー、又は任意の他の適切なレンダリングで表示される。必要に応じて、静止画像を取得して表示のために提示してもよい。また、説明されているカメラシステムの代わりに、またはそれに加えて、患者の内部を観察するための光学アイピースがある場合もある。

説明する内視鏡システムＥＮＤＯは、１つの非限定的な実施形態に従っているだけであることを理解されたい。本明細書では、他の多くの内視鏡イメージングシステムもまた多くのバリエーションで想定されており、説明するシステムＳＹＳのコンテキストで使用できる。例えば、カメラシステムは供給ユニットＳＵの外側にあってもよい。すべての内視鏡イメージャに、説明したような専用のハンドピースＨＰがあるわけではない。先端部分の構造は異なっていてもよい。

すべての内視鏡に、必ずしも説明したような連結された曲げセクションがあるわけではなく、また、チャンネル数が上記で説明したものと異なっていてもよい。

また、すべての実施形態において、必ずしも光ファイバＦＣＵ、ＦＣＤが必要とされるわけではない。例えば、代替実施形態では、画像センサＴＤ（ＣＣＤなど）や１つ以上のレンズを含むカメラシステムが先端ＴＰに配置される。さらに又は代わりに、１つ以上ＬＥＤなどの光源ＬＳ２が先端ＴＰに配置されてもよい。

さらに、腹腔鏡、胸腔鏡、関節鏡などの外科用内視鏡に、必ずしも作業チャンネルがあるわけではない。外科手術では、器具は、通常、追加のアクセスポイントを介して患者に導入される。

本明細書では、すべての実施形態において、必ずしも内視鏡イメージングが必要とされるわけではない。具体的には、挿入管が針又はトロカールである外科器具の実施形態である。このような場合又は同様の場合、挿入管は硬く、曲げ可能なセクションは含まれず、ステアリング機構もない。先と同様に、カメラシステムＴＤ及び光源ＬＳ２は、この硬い挿入管の先端に配置される。

図示のとおり、システムＳＹＳは、ユーザが、以前の手順でマーカＭＤがその近くに埋め込まれている病変部などの関心部位の位置を患者ＰＡＴ内に特定できるようにする。特に、マーカＭＤは、内視鏡又は他のイメージングデバイスによってサポートされる介入の前の準備段階で、医療針、カテーテル、内視鏡の作業チャネル、又は他の送達デバイスを介して患者の中に導入される。マーカは、内視鏡を使用せずに、例えばＣＴ誘導などの下で針を用いて経胸腔的に送達されてもよい。送達時に、マーカＭＤは病変部の近くにある組織ＴＳにプランジされる。病変部の場所の周囲に境界線を引くために、２つ以上のマーカが埋め込まれてもよい。マーカの埋め込みは、ＣＴなどのＸ線イメージング誘導中に行われていてもよい。後で、この部位に、別の手順で再訪して介入を実施する必要があるが、本明細書の主な焦点は、これらの手順及び後の手順である。説明する内視鏡イメージングデバイスＥＮＤＯの代わりに、他のイメージングデバイスをこのような手順に使用して病変部位にナビゲートすることもできる。

いくつかの内視鏡イメージングデバイスＥＮＤＯなどのいくつかのイメージングデバイスでは、イメージングに非電離放射線を使用するため、関心構造をイメージングするには、空気中の見通し線が必要である。病変部、したがってその近くに植えられたマーカＭＤが、組織又は臓器の内側、組織／臓器の外表面ＳＲの背後にある場合がある。したがって、内視鏡ＥＮＤＯが表面ＳＲによって境界される空洞ＣＡＶの中に導入されても、内視鏡とマーカデバイスＭＤとの間には依然として見通し線がない場合がある。これは、介在している組織ＴＳによる閉塞のためである。

これに対処するために、マーカデバイスＭＤの光源ＬＳ１は十分な強度の光を放出する。これにより、光は、介在する組織を妥当な距離にわたって、場合によっては、空洞ＣＡＶ（ある場合は）の中まで侵入することができ、内視鏡イメージャＥＮＤＯの画像センサＬＤによって、減衰しているが検出可能となる。

本明細書では、マーカデバイスＭＤの光源ＬＳ１及び内視鏡ＥＮＤＯの光源ＬＳ２を同期してオン及びオフを切り替えることが想定されている。これにより、ユーザは、場合によっては周囲の組織に埋もれて直接的な見通し線がないマーカデバイスの位置をより適切に特定できる。より具体的には、本明細書では、マーカＭＤの光源は、イメージングデバイスＥＮＤＯの光源ＬＳ２がオンに切り替えられているときにオフに切り替えられ、逆も同様であり、マーカＭＤの光源ＬＳ１は、内視鏡の光源ＬＳ２がオフに切り替えられているときにオンに切り替えられることが想定されている。さらに、イメージャＥＮＤＯによるイメージングも同期化され、これにより、２つの同期状態のいずれかにおいて、１つ以上の画像がイメージャＥＮＤＯによって取得される。

介入中に内視鏡ＥＮＤＯの遠位先端部分ＴＰが患者内部に存在する際、周囲光は非常に低いか又はほぼ完全な暗闇である。したがって、内視鏡の照明源ＬＳ２がオフである間のイメージングは、内視鏡の光源ＬＳ２がオフである間はマーカの光源がオンであることから局所的な明るい「スプロッジ（splodge）」として記録される単独の光信号を除いてフラットな信号分布を有する暗い画像になる。本明細書では、単独の明るい信号を有する１つ（以上）の暗い画像を「ビーコン画像」と呼ばれてもよい。したがって、ビーコン画像は、マーカデバイスＭＤがある場所、又は少なくとも方向に関する明確な手がかりをユーザに提供できる。位置特定情報がエンコードされたこのようなビーコン画像が１つ以上が取得されると、内視鏡ＥＮＤＯの光源が再びオンに切り替えられるが、今度はマーカＭＤの光源はオフに切り替えられる。内視鏡ＥＮＤＯは、１つ以上の画像を取得し続けるが、今度は、本明細書で「診査用画像」と呼ぶ画像が完全に照射され、ビーコン画像において欠落していた周囲の解剖学的構造を明らかにする。しかしながら、診査用画像では、今度は、マーカの場所が欠落している。

したがって、イメージング中にこのように２つの光源ＬＳ１及びＬＳ２を切り替えて同期すると、完全に照射された画像と暗い画像との２つの絡み合った画像ストリームがもたらされる。２つのストリームからの画像は、交互に表示される。本明細書では、画像プロセッサＩＰによって２つのストリームからの画像を組み合わせて処理して、完全な情報、すなわち、マーカの場所及び解剖学的情報を得ることが提案されている。

システムＳＹＳは、２つの光源のオン／オフを同期して選択的に切り替えることで、全体的に、ビーコンモードと診査モードとの２つのモードで動作する。ビーコンモードでは、マーカデバイスの光源ＬＳ１のみがオンになり、内視鏡の光源ＬＳ２はオフになり、イメージャＥＮＤＯがビーコン画像、すなわち、暗い画像を捕捉する。診査モードでは、役割が反転されて、今度はマーカＭＤの光がオフになり、内視鏡の光源ＬＳ２がオンになり、完全に照射された診査用画像が捕捉される。

これら２つのモード間の揺れ、マーカＭＤ及び内視鏡ＥＮＤＯにおける切り替え動作の同期は、シンクロナイザロジックＳＬによって管理及び制御され得る。シンクロナイザロジックＳＬの少なくとも一部が、内視鏡及びマーカデバイスの外部にあって、１つ以上のデータ処理ユニットに実装され、シンクロナイザロジックＳＬの残りの部分との有線又は無線通信によって結合されてもよい。あるいは、シンクロナイザロジックは、マーカデバイスに部分的又は完全に統合されていても、又は内視鏡に部分的又は完全に統合されていてもよい。必要に応じて、シンクロナイザロジックＳＬの一部が内視鏡に統合され、別の部分がマーカＭＤに統合されていてもよい。

シンクロナイザロジックＳＬは、２つの光源ＬＳ１及びＬＳ２のアウトオフフェーズ切り替えサイクル又はパルス周波数を保証する。図２の図表ａ）及びｂ）に、本明細書で想定されている光源の切り替えサイクルのパターンが示されている。図表ａ）は、イメージャの光源ＬＳ２に関連している。図表ｂ）は、マーカＭＤの光源ＬＳ１に関連している。２つの図表は、光源ＬＳ１及びＬＳ２のそれぞれの光強度Ｉ対時間ｔの曲線を示している。ゼロ強度期間（本明細書では「スイッチオフ期間」と呼ばれる）は、それぞれの光源ＬＳ１、ＬＳ２がオフになっている期間に対応する。非ゼロ強度期間（本明細書では「スイッチオン期間」と呼ばれる）、つまり、光パルス長は、それぞれの光源ＬＳ１、ＬＳ２がオンになっている期間に対応する。立ち上がり／立ち下がり（flanks）が、「オン」から「オフ」、又は「オフ」から「オン」のいずれかの切り替えイベントを示す。具体的には、曲線ａ）は、内視鏡の光源ＬＳ２の切り替えサイクルを表し、曲線ｂ）は、マーカデバイスの光源ＬＳ１の切り替えサイクルを表す。特に、ｂ）のマーカデバイスのスイッチオン期間は、内視鏡サイクルのスイッチオフ期間内に立ち下がり、逆に、内視鏡のスイッチオン期間は、マーカデバイスのスイッチオフ期間内に立ち下がる。

好ましくは、マーカ光源のスイッチオン期間は、診査用画像よりも少ないビーコン画像が取得される状況など、内視鏡のスイッチオン期間よりも短い。極端な例では、スイッチオン期間は単一のビーコン画像を取得するためだけであり、したがって、ＬＳ１のスイッチオン期間は準瞬間的で、スパイクパルスと比較的長いスイッチオフ期間とを有する。対照的に、内視鏡の光源ＬＳ２のスイッチオン期間はより長く、複数の診査用画像の取得を可能にする。

実施形態では、一方の光源のスイッチオフ期間は、他方の光源のスイッチオン期間と一致する。

マーカデバイスの光源の切り替えサイクルの周波数は、内視鏡の光源の切り替えサイクルの周波数と同じか、異なっていてもよい。

サイクルは静的でなくてもよく、一方又は両方が可変であっても、ユーザによって調整可能であってもよい。 一実施形態では、１つの設定が、２つのストリームの画像が厳密に交互にされることに対応する。すなわち、１つのビーコン画像ごとに、１つの診査用画像が続き、その後に１つのビーコン画像が続き、以降同様にされる。このサイクル設定は、ユーザがマーカの位置を特定できない場合に有益である。ただし、見つけられたら、マーカの光の周波数を下げることができる。しかしながら、一般的には、サイクルは、１つ以上のビーコン画像の後に一続きの診査用画像が続くようなサイクルである。また、サイクルは必ずしも規則的であるとは限らない。実際に、いくつかの実施形態では、イメージャの光源ＬＳ２のサイクルは不規則で、光源ＬＳ２はユーザの都合のよいときにオン及びオフが切り替えられる。

好ましくは、イメージャの光源ＬＳ２のいくつかの又は各スイッチオフイベントが、マーカデバイスの光源ＬＳ１のスイッチオンイベントを引き起こす。好ましくは、イメージャの光源ＬＳ２のスイッチオンイベントが、マーカの光源ＬＳ１をオフに切り替える。ただし、これは必ずしもすべての実施形態で必要とされるわけではなく、マーカ内の光源ＬＳ１は、例えば、図２に示すように、イメージャの光源ＬＳ２がオンに切り替わる前に、単独でオフに切り替わってもよい。

ビーコンモードでは、マーカの光源ＬＳ１が、予め設定された時間にわたって連続して光を出すか、又は光は、予め設定された時間にわたって若しくはイメージャの光源ＬＳ２が再びオンに切り替えられるまで、パルス状に、ある周波数の一連のパルスとして出される。

必ずしもすべての実施形態において、マーカの光源がオフのときに毎回、イメージャの照射源ＬＳ２がオンに切り替わるわけではなく、イメージャの照射源ＬＳ２の以前のスイッチオフイベントによってトリガされたマーカの光源ＬＳ１のパルス中にオンに切り替わってもよい。

一般に、シンクロナイザロジックＳＬは、因果的にリンクされているように実装されるか、又はスイッチＳＷ１、ＳＷ２の２つの切り替え間に因果的リンクがない場合に実装される。これらの実施形態は、本明細書では、因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＳＬ、又は非因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＳＬと呼ぶ。

まずここで、因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＳＬを参照する。これは、図３を参照して説明するように、マーカデバイスに部分的に実装される。シンクロナイザロジックＳＬは、図２に示すサイクルパターンを実装する。

具体的には、図３に、一実施形態によるマーカデバイスＭＤ配置の概略ブロック図が示されている。図３Ａは、例えば、イメージング装置ＥＮＤＯの光源ＬＳ２から来る入射光ＩＬである周囲光によって照射されているマーカデバイスを示している。図３Ｂは、入射照射ＩＬはないが、代わりに、マーカデバイス自体の光源ＬＳ１が作動して、マーカデバイスから出射光ＯＬが出ている状態を示している。

マーカデバイスの回路は、上記の光源ＬＳ１と、光源ＬＳ１に給電するオンボード電源ＰＳ１とを含む。電源は、充電式バッテリ、非充電式バッテリ、又はコンデンサなどであってよい。スイッチＳＷ１は、光源ＬＳ１を電源ＰＳ１に接続及び再接続するために動作可能である。説明を簡単にするために、図３では、マーカＭＤのスイッチＳＷ１は図示していない。

光源ＬＳ１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などとして配置される。実施形態では、ＬＥＤの場合は、十分な組織侵入深度を確保するため、赤色放射線又はＮＩＲ放射線が好ましい。あるいは、高出力（白色）電球又はストロボスコープライトを使用する。

好ましい実施形態では、マーカデバイスＭＤの回路はさらに、トランスデューサＰＣを含む。トランスデューサＰＣは、フォトセル又はフォトダイオードとして配置される。トランスデューサＰＣは、例えば内視鏡の光源ＬＳ２からの入射光ＩＬを電気エネルギーに変換でき、これにより、マーカＭＤの光源ＬＳ１に給電する。

トランスデューサＰＣは、直接光源に電気エネルギーを供給してもよいが、好ましくは、トランスデューサＰＣによって変換されたエネルギーを貯蔵するコンデンサや前述したような充電式バッテリＰＳなどのバッファ貯蔵要素があり、光源ＬＳ１は、電力貯蔵要素ＰＳから電力を引き込む。

いくつかの又はすべての上記の構成要素、つまり、光源ＬＳ１、電源ＰＳ、及び変換器ＰＣは、ある場合は、好ましくは、単一の半導体チップ又はＰＣＢ上に配置される。しかしながら、これは、必ずしもすべての実施形態においてそうである必要はなく、いくつかの又はすべての構成要素は２つ以上の半導体チップに分散されていてもよい。

すべての実施形態ではないが、好ましい実施形態では、マーカデバイスＭＤはさらに、感光センサＬＸＳを含む。感光センサは、因果的にリンクしているシンクロナイザロジックＳＬの一部を形成する。光センサＬＸＳは、例えば、内視鏡の光源ＬＳ２がオフに切り替わったことに応答して、センサＬＸＳによって周囲光が検出されない場合に、光源ＬＳ１をオンに切り替えることを容易にする。さらに、感光センサＬＸＳは、内視鏡の光源ＬＳ２からの光といった入射光の感知に応答して、光源ＬＳ１をオフに切り替えることを容易にする。感光センサＬＸＳ及びトランスデューサＰＣは、ある場合は、フォトダイオードやフォトセルなどの単一のユニットに配置されても、異なる構成要素として個別に別々に配置されてもよい。より単純な実施形態では、光センサＬＸＳはなく、電源は充電式バッテリ、又はあまり好ましくはないが非充電式バッテリである。

感光センサは、内視鏡及びマーカＭＤでの切り替えイベント間に因果的リンクを確立する。マーカでの切り替えは、内視鏡でのイベントに応答する。内視鏡での切り替えイベント及びイメージングは、完全にユーザによって制御され、ユーザがボタン又は他のアクチュエータを操作することによってトリガされる。あるいは、イメージャＥＮＤＯ内には、異なる所定のモードをトグルする／切り替えるマルチプレクサや、ユーザがユーザインターフェースを介して切り替えサイクルを指定して設定できるマルチバイブレータなどの自動切り替え回路がある。そして、光源ＬＳ２は、指定された周波数及び期間の長さで、イメージングが続行されている間に、繰り返しオン及びオフに切り替えられる。マーカＭＤは、センサＬＸＳのおかげで、図２ｂ）のパターンに従って反応する。このような実施形態及び同様の実施形態では、イメージャに、切り替え回路から切り替えコマンドを受信するためのインターフェースＩＦＥが含まれ得る。

イメージングデバイスＥＮＤＯが内視鏡タイプである場合、挿入管ＩＴは、イメージャの異なる第２の光源からの光を送達するための専用のさらなるチャネル（図１には図示せず）を含む。例えば、イメージングのための光源ＬＳ２からの可視照射光を提供するために別のチャネルを通る光と干渉しないように、非可視近赤外（ＮＩＲ）光チャンネルを使用してマーカが起動される。また、作業チャンネルＣ１に加えて、マーカの送達又は取り外し用のルーメンを有して適切に寸法決めされた、追加の作業チャンネル（図示せず）があってもよい。

いくつかの実施形態では、光源ＬＳ２は、医用イメージングデバイスＥＮＤＯに統合されているが、必ずしもすべての実施形態においてそうである必要はなく、照射源はイメージャイメージングデバイスＥＮＤＯとは別個であってもよい。照射源は、別の送達ツールを使用して患者に導入されてもよい。

図４は、一実施形態に従って、図３のとおりにマーカデバイスＭＤを実装するマーカＭＤ回路のさらなる詳細を示している。マーカデバイスＭＤは、感光センサＬＸＳと、任意選択で、トランスデューサＰＣとを含む。シンクロナイザロジックＳＬは、図４に示すように、感光センサＬＸＳとフリップフロップＦＦなどのロジック回路とを含む。例えば内視鏡の光源ＬＳ２から来る入射光ＩＬが破線矢印で示されている。トランスデューサは、光を受け取ると、これをエネルギーに変換し、充電回路ＣＣを介してバッテリなどの電源ＰＳに当該エネルギーを貯蔵する。回路は、充電モードと、前述のビーコンモードを生じさせるモードとで動作可能である。

より具体的には、センサＬＸＳで入射光ＩＬが感知され、トランスデューサＰＣが存在する場合、電源ＰＳはトランスデューサＰＣによって充電され、光源ＬＳ１はオフに切り替えられ、光源ＬＳ１には給電されない。しかしながら、センサＬＸＳで光が受信されないときは、トランスデューサは充電されず、デバイスＭＤはビーコンモードに切り替わる。今度は、電源ＰＳ１は、光源ＬＳ１に給電して、光（実線矢印で示す）が放出される。

さらに詳細にかつ図４を引き続き参照して、マーカの照射源ＬＳ１をパルス状のオン／オフモードで操作できる。スイッチオン期間中、センサＬＸＳは光子を捕捉し、コンデンサなどのエネルギー貯蔵要素ＰＳ１を充電する。第２の光源ＬＳ２からの照射ＩＬが中断されると、マーカデバイスは、シンクロナイザロジックＳＬによって自動的にビーコンモードに切り替わる。このモードでは、貯蔵要素ＰＳ１が今度は光源ＬＳ１に給電し、光源は、パルス状又は連続波モード（ｃｗ）のいずれかで光信号を放出する。ＬＸＳセンサが光子を受信するときは、マーカデバイスは充電モードにある。充電モードでは、センサＬＸＳの出力電圧は、エネルギー貯蔵要素ＰＳ１の電圧よりも高い。照射ビーコン光源ＰＳ１がオフに切り替えられると、センサＬＸＳの出力電圧が低下し、エネルギー貯蔵要素から供給される電圧よりも低くなる。これらの振動電圧Ｕ１、Ｕ２は、シンクロナイザロジックＳＬの一部としてのフリップフロップトリガ回路ＦＦによって処理されてスイッチＳＷ１をトリガする。このようにトリガされると、貯蔵要素ＰＳ１からの貯蔵されたエネルギーは、光源ＬＳ１を通る電流として流れ、これにより光が放出される。ビーコンモード電力で電源ＰＳ１から引き出される電圧は、ＬＥＤドライバ回路ＤＣＲによって供給され、これにより光源ＬＳ１が照射する。

実施形態では、マーカＭＤの電力貯蔵器ＰＳ１が光センサＬＸＳ又はその他の充電配置で捕捉された光によって再充電されるとき、スイッチオフ期間は、好ましくは、図２に示すように、少なくとも再充電期間と同じである。しかしながら、これは、特にセンサＬＸＳが不要であり、１つ又は両方の光源がバッテリ又は外部電源への有線若しくは無線接続によって給電されるロジックＳＬの非因果的にリンクされた実施形態においてである。

放出される光パルスのパルス長、すなわち、スイッチオン期間の長さは、コンデンサに貯蔵されているエネルギー量によって異なる。センサＬＸＳがイメージャの照射源ＬＳ２の近くにある場合は、より多くのエネルギーが貯蔵され、マーカの光源ＬＳ１（「ビーコン」）がより長いスイッチオン期間にわたってより長い時間の間光を放出できる。このため、マーカのスイッチオン期間は、照射源ＬＳ２とビーコンＬＳ１との間の距離を決定する「代理」手段として使用される。つまり、実施形態では、イメージャＥＮＤＯに統合されていても外部であってもよい処理ユニットＰＵが、一連のビーコン画像を使用して測定されたスイッチオン期間を距離に変換できる。このように計算された距離は、ディスプレイデバイスに、現在の診査用画像に重ねられて表示されてもよい。

図３、４のいくつかの実施形態では、ユーザが、好ましくは、診査モード又はビーコンモードでのイメージングを要求するときに、マニュアルスイッチを用いて、必要に応じてイメージャＥＮＤＯの光源ＬＳ２をオン／オフする。内視鏡の光源ＬＳ２をオフに切り替えるとき、また、その直接的な反応として、照射源ＬＳ２からの光は今度はマーカデバイスの光センサＬＸＳで受信され、次に、シンクロナイザロジックＳＬは、前述のように、マーカデバイスのオンボードスイッチＳＷ１を操作してマーカデバイスの光源をオンに切り替える。この実施形態では、センサＬＸＳがマーカの光源ＬＳ１のスイッチオフを引き起こす光強度を、この閾値が高く設定されすぎないように、例えばキャリブレーション設定で調整する必要があることを理解されたい。例えば、マーカの光源ＬＳ１は、好ましくは、ユーザが周囲を検査するときに、照射源ＬＳ２がマーカの方向とは別の方向を向いている場合にのみオンに切り替わらないようにする必要がある。

光センサＬＸＳが代わりに内視鏡に統合されている、図２、図３のうちの１つの配置の逆の配置も想定されている。実施形態では、センサＬＸＳは、挿入管上に、その曲げセクション、又は針などの送達デバイスの挿入部において配置される。具体的には、センサＬＸＳは、先端部ＴＰに統合され得る。この実施形態では、内視鏡の光がマーカデバイスの光源のスイッチオフを制御する上記の図３、図４の実施形態とは対照的に、今度は、マーカデバイスが、内視鏡の光源ＬＳ２のスイッチオフを制御する。この逆の実施形態では、スイッチ信号インターフェースＩＦＥが、スイッチオン／オフコマンド、つまり、スイッチＳＷ２を適宜切り替えるためのマーカ光源ＬＳ１からの光信号を受信する感光センサを含む。この逆の配置は、周囲組織の光透過性を確認するのに有益である。

マーカデバイスが光センサＬＸＳを含んで、オンボード光源ＬＳ１のオン／オフの切り替えを容易にする、上記の図３、図４に示す実施形態は、因果的な同期ロジックＳＬの一例を実装している。マーカデバイスでの切り替えイベント、特にスイッチオフイベントは、内視鏡の光源ＬＳ２から受信した光に柔軟かつ動的に応答する。しかし、図３、図４は、因果的にリンクされた同期ロジックＳＬの１つの実施形態にすぎない。本明細書では、ハード切り替え（hard switching）イベントを検出する他の切り替えイベントによってトリガされるロジックも、代替実施形態において想定されている。これらの実施形態では、マーカＭＤ及び／又は内視鏡ＥＮＤＯにおけるインターフェース及びイベントハンドラが「ハード」切り替えイベントを捕捉し、トリガ信号を送信して、イメージャＥＮＤＯ又はマーカＭＤのもう一方のスイッチのオン／オフを切り替えて、図２におけるのと同様の切り替えサイクルパターンをもたらす。ハード切り替えイベントによって駆動されるこれらの実施形態では、内視鏡ＥＮＤＯ及びマーカデバイスＭＤは、各々、好ましくは、それぞれのスイッチＳＷ１、ＳＷ２に結合された無線送信器／受信器の配置を含み得る。その後、内視鏡又はマーカデバイスの切り替えイベント１が、例えばマーカデバイスから内視鏡に送信され、マーカの光源がオフに切り替えられた場合、内視鏡をオンに切り替え、又は、逆もまた同様である。

因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＳＬを有する上記の実施形態では、必ずしもシンクロナイザロジックが特定のスイッチオフ信号を出してマーカデバイスの光源ＬＳ１をオフに切り替え、イメージャＥＮＤＯが診査モードで動作できるようにする必要はない。しかし、これはいくつかの実施形態では実装されてもよい。むしろ、図２の切り替えサイクルに示すように、マーカ光源ＬＳ１は、タイミング回路の期限が満了するか、単にビーコンパルスを維持した後に電源が空になることにより、自動的にオフに切り替わる。内視鏡の照射源ＬＳ２は、ある時点で、例えばユーザの要求に応じて再びオンに切り替わり、マーカの電源ＰＳ１が再充電される。

ここで、前述の非因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＬＳを参照すると、このような実施形態では、光源ＬＳ１、ＬＳ２は、自律的に切り替えられるが、図２の切り替えサイクル又はその変形も依然として達成できる。このような非因果的にリンクされたシンクロナイザロジックＳＬは、１つはマーカＭＤにあり、１つはイメージャＥＮＤＯにある２つのそれぞれの振動切り替え回路として実装できる。切り替えサイクルは、適切に時間が決められ、アウトオブフェーズであるＬＳ１、ＬＳ２のパルス長で設定される。ユーザは、図２の図表と同様に２つのサイクルが自律的にアウトオブフェーズでランするように、イメージャ及びマーカにおける適切なインターフェースを用いて、周波数、位相、及びそれぞれのスイッチオフ／スイッチオン時間の長さを調整する。マーカには、埋め込み後にユーザが切り替えサイクルを変更するための無線設定機能が含まれていてもよい。２つの切り替えロジック間に因果的な接続はもはや存在せず、システムＳＹＳは前述のように動作できる。マーカＭＤ及びイメージャＥＮＤＯにそれぞれ統合された２つのオシレータ又はマルチバイブレータを使用してもよい。好ましくは、光センサＬＸＳを使用する場合は、イメージャＥＮＤＯの照射光ＬＳ２のスイッチオフは、マーカＭＤの電源ＰＳ１が再充電できるように時間を調整する必要がある。

次に、図３に戻って参照して、マーカデバイスＭＤについてより詳しく説明する。マーカデバイスの回路は、生体適合性材料ＣＰによって完全又は部分的にカプセル化又は囲まれている。材料は、好ましくは、全体的に半透明であるか、又は、ウィンドウ部分Ｗにおいてのみ半透明で、他の場所は不透明であってもよい。実施形態では、カプセル化ＣＰ全体が半透明である。半透明のカプセル化により、より多くの光を感知及び放出できる。

半透明のウィンドウ部分Ｗは、光源と任意選択でトランスデューサＰＣがある場所に配置される。図３に示すように、単一のウィンドウ部分Ｗが、光源及びトランスデューサの両方、及び／又は光センサに役立つように適切な幅を有する。あるいは、トランスデューサＰＣ（ある場合）、光センサＬＸＳ、及び光源は、各々、別個の別々のウィンドウ部分（図示せず）を有していてもよい。

本明細書では、適切なポリマー、又は有機若しくは無機の半透明材料など、ガラス又は他の生体適合性材料が想定されている。生体適合性により、特に有害物質が周囲組織の中に放出されないことが保証される。マーカは、患者の体内に長期的に留まることを目的としたものではなく、介入の終わりに、又はフォローアップ介入の際に、内視鏡ＥＮＤＯの作業チャンネルを通されたツールによって除去されるか、又は外科的切除中に周囲組織と一緒に除去される。生体適合性は、少なくとも数日間、好ましくは、数週間又は数ヶ月間保証する必要がある。なぜなら、医療体制への圧力により、マーカの埋め込みと最終的な介入との間にかなりの時間が経過する可能性があるからである。

マーカデバイスの全体的な形状は、ボール形状、楕円形状のいずれか１つであってもよいが、ストリップとして構成することもできる。任意の他の形状も想定されている。全体的な寸法は、ミリメートル又はサブミリメートルの範囲であり得る。好ましくは、マーカデバイスは、医療外科針を用いて投与できるように小型である。例としては、ゲージ１２～１８、直径約２～１．２５ｍｍの生検針が挙げられるが、例えば焼灼目的の３ｍｍ～５ｍｍの範囲の太い針も想定され得る。

カプセル化ＣＰの全体的な形状は、概して凸面体であるため、前述のように針を用いて容易に投与できる。しかしながら、カプセル化ＣＰは必ずしも凸面体ではなく、特に、目的の組織タイプや臓器にマーカを取り付けるのを支援するために、フックや他の固定具を形成する突起構造体が含まれていてもよい。カプセル化ＣＰは、モノリシックであるか、又は、構成要素若しくは部品から組み立てられていてもよい。

図３を引き続き参照して、マーカデバイスＭＤは、任意選択で、マーカデバイスが物理的、化学的、又は生理学的な量の測定データを収集できるようにするさらなる回路又は構成要素を含む。１つ以上のセンサ又はプローブＳがそのために配置されていてもよい。測定値は、オンボードメモリに保存され、マーカデバイスを取り外した後で評価できる。あるいは、コンピューティングデバイスなどの受信器によって評価される外側測定データに送信する専用の送信器がある。一実施形態では、専用の送信器はないが、光源ＬＳ１によって放出される光に乗せて測定値を変調する変調器ＭＯＤがある。変調は、ビーコンモード中に、又は、光源ＬＳ１が測定値を送信するためにのみが作動される別の動作フェーズに行われてよい。変調は、周波数変調、強度変調、又は組み合わせによって行われてもよい。

トランスデューサＴＤは、あることが好ましいが、任意選択であり、マーカＭＤは、特に非因果的にリンクされているシンクロナイザロジックＳＬと共に使用されるときは、トランスデューサを用いることなく、オンボードバッテリ又は他のエネルギー源によって給電され得る。しかしながら、好ましくは、イメージャＥＮＤＯの光源ＬＳ２からの光を使用する診査モード中に、マーカの光源ＬＳ１を再充電するために、マーカＭＤ内のトランスデューサを使用する。トランスデューサＴＤは、シンクロナイザロジックＳＬの因果的実施形態又は非因果的実施形態で使用できる。

ここで、画像プロセッサＩＰの動作をより詳細に参照する。画像プロセッサＩＰは、暗い画像、すなわち、ビーコン画像から画像情報が抽出する。特に、単独の信号の場所（明るいスポット）が、閾値化又はセグメンテーションによって決定できる。このように決定された場所は、フォローアップの１つ以上の診査用画像内に適切に示される。十字線などの適切な図示記号を、１つ以上の後続の診査用画像の対応する画像内の場所において診査用画像に重ねて、マーカデバイスの場所に関する手がかりをユーザに提供できる。あるいは、ビーコン画像全体が診査用画像に重ねられてもよい。ビーコン画像の「暗い」領域は、完全に透明にレンダリングされ、マーカ光信号を表す明るい領域は、不透明又は部分的に透明にレンダリングされる。マーカの場所、及び関連する図示記号は、新しいビーコン画像が取得されると動的に更新され、以降同様にされる。他の実施形態では、明るいスポットはセグメント化され、このセグメンテーションがその後重ねられる。

２つのフレーム間、特にビーコン画像及び診査用フレームの取得間での内視鏡の動きがゼロ又は無視できる場合、２つの画像は自然に互いに空間的に位置合わせされる。つまり、２つの画像内の同じ画像内座標が、同じ空間位置に対応する。この場合、専用の位置合わせ操作は不要であり、前又は後のビーコン画像内の信号に基づいて、診査用画像内にマーカの位置を容易に示すことができる。フレーム間に無視できない動きがあり、したがって、直接的なネイティブ位置合わせができない場合は、画像プロセッサの位置合わせ機能を使用して、前又は後のビーコンフレームのうちの１つと、フォローアップ又は前の診査用フレームとを空間的に位置合わせすることが試みられる。診査用画像のみが互いに位置合わせできる場合は、ビーコン画像は、時間的に隣接する診査用画像（複数可）に対して位置合わせされ、その後、後で取得した診査用画像に対して位置合わせされ、これにより、これらの後で取得した診査用画像もビーコン画像と忠実に位置合わせされるようにする。

位置合わせには、モーフィングアルゴリズム、オプティカルフロー方法などを使用できる。画像位置合わせ処理は、特にマーカの電源ＰＳ１を再充電する時間が比較的長く、後続のＬＳ１パルス間の時間がビーコン画像と現在の診査用画像との空間的な不整合につながる可能性がある場合に有益である。提案する画像位置合わせでは、これに対処できる。

実施形態では、ビーコン画像内のマーカの位置を特定する前に、コントラストエンハンサＣＥを使用して画像のコントラストを強調してから特定を試みることができる。コントラストの強調の変わりに又はそれ加えて、色を変化させてみてもよい。

画質が向上されたより良いビーコン画像を捕捉するために、画像装置ＥＮＤＯは、フィルタ構成要素ＦＣを含んでいてもよい。フィルタ構成要素には、マーカの光源ＬＳ１の帯域幅に対応する周波数応答機能がある。ビーコンモード中に内視鏡ＥＮＤＯによって捕捉されたマーカデバイスＭＤからの光は、まず構成要素ＦＣによってフィルタリングされ、このようにフィルタリングされた画像が、前述のように処理される。

要するに、上記の実施形態に従って、画像プロセッサは、ビーコン画像の少なくとも一部を診査用画像と組み合わせて、マーカデバイスの場所を示す追加のグラフィック情報を含む、組み合わせ画像を形成して、デバイスに向かってナビゲートする際にユーザをよりうまく支援する。

しかしながら、マーカの場所の他の視覚化オプションも想定されている。例えば、実施形態では、例えば、ビーコン画像を診査用画像のストリームの中にインターリーブすることによって、ビーコン画像自体が表示される。このようにインターリーブされたビーコン画像は、一定時間の間表示される。この時間はユーザが設定してもよい。時間は、１秒の何分の１といったように短くても、１秒以上ほどであってもよい。

あるいは、ビーコン画像は、１台のディスプレイデバイスの異なる、それぞれのスクリーン部分か、又は２台のディスプレイデバイスのそれぞれにおいて、診査用画像のストリームと並行して個別のストリームとして表示される。

ここで、マーカベースのナビゲーション方法のフローチャートを示す図５を参照する。この方法は、上記の図１～４で説明されているようにシステムを実装するために使用できるが、この方法の次のステップは、それ自体で１つの教示と理解される。

ステップＳ５１０において、埋め込まれたデバイスＭＤの光源がオフに切り替えられる。

ステップＳ５２０において、内視鏡などの医用イメージング装置の照射源である光源ＬＳ２がオンに切り替えられる。

光源のオンへの切り替えは、埋め込まれたデバイスの光源のオフの切り替えに関連して受信した信号に応答して起きる。２つのステップＳ５１０及びＳ５２０の順序を逆にしてもよい。医療機器の視野を照射する医用イメージングデバイスの第２の光源がオンである一方で、埋め込まれたデバイスの光源はオフに切り替えられているので、ステップＳ５３０において、イメージング装置を用いて１つ（又は複数）の画像が捕捉される。この画像は診査用画像と呼ばれ、第２の光源により適切に照射された画像を構成する。

１つ以上のこのような診査用画像が捕捉されると、ステップＳ５４０において、医療機器の光源がオフに切り替えられる。ステップＳ５５０において、マーカデバイスの光源はオンに切り替えられる。ここでも、ステップＳ５４０及びＳ５５０は逆にされてもよい。

実施形態では、ステップＳ５４０におけるマーカの光源のオンへの切り替えは、ステップＳ５５０におけるイメージャの照射源のオフへの切り替えに応答したものである。次に、イメージャの第２の光源がオフであり、埋め込まれたデバイスの光源がオンに切り替わっているので、ステップＳ５６０において、第２の（１つ以上の）画像が医用イメージャによって捕捉される。この第２の画像は、ビーコン画像とも呼ばれる。この画像は、マーカが医用イメージング装置に対して見通し線上にあるとは限らないが、マーカデバイスからの単独の光信号（明るいスポット）を捕捉して、埋め込まれたマーカデバイス（したがって、病変部）の場所を示す。ビーコン画像は、照射源がオフであることから、照射不足で、周囲を明らかにしないが、ビーコン画像内に記録されたマーカデバイスからの単独の光信号によって、マーカの場所を正確に示すことができる。

任意選択のステップＳ５７０において、暗い画像の画像情報の少なくとも一部と、診査用画像の少なくとも一部とを組み合わせてもよい。

特に、マーカデバイスからの光を表す明るいスポットは、セグメンテーション、信号閾値化、又は他の画像処理を用いてビーコン画像内で特定できる。このように特定された明るいスポットの画像内位置を、診査用画像内に示して、遮断されている可能性があるマーカ、したがって、病変部の場所をユーザに明らかにすることができる。この場所は、診査用画像内の対応する場所に視覚的マーカを重ねることで示すことができる。

ステップＳ５８０において、組み合わせ画像がビデオフィードの一部又は静止画像としてディスプレイデバイスに表示される。新しい画像を使用して介入をサポートし、ユーザをマーカ、したがって、マーカによって示される病変部に確実に誘導できる。

このような提案する方法によって、ビーコン画像のストリームと、診査用画像用のストリームとの２つのストリームが生成される。画像ストリームは、ビーコン画像が利用可能になったときに、１つ以上のビーコン画像が時々割り込まれた診査用画像のストリームを生成するようにインターリーブされる。実施形態では、ビーコン画像及び診査用画像は、必ずしも厳密かつ規則的に交互にされるとは限らない。

ステップＳ５４０、Ｓ５５０は、ステップＳ５２０、Ｓ５３０の前に行われてもよい。

実施形態では、ステップＳ５４０とステップＳ５５０との間、又はステップＳ５２０とステップＳ５３０との間に因果的リンクがあってもよい。

上記のステップを繰り返して、診査用画像とビーコン画像との新しいペアが取得される。

特に、マーカの光のオンへの切り替えは、イメージャにおける照射源のオフへの切り替えによってもたらされる。これは因果的リンクの同期化を構成するが、これは必ずしもすべての実施形態で必要とされるわけではない。これは、非因果的同期化も想定されているからである。非因果的同期化では、２つの光源は、上記の図２で説明したようにパルス長が適切に選択されている状態で、アウトオブフェーズに適切に調整された周波数でパルスを発するように事前に設定されている。

最適な結果のためには、手術室を暗くして、不所望の切り替え動作をトリガする可能性のある周囲光を減らすことが望ましい。実施形態では、マーカセンサをイメージング装置の光源に対してキャリブレーションするキャリブレーション手順を行うことが望ましい。マーカ及び／又は照射源から放出される光には、可視光が含まれ得るが、ＩＲ又はＮＩＲなどの他の周波数も想定されている。

好ましくは、提案する方法で使用されるマーカは、光、特にイメージャの照射源から光でによって給電される。

ステップＳ５３０、Ｓ５６０でのビーコン画像及び診査用画像の捕捉には、内視鏡で使用されるようなレンズ付きアイピース又はビューファインダの使用が含まれる。特定されたマーカの場所は、アイピース又はビューファインダの視野に視覚的な指標として重ねられ得る。

画像処理システムＩＰ、変調モジュールＭＤ、及び／又はシンクロナイザロジックＳＬの一部若しくはすべての構成要素は、ソフトウェアモジュール、又は、イメージャＥＮＤＯに関連付けられたワークステーションなどのコンピューティングユニットＰＵで実行されるルーチンとして実装されてもよい。画像処理システムＩＰ、変調モジュールＭＤ、及び／又はシンクロナイザロジックＳＬの一部若しくはすべては、分散アーキテクチャに配置され、適切な通信ネットワークにおいて接続されていてもよい。画像処理システムＩＰ、変調モジュールＭＤ、及び／又はシンクロナイザロジックＳＬの一部若しくはすべては、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などの適切にプログラムされたマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラとして、又は、ＡＳＩＣ、システム・オン・チップ（ＳＯＣ）などのハードワイヤ接続ＩＣチップ、及びそれらの組み合わせなどとして、マーカデバイス又はイメージャＥＮＤＯ内に配置されてもよい。

片方又は両方の光源ＬＳ１及びＬＳ２のオン及びオフの切り替えは、それぞれの電源からの（再）接続又は切断によって行われる。あるいは、光は、シャッタ機構又はフィルタ要素によって遮断／放出されてもよい。

上記のすべての実施形態において、片方又は両方の光源ＬＳ１及びＬＳ２をスイッチオフする代わりに、減光器機能によって、又はフィルタ要素などの挿入によって、単に光強度を非ゼロ強度レベルに低減してもよい。具体的には、イメージャの光源ＬＳ２は、マーカの光源ＬＳ１がオンであるとそのように調光される。イメージャの光源がより高い強度に切り替えられると、マーカは、好ましくは、減光されるだけでなく、スイッチオフされる。他の実施形態では、イメージャの光源がより高い強度レベルで照射している間にマーカの光源は減光される。さらなる実施形態では、各光源は、他の光源がより高い強度で照射する間に減光されるだけで、どちらの光源も完全にスイッチオフされることはない。

本発明の別の例示的な実施形態では、適切なシステム上で、上記の実施形態のうちの１つによる方法の方法ステップを実行するように適応されていることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。

したがって、コンピュータプログラム要素は、本発明の一実施形態の一部であり得るコンピュータユニットに保存され得る。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実行する又は実行を誘導し得る。さらに、上記の装置の構成要素を動作させ得る。コンピューティングユニットは、自動的に動作するか、及び／又は、ユーザの命令を実行できる。コンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリにロードされてもよい。したがって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するために準備が整っている。

本発明のこの例示的な実施形態は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラムと、アップデートによって既存のプログラムを本発明を使用するプログラムに変換するコンピュータプログラムとの両方を対象としている。

さらに、コンピュータプログラム要素は、上記の方法の例示的な実施形態の手順を遂行するために必要なすべてのステップを提供できる。

本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ＣＤ－ＲＯＭなどのコンピュータ可読媒体が提示される。コンピュータ可読媒体には、コンピュータプログラム要素が保存されている。コンピュータプログラム要素については前のセクションで説明されている。

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（特に、非一時的媒体であるが、必ずしもそうである必要はない）に保存／配布することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してなど他の形式で配布することもできる。

しかしながら、コンピュータプログラムはまた、ワールドワイドウェブのようなネットワークを介して提示されてもよく、このようなネットワークからデータプロセッサの作業メモリにダウンロードできる。本発明のさらなる例示的な実施形態によれば、ダウンロード用にコンピュータプログラム要素を利用可能にする媒体が提供される。このコンピュータプログラム要素は、本発明の前述の実施形態のうちの１つによる方法を行うように構成されている。

なお、本発明の実施形態は、異なる主題を参照して説明されていることに留意されたい。具体的には、方法タイプの請求項を参照して説明されている実施形態もあれば、デバイスタイプの請求項を参照して説明されている実施形態もある。しかしながら、当業者であれば、特に明記されていなければ、上記及び以下の説明から、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関連する特徴の任意の組み合わせも、本出願で開示されていると見なされることを推察できるであろう。但し、すべての特徴は、特徴の単なる寄せ集め以上の相乗効果を提供するならば組み合わせることができる。

本発明は、図面及び上記の説明に詳細に例示及び説明されているが、このような例示及び説明は、例示的又は模範的と見なされるべきであって、限定的と見なされるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態の他の変形は、図面、開示、及び従属請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する際に当業者によって理解され、実行され得る。

特許請求の範囲において、「含む」という語は、他の要素やステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載されているいくつかのアイテムの機能を果たすことができる。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できないことを意味するものではない。特許請求の範囲における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. マーカベースのナビゲーションシステムであって、
   低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に切り替え可能な第１の光源を有する埋め込み可能なマーカデバイスと、
   シンクロナイザロジックと、
   入射光を提供するための第２の光源を有するイメージング装置であって、前記第２の光源は、低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に切り替え可能である、イメージング装置と、
   を含み、
   前記マーカデバイスの前記第１の光源及び前記第２の光源は、これら２つの光源の切り替えを制御する前記シンクロナイザロジックによって同期して動作可能であり、これにより、前記ナビゲーションシステムは、ビーコンモード及び診査モードの２つのモードで動作可能であり、前記診査モードでは、前記第１の光源は低強度状態に切り替わり、前記第２の光源は高強度状態に切り替わり、前記ビーコンモードでは、前記第１の光源は高強度状態に切り替わり、前記第２の光源は低強度状態に切り替わり、
   前記イメージング装置は、前記２つのモードの各々において少なくとも１つのそれぞれの画像を捕捉するように、前記シンクロナイザロジックによって又はユーザによって制御される、ナビゲーションシステム。
2. 前記少なくとも２つの画像からの画像情報を組み合わせて組み合わせ画像を形成する画像プロセッサを含む、請求項１に記載のナビゲーションシステム。
3. 前記画像プロセッサは、前記ビーコンモードで取得した前記１つ以上の画像のコントラストを強調するコントラストエンハンサを含む、請求項１又は２に記載のナビゲーションシステム。
4. 前記イメージング装置は、前記マーカデバイスの前記光源によって放出可能である光の帯域幅に、その周波数応答が調整されている光フィルタ構成要素を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
5. 前記画像プロセッサは、前記ビーコンモードで捕捉された前記画像と、前記診査モードで捕捉された前記画像とを空間的に位置合わせする、請求項１から４のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
6. 前記シンクロナイザロジックは、感光センサを含み、前記感光センサは、前記第２の光源から受信した入射光に応じた前記第１の光源の前記２つの強度への切り替え、又は、前記第１の光源から受信した入射光に応じた前記第２の光源の前記２つの強度への切り替えをもたらすように動作可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
7. 前記感光センサは、ｉ）前記感光センサが強度閾値を下回る光強度を感知することに応答して、前記第１の光源を高強度状態に切り替えること、及び／又は、ｉｉ）前記感光センサが前記強度閾値を上回る光強度を感知することに応答して、前記第１の光源を低強度状態に切り替えることを容易にする、請求項６に記載のナビゲーションシステム。
8. 前記感光センサで感知された光強度は、前記第２の光源からの前記入射光によってもたらされる、請求項７に記載のナビゲーションシステム。
9. 前記イメージング装置は、内視鏡を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のナビゲーションシステム。
10. 前記第２の光源から受信した前記入射光の強度が強度閾値を下回ると、前記シンクロナイザロジックは、前記マーカデバイスをビーコンモードに自動的に切り替える、請求項６に記載のナビゲーションシステム。
11. 画像を捕捉するための画像センサと、
    光センサの周囲光を提供するための光源と、
    画像を捕捉している間に、低強度状態及び高強度状態の少なくとも２つの強度状態に前記光源を切り替えるように動作可能であるシンクロナイザロジックと、
    を含む、医用イメージングデバイスであって、
    オン及びオフの切り替えは、事前に設定された周波数で設定されるか、又は、前記２つの強度間の切り替えは、前記医用イメージングデバイスのインターフェースを介して前記シンクロナイザロジックが受信する外部切り替え信号に応答したものである、医用イメージングデバイス。
12. マーカベースのナビゲーション方法であって、
    医用イメージング装置を用いて第１の画像を、埋め込まれたマーカデバイスの光源が低強度状態にあり、前記医用イメージング装置の第２の光源が、前記マーカデバイスの前記低強度状態よりも高い高強度状態にある間に捕捉するステップと、
    前記埋め込まれたマーカデバイスの前記光源が高強度状態にあり、前記医用イメージング装置の前記第２の光源が、前記マーカデバイスの前記高強度状態よりも低い低強度状態にある間に、前記医用イメージング装置を用いて第２の画像を捕捉するステップと、
    を含む、ナビゲーション方法。
13. 前記２つの画像を組み合わせるステップと、
    任意選択で、前記組み合わせ画像をディスプレイデバイスに表示するステップ及び／又は前記２つの画像を表示するステップと、
    を含む、請求項１２に記載のナビゲーション方法。
14. 少なくとも１つの処理ユニットによって実行されると、前記少なくとも１つの処理ユニットに請求項１２又は１３に記載の方法の１つ以上のステップを行わせる、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が保存されたコンピュータ可読媒体。

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