JP7242780B2 - 磁気追跡システムを用いたct画像の表面整合 - Google Patents
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Description
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる2015年7月23日出願の米国仮特許出願第62/195,905号の利益を主張するものである。
本発明は、広義には、医学的手技において用いられる異なるモダリティの整合に関し、具体的には、被験体内の器具を追跡するように構成されたシステムを用いた、被験体の画像の整合に関する。
生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させるように構成されている磁気追跡システムと、
身体の表面上の1つ又は2つ以上の整合点と接触するように構成された遠位端を有するプローブであって、
遠位端内に位置付けられ、かつ、遠位端と1つ又は2つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサ、及び、
遠位端内に位置付けられ、かつ、磁気追跡システムの座標フレーム内の1つ又は2つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す、磁界に反応した第2の信号を出力するように構成された磁気検出器を備える、プローブと、
被験体の断層画像を受信するように、かつ、第1の信号によって示される接触の質に基づいて、1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認するように、かつ、妥当であると確認された1つ又は2つ以上の整合点の位置を用いて、磁気追跡システムの座標フレーム内で断層画像を整合させるように構成されたプロセッサと、を備える、装置を提供する。
磁気追跡システムを用いて、生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させることと、
プローブの遠位端を身体の表面上の1つ又は2つ以上の整合点と接触させることであって、プローブが、
遠位端内に位置付けられ、かつ、遠位端と1つ又は2つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサ、及び
遠位端内に位置付けられ、かつ、磁気追跡システムの座標フレーム内の1つ又は2つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す、磁界に反応した第2の信号を出力するように構成された磁気検出器を備える、接触させることと、
被験体の断層画像を受信することと、
第1の信号によって示される接触の質に基づいて、1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することと、
妥当であると確認された1つ又は2つ以上の整合点の位置を用いて、磁気追跡システムの座標フレーム内で断層画像を整合させることと、を含む、方法が、更に提供される。
本発明の実施形態は、磁気追跡システムを被験体の画像と整合させる過程を、先行技術の整合システムよりも正確にする。接触センサが、磁気追跡システムによって追跡されるプローブ内に組み込まれ、このセンサは、画像を用いた整合のために用いられている被験体の特徴におけるプローブと被験体の皮膚との接触の「度合い」即ち質の数値的指数を提供する。(特徴の位置も画像内で決定される。)一実施形態では、このセンサは、電極を含み、電極によって測定されるインピーダンスは、接触の度合いを定量化するため、及び接触が妥当であるという指標を提示するために用いられる。代替的な一実施形態では、このセンサは、力センサを含み、測定される力の値は、接触が妥当であると示すために用いられる。
図1は、本発明の一実施形態に従った、表面整合システム10の概略図である。図2A及び2Bは、本発明の実施形態に従った、プローブの概略図である。図3は、本発明の一実施形態に従った、動作システム10で実施される工程のフローチャートである。システム10は、本明細書において、例として、被験体14のコンピューター断層(CT)画像を備えると想定される、磁気追跡システム12を画像と整合させるために用いられる。追跡システム12は、被験体に実施される医学的手技の間に被験体14に挿入される、カテーテル又はガイドワイヤなどの1つ又は2つ以上の器具の位置及び配向を追跡するために用いられる。以下に記載されるように、追跡システム12は、被験体の外側にある整合プローブ28の位置及び配向を追跡することもできる。プローブ28は、システム10の使用中に専門家30によって把持され得るハンドル32に固定接続される(図には専門家の手のみが示されている)。プローブ28とハンドル32との組み合わせは、専門家30による所望の位置へのプローブの位置付けを容易にする剛性プローブ組立体31を形成する。
(1) 装置であって、
生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させるように構成されている磁気追跡システムと、
前記身体の表面上の1つ又は2つ以上の整合点と接触するように構成された遠位端を有するプローブであって、
前記遠位端内に位置付けられ、かつ、前記遠位端と前記1つ又は2つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサ、及び
前記遠位端内に位置付けられ、かつ、前記磁気追跡システムの座標フレーム内の前記1つ又は2つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す、前記磁界に反応した第2の信号を出力するように構成された磁気検出器を備える、プローブと、
前記被験体の断層画像を受信するように、かつ、前記第1の信号によって示される接触の前記質に基づいて、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認するように、かつ、妥当であると確認された前記1つ又は2つ以上の整合点の前記位置を用いて、前記磁気追跡システムの前記座標フレーム内で前記断層画像を整合させるように構成されたプロセッサと、を備える、装置。
(2) 前記接触センサが、電極を含み、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することは、前記整合点のそれぞれと接触した際に前記電極によって測定されるインピーダンスが所定範囲内にあることを確認することを含む、実施態様1に記載の装置。
(3) 前記所定範囲は、前記インピーダンスが20kHzにおいて測定されるときに20kΩ~40kΩである、実施態様2に記載の装置。
(4) 前記所定範囲が、前記身体の前記表面上の接地素子の位置に反応して、かつ、前記接地素子と前記表面との接触の度合いに反応して評価されている、実施態様2に記載の装置。
(5) 剛性プローブ組立体を形成するように、前記プローブに接続されたハンドルを備える、実施態様1に記載の装置。
(7) 前記1つ又は2つ以上の整合点が、前記身体の前記表面上で静止するように選択されている、実施態様1に記載の装置。
(8) 前記接触センサが、力センサを含み、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することは、各整合点と接触した際に前記力センサによって測定される力が所定範囲内にあることを確認することを含む、実施態様1に記載の装置。
(9) 前記所定範囲が、2gm~8gmである、実施態様8に記載の装置。
(10) 前記所定範囲が、前記プローブの使用者が前記身体の前記表面上の事前選択された点に接触することに反応して評価されている、実施態様8に記載の装置。
磁気追跡システムを用いて、生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させることと、
プローブの遠位端を前記身体の表面上の1つ又は2つ以上の整合点と接触させることであって、前記プローブが、
前記遠位端内に位置付けられ、かつ、前記遠位端と前記1つ又は2つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサ、及び
前記遠位端内に位置付けられ、かつ、前記磁気追跡システムの座標フレーム内の前記1つ又は2つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す、前記磁界に反応した第2の信号を出力するように構成された磁気検出器を備える、接触させることと、
前記被験体の断層画像を受信することと、
前記第1の信号によって示される接触の前記質に基づいて、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することと、
妥当であると確認された前記1つ又は2つ以上の整合点の前記位置を用いて、前記磁気追跡システムの前記座標フレーム内で前記断層画像を整合させることと、を含む、方法。
(12) 前記接触センサが、電極を含み、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することは、前記整合点のそれぞれと接触した際に前記電極によって測定されるインピーダンスが所定範囲内にあることを確認することを含む、実施態様11に記載の方法。
(13) 前記所定範囲は、前記インピーダンスが20kHzにおいて測定されるときに20kΩ~40kΩである、実施態様12に記載の方法。
(14) 前記身体の前記表面上の接地素子の位置に反応して、かつ、前記接地素子と前記表面との接触の度合いに反応して、前記所定範囲を評価することを含む、実施態様12に記載の方法。
(15) 剛性プローブ組立体を形成するように、前記プローブにハンドルを接続することを含む、実施態様11に記載の方法。
(17) 前記1つ又は2つ以上の整合点を、前記身体の前記表面上で静止するように選択することを含む、実施態様11に記載の方法。
(18) 前記接触センサが、力センサを含み、前記1つ又は2つ以上の整合点が妥当であることを確認することは、各整合点と接触した際に前記力センサによって測定される力が所定範囲内にあることを確認することを含む、実施態様11に記載の方法。
(19) 前記所定範囲が、2gm~8gmである、実施態様18に記載の方法。
(20) 前記プローブの使用者が前記身体の前記表面上の事前選択された点に接触することに反応して、前記所定範囲を評価することを含む、実施態様18に記載の方法。
Claims (8)
- 装置であって、
(a)生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させるように構成されている磁気追跡システムと、
(b)以下を備えるプローブであって、
(i)前記身体の表面上の1つ以上の整合点と接触するように構成された遠位端と、
(ii)前記遠位端内に配置され、かつ、前記遠位端と前記1つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサであって、前記接触センサが電極を含む、接触センサと、
(iii)前記遠位端内に配置され、かつ、前記磁気追跡システムの座標フレーム内の前記1つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す第2の信号を、磁界に応答して出力するように構成された磁気検出器と、
を備えるプローブと、
(c)以下の工程を実行するように構成されたプロセッサであって、
(i)前記被検体の断層画像を受信することと、
(ii)前記整合点のそれぞれと接触している前記電極によって測定されたインピーダンスが所定の範囲内にあることを検証することにより、前記第1の信号によって示される接触の質に基づいて前記1つ以上の整合点が有効であることを検証することと、
(iii)前記有効であることが確認された1つ以上の整合点の位置を用いて、前記磁気追跡システムの座標フレームに前記断層画像を登録することと、を実行するように構成されたプロセッサと、
を備え、
前記所定の範囲が、前記身体の前記表面上の接地素子の位置に反応して、かつ、前記接地素子と前記表面との接触の度合いに反応して評価されている、装置。 - 剛性プローブ組立体を形成するように、前記プローブに接続されたハンドルを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記1つ又は2つ以上の整合点が、前記プローブの使用者の肉眼に対して可視的であるように選択されている、請求項1に記載の装置。
- 前記1つ又は2つ以上の整合点が、前記身体の前記表面上で静止するように選択されている、請求項1に記載の装置。
- 方法であって、
(a)磁気追跡システムによって、生きている被験体の身体の近傍に磁界を発生させることと、
(b)プローブの遠位端を、前記遠位端が身体の表面に物理的に触れるように、前記身体の表面上の1つ以上の整合点に接触させることであって、前記プローブは、
(i)前記遠位端内に配置され、かつ、前記遠位端と前記1つ以上の整合点との間の接触の質を示す第1の信号を出力するように構成された接触センサであって、前記接触センサが電極を含む、接触センサと、
(ii)前記遠位端内に配置され、かつ、前記磁気追跡システムの座標フレーム内の前記1つ以上のそれぞれの整合点のそれぞれの位置を示す第2の信号を、磁界に応答して出力するように構成された磁気検出器と、を備える、
接触させることと、
(c)前記被検体の断層画像を受信することと、
(d)前記整合点のそれぞれと接触している前記電極によって測定されたインピーダンスが所定の範囲内にあることを検証することにより、前記第1の信号によって示される接触の質に基づいて前記1つ以上の整合点が有効であることを検証することと、
(e)前記有効であることが確認された1つ以上の整合点の位置を用いて、前記磁気追跡システムの座標フレームに前記断層画像を登録することと、
を含み、
前記身体の前記表面上の接地素子の位置に反応して、かつ、前記接地素子と前記表面との接触の度合いに反応して、前記所定の範囲を評価することを含む、方法。 - 剛性プローブ組立体を形成するように、前記プローブにハンドルを接続することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記1つ又は2つ以上の整合点を、前記プローブの使用者の肉眼に対して可視的であるように選択することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記1つ又は2つ以上の整合点を、前記身体の前記表面上で静止するように選択することを含む、請求項5に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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