特開 2023-178414 長尺状医療用デバイスの位置検出システムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178414

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】長尺状医療用デバイスの位置検出システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20231207BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023182565

(22)【出願日】2023-10-24

(62)【分割の表示】P 2022500185の分割

【原出願日】2020-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】390030731

【氏名又は名称】朝日インテック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】児玉 誠吾

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 武

(72)【発明者】

【氏名】五十棲 丈二

(72)【発明者】

【氏名】山下 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】西内 誠

(72)【発明者】

【氏名】下神 学

(72)【発明者】

【氏名】大島 史義

(57)【要約】

【課題】使い勝手の良い長尺状医療用デバイスの位置検出システムおよび方法を提供すること。
【解決手段】長尺状医療用デバイスの位置検出システムは、血管モデル４を取得するモデル取得部７と、血管内に挿入される長尺状医療用デバイス３の位置を検出し、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する対応関係検出部１と、対応関係検出部の検出結果に基づいて、血管モデルに長尺状医療用デバイスの位置を対応付けて表示する表示部２とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

血管モデルを取得するモデル取得部と、
血管内に挿入される長尺状医療用デバイスの位置を検出し、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する対応関係検出部と、
前記対応関係検出部の検出結果に基づいて、前記血管モデルに前記長尺状医療用デバイスの位置を対応付けて表示する表示部と
を備える長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項2】

前記対応関係検出部は、前記長尺状医療用デバイスの位置を電波により検出する、
請求項１に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項3】

前記対応関係検出部は、被検体の周囲に複数配置される電波受信部と、前記長尺状医療用デバイスに設けられる電波発信部とを含む、
請求項２に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項4】

前記対応関係検出部は、被検体の周囲に複数配置される電波発信部と、前記長尺状医療用デバイスの先端に設けられる電波受信部とを含む、
請求項２に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項5】

前記対応関係検出部は、超音波プローブを有する超音波撮像装置と、前記超音波プローブを被検体の表面に押し当てて操作する操作部とを含み、
前記モデル取得部は、前記超音波プローブにより得られる超音波エコー画像に基づいて生成された前記血管モデルを取得し、
前記対応関係検出部は、前記超音波プローブにより得られる超音波エコー画像から長尺状医療用デバイスおよび血管を認識し、前記超音波プローブを前記認識された長尺状医療用デバイスの移動に追従させることにより、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する、
請求項１に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項6】

前記超音波プローブを前記長尺状医療用デバイス先端の移動に追従させることにより、前記血管モデルを再構築させる、
請求項５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項7】

前記対応関係検出部は、血管の特徴点を検出する血管特徴点検出部と、前記血管特徴点検出部により検出された特徴点と前記血管モデルに含まれる特徴点とを比較することにより、前記長尺状医療用デバイスの位置を算出する比較部とを含む、
請求項１に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項8】

前記対応関係検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量から、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する、
請求項１に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項9】

前記対応関係検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量と方向とから、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する、
請求項８に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項10】

前記対応関係検出部は、前記血管モデルにおける前記長尺状医療用デバイスの位置が含まれる所定範囲を検出する第１検出部と、前記第１検出部により検出された前記所定範囲内において前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する第２検出部とを含む、
請求項１に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項11】

前記第１検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量に基づいて前記所定範囲を検出するものであり、
前記第２検出部は、血管の特徴点を検出する血管特徴点検出部と、前記血管特徴点検出部により検出された特徴点と前記血管モデルに含まれる特徴点とを比較することにより、前記長尺状医療用デバイスの位置を算出する比較部とを含む、
請求項１０に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項12】

前記対応関係検出部は、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係から所定の値を算出し、
前記表示部は、前記算出された所定の値を前記血管モデルに前記長尺状医療用デバイスの位置と対応付けて表示する、
請求項１～１１のいずれか一項に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項13】

前記所定の値は、前記血管モデルにおける前記長尺状医療用デバイスの位置と血管壁との距離である、
請求項１２に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項14】

あらかじめ設定された閾値に前記所定の値が達したときには警報を出力する、
請求項１３に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出システム。

【請求項15】

長尺状医療用デバイスの位置を検出する方法であって、
血管モデルを取得する血管モデル取得ステップと、
血管内に挿入される長尺状医療用デバイスの位置を検出し、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する対応関係検出ステップと、
前記対応関係検出ステップの検出結果に基づいて、前記血管モデルに前記長尺状医療用デバイスの位置を対応付けて表示させる表示ステップと
を実行する長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【請求項16】

前記対応関係検出ステップは、前記長尺状医療用デバイスの位置を電波により検出する、
請求項１５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【請求項17】

前記血管モデル取得ステップは、ロボットにより操作される超音波プローブから得られる超音波エコー画像に基づいて生成される血管モデルを取得し、
前記対応関係検出ステップは、前記超音波プローブにより得られる超音波エコー画像から長尺状医療用デバイスおよび血管を認識し、前記超音波プローブを前記認識された長尺状医療用デバイスの移動に追従させることにより、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する、
請求項１５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【請求項18】

前記対応関係検出ステップは、血管の特徴点を検出する血管特徴点検出ステップと、前記血管特徴点検出ステップにより検出された特徴点と血管モデルに含まれる特徴点とを比較することにより、前記長尺状医療用デバイスの位置を算出する比較ステップとを含む、
請求項１５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【請求項19】

前記対応関係検出ステップは、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量から、前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する、
請求項１５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【請求項20】

前記対応関係検出ステップは、前記血管モデルにおける前記長尺状医療用デバイスの位置が含まれる所定範囲を検出する第１検出ステップと、前記第１検出ステップにより検出された前記所定範囲内において前記血管モデルと前記長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する第２検出ステップとを含む、
請求項１５に記載の長尺状医療用デバイスの位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、長尺状医療用デバイスの位置検出システムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

医師は、カテーテルを用いて治療する場合に、血管に造影剤を投入して得られたＸ線画像から血管形状を認識し、この認識結果に基づいてガイドワイヤなどの長尺状医療用デバイスを血管内へ挿入する。しかし、現在ガイドワイヤが血管内のどこに位置しているのか、血管の外へ出てしまったのかを医師がリアルタイムで把握するのは難しい。

【0003】

そこで、ガイドワイヤの先端に永久磁石を固定し、被験者の頭部の周囲に設けた複数の磁気センサで磁気を検知することにより、ガイドワイヤの位置を測定する技術が提案されている（特許文献１）。測定されたガイドワイヤの位置は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）で取得された血管画像に重ね合わせて表示させることもできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－２１５９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術では、各磁気センサの検出する磁気とカテーテル先端の永久磁石の位置および方向との関係を事前に測定したマップを得ておく必要があり、手間がかかる。さらに、従来技術は、Ｘ線画像を得るのが難しい頭部においてカテーテルの位置を測定するものであり、頭部以外でのカテーテルの位置を検出する技術ではない。

【0006】

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使い勝手の良い長尺状医療用デバイスの位置検出システムおよび方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に従う長尺状医療用デバイスの位置検出システムは、血管モデルを取得するモデル取得部と、血管内に挿入される長尺状医療用デバイスの位置を検出し、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する対応関係検出部と、対応関係検出部の検出結果に基づいて、血管モデルに長尺状医療用デバイスの位置を対応付けて表示する表示部とを備える。

【0008】

対応関係検出部は、長尺状医療用デバイスの位置を電波により検出してもよい。

【0009】

対応関係検出部は、被検体の周囲に複数配置される電波受信部と、長尺状医療用デバイスに設けられる電波発信部とを含んでもよい。

【0010】

対応関係検出部は、被検体の周囲に複数配置される電波発信部と、長尺状医療用デバイスの先端に設けられる電波受信部とを含んでもよい。

【0011】

対応関係検出部は、超音波プローブを有する超音波撮像装置と、超音波プローブを被検体の表面に押し当てて操作する操作部とを含み、モデル取得部は、超音波プローブにより得られる超音波エコー画像に基づいて生成された血管モデルを取得し、対応関係検出部は、超音波プローブにより得られる超音波エコー画像から長尺状医療用デバイスおよび血管を認識し、超音波プローブを認識された長尺状医療用デバイスの移動に追従させることにより、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出してもよい。

【0012】

超音波プローブを長尺状医療用デバイス先端の移動に追従させることにより、血管モデルを再構築させてもよい。

【0013】

対応関係検出部は、血管の特徴点を検出する血管特徴点検出部と、血管特徴点検出部により検出された特徴点と血管モデルに含まれる特徴点とを比較することにより、長尺状医療用デバイスの位置を算出する比較部とを含んでもよい。

【0014】

対応関係検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量から、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出してもよい。

【0015】

対応関係検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量と方向とから、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出してもよい。

【0016】

対応関係検出部は、血管モデルにおける長尺状医療用デバイスの位置が含まれる所定範囲を検出する第１検出部と、第１検出部により検出された所定範囲内において血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係を検出する第２検出部とを含んでもよい。

【0017】

第１検出部は、血管内への長尺状医療用デバイスの送り量に基づいて所定範囲を検出するものであり、第２検出部は、血管の特徴点を検出する血管特徴点検出部と、血管特徴点検出部により検出された特徴点と血管モデルに含まれる特徴点とを比較することにより、長尺状医療用デバイスの位置を算出する比較部とを含んでもよい。

【0018】

対応関係検出部は、血管モデルと長尺状医療用デバイスの位置との対応関係から所定の値を算出し、表示部は、算出された所定の値を血管モデルに長尺状医療用デバイスの位置と対応付けて表示してもよい。

【0019】

所定の値は、血管モデルにおける長尺状医療用デバイスの位置と血管壁との距離でもよい。

【0020】

あらかじめ設定された閾値に所定の値が達したときには警報を出力してもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、血管モデルに長尺状医療用デバイスの位置を対応付けて表示させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本実施形態の概要を示す説明図。

【図2】第１実施例の構成例を示す説明図。

【図3】ガイドワイヤ先端と被検体の周囲とのアンテナの配置関係を示す説明図。

【図4】血管モデル生成処理およびガイドワイヤ位置表示処理のフローチャート。

【図5】第２実施例の構成例を示す説明図。

【図6】超音波プローブの可動範囲を示す説明図。

【図7】ガイドワイヤ位置表示処理等のフローチャート。

【図8】ガイドワイヤ位置表示処理等の他のフローチャート。

【図9】第３実施例の構成例を示す説明図。

【図10】血管内視鏡で得た血管の特徴点と血管３Ｄモデルの特徴点とを照合する様子を示す説明図。

【図11】ガイドワイヤ位置表示処理等のフローチャート。

【図12】第４実施例の構成例を示す説明図。

【図13】ガイドワイヤ位置表示処理等のフローチャート。

【図14】第５実施例に係り、血管とガイドワイヤの位置関係を表示する画面例。

【図15】第６実施例に係り、ガイドワイヤ位置表示処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本実施形態において、血管内に挿入される長尺状医療デバイスの例としては、ガイドワイヤ、ガイディングカテーテル、マイクロカテーテル、バルーンカテーテル、カッティングバルーン、およびステントデリバリーデバイスが挙げられる。

【0024】

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を、長尺状医療用デバイスがガイドワイヤである場合を一例として説明する。本実施形態では、ガイドワイヤの位置と血管モデルとの関係を表示することにより、医師または技師（以下、医師等）にとっての利便性を向上させる。

【0025】

図１を用いて、本実施形態の概要を説明する。本実施形態に含まれる複数の実施例については、図を改めて後述する。図１は、本実施形態の概要を示しており、本発明の範囲を規定するものではない。図１に開示された構成の一部から本発明が構成されてもよいし、図１に開示されていない構成を含んで本発明が構成されてもよい。

【0026】

本実施形態に係るガイドワイヤの位置検出システムは、例えば、対応関係検出部１と、表示部２と、センサ５，６と、血管モデル取得部７とを含むことができる。センサ５を第１検出部１１で使用される第１センサ５と呼ぶことができ、センサ６を第２検出部１２で使用される第２センサ６と呼ぶことができる。

【0027】

血管モデル取得部７は、手術前または手術中に作成される被検体ＳＵの血管モデル４を取得し、対応関係検出部１へ供給する。血管モデル４は、例えば、超音波撮像装置またはＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置などにより、生成されることができる。血管モデル４は、三次元モデルであってもよいし、二次元モデルであってもよい。対応関係検出部１は、三次元モデルと二次元モデルとを適宜使い分けてもよい。

【0028】

対応関係検出部１は、被検体ＳＵの血管内へ挿入されるガイドワイヤ３の位置を検出し、血管モデル４とガイドワイヤ３との対応関係を検出する。対応関係とは、例えば、血管モデル４におけるガイドワイヤ３の位置である。被検体ＳＵは、通常は人間であるが、人間以外の物体、例えば動物であってもよい。

【0029】

対応関係検出部１は、第１検出部１１と第２検出部１２とを含むことができる。第１検出部１１は、送り量方式１３の機能に従って、ガイドワイヤ３が存在しうると推測される所定範囲（ガイドワイヤのうち、例えば、先端部が含まれる所定範囲）を検出する。すなわち、第１検出部１１は、被検体ＳＵの血管へのガイドワイヤ３の送り量を検出する送り量検出センサ５からの信号に基づいて、血管モデル４においてガイドワイヤ３の位置が存在すると推測される所定範囲を検出する。第２検出部１２は、電波方式１４、超音波方式１５、血管内視鏡方式１６の少なくともいずれか一つの機能にしたがい、他のセンサ６からの信号を利用することにより、第１検出部１１により検出された所定範囲内における血管モデル４とガイドワイヤ３の位置関係を検出する。他のセンサ６としては、後述のように、電波を送信または受信するアンテナ、超音波プローブ、血管内視鏡などがある。

【0030】

表示部２は、対応関係検出部１の検出結果を画面に表示することにより、医師等へ情報を提供する。表示部２は、血管とガイドワイヤ３との関係を複数の視点から医師等へ提供することができる。例えば、表示部２は、血管の縦断面を示す第１表示部２１と、血管の横断面を示す第２表示部２２とを含んでもよい。

【0031】

第１表示部２１では、例えば、血管４０の縦断面において、治療対象の患部（病変部）４１とガイドワイヤ３との位置関係が示される。第２表示部２２では、血管４０の横断面において、血管４０の内壁とガイドワイヤ３との位置関係が示される。血管４０とガイドワイヤ３との位置関係を示す視点は、縦断面または横断面に限定されない。表示部２は、医師等の希望する任意の視点で、血管４０とガイドワイヤ３との位置関係を表示させてもよい。

【0032】

図１の説明図には、以下の方法が開示されている。すなわち、ガイドワイヤ３の血管への送り量と血管モデルとからガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能１３）、ガイドワイヤ３に設けたアンテナと被検体ＳＵの周囲に設けたアンテナとの間の送受信状態と血管モデルとに基づいてガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能１４）、超音波撮像装置を用いてガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能１５）、血管内に挿入される内視鏡から得られる画像と血管モデルとに基づいてガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能１６）、機能１３と機能１４の結合、機能１３と機能１５の結合、機能１３と機能１６の結合、機能１３と機能１４および機能１５の結合、機能１３と機能１４および機能１６の結合、機能１３と機能１５および機能１６の結合、機能１３，１４，１５，１６の結合である。異なる複数の方法（機能）を適宜使い分けることにより、ガイドワイヤ３の位置を検出して血管モデル４上に表示させることができる。

【0033】

このように構成される本実施形態によれば、従来技術のように永久磁石の位置および姿勢に応じた各磁気センサの信号を事前に取得してマップを生成する必要がなく、従来技術よりも簡単にガイドワイヤ３の位置を検出し、ガイドワイヤ３の位置を血管モデル４に対応付けて表示することができる。

【0034】

本実施形態において機能１４を用いる場合、測定距離を長くすることができ、使い勝手が向上する。また、後述のようにマーカを用いて幾つかの基準点を測定するだけで、血管とガイドワイヤ３との対応関係を特定できる。

【0035】

本実施形態において機能１５を用いる場合、後述のように、超音波プローブを体表面に押しつけて操作することにより血管モデル４を生成し、手術中は超音波プローブにより血管とガイドワイヤ３とを同時に検出可能なため、血管とガイドワイヤ３の関係を検出して表示できる。

【0036】

本実施形態において機能１６を用いる場合、血管内部の形状を示す画像から特徴点を取得し、その特徴点と血管モデルの特徴点とを比較照合することにより、ガイドワイヤ３と血管モデル４との位置関係を特定することができる。したがって、患者の外部にセンサを配置したりマーカを設置したりする必要がなく、より簡易にガイドワイヤ３と血管との関係を検出して表示できる。

【0037】

本実施形態において機能１３を用いる場合、ガイドワイヤの存在する所定範囲を短時間で特定することができる。したがって、機能１３と機能１６の結合のように、送り量方式により特定された所定範囲内を他の方式により精密に計測することもできる。これにより、ガイドワイヤの位置を速やかにかつ短時間で検出することができる。

【実施例0038】

図２～図４を用いて第１実施例を説明する。図２は、電波を用いてガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能）１４の構成例を示す。

【0039】

本実施例では、例えば、少なくとも一つの位置検出システム１０と、電波を用いたセンシングシステム６１とを備える。電波を用いたセンシングシステム６１は、機能１４を実現する一つの例であり、例えば、「電波発信部」の一例である電波発信アンテナ６１１と、「電波発信部」の一例である電波発信装置６１２と、「電波受信部」の一例である複数の電波受信アンテナ６１３と、「電波受信部」の一例である電波受信装置６１４と、通信制御装置６１５を含む。

【0040】

先に位置検出システム１０について説明する。位置検出システム１０は、図１で述べた対応関係検出部１を実現する一つの例である。位置検出システム１０は、例えば、マイクロプロセッサ（図中ＣＰＵ：Central Processing Unit）１０１と、メモリ１０２と、記憶装置１０３と、媒体インターフェース１０４と、ユーザインターフェース１０５と、通信部１０６とを含む。位置検出システム１０は、専用回路を備える専用装置であってもよいし、所定のコンピュータプログラムを実行させる汎用計算機であってもよい。さらに、位置検出システム１０は、複数の装置を連携させてもよい。例えば、複数の計算機を協調させることにより一つまたは複数の位置検出システム１０を生成してもよい。

【0041】

位置検出システム１０は、複数設けることもできる。すなわち、一つの電波式センシングシステム６１と複数の位置検出システム１０とを通信ネットワークＣＮを介して双方向通信可能に接続することもできる。これにより、例えば、一つの位置検出システム１０は手術室内に設置し、他の一つの位置検出システム１０は手術室から離れた場所に設置することができ、複数の位置検出システム１０によってガイドワイヤ３の位置を同時に共有することができる。

【0042】

マイクロプロセッサ１０１は、記憶装置１０３に格納された所定のコンピュータプログラム１１０～１４０をメモリ１０２に読み込んで実行することにより、位置検出システム１０としての各機能を実現させる。

【0043】

記憶装置１０３は、例えば、血管３Ｄモデル取得部１１０と、電波送受信制御部１２０と、信号解析部１３０と、表示制御部１４０と、図示せぬオペレーティングシステムなどを格納する。血管３Ｄモデル取得部１１０は、血管モデル４の一例としての血管３Ｄモデル（立体的な血管モデル）を取得する機能である。電波送受信制御部１２０は、ガイドワイヤ３のアンテナ６１１からの電波の送信（発信）と各アンテナ６１３からの電波の受信とを制御する機能である。信号解析部１３０は、各アンテナ６１３により受信された電波信号を解析することにより、ガイドワイヤ３の位置を算出する機能である。表示制御部１４０は、ガイドワイヤ３の位置と血管３Ｄモデル４との対応関係をユーザインターフェース装置２０に表示させる機能である。

【0044】

媒体インターフェース１０４は、例えば、半導体メモリまたはハードディスクなどの記憶媒体ＭＭとの間でデータを通信する回路である。所定のコンピュータプログラム１１０～１４０の少なくとも一部を記憶媒体ＭＭに格納しておき、その記憶されたコンピュータプログラムを記憶媒体ＭＭから記憶装置１０３へインストールさせることができる。あるいは、記憶装置１０３に格納された所定のコンピュータプログラム１１０～１４０の少なくとも一部を記憶媒体ＭＭに転送して格納させることもできる。なお、記憶媒体ＭＭに代えて、通信ネットワークＣＮを所定のコンピュータプログラムの伝送媒体として用いることもできる。さらに、一つの位置検出システム１０で算出されたデータを、通信ネットワークＣＮを介して他の位置検出システム１０に送信することもできる。

【0045】

ユーザインターフェース装置２０は、ユーザインターフェース１０５を介して、位置検出システム１０との間で情報を交換する。ユーザインターフェース装置２０は、情報入力装置と情報出力装置とを含む。情報入力装置と情報出力装置とが一つの装置に設けられてもよい。情報入力装置としては、例えば、キーボード、押釦、音声入力装置、タッチパネル、マウスなどのポインティングデバイスなどがある。情報出力装置としては、例えば、モニタディスプレイ、プリンタ、音声合成装置、ライトなどがある。

【0046】

通信部１０６は、通信ネットワークＣＮと双方向通信する。位置検出システム１０は、通信部１０６および通信ネットワークＣＮにより、電波式センシングシステム６１および他の位置検出システム１０と通信することができる。

【0047】

電波式センシングシステム６１の構成例を説明する。電波発信アンテナ６１１は、ガイドワイヤ３の所定位置に設けられるアンテナであり、電波発信装置６１２からの電波を周囲に向けて送信する。電波発信アンテナ６１１は、例えば、ガイドワイヤ３の先端部またはその周辺に取り付けることができる。電波発信アンテナ６１１は、ガイドワイヤ３の先端部分以外の領域に取り付けることもできる。

【0048】

電波受信アンテナ６１３は、被検体ＳＵの周囲に複数設置される。図３に示すように、各電波受信アンテナ６１３は、被検体ＳＵの載るベッド６０の周囲に位置する所定位置に取り付けられる。ガイドワイヤ３の電波発信アンテナ６１１から発信された電波は、各電波受信アンテナ６１３によって受信され、それら受信信号は電波受信装置６１４から通信制御装置６１５を介して通信ネットワークＣＮに送出され、位置検出システム１０に受領される。

【0049】

ガイドワイヤ３の電波発信アンテナ６１１と各電波受信アンテナ６１３との距離および方向に応じて、各電波受信アンテナ６１３の受信する電波信号の到達時刻および強度はそれぞれ異なる。したがって、例えば三点測位などの方法を用いることにより、信号解析部１３０は、電波発信アンテナ６１１の位置を特定することができる。例えば、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy：Bluetoothは登録商標）などのビーコン測位方法を用いてもよい。本実施例では、電波発信装置および受信装置の種類、波長などは問わない。

【0050】

各電波受信アンテナ６１３の設置位置で定義される所定空間において、電波発信アンテナ６１１の位置は検出される。被検体ＳＵの血管３Ｄモデル４を生成する際に、被検体ＳＵの特定の位置に電波発信型マーカ６１６を取り付けて電波を発信させれば、血管３Ｄモデル４とマーカ６１６との位置関係を特定することができる。これにより、血管３Ｄモデル４を、各電波受信アンテナ６１３の設置位置で定義される所定空間に割り付けることができる。したがって、信号解析部１３０は、電波発信アンテナ６１１の位置と血管３Ｄモデル４との対応関係（位置関係）を解析することができる。

【0051】

図４を用いて、血管３Ｄモデルを生成する処理とガイドワイヤの位置を血管３Ｄモデル上に表示させる処理とを説明する。

【0052】

図４中の左側に示す血管３Ｄモデル生成処理では、被検体ＳＵの所定位置に電波発信型マーカ６１６を取り付ける（Ｓ１１）。この取付作業は、医師または技師などの人間が手作業で行ってもよいし、あるいは、ロボットハンドによって自動的に行ってもよい。

【0053】

ステップＳ１２では、医師などの施術者がＸ線ＣＴ装置（図示せず）を用いて、被検体ＳＵの血管を撮影する。ステップＳ１１で述べたと同様に、ロボットにより被検体ＳＵの血管を自動的に撮影してもよい。

【0054】

ステップＳ１２で撮影された画像データから被検体ＳＵの血管３Ｄモデル４が生成され（Ｓ１３）、図示せぬ記憶装置に保存される（Ｓ１４）。ステップＳ１３で生成される血管３Ｄモデル４には、電波発信型マーカ６１６の情報も含まれる。

【0055】

位置検出システム１０の血管３Ｄモデル取得部１１０は、ステップＳ１４で保存された血管３Ｄモデル４のデータを取得する（Ｓ２１）。位置検出システム１０の電波送受信制御部１２０は、各電波受信アンテナ６１３からの信号を電波受信装置６１４と通信制御装置６１５と通信ネットワークＣＮと通信部１０６とを介して取得する（Ｓ２２）。

【0056】

位置検出システム１０の信号解析部１３０は、各電波受信アンテナ６１３からの信号に基づいて、ガイドワイヤ３の位置（例えば、ガイドワイヤ３の先端位置）を算出する（Ｓ２３）。詳しくは、信号解析部１３０は、ガイドワイヤ３に取り付けられた電波発信アンテナ６１１の位置を算出するのであるが、アンテナ６１１の取付位置とガイドワイヤ３の先端位置との関係は信号解析部１３０にとって既知であるため、アンテナ６１１の位置からガイドワイヤ３の先端位置を求めることができる。

【0057】

位置検出システム１０の表示制御部１４０は、血管３Ｄモデル４にガイドワイヤ３の位置を対応付けて表示する画面を生成し、ユーザインターフェース装置２０へ出力する（Ｓ２４）。

【0058】

さらに、位置検出システム１０の表示制御部１４０は、「所定の値」の一例としての操作支援情報を算出し、血管３Ｄモデル４とガイドワイヤ３との対応関係を示す画像に表示させる（Ｓ２５）。操作支援情報とは、医師等によるガイドワイヤ３の操作を支援するために利用可能な情報である。操作支援情報としては、図１で述べたように、ガイドワイヤ３と血管内壁までの距離または角度などがある。さらに、操作支援情報には、血管３Ｄモデル４に設定された閾値との関係を含めることもできる。すなわち、位置検出システム１０は、ガイドワイヤ３の先端が血管内壁から所定の閾値の位置へ達した場合に、警報を出力することができる。

【0059】

このように構成される本実施例によれば、電波を用いてガイドワイヤ３の位置を検出するため、磁気を用いる技術に比べて測定可能距離を長くすることができ、医師等にとっての使い勝手が向上する。また、電波発信型マーカ６１６を用いて血管３Ｄモデル４を生成するため、比較的簡単に血管３Ｄモデル４とガイドワイヤ３との対応関係を特定することができる。

【0060】

なお、本実施例において、電波発信部と電波受信部とを入れ替えてもよい。すなわち、ガイドワイヤ３には電波を受信する電波受信アンテナを設け、被検体ＳＵの周囲には電波を発信する電波発信アンテナを複数設けてもよい。この場合、符号６１２で示す装置は電波受信装置となり、符号６１４で示す装置は電波発信装置となる。

【実施例0061】

図５～図８を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例では、第１実施例との相違を中心に説明する。本実施例では、超音波撮像装置を用いることにより、血管３Ｄモデル４の生成とガイドワイヤ３の位置検出とを実施する。

【0062】

図５は、超音波エコー画像を用いてガイドワイヤ３の位置を検出する方法（機能）１５の構成例を示す。本実施例では、例えば、少なくとも一つの位置検出システム１０Ａと、超音波を用いたセンシングシステム６２とを備える。超音波を用いたセンシングシステム６２は、機能１５を実現する一つの例であり、例えば、超音波撮像装置６２１と、ロボット制御装置６２２と、通信制御装置６２３を含む。

【0063】

超音波撮像装置６２１は、超音波プローブ６２１１から超音波を被検体ＳＵへ向けて送信し、被検体ＳＵからの反射波に基づいて画像（超音波エコー画像）を生成する。ロボット制御装置６２２は、ロボット６２２０の動作を制御する。ロボット６２２０は、６軸ロボットのように形成されており、アーム６２２１の先端には超音波プローブ６２１１が回動自在に取り付けられている。

【0064】

通信制御装置６２３は、超音波撮像装置６２１およびロボット制御装置６２２を、通信ネットワークＣＮを介して位置検出システム１０Ａに接続する。

【0065】

位置検出システム１０Ａは、例えば、超音波画像取得部１２１と、画像解析部１３１と、表示制御部１４０を含む。位置検出システム１０Ａは、血管３Ｄモデル取得部１１０を備えてもよいし、備えなくてもよい。本実施例では、超音波画像取得部１２１により、超音波プローブ６２１１を自動的に操作しながら、血管３Ｄモデル４を生成することができるためである。

【0066】

位置検出システム１０Ａの超音波画像取得部１２１は、ロボット制御装置６２２を制御しながら、超音波撮像装置６２１から超音波エコー画像を取得する。画像解析部１３１は、取得された超音波エコー画像を解析することにより、ガイドワイヤ３の位置および方向を認識する。そして、超音波画像取得部１２１は、画像解析部１３１による解析結果に基づいて、ロボット６２２０の動作を制御せしめ、超音波プローブ６２１１にガイドワイヤ３の先端を追尾させる。

【0067】

図６は、超音波プローブ６２１１の回動範囲を示す説明図である。超音波プローブ６２１１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心軸としてそれぞれ両方向へ回動可能である。ロボット６２２０は、アーム６２２１の先端に設けられた超音波プローブ６２１１を任意の力で被検体ＳＵの皮膚に押し当てながら、超音波プローブ６２１１を滑らかに移動させる。

【0068】

図７は、本実施例による血管３Ｄモデル生成処理およびガイドワイヤ位置表示処理を示すフローチャートである。本実施例では、血管３Ｄモデル４を生成（または更新）しながら、ガイドワイヤ３の位置を検出して表示する。

【0069】

位置検出システム１０Ａの超音波画像取得部１２１は、ロボット６２２０を制御しながら超音波撮像装置６２１から超音波エコー画像を取得する（Ｓ３１）。位置検出システム１０Ａの画像解析部１３１は、取得された超音波エコー画像を解析することにより、ガイドワイヤ３の先端位置を検出し（Ｓ３２）、さらにガイドワイヤ３の先端の方向を検出する（Ｓ３２）。

【0070】

超音波画像取得部１２１は、画像解析部１３１の解析結果に従い、超音波プローブ６２１１がガイドワイヤ３の先端を追尾するように、ロボット６２２０を介して超音波プローブ６２１１の位置を制御する（Ｓ３４）

【0071】

画像解析部１３１は、超音波プローブ６２１１により取得した超音波エコー画像から、被検体ＳＵの血管３Ｄモデル４をほぼリアルタイムで生成できる（Ｓ３５）。手術前に、超音波撮像装置６２１またはＸ線ＣＴ装置などで血管３Ｄモデル４が作成されている場合、その作成済みの血管３ＤモデルをステップＳ３５によって自動的に更新し、最新状態の血管３Ｄモデルを得ることもできる。

【0072】

位置検出システム１０Ａの表示制御部１４０は、血管３Ｄモデル４にガイドワイヤ３の位置を対応付けて画面に表示し（Ｓ３６）、さらに操作支援情報を算出して画面に表示させる（Ｓ３７）。

【0073】

このように構成される本実施例は、超音波プローブ６２１１の位置、姿勢および押し付け力をロボット６２２０によって自動制御し、さらに、超音波エコー画像を解析してガイドワイヤ３の位置および方向を検出し、超音波プローブ６２１１をガイドワイヤ３に自動追尾させる。したがって、本実施例によれば、血管３Ｄモデル４を生成または更新しながら、ガイドワイヤ３の位置等を検出して血管３Ｄモデル４に対応付けて表示させることができる。

【0074】

図８は、本実施例の変形例に係るフローチャートである。この変形例では、事前に血管３Ｄモデル４を生成して保存しておく。

【0075】

位置検出システム１０Ａは、超音波プローブ６２１１の位置を制御しながら（Ｓ４１）、超音波撮像装置６２１から超音波エコー画像を取得し（Ｓ４２）、血管３Ｄモデルを生成して記憶装置１０３に保存する（Ｓ４３，Ｓ４４）。

【0076】

手術が始まると、位置検出システム１０Ａの血管３Ｄモデル取得部１１０は、ステップＳ４４で保存された血管３Ｄモデル４を取得する（Ｓ５１）。超音波画像取得部１２１は、超音波撮像装置６２１から通信制御装置６２３および通信ネットワークＣＮ等を介して、超音波エコー画像を取得する（Ｓ５２）。画像解析部１３１は、取得された超音波エコー画像からガイドワイヤ３の位置を検出する（Ｓ５３）。

【0077】

表示制御部１４０は、血管３Ｄモデル４にガイドワイヤ３の位置を表示させると共に（Ｓ５４）、操作支援情報を算出して画面に表示させる（Ｓ５５）。そして、超音波画像取得部１２１は、ガイドワイヤ３の先端を追尾するように、超音波プローブ６２１１の位置を算出し、ロボット制御装置６２２に送信する（Ｓ７６）。ロボット制御装置６２２は、超音波画像取得部１２１からの指示に基づいてロボット６２２０を制御し、超音波プローブ６２１１をガイドワイヤ３の先端に追尾させる。