JP7250824B2 - 位置センサベースの分岐予測のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2018年5月30日に出願された米国特許仮出願第62/678,160号、及び2018年5月31日に出願された米国特許仮出願第62/678,962号に対して優先権を主張するものであり、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書に開示されているシステム及び方法は、管腔網における分岐予測を対象とし、より具体的には、位置センサデータに基づいて、器具がどの分岐に前進するのかを予測するための技術を対象とする。
本開示の態様は、腹腔鏡などの低侵襲性、及び内視鏡などの非侵襲性の両方の処置を含む、様々な医療処置を行うことができるロボット制御可能な医療システムに統合され得る。内視鏡処置のうち、システムは、気管支鏡検査、尿管鏡検査、胃鏡検査などを行うことができる。
ロボット制御可能な医療システムは、特定の処置に応じて様々な方法で構成され得る。図1は、診断及び/又は治療用気管支鏡検査処置のために配置された、カートベースのロボット制御可能なシステム10の実施形態を示す。気管支鏡検査の間、システム10は、気管支鏡検査のための処置特有の気管支鏡であり得る操縦可能な内視鏡13などの医療器具を、診断及び/又は治療用具を送達するための自然オリフィスアクセスポイント(すなわち、本実施例ではテーブル上に位置付けられた患者の口)に送達するための1つ又は2つ以上のロボットアーム12を有するカート11を含み得る。図示のように、カート11は、アクセスポイントへのアクセスを提供するために、患者の上部胴体に近接して位置付けられ得る。同様に、ロボットアーム12は、アクセスポイントに対して気管支鏡を位置付けるために作動され得る。図1の配置はまた、胃腸管(gastro-intestinal、GI)処置を胃鏡(GI処置のための特殊な内視鏡)を用いて実行するときにも利用され得る。図2は、カートの例示的な実施形態をより詳細に描画する。
ロボット制御可能な医療システムの実施形態はまた、患者テーブルを組み込んでもよい。テーブルの組み込みは、カートを除去することによって手術室内の資本設備の量を低減し、患者へのより大きなアクセスを可能にする。図5は、気管支鏡検査処置のために配されたこのようなロボット制御可能なシステムの一実施形態を示す。システム36は、床の上にプラットフォーム38(「テーブル」又は「ベッド」として図示)を支持するための支持構造体又はカラム37を含む。カートベースのシステムと同様に、システム36のロボットアーム39のエンドエフェクタは、器具ドライバ42の線形整合から形成された仮想レール41を通して、又はそれに沿って、図5の気管支鏡40などの細長い医療器具を操作するように設計された器具ドライバ42を含む。実際には、X線透視撮像を提供するためのCアームは、放射器及び検出器をテーブル38の周囲に置くことによって、患者の上部腹部領域の上方に配置されてもよい。
システムのロボットアームのエンドエフェクタは、(i)医療器具を作動させるための電気機械的手段を組み込む器具ドライバ(代替的には、「器具駆動機構」又は「器具デバイスマニピュレータ」と呼ばれる)と、(ii)モータなどの任意の電気機械的構成要素を欠いていてもよい除去可能な又は取り外し可能な医療器具と、を含む。この二分法は、医療処置に使用される医療器具を滅菌する必要性、それらの複雑な機械的アセンブリ及び敏感な電子機器により、高価な資本設備を十分に滅菌することができないことに牽引され得る。したがって、医療器具は、医師又は医師のスタッフによる個々の滅菌又は廃棄のために、器具ドライバ(したがってそのシステム)から取り外し、除去、及び交換されるように設計され得る。対照的に、器具ドライバは交換又は滅菌される必要がなく、保護のために掛け布がされ得る。
図13は、ペアにされた器具ドライバを備えた例示的な医療器具を示す。ロボットシステムと共に使用するために設計された他の器具と同様に、医療器具70は、細長いシャフト71(又は細長い本体)及び器具基部72を含む。医師による手動相互作用が意図されているその設計により「器具ハンドル」とも呼ばれる器具基部72は、概して、ロボットアーム76の遠位端において器具ドライバ75上の駆動インターフェースを通って延在する駆動出力部74と嵌合するように設計された、回転可能な駆動入力部73、例えば、レセプタクル、プーリ、又はスプールを含んでもよい。物理的に接続、ラッチ、及び/又は結合されるときに、器具基部72の嵌合された駆動入力部73は、器具ドライバ75における駆動出力部74と回転軸を共有して、駆動出力部74から駆動入力部73へのトルクの伝達を可能することができる。いくつかの実施形態では、駆動出力部74は、駆動入力部73上のレセプタクルと嵌合するように設計されたスプラインを含んでもよい。
従来の内視鏡検査は、操作者である医師に腔内誘導を提供するために、蛍光透視法(例えば、Cアームを通して送達され得るような)、及び他の形態の放射線ベースの撮像モダリティの使用を伴うことがある。対照的に、本開示によって企図されるロボットシステムは、放射線への医師の曝露を低減し、手術室内の機器の量を低減するために、非放射線ベースのナビゲーション及び位置特定手段を提供することができる。本明細書で使用するとき、用語「位置特定」は、基準座標系内のオブジェクトの位置を判定及び/又は監視することを指すことがある。術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムEM追跡、及びロボットコマンドデータなどの技術は、放射線を含まない動作環境を達成するために個別に又は組み合わせて使用されてもよい。放射線ベースの撮像モダリティが依然として使用されるその他の場合、術前マッピング、コンピュータビジョン、リアルタイムEM追跡、及びロボットコマンドデータは、放射線ベースの撮像モダリティによってのみ取得される情報を改善するために、個別に又は組み合わせて使用されてもよい。
本開示の実施形態は、位置センサベースの分岐予測のためのシステム及び技術に関する。システムは、例えば医療処置中に、器具の遠位端の位置特定を行うために、位置センサ(複数可)又は位置感知デバイス(複数可)を使用してもよい。位置センサは、器具の遠位端に若しくはその近くに位置決めされてもよく、又は器具の遠位端から離れて位置決めされてもよい。器具の遠位端に又はその近くに位置決めされ得る位置センサ又は位置感知デバイスの例としては、EMセンサ、ビジョンベースの位置センサ(例えば、カメラ)、形状感知繊維等が挙げられる。器具の遠位端から離れて位置決めされ得る位置センサ又は位置感知デバイスの例としては、X線透視撮像デバイス、1つ又は2つ以上の器具マニピュレータを用いて器具の位置を制御するためのロボットデータを生成又は処理するロボットシステム構成要素(複数可)、リモートビジョンベースの位置センサ、等が挙げられる。
以下、位置センサベースの分岐予測のための技術を採用することができる例示的なシステムについて説明する。例えば、システムは、EMナビゲーション誘導気管支鏡処置のために構成されてもよい。しかしながら、本開示の態様はまた、位置データを生成することができる他の位置センサを使用するシステム、並びに他のタイプの医療処置にも適用することができる。
上で考察されるように、医療処置の初期段階は、位置センサ(複数可)が管腔網のモデルに位置合わせされる前に実行されてもよい。しかしながら、位置センサ(複数可)は、位置合わせ前に位置データを生成し得る。モデルに位置合わせされていないが、生の位置センサデータは、特定の位置特定及びナビゲーション機能を提供するのに有用であり得る。例えば、プロセッサは、位置合わせされていない生の位置データに基づいて、異なる時間における器具の相対的な配向を判定することができる。したがって、特定の実施形態では、管腔網の形状及び構造、並びに位置合わせされてないデータに基づいて判定された器具の配向に基づいて、プロセッサは、器具が前進する可能性がある管腔網の次の分岐を予測することを容易にし得る。
S1=CEM *P1,EM+CImage *P1,Image+CRobot *P1,Robot、
S2=CEM *P2,EM+CImage *P2,Image+CRobot *P2,Robot、
S3=CEM *P3,EM+CImage *P3,Image+CRobot *P3,Robot。
Pi,Image、及びPi,Robotは、セグメントiの確率を表す。
EMベースのアルゴリズムモジュール250は、EM位置合わせモジュール252、EM位置特定モジュール254、及びEM分岐予測モジュール256を更に含む。EM位置合わせモジュール252は、3Dモデル座標に対してEM座標の位置合わせを行うことができる。EM位置特定モジュール254は、器具のポジション及び配向の推定値を判定することができる。EM分岐予測モジュール256は、器具が現在位置している現在のセグメントから、器具がモデルのどのセグメントに前進するのかについての予測を判定することができる。
例示的な目的で、位置センサベースの分岐予測に関連する本開示の態様は、気管支鏡検査及び気管支内腔網の一部をナビゲートするという状況において説明される。しかしながら、本開示は、他の管腔網及び他の医療処置にも適用することができる。
図18Bは、本開示の態様による、器具が管腔網を通して駆動される際に1つ又は2つ以上の位置センサによって生成され得る、例示的な一組の位置データ点を示す。図18Bでは、ナビゲーション経路345は、処置中に器具が駆動される経路として定義されてもよい。ナビゲーション経路345は、経路計画プログラムなどによって生成された手順を実行する前に、ユーザによって選択されてもよい。便宜上、図18Bは2Dで図示されているが、本開示はまた、3Dナビゲーション経路にも適用され得ることを理解されたい。ナビゲーション経路345は、患者の管腔網のモデル(例えば、図20の骨格ベースのモデル500)が定義されるモデル座標系350に関して定義されてもよい。
図19は、本開示の態様による、位置センサによる分岐予測のための、ロボットシステム又はその構成要素(複数可)によって動作可能な例示的な方法を示すフローチャートである。例えば、図19に示される方法400の工程は、ロボットシステム又は関連システム(複数可)のプロセッサ(複数可)及び/又は他の構成要素(複数可)によって実行され得る。便宜上、方法400は、位置センサベースの分岐予測システムによって実行されるものとして説明され、方法400の説明に関連して単に「システム」とも称される。
上述のように、方法400は、器具が初期位置に位置しているときに、ブロック405において器具の第1の配向を判定することを含み得る。位置センサベースの分岐予測システムは、状態推定モジュール240の初期化に応じて、器具の初期位置を選択してもよい。特定の実施形態では、位置センサベースの分岐予測システムは、初期位置として初期化後に、状態推定モジュール240によって生成された器具の位置の第1の表示を選択してもよい。しかしながら、他の実施形態では、システムは、状態推定モジュール240によって初期位置として生成された他の位置(例えば、器具の第2、第3などの位置)を選択してもよい。
特定の実施態様では、システムは、位置センサ(複数可)の座標系を管腔網のモデルの座標系に位置合わせするために、位置合わせプロセスを実行するように構成されてもよい。位置合わせは、図17に示すように位置合わせデータストア225に記憶されてもよい。位置合わせプロセスは、位置センサ座標系とモデル座標系との間の位置合わせを判定するために、位置合わせされていない位置データの使用を容易にするプロセスを含んでもよい。特定の実施形態では、位置合わせプロセスは、位置センサ(複数可)から受信したデータの履歴を維持し、位置データの履歴によって形成された形状を、解剖学的構造のモデルに基づいて、器具がそれに沿って移動できる候補経路に一致させることに基づいて実行されてもよい。システムは、ユーザに、所定の位置合わせ経路に沿って器具を駆動するように指示を提供し、位置合わせプロセス中にユーザが位置合わせ経路に沿って器具を駆動することに応じて、位置センサに基づいて器具の位置を追跡してもよい。特定の処置では、位置合わせ経路は、器具が位置合わせプロセスのためにそれに沿って駆動される経路の形状を定義する対側位置合わせ経路を含んでもよい。対側位置合わせ経路は、標的の位置に対して管腔網上の対側のセグメントに沿って器具を駆動することと、対側の側から器具を後退させることと、標的までの経路(標的経路ともいう)に沿って管腔網の側方に沿って器具を駆動することとを含んでもよい。したがって、対側位置合わせ経路は、標的経路の外側で管腔網の対側分岐に沿って(例えば、標的に対して管腔網の対側の側にある分岐に沿って)器具を駆動することと、標的経路に器具を戻すことと、標的経路の一部に沿って配置された側方分岐に沿って器具を駆動することとを含んでもよい。
システムが、位置センサ座標系をモデル座標系に位置合わせする位置合わせプロセスを実行した後、システムは、位置センサ(複数可)によって生成されたデータを使用して、モデル座標系に関連付けられたモデルを参照して、器具の遠位端の位置の表示を判定することができるようにしてもよい。位置合わせされたデータ位置のデータを使用して、システムは、器具が内部に前進する可能性が最も高い管腔網の子セグメントに関する予測を生成することができる。実施態様によっては、位置合わせされていない位置センサデータを使用しても、器具が特定の距離を超えて管腔網内に前進させられた後は、管腔網内での分岐予測に十分な精度が提供されない場合がある。例えば、器具が一次気管支内に前進させられると、システムは、位置合わせされた位置センサデータなしで分岐予測を実行することができない場合がある。したがって、本開示の態様はまた、分岐予測のための位置合わせされた位置データの使用に関する。
本明細書に開示される実施態様は、位置センサベースの分岐予測のためのシステム、方法、及び装置を提供する。
(1) システムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサと通信し、かつ患者の管腔網のモデルを記憶した少なくとも1つのコンピュータ可読メモリと、を含み、前記メモリは、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有しており、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された第1の位置データに基づいて、前記器具の第1の配向を判定することであって、前記第1の位置データが、第1の時間における位置センサ座標系内の前記器具の位置を示す、判定することと、
前記一組の位置センサによって生成された第2の位置データに基づいて、第2の時間における前記器具の第2の配向を判定することであって、前記器具の遠位端が、前記第1の時間及び前記第2の時間において前記モデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐している、判定することと、
前記第1の配向と前記第2の配向との間の差を示すデータを判定することと、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、システム。
(2) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様1に記載のシステム。
(3) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することを行わせる、実施態様1に記載のシステム。
(4) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記一組の位置センサによって生成された第3の位置データに基づいて、第3の時間における前記器具の第3の配向を判定することと、
前記第3の配向と前記第1の配向との間の角度を判定することと、
前記角度を閾値角度と比較することと、
前記角度が前記閾値角度よりも大きいことに応じて、前記器具が前記第1の子セグメン内に前進するという前記予測を更新することと、を行わせる、実施態様1に記載のシステム。
(5) 前記一組の位置センサが、電磁(EM)場内のEMセンサの配向を示すデータを生成するように構成された前記EMセンサを含み、
前記EM場が、EM場発生器によって生成され、
前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記EMセンサによって生成された前記データに基づいて、前記第1の配向と前記第2の配向との間のヨー角を判定することを行わせる、実施態様1に記載のシステム。
(7) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを行わせる、実施態様1に記載のシステム。
(8) 前記位置データが、前記モデルのモデル座標系に位置合わせされていない、実施態様1に記載のシステム。
(9) 前記メモリが、前記メモリに記憶された、
前記モデル内の標的への標的経路と、
対側位置合わせ経路であって、前記標的経路の外側で前記管腔網の第1の分岐に沿って前記器具を駆動することと、前記標的経路に前記器具を戻すことと、前記標的経路の一部である第2の分岐に沿って前記器具を駆動することと、を含む、対側位置合わせ経路と、
コンピュータ実行可能命令であって、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測に基づいて、前記器具が前記対側位置合わせ経路に沿って配置されているかどうかを判定させる、コンピュータ実行可能命令と、を更に有する、実施態様1に記載のシステム。
(10) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定することと、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定したことに応じて、対側位置合わせが失敗したという表示を提供することと、を行わせる、実施態様9に記載のシステム。
器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された第1の位置データに基づいて、前記器具の第1の配向を判定することであって、前記第1の位置データが第1の時間における位置センサ座標系内の前記器具の位置を示す、判定することと、
前記一組の位置センサによって生成された第2の位置データに基づいて、第2の時間における前記器具の第2の配向を判定することであって、前記器具の遠位端が、前記第1の時間及び前記第2の時間においてモデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐し、前記モデルが、メモリに記憶され、患者の管腔網をモデル化する、判定することと、
前記第1の配向と前記第2の配向との間の差を示すデータを判定することと、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(12) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(13) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することを行わせる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(14) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記一組の位置センサによって生成された第3の位置データに基づいて、第3の時間における前記器具の第3の配向を判定することと、
前記第3の配向と前記第1の配向との間の角度を判定することと、
前記角度を閾値角度と比較することと、
前記角度が前記閾値角度よりも大きいことに応じて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を更新することと、を行わせる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(15) 前記一組の位置センサが、電磁(EM)場内のEMセンサの配向を示すデータを生成するように構成された前記EMセンサを含み、
前記EM場が、EM場発生器によって生成され、
前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体が、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記EMセンサによって生成された前記データに基づいて、前記第1の配向と前記第2の配向との間のヨー角を判定することを行わせる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(17) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを行わせる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(18) 前記位置データが、前記モデルのモデル座標系に位置合わせされていない、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(19) 前記メモリが、前記メモリに記憶された、
前記モデル内の標的への標的経路と、
対側位置合わせ経路であって、前記標的経路の外側で前記管腔網の第1の分岐に沿って前記器具を駆動することと、前記標的経路に前記器具を戻すことと、前記標的経路の一部である第2の分岐に沿って前記器具を駆動することと、を含む、対側位置合わせ経路と、を更に有し、
前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体が、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測に基づいて、前記器具が前記対側位置合わせ経路に沿って配置されているかどうかを判定させる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(20) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定することと、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定したことに応じて、対側位置合わせが失敗したという表示を提供することと、を行わせる、実施態様11に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
前記器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された第1の位置データに基づいて、前記器具の第1の配向を判定することであって、前記第1の位置データが第1の時間における位置センサ座標系内の前記器具の位置を示す、判定することと、
前記一組の位置センサによって生成された第2の位置データに基づいて、第2の時間における前記器具の第2の配向を判定することであって、前記器具の遠位端が、前記第1の時間及び前記第2の時間においてモデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐し、前記モデルがメモリに記憶され、患者の管腔網をモデル化する、判定することと、
前記第1の配向と前記第2の配向との間の差を示すデータを判定することと、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を含む、方法。
(22) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様21に記載の方法。
(23) 前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することを更に含む、実施態様21に記載の方法。
(24) 前記一組の位置センサによって生成された第3の位置データに基づいて、第3の時間における前記器具の第3の配向を判定することと、
前記第3の配向と前記第1の配向との間の角度を判定することと、
前記角度を閾値角度と比較することと、
前記角度が前記閾値角度よりも大きいことに応じて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を更新することと、を更に含む、実施態様21に記載の方法。
(25) 前記一組の位置センサが、電磁(EM)場内のEMセンサの配向を示すデータを生成するように構成された前記EMセンサを含み、
前記EM場が、EM場発生器によって生成され、
前記方法が、前記EMセンサによって生成された前記データに基づいて、前記第1の配向と前記第2の配向との間のヨー角を判定することを更に含む、実施態様21に記載の方法。
(27) 前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを更に含む、実施態様21に記載の方法。
(28) 前記位置データが、前記モデルのモデル座標系に位置合わせされていない、実施態様21に記載の方法。
(29) 前記メモリが、前記メモリに記憶された、
前記モデル内の標的への標的経路と、
対側位置合わせ経路であって、前記標的経路の外側で前記管腔網の第1の分岐に沿って前記器具を駆動することと、前記標的経路に前記器具を戻すことと、前記標的経路の一部である第2の分岐に沿って前記器具を駆動することと、を含む、対側位置合わせ経路と、を更に有し、
前記方法は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測に基づいて、前記器具が前記対側位置合わせ経路に沿って配置されているかどうかを判定することを更に含む、実施態様21に記載の方法。
(30) 前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定することと、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定したことに応じて、対側位置合わせが失敗したという表示を提供することと、を更に含む、実施態様21に記載の方法。
プロセッサと、
前記プロセッサと通信し、かつ患者の管腔網のモデルを記憶している少なくとも1つのコンピュータ可読メモリであって、前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有しており、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された位置データに基づいて、前記モデルに対する前記器具の配向を判定することであって、前記器具の遠位端が、前記モデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐している、判定することと、
前記子セグメントのうちの第1の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第1の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、システム。
(32) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様31に記載のシステム。
(33) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の差を示すデータを判定することを行わせ、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の前記差を示す前記データに更に基づく、実施態様31に記載のシステム。
(34) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記子セグメントのうちの第2の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第2の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、実施態様31に記載のシステム。
(35) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の角度を判定することを行わせ、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記角度に更に基づく、実施態様31に記載のシステム。
(37) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを行わせる、実施態様31に記載のシステム。
(38) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記位置データに基づいて、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の位置を判定することと、
前記器具の前記遠位端の前記位置に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという補助予測を判定することと、を行わせ、
前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の前記ポジションを判定することが、前記補助予測を分析することに更に基づく、実施態様37に記載のシステム。
(39) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記器具の前記遠位端が前記第1のセグメントの始まりから前記第1のセグメントの終わりまで前進するときに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを行わせる、実施態様31に記載のシステム。
(40) 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記器具が、前記第1のセグメント内の前記器具の前記遠位端のポジションとは独立して、前記第1のセグメントから前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを行わせる、実施態様31に記載のシステム。
器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された位置データに基づいて、モデルに対する前記器具の配向を判定することであって、前記モデルが、メモリに記憶されて患者の管腔網をモデル化し、前記器具の遠位端が、前記モデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐している、判定することと、
前記子セグメントのうちの第1の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第1の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(42) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(43) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の差を示すデータを判定することを行わせ、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の前記差を示す前記データに更に基づく、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(44) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記子セグメントのうちの第2の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第2の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を行わせる、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(45) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の角度を判定することを行わせ、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記角度に更に基づく、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(47) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを行わせる、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(48) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記位置データに基づいて、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の位置を判定することと、
前記器具の前記遠位端の前記位置に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという補助予測を判定することと、を行わせ、
前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の前記ポジションを判定することが、前記補助予測を分析することに更に基づく、実施態様47に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(49) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記器具の前記遠位端が前記第1のセグメントの始まりから前記第1のセグメントの終わりまで前進するときに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを行わせる、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
(50) 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記器具が、前記第1のセグメント内の前記器具の前記遠位端のポジションとは独立して、前記第1のセグメントから前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを行わせる、実施態様41に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
器具のための一組の1つ又は2つ以上の位置センサによって生成された位置データに基づいて、モデルに対する前記器具の配向を判定することであって、前記モデルが、メモリに記憶され、患者の管腔網をモデル化し、前記器具の遠位端が、前記モデルの第1のセグメント内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐している、判定することと、
前記子セグメントのうちの第1の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第1の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を含む、方法。
(52) 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、実施態様51に記載の方法。
(53) 前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の差を示すデータを判定することを更に含み、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の前記差を示す前記データに更に基づく、実施態様51に記載の方法。
(54) 前記子セグメントのうちの第2の子セグメントの配向を判定することと、
前記器具の前記配向及び前記第2の子セグメントの前記配向に基づいて、前記器具が前記第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することと、を更に含む、実施態様51に記載の方法。
(55) 前記器具の前記配向と前記第1の子セグメントの前記配向との間の角度を判定することを更に含み、
前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測が、前記角度に更に基づく、実施態様51に記載の方法。
(57) 前記位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを更に含む、実施態様51に記載の方法。
(58) 前記位置データに基づいて、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の位置を判定することと、
前記器具の前記遠位端の前記位置に基づいて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという補助予測を判定することと、を更に含み、
前記モデルに対する前記器具の前記遠位端の前記ポジションを判定することが、前記補助予測を分析することに更に基づく、実施態様57に記載の方法。
(59) 前記器具の前記遠位端が前記第1のセグメントの始まりから前記第1のセグメントの終わりまで前進するときに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを更に含む、実施態様51に記載の方法。
(60) 前記器具が、前記第1のセグメント内の前記器具の前記遠位端のポジションとは独立して、前記第1のセグメントから前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を判定することを更に含む、実施態様51に記載の方法。
Claims (15)
- システムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサと通信し、かつ患者の管腔網のモデルを記憶した少なくとも1つのコンピュータ可読メモリと、を含み、前記モデルが、モデル座標系に関連付けられ、前記メモリは、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有しており、
前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、器具のための一組の1つ又は2つ以上の電磁(EM)位置センサによって生成された第1のEM位置データに基づいて、前記器具の第1の配向を判定すること、を行わせ、前記第1のEM位置データが、第1の時間におけるEM位置センサ座標系内の前記器具の位置を示し、
前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記一組のEM位置センサによって生成された第2のEM位置データに基づいて、第2の時間における前記器具の第2の配向を判定すること、を行わせ、前記器具の遠位端が、前記第1の時間及び前記第2の時間において前記モデルの第1のセグメントに対応する前記管腔網の一部内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐しており、前記第1のEM位置データ及び前記第2のEM位置データが、前記モデル座標系に位置合わせされていないものであり、
前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記第1の配向と前記第2の配向との間の差を示すデータを判定すること、を行わせ、
前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が、前記第2の時間における前記第1のセグメント内の前記器具の位置から、前記子セグメントのうちの第1の子セグメント内に前進するという予測を判定すること、を行わせ、前記第1のEM位置データ及び前記第2のEM位置データは、前記予測が判定されるまで、前記モデル座標系に位置合わせされていないままである、システム。 - 前記予測は、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進する確率を示すデータを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することを行わせる、請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記一組のEM位置センサによって生成された第3のEM位置データに基づいて、第3の時間における前記器具の第3の配向を判定することと、
前記第3の配向と前記第1の配向との間の角度を判定することと、
前記角度を閾値角度と比較することと、
前記角度が前記閾値角度よりも大きいことに応じて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を更新することと、を行わせる、請求項1に記載のシステム。 - 前記一組のEM位置センサが、EM場内の前記EM位置センサの配向を示すデータを生成するように構成され、
前記EM場が、EM場発生器によって生成され、
前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記EM位置センサによって生成された前記データに基づいて、前記第1の配向と前記第2の配向との間のヨー角を判定することを行わせる、請求項1に記載のシステム。 - 前記EM場に基づいて判定された前記器具のヨー軸が、前記子セグメントのうちの前記第1の子セグメントと第2の子セグメントとの間の配向の差と実質的に整合する、請求項5に記載のシステム。
- 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記第1のEM位置データ及び前記第2のEM位置データ、前記器具の移動を制御するために提供される一組のコマンド、及び前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を分析することによって、前記モデルに対する前記器具の前記遠位端のポジションを判定することを行わせる、請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリが、前記メモリに記憶された、
前記モデル内の標的への標的経路と、
対側位置合わせ経路であって、前記標的経路の外側で前記管腔網の第1の分岐に沿って前記器具を駆動することと、前記標的経路に前記器具を戻すことと、前記標的経路の一部である第2の分岐に沿って前記器具を駆動することと、を含む、対側位置合わせ経路と、
コンピュータ実行可能命令であって、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測に基づいて、前記器具が前記対側位置合わせ経路に沿って配置されているかどうかを判定させる、コンピュータ実行可能命令と、を更に有する、請求項1に記載のシステム。 - 前記メモリが、前記メモリに記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令が、前記プロセッサに、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定することと、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定したことに応じて、対側位置合わせが失敗したという表示を提供することと、を行わせる、請求項8に記載のシステム。 - 非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を有し、
前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、器具のための一組の1つ又は2つ以上の電磁(EM)位置センサによって生成された第1のEM位置データに基づいて、前記器具の第1の配向を判定すること、を行わせ、前記第1のEM位置データが第1の時間におけるEM位置センサ座標系内の前記器具の位置を示し、
前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記一組のEM位置センサによって生成された第2のEM位置データに基づいて、第2の時間における前記器具の第2の配向を判定すること、を行わせ、前記器具の遠位端が、前記第1の時間及び前記第2の時間においてモデルの第1のセグメントに対応する管腔網の一部内に位置し、前記第1のセグメントが、2つ又は3つ以上の子セグメントに分岐し、前記モデルが、メモリに記憶され、患者の管腔網をモデル化し、前記モデルが、モデル座標系に関連付けられ、前記第1のEM位置データ及び前記第2のEM位置データが、前記モデル座標系に位置合わせされていないものであり、
前記命令は、実行されたときに、少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記第1の配向と前記第2の配向との間の差を示すデータを判定すること、を行わせ、
前記命令は、実行されたときに、前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が、前記第2の時間における前記第1のセグメント内の前記器具の位置から、前記子セグメントのうちの第1の子セグメント内に前進するという予測を判定すること、を行わせ、前記第1のEM位置データ及び前記第2のEM位置データは、前記予測が判定されるまで、前記モデル座標系に位置合わせされていないままである、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記差を示す前記データに基づいて、前記器具が前記子セグメントのうちの第2の子セグメント内に前進するという予測を判定することを行わせる、請求項10に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記一組のEM位置センサによって生成された第3のEM位置データに基づいて、第3の時間における前記器具の第3の配向を判定することと、
前記第3の配向と前記第1の配向との間の角度を判定することと、
前記角度を閾値角度と比較することと、
前記角度が前記閾値角度よりも大きいことに応じて、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測を更新することと、を行わせる、請求項10に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記一組のEM位置センサが、EM場内の前記EM位置センサの配向を示すデータを生成するように構成され、
前記EM場が、EM場発生器によって生成され、
前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体が、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたコンピュータ実行可能命令を更に有し、前記コンピュータ実行可能命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記EM位置センサによって生成された前記データに基づいて、前記第1の配向と前記第2の配向との間のヨー角を判定することを行わせる、請求項10に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記メモリが、前記メモリに記憶された、
前記モデル内の標的への標的経路と、
対側位置合わせ経路であって、前記標的経路の外側で前記管腔網の第1の分岐に沿って前記器具を駆動することと、前記標的経路に前記器具を戻すことと、前記標的経路の一部である第2の分岐に沿って前記器具を駆動することと、を含む、対側位置合わせ経路と、を更に有し、
前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体が、前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、前記器具が前記第1の子セグメント内に前進するという前記予測に基づいて、前記器具が前記対側位置合わせ経路に沿って配置されているかどうかを判定させる、請求項10に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 前記非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令を更に有し、前記命令は、実行されたときに、前記少なくとも1つのコンピューティングデバイスに、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定することと、
前記対側位置合わせ経路に沿って前進される前に、前記器具が前記標的経路に沿って前進させられたと判定したことに応じて、対側位置合わせが失敗したという表示を提供することと、を行わせる、請求項14に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
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