JP6707036B2

JP6707036B2 - アラインメント

Info

Publication number: JP6707036B2
Application number: JP2016575371A
Authority: JP
Inventors: エヤルクライン，; ベンジャミングリーンバーグ，
Original assignee: コヴィディエンリミテッドパートナーシップ
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2035-07-02
Also published as: EP3164074A4; US20230049214A1; AU2015283938B2; US11844635B2; CN106572834B; US10159447B2; US20160000303A1; WO2016004302A1; US11484276B2; AU2015283938A1; CA2953694A1; US20190110765A1; EP3164074A1; EP3164074B1; CN106572834A; JP2017525417A

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１４年７月２日に出願された米国仮特許出願番号第６２／０２０，２４５号の利益およびそれに基づく優先権を主張しており、その全体の内容が参考として本明細書中に援用される。

（背景）
（１．技術分野）
本開示は、ＣＴ画像データから生成される３次元モデルに基づいて、カテーテルの内部誘導式ナビゲーションのためのシステムおよび方法に関する。

（２．関連技術の論議）
患者の肺の可視化に関連する可視化技法は、臨床医が診断および／または外科手術を患者の肺で行うのに役立つように、開発された。可視化は、罹患領域の場所を識別するために特に重要である。さらに、罹患領域を治療するとき、外科手術動作が正しい場所で行われるように、罹患領域の特定の場所の識別に対して、さらなる強調が置かれる。

これまで、肺の走査された２次元（２Ｄ）画像が、可視化を補助するために使用されてきた。走査された２Ｄ画像を得るために、患者は、複数のＣＴ走査を受ける。走査された２Ｄ画像の使用に加え、３次元（３Ｄ）モデルもまた、仮想上、身体を通してナビゲートするために使用されてもよい。ナビゲーションのための３Ｄモデルの使用は、２Ｄ画像の使用より複雑である。課題の１つは、カテーテルを３Ｄにおいて標的に向けるようにユーザを誘導することを伴う。多くのビューが、開発されており、それらのいくつかは、複数の断面を使用し、提案されるビューは、誘導を補助するように設計される。しかしながら、断面を見る代わりに、ある視点から全体的体積を通して見ようとすると、ビューは、不明瞭化され得、他のオブジェクトの背後にあるオブジェクトは、見えない場合がある。体積の一部に透明度を追加するか、またはより遠いオブジェクトをハイライトする等、不明瞭化されたビュー問題を緩和するための方法が開発されている。公知の方法の１つは、可視化平面に、視点から投影の平面までトレースされる平行光線路内に入る、最大強度を伴うボクセルを投影する、３Ｄデータのための体積レンダリング方法である、最大強度投影（ＭＩＰ）を伴う。したがって、対向する視点からの２つのＭＩＰレンダリングは、正投影を使用してレンダリングされる場合、対称画像となる。しかしながら、ＭＩＰを使用して、電磁ナビゲーションカテーテルを具体的点（病変）に向かって整合させるとき、肋骨または他の非軟組織等の病変の「背後」にあるオブジェクトが、病変の代わりに示される場合がある。

米国特許第６，１８８，３５５号明細書国際公開第ＷＯ００／１０４５６号パンフレット国際公開第ＷＯ０１／６７０３５号パンフレット

（要旨）
ある実施形態では、本開示は、患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムを開示する。本システムは、患者の気管支樹の中への挿入のために構成される気管支鏡であって、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、気管支鏡の作業チャネルの中に挿入可能であって、患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成される、プローブであって、場所センサを含む、プローブと、プローブおよび気管支鏡と動作可能に通信する、ワークステーションとを含む。ワークステーションは、メモリと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、メモリは、ナビゲーション計画と、プロセッサによって実行されると、ナビゲーション計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、プログラムとを記憶する。ユーザインターフェースは、患者の気道および対応するナビゲーション計画の３Ｄレンダリングを表示するための３次元（３Ｄ）ビューと、患者の気管支樹の周辺気道を通して標的にプローブをナビゲートする際、ユーザを補助するための局所ビューと、プローブの遠位先端と標的を整合させる際、ユーザを補助するための標的整合（アラインメント）ビューとを提示する。

ある側面では、プロセッサは、場所センサの遠位先端からのある範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行する。

別の側面では、範囲は、事前判定される。

さらに別の側面では、範囲は、標的の場所に基づいて動的に計算される。

ある側面では、ＭＩＰアルゴリズムは、標的を標的整合ビュー内で最大表面サイズで表示させる。

別の側面では、ＭＩＰアルゴリズムは、標的をハイライトし、標的近傍の他の組織の密度をフィルタ除去する。

ある側面では、標的整合ビューは、標的上にオーバーレイされるマーキングを提示する。

別の側面では、標的整合ビューは、標的の中心への整合を補助するための十字線を提示する。

さらに別の側面では、標的整合ビューは、場所センサの先端から標的までの距離を提示する。

別の実施形態では、本開示は、患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムを開示する。本システムは、患者の気管支樹の中への挿入のために構成される気管支鏡であって、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、気管支鏡の作業チャネルの中に挿入可能であって、患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成される、プローブであって、場所センサを含む、プローブと、プローブおよび気管支鏡と動作可能に通信する、ワークステーションとを含む。ワークステーションは、メモリと、少なくとも１つのプロセッサとを含み、メモリは、ナビゲーション計画と、プロセッサによって実行されると、ナビゲーション計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、プログラムとを記憶し、ユーザインターフェースは、プローブの遠位先端と標的を整合させる際、ユーザを補助するための標的整合ビューを提示するように構成される。プロセッサは、場所センサの遠位先端からの限定された範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行する。

ある側面では、限定された範囲は、事前判定される。

別の側面では、限定された範囲は、標的の場所に基づいて動的に計算される。

本開示の上記の側面および実施形態のいずれかが、本開示の範囲から逸脱することなく組み合わせられ得る。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
（項目１）
患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムであって、
前記患者の気管支樹の中への挿入のために構成される、気管支鏡であって、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、
前記気管支鏡の作業チャネルの中に挿入可能であって、前記患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成される、プローブであって、場所センサを含む、プローブと、
前記プローブおよび前記気管支鏡と動作可能に通信する、ワークステーションであって、前記ワークステーションは、メモリおよび少なくとも１つのプロセッサを含み、前記メモリは、ナビゲーション計画と、前記プロセッサによって実行されると、前記ナビゲーション計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、プログラムとを記憶し、前記ユーザインターフェースは、
前記患者の気道および対応するナビゲーション計画の３Ｄレンダリングを表示するための３次元（３Ｄ）ビューと、
前記患者の気管支樹の周辺気道を通して前記標的に前記プローブをナビゲートする際、前記ユーザを補助するための局所ビューと、
前記プローブの遠位先端と前記標的を整合させる際、前記ユーザを補助するための標的整合ビューと、
を提示するように構成される、ワークステーションと、
を備える、システム。
（項目２）
前記プロセッサは、前記場所センサの遠位先端からのある範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行する、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記範囲は、事前判定される、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記範囲は、前記標的の場所に基づいて動的に計算される、項目２に記載のシステム。
（項目５）
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的を前記標的整合ビュー内で最大表面サイズで表示させる、項目２に記載のシステム。
（項目６）
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的をハイライトし、前記標的近傍の他の組織の密度をフィルタ除去する、項目２に記載のシステム。
（項目７）
前記標的整合ビューは、前記標的上にオーバーレイされるマーキングを提示する、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記標的整合ビューは、前記標的の中心への整合を補助するための十字線を提示する、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記標的整合ビューは、前記場所センサの先端から前記標的までの距離を提示する、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムであって、
前記患者の気管支樹の中への挿入のために構成される、気管支鏡であって、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、
前記気管支鏡の作業チャネルの中に挿入可能であって、前記患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成される、プローブであって、場所センサを含む、プローブと、
前記プローブおよび前記気管支鏡と動作可能に通信する、ワークステーションであって、前記ワークステーションは、メモリおよび少なくとも１つのプロセッサを含み、前記メモリは、ナビゲーション計画と、前記プロセッサによって実行されると、前記ナビゲーション計画を通してユーザを誘導する、ユーザインターフェースを提示する、プログラムとを記憶し、前記ユーザインターフェースは、前記プローブの遠位先端と前記標的を整合させる際、前記ユーザを補助するための標的整合ビューを提示するように構成される、ワークステーションと、
を備え、前記プロセッサは、前記場所センサの遠位先端からの限定された範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行する、システム。
（項目１１）
前記限定された範囲は、事前判定される、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
前記限定された範囲は、前記標的の場所に基づいて動的に計算される、項目１０に記載のシステム。
（項目１３）
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的を前記標的整合ビュー内で最大表面サイズで表示させる、項目１０に記載のシステム。
（項目１４）
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的をハイライトし、前記標的近傍の他の組織の密度をフィルタ除去する、項目１０に記載のシステム。
（項目１５）
前記標的整合ビューは、前記標的上にオーバーレイされるマーキングを提示する、項目１０に記載のシステム。
（項目１６）
前記標的整合ビューは、前記標的の中心への整合を補助するための十字線を提示する、項目１０に記載のシステム。
（項目１７）
前記標的整合ビューは、前記場所センサの先端から前記標的までの距離を提示する、項目１０に記載のシステム。

本開示の種々の側面および特徴は、図面を参照して本明細書に後述される。

図１は、本開示による、電磁ナビゲーションシステムの斜視図である。

図２は、図１のシステムと併用するために構成される、ワークステーションの概略図である。

図３は、本開示のある実施形態による、ナビゲーションの方法を図示する、フロー図である。

図４は、本開示による、位置合わせを行うためのビューを提示する、図２のワークステーションのユーザインターフェースの例証である。

（詳細な説明）
本開示は、カテーテルを標的面積に向かって整合させるためにＣＴ画像データから生成される３次元モデルに基づく、カテーテルの内部誘導式ナビゲーションのためのデバイス、システム、および方法に関する。本開示では、システムは、ビューに、カテーテルからのある範囲に基づく体積の画定された区分または標的面積もしくは病変の近傍の体積の区分を提供する。カテーテルの整合は、電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システムを使用して、ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮＢＲＯＮＣＨＯＳＣＯＰＹ（登録商標）（ＥＮＢ）手技を行うための経路計画の必要構成要素であってもよい。

ＥＮＢ手技は、概して、少なくとも２つの段階、すなわち、（１）患者の肺内またはそれに隣接して位置する標的までの経路を計画することと、（２）計画された経路に沿ってプローブを標的にナビゲートすることとを伴う。これらの段階は、概して、（１）「計画」と、（２）「ナビゲーション」と称される。ＥＮＢ手技の計画段階は、全て、Ｂａｋｅｒによって２０１３年３月１５日に出願され「ＰａｔｈｗａｙＰｌａｎｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍａｎｄＭｅｔｈｏｄ」と題された出願人がともに所有する米国特許出願第１３／８３８，８０５号、第１３／８３８，９９７号、および第１３／８３９，２２４号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）により完全に説明される。計画ソフトウェアの実施例は、「ＳＹＳＴＥＭＡＮＤＭＥＴＨＯＤＦＯＲＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧＷＩＴＨＩＮＴＨＥＬＵＮＧ」と題された本発明の譲受人に譲渡された米国仮特許出願第６２／０２０，２４０号（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に見出され得る。

計画段階に先立って、患者の肺は、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査によって撮像されるが、撮像の付加的適用可能方法は、当業者に公知であろう。ＣＴ走査の間にアセンブルされる画像データは、次いで、例えば、医用におけるデジタル画像と通信（ＤＩＣＯＭ）フォーマットで記憶されてもよいが、付加的適用可能フォーマットは、当業者に公知であろう。ＣＴ走査画像データは、次いで、ＥＮＢ手技の計画段階の間に使用されるべき計画ソフトウェアアプリケーション（「アプリケーション」）の中にロードされてもよい。

システムおよび方法の実施形態は、付随の図面を参照して説明される。類似参照番号は、図面の説明全体を通して類似または同じ要素を指し得る。本説明は、それぞれ、本開示による、同一または異なる実施形態のうちの１つまたはそれを上回るものを指し得る、語句「ある実施形態では」、「実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、または「他の実施形態では」を使用し得る。

図１を参照すると、電磁ナビゲーション（ＥＭＮ）システム１０が、本開示に従って提供される。とりわけ、ＥＭＮシステム１０を使用して行われ得るタスクは、標的組織までの経路を計画することと、位置付けアセンブリを標的組織にナビゲートすることと、生検ツールを標的組織にナビゲートし、生検ツールを使用して組織サンプルを標的組織から得ることと、組織サンプルが得られた場所をデジタル的にマーキングすることと、１つまたはそれを上回るエコー発生マーカーを標的もしくはその周囲に留置することである。

ＥＭＮシステム１０は、概して、患者を支持するように構成される、手術台４０と、患者の口および／または鼻を通して患者の気道の中に挿入するために構成される、気管支鏡５０と、気管支鏡５０から受信されたビデオ画像を表示するために気管支鏡５０に結合される、監視機器６０と、追跡モジュール７２、複数の基準センサ７４、電磁場発生器７６を含む、追跡システム７０と、経路計画、標的組織の識別、標的組織へのナビゲーション、および生検場所のデジタル的マーキングを促進するために使用されるソフトウェアおよび／またはハードウェアを含む、ワークステーション８０とを含む。

図１はまた、２つのタイプのカテーテルガイドアセンブリ９０、１００を描写する。両カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、ＥＭＮシステム１０と併用可能であって、いくつかの共通構成要素を共有する。各カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、延在された作業チャネル（ＥＷＣ）９６に接続される、ハンドル９１を含む。ＥＷＣ９６は、気管支鏡５０の作業チャネルの中への留置のためのサイズにされる。動作時、電磁（ＥＭ）センサ９４を含む、位置特定可能ガイド９２が、センサ９４がＥＷＣ９６の遠位先端９３を越えて所望の距離に延在するように、ＥＷＣ９６の中に挿入され、定位置に係止される。電磁場発生器７６によって生成される電磁場内のＥＭセンサ９４、したがって、ＥＷＣ９６の遠位端の場所は、追跡モジュール７２およびワークステーション８０によって導出されることができる。

ここで図２に目を向けると、ワークステーション８０のシステム略図が、示される。ワークステーション８０は、メモリ２０２、プロセッサ２０４、ディスプレイ２０６、ネットワークインターフェース２０８、入力デバイス２１０、および／または出力モジュール２１２を含んでもよい。ワークステーション８０は、本明細書に説明されるであろう方法を実装する。

図３は、ナビゲーションワークステーション８０およびユーザインターフェース２１６を使用するナビゲーションの方法を描写する。ステップＳ３００では、ユーザインターフェース２１６は、臨床医に、患者の選択のためのビュー（図示せず）を提示する。臨床医は、例えば、患者名または患者ＩＤ番号等の患者情報を、ナビゲーション手技を行う患者を選択するためのテキストボックの中に入力してもよい。代替として、患者は、ドロップダウンメニューまたは患者選択の他の類似方法から選択されてもよい。いったん患者が選択されると、ユーザインターフェース２１６は、臨床医に、選択された患者のための利用可能なナビゲーション計画のリストを含む、ビュー（図示せず）を提示する。ステップＳ３０２では、臨床医は、ナビゲーション計画をアクティブ化することによって、ナビゲーション計画のうちの１つをロードしてもよい。ナビゲーション計画は、手技計画ソフトウェアからインポートされ、選択された患者のＣＴ画像を含んでもよい。

いったん患者が選択され、対応するナビゲーション計画がロードされると、ユーザインターフェース２１６は、ステップＳ３０４において、臨床医に、臨床医が選択された患者および計画詳細を精査することを可能にする、患者詳細ビュー（図示せず）を提示する。タイムアウトビュー内で臨床医に提示される患者詳細の実施例は、患者名、患者ＩＤ番号、および誕生日を含んでもよい。計画詳細の実施例は、ナビゲーション計画詳細、自動位置合わせステータス、および／または手動位置合わせステータスを含む。例えば、臨床医は、ナビゲーション計画詳細をアクティブ化し、ナビゲーション計画を精査してもよく、自動位置合わせおよび／または手動位置合わせの可用性を検証してもよい。臨床医はまた、編集ボタン（図示せず）をアクティブ化し、患者詳細ビューからロードされたナビゲーション計画を編集してもよい。ロードされたナビゲーション計画の編集ボタン（図示せず）のアクティブ化はまた、前述の計画ソフトウェアをアクティブ化してもよい。いったん臨床医が、患者および計画詳細が正しいことに満足すると、臨床医は、ステップＳ３０６において、ナビゲーション設定に進む。代替として、医療スタッフが、臨床医が患者およびナビゲーション計画を選択するのに先立って、またはそれと並行して、ナビゲーション設定を行ってもよい。

ステップＳ３０６におけるナビゲーション設定の間、臨床医または他の医療スタッフは、電磁場発生器７６上に手術台で患者を位置付けることによって、患者および手術台を準備する。臨床医または他の医療スタッフは、基準センサ７４を患者の胸部上に位置付け、センサが、例えば、ユーザインターフェース２１６によって臨床医または他の医療スタッフに提示される設定ビュー（図示せず）の使用を通して、適切に位置付けられていることを検証する。設定ビューは、例えば、臨床医または他の医療スタッフに、基準センサ７４が送信機マット７６によって生成される磁場に対して位置する場所のインジケーションを提供してもよい。患者センサは、ナビゲーションシステムが、ナビゲーションの間、患者呼吸周期を補償することを可能にする。臨床医はまた、ＬＧ９２の遠位先端９３が気管支鏡５０の作業チャネルの遠位端から延在するように、ＬＧ９２をＥＷＣ９６の中に挿入し、ＬＧ９２およびＥＷＣ９６の両方を気管支鏡５０の作業チャネルの中に挿入することによって、手技のためにＬＧ９２、ＥＷＣ９６、および気管支鏡５０を準備する。例えば、臨床医は、ＬＧ９２の遠位先端９３を気管支鏡５０の作業チャネルの遠位端を１０ｍｍ越えて延在させてもよい。

いったん設定が完了すると、ワークステーション８０は、ユーザインターフェース２１６を介して、図４に示されるようなビュー４００を提示する。ＣＴ画像データは、ステップ３０８において、取得され、ビュー４００の整合ビュー４０２内に表示される。ステップ３１０では、ＣＴ画像データは、選択されたナビゲーション計画と位置合わせされる。画像とナビゲーション計画を位置合わせするための例示的方法は、Ｂｒｏｗｎｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＳｙｓｔｅｍａｎｄＭｅｔｈｏｄｆｏｒＮａｖｉｇａｔｉｎｇＷｉｔｈｉｎｔｈｅＬｕｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２４０号（そのそれぞれの全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれ、本明細書に説明されるようなＥＭＮシステム１０と併用可能である）に説明されている。

ステップｓ３１２では、ワークステーション８０は、ナビゲーション計画内に含まれるＣＴ画像データおよびセンサ９４からの位置信号に基づいて、体積レンダリングアルゴリズムを行い、図４に示されるような患者の気道の壁の３Ｄビュー４０４を生成する。３Ｄビュー４０４は、体積内のオブジェクトにより近接して移動するとき、前進の知覚をサポートする、斜視レンダリングを使用する。３Ｄビュー４０４はまた、ユーザに、ユーザが病変４１０に到達するために進行する必要があるであろう方向のインジケーションを提供する、ナビゲーション経路を提示する。ナビゲーション経路は、ユーザが進行するための所望の経路を容易に判定し得るように、３Ｄレンダリングと対比する色または形状で提示されてもよい。ワークステーション８０はまた、ＬＧ９２の遠位先端９３に位置し、それと整合される、３Ｄ体積のスライスを含む、図４に示されるような局所ビュー４０６を提示する。局所ビュー４０６は、立面斜視からスライス４１６上にオーバーレイされる、病変４１０およびナビゲーション経路４１４を示す。局所ビュー４０６によって提示されるスライス４１６は、ロードされたナビゲーション計画の３Ｄ体積に対するＥＭセンサ９４の場所に基づいて変化する。局所ビュー４０６はまた、ユーザに、仮想プローブ４１８の形態において、ＬＧ９２の遠位先端９３の仮想表現を提示する。仮想プローブ４１８は、ユーザに、ユーザが患者の気道内でＬＧ９２の前進を制御し得るように、ＬＧ９２の遠位先端９３が面している方向のインジケーションを提供する。

ステップｓ３１４では、カテーテルが、気管支を通してナビゲートされる。カテーテルが、気管支を通してナビゲートされる間、ワークステーション８０は、ＭＩＰアルゴリズムを実行し、ステップｓ３１６において、遠位先端９３から限定された範囲内のＭＩＰを計算し、ステップｓ３１８において、ＭＩＰを表示する。限定された範囲は、事前に定義されてもよく、または標的の場所に基づいて動的に計算されてもよい。例えば、限定された範囲は、遠位先端９３から３５ｍｍであってもよい。ＭＩＰアルゴリズムを限定し、遠位先端９３の限定された範囲内の構造をハイライトすることは、プロセッサ２０４にかかる負荷を低減させ得る。限定された範囲を使用することによって、病変を不明瞭化し得る、より密度の高い構造は、省略され、病変が表示されることを可能にし得る。ＭＩＰアルゴリズムは、それらの最大表面サイズで限定された範囲内の病変を表示させ、ユーザが標的の中心を照準することを可能にする。整合ビュー４０２に示されるように、ＭＩＰアルゴリズムは、病変密度組織をハイライトし、ＣＴ体積内の大部分の他の密度をフィルタ除去するように調整され、暗い背景にわたって肺病変が目立つ、より鮮明な写真を作成し得る。マーキング４０８、例えば、緑色球体または楕円体が、計画された標的を表すために使用されてもよく、レンダリングされた体積上にオーバーレイされ、誤ったオブジェクトに整合されるリスクを低減させる。ビューの中心内の十字線４１０は、遠位先端９３と標的の中心を整合させる際、ユーザを補助する。遠位先端９３からマークされた標的の中心までの距離４１２は、十字線４１０に隣接して表示され、ユーザが、整合と近接度との間の最良平衡を見出すことを可能にする。

ステップｓ３２０では、病変が限定された範囲内にあるかどうかの判定が行われる。判定は、ユーザによって行われてもよく、または公知の画像分析技法を使用して判定されてもよい。病変が遠位先端９３の限定された範囲内にない場合、プロセスは、ステップｓ３１４に戻り、ユーザは、カテーテルをナビゲートし続ける。

本明細書に説明される実施形態では、ＣＴ画像データおよび３Ｄモデルを使用したカテーテルの整合は、他のＣＴ体積表現よりも優れた照準経験をもたらす。病変の標的面積は、通常ＣＴスライスが有用ではないであろう、距離から示されてもよい。標的は、病変を不明瞭化する、より高密度かつ遠位のオブジェクトを示し得る、通常ＭＩＰとは対照的に、限定された範囲に示される。実施形態は、ユーザが、生検ツール導入のための最良場所を画定する、整合／近接度間の最適平衡を査定することを可能にする。ビューは、ＣＴ画像に類似して見え、それによって、医師に、彼らが見ている情報が現実的であることを心理学に保証し、病変構造の種々の部分の照準を可能にし、ユーザに、彼らが計画された標的に向かっていることを保証する。３Ｄモデルでは、範囲内の非関連構造は、最小限にされ、ユーザが病変を鮮明に識別することを可能にする。

図１に戻って参照すると、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、異なる動作機構を有するが、それぞれ、回転および圧縮することによって操作され、延在作業チャネル９６である、ＬＧ９２の遠位先端９３を操向させるように得る、ハンドル９１を含有する。カテーテルガイドアセンブリ９０は、ＳＵＰＥＲＤＩＭＥＮＳＩＯＮ（登録商標）ＰｒｏｃｅｄｕｒｅＫｉｔｓの名称でＣｏｖｉｄｉｅｎＬＰによって現在市場化および販売されており、同様に、カテーテルガイドアセンブリ１００は、ＥＤＧＥ^ＴＭＰｒｏｃｅｄｕｒｅＫｉｔｓの名称でＣｏｖｉｄｉｅｎＬＰによって現在販売されおり、両キットは、ハンドル９１と、延在作業チャネル９６と、および位置特定可能ガイド９２とを含む。カテーテルガイドアセンブリ９０、１００のより詳細な説明については、Ｌａｄｔｋｏｗｅｔａｌ．によって２０１３年３月１５日に出願された出願人が所有する米国特許出願第１３／８３６，２０３号を参照されたい（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）。

図１に図示されるように、患者は、気管支鏡５０が患者の口を通して患者の気道の中に挿入された状態で手術台４０上に横たえられて示される。気管支鏡５０は、照明源と、ビデオ撮像システム（明示的に図示せず）とを含み、気管支鏡５０のビデオ撮像システムから受信されたビデオ画像を表示するために、監視機器６０、例えば、ビデオディスプレイに結合される。

ＬＧ９２およびＥＷＣ９６を含む、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、気管支鏡５０の作業チャネルを通して患者の気道の中に挿入するために構成される（但し、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００は、代替として、気管支鏡５０を伴わずに使用されてもよい）。ＬＧ９２およびＥＷＣ９６は、係止機構９９を介して、相互に対して選択的に係止可能である。６自由度電磁追跡システム７０（例えば、米国特許第６，１８８，３５５号ならびに公開ＰＣＴ出願第ＷＯ００／１０４５６号および第ＷＯ０１／６７０３５号に開示されるものに類似する（そのそれぞれの全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）、または任意の他の好適な位置付け測定システム））が、ナビゲーションを行うために利用されるが、他の構成もまた、検討される。追跡システム７０は、以下に詳述されるように、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００と併用し、患者の気道を通してＥＷＣ９６と連動して移動するにつれて、ＥＭセンサ９４の位置を追跡するように構成される。

図１にさらに示されるように、電磁場発生器７６は、患者の真下に位置付けられる。電磁場発生器７６および複数の基準センサ７４は、６自由度において、各基準センサ７４の場所を導出する、追跡モジュール７２と相互接続される。基準センサ７４のうちの１つまたはそれを上回るものは、患者の胸部に取り付けられる。基準センサ７４の６自由度座標は、アプリケーション８１を含み、センサ７４が基準の患者座標フレームを計算するために使用される、ワークステーション８０に送信される。

また、図１に示されるのは、標的へのナビゲーションおよびＬＧ９２の除去に続いて、カテーテルガイドアセンブリ９０、１００の中に挿入可能である、カテーテル生検ツール１０２である。生検ツール１０２は、１つまたはそれを上回る組織サンプルを標的組織から収集するために使用される。以下に詳述されるように、生検ツール１０２はさらに、追跡システム７０と併用し、標的組織への生検ツール１０２のナビゲーション、標的組織に対して操作され、組織サンプルを得るときの生検ツール１０２の場所の追跡、および／または組織サンプルが得られた場所のマーキングを促進するために構成される。

ナビゲーションは、ＬＧ９２内に含まれるＥＭセンサ９４に関して上記で詳述されているが、また、ＥＭセンサ９４は、生検ツール１０２内に埋め込まれるか、または組み込まれてもよく、生検ツール１０２が、代替として、ＬＧまたはＬＧの使用が要求する必要ツール交換の必要なく、ナビゲーションのために利用されてもよいことも想定される。種々の使用可能生検ツールは、両方とも、ＤＥＶＩＣＥＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＮＡＶＩＧＡＴＩＮＧＡＢＩＯＰＳＹＴＯＯＬＴＯＡＴＡＲＧＥＴＬＯＣＡＴＩＯＮＡＮＤＯＢＴＡＩＮＩＮＧＡＴＩＳＳＵＥＳＡＭＰＬＥＵＳＩＮＧＴＨＥＳＡＭＥと題され、２０１３年１１月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／９０６，７３２号および６１／９０６，７６２号、ならびに同一題名を有し、２０１４年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／９５５，４０７号に説明されており、そのそれぞれの全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれ、本明細書に説明されるように、ＥＭＮシステム１０と併用可能である。

手技計画の間、ワークステーション８０は、患者の気道の３次元モデル（「３Ｄモデル」）を生成および視認するために、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像データを利用し、３Ｄモデル上の標的組織の識別を可能にし（自動的に、半自動的に、または手動で）、標的組織への患者の気道を通した経路の選択を可能にする。より具体的には、ＣＴ走査が、処理され、３Ｄ体積にアセンブルされ、これは、次いで、患者の気道の３Ｄモデルを生成するために利用される。３Ｄモデルは、ワークステーション８０と関連付けられたディスプレイモニタ８１上に、または任意の他の好適な方式で提示されてもよい。ワークステーション８０を使用して、３Ｄ体積の種々のスライスおよび３Ｄモデルのビューが、提示されてもよく、および／または標的の識別および標的にアクセスするために患者の気道を通る好適な経路の選択を促進するように臨床医によって操作されてもよい。３Ｄモデルはまた、得られた組織サンプルに関する日付、時間、および他の識別情報を含む、以前の生検が行われた場所のマークを示してもよい。これらのマークはまた、経路が計画され得る標的として選択されてもよい。いったん選択されると、経路は、ナビゲーション手技の間に使用するために保存される。好適な経路計画システムおよび方法の実施例は、２０１４年３月１５日に出願された米国特許出願第１３／８３８，８０５号、第１３／８３８，９９７号、および第１３／８３９，２２４号（そのそれぞれの全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。

ナビゲーションの間、ＥＭセンサ９４は、追跡システム７０と併せて、ＥＭセンサ９４または生検ツール１０２が患者の気道を通して前進されるにつれて、ＥＭセンサ９４および／または生検ツール１０２の追跡を可能にする。

図２に戻って参照すると、メモリ２０２は、プロセッサ２０４によって実行可能であって、ワークステーション８０の動作を制御する、データおよび／またはソフトウェアを記憶するための任意の非一過性コンピュータ可読記憶媒体を含む。ある実施形態では、メモリ２０２は、フラッシュメモリチップ等の１つまたはそれを上回るソリッドステート記憶デバイスを含んでもよい。代替として、または１つまたはそれを上回るソリッドステート記憶デバイスに加え、メモリ２０２は、大容量記憶コントローラ（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に接続される１つまたはそれを上回る大容量記憶デバイスを含んでもよい。本明細書に含有されるコンピュータ可読媒体の説明は、ソリッドステート記憶に言及するが、コンピュータ可読記憶媒体は、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ることができることが当業者によって理解されるはずである。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータ等の情報の記憶のための任意の方法または技術に実装される、非一過性、揮発性および不揮発性、可撤性および非可撤性媒体を含む。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙまたは他の光学記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶デバイス、もしくは所望の情報を記憶するために使用され得、かつワークステーション１８０によってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含む。

メモリ２０２は、アプリケーション８１および／またはＣＴデータ２１４を記憶してもよい。アプリケーション８１は、プロセッサ２０４によって実行されると、ディスプレイ２０６に、ユーザインターフェース２１６を提示させてもよい。ネットワークインターフェース２０８は、有線ネットワークおよび／または無線ネットワークから成るローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線モバイルネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク、および／またはインターネット等のネットワークに接続するように構成されてもよい。入力デバイス２１０は、例えば、マウス、キーボード、フットペダル、タッチスクリーン、および／または音声インターフェース等、ユーザがワークステーション８０と相互作用し得る、任意のデバイスであってもよい。出力モジュール２１２は、例えば、パラレルポート、シリアルポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、または当業者に公知の任意の他の類似接続ポート等、任意の接続ポートまたはバスを含んでもよい。

本明細書に説明される方法、プログラム、アルゴリズム、またはコードのいずれかは、プログラミング言語もしくはコンピュータプログラムに変換されるか、またはそれで表現されてもよい。「プログラミング言語」および「コンピュータプログラム」は、コンピュータへの命令を規定するために使用される、任意の言語であって、（限定ではないが）以下の言語およびその派生物、すなわち、Ａｓｓｅｍｂｌｅｒ、Ｂａｓｉｃ、バッチファイル、ＢＣＰＬ、Ｃ、Ｃ＋、Ｃ＋＋、Ｄｅｌｐｈｉ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、機械コード、オペレーティングシステムコマンド言語、Ｐａｓｃａｌ、Ｐｅｒｌ、ＰＬ１、スクリプト言語、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、それ自体がプログラムを規定するメタ言語、ならびに第１、第２、第３、第４、および第５の世代全てのコンピュータ言語を含む。また、含まれるのは、データベースおよび他のデータスキーマならびに任意の他のメタ言語である。本定義の目的のために、解釈、コンパイル、またはコンパイルおよび解釈アプローチの両方を使用するかについて、言語間で区別は行われない。本定義の目的のために、プログラムのコンパイルバージョンとソースバージョンとの間で区別は行われない。したがって、プログラムという言及は、プログラミング言語が１つを上回る状態（ソース、コンパイル、オブジェクト、またはリンク等）で存在し得る場合、あらゆるそのような状態を指す。定義はまた、実際の命令およびそれらの命令の意図を包含する。

ＥＮＢ手技の計画またはナビゲーション段階のいずれかで使用可能な画像およびデータ生成、管理、ならびに操作のさらなる側面は、Ｂｒｏｗｎｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「Ｒｅａｌ−ＴｉｍｅＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎＦｅｅｄｂａｃｋ」と題された同時係属中かつ共同所有の米国仮特許出願第６２／０２０，２２０号、Ｂｒｏｗｎによって２０１４年７月２日に出願され、「ＭｅｔｈｏｄｓｆｏｒＭａｒｋｉｎｇＢｉｏｐｓｙＬｏｃａｔｉｏｎ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，１７７号、Ｋｅｈａｔｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＤｉｓｐｌａｙ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２３８号、Ｇｒｅｅｎｂｕｒｇによって２０１４年７月２日に出願され、「ＵｎｉｆｉｅｄＣｏｏｒｄｉｎａｔｅＳｙｓｔｅｍＦｏｒＭｕｌｔｉｐｌｅＣｔＳｃａｎｓＯｆＰａｔｉｅｎｔＬｕｎｇｓ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２４２号、Ｍｅｒｌｅｔによって２０１４年７月２日に出願され、「ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＦｌｕｏｒｏｓｃｏｐｉｃＰｏｓｅＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２５０号、Ｍａｒｋｏｖｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＳｙｓｔｅｍａｎｄＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＬｕｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２６１号、Ｌａｃｈｍａｎｏｖｉｃｈｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＴｒａｃｈｅａＭａｒｋｉｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２５３号、Ｍａｒｋｏｖｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｅｔｅｃｔｉｏｎＯｆＨｕｍａｎＬｕｎｇＴｒａｃｈｅａ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２５７号、Ｍａｒｋｏｖｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＬｕｎｇＡｎｄＰｌｅｕｒａＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２６１号、Ｌａｃｈｍａｎｏｖｉｃｈｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「ＣｏｎｅＶｉｅｗ−ＡＭｅｔｈｏｄＯｆＰｒｏｖｉｄｉｎｇＤｉｓｔａｎｃｅＡｎｄＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＦｅｅｄｂａｃｋＷｈｉｌｅＮａｖｉｇａｔｉｎｇＩｎ３ｄ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２５８号、およびＷｅｉｎｇａｒｔｅｎｅｔａｌ．によって２０１４年７月２日に出願され、「Ｄｙｎａｍｉｃ３ＤＬｕｎｇＭａｐＶｉｅｗｆｏｒＴｏｏｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＩｎｓｉｄｅｔｈｅＬｕｎｇ」と題された米国仮特許出願第６２／０２０，２６２号により完全に説明され、これらの全内容は全て、参照することによって本明細書に組み込まれる。

実施形態が、例証および説明の目的のために、付随の図面を参照して詳細に説明されたが、本発明のプロセスおよび装置は、それによって限定されるものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。前述の実施形態の種々の修正が、本開示の範囲から逸脱することなく、行われてもよいことは、当業者に明白となるであろう。

Claims

患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムであって、前記システムは、
前記患者の気管支樹の中に挿入されるように構成されている気管支鏡であって、前記気管支鏡は、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、
前記気管支鏡の前記作業チャネルの中に挿入可能であり、かつ、前記患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成されているプローブであって、前記プローブは、場所センサを含む、プローブと、
前記プローブおよび前記気管支鏡と動作可能に通信するワークステーションであって、前記ワークステーションは、メモリと少なくとも１つのプロセッサとを含み、前記メモリは、ナビゲーション計画とプログラムとを記憶している、ワークステーションと
を備え、
前記プログラムは、前記プロセッサによって実行されると、
前記場所センサの遠位先端からのある範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行することと、
前記ナビゲーション計画を通してユーザを誘導するユーザインターフェースを提示することと
を前記ワークステーションに行わせ、
前記ユーザインターフェースは、
前記患者の気道および対応するナビゲーション計画の３Ｄレンダリングを表示するための３次元（３Ｄ）ビューと、
前記患者の気管支樹の周辺気道を通して前記標的に前記プローブをナビゲートする際に、前記ユーザを補助するための局所ビューと、
前記プローブの遠位先端と前記標的とを整合させる際に、前記ユーザを補助するための標的整合ビューであって、前記標的整合ビューは、前記ＭＩＰアルゴリズムの実行から生成された画像を含む、標的整合ビューと
を提示するように構成されており、
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記場所センサの前記遠位先端から前記範囲内にある前記標的をハイライトし、前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記場所センサの前記遠位先端から前記範囲外にある前記標的近傍の他の組織の密度をフィルタ除去する、システム。
前記範囲は、事前判定される、請求項１に記載のシステム。
前記範囲は、前記標的の場所に基づいて動的に計算される、請求項１に記載のシステム。
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的が前記標的整合ビュー内で最大表面サイズで表示されるようにする、請求項１に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記標的上にオーバーレイされるマーキングを提示する、請求項１に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記標的の中心への整合を補助するための十字線を提示する、請求項１に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記場所センサの先端から前記標的までの距離を提示する、請求項１に記載のシステム。
患者の気管支樹を通して標的にナビゲートするためのシステムであって、前記システムは、
前記患者の気管支樹の中に挿入されるように構成されている気管支鏡であって、前記気管支鏡は、作業チャネルを画定する、気管支鏡と、
前記気管支鏡の作業チャネルの中に挿入可能であり、かつ、前記患者の気管支樹を通してナビゲートするように構成されているプローブであって、前記プローブは、場所センサを含む、プローブと、
前記プローブおよび前記気管支鏡と動作可能に通信するワークステーションであって、前記ワークステーションは、メモリと少なくとも１つのプロセッサとを含み、前記メモリは、ナビゲーション計画とプログラムとを記憶している、ワークステーションと
を備え、
前記プログラムは、前記プロセッサによって実行されると、
前記場所センサの遠位先端からのある範囲に対して最大強度投影（ＭＩＰ）アルゴリズムを実行することと、
前記ナビゲーション計画を通してユーザを誘導するユーザインターフェースを提示することと
を前記ワークステーションに行わせ、
前記ユーザインターフェースは、前記プローブの遠位先端と前記標的とを整合させる際に、前記ユーザを補助するための標的整合ビューを提示するように構成されており、前記標的整合ビューは、前記ＭＩＰアルゴリズムの実行から生成された画像を含み、
前記場所センサの前記遠位先端からの前記範囲は、前記場所センサの前記遠位先端からの限定された範囲であり、
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記場所センサの前記遠位先端から前記限定された範囲内にある前記標的をハイライトし、前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記場所センサの前記遠位先端から前記限定された範囲外にある前記標的近傍の他の組織の密度をフィルタ除去する、システム。
前記限定された範囲は、事前判定される、請求項８に記載のシステム。
前記限定された範囲は、前記標的の場所に基づいて動的に計算される、請求項８に記載のシステム。
前記ＭＩＰアルゴリズムは、前記標的が前記標的整合ビュー内で最大表面サイズで表示されるようにする、請求項８に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記標的上にオーバーレイされるマーキングを提示する、請求項８に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記標的の中心への整合を補助するための十字線を提示する、請求項８に記載のシステム。
前記標的整合ビューは、前記場所センサの先端から前記標的までの距離を提示する、請求項８に記載のシステム。