JP6611852B2 - Enb位置合わせを改良するために肺気道の竜骨位置を用いる方法 - Google Patents
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Description
本開示は、気管支位置合わせに関し、より特定的には、3次元気管支樹モデルと患者の現実の気管支樹とを自動的に位置合わせするためのデバイス、システム、および方法に関する。
患者の気道を検査するための一般的なデバイスは、気管支鏡である。典型的に、気管支鏡は、患者の鼻または口を通して患者の気道の中に挿入され、患者の肺の中に延ばされ得る。典型的な気管支鏡は、細長い可撓性管を含み、該管は、気管支鏡の先端に対して遠位にある領域を照明するための照明アセンブリと、気管支鏡の先端からのビデオ映像を提供するための撮像アセンブリと、器具(例えば、診断器具(生検ツール等)、治療器具等)がそれを通して挿入され得る作業チャネルとを有する。
FOR NAVIGATING TO A TARGET IN BRANCHED STRUCTUREと題された、共有に係る米国特許第7,233,820号に記載されている。
内腔ネットワークの3次元モデルに対する該内腔ネットワークの位置合わせを改良するために竜骨位置を用いる方法が、本開示の実施形態に従って提供される。
腔ネットワークの3次元モデルに対する該内腔ネットワークの位置合わせを改良するために竜骨位置を用いさせる。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
内腔ネットワークを上記内腔ネットワークの3次元モデルに位置合わせする方法であって、
上記方法は、
上記内腔ネットワークの画像に基づいて、内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、
上記内腔ネットワークの上記3次元モデル内の標的を識別することと、
上記標的に近接した上記内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、
上記内腔ネットワーク内で位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが上記内腔ネットワーク内でナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記内腔ネットワーク内の上記位置センサの上記追跡された位置と、開放空間を表す上記3次元モデルの部分とを比較することと、
上記標的に近接した上記複数の竜骨を始点とする各内腔の中に所定の距離だけ上記位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが各内腔の中に上記所定の距離だけナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記位置センサが上記標的に近接した上記複数の竜骨を越えてナビゲートされるときに、上記位置センサの上記追跡された位置に基づいて、上記内腔ネットワークとの上記3次元モデルの上記位置合わせを更新することと
を含む、方法。
(項目2)
上記内腔ネットワークは、患者の気道である、上記項目に記載の方法。
(項目3)
上記3次元モデルは、上記患者の上記気道のモデルである、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目4)
上記竜骨は、上記標的の位置を識別するための基準マーカーとして用いられる、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
(項目5)
内腔ネットワークを上記内腔ネットワークの3次元モデルに位置合わせするためのシステムであって、
上記システムは、
患者の身体の内部の内腔ネットワーク内でナビゲートされることが可能な位置センサと、
上記位置センサが上記内腔ネットワーク内でナビゲートされているときに、上記位置センサの位置を検出するように構成されている電磁場生成器と、
プロセッサと命令を格納しているメモリとを含むコンピューティングデバイスであって、上記命令は、上記プロセッサによって実行されたときに、上記コンピューティングデバイスに、
上記内腔ネットワークの画像に基づいて、内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、
上記内腔ネットワークの上記3次元モデル内の標的を識別することと、
上記標的に近接した上記内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、
上記内腔ネットワーク内で上記位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが上記内腔ネットワーク内でナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記内腔ネットワーク内の上記位置センサの上記追跡された位置と、開放空間を表す上記3次元モデルの部分とを比較することと、
上記標的に近接した上記複数の竜骨を始点とする各内腔の中に所定の距離だけ上記位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが各内腔の中に上記所定の距離だけナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記位置センサが上記標的に近接した上記複数の竜骨を越えてナビゲートされるときに、上記位置センサの上記追跡された位置に基づいて、上記内腔ネットワークとの上記3次元モデルの上記位置合わせを更新することと
を行わせる、コンピューティングデバイスと
を含む、システム。
(項目6)
上記内腔ネットワークは、患者の気道である、上記項目に記載のシステム。
(項目7)
上記3次元モデルは、上記患者の上記気道のモデルである、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
(項目8)
上記竜骨は、上記標的の位置を識別するための基準マーカーとして用いられる、上記項目のいずれか一項に記載のシステム。
(項目9)
命令を格納している非一過性コンピュータ読み出し可能格納媒体であって、上記命令は、プロセッサによって実行されたときに、コンピューティングデバイスに、
内腔ネットワークの画像に基づいて、上記内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、
上記内腔ネットワークの上記3次元モデル内の標的を識別することと、
上記標的に近接した上記内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、
上記内腔ネットワーク内で位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが上記内腔ネットワーク内でナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記内腔ネットワーク内の上記位置センサの上記追跡された位置と、開放空間を表す上記3次元モデルの部分とを比較することと、
上記標的に近接した上記複数の竜骨を始点とする各内腔の中に所定の距離だけ上記位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
上記位置センサが各内腔の中に上記所定の距離だけナビゲートされている間に、上記位置センサの位置を追跡することと、
上記位置センサが上記標的に近接した上記複数の竜骨を越えてナビゲートされるときに、上記位置センサの上記追跡された位置に基づいて、上記内腔ネットワークとの上記3次元モデルの上記位置合わせを更新することと
を行わせる、非一過性コンピュータ読み出し可能格納媒体。
(項目10)
上記内腔ネットワークは、患者の気道である、上記項目に記載の非一過性コンピュータ読み出し可能格納媒体。
(項目11)
上記3次元モデルは、上記患者の上記気道のモデルである、上記項目のいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み出し可能格納媒体。
(項目12)
上記竜骨は、上記標的の位置を識別するための基準マーカーとして用いられる、上記項目のいずれか一項に記載の非一過性コンピュータ読み出し可能格納媒体。
(摘要)
内腔ネットワークを該内腔ネットワークの3次元モデルに位置合わせするためのシステム、デバイス、および方法が開示される。例示的な方法は、内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、3次元モデル内の標的を識別することと、標的に近接した内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、内腔ネットワーク内で位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、位置センサの位置を追跡することと、位置センサの追跡された位置と開放空間を表す3次元モデルの部分とを比較することと、標的に近接する複数の竜骨を始点とする各内腔の中に所定の距離だけ位置センサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、位置センサが各内腔の中にナビゲートされている間に位置センサの位置を追跡することと、位置センサの追跡された位置に基づいて内腔ネットワークとの3次元モデルの位置合わせを更新することとを含む。
METHOD FOR DETECTING TRACHEAと題された、米国特許出願第14/755,708号および第14/755,721号; Markovらによる、2015年6月30日に出願され、SYSTEM AND METHOD FOR S
EGMENTATION OF LUNGと題された、米国特許出願第14/754,867号; Lachmanovichらによる、2015年7月2日に出願され、SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING DISTANCE AND ORIENTATION FEEDBACK WHILE NAVIGATING IN 3Dと題された、米国特許出願第14/790,107号; Weingartenらによる、2015年6月26日に出願され、DYNAMIC 3D LUNG MAP VIEW FOR TOOL NAVIGATION INSIDE THE LUNGと題された、米国特許出願第14/751,257号に記載されており、これらの全ての全内容は、参照により本明細書中に援用される。
遠位先端93を操縦し得る、ハンドル91を含む。カテーテル誘導アセンブリ90は、SUPERDIMENSION(登録商標) Procedure Kitsという名前でMedtronic PLCによって現在流通および販売されている。同様に、カテーテル誘導アセンブリ100は、EDGETM Procedure Kitsという名前でMedtronic PLCによって現在販売されている。両方のキットは、ハンドル91、EWC96、およびLG92を含む。カテーテル誘導アセンブリ90、100のより詳細な記載については、その全内容が参照により本明細書中に援用される、Ladtkowらによる、2013年3月15日に出願され、MICROWAVE ABLATION
CATHETER AND METHOD OF UTILIZING THE SAMEと題された、共有に係る米国特許出願公開第2014/0046315号公報を参照されたい。
用が要求する必然的なツール交換を必要としないナビゲーションのために利用され得る。様々な使用可能な生検ツールは、2013年11月20日に出願され、DEVICES,
SYSTEMS, AND METHODS FOR NAVIGATING A BIOPSY TOOL TO A TARGET LOCATION AND OBTAINING A TISSUE SAMPLE USING THE SAMEと題された、米国仮特許出願第61/906,732号、2014年9月17日に出願され、DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS FOR NAVIGATING A BIOPSY TOOL TO A TARGET LOCATION AND OBTAINING A TISSUE SAMPLE USING THE SAMEと題された、米国特許出願第14/488,754号、および2014年12月9日に出願され、DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS FOR NAVIGATING A BIOPSY TOOL TO A TARGET LOCATION AND OBTAINING A TISSUE SAMPLE USING THE SAMEと題された、米国特許出願第14/564,779号に記載されており、これらの各々の全内容は、参照により本明細書中に援用され、本明細書中で記載されているEMNシステム10と共に使用可能である。
、フラッシュメモリチップ)を含み得る。1つ以上のソリッドステート格納デバイスの代替としてまたはそれに加えて、メモリ202は、マスストレージコントローラ(図示せず)および通信バス(図示せず)を通してプロセッサ204に接続された1つ以上のマスストレージデバイスを含み得る。本明細書中に含まれているコンピュータ読み出し可能媒体の記載は、ソリッドステート格納装置を参照しているが、当業者であれば、コンピュータ読み出し可能格納媒体は、プロセッサ204によってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得ることを理解し得る。すなわち、コンピュータ読み出し可能格納媒体は、コンピュータ読み出し可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータ等の情報の格納のための任意の方法または技術で実装される、非一過性媒体、揮発性媒体、不揮発性媒体、取り外し可能媒体、および取り外し不可能媒体を含む。例えば、コンピュータ読み出し可能格納媒体は、RAM,ROM,EPROM,EEPROM,フラッシュメモリまたはその他のソリッドステートメモリ技術、CD−ROM,DVD,Blu−Rayまたはその他の光学的格納装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク格納装置またはその他の磁気格納デバイス、または、所望の情報を格納するために用いられ得、かつワークステーション80によってアクセスされ得る、任意のその他の媒体を含む。
るために表示される。はいの場合、工程はステップ310に進む。
Claims (11)
- 患者の内腔ネットワークを前記内腔ネットワークの3次元モデルに自動的に位置合わせするためのコンピュータデバイスを動作させる方法であって、
前記方法は、
前記コンピュータデバイスが、前記内腔ネットワークのCT画像に基づいて、内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、
前記コンピュータデバイスが、前記内腔ネットワークの3次元モデル内の少なくとも1つの標的についての識別情報を受信することと、
前記コンピュータデバイスが、前記3次元モデルおよび前記少なくとも1つの標的に基づいて、ナビゲーション計画を生成することと、
前記コンピュータデバイスが、前記患者の気道内のEMセンサの位置を追跡することを含む、前記3次元モデルを前記患者の気道と自動的に位置合わせするためのガイダンスを表示することと、
前記コンピュータデバイスが、EM生成器によって生成されるEM場内の前記EMセンサの位置を示す複数のポイントを格納することと、
前記コンピュータデバイスが、自動的位置合わせが完了したか否かを決定し、前記コンピュータデバイスが、自動的位置合わせが完了していないと決定した場合、前記3次元モデルを前記患者の気道と自動的に位置合わせするためのガイダンスを表示するという前記コンピュータデバイスの動作と、位置を示す複数のポイントを格納するという前記コンピュータデバイスの動作とを繰り返すことと、
前記コンピュータデバイスが、前記標的の一つの近傍に前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
前記コンピュータデバイスが、前記標的および前記気道内の分岐に近接した3次元モデルの領域を解析することにより、前記標的に近接した前記内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、
前記コンピュータデバイスが、前記複数の竜骨のうちの1つの分岐から出ている気道枝の中に所定の距離だけ前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
前記コンピュータデバイスが、前記EMセンサが前記分岐から出ている気道枝の中にナビゲートされたときに、前記EMセンサの位置を追跡することと、
前記コンピュータデバイスが、前記EMセンサの位置を示す前記格納された複数のポイントを使用して、前記標的の近傍において前記患者の前記気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行することと、
前記コンピュータデバイスが、局所位置合わせが前記標的について完了したか否かを決定し、前記局所位置合わせが完了していなかった場合、別の気道枝について、前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示するという前記コンピュータデバイスの動作と、前記EMセンサの位置を追跡するという前記コンピュータデバイスの動作と、前記標的の近傍において前記患者の気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行するという前記コンピュータデバイスの動作とを繰り返すことと
を含む、方法。 - 前記コンピュータデバイスが、局所位置合わせが実行されていない任意のさらなる標的が前記ナビゲーション計画内に残っているか否かを決定することと、
前記局所位置合わせが前記標的の少なくとも1つについて実行されていなかった場合、別の標的について、
前記コンピュータデバイスが、前記標的の1つの近傍に前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示するという動作と、
前記コンピュータデバイスが、さらなる複数の竜骨の位置を決定するという動作と、
前記コンピュータデバイスが、前記EMセンサを前記所定の距離だけさらなる気道枝内へとナビゲートするためのガイダンスを表示するという動作と、
前記コンピュータデバイスが、前記EMセンサが前記さらなる気道枝内にナビゲートされるときに、前記EMセンサの位置を追跡するという動作と、
前記コンピュータデバイスが、前記気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行するという動作と
を繰り返すことと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記コンピュータデバイスが、前記内腔ネットワーク内の前記EMセンサの前記追跡された位置と、開放空間を表す前記3次元モデルの部分とを比較することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コンピュータデバイスが、前記局所位置合わせを実行することは、Thin Plates Splines(TPS)補間に基づき、前記TPS補間は、前記EMセンサの位置を示す前記格納された複数のポイントの非剛***置合わせのために使用される、請求項1に記載の方法。
- 前記ナビゲーション計画が、位置合わせされる前記患者の気道のいくつかの領域のみを必要とする、請求項1に記載の方法。
- 患者の内腔ネットワークを前記内腔ネットワークの3次元モデルに自動的に位置合わせするためのシステムであって、
前記システムは、
前記患者の内腔ネットワーク内にナビゲートされ得るEMセンサと、
前記EMセンサが前記内腔ネットワーク内にナビゲートされたときに前記EMセンサの位置を検出するように構成されたEM場生成器と、
プロセッサと、命令を格納しているメモリとを含むコンピューティングデバイスと
を備え、
前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
前記内腔ネットワークのCT画像に基づいて、内腔ネットワークの3次元モデルを生成することと、
前記内腔ネットワークの前記3次元モデル内の少なくとも1つの標的についての識別情報を受信することと、
前記3次元モデルおよび前記少なくとも1つの標的に基づいて、ナビゲーション計画を生成することと、
前記患者の気道内のEMセンサの位置を追跡することを含む、前記3次元モデルを前記患者の気道と自動的に位置合わせするためのガイダンスを表示することと、
EM生成器によって生成されるEM場内の前記EMセンサの位置を示す複数のポイントを格納することと、
自動的位置合わせが完了したか否かを決定し、前記コンピューティングデバイスが、自動的位置合わせが完了していないと決定した場合、前記3次元モデルを前記患者の気道と自動的に位置合わせするためのガイダンスを表示するという前記コンピューティングデバイスの動作と、位置を示す複数のポイントを格納するという前記コンピューティングデバイスの動作とを繰り返すことと、
前記標的の一つの近傍に前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
前記標的および前記気道内の分岐に近接した3次元モデルの領域を解析することにより、前記標的に近接した前記内腔ネットワーク内の複数の竜骨の位置を決定することと、
前記複数の竜骨のうちの1つの分岐から出ている気道枝の中に所定の距離だけ前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示することと、
前記EMセンサが前記分岐から出ている気道枝の中にナビゲートされたときに、前記EMセンサの位置を追跡することと、
前記EMセンサの位置を示す前記格納された複数のポイントを使用して、前記標的の近傍において前記患者の前記気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行することと、
局所位置合わせが前記標的について完了したか否かを決定し、前記局所位置合わせが完了していなかった場合、別の気道枝について、前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示するという前記コンピューティングデバイスの動作と、前記EMセンサの位置を追跡するという前記コンピューティングデバイスの動作と、前記標的の近傍において前記患者の気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行するという前記コンピューティングデバイスの動作とを繰り返すことと
を前記コンピューティングデバイスに行わせる、システム。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、
局所位置合わせが実行されていない任意のさらなる標的が前記ナビゲーション計画内に残っているか否かを決定することと、
前記局所位置合わせが前記標的の少なくとも1つについて実行されていなかった場合、別の標的について、
前記標的の1つの近傍に前記EMセンサをナビゲートするためのガイダンスを表示するという動作と、
さらなる複数の竜骨の位置を決定するという動作と、
前記EMセンサを前記所定の距離だけさらなる気道枝内へとナビゲートするためのガイダンスを表示するという動作と、
前記EMセンサが前記さらなる気道枝内にナビゲートされるときに、前記EMセンサの位置を追跡するという動作と、
前記気道と前記3次元モデルの局所位置合わせを実行するという動作と
を繰り返すことと
を前記コンピューティングデバイスにさらに行わせる、請求項6に記載のシステム。 - 前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記内腔ネットワーク内の前記EMセンサの前記追跡された位置と、開放空間を表す前記3次元モデルの部分とをさらに比較することを前記コンピューティングデバイスに行わせる、請求項6に記載のシステム。
- 前記コンピューティングデバイスが、前記局所位置合わせを実行することは、Thin Plates Splines(TPS)補間に基づき、前記TPS補間は、前記EMセンサの位置を示す前記格納された複数のポイントの非剛***置合わせのために使用される、請求項6に記載のシステム。
- 前記ナビゲーション計画が、位置合わせされる前記患者の気道のいくつかの領域のみを必要とする、請求項6に記載のシステム。
- 前記コンピューティングデバイスが、前記複数の竜骨の位置を決定することは、前記EMセンサに近接して配置されたカメラからのライブビデオフィードを閲覧する臨床医からの一致情報を受信することをさらに含み、前記臨床医は、前記3次元モデルに示される気道と視覚的に検出された竜骨を一致させる、請求項6に記載のシステム。
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