JP7022723B2 - マルチプローブ誘導のためのシステムおよび方法 - Google Patents

マルチプローブ誘導のためのシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7022723B2
JP7022723B2 JP2019142369A JP2019142369A JP7022723B2 JP 7022723 B2 JP7022723 B2 JP 7022723B2 JP 2019142369 A JP2019142369 A JP 2019142369A JP 2019142369 A JP2019142369 A JP 2019142369A JP 7022723 B2 JP7022723 B2 JP 7022723B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
probes
ablation
probe holder
channel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2019142369A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020039864A (ja
Inventor
バレット ダニエルズ
シーフェリン ジェイコブ ブラワー
ヴァカ アントニオ ボニラス
ジョン デレック ハガー
イー ジョン ロンガン
ウェイン クリストファー サロット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon USA Inc
Original Assignee
Canon USA Inc
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 Canon USA Inc filed Critical Canon USA Inc
Publication of JP2020039864A publication Critical patent/JP2020039864A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7022723B2 publication Critical patent/JP7022723B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/02Instruments for taking cell samples or for biopsy
    • A61B10/04Endoscopic instruments
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/08Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by means of electrically-heated probes
    • A61B18/082Probes or electrodes therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/11Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012Biomedical image inspection
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/20ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for handling medical images, e.g. DICOM, HL7 or PACS
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H30/00ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
    • G16H30/40ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for processing medical images, e.g. editing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1477Needle-like probes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/1815Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using microwaves
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/02Instruments for taking cell samples or for biopsy
    • A61B10/04Endoscopic instruments
    • A61B2010/045Needles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00214Expandable means emitting energy, e.g. by elements carried thereon
    • A61B2018/0022Balloons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00053Mechanical features of the instrument of device
    • A61B2018/00214Expandable means emitting energy, e.g. by elements carried thereon
    • A61B2018/0022Balloons
    • A61B2018/0025Multiple balloons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00577Ablation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/02Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques
    • A61B2018/0293Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by cooling, e.g. cryogenic techniques using an instrument interstitially inserted into the body, e.g. needle
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A61B2034/104Modelling the effect of the tool, e.g. the effect of an implanted prosthesis or for predicting the effect of ablation or burring
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107Visualisation of planned trajectories or target regions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046Tracking techniques
    • A61B2034/2059Mechanical position encoders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/08Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0807Indication means
    • A61B2090/0811Indication means for the position of a particular part of an instrument with respect to the rest of the instrument, e.g. position of the anvil of a stapling instrument
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/374NMR or MRI
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/376Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy
    • A61B2090/3762Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy using computed tomography systems [CT]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/378Surgical systems with images on a monitor during operation using ultrasound
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3937Visible markers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/39Markers, e.g. radio-opaque or breast lesions markers
    • A61B2090/3983Reference marker arrangements for use with image guided surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/25User interfaces for surgical systems
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/08Volume rendering
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20092Interactive image processing based on input by user
    • G06T2207/20104Interactive definition of region of interest [ROI]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20092Interactive image processing based on input by user
    • G06T2207/20108Interactive selection of 2D slice in a 3D data set
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41Medical
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/40ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mechanical, radiation or invasive therapies, e.g. surgery, laser therapy, dialysis or acupuncture

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

関連出願への相互参照
本願は、2018年8月3日に出願された米国仮出願第62/714566号および2019年7月8日に出願された米国仮出願第62/871556号の優先権を主張し、これらの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、医療撮像の分野、例えば限定ではないがインターベンショナル・オンコロジーの分野に関し、より詳細には、複数のアブレーションプローブまたは生検針の誘導のための装置、システム、方法および記憶媒体に関する。アブレーション用途の例には、生体器官または組織の撮像、特定、評価および/または特徴付け、例えば病変または腫瘍の特定、位置特定および治療などが含まれるが、これらに限定されない。本開示は、穿刺治療における1つまたは複数の針の位置決めのための装置および方法にも関する。
低侵襲医療処置は、入院期間の短縮および患者の生活の質の向上を理由に、医学界においてますます普及しつつある。例えば、インターベンショナル・オンコロジーの分野では、処置の低侵襲性と、その結果としての患者の回復期間の短縮を理由に、外科的切除よりも経皮的アブレーションが好まれることが多い。
アブレーションおよび生検処置には様々な形態がある。これらのタイプの処置を成功させるには、適切な計画と、関心領域への医療機器の注意深いナビゲーションが必要である。アブレーションは通常、アブレーションが病変または腫瘍を治療するための最良の処置であると判断した腫瘍医による診断後に注文される。インターベンショナル・ラジオロジスト(IR)が関与して、画像を収集および分析して、腫瘍とそのサイズを正確に特徴付け、生検処置の結果を確認する場合がある。しかしながら、画像診断が計画を立てるのに十分であることはめったにないので、IRは、行動計画を作成/確定しアブレーション処置を開始する前に、初期撮像を実施する場合がある。アブレーション戦略は、処置における撮像モダリティ、プローブ挿入点、プローブの数と挿入の軌道、マイクロ波やクライオなどのアブレーションのモダリティ、処置中の患者の位置、他の臨床医(例えば麻酔医、看護師、機器技術者など)との調整などの選択を含み得る。
アブレーションには多くの計画が必要であり、多くの変数がある。例えば、アブレーション計画における臨床医は、病変/腫瘍を含む目標アブレーションゾーンがどこにあるのか、処置中に回避する必要のある重要な構造/機能がどこにあるのか、目標点は目標ゾーンのどこにあるのか、プローブが体内に入り目標点に到達できるようにするための体表のエントリ点は何か、針を挿入した状態で身体をスキャンするときに針の向きを考慮した、あらゆる重要な構造/機能を回避しながらエントリ点を目標点に接続する軌道は何か、アブレーションゾーンを形成するためにいくつのプローブが必要か、アブレーションゾーンはどのくらいの大きさでどのような形状かなどを把握しようとする。病変/腫瘍が特定されアブレーションゾーンが定義されると、アブレーションプローブのタイプと量に基づいて臨床医は通常、2つのゾーンの視覚的オーバーレイを使用してカバレッジゾーンを推定するが、これは心的な(mental)視覚的推定であるため、不正確となるか、またはあまり客観的ではない尺度となる傾向がある。
アブレーション処置は非常に複雑であるが、臨床医によって現在行われている処置は、主に手動で反復的に行われるので、エラーが発生しやすく、アブレーションを実行するのに必要な時間が増大するおそれがある(すなわち、非効率的である)。特に計画は、大部分は、基本的な視覚化ソフトウェアの助けを借りて臨床医によって行われる。臨床医は通常、コンピュータ断層撮影(CT)または磁気共鳴画像(MRI)スキャンの読み取りから開始し、目標領域を特定し、挿入点および/または軌道/方向を計画する。例えば、少なくとも1つのアブレーション計画シナリオでは、臨床医は患者の医療におけるデジタル画像と通信(Digital Imaging and Communications in Medicine;DICOM)画像をコンピュータにロードし、患者のCTまたはMRIスキャンのスライスごとに2Dスライスを見る。DICOM画像スライスを調べることにより、臨床医は関心対象の内部解剖学的構造の心的(mental)3Dモデルを構築することができる。DICOM画像を使用することにより、臨床医は病変/腫瘍がどこにあるかを特定し、病変/腫瘍とその周囲の重要構造の関係を特定して、最適なプローブのエントリ点および目標点を決定し、結果的にエントリ点から目標点への軌道を決定することができる。
次に臨床医は、臨床医が画像スキャンで想定したものに対応する、身体表面上のエントリ点を特定することができる。臨床医は、テストドライブを実行して針を少し挿入し、スキャンを実行し、スキャンによって示された実際の針の挿入と挿入前に予想されたものとの違いを見つけることができる。これにより、臨床医は必要に応じて任意の修正を加えることができる。このステップは、針が最終的に目標点に到達するまで数回繰り返される場合がある。
経皮的アブレーション処置は、医師が医療撮像(例えばCT、MRI、超音波など)の助けを借りて、1つまたは複数のアブレーションプローブを体内の深部の腫瘍または病変に誘導することを必要とする。様々なアブレーションモダリティが存在する(高周波、マイクロ波、クライオ、レーザおよび不可逆的エレクトロポレーション)。医師は、腫瘍の再発リスクを減らすために、腫瘍および腫瘍を囲む安全マージンを完全に切除するプローブを選択する必要がある。多くの場合、単一のプローブでは腫瘍全体をカバーできないので、腫瘍全体を確実にカバーするために、大きめのアブレーションゾーンには複数のプローブが使用される。さらに、各アブレーションモダリティで所望される事前設定されたプローブ構成が存在することが多い。例えば、マイクロ波および不可逆的エレクトロポレーションでは、平行プローブ構成が望ましい。プローブは、事前設定された最大距離で平行に誘導される必要がある。事前設定された最大距離により、より大きく均一なアブレーションゾーンが確保される。最大プローブ距離を超えると、各プローブの周囲に独立したアブレーションゾーンが生じ、プローブ間の腫瘍細胞を逃すことになり、腫瘍の再発を引き起こす。クライオアブレーションでは、多くの医師は、プローブのすべての挿入点を確実に近接させるために、円錐形のプローブ配置で腫瘍を挟むことを好む。医師がプローブ挿入点の周りに温かい生理食塩水を適用することにより、凍傷から皮膚をより簡単に保護できるように、クライオアブレーションのすべてのプローブが近接した挿入点を共有することが望ましい。現行では、アブレーションプローブは、誘導用の医療撮像を使用してフリーハンドで誘導される。この手動のアプローチでは、このような事前設定されたプローブ構成を達成することは非常に困難であるので、改善された誘導方法が必要である。
より具体的には、単一のプローブが使用される場合、目標点は通常、病変または腫瘍領域の中心にある。臨床医は、マウスまたはタッチポイントなどのポインティングデバイスを使用して、基本的な視覚化ソフトウェアに表示される病変/腫瘍の中心の位置をマークすることができる。臨床医は、アブレーションの発生を可能にするようにプローブの先端を配置するか、放射線/化学療法のためにシードを埋め込むことができる。マーキングプロセスでさえ、事実上手作業であり、おおまかなものである。2Dでは、人間の視覚および運動作用の不正確さ/エラーにより何度も正確ではない場合があるが、オブジェクトの中心位置をマークするのは難しくない場合がある。しかしながら、臨床医が2Dスライスビューを使用して大量の2Dスライスを含む3Dボリュームの中心を把握することは、ボリュームの中心が目標点である場合、困難でありエラーが発生しやすくなり得る。さらに、臨床医は、画像アーチファクトおよび/または3D推論における人間の制限によってだまされるおそれがある。3Dでは、視覚化/レンダリングソフトウェアの複雑な制限により、中心位置のマーキングははるかに困難である。特に3D空間では、臨床医の直感、経験および視覚的理解に頼って目標点を定義することは、(信頼性、再現性、トレーサビリティなどに関して)最適ではない。病変/腫瘍が非常に複雑な形状を有する場合、適切な目標を定義することはほとんど芸術であり、一貫性を達成することは困難である。
目標ゾーンをカバーするのに十分な大きさのアブレーションゾーンを形成するために複数の針が必要である場合、臨床医は通常、最初の針を基準として使用し、最初または以前の針の挿入および/またはアブレーションの結果に基づいて次の針を計画する。複数の針の挿入が必要である場合、例えば計画、針の挿入、スキャン、挿入された針のスキャンに基づく元の計画の調整または変更(必要である場合)、別の針の挿入など、ケースは主にインクリメンタル方式で行われる。
様々な場合において、処置中に人間による介入および調整がなされる必要がある。アブレーションの計画/実行において臨床医を支援するために現在存在するツールは適切ではない。例えば、交換可能なプローブガイドには、後続の各針でプローブガイドを変更するという厄介な性質の問題がある。さらに、複数の必要な挿入を達成するために必要となる複数の小さな交換可能な部品がある場合、無菌性を維持することは困難である。また、プローブガイドの角度が十分に急であり、プローブガイドが第2の回転軸(Z)を中心に弧の端に向かって回転するとき、挿入された針がデバイスの構造(リングなど)に衝突し得る。また、各プローブガイドについて、ユーザは各プローブについてプローブガイドを所定の角度または並進(translation)に設定する必要がある場合があり、これは、非常にエラーが発生しやすく、ユーザにとって厄介であり、挿入されたプローブを支持するための安定性を伴って機械的に設計することが困難となり得るプロセスである。また、臨床医が処置中の複数のプローブの挿入を支援するのに役立つデバイス/ハードウェアも不足している。
現行では、前述のように、アブレーションプローブは、誘導用の医療撮像を使用してフリーハンドで誘導される。このアプローチを用いてこれらの事前設定されたプローブ構成を実現することは非常に困難であるので、改善された誘導方法が必要である。アブレーションの計画/実行に関連する従来/現在の方法は、暗黙的であれ明示的であれ、臓器の動きと変形が発生しないことを前提としている。臨床医は試行錯誤によるインクリメンタル挿入動作を採用して、避けられない臓器の動きと変形に対処する(例えば、前述のように、臨床医は針を少し挿入し、スキャンし、画像を読んで針がどれだけ外れているかを把握し、プローブの挿入中に目標点が移動した場合に必要に応じて針の軌道を調整または変更するか、挿入を継続する、など)。現在、第1のプローブの挿入が行われ、スキャンを基準として使用するためにスキャンが行われる。次に、同様に評価するために各挿入後のスキャンを用いて、目標に向かってプローブの後続のインクリメンタル挿入が行われる。そのようなプロセスは、挿入をより制御可能にするために、必要であれば患者を配置し直すことを含み得る。さらに、IRまたは臨床医は、プローブが硬く、今から挿入までの臓器には変形および動きがないと仮定する場合がある。スキャンの代わりに、アブレーションプローブとともに超音波トランスデューサを使用して、目標に到達するための計画方向にプローブを誘導することがあり、これにはCT/MRIとの超音波画像融合が必要である(CT透視は、アブレーションの計画および実行時にCTとともに使用され得る別の手法である)。これにより、処置時間が長くなるだけでなく、調整/変更に多大な労力が費やされる。もちろん、近くの構造や組織に影響を与えたり、損傷を与えたりするおそれもある。臓器の動きと変形を考慮すると、アブレーションの計画および実行がより複雑になり、臨床医とアブレーション計画および実行デバイス間との相互作用が妨げられるおそれがある。現実には、多くの要因(例えば呼吸、体の動きまたは姿勢の変化、プローブとの相互作用による臓器の変形など)がプローブの挿入に影響を与え、計画された挿入と実際の挿入の間の変化をもたらすおそれがある。そのような変化により、計画された挿入が無効になることもある。呼吸ゲーティングまたは患者に息を止めてもらうことは、挿入を支援するために使用され得る、時間のかかるモニタリング技術である。臓器の変形のモデリングは、挿入に伴う動きと変形の問題を予測しようとする別の方法である。しかしながら、このような処置は成功または効率を保証するものではない。
米国特許第9867673号(本開示の出願人によって開示される)は、第1の回転軸および第1の回転自由度を有する第1の回転要素と、第2の回転軸および第2の回転軸および第2の自由度を有し第1の回転要素に取り付けられた第2の回転要素と、を備える医療用支持デバイスであって、第2の回転要素は、針ガイドを用いて1つまたは複数の針の方向を誘導するように構成される、支持デバイスを提供する。針ガイド部は、後続の針挿入の間に針ガイドを調整または再構成することにより、第1の穿刺部位を通して第1の針を誘導し、第2の穿刺部位を通して第2の針を誘導する。
米国特許第9867673号に開示されている少なくとも1つの追加の自由度を備えた調節可能なプローブガイドには、ユーザが各プローブを誘導するためにプローブガイドを所定の角度または並進に連続的に設定する必要があるという制限がある。この特許は、マイクロ波および不可逆的エレクトロポレーションの両方に望ましい、事前設定された距離での構成を用いて正確な平行プローブ誘導を達成する方法も開示していない。
上記を考慮して、視覚化および/または針もしくはプローブの誘導/配置の強化を提供することに加えて、アブレーションをより簡単に、より効率的に(例えば処置時間を短縮する)、より効果的にする(限定ではないが、費用対効果が高く(安価)、病変/腫瘍の除去に最適であることなどを含む)支援を臨床医に提供するソフトウェアおよび/またはハードウェアが必要である。また、アブレーションの実行に必要な構成において、針および/またはプローブを誘導するための、より良好であり、より速く、より客観的な方法を提供する、複数のアブレーションプローブを誘導するための信頼性が高くシンプルなアブレーション装置、方法および記憶媒体が必要である。
本明細書では、複数のアブレーションプローブまたは複数の生検針または複数の他の針状器具を被験者の関心領域に誘導することにより、被験者のマルチプローブ治療をサポートするための1つまたは複数のシステム、デバイス、方法および記憶媒体が提供される。
本開示の1つまたは複数の実施形態は、複数のアブレーションプローブを所望の幾何学的構成に保持および位置決めするための1つまたは複数の医療デバイス、方法および記憶媒体に関する。1つまたは複数の実施形態は、計画された挿入軌道に沿って計画された針を物理的に誘導するための有用なハードウェアを提供する。
1つまたは複数の実施形態において、経皮的アブレーション処置は、医師が医療撮像(例えばCT、MRI、超音波など)の助けを借りて、アブレーションプローブを体内の深部の腫瘍に誘導しなければならないことを伴う。様々なアブレーションモダリティが存在する(高周波、マイクロ波、クライオ、レーザおよび不可逆的エレクトロポレーション)。医師は、腫瘍の再発リスクを減らすために、腫瘍および腫瘍を囲む安全領域を完全に切除するプローブを選択する。多くの場合、単一のプローブでは腫瘍全体をカバーできないので、腫瘍全体を確実にカバーするために、大きめのアブレーションゾーンには複数のプローブが使用される。さらに、各アブレーションモダリティで所望される事前設定されたプローブ構成が存在することが多い。例えば、マイクロ波および不可逆的エレクトロポレーションでは、平行プローブ構成が望ましい。平行プローブ構成では、プローブは事前設定された最大距離で平行に誘導される。事前設定された最大距離により、より大きく均一なアブレーションゾーンが確保される。最大プローブ距離を超えると、各プローブの周囲に独立したアブレーションゾーンが生じ、プローブ間の腫瘍細胞を逃すことになり、腫瘍の再発を引き起こすか、または腫瘍の再発につながる。クライオアブレーションでは、多くの医師は、プローブのすべての挿入点を確実に近接させるために、円錐形のプローブ配置で腫瘍を挟むことを好む。医師がプローブ挿入点の周りに温かい生理食塩水を適用することにより、凍傷から皮膚をより簡単に保護できるように、クライオアブレーションのすべてのプローブが近い挿入点を共有することが望ましい。
本開示は、1つまたは複数の実施形態を介して、複数の交換可能なプローブガイドを用いずに、アブレーションに望ましい基本的なマルチプローブ構成(マイクロ波および不可逆的エレクトロポレーションに対して平行、クライオに対して円錐)を達成する。また、1つまたは複数の実施形態は、追加の自由度を追加する代わりに2つ自由度のみを用いることにより(例えば以下でさらに論じられる、回転部100と、円弧104に沿ったプローブガイド102の並進を参照)、基本的なマルチプローブ構成を達成する(これは、設定された軌道に沿ってプローブを保持するときの安定性の問題をもたらすおそれのある、このような追加の自由度を達成するためのあらゆる関連メカニズムを回避する)。1つまたは複数の実施形態は、交換可能なプローブガイドを必要とせずに、またはプローブガイドに追加の自由度を追加することなく、平行および円錐形のプローブ構成を達成することができる。平行プローブ間隔は、複数のプローブを用いて単一の均一なアブレーションゾーンを確保するために、デバイス設計で事前設定された最大値を下回るように制御することができる。
本明細書で論じられる1つまたは複数の実施形態を組み合わせて、不規則なプローブ構成を達成することができる。1つまたは複数の実施形態において、平行プローブ距離は、(ユーザがデバイスを調整するのではなく)デバイスの設計により事前に定義することができ、これにより、ユーザがメーカー推奨距離よりも大きい距離でプローブの間隔を空けるリスクが排除される。本明細書で論じられる1つまたは複数の他の特徴により、ユーザエラーのリスクを減らすことができる。
本開示の1つまたは複数の実施形態によれば、アブレーション計画および実行の装置およびシステム、ならびに方法および記憶媒体は、限定ではないが病変、腫瘍、重要構造などの生物学的オブジェクトを特徴付けるように動作し得る。
本開示の少なくとも別の態様によれば、本明細書で論じられるアブレーションプローブ配置/誘導技術は、コストを削減するためにその中の構成要素の数を削減または最小化することにより、アブレーション計画および実行のデバイス、システムおよび記憶媒体の製造およびメンテナンスの少なくとも一方のコストを削減するために採用され得る。
本開示の他の態様によれば、複数のアブレーションプローブ誘導技術を用いる1つまたは複数の追加の装置、1つまたは複数のシステム、1つまたは複数の方法、および1つまたは複数の記憶媒体が本明細書において論じられる。本開示のさらなる特徴は、添付の図面を参照した例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
本開示の様々な態様を説明する目的のために、同様の数字は同様の要素を示し、採用され得る簡略化された形態が図面に示されるが、開示は示された正確な配置および手段によってまたはそれらに限定されないことが理解される。関連分野の当業者が本明細書の主題を作製および使用することを支援するために、添付の図面および図を参照する。
図1A~図1Cは、本開示の1つまたは複数の態様による、複数のアブレーションプローブ誘導を実行するためのデバイスおよび/またはシステムの一実施形態を示す概略図である。 図2A~図2Cは、本開示の1つまたは複数の態様による、複数のアブレーションプローブ誘導を実行するためのデバイスおよび/またはシステムの別の実施形態を示す概略図である。 図3Aは、例示的なプローブホルダの上面図である。図3Bは、複数のプローブを互いに平行に誘導するように構成されたプローブホルダの側面図である。図3C及び図3Dは、複数のサイズの針状器具をその中に受けるように構成された誘導チャネルの上面図である。 図4は、本開示の1つまたは複数の態様による、アブレーション計画および/またはアブレーションを実行する方法の少なくとも1つの実施形態を示すフローチャートである。 図5は、本開示の1つまたは複数の態様による、アブレーション計画および/またはアブレーションを実行する方法の少なくとも別の実施形態を示すフローチャートである。 図6Aは、本開示の1つまたは複数の態様による、アブレーション計画および/またはアブレーションを実行するためのシステムの一実施形態を示す概略図である。 図6Bは、本開示の1つまたは複数の態様によるマルチプローブアブレーションの少なくとも1つの実施形態を示す図である。 図6Cは、本開示の1つまたは複数の態様によるマルチプローブアブレーションの少なくとも1つの実施形態を示す図である。 図7は、本開示の1つまたは複数の態様による、セキュリティまたは資格チェックを用いてアブレーション計画および/またはアブレーションを実行するための方法の少なくとも別の実施形態を示すフローチャートである。 図8は、本開示の1つまたは複数の態様による、アブレーション計画および/または実行方法、装置またはシステムの1つまたは複数の実施形態とともに用いることのできるコンピュータの一実施形態の概略図である。 図9は、本開示の1つまたは複数の態様による、アブレーション計画および/または実行方法、装置またはシステムの1つまたは複数の実施形態とともに用いることのできるコンピュータの別の実施形態の概略図である。
説明に言及する際、開示される例の完全な理解を提供するために具体的な詳細が述べられる。他の例では、本開示を不必要に長くしないように、周知の方法、処置、構成要素および材料は詳細に説明されない。
本明細書において、要素または部品が別の要素または部品に「接触(on)」し、「押し当て(against)」られ、「接続(connected to)」され、または「結合(coupled to)」されると言及される場合、それは別の要素または部品に直接的に接触し、押し当てられ、接続され、または結合されることが可能であり、または、介在する要素もしくは部品が存在してもよいことが理解されるべきである。対照的に、ある要素が別の要素または部品に「直接接触」し、「直接接続」され、または「直接結合」されると言及される場合、介在する要素または部品は存在しない。「および/または」という用語が使用されるとき、そのように提供される場合には関連する列挙された項目のうちの1つまたは複数のあらゆるすべての組み合わせを含む。
本明細書では、様々な図に示されるような1つの要素または特徴と別の要素または特徴との関係を記述するための説明および/または図示を簡単にするために、「下(under)」、「真下(beneath)」、「下方(below)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」、「近位(proximal)」、「遠位(distal)」などの空間的な相対語が使用されることがある。しかしながら、空間的な相対語は、図に示される向きに加えて、使用中または操作中のデバイスの様々な向きを包含することを意図すると理解されるべきである。例えば、図中のデバイスがひっくり返されると、他の要素または特徴の「下方(below)」または「真下(beneath)」にあると説明される要素は、他の要素または機能の「上(above)」に配置されることになる。したがって、「下方(below)」などの相対的な空間用語は、上と下の両方の向きを含み得る。デバイスは、他の状態に(90度回転または他の向きに)方向付けられてもよく、本明細書で使用される空間的な相対的記述語は適宜解釈されるものとする。
本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、部品および/またはセクションを説明するために、第1、第2、第3などの用語が使用される場合がある。これらの要素、構成要素、領域、部品および/またはセクションは、これらの用語によって制限されるべきではないことが理解されるべきである。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、部品またはセクションを別の領域、部品またはセクションから区別するためにのみ使用されている。したがって、以下で論じられる第1の要素、構成要素、領域、部品またはセクションは、本明細書の教示から逸脱することなく、第2の要素、構成要素、領域、部品またはセクションと呼ぶことができる。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することを目的としているにすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、文脈上明確な別段の指示がない限り、複数形も含むことが意図される。さらに、「含む(includes)」および/または「含む(including)」という用語は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、操作、要素および/または構成要素の存在を指定するが、明示的に述べられていない1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、構成要素および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されるべきである。「位置」または「位置決め」という用語は、空間位置と角度方向の両方を含むと理解されるべきである。
与えられた値または複数の値に言及するとき、「約」または「およそ」または「実質的に」という用語は、本明細書で使用される場合、例えば10%以内、5%以内、1%以内またはそれ以下を意味する。いくつかの実施形態では、用語「約」は、測定または製造誤差内を意味する場合がある。これに関して、説明されあるいはクレームされる際に、用語が明示的に表示されていなくても、すべての数字は「約」または「およそ」という語が前置されているかのように読まれてよい。「約」または「およそ」または「実質的に」という語句は、大きさおよび/または位置または向きを説明するときに使用され、記載の値および/または位置が値および/または位置の妥当な予想範囲内にあることを示すことがある。例えば、数値は、記述された値(または値の範囲)の±0.1%、記述された値(または値の範囲)の±1%、記述された値(または値の範囲)の±2%、記述された値(または値の範囲)の±5%、記述された値(または値の範囲)の±10%などである値を含み得る。任意の数値範囲は、本明細書に記載される場合、そこに包含されるすべての部分範囲を含むことが意図される。
当業者には理解されるように、本開示のいくつかの態様は、少なくとも部分的に、コンピュータ使用可能プログラムコードが格納された任意の有形の表現媒体に具現化されるコンピュータプログラム製品として具現化され得る。例えば、方法、装置(システム)およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および/またはブロック図を参照して以下で説明されるいくつかの態様は、コンピュータプログラム命令によって実施され得る。コンピュータ可読媒体に格納された命令が、フローチャートおよび/またはブロック図で指定された機能/行為/ステップを実施する命令およびプロセスを含む製品を構成するように、コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示することができるコンピュータ可読媒体に格納され得る。
以下の説明では、例示的な実施形態の図示である添付図面が参照される。しかしながら、当業者は、本開示の新規性および範囲から逸脱することなく、他の構造的および機能的な修正を開発できることを理解されたい。
本明細書には、複数のアブレーションプローブの誘導を実行するための1つまたは複数のデバイス、システム、方法および記憶媒体が開示される。1つまたは複数の実施形態では、構成、方法、装置、システムおよび/または記憶媒体を組み合わせて、プローブの誘導の有効性をさらに高めることができる。本開示の装置、システムおよびコンピュータ可読記憶媒体の1つまたは複数の実施形態によって実施され得る方法のいくつかの実施形態が、添付の図面を参照して説明される。
<マルチプローブ医療誘導装置>
図1A~図1Cは、本開示の少なくとも1つの態様による、複数のアブレーションプローブを誘導する装置の一実施形態を示している。図1A、図1Bおよび図1Cは、複数のプローブの経皮的インターベンションを実行するための医療誘導装置および/またはシステムを用いる例示的なハードウェアおよび方法を示す概略図である。図1Aは、マルチプローブ誘導のために構成された医療誘導装置100の斜視図を示す。医療誘導装置100は、ベースアセンブリ110に配置された回転部152(回転リング)と、その両端で回転部152に接続された円弧状ガイド154(円弧部材)と、円弧ガイド154に取り付けられたプローブホルダ120と、を備える。デバイスから画像への登録のために、ベースアセンブリ110および/または回転部152には複数の基準マーカー(図示せず)が含まれる(埋め込まれる)場合がある。ベースアセンブリ110および回転部152は、円筒開口160の軸Axの周りで互いに整列する。
医療誘導装置100は、1組のX、Y、Z軸によって定義される3次元(3D)空間で動作する。本明細書で使用される場合、「位置」という用語は、3次元空間(例えばデカルトX、Y、Z座標に沿った3つの並進自由度)におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部の場所を指し、「方向」という用語は、オブジェクトまたはオブジェクトの一部の回転配置を指し(3つの回転自由度、例えばロール、ピッチおよびヨー)、「姿勢」または「位置」という用語は、少なくとも1つの並進自由度におけるオブジェクトまたはオブジェクトの一部の位置と、少なくとも1つの回転自由度におけるそのオブジェクトまたはオブジェクトの一部の方向を指し(合計最大6つの自由度)、「形状」という用語は、オブジェクトの方向(軸)に沿って測定された姿勢、位置および/または方向のセットを指す。例えば、Y軸に沿って測定または見たとき、ベースアセンブリ110および回転部152の両方は、リング形状を有し、円筒形状の開口160に対して整列される。加えて、Y軸に沿って測定または見たとき、円弧ガイド104は円弧形状を有する。本明細書で使用するとき、円弧または円弧ガイド(または円弧状ガイド)という用語は、与えられた直径を有する円の外周の任意の部分(曲線全体以外)を指す。
ベースアセンブリ110は、被験者または患者(図示せず)に取り付けられるように構成される。一実施形態では、医療誘導装置100は、プローブまたは針状器具が開口160を介して患者の皮膚の針エントリ点から挿入されるように、患者の体の表面(皮膚)上に配置されるように構成された針誘導デバイスである。そのために、医療誘導装置100のベースアセンブリ110および回転部152は、ベースアセンブリ110の下面(底面)に設けられた接着パッチ92を用いて、最初に患者に固定されてもよい。その後、プローブまたは針状器具は、プローブホルダ120を用いて円弧ガイド104に取り付けられる。円弧ガイド154は回転部152から取り外し可能であるので、プローブまたは針状器具は、ベースアセンブリ110および回転部152が患者に取り付けられた後、誘導装置100に取り付けることができる。誘導装置100に取り付けられると、針状器具は、以下に説明するように、ナビゲーションソフトウェアを用いて関心目標領域に自動的に(または手動で)誘導される。いくつかの実施形態では、ベースアセンブリ110は、(接着パッチ92とは対照的に)ストラップまたはベルトで患者の皮膚に取り付けられてもよい。ベースアセンブリ110に対する回転部152の回転は、電子的にまたは手動で制御することができる。ベースアセンブリ110に対する回転部152の回転位置を監視するために、回転部152および/またはベースアセンブリ110の外周面に基準追跡マーク174が設けられる。回転部152を所望の回転位置または向きに固定するために、ベースアセンブリ110の一部としてカム96およびレバー94からなるカム/レバー(またはブレーキ(break))機構95が設けられる。一実施形態では、ベースアセンブリ110に対する回転部152の位置を測定するためのロータリエンコーダ(図示せず)が設けられてもよい。加えて、ロータリエンコーダからの信号を処理するために、回路基板およびマイクロコントローラ(図示せず)が設けられてもよい。ベースアセンブリ110に対する回転部152の回転を容易にするために、ボールベアリングおよび/またはモータが設けられてもよい。ロータリエンコーダ、回路基板およびマイクロコントローラは、ベースアセンブリ110の本体内に設けられてもよい。
回転部152は、自身の軸の周りで回転する回転リングである。図1Aでは、軸Axは3D空間の第1の軸(Y)に平行である。プローブホルダ120は、円弧ガイド104に取り付けられ、弓状経路135に沿ってスライドするように構成される。したがって、図1Aの3D空間では、円弧ガイド104の軸は第2の軸(Z)に平行である。したがって、プローブホルダ120は、円弧ガイド104に取り付けられ、弓状経路135また同様に、円弧ガイド104はその両端で回転部152に取り外し可能に取り付けられ、または円弧ガイド104は回転部152と一体的に形成することができる。
円弧ガイド104が回転部152に取り外し可能に取り付けられる実施形態では、円弧ガイド104は、ロック機構80および旋回可能(pivotable)機構60を含む。一例では、ロック機構80は、スナップジョイント(またはクリップタイプ)機構であり、旋回可能機構60は、回転部152に設けられたピンに接続された円弧ガイド104の端部のCクリップである。その場合、円弧ガイド104は、スナップジョイントロック機構80を操作することにより回転部152からロック解除されることができ、次いで円弧ガイド104は、開放位置まで旋回可能に回転させることができる。これにより、ユーザは針の挿入の観察、確認および/または手動操作を容易に行うことができる。加えて、関心挿入領域にアクセスするためにより多くの空間が必要である場合、旋回可能機構60は、(Cクリップをピンから外すことにより)回転部152から外すことができ、よって円弧ガイド104および針ホルダ120の全体を回転部152から取り外すことができる。
プローブホルダ120は、複数のプローブ、針または針状器具を受けるように設計される。図1Aでは、プローブホルダ120は、最大3つのプローブ、すなわち第1のプローブ101、第2のプローブ102および第3のプローブ103を受けることができる。図1Bは、各プローブ101、102および103の(患者の表面での)挿入点の上面図を示す。プローブホルダ120は、プローブを互いに平行に方向付け、所定の距離Lだけ間隔を空けるように設定される。所定の距離Lは、図1Bに示されるように、3つのプローブの配置が正三角形を形成できるように、すべてのプローブ間で同じ距離とすることができる。他の実施形態では、所定の距離Lは、図3Aを参照して以下で説明されるように、プローブホルダ120に形成された様々なプローブ誘導チャネルの設計および配置によって与えることができる。距離Lは、隣接するプローブ間で異なる場合がある。例えば、プローブ101とプローブ102との間の第1の距離L1は、プローブ102とプローブ103との間の第2の距離L2と異なってもよく、プローブ103とプローブ101との間の第3の距離L3は、第1および第2の距離L1およびL2と異なる場合がある。
図1Cは、医療誘導装置100によって誘導され、腫瘍107の周りに配置されたアブレーションプローブ101、102および103の例示的な配置を示す。この配置により、エントリ表面点に対して同じ深さに配置された3つの平行アブレーションプローブの累積的(summative)効果により、アブレーションゾーン108が達成される。この実施形態では3つのプローブが示されているが、累積的効果を得るために3つすべてのプローブが挿入される必要はない。例えば、2つの平行なプローブがアブレーションゾーン108をカバーするための所望の累積的効果を達成し得る場合、プローブのうちの2つのみが用いられてよい。他の例では、アブレーションゾーン108をカバーするための所望の累積的効果を達成するために、3つよりも多いプローブ、または平行以外の形で配置された複数のプローブが必要となる場合がある。本明細書に開示された新規の技術に基づいて、当業者は、所望の累積的効果を得るために、平行またはそれ以外の様々なプローブ配置を導き出すことができると考えられる。
図2A~図2Cは、本開示のさらなる態様による、複数のアブレーションプローブを誘導するための医療誘導装置100の別の実施形態を示す。図2Aは、複数のプローブ(201、202、203および204)を円錐状に誘導するように構成された医療誘導装置100のハードウェア構造の斜視図を示す。図2Aでは、装置100は、ベースアセンブリ110に対して自身の軸Axの周りで回転可能な回転部152を含む。プローブホルダ120は、図1Aの実施形態と同様に円弧ガイド104に取り付けられる。プローブホルダ120は、図1Aを参照して上記で説明したように、円弧ガイド104に取り付けられることにより、第2の軸(Z)の周りで回転可能である。円弧ガイド104は、第1の回転部152に取り付けられるか、または一体的に形成される。
図2Bは、第1のプローブ201、第2のプローブ202、第3のプローブ203および第4のプローブ204のそれぞれの(患者の表面での)挿入点の上面図を示す。図2Bに示されるように、患者の表面(皮膚)において、プローブは、中心点205を中心とする円207(挿入円)を形成するように配置される。中心点205は、開口160の軸Axに沿った点であり、中心点205は、患者の皮膚に最も近いベースアセンブリ110の表面の平面(XZ平面)に位置する。言い換えれば、中心点205は、軸Axとベースアセンブリ110の底面の平面との交点にある。ここで中心点205は、プローブホルダ120の運動の遠隔中心として機能するが、各プローブの誘導チャネルは、中心点205から距離Rだけ意図的にオフセットされる。中心点205から固定距離Rだけプローブ誘導チャネルをオフセットすることにより、複数のプローブ201、202、203および204はデバイスの中心点205で衝突することなく円錐パターンで(連続的または同時に)挿入され得る。回転部152が回転され、各プローブが軸Axに対して与えられた角度で挿入されると、可能な挿入点の円207が各誘導チャネルの場所によって形成される。この可能な挿入点の円207のサイズは、中心点205からのプローブ誘導チャネルのオフセット距離Rによって定義される。1つまたは複数の実施形態では、中心点205に対するプローブ誘導チャネルのオフセット距離Rは、特定の直径の最大数のプローブが衝突することなく挿入できることを保証するためのプローブホルダ120の設計により固定される。各誘導チャネルの最適なオフセット距離(つまり、誘導チャネルによって形成される円の半径)は、Rが次の式[1]で与えられるように定義される。
R=((D×N)+S)/2π [1]
式中、Dはプローブの直径であり、Nは処置に使用され得るプローブの最大数であり、Sはプローブの衝突がないことを保証する安全マージン(最小距離)である。この実施形態は4つのプローブのみを示しているが、装置100がサポートできるプローブの最大数Nを定義するのは、各誘導チャネルの安全マージンSおよびオフセット距離Rである。安全マージンSがなければ、円207の最小半径は、すべてのプローブが互いに突き当たるように、プローブの直径(サイズ)に基づいて導き出すことができる。しかしながら、挿入点間の間隔を確保してプローブの衝突を確実に防ぐために、安全マージンSが設けられる。したがって、安全マージンSはユーザによって設定されてもよく、またはデバイスの製造元によって推奨されてもよい。
オフセット距離Rおよびプローブの数Nはまた、腫瘍および所望のアブレーションゾーンのサイズに依存する。アブレーションゾーン8に最適な累積的効果を得るには、プローブの先端間の距離も重要である。例えば、プローブの先端からプローブの先端までの2センチメートルの距離は、半径が少なくとも2センチメートルである相乗的なアイスボール(synergistic ice ball)の形成を保証するために機能し得る(1センチメートルのオーバーラップを想定)。プローブの先端間の距離が2センチメートルを超えると、非相乗的なアイスボールが形成される可能性が高まり、アブレーション処置が成功しないおそれがある。他の実施形態において、他の最大距離は、例えばルックアップテーブルから、プローブまたはエネルギー源パラメータの組み合わせなどから、臨床医によって手動で設定され得る。また、プローブの先端間の最大距離は、腫瘍のサイズを参照することによって手動で定義できるので、ユーザは、腫瘍の与えられたサイズを用いた不合理な先端の位置決めを回避することができる。さらに、プローブが互いに衝突する可能性を避けるために、プローブの先端間の最小距離が有用である。
1つまたは複数の実施形態、特に複数のプローブの円錐配置では、デバイス設計により、挿入円207の中心の下方に到達不能領域208の円筒が作製される。すなわち、プローブは挿入円207の様々な点の周りに挿入されるので、挿入円207の真ん中の患者の皮膚のすぐ下に小さな到達不能領域208が存在する場合がある。到達不能領域208のこの円筒の直径は、エントリ点における複数のプローブの配置によって形成される挿入円207のサイズによって定義される。到達不能領域208の円筒の直径は、腫瘍107のサイズまたはアブレーションゾーン108のサイズと比較して非常に小さい。実際、アブレーションゾーン108が、プローブの先端でのエネルギーのオーバーラップを想定して相乗的なアイスボールの形成を保証するように設計される場合、到達不能領域208の円筒は、プローブ誘導精度およびアブレーションゾーンの有効性に関して無視できるほどになる。単一の挿入が必要な場合、または図2Aに示される医療誘導装置100を用いて単一のプローブまたは針のみが挿入される場合、プローブは中心点205からオフセットされる必要はない。実際、プローブが到達不能領域を作製することなく任意の角度から挿入されるように、このような単一のプローブは運動の遠隔中心を介して(中心点205を介して)挿入することが望ましい。
図1A~図1Cおよび図2A~図2Cの実施形態は、本明細書に開示されるマルチプローブ医療誘導装置100の2つの注目すべき特徴を説明する。図1A~図1Cは、マイクロ波アブレーションおよび不可逆的エレクトロポレーションにおいて特に望ましい、最大3つの平行プローブを(同時にまたは連続的に)誘導することができる医療誘導装置100を示す。図2A~図2Cは、腫瘍107をアブレーションゾーン108内で挟むために複数のアブレーションプローブを円錐構成に誘導することができる医療誘導装置100を示す。この構成は、クライオアブレーションプロセスにとって特に望ましい。両方の実施形態は別々に説明されるが、それらは相互に排他的ではない。図1Aおよび図2Aに示される同じ医療誘導装置100は、どちらの構成(平行または円錐)でも複数の針を誘導することができる。唯一の違いは、プローブホルダ120に形成されたプローブ誘導チャネルの配置である。さらに、平行軌道と組み合わせた円錐軌道を用いることにより、カスタムプローブ構成も可能である。この組み合わせは、不規則な形状の腫瘍や腸などの敏感な構造に近い腫瘍などを伴う複雑なケースに有益である場合があり、したがって、本開示の範囲内で様々な修正を行うことができる。
図3Aは、本開示の別の態様によるプローブホルダ120の上面図を示す。プローブホルダ120は、本体122と、複数のドア610aおよび610bとを有する。図3Aは、複数のプローブを平行に同時に(または連続的に)保持および誘導するように構成されたプローブホルダ120を示す。これらのプローブは様々なサイズおよび直径にすることができ、例えば、図3Aに示されるプローブホルダ120には18から13のゲージ範囲のアブレーションプローブが用いられてよい。プローブホルダ本体(122)は、円弧ガイド104に取り付け可能であり、ロックレバー604を有するカムロック機構により円弧ガイド104に固定されている。図3Aにおいて、プローブホルダ120は、第1の止めネジ626aおよび第2の止めネジ626bによってプローブホルダ120の側面にそれぞれ取り付けられた、第1のドア610aおよび第2のドア610bを有する。プローブホルダ120は、円弧ガイド104上に取り付けられ、円弧ガイド104の形状によって定義される弓状経路135に沿って移動するように構成される。ロックレバー604は、円弧ガイド104に沿って所望の角度でプローブホルダ120をロックまたは固定する。円弧ガイド104は、その1つまたは複数の表面の少なくとも一部に沿って角度基準マーク174を含み得る。例えば、図3Aでは、角度基準マーク174は円弧ガイド104の上面に設けられている。
プローブホルダ120ならびにドア610aおよび610bの表面には、複数のプローブのチャネル(誘導チャネル)として機能する複数の溝が形成される。図3Aでは、第1のドア610aは、プローブホルダ120の第1の表面に形成された2つの溝と合う2つの溝を含む。このように、第1のドア610aとプローブホルダ120の第1の表面との組み合わせは、対応する第1および第2のプローブ(図示せず)をその中に固定するための2つの誘導チャネル207aおよび207bを形成する。第2のドア610bは、プローブホルダ120の第2の表面に形成された第3の溝と合う1つの溝を含む。第2のドア610bとプローブホルダ120の第2の表面との組み合わせは、その中に第3のプローブ(図示せず)を固定するための第3の誘導チャネル207cを形成する。ドア610aおよび610bは、指定の止めネジを用いて個別に締め付けたり緩めたりすることができる。各ドアと止めネジのペアは、最大調整レベルまで緩めても、ドアがプローブホルダ120に取り付けられたままになるように設計される。指定された止めネジによるドアの調整機能により、ユーザは異なるサイズのプローブを所定の位置にしっかりと固定したり、各プローブにある程度の遊び(ゆるみ)を持たせて、ユーザの好みに応じて任意の深さまで誘導しながら誘導チャネルに沿って安全に自由にスライドさせたりすることができる。
プローブ挿入の深さをより良好に制御するために、プローブホルダ120の上面は、プローブホルダ120の上面が各誘導チャネル207a、207b、および207cに対して垂直になるように平坦に形成される。このように、3つのプローブが挿入されると、3つのプローブは互いに平行になり、マルチプローブアブレーションに望ましい構成である挿入軌道に沿ってプローブの先端が同じ距離になるように、すべてのプローブを同じ深さに挿入することができる。図3Bは、プローブホルダ120の上面121がプローブ101および102の誘導チャネルに垂直である例を示す。さらに、上面121は、円弧ガイド104の湾曲に対応する外周155に実質的に接する。このようにして、プローブホルダ120が弓状経路135に沿ってスライドすると、プローブ101および102は、プローブホルダ120が回転する位置に関係なく、上面121から同じ深さHだけ挿入される。
図3Cおよび図3Dは両方とも、複数のサイズの針状器具をその中に受けるように構成された誘導チャネル207aの上面図を示す。誘導チャネル207aは、2つのV字型の溝の組み合わせにより形成され、第1の「V」溝がプローブホルダ120の表面に設けられ、第2の「V」溝がドア610aの内面に設けられる。具体的には、図3Cは、第1のプローブ101をその中に受けている第1の誘導チャネル207aの上面図を示す。この場合、プローブ101は第1の直径D1を有する。図3Dは、第1のプローブ101をその中に受けている第1の誘導チャネル207aの上面図を示す。この場合、プローブ101は、直径D1よりも大きい第2の直径D2を有する。ドアとプローブホルダの間の間隔が大きくなると、溝に挿入できるプローブの最大直径も大きくなる。
図3Cおよび図3Dに示されるように、溝の外形(profile)により、溝は複数のゲージの針またはプローブを適切に収容することができるチャネル誘導207aを形成することができる。各半溝は三角形であるので、接触点(プローブと溝の間)はプローブの外周の周囲に均等に分布する(特定のゲージサイズまで、溝の寸法によって制限される)。これは、溝の角度βに依存し、例えば、β=90度の場合、プローブと溝の間の接触は均等に分布する。とにかく、「接触角度」はすべてのゲージで同じになる。V字型の溝は、複数のゲージの針またはプローブを(特定のゲージサイズまで)適切に収容でき、また、プローブと溝の間の接触がプローブの外周の周囲に均等に分布されるので、均一なプローブ保持力を提供できるという点で、有利であると考えられる。プローブと溝の間の接触をプローブの外周の周囲に均等に分布させると、プローブの誘導精度を向上させることができ、プローブの損傷(例えば曲げまたは崩壊)を防ぐことができる。当業者は、様々なゲージおよびタイプのプローブを収容するように溝の角度βを修正することができると考えられる。加えて、各誘導チャネルは、針状器具(例えばカテーテル、内視鏡または光学プローブ)を受けるように、他の任意の断面形状に修正できると考えられる。しかしながら、誘導チャネルの外形が溝の各半分の半円であった場合、接触点間の距離は針ゲージに関係なく固定されるであろう(円形の溝に完全に囲まれる1つのサイズを除く)。ここで、ユーザが所定のプローブを挿入するためにどのチャネルを使用すべきかを指示できるように、プローブホルダ120上のプローブチャネルをラベリングすることができる(チャネルに番号を付ける、またはチャネルで許可されるサイズの範囲を示すなど)。
円錐形のプローブ配置の場合、プローブホルダ120は、1つの誘導チャネルのみが設けられるように修正することができ、円弧ガイド104およびプローブホルダ120は、回転部152の自身の軸Axの周りでの回転動作によって回転する。この場合、複数のプローブは、誘導装置100を用いて連続的に挿入することができる。あるいは、プローブホルダ120は、2つ以上の誘導チャネル、例えば、軸Axに対して所定の角度で形成された少なくとも2つの誘導チャネル207aおよび207bを含むことができ、プローブホルダ120および円弧ガイド104は、回転部152の動作によって回転し得る。
<マルチプローブの計画と誘導>
本開示の少なくとも1つの態様によれば、本明細書では、アブレーション計画および/またはアブレーション実行を行うための1つまたは複数の方法と、複数のプローブを誘導するための1つまたは複数の方法とが提供される。少なくとも図4~図5は、アブレーションデバイス、システム(例えば図6Aに示されるシステム10)、または命令を格納する記憶媒体を用いてアブレーション計画および/またはアブレーション実行を行う方法の少なくとも1つのそれぞれの実施形態のフローチャートを示す。図6Aに示されるように、システム10は、アブレーションデバイス1、コンピュータ2(アブレーション計画および/または実行を実施するためのソフトウェアおよび/またはハードウェアを含み得る)、ロケータデバイス3(限定ではないが像面(image-plane)ローカライザなど)、医用画像保管電送システム(Picture Archiving and Communication System;PACS)サーバ4および画像スキャナ5(限定ではないがCTスキャナ、MRIデバイス、または他のスキャン装置など)を含み得る。図6Aの環境において、インターベンショナル・ラジオロジスト(IR)は、医療誘導装置100を使用して、アブレーションデバイス1を用いてマルチプローブ経皮的インターベンションを実行する。
図6Aに図示されるように、本開示のアブレーション計画方法は、ナビゲーション計画、プローブ誘導およびアブレーション実行のすべての主要な側面に関与し得る。例えば、システム10において、コンピュータ2は、画像スキャナ5と通信して、限定ではないがベッドまたはスライス位置などの、アブレーション計画および/または実行で使用される情報を要求することができ、臨床医が画像スキャナ5を使用して患者のスキャンを介して情報を取得すると、画像スキャナ5は、要求された情報を画像とともにコンピュータ2に送信することができる。また、コンピュータ2は、アブレーション計画および/またはアブレーション実行を実施するときに患者から情報を取得するために、ロケータデバイス3(患者装着型デバイスである場合があり、病変または腫瘍などの生物学的オブジェクトの位置を特定するために図示のように回転させることができる、像面ローカライザなど)と通信してよく、併用されてもよい。コンピュータ2は、アブレーション計画および/または実行を促進および支援するために、PACSサーバ4とさらに通信して、患者の画像を送受信することができる。計画が確立されると、臨床医はアブレーションデバイス1とともにコンピュータ2を使用して、アブレーションチャートまたは計画を調べて、アブレーション対象の目標とされた生物学的オブジェクトの形状および/またはサイズを理解することができる。アブレーションデバイス1、コンピュータ2、ロケータデバイス3、PACSサーバ4およびスキャンデバイス5のそれぞれは、ユーザの対話に応答して、限定ではないが直接(有線または無線の通信ネットワークを介して)または間接(コンピュータ2と、アブレーションデバイス1、ロケータデバイス3、PACSサーバ4およびスキャナ5のうちの1つまたは複数との、1つまたは複数の相互接続を介して)を含む、当業者に既知の任意の方法で通信することができる。
アブレーション計画および実行の装置およびシステム、ならびに方法および記憶媒体の1つまたは複数の実施形態は、針またはプローブの軌道の決定を改善するように動作し得る。本開示の1つまたは複数の実施形態は、スキャンの数を減らし、その結果、挿入および軌道決定の時間を減らすように動作する。1つまたは複数の実施形態は、アブレーション計画の迅速な実行とプローブの位置決めの精度向上のためのプローブ追跡および誘導システムを提供することにより、挿入点の決定、軌道の決定、初期プローブ挿入の実行および完全プローブ挿入の実行の段階の間などに、臨床医を大いに支援する。追跡および誘導システムは、プローブの位置と方向を追跡するだけでなく、視覚化ソフトウェアのキューに、IRまたは他の臨床医の視点から患者の病変および重要構造を提供する。この視覚化は、呼吸と組織変形による動きを考慮して、リアルタイムで更新される場合がある。追跡および誘導システムは、IRに、患者の身体上に配置されたかまたは患者の近くに位置するロボットデバイスを介して、軌道を定義し、プローブを遠隔で挿入し、イメージング(例えばCT)スイートの外部からプローブを制御する機能を提供することもできる。遠隔制御のオペレーティングシステムは、CTスイートを出入りする時間を短縮し、放射線被曝を軽減することにより、処置を短縮することができる。
好ましくは、方法は、上述のアブレーション計画および実行のステップのうちの1つまたは複数を含んでよく、限定ではないが、(i)画像をロードすること(例えばスキャナ、PACSサーバ、もしくはその他のスキャンデバイス/システムから、または新しい画像もしくは新しくスキャンされた画像を用いて)(図4のステップS1を参照)、(ii)画像を視覚化すること(例えば複数のペイン(限定ではないがアキシャル、コロナル、サジタル、3次元(3D)などのビュー)(例えば各ビューは画像(例えばCT DICOM画像)の異なる側面を表し得る)を表示すること、画像の少なくとも1つのペインを表示すること、画像(例えばCT DICOM画像)をロードし視覚化のためにコンピュータに表示すること、少なくとも1本の線(例えば1つまたは複数の軸)を移動して1つまたは複数の平面でカットして3Dデータセットを再フォーマットし、3Dビューに再フォーマットされたスライスを表示することによって、ユーザが1つまたは複数のペインに表示された画像と相互作用することを可能にすること、などにより)(図4のステップS2を参照)、(iii)治療ゾーンまたは目標(例えば病変または腫瘍)を特定すること(図4のステップS3を参照)、(iv)目標点、エントリ点、および目標点とエントリ点の間の軌道を定義すること(図4のステップS4を参照)(ステップS4bに示されるように、ステップS4は、腫瘍または病変の特性に応じて、1つの軌道がある場合または複数の軌道(および複数の目標点)がある場合に、プロセスを繰り返すことを含み得る)、(v)特定の画像のエントリ点を患者の身体のエントリ点に対応させること(図4のステップS5を参照)、のうちの1つまたは複数を含み得る。目標点(および目標点の数)の決定は、1つまたは複数の実施形態において臨床医の裁量で行うことができ、または病変または腫瘍などの目標生物学的オブジェクトの特性(例えば病変または腫瘍のサイズ、病変または腫瘍の形状など)に依存する場合がある。本開示の1つまたは複数の実施形態において、目標点の配置に関して臨床的(例えば数学的、統計的など)に最良の選択である目標点を決定または示唆する方法が提供される。1つまたは複数の実施形態において、目標点は、目標または治療ゾーンの中間軸(medial axis)または中心線を見つけるまたは決定することにより決定され得る(図4のステップS4を参照)。「中間軸」の概念は、例えば、Fritschらの“The Multiscale Medial Axis and its Applications in Image Registration”、Pattern Recognition Letters、vol.15、pp.445-452(1994年5月)に記載されており、これは、関心領域(例えば腫瘍)の反対側の表面上の接点から等距離にあり、表面内の接点からの直交線の交点にある一連の点を指す。
本明細書で論じられる1つまたは複数の目標ステップ(限定ではないが図4~図5のステップS3、図4のステップS4、S4b、図5のステップS4、S4b、S4cなど)の任意の特定のために、臨床医などの当業者に既知のものを含み、また本明細書で提供される追加の方法を含む、目標生物学的オブジェクトまたはゾーンを特定する任意の方法が採用され得る。例えば、1つまたは複数の実施形態では、目標ゾーンおよび目標点が特定される。目標ゾーンは、画像セグメント化方法によって特定され得る。そのために、臨床医は最初にシードと呼ばれるいくつかの点を定義することができ、これは、病変または腫瘍領域などの特定された目標領域内の目標点である場合とそうでない場合がある。1つまたは複数の実施形態では、スネークアルゴリズムなどの動的輪郭モデル(例えばC.XuおよびJ.L.Princeにより、“Gradient Vector Flow: A New External Force for Snakes”、Proc.IEEE Conf.on Comp.Vis.Patt.Recog.(CVPR)、ロス・アラミトス:Comp.Soc.Press、pp.66-71、1997年6月において説明された一例を参照)を用いて、目標領域の境界を繰り返し決定することができる。初期シードは真の境界にすぐに収束しない可能性があるので、1つまたは複数の実施形態では、スネークアルゴリズムと一緒にウォーターシェッド(watershed)法(例えばGouze A.、De Roover C.、Herbulot A.、Debreuve E.、Barlaud M.、Macq B.により、“Watershed-driven Active Contours for Moving Object Segmentation”、IEEE International Conference on Image Processing(ICIP)の議事録、第II巻、pp818-821、ジェノバ、イタリア、2005年9月において説明された一例を参照)を用いて、セグメント化をよりスムーズかつ高速に作成することができる。病変または腫瘍領域などの目標領域の境界を手動で描画するのに比べて、このような方法ははるかに正確で一貫性のある境界を生成するので、これを用いて目標(例えば腫瘍または病変)のボリュームを決定することができ、また、腫瘍または病変を定量的に特徴付け、アブレーション結果を評価するために後の段階で用いることができる。結果として得られる境界は目標ゾーンを形成する。
追加または代替として、本開示の1つまたは複数の方法はさらに、図6Aに示されるように、ロケータデバイス3を用いてアブレーション計画および/または実行を行うことを含み得る。図4に示されるステップに加えて(詳細は前述されており、これ以上繰り返さない)、ロケータデバイス3などのロケータデバイスを用いるそのような1つまたは複数の方法はさらに、限定ではないが、(i)ロケータデバイス3などのロケータを用いて、ステップS4および/またはS4bで目標点および軌道を決定するのを助けること(図5のステップS4、S4bおよびS4cも参照)と、(ii)キャリブレーションデバイス(例えば、限定ではないが、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第14/755,654号で本出願人によって開示され、米国特許第2017/0000581号で公開されたような、基準マーカー、登録のシステムおよび方法など)を用いて、S5の対応ステップを決定または支援すること(図5のステップS5およびS5bも参照)と、(iii)ロケータデバイス3などのロケータを用いて、患者にアブレーションを実行する際に針の配置を確認および/または支援すること(図5のステップS6を参照)と、のうちの1つまたは複数を含み得る。本開示の1つまたは複数の実施形態において、アブレーション計画またはアブレーション実行を行うための方法の少なくとも1つの実施形態は、限定ではないが、患者のニーズ、病変/腫瘍の特性、処置中に患者の移動が必要であるかどうかなどの1つまたは複数の変数に依存するアブレーション処置の成功を増加または最大化するために、このようなキャリブレーションデバイスおよび/またはロケータデバイスを用いることである。本開示の1つまたは複数の実施形態では、そのようなキャリブレーションデバイスおよび/またはロケータデバイスは、臨床医が病変または腫瘍などの目標生物学的オブジェクトの中間軸または中心線を見つけるのを支援する。
1つまたは複数の実施形態において、アブレーション計画および/またはアブレーション実行などの特定の処置のワークフローは、より良好な差分画像を提供するために、セグメント化、登録および差分(differential)画像ビューのステップと組み合わされてよく(限定ではないが、その全体が参照により本明細書に組み込まれるWO/2018/175094として公開されているPCT/US2018/020752に開示されているセグメント化、登録および差分画像のステップなど)、これにより、誤解を招くアーチファクトが画像に生成されることが回避され、かつ/または処置に関連する問題に関するその他の問題が回避される。差分画像は、臨床医にアブレーション結果のフィードバックをすばやく提供する方法である。1つまたは複数の実施形態ではサーマルマップが用いられてよいが、そのようなサーマルマップは血流などの環境変化の影響を受けるおそれがあり、状況によっては測定値を簡単に特定できない場合がある。1つまたは複数の実施形態において、様々なタイプのアブレーションが使用され得る(例えばクライオアブレーション、マイクロ波アブレーション、レーザアブレーションなど)。クライオアブレーションが使用される場合があるが、アイスボールが形成される場合があり、MRIでは非常に良好に視認できる。超音波は、ナビゲーションのために本明細書で論じられる方法の1つまたは複数で使用されてもよく、アブレーション結果の何らかの指標が同じツールから取得されてもよい。しかしながら、超音波画像はノイズが多く、定量的に測定することが難しい場合がある。どの検出または監視ツール/手法が採用されるかに関わらず、ワークフローをセグメント化、登録および差分画像ビューのステップと統合することは、こうした問題を軽減および/または回避して、臨床医が1つまたは複数の処置(例えばアブレーション、放射線療法など)で使用するための有用な差分画像を提供する。
アブレーション処置のために、単プローブアブレーションまたはマルチプローブアブレーションが実行され得る。マルチプローブアブレーションでは、シリアルまたはパラレルのマルチプローブアブレーションが実行され得る。シリアルアブレーションでは、1つのプローブが挿入され、アブレーションされ、確認され、次に別のプローブが挿入され、アブレーションされ、確認され、さらにプローブが必要である場合はこのようなステップが繰り返されるという順でアブレーションが行われる。パラレルアブレーションでは、アブレーションが始まる前にすべてのプローブが挿入される。臨床医は、どのアブレーションアプローチを選択するかを決定することができる。どのアプローチが選択されても、アブレーションが行われた後は確認段階が必要である。各確認からの情報に基づいて、臨床医は追加のアブレーションが必要かどうか、必要な場合は次のプローブの使用を計画する場所を決定することができる。確認は、アブレーション処置の結果を評価するために、臨床医にマージンに到達しているか、または越えているかを示す指標を提供する。
臨床医が確認ステップを実行するのを支援するために、本開示の1つまたは複数の実施形態は、明確な画像フィードバックを必要とする確認または任意の他の決定プロセスがより効果的に実行され得るように、マージンビューでの確認を含み得る(限定ではないが、その全体が参照により本明細書に組み込まれるPCT/US2018/020752に開示されている確認ステップなど)。カバレッジの定量的測定は有用であるが、視覚的な迅速な評価も1つまたは複数の適用において非常に役立つ。マージンビューは、アブレーションプロセスの成功をより簡単かつ効果的に判断するために、アブレーション画像の前後の一般的なオーバーレイよりも優れたビューを提供する。1つまたは複数の実施形態において、病変または腫瘍などの目標は、アブレーションが起こる前後にセグメント化されてよく、セグメント化された2セットの目標画像間の差分(differentiation)が決定されてよい。その後、アブレーションプロセスを評価するために、アブレーション後の画像に差分をオーバーレイすることができる。追加または代替として、本開示の1つまたは複数の方法は、図4および図5に示されるように、ロケータデバイスを用いてアブレーション計画および/または実行を行うことをさらに含み得る。マージンビューを評価または決定するための方法の1つまたは複数の実施形態は、限定ではないが、(i)画像をロードすること(例えばスキャナ、PACSもしくは他のスキャンデバイス/システムから、または新しい画像もしくは新しくスキャンされた画像を用いて)(図4~図5のステップS1を参照)、(ii)画像を視覚化すること(例えば、図4~図5のステップS2について上記で説明したように、複数のペイン(ビュー)(例えば各ビューは画像の異なる側面を表し得る)を表示すること(例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれるPCT/US2018/020752に示される応用などの医療撮像ソフトウェアに)により、あるいは本明細書に別段に記載されるように、)(図4~図5のステップS2を参照)、(iii)デバイス登録(本明細書ではデバイスキャリブレーションとも呼ばれる)を実行して、画像と患者の現実世界の寸法との間の正しい対応または位置合わせを行うこと(例えば、構成または登録ステップに組み込まれるかまたは使用され得る図4および/または図5のステップS5および/またはS5bを参照;また、その全体が参照により本明細書に組み込まれるPCT/US2018/020752に記載されるようなデバイス登録を参照)、(iv)ゾーンまたは生物学的オブジェクトなどの1つまたは複数の目標を特定すること(図4~図5のステップS3を参照)、(v)特定された目標をセグメント化すること(計画または処置の1つの基準点で(例えば針を動かす前、アブレーションを実行する前、次の反復または増分計画ステップを実行する前(処置中、シミュレーション中または計画中のいずれか)、患者を動かす前など)-本明細書では「目標(1)」、つまりステージ(1)で特定された目標とも呼ばれる)、(vi)インクリメンタル計画または実行ステップを実行すること(例えば針の移動、新しいプローブまたは針の挿入、アブレーションの実行、次の計画ステップの実行、患者の移動など)、(vii)インクリメンタル計画または実行ステップを実行した後に、目標を再スキャンするか、または目標の新しくスキャンされた画像を取得すること、(viii)画像を視覚化すること(例えば、図4~図5のステップS2について上述したように、複数のペイン(ビュー)(例えば各ビューは画像の異なる側面を表し得る)を表示することなどにより、あるいは本明細書に別段に記載したように)、(ix)ゾーンまたは生物学的オブジェクトなどの1つまたは複数の目標を特定すること(これは、図4~図5のステップS3と同じまたは類似し得るため、同じものに関する上記の詳細はここでは繰り返さない)、(x)再スキャンされた目標をセグメント化すること(計画または処置の第2の基準点で(例えば針の移動後、プローブの移動または追加後、アブレーションの実行後、次の反復またはインクリメンタル計画ステップの実行後(処置中、シミュレーション中または計画中)など)-本明細書では「目標(2)」、つまり、ステージ(1)の後のステージ(2)で再スキャンされた目標とも呼ばれる)、(xi)画像登録を実行すること(例えば現在の画像と以前の画像の差分を行う前に)、(xii)現在の画像(例えば、ステージ(2)の画像)と以前の画像(例えば、ステージ(1)の画像)の差分を行って、処置(例えばアブレーション(特にマイクロ波または無線周波数(RF)アブレーションを使用する場合(1つまたは複数の実施形態では、クライオアブレーションに差分減算は必要ない場合がある))、放射線療法など)の効果の表示を強化すること、および(xiii)現在の画像(例えばステージ(2)の画像)に差分をオーバーレイすること、のうちの1つまたは複数を含み得る。画像のセグメント化および登録は、臨床医などの当業者に既知の任意の方法を用いて実行することができる。
画像の差分は、アブレーション結果の視覚化を強化し、挿入中のプローブの進行を監視し、または処置(例えばアブレーション、放射線療法など)の任意の他のインクリメンタルステップを追跡するために使用され得る。例として、アブレーションを実行した後のそのような強化の概念は、PCT/US2018/020752に示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。生物学的オブジェクト(病変または腫瘍など)の目標または目標ゾーンは、アブレーションゾーンまたは(アブレーションが実行されると)アブレーションされたゾーンに囲まれている。そのようなものとして、1つまたは複数の実施形態では、差分を実行し、ステージ(2)の現在の画像または最終画像に差分をオーバーレイするときなどに、マージンマップが形成される。臨床医は、マージンマップを使用して、処置計画を編集するかどうかを決定し、かつ/または計画または処置が最適であるか(例えば利用可能な最良のオプション)または成功したかどうかを評価する(および成功の程度を評価する)ことができる。成功を測定するこの改善された能力は、フィードバック(臨床医、患者、病院、そのような結果を参照する他の臨床医などに対する)に役立ち、本開示の1つまたは複数の実施形態において結果重視の適用を提供する。例えば、マージンの割合(および/またはマージンの他のメトリック)を用いて、処置がどれだけうまくいったかを示すことができる。マージンビューまたはマップの最小または最大は、臨床医によって設定または事前決定することができる。治療または目標ゾーンを表示し、目標ゾーンまたは目標オブジェクト(セグメント化)、例えば腫瘍または病変にオーバーレイすることができる。
追加または代替として、臨床医は、本開示の計画方法/ソフトウェアの1つまたは複数の実施形態を用いてシミュレーションを実行して、光学計画を作成し、1つまたは複数の変数(例えば処置中の患者の動き、組織変形など)に対応し、潜在的な結果を評価することができる。少なくとも1つの例として、アブレーションゾーンのシミュレーション(例えばクライオアブレーションのアイスボール、マイクロ波アブレーションのバルーンなど)を実施することができる。別の例として、組織変形を模倣するためにシミュレーションが実行されてもよい。例えば、臨床医が臓器または腫瘍をセグメント化した場合(シミュレーションの例のために楕円形を想定)、中間軸アルゴリズムは、セグメント化されたオブジェクトを入力として受け取り、中間軸出力(通常は曲線)を生成することができ、これはセグメント化されたオブジェクトにオーバーレイすることができる。中間軸曲線をドラッグし操作することにより、曲線はその形状と空間内の位置を変化させる場合がある。中間軸曲線からボリュームを再構築できるという事実により、中間軸をドラッグし操作することによって、変形をシミュレーションまたは取得することができる。
本開示のアブレーション計画および実行の装置およびシステム、ならびに方法および記憶媒体の1つまたは複数の実施形態は、挿入点およびエントリ点に挿入された後のプローブの軌道の決定のための反復回数を減らすように動作し得る。これは、CTスキャンを扱うときの放射線被曝を減らし、限定ではないがCT、MRIまたはその他などを含むあらゆるタイプのスキャンを扱うときのスキャンの合計時間を減らすのに有益である。1つまたは複数の実施形態において、CT/MRIスキャンを実施する前に、挿入点において、または挿入点の近くで、基準マーカー(ステッカーグリッドなど)の登録が患者に対して用いられてもよい。この登録ステップは、物理的な寸法をスキャンした画像に表示されるものと正確に相関させるのに役立つ。
目標ゾーンが特定された後、臨床医は目標点として目標ゾーン内の1つまたはいくつかの点を選ぶことができる。そこから、目標ゾーン上または周囲にアブレーションゾーン(例えばアイスボール)を定義することができる(例えば、アイスボールの例の場合、ボールをアブレーションゾーンの中心に置くことができる)。臨床医は試行錯誤して目標点を選ぶかもしれないが、そのような試行錯誤は、限定ではないが、より長い処置時間、より侵襲的で繰り返されるステップ(例えば針またはプローブの挿入/移動)、精度の欠如などの非効率を招く。
1つまたは複数の実施形態において、マルチプローブまたはバルーンアブレーション(例えば図6B~図6Cに示されるような)は、限定ではないがマージンマップ、中間軸または中心線、セキュリティまたは資格チェックなどを含む本明細書に開示される任意の特徴と組み合わせて用いられてもよい。1つまたは複数の実施形態では、病変または腫瘍などの生物学的オブジェクトのサイズおよび形状を用いて、目標アブレーションゾーンを適切にアブレーションするために、2本以上の針と2本以上のプローブ/バルーンが必要かどうかを決定することができる。1つまたは複数の実施形態において、臨床医は、制御が容易であるため、アブレーションゾーンに球形バルーンを使用してもよい。1つまたは複数の実施形態において、1つまたは複数のバルーンは、異なる形状、例えば楕円形または他の所定の形状を有してもよい。追加または代替として、バルーンの種類およびバルーン/針の数は、実行されるアブレーションの種類に応じて異なり得る。例えば、マイクロ波アブレーション、RFアブレーション、レーザアブレーションおよび/またはクライオアブレーションを実施する場合、球形バルーンを使用することができ、またはアブレーションは球形以外の形状を必要とする場合がある。図6B~図6Cに示されるように、腫瘍または病変などの生物学的オブジェクトの目標アブレーションゾーンをアブレーションするために、2つの針および複数のバルーン120a、120bを伴うマルチプローブアブレーションが用いられる。図6A~図6Bに示されるように、本明細書に開示される方法は、生物学的オブジェクトまたは目標/目標ゾーンを評価し、アブレーションに2本(またはそれ以上)の針の挿入を使用するかどうかを決定するときに、アブレーション計画をシミュレートまたは実行するために使用され得る。
加えて、1つまたは複数の実施形態では、アブレーション処置の前に手術室でチェックを行って最大限のセキュリティおよび安全性を確保するために、セキュリティチェックを含めることができる。セキュリティチェックを臨床医(その時点で手洗い消毒をして手袋を着用しており、セキュリティチェックの実行に手を使用できない場合がある)にとって便利にするため、虹彩および/または顔認識が組み込まれてよい。そのような虹彩および/または顔認識に基づくアプローチは、患者データ(例えばCTスキャン)へのアクセスおよびピアとの通信を制御するために好ましい場合がある。他の形式のセキュリティ制御を使用することもできるが、限定ではないがパスワードの入力、指紋スキャンなどの形式、または臨床医の手を使用する必要があるその他の形式は、臨床医の手が滅菌されている場合があるので好ましくない場合がある。ログインすると、臨床医は患者データにアクセスし、ピアと通信することができる。
図7は、画像データにアクセスしてアブレーションやクライオセラピーなどの任意の医療処置の計画を作成または編集するためにこのチェックステップが採用され得る場合を示す。例えば、アブレーション計画および/または実行を行うために本明細書に開示される任意の方法を実行する前に、資格チェック(図7のステップS80)を実行して、臨床医が患者データへアクセスして他の臨床医と通信することを許可されていることを確認することができる。臨床医が資格チェックに合格すると(S80)、臨床医は画像ソースにアクセスすることができ(図7のステップS81を参照)、患者またはケースファイルを検索または選択することができる(図7のステップS82を参照)。ステップS82で患者またはケースファイルが検索されると、臨床医はケースを検討することができ(図7のステップS83を参照)、既存の処置計画(例えばアブレーション計画、放射線療法計画など)の編集を要するかどうかを決定することができる(図7のステップS84を参照)。既存の計画に対する編集が「不要」である場合(例えば、計画が終了した、計画が存在しないなど)、臨床医は処置の計画を作成または終了することができる(図7のステップS85を参照)。ステップS84で“Yes”、既存の計画の編集が「必要」である場合、臨床医は以前に作成された計画を編集することができる(図7のステップS86を参照)。これらのステップは、前述したアブレーション計画および/またはアブレーション実行を行う方法、放射線療法計画および/または実行のための方法、複数の針または複数のアブレーションプローブの誘導のための方法、または他の有用となり得る処置方法のいずれかに加えて使用することができる。
少なくとも1つの実施形態では、コンピュータ2、2’は、アブレーション計画および/もしくはアブレーション実行ならびに/またはプローブもしくは針誘導のデバイス、システム、および/または記憶媒体を制御するように動作し、スキャンした画像と処置計画を表示することができる(例えば、以下でさらに論じられるように、図8のコンピュータ2および/または図9のコンピュータ2’に示されるディスプレイ、スクリーンまたはモニタ1209などのモニタまたはスクリーン上に)。コンソールまたはプロセッサ2、2’は、例えば、限定ではないがアブレーションデバイス1、ロケータ/ローカライザデバイス3、PACSシステム4、CTスキャナおよびコンソール5などを含む、図3のシステム10の任意の部分を制御するために使用されてもよい。コンソール2、2’は、前述の方法またはアルゴリズムのいずれかを実行するために使用することができ、そのような方法またはアルゴリズムの1つまたは複数の特徴を、所定の処置(例えばアブレーション計画および/または実行、針またはプローブの誘導、それらの組み合わせなど)のために臨床医によって所望される任意の組み合わせで使用することができる。例えば、プロセッサ2、2’は、図4~図5のステップS1で(例えばスキャナまたはPACS4から)画像をロードすることができ、そのような画像を表示して、臨床医が画像を視覚化できるようにすることができる(例えば、図4~図5のステップS2)。コンソールまたはコンピュータ2、2’などのコンピュータは、ネットワークインターフェース(例えば、図8に示される通信インターフェース1205およびネットワーク1206または図9に示されるネットワークI/F1212を参照)を介してデバイス(例えばロケータデバイス103、画像スキャナ5、PACS4など)またはシステムからデータを受信することができ、または、コンソールまたはコンピュータ2、2’などのコンピュータは、マウスまたはキーボード(例えば図8に示されるキーボード1210、または図9に示されるマウス1211および/またはキーボード1210を参照)からの操作入力を用いて、一連の撮像条件を取得することができる。
本明細書で別段に議論しない限り、同様の数字は同様の要素を示す。例えば、限定ではないがシステム10、図4~図5および図7に示される方法などの方法、デバイス、システムまたは記憶媒体の間には変形または相違が存在するが、それらの1つまたは複数の特徴は、限定ではないがそれらの1つまたは複数の構成要素(例えばコンソール2、コンソール2’、アブレーションデバイス1、ロケータ/ローカライザデバイス3、PACS4、CTスキャナ5、図1A~図2Cの構成要素のいずれかまたはすべてなど)の使用など、互いに同一または類似であってもよい。当業者であれば、本明細書で開示される方法ステップが、本明細書で論じられる1つまたは複数の他の方法またはアルゴリズムの同様の番号の要素と同じまたは同様の様式で動作し得ることを理解するであろう。当業者であれば、本明細書で論じられる1つまたは複数の方法を実行するために、システム10の代替の実施形態が、本明細書で論じられるような他の変形を有しながら使用され得ることを理解するであろう。同様に、コンソールまたはコンピュータ2は1つまたは複数のシステムにおいて、または本明細書で開示された1つまたは複数の方法とともに使用されてよいが、コンソールまたはコンピュータ2’などの1つまたは複数の他のコンソールまたはコンピュータが追加または代替として使用されてもよい。
本明細書で論じられるアブレーションまたは任意の他の測定または決定を、デジタルおよびアナログで計画および実行する多くの方法がある。少なくとも1つの実施形態では、コンソールまたはコンピュータ2、2’などのコンピュータは、本明細書に記載のデバイス、システム、方法および/または記憶媒体を制御および監視するための専用であり得る。
図8には、コンピュータシステム2の様々な構成要素(例えば図6Aに示されるコンソールまたはコンピュータ2を参照)が提供される。コンピュータシステム2は、中央処理装置(「CPU」)1201、ROM1202、RAM1203、通信インターフェース1205、ハードディスク(および/または他の記憶装置)1204、スクリーン(またはモニタインターフェース)1209、キーボード(または入力インターフェース、キーボードに加えてマウスまたは他の入力デバイスも含み得る)1210、および前述の構成要素(例えば図6Aに示される)の1つまたは複数の間のBUSまたは他の接続ライン(例えば、接続ライン1213)を含み得る。加えて、コンピュータシステム2は、前述の構成要素の1つまたは複数を含み得る。例えば、コンピュータシステム2は、CPU1201、RAM1203、入力/出力(I/O)インターフェース(通信インターフェース1205など)およびバス(コンピュータシステム2の構成要素間の通信システムとして1つまたは複数のライン1213を含み得る。1つまたは複数の実施形態では、コンピュータシステム2およびその少なくともCPU1201は、1つまたは複数のライン1213を介して、アブレーション実行および/もしくは計画ならびに/または針もしくはプローブ誘導デバイスまたはシステム(限定ではないが本明細書で上述したシステム10)の上述の1つまたは複数の構成要素と通信することができる。)を含むことができ、1つまたは複数の他のコンピュータシステム2は、他の前述の構成要素の1つまたは複数の組み合わせを含み得る。CPU1201は、記憶媒体に格納されたコンピュータ実行可能命令を読み取って実行するように構成される。コンピュータ実行可能命令は、本明細書に記載の方法および/または計算の実行のための命令を含み得る。システム2は、CPU1201に加えて1つまたは複数の追加のプロセッサを含むことができ、CPU1201を含むそのようなプロセッサは、アブレーション計画および/もしくは実行ならびに/または複数の針もしくは複数のアブレーションプローブの誘導を実行するために使用することができる。システム2は、ネットワーク接続を介して(例えばネットワーク1206を介して)接続された1つまたは複数のプロセッサをさらに含み得る。システム2によって用いられているCPU1201および任意の追加のプロセッサは、同じテレコムネットワークまたは異なるテレコムネットワークに配置されてもよい(例えば、アブレーション計画および/または実行技術の実行は遠隔制御されてもよい)。
I/Oまたは通信インターフェース1205は、アブレーションデバイス1、ロケータ/ローカライザ3、PACS4、CTスキャナ5、マイクロフォン、通信ケーブルおよびネットワーク(有線または無線のいずれか)、キーボード1210、マウス(例えば、図9に示されるマウス1211を参照)、タッチスクリーンまたはスクリーン1209、ライトペンなどを含み得る入出力デバイスへの通信インターフェースを提供する。モニタインターフェースまたはスクリーン1209は、それらへの通信インターフェースを提供する。
本開示の任意の方法および/またはデータ(アブレーション計画および/または実行、放射線療法、針および/またはプローブの誘導、または本明細書で論じられるその他のことを実行するための方法など)は、コンピュータ可読記憶媒体に格納され得る。限定ではないがハードディスク(例えば、ハードディスク1204、磁気ディスクなど)、フラッシュメモリ、CD、光ディスク(例えば、コンパクトディスク(「CD」)、デジタル多用途ディスク(「DVD」)、Blu-ray(登録商標)ディスクなど)、光磁気ディスク、ランダムアクセスメモリ(「RAM」)(RAM1203など)、DRAM、読み取り専用メモリ(「ROM」)、分散コンピューティングシステムのストレージ、メモリカードなど(例えば、限定ではないが不揮発性メモリカード、ソリッドステートドライブ(SSD)(図9のSSD1207を参照)、SRAMなどの他の半導体メモリなど)、それらの任意の組み合わせ、サーバ/データベースなどのうちの1つまたは複数などの、一般に使用されるコンピュータ可読および/または書き込み可能な記憶媒体を用いて、前述のコンピュータシステム2のプロセッサまたはCPU1201などのプロセッサに、本明細書で開示される方法のステップを実行させることができる。コンピュータ可読記憶媒体は非一時的コンピュータ可読媒体であってもよく、かつ/または、コンピュータ可読媒体は、一時的な伝搬信号であることを唯一の例外として、すべてのコンピュータ可読媒体を含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、限定ではないがランダムアクセスメモリ(RAM)、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュなどの、所定期間または制限された期間または短期間に、かつ/または電力の存在下でのみ情報を記憶する媒体を含むことができる。また、本開示の実施形態は、記憶媒体(より完全には「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」とも呼ばれ得る)に記録されたコンピュータ実行可能命令(例えば1つまたは複数のプログラム)を読み出し実行して、上記の実施形態の1つまたは複数の機能を実行し、かつ/または、上記の実施形態の1つまたは複数の機能を実行するための1つまたは複数の回路(例えば特定用途向け集積回路(ASIC))を含むシステムまたは装置のコンピュータによって実現されてもよく、また、例えば記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出し実行して、上述の実施形態の1つまたは複数の機能を実行し、かつ/または上記の実施形態の1つまたは複数の機能を実行するための1つまたは複数の回路を制御することによって、システムまたは装置のコンピュータによって実行される方法によって実現されてもよい。
本開示の少なくとも1つの態様によれば、上述の方法、システム、およびプロセッサ(限定ではないが前述のコンピュータ2のプロセッサなど)に関連付けられたコンピュータ可読記憶媒体は、図に示されるような適切なハードウェアを利用して実現することができる。本開示の1つまたは複数の態様の機能は、図1A~図2C、図3A~図3D、図6A、図8および/または図9に示されるような適切なハードウェアを利用して達成することができる。そのようなハードウェアは、標準のデジタル回路、ソフトウェアおよび/またはファームウェアプログラムを実行するように動作可能な既知のプロセッサのいずれか、プログラム可能な読み取り専用メモリ(PROM)やプログラム可能なアレイロジックデバイス(PAL)などの1つまたは複数のプログラム可能なデジタルデバイスまたはシステムのような、既知の技術のいずれかを利用して実施することができる。CPU1201(図8または図9に示される)は、1つまたは複数のマイクロプロセッサ、ナノプロセッサ、1つまたは複数のグラフィックス・プロセッシング・ユニット(「GPU」、ヴィジュアル・プロセッシング・ユニット(「VPU」)とも呼ばれる)、1つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)、またはその他のタイプの処理構成要素(例えば特定用途向け集積回路(ASIC)を含んでもよく、かつ/またはそれから構成されてもよい。さらに、本開示の様々な態様は、輸送性および/または流通のために適切な記憶媒体(例えばコンピュータ可読記憶媒体、ハードドライブなど)または媒体(フロッピーディスク、メモリチップなど)に格納され得るソフトウェアおよび/またはファームウェアプログラムによって実装され得る。コンピュータは、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するために、別個のコンピュータまたは別個のプロセッサのネットワークを含み得る。コンピュータ実行可能命令は、例えばネットワークまたは記憶媒体から、コンピュータに提供されてもよい。
前述のように、図9には、コンピュータまたはコンソール2’の代替実施形態のハードウェア構造が示される。コンピュータ2’は、中央処理装置(CPU)1201、グラフィカル・プロセッシング・ユニット(GPU)1215、ランダムアクセスメモリ(RAM)1203、ネットワークインターフェースデバイス1212、ユニバーサルシリアルバス(USB)などの操作インターフェース1214、およびハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ(SSD)1207などのメモリを有する。好ましくは、コンピュータまたはコンソール2’は、ディスプレイ1209を有する。コンピュータ2’は、操作インターフェース1214またはネットワークインターフェース1212を介して、アブレーションデバイス1、ロケータ/ローカライザデバイス3、PACS4、CTスキャナ5、通信デバイス(例えばピアや臨床医などと処置を議論するために)と接続し得る。操作インターフェース1214は、マウスデバイス1211、キーボード1210またはタッチパネルデバイスなどの操作ユニットに接続される。コンピュータ2’は、各構成要素を2つ以上有してもよい。
少なくとも1つの実施形態では、SSD1207には少なくとも1つのコンピュータプログラムが格納され、CPU1201がプログラムをRAM1203にロードし、プログラム内の命令を実行して、基本的な入力、出力、計算、メモリ書き込みおよびメモリ読み取りのプロセスとともに、本明細書に記載の1つまたは複数のプロセスを実行する。
コンピュータ2、2’などのコンピュータは、1つまたは複数の他のシステム構成要素(例えばアブレーション計画および/または実行に用いられているシステム10または他のデバイスもしくはシステムのアブレーションデバイス1、ロケータ/ローカライザデバイス3、PACS4、CTスキャナ5または他のタイプのスキャナ)と通信して、撮像、計画および/または実行を行う。モニタまたはディスプレイ1209は、計画および実行および/または誘導のステップを(例えばリアルタイムで)表示し、撮像条件に関する他の情報、または処置中に撮像および操作されるオブジェクトに関する他の情報を表示することができる。モニタ1209はまた、アブレーション計画および/または実行および/または針誘導またはアブレーションプローブ誘導のデバイスまたはシステム(例えばシステム10)を操作するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースをユーザに提供する。操作信号は、操作ユニット(例えば限定ではないがマウスデバイス1211、キーボード1210、タッチパネルデバイスなど)からコンピュータ2’の操作インターフェース1214に入力され、操作信号に対応してコンピュータ2’は、システム(例えばシステム10)に、撮像、計画および/または実行の条件を設定または変更し、本明細書で論じられる方法のいずれかの任意の部分を開始または終了するように指示する。
本開示ならびに/またはそのデバイス、システムおよび記憶媒体および/もしくは方法の1つまたは複数の構成要素は、限定ではないが米国特許第9,867,673号、米国特許出願第16/027,093号および15/836,141号、出願番号PCT/US2018/020752および出願番号PCT/US15/40336(それぞれの特許、特許公開および出願がその全体が参照により本明細書に組み込まれる)などのアブレーション技術を含む、任意の適切な光学アセンブリとともに使用されてもよい。
本明細書の開示は特定の実施形態を参照して説明されたが、これらの実施形態は本開示の原理および用途の例示にすぎない(それに限定されない)ことを理解されたい。したがって、例示的な実施形態に対して多数の修正を行うことができ、本開示の主旨および範囲から逸脱することなく他の構成を考案することができることを理解されたい。添付の特許請求の範囲は、そのようなすべての修正ならびに均等の構造および機能を包含するように、最も広い解釈が与えられるべきである。

Claims (15)

  1. 被験者のマルチプローブ治療をサポートするためのシステムであって、
    医療誘導装置(100)を備え、前記医療誘導装置は、
    第1の軸(Y)の周りで回転可能な回転部(152)と、
    前記回転部(152)に取り付けられた、または前記回転部(152)と一体に形成された円弧ガイド(104)と、
    前記円弧ガイド(104)に移動可能に取り付けられたプローブホルダ(120)と、
    を有し、
    前記プローブホルダ(120)は、前記円弧ガイド(104)の形状によって定義される弓状経路(135)に沿って並進されることにより、前記第1の軸(Y)に垂直な第2の軸(Z)の周りで回転可能であり、
    前記プローブホルダ(120)は、前記被験者の関心領域内に複数のプローブを同時にまたは連続的に誘導し、
    前記プローブホルダ(120)は、プローブホルダ本体(122)と前記プローブホルダ本体(122)に取り付けられた複数のドア(610a、610b)との間に形成された複数のチャネル(207a、207b、207c)を含み、
    前記複数のチャネルのそれぞれは、前記複数のプローブのそれぞれに対して別個の挿入軌道を定義し、
    前記複数のチャネルのそれぞれの幅は、前記複数のチャネルがサイズの異なる前記複数のプローブ(101、102、103)をその中に保持することができるように、前記プローブホルダ本体とドアの間の空間を調節することによって、調節可能であり、
    前記プローブホルダ(120)が前記第2の軸(Z)の周りを回転する場合、前記プローブホルダ本体と、前記複数のドアのそれぞれは、前記円弧ガイド(104)の前記形状によって定義される前記弓状経路(135)に沿って一緒に動く、
    システム。
  2. 前記プローブホルダ(120)の上面は、各チャネルが前記プローブホルダの前記上面に実質的に垂直になるように、平坦であり、前記円弧ガイド(104)の湾曲に接し、
    前記複数のプローブは、前記プローブの先端が前記挿入軌道に沿って前記上面から同じ距離になるように、前記複数のチャネルに同じ深さで挿入されることができる、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 前記複数のチャネルは互いに等距離にあり、
    前記複数のプローブは互いに平行に挿入される、
    請求項2に記載のシステム。
  4. 前記プローブホルダは、前記複数のプローブを互いに平行に、かつ互いに所定の距離を空けるように保持し、
    前記所定の距離は、前記複数のプローブが前記関心領域内に単一の均一なアブレーションゾーンを形成することを保証するために、事前設定された最大値未満である、
    請求項3に記載のシステム。
  5. 前記医療誘導装置(100)に動作可能に接続されたプロセッサ(2、1201)と、
    命令を表すプログラムコードを記憶するメモリ(1201)と、
    をさらに備え、前記命令は、前記プロセッサに、
    マルチプローブ経皮的インターベンションで治療されるべき前記被験者のスキャン画像を取得させ(S1)、
    前記スキャン画像をディスプレイに表示させ(S2)、
    前記スキャン画像において少なくとも1つの関心領域を決定させ(S3)、
    表示された前記画像の前記少なくとも1つの関心領域内で目標位置を指定するようにユーザに促させ(S4)、
    指定された前記目標位置に基づいて、前記複数のプローブを前記少なくとも1つの関心領域へ、または前記少なくとも1つの関心領域内に誘導させる(S5)、
    請求項4に記載のシステム。
  6. 前記プローブホルダ(120)は、前記複数のチャネルのうち、前記複数のプローブ(201、202、203および204)を連続的に受けるように構成された第1のプローブチャネルを含み、
    前記回転部(152)は、各回転位置で前記プローブホルダの前記第1のプローブチャネルが前記複数のプローブのそれぞれに対して別個の挿入軌道を定義するように、前記第1の軸の周りで回転する、
    請求項1に記載のシステム。
  7. 前記第1のプローブチャネルは、前記複数のプローブの各プローブが前記回転部または前記プローブホルダの中心点において衝突することなく、異なる挿入点を通して連続的に挿入されることができるように、前記中心点から固定距離だけオフセットされる、
    請求項6に記載のシステム。
  8. 前記複数のプローブは、円錐パターン、平行パターン、または前記円錐パターンと前記平行パターンの両方の特徴を用いる組み合わせパターンで挿入され、
    前記第1のプローブチャネルは、前記プローブホルダとともに使用されるべき前記複数のプローブの数を増加または最大化するように、前記中心点からオフセットされ、または、
    前記第1のプローブチャネルは、衝突を伴わない挿入のために用いることができる前記複数のプローブの数を増加または最大化するように、前記中心点からオフセットされる、
    請求項7に記載のシステム。
  9. 前記第1のプローブチャネルは、
    R=((D×N)+S)/2π
    の式を用いてRとして定義される前記固定距離だけオフセットされ、
    式中、Dは、挿入される前記複数のプローブの平均直径であり、Nは、処置で用いることができるまたは用いられるプローブの最大数であり、Sは、前記中心点においてプローブの衝突がないことを保証するための安全マージンである、
    請求項7に記載のシステム。
  10. 前記プローブホルダ本体(122)は、前記円弧ガイド(104)に取り付け可能な内面を含み、前記複数のドアは、前記プローブホルダ本体(122)の外面に取り付けられ、
    1つのドアに設けられた第1の溝と、前記プローブホルダ本体(122)の前記外面に設けられた第2の溝とを含む2つの溝によって、チャネルが形成される、
    請求項1に記載のシステム。
  11. 第1のドア(610a)に設けられた第1の溝と、前記プローブホルダ本体(122)の外面に設けられた第2の溝とによって、第1のプローブチャネル(207a)が形成される、
    請求項に記載のシステム。
  12. 前記第1の溝と前記第2の溝は両方ともV字型の溝または半円型の溝であり、
    前記第1のプローブチャネルにおいて、円筒形プローブと前記溝との間の接触点は、前記プローブの外周の周囲に均等に分布する、
    請求項11に記載のシステム。
  13. 前記複数のドアは、第1の止めネジ(626a)によって前記プローブホルダ本体(122)に取り付けられる第1のドア(610a)と、第2の止めネジ(626b)によって前記プローブホルダ本体(122)に取り付けられる第2のドア(610b)とを含み、
    前記第1の止めネジを回転させて、前記プローブホルダ本体と前記第1のドアの間の距離を変化させることによって、第1のチャネル(207a)の幅と第2のチャネル(207b)の幅が同時に調節可能であり、前記第2の止めネジを回転させて、前記プローブホルダ本体と前記第2のドアの間の距離を変化させることによって、第3のチャネル(207c)の幅が調節可能である、
    請求項1に記載のシステム。
  14. 前記複数のドアは、第1の止めネジ(626a)によって前記プローブホルダ本体(122)に取り付けられる第1のドア(610a)と、第2の止めネジ(626b)によって前記プローブホルダ本体(122)に取り付けられる第2のドア(610b)とを含み、
    前記第1のドア(610a)と前記プローブホルダ本体(122)の間の距離と、前記第2のドア(610b)と前記プローブホルダ本体(122)の間の距離は、前記複数のチャネルが少なくとも2つの異なるサイズをもつ前記複数のプローブ(101、102、103)をその中に保持できるように、前記第1の止めネジ(626a)と前記第2の止めネジ(626b)をそれぞれ回転させることによって、個別に調節される、
    請求項1に記載のシステム。
  15. 前記複数のドア(610a、610)の数は、前記複数のチャネル(207a、207b、207c)の数よりも少ない、
    請求項1に記載のシステム。
JP2019142369A 2018-08-03 2019-08-01 マルチプローブ誘導のためのシステムおよび方法 Active JP7022723B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862714566P 2018-08-03 2018-08-03
US62/714,566 2018-08-03
US201962871556P 2019-07-08 2019-07-08
US62/871,556 2019-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020039864A JP2020039864A (ja) 2020-03-19
JP7022723B2 true JP7022723B2 (ja) 2022-02-18

Family

ID=69227652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019142369A Active JP7022723B2 (ja) 2018-08-03 2019-08-01 マルチプローブ誘導のためのシステムおよび方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11617621B2 (ja)
JP (1) JP7022723B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114209431B (zh) * 2021-12-24 2023-11-21 杭州柳叶刀机器人有限公司 光学探针识别方法、装置、电子设备及存储介质
NL2032802B1 (en) * 2022-08-18 2024-02-27 Univ Twente MRI compatible robotic device for ablation treatment
CN115645047B (zh) * 2022-10-20 2024-07-05 衡阳市大井医疗器械科技有限公司 一种手术导航定位探针架

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29821464U1 (de) 1998-11-27 1999-09-02 Haensler Wolf Führungshilfe für den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Hochfrequenzthermotherapienadeln
US20020052610A1 (en) 2000-04-07 2002-05-02 Skakoon James G. Deep organ access device and method
US20040039429A1 (en) 2002-08-21 2004-02-26 Daniel Steven A. Apparatus and method for tissue resection
JP2005536278A (ja) 2002-08-21 2005-12-02 リセクト・メディカル・インコーポレーテッド 組織切除装置及び切除方法
US20100228251A1 (en) 2007-09-07 2010-09-09 Hoerlle Andreas Coagulation stencil and application device
US20130319680A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Transocean Sedco Forex Ventures Limited Drilling Riser Retrieval in High Current
US20160008074A1 (en) 2014-07-09 2016-01-14 Neil Glossop Systems, methods, and devices for assisting or performing guided interventional procedures using custom templates
US20170014200A1 (en) 2015-07-14 2017-01-19 Canon U.S.A., Inc. Medical support device
US20170049503A1 (en) 2014-05-15 2017-02-23 Cosman Medical, Inc. Electrosurgical system

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196019A (en) 1991-10-04 1993-03-23 Dlp, Inc. Goniometer for needle placement
JP3749400B2 (ja) 1998-10-27 2006-02-22 株式会社島津製作所 断層撮影装置
US6505065B1 (en) 1999-10-29 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Methods and apparatus for planning and executing minimally invasive procedures for in-vivo placement of objects
EP1534153B1 (en) 2002-09-05 2009-04-15 Radi Medical Devices AB Guide for a medical device
US20060229641A1 (en) 2005-01-28 2006-10-12 Rajiv Gupta Guidance and insertion system
DE102005030607A1 (de) 2005-06-30 2007-01-04 Siemens Ag Interventionelles Instrument mit Markierungselement
WO2008047379A2 (en) 2006-03-07 2008-04-24 Hirdesh Sahni An image guided whole body stereotactic needle placement device
US9125676B2 (en) 2006-10-23 2015-09-08 Hirdesh SAHNI Image guided whole body stereotactic needle placement device with falling arc
JP5530183B2 (ja) 2007-01-24 2014-06-25 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Rf焼灼プランナ
US20080200798A1 (en) 2007-02-19 2008-08-21 Radi Medical Systems Ab Medical guide for guiding a medical instrument
IL184151A0 (en) 2007-06-21 2007-10-31 Diagnostica Imaging Software Ltd X-ray measurement method
GB2467139A (en) 2009-01-22 2010-07-28 Neorad As Needle Holder
US20100209762A1 (en) 2009-02-17 2010-08-19 Houle Douglas W Gravoltaic cell
US9277969B2 (en) 2009-04-01 2016-03-08 Covidien Lp Microwave ablation system with user-controlled ablation size and method of use
US9222996B2 (en) 2013-03-15 2015-12-29 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Needle placement manipulator with two rotary guides
JP6334869B2 (ja) 2013-08-30 2018-05-30 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 X線ct装置
US11227427B2 (en) 2014-08-11 2022-01-18 Covidien Lp Treatment procedure planning system and method
EP3330463A1 (de) * 2016-12-05 2018-06-06 Innomotive Systems Hainichen GmbH Türscharnier
US10610325B2 (en) 2017-02-16 2020-04-07 Canon U.S.A., Inc. Medical guidance apparatus
US11197723B2 (en) 2017-10-09 2021-12-14 Canon U.S.A., Inc. Medical guidance system and method using localized insertion plane

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29821464U1 (de) 1998-11-27 1999-09-02 Haensler Wolf Führungshilfe für den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Hochfrequenzthermotherapienadeln
US20020052610A1 (en) 2000-04-07 2002-05-02 Skakoon James G. Deep organ access device and method
US20040039429A1 (en) 2002-08-21 2004-02-26 Daniel Steven A. Apparatus and method for tissue resection
JP2005536278A (ja) 2002-08-21 2005-12-02 リセクト・メディカル・インコーポレーテッド 組織切除装置及び切除方法
US20100228251A1 (en) 2007-09-07 2010-09-09 Hoerlle Andreas Coagulation stencil and application device
US20130319680A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Transocean Sedco Forex Ventures Limited Drilling Riser Retrieval in High Current
US20170049503A1 (en) 2014-05-15 2017-02-23 Cosman Medical, Inc. Electrosurgical system
US20160008074A1 (en) 2014-07-09 2016-01-14 Neil Glossop Systems, methods, and devices for assisting or performing guided interventional procedures using custom templates
US20170014200A1 (en) 2015-07-14 2017-01-19 Canon U.S.A., Inc. Medical support device

Also Published As

Publication number Publication date
US20200038110A1 (en) 2020-02-06
US11617621B2 (en) 2023-04-04
JP2020039864A (ja) 2020-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11903659B2 (en) Robotic device for a minimally invasive medical intervention on soft tissues
Majewicz et al. Behavior of tip-steerable needles in ex vivo and in vivo tissue
JP6568478B2 (ja) 低侵襲治療のための計画、誘導およびシミュレーションシステムおよび方法
US20200008875A1 (en) Methods, apparatuses and storage mediums for ablation planning and performance
CN111248998B (zh) 用于超声图像引导的消融天线放置的***和方法
JP7111680B2 (ja) デバイス対画像レジストレーションアルゴリズムからの結果の可視化及び操作
US11766298B2 (en) Systems, methods, and devices for registering and tracking organs during interventional procedures
JP7022723B2 (ja) マルチプローブ誘導のためのシステムおよび方法
JP7221190B2 (ja) 最適化されたデバイス対画像の位置合わせのための構造マスキングまたはアンマスキング
US11707259B2 (en) Wireless needle guidance using encoder sensor and encoder scale to achieve positional sensing between movable components
JP2023519331A (ja) 外科処置用のホログラフィック治療領域のモデリングとフィードバックループ
US20230090468A1 (en) Systems, methods, and devices for registering and tracking organs during interventional procedures
WO2019109211A1 (en) Automatic ablation antenna segmentation from ct image
JP7495216B2 (ja) 鏡視下手術支援装置、鏡視下手術支援方法、及びプログラム
Zaim et al. Two-dimensional ultrasound image matching system for photodynamic therapy
Bhattad InterNAV3D: A navigation tool for robot-assisted needle-based intervention for the lung
JP2021109050A (ja) 医用情報処理装置、医用画像診断装置及び医用情報処理方法
Fenster Jessica Rodgers, Justin Michael, and Derek Gillies 6.6
Shtern et al. Report of the Joint Working Group on Image-Guided Diagnosis and Treatment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210915

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7022723

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150