KR102171520B1 - 형상 감지를 이용하여 변형을 보정하는 시스템들 및 방법들 - Google Patents

형상 감지를 이용하여 변형을 보정하는 시스템들 및 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR102171520B1
KR102171520B1 KR1020147031089A KR20147031089A KR102171520B1 KR 102171520 B1 KR102171520 B1 KR 102171520B1 KR 1020147031089 A KR1020147031089 A KR 1020147031089A KR 20147031089 A KR20147031089 A KR 20147031089A KR 102171520 B1 KR102171520 B1 KR 102171520B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anatomical
model
shape
passages
branched
Prior art date
Application number
KR1020147031089A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150017327A (ko
Inventor
빈센트 뒨담
프라샨트 초프라
타오 자오
Original Assignee
인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드 filed Critical 인튜어티브 서지컬 오퍼레이션즈 인코포레이티드
Publication of KR20150017327A publication Critical patent/KR20150017327A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102171520B1 publication Critical patent/KR102171520B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A61B5/066—Superposing sensor position on an image of the patient, e.g. obtained by ultrasound or x-ray imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A61B5/0044—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the heart
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/061—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body
    • A61B5/062—Determining position of a probe within the body employing means separate from the probe, e.g. sensing internal probe position employing impedance electrodes on the surface of the body using magnetic field
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00681—Aspects not otherwise provided for
    • A61B2017/00694—Aspects not otherwise provided for with means correcting for movement of or for synchronisation with the body
    • A61B2017/00699—Aspects not otherwise provided for with means correcting for movement of or for synchronisation with the body correcting for movement caused by respiration, e.g. by triggering
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00743—Type of operation; Specification of treatment sites
    • A61B2017/00809—Lung operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/105—Modelling of the patient, e.g. for ligaments or bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2051—Electromagnetic tracking systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2061—Tracking techniques using shape-sensors, e.g. fiber shape sensors with Bragg gratings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/303—Surgical robots specifically adapted for manipulations within body lumens, e.g. within lumen of gut, spine, or blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00—Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/05—Surgical care
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043—Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법 및 의료 시스템은, 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계, 및 분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계를 구비한다. 이 방법 및 의료 시스템은 또한 결정된 장치의 형상과 비교하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계를 구비한다.

Description

형상 감지를 이용하여 변형을 보정하는 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR DEFORMATION COMPENSATION USING SHAPE SENSING}
본 발명은 의료 시술 동안 환자 해부체 내부의 의료 장치를 트래킹하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이고, 보다 상세하게는 형상 센서를 이용하여 환자 해부체 내부의 의료 장치를 효과적으로 트래킹하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
최소 침습 의료 기술은 진단 과정 또는 수술 과정 동안 손상되는 조직의 양을 축소하는 것이 의도되어 있고, 이로써 환자의 회복 기간, 불편 및 유해한 부작용을 감소시키는 것이 가능하다. 이러한 최소 침습 기술은 환자 해부체 내의 자연 오리피스들 또는 하나 이상의 수술 절개부를 통해 행해질 수 있다. 이들 자연 오리피스들 또는 절개부들을 통해서, 임상의사는 표적 조직 위치에 접근하기 위해서 수술 기구들을 삽입할 수 있다. 표적 조직 위치에 접근하기 위하여, 최소 침습 수술 기구들은 폐, 결장, 장, 신장, 심장, 순환계 또는 이와 유사한 것과 같은 해부학적 시스템들 내부의, 자연스럽게 생기거나 수술로 생긴 통로들을 항행할 수 있다. 항행 보조 시스템들은 임상의사가 수술 기구들을 특정 경로로 보내는 것을 보조하고, 해부체에 대한 손상을 피하게 한다. 이들 시스템들은 시술 전의 이미지나 동시다발 이미지에 대하여 또는 실제 공간 내부의 수술 기구의 형상, 자세 및 위치를 보다 정확하게 설명하기 위해서 형상 센서의 사용을 포함할 수 있다. 동적 해부학적 시스템, 및/또는 다수의 해부학적 통로가 밀집해 있는 해부학적 영역에서, 최소 침습 기구를 해부학적 시스템에 대해 정확하게 조정하는 것은 시간이 소모되거나 처리가 집중되는 일이다. 최소 침습 기구들을 해부학적 시스템에 대해 조정하는 시스템들 및 방법들의 정확성과 효율성을 증가시키기 위하여 개선된 시스템들 및 방법들이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 아래에 이어지는 특허청구범위에 의해 요약된다.
일 실시예에서, 방법은, 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계, 및 분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계를 구비한다. 방법은 또한 결정된 장치의 형상과 비교하여 제 1 모델을 조절함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계를 구비한다.
다른 실시예에서, 의료 시스템은, 형상 센서, 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 가요성 장치 및 프로세서를 구비한다. 프로세서는 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하고, 분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신한다. 프로세서는 또한 장치의 형상과 비교하여 제 1 모델을 조절함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성한다.
다른 실시예에서, 방법은, 분지형 해부학적 통로들이 교호 운동하는 제 1 상태에 있는 동안 기록된, 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계를 구비한다. 방법은 또한, 분지형 해부학적 통로들이 교호 운동하는 제 2 상태에 있는 동안 기록된, 환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계를 구비한다. 방법은 또한, 분지형 해부학적 통로들이 제 1 상태에 있을 때, 분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 제 1 이미지를 제 1 형상으로 생성하는 단계, 및 분지형 해부학적 통로들이 제 2 상태에 있을 때, 분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 제 2 이미지를 제 2 형상으로 생성하는 단계를 구비한다.
본 명세서의 양태들은 첨부의 도면들을 이용하여 파악한다면 다음에 오는 발명의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 강조하고 싶은 것은, 당해 산업분야에서의 통상적인 관행에 따라 여러 가지 구조들이 그 축척에 얽매이지 않는다는 점이다. 실제로, 여러 가지 구조들의 치수는 설명의 명확성을 위하여 임의로 확대되거나 축소될 수 있다. 더욱이, 본 명세서에는 참조 번호들이 반복될 수 있고, 그리고/또는 참조 번호들이 여러 가지 예시에 기입될 수 있다. 이러한 반복은 간단명료하게 하기 위한 것이지, 설명된 여러 가지 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 그 자체로 지시하는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 실시예들에 따르는 로봇 수술 시스템이 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 양태들을 이용하는 수술 기구가 도시되어 있다.
도 3a는 최소 침습 기구의 이미지와 조정된 인간의 폐의 이미지이다.
도 3b는 최소 침습 기구의 관점에서 바라본 인간의 폐의 영역을 도시하고 있는 인간의 폐의 내부 이미지이다.
도 4a에는 카테터와 폐의 기관지 통로의 모델이 도시되어 있다.
도 4b에는 카테터에 의해 가해진 변형력에 기초하여 조절된, 도 4a의 모델이 도시되어 있다.
도 5a에는 카테터 및 기관지 통로의 미변형 모델의 합성 이미지가 도시되어 있다.
도 5b 내지 도 5d에는 카테터가 전진하는 상태로 조절되는, 기관지 통로의 모델의 합성 이미지들이 도시되어 있다.
도 6에는 카테터 및 기관지 통로의 변형 모델의 합성 이미지가 도시되어 있다.
도 7은 카테터의 형상에 기초하여 기관지 통로의 모델을 변형하는 방법이 도시되어 있는 흐름도이다.
도 8은 들숨 및 날숨 상태의 폐의 기관지 통로의 모델이 도시되어 있다.
도 9는 들숨 및 날숨 상태의 기관지 통로의 모델을 변형하는 방법이 도시되어 있는 흐름도이다.
도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 해부학적 통로의 모델들에 관한 도해들이 포함되어 있다.
도 11은 도 10의 모델을 매칭시킨 히스토그램이다.
도 12에는 형태변화(transformation)를 결정하는데 사용되는 점 집합(point set)들이 도시되어 있다.
본 발명의 실시예들에 관한 다음에 오는 발명의 상세한 설명에서, 다수의 특정 세부사항은 개시된 실시예들을 완전히 이해하기 위하여 설명된다. 그러나, 본 명세서의 실시예들이 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 다른 예에서, 공지의 방법들, 절차들, 구성요소들 및 회로들은 상세하게 설명되지 않았는데, 이는 본 발명의 실시예들의 양태들을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해서 이다.
아래의 실시예들은 여러 가지 기구들 및 기구들의 부분들을 3차원 공간에서의 상태의 관점에서 설명할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "위치(position)"라는 용어는 3차원 공간(예컨대 데카르트 X,Y,Z 좌표를 따르는 병진운동의 3자유도)에서의 대상물 또는 대상물의 일 부분의 위치를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "배향(orientation)"이라는 용어는 대상물 또는 대상물의 일 부분에 관한 회전 배치(3자유도 회전-예컨대 구름운동(roll), 피칭운동(pitch) 및 요잉운동(yaw))를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "자세(pose)"라는 용어는 적어도 1자유도 병진운동하는 대상물 또는 대상물의 일 부분의 위치, 및 적어도 1자유도 회전운동(최대 총 6자유도)하는 대상물 또는 대상물의 일 부분의 배향을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "형상(shape)"이라는 용어는 대상물을 따라 측정되는 한 세트의 자세, 위치 또는 배향을 지칭한다.
도면들 중 도 1을 참조하면, 로봇 수술 시스템은 전체적으로 참조 번호 100으로 지시된다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 로봇 시스템(100)은 일반적으로, 환자(P)에게 여러 가지 시술을 행하는 수술 기구(104)를 작동시키기 위하여 수술 매니퓰레이터 어셈블리(102)를 포함한다. 수술 매니퓰레이터 어셈블리(102)는 수술용 테이블(O) 또는 그 근처에 장착된다. 마스터 어셈블리(106)는 외과의사(S)가 수술 부위를 관측할 수 있게 하고 수술 매니퓰레이터 어셈블리(102)를 제어할 수 있게 한다.
대체 실시예에서, 로봇 시스템은 하나 이상의 매니퓰레이터 어셈블리를 포함할 수 있다. 매니퓰레이터 어셈블리의 정확한 개수는 다른 요인들 중에서도 수술 과정 및 수술실 내부의 공간 제약에 좌우될 것이다.
마스터 어셈블리(106)는 수술용 테이블(O)과 같이 통상 동일한 수술실에 위치되어 있는 외과의사의 콘솔(C)에 위치될 수 있다. 그러나, 외과의사(S)가 환자(P)로부터 다른 방 또는 완전히 다른 건물에 위치될 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 마스터 어셈블리(106)는 일반적으로 선택적 지지체(108), 및 매니퓰레이터 어셈블리(102)(들)를 제어하기 위한 하나 이상의 제어 장치(112)(들)를 포함한다. 제어 장치(112)(들)는 조이스틱, 트랙볼, 글러브, 방아쇠형 건(trigger-gun), 수동식 컨트롤러, 음성 인식 장치 또는 이와 유사한 것과 같은 다수의 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 장치(112)(들)는 연계된 수술 기구(104)와 마찬가지의 동일한 자유도가 제공되어, 외과의사에게 원격 현장감(telepresence), 즉 제어 장치(112)(들)가 수술 기구(104)와 일체를 이룬다는 인식을 제공할 것이고, 그 결과 외과의사는 기구(104)들을 직접 제어하는 느낌을 강하게 가진다. 일부 실시예에서, 제어 장치(112)들은 수동 입력 장치들이고, 이 수동 입력 장치들은 6자유도로 움직이되 기구들을 작동시키는(예컨대 파지용 죠(grasping jaw)를 닫는 것, 전극에 전위를 가하는 것, 약물 치료를 이행하는 것 또는 이와 유사한 것을 행하는) 작동 핸들을 포함할 수도 있다.
시각화 시스템(110)은 관측용 스코프 어셈블리(아래에서 보다 상세하게 설명됨)를 포함할 수 있어서, 수술 부위의 동시다발 이미지 또는 실시간 이미지가 외과의사 콘솔(C)에 제공된다. 동시다발 이미지는, 예컨대 수술 부위 내부에 위치된 내시경에 의해 캡쳐된 2차원 또는 3차원 이미지일 수 있다. 이 실시예에서, 시각화 시스템(100)은 수술 기구(104)에 일체로 또는 제거가능하게 결합될 수 있는 내시경 구성요소들을 포함한다. 그러나, 대체 실시예에서, 별개의 매니퓰레이터 어셈블리에 부착된 별개의 내시경은 수술 기구와 함께 사용되어 수술 부위를 촬상할 수 있다. 시각화 시스템(110)은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서와 상호작용하거나 이와 다른 방법으로 실행되는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있고, 여기서 컴퓨터 프로세서는 제어 시스템(116)의 프로세서(아래에 설명됨)를 포함할 수 있다.
디스플레이 시스템(111)은 시각화 시스템(110)에 의해 캡쳐된 수술 부위와 수술 기구들의 이미지를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(111)와 마스터 제어 장치(112)들은, 관측용 스코프 어셈블리 내부의 촬상 장치와 수술 기구들의 상대 위치가 외과의사의 안구와 손의 상대 위치와 유사하여 오퍼레이터가 상당히 실제 현장감있게 수술영역을 관측하고 있는 것처럼 수술 기구(104)를 조종하고 수동 제어하도록 배향될 수 있다. 실제 현장감있다는 것은, 수술 기구(104)들을 물리적으로 조종하고 있는 오퍼레이터의 관점을 시뮬레이션하는 실제 원근감있는 이미지가 나타나 있다는 것을 의미한다.
이와 달리 또는 부가적으로, 모니터(111)는 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography; CT), 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging; MRI), 형광투시법(fluoroscopy), 서모그래피(thermography), 초음파(ultrasound), 광 간섭성 단층촬영(optical coherence tomography; OCT), 열 촬상(thermal imaging), 임피던스 촬상(impedence imaging), 레이저 촬상(laser imaging) 또는 나노튜브 X-레이 촬상(nanotube X-ray imaging)과 같은 촬상 기술을 이용하여 수술 전에 기록되고 그리고/또는 모델링된 수술 부위의 이미지를 나타낼 수 있다. 나타나 있는 수술 전 이미지들은 2차원, 3차원 또는 4차원 이미지를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 모니터(111)는 가상 항행 이미지를 디스플레이 할 수 있고, 여기에서 수술 기구의 실제 위치는 수술 전 이미지 또는 동시다발 이미지와 조정되어(즉 동적으로 참조되어) 수술 기구의 선단부(tip)에 위치해 있는 내부 수술 부위의 가상 이미지를 외과의사(S)에게 제공한다. 수술 기구의 선단부의 이미지 또는 다른 그래픽 인디케이터나 문자 인디케이터는 가상 이미지 위에 겹쳐져서 외과의사가 수술 기구를 제어하는 것을 보조할 수 있다. 이와 달리, 수술 기구는 가상 이미지에서는 보이지 않을 수 있다.
다른 실시예들에서, 모니터(111)는 가상 항행 이미지를 디스플레이 할 수 있고, 여기에서 수술 기구의 실제 위치는 수술 전 이미지 또는 동시다발 이미지와 조정되어, 외부에서 바라본 수술 부위 내부의 수술 기구의 가상 이미지를 외과의사(S)에게 제공한다. 수술 기구의 일 부분의 이미지 또는 다른 그래픽 인디케이터나 문자 인디케이터는 가상 이미지 위에 겹쳐져서 외과의사가 수술 기구를 제어하는 것을 보조할 수 있다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 제어 시스템(116)은 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 통상적으로는 수술 매니퓰레이터 어셈블리(102), 마스터 어셈블리(106)와, 이미지 및 디스플레이 시스템(110) 사이를 제어하는 복수의 프로세서들을 포함한다. 제어 시스템(116)은 또한 본 명세서에 설명된 방법들 중 일부 또는 전부를 구현하는 소프트웨어 프로그래밍 명령들을 포함한다. 제어 시스템(116)이 도 1의 개략도로 단순화되어 있는 단일의 블록으로서 나타나 있지만, 이 시스템은 처리과정 중 적어도 일부는 입력 장치 부근에서 선택적으로 행해지고 그 중 일부는 매니퓰레이터 부근에서 행해지는 수개의 데이터 처리 회로들(예컨대 수술 매니퓰레이터 어셈블리(102) 및/또는 마스터 어셈블리(106) 상에 있음) 및 이와 유사한 것을 구비할 수 있다. 광범위하게 다양한 집중 데이터 처리 구성 또는 분산 데이터 처리 구성이 이용될 수 있다. 이와 유사하게, 프로그래밍 코드는 수개의 별개의 프로그램 또는 서브루틴으로서 구현될 수 있고, 또는 본 명세서에서 설명되는 로봇 시스템들의 수개의 다른 양태들에 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 시스템(116)은 블루투스, IrDA, HomeRF, IEE 802.11, DECT 및 무선 텔레메트리(Wireless Telemetry)와 같은 무선 통신 프로토콜들을 지원할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어 시스템(116)은 수술 기구(104)로부터 수동식 제어 장치(112)로의 힘 및 토크 피드백을 제공하는 서보 컨트롤러들을 포함할 수 있다. 적합한 종래의 서보 컨트롤러 또는 특별한 서보 컨트롤러가 사용될 수도 있다. 서보 컨트롤러는 매니퓰래이터 어셈블리(102)들로부터 분리될 수 있고 또는 이들과 일체를 이룰 수 있다. 일부 실시예들에서, 서보 컨트롤러와 매니퓰레이터 어셈블리는 환자의 신체에 인접하여 위치되어 있는 로봇 아암 카트의 일부로서 제공된다. 서보 컨트롤러는 매니퓰레이터 어셈블리들에게 명령하는 신호들을 전송하여, 환자 신체의 개구부들을 통해 환자 신체 내부의 내부 수술 부위로 뻗어 있는 기구들을 움직일 수 있다.
수술 기구(104)를 지지하면서 수동으로 관절운동가능한 일련의 링크장치를 구비할 수 있는 매니퓰레이터 어셈블리(102)들 각각은 일반적으로 셋업 조인트(set-up joint) 및 로봇 매니퓰레이터로 지칭된다. 로봇 매니퓰레이터 어셈블리(102)는 일련의 액추에이터(예컨대 모터)에 의해 구동될 수 있다. 이들 모터는 제어 시스템(116)으로부터의 명령에 응답하여 로봇 매니퓰레이터를 적극적으로 움직인다. 모터는 또한, 자연스럽게 생기거나 수술로 생긴 해부학적 오리피스 속으로 수술 기구를 전진이동시키도록 그리고 수술 기구의 원위 단부를 3차원 직선 운동(예컨대 X, Y, Z 직선 운동) 및 3차원 회전 운동(예컨대 구름운동, 피칭운동, 요잉운동)을 포함할 수 있는 다자유도로 움직이도록 수술 기구에 결합된다. 부가적으로, 모터는 조직을 생검 장치 또는 이와 유사한 것의 죠로 파지하기 위하여 수술 기구의 관절운동가능한 엔드 이펙터를 작동시키는데 사용될 수 있다.
도 2에는 수술 기구 시스템(104)과 인터페이싱 시스템을 포함하는 트래킹 기구 시스템(118)이 도시되어 있다. 수술 기구 시스템(104)은 인터페이스(122)에 의해 매니퓰레이터 어셈블리(102)와 시각화 시스템(110)에 결합된 가요성 기구(120)를 포함한다. 가요성 기구(120)는 가요성 바디(124), 원위 단부(128)에 있는 선단부(126), 및 근위 단부(130)에 있는 인터페이스(122)를 가진다. 가요성 바디(124)는 케이블들, 링크장치들, 또는, 예컨대 구부려진 선단부(126)의 점선 버전에 의해 나타나 있는 바와 같이 선단부를 제어가능하게 구부리거나 회전시키거나 일부 실시예에서와 같이 선택적인 엔드 이펙터(132)를 제어하기 위해서 인터페이스(122)와 선단부(126) 사이에 뻗어있는 다른 조향 제어수단들(미도시)을 수용한다. 가요성 기구는 전술된 조향 제어수단들을 포함하여 조향가능할 수 있고, 또는 기구의 구부림에 관한 오퍼레이터 제어를 위한 통합 메커니즘없이 조향가능하지 않을 수 있다. 엔드 이펙터는, 예컨대 표적 조직에 대한 미리 정해진 치료를 행하기 위한 의료 기능에 적합하게 조종가능한 작업 원위 부분일 수 있다. 예를 들면, 몇몇 엔드 이펙터들은 외과용 메스(scalpel), 블레이드(blade) 또는 전극과 같은 단일의 작업 부재를 가진다. 도 2의 실시예에 나타나 있는 바와 같은 다른 엔드 이펙터들은, 예컨대 포셉(forcep), 파지장치(grasper), 가위(scissor) 또는 클립 어플라이어(clip applier)와 같은 한 쌍 또는 복수의 작업 부재들을 가진다. 전기 작동식 엔드 이펙터들의 예시들은 전기수술용 전극, 변환기(transducer), 센서 및 이와 유사한 것을 포함한다. 엔드 이펙터들은 또한 유체, 가스 또는 고체를 전달하는 도관을 포함하여, 예컨대 흡입(suction), 살포(insufflation), 세척(irrigation), 유체 전달을 필요로 하는 치료, 액세서리 도입(accessory introduction), 생검 적출(biopsy extraction) 및 이와 유사한 것을 행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 가요성 바디(124)는 하나 이상의 루멘을 형성할 수 있고, 이 루멘들을 통해 수술 기구는 표적 수술 위치에서 전개될 수 있고 사용될 수 있다.
가요성 기구(120)는 또한 스테레오스코픽 또는 모노스코픽 카메라를 포함할 수 있는 이미지 캡쳐 요소(134)를 포함할 수 있는데, 이 스테레오스코픽 또는 모노스코픽 카메라는, 디스플레이 시스템(111)에 의한 디스플레이를 위해 시각화 시스템(110)에 전송되고 이에 의해 처리되는 이미지들을 캡쳐하기 위하여, 원위 단부(128)에 배치된다. 이와 달리, 이미지 캡쳐 요소(134)는 피버스코프(fiberscope)와 같이 가요성 기구(120)의 근위 단부 상의 이미징 및 프로세싱 시스템에 결합되는 밀착성 광 섬유 다발(coherent fiber-optic bundle)일 수 있다. 이미지 캡쳐 요소(134)는 가시광선 스펙트럼 또는 적외선/자외선 스펙트럼의 이미지 데이터를 캡쳐하기 위한 단일 또는 다중 스펙트럼 장치일 수 있다.
트래킹 시스템(tracking system)(135)은 가요성 기구(120)를 따르는 하나 이상의 세그먼트(137) 및 원위 단부(128)의 위치, 배향, 속도, 자세 및/또는 형상을 결정하기 위하여 전자기(electromagnetic; EM) 센서 시스템(136) 및 형상 센서 시스템(138)을 포함한다. 트래킹 시스템은 또한 환자 해부체의 저장 이미지들, 및 환자에 고정된 기준 프레임(reference frame)의 형상 센서를 조정하는데 사용될 수 있다. 이와 달리, 조정은 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이 EM 센서 시스템을 이용하지 않는 다른 기술을 이용하여 행해질 수도 있다. 예시적인 한 세트의 세그먼트(137)만 도 2에 도시되어 있지만, 원위 단부(128)와 근위 단부(130) 사이에 있으면서 선단부(126)를 포함하는 가요성 기구(120)의 전체 길이는 세그먼트들로 효과적으로 분리될 수 있다. 트래킹 시스템(135)은, 제어 시스템(116)의 프로세서들을 포함할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서와 상호작용하거나 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 이와 다른 방법으로 실행되는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로서 구현될 수 있다.
EM 센서 시스템(136)은 외부에 생성된 전자기장에 영향을 받을 수 있는 하나 이상의 전도성 코일을 포함한다. EM 센서 시스템(136)의 각각의 코일은 외부에 생성된 전자기장에 대해 상대적인 코일의 위치와 배향에 좌우되는 특징을 가지는, 유도된 전기 신호를 만들어 낸다. 일 실시예에서, EM 센서 시스템은, 예컨대 3개의 위치 좌표(X, Y, Z)와, 기준점의 피칭운동, 요잉운동 및 구름운동을 지시하는 3개의 배향 각도와 같은 6자유도를 측정하도록 구성되고 위치될 수 있다. EM 센서 시스템의 추가적인 설명은, "트래킹되고 있는 대상물 위에 수동 응답장치를 가지는 6자유도 트래킹 시스템(Six-Degree of Freedom Tracking System Having a Passive Transponder on the Object Being Tracked)"이라는 제목으로 1999년 8월 11일에 출원되어 공표된 미국특허 제 6,380,732호에 제공되고, 이는 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.
센서 시스템(138)은 가요성 바디(124)와 정렬되어 있는(예컨대 내부 채널(미도시) 내부에 제공되거나 외부에 장착됨) 광섬유(140)를 포함한다. 트래킹 시스템(135)은 광섬유(140)의 근위 단부에 결합된다. 이 실시예에서, 광섬유(140)는 대략 200㎛의 직경을 가진다. 다른 실시예에서, 그 치수는 이 보다 크거나 작을 수 있다.
광섬유(140)는 가요성 기구(120)의 형상을 결정하기 위한 광섬유 굴곡 센서가 형성되어 있다. 일 대체 실시예에서, 광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Gratings; FBGs)를 포함하는 광섬유들은 구조의 변형률을 1차원 이상의 차원으로 측정하는데 사용된다. 광섬유의 형상과 상대 위치를 3차원으로 모니터링하기 위한 여러 가지 시스템과 방법은, "광섬유 위치 및 형상 감지 장치 및 이와 관련된 방법(Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto)"이라는 제목으로 2005년 7월 13일에 출원되어 공표된 미국특허출원 제11/180,389호; "광섬유 형상 및 상대적인 위치 감지(Fiber-optic shape and relative position sensing)"라는 제목으로 2004년 7월 16일에 출원되어 공표된 미국 가출원 제60/588,336호; 및 "광섬유 굴곡 센서(Optical Fibre Bend Sensor)"라는 제목으로 1998년 6월 17일에 출원되어 공표된 미국특허출원 제6,389,187호;에 설명되어 있고, 이것들은 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다. 다른 대체 실시예에서, 레일리 산란(Rayleigh scattering), 라만 산란(Raman scattering), 브류앵 산란(Brillouin scattering) 및 형광 산란(Fluorescence scattering)과 같은 다른 변형 감지 기술을 이용하는 센서들이 적합할 수 있다. 다른 대체 실시예에서, 가요성 기구(120)의 형상은 다른 기술들을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기구 선단부의 자세의 이력이 항행 디스플레이를 새롭게 하기 위한 기간이나 운동(예컨대 흡기(inhalation)와 호기(exhalation))을 교호하기 위한 기간 보다 작은 시간 간격마다 저장된다면, 자세 이력은 이 시간 간격 내내 장치의 형상을 재구성하는데 이용될 수 있다. 다른 예시와 마찬가지로, 이력적인 자세, 위치 또는 배향 데이터는 호흡과 같이 교호하는 운동의 사이클을 따라 기구의 알려진 지점에 저장될 수 있다. 이러한 저장 데이터는 기구에 관한 형상 정보를 개발하는데 이용될 수 있다. 이와 달리, 기구를 따라 위치되어 있는 EM 센서들과 같은 일련의 위치 센서들은 형상 감지에 이용될 수 있다. 이와 달리, 특히 해부학적 통로가 대체로 정지되어 있다면, 시술 동안 기구 위에 있는 EM 센서와 같은 위치 센서로부터의 데이터의 이력은 기구의 형상을 표현하는데 이용될 수 있다. 이와 달리, 위치나 배향이 외부 자기장에 의해 제어된 상태의 무선 장치는 형상 감지를 위하여 사용될 수 있다. 이 위치의 이력은 항행한 통로의 형상을 결정하는데 이용될 수 있다.
이 실시예에서, 광섬유(140)는 단일의 클래딩(146) 내부에 다수의 코어를 포함할 수 있다. 각각의 코어는 충분한 간격을 가지되 클래이딩이 코어들을 분리하고 있는 싱글-모드일 수 있고, 그 결과 각각의 코어 내의 광은 다른 코어들로 운반된 광과 크게 상호작용하지 않는다. 다른 실시예에서, 다수의 코어는 변할 수 있고, 또는 각각의 코어는 별개의 광섬유 내에 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 일렬의 FBG's는 각각의 코어 내부에 제공된다. 각각의 FBGs는 굴절률의 공간 주기성을 생성하도록 코어의 굴절률에 관한 일련의 모듈레이션(modulation)을 구비한다. 공간배치는, 각각의 굴절률 변경으로부터의 부분적인 반사들이 파장의 협소한 대역마다 밀착하여 추가되고 그 결과 폭 넓은 대역을 통과하는 동안 파장의 협소한 대역만을 반사하도록 선택될 수 있다. FBG's의 제조 동안, 모듈레이션은 알려진 간격만큼 이격되고, 이로써 파장의 알려진 대역의 반사를 일으킬 수 있다. 그러나, 변형이 광섬유 코어 상에 유발될 때, 모듈레이션의 공간배치는 코어에서의 변형량에 따라 변경될 것이다. 이와 달리, 후방 산란, 또는 광섬유의 구부림과 함께 변하는 다른 광학 현상들은 각각의 코어 내부의 변형을 결정하는데 이용될 수 있다.
따라서, 변형을 측정하기 위하여, 광은 광섬유 아래로 보내지고, 되돌아오는 광의 특성들은 측정된다. 예를 들어, FBG's는 광섬유 상의 변형과 그 온도에 관한 함수인 반사된 파장을 만들어 낸다. 이 FBG 기술은 영국의 브랙넬에 있는 스마트 피버스 리미티드(Smart Fibres Ltd.)와 같은 다양한 공급처로부터 상업적으로 통용된다. 로봇 수술용 위치 센서에서의 FBG 기술의 이용은 "광섬유 브래그 격자를 이용한 위치 센서를 포함하는 로봇 수술 시스템(Robotic Surgery System Including Position Sensors Using Fiber Bragg Gratings)"이라는 제목으로 2006년 7월 20일에 출원되어 공표된 미국특허 제7,930,065호에 설명되어 있고, 이는 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.
광섬유의 구부림이 다중코어 광섬유에 가해지는 경우, 광섬유의 구부림은 코어들 위에서의 변형을 유발하는데, 이 변형은 각각의 코어에서의 파장 변화를 모니터링함으로써 측정될 수 있다. 광섬유의 구부림은 2개 이상의 코어를 광섬유의 축을 벗어나 배치시킴으로써 각각의 코어 상에 다른 변형을 유발한다. 이들 변형들은 광섬유의 구부림의 국소적인 정도에 관한 함수이다. 예를 들어, FBG's를 포함하는 코어들의 영역들은 광섬유가 구부러지는 지점들에 위치된다면 이로써 이러한 지점들에서의 구부림의 양을 결정하는데 사용될 수 있다. FBG 영역들의 알려진 공간배치들과 결합된 이들 데이터는 광섬유의 형상을 재구성하는데 이용될 수 있다. 이러한 시스템은 버지니아주 블랙스버그(Blacksburg, Va)에 있는 루나 이노베이션스 인코퍼레이티드(Luna Innovations, Inc.)에 의해 설명되어 있다.
설명된 바와 같이, 광섬유(140)는 기구(120)의 적어도 일 부분의 형상을 모니터링하는데 사용된다. 더 상세하게는, 광섬유(140)를 통과하는 광은, 수술 과정을 보조하기 위해 이러한 정보를 이용하면서도 수술 기구(120)의 형상을 탐지하는 트래킹 시스템(135)에 의해 처리된다. 트래킹 시스템(135)은 기구(120)의 형상을 결정하는데 이용되는 광을 생성하면서 탐지하는 탐지 시스템을 포함할 수 있다. 이 정보는 차례로, 수술 기구의 부분들의 속도 및 가속도와 같은 다른 관련 변수들을 결정하는데 사용될 수 있다. 컨트롤러는 하나 이상의 이러한 변수들에 관한 정확한 측정값을 실시간으로 획득함으로써 로봇 수술 시스템의 정확성을 향상시킬 수 있고 구성요소 부분들을 구동할 때 나타난 오류들을 보정할 수 있다. 감지는 로봇 시스템에 의해 작동되는 자유도에 대해서만 제한될 수 있고, 또는 수동 자유도(예컨대 조인트들 사이의 강성 부재들의 비작동식 구부림)와 능동 자유도(예컨대 기구의 작동식 운동) 모두에 적용될 수 있다.
트래킹 시스템(135)으로부터의 정보는 항행 시스템(142)으로 보내질 수 있는데, 항행 시스템에서는 이 정보가 가시화 시스템(110)으로부터의 정보, 및/또는 수술 전에 촬영된 이미지들과 결합되어, 기구(120)의 제어에 이용하기 위한 디스플레이 시스템(111) 상의 실시간 위치 정보를 외과의사나 다른 오퍼레이터에게 제공한다. 제어 시스템(116)은 기구(120)를 위치결정하기 위한 피드백으로서 위치 정보를 이용할 수 있다. 수술 기구를 수술 이미지들로 조정하고 디스플레이하기 위해서 광섬유를 사용하는 여러 가지 시스템들은 "영상 유도 수술용 해부학적 구조에 관한 모델의 동적 조정을 제공하는 의료 시스템(Medical System Providing Dynamic Registration of a Model of an Anatomical Structure for Image-Guided Surgery)"이라는 제목으로 2011년 5월 13일에 출원되어 공표된 미국특허출원 제13/107,562호에 제공되어 있고, 이는 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다.
도 2의 실시예에서, 기구(104)는 로봇 수술 시스템(100) 내부에서 원격작동된다. 대체 실시예에서, 매니퓰레이터 어셈블리는 직접적인 오퍼레이터 제어에 의해 교체될 수 있다. 직접 작동의 대안으로, 여러 가지 핸들 및 오퍼레이터 인터페이스는 기구의 수동 작동(hand-held operation)을 위하여 포함될 수 있다.
도 3a에는 합성 이미지(150)가 도시되어 있는데, 이 합성 이미지는 가요성 기구(120)와 같은 가요성 기구의 기구 이미지(154)와 조정되는, 폐 외부에서 바라본 인간의 폐(152)의 이미지(151)를 포함한다. 폐(152)의 이미지(151)는 수술 전에 기록된 이미지들로부터 생성될 수 있고, 또는 수술 과정 동안 동시에 생성될 수 있다. 합성 이미지(150)는 디스플레이 시스템(111)을 통해 디스플레이될 수 있다. 기구(120)가 폐(152)의 기관지 통로(156)를 통해 전진이동될 때, 트래킹 시스템(135) 및/또는 가시화 시스템(110)으로부터의 정보는 기구 이미지(154)를 폐 이미지(151)와 조정하는데 이용된다. 폐(152)의 이미지(151)는, 예컨대 들숨 또는 날숨 상태의 폐를 도시하도록 변경될 수 있다. 기구 이미지(154)는 기관지 통로(156)를 통한 기구(120)의 전진이동 또는 후퇴이동을 도시하도록 변경될 수 있다. 때때로, 합성 이미지(150)는 기구 이미지(154)를 잘못 공급할 수 있고, 그 결과 기구 이미지(154')의 일 부분은 기관지 통로의 외부에 있다. 시스템들과 방법들은 기구가 기관지 통로들 내부에 위치되도록 기구 이미지를 수정하기 위하여 아래에 설명된다.
도 3b에는 기구(120)에서 바라본 폐의 한 영역을 도시하고 있는 인간의 폐(152)의 내부 이미지(160)가 도시되어 있다. 이미지(160)는 폐(152)의 도시된 부분에 위치되어 있는 동안의 기구(120)에 의해 수술 과정 동안 촬영된 동시다발 이미지일 수 있다. 보다 상세하게, 이미지는 시각화 시스템(110)에 의해 캡쳐될 수 있다. 이와 달리, 이미지(160)는 트래킹 시스템(135)에 의해 결정되는 바와 같이 기구(120)의 선단부의 위치에 기초하여 선정된 수술 전에 기록된 이미지일 수 있다.
종종, EM 센서 시스템(136)과 형상 센서 시스템(138)을 포함하는 트래킹 시스템(135)은 해부학적 통로 외부에 있는 기구(120)의 하나 이상의 세그먼트(137) 또는 기구 선단부(126)의 위치를 계산할 수 있다. 이는 약간의 측정 오류를 지시할 수도 있다(해부학적 통로가 파괴되지 않았다는 가정하에). 이러한 오류는 폐나 심장과 같은 특정 해부학적 구조들의 동적 특질(dynamic nature)에 기인한다. 예를 들어, 흡기와 호기는 폐의 기관지 통로의 위치와 크기를 변경시킨다. 이와 달리, 이러한 오류는 해부학적 통로들 내부에서의 수술 기구의 존재에 의해 야기된 조직 변형에 기인할 수 있다. 기구의 이미지 및 환자 해부체의 이미지가 함께 조정되고 디스플레이될 때, 기구의 위치를 수정하고 기관지 통로 내부에서의 기구의 하나 이상의 지점을 정확하게 위치시키기 위하여, 기구의 선정된 지점들은 해부학적 통로의 벽 상의 특정 위치 또는 해부학적 통로의 루멘에 대해 스냅동작되거나 그래픽적으로 조정될 수 있다. 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 여러 가지 보정 방법은 수술 전 이미지를 기록한 연후에, 내외부 변형력, 환자의 움직임, 또는 환자 해부체의 다른 변경들을 조절하기 위해서 환자 해부체의 모델을 수정하는데 이용될 수 있다. 해부체의 조직에 작용하는 내부 변형력은, 예컨대 들숨과 날숨의 호흡 상태 사이의 운동, 심장 박동 및 기침에 기인할 수 있다. 해부체의 조직에 작용하는 외부 변형력은, 예컨대 기구 삽입 및 조종에 기인할 수 있다. 환자 해부체의 수정된 모델은 해부학적 통로들과 비교하여 보다 정확한 기구의 합성 이미지의 생성을 허용한다.
수정된 모델은 환자의 해부학적 통로들 내부의 가상 항행 상황에서 특히 유용할 수 있다. 가상 항행은 통로들의 3차원 해부학적 구조체와 연계된, 수술 전 획득된 데이터세트에 대한 참조사항에 기초한다. 예를 들어, 데이터세트는 수술 전 CT 스캔에 의해 획득될 수 있다. 소프트웨어는 CT 이미지들을, 통로들의 여러 가지 위치와 형상 및 연결성을 설명하는 3차원 모델로 변환하는데 사용된다. 가상 항행 절차 동안, 센서 시스템, 특히 EM 센서 시스템은 환자 해부체에 대한 기구의 대략적인 위치를 컴퓨팅하는데 사용될 수 있다. 통상적으로, 환자 해부체의 모든 부분들이 서로에 대해 고정된다고 가정한다. 이러한 가정하에, 환자 해부체 내부의 기구의 선단부의 위치에서의 가상적인 관측(virtual view)은 수술 전 CT 스캔 데이터세트로부터 컴퓨팅될 수 있다. 전술된 바와 같이, 환자 해부체가 고정된 상태로 남아 있다는 가정은 환자 해부체에 가해진 여러 가지 변형력 때문에 전체적으로 부적합하다. 센서 시스템에 의해 나타난 동작 또는 다른 오류들을 보정하기 위하여, 가상적인 관측은, 기구의 선단부의 컴퓨팅된 위치가 아니라 통로들 내부의 기구의 선단부의 감지된 위치에 대한 최근접 지점에서 생성될 수 있다. 기구의 감지된 위치와 같은 위치를 통로의 벽이나 그 내부의 조절된 위치로 조절하는 과정은 스냅동작으로 알려져 있다. 스냅동작은 통로들이 적절히 분리되어 있으면서 밀집하여 배치되지 않을 때 특히 적절히 작동할 수 있다. 변형력이 크고 통로들이 밀집해 있을 때, 단독의 스냅동작은 기구가 위치되어 있는 기도에 대해 부적합한 선택을 야기할 수도 있다.
도 4a는 폐의 기관지 통로(202)의 미변형 모델(200)에 관한 도해이다. 카테터(204)는 기관지 통로(202) 속에 뻗어 있다. 카테터(204)는 대체로 기구(120)와 유사할 수 있다. 모델(200)은 디스플레이 시스템 상에 디스플레이될 수 있고, 또는 컴퓨터 메모리 내에 디스플레이되지 않은 형태로 존재할 수 있다. 나타나 있는 바와 같이, 카테터(204)는 변형력(F)을 기관지 통로(202)에 가한다. 도 4b에는 모델(160)에 작용하는 변형력(F)의 효과가 도시되어 있다. 카테터(204)의 변형력(F)은 기관지 통로(202)를 각도(θ)만큼 이동시킨다. 변형 모델(206)에는 기관지 통로(202)의 위치 및 배향에 작용하는 카테터(164)의 변형력의 효과가 도시되어 있다.
도 5a에는 분지형 구조의 기관지 통로들을 가지는 미변형 모델(300)과, 통로들을 통해 뻗어 있는 카테터(302)의 합성 이미지가 도시되어 있다. 미변형 모델(300)에 있어서, 합성 이미지에서의 카테터(302)의 선단부(304)는 통로(L4)가 아니라 기관지 통로(L5) 내부에 위치되어 있는 것으로 나타나 있다.
도 5a에 나타나 있는 바와 같이, 기관지 통로들은, 피칭운동 방향 및 요잉운동 방향 양쪽에 있는 연결 지점(C)들과 같은 변형 지점들 둘레에서 회전할 수 있는 조인트들에 의해 연결된 한 세트의 강성 링크(rigid link)들(L1-L10)로서 모델링된다. 일부 실시예에서는, 스트레칭운동 및 구름운동과 같은 다른 자유도가 가능할 수 있다. 다른 실시예에서, 조인트들 또는 다른 유형의 변형 지점들은 링크들(L1-L10)의 길이를 따라 위치되어, 링크들의 길이를 따르는 구부림을 위한 다수의 위치들을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 변형 지점들은 연결 지점들의 위치에 무관하게 모델링 링크들(L1-L10) 전체에 걸쳐 분산될 수 있다.
모델(300)을 변형시키면서 카테터에 의해 가해진 힘을 수정하기 위하여, 기관지 통로들에 있는 전체 카테터의 형상이 결정된다. 형상 센서 시스템(138)과 같은 형상 센서 시스템은 선단부 뿐만 아니라 전체 카테터의 형상을 결정하는데 이용될 수 있다. 카테터의 형상은 미변형 모델의 각각의 연결 지접(C)에 있는 한 세트의 변형 변수(예컨대 피칭운동 각도 및 요잉운동 각도)를 결정하는데 이용된다. 연결 지점들의 모델링된 피칭운동 각도와 요잉운동 각도를 기관지 구조체에서의 링크들의 자세들로 변환하는데 이용되는 방법은, 예컨대 시실리아노 등의 로보틱스에 관한 스프링거 핸드북(Siciliano et al., Springer Handbook of Robotics(Springer, 2008))에서 발견할 수 있는 표준 운동학적 방법들이다. 기관지 통로들의 변형량은 미변형 모델의 통로들 외부에 있는 카테터의 지점들에 의해 야기된 가상적인 힘에 의해 결정된다. 이들 힘은 통로를 카테터 방향으로 당기는데 효과적으로 작용한다. 변형량은 또한 기관지 통로 및 주변 결합 조직의 강성과 같은, 반대방향으로 작용하는 힘에 의해 결정되는데, 이 힘은 통로를 미변형 형상 및 구성을 향하여 바이어스한다.
도 5b 내지 도 5d에는 분지형 기관지 통로들의 미변형 모델(300)이 도시되어 있고, 또한 카테터(302)가 통로들을 통해 전진이동될 때의 분지형 기관지 통로들의 변형 모델(310)이 나타나 있다. 도 5b에서, 카테터(302)는 링크(L1)를 지나 링크(L2) 속으로 전진이동된다. 변형 모델(310)은 미변형 모델(300)로부터 약간 위치변화되어, 링크들(L1, L2)에 작용하는 카테터(302)의 직접적인 힘, 및 연결된 원위 링크들(L3-L10)에 작용하는 간접적인 힘을 조정한다. 선단부(304)는 미변형 모델(300)과 변형 모델(310) 양쪽에 있는 링크(L2) 내부에 있는 것처럼 도시되어 있지만, 링크(L2) 내부에 있는 선단부(304)의 정확한 위치는 두 모델들 사이와는 상이하다. 도 5c에서, 카테터(302)는 링크(L2)를 지나서 링크(L3) 속으로 전진이동된다. 변형 모델(310)은 미변형 모델(300)로부터 더 위치변화되어, 링크들(L1, L2, L3)에 작용하는 카테터(302)의 직접적인 힘, 및 연결된 원위 링크들(L4-L10)에 작용하는 간접적인 힘을 조정한다. 선단부(304)는 미변형 모델(300)에 있는 링크(L3) 외부에 있는 것처럼 도시되어 있지만, 변형 모델(310)에 있는 링크(L3) 내부에 있다. 따라서, 변형 모델(310)은 선단부(304)가 기관지 통로 내부에 있는 현실을 더욱 정확하게 반영하다. 도 5d에서, 카테터(302)는 링크(L4) 속으로 전진이동된다. 변형 모델(310)은 미변형 모델(300)로부터 더 위치변화되어, 링크들(L1, L2, L3, L4)에 작용하는 카테터(302)의 직접적인 힘, 및 연결된 원위 링크들(L5-L10)에 작용하는 간접적인 힘을 조정한다. 선단부(304)는 미변형 모델(300)에 있는 링크(L5) 내부, 및 변형 모델(310)에 있는 링크(L4) 내부에 있는 것으로 도시되어 있다. 따라서, 변형 모델(310)은 선단부(304)의 실제 위치를 더 정확하게 반영한다. 최종 변형 모델(310)은 도 6에 도시되어 있다.
미변형 모델을 조정 모델 또는 변형 모델로 수정하는 방법의 일 실시예는 도 7의 흐름도에 제공되어 있다. 모델은 환자 해부체를 설명하는 저장된 데이터로부터 생성될 수 있고, 예컨대 수술 전 이미지들로부터 생성될 수 있으며, 환자 해부체를 설명하는 2차원 또는 3차원 데이터세트로부터 생성될 수 있고, 표준형태(즉, 환자의 특정 모델은 아님)로부터 생성될 수 있으며, 상술된 것 중 임의의 하이브리드들로부터 생성될 수도 있다. 초기 변형 모델은 0으로 세팅되어 있는 모든 변형 변수들(예컨대 피칭운동/요잉운동 각도, 스트레칭운동)을 가진, 정적인 미변형 모델과 동일한다. 단계(402)에서, 수술 기구 또는 다른 유형의 감지 장치의 카테터의 현재 형상은 센서 시스템의 하나 이상의 센서를 사용하여 획득된다. 단계(404)에서, 변형 모델과 관련있는 형성된 카테터를 따르는 샘플링 지점들은 최적상태(best-fit)에 매칭된다. 보정 사이클의 이러한 초기 반복시, 변형 모델은 정적 모델과 동일하다. 보다 상세하게, 이러한 최적 매칭 기법(best-fit matching technique)은 일 예시적인 실시예에서 다음과 같은 단계, 즉 a) 카테터의 선단부에 최근접해 있는 N개의 링크(L)들을 발견하는 단계; b) 각각의 N개의 링크(L)들마다, 이 링크들로부터 기관지 구조체의 기저부까지의 경로를 형성하는 유일한 서브세트의 링크들을 컴퓨팅하는 단계; c) 각각의 N개의 서브세트마다, 기관지 통로 상의 최근접 지점들을, 카테터 형상을 따르는 각각의 샘플링 지점들로 컴퓨팅하는 단계; d) N개의 옵션들 각각의 거리 점수를 기관지 통로의 대응하는 최근접 지점들에 대한 샘플링 지점들의 거리에 관한 함수로서 컴퓨팅하여, 최저 결합 거리 점수(lowest combined distance score)에 기초하여 N개의 옵션들로부터 최선의 옵션을 선정하는 단계;를 포함할 수 있다.
단계(406)에서, 선택된 최적의 한 세트의 변형력은 계산된다. 카테터 형상을 따르는 각각의 샘플링 지점들마다, 힘은 기관지 통로 상의 최근접 지점의 위치와 한 지점의 위치 사이의 벡터로서 정의된다. 선택적으로, 한 세트의 복원력은 원래 형상을 향하여 기관지 통로를 바이어스하는 힘에 대응하도록 컴퓨팅될 수 있다. 이 복원력은 변형된 기관지 통로 링크 상의 샘플링 지점과 미변형 링크 상의 대응 지점들 사이에 형성된다. 또한, 선택적으로, 한 세트의 유지력은 국소 형상을 미변형 국소 형상으로 바이어스하는 힘에 대응하도록 컴퓨팅될 수 있다. 이 유지력은, 예컨대 연결시의 변형 각도와 동일하거나 반대방향의 토크를 가지는, 연결된 링크들로 된 각각의 쌍 사이에 작용하는 조인트 토크로서 정의될 수 있다. 기관지 통로의 분지형 구조체 상에 작용하는 전체 세트의 힘은 변형력과 복원력이 세트를 이루는 가중 합계(weighted sum)로서 컴퓨팅된다. 가중 요인(weight factor)들은, 예컨대 해부체의 측정된 기계적 성질에 기초하여 가장 현실적인 반응을 야기하는 방식의 세트 또는 사용자에 의해 결정될 수 있다. 조직의 탄성적이면서도 정적인(elasto-static) 성질은, 탄성 교정에 집중하기 위한 실제 환자 이미지 데이터베이스와도 관련될 수 있는 다차원 진단 이미지(예컨대 3D 또는 4D CT)로 미리 평가될 수도 있다. CT 촬상 양식(imaging modality)이 상대적인 조직 밀도를 캡쳐하기 때문에, 이미지 집중도 사이의 매핑과 조직 부위의 탄성적인 성질은 미리 컴퓨팅될 수 있다. 실행 시간 동안, 알려진 크기와 방향의 힘을 받는 조직 변형은 물리적으로 더욱 정확한 조직 반응(tissue behavior)을 반영하도록 컴퓨팅될 수 있다.
단계(408)에서, 기관지 통로들의 새로운 변형 모델은 기관지 통로 링크들 사이의 각각의 조인트를, 각각의 조인트에 가해진 전체 토크에 비례하는 양만큼 조절함으로써 컴퓨팅된다.
단계(410)에서, 변형 모델과 카테터의 합성 이미지는 기관지 통로들의 분지형 구조 내부에서의 카테터의 위치를 정확하게 도시하도록 생성된다. 부가적으로, 카테터의 선단부가 변형 모델 내의 정확한 링크로 조정된 상태에서, 정확한 가상 항행 관측은 수술 전 저장 이미지들로부터 만회될 수 있다. 이 과정은 카테터가 기관지 구조 내부의 원하는 표적에 도달할 때까지 단계(402)로부터 반복될 수 있다.
다른 실시예에서, 분지형 기관지 구조의 비정적 특질은 기관지 구조의 흡기 상태에 대응하는 기관지 구조의 들숨 모델과, 기관지 구조의 호기 상태에 대응하는 날숨 모델에 나타나 있을 수 있다. 도 8을 참조하면, 기관지 통로가 들숨 상태와 날숨 상태 사이 또는 날숨 상태와 들숨 상태 사이를 조절할 때, 센서 시스템에 기초하여 이미 조절된 카테터의 자세, 위치 또는 배향은 이 기관지 통로의 형상으로 더욱 리파인되거나(refined) 휘어질(warped) 수 있다. 도 8에는 들숨 모델(450)과 날숨 모델(452)이 도시되어 있다. 카테터(454)는 초기에는 센서 시스템에 기초하여 위치되지만, 기관지 통로들이 들숨 상태와 날숨 상태 사이를 이동할 때 기관지 통로의 이미지 내부에 남아 있도록 조절된다. 도 9는 들숨 상태와 날숨 상태에 기초하여 카테터를 조절하는 방법이 설명되어 있는 흐름도(460)이다. 단계(462)에서, 카테터의 현재의 형상이 획득된다. 단계(464)에서, 카테터 형상은 들숨 상태인 기관지 통로의 형상에 매칭된다. 단계(466)에서, 카테터 형상은 날숨 상태인 기관지 통로의 형상에 매칭된다. 기관지 통로들과 카테터의 합성 이미지에서, 카테터의 이미지는 각 날숨 상태와 들숨 상태마다 기관지 통로들의 내부에 유지되어 있다. 이 과정은 카테터가 기관지 통로 내부의 원하는 표적에 도달할 때까지 반복될 것이다. 대체 실시예들에서, 이 과정은 움직이는 해부학적 구조, 특히 알려진 상태들 사이에서 반복적으로 교호하는 심장이나 폐와 같은 해부학적 구조 내부에 위치된 기구의 이미지들을 수정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 움직이는 해부학적 구조는 심장 사이클 중 심장이완 단계 및 심장수축 단계 사이를 교호하는 심장일 수 있다.
대체 실시예들에서, 기구들 또는 해부학적 통로들은 유사성 탐색을 행하기 위해서 3차원 형상 히스토그램들을 사용하여 모델링될 수 있다. 예를 들어, 메트릭(metric)은 2차원 곡선들 사이의 유사성을 측정하도록 개발될 수 있다. 도 10을 참조하면, 곡선(500)은 기준 해부체를 지나는 측정된 장치 경로에 대응하고, 곡선(502)은 실제 해부학적 통로에 대응한다. 이 커브들 상의 각각의 지점(Pi)마다, 다음의 파라미터들, 즉 a)국부 그래디언트(local gradient), b)국부 곡률, c)종료점 커넥터에 대한 방사상 각도 변위, d)종료점 커넥터에 대한 방사상 간격, e)제 3 기준 축(504)에 대한 방사상 각도 변위들,이 정의될 것이다. 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 히스토그램(505)은 각각의 상기 파라미터들로부터 생성될 것이다. 히스토그램들은 각각의 곡률 유사성에 관한 메트릭을 직접 생성하도록 매칭된다.
다른 실시예에서, 임의로 형성된 점 집합은 매칭상태의 질을 측정하기 위해서 메트릭을 사용하는 다른 점 집합에 대해 스냅동작된다. 도 12를 참조하면, 2개의 점 집합들(PT, PS)이 제공된다. PS로 시작하여, 유사성 측정│SS→T│이 컴퓨팅된다. 유사성 측정은 기준점으로부터의 거리로 색인된 1차원 히스토그램이다. 기준점에서의 접선 벡터의 값은 기준 벡터를 고려하여 저장된다. 최적화 수단(optimizer)은 PS와 PT 사이에서 순간에 행해지는 유사성 측정을 극대화하기 위해서 형태변화 중의 자유도를 최적화하는데 사용된다.
가요성 기구의 적어도 일 부분의 이미지를 해부학적 시스템의 이미지로 조정하기 위한 대체 시스템들 및 방법들은 "축소된 탐색 공간을 이용하여 의료 장치를 조정하기 위한 시스템들 및 방법들(Systems and Methods for Registration of a Medical Device Using a Reduced Search Space)"이라는 제목으로 공표된 미국 특허출원(참조번호 제ISRG04290), 및 "신속한 자세 탐색을 이용하여 의료 장치를 조정하기 위한 시스템들 및 방법들(Systems and Methods for Registration of a Medical Device Using Rapid Pose Search)"이라는 제목으로 공표된 미국 특허출원(참조번호 제ISRG03740)에 개시되어 있고, 이들 모두는 전체로 본 명세서에 참조사항으로 통합되어 있다. 참조 시스템들 및 방법들에 의해 통합된 이들의 양태들은 상술된 시스템들과 방법들과 함께 사용되어, 가요성 기구의 적어도 일 부분의 이미지를 해부학적 시스템의 이미지로 정확하게 조정하는 대체 방법들을 제공할 수 있다.
조정 시스템들 및 방법들이 원격작동식 수술 시스템 또는 수동식 수술 시스템에 관하여 본 명세서에서 설명되어 있지만, 이러한 조정 시스템들 및 방법들은, 정확한 기구 이미지 조정이 이와 달리 시간 소모가 많거나 컴퓨터 처리가 집중되는 다양한 의료 기구 및 비의료 기구에서의 적용처에서 발견될 수 있을 것이다.
본 명세서의 시스템들 및 방법들이 폐의 연결된 기관지 통로에서의 사용을 위한 것으로 도시되어 있지만, 이 시스템들 및 방법들은 또한, 결장, 장, 신장, 뇌, 심장, 순환계 또는 이와 유사한 것을 포함하는 다양한 해부학적 시스템들에 있는 자연스럽게 생기거나 수술로 생긴 연결된 통로들을 통한 다른 조직들의 치료와 항행에 적합하다. 본 명세서의 방법들 및 실시예들은 또한 비수술 적용처에 적합하다.
본 발명의 실시예들 중 하나 이상의 실시예는 제어 시스템(116)과 같은 컴퓨터 시스템의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들의 요소들은 소프트웨어에서 구현될 때, 필요한 작업을 행하는 필수적인 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은, 전송 매체나 통신 링크에서의 반송파로 구체화된 컴퓨터 데이터 신호에 의해 다운로드될 수 있는, 프로세서 판독가능 저장 매체 또는 장치에 저장될 수 있다. 프로세서 판독가능 저장 장치는 정보를 저장할 수 있는 매체를 포함할 수 있는데, 이 매체는 광학 매체, 반도체 매체 및 자기 매체를 포함한다. 프로세서 판독가능 저장 장치 예들은 전자 회로; 반도체 장치, 반도체 메모리 장치, 읽기 전용 기억장치(read only memory; ROM), 플래시 메모리, 소거 및 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(erasable programmable read only memory; EPROM); 플로피 디스켓, CD-ROM, 광학 디스크, 하드 디스크 또는 다른 저장 장치를 포함한다. 코드 세그먼트들은 인터넷, 인트라넷 등과 같은 컴퓨터 네트워크들을 통해 다운로드될 수 있다.
나타나 있는 프로세스들 및 디스플레이들이 특정 컴퓨터 또는 다른 장치와 관련될 수 있다는 점을 주목하고자 한다. 여러 가지 다목적 시스템들은 본 명세서의 교시들에 따르는 프로그램들과 함께 사용될 수 있고, 또는 설명된 작동들을 행하는 더욱 특별한 장치를 구성하는데 용이한 것으로 알려져 있다. 이러한 다양한 시스템들을 위한 필수 구조는 특허청구범위에서의 요소들로서 나타날 것이다. 더욱이, 본 발명의 실시예들은 특정 프로그램 언어에 관하여 설명되지 않는다. 여러 가지 프로그램 언어들이 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 본 발명의 교시들을 구현하는데 이용될 수 있다는 것은 이해될 것이다.
본 발명의 특정 실시예들이 첨부의 도면들에 설명되거나 나타나 있지만, 이러한 실시예들이 광의의 발명을 단지 설명하기 위한 것이지 제한하기 위한 것이 아니라는 점, 및 본 발명의 실시예들이 설명되어 나타나 있는 특정 구성 및 배열로 제한되지 않는다는 점은 이해되어야 하는데, 이는 여러 가지 다른 수정이 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게는 자명하기 때문이다.

Claims (24)

  1. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계;
    한 세트의 변형력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    한 세트의 변형력에 응답하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치의 형상을 결정하는 단계는 광섬유 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치의 형상을 결정하는 단계는 전자기 센서로부터 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    장치의 형상을 따르는 샘플링 지점들을 제 1 모델에 맞추는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계;
    한 세트의 복원력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    결정된 장치의 형상과 비교하고, 한 세트의 복원력에 응답하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계;
    한 세트의 유지력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    결정된 장치의 형상과 비교하고, 한 세트의 유지력을 컴퓨팅하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계;
    한 세트의 변형력, 복원력 및 유지력의 가중 합계를 생성하는 단계; 및
    결정된 장치의 형상과 비교하고, 가중 합계만큼 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터로부터 적어도 하나의 해부학적 통로의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 단계; 및
    결정된 장치의 형상과 비교하여 제 1 모델을 조정하고, 표현된 해부학적 통로들 사이의 조인트를 조인트에 가해진 전체 토크에 의해 정해진 양만큼 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 형상 센서를 포함하는 가요성 장치;
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;
    를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계;
    한 세트의 변형력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    한 세트의 변형력에 응답하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;
    를 위하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    형상 센서는 광섬유 형상 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    형상 센서는 전자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    프로세서는 장치의 형상을 따르는 샘플링 지점들을 제 1 모델에 맞추는 단계를 위하여 추가로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  14. 삭제
  15. 형상 센서를 포함하는 가요성 장치;
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;
    를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계;
    한 세트의 복원력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    장치의 형상과 비교하고, 한 세트의 복원력에 응답하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 위하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  16. 형상 센서를 포함하는 가요성 장치;
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;
    를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계;
    한 세트의 유지력을 컴퓨팅하는 단계; 및
    장치의 형상과 비교하고, 한 세트의 유지력에 응답하여 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 위하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  17. 형상 센서를 포함하는 가요성 장치;
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;
    를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계;
    한 세트의 변형력, 복원력 및 유지력의 가중 합계를 생성하는 단계; 및
    장치의 형상과 비교하고, 가중 합계만큼 제 1 모델을 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 위하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  18. 형상 센서를 포함하는 가요성 장치;
    환자 해부체를 설명하는 해부학적 데이터를 저장하는 메모리; 및
    프로세서;
    를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들 내부에 위치된 장치의 형상을 결정하는 형상 센서로부터 정보를 수신하는 단계; 및
    장치의 형상과 비교하여 제 1 모델을 조정하고, 표현된 해부학적 통로들 사이의 조인트를 조인트에 가해진 전체 토크에 의해 정해진 양만큼 조정함으로써 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;를 위하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 의료 시스템.
  19. 해부학적 구조의 변형을 평가하기 위한 방법으로서,
    분지형 해부학적 통로들이 교호 운동하는 제 1 상태에 있는 동안 기록된, 환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들이 교호 운동하는 제 2 상태에 있는 동안 기록된, 환자 해부체를 설명하는 저장된 해부학적 데이터로부터 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델을 생성하는 단계;
    분지형 해부학적 통로들이 제 1 상태에 있을 때 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 1 모델 내부에 위치된 장치의 제 1 이미지를 제 1 형상으로 생성하는 단계; 및
    분지형 해부학적 통로들이 제 2 상태에 있을 때 복수의 분지형 해부학적 통로들의 제 2 모델 내부에 위치된 장치의 제 2 이미지를 제 2 형상으로 생성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    분지형 해부학적 통로들은 기관지 통로들이고, 제 1 상태는 날숨 상태이고, 제 2 상태는 들숨 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    분지형 해부학적 통로들은 심장 통로들이고, 제 1 상태는 심장 사이클 중 심장이완 단계이고, 제 2 상태는 심장 사이클 중 심장수축 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    분지형 해부학적 통로들은 심장 통로들이고, 제 1 상태는 폐 날숨 상태이고, 제 2 상태는 폐 들숨 상태인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    분지형 해부학적 통로들이 제 3 상태에 있을 때 복수의 분지형 해부학적 통로들의 리파인 모델(refined model) 내부에 위치된 장치의 제 3 이미지를 리파인 형상(refined shape)으로 생성하는 단계를 더 포함하고,
    리파인 형상은 제 1 형상과 제 2 형상을 결합시킴으로써 획득되고, 리파인 모델은 제 1 상태와 제 2 상태로부터의 저장된 해부학적 데이터를 결합시킴으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    제 1 모델과 제 2 모델 및 제 1 이미지와 제 2 이미지를 동시에 디스플레이하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020147031089A 2012-05-14 2013-05-13 형상 감지를 이용하여 변형을 보정하는 시스템들 및 방법들 KR102171520B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261646669P 2012-05-14 2012-05-14
US61/646,669 2012-05-14
PCT/US2013/040780 WO2013173229A1 (en) 2012-05-14 2013-05-13 Systems and methods for deformation compensation using shape sensing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150017327A KR20150017327A (ko) 2015-02-16
KR102171520B1 true KR102171520B1 (ko) 2020-10-29

Family

ID=49549156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147031089A KR102171520B1 (ko) 2012-05-14 2013-05-13 형상 감지를 이용하여 변형을 보정하는 시스템들 및 방법들

Country Status (6)

Country Link
US (4) US10085671B2 (ko)
EP (2) EP3470003A3 (ko)
JP (2) JP6334517B2 (ko)
KR (1) KR102171520B1 (ko)
CN (2) CN104427952B (ko)
WO (1) WO2013173229A1 (ko)

Families Citing this family (70)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8218847B2 (en) 2008-06-06 2012-07-10 Superdimension, Ltd. Hybrid registration method
US8672837B2 (en) 2010-06-24 2014-03-18 Hansen Medical, Inc. Methods and devices for controlling a shapeable medical device
US11064955B2 (en) * 2011-03-31 2021-07-20 Koninklijke Philips N.V. Shape sensing assisted medical procedure
US10039473B2 (en) 2012-05-14 2018-08-07 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for navigation based on ordered sensor records
EP3470003A3 (en) 2012-05-14 2019-04-24 Intuitive Surgical Operations Inc. Systems for deformation compensation using shape sensing
CN104302241B (zh) 2012-05-14 2018-10-23 直观外科手术操作公司 用于使用减小的搜索空间的医疗设备的配准系统和方法
US9183354B2 (en) 2012-08-15 2015-11-10 Musc Foundation For Research Development Systems and methods for image guided surgery
DE102012217792B4 (de) * 2012-09-28 2023-02-02 Siemens Healthcare Gmbh Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Darstellung von Flusseigenschaften
US9057600B2 (en) 2013-03-13 2015-06-16 Hansen Medical, Inc. Reducing incremental measurement sensor error
US9014851B2 (en) 2013-03-15 2015-04-21 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for tracking robotically controlled medical instruments
US9271663B2 (en) 2013-03-15 2016-03-01 Hansen Medical, Inc. Flexible instrument localization from both remote and elongation sensors
US9592095B2 (en) 2013-05-16 2017-03-14 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for robotic medical system integration with external imaging
JP6480938B2 (ja) * 2013-09-06 2019-03-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． ナビゲーションシステム
CN105979899B (zh) * 2013-12-09 2019-10-01 直观外科手术操作公司 用于设备感知柔性工具配准的系统和方法
AU2015204201B2 (en) * 2014-01-06 2019-11-28 Body Vision Medical Ltd. Surgical devices and methods of use thereof
JP2017511712A (ja) * 2014-02-04 2017-04-27 インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド 介入ツールの仮想ナビゲーションのための組織の非剛体変形のためのシステム及び方法
WO2015121764A1 (en) * 2014-02-11 2015-08-20 Koninklijke Philips N.V. Spatial visualization of internal mammary artery during minimally invasive bypass surgery
WO2015152999A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 Regents Of The University Of Minnesota Navigation tools using shape sensing technology
EP3136960A1 (en) * 2014-04-29 2017-03-08 Koninklijke Philips N.V. Device for determining a specific position of a catheter
US9603668B2 (en) 2014-07-02 2017-03-28 Covidien Lp Dynamic 3D lung map view for tool navigation inside the lung
US9633431B2 (en) 2014-07-02 2017-04-25 Covidien Lp Fluoroscopic pose estimation
EP3174449B1 (en) * 2014-07-28 2024-02-28 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for intraoperative segmentation
US9986983B2 (en) 2014-10-31 2018-06-05 Covidien Lp Computed tomography enhanced fluoroscopic system, device, and method of utilizing the same
EP3037056B1 (en) 2014-12-23 2021-04-21 Stryker European Holdings I, LLC System for reconstructing a trajectory of an optical fiber
WO2016116825A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Koninklijke Philips N.V. Endograft visualization with optical shape sensing
JP6797834B2 (ja) 2015-05-22 2020-12-09 インテュイティブ サージカル オペレーションズ， インコーポレイテッド 画像誘導手術のための位置合わせのシステム及び方法
FR3037785B1 (fr) 2015-06-26 2017-08-18 Therenva Procede et systeme d'aide au guidage d'un outil endovasculaire dans des structures vasculaires
US10674982B2 (en) 2015-08-06 2020-06-09 Covidien Lp System and method for local three dimensional volume reconstruction using a standard fluoroscope
US10716525B2 (en) 2015-08-06 2020-07-21 Covidien Lp System and method for navigating to target and performing procedure on target utilizing fluoroscopic-based local three dimensional volume reconstruction
US10702226B2 (en) 2015-08-06 2020-07-07 Covidien Lp System and method for local three dimensional volume reconstruction using a standard fluoroscope
EP3355779A1 (en) * 2015-10-02 2018-08-08 Koninklijke Philips N.V. Hub for device placement with optical shape sensed guidewire
GB2567750B (en) * 2016-03-13 2022-02-09 Synaptive Medical Inc System and method for sensing tissue deformation
EP3443470A1 (en) * 2016-04-14 2019-02-20 Ader Bilgisayar Hizmetleri Ve Ticaret A.S. Content based search and retrieval of trademark images
CN110167477B (zh) * 2017-02-01 2023-12-29 直观外科手术操作公司 图像引导手术的配准系统和方法
US11793579B2 (en) 2017-02-22 2023-10-24 Covidien Lp Integration of multiple data sources for localization and navigation
JP6702902B2 (ja) * 2017-02-24 2020-06-03 富士フイルム株式会社 マッピング画像表示制御装置および方法並びにプログラム
JP6745748B2 (ja) * 2017-03-16 2020-08-26 富士フイルム株式会社 内視鏡位置特定装置、その作動方法およびプログラム
CN110691553A (zh) * 2017-03-30 2020-01-14 皇家飞利浦有限公司 Oss透视缩短检测系统、控制器和方法
CN110709026A (zh) * 2017-03-31 2020-01-17 皇家飞利浦有限公司 力感测表面扫描系统、设备、控制器和方法
WO2019005872A1 (en) 2017-06-28 2019-01-03 Auris Health, Inc. INSTRUMENT INSERTION COMPENSATION
US10699448B2 (en) 2017-06-29 2020-06-30 Covidien Lp System and method for identifying, marking and navigating to a target using real time two dimensional fluoroscopic data
EP3694412A4 (en) 2017-10-10 2021-08-18 Covidien LP SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYING AND MARKING A TARGET IN A THREE-DIMENSIONAL FLUOROSCOPIC RECONSTRUCTION
US10905498B2 (en) 2018-02-08 2021-02-02 Covidien Lp System and method for catheter detection in fluoroscopic images and updating displayed position of catheter
US10893842B2 (en) 2018-02-08 2021-01-19 Covidien Lp System and method for pose estimation of an imaging device and for determining the location of a medical device with respect to a target
US10930064B2 (en) 2018-02-08 2021-02-23 Covidien Lp Imaging reconstruction system and method
US11071591B2 (en) 2018-07-26 2021-07-27 Covidien Lp Modeling a collapsed lung using CT data
US11705238B2 (en) 2018-07-26 2023-07-18 Covidien Lp Systems and methods for providing assistance during surgery
US11944388B2 (en) 2018-09-28 2024-04-02 Covidien Lp Systems and methods for magnetic interference correction
US11877806B2 (en) 2018-12-06 2024-01-23 Covidien Lp Deformable registration of computer-generated airway models to airway trees
US11045075B2 (en) 2018-12-10 2021-06-29 Covidien Lp System and method for generating a three-dimensional model of a surgical site
US11617493B2 (en) 2018-12-13 2023-04-04 Covidien Lp Thoracic imaging, distance measuring, surgical awareness, and notification system and method
US11801113B2 (en) 2018-12-13 2023-10-31 Covidien Lp Thoracic imaging, distance measuring, and notification system and method
US11357593B2 (en) 2019-01-10 2022-06-14 Covidien Lp Endoscopic imaging with augmented parallax
DE102019200803A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Siemens Healthcare Gmbh Medizintechnischer Roboter, medizinisches System, Verfahren zu deren Betrieb, Computerprogramm und Speichermedium
US11625825B2 (en) 2019-01-30 2023-04-11 Covidien Lp Method for displaying tumor location within endoscopic images
US11925333B2 (en) 2019-02-01 2024-03-12 Covidien Lp System for fluoroscopic tracking of a catheter to update the relative position of a target and the catheter in a 3D model of a luminal network
US11564751B2 (en) 2019-02-01 2023-01-31 Covidien Lp Systems and methods for visualizing navigation of medical devices relative to targets
US11744643B2 (en) 2019-02-04 2023-09-05 Covidien Lp Systems and methods facilitating pre-operative prediction of post-operative tissue function
US11819285B2 (en) 2019-04-05 2023-11-21 Covidien Lp Magnetic interference detection systems and methods
US11269173B2 (en) 2019-08-19 2022-03-08 Covidien Lp Systems and methods for displaying medical video images and/or medical 3D models
CN114630618A (zh) 2019-09-09 2022-06-14 马格尼司帝有限公司 用于认证三维物体的方法及装置
US11931111B2 (en) 2019-09-09 2024-03-19 Covidien Lp Systems and methods for providing surgical guidance
US11864935B2 (en) 2019-09-09 2024-01-09 Covidien Lp Systems and methods for pose estimation of a fluoroscopic imaging device and for three-dimensional imaging of body structures
US11627924B2 (en) 2019-09-24 2023-04-18 Covidien Lp Systems and methods for image-guided navigation of percutaneously-inserted devices
US11847730B2 (en) 2020-01-24 2023-12-19 Covidien Lp Orientation detection in fluoroscopic images
US11380060B2 (en) 2020-01-24 2022-07-05 Covidien Lp System and method for linking a segmentation graph to volumetric data
US20210287434A1 (en) * 2020-03-16 2021-09-16 Covidien Lp System and methods for updating an anatomical 3d model
US11950950B2 (en) 2020-07-24 2024-04-09 Covidien Lp Zoom detection and fluoroscope movement detection for target overlay
EP4259026A1 (en) * 2020-12-10 2023-10-18 Magnisity Ltd Dynamic deformation tracking for navigational bronchoscopy
KR102305965B1 (ko) 2021-05-25 2021-09-29 재단법인 아산사회복지재단 가이드와이어 검출 방법 및 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080118135A1 (en) 2006-11-10 2008-05-22 Superdimension, Ltd. Adaptive Navigation Technique For Navigating A Catheter Through A Body Channel Or Cavity
JP2008194475A (ja) * 2007-01-12 2008-08-28 Medtronic Vascular Inc 血管位置および血管形状の撮像装置および撮像方法
WO2009147683A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Superdimension Ltd. Hybrid registration method
US20100249506A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Intuitive Surgical, Inc. Method and system for assisting an operator in endoscopic navigation
US20110019878A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 General Electric Company System and method to compensate for respiratory motion in acquired radiography images

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6929481B1 (en) * 1996-09-04 2005-08-16 Immersion Medical, Inc. Interface device and method for interfacing instruments to medical procedure simulation systems
US6380732B1 (en) 1997-02-13 2002-04-30 Super Dimension Ltd. Six-degree of freedom tracking system having a passive transponder on the object being tracked
GB9713018D0 (en) 1997-06-20 1997-08-27 Secr Defence Optical fibre bend sensor
US8442618B2 (en) * 1999-05-18 2013-05-14 Mediguide Ltd. Method and system for delivering a medical device to a selected position within a lumen
DE19946948A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Position eines medizinischen Instruments
JP2005521502A (ja) * 2002-04-03 2005-07-21 セガミ エス．エー．アール．エル． 胸部および腹部の画像モダリティの重ね合わせ
WO2005058137A2 (en) * 2003-12-12 2005-06-30 University Of Washington Catheterscope 3d guidance and interface system
US7742450B2 (en) 2004-02-17 2010-06-22 Motorola, Inc. Method for efficient bearer traffic routing in a communication system
US20060013523A1 (en) 2004-07-16 2006-01-19 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto
CN1725029A (zh) * 2004-07-20 2006-01-25 北京大学第三医院 用于校正扩散图像变形的装置和方法
US8989349B2 (en) * 2004-09-30 2015-03-24 Accuray, Inc. Dynamic tracking of moving targets
US7930065B2 (en) * 2005-12-30 2011-04-19 Intuitive Surgical Operations, Inc. Robotic surgery system including position sensors using fiber bragg gratings
JP2010510815A (ja) 2006-11-28 2010-04-08 スーパーディメンション， リミテッド 身体の通路または腔を通してカテーテルをナビゲートする適応的ナビゲーション技術
WO2008076910A1 (en) 2006-12-15 2008-06-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Image mosaicing systems and methods
US8050523B2 (en) * 2007-04-20 2011-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical fiber shape sensing systems
EP2171686B1 (en) * 2007-07-27 2014-01-01 Koninklijke Philips N.V. Interactive atlas to image registration
US8698795B2 (en) * 2008-01-24 2014-04-15 Koninklijke Philips N.V. Interactive image segmentation
US8219179B2 (en) 2008-03-06 2012-07-10 Vida Diagnostics, Inc. Systems and methods for navigation within a branched structure of a body
WO2010035196A2 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Anatomy-defined automated cpr generation
WO2010105197A2 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 The General Hospital Corporation Non-contact optical system, computer-accessible medium and method for measuring at least one mechanical property of tissue using coherent speckle techniques(s)
WO2010111090A1 (en) 2009-03-26 2010-09-30 Intuitive Surgical Operations, Inc. System for providing visual guidance for steering a tip of an endoscopic device towards one or more landmarks and assisting an operator in endoscopic navigation
US8460236B2 (en) * 2010-06-24 2013-06-11 Hansen Medical, Inc. Fiber optic instrument sensing system
CN102970926B (zh) * 2010-06-28 2016-08-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 Em校准的实时质量控制
US20120071753A1 (en) * 2010-08-20 2012-03-22 Mark Hunter Apparatus and method for four dimensional soft tissue navigation including endoscopic mapping
WO2012025856A1 (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Mapping system and method for medical procedures
US8900131B2 (en) 2011-05-13 2014-12-02 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical system providing dynamic registration of a model of an anatomical structure for image-guided surgery
EP3470003A3 (en) 2012-05-14 2019-04-24 Intuitive Surgical Operations Inc. Systems for deformation compensation using shape sensing
WO2013173234A1 (en) 2012-05-14 2013-11-21 Intuitive Surgical Operations Systems and methods for registration of a medical device using rapid pose search
CN104302241B (zh) 2012-05-14 2018-10-23 直观外科手术操作公司 用于使用减小的搜索空间的医疗设备的配准系统和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080118135A1 (en) 2006-11-10 2008-05-22 Superdimension, Ltd. Adaptive Navigation Technique For Navigating A Catheter Through A Body Channel Or Cavity
JP2008194475A (ja) * 2007-01-12 2008-08-28 Medtronic Vascular Inc 血管位置および血管形状の撮像装置および撮像方法
WO2009147683A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Superdimension Ltd. Hybrid registration method
US20100249506A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Intuitive Surgical, Inc. Method and system for assisting an operator in endoscopic navigation
US20110019878A1 (en) 2009-07-23 2011-01-27 General Electric Company System and method to compensate for respiratory motion in acquired radiography images

Also Published As

Publication number Publication date
EP3470003A2 (en) 2019-04-17
JP2015519131A (ja) 2015-07-09
JP6334517B2 (ja) 2018-05-30
CN104427952A (zh) 2015-03-18
EP3470003A3 (en) 2019-04-24
US20230380716A1 (en) 2023-11-30
JP6666379B2 (ja) 2020-03-13
US20210282662A1 (en) 2021-09-16
WO2013173229A1 (en) 2013-11-21
EP2849669B1 (en) 2018-11-28
US20130303893A1 (en) 2013-11-14
CN104427952B (zh) 2018-06-12
US11678813B2 (en) 2023-06-20
CN108542499B (zh) 2020-12-04
EP2849669A4 (en) 2016-08-10
US20190008413A1 (en) 2019-01-10
EP2849669A1 (en) 2015-03-25
US11026594B2 (en) 2021-06-08
JP2018149319A (ja) 2018-09-27
KR20150017327A (ko) 2015-02-16
US10085671B2 (en) 2018-10-02
CN108542499A (zh) 2018-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11678813B2 (en) Systems and methods for deformation compensation using shape sensing
US11452569B2 (en) Systems and methods for device-aware flexible tool registration
US11896364B2 (en) Systems and methods for registration of multiple vision systems
US11737682B2 (en) Systems and methods for registration of a medical device using a reduced search space
US20200107899A1 (en) Systems and methods for adaptive input mapping
CN106170265B (zh) 用于介入工具的虚拟导航的组织的非刚性变形的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right