JP2021518243A - 3d医用画像データにおける皮膚表面上の仮想デバイス配置のための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年3月17日に提出された米国仮特許出願第62/644,496号の利益を主張する、2019年3月15日に提出された米国非仮特許出願第16/355,023号の利益を主張する、特許協力条約に基づく出願である。米国非仮特許出願第16/355,023号及び米国仮特許出願第62/644,496号の各々は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
一部の実施形態では、画像誘導ソフトウェア400、論理制御層406及び物理制御インタフェース408(図4)を含むコンポーネントの3つの層を有するソフトウェアシステムが提供される。これらのコンポーネントは、独立したソフトウェアプロセスとして実装され、例えばイーサネットやユニバーサルシリアルバス(USB)等を介して互いに通信する。しかしながら、他の実施形態では、これらのコンポーネントのうちの2つ以上が、単一のソフトウェアプロセスに統合される。
画像誘導ソフトウェア400は、システムの最上層コンポーネントであり、図4に例示されている。画像誘導ソフトウェア400は、例えば、医師及び/又は操作者のための主要なユーザインタフェースとして機能する。これは、本明細書で説明されるように、オープンソースの医用画像計算ソフトウェアである3D Slicer用のプラグインモジュールとして実装され、このソフトウェア又は他のソフトウェアを通して、コンソール412及びMRIハードウェア414(MRIスキャナを含む)を含むMRIシステム404から画像を受け取る。画像誘導ソフトウェア400は、医師が以下のタスクを実行するのを支援する。
論理制御層(LCL)406は、システムの中間層に位置し、画像誘導ソフトウェア400と下位の物理制御層(PCL)408をインタフェースする。このロボット制御サーバ402の層は、ハードウェア及びデバイスの運動学的構造をカプセル化し、デバイス非依存のアプリケーションプログラムインタフェース(API)を上位層に提供することができる。したがって、LCL406は以下のサブコンポーネントから成る。
物理制御層(PCL)408の役割は、物理的入出力(I/O)から独立しているが運動学的構造に依存するインタフェースを提供することである。一部の実施形態では、PCL408は、LCL406との通信用のUSBインタフェースと、エンコーダ及びフットスイッチからの入力を読み取り、個々のモータの目標速度をモータドライバに与えるためのデジタル入出力インタフェースとを備えた、Linuxベースの組込みコンピュータ上で動作する。コントローラは、個々のアクチュエータの標的位置を受け取ると、個々のモータの閉ループPID制御を実行する。このプロセス全体を通して、PCL408は、任意に、現在の位置と他のデバイス状態を送信し続けることができる。
図5は、例示のコンピューティングシステム500を示す。一部の実施形態では、コンピューティングシステム500は、本明細書に記載の画像誘導ソフトウェアを含む。例えば、一部の実施形態では、コンピューティングシステム500は、図4の画像誘導ソフトウェア400を含んでよい。様々な実施形態によれば、画像誘導ソフトウェアの様々なプログラム及びデータ(例えばソフトウェアモジュール、ライブラリ、ツール、ユーザインタフェース要素又は他のコンポーネント)は、任意の適切な方法でコンピューティングシステム500内に存在する。例えば、これらのコンポーネントは、1つ又は複数の格納先に存在してよい。画像誘導ソフトウェアのコンポーネントは、単一のソフトウェアアプリケーションの一部として提供されてもよいし、又は、複数のスタンドアロンのソフトウェアアプリケーションとして提供されてもよい。コンピューティングシステム500は、画像誘導ソフトウェアへのアクセスを提供する。一部の実施形態では、コンピューティングシステム500上で動作する画像誘導ソフトウェアは、本明細書で説明又は図示される1つ以上の方法の1つ以上のステップを実行し、又は、本明細書で説明又は図示される機能を提供する。例えば、画像誘導ソフトウェアのプログラムは、1つ以上のプロセッサによって実行されたときに、図3を参照して説明されたプロセスをコンピューティングシステム500に実行させる命令を含んでよい。
Claims (7)
- 対象の画像データを取得するステップと、
針ガイドデバイスを用いた医療処置の実施のための計画挿入点を前記画像データ上に示す情報を取得するステップと、
前記画像データ内の前記計画挿入点及び標的に基づいて、前記医療処置の実施のための計画針軌道を決定するステップと、
前記計画挿入点及び前記計画針軌道に基づいて、前記針ガイドデバイスの向きを決定するステップと、
前記針ガイドデバイスの前記向きに基づいて、前記標的の到達可能性を示す情報を出力するステップと、
を含む方法。 - 前記針ガイドデバイスの前記向きを決定するステップは、前記計画針挿入点の周りで前記針ガイドデバイスのモデルを旋回させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記針ガイドデバイスの前記向きを決定するステップは、皮膚平面と前記針ガイドデバイスの底面との間の対応関係に関連するメトリックを計算することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記メトリックを計算するステップは、
前記画像データ内の進路に沿って、複数のポイントをサンプリングすることと、
当該ポイントの近傍において、スキャン値の勾配を計算することと、
当該勾配が値の急激な変化を含むようなポイントを、前記対象の外表面上又はその近くにあるものとして決定することと、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記針ガイドデバイスの前記向きに基づいて、前記標的の前記到達可能性を示す情報を出力するステップは、
前記針ガイドデバイスによって誘導される針の到達可能エリアの境界間の距離を決定することと、
決定された前記距離が前記針ガイドデバイスの使用のための十分なヘッドルームを提供するかどうかを決定するために、ユーザに対して、当該距離の表示を提供することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 1つ以上のプロセッサと、
実行可能命令を格納するメモリと、
を備えるシステムであって、
前記実行可能命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記システムに、
対象の画像データを取得するステップと、
針ガイドデバイスを用いた医療処置の実施のための計画挿入点を前記画像データ上に示す情報を取得するステップと、
前記画像データ内の前記計画挿入点及び標的に基づいて、前記医療処置の実施のための計画針軌道を決定するステップと、
前記計画挿入点及び前記計画針軌道に基づいて、前記針ガイドデバイスの向きを決定するステップと、
前記針ガイドデバイスの前記向きに基づいて、前記標的の到達可能性を示す情報を出力するステップと、
を実行させる、システム。 - 1つ以上のプロセッサを備えたコンピューティングシステムによって実行されると、前記コンピューティングシステムに、
対象の画像データを取得するステップと、
針ガイドデバイスを用いた医療処置の実施のための計画挿入点を前記画像データ上に示す情報を取得するステップと、
前記画像データ内の前記計画挿入点及び標的に基づいて、前記医療処置の実施のための計画針軌道を決定するステップと、
前記計画挿入点及び前記計画針軌道に基づいて、前記針ガイドデバイスの向きを決定するステップと、
前記針ガイドデバイスの前記向きに基づいて、前記標的の到達可能性を示す情報を出力するステップと、
を実行させる実行可能プログラム命令を格納するコンピュータ可読記憶媒体。
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