特許 6768410 追跡迷路の問題解決法を用いた自動的ＥＮＴ手術事前計画

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6768410

(24)【登録日】2020年9月25日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】追跡迷路の問題解決法を用いた自動的ＥＮＴ手術事前計画

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20201005BHJP

   A61B 6/12 20060101ALI20201005BHJP

   A61B 34/10 20160101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 377

   A61B6/12

   A61B6/03 360G

   A61B34/10

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-164393(P2016-164393)

(22)【出願日】2016年8月25日

(65)【公開番号】特開2017-42616(P2017-42616A)

(43)【公開日】2017年3月2日

【審査請求日】2019年8月23日

(31)【優先権主張番号】62/209,946

(32)【優先日】2015年8月26日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/222,240

(32)【優先日】2016年7月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】511099630

【氏名又は名称】バイオセンス・ウエブスター・（イスラエル）・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒ （Ｉｓｒａｅｌ）， Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】バディム・グリナー

(72)【発明者】

【氏名】ファディ・マサルウィ

(72)【発明者】

【氏名】アクラム・ゾアビ

(72)【発明者】

【氏名】イタマル・ブスタン

【審査官】 相川 俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０１２４９２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開平１１−１２０３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１１１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５１２２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８３０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５３２０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 飯村慈朗，“立体内視鏡下鼻内手術におけるステレオナビゲーションシステムの開発”，耳鼻咽喉科展望，２００９年，Vol.52, No.5，p.408-410

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ａ６１Ｂ ６／０３

Ａ６１Ｂ ６／１２

Ａ６１Ｂ ３４／１０

ＰｕｂＭｅｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを受信することと、
前記身体に挿入されたプローブが通過可能な前記身体内の領域に対応する、前記スキャンのボクセルを特定することと、
前記スキャンをスクリーン上に表示し、前記プローブのための選択された出発地点及び終端地点を前記スクリーン上にマーキングすることと、
前記特定されたボクセルの連結集合を含む、前記出発地点から前記終端地点への経路を見出すことと、
前記スキャンを使用して前記身体の外面の描写を生成し、前記描写を前記スクリーン上に表示することと、
前記経路を取り囲む前記外面の範囲を、前記表示された描写内で局部的に透明にして、前記経路の近辺における前記身体の内部構造を、前記スクリーン上で見えるようにすることと、を含む、方法。

【請求項2】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての粘膜を選択することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての軟組織を特定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記経路を見出すことが、前記経路のどの部分も、前記プローブの可能な曲率半径の範囲よりも小さい曲率半径を含まないことを確実にすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記経路を見出すことは、経路の直径が、前記プローブの直径よりも常に大きいことを確実にすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記経路を見出すことが、前記出発地点から前記終端地点への最短経路を見出すことを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記最短経路を見出すことが、ダイクストラのアルゴリズム又はその拡張を使用することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記経路を見出すことは、前記プローブが前記経路の一部分において達成可能なプローブ曲率半径よりも小さい経路曲率半径を有する前記一部分の通過を要求されないことを確実にすることを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記ＣＴスキャンを受信することが、Ｘ線ＣＴスキャン及び磁気共鳴映像法ＣＴスキャンの一方を受信することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

装置であって、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを表示するように構成されたスクリーンと、
プロセッサであって、
前記スキャンを受信し、
前記身体に挿入されたプローブが通過可能な前記身体内の領域に対応する、前記スキャンのボクセルを特定し、
前記プローブのための選択された出発地点及び終端地点を、前記スクリーン上にマーキングし、
前記特定されたボクセルの連結集合を含む、前記出発地点から前記終端地点への経路を見出し、
前記スキャンを使用して、前記身体の外面の描写を生成し、前記描写を前記スクリーン上に表示し、
前記経路を取り囲む前記外面の範囲を、前記表示された描写内で局部的に透明にして、前記経路の近辺における前記身体の内部構造を前記スクリーン上で見えるようにする、ように構成された、プロセッサと、を含む、装置。

【請求項12】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての粘膜を選択することを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての軟組織を特定することを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項14】

前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項15】

前記経路を見出すことが、前記経路のどの部分も、前記プローブの可能な曲率半径の範囲よりも小さい曲率半径を含まないことを確実にすることを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項16】

前記経路を見出すことは、経路の直径が前記プローブの直径よりも常に大きいことを確実にすることを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項17】

前記経路を見出すことが、前記出発地点から前記終端地点への最短経路を見出すことを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項18】

前記最短経路を見出すことが、ダイクストラのアルゴリズム又はその拡張を使用することを含む、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記経路を見出すことは、前記プローブが前記経路の一部分において達成可能なプローブ曲率半径よりも小さい経路曲率半径を有する前記一部分の通過を要求されないことを確実にすることを含む、請求項１１に記載の装置。

【請求項20】

前記ＣＴスキャンを受信することが、Ｘ線ＣＴスキャン、磁気共鳴映像法ＣＴスキャンの一方を受信することを含む、請求項１１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１５年８月２６日出願の米国特許仮出願第６２／２０９，９４６号による利益を主張する。

【0002】

（発明の分野）
本発明は、一般に手術に関し、より詳細には、侵襲的鼻洞手術の事前計画に関する。

【背景技術】

【0003】

副鼻腔は、空気で満たされた４つの別個の３次元（３Ｄ）空間の対を含み、これらは鼻腔に近接している。洞の選択された領域の侵襲的手術は、例えば重症の副鼻腔炎の場合に必要であると考えられ、カテーテルを使用してその領域に到達し得る。一般に、現在では、そのような侵襲的手術を行う前に、洞の１つの選択領域及びその付近のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを撮影する。医師は、スキャン像を分析して、カテーテルが採るべき鼻孔から選択領域への最良の経路、典型的には最短経路を選択する。

【0004】

最良の経路の選択は、ささいな操作ではない。洞は３Ｄ空間であり、特に鼻孔と選択領域との間に任意の種の妨害が存在した場合、最良の経路は比較的複雑な道筋を含む可能性がある。加えて、ＣＴスキャンを使用して３Ｄ画像を生成することができるが、そのような画像の分析は、それらが３次元であるため、困難であり、かつ時間を要する。

【0005】

その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第７，７２０，５２１号は、副鼻腔炎及び副鼻腔の他の疾患を処置するための様々な手技を含む、画像誘導インターベンショナル手技及び外科手技を行うためのシステムを記載している。

【0006】

その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｉｅｌｅｎ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第８，１６０，６７６号は、外科手技の計画方法を記載している。この計画は、選択された標的に到達する経路又は軌道を含み得る。

【0007】

その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｈｉｇｇｉｎｓ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許出願第２００８／０１８３０７３号は、患者内の中空かつ分岐した器官を通る道筋の計画を援助して、続く内視鏡手技を最適化する方法を記載している。

【0008】

その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｇａｔｔａｎｉ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許第８，１１６，８４７号は、最適な手術軌道又は経路を計算して、患者の身体内部を通して外科用器具を移動させる方法を記載している。

【0009】

本特許出願中に参照により組み込まれる文献は、本明細書に明確に又は黙示的になされている定義と矛盾する方法で、任意の用語がこれらの組み込まれている文献において定義されている限りにおいて、本明細書中の定義のみが考慮されるべきであることを除いて、本出願の不可欠な部分であると考慮されるものとする。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の実施形態は、方法を提供し、該方法は、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを受信することと、
身体に挿入されたプローブが通過可能な、身体内の領域に対応する、スキャンのボクセルを特定することと、
スキャンをスクリーン上に表示し、プローブのための選択された出発地点及び終端地点を該スクリーン上にマーキングすることと、
特定されたボクセルの連結集合を含む、出発地点から終端地点への経路を見出すことと、
スキャンを使用して身体の外面の描写を生成し、該描写をスクリーン上に表示することと、
経路を取り囲む外面の範囲を、表示された描写内で局部的に透明にして、経路の近辺における身体の内部構造を、スクリーン上で見えるようにすることと、を含む。

【0011】

一般に、スキャンのボクセルを特定することは、通過可能な種としての粘膜を選択することを含む。代替的に又は付加的に、スキャンのボクセルを特定することは、通過可能な種としての軟組織を特定することを含む。更に代替的に又は付加的に、スキャンのボクセルを特定することは、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することを含む。

【0012】

開示した実施形態では、経路を見出すことは、経路のどの部分も、プローブの可能な曲率半径の範囲よりも小さい曲率半径を含まないことを確実にすることを含む。

【0013】

更なる開示した実施形態では、経路を見出すことは、経路の直径がプローブの直径よりも常に大きいことを確実にすることを含む。

【0014】

尚更なる開示した実施形態では、経路を見出すことは、出発地点から終端地点への最短経路を見出すことを含む。一般に、最短経路を見出すことは、ダイクストラのアルゴリズム又はその拡張を使用することを含む。

【0015】

代替的な実施形態では、経路を見出すことは、プローブが経路の一部分において達成可能なプローブ曲率半径よりも小さい経路曲率半径を有する該一部分の通過を要求されないことを確実にすることを含む。

【0016】

更に代替的な実施形態では、ＣＴスキャンを受信することは、Ｘ線ＣＴスキャン及び磁気共鳴映像法ＣＴスキャンの一方を受信することを含む。

【0017】

本発明の実施形態によれば、更に装置を提供し、該装置は、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを表示するように構成されたスクリーンと、
プロセッサであって、
スキャンを受信し、
身体に挿入されたプローブが通過可能な身体内の領域に対応する、スキャンのボクセルを特定し、
プローブのための選択された出発地点及び終端地点を、スクリーン上にマーキングし、
特定されたボクセルの連結集合を含む、出発地点から終端地点への経路を見出し、
スキャンを使用して、身体の外面の描写を生成し、この描写を該スクリーン上に表示し、
経路を取り囲む該外面の範囲を、表示された描写内で局部的に透明にして、経路の近辺における身体の内部構造をスクリーン上で見えるようにする、ように構成された、プロセッサと、を含む。

【0018】

本開示は、図面を参照して行う、本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明により、より完全に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態による、鼻洞手術システムの概略図である。

【図2】本発明の実施形態による、システムの手術事前計画コンポーネントの工程を示す流れ図である。

【図3】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【図4】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【図5】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【図6】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【図7】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【図8】本発明の実施形態による、流れ図の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

概観
本発明の実施形態は、手術事前計画手順において、カテーテルが採るべき最良の経路を自動的に選択することにより、また、選択された経路を患者の画像上に表示することにより、医師を援助する。患者の画像は、手技が行われるべき患者の領域に基づくものである。

【0021】

手技領域のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャン、一般にＸ線ＣＴスキャンが受信され、患者内に挿入されるプローブが通過可能な、患者の身体の領域に対応するスキャンのボクセルを特定する。この特定は、一般に、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することによる。

【0022】

医師はスキャンをスクリーン上に表示し、プローブのための出発地点及び終端地点をスキャン上にマーキングする。

【0023】

プロセッサはダイクストラの（Dijksbra's）アルゴリズムなどのアルゴリズムを使用して、特定されたボクセルの連結集合を有する、出発地点から終端地点への経路、典型的には最短経路を見出す。

【0024】

プロセッサはまた、身体の外面の描写を生成し、この描写をスクリーン上に表示する。次いで、プロセッサは、経路を取り囲む外面の範囲を、表示された描写内で局部的に透明にして、経路の近辺における身体の内部構造をスクリーン上で見えるようにする。

【0025】

詳細な説明
ここで、本発明の実施形態による鼻洞手術システム２０の概略図である図１を参照する。システム２０は概して、患者２２の鼻洞上での侵襲的手技中に使用され、このシステムは、下記により詳細に記載する手術事前計画コンポーネントを含む。

【0026】

実際の手技の場合、例えば、患者の頭部に固定される枠２６に発生器を組み込むことにより、１組の磁界発生器２４を患者の頭部に固定してもよい。磁界発生器は、患者の鼻洞内に挿入されたプローブ２８の位置の追跡を可能にする。発生器２４のような磁界発生器を使用して、患者内に挿入された物体を追跡するシステムは、参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｏｖａｒｉｅｔａｌ ｅｔ ａｌ．に付与された米国特許出願第１４／７９２，８２３号に記載されている。加えて、Ｄｉａｍｏｎｄ Ｂａｒ，ＣＡのＢｉｏｓｅｎｓｅ Ｗｅｂｓｔｅｒにより製造されているＣａｒｔｏ（登録商標）システムは、磁界により照射された領域内のコイルの位置及び配向を見出すために、本明細書に記載したものと同様の追跡システムを使用する。

【0027】

発生器２４を含む、システム２０の要素は、１つ又は２つ以上のメモリと通信する処理装置を含むシステムプロセッサ４０により制御されてもよい。プロセッサ４０はコンソール５０内に装備されてもよく、コンソール５０は一般に、キーパッド及び／又はマウス若しくはトラックボールなどのポインティングデバイスを含む操作制御部５１を含む。コンソール５０はまた、プローブ２８の近位端５２などの、システム２０の他の要素に接続している。医師５４は手技を行いながら操作制御部を使用してプロセッサと交信し、プロセッサは、システム２０により生成された結果をスクリーン５６上に提示してもよい。

【0028】

プロセッサ４０は、プロセッサのメモリ内に記憶されたソフトウェアを用いてシステム２０を操作する。ソフトウェアは、例えば、ネットワークを介して、電子的形態でプロセッサ４０にダウンロードされてもよいし、又は代替的若しくは追加的に、磁気メモリ、光メモリ、若しくは電子メモリなどの、非一時的な有形媒体上に提供かつ／若しくは記憶されてもよい。

【0029】

図２は、上記に言及した手術事前計画コンポーネントの工程を示す流れ図であり、図３〜８は、本発明の実施形態による工程を示す図である。流れ図により記載される事前計画コンポーネントは、一般に、患者２２上で侵襲的手術手技を行う前に実施され、手技中に侵襲的プローブ２８が追従する最適経路を決定する。事前計画は、医師５４によって行われると想定される。

【0030】

流れ図の初期工程１００では、患者２２の鼻洞のコンピューター断層撮影（ＣＴ）Ｘ線スキャンを行い、スキャンからのデータをプロセッサ４０により獲得する。当技術分野において既知のように、スキャンは、患者の２次元Ｘ線「スライス」を含み、このスライスの組み合わせが３次元ボクセルを生成し、各ボクセルは、ＣＴスキャンによって決定された、放射線濃度の尺度であるハンスフィールドユニットを有する。

【0031】

画像生成工程１０２では、医師５４はスキャンの結果をスクリーン５６上に表示する。当技術分野において既知のように、この結果は、一般に患者２２の矢状面、冠状面、及び／又は横断面に平行な面に沿った一連の２次元（２Ｄ）スライスとして表示され得るが、他の面も可能である。面の方向は、医師によって選択されてもよい。

【0032】

表示された結果は、一般にグレイスケール画像であり、図３に、患者２２の冠状面に平行なスライスである例を提供する。黒から白へのグレイスケールの値は、対応するボクセルのハウスフィールドユニット（ＨＵ）と相関してもよく、したがって、図３の画像に適合するように、ＨＵ＝−１０００を有する空気は黒として割り当てられてもよく、ＨＵ＝３０００を有する緻密骨は白として割り当てられてもよい。

【0033】

当技術分野において既知のように、定義によってそれぞれ−１０００及び０である、空気及び水に関する値とは別に、緻密骨などの任意の他の物質又は種のハンスフィールドユニットの値は、とりわけ、本明細書に言及するＣＴスキャンを生成するのに使用される照射Ｘ線のスペクトルに依存する。そして、Ｘ線のスペクトルは、Ｘ線発生器に印加されるｋＶでの電位、及び発生器のアノードの組成を含む多数の因子に依存する。本開示の明確さのために、特定の物質又は種に関するハンスフィールドユニットの値は、下記の表Ｉに提供される通りであると想定される。

【0034】

【表1】

【0035】

しかしながら、表Ｉに示す特定の種（空気及び水以外）に関するＨＵの数値は、単に例示であり、当業者は過度の実験を行うことなく、種と、本明細書に言及するＣＴ画像の生成に使用されるＸ線機器とに従って、これらの例示的な値を修正できるであろうことを理解するべきである。

【0036】

一般に、ＨＵ値とグレイスケール値との置き換えは、所定のＣＴ機器からのＣＴスキャン出力であるＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）ファイルにコード化される。以下の記載の明確さのために、黒に対するＨＵ＝−１０００、及び白に対するＨＵ＝３０００の相関関係、並びに、対応する中間グレイレベルに対する中間ＨＵ値の相関関係が用いられているが、この相関関係は任意にすぎないことが理解されるであろう。例えば、相関関係は「反転」されてもよく、即ち、ＨＵ＝−１０００を白に割り当て、ＨＵ＝３０００を黒に割り当て、中間ＨＵ値を対応する中間グレイレベルに割り当ててもよい。かくして、当業者は、ハンスフィールドユニットとグレイレベルとの間の他の相関関係が適合するように本明細書の記載を適合させることが可能であり、それらの相関関係の全ては、本発明の範囲内に含まれることが想定される。

【0037】

マーキング工程１０４では、医師は、該医師がプローブ２８を患者内に挿入するであろう、意図される出発地点と、プローブの遠位端が終結する、意図される標的地点とをマーキングする。２つの地点は、同一の２Ｄスライス上に存在してもよい。代替的に、各地点は、異なるスライス上に存在してもよい。一般に、両方の地点は、空気中、即ち、ＨＵ＝−１０００の箇所に存在し、終端地点は通常、スライス内に示される液体又は組織と空気との接合部に存在するが、必ずしもそうではない。（終端地点がそのような接合部に存在しない例としては、該地点が空気で満たされたチャンバの中央に存在し得る場合である。）図４は、医師によって同一の２Ｄスライス上にマーキングされた出発地点１５０及び終端地点１５２を示し、明確さのために、これらの地点は、特に述べない限り、流れ図の残りの記載に使用される地点であると想定される。一般に、出発地点及び終端地点は、非グレイスケール色、例えば赤で表示される。

【0038】

許容される経路の規定工程１０６では、医師はハンスフィールドユニットの範囲を規定し、下記に言及する経路発見アルゴリズムは、この規定された範囲を、出発地点１５０から終端地点１５２への経路の発見において、許容可能なボクセル値として使用する。この規定された範囲は、一般に、空気、又は経路内の空所に対応する、−１０００に等しいＨＵを含み、規定された範囲はまた、−１０００を超えるＨＵも含み得、例えば、この範囲は式（１）により提供されるように規定され得る。
｛ＨＵ｜−１０００≦ＨＵ≦Ｕ｝ （１）
式中、Ｕは、医師によって選択された値である。

【0039】

例えば、Ｕは、採られる経路が水、脂肪、血液、軟組織、及び空気又は空所を含み得るように＋４５に設定されてもよい。

【0040】

規定された値の範囲が連続する範囲である必要はなく、この範囲は１つ又は２つ以上のサブ範囲を含む不連続物（disjoint）であってもよい。いくつかの実施形態では、サブ範囲は特定のタイプの材料を含むように選択され得る。不連続物の範囲の例は、式（２）により提供される。
｛ＨＵ｜ＨＵ＝−１０００又はＡ≦ＨＵ≦Ｂ｝ （２）
式中、Ａ、Ｂは医師によって選択された値である。

【0041】

例えば、Ａ、Ｂは、採られた経路が空気又は空所及び軟組織を含み得るように、それぞれ−３００及び−１００に等しいように設定されてもよい。

【0042】

ＨＵの範囲の選択方法は、数字による、及び／又は材料の名称による、及び／又はグレイスケールによるものを含むが、これらに限定されない当技術分野において既知の任意の都合のよい方法によるものであってもよい。例えば、グレイスケールによる選択の場合、医師５４はＣＴ画像の１つ又は２つ以上の領域を選択し、選択領域のグレイスケール値のＨＵ等価物を、経路発見アルゴリズムにより決定される経路のボクセルに関する許容可能なＨＵ範囲内に含めてもよい。

【0043】

名称による選択の場合、名前を挙げた種の表が医師に表示されてもよい。表示された表は、一般に表Ｉと同様であるが、ハンスフィールドユニットの値を提供する縦列が存在しない。医師は、表から１つ又は２つ以上の名前を挙げた種を選択し、この場合、選択された、名前を挙げた種のＨＵ等価物を、経路発見アルゴリズムにより決定される経路のボクセルに関する許容可能なＨＵ範囲内に含めてもよい。

【0044】

経路発見工程１０８では、プロセッサ４０は経路発見アルゴリズムを実施して、プローブ２８により追従される、出発地点１５０と終端地点１５２との間の１つ又は２つ以上の最短経路を見出す。このアルゴリズムは、経路内の通過可能なボクセルが、工程１０６で規定されたＨＵ範囲内のＨＵを有する任意のボクセルを含み、この規定範囲外のＨＵ値を有するボクセルは、見出した任意の経路内のバリアとして機能するものと仮定する。使用される経路発見アルゴリズムは、３次元迷路内で最短距離を決定することが可能な任意のアルゴリズムであり得るが、本発明者らは、Ｆｌｏｏｄ Ｆｉｌｌアルゴリズム、ダイクストラのアルゴリズム、又はＡ^＊アルゴリズムなどの拡張が、フロイドのアルゴリズム又はその変形物などの他のアルゴリズムと比較して、計算の速度、及び最短経路の決定の正確さの点で、より良好な結果を与えることを見出した。

【0045】

いくつかの実施形態では、経路発見工程は、プローブ２８の機械的特性及び寸法を考慮に入れることを含む。例えば、開示した実施形態では、プローブ２８は、屈曲する際、可能な曲率半径の範囲に限定され得る。プローブにより追従される可能な経路を決定する際、プロセッサは、経路のどの部分も、この半径の範囲よりも小さい半径を画定しないことを確実にする。

【0046】

更なる開示した実施形態では、プロセッサは、プローブの異なる部分が、異なる曲率半径の範囲が可能なプローブの機械的特性を考慮に入れる。例えば、可能な経路の末端部は、プローブの近位部分の可能な曲率半径よりも小さい曲率半径を有し得る。しかしながら、プローブの遠位端は近位部分よりも可撓性が高い場合があり、より小さい曲率半径に適合するのに十分可撓性であり得るため、この可能な経路は許容可能である。

【0047】

プローブの可能な曲率半径、及び可能な経路の異なる曲率半径を考慮する際、プロセッサは、プローブの遠位端が出発地点１５０から終端地点１５２に移動するときに、経路のどの部分がプローブの異なる部分により通過される必要があるかと、プローブにより達成可能な曲率半径とを考慮に入れる。

【0048】

尚更なる開示した実施形態では、プロセッサは、経路の直径Ｄがプローブ２８の測定された直径ｄよりも常に大きいことを確実にする。この確認は、少なくとも部分的に、例えば、当技術分野において既知のように、崩壊／拡張アルゴリズムを使用してプロセッサにより実施されて、工程１０６にて規定された範囲内のボクセルを見出してもよい。

【0049】

重ね合わせる工程１１０では、工程１０８にて見出された最短経路をスクリーン５６上に表示されている画像上に重ね合わせる。図５は、図４の画像上に重ね合わされている出発地点１５０と終端地点１５２との間の最短経路１５４を示す。一般に、経路１５４は、出発地点及び終端地点と同色であり得又はあり得ない非グレイスケール色で表示される。工程１０８が１つを超える最短経路を見出した場合、それらの経路の全部が、一般に、異なる非グレイスケール色で画像上に重ね合わされ得る。

【0050】

一般に、見出された経路は１つを超える２Ｄスライスを横切り、その場合、重ね合わせは、見出された経路を、関連している、即ち経路が横切る、２Ｄスライスの全部に組み込むことにより実施され得る。代替的に又は付加的に、スキャンの２Ｄスライスから少なくとも部分的に透明な３Ｄ画像が生成されてもよく、見出された経路が、３Ｄ画像上に重ね合わされ得る。少なくとも部分的に透明な３Ｄ画像は、下記により詳細に記載するように、患者２２の外面の描写上に形成されてもよい。

【0051】

図６は、本発明の実施形態による、患者２２の外面１８０の描写である。プロセッサ４０は工程１００にて獲得したＣＴスキャンデータを使用して、空気が−１０００のＨＵ値を有する一方、皮膚はこれとは有意に異なるＨＵ値を有するという事実を用いることにより、外面の描写を生成する。例として、描写１８０は、患者の冠状面に平行な、即ち患者により規定される座標系１８４のｘｙ面に平行な面上に形成されると想定され、座標系１８４の軸は、下の図６及び図７にも描かれている。

【0052】

図７は、本発明の実施形態による、境界面１９０及び境界領域１９２を概略的に示す。医師５４の指示の下で、プロセッサ４０は、透明にされる描写１８０の領域と、「そのまま」で残される描写１８０の領域とを描写する。描写を行うために、医師は、境界面１９０と境界面内の境界領域１９２とを画定し、境界領域１９２の画定は、該領域の境界周辺部１９４を使用する。

【0053】

明確さのために、以下の記載では、図７に概略的に示すように、境界面が座標系１８４のｘｙ面に平行であり、下記により提供される等式を有すると仮定する。
ｚ＝ｚ_ｂｐ （３）

【0054】

下記に記載するように、プロセッサ４０は境界面及び境界領域を使用して、表面１８０のどの要素が局部的に透明にされ、どの要素が局部的に透明にされないかを決定する。

【0055】

プロセッサ４０は、ｚ≧ｚ_ｂｐの値を有し、かつ、ｚ軸に沿って投影された際に範囲１９２内に存在する表面１８０（図６）の要素を決定する。次いで、プロセッサは要素を透明にし、その結果、これらの要素はもはや表面１８０内に見ることができない。例えば、図７において、患者２２の鼻の先端１９６は値ｚ≧ｚ_ｂｐを有するため、患者の鼻の先端の近辺の破線１９８は、表面の画像がスクリーン５６上に提示された際にもはや見ることができない外面１８０の一部を示す。

【0056】

上記に規定した要素が透明にされた結果として、ｚ＜ｚ_ｂｐの値を有する表面１８０の要素であって、範囲１９２内のｚ軸に沿って投影された際の該要素は、目下見ることができ、したがって画像内に表示される。局部的に透明にされる前、「目下見ることができる」要素は、表面要素により覆い隠されていたため見ることができなかった。目下見ることができる要素は、図８に示すように、最短経路１５４の要素を含む。

【0057】

図８は、範囲１７０内で表面要素を局部的に透明にした後の、スクリーン５６上に表示された表面１８０を概略的に示す。明確さのために、周辺部１９４（図６）に対応する破線円１９４Ａが画像上に重ね合わされており、座標系１８４も図に描かれている。円１９４Ａ内で要素が透明にされているため、円内の範囲２００は、目下、工程１００にて受信された対象２２のＣＴ断層撮影データに由来する内部構造を示している。

【0058】

図８には、最短経路１５４も描かれている。円１９４Ａ内で要素が透明にされているため、経路の一部分は目下、表面１８０の画像内で見ることができ、実線の白線２０２として描かれている。透明にされていない表面１８０の要素で隠されているため、見ることができない経路の部分は、破線の白線２０４として示されている。

【0059】

図６及び８に示す事例では、スクリーン５６はｘｙ面内にあるため、スクリーンはｚ軸に沿って表面１８０の方向を見ている視聴者の「バーチャルカメラ」として機能することが認識されるであろう。

【0060】

上記の記載は、局部透明性を適用して、断層撮影データに由来する最短経路を視認する一例を提供し、この場合、局部透明性は、対象の冠状面に平行な面に関して形成されている。断層撮影データの３次元性のために、本発明の実施形態が、患者２２を通した実質的に任意の面に関する局部透明性を使用して、座標系１８４内で画定され得る最短経路を示す（view）ことができるように、データが操作され得ることが理解されるであろう。

【0061】

局部透明性の形成において、境界面及び境界領域の寸法及び位置を変更して、医師が最短経路、及び経路の近辺の内部構造を見ることを可能にしてもよい。

【0062】

医師は、例えば特定の内部構造の可視性を向上させるために、境界面の方向を変更してもよい。境界面は一般に、スクリーン５６上に提示された画像の面に平行であるが、これは必須事項ではなく、したがって、例えば、医師が特定の構造をより詳細に見たい場合、該医師は、境界面がもはや画像面と平行ではないように、境界面を回転させてもよい。

【0063】

ある場合に、工程１０６にて選択されたＨＵ値／グレイスケールの範囲は、空気以外の領域、例えば、軟組織及び／又は粘膜に対応する領域を含む。工程１０８にて見出された経路は、そのような領域を含んでもよく、この場合、プローブ２８が経路を追従するためには、これらの領域は、例えば清拭（debriding）によって一掃される必要があり得る。任意追加的な警告工程１１２では、医師は、例えば経路の関連区分を強調することにより、及び／又は他の視覚的若しくは聴覚的合図により、空気中ではない、経路１５４の領域の存在を通知される。

【0064】

上記の記載はＣＴスキャンがＸ線スキャンであると仮定しているが、本発明の実施形態は、ＭＲＩ（磁気共鳴映像法）断層画像を使用して最短経路を見出すことを含むことが理解されるであろう。

【0065】

かくして、再び流れ図を参照すると、ハンスフィールド値が直接適用可能ではない可能性があるＭＲＩ画像の場合、工程１０６では、医師は、出発地点から終端地点への経路を見出す際に、経路発見アルゴリズムが許容可能なボクセル値として使用する（ＭＲＩ画像の）グレイスケール値の範囲を規定する。工程１０８では、経路発見アルゴリズムは、経路内の通過可能なボクセルが、工程１０６で規定されたグレイスケール範囲内のグレイスケールを有する任意のボクセルを含み、この規定範囲外のグレイスケール値を有するボクセルは、見出した任意の経路内のバリアとして機能するものと仮定する。Ｘ線ＣＴ画像ではなく、ＭＲＩ画像の使用を適合させる、上記の記載に対する他の変更が当業者には明らかであり、そのような変更の全ては、本発明の範囲内に含まれるものと考慮されるべきである。

【0066】

したがって、上記に述べた実施形態は、例として引用したものであり、また本発明は、上記に詳細に示し説明したものに限定されないことが認識されよう。むしろ、本発明の範囲は、上記されている種々の特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせと、前述の説明を読むことに基づいて当業者が想起するであろう、先行技術に開示されていない変形例及び修飾との両方を含む。

【0067】

〔実施の態様〕
（１） 方法であって、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを受信することと、
前記身体に挿入されたプローブが通過可能な前記身体内の領域に対応する、前記スキャンのボクセルを特定することと、
前記スキャンをスクリーン上に表示し、前記プローブのための選択された出発地点及び終端地点を前記スクリーン上にマーキングすることと、
前記特定されたボクセルの連結集合を含む、前記出発地点から前記終端地点への経路を見出すことと、
前記スキャンを使用して前記身体の外面の描写を生成し、前記描写を前記スクリーン上に表示することと、
前記経路を取り囲む前記外面の範囲を、前記表示された描写内で局部的に透明にして、前記経路の近辺における前記身体の内部構造を、前記スクリーン上で見えるようにすることと、を含む、方法。
（２） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての粘膜（mucous）を選択することを含む、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての軟組織を特定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することを含む、実施態様１に記載の方法。
（５） 前記経路を見出すことが、前記経路のどの部分も、前記プローブの可能な曲率半径の範囲よりも小さい曲率半径を含まないことを確実にすることを含む、実施態様１に記載の方法。

【0068】

（６） 前記経路を見出すことは、経路の直径が、前記プローブの直径よりも常に大きいことを確実にすることを含む、実施態様１に記載の方法。
（７） 前記経路を見出すことが、前記出発地点から前記終端地点への最短経路を見出すことを含む、実施態様１に記載の方法。
（８） 前記最短経路を見出すことが、ダイクストラのアルゴリズム又はその拡張を使用することを含む、実施態様７に記載の方法。
（９） 前記経路を見出すことは、前記プローブが前記経路の一部分において達成可能なプローブ曲率半径よりも小さい経路曲率半径を有する前記一部分の通過を要求されないことを確実にすることを含む、実施態様１に記載の方法。
（１０） 前記ＣＴスキャンを受信することが、Ｘ線ＣＴスキャン及び磁気共鳴映像法ＣＴスキャンの一方を受信することを含む、実施態様１に記載の方法。

【0069】

（１１） 装置であって、
患者の身体の少なくとも一部のコンピューター断層撮影（ＣＴ）スキャンを表示するように構成されたスクリーンと、
プロセッサであって、
前記スキャンを受信し、
前記身体に挿入されたプローブが通過可能な前記身体内の領域に対応する、前記スキャンのボクセルを特定し、
前記プローブのための選択された出発地点及び終端地点を、前記スクリーン上にマーキングし、
前記特定されたボクセルの連結集合を含む、前記出発地点から前記終端地点への経路を見出し、
前記スキャンを使用して、前記身体の外面の描写を生成し、前記描写を前記スクリーン上に表示し、
前記経路を取り囲む前記外面の範囲を、前記表示された描写内で局部的に透明にして、前記経路の近辺における前記身体の内部構造を前記スクリーン上で見えるようにする、ように構成された、プロセッサと、を含む、装置。
（１２） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての粘膜を選択することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１３） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、通過可能な種としての軟組織を特定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１４） 前記スキャンの前記ボクセルを特定することが、ボクセルに関するハンスフィールドユニットの範囲を規定することを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１５） 前記経路を見出すことが、前記経路のどの部分も、前記プローブの可能な曲率半径の範囲よりも小さい曲率半径を含まないことを確実にすることを含む、実施態様１１に記載の装置。

【0070】

（１６） 前記経路を見出すことは、経路の直径が前記プローブの直径よりも常に大きいことを確実にすることを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１７） 前記経路を見出すことが、前記出発地点から前記終端地点への最短経路を見出すことを含む、実施態様１１に記載の装置。
（１８） 前記最短経路を見出すことが、ダイクストラのアルゴリズム又はその拡張を使用することを含む、実施態様１７に記載の装置。
（１９） 前記経路を見出すことは、前記プローブが前記経路の一部分において達成可能なプローブ曲率半径よりも小さい経路曲率半径を有する前記一部分の通過を要求されないことを確実にすることを含む、実施態様１１に記載の装置。
（２０） 前記ＣＴスキャンを受信することが、Ｘ線ＣＴスキャン、磁気共鳴映像法ＣＴスキャンの一方を受信することを含む、実施態様１１に記載の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】