JP2023529291A - トリプル画像化ハイブリッドプローブのためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

ハイブリッドビジョンデバイスが提供される。ハイブリッドビジョンデバイスは、近位端及び遠位端を含む連接型細長部材であって、位置センサは連接型細長部材の遠位端に位置される、連接型細長部材と、連接型細長部材に取外し可能に結合されるマルチモーダル感知プローブであって、マルチモーダル感知プローブは、マルチモーダル感知プローブの遠位部分に位置される超音波振動子及びカメラを備える、マルチモーダル感知プローブと、を備える。【選択図】図３

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０２０年６月２日出願の米国仮出願第６３／０３３，６２４号の利益を主張し、その出願が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 肺癌の早期診断は重要である。肺癌の５年生存率はおよそ１８％であり、次に最も多く見られる３つの癌、乳癌（９０％）、大腸癌（６５％）、及び前立腺癌（９９％）よりも著しく低い。２０１８年には、肺癌による合計１４２，０００人の死亡が記録された。

[0003] 患者が疑わしい肺の病変があると診断されるとき、悪性であるかどうかを特定するために、病変の生体検査を受けるように医師に問い合わせられる。組織サンプルが悪性であると特定された場合、肺癌の気管支内治療が行われ得る。典型的なプロセスでは、患者の肺の病変を識別するために、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）などの術前画像化が実行され得る。ＣＴ画像は、気管支鏡検査の時点で気管支鏡のナビゲ―ションを誘導するためのマップを生成するためなど、病変の解剖学的部位情報を提供するために使用され得る。気管支鏡検査の間、電磁（ＥＭ）３次元（３Ｄ）センサなどのセンサが装備された気管支鏡検査システムは、それ自体をＣＴ画像又は患者の生体構造に登録することができる。ＥＭ情報並びに直接可視化システム（例えばカメラ）によって、医師は病変の部位へ気管支鏡を操作できるようになる。

[0004] 病変が少なくとも部分的に、直接可視化システムのビュー内でキャプチャされる気道内に存在する場合、医師は病変に向かって内視鏡をナビゲートし、病変の組織生検の獲得に進むことができる。しかしながら、病変が気道の外側にあるとき、病変は気管支鏡の直接可視化システムのビューの外側にあり、課題が生じる。このシナリオでは、病変はカメラビュー内の医師には見えず、医師はＥＭセンサ及び術前画像からの情報に依拠しなければならず、これは気管支鏡に対する病変の正確でリアルタイムな場所を提供しない。

[0005] 本明細書では、可視化が向上した手術手順又は診断動作が実行可能な、侵襲の少ないシステムが求められていることが認められる。本開示は、改良されたリアルタイム可視化を用いて初期肺癌の診断及び治療を可能にするためのシステム及び方法を提供する。特に、本開示は、マルチモーダルハイブリッドビジョンを伴う気管支鏡検査デバイスを提供する。気管支鏡は、電磁（ＥＭ）センサ、直接画像化デバイス、及び超音波画像化を統合し、医師が肺内、特に気道外部の組織変動を可視化できるようにし得る。例えば、気管支鏡に超音波プローブを組み込むことで、医師が、対象となるエリアをスキャンし、改良された確度で気管支鏡に対する病変の実際の場所を確認可能にし得る。提供される気管支鏡は、ＥＭセンサ、直接画像化センサ、及び超音波センサの使用を組み合わせることによって、ハイブリッドビジョン能力を提供し得る。提供される内視鏡システムは、心臓、膀胱、及び肺の組織を含む様々なタイプの組織に関与する、様々な侵襲の少ない手術手順、療法又は診断手段において、並びに、食道、肝臓、胃、結腸、尿路を含むが限定されない消化器系、又は、気管支、肺、及びその他様々を含むが限定されない呼吸器系などの、患者の身体の他の解剖学的領域において、使用可能であることに留意されたい。

[0006] 本開示の一態様において、ハイブリッドビジョンデバイスが提供される。ハイブリッドビジョンデバイスは、近位端及び遠位端を含む連接型細長部材を備え、第１の位置センサが連接型細長部材の遠位端に位置され、マルチモーダル感知プローブが連接型細長部材に取外し可能に結合される。マルチモーダル感知プローブは、マルチモーダル感知プローブの遠位部分に位置される超音波振動子及びカメラを備える。

[0007] いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知プローブは連接型細長部材の第１のルーメンを介して挿入される。いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知プローブは、連接型細長部材に対して回転可能及び延在可能である。いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知プローブは、連接型細長部材に対して連接可能である。

[0008] いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知プローブは、マルチモーダル感知プローブの遠位部分の場所を追跡するために、マルチモーダル感知プローブの遠位部分に位置された第２の位置センサを更に備える。場合によっては、第２の位置センサ、カメラ、及び照明デバイスが、マルチモーダル感知プローブの遠位部分に組み込まれる。いくつかのインスタンスでは、第２の位置センサ、カメラ、及び照明デバイスが、コンパクトな構成で配置される。場合によっては、連接型細長部材及びマルチモーダル感知プローブは、第１の位置センサ及び第２の位置センサによってキャプチャされるセンサデータに少なくとも部分的に基づいて、ロボット制御される。

[0009] いくつかの実施形態において、超音波振動子は線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）振動子のアレイである。いくつかの実施形態において、カメラはリアルタイムの前方ビューを提供し、超音波振動子はリアルタイムの側方ビューを提供する。場合によっては、連接型細長部材は機器を受け取るための第２のルーメンを備える。いくつかのインスタンスにおいて、機器の動きはリアルタイムの側方ビューによってキャプチャされる。

[0010] いくつかの実施形態において、連接型細長部材は、連接型細長部材の遠位端に位置する画像化デバイスを更に備える。いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知プローブは、身体内部の通路に接触するため又は密閉するための、膨張可能な先端を備える。

[0011] 別の態様において、本開示は、遠位先端部分及び曲げセクションを備える連接型細長部材、側方ビューを提供するため遠位先端部分に位置する超音波振動子、及び、機器を受け取るように構成されたチャネルを備える、ハイブリッドビジョンデバイスを提供し、ルーメンは、側方ビュー又は超音波画像と交差する軌道に沿って機器がポート外へと延在できるようにする、曲げセクションに位置するポートを有する。

[0012] いくつかの実施形態において、連接型細長部材は、遠位先端部分に位置する位置センサを備える。いくつかのインスタンスにおいて、位置センサは、遠位先端部分の場所を追跡するために、遠位先端部分に組み込まれる。いくつかの実施形態において、連接型細長部材は、遠位先端部分に組み込まれるカメラを備える。場合によっては、カメラはリアルタイムの前方ビューを提供する。いくつかの実施形態において、超音波振動子は線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）振動子のアレイである。

[0013] 本開示の追加の態様及び利点は、当業者であれば、本開示の例示的な実施形態のみを図示及び説明している、下記の詳細な説明から容易に明らかとなろう。理解されるように、本開示はその他及び異なる実施形態も可能であり、そのいくつかの細部は、すべて本開示を逸脱することなく、様々な点で修正可能である。したがって、図面及び説明は本来例示的であり、限定的ではないものとみなされるべきである。

参照による組み込み
[0014] 本明細書で言及されるすべての公開、特許、及び特許出願は、それぞれ個別の公開、特許、又は特許出願が具体的及び個別に参照により組み込まれるべきであると示された場合と同じ範囲まで、参照により組み込まれる。参照により組み込まれる公開、特許、又は特許出願が本明細書に含まれる開示に矛盾する範囲で、本明細書は、任意のこうした矛盾する資料に取って代わる、及び／又は優先するものと意図される。

[0015] 本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲において具体的に示される。本発明の特徴及び利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的実施形態を示す下記の詳細な説明、及び添付の図面（本明細書では「Ｆｉｇｕｒｅ」及び「ＦＩＧ．」とも示される）を参照することによって得られる。

[0016]本開示のいくつかの実施形態に従った、内視鏡システムのアセンブリの一例を示す図である。 [0017]本開示のいくつかの実施形態に従った、気管支鏡の遠位先端を越えて遠位に延在可能なハイブリッドプローブの例を示す図である。 [0018]本開示のいくつかの実施形態に従った、カテーテルの遠位部分に対して回転されるハイブリッドプローブの例を示す図である。 [0019]本開示のいくつかの実施形態に従った、統合ハイブリッドビジョンを伴う内視鏡の一例を示す図である。 [0020]本開示のいくつかの実施形態に従った、膨張可能な先端を伴うハイブリッドプローブの一例を示す図である。 [0021]本開示のいくつかの実施形態に従った、バルーン型先端を伴うハイブリッドプローブの例を示す図である。 [0022]リアルタイムの正確な病変の場所の追跡のための気管支内超音波（ＥＢＵＳ）ビュー、直接ビデオ／カメラビュー、及び術前画像に基づく仮想気道モデルを表示する、ユーザインターフェースの一例を示す。 [0023]本発明のいくつかの実施形態に従った、ロボット気管支鏡の一例を示す図である。 [0024]本発明のいくつかの実施形態に従った、ロボット気管支鏡のハンドル部分に機械的及び電気的インターフェースを提供する、機器駆動機構の一例を示す図である。 [0025]一体化された画像化デバイス及び照明デバイスを伴うハイブリッドプローブの遠位部分の一例を示す図である。 [0026]遠位部分に位置する電子的要素のコンパクト構成の一例を示す図である。

[0027] 本明細書において、本発明の様々な実施形態が図示及び説明されているが、当業者であれば、こうした実施形態は単なる例として提供されていることは明白であろう。当業者であれば、本発明を逸脱することなく多数の変形、変更、及び置き換えが思い付き得る。本明細書で説明する本発明の実施形態に対する様々な代替形態が採用可能であることを理解されたい。

[0028] 例示的な実施形態は主に気管支鏡を対象とするが、当業者であれば、これは限定的であることを意図しておらず、本明細書で説明するデバイスは、他の治療又は診断処置に対して、並びに、食道、肝臓、胃、結腸、尿路を含むが限定されない消化器系、又は、気管支、肺、及びその他様々を含むが限定されない呼吸器系などの、患者の身体の他の解剖学的領域においても、使用可能であることを理解されよう。

[0029] 本明細書で開示される実施形態は、改良された診断及び療法を患者に提供するための多くの手法のうちの１つ以上において組み合わせることができる。開示される実施形態は、肺疾患の診断、手術、及び、例えば他の組織及び器官の手術の既知の方法との組み合わせなどの、改良された治療を提供するための既存の方法及び装置と組み合わせることができる。本明細書で説明する構造及びステップのうちの任意の１つ以上は、本明細書で説明する方法及び装置の任意の１つ以上の追加の構造及びステップと組み合わせ可能であり、図面及びサポートテキストは実施形態に従った説明を提供することを理解されたい。

[0030] 本明細書で説明する診断又は手術手順の治療計画及び定義は、肺疾患の診断又は手術との関連において提示されるが、本明細書で説明する方法及び装置を使用して、脳、心臓、肺、腸、眼、皮膚、腎臓、肝臓、膵臓、胃、子宮、卵巣、精巣、膀胱、耳、鼻、口などの、身体の任意の組織及び身体の任意の器官及び血管と、骨髄、脂肪組織、筋肉、腺及び粘膜組織、脊髄及び神経組織、軟骨などの、軟組織と、歯、骨などの生体硬組織と、並びに、洞、尿管、結腸、食道、肺の気道、血管、及び喉などの、身体ルーメン及び通路を、治療することができる。

[0031] 「少なくとも」、「より多い」、又は「より多いか又は等しい」という用語が、一連の２つ以上の数値のうちの第１の数値の前に置かれるときは必ず、「少なくとも」、「より多い」、又は「より多いか又は等しい」という用語は、一連の数値における各々の数値に適用される。例えば、１、２、又は３より多いか又は等しいというのは、１より大きいか又は等しい、２より大きいか又は等しい、あるいは３より大きいか又は等しいというのと、等価である。

[0032] 「以下」、「より小さい」、又は「より小さいか又は等しい」という用語が、一連の２つ以上の数値のうちの第１の数値の前に置かれるときは必ず、「以下」、「より小さい」、又は「より小さいか又は等しい」という用語は、一連の数値における各々の数値に適用される。例えば、３、２、又は１より小さいか又は等しいというのは、３より小さいか又は等しい、２より小さいか又は等しい、あるいは１より小さいか又は等しいというのと、等価である。

[0033] 本明細書で使用される場合、プロセッサは、１つ以上のプロセッサ、例えば単一のプロセッサ、又は、例えば分散処理システムの複数のプロセッサを包含する。本明細書で説明するコントローラ又はプロセッサは、概して、プロセスのステップを実装するために命令を記憶するための有形媒体を含み、プロセッサは、例えば中央処理ユニット、プログラマブルアレイ論理、ゲートアレイ論理、又はフィールドプログラマブルゲートアレイのうちの、１つ以上を含み得る。場合によっては、１つ以上のプロセッサは、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、又はマイクロコントローラ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び／又は１つ以上のＡｄｖａｎｃｅｄ ＲＩＳＣ Ｍａｃｈｉｎｅ（ＡＲＭ）プロセッサであってよい。場合によっては、１つ以上のプロセッサは、非一時的コンピュータ可読媒体に動作可能に結合され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ以上のステップを実行するための１つ以上のプロセッサユニットによって実行可能な、論理、コード、及び／又はプログラム命令を記憶可能である。非一時的コンピュータ可読媒体は、１つ以上のメモリユニット（例えば、ＳＤカード又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、取り外し可能媒体又は外部ストレージ）を含むことができる。本明細書で開示する１つ以上の方法又は動作は、ハードウェア構成要素、あるいは、例えば、ＡＳＩＣ、特定用途向けコンピュータ、又は汎用コンピュータなどの、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにおいて、実装可能である。

[0034] 本明細書で使用する場合、遠位及び近位という用語は概して、装置から参照される場所を指し得、解剖学的参照とは正反対であり得る。例えば、気管支鏡又はカテーテルの遠位の場所は、患者の細長部材の近位の場所に対応し得、気管支鏡又はカテーテルの近位の場所は、患者の細長部材の遠位の場所に対応し得る。

[0035] 本明細書で説明する内視鏡システムは、カテーテルなどの細長部分又は細長部材を含む。「細長部材」及び「カテーテル」という用語は、文脈が示唆しない限り、本明細書全体を通じて交換可能に使用される。細長部材は、身体ルーメン又は体腔内に直接配置可能である。いくつかの実施形態において、システムは、ロボットマニピュレータ（例えば、ロボットアーム）などの、細長部材の動き及び／又は動作を駆動、サポート、位置決め、又は制御するためのサポート装置を、更に含み得る。代替又は追加として、サポート支持装置は、ロボットシステムを含むか又は含まない場合のある、ハンドヘルドデバイス又は他の制御デバイスであってよい。いくつかの実施形態において、システムは、対象者の身体内の目標部位への細長部材のナビゲーションを支援及び／又は容易にする、画像化システムなどの、周辺デバイス及びサブシステムを更に含み得る。

[0036] 本開示の内視鏡システムは、拡張ビジョン能力を提供するために、複数の感知モダリティを組み合わせ得る。いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知システムは、少なくとも位置感知（例えば、ＥＭセンサシステム、光学形状センサ、加速度計、ジャイロスコープセンサ）、直接ビジョン（例えば、カメラ）、及び超音波画像化を備え得る。

[0037] 場合によっては、内視鏡システムは、術前記録された手術画像と共に医学実装を登録及び表示するための、電磁（ＥＭ）センサ、光ファイバセンサ、及び／又は他のセンサなどの、位置感知システムを実装し得、それによって、患者の身体又はグローバル参照フレームに関して内視鏡の遠位部分の位置を特定する。位置センサは、外部生成電磁界にさらされ得る１つ以上の導電コイルを含む、ＥＭセンサシステムの構成要素であってよい。次いで、位置センサシステムの実装に使用されるＥＭセンサシステムの各コイルは、外部生成電磁界に対するコイルの位置及び配向に依存する特徴を有する、誘発電気信号を生成する。場合によっては、位置感知システムを実装するために使用されるＥＭセンサシステムは、少なくとも３自由度、例えば、３つの位置座標、Ｘ、Ｙ、Ｚを測定するように構成及び位置決めされ得る。代替又は追加として、ＥＭセンサシステムは、例えば３つの位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚと基点のピッチ、ヨー、及びロールを示す３つの配向角度との、６自由度、又は、例えば３つの位置座標Ｘ、Ｙ、Ｚと基点のピッチ及びヨーを示す２つの配向角度との、５自由度を測定するように、構成及び位置決めされ得る。

[0038] 直接ビジョンは、カメラなどの画像化デバイスによって提供され得る。カメラは、画像化光学系（例えば、レンズ素子）、画像センサ（例えば、ＣＭＯＳ又はＣＣＤ）、及び照明（例えば、ＬＥＤ又はファイバベース光）を備え得る。画像化デバイスは、カテーテルの遠位先端又は内視鏡の細長部材に位置し得る。場合によっては、直接ビジョンシステムは、画像化デバイス及び照明デバイスを備え得る。いくつかの実施形態において、画像化デバイスはビデオカメラであってよい。画像化デバイスは、画像データをキャプチャするための光学素子及び画像センサを備え得る。画像センサは、光の波長に応答して画像データを生成するように構成され得る。相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）又は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）などの、画像データをキャプチャするための様々な画像センサを採用し得る。画像化デバイスは低コストカメラであってよい。場合によっては、画像センサは回路板上に提供され得る。回路板は、画像化プリント回路基板（ＰＣＢ）であってよい。ＰＣＢは、画像信号を処理するための複数の電子要素を備え得る。例えば、ＣＣＤセンサのための回路は、最小数の導電体内で伝送できるように、データを組み合わせ又はシリアル化するために、ＣＣＤセンサ及び回路要素によって提供されるアナログ信号を増幅及び変換するための、Ａ／Ｄコンバータ及び増幅器を備え得る。任意選択として、画像センサは、回路板が必要とならないように、アナログ信号をデジタル信号に変換するために増幅器及びコンバータと一体化され得る。場合によっては、画像センサ又は回路板の出力は、カメラ回路又はカメラのプロセッサによって更に処理可能な画像データ（デジタル信号）であり得る。場合によっては、画像センサは光学センサのアレイを備え得る。後に本明細書で説明するように、画像化デバイスは、カテーテルの遠位先端、内視鏡にアセンブルされる独立したハイブリッドプローブ、又はそれら両方の組み合わせに位置し得る。

[0039] 提供される内視鏡は、超音波を使用して医師を気道の外側の場所へと誘導するのを助けることができる。例えば、ユーザは超音波を使用して、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）スキャン（術前画像化）が孤立性肺結節のおよその場所を明らかにした場所に内視鏡を誘導するために、リアルタイムで、病変の場所を特定し得る。いくつかの実施形態において、超音波は、内視鏡デバイスの側面に画像化し得る、コンベックス型プローブＥＢＵＳとも呼ばれる線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）であってよい。例えば、線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）振動子又は振動しアレイは、内視鏡のシャフトに平行なビューを提供する内視鏡の遠位部分に位置され得る。場合によっては、超音波は、３６０°放射状に画像化する、放射状プローブＥＢＵＳであってよい。

[0040] マルチモーダル感知システムは、有利なことに、内視鏡デバイスのビジョン能力を向上させ得る。例えばＥＭセンサは、術前画像（例えば、ＣＴスキャン３Ｄモデル）に関する場所を更に確認するために、目標部位にナビゲートして、直接可視化カメラを使用して解剖学的ランドマーク及びフィーチャを見るために、ＧＰＳ様のナビゲーション情報をユーザに提供し得る。目標部位にあるときに、病変が気道内に見られない場合、超音波情報を使用して、病変の正確な場所をオンサイト及びリアルタイムで識別し得る。超音波画像化を使用して、生検を採るかあるいは治療又は療法（例えば、薬理的、機械的、温熱療法）を伝える目的で、病変の確実な場所を確定するために、超音波振動子の隣の組織内への深度（例えば、数ミリ又はセンチ）を可視化し得る。場合によっては、超音波画像化によって識別される病変の場所を使用して、カテーテルの先端の位置又は機器の場所を自動的に制御できるように、超音波位置をＥＭセンサベースの３Ｄ位置情報に登録し得る。

[0041] いくつかの実施形態において、ユーザへのビジョンガイダンスを強化するために、超音波プローブは気管支鏡システム内に取り外し可能に組み込まれ得る。超音波プローブは、プローブの遠位部分に位置する超音波振動子を備え得、内視鏡の長さに沿って移動可能であり得る。

[0042] いくつかの実施形態において、ハイブリッドプローブは既存の気管支鏡システムにアセンブルされ得る。ハイブリッドプローブは、マルチモーダル感知能力を内視鏡アセンブリに提供するために、少なくともカメラ、位置センサ（例えば、ＥＭセンサ）、及び超音波振動子を含み得る。気管支鏡は、ハイブリッドプローブによって提供されるガイダンスの下で進路をナビゲートするように制御される、連接型デバイスであり得る。他の実施形態において、連接型デバイスがカメラ及び位置センサ（例えば、ＥＭセンサ）を含み得る一方、ハイブリッドプローブは、位置センサ（例えば、ＥＭセンサ）及び超音波振動子を含み得る。

[0043] 図１は、本開示のいくつかの好ましい実施形態に従った、内視鏡システム１００のアセンブリの一例を示す。内視鏡システム１００は、連接型気管支鏡１１０及びハイブリッドプローブ１２０を備え得る。ハイブリッドプローブ１２０は、気管支鏡カテーテルのチャネルを介して挿入することなどによって、取り外し可能に気管支鏡にアセンブルされ得る。

[0044] 気管支鏡１１０は、周辺の組織にかかる屈折又は摩擦力が最小の状態で、検査対象の構造の進路をたどるために、スコープの遠位先端１１１を屈折させるための適切な手段を含み得る。例えば、内視鏡の近位端（例えば、ハンドル）又はロボットサポートシステムにおいて、遠位端１１１に近接する関節セクションを、制御機構のセットに接続するために、ケーブルの制御又はケーブルを引っ張ることは、内視鏡本体内で実施される。

[0045] ロボット気管支鏡システム１００は、機器駆動機構に解除可能に結合可能である。機器駆動機構は、ロボットサポートシステムのアーム又は任意の作動サポートシステムに搭載され得る。機器駆動機構は、機械的及び電気的インターフェースをロボット気管支鏡システム１００に提供し得る。機械的インターフェースは、ロボット気管支鏡システム１００を機器駆動機構に解除可能に結合できるようにし得る。例えば、ロボット気管支鏡１１０のハンドル部分は、磁石及びばね留めレベルなどの迅速設置／解除手段を介して、機器駆動機構に取り付け可能である。場合によっては、ロボット気管支鏡１１０は、ツールを使用せずに、手動での機器駆動機構への結合又は機器駆動機構からの解除が可能である。

[0046] 図８は、ロボットサポートシステムによってサポートされるロボット気管支鏡システムの一例を示す。場合によっては、ハンドル部分は、電気的インターフェース（例えば、プリント回路基板）を介して機器駆動機構（例えば、機器駆動機構８２０）と電気的に通信し得るため、画像／ビデオデータ及び／又はセンサデータが機器駆動機構の通信モジュールによって受信可能であり、他の外部デバイス／システムに伝送され得ることになる。場合によっては、電気的インターフェースは、ケーブル又はワイヤなしに電気的通信を確立し得る。例えばインターフェースは、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの電子基板上にはんだ付けされるピンを備え得る。例えばレセプタクルコネクタ（例えば、メスコネクタ）が、はめ合わせインターフェースとして機器駆動機構上に提供される。これにより有利なことに、特別なケーブルを利用せずに、内視鏡を迅速に機器駆動機構又はロボットサポートにプラグ接続させることが可能であり得る。こうしたタイプの電気的インターフェースは、ハンドル部分が機器駆動機構にプラグ接続されるときに、機械的及び電気的結合の両方が確立されるように、機械的インターフェースとして働くこともできる。代替又は追加として、機器駆動機構は機械的インターフェースのみを提供し得る。ハンドル部分は、センサデータの送信及び／又は制御信号の受信のために、モジュール式ワイヤレス通信デバイス又は任意の他のユーザデバイス（例えば、ポータブル／ハンドヘルドデバイス又はコントローラ）と、電気的に通信し得る。

[0047] 図８に示されるように、ロボット気管支鏡８２０は、ハンドル部分８１３及び可撓性細長部材８１１を備え得る。いくつかの実施形態において、可撓性細長部材８１１はシャフト、可動型先端、及び可動型セクションを備え得る。ロボット気管支鏡８２０は、図１で説明する可動型カテーテルアセンブリを同じであってよい。ロボット気管支鏡は、単一使用ロボット気管支鏡であってよい。場合によっては、カテーテルのみが使い捨てであり得る。場合によっては、カテーテルの少なくとも一部が使い捨てであり得る。場合によっては、ロボット気管支鏡全体が機器駆動機構から解除され得、処分可能である。気管支鏡は、機能動作を向上させるために、そのシャフトに沿って変化する剛性のレベルを含み得る。

[0048] ロボット気管支鏡は、機器駆動機構８２０に解除可能に結合可能である。機器駆動機構８２０は、本明細書の他の部分で説明するように、ロボットサポートシステムのアームに、又は任意の作動サポートシステムに、取り付けられ得る。機器駆動機構は、機械的及び電気的インターフェースをロボット気管支鏡８２０に提供し得る。機械的インターフェースは、ロボット気管支鏡８２０を機器駆動機構に解除可能に結合できるようにし得る。例えば、ロボット気管支鏡のハンドル部分は、磁石及びばね留めレベルなどの迅速設置／解除手段を介して、機器駆動機構に取り付け可能である。場合によっては、ロボット気管支鏡は、ツールを使用せずに、手動で機器駆動機構に結合又は機器駆動機構から解除され得る。

[0049] 場合によっては、別の機器駆動機構を使用して、ハイブリッドプローブの動きを制御し得る。例えばハイブリッドプローブの近位部分は、ハイブリッドプローブの先端を連接するために、第２の機器駆動機構に結合され得る。代替又は追加として、ハイブリッドプローブのロール運動は、カテーテルのコントローラに動作可能に結合されるコントローラによって制御され得る。これは有利には、ハイブリッドプローブ及びカテーテルの両方のロボット制御を提供し得、それにより、最小ユーザ入力を用いてハイブリッドプローブ及びカテーテルの調整された制御が可能になる。

[0050] 図９は、ロボット気管支鏡のハンドル部分９１３に機械的インターフェースを提供する機器駆動機構９２０の一例を示す。例に示されるように、機器駆動機構９２０は、カテーテルの引きワイヤのセットを回転可能に駆動させるように作動される、モータのセットを備え得る。カテーテルアセンブリのハンドル部分９１３は、その滑車アセンブリがモータのセットによって駆動されるように、機器駆動機構上に取り付けられ得る。滑車の数は、引きワイヤ構成に基づいて変化し得る。場合によっては、カテーテルを連接するために、１本、２本、３本、４本、又はそれ以上の引きワイヤを利用し得る。

[0051] ハンドル部分は、ロボット気管支鏡が低コストで使い捨てにできるように設計され得る。例えば、旧式の手動ロボット気管支鏡は、気管支鏡ハンドルの近位端内にケーブルを有し得る。ケーブルはしばしば、照明ファイバ、カメラビデオケーブル、及び、電磁（ＥＭ）センサ又は形状感知ファイバなどの他のセンサファイバ又はケーブルを含む。こうした複合ケーブルは、気管支鏡のコストに加えてコストがかかる可能性がある。提供されるロボット気管支鏡は、機械的及び電気的機能を保持する一方で、簡略化された構造及び構成要素が採用可能であるように、最適化された設計を有し得る。場合によっては、ロボット気管支鏡のハンドル部分は、カテーテルに機械的／電気的インターフェースを提供する一方で、ケーブルの無い設計を採用し得る。

[0052] 場合によっては、ハンドル部分はハウジングであり得るか、あるいは、画像データを処理し、電力を供給し、又は他の外部デバイスとの通信を確立するように構成された、構成要素を備え得る。場合によっては、通信はワイヤレス通信であってよい。例えばワイヤレス通信は、Ｗｉ－Ｆｉ、無線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＩＲ通信、又は他のタイプの直接通信を含み得る。こうしたワイヤレス通信機能は、プラグアンドプレイ様式でのロボット気管支鏡機能を可能にし、単一使用後に便宜的に配設可能である。場合によっては、ハンドル部分は、ロボット気管支鏡又はカテーテル内に配設される電子機器（例えば、カメラ及びＬＥＤ光源）に電力供給するための電源などの、回路要素を備え得る。

[0053] ハンドル部分は、ケーブル又はファイバを無くすことができるように、カテーテルと連結して設計され得る。例えばカテーテル部分は、カテーテルの機械的構造に従って、機器がロボット気管支鏡を通過できるようにするワーキングチャネル、ハイブリッドプローブが通過できるようにするビジョンチャネル、並びに、先端チップ（ｃｈｉｐ－ｏｎ－ｔｉｐ）カメラなどの低コスト電子機器、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの照明源、及び、最適な場所に位置するＥＭセンサを有する、設計を採用し得る。これにより、ハンドル部分の簡略化された設計が可能になり得る。例えば照明にＬＥＤを使用することによって、ハンドル部分の終端は、電気的はんだ付け又はワイヤクリンピングのみに基づくことができる。例えばハンドル部分は、カメラケーブル、ＬＥＤケーブル、及びＥＭセンサケーブルが終端する、近位板を含み得、近位板はハンドル部分のインターフェースに接続し、機器駆動機構への電気的接続を確立する。前述のように、機器駆動機構はロボットアーム（ロボットサポートシステム）に取り付けられ、ハンドル部分への機械的及び電気的インターフェースを提供する。これは有利には、アセンブリ及び実装効率を向上させ、製造プロセス及びコストを簡略化する。場合によっては、ハンドル部分はカテーテルと共に、単一使用後に配設され得る。

[0054] 再度図１を参照すると、場合によっては、気管支鏡の遠位先端は、グローバル参照フレーム又は患者の生体構造に関して気管支鏡の遠位先端の場所を追跡するための、ＥＭセンサ１１３などの位置センサを含み得る。

[0055] 気管支鏡のカテーテルは、ハイブリッドプローブを受け取るようにサイズが決められたルーメン、機器を受け取るためのルーメン又はワーキングチャネル１３０を、含み得る。様々な機器は、生検針、把持器具、はさみ、バスケット、スネア、キュレット、レーザファイバ、縫い合わせ具、バルーン、分割器、様々なインプラント又はステントデリバリデバイスなどの、ルーメンを介して挿入可能である。場合によっては、遠位先端の場所を追跡したＥＭセンサ１１３は、超音波によって識別される病変の場所に関して、ワーキングチャネル１３０内を運ばれるカテーテル及び／又は機器の遠位先端の位置が特定できるように、（ハイブリッドプローブによって提供される）超音波画像化に登録され得る。場合によっては、機器の動きは線形ＥＢＵＳビュー１２２内でキャプチャされ得る。

[0056] ハイブリッドプローブ１２０は、少なくともＥＭセンサ１２３及び超音波振動子１２１などの位置センサを含み得る。振動子１２１は、リアルタイム超音波画像化を実行するために、１つ以上の振動子のアレイを含み得る。場合によっては、振動子は、プローブの先端に位置するコンベックス型超音波振動子を含み得、中央気道周辺の構造（例えば、線形ＥＢＵＳビュー１２２）を評価するために、気管支鏡の挿入方向に平行な線形スキャンを可能にする。線形ＥＢＵＳビューは、気管支鏡の挿入方向に平行である。これは、ハイブリッドプローブの気道壁との直接接触によって、又は、水で膨張した遠位バルーンを介して、実行可能である。

[0057] ハイブリッドプローブは、ソリッド構造及び血管構造を良好に区別するために、カラードップラーシステムを伴う超音波スキャナに接続可能である。一例において、超音波振動子は、Ｂモード及び／又はカラードップラーモードにおいて画像化を提供するために、プローブの遠位部分に位置する７．５ＭＨｚの線形湾曲アレイ超音波振動子を含み得る。超音波画像化システムは、縦軸から特定度又はカメラビューの斜め前方度、視野をスキャンすることによって、超音波ビュー１２２を提供し得る。限定的であることを意図しない例として、超音波画像化システムは、３０°から８０°の範囲内の視野、斜め前方２５°から９０°の範囲内のビューの方向、及び２から８０ｍｍの範囲内の被写界深度によって画定される、スキャン範囲を提供し得る。

[0058] ハイブリッドプローブ１２０は、ＥＭセンサ１２３などの位置センサを含み得る。ＥＭセンサは、グローバル参照フレームに関してプローブの遠位の場所のリアルタイムなの場所を追跡するために、ハイブリッドプローブの遠位部分に位置決めされ得る。場合によっては、ＥＭセンサは任意選択とすることができるが、ハイブリッドプローブの遠位先端の場所は、気管支鏡に位置するＥＭセンサ１１３によって提供されるＥＭセンサデータ、及び、気管支鏡の先端に関してハイブリッドプローブの相対位置に基づいて取得され得る。カテーテルの遠位先端に位置するＥＭセンサ１１３及びハイブリッドプローブに位置するＥＭセンサ１２３を使用して、ハイブリッドプローブ及び気管支鏡の場所／運動を、ロボット制御し得る。例えば、制御コマンドは、カテーテル１１０及びハイブリッドプローブ１２０の動きを調節するために、位置情報（例えば、ＥＭセンサ１１３及びＥＭセンサ１２３によってキャプチャされるＥＭセンサデータ）に基づいて、生成され得る。

[0059] 場合によっては、ハイブリッドプローブ１２０はカメラ１２４などの画像化デバイスを含み得る。カメラ１２４は、プローブの縦軸に平行な前方ビデオ／カメラビュー１２５を提供するために、ハイブリッドプローブの先端に位置し得る。代替として、カメラ１２４は、気管支鏡の遠位先端１１１に一体化され得る。

[0060] いくつかの実施形態において、ハイブリッドプローブ１２０は、プローブの遠位端に位置する照明デバイス１２６を含み得る。照明デバイスは、ハイブリッドプローブ１２０の遠位先端に位置決めされる１つ以上の光源を備え得る。照明デバイスは、ハイブリッドプローブの遠位端に位置し得る。代替又は追加として、照明デバイスは、連接型気管支鏡１１０の遠位端に位置し得る。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、量子ドット、又は任意の他の適切な光源であり得る。場合によっては、光源は、コンパクト設計のための小型化ＬＥＤ又はＤｕａｌ Ｔｏｎｅ Ｆｌａｓｈ ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｉｎｇであり得る。場合によっては、照明デバイスは、ＬＥＤ又はレーザに結合される単一ファイバ又はファイババンドルを含むことが可能な、ファイバベース照明であり得る。

[0061] 場合によっては、１つ以上のＬＥＤの各々は、ハイブリッドプローブの近位ハンドルに達し得る電力ワイヤに接続され得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤは、後に単一撚線を形成するためにまとめて束ねる、別々の電力ワイヤにはんだ付けされ得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤは、電力を供給する引きワイヤにはんだ付けされ得る。他の実施形態において、ＬＥＤは、単一ペアの電力ワイヤにクリンプ又は直接接続され得る。場合によっては、光を放出できる間に保護を提供するために、生体適合接着剤の薄層などの保護層が、ＬＥＤの前面に印加され得る。

[0062] 画像化デバイス１２４、照明デバイス、ＥＭセンサ１２３、及び超音波振動子は、ハイブリッドプローブに一体化され得る。例えばハイブリッドプローブの遠位部分は、少なくとも上方電子機器の寸法に合致する適切な構造を備え得る。場合によっては、ハイブリッドプローブの遠位先端は、１つ以上の電子構成要素が遠位先端内に組み込み可能なような寸法を有し得る。例えば、画像化デバイス１２４は、ハイブリッドプローブの遠位先端のキャビティに組み込まれ得る。キャビティは、ハイブリッドプローブの遠位部分と一体的に形成され得、カメラがハイブリッドプローブに関して動かないようにカメラの長さ／幅に合致する寸法を有し得る。

[0063] 場合によっては、ＥＭセンサ１２３はハイブリッドプローブの遠位部分に配設され得、立体配置の照明光源（例えば、ＬＥＤ）に近接して、又は後ろに、配置され得る。図１０は、一体化された画像化デバイス及び照明デバイスを伴うハイブリッドプローブの遠位部分の一例を示す。ハイブリッドプローブの遠位先端設計は、図４で説明した統合ビジョンを伴うカテーテルの遠位先端にも適用可能であることに留意されたい。カメラが遠位部分に位置し得る。遠位先端は、カメラ、照明デバイス、及び／又は場所センサを受け取るための構造を有し得る。例えばカメラは、カテーテルの遠位先端でキャビティ１０１０内に組み込まれ得る。キャビティ１０１０は、キャビティの遠位部分と一体型に形成され得、カメラがカテーテルに関して動かないように、カメラの長さ／幅に合致する寸法を有し得る。場合によっては、遠位部分は小型ＬＥＤ光源の寸法に合致する寸法を有する構造１０３０を備え得る。図示した例に示されるように、２つのキャビティ１０３０は、２つのＬＥＤ光源を受け取るための遠位部分と一体型に形成され得る。任意数の光源が含まれ得る。遠位部分の内部構造は、任意数の光源をフィットさせるように設計され得る。

[0064] 場合によっては、ＬＥＤの各々は、ハイブリッドプローブ又は気管支鏡の近位端に達し得る電力ワイヤに接続され得る（図４に記載の統合ビジョン実施形態）。いくつかの実施形態において、ＬＥＤは、後に単一撚線を形成するためにまとめて束ねる、別々の電力ワイヤにはんだ付けされ得る。いくつかの実施形態において、ＬＥＤは、電力を供給する引きワイヤにはんだ付けされ得る。他の実施形態において、ＬＥＤは、単一ペアの電力ワイヤにクリンプ又は直接接続され得る。場合によっては、光を放出できる間に保護を提供するために、生体適合接着剤の薄層などの保護層が、ＬＥＤの前面に印加され得る。場合によっては、追加のカバー１０３１が、ＬＥＤの精密な位置決め並びに接着剤のための十分な余地を提供する、遠位先端の前方端表面に配置され得る。カバー１０３１は、照明光が遮られないように、接着剤の屈折率に合致する透明材料で構成され得る。

[0065] 遠位端に位置する電磁コイルは、解剖学的システム内に配設されている間に、ハイブリッドプローブの遠位端の位置及び向きを検出するために、電磁追跡システムと共に使用され得る。いくつかの実施形態において、コイルは、異なる軸に沿って電磁界に対する感受性、３つの位置及び３つの角度の全６自由度を測定する能力を与えるように、角度が付けられ得る。ハイブリッドプローブがカテーテル内部に引っ込められるときなどのナビゲーションの間、患者の胴体の隣、下、又は上に位置されるＥＭ場生成器は、ＥＭセンサの位置を特定し得、それによってカテーテル先端の場所をリアルタイムで追跡する。ハイブリッドプローブがカテーテルの遠位に伸張されるときなどの手順の間、ＥＭセンサは、ハイブリッドプローブの先端の場所をリアルタイムで追跡し得る。

[0066] 再度図１を参照すると、提供されるハイブリッドプローブは、遠位部分に配設される電子要素のコンパクトな構成を有し得る。例えば、１つ以上の電子構成要素を束ねてコンパクトな設計を提供し得る。図１１は、遠位部分に位置する電子要素のコンパクト構成の一例を示す。場合によっては、照明光源１１２０及び１つ以上の位置センサ１１１０は、１つのバンドルに組み合わせられ得る。場合によっては、超音波振動子１１３０に接続されるケーブルも、ハイブリッドプローブの寸法を更に減らすために、他の電子機器のケーブルと束ねられ得る。

[0067] 再度図１を参照すると、カメラ１２４への電力は有線ケーブルによって提供され得る。場合によっては、ケーブルワイヤは、カメラ並びに照明要素又はハイブリッドプローブの遠位先端にある他の回路要素に電力を提供する、ワイヤバンドル内にあり得る。カメラ及び／又は光源には、ハイブリッドプローブのハンドル部分内に配設された電源から、ワイヤ、銅線、又はハイブリッドプローブの長さを通過する任意の他の適切な手段を介して、電力が供給され得る。場合によっては、組織又は器官のリアルタイムの画像又はビデオは、外部ユーザインターフェース又はディスプレイにワイヤレスに伝送され得る。ワイヤレス通信は、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦ通信、又は他の形の通信であってよい。場合によっては、カメラによってキャプチャされる画像又はビデオは、複数のデバイス又はシステムにブロードキャストされ得る。場合によっては、カメラからの画像及び／又はビデオデータは、ワイヤ、銅線、又は任意の他の適切な手段を介して、ハンドル部分に据えられたプロセッサへと、ハイブリッドプローブの長さを伝送され得る。画像又はビデオデータは、ハンドル部分内のワイヤレス通信構成要素を介して、外部デバイス／システムに伝送され得る。場合によっては、システムは、ワイヤがオペレータに見えないか又は露出しないように設計され得る。

[0068] 前述のように、ハイブリッドプローブは気管支鏡に関して移動可能である。ハイブリッドプローブは、ルーメンの縦軸に沿った並進運動、及び、気管支鏡に関する回転運動を有し得る。例えばハイブリッドプローブは、気管支鏡の遠位先端に関して伸長可能であり得る。例えばハイブリッドプローブは、カテーテルのルーメンに沿ってスライド可能であり得る。ハイブリッドプローブの先端は、ハイブリッドビジョンが必要なとき、気管支鏡の遠位先端の縦軸に沿って外へ伸張し得る。代替又は追加として、ハイブリッドプローブは、気管支鏡とは独立に連接され得る。例えばハイブリッドプローブは、気管支鏡の動きとは独立に連接可能な曲げセクションを有し得る。

[0069] 前述のように、ハイブリッドプローブに位置する画像化デバイスは、ハイブリッドプローブの前方方向と位置合わせされた前向きビューを提供し得る。カテーテルの代わりにハイブリッドプローブの遠位先端上に画像化デバイスを提供することは、有利なことに、ハイブリッドプローブ又はツール（例えば、針）の動作によって妨げられることなく、組織又は器官の明瞭な近視野ビューを可能にする。加えて、ハイブリッドプローブ上に画像化デバイスを提供することで、カメラ視野をツールの作業領域から切り離すために、カメラビューのついての追加の自由度を可能にする。ハイブリッドプローブによって提供されるカメラビューは、ツールの動作とより良く調節するために、可撓性を向上させることで制御可能である（例えば、画像化デバイスの姿勢又は配向は、カテーテルに関するハイブリッドプローブの連接を制御することによって制御可能である）。

[0070] 場合によっては、追加の画像化デバイスが、カテーテル１１１の遠位先端に提供され得る。これは有利なことに、ハイブリッドプローブ及びカテーテルに位置する画像化デバイスによって、同時に異なるカメラビューを提供可能にする。例えば、ハイブリッドプローブがカテーテルに関して連接されるとき、ハイブリッドプローブに位置する画像化デバイスのカメラビューは、カテーテルに位置する画像化デバイスのカメラビューとは異なり得る。

[0071] 場合によっては、カテーテル／気管支鏡及びハイブリッドプローブは、画像化デバイスのカメラビュー及びツールの動作を調節するように、ロボット制御され得る。例えば、カテーテルは、ロボット気管支鏡システムのロボット制御の下で、目標部位に向けて前進し得る。目標部位に到達すると、ハイブリッドプローブが、病変部位の所望の超音波ビュー及び／又は針のカメラビューを提供するようにロボット制御（例えば、カテーテルに関して伸長、格納、連接、回転／ロール）され得る一方で、カテーテルの遠位先端は、前向きカメラビューを提供するためにロックされ得る。場合によっては、ハイブリッドプローブは、ツール（例えば、針）の動作に基づいてビューを自動的に調整し得る。

[0072] 図２は、気管支鏡の遠位先端２１１を越えて遠位に伸張可能なハイブリッドプローブ２１３の例２００を示す。気管支鏡は、図１に記載した気管支鏡と同じであり得る。例えば、気管支鏡は、少なくとも、遠位先端に位置する機器及びＥＭセンサを受け取るためのワーキングチャネル２１５を含み得る。場合によっては、直接ビジョン（例えば、カメラビュー）のみが必要な目標部位へのナビゲーションの間、ハイブリッドプローブは、カテーテルの遠位端表面２１７と同一面であり得る。場合によっては、超音波画像が望ましいとき、ハイブリッドプローブは、超音波振動子２１９を露出させるようにカテーテルの先端を越えて延在し得る。ハイブリッドプローブ及び気管支鏡は、軸方向運動及び／又は回転運動を防止するために、気管支鏡に関してハイブリッドプローブの位置をロックする、リバーシブルインターロックフィーチャを備え得る。場合によっては、ハイブリッドプローブが超音波画像化を提供するように動作しているとき、病変部位を特定するために、気管支鏡に関して回転可能であり得る。例えば、ハイブリッドプローブが所望の長さまで延在するとき、及び／又は、所望の角度まで回転するとき、インターロックフィーチャは、ハイブリッドプローブの場所／配向を気管支鏡に関してロックし得る。

[0073] 図３は、カテーテルの遠位部分３１０に関して回転するハイブリッドプローブ３００の例を示す。超音波振動子３０１は、プローブの先端周辺の画像を提供するために、任意の所望の場所まで回転可能である。この例に示されるように、ハイブリッドプローブ３００はカテーテルの先端を越えて所望の範囲まで伸長され、超音波振動子３０１は画像化のために異なる角度の場所まで回転可能である。場合によっては、ハイブリッドプローブが所望の角度の場所及び／又は長さの場所に位置決めされると、インターロックフィーチャは、ハイブリッドプローブの場所を気管支鏡に関してロックし得る。

[0074] ハイブリッドプローブは、カテーテルとは独立に回転し得、ハイブリッドプローブの遠位部分を囲む任意のポイントがハイブリッドプローブの回転によって可視化され得ることになる。ハイブリッドプローブの回転運動はロボット又は手動で制御され得る。回転操作によって、ユーザは、気道の周囲全体にわたって線形超音波視野を再配置できるようになる。例えば病変の場所が、ＥＢＵＳの支援で、及びハイブリッドプローブの回転によって識別され得、病変の場所が識別されると、生検機器を、ワーキングチャネルの外及び病変の場所内に直接導入及び前進させることができるように、カテーテルは適宜再配置（例えば、挿入又は回転運動）され得る。

[0075] いくつかの実施形態において、超音波振動子及びカメラを単一デバイスとして気管支鏡内に一体化し得る。図４は、統合ハイブリッドビジョンを伴う内視鏡４００の一例を示す。この例に示されるように、内視鏡の遠位先端は、横方向を向いた一体化線形超音波プローブ４０１と共に、直接可視化のための一体化された前向きカメラ４０５及び照明源を含み得る。ＥＭセンサ４０３などの１つ以上の位置センサも、遠位先端に一体化され得る。

[0076] 画像化デバイス、照明デバイス、ＥＭセンサ、及び超音波振動子は、カテーテルに一体化し得る。例えばカテーテルの遠位部分は、少なくとも上記電子機器の寸法に合致する適切な構造を備え得る。場合によっては、カテーテルの遠位先端は、１つ以上の電子構成要素がカテーテルに一体化できるような寸法を有し得る。例えば、遠位先端の外径はおよそ４から４．４ミリメートル（ｍｍ）であり得、ワーキングチャネルの直径はおよそ２ｍｍであり得るため、１つ以上の電子構成要素を遠位先端内に組み込むことが可能となる。しかしながら、様々な適用例に基づいて、外径は４ｍｍよりも小さいか又は４．４ｍｍよりも大きい、任意の範囲内であることが可能であり、ワーキングチャネルの直径は、ツールの寸法又は特定の適用例に従って、任意の範囲内であることが可能であることに留意されたい。

[0077] ＥＭセンサ、カメラ、及び超音波振動子は、本明細書の他の箇所で説明するものと同じであり得る。例えばカメラは、先端チップカメラであり得、照明源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、量子ドット、又は任意の他の適切な光源であり得る。場合によっては、光源は、コンパクト設計のための小型化ＬＥＤ又はＤｕａｌ Ｔｏｎｅ Ｆｌａｓｈ ＬＥＤ Ｌｉｇｈｔｉｎｇであり得る。場合によっては、前述の電子機器は、カテーテルの先端に組み込まれ得る。

[0078] 遠位気管支鏡は、側方出口／ポート４１４を伴うワーキングチャネル４１３を含み得る。場合によっては、側方出口４１４は、カテーテルの連接セクション４１１に位置し得る。カテーテルは、シャフト４１０、連接（曲げ）セクション４１１、及び可動遠位部分４１２を備え得、連接セクション（曲げセクション）４１１は、可動遠位部分をシャフト４１０に接続している。例えば、曲げセクション４１１は、第１の端部において遠位先端部分に接続され得、第２の端部においてシャフト部分に接続され得、曲げセクションは１つ以上の引きワイヤによって連接される。場合によっては、曲げセクションは、モジュール構成要素として別々に製作され得、シャフトにアセンブルされ得る。場合によっては、曲げセクションは最小フィーチャを更に組み込み得、それによってコストを削減し、信頼性を増加させる。例えば曲げセクションは、シャフトに関して所望の先端変位を達成するために、より大きな度合いの管偏向を可能にする、カットパターンを組み込み得る。場合によっては、曲げセクションは、ステンレス鋼リボンからなり得る。曲げセクションは、低い連接力を用いて所望の軸及びねじり剛性を維持する一方で、所定の曲げ剛性を達成するために他の適切な構造又は材料で形成され得る。例えば曲げセクションは、ねじり安定性のために編組構造を備え得る。

[0079] 側方ポート４１４は曲げセクション４１１に位置する。機器の遠位端は、細長い可撓性シャフト内の位置から経路に沿って、及び、カテーテルの先端の縦軸に関して角度θでカテーテル外側の延在位置へと側方出口を介して、延在可能である。これにより、機器は側方ポート４１４から外へ延在可能であり得、たとえ機器の連接なしでも（超音波によってキャプチャされるべき）ＥＢＵＳビュー４１７内に入り得る。

[0080] ワーキングチャネルのルーメンは、曲げセクションに位置するポートを有し、ルーメンは、機器がＥＢＵＳビューと交差する軌道に沿ってポート外部へと延在できるようにする。例えば図４に示されるように、ワーキングチャネル出口軌道４１６は、線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）の視野４１７又は超音波によってキャプチャされる画像と交差する。生検デバイス４１５（例えば、鉗子、針、ブラシ）は、外側壁内の位置から側方出口／ポートを介して外側壁の外側位置への経路に沿って、縦軸に関して少なくとも３０度の角度で延在可能であり得る。生検デバイス４１５の経路は、少なくとも機器の先端部分が超音波画像内で見えるように、ＥＢＵＳ視野（例えば、超音波画像）を通過／交差し得る。場合によっては、生検デバイスの経路は、細長い可撓性シャフト４１０の遠位端部分に位置決めされる電磁位置特定（ＥＭ）センサ４０３の場所に合わせて較正可能であり、手術機器ナビゲーションシステムによって表示可能である。

[0081] 可動カテーテルは回転し得、カテーテルの遠位端を囲む任意のポイントがカテーテルの回転によって可視化され得ることになる。カテーテルの回転運動はロボット制御され得る。回転操作によって、ユーザは、気道の周囲全体にわたって線形超音波視野を再配置できるようになる。例えば病変の場所が、ＥＢＵＳの支援で、及びカテーテルの回転によって識別され得、病変の場所が識別されると、生検機器を、ワーキングチャネルの外及び病変の場所内に導入及び前進させることが可能である。

[0082] いくつかの実施形態において、ハイブリッドビジョンアセンブリは、統合された直接ビジョン及び場所感知を伴う気管支鏡と、バルーンを伴うハイブリッドプローブとを備え得る。気管支鏡の遠位端は、直接可視化のための一体化された前向きカメラ及び照明、並びに、３Ｄ位置特定情報を生成するために一体化されたＥＭセンサ（例えば、少なくとも３自由度）を含み得る。

[0083] 場合によっては、ハイブリッドプローブは、ハイブリッドプローブの遠位部分に位置し、１つ以上のバルーンによってカバーされる、少なくとも超音波振動子及びＥＭセンサを含み得る。場合によっては、ハイブリッドプローブは、ＥＢＵＳ振動子及びＥＭセンサが位置する先端に拡張可能外径フィーチャを有する、ガイドワイヤを含み得る。図５は、膨張可能な先端５０３を伴うハイブリッドプローブの一例を示す。図５に示されるように、ワーキングチャネル出口軌道５０８は、線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）又は超音波画像の線形ＥＢＵＳビュー５０９と交差する。ハイブリッドプローブは、カテーテル／気管支鏡５０５のワーキングチャネルを介して挿入され、肺内の空気道５１０のナビゲーションを支援するためにカテーテルを越えて延在し得る。場合によっては、ハイブリッドプローブの先端は、カテーテルの先端を越えて所望の気道５１０内へと延在し得、その後、カテーテルは、所望の場所に到達するためにガイドワイヤ／プローブを介してスライドし得る。膨張可能な先端は、膨張可能バルーンなどの様々な適切な方法を使用して実装可能である。バルーン５０３は、プローブの遠位端又はその近くに位置決めされ得、線形ＥＢＵＳ振動子５０７及びＥＭセンサ５０１をカバーし得る。バルーンは、ワーキングチャネルを介してバルーン膨張源へと接続され得るか、又はバルーンの膨張又は収縮のためにポンピングし得る。

[0084] 場合によっては、バルーンは、シールポイント遠位の通路が縮小する前に、シールポイントにおいて通路のうちの１つを横切るシールも作成し得る。空気、生理食塩水、及び／又は何らかの他の気体又は流体の注入により、通路内に一時的閉鎖を作成するために、１つ以上のバルーンが拡張及び／又は縮小され得る。いくつかの例において、拡張時のバルーンの形状は可鍛性であり、バルーンを通路の形状と同等にし、１つ以上のセンサ及びハイブリッドプローブの先端周辺で拡張させることができる。

[0085] ＥＭセンサ及び超音波振動子は、本明細書の他の箇所で説明したものと同じであり得る。例えば、カテーテル５０５の先端に位置するＥＭセンサ、及びバルーンによってカバーされるＥＭセンサは、６ＤＯＦのＥＭセンサであり得る。

[0086] 図６は、バルーン先端を伴うハイブリッドプローブ６０３の例を示す。例えばハイブリッドプローブ６０３は、ＥＭセンサからの３Ｄ位置特定情報と共に、病変部位の超音波ビューを提供し得る。バルーン６０１は、ＥＭセンサ及び超音波振動子６０５をカバーし得る。収縮したバルーンを伴うハイブリッドプローブ６０７が示されている。場合によっては、ＥＭセンサ情報は、超音波画像を用いて登録及び相関可能である。ハイブリッドプローブはカテーテルに取り外し可能に結合され得る。ハイブリッドプローブは、カテーテルの縦軸に沿って挿入及び格納可能であり、様々な超音波ビュー及びＥＭデータポイントをキャプチャするために回転可能であるなど、カテーテルに関して移動可能であり得る。病変部位が識別され、病変の３Ｄロケーションが特定されると、医師は、生検ツールの軌道を病変の場所と位置合わせするために、気管支鏡の位置を操作し得る。生検ツールの位置又は軌道は、少なくとも部分的に、カテーテルの遠位先端に位置するＥＭセンサによって提供される場所データ、及び、カテーテル及び／又は機器の既知のモデルに基づいて、特定され得る。

[0087] カテーテル、気管支鏡、及び／又は、ハイブリッドプローブは、ロボット制御可能である。例えばカテーテルは、ロボット気管支鏡システムのロボット制御の下で、目標部位に向けて前進し得る。カテーテルは、手動様式、自律様式、又は半自律様式で、目標部位に向けて誘導又は前進され得る。別の例において、ハイブリッドプローブの動きが自動的に制御され得るため、超音波画像を撮像するための挿入、格納、回転運動が自動的に制御され得ることになる。代替として、気管支鏡及び／又はハイブリッドプローブは、ハンドヘルドデバイスを介して制御可能である。

ユーザインターフェース
[0088] いくつかの実施形態において、マルチモーダル感知システムによって提供される目標部位（例えば、病変を含む）のリアルタイム画像化は、ユーザインターフェース上に表示され得る。図７は、リアルタイムで正確な病変の場所の追跡のためのＥＢＵＳビュー、ダイレクトビデオ／カメラビュー、及び、術前画像（例えば、術前ＣＴ画像）に基づく仮想気道モデルを表示する、ユーザインターフェースの一例を示す。

[0089] 場合によっては、リアルタイムの病変の場所は、超音波ビューから識別され得る。病変の場所は、ＥＭセンサデータを使用して気管支鏡システムの座標フレームを用いて登録され得る。いくつかの実施形態において、病変の場所は、信号処理ユニットの支援により線形ＥＢＵＳプローブによってキャプチャされる画像データにおいて区分化され得る。場合によっては、信号処理ユニットの１つ以上のプロセッサは、リアルタイムの超音波画像／ビデオ上に、治療場所（例えば、病変）を重ね合わせるように構成され得る。場合によっては、区分化された病変画像、及び、病変に到達するための細長い部材のナビゲーションに最適な経路の両方が、リアルタイムの超音波画像上に重ね合わされ得る。これによって手術者又はユーザは、病変の正確な場所並びに計画された気管支鏡運動の経路を視覚化することができる。

[0090] いくつかの実施形態において、気管支鏡システムは、術前画像（例えば、術前ＣＴ画像）に基づいて仮想気道モデルを構築するように構成される、ナビゲーション及び位置特定サブシステムを含み得る。ナビゲーション及び位置特定サブシステムは、３Ｄレンダリング気道モデルにおいて、病変の場所に基づいて、おおよそ区分化された病変の場所を識別するように構成され得、ナビゲーション及び位置特定サブシステムは、手術手順（例えば、生検）を実行するために、病変に向かう推奨される接近角度で、主気管支から病変への最適な経路を生成し得る。例えば処理ユニットは、治療場所又は病変の場所などの増補情報を含む、増補層を生成するように構成され得る。場合によっては、増補層は、この目標部位への経路を示すグラフィカルマーカも備え得る。増補層は、１つ以上のグラフィカル要素（例えば、ボックス、矢印など）を含むほぼ透明の画像層であり得る。増補層は、透視（トモシンセシス）画像化システムによってキャプチャされ、及び／又は、ディスプレイデバイス上に表示される、光学画像又はビデオストリームの光学ビュー上に重畳され得る。増補層の透明度により、グラフィカル要素の重ね合わせを用いてユーザが光学画像を見ることができるようになる。場合によっては、区分化された病変画像と、病変に到達するための細長部材のナビゲーションに最適な経路との両方が、仮想気道モデル又は術前画像上に重ね合わされ得る。これにより、手術者又はユーザが、病変のおおよその場所、並びに、気管支鏡の動きの計画された経路を、可視化できるようにし得る。場合によっては、本明細書で説明するシステムの動作に先立って提供される、区分及び再構築された画像（例えば、他の箇所で説明されるＣＴ画像）は、リアルタイム画像上に重ね合わされ得る。

[0091] 気管支鏡を目標部位へ駆動する前の登録ステップにおいて、システムは、気道のレンダリングされた仮想ビューを患者の気道と位置合わせし得る。画像登録は、単一の登録ステップ、又は、単一の登録ステップと登録情報へのリアルタイム感覚更新との組み合わせからなり得る。登録されると、すべての気道は術前レンダリングされた気道と位置合わせされ得る。目標部位に向かうロボット気管支鏡の駆動の間、気道内部の気管支鏡の場所は追跡及び表示され得る。場合によっては、気道に関した気管支鏡の場所は、位置決めセンサを使用して追跡され得る。センサ融合技法を使用する位置決めセンサの代わりに、又はこれに関連して、他のタイプのセンサ（例えば、カメラ）も使用可能である。電磁（ＥＭ）センサなどの位置決めセンサは、カテーテルの遠位先端に組み込まれ得、ＥＭ場生成器は、手順の間、患者の胴体の隣に位置決めされ得る。ＥＭ場生成器は、３Ｄ空間内のＥＭセンサ位置を特定し得るか、あるいは、５Ｄ又は６Ｄ空間内のＥＭセンサの位置及び配向を特定し得る。これにより、気管支鏡を目標部位に向けて駆動するときに、手術者に視覚ガイドを提供し得る。

[0092] 動作の間、病変の場所は、超音波ビューに基づいてリアルタイムで更新及び追跡され得る。場合によっては、病変の場所が超音波ビュー上にマーキングされ得、気管支鏡の遠位先端は、機器の軌道を病変の場所と位置合わせするために、連接、回転、又は移動され得る。

[0093] いくつかの実施形態において、プロセッサは、図４及び図５に示される、１つ以上の可能なジオメトリ／構成を計算するために、病変の１つ以上のリアルタイムな場所、気管支鏡、及び機器を使用し得る。例えばシステムは、機器が直接超音波画像化の下で病変にアクセスできるように、所望の構成（例えば、図５における軌道、機器の角度、ＥＢＵＳビューの場所）を確立するために、ハイブリッドプローブの適切な動きを計算し得る。更にいくつかの実施形態において、システムは、最適なジオメトリ／構成を確立するために、ハイブリッドプローブ、気管支鏡、及び機器を、部分的又は全体的に制御し得る。例えば、システムがこれら要素のすべての場所を知り、追跡可能になると、機器、ハイブリッドプローブ、及び気管支鏡を、病変部位に関連して所望の構成内に移動させるために、ロボットシステムによって実行されるべき計画を生成し得る。場合によっては、機器、ハイブリッドプローブ、及び気管支鏡のうちの１つ以上を操作するために、ガイダンスがユーザに表示され得る。例えばユーザには、所望の構成に達するために、「気管支鏡をここで停止」、「ハイブリッドプローブをこの場所まで移動」、「直ちに機器を挿入」などのガイダンスが提供され得る。場合によっては、構成には半自律様式で到達し得る。例えばユーザは、ロボットシステムが、ハイブリッドプローブ、機器、及び／又は、気管支鏡の運動を自動的に制御する間に、運動を活動化／トリガするか、又は運動を停止することが許可され得る。（例えばユーザは、活動化トリガを保持し得、トリガが保持されているとき、ロボットシステムはハイブリッドプローブ、機器、及び／又は、気管支鏡を移動させる）。場合によっては、ロボットシステムは、患者の呼吸運動（例えば、呼吸運動補正）を自動的に追跡することによって、所望のジオメトリ／構成を安定化し得る。

[0094] 図７は、リアルタイムの超音波画像７０５、ＥＭ追跡カテーテル先端の場所７０１を伴う仮想気道モデル７０９、及び直接カメラビュー７１１を可視化するための、ユーザインターフェースの一例を示す。場合によっては、仮想気道７０９には、最適経路７０３、カテーテルの先端の場所７０１、及び、孤立性肺結節（ＣＴスキャンによって明らかにされる）が重ね合わされる。この例において、カテーテルの先端の場所は、仮想気道モデル７０９に関してリアルタイムで表示され、それによって、視覚ガイダンスを提供する。図７の例に示されるように、ロボット気管支鏡の駆動の間、最適経路７０３が表示され、仮想気道モデル上に重ね合わされ得る。仮想気道モデルは、リアルタイム透視画像／ビデオ（及び、画像化システムの場所データ）に基づいて構築され得る。ユーザには、気管支鏡によってキャプチャされるカメラビュー又は画像／ビデオ７１１、及び、正確な病変の場所をリアルタイムで示す超音波ビュー７０５も、提示され得る。

[0095] 本明細書において、本発明の好ましい実施形態を図示及び説明してきたが、当業者であれば、こうした実施形態が単なる例として提供されることが明白となろう。次に当業者であれば、本発明を逸脱することなく、多数の変形、変更、及び置換を想起するであろう。本明細書で説明する本発明の実施形態の様々な代替が、本発明の実践において採用され得ることを理解されたい。下記の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義し、それらによって、これら請求項及びそれらの等価物の範囲内の方法及び構造がカバーされることが意図される。

Claims (20)

1. 近位端及び遠位端を含む連接型細長部材であって、第１の位置センサが前記連接型細長部材の前記遠位端に位置される、連接型細長部材と、
   前記連接型細長部材に取外し可能に結合されるマルチモーダル感知プローブであって、前記マルチモーダル感知プローブは、前記マルチモーダル感知プローブの遠位部分に位置される超音波振動子及びカメラを備える、マルチモーダル感知プローブと、
   を備える、ハイブリッドビジョンデバイス。
2. 前記マルチモーダル感知プローブは、前記連接型細長部材の第１のルーメンを介して挿入される、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
3. 前記マルチモーダル感知プローブは、前記連接型細長部材に対して回転可能及び延在可能である、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
4. 前記マルチモーダル感知プローブは、前記連接型細長部材に対して連接可能である、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
5. 前記マルチモーダル感知プローブは、前記マルチモーダル感知プローブの前記遠位部分の場所を追跡するために、前記マルチモーダル感知プローブの前記遠位部分に位置された第２の位置センサを更に備える、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
6. 前記第２の位置センサ、前記カメラ及び照明デバイスが、前記マルチモーダル感知プローブの前記遠位部分に組み込まれる、請求項５に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
7. 前記第２の位置センサ、前記カメラ及び前記照明デバイスが、コンパクトな構成で配置される、請求項６に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
8. 前記連接型細長部材及び前記マルチモーダル感知プローブは、前記第１の位置センサ及び前記第２の位置センサによってキャプチャされる前記センサデータに少なくとも部分的に基づいて、ロボット制御される、請求項５に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
9. 前記超音波振動子は、線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）振動子のアレイである、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
10. 前記カメラは、リアルタイムの前方ビューを提供し、
    前記超音波振動子は、リアルタイムの側方ビューを提供する、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
11. 前記連接型細長部材は、機器を受け取るための第２のルーメンを備える、請求項１０に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
12. 前記機器の動きは、前記リアルタイムの側方ビューによってキャプチャされる、請求項１１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
13. 前記連接型細長部材は、前記連接型細長部材の前記遠位端に位置する画像化デバイスを更に備える、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
14. 前記マルチモーダル感知プローブは、膨張可能な先端を備える、請求項１に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
15. 遠位先端部分及び曲げセクションを備える連接型細長部材と、
    超音波画像を提供するために前記遠位先端部分に位置する超音波振動子と、
    機器を受け取るように構成されたチャネルであって、前記ルーメンは、前記超音波画像と交差する軌道に沿って前記機器が前記ポート外へと延在できるようにする、前記曲げセクションに位置するポートを有する、チャネルと、
    を備える、ハイブリッドビジョンデバイス。
16. 前記連接型細長部材は、前記遠位先端部分に位置する位置センサを備える、請求項１５に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
17. 前記位置センサは、前記遠位先端部分の場所を追跡するために、前記遠位先端部分に組み込まれる、請求項１６に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
18. 前記連接型細長部材は、前記遠位先端部分に組み込まれるカメラを備える、請求項１５に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
19. 前記カメラは、リアルタイムの前方ビューを提供する、請求項１８に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
20. 前記超音波振動子は、線形気管支内超音波（ＥＢＵＳ）振動子のアレイである、請求項１５に記載のハイブリッドビジョンデバイス。
    

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