JP2015110011A - アクティブカニューレシステム、アクティブカニューレ構造に対する方法及びキット - Google Patents
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Abstract
Description
配置空間は、しばしば装置の「構造(configuration)」と称される、状態を説明する可能なパラメータのスパンによって定義付けられる。例えば、ロボット構造は、各ジョイントの角度値によって定義付けられ得る。全ての可能なジョイント角度構造のスパンは、構造空間を形成する。同様に、自動車の構造は、そのx,y位置及び配向によって指定され得る。1つの装置構造に対するパラメータ値によって指定されるアレイエントリーである、各状態において(At each state, often an array entry specified by the parameter values for one device configuration)、この状態から次の状態まで進むための方向及びこの状態からゴールに到達するための残りのコストを含む、複数の値が格納される。かかる値は、のちに行なわれる探索方法(search method)によって割り当てられる。
生体構造がセグメント化され、複数のボクセル領域は、「自由空間」状態と考えられ、他のボクセル領域は、装置が通ってはいけない禁止領域である。このセグメント化段階は、手動描画、生体構造の範囲においてユーザが名目モデル(nominal model)を置くモデルベースのセグメント化を含む多くの異なる技術によって実施され得、コンピュータは、セグメント化又は完全自動セグメント化を精密化する。この例において、肺に対するアクティブカニューレを構成することは、肺気道のセグメント化を必要とする。図7の例における画像は、半自動化された閾値を有するFirst March(A*)方法を使用してセグメント化される。これは、内部自由空間体積、及び外部禁止体積(肺組織)を生成する。
腫瘍又は他の目標(ゴール)のx,y,z位置は、探索(後述される)に対するシードポイント(seedpoint)として選択され得る。あるいは、気管内の状態等であるエントリー位置は、探索に対するシードポイントとして使用され得る。配向(rx,ry,rz)はまた、シードポイント位置に対して定義付けられなければならない。
近傍は、装置の使用可能な制御及び機械的特性に基づき、自由空間において実行され得る一式の基本的な装置動作をカプセル化する(encapsulates)。特定のチューブに対する曲率は、自動車と同様に特定の「最小旋回半径」を有する。図1に示される例において、3つの異なる曲率は、アクティブカニューレに対して考慮される。第1の曲率101は直線であり(曲率が無いか、あるいは無限旋回半径と同等である)、第2の曲率102は28mm旋回半径を有し、第3の曲率は、14mmの旋回半径を有する。曲率102に沿って図示される一連のポイントは、例えば、28mm湾曲チューブの特定の伸張に対するX,Y空間における位置を示す。この位置の接線は、配向を与える。ACに対して、初期制御は、チューブの各々を回転又は前進させ、各チューブ曲率は、図1に示される3つのような一式の離散曲率から事前に選択される。
近傍状態の各々に対して、コストが割り当てられる。これは、全体的な最適化基準に基づく局所の動きに対する構成コスト(constituent cost fo a local move)である。アクティブカニューレの例において、移動される距離を最小限にすることは望ましい。したがって、ホーム位置(home location)から近傍までのアーク又は直線経路に沿って移動される距離は、コストを定義付ける。
4.1− 禁止領域の複数の種類を事前に計算する。各禁止領域は、各有用なチューブの外径によって縮小される。チューブは、他のチューブと入れ子になる場合にのみ有用であり、最小のチューブは、意図されるペイロード(payload)又はツールを担持するよう十分に大きい。アクティブカニューレの意図される使用は、最小の有用なチューブを確定する。例えば、カメラが挿入されようとする場合、流体サンプルが取られるべき場合にはより大きく、チューブは空にされる。自由空間、又は同様に禁止空間が増大する領域を縮小することは、急速に、且つ各有用なチューブに対して1度のみ、実施され得る。
a.精密距離が各動作において展開され得るよう、距離マーキングをチューブへとエッチングする段階;
b.チューブの適切な配向を可能とするよう、配向マーキングをチューブへとエッチングする段階;
c.固定された一式の形状が必要とされ、且つカニューレが異なる目標局在に対して使用されることを意図されない特別な状況において、チューブは、各チューブに対する適切な配向をロックするよう連結リッジ有し得る;及び、
d.チューブは、各連続するチューブがより大きな(親)チューブと同一の局在において終端するよう、適切な長さに切断され得る。
a.各新しいアークの種類又は配向に対する算出方法論内において不利な条件(handicap)を加える段階は、実現可能な通路を発生させる一方、必要とされるチューブ又はカスタマイズされたチューブの総数を低減する; また、
b.最も遠く最も複雑である目標局在に到達するよう、最後に伸張するチューブの端部に対して、非常の可撓性のあるカテーテル、ガイドワイヤ、及び/又は光ファイバを有する段階。
Claims (23)
- アクティブカニューレシステムであって:
一式のアークを介して解剖学的領域に関連する目標局在に到達するよう協働的に構成及び寸法決めされる、複数の同心テレスコーピングチューブ、
を有し、
各アークは、前記解剖学的領域に関連付けられるポイントと目標局在との間において決定される、
システム。 - スタートポイントは、相対自由空間がより小さい場所に基づいて選択される、
請求項1記載のシステム。 - 前記チューブは、所定の解剖学的領域内における比較的小さい目標局在及び/又は複雑な目標局在に達するよう、構成及び寸法決めされる、
請求項1記載のシステム。 - 解剖学的領域の三次元画像は生成される、
請求項1記載のシステム。 - 前記解剖学的領域の前記画像は、前記複数のチューブの各々の特定の形状及び伸張長さを定義付けるよう使用される、
請求項4記載のシステム。 - 前記複数のチューブの各々の前記定義付けられた形状及び伸張長さは、目標局在が到達可能であるか否かを決定することを可能にする、
請求項5記載のシステム。 - 前記複数のチューブは、形状及び伸張長さを事前に設定するよう、構成及び寸法決めされる、
請求項1記載のシステム。 - 前記事前に設定された複数のチューブは、特定の解剖学的領域に関連する交互にされた湾曲チューブ及び直線チューブを有する、
請求項7記載のシステム。 - 前記特定の解剖学的領域は、特定個人に関連付けられる、
請求項8記載のシステム。 - 前記解剖学的領域は、肺である、
請求項1記載のシステム。 - 前記チューブは、組織と前記チューブとの間における摩擦がもたらす組織損傷を防ぐよう協働する、
請求項1記載のシステム。 - 前記チューブは、特定の目標局在において医学的手技を行なうよう適合される最も遠い伸張チューブの先端において、医療装置部材を有する、
請求項1記載のシステム。 - 前記医療装置部材は、カテーテルと、テレスコピック先端と、ガイドワイヤと、光ファイバ装置と、を有する群から選択される、
請求項12記載のシステム。 - 前記複数のチューブを目標局在までガイドするようドライバ機構を更に有する、
請求項1記載のシステム。 - 前記チューブは、手動で制御又は案内される、
請求項1記載のシステム。 - 前記チューブの1つ又は複数は、ニチノールから作られる、
請求項1記載のシステム。 - アクティブカニューレ構造に対する方法であって:
(a)画像を読み込む段階と;
(b)通路を形成するよう、前記画像内における目標点と基点との間において一連の連結経路形状を生成する段階と;
(c)前記生成された通路を介して解剖学的領域に関連する目標局在に到達するよう、協働的に構成及び寸法決めされる複数の同心テレスコーピングチューブを生成する段階と、
を有する方法。 - 三次元画像は、撮像システムから生成される、
請求項17記載の方法。 - 前記解剖学的領域は、肺である、
請求項17記載の方法。 - 前記複数のチューブは、直線チューブと湾曲チューブとを交互にする、
請求項17記載の方法。 - 前記チューブは、比較的小さく且つ複雑な目標局在に到達するよう、構成及び寸法決めされる、
請求項17記載の方法。 - 前記チューブの1つ又は複数は、ニチノールから作られる、
請求項17記載の方法。 - キットであって:
解剖学的領域に関連する目標局在に到達するよう協働的に構成及び寸法決めされる、複数の同心テレスコーピングチューブ、
を有するキット。
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