JP6894839B2 - 介入治療内で器具を挿入する間の実時間の臓器区分化及び器具ナビゲーションのためのシステム、並びにその作動方法 - Google Patents

Description

本システムは、介入治療システムに関し、より詳細には、高度な実時間器具ガイダンス及び実時間の臓器区分化機能を有するＨＤＲ小線源療法のための介入治療システム、並びにその作動方法に関する。

高線量率（ＨＤＲ）小線源療法は、短期間（数分程度）にわたって標的又は標的付近に直接送り出される高線量の電離放射線を利用する癌治療の一様式である。

前立腺のＨＤＲ小線源療法では、各カテーテルの区分が患者の前立腺内にあるように、中空のカテーテルがテンプレートを介して患者の会陰を通り患者の前立腺内に挿入される。患者の膀胱を不必要に貫通しないように注意しなければならない。更に、尿道への照射によって引き起こされる損傷の可能性を減らすために、カテーテルが前立腺の境界付近にあることを確実にすることは、尿道が通る前立腺の中央領域への放射線量を減らし又は最小化するための重要な臨床上の目的である。

典型的な臨床ワークフローでは、挿入前の経直腸超音波（ＴＲＵＳ）画像から前立腺の境界が臨床医によって主観的に推定され、手動で輪郭が定められる。従って、前立腺の外縁付近にカテーテルを挿入する精度は、臨床医が（カテーテルの挿入中に）前立腺の境界を正しく且つ繰り返し識別する能力に極めて依存し、かかる境界は臨床医に与えられるＴＲＵＳ画像上で常に容易に認められる訳ではない。

次善のカテーテル挿入は膀胱穿刺、前立腺の周りにカテーテルが不均等に分布すること、及びカテーテルが尿道に近づき過ぎることを招く可能性があり、そのうちの後者は放射線量の有効範囲に悪影響を及ぼし且つ／又は前立腺付近（例えば直腸）の正常な組織及び／若しくは構造への照射を増やす可能性があり、従って望ましくない。

本明細書に記載のシステム、装置、方法、構成、ユーザインタフェース、コンピュータプログラム、プロセス等（以下、文脈が異なる場合を除いてそのそれぞれがシステムと呼ばれる）は従来技術のシステムの問題に対処する。

本システムの実施形態によれば、近位端及び遠位端並びに少なくとも１つの追跡要素を有する少なくとも１つのカテーテルであって、関心対象（ＯＯＩ：object of interest）内に挿入するように構成される、少なくとも１つのカテーテルと、ＯＯＩの三次元画像を形成する複数の画像スライスを含む基準画像データセットを取得し、基準画像データセット内の制限領域（ＲＡ：restricted area）を定め、カテーテル予定交点、ＯＯＩの外縁境界、及び基準データセット内で定められるＲＡのうちの少なくとも１つに従って少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を決定し、少なくとも１つのカテーテルの遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定し、少なくとも１つのカテーテルに関する決定された位置及び向きの少なくとも１つ並びに位置制約に従って少なくとも１つのカテーテルの予定軌道を決定するように構成され且つ／又はそのようにする少なくとも１つのコントローラを含む、介入治療システムが開示される。コントローラは、現在の像面を捕捉し、少なくとも１つのカテーテルの遠位端の決定された位置及び向き並びに少なくとも１つのカテーテルの予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングし、予定軌道に従って少なくとも１つのカテーテルを操縦し、超音波プローブを使用してＯＯＩの現在の画像を取得し、現在の像面とのカテーテルの推定交点を決定するように更に構成されても良く且つ／又はそのようにすることができる。

本システムの実施形態によれば、超音波プローブ及び少なくとも１つのカテーテルを有する介入治療システムであって、少なくとも１つのカテーテルはその一端に位置する追跡要素を有する介入治療システムによって行われる方法が開示され、この方法は、介入治療システムの少なくとも１つのコントローラによって行われ、関心対象（ＯＯＩ）の三次元画像を形成するための複数の画像スライスを含む基準画像データセットを取得するステップと、基準画像データセット内の制限領域（ＲＡ）を定めるステップと、カテーテル予定交点、ＯＯＩの外縁境界、及び基準データセット内で定められるＲＡのうちの少なくとも１つに従って少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を決定するステップと、ＯＯＩ内の少なくとも１つのカテーテルの遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定するステップと、少なくとも１つのカテーテルに関する決定された位置及び向きの少なくとも１つ並びに位置制約に従って少なくとも１つのカテーテルの予定軌道を決定するステップとを含む。

更なる実施形態では、この方法は、現在の像面を捕捉するステップと、少なくとも１つのカテーテルの遠位端の決定された位置及び向き並びに少なくとも１つのカテーテルの予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングするステップと、予定軌道に従って少なくとも１つのカテーテルを操縦するステップと、超音波プローブを使用してＯＯＩの現在の画像を取得するステップと、現在の像面とのカテーテルの推定交点を決定するステップとを更に含み得る。

本システムの実施形態によれば、少なくとも１個のプロセッサによって実行されるとき、関心対象（ＯＯＩ）の三次元画像を形成するための複数の画像スライスを含む基準画像データセット（５４０）を取得するステップと、基準画像データセット内の制限領域（ＲＡ）を定めるステップと、カテーテル予定交点、ＯＯＩの外縁境界、及び基準データセット内で定められるＲＡのうちの少なくとも１つに従って少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を定めるステップと、ＯＯＩ内の少なくとも１つのカテーテルの遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定するステップと、少なくとも１つのカテーテルに関する決定された位置及び向きの少なくとも１つ並びに位置制約に従って少なくとも１つのカテーテルの予定軌道を決定するステップを実行するために、超音波プローブ及び少なくとも１つのカテーテルを有する介入治療システムであって、少なくとも１つのカテーテルはその一端に位置する追跡要素を有する介入治療システムを制御するように少なくとも１個のプロセッサを設定するコンピュータ命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体が開示される。

コンピュータ命令は、現在の像面を捕捉し、少なくとも１つのカテーテルの遠位端の決定された位置及び向き並びに少なくとも１つのカテーテルの予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングし、予定軌道に従って少なくとも１つのカテーテルを操縦し、超音波プローブを使用してＯＯＩの現在の画像を取得し、現在の像面に対するカテーテルの推定交点を決定するように少なくとも１個のプロセッサを更に設定し得る。コンピュータ命令は、上記で説明され以下でより詳細に更に説明される実行される方法及びシステムの様々な実施形態に関連して上記で説明された更なるステップを行うように少なくとも１個のプロセッサを更に構成し得る。

本発明が以下の例示的実施形態の中で、及び図面に関して更に詳細に説明されており、図面では同じ又は同様の要素が同じ又は同様の参照番号によって部分的に示されており、様々な例示的実施形態の特徴は組み合わせることができる。

本システムの実施形態に従って動作するシステムの一部の概略図を示す。 本システムの実施形態に従って動作するシステムの一部の側面図を示す。 本システムの実施形態によるカテーテルアセンブリの分解組立図を示す。 本システムの実施形態に従って動作するシステムの一部の側面図を示す。 本システムの実施形態に従って実行され得るプロセスの機能流れ図を示す。 本システムの実施形態に従って実行されるプロセスの流れ図を示す。 本システムの実施形態による、基準データセットの対応する２Ｄ画像スライス上に重ね合わせられるカテーテル予定交点（ＰＣＩＰ：planned catheter intersection point）を示すユーザインタフェース（ＵＩ）のスクリーンショットを示す。 本システムの実施形態による、基準データセットの恥骨弓を含む２Ｄ画像スライスを示すユーザインタフェース（ＵＩ）のスクリーンショットを示す。 本システムの実施形態による、恥骨弓ＲＡを区分化して選択した後の２Ｄ画像スライスを示すＵＩを示す。 本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面にその先端がまだ到達していないカテーテルの推定交点のスクリーンショットを示す。 本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面にその先端が到達しているカテーテルの実際の交点のスクリーンショットを示す。 本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面をその先端が通過しているカテーテルの実際の交点のスクリーンショットを示す。 本システムの実施形態によるシステムの一部を示す。

以下は、添付図面と共に解釈されるときに上記の並びに更なる特徴及び利点を実証する例示的実施形態についての説明である。以下の説明では、限定ではなく説明目的でアーキテクチャ、インタフェース、技法、要素の特質等の例示的詳細が記載されている。しかし、それらの詳細から逸脱する他の実施形態も依然として添付の特許請求の範囲に含まれると理解されることが当業者には明らかである。更に、明瞭にするために、良く知られている装置、回路、器具、技法、及び方法の詳細な説明は本システムの説明を不明瞭にしないように省略される。図面は例示目的で含められており、本システムの全範囲を表すものではないことが明確に理解されるべきである。添付図面では、異なる図中の同様の参照番号が同様の要素を指し得る。

図１は、本システムの実施形態に従って動作するシステム１００の一部（以下、明瞭にするためにシステム１００）の概略図を示す。システム１００は、コントローラ１０２、メモリ１０６、ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０、アクチュエータ１１２、センサ１０８、及び画像取得部（ＩＡ）１０４のうちの１つ又は複数を含み得る。コントローラ１０２、メモリ１０６、ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０、アクチュエータ１１２、センサ１０８、及び画像取得部（ＩＡ）１０４のうちの１つ又は複数は互いと一体化して及び／又は互いから離れて位置することができ、且つ／又は任意の適切な有線及び／若しくは無線通信方法によって互いに通信し得る。例えば一部の実施形態によれば、コントローラ１０２、メモリ１０６、ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０、アクチュエータ１１２、センサ１０８、及び画像取得部（ＩＡ）１０４のうちの１つ又は複数は、他の場所で説明され得るように独自開発のバス及び／又はネットワークによって互いに通信し得る。

コントローラ１０２は、システム１００の全体的な動作を制御することができ、プロセッサ（例えばマイクロプロセッサ等）、スイッチ、ゲート等の１つ又は複数の論理装置を含み得る。

画像取得部（ＩＡ）１０４は、２Ｄ画像情報及び／又は３Ｄ画像情報（概して画像情報）をそれぞれ捕捉し得る二次元（２Ｄ）撮像部１１４及び三次元（３Ｄ）撮像部１１６を含み得る。２Ｄ画像情報及び３Ｄ画像情報はその後、更に処理するために、及び／又は後で使用するためにメモリ１０６等のシステムのメモリ内に（例えば未処理の形式及び／又は処理された形式で）記憶するためにコントローラ１０２に与えられ得る。例えば、本システムの実施形態に従って３Ｄ画像情報が取得され、処理され、その後メモリ１０６内に記憶されても良く、２Ｄ画像情報が実時間で取得され、記憶済みの３Ｄ画像情報と共に処理され得る。画像取得部１０４は、対応する撮像用途に適している場合がある２Ｄ撮像装置又は３Ｄ撮像装置を含み得る。例えば前立腺を撮像するとき、画像取得部１０４は経直腸超音波（ＴＲＵＳ）プローブ等の超音波プローブを含み得る。

更に他の実施形態によれば、所望の臓器又はその一部の少なくとも幾らかの画像情報を捕捉するために、実時間撮像能力を有するＭＲＩ等の他の画像診断法が提供され得る。例えば一部の実施形態によれば、ＭＲ機能的画像診断法及び解剖学的画像診断法が提供されても良く、解剖学的特徴に機能データを相互レジストレーションするために使用され得る。

２Ｄ撮像部１１４は、超音波法等を使用して画像情報を捕捉するためにＴＲＵＳプローブや他の適切な超音波プローブ等の超音波撮像部を含み得る。一部の実施形態によれば、ＴＲＵＳプローブ及びは別々の軸アレイ及び／又はサジタルアレイを含み得る。

更に他の実施形態によれば、ＴＲＵＳプローブは３Ｄ画像情報を捕捉することができる。明瞭にするために、及び制限なしに、本システムの実施形態はＴＲＵＳプローブを使用することができる。しかし更に他の実施形態によれば、他の種類の超音波プローブがＴＲＵＳプローブと置換され得る。一部の実施形態によれば、ＴＲＵＳプローブは二次元（２Ｄ）画像情報を捕捉するためのアレイを含み得る。更に、アレイは三次元（３Ｄ）画像情報を捕捉するために平行移動及び／又は回転され得る。但し、一部の実施形態によれば、アレイプローブが３Ｄ画像情報を捕捉するための二次元行列を含み得ることが更に考えられる。例えば超音波プローブは、二次元画像をレンダリングするための画像情報を得ることができる一次元アレイ等の任意の適切なアレイを含み得る。更に一部の実施形態によれば、アレイは三次元画像を得るために平行移動及び／又は回転され得る。但し、更に他の実施形態では、アレイが三次元画像を得るための二次元行列アレイを含み得ることが考えられる。

３Ｄ撮像部１１６は、２Ｄ撮像部１１４のＴＲＵＳプローブと同様であり又は同じであり得る３Ｄ ＴＲＵＳプローブ等の任意の適切な３Ｄ撮像部を含み得る。但し、３Ｄ撮像部は３Ｄ情報を捕捉し得るＴＲＵＳプローブ等の画像捕捉装置を含み得る。例えばＴＲＵＳプローブは、３Ｄボリュームを取得するために平行移動及び／又は回転され得る２Ｄ ＴＲＵＳプローブを含み得る。３Ｄ撮像部１１６は捕捉される画像情報をコントローラ１０２に与えることができ、コントローラ１０２は再構築画像情報を再構築し、後で使用するためにメモリ１０６等のシステムのメモリ内に後に記憶することができる。従って一部の実施形態によれば、３Ｄ ＴＲＵＳプローブは、取得される３Ｄボリュームの再構築を可能にし得る２Ｄ ＴＲＵＳプローブの空間位置を符号化し得る回転及び／又は平行移動ステッパを備えることができる。

一部の実施形態によれば、３Ｄ撮像部１１６は、超音波撮像システム、磁気共鳴（ＭＲ）撮像（ＭＲＩ）撮像部、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システム等の任意の適切な３Ｄ撮像部を含み得ると考えられる。更に他の実施形態によれば、必要に応じて合成画像を提供するために、ＴＲＵＳプローブやＭＲＩ等の１つ又は複数の撮像源から得られる画像情報がレジストレーションされ得る。

メモリ１０６は、ローカル及び／又は分散型とすることができる任意の適切な非一時的コンピュータ可読媒体又はメモリ装置を含み得る。例えば一部の実施形態によれば、メモリ１０６は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、電話網、固有ネットワーク等の任意の適切なネットワークを介してコントローラ１０２によってアクセスされ得るサーフェイスエリアネットワーク（ＳＡＮ：surface area network）の一部を形成し得る部分を含むことができる。更に他の実施形態によれば、メモリ１０６の少なくとも一部がコントローラ１０２内に一体化して位置し得る。メモリ１０６は、対象者や患者（以下、明瞭にするために患者とする）の前立腺等の１つ又は複数の関心対象（ＯＯＩ）の二次元（２Ｄ）画像ボリュームや三次元（３Ｄ）画像ボリューム等の画像情報を記憶することができる。

センサ１０８は、所望の基準フレーム及び／又は座標系（例えばｘ、ｙ、ｚ座標系）に対する画像捕捉装置（例えばＴＲＵＳプローブや他の画像センサ）、グリッドテンプレート、カテーテル（例えば差込カテーテルや遠位端等のその一部）、患者（又は患者の一部）等の位置等、システム１００の１つ又は複数の所望の部分の位置及び／又は向きを検出し得る１つ又は複数のセンサを含み得る。次いでセンサ１０８は、対応するセンサ情報を形成し、そのセンサ情報を更に処理するためにコントローラ１０２に与えることができる。例えば、センサ１０８及び／又はコントローラ１０２は、電磁（ＥＭ）及び／又は光学追跡方法（例えば光学的形状サンプリング（ＯＳＳ：optical shape sampling））等の任意の適切な方法を使用して画像を取得するときＴＲＵＳプローブ１１４の位置及び／又は向きを明らかにすることができる。一部の実施形態によれば、次いでＴＲＵＳプローブ１１４の明らかにされた位置及び／又は向きが対応する画像情報に関連付けられ得る。例えば、ＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きが、電磁（ＥＭ）場発生器（ＦＧ）（ＥＭＦＧ）及び／又はＴＲＵＳプローブ１１４の位置を示す対応する情報を形成し得るＥＭ基準センサを使用して得られ得る。

例えば図２Ａは、本システムの実施形態に従って動作するシステム２００の一部の側面図を示す。システム２００はシステム１００と同様とすることができ、システム１００の画像取得部１０４、センサ１０８、及びコントローラ１０２のそれぞれと同様であり得る、画像取得部２０４、センサ２０８、及びコントローラ２０２を含み得る。

システム２００は、１つ又は複数のカテーテルアセンブリ２２２（以下、明瞭にするためにカテーテルとする）を更に含むことができ、カテーテル２２２は、近位端２２２Ｐ及び遠位端２２２Ｄのそれぞれを有することができ、グリッドテンプレート２２０によって（少なくとも部分的に）支持され且つ／又は操縦され得る。制限なしに、カテーテル２２２の１つ又は複数は互いに同様であり得るので、明瞭にするために単一のカテーテル２２２についてしか本明細書では解説しない可能性がある。更に、カテーテル２２２は、コントローラ２０２及び／又は必要に応じて利用者によって制御されるアクチュエータによって操縦され得る。同様に、カテーテル２２２は、コントローラ２０２及び／又は必要に応じて利用者によって制御されるアクチュエータによって自動的に挿入され且つ／又は後退させられ得る。カテーテル２２２は、患者２０１の前立腺２０９等の関心対象（ＯＯＩ）内に挿入され得るようにその形状及び大きさが決められても良く、それにより使用中、対応するカテーテルの遠位端２２２ＤがＯＯＩ内に位置し得るのに対し、カテーテルの近位端２２２ＰはＯＯＩの外側に位置し得る。カテーテル２２２の１つ又は複数が必要に応じて互いに同じであり又は互いに異なり得ることも制限なしに考えられる。

図２Ｂは、本システムの実施形態によるカテーテル２２２の分解組立図を示す。図２Ｂを参照し、カテーテル２２２は、本体２３６及びオブチュレータ２３２の１つ又は複数を含むアセンブリによって形成され得る。本体２３６は、近位開口部２３８及び遠位開口部２４０のそれぞれ、並びに近位開口部２３８及び遠位開口部２４０のそれぞれの間に位置する、オブチュレータ２３２を受け入れるのに適した空洞２３４を含み得る。

カテーテル２２２は、１つ又は複数のＥＭセンサ２３０及び／又はそこに取り付けられる部分の位置及び／又は向きを明らかにするためにコントローラ１０２、２０２によって追跡され得る、１つ又は複数のＥＭセンサ２３０（例えばＥＭ追跡センサ）等の追跡要素を含み得る。しかし更に他の実施形態では、追跡方法が光学的感知（例えば光学的形状感知）方法等の任意の適切な追跡方法を含み得る。

ＥＭセンサ２３０はオブチュレータ２３２の一端（例えば遠位端）に取り付けられて図示されているが、１つ又は複数のＥＭセンサ２３０が、本体２３６の先端等、本体２３６に取り付けられ得ることも考えられる。それでもＥＭセンサ２３０は追跡要素と呼ばれ得る。更に、他の更なる実施形態では、ＥＭセンサ２３０等の複数の追跡要素が、カテーテル２２２の本体２３６及び／又はオブチュレータ２３２の様々な位置（その遠位端等）にあり得る。

一部の実施形態によれば、コントローラ２０２は、ＥＭ法等の任意の適切な方法を使用して追跡要素を追跡する（例えば空間的に追跡する）ことができ、追跡要素及び／又は追跡要素に近接するカテーテルの一部の位置（例えば場所及び／又は向き）を明らかにすることができる。例えば、本システムの実施形態に従って行われるＨＤＲ小線源療法中等の使用中、コントローラ２０２は、カテーテル２２２の対応するオブチュレータ２３２の遠位端にある先端（例えば遠位端）に位置する追跡要素の位置及び／又は向きを明らかにすることにより、カテーテル２２２の先端（例えば遠位端）を追跡することができる。一部の実施形態によれば、コントローラ２０２はグリッドテンプレート内にカテーテル２２２が入るのを検出することができる。コントローラ２０２は、カテーテル２２２を（例えばカテーテルの識別情報（ＩＤ）を使用して）更に識別することができ、且つ／又はグリッドテンプレート内のアレイ位置を明らかにすることができる。このアレイ位置は、所望の平面（例えばグリッドテンプレートの面に対応するｘ−ｙ面、グリッドの面はｚ＝０に対応する）内のカテーテル２２２の座標を提供し得る。カテーテル２２２がグリッドテンプレートを通過するとき、グリッドテンプレート内のその位置（例えば列や行）が明らかにされ得る。一部の実施形態によれば、グリッドテンプレートは任意選択的である。従って利用者（例えば医師や臨床医等）は、前立腺に差し込まれたカテーテル２２２の１つ又は複数を随意に操作することができる。

オブチュレータ２３２は、近位開口部２３８及び／又は遠位開口部２４０それぞれの一方又は両方を介して本体２３６の空洞２３４内に摺動自在に挿入し且つ／又は引き出すことができるようにその形状及び大きさが決められ得る。但し、本システムの実施形態によれば、ＨＤＲ手順を実行するとき、遠位開口部２４０を密閉するために遠位開口部２４０に位置する端末キャップを使用することによって等、任意の適切な方法を使用して遠位開口部２４０が密閉され得る。このように密閉することは、患者の体内にＨＤＲ放射線源（例えばシード）が誤って配置されるのを防ぐことができる。従って、オブチュレータ２３２が、本体２３６の近位開口部２３８等、空洞２３４の他方の開口部（例えば密閉されていない開口部）を介して空洞２３４から挿入され且つ／又は引き出され得ると想定される。遠位開口部に位置する端末キャップは、挿入中にカテーテルが容易に組織を貫通し得るようにその形状及び大きさが決められ得る（例えば尖っている等）。

必要に応じてオブチュレータ２３２を本体２３６に対する適切な位置に固定するために、保持機構が設けられ得る。例えば本システムの実施形態によれば、保持機構は、使用のためにオブチュレータ２３２を本体２３６に固定するために本体２３６の部分に係合し得る戻止め２４２等、任意の適切な保持機構を含み得る。但し、更に他の実施形態によれば、保持機構は任意の適切な摩擦、螺子、又は掛金式の保持機構等を含み得る。例えば一部の実施形態によれば、保持機構は、オブチュレータ２３２が本体２３６内に完全に挿入されたときに本体２３６の空洞２３４の内部に摩擦によって係合するように（例えばオブチュレータ２３２の外縁に広がり得る）波形の機構を含み得る。かかる機構は、組合せを操作するときに本体２３６に対してオブチュレータ２３２が動くのを防ぎ得る。しかし、オブチュレータ２３２と本体２３６との間に取り外す力が加わる場合、これらの部分は互いに分離され得る。

上記のように、オブチュレータ２３２は、対応する端部の位置を追跡するために配置されるＥＭセンサ２３０等の追跡要素を有し得る。従って使用中、コントローラ１０２、２０２は、オブチュレータ２３２の対応する端部にあるＥＭセンサ２３０等の対応する追跡要素の位置及び／又は向きを明らかにすることにより、オブチュレータ２３２の端部の位置及び／又は向きを明らかにすることができる。

再び図２Ａを参照し、利用者及び／又はコントローラ２０２によってカテーテル２２２が能動的に操縦され得るように、カテーテル２２２の１つ又は複数が操縦機構を含み得る。例えば、カテーテル２２２の１つ又は複数は、利用者及び／又はコントローラ１０２、２０２の制御下でカテーテル２２２又は遠位端２２２Ｄ等のその一部を能動的に操縦することができるアクチュエータを含み得る。例えば一部の実施形態によれば、コントローラ２０２はカテーテル２２２の１つ又は複数のアクチュエータを制御して対応するカテーテル２２２の遠位端部分を所望の位置（又はそのすぐ近く）まで能動的に操縦することができる。カテーテル２２２は、患者２０１の前立腺２０９内に移動されるようにその形状及び／又は大きさが決められ得る。

画像取得部２０４は、１回又は複数回の走査を行い、対応する画像情報（例えば２Ｄ画像情報や３Ｄ画像情報）を更に処理するためにコントローラ２０２に与えることができる、ＴＲＵＳプローブ２２４等の超音波プローブを含み得る。画像情報は、カテーテル２２２の１つ又は複数の位置又は部分に関する情報を更に含むことができる。例えば、カテーテル２２２の１つ又は複数を差し込む間、ＴＲＵＳプローブ２２４は経直腸的超音波画像情報を提供することができ、かかる画像情報は、更に処理するためにコントローラ２０２に与えられても良く、カテーテルの１つ若しくは複数又は対応するカテーテル２２２の遠位端２２２Ｄ等のその一部の位置に関する情報を含み得る。次いでコントローラ２０２は、本システムの実施形態に従い、カテーテルガイダンス情報等のガイダンス情報を決定することができる。

センサ２０８は、カテーテル２２２、グリッドテンプレート２２０、及び／又はＴＲＵＳプローブ２２４の位置等、システム２００の１つ又は複数の部分の動作パラメータ、（例えば所望の基準点、複数の点、基準面、座標等に対する）位置、及び／又は向きを検出し、本システムの実施形態に従って更に処理するためにコントローラ２０２に与えられ得る対応するセンサ情報を形成することができる。本システムの実施形態によれば、センサは、グリッドテンプレート２２０の位置及び／若しくは向き、互いに対する及び／若しくはグリッドテンプレート２２０に対するカテーテルの位置及び／若しくは向き、並びに／又はＴＲＵＳプローブ２２４の位置及び／若しくは向きを追跡することができる。一部の実施形態によれば、センサ２０８はＥＭセンサ及び／又は光学追跡センサを含み得る。

コントローラ２０２は、本システムの実施形態に従って画像情報を処理し、利用者（例えば臨床医や医師等）の便宜のためにシステムのディスプレイ上に合成画像をレンダリングすることができる。コントローラ２０２は、本システムの実施形態に従ってコントローラ２０２によって決定され得るガイダンス情報を更に明らかにすることができる。ガイダンス情報は、例えば固定点、複数の点、面（例えば現在のライブ画像面）、座標、システム２００の一部（例えばグリッドテンプレート等）、及び／又は前立腺２０９等の関心対象に対する、カテーテル２２２の１つ若しくは複数及び／又はその一部（例えばカテーテル２２２の１つ又は複数の遠位端）の実際の及び／又は所望の（例えば推定される）位置に関する情報を含み得る。ガイダンス情報は、例えば固定点、複数の点、（例えばｚ軸に沿った）面、又は関心対象（前立腺等のＯＯＩ）に対するＴＲＵＳプローブ２２４又はその一部の実際の及び／又は所望の位置に関する情報を更に含み得る。例えばコントローラ２０２は、（カテーテルガイダンス情報とは対照的に）ｚ軸に沿ったＴＲＵＳプローブ２２４の所望の位置を示し得るプローブガイダンス情報等のガイダンス情報を決定することができ、その情報をシステムのディスプレイ上にレンダリングして所望の位置を利用者に知らせることができる。しかし、更に他の実施形態では、コントローラ２０２がシステムのアクチュエータ（例えばプローブ位置アクチュエータ）を制御してＴＲＵＳプローブ２２４の位置を所望のプローブ位置情報に従って変えることができると考えられる。同様に、コントローラ２０２は、カテーテル位置情報を決定し、システムのアクチュエータ（例えばカテーテル及び／又はグリッドテンプレートのアクチュエータ）を制御して、カテーテル２２２（又はその一部）の１つ又は複数の位置をカテーテル位置情報に従って変えることができる。コントローラ２０２は、利用者の便宜のためにカテーテル位置情報に関する情報をシステムのディスプレイ上にレンダリングし得ることも考えられる。プローブ及び／又はカテーテルの位置情報は実時間で決定され且つ／又は更新されても良く、必要に応じて利用者の便宜のためにシステムのユーザインタフェース上にレンダリングされ得る。カテーテルガイダンス情報は、カテーテルの１つ又は複数の所望の位置を含み得る。プローブ位置アクチュエータは、コントローラ２０２の制御下で１つ又は複数の座標に対する所望の位置内にＴＲＵＳプローブ２２４を（例えばステッパモータ等を含み得るステッパを使用して）配置できるＴＲＵＳプローブ位置決めシステムの一部を形成し得る。

グリッドテンプレート２２０を所望の位置及び／又は向きに配置するために、グリッドテンプレート位置決め機構が設けられ得る。例えば図３は、本システムの実施形態に従って動作するシステム３００の一部の側面図を示す。ＨＤＲシステム３００はＨＤＲシステム１００及び／又は２００と同様とすることができ、図２Ａのカテーテル２２２及びグリッドテンプレート２２０のそれぞれと同様であり得るカテーテル３２２及びグリッドテンプレート３２０を含み得る。グリッドテンプレート３２０は、アレイ状に配置され、互いに平行であり得る複数のチャネル３２１を含み得る。チャネル３２１は、チャネルを通過し得るカテーテル３２２を受け入れるようにその形状及び／又は大きさが決められても良く、カテーテル３２２を支持し且つ／又は導き得る。従って、グリッドテンプレート３２０は、患者３０１の前立腺３０７内のカテーテルの構成を提供し得る。

グリッドテンプレート位置決め機構は、１本又は複数本の軸に対する（例えば１本又は複数本の軸を中心とした且つ／又はそれに沿う）グリッドテンプレート３２０の位置及び／又は向きを調節することができる。一部の実施形態によれば、１本又は複数本の軸に対するグリッドテンプレート３２０の位置及び／又は向きを調節するために、グリッドテンプレート位置決め機構が利用者（例えば臨床医等）によって調節され得る。しかし更に他の実施形態では、システム３００のコントローラの制御下で１本又は複数本の軸に対するグリッドテンプレート３２０の位置及び／又は向きを調節し得る少なくとも１つのアクチュエータをグリッドテンプレート位置決め機構が含み得ると考えられる。更に、グリッドテンプレート位置決め機構は、グリッドテンプレート３２０の位置及び／又は向きに関する情報を更に処理するためにコントローラに与え得るセンサを含むことができる。

再び図１を参照し、アクチュエータ１１２は、コントローラ１０２によって制御され得る１つ又は複数のアクチュエータを含み得る。アクチュエータ１１２は、本システムの実施形態に従ってコントローラ１０２の制御下で所望の力及び／又は変位を出力することができる、例えばラジアルモータ及び／又はリニアモータ（例えば超小型電子モータ（ＭＥＭ）、電気活性高分子（ＥＡＰ）、形状記憶アレイ（ＳＭＡ）等）を含み得る。

ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０は、利用者の便宜のために情報をレンダリングすることができる任意の適切なユーザインタフェースを含み得る。例えば、ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０は、ディスプレイ（例えばタッチスクリーンディスプレイ等）、スピーカ、触覚装置等を含み得る。従ってコントローラ１０２は、与えられる情報を視覚的に、聴覚的に、及び／又は触覚的に出力できるユーザインタフェース（ＵＩ）１１０にこの情報を与えることによって情報をレンダリングすることができる。ユーザインタフェース（ＵＩ）１１０は、利用者がそれを使って情報を入力することができるユーザ入力装置を更に含み得る。例えば、タッチスクリーンディスプレイは、利用者によって入力されるユーザ選択等の情報を受け付けることができる。更に他の実施形態によれば、ユーザ入力装置は、マウス、タッチパッド、トラックボール、スタイラス等、利用者がそれを使って情報を入力することができる他の任意のユーザ入力装置を含み得る。

本システムの実施形態は、システムのディスプレイ上に実時間でレンダリングされ得る２Ｄ画像（軸又はサジタルスライス、例えば２Ｄ画像スライス等の現在のスライス）上の前立腺の境界を自動で区分化するためのシステム及び方法を提供し得ると更に考えられる。従って、現在のスライス上のそれらの決定された境界についての定量的知識が臨床医に与えられても良く、そのことはカテーテルの挿入過程を向上させ得る。

図４は、本システムの実施形態に従って実行され得るプロセス４００の機能流れ図を示す。プロセス４００は、介入治療手順中に使用されても良く、臨床医又はカテーテル制御システムに対する実時間ガイダンスを提供することができる。プロセス４００は、ネットワーク上で通信する１台又は複数台のコンピュータを使用して実行されても良く、互いにローカル及び／又はリモートとすることができる１つ又は複数のメモリから情報を取得し且つ／又はそれらのメモリに情報を記憶することができる。プロセス４００は、以下のステップの１つ又は複数を含み得る。一部の実施形態では、プロセス４００のステップが、本システムの実施形態に従って動作する超音波撮像システム等の１つ又は複数の適切な画像診断システムを使用して実行され得る。更に、それらのステップの１つ又は複数が必要に応じて組み合わせられ、且つ／又は下位ステップへと分割され得る。更に、それらのステップの１つ又は複数が設定に応じて飛ばされても良い。動作中、このプロセスはステップ４０１中に開始し、ステップ４０３に進むことができる。

ステップ４０３の間、このプロセスは関心ボリューム（ＶＯＩ）の３Ｄ基準画像データセットを取得することができる。３Ｄ基準画像データセット（以下、基準データセット）は、患者の前立腺等の所望の関心対象（ＯＯＩ）が位置し得るＶＯＩの複数（例えばＮ、Ｎは整数）の２Ｄ画像スライス（以下、画像スライス）を含み得る。従って、基準データセットは、前立腺等の所望のＯＯＩのＮの画像スライスを含み得る。これらのＮの画像スライスは１つ又は複数の像面内で撮られ得る。例えば一部の実施形態によれば、画像スライスはサジタル面内にあり得るのに対し、他の実施形態では画像スライスが横断面や他の面内にあり得る。明瞭にするために、プロセス４００の説明の全体を通してＯＯＩに言及するのではなく前立腺に言及する。しかし、制限なしに、必要に応じて他のＯＯＩの言及が前立腺に取って代わり得ることが理解されるべきである。例えば、必要に応じて他の臓器及び／又はその一部が前立腺に取って代わり得ると考えられる。但し、明瞭にするために前立腺に言及する。

基準データセットは、ＴＲＵＳプローブ等の任意の適切な超音波撮像機器を使用して取得され得る。しかし、更に他の実施形態では他の種類の撮像装置も考えられ、ＴＲＵＳプローブと共に及び／又はＴＲＵＳプローブの代わりに使用され得る。基準データセットの取得中、撮像機器（例えばＴＲＵＳプローブ）が（例えばシステムのセンサによって）追跡されても良く、それによりＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きが明らかにされ、取得済みの対応する各２Ｄ画像スライスに関連付けられ得る。次いで、それらの画像スライスがスタックされて３Ｄ基準データセットを形成する。

一部の実施形態によれば、３Ｄ基準データセット及び／又はその一部が、ＭＲＩ、ＣＴ、ＭＲ、陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）、超音波撮像法等の１つ又は複数の撮像法を使用して取得され得ると考えられる。複数の画像取得源から得られる場合がある取得済みの画像情報は、必要に応じて３Ｄ基準データセットの全て及び／又は一部を形成するためにレジストレーションされ得る。但し明瞭にするために、３Ｄ基準データセットは本明細書に記載のＴＲＵＳプローブを使用して取得されると仮定する。更に、本システムの実施形態は解剖学的な撮像及びデータの方法に関して説明され得るが、一部の実施形態では、本明細書に記載の撮像法が機能的な撮像法を使用して同様に機能し得ることが理解されるべきである。例えば本システムの実施形態は、機能情報を実時間で変換して必要に応じて実時間ガイダンスを提供することができる。

ＴＲＵＳプローブは、患者に対する所望の位置及び／又は向きに配置され得る。例えば図２Ａは、ＴＲＵＳプローブ２２４が基準データセットを取得できるような、患者２０１の前立腺２０９に対するＴＲＵＳプローブ２２４の設定を示す。各２Ｄスライスを取得する間のＴＲＵＳプローブ２２４の位置及び／又は向きが位置情報として３Ｄ基準画像データセットの対応する２Ｄスライスに関連付けられ得るように、ＴＲＵＳプローブ２２４は基準データセットの取得中に（例えばｚ軸に沿って及び／又はｚ軸を中心に）追跡され得る。より詳細には、このプロセスは、ＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きを追跡し、対応する位置情報を形成し、本システムの実施形態に従って行われるプロセスの流れ図５００を示す図５に示されているように、基準データセットの対応する２Ｄ画像スライスにその位置情報を関連付けることができる。

より詳細には、図５は予め取得されている３Ｄ画像データセットを含み得る三次元（３Ｄ）基準データセット５４０を示し、３Ｄ画像データセットは、患者にカテーテルを挿入する前に取得され、患者に挿入されたカテーテルを使用して更なる画像を取得する間に取り出し参照するためにメモリ内に記憶される、ＯＯＩを含み得るＶＯＩについて撮られた複数（例えばＮ等の選択された数）の二次元（２Ｄ）画像スライス（例えば２Ｄスライス）を有する。ステップ４０３の完了後、このプロセスはステップ４０５へと続き得る。

ステップ４０５の間、このプロセスは、自動及び／又は手動の（例えばユーザ入力を使用する）方法を含み得る任意の適切な区分化方法を使用して基準データセットを区分化することができる。例えば、適切な区分化方法は、本システムの実施形態に従って動作するUroNav（商標）fusion biopsy system（UroNav（商標）生検プラットフォーム（Invivo, Gainesville, FL, USA）で使用可能）を使用して実現されても良く、基準データセット内の３Ｄ画像情報を区分化し、例えば３Ｄ基準データセットの２Ｄ画像スライスの前立腺の境界等、ＶＯＩ内の部分の境界を定め得る対応する区分化情報（ＳＩ：segmentation information）を形成するために行われ得る。より詳細には、本システムの実施形態は、腺中央部の横断スライス（mid-gland transverse slice）内で画像強度に基づく区分化を行い、そのスライスよりも優れた輪郭及び劣った輪郭を定めるための初期設定としてその区分化を使用することができる。従って、前立腺の境界が基準データセットの画像スライスの１つ又は複数について定められても良く、前立腺の外形を表し得る湾曲境界面（ＣＢＳ：curved boundary surface）として表され得る。より詳細には、前立腺のＣＢＳを定め得る区分化情報（ＳＩ）を形成するために、基準データセットの複数の２Ｄ画像スライス（例えば２Ｄ画像スライス）のそれぞれが区分化され得る。例えば図５を参照し、ＣＢＳ５４５は、基準データセット５４０の複数の（又は選択された）２Ｄ画像スライスのそれぞれについて前立腺の境界を定めることができる。このプロセスは、ＳＩ（ＣＢＳに関する情報を含み得る）を３Ｄ基準データセットの対応する各２Ｄ画像スライスに関連付けることができ、その情報を後で使用するためにシステムのメモリ内に記憶することができる。従って、基準データセットは関連する追跡情報及び／又は区分化情報を含み得る。

一部の実施形態によれば、基準データセットを区分化するために、組織応答の生体力学的モデルを利用して臓器や腺等の生物組織の輪郭を描く有限要素解析法（ＦＥＡ：finite element analysis method）が使用され得る。従って、一部の実施形態は３Ｄボリューム内の前立腺の境界を描くためにＦＥＡ法を使用し得ると考えられる。更に、他の更なる実施形態によれば、（例えばMIM Software Inc．， Cleveland, OH, USAによって提供される）勾配アルゴリズムが組織を区分化するために使用されても良く、画像強度に基づく区分化に加えてエッジを定め得る。一部の実施形態は、ポピュレーション（population）ベースの輪郭を修正し、それを現在のデータセットに適用するために、変形可能なレジストレーションを使用するアトラスベースのアルゴリズムを使用できると更に考えられる。ステップ４０５の完了後、このプロセスはステップ４０６へと続き得る。

ステップ４０６の間、このプロセスは、カテーテル予定交点（ＰＣＩＰ）、ＯＯＩの外縁境界（ＰＢ：peripheral boundary）、及び制限領域（ＲＡ：restricted area）の少なくとも１つ又は複数等の位置制約（ＬＣ：location constraint）を定めることができる。位置制約の１つ又は複数がシステム及び／又は利用者によって定められ得る。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスはＲＡ及び／又はＣＢＳの少なくとも１つ若しくは複数に基づいてＰＣＩＰを決定することができる。更に他の実施形態では、利用者がＰＣＩＰ及び／又はＲＡの１つ又は複数を定め得る。更に他の実施形態によれば、ＲＡが利用者によって定められても良く、ＰＣＩＰが任意選択的に定められ得る。更に、一部の実施形態によれば、位置制約の１つ又は複数が１つ又は複数の他の位置制約に基づいて決定され得る。例えば、制限領域に基づいてＰＣＩＰが決定されても良く、その逆も同様である。

ＰＣＩＰに関して、システムの１つ又は複数のカテーテルのＰＣＩＰが、区分化データセット内に規定され得る前立腺のＣＢＳに対して定められ得る。より詳細には、このプロセスは、基準データセットの１つ又は複数の対応する２Ｄ画像スライスについて、ＣＢＳによって定められ得る前立腺の境界領域（例えば外縁境界領域）に対するカテーテルの１つ又は複数のＰＣＩＰを決定することができる。ＰＣＩＰは対応する２Ｄ画像スライスに関連付けられ、後で使用するためにシステムのメモリ内に記憶され得る。より詳細には、カテーテルの遠位端がその対応するＰＣＩＰにあるとき、カテーテルの１つ又は複数の遠位端が（例えば前立腺の外縁境界を定めるＣＢＳによって定められる）前立腺の境界領域内に位置することが予期されるようにＰＣＩＰが決定され得る。更に一部の実施形態によれば、以下で説明されるようにカテーテルがＲＡと交差しないように、或いはＲＡに接触しないように、ＰＣＩＰが以下に記載され得るように制限領域（ＲＡ）に従って更に決定され得る。一部の実施形態によれば、このプロセスは少なくともＲＡに基づいてＰＣＩＰを更に決定することができる。例えばこのプロセスは、カテーテルがＲＡを通過することをその位置が必然的に伴い得るＰＣＩＰを回避することができる。従ってＰＣＩＰの位置は、基準データセット内で規定され得るＲＡに少なくとも部分的に基づき得る。

ＰＣＩＰは、カテーテルの１つ又は複数の遠位端（例えば追跡される遠位端）等のカテーテルの一部が、２Ｄ画像スライスの像面と交差すると推定（例えば予期又は計算）され、像面を超えて（システム及び／又は利用者によって定められ得る）閾値伸び値（例えば０．５ｍｍ等）だけ伸び得る位置に対応する点を概して定めることができる。このプロセスは、任意の適切な配置方法（placement method）を使用してこのステップを実行することができる。

このプロセスは、１つ又は複数のカテーテルのＰＣＩＰを示し得るユーザインタフェースを任意の適切な方法を使用してレンダリングし得る。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスは点又は他のグラフィカル表現を用いてカテーテルを表すことができる。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、概して（カテーテルの先端において測定され得る）カテーテルの現在位置と現在の像面又はＰＣＩＰとの差であり得るカテーテル距離を明らかにし、利用者の便宜のために比較結果の表現（例えば英数字表現やグラフィカル表現）を提供することができる。カテーテル距離についてはステップ４２７に関して更に論じられる。

再び位置制約を参照し、図６は、本システムの実施形態による、基準データセットの対応する２Ｄ画像スライス６６２上に重ね合わせられるＰＣＩＰ６６４等の位置制約を示すユーザインタフェース（ＵＩ）６００のスクリーンショットを示す。ＣＢＳ６４５はこのプロセスによって定められても良く、従って図５のＣＢＳ５４５と同様であり得る。しかし図６には、ＰＣＩＰ６６４及び制限領域（ＲＡ）が示されている。ＲＡは線６６２−１から６６２−Ｍ（概して６６２−ｘは３Ｄ基準データセットの対応する２Ｄ画像スライス上に重畳される）によって示されても良く、ＲＡ６６２−１及び６６２−２が図６に示されており、カテーテルの何れも通過すべきではない領域を定め得る。以下で論じられるように、ＲＡは区域として区別され得る。システム（例えば区分化中）及び／又は利用者がＲＡを定めることができる。ＲＡは、（図７Ａ及び図７Ｂに関して以下で説明されるように）ＲＡである領域を（例えば線の片側で）規定し得る線等の任意の適切な形状によって、及び／又はその内部にＲＡが位置し得る閉じた線（例えば円、多角形、楕円、他の顧客定義の形状等）を使用することによって表わされ得る。更に図６は、対応するグリッドテンプレートのアレイ内のカテーテルの位置（例えば列や行）を利用者が容易に明らかにできるようにラベル付け６６６され得るグリッドパターン（例えば点）を含み得る。

一部の実施形態によれば、画像スライスの１つ又は複数について設定されたＲＡに従って基準データセット内のＲＡを設定するように区分化プロセスが動作可能であり得る。例えば、尿道（例えば尿道区域）の境界を定める或る画像スライス内のＲＡを利用者が設定する場合、このプロセスはそれを自動で検出でき、３Ｄ基準データセットの他の２Ｄ画像スライス内の尿道区域のＲＡを決定することができる。従って、利用者は基準データセットの画像スライス内でＲＡ（例えば或る区域のＲＡ）を設定でき、このプロセスが基準データセット又はその一部の全体にわたってそのＲＡ（例えば対応する区域のＲＡ）を設定することができる。

概して、ＲＡを通過することは望ましくなく（例えば（図２〜図３の２０７及び３０８として示されている）尿道又は膀胱の近くをカテーテルが通るのはそれらの構造に物理的損傷を加えないために避けられるべきである）又は不可能であり得る（例えば恥骨弓等の骨を貫通するのは穴を開けない限り不可能であり得る）。

本システムの実施形態によれば、ＲＡ区域の１つ又は複数の種類が以下の表１の中で示されているように定められ得る。このプロセスは、ＲＡ区域を定めるためのユーザインタフェースを利用者に与えることができ、その後、定められたＲＡ区域に関する情報をＲＡ情報としてシステムのメモリ内に保存することができる。３つの区域だけ示されているが、他の区域が定められ、後で使用するためにシステムのメモリ内に記憶され得る。更に、様々なＲＡ区域が様々な手順について定められ得る。例えば他の種類のＨＤＲ手順は、例えば表１のＲＡ区域と異なり得る対応するＲＡ区域がそれぞれ定められ得る。

利用者による区分化中に及び／又は利用者による区分化後に、（例えばＲＡ区域の）ＲＡの１つ又は複数がこのプロセスによって自動で区分化され得る。例えば一部の実施形態によれば、尿道区域が区分化中にこのプロセスによって選択され得る（例えば図６の６６２−１参照）一方、恥骨弓の区域は手動で選択され得る。例えば図７Ａは、本システムの実施形態による、基準データセットの恥骨弓を含む２Ｄ画像スライスを示すユーザインタフェース（ＵＩ）７００Ａのスクリーンショットを示し、図７Ｂは、本システムの実施形態による、恥骨弓ＲＡを区分化して選択した後の２Ｄ画像スライスを示すＵＩ７００ＡであるＵＩ７００Ｂを示す。図７Ａを参照し、恥骨弓の位置が点線７０３によって示されている経路によって図示されており、矢印７０５によって示されている。この経路（例えば経路７０３）は必要に応じてこのプロセスによって自動で区分化されても良く、又は利用者によって設定され得る。図７Ｂを参照し、このプロセスは、恥骨の恥骨弓を定め得る恥骨弓線７０７を入力し且つ／又は編集する選択肢を利用者に与え得る。次いでこのプロセスは、恥骨弓線７０７よりも上（例えば上側）の全作業空間を恥骨弓ＲＡとして定めることができる。次いでこのプロセスは、恥骨弓ＲＡ内に斜影線７０９を挿入することによって等、任意の適切な方法を使用して恥骨弓ＲＡ（区域）を（例えば斜影線によって）強調表示することができる。次いで利用者は、恥骨弓線７０７の位置を必要に応じて実時間で修正し、このプロセスは恥骨弓ＲＡをしかるべく更新することができる。但し一部の実施形態によれば、このプロセスは基準データセットの区分化中に恥骨弓ＲＡを自動で形成することができ、利用者が恥骨弓ＲＡを承認し、編集し、且つ／又は拒否できるように恥骨弓ＲＡに関する情報をレンダリングすることができる。恥骨弓ＲＡについて論じられたが、このプロセスは必要に応じて他のＲＡを選択するために同様のステップを行うことができる。

再びＰＣＩＰを参照し、このプロセスは、システム及び／又は利用者によって設定され得るＲＡに従ってＰＣＩＰを決定し且つ／又は最適化し得る。例えばＰＣＩＰが決定された後、そのプロセスは利用者の便宜のためにその情報をレンダリングし得る。次いで利用者はＲＡを設定し、このプロセスは設定されたＲＡに従ってＰＣＩＰを最適化し得る。従って、ＰＣＩＰが例えば尿道の近くにない場合、利用者は尿道ＲＡを設定する必要はないと判定し得る。このことは必要に応じて時間を節約し得る。但し一部の実施形態によれば、基準データセットのために利用者の介入なしに自動でＰＣＩＰが決定され、ＲＡが設定され得ると想定される。

ステップ４０６の完了後、このプロセスはステップ４０７へと続くことができ、ステップ４０７の間、複数のカテーテルのうちの１つ又は複数が前立腺の中に挿入され得るカテーテル挿入過程のためにＴＲＵＳプローブが所望の位置に配置され得る。ＴＲＵＳプローブは、患者の前立腺の腺中央域を撮像するために設定される横断／軸アレイによって等、このプロセスのコントローラによって既定の位置及び／又は向きに自動で配置されても良く、又は臨床医等の利用者によって手動で配置され得る。

例えば一部の実施形態によれば、基準データセットが取得されていると判定された後、ＴＲＵＳプローブが前立腺の画像を取得できるように、このプロセスは以下で説明されるようにＴＲＵＳプローブを適切な位置（例えば開始位置）に配置するよう利用者に知らせる情報をレンダリングすることができる。但し、更に他の実施形態によれば、このプロセスはシステムのアクチュエータを制御してＴＲＵＳプローブを既定の開始位置等、所望の位置及び／又は向きに配置することができる。既定の開始位置は、システムのメモリから得られる既定値から選択されても良く、且つ／又は基準データセットを取得するときのＴＲＵＳプローブの開始位置に従って決定される開始位置に応じて決定され得る。更に他の実施形態によれば、このプロセスはＴＲＵＳプローブを所望の位置に配置することを利用者に要求することができ、その後、ＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きを自動で制御することができる。ステップ４０７の完了後、このプロセスはステップ４０９へと続き得る。

ステップ４０９の間、このプロセスは前立腺を含むＶＯＩの現在の（例えば２Ｄ）画像を実時間で捕捉することができ、対応する画像情報を形成し得る。従って、現在の画像はライブ画像と見なされ得る。現在の画像は所望のフレームレート（例えば本実施形態では１５フレーム／秒）で更新され得る。更に他の実施形態によれば、現在の画像は現在のプロセスの１つ又は複数のステップが完了した後に（例えばステップ４０９を繰り返すことによって）更新され得る。現在の画像はＴＲＵＳプローブの位置に依存し得る。ＴＲＵＳプローブの位置は必要に応じて利用者の選択に基づくことができ、例えば腺中央部の位置を含み得る。

更に他の実施形態によれば、現在の画像は、ＴＲＵＳプローブの位置が変化したとき、利用者による要求を検出したとき、前立腺内へのカテーテル又はカテーテルのサブセットの挿入を検出したとき、前に進むカテーテルの動きが閾値期間（例えば５秒）止まるのを検出することや、利用者及び／又はシステムによって設定され得る所望の方向に一定量進んだことを検出すること等の利用者又はシステムによって定められる条件を検出したとき等、特定の条件が生じたと判定されるときに更新され得る。

図５を参照し、現在の画像は、ＴＲＵＳプローブによって取得されても良く、前立腺を含み得るライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像５４８を含むことができる。

他の実施形態によれば、現在の画像（例えばライブ画像や手順内画像）が３Ｄプローブを使用して３Ｄ画像情報として捕捉され得ると考えられる。従って、３Ｄ画像情報は２Ｄ画像と同様に処理されても良く、表面レンダリング若しくはボリュームレンダリングによって、又は３Ｄボリュームを通る１つ若しくは複数の２Ｄ断面を使用して表示され得る。更に、現在の画像内の区分化を初期設定するために区分化された基準データセットが使用され、手順内の臓器境界及び／又は必要に応じて任意のＲＡを実時間で区分化し視覚化することを可能にし得ることも考えられる。このプロセスは、現在の画像から既定の画像スライスを更に選択し、必要に応じてそのスライスを現在の画像として設定することができる。

更に他の実施形態によれば、利用者及び／又はシステムによって定められる条件は、例えばこのプロセスによって形成され且つ／又はレンダリングされる設定表を使用し、利用者及び／又はシステムによって所望の通りに設定され得る。従って利用者は、利用者によって定められる条件を必要に応じて定めるために、設定表と対話して設定表を設定／再設定することができる。その後、設定表が相応に更新され、後で使用するためにシステムのメモリ内に記憶され得る。次いでこのプロセスはシステムのメモリから設定表を取得し、設定表の中で定められている設定が生じたと判定される場合、このプロセスは現在の画像を更新すること等の対応するステップを行うことができる。

このプロセスは更に、ＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きを明らかにし、ＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向き情報を含み得る対応する位置情報を形成するためにＴＲＵＳプローブを更に追跡することができ、ＴＲＵＳプローブの位置情報を現在の画像に関連付けることができる。換言すれば、このプロセスは現在の画像が取得されたときのＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向きに関する情報を含み得る位置情報を関連付け、その情報を対応する現在の画像に関連付けることができる。一部の実施形態によれば、現在の画像及び関連する位置情報は必要に応じて更に処理するためにシステムのメモリ内に記憶され得る。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、軸像面及び／又はサジタル像面内等、現在の画像を見る像面を選択する選択肢を利用者に与えることができる。次いでこのプロセスは、選択された像面に従って３Ｄ画像セットを区分化することができる。例えば利用者がサジタル像面を選択したと判定される場合、このプロセスは同じ面内で基準データセットを区分化することができる。同様に、利用者が軸像面を選択したと判定される場合、このプロセスは同じ面内で基準画像データセットを区分化することができる。但し一部の実施形態によれば、このプロセスは、両方の面内で基準データセットを区分化することができ、次いで現在の画像について選択されている面に対応する面内で画像を選択し得る。従って現在の画像が軸面内で選択されている場合、このプロセスは、基準画像データセットの軸面に対応する区分化画像を得ることができる。従って、現在の画像が画像スライスと同じ基準面内で得られ得る。ステップ４０９の完了後、このプロセスはステップ４１１へと続き得る。

ステップ４１１の間、このプロセスは画像レジストレーションプロセスを初期設定することができる。従ってこのプロセスは、現在の画像に対する最良適合（例えば最も近い適合）だと判定される基準データセットの少なくとも１つの画像スライス（例えば２Ｄ画像スライス）を選択することができる。つまりこのプロセスは、現在の画像に最も良く一致する基準データセットの（例えば対応する軸面又はサジタル面内の）（２Ｄ）画像スライスの少なくとも１つを位置情報に従って推定することができる。

選択される画像スライスは基準データセットから選択されても良く、現在の画像の位置に最も近く一致する位置を有し得る。従ってこのプロセスは、所定の軸（例えばＴＲＵＳプローブの位置によって決定されるｚ軸）に沿って（例えばＴＲＵＳプローブの位置に基づき）現在の画像の位置を明らかにし、現在の画像の位置に対応する（又は最も近く対応する）基準データセットの画像スライスから（例えば同じ軸に沿い且つ同じ面内にある）画像スライスを選択することができる。選択される画像スライスは、位置による最良適合画像スライスと見なされ得る。

ロバスト性を高めるために、このプロセスは、任意の適切な画像解析方法を使用すること等、選択された画像スライスが現在の画像に対する最も近い一致かどうかを任意の適切な方法を使用して判定することができる。選択された画像スライスが最も近い一致ではないと判定される場合、このプロセスは、現在の画像に対する最も近い（例えば±ｎｓスライス単位で、但しｎｓは整数である）一致である画像スライスを基準データセットから選択することができる。更に、画像解析を行うとき、このプロセスは現在の画像が前立腺に加えてカテーテル等の介入器具を含み得ることを考慮に入れることができる。従ってこのプロセスは、現在の画像を基準データセットの画像スライスと比較するとき介入器具を選別することができる。一部の実施形態によれば、このプロセスは、現在の画像に最も近く一致する２つの最も近い画像スライスを基準データセットから選択することができ、選択される最も近い２つの画像スライスに基づく合成画像として選択画像スライスを形成し得る。

基準データセットの取得と現在の画像との間のＴＲＵＳプローブに対する患者の運動に関して、殆ど運動がないことが予期され、現在のプロセスのワークフローに影響を及ぼすことは予期されない。より詳細には、ＴＲＵＳプローブは患者の直腸に密に収まり得るので、横方向及び／又はＡ−Ｐ方向へのプローブの相対運動は殆ど起こらないと予期される。この運動は概して有意でないと解釈され得る。

このプロセスは、本システムの実施形態に従って動作するUroNav（商標）生検プラットフォームによって提供される方法等、任意の適切な画像マッチング方法を使用してこのステップを行うことができる。これが図５のステップ５４２に関して示されている。

一部の実施形態では、ロバスト性を高めるために、このプロセスは、基準データセットから単一の画像スライスを選択するのではなく、現在の画像±ｎｓスライス（但しｎｓは１等の整数であり、利用者及び／又はシステムによって設定され得る）に最も近く一致する少なくとも２つの画像スライス（例えば画像セット）を基準データセットから選択することができる。基準データセットが現在の画像と同じスライスの向きを使用して取得された場合、このプロセスが使用され得る。従って、一連の画像スライス（例えば画像セット）を基準データセットから位置によって選択するために位置情報が使用され得る。次いでこのプロセスは、その画像セットに基づいて合成画像を形成し、選択画像としてその合成画像を設定することができる。このプロセスは、この画像のＣＢＳを更に決定することができる。更に他の実施形態では、このプロセスは、画像セットから１つ又は複数の画像を選択し、設定するために画像マッチングを適用することができる。次いでこのプロセスは、（上記のように例えばその組から２つ以上の画像が選択される場合）合成画像を形成することができる。このプロセスは、合成画像に関する対応する位置を（例えば補間等によって）求めるための任意の適切な方法を更に使用することができる。従って、例えばこのプロセスが（ｚ軸に沿う）±１ｍｍにそれぞれ位置する基準データセットの２つの画像に基づいて合成画像を形成する場合、このプロセスは合成画像の位置が（ｚ軸に沿って）０ｍｍだと判定することができる。上記のように、あり得る任意の患者−プローブ間の相対運動を克服するために、必要に応じて複数の画像が使用され得る。このプロセスは、（合成画像である場合）選択された画像スライスを後で使用するために基準データセットに関連して記憶することができる。このプロセスは、上記のように合成画像のＣＢＳを更に明らかにすることができ、合成画像に関連するそのＣＢＳを後で使用するために基準データセット内に記憶することができる。合成画像は擬似画像と呼ばれ得る。

更に他の実施形態では、選択される画像スライス（例えば２Ｄ画像スライス）が現在の画像に対する最良適合（例えば最も近い適合）だと判定される画像スライスとして、上記のように位置によってではなく、必要に応じて画像解析方法だけを使用して基準データセットから選択され得る。

更に、他の更なる実施形態によれば、基準データセットは任意の３Ｄデータセットを含むことができ、明確な画像スライスを含むことさえなくても良く、又は現在の画像と異なる向きを有し得る画像スライスを含み得る。従ってこの場合、このプロセスは、その内部に現在の（例えばライブ）２Ｄ画像が位置し得る基準画像データセット内の（例えば５ｍｍ厚や１０ｍｍ厚等の任意の適切な厚さを有する）ボリュメトリックスラブを突き止めることができる。このスラブ内の任意の位置における２Ｄ断面がライブ２Ｄ区分化を初期設定するために使用されても良く、最も優れた２Ｄ区分化を選択するために「区分化の優良度」についての何らかの測定基準が使用され得る。現在の２Ｄ区分化を必要に応じて制約するために、上記のスラブ内の区分化が使用され得る。

ステップ４１１の完了後、このプロセスはステップ４１３へと続き得る。

ステップ４１３の間、このプロセスは現在の画像の位置を基準データセットの選択スライスの位置と結び付けることができる。つまりこのプロセスは、現在の画像に対応する位置情報（例えばＴＲＵＳプローブの位置及び／又は向き）を基準データセットの選択画像スライス（又は少なくとも１つの画像スライス）の対応する位置と結び付けることができる。位置情報が結び付けられると、（ＴＲＵＳプローブの）特定の位置及び／又は向きにおいて実時間で取得される画像（例えば現在の画像）が、同じ（又は同様の）位置及び／又は向きを有する基準データセット内の画像に結び付けられ得る。このプロセスは、結び付けられた位置を必要に応じて実時間で継続的に更新することができる。

一部の実施形態によれば、このプロセスは任意の適切な方法を使用し、現在の画像の位置を基準データセットの選択スライスの位置と結び付けることができる。例えばこのプロセスは、上記の最初の結び付けを行うことができる。その後、このプロセスは画像認識方法を使用して現在の画像内の前立腺の特徴を認識し、基準データセット内の対応する画像（例えば選択画像）を選択することができる。次いで、この選択画像の位置が現在の画像の位置に結び付けられ得る。そうすることにより、カテーテルが前立腺に挿入されるときに生じ得る変形に対処することができる。例えばカテーテル等の物体を前立腺に挿入するとき、カテーテルは前立腺の位置を少なくとも数センチメートル上方に変え、且つ／又は前立腺の形状を変え得る。例えば、カテーテルは前立腺を伸ばすことがあり、そのためスライスの座標が１対１の対応関係を有さない場合がある。従って本システムの実施形態は、（例えば必要に応じて画像レジストレーション方法を使用し得る）画像ベースの方法を使用して、現在の画像の位置を基準データセットから選択される基準画像に必要に応じて継続的に結び付けることができる。

ステップ４１３の完了後、このプロセスはステップ４１５へと続き得る。

ステップ４１５の間、このプロセスは、基準データセットから選択画像に対応するＣＢＳを得ることができる。従ってこのプロセスは、選択画像スライスのＣＢＳであるＣＢＳを基準データセットから得ることができる。このＣＢＳは、選択ＣＢＳと呼ばれ得る。選択画像スライスは現在の画像に対する最も近い適合と見なされ得るので、ＣＢＳも現在の画像に対する最も近い適合の（例えば最も近く一致する）ＣＢＳと見なされ得る。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、基準データセットからの選択画像スライスを現在の画像（例えばライブ画像）上にレジストレーションするために、画像レジストレーションプロセスを行うことができる。２０１３年１１月８日に出願され、２０１４年６月１９日に国際公開第２０１４／０９１３３０ Ａ１号として公開された「小線源療法を行うのを助けるための支援機器（Assisting Apparatus for Assisting in Performing a Brachytherapy）」と題された出願人の過去の同時係属出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１３／０５９９８９号（参照によりそのそれぞれの内容が本明細書に援用される）の中で開示され得るように、この画像レジストレーションプロセスは、画像をレジストレーションするための自動化されたレジストレーションアルゴリズム等、任意の適切な画像レジストレーション方法を使用して行われ得る。

ステップ４１５の完了後、このプロセスはステップ４１６へと続くことができ、ステップ４１６では、このプロセスはグリッドテンプレートの位置及び／又は向きを決定することができる。一部の実施形態によれば、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きはシステム及び／又は利用者によって設定され得る。例えば一部の実施形態によれば、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きが利用者によって設定され得る。更に他の実施形態によれば、システムがグリッドテンプレートの位置及び／又は向きを決定しても良く、その情報を利用者の便宜のためにレンダリングすることができ、利用者はグリッドテンプレートの位置及び／又は向きをしかるべく設定することができる。更に他の実施形態では、他の場所で論じられている可能性がある通り、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きを設定するためにシステムがアクチュエータを制御することができる。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きを位置制約の１つ又は複数に従って決定することができる。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスは、利用者によって望まれ得るようにカテーテルの１つ又は複数が自らのＰＣＩＰと交差し得るように且つ／又はＲＡと交差しないように、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きを位置制約の１つ又は複数に従って決定することができる。グリッドテンプレートの位置及び／又は向きは任意の適切な方法を使用して決定され得る。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、本システムの実施形態に従って動作する幾何学的方法等の任意の適切な方法を使用し、位置制約（例えばＰＣＩＰ及び／又はＲＡ）、ＴＲＵＳプローブの位置及び／若しくは向き、現在の画像、並びに／又は基準データセットのうちの１つ又は複数に少なくとも基づいてグリッドテンプレートの位置及び／又は向き（以下、位置）を決定することができる。例えば、ＴＲＵＳプローブは前に（例えばステップ４１３の間に）結び付けられているので、現在の画像及び基準データセットの１つ又は複数に対するその位置が決定され得る。次いでこのプロセスは、グリッドテンプレートを貫通して伸び且つ／又はグリッドテンプレートから伸びるカテーテルの１つ又は複数の予期される軌道がその対応するＰＣＩＰにおいて交差する一方でＲＡに入らないように、ＰＣＩＰ及び／又はＲＡ等の１つ又は複数の位置制約を使用してグリッドテンプレートの位置及び／又は向きを決定することができる。このプロセスは、必要に応じてカテーテルの１つ又は複数の（例えばグリッドテンプレートのアレイ内の）位置を更に決定することができる。このプロセスは、これらの決定を実時間で且つ／又は特定の条件が生じたと判定されるとき（利用者による要求やカテーテルの挿入等に応答して）行うことができる。例えばこのプロセスは、グリッドテンプレートの位置及び／又は向きを少なくとも１回決定することができる。

一部の実施形態によれば、グリッドテンプレートは、互いに対する位置及び／又は向きに関して調節され得るグリッドテンプレート部分（例えばカドラント等）のアレイを含み得る。例えば一部の実施形態によれば、グリッドテンプレートが４つのカドラントを含むことができ、その１つ又は複数は互いに対して明確に表現可能であり得る。例えばカテーテルの挿入後、このプロセスは、別のカテーテルを挿入するためにグリッドテンプレート又はその一部の所望の位置及び／又は向きを決定することができる。従って、１つ又は複数のカテーテルが、１つ又は複数の他のカテーテルに使用され得るのと同じ又は異なるグリッドテンプレートの位置及び／又は向きを使用して挿入され得る。カテーテル操縦システムは、グリッドテンプレートの１つ又は複数の部分の位置及び／又は向きを制御するためのアクチュエータを含み得る。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、カテーテルの先端（例えば遠位端）等のカテーテル上の点とカテーテルのＰＣＩＰとの間のベクトルを表し得る、カテーテルの１つ又は複数の予定軌道を決定することができる。従って、カテーテルがその予定軌道に沿って伸びる場合、そのカテーテルは軌道から一切逸脱することなしに自らのＰＣＩＰと交差し又はかかるＰＣＩＰにほぼ到達することが予期され得る。従って、カテーテルがその前後軸（例えばカテーテルの利用者及び／又は操縦機構によって図２Ａの中で示されているｚ_ｃ）に沿って伸びる場合、そのカテーテルは推定軌道から一切逸脱することなしに自らのＰＣＩＰと交差し又はほぼ交差することが予期され得る。カテーテルの予定軌道が決定された後、このプロセスはその決定を（例えば利用者がカテーテルを操縦して推定軌道をたどることができるように）利用者に知らせ且つ／又は推定軌道に従ってカテーテルを操縦することができる。

一部の実施形態によれば、カテーテルの予定軌道は、ＴＲＵＳプローブの現在の位置及び／又は向き、選択されるＣＢＳ、位置制約の１つ又は複数、現在の画像、並びに／又は基準データセットのうちの１つ又は複数に従って更に決定され得る。例えば軌道は、どのＲＡとも交差しないように、前立腺を出ないように等、位置制約に従って決定され得る。次いで、グリッドテンプレートがカテーテルの推定される位置及び／又は向きに従って配置（例えば利用者及び／又はシステムによって位置決め）されても良く、又はその逆も同様である。

一部の実施形態によれば、１つ又は複数のＰＣＩＰが（例えば利用者及び／又はシステムによって）定められていない場合、このプロセスはカテーテルの１つ又は複数の予定軌道を決定するステップを飛ばすことができる。このことは、カテーテルを手動で操作することが利用者によって望まれる場合等に有用であり得る。この場合、このプロセスは必要に応じて、グリッドテンプレートの所望の位置及び／又は向きを利用者に知らせることができ、且つ／又は後で行う計算のためにグリッドテンプレートの実際の位置及び／又は向きを決定することができる。

一部の実施形態によれば、（例えばカテーテルの１つ又は複数をその予定軌道に設定するために）グリッドテンプレートの位置及び／又は向きが決定された後、このプロセスは必要に応じて、その情報をシステムのディスプレイ上にレンダリングすること等、任意の適切な方法を使用してその位置及び／又は向きを利用者に知らせることができ、又はシステムのアクチュエータを制御してグリッドテンプレートの位置及び／又は向きを所望の位置及び／又は向きに設定することができる。例えば図６は、利用者がＰＣＩＰ６６４を（例えばＰＣＩＰ上で右クリックすることによって）選択したときにレンダリングされ得るカテーテルのパラメータを示す窓６６６を示す。窓６６６は、種類、現在のパラメータ（例えば未挿入、自動操縦、型式、製造業者、現在の設定等）、先端からＰＣＩＰまでの距離（例えばｚ_ｃ）、グリッドアレイ内の位置（列や行等）等、システム及び／又は利用者によって設定され得るＰＣＩＰ６６４及び対応するカテーテルに関する情報を含み得る。

結び付けに再び言及し、位置情報が結び付けられると、（ＴＲＵＳプローブの）特定の位置及び／又は向きにおいて実時間で取得される画像（例えば現在の画像）が、現在の画像と同じ（又は同様の）位置及び／又は向きを有する基準データセット内の画像及び基準データセットに容易に結び付けられ得る。従って、ＴＲＵＳプローブの位置が基準データセット内の対応する画像スライスに結び付けられ得る。このことは、手順中にシステムの資源を温存することができ、時間も節約し得る。ステップ４１６の完了後、このプロセスはステップ４１７へと続き得る。

ステップ４１７の間、このプロセスはカテーテルの挿入過程が開始したかどうかを判定することができる。従って、カテーテルの挿入過程が開始したと判定される場合、このプロセスはステップ４１８へと続き得る。しかし、カテーテルの挿入過程が開始していないと判定される場合、このプロセスはステップ４１７を繰り返すことができる。このプロセスは、カテーテルの挿入過程が開始したかどうかを任意の適切な方法を使用して判定することができる。例えば一部の実施形態によれば、利用者及び／又はプロセスがカテーテルの挿入過程の開始を要求することができる。更に他の実施形態では、（その先端によって定められる）カテーテルの位置（例えば場所及び／又は向き等）が閾値を超えて変化していると判定される場合、カテーテルの挿入過程が開始したと判定され得る。

ステップ４１８の間、このプロセスは、カテーテルの１つ又は複数を任意選択的に追跡し、対応するカテーテルの１つ又は複数の推定軌道を決定することができる。カテーテルを追跡するとき、このプロセスは、１つ又は複数の対応するカテーテルの位置、向き、実際の軌道、（例えば経時的に位置を追跡すること等によって決定され得る）移動経路、及び（例えばｚ方向の）伸長のうちの１つ又は複数に関する情報を実時間で決定することができる。次いでこの情報は、後で使用するためにシステムのメモリ内にカテーテル位置情報として記憶されても良く、且つ／又は対応するカテーテルの１つ若しくは複数の推定軌道を決定するために使用され得る。明瞭にするために、及び制限なしに、各カテーテルがその遠位端に位置する単一の追跡要素を含むことができ、このプロセスはその追跡要素を追跡することによって対応するカテーテルの位置（例えば場所及び／又は向き）を追跡し得ると想定される。一部の実施形態によれば、カテーテルの推定軌道は、そのカテーテルの遠位端の決定された位置及び／又は向きに基づいて決定され得る。従ってカテーテルの位置は、その遠位端における位置を指し得る。従ってこのプロセスは、カテーテルが移動するにつれてカテーテルの追跡要素を経時的に追跡し、対応する位置情報を形成することができる。次いでこのプロセスは、追跡によって生成される位置情報に少なくとも部分的に基づき、カテーテルの実際の移動経路、向き、軌道、及び／又はｚ軸の伸長（以下ｚ伸長）を更に決定することができる。

一部の実施形態によれば、カテーテルの推定軌道を計算するために、カテーテルのグリッド入口点の知識（例えばグリッドの列及び／又は行に対応し得るグリッド位置のＸ−Ｙ座標であり、グリッドの面はｚ＝０に対応する）及びカテーテル軌道の履歴の知識がこのプロセスによって使用され得る。ＥＭセンサ等のセンサがカテーテルの位置及び／又は向きを与え得る。

更に一部の実施形態によれば、このプロセスはカテーテルが現在のカテーテルとして設定され得るかどうかを任意の適切な方法を使用して判定することができる。例えば一部の実施形態によれば、カテーテルが操作されていると判定される場合、このプロセスはそのカテーテルを現在のカテーテルとして設定し得る。従って利用者がカテーテルを（例えばカテーテルのｚ方向に）動かすとき、このプロセスはその移動を感知し、複数のカテーテルのうちのそのカテーテルが現在のカテーテルだと判定することができる。但し更に他の実施形態によれば、このプロセスは現在のカテーテルを、プロセスによってその移動が要求されるカテーテルとして判定し得る。例えばカテーテルの移動は、システム及び／又は利用者によって（例えばユーザ設定に従って）設定され得る（例えばグリッドテンプレートのアレイに対する）特定の順序及び／又はパターンで選択され得る。従ってこのプロセスは、現在のカテーテルを決定することができる。更に他の実施形態によれば、現在のカテーテルは、ユーザ設定及び／又はシステム設定に少なくとも基づいて決定され得る。更に他の実施形態では、現在のカテーテルであるように利用者がカテーテルを選択することができる。ステップ４１８の完了後、このプロセスはステップ４１９へと続き得る。

ステップ４１９の間、このプロセスは、前立腺内に少なくとも１つのカテーテル（例えば現在のカテーテル）が挿入され得るカテーテル挿入過程中に弾性のある（変形可能な）レジストレーション制約を適用することができる。これらの制約は、ａ）基部方向への前立腺の押し、ｂ）前後方向及び横方向への前立腺の膨張、ｃ）カテーテルがあることによってライブ画像の質が劣化する場合のアプリオリな前立腺形状制約等の幾つかの変動要素を制限なしに考慮に入れ得る。変形ベクトルは弾性画像レジストレーションの結果とすることができ、それはひいては弾性のある（変形可能な）レジストレーション制約と共に又はなしに計算され得る。ライブ画像の次元（２Ｄ又は３Ｄ）及び選択されるレジストレーションの種類に応じて、変形ベクトルは２Ｄ（過去の３Ｄ画像の対応する平面断面にレジストレーションされる２Ｄライブ画像の現在の像面内。「対応する」とは空間的に追跡される２Ｄライブ画像面の位置に基づくという意味である）又は３Ｄ（ライブ画像も３Ｄである場合、又は「２Ｄから３Ｄへの」レジストレーションが行われる、即ちライブ２Ｄ画像を過去の３Ｄ画像にレジストレーションし、面外の平行移動／回転／剪断／変形を可能にする場合）とすることができる。制約は、例えば制約の何れかに「違反する」かかる潜在的なレジストレーションが不利にされる画像類似測定基準を定めることによってレジストレーション中に適用され得る。

カテーテル及び／又は他の物体が前立腺に挿入されるとき、前立腺の形状が変わり得る。従ってこのプロセスは、前立腺の変形を考慮に入れるためにレジストレーション制約に従って変形ベクトルを形成し或いは更新することができる。必要に応じてこのプロセスは、１つ又は複数のカテーテル及び／又はその一部（例えば遠位端）の位置及び／又は向きに関する位置情報等とすることができる情報をシステムのセンサから得ることができる。ステップ４１９の完了後、このプロセスはステップ４２１へと続き得る。

ステップ４２１の間、このプロセスは選択されたＣＢＳを更新するために、選択されたＣＢＳを変形ベクトルに従って修正することができる。従ってこのプロセスは、選択されたＣＢＳ（修正輪郭と呼ばれ得る）を修正して前立腺の最新の推定境界（例えば最新のＣＢＳ）を表すために、ＣＢＳに変形ベクトルを適用することができる（図５の５４５参照）。

図５を参照し、この実施形態では選択されたＣＢＳ（例えば５４５）及び修正輪郭（例えば５４７）が閉曲面として示されているが、更に他の実施形態では、ＣＢＳ及び／又は修正輪郭が必要に応じて開曲線及び／又は不連続曲線を含み得ると考えられる。

上記のように、前立腺に針が挿入されるとき、前立腺の形状が変わる（例えば変形する）可能性があり、このプロセスはこの形状変化を考慮に入れるために変形ベクトルを更新することができる。このプロセスは、前立腺の変形を考慮に入れるレジストレーション制約を計算し、レジストレーション制約に従って変形ベクトルを更新することができる。次いでこのプロセスは、選択されたＣＢＳをそれらの更新済みの変形ベクトルに従って更新して現在のＣＢＳを形成することができ、現在のＣＢＳは上記のように前立腺の変形境界を推定し得る修正輪郭として機能することができる。ステップ４２１の完了後、このプロセスはステップ４２３へと続き得る。

ステップ４２３の間、このプロセスは、カテーテルの１つ又は複数を前立腺に挿入したことにより、前立腺の推定境界が著しく変化したかどうかを判定することができる。従って、前立腺の推定境界が著しく変化したと判定される場合、このプロセスはステップ４２５へと続き得る。しかし、前立腺の推定境界が著しく変化していないと判定される場合、このプロセスはステップ４２６へと続き得る。このプロセスは、更新済みの選択されたＣＢＳ（最新のＣＢＳであり得る）の対応する点を、（対応する）修正前の選択されたＣＢＳと比較し、それらの点の差の絶対値を計算すること（ＣＡＶ：calculating an absolute value）等の任意の適切な方法を使用し、前立腺の推定境界が著しく変化したと判定することができる。従って、ＣＡＶが距離閾値を上回ると判定される場合、このプロセスは前立腺の推定境界が著しく変化したと判定し得る。しかし、この計算された絶対値の絶対値が閾値以下である場合、このプロセスは前立腺の推定境界が著しく変化していないと判定し得る。

但し更に他の実施形態では、このプロセスは、前立腺の推定境界が著しく変化したかどうかを判定するために画像解析方法等の他の任意の適切な方法を使用することができる。

本システムの実施形態によれば、このプロセスはステップ４２３を飛ばしてステップ４２６へと続き得る。例えば、既定のＰＣＩＰが（例えばステップ４０６の間に）定められていないと判定される場合、このプロセスはステップ４２１からステップ４２６へと続き得る。同様に、システム（例えばシステム設定に基づいて）及び／又は利用者がステップ４２３を飛ばすことに決めた場合、このプロセスはステップ４２１からステップ４２６へと続き得る。前立腺内や前立腺の境界近くに留まる必要があること等、より広義の制約が個々にその根拠となり得る場合等、条件がその根拠となり得る場合、利用者は客観的にステップ４２３を飛ばすことに決めることができる。

ステップ４２５の間、このプロセスは残りのカテーテルの予定された配置を更新するために、ＰＣＩＰを再び最適化することができる。本明細書で使用されるとき、残りのカテーテルとは、前立腺にまだ挿入されていないカテーテル又は前立腺内の所定位置にまだ完全に挿入されていないカテーテルを指し得る。従ってこのプロセスは、決定された現在の前立腺の（例えば２Ｄ又は３Ｄの）輪郭に従ってそれらの残りのカテーテルのＰＣＩＰを再び最適化するために、動的なカテーテル再計画過程を実行することができる。従ってこのプロセスは、どのカテーテルが前立腺にまだ挿入されていないのかを明らかにし、それらのカテーテルの配置を再び最適化することができる。この最適化を行うために使用される方法は、最適化されたＰＣＩＰを決定するステップ４０６を行うのに使用される方法と同じ又は同様とすることができるが、再び最適化することは、ステップ４０６の間に使用される（対応する元のＣＢＳによって表わされ得る）前立腺の元の境界とは対照的に、（例えば最新の修正されたＣＢＳによって表わされ得る）前立腺の最新の推定境界を使用することができる。従ってステップ４２５の間、カテーテルの１つ又は複数の遠位端が、その対応するＰＣＩＰにあるときに（例えば前立腺の最新の推定外縁境界を定める最新のＣＢＳによって定められる）前立腺の境界領域内に位置することが予期されるようにＰＣＩＰが決定され得る。

この再び最適化するステップ４２５は、最初のカテーテルを挿入したことにより前立腺の推定境界が著しく変化したと判定される場合に行われ得る。更に、前立腺の最新の輪郭を使用し、残りのカテーテルの予定された配置がこのプロセスによって再び最適化され得る。ステップ４２５の完了後、このプロセスはステップ４２６へと続き得る。

推定軌道に関して、この軌道は、カテーテルがその現在の位置及び向きを所与として行き着くことが予期される場所であり、単にカテーテルの遠位端にあるセンサの位置／向きに関する情報からこのプロセスによって得られ得る。予定軌道とは、カテーテルがどこに行くべきかをプロセスが決定し得る場所であり、対応するカテーテルのグリッド入口穴、対応するカテーテルのＰＣＩＰ、ＲＡ等の情報の組合せに関する情報に基づいて得られ得る。

ステップ４２６の間、このプロセスは残りのカテーテルの１つ又は複数の予定軌道を任意選択的に更新することができる。このように更新することは、ＣＢＳ及び／又はＰＣＩＰの変化（例えば更新）を補正し得る。このプロセスは、ステップ４１６の間に説明された方法等、任意の適切な方法を使用して残りのカテーテルの予定軌道を更新することができる。但しこのプロセスは、入手可能な場合は対応するカテーテルの更新済みのＰＣＩＰ、推定軌道、及び更新済みの現在位置を使用することができる。例えばこのプロセスは、残りのカテーテルの１つ又は複数を追跡してその先端の現在位置を明らかにすることができる。次いでこのプロセスは、カテーテルの現在位置及び／又はカテーテルの最新の（例えば更新された又は元の）ＰＣＩＰによる推定軌道に少なくとも基づいてカテーテルの予定軌道を更新することができる。

次いでこのプロセスは、（ステップ４１６の間に論じられたように）１つ又は複数の残りのカテーテルの推定軌道及び／又は予定軌道に関する情報を利用者の便宜のためにレンダリングすることができ、且つ／又は選択されたカテーテルをそのＰＣＩＰに例えばそのカテーテルの予定ＰＣＩＰに従って導くために、残りのカテーテルの１つ若しくは複数の操縦機構をしかるべく制御することができる。一部の実施形態によれば、コントローラは操縦機構を制御し、任意の所与の期間（例えば３０秒）にわたって（利用者及び／又はシステムによって設定され得る）５ｍｍまで等の閾値距離だけカテーテルを進め、又は後退させることができる。但し、これらの値に関する他の値又は値域も考えられる。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、カテーテルの屈曲又は撓みを自動で検出することができる。このプロセスは、補正のための適切な措置（例えば操縦すること、引き出すこと、挿入すること等）を決定することができ、カテーテルの軌道が補正され得るように、且つ許容可能であり得る一定の閾値の範囲内にあり得るように利用者を導くためにその情報をレンダリングすることができる。例えばこのプロセスは、カテーテルが閾値を超えて屈曲し又は撓んでいるかどうかを判定することができ、該当する場合はその撓みを自動で補正するための適切な措置を取り、又は利用者が補正を手動で行うための情報をレンダリングすることによって適切な措置を取ることができる。一部の実施形態によれば、カテーテルの屈曲又は撓みは、対応する閾値角度値（例えばシステム及び／又は利用者によって定められ得るｔ＿ａｌｐｈａ）を上回る（カテーテル角度を単位として測定され得る）カテーテルの先端の向き（例えば角度方向）の変化、又は対応する閾値（例えばシステム及び／又は利用者によって定められ得るｔ＿ｄｅｌｔａＸＹ）を上回るカテーテルの先端のｘ−ｙ位置（即ち横断面内）の変化を検出することによって識別され得る。より詳細には、ｚ軸に対する（例えばｘ面及びｙ面に対する）カテーテル角度がｔ＿ａｌｐｈａを上回ると判定される場合、このプロセスは、カテーテル角度が許容値を上回ることを利用者に知らせるための情報をレンダリングすることができる。同様に、ｚ軸に沿った所与の平行移動単位についてカテーテルの先端のｘ−ｙ位置の変化がｔ＿ｄｅｌｔａＸＹ（例えば１ｍｍ）を上回ると判定される場合、このプロセスはかかる判定を利用者に知らせるための情報をレンダリングすることができ、カテーテルの先端の位置を記録することができる。次いでこのプロセスは、カテーテルが屈曲する／撓むのを解消し回避するために、対応するカテーテルをより小さいｚ位置まで引き戻すように利用者に知らせることができ、又は記録されたカテーテルの先端位置に少なくとも基づいてコントローラを制御することによって自動で措置を取り得る。

一部の実施形態によれば、このプロセスは実時間でカテーテルを追跡し、ＰＣＩＰを更新し、且つ／又はカテーテルの推定軌道を更新することができる。ステップ４２６の完了後、このプロセスはステップ４２７へと続き得る。

ステップ４２７の間、このプロセスは、現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像等の１つ又は複数の合成画像を形成することができ、かかる画像は、例えば合成画像を形成するために現在の画像上に重畳される最新の修正済みの選択されたＣＢＳ（即ち修正輪郭）を含み得る。例えば図５を参照し、このプロセスは画像５４８等の現在の画像を取得し、現在の画像上に修正輪郭５４７を重畳して現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像５５０を形成することができる。

一部の実施形態によればこのプロセスは、システム及び／又は利用者によって望まれ得るように、ＰＣＩＰ、推定軌道及び／若しくは実際の軌道、並びに／又はカテーテルの少なくとも１つのパラメータ（例えばカテーテル距離、カテーテルの設定、カテーテルの軌道、推定軌道、予定軌道等）のうちの１つ又は複数に関する情報を現在の画像（例えばライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像）上に又は現在の画像の別の表現（例えば別の合成画像を形成するための現在の画像の複製）上に更に重ね合わせ又は重畳することができる。

例えばこのプロセスは、（例えばその先端において測定される）カテーテルと現在の像面（又は必要に応じてＰＣＩＰ（ｒａｎｇｅＰＣＩＰとして表され得る））との間の距離差を示し得るカテーテル距離を求め得る。次いでこのプロセスは、カテーテル距離の英数字表現及び／又はグラフィカル表現を形成し、その情報を利用者のためにレンダリングすることができる。カテーテル距離を求めることに関して、このプロセスは、カテーテルの現在位置（カテーテルの先端において測定され得る）を現在の像面と比較し得る。つまりこのプロセスは、システム及び／又は利用者によって選択され得るように、カテーテルの１つの先端（例えば遠位端における先端）から現在の像面までの距離、現在の像面に対するカテーテルの推定交点、現在の像面に対するカテーテルの実際の交点を求めることができる。例えば、図８Ａは本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面にその先端がまだ到達していないカテーテルの推定交点のスクリーンショット８００Ａを示し、図８Ｂは本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面にその先端が到達しているカテーテルの実際の交点のスクリーンショット８００Ｂを示し、図８Ｃは本システムの実施形態による、現在の画像上に重ね合わせられる、現在の像面をその先端が通過しているカテーテルの実際の交点のスクリーンショット８００Ｃを示す。

図８Ａを参照し、カテーテルの先端が現在の像面とまだ交差していないと判定される場合、このプロセスは、現在の像面（例えば現在閲覧されている像面）に対するカテーテルの推定交点を決定し、その後、望まれ得る通りに点８６４Ｒや他の所望の形状（例えば「ｏ」、「ｘ」、「＋」等）等の任意の適切な表現を使用して示すことができる。カテーテルが現在の像面とまだ交差していないことを示すために、点８６４Ｒは赤色の強調表示等、任意の適切な強調表示を使用して強調表示され得る。このプロセスは、カテーテルの推定軌道及び現在の像面の位置に少なくとも基づいて現在の像面に対するカテーテルの推定交点を求めることができる。このプロセスは、カテーテルの先端が通過すべき所望の点又は領域を示し得る円を更にレンダリングし得る。

図８Ｂを参照し、カテーテルの先端が交差し、現在の像面にある（例えば現在の像面の閾値距離内にある）と判定される場合、このプロセスは、点８６４Ｒと同様であり得る点８６４Ｇ等の任意の適切な表現を使用して（例えばカテーテルの現在位置を追跡することによって求められる）交点を示すことができる。但し点８６４Ｇは、カテーテルが交差し、現在の像面にあることを強調するために緑色の強調表示等、任意の適切な強調表示を使用して強調表示され得る。一部の実施形態によれば、カテーテルの１つ又は複数（例えば現在のカテーテル等、選択されたカテーテル）の交点の位置は、システムのスピーカ上でレンダリングされ得る可聴式の方法を使用して表わされる場合がある。例えばこのプロセスは、カテーテルの先端と所望の位置／交点との間の距離（例えば距離の絶対値）に応じてピッチを可変的にレンダリングすることができ、又は１本若しくは複数本の軸における距離を表し得る言葉（例えば左や右に５ｍｍ、４ｍｍ、１ｍｍ、−１ｍｍ、−３ｍｍ等、＋４ｍｍ ｚ軸、−４ｍｍ ｚ軸等）を使用して距離を示すことができる。従って、カテーテルの先端が所望の位置（例えば既定の交点）に近づくとこのプロセスはピッチを下げることができ、その逆も同様であり、利用者の便宜のためにかかる情報をレンダリングすることができる。従って、カテーテルの先端が所望の交点と交差するとき、ピッチは既定の周波数（例えばシステム及び／又は利用者によって設定され得る０Ｈｚ）を使用して実質的に表現され得る。逆に、カテーテルの先端が所望の交点から離れるときはピッチが上がり得る。更に他の実施形態によれば、距離情報は、テキスト音声変換ＴＴＳ法を使用して実現され得るように可聴式の方法を使用してレンダリングされ得る。一部の実施形態によれば、カテーテルの先端と所望の位置／交点との間の差の絶対値が誤差情報として表現され得る。次いでこのプロセスは、誤差情報に関する情報をレンダリングすることができる。例えば誤差が増えている場合、このプロセスはピッチを上げることができる。従って、誤差が大きいとピッチが上がる。逆に誤差が小さくなると、ピッチは下がり得る。従って、誤差が小さいとピッチが下がる。従って、ピッチがほぼなくなり０（又はシステム及び／又は利用者によって設定され得る何らかの既定値）に近づくと、利用者はカテーテルの先端がその所望の位置に到達したと判定することができる。しかしピッチが上がる場合、利用者はカテーテルの先端が所望の位置から離れていると判定することができる。

図８Ｃを参照し、カテーテルの先端が交差し、現在の像面を（例えば閾値距離）超えて伸長していると判定される場合、このプロセスは、点８６４Ｒ及び点８６４Ｇと同様であり得る点８６４Ｙ等の任意の適切な表現を使用して（例えばカテーテルの先端が現在の像面と交差したときに得られた過去の追跡情報を使用して求められる）交点を示すことができる。但し点８６４Ｙは、カテーテルが交差し、現在の像面を超えて伸長していることを強調するために黄色の強調表示等、任意の適切な強調表示を使用して強調表示され得る。一部の実施形態によれば、高エコー箇所が現在の画像内で見え、追加の質的検証を提供し得る。例えば、カテーテルの先端が現在の像面を超えて伸長するとき、現在の像面はカテーテル本体の断面を含み得る。この断面は現在の画像内の高エコー（明）領域として見える場合があり、対応するカテーテルが現在の像面と交差した位置を確認することができる。しかし、カテーテルが屈曲することにより、カテーテルの先端がこの時点で現在の像面と交差している又は交差していない可能性がある。

更に他の実施形態によれば、このプロセスは、カテーテルの先端と選択点、ＲＡ、現在閲覧されている画像スライス等の選択画像スライス等の選択対象との間の距離の指示を与え得る。この距離の指示は、視覚的な方法、可聴式の方法、触覚式の方法等の任意の適切なレンダリング方法を使用して提供され得る。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスは音声のピッチ及びトーンを形成することができ、かかるピッチ及びトーンはカテーテルの先端が現在閲覧されている画像スライスに近づくにつれて下がることができ、その逆も同様である。従って、音声のピッチ及びトーンは、カテーテルの先端が現在閲覧されている画像スライス（又は他の選択点）にあると判定される場合ゼロに等しく又はほぼ等しく、カテーテルの先端が現在閲覧されている画像スライスから離されるとき音声のピッチ及びトーンのそれぞれ又は１つが高まり得る。同様に、カテーテルに結合される振動器によって触覚フィードバックが利用者に与えられても良く、振動器はカテーテルの先端が現在閲覧されている画像スライスに近づくとき振動数及び／又は振動振幅を下げ得る。逆に、カテーテルの先端が現在閲覧されている画像スライスから離れるとき振動数及び／又は振動振幅が増加し得る。更に他の実施形態では、カテーテルの先端と現在閲覧されている画像スライスとの間の距離が、図８Ｃに示されているような数字８４６Ｙを使用して与えられ得る。カテーテルの先端と像面との間の距離を示すために音声、視覚、及び／又は触覚フィードバックを与えることにより、臨床医はカテーテルの先端を所望の位置までより容易に操縦することができる。

一部の実施形態によれば、このプロセスは、現在の画像、及び基準データセットから選択される現在の画像の位置に対応する画像スライス等、１つ又は複数の基準画像をレンダリングすることができる。

ステップ４２７の完了後、このプロセスはステップ４２９へと続くことができ、ステップ４２９ではこのプロセスは、現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像等、再び最適化するステップ４２５の間に又はステップ４２５の後に形成される合成画像の１つ又は複数を利用者の便宜のためにシステムのディスプレイ上にレンダリングすることができる。このプロセスは、例えば拡大率の変更や機能の選択等の特定の操作を行うために、現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像や合成画像等、レンダリングされた画像の一部を選択するために利用者がそれを使ってプロセスと対話することができる対話型ユーザインタフェース（ＵＩ）を更に提供し得る。このプロセスは、現在の画像、基準データセットの１つ又は複数の画像スライス、画像スライス（例えば像面）等、レンダリングするための他の画像を利用者が選択できるようにユーザインタフェースを更に提供し得る。このプロセスは、システム及び／又は利用者によって選択され得るカテーテルの１つ又は複数（例えば必要に応じて１つ又は複数の残りのカテーテル）について、現在位置、推定軌道、推定距離、予定軌道等に関する情報を更にレンダリングすることができる。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスは、現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像を３Ｄで見るために、且つ／又はカテーテルの１つ又は複数の実際の及び予測される軌道を見るために、現在の区分化されたライブ２Ｄ ＴＲＵＳ画像を利用者が閲覧し且つ／又は回転させることを可能にし得るユーザインタフェースを提供することができる。ステップ４２９の完了後、このプロセスはステップ４３１へと続き得る。

ステップ４３１の間、このプロセスは、このプロセスによって得られ且つ／又は生成された情報を更に使用するためにシステムのメモリ内に記憶することができる。ステップ４３１の完了後、このプロセスはステップ４３３へと続き得る。

ステップ４３３の間、このプロセスはＴＲＵＳプローブから得られるライブ画像を使って現在の画像を更新することができる。この操作はステップ４０９と同様であり得る。一部の実施形態によれば、この更新ステップは利用者がカテーテル又はカテーテル群を挿入する（例えばプロセスによって指示され得る所望の位置にカテーテルを配置する）とき、一定の時間（例えば１／１５秒等の更新時間）が経過するとき、利用者が更新を要求するとき等、特定の条件が満たされるときに生じ得る。ステップ４３３の完了後、このプロセスはステップ４１８を繰り返し得る。

従って本システムの実施形態は、基準データセットからの画像等の予め取得された予定画像を現在の画像等のライブ画像上にレジストレーションすることができる。次いで、カテーテル位置の精度を高め得る高度なカテーテルガイダンスをもたらすために、基準データセットについて明らかにされる臓器の外縁境界が、明らかにされる臓器の境界の変化に従って修正され現在の画像上に重ね合わせられ得る。

本システムの実施形態は、１つ又は複数のカテーテルの推定軌道を追跡し、評価し、且つ／又は決定するためのプロセスを提供し得ると更に考えられる。例えば一部の実施形態によれば、このプロセスはシステムの１つ又は複数のセンサによって生成される空間追跡情報を使用し、カテーテルの先端の現在位置を明らかにすることができる。次いでこのプロセスは、光線（例えばベクトル）として表され得るカテーテルの推定軌道を明らかにすることができ、かかる軌道は、カテーテルの先端の明らかにされた現在位置から始まり、カテーテルの先端の現在の向きに従う方向に伸び得る。このプロセスは、（例えば光線を使用して表され得る）明らかにされるカテーテルの推定軌道、カテーテルの位置、及び／又は向きに関する情報を更に検出し、記憶することができる。このプロセスはそれを実時間で行うことができる。次いでこのプロセスは、カテーテルの推定軌道及び／又は予定軌道、１つ又は複数の像面との推定交点、像面との交点までの（例えば実際の及び／又は推定される）距離、カテーテルの屈曲、及び／又はカテーテルの撓みのうちの１つ又は複数を、システムのメモリ内に記憶され得るカテーテルの位置及び／又は向きに関する情報に少なくとも基づいて決定し且つ／又は洗練させることができる。例えばカテーテルが屈曲している場合、そのカテーテルの過去の推定軌道を表す光線の方向及び／又は広さ（amplitude）がカテーテルの先端の移動経路に沿って変わり得る。しかし更に他の実施形態では、このプロセスは、カテーテルの先端の移動経路の変化が閾値を上回ると判定される（例えば経路が弧を形成し得る）場合にカテーテルが屈曲していると判定することができる。

本システムの実施形態は、（例えばカテーテルの追跡される先端において測定され得る）カテーテルの現在の並びに予測される位置の視覚化をレンダリングし得るグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）等のユーザインタフェース（ＵＩ）を提供することができる。その視覚化は、現在のライブ超音波撮像面、任意の像面、及び／又は予め取得された基準画像フレーム上に重ね合わせられ得る実際の交点や推定交点等の交点、予定軌道、推定軌道の表現を更に含み得る。本システムの実施形態によれば、超音波プローブの空間追跡は追跡空間内のライブ超音波画像の位置を決定するために使用されても良く、追跡空間はライブ画像及び／又は基準画像に対するカテーテルの予測軌道及び／又は実際の軌道の交点を決定するために使用され得る。

更に一部の実施形態によれば、マーカをレンダリングすることによってカテーテルの軌道（例えば推定）との交差がライブ横断像面内で視覚化されても良く、対応するカテーテルの先端が（図８に示されているように）現在の像面の前にあるのか、現在の像面にあるのか、現在の像面の後ろにあるのかを示すために、色、形状、大きさ、強度等、マーカの特性が選択され得る。

更に他の実施形態によれば、システムは、例えばライブ画像及び／又は基準データセットから選択される画像スライスに対するカテーテルの軌道の視覚化をレンダリングすることができる。従って本システムは、利用者がそれを使って基準データセットから画像スライスを選択することができるインタフェース（例えばＧＵＩ）を提供することができる。

図９は、本システムの実施形態によるシステム９００の一部を示す。例えば本システムの一部は、メモリ９２０に動作可能に結合されるプロセッサ９１０（例えばコントローラ）、ＵＩ及び更なる画像をレンダリングするためのディスプレイ９３０等のユーザインタフェース（ＵＩ）及び／又はレンダリング装置、例えばタッチセンスディスプレイ、センサ９４０、ネットワーク９８０、並びにユーザ入力装置９７０を含み得る。メモリ９２０は、記載の動作に関係するアプリケーションデータ並びに他のデータを記憶するための任意の種類の装置とすることができる。アプリケーションデータ及び他のデータは、本システムによる動作のステップを実行するようにプロセッサ９１０を設定する（例えばプログラムする）ためにプロセッサ９１０によって受信される。そのように構成されるプロセッサ９１０は、本システムの実施形態に従って機能するのに特に適した専用マシンになる。

ユーザ入力９７０は、キーボード、マウス、トラックボール、又はタッチセンスディスプレイ等の他の装置を含むことができ、それらは独立型とすることができ、又はパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話（例えばスマートフォン）、モニタ、ウェアラブルディスプレイ（例えばスマートグラス等）、スマート端末やダム端末、任意の動作可能リンクを介してプロセッサ９１０と通信するための他の装置の一部等、システムの一部とすることもできる。ユーザ入力装置９７０は、本明細書に記載のユーザインタフェース（ＵＩ）内の対話を使用可能にすることを含め、プロセッサ９１０と対話するように動作可能であり得る。明らかに、プロセッサ９１０、メモリ９２０、ディスプレイ９３０、及び／又はユーザ入力装置９７０は、全て又は部分的にコンピュータシステム又はクライアントやサーバ等の他の装置の一部であり得る。

本システムの方法は、コンピュータソフトウェアプログラムによって実行されるのに特に適しており、かかるプログラムは、記載され且つ／又は本システムによって想定される個々のステップ又はステップのうちの１つ又は複数に対応するモジュールを含む。当然ながら、かかるプログラムはメモリ９２０やプロセッサ９１０に結合される他のメモリ等、集積チップ、周辺装置、又はメモリ等の非一時的コンピュータ可読媒体の中に実装され得る。

メモリ９２０内に含まれるプログラム及び／又はプログラムの一部は、本明細書で開示された方法、動作のステップ、及び機能を実施するようにプロセッサ９１０を設定することができる。メモリは、例えばクライアント及び／又はサーバ間で分散されても良く又はローカルとすることができ、追加のプロセッサが設けられ得るプロセッサ９１０も分散され又は単数であり得る。メモリは、電気的メモリ、磁気メモリ、光メモリ、又はそれらの若しくは他の種類の記憶装置の任意の組合せとして実装され得る。更に、「メモリ」という用語は、プロセッサ９１０によってアクセス可能なアドレス指定可能な空間内のアドレスから読み出し、かかるアドレスに書き込むことができる如何なる情報も包含するように十分広く解釈されるべきである。この定義により、ネットワーク９８０等のネットワーク経由でアクセス可能な情報も依然としてメモリの範囲に含まれ、それは例えばプロセッサ９１０が本システムによる動作のためにネットワーク９８０から情報を取り出し得るからである。

プロセッサ９１０は、ユーザ入力装置９７０からの入力信号に応答して、並びにネットワークの他の装置に応答して制御信号を提供し且つ／又は動作を実行するように、及びメモリ９２０内に記憶された命令を実行するように動作可能である。プロセッサ９１０は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路、汎用集積回路、論理装置等の１つ又は複数を含み得る。更に、プロセッサ９１０は、本システムに従って機能するための専用プロセッサとすることができ、又は本システムに従って機能するために多くの機能のうちの１つしか動作しない汎用プロセッサでも良い。プロセッサ９１０は、プログラムの一部、複数のプログラムセグメントを利用して動作することができ、又は専用集積回路若しくは多目的集積回路を利用するハードウェア装置とすることができる。本システムの実施形態は、画像を取得し対応する画像情報を生成するための高速撮像方法を可能にし得る。

本システムの実施形態は、介入治療手順内で器具を挿入する（例えば高線量率（ＨＤＲ）小線源療法、寒冷療法、温熱療法のカテーテル挿入等）間に臓器（例えば前立腺）の境界についての定量的知識を臨床医に与えることができる。従って本システムの実施形態は、臓器の境界を決定することに関連する不確実さを減らし、器具を挿入する手順中にロバストな実時間画像ガイダンスを提供するように動作可能であり得る。このことは器具を挿入する精度を高め得る。本システムの実施形態は、器具を繰り返し挿入する必要を減らし又はなくすこともでき、それにより臨床手順時間を短縮することができる。

本システムの実施形態は、利用者がそれを使って対話することができ、カテーテルを差し込む間に前立腺等の臓器の区分化画像を実時間でレンダリングできるユーザインタフェース（ＵＩ）を与え得るシステム及び方法を提供することができる。従って、本システムの実施形態は、前立腺等の所望の臓器及びその境界の視覚化をスライスごとに含み得るユーザインタフェース（ＵＩ）を生成しレンダリングし、所望の臓器に１つ又は複数のカテーテルが挿入され得る介入手順中に臨床医等の利用者に実時間ガイダンスを提供することができる。これにより介入手順を行うのにかかる時間を短縮することができ、手順の精度を高めることができる。本システムの実施形態は、臓器のライブ画像スライス及び／又は対応する各スライス内の臓器の境界が決定され、レンダリングされ得る小線源療法等の体内照射療法のための実時間の区分化をもたらすことができる。

更に、本システムの実施形態は、カテーテルの挿入中に定量的ガイドを提供することができ、所望の位置にカテーテルを導くプロセスを容易にすることができる。従って本システムの実施形態は、臨床上の目的により正確に従うことをもたらすことができ、臨床手順の時間を短縮し得る。本システムの実施形態がＨＤＲ小線源療法に関して説明されたが、本システムの他の実施形態は低線量率（ＬＤＲ）小線源療法、経会陰前立腺治療、前立腺生検、前立腺以外の用途等、他の臨床目的用途を含み得ると想定される。

本発明が特定の例示的実施形態に関して示され説明されてきたが、本発明はそれらの実施形態に限定されず、様々な特徴及び実施形態を組み合わせることを含め、形態及び詳細に関する様々な変更が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに加えられ得ることを当業者なら理解されよう。

本システムの更なる改変形態が当業者なら容易に思い付き、添付の特許請求の範囲に包含される。

最後に、上記の解説は本システムの例示に過ぎないことが意図され、添付の特許請求の範囲を或る特定の実施形態又は実施形態群に限定するものとして解釈されるべきではない。従って、本システムが例示的実施形態に関して説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に記載の本システムのより広範且つ意図される趣旨及び範囲から逸脱することなく、数多くの修正形態及び代替的実施形態が当業者によって考案され得ることも理解されるべきである。加えて、本明細書に含まれる節の見出しは、検討を容易にすることを意図するが本システムの範囲を限定することは意図しない。従って、本明細書及び図面は説明的に考えられるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することは意図しない。

本明細書に含まれる節の見出しは検討を容易にすることを意図するが本システムの範囲を限定することは意図しない。従って、本明細書及び図面は説明的に考えられるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することは意図しない。

添付の特許請求の範囲を解釈する際は以下を理解すべきである。
ａ）「含む」という語は、所与の請求項の中で列挙されている以外の要素又はステップがあることを除外しない。
ｂ）或る要素の前に来る語「ａ」又は「ａｎ」は、その要素が複数あることを除外しない。
ｃ）特許請求の範囲の中の如何なる参照記号もその範囲を限定しない。
ｄ）同一のアイテム、ハードウェア、又はソフトウェアによって実装される構造若しくは機能によって幾つかの「手段」が表わされ得る。
ｅ）開示された要素のどれもハードウェア部分（例えばディスクリート電子回路及び集積電子回路を含む）、ソフトウェア部分（例えばコンピュータプログラミング）、及びそれらの任意の組合せで構成され得る。
ｆ）ハードウェア部分は、アナログ部分及びデジタル部分の一方又は両方で構成され得る。
ｇ）開示された装置又はその一部の何れも、別段の定めがない限り一緒に組み合わせられ又は更なる部分に分けられ得る。
ｈ）明確な指示がない限り、ステップ又はステップの如何なる特定の順序も必要とされることを意図しない。
ｉ）「複数の」要素という語は、主張された要素を２つ以上含み、要素の如何なる特定の値域も含意せず、つまり複数の要素は僅か２つの要素とすることができ、膨大な数の要素も含み得る。
ｊ）及び／又はという語、又はその成語要素は、列挙される要素の一方又は複数だけが、特許請求の範囲の記述に従って、及び本システムの１つ又は複数の実施形態に従ってシステム内に適切に存在しなければならない可能性があることを意味するものとして理解されるべきである。

Claims (10)

1. 近位端及び遠位端並びに少なくとも１つの追跡要素を有する少なくとも１つのカテーテルであって、関心対象内に挿入するように構成される、少なくとも１つのカテーテルと、
   関心対象の三次元画像を形成する複数の画像スライスを含む基準画像データセットを取得し、
   前記基準画像データセット内の、前記少なくとも１つのカテーテルが通過すべきではない制限領域を、利用者の介入なしに自動で定め、強調表示し、
   カテーテル予定交点、関心対象の外縁境界、及び前記基準画像データセット内で定められる前記制限領域のうちの少なくとも１つに従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を決定し、
   前記少なくとも１つのカテーテルの前記遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定し、
   前記少なくとも１つのカテーテルに関する決定された前記位置及び向きの少なくとも１つ並びに前記位置制約に従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する予定軌道を決定する、少なくとも１つのコントローラと
   を含み、
   前記少なくとも１つのコントローラは、現在の像面を捕捉し、前記現在の像面とのカテーテルの推定交点を決定する、
   介入治療システム。
2. 前記少なくとも１つのコントローラは、前記少なくとも１つのカテーテルの前記遠位端の前記決定された位置及び向き並びに前記少なくとも１つのカテーテルの前記予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングする、請求項１に記載の介入治療システム。
3. 前記少なくとも１つのコントローラは、前記予定軌道に従って前記少なくとも１つのカテーテルを操縦する、請求項１に記載の介入治療システム。
4. 前記少なくとも１つのコントローラは、超音波プローブを使用して関心対象の現在の画像を取得する、請求項１に記載の介入治療システム。
5. 介入治療システムの少なくとも１つのコントローラによって行われる、重ね合わされる画像をレンダリングするための方法であって、
   関心対象の三次元画像を形成するための複数の画像スライスを含む基準画像データセットを取得するステップと、
   前記少なくとも１つのコントローラが、前記基準画像データセット内の、少なくとも１つのカテーテルが通過すべきではない制限領域を、利用者の介入なしに自動で定め、強調表示するステップと、
   カテーテル予定交点、関心対象の外縁境界、及び前記基準画像データセット内で定められる前記制限領域のうちの少なくとも１つに従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を決定するステップと、
   関心対象内の前記少なくとも１つのカテーテルの遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定するステップと、
   前記少なくとも１つのカテーテルに関する決定された前記位置及び向きの少なくとも１つ並びに前記位置制約に従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する予定軌道を決定するステップと、
   前記位置制約を前記複数の画像スライスのうちの画像スライス上に重ね合わせるステップと、
   前記少なくとも１つのコントローラが、現在の像面を捕捉し、前記現在の像面とのカテーテルの推定交点を決定するステップと
   を含む、
   方法。
6. 前記少なくとも１つのカテーテルの前記遠位端の前記決定された位置及び向き並びに前記少なくとも１つのカテーテルの前記予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングするステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記予定軌道に従って前記少なくとも１つのカテーテルを操縦するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
8. 超音波プローブを使用して関心対象の現在の画像を取得するステップを更に含む、請求項５記載の方法。
9. 少なくとも１個のプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのカテーテルの一端に位置する追跡要素を有する当該少なくとも１つのカテーテルと、超音波プローブとを有する介入治療システムを制御して、
   関心対象の三次元画像を形成するための複数の画像スライスを含む基準画像データセットを取得することと、
   少なくとも１つのコントローラが、前記基準画像データセット内の、前記少なくとも１つのカテーテルが通過すべきではない制限領域を、利用者の介入なしに自動で定め、強調表示することと、
   カテーテル予定交点、関心対象の外縁境界、及び前記基準画像データセット内で定められる前記制限領域のうちの少なくとも１つに従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する位置制約を定めることと、
   関心対象内の前記少なくとも１つのカテーテルの遠位端の位置及び向きの少なくとも１つを決定することと、
   前記少なくとも１つのカテーテルに関する決定された前記位置及び向きの少なくとも１つ並びに前記位置制約に従って前記少なくとも１つのカテーテルに関する予定軌道を決定することと、
   前記少なくとも１つのコントローラが、現在の像面を捕捉し、前記現在の像面とのカテーテルの推定交点を決定することと
   を実行するように、前記少なくとも１個のプロセッサを設定するコンピュータ命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
10. 前記コンピュータ命令は、前記少なくとも１つのカテーテルの前記遠位端の前記決定された位置及び向き並びに前記少なくとも１つのカテーテルの前記予定軌道の１つ又は複数に関する情報をレンダリングするように、前記少なくとも１個のプロセッサを更に設定する、請求項９に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
    

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