JP6952696B2 - 医療ガイダンス装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年12月16日に出願された米国特許仮出願第62/268,378号の優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願の内容は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている。
本出願の開示は、一般に医療装置に関し、特に、慣性測定ユニットと機械的インタフェース(mechanical interface)とを備える医療ガイダンス装置に関する。
次に、図1から図6および図8を参照して第1の実施形態を説明する。図1は、例示的な医療ガイダンス装置を示している。この実施形態の医療ガイダンス装置は、角度センサ1、機械的インタフェース2、ツールガイド3、ケーブル4、ハンドル5、ボタン6、基準マーカ(reference marker)9およびヒンジ10を備える。角度センサ1は、3軸ジャイロスコープ、3軸加速度計および3軸磁力計を備える慣性測定ユニット、ならびに回路基板を含む。回路基板は、慣性測定ユニットに電気的に接続されており、角度センサ1の座標系に基づいて角度センサ1の絶対的な向きを計算する。角度センサ1は、回路基板を用いてプログラム可能である。具体的には、回路基板は、3軸ジャイロスコープ、3軸加速度計および3軸磁力計からの全ての測定値を使用して、ドリフトのない安定した感知と、医療手技に関してその速度をリアルタイムとみなすのに十分な速さでの測定値更新との間の釣合いをとる。具体的には、この実施形態では、測定値更新速度が20Hzから100Hzの範囲にある。
次に、図7、図9および図10を参照して第2の実施形態を説明する。第1の実施形態の構成要素と同様の構成要素は同じ参照符号によって示されており、したがってそれらの構成要素の説明は省く。この実施形態は、特に、機械的インタフェース2が第1の実施形態とは異なる。
次に、図11および図12を参照して第3の実施形態を説明する。第1の実施形態の構成要素と同様の構成要素は同じ参照符号によって示されており、したがってそれらの構成要素の説明は省く。第1の実施形態と異なる主な特徴は、表示器14である。
次に、図14および図15を参照して第4の実施形態を説明する。第1の実施形態の構成要素と同様の構成要素は同じ参照符号によって示されており、したがってそれらの構成要素の説明は省く。第1の実施形態と異なる主な特徴は、機械的インタフェース2およびツールガイド3である。
使用時、医療ガイダンス装置は、挿入可能医療ツールまたは医療専門家の手のリアルタイムの向きを直接に提供する。したがって、この装置は、挿入可能医療ツールまたは医療専門家の手が最初の向きから移動しているときまたは位置を変えているときの向きの誤差を低減させまたは排除することができる。また、この装置は、任意の軌道を通した任意の位置における標的向きに対する挿入可能医療ツールの向きの柔軟性を提供することができる。さらに、医療専門家は、リアルタイムの向きを使用することによって、手術中に向きを絶え間なく調整することができる。例えば、医療専門家は、挿入中に針状の装置の向きを調整することができる。
回路基板、コンソール13、画像サーバ15および任意選択で表示器14のうちの1つまたは複数を備える本発明の実施形態は、記憶媒体上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、前述の実施形態のうちの1つもしくは複数の実施形態の機能を実行する1つもしくは複数のコンピュータ、および/または前述の実施形態のうちの1つもしくは複数の実施形態の機能を実行する1つもしくは複数の回路を含む1つもしくは複数のコンピュータによって実現することができ、また、例えばコンピュータ実行可能命令を記憶媒体から読み出し、実行して、前述の実施形態のうちの1つもしくは複数の機能を実行することにより、および/または前述の実施形態のうちの1つもしくは複数の機能を実行するように1つもしくは複数の回路を制御することによりこの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することができる。
この説明を参照するに際しては、開示した例を完全に理解することができるように、具体的な詳細を記載した。他の例では、本開示が不必要に長くならないように、周知の方法、手順、構成要素および回路については、詳細には説明しない。
Claims (19)
- 皮膚進入点を通して患者に挿入するための挿入可能医療ツールを誘導するように構成された医療ガイダンス装置であって、
ジャイロスコープ、加速度計または磁力計である少なくとも1つのセンサを備える慣性測定ユニット、および
前記慣性測定ユニットに接続された回路基板であって、前記慣性測定ユニットからの感知信号を処理することによって向きを計算するように構成された回路基板
を備える角度センサと、
前記角度センサに取り付けられた機械的インタフェースと、
患者に装着されるように構成され、前記皮膚進入点を少なくとも部分的に取り囲む表示器であって、
(i)前記角度センサから前記向きに関する情報を受け取り、および
(ii)前記挿入可能医療ツールの前記向きを示すことによって、医療専門家にリアルタイムのフィードバックを提供する、
ように構成された表示器と
を備え、
前記機械的インタフェースは、挿入可能医療ツールまたは医療専門家に取外し可能に取り付けられるように構成されている、
医療ガイダンス装置。 - 前記慣性測定ユニットは、ジャイロスコープ、加速度計および磁力計を備え、
前記回路基板は、前記ジャイロスコープ、前記加速度計および前記磁力計からの感知信号を処理することによって向きを計算するように構成された、請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記回路基板に接続された信号インタフェースをさらに備え、
前記信号インタフェースは、標的向き信号を受け取るように構成されており、
前記回路基板は、前記標的向きと前記慣性測定ユニットによって決定された前記向きとの間の差を計算するように構成された、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記回路基板に接続されたデータ記憶ユニットをさらに備え、
前記データ記憶ユニットは、前記慣性測定ユニットによって決定された前記向きを記憶する、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 医療専門家の操作に基づいて前記回路基板をトリガするように構成されたユーザインタフェースをさらに備え、
前記回路基板は、
前記ユーザインタフェースからの前記トリガの場合の向きを基準向きとして設定し、
前記基準向きを記憶するよう前記データ記憶ユニットに指令し、
前記データ記憶ユニット内の前記基準向きと前記慣性測定ユニットによって決定された前記向きとの間の差を計算するように構成された、
請求項4に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記基準向きは、多数の挿入可能医療ツールの1つの挿入角度であり、前記回路基板は、異なる挿入可能医療ツールの挿入角度と前記基準向きとの間の差を計算するように構成された、
請求項5に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記慣性測定ユニットの座標との幾何学的関係を規定するための1つまたは複数の基準マーカをさらに備え、
前記基準マーカは、医用画像化装置の画像スキャン方向と整列しており、前記回路基板は、整列された前記1つまたは複数の基準マーカに基づいて前記基準向きを設定するように構成された、
請求項5に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記慣性測定ユニットで検出された重力の向きは、画像中の重力の向きを決定するために使用される、
請求項7に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記表示器によって提供される前記情報は、向き情報のリアルタイムのフィードバックである、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記医療ガイダンス装置は、針状の装置を誘導するように構成された、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記表示器は、前記機械的インタフェースに装着されている、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記表示器に機械的に接続された第2の機械的インタフェースをさらに備え、
前記表示器は、医療専門家によって選択された位置に取外し可能に取付け可能であるように構成された、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 請求項1に記載の複数の医療ガイダンス装置と、
前記複数の医療ガイダンス装置に電気的に接続された処理装置と
を備え、
前記処理装置は、前記複数の医療ガイダンス装置のうち第1の医療ガイダンス装置の向きと他の医療ガイダンス装置の向きとの間の差を測定する、
医療ガイダンスシステム。 - 前記第1の医療ガイダンス装置は、患者に取り付けるように提供された医療ガイダンス装置であり、
前記複数の医療ガイダンス装置のうちの他の少なくとも1つの医療ガイダンス装置は、前記患者の体に挿入されるように構成された針状の装置に取り付けられた、
請求項13に記載の医療ガイダンスシステム。 - 前記第1の医療ガイダンス装置は、超音波画像化プローブに取り付けられた医療ガイダンス装置であり、
他の医療ガイダンス装置のうちの少なくとも1つの医療ガイダンス装置は、患者の体に挿入される針状の装置に取り付けられた、
請求項13に記載の医療ガイダンスシステム。 - 針状の装置に取り付けられた請求項1に記載の少なくとも1つの医療ガイダンス装置と、
前記針状の装置が挿入される皮膚進入点に位置合わせされた患者上の位置合わせマーカと、
画像サーバおよび前記医療ガイダンス装置に電気的に接続されたコンソールと
を備え、
前記コンソールは、医用画像を受け取り、前記位置合わせマーカの位置および向きを前記患者の座標系に位置合わせし、前記コンソールは、前記皮膚進入点の位置を前記座標系に位置合わせする、
医療ガイダンスシステム。 - 医療ガイダンス装置を備えるシステムであって、
前記医療ガイダンス装置は、
ジャイロスコープ、加速度計または磁力計である少なくとも1つのセンサを備える慣性測定ユニット、および
前記慣性測定ユニットに接続された回路基板であって、前記慣性測定ユニットからの感知信号を処理することによって向きを計算するように構成された回路基板
を備える角度センサと、
前記角度センサに取り付けられた機械的インタフェースと
を備え、
前記機械的インタフェースは、挿入可能医療ツールまたは医療専門家に取外し可能に取り付けられるように構成されており、
前記角度センサは、前記挿入可能医療ツールの向きを決定するように構成されており、
前記医療ガイダンス装置は、さらに、
患者に装着されるように構成された表示器であって、前記角度センサから前記向きに関する情報を受け取り、および前記挿入可能医療ツールの前記向きを示すことによって、医療専門家にリアルタイムのフィードバックを提供する、表示器
を備える、
システム。 - 前記挿入可能医療ツールの前記向きを示すことは、挿入平面方向φおよび挿入角度θの情報を示すことを含む、
請求項1に記載の医療ガイダンス装置。 - 前記挿入可能医療ツールの前記向きを示すことは、挿入平面方向φおよび挿入角度θの情報を示すことを含む、
請求項17に記載のシステム。
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