JP7366224B2 - 医療処置中のエフェクタの画像定位のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、2016年5月16日出願の「医療処置中のエフェクタの画像定位のためのシステム及び方法」と題された同時係属米国仮特許出願第62/336,999号からの特許出願であり、同仮出願に対する恩典を主張し、その開示全体をここに参考文献として援用する。本願は、更に、2016年8月12日出願の「画像化中の被追跡金属物体の検出」と題された同時係属米国仮特許出願第62/374,187号からの特許出願であり、同仮出願に対する恩典を主張し、その開示全体をここに参考文献として援用する。
x線を吸収する一連の板からなっている。患者に到達するx線は板の間の開口を通過するx線だけである。板の位置は手動又は自動で制御されることができ、板は多面的視野の様な形状の異なる視野を提供するように構成されることもある。コリメータは、特定的に患者の或る一定の区域をx線への暴露から除外するので、それらの区域では画像は入手できない。そうすると医療従事者は、特定的に選択された区域に限定された患者の不完全なビューを有するわけである。したがって、コリメータの使用は、患者への放射線被曝を低減しはするが、医療従事者にとって利用可能な情報の量が減るという代償付きである。
これらの事例では、モーションアーチファクトやノイズを低減させるために複数の画像をまとめて短い時間に亘って平均化して単一画像にすることもできる。
場所が実現されるまで繰り返される。この反復プロセスひとつとっても、患者への癌の生涯リスクを1回のx線集中介入後に1%以上も増加させる可能性がある。
知に適する構成のマーカー帯を含んでいる。1つの態様では、追跡要素上の1つ又はそれ以上のマーカー帯の構成は、エフェクタの性質の指標を提供することができる。この指標は、画像処理ソフトウェアによって提供される表示及びデータ操作の性質を確定するのに使用されることができる。
力のある定位器システム(例えば、EM、光学的IGS、など)を組み入れている。定位器システムによって測定されるエフェクタの3D運動は、「新」画像を「定位ショット」画像に対して動かすために「新」画像のデジタル表現へ適用されることができる。こうしてエフェクタの先端が追跡されてゆく際、「新」画像の運動は、追跡中の器具の先端の、「定位ショット」中に描出される静止の解剖学的構造に対する位置の変化を示す。かくして、コンピュータスクリーン上には、エフェクタが動かされるにつれあたかもライブ蛍光透視が撮影されてゆくかのように、また実際の用具又はインプラントが患者の解剖学的構造に対して動かされ調節されてゆくかのように映る。次の画像が撮影されるとき、エフェクタの先端は医師が所望する場所にある。本開示のシステム及び方法は、エフェクタのデジタルモデルが操作される典型的なIGSシステムとは異なり、手術野内のエフェクタの実際の画像を操作することに依拠する。
ショットを低線量画像でオーバーレイしている)を常時投影することができる。少なくともCアーム又はx線源が動かされない限り、エフェクタ10が動かされる際に定位画像又はベースライン画像12は変化しないものと理解することができる。定位画像12のためのデジタルデータは、エフェクタの運動中に画像処理装置によって操作されない。他方で、画像処理装置は、投影される被追跡エフェクタの運動に基づいて「新」画像のデジタルデータこそを操作し、その結果、エフェクタが動かされてゆけば「新」画像が表示を横切って動くのである。
の直近位置と現在位置の間のデルタを意味する)しか必要とせず、エフェクタ/「新」画像の2D動きを表示してそれを役立たせることしか必要としない。本開示は、動かされているものの絶対運動及び実際の知識を把握することが(それの正しい仮想表現を投影するために)必須である典型的なIGSに比べて、より包括的な画像化システムを提供している。
定の運動と関連付けられる正確度を指示するものであってもよい。例えば、スラグは、正確さが低いときは円形として描かれ、正確さが大きいときは矢印として描かれるようになっていてもよい。円のサイズが、エフェクタの先端の場所についての正確度と関係付けられていてもよい。
、自由度5――X、Y、Z、ピッチ(X回転)、及びヨー(Y回転)――のエフェクタの運動を追跡することを可能にする。マーカー44a、44bは作用先端43からの既定距離に設けられており、よって定位器ソフトウェアは2つのマーカーの検出された場所を、作用先端の5DOF位置を外挿するのに使用することができる。
ひどくおぼろげな物体を定位し強化するための手段を提供している。(単数又は複数の)放射線稠密物体M’が定位され、強化されたら、物体だけが追跡されるのであるから下層のベースライン画像又は複合x画像は静止のままにしておいて強化された放射線稠密物体だけが動かされる。更に、放射線稠密物体のうち或る特定の視野に現れる可能性のあるものだけを選択するように被追跡物体が限定されることもできると構想される。画像が被追跡放射線稠密物体M’と共に動いても、追跡されない放射線稠密物体は未強化のまま静止に放置されるようにしてもよい。また画像中の何れか1つの又は複数の放射線稠密物体は、ベースラインx線画像又は複合x線画像をオーバーレイする独立マスクとして、独立に識別され、強化され、及び動かされることができる。この特徴を用いて、複数の医師が同時に共同で作業し、皆が同じ下層の静止しているベースラインx線画像又は複合x線画像から作業して外科処置に必要な放射線稠密物体を共同で位置決めすることもできる。
図を生成するのに使用できる。同様に、画像データは、Cアームをエフェクタのシャフトの上方に中心合わせするか又はCアームに角度を付けてエフェクタシャフトに直角に撮影させたり器具の先端の上方に中心合わせして撮影させたりするのに使用できる。
り当てられる。長方形は、その角度、幅、及び長さによって定義される。或る特定の長方形の評点は、長方形の長辺の内側に沿った点と外側に沿った点の間の強度値の差の合計である(図22)。この評点計算が多くの異なる潜在的長方形について角度、幅、長さの或る範囲に亘って遂行され、最も高い評点が対応する角度、幅、及び長さと共に報告される。
の近傍画素のインデックスを受け取る。画素がそれの近傍画素と接続を共有していて、近傍画素がより高い空間的近接性を有しているなら、画素はそれの近傍画素の空間的近接性を受け取る。画素がそれの近傍画素と接続を共有していて、近傍画素がより高い角度的近接性を有しているなら、画素はその近傍画素の角度的近接性を受け取る。反復終了時、インデックス、評点、空間的近接性、又は角度的近接性が画像中の何れかの画素について変化していたなら、別の反復が遂行される。そうでない場合はアルゴリズムは停止する。
分数を返す双曲線モデルへ渡される。画素へのこの近傍画素によって寄与されるオフセットは、長方形評点、領域評点、空間的近接性、角度的近接性、緯度重み、及び経度重みの積である。全ての近傍画素からのオフセットが合算される。この段階は、画像併合段階で使用できる強度オフセットをもたらす。
つ。2つの画像の最大比及び最小比は、どちらの画像も決して完全には抑制されないように選定される。この最終的な併合画像は、図28のスクリーンショットに描かれている様にユーザーへ表示される。
10、10’ エフェクタ
12 定位ショット、ベースライン画像
14 低放射線画像
20 マスク
30、35、35’ スラグ
36、36’ スラグの中心要素
37、37’ スラグの第2要素
40、40’、40’’ エフェクタ
41、41’ ハンドル
42、42’、42’’ シャフト
43、43’、43’’ 作用先端
44a、44a’、44a’’、44b、44b’、44b’’、44c’、44c’’ マーカー
45、45’’ 追跡要素
46、46’’ 追跡要素の本体
48、48’’ 追跡要素の腕部
100 画像化システム
102 基台ユニット
103 Cアーム画像化装置
104 放射線源
105 受信器
106 追跡標的
108 Cアームの回転方向
110 制御パネル
122 画像処理装置
123、124 表示
125 入力装置
126 表示装置
130 追跡装置
F 手術野、視野
h 作用先端に対する追跡要素の高さ
M、M’ 放射線稠密物体
P 患者
R 領域
T エフェクタ(インプラント又は用具)
X 源から被追跡エフェクタ/器具までの距離
X’ 源から画像増強器での定位画像までの距離
Y エフェクタの実際の運動距離
Y’ 投影される運動距離
Claims (8)
- 細長いシャフトと作用先端とを有する手術用具又は器具のための追跡要素(tracking element)であって、
前記用具又は器具の前記細長いシャフト上へ締め付けられる(clamp onto)ように構成されている円筒形本体と、
2つだけの同心帯(concentric band)であって、前記2つだけの同心帯のそれぞれが、前記円筒形本体の外面を少なくとも部分的に取り巻いて(encircling)おり、前記2つだけの同心帯のそれぞれが、光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されており、前記2つの同心帯が、前記細長いシャフトに沿って、自由度5の前記手術用具又は器具の運動の、追跡を許容するために十分な距離だけ間隔を空けられる、2つだけの同心帯と、
を備えている追跡要素。 - 請求項1に記載の追跡要素において、前記2つだけの同心帯のそれぞれは、前記本体の前記外面へ適用されている光学的なテープである、追跡要素。
- 請求項1に記載の追跡要素であって、前記2つだけの同心帯は用具又は器具の型式を指示する既定距離に離間して位置決めされている、追跡要素。
- 請求項1に記載の追跡要素において、前記2つの同心帯のうちの少なくとも1つは、用具又は器具の型式を指示する幅(width)を有している、追跡要素。
- 請求項1に記載の追跡要素であって、前記円筒形本体から外向きに突き出ていて光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されている帯をその外面に含んでいる腕部、を更に備えている追跡要素。
- 細長いシャフトと作用先端とを有する手術用具又は器具のための追跡要素であって、
前記用具又は器具の前記細長いシャフト上へ締め付けられるように構成されている円筒形本体と、
前記円筒形本体の外面を少なくとも部分的に取り巻いている少なくとも1つの同心帯であって、前記少なくとも1つの同心帯が、光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されている、少なくとも1つの同心帯と、
前記円筒形本体から外向きに突き出ている腕部であって、光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されている帯を前記腕部の外面に含んでいる前記腕部と、
を備えている追跡要素。 - 細長いシャフトと作用先端とを有する手術用具又は器具のための追跡要素であって、
前記手術用具又は器具の前記細長いシャフトの外面を少なくとも部分的に取り巻いている1つだけの同心帯と、
前記用具又は器具の前記細長いシャフト上へ締め付けられるように構成されている円筒形本体と、
前記円筒形本体の外面を少なくとも部分的に取り巻いている1つだけの同心帯と、
を備え、
それぞれの同心帯が、光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されており、
i)前記手術用具又は器具の前記細長いシャフトの外面を少なくとも部分的に取り巻いている1つだけの同心帯、および、ii)前記円筒形本体の外面を少なくとも部分的に取り巻いている1つだけの同心帯が、前記細長いシャフトに沿って、自由度5の前記手術用具又は器具の運動の、追跡を許容するために十分な距離だけ間隔を空けられる、
追跡要素。 - 請求項6に記載の追跡要素であって、前記円筒形本体から外向きに突き出ていて光学的定位器又は光学的検出装置によって検出されるように適合されている帯をその外面に含んでいる腕部、を更に備えている追跡要素。
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