JP6329953B2 - カテーテルのためのx線撮像システム - Google Patents
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Description
a)好ましくは前記第一のデータ・インターフェースを通じての前記データ源および好ましくは前記第二のデータ・インターフェースを通じての前記カテーテルのうちの少なくとも一方から受領される一つまたは複数の補助情報項目を受領する段階と、
b)(前記患者環境に対する)前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記の好ましくは二次元の画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数として、決定する段階とを実行するよう適応されている。
さらに、前記処理ユニットは:
c)前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちの少なくとも一つの画像と、前記好ましくは二次元の画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階;および
d)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階とのうちの少なくとも一方を実行するよう適応されている。
・前記患者環境および前記カテーテルのX線画像データ、好ましくは二次元X線画像データをX線画像データ源から取得する段階と、
・前記カテーテルおよび前記画像データ源の少なくとも一つから一つまたは複数の補助情報項目を取得する段階と、
・前記患者環境に対する前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記の好ましくは二次元の画像データおよび前記単数または複数の補助情報項目の関数として、決定する段階と、
・a)前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合の画像と、前記の、好ましくは二次元の画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階および
b)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階のうちの少なくとも一方と、
・a)ユーザー入力を登録する段階であって、前記ユーザー入力は、前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちからの一つの、ユーザー選択と、前記カテーテルを動かすための一つまたは複数のコマンドとのうちの少なくとも一方を表わす、段階;b)前記ユーザー入力を処理して、前記カテーテルについてのステアリング・コマンドの集合にする段階;およびc)ステアリング・コマンドの前記集合を前記カテーテルに提供する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部とを含む。
前記カテーテルのまたは前記カテーテルの一部分の湾曲、
前記カテーテルに前に送信されたステアリング・コマンド、
前記カテーテルの前の配向、
前記カテーテルの前の位置、
前記カテーテルの少なくとも一部分の前の湾曲、
前記カテーテルによって検出され送信された力フィードバック信号および
患者の三次元モデルからの解剖学的な境界情報
のうちの少なくとも一つを表わすことが好ましい。
・前記患者環境に対するカテーテルの三次元的な配向および位置を、前記の、好ましくは二次元の画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数として処理して、ステアリング・コマンドの集合にする段階;
・ステアリング・コマンドの前記集合をロボット・カテーテルに与える段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部を含む。
・カテーテル先端の、事前決定された経路に沿っての小さな動きを実行する段階、
・一連のX線画像データにおける前記動きを検出する段階、
・前記動きからカテーテル配向を推定する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部を含むことが好ましい。
Li: argmin dist(C(t),Li)
によって最小化することである。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様1〕
ロボット・カテーテルのためのX線撮像システムであって、
・ロボット・カテーテルと、
・処理ユニットとを有しており、前記処理ユニットは、患者環境のX線画像データを受領するためにX線画像データ源に接続可能であり、前記ロボット・カテーテルに接続可能であり、
前記処理ユニットは、
a)前記データ源および前記カテーテルのうち少なくとも一方から受領される一つまたは複数の補助情報項目を受領する段階と、
b)前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数として、決定する段階とを実行するよう適応されており、
前記処理ユニットは:
c)前記集合の画像と、前記画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階;および
d)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階のうちの少なくとも一方を実行するよう適応されている、
システム。
〔態様2〕
前記補助情報項目が:
前記カテーテルの少なくとも一部分の湾曲、
前記カテーテルに前に送信されたステアリング・コマンド、
前記カテーテルの前の配向、
前記カテーテルの前の位置、
前記カテーテルの前の湾曲、
前記カテーテルによって検出され送信された力フィードバック信号および
患者の三次元モデルからの解剖学的な境界情報
のうちの少なくとも一つを表わす、態様1記載のシステム。
〔態様3〕
ユーザー入力を受領するよう適応された入力装置を有しており、前記ユーザー入力は、前記可視化装置によって表示される前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちからの一つの配向および位置のユーザー選択を表わす、態様1記載のシステム。
〔態様4〕
前記ユーザー入力が、前記カテーテルを動かすための一つまたは複数のコマンドを表わす、態様3記載のシステム。
〔態様5〕
前記入力装置が、前記ユーザー入力を前記処理ユニットに通信するよう適応されており、前記処理ユニットが、前記ユーザー入力を処理して、ステアリング・コマンドの集合にするよう適応されており、前記フィードバックはステアリング・コマンドの前記集合を前記ロボット・カテーテルに提供するものである、態様3または4記載のシステム。
〔態様6〕
前記処理ユニットが、前記二次元画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数としての前記患者環境に対する前記カテーテルの三次元配向および位置を処理して、ステアリング・コマンドの集合にするよう適応されており、前記フィードバックはステアリング・コマンドの前記集合を前記ロボット・カテーテルに提供するものである、態様1記載のシステム。
〔態様7〕
カテーテル先端が、事前決定された経路に沿って小さな動きを実行するよう適応されており、前記処理ユニットが前記患者環境の一連の二次元X線画像データから前記動きを検出し、それから前記カテーテルの配向を推定するよう適応されている、態様1記載のシステム。
〔態様8〕
カテーテル先端が、該先端に沿って対称的または非対称的に配置されている複数の放射線不透過性のマーカーを有し、それらのマーカーは好ましくは、それから前記カテーテルの配向を推定するために前記カテーテルをステアリングするためのワイヤに対して固定した空間的関係において配列されている、態様1記載のシステム。
〔態様9〕
前記処理ユニットは、前記画像データ源によって得られた二つ以上の二次元画像に基づいて前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の前記集合を決定する前記段階を初期化し、その後、決定されている配向および位置を位置合わせするよう適応されている、態様1記載のシステム。
〔態様10〕
患者環境内部のロボット・カテーテルの配向および位置を決定する方法であって、
・前記患者環境および前記カテーテルのX線画像データをX線画像データ源から取得する段階と、
a)前記カテーテルおよび前記画像データ源の少なくとも一つから一つまたは複数の補助情報項目を取得する段階と、
b)前記患者環境に対する前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記画像データおよび単数または複数の前記補助情報項目の関数として、決定する段階と、
c)前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合の画像と、前記画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階およびd)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階のうちの少なくとも一方とを含む、
方法。
〔態様11〕
・ユーザー入力を登録する段階であって、前記ユーザー入力は、前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちからの一つの配向および位置のユーザー選択と、前記カテーテルを動かすための一つまたは複数のコマンドとのうちの少なくとも一方を表わす、段階;
・前記ユーザー入力を処理して、前記カテーテルについてのステアリング・コマンドの集合にする段階;および
・ステアリング・コマンドの前記集合を前記カテーテルに提供する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部を含む、態様10記載の方法。
〔態様12〕
・前記二次元の画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数としての前記患者環境に対する前記カテーテルの前記三次元配向および位置を処理して、ステアリング・コマンドの集合にする段階;および
・ステアリング・コマンドの前記集合をロボット・カテーテルに提供する段階
のうちの少なくとも一つを含む、態様10記載の方法。
〔態様13〕
・カテーテル先端の、事前決定された経路に沿っての小さな動きを実行する段階、
・一連のX線画像データにおいて前記動きを検出する段階、および
・前記動きから前記カテーテル配向を推定する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部を含む、態様10記載の方法。
〔態様14〕
患者環境内部での前記カテーテルの配向および位置を決定するための、態様1記載のロボット・カテーテルのためのX線撮像システムの使用。
〔態様15〕
態様1記載のX線撮像システムを動作させるためのコンピュータ・プログラムであって、当該コンピュータ・プログラムは、前記X線撮像システムを制御する、前記プロセッサ・ユニットを有するコンピュータ上で実行されるときに、態様10記載の、患者環境内部のロボット・カテーテルをナビゲートする方法の方法段階を実行するためのプログラム・コード手段を有する、コンピュータ・プログラム。
Claims (12)
- ロボット・カテーテルのためのX線撮像システムであって、
・ロボット・カテーテルと、
・処理ユニットとを有しており、前記処理ユニットは、患者環境のX線画像データを受領するためにX線画像データ源に接続可能であり、前記ロボット・カテーテルに接続可能であり、
前記処理ユニットは、
a)前記データ源および前記カテーテルのうち少なくとも一方から受領される一つまたは複数の補助情報項目を受領する段階と、
b)前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数として、決定する段階とを実行するよう適応されており、
前記処理ユニットは:
c)前記集合の画像と、前記画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階;および
d)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階のうちの少なくとも一方を実行するよう適応されており、
当該システムはさらに、
ユーザー入力を受領するよう適応された入力装置を有しており、前記ユーザー入力は、前記可視化装置によって表示される前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちからの一つの配向および位置のユーザー選択を表わし、
前記入力装置が、前記ユーザー入力を前記処理ユニットに通信するよう適応されており、前記処理ユニットが、前記ユーザー入力を処理して、ステアリング・コマンドの集合にするよう適応されており、前記フィードバックはステアリング・コマンドの前記集合を前記ロボット・カテーテルに提供するものである、
システム。 - 前記補助情報項目が:
前記カテーテルの少なくとも一部分の湾曲、
前記カテーテルに前に送信されたステアリング・コマンド、
前記カテーテルの前の配向、
前記カテーテルの前の位置、
前記カテーテルの前の湾曲、
前記カテーテルによって検出され送信された力フィードバック信号および
患者の三次元モデルからの解剖学的な境界情報
のうちの少なくとも一つを表わす、請求項1記載のシステム。 - 前記ユーザー入力が、前記カテーテルを動かすための一つまたは複数のコマンドを表わす、請求項1記載のシステム。
- 前記処理ユニットが、前記二次元画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数としての前記患者環境に対する前記カテーテルの三次元配向および位置を処理して、ステアリング・コマンドの集合にするよう適応されており、前記フィードバックはステアリング・コマンドの前記集合を前記ロボット・カテーテルに提供するものである、請求項1記載のシステム。
- カテーテル先端が、事前決定された経路に沿って小さな動きを実行するよう適応されており、前記処理ユニットが前記患者環境の一連の二次元X線画像データから前記動きを検出し、それから前記カテーテルの配向を推定するよう適応されている、請求項1記載のシステム。
- カテーテル先端が、該先端に沿って対称的または非対称的に配置されている複数の放射線不透過性のマーカーを有し、それらのマーカーは好ましくは、それから前記カテーテルの配向を推定するために前記カテーテルをステアリングするためのワイヤに対して固定した空間的関係において配列されている、請求項1記載のシステム。
- 前記処理ユニットは、前記画像データ源によって得られた二つ以上の二次元画像に基づいて前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の前記集合を決定する前記段階を初期化し、その後、決定されている配向および位置を位置合わせするよう適応されている、請求項1記載のシステム。
- 請求項1記載のX線撮像システムを動作させるための、プログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラムであって、前記プログラム・コード手段は、前記コンピュータ・プログラムが前記X線撮像システムを制御する、前記プロセッサ・ユニットを有するコンピュータ上で実行されるときに、患者環境内部のロボット・カテーテルの配向および位置を決定する方法であって、
・前記患者環境および前記カテーテルのX線画像データをX線画像データ源から取得する段階と、
・前記カテーテルおよび前記画像データ源の少なくとも一つから一つまたは複数の補助情報項目を取得する段階と、
・前記患者環境に対する前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記画像データおよび単数または複数の前記補助情報項目の関数として、決定する段階と、
・a)前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合の画像と、前記画像データおよび前記患者環境の三次元表現の少なくとも一方とをレンダリングし、前記画像を可視化装置に提供する段階および
b)前記ロボット・カテーテルにフィードバックを提供する段階であって、前記フィードバックは可能な配向および位置の前記集合の関数である、段階のうちの少なくとも一方と、
・a)ユーザー入力を登録する段階であって、前記ユーザー入力は、前記カテーテルの可能な配向および位置の前記集合のうちからの一つの配向および位置のユーザー選択と、前記カテーテルを動かすための一つまたは複数のコマンドとのうちの少なくとも一方を表わす、段階;
b)前記ユーザー入力を処理して、前記カテーテルについてのステアリング・コマンドの集合にする段階;および
c)ステアリング・コマンドの前記集合を前記カテーテルに提供する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部とを含む、
方法を実行するためのものである、
コンピュータ・プログラム。 - 前記方法が
・前記二次元の画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数としての前記患者環境に対する前記カテーテルの前記三次元配向および位置を処理して、ステアリング・コマンドの集合にする段階;および
・ステアリング・コマンドの前記集合をロボット・カテーテルに提供する段階
のうちの少なくとも一つを含む、請求項8記載のコンピュータ・プログラム。 - 前記方法が
・カテーテル先端の、事前決定された経路に沿っての小さな動きを実行する段階、
・一連のX線画像データにおいて前記動きを検出する段階、および
・前記動きから前記カテーテル配向を推定する段階
のうちの一つ、いくつかまたは全部を含む、請求項8記載のコンピュータ・プログラム。 - 前記カテーテルの可能な三次元配向および位置の集合を、前記画像データおよび前記一つまたは複数の補助情報項目の関数として、決定する段階が、前記補助情報項目から得られる前記カテーテルの姿勢を記述する既知の湾曲を前記データ源の前記画像データの画像平面に投影したものが、前記画像データに記録されている投影の形に似るよう、前記カテーテルの姿勢を記述する既知の湾曲の三次元配向および位置の集合を決定することによって実行される、請求項1ないし7のうちいずれか一項記載のシステム。
- 前記補助情報項目が少なくとも:
前記カテーテルによって検出され送信された力フィードバック信号
を表わす、請求項1ないし7のうちいずれか一項記載のシステム。
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