JP6599459B2 - 処置プローブを追跡および撮像するためのシステム - Google Patents

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国特許出願第１４／９３０，９００号（２０１５年１１月３日出願）および米国仮特許出願第６２／０７６，１３２号（２０１４年１１月６日出願）の利益およびそれらに対する優先権を主張し、上記出願の全体は、参照により本明細書に引用される。

（技術分野）
本開示は、追跡および処置のためのシステムおよびデバイスに関する。より具体的には、本開示は、処置手技の実施中にセンサの場所を追跡し、処置プローブを撮像するためのシステムに関する。

患者を処置するとき、臨床医は、多くの場合、Ｘ線データ、コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）走査データ、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）データ、または臨床医が患者の内部解剖学的構造を視認することを可能にする他の撮像データを含む、患者データに依拠する。臨床医は、着目標的を識別するために、および外科手術手技のための着目標的にアクセスするための方策を開発するために、患者データを利用する。

診断ツールとしてのＣＴ画像の使用は、ルーチンになっており、ＣＴ結果は、多くの場合、病変、腫瘍、または他の類似する着目標的のサイズおよび場所に関して臨床医に利用可能な一次資料である。この情報は、生検または切除手技等の手技を計画するために臨床医によって使用されるが、典型的には、手技を開始することに先立って、臨床医の能力の限りにおいて記憶されなければならない、「オフライン」情報として利用可能であるにすぎない。臨床医は、ナビゲーションおよび処置手技のための標的を識別または特定しようとするとき、各方向からスライス毎にＣＴ画像データを精査する。しかしながら、これらの方法は、臨床医が、効果的に、患者の身体を通して、その内側の処置プローブを追跡し、外科手術手技を実施することを可能にしない。

追跡および処置手技のためのシステムおよび方法が、提供される。

本開示のある実施形態によると、システムが、処置プローブと、処置プローブの場所を追跡するように構成されている第１の追跡センサと、超音波イメージャと、超音波イメージャの場所を追跡するように構成されている第２の追跡センサと、追跡システムとを含む。超音波イメージャは、リアルタイムの超音波画像を生成する。追跡システムは、第１および第２の追跡センサから場所情報を受信し、処置プローブの場所および超音波イメージャの場所を追跡し、１つ以上の事前記憶された画像内にリアルタイムの超音波画像および処置プローブの表現を表示する。

ある側面では、システムは、処置プローブが進むにつれて、表示されるリアルタイムの超音波画像および処置プローブの表現を反復的に更新する。

別の側面では、第１および第２の追跡センサは、ＥＭセンサである。第１および第２の追跡センサは、ＥＭ場の強度を感知する。

なお別の側面では、超音波イメージャはさらに、その上に第２の追跡センサを受け取り、超音波イメージャと機械的に係合するように構成されている、センサマウントを含む。センサマウントは、超音波イメージャの遠位部分に係合する。ある側面では、センサマウントは、クリップ式である。センサマウントは、無菌スリーブを超音波トランスデューサにしっかり留めるように構成されるゴムバンドを伴う無菌スリーブである。

別の側面では、センサマウントは、超音波イメージャを把持および係止するためのフィンガを含むハイポチューブクリップである。ハイポチューブクリップは、超音波イメージャの遠位先端を覆うための遠位キャップを含む。なお別の側面では、センサマウントは、超音波イメージャを円周方向に係止する対称ハイポチューブクリップである。

なおさらに別の側面では、システムはさらに、超音波イメージャを保持するように構成されるカニューレを含む。カニューレは、超音波イメージャを係止するためのＪｏｈｎ Ｇｕｅｓｔ製コレットを含む。ある側面では、カニューレは、超音波イメージャの縦方向軸の周りにＯリングタイプロックを回転させることによって超音波イメージャを係止するＯリングタイプロックを含む。

本開示の上記の側面および実施形態のいずれかが、本開示の範囲から逸脱することなく、組み合わせられ得る。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
システムであって、
処置プローブと、
前記処置プローブの場所を追跡するように構成されている第１の追跡センサと、
リアルタイムの超音波画像を生成するように構成されている超音波イメージャと、
前記超音波イメージャの場所を追跡するように構成されている第２の追跡センサと、
追跡システムと
を備え、前記追跡システムは、
前記第１および第２の追跡センサから場所情報を受信することと、前記処置プローブの場所および前記超音波イメージャの場所を追跡することと、１つ以上の事前記憶された画像内に前記リアルタイムの超音波画像および前記処置プローブの表現を表示することとを行うように構成されている、システム。
（項目２）
前記システムは、前記処置プローブが進むにつれて、前記表示されるリアルタイムの超音波画像および処置プローブの表現を反復的に更新するようにさらに構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記第１および第２の追跡センサは、電磁センサである、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記第１および第２の追跡センサは、ＥＭ場の強度を感知する、項目３に記載のシステム。
（項目５）
少なくとも１つの標的に対する前記処置プローブの場所が、患者体内の前記処置プローブの場所と前記超音波イメージャの場所との間の空間的関係に基づいて、前記リアルタイムの超音波画像内に表示される、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記超音波イメージャは、センサマウントをさらに含み、前記センサマウントは、その上に前記第２の追跡センサを受け取り、前記超音波イメージャと機械的に係合するように構成されている、項目１に記載のシステム。
（項目７）
前記センサマウントは、前記超音波イメージャの遠位部分に係合する、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記センサマウントは、クリップ式である、項目７に記載のシステム。
（項目９）
前記センサマウントは、ゴムバンドを伴う無菌スリーブであり、前記ゴムバンドは、前記無菌スリーブを前記超音波イメージャにしっかり留めるように構成されている、項目６に記載のシステム。
（項目１０）
前記センサマウントは、ハイポチューブクリップである、項目６に記載のシステム。
（項目１１）
前記ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャを把持および係止するためのフィンガを含む、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
前記ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャの遠位先端を覆うための遠位キャップを含む、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記センサマウントは、対称ハイポチューブクリップである、項目６に記載のシステム。
（項目１４）
前記対称ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャを円周方向に係止する、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記超音波イメージャを保持するように構成されている第２のカニューレをさらに備えている、項目６に記載のシステム。
（項目１６）
前記第２のカニューレは、前記超音波イメージャを係止するためのＪｏｈｎ Ｇｕｅｓｔ製コレットを含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
前記第２のカニューレは、前記超音波イメージャの縦方向軸の周りにＯリングタイプロックを回転させることによって前記超音波イメージャを係止する、前記Ｏリングタイプロックを含む、項目１５に記載のシステム。

本開示されるシステムならびに方法の目的および特徴は、付随の図面を参照して、その種々の実施形態の説明が読み取られるとき、当業者に明白となるであろう。
図１は、本開示の例証的実施形態による、追跡および処置システムの概略図である。 図２は、本開示の実施形態による、図１の追跡および処置システム１０の一部を形成するコンピューティングデバイスの概略図である。 図３Ａおよび３Ｂは、本開示の実施形態による、図１の処置プローブ１３０を例証するグラフィック表現である。 図４Ａ−４Ｇは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための種々のセンサマウントを例証するグラフィック表現である。 図４Ａ−４Ｇは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための種々のセンサマウントを例証するグラフィック表現である。 図４Ａ−４Ｇは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための種々のセンサマウントを例証するグラフィック表現である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための係止機構を例証するグラフィック表現である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための係止機構を例証するグラフィック表現である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の実施形態による、図１の超音波イメージャ１４０のための係止機構を例証するグラフィック表現である。 図６は、本開示の実施形態による、図１のディスプレイ１１０上に表示される画像のグラフィック表現である。

本開示は、処置プローブを追跡し、患者内の処置プローブおよび着目領域を両方とも撮像するためのシステムを提供する。外科手術処置を実施する間、処置プローブが患者体内でどこに位置するか、および処置のための標的に対する場所を正確に把握することが重要である。加えて、処置プローブが組織を横断するとき、または標的に進入するとき、その実際の画像を視認することが有益である。この点で、本開示は、処置プローブが患者内の場所に進められるとき、処置プローブ、標的、および周辺組織のリアルタイムの画像と組み合わせて、処置プローブと撮像デバイスとの間の空間的関係が識別および提示されることができる場所追跡特徴を説明する。

処置計画が、外科手術手技の実施中にガイドとして使用され得、システムは、患者内の処置プローブの位置を追跡し、標的および事前計画された標的に向かう経路に関連して処置プローブの位置のリアルタイムの指示を臨床医に与えるように構成される。システムはまた、実施された外科手術処置手技の成果を評価するために、術前ＣＴ画像データと術後ＣＴ画像データとを比較および対比する能力も臨床医に提示する。

本開示は、具体的な例証的実施形態の観点から説明されるが、種々の修正、再配列、および置き換えが、本開示の精神から逸脱することなく成され得ることが、当業者に容易に明白であろう。本開示の範囲は、本明細書に添付される請求項によって定義される。

マイクロ波切除手技等の本開示による手技は、概して、２つの段階に分割される：（１）計画段階、および（２）処置段階。マイクロ波切除処置等の手技の計画段階は、「ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ ＰＬＡＮＮＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」と題され、Ｂｈａｒａｄｗａｊ、他によって２０１４年８月１１日に出願された、係属中の仮特許出願第６２／０３５，８５１号（その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）により完全に説明されている。代替計画または追加の計画段階ならびに処置段階が、以下により完全に説明される。

本開示による追跡および処置システムは、計画段階および治療段階を両方とも実施するように構成される一体型システムであり得るか、または、システムは、種々の段階のための別個のデバイスおよびソフトウェアプログラムを含み得る。後者の例は、１つ以上の専門のソフトウェアプログラムを伴う第１のコンピューティングデバイスが、計画段階中に使用され、１つ以上の専門のソフトウェアプログラムを伴う第２のコンピューティングデバイスが、第１のコンピューティングデバイスから処置段階中に使用されるべきデータをインポートし得るシステムであり得る。

ここで図１を参照すると、本開示は、概して、ＥＭ追跡システム１００と、電気外科手術発生器１０１と、ワークステーション１０２と、ディスプレイ１１０と、手術台１２０と、処置プローブ１３０と、超音波イメージャ１４０と、超音波ワークステーション１５０とを含む処置システム１０を対象とする。ＥＭ追跡システム１００は、例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、または他の類似するデバイスであり得る。ワークステーション１０２はまた、図１に明示的に示されない冷却ポンプまたは他の周辺デバイスを制御するために使用され得る。ＥＭ追跡システム１００は、ＥＭ場発生器１２１と、１つ以上の追跡センサ１３７および１４１（例えば、ＥＭセンサ、但し、その他も使用され得る）と、ディスプレイ１１０と相互作用し得、ディスプレイ１１０において、以下により詳細に説明されるであろうように、ユーザインターフェースが１つ以上の撮像モダリティと組み合わせてＥＭ場内の追跡センサ１３７の場所を提示する。ワークステーション１０２は、ＥＭセンサ１３７および１４１から受信された信号を変換し、ＥＭ場内のＥＭセンサの場所を追跡するために必要な計算を実施するソフトウェアを含む。追跡情報に加えて、ディスプレイ１１０は、手技の実施に関連する命令、画像、およびメッセージを含むソフトウェア処理の結果をユーザに提示する。ＥＭ場発生器１２１は、手術台１２０上に据えられるか、またはそれに組み込まれ得、患者の下に位置し、したがって、標的へのナビゲーションが所望される患者の一部の周囲にＥＭ場を生成する。典型的には、これは、身体の全ての主要器官へのナビゲーションおよびその処置を可能にする、患者の胴となるであろう。しかしながら、同一のシステムは、患者の他の場所を処置するためにも使用され得る。そのようなＥＭ場発生器１２１の例は、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｃによって販売される、ＡＵＲＯＲＡ^ＴＭシステムである。

電気外科手術発生器１０１は、電気外科手術エネルギー（例えば、ＲＦまたはマイクロ波）を生成し、生成されたエネルギーを処置プローブ１３０に提供する。処置プローブ１３０は、外科手術器具、例えば、組織を切除および処置するために使用されるマイクロ波切除アンテナである。電気外科手術ペンシル、血管シーラ、ステープラ、切離デバイス、およびその他等の種々の他の外科手術器具または外科手術ツールもまた、ＥＭセンサ１３７の有無にかかわらず、ＥＭ追跡システム１００とともに使用され得る。一実施形態では、以下に詳細に説明されるであろう追跡センサ１３７が、処置プローブ１３０上に位置し、ＥＭ場内の処置プローブ１３０の場所の追跡を可能にする。本開示は、外科手術環境におけるシステム１０の使用を説明するが、システム１０の構成要素の一部または全てが、代替状況、例えば、手技の処置後精査または患者の経過評価中等の処置審査会もしくは他の診療室状況において使用され得ることも想定される。

ＥＭ追跡システム１００に加えて、システム１０は、超音波撮像を使用する患者、標的、および処置プローブ１３０可視化のための能力を含む。超音波ワンド等の超音波イメージャ１４０は、手技中に患者の身体を撮像し、患者の体内の処置プローブ１３０等の外科手術器具の場所を可視化するために使用され得る。超音波イメージャ１４０は、超音波ワンド内に組み込まれるか、またはそれに取り付けられるＥＭ追跡センサ１４１、例えば、クリップ式センサもしくはステッカセンサも有し得る。以下にさらに説明されるように、超音波イメージャ１４０は、処置プローブ１３０が超音波画像平面に対してある角度にあるように処置プローブ１３０に関連して位置付けられ、それによって、臨床医が、超音波画像平面との、および撮像されている物体との処置プローブ１３０の空間的関係を可視化することを可能にし得る。さらに、ＥＭ追跡システム１００はまた、その上に配置されるＥＭセンサ１４１を使用して、超音波イメージャ１４０の場所も追跡し得る。

超音波イメージャ１４０は、超音波エネルギーを放出し、反射された超音波エネルギーを受信する、超音波トランスデューサ（図４Ａにおける１４０ａ）を含む。超音波イメージャ１４０は、次いで、反射された超音波を超音波ワークステーション１５０に伝送し、それは、反射された超音波を処理し、超音波画像を生成する。

処置プローブ１３０は、組織を加熱し、癌細胞を変性または死滅させるために、電磁放射もしくはマイクロ波エネルギーを使用することによって、病変もしくは腫瘍（以降では、「標的」と称される）を切除するために使用される切除プローブであり得る。そのような切除プローブを含むシステムの構造および使用は、「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題され、Ｄｉｃｋｈａｎｓによって２０１４年８月２６日に出願された、係属中の仮特許出願第６２／０４１，７７３号、「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＣＡＴＨＥＴＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題され、Ｌａｔｋｏｗ、他によって２０１３年３月１５日に出願された、係属中の特許出願第１３／８３６，２０３号、および「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ−ＤＥＬＩＶＥＲＹ ＤＥＶＩＣＥ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ」と題され、Ｂｒａｎｎａｎ、他によって２０１３年３月１５日に出願された、係属中の特許出願第１３／８３４，５８１号により完全に説明されており、その全内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。

上で説明されるように、患者の体内の処置プローブ１３０の場所は、ＥＭ追跡システム１０１および処置プローブ１３０上に位置するＥＭセンサ１３７を使用して、外科手術手技中に追跡され得る。プリントセンサ等の種々のタイプのセンサが、使用され得、その構造および使用は、「ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＷＩＴＨ ＳＥＮＳＯＲ ＦＯＲ ＵＳＥ ＩＮ Ａ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ」と題され、２０１４年１２月２２日に出願された、係属中の仮特許出願第６２／０９５，５６３号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）により完全に説明されている。手技を開始することに先立って、臨床医は、追跡システムの正確度を検証することが可能である。

ワークステーション１０２は、超音波ワークステーション１５０からの超音波画像とＥＭ追跡システム１００からのＥＭデータとを組み合わせ得る。ＥＭデータは、ＥＭ場内の超音波イメージャ１４０の場所と処置プローブ１３０の場所との間の空間的関係を含み得る。空間的関係に基づいて、ワークステーション１０２は、処置プローブ１３０を図解する事前記憶された画像に対して処置プローブ１３０の場所を描写する画像をディスプレイ１１０上に生成する。加えて、ワークステーション１０２は、超音波画像に関連して処置プローブの場所の表現を生成し、それによって、処置プローブ１３０は、超音波画像に対して描写され、超音波画像内の標的への任意の事前計画された経路もまた表示され、臨床医が、経路を辿り、標的に達することを可能にする。

ここで図２に目を向けると、ＥＭ追跡システム１００、ワークステーション１０２、または超音波ワークステーション１５０であり得るコンピューティングデバイスのシステム図が、示される。コンピューティングデバイス２００は、メモリ２０２、プロセッサ２０４、ディスプレイ２０６、ネットワークインターフェース２０８、入力デバイス２１０、および／または出力モジュール２１２を含み得る。

メモリ２０２は、プロセッサ２０４によって実行可能であり、コンピューティングデバイス２００の動作を制御するデータおよび／またはソフトウェアを記憶するための任意の非一過性コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。ある実施形態では、メモリ２０２は、フラッシュメモリチップ等の１つ以上のソリッドステート記憶デバイスを含み得る。１つ以上のソリッドステート記憶デバイスの代替として、またはそれらに加えて、メモリ２０２は、大容量記憶コントローラ（図示せず）および通信バス（図示せず）を通してプロセッサ２０４に接続される１つ以上の大容量記憶デバイスを含み得る。本明細書に含まれるコンピュータ読み取り可能な媒体の説明は、ソリッドステート記憶装置を指すが、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、プロセッサ２０４によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得ることが、当業者によって理解されるはずである。つまり、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータ等の情報の記憶のための任意の方法もしくは技術において実装される非一過性、揮発性および不揮発性、取り外し可能および非取り外し可能媒体を含む。例えば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ、もしくは他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望される情報を記憶するために使用され得、コンピューティングデバイス２００によってアクセスされ得る任意の他の媒体を含む。

メモリ２０２は、アプリケーション２１６および／またはＣＴデータ２１４を記憶し得る。アプリケーション２１６は、プロセッサ２０４によって実行されると、ディスプレイ２０６にユーザインターフェース２１６を提示させ得る。

プロセッサ２０４は、汎用プロセッサ、具体的グラフィックス処理タスクを実施する一方、他のタスクを実施するために汎用プロセッサを活用するように構成される専門グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、および／または任意の数もしくは組み合わせのそのようなプロセッサであり得る。

ディスプレイ２０６は、タッチ感応式および／または音声起動式であり、ディスプレイ２０６が入力デバイスと出力デバイスの両方としての役割を果たすことを可能にし得る。代替として、キーボード（図示せず）、マウス（図示せず）、または他のデータ入力デバイスが、採用され得る。

ネットワークインターフェース２０８は、有線ネットワークおよび／もしくは無線ネットワークから成るローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線モバイルネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、ならびに／またはインターネット等のネットワークに接続するように構成され得る。例えば、コンピューティングデバイス２００は、外科手術切除計画中に使用するために、サーバ、例えば、病院サーバ、インターネットサーバ、または他の類似するサーバから、患者のコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）画像データを受信し得る。患者のＣＴ画像データはまた、取り外し可能メモリ２０２を介してコンピューティングデバイス２００に提供され得る。コンピューティングデバイス２００は、ネットワークインターフェース２０８を介して、そのソフトウェア、例えば、アプリケーション２１６に対する更新を受信し得る。コンピューティングデバイス２００はまた、ソフトウェア更新が利用可能であることの通知をディスプレイ２０６上に表示し得る。

入力デバイス２１０は、例えば、マウス、キーボード、フットペダル、タッチ画面、および／または音声インターフェース等、それを用いてユーザがコンピューティングデバイス２００と相互作用し得る任意のデバイスであり得る。

出力モジュール２１２は、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、または当業者に公知の任意の他の類似する接続ポート等、任意の接続ポートもしくはバスを含み得る。

アプリケーション２１６は、メモリ２０２内に記憶され、コンピューティングデバイス２００のプロセッサ２０４によって実行される、１つ以上のソフトウェアプログラムであり得る。計画段階中、アプリケーション２１６は、標的を識別すること、標的をサイズ決定すること、処置区域をサイズ決定すること、および／または手技段階中の後の使用のために標的へのアクセスルートを決定することを行うための一連のステップを通して、臨床医をガイドする。いくつかの実施形態では、アプリケーション２１６は、手術室または外科手術手技が実施される他の設備におけるコンピューティングデバイス上にロードされ、処置プローブ１３０が計画に関連してどこに位置しているかを示すために、手技において使用される処置プローブ１３０からのどんなフィードバックもなしで外科手術手技を実施する臨床医をガイドするための計画またはマップとして使用される。

アプリケーション２１６は、コンピューティングデバイス２００上に直接インストールされ得るか、または別のコンピュータ、例えば、中央サーバ上にインストールされ、ネットワークインターフェース２０８を介してコンピューティングデバイス２００上で開かれ得る。アプリケーション２１６は、ウェブベースのアプリケーションまたは当業者に公知の任意の他のフォーマットとして、コンピューティングデバイス２００上でネイティブに起動し得る。いくつかの実施形態では、アプリケーション２１６は、本開示に説明される特徴および機能の全てを有する単一ソフトウェアプログラムであろう。他の実施形態では、アプリケーション２１６は、これらの特徴および機能の種々の部分を提供する、２つ以上の異なるソフトウェアプログラムであり得る。例えば、アプリケーション２１６は、計画段階中に使用するための１つのソフトウェアプログラムと、処置段階中に使用するための第２のソフトウェアプログラムとを含み得る。そのような事例では、アプリケーション２１６の部分を形成する種々のソフトウェアプログラムは、互いに通信すること、および／または、ナビゲーションおよび処置および／もしくは患者に関連する種々の設定とパラメータとをインポートおよびエクスポートし、情報を共有することを可能にされ得る。例えば、計画段階中に１つのソフトウェアプログラムによって生成された処置計画およびその構成要素のいずれかが、記憶され、手技段階中に第２のソフトウェアプログラムによって使用されるためにエクスポートされ得る。

アプリケーション２１６は、ユーザインターフェース２１８と通信し、ユーザインターフェース２１８は、例えば、ディスプレイ２０６上で、視覚的双方向特徴を臨床医に提示するためのユーザインターフェース、および、例えば、ユーザ入力デバイスを介して、臨床医入力を受信するためのユーザインターフェースを生成する。例えば、ユーザインターフェース２１８は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を生成し、臨床医による視認のためにＧＵＩをディスプレイ２０２に出力し得る。

コンピューティングデバイス２００は、ディスプレイ１１０にリンクされ得、したがって、コンピューティングデバイス２００が、ディスプレイ２０６上の出力とともに、ディスプレイ１１０上の出力を制御することを可能にし得る。コンピューティングデバイス２００は、ディスプレイ２０６上に表示される出力と同一であるか、または類似する出力を表示するようにディスプレイ１１０を制御し得る。例えば、ディスプレイ２０６上の出力は、ディスプレイ１１０上に反映され得る。代替として、コンピューティングデバイス２００は、ディスプレイ２０６上に表示されるものとは異なる出力を表示するようにディスプレイ１１０を制御し得る。例えば、ディスプレイ１１０は、外科手術手技中にガイダンス画像および情報を表示するように制御され得る一方、ディスプレイ２０６は、図１に示されるような電気外科手術発生器１０１の構成またはステータス情報等の他の出力を表示するように制御される。

本明細書で使用される場合、用語「臨床医」は、本明細書に説明される実施形態の使用を伴う医療手技を実施すること、監視すること、および／または管理することに関与する、任意の医療専門家（すなわち、医師、外科医、看護師等）もしくはシステム１０の他のユーザを指す。

電気的および機械的の両方の潜在的干渉に起因して、ＥＭ追跡センサ１３７を処置プローブ１３０の遠位先端上に配置することが必ずしも望ましいわけでも、可能であるわけでもない。したがって、例えば、マイクロ波切除プローブの場合では、ＥＭ追跡センサ１３７をマイクロ波切除プローブの遠位端のある程度近位の距離に配置することが必要である。しかしながら、処置は、マイクロ波切除プローブの遠位端およびその近傍において起こるので、空間内のその場所、より具体的には、患者内のその場所を把握することが重要である。ＥＭ追跡センサ１３７とシャフト１３３の先端との間の空間的関係が把握されると、シャフト１３３の先端の場所は、空間的関係に基づいて識別されることができる。図３Ａおよび３Ｂは、既存の処置プローブ１３０を改変する必要性なく、この問題に対処するための１つの解決策を提供する。

図３Ａは、ハブ１３１を描写し、ハブ１３１は、ＥＭ追跡センサ１３７を固定するために、既存の処置プローブ１３０（Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ ＰＬＣによって現在販売されているＥｍｐｒｉｎｔＴＭ切除プローブ等）の周囲に置かれ得る。システム１０のＥＭ場内でのそのようなデバイスの使用を可能にする。ハブ１３１は、カニューレ１３２と、第１および第２の係止部材１３４および１３５とを含む。図３Ａに示されるように、処置プローブ１３０のシャフト１３３の一部は、ハブ１３１の遠位端を越えて延び、処置プローブ１３０の効果的な使用を可能にする。処置プローブ１３０は、カニューレ１３２と、ハブ１３１に対する処置プローブ１３０の軸方向移動を防止する第１の係止部材１３４と、ハブ１３１に対する処置プローブ１３０の回転移動を防止する第２の係止部材１３５とによってハブ１３１に固定される。第１および第２の係止部材１３４および１３５は、クリップタイプロックまたはハブ１３１に対する処置プローブ１３０の移動を係止するために好適な任意の係止デバイスであり得る。

ここで図３Ｂに目を向けると、ハブ１３１のカニューレ１３２の拡大図が、それから延びる処置プローブ１３０のシャフト１３３とともに示される。図３Ｂに描写されるように、カニューレ１３２は、３つの部分、すなわち、近位部分１３２ａと、中間部分１３２ｂと、遠位部分１３２ｃとを有する。一実施形態では、近位部分１３２ａおよび遠位部分１３２ｃは、剛体であり、中間部分１３２ｂは、可撓性である。可撓性中間部分１３２ｂは、ハブ１３１が処置プローブ１３０のシャフト１３３上にかけ得る任意の応力を排除することに役立つ。例として、ハブ１３１は、処置プローブのシャフト１３３よりも可撓でない材料から作製され得、したがって、ハブ１３１内に配置されると、処置プローブ１３０の通常動作は、図３Ｂに１３６として識別される場所においてシャフト１３３に応力を誘起し得る。可撓性中間部分１３２ｂを追加することによって、これらの応力は、低減させられ、処置プローブ１３０を損傷させる潜在性もまた、低減させられる。

図３Ｂに示されるように、ＥＭ追跡センサ１３７は、カニューレ１３２の遠位部分１３２ｃに取り付けられる。一実施形態では、ＥＭ場内に配置されることによって、ＥＭ追跡センサ１３７は、電圧（または複数の電圧）を出力し、電圧は、ＥＭ追跡システム１００によって感知され、ＥＭ場発生器１２１によって生成されるＥＭ場内のＥＭ追跡センサ１３７の場所情報に変換され得、ＥＭ場内のＥＭ追跡センサ１３７または遠位部分１３２ｃの場所とともに、患者に対するＥＭ追跡センサ１３７の場所を識別する。ＥＭ追跡センサ１３７から処置プローブ１３０の遠位端までの距離を把握することによって、ＥＭ追跡システム１００上で起動するソフトウェアアプリケーションのうちの１つ以上のものは、ＥＭ追跡センサ１３７の感知された場所に基づいて、処置プローブ１３０の遠位端の場所を決定し、その場所の表現をディスプレイ上に生成する。この表現は、患者の所望される部分の２次元画像または３次元モデルのいずれかにおいて描写されるように、患者内の所望される点まで進むことを補助するために使用されることができる。例えば、システム１０は、超音波画像の上にオーバーレイされるシャフト１３３の仮想画像をディスプレイ１１０上に表示し得る。

カニューレ１３２の中間部分１３２ｂのみが可撓性であるので、シャフト１３３が患者の体内を進むとき、ＥＭ追跡センサ１３７を含む遠位部分１３２ｃは、シャフト１３３のナビゲーションとともに移動する。したがって、中間部分１３２ｂの可撓性はまた、シャフト１３３の現在の場所の検出正確度を増加させ、シャフト１３３が応力に起因して破壊されることを防止する。ＥＭ追跡センサ１３７は、接着剤によって、またはＥＭ場と干渉しない他の好適な手段によって堅く取り付けられ得、処置プローブ１３０によって採用される周波数が、使用され得る。代替として、ＥＭ追跡センサ１３７は、カニューレ１３２上の事前決定された位置に印刷され得る。

ここで図４Ａ−４Ｇに目を向けると、超音波イメージャ１４０についての場所情報をＥＭ追跡システム１００に提供し、臨床医が処置プローブ１３０を所望される場所に進める間の患者のリアルタイムの画像を提供するための超音波イメージャ１４０のための種々のセンサマウントが、示される。これらのセンサマウントは、システム１０との既製の超音波プローブの使用を可能にするためのものであり、したがって、臨床医が、自身の好ましい撮像システムおよびプローブを利用し、それらをシステム１０に統合することを可能にする。特に、図４Ａは、超音波イメージャ１４０、ＥＭ追跡センサ１４１、およびセンサマウント１４２を示す。超音波イメージャ１４０は、超音波エネルギーを放出し、反射された超音波エネルギーを受信する超音波トランスデューサ１４０ａを含む。受信された超音波エネルギーは、次いで、超音波ワークステーション１５０等の画像処理デバイスに伝送され、それは、反射された超音波エネルギーを計算および処理し、リアルタイムの超音波画像を生成し、ワークステーション１０２に伝送する。超音波イメージャ１４０が処置プローブ１３０に近接すると、画像は、シャフト１３３、処置に関する標的領域、および他の内臓を含み得る。処理されたリアルタイムの画像は、ディスプレイ１１０上に表示される。

超音波イメージャ１４０は、その遠位先端１４０ｂにおける平滑な丸形形状および／または超音波イメージャ１４０の中間におけるカットアウト部分１４０ｃを含み得る。カットアウト部分１４０ｃは、上面から中心に向かって傾斜を有し得る。傾斜は、縦方向軸に対して角度θを有し、これは、ゼロ度を上回り、９０度を下回る。

ＥＭ追跡センサ１４１は、遠位先端１４０ｂとスライド可能かつ解放可能に係合し得るセンサマウント１４２の内側に搭載される。センサマウント１４２は、図４Ｅ−４Ｈにおいて以下で説明されるであろう係止機構を含む。係止機構は、超音波イメージャ１４０がセンサマウント１４２の除去のリスクを伴わずに患者の体内を進み得るように、十分に強い係止係合をもたらす。センサマウント１４２の材料は、超音波トランスデューサ１４０ａによる超音波エネルギーの伝搬および受信を妨げるべきではない。

ＥＭ追跡センサ１４１の位置は、ＥＭ追跡センサ１４１と超音波イメージャ１４０の遠位先端１４０ｂとの間の空間的関係を有するように事前決定され得る。上で説明される処置プローブ１３０のように、ＥＭ追跡システム１００は、空間的関係およびＥＭ追跡センサ１４１の検出された場所に基づいて、遠位先端１４０ｂの場所を識別することが可能である。この様式では、空間内、より具体的には、患者内または患者の上の超音波イメージャ１４０の場所は、超音波イメージャ１４０によって生成される超音波画像平面が決定され、比較され、処置プローブ１３０の場所と相関され得るように決定されることができる。

別の側面では、センサマウント１４２の材料は、超音波トランスデューサ１４０ａによる超音波の伝搬および受信を妨げないこともある。

図４Ｂでは、上部キャップバージョンであるセンサマウント１４３が、示される。センサマウント１４３は、超音波イメージャ１４０の上部から、またはその傾斜において超音波イメージャ１４０と係合する。傾斜は角度θを有するので、センサマウント１４３の上部部分も、超音波トランスデューサ１４０ａの縦方向軸に対して角度θを有する傾斜を有し、それらは、互いに適合する。さらに、センサマウント１４３およびカットアウト部分１４０ｃの傾斜は、超音波イメージャ１４０が超音波を伝送する角度にＥＭ追跡センサ１４１を整列させることを可能にする。ある側面では、ＥＭ追跡センサ１４１が固定されるセンサマウント１４３の位置は、ＥＭ追跡センサ１４１と超音波トランスデューサ１４０ａとの間の空間的関係を設定するように事前決定され得る。ＥＭ場内のＥＭ追跡センサ１４１の場所が決定され得るように、ＥＭ追跡センサ１４１をＥＭ追跡システム１００に接続するために使用されるワイヤが、センサマウント１４２および１４３から延びることが、当業者によって理解されるであろう。

ここで図４Ｃおよび４Ｄに目を向けると、ハイポチューブであるセンサマウントが、示される。図４Ｃでは、センサマウントとしてのハイポチューブ１４６は、超音波イメージャ１４０のカットアウト部分１４０ｃ（図４Ａ）を把持する４つのフィンガを有し得、超音波イメージャ１４０の底部および側の一部を覆い得る。ＥＭ追跡センサ１４１は、ハイポチューブ１４６と超音波イメージャ１４０との間にあり得るか、またはハイポチューブ１４６の外面上の事前決定された位置に取り付けられ得る。ハイポチューブ１４６は、ＥＭ場内のＥＭ追跡センサ１４１の感度または超音波トランスデューサ１４０ａによって取得される超音波画像の品質のいずれも減少させない材料から作製される。

図４Ｄのハイポチューブ１４７は、図４Ｃのハイポチューブの全ての特徴を含み、超音波イメージャ１４０の遠位先端１４０ｂの一部を覆う遠位キャップ１４７ａをさらに含む。

ここで図４Ｅ−４Ｇに目を向けると、ハイポチューブクリップであるセンサマウントが、示される。図４Ｅは、超音波イメージャ１４０の斜視図を示し、図４Ｆは、その横断図を示す。ハイポチューブクリップ１４８は、超音波トランスデューサ１４０ａの側面から超音波イメージャ１４０と接続され得る。ハイポチューブクリップ１４８は、超音波トランスデューサ１４０ａの外径に一致するように平坦に曲げられた２つのクリップタブを含み得る。ＥＭ追跡センサ１４１は、ハイポチューブクリップ１４８上の事前決定された位置に取り付けられ得る。ある側面では、クリップタブ１４８ａは、ＥＭ追跡センサ１４１を円周方向に係止し得る。

図４Ｇのハイポチューブクリップ１４９は、超音波トランスデューサ１４０ａの近位端における１つのみのクリップタブ１４９ａと、遠位先端１４０ｂを覆う、超音波トランスデューサ１４０ａの遠位端におけるキャップ１４９ｂとを含む。ある側面では、キャップ１４９は、ＥＭ追跡センサ１４１を埋め込み得る。クリップタブ１９４ａおよびキャップ１４９ｂは一緒に、ＥＭ追跡センサ１４１の位置が超音波イメージャ１４０の遠位先端に対して一貫し得るように、縦方向に沿ったシフト移動を防止し得る。

理解されるであろうように、ＥＭ追跡センサ１４１を超音波イメージャ１４０に接続することに伴う問題のうちの１つは、ＥＭ追跡センサ１４１が超音波トランスデューサ１４０ａと干渉しないことを確実にすることである。故に、全ての前述の実施形態は、超音波トランスデューサ１４０ａ上ではなく、超音波トランスデューサ１４０ａの近傍にＥＭ追跡センサ１４１を配置することに焦点を当てた。代替アプローチは、トランスデューサの撮像能力と干渉しないファントム材料を使用して、ＥＭ追跡センサ１４１を超音波トランスデューサ１４０ａに接着することであろう。

処置プローブ１３０に関するさらなるアプローチは、多くが上で議論されるように、ＥＭ追跡センサ１４１を含むカニューレ１７０に超音波イメージャ１４０を挿入することである。超音波イメージャ１４０に対するカニューレ１７０の向きを固定することによって、効果は、ＥＭ追跡センサ１４１を超音波イメージャ１４０に直接取り付くものと類似する。図５Ａでは、超音波イメージャ１４０をカニューレ１７０に接続するための係止機構が、示される。超音波イメージャ１４０のシャフトは、内側管１７１と外側管１７２とを含む、Ｊｏｈｎ−Ｇｕｅｓｔ（ＪＧ）製コレットを使用してカニューレ１７０中に係止されることができる。超音波イメージャ１４０がカニューレ１７０に挿入されると、外側管１７２は、内側管１７１を圧縮する。その結果、内側管１７１の歯は、超音波イメージャ１４０を把持し、カニューレ１７０に対してそれを定位置に保持する。

代替アプローチが、図５Ｂに示され、Ｏリングを使用してカニューレ１７０を超音波イメージャ１４０に係止するために使用され得るＴｕｏｈｙ−Ｂｏｒｓｔタイプの係止機構１８０が、示される。係止機構１８０は、前端１８０ａと、Ｏリング１８０ｂとを含む。動作時、係止機構は、カニューレ１７０の近位端上に位置し、超音波イメージャは、カニューレに挿入され、Ｏリングタイプが圧縮され、カニューレ１７０を超音波イメージャ１４０に係止するように前端１８０ａを回転させることによって、定位置に係止される。反対方向への前端１８０ａの回転は、Ｏリングによって超音波イメージャ１４０に印加される圧力を解放し、カニューレ１７０からのその除去を可能にする。

ここで図５Ｃに目を向けると、超音波イメージャ１４０が挿入され得るカニューレ１９０が、示される。カニューレ１９０は、可撓性中間部分１９０ａを含み得、それは、遠位端におけるＤ形状１９０ｂと組み合わせて、超音波イメージャ１４０がカニューレ１９０内で自己整列し、運動柔軟性を有することを可能にする。加えて、Ｄ形状１９０ｂは、４方向超音波トランスデューサの収容を可能にする。ＥＭセンサ１３７は、カニューレ１９０上に直接形成され得る。Ｄ形状によって可能にされる自己整列の結果、その中に配置されるＥＭセンサ１３７および超音波イメージャ１４０の向き（図５Ｃに図示せず）は、超音波イメージャ１４０が４方向超音波イメージャであるとき等、超音波イメージャが屈折する事例または曲がる事例であっても、固定される。ＥＭセンサ１３７は、図１に示されるように、ワイヤを介してＥＭ追跡システム１００に接続され得る。ワイヤは、カニューレ１９０の内部または外部に走り得、カニューレ１９０の屈折に適応するように修正され得る。

前述に加えて、処置プローブ１３０および超音波イメージャ１４０のＥＭ追跡センサ１３７を使用して処置（例えば、マイクロ波切除）手技を実施するための方法はさらに、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＯＳＵＲＧＩＣＡＬ ＧＥＮＥＲＡＴＯＲ ＤＵＲＩＮＧ Ａ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ」と題され、Ｃｏｖｉｄｉｅｎ ＬＰによって２０１５年４月３０日に出願された、係属中の仮特許出願第６２／１５４，９５８号（その内容は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されている。

図６は、図１のディスプレイ１１０上に表示されるグラフィカルインターフェース６００を示す。ディスプレイ１１０は、超音波ワークステーション１５０から受信される超音波画像６０２、すなわち、左側の画像を表示し、さらに、アンテナトラッカおよび超音波トラッカが起動され、追跡されていることを伝える２つの指示６０４および６０６を示す。右側の画像６１２は、ここではマイクロ波切除である処置の進行を例証する画像６００の合成画像である。指示６１０は、切除処置が開始したことを示し得る。処置プローブ１３０は、生成された画像６１４として表示され、上で説明されるように、画像上のその場所および向きは、処置プローブ１３０と超音波プローブ１４０との間の空間的関係によって決定されている。処置領域６１８が、処置されている組織を示す一方、標的領域６２０が、処置されるべき全領域を描写する。処置プローブ１３０の先端６１４ａは、標的領域に挿入されていることが示される。他のテキスト情報６１６および６０８も、表示され、処置プローブ１３０に印加されている電力および処置プローブ１３０または処置プローブ１３０に近接する組織の温度を示し得る。

実施形態が、例証および説明を目的として、付随の図面を参照して詳細に説明されたが、発明的プロセスおよび装置が、それによって限定されると解釈されるものではないことを理解されたい。前述の実施形態の種々の修正が、本開示の範囲から逸脱することなく成され得ることが、当業者に明白となるであろう。

Claims (16)

1. システムであって、
   処置プローブと、
   前記処置プローブの場所を追跡するように構成されている第１の追跡センサと、
   リアルタイムの超音波画像を生成するように構成されている超音波イメージャと、
   前記超音波イメージャの場所を追跡するように構成されている第２の追跡センサと、
   前記第１の追跡センサおよび前記第２の追跡センサから場所情報を受信することと、前記処置プローブの場所および前記超音波イメージャの場所を追跡することと、前記リアルタイムの超音波画像および前記処置プローブの表現を１つ以上の画像内に表示することとを行うように構成されている追跡システムと、
   前記超音波イメージャの遠位先端にスライド可能にかつ解放可能に係合するように構成されているセンサマウントであって、前記超音波イメージャの前記遠位先端の上に搭載するように構成されているセンサマウントと
   を備え、
   前記センサマウントが前記超音波イメージャの前記遠位先端の上に搭載されている場合には、前記第２の追跡センサは、前記超音波イメージャの前記遠位先端と空間的関係を有するように、前記センサマウントと前記超音波イメージャの前記遠位先端との間の所定の位置において前記センサマウントの内側に搭載されている、システム。
2. 前記システムは、前記処置プローブが進むにつれて、前記表示されるリアルタイムの超音波画像および前記処置プローブの表現を反復的に更新するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の追跡センサおよび前記第２の追跡センサは、電磁センサである、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の追跡センサおよび前記第２の追跡センサは、ＥＭ場の強度を感知する、請求項３に記載のシステム。
5. 少なくとも１つの標的に対する前記処置プローブの場所が、患者体内の前記処置プローブの場所と前記超音波イメージャの場所との間の空間的関係に基づいて、前記リアルタイムの超音波画像内に表示される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記センサマウントは、前記超音波イメージャの遠位部分に機械的に係合するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記センサマウントは、クリップ式である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記センサマウントは、ゴムバンドを伴う無菌スリーブであり、前記ゴムバンドは、前記無菌スリーブを前記超音波イメージャにしっかり留めるように構成されている、請求項６に記載のシステム。
9. 前記センサマウントは、ハイポチューブクリップである、請求項６に記載のシステム。
10. 前記ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャを把持および係止するためのフィンガを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャの遠位先端を覆うための遠位キャップを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記センサマウントは、対称ハイポチューブクリップである、請求項６に記載のシステム。
13. 前記対称ハイポチューブクリップは、前記超音波イメージャを円周方向に係止する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記超音波イメージャを保持するように構成されている第２のカニューレをさらに備えている、請求項６に記載のシステム。
15. 前記第２のカニューレは、前記超音波イメージャを係止するためのコレットを含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第２のカニューレは、Ｏリングタイプロックを含み、前記第２のカニューレは、前記超音波イメージャの縦方向軸の周りに前記Ｏリングタイプロックを回転させることによって、前記超音波イメージャを係止する、請求項１４に記載のシステム。